JP2015013406A - ウイング金型及びこれを用いたカップ成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、カップ型紙容器の成型装置において、サイドブランクに反り癖や折れがあった場合においても、安定した成形が可能なウイング金型及びこれを用いたカップ成型装置を提案するものである。【解決手段】カップ型紙容器１００の成型装置において、紙容器の胴部を形成するサイドブランク１０２を、円筒形のマンドレル63に沿わせて筒型に丸めるために使用する左右一対のウイング金型２３Ｒ、２３Ｌであって、サイドブランクをマンドレル表面に圧着する圧着面にエア吹出口２４を有し、サイドブランクがウイング金型によってマンドレルに圧着される直前に、前記エア吹出口から空気を吹き出すことによって、サイドブランクがマンドレルに滑らかに接するようにしたことを特徴とするウイング金型である。【選択図】図１

Description

本発明は、カップ型紙容器成型装置において、サイドブランクを円筒状に丸めて胴部材を形成するために使用するウイング金型及びこれを用いたカップ成型装置に関する。

カップ型紙容器は、使い捨ての紙カップを初めとして、各種容器として広く用いられている。カップ型紙容器は、図５に示したように、扇形のサイドブランク（１０２）を円錐形に丸めて胴部シール部（Ａ）を接着して胴部材（１０４）を形成し、円形のボトムブランク（１０３）の周縁部（１０３ａ）を下方に折り曲げて成形した底部材（１０５）と一体化して、胴部材のトップ部分（１０２ｄ）をカールさせた構造を持っている。

図４は、特許文献１に示された従来のカップ型紙容器の成型装置の一例を示したものである。サイドブランク供給部（４０）からサイドブランク（１０２）が第１処理ステーション（１０）に供給され、ヒータ機構（１８）によってプレヒートされる。プレヒートされたサイドブランク（１０２）は、シールステージ（１７）において第２処理ステーション（６０）のマンドレル（６３）に巻き付けられて、胴部シール部（Ａ）がシールされ、同時に底部材（１０５）と一体化される。

第２処理ステーション（６０）においては、インカール機構（６９）とローレット機構（７１）によってカップの底面部が成形され、最後に第３処理ステーション（８０）において、トップカール部が成形されてカップ型紙容器が完成する。

従来シールステージ（１７）においては、図６、図７に示したように、マンドレル（６３）の下にセットしたサイドブランク（１０２）を、左右からウイング金型（２３）によって挟み付けてマンドレル（６３）に密着させ、胴部シール部（Ａ）をシールしていた。

特開２００９−８３２３９号公報

しかし、サイドブランク（１０２）に反り癖や折れがあったりすると、図６のように胴部シール部（Ａ）に折れが生じたり、図７のように重なりが左右逆になったり、マンドレルに対する密着が十分でないことにより、胴部材が太くなってしまったりするという問題が生じることがあった。

本発明の解決しようとする課題は、カップ型紙容器の成型装置において、サイドブランクに反り癖や折れがあった場合においても、安定した成形が可能なウイング金型及びこれを用いたカップ成型装置を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、カップ型紙容器の成型装置において、紙容器の胴部を形成するサイドブランクを、円筒形のマンドレルに沿わせて筒型に丸めるために使用する左右一対のウイング金型であって、サイドブランクをマンドレル表面に圧着する圧着面にエア吹出口を有し、サイドブランクがウイング金型によってマンドレルに圧着される直前に、前記エア吹出口から空気を吹き出すことによって、
サイドブランクがマンドレルに滑らかに接するようにしたことを特徴とするウイング金型である。

本発明に係るウイング金型は、サイドブランクをマンドレルに圧着する圧着面にエア吹出口を有し、サイドブランクがウイング金型によってマンドレルに圧着される直前に、前記エア吹出口から空気を吹き出すことにより、サイドブランクがマンドレルに滑らかに接するため、サイドブランクが常に正しい位置で成形される。

また、請求項２に記載の発明は、前記エア吹出口が、左右のウイング金型それぞれの、付け根部と先端部にそれぞれ２箇所以上づつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のウイング金型である。

また、請求項３に記載の発明は、前記ウイング金型の付け根部に設けられたエア吹出口と、先端部に設けられたエア吹出口とからは、時間差をもって空気が吹き出されることを特徴とする請求項２に記載のウイング金型である。

また、請求項４に記載の発明は、前記左右一対のウイング金型のエア吹出口から吹き出される空気が、紙容器の胴部シール部において、内側となるべき側のウイング金型から吹き出される空気の量が、外側となるべき側のウイング金型から吹き出される空気の量よりも量が多いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウイング金型である。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウイング金型を用いたカップ成型装置である。

本発明に係るウイング金型は、サイドブランクをマンドレルに圧着する圧着面にエア吹出口を有し、サイドブランクがウイング金型によってマンドレルに圧着される直前に、前記エア吹出口から空気を吹き出すことにより、サイドブランクがマンドレルに滑らかに接するため、サイドブランクが常に正しい位置で成形される。このため、サイドブランクに多少のカールや折れがあっても、胴部シール部が折れたり、左右逆になったり、胴部材が太くなったりすることがない。

請求項２に記載の発明のように、エア吹出口が、左右のウイング金型それぞれの、付け根部と先端部にそれぞれ２箇所以上づつ設けられている場合には、空気の吹き出しが均一になり、さらに滑らかにサイドブランクがマンドレルに密着しやすくなる。

請求項３に記載の発明のように、ウイング金型の付け根部に設けられたエア吹出口と、先端部に設けられたエア吹出口とから、時間差をもって空気が吹き出されるようにした場合、サイドブランクの性質に合わせて、時間差を設定することにより、マンドレルへのさらに滑らかな密着が得られる。

請求項４に記載の発明のように、左右一対のウイング金型のエア吹出口から吹き出される空気の量を、紙容器の胴部シール部において内側となるべき側のウイング金型から吹き出される空気の量が、外側となるべき側のウイング金型から吹き出される空気の量よりも量が多くなるようにした場合には、サイドブランクの内側となるべき端部が確実に内側となり、重なりが左右が逆になる問題がより生じにくくなる。

図１（２）は、本発明に係るウイング金型の一実施態様を示した正面模式図であり、図１（１）は、その右側面模式図である。 図２は、図１に示した左側のウイング金型の圧着面を示した側面模式図である。 図３は、本発明に係るウイング金型の動作を示した断面説明図である。 図４は、カップ型紙容器の成型装置の例を示した平面模式図である。 図５は、カップ型紙容器の構造の例を示した斜視説明図である。 図６は、従来のウイング金型による不具合の一例を示した断面説明図である。 図７は、従来のウイング金型による不具合の他の例を示した断面説明図である。

以下図面を参照しながら本発明に係るウイング金型について詳細に説明する。図１は、本発明に係るウイング金型（２３）の一実施態様を示した模式図である。図１（２）は、正面模式図であり、図１（１）は、その右側面模式図である。図２は、図１に示したウイング金型（左側）の圧着面を示した側面模式図である。図３は、ウイング金型の動作を示した断面説明図である。

本発明に係るウイング金型（２３）は、カップ型紙容器の成型装置において、紙容器の胴部を形成するサイドブランク（１０２）を、円筒形のマンドレル（６３）に沿わせて筒型に丸めるために使用する左右一対のウイング金型であって、サイドブランクをマンドレル表面に圧着する圧着面にエア吹出口（２４）を有し、サイドブランクがウイング金型によってマンドレルに圧着される直前に、前記エア吹出口から空気を吹き出すことによって、サイドブランクがマンドレルに滑らかに接するようにしたことを特徴とするウイング金型である。

図１に示した実施態様においては、右側のウイング金型（２３Ｒ）と左側のウイング金型（２３Ｌ）のそれぞれの圧着面に４個づつのエア吹出口（２４）が設けられている。それぞれのエア吹出口には、ウイング金型の外側から空気を供給するためのエア吹込口（２５Ａ〜２５Ｄ、２５ａ〜２５ｄ）から圧縮空気を供給することができる。なおエア吹込口に接続されるエアーホースは図では省略されている。

左右のウイング金型（２３Ｒ、２３Ｌ）は、それぞれウイング開閉アーム支点（２８）に接続されたウイング開閉アーム（図示せず）によって、支点（２７）を中心として開閉する。マンドレル（６３）の先端に吸着された底部材（１０５）（図示せず）に、サイドブランク（１０２）（図示せず）の中央部を接着し、ウイング金型（２３Ｒ、２３Ｌ）を閉じることによって、サイドブランクをマンドレルに沿わせて円筒状に成形して固定する。

次いで、シームクランプ（２６）で胴部シール部（Ａ）をシールすると、底部材（１０５）と胴部材（１０４）が仮付けされた状態となる。

この実施態様においては、左右のウイング金型にそれぞれ４つづつのエア吹出口が設けられている。図２に示したように、左側のウイング金型（２３Ｌ）には、付け根部に（２４ｃ）、（２４ｄ）の２つ、先端部に（２４ａ）、（２４ｂ）の２つが設けられている。

図示しないが、同様にして右側のウイング金型（２３Ｒ）にも同様に、付け根部に（２
４Ｃ）、（２４Ｄ）の２つ、先端部に（２４Ａ）、（２４Ｂ）の２つが設けられている。

このように、エア吹出口が左右のウイング金型それぞれの、付け根部と先端部にそれぞれ２箇所以上づつ設けられていると、空気の吹き出しがカップの高さ方向に均一になりサイドブランクのマンドレルへの密着がより円滑に行われる。エア吹出口の個数は、さらに上下に３つづつとかでも良く、特に制限はない。

ウイング金型の付け根部に設けられたエア吹出口（２４Ｃ、２４Ｄ、２４ｃ、２４ｄ）と、先端部に設けられたエア吹出口（２４Ａ、２４Ｂ、２４ａ、２４ｂ）とからは、時間差をもって空気が吹き出されるようにしても良い。

例えば、付け根部に設けられたエア吹出口からの空気の吹き出しを、先端部よりも早いタイミングとすることにより、サイドブランクのマンドレルへの密着がより円滑に行われるようになる。付け根部と先端部の時間差については、サイドブランクの特性に応じて、適宜設定することができる。

左右のウイング金型のエア吹出口から吹き出される空気の量を変えることもできる。図３において、紙容器の胴部シール部（Ａ）において、内側となるべき側すなわち左側のウイング金型（２３Ｌ）から吹き出される空気の量を、外側となるべき側すなわち右側のウイング金型（２３Ｒ）から吹き出される空気の量よりも量を多くすることにより、サイドブランクの内側となるべき端部が確実に内側となり、重なりが左右が逆になる問題がより生じにくくなる。

次に図４を参照しながら、カップ型紙容器の成形工程について概略を説明する。
カップ成型装置（１）は、複数の処理ステーションを備え、例えば、紙を主体とする積層シート（１０１）（シート材）からなる扇形状のサイドブランク（１０２）（ブランク）と、同様の積層シート（１０１）からなる円形状のボトムブランク（１０３）とを組み付け、図５に示すような、上方に向けてやや開いた略筒状の胴部材（１０４）と、円形状のボトムブランク（１０３）の周縁部（１０３ａ）を下向きに折り曲げることにより起立させた底部材（１０５）とからなるカップ型紙容器（１００）を成型する。積層シート（１０１）は、例えば紙にポリエチレン樹脂をラミネートしたものである。

カップ成型装置（１）は、サイドブランク（１０２）に予熱等の所定処理を施す第１処理ステーション（１０）と、サイドブランク（１０２）を円筒状に成型するとともに底部材（１０５）と組み付ける第２処理ステーション（６０）と、これらが組みつけられて立体成型されたカップ部材の端部を処理する第３処理ステーション（８０）と、第１処理ステーション（１０）にサイドブランク（１０２）を供給するサイドブランク供給部（４０）（ブランク供給装置）と、第２処理ステーション（６０）に底部材（１０５）を供給する底部材供給部（５０）と、第３処理ステーション（８０）で所定の処理がなされたカップ部材を受けるスタッキング部（図示せず）と、を備えて構成されている。

カップ成型装置（１）のサイドブランク（１０２）の搬送方向に沿って、上流側から、サイドブランク供給部（４０）、第１処理ステーション（１０）、第２処理ステーション（６０）、第３処理ステーション（８０）、スタッキング部の順で配置されている。第１〜第３処理ステーションは、ブランクや底部材、カップ部材を保持した状態で回転テーブル（１１，６１，８１）を間欠的に回転運動させることにより、その外周方向に沿ってこれらを搬送する機能を有する。なお、サイドブランク供給部（４０）側における回転方向は矢印Ｙに沿う方向となり、接離方向すなわちテーブル（４５）の矢印Ｘに沿う移動方向と交差する方向となる。底部材供給部（５０）は、第２処理ステーション（６０）の近傍に設けられている。

サイドブランク供給部（４０）は、積層シートが打ち抜き加工等により上辺及び下辺が湾曲した扇形状の四角形に形成されてなるサイドブランクが複数枚ストックされるブランクストック部（４１）と、第１処理ステーション（１０）に対して接離方向に矢印Ｘに沿って移動可能な四角形状の供給ステージ（４２）と、ブランクストック部（４１）のサイドブランクを上方から一枚ずつ所定のタイミングで供給ステージ（４２）へ載置するブランクフィード部（４３）とを備えて構成されている。

第１処理ステーション（１０）は図中矢印Ｒ１で示す反時計回りに回転する円形状の回転テーブル（１１）と、この回転テーブル（１１）を回転させる駆動機構（不図示）と、回転テーブル（１１）に、その外周に沿って複数設けられサイドブランク（１０２）を回転テーブル（１１）に把持固定する複数の把持部（１３）と、を備えている。また、第１処理ステーション（１０）は、回転テーブル（１１）の外周に沿って左側端部から回転方向Ｒ１下流側に向かって順番に、把持ステージ（１４）、第１及び第２のヒーティングステージ（１５、１６）、及びシールステージ（１７）を備えている。

第１及び第２のヒーティングステージ（１５，１６）は、回転テーブル（１１）の上方に設けられた第１及び第２のヒータ機構（１８、１８）と、回転テーブル（１１）の下方に設けられた支持機構（１９）を備えている。

ヒータ機構（１８，１８）は、サイドブランク（１０２）の所定箇所にホットエアを吹きつけることにより、サイドブランク（１０２）の所定の接着対象部位である胴部シール部（Ａ）を、例えば３００℃〜４００℃に加熱し、塗布されたポリエチレン樹脂を溶融させる。接着対象部位は、例えばサイドブランクの一方の側縁（１０２ａ）の端縁近傍と、下縁（１０２ｂ）近傍を含むＬ字状の部分である。

シールステージ（１７）は、第２処理ステーション（６０）近傍の所定位置に配置され、サイドブランク（１０２）を第２処理ステーション（６０）のマンドレル（６３）に巻きつけるとともに予めマンドレル（６３）に保持された底部材（１０５）と組み合わせ、これらサイドブランク（１０２）及び底部材（１０５）の接着対象部位である胴部シール部（Ａ）をシールするシール機構（２２）を備えている。

回転テーブル（１１）の回転により、サイドブランク供給部（４０）から供給されて把持部（１３）に把持されたサイドブランク（１０２）が、回転テーブル（１１）の外周に沿って矢印Ｒ１方向に搬送されるとともに、それぞれの処理ステージにおいて、ヒーティング工程、シール工程がそれぞれ行われる。シールされて立体的に組み合わされたカップ部材はマンドレル（６３）に保持されて第２処理ステーション（６０）に移動する。

第２処理ステーション（６０）は、図中矢印Ｒ２で示す時計回りに回転する円形状の回転テーブル（６１）と、この回転テーブル（６１）を回転させる駆動機構（不図示）と、回転テーブル（６１）の外周に沿って設けられ回転テーブルの外周から外側方向に突出して延びる複数の保持部としてのマンドレル（６３）を備えている。

第２処理ステーション（６０）は、左端の第１処理ステーション（１０）近傍から、回転テーブル（６１）の外周に沿って回転方向下流側に向かって順番に、シールステージ（１７）、インカールステージ（６４）、ローレットステージ（６５）、エアシュータステージ（６６）を備えている。シールステージ（１７）よりも回転方向上流側であって図４中下方側には底部材保持ステージ（６８）が設けられている。この底部材保持ステージ（６８）の近傍に、底部材供給部（５０）が設けられている。

マンドレル（６３）は図示しない吸着機構を備え、底部材保持ステージ（６８）においては底部材供給部（５０）から供給された底部材（１０５）を吸着保持し、シールステージ（１７）においては巻きつけられたサイドブランク（１０２）を保持し、さらにシールステージ（１７）よりも下流においてはサイドブランク（１０２）と底部材（１０５）が組み合わされたカップ部材を保持するとともに、回転テーブル（６１）の回転に伴ってこれらを搬送する。

インカールステージ（６４）には、マンドレル（６３）の先端部に位置するサイドブランク（１０２）の下端縁部を底部材（１０５）の周縁の内側に巻き込むインカール機構（６９）が設けられている。ローレットステージ（６５）には、インカールステージ（６４）で巻き込まれたサイドブランク（１０２）の下縁部分をかしめるローレット機構（７１）が設けられている。エアシュータステージ（６６）では、エアシュータ（７２）でエアーを吹き付けることによりマンドレル（６３）からカップ部材を外周方向に配置された第３処理ステーション（８０）に送る。

第３処理ステーション（８０）は図中矢印Ｒ３で示す時計回りに回転する円形状の回転テーブル（８１）と、この回転テーブル（８１）を回転させる駆動機構（不図示）と、円形の回転テーブル（８１）にカップ部材を起立状態で保持する起立保持機構（８３）とを備えている。また、第３処理ステーション（８０）は、回転テーブル（８１）の外周に沿って左側端部から回転方向下流側に向かって順番に、塗布ステージ（８４）、プレカールステージ（８５）、フィニッシュカールステージ（８６）を備えている。

塗布ステージ（８４）には、カップ部材に、加工性及びスリップ性を向上する流動パラフィンを塗布する塗布機構（８７）が設けられている。プレカールステージ（８５）には、カップ部材のトップ部をカールさせるプレカール機構（８８）が設けられている。フィニッシュカールステージ（８６）には、プレカールステージ（８５）でカールされたトップ部をさらにかしめるフィニッシュカール機構（８９）が設けられている。

回転テーブル（８１）の回転によりカップ部材がプレカールステージ（８５）に送られ、プレカール機構（８８）により、カップ部材の上端口縁のトップ部分（１０２ｄ）が外方に巻き込まれるプレカール処理がされる。さらに下流側のフィニッシュカールステージ（８６）に送られ、トップ部分（１０２ｄ）がかしめられ、所定の強度を有する口縁部が形成される。カップ成型装置（１）では上記のようにして例えば毎分１２０個の図５に示すカップ容器（１００）が成型される。

１・・・カップ成型装置
１０・・・第１処理ステーション
１１、６１、８１・・・回転テーブル
１３・・・把持部
１４・・・把持ステージ
１５、１６・・・ヒーティングステージ
１７・・・シールステージ
１８・・・ヒータ機構
１９・・・支持機構
２２・・・シール機構
２３Ｒ、２３Ｌ・・・ウイング金型
２４、２４Ａ〜２４Ｄ、２４ａ〜２４ｄ・・・エア吹出口
２５Ａ〜２５Ｄ、２５ａ〜２５ｄ・・・エア吹込口
２６・・・シームクランプ
２７・・・支点
２８・・・ウイング開閉アーム支点
４０・・・サイドブランク供給部
４１・・・ブランクストック部
４２・・・供給ステージ
４３・・・ブランクフィード部
４５・・・テーブル
５０・・・底部材供給部
６０・・・第２処理ステーション
６３・・・マンドレル
６４・・・インカールステージ
６５・・・ローレットステージ
６６・・・エアシュータステージ
６８・・・底部材保持ステージ
６９・・・インカール機構
７１・・・ローレット機構
７２・・・エアシュータ
８０・・・第３処理ステーション
８３・・・起立保持機構
８４・・・塗布ステージ
８５・・・プレカールステージ
８６・・・フィニッシュカールステージ
８７・・・塗布機構
８８・・・プレカール機構
８９・・・フィニッシュカール機構
１００・・・カップ型紙容器
１０１・・・積層シート（シート材）
１０２・・・サイドブランク
１０２ａ・・・側縁
１０２ｂ・・・下縁
１０２ｄ・・・トップ部分
１０３・・・ボトムブランク
１０３ａ・・・周縁部
１０４・・・胴部材
１０５・・・底部材
Ａ・・・胴部シール部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・・搬送方向

Claims (5)

1. カップ型紙容器の成型装置において、紙容器の胴部を形成するサイドブランクを、円筒形のマンドレルに沿わせて筒型に丸めるために使用する左右一対のウイング金型であって、サイドブランクをマンドレル表面に圧着する圧着面にエア吹出口を有し、サイドブランクがウイング金型によってマンドレルに圧着される直前に、前記エア吹出口から空気を吹き出すことによって、サイドブランクがマンドレルに滑らかに接するようにしたことを特徴とするウイング金型。
2. 前記エア吹出口は、左右のウイング金型それぞれの、付け根部と先端部にそれぞれ２箇所以上づつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のウイング金型。
3. 前記ウイング金型の付け根部に設けられたエア吹出口と、先端部に設けられたエア吹出口とからは、時間差をもって空気が吹き出されることを特徴とする請求項２に記載のウイング金型。
4. 前記左右一対のウイング金型のエア吹出口から吹き出される空気は、紙容器の胴部シール部において、内側となるべき側のウイング金型から吹き出される空気の量が、外側となるべき側のウイング金型から吹き出される空気の量よりも量が多いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウイング金型。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のウイング金型を用いたカップ成型装置。
   
   
   
   
   
   

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