JP4495867B2 - 包装材ストリップの横方向位置の調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動食品を包装する機械において包装材ストリップの横方向位置を調整する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フルーツ・ジュース、ワイン、トマト・ソース、低温殺菌した、または長期保存（ＵＨＴ）ミルクなどの流動食品を包装する機械は知られており、それにおいて長手方向にストリップをシールして形成した包装材の連続チューブからパッケージが形成されている。
【０００３】
包装材は、例えばポリエチレンのような熱シール可能材料の層で両面を覆われた紙材層を含む複層構造を有し、ＵＨＴミルクのような長期保存製品用の無菌パッケージの場合には、例えばアルミニウム膜で形成されるような、熱シール可能プラスチック材料層の上に重ねられるとともに、その上にさらに食品と接触するパッケージの内面を最終的に形成する別の熱シール可能プラスチック材料層を被覆されるバリヤ材料層も含んで成る。
【０００４】
無菌パッケージを製造するには、包装材のストリップはリールから繰出されて無菌室を通して給送され、この無菌室内で例えば過酸化水素のような殺菌剤を付与されて殺菌され、その後に加熱、および（または）適当な波長および強度の光を包装材に放射することで、殺菌剤は蒸発される。殺菌されたストリップは筒状に折畳まれ、長手方向にシールされて周知のように連続した垂直方向の長手方向にシールしたチューブが形成される。換言すれば、包装材のチューブは無菌室の延長部を形成するのであり、流動食品を連続的に充填された後、成形および（横方向）シール・ユニットへ送られて個々のパッケージが形成される。このユニットでは、チューブは一対の顎部の間にグリップされて横方向にシールされ、枕形状のパックが形成される。これらのパックはその後にパックの間のシール部分を切断して、分離される。
【０００５】
枕形状パックは、その後に最終折曲げステーションへ送られ、そこで仕上げ形状となるように機械的に折曲げられる。
【０００６】
上述で簡単に説明した形式の周知の包装材では、その包装材のストリップはチューブとなるように折曲げられる前に、ストリップの全幅を横断して延在する円筒形の駆動ローラーまたはアイドルローラーの対によって定められる経路に沿って送られるが、それらのローラーはストリップを横方向に関してガイドすることはしない。
【０００７】
ストリップの横方向位置は手動調整されるガイド装置によって定められる。このガイド装置はストリップの縁に近い長手方向部分と反対両側で協働する一対のローラーを含み、このローラーはガイドに沿ってストリップの給送平面と平行でストリップの給送方向に直角な方向へ可動なスライドによって担持されている。
【０００８】
例えば、２つのリールを継いだ後、または完全な真直状態とは対照的にストリップが横方向へずれた場合に生じ得るストリップの横方向位置に関する誤差は、欠陥パッケージとなって表れる。
【０００９】
例えば機械から出たパッケージを検査することで不具合が検出された場合、その誤差はガイド装置を手動調整することで修正することができる。しかしながら機械を停止し、手動調整し、そして再始動させるために要する時間は、停止時間および廃棄されるパッケージの両方に関して製造上のかなり大きな損失をもたらす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、周知装置が典型的に有している上述した欠点を解消するように設計された、包装材ストリップの横方向位置を調整する装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ストリップの給送面に平行で、前記面内の前記ストリップの給送方向に対して実質的に直角な第１の方向に可動なスライドと、
前記スライドに担持され、前記ストリップの縁を滑り状態でグリップするグリップ手段と、
前記スライドの前記第１の方向における位置を調整する調整手段とを含み、流動食品を収容するパッケージを製造するための包装機における包装材ストリップの横方向位置を調整する装置であって、
前記調整手段が前記スライドを制御するアクチュエータと、前記ストリップの第１の制限位置を検出して第１の信号を発生する第１のセンサーと、前記ストリップの第２の制限位置を検出して第２の信号を発生する第２のセンサーと、前記第１および第２のセンサーに連結され、前記ストリップの前記第１の制限位置を超えたことを示す前記第１の信号の値に応答して前記ストリップの前記第２の制限位置へ向けて、また前記ストリップの前記第２の制限位置を超えたことを示す前記第２の信号の値に応答して前記ストリップの前記第１の制限位置へ向けて前記スライドを移動させるように前記アクチュエータを制御する制御ユニットとを含んで成ることを特徴とする包装材ストリップの横方向位置の調整装置が提供される。
【００１２】
添付図面を参照して、本発明の好ましい非制限的な実施例が例として説明される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図３で符号１は、長期保存すなわちＵＨＴミルク、フルーツ・ジュース、ワインなどの流動食品を収容するパッケージを製造するための包装機械（図示せず）において包装材ストリップの横方向位置を調整する装置を全体として示している。
【００１４】
さらに詳しく説明すれば、この機械は、熱シール可能な包装材ストリップ２を長手方向に折畳んでシールして形成した包装材チューブから流動食品を収容している無菌のシールしたパッケージを製造するように設計されている。
【００１５】
この材料は紙材の層４ａと、例えばアルミニウム・シートで形成されるバリヤ材料の層４ｂとを含むのが好ましい。また上述の２つの層は、例えばポリエチレンとされる熱可塑性材料の中間層（図示せず）によって互いに固定されており、また両層はさらに別のポリエチレン層（図示せず）で反対面を被覆されている。紙材層４ａは積層前に形成された一連の穴５を好ましく含むが、その位置で層４ｂは穴を開けられておらず、その後に切り離しまたは他の形式の開口装置（図示せず）を取付けることができるように成されると同時に、パッケージが穴のない状態を保持し、開口されるまで無菌状態を保持できることを保証する。穴５はストリップ２の長手方向の縁６ａに接近して配置され、また各パッケージを製造するのに必要なストリップ２の部分の長さに等しい間隔ｐで等間隔に隔てられている。
【００１６】
ストリップ２はリール（図示せず）から繰出され、駆動ローラーまたは伝達ローラー（図示せず）の多数の対によって定められる経路に沿って機械を通って給送される。装置１はストリップ２の給送経路の垂直部分に配置される。図１で、πはストリップ２の給送平面を示し、Ａはストリップのその（垂直な）給送方向を示す。また図示実施例では、ストリップ２は下方へ向かって段階的に移動され、例えば連続する段階の間で１２０ｍｓほど停止される。
【００１７】
装置１は、ストリップ２の縁６ａと反対側の長手方向の縁６ｂに接近させて配置された調整・ガイド組立体３と、ストリップの横方向位置を検出する組立体７と、制御ユニット８とを実質的に含んで成る。
【００１８】
さらに詳しく説明すれば、調整・ガイド組立体３（図２および図３）は機械のフレーム（図示せず）に固定された支持構造体１０と、支持構造体１０に固定された電気的ステップ・モーター１１と、モーター１１で伝達機構１３を介して制御されるスライド１２とを含んで成り、このスライド１２は平面π内でＢ方向へ、Ａ方向に直角に滑動する。スライドはグリップ部材１４（後述で詳細に説明する）を担持しており、ストリップ２をスライドできるように、且つＢ方向へ移動できるようにグリップする。
【００１９】
さらに詳しく説明すれば、モーター１１は方向Ｂと平行な軸線を有する出力シャフト１５を有する。また伝達機構１３は、シャフトと同軸で自由度を有して（ｐｒｉｓｍａｔｉｃａｌｌｙ）、すなわちシャフト１５によって回転されるが、シャフトに対して軸線方向に自由に滑動できるように連結されたねじ１６を含む。ねじ１６およびシャフト１５は、例えばスクリューのねじを形成されていない端部１８に担持されている半径方向ピン１７がシャフト１５の軸線方向の空間（図示せず）内に滑動できるように収容され、ピン１７の端部がシャフト１５の直径方向の反対両側に形成された長手方向のスロット２０（図２には一方のみ示されている）にそれぞれ滑動するように係合されることによって連結される。
【００２０】
ねじ１６は支持構造体１０に固定されたガイド部材２２を通して取付けられてガイド部材２２に固定されたナット部材２３を通して螺合され、これによりシャフト１５の回転、したがってねじ１６の回転がスクリューの軸線方向の移動を生じる。
【００２１】
ねじ１６の端部１８と反対側の端部２４は、例えばスラスト軸受２５によって角度は自在であるが軸線方向に固定された状態でスライド１２に対して連結され、これによりねじ１６の軸線方向の移動がスライド１２に伝達され、またスライド１２によってグリップ部材１４を介してストリップ２へ伝達される。スライド１２はそれ自体に取付けられてガイド部材２２の反対両側の側面に沿って滑動する２つの側部プレート２６によってガイド部材２２に対して自由度を有して連結される。
【００２２】
グリップ部材１４はそれ自体の底端付近にてスライド１２に方向Ａおよび方向Ｂに対して直角な軸線Ｃに関してヒンジ連結された支持プレート２７を実質的に含む。プレートの反対端にはアーム２８が取付けられており、このアームは自由端にフォーク形状のガイド・シュー２９を支持しており、ガイド・シューは実質的にＶ断面形状を有し、使用時にストリップ２の縁と係合する。グリップ部材１４は、支持構造体１０に対する固定部材３１と、支持プレート２７から横方向へ突出した補助アーム３２との間を伸長する堅さの小さいばね３０による弾性作用を付与されている。ばね３０で与えられる弾性力は小さく、ガイド・シュー２９をストリップ２と接触させて保持する作用しか行わず、使用時のグリップ部材１４の振動を防止する。支持プレート２７は、互いに平行で支持プレート２７自体に直角な、それぞれ軸線Ｃを付随的に有する２つのシャフト３３を支持しており、またシャフトはそれぞれストリップ２の反対両縁にてロール作用するそれぞれのアイドル・ローラー３４を取付けられている。シャフト３３の間隔距離はアイドル・ローラー３４とストリップ２を形成する材料との接触有りを変化させるために調整できることが好ましい。
【００２３】
実際の使用では、グリップ部材１４は、ばね３０の作用と、ガイド・シュー２９に対するストリップ２の反作用と、移動するストリップ２とローラー３４との間の摩擦力とが均衡して定まる位置で、図２で見て前方へ傾斜される。前記摩擦力はローラー３４とストリップ２との間の接触圧力が高まるに伴って増大し、グリップ部材１４の傾斜もそれに応じて増大する。
【００２４】
図１を参照すれば、ストリップの横方向位置を検出する組立体７は機械フレームに取付けられた支持構造体４０を含み、この支持構造体４０には例えば光学ファイバー式センサー４１，４２（拡大詳細図を参照のこと）のような２つの光学装置が取付けられており、これらの光学装置は穴を有するストリップ２の部分に向かって配置され、ストリップ２が段階的に前進されるときに穴が停止する位置に配置される。
【００２５】
さらに詳しく説明すれば、センサー４１，４２はストリップ２に対して横方向に距離ｄを隔てられ、この距離ｄは穴５の横方向直径よも僅かに小さくされており、それぞれの反対両端の近くで穴の「読取り」ができるようにされている。
【００２６】
センサー４１，４２はそれぞれ信号ｓ１，ｓ２を発生し、これらの信号は図示されていないそれぞれの増幅器によって適当に増幅されて制御ユニット８（図４）へ供給される。信号ｓ１，ｓ２は、それぞれのセンサー４１，４２が穴の内部（すなわち、アルミニウム材料の層４ｂ）に向かって位置しているか、穴の外縁（すなわち、紙材の層４ｂ）に向かって位置しているかに応じて異なる状態を示し、したがってセンサー４１，４２はストリップ２の２つの横方向の限界位置を定めることができ、それぞれのセンサー４１またはセンサー４２が穴５のそれぞれのマージンに向かって位置しているときに信号ｓ１または信号ｓ２が切り替わることで各限界位置が定められる。
【００２７】
制御ユニット８は、例えばＰＬＣ形式の主機械制御ユニット４３からの入力信号ｓ３，ｓ４も受入れる。さらに詳しく説明すれば、ｓ３は機械の作動状態に係わり（例えば、機械が作動状態であればｓ３＝１、非作動状態であればｓ３＝０）、またｓ４は制御ユニット４３が制御する他の作動と同期して制御ユニット４３が発生する装置１を作動可能にする信号であり、ストリップ２が停止して穴５がセンサー４１，４２と向かい合ったときには、ロウ（ｓ４＝０）からハイ（ｓ４＝１）へ瞬間的に好ましく変化する。
【００２８】
制御ユニット８は電気モーター１１を制御する出力信号ｓ５を発生する。
【００２９】
図５は制御ユニット８によって実行されるプログラムのブロック線図を示す。
【００３０】
開始ブロック４４から、第１ブロック４５は計数値Ｋを初期化し、これに収集ブロック４６が続き、収集ブロック４６では信号ｓ３およびｓ４の状態が読取られる。収集ブロック４６から後ブロック４７に至り、ブロック４７では両信号ｓ３，ｓ４が作動可能な状態（例えば、ｓ３＝１およびｓ４＝１）を示しているか否かが判定される。
【００３１】
否定の応答の場合、ブロック４７はブロック４６へ戻る。肯定の応答の場合、プログラムはブロック４８へ進み、ブロック４８では計数値Ｋが増加される。またブロック４８から比較ブロック４９へ進み、ブロック４９では計数値が予め定めた閾値Ｋ₀、例えば１０、と比較される。
【００３２】
ＫがＫ₀以外であれば、比較ブロック４９から収集ブロック４６へ戻る。逆に、ＫがＫ₀に等しければ、ブロック４９から収集ブロック５０へ進み、センサー４１，４２の信号ｓ１，ｓ２を収集する。
【００３３】
次のブロック５１は信号ｓ１の状態を検出する。この信号がハイであれば（センサー４１が穴５を示す）、ブロック５１からブロック５２へ進み、ブロック５２では信号ｓ２の状態が判定される。この信号もハイであれば（センサー４２が穴５を示す）、ストリップが両限界位置の間に位置していることを示し、ブロック５２からサイクル終了ブロック５３へ進む。
【００３４】
逆に、ブロック５１が低レベルの信号ｓ１を検出したならば（センサー４１は穴５の外側に位置し、したがってセンサー４１により検出される第１の限界位置を超えている）、ブロック５１から制御ブロック５４へ進み、このブロック５４では第２の限界位置へ向けて（図１で右方向）ストリップ２を移動させるような方向（例えば時計方向）へ電気モーター１１を回転させる。同様にブロック５２が低レベルの信号ｓ２を検出したならば（センサー４２は穴５の外側に位置し、したがってセンサー４２により検出される第１の限界位置を超えている）、ブロック５２から制御ブロック５５へ進み、このブロック５４では第１の限界位置へ向けて（図１で左方向）ストリップ２を移動させるような方向（例えば反時計方向）へ電気モーター１１を回転させる。
【００３５】
装置１の作動は、前述の説明から既に部分的に明白であるが、以下の通りである。ストリップ２の停止毎に、制御ユニット４３が装置１を作動可能にする信号ｓ４を供給する。調整振動の問題を避けるために、穴５の全てに対向したとき、装置１は予め定めたサンプリング周波数１／Ｋ₀（例えば、毎１０個の穴につき１つの穴）にて穴の位置を読取る。
【００３６】
いずれかの限界位置を超えたことが見い出されたならば、ナットねじ２３内でねじ１６を「ねじ込む」または「ねじ外す」方向へモーター１１を作動させることで、ストリップは反対側の限界位置へ向かって方向Ｂに沿って移動され、またスライド１２に生じた変位は、「押圧」方向（図面で右方向）ではガイド・シュー２９により、また「引張り」方向（図面で左方向）ではローラー３４によって、ストリップ２へ実質的に伝達される。
【００３７】
本発明による装置１の利点は前述の説明で明白となるであろう。特に、この装置はストリップの横方向位置の自動調整を行い、したがって機械の停止、製造損または不合格製品の発生を防止する。さらに、装置１は安価で容易に製造でき、また手動調整装置を特徴とする既知の装置に大きな変更を必要としない。
【００３８】
しかしながら特許請求の範囲に記載の範囲から逸脱せずに、装置１に変化を加えることができることは明白である。
【００３９】
例えば、伝達機構１３はいずれかの他の方法で形成することができる。特に、回転スクリュー１６とは逆に、電気モーター１１は、例えば有歯ベルト伝達機構によってナットねじ２３を回転させることができる。その場合、ねじ１６はスライド１２に対して剛性的に連結され、ナットねじ２３の回転に応じて移動するように角度を固定される。さらに、センサー４１，４２は穴の寸法よりも小さいのではなく、逆に僅かに大きい距離を引離されて穴の外側でストリップ２の「読取り」を行うようにされ、同じ作動状態では説明したのと逆の状態の信号を発生するように成すことができる。センサー４１，４２は、例えばストリップ２の一方または両方の縁のような、またはいずれかの方法でストリップに印刷または形成された光学式コードのような、穴５以外のストリップ２の光学式基準と組合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による包装材ストリップの横方向位置を調整する装置の前面図を示す。
【図２】図１の細部を示す前面図を示す。
【図３】図１の細部を示す斜視図を示す。
【図４】図１の装置の制御システムを概略的に示す。
【図５】図４のシステムの制御ユニットの作動のブロック線図を示す。
【符号の説明】
１ 包装材ストリップの横方向位置を調整する装置
２ ストリップ
３ 調整・ガイド組立体
４ａ，４ｂ 層
５ 穴
６ａ，６ｂ 縁
７ 検出組立体
８ 制御ユニット
１０ 支持構造体
１１ ステップ・モーター
１２ スライド
１３ 伝達機構
１４ グリップ部材
１５ シャフト
１６ ねじ
１７ ピン
１８ 端部
２０ スロット
２２ ガイド部材
２３ ナット部材
２４ 端部
２５ スラスト軸受
２７ 支持プレート
２８ アーム
２９ ガイド・シュー
３０ ばね
３１ 固定部材
３２ 補助アーム
３３ シャフト
３４ アイドル・ローラー
４０ 支持構造体
４１ センサー
４３ 制御ユニット
４４〜５５ ブロック

Claims (4)

1. ストリップ（２）の給送面（π）に平行で、前記面（π）内の前記ストリップ（２）の給送方向（Ａ）に対して実質的に直角な第１の方向（Ｂ）に可動なスライド（１２）と、
   前記スライド（１２）に担持され、前記ストリップ（２）の縁（６ｂ）を滑り状態でグリップするグリップ手段（１４）と、
   前記スライド（１２）の前記第１の方向における位置を調整する調整手段（３，７，８）とを含み、流動食品を収容するパッケージを製造するための包装機における包装材ストリップ（２）の横方向位置を調整する装置（１）であって、
   前記調整手段（３，７，８）が前記スライド（１２）を制御するアクチュエータ（１１）と、前記ストリップ（２）の第１の制限位置を検出して第１の信号（ｓ１）を発生する第１のセンサー（４１）と、前記ストリップの第２の制限位置を検出して第２の信号（ｓ２）を発生する第２のセンサー（４２）と、前記第１および第２のセンサー（４１，４２）に連結され、前記ストリップ（２）の前記第１の制限位置を超えたことを示す前記第１の信号（ｓ１）の値に応答して前記ストリップ（２）の前記第２の制限位置へ向けて、また前記ストリップ（２）の前記第２の制限位置を超えたことを示す前記第２の信号（ｓ２）の値に応答して前記ストリップ（２）の前記第１の制限位置へ向けて前記スライド（１２）を移動させるように前記アクチュエータ（１１）を制御する制御ユニット（８）とを含んで成り、前記第１および第２のセンサー（４１，４２）が前記ストリップの光学的な基準値（５）を検出する光学式センサーであり、前記ストリップ（２）は多数の層（４ａ，４ｂ）で形成され、また前記ストリップ（２）は前記層（４ａ，４ｂ）の少なくとも１つ（４ａ）に形成されて前記光学的な基準を成す一連の穴（５）を含んでおり、前記第１および第２のセンサー（４１，４２）は前記穴（５）のある前記ストリップの一部分に対向して配置されており、前記ストリップの前記制限位置は前記穴（５）の横方向の反対両側のマージンを前記第１および第２のセンサー（４１，４２）によって検出することで定められることを特徴とする包装材ストリップの横方向位置の調整装置。
2. 前記制御ユニット（８）は所定のサンプリング周波数（１／Ｋ ₀ ）で前記穴（５）の検出を可能にするための可能化手段（４９）を含むことを特徴とする請求項１に記載された装置。
3. 前記アクチュエータが電気モーター（１１）であり、伝達手段（１３）が前記モーター（１１）の出力部材（１５）と前記スライド（１２）との間に介在されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された装置。
4. 前記伝達手段（１３）がねじ−ナット螺合機構（１６，２３）を含むことを特徴とする請求項３に記載された装置。

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