JP-2026514671-A - 流動性の製品が充填された複数の密封パッケージを形成する包装機
Abstract
包装機(1)は、複数の密封パッケージ(2)を形成するための装置であり、包装材料のウェブ(4)を搬送する搬送デバイス(5)と、隔離チャンバ(10)と、包装材料のウェブ(4)からチューブ(3)を形成するチューブ形成デバイス(13)と、密封デバイスと、充填デバイス(15)と、前進するチューブ(3)からパッケージ(2)を形成し、横方向に密封するように構成されるパッケージ形成ユニット(16)と、張力調整デバイス(32)と、搬送デバイス(5)及び/又は張力調整デバイス(32)及び/又はパッケージ形成ユニット(16)を制御し、チューブ(3)の前進速度を変化させるように構成される制御ユニット(17)と、を備える。
Inventors
- モナリ、マッティア
- フェラリーニ、フィリッポ
Assignees
- テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ
Dates
- Publication Date
- 20260513
- Application Date
- 20240410
- Priority Date
- 20230418
Claims (16)
- 流動性の製品が充填された複数の密封パッケージ(2)を形成するための包装機(1)であって、 包装材料のウェブ(4)を前進経路(P)に沿って搬送する搬送デバイス(5)と、 滅菌ガスを含む内部環境(11)と外部環境(12)を分離する隔離チャンバ(10)と、 長手方向の軸に沿って延在し、前記隔離チャンバ(10)内に少なくとも一部が配置され、使用時に、前進する前記包装材料のウェブ(4)からチューブ(3)を形成するように構成されたチューブ形成デバイス(13)と、 前記隔離チャンバ内に少なくとも一部が配置され、前記チューブ形成デバイスによって形成されたチューブを前記長手方向に密封するように構成された密封デバイスと、 前記チューブ(3)に流動性の製品を連続的に充填するように構成された充填デバイス(15)と、 使用時に、前進する前記チューブ(3)からパッケージ(2)を形成し、横方向に密封するように構成されたパッケージ形成ユニット(16)と、 前記ウェブ(4)の張力を制御するように構成された張力調整デバイス(32)と、 前記包装機(1)の動作を制御するように構成された制御ユニット(17)と、 を備え、 前記制御ユニット(17)は、前記チューブ(3)の前進速度を変化させるように、前記搬送デバイス(5)及び/又は前記張力調整デバイス(32)及び/又は前記パッケージ形成ユニット(16)を制御するように構成され、 前記制御ユニット(17)は、以下の制御を行うように構成され、 前進速度の第1変動、前記第1変動は、第1期間継続し、 前進速度の第2変動、前記第2変動は、第2期間継続し、 前記第1期間は、前記第2期間と異なり、 前記第1変動は、第1初期速度から第1目標速度への速度変動であり、前記第2変動は、第2初期速度から第2目標速度への速度変動であり、前記第1初期速度は、前記第2初期速度と異なり、及び/又は、前記第1目標速度は、前記第2目標速度と異なり、 前記制御ユニット(17)は、前記チューブ(3)の前進加速度が、前記第1変動及び前記第2変動の両期間中に、所定の加速度値に等しくなるように、前記搬送デバイス(5)及び/又は前記張力調整デバイス(32)及び/又は前記パッケージ形成ユニット(16)を制御するように構成される、 包装機(1)。
- 前記制御ユニット(17)は、前記搬送デバイス(5)及び/又は前記張力調整デバイス(32)及び/又は前記パッケージ形成ユニット(16)を制御するように構成され、前記第1目標速度に達した時点で前記チューブ(3)の前記前進加速度をゼロに減速するように構成される、 請求項1に記載の包装機(1)。
- 前記制御ユニット(17)は、前記搬送デバイス(5)及び/又は前記張力調整デバイス(32)及び/又は前記パッケージ形成ユニット(16)を制御するように構成され、 前記第1目標速度が前記第1初期速度より大きく、かつ前記第2目標速度が前記第2初期速度より大きい場合、又は、前記第1目標速度が前記第1初期速度より小さく、かつ前記第2目標速度が前記第2初期速度より小さい場合、 前記チューブ(3)が前記第1期間と前記第2期間の間に停止しない、 請求項1又は2に記載の包装機(1)。
- 前記第1変動の絶対値が前記第2変動の絶対値よりも大きく、かつ前記第1期間が前記第2期間よりも長い、 請求項1~3のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の変動に応じて、前記密封デバイスが供給する密封力を変更するように前記密封デバイスを制御するように構成され、 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の増加に応じて、前記密封デバイスから供給される密封力を増加させるように、及び/又は前記前進速度の減少に応じて前記密封デバイスから供給される密封力を減少させるように、前記密封デバイスを制御するように構成される、 請求項1~4のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の第1変動中及び前記前進速度の第2変動中に、前記密封デバイスによって供給される密封力と前記前進速度との比が一定となるように前記密封デバイスを制御するように構成される。 請求項5に記載の包装機(1)。
- 前記パッケージ形成ユニット(16)は、複数の作動アセンブリ(61)と、複数のカウンター作動アセンブリ(62)と、前記作動アセンブリ(61)及び前記カウンター作動アセンブリ(62)を搬送経路に沿って前進させるトラックと、を備え、 前記作動アセンブリ(61)及び前記カウンター作動アセンブリ(62)は、前記パッケージ(2)を形成するために前記チューブ(3)を成形、横方向に密封、及び横方向に切断するために互いに協働するように構成され、前記作動アセンブリ(61)及び前記カウンター作動アセンブリ(62)は、 前記チューブ(3)と接触し、前記パッケージ(2)の形状を少なくとも部分的に規定するように構成されたハーフシェル(63)と、 隣接するパッケージ(2)間の前記チューブ(3)を横方向に密封して横方向密封部(66)を得るように構成された、密封要素(64)又はカウンター密封要素(65)のいずれか一つと、 前記隣接するパッケージ(2)間の前記チューブ(3)を横方向に切断する、切断要素又はカウンター切断要素のいずれか一つと、 を備え、 前記制御ユニット(17)は、前記作動アセンブリ(61)の前記密封要素(64)を制御し、前記前進速度の変化に応じて前記密封要素(64)が供給する密封力を変更するように構成され、 前記制御ユニット(17)は、前記作動アセンブリ(61)の前記密封要素(64)から供給される密封力を、前記前進速度の増加に応じて増加させるように制御し、及び/又は、前記作動アセンブリ(61)の前記密封要素(64)から供給される密封力を、前記前進速度の減少に応じて減少させるように制御するように構成される、 請求項1~6のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 前記制御ユニット(17)は、前記作動アセンブリ(61)の前記密封要素(64)を制御するように構成され、前記前進速度の第1変動中及び前記前進速度の第2変動中において、前記密封要素(64)によって供給される密封力と前記前進速度との比が一定となるようにする。 請求項7に記載の包装機(1)。
- 前進する前記包装材料のウェブ(4)の少なくとも第1面に滅菌照射を行い滅菌する滅菌デバイスを含む滅菌装置を備え、 前記制御ユニット(17)は、前記滅菌装置が供給する滅菌照射の照射力を、前記前進速度の変動に応じて変更するように構成され、 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の増加に応じて、前記滅菌装置から供給される照射力の増加を制御し、及び/又は、前記前進速度の減少に応じて、前記滅菌装置から供給される照射力の減少を制御するように構成される、 請求項1~8のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の前記第1変動中及び前記前進速度の前記第2変動中に、前記滅菌装置から供給される照射力と前記前進速度との比が一定となるように前記滅菌装置を制御するように構成される、 請求項9に記載の包装機(1)。
- 前記パッケージ形成ユニット(16)から前記パッケージ(2)を受け取り、折り畳まれたパッケージを製造する折り畳みユニットを備え、前記折り畳みユニットは、供給ステーションから排出ステーションまで、折り畳み経路に沿って前記パッケージ(2)を連続的に供給するためのエンドレスコンベヤと、前記パッケージ(2)と周期的に協調して折り畳み作業を行う第1折り畳み手段と、前記パッケージ(2)と周期的に協調してさらなる折り畳み作業を行う第2折り畳み手段と、加熱デバイスと、を備え、 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の変動に応じて、前記折り畳みユニットの前記加熱デバイスによって供給される加熱力を変化させるように折り畳みユニットを制御するように構成され、 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の増加に応じて、前記折り畳みユニットの前記加熱デバイスによって供給される加熱力の増加を制御し、及び/又は、前記前進速度の減少に応じて、前記折り畳みユニットの前記加熱デバイスによって供給される加熱力の減少を制御するように構成され、 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の前記第1変動中及び前記前進速度の前記第2変動中において、前記折り畳みユニットの前記加熱デバイスから供給される加熱力と前記前進速度との比が一定となるように、前記折り畳みユニットの前記加熱デバイスを制御するように構成される、 請求項1~10のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 使用時に前記チューブ(3)内に配置され、前記チューブ(3)を第1空間(41)と第2空間(42)に分割するように設計された区切要素(40)を備え、前記第1空間(41)は前記内部環境(11)と流体接続しており、前記第2空間(42)は前記チューブの前進経路に沿って前記第1空間(41)の下流側に配置され、 使用時に、前記第2空間(42)に滅菌ガスを流入させて、前記第2空間(42)内の第2ガス圧力を、前記第1空間(41)内の第1ガス圧力よりも高くする加圧アセンブリ(43)を備え、 前記制御ユニット(17)は、前記前進速度の前記第1変動及び前記前進速度の前記第2変動において、前記加圧アセンブリ(43)を制御して前記第2ガス圧力を変化させるように構成される、 請求項1~11のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 前記パッケージ形成ユニット(16)が、前記チューブ(3)の前記前進速度の周期的プロファイルを生じさせるように周期的に動作するように構成され、さらに、前記包装機(1)は、前記前進経路(P)に沿って前記チューブ形成ユニット(13)の上流側に配置された張力調整デバイス(32)をさらに備え、前記張力調整デバイス(32)は、 主回転軸を中心に回転可能な主駆動ローラー(33)と、 前記主駆動ローラー(33)の主回転軸回りの回転を駆動するように構成された主駆動モーターと、 を備え、 前記制御ユニット(17)は、前記主駆動モーターを制御して前記主駆動ローラー(33)の角速度を周期的に変化させ、前記ウェブ(4)の前記前進速度が規定された周波数に従って繰り返すように構成される、 請求項1~12のいずれか一項に記載の包装機(1)。
- 流動性の製品が充填された複数の密封パッケージ(2)を形成する方法であって、 包装材料のウェブ(4)をウェブ前進経路(P)に沿って、搬送デバイス(5)を通過させて前進させるステップと、 長手方向の軸に沿って延在し、滅菌ガスを含む隔離チャンバ(10)の内部環境(11)内に少なくとも一部が配置されたチューブ形成デバイス(13)を介して、前記包装材料のウェブ(4)からチューブ(3)を形成するステップと、 前記チューブ(3)をチューブ前進経路(Q)に沿って前進させるステップと、 前記チューブ形成デバイス(13)によって形成された前記チューブを、前記隔離チャンバ(10)の前記内部環境(11)内に少なくとも一部が配置された密封デバイスにより、長手方向に密封するステップと、 充填デバイス(15)を介して前記チューブ(3)に流動性の製品を連続的に充填するステップと、 前記パッケージ形成ユニット(16)により、前進する前記チューブ(3)から前記パッケージ(2)を形成し、横方向に密封するステップと、 前記包装材料のウェブ(4)及び/又は前記チューブ(3)の張力を、張力調整デバイス(32)を介して制御するステップと、 を備え、さらに、 前記チューブ(3)の前記前進速度を、第1期間にわたって第1変動に従って変更するステップと、 前記チューブ(3)の前記前進速度を、第2期間にわたって第2変動に従って変更するステップと、 を備え、 前記第1期間は、前記第2期間と異なり、 前記第1変動は、第1初期速度から第1目標速度への速度変動であり、前記第2変動は、第2初期速度から第2目標速度への速度変動であり、前記第1初期速度は、前記第2初期速度と異なり、及び/又は前記第1目標速度は、前記第2目標速度と異なり、 前記チューブ(3)の前進加速度は、前記第1変動及び前記第2変動の両方において、所定の加速度値に等しい、 方法。
- 第1変動の後、前記チューブ(3)の前記前進速度を第1目標速度で一定時間保持するステップと、 第2変動の後、前記チューブ(3)の前記前進速度を第2目標速度で一定時間維持するステップと、 をさらに含む、請求項14に記載の方法。
- において、以下の条件を満たす方法: 前記第1初期速度はゼロであり、前記第2初期速度はゼロであり、前記第1目標速度及び前記第2目標速度はゼロと異なり、かつ互いに異なる、又は、 前記第1目標速度がゼロであり、前記第2目標速度がゼロであり、前記第1初期速度及び前記第2目標速度がゼロと異なり、かつ互いに異なる、 請求項14又は15に記載の方法。
Description
本発明は、流動性の製品、特に流動性の食品を充填した密封パッケージを製造する包装機に関する。 本発明はまた、流動性の製品、特に流動性の食品を充填した密封パッケージを製造する方法にも関する。 フルーツジュース、UHT(超高温処理)牛乳、ワイン、トマトソース等、多くの液体又は流動性の食品は、滅菌された包装材料から作られたパッケージで販売される。 典型的な例として、液体食品用の平行六面体形状の包装材料であるTetra Brik Aseptic(登録商標)が挙げられる。これは積層されたストリップ状包装材料をシールして折り畳むことで製造される。この包装材料は、紙等の基材層を両面に熱融着性プラスチック材料(例えばポリエチレン)の層で覆われた多層構造を有する。例えば、UHT牛乳等の長期保存用無菌包装の場合、包装材料は、酸素バリア層(例えば、アルミニウム箔)を備え、酸素バリア層が熱融着性プラスチック材料層の上に重ねられ、さらにその上に別の熱融着性プラスチック材料層が被覆され、最終的に食品と接触する包装の内面を形成している。 このような包装は、通常、包装材料のウェブを、滅菌装置を通過させて滅菌し、滅菌されたウェブを、滅菌状態を維持した隔離チャンバ(閉鎖された無菌環境)内で保持・搬送する全自動包装機で製造される。包装材料のウェブが隔離チャンバを通過する際に、ウェブは長手方向に折り畳まれ、チューブ形成ステーションで長手方向の接合部を有するチューブに密封され、その後、垂直方向にさらに供給される。 成形作業を完了するため、チューブは滅菌済み又は滅菌処理済みの流動性の製品、特に流動性の食品で充填され、包装機内のパッケージ形成ユニットにおいて垂直方向の前進中に、横方向の等間隔の断面沿いに横方向に密封され、その後切断される。 包装機内でピローパッケージが形成され、各ピローパッケージは長手方向の密封部、上部の横方向の密封部、及び下部の横方向の密封部を有する。 典型的な包装機は、ウェブ前進経路に沿って包装材料のウェブを前進させる搬送デバイスと、チューブ前進経路に沿ってウェブからチューブを形成するチューブ形成デバイスと、包装材料のウェブをチューブに形成する前に滅菌する滅菌装置と、隔離チャンバ内に少なくとも一部が配置され、前進する包装材料のウェブからチューブを形成し、チューブを長手方向に密封するチューブ形成・密封デバイスと、チューブに流動性の製品を充填する充填デバイスと、チューブの包装材料から個々のパッケージを形成し、横方向に密封し、切断するパッケージ形成ユニットと、を備える。 典型的な包装機には、チューブ、すなわちチューブを形成する包装材料の張力を制御する張力調整デバイスも備える。特に、チューブの張力を制御するため、張力調整デバイスを滅菌ステーションとチューブ形成ステーションの間に配置することが知られている。張力調整デバイスを備えた包装機の例は、本出願人の名義で出願された欧州特許出願EP3725692B1明細書及び欧州特許出願EP3725689B1明細書に開示される。 個々のパッケージを正確に形成するためには、チューブ内の流動性の製品によって提供される水圧が十分に高い必要がある。そうでなければ、不規則な形状のパッケージが得られる。通常、必要な水圧を提供するためのチューブ内の流動性の製品の柱は、ヒット位置(すなわち、形成、密封、切断アセンブリが前進するチューブと接触し始める位置)から少なくとも500mm上方に延びている。代替策として、本出願人名義の欧州特許出願EP3456638B1明細書には、使用時に滅菌ガスの流れをチューブ内に導き、チューブ内のガス圧力を適切な成形圧力に調整する加圧アセンブリを提供することを提案している。これにより、製品柱によって提供される必要な水圧が低減される。 公知の包装機は「定時間」原理に従って動作する。すなわち、包装機が起動されると、包装材料及び/又はチューブは、初期速度(例えば、0m/s)から目標速度まで、事前に規定された期間内に加速される(目標内容量に達するため)。目標速度は、形成するパッケージのフォーマット(サイズ及び/又は形状)に依存し得るため、パッケージのフォーマットに応じて、包装機は第1目標速度又は第1目標速度と異なる第2目標速度で動作させ得る。しかし、公知の機械では、目標内容量に達するための目標速度の値に関わらず、機械が初期速度から目標速度まで加速する時間は一定である。したがって、目標速度に達するための加速度の値は、目標速度の値に応じて変化する。この挙動により、様々な加速度が発生し、その結果、移行段階において、部品に作用する応力が変動する(特にパッケージのフォーマットに応じて加速度が変化する)。 本発明による包装機の概略図であり、明瞭化のために一部が省略される。図1の包装装置の詳細部分を拡大した図であり、明瞭化のために一部が省略される。従来技術における機械の過渡段階における動作を概略的に示す図であり、特に、縦軸は包装材料のウェブ及び/又はチューブの前進速度を表し、横軸は時間を表している。本発明による機械の過渡段階における動作を概略的に示す図であり、特に、縦軸は包装材料のウェブ及び/又はチューブの前進速度を表し、横軸は時間を表している。 番号1は、包装材料ウェブ4のチューブ3から、低温殺菌牛乳やフルーツジュース等の流動性の食品を密封したパッケージ2を製造する包装機全体を示す。特に、使用時、チューブ3は長手方向の軸に沿って延び、特に垂直方向の向きを有する。 包装材料のウェブ4は多層構造を有し、繊維材料(通常は紙)層を両面に熱融着性プラスチック材料(例えばポリエチレン)層で覆った構造である。 好ましくは、ウェブ4はさらに、ガス及び光遮断材層(例えばアルミニウム箔又はエチレンビニールアルコール(EVOH)フィルム)と、少なくとも第1熱融着性プラスチック材料層と第2熱融着性プラスチック材料層とを含む。ガス及び光遮断材層は、第1熱融着性プラスチック材料層の上に重ねられ、さらに第2熱融着性プラスチック材料層で覆われている。第2熱融着性プラスチック材料層は、最終的に食品製品と接触するパッケージ2の内面を形成する。 包装装置1によって製造された典型的なパッケージ2は、密封された長手方向の密封部と、一対の横方向密封部66、特に一対の上部横方向密封部66及び下部横方向密封部66(すなわち、パッケージ2の上部にある1つの密封部66と、パッケージ2の下部にある別の密封部66)とを備える。 図1において、包装機1は、ウェブ4を既知の方法でウェブ前進経路Pに沿って供給ステーションから成形ステーション9まで前進させる搬送デバイス5を備える。成形ステーション9では、使用時にウェブ4がチューブ3に成形される。搬送デバイス5は、チューブ3をチューブ前進経路Qに沿って前進させるように構成される。 包装機1は、内部環境11、特に滅菌された内部環境11を有する隔離チャンバ10を備え、内部環境11は滅菌ガス、特に滅菌空気が充填されており、外部環境12から分離される。 包装機1は、長手方向軸に沿って延在し、特に垂直方向に配置されたチューブ形成デバイス13を備え、特に形成ステーション9において、少なくとも一部、好ましくは全体が隔離チャンバ10内に配置され、使用時に前進するウェブ4からチューブ3を形成するように構成される。 包装機1は、隔離チャンバ10内に少なくとも一部が配置され、チューブ形成デバイス13によって形成されたチューブ3を長手方向に密封するように構成された密封デバイスを備える。 好ましくは、チューブ形成デバイス13は、ウェブ4をチューブ3に徐々に折り畳むように構成され、特に第1端部と第2端部を互いに重なり合わせることでチューブ3の長手方向の接合部を形成し、特にこの長手方向の接合部は、使用時に密封デバイスの作動により密封される。 好ましくは、搬送デバイス5は、チューブ3及びチューブ3の中間体をチューブ前進経路Qに沿って搬送するように構成されており、特に形成ステーション9からパッケージ形成ユニット16まで搬送する。特に、「チューブ3の中間体」とは、チューブ構造を得る前のウェブ4の任意の構成を指し、チューブ形成デバイス13によるウェブ4の折り畳みが開始された後の状態を含む。言い換えれば、チューブ3の中間部は、ウェブ4を徐々に折り曲げてチューブ3を得る過程で生じるもので、特にウェブ4の第1縁と第1縁の反対側の第2縁を互いに重ね合わせることで形成される。 好ましくは、チューブ形成デバイス13は、少なくとも2つの成形リングアセンブリ22を備え、特に、隔離チャンバ10(特に、内部環境11)内に配置され、互いに連携して、ウェブ4をチューブ3に徐々に折り曲げるように、特に、長手方向の接合部を形成するために、互いに端部を重ね合わせるように構成される。図示の具体的な例では、第1成形リングアセンブリ22は、第2成形リングアセンブリ22の下流側に、経路Qに沿って配置される。特に、第1及び第2成形リングアセンブリ22は、互いに間隔を置いて、互いに平行に配置される。さらに、第1及び第2成形リングアセンブリ22は、互いに同軸に配置され、チューブ形成デバイス13の長手方向の軸を規定している。 好ましくは、密封デバイスは、チューブ3と相互作用してチューブ3を長手方向に密封し、特に長手方向の接合部を密封するための密封ヘッド21を備える。特に、密封ヘッド21は、チューブ3の、特に接合部に沿って加熱するように構成される。密封ヘッド21は、誘導加熱、熱風、超音波、又はその他の手段により動作するタイプである。 好ましくは、密封デバイスは、チューブ3、特にチューブ3の実質的に重なり合った端部に機械的な力を加え、接合部に沿ってチューブ3を十分に密封するように構成された加圧アセンブリを含む。特に、加圧アセンブリは、接合部の反対側から機械的な力を加えるように構成された相互作用ローラーとカウンター相互作用ローラーを含む。使用時、接合部は相互作用ローラーとカウンター向相互作用ローラーの間に配置される。好ましくは、相互作用ローラーは、形成リングアセンブリ22によって支持される。 包装機1は、チューブ3に流動性の製品を連続的に充填する充填デバイス15を備える。 図1及び図2において、充填デバイス15は、充填パイプ27を備え、充填パイプ27は、包装される流動性の製品を貯蔵/供給するための流動性製品貯蔵タンクと流体接続される。 特に、充填パイプ27は、使用時に、流動性の製品をチューブ3に導くように構成される。好ましくは、充填パイプ27は、使用時にチューブ3内に少なくとも一部が配置され、流動性の製品をチューブ3に連続的に供給するように構成される。特に、充填パイプ27は、チューブ3内に延在する直線状の主パイプ部28を含む。 さらに具体的には、主パイプ部28は、互いに接続された(好ましくは取り外し可能な)上部セクション29と下部セクション30を備える。詳細には、下部セクション30は、使用時に流動性の製品をチューブ3に供給する出口開口部を備える。 包装機1は、使用時に、前進するチューブ3を成形し、横方向に密封し、切断してパッケージ2を形成するパッケージ形成ユニット16を備える。特に、パッケージ形成ユニット16は、経路Qに沿って、隔離チャンバ10、チューブ形成デバイス13及び密封デバイスの下流に配置される。 図2において、パッケージ形成ユニット16は、 - 複数の作動アセンブリ61(1つだけ図示される)と、複数のカウンター作動アセンブリ62(1つだけ図示される);及び - 作動アセンブリ61とカウンター作動アセンブリ62を搬送経路に沿って進めるように調整されたトラック(図示せず)、特に、作動アセンブリ61とカウンター作動アセンブリ62は、搬送経路に沿って周期的に前進する。さらに、作動アセンブリ61とカウンター作