JP2019502609A - 包装材料をヒートシールするためのシール装置および方法ならびに充填機 - Google Patents

Abstract

本発明は、密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするためのシール装置（１００）および方法に関する。本発明はまた、充填機に関する。シール装置（１００）は、電磁石（１１２）を含む第１のジョー（１１０）と、磁気要素（１２２）を含む第２のジョー（１２０）とを含む。第２のジョー（１２０）は、包装材料を受け入れるように適合された間隙を形成するために第１のジョー（１１０）に対向して配置され、それにより、第１のジョー（１１０）および第２のジョー（１２０）は、電磁石（１１２）の作動時に互いに引き寄せられて間隙を閉鎖し、かつ第１のジョー（１１０）と第２のジョー（１２０）との間で包装材料を締め付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするためのシール装置および方法に関する。本発明はまた、充填機に関する。

例えば、テトラパック（Ｔｅｔｒａ Ｐａｋ）によってテトラパックＡ１の名称で販売されている、液体食品用包装容器のための充填機において、包装材料ウェブは、殺菌され、およびその後、ウェブの縦方向縁部を互いに重ね合わせ、かつ重なった領域をシールすることによってチューブへと形成される。このチューブは、液体食品が連続的に充填され、包装材料のチューブは、横方向にシールされ、液体食品を含む個々の包装容器が形成されるように切断される。

横方向のシール手順は、典型的には、シール装置によって実行される。シール装置は、多くの場合、第１および第２のジョーを含み、横方向にシールされるチューブの部分は、シールの形成中、第１のジョーと第２のジョーとの間に配置される。第１のジョーは、シール装置がシールの形成中にチューブの包装材料を押圧することを可能にする手段を提供するように構成され、第２のジョーは、シールの形成に必要な十分な熱をチューブの包装材料に提供するように構成される。

第１のジョーが、チューブに十分な圧力を適用することができる手段を提供するために、第１のジョーに外力を供給しなければならない。従来技術の解決策の問題点は、力の適用によって搬送システムの異なる部分に引っ張り力が生じ、これによりシール装置のジョーに張力が生じ、従って機械的破損の危険性が増大することである。

本発明の目的は、当該技術分野における上で特定された欠陥および欠点の１つまたは複数を単独でまたは任意の組み合わせにおいて軽減、緩和、または排除し、少なくとも上記の問題を解決することである。

第１の態様によれば、これらの目的および他の目的は、密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするためのシール装置によって完全にまたは少なくとも部分的に達成される。シール装置は、電磁石を含む第１のジョーと、磁気要素を含む第２のジョーとを含む。第２のジョーは、包装材料を受け入れるように適合された間隙を形成するために第１のジョーに対向して配置され、第１のジョーおよび第２のジョーは、電磁石の作動時に互いに引き寄せられて間隙を閉鎖し、かつ第１のジョーと第２のジョーとの間で包装材料を締め付ける。

これは、包装材料を一緒に締め付けるのに必要な力が第１のジョーと第２のジョーとの間の直接の相互作用によって供給されるために有利である。つまり、垂直抗力が包装システムのメインフレームに伝達されて望ましくない摩擦を引き起こすことがない。この結果、搬送システム上の引っ張り力は低減され、これは、ジョーがより少ない張力を経験し、システムの耐久性を高めることができ、従って寿命を延ばすために有益である。

第２のジョーの磁気要素は、磁気ディスクによって構成してもよいが、他の非ディスク形状の物体を構成してもよい。

締め付け中の包装材料への歪みを少なくするために、第２のジョーは、ハウジングと、磁気要素に接続されたシャフトを含んでもよく、シャフトは、ハウジングに対してバネで留められている。

第１のジョーは、第２のジョーに対して移動可能であってもよく、また代わりに、第２のジョーは、第１のジョーに対して移動可能であってもよい。両方のジョーは、ジョーが接続または取り付けられている充填機のフレームに対して移動可能であってもよく、または代わりに、第１のジョーまたは第２のジョーは、充填機のフレームに対して静止した状態でもよい。

第１のジョーまたは第２のジョーは、包装材料と相互作用するコイル導体を有するインダクタ装置を含んでもよい。

電磁石は、誘導性電力伝送を介してエネルギーを提供されてもよい。同じく、インダクタ装置は、誘導性電力伝送を介してエネルギーを提供されてもよい。誘導性電力伝送は、電源と電磁石／インダクタ装置との間に導電性経路を常時有する必要がなく、電力伝送が中断なく進行することができるので有利である。

磁気要素は、第２のジョーに球状に懸吊されてもよい。第１のジョーは、第１の電磁石と第２の電磁石を含んでもよく、第２のジョーは、第１の磁気要素と第２の磁気要素を含んでもよく、第１の電磁石は、第１の磁気要素に対向して整列され、第２の電磁石は、第２の磁気要素に対向して整列される。

第１のジョーは、第１の電磁石と第１の磁気要素を含んでもよく、第２のジョーは、第２の電磁石と第２の磁気要素を含んでもよく、第１の電磁石は、第２の磁気要素に対向して整列され、第２の電磁石は、第１の磁気要素に対向して整列される。

第２の態様によれば、目的は、上記の誘導シール装置を含む、包装容器を食品で充填するための充填機により、完全にまたは少なくとも部分的に達成される。

第３の態様によれば、目的は、上記の誘電性シール装置を用いて、密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするための方法により、完全にまたは少なくとも部分的に達成される。この方法は、第１のジョーと第２のジョーとが互いに引き寄せられてそれらの間の間隙を閉鎖し、かつ包装材料を締め付けるように、第１のジョーの電磁石を作動させる第１のステップを含む。この方法は、インダクタ装置を作動させて包装材料をシールするステップと、インダクタ装置を非導通状態にするステップと、電磁石を非導通状態にして、第１のジョーと第２のジョーとを互いから引き離すステップとをさらに含む。

一般に、特許請求の範囲内で使用されるすべての用語は、本明細書中で他に明示的に定義されない限り、その技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈される。「１つの（ａ）／１つの（ａｎ）／その（ｔｈｅ）［要素、装置、構成要素、手段、ステップ等］」へのすべての言及は、他に明示的に記載されない限り、要素、装置、構成要素、手段、ステップ等の少なくとも１つの例に言及するようにオープンに解釈される。

本発明の上記の目的、および追加の目的、特徴ならびに利点は、添付の図面と併せて読まれる場合、本開示の好ましい例の以下の説明的かつ非限定的な詳細な記載を参照することにより、より詳細に理解されるであろう。

本開示の１つの例示的な例によるシール装置の概略図である。 図１の例示的な例の側面図を示す図面である。 本開示の別の例示的な例によるシール装置の概略図である。 本開示のさらに別の例示的な例によるシール装置の概略図である。

図１は、本開示の一例によるシール装置１００を示す。シール装置１００は、電磁石１１２を含む第１のジョー１１０と、磁気要素１２２を含む第２のジョー１２０とを含む。第２のジョー１２０は、第１のジョー１１０に対向して配置されて、包装材料を受け入れるように適合された間隙を形成する。第１のジョー１１０および第２のジョー１２０は、電磁石１１２の作動時に、間隙を閉鎖し、かつ第１のジョー１１０と第２のジョー１２０との間で包装材料を締め付けるように互いに引き寄せられる。包装材料は、ジョー１１０、１２０の第１および第２のシール部分１１４、１２６間で圧縮される。

このような第１のジョー１１０および第２のジョー１２０の閉鎖および開放は、ジョー１２０、１３０が取り付けられているメインフレームに垂直抗力が伝達されることなく実現される。このような力の伝達は問題である。なぜなら、シール装置１００がその一部である充填機の搬送システムの移動部分と静止部分との間に摩擦を引き起こす危険があるからである。摩擦が増加すると、搬送システムの引っ張り力が増加し、これによりジョーシステムへの機械的ストレスが大きくなり、その構成要素の寿命が短くなる。

第２のジョー１２０がヒンジ接続１２８を使用して回転可能であることにより、第２のジョー１２０は、第１のジョー１１０に対して移動可能である。当然のことながら、他の代替形態が可能であり、例えば、第１のジョーが第２のジョーに対して移動可能である、または両方のジョー１１０、１２０がその支持フレームに対して移動可能である。当然のことながら、ジョー１１０、１２０間のこの相対運動は、ヒンジ接続１２８による角運動に限定されず、例えば、スライド溝（ｓｌｉｄｉｎｇ ｇｒｏｏｖｅｓ）内の第１のジョー１１０および／または第２のジョー１２０の横方向移動を使用して実現することもできる。

第２のジョー１２０の磁気要素１２２は、磁気ディスクを用いてもよい。ディスクの材料は、磁性であるべきであるが、例えば強磁性金属および合金、強磁性液体などの異なる材料を使用してもよい。

第２のジョー１２０は、前記包装材料と相互作用するコイル導体を有するインダクタ装置１２４を含む。インダクタ装置１２４の目的は、材料をシールするのに十分な温度に包装材料を加熱することであり、ジョー１１０、１２０間に存在する包装材料の金属層部分に損失電流を誘導することによって、加熱が実現される。これは、ヒートシールプラスチック材料を局所的に溶融させるための局所的な加熱を保証する。あるいは、第１のシール部分１１４に損失電流を誘導することによって、加熱が実現され得る。これは、金属層を含まない包装材料を使用する場合に有利となる。

代替例では、第２のジョー１２０がインダクタ装置１２４を含む。

インダクタ装置１２４に供給される電力は、誘導性電力伝送を用いて実現してもよい。従って、インダクタ装置への物理的な導通ループを確立する必要なく、電力を伝送することができる。同様に、電磁石に供給される電力についても、誘導性電力伝送を用いて実現してもよい。

あるいは、磁気要素１２２は、第２のジョー１２０に球形に懸吊されてもよい。

次に、第１および第２のジョー１１０、１２０間の作動を、図１に示された例の側面図を示す図２を参照してより詳細に説明する。第２のジョー２２０は、ハウジング２２４と、磁気要素２２２に接続されたシャフト２２６とを備え、シャフト２２６は、ハウジング２２４に対してバネで留められている。これは、円板バネ２２８を用いて実現されるが、例えば他の種類のバネまたは弾性材料を用いて実現してもよい。

図３は、本開示の別の例によるシール装置３００を示す。この例では、ジョー３１０、３２０間の引力が包装材料の両側で形成され、シール部分３１４、３２６のいずれかの側で２つの電磁石を使用して実現される。第１のジョー３１０は、第１の電磁石３１２および第２の電磁石３１６を含む。第２のジョー３２０は、第１の磁気要素３２２および第２の磁気要素３３０を含む。第１の電磁石３１２は、第１の磁気要素３２２に対向して整列され、および第２の電磁石３１６は、第２の磁気要素３３０に対向して整列される。

図４は、本開示の別の例によるシール装置４００を示す。第１のジョー４１０は、第１の電磁石４１２と第１の磁気要素４１６とを含み、および第２のジョー４２０は、第２の電磁石４３０と第２の磁気要素４２２とを含む。この例では、第１の電磁石４１２は、前記第２の磁気要素４２２に対向して整列され、および前記第２の電磁石４３０は、前記第１の磁気要素４１６に対向して整列される。

次に、密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするための方法の一例を記載する。この方法は、シール装置１００を使用し、シール装置１００は、電磁石１１２を含む第１のジョー１１０と、磁気要素１２２を含む第２のジョー１２０とを含む。第２のジョー１２０は、第１のジョー１１０に対向して配置されて、前記包装材料を受け入れるように適合された間隙を形成する。第２のジョー１２０は、インダクタ装置１２４をさらに含む。この方法は、第１のジョー１１０と第２のジョー１２０とが互いに引き寄せられて間隙を閉鎖し、かつ包装材料を締め付けるように、第１のジョー１１０の電磁石１１２を作動させる第１のステップを含む。この方法は、インダクタ装置１２４を作動させて包装材料をシールし、インダクタ装置１２４を非導通状態にし、かつ電磁石１１２を非導通状態にして、第１のジョー１１０と第２のジョー１２０とを互いから引き離す第２のステップをさらに含む。

本明細書の開示によるシール装置は、例えば、誘導シール装置を用いてもよいことが理解される。

本発明の他の変形形態が想定され、場合により、本発明のいくつかの特徴は、他の特徴の対応する使用なしに採用できることが理解される。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲に一致するように広く解釈されることが適切である。

Claims (14)

1. 密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするためのシール装置（１００）であって、
   電磁石（１１２）を含む第１のジョー（１１０）と、
   磁気要素（１２２）を含む第２のジョー（１２０）であって、前記包装材料を受け入れるように適合された間隙を形成するために前記第１のジョー（１１０）に対向して配置され、前記第１のジョー（１１０）および前記第２のジョー（１２０）は、前記電磁石（１１２）の作動時に互いに引き寄せられて前記間隙を閉鎖し、かつ前記ジョー（１１０）と前記第２のジョー（１２０）との間で前記包装材料を締め付ける、第２のジョー（１２０）と
   を含むシール装置（１００）。
2. 前記第２のジョー（１２０）の前記磁気要素（１２２）は、磁気ディスクによって構成される、請求項１に記載のシール装置（１００）。
3. 前記第１のジョー（１１０）は、前記第２のジョー（１２０）に対して移動可能である、請求項１または２に記載のシール装置（１００）。
4. 前記第２のジョー（１２０）は、前記第１のジョー（１１０）に対して移動可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール装置（１００）。
5. 前記第２のジョー（１２０、２２０）は、ハウジング（２２４）と、前記磁気要素（１２２、２２２）に接続されたシャフト（２２６）とを含み、前記シャフト（２２６）は、前記ハウジング（２２４）に対してバネで留められている、請求項４に記載のシール装置（１００、２００）。
6. 前記第１のジョー（１１０）または前記第２のジョー（１２０）は、前記包装材料と相互作用するコイル導体を有するインダクタ装置（１２４）を含む、請求項１〜５のいずれか一項にシール装置（１００）。
7. 前記電磁石（１１２）は、誘導性電力伝送を介してエネルギーが提供される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシール装置（１００）。
8. 前記インダクタ装置（１２４）は、誘導性電力伝送を介してエネルギーが提供される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシール装置（１００）。
9. 前記磁気要素（１２２）は、前記第２のジョー（１２０）に球状に懸吊される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシール装置（１００）。
10. 前記第１のジョー（１１０）または前記第２のジョー（１２０）は、ヒンジ接続（１２８）を用いて回転可能に移動可能である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシール装置（１００）。
11. 前記第１のジョー（３１０）は、第１の電磁石（３１２）と第２の電磁石（３１６）とを含み、前記第２のジョー（３２０）は、第１の磁気要素（３２２）と第２の磁気要素（３３０）とを含み、前記第１の電磁石（３１２）は、前記第１の磁気要素（３２２）に対向して整列され、前記第２の電磁石（３１６）は、前記第２の磁気要素（３３０）に対向して整列される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシール装置（３００）。
12. 前記第１のジョー（４１０）は、第１の電磁石（４１２）と第１の磁気要素（４１６）とを含み、前記第２のジョー（４２０）は、第２の電磁石（４３０）と第２の磁気要素（４２２）とを含み、前記第１の電磁石（４１２）は、前記第２の磁気要素（４２２）に対向して整列され、前記第２の電磁石（４３０）は、前記第１の磁気要素（４１６）に対向して整列される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシール装置（４００）。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシール装置（１００、３００、４００）を含む、包装容器に食品を充填するための充填機。
14. シール装置（１００）により、密封された包装容器を製造するために包装材料をヒートシールするための方法であって、前記シール装置（１００）は、電磁石（１１２）を含む第１のジョー（１１０）と、磁気要素（１２２）を含む第２のジョー（１２０）であって、前記包装材料を受け入れるように適合された間隙を形成するために前記第１のジョー（１１０）に対向して配置された第２のジョー（１２０）と、インダクタ装置（１２４）とを含み、前記方法は、
    前記第１のジョー（１１０）と前記第２のジョー（１２０）とが互いに引き寄せられて前記間隙を閉鎖し、かつ前記包装材料を締め付けるように、前記第１のジョー（１１０）の前記電磁石（１１２）を作動させるステップと、
    前記インダクタ装置（１２４）を作動させて前記包装材料をシールするステップと、
    前記インダクタ装置（１２４）を非導通状態にするステップと、
    前記電磁石（１１２）を非導通状態にして、前記第１のジョー（１１０）と前記第２のジョー（１２０）とを互いから引き離すステップと
    を含む方法。

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