(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-04
(54)【発明の名称】封止装置、封止ステーションおよびこのような封止装置を製造する方法
(51)【国際特許分類】
B65B 7/16 20060101AFI20240927BHJP
B65B 51/10 20060101ALI20240927BHJP
【FI】
B65B7/16 J
B65B51/10 A
B65B51/10 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518387
(86)(22)【出願日】2022-09-23
(85)【翻訳文提出日】2024-05-02
(86)【国際出願番号】 EP2022076472
(87)【国際公開番号】W WO2023046881
(87)【国際公開日】2023-03-30
(31)【優先権主張番号】102021124797.7
(32)【優先日】2021-09-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521208365
【氏名又は名称】アムパック ゲー・エム・ベー・ハー
【氏名又は名称原語表記】Ampack GmbH
【住所又は居所原語表記】Lechfeldgraben 7, 86343 Koenigsbrunn, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ユルゲン ハーク
(72)【発明者】
【氏名】イロナ クライン
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー ガーブ
(72)【発明者】
【氏名】マークス ツィマーマン
(72)【発明者】
【氏名】コアビニアン トムシ
(72)【発明者】
【氏名】アロイス シュトゥアム
【テーマコード(参考)】
3E049
3E094
【Fターム(参考)】
3E049AA05
3E049AB02
3E049BA01
3E049BA02
3E049BA04
3E049DB02
3E049EA05
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3E049EC01
3E094AA06
3E094BA01
3E094BA04
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3E094BA12
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3E094DA02
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3E094GA01
3E094GA07
3E094GA12
3E094GA23
3E094HA08
3E094HA09
3E094HA12
(57)【要約】
本発明は、容器(12a;12e)を封止する封止装置、特に封止ヘッドであって、容器(12a;12e)に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具(34a;34b;34c;34d;34e;34f;34g;34h;34i)と、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)とを備える封止装置に基づいている。
セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)は、加熱導体を備え、セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)の加熱領域において、該加熱導体は、セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)の熱伝導性のセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)により少なくとも実質的に完全に取り囲まれていることが提案されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器(12a;12e)を封止する封止装置、特に封止ヘッドであって、前記容器(12a;12e)に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具(34a;34b;34c;34d;34e;34f;34g;34h;34i)と、封止を引き起こすように前記封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)と、を備える封止装置において、
前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)は、加熱導体を備え、該加熱導体は、前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)の加熱領域において、前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)の熱伝導性のセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)により少なくとも実質的に完全に取り囲まれていることを特徴とする、封止装置。
【請求項2】
前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g)は、前記セラミック基体(40a;40b;40c;40d;40e;40f;40g)とは別個に実現された少なくとも1つの別のセラミック基体(42a;42b;42c;42d;42e;42f;42g)を備えており、封止方向(44a;44b;44c;44d;44e;44f;44g)に対して垂直な平面において前記セラミック基体(40a;40b;40c;40d;40e;40f;40g)と前記別のセラミック基体(42a;42b;42c;42d;42e;42f;42g)とが、前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g)、特に前記環状の封止ゾーンの幾何学的な中心(48a;48g)から少なくとも実質的に等しい距離に配置されていることを特徴とする、請求項1記載の封止装置。
【請求項3】
前記セラミック加熱ユニット(36i)は、前記セラミック基体(40i)とは別個に実現された少なくとも1つの付加的なセラミック基体(46i)を備えており、前記セラミック基体(40i)と前記付加的なセラミック基体(46i)とが、前記セラミック加熱ユニット(36i)、特に前記環状の封止ゾーンの幾何学的な中心(48i)の周囲の互いに異なる閉じた経路上に配置されていることを特徴とする、請求項1または2記載の封止装置。
【請求項4】
互いに異なるセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)の温度を別個に制御または調整する制御または調整ユニット(50a,50e)が設けられていることを特徴とする、請求項2または3記載の封止装置。
【請求項5】
前記加熱導体のための前記セラミック加熱ユニット(36g)の少なくとも1つの電気的な接続部(52g,54g)は、封止方向(44g)に対して横方向に、特に垂直に延びていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の封止装置。
【請求項6】
前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d)は、前記容器(12a)に直接に接触する前記封止ゾーンを備えた前記封止工具(34a;34b;34c;34d)を少なくとも部分的に形成することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の封止装置。
【請求項7】
前記封止工具(34e)は、前記セラミック基体(40e,42e)に特に可逆的に配置されているアタッチメントとして実現されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の封止装置。
【請求項8】
封止プロセス中に前記容器を固定するセンタリングユニット(56d)が設けられており、かつ前記セラミック加熱ユニット(36d)を収容する封止ホルダ(58d)を備え、前記セラミック加熱ユニット(36d)は、前記センタリングユニット(56d)と前記封止ホルダ(58d)との間に形状結合式に配置されていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の封止装置。
【請求項9】
前記セラミック加熱ユニット(36f)を収容する封止ホルダ(58f)が設けられており、該封止ホルダ(58f)は、前記封止ゾーンを備えた前記封止工具(34f)を形成することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の封止装置。
【請求項10】
前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)は、窒化ケイ素または窒化アルミニウムから製作されていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の封止装置。
【請求項11】
少なくとも1つの封止装置、特に幾つかの封止装置を支持する少なくとも1つの封止キャリア(28a)と、特に請求項1から10までのいずれか1項記載の少なくとも1つの封止装置と、封止中に容器(12a)、特に幾つかの容器を支持する少なくとも1つの封止支持体(30a)とを備えた、特に充填および/または製造設備のための封止ステーション。
【請求項12】
請求項1から10までのいずれか1項記載の封止装置を製造する方法。
【請求項13】
少なくとも1つの方法ステップにおいて、前記セラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)が硬化された状態において、前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)を、材料除去により指定された容器幾何学形状に適合させることを特徴とする、請求項12記載の方法。
【請求項14】
前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)は、該セラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)の硬化された状態で存在している少なくとも1つの方法ステップにおいて、前記少なくとも1つの硬化されたセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)のセンサ材料切欠き、特に孔内に温度センサ(18a;20a;18b;20b;18c;20c;18d,20d;18e;20e;18f;20f;18g;20g;18h;18i;20i)を挿入することを特徴とする、請求項12または13記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
従来技術
欧州特許第3515693号明細書では、容器を封止する封止装置が既に提案されている。この封止装置は、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具と、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニットとを備えている。
【0002】
さらに、独国特許出願公開第102016218218号明細書からは、容器を封止する封止装置が既に公知であり、この既に公知の封止装置は、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具と、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニットとを備えている。
【0003】
発明の開示
本発明は、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具と、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニットとを備える、容器を封止する封止装置、特に封止ヘッドに基づいている。
【0004】
セラミック加熱ユニットは加熱導体を備え、この加熱導体が、セラミック加熱ユニットの加熱領域において、加熱ユニットの熱伝導性のセラミック基体により少なくとも実質的に完全に取り囲まれていることが提案されている。容器は、特に包装製品を収容するように構成された収容ユニット、特に容器カバーを含んでいる。包装製品は、例えば、液体、ペースト塊、ばら製品および/または個別に包装された製品を含んでいてよい。包装製品は、例えば、食品、医薬品、消費財等である。収容ユニットは、特に、カップ、ボトル、潰すことができるチューブ、シェル、箱またはこれらに類するものとして実施されていてよい。収容ユニットは、好適には、容器カバーによって封止されている。好適には、容器カバーは、封止によって、水密および/または気密な形式で収容ユニットを閉じるように構成されている。特に包装製品に応じて、収容ユニットおよび/または容器カバーは、金属、ガラス、セラミック、木材、紙、プラスチックおよび/または複合材料から形成されてよい。収容ユニットと容器カバーとは、同一の材料または互いに異なる材料から形成されていてよい。好適には、容器カバーは、特に封止蓋として、箔状またはプレート状に実現されている。
【0005】
封止装置は、特に緩く収容ユニットに隣接した容器カバーを、力および/またはエネルギの伝達によって収容ユニットに物質対物質結合により結合させるように構成されており、これにより、容器を封止する。封止装置は特に、力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの力および/またはエネルギ伝達要素を備えている。特に、封止装置は、熱を容器に伝達する力および/またはエネルギ伝達要素として少なくともセラミック加熱ユニットを備えている。例えば、封止装置は、力および/またはエネルギ伝達要素として、特にセラミック加熱ユニットに加えて、収容ユニット上に容器カバーを押し付ける少なくとも1つの押圧工具を備えている。好適には、封止装置は、セラミック加熱ユニットが配置されている少なくとも1つの封止ホルダを備えている。封止工具は、直接に容器に接触するように構成されている。封止工具は、特に、封止ホルダ上に配置されている、かつ/または力および/またはエネルギ伝達要素上に配置されている。封止工具は、個別の構成部材として、またはセラミック加熱ユニットまたは封止ホルダと一緒に一体構成で実現されていてよい。「一体構成」とは、特に、ワンピースに、つまり1つの部材で形成されていることを意味する。好適には、この1つの部材は、単一のブランク、質量体および/または鋳造体から、特に好適には射出成形プロセス、特に一成分または多成分の射出成形プロセスにおいて製造される。好適には、封止装置は、封止工具を封止方向に沿って、特に容器に向かって運動させる少なくとも1つの駆動要素を備えている。駆動要素は特に、封止前には封止工具を容器に物理的に接触させ、特に封止後には容器から封止工具を取り除くように構成されている。好適には、駆動要素は、リニアドライブ、ステッパモータまたはサーボドライブとして実施されている。特に環状の封止ゾーンは、封止方向に対して垂直な平面において材料切欠きを有している。封止方向に対して垂直な平面において、環状の封止ゾーンは、特に材料切欠きを画定する外周と内周とを有している。好適には、外周と内周とは同心的に配置されている。代替的には、外周と内周とのそれぞれの幾何的な中心は互いにずらされて配置されている。外周および内周は、好適には、それぞれの用途に応じて、特に任意の形状で実現され得る閉じた辺または閉じた辺輪郭をそれぞれ形成する。例えば、外周および/または内周は、それぞれ個別に、円形、楕円形、方形、多角形、または特に容器の封止面に適合された異なる形を形成している。特に、外周と内周とは、スケール係数を除いて同一の形状を有していてよく、または互いに異なる形状を有していてもよい。好適には、封止方向に対して垂直な外周と内周との間の封止ゾーンの平均的な材料厚さは、封止方向に対して垂直な平面における材料切欠きの最大の開口寸法よりも小さく、好適には、この最大の開口寸法の半分よりも小さく、任意選択的にはこの最大の開口寸法の4分の1よりも小さい。
【0006】
特にセラミック加熱ユニットは、特に封止工具と容器との接触前に、封止工具を封止温度にまで加熱し、かつ任意選択的には封止中に封止工具を封止温度に維持するように構成されている。好適には、セラミック基体は、電気絶縁性の材料から製作されているか、および/または、セラミック基体に電気絶縁性の被覆部がコーティングされている。好適には、セラミック基体と加熱導体とは、同一のセラミック基材から製作されており、特に加熱導体は、セラミック基体に対して相対的に加熱導体の導電率を増大させるためにドープされている。代替的には、加熱伝導体は金属から製作されている。加熱導体は、特にセラミック基体を加熱するために構成されており、セラミック基体は、封止工具に熱を伝達する。セラミック基体は、好適には、20W/mK超、好適には35W/mK超の熱伝導率を有しており、任意選択的には100W/mK超の熱伝導率を有している。電流の供給線路と引出線路とを接続するコンタクト領域または接続ワイヤを除いて、加熱導体は、好適にはセラミック基体により完全に取り囲まれている。セラミック基体は、その内部において、好適には少なくとも実質的に均一に、特に層なしに実現されている。特に、セラミック基体内の製造に関連する層は、例えばセラミック原料質量の層単位での適用により形成され、化学的特性および/または物理的特性の差は、基体のそれぞれの特性の平均値から25%未満、好適には15%未満、特に好適には5%未満である。特に、セラミック基体は、加熱導体から出発して、加熱導体の輪郭に対して垂直な任意の方向で、特に少なくとも上述の変動の範囲で同一の熱伝導率を有している。特に、セラミック基体は、特に少なくとも上述の変動の範囲において、少なくとも実質的に準等方性の伝導率を有する。拡散プロセスにより、加熱導体の近傍に配置されたセラミック基体の領域において、化学的および/または物理的特性は、加熱導体からより遠くに配置されたセラミック基体の領域とは異なっていてよい。
【0007】
本発明による実施形態は、有利には、損傷に対する加熱導体の確実な保護を可能にする。特に、セラミック基体が損傷した場合、例えば材料が割れた場合でさえ、セラミック加熱ユニットを引き続き確実に使用することが有利に可能である。特に有利には、加熱導体の損傷のリスクを低く抑えることができる。
【0008】
さらに、セラミック加熱ユニットが、セラミック基体とは別個に実現された少なくとも1つの別のセラミック基体を備えており、封止方向、特に上述の封止方向に対して垂直な平面において、セラミック基体と別のセラミック基体とは、セラミック加熱ユニット、特に環状の封止ゾーンの幾何学的中心から少なくとも実質的に等しい距離に配置されていることが提案されている。別のセラミック基体は、好適には、加熱導体とは別個に実現された別の加熱導体を取り囲んでいる。代替的には、セラミック基体と、別のセラミック基体とは、同一の加熱導体に配置されている。セラミック基体と別のセラミック基体とは、特に封止温度において互いに物理的に接触していてよく、かつ/または特に周囲温度において互いから離間して配置されていてよい。特に、セラミック基体、別のセラミック基体および任意選択的にセラミック加熱ユニットの別のセラミック基体は、特に封止ゾーンの内周および/または外周に対して平行に、封止ゾーンの形状をセグメント的にコピーする。特に、セラミック加熱ユニットの、封止工具に面しかつ/または封止工具を形成しかつセラミック基材上にわたって分布された表面は、少なくとも実質的に封止ゾーンと同じ表面積、特に20%を除く同一の表面積、好適には10%を除く、特に好適には5%を除く同一の表面積を有している。好適には、セラミック基体は、特に製造公差を除いて、構成に関して少なくとも実質的に同一に実現されており、特に回転対称または回転対称的に配置されている。本発明による実施形態により、関連する加熱導体によるセラミック基体の1つによる機能不全および/または不十分な封止がある場合、セラミック加熱ユニット全体を交換せずに済むことが有利に可能である。特に、封止装置の保守コストが、有利に低いレベルに維持され得る。
【0009】
さらに、セラミック加熱ユニットが、セラミック基体とは別個に実現された少なくとも1つの付加的なセラミック基体を備え、セラミック基体および付加的なセラミック基体が、セラミック加熱ユニット、特に環状の封止ゾーンの幾何学的な中心の周囲の互いに異なる閉じた経路上に配置されていることが提案されている。互いに異なる経路は、好適には、幾何学的な中心に関して同心的に実現されている。特に、幾何学的な中心から見て、セラミック基体と別のセラミック基体とは、相前後して配置されている。セラミック基体および別のセラミック基体は、特に幾何学的な中心から見た場合にセラミック基体が別のセラミック基体を覆うように対応した位置において、それらのそれぞれの経路上に配置されているか、または特にセラミック基体が別のセラミック基体を大部分で覆うように、それぞれの経路に沿って互いにずらされて配置されていてよい。付加的なセラミック基体は、好適には、付加的な加熱導体を取り囲み、この付加的な加熱導体は、加熱導体とは別個に実現されている。代替的には、セラミック基体と付加的なセラミック基体とが、同一の加熱導体に配置されている。セラミック基体と付加的なセラミック基体とは、特に封止温度において、互いに物理的に接触していてよく、かつ/または特に周囲温度において、互いに離間して配置されていてよい。特に、セラミック基体、付加的なセラミック基体、および任意選択的にセラミック加熱ユニットの別のセラミック基体は、特に封止ゾーンの内周および/または外周に対して垂直な方向で、封止ゾーンの形状をセグメント的にコピーする。例えば、セラミック加熱ユニットが、75mmの直径を有する経路を備え、この経路上に、特に75mmの容器用の75mmの封止ゾーンを加熱するために、セラミック基体と、任意選択的に少なくとも1つの別のセラミック基体とが配置される。例えば、セラミック加熱ユニットは、95mmの直径を有する経路を備え、この経路上に、特に95mm容器用の95mmの封止ゾーンを加熱するために、付加的なセラミック基体と、任意選択的な別のセラミック加熱体とが配置される。本発明による実施形態は、有利には多数の容器サイズのためにセラミック加熱ユニットを使用することを可能にする。
【0010】
さらに、封止装置が、互いに異なるセラミック基体の温度を別個に制御または調整する制御または調整ユニットを備えていることが提案されている。「制御または調整ユニット」とは、特に、少なくとも1つの制御電子機器ユニットを含むユニットを意味している。「制御電子機器ユニット」とは、特に、プロセッサユニットと、メモリユニットと、メモリユニットに格納された動作プログラムとを有するユニットを意味している。制御または調整ユニットは、複数の加熱導体のうちの1つを用いて各セラミック基体の温度を個別に調整するか、またはセラミック基体のグループの温度を個別に調整するように構成されていてよい。セラミック基体の群は、例えば、セラミック加熱ユニットの幾何学的な中心の周囲の同一の経路上に配置される全てのセラミック基体を含み、特に、セラミック加熱ユニットの幾何学的な中心の周囲の別の経路上に配置されている全てのセラミック基体を除外する。本発明による実施形態により、有利には、互いに異なる経路上の加熱導体の互いに異なる作動により、容器の容器幾何学形状に対して封止ゾーンを可変に適合させることができる。特に、封止に使用されるエネルギを有利には低く維持することができる。なぜならば、特定の容器にとって必要ではない加熱導体は作動されないからである。さらに、セラミック基体内/セラミック基体における温度センサとの相互作用において、有利に正確かつ選択的な形式で、セラミック加熱ユニットの設定または調整を引き続き調整することが可能である。特に、セラミック基体のうちの1つの封止品質が不十分な場合に、セラミック加熱ユニット全体の作動を適合させることを省略することができる。
【0011】
さらに、加熱導体用のセラミック加熱ユニットの少なくとも1つの電気的な接続部が、封止方向に対して横方向に、特に少なくとも実質的に垂直に延びていることが提案されている。「実質的に垂直」という用語は、本明細書では特に、基準方向に対して相対的な方向の向きを規定することが意図されており、ここでこの方向と基準方向とは、特に投影平面で見て、90°の角度を有し、この角度は、特に8°未満、有利には5°未満、特に有利には2°未満の最大偏差を有している。特に好適には、特に加熱導体のための、かつ特にセラミック加熱ユニット内かつ/またはセラミック加熱ユニットに配置されたセンサのためのセラミック加熱ユニットの全ての電気的な接続部は、封止方向に対して横方向に配置されており、特に封止装置の中心軸線に向けられている。好適には、電気的な接続部は、セラミック基体の、封止工具とは反対側に配置された側面に配置されている。セラミック基体の、電気的な接続部が配置されたこの側面は、好適には中心軸線とは反対に向いて、代替的には中心軸線に向いて配置されている。代替的には、電気的な接続部は、封止方向に対して少なくとも実質的に平行に延在している。「実質的に平行」とは、本明細書では特に、特に平面において基準方向に対して相対的な方向の配向を意味しており、この場合、方向は、基準方向から特に8°より小さい、有利には5°より小さい、特に有利には2°より小さい偏差を有している。本発明による実施形態により、有利には、電気的な接続部を一緒に中央にもたらすことが可能である。特に、封止装置の有利には大きな構成スペースを、電気的な接続部がないように維持することができる。さらに、有利には、電気的な接続部の応力緩和が達成可能である。
【0012】
少なくとも1つのセラミック基体が、直接に容器に接触する封止ゾーンを備えた封止工具を少なくとも部分的に形成することも提案されている。セラミック基体の、封止工具を形成する側面は、滑らかに実現されていてよく、または例えば溝構造、波形構造を有しているか、隆起部、格子が設けられるなどしていてよい。セラミック加熱ユニットは、封止ホルダ上に、特に封止ホルダの、駆動要素とは反対に向いた側面に配置されている。本発明による実施形態は、有利には、有利に少ない数の個別部材を備える封止装置を提供することを可能にする。特に、加熱導体から容器までの、特に接触抵抗による熱抵抗を有利には低く抑えることができる。特に、封止ゾーンのセグメントの熱容量は、有利に低く抑えることができる。特に、例えば容器上の汚れまたは液体による、セラミック基体の異常な温度低下を有利には迅速に検出することができる。
【0013】
さらに、封止工具が、セラミック基体に、特に可逆的に配置されたアタッチメントとして実現されることが提案されている。「可逆的に配置される」とは、特に、破壊されることなしに取外し可能であるように位置固定されていることを意味する。特に、封止工具は、封止工具および/またはセラミック基体の摩耗に関連する機能低下なしに複数回セラミック基体上に位置固定され、かつセラミック基体上から取り外すことができる。アタッチメントは、好適には、金属、例えばステンレス鋼、特に耐熱鋼から作製されている。アタッチメントは、好適には封止ホルダに固定され、特にねじ締結され、代替的にはラッチ結合される。好適には、封止装置は、セラミック加熱ユニットを封止ホルダに位置固定する、特にセラミック封止ユニットを封止ホルダとホルダとの間で形状結合式に取り囲み、任意選択的にクランプする少なくとも1つのホルダを有している。アタッチメントとしての封止工具の実施形態において、封止工具は、ホルダと一体的な実施形態で実現されているか、またはホルダとは別個に実現されていてよい。有利には、本発明による実施形態は、特にセラミック加熱ユニットを交換または変更することなしに、封止ゾーンの形状および/またはサイズのフレキシブルかつ単純な適合を可能にする。
【0014】
さらに、封止装置が、封止プロセス中に容器を固定するセンタリングユニットを備えており、かつセラミック加熱ユニットを収容する封止ホルダ、特に上述の封止ホルダを備えており、セラミック加熱ユニットが、センタリングユニットと封止ホルダとの間に形状結合式に配置されていることが提案されている。センタリングユニットは、特に封止ゾーンの材料切欠き内に配置されている。センタリングユニットは、好適には、収容ユニットに対する容器カバーの相対的な配置を固定するように構成されている。センタリングユニットは、例えば、容器、特に容器カバーに直接に接触するために構成されている、外方に向かったドーム状の当接面を有している。好適には、当接面は、封止ゾーンを越えて封止方向に沿って突出しており、特にこれにより、センタリングユニットは、封止ゾーンと容器カバーとの接触前に、容器カバーを収容ユニットに向かって押し付け、特に、容器カバーの中央領域を収容ユニット内へと曲げる。特に、センタリングユニットは、セラミック加熱ユニットのためのホルダと一体的かつ/または封止工具と一体的な実施形態で実現されている。代替的には、センタリングユニットは、セラミック加熱ユニットのためのホルダおよび/または封止工具とは別個に実現されている。本発明による実施形態は、有利に少ない個数の個別の構成要素を備える封止装置を提供することを可能にする。さらに、封止ゾーンの材料切欠き内に容器カバーが詰まるリスクを有利には低く維持することができる。
【0015】
封止装置が、セラミック加熱ユニットを収容する封止ホルダ、特に上述の封止ホルダを備え、封止ホルダが、封止ゾーンを備えた封止工具を形成することも提案されている。特に、セラミック加熱ユニットは、封止ホルダの凹設部に埋設されている。凹設部は、好適には、封止ホルダの、封止工具とは反対の側から封止ホルダ内へと延びている。封止ホルダは、好適には、金属、例えば、ステンレス鋼、特に、耐熱鋼から製作されている。特に、封止ホルダは、プレート状またはディスク状に形成されている。好適には、凹設部におけるセラミック加熱ユニットの支持面から封止ゾーンに至るまでの封止方向に平行な封止ホルダの材料厚さは、この方向におけるセラミック基体の最大の延在長さよりも小さい。好適には、セラミック基体は、凹設部内に完全に配置されており、特に封止ホルダから突出していない。封止工具を形成する封止ホルダの1つの側は、滑らかに実現されてもよく、または、例えば溝構造、波形構造を有しているか、隆起部、格子が設けられるなどしていてよい。本発明による実施形態は、セラミック加熱ユニットが損傷を受けるリスクを有利に低く維持することを可能にする。
【0016】
さらに、少なくとも1つのセラミック基体は、窒化ケイ素または窒化アルミニウムから製作されていることが提案されている。好適には、全てのセラミック基体、特に同一の閉じた経路上の少なくとも全てのセラミック基体は、同一の材料から作製される。任意選択的には、封止ゾーンの幾何学的な中心の周囲の複数の通路のうちの互いに異なる経路上のセラミック基体は、互いに異なる材料から作成されている。本発明による実施形態に起因して、セラミック加熱ユニットは、有利には高い熱伝導率、有利には低い熱容量および/または有利には高い硬度を同時に有している。
【0017】
好適には、封止装置は、少なくとも1つの試験ユニットを備えており、この試験ユニットは、封止ユニットにより封止された容器の封止品質を監視するために、封止装置の封止ユニットに少なくとも部分的に統合されており、試験ユニットは、封止温度を検出する少なくとも1つの温度センサを備えている。好適には、温度センサは、封止ユニットのセラミック加熱ユニットのセラミック基体のセンサ材料切欠き内に配置されており、かつ/または温度センサが、封止ユニットの封止工具のセンサ材料切欠き内に配置されており、封止工具のセンサ材料切欠きは、セラミック加熱ユニットの近傍に配置されている。本発明による封止装置の実施により、有利には、封止中および/または封止の直後に既に封止品質を決定するセンサデータを収集することができる。封止品質の別個のチェック、特に、封止の下流側における独立した容器チェックステーションを省くことができる。これにより、特に、封止装置を使用して、容器に包装製品を充填する充填および/または製造設備の全長およびスループット時間を有利には短く維持することができる。有利には、封止すべき各容器のために個別に封止温度を検出することが可能である。特に、有利には、封止温度の変化を、封止中に監視することができる。特に、封止温度は、封止品質を決定するために評価することができる。有利には、例えば、異なる温度変化に基づいて、曲がった容器カバーと、二重層の容器カバーと、収容ユニットに対してずれた容器カバー、容器と容器カバーとの間にある汚染、例えば、流体、食品の残留物または別の汚染物等を区別することが可能である。
【0018】
好適には、本発明に係る封止装置の少なくとも1つの実施形態では、温度センサが、セラミック加熱ユニットのセラミック基体の近傍に配置された封止工具のセンサ材料切欠き内に配置されている。好適には、センサ材料切欠きは、セラミック加熱ユニットのセラミック基体の近傍に配置されている場合、セラミック加熱ユニットのセラミック基体の外側に、好適には直接に封止工具内に配置されている。「近傍」とは、特に別の要素に対して、特にその要素に面した別の要素の外面に対して、特に25mm未満、好適には10mm未満、特に好適には8mm未満の最大距離を有する要素の領域であると理解される。好適には、温度センサは、セラミック加熱ユニットに対して、特に基体に対して、特に25mm未満、好適には10mm未満、特に好適には8mm未満の最大距離を有している。好適には、温度センサ、特に温度センサの温度検出領域、例えば温度センサ先端部等が、封止工具の封止面、特に外側の封止面から、または封止ユニットの接触面から、特に最大で特に10mm未満、好適には5mm未満、特に好適には2mm未満の距離を空けて配置されているように、温度センサが封止工具のセンサ材料切欠き内に配置されている。好適には、環状の封止ゾーンは、封止工具の封止面を形成する。好適には、封止工具のセンサ材料切欠き内に配置された状態では、温度センサは、少なくとも封止工具の封止面に対して実質的に垂直に延びる方向に沿って、0.1mm~5mmの値を有する、特に最大距離を有している。本発明による封止装置の少なくとも1つの実施形態において、温度センサが、封止工具のセンサ材料切欠き内および加熱ユニットの基体のセンサ材料切欠き内に配置されていると考えられる。温度センサは、部分的に加熱ユニットの基体内に配置されていてよく、かつ部分的に封止工具内に配置されていてよい。温度センサは、完全に基体を通って封止工具内に延びていてよい。また、温度センサが完全に基体の外側に配置されていることも考えられる。さらに、試験ユニットが別個の2つの温度センサを備え、一方の温度センサが封止工具内にまたは封止工具に配置されており、他方の温度センサが、特に温度の有利な目標-性能の比較、特に加熱ユニットの基体における所望の目標温度と、封止工具に実際に存在する実際温度との有利な目標-性能の比較を可能にするように、基体内にまたは基体に配置されていることも考えられる。有利には、別個の2つの温度センサを設け、一方の温度センサを封止工具に配置し、他方の温度センサを加熱ユニットの基体に配置することにより、好適には、冗長的な温度検出が可能となる。
【0019】
温度センサは、好適には接触センサとして、特に好適には抵抗温度計として、代替的に膨張式温度計として、または熱電対として実施されている。好適には、温度センサは、エネルギおよび/または力伝達要素および/または封止工具に配置されているか、またはエネルギおよび/または力伝達要素および/または封止工具に埋設されている。代替的には、温度センサは封止ホルダに、または封止ホルダ内に配置されている。代替的には、温度センサは、封止温度を非接触で測定するように構成されており、例えばパイロメータまたはサーモグラフィカメラとして実施されている。好適には、温度センサは、封止温度として、エネルギおよび/または力伝達要素、封止工具および/または容器の温度を検出するように構成されている。好適には、温度センサは、容器と接触したときのエネルギおよび/または力伝達要素および/または封止工具の温度低下を検出するように構成されている。代替的には、温度センサは、エネルギおよび/または力伝達要素および/または封止工具との接触時の容器の温度上昇を検出するように構成されている。
【0020】
さらに、特に本発明による封止装置の少なくとも1つの実施態様では、試験ユニットが、少なくとも2つの、特に複数の温度センサと、温度センサによって取得された試験パラメータを評価する計算ユニット、特に前述の計算ユニットとを備えており、計算ユニットが、同一の容器に割り当てられた互いに異なる少なくとも2つの測定点で取得された試験パラメータの2つの値の比較に依存して、封止品質を決定するように構成されている。代替的な実施において、封止品質を構造的に単純にかつ確実に決定することを可能にするタスクを解決するために、封止装置は、センサ材料切欠きにおける温度センサの配置から独立して実現されることが考えられる。好適には代替的な実施形態では、特にセンサ材料切欠き内の温度センサの配置から独立して実現された実施形態では、封止装置は、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器上に伝達する少なくとも1つの封止ユニットを備え、封止ユニットによって封止された容器の封止品質を監視する、封止ユニットに少なくとも部分的に統合されている少なくとも1つの試験ユニットを備えている。試験ユニットは、封止温度を検出する少なくとも1つの温度センサを備えており、試験ユニットは、少なくとも2つの、特に幾つかの温度センサを備え、かつ温度センサによって検出された試験パラメータを評価する計算ユニット、特に上述の計算ユニットを備えており、計算ユニットは、同一の容器に割り当てられた互いに異なる少なくとも2つの測定点において取得された試験パラメータ2つの値の比較に依存して封止品質を決定するように構成されている。好適には2つの温度センサは、加熱ユニットおよび/または封止工具において互いに異なる位置に配置されている。温度センサは、好適には、加熱ユニットおよび/または封止工具に、加熱ユニットの基体の長手方向または主延在軸線に沿って規則的に配置されている。好適には、温度センサは、加熱ユニットおよび/または封止工具に、n回回転対称性に配置されている。特に、「n」は、温度センサの個数を意味する。例えば、温度センサが、加熱ユニットおよび/または封止工具に、互いに対して最大2つの温度センサでは180°、最大3つの温度センサでは120°、最大4つの温度センサでは90°だけのように、ずらされて配置されている。しかし、特に使用分野に応じて、温度センサが加熱ユニットおよび/または封止工具に、不規則な分布で配置されていることや、温度センサが例えば1つのセグメント上に規則的な分布で配置され、別のセグメントにおいて不規則な分布で配置されるなど、セグメントごとに異なって配置されていることも考えられる。当業者によって好都合と考えられる、特に封止品質を決定するために有用である温度センサの別の配置も考えられる。有利には、試験パラメータの容易な評価が可能である。特に、位置、特に異なる領域における温度変動または温度差に関して正確な決定が可能となる。
【0021】
さらに、特に本発明による封止装置の少なくとも1つの実施形態では、温度センサによって取得された試験パラメータを評価するために、試験ユニットが計算ユニット、特に前述の計算ユニットを備えており、計算ユニットは、封止品質を決定するために試験パラメータの経時的な進行を評価するように構成されていることが考えられる。代替的な実施形態において、封止品質の構造的に単純かつ確実な決定を可能にするタスクを解決するために、封止装置は、センサ材料切欠きにおける温度センサの配置から独立して実現されることが考えられる。好適には、代替的な実施形態では、特にセンサ材料切欠き内における温度センサの配置から独立して実現された実施形態では、封止装置は、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器上に伝達する少なくとも1つの封止ユニットを備え、封止ユニットによって封止された容器の封止品質を監視する、封止ユニットに少なくとも部分的に統合されている少なくとも1つの試験ユニットを備えている。試験ユニットは、封止温度を検出する少なくとも1つの温度センサを備えており、試験ユニットは、温度センサにより取得された試験パラメータを評価する計算ユニット、特に上述の計算ユニットを備えている。計算ユニットは、封止品質を決定するために試験パラメータの経時的な進行を評価するように構成されている。計算ユニットは、単独の温度センサにより取得された試験パラメータの値に依存して、試験パラメータの経時的な進行を評価するように構成されているか、または試験ユニットが、複数の温度センサにより取得された試験パラメータの値に依存して、試験パラメータの経時的な進行を評価するように構成されていることが考えられる。有利には、正確な故障認識が可能となる。さらに、有利には、予測機能が可能にされる。
【0022】
さらに、特に、本発明による封止装置の少なくとも1つの実施形態では、試験ユニットが、少なくとも温度センサが配置されている封止ユニットの収容スペースを少なくとも防護する少なくとも1つの防護ユニットを備えていることが考えられる。代替的な実施において、封止品質の構造的に単純かつ確実な決定を可能にするタスクを解決するために、封止装置は、センサ材料切欠きにおける温度センサの配置から独立して実現されることが考えられる。好適には、代替的な実施形態では、特に、センサ材料切欠き内における温度センサの配置から独立して実現された実施形態では、封止装置は、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの封止ユニットを備え、封止ユニットにより封止された容器の封止品質を監視する、封止ユニット内に少なくとも部分的に統合されている少なくとも1つの試験ユニットを備え、試験ユニットが、封止温度を検出する少なくとも1つの温度センサを備え、試験ユニットが、少なくとも、少なくとも温度センサが配置されている封止ユニットの収容スペースを防護する少なくとも1つの防護ユニットを備えている。好適には、防護ユニットは、少なくとも1つの、特にセラミックの、特に加熱ユニットまたは温度センサの電気的な線路の通過の通過要素を備えている。特に、防護ユニットは、各温度センサのために、その固有の通過要素を備え、通過要素は、計算ユニットおよび/または電源への接続の目的で、それぞれの温度センサの線路の通過のために温度センサに割り当てられている。防護ユニットは、少なくとも1つのケーブル案内要素を備えており、ケーブル案内要素は、特に、例えばケーブルブッシング等のような通過要素に、この通過要素内に配置されている加熱ユニットおよび/または温度センサの線路を通過エレメントの外側でガイドするために、配置されており、このケーブル案内要素は、好適には、防護または応力緩和機能を有している。好適には、防護ユニットは、特に封止ホルダおよび封止工具によって画成された収容スペースの防護のために封止ホルダと封止工具との間の境界面に配置された少なくとも1つの防護要素を備えている。防護ユニットは、特に、封止ホルダと封止工具との間の接触線/接触点の個数に応じて、好適には複数の防護エレメントを備えており、これらの防護エレメントは、封止ホルダと封止工具との間の境界面に配置されている。有利には、湿った運転環境における封止装置の確実な作動が可能にされ、封止品質の確実な決定が実現され得る。
【0023】
さらに、本発明による少なくとも1つの封止装置、特に本発明による幾つかの封止装置を支持する少なくとも1つの封止キャリアを備え、本発明による少なくとも1つの封止装置を備え、かつ封止中に容器、特に幾つかの容器を支持する少なくとも1つの封止支持体を備えた、特に充填および/または製造設備のための封止ステーションが提案されている。充填および/または生産設備は、特に、包装製品を容器に充填する少なくとも1つの充填ステーションを備えている。任意選択的には、充填および/または製造設備は、包装製品または容器の製造、加工または処理のための少なくとも1つの製造ステーションを備えている。好適には、充填および/または製造設備は、少なくとも充填ステーションから封止ステーションまで、包装製品を含む容器を搬送する少なくとも1つの搬送設備、特にベルト搬送設備を備えている。充填および/または生産設備の充填ステーションまたは別のステーションは、包装製品が充填された収容ユニットに容器カバーを配置するように構成されており、特に包装製品が充填された収容ユニット上に容器カバーを乗せるように構成されている。好適には、封止ステーションは、搬送設備に封止ステーションを配置するフレームユニットを備えている。好適には封止支持体と封止キャリアとは、フレームユニット上に固定されている。好適には、封止支持体は、容器を搬送する搬送設備を支持し、かつ/または特に搬送設備が停止した場合に、容器が封止キャリアに対して予め設定された封止位置をとるように、搬送設備に対してフレームユニットを整列させるように構成されている。特に封止キャリアは、封止装置を収容する、特に懸架する少なくとも1つの封止ヘッド受け部を備えている。特に封止キャリアは、封止装置と、容器の封止位置とを互いに適合させるように構成されている。好適には、封止キャリアは、幾つかの封止装置、特に構造的に同一の封止装置を収容する幾つかの封止ヘッド受け部を備えている。封止ステーションを通る容器の指定された搬送方向に関して、封止装置は、特に、充填および/または製造設備の、並行して延びる複数の搬送設備により搬送される容器のために、並んで配置されていてもよく、または特に同一の搬送設備により搬送される容器のために相前後して配置されていてもよい。封止装置は、個別にまたは組み合わせて作動可能であるように実現されていてよい。本発明による実施形態により、有利にロバストかつ確実な封止ステーションを提供することができ、この封止ステーションは、特に同時に、有利には単純かつフレキシブルに互いに異なる容器幾何学形状に適合可能である。
【0024】
さらに、本発明による封止装置を製造する方法が提案されている。好適には、当該方法の少なくとも1つの方法ステップにおいて、セラミック加熱ユニットが封止ホルダに位置固定される。特に好適には、セラミック加熱ユニットは、形状結合式に封止ホルダに固定されている。特に、セラミック加熱ユニットは、凹設部、特に上述した凹設部に挿入され、かつ/またはこのために意図された封止ホルダの当接面に隣接されている。好適には、ホルダは、セラミック加熱ユニットに配置されている。ホルダがセラミック加熱ユニットに隣接している状態では、ホルダは、好適には、特に少なくとも1つのねじによって、封止ホルダに位置固定されている。好適には、ホルダは、特に幾つかのセラミック基体を同時に位置固定するために、幾つかのセラミック基体にわたって延びている。任意選択的に、封止装置の別のホルダが、ホルダによって位置固定されていないセラミック基体を位置固定するために使用される。封止工具がアタッチメントとして実現されている場合、封止工具は、セラミック加熱ユニットと一緒にホルダによって位置固定されていてよく、またはセラミック加熱ユニットの位置固定後にセラミック加熱ユニットに固定されていてよい。本発明による実施形態は、有利には、損傷に対する加熱導体の確実な保護を可能にする。特に、例えば材料が割れた場合のように、セラミック基体が損傷した場合でさえ、有利には、セラミック加熱ユニットの使用を確実に継続することができる。特に、有利には、加熱導体の損傷のリスクを低く維持することができる。
【0025】
さらに、本方法の少なくとも1つの方法ステップにおいて、セラミック基体が硬化された状態で、少なくとも1つのセラミック基体が、材料除去によって容器の指定された容器幾何学形状に適合させられることが提案されている。好適には、セラミック基体は、規格化された形状および/またはサイズを有する硬化セラミック前製品から製造される。硬化されたセラミック前製品は、例えば、フライス加工、研削、ラッピング加工、ホーニング加工、穿孔加工などによって、セラミック基体に変換される。特に、硬化されたセラミック前製品の材料厚さは、加熱導体の延びに対して垂直な方向での材料除去によって減少する。本発明による方法の実施形態により、有利には、容器幾何学的形状に対するセラミック加熱ユニットの正確な適合が可能になる。特に、有利に正確に特定の容器幾何学形状をコピーすることが可能である。特に、セラミック基体の体積、ひいては結果として生じる熱容量は、有利に小さく維持することができる。特に、有利には、セラミック基体の迅速な加熱および冷却が可能となる。特に、有利には、セラミック基体の確実かつ迅速な温度調整が可能になる。特に、セラミック加熱ユニットの有利な適応が、封止装置の切替えの場合に可能である。特に、有利には、付加的に獲得されるセラミック加熱ユニットの個数を低く維持することができる。
【0026】
さらに、セラミック基体がセラミック基体の硬化された状態で存在する、本方法の少なくとも1つの方法ステップにおいて、温度センサ、特に前述の温度センサが、少なくとも1つの硬化されたセラミック基体のセンサ材料切欠き、特に前述のセンサ材料切欠き、特に孔内に挿入されることが提案されている。好適には、セラミック基体には、特に穿孔加工によって、封止工具とは反対側のセラミック基体の側に、センサ材料切欠きを備えている。特に好適には、センサ材料切欠きは、セラミック基体の、電気的な接続部が配置されている側と同一の側に形成されている。セラミック基体ごとに、1つの単独の温度センサまたは特に幾つかのセンサ材料切欠きにわたって分配された複数の温度センサをセラミック基体に配置することが可能である。特に好適には、少なくとも1つの温度センサが、複数の加熱導体のうちの1つの加熱導体を含むセラミック加熱ユニットの各セラミック基体内に挿入されている。温度センサの挿入に続いて、センサ材料切欠きは、好適には、硬化可能な質量体によって閉鎖される。本発明による実施形態によって、温度センサは、有利にはセラミック基体の、フレキシブルに選択可能な点に配置することができる。特に、セラミック加熱ユニットの組付け前ではなく、温度センサの適切な位置を決定することが可能である。特に、セラミック加熱ユニット内の温度センサの個数を、有利には僅かな入力で、いつでも適合させ、特に増加させることができる。
【0027】
本発明による封止装置、本発明による封止ステーションおよび/または本発明による方法は、本明細書において、上述した用途および実施形態に限定されない。特に、本明細書において説明された機能を果たすために、本発明による封止装置、本発明による封止ステーションおよび/または本発明による方法は、本明細書で示された個数とは異なる個数の個別の要素、構成要素およびユニットならびに方法ステップを含んでいてよい。さらに、本開示において与えられる値の範囲に関して、言及された限界内の値も、要求に応じて開示されかつ適用可能であるとみなされる。
【0028】
別の利点は、図面の以下の説明から明らかになるであろう。図面には、本発明の11個の例示的な実施形態が図示されている。図面、詳細な説明および特許請求の範囲は、複数の特徴を組み合わせで含んでいる。当業者は、意図的に特徴を別々に考慮し、別の適切な組み合わせを見出すであろう。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【
図1】本発明による封止ステーションを示す概略図である。
【
図3】本発明による封止装置のセラミック加熱ユニットを示す概略図である。
【
図4】本発明による封止装置を概略に示す斜視断面図である。
【
図5】本発明による封止装置を製造する方法の概略的なフローチャートである。
【
図6】本発明による封止装置を運転するための本発明による方法の概略的なフローチャートである。
【
図7】絶縁要素を備える、本発明による封止装置の別の実施形態を概略的に示す斜視断面図である。
【
図8】本発明による封止装置の別の実施形態を示す概略図である。
【
図9】本発明による封止装置の代替的な実施形態を概略的に示す斜視断面図であり、センタリングユニットが、同時にセラミック加熱ユニットのためのホルダとして実現されている。
【
図10】本発明による当該封止装置の封止工具を上から見た、本発明による封止装置の代替的な実施形態を示す概略図である。
【
図11】セラミック加熱ユニットが封止ホルダ内に埋め込まれている、本発明による封止装置の別の代替的な実施形態を示す概略図である。
【
図12】本発明による封止装置の別の代替的な実施形態を概略的に示す斜視断面図である。
【
図13】本発明に係る封止装置の代替的なセラミック加熱ユニットを示す概略図である。
【
図14】本発明に係る封止装置の別の代替的なセラミック加熱ユニットを示す概略図である。
【
図15】本発明による封止装置の、異なって実現されたセラミック加熱ユニットを示す概略図である。
【
図16】本発明による封止装置の代替的な実施形態を概略に示す斜視断面図である。
【
図17】温度センサの代替的な配置を伴う、
図16に示す本発明による封止装置を示す概略図である。
【0030】
例示的な実施形態の説明
図1は、封止ステーション26aを示している。封止ステーション26aは、特に、充填および/または製造設備のために構成されている。封止ステーション26aは、容器12aを封止する少なくとも1つの封止装置10aを備えている。容器12aは、充填および/または製造設備の搬送設備によって、好適には搬送方向62aに沿って、封止ステーション26aを通って断続的に搬送され、容器12aは、特に、容器12aの封止を実施するために、封止ステーション26a内の封止位置において停止させられる。好適には、封止ステーション26aは、幾つかの、この場合例えば8個の封止装置10aを備えており、特に封止装置10aは、構造が同一である。特にこれらの封止装置10aは、幾つかの容器12aの並行した封止のために、封止ステーション26aを通る容器12aの搬送方向62aに関して平行に配置されている。封止ステーション26aは、封止ステーション26aの少なくとも1つの封止装置10a、好適には幾つかの封止装置10a、特に全ての封止装置10aを支持する少なくとも1つの封止キャリア28aを備えている。封止ステーション26aは、封止中に、容器12a、特に幾つかの容器12aを同時に支持する封止支持体30aを備えている。封止ステーション26aは、好適には、少なくとも1つの運転モードを有しており、この運転モードにおいて、封止が、完全に自動化されて封止ステーション26aにより実行される。任意選択的には、封止ステーション26aは、封止をチェックし、かつ/またはユーザにより封止ステーション26aのプロセスパラメータを適合させるために、少なくとも1つの入力および/または出力ユニット、特に少なくとも1つのディスプレイを備えている。
【0031】
図2は、特に搬送方向62aに対して垂直な平面における、封止装置10aの断面図を示している。封止装置10aは、特に封止ヘッドである。封止装置10aは、容器12aを封止するために構成されている。封止装置10aは、容器12aの収容ユニット上に容器カバーを置くことにより容器12aを封止するように構成されている。封止装置10aは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器12aに伝達する少なくとも1つの封止ユニット14aを備えている。封止装置10a、特に封止ユニット14aは、少なくとも1つの封止工具34aを備えている。封止工具34aは、容器12aに物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成している。封止装置10a、特に封止ユニット14aは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36aを備えている。封止装置10a、特に封止ユニット14aは、セラミック加熱ユニット36aを収容する封止ホルダ58aを備えている。セラミック加熱ユニット36aは、容器12aに直接に接触する封止ゾーンを備えた封止工具34aを少なくとも部分的に形成している。
【0032】
封止装置10a、特に封止ユニット14aは、少なくとも1つの駆動要素64a、特にサーボモータを備えている。好適には、駆動要素64aは、封止ホルダ58aに機械的、ハイドロリック式および/またはニューマチック式に結合されている。特に駆動要素64aは、特に封止工具34aを容器12aに物理的に接触させるために、封止ホルダ58aを、この封止ホルダ58aに固定された封止工具34aと一緒に、封止装置10aの封止方向44aに沿って移動させるように構成されている。好適には、封止方向44aは、容器12aの搬送方向62aに対して少なくとも実質的に垂直である。セラミック加熱ユニット36aは、特に、封止ホルダ58aの、駆動要素64aとは反対の側に配置されている。
【0033】
封止装置10aは、少なくとも部分的に封止ユニット14aに統合された少なくとも1つの試験ユニット16aを備えている。試験ユニット16bは、封止ユニット14aによって封止された容器12aの封止品質を監視するために構成されている。試験ユニット16aは、封止温度を検出する少なくとも1つの温度センサ18aを備えている。試験ユニット16aは、封止温度を位置指定して検出する少なくとも1つの別の温度センサ20aを備える。温度センサ18aおよび/または別の温度センサ20aは、好適には、セラミック加熱ユニット36aおよび/または封止工具34aに配置されている。試験ユニット16aは、封止力および/または封止圧力を検出する少なくとも1つのプレスオンセンサ22aを備えている。試験ユニット16aは、ニューマチックシリンダ24aを備えており、このニューマチックシリンダ24a内またはニューマチックシリンダ24aに、プレスオンセンサ22aが配置されている。ニューマチックシリンダ24aは、特に、駆動要素64aと封止ホルダ58aとの間に配置されている。例えば、駆動要素64aが、ニューマチックシリンダ24aのピストンに結合しており、ピストンを収容するニューマチックシリンダ24aのシリンダハウジングが、封止ホルダ58aに直接に、または封止ユニット14aの伝達ユニット66aを介して間接的に接続されている。代替的には、駆動要素64aがニューマチックシリンダ24aのシリンダハウジングに結合し、ニューマチックシリンダ24aのピストンが封止ホルダ58aに直接に、または封止ユニット14aの伝達ユニット66aを介して結合している。プレスオンセンサ22aは、特に、ニューマチックシリンダ24aのシリンダハウジングへの供給管路内に配置されている。プレスオンセンサ22aは、特に、封止中に閉じられるニューマチックシリンダ24aの容積内に配置されており、かつ特に、封止中にニューマチックシリンダ24a内のガス圧を測定するために構成されている。
【0034】
封止装置10aは、セラミック加熱ユニット36aの温度を制御または調整する制御または調整ユニット50aを備えている。制御または調整ユニット50aは、特に、セラミック加熱ユニット36aの温度を介して封止温度を調節または調整するように構成されている。制御または調整ユニット50aは、特に、駆動要素64aの制御または調整のために構成されている。特に、制御または調節ユニット50aは、封止力および/または封止圧力を調節または調整するように構成されている。
【0035】
図3は、セラミック加熱ユニット36aを示している。セラミック加熱ユニット36aは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36aの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36aの熱伝導性のセラミック基体40aにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。少なくとも1つのセラミック基体40aは、窒化ケイ素または窒化アルミニウムで製作されている。好適には、加熱導体は、セラミック基体40aに対する電気伝導率を増大させる添加物がドープされた窒化ケイ素または窒化アルミニウムで製作されている。添加剤は、特に、加熱導体の総質量の50%未満、好適には25%未満である。セラミック加熱ユニット36aは、好適には、電気的な接続部52a,54aを備えており、電気的な接続部を介して加熱導体が、特に制御または調整ユニット50aに電気的に接続されている。特に電気的な接続部52a,54aは、封止方向44aに対して少なくとも実質的に平行に延びている。少なくとも1つのセラミック基体40aは、容器12bに直接に接触する封止ゾーンを備えた封止工具34aを少なくとも部分的に形成している。封止ゾーンは、本実施形態では特に、円環状の形で実現されている。特に電気的な接続部52a,54aは、セラミック基体40aの、封止工具34aとは反対側に配置されている。
【0036】
セラミック加熱ユニット36aは、少なくとも1つの別のセラミック基体42a、この場合は例示的に5個の別のセラミック基体42aを備えている。別のセラミック基体42aは、セラミック基体40aとは別個に実現されている。別のセラミック基体42aは、特に、セラミック基体40aと構造が同一であるように形成されている。特にセラミック基体40aおよび別のセラミック基体42aはそれぞれ、封止ゾーンのサブセグメントを形成している。封止方向44aに対して垂直な平面において、セラミック基体40aと別のセラミック基体42aとは、セラミック加熱ユニット36a、特に環状の封止ゾーンの幾何学的な中心48aから少なくとも実質的に同一の距離に配置されている。別のセラミック基体42a内で、セラミック加熱ユニット36aは特に別の加熱導体を備えている。別の加熱導体は、好適には、加熱導体とは別個に実現されており、セラミック加熱ユニット36aの別の電気的な接続部72a,74aを介して、特に制御または調整ユニット50aに電気的に接続されている。別の電気的な接続部72a,74aは、好適には、加熱導体の電気的な接続部52a,54aとは別個に、封止ユニット14a内に実現されている。制御または調整ユニット50aは、互いに異なるセラミック基体40a,42aの温度を別個に制御または調整するために構成されている。制御または調整ユニット50aは、幾つかの独立した電流および/または電圧源ならびに/または電流および/または電圧源から、互いに異なる電気的な接続部52a,54a,72a,74aへ電流束を分配するスイッチング要素を備えていてよい。用途に応じて、別の電気的な接続部72a,74aおよび電気的な接続部52a,54aは、制御または調整ユニット50aに互いに電気的に別個になるように、または互いに並列または直列に接続され得るように接続されてもよい。特に、複数の加熱導体のうちの1つの加熱導体を取り囲んでいる各セラミック基体40a,42aには、複数の温度センサ18a,20aのうちの少なくとも1つの温度センサが割り当てられている。特に、温度センサ18aは、セラミック基体40aのセンサ材料切欠き内に配置されている。特に、別の温度センサ20aは、別のセラミック基体42aのセンサ材料切欠き内に配置されている。センサ材料切欠きは、好適には、セラミック基体40a,42aの、それぞれの電気的な接続部52a,54a,72a,74aと同一の側に配置されている。
【0037】
図4は、封止方向44aに対して平行な平面における封止装置10aの断面図を示している。特に封止ホルダ58aは、封止ホルダ58aの総体積の好適には50%超、特に75%超を含むプレート形の基体を有している。封止ホルダ58aは、好適には金属、特にステンレス鋼から製作されている。封止ホルダ58aは、好適には、保持構造体76aを備えている。特に、保持構造体76aは、封止方向44aに対して垂直な方向でセラミック加熱ユニット36aを形状結合式に収容するために構成されている。特に、保持構造体76aは、封止ホルダ58aのプレート形の基体から突出している。保持構造体76aは、例えば環状に実現されており、封止方向44aに対して垂直な平面においてセラミック加熱ユニット36aを取り囲んでいる。封止装置10aは、好適にはホルダ78aを備えている。ホルダ78aは、特に、セラミック加熱ユニット36aを封止ホルダ58aに、封止方向44aに対して平行な方向で、形状結合式に位置固定するために構成されている。例えば、ホルダ78aは、保持リングとして実施されている。ホルダ78aは、好適には金属、特にステンレス鋼から製作されている。封止方向44aに対して垂直なホルダ78aの最大の横方向の延在長さ、特に外径は、特に、セラミック加熱ユニット36aの最大の横方向の延在長さよりも小さい。好適には、セラミック加熱ユニット36aのセラミック基体40a,42aは、突出部80aを形成しており、この突出部80aは、特に、それぞれの基体40a,42aの、封止工具34aに面しかつ/または封止工具34aを形成する側から離間して配置されている。特に、突出部80aは、セラミック基体40a,42aの、セラミック加熱ユニット36aの幾何学的な中心48aに面した側に配置されている。特に、突出部80aは、封止ホルダ58a、特に封止ホルダ58aのプレート形の基体および/またはプレート形の基体から突出する封止ホルダ58aの隣接構造体と、ホルダ78aとの間で、封止方向44aに対して平行に、特にクランプされて配置されている。特にホルダ78aは、封止ホルダ58aを貫通するねじにより封止ホルダ58aに位置固定されている。好適には、封止ホルダ58aは、接続材料切欠きを有し、この接続材料切欠きを通って、電気的な接続部52a,54a,72a,74aおよび温度センサ18a,20aのための接続部が、封止ホルダ58aを通ってセラミック加熱ユニット36aから案内されている。
【0038】
封止装置10aは、封止プロセス中に容器12aを固定するセンタリングユニット56aを備えている。センタリングユニット56aは、特にドーム型ディスクとして実現されている。センタリングユニット56aは、封止方向44aに対して垂直な平面において、特にセラミック加熱ユニット36a内に、特にホルダ78a内に配置されている。特に、センタリングユニット56aは、セラミック加熱ユニット36aと同心的に、特にホルダ78aと同心的に配置されている。センタリングユニット56aのドームは、センタリングユニット56aに対して平行に形成されており、特に封止ホルダ58aから離れて、特に容器12aに向かって形成されている。センタリングユニット56aは、特に封止ホルダ58aにねじ締結されている(これに関しては
図8を参照)。
【0039】
伝達ユニット66aは、例えば、特に駆動要素64aからニューマチックシリンダ24aを介して封止ホルダ58aへと力および/または圧力を伝達するために構成された剛性の伝達ロッド86aを備えている。伝達ロッド86aの最大の長手方向の延在長さは、特に、封止方向44aに対して少なくとも実質的に平行に配置されている。特に、伝達ユニット66aは、伝達ロッド86aの、封止ホルダ58aとは反対側の端部に配置された、円錐形の上側部分82aを備えている。封止方向44aに対して垂直な平面において、円錐形の上側部分82aは、好適には、ニューマチックシリンダ24aのシリンダハウジングによって取り囲まれている。好適には、伝達ユニット66aは、少なくとも1つのばね84aを備えており、少なくとも1つのばね84aは、伝達ロッド86aの周囲に配置されていて、伝達ユニット66aの円錐形の上側部分82aおよびマウント88aに作用する。マウント88aは、好適には、封止キャリア28aへの封止装置10aの挿入のために構成されている。好適には、伝達ユニット66aは、少なくとも1つの別のばね90aを有しており、この別のばね90aは、伝達ロッド86aの周囲に配置されていて、封止ホルダ58aと、伝達ロッド86aの当接要素92aとに作用する。特に当接要素92aは、伝達ロッド86aのゼロ位置を規定しており、このゼロ位置では、封止工具34aが容器12aに物理的に接触していたとしても、特に駆動要素64aから容器12aへの力および/または圧力の伝達はない。好適には、伝達ロッド86aは、少なくともゼロ位置において、封止ホルダ58aから離間して配置されている。
【0040】
図5は、封止装置10aを製造する方法60aを示している。封止装置10aを製造する方法60aは、好適には、適合ステップ94aを含んでいる。適合ステップ94aにおいて、好適には、セラミック加熱ユニット36a、特にセラミック基体40a,42aの、特に規格化された前製品が準備される。特に前製品において、セラミック基体40a,42aは、特に焼結によって特に完全に既に硬化させられた状態で存在する。封止装置10aを製造する方法60aの少なくとも1つの適合ステップ94aでは、少なくとも1つのセラミック基体40a,42aが、セラミック基体40a,42aが硬化された状態において、材料除去によって容器12aの指定された容器幾何学形状に適合させられる。特に、前製品の材料厚さが、封止方向44aに対して垂直な方向で減じられ、これにより、この方向でセラミック基体40a,42aの指定された材料厚さを形成することができる。好適には指定された材料厚さは、容器12aの指定された封止面の幅に等しい。
【0041】
好適には、封止装置10aを製造する方法は、センサ挿入ステップ96aを含んでいる。封止装置10aを製造する方法60aのセンサ挿入ステップ96aでは、少なくとも1つのセラミック基体40a,42aは、セラミック基体40a,42aを硬化させた状態で存在している。センサ挿入ステップ96aでは、セラミック基体40a,42aに、特に少なくとも1つのセンサ材料切欠きが形成され、特に穿孔される。代替的には、適合ステップ94a中に、または適合ステップ前に、セラミック基体40a,42aにセンサ材料切欠きが形成される。センサ挿入ステップ96aでは、温度センサ18a,20aが、少なくとも1つの硬化されたセラミック基体40a,42aのセンサ材料切欠き、特に孔内に挿入される。任意選択的には、温度センサ18a,20aの挿入後に、センサ材料切欠きには、硬化可能な材料が充填されかつ/またはこの硬化可能な材料で閉鎖される。
【0042】
特に、封止装置10aを製造する方法60aは、組立てステップ98aを含んでいる。組立てステップ98aにおいて、セラミック加熱ユニット36aは、封止ホルダ58aに配置されており、特に、保持構造体76aに沿ってこの保持構造体76aに隣接している。特に、個別のセラミック基体40a,42aは、封止方向44aに対して垂直な平面に延びる少なくとも1つの閉じられた経路に沿って配置されている。好適には、セラミック基体40a,42aは、少なくとも1つの閉じた経路に沿って互いに僅かにだけ離間して配置されている。この僅かな距離は、好適には、特に安全係数を含む、封止温度における経路に沿ったセラミック基体40a,42aの予想される最大の熱膨張に対応する。セラミック加熱ユニット36aは、特に、ホルダ78aによって封止ホルダ58aに固定されている。
【0043】
図6は、封止装置10aおよび/または封止ステーション26aを運転する方法32aを示している。好適には、封止装置10aの運転する方法32aは、検出ステップ100aを含む。特に検出ステップ100aは、容器12aの封止中に実行される。封止が封止ユニット14aによって実行される間に、試験ユニット16aが、封止品質を決定する少なくとも1つの試験パラメータを取得する。検出ステップ100aは、封止前に開始されてよく、かつ/または特に、封止中に取得された試験パラメータの試験値のための比較値を取得するために、封止の終了を超えて継続してもよい。好適には、試験パラメータは、特に試験ユニット16aの温度センサ18a,20aによって検出される、セラミック加熱ユニット36aの封止温度として実現されている。特に好適には、温度センサ18a,20aにより、試験ユニット16aは、幾つかのセラミック基体40a,42a、特に各セラミック基体40a,42aのための特定の封止温度を検出する。好適には、試験ユニット16aは、温度センサ18a,20aによって検出された試験パラメータを評価する計算ユニット(ここでは詳細に図示せず)を備えている。好適には、計算ユニットは、同一の容器12aに割り当てられた互いに異なる少なくとも2つの測定点において検出された試験パラメータの2つの値の比較に依存して封止品質を決定するように構成されている。代替的または付加的に、計算ユニットは、封止品質を決定する試験パラメータの経時的な進行を評価するように構成されている。好適には、試験ユニット16aは、付加的または代替的な試験パラメータとして、プレスオンセンサ22aによって測定された封止圧力を取得する。それぞれの試験パラメータの比較値および/または試験値は、特に個別の値として、特にグラブサンプルとして、かつ/または時間的な平均値として、一連の値として、または準連続的な時間的な推移として検出され得る。
【0044】
封止装置10aを運転する方法32aは、好適には、評価ステップ102aを含んでいる。特に評価ステップ102aは、試験ユニット16aの計算ユニットにより実行される。任意選択的に、計算ユニットは、温度センサ18a,20aおよび/またはプレスオンセンサ22aによって記録された生データを処理して、例えば微分、積分、平均化、差分計算等によって試験パラメータを作成する。例えば、計算ユニットは、封止品質を獲得するために、容器12aとの接触中にセラミック基体40a,42aの温度の低下をチェックする。計算ユニットは、例えば、試験パラメータの公称値と試験パラメータを比較する。評価ステップ102aにおいて、計算ユニットは、同一の容器12aに割り当てられた互いに異なる少なくとも2つの測定点において検出された試験パラメータの2つの値の比較に依存して封止品質を決定する。特に、計算ユニットは、セラミック基体40aの温度の低下と、別のセラミック基体42aの温度の低下とを比較する。特に、計算ユニットは、互いに異なる測定点のための試験パラメータが、特に用途固有である許容値を超えて互いに異なる場合、封止品質が不足していると推定する。
【0045】
評価ステップ102aにおいて、計算ユニットは、別の容器の試験パラメータの値に依存して容器12aの封止品質を決定する。別の容器は、容器12aと同時に封止ステーション26aの別の封止装置によって封止された容器であってよく、または容器12aの前に封止装置10aによって封止された容器であってよい。特に、計算ユニットは、互いに異なる容器12aのための試験パラメータが、特に用途固有である許容値を超えて互いに異なる場合、封止品質が不足していると推定する。好適には、少なくとも封止品質が不足している場合、計算ユニットは、別の評価のために試験パラメータを記録する。特に、計算ユニットは、記録された試験パラメータに基づいて、例えば統計的な累算に依存して、封止装置10aのデジタルモデルに基づいて、試験パラメータなどの傾向曲線に基づいて、封止装置10aならびに/または充填および/または生産設備の上流側のステーションにおいて生じ得るエラー源を決定する。特に、計算ユニットによって区別される、生じ得るエラー源は、封止装置10a内の欠陥、例えば、温度センサ18a,20aのうちの1つの欠陥および/または加熱導体のうちの1つの欠陥、容器12aの収容ユニットに対して相対的な容器カバーの方向不良、容器12aの汚染、容器12aの容器カバーにおける曲げ等を含む。エラー源を区別する基準は、本明細書においては、比較値として明示的に計算ユニットのメモリに格納されてよく、かつ/または計算ユニットによって機械学習によって作成されてもよい。
【0046】
好適には、封止装置10aを運転する方法32aは、出力ステップ104aを含んでいる。特に、試験パラメータおよび/または封止品質は、出力ステップ104aにおいて出力される。好適には、計算ユニットは、制御または調整ユニット50aの一部として実現されるか、または少なくとも、特に、封止ユニット14aの変更された作動のために、未処理の試験パラメータおよび/または試験パラメータに基づく命令を転送するために、制御または調整ユニット50aへのデータ接続を有する。付加的または代替的に、出力ステップ104aにおいて、計算ユニットは、例えば、封止ステーション26aの入力ユニットおよび/または出力ユニットを介してかつ/または外部の出力装置、例えばスマートフォン、タブレットコンピュータ、充填および/または製造設備の中央設備制御装置のディスプレイなどを介して、決定された封止品質をユーザに出力する。任意選択的に、計算ユニットは、特に不十分な封止品質を有する容器を自動的に選別するために、充填および/または製造設備の仕分けステーションにデータ技術的に接続されている。
【0047】
図7~
図17には、本発明の別の例示的な実施形態が示されている。以下の説明および図面は、例示的な実施形態間の相違点に実質的に限定され、同一の名称を有する構成要素に関して、特に同一の参照符号を有する構成要素に関して、基本的に特に
図1~
図6に示した別の例示的な実施形態の図面および/または説明が参照され得る。例示的な実施形態を区別するために、
図1~
図6に示した例示的な実施形態の参照番号には「a」という文字を加えた。
図7~
図17に示した例示的な実施形態では、文字aは、文字b~jに置換されている。
【0048】
図7は、封止装置10bを示している。封止装置10bは、容器(図示せず)を封止するために構成されている。封止装置10bは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの封止ユニット14bを備えている。封止装置10b、特に封止ユニット14bは、少なくとも1つの封止工具14bを備えており、この少なくとも1つの封止工具14bは、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成している。封止装置10b、特に封止ユニット14bは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36bを備えている。セラミック加熱ユニット36bは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、加熱導体は、セラミック加熱ユニット36bの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36bの熱伝導性のセラミック基体40b,42bにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。封止装置10bは、少なくとも1つの試験ユニット16bを備えている。試験ユニット16bは、封止ユニット14bにより封止された容器の封止品質を監視するために、少なくとも部分的に封止ユニット14bに統合されている。特に封止装置10bは、特に断熱性の絶縁要素106bを備えている。好適には絶縁要素106bは、断熱材料から製作されている。好適には、絶縁要素106bは、特に封止装置10bの封止方向44bに対して平行な方向で、セラミック加熱ユニット36bと封止装置10bの封止ホルダ58bとの間に配置されている。絶縁要素106bは、好適には環状に実現されている。好適には、絶縁要素106bは、セラミック加熱ユニット36bと封止ホルダ58bの保持構造体76bとの間に付加的に配置されており、または封止装置10bの付加的な絶縁要素が、セラミック加熱ユニット36bと封止ホルダ58bの保持構造体76bとの間に配置されている。封止装置10bの別の特徴に関しては、
図1~
図6およびその説明が参照され得る。
【0049】
図8は、封止装置10cを示している。封止装置10cは、容器(図示せず)を封止するために構成されている。封止装置10cは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの封止ユニット14cを備えている。封止装置10c、特に封止ユニット14cは、少なくとも1つの封止工具34cを備えており、封止工具34cは、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成している。封止装置10c、特に封止ユニット14cは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36cを備えている。セラミック加熱ユニット36cは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36cの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36cの熱伝導性のセラミック基体40c,42cにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。封止装置10cは、少なくとも1つの試験ユニット16cを備えている。試験ユニット16cは、封止ユニット14cにより封止された容器の封止品質を監視するために、封止ユニット14cに少なくとも部分的に統合されている。セラミック加熱ユニット36cは、封止装置10cの封止ホルダ58cに、セラミック加熱ユニット36cの幾何学的な中心から離れる方向を指す外面に露出した状態で配置されている。特に、セラミック加熱ユニット36cは、封止装置10cの封止方向44cに対して垂直な方向で、専ら封止装置10cのホルダ78cによって保持されており、ホルダ78cは、特に、外面から離れる方向を指すセラミック基体40c,42cの突出部を取り囲んでいる。封止装置10cの別の特徴に関して、
図1~
図7およびその説明が参照され得る。
【0050】
図9および
図10は、封止装置10dを示している。封止装置10dは、容器(図示せず)を封止するために構成されている。封止装置10dは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの封止ユニット14dを備えている。封止装置10d、特に封止ユニット14dは、少なくとも1つの封止工具34dを備えており、この少なくとも1つの封止工具34dは、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成している。封止装置10d、特に封止ユニット14dは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36dを備えている。セラミック加熱ユニット36dは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36dの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36dの熱伝導性のセラミック基体40d,42dにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。封止装置10dは、少なくとも1つの試験ユニット16dを備えている。試験ユニット16dは、封止ユニット14dにより封止された容器の封止品質を監視するために、封止ユニット14dに少なくとも部分的に統合されている。特に、封止装置10dは、封止装置10dの封止ホルダ58dにセラミック加熱ユニット36dを位置固定するホルダ78dを備えている。好適には、封止装置10dは、センタリングユニット56dを備えている。特にセンタリングユニット56dは、ホルダ78dを形成している。特にセンタリングユニット56dは、セラミック加熱ユニット36dの材料切欠き全体にわたって延びている。センタリングユニット56dは、特に封止装置10dの封止方向44dに対して平行な方向で、セラミック加熱ユニット36dとオーバラップするように配置されている。セラミック加熱ユニット36dは、センタリングユニット56dと封止ホルダ58dとの間に形状結合式に配置されている。特に、セラミック基体40d,42dの突出部80dが、封止装置10dの封止方向44dに対して平行な方向で、封止装置10dの封止ホルダ58dとセンタリングユニット56dとの間に配置されている。封止装置10dの別の特徴に関しては、
図1~
図8およびその説明が参照され得る。
【0051】
図11は、封止装置10eを示している。封止装置10eは、容器12eを封止するために構成されている。封止装置10eは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器12eに伝達する少なくとも1つの封止ユニット14eを備えている。封止装置10e、特に封止ユニット14eは、少なくとも1つの封止工具34eを備えており、封止工具34eは、容器12eに物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する。封止装置10e、特に封止ユニット14eは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36eを備えている。セラミック加熱ユニット36eは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36eの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36eの熱伝導性のセラミック基体40eにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。封止装置10eは、少なくとも1つの試験ユニット16eを備えている。この試験ユニット16eは、封止ユニット14eにより封止された容器12eの封止品質を監視するために、少なくとも部分的に封止ユニット14eに統合されている。封止工具34eは、セラミック基体40eに、特に可逆的に配置されたアタッチメントとして実現されている。封止工具34eは、特に金属、特にステンレス鋼から製作されている。好適には、この封止工具34eは封止装置10eの封止用ホルダ58e上にねじ締結されている。代替的には、封止装置10eが、ホルダ(ここでは図示せず)を備えており、ホルダが、封止ホルダ58e上にねじ締結され、封止工具34eをセラミック加熱ユニット36eに形状結合式に位置固定する。封止装置10eの別の特徴に関しては、
図1~
図10およびその説明が参照され得る。
【0052】
図12は、封止装置10fを示している。封止装置10fは、容器(ここでは図示せず)を封止するために構成されている。封止装置10fは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの封止ユニット14fを備えている。封止装置10f、特に封止ユニット14fは、少なくとも1つの封止工具34fを備えており、この少なくとも1つの封止工具34fは、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成している。封止装置10f、特に封止ユニット14fは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36fを備えている。セラミック加熱ユニット36fは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36fの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36fの熱伝導性のセラミック基体40fにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。封止装置10fは、少なくとも1つの試験ユニット16fを備えている。試験ユニット16fは、封止ユニット14fにより封止された容器の封止品質を監視するために、少なくとも部分的に封止ユニット14fに統合されている。特に、セラミック加熱ユニット36fは、封止装置10fの封止ホルダ58f内に配置されている。特に、封止ホルダ58fの、封止工具34fとは反対の側は、凹設部を有しており、この凹設部内に、セラミック加熱ユニット36fが配置されている。特に封止装置10fは、ホルダ78fを備えており、ホルダ78fは、セラミック加熱ユニット36fを封止ホルダ58f内、特に凹設部内に形状結合式に位置固定している。好適にはホルダ78fは、封止ホルダ58fの、封止工具34fとは反対の側に配置されている。好適には、ホルダ78fは、封止ホルダ58f内、特に凹設部内に係合し、これによりセラミック加熱ユニット36fを封止ホルダ58f内、特に凹設部の底部において位置固定することができる。封止ホルダ58fは、封止ゾーンを備えた封止工具34fを形成する。封止装置10fの別の特徴に関して、
図1~
図11およびその説明が参照され得る。
【0053】
図13は、上記した種類の封止装置のためのセラミック加熱ユニット36gを示している。セラミック加熱ユニット36gは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36gの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36gの熱伝導性のセラミック基体40g,42gにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。加熱導体のためのセラミック加熱ユニット36gの少なくとも1つの電気的な接続部、特に全ての電気的な接続部52g,54g,72g,74gは、封止装置の封止方向44gに対して横方向に、特に垂直に延びている。電気的な接続部52g,54g,72g,74gは、特に、セラミック加熱ユニット36gおよび/または封止装置の中心軸線に向けられており、この中心軸線は、封止方向44gに対して平行に延びており、セラミック加熱ユニット36gの幾何学的な中心48gを通って延びている。好適には、セラミック基体40g,42g内またはセラミック基体40g,42gに配置された、封止装置の温度センサ18g,20gのための接続部は、これと同様に配置および/または配向されている。セラミック加熱ユニット36gの別の特徴および封止装置におけるその配置に関しては、
図1~
図12およびその説明が参照され得る。
【0054】
図14は、上記した種類の封止装置のためのセラミック加熱ユニット36hを示している。セラミック加熱ユニット36hは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36hの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36hの熱伝導性のセラミック基体40hにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。特に、セラミック基体40hは、閉じたリングとして実施されている。特に、セラミック基体40hは、セラミック加熱ユニット36hの唯一のセラミック基体40hである。セラミック加熱ユニット36hの別の特徴および封止装置におけるその配置に関して、
図1~
図13およびその説明は参照され得る。
【0055】
図15は、上記した種類の封止装置のためのセラミック加熱ユニット36iを示している。セラミック加熱ユニット36iは、加熱導体(ここでは詳細に図示せず)を備えており、この加熱導体は、セラミック加熱ユニット36iの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36iの熱伝導性のセラミック基体40iにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。セラミック加熱ユニット36iは、少なくとも1つの付加的なセラミック基体46iを備えている。付加的なセラミック基体46iは、セラミック基体40iとは別個に実現されている。セラミック基体40iおよび付加的なセラミック基体46iは、セラミック加熱ユニット36i、特に封止装置の環状の封止ゾーンの幾何学的な中心48iの周りの互いに異なる閉じた経路上に配置されている。セラミック基体40iおよび付加的なセラミック基体46iは、特に、幾何学的な中心48iに関して同心的に配置されたリングまたはリングセグメントとして実現されている。セラミック加熱ユニット36iの別の特徴および封止装置におけるその配置に関して、
図1~
図14およびその説明が参照され得る。
【0056】
図16は、特に代替的に実施された封止装置10jの断面図を示している。封止装置10jは、容器(ここでは図示せず)を封止するように構成されている。封止装置10jは、封止を引き起こす力および/またはエネルギを容器に伝達する少なくとも1つの封止ユニット14jを備えている。封止装置10j、特に封止ユニット14jは、少なくとも1つの封止工具34jを備えており、この少なくとも1つの封止工具34jは、容器に物理的に接触する、特に環状の封止ゾーンを形成している。封止装置10j、特に封止ユニット14jは、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット36jを備えている。セラミック加熱ユニット36jは、加熱導体70jを備えており、この加熱導体70jは、セラミック加熱ユニット36jの加熱領域において、セラミック加熱ユニット36jの熱伝導性のセラミック基体40jにより少なくとも実質的に完全に取り囲まれている。
【0057】
封止装置10jは、少なくとも1つの試験ユニット16jを備えており、試験ユニット16jは、封止ユニット14jにより封止された容器の封止品質を監視するために、少なくとも部分的に封止ユニット14jに統合されている。試験ユニット16jは、封止温度を検出する少なくとも1つの温度センサ18j、特に複数の温度センサ18jを備えている。温度センサ18jは、封止ユニット14jの封止工具34jのセンサ材料切欠き内に配置されており、封止工具34jのセンサ材料切欠きは、セラミック加熱ユニット36jの近傍に配置されている。好適には、センサ材料切欠きは、セラミック加熱ユニット36jのセラミック基体40jの外側に配置されている。好適にはセンサ材料切欠きは、直接封止工具34j内に配置されている。好適には、センサ材料切欠きは、セラミック加熱ユニット36jから横方向にずらされて配置されており、好適には、セラミック基体40jから横方向にずらされて配置されている。好適には、封止装置10jの封止方向44jに対して少なくとも実質的に垂直に延びる方向に沿って見て、センサ材料切欠きは、セラミック基体40jによって画定された領域内に配置されている。好適には、封止装置10jの封止方向44jに対して少なくとも実質的に垂直に延びる方向に沿って見て、センサ材料切欠きは、セラミック基体40jの、センサ材料切欠き、特にセンサ材料切欠き中に配置された温度センサ18jに面した外面に対して、特に25mmよりも小さい、好適には10mmよりも小さい、特に好適には8mmよりも小さい最大の距離を有している。
【0058】
温度センサ18jがセンサ材料切欠き内に配置された状態において、少なくとも封止装置10jの封止方向44jに対して少なくとも実質的に垂直に延びる方向に沿って見た場合に、温度センサ18jは、セラミック基体40jにより画定された領域内に配置されている。好適には、温度センサ18j、特に、例えば、温度センサ先端部などの温度センサ18jの温度を検出する領域が、封止工具の封止面、特に外側の封止面から、または封止ユニット14jの接触面から、特に最大で、特に10mm未満、特に5mm未満、特に好適には2mm未満の距離だけ離間して配置されているように、温度センサ18jが、封止工具34jのセンサ材料切欠き内に配置されている。
【0059】
好適には、試験ユニット16jは、少なくとも温度センサ18jが配置されている封止ユニット14jの収容スペースを防護するために少なくとも1つの防護ユニット38jを有している。封止ユニット14jの収容空間は、好適には、封止ユニット14jの封止ホルダ58jおよび封止工具34jにより画定されている。好適には、少なくともセラミック基体40jおよび温度センサ18jが収容スペース内に配置されている。好適には、防護ユニット38jは、電気的な線路、特に加熱ユニット36jまたは温度センサ18jの電気的な線路の通過のための少なくとも1つの、特にセラミックの通過要素108jを備えている。防護ユニット38jは、少なくとも1つのケーブル案内要素110jを備えており、このケーブル案内要素110jは、特に、例えばケーブルブッシング等のような通過要素108jに、この通過要素108j内に配置されている加熱ユニット36jおよび/または温度センサ18jの線路を通過要素108jの外側で案内するために、配置されており、ケーブル案内要素110jは、好適には防護または応力緩和機能を有している。好適には、防護ユニットは、特に封止ホルダ58jおよび封止工具34jによって画定される収容スペースを防護するために、封止ホルダ58jと封止工具34jとの間の境界面に配置された少なくとも1つの防護要素112jを備えている。好適には、防護ユニット38jは、封止ホルダ58jと封止工具34jとの境界面に配置される複数の防護要素112jを備えている。封止装置10jの別の特徴に関して、
図1~
図15およびその説明が参照され得る。
【0060】
図17は、
図16に示した封止装置10jのセンサ材料切欠きの代替的な配置を示しており、したがって、
図17の参照符号にはアポストロフィが付されている。基本的に、封止装置10j’は、
図16に示した封止装置10jと同様の実施形態であり、相違点は、特に、封止工具34j’のセンサ材料切欠きの配置にある。封止方向44j’に沿って見て、封止工具34j’のセンサ材料切欠きは、セラミック基体40j’の下側に配置されている。好適には、セラミック基体40j’は、温度センサ18j’が配置されるセンサ材料切欠きを有している。好適には、セラミック基体40j’のセンサ材料切欠きは、封止工具34j’のセンサ材料切欠きと整列して、特に封止方向44j’に沿って配置されている。好適には、温度センサ18j’は、封止工具34j’のセンサ材料切欠き内およびセラミック基体40j’のセンサ材料切欠き内に配置されている。温度センサ18j’は、一部がセラミック基体40j’内に、一部が封止具34j’内に配置されている。温度センサ18j’は、好適には完全に、セラミック基体40j’を貫通して封止工具34j’内へと延びている。封止装置10j’の別の特徴に関して、
図1~
図16およびそれらの説明が参照され得る。
【手続補正書】
【提出日】2024-05-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
対応する関連出願
本特許出願は、2021年9月24日に出願された独国特許出願第102021124797.7号、および2022年9月23日に出願された欧州特許出願第2022/076472号明細書に基づくものであり、参照により本明細書に組み込まれる。
従来技術
欧州特許第3515693号明細書では、容器を封止する封止装置が既に提案されている。この封止装置は、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具と、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニットとを備えている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0003】
さらに、独国特許出願公開第102009046469号明細書、米国特許第2649392号明細書および国際公開第2016/055599号からも容器を封止する封止装置が既に公知である。
発明の開示
本発明は、容器に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具と、封止を引き起こすように封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニットとを備える、容器を封止する封止装置、特に封止ヘッドに基づいている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器(12a;12e)を封止する封止装置
であって、前記容器(12a;12e)に物理的に接触する環状の封止ゾーンを形成する少なくとも1つの封止工具(34a;34b;34c;34d;34e;34f;34g;34h;34i)と、封止を引き起こすように前記封止ゾーンを加熱する少なくとも1つのセラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)とを備
え、
前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)は、加熱導体を備え、該加熱導体は、前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)の加熱領域において、前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g;36h;36i)の熱伝導性のセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)により少なくとも実質的に完全に取り囲まれてい
る、封止装置。
【請求項2】
前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g)は、前記セラミック基体(40a;40b;40c;40d;40e;40f;40g)とは別個に実現された少なくとも1つの別のセラミック基体(42a;42b;42c;42d;42e;42f;42g)を備えており、封止方向(44a;44b;44c;44d;44e;44f;44g)に対して垂直な平面において前記セラミック基体(40a;40b;40c;40d;40e;40f;40g)と前記別のセラミック基体(42a;42b;42c;42d;42e;42f;42g)とが、前記セラミック加熱ユニット(36a;36b;36c;36d;36e;36f;36g)
の幾何学的な中心(48a;48g)から少なくとも実質的に等しい距離に配置されてい
る、請求項1記載の封止装置。
【請求項3】
前記セラミック加熱ユニット(36i)は、前記セラミック基体(40i)とは別個に実現された少なくとも1つの付加的なセラミック基体(46i)を備えており、前記セラミック基体(40i)と前記付加的なセラミック基体(46i)とが、前記セラミック加熱ユニット(36i)
の幾何学的な中心(48i)の周囲の互いに異なる閉じた経路上に配置されてい
る、請求項1または2記載の封止装置。
【請求項4】
互いに異なるセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)の温度を別個に制御または調整する制御または調整ユニット(50a,50e)
を備える、請求項
2記載の封止装置。
【請求項5】
前記加熱導体のための前記セラミック加熱ユニット(36g)の少なくとも1つの電気的な接続部(52g,54g)は、封止方向(44g)に対して横方向に
延びてい
る、請求項
1記載の封止装置。
【請求項6】
前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d)は、前記容器(12a)に直接に接触する前記封止ゾーンを備えた前記封止工具(34a;34b;34c;34d)を少なくとも部分的に形成す
る、請求項
1記載の封止装置。
【請求項7】
前記封止工具(34e)は、前記セラミック基体(40e,42e)に
配置されているアタッチメントとして実現されている、請求項
1記載の封止装置。
【請求項8】
封止プロセス中に前記容器を固定するセンタリングユニット(56d)
を備え、かつ前記セラミック加熱ユニット(36d)を収容する封止ホルダ(58d)を備え、前記セラミック加熱ユニット(36d)は、前記センタリングユニット(56d)と前記封止ホルダ(58d)との間に形状結合式に配置されている、請求項
1記載の封止装置。
【請求項9】
前記セラミック加熱ユニット(36f)を収容する封止ホルダ(58f)
を備え、該封止ホルダ(58f)は、前記封止ゾーンを備えた前記封止工具(34f)を形成する、請求項
1記載の封止装置。
【請求項10】
前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)は、窒化ケイ素または窒化アルミニウムから製作されている、請求項
1記載の封止装置。
【請求項11】
少なくとも1つの封止装置
を支持する少なくとも1つの封止キャリア(28a)と、請求項
1記載の少なくとも1つの封止装置と、封止中に容器(12a)
を支持する少なくとも1つの封止支持体(30a)とを備えた、
封止ステーション。
【請求項12】
請求項
1記載の封止装置を製造する方法。
【請求項13】
少なくとも1つの方法ステップにおいて、前記セラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)が硬化された状態において、前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)を、材料除去により指定された容器幾何学形状に適合させ
る、請求項12記載の方法。
【請求項14】
前記少なくとも1つのセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)は、該セラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)の硬化された状態で存在している少なくとも1つの方法ステップにおいて、前記少なくとも1つの硬化されたセラミック基体(40a,42a;40b,42b;40c,42c;40d,42d;40e,42e;40f,42f;40g,42g;40h;40i,46i)のセンサ材料切欠き
内に温度センサ(18a;20a;18b;20b;18c;20c;18d,20d;18e;20e;18f;20f;18g;20g;18h;18i;20i)を挿入す
る、請求項
12記載の方法。
【国際調査報告】