(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に重なり合う二つのパッケージング構成要素（１０、１１）の液密シーリングのためのデバイスであって、前記二つのパッケージング構成要素（１０、１１）の一方は、厚紙／プラスチック複合材料で作られたブランクから形成された管状基体（１０）であり、別のパッケージング構成要素（１１）は、パッケージングヘッド部または底部を形成し、前記デバイスは、少なくとも一つのマンドレル（Ｄ）と一つのダイ（Ｍ）とを有し、前記マンドレル（Ｄ）は、前記管状基体（１０）を容易に摺着できるように断面積を減少させるために動作位置から休止位置へと互いに向かって移動される少なくとも二つの拡張要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄ）を有し、
前記拡張要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、シーリング顎（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）を有し、前記シーリング顎（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、その動作位置で、閉じた包囲状外側輪郭（ＡＫ）を形成し、前記外側輪郭（ＡＫ）は、内側輪郭（ＩＫ）と前記外側輪郭（ＡＫ）との間に前記パッケージング構成要素（１０、１１）の前記重なり合うエリア（１２）上への内側からの押力の印加のための狭い環状ギャップが残るように、前記ダイ（Ｍ）の開口部から形成される内側輪郭（ＩＫ）に対応することを特徴とする、デバイス。
【請求項２】
前記拡張要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、個々にスイベル旋回しているようにジョイントベース要素（５）上に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
いくつかのベース要素（５）が、マンドレルホイールに取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ベース要素（５）は、前記マンドレルホイール自体から形成されることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
各拡張要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、特定された方向にのみスイベル旋回を可能にするガイド要素に取り付けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記拡張要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、少なくともそれらのシーリング顎（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）のエリアにおいて、磁石アーマチャ（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）として設計されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ダイ（Ｍ）は、その周辺部のエリアにおいて前記開口部（８）の一体部分として形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記ダイ（Ｍ）は、一つ以上の磁気コイル（４）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記ダイ（Ｍ）は、接合熱の投入のための要素を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記接合熱の投入のための要素として、前記ダイのエリアに少なくとも一つの超音波ソノトロードが提供され、前記シーリング顎がアンビルとして働くことを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記接合熱の投入のための要素として、前記ダイの中および／または前記シーリング顎の中に熱風開口部が提供されることを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載のデバイスによる、部分的に重なり合う二つのパッケージング構成要素（１０、１１）の液密シーリングのための方法であって、前記二つのパッケージング構成要素（１０、１１）の一方は、厚紙／プラスチック複合材料で作られたブランクから形成された管状基体（１０）であり、別のパッケージング構成要素（１１）は、パッケージングヘッド部または底部を形成する、方法であって、
−  展開された管状基体の運搬、
−  拡張要素を有するマンドレル上への前記基体の摺着、
−  開口部を有するダイの供給、
−  前記マンドレル上への別のパッケージング構成要素の運搬、
−  接合熱の投入、
−  前記シーリング顎の接触エリアにおいて包囲状外側輪郭を形成するための前記拡張要素の展開による、前記ダイに対する前記基体および前記別のパッケージング構成要素の押圧、
−  前記基体と別のパッケージング構成要素との接合、
−  前記拡張要素の畳み込み、
−  前記ダイの除去、および、
−  基体と別のパッケージング構成要素とから構成されるユニットの除去、
のステップを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記ダイ開口部が前記別のパッケージング構成要素を保持するように設計される結果、前記別のパッケージング構成要素の前記運搬が、前記ダイの前記供給と同時に生じることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記拡張要素の前記展開および畳み込みは、精密に特定された方向に生じることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記接合熱の前記投入は、超音波によって生じることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記接合熱の前記投入は、熱風によって生じることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記拡張要素の前記展開は磁気的に生じ、前記畳み込みはばね力によって生じることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記拡張要素の前記展開はばね力によって生じ、前記畳み込みは磁気的に生じることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記拡張要素の折り畳み動作の反転が、磁気極性の反転によって生じることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一に、部分的に重なり合う二つのパッケージング構成要素の液密シーリングのためのデバイスであって、これらのパッケージング構成要素のうちの一方は、特に厚紙／プラスチック複合材料で作られたブランクから形成された管状基体であり、別のパッケージング構成要素は、パッケージングヘッド部または底部を形成し、該デバイスは、少なくとも一つのマンドレルと一つのダイとを有し、マンドレルは、管状基体を容易に摺着できるように断面積を減少させるために動作位置から休止位置へと互いに向かって移動される少なくとも二つの拡張要素を有する、デバイスに関し、対応する方法および最終的にはそれを用いて製造される容器にも関する。
【背景技術】
【０００２】
食品、特に液体食品用に厚紙／プラスチック複合材から作られる容器は、多種多様な形状およびサイズのものが長年にわたり市販されている。複合構造体は、いずれの場合にも厚紙から作られる基材ならびに内側および外側プラスチック層に加えて、例えばアルミニウムから作られた酸素バリヤ層などの追加の層も含みうる。製造に関して、一つのブランクから作られる容器と、いわゆる「管形成機」上でロール材料から製造される容器との間でとりわけ区別がなされる。
【０００３】
一つのブランクから容器を製造するためには、いわゆる「長手方向溶着」を用いた二つの対向するエッジのシーリングによっていわゆる「パッケージングスリーブ」すなわち管状基体とすることにより、既に溝が提供され印刷されたブランクが作られ、それから管状基体が充填材中でまずシールされて片側が開いた容器が形成され、成形された後殺菌され、充填され、反対側の閉鎖により最終的に完成したパックになる。
【０００４】
管状基体の第一のシール側部の製造は、充填機において、いわゆる「マンドレルホイール」上で行われ、マンドレルホイール上にはその周辺部のまわりに分布したいくつかのマンドレルが存在し、展開された管状基体がその上に押し付けられ、成形され、一端がシールされる。端エリアの成形中には、マンドレルが反力を吸収する機械抵抗として働き、例えば超音波を用いてのシーリング中にはアンビルとして働き、外部ソノトロードがパッケージングに近付けられる。マンドレルは、例えば特許文献１に示されるように、様々な処理ステーションの後にマンドレルホイールの断続的回転により搬送される。
【０００５】
市販されるほとんどのパックでは、管状基体自体の折り畳みおよびシーリングによってパックの端が準備される。特別なパック形状のために、別のパッケージング構成要素として予め作製された成型体から一端が形成されてもよく、別のパッケージング構成要素は、プラスチックまたは繊維質材料（パルプ）から個別に作られてもよい。この結果、特に成型された開口部または注ぎ口のサイズおよび配設に関して、任意の種類の幾何学的設計を生産することができる。
【０００６】
このような容器は、特許文献２から知られている。ここでは、容器の上側部分を形成する成型体が非常に大きいため、その外周は基本的に管状基体の外周に対応する。しかし、絶対にそうである必要はなく、管状基体の断面が最初に先細になった後、先細端で上側部分と接続されるようになった容器も知られている（特許文献３または特許文献４）。
【０００７】
管状基体がマンドレル上に摺着されまたはマンドレルから除去される際に管状基体への損傷を無事回避できるように、「畳み込み」マンドレルも知られているが、これは、適切に設計された角ストリップの機械的調節によって対角線（単数または複数）の長さを変更できるものである。これについては例えば、角などを有するバッグを生産するために使用される機械用の折り畳みマンドレルを記載した特許文献５を参照されたい。ここでは、マンドレルの断面積の望ましい減少のための適切な楔形状表面による、マンドレル内のスリーブの軸方向へのシフトによって、機械的に角ストリップの調節が行われる。ここでは、偏心カムおよびロールによって推進が達成される。しかし、マンドレルとバッグとの間の接触は、角エリアでしか生じない。
【０００８】
これの欠点は、角ストリップを駆動するために軸方向にシフトするための、マンドレルホイールのマンドレル内に設けられた機械的駆動システムが、工学的に相当な努力を要するのに加えて摩損しやすく、したがって多大なメンテナンスが必要なことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第４１  ４２  １６７（Ａ１）号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０１４  ９９３（Ａ１）号
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０５０  ５０２（Ａ１）号
【特許文献４】独国特許出願公開第３９  ４２  ３１９（Ａ１）号
【特許文献５】独国特許出願公開第１  ０６３  ８９０（Ａ）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このことから、本発明の目的は、最初に指摘し上に詳述した請求項１のプリアンブルに記載のデバイス、対応する方法、およびその方法を用いて製造された容器を、管状基体を容易にマンドレル上に摺着することおよびマンドレル上から除去することができるように、開発および改良することである。さらに、このようなデバイスを備えたパッケージング機械の運転時に高サイクルレートを達成することも可能である、単純だが確実で丈夫な設計が必要である。加えて、パターンに対するシール痕および損傷が確実な方法で回避されねばならない。
【００１１】
この課題は、請求項１のプリアンブルに記載のデバイスにより解決され、このデバイスにおいては、拡張要素がシーリング顎を有し、シーリング顎はその動作位置で閉じた包囲状外側輪郭を形成し、この外側輪郭は、内側輪郭と外側輪郭との間にパッケージング構成要素の重なり合うエリア上への内側からの押力の印加のための狭い環状ギャップが残るように、ダイの開口部から形成される内側輪郭に対応する。
【００１２】
本発明によれば、管状基体の摺着および除去が、確実に、より容易になる。加えて、パターンに対するシール痕および損傷を回避することができる。
【００１３】
請求項１２のプリアンブルに記載の方法に関しては、課題の解決法は、
−  展開された管状基体の運搬、
−  拡張要素を有するマンドレル上への基体の摺着、
−  開口部を有するダイの供給、
−  マンドレル上への別のパッケージング構成要素の運搬、
−  接合熱の投入、
−  シーリング顎の接触エリアにおいて包囲状外側輪郭を形成するための拡張要素の展開による、ダイに対する基体および別のパッケージング構成要素の押圧、
−  基体と別のパッケージング構成要素との接合、
−  拡張要素の畳み込み、
−  ダイの除去、および、
−  基体と別のパッケージング構成要素とから構成されるユニットの除去、
のステップを行うことからなる。
【００１４】
最後に、本発明は、本発明によるデバイスまたは本発明による方法を使用して製造される容器に関し、この容器は、択一的に、重なり合うエリアにおいて基体が別のパッケージング構成要素を外側から囲むか、または重なり合うエリアにおいて別のパッケージング構成要素が基体を外側から囲むことを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらなる教示は、マンドレルの拡張要素が個々にスイベル旋回しているようにジョイントベース要素上に設けられることを想定する。このようにして、マンドレルの全断面積を減少させるために、二つの対向するシーリング顎が他の二つの対抗するシーリング顎の対応する凹所内へと移動されうる（休止位置）。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態は、いくつかのベース要素がマンドレルホイールに取り付けられることを想定する。ここでは、それらのベース要素はまず、マンドレルホイールの周辺部に分布するように設けられ、さらに、マンドレルホイールが適切な幅であれば、円形に設けられたマンドレルのいくつかの平行な列が互いに隣り合って提供されうる。このようにして、比較的小さな全体的サイズで、パックの製造または充填において高スループットを達成することが可能である。ベース要素は、マンドレルホイール自体から形成されてもよい。
【００１７】
本発明のさらなる教示によれば、各拡張要素が、精密なスイベル旋回を、しかも特定された方向にのみ可能にするガイド要素に取り付けられることが想定される。このようにして、例えばほぼ正方形の断面の場合には「角」の４５°を示す正確な方向ベクターが決定され、したがってその箇所での強固なシーリングが可能になる。方向を精密にガイドすることにより、摺動し合う表面の摩損も最小化することができる。
【００１８】
本発明の有利な開発は、拡張要素が、少なくともそのシーリング顎のエリアにおいて、磁石アーマチャとして設計されることを想定する。それに加えて、ダイがその開口部のまわりに一つ以上の磁気コイルを有していれば、特に手際のよい小型の推進解決法が達成できる。磁石アーマチャの軸方向高さは、磁気コイル（単数または複数）の高さに対応するのが好ましい。
【００１９】
本発明の別の実施形態は、ダイがその周辺部のエリアにおいて開口部の一体部分として形成されることを想定する。このようにして、ダイの開口部がマンドレルを収容することができ、さらなる駆動部または支持要素を必要とせずに実際のシーリングの間に反力を吸収できる。
【００２０】
本発明のさらなる教示によれば、ダイは、接合熱の投入のための要素も有していてもよい。超音波溶着による接合の場合、これらの要素は、接合のためにダイの中の少なくとも一つの超音波ソノトロードを含むことができ、シーリング顎がアンビルとして働く。あるいは、接合熱の投入が熱風の印加により行われる場合には、接合熱の投入のための要素としてダイの中および／またはシーリング顎の中に熱風開口部が提供されることも可能である。
【００２１】
本発明のさらなる実施形態では、ダイ開口部が別のパッケージング要素を保持するように設計される結果、ダイの供給と同時に別のパッケージング構成要素の運搬が起こる。この場合、ダイの除去、および基体と別のパッケージング構成要素とからなるユニットの除去も、都合よく同時に行うことができ、その結果必要な処理ステップの数を大きく減少させることができる。
【００２２】
本発明によれば、拡張要素の展開または畳み込みは、精密に特定された方向に起こる。このようにして、接合処理中に、特に「角エリア」で十分な押力の最適な印加を達成できる。
【００２３】
本発明のさらなる教示により、接合自体は超音波によって、または熱風によって、既述の押圧手順と組み合わせて行われる。
【００２４】
本発明の方法では、拡張要素の展開が磁気によって生じ、畳み込みがばね力によって生じてもよいし、あるいは、拡張要素の展開がばね力によって生じ、畳み込みが磁気によって生じてもよい。第三の可能性は、本発明のさらなる実施形態により、磁気極性の反転により折り畳み動作を反転させることからなる。具体的な駆動状況の決定は、力の配分、エネルギー利用、特に小さめのパックサイズの場合の全体的サイズ等、様々なファクターによる。
【００２５】
以下では、本発明を一つの好ましい例示的実施形態だけを用いてさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のデバイスの対角線で切ったダイの中の拡張要素が休止位置にあるマンドレルの斜視図である。
【図２】図１のダイの中の拡張要素が動作位置にあるマンドレルの斜視図である。
【図３】図１のようにダイの中の拡張要素が休止位置にあるマンドレルの平面図である。
【図４】本発明によりシールされる容器の立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、まず基本的に、管状基体１０と別のパッケージング構成要素（図４にパッケージングヘッド部１１として示される）との液密シーリングのための本発明によるデバイスのマンドレルＤを示す。マンドレルＤは、図示されておりその意味で好ましい実施形態において、スイベル旋回しているように下端でベース要素５に接続された四つの拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄを有する。ベース要素５は、通常は追加のベース要素とともに、マンドレルホイール（図示せず）上に強固に配置される。
【００２８】
ベース要素に対する四つの拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの接続は、いずれの場合にもガイド要素を通じて達成されるのが好ましく、それにより精密に特定された方向への精密なスイベル旋回が可能になる。このようにして、四つの拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄは、休止位置から図２に示す動作位置へと移動するために、マンドレルＤのまわりに設けられたダイＭの開口部８の「角」の方向に精密に移動することができる。ここでは、「広げられた」拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄが、ダイＭの開口部８の内側輪郭ＩＫにほぼ対応する閉じた包囲状外側輪郭ＡＫを形成し、その結果狭い環状ギャップだけが残ることが明らかに認められる。ダイＭは、上部に向かって先細になる入口セクションを形成するために、その開口部８の下側に、さらに詳細には説明しない面取り部が備えられるのが好ましい。四つの拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの自由端は、シーリング顎２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄとして形成される。シーリング顎２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄの下に、磁石アーマチャ３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄが形成される。
【００２９】
磁石アーマチャ３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、ダイＭの内部または付近に設置されるのが好ましい磁気コイル４によって、マンドレルＤを拡張させるように誘導されうる。磁石アーマチャ３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄの全高は、ダイＭ内に配置された磁気コイル４の高さにほぼ対応する。これにより機械式駆動要素を完全に除去することができるため、拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの全体的サイズが大きく減少するだけでなく、摩損およびメンテナンスの量が最小化される。
【００３０】
四つの拡張要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの精密な相互作用は、図３を用いて最もよく説明できる。ここでは、図１の図解の平面図において、外側拡張要素１Ａおよび１Ｂの両方が、図示された休止位置から図２に示した動作位置へと矢印の方向に移動されうることが明らかに認められる。両内側拡張要素１Ｃおよび１Ｄにも同じことが当てはまる。移動方向は、例えばヒンジの形に設計されうるガイド要素の作用方向により予め決定される。
【００３１】
本発明によるデバイスの開閉運動は、シーリング顎２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄの形状により基本的に決定される。できるだけ均一な展開移動および折り畳み移動を達成するために、内側シーリング顎２Ｃおよび２Ｄの両方が、二つの外側シーリング顎２Ａおよび２Ｂの対応する保持溝７に入る二つのガイドタング６をそれぞれ有し、これらの「歯部」がある角度に成形されているため、互いに沿って滑らかに摺動する。このようにして、マンドレルＤの拡張の間に必要なエネルギー量を最小化することができる。摺動表面の斜めエッジにより、図２から明らかに分かるように、シーリング顎２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄのシーリングエリアに、閉じた包囲状外側輪郭ＡＫも生じる。
【００３２】
最後に図４は、重なり合うエリア１２において管状基体１０が別のパッケージング構成要素１１を囲む、本発明にしたがって製造された容器を立断面図で示す。パッケージング構成要素１０、１１を一緒に接合するために、重なり合うパッケージング構成要素のエリアで内側から押力が印加されなければならないことが明らかに認められるが、これを本発明のデバイスにより安全に手際よく達成することができる。
【００３３】
説明した設備では、例えば上により詳しく述べた特許文献２から公知のようにパックを製造しうる。その断面はほぼ正方形であって、その「角」が相応する大きさの半径を有している。
【図１】
0006419805.tif 000002
【図２】
0006419805.tif 000003
【図３】
0006419805.tif 000004
【図４】
0006419805.tif 000005