JP2004238040A - カートニングマシーン - Google Patents
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Abstract
【課題】カートンの取出し、逆折り、さらには表面処置を効率よく行うことができるコンパクトなカートニングマシーンを提供する。
【解決手段】カートニングマシーン１は３階建ての構造を有する。３階は平カートン取出し階で、カートンストッカー１０と、平カートン取出機構２０が位置する。２階は表面処置階で、平カートン取出し機構２０からガイド２２０に沿って落下した平カートンの正面又は背面に処置を施す表面処置機構３０が位置する。１階は起函階で、表面処置後ガイド２２０に沿って落下した平カートンの逆折り機構５０とターレット２００等が位置する。カートンストッカー２０及び取出し機構２０と、表面処置機構３０と、逆折り機構５０を上下に独立して配置することができるため、両機構の動作や設計の自由度や独立度が高くなり、処理能率が高くなるとともに、マシーンの設置面積を小さくできる。
【選択図】 図１
【解決手段】カートニングマシーン１は３階建ての構造を有する。３階は平カートン取出し階で、カートンストッカー１０と、平カートン取出機構２０が位置する。２階は表面処置階で、平カートン取出し機構２０からガイド２２０に沿って落下した平カートンの正面又は背面に処置を施す表面処置機構３０が位置する。１階は起函階で、表面処置後ガイド２２０に沿って落下した平カートンの逆折り機構５０とターレット２００等が位置する。カートンストッカー２０及び取出し機構２０と、表面処置機構３０と、逆折り機構５０を上下に独立して配置することができるため、両機構の動作や設計の自由度や独立度が高くなり、処理能率が高くなるとともに、マシーンの設置面積を小さくできる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平らに折り畳まれたカートン（平カートン）を起函するカートニングマシーンに関する。特には、逆折り機構を備えたコンパクトなカートニングマシーンに関する。
【０００２】
【従来技術】
平カートンを起函するカートニングマシーンは、化粧品や薬品などの瓶やチューブ状の製品の梱包用に使用されている。近年、透明又は半透明な樹脂製のカートンを使用したいという要求がある。樹脂製のカートンはこしが強く、起函した際に元の平らな状態に戻ろうとし、折り目が付きにくい。このため、このような樹脂製の平カートンを起函する際には、一度起函させた状態から、逆方向に折り返し（逆折りし）、折り目の両側へのこしを相殺して起函する必要がある。
また、吸湿や変形した紙カートンの起函を容易に行えることが必要である。
【０００３】
このような逆折り機構を備えたカートニングマシーンとして、例えば、平カートンの搬送経路中に固定傾斜ガイドや上下ストッパを設けるものがある（後記の特許文献１参照）。この例では、固定傾斜ガイドによって、搬送経路の断面形状が搬送方向に沿って変化する。平カートンは吸引カップで吸引されて、この搬送経路を通過しながら上下ストッパで断面における２つの角が摺動しながら案内され、その際にカートンが逆折りされながら起函される。
【０００４】
また、カートンストッカーの手前に、１枚の平カートンを取り出す機構と、取り出した平カートンを逆折りする機構を同一面上に連続して備えたものがある（後記の特許文献２参照）。この例では、平カートンは取り出し機構によって取り出された後、逆折り機構において両側から挟んで起函される。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−３６２９５号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１９１７２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、化粧品のような製品には、製品の多様化や販売サイクルの短期化にともなって、多くの種類を少量だけ生産するものが増えてきている。このため、よりコンパクトでポータブルであり、生産効率の良いカートニングマシーンが求められている。
【０００７】
さらに、カートンには、梱包時に、製品のロット番号や製造年月日などの情報を含んだ数字やバーコードを、カートンの正面や背面に印字や押印、打刻、貼付する（表面処置する）ものがある。このような情報は製品の製造日時などによって変化するため、あるいは、中に詰める製品によって変わるため、カートン製作時に印字することはできず、製品の梱包時にリアルタイムで印字する必要がある。この際には、処置されるカートンの裏当てが必要になり、平カートンの状態で処置することが望ましい。
【０００８】
しかし、上述の特許文献１に開示されているカートニングマシーンは、カートンの搬送経路の形状が一定であり、寸法や形状が一定のカートンを大量処理する場合に適しているといえるが、多種多様のカートンの少量処理には向いていない。
【０００９】
特許文献２に開示されているカートニングマシーンも、取出し機構と逆折り機構が一体に設けられているため、カートンの逆折り中には、次の平カートンを取り出すために取出し機構を動かすことができず、カートンの組立能率が悪くなる。また、両機構の設計の自由度も低い。そして、両機構は同一面上に配置されているため、取り出されたカートンを逆折りする際に、カートンの前方及び後方に空間を設けるために取出し機構のストロークを長くする必要があり、マシーンの設置面積が大きくなる。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、カートンの取出し、逆折り、さらには表面処置を効率よく行うことができるコンパクトなカートニングマシーンを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の第１のカートニングマシーンは、 折り畳まれた状態のカートン（平カートン）を重ねて収容するカートンストッカー、及び、該カートンストッカーから前記平カートンを１枚ずつ取り出す取出機構、を有する平カートン払出し階と、 払い出された平カートンを下又は上に移送する移送部と、 移送された平カートンを起こした後に逆折りする逆折り機構、及び、起きた状態のカートン（起カートン）にフラップ折や他の処置を施す機構を含む起函階と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
カートンストッカー及び取出し機構と、逆折り機構を上下に独立して配置することができるため、両機構の動作や設計の自由度や独立度が高くなる。例えば、一つ前のカートンの逆折り中に、次のカートンを取り出すことができ、処理能率が高くなる。また、マシーンの設置面積を小さくできる。なお、起函階のカートン移送方式は特に限定されず、ターレット式、コンベア式、サイクル式などを使用できる。上記移送部は、平カートンを下に移送する場合はガイドしながら落下させることですむが、上に移送する場合はリフト機構を設ける。
【００１３】
本発明の第２のカートニングマシーンは、 折り畳まれた状態のカートン（平カートン）を重ねて収容するカートンストッカー、及び、該カートンストッカーから前記平カートンを１枚ずつ取り出す取出機構、を有する平カートン払出し階と、 払い出された平カートンを下又は上に移送する第１の移送部と、 移送された平カートンの正面又は背面に処置を施す表面処処置機構を有する表面処置階と、 表面処置された平カートンを下又は上に移送する第２の移送部と、 移送された平カートンを起こした後に逆折りする逆折り機構、及び、起きた状態のカートン（起カートン）にフラップ折や他の処置を施す機構を含む起函階と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
ここで、 前記表面処置機構が、前記平カートンの正面及び背面の両方に当接して処置を施すものとすることができる。
バーコードの貼り付けや印字、打刻、捺印、エンボス加工などの表面処置を行う表面処置階も、カートンストッカー及び取出し機構と逆折り機構との間に独立して配置することができる。このような表面処置は、処置されるカートンを固定する裏当てが必要になる。このため、平カートンを起こしてからでは、裏当てを位置させることが困難であるが、本発明においては、１枚の平カートンの状態で表面処置機構に搬送されるため、カートンの正面側と背面側の両面から平カートンに処置（裏当てと表面処置）を行うことができる。
なお、本発明のカートニングマシーンにおいては、処置階の階数を２、３階として全体を４階、５階、あるいはそれ以上とすることができる。
【００１５】
本発明の第３のカートニングマシーンは、 ４以上の構成面を有するカートンの逆折り機構を有するカートニングマシーンであって、 折り畳まれた状態の前記カートン（平カートン）の一つの構成面（第１面）を吸着する第１のパッドと、 前記第１面と対向する面（第２面）を吸着する第２のパッドと、 前記第１のパッドと第２のパッドとを相対的に運動させて前記平カートンを起こした後に逆折りするパッド移動機構を具備することを特徴とする。
第１のパッドと第２のパッドを相対的に運動させる方法としては、例えば、固定した一方のパッドに対して他方のパッドを円運動させる方法がある。この方法において、円の半径を調整する機構を設ければ、様々なサイズの平カートンの逆折りに対応できる。このため、多種の平カートンに対応できるカートニングマシーンを提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、平カートンの構造を説明する。
図８は、平カートンの一例の平面図である。この図は、後述するカートンストッカーに並んでいる状態を、カートンストッカーの進行方向の前側から見た図である。
この例の平カートンＣは、起函されたときに直方体状となる本体を有する。本体の図の奥側の面を正面Ｃ１、この正面にＣ１に対向する手前側の面を背面Ｃ２、右側の面を右側面Ｃ３、左側の面を左側面Ｃ４とする。後述する例のカートニングマシーンでは、バーコードや数字の印字等の表面処置は、背面Ｃ２に施されるが、これに限定されるものではない。正面Ｃ１の上縁には上フラップＣ５が設けられ、下縁には下フラップＣ６が設けられている。上フラップＣ５の上縁には上差し込みフラップＣ７、下フラップＣ６の下縁には下差し込みフラップＣ８が設けられている。また、左右側面の上縁には上サイドフラップＣ９、下縁には下サイドフラップＣ１０が設けられている。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るカートニングマシーンの全体構成を模式的に説明する正面図である。
図２は、図１のカートニングマシーンの平面図である。
このカートニングマシーン１は、図１の上部に示すカートンストッカー１０を備える。カートンストッカー１０の先には、平カートンＣの移動経路に沿って、順に、カートンストッカー１０、平カートン取出し機構２０、その下の表面処置機構３０、さらにその下の逆折り機構５０とターレット２００が配置されている。ターレット２００の周囲には、図２に示すように、下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０が配置されている。
【００１８】
図１に示すように、このカートニングマシーン１は３階建ての構造を有する。最も上の階（３Ｆ）は、カートンストッカー１０と平カートン取出し機構２０が位置する平カートン払出し階である。真中の階（２Ｆ）は、表面処置機構３０が位置する表面処置階である。最も下の階（１Ｆ）は、逆折り機構５０を含めたその他の機構が位置する起函階である。
そして、図１から分かるように、平カートン取出し機構２０と、表面処置機構３０と、逆折り機構５０とは縦方向に並んで位置する。平カートン取出し機構２０と表面処置機構３０との間、及び、表面処置機構３０と逆折り機構５０との間には、各々縦に延びるガイド（移送部）２２０、２３０が配置されている。
【００１９】
図２に示すように、下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０は、起函階上で、ターレット２００の周囲に、作業経路に沿って配置されている。
【００２０】
図１に示すように、ターレット２００は上下に配置された上ターレット板２０１と下ターレット板２０３からなる。上下ターレット板２０１、２０１は同じ形状で、各ターレット板の外周には、起函されたカートン（起カートン）がはまり込む複数（一例で１２個）のポケット２０７（図２参照）が形成されている。ターレット２００は、ベースフレーム２１０に内蔵された回転機構を有し、両ターレット板は、共通の回転軸２０５に沿って同期で間欠的に回転する。この例では、ターレット２００は、図の矢印で示す反時計方向に回転する。
ターレット２００の回転にともなって、ポケット２０７に入れられた起カートンは、下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０で順に処理が施される。
【００２１】
以下、カートニングマシーン１の詳細な構造について説明する。
まず、上下方向に３階建てに並んだカートンストッカー１０及び平カートン取出し機構２０と、表面処置機構３０と、逆折り機構５０の構造について詳細に説明する。
図３は、カートンストッカー、平カートン取出し機構、表面処置機構、逆折り機構を模式的に示す斜視図である。
図の最上部（３Ｆ、平カートン払出し階）に位置するカートンストッカー１０は、平カートンＣを多数重ねて保持するホルダ１１を備える。ホルダ１１は約４００ｍｍのスペースを有する。ホルダ１１の、カートン払出し方向の最も手前側の面１１ａは開いており、この面（払出し面）からカートンが払い出される。同面１１ａにはカートンが倒れないように保持する爪１３が設けられている。
【００２２】
平カートン取出し機構２０はベース２１上に配置され、カートンストッカー１０と同じ平面上（３Ｆ）に位置する。
同機構２０は、カートンストッカー１１の払出し面１１ａに対向するように配置された２つのバキュームパッド２３と、同パッド２３を駆動するエアシリンダ（図示されず）を備える。バキュームパッド２３はエアシリンダのヘッドプレート２５に固定されて、ターレット径方向に駆動される。
【００２３】
エアシリンダがターレット径方向を外方向に延びると、バキュームパッド２３はカートンストッカー１０に保持されている平カートンの最も手前の平カートンＣの背面に接触する。そして同パッド２３を真空引きすると、平カートンＣはバキュームパッド２３に吸着して固定される。次に、エアシリンダを引き込むと、同パッド２３に吸着された平カートンＣが爪１３で反らされながら手前方向に引き出される。そして、吸着パッド２３のバキュームを解除すると、平カートンＣがパッド２３から外れ、１枚の平カートンＣが取り出される。
【００２４】
平カートン取出し機構２０のベース２１には、平カートンＣの幅よりやや広い幅のポケット２７が形成されている。エアシリンダは、バキュームパッド２３に吸着した平カートンＣをポケット２７の真上まで引き込む。ベース２１は、ポケット２７の両側面で、ベースフレーム２１０から立設する一対のポール２８に取り付けられている。固定ガイド２２０は断面がコの字状で、開いた面が対向するように配置されている。なお、固定ガイド２２０のベース２１から上の部分は、平カートンに当たらないように断面形状がＬ字型となっている。
なお、固定ガイド２２０は、カートンの寸法に応じて幅を調整できる。
【００２５】
ポケット２７の真上まで引き出された平カートンＣは、バキュームパッド２３のバキュームが解除されると同パッド２３から外れる。そして、ポケット２７から固定ガイド２２０に沿って落下する。
【００２６】
固定ガイド２２０の表面処置階（２Ｆ）の床の高さ位置には、ストッパ２２１が設けられている。ストッパ２２１は、エアシリンダ（図示されず）により、固定ガイド２２０間の位置と、同ガイドから離れた位置との間を、ターレットの径方向に移動可能である。ストッパ２２１が固定ガイド２２０間に位置したとき、固定ガイド２２０に沿って落下した平カートンＣが同ストッパ２２１に受け止められる。
【００２７】
ストッパ２２１の上方の表面処置階（２Ｆ）上には、表面処置機構３０が設けられている。この例の表面処置機構３０は、印字部３１と、同部３１と対向する背面当てプレート３３と、バーコードリーダ３５を含む。
印字部３１と背面当てプレート３３は、固定ガイド２２０の間で、ターレット径方向に対向するように配置されている。印字部３１はエアシリンダ３７のヘッドプレート３７ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。背面当てプレート３３は、例えば７０°ウレタンゴム製で、エアシリンダ３９のヘッドプレート３９ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。印字部３１と背面当てプレート３３は、同じ高さ位置に位置し、両エアシリンダ３７、３９が延びると、印字部３１と背面当てプレート３３は当接する。
【００２８】
平カートンＣがストッパ２２１上に受け止められた状態で、エアシリンダ３７をターレット径方向を外方向、エアシリンダ３９をターレット径方向を内方向に延ばすと、平カートンＣは印字部３１と背面当てプレート３３に挟まれる。そして、背面当てプレート３３によって固定された平カートンＣの正面に対して、印字部３１によって同カートンの背面に印字処置がなされる。
【００２９】
また、ベース２１の下面にはバーコードリーダ３５が取り付けられている。このバーコードリーダ３５は、固定ガイド２２０に沿ってベース２１からストッパ２２１に落下する途中の平カートンＣの背面に記されたバーコードを読み取る。
【００３０】
ストッパ２２１の下方の起函階（１Ｆ）の部分には、固定ガイド２２０の下方に連続する一対の可動ガイド２３０が配置されている。ストッパ２２１が、ターレットの径方向を外方向に駆動されると、ストッパ２２１上に留められていた平カートンＣは、固定ガイド２２０及び可動ガイド２３０に案内されてストッパ２３３上に落下する。ストッパ２３３は、ターレット２００の外側に固定されている。
【００３１】
各可動ガイド２３０は、ターレットの周方向を互いに接近するよう、及び、離れるように各々エアシリンダ２３１で駆動される。各エアシリンダ２３１が延びて各可動ガイド２３０が接近すると、平カートンＣをターレットの周方向に挟んで同カートンを立てた状態に維持し、エアシリンダ２３１が引き込まれると、各可動ガイド２３０が離れて平カートンＣを開放する。
【００３２】
ターレット面上の起函階（１Ｆ）上には、逆折り機構５０が設けられている。
図４、図５、図６、図７を参照して、逆折り機構の構造を説明する。
図４は、逆折り機構の主構造を示す斜視図である。
図５は、逆折り機構の一部の位置関係を示す図であり、図５（Ａ）は部分正面図、図５（Ｂ）は部分側面図である。
図６は、逆折り機構による逆折りの仕組みを説明する図である。
図７は、逆折り機構による各部の動きを説明する図である。
【００３３】
逆折り機構５０は、図５（Ｂ）に示すように、２つの固定側バキュームパッド５１と２つの可動側バキュームパッド５３を備える。各パッド５１、５３は、可動ガイド２３０の間で、ターレット径方向において対向するように配置されている。固定側バキュームパッド５１はエアシリンダ５５のヘッドプレート５５ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。可動側バキュームパッド５３は、エアシリンダ５７のヘッドプレート５７ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。
【００３４】
また、図５（Ａ）に示すように、固定側バキュームパッド５１は、平カートンＣの背面Ｃ２に位置し、可動側バキュームパッド５３は正面Ｃ１に位置する。ここで、各バキュームパッド５１、５３のターレット周方向間の位置関係や高さ方向の位置関係は特に限定されない。
【００３５】
可動ガイド間２３０に平カートンＣが維持された状態で、各バキュームパッドのエアシリンダ５５、５７が延びると、固定側バキュームパッド５１は、平カートンの背面Ｃ２に接触し、可動側バキュームパッド５３は同カートンの正面Ｃ１に接触する。そして、両バキュームパッド５１、５３を真空引きすると、平カートンの背面及び正面は、各々固定側バキュームパッド５１及び可動側バキュームパッド５３に吸着して固定される。
【００３６】
可動側バキュームパッド５３には、同パッドを固定側バキュームパッド５１に対して円運動させて平カートンを起こした後に逆折りするパッド移動機構が備えられている。
図６を参照して、このパッド移動機構による平カートンの逆折りの仕組みを説明する。
図６（Ａ）は、平カートンＣが可動ガイド２３０間に維持された状態で、固定側バキュームパッド５１が、平カートンＣの背面Ｃ２に吸着し、可動側バキュームパッド５３が同カートンの正面Ｃ１に吸着している状態を示す。
【００３７】
この状態から、図６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に一連に示すように、固定側バキュームパッド５１に対して、可動側バキュームパッド５３を時計方向に円運動させる。平カートンＣの背面Ｃ２を基準面Ｒとする。この円運動において、固定側バキュームパッド５１は固定されているため、常に基準面Ｒ上にある。
【００３８】
図６（Ｂ）に示すように、可動側バキュームパッド５３を約１／８周時計方向に円運動させると、カートンの両側面Ｃ３、Ｃ４が背面Ｃ２（基準面Ｒ）に対して起き上がる。このとき、側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θは約４５°である。そして、図６（Ｃ）に示すように、可動側バキュームパッド５３を最初の状態から約１／４周時計方向に円運動させると、カートンの両側面Ｃ３、Ｃ４は背面Ｃ２に対して完全に起き上がる（起函する）。このとき、側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θは約９０°である。
【００３９】
そして、図６（Ｄ）に示すように、可動側バキュームパッド５３をさらに時計方向に円運動させると、カートンの横断面は平行四辺形となり、側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θが鈍角となる。この動きによりカートンＣが逆折りされる。
【００４０】
その後、図６（Ｅ）に示すように、可動側バキュームパッド５３のバキュームを解除すると、逆折りされたカートンＣは元の平カートンの状態に戻ろうとして、図６（Ｃ）に示すようなほぼ起函した状態となる。そして、固定側バキュームパッド５１のエアシリンダ５５を引き込むと、起函したカートンＣがガイド（図示されず）に従いターレット２００のポケット２０７に入り込む。
【００４１】
この図から分かるように、可動側バキュームパッド５３が円運動する可能な回転角度範囲を、カートンの側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θで表すと、平カートンの状態である０°から、平カートンの折り畳み方向と逆方向に折り畳んだ状態である１８０°までとなる。そして、この回転角度範囲内で起函に供される角度範囲は０〜９０°、逆折りに供される角度範囲は９０〜１８０°である。逆折りのための角度は、カートンの材質や形状によって異なる。例えば、カートンがこしの強い材料で作製されている場合は、逆折り角度を大きくする。したがって、カートンストッカーで起函するカートンに応じて角度を予め決めておく。この角度を調整する方法については後述する。
【００４２】
図６から分かるように、可動側バキュームパッド５３の円運動の半径は、平カートンＣの左右側面Ｃ３、Ｃ４の幅である。つまり、パッド移動機構は、可動側バキュームパッド５３を固定側バキュームパッド５１に対して、平カートンＣの側面Ｃ３、Ｃ４の幅を半径として円運動させる機構である。
【００４３】
次に、図４を参照してパッド移動機構の構造を説明する。
パッド移動機構は、主に、可動側バキュームパッド５３駆動用のエアシリンダ５７が固定された水平方向に延びるバー５９と、同バー５９の両端で回転可能に連結された水平方向に延びる２つのフレーム６１と、同フレーム６１を同期で回転させるラックピニオン機構６３とを備える。
【００４４】
次に、図７を参照してバー５９とフレーム６１との関係について説明する。
パッド移動機構において、バー５９の両端の回転中心Ａ１間の距離Ｄ１と、各フレーム６１の回転中心Ａ２間の距離Ｄ２は等しい。また、バー５９の各回転中心Ａ１と各フレーム６１の回転中心Ａ２間の距離Ｄ３は等しい。すなわち、バー５９及び両フレーム６１は、バー５９の各回転中心Ａ１と各フレーム６１の回転中心Ａ２を回転中心とする平行クランク機構を構成している。
【００４５】
この平行クランク機構によるバーの円運動について説明する。
可動側バキュームパッド駆動用エアシリンダ５７は、バー５９のほぼ中央に固定されている。バー５９の両端は、回転軸Ａ１で各々フレーム６１に回転可能に連結されている。両フレーム６１は、ラックピニオン機構６３（詳細後述）によって回転軸Ａ２に沿って同期で水平面上を回転する（回転した状態を図の二点鎖線で示す）。両フレーム６１が回転すると、両フレーム６１に回転可能に連結されているバー５９は、回転軸Ａ１上で回転しながら円運動する。詳細には、バー５９は、回転半径を距離Ｄ３（バー５９の各回転中心Ａ１と各フレーム６１の回転中心Ａ２間の距離）として、各フレーム６１の回転中心Ａ２を通る線Ｌ１と平行に円運動する。
【００４６】
次に、両フレーム６１の回転機構について図４を参照して詳細に説明する。
両フレーム６１の回転機構は、ラックピニオン機構６３であり、エアシリンダ７１によって伸縮運動するラック６５と、同ラック６５と噛み合う２つのピニオン６７を備える。各ピニオン６７は、ベースフレーム２１０上に立設する２つの支柱６９に回転可能に内蔵されている。各ピニオン６７の回転軸６７ａは支柱６９の上面から突き出て、各フレーム６１の下面の各々同じ位置に回転不能に固定されている。したがって、フレーム６１の回転軸Ａ２はピニオン６７の回転軸６７ａとなる。
ラック６５がエアシリンダ７１で駆動されて水平運動すると、同ラック６５に噛み合うピニオン６７が回転し、同時にフレーム６１が回転軸Ａ２を中心にして水平面上を回転する。各フレーム１の回転範囲は、ラック６５の移動距離によって決められる。
【００４７】
各フレーム６１の上面には、同フレームの長手方向に延びる溝７３が形成されている。
図の右側のフレーム６１の溝７３には、ネジ７５が回転可能に配置されている。ネジ７５は、溝７３の両端で軸受（図示されず）によって固定され、ハンドル７５ａを回転させることにより溝７３内で回転する。ネジ７５の溝７３内の部分にはコマ７７が噛み合っている。ネジ７５を回転させると、コマ７７は溝７３内をフレーム６１の長手方向に移動する（コマの移動に伴う作用については後述する）。コマ７７の上面には、ロックナット７９が固定されている。ロックナット７９は、軸受８１を介してバー５９の右端に回転可能に連結している。したがって、バー５９の一方の回転軸Ａ１は軸受８１の回転軸である。
一方、図の左側のフレーム６１の溝７３には、コマ７７が直接嵌め込まれている。コマ７７は溝７３内をフレーム６１の長手方向に移動する。コマ７７の上面には、ロックナット７９が固定されている。ロックナット７９は、軸受８１を介してバー５９の左端に回転可能に連結している。したがって、バー５９の他方の回転軸Ａ１は軸受８１の回転軸である。
【００４８】
パッド移動機構について、図４を参照して説明する。
パッド移動機構の初期状態を、平カートンの正面及び背面に各バキュームパッドが吸着している状態（図６（Ａ）参照）とする。図４はこの初期状態を示し、バー５９と各フレーム６１は直線上に並び、ラック６５は、図の最も左方向まで引き込まれている。
エアシリンダ７１が伸ばされて、ラック６５が図の右方向に駆動されると、同ラック６５に噛み合うピニオン６７は時計方向に回転する。そして、各ピニオン６７の回転軸６７ａに固定されている各フレーム６１は回転軸Ａ２に沿って時計方向に水平面上を同期で回転する。すると、バー５９はフレーム６１に対して回転軸Ａ１上で回転しながら時計方向に円運動する。この円運動の半径は、バーの回転中心とフレームの回転中心間の距離Ｄ３であり、バー５９は、フレームの回転中心間の線Ｌ１と平行に動く（図７参照）。なお、バー５９の円運動範囲は、フレーム６１の回転角度、すなわち、ラック６５の移動距離で決められる。
【００４９】
可動側バキュームパッド５３はエアシリンダ５７を介してバー５９に固定されているため、バキュームパッド５１の円運動における回転半径は、バー５９の円運動の回転半径Ｄ３と等しく、バーの各回転中心Ａ１とフレームの回転中心Ａ２間の距離Ｄ３である。
【００５０】
一方、図６で示したように、可動側バキュームパッド５３の円運動の回転半径Ｄ３は、平カートンＣの側面Ｃ３、Ｃ４の幅である。そこで、バーの各回転中心Ａ１とフレームの回転中心Ａ２間の距離Ｄ３を、平カートンの左右側面の幅と等しくなるように調整する。このとき、フレーム６１の回転中心Ａ２の位置は不変であるため、バー５９の回転中心Ａ１の位置を変える。バー５９の回転中心Ａ１の位置を変えるには、右側のフレーム６１の溝７３内のネジ７５を回転させて、溝７３内のコマ７７を所定量移動させる。すると、コマ７７の移動は、バー５９を介して左側のコマ７７に伝わり、このコマ７７もフレーム６１の溝７３内を移動する。これにより、両コマ７７の移動距離を自動的に等しくすることできる。両コマ７７が所定量移動した後、両ロックナット７９を締めて両コマ７７を位置決めする。
【００５１】
なお、各フレーム６１を時計方向に回転させるには、ラック６５が図の右方向に移動するようにエアシリンダ７１を駆動させる。ラック６５の先方には、適正な逆折角度に位置決めするストッパ８５が設けられている。
【００５２】
また、上述のように、逆折り角度は平カートンのこしの強さに応じて調整する。逆折り角度は、つまり、フレーム６１の回転角度であり、同角度はピニオン６７の回転角度と等しく、ラック６５の移動距離で決められる。そこで、ラックピニオン機構６３の歯数やピッチを基にして、フレームの回転角度から移動距離を求めることができる。
【００５３】
逆折り以降の起カートンの組立方法について説明する。
平カートンが逆折り機構で逆折りされた後、図６（Ｅ）に示すように、可動側バキュームパッド５３のバキュームを解除すると、カートンは逆折りの状態から元に戻ろうとしてほぼ起函した状態になる。こうして平カートンが起函した後、固定側バキュームパッド５１のエアシリンダを引き込むと、同パッド５１に吸着した起カートンは、ターレット２００の一つのポケット２０７（図２参照）に入り込み、完全に起函する。ポケット２０７の形状は起カートンの断面形状とほぼ等しいので、起カートンはポケット２０７内に位置決めされる。
なお、カートンの形状や寸法が変わった場合には、その形状や寸法に合わせたポケットを有するターレットに取り替える。
【００５４】
その後、ターレット２００が回転軸２０５上を間欠的に回転する。ターレット２００が反時計方向にほぼ３／４周する間に、平カートンの逆折り以降の組立工程が施される。
ポケット２０７に入れられた起カートンは、ターレット２００の回転によって下サイドフラップ再折込機構１００に進み、そこで停止して下サイドフラップが９０°以上折り曲げられる。その後、ターレット２００が回転し、回転中に梱包される製品が人手で起カートンに供給される。
【００５５】
その後、下フラップ予備折機構１１０に進み、そこで停止して、下差し込みフラップの先端が折られる。その後、ターレット２００が回転して下フラップ成形機構１２０及び上フラップ予備折り機構１３０に進み、そこで停止し、カートンの下フラップが成形されるとともに、上フラップの差し込みフラップの先端が折られる。そして、ターレット２００が回転して上カートン成形機構１４０に進み、そこで停止し、カートンの上フラップが成形され、梱包が終了する。最後に、カートン排出部１５０から排出される。
【００５６】
下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０は、既存の機構を使用できる。
【００５７】
なお、上述のように、ターレット２００は間欠的に回転する。このとき、各作業を連続して行うために、同じターレット径方向位置にある、カートンストッカー１０、カートン取出し機構２０、表面処置機構３０、逆折り機構５０と、下サイドフラップ再折込機構１００と、下フラップ予備折り機構１１０と、下フラップ成形機構１２０と、上フラップ予備折り機構１３０と、上フラップ成形機構１４０と、カートン排出機構１５０とは、ターレット２００の周方向に等間隔（この例では、ターレット中心において４５°の中心角度）おきに配置されている。そして、ターレット２００の間欠運転の移動時間、停止時間を等しくしてターレット２００の円周方向において行われる各作業を同期させているとともに、平カートン取出し機構２０、表面処置機構３０、逆折り機構５０において行われる作業も同期させている。
【００５８】
なお、この例では、カートンをターレット２００の回転によって移送したが、移送方式は特に限定されず、ターレット式、コンベア式、サイクル式などを使用できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、カートンの取出し、表面処置、逆折りを上下方向に独立して配置したことにより、各々の機構を独立して作動させることができるため、作業効率を高くでき、マシーンの設置面積も小さくできる。また、平カートンの状態で表面処置を行うことができるとともに、カートンの正面と背面の空間が開いているため、マシーンを大型化することなく印字の際の裏当てを配置する空間を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るカートニングマシーンの全体構成を模式的に説明する正面図である。
【図２】図１のカートニングマシーンの平面図である。
【図３】カートンストッカー、平カートン取出し機構、表面処置機構、逆折り機構を模式的に示す斜視図である。
【図４】逆折り機構の主構造を示す斜視図である。
【図５】逆折り機構の一部の位置関係を示す図であり、図５（Ａ）は部分正面図、図５（Ｂ）は部分側面図である。
【図６】逆折り機構による逆折りの仕組みを説明する図である。
【図７】逆折り機構による各部の動きを説明する図である。
【図８】平カートンの一例の平面図である。
【符号の説明】
１ カートニングマシーン １０ カートンストッカー
１１ ホルダ １３ 爪
２０ 平カートン取出し機構 ２１ ベース
２３ バキュームパッド ２５ ヘッドプレート
２７ ポケット ２８ ポール
３０ 表面処置機構 ３１ 印字部
３３ 背面当てプレート ３５ バーコードリーダ
３７、３９ エアシリンダ
５０ 逆折り機構 ５１ 固定側バキュームパッド
５３ 可動側バキュームパッド ５５、５７ エアシリンダ
５９ バー ６１ フレーム
６３ ラックピニオン機構 ７１ エアシリンダ
６５ ラック ６７ ピニオン
６９ 支柱 ７３ 溝
７５ ネジ ７７ コマ
７９ ロックナット ８１ 軸受
８５ ストッパ １００ 下サイドフラップ再折込機構
１１０ 下フラップ予備折り機構 １２０ 下フラップ成形機構
１３０ 上フラップ予備折り機構 １４０ 上フラップ成形機構
１５０ カートン排出機構 ２００ ターレット
２０１ 上ターレット板 ２０３ 下ターレット板
２０５ 回転軸 ２０７ ポケット
２２０ 固定ガイド ２２１ ストッパ
２２３ ストッパ ２３０ 可動ガイド
２３１ エアシリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、平らに折り畳まれたカートン（平カートン）を起函するカートニングマシーンに関する。特には、逆折り機構を備えたコンパクトなカートニングマシーンに関する。
【０００２】
【従来技術】
平カートンを起函するカートニングマシーンは、化粧品や薬品などの瓶やチューブ状の製品の梱包用に使用されている。近年、透明又は半透明な樹脂製のカートンを使用したいという要求がある。樹脂製のカートンはこしが強く、起函した際に元の平らな状態に戻ろうとし、折り目が付きにくい。このため、このような樹脂製の平カートンを起函する際には、一度起函させた状態から、逆方向に折り返し（逆折りし）、折り目の両側へのこしを相殺して起函する必要がある。
また、吸湿や変形した紙カートンの起函を容易に行えることが必要である。
【０００３】
このような逆折り機構を備えたカートニングマシーンとして、例えば、平カートンの搬送経路中に固定傾斜ガイドや上下ストッパを設けるものがある（後記の特許文献１参照）。この例では、固定傾斜ガイドによって、搬送経路の断面形状が搬送方向に沿って変化する。平カートンは吸引カップで吸引されて、この搬送経路を通過しながら上下ストッパで断面における２つの角が摺動しながら案内され、その際にカートンが逆折りされながら起函される。
【０００４】
また、カートンストッカーの手前に、１枚の平カートンを取り出す機構と、取り出した平カートンを逆折りする機構を同一面上に連続して備えたものがある（後記の特許文献２参照）。この例では、平カートンは取り出し機構によって取り出された後、逆折り機構において両側から挟んで起函される。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−３６２９５号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１９１７２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、化粧品のような製品には、製品の多様化や販売サイクルの短期化にともなって、多くの種類を少量だけ生産するものが増えてきている。このため、よりコンパクトでポータブルであり、生産効率の良いカートニングマシーンが求められている。
【０００７】
さらに、カートンには、梱包時に、製品のロット番号や製造年月日などの情報を含んだ数字やバーコードを、カートンの正面や背面に印字や押印、打刻、貼付する（表面処置する）ものがある。このような情報は製品の製造日時などによって変化するため、あるいは、中に詰める製品によって変わるため、カートン製作時に印字することはできず、製品の梱包時にリアルタイムで印字する必要がある。この際には、処置されるカートンの裏当てが必要になり、平カートンの状態で処置することが望ましい。
【０００８】
しかし、上述の特許文献１に開示されているカートニングマシーンは、カートンの搬送経路の形状が一定であり、寸法や形状が一定のカートンを大量処理する場合に適しているといえるが、多種多様のカートンの少量処理には向いていない。
【０００９】
特許文献２に開示されているカートニングマシーンも、取出し機構と逆折り機構が一体に設けられているため、カートンの逆折り中には、次の平カートンを取り出すために取出し機構を動かすことができず、カートンの組立能率が悪くなる。また、両機構の設計の自由度も低い。そして、両機構は同一面上に配置されているため、取り出されたカートンを逆折りする際に、カートンの前方及び後方に空間を設けるために取出し機構のストロークを長くする必要があり、マシーンの設置面積が大きくなる。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、カートンの取出し、逆折り、さらには表面処置を効率よく行うことができるコンパクトなカートニングマシーンを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の第１のカートニングマシーンは、 折り畳まれた状態のカートン（平カートン）を重ねて収容するカートンストッカー、及び、該カートンストッカーから前記平カートンを１枚ずつ取り出す取出機構、を有する平カートン払出し階と、 払い出された平カートンを下又は上に移送する移送部と、 移送された平カートンを起こした後に逆折りする逆折り機構、及び、起きた状態のカートン（起カートン）にフラップ折や他の処置を施す機構を含む起函階と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
カートンストッカー及び取出し機構と、逆折り機構を上下に独立して配置することができるため、両機構の動作や設計の自由度や独立度が高くなる。例えば、一つ前のカートンの逆折り中に、次のカートンを取り出すことができ、処理能率が高くなる。また、マシーンの設置面積を小さくできる。なお、起函階のカートン移送方式は特に限定されず、ターレット式、コンベア式、サイクル式などを使用できる。上記移送部は、平カートンを下に移送する場合はガイドしながら落下させることですむが、上に移送する場合はリフト機構を設ける。
【００１３】
本発明の第２のカートニングマシーンは、 折り畳まれた状態のカートン（平カートン）を重ねて収容するカートンストッカー、及び、該カートンストッカーから前記平カートンを１枚ずつ取り出す取出機構、を有する平カートン払出し階と、 払い出された平カートンを下又は上に移送する第１の移送部と、 移送された平カートンの正面又は背面に処置を施す表面処処置機構を有する表面処置階と、 表面処置された平カートンを下又は上に移送する第２の移送部と、 移送された平カートンを起こした後に逆折りする逆折り機構、及び、起きた状態のカートン（起カートン）にフラップ折や他の処置を施す機構を含む起函階と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
ここで、 前記表面処置機構が、前記平カートンの正面及び背面の両方に当接して処置を施すものとすることができる。
バーコードの貼り付けや印字、打刻、捺印、エンボス加工などの表面処置を行う表面処置階も、カートンストッカー及び取出し機構と逆折り機構との間に独立して配置することができる。このような表面処置は、処置されるカートンを固定する裏当てが必要になる。このため、平カートンを起こしてからでは、裏当てを位置させることが困難であるが、本発明においては、１枚の平カートンの状態で表面処置機構に搬送されるため、カートンの正面側と背面側の両面から平カートンに処置（裏当てと表面処置）を行うことができる。
なお、本発明のカートニングマシーンにおいては、処置階の階数を２、３階として全体を４階、５階、あるいはそれ以上とすることができる。
【００１５】
本発明の第３のカートニングマシーンは、 ４以上の構成面を有するカートンの逆折り機構を有するカートニングマシーンであって、 折り畳まれた状態の前記カートン（平カートン）の一つの構成面（第１面）を吸着する第１のパッドと、 前記第１面と対向する面（第２面）を吸着する第２のパッドと、 前記第１のパッドと第２のパッドとを相対的に運動させて前記平カートンを起こした後に逆折りするパッド移動機構を具備することを特徴とする。
第１のパッドと第２のパッドを相対的に運動させる方法としては、例えば、固定した一方のパッドに対して他方のパッドを円運動させる方法がある。この方法において、円の半径を調整する機構を設ければ、様々なサイズの平カートンの逆折りに対応できる。このため、多種の平カートンに対応できるカートニングマシーンを提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、平カートンの構造を説明する。
図８は、平カートンの一例の平面図である。この図は、後述するカートンストッカーに並んでいる状態を、カートンストッカーの進行方向の前側から見た図である。
この例の平カートンＣは、起函されたときに直方体状となる本体を有する。本体の図の奥側の面を正面Ｃ１、この正面にＣ１に対向する手前側の面を背面Ｃ２、右側の面を右側面Ｃ３、左側の面を左側面Ｃ４とする。後述する例のカートニングマシーンでは、バーコードや数字の印字等の表面処置は、背面Ｃ２に施されるが、これに限定されるものではない。正面Ｃ１の上縁には上フラップＣ５が設けられ、下縁には下フラップＣ６が設けられている。上フラップＣ５の上縁には上差し込みフラップＣ７、下フラップＣ６の下縁には下差し込みフラップＣ８が設けられている。また、左右側面の上縁には上サイドフラップＣ９、下縁には下サイドフラップＣ１０が設けられている。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るカートニングマシーンの全体構成を模式的に説明する正面図である。
図２は、図１のカートニングマシーンの平面図である。
このカートニングマシーン１は、図１の上部に示すカートンストッカー１０を備える。カートンストッカー１０の先には、平カートンＣの移動経路に沿って、順に、カートンストッカー１０、平カートン取出し機構２０、その下の表面処置機構３０、さらにその下の逆折り機構５０とターレット２００が配置されている。ターレット２００の周囲には、図２に示すように、下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０が配置されている。
【００１８】
図１に示すように、このカートニングマシーン１は３階建ての構造を有する。最も上の階（３Ｆ）は、カートンストッカー１０と平カートン取出し機構２０が位置する平カートン払出し階である。真中の階（２Ｆ）は、表面処置機構３０が位置する表面処置階である。最も下の階（１Ｆ）は、逆折り機構５０を含めたその他の機構が位置する起函階である。
そして、図１から分かるように、平カートン取出し機構２０と、表面処置機構３０と、逆折り機構５０とは縦方向に並んで位置する。平カートン取出し機構２０と表面処置機構３０との間、及び、表面処置機構３０と逆折り機構５０との間には、各々縦に延びるガイド（移送部）２２０、２３０が配置されている。
【００１９】
図２に示すように、下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０は、起函階上で、ターレット２００の周囲に、作業経路に沿って配置されている。
【００２０】
図１に示すように、ターレット２００は上下に配置された上ターレット板２０１と下ターレット板２０３からなる。上下ターレット板２０１、２０１は同じ形状で、各ターレット板の外周には、起函されたカートン（起カートン）がはまり込む複数（一例で１２個）のポケット２０７（図２参照）が形成されている。ターレット２００は、ベースフレーム２１０に内蔵された回転機構を有し、両ターレット板は、共通の回転軸２０５に沿って同期で間欠的に回転する。この例では、ターレット２００は、図の矢印で示す反時計方向に回転する。
ターレット２００の回転にともなって、ポケット２０７に入れられた起カートンは、下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０で順に処理が施される。
【００２１】
以下、カートニングマシーン１の詳細な構造について説明する。
まず、上下方向に３階建てに並んだカートンストッカー１０及び平カートン取出し機構２０と、表面処置機構３０と、逆折り機構５０の構造について詳細に説明する。
図３は、カートンストッカー、平カートン取出し機構、表面処置機構、逆折り機構を模式的に示す斜視図である。
図の最上部（３Ｆ、平カートン払出し階）に位置するカートンストッカー１０は、平カートンＣを多数重ねて保持するホルダ１１を備える。ホルダ１１は約４００ｍｍのスペースを有する。ホルダ１１の、カートン払出し方向の最も手前側の面１１ａは開いており、この面（払出し面）からカートンが払い出される。同面１１ａにはカートンが倒れないように保持する爪１３が設けられている。
【００２２】
平カートン取出し機構２０はベース２１上に配置され、カートンストッカー１０と同じ平面上（３Ｆ）に位置する。
同機構２０は、カートンストッカー１１の払出し面１１ａに対向するように配置された２つのバキュームパッド２３と、同パッド２３を駆動するエアシリンダ（図示されず）を備える。バキュームパッド２３はエアシリンダのヘッドプレート２５に固定されて、ターレット径方向に駆動される。
【００２３】
エアシリンダがターレット径方向を外方向に延びると、バキュームパッド２３はカートンストッカー１０に保持されている平カートンの最も手前の平カートンＣの背面に接触する。そして同パッド２３を真空引きすると、平カートンＣはバキュームパッド２３に吸着して固定される。次に、エアシリンダを引き込むと、同パッド２３に吸着された平カートンＣが爪１３で反らされながら手前方向に引き出される。そして、吸着パッド２３のバキュームを解除すると、平カートンＣがパッド２３から外れ、１枚の平カートンＣが取り出される。
【００２４】
平カートン取出し機構２０のベース２１には、平カートンＣの幅よりやや広い幅のポケット２７が形成されている。エアシリンダは、バキュームパッド２３に吸着した平カートンＣをポケット２７の真上まで引き込む。ベース２１は、ポケット２７の両側面で、ベースフレーム２１０から立設する一対のポール２８に取り付けられている。固定ガイド２２０は断面がコの字状で、開いた面が対向するように配置されている。なお、固定ガイド２２０のベース２１から上の部分は、平カートンに当たらないように断面形状がＬ字型となっている。
なお、固定ガイド２２０は、カートンの寸法に応じて幅を調整できる。
【００２５】
ポケット２７の真上まで引き出された平カートンＣは、バキュームパッド２３のバキュームが解除されると同パッド２３から外れる。そして、ポケット２７から固定ガイド２２０に沿って落下する。
【００２６】
固定ガイド２２０の表面処置階（２Ｆ）の床の高さ位置には、ストッパ２２１が設けられている。ストッパ２２１は、エアシリンダ（図示されず）により、固定ガイド２２０間の位置と、同ガイドから離れた位置との間を、ターレットの径方向に移動可能である。ストッパ２２１が固定ガイド２２０間に位置したとき、固定ガイド２２０に沿って落下した平カートンＣが同ストッパ２２１に受け止められる。
【００２７】
ストッパ２２１の上方の表面処置階（２Ｆ）上には、表面処置機構３０が設けられている。この例の表面処置機構３０は、印字部３１と、同部３１と対向する背面当てプレート３３と、バーコードリーダ３５を含む。
印字部３１と背面当てプレート３３は、固定ガイド２２０の間で、ターレット径方向に対向するように配置されている。印字部３１はエアシリンダ３７のヘッドプレート３７ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。背面当てプレート３３は、例えば７０°ウレタンゴム製で、エアシリンダ３９のヘッドプレート３９ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。印字部３１と背面当てプレート３３は、同じ高さ位置に位置し、両エアシリンダ３７、３９が延びると、印字部３１と背面当てプレート３３は当接する。
【００２８】
平カートンＣがストッパ２２１上に受け止められた状態で、エアシリンダ３７をターレット径方向を外方向、エアシリンダ３９をターレット径方向を内方向に延ばすと、平カートンＣは印字部３１と背面当てプレート３３に挟まれる。そして、背面当てプレート３３によって固定された平カートンＣの正面に対して、印字部３１によって同カートンの背面に印字処置がなされる。
【００２９】
また、ベース２１の下面にはバーコードリーダ３５が取り付けられている。このバーコードリーダ３５は、固定ガイド２２０に沿ってベース２１からストッパ２２１に落下する途中の平カートンＣの背面に記されたバーコードを読み取る。
【００３０】
ストッパ２２１の下方の起函階（１Ｆ）の部分には、固定ガイド２２０の下方に連続する一対の可動ガイド２３０が配置されている。ストッパ２２１が、ターレットの径方向を外方向に駆動されると、ストッパ２２１上に留められていた平カートンＣは、固定ガイド２２０及び可動ガイド２３０に案内されてストッパ２３３上に落下する。ストッパ２３３は、ターレット２００の外側に固定されている。
【００３１】
各可動ガイド２３０は、ターレットの周方向を互いに接近するよう、及び、離れるように各々エアシリンダ２３１で駆動される。各エアシリンダ２３１が延びて各可動ガイド２３０が接近すると、平カートンＣをターレットの周方向に挟んで同カートンを立てた状態に維持し、エアシリンダ２３１が引き込まれると、各可動ガイド２３０が離れて平カートンＣを開放する。
【００３２】
ターレット面上の起函階（１Ｆ）上には、逆折り機構５０が設けられている。
図４、図５、図６、図７を参照して、逆折り機構の構造を説明する。
図４は、逆折り機構の主構造を示す斜視図である。
図５は、逆折り機構の一部の位置関係を示す図であり、図５（Ａ）は部分正面図、図５（Ｂ）は部分側面図である。
図６は、逆折り機構による逆折りの仕組みを説明する図である。
図７は、逆折り機構による各部の動きを説明する図である。
【００３３】
逆折り機構５０は、図５（Ｂ）に示すように、２つの固定側バキュームパッド５１と２つの可動側バキュームパッド５３を備える。各パッド５１、５３は、可動ガイド２３０の間で、ターレット径方向において対向するように配置されている。固定側バキュームパッド５１はエアシリンダ５５のヘッドプレート５５ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。可動側バキュームパッド５３は、エアシリンダ５７のヘッドプレート５７ａに固定されて、ターレットの径方向に駆動される。
【００３４】
また、図５（Ａ）に示すように、固定側バキュームパッド５１は、平カートンＣの背面Ｃ２に位置し、可動側バキュームパッド５３は正面Ｃ１に位置する。ここで、各バキュームパッド５１、５３のターレット周方向間の位置関係や高さ方向の位置関係は特に限定されない。
【００３５】
可動ガイド間２３０に平カートンＣが維持された状態で、各バキュームパッドのエアシリンダ５５、５７が延びると、固定側バキュームパッド５１は、平カートンの背面Ｃ２に接触し、可動側バキュームパッド５３は同カートンの正面Ｃ１に接触する。そして、両バキュームパッド５１、５３を真空引きすると、平カートンの背面及び正面は、各々固定側バキュームパッド５１及び可動側バキュームパッド５３に吸着して固定される。
【００３６】
可動側バキュームパッド５３には、同パッドを固定側バキュームパッド５１に対して円運動させて平カートンを起こした後に逆折りするパッド移動機構が備えられている。
図６を参照して、このパッド移動機構による平カートンの逆折りの仕組みを説明する。
図６（Ａ）は、平カートンＣが可動ガイド２３０間に維持された状態で、固定側バキュームパッド５１が、平カートンＣの背面Ｃ２に吸着し、可動側バキュームパッド５３が同カートンの正面Ｃ１に吸着している状態を示す。
【００３７】
この状態から、図６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に一連に示すように、固定側バキュームパッド５１に対して、可動側バキュームパッド５３を時計方向に円運動させる。平カートンＣの背面Ｃ２を基準面Ｒとする。この円運動において、固定側バキュームパッド５１は固定されているため、常に基準面Ｒ上にある。
【００３８】
図６（Ｂ）に示すように、可動側バキュームパッド５３を約１／８周時計方向に円運動させると、カートンの両側面Ｃ３、Ｃ４が背面Ｃ２（基準面Ｒ）に対して起き上がる。このとき、側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θは約４５°である。そして、図６（Ｃ）に示すように、可動側バキュームパッド５３を最初の状態から約１／４周時計方向に円運動させると、カートンの両側面Ｃ３、Ｃ４は背面Ｃ２に対して完全に起き上がる（起函する）。このとき、側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θは約９０°である。
【００３９】
そして、図６（Ｄ）に示すように、可動側バキュームパッド５３をさらに時計方向に円運動させると、カートンの横断面は平行四辺形となり、側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θが鈍角となる。この動きによりカートンＣが逆折りされる。
【００４０】
その後、図６（Ｅ）に示すように、可動側バキュームパッド５３のバキュームを解除すると、逆折りされたカートンＣは元の平カートンの状態に戻ろうとして、図６（Ｃ）に示すようなほぼ起函した状態となる。そして、固定側バキュームパッド５１のエアシリンダ５５を引き込むと、起函したカートンＣがガイド（図示されず）に従いターレット２００のポケット２０７に入り込む。
【００４１】
この図から分かるように、可動側バキュームパッド５３が円運動する可能な回転角度範囲を、カートンの側面Ｃ４と基準面Ｒとのなす角θで表すと、平カートンの状態である０°から、平カートンの折り畳み方向と逆方向に折り畳んだ状態である１８０°までとなる。そして、この回転角度範囲内で起函に供される角度範囲は０〜９０°、逆折りに供される角度範囲は９０〜１８０°である。逆折りのための角度は、カートンの材質や形状によって異なる。例えば、カートンがこしの強い材料で作製されている場合は、逆折り角度を大きくする。したがって、カートンストッカーで起函するカートンに応じて角度を予め決めておく。この角度を調整する方法については後述する。
【００４２】
図６から分かるように、可動側バキュームパッド５３の円運動の半径は、平カートンＣの左右側面Ｃ３、Ｃ４の幅である。つまり、パッド移動機構は、可動側バキュームパッド５３を固定側バキュームパッド５１に対して、平カートンＣの側面Ｃ３、Ｃ４の幅を半径として円運動させる機構である。
【００４３】
次に、図４を参照してパッド移動機構の構造を説明する。
パッド移動機構は、主に、可動側バキュームパッド５３駆動用のエアシリンダ５７が固定された水平方向に延びるバー５９と、同バー５９の両端で回転可能に連結された水平方向に延びる２つのフレーム６１と、同フレーム６１を同期で回転させるラックピニオン機構６３とを備える。
【００４４】
次に、図７を参照してバー５９とフレーム６１との関係について説明する。
パッド移動機構において、バー５９の両端の回転中心Ａ１間の距離Ｄ１と、各フレーム６１の回転中心Ａ２間の距離Ｄ２は等しい。また、バー５９の各回転中心Ａ１と各フレーム６１の回転中心Ａ２間の距離Ｄ３は等しい。すなわち、バー５９及び両フレーム６１は、バー５９の各回転中心Ａ１と各フレーム６１の回転中心Ａ２を回転中心とする平行クランク機構を構成している。
【００４５】
この平行クランク機構によるバーの円運動について説明する。
可動側バキュームパッド駆動用エアシリンダ５７は、バー５９のほぼ中央に固定されている。バー５９の両端は、回転軸Ａ１で各々フレーム６１に回転可能に連結されている。両フレーム６１は、ラックピニオン機構６３（詳細後述）によって回転軸Ａ２に沿って同期で水平面上を回転する（回転した状態を図の二点鎖線で示す）。両フレーム６１が回転すると、両フレーム６１に回転可能に連結されているバー５９は、回転軸Ａ１上で回転しながら円運動する。詳細には、バー５９は、回転半径を距離Ｄ３（バー５９の各回転中心Ａ１と各フレーム６１の回転中心Ａ２間の距離）として、各フレーム６１の回転中心Ａ２を通る線Ｌ１と平行に円運動する。
【００４６】
次に、両フレーム６１の回転機構について図４を参照して詳細に説明する。
両フレーム６１の回転機構は、ラックピニオン機構６３であり、エアシリンダ７１によって伸縮運動するラック６５と、同ラック６５と噛み合う２つのピニオン６７を備える。各ピニオン６７は、ベースフレーム２１０上に立設する２つの支柱６９に回転可能に内蔵されている。各ピニオン６７の回転軸６７ａは支柱６９の上面から突き出て、各フレーム６１の下面の各々同じ位置に回転不能に固定されている。したがって、フレーム６１の回転軸Ａ２はピニオン６７の回転軸６７ａとなる。
ラック６５がエアシリンダ７１で駆動されて水平運動すると、同ラック６５に噛み合うピニオン６７が回転し、同時にフレーム６１が回転軸Ａ２を中心にして水平面上を回転する。各フレーム１の回転範囲は、ラック６５の移動距離によって決められる。
【００４７】
各フレーム６１の上面には、同フレームの長手方向に延びる溝７３が形成されている。
図の右側のフレーム６１の溝７３には、ネジ７５が回転可能に配置されている。ネジ７５は、溝７３の両端で軸受（図示されず）によって固定され、ハンドル７５ａを回転させることにより溝７３内で回転する。ネジ７５の溝７３内の部分にはコマ７７が噛み合っている。ネジ７５を回転させると、コマ７７は溝７３内をフレーム６１の長手方向に移動する（コマの移動に伴う作用については後述する）。コマ７７の上面には、ロックナット７９が固定されている。ロックナット７９は、軸受８１を介してバー５９の右端に回転可能に連結している。したがって、バー５９の一方の回転軸Ａ１は軸受８１の回転軸である。
一方、図の左側のフレーム６１の溝７３には、コマ７７が直接嵌め込まれている。コマ７７は溝７３内をフレーム６１の長手方向に移動する。コマ７７の上面には、ロックナット７９が固定されている。ロックナット７９は、軸受８１を介してバー５９の左端に回転可能に連結している。したがって、バー５９の他方の回転軸Ａ１は軸受８１の回転軸である。
【００４８】
パッド移動機構について、図４を参照して説明する。
パッド移動機構の初期状態を、平カートンの正面及び背面に各バキュームパッドが吸着している状態（図６（Ａ）参照）とする。図４はこの初期状態を示し、バー５９と各フレーム６１は直線上に並び、ラック６５は、図の最も左方向まで引き込まれている。
エアシリンダ７１が伸ばされて、ラック６５が図の右方向に駆動されると、同ラック６５に噛み合うピニオン６７は時計方向に回転する。そして、各ピニオン６７の回転軸６７ａに固定されている各フレーム６１は回転軸Ａ２に沿って時計方向に水平面上を同期で回転する。すると、バー５９はフレーム６１に対して回転軸Ａ１上で回転しながら時計方向に円運動する。この円運動の半径は、バーの回転中心とフレームの回転中心間の距離Ｄ３であり、バー５９は、フレームの回転中心間の線Ｌ１と平行に動く（図７参照）。なお、バー５９の円運動範囲は、フレーム６１の回転角度、すなわち、ラック６５の移動距離で決められる。
【００４９】
可動側バキュームパッド５３はエアシリンダ５７を介してバー５９に固定されているため、バキュームパッド５１の円運動における回転半径は、バー５９の円運動の回転半径Ｄ３と等しく、バーの各回転中心Ａ１とフレームの回転中心Ａ２間の距離Ｄ３である。
【００５０】
一方、図６で示したように、可動側バキュームパッド５３の円運動の回転半径Ｄ３は、平カートンＣの側面Ｃ３、Ｃ４の幅である。そこで、バーの各回転中心Ａ１とフレームの回転中心Ａ２間の距離Ｄ３を、平カートンの左右側面の幅と等しくなるように調整する。このとき、フレーム６１の回転中心Ａ２の位置は不変であるため、バー５９の回転中心Ａ１の位置を変える。バー５９の回転中心Ａ１の位置を変えるには、右側のフレーム６１の溝７３内のネジ７５を回転させて、溝７３内のコマ７７を所定量移動させる。すると、コマ７７の移動は、バー５９を介して左側のコマ７７に伝わり、このコマ７７もフレーム６１の溝７３内を移動する。これにより、両コマ７７の移動距離を自動的に等しくすることできる。両コマ７７が所定量移動した後、両ロックナット７９を締めて両コマ７７を位置決めする。
【００５１】
なお、各フレーム６１を時計方向に回転させるには、ラック６５が図の右方向に移動するようにエアシリンダ７１を駆動させる。ラック６５の先方には、適正な逆折角度に位置決めするストッパ８５が設けられている。
【００５２】
また、上述のように、逆折り角度は平カートンのこしの強さに応じて調整する。逆折り角度は、つまり、フレーム６１の回転角度であり、同角度はピニオン６７の回転角度と等しく、ラック６５の移動距離で決められる。そこで、ラックピニオン機構６３の歯数やピッチを基にして、フレームの回転角度から移動距離を求めることができる。
【００５３】
逆折り以降の起カートンの組立方法について説明する。
平カートンが逆折り機構で逆折りされた後、図６（Ｅ）に示すように、可動側バキュームパッド５３のバキュームを解除すると、カートンは逆折りの状態から元に戻ろうとしてほぼ起函した状態になる。こうして平カートンが起函した後、固定側バキュームパッド５１のエアシリンダを引き込むと、同パッド５１に吸着した起カートンは、ターレット２００の一つのポケット２０７（図２参照）に入り込み、完全に起函する。ポケット２０７の形状は起カートンの断面形状とほぼ等しいので、起カートンはポケット２０７内に位置決めされる。
なお、カートンの形状や寸法が変わった場合には、その形状や寸法に合わせたポケットを有するターレットに取り替える。
【００５４】
その後、ターレット２００が回転軸２０５上を間欠的に回転する。ターレット２００が反時計方向にほぼ３／４周する間に、平カートンの逆折り以降の組立工程が施される。
ポケット２０７に入れられた起カートンは、ターレット２００の回転によって下サイドフラップ再折込機構１００に進み、そこで停止して下サイドフラップが９０°以上折り曲げられる。その後、ターレット２００が回転し、回転中に梱包される製品が人手で起カートンに供給される。
【００５５】
その後、下フラップ予備折機構１１０に進み、そこで停止して、下差し込みフラップの先端が折られる。その後、ターレット２００が回転して下フラップ成形機構１２０及び上フラップ予備折り機構１３０に進み、そこで停止し、カートンの下フラップが成形されるとともに、上フラップの差し込みフラップの先端が折られる。そして、ターレット２００が回転して上カートン成形機構１４０に進み、そこで停止し、カートンの上フラップが成形され、梱包が終了する。最後に、カートン排出部１５０から排出される。
【００５６】
下サイドフラップ再折込機構１００、下フラップ予備折り機構１１０、下フラップ成形機構１２０、上フラップ予備折り機構１３０、上フラップ成形機構１４０、カートン排出機構１５０は、既存の機構を使用できる。
【００５７】
なお、上述のように、ターレット２００は間欠的に回転する。このとき、各作業を連続して行うために、同じターレット径方向位置にある、カートンストッカー１０、カートン取出し機構２０、表面処置機構３０、逆折り機構５０と、下サイドフラップ再折込機構１００と、下フラップ予備折り機構１１０と、下フラップ成形機構１２０と、上フラップ予備折り機構１３０と、上フラップ成形機構１４０と、カートン排出機構１５０とは、ターレット２００の周方向に等間隔（この例では、ターレット中心において４５°の中心角度）おきに配置されている。そして、ターレット２００の間欠運転の移動時間、停止時間を等しくしてターレット２００の円周方向において行われる各作業を同期させているとともに、平カートン取出し機構２０、表面処置機構３０、逆折り機構５０において行われる作業も同期させている。
【００５８】
なお、この例では、カートンをターレット２００の回転によって移送したが、移送方式は特に限定されず、ターレット式、コンベア式、サイクル式などを使用できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、カートンの取出し、表面処置、逆折りを上下方向に独立して配置したことにより、各々の機構を独立して作動させることができるため、作業効率を高くでき、マシーンの設置面積も小さくできる。また、平カートンの状態で表面処置を行うことができるとともに、カートンの正面と背面の空間が開いているため、マシーンを大型化することなく印字の際の裏当てを配置する空間を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るカートニングマシーンの全体構成を模式的に説明する正面図である。
【図２】図１のカートニングマシーンの平面図である。
【図３】カートンストッカー、平カートン取出し機構、表面処置機構、逆折り機構を模式的に示す斜視図である。
【図４】逆折り機構の主構造を示す斜視図である。
【図５】逆折り機構の一部の位置関係を示す図であり、図５（Ａ）は部分正面図、図５（Ｂ）は部分側面図である。
【図６】逆折り機構による逆折りの仕組みを説明する図である。
【図７】逆折り機構による各部の動きを説明する図である。
【図８】平カートンの一例の平面図である。
【符号の説明】
１ カートニングマシーン １０ カートンストッカー
１１ ホルダ １３ 爪
２０ 平カートン取出し機構 ２１ ベース
２３ バキュームパッド ２５ ヘッドプレート
２７ ポケット ２８ ポール
３０ 表面処置機構 ３１ 印字部
３３ 背面当てプレート ３５ バーコードリーダ
３７、３９ エアシリンダ
５０ 逆折り機構 ５１ 固定側バキュームパッド
５３ 可動側バキュームパッド ５５、５７ エアシリンダ
５９ バー ６１ フレーム
６３ ラックピニオン機構 ７１ エアシリンダ
６５ ラック ６７ ピニオン
６９ 支柱 ７３ 溝
７５ ネジ ７７ コマ
７９ ロックナット ８１ 軸受
８５ ストッパ １００ 下サイドフラップ再折込機構
１１０ 下フラップ予備折り機構 １２０ 下フラップ成形機構
１３０ 上フラップ予備折り機構 １４０ 上フラップ成形機構
１５０ カートン排出機構 ２００ ターレット
２０１ 上ターレット板 ２０３ 下ターレット板
２０５ 回転軸 ２０７ ポケット
２２０ 固定ガイド ２２１ ストッパ
２２３ ストッパ ２３０ 可動ガイド
２３１ エアシリンダ
Claims (4)
- 折り畳まれた状態のカートン（平カートン）を重ねて収容するカートンストッカー、及び、該カートンストッカーから前記平カートンを１枚ずつ取り出す取出機構、を有する平カートン払出し階と、
払い出された平カートンを下又は上に移送する移送部と、
移送された平カートンを起こした後に逆折りする逆折り機構、及び、起きた状態のカートン（起カートン）にフラップ折や他の処置を施す機構を含む起函階と、
を備えることを特徴とするカートニングマシーン。 - 折り畳まれた状態のカートン（平カートン）を重ねて収容するカートンストッカー、及び、該カートンストッカーから前記平カートンを１枚ずつ取り出す取出機構、を有する平カートン払出し階と、
払い出された平カートンを下又は上に移送する第１の移送部と、
移送された平カートンの正面又は背面に処置を施す表面処置機構を有する表面処置階と、
表面処置された平カートンを下又は上に移送する第２の移送部と、
移送された平カートンを起こした後に逆折りする逆折り機構、及び、起きた状態のカートン（起カートン）にフラップ折や他の処置を施す機構を含む起函階と、
を備えることを特徴とするカートニングマシーン。 - 前記表面処置機構が、前記平カートンの正面及び背面の両方に当接して処置を施すことを特徴とする請求項２記載のカートニングマシーン。
- ４以上の構成面を有するカートンの逆折り機構を有するカートニングマシーンであって、
折り畳まれた状態の前記カートン（平カートン）の一つの構成面（第１面）を吸着する第１のパッドと、
前記第１面と対向する面（第２面）を吸着する第２のパッドと、
前記第１のパッドと第２のパッドとを相対的に運動させて前記平カートンを起こした後に逆折りするパッド移動機構を具備することを特徴とするカートニングマシーン。
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