(57)【要約】  本発明は、半完成品（５）から袋（１）を製作し、袋に充填してこれらを密封する形成・充填・密封機械（２）であって、複数の処理ステーション（４，７，９，１２）を有する機械に関する。少なくとも１つの群（３）に属する少なくとも２つの処理ステーション（４，７，９，１２）が、袋（１）の搬送方向（ｚ）において水平面（ｘ，ｙ）内で全体として直線的に連続して配置されている。袋（１）又は半完成品（５）を搬送手段によって処理ステーション（４，７，９，１２）相互間で搬送することができ、搬送手段が、一般に把持手段（１０，１１，２１，２２）を有する。本発明は、少なくとも１つの処理ステーションから成る少なくとも１つの第２の群（２０）が、袋（１）の処理方向（ｚ）において水平面（ｘ，ｚ）内で第１の群（３）の後ろに直線的には配置されていないことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半完成品（５）から袋（１）を製作し、袋に充填し、そして袋を閉じる形成・充填・密封機械であって、
−複数の処理ステーション（４，７，９，１２）を有し、
−少なくとも１つの群（３）に属する少なくとも２つの処理ステーション（４，７，９，１２）が、前記袋（１）の搬送方向（ｚ）において水平面（ｘ，ｙ）内で全体として直線的に連続して配置され、
−前記袋（１）又は半完成品（５）を搬送手段によって処理ステーション（４，７，９，１２）相互間で搬送することができ、前記搬送手段が、一般に把持手段（１０，１１，２１，２２）を有する、形成・充填・密封機械において、
−少なくとも１つの処理ステーションから成る少なくとも１つの第２の群（２０）が、前記袋（１）の処理方向（ｚ）において水平面（ｘ，ｚ）内で前記第１の群（３）の後ろに直線的には配置されていない、形成・充填・密封機械。
【請求項２】
前記少なくとも第２の群（２０）は、少なくとも２つの処理ステーション（４，７，９，１２）から成る、請求項１記載の形成・充填・密封機械。
【請求項３】
前記第２の群（２０）に属する前記処理ステーション（４，７，９，１２）は、これらの側において、この場合も又、前記水平面（ｘ，ｚ）内で全体として直線的に連続して配置されている、請求項２記載の形成・充填・密封機械。
【請求項４】
前記処理ステーション（４，７，９，１２）から成る前記第１の群（３）により定められる直線は、前記処理ステーション（４，７，９，１２）から成る前記第２の群（２０）により形成される直線に全体として平行に延びている、請求項３記載の形成・充填・密封機械。
【請求項５】
前記処理ステーション（４，７，９，１２）から成る前記第２の群（２０）を２つ有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の形成・充填・密封機械。
【請求項６】
底部シームを溶接する処理ステーション（７）は、前記第１の処理ステーション群（３）の一部であり、少なくとも１つの充填ステーション（９）は、少なくとも１つの前記第２の処理ステーション群（２０）の一部である、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の形成・充填・密封機械。
【請求項７】
少なくとも１つの移送ステーション（１３）が、前記底部シームを密封する前記処理ステーション（７）と前記少なくとも１つの第２の処理ステーション群（２０）の前記少なくとも１つの充填ステーション（９）との間に配置されている、請求項６記載の形成・充填・密封機械。
【請求項８】
前記移送ステーション（１３）は、前記少なくとも１つの第２の処理ステーション群（２０）に割り当てられている、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の形成・充填・密封機械。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第２の処理ステーション群（２０）は、次の構成上の特徴、即ち、
−ほこりまみれの品物を袋に入れて運搬するスクリューコンベヤ、
−充填されるべき袋の底部と前記運搬手段の出口開口部との間の相対距離を変化させる昇降手段、
−充填プロセス中、前記運搬手段の前記出口開口部と前記袋の充填レベルとの間の距離を調節する制御手段、
−前記充填プロセス中及び（又は）前記充填プロセス後に空気を前記袋から抜き出す吸引手段、
−前記充填プロセス中及び（又は）前記充填プロセス後に前記袋を揺すぶる振動装置
のうち少なくとも１つを有する、請求項７又は８記載の形成・充填・密封機械。
【請求項１０】
把持手段（１０，１１，２１，２２）を有し、前記把持手段により、前記開口部の付近に位置する接合された袋壁（２５，２６）が全体として前記袋（１）の前記搬送方向（ｚ）と直角をなした状態で、前記袋（１）又は前記半完成品（５）の上方に向いた開口部を把持してこれらを一方の処理ステーション群（３，２０）に属する前記処理ステーション（４，７，９，１２）相互間で且つ（或いは）これら処理ステーションの一区分内で搬送することができる、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の形成・充填・密封機械。
【請求項１１】
半完成品（５）から袋（１）を製作し、袋に充填する方法であって、
−前記方法のプロセスステップを複数の処理ステーション（４，７，９，１２）で実施し、
−前記袋（１）又は前記半完成品（５）を前記袋（１）又は前記半完成品（５）の処理方向（ｚ）において水平面（ｘ，ｚ）内で前記処理ステーション（４，７，９，１２）相互間で全体として直線的に搬送する、方法において、
前記袋又は前記半完成品を少なくとも２つの前記処理ステーション（４，７，９，１２）相互間で前記直線搬送方向（ｚ）に対して横方向に搬送する、方法。
【請求項１２】
前記袋（１）の充填を前記横方向搬送（８）後に前記袋の処理中に行う、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記袋（１）の充填を２つの充填ステーション（９）で交互に又は連続的に行う、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
充填される前記品物は、ほこりっぽい材料である、請求項１１〜１３のうちいずれか一に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形成・充填・密封機械及び袋を製作し、袋に充填し、そして袋を閉じる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の機械は、先行技術で知られており、種々の技術分野で用いられている。これら機械は、袋の「形成（Ｆｏｒｍ）」、袋の「充填（Ｆｉｌｌ）」及び袋の「密封（Ｓｅａｌ）」を行うために用いられる。かくして、「形成・充填・密封機械」についてＦＦＳという用語は、これら機械に関して独語圏内でも用いられている。これら機械の効率的且つ自動化された形態は、特に、プラスチックチューブを巻出しステーションから巻き出し、このプラスチックチューブに横方向溶接プロセスを実施し、横方向溶接部を備えたチューブを分離して袋（横方向溶接部を備えたチューブ片）を形成し、袋を開き、袋に充填材料を含む充填パイプを充填し、袋を閉じ、密封した袋の開口部に袋を密封する別の横方向溶接部を提供し、完成した充填状態の袋を適当なパレット又は搬送手段、例えばコンベヤベルト上に配置する。
【０００３】
別個独立の処理ステーションが、上述の処理ステップの各々に又は上述した少なくとも複数の処理ステップに割り当てられる場合が多い。この場合、適当な搬送手段が設けられるべきである。巻出しプロセスが処理ステーションであると考えられる場合、管を巻き出しステーションから横方向溶接及び分離ステーションに運ぶ搬送手段は、通常、代表的なチューブ搬送手段、例えば案内ローラを有する。袋の分離に続き、通常把持手段を含む比較的非標準型の搬送手段が必要である。というのは、袋は、一般に、これらの端部が把持され、開かれたままの状態で搬送されるからである。袋の密封端部は、通常、下方に垂れる。個々のグリッパ又は対をなすグリッパが、通常、把持手段として用いられる。
【０００４】
この種の機械は、例えば欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書に開示されている。袋又は半完成品をこの特許文献に記載された機械で搬送し又は製作する仕方、個々の処理ステーションの順序及びこの機械で袋を製作し、袋に充填し、そして袋を密封する仕方は、この特許文献の内容を理解する上で必要不可欠であり、この特許文献を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。
【０００５】
この種の機械を用いて袋を非常に迅速な順序で製作し、そしてこれらに充填することができる。上述の特許文献に記載された機械では、全ての処理ステーションは、少なくとも袋又は半半製品が処理ステーションに送り出される時点では、袋の処理方向において水平面内で互いに対して全体として直線的に配置されている。水平面は、通常、機械が設置されるホールフロアに相当している。例えば欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書に開示されていて、チューブ巻出しステーションを備えた最新型の機械の場合にこの平面を機能的な観点で定めるもう１つの手段は、巻出しステーションの軸線及びチューブの引き取り方向から延びる平面である。この区別が重要でないということはない。というのは、上述の特許文献及び更に米国特許第６，４０１，４３９号明細書に記載された種々の処理ステーションを垂直方向に互いに間隔を置いて配置できるということが承認されなければならないからである。
【０００６】
この種の機械の保守費及び運転費の削減は、機械設計者のずっと取り組んでいる仕事であり、又、本発明の基礎をなしている。
【０００７】
直線的に連続して配置された処理ステーションを有するこの種の機械を作動させたり維持したりする能力を増大させることができるということが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４０１，４３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、少なくとも１つの処理ステーションを含む少なくとも１つの第２の群が、袋（１）の処理方向（ｚ）において水平面（ｘ，ｚ）内で第１の群（直線的に連続して配置された処理ステーションを含む）の後ろに直線的には配置されないという特徴により達成される。
【００１０】
この場合、真っ直ぐな搬送ラインを或る程度まで遮る「曲がり部」又は横方向搬送手段のすぐ隣りに位置する処理ステーションの接近性が特に増大する。
【００１１】
真っ直ぐな搬送ラインのこの中断は、特に、２つ以上の処理ステーションを含む第２の群が第１の直線的に配置された処理ステーション群及び「直線」の中断箇所に続く場合に有用である。これにより、複数の処理ステーションの接近性が増大する。真っ直ぐな処理ステーションの配置状態は、この場合も又、この第２の群内で行われるのが良い。
【００１２】
真っ直ぐな搬送ラインの中断が横方向搬送により実施されると有利であり、横方向搬送は、先の直線的搬送に実質的に垂直に行われる。しかしながら、他の角度も実現可能であり、これら他の角度は、本発明の意味の範囲内において横方向搬送の定義に含まれる。というのは、例を挙げて説明すると、３０°の搬送方向の変化の結果として又、当然のことながら、ベクトル方向に横方向成分を含む横方向搬送が生じるからである。
【００１３】
「横方向搬送」という用語は、処理ステーション相互間における袋又は袋コンポーネント及び半完成品（これら用語は、本明細書においては区別なく用いられる場合が多く、「袋」という用語は、他のこれら２つの用語を含む場合が多い）の搬送を示唆するものである。「横方向搬送」という用語は、処理ステーション全体の搬送を意味しているわけではない。また、処理ステーション全体の搬送の結果として、当然のことながら、機械フレームに対するそれぞれの処理ステーション内に存在している袋の搬送及び横方向搬送が生じる場合がある。これは、本明細書における「横方向搬送」という用語によって示される搬送ではない。
【００１４】
特に、充填ステーションの重量に起因して、充填ステーションの搬送は、価値のあるものではないことが判明した。
【００１５】
本発明は、主として、静止状態の処理ステーションを利用しており「袋搬送」は、或る１つの処理ステーションから次の処理ステーションへの袋の運搬を意味するものと理解されたい。この場合も又、少なくとも１つの群を９０°の角度をなして横方向搬送手段に連結するのが良い。
【００１６】
「少なくとも１つの第２の群」という用語における言葉の選択にあたっては、当然のことながら、少なくとも２つ、３つ又は４つのかかる第２の群も又意図されており、かくして、第１の群及び第２の群のモジュール化構造が示唆されていることが表されている。複数の第２の群は、これが処理ステーションから成り、これら処理ステーションの作動速度が第１の群に属する処理ステーションの作動速度よりも低い場合に特に有利である。作動速度におけるかかる明確な差は、例えば、ほこりっぽい品物を充填する場合に充填ステーションとその上流側に配置されたステーションとの間で結果的に生じる。というのは、ほこりっぽい品物は、可能な充填速度を減少させるからである。ほこりっぽい品物の例は、セメントや二酸化チタンである。これら物質は、充填要素から袋の底部に自由落下すると、これら物質は、多量のほこりを生じさせるので、機械ホールの清浄度、機械の機能及び特に袋の開口部の付近でのフィルムの溶接性が相当の悪影響を受ける。充填されて密封された袋の中に残っている空気は又、これら充填材料の場合に問題を提起する。
【００１７】
したがって、充填材料へのほこり及び空気の同伴を減少させる種々の手段が、検討され、これらは、欧州特許出願公開第１４５９９８１（Ａ１）号明細書にも部分的に記載されおり、次の通りである。
−ほこりまみれの品物を袋に入れて運搬するスクリューコンベヤ、
−充填されるべき袋の底部と運搬手段の出口開口部との間の相対距離を変化させる昇降手段、
−充填プロセス中、運搬手段の出口開口部と袋の充填レベルとの間の距離を調節する制御手段、
−充填プロセス中及び（又は）充填プロセス後に空気を袋から抜き出す吸引手段、
−充填プロセス中及び（又は）充填プロセス後に袋を揺すぶる振動装置。
【００１８】
これら手段のうちの少なくとも一部分は、例えば本明細書に組み込んだ上述の欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書に記載された装置と比較して充填速度をかなり減少させる。
【００１９】
したがって、幾つかの充填ステーションを機械内に設けることが有利である。したがって、本発明の技術背景の内容とは対照的に、直線搬送は、横方向溶接又は分離ステーション後に遮られる。袋の充填後、複数の充填ステーションにより充填された袋は、再び、共通の処理ステーションに送られるのが良い。かくして、袋は、共通のステーションか充填ステーションに個々に割り当てられたステーションかのいずれかで密封、そして溶接可能である。
【００２０】
また、中間又は移送ステーションを有利には、横方向搬送と関連して且つ作動速度の理由で配置するのが良いことが理解された。かかるステーションは、把持手段を有し、通常、機械サイクルの一部分の間、袋を保持する。このステーションは、横方向搬送手段の前に又はその後に配置されるのが良い。これらグリッパは又、袋搬送方向の運動を行うことができる。
【００２１】
本発明の追加の例示の実施形態は、具体的な実施形態及び特許請求の範囲の記載に基づいている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の機械の第１の例示の実施形態の平面図である。
【図２】本発明の機械の第１の例示の実施形態の側面図である。
【図３】中間ステーションを有する本発明の機械の第２の例示の実施形態の平面図である。
【図４】中間ステーションを有する本発明の機械の第２の例示の実施形態の側面図である。
【図５】第１の例示の実施形態においてグリッパを用いる長手方向搬送状態を示す図である。
【図６】中間ステーションを有する第２の例示の実施形態におけるグリッパを用いる長手方向搬送状態を示す図である。
【図７】各々が中間ステーションを含む２つの第２の処理ステーション群を有する本発明の機械の第３の例示の実施形態の平面図である。
【図８】袋の搬送中、袋の向きを示すために中間ステーションを有する第２の例示の実施形態におけるグリッパを用いる長手方向搬送状態を示す図である。
【図９】「締め付け状態」の袋開口部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図４及び図７は、本発明の機械２のスケッチを示しており、これらスケッチでは、搬送手段６，１０，１１，１２，２１，２２及び個々の処理ステーション４，７，９，１２，１３は、様式化された形態で示されているに過ぎない。これらコンポーネントの詳細な説明は、上記において数回引用し、本明細書の一部とした欧州特許１２０１５３９（Ｂ１）号明細書、欧州特許出願公開第１４５９９８１（Ａ１）号明細書及び米国特許第６，４０１，４３９号明細書に与えられており、これら最後の２つの特許文献も同様に、上述されており、この点に関し細かい説明及び図を含む。
【００２４】
この説明は、特に、グリッパ及びグリッパ対１０，１１並びにこれら１０，１１が機械２を通って袋１を搬送する仕方及び方法（とりわけｚ）についても当てはまる。欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書の関連通路は、この特許文献の範囲内で本明細書に明示的に組み込まれている。最新式の機械で袋を搬送する決定的な要因は、上述の把持手段１０，１１又は２１，２２を用いたステーションからステーションへの既に分離された袋（底部シームを備えたチューブ片）の確実なサイクル運搬である。把持手段は、通常、搬送方向ｚにおける直線的搬送（当然のことながら、ｘ方向における横方向搬送を除く）を達成する。例えば欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書に記載された最新式の機械では、グリッパ又はグリッパ対１０，１１は、袋開口部をその端部のところで把持する。袋開口部を締め付けると、袋は、互いに接触し、このようにする際、袋は、搬送方向ｚと直角をなし、即ち、これら袋は、ｘ方向に差し向けられる。
【００２５】
同じことは、巻出しプロセス後又は巻出しプロセス中におけるチューブ５の運搬方向（ｚ）及びその壁の向き（ｘ方向）についても当てはまる。
【００２６】
図１及び図２は、特に処理ステーションの順序を指摘することを狙いとしている。プラスチックチューブ５がロール６から巻き出される巻出しステーション４のところの巻出しプロセスの実施後、横方向溶接がチューブ５に対して行われ、チューブ５は、横方向分離切れ目によって分離される。最後の２つの処理ステップは、横方向溶接及び分離ステーション７で行われる。
【００２７】
次に、横方向搬送が把持手段の助けを借りて行われ、かかる把持手段は又、ｘ方向の運動を行うことができる。グリッパは、図に矢印８で概略的に示されているに過ぎない。横方向搬送に続き、チューブ５は、充填ステーション９に達し、このステーションにおいて、袋１への充填が行われる。
【００２８】
次に、袋は、密封ステーション１２で密封され、このステーションでは、袋の頂部シームが通常、別の横方向溶接プロセスで形成される。図３及び図４は、中間又は移送ステーション１３が、横方向分離ステーション７と充填ステーション９との間に設けられたＦＦＳ機械の別の構造を示している。図示の場合、中間又は移送ステーション１３は、処理ステーション４，７から成る第１の群とちょうど同様、処理ステーション９，１２から成る第２の群に割り当てられ、これら処理ステーションは、この場合、袋の搬送方向ｚにおけるｘ座標及びｚ座標により形成される水平面内に直線的に連続して配置されている。かくして、図示の２つの例示の実施形態では、処理ステーション４，７の第１の群は、これ又ひとまとめに袋製造区分３と呼ばれるコンポーネント４，７を含み、これらコンポーネントは、頂部に向かって開口した袋を製作する。
【００２９】
追加の処理ステーション、例えば充填材料を押し固める振動ステーション及び（又は）充填状態の袋の次の搬送及び支持を行うためのコンベヤベルトは、図示されていないが、本発明の意味の範囲内において処理ステーションであると考えることができる。
【００３０】
グリッパ１０，１１が、中間ステーションの機能を明確にするために図５及び図６に示されている。グリッパ１０，１１は、袋１を充填ステーション９の付近で保持し、これらを先へ搬送する搬送手段である。かくして、袋は、図５に矢印８で象徴的に示された横方向搬送装置により充填ステーション９に送られる。この目的のため、横方向搬送装置は、ｘ方向における袋の横方向搬送を行う適当な把持手段（図示せず）を有する。
【００３１】
中間ステーション１３を有する別の例示の実施形態が、図６に示されている。この場合、横方向搬送装置８は、先ず最初に、袋１を一対のグリッパ２１，２２に送る。次に、これら２つのグリッパは、袋１をこれ又矢印１８で示されている袋搬送方向ｚに搬送する。この対をなすグリッパ２１，２２による搬送の結果として、袋１は、充填ステーション９の領域に達し、この充填ステーションにおいて、他の対をなすグリッパ１０，１１が再び袋１を図５に示す仕方と同一の仕方で先へ搬送する。
【００３２】
何回も上述したように、例えば欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書に記載された最新式のＦＦＳ機械の袋１又は袋コンポーネントの搬送の一特徴は、袋を図８に示す仕方で搬送する対をなすグリッパ又は実際には個々のグリッパ１０，１１，２１，２２の使用にあり、即ち、かかる機械（例えば、欧州特許第１２０１５３９（Ｂ１）号明細書の機械）では、グリッパ又は対をなすグリッパ１０，１１は、袋開口部の端部２３，２４を把持する。袋開口部を締め付けると、袋壁２５，２６は、互いに接触し、搬送方向ｚと直角をなしてｘ方向に沿って延びる。
【００３３】
図９は、この場合も又、「締め付けられた」袋開口部の平面図により最後に述べた用語の意義を説明している。図９は、目で見て分かりやすくするために２つの袋壁２４，２５相互間の接触状態を示していない。しかしながら、図の記載から、袋壁は、この搬送状況においてｘ方向に差し向けられ、他方、袋はｚ方向に搬送されていることは明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１  袋
２  機械
３  袋製造区分
４  巻出しステーション
５  チューブ
６  チューブロール
７  横方向溶接・分離ステーション
８  横方向搬送
９  充填ステーション
１０  グリッパ
１１  グリッパ
１２  密封ステーション
１３  中間又は移送ステーション
１４  グリッパ１０の案内ロッド
１５  グリッパ１１の案内ロッド
１６  １つの第２の処理ステーション群
１７  別の第２の処理ステーション群
１８  長手方向移送方向の矢印
１９  材料の流れを示す矢印
２０  袋充填・密封区分
２１  グリッパ
２２  グリッパ
２３  袋の端
２４  袋の端
２５  袋の壁
２６  袋の壁
ｘ  袋１の横搬送方向
ｙ  縦方向
ｚ  袋１の縦搬送方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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