JP2001192006A - 注入可能な食品の包装装置用成形・封止ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 包装体寸法の迅速な切替えが、装置の大掛か
りな変更なしに可能になる成形・密封ユニットを提供す
る。 【解決手段】 成形・封止ユニット１は、固定構造物３
と、２つの成形組立体５,５’と、各成形フラップ２１
とを有している。成形組立体５,５’は、交互かつ周期
的に包装材料の筒２に作用し、開位置とジョー７が各封
止部材１３,１４間で包装材料の筒２を掴む閉位置との
間を可動の各ジョー対を備えている。各成形フラップ２
１は、包装体の形状と容積とを決定するため、筒２を取
囲む各半割りシェル状成形部２２を有している。筒２の
周囲での成形フラップ２１の閉じ運動は、カム３０によ
り制御される。このカム３０は、成形フラップ２１によ
り担持され、ユニット１の固定構造物３に固定されたロ
ーラ６４と協働する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、注入可能な食品を
包装する装置用の成形・封止ユニットに関するものであ
る。

【従来の技術】注入可能な食品、例えば果汁、ワイン、
トマトソース、低温殺菌牛乳、長期保存（UHT）牛乳等
を包装する装置において、長手方向に封止されたストリ
ップにより形成された連続的な包装材料の筒から包装体
を成形するものが知られている。包装材料は、ポリエチ
レン等のヒートシール材料層で両面を被覆された紙材料
層から成る多層構成体を有している。例えば長期保存牛
乳等の長期保存製品用の無菌包装の場合、包装材料が、
例えばアルミニウム箔により形成されたバリヤ材料層を
含み、このバリヤ層が、ヒートシールプラスチック材料
層に重ねられ、更に食品に接触する可能性のある包装体
内面を形成する別のヒートシールプラスチック層で被覆
される。

【０００２】無菌包装体の製造時、包装材料のストリッ
プは、リールから繰出され、無菌チャンバを通過して送
られ、無菌チャンバ内では、ストリップが、例えば過酸
化水素等の滅菌剤および／または適当な波長と強度の放
射線で滅菌され、滅菌剤は、引続いて加熱により蒸発さ
せられる。滅菌済みのストリップは、筒形に折り曲げら
れ、長手方向に封止され、公知の形式で、長手方向に封
止された垂直の連続的な筒が形成される。つまり、包装
材料の筒が無菌チャンバの延長部を形成し、注入可能な
食品が連続的に充填された後、個々の包装体を製造する
ために、成形・（横方向に封止する）封止ユニットへ送
られる。成形・封止ユニットでは、筒が複数対のジョー
の間に掴まれ、横方向に封止されてピロウパック（pill
ow packs）にされ、次いでこれらピロウパックが、パッ
ク間の封止箇所で切断分離される。

【０００３】より詳しく言えば、ジョーの間で加圧され
る筒部分は、同時に、ジョーが担持する加熱装置、例え
ば誘導加熱装置または超音波加熱装置によって横方向に
封止される。封止作業が完了すると、カッタが起動さ
れ、封止部分の中央に沿って包装材料の筒を切断し、筒
の底端部からピロウパックを切り離す。その底端部は横
方向に封止されているので、下死点位置に達したジョー
は筒の頂部を妨害しないように開くことができる。同時
に、正確に同じように操作される別のジョー対が、上死
点から下降して、前記の掴み/成形、封止、切断の作業
を反復する。ピロウパックは、次いで最終折りステーシ
ョンへ送られ、そこで機械式に折り曲げられ、包装体の
成形が完了する。

【０００４】また、公知のユニットは、ジョーの各対ご
とに２つの成形フラップを含み、これら成形フラップ
が、互いに対向配置されて、ジョーにヒンジ結合され、
引込み位置すなわち開位置と、前進位置すなわちジョー
が接触する閉位置との間を可動であり、ジョーの閉位置
では、ジョーの間に、形成すべき包装体の形状または容
積を決定する空所を形成する。公知の一解決策では、成
形フラップの閉運動は、装置の構造物に固定されたカム
によって制御され、カムは、タブにより担持された各ロ
ーラと協働する。前記の種類の装置は、商業的にも成功
し、多年使用した後にもほとんど保守を要しないほど極
めて信頼性が高い。

【０００５】だが、他方、その種の装置には、主に融通
性の点で幾つかの欠点がある。既述の種類の装置は、異
なる容積の包装体の製造に使用できるようになっている
が、製造すべき包装体を変える場合に、ジョー上の成形
フラップや、静止部品（例えばカム）を含めたすべての
部品の交換、タブの閉じ運動の調整、及び新しいシステ
ムの調節等の大きな変更が必要になる。変更は、交換部
品の製造費の観点から好ましくなく、また装置を長時間
停止させることが必要になる点で好ましくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、この技術分野
では、包装体の寸法の迅速な変更を、装置の大巾な変更
なしに可能にする成形・封止ユニットに対する需要が存
在する。

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
請求項１に記載されたような成形・封止ユニットを提供
する。

【発明の実施の形態】以下、本発明の一好適実施例を添
付図面について説明するが、この実施例は本発明を制限
するものではない。

【０００７】図１〜図３には、低温殺菌牛乳、すなわち
UHT牛乳、果汁、ワイン等の注入可能な食品の包装装置
用成形・封止ユニットが、全体を符号１で示されてい
る。より詳しく言えば、ユニット１は、注入可能な食品
を内包する無菌封止包装体を製造するためのものであ
る。この包装体は、ヒートシール性シート材料のストリ
ップを長手方向に折り、かつ封止することにより形成さ
れ、かつユニット１の上流で食品を充填された包装材料
の筒２（図１）から製造される。

【０００８】筒２は、軸線Ａによって規定される垂直の
経路に沿って、周知の形式で供給される。ユニット１
は、軸線Ａを通るユニットの垂直縦中央平面αに関して
対称に配置された２つの垂直の案内４を形成する支持構
造物３を含み、これら案内４の軸線は、ユニット１と交
差する垂直中央平面τ内に位置しており、この結果、軸
線Ａは、中央平面αと中央平面τとの交線をなしてい
る。ユニット１は、各案内４に沿って垂直方向に可動な
２つの成形組立体５,５'を、公知の形式で含み、成形組
立体５,５'は、筒の横断面を掴んでヒートシールするた
めに、交互に包装材料の筒２に作用する。

【０００９】２つの成形組立体５,５'は、中央平面αに
関し互いに対称であり、図２と図３には一方だけが詳細
に示されているが、これについては後述する。これら組
立体５,５'は公知なので、本発明に関係のある部品につ
いてのみ説明する。組立体５,５'の対応部品は、どの図
面でも同じ符号で示されている。図２から分かるよう
に、組立体５は、事実上、各案内４に沿って移動するス
ライダ６と、２つのジョー７とを含み、これらのジョー
７は、中央平面τと平行でかつ中央平面τに関し対称な
各水平軸線８を中心として底部のところでスライダ６に
ヒンジ結合され、事実上「本の形式で」開閉するように
されている。

【００１０】更に詳しく言えば、各ジョー７は、各軸線
８を含むジョー作業平面βに沿って延在する、適宜のリ
ブを有する事実上四辺形プレート（図１）形式の主制御
体９を含み、この主制御体９が、その底部側近くでスラ
イダ６にヒンジ結合され、中央平面τとは反対方向に主
制御体９の面から突出している各制御アーム１０を含ん
でいる。ジョー７は、また各支持アーム１１を含み、こ
れらの支持アームが、各ジョー７の各主制御体９の上端
に固定され、筒２の両側に位置するように、各軸線８と
平行方向に事実上各作業平面βに沿って中央平面αへ向
かって延び、中央平面αを超えて突出している。

【００１１】アーム１１の突出部分は、筒２と相互作用
するように設計された各バー形状の封止部材１３,１４
（図２）を備え、該封止部材は、例えば、包装材料のア
ルミニウム層内に電流を発生させ、ジュール効果により
熱可塑性層を融解する誘導子と、所要圧力で筒を掴む対
応バックアップパッドとで構成されている。スライダ６
の往復動とジョー７の開閉運動とは、公知の形式（説明
はしない）で複数対の垂直ロッド（図示せず）により制
御され、該垂直ロッドは、また回転カムまたはサーボモ
ータにより制御される。ジョー７は、各封止部材１３,
１４が筒２を掴む閉位置（図１１）と全開位置（図２）
との間を可動である。ジョー７のアーム１１は、各封止
部材１３,１４の上方に、各包装体容積制御組立体２０
（図４と図５）を備えている。

【００１２】組立体２０は各成形フラップ２１を含み、
各成形フラップ２１は、ジョー７にヒンジ結合され、公
知の形式で各半割りシェル部２２を有している。半割り
シェル部２２は、前方に開いたＣ字形断面を有し、包装
体の形成中、互いに協働して筒２を取囲み、完成した包
装体の形状に対応する方形断面に筒２を成形する。各組
立体２０（図４と図５）は、また各アーム１１に剛固に
固定された支持部材２３を含み、支持部材２３には、各
成形フラップ２１がヒンジ結合されている。更に詳しく
言えば、支持部材２３は、各アーム１１に２個のねじ２
５により固定された細長のバー形状の連結部２４と、連
結部２４の中央部から前方（すなわち中央平面τの方
向）かつ下方に突出する付加部２６とを含み、付加部２
６の自由端部には、成形フラップ２１を支持するため
の、中央平面αと直角の水平軸線を有するヒンジピン２
７が備えられている。半割りシェル部２２は、その底壁
２８の底端部でピン２７にヒンジ結合されている。

【００１３】半割りシェル部２２は、２つの壁部２９に
より横方向に仕切られており、これら２つの壁部は、底
壁２８の両側から前方へ突出し、かつ半割りシェル部２
２の下端方向へ高さが漸減しており、それにより、２つ
の壁部２９が、筒２の周囲を取囲むにつれて相補的な半
割りシェル部２２が互いに妨害することのないようにさ
れている。各タブ２１は、また２つの閉行程制御カム３
０を含み、該カムが、半割りシェル部２２の両側に配置
され、かつ半割りシェル部２２と一体の支持構造部３１
によって担持されている。より詳しく言えば、支持構造
部３１は２つの平行なビーム部材３２を含み、該ビーム
部材が、半割りシェル部２２と交差する方向に半割りシ
ェル部の外側横面に沿って延在し、横壁２９を越えて突
出している各端部３３を有している。支持構造部３１
は、またほぼＬ字形断面の２つの支持部材３４を含み、
該支持部材３４が、半割りシェル部２２の両側に半割り
シェル部２２の各横壁２９と平行に延在し、かつビーム
部材の端部３３に一体結合されている。カム３０は、各
支持部材３４に取付けられ、それぞれが作用面３６を含
み、該作用面が、中央平面τとは反対側を向き、かつ漸
次厚みを増す底部第１導入部分３７と、直線的な、一定
厚の第２部分３８とを含んでいる。

【００１４】各成形フラップ２１は、また筒２への接近
運動を制御する２個のローラ３９を含み、該ローラ３９
は、各支持部材３４から横方向に突出しているピン４０
にアイドル可能に取付けられている。各成形フラップ２
１は、調節可能なストッパ装置４５により決定される前
進位置、すなわち閉位置（図４および図５）へ２個のば
ね４４により押付けられ、閉位置では、底壁２８が各ジ
ョーの作業平面βとほぼ平行になる。ストッパ装置４５
は、事実上、ストッパ部材４６とねじ４９とを含んでお
り、ストッパ部材４６は、半割りシェル部２２の底壁２
８の背面に取付けられ、かつ下方へ開いた溝４８を備え
たフォーク状端部４７を有している。また、ねじ４９
は、支持部材２３内に形成された貫通穴５０の内側から
ねじ付けられ、かつ各ジョー７の作業平面βに対し直角
の軸線を有している。ねじ４９は、ストッパ部材４６内
の溝４８を貫通して取付けられ、フォーク状端部４７に
対し軸線方向に当接するヘッド５４と、反対側の自由端
部に形成されたスロット５５とを含み、これにより貫通
穴５０を通しての調節が可能になる。

【００１５】ばね４４は、たわみコイルばねであり、タ
ブ２１と支持部材２３とに固定された各アームを有し、
かつタブ２１にスラストを加えるように付勢され、それ
によりねじ４９のヘッド５４に対してストッパ部材４６
が当付けられた状態となる。包装材料の筒２の方への成
形フラップ２１の移動は、経路Ａの両側で装置構造物に
結合された２つの固定カム５６（図３および図６以下）
により公知の形式で制御され、固定カム５６が、成形フ
ラップ２１のローラ３９と協働する。カム５６は、中央
平面αと平行な平らなプレートによって形成され、それ
ぞれが、２つの作業輪郭部５７（図６以下）を含み、こ
れらの作業輪郭部が、各プレートの各側縁部を形成し、
中央平面τに関し対称であり、同じ成形組立体５または
５'の一部を形成する２つの成形フラップ２１の同じ側
に配置された各ローラ３９と、同時的に協働する。

【００１６】より詳しく言えば、各作業輪郭部５７は、
中央平面τからの間隔が漸次減少するように凹状に湾曲
した上部の転入部５８と、直線的な垂直の中間部５９
と、中央平面τに向かって収斂し、その平面τで交わる
２つの直線的な傾斜転出部６０とを含んでいる。成形フ
ラップ２１の閉運動は、中央平面τの両側に、それも固
定カム５６の直ぐ下流に（すなわち下に）配置された固
定ローラ６４の各対に接触する、成形フラップ２１のカ
ム３０により制御される。より詳しく言えば（図６以
下）、各対のローラ６４は、中央平面τに関し対称に、
それも各固定カム５６の各出力部６０の下に配置されて
いる。

【００１７】成形・封止ユニット１は、次のように作動
する。筒２を横方向に封止するためのジョー７の運動
は、周知であり、したがって以下では簡単に説明するに
とどめる。各組立体５,５'のジョー７は、組立体が下降
運動するにつれて閉じられ、筒２の移動速度に等しい速
度の垂直下降運動成分を持って筒２が掴まれる。ジョー
７は、下降運動すると、閉じた状態に維持され、封止部
材１３,１４が、ヒートシールするのに十分な圧力で筒
を掴む。ジョー７は、下死点近くで開かれ、筒２を解放
し、上昇運動中、上死点に達する前に完全に開かれる。
この上死点で、ジョー７は、前述のように再び閉じ運動
を開始する。

【００１８】２つの組立体５,５'の運動は、言うまでも
なく半サイクルだけずらされており、言い換えると、ジ
ョー７の開運動を伴う組立体５の上昇運動が、ジョーの
閉運動を伴う組立体５'の下降運動と同時に行われる結
果、組立体５'のアーム１１は、組立体５のアーム１１
の間を妨害されることなく通過する。ジョー７上の成形
フラップ２１は、ジョー７の動作と連携して包装材料の
筒２に作用し、かつ筒方向へのタブ２１の接近運動およ
び筒周囲でのタブ２１の閉じ運動が、それぞれ成形フラ
ップ２１のローラ３９と協働する固定カム５６により、
かつまた固定ローラ６４と協働する、成形フラップ２１
と一体のカム３０により制御される。

【００１９】作動順序は、成形組立体５についてのみ図
６以下に示されている。図６には、ジョー７が、筒２と
相互作用する位置で示され、タブ２１は、まだ筒から幾
分間隔をおいて、ばね４４により閉位置に保持されてい
る。封止部材１３,１４は筒２に接触するがタブ２１が
筒２に接触する前に（図７）、成形フラップ２１のロー
ラ３９が、カム５６の転入部５８に接触し、その結果、
タブ２１が、転入部５８のところから引込み位置または
開位置へ漸次移動する（図８）。この開位置は、固定カ
ム５６の垂直の中間部５９に沿って維持され、またこの
ときには閉じられているジョー７の移動もこの中間部に
沿って垂直に行われる。

【００２０】カム５６の転出部６０では（図９）、タブ
２１は、ばね４４のスラストにより筒２の周囲に徐々に
閉じるようにされる。カム５６のすぐ下流で、成形フラ
ップ２１の運動の制御がカム３０によって行われ、カム
３０は、固定ローラ６４と接触し、筒２の内圧に抗して
動作し、形成されるべき包装体の容積を正確に決定す
る。図１１には、タブ２１が完全に閉じた位置で示さ
れ、カム３０の部分３８がローラ６４と接しており、半
割りシェル部２２が、この閉位置で完全に筒２を取囲
み、事実上合体することで、半割りシェル部２２により
形成される空所の形状および容積が筒２に対して押刻さ
れる（即ち付与される）。タブ２１は、カム３０が固定
ローラ６４を通過するまで、カム３０によって前記閉位
置に確実に保持される。この動作は、他方の成形組立体
５'のジョー７が、成形される包装体を閉じるために筒
２の次の封止部分を掴んだ後に行われる。従って、組立
体５のジョー７を開き、成形フラップ２１が包装体から
引込めることができる。

【００２１】本発明による成形・封止ユニット１の利点
は、以上の説明によって明らかだろう。特に、本発明に
よれば、成形フラップ２１の閉じ運動が、タブ２１自体
上の、固定カムと対向するカム３０により制御され、そ
れにより包装体の容積は、単にタブ２１を交換すること
によって簡単に変更でき（タブは、特定の型の包装体用
に専用に設計されているので、製造の切替え時には取替
えねばならない）、しかも装置の静止構成部品の変更は
不要である。実際には、接近運動を制御することによ
り、適宜な寸法の同じ固定カム５６を異なる容積の包装
体に使用可能であることが判明した。

【００２２】以上説明した好適実施例の場合、包装体容
積制御組立体２０は、例えばタブ２１、各カム３０、ば
ね４４、調節可能なストッパ装置４５等の「容積を決定
する」すべての部品により前組立されてまとめられたユ
ニットを構成しており、このユニットが、極めて簡単か
つ容易にジョー７に取付けられる支持部材２３により担
持されている。変更のための介入時間と、その結果生じ
る作業休止時間は、したがって最小限に低減される。最
後に、ストッパ装置４５は、包装体容積制御組立体２０
を迅速かつ効果的に調節するために備えられている。以
上説明したユニットに対しては、特許請求の範囲を逸脱
することなしに、種々の変更を加え得ることは言うまで
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】注入可能な食品を包装する装置用の、本発明に
よる成形・封止ユニットの略示前面図である。

【図２】図１のユニット成形・封止組立体の略示部分側
面図である。

【図３】図１のユニットの反対側の部分斜視図で、見や
すくするために複数部品が除去されている。

【図４】図１のユニットの包装体容積制御組立体の斜視
図である。

【図５】図４の組立体の中央断面を示す図である。

【図６】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部
分側面図である。

【図７】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部
分側面図である。

【図８】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部
分側面図である。

【図９】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部
分側面図である。

【図１０】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示
部分側面図である。

【図１１】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示
部分側面図である。

【符号の説明】

１ 成形・封止ユニット ２ 筒 ３ 支持構造物 ４ 案内 ５,５ 成形組立体 ６ スライダ ７ ジョー ９ 主制御体 １０ 制御アーム １１ 支持アーム １３,１４ 封止部材 ２０ 包装体容積制御組立体 ２１ 成形フラップ ２２ 半割りシェル部 ２３ 支持部材 ２４ 連結部 ２５ ねじ ２８ 底壁 ２９ 横壁 ３０ 閉じ行程制御カム ３１ 支持構造部 ３２ ビーム部材 ３３ ビーム部材端部 ３４ 支持部 ３６ 作業面 ３７ 導入部 ３８ 第２部分 ３９ ローラ ４０ ピン ４４ ばね ４５ ストッパ装置 ４６ ストッパ部材 ４８ 溝 ４９ ねじ ５０ 貫通穴 ５４ ヘッド ５６ 固定カム ５７ 輪郭部 ５８ 転入部 ５９ 中間部 ６０ 転出部 ６４ ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルト コストロペトシュ スウェーデン国 マルモ、ストラ バケガ タン 15 シー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入可能な食品を内包する無菌密封包装
   体を、前記食品が充填されて、垂直の経路（Ａ）に沿っ
   て供給される包装材料の筒（２）から製造するための成
   形・封止ユニットであって、 前記ユニット（１）が、固定構造物（３）と、交互にか
   つ周期的に包装材料の前記筒（２）に作用する２つの成
   形組立体（５,５')とを含み、 前記成形組立体（５,５'）が、前記構造物（３）に対し
   て垂直方向に往復動可能な各スライダ（６）と、 前記スライダ（６）により担持されていて封止装置（１
   ３,１４）を有し、開位置と、前記封止装置（１３,１
   ４）が包装材料の前記筒（２）に作用する閉位置との間
   を可動であるジョー（７）の対と、 成形フラップ（２１）の各対とを含み、 各成形フラップが、各前記ジョー（７）により担持さ
   れ、かつ各半割りシェル状成形部（２２）を有し、 各成形組立体（５,５'）の前記成形フラップ（２１）
   が、前記筒（２）と協働しない引込み位置と、各ジョー
   （７）が前記閉位置にあるときに各半割りシェル状成形
   部（２２）が所定容積の空所を形成するために前記筒を
   取り囲むようにする前進位置との間を可動であり、ま
   た、 前記ユニットが、前記引込み位置から前記前進位置への
   前記成形フラップ（２１）の閉じ運動を制御するための
   カム装置（３０,６４）を含む形式のものにおいて、 前記カム装置（３０,６４）が、前記成形フラップ（２
   １）により担持されたカム（３０）を有し、そのカム
   （３０）が、前記ジョー（７）の運動中に、前記ユニッ
   ト（１）の前記固定構造物（３）に固定されたローラ
   （６４）と協働するようになっていることを特徴とす
   る、無菌密封包装を製造するための成形・封止ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 各前記成形フラップ（２１）用の支持部
   材（２３）と、前記支持部材（２３）を各前記ジョー
   （７）に剛固に固定するための解放可能な結合部材（２
   ５）と、各前記支持部材（２３）と各前記成形フラップ
   （２１）との間のヒンジ連結部材（２７）とを含むこと
   を特徴とする、請求項１に記載された成形・封止ユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 前記成形フラップ（２１）を前記前進位
   置へ押出すために、各前記支持部材（２３）と各前記成
   形フラップ（２１）との間に介設された弾性部材（４
   ４）を含むことを特徴とする、請求項２に記載された成
   形・封止ユニット。
4. 【請求項４】 前記各成形フラップ（２１）と協働して
   その成形フラップ（２１）の前記前進位置を定める調節
   可能なストッパ装置（４５）を含むことを特徴とする、
   請求項３に記載された成形・封止ユニット。
5. 【請求項５】 前記各ストッパ装置（４５）が、各成形
   フラップ（２１）に剛固に結合されたストッパ部材（４
   ６）と、前記支持部材（２３）の内部にねじ込まれ、前
   記弾性部材（４４）の押圧力によって前記ストッパ部材
   （４６）と協働するヘッド（５４）を有するねじ（４
   ９）とを含むことを特徴とする、請求項４に記載された
   成形・封止ユニット。
6. 【請求項６】 前記ストッパ部材（４６）がフォーク状
   端部（４７）を有し、前記ねじ（４９）が、該フォーク
   状端部を通ってねじ込まれて、前記支持部材（２３）と
   は反対側において、フォーク状端部に当接されることを
   特徴とする、請求項５に記載された成形・封止ユニッ
   ト。
7. 【請求項７】 前記ねじ（４９）が、前記支持部材（２
   ３）の貫通穴（５０）の内部へねじ込まれ、自由端部に
   スロット（５５）を有していることを特徴とする、請求
   項５または請求項６に記載された成形・封止ユニット。
8. 【請求項８】 前記成形フラップ（２１）のそれぞれ
   が、前記半割りシェル状成形部（２２）の両側に配置さ
   れた１対の前記カム（３０）を具備するとともに、前記
   ユニット（１）が２対の前記ローラ（６４）を具備し、
   これらローラが、前記各成形組立体（５,５'）の前記成
   形フラップ（２１）の前記各カム対（３０）と協働する
   ように、前記筒（２）の経路（Ａ）に関し対称的に配置
   されていることを特徴とする、請求項１から請求項７ま
   でのいずれか１項に記載された成形・封止ユニット。