JP4684458B2 - 山形頂部を有するカートンを成形、充填およびシールする包装機械のための頂部事前折り曲げ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山形頂部を有するカートンの頂部パネルを事前に折り曲げるする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
山形頂部を有するカートンは広く一般に使用されている。そのようなカートンは２０世紀のほとんどで知られている。それらのカートンは、例えばミルクやジュースのような液体食品である従来の製品のためのカートンとして広く受け入れられ、流行ってきた。それらのカートンは、例えば乾燥粒状スープのような非液体食品の包装に、また洗濯洗剤のような非食品の包装にも使用されている。
【０００３】
初期の従来の山形頂部を有するカートンは、山形部分における一方の側部の一部を開くことで形成される注ぎ口を含んでいた。この構造は今でも広く受け入れられているが、１つの欠点はカートンの再シール性が制限されることである。すなわち、カートンを閉じるために山形部分は「再折り畳み」することができるが、周囲環境に対する露出を低減するための実際的なシール性は非常に制限されている。そのために、そのような山形頂部を有するカートンの改良が進められている。
【０００４】
１つのそのような改良では、注ぎ口は山形パネルの一方に備えられ、そのパネルに対して全体的にシールされることである。注ぎ口は包装された内容物に対するアクセスを容易にできるようにする。「従来」の注ぎ口の構造では、開口は山形パネルに形成され、プラスチック製などの注ぎ口がパネルに対して溶着またはシール付けされる。容器に再シール性を与えるために、ねじ蓋またはヒンジ取り付け蓋のようなキャップが注ぎ口に嵌め付けられる。そのような注ぎ口は広く使用されており、内容物に対するアクセスが容易で、内容物を新鮮状態に維持することが可能なために受け入れられている。
【０００５】
山形頂部を有するカートンに対する他の改善では、延長した山形パネルまたは頂部パネルを備えることが望ましいと見い出された。延長パネルは販売または宣伝用の印刷のための付加面積を与え、また移送大きい注ぎ口および（または）キャップの使用を可能にする。大きい注ぎ口の使用は、粘性が大きい、または固形の内容物を収容する製品の場合特に有利となる。さらに、それらの延長頂部パネルは「従来」の山形頂部を有するカートンに比べて美的アピールおよび独特な外観を与える。そのために、これらの向上されたデザインはすべての包装製品に望ましいことが見い出された。
【０００６】
それらの延長頂部パネルの特徴のために、頂部パネル、特に延長した山形パネルを事前折り曲げするための典型的な事前折り曲げ構造は、そのようなパネルの望まれる事前折り曲げを行えないことが見い出された。また、周知の事前折り曲げ機はさまざまなカートンの頂部パネルを的確に事前折り曲げできないこと、および「凹部」すなわち窪み部分が各種パネル連結部に形成されてしまうことが見い出された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、山形頂部を有するカートンのための改良された頂部パネル事前折り曲げ装置の必要性が生じている。これは、延長すなわち拡大された頂部パネルを有する山形頂部カートンに関して特にそうである。そのような頂部事前折り曲げ装置は改善された山形形状に必要な折り曲げ形成を可能にすることが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
延長頂部パネルを有する山形頂部カートンを形成、充填およびシールするための包装機械のための頂部パネルの事前折り曲げ装置が、その改善された山形形状に不可欠な各種頂部パネルの折り目の必要とされる形成すなわち事前折り曲げを行う。この包装機械はカートンが運ばれる工程経路を形成している。事前折り曲げ装置は、包装機械の工程経路に沿って底部パネルの折り曲げおよびシール工程の後で、充填ステーションの前に配置される。
【０００９】
この山形頂部を有するカートンは、シール底部と、２つの垂直側部パネルと、２つの山形側部パネルとを含む。各々の山形側部パネルはそれぞれ１つの垂直側部パネルと連続されて一対の山形側部パネル／垂直側部パネル連結部を形成する。延長頂部パネル構造では、山形側部パネル／垂直側部パネル連結部はシール底部に対して或る角度（例えば水平に対して或る角度）を与えられて形成される。
【００１０】
事前折り曲げ装置は工程経路に沿って配置された一対の枢動アームおよびマンドレルを含む。マンドレルはカートンが工程経路に沿って移動するときにカートンの上方位置およびカートンの内部位置の間を移動可能である。アームはマンドレルの反対両側に配置され、工程経路を横断する方向に取り付けられる。各アームは１つの軸線のまわりを枢動する。アームはそれぞれ取り付けられたフラップを含む。
【００１１】
フラップは、マンドレルに向かうおよび離れる方向へアーチ状の経路で回転するように取り付けられる。フラップは、三角形の形状を有し、フラップの下側部分にてフラップ表面から突出した隆起部分を含むことが好ましい。フラップはアームの回転軸線から隔てられてアームに取り付けられることが最も好ましい。
【００１２】
アームは、フラップを山形側部パネルに係合させるように移動させるために枢動する。これが山形側部パネルをマンドレル上に内方へ折り畳む。フラップの隆起部分は山形側部パネル／垂直側部パネル連結部の付近で山形側部パネルに接触する。これが、成形且つシールされたカートンに明確な個々の折り曲げ線を形成するためのカートン折り目の正確な事前折り曲げすなわち「ブレーキング」を行う。
【００１３】
好ましい実施例では、枢動アーム軸線は水平に対して或る角度で配置される。この枢動アーム軸線は、山形側部パネル／垂直側部パネル連結部が水平に対してなす角度にほぼ等しい角度で配置されることが最も好ましい。
【００１４】
本発明の包装機械では、各マンドレルは一対のヘッド部分を形成しており、それらのヘッド部分はそれぞれ折り曲げ縁を形成している。この構造では、折り曲げ縁はそれぞれの枢動アーム軸線に一般に平行に形成される。
【００１５】
作動速度および処理効率の向上の必要性に合致するように、包装機械は複数対の枢動アームおよびマンドレルを含むことができる。そのような構造では、複数の対を成すアームは工程経路の反対両側に配置され、それに組み合うマンドレルは工程経路の直ぐ上方位置に配置されることができる。
【００１６】
最新の実施例では、各対の枢動アームおよびそれに組み合うマンドレルは往復移動するキャリッジに担持される。キャリッジはアームおよびマンドレルを一体的に移動してカートンと係合および係合解除させる。アームおよびマンドレルを担持するキャリッジはアームおよびマンドレルを下方に位置するカートンと係合および係合解除させるために垂直平方へ往復移動するように構成される。
【００１７】
本発明の他の特徴および利点は以下の詳細な説明、添付図面および特許請求の範囲の記載から明白となるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明はさまざまな形態の実施例が可能であるが、図面には現在好ましいとされる実施例を図示し以下に説明する。本明細書の記載は 本発明の例示として考えるべきであり、本発明をその図示した特定の実施例に限定することは意図しないことが理解されるべきである。
【００１９】
図面、特に図１を参照すれば、成形、充填およびシールを行う典型的な包装機械１０が示されている。この包装機械の一例はカツマタ氏に付与された米国特許第６０１２２６７号に開示されており、その特許は本明細書で援用される。この包装機械は平たい折り畳まれたカートン素材を保存するカートン・マンガン１２と、カートン直立ステーション１４と、底部成形シール・ステーション１６とを含む。この包装機械は符号１８で全体的に示す事前折り曲げ装置を含む。
【００２０】
包装機械１０はカートンを殺菌する殺菌ステーション２０を粉末味、またカートンに内容物を充填する充填ステーション２２をさらに含む。充填ステーション２２の後、カートン頂部パネルは折り畳まれ、引き続きシールされる。カートンはその後成形、充填およびシールを行う包装機械１０から取り出される。
【００２１】
本明細書で説明のために、特定のカートン１１０，３１０に関する以下の詳細な説明ではカートン１１０，３１０に対して複数の符号が与えられている。
【００２２】
紙加工（ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）工程では、積層厚紙製カートンがカートン素材として望まれる形状に切断され、エンボス加工に非常によく似た方法でその積層構造に折り曲げ線すなわち折り目が形成される。当業者はそれらの折れ目すなわち折り曲げ線を形成する方法を認識し理解するであろう。
【００２３】
図５ａ、図６および図７を参照すれば、本明細書の説明はカートン１１０および素材２１０の形状に関する。加工工程の後、さらに作業される折り曲げ線すなわち折り目だけが平坦に折り畳まれた形状（図示せず）を形成するために必要とされる。当業者には理解できるように、この形状では、第２および第３のパネル２１２，２１４および第４および第５のパネル２１６，２１８がそれぞれの共有する折り曲げ線すなわち折り目２２０，２２２に沿って折り畳まれ、カートンの側部シール（第５のパネル２１８）が形成される。この平坦な折り畳まれた形状は、カートンが包装機械に供給されるときの形状である。その後のすべての折り曲げ作業およびシール作業は包装機械の作動の一部として実行される。
【００２４】
そのために、包装機械１０は、例えば頂部パネル−側部パネル２１２，２１４−前部パネル２１４−後部パネル２２６の連結部のようなさまざまな頂部パネル２２４ａ〜２２４ｅの連結部におけるカートン折り曲げ線の事前折り曲げすなわち「ブレーキング」を行う事前折り曲げ装置１８を含む。頂部パネルの事前折り曲げ装置１８は充填ステーション２２の前で、底部パネル成形およびシール・ステーション１６の後に配置される。事前折り曲げ装置１８は折り曲げ線すなわち折り目の位置でパネル連結部を「ブレーキング」することで明確な個々の先駆けとなる折り目を（頂部パネルの折り曲げ作業およびシール作業に先だって）形成する。
【００２５】
上述したように、山形頂部を有するカートンの改善は進められている。そのような１つの改善では、従来の山形頂部カートンの山形パネルは「延長」頂部パネルと置き換えられる。その構造では、山形パネルの１つは延長すなわち拡張されている。代表的な延長頂部パネルを有するカートンは１１０，３１０がそれぞれ図５ａおよび図５ｂに示されている。
【００２６】
それらの図から分かるように、図５ａに示された構造では、カートン１１０は相対する側壁１１２（一方のみ示されている）と、前壁１１４と、後壁１１６とを含み、これらの壁部はカートン１１０の全体的に四角形の横断面形状を形成する。カートン１１０は延長頂部すなわち山形パネル１１８と、第２の短い頂部パネル（すなわち山形パネル）１２０と、頂部フィン１２２とを含む。縁１２４は前壁１１４およびそれぞれの側壁１１２の連結部すなわち交差部を形成する。同様に、縁１２６は後壁１１６およびそれぞれの側壁１１２の交差部を形成する。
【００２７】
この延長パネル構造では、内側山形部分１２８（一方のみ示されている）は側壁１１２の上方で、延長パネル１１８および短い頂部パネル１２０の下方且つそれらの間に形成される。そのために、検出したすなわち角度を付された縁１３０は各々の三角形の山形側部パネル１３２およびそれぞれの垂直側壁すなわち側部パネル１１２の交差部を形成する。角度を付された縁１３０はカートン素材２１０の折り目２３２に対応する。前縁１３４は延長パネル１１８と前壁１１４との交差部を形成し、後縁１３６は第２の短い頂部パネル１２０と後壁１１６との交差部を形成する。カートン１１０は取り外し可能な蓋装置、例えば代表的な注ぎ口１３８を取り付けることができ、そのような蓋装置を取り付けることが好ましい。
【００２８】
図５ｂに示された実施例のカートン３１０は１つの延長頂部パネル３１２を含み、この延長頂部パネル３１２は前壁３１４から立ち上がり、カートン３１０の後壁３１８の一部分と共にフィン３１６を形成する。カートン３１０はまた再密閉（シール）可能な蓋装置３２０も含む。これらのカートン実施例１１０，３１０の両者は、垂直側壁１１２，３２４の頂部に形成された角度の付された縁１３０，３２２を含む。延長頂部パネルを有するカートンの両実施例では、カートン構造は、例えばオーバーサイズの注ぎ口、蓋装置、キャップなどの取り付けを可能にするための延長すなわち拡張したパネル１１８，３１２に加えて明確な美的外観を与える。本発明の事前折り曲げ装置１８のこのようなすべての応用例は本発明の範囲および精神に含まれる。
【００２９】
図１〜図３を参照すれば事前折り曲げ装置１８は、成形、充填および包装を行う機械１０の底部成形シール・ステーション１６の後で充填ステーション２２の前の位置に取り付けられる。事前折り曲げ装置１８は複数のアーム２４，２６，２８，３０を含み、これらのアーム２４，２６，２８，３０は軸線Ａ１〜Ａ２（アーム２４および２６）のまわりで枢動する。軸線Ａ１，Ａ２は水平Ｈ（図４ａ）に対して角度を付されているが、機械１０を通して全体を符号３２で示されるカートンの工程経路、すなわち移動経路の一般に横方向（すなわち横断する方向）に配向されている。好ましい実施例では、軸線Ａ１，Ａ２は水平Ｈに対してカートンの折り曲げ線すなわち折り目１３０と整合される。
【００３０】
アームは対２４，２６および２８，３０として備えることができる。一方の対２４，２６はカートン移動経路３２の一方の側に位置し、他方の対２８，３０はカートン移動経路３２の反対側に位置される。このようにして、各アーム２４，２６，２８，３０の軸線Ａ１，Ａ２は互いに平行で、一方の対のアーム２４，２６はカートン搬送すなわち移動経路３２の片側に取り付けられ、他方の対のアーム２８，３０はカートン搬送経路３２の反対側に取り付けられる。
【００３１】
図４ａおよび図４ｂを参照すれば、これらの図はアーム２４，３０を示しており、各アーム２４，３０はロッドまたはピン３４と、横方向の延長部材３６と、フラップ３８とを含む。一般に軸線方向に延在する連結部材４０はフラップ３８および横方向の延長部材３６の間を延在する。図４ｃに概略的に示されるように、この構造はフラップ３８の回転すなわち動きをロッド３４の回転軸線Ａ１，Ａ２から半径方向に移動させる。この結果、ロッド３４の回転に対するフラップ３８の全体を符号４２で示される円弧状の移動路は比較的大きくなる。
【００３２】
マンドレル４４は対を成すアーム２４，２６および２８，３０のそれぞれと組み合う。マンドレル４４は第１および第２のマンドレル・ヘッド４６，４８を含み、各マンドレル・ヘッド４６，４８は対を成すアーム２４，２６および２８，３０のそれぞれのフラップの１方と組み合う。例えば、マンドレル・ヘッド４６はアーム２４のフラップ３８と組み合い、マンドレル・ヘッド４８アーム２６のフラップ３８と組み合う。マンドレル４４はカートン頂部に挿入される形状となされ、これによりマンドレル・ヘッド４６，４８はカートン１１０の折り曲げ線１３０と整合される。マンドレル・ヘッド４６，４８はそれぞれ折り曲げ縁５０を含む。
【００３３】
図２および図３を検討することでと当業者は認識されるように、リンケージ５２はアーム２４，２６および２８，３０の枢動すなわち回転運動（従ってそれらのそれぞれのフラップ３８の運動）ならびにマンドレル４４の往復運動の両方の作動のために備えられる。最新の実施例では、マンドレル４４およびアーム２４，２６および２８，３０は、カートンが包装機械の工程経路３２に沿って移動するときにカートンと係合するように往復移動する（例えば上下方向に移動する）キャリッジ５４に取り付けられる。
【００３４】
図３〜図４に最も良く示されるように、フラップ３８は一般に三角形の形状を有し、その形状は三角形の内方へ向かって配向された内側山形パネル２２６（図７）の補完形の形状である。従って、事前折り曲げ用のフラップ３８はそれが内方へ向かって枢動すなわち回転されるときに三角形の山形パネル２２６の全体と基本的に係合する。図７を参照すれば、またカートンが完全に形成される（すなわち、側部シールされ、また底部を折り曲げられてシールされる）以外の頂部パネルの事前折り曲げ時を認識すれば、三角形の山形側部パネル２２６の内方へ向かう枢動は頂部の小さいパネル２２８ならびに短い頂壁パネル１２０も内方へ押圧する。従って、頂部パネル事前折り曲げ作用は上側パネル２２４ａ〜２２４ｅの折り曲げ線のすべての事前折り曲げすなわち「ブレーキング」を行い、これによりその後の頂部の折り曲げおよびシール作業を容易にする。
【００３５】
各フラップ３８は隆起部分５６をさらに備えている。隆起部分５６は山形側部パネル／垂直側部パネル連結部１３０の上方に直ぐ隣接した三角形の山形パネル２２６と係合する形状とされる。この新規な延長パネル形状は、充填およびシール作業後に山形パネル１１８，１２０，１３２のための的確で明瞭な個々の折り曲げ線１３０を積極的に、すなわち深く、事前折り曲げすることを必要とする。
【００３６】
マンドレル・ヘッド４６，４８はアーム／マンドレル・キャリッジ５４が下方へ移動するときにカートンの内部に位置される。マンドレル・ヘッド４６，４８は山形側部パネル／垂直側部パネル連結部１３０に隣接してカートン１１０の内部に位置される。マンドレル・ヘッド４６，４８は、フラップ３８がカートンに接触して、パネルまたは壁部のいずれかの望ましくない位置よりも、折り目（例えば折り目１３０）に沿ってその材料の「ブレーキング」を行うときにカートンの支持を形成する。
【００３７】
上述したように、横方向および軸線方向の連結部材３６，４０によってフラップ３８はアーム・ロッドに取り付けられる。これらの連結部材はロッド３４の回転軸線Ａ１，Ａ２からフラップ３８を隔て、これにより符号５８で示されるように偏倚すなわちオフセットを形成する。フラップ３８がカートン１１０との係合を解除されて引き戻されるとき、すなわち上方へ回転されるとき、カートンとの干渉またはカートン・パネルの不用意な壊れを生じることなくアーム２４，２６／マンドレル４４組立体をカートン１１０上へと下方へ移動させる（すなわちキャリッジ５４を下方へ移動させる）ための十分な空間をオフセット５８は形成する。
【００３８】
周知の頂部事前折り曲げ装置の構造は、個々の明瞭な折り曲げ線の形成を保証するためのこの改善された折り曲げ動作を与えることのできないことが観察された。特に、図６および図７に符号２３０で全体的に示すように、延長パネル１１８、前壁１１４、垂直側壁１１２および山形側部パネル２２６（１３２）の交差部に凹部の形成されることが見い出された。そのために、フラップ３８の面６０から外方へ突出するフラップ隆起部分５６が事前折り曲げの深さまたは角度を大きくして、山形折り曲げ線１３０の位置に一層明瞭な個々の折り曲げ線の形成を保証するように、また望ましくない凹部の形成を防止するようにできることが見い出された。
【００３９】
最新の実施例では、隆起部分５６は平坦な隆起面６２によって形成され、この隆起面は一般にフラップ３８の面６０に平行とされることができる。各々の隆起部分５６の後縁６２はフラップ３８の後縁６４の補完形を成す。隆起部分５６はフラップ３８の一部分に沿って後縁６４から前方へ延在する。この説明のためにフラップ３８の後縁６４は延長山形パネルに隣接した部分とされる。
【００４０】
図４ａおよび図４ｂでアーム２４，３０を考えて分かるように、アーム２４，３０のピン３４はそれぞれのフラップ３８の反対側から延在しているが、フラップ３８の面６０の隆起部分５６の位置とフラップ３８の配向は同じである。当業者に理解されるように、本明細書のようにカートンがそれぞれ他のカートンと同じ配向で処理される（すなわちすべてのカートンが同じ方向へ向いている）場合、および本明細書のように複数の事前折り曲げ装置１８が配置され、それらがカートン工程経路３２の反対両側に取り付けられている場合には、この構造が必要である。
【００４１】
前述から、本発明の新規な概念の精神および範囲から逸脱せずに多数の変更および変形を行えることが流出されるであろう。図示した特定の実施例に限定することを意図しておらず、推測されるべきでないと理解しなければならない。本明細書は請求項の記載によってその範囲内に包含されるそれらのすべての変更をカバーすることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本に従って改善された頂部事前折り曲げ装置を備えた典型的な成形、充填およびシールを行う包装機械の斜視図である。
【図２】改善された頂部事前折り曲げ装置の部分的な斜視図である。
【図３】１組の事前折り曲げ装置のフラップおよび組み合うマンドレルの拡大図であって、フラップは最初のカートン係合位置の僅かに内方に移動されている拡大図である。
【図４】ａおよびｂは事前折り曲げ装置のフラップおよびそれらの回転取り付けアームの平面図であり、ｃはその端面図である。
【図５】ａおよびｂは延長した頂部パネルによる山形頂部を有するカートンの典型的な実施例の側面図である。
【図６】図５ａの典型的なカートンの頂部の斜視図である。
【図７】図５ａのカートン用のカートン素材の平面図である。
【図８】カートン素材に対する事前折り曲げ装置のフラップの作動状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 包装機械
１６ 底部成形シール・ステーション
１８ 事前折り曲げ装置
２０ 殺菌ステーション
２２ 充填ステーション
２４，２６，２８，３０ アーム
３２ カートン移動経路
３４ ロッドまたはピン
３６ 横方向延長部材
３８ フラップ
４２ 円弧状の移動路
４４ マンドレル
４６，４８ マンドレル・ヘッド
５０ 折り曲げ縁
５２ リンケージ
５４ キャリッジ
５６ 隆起部分
５８ オフセット
６０ 面
６２，６４ 後縁
１１０，３１０ カートン
１１２ 側壁
１１４ 前壁
１１６ 後壁
１１８ 延長パネル
１２０ 短い頂部パネル
１２２ 頂部フィン
１２４，１２６ 縁
１２８ 内側山形部分
１３０ 折り曲げ線
２１０ カートン素材
２１２，２１４，２１６，２１８ パネル
２２０，２２２ 折り曲げ線すなわち折り目
２２４ａ〜２２４ｅ 頂部パネル
２２６ 山形パネル
２２８ 小さい頂部パネル
２３２ 折り目
３１２ 延長頂部パネル
３１４ 前壁
３１６ フィン
３１８ 後壁
３２０ 蓋装置
３２２ 縁
３２４ 垂直側部パネル

Claims (6)

1. 包装機械が工程経路を形成し、包装機械に沿って充填ステーションの前に頂部の事前折り曲げ装置が配置されており、山形頂部を有するカートンはシール底部と、２つの垂直側部パネルと、２つの山形側部パネルとを含み、各々の山形側部パネルはそれぞれ１つの垂直側部パネルと連続されて１対の山形側部パネル／垂直側部パネル連結部を形成し、山形側部パネル／垂直側部パネル連結部はシール底部に対して或る角度を与えられて成る山形頂部を有するカートンを成形、充填およびシールする包装機械のための頂部の事前折り曲げ装置であって、
   工程経路に沿って配置され、カートンが工程経路に沿って移動するときにカートンの上方位置およびカートンの内部位置の間を移動可能なマンドレルと、
   マンドレルの反対両側に１つずつ工程経路を横断する方向に配置され、各々がフラップを含むと共にマンドレルに向かう方向および離れる方向に軸線のまわりで枢動し、各フラップはその表面から突出した隆起部分を有している一対の間隔を隔てた枢動アームとを含み、
   山形側部パネルを内側へ向けてマンドレル上へ折り畳むために前記アームが枢動して前記フラップを山形側部パネルに接触させ、またフラップの隆起部分は、山形側部パネル／垂直側部パネル連結部の上方で該連結部に隣接して山形側部パネルと接触する形状になっている頂部の事前折り曲げ装置。
2. 前記フラップが全体的に三角形の形状をしている請求項１に記載された頂部の事前折り曲げ装置。
3. 前記枢動アーム軸線は水平に対して或る角度を有して配置されている請求項１に記載された頂部の事前折り曲げ装置。
4. 前記マンドレルが一対のヘッド部分を有し、それらヘッド部分のそれぞれが折り曲げ線を形成しており、また前記折り曲げ線はそれぞれの前記枢動アーム軸線に平行である請求項１に記載された頂部の事前折り曲げ装置。
5. 包装機械が第１対および第２対の枢動アームを含んでおり、また第１対および第２対の枢動アームは工程経路の反対両側に配置されている請求項１に記載された頂部の事前折り曲げ装置。
6. 枢動アームおよびマンドレルは一体的に移動してカートンと係合および係合解除するように１つの往復移動するキャリッジに担持されている請求項１に記載された頂部の事前折り曲げ装置。

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