JP7018428B2 - 包装材を生産する機械用の回転ナイフおよびナイフを使用する方法 - Google Patents

Description

対応出願
本出願は、２０１６年７月２６日に「ＡＩＳＡＰＡＣＫ ＨＯＬＤＩＮＧ Ｓ．Ａ．」という名称で出願された先行欧州特許出願第ＥＰ１６１８１２６０．７号の優先権を主張するものであり、この先行出願の内容を、全体として参照により本出願に組み入れる。

本発明は、チューブなどの包装材を生産する機械用の回転カッタシステムの分野に関する。

包装材、特にチューブを生産するそのような機械は、従来技術から知られている。

そのような機械では、チューブの形態の包装材が生産されているとき、通常、連続するチューブ状製品が作られ、この製品を所望のサイズ（長さ）に切断して、チューブなどの所望の個別包装材を形成する必要がある。したがって、この機械の出力で（前記チューブの目的に従って）判定された長さの個別チューブを得るために、この機械に切断手段を組み込む必要がある。しかし、チューブ状製品は連続して形成されており、個別チューブを切断することを可能にするために停止しないため、チューブ状製品とともにその速度で動きながら、同時に連続するチューブ状製品から製品を停止させることなく個別チューブを切断することが可能な切断システムを構築する必要がある。

従来技術では、チューブ切断システムは、技術的背景として、たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５から知られている。

たとえば、特許文献１は、パイプ切断システムを記載している。より詳細には、特許文献１から知られているシステムは、チューブ状製品の移動方向に摺動しながら線形に動く台を含み、この台は特に、切断工具を有する切断アームを支持し、切断アームは、駆動ピニオンを含む旋回軸に取り付けられており、前記ピニオンは、駆動デバイスによって作動され、駆動デバイスは、チューブ状製品をチューブセグメントに切断するための位置へのアームの回転を指令する。しかしながら、記載のシステムは複雑であり、基板上には多数の要素が保持されており、台により基板には高い慣性が与えられ、線形方向におけるその加速および減速が制限され、この結果、チューブ状製品から切断された個別チューブを生産することができる速度が制限される。

その結果、高い加速を生み出す往復線形運動によって生み出される応力のため、知られている回転切断デバイスは、生産速度に関して制限される。基板上の質量を低減させ、したがって慣性力を低減させることは、生産速度を増大させることを可能にする上での決定的な要因である。

特許文献６は、灌漑に使用される波形のチューブを製造する方法を記載している。連続して形成されるチューブは切断ステーションへ運ばれ、切断ステーションでは切断手段が適用され、切断手段はチューブの動きに随伴する。したがって特許文献６では、切断手段全体が動かされており、これは、運動、加速、および減速させなければならないシステムの慣性の観点から最適ではなく、したがって生産速度にとって好ましくない。

特許文献７は、それぞれの軸の周りを自由に回転する能力を備えており、切断すべきチューブの周りで駆動される円形のカッタを使用するチューブ切断デバイスを記載している。各カッタは、径方向に動くことが可能なカッタ支承キャリッジ内に収容され、直角ブラケット継手によって中心シリンダに連結されており、中心シリンダは、流体、すなわち油圧液の圧力の影響を受けて軸方向運動を行うことが可能であり、その結果、シリンダが軸方向に動くと、キャリッジは径方向に動く。しかしながら、そのシステムは複雑であり、システムを作動させるために油圧液を使用しており、これは生産されたチューブの特定の適用範囲（たとえば、食品および他の類似の製品）では問題となり、またはさらには禁止されている可能性がある。

特許文献８は、回転対称を示す細長い部材などの部材を生産する方法およびデバイスを記載している。記載のシステムは、機械加工および切断デバイス全体を支持する門形フレームを含む。したがって、機械加工された製品の移動方向である機械加工／切断デバイスの回転軸に対して平行な動きにおいて、門形フレーム、したがって機械加工／切断デバイス全体を動かす必要がある。したがって慣性が限界まで大きくなり、これは記載のデバイスの生産速度に影響を与える。

ＥＰ２０８５１６９ ＥＰ２００８７４９ ＷＯ２０１５／０５２３３８ ＧＢ２１２０５９１ ＫＲ２０１２００６２０４５ 米国特許第３，８４３，７５８号 ＣＨ６３３７４２ ＦＲ２９７２６７０

本発明の目的は、知られている方法およびデバイスを改善する、連続して形成されたチューブ状製品から個別チューブを切断するシステムを提案することである。

本発明の別の目的は、知られているシステムより良好に機能し、特にチューブ状製品の移動方向において、特に基板上で保持される要素の数を制限して、その慣性を低減させ、しかしながら高い生産速度を可能にする、チューブ切断システムを提案することである。

本発明の別の目的は、生産機械に対する大幅な介入なく、チューブ状製品の直径および切断すべきチューブの長さに合わせて容易に操作および適用することができる切断システムを提案することである。

本発明の別の目的は、今日の機械の生産速度、すなわち高い生産速度を反映することが可能な切断システムを提案することである。

本発明の別の目的は、切り刃を変更する必要なく、切り刃の摩耗を容易に補償することができるシステムを提案することである。

本発明の別の目的は、途切れない線形運動または移動中の連続するチューブ状製品から個別チューブを切断する方法を提案することである。

一実施形態では、本発明は、生産機械によって形成された、途切れない並進運動中の連続するチューブ状製品から個別チューブを切断するデバイスに関し、前記デバイスは、少なくとも、
機械に対して固定されたシャーシと、
シャーシに対して並進運動可能であり、往復線形並進運動および回転運動で駆動される切断ヘッドを支持し、切断ヘッドが、ロッカアームに取り付けられた少なくとも１つの切り刃を含む、アセンブリと、
切断ヘッドの往復並進運動を駆動する少なくとも第１のモータを含む第１の機構と、
切断ヘッドの回転運動を駆動する少なくとも第２のモータを含む第２の機構と、
切り刃による切断動作の開始および終了を作動させる少なくとも第３のモータを含む第３の機構とを含む。

切断デバイス内で、これらの機構は、基板上に保持された要素の数および重量を制限し、したがって慣性を制限するために、デバイスのシャーシに対してチューブ状製品の移動方向に固定される。好ましくは、少なくとも３つの機構のモータが、デバイスのシャーシに対して固定されている。

一実施形態では、第３の機構の作動手段は、シャーシに対してチューブ状製品の移動方向に固定されている。

一実施形態では、切断ヘッドのロッカアームは、少なくとも１つの旋回軸および作動点を含み；旋回軸は、第１の機構によって往復線形並進運動で駆動され、第２の機構によって回転運動で駆動され；作動点は、第３の機構によって回転運動で駆動される。

一実施形態では、デバイスは、旋回軸ならびに第１および第２の機構を連結する少なくとも１つの駆動伝達コラムを含む。

一実施形態では、第２の機構と第３の機構との間の回転位相シフトが、旋回軸の周りでロッカアームおよび切り刃の回転運動を駆動する。

一実施形態では、第２の機構は、第２のモータによって回転運動で駆動される少なくとも１つの切断ヘッド駆動コラムを含み、ロッカアームおよび切り刃は、旋回軸によって駆動コラムに連結されている。

一実施形態では、第１の機構は、ラック－ピニオンアセンブリを含み、ピニオンは、第１のモータによって駆動される。

一実施形態では、駆動コラムは、プーリおよび駆動ベルトを介して第２のモータによって回転運動で駆動される。

一実施形態では、作動点は、プーリおよび駆動ベルトを介して第３のモータによって回転運動で駆動される。

一実施形態では、本発明は、連続するチューブ状製品から個別チューブを生産する機械に関し、機械は、本出願に記載の少なくとも１つのデバイスを含む。

一実施形態では、本発明は、途切れない並進運動中の連続するチューブ状製品から個別チューブを切断する方法に関し、
往復線形並進運動および回転運動で駆動される切断ヘッドを支持する可動アセンブリが動かされ、切断ヘッドは、旋回軸の周りを自由に回転する少なくとも１つの切り刃をロッカアーム上に含み、
作動点が回転運動で駆動され、
切り刃による切断動作の開始および終了が、切断ヘッドおよび作動点の回転位相シフトによって作動され、
可動アセンブリは、さらなる切断サイクルのために開始点へ戻される。

この方法の一実施形態では、並進駆動は、ラック－ピニオンアセンブリによって行われる。

この方法の一実施形態では、回転駆動は、歯付きベルトを介してプーリに作用するモータによって行われる。

この方法の一実施形態では、位相シフトにより、切り刃上の切断点を変更し、前記刃の摩耗を補償することが可能になる。

したがって、本発明の原理によれば、本発明による方法において、以下の要素は基板上に保持されておらず、すなわちチューブの移動軸に沿って往復線形運動しておらず、したがって変位しない：
－）回転駆動手段；
－）作動手段；
－）線形駆動手段。

これらの駆動または作動手段は特に、モータを含む。

対照的に、基板上の伝達手段は、特に軸方向、すなわち往復線形運動の方向に低い慣性を有する。これらの基板上手段は、並進および回転駆動運動を切断ヘッドへ伝達する。またこれにより、切断ヘッド作動運動の伝達が可能になる。

本発明は、その実施形態の説明図からよりよく理解されよう。

本発明の概略図である。 本発明による切断システムの正面概略横断面図である。

本発明によるデバイスは特に、動かすには実際的でない重い要素を含む固定部材と、生産されているチューブ状製品で切断動作を実行するために加速および減速するのが容易な軽い可動部材とから形成される。

本発明によるデバイスは、固定された並進駆動手段と、並進運動を伝達する可動な手段とを含む。伝達手段は、可能な限り最も低い慣性を有するように設計される。

より詳細には、図１および図２に示す本発明によるデバイスは、伝達支持体９を含み、伝達支持体９は、生産機械に対して並進運動で動くことが可能である。この並進運動は、ラック１０およびピニオン１０’のシステムを介して得られるが、たとえば他の同等手段も可能である。好ましくは、ピニオン１０’は、第１のモータ１０”によって直接または間接的に駆動され、前記モータ１０”は、生産機械に対して固定されている。支持体９の並進運動は線形であり、機械内で形成されたチューブ状製品の動きに同じ速度で随伴し、方向２６におけるチューブ状製品の長手方向軸１３に沿った途切れない並進運動中にチューブ状製品を回転式に個別チューブに切断することを可能にする。本説明で後に説明するように、回転切断が行われた後、切断手段は後退させられ、支持体９は開始位置へ戻されて、さらなるチューブ切断サイクルを実行する。

本発明による切断デバイスは、駆動手段によって、第１の回転駆動機構をさらに含み、第１の回転駆動機構は、特に機械に取り付けられた第２のモータ１６、たとえばサーボモータと、たとえばモータ１６に連結されたベルト１４または他の同等手段によって回転させられるプーリ７とから形成され、プーリ７は、少なくとも１つの駆動伝達コラム５を駆動し、前記コラム５は、プーリ７のガイド１８内で摺動し、それによってチューブ状製品の軸１３に沿ったその並進運動を可能にする。次いでこれにより、機械に固定された駆動機構１４のデカップリングが可能になり、回転駆動される伝達コラム５は、可動アセンブリとともに動く。切断システムを安定させるために、いくつかの伝達コラム５、たとえば２つ以上のコラムを提供することが可能である。

伝達コラム５は、切り刃２を支承するロッカアーム２５を含む切断ヘッド１の形態の切断手段を支承し、アーム２５は、旋回軸３によってコラム５に取り付けられており、連続して生産されたチューブ状製品から個別チューブを切断する動作を実行するために、アームおよび刃２がチューブの軸１３の方または前記軸から離れる方へ旋回することを可能にする。切断中、チューブ状製品は、チューブ体１１内で案内される。

デバイスは、駆動手段によって、第２の駆動機構１５を含み、第２の駆動機構１５は、以下、作動機構としても画成され、機械に取り付けられた第３の作動モータ１７、たとえばサーボモータと、作動プーリ８とを含み、前記プーリ８は、モータ１７によって、たとえばベルトまたは他の同等手段によって回転可能に駆動され、前記作動プーリ８は、アーム２５の作動点４を回転可能に駆動する。この作動点４は、作動ロッド６に固定されており、次のように、アーム２５および切り刃２をその旋回軸３の周りで回転させるために使用される：作動点４は、旋回軸３に対してずれており、その影響で、旋回軸３に対する前記作動点４の相対的な回転運動により、ロッカアーム２５を旋回軸３の周りで回転させ、したがってチューブの軸１３のより近くへ（または軸１３から離れる方へ）動かす。２つのプーリ７および８が、チューブの軸１３である同じ回転軸を有するため、プーリ７および８の相対的な位相シフトによって、旋回軸３に対する作動点の相対的なずれを得ることができる。したがって、モータ１６および１７において指令されるこの位相シフトにより、単純にプーリ７および８の位相シフトを変え、次にアーム２５を揺動させることで、切り刃２を軸１３のより近くへ動かすことによって、チューブ状製品を切断する位置へ切り刃２を動かすことが可能になり、または切り刃２を軸１３から離れる方へ動かすことによって、切断位置から後退させることが可能になる。

図２は、チューブ状製品切断手段を切断ヘッド１のレベルで概略的に示す。ロッカアーム２５は、旋回軸３に取り付けられ、一方の端部で切り刃２を支承する。アーム２５の他方の端部は、作動点４に連結されており、システムが回転すると、旋回軸３が円２７を描き、旋回点４が円２８を描く。上述したように、作動点４と旋回軸との間の相対的な位相シフトは、アーム２５を回転させるように作用し、それによって位相シフトの方向に応じて、チューブを切断するために刃２を軸１３に近づけることが可能になり、または軸１３を軸から離すことが可能になる。

本発明によれば、切断ヘッドが機能する方法を、次のように要約することができる：
－）旋回軸および作動点は、チューブの軸１３の周りで回転可能に駆動される。この動きは、切り刃２によるチューブの円形の切断を行うために必要とされる。
－）旋回軸３および作動点４は、別個に制御される。旋回軸３および作動点４の相対的な位置が一定のままである場合、切り刃２の径方向運動は生じない。旋回軸３および作動点４の相対的な位置が変化した場合、切り刃２の径方向運動が生成され、したがって並進運動中にチューブ状製品の移動速度で個別チューブの円形の切断が可能になる。

切断ヘッドの調整は、好ましくは、次のように行われる：
－）切り刃２の最初の径方向位置（チューブの直径による）：最初の位置は、作動点４と旋回軸３との間の相対的な距離（すなわち、角位相シフト）に関して調整される。
－）作動点４と旋回軸３との間の角位相シフトに対する別の値を使用して、切断深さが調整される。
－）旋回軸３および作動点４の角度位置は、瞬間ごとにわかるため、切断の開始および終了に対する角度位置は、任意の時点で変更することができる。したがって位相シフトは、常に変更することが可能である。したがって、本発明によれば、異なるチューブ直径または厚さに合わせてシステムを適用させることが容易である。
－）駆動伝達コラム５は、線形運動および回転運動を切断ヘッドへ伝達する。
－）作動軸６は、作動点の相対位置の制御を伝達する。
－）較正スリーブ１２は、切断中にチューブを保持し、理論上の軸に対してチューブを中心に位置合わせする。較正スリーブ１２により、切断深さに対する参照を提供することが可能になる（スリーブに対する刃の径方向位置が変更される）。また較正スリーブ１２により、スリーブ１２と刃２との間の軸方向の隙間を最適化することによって、より明確な切断を得ることが可能になる。

１８～２３と参照される要素はガイド手段であり、特に：
１８は、切断中のコラム５の長手方向運動のためにプーリ７内でコラム５を長手方向に案内するガイド支承部である；
１９は、チューブの軸１３でコラム５の回転を案内するガイド支承部である；
２０は、チューブの軸１３でプーリ７の回転を案内するガイド支承部である；
２１は、チューブの軸１３でプーリ８の回転を案内するガイド支承部である；
２２は、駆動機構１４を案内するガイド支承部である；
２３は、作動機構１５を案内するガイド支承部である。

参照２６は、チューブ状製品の移動方向を示す。

機械内で実施される本発明による方法により、これらの個別チューブが切断されるチューブ状製品の構成を妨げることなく個別チューブを切断することが可能になる。

本発明による方法において、個別チューブは、連続する形状を有する途切れない並進運動中のチューブ状製品から、以下のステップを実行することによって切断される。
－）可動アセンブリが、並進運動で動かされる。
－）切り刃を有するロッカアームが、チューブ状製品の軸の周りを回転運動で駆動される。
－）作動点が回転運動で駆動される。
－）切断動作の開始および／または終了が、切断ヘッドおよび作動点の回転位相シフトによって作動される。
－）切断が完了した後、可動アセンブリは開始点へ戻される。

好ましくは、並進駆動は、ラック－ピニオンアセンブリ１０、１０’によって行われ、ピニオンは機械に固定され、ラックは可動アセンブリに固定される。

本発明による方法により、反復シーケンス中にマークまたはプリントを参照してチューブ状製品の移動軸に沿って個別の印刷されたチューブ体を切断することが可能になる。

この方法により、軸１３に沿って下流に最も遠い位置で非常に厳密に個別のチューブ体の切断を終了することが可能になる。本発明は、前記チューブ体を下流に位置する機構または構造へ移送する動作を簡略化するという利点を提供する。

回転駆動は、歯付きベルトを介してプーリに作用するモータによって行われる。

この方法によれば、位相シフトにより、切り刃上の切断点を変更し、前記刃の摩耗を補償することも可能になる。

本発明の実施形態は、例示を目的として与えられており、限定的と見なされるべきではない。特許請求される保護範囲内で、特に同等の手段を用いることによって、変形形態が可能である。

Claims (14)

1. 生産機械によって形成された、途切れない並進運動中の連続するチューブ状製品から個別チューブを切断するデバイスであって、少なくとも、
   該機械に対して固定されたシャーシと、
   該シャーシに対して並進運動可能であり、往復線形並進運動および回転運動で駆動される切断ヘッド（１）を支持し、前記切断ヘッドが、ロッカアーム（２５）に取り付けられた少なくとも１つの切り刃（２）を含む、アセンブリと、
   前記切断ヘッドの往復並進運動を駆動する少なくとも第１のモータ（１０”）を含む第
   １の機構と、
   前記切断ヘッドの回転運動を駆動する少なくとも第２のモータ（１６）を含む第２の機構と、
   切り刃による切断動作の開始および終了を作動させる少なくとも第３のモータ（１７）を含む第３の機構とを含み、
   該切断デバイスは、前記第１の、第２の及び第３の機構が該デバイスのシャーシに対して該チューブ状製品の移動方向に固定されていることを特徴とする、前記デバイス。
2. 第３の機構の作動手段（６、８、２１、１５、２３、１７）は、シャーシに対してチューブ状製品の移動方向に固定されている、請求項１に記載のデバイス。
3. 切断ヘッドのロッカアームは、少なくとも１つの旋回軸（３）および作動点（４）を含み；旋回軸は、第１の機構によって往復線形並進運動で駆動され、第２の機構によって回転運動で駆動され；作動点は、第３の機構によって回転運動で駆動される、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 旋回軸ならびに第１および第２の機構を連結する少なくとも１つの駆動伝達コラム（５）を含む、請求項３に記載のデバイス。
5. 作動点（４）は旋回軸（３）に対してずれていて、第２の機構と第３の機構との間の回転位相シフトが、旋回軸（３）に対する前記作動点（４）の相対的な回転運動を引き起し、それにより、ロッカアーム（２５）が旋回軸（３）の周りで回転し、それにより、ロッカアーム（２５）がチューブの軸（１３）のより近くへ、または軸（１３）から離れる方へ動く、請求項１～４のいずれか１項に記載のデバイス。
6. 第２の機構は、第２のモータ（１６）によって回転運動で駆動される少なくとも１つの切断ヘッド駆動コラム（５）を含み、ロッカアームおよび切り刃は、旋回軸（３）によって前記駆動コラムに連結されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のデバイス。
7. 前記切断ヘッド駆動コラム（５）は、プーリ（７）および駆動ベルト（１４）を介して第２のモータ（１６）によって回転運動で駆動される、請求項６に記載のデバイス。
8. 第１の機構は、ラック－ピニオンアセンブリ（１０、１０’）を含み、前記ピニオン（１０’）は、第１のモータ（１０”）によって駆動される、請求項１～７のいずれか１項に記載のデバイス。
9. 前記作動点（４）は、プーリおよび駆動ベルトを介して第３のモータ（１７）によって回転運動で駆動される、請求項３、または請求項３を引用する請求項４～８のいずれか１項に記載のデバイス。
10. 連続するチューブ状製品から個別チューブを生産する機械であって、請求項１～９のいずれか１項に記載の少なくとも１つのデバイスを含む前記機械。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のデバイスを用いて途切れない並進運動中の連続するチューブ状製品から個別チューブを切断する方法であって、
    往復線形並進運動および回転運動で駆動される切断ヘッドを支持する可動アセンブリが動かされ、前記切断ヘッドは、旋回軸の周りを自由に回転する少なくとも１つの切り刃をロッカアーム上に含み、
    作動点が回転運動で駆動され、
    切り刃による切断動作の開始および終了が、切断ヘッドおよび作動点の回転位相シフト
    によって作動され、
    可動アセンブリは、さらなる切断サイクルのために開始点へ戻される、前記方法。
12. 並進駆動は、ラック－ピニオンアセンブリによって行われる、請求項１１に記載の方法。
13. 回転駆動は、歯付きベルトを介してプーリに作用するモータによって行われる、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 位相シフトにより、切り刃上の切断点を変更し、前記刃の摩耗を補償することが可能になる、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の方法。

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