JP3886500B2 - 紙製トレイ成型装置 - Google Patents

Description

この発明は、紙製トレイ成型装置および紙製トレイ成型方法に関し、より詳細には、所定の折り曲げ罫線が設けられた紙製のブランク材を、折り曲げ罫線に沿って折り曲げることによりトレイを成型するための、紙製トレイ成型装置および紙製トレイ成型方法に関する。

現在、多く用いられている食品トレイや弁当等の中仕切りトレイは、プラスチック製の成型トレイであるため、分別収集が難しい。また、焼却すれば、ダイオキシンが発生するという問題を抱えている。

そこで、近年では、プラスチック材料から天然素材である「紙」への素材の代替が進められ、プラスチック製のトレイに代わり、紙製のトレイが注目されるようになってきている。このような紙製のトレイの構造を開示するものとして、下記に示す特許文献１から特許文献３が挙げられる。各特許文献に挙げられるトレイは、いずれも折り紙の要領で、あらかじめ折り曲げ罫線が設けられた紙製のブランク材を、折り曲げ罫線に沿って折り曲げることにより、トレイを成型するものである。

しかし、紙製のトレイを折り紙の要領で成型することが可能であっても、量産することができなければ、様々な産業界において普及させることは困難である。現在のところ、上述の紙製のトレイを、量産することができる成型装置は存在しない。
特開２０００−１８５７２８号公報 特開２００１−０８０６２８号公報 特開２００１−０３０３７８号公報

したがって、この発明が解決しようとする課題は、折り曲げ罫線に沿って折り曲げることによりトレイを成型するための成型装置が存在しないことにある。よってこの発明の目的は、所定の折り曲げ罫線が設けられた紙製のブランク材を、折り曲げ罫線に沿って折り曲げることによりトレイを成型するための、紙製トレイ成型装置および紙製トレイ成型方法を提供することにある。

この発明に基づいた紙製トレイ成型装置においては、一方面に接着フィルムを備え、所定の折り曲げ罫線が設けられた紙製のブランク材を、上記折り曲げ罫線に沿って折り曲げることにより、トレイを成型するための、紙製トレイ成型装置であって、位置決めステージ、一次成型ステージ、二次成型ステージ、および、三次成型ステージを備える。

上記位置決めステージは、上記ブランク材の位置決めを行なう。上記一次成型ステージは、第１メス金型および第１オス金型を有し、上記位置決めステージにより位置決めされたブランク材を、上記第１メス金型と上記第１オス金型との間に搬送し、上記第１メス金型および上記第１オス金型によりブランク材を挟み込んで、ブランク材に折り曲げ罫線に沿った仮折り癖を与えた一次折り成型品を得るためのステージである。

上記二次成型ステージは、第２メス金型および第２オス金型を有し、上記一次成型ステージにより成型された一次折り成型品を、上記第２メス金型と上記第２オス金型との間に搬送し、上記第２メス金型および上記第２オス金型により一次折り成型品を挟み込んで、一次折り成型品に折り曲げ罫線に沿った折り目が与えられるとともに、第２メス金型および第２オス金型の少なくともいずれか一方の金型に設けられる加熱領域により一次折り成型品の所定領域が加熱され、当該領域の接着フィルムが溶融した二次折り成型品を得るためのステージである。

上記三次成型ステージは、第３メス金型および第３オス金型を有し、上記二次成型ステージにより成型された二次折り成型品を、上記第３メス金型と上記第３オス金型との間に搬送し、上記第３メス金型および上記第３オス金型により二次折り成型品を挟み込んで、二次折り成型品を折り曲げ罫線に沿って折り畳むとともに、接着フィルムが溶融した領域の圧接融着を行ない、三次折り成型品を得るためのステージである。

また、上記紙製トレイ成型装置の他の形態としては、各ステージにおいて、一次折り成型品、二次折り成型品、および、三次折り成型品を同時に得るため、上記第１メス金型、上記第２メス金型、および、上記第３メス金型を固定し、上記第１オス金型、上記第２オス金型、および、上記第３オス金型が、同期して上死点および下死点間を移動するように、同一のオス金型ベースに取付けられ、上記第１オス金型、上記第２オス金型、および、上記第３オス金型が、それぞれのメス金型に最も近接する下死点位置に位置しない間に、上記位置決めステージから上記一次成型ステージにブランク材を搬送し、上記一次成型ステージから上記二次成型ステージに一次折り成型品を搬送し、上記二次成型ステージから上記三次成型ステージに二次折り成型品を搬送するための搬送機構を備える。

また、上記紙製トレイ成型装置の他の形態としては、上記第２メス金型の所定領域に上記加熱領域が設けられるとともに、上記第２メス金型の加熱領域以外の領域、および、上記第３メス金型には、それぞれの金型を冷却するための冷却手段が設けられ、上記第２オス金型および上記第３オス金型には、それぞれ上記第２メス金型および上記第３メス金型に向かう方向に気体を噴出するための気体噴出手段が設けられている。

この発明に基づいた紙製トレイ成型方法においては、一方面に接着フィルムを備え、所定の折り曲げ罫線が設けられた紙製のブランク材を、上記折り曲げ罫線に沿って折り曲げることにより、トレイを成型するための、紙製トレイ成型方法であって、以下の、一次成型ステップ、二次成型ステップ、および、三次成型ステップを備える。

上記一次成型ステップは、第１メス金型および第１オス金型を用い、上記ブランク材を、上記第１メス金型と上記第１オス金型との間に配置させ、上記第１メス金型および上記第１オス金型によりブランク材を挟み込んで、ブランク材に折り曲げ罫線に沿った仮折り癖を与えた一次折り成型品を得るためのステップである。

上記二次成型ステップは、第２メス金型および第２オス金型を用い、上記一次成型ステップにより成型された一次折り成型品を、上記第２メス金型と上記第２オス金型との間に配置させ、上記第２メス金型および上記第２オス金型により一次折り成型品を挟み込んで、一次折り成型品に折り曲げ罫線に沿った折り目が与えられるとともに、一次折り成型品の所定領域が加熱され、当該領域の接着フィルムが溶融した二次折り成型品を得るためのステップである。

上記三次成型ステップは、第３メス金型および第３オス金型を用い、上記二次成型ステージにより成型された二次折り成型品を、上記第３メス金型と上記第３オス金型との間に配置させ、上記第３メス金型および上記第３オス金型により二次折り成型品を挟み込んで、二次折り成型品を折り曲げ罫線に沿って折り畳むとともに、接着フィルムが溶融した領域の圧接融着を行ない、三次折り成型品を得るためのステップである。

この発明に基づいた紙製トレイ成型装置および紙製トレイ成型方法によれば、一次成型ステージにおいて、ブランク材に折り曲げ罫線に沿った仮折り癖を与えた一次折り成型品を得た後に、二次成型ステージにおいて、折り目が与えられた二次折り成型品を得ることにより、三次成型ステージにおいて、紙の折り曲げに基づくスプリングバックの影響を最小限に抑制しながら、折り曲げ罫線に沿った設計寸法どおりに、ブランク材を折り曲げることを可能としている。

さらに、二次成型ステージにおいて、一次折り成型品の所定領域の接着フィルムを加熱溶融し、三次成型ステージにおいて、接着フィルムが溶融した領域の圧接融着を、第３メス金型および第３オス金型により挟み込みながら熱を金型に放熱させることにより、融着部分が挟持された状態で固着状態となり、その結果、トレイ形状への成型が可能となる。

また、上記第１メス金型、上記第２メス金型、および、上記第３メス金型を固定し、上記第１オス金型、上記第２オス金型、および、上記第３オス金型が、同期して上死点および下死点間を移動させるとともに、オス型がそれぞれのメス金型に最も近接する下死点位置に位置しない間に、次工程のステージにブランク材、一次成型成型品、二次折り成型品を順次搬送する機構を設けることで、一次折り成型品、二次折り成型品、および、三次折り成型品が各ステージにおいて同時に成型され、また、ブランク材のトレイへの成型が順次、次のステージに送られながら成型されることになるため、トレイ成型の量産を実現させることが可能となる。

さらに、所定のメス金型に、金型を冷却するための冷却手段を設けることにより、金型の不必要な温度上昇を回避することができ、紙製トレイ成型装置を長時間稼動させた場合であっても、金型の温度上昇に起因する紙製トレイへの焦げ発生を未然に防止することができる。これにより、紙製トレイ成型装置の長時間にわたる稼動が可能となる。

また、第２オス金型および第３オス金型に気体噴出手段を設けることで、一次折り成型品および二次折り成型品の、金型による押し出し終了後に、気体噴出手段から気体を噴出させることで、第２オス金型および第３オス金型への、二次折り成型品および三次折り成型品の嵌り込みを回避させることができる。これにより、紙製トレイ成型装置を自動運転させた場合であっても、成型品搬送のトラブル発生が回避され、生産性の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明に基づいた実施の形態における紙製トレイ成型装置および紙製トレイ成型方法ついて、図を参照しながら説明する。

（紙製トレイの構造）
まず、図１から図５を参照して、本実施の形態における紙製トレイ１の構造、および、紙製トレイ成型装置を用いた折り畳み手順の概要について説明する。なお、図１は、紙製トレイの全体斜視図であり、図２は、折り曲げられる前の所定形状に型抜きされた紙製トレイ（以下、ブランク材と称する）の平面図であり、図３は、ブランク材を一次折りした状態の一次折り成型品を示す斜視図であり、図４は、一次折り成型品を二次折りした状態の二次折り成型品を示す斜視図である。また、図５は、紙製トレイのコーナ部の折り畳み状態を示す部分拡大図である。

まず、図１に示すように、紙製トレイ（三次折り成型品）１は、トレイ部２と、このトレイ部２の上部開口端の周囲を取囲むように外方に向かって張り出すフランジ部３とを有している。この紙製トレイ（三次折り成型品）１は、紙製の台紙（たとえば、カップ原紙１６０ｇ／ｍ^２）の一方面側に、ポリプロピレン、ポリエチレン等の加熱溶着が可能な接着フィルム（約２０μｍ）が貼着されたブランク材１Ａを、折り曲げることにより成型されたものである。

ブランク材１Ａは、図２に示すように、コーナ部分に階段状の凹凸領域が設けられた一枚の紙製の台紙（接着フィルムを含む）から構成され、所定の折り曲げ罫線があらかじめ設けられている。なお、以下に説明する折り曲げ罫線においては、内面側からみた場合の折り曲げ方向にしたがって、山折、谷折を規定している。まず、底面を規定するように、ブランク材１Ａの中央領域を取囲むように、谷折罫線１１が設けられ、この谷折罫線１１の四隅から、対角線方向に延びるように、複数の山折罫線１２、谷折罫線１３、１６が設けられ、また、フランジ部を規定するため、山折罫線１４、谷折形成１５が設けられている。

このような折り曲げ罫線が設けられたブランク材１Ａを紙製トレイ１にまで折り曲げる場合、紙の折り曲げによる戻り（スプリングバック）を抑制するために、以下に示すように段階的に折り曲げる必要がある。まず、図３に示すように、谷折罫線１１および山折罫線１２に沿って仮折し、ブランク材１Ａに折り癖を付与し、一次折り成型品１Ｂとする。次に、図４に示すように、谷折罫線１１および山折罫線１２に沿ってさらに折り曲げ、折り目が成型された二次折り成型品１Ｃとする。このように、二段階に分けて折り曲げることにより、紙の折り曲げによる戻り（スプリングバック）を抑制することができる。

次に、図５に示すように、二次折り成型品１Ｃの４隅の領域を加熱して、接着シートを溶融させた状態で、二次折り成型品１Ｃの４隅の領域を折り畳むようにして重ね合わせる。その後、この領域を冷却することで、接着シートが固着し、二次折り成型品１Ｃの４隅の領域の重ね合わせ状態が固定され、三次折り成型品として紙製トレイ１が成型される。

（紙製トレイ成型装置の構造）
次に、上記紙製トレイ１をブランク材１Ａから成型するための紙製トレイ成型装置１００の構造について、図６から図１８を参照して説明する。まず、図６から図９を参照して、紙製トレイ成型装置１００の概略構成について説明する。なお、図６は、本実施の形態における紙製トレイ成型装置１００の構成を示す正面図であり、図７は、図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視図であり、図８は、図６中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視図である。また、図９は、ブランク材位置決めステージを示す平面図である。

まず、図６から図８を参照して、この紙製トレイ成型装置１００は、各構成装置を載置するためのフレーム１０１を備え、フレーム１０１の右側には、ブランク材１Ａを複数枚、起立した状態で蓄積するためのブランク材マガジン１１０が配置されている。このブランク材マガジン１１０は、ブランク材フレーム１１１と、ブランク材１Ａを、後述のブランク材位置決めステージ１２０に搬送するためのブランク材吸脱着アーム１１２とを有している。

ブランク材マガジン１１０の左側には、ブランク材１Ａの位置決めを行なうための位置決めステージ１２０、ブランク材１Ａを一次折り成型品１Ｂに成型するための一次成型ステージ１３０、一次折り成型品１Ｂを二次折り成型品１Ｃに成型するための二次成型ステージ１４０、二次折り成型品１Ｃを三次折り成型品１に成型するための三次成型ステージ１５０、および、三次成型ステージ１５０から三次折り成型品１を外部に搬出するための搬出ステージ１６０が、直線状に配列されている。なお、装置を設置すべき場所の状況に応じて、直線状だけでなく、円弧状、円状、折れ曲がる形状等を採用することも可能である。

図９を参照して、位置決めステージ１２０には、位置決めステージ１２１と、ブランク材１Ａの位置決めを行なうため、ブランク材１Ａに形成されたコーナ凹部１７に当接する位置決めピン１２２が、搬送方向の先端側に２箇所設けられている。

再び、図６から図８を参照して、一次成型ステージ１３０には、位置決めステージ１２１により位置決めされたブランク材１Ａを挟み込むことにより、折り曲げ罫線に沿った仮折り癖を与えた一次折り成型品１Ｂに成型するための第１メス金型１３１と第１オス金型１３６が設けられている。この第１メス金型１３１と第１オス金型１３６との構成については、後述する。

二次成型ステージ１４０には、一次成型ステージ１３０により成型された一次折り成型品１Ｂを挟み込むことにより、折り曲げ罫線に沿った折り目が与えた二次折り成型品１Ｃに成型するための第２メス金型１４１と第２オス金型１４６が設けられている。なお、第２メス金型１４１の四隅には、二次折り成型品１Ｃの四隅領域の接着フィルムを溶融するための加熱領域が設けられている。この第２メス金型１４１と第２オス金型１４６との構成については、後述する。なお、第２オス金型１４６の四隅領域に、加熱領域を設ける構成の採用も可能である。

三次成型ステージ１５０には、二次成型ステージ１４０により成型された二次折り成型品１Ｃを挟み込むことにより、折り曲げ罫線に沿って折り畳むとともに、四隅の領域の圧接融着を行ない、三次折り成型品である紙製トレイ１に成型するための第３メス金型１５１と第３オス金型１５６が設けられている。この第３メス金型１５１と第３オス金型１５６との構成については、後述する。

上記各ステージ間には、図８の平面図に示すように、後述する搬送機構３００が、各ステージ間を移動可能にするためのスリット３１０が設けられ、位置決めステージ１２０と一次成型ステージ１３０との間、一次成型ステージ１３０と二次成型ステージ１４０との間、二次成型ステージ１４０と三次成型ステージ１５０との間、三次成型ステージ１５０と搬出ステージ１６０との間における搬送機構３００の移動が可能となっている。

（オス金型摺動機構２００）
図６から図８を参照して、上記した第１メス金型１３１、第２メス金型１４１、および、第３メス金型１５１は、フレーム１０１側に固定され、第１オス金型１３６、第２オス金型１４６、および、第三オス金型１５６は、オス金型摺動機構２００により、同期して上死点と下死点との間を移動するように設けられている。このオス金型摺動機構２００は、第１オス金型１３６、第２オス金型１４６、および、第三オス金型１５６を固定支持するための、オス金型ベース２０１を有している。

このオス金型ベース２０１は、フレーム１０１の上端部に固定されたガイドロッド２０７により上下方向に摺動可能なように支持されている。また、各ステージの下方領域には、モータ２０６、このモータ２０６の回転がプーリベルト２０６ｐにより伝達される回転プレート２０５、この回転プレート２０５の周側面に対して、一端部が回動可能に軸支持されたリンクバー２０４が配設されている。リンクバー２０４の上端部は、フレーム１０１に固定された筒状ガイド２０３にガイドされる摺動ロッド２０２の下端に連結されている。また、摺動ロッド２０２の上端部は、オス金型ベース２０１に固定されている。

上記構成からなるオス金型摺動機構２００において、モータ２０６の回転が回転プレート２０５に伝達されることにより、リンクバー２０４の下端が回転プレート２０５の回転に追従して回転し、リンクバー２０４の上端は、上下に摺動することになる。その結果、リンクバー２０４の上端に連結される摺動ロッド２０２が上下に摺動し、第１メス金型１３１、第２メス金型１４１、および、第３メス金型１５１が取付けられたオス金型ベース２０１に、メス金型に最も近接する下死点位置と、メス金型から最も離れる上死点位置との間の摺動運動を与えることが可能となる。

なお、紙製トレイの成型においては、ブランク材等に折り目を与える必要がある。そのためには、オス型とメス型とが、下死点において、プレス加工のように瞬時に離隔するのではなく、ある程度の時間、ブランク材等の挟み込みを持続させた方が効果的である。上記オス金型摺動機構２００においては、モータ２０６にサーボモータ等を用い、また、上述したように、各成型ステージの下方にモータ等の機構を配置させることで、容易に、オス金型の下死点位置での停止状態を維持させることができる。

（搬送機構３００）
次に、各成型ステージの下方位置には、搬送機構３００が設けられている。この搬送機構３００は、位置決めステージ１２０において位置決めされたとブランク材１Ａを一次成型ステージ１３０の第１メス金型１３１と第１オス型１３６と間、具体的には、第１メス金型１３１の上に搬送載置するための第１吸脱着搬送ロッド３０１と、一次成型ステージ１３０により成型された一次折り成型品１Ｂを、二次成型ステージ１４０の第２メス金型１４１と第２オス金型１４６との間、具体的には、第２メス金型１４１の上に搬送載置するための第２吸脱着搬送ロッド３０２と、二次成型ステージ１４０により成型された二次折り成型品１Ｃを、三次成型ステージ１５０の第３メス金型１５１と第２オス金型１５６との間、具体的には、第３メス金型１５１の上に搬送載置するための第３吸脱着搬送ロッド３０３と、三次成型ステージ１５０により成型された紙製トレイ１を、搬出ステージ１６０に搬送するための第４吸脱着搬送ロッド３０４と、を備えている。

第１吸脱着搬送ロッド３０１、第２吸脱着搬送ロッド３０２、第３吸脱着搬送ロッド３０３、および、第４吸脱着搬送ロッド３０４は、いずれも、モータ３０６により左右方向に駆動する連結搬送フレーム３０５に固定されている。全てのロッドは、オス金型摺動機構２００の動作に連動し、同期して、ブランク材１Ａ、一次折り成型品１Ｂ、二次折り成型品１Ｃ、および、紙製トレイ（三次折り成型品）１を、次工程に搬送するように制御されている。

具体的には、第１オス金型１３６、第２オス金型１４６、および、第３オス金型１５６が、それぞれ対応するメス金型に最も近接する下死点位置に位置しない間に、位置決めステージ１２０から一次成型ステージ１３０にブランク材１Ａを搬送し、一次成型ステージ１３０から二次成型ステージ１４０に一次折り成型品１Ｂを搬送し、二次成型ステージ１４０から三次成型ステージ１５０に二次折り成型品１Ｃを搬送し、三次成型ステージ１５０から搬出ステージ１６０に紙製トレイ１を搬送する。

（各金型の構成）
次に、図１０から図１５を参照して、上述した各金型の構成について説明する。なお、図１０は、一次成型ステージに設けられる第１メス金型１３１の斜視図であり、図１１は、一次成型ステージに設けられる第１オス金型１３６の斜視図であり、図１２は、二次成型ステージに設けられる第２メス金型１４１の斜視図であり、図１３は、二次成型ステージに設けられる第２オス金型１４６の斜視図であり、図１４は、三次成型ステージに設けられる第３メス金型１５１の斜視図であり、図１５は、三次成型ステージに設けられる第３オス金型１５６の斜視図である。なお、各オス金型いついては、構造の理解を容易にするために、装置に取付けられる向きとは反対側から見た状態の斜視図である。

（第１メス金型１３１）
図１０を参照して、第１メス金型１３１は、アルミ等の材質からなり、平坦部１３１ａと、傾斜側面部１３１ｂと、傾斜コーナ凹部１３１ｃとを有している。また、第２吸脱着搬送ロッド３０２を通過させるためのスリット１３１ｄが、平行に２本設けられている。

（第１オス金型１３６）
図１１を参照して、第１オス金型１３６は、アルミ等の材質からなり、平坦部１３６ａとこの平坦部１３６ａを取囲むように、傾斜側面部１３６ｂとを有し、四隅のコーナ部分には、傾斜コーナ突出部１３６ｃが設けられている。

（第２メス金型１４１）
図１２を参照して、第２メス金型１４１は、アルミ等の材質からなり、平坦部１４１ａと、傾斜側面部１４１ｂとを有している。四隅の各コーナ部には、接着フィルムを溶融するための加熱領域としての、コの字状のコーナ加熱装置１４１ｃが設けられている。このコーナ加熱装置１４１ｃへの熱源の供給としては、内部にニクロム線等の熱発生源が収容され温風をコーナ加熱装置１４１ｃに供給する温風送風装置１４１ｆが連結されている。送風装置は外部に設けられ、送られてきた空気が、この温風送風装置１４１ｆにより加熱される。

また、コーナ加熱装置１４１ｃの輻射熱による第２メス金型１４１の、他の領域の温度上昇を抑制するため、第２メス金型１４１内に設けられた管路（図示省略）に冷却水を循環供給するための冷却用チューブ１４１ｅが取付けられている。この冷却用チューブ１４１ｅに導入される液体は、熱を吸収することができるものであれば、特に制限されるものではないが、一般的には、水(常温、クーラ等を用いて低温にしたもの）等が用いられる。冷却用チューブ１４１ｅは、図示しない冷却水供給装置に連結される。また、第３吸脱着搬送ロッド３０３を通過させるためのスリット１４１ｄが、平行に２本設けられている。

（第２オス金型１４６）
図１３を参照して、第２オス金型１４６は、アルミ等の材質からなり、平坦部１４６ａとこの平坦部１４６ａを取囲むように、傾斜側面部１４６ｂとを有し、四隅のコーナ部分には、傾斜コーナ突出部１４６ｃが設けられている。また、傾斜側面部１４６ｂには、フランジ押え部１４６が設けられている。また、平坦部１４６ａには、この第２オス金型１４６への、二次折り成型品１Ｂの嵌り込みを回避させるため、第２メス金型１４１に向かう方向に空気その他の不活性ガスからなる気体を噴出するための気体噴出穴１４６ｆが複数設けられている。

また、この気体噴出穴１４６ｆに気体を供給するための気体供給チューブ１４６ｅが、第２オス金型１４６に連結されている。第２オス金型１４６内には、気体供給チューブ１４６ｅの取付け口から、気体噴出穴１４６ｆに通じる管路（図示省略）が設けられている。気体供給チューブ１４６ｅは、図示しない気体供給装置に連結される。

（第３メス金型１５１）
図１４を参照して、第３メス金型１５１は、アルミ等の材質からなり、平坦部１５１ａと、傾斜側面部１５１ｂと、傾斜コーナ凹部１５１ｃとを有している。また、第４吸脱着搬送ロッド３０４を通過させるためのスリット１５１ｄが、平行に２本設けられている。さらに、第２メス金型１４１からの輻射熱による温度上昇を抑制するため、第３メス金型１５１内に設けられた管路（図示省略）に冷却水を循環供給するための冷却用チューブ１５１ｅが取付けられている。この冷却用チューブ１５１ｅに導入される液体は、第２メス金型１４１と同様のものが用いられる。冷却用チューブ１５１ｅは、図示しない冷却水供給装置に連結される。

（第３オス金型１５６）
図１５を参照して、第３オス金型１５６は、アルミ等の材質からなり、平坦部１５６ａとこの平坦部１５６ａを取囲むように、傾斜側面部１５６ｂとを有し、四隅のコーナ部分には、傾斜コーナ突出部１５６ｃが設けられている。また、傾斜側面部１５６ｂには、フランジ押え部１５６が設けられている。また、平坦部１５６ａには、第３メス金型１５１への、紙製トレイ１の嵌り込みを回避させるため、第３メス金型１５１に向かう方向に空気その他の不活性ガスからなる気体を噴出するための気体噴出穴１５６ｆが複数設けられている。

また、この気体噴出穴１５６ｆに気体を供給するための気体供給チューブ１５６ｅが、第３オス金型１５６に連結されている。第３オス金型１５６内には、気体供給チューブ１５６ｅの取付け口から、気体噴出穴１５６ｆに通じる管路（図示省略）が設けられている。気体供給チューブ１５６ｅは、図示しない気体供給装置に連結される。

（型取付け誤差吸収機構）
ここで、本実施の形態におけるオス金型摺動機構２００においては、１つのオス金型ベース２０１に、第１オス金型１３６、第２オス金型１４６、および、第三オス金型１５６の、三つのオス金型が取付けられている。各オス金型を直接オス金型ベース２０１に取付けた場合、各オス型の取付け高さが設計どおりに取付けられていない場合には、一箇所において、先にメス型に当接した場合には、他のオス型が、規定の下死点に到達することなく、上昇を開始することになる。この場合には、十分にブランク材等が成型されないことになる。

本実施の形態においては、このような問題を解決するために、オス金型ベース２０１と第１オス金型１３６、第２オス金型１４６、および、第三オス金型１５６との間に、型取付け誤差吸収機構を設けている。オス金型ベース２０１と第１オス金型１３６との間に設けられる型取付け誤差吸収機構を代表例として、図１６から図１８を参照して説明する。なお、図１６は、オス金型摺動機構に設けられる型取付け誤差吸収機構を示す第１模式側面図であり、図１７は、オス金型摺動機構に設けられる型取付け誤差吸収機構を示す第２模式側面図であり、図１８は、オス金型摺動機構に設けられる型取付け誤差吸収機構を示す第３模式側面図である。

第１オス金型１３６は、型ベース１３６ｄに固定され、この型ベース１３６ｄには、バネ部材１３６ｆと、ストッパ１３６ｅとが設けられている。型ベース１３６ｄはオス金型ベース２０１に対して、両者の間隔が調節可能に設けられているが、通常は、バネ部材１３６ｆの弾性力により、一定の間隔が維持されるように構成されている。

図１６に示状態から、図１７に示す状態に、第１オス金型１３６が下降すると、第１メス型１３１と第１オス金型１３６とにより、ブランク材１Ａが挟み込まれる。その後、さらにオス金型ベース２０１は下降するが、このときは、バネ部材１３６ｆの弾性力に対抗して下降し、ストッパ１３６ｅに当接するまで、オス金型ベース２０１が下降する。その後、図１８に示すように、オス金型ベース２０１がさらに下降し、一次折り成型品１Ｂが成型される。このように、型ベース１３６ｄとオス金型ベース２０１との間が近接する領域を設けることで、すべてのオス型を下死点位置まで下降させることが可能となり、オス金型ベース２０１への各オス型の取付けを容易なものとしている。

（紙製トレイ成型方法）
次に、上記紙製トレイ成型装置１００を用いた、紙製トレイ成型方法について、図１９から図３４を参照して説明する。なお、図１９から図３４は、本実施の形態における紙製トレイ成型装置１００を用いた第１から第１６成型工程を示す模式図である。

（第１成型工程）
図１９（第１工程）を参照して、紙製トレイ成型装置１００における、オス金型摺動機構２００および搬送機構３００の原点出しを行なう。

（第２〜第５成型工程）
次に、図２０(第２工程）を参照して、ブランク材吸引アーム１１２を用いて、ブランク材マガジン１１０に位置するブランク材１Ａを、ブランク材位置決めステージ１２０の位置決めテーブル１２１に載置する。次に、図２１（第３工程）を参照して、搬送機構３００を駆動させ、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを上昇させて、第１吸脱着搬送ロッド３０１により位置決めされたブランク材１Ａを吸引する。次に、図２２（第４工程）を参照して、搬送機構３００を駆動左方向に移動させ、ブランク材１Ａを一次成型ステージ１３０の第１メス金型１３１の上に搬送載置する。次に、図２３（第５工程）を参照して、第１吸脱着搬送ロッド３０１によるブランク材１Ａの吸着を解除するとともに、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを下降させる。また、オス金型摺動機構２００により、各オス金型１３６，１４６，１５６を下死点まで下降させる。これにより、一次成型ステージ１３０において、ブランク材１Ａが、一次折り成型品１Ｂに成型される。一方、ブランク材吸引アーム１１２を上昇させ、ブランク材１Ａの取り出し待機状態とする。

（第６〜第９成型工程）
次に、図２４（第６工程）を参照して、搬送機構３００を右方向に移動させるとともに、ブランク材吸引アーム１１２を用いて、ブランク材マガジン１１０に位置する次のブランク材１Ａを、ブランク材位置決めステージ１２０の位置決めテーブル１２１に載置する。次に、図２５（第７工程）を参照して、オス金型摺動機構２００により、各オス金型１３６，１４６，１５６を上死点まで上昇させるとともに、搬送機構３００を駆動させ、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを上昇させて、位置決めされたブランク材１Ａおよび一次折り成型品１Ｂを、第１吸脱着搬送ロッド３０１および第２吸脱着搬送ロッド３０２により吸着する。次に、図２６（第８工程）を参照して、搬送機構３００を左方向に移動させ、ブランク材１Ａを一次成型ステージ１３０の第１メス金型１３１の上に搬送載置し、一次折り成型品１Ｂを二次成型ステージ１４０の第２メス金型１４１の上に搬送載置する。次に、図２７（第９工程）を参照して、第１吸脱着搬送ロッド３０１および第２吸脱着搬送ロッド３０２によるブランク材１Ａおよび一次折り成型品１Ｂの吸着を解除するとともに、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを下降させる。また、オス金型摺動機構２００により、各オス金型１３６，１４６，１５６を下死点まで下降させる。これにより、一次成型ステージ１３０において、ブランク材１Ａが、一次折り成型品１Ｂに成型され、二次成型ステージ１４０において、一次折り成型品１Ｂが二次折り成型品１Ｃに成型される。一方、ブランク材吸引アーム１１２を上昇させ、ブランク材１Ａの取り出し待機状態とする。

（第１０〜第１３成型工程）
次に、図２８（第１０工程）を参照して、搬送機構３００を右方向に移動させるとともに、ブランク材吸引アーム１１２を用いて、ブランク材マガジン１１０に位置する次のブランク材１Ａを、ブランク材位置決めステージ１２０の位置決めテーブル１２１に載置する。次に、図２９（第１１工程）を参照して、オス金型摺動機構２００により、各オス金型１３６，１４６，１５６を上死点まで上昇させるとともに、搬送機構３００を駆動させ、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを上昇させて、位置決めされたブランク材１Ａ、一次折り成型品１Ｂ、および、二次折り成型品１Ｃを、第１吸脱着搬送ロッド３０１、第２吸脱着搬送ロッド３０２、および、第３吸脱着搬送ロッド３０３により吸着する。次に、図３０（第１２工程）を参照して、搬送機構３００を左方向に移動させ、ブランク材１Ａを一次成型ステージ１３０の第１メス金型１３１の上に搬送載置し、一次折り成型品１Ｂを二次成型ステージ１４０の第２メス金型１４１の上に搬送載置し、二次折り成型品１Ｃを三次成型ステージ１５０の第３メス金型１５１の上に搬送載置する。次に、図３１（第１３工程）を参照して、第１吸脱着搬送ロッド３０１、第２吸脱着搬送ロッド３０２、および、第３吸脱着搬送ロッド３０３によるブランク材１Ａ、一次折り成型品１Ｂ、および、二次折り成型品１Ｃの吸着を解除するとともに、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを下降させる。また、オス金型摺動機構２００により、各オス金型１３６，１４６，１５６を下死点まで下降させる。これにより、一次成型ステージ１３０において、ブランク材１Ａが、一次折り成型品１Ｂに成型され、二次成型ステージ１４０において、一次折り成型品１Ｂが二次折り成型品１Ｂに成型され、三次成型ステージ１５０において、二次折り成型品１Ｃが紙製トレイ１に成型される。一方、ブランク材吸引アーム１１２を上昇させ、ブランク材１Ａの取り出し待機状態とする。

（第１４〜第１６成型工程）
次に、図３２（第１４工程）を参照して、搬送機構３００を右方向に移動させるとともに、ブランク材吸引アーム１１２を用いて、ブランク材マガジン１１０に位置する次のブランク材１Ａを、ブランク材位置決めステージ１２０の位置決めテーブル１２１に載置する。次に、図３３（第１５工程）を参照して、オス金型摺動機構２００により、各オス金型１３６，１４６，１５６を上死点まで上昇させるとともに、搬送機構３００を駆動させ、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０５の吸着ロッドを上昇させて、位置決めされたブランク材１Ａ、一次折り成型品１Ｂ、二次折り成型品１Ｃ、および、紙製トレイ１を、第１吸脱着搬送ロッド３０１〜第４吸脱着搬送ロッド３０４により吸着する。次に、図３４（第１６工程）を参照して、搬送機構３００を駆動左方向に移動させ、ブランク材１Ａを一次成型ステージ１３０の第１メス金型１３１の上に搬送載置し、一次折り成型品１Ｂを二次成型ステージ１４０の第２メス金型１４１の上に搬送載置し、二次折り成型品１Ｃを三次成型ステージ１５０の第３メス金型１５１の上に搬送載置し、紙製トレイ１を搬出ステージ１６０に搬送する。

以下、上記と同様の工程を順次繰り返すことにより、一次折り成型品１Ｂ、二次折り成型品１Ｃ、および、三次折り成型品である紙製トレイ１が各ステージにおいて同時に成型され、また、ブランク材１Ａから紙製トレイ１への成型が順次、次ステージに送られながら成型されることになるため、紙製トレイ成型の量産を実現させることができる。

なお、上記実施の形態においては、本発明を実施するための最良の形態を示しているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。メス型を固定し、オス型を上方から下降させる構成について述べているが、メス型、オス型の配置、および、どちらを固定し、どちらを移動させるかについても、特に、上記実施の形態に限定されるものではない。また、紙製トレイの形状として、略四角形の形状のトレイを採用し、そのトレイの形状に対応した、オス型およびメス型を採用しているが、トレイの形状は、四角形に限定されず、三角形、五角形、六角形、八角形、その他の多角形のトレイの採用、および、そのトレイの形状に対応した、オス型およびメス型の適用が可能である。

また、気体噴出機構、型冷却機構についても、上記したような問題を解決する必要がなければ、必ずしも設ける必要はない。また、すべてのオス型を同期させて移動させる構成を採用したが、それぞれ独立の駆動機構を付加し、それそれを制御方法により同期させて駆動させることも可能である。

したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

紙製トレイの全体斜視図である。 折り曲げられる前のブランク材の平面図である。 ブランク材を一次折りした状態の一次折り成型品を示す斜視図である。 一次折り成型品を二次折りした状態の二次折り成型品を示す斜視図である。 紙製トレイのコーナ部の折り畳み状態を示す部分拡大図である。 この発明に基づいた実施の形態における紙製トレイ成型装置の構成を示す正面図である。 図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視図である。 図６中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視図である。 ブランク材位置決めステージを示す平面図である。 一次成型ステージに設けられる第１メス金型の斜視図である。 一次成型ステージに設けられる第１オス金型の斜視図である。 二次成型ステージに設けられる第２メス金型の斜視図である。 二次成型ステージに設けられる第２オス金型の斜視図である。 三次成型ステージに設けられる第３メス金型の斜視図である。 三次成型ステージに設けられる第３オス金型の斜視図である。 オス金型摺動機構に設けられる型取付け誤差吸収機構を示す第１模式側面図である。 オス金型摺動機構に設けられる型取付け誤差吸収機構を示す第２模式側面図である。 オス金型摺動機構に設けられる型取付け誤差吸収機構を示す第３模式側面図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第２成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第３成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第４成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第５成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第６成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第７成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第８成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第９成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１０成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１１成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１２成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１３成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１４成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１５成型工程を示す模式図である。 本実施の形態における紙製トレイ成型装置を用いた第１６成型工程を示す模式図である。

符号の説明

１ 紙製トレイ（三次折り成型品）、１Ａ ブランク材、１Ｂ 一次折り成型品、１Ｃ 二次折り成型品、２ トレイ部、３ フランジ部、１１ 谷折罫線、１２ 山折罫線、１３ 谷折罫線、１４ 山折罫線、１５ 山折罫線、１６ コーナ凹部、１００ 紙製トレイ成型装置、１０１ フレーム、１１０ ブランク材マガジン、１１１ マガジンフレーム、１１２ ブランク材吸脱着アーム、１２０ ブランク材位置決めステージ、１２１ 位置決めテーブル、１２２ 位置決めピン、１２３ スリット、１３０ 一次成型ステージ、１３１ 第１メス金型、１３１ａ 平坦部、１３１ｂ 傾斜側面部、１３１ｃ 傾斜コーナ凹部、１３１ｄ スリット、１３６ 第１オス金型、１３６ａ 平坦部、１３６ｂ 傾斜側面部、１３６ｃ 傾斜コーナ突出部、１３６ｄ 型ベース、１３６ｅ ストッパ、１３６ｆ バネ部材、１４０ 二次成型ステージ、１４１ 第２メス金型、１４１ａ 平坦部、１４１ｂ 傾斜側面部、１４１ｃ 傾斜コーナ加熱装置、１４１ｄ スリット、１４１ｅ 水冷用チューブ、１４１ｆ 温風送風装置、１４６ 第２オス金型、１４６ａ 平坦部、１４６ｂ 傾斜側面部、１４６ｃ 傾斜コーナ突出部、１４６ｄ フランジ押え型、１４６ｅ 気体供給チューブ、１４６ｆ 気体噴出穴、１５０ 三次成型ステージ、１５１ 第３メス金型、１５１ａ 平坦部、１５１ｂ 傾斜側面部、１５１ｃ 傾斜コーナ凹部、１５１ｄ スリット、１５１ｅ 水冷用チューブ、１５６ 第３オス金型、１５６ａ 平坦部、１５６ｂ 傾斜側面部、１５６ｃ 傾斜コーナ押え部、１５６ｄ フランジ押え型、１５６ｅ 気体供給チューブ、１５６ｆ 気体噴出穴、１６０ 搬出ステージ、２００ オス金型摺動機構、２０１ オス金型ベース、２０２ 摺動ロッド、２０３ 筒状ガイド、２０４ リンクバー、２０５ 回転プレート、２０６ モータ、２０６ｐ プーリベルト、２０７ ガイドロッド、３００ 搬送機構、３０１ 第１吸脱着搬送ロッド、３０２ 第２吸脱着搬送ロッド、３０３ 第３吸脱着搬送ロッド、３０４ 第４吸脱着搬送ロッド、３０５ 連結搬送フレーム、３０６ モータ、３１０ スリット。

Claims (2)

1. 一方面に接着フィルムを備え、所定の折り曲げ罫線が設けられた紙製のブランク材を、前記折り曲げ罫線に沿って折り曲げることにより、トレイを成型するための、紙製トレイ成型装置であって、
   前記ブランク材の位置決めを行なうための位置決めステージと、
   第１メス金型および第１オス金型を有し、前記位置決めステージにより位置決めされたブランク材を、前記第１メス金型と前記第１オス金型との間に搬送し、前記第１メス金型および前記第１オス金型によりブランク材を挟み込んで、ブランク材に折り曲げ罫線に沿った仮折り癖を与えた一次折り成型品を得るための一次成型ステージと、
   第２メス金型および第２オス金型を有し、前記一次成型ステージにより成型された一次折り成型品を、前記第２メス金型と前記第２オス金型との間に搬送し、前記第２メス金型および前記第２オス金型により一次折り成型品を挟み込んで、一次折り成型品に折り曲げ罫線に沿った折り目が与えられるとともに、第２メス金型および第２オス金型の少なくともいずれか一方の金型に設けられる加熱領域により一次折り成型品の所定領域が加熱され、当該領域の接着フィルムが溶融した二次折り成型品を得るための二次成型ステージと、
   第３メス金型および第３オス金型を有し、前記二次成型ステージにより成型された二次折り成型品を、前記第３メス金型と前記第３オス金型との間に搬送し、前記第３メス金型および前記第３オス金型により二次折り成型品を挟み込んで、二次折り成型品を折り曲げ罫線に沿って折り畳むとともに、接着フィルムが溶融した領域の圧接融着を行ない、三次折り成型品であるトレイを得るための三次成型ステージと、
   を備え、
   各ステージにおいて、一次折り成型品、二次折り成型品、および、三次折り成型品を同時に得るため、前記第１メス金型、前記第２メス金型、および、前記第３メス金型を固定し、前記第１オス金型、前記第２オス金型、および、前記第３オス金型が、同期して上死点と下死点との間を移動するように、同一のオス金型ベースに取付けられ、
   前記第１オス金型、前記第２オス金型、および、前記第３オス金型が、それぞれ対応するメス金型に最も近接する下死点位置に位置しない間に、前記位置決めステージから前記一次成型ステージにブランク材を搬送し、前記一次成型ステージから前記二次成型ステージに一次折り成型品を搬送し、前記二次成型ステージから前記三次成型ステージに二次折り成型品を搬送するための搬送機構を備え、
   前記搬送機構は、前記オス金型ベースと前記第１オス金型、前記第２オス金型、および、前記第３オス金型との間において、それぞれ型取付け誤差吸収機構を有し、
   前記型取付け誤差吸収機構は、
   各オス金型を固定する型ベースと、
   前記オス金型ベースと前記型ベースとを連結し、両者の間隔が弾性力により、一定の間隔に維持するためのバネ部材と、
   前記型ベースの前記オス金型ベースの対向位置に設けられ、前記オス金型ベースが前記バネ部材の弾性力に対抗して下降し、前記オス金型ベースと前記型ベースとの間隔が、所定間隔になった場合に、前記オス金型ベースに当接するストッパと、
   を含む、紙製トレイ成型装置。
2. 前記第２メス金型の所定領域に前記加熱領域が設けられるとともに、前記第２メス金型の前記加熱領域以外の領域、および、前記第３メス金型には、それぞれの金型を冷却するための冷却手段が設けられ、
   前記第２オス金型および前記第３オス金型には、それぞれ前記第２メス金型および前記第３メス金型に向かう方向に気体を噴出するための気体噴出手段が設けられている、請求項１に記載の紙製トレイ成型装置。

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