本発明は、包装材料、特に包装用積層体、を弱化するための弱化装置であって、レーザビームを照射して包装材料を部分的に除去するためのレーザを備えた少なくとも1つのレーザユニットと、このレーザユニットに対して包装材料を、特に連続的に、搬送するための少なくとも1つの搬送装置とを有し、少なくとも1つのレーザユニットは搬送装置によってレーザに対して搬送されてきた包装材料にレーザビームを合焦させるための合焦用光学素子を少なくとも1つ有する、弱化装置に関する。更に、本発明は、包装材料、特に包装用積層体、を弱化するための方法に関する。

包装材料の一部を除去することによって、特定の箇所において、または弱化線として公知の線に沿って、包装材料を弱化するために、弱化装置が使用されている。弱化された包装材料から形成された包装体は、その後、例えば、包装体の中身にアクセスするために、弱化線に沿って容易に引裂開口可能である。弱化線は、レーザによって極めて精確に、且つ極めて高速で、包装材料に刻み付け可能である。レーザは、包装材料を局所的に加熱し、これにより、包装材料の複数部分を局所的に気化させる。包装材料の複数部分の気化により、包装材料の気化されていない部分が吹き飛ばされ得る。包装材料は包装体の形成を目的としているので、レーザは、一般には包装材料の全層厚を貫通せず、弱化線に沿って包装材料の層厚を減らすだけである。包装材料への過度なエネルギーの導入を回避し、ひいては弱化線に沿った包装体の剛性および強度を過度に損わないために、包装材料に設けられる弱化線の深さを変化させることができる。

包装材料として特に包装用積層体が使用されている。レーザビームを特定の積層層に吸収させるために、包装用積層体の層構造を使用できる。加えて、レーザビームによって僅かしか影響されない、または全く影響されない、積層層を設けることもできる。このようにして、弱化線の深さを狙いどおりに設定または限定できる。

包装用積層体は、例えば、厚紙層と外側の、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などの、特に熱可塑性、プラスチック層とを含む。カートンは、十分な安定性を包装体にもたらすので、例えば、包装体の容易な取り扱いおよび積み重ねを可能にする。プラスチック層は、カートンを湿気から、および食品を包装からの望ましくない物質の吸収から、保護する。加えて、包装材料を通って酸素および他の気体が拡散するのを防止するために、アルミニウム層などの他の層が設けられ得る。

このような包装用積層体は、片側が開口した包装に形成されることが多い。その後、この包装は充填され、封着されて包装体になる。この包装に、通常は食品、特に飲料などの流動性食品、が充填される。ただし、片側が開口した包装を形成する前に、必要であれば弱化線が包装材料に刻み付けられ、例えば、その後に包装体が弱化線に沿って開口されるようにする。

レーザビームを極めて精確に、且つ極めて小さな面積に、合焦させるために、公知の弱化装置のレーザユニットは、合焦装置を有する。これにより、大量の面積比エネルギーを包装材料にほぼ点状に導入できる。このようにして、弱化線を包装材料に、包装材料の隣接面域をそれほど損わずに、極めて高速で刻み付けることができる。簡略化のために、包装材料は、搬送装置によって案内されて弱化装置のレーザユニットを通過し、これにより、弱化線が刻み付けられる。

対応する弱化線の一欠点は、レーザユニットによって包装材料に刻み付けることができる弱化線が直線、必要であれば破線、に限定されることである。例えば、注ぎ口またはこれに類するもののために画成される開口部を設けるための形状を弱化線によって包装材料に刻み付けるために、レーザビームを偏向させることができるレーザユニットも公知である。ただし、このような弱化線を刻み付けるためには、弱化装置を改造する必要があり、費用がかかる。適切に改造された弱化装置が真っ直ぐな弱化線も刻み付けることが原理上可能であるとしても、その速度および精度は、レーザビームを偏向させるように設計されていない合焦用光学素子で可能な速度および精度より低い。

したがって、本発明の目的は、真っ直ぐな弱化線ならびに形状をより精確に、且つより高速で、包装材料に刻み付けることができるように、上で言及し先に説明した弱化装置および方法を設計し、更に発展させることである。

この目的は、搬送されてレーザを通過する包装材料に所定の形状を刻み付けるために搬送方向を横切る少なくとも1つの方向にレーザビームを調整するためのスキャナをレーザユニットが少なくとも1つ有し、レーザビームをライナ位置では合焦用光学素子に、スキャナ位置ではスキャナに、随意に送るビームスイッチがレーザユニット内のレーザビームのビーム経路に設けられることで、請求項1の前提部分に記載の弱化装置において達成される。

更に、上記の目的は、請求項11によると、包装材料、特に包装用積層体、を弱化するための方法であって、 − 包装材料が搬送装置によって、特に連続的に、搬送されて少なくとも1つのレーザユニットを通過し、 − レーザユニットは、包装材料に照射して包装材料を部分的に除去するためのレーザビームを発生させ、 − レーザビームはビームスイッチによって随意に方向付けられ、ライナ位置ではレーザビームを包装材料に合焦させるために合焦用光学素子に向けられ、スキャナ位置では所定の形状を包装材料に刻み付けるために搬送方向を横切る少なくとも1つの方向にレーザビームを調整するためのスキャナに向けられる、 方法によって達成される。

本発明は、レーザユニットが少なくとも1つのスキャナと1つの合焦用光学素子とを有し、レーザビームがビームスイッチの後で合焦用光学素子に向けられ得るかどうかをビームスイッチの位置によって決定でき、合焦用光学素子の位置がレーザユニットおよび/または包装材料側に、またはスキャナ側に、移動可能であるように合焦用光学素子が設計され得る場合は、例えばさまざまな顧客要件を満たすために、さまざまな弱化線をさまざまな方法で極めて好都合に包装材料に設けることができることを認識している。したがって、レーザユニットは、ビームスイッチのライナ位置では、搬送装置によって搬送されてレーザビームを通過する包装材料に真っ直ぐな弱化線を極めて高速で、且つ精確に、刻み付けるように設計される。加えて、ビームスイッチをスキャナ位置に調整することによって、より複雑な弱化線、例えば直線または曲線、を包装材料に刻み付けることが可能である。前記線は、レーザビームが包装材料に衝突する領域において、包装材料の搬送方向を少なくとも部分的に横切って延びる。

スキャナは、スキャナを通過するレーザビームの進路変更を、包装材料が搬送されてレーザユニットを通過する搬送速度に比べ、極めて素早く、包装材料の搬送方向を少なくとも横切る方向にさまざまな方法で行えるように設計される。したがって、従来の偏向ミラーの場合のように、レーザビームの一定の偏向のみの実現が可能であるだけではない。包装材料の搬送方向を少なくとも横切る方向にも延びる形状の形態で弱化線を包装材料に刻み付けるように、偏向の性質または程度は包装材料の搬送に伴い変化する。包装材料が連続的に搬送されてレーザユニットを通過する場合は、包装材料の搬送方向に専ら垂直な、且つ包装材料に平行な、弱化線を生じさせるために、包装材料の搬送方向、および搬送方向に垂直な、且つ包装材料に平行な、方向、の両方にレーザビームを移動させる必要があることに留意する必要がある。すなわち、スキャナに対する、またはレーザユニットに対する、レーザビームの移動方向は、レーザビームによって包装材料に刻み付けられる弱化線の方向と同一ではない。ただし、スキャナに対する、またはレーザユニットに対する、レーザビームの移動方向および移動速度は、レーザユニットの領域における包装材料ウェブの搬送速度と共に、弱化線の形状を包装材料上に画成する。

スキャナによって作成される形状は、連続的に次々と刻み付けられ得る。ただし、多くの場合、複数の同じ形状が互いから同じ一定間隔で包装材料に絶えず刻み付けられることが好ましいであろう。この場合、形状は、常に、同じ始点から特定の一終点まで刻み付けられることが好ましい。ただし、弱化装置の制御により、必要であれば、順次異なる、特に個別の、形状を包装材料に刻み付けることも可能になるであろう。ただし、通常はこれらの包装材料から同じ包装体が製作されることになるので、これは、特殊な場合にのみ、提供および所望される。

ただし、弱化線によって二次元形状を包装材料に刻み付ける必要がない場合は、必要であれば、レーザビームのビーム経路に設けられたビームスイッチによって、スキャナではなく、少なくとも1つの合焦用光学素子を通して、レーザビームを方向付けることもできる。合焦のために、必要であれば、レーザビームの方向またはそれとは反対方向などに、完全または部分的にビーム経路に沿って、合焦用光学素子を調整、特に移動、させることができる。ここで、二次元形状とは、少なくとも1つの弱化線が少なくとも包装材料の搬送方向に垂直な、且つ包装材料に平行な、方向にも延びる形状を意味すると理解されたい。包装材料の搬送方向に延びる弱化線であって、搬送方向に垂直なかなりの伸びを有する弱化線は、その伸びが包装材料に平行な方向および包装材料に垂直な方向のどちらであっても、本願明細書の意味では、二次元形状を形成せず、むしろ一次元形状を形成する。

弱化線によって刻み付けられる一次元形状と二次元形状とを切り換える必要がある場合でも、弱化装置の手間と時間のかかる改造を省くことができる。少なくとも1つの弱化線によって包装材料に刻み付けられる形状の種類に応じて、少なくとも1つの合焦用光学素子を通して、またはスキャナ経由で、レーザビームが随意に方向付けられるように、ビームスイッチを調整するだけでよい。

弱化線の形状に拘らず、弱化線を一貫して一定の深さで包装材料に導入することができる。安定性および強度を過度に損わないために、弱化線が包装材料に刻み付けられる深さを弱化線に沿って変化させ得る。弱化線を破線または点線にすることもできる。この場合、弱化線の特に短い凹状区間が、弱化線の特に短い非凹状区間に続き、互い違いになる。ただし、特に、複数の凹状区間が、少なくともそれらの方向が、必要であれば、それらの深さも、ほぼ同様に形成される場合は、これらの弱化線が相隔てられるように、2つの凹状区間の間に極めて長い非凹状区間を設計することができる。

明瞭化のために、および不要な繰り返しを回避するために、以下においては、包装材料を弱化するための弱化装置および方法を一緒に、弱化装置と方法とを常にそれぞれ詳細に区別することなく、説明する。ただし、どの特定の特徴が本方法および本弱化装置に対して好適であるかは、当業者には文脈から明らかであろう。

弱化装置の第1の特に好適な実施形態において、スキャナは少なくとも1つのミラーを有する。このミラーによって反射されるレーザビームを調整するために、このミラーはビーム経路に調整可能に配置される。このミラーは、少なくとも1つの軸線を中心に枢動可能であるように設計可能であることが好ましい。少なくとも1つの弱化線によって、または極めて高速で移動している包装材料に、二次元形状を極めて素早く刻み付けるために、ミラーの枢動は簡単、精密、且つ高速であり得る。少なくとも1つの更なる方向に変化するレーザビームの偏向を実現するために、少なくとも1つの枢動可能なミラーを、互いに平行でない、特に互いに垂直な、少なくとも2つの枢動軸線を中心に枢動可能にできる。ただし、これは、ミラーの懸架装置および駆動装置を極めて複雑にするので、特に少なくともほぼ鉛直方向に調整可能な、少なくとも2つの相互に傾斜したミラーをスキャナに設けることが好適であり得る。複数のミラーの設置は、原理上、より複雑であるが、これらは全体としてより容易に構成および調整可能である。例えば、少なくとも1つの弱化線によって二次元形状を包装材料に刻み付けるように、1つのミラーはレーザビームを一方向に調整でき、別のミラーはレーザビームを別の方向に調整できる。スキャナユニットの簡単な制御のために、少なくとも1つのミラーは、レーザビームを包装材料の搬送方向(x方向)に調整するように構成され得る。他の少なくとも1つのミラーは、レーザビームを搬送方向に垂直な、且つ包装材料に平行な、方向(y方向)に調整するように構成され得る。包装材料が連続的に搬送されてレーザユニットを通過する結果として、搬送方向に専ら垂直な(y方向)弱化線を刻み付けるには、x方向およびy方向へのレーザビームの調整が必要である。したがって、レーザビームの調整方向と包装材料にこのようにして刻み付けられる弱化線の方向とが区別される。

簡単な構造設計および簡単且つ迅速な調節可能性のために、一方向における少なくとも1つのミラーの調整は、少なくとも1つの枢動軸を中心とした枢動として実現可能である。必要であれば、少なくとも1つのミラーを2つの相互に傾斜した、特に少なくとも相互にほぼ鉛直に配置された、枢動軸線を中心に枢動可能にできる。ただし、特に、より容易な調節可能性のために、一軸線を中心に枢動可能な1つのミラーがレーザビームのビーム経路に設けられるべきであり、別の枢動軸線を中心に枢動可能な更なるミラーがレーザビームのもう一方のビーム経路に配置されるべきである。2つの枢動軸線は、プロセスの制御をより簡単にするために、互いに少なくともほぼ垂直に位置合わせされる。

少なくとも、レーザビームを合焦用光学素子に向かわせるためのライナ位置からレーザビームをスキャナに向かわせるためのスキャナ位置に、およびこの逆に、調整可能であるようにビームスイッチ自体が構成される場合は、ビームスイッチの長い耐用年数の故に、合焦用光学素子への、更にはスキャナを通過する、またはスキャナへの、更には合焦用光学素子を通過する、ビームスイッチによるレーザビームの随意な再方向付けを、極めて容易に、且つ同時に極めて精確に、実現可能である。換言すると、ビームスイッチの調整は、レーザビームを、特に対応して、偏向させるために、物理的に行われる。これが特に簡単であるのは、回転可能な偏向ミラーが、必要であれば、ビームスイッチ自体と共に、調整される場合である。すなわち、偏向ミラーをビームスイッチに固定的に設けることができ、偏向ミラーをビームスイッチ自体と共に調整できる。その結果、偏向ミラーの損傷または狂いを回避できる。ビームスイッチが多くの調整サイクルを損傷なく耐え抜くほどの安定性および耐久性があるように、ビームスイッチを簡素化できる。偏向ミラーは、必要であれば、別個の調整も可能である。ビームスイッチまたは偏向ミラーを調整するために、電気式駆動装置が設けられ得ることが好ましい。これにより、ビームスイッチの精確且つ確実な調整を実現でき、特に制御コンセプトまたは制御装置に統合できる。

ビームスイッチの調整を簡素化するために、およびビームスイッチが常に確実に調整されることを保証するために、ビームスイッチのための少なくとも1つのストップの使用が有利である。この少なくとも1つのストップは、ビームスイッチおよび/またはビームスイッチの少なくとも1つの偏向ミラーがライナ位置および/またはスキャナ位置においてストップに当接するように、設けることができる。この場合、少なくとも1つのストップは、ビームスイッチの調整移動のためのエンドストップを形成できる。この場合、調整経路は、エンドストップによって少なくとも1つの方向に限定される。

ライナ位置とスキャナ位置との間でのビームスイッチの簡単且つ確実な調整のために、代わりに、または加えて、空気圧式駆動装置の使用が適している。すなわち、必要であれば、駆動装置を単に加圧するだけで、ビームスイッチの調整をもたらすことができる。二重ピストン駆動装置の使用は、特に好都合であることが分かっている。すなわち、必要であれば、ライナ位置へのビームスイッチの調整を一方のピストンの加圧によって行え、スキャナ位置へのビームスイッチの調整をもう一方のピストンの加圧によって行うことができる。

この場合、ビームスイッチの、またはビームスイッチの少なくとも1つの偏向ミラーの、終端位置は、ライナ位置において、および/またはスキャナ位置において、空気圧式駆動装置の少なくとも1つのピストンの終端位置によって決定され得る。この場合、少なくとも1つのピストンの終端位置は、ビームスイッチのストップ、特にエンドストップ、と見做され得る。

弱化線の刻み付け中にレーザによって除去された包装材料によるレーザユニットの汚染または妨害を回避するために、レーザユニットとレーザによって刻み付けられる包装材料の面域との間に吸引フードを配置できる。この場合、吸引フードは、レーザユニットと包装材料との間のレーザのビーム経路に設けられる。吸引フードから抜き取られる空気と置換される新鮮な空気を吸い込むための間隙が吸引フードと包装材料との間に形成されるように、吸引フードは包装材料に隣接して設けられることが好ましい。吸引フードによって覆われた包装材料の部分にレーザビームによって弱化線が刻み付けられるように、レーザユニットは、加えて、または代わりに、レーザビームに対して透過性の、レーザビームが貫通できるハウジング部分を有することができる。したがって、除去された包装材料などの不純物をレーザユニットから離しておくことができる。吸引フードは、透過性のハウジング部分に隣接する、または透過性のハウジング部分を備える、と特に好都合である。すなわち、レーザビームを吸引フードに入れるために、レーザビームに対して透過性のハウジング部分が設けられる。その場合、対応する透過性の面域は、吸引フード内でレーザビームを更に偏向させずに包装材料への刻み付けを行えるように、設けられることが好ましい。

また、スキャナによってそのビーム方向が操作されるレーザビームは、好ましくは包装材料に合焦されるべきである。したがって、スキャナを通過するビーム経路に合焦用光学素子を設けることは理にかなう。レーザビームは、包装材料の搬送方向(x方向)への、およびそれに垂直な、且つ包装材料に平行な、方向(y方向)への、偏向に応じて、少なくとも1つのスキャナと包装材料との間の異なる経路をカバーするので、スキャナによるレーザビームの偏向とは独立に、ひいては包装材料に衝突させるためのレーザのビーム経路の経路長とは独立に、焦点が常に包装材料の平面にあるように、焦点はレーザビームのビーム方向(z方向)に調整されるべきである。換言すると、レーザビームを合焦させるためにスキャナに対応付けられた合焦用光学素子は、特にスキャナによるレーザビームの偏向に応じて、包装材料に垂直に位置合わせ可能である。この場合の偏向とは、x方向および/またはy方向への偏向と理解できる。

レーザユニットが発生させたレーザビームの、ライナ位置のビームスイッチによる、包装材料に対する位置合わせを簡素化するために、少なくとも1つのレーザユニットの少なくともレーザ、ビームスイッチ、少なくとも1つの合焦用光学素子、および/またはスキャナをレーザユニットの保持デバイス上に互いに対して固定することができる。保持デバイスは、簡素化のために、保持板として、またはハウジングとして、設計可能である。したがって、レーザユニットを適切な位置に取り付け可能であり、この取り付け位置は固定されず、光学素子の調整も必要ない。更に、保持デバイスが少なくとも1つの方向に調整可能に取り付けられると好都合である。この場合、レーザユニットは、精確な位置決めが実現されるまで、ほぼ少なくとも1つのレールに沿って変位可能である。その後、レーザユニットをこの少なくとも1つのレールに、レーザユニットの適切な位置に、固定できる。

多くの場合、複数の用途を有する複数の包装材料が隣り合って製作される。これは、複数の異なる包装を製作するための複数の包装材料区画が包装材料上に互いに隣接して配置されることを意味する。その後、複数の異なる包装材料区画を得るために、包装材料を長手方向に切断できる。換言すると、包装材料ウェブは、包装体の製作のためにそれぞれ設けられた複数の包装材料区画から成る複数の隣接列を有し得る。さまざまな包装区画に対応付けられた弱化線をこれら包装材料に高速且つ効率的に設けるには、少なくとも2つの、特に少なくとも4つの、または少なくとも6つの、レーザユニットを設けることが得策である。これらレーザユニットは、包装材料の搬送方向に垂直な、且つ包装材料に平行な、方向に互いに部分的に隣接して配置可能である。同様に、代わりに、または加えて、これらレーザユニットを包装材料の搬送方向に少なくとも部分的に相前後して設けることも可能である。例えば、これらレーザユニットを狭い空間内に前後にずらして配置できる。ただし、加工対象の隣接する複数の包装材料は、いくつかの異なる用途を必ずしも有するとは限らない。単一用途の複数の包装材料が使用され、レーザによって局所的に弱化される場合もあり得る。単一用途の複数の包装材料の場合、必要であれば、包装材料を加工するための、特に弱化線を包装材料に導入するための、単一のレーザユニットが設けられると好適である。

包装材料に少なくとも1つの弱化線が指定位置に設けられるように、または弱化線によって包装材料に刻み付けられる二次元形状がそれぞれ指定された間隔で精確に包装材料に刻み付けられるように、包装材料上の、例えば制御マークの形態の、基準位置を検出し、次々と検出される基準位置から、必要であれば、包装材料の搬送速度を判定すると好都合である。好適な一実施形態において、制御マークは印刷マーク、すなわち印刷された制御マーク、および/または浮き出しマーク、すなわち包装材料に型押しされた制御マーク、である。ただし、原則として、適切に検出可能な制御マークであれば何れの制御マークも使用され得る。弱化線は、通常、その後の包装体の一定位置に設けられるはずであるので、その後の包装体の全てにおいて同じ場所に配置される包装材料の一定位置を繰り返し検出することは理にかなう。換言すると、基準位置または制御マークは一定間隔で検出可能である。この間隔は、包装材料ウェブから製作されるその後の包装ブランクの距離に対応する。基準位置または制御マークを検出し易くするために、包装材料に設けられた基準位置または制御マークを検出するためのセンサ、特に光センサを設けることができる。これは、印刷マークおよび/または浮き出しマークの場合に特に有用である。このプロセスの確実な制御のために、センサによる基準点または制御マークの検出、特に検出時点、に応じてスキャナを制御するための制御装置が設けられると更に好都合である。基準点と制御マークとの間の違いは、制御マークは印刷マークとして包装材料に印刷されている、または浮き出しマークとして包装材料に導入されている一方で、基準位置は、他の理由により、包装材料の対応箇所に設けられ、それ自体として同時に検出可能であるという事実にあり得る。必要であれば、基準位置はいずれにせよ利用可能であるので、制御マークを作成するために付加的に設けられる必要はない。

方法の観点から、特に好適な一実施形態において、包装材料に衝突するレーザビームのエネルギーは、少なくとも一時的に変化させられる。これは、ビームスイッチがライナ位置に配置されているか、スキャナ位置に配置されているかに拘らず、行うことができる。レーザビームのエネルギーが変化する故に、刻み付けられる弱化線を、対応して変化する深さで、包装材料に刻み付けることができる。したがって、包装材料または弱化線の複数の異なる箇所においてそれぞれ異なる量の包装材料が除去されるように、レーザビームを変化させることが、または時間を調整することさえ、可能である。例えば、パルス状レーザの場合、レーザビームによって包装材料に導入されるエネルギーを変化させるために、パルス長および/またはパルスレートを変化させることができる。必要であれば、レーザビームのエネルギー密度または表面比エネルギーを包装材料上で変化させるために、焦点を調整することもできる。代わりに、または加えて、対応するレーザの場合、レーザビーム自体のエネルギーもおそらく変化させ得る。

特定用途のための包装材料に少なくとも1つの弱化線をそれぞれ適切に刻み付けるために、ライナ位置のビームスイッチを通過するレーザビームが包装材料の搬送方向に平行な弱化線を包装材料に刻み付ける一方で、スキャナ位置のビームスイッチを通過するレーザビームが少なくとも部分的に搬送方向に垂直な、且つ包装材料に平行な、方向に延びる弱化線を包装材料に刻み付けることは理にかなう。

スキャナによって方向付けられ、これにより、少なくとも1つの弱化線の形状を包装材料に刻み付けるレーザビームは、少なくとも1つの方向(y方向)に調整される。必要であれば、これに、別の方向への、例えばy方向に垂直な方向への、特にx方向への、レーザビームの調整が伴う。この目的のために、省スペースのために単一のミラーを使用できる。ただし、別個のミラーによって任意の方向(例えば、x方向および/またはy方向)に偏向させると、より簡単である。

同様の包装体を製作するために、スキャナ位置のビームスイッチを通過するレーザビームによって、相隔たる複数の形状が少なくとも1つの弱化線によって包装材料に刻み付けられると好適である。これらの形状の距離は、一定にできるとより好ましい。同様に、特に、刻み付けられる形状も同様であると、同様の包装体を実現できる。あるいは、同じ理由により、他の包装の製作のために、ライナ位置のビームスイッチを通過するレーザビームによって真っ直ぐな弱化線を包装材料に、特に包装材料の搬送方向に平行に、刻み付けることが好適であり得る。包装材料を過度に弱化せず、十分な強度を維持するように、ビームスイッチがライナ位置またはスキャナ位置のどちらで刻み付けられるかに拘らず、弱化線を複数区間で中断させて設ける、特に一定間隔で中断させて刻み付ける、ことができる。この中断は、個々の弱化線を画成し得る、あるいは深さが変化する弱化線、特に破線状または点線状の弱化線、をもたらし得る。

代わりに、または加えて、少なくとも1つのセンサによって少なくとも1つの制御マーク、特に印刷マークおよび/または浮き出しマーク、を識別することによって、あるいは少なくとも1つの基準位置を識別することによって、弱化線、弱化線の一部、および/または形状、のうちの1つの刻み付けが開始されることで、少なくとも1つの弱化線の精確な位置決めを実現できる。この目的のために、制御マーク、基準位置、を検出するための対応するセンサ、および/または少なくとも1つの弱化線を包装材料に刻み付けるためのプロセスを制御するための制御装置、が有利であり得る。

レーザビームが開始位置からx方向および/またはy方向にスキャナによって偏向される場合でも、レーザビームの焦点が常に包装材料上に位置するように、スキャナ位置のビームスイッチを通過したレーザビームは、包装材料の搬送方向へのレーザビームの偏向に応じて、および/または包装材料の搬送方向に垂直な、且つ包装材料に平行な、方向へのレーザビームの偏向に応じて、合焦用光学素子によって合焦可能である。簡素化のために、この合焦は、例えば、合焦用光学素子またはその一部、特にレンズ、をレーザビームのビーム経路に沿って変位させることによって、実現できる。簡単な場合、合焦用光学素子の長さ調整は、レーザビームの開始位置からのレーザビームの長さの変化に対応または比例し得る。

以下においては、例示的実施形態のみを示している図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。図面には以下の図が示されている。

包装を形成するための本発明による弱化装置と本発明による方法とで製作された包装材料ウェブから切り取られた包装ブランクの平面図である。

包装を形成するための本発明による弱化装置と本発明による方法とで製作された包装材料ウェブから切り取られた包装ブランクの平面図である。

包装を形成するための本発明による弱化装置と本発明による方法とで製作された包装材料ウェブから切り取られた包装ブランクの平面図である。

本発明による弱化装置によって、および本発明による方法において、使用される包装材料ウェブである。

図2による包装材料ウェブに対して本発明による方法を実施しているときの本発明による弱化装置の略側面図である。

図3の弱化装置の詳細の略側面図である。

一代替弱化装置の詳細の略側面図である。

図3の弱化装置のレーザユニットならびにレーザのビーム経路の純粋に模式的な表現である。

図3の弱化装置および本発明による方法で行われる包装材料への弱化線の刻み付けの純粋に模式的な表現である。

図3の弱化装置のビームスイッチの詳細斜視図である。

図1A〜図1Cには、さまざまな包装体を製作するための包装ブランク1、2、3が示されている。包装ブランク1、2、3の包装材料4は、包装用積層体として設計され、したがって異種材料の層をいくつか備える。この点に関して好適な図示の包装材料4は、熱可塑性樹脂製、特にオレフィン製、特に好ましくはポリエチレン(PE)製、しかし必要であれば更にポリプロピレン(PP)製、の外層を有する包装材料である。その後の包装体において外側を向く、および図1A〜図1Cに示されている、包装材料4の側面は更に印刷されている。包装材料に印刷するプロセスは周知であるので、より良好な明瞭化のために、印刷は図示されていない。左下にのみ、刻印された印刷マークの形態の制御マーク5が模式的に示されている。制御マーク5は、包装材料ウェブの包装材料4上の特定の点とその後の包装ブランク1、2、3の特定の点との間の関係を規定する。特に、制御マーク5は、包装ブランク1、2、3を製作するために包装材料ウェブを切断する箇所も決定する。これにより、印刷される装飾が包装体上の指定位置に意図されたように常に設けられることが保証される。

この点に関して好適な図示の包装ブランク1、2、3は、切目線6または折り癖線として公知の線も有する。包装体を形成するために、包装材料4または包装ブランク1、2、3はこれらの線上で折り曲げられる。これは、包装体の形成を簡素化し、包装体が所望の品質および形状で製作されることを保証する。包装材料ウェブを形成するために、必須ではないが、多くの場合、包装材料積層体の各層が最初に貼り合わされ、丸めて包装材料ロールにされる。その後、包装材料ウェブは、印刷のために、再び繰り出される。多くの場合、印刷された包装材料ウェブは再び丸められて包装材料ロールにされる。包装材料ウェブが包装材料ロールから再び繰り出された後、包装材料ウェブに弱化線7が設けられ、次に切目線6または折り癖線が設けられる。その後、個々の包装ブランク1、2、3を形成するために、包装材料ウェブは長手方向および横方向に切断される。一般に、その後の包装ブランク1、2、3は、長手方向に相前後して包装材料ウェブ上に設けられるだけではない。むしろ、その後の包装ブランク1、2、3のいくつかの列が互いに隣接して包装材料ウェブ上に設けられる。列の数は任意に選択可能である。ただし、2、4、または6つの隣接列が特に好都合であることが実証されている。

図1A〜図1Cに示されている包装ブランク1、2、3は、それぞれの包装材料4に導入されている弱化線7の形状が異なる。弱化線7は、そこに沿って材料が除去された結果として、包装材料4の層厚が少なくとも部分的に減らされた線である。材料の除去は、レーザビーム8による包装材料4への刻み付けによってもたらされる。包装材料4は、包装材料の特定部分が気化する、必要であれば、包装材料の他の部分が気化によって吹き飛ばされる、ほどの大量のエネルギーを吸収する。図1A〜図1Cに示されている包装用積層体には、弱化線7が破線として示されており、包装材料にも破線で刻み付けられている。弱化線7の短い弱化区間の後に弱化されていない、または殆ど弱化されていない、短い区間が、またはこの逆の順で、繰り返し続く。

図1Aでは、弱化線7が包装ブランク1の全体にわたって直線で連続して設けられている。この弱化線7は、レーザビーム8に沿って包装材料ウェブの搬送方向に平行に位置合わせされている。本弱化線7は、当然のことながら、弱化線7が弱化線7に垂直な、且つ包装材料4に平行な、方向に、ならびに弱化線7に垂直な、且つ包装材料4に垂直な、方向に、少なくとも部分的に延びる場合でも、一次元形状と称される形状を形成する弱化線7である。それにも拘わらず、弱化線7は包装ブランク1に沿って直線状に延在する。真っ直ぐな弱化線7の故に、その後の包装体は、例えば、そこに包装されている食品の注ぎ出しを可能にするために、包装体の頂部の全長にわたって簡単に引裂開口可能である。

他方、図1B、図1Cに示されている包装ブランク2、3の弱化線7は二次元形状9、10を形成する。すなわち、弱化線7は、少なくとも、包装材料ウェブの搬送方向に垂直な、且つ包装材料4に平行な、方向にも延在する。図1Bによる包装ブランク2において、弱化線7は円を形成する。包装材料4は、包装体に包装されている食品を、例えば、上方に設けられた注ぎ口を通して、注ぎ出せるように、弱化線7に沿って押し込み可能である。必要であれば、弱化線7の形状9を円とは異なる、および/または閉じていない、形状で包装材料4に刻み付けることも可能であろう。

図1Cに示されている包装ブランク3の弱化線7は、同様に二次元形状10、すなわちほぼV字形状、を包装ブランク3の端縁に隣接して形成する。この弱化線7は、包装体からの角部の引裂きを可能にするので、その後、包装されている食品の注ぎ出しを、例えば、このようにして形成された包装体の開口部を通して、可能にする。他の弱化線7も考えられる。

図2は、包装材料4への切目線6の導入後の包装材料ウェブ11を示す。実際には、包装材料ウェブ11は、印刷された装飾と弱化線7とを更に有する。ただし、図2では、明瞭化のために、弱化線7および装飾は省略されている。刻印された印刷マークの形態の制御マーク5のみが示されている。制御マーク5は、その後の各包装ブランク12のために、図示されている包装材料ウェブ11に別々に印刷されている。包装材料ウェブ11の搬送方向Tは、図2に示されている包装材料ウェブ11の右から左に延びている。搬送方向Tに、その後の包装ブランク12が4つ隣り合わせに設けられている。換言すると、包装材料ウェブ11は、包装材料ウェブ11の長手方向に、すなわち搬送方向Tに、4つの部分ウェブに切断可能である。部分ウェブに沿って、その後の包装ブランク12の列13がそれぞれ設けられる。これら部分ウェブの各々は、その後、個々の包装ブランク12を形成するために、部分ウェブを横切る方向に分割可能である。

図3は、弱化線7を包装材料ウェブ11に導入するための弱化装置14を示す。印刷済みであるが弱化線7または切目線6が設けられていない包装材料ウェブ11は、包装材料ロール15から繰り出され、搬送されて少なくとも1つのセンサ16を通過する。この点に関して好適な図示の弱化装置14において、このセンサは光センサ16である。包装材料ウェブ11の搬送速度は、必要に応じて調節または検出される。包装材料ウェブ11の搬送速度が既定または公知であり、少なくとも1つのセンサ16が包装材料ウェブ11上の複数の制御マーク5の位置も検出している場合は、弱化線7が包装ブランク12上の所望の位置に、且つ所望の形状で、それぞれ存在するように、レーザユニット17が弱化線7を開始させるべき時点と、弱化線7を刻み付けるためにレーザビーム8を案内すべき方法とは明らかである。これらレーザユニット17のそれぞれの制御のために、制御装置18が設けられる。制御装置18は、少なくとも1つのセンサ16によって少なくとも1つの制御マーク5が検出されると、そのセンサ16から対応する信号を受信する。

弱化線7を包装材料ウェブ11に刻み付けるために、この点に関して好適な図示の弱化装置14においては、4つのレーザユニット17が設けられている。これらレーザユニット17は、包装材料ウェブ11の搬送方向Tを横切る方向に互いに隣接して配置された、包装材料ウェブ11上の複数の列13に弱化線7を刻み付ける。これらレーザユニット17の各々は、その後の包装ブランク12の各列13に割り当てられている。弱化線7によって更に二次元形状10を包装材料4に刻み付けるために、包装材料ウェブ11は、レーザユニット17がレーザ8によって包装材料4に刻み付ける面域において、2つのローラ19の間の少なくともほぼ1つの平面に位置合わせされる。これにより、包装材料ウェブ11に存在し得る如何なる弯曲も考慮する必要がない。包装材料ウェブ11が4つ全てのレーザユニット17を通過すると、所望される全ての弱化線7が包装材料4に刻み付けられる。この包装材料4は、その後、切目付けステーションに送給され、そこで切目線6が包装材料ウェブ11に付けられる。包装材料4または包装材料ウェブ11は、搬送装置39によって搬送されてレーザユニット17を通過する。

図4Aは、図3の弱化装置14の詳細を示す。レーザユニット17と包装材料ウェブ11との間に吸引フード20がそれぞれ設けられている。あるいは、いくつかの、または全ての、吸引フード20が組み合わされ得る。明瞭化のために、図3には吸引フード20が示されていない。吸引フード20は包装材料ウェブ11に隣接して開口し、包装材料ウェブ11から間隙21だけ離れている。吸引フードは、対応付けられたレーザユニット17に接続される。レーザユニット17、特に合焦用光学素子27および/またはスキャナ29、はガラス板、またはレーザビーム8に対して透過性のハウジング部分22、を有し、そこを通してレーザビーム8を吸引フード20内に、更には包装材料4側に、向かわせることができる。したがって、吸引フード20は、必要であれば、透明なガラス板またはレーザユニット17の透過性ハウジング部分22を備える。換言すると、吸引フード20は、透明なガラス板またはレーザユニット17の透過性ハウジング部分22に隣接する。吸引フード20は、排出管23にも対応付けられ、そこを通して空気が吸引フード20から引き出され、レーザ8によって除去された包装材料4が抜き取られる。

図4Bは、一代替弱化装置の図4Aと同様の詳細を示す。そのため、同じ参照符号が使用されている。レーザユニット17と包装材料ウェブ11との間に、吸引フード20が設けられている。吸引フード20は、レーザユニット17から離れており、透明なガラス板または透過性ハウジング部分22を有する。そこを通ってレーザビーム8は吸引フード20に入り、包装材料に達することができる。吸引フード20と対応付けられたレーザユニット17との間の接続は不要である。図4Bに示されている吸引フード20も包装材料ウェブ11に隣接して開口し、包装材料ウェブ11から間隙21だけ離れている。吸引フード20にも排出管23が同様に割り当てられており、そこを通して空気が吸引フード20から引き出され、レーザ8によって除去された包装材料4が抜き取られる。

図5には、弱化装置14のレーザユニット17が模式的に示されている。レーザユニット17は、レーザ24、すなわち、レーザビーム8を発生させるためのレーザ源、を備える。レーザ24は、そのビーム経路において、最初にシャッタ25を通過する。シャッタ25は、極めて短い間隔で開閉する。シャッタ25が閉じているとき、レーザビーム8はシャッタ25を通過しない。ただし、シャッタ25が開いているとき、レーザビーム8は通過する。シャッタ25が開いている時間が閉じている時間より長い場合は、より多くのエネルギーが包装材料4に伝達される。この逆の場合は、より少ないエネルギーが包装材料4に伝達される。シャッタ25を通過した後、レーザビーム8はビームスイッチ26に入る。ビームスイッチ26は、2つの位置を取ることができる。ライナ位置において、レーザビーム8は合焦用光学素子27に向けられる。合焦用光学素子27は、レーザビーム8を包装材料4の平面に合焦させる。この点に関して好適な図示のレーザユニット17には、偏向ミラー28がビームスイッチ26と合焦用光学素子27との間に設けられている。ビームスイッチ26がライナ位置にあるとき、レーザユニット17のレーザビーム8は、真っ直ぐな弱化線7を包装材料4に刻み付ける。すなわち、例えば、図1Aによる包装ブランク1を得ることができる。

図1B、図1Cによる包装ブランク2、3を得るには、ビームスイッチ26をライナ位置からスキャナ位置に調整する必要がある。スキャナ位置において、ビームスイッチ26は、ビームスイッチ26に入ったレーザビーム8をスキャナ29に向かわせる。この点に関して好適な図示のレーザユニット17において、レーザビーム8は、固定的に取り付けられた偏向ミラー30と別の合焦用光学素子33とを通過する。この両方を、原則として、省くことも、ビーム経路の他の場所に設けることもできるであろう。

この点に関して好適な図示のレーザユニット17において、スキャナ29は、2つの互いに直交する軸線を中心に枢動可能なミラー32を有する。ただし、原則として、異なる軸線を中心に枢動する2つの別個のミラーを設けることもできるであろう。ミラー32を調整することによって、包装材料ウェブ11の搬送方向Tに平行な方向(x方向)に、代わりに、または加えて、搬送方向Tに垂直な、且つ包装材料ウェブ11に平行な、方向に、レーザビーム8を調整または偏向することもできる。この偏向の結果として、二次元形状9、10を形成する弱化線7を包装材料4に刻み付けることができる。

したがって、図6に示されているように、スキャナ29の調整によってレーザビーム8を包装材料4上で移動させることができる。スキャナ29は、特に、包装材料4の搬送方向Tに平行(x方向)に、または包装材料4に沿って搬送方向Tに垂直(y方向)に、調整可能である。この場合、弱化線7は、包装材料4上に、包装材料ウェブ11の搬送方向Tを少なくとも横切る方向にも延びる。

レーザビーム8が開始位置からx方向および/またはy方向に極めて遠くまで偏向されるほど、レーザユニット17と包装材料4との間のレーザビーム8の経路はレーザビーム8のビーム経路の方向(z方向)に長くなる。これに対し、レーザビーム8が中心の開始位置からx方向および/またはy方向にそれほど遠くまで調整されない場合は、z座標は一般により短くなる。レーザビーム8のそれぞれの偏向に拘らず、レーザビーム8の焦点は包装材料4の平面に依然として位置すべきである。したがって、これを可能にする別の合焦用光学素子33が、スキャナ29を通過するレーザビーム8のビーム経路に設けられる。これは、例えば、ビーム経路の方向に調整可能なレンズ34を有し得る。この場合、レンズ34の調整は、レーザビーム8の調整に応じて、スキャナ29によって制御可能である。

図7A、図7Bには、ビームスイッチ26が詳細に示されている。ビームスイッチ26は、特に空気圧式の、または代わりに電気式の、駆動装置35を有する。駆動装置35は、空気圧式二重ピストン駆動装置として設計されている。これらピストンを動かすために、2つの圧縮空気接続部36、37が設けられている。圧縮空気が圧縮空気接続部36に供給されると、図7Aに示されているライナ位置にビームスイッチ26のミラーユニット38が配置されるので、レーザビーム8は合焦用光学素子27に向けられ、真っ直ぐな弱化線7が包装材料4に刻み付けられる。ここで、もう一方の圧縮空気接続部37を通して別のピストンに圧縮空気が供給されると、ビームスイッチ26のミラーユニット38は図7Bに示されているスキャナ位置に回転する。この位置において、ビームスイッチ26は、弱化線7によって二次元形状9、10を包装材料4に刻み付けるために、レーザビーム8をスキャナ29に向かわせる。必要であれば、もう一方の圧縮空気接続部36の新たな加圧によって、ミラーユニット38をライナ位置に逆回転させることができる。

1 包装ブランク 2 包装ブランク 3 包装ブランク 4 包装材料 5 制御マーク 6 切目線 7 弱化線 8 レーザビーム 9 形状 10 形状 11 包装材料ウェブ 12 包装ブランク 13 列 14 弱化装置 15 包装材料ロール 16 センサ 17 レーザユニット 18 制御装置 19 ローラ 20 吸引フード 21 間隙 22 ハウジング部分 23 排出管 24 レーザ 25 シャッタ 26 ビームスイッチ 27 合焦用光学素子 28 偏向ミラー 29 スキャナ 30 偏向ミラー 32 ミラー 33 合焦用光学素子 34 レンズ 35 駆動装置 36 圧縮空気接続部 37 圧縮空気接続部 38 ミラーユニット 39 搬送装置