電力伝送ユニット

本発明は、誘導加熱式電力伝送ユニットに、特に注入可能な食料品を収容することを目的としたチューブ状の包装材料から密封包装を連続的に形成するために利用される包装ユニット内で利用するための誘導加熱式電力伝送ユニットに関する。

食料品を包装する技術分野では、特に無菌環境下において食料品を包装する技術分野では、例えばTerra Brik Aseptic(登録商標)のような殺菌された包装容器が利用される場合がある。Terra Brik Asepticは、類似する包装と同様に、ストリップを巻回した包装材料を形成及び密封することによって製造される。包装材料は、例えばポリエチレンのような2つ以上の熱可塑材料層と、当該熱可塑材料層に挟み込まれた、例えば紙のような1つ繊維材料層とから成る。また、製品に接触する包装材料の側面は、熱可塑材料層によって覆われている、例えばアルミニウム層のような遮断材料層を備えている。

一般的な包装プロセスでは、包装材料が殺菌された後に、包装材料の2つの長手方向縁部が連続的なチューブを形成するように結合される。包装材料から成るチューブは、製品で、通常殺菌された製品で充填された後に、連続的なチューブから切断され且つ包装容器それぞれの内部に折り込まれたピロー状の包装を形成するように、チューブには横方向シールが施される。本発明は、チューブの横方向シールに即座に適用することができ、すべての形式の誘導加熱式シールシステム又はすべての形式の一般的なシールシステムに電力を伝送するために利用可能とされる。

横方向シールに関連して、互いに対して対面すると共に無端経路を形成している2つのチェインコンベアを備えている包装装置が知られている。2つのチェインコンベアそれぞれが、互いに対して対面するシーリングジョーとカウンタージョーとを備えており、これにより、包装材料から成るチューブがシーリングジョーとカウンタージョーとの間に固定され、包装容器を形成するために密封される。例えば包装材料の直接加熱や包装材料の誘導加熱のような、密封作用をするための多数の選択肢が存在する。これら2つの例示は、当該技術分野においてよく知られている。

これら例示の両方において、電力又は電流がシーリングジョーに伝送されること、すなわち、固定式エネルギー源から可動式装置に伝送されることが必要とされる。このようなエネルギーの伝送は、様々な方法で実現可能とされる。例えば第1の方法では、加熱手段を具備したジョーが、好ましくはカーボン製ブラシを備えており、ジョーの行程の所定の部分と共に、包装装置のフレームに固定された銅製電力バーそれぞれに沿って滑動する。

しかしながら、機能及び効果は、例えば装置の動作寿命の観点から見ると常に改善の余地がある。このようなタイプの電力伝送システムを備えている包装ユニットは、特許文献1及び特許文献2に開示されており、当業者にとって良く知られているものと考えられる。

最近発展してきている第2の方法では、電磁誘導によって電気エネルギーが固定式エネルギー源から可動式装置に伝送される。チェイン式包装装置に適用される当該方法の一例は、特許文献3に開示されている。

欧州特許出願公開第0877265号明細書

欧州特許出願公開第0887270号明細書

国際公開第00/64662号

このために、本発明における電力伝送ユニットは、サポートと、サポート内において弾性的に懸架されていると共にブラシに向かって第1の方向に沿って移動可能とされる電力バーとを備えている。電力バーが、接触開始区間と、接触終了区間と、接触開始区間と接触終了区間との間に位置する中間区間とを備えている。本発明における電力伝送ユニットは、電力バーが第1の板バネによってサポート内において懸架されていることを特徴とする。第1の方向は、電力バーの移動方向を示しており、弛緩位置から移動する場合に電力バーが板バネによって第1の方向に付勢される方向である。通常、第1の方向は、中間区間の接触面に対して垂直とされる方向に相当する。

本発明の好ましい実施例については、以下に説明する。

本発明の利点は、本発明の好ましい実施例と同様に、発明の詳細な説明から明らかとなる。

1つ以上の実施例では、板バネが、サポートと動力バーとの間において直線状の経路に沿って延在しており、さらなる実施例では、電力バーが、さらなる第2の板バネによってサポート内において懸架されている。

1つ以上の実施例では、コイルバネが、第1の方向に付勢力を付与するために、サポートと電力バーとの間に配置されており、好ましくは、コイルバネが正のバネ力を付与する。

1つ以上の実施例では、コイルバネが、第1の方向における力成分を付与するために、第1の方向に対して傾斜しているので、圧縮時にコイルバネが付与するバネ力の増大が補償されるので、より一定の力を実現することができる。

少なくとも1つの実施例では、編組された材料が、電力バーに電力を伝送するために利用され、関連する実施例では、編組されたワイヤが、錫で鍍金されたフィラメント、銀で鍍金されたフィラメント、又は錫及び銀で鍍金されたフィラメントを備えている編組ワイヤである。

1つ以上の実施例では、板バネのうちいずれか一方の板バネが、電力バーに電力を伝送するために利用される。

幾つかの実施例では、接触開始区間と接触終了区間とがそれぞれ、第1の方向において及び第1の方向の逆方向において傾斜している傾斜部分によって形成されている。これら実施例のうち幾つかの実施例では、接触開始区間及び接触終了区間の長さの合計が、中間区間の長さの半分に実質的に相当する。

特定の実施例では、傾斜部分は、ブラシと電力バーとの接触の際に生じる最終加速度が約1G以下となるように形成されている。

実際の実施例では、包装装置サポートの一のタイプとして、2つの電力バーを備えている。

また、本発明は、請求項11に記載の電力バーに関する。

本発明における電力伝送ユニット、及び本発明の実施例における電力伝送ユニットは、電力伝送ユニットの動作寿命を伸ばし、可動式部品同士の間における接触を確実に改善すると共に、部品点数を大幅に減らすことができる。

本発明について、特に概略的な添付図面を参照して以下に詳述する。

本発明の第1の実施例における電力伝送ユニットの斜視図である。

図1に表わす電力伝送ユニットの側面図である。

本発明の第2の実施例における電力伝送ユニットの斜視図である。

本発明における電力伝送ユニットのバネの側面図である。

本発明における電力伝送ユニットのバネの側面図である。

本発明における電力伝送ユニットのバネの側面図である。

図1は、本発明における第1の実施例の斜視図であって、本発明の様々な(幾つかの)実施例に関連する利点を動機づけるために利用されるだろう。

第1の実施例では、電力伝送ユニット100は、サポート102と電力バー104とを備えている。当該実施例に表わすように、電力バー104は、銅又は他の適切な導電性材料から作られている導電部分と、絶縁部分103とを備えている。明らかではあるが、電力バー104の導電部分は、利用時に通電される部分である。第1の板バネ106を介して、電力バー104とサポート102とが相互接続している。第1の板バネ106は、第1の板バネ106の平面に向かう方向(図1における上下方向)において付勢される弾性懸架装置として機能する。また、第1の板バネ106は、第1の板バネ106の平面に向かう方向に対する横方向において高剛性とされる懸架装置として機能する。さらに、電力バー104の往復運動が比較的小さい場合には、第1の板バネ106は、コイルバネ及びピボット点を利用した比較的複雑な懸架装置より優れた選択肢である。

第1の板バネ106の有益な効果は、電力バー104とサポート102とを相互接続するように第2の板バネ108を配置させることによって高められる。このような第2の板バネ108の配置は、電力バー104の運動の自由をさらに低減させるので、電力バー104は、第1の板バネ106及び第2の板バネ108それぞれの一定の半径によって制限されるので、第1の方向において上下動することのみ可能とされる。特に、第2の板バネ108を追加することによって、第1の板バネ106の長さ方向に沿った捩じれが低減されるか、又は第1の板バネ106の曲げが低減される。さらに、2つの等しい長さの板バネを平行に且つ第1の方向において離隔させて配置することによって、電力バー104の向きを維持させるための手段を実現することができる。このことは、電力バー104が図2に表わす平面内において回転しないことを意味する。これにより、電力バー104とシーリングジョーのブラシとを良好に接触させることができる。

これら有益な効果は、第1の実施例の場合と同様に、サポート102と電力バー104との間において直線状経路に沿って延在している第1の板バネ106及び第2の板バネ108を利用することによってさらに高められる。直線状の板バネ106,108は、より複雑な形状を有している板バネと比較して伸縮しにくい。この効果は、一の板バネ106のみが利用される場合であっても顕著である。

第1の方向において協働ブラシに向かって電力バーを付勢するための付勢力を調節可能とするために、第1の方向において正の押圧力を作用させるコイルバネ110が、サポート102と電力バー104との間に配置されている。好ましくは、コイルバネ110は第1の方向に延在している。図4a、図4b、及び図4cに表わすように、コイルバネ110を案内するために、案内ピン130が、コイルバネ110の中央軸線に沿って内側に延在するように配置されている。本出願の図面では、大部分の構成部品が一対で利用される(電力バーそれぞれについて一の構成部品が利用される)が、単純化するために、構成部品それぞれのうち一方の構成部品のみに参照符号が付されている。図1では、参照符号110は、電力バー104に隣接する電力バーに配置されているコイルバネを指示していることに留意すべきである。電力バー104と協働しているコイルバネは隠れているからである。当該実施例の構成を理解するために、このことは何ら障害とはならないと思われる。この第2の電力バーは、電力バー104と同一の態様で懸架されている。

コイルバネ110が圧縮されると、その結果としてコイルバネ110のバネ力が大きくなり、それと同時に、電力バー104の移動方向に対するコイルバネ110の角度も大きくなるので、電力バー104の移動方向における当該バネ力の成分も大きくなる。従って、このような配置によって、略直線力(略一定力)の成分がコイルバネ110を圧縮する際に常に作用される。すなわち、電力バー104に対する垂直方向である電力バー104の移動方向において、一定力が発生する。

一方の案内ピン130がサポート102に配設されており、他方の案内ピン130がマウント126に配設されており、且つ、コイルバネ110がその端部それぞれにおいて案内ピン130に取り付けられている場合には、コイルバネ110は、図4aに表わすように、初期状態において僅かにS字状になっている。このことは、案内ピン130の中心軸線X,Yが一直線に揃えられていないことによって明らかに示されている。図4b及び図4cに表わすように、電力バー104が下方に移動されると、コイルバネ110は、最初に中心軸線X,Yの不揃えを解消した後に、他の方向においてS字状になる。このようなコイルバネの湾曲が、反対方向におけるバネ力の増大を低減させるように作用するので、略一定のバネ力が電力バー104に作用するようになる。また、このことは、第1の板バネ106及び第2の板バネ108を湾曲させることによって作用される付加的な力を小さくすることができる。

また、コイルバネ110の湾曲は、図4bに表わすように、第1の方向に作用する力の成分を低減させるという効果を有しているが、その代わりに、図4a、図4b、及び図4cに表わすように、垂直方向に作用する力の成分を増大させる。コイルバネ110が両端において回動可能に取り付けられている場合には、同様の効果が達成されるので、コイルバネ110は単に圧縮されるにすぎないということになる。これら効果は両方とも、付勢力を必要とする方向に対して所定の角度でコイルバネ110を据え付けることによって達成される。上述のように、当該角度は、コイルバネ110を圧縮する間に大きくなる。

電力バー104の導電部分103は、3つの動作部分を備えている。3つの動作部分とは、電力バー104と協働するブラシとの間における接触圧力が徐々に増大されるように、第1の方向において上方に傾斜している形態の接触開始部分104A;電力バー104と協働するブラシとの間における接触圧力が最終的には零に至るまで徐々に低減されるように、第1の方向において下方に傾斜している形態の接触終了部分104C;及び、当該接触圧力が一定に維持される中間部分104Bである。このような構成によって、電力バー104とブラシとの接触を緩やかに且つ安定化することができるので、ブラシ及び電力伝送装置の製品寿命が長くなる。システムに作用する圧力及び衝撃の急激な変化が低減されるからである。

当該実施例では、接触開始部分104A及び接触終了部分104Cの長さの合計は、中間部分104Bの長さの半分に実質的に相当する。当該実施例においては、“〜に実質的に相当する(corresponds to about)”は、中間部分104Bの長さの半分が接触開始部分104A及び接触終了部分104Cの長さの合計の80%〜120%の範囲内にあるように規定されている。すなわち、以下の関係式を満たす。

当該実施例では、これにより、ブラシ及び電力バー104が全速力で互いに接触した場合であっても、電力バー104の加速度が1Gより小さくなる。このことは、現時点において証明されている優位性を示す一般的な基準である。当該実施例では、これにより、極めて望ましくない特徴である電力バーアセンブリの“飛び跳ね(bouncing)”が防止される。ブラシと電力バーとの接触に関連するパラメータが、例えばブラシと電力バーとの相対速度に依存していることは明らかである。

開示する実施例の完全な複雑さすべてを考慮すれば、当該実施例が、単一の軸受やブッシュ及び回動点を利用しなくても拘束される優れた運動を実現することができることに留意すべきである。利用される部品の数量は、従来装置と比較して著しく低減され、機構が複雑化されないので、確実に摩耗が小さくなり、発生する摩耗に起因する影響も小さくなる。コイルバネが圧縮されることによって、バネの構造に起因して力が発生し、当該力は、行程(ストローク)の距離全体に亘って一定に保たれる。

軸受及びリンクの代わりに板バネが利用されるので、システムのみを所望の方向に確実に移動させることができる。電力バー104のための電力は板バネに沿って伝達されるので、従来技術に基づくバスバーを必要としない。しかしながら、従来技術に基づくバスバーを依然として代わりに利用することもできる。

電力バー104に及び電力バー104から電流を伝送するための好ましい手段は、編組材料を利用することによって実現される。当該実施例では、この目的を達成するために、編組ワイヤ114,116が利用される。当該実施例では、編組ワイヤ114,116は、(取付を目的として)両端に配置されたシューを具備する、編組された銅製フィラメントを有している。編組ワイヤ全体は、ある程度の耐食性を具備するために錫及び銀で鍍金されている。編組ワイヤの大きさ及び材料は、用途に応じて変更可能とされるが、約100Aの電流が約3Hzで且つ約150msのパルス長で伝送される当該実施例では、フィラメントの幅が0.15mmであり、編組ワイヤの大きさが約1.5mm×約26mmであることが適切である。当該編組ワイヤは、48束で配置された1056本のフィラメントから成るので、その結果として、表面領域が、同一の全体大きさを有する単一の導体の場合と比較して10倍以上の大きさとされる。編組ワイヤ114,116自体は、細長い断面になるように平坦化されている。他の実施例では、フィラメントそれぞれの直径が0.10mmであり、フィラメントそれぞれは、125本のスレッドから成る35束で配置されている。その結果として、フィラメントの数量及び有効表面積の両方が非常に大きくなる。

言うまでもなく、編組ワイヤ自体は、その高電流を伝送するための容量に関して、従来技術に基づくバスバーや他の中実の導体と比較して大きい。説明の一部分から理解されるように、編組ワイヤは、上述のように例示した著しく大きい表面を有している。

高い電流を伝送可能とするための他の要点は、図1に表わすように、編組ワイヤ同士が緊密に対面した状態で並列配置されていることである。このことは、誘導渦電流を低減し、これにより、装置の動作中に発生する熱を低減する。過剰な熱発生は導体の耐用寿命に悪影響を与えるので、本発明の多くの実施例に適用する際に、このように配置された編組ワイヤを利用することは優位である。鍍金は、電力伝送ユニットが配置されている環境に基づいて選択されるので、本発明は、説明した特定の実施例に限定される訳ではない。典型的な設備では、電力伝送ユニットは、腐食性液体の跳ね返りやフラッシングが発生する潜在的に好ましくない環境に配置されている。ある程度好ましい環境では、編組ワイヤをメッキ処理する必要が無い場合がある。

第1の実施例におけるサポート102及びその構造に話を戻すと、サポート102自体は、図面に表わす構造とは異なる他の構造を有している場合があるが、サポートの構成に関して幾らか優位である。サポート102は、プレート状の形態をしたサポートベース120を有しており、サポート取付部分122,124,126,128が、サポートベース120から板バネ及びコイルバネの取付位置に至るまで延在している。このような非対称な構造によって、一方の側部が、必要に応じて点検及び保守をするために容易にアクセス可能な状態になっている。1つ以上の実施例において、コイルバネ110が取り付けられているサポート取付部分126は、2つの部分を備えており、第1の部分は、サポートベース120に堅固に取り付けられており、第2の部分は、第1の部分に堅固に取り付けられている。他の実施例では、第1の部分及び第2の部分が、単一の部分に置き換えられている場合がある。一のサポート取付部分128は、電力バー104それぞれのストロークを制限するように配置されている。1つ以上の実施例において、2つの電力バー104のうち第1の電力バーが、第2の電力バーに向かって延在しているスタッド(図示しない)を備えている。第2の電力バーは、長円状のスロットを備えており、長円状のスロットは、電力バーの移動方向(図2における上下方向であって、電力バー104の法線方向に対応する)において長手方向長さを有している。そして、スタッドは当該スロット内部に延在している。このようにして、第2の電力バーに対する第1の電力バーの位置が制限されるので、依然として電力バーそれぞれが他の電力バーから独立して短距離移動可能であるが、短絡する原因となる過剰な移動は防止される。電力伝送ユニット(導体)の構成が異なる場合であっても、短絡する危険が生じない。

図2は、第1の実施例の側面図であり、電力伝送ユニット100の構成をさらに説明するための図面である。

図3は、本発明の第2の実施例における装置の斜視図である。当該装置は、第1の実施例における装置より小さく、一層コンパクトな構成を有している。従って、理解を容易にするために、図1及び図2に関する説明を参照すべきである。類似する構成部材の参照符号には、構成部材の参照符号に100加えたものが付されている。第2の実施例では、別々の導体を利用する代わりに、板バネが、電流を電力バー204に伝導するために利用される。これに関連して、別々の導体又は板バネの利用を介した電流の伝導に関連する一の最終的なパラメータは、必要とされる電流量である。従って、幾つかの用途では、第2の実施例における電力伝送ユニット200は、独立した導体(例えば、第1の実施例における編組ワイヤ)を備えており、幾つかの実施例では、第1の実施例における電力伝送ユニット100は、独立した導体を必要としない場合がある。図3に表わすように、電力バー204の様々な部分204A,204B,204Cの長さ同士の関係が、第1の実施例と比較すると全く相違する。また、このような関係は、様々な用途に応じて変化するものであり、第2の実施例における代替的な構成では、当該関係は、図3に表わす関係とは相違する場合がある。

本発明における電力伝送ユニットの構成部品についての材料の選択は、当業者が想到可能な範囲内にあると思われる。好ましくは、選択された材料は耐久性を有しており、これとは別に、多くの様々な材料の組み合わせも実施可能である。好ましくは、大部分の構成部品は、明白な利点に加えてシステムの電気特性について優位であると考えられているステンレス材料から作られている。従って、好ましくは、板バネ及びコイルバネは、ステンレスバネ鋼から作られている。好ましくは、サポートベース120は、ナット及びボルトと同様に、ステンレス鋼から作られている。電力バー104,204は、銅混合体(blend of copper)から作られており、一の好ましい実施例では、電力バー104,204の材料は、例えば商標名Albromet W200として市販されている合金のような、ベリリウムを含まない銅合金である。

好ましくは、絶縁部分103,203は、プラスチック材料から形成されており、この場合には、当該プラスチック材料は、動作時における応力、温度、湿度に対する耐性を有しているプラスチック材料である。図示の実施例では、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)が適切な選択である。

当業者であれば理解されるように、これら実施例は、本発明の機能的な実施例を開示することを目的とする実施例であるにすぎず、提示した材料や実施例は、本発明を限定するものとして解釈してはならない。

100 電力伝送ユニット 102 サポート 103 絶縁部分 104 電力バー 104A 接触開始部分 104B 中間部分 104C 接触終了部分 106 第1の板バネ 108 第2の板バネ 110 コイルバネ 114 編組ワイヤ 116 編組ワイヤ 120 サポートベース 122 サポート取付部分 124 サポート取付部分 126 サポート取付部分(マウント) 128 サポート取付部分 130 案内ピン 203 絶縁部分 204 電力バー