JP2006509691A - 垂れ蓋及び突出部を有し、簡単に開く袋を製造する装置 - Google Patents

Abstract

開口手段形成ステーションと、膨らみ又は突出部を熱成形する選択的な突出部形成ステーションと、下封止及び縁封止を形成して袋を充填する加熱充填ステーションと、垂れ蓋上で折り重なる手段と前記垂れ蓋の内部を前記袋の前面に封止し、開口手段を覆う垂れ蓋形成ステーションとを有する袋状パッケージを製造する形成充填封止装置を提供する。

Description

関連出願への相互参照

本出願は、その開示がここで参照して結合される、２００２年１２月１３日に提出され、「垂れ蓋及び突出部を有し、簡単に開く袋を製造する装置」と題された米国仮特許出願第６０／４３３，００７号の優先権を主張する。

発明の分野

本発明は、他の製品と同様に、ケチャプなどの薬味に一般に使用されるものに類似した小容器や袋状パッケージの製造装置及び方法に関する。

発明の背景

ここで記載及び請求される装置及び方法の発明者は、小容器又は袋状パッケージの新規なデザインの発明者でもある。それらのデザインの幾つか及びそれらのデザインに使用されるフィルムは、米国特許第６，４１５，９３９号及び米国特許出願第１０／１８９，５９５号に記載及び／又は請求され、その開示がここで参照して特に結合される。

米国特許第６，４１５，９３９号の図６２Ａ乃至図６７は、パッケージの壁又は面の中又は上に出口開口位置を有する小容器又は袋状パッケージの幾つかの例を示し、出口部は垂れ蓋部材によって覆われる。垂れ蓋部材は、出口又は出口位置の出口形成手段を覆う。出口位置は、垂れ蓋部材の壁又は面を形成するパッケージの同一壁又は面の中又は上にあり、垂れ蓋部材は、フィルムの同一面の２箇所が一体に封止されるように、出口位置の上に折り曲げられ、出口位置又はその周りに密封的に取り付けられる。出口は垂れ蓋部材を起立することによって開く。

高速製造装置でこれら及び類似のパッケージを効率的に製造する需要がある。

本発明のある実施例は、折り曲げ垂れ蓋を有する小容器又は袋状パッケージを製造する装置及び方法を提供する。

本発明のある実施例は、従来の小容器又は袋状パッケージに類似した、様々な大きさを必要とする小容器又は袋状パッケージを製造する装置及び方法を提供するが、当該装置は、出口又は出口形成手段を覆うと共に前記出口形成手段上及び／又は周囲でそれ自身の同一面に密封的に取り付けられた垂れ蓋部材によって覆われた、出口開口又は出口形成手段を小容器の壁又は面に形成することができ、その出口は前記垂れ蓋を起立することによって形成される点が異なる。米国特許第６，４１５，９３９号に記載及び／又は請求されているように、パッケージを製造可能な実施例を提供する。

本装置は、その容積測定容量を増加するために、前記袋の少なくとも一の壁に突出部又は膨らみを形成可能であってもよい。また、本装置の実施例は、パッケージが特定形状を維持する剛性度を有するために、従来の小容器製造に使用されるよりも大きい幅のフィルムを取り扱うことが理解されるであろう。

本発明の構成要素を含む本発明の実施例による装置の概略図である。 図１の装置の上案内ローラの拡大図である。 図１の装置の下案内ローラの拡大図である。 図１の装置の延伸ローラの拡大図である。 図１の装置の切り込み形成クラッシュローラの拡大図である。 図１の装置の垂れ蓋製造システムの拡大図であり、第１の位置にある垂れ蓋製造システムを示す図である。 図１の装置の垂れ蓋製造システムの拡大図であり、第２の位置にある垂れ蓋製造システムを示す図である。 図１の装置の垂れ蓋製造システムの拡大図であり、第３の位置にある垂れ蓋製造システムを示す図である。 図１の装置の垂れ蓋製造システムの拡大図であり、第４の位置にある垂れ蓋製造システムを示す図である。 図１の垂れ蓋製造装置の回転折り曲げ棒の拡大端面図である。 図７Ａの回転折り曲げ棒の平面図である。 図７Ａの回転折り曲げ棒の正面図である。 図１の装置のワークストローク中の回転折り曲げ棒及び固定折り曲げ棒の側面図である。 図１の装置のヒートシールダイの一つの拡大端面図である。 図８Ａのヒートシールダイの正面図である。 図８Ａのヒートシールダイの上面図である。 遮断垂れ蓋形成ステーションの側面図である。

好ましい実施形態の詳細な説明

本発明のある実施例による装置は、ロールから主としてプラスチックフィルムである特定長のパッケージ材料を支持して間欠的に制御可能に搬送することができる。パッケージ材料は、封止温度に加熱されても前記装置を通じて延伸ローラによって割り出し又は引き出される強度を有する。装置の機能はＰＬＣによって制御され、真空ポンプ又は真空源と同様に空気圧式シリンダを含む空気力学に加え、油圧フィルムを割り出しするためのサーボ又はステップモータを有する。理解されるように、ある動作は、後述するように、割り出し間の休憩期間中に好ましくは行われる。

本発明の構成要素を含む高速形成充填封止装置の例を図１に示す。本装置は、第１のフィルムロール１８Ａから第１のフィルムと第２のフィルムロール１８Ｂから第２のフィルムを引き出す。

最初に、第１のフィルムは、固定フィルム予熱器１と往復ヒータ１Ａとを有する加熱ステーションを通過する。このステーションは突出部形成のためにフィルムを加熱する。次に、第１のフィルムは、固定押さえ棒２Ａと真空成形突出ダイを有する突出部形成ステーションに運ばれる。フィルムプラスチックはダイに押し付けられ、膨らみ又は突出部１７をフィルム内に熱成形する。押さえ棒（又は板）２Ａは、弾性ゴム状層で覆われてもよい。加熱ステーションは、熱成形を容易にするためにそこでフィルムが加熱される箇所なので、突出部形成ステーションの一部とみなされてもよい。本装置の実施例は、もちろん、突出部や膨らみのない袋を形成してもよい。

第２のフィルムはパンチとダイ９又はその他の手段を有する出口手段形成ステーションに入り、出口開口又は切り目又は断層線又はその他の開口形成手段を第２のフィルムに形成する。開口、切り目又は断層線又はその他の開口形成手段は、好ましくは割り出し間の休憩期間中に形成されるが、他の時に形成されてもよい。その後、第２のフィルムは、一組の往復封止ダイ３を有する充填封止ステーションで第１のフィルムと結合するために搬送される。

垂直ヒートシールによって定義された各パッケージの間、図８Ａ乃至８Ｃに示される往復封止ダイ３の間で下に延びるのは充填ノズル１５である。充填ノズル１５は、容器に入る流動可能製品（例えば、ケチャップ、シャンプーその他の幾つかの可能な製品）を小出しにする充填器に接続する。形成ステーションにあるように、封止ダイの一つは固定されて往復ダイの一つのみが往復してもよいことが理解されるであろう。

充填ノズル１５を有する充填手段は、一組の往復封止ダイ３が集まって下封止と一対の平行な縁封止を各充填ノズル１５の周りに矩形Ｕ字状に形成した後で、流動可能製品をパッケージに供給する。このように、封止ダイ３は第１のフィルムと第２のフィルムを一体に封止し、充填されるべき袋を形成する。

充填手段は、制御された量の製品を小出しパッケージに特定の高さまで充填し、それは本実施例では突出部の上部を超えない。この段階で、パッケージは、最終的には垂れ蓋と袋の一部になるパッケージ壁１６の平坦長さを有する。

各割り出しで、封止ダイ３の下面は、一の袋の下封止を有する倍幅水平封止を形成し、前の袋の上封止を同時に有する。即ち、前の袋（封止ダイを出た直後の袋）の製品包含領域は封止ダイ３の下面によって上部で封止される。

次の割り出しで、一組の案内ローラ２０Ａ及び２０Ｂを通過後に、冷却ダイ５は袋の熱い封止を冷却するように動作してそれらを固める。次の割り出しで、現在充填封止された部材が、別の一組の案内ローラ２１Ａ、２１Ｂを再度通過した後で、駆動されるクラッシュ切断ローラ６（図は切断アンビルローラ６Ａと切り込み形成クラッシュローラ６Ｂを示している）によって袋が延伸ローラステーションを通過している最中又はその後に、適当な切断手段を介して引き出される。延伸ローラ４（こぶ付き金属延伸ローラ４Ａとゴム延伸ローラ４Ｂ）は、好ましくは、狭い縁封止領域に沿って充填済の袋を引き出すだけであるため、一般に狭い。案内ローラの組が作成後に垂直ヒートシールの各々の直下に配置されるのが分かるだろう。また、案内ローラは、利用される様々なフィルムの適当な間隔維持のために冷却ダイの下に配置されてもよい。

図２は、上ゴム案内ローラ２０Ａと上ステンレス案内ローラ２０Ｂを有する上案内ローラの拡大図である。図３は、下ゴム案内ローラ２１Ａと下ステンレス案内ローラ２１Ｂを有する下案内ローラの拡大図である。図４は、こぶ付き延伸ローラ４Ａとゴム延伸ローラ４Ｂを有する延伸ローラの拡大図である。図５は、切り込み形成クラッシュローラ６Ｂと切断アンビルローラ６Ａの拡大図である。アンビルローラ６ＡはＶ字形状のクラッシュローラ６Ｂを辿る溝を有してもよい。図示するように、各クラッシュローラ６Ｂは独立にバネ留めされている。

切り込み形成クラッシュローラを通過した後の次の割り出しで現在切断される袋は、図６Ａ乃至６Ｄの拡大図に示す遮断垂れ蓋形成ステーションに移動する。図９に見ることができるように、遮断垂れ蓋形成ステーションは、所望の調節のためにサブフレームを起立又は降下することによって袋の長さを容易に変更するために、垂直調節可能なサブフレームに搭載されてもよい。

遮断垂れ蓋形成ステーションにおける遮断機構は、固定アンビルナイフ１１に対してフィルムを切断する往復水平ナイフブレード１０を有する。上記切断動作と同時に又は時間的に近接してナイフの下の充填済の袋の突出部上の未充填部は適所にある往復加熱真空棒８とそれに対向する水平押さえ棒１２に押圧されてもよい。押さえ棒１２は、突出部形成部１７直上の袋の平坦な未充填部１６を押圧し、それは真空吸着により袋の列を強固に保持する。この位置を図６Ａに示す。

図６Ｂに示すように、熱真空棒８はその後後方に移動し、固定水平折り曲げ棒１４の下にそれと共に袋を引き出す。水平折り曲げ棒１４は、図６Ｂに示すように、袋の壁に直角に袋の平坦未充填部を水平部にこする。図６Ｃに示すように、熱真空棒８は、制御された停止地点まで後方に移動し、その時加熱された垂れ蓋折り曲げ部１３は直ちに下方に回転する。図６Ｃは、回転中の熱垂れ蓋折り曲げ部１３を示す。熱垂れ蓋折り曲げ部１３は、図６Ｄに示すように、真空棒８に平行及び対向する部分に回転される。熱垂れ蓋折り曲げ部１２は、それと真空棒の被加熱面との間の小さいクリアランススペース（例えば、約０．０５０”）で真空棒８に対向し、垂れ蓋をそれ自身の表面に平行に折り曲げる。

折り曲げられる垂れ蓋１９は２つの壁を有する。その結果、真空棒と折り曲げ棒の両方の垂れ蓋封止熱は各々プラスチックフィルム二層を通過しなければならない。適当な材料が使用されなければ、この封止熱は垂れ蓋の内壁と垂れ蓋の下の袋のそれとを一体に封止し、これによって袋機能を実施できないようにする。従って、本発明のある実施例は、米国特許第６，４１５，９３９号と米国特許出願第１０／１８９，５９５号に記載されているように、好ましくはフィルム、例えば、多層プラスチックフィルムを使用し、そこでは、それ自身の面に封止された垂れ蓋の封止面はその面及び垂れ蓋の内壁よりもずっと低い温度で封止する。

例えば、フィルムは、垂れ蓋がそれ自身の面に１７５°Ｆで封止し、内面は２４０°Ｆで封止するように選択されてもよい。熱真空棒と垂れ蓋折り曲げ棒の両方の温度は、袋面と内側垂れ蓋のこの封止を引き起こさないように、非常に正確に制御される。熱真空棒８はヒータ２３によって加熱され、熱回転垂れ蓋折り曲げ部はヒータ２３Ａによって加熱される。（真空マニホルド２４と絶縁スペーサ２２も示されている。）折り曲げ棒が所定位置にある場合、熱真空棒は前進して真空棒の停止部材として動作する熱折り曲げ棒に垂れ蓋を押圧し、垂れ蓋をそれ自身の面に封止する。真空棒の退避開始と同時に垂れ蓋折り曲げ棒は上方に離れるように回転してもよく、真空はその後瞬時に遮断し、これによって垂れ蓋が出口位置に封止された現在完全な袋を放し、それはその後コンベア上に落下する。

垂れ蓋折り曲げ部は幾つかの袋を装置を超えて連続して折り畳んでもよいことが更に理解されるだろう。このために、回転垂れ蓋折り曲げ棒と固定折り曲げ棒の両方は、回転垂れ蓋折り曲げ棒が垂れ蓋を下に折り曲げるために隙間を通過しながら垂れ蓋水平を保持する位置に固定棒が留まることができるように、互い違いの「歯」と共に形成されてもよい。

図７Ａ乃至図７Ｄは、垂れ蓋折り曲げ棒１３と固定折り曲げ棒１４の更なる詳細を示している。図７Ａに示すように、垂れ蓋折り曲げ棒１３は弾性圧力パッド２５を棒１３がパッケージに接触する各位置に有している。互い違いの「歯」は図７Ｃにおいて見ることができる。図７Ｄは、回転折り曲げ棒の「歯」に突出する固定折り曲げ棒の「歯」を示している。

図８Ａ乃至図８Ｃは、封止ダイ３の更なる詳細を示している。封止ダイ３の各封止位置の下縁にあるのは封止要素３０である。この封止要素３０は、一旦パッケージが開くと、開口から出る流れ制御を補助するためにパッケージに封止を形成する。

図９は、垂直に調節可能なサブフレーム２６を示している。このサブフレームとその付随制御とアクチュエータはそれに搭載される遮断垂れ蓋形成ステーションが垂直に調節されることを可能にする。この垂直調節は、サブフレームが上下に調節されると、機構が袋をより長く又はより短く製造することを可能にする。

パンチステーション、切り目ステーション又は分離先端などを必要とする様々な開口形成手段が利用されてもよい。これらは、装置フレームの様々な部分に他の箇所も同様に搭載可能である。これは、第２のフィルム又はウエブが、その垂直移動を開始又は垂直移動前に、装置の前又は内部で、間欠的に水平移動する場所を含む。

紫外線硬化接着剤及び／又はインクを印刷するユニットが装置に搭載されてもよい。これは、上述したように、垂れ蓋壁上のヒートシールフィルムの一つが不要になるように、垂れ蓋を封止する代替的手段として使用可能である。また、ロールストックからフィルムを搬送するのに定延伸ローラが利用されてもよく、ロールを開始及び停止（制動）の要求を不要にする。その場合、小さなダンサローラが延伸ローラを間欠的に駆動することによって発生する緩みを取るだろう。

特許請求の範囲に規定されるように多くの変形が本発明から逸脱せずに可能であることが当業者には理解されるだろう。例えば、本装置のある発明の構成要素は他の構成要素と結合して使用されてもよい。本装置の一部は、特許請求の範囲に従って、省略又は変更されてもよい。本発明による装置は、垂れ蓋、最密閉可能な袋、及び／又は、他の収納及び分離先端を有する小出しパッケージを含むがこれらに限定されない様々なフィルム結合体から様々な袋のデザインを製造するのに使用可能である。例えば、開口形成ダイは分離先端とヒンジキャップ形成手段に置換され、米国特許第６，４１５，９３９号又はその他の図４、５及び６に示されたような構造を形成してもよい。

Claims (9)

1. 折り重なる垂れ蓋を有する袋状パッケージを製造する成形充填封止装置であって、
   往復真空棒と、往復押さえ棒と、折り曲げ棒と、垂れ蓋折り曲げ部とを有する垂れ蓋製造ステーションを有し、
   前記垂れ蓋製造ステーションにおいて、袋の一部は前記往復真空棒と前記往復押さえ棒との間で押圧され、前記往復真空棒は、垂れ蓋を形成するために前記袋の一部に折り重なる前記折り曲げ棒を越えて前記袋を引き出し、前記垂れ蓋折り曲げ部は前記垂れ蓋を封止するために前記袋の面に前記垂れ蓋を押圧することを特徴とする成形充填封止装置。
2. 袋状パッケージを製造する成形充填封止装置であって、
   押さえ棒と真空成形突出ダイとを有する突出部形成ステーションを有し、
   前記突出部形成ステーションにおいて、フィルムはダイに押し付けられ、膨らみ又は突出部を前記フィルム内に熱成形することを特徴とする成形充填封止装置。
3. （ａ） 制御可能モータによって間欠同時に巻き出しされる少なくとも２つの対向する連続フィルム供給のための支持制動手段と、
   （ｂ） 開口手段形成ステーションであって、当該開口手段形成ステーションを通じて前記フィルム供給の少なくとも一が間欠的に割り出しされる開口手段形成ステーションと、
   （ｃ） 一組の加熱ダイと、押さえ棒と、真空成形突出ダイとを有する突出部形成ステーションであって、前記突出部形成ステーションにおいて、前記フィルム供給の少なくとも一は前記ダイに押し付けられ、膨らみ又は突出部を前記フィルム内に熱成形する突出部形成ステーションと、
   （ｄ） 一組の往復封止ダイと充填ノズルとを有し、前記一組の往復封止ダイは少なくとも２つの前記フィルム供給の間に下封止と縁封止とを形成するために集まり、充填される袋を形成し、袋は前記充填ノズルを通じて製品を小出しにすることによって充填される加熱封止充填ステーションと、
   （ｅ） 前記下封止及び前記縁封止を冷却する一組の冷却ダイと、
   （ｆ） 少なくとも一のフィルム供給の移動路に沿って配置される垂直切り込み形成クラッシュローラと、
   （ｇ） 前記フィルム供給から前記袋を切断する切断手段と、往復真空棒と、往復押さえ棒と、折り畳み棒と、垂れ蓋折り曲げ部とを有し、折り畳み垂れ蓋上になる部分の直下にあるパッケージの一部は往復真空棒と往復押さえ棒との間で押圧され、前記往復真空棒は垂れ蓋を形成するために前記袋の一部の上に折り重なる前記折り曲げ棒を越えて前記袋を引き出し、前記垂れ蓋折り曲げ部は前記垂れ蓋を封止するために前記袋の一面に前記垂れ蓋を押圧する遮断垂れ蓋形成ステーションとを有することを特徴とする、手早く開く収納及び小出しパッケージを形成する形成充填封止装置。
4. 前記開口手段形成ステーションは、前記開口手段形成ステーションを通じて間欠的に割り出しされる前記フィルム供給の前記少なくとも一つに開口を形成するパンチ手段を有することを特徴とする請求項３記載の形成充填封止装置。
5. 前記開口手段形成ステーションは、前記開口手段形成ステーションを通じて間欠的に割り出しされる前記フィルム供給の前記少なくとも一つに分離先端構造を形成する手段を有することを特徴とする請求項３記載の形成充填封止装置。
6. 前記開口手段形成ステーションは、前記開口手段形成ステーションを通じて間欠的に割り出しされる前記フィルム供給の前記少なくとも一つに断層線を形成する手段を有することを特徴とする請求項３記載の形成充填封止装置。
7. 前記開口手段形成ステーションは、前記開口手段形成ステーションを通じて間欠的に割り出しされる前記フィルム供給の前記少なくとも一つに切り目線を形成する手段と、有することを特徴とする請求項３記載の形成充填封止装置。
8. 前記折り曲げ棒と垂れ蓋折り曲げは各々歯が形成され、前記垂れ蓋を形成する際に噛み合わされることを特徴とする請求項３記載の形成充填封止装置。
9. 前記遮断垂れ蓋形成ステーションは、少なくとも二方向に調節可能なサブフレームに搭載されていることを特徴とする請求項３記載の形成充填封止装置。