JPS63205222A - 高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチューブを成形する改良装置 - Google Patents

高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチューブを成形する改良装置

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JPS63205222A
JPS63205222A JP62308799A JP30879987A JPS63205222A JP S63205222 A JPS63205222 A JP S63205222A JP 62308799 A JP62308799 A JP 62308799A JP 30879987 A JP30879987 A JP 30879987A JP S63205222 A JPS63205222 A JP S63205222A
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ドナルド ジー. ワーデン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高速度でウェブ材料を密封したチューブに形
成する装置、特に、連続的に前進しているポリホイルウ
ェブ材料を操作して製品で充填され、横断シールされて
無菌包装体になし得るチューブを成形する改良装置に関
するものである。
[従来の技術] 無菌包装体とは商業的無菌包装規格にしたがって製造さ
れた実質的に一様な予定量の製品の入った密封容器のこ
とである。商業的無菌包装は殺菌処理した製品を殺菌処
理した容器内に入れる工程と、次に、−消費前の販売お
よび貯蔵中に仕上製品を貯蔵すべき温度で貯蔵安定製品
内で生長し得る微生物が実質的に存在しない環境におい
て容器を気密にシールする工程とを含む。気密にシール
した容器は生物学的透過が実質的にないように容器包装
体を経てガスまたは流体の透過を最小とする。好ましく
は、包装体内には空気もまた実質的に無いものとし、空
気がいくらかの量で存在する場合には、望ましくない細
菌の生長を促進し、あるいはまた、殺菌の生長がない場
合でさえも、製品の味および色に悪い影響を与える。代
表的製品は流動材料、特に、ミルク、果汁その地回様の
流体飲料である。
殺菌容器は、普通、アルミニウム箔のような導電材料の
少なくとも1層と、製品と接触する包装体内側壁となる
熱可塑性材料の外側層と、外部環境と接触する材料の外
側層とを好ましくは有する積層ウェブ包装材料を具える
。本明細書では「ポリホイルウェブ」とも称している積
層材料は典型的に幾分剛固な仕上形状で直立するに十分
な強度を有し、製品を出荷および貯蔵するために入れ、
また、普通は通常の板紙構体層を含む。製品ラベルを板
紙層または熱可塑性外層上に印刷することができる。後
述する本発明の最も好適実施例において、使用されるポ
リホイルウェブは順次に低密度ポリエチレン層、紙材料
、サーリン(登録商標名)、アルミニウム箔、サーリン
(登録商標名)およびリニア低密度ポリエチレンを積層
した積層体を含む。低密度ポリエチレン層を高密度ポリ
エチレンとすることもでき、リニヤ低密度ポリエチレン
層は低密度ポリエチレンとすることができる。
包装体内側壁を形成する熱可塑性材料は互いにシールさ
れて気密シールを形成し得るものであることが必要であ
る。典型的に、対向する熱可塑性層が互いに融合するよ
うに溶融温度に加熱される。熱可塑性および金属箔層は
共働して無菌包装体に対する気密遮壁を設ける。金属箔
層は光および酸素遮壁を設ける。外層は普通は包装体継
目および包装体の最終的形成またはプリッタ中に形成さ
れる余分の材料が包装体側壁に融合またはタックされて
無菌的に好ましい包装体を形成するよう加熱することが
できる熱可塑性材料である。このようなポリホイル積層
体には使用者が仕上包装体から製品を容易に取り出し得
るようにする離間したアクセス手段を含むことができる
無菌および非無菌包装体またはカートンを紙材料および
積層ウェブ材料から形成するためのいくつかの方法およ
び装置が既知である。これらの方法および装置は一般に
2 fffi類、すなわち、ブランク供給およびウェブ
供給のものに分離される。
ブランク供給機では、先づ、ウェブの供給が切断および
折り目付けしたブランクに別個に形成される0次に、ブ
ランクは1度に1個づつブランク供給機の形成部分に送
られ、容器に形成される。
1つの商業的ブランク供給無菌機がコンビブロック、モ
デル No、CF306Aである。
ウェブ供給機では、ウェブが平らなりニブストックのロ
ーラから直接に取り出され、折り目をつけられ(予め折
り目がつけられていない限り)、機械に送り込まれる。
次いで、機械はウェブを成形手段、例えば、四角形また
はチューブ状成形マンドレル、円形ワイヤ案内手段、ま
たは、一連の案内ローラおよび静止案内手段の周りに折
り曲げられて長さ方向に延びる筒を形成する。次に、長
さ方向側縁を互いにシールしてチューブを形成する。こ
のチューブに製品を充填した後、クランプし、シールし
、横方向に切断して煉瓦形状に形成することのできる包
装体を形成する。
ウェブを連続的に前進させてウェブをシールした包装体
に次第に形成することができ、あるいは、ウェブを間歇
的に前進させてウェブが停止している間またはステーシ
ョン間に8動している間に各形成およびシール作動を行
なうことができる。シール工程は熱可塑性材料を互いに
熱的にシールして気密シールを形成する工程を典型的に
包む。熱シールは、例えば、輻射熱および加熱した材料
を互いに押しつけるための手段を用いて行なわれ、ニク
ロム線または誘導加熱コイル(導電層が内部に一体に設
けられまたは表面に被覆されたウェブに対して)のよう
な対向する加熱した接触部材を用いている。一つの商業
的自動連続供給無菌機がテトラ・パック・モデルAB9
である。
他の既知の無菌包装機としてはインターナショナル・ペ
ーパー・カンパニー製のウェブ供給無菌包装機、モデル
SAを含む。
[発明が解決しようとする問題点] 上述した成形、充填およびシール機の第1の問題は、現
在得られるよりも高速度で無菌包装体を経済的に効率の
高い方法で連続的に、または、間欠的に製造するために
要求される機械速度およびウェブ制御が制限されること
である0本発明はウェブ供給型機の改良に関するもので
、現在既知の機械よりも実質的に高い生産率を有するよ
う構成される。
間歇的および連続的前進ウェブ供給機は、ウェブを前進
させ、長さ方向に前進するチューブに形成し、横方向に
シールおよび切断して包装体を形成する速度によって制
限される。
したがって、本発明の目的は、ポリホイル材料の平らな
ウェブを長さ方向に前進するチューブに高速度で形成す
る改良した方法および装置を提供しようとするものであ
る。また、無菌条件下でチューブを形成するかかる方法
および装置を提供しようとすることも目的とする。
他の目的は、包装体を形成し易くするためにチューブを
形成する準備段階でウェブを実質的に三角形状にするこ
とにある。また、他の目的は、最終の矩形の包装体に存
在する折り目線の数を少なくするためと、互いにシール
させる側縁を整列させるために、前記三角形の底辺に成
形用ローラを設けようとするものである。
[問題点を解決するための手段および作用]従来の成形
、充填およびシール機の問題および限界を解消するため
、本発明による改良した装置は、連続的に前進している
ポリホイル材料のウェブをパイ形状または三角断面形状
に形成し、対向する側縁を整列させ、固定の長さ方向シ
ール誘導コイルおよび電磁エネルギ源を用いて、互いに
押圧されているポリホイルの側縁を誘導加熱して側縁を
長さ方向にシールしてチューブを形成する。
本発明によれば、互いにシールされるべきポリホイルウ
ェブ側縁をウェブ案内ローラおよびフランジによって操
作して密に重ならせ、あるいは接触させ、好ましくは、
熱可塑性層に対して熱可塑性層を重ね、ポリホイルの熱
可塑性層は電流キャリヤ層に隣接しており、製品に接触
する熱可塑性層によりチューブ内側を形成する。次に、
シールされるべき区域に電磁界を加えるが、この電磁界
はポリホイルの電流キャリヤ層内に電流を誘起させるに
十分なエネルギを有することが必要である。誘起電流は
、一様であっても一様でなくてもよいが、電流キャリヤ
層を抵抗加熱するに十分な総計電流密度と時間において
電流キャリヤ層内に誘起されることが必要であり、これ
により隣接、近接または接触する対向熱可塑性層を伝導
的に溶融するようにする。次に、溶融した熱可塑性材料
は、好ましくは、物理的力、すなわち、機械的、磁気的
またはこれらの組合せによる力を加えることによフて互
いに融合され、冷却によって気密シールを形成する。こ
れに代る実施例では、熱可塑性接着剤を互いにシールさ
れる層間に塗布し、電流キャリヤ層に発生される熱を用
いて接着剤を作用させて熱可塑性層を互いにシールする
細長いシール誘導コイルとして、好ましくは、ウェブ側
縁の周りに折畳される細長いコイルを用い、ウェブ側縁
をコイルの電流キャリヤ面間に通す。これにより長さ方
向シールコイルの長さまたは高さ方向に延びる細長い電
流キャリヤ導体内に集中した電磁界を供給し、ポリホイ
ル内に電流を誘起し、熱を発生してポリホイルの熱可塑
性層を溶融する。電磁界は対向する磁力をもポリホイル
の対向電流キャリヤ層上に発生し、この磁力は層を互い
に押しつける。
好適実施例においては、ウェブが連続的に前進される間
に長さ方向シールが一度に1個のセグメントで形成され
る。チューブ部分を形成するために所定長さのウェブを
溶融するに十分な時間で長さ方向シールコイルを間歇的
に付勢するよう制御システムを用いることができる。減
勢時間を決めて先行の溶融チューブセグメントが付勢し
た電磁界の有効範囲外へ通過する前に制御システムが長
さ方向シールコイルを再び付勢してウェブの他の長さ部
分を溶融し、これにより隣接のセグメントが重なるよう
にする。これがため、シールコイルの長さ、付勢時間お
よび付勢間の時間、ウェブ前進速度および有効電磁界強
さが相関し、これらを調整して前進しているウェブが有
効電磁界を受ける総露出時間によりウェブの全長さに沿
って熱可塑性層をシールし得るようにする。制御システ
ムは、本発明の一部を形成しない他の誘導コイルを制御
することもできる。
本発明は、また、ウェブが間歇的に前進される間、また
は、ウェブが停止されている間に、垂直シールコイルを
付勢することによって連続ウェブを間歇的に前進させる
機械に対して適用することができる。この実施例では、
前進長さを垂直シールセグメント長さより小さくして隣
接セグメントが確実に重なり合うようにする必要がある
。本発明は、また、連続的前進作動に対して長さ方向シ
ールコイルを連続的に付勢し得るよう構成することもで
きる。
好適実施例では、単−R−F発生器からのラジオ周波数
電流を用いる。ラジオ周波数電流を用いればポリホイル
材料内に薄い電流キャリヤ層を用いることができ、この
理由は、導体内に流れる電流が周知のスキンデプス現象
によって導体表面における相対的に薄い横断面区域内に
集中するからである。したがって、薄い導体を用いてポ
リボイル内に8起される電流がポリホイルの箔層全体に
わたって迅速に通過し、その層を一様に抵抗加熱し、こ
れによって余分の材料を有する導体を加熱するために要
するよりもシール時間を短縮することができる。さらに
、薄い長さ方向シールコイルを用いて装置の大きさを小
さくし、より冷却し易くすることができる。
r−f発生器および回路制御手段は、ウェブ、コイルの
構造、ウェブの速度および使用されるr−f発生器の電
力容量に依存して長さ方向シールをセグメント的にまた
は連続的に形成するに適当な電力を引続き発生する。形
成したチューブを横方向にシールし得るよう構成された
誘導コイルおよび長さ方向シールコイルに電力を交互に
通すように制御回路を構成することができる。
本発明で用いる典型的な形成、充填およびシール機は連
続ウェブストックのロールと、ウェブ折り目線形成手段
と、例えば、過酸化水素のような殺菌媒体と、無菌包装
が希望される場合にウェブを殺菌するに必要な時間およ
び温度でウェブに殺菌媒体を加える手段とを含むことが
でき、ウェブの長さ方向側縁を整列および対向させて配
置してウェブを三角形状チューブに形成するための本発
明のチューブ形成部分は、長さ方向側縁をシールする垂
直誘導コイルと、チューブ形成部分を無菌状態に維持す
るための無菌空気源と、チューブが制御速度で前進する
際にチューブ内に製品を導入するためのフィラーチュー
ブと、所望量の製品を包むように順序でチューブを横断
してクランプし得る手段上に取付けられた1個以上のシ
ール機構とを包み、各シール機構は付勢時にクランプし
たチューブをシールする横断誘導コイルを有し、また、
チューブからシールした包装体を切り離すよう横断シー
ルに沿って切断するよう各シール機構に取付けられた切
断手段と、好ましくはラジオ周波数誘導発電機のような
誘導発電機と、垂直および横断シールコイルを付勢させ
る電磁エネルギを供給するための結合手段と、ウェブの
前進およびシール機構その他の成形装置の速度を制御す
る通常の駆動手段と、予定の作動条件にしたがって機械
の作動を制御するためのマイクロプロセッサとを含む。
理解されるように、本発明を1/4リットル入り無菌包
装体を形成するのに用いるためのチューブの製造につき
説明したが、当業者であれば、異なる寸法の包装体、非
無菌包装体、または冷蔵しなければならない包装体等を
含む他の分野ならびに間歇的前進連続ウェブ供給型機械
に本装置を用いることができる。したがって、上述した
記載および以下の記載は本発明を例示するものであり、
制限するものではない。
[実施例コ 第1.5および7図に示すように、本発明の図示の実施
例は成形、充填、シールおよびプリッタ機10に関連し
て有利に用いることができ、この装置はマイクロプロセ
ッサにより制御されてポリホイルウェブ20を機[10
に折り目線形成区域51を経て通し、折り目線付ウェブ
を清浄で好ましくは予め殺菌された区域100に通して
ウェブ20を殺菌し、・ウェブの側縁24および26(
第2図)を垂直シール区域130で互いにシールしてウ
ェブ20をポリホイルチューブ22に形成し、チューブ
22に製品32をフィラーチューブ400によフて空気
を製品充填チューブ内に導入することなく充填し、この
充填したチューブ22を包装体形成手段200に通すこ
とによって製品32が充填された仕上ポリホイル包装体
31を製造する。包装体形成手段200はチューブ22
を横断してクランプし、シールし、切断して分離した予
備包装体(図示せず)を形成し、これらの予備包装体は
次に包装体処理装置(図示せず)によって仕上容器31
に形成され、これらの作業を行なうために1個以上のシ
ール機構を用いることができる6機械10は当業者にお
いて既知のように制御して間歇的または、好ましくは、
連続的に駆動することができる。
ウェブ20は便宜的に、例えば、協働する折り目線付ロ
ーラを用いて、ウェブの供給源から取り出される際に、
あるいはウェブの供給源としてロール巻きする前に折り
目線が形成される。折り目線形成作動により正の折り目
線Pおよび負の折り目線Nを設けてウェブが折り目線パ
ターンに基づいて特定の場所で特定方向に折り曲げられ
るよう予め形成され、所望の仕上プリッタに一様に折り
曲げられ得るようになっている。
無菌包装を行なうため、ウェブは通常清浄にされ、その
後、殺菌区域100において殺菌し、製品の入った包装
体が、本発明の一部を形成しない既知の方法によって少
なくとも完全に横断シールされる後まで無菌環境内に維
持される。ウェブが殺菌された後およびチューブに製品
が充填されて横断シールされる前に、製品充填チューブ
を無菌状態に維持するためチューブ22内に無菌空気を
吹き込む。
好ましくは、ウェブ20が案内手段に沿って前進する際
にウェブ20を操作し、曲げ、または湾曲させてウェブ
側縁を長さ方向に整列させ、対向するウェブ側縁の内側
の熱可塑性層を互いにシールして長さ方向シールを形成
する。外側の熱可塑性層を説導加熱する代りに2個の対
向するウェブ片間に熱により作用する接着剤を介挿して
用いることもできる。
第1.4.5および58〜5g図に示す好適実施例にお
いては、ウェブ20は殺菌部分から案内ローラ110を
越えてウェブ案内板64を横切って引き出され、ウェブ
案内板が有する側方フランジ74によフてウェブ側[2
4および26が制限されるようにしている。フランジは
板64に対して所定の角度で同じ方向に延びている。こ
の角度は、例えば、鋭角または直角のように、ウェブ2
0の側縁を捕捉し、制限するに十分なものであることが
必要である。フランジ74は板64に沿つて延長するに
したがって互いに近づくよう形成され、これによりウェ
ブ20を湾曲させるように形成されている。好ましくは
、フランジはV字形を形成するよう互いに対して相対的
に長さ方向に傾斜して配置されている。
ウェブ20は板64と接触し、ウェブの側縁が板に沿っ
て前進する際に、フランジ74が互いに近づいてウェブ
20の内側の凹面を次第に増大し、最後に、ウェブ20
が折り曲げられてウェブ側縁24および26が整列して
重なり合い(第4図)、折り曲ったウェブの残りの部分
がパイ(pie)形状または三角形断面形状を有するよ
うにする。この断面形状はウェブに設けられている折り
目線およびウェブをチューブ22に形成するために用い
られるローラおよび型によって部分的に予定される。
三角形状は、例えば、好適実施例における上端パネルの
ような包装体パネルの1側を形成するために設けており
、これにより、矩形のマンドレル上に4個のカートン側
壁を一度に形成したり管状筒を矩形筒に変形するために
要する大きな力を用いることを必要なくしている。また
、仕上り包装体の商品価値を低下させる原因となる継目
または折り曲げ線のいくつかをなくしている。さらに、
三角形状はウェブを迅速に前進させ、また、長さ方向に
シールされる際におけるウェブ側縁の整列を制御するよ
う制御する必要のある表面の数を減らすことができる。
空気ナイフ97は導管9Bから殺菌空気流を噴射させる
ためのもので、殺菌部分100をウェブ20が出る場所
でウェブ20に指向させて残漬殺菌媒体を気化させる。
また、空気ナイフ97は殺菌空気を殺菌室内に通過させ
て正殺菌空気圧を維持させるためのベント72を設けて
いる。
第7〜18図に示すように、チューブ形成部分130は
機械10の機枠11上に取付けられた補助枠131およ
び132上に取付けられた協働ローラおよび案内部材を
具えている。補助枠131は補助枠132にピン133
により開放可能に(第12.13図を比較参照、仮想線
で示す)枢着され、開放によりウェブ20を手で適当な
折曲げられた配向位置に送入したり、手入れをしたり、
または他の機械またはウェブの調整をしたりすることが
でき、機械の作動時には閉止する(実線で示す)。第1
3および15図に示すハンドル134は通常のスプリン
グ負荷方法で補助枠131を補助枠132に対して相対
的に開閉するために用いられる。好ましくは、ハンドル
134は補助枠132にピン135で枢着され、ハンド
ル134上のボス137に固着されたロッド136によ
って補助枠131に連結されており、ロッド136は補
助枠131上に取付けられたボス138内に摺動自在に
取付けられている。スプリング139がロッド136の
周りにボス137と138との間で取付けられている。
調整ナツト140はロッド136をボス138内に前進
させることによってロッド136の有効長さを変化し、
これによりスプリング139によって加えられる張力を
調整する。ボス137および138はハンドル134お
よび補助枠131に回動自在に取付けられ、枢支点13
5,133,138および137の位置を適切に選定し
てボス137がピン135に対しボス138のどちら側
にあるかに依存して、最外移動位置であるチューブ22
から遠去かった位置またはチューブ22側の位置のいず
れかに、すなわち、開放または閉止位置の一方に補助枠
131をスプリング139が保持するように構成してい
る。
補助枠131および132のそれぞれに取付けられた対
応する対の素子は実質的に同様の構造および機能を有し
、対向して配置されており、特別の場合以外は補助枠1
32に対応する素子に添字aをつけて示し、補助枠13
1に対応する素子に添字すをつけて示している。説明を
容易にするため、一方の素子についてだけ説明するが、
その説明は他方の素子にも適用することができる。
第12図に示すように、案内フランジ74を出た後、三
角形のウェブは案内ローラ142aおよび142bに接
触し、これらの案内ローラは互いに向け傾斜されている
とともに補助枠132から下方に向け傾斜されていてウ
ェブの側方パネル44および45(第2図参照)を平ら
に互いに向け押しつけ、これによりウェブ20を折り目
線62および63の周りに折り曲げて実質的に三角形状
とする。案内ローラ142aおよび142bは通常のジ
ンバル継手(図示せず)によって補助枠132に連結さ
れローラの回動方位をある角度範囲内で調整し得るよう
構成されている。
対向する長さ方向継目ピンチまたはニップローラ143
は互いに重なって整列されているウェブ側縁24および
26を互いにプレスして加圧し、コイル120内に前進
するウェブの制御を助ける。側縁24は折り目線66の
外側のウェブ部分であり、側縁26は折り目線66aの
外側のウェブ部分である(第2図参照)。第7および1
8図に示すように、ローラ143はヨーク162の端で
整列してピン141上に回転自在に取付けられ、側縁を
互いに長さ方向に整列した状態で押圧するに十分な力を
加える。
ローラ143は傾斜されており、すなわち、ウェブに対
して約10°〜15°の角度で傾斜して固定され、ウェ
ブが前進する際にローラが回転して長さ方向ウェブ側縁
に対して直角な分力を与え、コイル120の条溝122
とによってウェブの最外側縁部分を押しつけて整列させ
、直線の一様な長さ方向継目が確実に形成されるよう構
成されている。ピン141の周りの傾斜角度を調整して
理想的整列を確実に得ることができる。
ローラ143に関連して回転自在の支持ローラ169が
チューブ22を横断して接触するよう配向して設けられ
ている。好ましくは、ローラ169の幅を仕上りブリッ
ク31のパネル39aとほぼ同じ幅とし、ブラケット1
68に枢着して、垂直方向または長さ方向シールが形成
される際にブリック31の上端となる三角形面および折
り目線62および63に折り目を付けるのを補助するた
め折り目線62および63間のウェブの区域に接触する
ように構成されている。
整列したウェブ側縁24.26がコイル120に通過さ
れ、このコイルは付勢されてウェブ側縁が加熱される。
好適実施例においては、加熱された長さ方向ウェブ側縁
を互いに押しつけるようコイル120によって発生され
る磁力によってシールが形成される。これに代る実施例
では、コイルはウェブ側縁を加熱するだけで、加熱され
たウェブ側縁を互いに押圧するピンチローラまたはニッ
プローラによってシールが形成される。アーム153お
よび154は実質的に剛性部材であって、これは長さ方
向シールコイル120を補助枠132から適当な距離に
取付け、コイル120が機枠11に対して相対的に動か
ぬようにしている。このようにして、コイル120が付
勢される際に発生される電磁界または機械1oが作動さ
れる際の振動のためにコイル120の配向が変化する傾
向を最小にしている。
好適実施例では、コイル120によって対向しているポ
リホイルウェブの側縁に誦起される電流によってもまた
側縁における説起電流密度分布に比例する量の二次電磁
力をそれぞれ発生する。これらの電磁力は反対極性を有
し、互いに牽引する。これがため、コイル120によっ
て発生された磁界に露出されて条溝122内にあるウェ
ブ側縁24および26は互いに牽引し合って圧接し、熱
可塑性層が軟化し、溶融する際に、互いに融合する。ま
た、ウェブ20の熱可塑性層が熱い間に、シールはニッ
プローラ144aおよび144b間を通過するので、対
向する熱可塑性層はさらに全体にわたり互いに機械的に
圧着されて融合し、均一な気密シールを形成する。ロー
ラ144はアーム163の端に取付けられ、加熱された
ウェブ側縁を互いに押圧するのに十分な力で互いに押圧
される。
好ましくは、長さ方向シールを、本発明の一部を形成し
ないが、審美上の理由および包装上の理由から包装体の
底パネル上に形成する。
チューブ22が長さ方向にシールされた後、被駆動プー
リ145aおよび145bならびに遊転プーリ146a
および146b間に前進および通過される。第7.9,
10,11.14.16および17図を参照して示すよ
うに、被駆動プーリ145aおよび145bは実質的に
平行に配置され、その上を通過する1ベルト206aお
よび206bは三角形チューブ22の側面に摩擦掛合し
てチューブ22を第14図に示すようにさらに矩形の形
状に押しつける。遊転ローラ146aおよび146bは
被駆動プーリ145aおよび、145bの下側にそれぞ
れ配設されるが、しかし、半径を小さくするとともにオ
フセットさせてヘルド206aおよび206bにプーリ
145aおよび145bの周りのより大きい巻き角度を
与えるようにしている。
被駆動プーリ145aおよび145bはベルト170に
よって駆動され、このベルト170はプーリ145aに
関連するプーリ171、プーリ145bに関連するプー
リ172、巻取りプーリ173および軸189に取付け
られた被駆動プーリ174を互いに連結している。プー
リ173は軸173’(第16図)上に取付けられ、ね
じおよびナツトによって補助枠175に取付けられてい
る。テンションプーリ173はベルト170を適当な張
力下に保持し、ベルト1フ0をプーリ171.172お
よび174に摩擦掛合させている。プーリ172は自在
継手179bおよび180bをいづれかの端に有する軸
178bによって駆動プーリ145bに連結されており
、自在継手180bは軸181bに連結され、この軸に
設けられたビン182bが受け室183b (長さ方向
溝孔184bを有する)の内外に摺動するよう構成され
、室183bの端に設けられたジャーナル軸受外匣18
5bが補助枠131上に取付けられている。プーリ17
1は駆動プーリ145aに同様に連結されている。ベル
ト170はプーリ145aおよび145b上を反対回り
で通過してチューブ22を実質的に一様に前進させるよ
う構成されている。ピンおよび溝孔による連結構造とす
ることによって補助枠175を補助枠131に対して相
対的に動かし、例えば、駆動プーリ145をチューブ2
2に正しく整列させ、駆動手段(図示せず)から駆動プ
ーリ1フ4への動力の伝達を調整し、あるいはまた、種
々の異なる寸法の包装体に対して機械10を適合させる
ことができる。
駆動プーリ174は機械10の駆動装置に軸189によ
って一連の種々の通常の形状のタイミングベルト、歯車
装置およびブーりを介して連結されている。
第7.8.9および10図に示すように、成形プーリ1
45aおよび145bを通過後、プーリ145aおよび
145bの下方にそれぞれ設けられた対向する案内板1
47aおよび147bによってチューブ22はベルト2
06aおよび206b間に前進される。案内板147は
下方および内方に延長し、所定距離で互いに離間されて
チューブ22内の製品32の量を制御するとともに、チ
ューブ22を垂直方向整列外に動かす次の包装体形成作
動にもかかわらず、チューブ22を実質的に垂直の軸線
に沿って維持する。ローラ194aおよび194bは軸
204aおよび204b上に回転自在に取付けられてい
る。これがため、ウェブベルト206aおよび206b
 (第10および17図参照)はプーリ145および1
46ならびにローラ194上にそれぞれ嵌り込んでチュ
ーブ22と摩擦掛合し、ウェブベルト206がプーリ1
45によって駆動される際に、チューブ22を前進させ
る。好適実施例においては、ローラ194は凸表面を有
し、軸204の軸端に溝孔が形成され、これにより軸2
04の軸線を水平に対して相対的位置に変更または固定
して所期のウェブベルト通路の周りにウェブベルトを維
持して走行させるよう構成することができる。これがた
め、軸204の軸線を前進中のチューブ22に作用する
側方引張力に抗するよう調整し、対向するベルト206
aおよび206bの軌道上の垂直方向の走行を維持する
ことができる。板147aおよび147bをほぼ包装体
の幅の間隔で離間させて製品32の重量によってチュー
ブ22を伸張してほぼ正しい包装体厚さに体積を増大さ
せ、好ましくは、先細形状として約1/8インチの幅の
溝孔開口を形成して横断クランプおよびシール前にチュ
ーブの寸法を制御するよう構成する。
第1,4および6図に示すように、殺菌空気を大気より
高い圧力の連続流で導管150により噴出させてチュー
ブ22の内部および殺菌したウェブに当てる。殺菌空気
は殺菌室100から出た後に形成、充填および横断シー
ルされるまでの間においてチューブ22および折曲げら
れたウェブ20をそれが殺菌室100に在った際の無菌
状態に維持する。上述した大気圧以上の圧力とすること
によって、殺菌したウェブが外部環境によって汚染され
る可能性を正圧の殺菌空気流により実質的に最小にして
いる。導管150の管端を製品32より充分上方に位置
させて充填レベルの検出を妨害しないようし、しかし、
余り遠く離して製品充填レベルにおける殺菌空気の連続
的交換を妨げることがないようにすべきである。
第1,5および6図に示すように、製品32はフィラー
チューブ400によって、連続的に形成しているチュー
ブ22内に導入される。チューブ内の製品のレベルを測
定するための製品レベル検出機410が、また、チュー
ブ22内に挿入されて、チューブ22が前進されて包装
体30に形成される間に、チューブ内の製品32のレベ
ルを検出する。フィラーバイブ400の下端は製品レベ
ルより十分下方に位置させて気泡がチューブ22内に落
下する製品によって、攪拌作用によって、または、渦流
の作用によってチューブ22内の製品中に導入されない
ようにする。好適実施例では、製品レベル検出器410
として製品32中に浸漬されるプローブの割合に応じて
インピーダンスの変化を生じる通常のキャパシタンスプ
ローブを用いることができる。生じたインピーダンスの
変化ケマイクロプロセッサによりて相関させてそれぞれ
の瞬間における製品レベル位置を指示させることができ
、この指示値を用いて以下に説明するように充填率を調
整する。
好適実施例によれば、数個の包装体に充填するに十分な
量の製品がチューブ内に常に入っている。それぞれの瞬
間における製品のレベルは検出器410によって検出さ
れ、この検出器もまた通常のマイクロプロセッサによっ
て製品レベルを予定のオーバーフロー遮断レベル、アン
ダーフロー遮断レベルおよび遮断レベル限界値内の作業
製品範囲と比較するために用いられている。充填率をマ
イクロプロセッサによって、例えば、絞り弁を用いて制
御して、前進しているチューブ22の端において包装体
が形成されて切断される際に作業製品範囲内での製品レ
ベルの急な変動を計算に入れて、製品レベルを作業製品
範囲内に維持することができる。
第19−24図を参照して示すように、長さ方向シール
誘導コイル120は多ループコイルを具え、多数のルー
プの半分が、コイル120の長い側方ループ部分に沿っ
てこれらの部分間に延在する長さ方向通路または条溝1
22の両側に等間隔で離間して配置されている(第19
a図参照)。
折り曲げられたループの形状は放射された電磁界の強さ
を増し、平らなコイルの場合に比べて、誘導によって付
勢される際にコイル120によって放射される電磁界を
より均一に分布させる。均一に分布した磁界は均一に分
布した誘起電流をU字形条溝122内を通って前進する
ポリホイルウェブ側縁24および26の電流キャリヤ層
内、およびこの層に沿って、また層を横切って供給し、
対面する熱可塑性層を均一に加熱し、冷却に際し、実質
的に均一な長さ方向気密シールを提供する。
条溝122はウェブ側縁24および26を受け入れてそ
れらが条溝を通過する間、両側縁を整列状態に維持して
、コイル120が付勢される際に側縁を加熱して互いに
シールするよう構成されている。ウェブの入口は、例え
ば、60°の傾斜で面取りされ、これによりウェブ20
を条溝内に容易に通し得るようにしている。第24a図
参照。長さ方向シールコイル120のループは導電性チ
ューブ656と中心タップ接地656aとを具え、これ
を、例えばエポキシ、aG−10エポキシフアイバーグ
ラス材料、プラスチックまたは同様の材料による非導電
性剛体外匣658内に取付けることができる。好ましく
は、導電性チューブ656として内側に水のような冷却
媒体を流し得るよう構成された中空鋼チューブを用いる
。中心タップ接地片656aは場所657で導体656
に電気的に接続されて、作動中にウェブに向けて電流ア
ークが発生するのを防止している。第23および24図
に示す間隔片部材655aおよび655bを用いてコイ
ルおよび導体リード線を外匣658およびコイル120
内でそろえて互いに離間させて保持することができる。
好適実施例では、長さ方向シールは長さ方向シール誘導
コイル120の間歇的付勢によって形成され、包装体の
幅を横切った包装体の底シールとなる。コイル120の
長さは扁平にした包装体の幅にほぼ等しいか、またはよ
り大であり、したがって、少なくとも底シールに対応す
るチューブ22の長さ方向の長さが、コイル120の付
勢時に、コイル120によって発生される電磁界を通過
する。ウェブの速度およびコイルの付勢および電磁界の
発生時間を釣り合せて対向する熱可塑性層が効果的に融
合して気密シールを好ましくは各セグメントが重なり合
った連続的シールとして形成する。
本発明による長さ方向シール作動はラジオ周波数発電機
(図示せず)による電力によって行なうのがよく、この
発電機は、例えば、約650KH2で約3〜5KWのよ
うに、垂直シールを形成するために予め選択されたエネ
ルギレベルで発電する。このr−f発電機は長さ方向シ
ール誘導コイル120に導体656によって電気的に接
続され、また、所要に応じ、本発明の一部を形成しない
接続機構652を経て横断話導コイルに電気的に接続さ
れる。
r−f発電機からの電力を制御回路によって長さ方向シ
ール誘導コイル120に切替え、このコイル内に電流を
誘起させ、コイル120のU字形部分122内に位置す
るポリホイルウェブ20の対向する側縁24および26
に予定時間電流を誘起させる。この予定時間はコイル1
20内を通過するポリホイルウェブ20またはチューブ
22の速度、接続機構652が作動される時間、ウェブ
の物理的性質、誘導コイルの形状その他の製造上のパラ
メータに部分的によるものである。
第13図を参照して示すように、接続機構652がシー
ルコイル120をr−f発電機に接続している。接続機
構652は外匣653と、好ましくはプラスチックのよ
うな絶縁材と、コイル120を発電機650に選択的に
接続および切り離すための手段とを具えるのがよい。コ
イル120の導電性チューブ内に冷却用流体を循環させ
るための冷却流体ボート1656aおよび1656bが
設けられている。これらのボートに導電性チューブが電
気的に接続されて完全な電気回路を維持している。
チューブ22が装置200内に前進する際、チューブは
順次のシール機構によって横断クランプされ、各包装体
のために各シール機構間に実質的に同じ量の製品および
ウェブを固定し、次に、横断クランプされた部分でシー
ルされる。次に、シールされたチューブは、好ましくは
シール機構に取付けられた、または機械10上の他の場
所に取付けられた切断手段によってシール部分で切断さ
れて包装体を形成する。切断された包装体は、次に、本
発明の一部を形成しない他の装置によって処理されて仕
上り包装体31に形成され得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を用い得るよう構成された無菌包装体形
成、充填およびシール機の斜視図である。 第2図は本発明により用いるための、折り目線をつけた
後の、1個の包装体に対応するポリホイルウェブ材料の
平面図である。 第3図は第1図の機械の折り目線付は部分の断面図であ
る。 第4図は第1図の機械の製品充填チューブの断面図であ
る。 第5図は第1図の機械のウェブ折曲げ部分の斜視図であ
る。 第5a図は第5図の5a−5a線上の断面図である。 第5b図は第5図の5b−5b線上の断面図である。 第5C図は第5図の5cm5c線上の断面図である。 第5d図は第5図の5d−5d線上の断面図である。 第5e図は第5図の5e−5e線上の断面図である。 第5f図は第5図の5f−5f線上の断面図である。 第5g図は第5図の5g−5g線上の断面図である。 第6図は本発明による製品充填および殺菌空気チューブ
および製品レベルプローブの正面図である。 第7図は第1図の機械のウェブ折曲げおよび垂直シール
部分の背面断面図である。 第8図は第7図のウェブ折曲げおよび垂直シール部分の
下部案内部分の側面図である。 第9図は第7図の9−9線で矢の方向に見た側面図であ
る。 第10図は第8図の10−10線上で矢の方向に見た正
面図である。 第11図は第7図の11−11線上で矢の方向に見た側
面図である。 第12図は第9図の12−12線上で断面として示す平
面図である。 第13図は第9図の13−13線上で断面として示す平
面図である。 第14図は第9図の14−14線上で断面として示す平
面図である。 第15図は第13図の15−15線上の断面図である。 第16図は第11図の16−16線上の断面図である。 第17図は第10図の17−17線上の断面図である。 第18図は第7図の18−18線上で矢の方向に見た平
面図である。 第19.20および21図は第1図の図面に対して相対
的な垂直シール誘導コイルを一部を断面として示す平面
、側面および背面図である。 第19a図は第19図の垂直シール話導コイルの斜視図
である。 第22図は第20図の垂直シール誘導コイルの上端部の
斜視図である。 第23図は第20図のスペーサ部材の23−23線上で
の斜視図である。 第24図は第20図の24−24線上で見たリードスペ
ーサの斜視図である。 10:成形、充填、シールおよびプリッタ機、11:機
枠、20:ポリホイルウェブ、22:ポリホイルチュー
ブ、 24.26:ウェブ側縁、31:仕上げ容器、32:製
品、64:ウェブ案内板、 74:案内フランジ、97:空気ナイフ、100:殺菌
区域、 110、 142a、  142’b :案内ローラ、
120:長さ方向シール説導コイル、 122:条溝、130:チューブ形成部分、143:ピ
ンチまたはニップローラ、 144a、144bニー1−ツブローラ、145a、1
45b、174:被駆動プーリ、146a、146b:
遊転プーリ(ロー ラ)、147a、147b:案内板
、 169:支持ローラ、 170.206a、208b :ベルト、173:テン
ションプーリ、 194a、194b:ローラ、 200:包装体形成手段、 206a、206b:ウェブベルト、 400:フィラーチューブ、 410:製品レベル検出器。 特許出願人 インターナショナル ペーパー コンパニー 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 5o¥      FIG 5

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリホイル材料の連続ウェブを、製品で充填され
    、横断方向にクランプされ、シールされ、そして切断さ
    れて包装体に形成され得るチューブに形成する装置にお
    いて、 ポリホイルウェブを前進させる手段と、 機枠と、 ポリホイルウェブを折り曲げるウェブ案内手段とを具え
    、このウェブ案内手段は所定の長さに沿って延在して、
    ウェブがウェブ案内手段に沿って前進されるにしたがっ
    てウェブの長さ方向側縁が徐々に互いに近づけられ対向
    して重なり合ってウェブが折り曲がるよう構成され、ま
    た、 機枠上に所定距離で離間して取付けられた1対の第1ロ
    ーラを具え、1つの第1ローラがポリホイルウェブの両
    側に位置し、第1ローラは機枠からポリホイルに向け所
    定角度で、かつ、機枠から下方に向け突出し、ウェブの
    前進に従って折曲げられたポリホイルウェブに接触して
    対向する長さ方向側縁に隣接するウェブの部分を平らに
    するよう構成され、また、 ウェブが前進する際にウェブの長さ方向側縁に近接して
    配置されてウェブの長さ方向側縁を受け入れて整列させ
    る条溝手段と、 重なり合って対向する長さ方向側縁を受け入れて両側縁
    を一緒に挟圧するよう互いに所定距離で離間して設けら
    れた一対の第2ローラとを具え、第2ローラはその互い
    に平行に延びる回転軸線がウェブの長さ方向側縁に対し
    て所定角度で傾斜してウェブの前進方向に対して直角方
    向の分力をウェブの側縁に加えてウェブ側縁を案内手段
    内に押しつけて長さ方向に整列させるよう構成され、ま
    た、 機枠に取付けられ、2個の平らになったウェブ部分間の
    ウェブ部分に接触してウェブ側縁を条溝手段に押しつけ
    てウェブ側縁を長さ方向に整列させ、これによりウェブ
    を実質的に三角形の断面形状とするよう構成された第3
    ローラを具え、そして、 対向する長さ方向ウェブ側縁を加熱して互いに融合させ
    て均質な長さ方向シールを形成する加熱手段を具えるこ
    とを特徴とする前記チューブ形成装置。
  2. (2)加熱され互いに重なり合って接触する長さ方向側
    縁を受け入れてさらに互いに押圧して均質な長さ方向シ
    ールを形成するための互いに所定距離離間された1対の
    第4ローラをさらに具えることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項の装置。
  3. (3)条溝手段およびポリホイルウェブを加熱する手段
    が、さらに、 機枠に固定関係で取付けられ、所定の長さにわたって延
    在し、電磁エネルギ源に電気的に接続され、そしてウェ
    ブ側縁に近接する位置に離間して設けられた長さ方向誘
    導コイルを具え、この誘導コイルによって発生される電
    磁界が誘導コイルに近接のポリホイルウェブの長さ方向
    側縁に電流を誘起して加熱し得るよう構成され、また、 前進するウェブ側縁を受け入れてウェブ側縁を整列させ
    得るよう構成された条溝材料を具え、この条溝はU字形
    状を有して、ウェブとコイルとの間に介挿され、その材
    料がコイルによって発生される電磁界に不利な影響を与
    えないものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項の装置。
  4. (4)長さ方向誘導コイルが、電流をポリホイル材料に
    誘起する際に、重なり合って対向する長さ方向ウェブ側
    縁を互いに押圧する磁力を発生するよう形成され、これ
    により加熱した側縁を一緒にしてシールを形成するよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第3項の装置。
  5. (5)ウェブ案内手段が、さらに、 ポリホイルウェブの前進方向を指向させる第5ローラと
    、 上端、下端および2個のフランジを有する板とを具え、
    前記フランジが板の側縁において上端から下端にまで板
    に対して鋭角または直角で延在し、フランジ間の間隔が
    上端から下端に向けて小さくなるよう板の側縁が形成さ
    れ、フランジが第5ローラからウェブを受け取るよう傾
    斜され、これにより、ウェブが前進するにしたがってウ
    ェブの長さ方向側縁を制御してウェブを折曲げて板の下
    端においてウェブの長さ方向側縁を互いに重ね合わせて
    対向させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第2項の装置。
JP30879987A 1986-12-17 1987-12-08 高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチュ―ブを成形する改良装置 Expired - Lifetime JP2542228B2 (ja)

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