JP6847925B2 - 包装材料のシートからパッケージを製造する包装機械及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、包装材料のシートからパッケージを製造する包装機械に関する。また、本発明は、包装材料のシートからパッケージを製造する方法にも関する。

既知のように、果物ジュースや、低温殺菌又はＵＨＴ（超高温殺菌）牛乳、ワイン、トマトソース等といった多くの食品が、殺菌された包装材料製のパッケージで販売されている。

この種のパッケージの典型的な例が、ラミネートされた包装材料のストリップを折り曲げて封止することで作製される、テトラ・ブリック・アセプティック（登録商標）として知られる、液体用又は注ぐことが可能な食品用の平行六面体形状のパッケージである。

包装材料は、剛性及び強度のための基層を実質的に備える多層構造を有し、例えば紙等の繊維材料又はミネラル入りポリプロピレン材料の層と、基層の両面を覆う、例えばポリエチレンフィルム等の複数のヒートシールプラスチック材料の層を備えてもよい。

ＵＨＴ牛乳といった長期保存製品用の無菌パッケージの場合には、包装材料は、例えばアルミホイル又はエチレン・ビニルアルコール（ＥＶＯＨ）ホイル等の気体及び光遮断材料の層も備えてもよく、この層はヒートシールプラスチック材料の層の上に重ねられて、最終的に食品に接触するパッケージの内面を形成する他のヒートシールプラスチック材料の層で覆われる。

既知のように、このようなパッケージは、ロールの形態で供給された包装材料から連続する筒が形成される完全自動の包装機械で製造される。包装材料のロール紙は、包装機械で、例えば過酸化水素水といった化学殺菌剤を付加することで殺菌され、この化学殺菌剤は、殺菌が完了すると、例えば加熱により蒸発されて包装材料の表面から取り除かれる。こうして殺菌された包装材料のロール紙は、閉鎖された殺菌環境に維持され、鉛直な筒を形成するように縦方向に折り曲げられて封止される。

この筒は、殺菌済み又は殺菌処理済みの食品が連続的に下方に充填され、封止された後、ピローパックを形成するように等間隔の断面に沿って裁断されて、完成品のパッケージを形成する折り曲げユニットに供給される。

包装機械は、溶融されたプラスチックが折り曲げ、充填及び封止される前の包装材料のロール紙上に成形されることで、製造中のパッケージの開口装置の注ぎ口が形成される成形ステーションを備えることができる。

包装機械は、包装材料に対して作業動作を行うように配置されるツールを備えることでパッケージが得られる。

包装材料は、それぞれが、上記の作業動作のひとつが行われるべき包装材料の一部分と関連付けられている複数のマークを備える。

包装機械は、固定位置に配置され、マークを読み取ってツールの位置を制御するセンサーを備える。

既知の包装機械の欠点は、ツールを、作業動作が行われるべき包装材料の各部分に対して適切に位置付けられないことである。これは主に包装材料の変形性に起因するものである。具体的には、包装材料では、マークが検出される時点と、マークと関連付けられた包装材料の部分でツールが作業動作を行う時点との間に、或る変形が起こることがある。これにより、対応する包装材料の部分に対してツールが誤って位置付けられ、パッケージの製造に障害を起こすことがある。

センサーは、例えば各マークがセンサーの前を通過する際に、マークを個別に読み取る。

２つの連続する読み取り動作間、例えば２つの連続するマークの読み取りの間では、包装材料の位置は、予測、あるいは「推測」することしかできない。包装材料の変形や包装材料に影響する動的事象（例えば、パックされる食品の包装材料の筒への充填）に起因して、包装材料の実際の位置が、予測された又は「推測された」位置と異なってしまう場合がある。

本発明の目的は既知の包装機械を改良することである。

本発明の他の目的は、包装材料に対して作業動作を行うツールを包装材料に対して高精度に位置付けられる包装機械を提供することである。

本発明の第１の態様では、請求項１に記載のように、包装材料のシートからパッケージを製造する包装機械が提供される。

本発明の第２の態様では、請求項１０に記載のように、包装材料のシートからパッケージを製造する方法が提供される。

本発明の、幾つかの好適且つ非限定の実施例が、添付の図面を参照して例として説明されよう。

わかりやすさのために一部を除いた、本発明に係る、包装材料のシートからパッケージを製造する包装機械の斜視図である。 図１の包装機械の作業ユニットの概略側面図である。 図２を拡大詳細図である。 図１の包装材料のシートの平面図である。 本発明に係る、包装材料のシートからパッケージを製造する包装機械の形成及び横封止ユニットの側面図である。 本発明に係る、包装材料のシートからパッケージを製造する包装機械の付加ユニットの平面図である。

図１〜図６を参照すると、リール（不図示）から巻きを解かれて進路Ｐに沿って供給される包装材料３から、低温殺菌又はＵＨＴ牛乳や、果物ジュース、ワイン等といった注ぐことが可能な食品を入れる封止されたパッケージ２を製造する、包装機械１が示されている。包装材料は、リールから巻きを解かれると、平らなシート１００の形状をもつ。

シート１００は、ローラ又は同様の装置（不図示）といった既知の案内要素によって進路Ｐに沿って供給され、一実施例では殺菌槽を備える殺菌ユニット（不図示）を通過する。

他の実施例（不図示）では、殺菌ユニットは、例えば低電圧電子ビームを包装材料３に照射する殺菌装置といった、他の殺菌装置を備えてもよい。

シート１００は進路Ｐに沿って供給され、その中でシート１００を殺菌空気環境内に維持するチャンバ４（図１に破線で示す）を通過する。

チャンバ４は、殺菌ユニットとやり取りを行う上部６を備え、ここでは、シート１００は鉛直部Ｐ１に沿って案内され、この部分Ｐ１に沿って下部８が上部６から鉛直に延在する。

下部８の内部では、シート１００は円筒状へと縦方向に折り曲げられて、部分Ｐ１と同軸の縦軸線Ａを有する連続する鉛直な筒９を形成する。

包装機械１は複数の形成アセンブリを備えるが、この実施例では４つの形成アセンブリ、すなわち第１形成アセンブリ１１、第２形成アセンブリ１２、第３形成アセンブリ１３、及び第４形成アセンブリ１４が示され、これらはチャンバ４の内部で部分Ｐ１に沿って設置され、シート１００と相互に作用してシート１００を徐々に円筒状へと折り曲げ、シート１００の第１横部１００ａと、第１横部１００ａに対向するシート１００の第２横部１００ｂとを互いに重ねて、筒９を形成する。

包装機械１は、部分Ｐ１に沿って第４形成アセンブリ１４の下流に設置され、重ねられた第１横部１００ａと第２横部１００ｂとを封止することで筒９に流体密封の縦封止を形成する封止装置１５（図１に概略的に示す）も備える。

筒９には、筒９の内部に部分的に延在し充填循環路（不図示）の一部を形成する注ぎ導管１７によって、殺菌済み又は殺菌処理済みの食品が連続的に充填される。

包装機械１は、一対の顎部７が設けられ、筒９と相互に作用し、等間隔の横断面に沿って筒９を封止及び裁断してパック１０を形成する、形成及び横封止ユニット５を更に備える。

包装機械２は、パック１０が連続する機械的な折り曲げ操作を受けてパッケージ２を得る折り曲げユニット（不図示）も備える。

包装機械１は、進路Ｐに沿って殺菌ユニットの上流に設置され、シート１００に開口装置を付加する付加ユニット１６も備えてもよい。付加ユニット１６は、プラスチック材料を成形して開口装置の注ぎ口４２（図６）を形成するステーションで容易に画成され、これを通してシート１００は段階的に供給される。付加ユニット１６の出力において、シート１００には、その中間縦部に沿って、連続する等間隔の口４２が設けられる。

包装材料３は、包装材料３の対応部分２１と関連付けられた複数のマーク２０を備える。

図４に示す実施例では、包装材料３は、包装材料３の方向Ｄに沿って順々に配置される複数のユニット２２を備え、各ユニット２２は、折り曲げられると、対応するパッケージ２を形成するようになっている。図４に示す実施例では、各ユニット２２は対応部分２１を画成する。

ユニット２２は互いに同一であり、具体的には、ユニット２２は方向Ｄにおいて同じ長さを有する。各ユニット２２は、包装材料３が折り曲げられると、パッケージ２の外側の装飾を構成する設計を用いてもよい。

各ユニット２２は、包装材料３を包装機械１内で折り曲げて対応するパッケージ２を形成する折り目線２３のパターンを備えてもよい。具体的には、全てのユニット２２が同じ折り目線２３のパターンを有してもよい。

各マーク２０は、対応部分２１に対する所定の位置に配置される。

上記のユニット２２の場合では、マーク２０は、対応する折り目線２３のパターンに対する所定の位置に配置される。この場合、マーク２０の位置は、折り目線２３のパターンの位置を一意的に示す。

一実施例では、マーク２０は磁場を有する磁気マークである。マーク２０は、包装材料３上に装飾が印字される際に包装材料３上に散布される磁化可能なインクを通して得ることができる。その後このインクは、例えば包装材料３に折り目がつけられると、磁化される。この場合、上述したように、折り目線２３のパターンの位置は対応するマーク２０の位置と合致する。

他の実施例では、マーク２０は光学マークである。マーク２０は、包装材料３上に装飾が印字される際に得ることができる。この場合、装飾の位置が、対応するマーク２０の位置と合致する。

図２及び図３を参照すると、軌道構成３１と、軌道構成３１に沿って互いに独立して移動可能な複数の搬送要素３２とを備える、包装機械１の作業ユニット３０が示されている。

軌道構成３１は、個別励磁可能な複数のソレノイド（不図示）によって形成される固定子電機子を収容し、搬送要素３２は永久磁石（不図示）を収容する。

搬送要素３２は、ソレノイドを個別に制御することで軌道構成３１に沿って独立して移動することが可能である。

他の実施例では、軌道構成３１は永久磁石を収容し、搬送要素３２は個別励磁可能なソレノイドを収容する。

各搬送要素３２は、包装材料３の対応部分２１に対して或る作業動作を行う包装機械１のツール４０又は装置を担持するように配置される。

図２及び図３に示す実施例では、軌道構成３１は閉鎖ループの形状をもち、搬送要素３２によって運ばれる、包装材料３と相互に作用するツール４０が伴う作業部分３４と、戻り部分３５とを備える。

各搬送要素３２は、対応するマーク２０を検出して、搬送要素３３に対するマーク２０の位置を示す信号を生成するように配置されるセンサー装置３３を備える。

マーク２０が磁気マークの場合、センサー装置３３は磁気センサーを備える。

マーク２０が光学マークの場合、センサー装置３３は光学センサーを備える。

マーク２０は、包装材料３に付加された、関連付けられた、又は組み込まれた任意の種類のマークであってよい。

同様に、センサー装置３３は対応するマーク２０を読み取り可能な任意の種類のセンサーであってよい。

包装機械１は、搬送要素３２の位置を上記の信号に基づいて軌道構成３１に沿って制御するように配置される制御ユニット（不図示）を更に備える。

具体的には、センサー装置３３は、搬送要素からのマーク２０の距離を検出し、制御ユニットに信号を送信する。

制御ユニットは、信号に基づいて、マーク２０を有する包装材料３の部分２１に対する搬送要素３２の実際位置Ｒと、マーク２０を有する包装材料３の部分２１に対する搬送要素３２の目標位置Ｔとの差異を測定する。すなわち、制御ユニットは実際位置Ｒと目標位置Ｔとの間の距離ｄを算出する。

実際位置Ｒと目標位置Ｔとの間の差異は、包装材料３の変形性に起因することがある。

続いて、制御ユニットは搬送要素３２を軌道構成３１に沿って駆動することで距離ｄを最小化する。すなわち、制御ユニットは搬送要素３２を軌道構成３１に沿って駆動して、実際位置Ｒが目標位置Ｔに一致するようにする。

図５を参照すると、作業ユニット３０が包装機械１の形成及び横封止ユニット５である実施例が示されている。

形成及び横封止ユニット５は、互いに独立して移動可能な複数対の顎部７を備える。

この場合、軌道構成３１は、複数の第１搬送要素３２ａがその上を移動可能な第１軌道３１ａと、複数の第２搬送要素３２ｂがその上を移動可能な第２軌道３１ｂとを備える。

第１軌道３１ａと第２軌道３１ｂとは互いに対して平行であり、包装材料３の筒９の両側に配置される。

具体的には、各対の顎部７は、第１搬送要素３２ａが有する第１顎部７ａと、第２搬送要素３２ｂが有する第２顎部７ｂとを備える。

一実施例では、第１顎部７ａは封止要素（不図示）を担持し、第２顎部７ｂは、動作中に封止要素と協働する逆圧要素（不図示）を担持する。

各第１搬送要素３２ａは第１センサー装置３３ａを備える。

各第２搬送要素３２ｂは第２センサー装置３３ｂを備える。

動作中、第１センサー装置３３ａ及び第２センサー装置３３ｂは、形成されて封止されるべきである、既に筒構造に折り曲げられている包装材料３の部分２１と関連付けられたマーク２０の位置を検出する。

制御ユニットは、第１搬送要素３２ａ、すなわち第１顎部７ａの実際位置Ｒと、第１搬送要素３２ａ、すなわち第１顎部７ａの目標位置Ｔとの差異を測定し、第１搬送要素３２ａを第１軌道３１ａに沿って移動させることで、実際位置Ｒと目標位置Ｔとの間の距離ｄを最小化する。

同様に、制御ユニットは、第２搬送要素３２ｂ、すなわち第２顎部７ｂの実際位置Ｒと、第２搬送要素３２ｂ、すなわち第２顎部７ｂの目標位置Ｔとの差異を測定し、第２搬送要素３２ｂを第２軌道３１ｂに沿って移動させることで、実際位置Ｒと目標位置Ｔとの間の距離ｄを最小化する。

これにより、第１顎部７ａ及び第２顎部７ｂは、部分２０に対して正しい位置に配置される。これによって、包装材料３の良好な折り曲げ及び封止が得られるため、良質なパッケージ２を得ることができる。

図６を参照すると、作業ユニット３０が包装機械１の付加ユニット１６である実施例が示されている。

付加ユニット１６は、互いに独立して移動可能な複数の型４１を備える。

この場合、軌道構成３１は、それぞれが対応する型４１を担持する複数の搬送要素３２ｃがその上を移動可能な軌道３１ｃを備える。

各搬送要素３２ｃはセンサー装置３３ｃを備える。

動作中、センサー装置３３ｃは、開口装置の口４２が形成されるべきである、包装材料３の部分２１と関連付けられたマーク２０の位置を検出する。

制御ユニットは、搬送要素３２ｃ、すなわち型４１の実際位置Ｒと、搬送要素３２ｃ、すなわち型４１の目標位置Ｔとの差異を測定し、搬送要素３２ｃを軌道３１ｃに沿って移動させることで、実際位置Ｒと目標位置Ｔとの間の距離ｄを最小化する。

これにより、型４１は、部分２０に対して正しい位置に配置される。これによって、溶融されたプラスチック材料を部分２１の正しい領域に成形できるため、良質な口４２を得ることができる。

各搬送要素３２がセンサー装置３３を備えるという事実及び、各搬送装置３２が、軌道構成３１上の他の搬送装置３２から独立して移動可能であるという事実によって、ツール４０を、所望の動作が行われるべき包装材料３の部分２１に対して極めて正確に位置付けることができる。更に、部分２１に対するツール４０の位置が、包装材料３の変形によって不利な影響を受けることがない。

本明細書に記載され示されている包装機械に対して、添付の請求項に定義される本発明の範囲から逸脱することなく変更が行われてもよいことは明白である。

Claims (3)

1. 包装材料（３）のシートからパッケージ（２）を製造する包装機械であって、前記包装材料（３）が、前記包装材料（３）の対応部分（２１）と関連付けられた複数のマーク（２０）を備え、
   軌道構成（３１）と複数の搬送要素（３２）とを有する作業ユニット（３０）を備え、各搬送要素（３２）が、前記包装材料（３）に対して作業動作を行うように配置されるツール（４０）を担持し、前記搬送要素（３２）が前記軌道構成（３１）上を互いに独立して移動可能である、包装機械において、
   前記搬送要素（３２）のそれぞれが、対応するマーク（２０）を検出して前記搬送要素（３２）に対する前記マーク（２０）の位置を示す信号を生成するように配置されるセンサー装置（３３）を備え、
   前記搬送要素（３２）の位置を前記信号に基づいて前記軌道構成（３１）に沿って制御するように配置される制御ユニットを更に備え、
   前記作業ユニット（３０）が、前記包装材料（３）で形成され且つ包装される製品が充填される筒（９）を等間隔の横断面に沿って封止及び裁断してパック（１０）を形成し、その後前記パック（１０）に機械的な折り曲げ動作を施して前記パッケージ（２）を得る、形成及び横封止ユニット（５）であり、
   前記形成及び横封止ユニット（５）が、前記筒（９）と相互に作用して前記筒（９）を封止及び裁断するように配置される、互いに独立して移動可能な複数対の顎部（７）を備え、
   前記軌道構成（３１）が、複数の第１搬送要素（３２ａ）がその上を移動可能な第１軌道（３１ａ）と、複数の第２搬送要素（３２ｂ）がその上を移動可能な第２軌道（３１ｂ）とを備え、各対の顎部（７）が、前記複数の第１搬送要素のうちの第１搬送要素（３２ａ）が有する第１顎部（７ａ）と、前記複数の第２搬送要素のうちの第２搬送要素（３２ｂ）が有する第２顎部（７ｂ）とを備え、各第１搬送要素（３２ａ）が第１センサー装置（３３ａ）を備え、各第２搬送要素（３２ｂ）が第２センサー装置（３３ａ）を備える、包装機械。
2. 前記第１軌道（３１ａ）と前記第２軌道（３１ｂ）とが互いに対して平行であり、前記筒（９）の両側に配置される、請求項１に記載の包装機械。
3. 前記軌道構成（３１）が、個別励磁可能な複数のソレノイドを収容して、前記搬送要素（３２）が永久磁石を収容するか、又は、前記搬送要素（３２）が個別励磁可能な複数のソレノイドを収容して、前記軌道構成（３１）が永久磁石を収容し、前記搬送要素（３２）を、前記ソレノイドを個別に制御することで前記軌道構成（３１）に沿って独立して移動させることが可能である、請求項１または２に記載の包装機械。
   

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