KR20170074982A - 용기 내부로 매체를 도입하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 용기(103), 예를 들어 유연한 파우치(pouch) 내부로 매체를 도입하기 위한 장치(100)와 방법에 관한 것으로서, 회전 가능한 케로셀(carousel)과, 용기 내부로 도입될 수 있는 이동 가능한 랜스(lance)와 용기를 위한 리셉터클(receptacle)을 가진 하나 이상의 처리 스테이션들을 포함한다. 본 발명은, 상기 랜스(221)를 용기 내부로 그리고 용기 밖으로 이동시키기 위해 간접 자기 구동 수단이 제공되며, 상기 자기 구동 수단의 제1 부분(223)(랜스부)은 상기 랜스(221)와 연결되고, 상기 자기 구동 수단의 제2 부분(222)(구동부)은 상기 랜스부(222)와 간접적으로 자기 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

용기 내부로 매체를 도입하기 위한 장치{Device for introducing a medium into a container}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 용기 내부로 매체를 전달하는 장치와 청구항 제15항의 전제부에 따른 대응되는 방법에 관한 것이다.

용기 내부로 매체를 전달하기 위한 장치는 특히 음료 처리 산업에 알려져 있다.

이를 달성하기 위해, 보통, 예를 들어 회전식 기계들로서 구현되는 기계들이 사용되며, 이는 아직 충전되지 않은 용기들이 충전 스테이션(filling station)으로 도입되어 충전되는 케로셀(carousel)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 충전용 배출구(filling vents)가 용기 위에 배치되거나 또는 용기 내부로 이동된다. 용기를 매체로 충전하는 것은 이 충전용 배출구를 통해 이루어진다. 매체는, 예를 들어, 용기 내부로 충전되는 생산물이다.

생산물을 충전할 때, 용기의 개구 둘레와 내부의 청결을 위한 특별한 요건이 제공되며, 이는 오직 많은 노력으로 수행될 수 있다.

종래 기술로부터 출발하여, 본 발명의 목적은, 바람직하게는 오염이 없는 방식으로 용기 내부로 매체의 전달을 가능하게 하는, 용기 내부로 매체를 전달하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항에 따른 장치와 청구항 제15항에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속항들에 제공된다.

본 발명에 따른, 용기, 예를 들어 유연한 파우치(pouch) 내부로 매체를 전달하는 장치는, 랜스를 이동시키기 위한 간접 자기 구동 수단(indirect magnetic drive means)이 제공되며, 상기 자기 구동 수단의 제1 부분(랜스부)은 상기 랜스와 결합되고, 상기 자기 구동 수단의 제2 부분(구동부)은 상기 랜스부와 간접적으로 자기 결합되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 본 발명에 따르면, 용어 "간접 자기 구동 수단"은, 오직 상기 구동부가 구동되거나 또는 능동적으로 움직이며 이러한 움직임은 상기 구동부와 랜스부의 자기적 또는 전자기적 상호작용에 기인하여 상기 랜스부로 전달되는 구동 수단으로서 이해된다. 상기 랜스부와 구동부는 서로 공간적으로 분리되며, 특히 이 부분들은 접촉하지 않음으로써, 상기 구동부의 이동이 상기 랜스부로 전달되는 것은 이 부분들 서로 간에 자기적 또는 전자기적 상호작용에 의해 배타적으로 이루어진다.

본 발명에 따른 장치는, 상기 랜스부의 이동이 상기 구동부와의 기계적 연결 없이 이루어질 수 있기 때문에, 특히 환경으로부터 분리된 영역 내에 매체(특히 살균을 위한 가스 매체)를 전달하는 것을 허용한다. 이에 의해, 상기 용기의 개구의 영역 내에 무균 또는 살균 또는 청결과 관련된 특별한 조건들이 실현될 수 있다. 더욱이, 상기 랜스의 영역 내에 윤활유의 사용이 포기될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 랜스와 랜스부는 튜브 내에 배치되며 상기 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동 가능하고, 상기 구동부는 상기 튜브의 외측에 배치되며 상기 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동 가능하다. 이 튜브는 상기 용기의 개구를 둘러쌀 수 있으며 이에 따라 매체가 용기 내부로 전달되는 주변 영역이 적어도 부분적으로 환경으로부터 격리되도록 할 수 있다.

이 실시예의 추가적인 개선에 있어서, 상기 장치는, 상기 구동부가 구동장치와 연결되며, 상기 구동장치에 의해 상기 구동부가 상기 튜브를 따라서 이동될 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 구동부의 이동은 상기 튜브 내부의 랜스와 함께 상기 랜스부의 이동으로 변환될 수 있다.

또한, 상기 구동장치는 상기 구동부와 이동 가능하게 연결된 아암을 포함하며, 상기 아암은 캠 롤(cam roll)을 통해 제어 캠(control cam)을 따라서 이동 가능하게 배치되고, 상기 제어 캠을 따르는 상기 캠 롤의 이동은 상기 튜브를 따르는 상기 구동부의 이동으로 변환된다. 이 실시예는 특히 유지보수가 필요 없고 추가적인 구동 모터 없이 작동하므로 오작동이 방지될 수 있다.

유리한 추가적인 실시예에 있어서, 상기 장치는, 상기 제어 캠이 상기 케로셀에 고정적으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 안내부(guide)에 대한 상기 케로셀의 회전 운동은 상기 아암의 이동으로 변환될 수 있으므로, 상기 처리 스테이션의 하나의 아암의 이동을 위한 제어 유닛이 제외될 수 있다.

추가적인 실시예에서, 상기 아암은, 상기 아암에 초기 위치에서 프리텐션(pretensions)을 인가하는 스프링 요소와 연결된다. 이에 의해, 예를 들어, 상기 아암의 초기 위치로의 재설정이 더 쉽게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 상기 구동부는 상기 랜스부를 둘러싸는 자석으로서 구현된다. 이 실시예는, 상기 랜스부가 어떻게 지향되는지에 관계없이, 특히 상기 구동부에 대하여 어떻게 비틀려 있는지에 관계없이, 상기 랜스부의 간접 구동을 허용한다.

상기 랜스부가 상기 랜스의 일단부에 배치되고, 상기 랜스의 타단부에 노즐이 배치되며, 상기 매체는 저장소(reservoir)로부터 상기 랜스를 통해 상기 노즐로 인도되는 경우가 바람직하다. 따라서, 특히 상기 노즐로부터 누설된 유체 매체에 기인한 상기 랜스부의 오염이 방지될 수 있다.

또한, 상기 매체는 살균 가스이거나 및/또는 상기 매체는 상기 용기 내부로 충전될 생산물이다. 따라서, 본 발명은 상기 용기의 세정과 상기 용기의 충전에 적용될 수 있다.

전기한 실시예의 추가적인 개선에 있어서, 상기 제어 캠은 상기 케로셀의 회전축을 둘러싸며 상기 안내부의 형상은 연속적이다.

본 발명이 추가적인 실시예에 따르면, 상기 자기 구동 수단은 선형 구동장치(linear drive) 또는 서보 구동장치(servo drive)를 포함한다. 상기 선택적인 실시예는 각각의 처리 스테이션에서 상기 자기 구동 수단의 구동부의 이동의 선택적인 제어를 허용한다.

유리한 실시예에서, 본 발명은, 상기 랜스가 상기 구동 수단에 의해 회전될 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 회전에 의해 도입된 세정 매체가 더 양호하게 분배될 수 있기 때문에 용기를 세정할 때 특히 유리할 수 있다.

이 실시예의 더 바람직한 개선에 있어서, 상기 랜스부는 상기 튜브 내에 배치된 안내부(guide)에 장착되며, 상기 랜스부가 상기 튜브의 길이 방향 접근을 따라서 이동하는 동안 상기 안내부는 상기 튜브에 대한 상기 랜스부의 회전을 유발하도록 구성된다. 그럼으로써, 추가적인 구동 수단 없이 상기 제1 부분과 구동부 상호 간의 자기적 상호작용 만에 의해 상기 랜스의 회전이 성취될 수 있으며, 상기 튜브를 따르는 상기 랜스부의 이동이 상기 안내부에 의해 미리 설정될 수 있다.

또한, 상기 장치는, 상기 랜스부가, 윤활유가 없는 베어링, 특히 4점 접촉 베어링에 의해 상기 안내부에 장착되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 튜브 내부의 바람직하지 않은 오염이 방지될 수 있다.

용기, 예를 들어 유연한 파우치(pouch) 내부로 매체를 도입하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 랜스(lance)로 상기 매체를 도입하는 단계를 포함하며, 상기 랜스는 상기 매체를 도입하기 위해 상기 용기 내부로 간접적으로 자기 이동되는(indirectly magnetically moved) 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 살균 가스 또는 생산물이 상기 랜스를 통해 상기 용기 내부로 전달된다.

상기 랜스는 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동되고, 상기 매체를 전달하기 위해 상기 용기 내부로 도입되며, 그 후에, 인출된다.

이 실시예의 추가적인 개선에 있어서, 상기 랜스는 전달하는 동안 회전된다. 본 발명에 따른 방법의 일 실시예는, 특히 세정 매체를 전달할 때, 상기 용기 내부에 상기 매체의 신뢰성 있는 분배를 허용한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 처리 스테이션의 개략적인 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 처리 스테이션의 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 따른 처리 스테이션의 헤드 영역의 확대도이다.
도 4a는 랜스가 용기 내부로 이동된 상태의 처리 스테이션의 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 처리 스테이션의 상면도이다.
도 4c는 랜스가 용기로부터 인출된 상태의 처리 스테이션의 측면도이다.
도 4d는 도 4c의 처리 스테이션의 상면도이다.
도 4e는 제어 캠과 관련하여 도 4a와 도 4c의 처리 스테이션들의 위치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5a는 랜스가 회전 가능한 일 실시예에 따른 처리 스테이션의 튜브의 개략적인 도면이다.
도 5b는 랜스를 위한 회전 구동장치를 가진 실시예의 사시도이다.

도 1은 용기, 특히 파우치(pouch)(103)와 같은 유연한 용기 내부로 매체를 전달하도록 구성된 본 발명에 따른 장치(100)를 보여준다. 이를 위해, 상기 장치는 프레임(102) 상에 회전식으로 장착되며 다수의 처리 스테이션들(treatment stations)(110)을 가진 케로셀(carousel)(101)을 포함한다. 본 실시예는 회전 가능한 케로셀(회전축 R)이 바람직한 반면에, 물론 다른 실시예들에서 회전하지 않는 직선형의 장치(직선형의 충전기 또는 이와 그 밖의 유사한 것)가 제공되고 용기들이 별개의 스테이션들에서 충전되는 것도 생각될 수 있다.

상기 용기들은, 예를 들어, 상기 장치(110) 내에서 홀더들(holder)(112)에 각각 고정될 수 있으며, 상기 홀더들은 클램프의 형태로 구현되고 용기 또는 파우치의 측면에 부착된다.

본 발명에 따르면, 랜스들(lances)(111)은 용기들(103) 내부로 도입될 수 있으며, 매체는 상기 랜스들을 통해 도입될 수 있다. 상기 랜스들은 기계의 회전 방향에 대해 각각 다른 위치들에 배치되어 있는 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 이 도면에서, 중앙부에 도시된 랜스는 용기 내부로 삽입되어 있으며, 중앙부 우측의 랜스들은 용기로부터 다시 인출되어 있다. 상기 랜스들(111)은 반드시 용기(103) 내부로 삽입될 필요는 없다. 용기(103)의 개구 위에 상기 랜스들(111)과 매체를 위한 대응되는 배출구가 배치되는 것으로 충분하다.

본 발명에 따르면, 상기 랜스들(111)은 각각 용기들 또는 파우치들(102)의 방향으로 그 내부로 이동될 수 있거나, 또는 이들로부터 벗어나도록 이동될 수 있다. 상기 랜스들(111)의 구동은, 도 1에는 아직 상세하게 도시되지 않은 간접적인 자기 구동 수단을 통해 수행된다. 여기서, 본 발명에서, "간접적인(indirect)"이라는 용어는, 예를 들어, 모터 또는 그 밖의 유사한 것의 구동력이 직접 상기 랜스의 이동으로 변환되지 않으며, 오히려 적어도 하나의 자기적 또는 전자기적 상호작용을 통해 간접적인 변환이 제공된다는 것을 의미한다. 상기 간접적인 자기 구동 수단의 제1 부분(이하에서 랜스부(lance part)로 지칭된다)은 상기 랜스와 결합되고, 차례로 구동되는 상기 자기 구동 수단의 제2 부분(구동부)에 의해 이동될 수 있다. 여기서, 상기 간접 자기 구동 수단의 랜스부와 구동부는 오직 서로간의 자기적 또는 전자기적 상호작용을 통해 간접적으로 연결된다. 상기 제1 부분과 구동부의 기계적 연결 또는 기계적 접촉은 바람직하게는 제공되지 않는다.

이를 위해, 도 2는 간접 자기 구동 수단의 기본 원리를 도시한 처리 스테이션의 개략적인 도면을 보여준다.

도 2에는 처리 스테이션(110)이 도시되어 있다. 이것은 단면으로 도시된 튜브(220)를 포함한다. 랜스(221)는 상기 튜브(220)의 내부 공간을 통해 연장된다.

상기 랜스(221)는, 예를 들어, 나사 체결을 통해 상기 간접 자기 구동 수단의 랜스부(223)와 결합된다. 상기 랜스부(223)는 상기 튜브 내부에서 이동 가능하며, 적어도 길이 방향 축을 따른 이동, 즉 용기 내부로의 그리고 용기(103) 밖으로의 이동이 가능하다.

또한, 매체 공급기(medium supply)(224)가 도시되어 있으며, 그 내부에 용기 내부로 도입될 매체, 특히 가스 상태의 세정 및 살균 매체가 제공된다. 상기 랜스는 부분적으로 오직 상기 랜스부(223)의 영역 내부로 연장되며 상기 랜스부의 상단부에서 끝난다. 여기서, 상기 랜스는 상단에서, 즉, 상기 매체 공급기의 방향으로 개방될 수 있으며, 또는 밸브가 제공될 수 있다.

상기 랜스가 용기 내부로 이동되는 경우에, 상기 랜스부 위의 튜브(220) 내의 공간은 용기 내부로 충전될 매체로 적어도 부분적으로 충전될 수 있으며, 그럼으로써 매체는 이 영역으로부터 상기 랜스를 통해 용기 내부로 안내될 수 있다. 이를 위해, 상기 튜브의 영역 내에 매체가 들어오도록 하는 매체 공급기의 개방은, 상기 랜스의 위치에 의존하여 제어됨으로써, 상기 랜스가 용기 내부로 삽입되기 전에 매체가 들어오도록 할 수 있다.

상기 랜스부(223)는 상기 간접 자기 구동 수단의 구동부(222)와 간접적이고 자기적으로 결합된다. 상기 구동부(222)는 상기 튜브(220)의 외측에 배치되며 상기 튜브를 따라서 이동 가능하다. 상기 구동부(222)는 여기서 점선으로만 도시된 구동장치(241)에 의해 이동된다. 상기 랜스부(223)와 구동부(222)의 간접적이고 자기적인 결합에 기인하여, 상기 구동부(222)의 이동은 상기 랜스부(223)의 이동으로 변환된다.

도 3a는 도 2의 원리에 따른 본 발명의 바람직한 실시예의 더욱 상세한 도면을 보여준다.

이 실시예에서, 상기 랜스(221)는, 매체를 용기 또는 파우치(103) 내부로 통과시키기 위해, 상기 간접 자기 구동 수단의 랜스부(221)와 함께 상기 튜브(220) 내에 배치된다. 상기 랜스(221)는 상기 간접 자기 구동 수단의 랜스부(223)와 결합되며, 상기 랜스부는 상기 랜스(221)와 함께 이동 가능하게 상기 튜브(220) 내부에 장착된다. 상기 튜브(220)의 하단부에 개구 영역(266)이 제공되며, 그 내부에 용기(l03)의 개구가 삽입될 수 있다. 상기 개구 영역(266)은 용기(103)의 개구를 완전히 둘러쌀 수 있으며, 그럼으로써 용기(103)의 개구 영역은 주위의 대기로부터 격리된다. 따라서, 매체의 충전이 바람직게는 무균 상태하에서 일어날 수 있다.

상기 튜브(220)의 외측에 상기 간접 자기 구동 수단의 구동부(222)가 배치된다. 이 구동부도 상기 튜브(220)를 따라서 이동 가능하다. 이를 위해, 상기 구동부(222)는 예를 들어 상기 튜브(220)의 외측에서 가이드에 장착될 수 있다. 대응되는 가이드의 사용으로 인해, 상기 튜브를 따른 상기 구동부의 정확한 상향 및 하향 이동이 보장될 수 있다. 여기서, 특히 낮은 마찰 유형의 가이드들, 예를 들어, 가이드 레일과 여기에 장착되는 네 지점 접촉 베어링이 사용될 수 있다.

그러나, 이는 이 경우에 반드시 필요한 것은 아니다. 또한, 상기 구동부(222)는 상기 튜브(220)의 외면으로부터 작은 거리, 예를 들어 0.5mm 또는 1.0mm 또는 2.0mm의 거리를 두고 배치될 수 있으며, 상기 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동할 수 있다.

여기서, 상기 구동부(222)는, 예를 들어, 부분적으로 또는 중공형 실린더처럼 완전하게 상기 튜브(220)를 둘러쌀 수 있다. 대응되는 실시예에서, 상기 구동부(222)는 도시된 튜브(220)의 둘레를 완전히 둘러싸고 있다. 그러나, 상기 구동부는, 예를 들어 직육면체 형상의 단일의 요소들로 구성될 수도 있으며, 이들은 상기 튜브(220)의 원주에 균일하게 분포되거나 또는 특정한, 비균일하게 분포될 수도 있는 위치들에 배치될 수도 있다.

상기 튜브(220) 내부에서 상기 랜스(221)를 이동시키기 위해, 상기 구동부(222)는, 상기 구동부(222)를 상기 튜브(220)의 길이 방향 축을 따라서 이동시키는 구동장치(241)와 연결된다. 도 3a에 도시된 상기 구동장치(241)는 자체적으로 운동할 수 있다. 상기 구동장치(241)의 운동은 상기 구동부(222)의 이동으로 변환된다.

상기 구동부(222)의 이동에 의해, 상기 랜스부와 구동부 사이의 자기적 또는 전자기적 상호작용에 기인하여 상기 랜스부도 간접적으로 이동됨으로써, 상기 랜스부(221)는 용기(103) 내부로 또는 용기(103) 밖으로 이동된다.

여기서, 도 3a에 도시된 실시예에 따르면, 상기 구동부(222)는 상기 구동장치(241)의 아암(226)과 연결된다. 상기 아암은 이동 가능한 연결구를 통해 상기 구동부(222)와 연결되거나, 또는 상기 구동부(222)에 힌지 결합될 수 있다.

이를 위해, 상기 아암(226)은, 적어도 상기 구동부(222)에 힌지 결합된 영역에서, 이중 로커(double rocker)(246)로서 구현된다. 이러한 방식으로, 상기 아암은 상기 구동부(222)의 양측부에 결합된다. 각각의 측부에, 상기 이중 로커(246)의 영역과 상기 구동부(222)를 연결하는, 상응되는 베어링들(245)이 제공될 수 있다. 여기서, 상기 구동부(222)와의 연결은, 예를 들어, 슬리브(sleeve)(247)를 통해 간접적으로 이루어질 수 있으며, 상기 슬리브 내부에 상기 베어링(245)이 배치될 수도 있다. 상기 아암(226)과 구동부(222)의 이러한 연결 형태는 특히 안정적이며 잠재적인 상기 구동부의 이동 중에 오정렬을 방지한다.

상기 아암(226)은 추가적으로 안내 아암(guiding arm)(227)과 연결되며, 상기 안내 아암(227)은 지점(228)에서 힌지 결합된다. 상기 안내 아암(227)은 상기 지점(228) 둘레에 회전 가능하도록 장착된다. 또한, 상기 안내 아암(227)은, 상기 아암(226)에서의 힌지 결합 지점(hinge point) 및 힌지 결합 지점(228) 모두에서 이중 로커(double rocker)로서 구현될 수 있다. 상기 힌지 결합 지점(228)은, 예를 들어, 상기 튜브(220)에 배치될 수 있다. 또한, 상기 힌지 결합 지점(228)에, 상기 안내 아암(227)을 회전 가능하게 장착하기 위한, 상응하는 베어링이 제공될 수 있다. 따라서, 상기 아암(226)의 운동은 상기 안내 아암(227)에 의해 안정 및/또는 안내될 수 있다.

상기 안내 아암(227)은 추가적인 힌지 결합 지점에서 상기 아암(226)과 연결될 수 있으며, 또는 상기 아암(226)에 제공된 가이드를 따라서 이동 가능하게 장착될 수 있다. 상기 안내 아암(227)을 상기 지점(228)에 힌지 결합하는 것은 상기 아암(226)을 위한 특정 범위를 한정한다.

또한, 도 3a에 따른 실시예에서, 상기 아암(226)은, 지지대(support pole)(229)를 따라서 이동 가능하게 장착된 캐리지(carriage)(280)에 배치된다. 또한, 상기 아암(226)은 연결 영역에서 상기 캐리지(280)와 함께 이중 로커로서 구현될 수 있다. 이러한 연결은 높은 안정성을 제공한다.

상기 지지대(지지 아암)(229)는 상기 튜브(220)와 연결될 수 있으며, 완전한 처리 스테이션은 상기 케로셀에 고정될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 나사 체결(232)이 제공될 수 있다. 이러한 고정은 추가적인 체결 수단에 의해 추가적으로 제공될 수 있다. 상기 아암(226)은, 예를 들어, 도 3a에 참조번호 243으로 도시된 것과 같은 구형 조인트(spherical joint)에 의해 상기 캐리지(280)에 배치될 수 있다. 상기 캐리지(280)에, 캠 롤(cam roll)(230)이 배치될 수 있다.

상기 캠 롤은, 예를 들어, 캐리어(carrier) 또는 핀(pin)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 이 핀은 상기 캐리지(280)와 견고하게 연결될 수 있다. 상기 지지대를 따른 캐리지의 이동은 정지부(stop)(264)에 의해 적어도 한 방향으로 제한될 수 있다.

상기 캠 롤은, 상기 케로셀에 대해 고정적으로 배치된 제어 캠(control cam)을 따라서 회전할 수 있다. 상기 캠 롤(230)과 제어 캠의 접촉을 보장하기 위해, 스프링 요소(225)가 상기 캐리지와 연결될 수 있으며, 상기 스프링 요소(225)는 상기 캐리지에 프리텐션(pretension)을 인가할 수 있고, 이에 따라 상기 제어 캠에 대하여 상기 캠 롤(230)에 프리텐션을 인가할 수 있다. 상기 스프링 요소(2250는 상기 지지대(229)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제어 캠의 가능한 실시예는 도 4e의 개략적인 상면도에 도시된다.

상기 정지부(264)는 용기 내부로의 상기 랜스의 최대 침투 깊이를 정하기 위해 유리한 방식으로 사용될 수 있다. 상기 스프링 요소(225)는 상기 랜스가 용기 내부로 삽입되는 위치로 상기 캐리지에 프리텐션을 인가하므로, 상기 스프링 요소(225)는 상기 캐리지를 상기 정지부(264)의 방향으로 가압하기 때문에, 상기 캐리지(280)의 이동 방향으로 상기 정지부(264)의 치수를 선택함으로써, 상기 캐리지(280)의 이동을 특정한 위치에서 제한할 수 있으며, 이로써 이 위치를 넘어서(즉, 상기 정지부를 넘어서) 상기 캐리지의 추가적인 이동은 불가능하게 됨으로써, 상기 랜스의 용기 내부로의 추가적인 이동이 방지될 수 있다. 그 결과, 상기 랜스의 용기 내부로의 최대 침투 깊이는 상기 제어 캠과는 독립적으로 명확하게 정해질 수 있다. 따라서, 상기 캐리지가 상기 캠 롤과 함께 상기 정지부에 부딪치도록, 상기 제어 캠은, 매체를 전달하기 위해 상기 랜스가 용기 내부로 이동하는 영역 내에 갭(gap)을 포함할 수 있거나, 또는 상기 정지부(264)보다 상기 캐리지(280) 또는 상기 캠 롤(230)로부터 각각 더 이격될 수 있다.

상기 스프링 요소(225)는 일측에서 상기 캐리지(280)와 연결되며, 상기 스프링 요소(225)의 타측은 상기 지지대(229) 또는 상기 튜브(220)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 4e에 도시된 회전축(R) 또는 케로셀 둘레에 배치될 수 있는 상기 제어 캠의 적합한 선택으로 인해, 상기 구동부(222)의 이동 프로파일과 이에 따른 랜스(21)의 이동 프로파일은 복잡한 제어 수단을 요구함이 없이 미리 설정될 수 있다.

상기 랜스(221)의 급격한 이동을 방지하기 위해, 상기 제어 캠(231)이 각 지점에서 연속적인 수학 함수들에 의해 적어도 구간적으로 표현될 수 있는 형상을 가지는 경우가 특히 유리하다. 상기 제어 캠을 표현하는 함수들이 그들의 1차 미분과 연속적인 경우도 특히 유리하다.

또한, 매체 공급기(224)는 상기 튜브(220)와 연관될 수 있다. 상기 매체 공급기 내에, 삽입될 매체, 특히 살균 가스가 저장될 수 있다. 매체는 상기 튜브 내부의 공간에 상기 랜스부까지 충전될 수 있으며, 예를 들어, 주변의 압력과 비교하여 더 높은 압력을 상기 튜브 내의 매체에 인가함으로써, 상기 매체 공급기와 대면하는 상기 랜스부의 상측에서 상기 랜스의 개구를 통해 상기 랜스 내부로 흐를 수 있다.

도 3b는 매체 공급기(224)를 가진 도 3a의 실시예에 따른 처리 스테이션의 헤드 영역을 상세하게 보여주며, 상기 구동부(222)와 랜스부(223)는 상기 랜스(221)와 함께 상기 튜브(220)의 이 영역 내부로 이동된다. 상기 매체 공급기(224) 내에 속이 빈 공간(hollow space), 특히 관로(pipe line)가 제공되며, 이를 통해 상기 랜스(221) 내부로 충전될 매체가 통과할 수 있다. 상기 매체의 통과는, 예를 들어, 도시된 밸브(274)를 통해 이루어질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 랜스의 각각의 상향 이동 중에, 상기 매체 공급기(224)의 영역 내의 상기 밸브(274)를 개방함으로써 상기 용기 내부로 전달될 매체가 상기 밸브를 통과하여 상기 랜스 내부로 흐른다. 상기 랜스가 다시 상기 매체 공급기(224)로부터 용기의 방향으로 이동하면, 상기 밸브는 폐쇄되고 상기 매체 공급기(224)를 통한 매체의 공급은 중단될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 상기 랜스는 상기 용기 내부로 도입될 매체를 상기 매체 공급기(224)로부터 용기로 이송하게 될 것이며, 상기 랜스(221)는 상기 매체 공급기와 영구적으로 연결되지는 않을 것이다.

또한, 도 3b는 상기 구동부(222)와 랜스부(223)의 더욱 상세한 도면을 보여준다. 도 3a를 참조하면서 설명된 상기 구동장치, 특히 상기 아암(226)과 상기 구동부(222) 사이의 연결은 여기서 더욱 상세하게 도시된다. 상기 아암(226)이 이중 로커로서 구현될 때, 이중 로커의 각 부분은 상기 구동부(222)의 좌측 또는 우측에 각각 맞물린다. 여기서, 이것은, 예를 들어, 상기 구동부(222)와 나사체결되거나 또는 볼트들(245)에 의해 체결된다. 상기 이중 로커는 상기 구동부(222)에 바람직하게는 이동 가능하게, 특히 회전 가능하게 장착된다. 따라서, 상기 아암(226)의 이동 중에, 상기 구동부(222)는 상기 튜브를 따라서 이동될 수 있다.

추가적으로, 도 3b에는 상기 구동부(222)가 외피(hull)(263)에 의해 둘러싸인 것으로 도시된다. 특히, 상기 구동부는 상기 튜브(220)로부터 외면하는 모든 측면들이 상기 외피에 의해 덮일 수 있다. 따라서, 상기 구동부의 오염이 방지될 수 있다. 더욱이, 상기 구동부(222)와 랜스부(223)의 자기장을 상기 튜브의 영역 내에 국한시키기 위해, 상기 외피는 반자성 재료(diamagnetic material)로 구성될 수 있다.

도 3a와 3b에 따른 상기 간접 자기 구동부의 실시예가 의무적인 것은 아니다. 상기 구동부가, 서보 구동장치(servo drive)를 통해 도시된 화살표의 방향으로 상기 튜브(220)를 따라서 이동 가능하게 되는 것도 제공될 수 있다. 또한, 상기 구동부(222)는 상기 랜스부(223)와 함께 선형 구동장치(linear drive)를 형성하며, 상기 구동부(222)가 상기 튜브(220)의 외측에 고정적으로 장착된 다수의 전자석으로서 구현되는 것도 제공될 수 있다. 별개의 전자석들을 작동시킴으로써, 상기 랜스(221)과 함께 상기 랜스부(223)의 이동이 실현될 수 있다.

각각의 처리 스테이션(110)을 위해, 이 경우에 전자석들을 작동시키는 별개의 제어 유닛이 제공됨으로써, 각각의 처리 스테이션(110)에서, 상기 랜스(221)와 함께 상기 랜스부(223) 개개의 이동 프로파일이 성취될 수 있다. 이는, 도 1에 따른 장치 내에서, 상이한, 예를 들어, 크기가 변하는 용기들이 하나의 처리 사이클 중에 처리되는 경우에 특히 유리하다.

상기 랜스부는 영구 자석으로 구성되거나 또는 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 구동부도 영구 자석을 포함할 수 있으나, 전자석으로 구현되거나 또는 전자석을 포함할 수 있다.

원칙적으로, 사용되는 매체는, 예를 들어, 상기 용기(103)의 내부 영역을 살균하기 위한 과산화수소(H₂O₂)와 같은 가스 매체이거나 또는 상기 용기(103) 내부에 채워질 생산물일 수 있다. 그러나, 다른 가스 매체도 살균을 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 도입된 공기에 의해 파우치의 팽창이 일어날 수 있다. 대체안으로서, 상기 장치는 충전될 생산물을 용기/파우치 내부로 충전하기 위해 사용될 수도 있다.

특히 가스 매체를 사용할 때, 상기 튜브(220)는, 상기 처리 스테이션(110)에 배치된 상기 용기(103)의 적어도 개구 영역의 둘레에 연장될 수 있다. 더욱이, 외부로부터의 공기가 용기(103)의 개구 영역 내부로 들어가지 않도록, 상기 랜스의 대응되는 배출구에 의해 또는 공기 또는 상기 튜브(220) 내부의 매체 공급기에 의해, 상기 용기(103)의 개구의 영역에 상기 처리 스테이션 외부의 압력과 비교하여 적어도 약간의 과압(overpressure)이 적용될 수도 있다. 그럼으로써, 바람직하게는 무균 상태하에서 상기 랜스(220)를 통한 매체의 도입이 일어날 수 있다. 이 실시예는 유리하게는, 상응하는 처리 스테이션(110)에 의해 바람직하게는 무균 상태하에서 용기(103) 내부로의 생산물의 충전을 실현하기 위해 사용될 수 있다.

도 4a는 도 3에 따른 실시예에 상응하는 처리 스테이션을 랜스가 용기 내부로 이동된 상태로 보여준다. 도 4b는 도 4a의 처리 스테이션의 상면도이다. 또한, 도 4c는 랜스가 용기 밖으로 이동된 상태의 처리 스테이션을 보여주며, 도 4d는 처리 스테이션의 상응하는 상면도이다. 도 4e에는, 이동 순서를 보여주기 위해, 제어 캠을 가진 케로셀의 개략적인 상면도가 도시된다.

도 4a의 장치(250)에서, 상기 랜스(221)는 용기(102) 내부로 이동되어 매체를 도입하거나 또는 도입하였다. 이 상태에서, 상기 캐리지(280)는 상기 정지부(264) 가까이에 위치하며, 상기 캠 롤은 상기 제어 캠(231)과 접촉하거나 또는 접촉하지 않고 상기 스프링 요소에 의해 상기 제어 캠(231) 또는 정지부에 대하여 가압된다. 이는, 도 1에 따른 상기 케로셀의 회전축(R)까지의 상기 제어 캠(231)의 거리가 최소화된다는 것과 같은 의미이다(도 4e에서도 언급된다).

매체가 상기 용기(103) 내부로 전달된 후에, 이제 상기 랜스는 구간적으로 또는 연속적으로 상기 용기(103)로부터 인출된다. 상기 랜스(221)가 상기 용기(103)로부터 인출될 수 있도록 하기 위해, 상기 랜스부(223)는 상기 튜브(220)를 따라서 상기 용기(103)로부터 멀어지게 이동되어야 한다. 이에 상응하여, 상기 구동부(222)도 상기 용기로부터 멀어지게 이동되어야 한다. 이를 달성하기 위해, 상기 아암(226)은 상기 튜브(220)를 향해 이동되어야 한다. 이는 상기 제어 캠에 의해 상기 스프링 요소의 장력에 대항하여 상기 케로셀의 회전축(R)으로부터 멀어지게 이동되는 캠 롤에 의해 달성될 수 있다. 도 4c에 도시된 상태(250')에서, 상기 케로셀의 회전축(R)까지의 상기 제어 캠(231)의 거리가 도 4a에 도시된 상태에서의 거리보다 더 길다.

도 4c로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 캐리지도 마찬가지로 상기 정지부(264)로부터 멀어지게 (지지대를 따라서) 이동됨으로써, 상기 아암(226)은 힌지(243)(예를 들어, 구형 조인트)의 둘레를 회전되며 도시된 세워진 위치로 변위된다. 이에 대응하여, 상기 구동부(222)가 이동함으로써, 상기 랜스부가 간접적으로 구동되고 상기 랜스는 용기로부터 멀어지게 이동된다.

도 4c에서, 상기 랜스(221)는 상기 용기(103)의 밖으로 가장 멀리 이동된 끝점에 도달하였다.

도 4a에 따른 상태(250)와 도 4c에 따른 상태(250')에서 회전축까지의 상기 제어 캠의 상응하는 거리는 도 4e에 개략적으로 도시된다.

상기 랜스(221)가 용기(103)의 밖으로 이동되는 중에, 특히 상기 랜스(221)의 하단부에서 배출구를 통해 과산화수소와 같은 세정 매체를 전달하기 위해 이 장치를 사용할 때, (상기 단부도 용기(223) 내부로 이동된다), 상기 용기의 개구 영역이 통상적인 주위 공기와 최초로 접촉하지 않도록 매체의 배출은 계속될 수 있다.

도 5는 간접 자기 구동 수단의 추가적인 실시예를 보여준다. 이를 위해, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 상기 튜브의 단면이 도 5a에 제공된다. 도 2에 따른 실시예와 도 3a 내지 도 3b에서 설명된 바와 같은 실시예에서, 상기 튜브(220)는 임의적인 단면, 즉, 예를 들어, 모서리가 있거나 또는 원형의 단면을 가질 수 있는 반면에, 도 5에 따른 실시예에서는 상기 튜브(220)의 내부 단면은 원형인 것으로 구상된다. 상기 튜브의 내부에, 상기 랜스(221)를 위한 상기 간접 자기 구동 수단의 랜스부(223)가 배치된다. 상기 랜스부(223)는 여기서 연결 요소들(460)을 통해 상기 랜스(221)와 고정적으로 결합된 중공형 실린더로서 도시된다. 상기 랜스부(223)는 반드시 중공형 실린더로서 제공될 필요는 없으며 별개의 요소들로부터 조립될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 직육면체 형상의 요소들이 가이드를 따라서 상기 튜브(220) 내에 배치되도록 제공될 수 있다. 이들은 각각 연결 요소들(460)을 통해 상기 랜스(221)와 결합된다. 도 5의 실시예에 따르면, 도 5a의 간접 자기 구동 수단의 구동부(222)도 상기 튜브(220)를 완전히 둘러싸는 중공형 실린더로서 배치된다. 도 5에 따른 실시예에서, 상기 구동부(222)는 상기 튜브(220)를 완전히 둘러싸는 것이 필요하다. 인정하건대, 상기 튜브(220)의 외부 단면과 상기 구동부(222)의 내부 단면은 도시된 바와 같이 원형일 필요는 없으나, 이 방식으로 캔트(cant)를 피할 수 있다.

도 5b는 상기 튜브(220)의 내부 영역의 개략적인 도면을 보여주며, 여기서 상기 튜브(220)와 상기 간접 자기 구동 수단의 구동부(222)는 명료성을 위해 오직 점선으로 반투명하게 도시된다. 도 5b에서, 상기 랜스부(223)는 두 개의 직육면체에 의해 개략적으로 도시된다. 도 5e에 따른 실시예에서, 상기 랜스부(223)는 안내 요소들(guiding elements)(451)을 통해 상기 튜브(220)의 내부에 배치된 안내부(guide)(450)와 연결된다. 이는 나선으로 제공될 수 있다. 이 안내부를 제공하고, 도시된 이중 화살표를 따라서 이동하는 중에 상기 안내 요소들(451)에 의해 상기 랜스부(223)를 안내함으로써, 상기 랜스(221)의 회전이 보장될 수 있다. 상기 튜브(220)의 외측에서 상기 구동부(222)가 상향 및 하향 이동하면, 상기 튜브(220) 내부에서 상기 안내부(450)의 형상과 상응한 상기 랜스부의 회전 이동과 상기 랜스부(223)의 상향 및 하향 이동이 중첩하여 일어난다.

여기서, 상기 안내부(450)는 나선형으로 제공될 필요는 없으며, 예를 들어, 직선형의 부분들과 별도로 심하게 만곡된 부분들을 포함할 수 있다. 이 실시예는, 상기 랜스와 특히 용기 내부로 이동된 하나의 배출구 또는 배출구들이 회전될 수 있기 때문에, 세정 매체로 용기를 세정하는 동안에 특히 유리하다. 예를 들어, 상기 랜스의 원주에 다수의 배출구들이 배치되어 있는 경우에, 이들은 회전으로 인해 매체를 각각 다른 각도들로 배출하면서 용기의 내면을 처리할 수 있다. 이로써, 특히 유연한 파우치들, 예를 들어, 주름들이 세정 매체의 상이한 각도들로 처리될 수 있기 때문에, 바람직하게는 완전하며 효과적인 세정이 보장될 수 있다.

상기 랜스 또는 매체를 위한 배출구들의 회전은 용기 내부에서만 바람직하게 때문에, 상기 랜스의 용기를 향한 이동 중에 제공될 수 있으며, 상기 안내부(450)는, 상기 랜스가 용기 내부로 적어도 부분적으로 도입된 동안 상기 랜스의 회전을 허용하기 위해, 상기 튜브(220)의 길이 방향 축과 평행한 직선 부분을 포함하고 상기 랜스부(223)가 회전될 영역에서만 나사에 상응하는 형상을 포함한다.

도 5b에 도시된 상기 안내 요소들(451)은 개구 영역, 특히 용기의 내부 영역의 오염을 방지하기 위해 바람직하게는 윤활유가 없다. 이를 위해, 예를 들어, 4점 볼 베어링이 사용될 수 있다.

상기한 실시예들은 모두 상기 랜스와 랜스부가 내부에 배치된 튜브를 사용하는 것으로 설명되었으나, 상기 튜브는 제외될 수도 있으며, 상기 튜브 대신에, 간접 자기 구동 수단의 랜스부를 위한 안내부만 제공될 수 있고, 상기한 구동장치들 중 하나의 도움으로 상기 구동부를 이동시킴으로써, 상기 랜스부와 여기에 결합된 랜스의 간접 구동이 실현될 수 있다.

상기 랜스부는 상기 랜스와 함께 간접 자기 구동 수단의 구동부와 오직 간접적으로 연결되기 때문에, 상기 랜스부가 상기 랜스와 함께 중력에 의해 아래로 떨어지는 위험이 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 랜스부는, 예를 들어, 상기 구동부와 유사하게 상기 튜브 내부에 배치된 스프링 요소에 의해 프리텐션이 인가될 수 있다. 이를 위해, 유연한 튜브가 저장소(reservoir) 및 상기 랜스와 연결되고 이를 통해 용기 내부로 전달될 매체가 안내될 수 있는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 제1 부분과 구동부 사이를 지배하는 자계의 자계 강도는, 상기 랜스와 랜스부에 작용하는 중력과 균형을 이루어 이 요소들이 "공중정지(hovering)"될 수 있도록 선택될 수 있다.

Claims (18)

1. 용기(103), 예를 들어 유연한 파우치(pouch) 내부로 매체를 전달하는 장치(100)로서,
   회전 가능한 케로셀(carousel)(101)과, 상기 용기 내부로 삽입될 수 있는 이동 가능한 랜스(lance)(221)와 용기를 위한 구멍을 가진 하나 이상의 처리 스테이션들(110)을 구비하며,
   상기 랜스(221)를 이동시키기 위한 간접 자기 구동 수단(indirect magnetic drive means)이 제공되며, 상기 자기 구동 수단의 제1 부분(223)(랜스부)은 상기 랜스(221)와 결합되고, 상기 자기 구동 수단의 제2 부분(222)(구동부)은 상기 랜스부(223)와 간접적으로 자기 결합되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 랜스(221)와 랜스부(223)는 튜브(220) 내에 배치되며 상기 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동 가능하고, 상기 구동부(222)는 상기 튜브의 외측에 배치되며 상기 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 구동부(222)는 구동장치(241)와 연결되며, 상기 구동장치에 의해 상기 구동부(222)가 상기 튜브(220)를 따라서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 구동장치(241)는 상기 구동부와 이동 가능하게 연결된 아암(226)을 포함하며, 상기 아암은 캠 롤(cam roll)을 통해 제어 캠(control cam)(231)을 따라서 이동 가능하게 배치되고, 상기 제어 캠을 따르는 상기 캠 롤의 이동은 상기 튜브를 따르는 상기 구동부(223)의 이동으로 이전되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어 캠(231)은 상기 케로셀(101)에 고정적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 아암(226)은, 상기 아암에 초기 위치에서 프리텐션(pretensions)을 인가하는 스프링 요소(225)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구동부(222)는 상기 랜스부(223)를 감싸는 자석으로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 랜스부(222)는 상기 랜스(221)의 일단부에 배치되고, 상기 랜스의 타단부에 노즐이 배치되며, 상기 매체는 저장소(reservoir)(224)로부터 상기 랜스를 통해 상기 노즐로 인도될 수 있는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 매체는 살균 가스이거나 또는 상기 매체는 상기 용기 내부로 충전될 생산물인 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
10. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 캠(223)은 상기 케로셀(101)의 회전축(R)을 둘러싸며 상기 제어 캠의 형상은 연속적인 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
11. 제 3항에 있어서,
    상기 자기 구동 수단은 선형 구동장치(linear drive) 또는 서보 구동장치(servo drive)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
12. 제 2항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 랜스(221)는 상기 자기 구동 수단에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 랜스부(223)는 상기 튜브(220) 내에 배치된 안내부(guide)(450)에 장착되며, 상기 랜스부가 상기 튜브의 길이 방향 축을 따라서 이동하는 동안 상기 안내부는 상기 튜브에 대한 상기 랜스부(222)의 회전을 유발하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 랜스부는, 윤활유가 없는 베어링(451), 특히 4점 볼 베어링에 의해 상기 안내부(450)에 장착되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 장치.
15. 용기(103), 예를 들어 유연한 파우치(pouch) 내부로 매체를 전달하는 방법으로서,
    랜스(lance)(221)가 상기 용기 내부로 상기 매체를 전달하며,
    상기 랜스(221)는 상기 매체를 도입하기 위해 상기 용기 내부로 간접적으로 자기 이동되는(indirectly magnetically moved) 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 방법.
16. 제 15항에 있어서,
    살균 가스 또는 생산물이 상기 랜스를 통해 상기 용기 내부로 전달되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 방법.
17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 랜스(221)는 튜브(220)의 길이 방향 축을 따라서 이동되고, 상기 매체를 전달하기 위해 상기 용기(103) 내부로 도입되며, 그 후에, 인출되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 방법.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 랜스(221)는 전달하는 동안 회전되는 것을 특징으로 하는, 용기 내부로 매체를 전달하는 방법.

Images