(57)【要約】  この開示は、シーリング・ユニット（５ｂ）および当接部（６）を含み、それらの間に多数の材料層（１０）を配置して互いに密接にクランプ、シールおよび溶着を行うパッケージのシーリング装置であって、当接部（６）が少なくとも一つの細長い部材（１４ｃ）に連結され、この部材は当接部（６）からシーリング・ユニット（５ｂ）へ向けて延在されていること、シーリング・ユニット（５ｂ）を超えるその細長い部材（１４ｃ）が少なくとも一つの第一の作動部材（１３）に連結されるように配置されていること、シーリング・ユニット（５ｂ）および前記第一の作動部材（１３）の間に力を作用するように一つの作動ユニットが配置されて、シーリング・ユニットおよび前記第一の作動部材を互いに離れる方向へ移動させ、また当接部（６）とシーリング・ユニット（５ｂ）を互いへ向けて移動させるようになされていることを特徴とする装置に関する。
2007512195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）を含み、それらの間に多数の材料層を配置して互いにクランプ、シールおよび溶着を行うパッケージ（１０）のシーリング装置であり、当接部（６）が少なくとも一つの細長い部材（１４ａ〜１４ｃ）に連結され、その部材は当接部（６）からシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）へ向けて、またそのシーリング・ユニットを超えて延在され、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）を超えるその細長い部材（１４ａ〜１４ｃ）が少なくとも一つの第一の作動部材（１３）に連結されるように配置され、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および前記第一の作動部材（１３）の間に力を作用するように作動ユニット（７ａ〜７ｂ）が配置されて、シーリング・ユニットおよび前記第一の作動部材を互いに離れる方向へ移動させ、また当接部（６）とシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）を互いへ向けて移動させるようになされている装置であって、作動ユニット（７ａ〜７ｂ）による力は少なくとも一つの力制限連結部材（１７ａ〜１７ｄ）を含む第二の作動部材（１５，１６ａ〜１６ｂ）を介在させてシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）に与えられ、その力制限連結部材（１７ａ〜１７ｄ）は作動部材（１５，１６ａ〜１６ｂ）とシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）との間の力、従って当接部（６）とシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）との間の力を制限するように配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
第二の作動ユニット（１５，１６ａ〜１６ｂ）は少なくとも一つの第一（１６ａ〜１６ｂ）および第二の構成要素（１５）を含み、第一の構成要素（１６ａ〜１６ｂ）は第二の構成要素（１５）および力制限連結部材（１７ａ〜１７ｄ）を少なくとも部分的に取囲み、この連結部材（１７ａ〜１７ｄ）は両構成要素（１５，１６ａ〜１６ｂ）の間に力を作用するように配置されて、それらの要素が互いに離れる方向へ押圧されるようになし、また、この互いに離れる方向へ押圧されるようにすることは、第二の要素（１５）を取囲み、その第二の要素（１５）に当接するように配置された第一の要素（１６ａ〜１６ｂ）の部分（１６ｃ〜１６ｄ）によって制限される請求項１に記載された装置。
【請求項３】
前記連結部材（１７ａ〜１７ｄ）が膜を含み、その膜の外方へ向かう撓みが液体またはガスのような圧力流体で作動されるように配置されている請求項２に記載された装置。
【請求項４】
作動ユニット（７ａ〜７ｂ）がシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）の移動方向を実質的に横切る方向へ移動可能な相互連結部材（１１，１１ａ〜１ｂ）を含み、この相互連結ユニットは一方において、相互連結部材（１１，１１ａ〜１ｂ）に枢動可能に連結された第一のリンケージ（１２ａ，１２ｃ）と、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）に連結されていない第二の作動部材（１５，１６ａ〜１６ｂ）の前記第一および第二の構成要素とを介在させてシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）に連結され、他方において相互連結部材（１１，１１ａ〜１ｂ）および第二の作動部材（１３）に枢動可能に連結された第二のリンケージ（１２ｂ，１２ｄ）を介在させて第一の作動部材（１３）に連結されている請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された装置。
【請求項５】
第二の作動部材（１５，１６ａ〜１６ｂ）は前記細長い部材（１４ａ〜１４ｃ）にすら可能に連結されている請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された装置。
【請求項６】
作動ユニット（７ａ〜７ｂ）が、基準の端部位置においてシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）の間に間隙が形成される程度に両者を接近させるように配置され、前記間隙は緊密にシールされて溶着されるように意図された材料層の全厚さよりも小さい幅とされ、好ましくは、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）が力制限連結部材（１７ａ〜１７ｄ）で定められた力で互いへ向けて押圧されたときに得られる緊密にシールされて溶着されるように意図された材料層の全厚さよりも小さい幅とされる請求項１に記載された装置。
【請求項７】
シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）を含み、それらの間に多数の材料層を配置して互いにクランプ、シールおよび溶着を行うパッケージ（１０）のシーリング装置であって、当接部（６）およびシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）が共通の作動ユニット（７ａ〜７ｂ）に連結されると共に、それらのシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）の両方が実質的に同じ速度状態で互いに向かって移動するように互いに接近されるように配置されていること、またパッケージ（１０）がシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）の移動方向を横切る方向へ移動するように配置されていること、およびこの装置はまずシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）のそれぞれの移動方向における速度よりも速い横方向の移動速度でパッケージ（１０）を移動させるように作動し、その後シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）のそれぞれの移動方向における速度よりも遅い横方向の移動速度でパッケージ（１０）を移動させるように作動し、その後シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）のそれぞれの移動方向における速度よりも速い横方向の移動速度でパッケージ（１０）を移動させるように作動することを特徴とする装置。
【請求項８】
当接部（６）が少なくとも一つの細長い部材（１４ａ〜１４ｃ）に連結され、この部材は当接部（６）からシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）へ向けて、またそのシーリング・ユニットを超えて延在され、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）を超えるその細長い部材（１４ａ〜１４ｃ）は少なくとも一つの第一の作動部材（１３）に連結されるように配置され、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および前記第一の作動部材（１３）の間に力を作用するように作動ユニット（７ａ〜７ｂ）が配置されて、これによりシーリング・ユニットおよび前記第一の作動部材が互いに離れる方向へ移動され、また当接部（６）とシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）が互いへ向けて移動させるようになされている請求項７に記載された装置。
【請求項９】
シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）を含み、それらの間に多数の材料層を配置して互いにクランプ、シールおよび溶着を行うパッケージ（１０）のシーリング装置であって、基準の端部位置においてシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）がそれらの間に間隙の形成される程度に接近され、この間隙は緊密にシールされて溶着されるように意図された材料層の全厚さよりも小さい幅とされ、好ましくは、シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）が力制限連結部材（１７ａ〜１７ｄ）で定められた力で互いへ向けて移動されたときに得られる緊密にシールされて溶着されるように意図された材料層の全厚さよりも小さい幅とされることを特徴とする装置。
【請求項１０】
当接部（６）およびシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）が共通の作動ユニット（７ａ〜７ｂ）に連結されると共に、それらのシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）の両方が実質的に同じ速度状態で互いに向かって移動するように互いに接近されるように配置されており、またパッケージ（１０）がシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）の移動方向を横切る方向へ同時に移動するように配置されている請求項９に記載された装置。
【請求項１１】
まずシーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）のそれぞれの移動方向における速度よりも速い横方向の移動速度でパッケージ（１０）を移動させるように作動し、その後シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）のそれぞれの移動方向における速度よりも遅い横方向の移動速度でパッケージ（１０）を移動させるように作動し、その後シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）のそれぞれの移動方向における速度よりも速い横方向の移動速度でパッケージ（１０）を移動させるように作動する請求項１０に記載された装置。
【請求項１２】
シート状またはウェブ状のパッケージ・ブランクを、一方の縁を他方の縁に重ねた結合部（１０ｄ）にてそれらの二つの縁が溶着および融着されて、チューブに形成する段階と、
前記結合部が超音波シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）へ向くようにチューブ（１０）を配向する段階と、
チューブ（１０）の横方向のシーリングのために、これを超音波シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）と当接部（６）のとの間にて気味にクランプする段階と、
超音波シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）が互いに接近してパッケージ・ブランク（１０）をそのシーリングが達成される程度に緊密にクランプする前に、超音波シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）を作動させる段階と、
先行する超音波シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）を作動することにより、一方では横方向シールに沿って延在し、他方では前記連結合部（１０ｄ）における材料層を少なくとも部分的に通って延在する前記連結合部（１０ｄ）の切断線を切断する段階と、
シールを行うために超音波シーリング・ユニット（５ａ〜５ｂ）および当接部（６）をさらに接近させる段階とを含むパッケージ（１０）のシール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーリング・ユニットおよび当接部を含み、それらの間に多数の層を配置してクランプし、互いに溶着させるパッケージのシール装置に関する。本発明はさらにパッケージのシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック被覆された繊維質を基材とする包装積層材どうしをシールする一つの従来からの成熟した方法は、超音波シーリングと呼ばれている。この技術によれば、融着して互いにシールすべき材料層は超音波ホーンと当接部との間でクランプされる。超音波ホーンが材料を振動させ、材料およびそれらの間の境界面におけるさまざまなヒステリシス損によって材料は加熱され、これによりプラスチックが部分融解し、また圧縮によって融着して、互いに溶着される。しかしながら、この技術は従来から使用されており、当業者には周知であるので本明細書ではこれ以上詳細に説明しない。
【０００３】
ＥＰ７０８０２２Ｂ１はいわゆる山形頂部パッケージにおける頂部シールの超音波シーリングを開示している。この説明によれば、シールされる材料は超音波ホーンにより当接部に対して押圧される。この公報内容は、塵を生じることになる自由縁の振動に固有の問題を解決することに焦点を当てている。この問題は、超音波ホーンと平行に延在して自由縁に当接し、その自由縁の振動を減少させる特別なアームによって解決される。
【０００４】
ＵＳ４５８１８７３は、ブリック形パッケージの上部シールの超音波シールを行う他の構造を開示している。この構造においては、超音波ホーンは複雑なリンケージ系統で懸架され、このリンケージ系統は一つのリンケージの枢動点に回転力が与えられるようにして作動される。続いて当接部もｚ形リンケージに懸架され、このｚ形リンケージはそのリンケージの別の枢動点に別の回転力が与えられるようにして作動される。この公報内容は、超音波ホーンと当接部との別々な駆動を実現することに焦点を当てている。超音波ホーンおよび当接部が正しい位置になると、圧縮シリンダが作動されるようにしてそれらに圧縮力をえる。この圧縮シリンダは、超音波ホーンに固定的に取付けられたユニットと、当接部に固定的に取付けられたユニットのヒール部に対してさらに作用するリンケージとを介在させて作動する。このような手段により超音波ホーンはその懸架装置の全体がパッケージおよび当接部へ向かって動くように移動される。第一のリンケージは静止されるので、超音波ホーンのこの動きはばねによって吸収され、このばねはシールの完了した後に超音波ホーンを、そのホーンおよび当接部が互いに別々に作動される位置へと戻す。
【０００５】
ＷＯ０１／０９４２３は、いわゆるオーバーラップ・シールで筒状のパッケージ・ブランクをシールするための超音波ホーンおよび当接部を開示している。そのようなシールは、二つの長手方向縁が互いにシールされることでチューブが形成されるようにして形成されるのであり、一方の縁は第二の縁に隣接する材料の外側上に置かれる。この形式のチューブのシールに適用できるようにするために、超音波ホーンが凹部を備え、この凹部がバーラップ位置に生じる過大な材料厚さを許容するようになされる。
【０００６】
ＷＯ９６／２１５９５は他のシステムを開示しており、これにおいて当接部がバーラップ結合における大きな材料厚さを許容する凹部を備えている。
【０００７】
上述形式のシーリング・システムは、通常は繰返される方法で正確なシールを得られるように構成される。それらは基本的な設計において簡単でなければならず、またパッケージ材料およびパッケージの形状または位置が或る限界内で変化する場合でも正しい位置にてパッケージをシールできなければならない。さらに、しばしばそれらは、パッケージの最終折曲げ後にシールが形成されるようにするために、シール作動に関連してパッケージを事前に成形できなければならない。上述した設計および構造は、それらの基準を完全に満足するものではない。第一の構造は山形頂部パッケージの或る成形には適用されるが、下方へ折曲げられるコーナー折り代を有するブリック形パッケージを形成することに適用することはできない。第二の構造はあまりに複雑過ぎ、さらにまた超音波ホーンと当接部との間でのパッケージ材料の圧縮が行われる場合、圧縮空気がシリンダへ送られるときに正確な圧縮力を得ることが困難である。後者の両構造とも、正確なシールを達成するためには、パッケージおよびそのオーバーラップ・シールが超音波ホーンおよび当接部の凹部にそれぞれぴったりと入り込むことが必要という欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、適当な基本とする構造的条件を満足に解決するものはない。逆に、本発明の意図する一つの目的は、冒頭で開示した形式のシール装置に与えられる上述で概要を説明した構造的条件およびさらに他の構造的条件を満たす、すなわちその基本的設計および構造でそれらの条件を容易に満足できるようにする装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的は、冒頭に開示した形式の装置であって、当接部が少なくとも一つの細長い部材に連結され、その部材は当接部からシーリング・ユニットへ向けて、またそのシーリング・ユニットを超えて延在されるという特徴、シーリング・ユニットを超えるその細長い部材が少なくとも一つの第一の作動部材に連結されるように配置されるという特徴、シーリング・ユニットおよび前記第一の作動部材の間に力を作用するように一つの作動部材が配置され、シーリング・ユニットおよび前記第一の作動部材を互いに離れる方向へ移動させ、また当接部とシーリング・ユニットを互いへ向けて移動させるようにするという特徴を与えられた装置によって本発明で達成された。この装置をそのように設計することで、限られた数の構成要素のみがシールすべきパッケージの送られる移送路を超えて突出する構造が実現可能となる。さらに、当接部とシーリング・ユニットとが比例した速度で互いへ向けて移動するようにシステムを設計することが簡単にでき、また作動ユニットが力の付与に関して対称的とされるならば、当接部およびシーリング・ユニットは互いへ向けて対称的に移動することになる。この対称的な移動は多くの場合に望ましい。何故なら、シール作動に関連してパッケージの対称的な折曲げが自動的に得られるからである。さらに、この構造は、パッケージの移送路の近くを移動されるそれらの構成要素を簡単な引張りロッドとして設計できる一方、作動ユニットに要求される多少複雑な構造をパッケージの移送路から離して配置させることができ、このことはパッケージ付近の衛生状態を容易に高いレベルに保持できるようにすることを意味する。簡単な引張りロッドはまた、空気流を過度に乱すことなく高いレベルの衛生状態を保持できるようにするために層流状態の空気流を使用するという可能性に関しても好ましい。空気は無菌空気とされるか、少なくとも粒状不純物を除去した空気とされる。
【００１０】
本発明の実施例は従属項から明白となるであろう。
【００１１】
一実施例によれば、この装置は少なくとも二つの細長い部材を含み、それらの部材は当接部材からシーリング・ユニットへ向けて、またシーリング・ユニットを超えて延在される。二つの細長い部材を使用することで、動きおよび力の作用の両方において望ましい平行状態が得られることの保証が簡単になる。再び述べるが、構造の簡単化（機械的に剛となる取付け点の必要性は対となる引張り力を付与することで排除できる）は、衛生状態レベルが簡単な方法で満足できるレベルに保持できることを意味する。
【００１２】
作動部材とシーリング部材との間の力を制限し、したがって当接部とシーリング・ユニットとの間の力を制限するために配置された少なくとも二つの力制限用連結部材を含む第二の作動部材を介在させることで作動ユニットからシーリング・ユニットへ力が与えられる。これにより、たとえ材料が予定された厚さから僅かに外れた厚さを有していたとしても、正しい圧縮力がシーリング箇所に常に得られることを保証できる。上述したように、力制限部材がシールすべきパッケージ上方に位置しない機構の部分に位置されるならば有利である。さらに他の利点は、機械に何かの故障が生じた場合に、その力制限部材は比較的高価なシーリング・ユニットが損傷されるリスクを低減することに寄与する。何故なら、シーリング・ユニットと当接部との間に不正状態で何かがクランプされるからである。例えば、力制限部材は或る最大力を与える機械式ばね、空気圧または流体圧用のシリンダ、空気圧または流体圧用の膜部材などのいずれかの形態で構成される。予め緊張された強力な機械式ばねは、その事前緊張力を伝えた後も力の増大をもたらすが、この力の増大は更に圧縮されるので、ばねの正しい選択および設計、事前緊張レベルおよび周囲構造によって通常はほぼ無視することができる。空気式および流体式のシステムは固定的な最大力を発揮し、この最大力は作動ユニットが連続して移動しても同じである。
【００１３】
好ましい一実施例によれば、第二の作動部材は少なくとも一つの第一および第二の構成要素を含み、第一の構成要素は第二の構成要素および力制限連結部材を少なくとも部分的に取囲み、この連結部材は両構成要素の間に力を作用するように配置されて、それらの要素が互いに離れる方向へ押圧されるようにする。また、この互いに離れる方向へ押圧されるようにすることは、第二の要素を取囲み、その第二の要素に当接するように配置された第一の要素の部分によって制限される。いわゆるオーバーショットを有するこの構造により、第二の作動部材が支持するシーリング・ユニットは、当接部およびシーリング・ユニットが互いに力制限連結部材の制限レベルを超えた力によって押合うまで、あたかも固定的に取付けられているように作動部材と一緒に移動することになる。一旦制限位置に達したならば、シーリング・ユニットを支持する部分は作動ユニットが移動を続けても移動することはない。
【００１４】
連結部材は膜を含み、その膜の外方へ向かう湾曲が加圧された液体またはガスのような流体によって作動されるように配置されることが有利である。上述したように、そのような連結部材は作動面積および膜内圧力に比例した力を伝え、したがって限界レベルに達したとたんにその力は一定になる。
【００１５】
一実施例によれば、作動ユニットは、シーリング・ユニットおよび当接部の移動方向を実質的に横断する方向に移動可能な相互連結部材を含み、この相互連結部材は一方において第一のリンケージを介在させてシーリング・ユニットに連結されていて、第一のリンケージは相互連結部材に枢動可能に連結され、またシーリング・ユニットに連結されていない第二の作動部材の前記第一および第二の構成要素の一方に連結されており、また相互連結部材は他方において第二のリンケージを介在させて第一の作動部材に連結されていて、第二のリンケージは相互連結部材および第二の作動部材に枢動可能に連結されている。これにより、横方向における相互連結部材の作動は細長い部材に沿って第一および第二の作動部材の間の相対移動を積極的に行わせる。この構造は一般にトグル機構と称され、相互連結部材はトグルまたはエルボー連結部に対応し、リンケージは上部アームおよび前部アームに対応する。この構造の利点は、リンケージが鋭角を形成するとき（当接部およびシーリング・ユニットが接近（集合）を開始する時）は、相互連結部材の動きが当接部およびシーリング・ユニットに比較的大きな移動を与え、リンケージがそれぞれの方向にほぼ直線状態に延在するとき（接近する動きの終了時）にはシーリング・ユニットおよび当接部は相互連結部材の移動に対してほんの僅かな動きを得ることになる。この動きの終わりにおいては、その動きのギア比は、相互連結部材に対する限られた力によって当接部およびシーリング・ユニットに非常に強力な圧縮力を必然的に発生させることができる。
【００１６】
第二の作動ユニットは前記細長い部材に対してスライド式に連結されることが有利である。それにより、このシステムは自動的にその細長い部材を横切る方向の外方へ向かう撓みに対抗する作用において寄与する。
【００１７】
作動ユニットは、基準の端部位置において、シーリング・ユニットおよび当接部の間に間隙が形成される程度に両者を接近させるように配置されることが好ましい。この間隙は、互いにシールすることを意図された材料層の全体厚さよりも小さく、シーリング・ユニットと当接部とが力制限連結部材の定める力で互いに向けて押圧されるときに得られるような互いにシールすることを意図された材料層の全体厚さよりも小さい幅であることが好ましい。
【００１８】
これにより、正しい圧縮およびシール作動が常に達成されることが保証され、同時に、高い信頼性を有して間隙が与えられるので当接部およびシーリング・ユニットが互いに接触しないことが保証され、これは、この点に関して通常は比較的高価なシーリング・ユニットを損傷する危険が排除されたことを意味する。
【００１９】
上述した目的は、冒頭に記載した装置であって、当接部およびシーリング・ユニットが共通の作動ユニットに連結されるとともに、実質的に同じ速度状態で互いへ向かって移動するようにして、互いに接近されるように配置されるという特徴、およびパッケージがシーリング・ユニットおよび当接部の移動方向を横切る方向に移動可能に配置されるという特徴を与えられた装置によって本発明で達成された。これにより、対称的な圧縮およびシールの形成を簡単に達成できる。パッケージがシーリング・ユニットおよび当接部の移動方向を横切る方向に移動されるようにシステムを設計することにより、一方ではシーリング・ユニットと当接部との間の最適な動きを、また他方ではパッケージの最適な動きを得ることが可能となり、その結果としてシールすべきパッケージの部分の正しい成形を得られるようにそれらの動きを最適化することができる。
【００２０】
この装置はまず、シーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向における速度よりも高速度でパッケージを横方向へ移動させるように作動し、その後この装置はシーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向における速度よりも低速度でパッケージを横方向へ移動するように作動し、その後この装置はシーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向における速度よりも高速度でパッケージを横方向へ移動させるように作動することが有利である。これにより、最初にパッケージの正しい位置決めが達成され、その後パッケージはシーリング・ユニットと当接部との間にほんの限られた空間が形成されるまで緊密（一緒）にクランプされる。この状態で、例としてチューブ形と説明したパッケージは緊密にクランプされており、横方向のいわゆる期待（ｐｒａｙｉｎｇ）シールが形成される。その後、装置はシーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向の速度よりも高速度でパッケージを移動させるように作動される。これにより、シールすべきパッケージの部分の最終的な圧縮が達成されることになる。この圧縮は、例えばシーリング・フィンの最外部分が底部の下側に、または側部に沿って下方向へ折込まれるパッケージには有利である。このようないわゆるコーナー折り代の折曲げは、テトラ・ブリック（登録商標）のもとにテトラ・パック社により販売されているブリック形パッケージの頂部および底部の両方に見られる。上述したトグル機構がこの応用例に使用されるならば、移動に沿ってトグル連結のギア比が変化する固有の利点をさらに得られる。パッケージ昇降機がまず始動され、その後にトグル機構の移動が開始されるならば、まず高いリフト速度を、その後に、トグル機構のギア比が比較的高いので速い接近速度を得ることになる。トグル機構の動きの終端においては低いギア比となり、このことは必然的にリフト速度が再び比較的高くなるようにする。ギア比および始動時間の変化は、移動途中のリフト速度の一時的な減速によって補完することが可能である。
【００２１】
当接部は少なくとも一つの細長い部材に連結され、この部材は当接部から離れる方向へシーリング・ユニットに向けて、またシーリング・ユニットを超えて延在され、この状態でシーリング・ユニットを超える長い部材は少なくとも一つの第一の作動部材に連結されるように配置され、この作動部材は、シーリング・ユニットおよび前記第一の作動部材の間に力を作用させてそれらを互いに離れる方向へ移動させるように、また当接部およびシーリング・ユニットを互いへ向けて移動させるようにする。この装置をこのように設計することで、限られた個数の構成要素のみがシールすべきパッケージの送られる移送路を超えて突出する構造が実現可能となる。さらに、当接部とシーリング・ユニットとが比例した速度で互いへ向けて移動するようにシステムを設計することが簡単にでき、また作動ユニットが力の付与に関して対称的とされるならば、当接部およびシーリング・ユニットは互いへ向けて対称的に移動することになる。この対称的な移動は多くの場合に望ましい。何故なら、シール作動に関連してパッケージの対称的な折曲げが自動的に達成されるからである。さらに、この構造は、パッケージの移送路の近くを移動されるそれらの構成要素を簡単な引張りロッドとして設計できる一方、作動ユニットに要求される多少複雑な構造をパッケージの移送路から離して配置させることができ、このことはパッケージ付近の衛生状態を容易に高いレベルに保持できるようにすることを意味する。簡単な引張りロッドは、空気流を過度に乱すことなく高いレベルの衛生状態を保持できるようにするために層流状態の無菌空気流を使用できるということと同じように実際的である。
【００２２】
上述した目的はまた、冒頭に開示した形式の装置であって、基準の端部位置において、シーリング・ユニットおよび当接部の間に間隙が形成される程度に両者を接近され、この間隙は、互いにシールすることを意図された材料層の全体厚さよりも小さく、シーリング・ユニットと当接部とが力制限連結部材の定める力で互いに向けて押圧されるときに得られるような互いにシールすることを意図された材料層の全体厚さよりも小さい幅であることが好ましいという特徴を与えられた装置によって本発明で達成された。これにより、正しい圧縮およびシール作動が常に達成されることが保証され、同時に、間隙を保証することによって当接部およびシーリング・ユニットが互いに接触しないことが保証され、これは、この点に関して通常は比較的高価なシーリング・ユニットを損傷する危険が排除されたことを意味する。
【００２３】
当接部およびシーリング・ユニットが共通の作動ユニットに連結されるとともに、実質的に同じ速度状態で互いへ向かって移動するようにして互いに接近されるように配置されること、またパッケージがシーリング・ユニットおよび当接部の移動方向を横切る方向に移動されるように配置されることが有利である。これにより、シールの対称的な圧縮および成形が簡単に達成される。パッケージがシーリング・ユニットおよび当接部の移動方向を横切る方向に移動されるようにシステムを設計することにより、一方ではシーリング・ユニットと当接部との間の最適な動きを、また他方ではパッケージの最適な動きを得ることが可能となり、この結果としてシールすべきパッケージの部分の正しい成形を達成するように、それらの動きを最適化することができる。
【００２４】
この装置はまず、シーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向における速度よりも高速度でパッケージを横方向へ移動させるように作動し、その後この装置はシーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向における速度よりも低速度でパッケージを横方向へ移動するように作動し、その後この装置はシーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向における速度よりも高速度でパッケージを横方向へ移動させるように作動することが有利である。これにより、最初にパッケージの正しい位置決めが達成され、その後パッケージはシーリング・ユニットと当接部との間にほんの限られた空間が形成されるまで緊密にクランプされる。この状態で、例としてチューブ形と説明したパッケージは緊密にクランプされ、横方向のいわゆる期待（ｐｒａｙｉｎｇ）シールが形成される。その後、装置はシーリング・ユニットおよび当接部のそれぞれの移動方向の速度よりも高速度でパッケージを移動させるように作動される。これにより、シールすべきパッケージの部分の最終的な圧縮が達成されることになる。この圧縮は、例えばシール代の最外部分が底部の下側に、または側部に沿って下方向へ折込まれるパッケージに有利である。このようないわゆるコーナー折り代の折曲げは、テトラ・ブリック（登録商標）のもとにテトラ・パック社により販売されているブリック形パッケージの頂部および底部の両方に見られる。
【００２５】
上述の目的は、パッケージをシールする方法であって、シート状またはウェブ状のパッケージ・ブランクを、二つの縁が相互に重ねられた結合部で溶融され溶着されてチューブに成形する段階と、チューブの横方向のシーリングを行うために前記結合部が超音波シーリング・ユニットに向くようにチューブを配向する段階と、チューブを密着させて超音波シーリング・ユニットと当接部との間にクランプする段階と、超音波シーリング・ユニットおよび当接部が互いに接近して、超音波シーリング・ユニットの先行サイクルでの作動の影響でパッケージ・ブランクがシールされる程度にパッケージ・ブランクを密着状態にクランプする前に超音波シーリング・ユニットを作動させる段階と、一方では横方向シールに沿って延在し、他方では前記結合部における材料層を少なくとも部分的に通って延在する前記結合部における切断線を切断する段階と、さらにシールを行うために超音波シーリング・ユニットおよび当接部を接近させる段階とを含む方法によって本発明で達成された。これにより、材料の厚さが例えば結合部などのために変化する場合でさえも、シールすべき部分において高品質なシールが実現可能である。材料が過度の強さで緊密にクランプされるより前に超音波ユニットを作動させることによって、超音波ホーンが材料を切断し、或る場合には過大な接触圧力が原因となって形成される制御できない亀裂に代えて、個々の定められた切断線を得られるようになる。余分な材料層において切断線を切断することで、その後、シーリング・ユニットおよび当接部はそれらの間に実質的に一定した材料厚さをシールの全幅に沿ってクランプすることになり、この結果として一定したシール品質が全幅にわたって得られる。
【００２６】
本発明は、現在好ましいとされる一実施例を例示として示している添付の概略図面を参照して、以下に非常に詳細に説明される。
【実施例１】
【００２７】
以下に詳細に説明されるシーリング装置は、二つのパッケージの同時シールを行うように適用されるが、本発明は当然ながら一度に一つのパッケージをシールするか、一度に数個のパッケージをシールする構造に適用できる。図１から明白となるように、このシーリング装置は二つのパッケージ・リフト装置１ａ，１ｂを含む。パッケージ・リフト装置１ａ，１ｂは横方向ステー１でベルト駆動装置３に固定されており、ベルト駆動装置３はサーボモータ２で駆動される。横方向ステー１、したがってパッケージ・リフト装置１ａ，１ｂは、横方向ステー１の固定されているベルト３の部分がサーボモータ２によって上下方向に移動されるときに、上下方向に移動される。パッケージ１０は上方へ持上げられるように配置され、そのシールすべき部分が超音波ホーン５ａ，５ｂおよび当接部６の間に到達するようになされる（図４および図５も参照）。図１の符号４は、超音波ホーン５ａ，５ｂの機械的駆動部および電気的駆動部を包含する駆動ユニットに関する。
【００２８】
図２は機械的駆動手段の一部の断面を示す。この駆動は電気サーボモータ７で行われ、電気サーボモータ７はスクリュー８を駆動し、このスクリュー８はそれにボールベアリングで取付けられたナット状構造部９を駆動し、スクリュー８が回転されるとスクリュー８に沿って上下方向へ移動させるようになす。このような構造は通常はボール・スクリューと称され、市販により入手できるので、これ以上詳細に説明しない。図６から最も明瞭になるように、このナット状構造部９はヨーク１１に連結されている。ヨーク１１はナット９から外方へ延在しており、ナット９に伴ってスクリュー８に沿って上下に移動される。ヨーク１１の両側に二つのチューブ状構造部１１ａ，１１ｂが固定的に取付けられており、これらのチューブ状構造部は二つのロッド２２ａ，２２ｂにそれぞれ沿って垂直方向にスライド可能とされ、それぞれのチューブ状構造部１１ａ，１１ｂに二つのリンケージ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが枢動可能に取付けられている。
【００２９】
チューブ１１ａ，１１ｂの同じ側に配置されているそれぞれ二つのリンケージ１２ａ，１２ｄは、他端において共通の端部材１３に枢動可能に取付けられている。この端部材１３は三つのロッド１４ａ〜１４ｃに取付けられて相互に連結しており、これらのロッドは端部材１３と反対側の端部で当接部６を支持するように配置されている（図４および図６を参照）。それぞれのチューブ１１ａ，１１ｂの他側に配置されている他の二つのリンケージ１２ａ，１２ｃは共通の作動キャリッジ１５に枢動可能に取付けられており、このキャリッジはロッド１４ａ〜１４ｃに対してスライド移動可能とされている。サーボモータ７は機械フレームの関係する部分に対して固定的に取付けられており、これはサーボモータ７がスクリュー８を駆動するときにナット状構造部９は上下方向へ移動することを意味し、これはさらに作動キャリッジ１５および端部材１３が互いへ向けて、また互いから離れる方向へそれぞれ移動することを意味する。次に、作動キャリッジ１５は超音波ユニット５ａ，５ｂに連結され、また先に説明したように端部材１３はロッド１４ａ〜１４ｃを介在させて当接部６に連結される。作動キャリッジ１５および端部材１３が互いに向かって移動するとき、当接部６および超音波ユニット５ａ，５ｂは互いに離れる方向へ移動し、またこの逆も成り立つ。
【００３０】
超音波ユニット５ａ，５ｂはそれぞれキャリッジ１６ａ,１６ｂで支持されており、キャリッジはロッド１４ａ〜１４ｃ上に個々にスライド支承され、また部分的に二つの空気膜１７ａ〜１７ｄの各々を介在させ、部分的にオーバーショット１６ｃ〜１６ｄの各々を介在させて作動キャリッジ１５に個々に連結されている（図３および図４から最も明白なる）。空気膜１７ａ〜１７ｂおよび１７ｃ〜１７ｄは対をなして二つの圧力調整器１８（一つだけが示されている）に連結され、同じキャリッジ１６ａ,１６ｂにそれぞれ連結されているそれらの膜１７ａ〜１７ｂおよび１７ｃ〜１７ｄは一つの同じ圧力調整器１８に連結されている。これに替えて、全ての膜１７ａ〜１７ｄ内の圧力を調節する一つの圧力調整器１８を使用することができる。膜１７ａ〜１７ｄは、実施すべきシールの幅に応じて約２〜４バールの圧力値に常に加圧される。膜１７ａ〜１７ｄは、作動キャリッジ１５と二つのキャリッジ１６ａ,１６ｂとの間に位置することから、キャリッジ１６ａ,１６ｂがオーバーショット１６ｃ〜１６ｄによって動きを制限される以外に作動キャリッジ１５からさらに離れる方向へ移動できなくなるまで、作動キャリッジとキャリッジとを引き離すように強要する。システムが作動キャリッジ１５に対してキャリッジ１６ａ,１６ｂに圧縮力を全く作用されない限り、それらの三つのキャリッジは一つの剛的に相互連結された動きのように動く。作動キャリッジ１５が電気サーボモータ７から離れる方向へ移動を生じ、キャリッジ１６ａ,１６ｂが膜１７ａ〜１７ｄの関連する圧力（および与えられた面積）での力を超えた力によって後退されるとき、キャリッジ１６ａ,１６ｂは作動キャリッジ１５に対し、膜１７ａ〜１７ｄの抵抗に抗して一層密接に押圧されることになる。したがって、膜１７ａ〜１７ｄは力制限部材部材として機能する。作動キャリッジ１５が膜１７ａ〜１７ｄの力を超える力でキャリッジ１６ａ,１６ｂを圧縮するほど十分に強い場合であっても、与えられた圧力での膜１７ａ〜１７ｄの力を超えた力でキャリッジ１６ａ,１６ｂを前進移動させることはできない。シール作動に関連する実際の機能は非常に詳細に以下に説明される。
【００３１】
ここで、キャリッジ１６ａ,１６ｂは二つのシーリング・ユニットを支持しており、それぞれのユニットは交流電流を機械的振動に変換するエネルギ変換機１９ａ，１９ｂと、シールを行うべきパッケージ１０に機械的振動を伝えるために配置されたシーリング・ホーン５ａ，５ｂとを含む。エネルギ変換機１９ａ，１９ｂの各々は連結部２０ａ，２０ｂを介在させていずれかの形態の発電機などに連結されており、この発電機は正しい周波数および強さの電圧および電流の形態の電気エネルギを供給する。このようなユニットは市販されて入手でき、本明細書ではこれ以上詳細に説明しない。エネルギ変換機１９ａ，１９ｂは通常はいわゆる圧電部材のスタックを含み、それらは交流電界内でさまざまな形態とされる。
【００３２】
この段落では始動サイクルおよび生産サイクルが非常に詳細に説明される。機械的機能は最初に設定を修正するために較正されねばならない。電気サーボモータ７が次に端部位置へ駆動されて、上述したチューブ状構造１ａ，１ｂが基部プレート２１に接触するようになされる。この状態で、リンケージ１２ａ〜１２ｄが外方へ向けてまっすぐ立ち上がり、それらはロッド１４ａ〜１４ｃと平行な線上に位置される。動力伝達の観点から、それらはさらに三つのロッド１４ａ〜１４ｃの緊張される平面内に位置されることが適当である。駆動システムがこの端部位置に位置するとき、超音波ユニット５ａ，５ｂが、またおそらく当接部６も調節され、これによりそれらが互いに当接し、また互いに絶対的に平行となるようにされる。その後、新たな端部位置がサーボモータ７ａ，７ｂに指示される。この端部位置は、製造においてたとえパッケージが所定位置に存在しておらず、また何かの理由で機械がパッケージの無いことを記録することに失敗したとしても、超音波ユニット５ａ，５ｂおよび当接部６が互いに接触しないことを保証するために機械的端部位置の僅か上方とされねばならない。トグル機構は大きなギア比を有するので、正しい停止位置での停止に関して電気サーボモータ７に起こり得るいずれの故障も超音波ユニット５ａ，５ｂの端部位置に大きな相違を生じない。基準の停止位置（超音波ユニット５ａ，５ｂおよび当接部６の間）は、この実施例で０．１５ｍｍに設定される。パッケージ材料は約０．５ｍｍの厚さを有する。このことは、説明したシーリングにおいて、１ｍｍの材料が超音波ホーン５ａ，５ｂおよび当接部６の間にクランプされねばならないことを意味する。この例では、約０．４ｍｍ（二つの層×一つの層当りの厚さ０．２ｍｍ）の全厚となるように圧縮するシーリング力によってパッケージ材料はクランプされる。したがってシーリングに伴う材料の圧縮は、材料が無荷重時の厚さの３０〜６０％程度の厚さにする。さらに、安全のための間隙は、圧縮されたパッケージ材料の厚さの３０〜６０％程度の幅、または非圧縮状態のパッケージ材料の厚さの１０〜２０％程度の幅である。さまざまな厚さおよび端部位置の間の関係におけるこの設定により、正しいシーリングを信頼性を持って実現できるにも拘らずに、システム内の部品が互いに衝突して損傷することのないことを保証するシステムを達成できることになる。
【００３３】
製造において、パッケージ１０はまず比較的素早く超音波ユニット５ａ，５ｂと当接部６との間隔空間へ向けて上方へ移動される。この移動における僅かな距離において、超音波ユニット５ａ，５ｂおよび当接部６はパッケージのリフト移動に対して比較的迅速に移動を開始する。超音波ユニット５ａ，５ｂおよび当接部６のこの接近がチューブの端部に対する緊密な圧縮を開始し、したがって端部は細長いフィンのようになる。この動きの終端において、パッケージ１０は再び比較的早い速度で上方へ移動され、この結果として、パッケージの頂部および底部を形成するそれらのパネル１０ａ，１０ｂは、パッケージの主長手方向１０ｃに対して実質的に直角となるように折曲げられる。この状態は、上部コーナー折り代が解放されてまっすぐ突出するように外方へ向けて折曲げられ、これによりシーリング・フィンが持上げられて上方へまっすぐ突出するようになされるならば、従来のテトラ・ブリック・パッケージによって得られる。当接部６および超音波ユニット５ａ，５ｂは同じ速度で移動するので、パッケージはシーリング・フィンの各側で同じように形成される。図５および図６は超音波ユニット５ａ，５ｂ上の一点およびパッケージ１０上の一点が相対的に移動する様子を示している。シールすべきパッケージ材料は超音波ユニット５ａ，５ｂと当接部６との間にて固定的にクランプされる。このクランプする力は、サーボモータ７がチューブ状構造部１１ａ，１１ｂを下方へ駆動するほど、換言すればトグル機構１２ａ〜１２ｄがまっすぐになるほど大きくなる。これは膜１７ａ〜１７ｄがもはや大きな力を伝えることができなくなる時点まで続く。この状態で、当接部６はトグルに剛的に機械的に連結されているために僅かな距離を移動し続け、これと同時にパッケージ材料および超音波ユニット５ａ，５ｂは作動キャリッジ１５へ向けて多少後退するように移動する。作動キャリッジ１５もトグル機構に剛的に連結されているので、当接部６へ向けて基準の動きを続ける。膜１７ａ〜１７ｄは圧力調整器１８で調節される内圧を有するので、パッケージ材料に作用するクランプ力は常に、当接部６と作動キャリッジ１５との接近する方向の僅かに過剰な動きに拘わらずに、膜１７ａ〜１７ｄによる力の総計をパッケージ材料に対する超音波ホーン５ａ，５ｂの当接面積で割った値となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】二つのパッケージを同時にシールする装置の斜視図である。
【図２】図１に示された駆動手段の拡大した斜視図である。
【図３】シール装置の駆動機構の斜視図である。
【図４】シーリング装置、シールすべきパッケージ、パッケージ・リフト装置、ならびに含まれる構成要素の相対的な動きを示す側立面図である。
【図５】超音波シーリング・ホーンとパッケージとの間の図４に示された相対的な動きを拡大して示す。
【図６】一方の駆動手段と、他方の超音波ユニットおよび当接部との間のシーリング装置の動力伝達トレインの拡大部分断面図である。
【図７】超音波ユニットおよび当接部に対するシールすべきパッケージの上方から見た配向を示す。
【図８】超音波ユニットおよび当接部の間のシールすべきパッケージの上方から見た形状を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１  横方向ステー
２  サーボモータ
３  ベルト駆動装置
４  駆動ユニット
５ａ，５ｂ  超音波ユニット
６  当接部
７  電気サーボモータ
８  スクリュー
９  ナット状構造部
１０  パッケージ
１０ａ，１０ｂ  パネル
１０ｃ  主長手方向
１１  ヨーク
１１ａ，１１ｂ  チューブ状構造部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  リンケージ
１３  端部材
１４ａ〜１４ｃ  ロッド
１５  作動キャリッジ
１６ａ,１６ｂ  キャリッジ
１７ａ〜１７ｄ  空気膜
１８  圧力調整器
１９ａ，１９ｂ  エネルギ変換機
２０ａ，２０ｂ  連結部
２１  基部プレート
２２ａ，２２ｂ  ロッド
【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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【国際調査報告】
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