專利名稱：包裝及填充裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包裝及填充裝置，其針對每個容器橫向密封并且切斷填充有液體 食品的管狀包裝材料從而制造容器。
背景技術(shù)：
當生產(chǎn)具有例如牛奶、礦泉水、茶、汁、湯、酒等液體食品的包裝容器時，使用了幅 帶狀疊層包裝材料，包裝容器通過用熱密封、超聲波密封等對疊層包裝材料進行密封來形 成。例如，在包裝及填充裝置中，首先將條帶接合在幅帶狀疊層包裝材料的邊緣上，疊層包 裝材料形成為管狀形狀，疊層包裝材料的兩緣與保護縱向密封部的內(nèi)側(cè)端面的條帶被從所 述管的內(nèi)側(cè)推壓，并且利用縱向密封裝置沿著縱向方向(長度方向)密封，液體食品填充的 管狀疊層包裝材料由橫向密封裝置沿著橫向方向密封，并且切斷，從而形成枕狀的預(yù)成形 容器，該預(yù)成形容器形成為預(yù)定的形狀，從而完成包裝容器。圖3是表示包裝及填充裝置的一個示例的示意透視圖。一卷幅帶狀疊層包裝材料 1裝填到包裝及填充裝置中。疊層包裝材料1包括紙基材和疊層在紙基材的兩側(cè)上的聚乙 烯薄膜的撓性疊層體。必要時在紙基材與該薄膜之間疊層鋁箔、阻氣性樹脂等的阻擋層。預(yù) 先在相應(yīng)于包裝容器14的表面的部分上印刷裝飾。展開的疊層包裝材料1用輸送機構(gòu)的進給器連續(xù)地輸送，并且通過轉(zhuǎn)向輥和調(diào)節(jié) 輥輸送到條帶粘貼裝置3，利用條帶粘貼裝置沿著疊層包裝材料1的一個邊緣附接條帶2。必要時，利用拉環(huán)粘貼裝置在疊層包裝材料1上附接拉環(huán)。疊層包裝材料1被輸 送到殺菌槽4，并且在殺菌槽4中用過氧化氫等殺菌液殺菌。疊層包裝材料1輸送到氣刀5 以便由氣刀5干燥，并且運送到無菌室40的內(nèi)部。疊層包裝材料1通過成形環(huán)6、其他成形 環(huán)逐漸變形為管狀形狀。疊層包裝材料1由來自縱向密封裝置的預(yù)熱機構(gòu)8的熱空氣預(yù)熱，以沿長度方向 密封，從填充導(dǎo)管7的底端將液體食品填充到管狀疊層包裝材料1內(nèi)。圖4示出了從填充導(dǎo)管將液體食品填充到管狀包裝材料內(nèi)直到預(yù)定液面并進行 控制的模式的示例。填充導(dǎo)管7的垂直部分向下延伸。向上部分連接到控制閥32。在填充導(dǎo)管7的垂直部分的外側(cè)周向地設(shè)置有圓柱 狀浮管34。在液體中浮動的浮管34位于管狀包裝材料1與填充導(dǎo)管7之間，并且在上下 方向上能夠自由移動地置于填充導(dǎo)管7的垂直部分的外表面上。在浮管11中安裝了待檢 測物體35 (磁鐵、發(fā)送器或標簽)。在管1的外部設(shè)置有檢測器31。檢測器31將與待檢測 物體之間的信號的強弱變化轉(zhuǎn)換為電流，并且輸出電信號。當液面等于或超過預(yù)定高度時， 將停止信號輸出至控制部33，并且當液面等于或低于預(yù)定高度時，將開啟信號輸出至控制 部33。在填充導(dǎo)管7的水平部分設(shè)置了電磁式流量控制閥32，電磁式流量控制閥32由控 制部33控制。液面被控制在預(yù)定高度。管狀疊層包裝材料1由輥引導(dǎo)并被運送到橫向密封裝置10中，且被夾住以沿橫向方向密封。用刀等將橫向密封的疊層包裝材料切斷，從而形成枕狀的預(yù)成形容器13。圖5示出了橫向密封裝置10的詳細局部剖視圖。在這個實施例中，管狀包裝材料1 在被向下運送相應(yīng)于僅一個包裝容器的長度的距離的同時，其由成形翼部對41和41保持， 并成形為近似容器形狀，管狀包裝材料由密封鉗口對10a、IOa和相對鉗口對11、11保持，通 過沿橫向進行橫向密封來形成兩個橫向密封區(qū)域。利用刀42將相連的枕狀預(yù)成形體的密 封區(qū)域的中部切斷，從而形成分離的枕狀預(yù)成形體13。預(yù)成形容器13由最終成形設(shè)備15輸送并成形為最終的形狀，從而生產(chǎn)出填充液 體食品的包裝容器14。在填充導(dǎo)管的示例中，填充導(dǎo)管是固定的，環(huán)繞填充導(dǎo)管的氣阱(中空空間)被密 封，當包裝及填充裝置工作時，包括對包裝材料的管內(nèi)的液體食品的運動進行緩沖的緩沖 構(gòu)件。(參考專利文獻4) 日本實用新型公開NO. 1-82102 [專利文獻2] 日本專利公開NO. 10-167207 [專利文獻3] 日本專利公開NO. 2004-098648 [專利文獻4] 日本專利公開NO. 11-49105
然而，在橫向密封裝置中，管狀包裝材料在被向下運送的同時，其由兩對成形翼部保持 以成形為近似容器形狀，同時它由密封鉗口和相對鉗口保持，以在橫向方向上橫向地被密 封，這時需要利用所述成形翼部、密封鉗口和相對鉗口強力地按壓包裝材料。當液體內(nèi)容物 的液面設(shè)定得比橫向密封裝置的位置高得多時，液體水壓(壓力)增大，并且其成為成形和 橫向密封的阻力(抗力)。這樣有被高速動作并強力按壓的硬成形翼部、密封鉗口和相對鉗 口刮傷包裝材料表面(容器產(chǎn)品的外觀表面)的危險。另外，由于高的內(nèi)部壓力，從而存在在成形的包裝材料的密封部分產(chǎn)生破損、破 裂、斷裂等的危險。而且，因為成形翼部、密封鉗口和相對鉗口通過包裝材料從兩側(cè)高速地強力按壓 內(nèi)容物液體，所以內(nèi)容物液體被快速地向上推動從而導(dǎo)致回流，并且液面變化和振動，從而 變得難以控制液面。當設(shè)置包括氣阱的緩沖構(gòu)件來緩和管內(nèi)的液體食品的快速回流時，由于包裝及填 充裝置的動作，使得氣阱的尺寸逐漸變小，緩沖能力下降，因此需要保持緩沖能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包裝及填充裝置，其中高速運轉(zhuǎn)的成形裝置和橫向密 封裝置不會刮傷包裝容器的外觀表面，并且由于成形和橫向密封從兩側(cè)高速強力的按壓導(dǎo) 致的液面的變動和振動減小，因此容易控制液面。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種包裝及填充裝置，其中高速運轉(zhuǎn)的成形裝置和 橫向密封裝置高效、穩(wěn)定且自動地運轉(zhuǎn)。并且，本發(fā)明的目的在于提供一種包裝及填充裝置，其控制并保持緩和管內(nèi)的液 體食品的快速回流的緩沖能力，并且能夠高效、穩(wěn)定且自動地運轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的包裝及填充裝置中，幅帶狀包裝疊層材料成形為管狀，管狀包裝材料 在包裝材料的兩端沿著縱向方向縱向地密封，液體食品填充到管狀包裝材料中直到預(yù)定位置的液面，當管狀包裝材料在液面下被密封鉗口和相對鉗口高速地保持時，管狀包裝材料 通過使用密封鉗口和相對鉗口沿著橫向方向加熱和按壓來橫向地密封，管狀包裝材料在橫 向密封區(qū)域被切斷，從而制造出包裝容器，其特征在于
所述包裝及填充裝置具有壓力緩沖性壓力凸緣和診斷機構(gòu)，所述壓力凸緣設(shè)置在管狀 包裝材料內(nèi)的液面下并且在橫向密封位置的上方，并且包括對液體食品的運動進行緩沖的 無菌氣體空間，所述診斷機構(gòu)檢測通過用密封鉗口和相對鉗口夾持而產(chǎn)生的振動以根據(jù)檢 測到的振動診斷無菌氣體的剩余量。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述振動是液面的特定振動，并且診斷機構(gòu)根據(jù)振動 的頻率和振幅診斷無菌氣體的剩余量。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力凸緣包括筒狀主體以及所述主體上部的頂 板，并且設(shè)置在填充導(dǎo)管的外周，在上部形成有無菌氣體空間的壓力緩沖部分。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力緩沖部分包括設(shè)置在所述主體的頂板下的彈 性膜、以及填充在形成于所述彈性膜與所述頂板之間的空間中的無菌氣體。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力緩沖部分包括設(shè)置在所述主體的頂板下的彈 性袋、以及填充在所述彈性袋中的無菌氣體。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述振動是所述管的特定振動。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，壓力凸緣包括筒狀主體以及所述主體的上部的頂板， 并且設(shè)置在填充導(dǎo)管的外周，在上部形成有無菌氣體空間的壓力緩沖部分。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，位移計檢測所述振動。發(fā)明效果
本發(fā)明的包裝及填充裝置將幅帶狀包裝疊層材料成形為管狀，沿著縱向方向在包裝材 料的兩端縱向地密封管狀包裝材料，用液體食品填充管狀包裝材料直到預(yù)定位置的液面， 當管狀包裝材料在液面下由密封鉗口和相對鉗口高速地保持時，通過使用密封鉗口和相對 鉗口沿著橫向方向加熱和按壓來橫向地密封管狀包裝材料，在橫向密封區(qū)域中切斷管狀包 裝材料，從而制造出包裝容器。因為是在填充有液體食品的幅帶狀包裝材料的液面之下的 橫向密封，所以在容器內(nèi)沒有沒用的空氣，有助于保質(zhì)，但是在沿著橫向方向的橫向密封 時，當從兩側(cè)高速地按壓內(nèi)容物液體時，內(nèi)容物液體被從下方推出而會回流。在本發(fā)明的這些特征中，壓力凸緣設(shè)置在管狀包裝材料內(nèi)的液面下并且在橫向密 封位置的上方。通過使用密封鉗口和相對鉗口高速地保持，使得從下方推出的液體及其壓 力分別移動和傳播到所述壓力凸緣。因為壓力凸緣包括具有壓力緩沖能力的無菌氣體空間，所以被從下方推出的液體 及其壓力分別由壓力緩沖性無菌氣體吸收和緩沖。被從下方推出的液體及其壓力不會到達壓力凸緣的上方，并且能夠容易地控制液 面，而沒有液面的變動和擺動。另外，因為在液面下方接近橫向密封位置處具有緩沖區(qū)域，因此能夠減小抵抗成 形和橫向密封的動作的阻力(抗力)，并且甚至在成形翼部、密封鉗口和相對鉗口的高速運 轉(zhuǎn)和強烈撞擊中，包裝材料的表面也不會受到破壞。另外，在成形的包裝材料的密封部分沒有由于高的內(nèi)部壓力而產(chǎn)生破損、破裂、斷 裂等的危險。
在本發(fā)明的特征中，檢測通過用密封鉗口和相對鉗口夾持而產(chǎn)生并在液體食品中 傳播的振動。振動頻率和振動振幅依賴于作為傳播介質(zhì)的液體食品的狀態(tài)而受影響。在作 為傳播介質(zhì)的液體食品中，具有在壓力凸緣內(nèi)的無菌氣體空間，并且振動頻率和振動振幅 依賴于無菌氣體空間的容積而被改變。在本發(fā)明的特征中，診斷機構(gòu)根據(jù)振動診斷無菌氣 體的剩余量。因為能夠通過診斷機構(gòu)來估計無菌氣體的剩余量(容積)，因此能夠根據(jù)診斷的結(jié) 果，在包裝及填充裝置的運轉(zhuǎn)停止之后供應(yīng)無菌氣體，或者在包裝及填充裝置的運轉(zhuǎn)期間 供應(yīng)無菌氣體，并且能夠通過無菌氣體量的減少來預(yù)先防止緩沖能力的降低。根據(jù)本發(fā)明，緩和管內(nèi)的液體食品的快速回流的緩沖能力得到控制并且得到維 持，包裝及填充裝置得以高效、穩(wěn)定以及能夠自動化地運轉(zhuǎn)。在本發(fā)明優(yōu)選實施例的特征中，檢測由于用密封鉗口和相對鉗口夾持而產(chǎn)生的液 面的特定振動，并且根據(jù)特定振動的頻率和振幅診斷無菌氣體的剩余量。通過液面下的密封鉗口和相對鉗口，當以高速夾持/夾住例如每小時成形15000 個容器時，管狀包裝材料以每秒4. 2個容器的比例被夾持，即每秒4. 2次。另外，在每小時 20000個容器時，每秒是夾持5. 6次。在每秒夾持4. 2次的示例中，由夾持產(chǎn)生的液面的振 動估計為4. 2Hz的特定振動頻率。在本發(fā)明中，檢測上述特定振動。關(guān)于振動，發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明中具有特定頻率的特定振動的振幅依賴于無菌氣體的壓 力緩沖性能的降低而變化。在本發(fā)明中，無菌氣體的剩余量是根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)來診斷的。根據(jù)無菌氣體剩余量 的可能估計，能夠通過基于警報器的手動操作和自動化來有效地再填充、供應(yīng)和增加無菌 氣體，并且以高速工作的成形裝置和橫向密封裝置能夠被高效、穩(wěn)定并且能夠自動化地運 轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力凸緣包括筒狀主體以及所述主體上部的頂 板，并且設(shè)置在所述填充導(dǎo)管的外周，在上部形成有所述無菌氣體空間的壓力緩沖部分。壓力凸緣不妨礙填充導(dǎo)管的設(shè)置，并且能夠有效地利用管狀包裝材料內(nèi)的空間。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力緩沖部分包括設(shè)置在所述主體的頂板下的彈 性膜、以及填充在形成于所述彈性膜與所述頂板之間的空間中的無菌氣體。當緩沖構(gòu)件是 無菌氣體時，氣體容易壓縮/膨脹來顯示緩沖功能。液體的振動/流動可能會導(dǎo)致由散失 和飛散帶來的氣體減少的危險，以及由于氣泡/溶解氣體從填充液體的分離而帶來的氣體 增加，但是能夠通過彈性膜將無菌氣體量保持恒定。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力緩沖部分包括設(shè)置在所述主體的頂板下的彈 性袋、以及填充在所述彈性袋中的無菌氣體。當緩沖構(gòu)件是無菌氣體時，氣體容易壓縮/膨脹來顯示緩沖功能。液體的振動/ 流動可能會導(dǎo)致由散失和飛散帶來的氣體減少的危險，以及由于氣泡/溶解氣體從填充液 體的分離而帶來的氣體增加，但是能夠通過彈性袋將無菌氣體量保持恒定。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述裝置包括診斷機構(gòu)，該診斷機構(gòu)檢測通過用密封 鉗口和相對鉗口夾持/夾住而產(chǎn)生的振動，以根據(jù)檢測到的振動診斷無菌氣體的剩余量。當無菌氣體量減少并且壓力緩沖能力降低時，能夠檢測減少的量，并再填充無菌 氣體，且精確而有效地恢復(fù)壓力緩沖能力。
在圖8中示出管的振動量與無菌氣體的剩余量的相關(guān)。在圖8的線圖中，縱軸表 示管的振動量，而橫軸表示運行時間，并且在箭頭所示的時刻再填充無菌氣體。隨著所述裝 置的運轉(zhuǎn)時間，管的振動量增大，通過在箭頭所示時刻再填充無菌氣體，使管的振動量回到 最小。示出了管的振動量與無菌氣體的剩余量之間的相關(guān)。情況得到理解。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述壓力凸緣包括筒狀主體以及所述主體上部的頂 板，并且設(shè)置在所述填充導(dǎo)管的外周，在上部形成有所述無菌氣體空間的壓力緩沖部分。在填充導(dǎo)管的外周，能夠進行有效的配置。能夠制作具有導(dǎo)管和頂板的簡單構(gòu)造。 因為在上端形成有包含無菌氣體的壓力緩沖部分，因此能夠簡單地再填充無菌氣體。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，位移計例如激光位移計檢測通過用密封鉗口和相對鉗 口夾持而產(chǎn)生的管的振動。在這個實施例中，振動作為振幅檢測。檢測由位移計來執(zhí)行。當物體從一個位置移動到另一個位置時，位移傳感器(或位移計)測量移動距離。 測量移動距離(位移量)的系統(tǒng)包括通過使用磁場和光以及聲波的介質(zhì)的非接觸類型、和接 觸類型的位移傳感器，例如刻度表、差分變壓器，即光學(xué)式、超聲波式、激光(聚焦式)等。在本發(fā)明的更優(yōu)選實施例中，根據(jù)填充的液體食品的種類、包裝材料的種類及其 規(guī)格，能夠預(yù)先確定將要再填充的時機的管的振動量，并且在檢測到預(yù)先確定的振動量時 再填充無菌氣體。圖9表示在填充四種不同液體食品時的管的振動量與無菌氣體剩余量的相關(guān)。在 圖9的線圖中，縱軸表示管的振動量，而橫軸表示運行時間，并且在箭頭所示的時刻再填充 無菌氣體。隨著裝置的運轉(zhuǎn)時間，管的振動量增大，并且通過在箭頭所示的時刻再填充無菌 氣體使管的振動量返回到最小。示出了管的振動量與無菌氣體剩余量之間的相關(guān)。理解這 種情況，并且示出了管的振動量根據(jù)液體食品的種類而不同。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的包裝及填充裝置的壓力凸緣和診斷機構(gòu)的概 略剖面正視圖。圖2表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的包裝及填充裝置的壓力凸緣和診斷機構(gòu)的概 略剖面正視圖。圖3是表示可用在本發(fā)明中的包裝及填充裝置的示例的示意透視圖。圖4表示對包裝及填充裝置的液面控制進行說明的剖視圖。圖5表示對包裝及填充裝置的橫向密封裝置進行說明的剖視圖。圖6表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的包裝及填充裝置的壓力凸緣和診斷機構(gòu)的概 略剖面正視圖。圖7表示對根據(jù)本發(fā)明示例的包裝及填充裝置的診斷機構(gòu)的診斷功能進行說明 的線圖。圖8表示管的振動量與無菌氣體剩余量的相關(guān)圖。圖9表示關(guān)于填充的四種不同液體食品的無菌氣體剩余量與管的振動量的相關(guān) 圖。圖10是表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的包裝及填充裝置的診斷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)的剖面 正視圖。
圖11是表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的包裝及填充裝置的無菌氣體的再填充的剖 視圖。附圖標記說明
1包裝材料
7填充導(dǎo)管 20壓力凸緣 21彈性袋 22,28無菌氣體空間 26彈性膜 50診斷機構(gòu)
51位移計。
具體實施例方式下面參考相關(guān)附圖描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細說明。如圖3所示，幅帶狀疊層包裝材料1在包裝及填充裝置中以卷的形式進給。疊層 包裝材料1包括用紙基材、聚乙烯最外層、聚乙烯最內(nèi)層疊層的撓性疊層體，形成有鋁箔的 阻擋層，并且印刷有字符、圖案等。展開的疊層包裝材料1由輸送機構(gòu)連續(xù)地輸送，通過轉(zhuǎn)向輥、調(diào)節(jié)輥等輸送到條 帶粘貼裝置3，并沿著疊層包裝材料1的一個邊緣附接條帶2。疊層包裝材料1被輸送到殺菌槽4，并且在殺菌槽4中用過氧化氫等殺菌液殺菌。 疊層包裝材料1被輸送到氣刀5，并被運送到無菌室40中。疊層包裝材料1借助成形環(huán)6 和其他成形環(huán)逐漸變形為管狀形狀。疊層包裝材料1由縱向密封裝置的預(yù)熱機構(gòu)8的熱 空氣預(yù)熱，以縱向地密封，并且從填充導(dǎo)管7的底端將液體食品填充到管狀疊層包裝材料1 內(nèi)。從填充導(dǎo)管7將液體食品填充到管狀包裝材料1內(nèi)直到預(yù)定液面，并且包裝材料 1在液面下沿著管的橫向方向被橫向地密封。在這個實施例的特征中，壓力凸緣設(shè)置在管狀包裝材料內(nèi)的液面下并且在橫向密 封位置之上的位置。圖1表示根據(jù)第一實施例的包裝及填充裝置的壓力凸緣20的剖面正視圖。在這個實施例中，壓力凸緣20設(shè)置在填充導(dǎo)管7a的下部的外周。在這個實施例中，壓力凸緣20包括筒狀主體27和筒狀主體上部的頂板四，其設(shè)置 在填充導(dǎo)管的外周，并且在上端形成有具有無菌氣體空間的壓力緩沖部分觀。壓力凸緣20的壓力緩沖能力是無菌氣體空間觀的功能。液面?zhèn)鞲衅?7設(shè)置在填充導(dǎo)管7的外周并且在管1內(nèi)，并且檢測液面A的位置。診斷機構(gòu)50接收來自液面?zhèn)鞲衅?7的液面A的信號，從而檢測液面A的特定振 動，并且根據(jù)所述特定振動的頻率和振幅診斷無菌氣體的剩余量。參考圖7，下面描述圖1所示實施例的包裝及填充裝置的診斷機構(gòu)50的診斷功能。實施例的包裝及填充裝置在液面下利用密封鉗口和相對鉗口從管裝包裝材料每 小時成形15000個容器。在高速地夾持中，包裝材料每秒被夾持4. 2次，振動在液體中傳播，液面振動，并且該振動具有頻率為4. 2Hz的特定振動。在這個實施例中，由液面?zhèn)鞲衅?7檢測液面A上的特定振動。圖7 (A)表示液面上的振動的波形的示例。縱軸和橫軸分別表示振動量(振幅)和時間。圖7 (B)表示利用FFT (快速傅立葉變換)從波形數(shù)據(jù)抽出該信號中所包含的頻 率成分的處理的結(jié)果。圖7 (B)中示出的峰值是4. 2Hz的特定振動。能夠從該峰值的高度測量所述頻率 成分的量。在由診斷機構(gòu)50進行的診斷中，壓力緩沖能力依賴于無菌氣體空間觀的容積，因 為當緩沖能力下降時，4. 2Hz處的特定振動的大小會增加，所以根據(jù)所述大小估計和診斷無 菌氣體的剩余量。圖7 (C)表示上述估計/診斷是合理的和正確的。在固定到預(yù)定位置的激光傳感器中測量向下連續(xù)地被輸送的管狀包裝材料的位 置的位移，并且示出了隨時間的變化，并且也測量了 4. 2Hz的特定振動的大小，并且示出了 隨時間的變化。當壓力緩沖無菌氣體觀的緩沖能力下降時，液體壓力(壓力)上升，管狀包裝材料 通過成形和橫向密封的動作而膨脹或移動，并且位置移位。所述位移被認為是與無菌氣體 剩余量成反比。如圖7 (C)所示，可以理解管的位移(鋸齒線)與來自液面的在4. 2Hz的特定振動 的大小(黑點)相關(guān)。圖2表示包裝及填充裝置的第二實施例的壓力凸緣20的剖面正視圖。在這個實施例中，圓柱狀浮管M設(shè)置在填充導(dǎo)管7的外周，在浮動在液面A中的 浮管M中設(shè)置了待檢測物體(未示出，例如磁鐵、發(fā)送器和標簽)，利用管1外部的檢測器31 檢測液面A。上端的壓力緩沖部分包括設(shè)置在主體頂板下的彈性袋21以及填充在彈性袋中的 無菌氣體22。因為緩沖部22是無菌氣體，所以氣體容易壓縮和膨脹，并且示出了緩沖作用。利用氣球形彈性袋，將無菌氣體的量保持為恒定，由于液體的振動和流動而散失 的氣體減少。另外，由于填充的液體中的氣泡/溶解氣體的分離，使得存在在壓力凸緣20 的頂板中蓄積氣體的危險，但是在該示例中，能夠從設(shè)置在頂板中的小孔23放出。在這個實施例中，壓力凸緣20設(shè)置在填充導(dǎo)管7a下部的外周。壓力凸緣20不妨 礙填充導(dǎo)管7a的設(shè)置，并且能夠有效地利用管狀包裝材料內(nèi)的空間。另外，當清洗填充導(dǎo) 管7a的下部時，能夠一體地拆卸、清洗和安裝。圖6表示包裝及填充裝置的第三實施例的壓力凸緣20的剖面正視圖。在這個示例中，上端的壓力緩沖部分包括設(shè)置在主體頂板下的彈性膜沈、以及填 充在所述頂板與所述彈性膜之間的空間中的無菌氣體22。因為緩沖部分22是無菌氣體，所以氣體容易壓縮、膨脹和緩沖。利用彈性膜沈，使 無菌氣體量保持恒定，由于液體的振動和流動而散失的氣體減少。另外，由于所填充的液體 中的氣泡/溶解氣體的分離，使得存在在壓力凸緣20的頂板中蓄積氣體的危險，但是在這個示例中，能夠從設(shè)置在頂板中的小孔25放出。液體食品從填充導(dǎo)管填充到管狀包裝材料中直到預(yù)定液面，并且被調(diào)整。如圖5所示，管狀包裝材料1在被向下運送到與一個容器相應(yīng)的每段長度的同時， 由兩對成形翼部41、41夾住，從而管狀疊層包裝材料1形成為近似容器形狀，由兩對密封鉗 口 10a、10a和相對鉗口 11、11夾持，被沿著橫向方向橫向密封，并且形成兩個橫向密封區(qū) 域，利用刀42將相連的枕狀預(yù)成形體的密封區(qū)域的中間切斷，從而分離成單個的枕狀預(yù)成 形體13。預(yù)成形容器13由最終成形輸送器15輸送，并且成形為最終形狀，從而完成具有液 體食品的包裝容器14。圖10表示包裝及填充裝置的第四實施例的壓力凸緣20及其附近部件的剖面正視 圖。在這個示例中，壓力凸緣20包括筒狀主體27和主體上部四的頂板四，其設(shè)置在 填充導(dǎo)管7的外周，并且在上端形成有無菌氣體空間22的壓力緩沖部分觀。壓力凸緣20的壓力緩沖部分觀吸收和緩沖從下方推出的液體及壓力。從下方推出的液體及壓力不會到達壓力凸緣20的上方，從而液面由液面?zhèn)鞲衅?37容易地控制，而不會有液面A的變動或擺動。另外，因為在液面下方并且更靠近橫向密封位置的位置上具有緩沖區(qū)域，所以能 夠減小成形和橫向密封的動作的阻力(抗力)，即使成形翼部41、密封鉗口 IOa和相對鉗口 11高速地強烈撞擊，包裝材料1的表面也不會被刮傷，并且枕狀預(yù)成形體13的縱向密封也 不會受到破壞。在這個示例中，在填充導(dǎo)管7的外周可以進行有效的配置。它可以具有帶導(dǎo)管27 和頂板四的簡單的構(gòu)造。因為在上端形成有包含無菌氣體22的壓力緩沖部分觀，所以能 夠簡單地再填充無菌氣體。在圖11中，示出了在包裝及填充裝置的第四實施例中將無菌氣體再填充到壓力 凸緣20的模式。在包裝及填充裝置的這個示例中，在運轉(zhuǎn)中，從填充導(dǎo)管7連續(xù)并且大量地供給 液體食品，并且高速地填充到所述容器，壓力凸緣20中的無菌氣體由于作為氣泡散失以及 液體食品的吸收而逐漸減少。在再填充中，停止從填充導(dǎo)管7供給液體食品，液面A降低至壓力凸緣20，通過如 圖11所示從無菌氣體供給管38供應(yīng)無菌氣體，從而能夠?qū)o菌氣體簡單地再填充在壓力 凸緣20中。在這個實施例中，檢測由于用密封鉗口 IOa和相對鉗口 11夾持而產(chǎn)生的管1的振 動，并且包括根據(jù)振動診斷無菌氣體的剩余量的診斷機構(gòu)50。在這個實施例中，利用激光位移計51檢測由于用密封鉗口和相對鉗口夾持而產(chǎn) 生的管的振動。當管由于振動從一個位置移動到另一個位置時，位移計測量移動距離。利用數(shù)據(jù) 接收器52從位移計51接收模擬數(shù)據(jù)，并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備53發(fā)送到診斷機構(gòu)50。將檢 測到的振動量或振動量隨時間的變化量與預(yù)定的振動量或變化量比較，從而診斷再填充的 時機。
對于診斷為再填充的時機的情況，將控制信號發(fā)送至包裝及填充裝置的控制部M 和/或通知操作者再填充時機的顯示設(shè)備或警報器。在表示管的振動量與無菌氣體剩余量的相關(guān)的圖8的線圖中，縱軸表示管的振動 量，橫軸表示運行時間。無菌氣體隨著填充裝置的運轉(zhuǎn)時間的經(jīng)過而減少(并且壓力緩沖 能力降低)，并且如圖中所示，管的振動量增大。另外，當在箭頭所示的時刻再填充無菌氣體 時，管的振動量回到最小，并且壓力緩沖能力恢復(fù)。在這個實施例的診斷機構(gòu)50中，精確地檢測無菌氣體量的減少(壓力緩沖能力的 降低)，并且再填充無菌氣體，使壓力緩沖能力精確和有效地恢復(fù)。作為診斷的標準，有在超過振動量的預(yù)定閾值時診斷為再填充的時機的方法、以 及根據(jù)振動量隨時間的變化量估計再填充時機并將估計時間診斷為再填充的時機的方法。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，與填充的液體食品的種類、包裝材料的種類和規(guī)格相 對應(yīng)，預(yù)先確定將要再填充的時機的管的振動量(振動量隨時間的變化量)，當檢測到該預(yù) 定振動量(振動量隨時間的變化量)時，能夠再填充無菌氣體。圖9是表示當填充四種不同液體食品(在圖(9A)中是水果汁，在圖9B中是蔬菜汁， 在圖9C中是咖啡，在圖9D中是拿鐵咖啡)時管的振動量與無菌氣體剩余量的相關(guān)的線圖。 縱軸表示管的振動量，橫軸表示運行時間。在填充裝置啟動后，管的振動量隨著時間的經(jīng)過 而增大，可以理解，管的振動量通過在箭頭所示的時刻再填充無菌氣體而返回到最小。另外 可以理解，根據(jù)液體食品的種類，再填充時機的閾值(管的振動量)是不同的。前面的描述已經(jīng)呈現(xiàn)來用于闡述和說明的目的。而不是意在窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限 制為所公開的精確實施例。在上述教導(dǎo)下，可以進行顯而易見的修改或改變。工業(yè)實用性
根據(jù)本發(fā)明的包裝及填充裝置，能夠制造用于例如牛奶、汁、礦泉水、流食產(chǎn)品等的包
裝各器。
權(quán)利要求
1.一種包裝及填充裝置，其中幅帶狀包裝疊層材料成形為管狀，該管狀包裝材料在包 裝材料的兩端沿著縱向方向縱向地密封，液體食品填充到管狀包裝材料中直到預(yù)定位置的 液面，當管狀包裝材料在該液面下由密封鉗口和相對鉗口以高速保持時，管狀包裝材料通 過由密封鉗口和相對鉗口沿著橫向方向加熱和按壓而被橫向地密封，管狀包裝材料在橫向 密封區(qū)域被切斷，從而制造出包裝容器，其特征在于所述包裝及填充裝置具有壓力緩沖性壓力凸緣，該壓力凸緣設(shè)置在管狀包裝材料內(nèi) 的液面下并且在橫向密封位置的上方，并且包括對液體食品的運動進行緩沖的無菌氣體空 間，以及診斷機構(gòu)，該診斷機構(gòu)檢測通過用密封鉗口和相對鉗口夾持而產(chǎn)生的振動，以根據(jù)檢 測到的振動診斷無菌氣體的剩余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝及填充裝置，其中所述振動是液面的特定振動，并且所 述診斷機構(gòu)根據(jù)該振動的頻率和振幅診斷無菌氣體的剩余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包裝及填充裝置，其中所述壓力凸緣包括筒狀主體和所述 主體上部的頂板，并且設(shè)置在填充導(dǎo)管的外周，在上部形成有所述無菌氣體空間的壓力緩 沖部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包裝及填充裝置，其中所述壓力緩沖部分包括設(shè)置在所述 主體的頂板下的彈性膜、以及填充在形成于所述彈性膜與所述頂板之間的空間中的無菌氣 體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包裝及填充裝置，其中所述壓力緩沖部分包括設(shè)置在所述 主體的頂板下的彈性袋、以及填充在所述彈性袋中的無菌氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝及填充裝置，其中所述振動是所述管的特定振動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的包裝及填充裝置，其中所述壓力凸緣包括筒狀主體和所述 主體上部的頂板，并且設(shè)置在填充導(dǎo)管的外周，在上部形成有無菌氣體空間的壓力緩沖部 分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的包裝及填充裝置，其中位移計檢測所述振動。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包裝/填充裝置，其中高速運轉(zhuǎn)的成形裝置或橫向密封裝置不會破壞包裝容器的外表面或縱向密封部分，甚至從相對側(cè)以高速強力按壓的成形/橫向密封也不會有使液面改變或振蕩的趨勢，液面控制變得容易，并且這些功能在運轉(zhuǎn)期間有效地起作用。一種包裝/填充裝置，其中通過將幅帶狀的包裝材料成形為具有管的形狀，用液體食品填充在管狀的包裝材料中直到預(yù)定液面，并且然后通過由密封鉗口和相對鉗口在液面下高速地夾持來進行橫向密封，從而生產(chǎn)出包裝容器。該裝置還裝備有診斷機構(gòu)且具有壓力凸緣，該壓力凸緣設(shè)置在橫向密封位置上方并且在液面下，并且由無菌氣體構(gòu)成，以便檢測當包裝材料被密封鉗口和相對鉗口夾持時傳播的振動并根據(jù)這樣檢測到的振動診斷無菌氣體的剩余量。
文檔編號B65B3/06GK102131707SQ20098013295
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月24日
發(fā)明者倫德馬克 D., 一色直哉, 中西克典, 木下滋弘, 矢野惠治 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務(wù)有限公司