(57)【要約】【課題】  従来形式の充填機を、同じアウトプットで、個々の工程（殺菌、充填およびシーリング工程）に、より長い時間をかけることができるようにして、特に、好ましくない発泡を防止することにある。【解決手段】  頂開型の複合パッケージ内に食料品特に飲料を充填し、かつパッケージ搬送装置、殺菌ユニット、乾燥ユニット、充填ユニットおよびシーリングユニットを用いてパッケージをシールする充填機および充填方法を図示しかつ説明する。同じアウトプットで、個々の加工（殺菌、充填およびシーリング加工）に、より長い時間をかけるため、および好ましくない発泡を防止するため、加工ラインとして組立てられる殺菌ユニット、乾燥ユニットおよび充填ユニットで構成された多数の集合体が回転するロータリマシン（１）上に固定して配置され、かつ複合パッケージ（Ｐ）の搬送方向は、ロータリマシン（１）の回転軸線（Ｒ）の回りで半径方向に延びている。
2006514596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転態様で搬送される頂開型の複合パッケージ内に食料品特に飲料を充填しかつパッケージをシールする充填機であって、パッケージ搬送装置、殺菌ユニット、乾燥ユニット、充填ユニットおよびシーリングユニットを有する充填機において、加工ラインとして組立てられる殺菌ユニット、乾燥ユニットおよび充填ユニットで構成された多数の集合体が、回転するロータリマシン（１）上に固定して配置され、加工ラインはロータリマシン（１）の回転軸線（Ｒ）に対して実質的に半径方向に延び、複合パッケージ（Ｐ）の搬送方向は、ロータリマシン（１）の回転軸線（Ｒ）の回りで半径方向に延びていることを特徴とする充填機。
【請求項２】
前記ロータリマシン（１）は連続的に回転されることを特徴とする請求項１記載の充填機。
【請求項３】
前記各複合パッケージ（Ｐ）の搬送は、組立体の列の数に等しい複数の移動フィーダ（９）上で半径方向に行われることを特徴とする請求項１または２記載の充填機。
【請求項４】
前記ロータリマシン（１）の下には、フロアガイドとしての複合パッケージ（Ｐ）の固定支持レール（１０）が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の充填機。
【請求項５】
前記固定支持レール（１０）は、充填されておりかつシールされていることもある複合パッケージ（Ｐ）の排出を行うための少なくとも１つの凹部（１０Ａ）を有していることを特徴とする請求項４記載の充填機。
【請求項６】
前記ロータリマシン（１）および／または個々のユニットまたは組立体上に配置された複合パッケージ（Ｐ）は、互いに回転軸線（Ｒ）に平行な垂直方向に変位できるように配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の充填機。
【請求項７】
前記ロータリマシン（１）上に配置された複合パッケージ（Ｐ）は、互いに半径方向に変位できることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の充填機。
【請求項８】
前記相対移動はカーブコントローラ（１１）により行われることを特徴とする請求項６または７記載の充填機。
【請求項９】
前記ロータリマシン（１）は、複合パッケージ（Ｐ）を内方および／または外方に搬送するための開口を除き、大気に対してシールされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の充填機。
【請求項１０】
前記ロータリマシン（１）は多数のシーリングユニット（６Ａ、６Ｂ）を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の充填機。
【請求項１１】
前記多数のシーリングユニット（６Ａ、６Ｂ）は、ロータリマシン（１）の外部に設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の充填機。
【請求項１２】
前記シーリングユニットは、ロータリマシン（１）の外部の、環状セグメントのような形状を有するハウジング（１３）内に配置されており、ハウジング（１３）は、ロータリマシン（１）の回転軸線（Ｒ）の回りで、ロータリマシン（１）に対して予め設定された角度だけ回転できることを特徴とする請求項１１記載の充填機。
【請求項１３】
前記シーリングユニット（６Ａ、６Ｂ）は、超音波溶着ユニットとして実施されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の充填機。
【請求項１４】
回転態様で搬送される頂開型の複合パッケージ内に食料品特に飲料を充填し、かつパッケージ搬送装置、殺菌ユニット、乾燥ユニット、充填ユニットおよびシーリングユニットを用いて充填機によりパッケージをシールする充填方法において、
頂開型複合パッケージを回転するロータリマシン内に挿入する段階を有し、ロータリマシン上には、加工ラインとして組立てられる殺菌ユニット、乾燥ユニットおよび充填ユニットで構成された多数の集合体が固定して配置され、
回転搬送中に、複合パッケージを殺菌しかつ乾燥する段階と、
殺菌されかつ乾燥された複合パッケージを充填ユニット内に半径方向に搬送する段階と、
複合パッケージを充填する段階と、
充填された複合パッケージをシーリングユニットへと半径方向に搬送する段階と、
複合パッケージをシールする段階と、
複合パッケージを充填機から運び出す段階とを更に有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記充填された複合パッケージのシーリングは、ロータリマシンの内部で行われることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記充填された複合パッケージのシーリングは、ロータリマシンの外部で行われることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記充填された複合パッケージは、回転軸線に対して平行に排出されることを特徴とする請求項１４または１５記載の方法。
【請求項１８】
前記充填された複合パッケージは下方に排出されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記充填された複合パッケージは半径方向外方に排出されることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頂開型の複合パッケージ内に食料品特に飲料を充填し、かつパッケージング搬送装置、殺菌ユニット、乾燥ユニット、充填ユニットおよびシーリングユニットを用いてこれらのパッケージをシールする充填機および充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような充填機は、プラクティスから種々の実施形態で知られている。通常、直列に連結された個々のユニットが、一般に複合パッケージの上方で１つのラインに配置され、多数の平行ラインで製造が行われる。既知の設備では、頂開型複合パッケージは、殺菌の直前にパッケージングスリーブから作られる。複合パッケージの製造は間欠回転型のマンドレルホイール上で行われるので、リニア搬送速度は、直接、マンドレルホイールのアウトプット速度に基いて定められる。リニアに搬送される頂開型複合パッケージには、固定の充填ノズルから充填しなくてはならないので、搬送速度を恣意的に高めることができないことは直ぐに理解されよう。充填すべき複合パッケージがリニア搬送されかつ充填ノズルが固定されているため、アウトプット速度を最適化するには、実際の充填プロセスを比較的短時間に遂行しなければならず、このため液体に好ましくない気泡が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って本発明の目的は、冒頭に述べかつ詳細に上述した形式の充填機を、同じアウトプットで、個々の工程（殺菌、充填およびシーリング工程）により長い時間をかけることができるようにして、特に、好ましくない発泡を防止するように実施しかつ改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、加工ラインとして組立てられる殺菌ユニット、乾燥ユニットおよび充填ユニットで構成された多数の集合体が、回転するロータリマシン上に固定して配置され、ロータリマシン上での複合パッケージの搬送方向が、ロータリマシンの回転軸線の回りで半径方向に延びている構成により達成される。
【０００５】
この場合、本発明の好ましい教示によれば、ロータリマシンは回転軸線の回りで連続的に回転される。
【０００６】
本発明の他の教示によれば、各複合パッケージの半径方向の搬送は、組立体の列の数に等しい複数の移動フィーダ上で半径方向に行われる。ロータリマシンの下には、複合パッケージのフロアガイドの制御要素として有利に使用される固定支持レールが配置される。この固定支持レールには、充填されておりかつシールされていることもある複合パッケージの排出を行うための少なくとも１つの凹部を設けるのが好ましい。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、ロータリマシンおよび／または個々のユニットまたは組立体上に配置された複合パッケージは、互いに垂直方向に変位できるように配置される。これとは別にまたはこれに加えて、ロータリマシン上に配置された複合パッケージは、互いに半径方向に変位できる。相対移動はカーブコントローラにより有利に行われる。
【０００８】
本発明の他の教示によれば、回転するロータリマシンは、複合パッケージを内方（装填）および／または外方（排出）に搬送するための開口を除き、大気に対してシールされている。
【０００９】
本発明によれば、ロータリマシンには多数のシーリングユニットを設けることができる。本発明のこの第一実施形態では、複合パッケージは、外部からロータリマシン内に搬送され、その周方向移動により回転軸線に向かって半径方向に移動され、これにより充填およびシールが行われる。次に、外部への搬送は、垂直方向下方に有利に遂行される。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、ロータリマシンの外部に多数のシーリングユニットが設けられる。好ましくはこの実施形態では、シーリングユニットは、ロータリマシンハウジングの外部の、環状セグメントのような形状を有するハウジング内に配置されており、該ハウジングは、ロータリマシンの回転軸線の回りで、ロータリマシンに対して予め設定された角度だけ回転できる。
【００１１】
両実施形態には、超音波溶着ユニットとして実施されるシーリングユニットを設けるのが有利である。
【００１２】
方法に関しては、本発明の目的は、下記段階、すなわち、
頂開型複合パッケージをロータリマシン内に挿入する段階と、
回転搬送中に、パッケージを殺菌しかつ乾燥する段階と、
殺菌されかつ乾燥された複合パッケージを充填ユニット内に半径方向に搬送する段階と、
複合パッケージを充填する段階と、
充填された複合パッケージをシーリングユニットへと半径方向に搬送する段階と、
複合パッケージをシールする段階と、
複合パッケージを充填機から運び出す段階とにより達成される。
【００１３】
本発明の第一変更形態によれば、ロータリマシンには、充填された複合パッケージをシールするシーリングユニットが配置されている。しかしながら、別の構成として、後で詳述するように、充填された複合パッケージをロータリマシンの外部でシールすることもできる。
【００１４】
充填すべき各複合パッケージにはポケット状の殺菌チャンバが割当てられ、各殺菌チャンバにはＨ２Ｏ２ノズルおよび過熱蒸気ノズルが設けられている。また、これらの殺菌チャンバには、充填出口と、できるならば複合パッケージをシールするシーリング装置とが半径方向内方に連続される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面（添付図面は、本発明の２つの好ましい例示実施形態を示すに過ぎないものである）に基いて、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第一例示実施形態による充填機の設計を概略的に示す平面図である。この場合、回転軸線Ｒの回りで回転可能なロータリマシン１は、多数のセル状すなわちポケット状殺菌チャンバ２を有し、全ての殺菌チャンバ２には処理組立体が設けられている。図示のこの好ましい例示実施形態では、ロータリマシン１は、殺菌ユニットと、乾燥ユニットと、充填ユニットと、シーリングユニットとで作られた１６個のこれらの処理組立体を有している。特に図２から明らかなように、この場合には、殺菌ユニットは本質的にＨ２Ｏ２ノズル３を有し、乾燥ユニットは本質的に過熱蒸気ノズル４を有し、充填ユニットは本質的に充填出口５を有し、シーリングユニットは本質的にソノトロード（sonotrode）６Ａおよびアンビル６Ｂを有する。ロータリマシン１内に向かって矢印Ｐ１の方向に搬送されている複合パッケージＰの充填およびシーリングの後に、開口７（１つのみが示されている）から垂直方向下方に排出が行われる。
【００１７】
殺菌チャンバ２は、固定外壁８により外部に対して閉鎖されかつシーリングリップ（図示せず）によりシールされている。このことは、上方の固定カバー（図示せず）にも適用される。Ｈ２Ｏ２／空気混合物は、吹込まれた後でかつ充填前にチャンバ２から下方に逃散できなくてはならないため、下方の隔壁は設けられていない。
【００１８】
Ｈ２Ｏ２ノズルおよび過熱蒸気ノズルは直列に連結されている。例えば殺菌「Ｓ」は２つのステーションで遂行されるのに対し、乾燥「Ｔ」（すなわち、Ｈ２Ｏ２／空気混合物の吹込み）は、多数（図示の例では３つ）のステーションに亘って遂行される。
【００１９】
殺菌工程の後に、半径方向に配置された可動支持レール１０の下に配置された移動フィーダ９を用いて、各複合パッケージＰが、充填出口５の下まで半径方向内方に押しやられる。図示の好ましい例示実施形態では、この充填出口５は、充填「Ｆ」のために５つのステーションに亘って付勢され、これにより、製品（食料品）の連続的低発泡充填が可能になる。
【００２０】
フィーダ９を、半径方向内方への複合パッケージＰの移動に対応して実施される固定カーブ１１に置換することを考えることもできる。
【００２１】
充填工程の後、複合パッケージＰは、シーリングジョー６Ａ、６Ｂの下に到達するように、更に内方に移動するのが好ましい。ここで、シーリング「Ｖ」が３つのステーションに亘って遂行される。
【００２２】
シールされる複合パッケージＰ内の不可避の空気成分を、その後の冷却時に最小にするため、充填後に複合パッケージＰのヘッドがシーリングされる間、パッケージング材料を依然として蒸気ノズル１２により加熱することができる。
【００２３】
最終ステーションでは、今充填されかつシールされたばかりの複合パッケージＰが、最後に、回転軸線Ｒの方向にもう一度変位され、ここで、パッケージ耳が既知の方法で取付けられる。完成された複合パッケージは、次に、開口７を通ってロータリマシン１から下方に取出され、搬送バンド（図示せず）に載って運び出される。
【００２４】
好ましい例では、製造サイクルには３６０°回転が必要である。充分に大きい寸法をもつロータリマシンでは、２×１８０°のダブル構成も可能であり、この場合には、各々が互いに直径方向に対向する２つの供給／搬出開口が設けられる。
【００２５】
ロータリ充填機は、従来使用されている間欠作動型充填機に比べて、組立体に対して静止している複合パッケージに対して全ての工程が遂行される点で優れている。従って、個々の工程に、より長い時間を得ることができ、このため、少ない発泡（充填工程）でかつより高い信頼性をもって、より強い（殺菌）を行うことができる。
【００２６】
個々の組立体３、４または５を複合パッケージＰ内に浸漬する必要がある場合には、これは、回転ユニットの上方のカーブコントローラ（シリンダカーブ）を用いる以外の何物をも要せずして行うことができる。
【００２７】
より良く図示するため、図３および図４のそれぞれ側面図および平面図には、殺菌チャンバ２内の個々の組立体の配置が示されている。
【００２８】
図５、図６および図７には、本発明による充填機の他の可能な実施形態が示されている。この場合には、シーリングユニットは、もはや実際のロータリマシンに配置されておらず、回転軸線Ｒの回りの予め設定された角度だけ回転できる環状セグメントのような形状を有するハウジング１３内に配置されている。この場合には、複合パッケージＰの殺菌、乾燥および充填は、上記に例示したロータリマシン１で遂行されるため、これらの反復説明は省略する。
【００２９】
図５には、本発明による充填機のこの実施形態の作動モードが、平面図で概略的に示されている。図示したこの好ましい例示実施形態では、ハウジング１３は３つのシーリングステーションを有し、これらの各シーリングステーションにはシーリングユニット６Ａ、６Ｂが設けられている。ロータリマシン１内で充填された複合パッケージは、ハウジング１３内へと半径方向外方に搬送され、この目的のため、ハウジング１３は、位置（１）で示すように、ロータリマシン１の周速度と同じ周速度で矢印１４の方向の方向に移動する。位置（２）には、シーリングユニット６Ａ、６Ｂが複合パッケージのシールを完了したこと、およびセグメント１３がロータリマシン１の回転に逆行して矢印１５の方向に更に移動する間に、複合パッケージのシーリングが遂行されたことが概略的に示されている。位置（３）では、シーリング工具６Ａ、６Ｂが再び移動され、パッケージング耳がシールされ、かつ回転方向が矢印１６の方向に再び逆転される。次に、位置（４）に示すように、上記工程が再び開始される。この位置（４）は、位置（１）と同じである。既に充填されている開放複合パッケージが半径方向に押しやられる間、完成した複合パッケージが、矢印の方向にハウジング１３から半径方向外方に搬送され、更に既知の方法で運び出される。
【００３０】
より良く理解できるように、図６および図７の斜視図には、シーリング方法がもう一度拡大して示されている。ここでも、環状セグメントのような形状をなすハウジング１３を無菌状態に維持するため、殺菌空気が、簡単に図示したライン１７を介して、複合パッケージの上方に配置された殺菌空気チャンバ１８内に吹込まれ、シーリング中にパッケージの内部に細菌が侵入することを信頼性をもって防止する。概略構成をより良く示すため、このような殺菌空気チャンバ１８は、図６の最も右側のステーションのみに示されている。図７の拡大図には、殺菌空気チャンバ１８が複合パッケージＰの全搬送路上に延びているところが示されている。この場合、ロータリマシン１から供給される殺菌空気は、同時にハウジング１３の内部に流入し、このため、ここにも過大圧力が存在する。
【００３１】
本願には考えられる２つの実施形態を示したが、本発明は図示の例示実施形態に限定されるものではない。この場合、複合パッケージの連続搬送中に、充填すべき複合パッケージのより長い滞在時間を得るため、有利な配置および適当に重畳される回転可能および／または直線移動可能なシーケンスを用いて、スペースの使用を管理できる機械を好都合に開発できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるロータリマシンを概略的に示す平面図である。
【図２】ロータリマシンの殺菌チャンバの拡大図であり、組立体を斜視図で示すものある。
【図３】図２の殺菌チャンバを概略的に示す側面図である。
【図４】図２の殺菌チャンバを示す平面図である。
【図５】本発明による充填機の他の実施形態を移動シーケンスで示す図面である。
【図６】他の充填機のシーリングセグメントを示す斜視図である。
【図７】図６の実施形態のシーリングユニットを示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    ロータリマシン
２    殺菌チャンバ
３    Ｈ２Ｏ２ノズル
４    過熱蒸気ノズル
６Ａ、６Ｂ  シーリングユニット（シーリング工具）
１２    蒸気ノズル
１３    ハウジング（セグメント）
１７    ライン
１８    殺菌空気チャンバ
【図１】
2006514596.tif 000003
【図２】
2006514596.tif 000004
【図３】
2006514596.tif 000005
【図４】
2006514596.tif 000006
【図５】
2006514596.tif 000007
【図６】
2006514596.tif 000008
【図７】
2006514596.tif 000009
【国際調査報告】
2006514596.tif 000010
2006514596.tif 000011
2006514596.tif 000012
2006514596.tif 000013
2006514596.tif 000014
2006514596.tif 000015