A method of making a packaging equipment and packaging, including the rotation scissors device

本発明は、回転挟み装置を含む包装装置、及び包装体を作製する方法に関する。

縦型製袋充填シール（ＶＦＦＳ：ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｏｒｍ， ｆｉｌｌ， ａｎｄ ｓｅａｌ）包装装置を採用して、スナック食品等の製品の袋、ピロー包装、パウチの形をした包装体を製造することが知られている。 ヒートシール可能なプラスチック材料の包装用フィルムのロールから形成され、長手方向に密封されたチューブ状フィルムが、断続的に挟み装置を通り供給される。 フィルムは、挟み装置で扁平チューブになる。 挟み装置は、チューブを横断して延在する、垂直方向に離間される密封ヒートシール対を形成し、これらのシールは、垂直方向に隣接する包装体間に配置される。 また、挟み装置は、密封シール間に配置され、チューブを横断して延在する中間部分を切断し、それにより被包装製品を収容する下側シール包装体を、上側の非密封包装体から分離する。

このように、下側密封シールは、下側包装体の上側密封シールとなり、上側密封シールは、上側包装体の下側シールとなる。 次に、上側包装体には、製品が充填され、チューブは、下方に挟み装置を通り送出され、次に、上側包装体の上縁部、及びその次の包装体の下縁部が、挟み装置の挟み間に配置されると、このサイクルが繰り返される。

縦型製袋充填シール（ＶＦＦＳ）包装装置の、そうした挟みの動作原理として、複数の原理が知られている。 挟み装置の１種では、連続的な回転挟み運動を利用するが、これについて、図１及び図２を参照して説明する。

図１を参照すると、かかる挟み装置１０では、ナイフ１２は、扁平化され、長手方向に密封されたチューブ１４の片側に配設され、硬化反応パッド又はアンビル１６は、チューブ１４の反対側に配設され、チューブは、ナイフ１２とアンビル１６との間に配置されている。 ナイフ１２は、アンビル１６に押圧付勢されて、圧潰切断動作によって、ナイフの刃１８とアンビル１６との間に捕捉されたチューブ１４のフィルムを切断する。

図１の矢印で示したように、ナイフ１２とアンビル１６の両方は、反対の回転方向に同時に回転し、それによりナイフ１２とアンビル１６が、後述するような扁平チューブの形で、それらの間の中央に配置された包装用フィルム材料を切断するために、噛合うようにする。

ナイフ１２は、チューブ１４の長手方向Ｌと直交し、アンビル１６の表面及び刃１８の刃先２０と平行な軸Ｘ周りに回転される。 図示はしないが、複数のナイフ１２は、軸Ｘに沿って延びる共通シャフトの周りに取付けられ、角度をなして互いから離間している。 このため、共通シャフトが一回転する毎に、各ナイフ１２によって複数の切断が行われる。 複数のアンビル１６が、各ナイフに対応して設けられる。

また、図２及び図３で示したように、長尺状ナイフ１２が、取付ブロックの形をした長尺状ホルダ２１に、取付けられる。 説明を明瞭にするために、図２と図３では、寸法や角度を誇張しているものもある。

ナイフ１２の下部は、長尺状ホルダ２１にある長尺状凹部３０に受容され、その中に固着される。 ナイフ１２の切断動作は、漸進的であり、それにより、ホルダ２１のナイフ１２が連続的に回転中に、まずナイフ１２の一方の長手方向端部２２がアンビル１６と接触し、次にそれらの間の接点が、刃１８の刃先２０に沿って、ナイフ１２の他方の長手方向端部２４に向けて進む。 図２及び図３に示したように、そうした漸進的切断動作を行うために、刃１８の刃先２０は、ナイフ１２の平面に対してある角度ａをなして研削されている。 典型的には、角度ａは、２度である。 従って、回転接触が進むにつれて、扁平チューブ１４の全幅は同時には切断されず、その代わりに、ナイフの刃１８の点接触が、回転動作が進むにつれて、チューブ１４を横断して移動する。 この漸進的切断動作は、シリンダ型芝刈り機の回転刃のものと同様である。

長尺状のヒートシール装置２６、２８は、アンビル１６及び／又はナイフの長尺状ホルダ２１のどちらかに配設され、それにより横密封シール３２、３４が、ナイフ１２によって作られる横切断部３６の両側で、扁平チューブ１４に形成されるようになっている。 ヒートシール装置２６、２８は、多くの形を取ることができ、典型的には、横方向に延在して互いに係合する突条と溝が、アンビル１６と長尺状ホルダ２１の対向する各表面に形成される。

図２に示すように、ナイフ１２とヒートシール装置２６、２８は、互いに平行であり、長手方向Ｌと直交する長尺状ホルダ２１の両辺４０、４２とも平行である。 従って、長手方向を従来通りの垂直方向とする場合、ナイフ１２とヒートシール装置２６、２８は水平方向となる。

既知の回転挟み装置は、有効なヒートシール及び切断のメカニズムを提供し、このメカニズムにより、包装体の両端部で確実に密封シールを形成すると共に、隣接する包装体がナイフの動作によって確実に分離される。

しかしながら、製品メーカにとって、自社製品に関連する包装材料の量を低減する必要性、特に包装費用を低減するだけでなく、包装材料及び／又は包装作業に関する、二酸化炭素排出量のトン単位で表される、カーボンフットプリントを低減する必要性が増している。

既知の回転挟み装置は、チューブの長手方向に、かなり幅広な密封シールを形成し、隣接する密封シール間に材料の無駄があるが、これはナイフの回転切断動作によって切断されるチューブのフィルム材料の一部が、隣接する密封シール間に設けられねばならないためである。

従って、当該技術分野において、包装材料の量を低減可能にすると共に、それと関連する包装費用やカーボンフットプリント、即ち二酸化炭素排出量を、包装体の両端部で有効な密封シールを依然として達成しながら、低減可能にする、包装装置用回転挟み装置、及び包装体を作製する方法に対する必要性が存在する。

本発明は、そうした必要性を満たすことを、少なくとも部分的な目的とする。

本発明の目的は、回転挟み装置を含む包装装置であって、前記回転挟み装置が、長尺状ホルダと、該長尺状ホルダに取付けられて該長尺状ホルダから外方に突出する長尺状の扁平なナイフであって、該ナイフの平面と平行な長尺状の刃先を有する前記ナイフと、前記長尺状ホルダにおいて前記ナイフの両側に位置するヒートシール装置と、を備える包装装置を提供することである。

任意には、ホルダは、回転軸線の周りを回転する取付支持体に取付けられ、前記ナイフの前記平面が、前記回転軸線に対して傾斜している。
通常、刃先は、ナイフの中心に沿って延びる。
一実施例では、ナイフの厚さが１〜３ｍｍであり、任意には、約２ｍｍである。
好適には、ヒートシール装置は、長尺状ホルダから外方に突出する２つの長尺状押圧片を含み、同押圧片のそれぞれが前記ナイフの各側面に沿って延在する。

押圧片は、弾性材からなる片であってもよい。
回転挟み装置は、長尺状ホルダに対向して取付けられたアンビルをさらに備えてもよく、長尺状ホルダ及び前記アンビルが、前記回転挟み装置における対向する挟み部であり、前記アンビルが前記ナイフの切断動作のための反応面を有していてもよい。

好適には、長尺状ホルダの回転によって前記ナイフが回転すると、前記ナイフの前記刃先が前記反応面に対して漸進的に接触するとともに前記刃先と前記反応面との間の接触点が前記刃先に沿って長手方向に移動するように、前記ナイフ及び前記アンビルが相互配置されている。

任意には、アンビルは、反応面を加熱するためのヒータを備える。
典型的には、回転挟み装置は、フィルム材料のピロー包装を形成するように構成されている。 任意には、包装は、スナック食品を包装する。

本発明は、（ａ）包装用フィルムの扁平チューブを提供するステップと、（ｂ）回転挟み装置とアンビルとの間に前記扁平チューブの一部を配置し、前記回転挟み装置は長尺状の平面ナイフを有し、同平面ナイフは同平面ナイフの平面と平行な長尺状の刃先を有するステップと、（ｃ）回転軸線の周りにおいて前記回転挟み装置を回転させ、前記ナイフの前記平面が前記回転軸線に対して傾斜しているステップと、（ｄ）前記ナイフの切断動作のための前記回転挟み装置と前記アンビルの反応面との間に位置する前記扁平チューブの部分を切断するステップであって、前記ナイフが回転すると、前記ナイフの前記刃先が前記反応面に対して漸進的に接触するとともに前記刃先と前記反応面との間の接触点が前記刃先に沿って長手方向に移動するように前記ナイフ及び前記アンビルが相互配置されているステップと、を含む包装体を作製する方法を更に提供する。

任意には、刃先は、ナイフの中心に沿って延びる。 典型的には、ナイフの厚さを、１〜３ｍｍ、任意には、約２ｍｍとする。
好適には、回転挟み装置と前記アンビルがヒートシール装置を含み、該ヒートシール装置は、前記扁平チューブの両側を合わせて同時にヒートシールして、前記扁平チューブの各切断端付近に長尺状の横方向密封シールを形成する。

任意には、ヒートシール装置は、２つの長尺状押圧片を備え、各押圧片が前記ナイフ及び加熱されたアンビルの各側面に沿って延在する。 押圧片は、弾性材からなる片である。
好適には、各包装体の切断縁部は、ヒートシールから、０．５〜１．５ｍｍ、典型的には約１ｍｍ離れている。

好適には、密封シールの幅を、１〜４ｍｍ、任意には、１〜２ｍｍとする。
典型的には、包装体を、フィルム材料のピロー包装とし、任意には、包装は、スナック食品を包装する。

本発明は、本発明の方法によって作製した包装体を更に提供する。
次に、本発明の実施形態について、ほんの一例として添付図を参照して、記述する。

既知の包装装置用回転挟み装置の略側面図である。

図１の既知の回転挟み装置で使用されるナイフ組立体の略平面図である。

図１の既知の回転挟み装置で使用されるナイフの略斜視図である。

本発明の実施形態による包装装置用回転挟み装置の略側面図である。

図４の回転挟み装置で使用されるナイフ組立体の略平面図である。

図４の回転挟み装置で使用されるナイフの略斜視図である。

図４の回転挟み装置によって製造された包装体対の略側面図である。

図４乃至図６では、連続的に回転挟み運動を行う、本発明による包装装置用回転挟み装置の好適実施形態について、説明している。 該装置は、取付ブロックとナイフの構造を、包装体を形成するのに必要な包装材料の量に関して所望の低減を達成するように大幅に変更することを除いて、図１乃至図３の既知の装置と同様な方法で、構造化され、動作する。 ナイフとアンビルは、図４の矢印で示すように、反対の回転方向に同時に回転し、それによりナイフとアンビルが、それらの間の中心に位置するフィルム材料を切断するために、噛み合うようにする。

図４の挟み装置１１０では、図１乃至図３の既知の装置と同様に、包装体を形成するために、ナイフ１１２を、扁平状にされ、長手方向に密封されている包装フィルムのチューブ１１４の片側に配設する。 硬化反応パッド又はアンビル１１６を、チューブ１１４の反対側に配設して、チューブ１１４をナイフ１１２とアンビル１１６との間に配置する。 ナイフ１１２を、アンビル１１６に押圧付勢して、圧潰切断動作によって、ナイフの刃１１８とアンビル１１６との間に捕捉したチューブ１１４のフィルムを切断する。

ナイフ１１２は、チューブ１１４の長手方向Ｌと直交し、アンビル１１６の表面と刃１１８の刃先１２０に平行な軸Ｘ周りに回転する。 挟み装置１１０を、取付支持体１１１によって軸線の周りに配置され、例えば、軸線に沿って延びるシャフトに取り付けられる。

特に図５及び図６で示すように、長尺状ナイフ１１２を、取付ブロックの形をした長尺状ホルダ１２１に取付ける。 説明を明瞭にするために、図５及び図６では、寸法や角度を誇張したものもある。

ナイフ１１２の下部は、長尺状ホルダ１２１にある長尺状凹部１３０に受容され、長尺状凹部１３０内に固着される。 ナイフ１１２の切断動作は、漸進的で、それにより、まずナイフ１１２の一方の長手方向端部１２２がアンビル１１６と接触し、次に、接点が、刃１１８の刃先１２０に沿って、ナイフ１１２の他方の長手方向端部１２４に向かって進む。

そうした漸進的切断動作を達成するために、図５及び図６に示したように、ナイフ１１２を、長尺状ホルダ１２１の長手方向に対して角度ｂをなすように取り付け、刃１１８の刃先１２０は、ナイフ１１２の平面に平行となるように研削されている。 典型的には、角度ｂを、２度とする。

長尺状のヒートシール装置１２６、１２８を、アンビル１１６及び／又はナイフの長尺状ホルダ１２１のどちらかに配設し、その結果、横密封シール１３２、１３４が、ナイフ１１２によって形成される横切断部１３６の両側において、扁平チューブ１１４に形成される。 図示した実施形態の装置では、アンビル１１６を加熱ブロックとし、例えば耐熱性ゴム等の弾性材からなる長尺状の押圧片１２６、１２８が、ナイフ１１２の両側に配置されている。 ナイフ１１２及び押圧片１２６、１２８は、長尺状ホルダ１２１の取付面１３８から突出して立設する。

長尺状押圧片１２６、１２８は、ナイフ１１２に平行をなし、従って、長尺状押圧片１２６、１２８も、長尺状ホルダ１２１の長手方向に対して角度ｂで取付ける。 ナイフ１１２及び押圧片１２６、１２８を、そのために、長手方向Ｌに直交する長尺状ホルダ１２１の長手方向の辺に角度ｂだけ傾斜させる。 その結果、長手方向を垂直方向にした場合、ナイフ１１２及び押圧片１２６、１２８は、水平方向に対して角度ｂだけ傾斜する。

回転接触が進むにつれ、扁平チューブ１１４の全幅は同時に切断されず、その代わりに、回転運動が進むにつれて、ナイフ刃１１８の点接触がチューブ１１４を横断して移動する。 押圧片１２６、１２８は、加熱アンビル１１６に対して、チューブ１１４のフィルム材料を局所的に押圧して、２つの離間した密封シール１３２、１３４を形成する。

典型的には、ナイフの幅（図５及び図６の寸法ａ）を、１〜３ｍｍ、最も典型的には２ｍｍとし、刃先１２０を、ナイフ１１２の刃１１８の全長に沿って中心に配置する。
対照的に、図１乃至図３の既知の装置では、刃先２０がナイフ１２の平面に対して傾斜されているため、ナイフ１２の幅（図２及び図３では、寸法ｙ）は、刃内に刃先の傾斜部を収めるために、本発明で使用するナイフ１１２よりかなり広く、典型的には５ｍｍにならざるを得ない。 本発明の装置のナイフには、そうした傾斜はなく、むしろ、ナイフ１１２の刃先１２０や平面は、平行であり、ナイフ厚を低減するだけでなく、ナイフも製造し易くなる。

既知の装置でのように傾斜刃を有する平行に取付けられたナイフを提供する代わりに、本発明の装置では、平行な中心刃を有するナイフが傾斜されて取り付けられている。 長尺状押圧片１２６、１２８をナイフ１１２と平行にするので、ナイフ１１２とその両側にある長尺状押圧片１２６、１２８の全組立体も、長尺状ホルダ１２１の長手方向に対して傾斜して取付けられる。

平坦な表面を持つ硬質な加熱アンビルに対して押圧される弾性の長尺状押圧片１２６、１２８を設けることで、最小幅の高強度シールという利点を提供できる。 より広幅に亘り低圧シールを提供するのと比較して、押圧片１２６、１２８は、小表面積に高圧を加えることができ、ヒートシールを強化できる。 そのために、幅広なシールと比べて、幅狭なヒートシールで、密封性能や耐久性を向上できる。

典型的には、全て長尺状ホルダ１２１の長手方向に傾斜しているナイフ１１２及び押圧片１２６、１２８の組立体の全幅は、８ｍｍであり、それに対して既知の装置では、全て長尺状ホルダ２１の長手方向に平行な、ナイフ１２とヒートシール装置２６、２８の組立体の全幅は、２０ｍｍである。

そうしたナイフの構造と向きを変えた結果について、図７に示している。
図７では、ナイフ１１２で形成した切断部によって分離した、２個の隣接する包装体２００、２０２を示している。 各包装体２００、２０２には、包装体２００、２０２の長手方向に対して、角度ｂ（図面では、誇張されている）だけ傾斜した切断横縁部２０４、２０６を有する。 該角度は、消費者により通常気付かれない程度に十分小さくされている。 密封シール２０８、２１０を形成するヒートシールは、各包装体２００、２０２の端部に施されている。 切断横縁部２０４、２０６に隣接する非密封の最端部２１２、２１４の幅は、ナイフ厚の半分に対応している。 そのため、非密封の最端部２１２、２１４の典型的な厚さは、０．５〜１．５ｍｍ、最も典型的には１ｍｍとなる。 これに対し、図１乃至図３の既知の装置によって製造された、対応する非密封の最端部の典型的な厚さである２．５ｍｍとなる。

そのため、こうした本発明の実施形態により製造した各包装体に関して、ヒートシールの安全性に影響を与えずに、通常のフィルム材料全体で、長さ３ｍｍ分を節約できる。
こうした材料の節約は、密封シールを形成することに関して何ら機能的な意味を持たない包装体の端部にある非密封材料の量を低減することによって達成される。

また、このヒートシールは、加熱アンビルに対して特定の押圧片を使用することによって、既知のヒートシールより幅狭にでき、包装材料を更に節減できる。 典型的には、ヒートシールの幅を、１〜４ｍｍ、任意には、１〜２ｍｍとする。

こうしたフィルム材料の節約は、スナック食品等の製品を大量生産する際に、多大な影響を与え得る。
本出願人とその関連会社は、世界で最大のスナック食品会社の１つの一部であり、こうした包装材料の節約は、累計的に、年間数千万ドルもの包装材料に関する費用を全体的に節約し、重要なことには、年間約１６，０００トンの二酸化炭素産生量の節約になると推測できる。 そのために、本発明は、多様な製品、特にスナック食品の包装に関するカーボンフットプリントを、極めて大幅に低減し得る。

以上で例示した角度や寸法は、本発明に従い使用してもよい角度の大きさや寸法を示したに過ぎず、これらのパラメータは、包装体サイズ、形状、寸法を含む多数の要素に応じて可変であることは、当業者には明らかであろう。

本挟み装置及び方法を使用して、様々な製品の一次包装体を製造してもよく、スナック食品は単に好適な実施例に過ぎない。 また、本挟み装置及び方法を、二次包装体、例えば、マルチパック包装体を製造するように適合してもよい。

既知の装置に関して上述したように、本発明の装置では、複数のナイフを回転軸に沿って配設した共通シャフト周りに取付け、互いに角度的に分離し、それにより、共通シャフトの回転のサイクル毎に、複数の切断を、各ナイフによって行い、それに対応する複数の包装体を、シャフトの回転サイクル毎の切断動作によって分離する。 複数のアンビルも、それに対応して設ける。

別の実施例では、ヒートシール装置を、圧着装置としてもよい、並びに／又は全組立体の片側若しくは両側、つまり長尺状ホルダ及び／若しくはアンビルを、加熱してもよい。 更にまた、長尺のヒートシール装置を、アンビル及び／又はナイフの長尺状ホルダのどちらかに配設してもよい。

本明細書に開示した本発明の実施形態に関する他の変更例については、当業者には明らかであろう。