JP3315411B2 - カートンに付属品を取り付ける装置 - Google Patents

カートンに付属品を取り付ける装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、カートンに付属品（fitments）を取り付け
る新規で改善された方法および装置に関する。より詳し
くは、本発明は、プラスチック付属品（一端にフランジ
を備えかつ他端に蓋（閉端部）を備えた注ぎ口からなる
付属品）を、ミルクその他の製品をパッケージするのに
使用される形式の厚紙カートンに超音波融着する装置お
よび方法に関する。本発明によれば、付属品は、カート
ンの開端部内に挿入されて、カートンの壁に形成された
孔と整合され、次に、注ぎ口の閉端部がカートン壁の孔
から出てフランジがカートン壁の内面に当接するまで横
方向に移動され、次に、カートン壁の内部に融着され
る。
2.関連技術の説明 本発明に使用される一般的な形式の付属品は、従来技
術において知られている。数ある中で、本件譲受人が所
有する米国特許第5,174,465号および第5,249,695号に
は、この形式の改善された付属品の例が示されている。
本発明に関連して使用される一般的形式の厚紙カート
ンは、ミルク、ジュースその他の製品をパッケージする
のに広く使用されている。これまでは、このようなカー
トンに使用される付属品のフランジは、超音波融着によ
り、このようなカートンの内面または外面に融着されて
いる。
このようなカートンに付属品を使用することの重要な
利点は、付属品がカートン内容物の分配を容易にするこ
とである。このような付属品を使用しないカートンは、
テント形封鎖部の上端部を開く必要があり、これは幾分
困難な作業である。
発明の要約 本発明の好ましい実施例では、一端に周辺フランジが
形成されかつ他端に注ぎ口の蓋が形成された注ぎ口を有
する熱可塑性プラスチックの付属品を、組み立てられた
状態（上端部が開放しており、側面が矩形管状形態に直
立されかつ１つの壁に孔が予備形成された状態）の厚紙
カートンに取り付ける装置が提供される。
本発明の装置は、例えばTetrapak TR6（登録商標）の
ような厚紙カートン充填ラインに、１ステーションとし
て設けられる。本発明の装置はフレームに取り付けら
れ、フレームは、装置の横方向の水平フレーム部材に取
り付けられた長手方向に間欠的に移動するカートンコン
ベアの上方に取り付けられている。
付属品は、コンベアの終端部から一度に１つの付属品
をピックアップする空気圧シリンダを備えた装填ステー
ションに搬送される。
装置のフレームには、装置の他の移動部材のガイドウ
ェイとして機能する横方向に水平に間隔を隔てた２つの
ロッドが取り付けられている。ロッド上で横方向の水平
方向に往復移動する第１キャリジには、Ｌ形アームが枢
着されている。アームの一端にはアンビルすなわちスパ
ッドが取り付けられており、スパッドは、枢動Ｌ形アー
ムの上方位置（例えば、水平から35゜上方の位置）にお
いて、付属品の終端部から押し出されるとき付属品を受
け入れるように位置決めされる。次に、アームは垂直位
置まで下方に枢動され、充填機のコンベアに沿って間欠
的に移動されるカートンの開端部に入る。付属品は、カ
ートン壁の孔と水平方向および垂直方向に整合される。
カートンが静止状態に留まっているとき、第１キャリジ
すなわちスライドがガイドウェイ上で移動され、付属品
のフランジがパネルの内面と係合するまで、カートン壁
の孔を通して付属品の閉端部を押し出す。同時に、第２
キャリジに取り付けられた超音波融着ホーンが、第１キ
ャリジの移動方向とは逆方向にガイドウェイに沿って移
動され、これにより、ホーンは、付属品のフランジとは
反対側でカートンパネルと係合し、付属品をカートンに
超音波融着する。
カートン充填機は、慣用的に１つまたは２つの充填ラ
インを有している。すなわち、カートンの２つのライン
が、互いに平行な別々のコンベア上で長手方向に移動さ
れる。本発明の１つの特徴はスペース条件が最小で済
み、このため、後述の２つの装置が、両充填ラインに適
合するように端と端とを突き合わせて取り付けることが
できることである。
従って、本発明によれば、少なくとも１つの開端部を
備えておりかつ該開端部に隣接して側壁に孔が形成され
た矩形管状カートンが充填ラインのコンベア上に配置さ
れる。コンベアは、カートンを付属品挿入ステーション
に搬送し、該ステーションで、付属品は前記孔と整合す
るようにカートン内に位置決めされ、付属品の閉端部が
前記孔を通って突出するように移動され、かつフランジ
がカートンの内面に融着される。
本発明の主な長所は、付属品をカートンの開端部内に
挿入し、付属品の閉端部がカートンの孔から突出するよ
うに配置し、かつフランジをカートンの内壁に融着でき
ることである。
本発明の他の主な長所は、付属品の取付けが、カート
ンが充填されるときと同じ滞留時間で行なわれるよう
に、取付け機械をカートン充填機に設置できることであ
る。従って、本発明は、充填速度が作業者により変えら
れる場合でも、慣用的な充填機のタイミング調節を行な
う必要が殆どまたは全くない。
本発明の１つの重要な長所は、カートンを直立させる
ことができ、かつ標準形充填機の最小限の改造で付属品
の融着が行なえることである。
本発明は、付属品をより迅速にカートンに取り付ける
ことを可能にし、これにより、付属品が取り付けられる
カートンをより経済的に製造でき、従ってより一般的に
大衆が入手できるようにする。本発明の装置は、充填ラ
インの一ステーションに設置される。本発明の装置はス
ペースが少なくて済み、従って充填ラインの大きな改造
が不要でありかつラインの作動速度を減じることがな
い。
現在の充填機は、カートンの汚染を低減させるため濾
過空気を使用している。本発明の他の長所は、装置が充
填機の濾過空気スペースを汚染することがなく、充填機
の包囲体内に設置できることである。
本発明の他の長所は、２つの平行充填ラインの各々に
おいて、１時間につき2,500個の速度で挿入および融着
が行なえることである。
図面の簡単な説明 本願明細書に添付されかつその一部を形成する添付図
面は、本発明の実施例を示しかつ本発明の原理の説明に
使用される。
第１図は、カートンの一部およびカートンに取り付け
られる付属品を通る拡大断面図である。
第２図は、第１図の側面図である。
第３図は、変更態様に係る装置の概略斜視図である。
第４図は、付属品コンベアの終点を通る垂直断面図で
ある。
第５図は、第４図の５−５線に沿う断面図である。
第６図は、第３図の変更態様の一部の断面図である。
第７図は、第２図の７−７線に沿う断面図である。
第８図は、第２図の８−８線に沿う拡大断面図であ
る。
第９図は、第２図の９−９線に沿う拡大断面図であ
る。
第10図は、カートンの付属品の組付け方法を示す拡大
側面図である。
第11図は、融着作業を示すため一部を破断した第10図
と同様な図面である。
第12図は、装置のタイミング図である。
好ましい実施例の説明 ここで、添付図面に示す数例の本発明の好ましい実施
例を詳細に説明する。本発明は好ましい実施例に関連し
て説明するけれども、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではないことを理解されたい。一方、本発明
は、請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲内
に包含される種々の変更例および均等物をカバーするも
のである。
本発明の装置により取り扱われる前のカートン21は、
コーティングされた厚紙の平素材から矩形管状体に直立
されており、底部は閉鎖されていてもよいが、頂部23は
開放されている。穿孔された側方パネル24の上端部23か
ら下方に間隔を隔てて孔22が形成されている。付属品31
がカートン21に融着された後、カートン21は充填ステー
ションに搬送され、該充填ステーションでカートンに内
容物が充填され、当業界で良く知られているように、上
端部23が慣用的なテント形封鎖部に形成されることは理
解されよう。孔22（および本発明の装置により孔22に取
り付けられる付属品31）は、完成したカートンの１つの
傾斜部分に配置される。
付属品31は熱可塑性材料で形成されており、かつ、一
端に周辺フランジ33を備えかつ他端に蓋34を備えた注ぎ
口32を有している。付属品31にはかなりの変更を加える
ことが出来、悪戯開封表示手段を組み込むこともでき
る。本件譲受人に係る米国特許第5,174,465号および第
5,249,695号には適当な付属品が例示されかつ説明され
ているが、他の付属品を使用することもできる。
前述のように、本発明は、TETRAPAK TR6（登録商標）
のような厚紙カートン充填ラインに適用され、該ライン
では良く知られた構造の水平コンベア36が、カートン21
を、長手方向（第２図の平面を横切る方向）に間欠的に
前進させる。横方向の水平梁37は、このような充填機の
一体部品である。本発明の装置は、アングル部材38を介
して梁37に取り付けられており、アングル部材38には横
方向の垂直板39が連結されている。装置は、長手方向コ
ンベアの前進距離より短い距離で長手方向に延びかつ充
填機（図示せず）の包囲体内で横方向に延びている。板
39から前方に向かってブラケット41が延びており、該ブ
ラケット41は２本の横方向の水平ロッド42を支持してい
る。該ロッド42は、後述のように、装置の他の部品が該
ロッド42に沿って往復移動するガイドウェイとして機能
する。
付属品ワイヤシュートコンベア44は、付属品31を重畳
ホッパ（図示せず）から、特に第４図および第５図に示
すコンベアの排出ボックスすなわち終端部46に搬送す
る。ボックス46は孔穿き頂部53を有し、該頂部53を付属
品31が通る。頂部53から側面47が垂下している。側面47
の前縁部には、ボックス46内に受け入れられる付属品31
の周辺フランジ33を受け入れる溝48が設けられている。
特に第５図に示すように、側面47は下端部が薄くなって
おり、これにより、フランジ33は溝48とは係合しなくな
るが、注ぎ口32は、ボックス46内のブラケット57内で往
復移動する矩形ガイドロッド56に取り付けられた特殊形
状の受容器54内に受け入れられる。空気圧シリンダ51
が、ロッド56と整合して、ボックス46に取り付けられて
いる。空気圧シリンダ51のプランジャ52は、ロッド56を
第４図で見て左方に押すように配置されており、これに
より、付属品31を、後述の目的のためにボックス46から
排出させる。１つの付属品がボックスから排出供給され
ると、次の付属品が重力により移動されて受容器54と接
触する。受容器54が後退されると、装置の次のサイクル
において、次の付属品が所定位置に前進される。
第２図で見て装置の左側には、第１キャリジすなわち
スライド61が取り付けられている。ベアリング63を支持
する１対のスリーブ62が、ロッド42上で往復移動する。
キャリジ61から上方に耳部材64が突出しており、該耳部
材64は水平複動空気圧シリンダ66のロッド67に取り付け
られている。従って、シリンダ66が付勢されると、キャ
リジ61がロッド42上で往復移動する。
第９図に示すように、シリンダ66は耳部材64に連結さ
れておりかつクレビスピン72を介してＬ形アンビルアー
ム73の第１端部77に連結されている。アーム73の第２端
部78は、その外端部にスパッドすなわちアンビル74を支
持しており、該アンビル74には、アーム73がその上方位
置（第２図に破線で示す位置）にあるとき、受容器54か
ら付属品31が供給される。スパッド74の内端部を包囲す
るように、融着バックアップ支持体76が設けられてお
り、該融着バックアップ支持体76は付属品31のフランジ
33の外面と係合する。
アーム73は、第２図に示すように揺動される。アーム
73にはアームクレビス81が取り付けられている。クレビ
ス81は、ピン82を介してシリンダ83のロッド84に取り付
けられている。シリンダ83の上端部は、板39に固定され
たブラケット86に、枢着ピン87を介して取り付けられて
いる。
シリンダ83の作動により、アーム73が第１キャリジ61
上の枢軸72の回りで、第２図に実線で示す垂直位置か
ら、35゜上方に傾斜した位置へと枢動されて35゜傾斜下
がりの受容器54から付属品31をピックアップし、次に、
第２図に実線で示す垂直位置に戻る。これにより、カー
トン21がコンベア36に沿って付属品31を受け入れる付属
品取付けステーションに移動されると、付属品31が、孔
22と整合するようにしてカートン21の開端部内に配置さ
れる。クレビス81上の衝撃吸収体111がキャリジ61と係
合して、アーム73の下方垂直位置への移動を制限しかつ
衝動する。その後、シリンダ66が付勢されて、第１キャ
リジ61が第２図に示す中実位置から右方に移動され、付
属品31を右方に移動させる。これにより、蓋34がパネル
24の孔22を通って突出し、フランジ33がパネル24の内面
と係合する。
第２図で見て装置の右側には第２キャリジ91が取り付
けられている。キャリジ91は、ロッド42に沿って摺動す
るスリーブベアリング95を収容した１対のスリーブ92を
有している。キャリジ91は上方に突出する耳部材93を有
し、該耳部材93は、板39に取り付けられた板94に固定さ
れた空気圧シリンダ96のロッド97の外端部に取り付けら
れている。キャリジ61は上方に延びた当接体を支持して
おり、該当接体は、支持体94に固定された第２キャリジ
91の調節可能なストッパと係合して、キャリジの互いの
方への運動を制限する。超音波融着ホーン98及びホーン
アクチュエータ97が、キャリジ91から垂下し、キャリジ
91に固定されている。また、水平方向に延びたアームか
らなるカートンロケータ101もキャリジ91に固定されて
いる。第２キャリジ92は第２図で見て左方に移動される
と、カートンロケータ101がカートン21の外面と係合し
て、該カートン21を垂直直立状態に位置決めする。
ここで第10図および第11図を参照すると、付属品31
が、カートン21の開放頂部を通り、パネル24の壁の孔22
と水平方向に整合するように配置されている。第１キャ
リジ61の前進により、付属品31が第10図の位置から第11
図の位置へと押し出され、ここで、フランジ33がパネル
24の内面と係合しかつ蓋34が孔22を通って突出する。ホ
ーン98には、第11図に示すように注ぎ口32を受け入れる
ように形成された中空部103が形成されている。ホーン9
8の円形融着領域104が、フランジ33とは反対側のパネル
24の外面24と係合する。かくして、カートン21は、融着
バックアップ76と、融着領域104との間でクランプされ
る。これにより、ホーン98を付勢すると、付属品31がカ
ートン21に融着される。
作動 第12図に示すように、上記説明に係る装置は、付属品
を１分間に約42個のカートンに取り付けることができ
る。このような速度で、カートンは、前方に595ミリ秒
（MS）割り出し、すなわち移動しかつ833ミリ秒滞留す
る。他の速度および割出し／滞留比を採用できることは
理解されよう。
サイクルが開始されると、コンベア36は約５インチの
距離だけ前方に移動し、この間、付属品が既に取り付け
られているカートンが充填ステーションに向かって前方
に移動され、同時に、新しいカートンが所定位置に移動
される。この移動の間、アーム73はその上方位置にあ
り、端部73はは水平に対して上方に35゜傾斜しかつスパ
ッド74は付属品排出ボックス46に近接した位置にある。
第１キャリジ61は（第２図で見て左方に）引っ込められ
ており、第２キャリジ91も（第２図で見て右方に）引っ
込められている。カートンが移動している間、シリンダ
51が付勢され、これにより受容器54が付属品31をボック
ス46からスパッド74上に押し出す。カートンがその滞留
位置に到達するや否や、シリンダ83が付勢され、アーム
73をその初期位置から、端部77が垂直下方に配置される
位置へと下降させる。この移動中、付属品31およびスパ
ッド74がカートン21の開放頂部に入り、付属品31がカー
トン21の孔22と水平方向に整合される。次に、第２キャ
リジ91、次いで第１キャリジ61が、それぞれ、シリンダ
96、66の作用を受けて前進される。キャリジ61の移動に
より、蓋34が孔22を通って突出されかつフランジ33がパ
ネル24の内面と係合される。キャリジ91の移動により、
円形融着領域104がパネル24の外面と係合され、内外両
面が一体にクランプされる。ホーンアクチュエータ96を
付勢すると、ホーン98がフランジ33をパネル24に融着
し、かつ融着が完了するまで保持する。次に、シリンダ
66、96、83を逆方向に作動させると、第１キャリジ61お
よび第２キャリジ91が元の位置に引っ込められ、かつア
ーム73が初期位置に引っ込められる。これにより、次の
サイクルで、他の付属品をスパッド74に供給することが
できる。この作動サイクルが反復される。
第３図および第６図は変更態様を示す。シリンダ83a
はＵ形ブラケット116内に受け入れられており、該Ｕ形
ブラケット116は、一方のブラケット41aに固定されたヨ
ーク118に枢着ピン117を介して取り付けられている。ロ
ッド84aが、ピン82aを介してアーム81aに取り付けられ
ている。他の点に関しては、第３図および第６図の変更
点は前述の変更点と似ており、対応する部品は、同じ参
照番号に符号「ａ」を付した参照番号で示されている。
本発明の特定実施例についての上記説明は、例示およ
び説明を目的とするものであり、本発明はここに開示し
た正確な形態に限定されるものではなく、上記教示から
多くの変更が可能である。本発明の実施例は、本発明の
原理および実際の応用を最も良く説明し、これにより、
当業者が本発明および種々の変更がなされた種々の実施
例を、意図する特定用途に適したものとして最も良く利
用できるように選択されかつ説明された。本発明の範囲
は請求の範囲の記載およびその均等物により定められる
ものである。
フロントページの続き (72)発明者 ブレイン ジェラルド エム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95112 サン ホセ フォールスティッ ク コート 890 ポートラ パッケイ ジング インコーポレイテッド内 (72)発明者 ビレット ロナルド ジェイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95112 サン ホセ フォールスティッ ク コート 890 ポートラ パッケイ ジング インコーポレイテッド内 (56)参考文献 特開 昭60−220739（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−100517（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B31B 1/00 - 49/04 B32B 31/00 B65B 7/28,61/20

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】容器が第１鉛直面に平行に略水平に移動
    し、この容器は壁および開放上端部を備えた矩形管から
    なり、前記壁の１つには孔が形成されており、付属品
    が、前記孔より小さい注ぎ口と、該注ぎ口の一端に設け
    られかつ前記孔より大きい周辺フランジとを備えている
    構成の、付属品をカートンに取り付ける方法において、 第１キャリッジを略鉛直な第２面に平行に、前記第１鉛
    直面に略垂直に略水平に移動させる段階と、 前記第１キャリッジに枢着されたアームであって、取付
    具を脱着可能にこのアームに取り付けるための装置を有
    するアームを、前記第２鉛直面に略平行に第１アーム位
    置に移動させる段階と、 前記アームが前記第１アーム位置にある間に、取付具を
    前記装置にあてがう段階と、 前記開放端が露出した状態で、前記容器を前記第１鉛直
    面に略平行に取付具のあてがい位置に略水平に移動さ
    せ、次いで前記容器を静止状態に保持する段階と、 前記装置及び前記取付具が前記容器の内側にあり、且つ
    前記取付具が前記孔と整列した状態で、前記アームを前
    記第２鉛直面に略平行に第２アーム位置に移動させる段
    階と、 前記第１キャリッジを前記第２鉛直面に略平行に略水平
    に前記第１キャリッジ引っ込み位置から第１キャリッジ
    進み位置まで移動させ、それによって前記取付具を横方
    向に移動させて、前記注ぎ口が前記孔から突出し、前記
    フランジが前記１つの壁の内側に係合する段階と、 環状融着ヘッドが取り付けられた第２キャリッジを、前
    記ヘッドが前記１つの壁に係合して、前記穴を取り囲
    み、前記注ぎ口が前記融着ヘッドの内側に嵌まる状態
    で、前記第２鉛直面に略平行に略水平に第２キャリッジ
    引っ込み位置から第２キャリッジ突出位置まで移動させ
    る段階と、 前記１つの壁及び前記フランジを前記融着ヘッドと前記
    アームとの間でクランプする段階と、 前記フランジを融着の仕方で前記１つの壁に融着させる
    段階と、 を有することを特徴とする、取り付け方法。
  2. 【請求項２】前記カートンを前記付属品取付け段に供給
    するステップおよび前記融着ステップが完了するまで前
    記カートンを静止状態に保持するステップを更に有する
    ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記融着ヘッドは、前記アームが第２アー
    ム位置にあるとき、前記装着装置と水平方向に整合され
    ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】付属品の排出ボックスと、付属品を前記排
    出ボックスに導くトラックとを設けるステップを更に有
    し、前記ボックスは、前記アームが第１アーム位置にあ
    るとき前記装着装置に隣接し、 前記ボックス内に付属品を配置するステップと、 一度に１つの付属品を前記ボックスから前記装着装置上
    に移動させるステップとを更に有することを特徴とする
    請求の範囲第１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】上端部が開放した中空管からなりかつ壁に
    は孔が形成されている形式の容器に付属品を取り付ける
    装置であって、前記付属品が、前記孔より小さい注ぎ口
    と、該注ぎ口の一端に設けられかつ前記孔より大きい周
    辺フランジとを備えている構成の、付属品を容器に取り
    付ける装置において、 フレームを有し、搬送手段が、前記上端部を露出させて
    容器を略鉛直な第１面に略平行に略水平に前記装置に搬
    送すべく、前記フレーム上を間欠的に移動でき、 突出位置と引っ込み位置との間で、略鉛直な第２面に略
    平行に前記第１鉛直面に垂直に略水平に往復するため
    の、前記フレームに往復可能に取り付けられた第１キャ
    リッジと、 前記第１キャリッジ上に取り付けられたアームであっ
    て、取付具を脱着可能に前記アームに取り付ける装置
    と、前記取付フランジに係合するように形作られた融着
    領域とを有するアームと、 前記アームを枢着させるためのアーム作動手段であっ
    て、第１アーム位置と第２アーム位置との間で、前記第
    ２鉛直面に略平行に往復移動させ、前記第１キャリッジ
    上に取り付けられているものと、 前記引っ込み位置と前記突出位置との間で前記第２鉛直
    面に略平行に略水平に、前記第１キャリッジを往復させ
    るための手段と、 前記アームを前記第１アーム位置に移動させて、取付具
    を前記装置に取り付け、次いで前記アームを前記第２ア
    ーム位置に振動させて、前記装置及びそれに取り付けら
    れた取付具を前記容器の前記上端部の中に挿入し、且つ
    前記孔と整列させ、次いで前記第１キャリッジを前記突
    出位置へ略水平に往復させて、前記注ぎ口を移動させて
    前記孔及び前記取付フランジから突出させて、前記容器
    の内壁に係合させる手段と、 を有することを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】融着ホーンおよび該融着ホーンを付勢する
    手段と、 前記融着ホーンを取り付ける第２キャリジ取付け手段
    と、 前記融着ホーンが前記付属品と整合して前記容器の外壁
    と係合するように前記融着ホーンを移動させかつ前記付
    属品のフランジを前記容器の前記内壁にクランプすべく
    前記第２キャリジを移動させる手段とを有し、前記融着
    ホーン付勢手段は、前記付属品のフランジを前記容器に
    融着することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】前記付属品をボックスに搬送するための付
    属品用トラックと、前記ボックスから一度に１つの付属
    品を取り出して、該付属品を前記装着装置上に係合させ
    る手段とを更に有することを特徴とする請求の範囲第５
    項に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記付属品が熱可塑性プラスチックであ
    り、前記容器が厚紙であり、前記融着ヘッドが超音波ア
    クチュエータにより付勢されることを特徴とする請求の
    範囲第６項に記載の装置。
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