JPWO2005035368A1 - 包装充填装置及び横シール装置 - Google Patents

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秀俊 近野
森山　育幸
育幸 森山
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雄三 大塚
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Tetra Laval Holdings and Finance SA
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Abstract

シールの状態をオペレータにより定期的にチェックする必要がなく、自動的に制御して最適のシール品質を得ることができる包装充填装置を提供する。包装充填装置の横シール装置４８が、高周波発信器１と、操作器２と、高周波発信器からの出力を受けて該包材に磁界を発生するインダクターとを含み、横シール２３の品質に影響を及ぼす複数の影響要因と横シールの品質との統計的関係に基づいて、操作器に対して制御信号を送信するシール品質制御手段４を備える。

Description

本発明は、牛乳、ジュース等の流動製品が充填された包装容器を製造する包装充填装置及びその装置に配設される横シール装置に関する。
従来、例えば、牛乳等の液体食品（流動製品も含む）が充填された包装容器を製造する場合、可撓性積層体から成るウェブ状包材を縦方向にシールしてチューブ状にし、チューブ状包材に液体食品を充填しながら横方向にシールして包装容器を製造する。
その容器の充填包装装置の一例の概要を、図２に示す。この例に示す包装充填装置では、内外層にポリエチレン等の熱可塑性材料層を有し、アルミ箔、紙等からなる積層包装材料を使用する。ロール状に巻かれた包装材料ウェブ４１を巻き出し、ローラにより包装充填装置内を搬送する。ストリップテープをストリップテープアプリケータ４３により、包装材料ウェブの一端に接合する。滅菌処理液槽４４内を包装材料ウェブが通過して滅菌する。絞りローラとエアーナイフ４５により包材表面に付着した滅菌処理液を除去する。
次いで、成形ローラ４６によりチューブ状に成形する。包装材料の両端部を重ねてオーバーラップを形成し、オーバーラップで縦線方向に縦シールエレメント４２によりチューブ縦方向にシールする。そのチューブ内に充填パイプ４７から液体食品を充填する。このチューブを包装容器１個分に相当する長さ分だけ下方に送りながら、誘導加熱するシステムの横シール装置４８のシールジョー及び対向ジョーにより挟持する。横断方向に横シールして横シール帯域を形成し、同時に第１成形体４９に連続的に成形する。第１成形体の横シール帯域の中間をナイフなど切断装置（図示せず）により切断して個々の第１成形体４９に切り離し、最終形態の包装充填容器に成形する。
図３に横シール装置４８及び切断装置３２の詳細一部断面図を示す。この態様では、食品が充填されたチューブ状包装材料１が包装容器１個分に相当する長さ分だけ下方に送られながら、２対の成形フラップ３１により挟まれておおよその容器形状に成形され、２対のシールジョー４８ａ及び対向ジョー４８ｂにより挟持し、横断方向に横シールして横シール帯域を形成し、繋がった第１成形体のシール帯域の中間を、切断装置３２のナイフ３３により切断して個々の第１成形体４９に切り離す。
誘導加熱するシステムの横シール装置では、例えば、アルミ箔を使用した包材では、その特徴を利用して誘導加熱によって横シールする。
特許文献１：特開平０７−１６４５２３号公報アルミ箔を使用した包材の誘導加熱による横シールの場合、横シール帯域の幅、シール強度等のシール品質を制御するためには、オペレータがシール状態をチェックし必要に応じて、高周波発信器に結線されている可変外部抵抗（ポテンションメータ）の操作器を変動させ、高周波発信器からの出力を変更している。
しかしながら、従来の装置・方法では、シールの状態をオペレータにより定期的にチェックが必要がある。すなわち、充填機の運転状況に合わせて定期的にオペレータによるシールチェックを実施し、必要に応じて外部可変抵抗を調整することにより発信機の出力を調整している。従って、この煩雑な操作と、実際にシールを実施するまでその適正条件を把握することが難しいので熟練した労力とを要する。また、急激な変化には対応できず、遠隔操作をすることができない。
この発明の目的は、シールの状態をオペレータにより定期的にチェックする必要がなく、自動的に制御して最適のシール品質を得ることができる望ましい包装充填装置を提供することである。
この発明の目的は、充填機の運転状況に合わせた煩雑な操作を必要とせず、最適シールを実施するまでその適正条件を容易にかつ自動的に把握して、熟練した労力を要しない包装充填装置及び横シール装置を提供することである。
この発明の目的は、急激な変化には対応でき、遠隔操作が可能な包装充填装置及び横シール装置を提供することである。
この発明の包装充填装置は、積層構造を有しシール性熱可塑性層と隣接する導電性層とを有するウェブ状包材を縦方向にシールしてチューブ状に成形し、該チューブ内に流動製品を充填し、横シール装置により該チューブ横断方向に横シールして横シール帯域を形成し、連続的に繋がって形成された第１成形体の該横シール帯域以内で切断して個々の第１成形体に切り離し、最終形状の包装充填容器に成形する包装充填装置であって、
該横シール装置が、高周波発信器と、該高周波発信器の操作器と、該高周波発信器からの出力を受けて該包材に磁界を発生するインダクターとを含み、
該横シールの品質に影響を及ぼす複数の影響要因と該横シールの品質との統計的関係に基づいて、該操作器に対して制御信号を送信するシール品質制御手段を備えることを特徴とする。
この発明の好ましい態様の包装充填装置は、影響要因が、ウェブ状包材に含まれる水分率、積層されている金属蒸着膜の有無、充填されている流動製品の温度、ウェブ状包材のシール性熱可塑性層の特性及び、導電性層の厚さを少なくとも含む。
この発明の好ましい態様の包装充填装置は、影響要因が、高周波発信器から出力されたエネルギー量及び、高周波発信器からの出力のインピーダンスを少なくとも含む。
この発明の好ましい態様の包装充填装置は、包装充填装置の運転中に、該影響要因に対する検出器及び／又は入力手段からの要因信号を受信して、シール品質制御手段が、該操作器に対して制御信号を送信する。
この発明の横シール装置は、積層構造を有しシール性熱可塑性層と隣接する導電性層とを有するウェブ状包材を縦方向にシールしてチューブ状に成形し、該チューブ内に流動製品を充填し、該チューブ横断方向に横シールして横シール帯域を形成し、連続的に繋がって形成された第１成形体の該横シール帯域以内で切断して個々の第１成形体に切り離し、最終形状の包装充填容器に成形する包装充填装置のための横シール装置であって、
該横シール装置が、高周波発信器と、該高周波発信器の操作器と、該高周波発信器からの出力を受けて該包材に磁界を発生するインダクターとを含み、
該横シールの品質に影響を及ぼす複数の影響要因と該横シールの品質との統計的関係に基づいて、該操作器に対して制御信号を送信するシール品質制御手段を備えることを特徴とする。
この発明の好ましい態様の横シール装置は、影響要因が、ウェブ状包材に含まれる水分率、充填されている流動製品の温度、ウェブ状包材のシール性熱可塑性層の特性、積層されている金属蒸着膜の有無、導電性層の厚さ、高周波発信器から出力されたエネルギー量及び、高周波発信器からの出力のインピーダンスを少なくとも含み、包装充填装置の運転中に、該影響要因に対する検出器及び／又は入力手段からの要因信号を受信して、シール品質制御手段が、該操作器に対して制御信号を送信する。
この発明による包装充填装置は、シールの状態をオペレータにより定期的にチェックする必要がなく、自動的に制御して最適のシール品質を得ることができる。
この発明による包装充填装置は、オペレータによるシールチェック作業を低減し、充填機の運転状況に合わせた煩雑な操作を必要とせず、最適シールを実施するまでその適正条件を容易にかつ自動的に把握して、熟練した労力を要しない。
この発明による包装充填装置によって、急激な変化には対応でき、シール品質が安定する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例における横シール装置の動作を示すブロック図である。
図２は、本発明に使用できる包装充填装置の概略斜視図である。
図３は、本発明の実施例における包装充填装置の横シール装置及び横シール装置の一部断面図である。
図４は、本発明による包装充填装置によって得られる包装容器の最終形状の成形概略を示す斜視図である。
この発明による横シール装置は、図２に示すような包装充填装置の下流側に配設される。
シール性熱可塑性層と隣接する導電性層とを有する積層ウェブ状包材４１を準備する。シール性熱可塑性層としては、ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂、その共重合体樹脂などがある。導電性層としては、例えば、アルミ箔、スチール薄膜、金属蒸着膜などがある。
この発明による横シール装置は、誘導加熱によって横シールする。この加熱システムでは、アルミ箔、スチール薄膜、金属蒸着膜などの導電性層にうず電流が発生して発熱する。この熱が隣接するシール性熱可塑性層を加熱し、シール性熱可塑性層が軟化溶融する。溶融したシール性熱可塑性層を含む包材を押圧することがシールに寄与する。
この例に示す包装充填装置では、ロール状積層包装材料ウェブ４１が巻き出され、ローラにより包装充填装置内を搬送する。ストリップテープをストリップテープアプリケータ４３により、包装材料ウェブの一端に接合する。滅菌処理液槽４４内を包装材料ウェブが通過して滅菌する。絞りローラとエアーナイフ４５により包材表面に付着した滅菌処理液を除去する。
成形ローラ４６によりチューブ状に成形する。包装材料の両端部を重ねてオーバーラップを形成し、オーバーラップで縦線方向に縦シールエレメント４２によりチューブ縦方向にシールする。そのチューブ内に充填パイプ４７から液体食品を充填する。このチューブを包装容器１個分に相当する長さ分だけ下方に送りながら、横シール装置のシールジョー及び対向ジョー４８により挟持する。横断方向に誘導加熱によって横シールし、横シール帯域を形成する。同時に第１成形体４９に連続的に成形する。第１成形体の横シール帯域の中間を、切断装置（図示せず）の包材切断用刃（図示せず）により切断して個々の第１成形体４９に切り離し、最終形態の包装充填容器に成形する。
第１成形体４９が、最終形態に折り畳まれる態様を図４に示す。第１成形体４９は、２本の横（横線）シール帯域２３及び縦シール帯域２６で密封され、折り目線によって区分された側壁２２、２２ｂ及び２２ａを有する。（図４（ａ）参照）
図４（ｂ）に示すように、折り目線に沿って、第１成形体の本体部分が直方体形状に成形され、端部には、横シール帯域２３と、フラップ２４、２５とが器壁から直立するように形成される。横シール帯域２３は、底面２２ｂと頂面２２ａとから直立し、フラップ２４、２５は、稜辺２５ａ、２４ａを介して容器壁に一体的に連通する。
次いで、図４（ｃ）に示すように、横シール帯域２３を折り畳んだ後、稜辺を中心にフラップを回転して、容器頂部側フラップ２４は、側壁２２に、容器底部側フラップ２５は、底面２２ｂに、折り込まれる。
図４（ｃ）で示された折り畳み態様による直方体状液体食品充填紙製容器１４は、折り込まれた横シール帯域２３、容器壁２２及び２２ａ、頂壁２２ａから背面の器壁を経て底面に至る縦シール帯域２６を有し、稜辺２４ａを介して折り込まれたフラップ２４を備える。
横シール装置４８の詳細一部断面図を示す図３では、流動製品３５が充填されたチューブ状包装材料４１が包装容器１個分に相当する長さ分だけ下方に送られながら、２対の成形フラップ３１により挟まれておおよその容器形状に成形され、２対のシールジョー４８ａ及び対向ジョー４８ｂにより挟持し、横断方向に横シールして横シール帯域を形成する。シールジョー４８ａには、２本のインダクター４８ｃが作用面上に配設されている。
この２本のインダクターは、高周波発信器からの出力を受けて包材に向けて磁界を発生する。この磁界の変化に応じて、アルミ箔、スチール薄膜、金属蒸着膜などの導電性層にうず電流が発生して発熱する。この熱が隣接するシール性熱可塑性層を加熱し、シール性熱可塑性層が軟化溶融する。押圧及び冷却により２本の横シール帯域が形成される。
次いで、繋がった第１成形体のシール帯域の中間を、圧力媒体（油圧、空圧）を使用して駆動する切断機構を有する切断装置３２のナイフ３３により切断して個々の第１成形体４９に切り離す。
この発明の一態様による横シール装置の概略ブロック図を、図１に示す。この態様の横シール装置４８は、高周波発信器１と、高周波発信器１の操作器２と、高周波発信器１からの出力を受けて包材４１に磁界を発生するインダクター４８ｃとを含む。包材４１には、２本の横シール帯域２３が形成される。
この態様の横シール装置４８は、横シールの品質に影響を及ぼす複数の影響要因と横シールの品質との統計的関係に基づいて、操作器２に対して制御信号を送信するシール品質制御手段４及び、操作員が横シールの設定値（横シール幅、シール厚さ及びシール強度など）を入力する入力装置３を備える。
この態様の影響要因には、ウェブ状包材に含まれる水分率、積層されている金属蒸着膜の有無、充填されている流動製品の温度、ウェブ状包材のシール性熱可塑性層の特性、導電性層の厚さ、高周波発信器から出力されたエネルギー量及び、高周波発信器からの出力のインピーダンスを少なくとも含む。
横シールの品質に影響を及ぼす複数の影響要因と横シールの品質とのこの態様の統計的関係は、例えば、回帰分析による処理などである。上記影響因子を説明変数とし、目的変数にシール巾（横シール品質としての）を取り推定式を作成することができる。
図１の概略ブロック図を参照して動作を説明する。
この態様による横シール装置４８では、検出器（図示せず）から、包装充填装置の運転中若しくは運転前に前もって、ウェブ状包材に含まれる水分率、積層されている金属蒸着膜の有無、充填されている流動製品の温度、ウェブ状包材のシール性熱可塑性層の特性、導電性層の厚さなどの影響要因Ａを受信する。他方、高周波発信器から出力されたエネルギー量及び、高周波発信器からの出力のインピーダンスなどの影響要因Ｂを受信する。検出器からではなく、操作員による入力手段からの入力であっても良い。これらの要因信号を受信して、シール品質制御手段４が、操作器２に対して制御信号Ｃを送信する。
上記態様に含まれないが、必要に応じて、監視項目として、シールジョー油圧の上下限監視、カッターナイフの切味モニター、冷却水流量監視なども監視してもよい。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
牛乳、ジュース等の液体食品が充填された包装容器を製造することができる。
本発明の実施例における横シール装置のブロック図である。 本発明に使用できる包装充填装置の概略斜視図である。 本発明の実施例における包装充填装置の横シール装置の断面図である。 本発明による包装充填装置によって得られる包装容器の最終形状の成形概略を示す斜視図である。
符号の説明
１ 高周波発信器
２ 操作器
４ シール品質制御手段
４１ 横シール装置
４８ｃ インダクター

Claims (6)

  1. 積層構造を有しシール性熱可塑性層と隣接する導電性層とを有するウェブ状包材を縦方向にシールしてチューブ状に成形し、該チューブ内に流動製品を充填し、横シール装置により該チューブ横断方向に横シールして横シール帯域を形成し、連続的に繋がって形成された第１成形体の該横シール帯域以内で切断して個々の第１成形体に切り離し、最終形状の包装充填容器に成形する包装充填装置であって、
    該横シール装置が、高周波発信器と、該高周波発信器の操作器と、該高周波発信器からの出力を受けて該包材に磁界を発生するインダクターとを含み、
    該横シールの品質に影響を及ぼす複数の影響要因と該横シールの品質との統計的関係に基づいて、該操作器に対して制御信号を送信するシール品質制御手段を備える
    ことを特徴とする包装充填装置。
  2. 該影響要因が、ウェブ状包材に含まれる水分率、積層されている金属蒸着膜の有無、充填されている流動製品の温度、ウェブ状包材のシール性熱可塑性層の特性及び、導電性層の厚さを含む請求項１による包装充填装置。
  3. 該影響要因が、高周波発信器から出力されたエネルギー量及び、高周波発信器からの出力のインピーダンスを含む請求項１による包装充填装置。
  4. 包装充填装置の運転中に、該影響要因に対する検出器及び／又は入力手段からの要因信号を受信して、シール品質制御手段が、該操作器に対して制御信号を送信する請求項１による包装充填装置。
  5. 積層構造を有しシール性熱可塑性層と隣接する導電性層とを有するウェブ状包材を縦方向にシールしてチューブ状に成形し、該チューブ内に流動製品を充填し、該チューブ横断方向に横シールして横シール帯域を形成し、連続的に繋がって形成された第１成形体の該横シール帯域以内で切断して個々の第１成形体に切り離し、最終形状の包装充填容器に成形する包装充填装置のための横シール装置であって、
    該横シール装置が、高周波発信器と、該高周波発信器の操作器と、該高周波発信器からの出力を受けて該包材に磁界を発生するインダクターとを含み、
    該横シールの品質に影響を及ぼす複数の影響要因と該横シールの品質との統計的関係に基づいて、該操作器に対して制御信号を送信するシール品質制御手段を備える
    ことを特徴とする横シール装置。
  6. 該影響要因が、ウェブ状包材に含まれる水分率、充填されている流動製品の温度、ウェブ状包材のシール性熱可塑性層の特性、導電性層の厚さ、高周波発信器から出力されたエネルギー量及び、高周波発信器からの出力のインピーダンスを含み、
    包装充填装置の運転中に、該影響要因に対する検出器及び／又は入力手段からの要因信号を受信して、シール品質制御手段が、該操作器に対して制御信号を送信する請求項７による横シール装置。
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