JP2006321177A - 容器製造装置、スクラップ除去装置、素材搬送装置、容器製造方法およびスクラップ除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形用型240を上面に配置して成形位置L4と取出位置L5とを結ぶ水平方向に移動可能な移動体200と、この移動体を前記水平方向に往復駆動する往復駆動機構300と、移動体200が成形位置L4にあるときに成形用型240に供給された成形前の素材M1を容器形状に成形する成形機構400と、移動体300が取出位置L5へ移動したときに成形後の素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3を切断して容器V1を形成し、当該容器を取り出す取出機構500と、移動体200が水平方向に移動している間に当該移動体上のスクラップM1を吸引して除去する吸引除去機構600とを設けた。
【選択図】図33
Description
特許文献2記載のスチレン系樹脂発泡容器の切り屑除去装置では、成形されたスチレン系樹脂発泡容器の外周を雄雌型の押切金型で切り離し、この切り離されたスチレン系樹脂発泡容器を搬送装置にて水平方向の所定箇所まで搬送するとともに、この搬送装置の搬送経路を挟んだ上下箇所にそれぞれ、スチレン系樹脂発泡容器に付着した切り屑を吸引して除去するための吸引装置の吸い込み口を該搬送経路に臨ませて配置している。
上記特許文献1,2記載の技術は、容器に付着した切り屑を除去する技術であり、雌金型の周囲に残存する切り屑を除去することができないため、上記課題を解決することができない。
また、本発明は、保持した軟質の素材を確実に落下させながら搬送することを目的とする。
すなわち、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップが素早く除去される。従って、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
上記往復駆動機構は、移動体を成形位置と取出位置との間で往復駆動してもよいし、成形位置と取出位置との範囲を超えて往復駆動してもよい。
上記成形機構は、上記成形用型を下型とし、当該下型に対向する上型を有してもよい。上記成形は、上下型を閉じた状態での加熱発泡成形、プレス成形、差圧成形、等が考えられる。
上記容器に合わせた形状の成形用型と、
この成形用型に相対向して当該成形用型上で成形される容器を水平面内で囲みながら当該容器の端部に合わせた形状とされた切刃と、
水平方向を上記切刃に囲まれて上記成形用型上で成形された素材の底部の上面を吸着して上下動可能な吸着部材と、
上記吸着部材に上記成形された素材の底部の上面を吸着させ、当該吸着部材を上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に接触させて切断することにより容器を形成し、当該容器を同吸着部材に吸着させた状態で上記成形用型上から取り出す容器形成取出機構とを備えることを特徴とする。
成形された素材を吸着部材に吸着させたままスクラップを切除して容器を取り出すことができるので、迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
上記容器に合わせた形状の下型と、
この下型に相対向する位置に設けられて上下動可能とされた上型と、
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方を加熱する型加熱機構とを備え、
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方には、当該成形用型および当該上型との間で膨張して成形される上記素材の周囲から一部の素材を外側へ逃がすための逃し通路が形成されるとともに、
上記上型を下方へ移動させて上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型と上記上型との間で加熱して水蒸気の発生により膨張させて容器形状に成形する成形制御機構を備えることを特徴とする。
上記加熱により結着性を示す材料は、澱粉等の多糖類、等が考えられる。
このように、軟質の素材、特に粘着性を有する素材の場合に素材を確実に落下させることができるので、素材を確実に搬送することが可能となる。
すなわち、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップが素早く除去される。従って、容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
請求項2にかかる発明では、移動体が取出位置から成形位置に戻るときにスクラップが除去されるので、容器の製造サイクルをさらに短縮することができる。
請求項3〜請求項6にかかる発明では、より確実に移動体上のスクラップを吸引除去することが可能となる。
請求項7にかかる発明では、迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項9、請求項10にかかる発明では、さらに迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項11にかかる発明では、スクラップが容器内に入り込むことを防ぐことが可能となる。
請求項12にかかる発明では、素材のトリミングの位置ずれが無くなり、より確実にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項14にかかる発明では、温度設定により容器を所望の性質にすることができるので、利便性を向上させることができる。
請求項15にかかる発明では、成形された素材を確実に上型から離型させることが可能となる。
請求項16にかかる発明では、素材から発生する水蒸気を外部に漏らさず排出することが可能となる。
請求項18にかかる発明では、軟質の素材を確実に保持して搬送することができる。
請求項19、請求項24、請求項27にかかる発明では、保持した軟質の素材を確実に落下させながら搬送することが可能となる。
請求項20〜請求項22にかかる発明では、より確実に軟質の素材を落下させることが可能となる。
請求項23、請求項26にかかる発明では、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを素早く除去することができ、当該スクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
(1)澱粉質容器製造システムの説明:
(2)素材搬送装置の説明:
(3)移動体および往復駆動機構の説明:
(4)成形機構の説明:
(5)取出機構の説明:
(6)吸引除去機構の説明:
(7)変形例:
図1と図2は本発明を適用した澱粉質容器製造システムの概略を示す図であり、図3は素材テーブルおよび素材テーブル駆動機構を示す側面図であり、図4は素材テーブルの外観を示す斜視図である。澱粉質容器製造システム1000は、素材M1を形成する素材形成装置10〜40、素材搬送装置(素材供給機構)100、複数の澱粉質容器製造装置1000a、制御盤700を備え、当該制御盤700がシステム全体を制御しながら、澱粉質の素材から容器V1を製造し、スタックコンベア900の所定の積み重ね位置L6に容器V1を積み重ねる。素材形成装置では、混合機10にて少なくとも水および加熱により結着性を示す材料を混合し、成形機20にて混合後の軟質で粘着性を有する素材を切り餅のような直方体状に成形し、所定の後退位置L1にある素材テーブル30上に載せて、素材テーブル駆動機構40にて成形後の素材M1を所定の搬送前位置L2に配置させる。素材搬送装置100は、搬送前位置L2にある素材を各容器製造装置1000aの所定の素材供給位置(搬送後位置)L3まで搬送する。各容器製造装置1000aは、素材供給位置L3にある素材M1を所定の成形位置L4へ水平移動させて容器形状に成形し、所定の吸引位置L7を経て成形後の素材を所定の取出位置L5へさらに水平移動させて、取出機構500にて共通の積み重ね位置L6まで搬送する。スタックコンベア900は、積み重ねられた容器V1を順次前進方向(図2の右方向)へ移送する。制御盤700は、コンピュータを備えるとともに、本システム1000の運転条件を設定したり運転状態をモニタリングしたりする操作部が配置され、各種操作を行ってシステムを運転させることが可能である。
粉末状の澱粉(乾燥物)と水のみから澱粉質素材M1を形成する場合、例えば、澱粉40〜70重量%と水30〜60重量%とを配合すれば、保形性を有する程度に流動性が低く、かつ、崩れの無い軟質の素材M1を形成することができる。一般に、粉末状の澱粉や澱粉質材料と水とを混合して素材M1を形成する場合、水の配合比を少なくすれば素材M1の流動性が小さくなり、水の配合比を多くすれば素材M1の崩れは生じなくなる。従って、保形性を有する程度に流動性が低く、かつ、崩れが生じないように両者の配合比を調節することにより、保形性の良好な素材M1を形成することができる。形成される軟質素材M1は、水分を含むため、粘着性を有している。
なお、澱粉質素材M1を形成するのに用いる材料としては、特開2001−151280号公報、特開2002−79585号公報、特開2005−41129号公報、等に記載された材料を用いることができる。
成形機20は、公知の押出成形機やプレス成形機等、種々の成形機を用いることができ、例えば20〜80℃の温度条件で混合後の素材を図4に示す直方体状の素材M1に成形する。
素材テーブル30は、例えば金属製とされ、上面31が矩形状とされ、直方体状の素材M1を収容するための素材収容穴32が上面に複数形成されている。各穴32は、開口が素材M1よりも若干大きい矩形状とされ、素材M1を容易に下方へ挿入可能とし、かつ、容易に上方へ引き抜き可能としている。素材テーブル30は、後退位置L1と搬送前位置L2との間でこれらの位置L1,L2を結ぶ(通る)水平方向に移動可能とされ、各穴32に素材M1が収容されてときに搬送前位置L2へ移動するようになっている。
素材テーブル駆動機構として、チェーンコンベアの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で素材テーブルを駆動してもよい。
図5は素材搬送装置の構成を示す正面図であり、図6は素材搬送装置の要部を示す正面図である。図7の左側は図6のA1の位置から見て示す左側面図であり、図7の右側は図6のA2の位置から見て示す右側面図である。わかりやすく説明するため、図5では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示している。素材搬送装置100は、素材供給用上テーブル110、ニードル保持部材駆動機構120,130、ニードル140、ニードル保持部材150、素材供給制御機構161,162,163を備え、下テーブル220の上面に下型(成形用型)240が取り付けられた移動体200が素材供給位置L3へ移動したときに、下型240に素材M1を供給する。
上テーブル110は、例えば金属製とされ、下面112が矩形状とされ、素材テーブルの各素材収容穴32の位置に合わせて複数のニードル保持部材150が下面に取り付けられている。
なお、図15に示すように、下テーブル220は、上面220aが矩形状とされ、上テーブルに取り付けられた各ニードル保持部材150の位置に合わせて複数の下型240が上面に取り付けられている。素材テーブルの各素材収容穴32に収容された各素材M1は、素材搬送装置100によって、対応する位置の下型240内に供給される。
昇降機構120や水平移動機構130として、チェーンの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で上テーブルや昇降機構を駆動してもよい。
ニードル駆動機構として、エアシリンダの代わりに電磁力による駆動機構や油圧シリンダを用い、電磁力や油圧でニードルを駆動してもよい。
本実施形態では、まず、ニードル保持部材150が搬送前位置L2にあるとき、ニードル140を退避孔153b,cから進出させて軟質素材M1に突き刺すことにより、図8に示すようにニードル保持部材の下面153aに素材M1を保持させる。次に、ニードル保持部材150が素材供給位置L3まで移動したとき、一旦、ニードル140を退避孔153b,cに退避させる。これにより、基本的には素材M1は下テーブル上の下型240内に落下するが、素材M1の粘着性のため、図6で示した状態のように素材M1がニードル保持部材の下面153aに付着したままになるおそれがある。そこで、本実施形態では、ニードル140を退避させた後に再び退避孔153b,cから進出させて、ニードル保持部材の下面153aから粘着性を有する素材M1を確実に落下させる。
まず、ニードル保持部材150を上方位置L11から下降させて搬送前位置L2に配置させ、図6に示すように素材テーブルの収容穴32に収容された軟質素材M1の上面にニードル保持部材の下面153aを接触させる(タイミングt1)。次に、図8に示すようにニードル141,142を退避孔153b,cからそれぞれの突き刺し方向に進出させて素材M1に突き刺すことによりニードル保持部材の下面153aに素材M1を保持させる(タイミングt2)。さらに、上テーブル110を搬送前位置L2から上方位置L11,L12を介して素材供給位置L3まで移動させる(タイミングt3〜t4)。このとき、素材M1はニードルが突き刺された状態でニードル保持部材に保持されて素材供給位置L3へ搬送され、下テーブル上の下型240の上方に配置される。
以上で一連のサイクルが終了し、タイミングt1の時点に戻ったことになる。そして、上述したサイクルを繰り返し行うことにより、軟質で粘着性を有する素材M1を確実に搬送して下型240内に供給することができる。
また、第一のニードル141と第二のニードル142とが互いに異なる向きで軟質素材を突き刺し可能とされているので、搬送中に素材を落下させてしまうことがなく、軟質素材を確実に保持して搬送することができる。さらに、素材供給位置でニードルを退避させた後に再び進出させるときに、ニードル141とニードル142とが互いに異なる向きで軟質素材を突き放すことになるので、より確実に軟質素材を落下させて搬送することが可能となる。
以上の構成とした素材搬送装置は、素材供給位置L3でニードル141,142を退避孔153d,eに退避させた後に退避孔153d,eから進出させる際、当該ニードル141,142の位置を水平方向に変更して退避孔153d,eから進出させる。これにより、ニードルを突き刺すことによって軟質素材M1に形成される穴に再度ニードルが入ることが無くなるので、より確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
以上の構成とした素材搬送装置は、素材供給位置L3でニードル141,142を退避孔153f,gに退避させた後に退避孔153f,gから進出させる際、当該ニードル141,142の進出角度を変更して退避孔153f,gから進出させる。これにより、ニードルを突き刺すことによって軟質素材に所定の角度で形成される穴に同じ角度で再度ニードルが入ることが無くなるので、より確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
以上の構成とした素材搬送装置は、素材供給位置L3でニードル140を退避孔153b,cに退避させたとき(タイミングt5)、離反エア噴出機構164にてニードル保持部材の下面153aのエア噴出孔153hから下方へエアを噴出する。そして、タイミングt8までエアを噴出し続け、その後、エアの噴出を停止する。これにより、ニードルを退避させたときに軟質素材に対してニードル保持部材の下面から引き離す力が作用するので、より確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
なお、上述した各種変形例を複数組み合わせることも可能であり、この場合、さらに確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
図14は移動体および往復駆動機構の構成を示す側面図であり、図15は移動体の外観を示す斜視図である。図16は上型を上面から見て示す上面図であり、図17は移動体の要部を成形用上テーブルおよび上型の要部とともに垂直断面にて示す断面図である。わかりやすく説明するため、下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。
往復駆動機構(移動体駆動機構)300は、上面301aに下テーブル220の下面220bをボルト等で固定したチェーンコンベア301や、このチェーンコンベアを駆動するサーボモータ302や、下テーブル220の水平位置を検出する位置検出センサ303〜305を備え、下テーブル220を所定の素材供給位置L3と所定の取出位置L5との間で各位置L3,L4,L7,L5を結ぶ(通る)水平方向に往復駆動する。具体的には、下テーブルが素材供給位置L3にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ302がコンベア301を前進側に回転駆動して下テーブルを前進側へ所定量水平移動させて所定の成形位置L4で停止させ、下テーブルが成形位置L4にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ302がコンベア301を前進側へ所定量水平移動させて吸引位置で停止させずに取出位置L5で停止させ、下テーブルが取出位置L5にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ302がコンベア301を後退側に回転駆動して下テーブルを後退側へ所定量水平移動させて途中の位置L7,L4で停止させずに素材供給位置L3で停止させる。センサ303,304,305で下テーブルが所定の位置に移動したか否かを検出し、所定の位置に移動したことを検出したときに下テーブルを停止させてもよい。
移動体200の移動範囲内である所定の吸引位置L7には、スクラップM3を除去するための吸引機構620が設けられている。往復駆動機構300は、この吸引位置L7では移動体200を停止させずに通過させる。
往復駆動機構300として、チェーンコンベアの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で素材テーブルを駆動してもよい。
下テーブル220は、例えば金属製とされ、各下型240が取り付けられる位置に合わせて上面220aに型収容穴が形成されている。下型240は、下テーブル上面220aの各収容穴に取り付けられ、移動体200の移動可能方向(位置L3〜L5を結ぶ方向)に対して垂直な水平方向D1に複数(8個)配置されている。下テーブル220は、澱粉質素材M1を成形したときに素材から発生する水蒸気を上面220aで遮断するようになっている。また、下テーブルの上面220aには、互いに複数の下型240を挟んで対角となる位置に下側位置決め部材(下側位置決め部)221が設けられている。ここで、部材221aを第一の下側位置決め部とすれば対角にある部材221bが第二の下側位置決め部であり、部材221cを第一の下側位置決め部とすれば対角にある部材221dが第二の下側位置決め部である。むろん、第一および第二の下側位置決め部は、便宜上名付けてあり、相互に入れ替え可能である。各下側位置決め部材221a〜dの上端部(222)は、上側となるほど細くなる円錐台形状とされている。
なお、図19に示すように、成形用上テーブル420は、下面が矩形状とされ、移動体に設けられた各下型240の位置に合わせて複数の上型440が下面に取り付けられている。移動体の各下型240内に収容された各素材M1は、移動体200が成形位置L4にあるときに上下型440,240の間で加熱され発泡しながら成形される。
また、下テーブルの上面220aには、移動可能方向には一つずつであるとともに当該移動可能方向とは垂直な水平方向には複数の下型240を囲む位置で吸引機構620に向かって上方へ設けられた延設部材(延設部)640が取り付けられている。延設部材640は、例えば金属製の棒状部材とされ、長手方向を移動可能方向に向けて下型240を4個ずつ区切るように配置された3本の移動方向側延設部材642と、長手方向を移動可能方向とは垂直な水平方向に向けて下型240を1個ずつ区切るように配置された9本の垂直方向側延設部材641とから構成されている。当該延設部材640は、吸引機構620と移動体200との隙間を少なくさせるように設けられている。
下型240の開口240a周囲には、上下型440,240を近接させて型閉じをしたときに形成される内部空間と外部空間とを繋ぐ逃し通路241が複数形成され、上下型440,240の間で膨張して成形される素材M1の周囲から一部の素材を内部空間から外側へ逃がすようになっている。
図18は成形機構の構成を示す側面図であり、その要部を図17の垂直断面図に示している。わかりやすく説明するため、図18では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示している。図19は上型が取り付けられた成形用上テーブルの下面を見て示す底面図であり、図20は上下型を閉じて素材を成形する様子を垂直断面にて示す断面図であり、図21は上下型を開いた様子を垂直断面にて示す断面図である。わかりやすく説明するため、下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。
本実施形態の成形機構400は、成形用上テーブル420と、上型440と、型加熱機構461,462と、蒸気吸引機構480と、図示しない所定の成形用上テーブル駆動機構とを備え、移動体200が成形位置L4にあるときに下型240に供給された成形前の澱粉質素材M1を当該下型240上で容器形状に成形する。
各蒸気吸引口421は、澱粉質素材M1から発生する水蒸気を吸引するために成形用上テーブル420の上面と下面420aとを上下方向に貫通した貫通穴とされ、水蒸気を上方へ排出可能である。
すなわち、下型の設定温度と上型の設定温度とを別々に設定することができるので、温度設定により容器を所望の性質にすることができ、便利である。例えば、第一設定温度と第二設定温度とを異ならせて容器の外側面と内側面とで密度を異ならせ、外側面の外観を良好にさせながら内側面の強度を向上させることが可能となる。
成形用上テーブル駆動機構として、チェーンの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で成形用上テーブルを駆動してもよい。
素材供給位置L3にあった移動体200が成形位置L4まで移動すると(図17に示す状態)、まず、成形用上テーブル駆動機構が図20に示すように成形用上テーブル420を近接位置L22まで下降させる。このとき、各下側位置決め部材の上端部222と各成形用上側位置決め部材の下端部423とが嵌合し、上型440の水平方向および上下方向の位置を決める。ここで、第一の成形用下側位置決め部と第一の上側位置決め部とが嵌合するとともに対角にある第二の成形用下側位置決め部と第二の上側位置決め部とが嵌合して上型の位置を決めるので、成形の位置ずれが無くなり、厚みが一定した高品質の容器を製造することが可能となる。また、環状部材443の下面が下型240の上面に当接し、ばねが上下方向に押し縮められた状態になる。上下型440,240は高温になっているので、下型240内に供給された成形前の澱粉質素材M1は、上下型440,240の間で、圧力を加えられながら加熱されて素材M1の水分に由来する水蒸気を発生させ、膨張しながら逃し通路241より一部が外側へ逃げ、澱粉成分が糊状に変化して発泡状態で固化し、容器形状に成形される。図20では、成形された素材をM2で示すとともに、成形された素材M2の周囲から外側へ出たスクラップをM3で示している。そして、成形された素材M2の端部は、下型240と環状部材443との間で挟まれた状態になる。
以上のようにして、移動体200が成形位置L4へ移動したときに上型440を下方へ移動させて下型240に供給された成形前の澱粉質素材を上下型440,240の間で加熱して水蒸気の発生により膨張させて容器形状に成形する。この段階では、成形後の素材M2の周囲にスクラップM3が付着している状態である。
以上説明したように、本発明によると、水平方向にのみ移動する下型と上下方向にのみ移動する上型とを用いて、水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材から効率よく容器形状に成形する好適な容器成形装置を提供することができる。
上下型の間から素材の一部を外側へ逃す逃し通路は、下型とともに上型にも形成してもよいし、下型に形成せずに上型のみに形成してもよい。
図22は取出機構500の構成を示す正面図であり、図23と図24は取出機構の要部を示す図である。図25は取出用上テーブル510を下テーブル220に近接させた状態を垂直断面にて示す断面図であり、図26は成形後の素材M2を吸着パッド530で持ち上げた状態を垂直断面にて示す断面図であり、図27は取出用上テーブルを下テーブルから離反させた状態を垂直断面にて示す断面図である。図29は、取出用上テーブルの底面図である。わかりやすく説明するため、図22では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示し、図23、図25〜図27では下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。
本実施形態の取出機構500は、取出用上テーブル510と、切刃520と、吸着パッド(吸着部材)530と、容器形成取出機構542,552,554,560,570とを備え、移動体200が取出位置L5へ移動したときに下型240上にある成形された素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3を切断して容器V1を形成し、当該容器V1を下型240上から取り出す。
上述した切刃520とエアシリンダ552は、取出用上テーブルの下面510bに取り付けられた支持部材512a〜cに取り付けられて固定されている。具体的には、取出用上テーブルの下面510bに下方延出部材512aが取り付けられ、この下方延出部材512aの下面において長手方向を水平方向に向けて細長い板状の板状部材512bが取り付けられ、当該板状部材512bの下面の中央部に対して下方に向かってエアシリンダ552が取り付けられて固定されている。また、板状部材512bの下面の両端部に対して下方に向かって棒状部材512cがそれぞれ取り付けられ、棒状部材512cの下端に切刃520が取り付けられて固定されている。
真空ポンプ554は、制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングで真空圧を供給して吸着パッドの開口部530aに吸引力を付与したり真空圧の供給を停止して吸着パッドの開口部530aに付与した吸引力を解除させたりする。
昇降機構560や水平移動機構570として、チェーンの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で上テーブルや昇降機構を駆動してもよい。
本実施形態では、まず、移動体200が取出位置L5にあるとき、吸着パッド530に成形後の素材M2の底部の上面を吸着させる。次に、当該吸着パッドを上方へ移動させて当該成形後の素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3を切刃520に接触させて切断することにより発泡した澱粉質容器V1を形成し、当該容器を吸着パッド530に吸着させた状態で下型240上から取り出す。このようにして、成形された素材を吸着部材に吸着させたまま迅速にスクラップを切除して容器を取り出す。
まず、切刃520および吸着パッド530が取り付けられた取出用上テーブル510を上方位置L31から取出位置L5に下降させて、図25に示すように成形後の素材M2の底部の上面に吸着パッドの開口部530aを接触させる(タイミングt21)。次に、吸着パッド530に真空ポンプ554からの真空圧を作用させ、素材M2の底部上面を吸着パッド530に吸着させる(タイミングt22)。
この段階でタイミングt24〜t25を行わずに容器V1を積み重ね位置まで搬送してもよいが、本実施形態では、吸着パッド530を上方へ移動させた後にタイミングt24で当該吸着パッドを下方の進出位置へ戻して(図25に示す状態)、再び上方の退避位置へ移動させる(図26に示す状態)。吸着パッドを繰り返し上下動させることにより、成形された素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3が切刃520に繰り返し接触して切断され、より確実にスクラップが切除されて容器が取り出される。むろん、吸着パッドを繰り返し上下動させる回数には特に制限はない。
以上で一連のサイクルが終了し、タイミングt31でタイミングt21の時点に戻ったことになる。そして、上述したサイクルを繰り返し行うことにより、成形後の素材M2からスクラップM3が切除されて容器V1が形成され、吸着パッドに吸着されたまま取り出される。
なお、吸着部材を切刃に対して相対動させるエアシリンダを設けると、成形後の素材を吸着部材にて切刃に対して相対的に上方へ移動させるときに当該成形後の素材が傾かず精度よくスクラップを切除することができる点で好適である。むろん、スクラップを切除する精度は低下するものの、吸着部材の下端部において上下方向に伸縮可能な蛇腹部材を設けるとともに吸着部材の上端部を切刃に対して相対動させないように取出用上テーブルに取り付けて吸着部材を真空ポンプ554に接続し、取出用上テーブルを下テーブルに近接させたときに(図25に示す状態)吸着部材に真空ポンプから真空圧を作用させて蛇腹を上下方向に押し縮めさせながら成形後の素材を吸着し、一旦真空ポンプからの真空圧の供給を停止して蛇腹を上下方向に伸ばした後に再び真空ポンプから真空圧を供給することにより、吸着部材の下端部を切刃に対して相対的に上下動させてもよい。
また、取出位置L5において、下型240上面側に吸気空間を形成するように吸気経路を設け、吸気ブロワにて当該吸気経路から吸気することにより、スクラップを吸引して除去してもよい。
図31は吸引除去機構600の構成を要部にて図15のB1−B1の位置から見て示す垂直断面図であり、図32は吸引除去機構の構成を要部にて正面側から見て示す垂直断面図である。図33は、下テーブル220が下型240一つ分後退側に移動した様子を側面側から見て示す垂直断面図である。わかりやすく説明するため、図22では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示し、図23、図25〜図27では下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。また、移動体200の移動可能方向とは垂直な水平方向に図32で示した構造が二つ設けられている。
本実施形態の吸引除去機構600は、成形位置L4と取出位置L5との間の所定の吸引位置L7の上方に設けられた吸引機構620および吸気用エア噴出機構660と、下テーブル220の上面220aに取り付けられた延設部材640とを備え、移動体200が成形位置L4と取出位置L5とを結ぶ水平方向に移動している間に当該移動体200上のスクラップM3を吸引して除去する。本吸引除去機構の特徴は、吸引位置L7で停止することなく移動している移動体上にあるスクラップを上方へ吸引することである。
上述した延設部材(延設部)640は、吸気空間S1を囲む位置で吸気ダクト621と移動体200との隙間を少なくさせるように移動体200の上面から吸気ダクト621へ向かって上方へ設けられている。吸気ダクト621は、移動体200の移動可能方向には一つずつであるとともに当該移動可能方向とは垂直な水平方向には複数の下型240を囲む延設部材641,642の位置に周囲を合わせた開口621aが下方に向けて形成されている。従って、吸気ダクト621は、下テーブル220上で延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になると、下型240の上方で密閉度の高い吸引ボックスを形成し、吸引力の強い吸気空間S1を形成する。そして、吸気ダクト621から移動体200上における当該吸気ダクト621に対向する吸気空間S1の空気が吸気されることにより移動体200上のスクラップM1が上方へ吸引される。
なお、延設部で囲む下型の数は、1個でもよいし、4個以外の複数でもよく、移動体上の全ての下型を延設部で囲んでもよい。
なお、吸気ダクト621内の上部の水平断面は、下部の水平断面よりも大幅に狭くなっている。これにより、吸気ダクト内の上方で上昇する空気の流速を上げることができ、スクラップM3に対する吸引力を強くすることができる。
移動体200が取出位置L5から吸引位置L7にさしかかると、上記吸引ボックスを形成する対象の下型240の周囲のスクラップM3が吸気用エア噴出機構660により予め浮上させられる。そして、図31に示すように、延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になって吸引ボックスが形成されると、吸気空間S1の密閉度が高くなって吸引力が強くなり、吸引ボックス内のスクラップM3が吸気路625を経て外部に排出される。
その後は、次に移動してくる下型240の周囲のスクラップM3が吸気用エア噴出機構660により浮上し、延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になって吸引ボックスが形成されると、当該吸引ボックス内のスクラップM3が吸気路625を経て外部に排出される。
以上の動作を8回繰り返すことになるが、その間、移動体200は停止することなく移動し続ける。このように、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップが素早く除去される。従って、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
また、吸気用エア噴出機構660を設けなくても、吸引機構620によりスクラップM3を上方へ吸引して除去することは可能である。延設部材640を設けなくても、吸引機構620によりスクラップM3を上方へ吸引して除去することは可能である。
本発明は、様々な変形例が考えられる。
上記素材供給位置L3を上記成形位置L4として、素材搬送装置により素材を直接成形位置L4に搬送するようにしてもよい。また、取出位置L5から成形位置L4とは反対側に素材供給位置を設けたり、成形位置L4と取出位置L5との間に素材供給位置を設けたりすることも可能である。さらに、移動体駆動機構が成形位置と取出位置とを通る水平方向であって所定の巡回方向に移動体を巡回させてもよい。すると、容器を製造するサイクルを短縮させることができる。
本発明の素材搬送装置で搬送可能な軟質の素材は、澱粉質素材以外にも、肉団子等の具材でもよい。
成形機構としては、澱粉質素材を発泡成形する際には成形用型を雌型として上型を雄型にすると好適であるものの、澱粉質素材以外の軟質素材を成形する際には、成形用型を雄型として上型を雌型にしてもよい。また、軟質素材の成形は種々の熱成形で行うことができ、当該熱成形には、プレス成形、真空成形や圧空成形や真空圧空成形といった差圧成形、等が含まれる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、有用な容器製造装置、スクラップ除去装置、素材搬送装置、容器製造方法およびスクラップ除去方法を提供することができる。
40…素材テーブル駆動機構、41…チェーンコンベア、42…サーボモータ、
100…素材搬送装置(素材供給機構)、
110…素材供給用上テーブル、上面111、下面112、
120…昇降機構(ニードル保持部材駆動機構)、
121…上方突出部材、122…サーボモータ、
130…水平移動機構(ニードル保持部材駆動機構)、
131…レール部材、132…サーボモータ、
140,141,142…ニードル
150…ニードル保持部材、153a…下面、153b〜g…退避孔、
153h…エア噴出孔、
161,162…ニードル駆動機構、163…制御機構、164…離反エア噴出機構、
200…移動体、
220…下テーブル、上面220a、下面220b、
221,221a〜d…下側位置決め部材(下側位置決め部)、
240…成形用型(下型)、241…逃し通路、
300…往復駆動機構(移動体駆動機構)、
301…チェーンコンベア、302…サーボモータ、
400…成形機構、
420…成形用上テーブル、421…蒸気吸引口、
422,422a〜d…成形用上側位置決め部材(成形用上側位置決め部)
440…上型、441…上型本体部、
442…周囲部材、443…環状部材、444…ばね、
461…成形用型加熱機構、461a…下ヒータ、温度センサ461b、
461c…フィードバック制御機構、
462…上型加熱機構、462a…上ヒータ、温度センサ462b、
462c…フィードバック制御機構、
480…蒸気吸引機構、481…蒸気吸引ブロワ、482…蒸気吸引路、
500…取出機構、
510…取出用上テーブル、上面510a、下面510b、
511,511a〜d…取出用上側位置決め部材(取出用上側位置決め部)、
520…切刃、521…蓋、
530…吸着パッド(吸着部材)、
542…制御機構、
552…エアシリンダ、554…真空ポンプ、
560…昇降機構、561…上方突出部材、562…サーボモータ、
570…水平移動機構、571…レール部材、572…サーボモータ、
600…吸引除去機構、
620…吸引機構、
621…吸気ダクト、621a…開口、622,624…水平延出部、
623,623a〜c…仕切部材、
625…吸気路、627…吸気ブロワ、
640,641,642…延設部材(延設部)、
660…吸気用エア噴出機構、
700…制御盤、
900…スタックコンベア、
1000…澱粉質容器製造システム、
1000a…澱粉質容器製造装置(容器製造装置)、
L1…所定の後退位置、L2…所定の搬送前位置、
L3…所定の素材供給位置(搬送後位置)、L4…所定の成形位置、
L5…所定の取出位置、L6…所定の積み重ね位置、L7…所定の吸引位置、
M1…成形前の素材、M2…成形された素材、M3…スクラップ、
S1…吸気空間、
V1…容器
Claims (27)
- 素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造装置であって、
上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して所定の成形位置と所定の取出位置とを通る水平方向に移動可能な移動体と、
この移動体を上記水平方向に駆動する移動体駆動機構と、
上記移動体が上記成形位置にあるときに上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型上で容器形状に成形する成形機構と、
上記移動体が上記取出位置へ移動したときに上記成形用型上にある成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを切断して容器を形成し、当該容器を上記成形用型上から取り出す取出機構と、
上記移動体が上記水平方向に移動している間に当該移動体上の上記スクラップを吸引して除去する吸引除去機構とを備えることを特徴とする容器製造装置。 - 上記吸引除去機構は、上記成形位置と上記取出位置との間の所定の吸引位置で停止することなく移動している上記移動体上にあるスクラップを上方へ吸引することを特徴とする請求項1に記載の容器製造装置。
- 上記吸引除去機構は、
上記移動体の移動範囲内における所定の吸引位置を移動している上記成形用型に対向する位置で当該成形用型を囲んで当該成形用型の上方に吸気空間を形成する吸気ダクトを有して当該吸気ダクトから上記移動体上における当該吸気ダクトに対向する部分の空気を吸気することにより当該移動体上のスクラップを上方へ吸引する吸引機構と、
上記吸気空間を囲む位置で上記吸気ダクトと上記移動体との隙間を少なくさせるように上記移動体から上記吸気ダクトへ向かって上方へ設けられた延設部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の容器製造装置。 - 上記吸気ダクトは、下面が上記吸気空間から上記移動体の移動可能方向へ水平方向に延出していることを特徴とする請求項3に記載の容器製造装置。
- 上記吸引除去機構は、上記吸気ダクト内で下方に向かってエアを吹き付けて上記吸引位置を移動している上記移動体上にあるスクラップを浮上させて上記吸引機構に吸引させる吸気用エア噴出機構を備えることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の容器製造装置。
- 上記移動体の上面には、当該移動体の移動可能方向に対して垂直な水平方向に複数の上記成形用型が配置され、
上記吸気ダクトは、上記移動体の移動可能方向に対して垂直な水平方向に配置された各成形用型の間の上方に上記吸気空間を仕切る仕切部材を有することを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかに記載の容器製造装置。 - 上記取出機構は、
上記移動体が上記取出位置にあるときの上記成形用型に相対向して当該成形用型上で成形される容器を水平面内で囲みながら当該容器の端部に合わせた形状とされた切刃と、
水平方向を上記切刃に囲まれて上記成形用型上で成形された素材の底部の上面を吸着して上下動可能な吸着部材と、
上記移動体が上記取出位置にあるときに上記吸着部材に上記成形された素材の底部の上面を吸着させ、当該吸着部材を上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に接触させて切断することにより容器を形成し、当該容器を同吸着部材に吸着させた状態で上記成形用型上から取り出す容器形成取出機構とを備えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の容器製造装置。 - 上記容器形成取出機構は、上記成形された素材の底部の上面を吸着させた上記吸着部材を上方へ移動させた後に当該吸着部材を下方へ戻して再び上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に繰り返し接触させて切断することを特徴とする請求項7に記載の容器製造装置。
- 上記切刃が上下動可能であるとともに、上記吸着部材が当該切刃に対して相対的に上下動可能であり、
上記容器形成取出機構は、上記成形用型上に上記切刃を上記吸着部材とともに下方へ移動させ、上記吸着部材に上記成形された素材の底部の上面を吸着させ、当該吸着部材を上記切刃に対して相対的に上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に接触させて切断することにより容器を形成し、当該容器を同吸着部材に吸着させた状態で当該吸着部材とともに上記切刃を上方へ移動させて上記成形用型上から取り出すことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の容器製造装置。 - 上記容器形成取出機構は、エアシリンダにて上記吸着部材を上記切刃に対して相対的に上下動させることを特徴とする請求項9に記載の容器製造装置。
- 上記成形用型上で成形される容器を水平面内で囲む切刃には、当該容器を囲む開口を上部で塞ぐ蓋が設けられていることを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれかに記載の容器製造装置。
- 上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る水平方向に移動可能で上面が矩形状の下テーブルを備えるとともに、複数の上記成形用型が当該下テーブルの上面に取り付けられ、
上記取出機構が上下方向に移動可能で下面が矩形状の取出用上テーブルを備えるとともに、上記下テーブルが上記取出位置にあるときに上記複数の成形用型のそれぞれに対向する位置にて上記切刃と上記吸着部材の組み合わせがそれぞれ当該取出用上テーブルの下面に取り付けられ、
上記下テーブルの上面には、互いに上記複数の成形用型を挟んで対角となる位置に第一および第二の取出用下側位置決め部が形成され、
上記取出用上テーブルの下面には、互いに上記複数の切刃および上記複数の吸着部材を挟んで対角となる位置に第一および第二の上側位置決め部が形成され、
上記下テーブルが上記取出位置にあり、かつ、当該下テーブルおよび上記取出用上テーブルが近接したときに、上記第一の取出用下側位置決め部と上記第一の上側位置決め部とが嵌合するとともに上記第二の取出用下側位置決め部と上記第二の上側位置決め部とが嵌合して上記複数の切刃および上記複数の吸着部材の水平方向および上下方向の位置を決めるように構成されていることを特徴とする請求項7〜請求項11のいずれかに記載の容器製造装置。 - 上記素材が水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材であり、
上記成形機構は、
上記成形位置の上方で上下動可能とされて上記移動体が当該成形位置にあるときに上記成形用型に相対向する位置に設けられた上型と、
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方を加熱する型加熱機構とを備え、
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方には、当該成形用型および当該上型との間で膨張して成形される上記素材の周囲から一部の素材を外側へ逃がすための逃し通路が形成され、
上記移動体が上記成形位置へ移動したときに上記上型を下方へ移動させて上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型と上記上型との間で加熱して水蒸気の発生により膨張させて容器形状に成形することを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の容器製造装置。 - 上記型加熱機構は、上記成形用型を所定の第一設定温度にフィードバック制御しながら加熱する成形用型加熱機構と、上記上型を所定の第二設定温度にフィードバック制御しながら加熱する上型加熱機構とを備えることを特徴とする請求項13に記載の容器製造装置。
- 上記上型は、
上型本体部と、
この上型本体部の周囲に配置されて本上型が下方へ移動して上記成形用型との間で上記素材が成形されたときに当該成形された素材の端部を上記成形用型との間で挟むとともに本上型が上方へ移動したときに上記上型本体部に対して相対的に下方へ移動して当該成形された素材を上記上型本体部から引き離す周囲部材とを備えることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の容器製造装置。 - 上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る水平方向に移動可能で上記素材から発生する水蒸気を上面で遮断する下テーブルを備えるとともに、上記成形用型が当該下テーブルの上面に取り付けられ、
上記成形機構は、
上記素材から発生する水蒸気を吸引するための蒸気吸引口を下面に有して上下方向に移動可能な成形用上テーブルと、
上記蒸気吸引口から上記下テーブルの上面と上記成形用上テーブルの下面との間に存在する上記水蒸気を吸引する蒸気吸引機構とを備えることを特徴とする請求項13〜請求項15のいずれかに記載の容器製造装置。 - 上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る所定の素材供給位置にも移動可能であり、
上記移動体が上記素材供給位置へ移動したときに上記成形用型に上記素材を供給する素材供給機構をさらに備えることを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれかに記載の容器製造装置。 - 上記素材が軟質の素材であり、
上記素材供給機構は、
互いに異なる向きで上記素材を突き刺し可能とされて進退動可能な第一および第二のニードルと、
下面に上記第一および第二のニードルを退避させる第一および第二の退避孔を有して当該第一および第二のニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と上記素材供給位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記素材供給位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、
上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記第一および第二のニードルを上記第一および第二の退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記素材供給位置まで移動したときに上記第一および第二のニードルを上記第一および第二の退避孔に退避させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする請求項17に記載の容器製造装置。 - 上記素材が軟質の素材であり、
上記素材供給機構は、
所定の向きで上記素材を突き刺し可能とされて進退動可能なニードルと、
下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と上記素材供給位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記素材供給位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、
上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記素材供給位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする請求項17に記載の容器製造装置。 - 上記素材供給制御機構は、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させる際、当該ニードルの位置を変更して上記退避孔から進出させることを特徴とする請求項19に記載の容器製造装置。
- 上記素材供給制御機構は、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させる際、当該ニードルの進出角度を変更して上記退避孔から進出させることを特徴とする請求項19または請求項20に記載の容器製造装置。
- 上記素材供給制御機構は、上記ニードル保持部材の下面から下方へエアを噴出させる離反エア噴出機構を備え、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させるとともに上記ニードル保持部材の下面から下方へエアを噴出することを特徴とする請求項19〜請求項21のいずれかに記載の容器製造装置。
- 容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去するスクラップ除去装置であって、
上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して水平方向に移動可能な移動体と、
この移動体を上記水平方向に駆動する移動体駆動機構と、
上記移動体上で上記成形された素材の周囲から切断されたスクラップを、当該移動体が上記水平方向に移動している間に吸引して除去する吸引除去機構とを備えることを特徴とするスクラップ除去装置。 - 軟質の素材を突き刺し可能であるとともに所定の突き刺し角度とされて進退動可能なニードルと、
下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と所定の搬送後位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記搬送後位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、
上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記搬送後位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする素材搬送装置。 - 素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造方法であって、
上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して所定の成形位置と所定の取出位置とを通る水平方向に移動可能な移動体を当該水平方向に駆動し、
上記移動体が上記成形位置にあるときに上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型上で容器形状に成形し、
上記移動体が上記取出位置へ移動したときに上記成形用型上にある成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを切断して容器を形成し、当該容器を上記成形用型上から取り出し、
上記移動体が上記水平方向に移動している間に当該移動体上の上記スクラップを吸引して除去することを特徴とする容器製造方法。 - 容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去するスクラップ除去方法であって、
上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して水平方向に移動可能な移動体を当該水平方向に駆動し、
上記移動体上で上記成形された素材の周囲から切断されたスクラップを、当該移動体が上記水平方向に移動している間に吸引して除去することを特徴とするスクラップ除去方法。 - 軟質の素材を突き刺し可能であるとともに所定の突き刺し角度とされて進退動可能なニードルと、
下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と所定の搬送後位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記搬送後位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構とを用い、
上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記搬送後位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させることを特徴とする素材搬送方法。
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