(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動食品のパッケージを製造するための包装機械によって垂直下方へ給送される包装材料（４）のチューブ（３）に横方向シールを形成するシール装置であって、
前記チューブ（３）の対向両側に位置していて周期的かつ連続的に互いに離接する方向へ移動させられる第１および第２のジョー（８、９）と、
前記第１および第２のジョー（８、９）のそれぞれに支持され、互いに協働してチューブ（３）をその等間隔の横断シール・バンド（６）に沿ってグリップして、枕形状のパック（７）の形態のシールされたパッケージを形成する超音波シール装置（１０）およびアンビル（１１）とを含み、
前記超音波シール装置（１０）は、前記第１のジョー（８）に支持されたボックス形本体（２８）と前部形成部分（３０）とを有するケーシング（１６）と、一部が前記ボックス形本体（２８）に収容された少なくとも１つの超音波振動発生器（１８）とを備え、該超音波振動発生器（１８）は、前記前部形成部分（３０）によって保持されたヘッド（２５）を有し、そのヘッドが前記ボックス形本体（２８）に隣接する位置からアンビル（１１）へ向けて延び、アンビル（１１）と協働して前記シール・バンド（６）をシールするようになっており、
また、前記前部形成部分（３０）は、前記ボックス形本体（２８）に隣接する位置からからアンビル（１１）へ向けて突出し、アンビル（１１）と協働してチューブ（３）を前記枕形状のパック（７）の形態に折り曲げる上側および下側の折り曲げプレート（４２，４３）を備えており、
前記上側および下側の折り曲げプレート（４２，４３）は、それぞれ前記ヘッド（２５）の上下面を覆うように配列されていて該ヘッド（２５）を保護しており、また、前記上側および下側の折り曲げプレート（４２，４３）のうちの少なくとも上側の折り曲げプレート（４２）が取り外し可能であることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記アンビル（１１）に中央水平間隙（１４）が形成され、その中央水平間隙（１４）内にナイフ（１５）がスライド可能に収容されていて、該ナイフ（１５）が該中央水平間隙（１４）を通して該アンビル（１１）から突出して枕形状のパック（７）の形態のシールされた前記パッケージを前記シール・バンド（６）に沿って個々のパッケージに切断するようになっており、また、超音波振動発生器（１８）に、前記中央水平間隙（１４）に整合して、前記アンビル（１１）から突出する前記ナイフ（１５）を受け入れる中央水平スロット（３３）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシート状包装材料で作られた流動食品のパッケージをシールする超音波シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に本発明は、それに限定されるわけではないが、シート状包装材料の連続充填されるチューブから作られるパッケージの成形およびシールを行うユニットに好ましく適用される。
【０００３】
フルーツ・ジュース、低温殺菌またはＵＨＴ（超高温処理）ミルク、ワイン、トマト・ソースなどの多くの流動食品は、殺菌した包装材料で作られたパッケージにて販売されている。
【０００４】
そのような典型的なパッケージは、テトラ・ブリック・アセプティック（登録商標）として知られた液体または流動食品用の平行六面体形状のパッケージであり、そのパッケージは積層した包装材料のウェブを折り曲げ且つシールして形成される。積層包装材料は、繊維質材料の層、例えばポリエチレンの熱密着性プラスチック材料で両面を被覆された紙を含み、またＵＨＴミルクのような長期保存食品用の無菌パッケージの場合には、最終的にパッケージ内食品に接触されるパッケージ材料の面は、酸素バリヤ材料の層、例えばアルミニウムまたはエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）のシートも有し、これはさらに多数の熱密着性プラスチック材料の層で被覆される。
【０００５】
知られているように、このようなパッケージは全自動包装機械で作られ、その機械ではウェブ給送される包装材料から連続チューブが形成され、その包装材料ウェブは包装機械自体において例えば過酸化水素溶液のような化学殺菌剤殺菌を付与することで殺菌され、殺菌剤は殺菌後に例えば加熱して蒸発させることで包装材料の表面から取り除かれ、またこのように殺菌された包装材料ウェブは閉じた無菌環境の中に保持され、折り曲げ且つ長手方向にシールされて垂直チューブを形成する。
【０００６】
チューブは殺菌されたまたは無菌処理済みの食品を頂部から充填され、２組のジョーによって等間隔の横断部分にてグリップされる。さらに詳しくは、２組のジョーはチューブに対して周期的に連続して作用し、チューブの包装材料をシールし、またそれぞれの横断シール・バンドで互いに連結された枕形状パックが連続したストリップを形成する。
【０００７】
枕形状パックはそれぞれのシール・バンドを切断することで分離され、またその後最終折り曲げステーションへ給送され、そこで最終的な平行六面体形状に機械的に折り曲げられる。
【０００８】
バリヤ材料としてアルミニウムの層を有する無菌パッケージの場合、チューブの横断面部分は、通常、そのアルミニウムの層に損流を誘起させることで熱密着性プラスチック材料を局部的に溶融させてシールされる。
【０００９】
特に、各組の一方のジョーは非導電性材料で作られた主本体と、主本体内の面座に収容された誘導子とを含み、他方のジョーは弾性材料、例えばゴムで作られた押圧パッドを含む。
【００１０】
関係する１組のジョーがチューブのまわりをグリップしたときに誘導子が付勢され、プラスチック製のカバー材料をシールすることでチューブの横断面部分をシールする。
【００１１】
アルミニウム層のないパッケージの場合、または他の導電性材料の場合、チューブの横断面部分は、通常、包装材料の内部を局部的に加熱するためにホット・プレートを使用してシールされる。
【００１２】
さらに詳しくは、一方のジョーがホット・プレートを備え、他方のジョーは通常は１つ以上の弾性材料の押圧パッドを有する。このシール方法は「ホット・プレート」シールと称されるが、ホット・プレートと包装材料とを比較的長い時間接触させることが必要となる。
【００１３】
包装材料の局部的な溶融を促進するために、またこのようにしてパッケージの生産量を増やすために、超音波シールの使用が増えており、これは一方のジョーが担持する超音周波数での機械的振動を発生する装置（以下に簡単に「超音波装置」と称する）と、反対側のジョーで担持され、堅い支持面として作用するアンビルとによって実施されるのであり、包装材料のチューブはその超音波装置およびアンビルの間にグリップされて２つの対面する材料壁を互いに接触且つ圧縮し、また超音波振動が材料を加熱して熱可塑性材料を溶融し、チューブ壁をシールする。
【００１４】
さらに詳しくは、超音波装置は外側ケーシングと、ケーシングに収容された例えばＥＰ−Ａ−０６１５９０７に記載の形式の１つ以上の超音波振動発生装置と、一対の直角壁または折り曲げプレートとを含む。折り曲げプレートはケーシングの前部を閉じて前部開口を形成し、この開口を通して発生器は材料と協働する。折り曲げプレートは、シール作動時に形成される汚れ且つ溶融した熱可塑性材料に対する超音波振動発生器すなわちソノトロード（sonotrodes）の安全保護を果たし、ジョーと材料との接触状態を定め、このようにしてパッケージの幾何形状を定めることを補助する。
【００１５】
しかしながら汚れ且つ溶融した熱可塑性材料は前部開口を通してジョーの内部に付着する傾向をさらに示し、したがって周期的な清浄作業が不可欠である。
【００１６】
上述した形式の知られているジョーは幾つかの欠点を有す。
【００１７】
第１に、ソノトロードの清浄作業は折り曲げプレートの完全な取り外しを必要とし、これは生産環境のもとでは実施できない。したがって、研究施設の状況のもとに熟練した者の助けを得て装置を完全に取り外すことが必要となる。
【００１８】
例えば材料から突出するキャップのような予め取り付けられる開口装置を備えたパッケージを製造する場合、折り曲げプレートの１つは開口装置との干渉を防止するために、製造される特定形式のパッケージに応じて形状を定められねばならない。したがって、製造変更の場合には、全装置を取り外して交換しなければならない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、既知の装置に典型的に存在する前述した欠点を解消するように設計された超音波シール装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば請求項１に記載されたような超音波シール装置が提供される。
【００２１】
添付図面を参照し、例を挙げて本発明の好ましい非制限的な実施例が説明される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、例えば低温殺菌またはＵＨＴ（超高温処理）ミルク、フルーツ・ジュース、ワインなどの流動食品２の、シールしたパッケージを生産する包装機械のための成形および横断シール・ユニットを全体的に示す。
【００２３】
チューブ３は、熱密着性シート材料のウェブを長手方向に折り曲げてシールすることで知られたようにユニット１の上流で形成され、包装するために殺菌されたまたは無菌処理済みの食品２を頂部から連続的に充填され、そしてユニット１を通る垂直移送路Ｐに沿って下方へ充填方向に給送される。
【００２４】
ユニット１は２つの成形およびシール組立体５（図１には１つだけ示される）を含み、この組立体は周期的且つ連続して包装材料のチューブ３と相互に作用してそのチューブを等間隔の横断シール・バンド６に沿ってグリップし、バンド６に沿って超音波シールを行って連続した枕形状のパック７を形成し、その後切断して枕形状のパックを切り離す。
【００２５】
本発明を明確に理解するために必要であるとするだけで本明細書に記載した各組立体５は、チューブ３の反対両側に配置された実質的に２つのジョー８，９を含み、ジョーは本発明による超音波シール装置１０と、アンビル１１（図２）とをそれぞれ含む。
【００２６】
アンビル１１は、ジョー９に固定され且つ前部に互いに平行な水平上部リブ１２と水平下部リブ１３とを有するバーで実質的に形成されている。アンビル１１はまたリブ１２とリブ１３との間に位置し且つナイフ１５の座を形成する中央水平間隙１４を含み、ナイフ１５は横断シール・バンド６に沿ってチューブ３を切断するためにスライド可能に且つ周知の作動装置（図示せず）で制御されて収容される。
【００２７】
装置１０は２つのフランジ１７でジョー８に固定されたケーシング１６と、多数、例えば３つ、の並べられてケーシング１６に収容された超音波振動発生器すなわちソノトロード１８とを含む。
【００２８】
さらに詳しくは、ソノトロード（図４）はＥＰ−Ｂ−６１５９０７に記載された形式であることが好ましく、節面を定める中間フランジ２４を含み、このフランジの一方の側には軸線方向にテーパー形のヘッド２５がフランジから延在し、また反対側には２つの間隔を隔てた反作用錘２６が延在し、反作用錘の間に圧電励起装置２７が備えられている。
【００２９】
ケーシング１６はボックス形本体２８を実質的に含み、本体は多数の凹部２９が並べて備えられ、各々の凹部はそれぞれのソノトロード１８の反作用錘および装置２７を収容している。ケーシング１６はまた、パッケージを形成するときにチューブ３と相互に作用する前部形成部分３０と、前部開口３１とを含み、この開口を通してそれぞれ並んで同一面をなすヘッド２５の前部シール面３２が外方へ向いている。
【００３０】
シール作動が完了されてシール・バンド６を切断するときにナイフ１５を受け入れるための中央スロット３３によって面３２は長手方向に２つのバンド３２ａ，３２ｂに分けられている。
【００３１】
ソノトロード１８はそれぞれの中間フランジ２４によってケーシング１６に固定され、中間フランジ２４は本体２８に形成されてそれぞれの凹部２９を取り囲むそれぞれの環状凹部３５に収容され、また形成部分３０によって軸線方向の保持が行われ、中間フランジ２４の残留振動の全てを吸収するために保持リング３４を介在させて保持されることが好ましい。さまざまな個数の較正シム３７（図４）が形成部分３０と本体２８との間に配置される。
【００３２】
部分３０は上側の直角アングル部材３８と下側の直角アングル部材３９で形成されており、これらの部材は、使用において包装材料のチューブ３の移送路Ｐに直角である本体２８の対称水平中央面αに沿って組み合わされる。
【００３３】
さらに詳しくは、直角アングル部材３８，３９はそれぞれ実質的に平坦なフランジ４０，４１を含み、これらのフランジはケーシング１６の前部に固定され、また上述したようにソノトロード１８を軸線方向に保持する。また直角アングル部材３８，３９はそれぞれの折り曲げプレート４２，４３を含み、それらのプレートはそれぞれのフランジ４０，４１から前方へ突出し、面αと平行且つヘッド２５の横方向に延在し、またヘッド２５を保護し、チューブ３と相互作用してパッケージを形成する。
【００３４】
下側の部材３９は一体部材であり、すなわち折り曲げプレート４３がフランジ４１と一体化されている。
【００３５】
本発明によれば、上側の折り曲げプレート４２は取り外し可能である。さらに詳しくは、上側の折り曲げプレート４２は実質的に長方形且つ平坦であり、２つの横方向支持部材４５と、上側のフランジ４０から前方へ向かって突出し且つソノトロード１８のヘッド２５の間に位置された２つの実質的に梁状の中間支持部材４６との上におかれる。
【００３６】
製造されるパッケージが突出する開口装置４７（図１）に嵌合されるならば、折り曲げプレート４２の外面４８は同じ形状の凹部４９を同じ位置に含み、成形作動時に開口装置４７を受け入れることが好ましい。
【００３７】
実際の使用において、各成形組立体５のジョー８，９は知られているように周期的に作動され、各サイクルは装置１０とアンビル１１との間にチューブ３をグリップする段階と、ヘッド２５の前部部分３２のバンド３２ａ，３２ｂに沿ってシール作業を十分に実施できるようにするために移送路Ｐの部分に沿って接近した位置にジョー８，９を送る段階と、切断作業の段階と、チューブ３を解放するためにジョー８，９を開離させる段階と、ジョー８，９を次のサイクルに備えて上方の開いた位置へ戻すように送る段階とを含む。
【００３８】
例えば汚れやシール作業時に形成された溶融した熱可塑性材料の痕跡を除去するために、ソノトロード１８のヘッド２５のクリーニングは、簡単に折り曲げプレート４２を取り外すことで迅速且つ容易に行われる。折り曲げプレート４２はまた、例えば凹部４９のないプレート、または異なる形式の開口装置を受け入れるための別の形状の凹部を有するプレートと交換できる。
【００３９】
既知の装置と相違して、プレート４２はシール装置全体を取り外すことなく、また特にソノトロード１８をケーシングから取り外すことなく、取り外しまたは交換することができる。さらに、生産環境においてこれを行うことができ、したがって保守および工具代えの時間、および製造を変更する場合の費用を減少でき、ならびに機械の停止による生産損失を減少できる。
【００４０】
しかしながら特許請求の範囲に記載された範囲から逸脱せずに、本発明による装置１０を変化できることは明白である。特に、下側の折り曲げプレート４３を単独で、または一緒に取り除くことができる。またソノトロード１８は何れの形式、形状のものが、また何れの個数も使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流動食品を包装する機械の成形およびシール・ユニットの概略的な部分的に駄目とした立面図を示す。
【図２】シール・ユニットの一部を形成し、本発明によるシール装置を含むシール組立体の斜視図を示す。
【図３】図２のシール装置の拡大した斜視図を示す。
【図４】図３の装置の分解斜視図を示す。
【符号の説明】
１  ユニット
２  流動食品
３  チューブ
５  成形およびシール組立体
６  横断シール・バンド
７  パック
８，９  ジョー
１０  超音波シール装置
１１  アンビル
１２  水平上部リブ
１３  水平下部リブ
１５  ナイフ
１６  ケーシング
１８  ソノトロード
２６  反作用錘
２７  圧電励起装置
２８  本体
２９  凹部
３０  前部形成部分
３１  前部開口
３２  前部シール面
３３  中央スロット
３５  環状凹部
３７  較正シム
３８，３９  直角アングル部材
４０  フランジ
４２，４３  折り曲げプレート
４５  支持部材
４７  開口装置
４８  外面
４９  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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