JP3771261B2 - カートン搬送装置および搬送方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は容器をパッケージング機の一つの処理部から他の処理部へ搬送することに関する。特に、本発明は容器がパッケージング機の処理部間で搬送される間、容器を閉じた状態に一時的に維持する装置に関する。
背景技術
厚紙からなる容器が二十世紀の大部分で知られている。この厚紙からなる容器は切妻状の頂部を備えたタイプや平坦な頂部を備えたタイプやレンガの形をしたブリックタイプの容器を含む。
これら容器が特別シンプルであることは牛乳やジュースといった従来からの液体食料品用の容器としてのこれら容器の人気を支えるのに寄与してきたが、近年では弾薬からエプソム塩までの製品用にこれら容器を用いるようになってきた。通常、切妻状頂部を備えたタイプの容器やブリックタイプ容器は熱可塑性のコーティングを施された薄層からなる厚紙または同様の素材から作製されたカートンブランクからスタートする。カートンブランクには多くの折り目がつけられており、該カートンブランクを折ってほぼ矩形の容器にし易くされている。
何十年の開発の間にパッケージング機のメーカーはこれら容器を形成し、充填して密封する様々な方法を考案してきた。今日、切妻状頂部を備えたタイプのカートン用として最も普及しているパッケージング機はカートンブランクの側面を密封したあとに該カートンブランクを受けるのに適している。カートンブランクの鉛直方向へ延びる両縁部を側面密封するプロセスにより、多角形（通常は矩形）のスリーブが形成される。このスリーブは割出し可能なマンドレルホイール上に受容され、マンドレルホイールはスリーブをそれぞれの位置へ回転し、ここではマンドレルから外方へ延びるスリーブの端部が折り曲げられて密封され、カートン底部が形成される。
カートン底部が形成されたあとでカートンはマンドレルから取り外されて充填部へ搬送され、ここでカートンを製品で充填する。ひとたびカートンが充填されると、カートンの頂部が例えば馴染みのある切妻状頂部の形状に折り曲げられて密封され、これによりパッケージングのプロセスが終了する。
概ねこれらの原理にしたがって作動する公知のパッケージング機の一例はマーテンソン(Martensson)他に対する米国特許第３７８９７４６号に記載されている。このような公知のパッケージング機の他の例はブルベリス(Bruveris)他に対する米国特許第４７５９１７１号や

他に対する米国特許第４７９０１２３号に記載されている。
パッケージング機により充填されて密封されるべき容器はパッケージング機を通して一つの処理部から次の処理部まで割り出される。割出し速度が高速であることがパッケージング機全体の処理能力には貢献するが、特に、充填されているが密封されていない容器が数々の処理部間を搬送される間に『はねかえり』が起こるため、割出し速度は制限される。容器のはねかえりは割出し運動における突然の開始および停止により生じる。はねかえりのために容器の中身がカートン頂部の密封領域へはね、後に続く密封動作を完全に行うことができなくなってしまう。さらに容器の中身がパッケージング機の内部にはねてしまうため、例えば頻繁に清掃したりメンテナンスしたりする必要性が発生するため、パッケージング機の性能が低下する。
容器の中身または容器内部が汚染物質に対して敏感であるときにの搬送はさらに困難である。このことはほぼ無菌状態のパッケージの中身および／または内部には特に当てはまる。このような例では、搬送中に容器の頂部がパッケージング機の環境に開放されたままであるため、充填されているが密封されていない容器が一つの処理部から次の処理部へ割り出される間に、容器の中身が汚れてしまう。同様に、容器が充填前にほぼ無菌状態にされているならば、充填されておらず且つ密封されていない容器の内部を搬送中に無菌状態に維持することは困難である。
発明の開示
パッケージング機の第一処理部から第二処理部へ容器を動かす間に用いられる装置が開示され、この装置は従来の多くの欠点を解決することを助ける。この装置は、容器が第一処理部から第二処理部へ動かされる間、前記容器の密封パネルをほぼ閉じた状態に一時的に保持する挟み部材を有する。この装置を有するパッケージング機の一実施形態では、第一処理部は充填部であり、第二処理部は頂部密封部である。他の実施形態では、第一処理部は容器の内部をほぼ無菌状態にするのを助ける処理部である。
挟み部材は第一枢動軸線の周りで少なくとも部分的に回転可能な第一アームと、同様に第二枢動軸線の周りで少なくとも部分的に回転可能な第二アームとを具備する。第一アームと第二アームとはこれらのそれぞれの軸線の周りで互いの方へ向かって回転して密封パネルを掴むことが可能である。
様々な実施形態の装置は特に様々な容器のタイプに適している。切妻状頂部を備えた容器やブリックタイプの容器では、密封パネルは上記アームにより掴まれる密封パネルとして複数の頂部フィンフラップを有する。第一アームおよび第二アームは、切妻状頂部を備えた容器で用いられる場合、アームがフィンフラップを掴んで閉じるときに各アームがある角度で傾斜されるのに十分な長さで且つ十分離に間している。この形態では、アームが容器の頂部を押しつぶしてしまうことはなく、その代わりに切妻状頂部の外側傾斜パネルに適合する。ブリックタイプ容器は切妻状頂部を備えた容器にはある外側傾斜壁はない。したがってアームの長さおよびこれらアームの間の空間はアームがフィンフラップを掴んで閉じるときにアームが水平に延びることができるのに十分な長さである。
挟み部材は様々な形態で作動される。一つの作動装置では、第一挟み部材組立体および第二挟み部材組立体が容器通路の両側に配置される。各挟み部材組立体は案内ロッドと、該案内ロッドと共に回転するように配置された複数の挟み部材とを有する。また複数の挟み部材は案内ロッドの長さ方向に沿って摺動可能に配置され、リニアアクチュエータにより前記長さ方向に沿って動かされる。回転式アクチュエータは、容器が第一処理部から第二処理部へ容器通路に沿って動かされると案内ロッドを回転し、容器通路の両側の挟み部材を互いの方へ向かって押し進めて挟み部材間に配置された容器の密封パネルを掴む。回転式アクチュエータは容器が第二処理部に隣接したときに案内ロッドを回転して挟み部材を容器から外すことができる。
また、容器をパッケージング機の第一処理部から第二処理部へ搬送する方法も開示されている。この方法は、容器が第一処理部から第二処理部へ動かされる間、容器の密封パネルをほぼ閉じた状態に一時的に保持する工程を有する。容器の密封パネルは、容器が第一処理部から第二処理部へ動かされる間、挟み部材により閉じた状態に保持される。
本発明の他の目的および利点は以下の図面と合わせて添付の詳細な説明を参照すれば明らかである。
【図面の簡単な説明】
図１は後退した状態の挟み部材間に配置され、頂部が開放しているブリックタイプの容器の斜視図であり、
図２は挟み部材が閉じた状態にある図１に示した挟み部材および容器の斜視図であり、
図３は挟み部材と案内ロッドとの間における係合形態の一例を示す図であり、
図４は後退した状態の挟み部材間に配置され、頂部が開放している切妻状頂部を備えた容器の斜視図であり、
図５は挟み部材が閉じた状態にある図４に示した挟み部材および容器の斜視図であり、
図６から図１０は図１から図５に示した挟み部材を作動するのに用いられる幾つかの種々の機構を示した図であり、
図１１Ａから図１１Ｄは切妻状頂部を備えた容器へ適用されたときの挟み部材の作動シーケンスの例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
レンガの形をしたブリックタイプ容器３５に適用される挟み部材２０および３０の構造および動作を図１および図２に示した。ブリックタイプの容器３５は頂部フラップ４０、４５および５０（図１では三つだけ見える）とフィンフラップ５５、６０、６５および７０とを形成する複数の折れ線を有する頂部分を有する。フィンフラップ５５、６０、６５および７０は最終的には例えば後に続く頂部密封プロセスで熱密封または超音波密封により密封される。ブリックタイプ容器は製品を充填されていたり、または空ではあるがほぼ無菌状態とされている。
各挟み部材２０および３０はほぼ三角形の本体部分７５を有する。三角形の本体部分７５の基部から接続タブ８０が延びる。各接続タブ８０は中央開口８５を有し、この中央開口８５を通って例えばロッドが配置される。各接続タブ８０に対応した中央開口およびロッドは挟み部材およびロッドそれぞれが回転軸線９０、９５それぞれの周りで共に回転するように協動するギザギザ部を有する。挟み部材２０および３０がロッドの周りで自由に回転できるようにし、ロッドではなく機械的なアクチュエータを通じて挟み部材を回転させるようにすることも選択可能である。
さらなる実施形態では、挟み部材２０および３０は図３に示した形態でロッド１００と係合する。図示した実施形態では、ロッド１００はそこから延びる複数のタブ１０５を有する。タブ１０５はロッド１００と挟み部材１１０とが共に回転し易くする。複数のベアリング１１５がロッド１００の湾曲面１２０に係合し、ロッド１００の長さ方向に沿った挟み部材１１０の直線的な平行移動が可能となっている。このように共に回転したり直線的に移動したりするのが望ましいことは以下で説明する組立体全体を参照すれば理解できる。
図１に示したように、充填されたおよび／または無菌状態で頂部が開放されたブリックタイプの容器３５は挟み部材２０および３０の間に導入され、これら挟み部材は後退した状態にある。それから挟み部材２０および３０は図２に示した閉じた位置へと回転軸線９０および９５の周りで互いの方へ向かって回転される。閉じた位置では挟み部材２０および３０はフィンフラップ５５、６０、６５および７０により形成されたフィン１３０の基部を掴むため、ブリックタイプ容器３５が閉じられ、仮に充填されているならば製品の中身がフィンフラップの内部の密封領域へとはねてしまうことが防止される。容器が空であるがほぼ無菌状態にあれば、挟み部材は容器の内部の衛生状態の維持を助ける。それから挟み部材２０および３０はブリックタイプ容器３５と共にこの延在した位置において後に続くパッケージング機の処理部に割り出される。ひとたびブリックタイプ容器３５が後に続く処理部へ割り出されると、挟み部材２０および３０は後退され、前の処理部へ戻されて搬送シーケンスを繰り返す。
切妻状頂部を備えた容器１４５に適用される挟み部材１３５および１４０の構造および動作を図４および図５に示した。切妻状頂部を備えた容器１４５は頂部フラップ１５０、１５５、１６０および１６５とフィンフラップ１７０、１７５、１８０および１８５とを形成する複数の折れ線を有する頂部分を有する。これらフィンフラップ１７０、１７５、１８０および１８５は最終的には例えば後に続く頂部密封プロセスで熱密封または超音波密封により密封される。切妻状頂部を備えた容器１４５は製品を充填される。
各挟み部材１３５および１４０は本体１９０を有する。本体１９０はその一端においてつめ１９５の形で終端し、さらにつめ１９５の反対側における本体１９０の端部を通って配設された開口２００を有する。各開口２００を通ってロッドが延び、各開口は挟み部材およびロッドそれぞれが回転軸線２０５および２１０それぞれの周りで共に回転するように協動するギザギザ部を有する。挟み部材１３５および１４０がロッドの周りで自由に回転できるようにし、ロッドではなく機械的なアクチュエータを通じて挟み部材を回転ようにすることも選択可能である。また、挟み部材１３５および１４０は図３に示した形態でロッドと係合してもよい。
図４に示したように、充填されたおよび／またはほぼ無菌状態で切妻状頂部を備えた容器１４５は挟み部材１３５および１４０の間に導入され、これら挟み部材は後退した状態にある。それから挟み部材１３５および１４０は図５に示した角度のある位置へとこれらのそれぞれの回転軸線２０５および２１０の周りで互いの方へ向かって回転される。挟み部材１３５および１４０は切妻状頂部の外側傾斜パネル２２０に適合するような角度になっている。この形態では、挟み部材１３５および１４０は切妻状頂部の構造をその従来の形状から変形することはない。角度のある位置では、挟み部材１３５および１４０はフィンフラップ１７０、１７５、１８０および１８５により形成されたフィン２２５の基部を掴むため、切妻状頂部を備えた容器１４５が閉じられ、フィンフラップの内部の密封領域へ製品の中身がはねることが防止され、および／または容器の内部の衛生状態の維持が助けられる。それから挟み部材１３５および１４０は切妻状頂部を備えた容器１４５とこの角度のある位置で後に続くパッケージング機の処理部へと割り出される。ひとたび切妻状頂部を備えた容器１４５が後に続く処理部へ割り出されると、挟み部材１３５および１４０は後退され、前の処理部へ戻されて搬送シーケンスを繰り返す。
図６は上述した形態で挟み部材を作動するのに用いられる装置の一実施形態を示す。全体を３００で示した装置は案内ロッド３１０を有し、この案内ロッド３１０はその一端に配置された作動アーム３２０を有する。作動アーム３２０は剛体リンク３４０により例えばエアシリンダのようなアクチュエータ３３０に接続される。挟み部材キャリア３５０は案内ロッド３１０を覆って摺動可能に配置される。挟み部材キャリア３５０は例えばそこに剛的に配置された複数の挟み部材３６０を有する。挟み部材３６０は例えば切妻状頂部を備えた容器やブリックタイプの容器について上述した形態で特別な容器のタイプに適する。キー３７０が挟み部材キャリア３５０の底部から延び、これに対応するロック部材３８０と係合する。ロック部材３８０は例えばローラ４００により駆動されるコンベヤベルト３９０に配置される。次にローラ４００は矢印４１０で示したような連続的な形態で、または矢印４１０で示した前後運動の形態でサーボモータにより駆動される。
図７に示すように、案内ロッド３１０、挟み部材キャリア３５０、挟み部材３６０およびアクチュエータ３３０は矢印４３０で示した容器割出し通路の両側に配置され、この容器割出し通路に沿って容器は第一処理部から第二処理部へ前進する。作動を説明すると、挟み部材キャリア３５０および挟み部材３６０は、キー３７０およびロック３８０が係合された状態で、たとえば密封部４４０に案内ロッド３１０に沿って配置される。これは図６に仮想外形線で示した。それからコンベヤベルト３９０により挟み部材キャリア３５０がロック部材３７０およびキー３８０を介してたとえば充填部４５０へ向かって図８で示した位置に押し進められる。この地点でアクチュエータ３３０は剛体リンク３４０に力を加えて作動アーム３２０を図示した位置へ回転する。案内ロッド３１０を回転すると、これに対応して挟み部材キャリア３５０および挟み部材３６０が回転するため、挟み部材３６０が容器割出し通路４３０でこれら挟み部材間に配置された充填された容器の頂部において密封パネルと係合する。さらに挟み部材キャリア３５０を回転することにより、キー３７０がロック部材３８０から外れる。ここで容器割出し通路４３０に沿って割り出された容器の頂部と挟み部材３６０が係合しているため、挟み部材キャリア３５０を矢印４６０で示した方向へ案内ロッド３１０に沿って摺動することができ、このため充填部４５０から例えば密封部４４０へこれら容器が割り出される間、充填された容器は一時的に密封された状態に維持される。密封部４４０では、いったんアクチュエータ３３０が剛体リンク３４０を後退し、図６の仮想外形線で示した位置へ作動アーム３２０を回転して戻す。この地点でキー３７０は再びロック部材３８０と係合する。この位置へ案内ロッド３１０を回転して戻すことにより、挟み部材３６０が容器の頂部から外れる。
処理部４４０および４５０は幾つの処理部のタイプでもよい。例えば処理部４５０は容器をほぼ無菌状態にするのを助けるプロセスを実行する処理部でもよい。上記例の処理部４５０は例えばＵＶ処理部でもよい。処理部４４０は例えば充填部であってもよい。後述の説明のために、処理部４５０は密封部とし、処理部４４０は密封部とする。
挟み部材キャリア３５０の直線的な運動を容易にする選択可能な実施形態は図９に示した。本実施形態では、磁性コアシリンダがロッド３１０として用いられる。磁性コア４７０はシリンダ４８０の内部に配置され、シリンダ４８０の外側に配置された磁性キャリア４９０に磁性的に連結される。さらなるキャリア５００が磁性キャリア４９０に取り付けられ、挟み部材キャリア３５０が形成され、そこに複数の挟み部材３６０が配置される。空気のような圧縮ガスがシリンダ４８０の両端に配置されたチューブ５１０を通してシリンダ４８０の内部に供給される。磁性コア部材４７０は磁性コア部材４７０の両側における空気供給の圧力差によりシリンダの長さ方向に沿って直線的に動かされる。磁性コア部材４７０が磁性キャリア４９０に磁性的に連結されているので、挟み部材３６０および挟み部材キャリア３５０はさらにロッドの長さ方向に沿って直線的に動かされる。
作動を説明すると、例えば挟み部材キャリア３５０が容器に対して割り出される間、磁性コア部材４７０の両側の空気が圧縮される。戻る際には、シリンダ４８０の一方の側は排気されて挟み部材キャリア３５０が素早く戻される。挟み部材キャリア３５０が移動しすぎることは例えば停止部材５２０により制限される。
図１０にはキャリア３５０とこれらのそれぞれの挟み部材３６０とが矢印５３０で示した方向に、すなわち容器割出し通路４３０に対して横断する方向に互いの方向へ向かっておよび互いから離れるように直線的に動かされる実施形態を示した。この直線運動は、ロッド５１０に剛的に接続された例えばエアシリンダのような複数のアクチュエータ５４０を用いることによりなされる。本実施形態の挟み部材３６０は例えば切妻状頂部を備えた容器の頂部フィンを掴む例えば平坦面のあるジョーとして、または前述した形態で形成される。
図１１Ａから図１１Ｄは、容器が充填部４５０から密封部４４０は割り出される間における、この場合では切妻状頂部を備えたカートンである容器５５０と挟み部材３６０との概ねの相対位置を示している。カートン５５０は初めに後退した状態の挟み部材３６０間に頂部が開放された状態で配置され、充填部４５０においてノズル５６０を通して充填される。充填後、挟み部材３６０はカートン５５０の頂部フィン５７０と係合するように回転され、このためカートン５５０の頂部の一時的に機械的に密封される。挟み部材３６０は図１１Ｂに示した形態、または選択可能には図５に示した形態で頂部と係合する。それからカートン５５０および挟み部材３６０は、カートンが一対の密封ジョー５８０（図１１Ｃ参照）の下側でこれら密封ジョー５８０の間に配置されるまで、容器割出し通路４３０に沿って割り出される。それから挟み部材３６０が後退され、容器５５０は上方へ進められてフィン５７０が密封ジョー５８０の間に配置される。それから密封ジョー５８０はフィン５７０に係合して例えば熱エネルギまたは超音波エネルギでフィンを密封する。
本発明を特定の実施形態について説明したが、当業者には添付の請求の範囲に記載された発明の範囲および精神を逸脱することなく変更が可能である。

Claims (4)

1. 容器をパッケージング充填機の第一処理部から第二処理部まで搬送する装置であって、前記容器の各々が複数の密封パネルにより形成された頂部分を有し、
   ａ）容器通路の両側に配置された第一挟み部材組立体と第二挟み部材組立体とを具備し、これら挟み部材組立体の各々が
   所定長さを有する案内ロッドと、
   該案内ロッドと共に回転するように配置され且つさらに前記案内ロッドの長さ方向に沿って摺動可能に配置される複数の挟み部材とを具備し、
   ｂ）前記案内ロッドの長さ方向に沿って前記複数の挟み部材の運動をし易くする直線運動手段と、
   ｃ）前記容器が前記第一処理部から前記第二処理部へ前記容器通路に沿って動かされる間、前記案内ロッドを回転して前記容器の両側の挟み部材を互いの方へ向かって進めて前記容器の複数の密封パネルを掴み易くし、且つ、前記容器が前記第二処理部に隣接しているときに前記案内ロッドを回転して前記挟み部材を前記容器から外し易くする回転運動手段とを具備する装置。
2. 前記第一および第二挟み部材組立体の各々が、さらに、前記案内ロッドと共に回転するように配置され且つ前記案内ロッドの長さ方向に沿って摺動可能に配置されたキャリアを具備し、前記複数の挟み部材が前記キャリアに固定された請求項１に記載の装置。
3. 前記直線運動手段が、
   ａ）前記キャリアに配置されたキー部材と、
   ｂ）コンベアベルトを有するコンベア組立体と、
   ｃ）前記コンベアベルトに配置されたロック部材とを具備する請求項１に記載の装置。
4. 容器をパッケージング充填機の第一処理部から第二処理部まで搬送する装置であって、前記容器の各々が複数の密封パネルにより形成された頂部分を有しており、
   ａ）容器通路の両側に配置された第一および第二挟み部材組立体を具備し、これら挟み部材組立体の各々が、
   所定長さを有する案内ロッドと、
   前記案内ロッドの長さ方向に沿って直線的に運動するように配置された複数の挟み部材とを具備し、
   ｂ）前記案内ロッドの長さ方向に沿って前記複数の挟み部材の運動をし易くする第一直線運動手段と、
   ｃ）前記容器が前記第一処理部から前記第二処理部へ前記容器通路に沿って動かされる間、前記容器通路に対して横断する方向へ前記案内ロッドを動かして前記容器通路の両側の挟み部材を互いの方へ向かって押し進めて前記容器の複数の密封パネルを掴み、且つ前記案内ロッドを分離して前記挟み部材を前記第二処理部に隣接した前記容器から外す第二直線運動手段とを具備する装置。

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