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KR930003217B1 - 초음파 밀봉장치 - Google Patents

초음파 밀봉장치 Download PDF

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KR930003217B1
KR930003217B1 KR1019840008610A KR840008610A KR930003217B1 KR 930003217 B1 KR930003217 B1 KR 930003217B1 KR 1019840008610 A KR1019840008610 A KR 1019840008610A KR 840008610 A KR840008610 A KR 840008610A KR 930003217 B1 KR930003217 B1 KR 930003217B1
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KR
South Korea
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jaw
sealing
ultrasonic
mating
packaging
Prior art date
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KR1019840008610A
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KR850005351A (ko
Inventor
앤더손 페어
Original Assignee
테트라 팩 인터내쇼날 에이비
웨스 타 세브렐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

내용 없음.

Description

초음파 밀봉장치
제 1 도는 본 발명에 따른 장치의 정면도.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 장치를 부분단면으로 도시한 측면도.
제 3 도는 제 2 도에 도시된 장치의 재료가공 구성부품을 부분단면으로 도시한 개략도.
제 4 도는 밀봉작업의 최종단계에서의 구성부품의 위치를 나타낸, 제 3 도와 유사한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 몰드체인 2 : 체인부재
3 : 지지바퀴 4 : 트랙
5 : 지지대 6 : 몰드절반부
7 : (포장용 적층재의)제 1 가장자리 8 : 대응죠(JAWS)
9 : (포장용 적층재의)제 2 의 가장자리 9' : 탭(TABS)
10 : 초음파 케이싱 11 : 상부레버아암
12 : 보조레버아암 13 : 피봇회전지점
14 : 브라켓트 15 : 초음파장치
16 : 고무 체결부 17 : 밀봉죠
18, 19 : 가공표면 20 : 후크부재
21 : 지지부재 22 : 횡방향 프레임
23 : 하부레버아암 24 : 작동실린더
25 : 정지면
본 발명은 밀봉죠(JAW)와 대응죠에 의한 초음파 밀봉에 관한 것이며, 특히밀봉죠와 대응죠의 가공표면들 사이에 소정의 칫수의 가공간극이 제공되어 있는 초음파 밀봉장치에 관한 것이다.
현재 포장업게에서는, 열가소성 플라스틱 재료가 비수거 형식의 포장용기, 즉 우유나 다른 액상의 낙농제품의 포장에 빈번히 사용된다. 이러한 포장재료는 시이트나 얇은 판형태로 형성되어 있으며, 통상 몇개의 층을 포함하고 있는데, 예컨대 종이와 같이 강성을 제공하는 섬유재료로 이루어진 중앙의 지지층 및 이 지지층의 양쪽 또는 어느 한쪽에 붙여진 액밀(liquid-tight)의 열가소성 재료로 이루어진 여러개의 층들로 구성된다. 섬유재료로 이루어진 지지층의 액체흡수 성질은 어떤 경우에는 잇점이 될 수 있지만, 이러한 지지층은 현대식 포장 적층재에서는 두개의 균질표면층 사이의 공간으로서 작용하는 열가소성재료 층으로 종종 대치되며, 이에 따라서 충중량에 관련된 큰 강성이 패킹재료에 제공된다.
포장용 적층재를 액체가 담겨지는 각각의 포장용기로 전환시키는 작업은, 이러한 재료의 하나이상의 가장자리를 예를들어 절단, 절첩, 가열성형 또는 밀봉시키는 여러 처리단계에 의해서 튜브형상의 포장용기로 가공함으로써 수행된다. 성형작업도중에 재료는 포장기계를 통해 거의 수직하방으로 이동되는 것이 좋으며, 그러한 과정중에 소정의 높이까지 연속적으로 내용물이 채워지게 된다. 동시에, 동일 시간 간격으로 반복해서 재료의 하단부에서 횡방향 밀봉이 이루어지는데, 이러한 횡방향 밀봉에 의해서 튜브형상의 재료가 각각의 액밀 포장용기로 분할된다. 이러한 포장용기들은 횡방향 밀봉부분을 따라서 그 가장자리를 절단함으로써 서로 분리되며, 이러한 상태에서 더 이상의 성형가공이나 다른 처리를 수행한후에는 창고나 판매처리로 이동시킬 수 있게 된다.
성형가공 도중에 앞에서 얇은 판형상의 자료는 그 자체에 또는 다른 재료의 가장자리에 밀봉접합된다. 이러한 밀봉작업의 필요성은 그 강도나 액밀성을 고려할때 대단히 큰 것이며, 따라서 가열밀봉에 의해서 밀봉작업을 수행하는 것이 타당한 것으로 판명되었다. 이러한 공정에서, 열가소성 포장용적층재는 이러한 목적에 부합하도록, 부드러워지거나 함께 녹아붙어서 양호한 특성을 가지는 균질한 밀봉부를 제공할 수 있는 온도까지 동시에 압축되거나, 또는 그 다음단계에서 압축된다. 이러한 가열밀봉은, 예컨대 주위의 열원으로부터의 대류 열전달과 같이 포장용 적층재의 외부에서 생성되는 열에 의해서, 또는 예를들어 마이크로파 에너지와 같이 포장용 적층재내에서 직접 생성되는 열에 의해서 달성되는 것이다. 후자의 방법은 점점 그 사용이 증가일로에 있으며, 앞서 설명한 바와같은 횡방향 밀봉에 특히 적합한 것으로 알려져 있다. 이러한 밀봉작업에 있어서, 먼저 포장용 재료의 튜브를 형성하는 적층재가 압축되는 동시에 그들 사이에 존재하는 여하한 내용물도 제거되며, 다음으로 이들 적층재를 융점온도까지 가열함으로써 밀봉지역에 있는 열가소성 충돌이 함께 합쳐지게 된다. 특히 1리터이상의 용적을 갖는 대형의 포장용기를 제조함에 있어서, 튜브형상의 재료는 그 횡방향 밀봉부의 길이가 비교적 크게, 예컨대 200밀리미터 정도의 큰 칫수를 가져야 한다. 동시에, 밀봉지역의 폭은 2-3밀리미터 이상응로 되어서는 안된다. 밀봉부의 길이가 너무 크면 밀봉 작업에서 문제가 생기는데, 그 이유는 밀봉작업중에 재료가 압축되어야 할 밀봉죠들중 어느 하나에서라도 약간의 각도 편차가 발생하면, 누설의 위험을 상당히 증대시키는 불균일한 밀봉부가 발생하여 포장용기의 품질이 저하되기 때문이다.
이러한 폐단은 전적으로 플라스틱으로만 구성된 적층재의 초음파밀봉, 즉 섬유재료로 이루어진 지지층이 없는 포장용 적층재의 초음파 밀봉에서 더욱 명백히 드러난다. 이러한 형태의 포장용 적층재는, 섬유재료로 이루어진 중앙의 지지층 대신에, 이들 적층재가 밀봉죠들에 의해서 함께 압축될때에, 가열된 상태로 거의 저항력을 가지지 않는 발포성 플라스틱으로 구성된 중앙의 지지층을 갖추고 있다. 초음파 밀봉에 있어서, 밀봉공정중에 에너지 전달이 제어되는 동시에 밀봉죠들이 소정의 힘으로 연속하여 함께 압착된다. 초음파 밀봉에서의 에너지 전달은 밀봉압력에 직접 비례하기 때문에, 밀봉죠의 각도 편차는 곧 밀봉압력이 밀봉죠의 전체 길이에 걸쳐서 불균일하게 분포됨을 의미하며, 초음파에너지 전체가 밀봉죠들간의 간극이 제일 작은 밀봉부분에 적용됨을 의미한다 이는, 그러한 부분을 통해서 재료가 완전히 타버리게 되는 동시에 밀봉죠의 양단부에서 여하한 밀봉도 되지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 결점을 극복하기 위한 노력으로, 밀봉죠들 및 그 관련부재들에 대해서 제조상의 공차를 아주 적게하고 정밀도를 높여주어야 한다. 이러한 밀봉죠들의 작동표면 사이의 평행도에 있어서, 최대의 하용편차는 예를들어서 밀봉죠의 길이가 200밀리미터 정도일때 0.05㎜ 까지로 되어있다. 이는 분명히, 관련된 부품들의 제조에 있어서 많은 비용과 곤란한 문제점을 야기시키며, 사용되는 기간중에 실질적으로 마모가 발생해서 그 정밀도가 유지될 수 없고, 따라서 밀봉제품의 품질을 변화시키게 되어 빈번한 수리가 필요하게 된다.
그러므로 초음파 밀봉장치를 사용하는 것이 바람직한데, 이러한 장치는 밀봉죠들 사이의 각도편차나 또는 함께 밀봉되어야 할 재료층의 두께변화에 민감하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 포장산업에 있어서 비교적 기다란 밀봉부를 비교적 얇은 열가소성 재료에 제공할 경우에 또는 밀봉부의 품질 및 액밀성이 요구되는 경우에, 초음파 밀봉에 특히 적합한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 종래의 장치에서의 결점들을 제거시키고 저렴한 비용으로 복잡하지 않게 제조될 수 있는 초음파 밀봉장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액체로 채워지는 포장용기의 제조를 위한 현대식 기계에 적합하도록 그다지 복잡하지 않은 초음파 밀봉장치를 제공하는 것이다.
이와같은 본 발명의 목적은, 밀봉죠와 대응죠의 각각의 가공표면들 사이의 최소거리를 결정하도록 지지부재가 배열로 되어 있으며, 밀봉죠의 작동위치에서 상기 지지부재가 상기 밀봉죠의 평면에 형성된 정지면에 접하여 지지되는 것을 특징으로 하는 본 발명의 장치에 의해서 이루어진다.
본 발명에 따른 장치에서는, 밀봉죠와 대응죠의 운동을 제한하고 그 가공표면들 사이의 간극폭을 한정시키는 지지부재를 사용함으로써, 에너지의 공급을 감시조정 할 필요가 없이도 균일한 가열 및 양호한 밀봉이 제공될 수 있는데, 이는 밀봉장치가 매우 간단해졌음을 의미한다. 실사용에 있어, 밀봉죠에 대한 지지부재들의 직접적인 접촉은 밀봉장치와 그 주변부재들에서 발생될 수 있는 헐거워짐이나 흔들림의 위험을 제거해주며, 밀봉죠와 대응죠의 각각의 가공 표면간의 헐거워짐이나 흔들림도 방지하는데, 이는 밀봉결과에 중요한 영향을 주는 것이다. 밀봉죠상에 두개 이상의 정지면을 제공하고 대응죠를 가요성 있게 지지함으로써, 밀봉작업의 중요한 최종단계에서 정상적인 작동 및 밀봉죠와 대응죠의 제어가 용이하게 이루어지며, 이는 이들 구성부품들에 있어서의 부정확성을 제거시키는 것이다.
액체를 채운 비수거 형태의 포장용기를 제조하는 포장기계에 사용되는 본 발명에 따른 초음파 밀봉장치는, 충분한 조작성의 안전과 보다 큰 밀봉기를 가질 수 있으며 정확성을 가진 초음파 밀봉방법만을 사용하여야 하는 종래의 초음파 밀봉장치에 대한 개선책을 제공한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도에 도시된 본 발명에 따른 초음파 밀봉장치는, 스웨덴 특허 제 7400444-1에서 자세히 설명된 것과 같은 유형의 장치로서, 포장용기의 제조에 있어서 열가소성 재료에 대해 초음파 밀봉을 제공하도록 구성된 것이다. 이러한 장치는 공지된 것으로서, 부품에 대한 더 이상의 상세한 설명이나 장치의 성능에 관해서는 언급할 필요가 없다. 그러나, 간단히 말해서 이러한 포장용 장치의 작동중에 두개의 편평한 포장재료의 가장자리들을 절단이나 가열성형 또는 가열밀봉에 의해서 각각의 포장용기로 변환시킨다는 것을 언급해여 할 것이다. 이러한 목적으로 사용되는 포장재료는 발포성 플라스틱 재료, 예컨대 폴리스치렌등으로 이루어진 중앙의 지지층과, 마찬가지로 폴리스치렌으로 이루어져 있으며 지지층의 양쪽에 접착된 두개의 균질한 열가소성 플라스틱층을 포함하는 형태의 적층재이다. 중앙의 발포성 플라스틱 재료층의 두께가 약 1밀리미터가 되는 반면에 양쪽의 균질한 열가소성 플라스틱층들은 대략 0.1밀리미터의 두께를 갖는다. 이러한 형상응로 인하여, 두개의 균질한 열가소성 플라스틱층들은 서로에 대해서 비교적 큰 거리를 두고 이격되어 있으며, 그 중량과 관련하여 포장용 적층재에 양호한 강성을 제공한다. 포장용 적층재는, 내용물에 대해 오랜기간동안의 유지특성을 제공하기 위한 포장용기를 제조할 경우에는, 예컨대 알루미늄박과 같이 적절한 기밀(gas-tight)재료로 구성될 수도 있다. 알루미늄박으로 구성된 층 외에도, 이러한 적층재의 가장자리들이 열과 압력에 의해서 자체적으로 또는 서로에 대해서 밀봉될 수 있고 소정의 형상응로 변환될 수 있는 열가소성 재료로 이루어진 다른 층이 제공될 수도 있다.
상기 스웨덴 특허에 기술된 포장용 장치에 있어서, 두개의 재료의 가장자리들은 연속적으로 성형되면서 밀봉되는 동시에, 이러한 포장용 장치를 통해서 일련의 거의 마무리 가공된 포장용기를 구성하는 파이프 또는 튜브쪽으로 이동하게 된다. 포장용기의 일측면을 따라서 종방향 연결덕트가 제공되어 있으며, 이러한 연결덕트내에는 충전파이프가 제공되어 있어서 각각의 포장용기로 내용물들이 연속하여 공급될 수 있다. 포장용기는 내용물로 채워진 후에 충전파이프의 개방단부를 통과하며, 종방향 연결덕트는 각각의 포장용기들 사이의 2개의 가장자리를 횡방향으로 밀봉시킴으로써 밀폐된다. 이어서, 횡방향 밀봉지역을 절단함으로써 포장용기가 서로 분리될 수 있으며, 예를들어 판매처나 소비지로 수송할 수 있도록 대단위로 나누어 포장을 할 수 있게 된다.
거의 완성 가공된 두개의 포장재료의 가장자리들을 함께 횡방향으로 밀봉하는 것은, 서로 밀봉되는 포장용 적층재들의 사이로 보다 크거나 혹은 보다 작은 량의 내용물이 있는 상태에서 이루어져야하기 때문에, 공정수행에 비교적 어려움이 뒤따른다. 그럼에도 불구하고, 밀봉구의 내구성 및 액밀성에 대한 요구가 증가되고 있으며, 종래의 초음파 밀봉장치에의해서 고도의 품질을 얻든다는 것은 지금까지 거의 불가능한 일이었다. 그 이유는, 포장용 적층재의 가공에 적합한 밀봉을 수행하는 중에 일정한 작업이 진행된 후에는 만족할 만한 초음파 밀봉에 필요한 고도의 정밀작업을 수행할 만한 부품들이 없다는 점으로 입증된다.
본 발명에 따른 장치는 무엇보다도 이러한 결점들을 극복하기 위해 개발되었으며, 상기 스웨덴특허 제 7400444-1호에 기술된 유형의 초음파 밀봉장치에 적용할 수 있도록 구성된 것이다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예는 첨부된 도면들에 아주 상세히 도시되어 있으며, 특히 제 1 도에는 이러한 초음파 밀봉장치의 중요한 부분인 몰드체인(1)의 일부가 도시되어 있다. 몰드체인(1)은, 다수의 체인부재(2)를 포함하고 있으며, 이들 체인부재(2)는 지지바퀴(3)에 의해서 지지대(5)상의 트랙(4)을 따라 이동될 수 있도록 서로 연결되어 있다. 몰드체인(1)은 무한궤도식 체인으로 구성되어 있으며, 모터 및 기어장치(도시안됨)에 의해서 초음파 밀봉장치의 둘레로 일정한 속도로 구동된다. 각각의 체인부재(2)는 제조되는 포장용기의 형상에 상응하는 형상을 가지는 소위 몰드절반부(6)를 지지하고 있다. 서로 인접하여 위치한 두개의 몰드절반부(6)의 사이로 하나의 흠이 형성되어 있으며, 인접한 몰드절반부(6)내에서 열 및 몰딩부재들에 의해 포장용 적층재의 제 1 가장자리(7)가 형성되어서 곡선형 포장용기벽이 이루어진다. 그 형성공정은 상기한 스웨덴 특허에 더욱 상세히 기술되어 있다. 몰드 절반부(6)는, 이후로 대응죠(8)로 일컬어지는 돌출된 벽 모양의 부재를 갖추고 있다. 그 이유는 다음에 더욱 상세히 설명될 것이다. 포장용 작층재의 제 1 가장자리가 대응죠(8)를 통과한다. 마찬가지로, 포장용 적층재의 제 2 가장자리(9)가 인접한 대응죠들 사이로 직선형으로 연장되어 있다. 포장용 적층재의 제 2 가장자리(9)의 종방향 모서리들에는, 절첩과 밀봉후에 완성가공된 포장용기(제 1 도에서 우측에 도시됨)내에서 마주하는 벽을 이루도록 측방향으로 돌출한 탭(tab)(9')이 제공되어 있다.
본 발명에 따른 초음파 밀봉장치는 제 1 도 및 제 2 도에 상세히 도시된 바와같이, 몰드절반부(6)를 갖추고 있는 몰드체인(1)에 인접하게 포장용 기계내에 설치되며, 특히 완성가공되어서 액체로 채워진 포장용기가 제거되는 몰드체인의 부분과 인접하게 설치된다. 초음파 밀봉장치는 초음파 케이싱(10)을 포함하고 있으며, 이 초음파 케이싱(10)은 조향 아암장치(제 2 도 참조)에 의해서 이동가능하도록 지지대(5)에 지지되어 있다. 특히, 초음파 케이싱(10)은 상부레버아암(11) 및 한쌍의 보조 레버아암(12)에 의해서 평행하게 지지되어 있으며, 각각의 레버아암(11 및 12)은 초음파 케이싱(10)에서 돌출된 피봇회전지점(13)에 연결되어 있다. 각각의 레버아암의 양단부는 지지대(5)에 단단하게 연결된 브라켓트(14)의 상하단부에 각각 경첩연결되어 있으며, 따라서 초음파 케이싱(10)은 제 1 도 및 제 2 도에서 상하 방향으로 평행하게 이동할 수 있게 구성되어 있다.
초음파 케이싱 안에는 고무 체결부(16)에 의해 가요성 있게 지지된 초음파장치(15)가 제공되어 있다. 초음파장치(15)의 하단부에는 밀봉죠(17)가 제공되어 있다. 밀봉죠(17)의 가공표면(18)은 대응죠(8)의 상응하는 가공표면(19)의 바로 윗쪽에 설치되며, 대응죠(8)는 순간적으로 초음파장치와 정렬된다. 두개의 가공표면(18 및 19)은 평면이고, 서로 평행을 이루고 있으며, 초음파 장치가 비작동 위치에 있을때 이들 가공표면 사이의 거리는 서로 밀봉되는 두개의 재료층의 두께가 약 두배가 되는데, 도시된 실시예에서 재료층의 두께는 대략 5밀리미터이다. 따라서, 몰드절반부(6)를 갖춘 몰드 체인(1)은 밀봉죠(17) 아랫쪽에서 아무런 방해도 받지 않고서 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 밀봉장치와 순간적으로 동일한 높이가 되는 몰드절반부(6), 특히 대응죠(8)의 어느 한쪽면에는 지지부재(21)의 일부를 구성하는 가공식 후크부재(20)가 제공되어 있다. 두개의 후크부재(20)는 횡방향 프레임(22)에 의해서 서로 단단히 연결되어 있으며, 이들 후크부재(20)는 몰드체인(1)의 작동중에 대응죠(8) 및 밀봉죠(17)가 약간의 여유를 두고서 자유롭게 이들 후크부재를 통과할 수 있도록 대응죠(8) 뿐만 아니라 밀봉죠(17)와도 일정한 거리만큼 떨어져 있다. 횡방향 프레임(22)은 하부레버아암(23)과 피봇회전가능하게 연결되어 있으며, 이 하부레버아암(23)은 상부레버아암(11) 및 보조레버아암(12)과 마찬가지로 브라켓트(14)에 지지 되어서 피봇회전할 수 있도록 구성되어 있다. 하부레버아암(23)과 상부레버아암(11)의 사이에는, 장치의 작동시에 상하부 레버아암(11 및 23)을 반대방향으로 각각 피봇회전시키는 작동실린더(24)가 제공되어 있다. 이러한 작동에 의해서 밀봉죠(17)와 대응죠(8)가 다음에 상세히 설명하는 바와같이 서로를 향해 이동하게 된다.
후크부재(20)의 상단면은 작동위치에서, 밀봉죠(17)의 양쪽에 배열된 두개의 정지면(25)과 맞닿도록 구성되어 있다. 후크부재(20)와 정지면(25)사이의 접촉은 장치의 작동중에 밀봉죠(17)의 이동 길이를 제한하도록 구성되어 있기 때문에, 초음파장치(15)에 의해 발생된 밀봉죠(17)내의 운동에너지가 후크부재(20)와 밀봉죠(17)사이의 두개의 정지면들을 지나치게 가열시키는 것을 방지할 수 있는 특별한 대책이 강구되어야 한다. 이는, 정지면(25)이 초음파 진동의 평면상에 위치하는 밀봉죠(17)내의 바로 그 지점에서 높은 정밀도를 갖게 된다면 방지할 수가 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 지점에서, 초음파 진동의 진폭은 영이고 에너지의 전달은 생기지 않는다. 실제로는, 진폭이 영인 평면은 다소 곡선을 이루고 있어서 정지면(25)을 정확한 방법으로 위치시키가 매우 어렵다. 그러므로, 일정한 공차가 허용되어져서, 작동시 정지면의 약간의 가열(섭씨 20도에서 30도 정도)이 허영된다. 이러한 가열현상은 어느 면으로 보나 해롭지 않으며, 에너지 손실이 작아서 허용될 수 있는 것이다.
본 발명에 따를 포장기계 및 초음파 밀봉장치의 작동중에, 몰드체인(1)은 제 1 의 좌측에서 우측으로 단계적으로 이동된다. 그 결과, 포장용 적층재의 가장자리(7 및 9)가 몰드체인(1)과 그 상부에 약간의 거리를 두고서 위치하고 있는 본 발명에 따른 초음파 밀봉장치의 사이로 일정한 속도로 공급된다. 열과 압력에 의해서, 인접하는 몰드절반부(6) 사이에 형성된 U자 형상과 일치하는 연속된 U자 형상이 제 1 가장자리(7)에 제공된다. 포장용 적층재의 제 2 가장자리(9)의 중앙부는 평면을 이루고 있으며, 대응죠(8)위로 연장되는 제 1 가장자리(7)의 부분들 위로 약간의 거리를 두고서 연장되어서, 축방향으로 돌출한 탭(9')이 제 1 가장자리(7)의 종방향 측면 모서리에 접해서 절첩되고 밀봉되어진다. 두개의 포장용 적층재의 가장자리(7과 9)의 사이에는 충전 파이프(도면에는 보이지 않음)가 제공되어 있으며, 이러한 충전 파이프의 바깥쪽 단부는 본 발명에 따른 초음파 밀봉장치의 좌측(제 1 도에서)으로 약간의 거리를 두고 있다. 초음파 밀봉장치 아랫쪽에 도달되는 부분적으로 완성 가공된 포장용기를 충전 파이프의 출구를 이미 통과하여서 원하는 내용물로 그 전부 또는 일부가 채워진 상태이다. 포장용기들 사이의 나머지 연결부는 본 발명에 따른 초음파 밀봉장치에 의해서 절단되며, 이에 따라서 포장용 적층재의 두개의 가장자리(7, 9)가 서로 압축되어서 각각의 대응죠상에 위치한 부분들에서 함께 밀봉되어 다수의, 포장요기들을 구성하는 전체 포장재료를 따라서 횡방향으로의 액밀 밀봉이 이루어지게 된다.
각각의 횡방향으로의 밀봉은 다음과 같은 방법으로 이루어진다. 일부 완성 가공되어 내용물이 채워진 포장용기와 함께 몰드체인(1)이 이송되어서, 특정의 대응죠(8)가 밀봉죠(17)의 바로 반대편에 위치된 지점에 도달하면, 대응죠와 밀봉죠간의 상대운동이 정지되어서 모드가 정지하게 된다. 이는, 몰드체인의 이송운동이 멈추가너 또는 초음파 밀봉장치가 몰드체인과 동일한 방향 및 동일한 속도로 이동함으로써 수행된다. 이때에 작동실린더(24)가 작동하여서 피스톤 로드가 바깥쪽으로(제 3 도)이동하는데, 작동 실린더나 피스톤 로드가 각각 상하부 레버아암(11 및 23)에 부착되어 있기 때문에 그 후방단부들이 서로에 대해서 멀어지는 방향으로 이동된다. 상하부 레버아암들은 브라켓드(14)내에 피봇회전될 수 있도록 지지되어 있으므로 그 양단부들이 서로를 향하는 방향으로 움직이게 된다. 이때, 상부 레버아암(11)이 초음파 케이싱(10)에 작용하여서 수직하방으로 이동시킴과 동시에 하부 레버아암(23)이 상향으로 두개의 후크부재(20)와 함께 횡방향 프레임(22)를 들어올려준다. 대응죠(8)의 아랫쪽으로 뻗어 있는 후크부재(20)의 하단부에 위치한 부품들과 대응죠의 하부면간의 작동은 후크부재(20)가 대응죠(8)의 하부면에 닿을 때까지 감소된다. 후크부재(20)의 계속된 상향운동에 의해서 대응죠(8)가 따라서 이동하며, 대응죠는 인접한 체인부재들에 의해서 가요성 있게 체결되어 있기 때문에, 특정의 체인부재(2)가 들어 올려져서 함께 이동된다.
그리고나서 초음파장치(15)의 작동이 개시되어, 밀봉죠(17)로 작용하는 초음파 호온의 진동이 시작되며, 이러한 밀봉죠 및 대응죠들의 계속되는 운동중에 이들 밍봉죠(8)와 대응죠(17)의 사이에 위치한 포장용 적층재의 가장자리(7 및 9)가 각각의 가공표면(18 과 19)사이에서 눌려질때 진동이 열가소성 적층재료로 전달되어져서, 이들재료가 가열되어 밀봉에 적합한 온도에 재빨리 도달하게 된다. 각각의 가공표면(8 과 19)사이의 평행도가 여러가지 경우에 있어서 전전으로 완전할 수가 없으믈, 보다 높은 압력이 그러한 간극의 일단부 또는 타단부에서 발생하게 되는데, 이는 포장재료가 그러한 단부에서 더욱 강력하게 압착 및 압축된다는 것을 의미한다. 초음파 밀봉에 있어서 에너지 전달은 밀봉압력에 비례하므로, 그러한 단부에서 에너지 전달은 더 크며, 포장재료가 이러한 부분에서 더욱 빨리 녹게된다. 그러므로, 이러한 단부에서 위치한 후크부재(20)의 상단면은, 후크부재가 밀봉죠의 양측면에 위치되기전에 밀봉죠(17)의 정지면(25)상에 이르게 된다. 후크부재(20)가 밀봉죠(17)의 한쪽 정지면(25)과 저촉하자마자 밀봉죠(8) 및 대응죠(17)의 상응하는 단부의 부품들은 서로를 향해 더이상 움직이지 않게되며, 이는 포장용 적층재가 이러한 부분에서 더이상 압축되지 않는다는 것을 의하게 된다.
그러나, 한쪽 후크부재(20)의 상단면과 정지면(25) 사이의 결합으로 인하여 이러한 결합지점의 둘레로 회전모멘트가 발생하므로, 밀봉죠(17) 뿐만 아니라 대응죠(8)도 가요성있게 지지되어 있기 때문에, 밀봉죠의 양측면에 위치한 후크부재(20)가 밀봉죠(17)(제 4 도)상의 각각의 지지면(25)와 접촉할때까지 밀봉죠들중 어느 하나 또는 다른 하나, 또는 이들 모두의 회전에 제공되는 효과를 갖는다. 두개의 밀봉죠의 회전운동중에 작동실린더(24)에 의해 생기는 밀봉압력을 정지면(25)과 후크부재(20)의 결합에 의해서 형성되는 간극의 전체 길이를 따라 분포하므로, 에너지 전달은 이러한 간극의 양방향으로 약해지며, 동시에 2개의 적층재가 이러한 간극의 폭에 의해서 결정되는 두께, 바람직하게 원래의 적층재의 두께의 약 10% 정도의 두께로 가열 및 압착된다.
밀봉이 수행된 후에, 후크부재(20)와 정지면(25)의 결합에 의해서 대응죠(8) 및밀봉죠(17)의작동이 정지되어서, 초음파의 공급이 중단된다. 작동실린더(24)에 의해 생긴 압력은 잠시동안 조금더 유지되어 포장용 적층재의 가장자리(7 및 9)의 압축 및 가열된 부분이 이와같이 계속되는 압축도중에 냉각되어서, 양질의 밀봉부가 제공된다. 적합한 냉각기간후에 작동실린더(24)가 작동하여서 피스톤 로드가 스프링의 작용에 의해서 다시 실린더 안으로 들어가게 되며, 이에 따라서 상하부 레버아암(11 및 23)이 초음파 케이싱(10)에 작용하여 초음파 케이싱(10)은 윗쪽으로 이동하게 되고, 횡방향 프레임(22)은 지지바퀴(3)가 지지대(5)의 트랙(4)상에 다시 놓여질때까지 하강하며, 후크부재(20)의 하단부는 대응죠(8)의 하부면과 적절한 거리를 유지하게 된다. 포장용 적층개의 두개의 가장자리(7 과 9) 사이의 밀봉은 이로써 완성되는데, 몰드체인(1)은 대응죠(8)가 밀봉죠(17)의 바로 반대편에 놓일때까지 초음파 밀봉장치쪽으로 다시 이동할 수 있으며, 이와 같은 절차가 계속하여 반복된다. 완성 가공되어 분리된 액밀의 포장용기는 초음파 밀봉장치(제 1 도)의 오른쪽으로 일정한 거리를 두고 있는 절단장치(도시않음)에 의해서 서로 분리되어진다. 이와 같이 절단장치에 의해서 각각 절단된 포장용기들이 몰드체인(1) 내부의 공동으로부터 제거되어서 다음의 처리 단계나 포장단계로 운반된다.
본 발명에 따라서 대응죠(8)와 밀봉죠(17)를 가요성 있게 지지하는 한편 지지부재(21)를 제공함으로써, 종래의 초음파 밀봉장치와 비교하여 여러가지 잇점들이 얻어질 수 있다. 종래의 밀봉장치에 있어서, 밀봉은 그 관련된 기계부품의 정밀도에 전적으로 의존하게 되어 있었다. 더구나, 작동기간중에 생기는 마모나 다른 부정확성들은 대응죠와 밀봉죠의 가공 표면사이의 간극의 폭에 직접적인 영향을 끼치며, 이는 밀봉죠의 전체 폭에 대해서 균일한 품질의 만족스런 밀봉을 달성하기 위해서 정확한 조절이 필요하다는 것을 의미하는 것이다. 본 발명에 따른 초음파 밀봉장치는, 관련된 기계부품을 완전히 분리시킴으로써 이러한 문제점들을 완전히 제거시켰으며, 따라서 실제의 밀봉공정도중에 이들 부품들이 밀봉죠와 대응죠의 가공표면들간의 간극의 폭에 여하한 방법으로라도 영향을 주지않는다. 밀봉공정중에 두개의 죠들의 조절은 지지부재(21)에 의해 전적으로 수행되므로, 포장 기계의 연장 가동중의 지지바퀴(3)와 몰드체인(1)에 불가피하게 영향을 주는 마모가 밀봉에 별다른 영향을 주시 못하도록 되어 있다. 밀봉죠(17)의 정지면(25)과 대응죠(8)를 조절하는 후크부재(20)사이의 직접적인 접촉에 의해서, 초음파케이싱(10)내에 초음파장치(15)를 설치하는데 기인된 여하한 영향도 방지되는데, 그 이유는 초음파 케이싱(10) 내부의 고무체결부(16)에 의해서 초음파 장치(15)가 지지되어 있으므로 후크부재(20)와의 접촉에 의해 충분히 조절될 수 있기 때문이다. 밀봉죠(17)로써의 역할을 하는 초음파 호온과 대응죠 사이의 직접적인 작용은 독특한 것인데, 그 이유는 여하한 형태의 지지요소를 초음파 호온과 직접 접촉하게 하는 것이 종래에는 불가능한 것으로 생각되었기 때문이며, 이는 압력에 비례하는 초음파 에너지의 특성때문에 동일한 작용이 가능한 것이다.
또한, 실제실험에서는, 초음파 호온의 내부에 정지면(25)을 형성하는 것과 정확한 계산에 의해 전체적인 에너지 전달이 가공표면에서 계속 이루어지는 이러한 지점들에서의 여하한 해로운 가열도 피할 수 있다는 것이 입증되었다. 후크부재(20)의 상응하는 표면이나 정지면의 마모는 여러번 실험에도 불구하고 그다지 크게 발생되지 않았다.

Claims (7)

  1. 각각의 가공표면들 사이로 소정의 칫수의 가공간극을 가지는 밀봉죠와 대응죠에 의해서 초음파 밀봉을 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 밀봉죠(17)와 상기 대응죠의 각각의 상기 가공표면(18 과 19)사이의 최소거리를 결정하도록 지지부재(21)가 배열되어 있으며, 상기 밀봉죠(17)의 작동위치에서 상기 지지부재(21)가 상기 밀봉죠(17)의 평면(26)에 형성된 정지면(25)에 접하여 지지되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대응죠(8)와 지지부재(21)가 이동가능하게 지지되어 있고, 상기 지지부재가 상기 밀봉죠(17) 및 상기 대응죠(8)와 분리되어 있는 정지위치와 상기 대응죠를 지지하면서 상기 밀봉죠와 평면(26)에 제공된 상기 정지면(25)에 접하여 상기 밀봉죠의 작동 길이를 제한하는 작동위치와의 사이에서 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 상기 밀봉죠(17) 및 상기 대응죠(8)가 직선형의 긴 가공표면(18, 19)을 각각 갖추고 있으며, 상기 지지부재(21)가 각각의 상기 가공표면의 단부에 위치한 후크부재(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 상기 대응죠(8)가 이동가능하게 지지되어 있어서 상기 지지부재(21)와의 접촉시에는 상기 밀봉죠(17) 및 상기 대응죠(8)의 각각의 가공표면(18 및 19)이 서로 평행하게 배열된 곳에서 상기 지지부재에 의해 형성되는 경사진 위치까지 회전하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 상기 지지부재(21)가 상기 대응죠(8)의 양측면에 위치되어서 상기 밀봉죠(17)의 작동방향과 반대방향으로 이동되는 후크부재(20)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 대응죠(8)가 그 작동방향에 대해 일정한 각도를 이루며 연장되어 있는 트랙(4)을 따라서 이동하며, 상기 밀봉죠(17)의 바로 반대편에 위치하여 있을때 상기 지지부재(2)에 의해서 상기 트랙(4)으로부터 들어올려지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉죠(17)와 상기 대응죠(8)의 각각의 상기 가공표면(18 과 19)간의 최소거리가 서로 밀봉되는 적층재의 가장자리(7 와 9)의 원래 두께의 10%가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
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