(57)【要約】【課題】ヒーターの正確な温度制御を行う閉ループ温度制御装置を提供する【解決手段】収縮包装機用のサイドシーラー装置は、ヒーターに閉ループ温度制御を行い、２層の熱可塑性フィルムを切断及びシールするのに最適な温度を維持する。ヒーターは内部熱電対を有し、自動温度制御器に接続されるケーブル又はカートリッジヒーターを備える。ヒーターはサイドシーラー装置上の、ドライブロール及びアイドラーロールの外周に配置された２組の上下Vベルトの間に取り付けられる。Vベルトはフィルムを駆動するため、フィルムに対しニップ圧力を付与する。一実施例では、ニップ圧力はフィルムのスクラップ側のニップローラーと、フィルムのパッケージ側の摩擦の少ないベルトサポートガイドにより生ずる。他の実施例では、ベルトサポートガイドは一連の上下ニップローラーに置き換えられ、調節可能なトグルクランプが一連の上下ニップローラーに調節可能な圧力を付与する。【選択図】図１
2006143333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層のフィルムを、ヒートシール可能な素材の端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置を通って移動させる手段と、
前記ヒートシール可能な素材の経路において前記サイドシーラーに取り付けられ、前記ヒートシール可能な素材をその端部近くでシールするための熱発生手段と、
前記熱発生手段に取り付けられ、所定の加熱設定に従い前記熱発生手段に閉ループ制御を行う手段とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
【請求項２】
２層のフィルムを、ヒートシール可能な素材の端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
前記サイドシーラー装置と接触している前記ヒートシール可能な素材を移動させるコンベヤーと、
前記ヒートシール可能な素材の経路において前記サイドシーラーに取り付けられ、シール可能な素材である２層のフィルムをその端部近くで切断および互いにシールする熱を発生させるヒーターであって、ヒーターの温度を感知するための内部熱電対を有するヒーターと、
前記ヒーターに接続され、前記熱電対からの信号及び自身の所定の加熱設定に従い前記ヒーターに閉ループ制御を行う加熱制御器とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
【請求項３】
前記ヒートシール可能な素材は、熱可塑性フィルムを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のサイドシーラー装置。
【請求項４】
前記熱発生手段は、内部加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体を含むことを特徴とする請求項１記載のサイドシーラー装置。
【請求項５】
前記移動させる手段は、コンベヤーを含むことを特徴とする請求項１記載のサイドシーラー装置。
【請求項６】
上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
前記上部ドライブロールと上記アイドラーロールとの間及び外周に配置される一対の間隔を有する第１のベルトと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に配置される一対の間隔を有する第２のベルトと、
前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けられる熱発生手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のサイドシーラー装置。
【請求項７】
前記ヒーターは内部熱源を有する細長い金属シーズ体を備えることを特徴とする請求項２記載のサイドシーラー装置。
【請求項８】
ヒートシール可能な素材の端部近くで２層のフィルムを切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置を通って移動させる手段と、
前記ヒートシール可能な素材の経路にある前記サイドシーラー装置に取り付けられ、前記ヒートシール可能な素材をその端部近くで切断及びシールするための熱発生手段と、
上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上記アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第１のベルトと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第２のベルトと、
低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第１のベルトのうち外側のベルトの下部が移動するような下部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する上部ベルトガイドと、
低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第２のベルトのうち外側のベルトの上部が移動するような上部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する下部ベルトガイドとを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
【請求項９】
２層のヒートシール性フィルムをその端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置を通って移動させる手段と、
前記ヒートシール性フィルムの経路において前記サイドシーラー装置に取り付けられ、端部近くでヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールするための熱発生手段と、
上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上記アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第１のベルトと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第２のベルトと、
前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第１のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第２のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーと、
一対の間隔を有する第１のベルトと接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
【請求項１０】
ヒートシール性フィルムをその端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
前記ヒートシール性フィルムの経路において前記サイドシーラー装置に取り付けられ、端部近くでヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールするための熱発生手段と、
上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
前記装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第１のベルトと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第２のベルトと、
前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第１のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第２のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーと、
一対の間隔を有する第１のベルトと接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
【請求項１１】
ヒートシール性フィルムを前記サイドシーラー装置を通って移動させるコンベヤーを含むことを特徴とする請求項８又は９記載のサイドシーラー装置。
【請求項１２】
前記熱発生手段は、内部加熱機構及び熱電対を含む細長い金属シーズ体を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
【請求項１３】
前記ヒートシール性フィルムは、熱可塑性フィルムを有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
【請求項１４】
前記熱発生手段は、前記サイドシーラー装置上に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けられることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
【請求項１５】
前記熱発生手段に接続され、所定の加熱設定に従い前記熱発生手段に閉ループ制御を行う手段を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
【請求項１６】
前記一対の間隔を有する第１のベルトに接触して対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段は、
上部ニップローラーを横一列に保持し、ヒンジを介してサイドシーラーの壁に取り付けられるニップローラー取り付けフレームと、
前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に調節可能な圧力を付与し、調節可能なニップ圧力を生じさせる手段とを有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
【請求項１７】
前記圧力付与手段は、前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に延伸して接触するレッグを有する少なくとも一つのトグルクランプを備えることを特徴とする請求項１６記載のサイドシーラー装置。
【請求項１８】
サイドシール装置により、２層のフィルムをヒートシール可能な素材の端部近くで切断及び互いにシールする方法であって、
前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置に接触させて移動させるステップと、
前記ヒートシール可能な素材の経路において前記サイドシーラーに取り付けられた手段によって、シール可能な素材の端部近くでシール熱を発生するステップと、
前記熱を発生する手段に接続された手段によって所定の加熱設定に従い熱発生手段に閉ループ制御を行うステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
サイドシーラー装置において、２層のヒートシール性フィルムをその端部近くで切断及び互いにシールする方法であって、
前記ヒートシール性フィルムを前記サイドシーラー装置を通って移動させるステップと、
前記フィルムの経路において前記サイドシーラー装置に取り付けられた手段によって、前記ヒートシール性フィルムを端部近くで切断及びシールする熱を発生するステップと、
前記サイドシーラー装置上の上部アイドラーロールから間隔を置いて上部ドライブロールを設けるステップと、
前記サイドシーラー上の下部アイドラーロールから間隔を置いて下部ドライブロールを設け、前記下部ドライブロール及び下部アイドラーロールを前記上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置するステップと、
前記フィルムを移動する手段の上方で前記サイドシーラー装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に、一対の間隔を有する第１のベルトを配置するステップと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に一対の間隔を有する第２のベルトを配置するステップと、
前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に、一対の間隔を有する第１のベルトの下部と接触させて複数の対になった上部ニップローラーを取り付けるステップと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に、一対の間隔を有する第２のベルトの上部と接触させて複数の対になった下部ニップローラーを取り付けるステップと、
一対の間隔を有する第１のベルトと接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記サイドシーラーに接触してヒートシール可能な素材を移動するステップは、前記ヒートシール可能な素材として熱可塑性フィルムを提供するステップを含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
熱可塑性フィルムをシールするステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記シール可能な素材の端部近くで切断及びシールする熱を発生するステップは、内部加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体を設けるステップを含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載の方法。
【請求項２３】
前記サイドシーラー装置に接触してヒートシール可能な素材を移動させるステップは、コンベヤーを設けるステップを含むことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２４】
上部アイドラーロールから間隔を隔てて上部ドライブロールを設けるステップと、
下部アイドラーロールから間隔を隔てて下部ドライブロールを設け、前記下部ドライブロール及び下部アイドラーロールを前記上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置するステップと、
前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に、一対の間隔を有する第１のベルトを配置するステップと、
前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に、一対の間隔を有する第２のベルトを配置するステップと、
前記熱発生手段を、前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けるステップとを含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
前記熱を発生するステップは、熱発生手段を、前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトのうちの一つと、ヒーターの外側に配されたベルトのうちの一つの間に取り付けるステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
前記ヒートシール性フィルムを切断及びシールする熱を発生するステップは、所定の加熱設定に従い熱発生手段に閉ループ制御を行うステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２７】
前記一対の間隔を有する第１のベルトに接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与するステップは、
前記上部ニップローラーをニップローラー取り付けフレームにより横一列に保持し、前記ニップローラー取り付けフレームをヒンジを介して前記サイドシーラーの壁に取り付けるステップと、
前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に圧力を付与し、前記取り付けフレームを下方に動かし前記調節可能なニップ圧力を付与するステップとを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２８】
前記圧力を付与するステップは、前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に延伸して接触するレッグを有する少なくとも一つのトグルクランプを設けるステップを含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
サイドシーラーシステムであって、
ロールに巻いた熱可塑性フィルムと、
前記フィルムを９０度方向転換し上下反転させる熱可塑性フィルム反転ヘッドと、
前記フィルム反転ヘッドのそばを通り過ぎ、製品を前記熱可塑性フィルム内に移動させるコンベヤーと、
前記コンベヤーの側に沿って配置され前記フィルム反転ヘッドに隣接するサイドシーラー装置とを備え、
前記サイドシーラー装置は前記フィルムの端部近くを切断及びシールする閉ループ温度制御器を有するヒーターを備えることを特徴とするサイドシーラーシステム。
【請求項３０】
前記フィルム反転ヘッドは、前記熱可塑性フィルムを開き前記コンベヤー上にある製品を前記フィルムで覆うための上部アーム及び下部アームを備えることを特徴とする請求項２９記載のサイドシーラーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定寸法の物体を包む熱可塑性フィルムのサイドシーラーに関し、特に全体のアセンブリの熱移動を最小限にするため、薄い連結板により支持され、自由大気の中で実質的に動作する閉ループの温度制御と一体化したヒートシールバーを内部に有し、ヒーターが出来るだけ小さい温度範囲で熱可塑性フィルムの切断及びシールを行い、全体のユニットの温度が室温に近い温度で動作するようにするサイドシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常使用されている収縮包装機内の熱可塑性フィルムのサイドシーラーは二重の熱ワイヤを含む。熱ワイヤは通常、一方が他方の上に平行に配置された、８インチ（約２０．３センチメートル）の２本の加熱ニクロム線である。ニクロム線は０．０１０から０．０１５インチ（約０．２５４から０．３８１ミリメートル、平均的な名刺の厚さ）の間隔で配置されている。フィルムは互いに対向するワイヤからの放射熱により切断及びシールされるので、この間隔を調節して維持することはフィルム繊維の適切なシール及び切断のために大変重要である。この配置で用いられているワイヤは、基材に対し完全に平らに取り付けられる必要があり、この場合、基材は1インチ（約２．５４センチメートル）の長さのセラミック「ビーズ」又はブロックである。均等の間隔を保持する必要があるため、ワイヤの撓み又はわずかな捩れも許されない。これらのワイヤを取り出すにはカバープレート及びフィルムドライブベルトを外すことが必要になる。樹脂の蓄積を頻繁に除去することも必要となる。間隔設定やワイヤの水平状態を崩さずにワイヤをクリーニングすることは大変難しく、間隔の再調整が通常必要となる。これら全てが結果として生産時間の喪失となる。
【０００３】
更に、二重のサイドシーラーの性能は、最初に最適な設定をしても操作時間が延長されるとしばしば不安定となる。この不安定性の大きな原因は、多くの工場でよく起こる電力事情のドリフトが引き起こす経時によるワイヤ温度のドリフトである。ワイヤの温度は開ループ制御されている、すなわち工場の電力供給事情又は操作事情の変化によりワイヤの温度は変化し、そして逆に操作者は、ワイヤ温度を望ましいシール温度に戻すためワイヤへ電力供給する電力値を手動で調節する必要がある。二重ワイヤのサイドシーラーに固有なもう一つの問題は、シーリングワイヤの放射熱の結果、多くのサイドシーラー構成要素がサイドシーラーの操作中に望ましくない高温まで熱せられ、そしてサイドシーラーが、サイドシーラー構成要素が取り付けられて熱がメインアセンブリに伝わるフレームに接触しており、結果として製造工程において樹脂が堆積してしまうという事実である。熱の蓄積は個々のワイヤアセンブリ上の溶融フィルムの堆積を除去するために機械の頻繁な停止を必要とし、良好なサイドシーリングを妨げる。樹脂の堆積は実際のシール領域に近く、しかし外側の、フィルム領域が意図せずに熱せられた結果による。この意図せずに加熱されたフィルムは柔らかくなり、特にサイドシーラーフレーム構成要素が既に高温の場合、接触する構成要素に付着しやすくなる。更に、二重ワイヤのサイドシーラーは部品総数が多く、全体的に高温で操作されるという事実と相まって、サイドシーラーベルト及びベアリングは度々故障に見舞われやすく、高いメンテナンスコストを伴う。加えて、二重ワイヤのシーラーが何らかの理由で動作しない場合、全体のユニットの操作温度は過剰となりしばしば華氏１３５度（摂氏５７．２度）の温度にまで達することにより、再動作のための冷却に十分な時間を必要とする。通常のクリーニング及び再設定は少なくとも１時間かかり、その間は生産の損失となる。
【０００４】
従来技術の特許である米国特許第6,526,728号（2003年3月4日登録、発明者グレッグ・アール・ソレンソン他、出願人ウィスコンシン州ミルウォーキー所在のコンフレックス株式会社）は、熱可塑性フィルムサイドシール装置を開示し、前記装置は固定された取り付けブロック及び回動する取り付けブロックの間に取り付けられた熱ワイヤを有する熱ワイヤアセンブリを備える。熱ワイヤはまた８．１２５インチ（約２０．６３センチメートル）の長さに対し約０．３２インチ（約８．１３ミリメートル）の角度で枝分かれしている。この分岐は前方に配置されたベルトの経路に関連した角度になっている。回動する取り付けブロックはワイヤの張りを緩め、アセンブリのクランプからワイヤの端部を早く簡単に取り外せるようにする。しかし、熱ワイヤの温度を閉ループで制御することは不可能で、樹脂の堆積が起こり頻繁なメンテナンスが必要となる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６５２６７２８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明の目的は、サイドシーラー上で切断及びシールを行うフィルムに直接接触し、ヒーターの正確な温度制御を行う閉ループ温度制御装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、フィルムを動かすためフィルムに対してニップ圧力を及ぼす上下ベルト間のニップ圧力を生じさせるためのシーラーのパッケージ側のベルトサポートプレート又はガイドの摩擦係数を少なくすることにある。
本発明の更なる目的はベルトに接触し、フィルムを動かすニップ圧力を生じる一連の上部ニップローラーと一連の下部ニップローラーを有し、一連の上部ニップローラーによるニップ圧力はトグルクランプにより調節可能であるサイドシーラー装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、所定の厚さの特定の熱可塑性フィルムの理想的なシール温度近くまで熱する熱源を提供することにあり、フィルムを切断する前記熱源は、従来の技術では成し得なかった、残留物が無く、多種の熱可塑性素材で製造されても満足する外観を呈する、フィルム強度が一貫したシールを行うような正に理想的な温度で動作する。
本発明の更なる目的は、フィルムの経路に配置され、製品の側にあるフィルムをシールする内部又は外部の熱電対を有し、特定のスピードで移動する所定の種類及び規格のフィルムをシールするのに必要な温度の設定以外に調節を不要とする温度調節ヒーターを取り付けることにより、単純な構造の熱可塑性フィルムのサイドシーラーを提供することにある。
本発明の更なる目的は、閉ループ温度制御装置に取り付けられた細長いヒーターを使用し、かつヒーターをフィルムの経路のシールされる端部近くに所定の角度で取り付けることにより、製品を覆う熱可塑性フィルムをシールする方法を提供することにある。
【０００７】
これら及び他の目的は、ヒートシール可能な素材の端部近くで２層のフィルムを切断及び互いにシールするサイドシーラー装置によって実現され、前記サイドシーラー装置は、
ヒートシール可能な素材をサイドシーラー装置を通って移動させる手段と、ヒートシール可能な素材の経路にあるサイドシーラーに取り付けられ、端部近くのヒートシール可能な素材を切断及びシールする熱を発生する手段と、熱発生手段に接続され所定の熱設定に従い熱発生手段の閉ループ制御を行う手段と、前記移動手段の上方で前記装置側にある上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、前記上部アイドラーロール及び上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及び下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第１のベルトと、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第２のベルトと、低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第１のベルトのうち外側のベルトの下部が移動するような下部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する上部ベルトガイドと、低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第２のベルトのうち外側のベルトの上部が移動するような上部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する下部ベルトガイドとを有する。
熱発生手段は前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けられる。ヒートシール可能な素材は熱可塑性フィルムから成る。熱発生手段は内部の加熱機構を有する細長い金属シーズ体、熱電対、別個の電源に接続された閉ループ制御器を備える。移動手段はコンベヤーから成る。
【０００８】
本発明の目的はさらに、端部近くでヒートシール可能なフィルムを切断及び互いにシールするサイドシーラー装置によって実現され、前記サイドシーラー装置は、ヒートシール性フィルムの経路にあるサイドシーラー装置に取り付けられ、端部近くのヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールする熱を発生する手段と、上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、前記上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及び下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第１のベルトと、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第２のベルトと、上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第１のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーと、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第２のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーと、一対の間隔を有する第１のベルトと接触し、対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段とを有する。
【０００９】
サイドシーラー装置はヒートシール性フィルムが装置を通って移動するためのコンベヤーを含む。熱発生手段は内部に加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体から成る。ヒートシール性フィルムは熱可塑性フィルムを含む。
熱発生手段は前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配された一つのベルト及びヒーターの外側に配された一つのベルトの間に取り付けられる。  前記装置は熱発生手段に接続され、所定の加熱設定に応じて熱発生手段の閉ループ制御を行う手段を有する。
一対の間隔を有する第１のベルトに接触して対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段は、上部ニップローラーを横一列に保持するニップローラー取り付けフレームを有し、前記ニップローラー取り付けフレームはヒンジを介してサイドシーラーの壁に取り付けられる。また圧力付与手段はニップローラー取り付けフレームの上表面に圧力を付与する手段を有する。圧力付与手段は、ニップローラー取り付けフレームに延伸して接触するレッグを有する少なくとも一つのトグルクランプを備える。
【００１０】
これらの目的はサイドシーラー装置において端部近くで２層のヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールする方法を提供することによって達成される。前記方法は以下のステップを含む。
ヒートシール性フィルムをサイドシーラー装置を通って移動させ、フィルムの経路においてサイドシーラー装置に取り付けられた手段によって端部近くでヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールする熱を発生し、前記熱発生手段に接続された手段によって所定の加熱設定に従い熱発生手段の閉ループ制御を行い、サイドシーラー装置上の上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールを設け、上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置される、サイドシーラー上の下部アイドラーロール及び下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールを設け、前記フィルムを移動する手段の上方で前記サイドシーラー装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に一対の間隔を有する第１のベルトを配置し、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に一対の間隔を有する第２のベルトを配置し、
熱発生手段を前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルト及びヒーターの外側に配されたベルトの間に取り付け、上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第１のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーを取り付け、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第２のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーを取り付け、一対の間隔を有する第１のベルトと接触し、対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する。
上記のステップのうち、サイドシーラーに接触するヒートシール可能な素材を移動させるステップは、ヒートシール可能な素材として熱可塑性フィルムを設けるステップを含む。シール可能な素材の端部近くでフィルムを切断及びシールする熱を発生するステップは、内部加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体を設けるステップを含む。サイドシーラー装置に接触するヒートシール可能な素材を移動させるステップは、コンベヤーを設けるステップを含む。
【００１１】
本発明の目的は更に以下のものを含むサイドシーラーシステムによって達成される。
ロールに巻いた熱可塑性フィルムと、フィルムを９０度方向転換し上下反転する熱可塑性フィルム反転ヘッドと、フィルム反転ヘッドの側を通り過ぎ、製品を熱可塑性フィルム内に移動させるコンベヤーと、コンベヤーの側に添って配置されフィルム反転ヘッドに隣接するサイドシーラー装置である。前記サイドシーラー装置はフィルムの端部近くを切断及びシールする閉ループ温度制御器を有するヒーターを備える。
本発明の更なる目的、特徴及び利点は、現在認知されている、発明を実施する最良の形態を例示する好ましい実施例の詳細な説明を考慮することにより当業者にとって明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
添付の請求項は、本発明の主題を特定的に指示しかつ明確に主張している。本発明の様々な目的、利点及び新規な特徴は以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによって十分に明らかとなるであろう。図面において、同じ部分には同じ参照番号が付されている。
【００１３】
図1及び図2を参照すると、図1はベルトサポートプレートを省いた本発明によるサイドシーラー１０の正面図であり、図2は図1に示すサイドシーラー１０の平面図である。サイドシーラー１０はヒーター２８を使用してパッケージ５０を覆う熱可塑性フィルム４２の端部近くで切断及びシール動作を行う。サイドシーラー１０は上部ドライブロール１２および下部ドライブロール１８、及び上部アイドラーロール１４及び下部アイドラーロール２０を備える。2組のVベルトがシールされるフィルム４２を動かし、コンベヤー５２（図6を参照）に沿ってサイドシーラー１０を通るように設けられている。上部のセットは2つの上部Vベルト１５及び１６を含み、それらは上部のドライブロール１２とアイドラーロール１４との間及び外周に配置されている。下部のセットは2つの下部Vベルト２１、２２を含み、それらは下部のドライブロール１８とアイドラーロール２０との間及び外周に配置されている。ヒーター２８は内部のパッケージ側の上下ベルト１６、２２と、スクラップ側の上下ベルト１５、２１との間の位置でサイドシーラーに取り付けられ、シールされるフィルムの種類によってフィルム４２の経路を横断するように、水平状態からおおよそ2度の角度で配置される。上下ベルト１６、２２はパッケージ側にあり、コンベヤー５２と平行にドライブロール１２とアイドラーロール１４の間の方向に配置され、一方フィルム４２のスクラップ側の上下ベルト１５、２１はコンベヤー５２から離れて角度を有している。ヒーター２８はヒーターコントローラー３８により制御されている。
【００１４】
サイドシーラー１０は一連の上部ニップロール２４ａ〜２４ｅ及び一連の上部ニップロール２４ａ〜２４ｅのすぐ下に配置されている一連の下部ニップロール２６ａ〜２６ｅを含む。Ｖベルトはフィルム４２を動かすため、フィルム４２に対し「ニップ（挟み）」圧力を与える必要がある。ニップロール２４ａ〜２４ｅ及び２６ａ〜２６ｅはスクラップ側の上下Ｖベルト１５及び２１上でニップ圧力を生みだすため使用される。しかし、ベルトサポートプレート又はガイド２５、２７（図4を参照）はパッケージ側の上下Ｖベルト１６、２２間のニップ圧力を生み出すために使用される。例えば、上部のベルトサポートプレート又はガイド２５は上部のベルトサポートプレート又はガイド２５が所定の位置にねじ込まれる前に手動で下に押圧され、ニップ力を生みだすことができる。
【００１５】
図３を参照し、ケーブル３０によってヒーター２８に接続されその温度を設定及び維持するヒーターコントローラー３８の図を示す。ヒーターコントローラー３８は所定の設定温度を1パーセント以内に保持する閉ループ温度制御器を有する。閉ループ制御器はミズーリ州６３１４６、セントルイスに所在のワトロー社によって製造された温度制御器モデル９３により実現される。好ましい実施例として、ヒーター２８は抵抗内部電気ワイヤを有する金属シーズ体を備える。ヒーター２８はヒーターフレーム４６に載置されたヒーターブラケット４４、４５によりサイドシーラー１０に取り付けられる。
ワイヤ３４ａ、３４ｂを経由してヒーター２８に電流が流れると、内部機構は熱を発生し、熱はヒーター２８の金属シーズに十分に伝達される。ヒーター２８への電力を変化させると、ヒーター２８の温度は上下する。ヒーターは従来技術の開ループ二重ワイヤ構造で使用される対になった抵抗ニクロム線に置き換えられる。ヒーターはまた、サイドシーラー装置上のフィルムを切断及びシールする他の方法と置き換えられる。使用時には、切断及び互いにシールされる２層のフィルム４２がヒーター２８と密接かつ精密に接触する。熱はヒーター２８からフィルム４２に効果的に伝わり、強力な、しっかりしたシールを行う。
【００１６】
さらに図３を参照すると、好ましい実施例として公知の熱電対がヒーター２８のシーズ内に埋め込まれている。あるいは、熱電対はヒーターの外側の近接した位置に置かれる。熱電対はヒーター２８の温度に比例した電気信号を生ずる。熱電対の信号はワイヤ３６ａ、３６ｂを経由してヒーターコントローラー３８に伝わり、ヒーター２８の温度の閉ループ制御を行う。ヒーターコントローラー３８及びヒーター２８により実現される閉ループ制御システムの動作は以下の通りである。操作者がヒーターコントローラー３８に所定の値を入力する。所定の値は今までの経験に基づき、一般的には、フィルムの種類、厚さ、コンベヤー５２（図６をご参照下さい）のスピードによって決められる。ヒーターコントローラー３８はヒーター２８内で継続して熱電対からの信号を受信する。ヒーターコントローラー３８はヒーター２８の実際の温度（熱電対の信号に基づく）を所定の設定温度と比較する論理回路を有する。ヒーター２８の実際の温度が設定温度と違う場合は、コントローラーはヒーター２８への電気供給レベルを調節し、ヒーター２８の実際の温度が設定温度に向けて収束するようにする。このヒーターコントローラー３８がヒーターの実際の温度と設定温度を比較するプロセスは、継続して、リアルタイムで生じる。よって、一たん操作者がヒーターコントローラー３８に設定温度を入力すると、ヒーターの温度は操作者の更なる干渉無しに、入力電力の変動に拘わらず１パーセント未満の誤差で設定温度に近い範囲に維持される。ヒーターコントローラー３８は自動的に、操作条件の変化に応じて必要とされるいかなる調整をも行う。ヒーター２８はミズーリ州６３１４６、セントルイスに所在のワトロー社製造のケーブルヒーターパートＮｏ．１２５ＦＨ０１４ＡＸ−１９９２により実現される。ヒーターコントローラー３８はミズーリ州６３１４６、セントルイスに所在のワトロー社製造の温度制御器モデルＮｏ．９３ＡＡ−１ＣＤ０−００ＲＧにより実現される。
【００１７】
図４及び図５を参照すると、図４は本発明による図1のサイドシーラー１０の正面図であり、サイドシーラー１０に取り付けられ、上下Ｖベルト１６及び２２にニップ圧力を付与する上部ベルトサポートプレート又はガイド２５及び下部ベルトサポートプレート又はガイド２７を示す。図５は図４の５−５線で切断した部分断面図であり、パッケージ側のフィルムドライブベルト１６、２２にニップ圧力を与えるための、上部Ｖベルト１６の下部に接触している上部ベルトサポートプレート又はガイド２５、及び下部Ｖベルト２２の上部に接触している下部ベルトサポートプレート又はガイド２７を示す。
【００１８】
図６及び図７Ａ〜７Ｄを参照すると、図６はサイドシーラー６０の平面図を示し、製品５０ａ〜５０ｄを覆う熱可塑性フィルム４２にサイドシール加工を行う方法を示す。図７Ａ〜７Ｄは工程の様々な段階での熱可塑性フィルム４２の概略の外観を示す。サイドシーラーシステム６０は製品５０ａ〜５０ｄを矢印６１が示すように右から左へフィルム４２上に移動させ、フィルム４２を切断及びシールするサイドシーラー１０に沿って製品５０ａ〜５０ｄを動かすコンベヤー５２を含む。フィルム４２はロール５４から引き出され上部アーム６２及び下部アーム６４を有するフィルム反転ヘッド５６、または上部アーム６２及び下部アーム６４（図７Ｃをご参照下さい）が単一のピースとして製造されるフィルム反転ヘッド５６によって開かれる。
更に図６及び図７Ａ〜７Ｄを参照すると、図７Ａは、ロール５４から引き出され、左側が開口４３、右側が折り曲げ部４５となっている熱可塑性フィルム４２を示す。図７Ｂはフィルム４２の上下を反転した状態を示し、サイドシーラー１０に対向する右側に開口４３があり、パッケージ５０に対向する左側に折り曲げ部４５がある。このフィルム反転ヘッド５６によるフィルム４２の反転はフィルム４２をフィルム反転ヘッド５６の上に垂らすことにより達成され、アーム６２、６４はフィルムを開きコンベヤー５２に沿って近づいてくる製品５０Ｃが図７Ｃに示すように上下のフィルム端４２ａ、４２ｂを切断及びシールする前にフィルム２４に覆われるようにする。図７Ｄはサイドシーラー１０によってフィルム端４２ａ及び４２ｂが切断及びシールされた後のフィルム４２を示す。
【００１９】
第一の代替実施例
図８を参照すると、上部ベルトガイド２５の正面図が示されており、ベルトガイド２５は、自身のサイドシーラー１０の側面への取り付けと、上部ドライブロール１２及びアイドラーロール１４の間に位置するＶベルト１６の下部に対して行うベルトガイド２５の調節とを容易にする2本の縦長の穴７２ａ、７２ｂを有する。ベルトガイド２５の端部７１、７７は、プーリーロールの半径と同じ半径で内側にカーブしている。図８〜１０に示す好ましい実施例では、ベルトガイド２５は長さ約１１インチ（約２７．９センチメートル）で、高さ２．５６インチ（約６．５センチメートル）で厚さ０．２５インチ（約６．３５ミリメートル）であるが、他のサイズはサイドシーラーにより決定される。
図９を参照すると、上部ベルトガイド２５の側面図が示され、下部の溝７０は約０．０６インチ（約１．５２３ミリメートル）の半径を有し、これによりベルトが望ましくない摩擦力を最小限にするため溝７０にわずかに突出するようになっている。
図１０を参照すると、上部ベルトガイド２５の底面図が示され、溝７０と区切り点７３において、ベルトガイド２５の下端のそれぞれは約１０度の角７８において上方に傾斜している。
【００２０】
図１１を参照して、下部ベルトガイド２７の正面図が示され、下部ベルトガイド２７はベルトガイド２７をサイドシーラー１０の下部に取り付ける3つの穴７９ａ、７９ｂ、７９ｃを有する。下部ベルトガイド２７は下部ドライブロール１８と下部アイドラーロール２０との間に位置するＶベルト２２の上部を受けるための、下部ベルトガイド２７の上端の長さに沿った溝７４を有する。ベルトガイド２７の端部８０、８１はプーリーロールの半径に一致して内側にカーブしている。図１１〜１３に示す好ましい実施例において、下部ベルトガイド２７は長さ約１１．２５インチ（約２８．６センチメートル）で、高さ２．４４インチ（約６．２センチメートル）で、厚さ０．２５インチ（約６．３５ミリメートル）である。しかし下部ベルトガイド２５の他のサイズはサイドシーラーにより決定される。
図１２を参照すると、下部ベルトガイド２７の側面図が示され、上部の溝７４は約０．０６インチ（約１．５２ミリメートル）の半径を有し、ベルト２２が望ましくない摩擦力を最小限にするため溝７４にわずかに突出するようになっている。
図１３を参照すると、下部ベルトガイド２７の平面図が示され、溝７４と区切り点７５の始点において、ベルトガイド２７の上端は約１０度の角８２において下方に傾斜している。
摩擦力を最小限にするため、上部ベルトガイド２５及び下部ベルトガイド２７はデルリン（Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標））１５０Ｅホモポリマーのようなデルリン（Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標））プラスチックで製造され、それは最大連続使用温度が華氏１８５度（摂氏約８５度）で動的摩擦係数が０．２０である。それはユニタル社（ＵＮＩＴＡＬ）で製造されたものである。低摩擦で、高温プラスチック原料からなる他の素材もベルトガイド２５、２７を製造するのに使用され得る。
【００２１】
第二の代替実施例
図１４を参照すると、本発明によるサイドシーラー１００の第二の代替実施例の正面図が示されている。サイドシーラー１００において、図１の実施例と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。サイドシーラー１００はサイドシーラー１０と同じ切断及びシールを行うが、記述すべきいくつかの改良のおかげで、フィルム４２がＶベルト１５、１６、２１、２２により移動してシールプロセスが行われる間にサイドのフィルム４２が滑るのを防止することにより、パッケージ５０（図２をご参照下さい）を覆う熱可塑性フィルム４２の端部近くをより効果的に切断及びシールする。いくつかの場合において、フィルム４２上のグリップ力の増大のためサイドシーラー１００の実施例では熱可塑性フィルムの使用量が減少する。切断及びシールはヒーター２８を使用して行われる。図１４に示す第二の代替実施例は一連の上部回転ローラー１２４ａ〜１２４ｅ及び一連の下部回転ローラー１２６ａ〜１２６ｅが、図４の上部ベルトガイド２５及び下部ベルトガイド２７の代わりに使用されている。
【００２２】
図１４及び図１５を参照すると、図１５は図１４のサイドシーラーの平面図であり、Ｖベルトが取り外されている状態を示す。サイドシーラー１００は、上部ドライブロール１２及び下部ドライブロール１８、上部ドライブロール１２と間隔を隔てた上部アイドラーロール１４、下部ドライブロール１８と間隔を隔てた下部アイドラーロール２０、上部のＶベルト１５、１６及び下部のＶベルト２１、２２を有する。
図１に示す実施例と同じように、上部Ｖベルト１５、１６は上部ドライブロール１２とアイドラーロール１４との間及び外周に配置され、下部Ｖベルト２１、２２は下部ドライブロール１８とアイドラーロール２０との間及び外周に配置される。ヒーター２８は、ケーブル３０から延伸し内側のパッケージ側の上下ベルト１６及び２２と、スクラップ側の上下ベルト１５及び２１との間でサイドシーラー１００に取り付けられる。ヒーター２８はシールされるフィルムにほぼ応じて、水平に対し約２度の角度で配置され、サイドシーラー１００を通り抜けるフィルム４２の経路と交差するように配置される。上下のベルト１６及び２２はパッケージ側にあり、コンベヤー５２（図６をご参照下さい）に平行なドライブロール１２及びアイドラーロール１８の間に方向付けされており、一方フィルム４２のスクラップ側の上下ベルト１５及び２１はコンベヤー５２より角度を有して離れている。ヒーター２８はヒーターコントローラー３８（図３をご参照下さい）により制御されている。
【００２３】
図１４から１６を参照すると、図１６は図１４の部分正面図である。サイドシーラー１００は上部ニップローラーマウント１１４から延伸し対になった一連の上部ニップローラー２４ａ〜２４ｅ及び１２４ａ〜１２４ｅ、及び対になった一連の上部ニップローラー２４ａ〜２４ｅ及び１２４ａ〜１２４ｅの真下に設けられ、下部ニップローラーマウント１１５から延伸する対になった一連の下部ニップローラー２６ａ〜２６ｅ及び１２６ａ〜１２６ｅを備える。Ｖベルト１５、１６、２１、２２はニップローラー２４ａ〜２４ｅ、１２４ａ〜１２４ｅ、２６ａ〜２６ｅ、１２６ａ〜１２６ｅの溝に配され、フィルム４２を動かすためフィルム４２に対してニップ圧力を付与する。
【００２４】
図１４から１６に示すサイドシーラーの実施例は、５対の一連のニップローラーを有するが、更に大きなサイドシーラーの実施例では追加の対のニップローラーが使用されても良い。ニップ圧力はヒンジ１１６に取り付けられている上部ニップローラーマウント１１４を上下させることにより調節される。トグルクランプマウント１０３に取り付けられた調節可能なトグルクランプ１０２及びトグルクランプマウント１０５に取り付けられたトグルクランプ１０４はフィルム４２に適切なニップ圧力を設定するため、下方の垂直な圧力を与えるのに使用される。トグルクランプ１０２のレッグ１０６は上部ニップローラーマウント１１４の上部に配置されるフット１０７を有し、同様にトグルクランプ１０４のレッグ１０８は上部ニップローラーマウント１１４の上部に配置されるフット１０９を有する。トグルクランプ１０２及び１０４が閉じられると、フット１０７及び１０９がニップローラーマウント１１４の上部に押し下げられ、対になった一連の上部ニップローラー２４ａ〜２４ｅ及び１２４ａ〜１２４eが上部のVベルト１５、１６にニップ圧力を与えるようにする。レッグ１０６及び１０８はねじ込みされており、よって各レッグの長さは調節可能である。各トグルクランプレッグのロックナット１１３及び１１５は正しいニップ圧力を保持するためきつく締められる。トグルクランプ１０２、１０４が上部の一連の対になったニップローラー２４ａ〜２４ｅ及び１２４ａ〜１２４ｅにかかる圧力を大きくすると、フィルム４２を動かす上下ベルト１５、１６、２１、２２間に更なる圧力が発生する。トグルクランプはミシガン州バーミンガムのデスタコカンパニー製造のモデルＴＣ−６０１により作られる。トグルクランプ１０２、１０３を使用する代わりに、上部ニップローラーマウント１１４に力を加えるためエアシリンダの使用も可能である。
【００２５】
図１４のＶベルト１５、１６、２１、２２及び一連の上下ニップローラー間は実質的に抵抗がないため、実質的な量の熱が発生することはない。一連の上部ニップローラー２４ａ〜２４ｅ、１２４ａ、１２４ｅに付与され得る下方の垂直な圧力のレベルは固定したベルトガイドに到達しないような圧力レベルに調節可能である。この下方の垂直の圧力は固定したベルトガイド２５、２７が使用される場合、サイドシーラー１００の駆動にブレーキをかけることとなる。この高いレベルの下方垂直の圧力により、Ｖベルトが長期に亘り確実にフィルムを動かすことを妨げる、大変滑りやすいフィルム又は駆動されるＶベルトに運ばれ堆積しやすいスリップ剤がコートされたフィルムが移動する場合でも、製品が移動する長い期間において適切なフィルムドライブが確実に維持される。
【００２６】
図１７を参照すると、図１７はサイドシーラー１００の左側面分解図であり、ベアリングブロック１５０、１５２から延伸し、ドライブシャフト１４６、１４８それぞれに取り付けられた上下ドライブロール又はプーリー１２、１８を示している。トグルクランプ１０２は閉じられた位置で示されており、レッグ１０６のフット１０７はヒンジ１１６の周りを回転する上部ニップローラーマウント１１４の上部に対し力を及ぼす。一対の上部ニップローラー２４ａ及び１２４ａは、フィルム４２上に調節可能なニップ圧力を付与するＶベルト１５、１６の上に押し下げられる。また、図１７に示すのは、上下ドライブロール１２、１８を駆動する平歯車１４４、スプロケット１５４、１５６である。
【００２７】
図１８を参照すると、図１４のサイドシーラー１００の１８−１８線による断面図が示されている。上部ニップローラー２４ｅ〜１２４ｅは溝に配されたＶベルト１５及び１６と共に示され、Ｖベルト１５及び１６の下部はフィルム４２と接触している。一対の下部ニップローラー２６ｅ〜１２６ｅは一対の上部ニップローラー２４ｅ、１２４ｅの真下に配置され、フィルム４２の移動を支援する。シャフト１３４及び１３６は上部ドライブシャフトロール１２と下部シャフトロール１８をそれぞれ駆動する。
【００２８】
図１９を参照すると、フィルムガイドアセンブリ１６０の背面概略図が示され、サイドシーラー１００の端部に取り付けられたフィルムトラッキングローラー１４２、１４３が示されている。トラッキングローラー１４２、１４３はフィルム４２をサイドシーラー１００の中に導き、引き込み角を形成するように回動する。フィルム４２より厚い物がローラー１４２、１４３間に入った場合、セーフティージャムマイクロスイッチ１６２がサイドシーラー１００全体をシャットダウンするよう設けられる。マイクロスイッチ１６２は、一端がサイドシーラー１００の後壁１０１に取り付けられもう一方が上部アーム１６３の上表面に固定されたブラケット１７２により、所定の位置におかれた上部アーム１６３の第一端に取り付けられる。上部アーム１６３の第二端は上部アーム１６３からサポートバー１６７まで貫通する取り付けネジを有する。トラッキングローラー１４２は上部ガイド１６８の端部に取り付けられ、トラッキングローラー１４３は下部ガイド１７０の端部に取り付けられる。ばねが上部ガイド１６８と下部ガイド１７０との間に連結され、フィルム４２がトラッキングローラー１４２、１４３を通り過ぎる際にフィルム上に正確なトラッキング張力を設定する。
【００２９】
本発明をいくつかの実施例に基づき説明したが、これら実施例に対し、本発明から離れることなく多くの修正が可能であることは明らかである。よって、添付した請求項は、全ての変形及び修正を本発明の真正な趣旨及び範囲内にあるものとしてカバーすることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のサイドシーラーの正面図である。
【図２】図１のサイドシーラーの平面図であり、フィルムがヒーターを通り過ぎた後フィルムの切れ端を離している状態を示している。
【図３】ヒーターの温度を設定し維持するための閉ループ制御器に接続されたヒーターを有するサイドシーラーのダイアグラムである。
【図４】図１のサイドシーラーの正面図であり、上下のベルトサポートプレートを取り付けた状態を示す。
【図５】図４の５−５線における部分断面図であり、上下のベルトサポートプレートがパッケージ側のＶベルトに接触するよう配置されている状態を示す。
【図６】フィルムラッピングの方法を示すサイドシーラーシステムの平面図である。
【図７Ａ】フィルムロールから外した、折り曲げフィルムの端面図である。
【図７Ｂ】反転した後、側面をシールする前の端面を開放した折り曲げフィルムの端面図である。
【図７Ｃ】パッケージがフィルムの包みの中に入るように、反転ヘッドにより開いたフィルムの端面図である。
【図７Ｄ】図６Ｃの折り曲げフィルムの端面図であり、側面のシール後製品はフィルム内にある状態を示す。
【図８】上部ベルトガイドの正面図である。
【図９】図８の上部ベルトガイドの側面図である。
【図１０】図８の上部ベルトガイドの底面図である。
【図１１】下部ベルトガイドの正面図である。
【図１２】図１１の下部ベルトガイドの側面図である。
【図１３】図１１の下部ベルトガイドの平面図である。
【図１４】本発明のサイドシーラーの他の実施例を示す正面図である。
【図１５】図１４のサイドシーラーの平面図で、Ｖベルトを取り外した状態である。
【図１６】図１４の部分正面斜視図であり、調節可能なトグルクランプが開いている状態である。
【図１７】サイドシーラーの分解左側面図を示し、上下ドライブロール又はプーリーと、ニップローラーマウントに取り付けられた上下ニップローラーと、ニップローラーマウントの上に取り付けられたトグルクランプを示す。
【図１８】図１４のサイドシーラーを１８−１８線で切断した断面図である。
【図１９】サイドシーラーの一端にあるフィルムトラッキングローラーの背面斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・サイドシーラー、１２・・上部ドライブロール、１４・・上部アイドラーロール、１５，１６・・上部Ｖベルト、１８・・下部ドライブロール、２１，２２・・下部Ｖベルト、２０・・下部アイドラーロール、２８・・ヒーター、３８・・ヒーターコントローラー、４２・・熱可塑性フィルム、５０・・パッケージ、５２・・コンベヤー。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
1 TITLE OF INVENTION
FILM SIDE SEALING APPARATUS WITH CLOSED-LOOP TEMPERATURE CONTROL OF A HEATER
2 DETAILED DESCRIPTION OF INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to a side sealer of thermoplastic film around a dimensioned article, and in particular to a side sealing apparatus having an internally heated sealing bar integrated with a closed-loop temperature controller operating essentially in free air supported by thin clips in order to minimize heat transfer to the overall assembly, allowing the heater to cut and seal a thermoplastic film in as tight a temperature range as possible, while allowing the overall temperature of the entire unit to operate at close to room temperature. 
DESCRIPTION OF RELATED ART
A commonly used side sealer of thermoplastic film in shrink wrapping machines comprises dual hot wires.  The hot wires are typically two (2) eight inch heated nichrome wires mounted parallel, one on top of the other.  The wires are separated by a gap of approximately 0.010 inches to 0.015 inches (the thickness of an average business card).  Adjusting and maintaining this gap is critical for proper sealing and cutting of the film web as this film is cut and sealed by radiant heat from the opposing wires.  The wires utilized in this arrangement must be installed completely flat against the backing material, in this case, 1 inch long ceramic “beads” or blocks.  No bowing or slight kinks in the wires can be tolerated as a uniform gap must be maintained.  Access to these wires requires removal of cover plates and film drive belts.  Frequent cleaning of resin buildup is necessary.  Cleaning the wires without disturbing the gap setting or flatness of the wire is very difficult.  Readjustment of the gap is usually necessary.  All of this results in lost production time.
Further, the performance of the dual side sealer is often not stable over extended periods of operation even when initially adjusted to optimum settings.  A significant cause of this instability is the drift in wire temperatures over time due to drifts in power conditions typical in many factories.  The wire temperature is subject to open loop control, i.e. any changes in factory power feed conditions or operating conditions will cause the wire temperature to change, and conversely, will require an operator to manually adjust the electrical power values to the wire power feed in order to bring the wire temperature back to the desired sealing temperature.  Another inherent problem with the dual wire side sealer is the fact that many side sealer components heat up to undesirably high temperatures during operation of the side sealer as a result of the sealing wires radiating heat and its mounting being in contact with the frame they are mounted on which conducts heat to the main assembly resulting in resin build-up during production runs.  The heat build-up is detrimental to successful side sealing requiring frequent stopping of the machine in order to clean the molten film build-up on the individual wire assemblies.  The resin build-up is a result of unintentional heating of the area of the film that is close to, but outside of, the actual seal area.  This unintentionally heated film becomes soft and is prone to stick to components that it contacts, particularly if the side sealer frame components are already at an elevated temperature.  In addition, the dual wire side sealer has a large parts count, and coupled with the fact that it operates at an overall elevated temperature, the side sealer belts and bearings are subject to frequent failure, resulting in attendant high maintenance costs.  In addition, when the dual wire sealer is inoperable for any reason, it requires sufficient time to cool down in order to restore its operation due to the excessive operating temperature of the entire unit, which frequently reaches temperatures of 135 degrees F.  A typical cleaning and resetting will take at least 1 hour, resulting in lost production for that period of time.
Prior art patents include U.S. Patent No. 6,526,728 issued March 4, 2003 to Gregg R. Sorenson et al. and assigned to Conflex Incorporated of Milwaukee, Wisconsin discloses a thermoplastic film side sealing mechanism comprising a hot wire assembly having a hot wire mounted between a stationary mounting block and a pivoting mounting block.  The hot wire also diverges at an angle which is about 0.32 inches over an 8.125 inch run.  The divergence is at an angle relative to the path of forwardly disposed belts.  The pivoting mounting block provides for releasing tension of the wire to allow quick and easy removal of the wire ends from the assembly clamps.  However, there is no closed loop control of the temperature of the hot wire and resin build-up occurs requiring frequent maintenance.
SUMMARY OF THE INVENTION
Accordingly, it is therefore an object of this invention to provide a closed loop temperature controller for precise temperature control of a heater that directly contacts the film to cut and seal on a side sealer.
It is a further object of this invention to provide low coefficient of friction belt support plates or guides on the package side of the sealer to generate nip pressure between top and bottom belts which exert nip pressure against the film to drive the film.
It is another object of this invention to provide a side sealer apparatus having an upper series of nip rollers and a lower series of nip rollers in contact with the belts for generating a nip pressure to drive the film wherein the nip pressure provided by the upper series of nip rollers is adjustable by means of a toggle clamp.
It is another object of this invention to provide a heat source that closely approximates an ideal sealing temperature of a particular thermoplastic film with a given thickness, and the heat source that cuts the film will operate at precisely the ideal temperature so as to produce consistent film strength seals with no residue and pleasing aesthetics with a wide range of thermoplastic materials, which is not possible with present technology.
It is another object of this invention to provide a simplified side sealer of thermoplastic film by attaching a temperature controlled heater having an internal or external thermocouple in the path of the film for sealing the film on a side of a product that requires no adjustment other than setting the required temperature for sealing a particular film type and gauge at a specific speed.
It is a further object of this invention to provide a method for sealing a thermoplastic film covering a product by using an elongated heater attached to a closed loop temperature controller and mounting the heater at an angle in the path of the film near the edges to be sealed.
These and other objects are accomplished by a side sealer apparatus for cutting and sealing two layers of film together near an edge of heat-sealable material comprising, means for moving the heat sealable material through the side sealer apparatus, means, attached to the side sealer in the path of heat-sealable material, for generating heat to cut and seal the heat-sealable material near the edge, means connected to the heat generating means for providing closed loop control of the heat generating means in accordance with a predetermined heat setting, a top drive roll spaced-apart from a top idler roll on a side of said apparatus above said moving means, a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under the top drive roll and top idler roll respectively, a first pair of spaced-apart belts positioned around and between the top drive roll and the top idler roll on a side of the apparatus above the moving means, a second pair of spaced-apart belts positioned around and between the bottom driver roll and the bottom idler roll, a top belt guide, having a low coefficient of friction and a bottom groove for a lower portion of an outer one of the first pair of spaced apart belts to travel in, to provide nip pressure on the heat sealable material, and a bottom belt guide, having a low coefficient of friction and a top groove for an upper portion of an outer one of the second pair of spaced apart belts to travel in, to provide nip pressure on the heat sealable material. The heat generating means is mounted on the side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between the belts positioned on an inner side of the heater and the belts positioned on an outer side of the heater.  The heat-sealable material comprises a thermoplastic film.  The heat generating means comprises an elongated metal sheathed body including an internal heating mechanism, a thermocouple, and controller in a closed loop connected to a separate power source.  The moving means comprises a conveyor.
The objects are further accomplished by a side sealer apparatus for cutting and sealing of heat-sealable film together near an edge comprising a means attached to the side sealer apparatus in the path of the heat-sealable film for generating heat to cut and seal the heat-sealable film together near the edge, a top drive roll spaced-apart from a top idler roll, a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under the top drive roll and the top idler roll respectively, a first pair of spaced-apart belts positioned around and between the top drive roll and the top idler roll on a side of the apparatus above the moving means, a second pair of spaced-apart belts positioned around and between the bottom driver roll and the bottom idler roll, a plurality of pairs of upper nip rollers positioned between the top drive roll and the top idler roll and in contact with a lower portion of the first pair of spaced-apart belts, a plurality of pairs of lower nip rollers positioned between the bottom drive roll and the bottom idler roll and in contact with an upper portion of the second pair of spaced-apart belts, and means for providing an adjustable nip pressure on the pairs of upper nip rollers in contact with the first pair of spaced-apart belts.  The side sealer apparatus comprises a conveyor for moving the heat-sealable film through the apparatus.  The heat generating means comprises an elongated metal sheathed body including an internal heating mechanism and a thermocouple.  The heat-sealable film comprises a thermoplastic film.  The heat generating means is mounted on the side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between one of the belts positioned on an inner side of the heater and one of the belts positioned on an outer side of the heater.  The apparatus comprises means connected to the heat generating means for providing closed loop control of the heat generating means in accordance with a predetermined heat setting.  The means for providing an adjustable nip pressure on the pairs of upper nip rollers in contact with the first pair of spaced-apart belts comprises a nip roller mounting frame for holding the upper nip rollers in a horizontal row, the nip roller mounting frame being attached to a wall of the side sealer via a hinge, and means for applying pressure to an upper surface of the nip roller mounting frame.  The pressure applying means comprises at least one toggle clamp having a leg extending to and in contact with the upper surface of the nip roller mounting frame.
These objects are further accomplished by providing a method for cutting and sealing two layers of heat-sealable film together near an edge in a side sealer apparatus comprising the steps of:
moving the heat-sealable film through the side sealer apparatus;
generating heat to cut and seal the heat-sealable film together near the edge with means attached to the side sealer apparatus in the path of the film; 
providing closed loop control of the heat generating means in accordance with a predetermined heat setting with means connected to the heat generating means;
providing a top drive roll spaced-apart from a top idler roll on the side sealer apparatus;
providing a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll on the side sealer and positioned immediately under the top drive roll and the top idler roll respectively;
positioning a first pair of spaced-apart belts around and between the top drive roll and the top idler roll on a side of the side sealer apparatus above the means for moving the film; 
positioning a second pair of spaced-apart belts around and between the bottom driver roll and the bottom idler roll;
mounting the heat generating means on the side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between the belts positioned on an inner side of the heater and the belts positioned on an outer side of the heater;
attaching a plurality of pairs of upper nip rollers between the top drive roll and the top idler roll and in contact with a lower portion of the first pair of spaced-apart belts;
attaching a plurality of pairs of lower nip rollers between the bottom drive roll and the bottom idler roll and in contact with an upper portion of the second pair of spaced-apart belts, and 
providing an adjustable nip pressure on the pairs of upper nip rollers in contact with the first pair of spaced-apart belts.
Among these steps, the step of moving the heat-sealable material in contact with the side sealer comprises the step of providing thermoplastic film for the heat-sealable material.  The step of generating heat to cut and seal the film near the edge of sealable material comprises the step of providing an elongated metal sheathed body having an internal heating mechanism and a thermocouple.  The step of moving the heat sealable material in contact with the side sealer apparatus comprises the step of providing a conveyor. 
The objects are further accomplished by a side sealer system comprising a roll of thermoplastic film, a thermoplastic film inverting head for redirecting the film 90 degrees and turning it inside out, a conveyor passing by the film inverting head for moving a product within the thermoplastic film, a side sealer apparatus located along a side of the conveyor and adjacent to the film inverting head, and the side sealer apparatus comprises a heater having a closed loop temperature controller for cutting and sealing near an edge of the film.
Additional objects, features and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the following detailed description of the preferred embodiments exemplifying the best mode of carrying out the invention as presently perceived.
3 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The appended claims particularly point out and distinctly claim the subject matter of this invention. The various objects, advantages and novel features of this invention will be more fully apparent from a reading of the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings in which like reference numerals refer to like parts, and in which:
FIG. 1 is a front elevational view of a side sealer according to the present invention;
FIG. 2 is a top view of the side sealer of Figure 1 showing scrap film separating after the film passes through a heater;
FIG. 3 is a diagram of a side sealer having a heater connected to a closed loop controller for setting and maintaining the temperature of the heater;
FIG. 4 is a front elevational view of the side sealer of FIG. 1 having top and bottom belt support plates attached;
FIG. 5 is a fragmentary cross-section taken along  lines 5-5 of FIG. 4 showing top and bottom belt support plates positioned for contact with V-belts on a package side;
FIG. 6 is a top view of a side sealer system showing the method of film wrapping;
FIG. 7A is an end view of a folded film as it comes off a film roll;
FIG. 7B is an end view of the folded film with open edges before side sealing and after it has been inverted;
FIG. 7C is an end view of the film being held open by an inverting head to enable a package to enter within the film envelope; 
FIG. 7D is an end view of the folded film of FIG. 6C after side sealing a product within the film;
FIG. 8 is a front elevational view of a top belt guide;
FIG. 9 is a side elevational view of the top belt guide of FIG. 8;
FIG. 10 is a bottom view of the top belt guide of FIG. 8;
FIG. 11 is a front elevational view of a bottom belt guide;
FIG. 12 is a side elevational view of the bottom belt guide of FIG. 11; 
FIG. 13 is a top view of the bottom belt guide of FIG. 11;
FIG. 14 is a front elevational view of an alternate embodiment of a side sealer according to the present invention;
FIG. 15 is a top view of the side sealer of FIG. 14 with V-belts removed;
FIG. 16 is a partial front perspective view of FIG. 14 showing an adjustable toggle clamp in an opened position;
FIG. 17 is an exploded left side elevational view of the side sealer showing top and bottom drive roll or pulleys, upper and lower nip rollers attached to a nip roller mount, and toggle clamp mounted above the nip roller mount;
FIG. 18 is a cross-sectional view of the side sealer of FIG. 14 taken along lines 18 -- 18; and
FIG. 19 is a rear perspective view of film tracking rollers on an end of the side sealer.
DESCRIPTION OF ILLUSTRATIVE EMBODIMENT
Referring to FIG. 1 and FIG. 2, FIG. 1 is a front elevational view of a side sealer 10 according to the invention with belt support plates removed, and FIG. 2 is a top view of the side sealer 10 shown in FIG. 1.  The side sealer 10 performs a cutting and sealing operation near edges of a thermoplastic film 42 covering a package 50 using a heater 28.  The side sealer 10 comprises a top drive roll 12 and a bottom drive roll 18, a top idler roll 14 and a bottom idler roll 20.  There are two sets of V-belts that drive a film 42 to be sealed along a conveyor 52 (FIG. 6) through the side sealer 10.  A top set includes two upper V-belts 15, 16 which are positioned around and between top driver roll 12 and the idler roll 14.  A bottom set includes two lower V-belts 21, 22 which are positioned around and between the bottom drive roll 18 and the bottom idler roll 20.  The heater 28 is mounted to the side sealer between the inner package side top and bottom belts 16 and 22 and the scrap side top and bottom belts 15 and 21, and the heater 28 is positioned on an angle of approximately two degrees more or less relative to horizontal so that it intersects the path of the film 42 depending on the film type to be sealed.  The top and bottom belts 16 and 22 are on the package side and oriented between the drive roll 12 and the idler roll 14 parallel to the conveyor 52, while the top and bottom belts 15 and 21 on the scrap side of the film 42 are angled away from the conveyor 52.  The heater 28 is controlled by heater controller 38.
The side sealer 10 comprises an upper series of nip rolls 24a-24e and a lower series of nip rolls 26a-26e mounted directly under the upper series of nip rolls 24a-24e.  The V-belts need to exert a “nip” pressure against the film 42 in order to drive the film 42.  The nip rolls 24a-24e and 26a-26e are used to generate the nip pressure on the top and bottom scrap side V-belts 15 and 21.  However, belt support plates or guides 25, 27 (FIG. 4) are used to generate nip pressure between the top and bottom V-belts 16, 22 on the package side.  For example, a top belt support plate or guide 25 is manually pushed downward to create the nip force before the top belt support plate or guide 25 is screwed into place.
Referring now to FIG. 3, a diagram of the heater controller 38 connected to the heater 28 by a cable 30 is illustrated for setting and maintaining the temperature of the heater 28.  The heater controller 38 comprises a closed loop temperature controller which maintains a predetermined set temperature to within less than one percent.  The closed-loop controller may be embodied by temperature controller Model 93 manufactured by Watlow of St. Louis, Missouri 63146.  The heater 28 comprises a metal sheathed body with resistive internal electrical wiring as a preferred embodiment.  The heater 28 is attached to the side sealer 10 by heater brackets 44, 45 which are mounted on a heater frame 46.
When an electrical current is applied to the heater 28 via wires 34a, 34b, the internal mechanism generates heat that is efficiently transferred to the metal sheath of the heater 28.  By varying the electrical power to the heater 28, the temperature of the heater 28 can be increased or decreased.  The heater replaces pairs of nichrome resistive wires used in prior art open loop dual wire systems.  It also replaces other methods of cutting and sealing of films on side sealer equipment. In operation the two layers of the film 42 that are to be cut and sealed together are guided into intimate and precise contact with the heater 28.  Heat is efficiently transferred from the heater 28 to the film 42 producing a strong, consistent seal.
Still referring to FIG. 3, a thermocouple, commonly known in the art, is embedded within the sheath of the heater 28, as a preferred embodiment.  Alternatively, a thermocouple external to the heater can be positioned in close proximity to the heater.  The thermocouple generates an electrical signal that is proportional to the temperature of the heater 28.  The thermocouple signal is carried via wires 36a, 36b to heater controller 38 for closed loop control of the temperature of heater 28.  The operation of the closed loop control system embodied by the heater controller 38 and the heater 28 is as follows:  an operator inputs a predetermined temperature to the heater controller 38.  The predetermined value is based on previous experience and in general, depends on film type, thickness, and the conveyor 52 (FIG. 6) speed.  The heater controller 38 receives a signal from the thermocouple in the heater 28 on a continuous basis.  The heater controller 38 has circuitry/logic that compares the actual temperature of the heater 28 (based on thermocouple signal) to the predetermined set temperature.  If the actual temperature of the heater 28 is different than the set temperature, the controller adjusts the electric power level to the heater 28 to cause the actual temperature of the heater 28 to converge towards the set temperature.  This process of the heater controller 38 comparing actual heater temperatures to set temperature occurs on a continuous, real time basis.  Thus, once the operator inputs the set temperature to the heater controller 38, the heater temperature will be maintained at the set temperature within a close range or tolerance of less than one percent without any further operator intervention, regardless of any fluctuating incoming voltage.  The heater controller 38 makes any adjustments required in response to any changes in operational conditions on an automatic basis.  The heater 28 may be embodied by Cable Heater Part # 125FH014AX-1992 manufactured by Watlow Corporation of St. Louis, Missouri 63146.  The heater controller 38 may be embodied by Temperature Controller Model #93AA-1CD0-00RG manufactured by Watlow Corporation of St. Louis, Missouri 63146.
Referring to FIG. 4 and FIG. 5, FIG. 4 is a front elevational view of the side sealer 10 of FIG. 1 according to the present invention showing the top belt support plate or guide 25 and the bottom belt support plate or guide 27 attached to the side sealer 10 which provide the nip pressure on the top and bottom V-belts 16 and 22.  FIG. 5 is a fragmentary cross-section taken along lines 5-5 of FIG. 4 showing the top belt support plate or guide 25 in contact with the lower portion of top V-belt 16 and the bottom belt support plate or guide 27 in contact with the upper portion of bottom V-belt 22 to provide the nip pressure on the package side film drive belts 16, 22.  
Referring to FIG. 6 and FIGS. 7A-7D, FIG. 6 is a top view of a side sealer 60 showing the method of performing the side sealing operation with the thermoplastic film 42 covering the product 50a-50d.  FIGS. 7A-7D show the approximate appearance of the thermoplastic film 42 at various stages in the process.  The side sealer system 60 comprises a conveyor 52 which moves the product 50a-50d onto the film 42 from right to left as indicated by arrow 61, and moves the product 50a-50d along the side sealer 10 for cutting and sealing of the film 42.  The film 42 comes off a roll 54 and is opened by a film inverting head 56 having an upper arm 62 and a lower arm 64, or in other cases, a film inverting head in which the upper arm 62 and lower arm 64 (FIG. 7C) are manufactured as a single piece.
Still referring to FIG. 6 and FIGS. 7A-7D, FIG. 7A shows the thermoplastic film 42 as it comes off the roll 54 with an opening 43 on the left side and a folded side 45 on the right side.  FIG. 7B shows the film 42 reversed with the opening 43 on the right side, which is the side that faces the side sealer 10, and the fold 45 on the left side, which is the side facing the package 50.  This reversal of the film 42 is accomplished by the film inverting head 56 by draping the film 42 over the film inverting head 56, and arms 62, 64 open the film 42 so that a product 50C coming along the conveyor 52 is enclosed by the film 42 prior to cutting and sealing the upper and lower film edges 42a, 42b as illustrated in FIG. 7C.  FIG. 7D shows the film 42 after the film edges 42a and 42b are cut and sealed by the side sealer 10. 
FIRST ALTERNATE EMBODIMENT
Referring to FIG. 8, a front elevational view of the top belt guide 25 is shown having two elongated holes 72a, 72b to facilitate attaching the belt guide 25 to the sides of the side sealer 10 and adjusting the belt guide 25 against the lower portion of V-belt 16, which is positioned between top drive roll 12 and idler roll 14.  The ends 71, 77 of the belt guide 25 are curved inwardly at a radius to correspond with the radius of the pulley rolls.  In the preferred embodiment shown in FIGS. 8-10, the belt guide 25 is approximately 11 inches long, 2.56 inches high and 0.25 inch thick; however, other sizes of belt guide 25 may be implemented on a side sealer.
Referring to FIG. 9, a side elevational view of the top belt guide 25 shows a bottom groove 70 having a radius of approximately 0.06 inch so that the belt only protrudes slightly into the groove 70 to minimize any undesired frictional force.
Referring to FIG. 10, a bottom view of the top belt guide 25 shows the groove 70 and the break point 73 where each of the bottom ends of belt guide 25 slope upward at an angle 78 of approximately ten degrees.
Referring to FIG. 11, a front elevational view of the bottom belt guide 27 is shown, having three holes 79a, 79b, 79c for attaching the belt guide 27 to the lower portion of the side sealer 10.  The bottom belt guide 27 comprises a groove 74 along the length of its top edge for receiving the upper portion of V-belt 22, which is positioned between the bottom drive roll 18 and the bottom idler roll 20.  The ends 80, 81 of the belt guide 27 are curved inwardly to correspond with the radius of the pulley rolls.  In the preferred embodiment shown in FIGS. 11-13, the bottom belt guide 27 is approximately 11.25 inches long, 2.44 inches high, and 0.25 inches thick; however, other sizes of bottom belt guide 25 may be implemented on a side sealer.
Referring to FIG. 12, a side elevational view of the bottom belt guide 27 shows the top groove 74 having a radius of approximately 0.06 inch so that the belt 22 only protrudes slightly into the groove 74 to minimize any undesired frictional force.
Referring to FIG. 13, a top view of the bottom belt guide 27 shows the groove 74 and the start of the break point 75 where the top ends of belt guide 27 slope downward at an angle 82 of approximately ten degrees.
In order to minimize frictional forces, the top belt guide 25 and the bottom belt guide 27 are made from a DelrinR plastic such as DelrinR 15OE Homopolymer having a maximum continuous use temperature of 185 degrees Fahrenheit and a dynamic coefficient of friction of 0.20.   It is manufactured by UNITAL.  Other manufacturers of low friction, high temperature plastic materials may be substituted to embody the belt guide 25, 27.
SECOND ALTERNATE EMBODIMENT
Referring to FIG. 14, a front elevational view of a second alternate embodiment of a side sealer 100 according to the present invention is shown.  Elements of side sealer 100 which are the same as elements of the embodiment shown in FIG. 1 have the same reference number.  The side sealer 100 performs a cutting and sealing operation the same as side sealer 10, but because of certain improvements to be described, the side sealer 100 performs a more efficient cutting and sealing operation near edges of a thermoplastic film 42 for covering a package 50 (FIG. 2) by eliminating lateral film 42 slippage while the film 42 is driven through the sealing process by the V-belts 15, 16, 21, 22.  In some cases, the amount of thermoplastic film used is reduced with the side sealer 100 embodiment because of increased grip on the film 42.  The cutting and sealing is performed using the heater 28.  The second alternate embodiment shown in FIG. 14 employs a series of upper rotating rollers 124a - 124e and a series of lower rotating rollers 126a - 126e instead of the top belt guide 25 and bottom belt guide 27 of FIG. 4.
Referring to FIG. 14 and FIG. 15, FIG. 15 is a top view of the side sealer of FIG. 14 with the V-belts removed.  The side sealer 100 comprises a top drive roll 12 and a bottom drive roll 18, a top idler roll 14 spaced apart from the top drive roll 12 and a bottom idler roll 20 spaced apart from the bottom drive roll 18, an upper set of V-belts 15, 16 and a bottom set of V-belts 21, 22. Similar to the embodiment shown in FIG. 1, the top set of V-belts 15, 16 are positioned around and between top drive roll 12 and the idler roll 14 and the bottom set of V-belts 21, 22 are positioned around and between the bottom drive roll 18 and the bottom idler roll 20.  The heater 28 extends from the cable 30 and is mounted to the side sealer 100 between the inner package side top and bottom belts 16 and 22 and the scrap side top and bottom belts 15 and 21.  The heater 28 is positioned at an angle of approximately two (2) degrees relative to horizontal more or less depending on the film to be sealed so that it intersects the path of the film 42 passing through the side sealer 100.  The top and bottom belts 16 and 22 are on the package side and oriented between the drive roll 12 and the idler roll 18 parallel to the conveyor 52 (FIG. 6), while the top and bottom belts 15 and 21 on the scrap side of the film 42 are angled away from the conveyor 52.  The heater 28 is controlled by heater controller 38 (FIG. 3).
Referring to FIG. 14 - 16, FIG. 16 is a partial front perspective view of FIG. 14.  The side sealer 100 comprises an upper series of pairs of nip rollers 24a - 24e and 124a - 124e, extending from a top nip roller mount 114 and a lower series of pairs of nip rollers 26a - 26e and 126a - 126e, mounted directly under the upper series of pairs of nip rollers 24a - 24e and 124a - 124e, extending from a bottom nip roller mount 115.  The V-belts 15, 16, 21, 22 ride in the grooves of the nip rollers 24a - 24e, 124a - 124e, 26a - 26e, and 126a - 126e and provide a nip pressure against the film 42 in order to drive the film 42.  The side sealer embodiment shown in FIGs. 14 - 16 comprises a series of 5 pairs of nip rollers but additional pairs of nip rollers may be used in larger embodiments of side sealers.  The nip pressure is adjusted by raising and lowering the top nip roller mount 114 which is attached to a hinge 116.  Adjustable toggle clamp 102 attached to a toggle clamp mount 103 and toggle clamp 104 attached to toggle clamp mount 105 are used to apply downward vertical pressure to set the appropriate nip pressure on the film 42.  A leg 106 of toggle clamp 102 comprises a foot 107 which rests on top of the top nip roller mount 114, and likewise a leg 108 of toggle clamp 104 comprises a foot 109 which rests on top of the top nip roller mount 114.  When the toggle clamps 102 and 104 are closed, the feet 107, 109 push down on the top of the nip roll mount 114 causing the series of the pair of upper nip rollers 24a - 24e and 124a - 124e to apply nip pressure to the upper set of V-belts 15, 16.  Each of the legs 106 and 108 is threaded, and therefore, the length of each leg is adjustable.  Lock nuts 113 and 115 on each of the toggle clamp legs are tightened to maintain the correct nip pressure.  When the toggle clamps 102, 104 increase the pressure on the series of the pairs of upper nip rollers 24a - 24e and 124a - 124e additional pressure occurs between the top and bottom drive belts 15, 16, 21, 22 that drive the film 42.  The toggle clamps may be embodied by Model TC-601, manufactured by Destaco Company of Birmingham, Michigan.  Instead of using toggle clamps 102, 103, an air cylinder may be employed for applying a force to the top nip roller mount 114.
There is substantially no drag between the V-belts 15, 16, 21, 22 and the series of upper and lower nip rollers in FIG. 14, and therefore, there is no substantial amount of heat generated.  The level of downward vertical pressure that can be applied to the series of upper nip rollers 24a - 24e, 124a, 124e can be adjusted to a pressure level not attainable with stationary belt guides.  This level of downward vertical pressure would stall the drive to the side sealer 100 if the stationary belt guides 25, 27 were used.  This higher level of downward vertical pressure ensures that adequate film drive will be maintained over long periods of production runs, even when running high slip films or films that are coated with slip agents that tend to transfer to and build up on the drive V-belts, inhibiting the ability of the V-belts over time to reliably drive the film.
Referring now to FIG. 17, FIG. 17 is an exploded left side elevational view of the side sealer 100 showing the top and bottom drive rolls or pulleys 12, 18 extending from bearing blocks 150, 152 and attached to drive shafts 146, 148 respectively.  The toggle clamp 102 is shown in the closed position and the foot 107 of leg 106 is pressing against the top of the top nip roller mount 114 which rotates around hinge 116.  The pairs of upper nip rollers 24a and 124a press down on V-belts 15, 16 which provide the adjustable nip pressure on the film 42.  Also shown in FIG. 17 are spur gear 144 and sprockets 154 and 156 for driving the top and bottom drive rolls 12, 18.
Referring to FIG. 18, a cross-sectional view of the side sealer 100 of FIG. 14 is shown taken along lines 18 ―― 18.  Upper nip rollers 24e - 124e are shown with V-belts 15 and 16 positioned within their grooves, and the lower portions of V-belts 15 and 16 are in contact with the film 42.  The pair of lower nip rollers 26e - 126e are mounted directly under the pair of upper nip rollers 24e, 124e, and they assist in moving the film 42.  Shafts 134 and 136 drive the top drive shaft roll 12 and the bottom drive roll 18 respectively.
Referring to FIG. 19, a rear perspective view is shown of a film guide assembly 160 comprising film tracking rollers 142, 143 attached to an end of the side sealer 100.  The tracking rollers 142, 143 guide the film 42 into the side sealer 100, and they can pivot for providing a lead-in angle.  A safety jam micro-switch 162 is provided for shutting down the entire side sealer 100 if something substantially thicker than the film 42 gets between the rollers 142, 143.  The micro-switch 162 mounts on a first end of top arm 163 which is held in place by a bracket 172 having one end attached to a rear wall 101 of side sealer 100 and the other end bolted to an upper surface of a top arm 163.  The second end of top arm 163 comprises a mounting screw extending through the top arm 163 down to a support bar 167.  The tracking roller 142 mounts on the end of top guide 168, and tracking roller 143 mounts on the end of bottom guide 170.  A spring is connected between the top guide 168 and the bottom guide 170 for setting the correct tracking tension on the film 42 as it passes through the tracking rollers 142, 143.
This invention has been disclosed in terms of certain embodiments.  It will be apparent that many modifications can be made to the disclosed apparatus without departing from the invention.  Therefore, it is the intent of the appended claims to cover all such variations and modifications as come within the true spirit and scope of this invention.
1.A side sealer apparatus for cutting and sealing two layers of film together near an edge of heat-sealable material comprising:
means for moving said heat sealable material through said side sealer apparatus;
means, attached to said side sealer in the path of heat-sealable material, for generating heat to seal said heat-sealable material near said edge; and
means connected to said heat generating means for providing closed loop control of said heat generating means in accordance with a predetermined heat setting.
2.A side sealer apparatus for cutting and sealing two layers of film together near an edge of heat-sealable material comprising:
a conveyor for moving said heat sealable material in contact with said side sealer apparatus;
a heater, attached to said side sealer in the path of heat-sealable material, for generating heat to cut and seal said two layers of film together near the edge of sealable material, said heater comprises an internal thermocoupler for sensing a temperature of said heater; and
a heating controller connected to said heater for providing closed loop control of said heater in accordance with signals from said thermocoupler and a predetermined heat setting in said heater controller.
3.The side sealer apparatus as recited in Claim 1 or 2, wherein said heat-sealable material comprises a thermoplastic film.
4.The side sealer apparatus as recited in Claim 1 , wherein said heat generating means comprises an elongated metal sheathed body including an internal heating mechanism and a thermocouple.
5.The side sealer apparatus as recited in Claim 1  wherein said moving means comprises a conveyor.
6.The side sealer apparatus as recited in Claim 1 or 2, wherein said apparatus comprises:
a top drive roll spaced-apart from a top idler roll;
a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under said top drive roll and top idler roll respectively;
a first pair of spaced-apart belts positioned around and between said top drive roll and said top idler roll;
a second pair of spaced-apart belts positioned around and between said bottom driver roll and said bottom idler roll; and
said heat generating means being mounted on said side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between said belts positioned on an inner side of said heater and said belts positioned on an outer side of said heater.
7.The side sealer apparatus as recited in Claim 2 wherein said heater comprises an elongated metal sheathed body having an internal source of heat.
8. A side sealer apparatus for cutting and sealing two layers of film together near an edge of heat-sealable material comprising:
means for moving the heat-sealable material through the side sealer apparatus;
means attached to said side sealer apparatus in the path of said heat-sealable material for generating heat to cut and seal said heat-sealable material near said edge;
a top drive roll spaced-apart from a top idler roll;
a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under the top drive roll and top idler roll respectively;
a first pair of spaced-apart belts positioned around and between the top drive roll and the top idler roll on a side of the apparatus above the moving means;
a second pair of spaced-apart belts positioned around and between the bottom driver roll and the bottom idler roll;
a top belt guide, having a low coefficient of friction and a bottom groove for a lower portion of an outer one of the first pair of spaced apart belts to travel in, to provide nip pressure on the heat-sealable material; and
a bottom belt guide, having a low coefficient of friction and a top groove for an upper portion of an outer one of the second pair of spaced apart belts to travel in, to provide nip pressure on the heat-sealable material.
9.A side sealer apparatus for cutting and sealing two layers of heat-sealable film together near an edge comprising:
means for moving the heat-sealable material through said side sealer apparatus;
means attached to  said side sealer apparatus in the path of said heat-sealable film for generating heat to cut and seal said heat-sealable film together near said edges;
a top drive roll spaced-apart from a top idler roll;
a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under said top drive roll and said top idler roll respectively;
a first pair of spaced-apart belts positioned around and between said top drive roll and said top idler roll on a side of the apparatus above the moving means;
a second pair of spaced-apart belts positioned around and between said bottom driver roll and said bottom idler roll;
a plurality of pairs of upper nip rollers positioned between said top drive roll and said top idler roll and in contact with a lower portion of said first pair of spaced-apart belts;
a plurality of pairs of lower nip rollers positioned between said bottom drive roll and said bottom idler roll and in contact with an upper portion of said second pair of spaced-apart belts; and
means for providing an adjustable nip pressure on said pairs of upper nip rollers in contact with said first pair of spaced-apart belts.
10.A side sealer apparatus for cutting and sealing of heat-sealable film together near an edge comprising:
means attached to said side sealer apparatus in a path of said heat-sealable film for generating heat to cut and seal said heat-sealable film together near an edge;
a top drive roll spaced-apart from a top idler roll;
a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under said top drive roll and said top idler roll respectively;
a first pair of spaced-apart belts positioned around and between said top drive roll and said top idler roll on a side of the apparatus;
a second pair of spaced-apart belts positioned around and between said bottom driver roll and said bottom idler roll;
a plurality of pairs of upper nip rollers positioned between said top drive roll and said top idler roll and in contact with a lower portion of said first pair of spaced-apart belts;
a plurality of pairs of lower nip rollers positioned between said bottom drive roll and said bottom idler roll and in contact with an upper portion of said second pair of spaced-apart belts; and
means for providing an adjustable nip pressure on said pairs of upper nip rollers in contact with said first pair of spaced-apart belts.
11.The side sealer apparatus as recited in Claim 8 or 9, wherein said side sealer comprises a conveyor for moving the heat sealable film through said side sealer apparatus.  
12.The side sealer apparatus as recited in any one of Claims 8 to 10, wherein said heat generating means comprises an elongated metal sheathed body including an internal heating mechanism and a thermocouple.
13.The side sealer apparatus as recited in any one of Claims 8 to 10, wherein said heat-sealable film comprises a thermoplastic film.
14.The side sealer apparatus as recited in any one of Claims 8 to 10 wherein:
said heat generating means is mounted on said side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between one of said belts positioned on an inner side of the heater and one of said belts positioned on an outer side of the heater.
15.The side sealer apparatus as recited in any one of Claims 8 to 10, wherein said apparatus comprises means connected to said heat generating means for providing closed loop control of said heat generating means in accordance with a predetermined heat setting.
16.The side sealer apparatus as recited in any one of Claims 8 to 10 wherein said means for providing an adjustable nip pressure on said pairs of upper nip rollers in contact with said first pair of spaced-apart belts comprises:
a nip roller mounting frame for holding said upper nip rollers in a horizontal row, said nip roller mounting frame being attached to a wall of said side sealer via a hinge; and
means for applying pressure to an upper surface of said nip roller mounting frame to produce said adjustable nip pressure.
17.The side sealer as recited in Claim 16, wherein said pressure applying means comprises at least one toggle clamp having a leg extending to and in contact with said upper surface of said nip roller mounting frame.
18. A method for cutting and sealing two layers of film together near an edge of heat-sealable material by a side sealing apparatus comprising the steps of:
moving said heat sealable material in contact with said side sealer apparatus;
generating heat to seal near said edge of sealable material with means attached to said side sealer in the path of said heat-sealable material; and
providing closed loop control of said heat generating means in accordance with a predetermined heat setting with means connected to said heat generating means.
19.A method for cutting and sealing two layers of heat-sealable film together near an edge in a side sealer apparatus comprising the steps of:
moving said heat-sealable film through said side sealer apparatus;
generating heat to cut and seal said heat-sealable film together near said edge with means attached to said side sealer apparatus in the path of said film;
providing a top drive roll spaced-apart from a top idler roll on said side sealer apparatus;
providing a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll on said side sealer and positioned immediately under said top drive roll and said top idler roll respectively;
positioning a first pair of spaced-apart belts around and between said top drive roll and said top idler roll on a side of said side sealer apparatus above said means for moving said film;
positioning a second pair of spaced-apart belts around and between said bottom driver roll and said bottom idler roll;
attaching a plurality of pairs of upper nip rollers between said top drive roll and said top idler roll and in contact with a lower portion of said first pair of spaced-apart belts;
attaching a plurality of pairs of lower nip rollers between said bottom drive roll and said bottom idler roll and in contact with an upper portion of said second pair of spaced-apart belts; and
providing an adjustable nip pressure on said pairs of upper nip rollers in contact with said first pair of spaced-apart belts.
20.The method as recited in Claims 18, wherein said step of moving said heat-sealable material in contact with said side sealer comprises the step of providing thermoplastic film for said heat-sealable material.
21.The method as recited in claim 19 wherein said method comprises the step of sealing thermoplastic film.
22.The method as recited in Claim 18 or 19, wherein said step of generating heat to cut and seal near said edge of sealable material comprises the step of providing an elongated metal sheathed body having an internal heating mechanism and a thermocouple.
23.The method as recited in Claims 18 or 19, wherein said step of moving said heat sealable material in contact with said side sealer apparatus comprises the step of providing a conveyor.
24.The method as recited in Claim 18 wherein said method comprises the steps of:
providing a top drive roll spaced-apart from a top idler roll;
providing a bottom drive roll spaced-apart from a bottom idler roll and positioned immediately under said top drive roll and top idler roll respectively;
positioning a first pair of spaced-apart belts around and between said top drive roll and said top idler roll;
positioning a second pair of spaced-apart belts around and between said bottom driver roll and said bottom idler roll; and
mounting said heat generating means on said side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between said belts positioned on an inner side of said heater and said belts positioned on an outer side of said heater.
25.The method as recited in Claim 19 wherein said step of generating heat comprises the step of mounting a heat generating means on said side sealer apparatus at a predetermined angle relative to horizontal between one of said belts positioned on an inner side of the heater and one of said belts positioned on an outer side of the heater.
26.The method as recited in Claim 19 wherein said step of generating heat to cut and seal said heat-sealable film comprises the step of providing closed loop control of means for generating said heat in accordance with a predetermined  heat setting.
27.The method as recited in Claim 19 wherein said step of providing an adjustable nip pressure on said pairs of upper nip rollers in contact with said first pair of spaced-apart belts comprises the steps of: 
holding said upper nip rollers in a horizontal row with a nip roller mounting frame, said nip roller mounting frame being attached to a wall of said side sealer via a hinge; and
applying pressure to an upper surface of said nip roller mounting frame to move said mounting frame downward and provide said adjustable nip pressure.
28.The method as recited in Claim 27, wherein said step of applying pressure comprises the step of providing at least one toggle clamp having a leg extending to and in contact with said upper surface of said nip roller mounting frame.
29. A side sealer system comprising:
a roll of thermoplastic film;
a thermoplastic film inverting head for redirecting said film 90 degrees and turning it inside out;
a conveyor passing by said film inverting head for moving a product within said thermoplastic film;
a side sealer apparatus located along a side of said conveyor and adjacent to said film inverting head; and
said side sealer apparatus comprises a heater having a closed loop temperature controller for cutting and sealing near an edge of said film. 
30.The side sealer system as recited in Claim 29 wherein said film inverting head comprises an upper arm and a lower arm for opening said thermoplastic film to surround a product on said conveyor with said film.
1 ABSTRACT
A side sealing apparatus for a shrink packaging machine comprising closed loop temperature control of a heater for maintaining an optimum temperature for cutting and sealing two layers of thermoplastic film.  The heater comprises a cable or cartridge heater with an internal thermocouple, and it is connected to an automatic temperature controller.  The heater is mounted on the side sealer apparatus between two sets of top and bottom V-belts mounted around drive rolls and idler rolls.  The V-belts provide nip pressure against the film in order to drive the film.  In one embodiment, nip pressure is generated by nip rollers on the scrap side of the film, and by low friction belt support guides on the package side of the film.  In another embodiment, the belt support guides are replaced with a series of upper and lower nip rollers, and adjustable toggle clamps provide adjustable pressure on the series of upper and lower nip rollers.
2 REPRESENTATIVE DRAWING
FIG.1
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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