JP5073827B2 - 後端物品押し込みアセンブリ付カートン梱包機 - Google Patents

Description

本開示内容は、概して、ビンや缶等の物品を厚紙やボール紙のカートンへ梱包するための、連続動作の梱包機に関する。より詳細には、本開示内容は、いわゆる「クリーンアウト」システムと呼ばれ、梱包機械による梱包製造連の最後の数個の又は後端のいくつかの物品を確実に搬送して、これら後端の物品が適切に梱包されて無駄を生じさせないようにする方法に関するものである。

２００７年９月２７日付申請の米国仮特許出願６０／９９５，５６２号に対する優先権をここに主張し、本仮特許出願における全ての開示内容は、ここに参照されることで緩用される。

食品や飲料の缶やビン等の物品を所望された寸法と配置の群に整え、且つこれらの物品の群を厚紙やボール紙のカートンに位置付ける物品の梱包機はよく知られている。梱包機の型においては、他の場所で連続的に毎分数百のカートンの割合で物品の群がカートンに梱包可能とされている間、梱包の作動が同時に行われる。例えば、梱包機が毎分２００から３００のカートン及びそれ以上の生産の割合で作動することは一般的ではない。梱包機は、装置の型や使用されるカートンの種類にほぼ依存して梱包されるように物品を群化するため、多様な技術を利用している。例えば、装置は通常カートンブランクからスリーブを形成し、物品を群化し、そして後に各端部で閉じられるようにされた開かれたスリーブに物品の各群を押し又は滑らせることにより、物品をスリーブタイプのカートンに配置する。他の装置は、バスケットタイプのカートンへ物品群を配置し、そしてその後、梱包の作業を完了させるため、ボトムサイドに沿ってカートンを閉じることもできる。更に他の装置では、群状に物品を配置し、そしてその後、完全なパッケージを形成するため、各物品の群に厚紙のカートンブランクを巻き付けることもできる。これらの巻付きタイプのカートンは、カートンの反対側の端部に係止用構成部の形成を協働させる機能を含むことができ、当該係止用構成部は、物品の各群の周りで巻付きタイプのカートンを一体に保持している。接着又は他の化学作用は、それのみ又はタブやスロット等の機械的なカートンの係止用機能部を伴うどちらか一方により、カートンの表面とその他一方の表面とを結びつけるために使用されることが可能である。

全てではないが、大部分のタイプのカートン梱包機の重要な機能は、多数の物品、カートンブランク、形成されたカートン、及び最終的に梱包されたカートンを装置内で搬送するコンベアシステムの使用である。一般的なタイプの物品コンベアシステムは、物品を支持し且つ下流にこれらを搬送するプラスチック又はゴムの循環ベルトタイプコンベアを含む。他のコンベアシステムは、デッドプレートとして知られたステンレス鋼板により両側を保護された物品レーンに位置付けられた移動押圧ベルトを含むこともできる。当該押圧ベルトは物品の両側に接触し、そしてデッドプレートを横切り、装置の下流位置まで物品に下流方向の力を印加する。梱包作業の次ステップに向けて物品の間隔を計測するため、物品が搬送される際に、梱包機のコンベアシステムは物品と接触する突起部や歯を伴うチェーンを含むことができる。コンベアシステムは、また、物品と接触するチェーンやベルトで駆動される楔型の機械式のパドルを有し、従って、大きな群から所望される物品の個数を選抜し又は「選び出し」、そして次のワークステーションへ向けこれらを下流に搬送することもできる。

作業スピードが物品の梱包機の最も重要な特性であるため、これ等の装置は、一定の機能を同時に実行し且つ他の機能と同期するように設計されている、そのため、装置の作動は可能な限り連続的となり、よってゆえに、「連続運転」梱包機と呼ばれる。しかし、連続運転梱包機の型によっては、通常運転中であっても、梱包機が、物品の再配置や除去、構成要素の転換の実施、又は他の機能の実施のため、時に停止されなくてはならない。しかし、装置の停止は、装置の生産性やアウトプットに対し深刻で不利な影響を及ぼす、従って、装置の停止時間、又は製造連の間に装置の停止を必要とする一定の機能を出来る限り減らすことは有効である。装置の停止及び手動による装置への介在を慣例的に引き起こす作業は、クリーンアウトの実施、またもしくは製造連の最後の数個の後端の物品を対処することであり、以下でより詳しく述べるが、これは、装置を通しての円滑な搬送がなされない。

梱包作業は、上流端部から下流端部まで予め設定された速度の割合により、装置中の移動経路に沿って物品が梱包されるように、物品の予想される動きを考慮されながら設計される。一列の製造連により梱包される数千又は数万個の多量の物品は、自動又は手動により製造の入口テーブルに供給される。このテーブルは、大きな群の物品を装置のワークステーションへ向け搬送するアクティブコンベアの形態をとることができる。代替的に当該テーブルは、「デッドプレート」と一般的に言われ、例えば研磨済ステンレス鋼やプラスチックの大きく滑らかな板の形態をとることもでき、これは、物品の下流への移動に対し、板自体が力を与えることはないためである。どちらのケースにおいても、テーブルは、必要であれば、例えば１０から２０フィートの幅となり、例えば２０フィートの長さとなることもできる。多くの、概して、乱雑状態な物品をテーブル上で集め、テーブルの幅を横切る物品の数を減らすため、テーブルが梱包機に近づくにつれ、テーブルは典型的に先細り形状となり幅が狭められている。場所によっては、更に下流の鋼や堅いプラスチックの直立したガイドレールが、整列された製品の送り込みレーンの所望の数まで物品を集め、例えば、２つに分離され並列状態の物品の送り込みレーン等である。

多くのタイプの送り込みシステムは、物品は、梱包機のワークステーションまでの全行程で物品を支持しているコンベアベルトによって装置へ搬送される。物品が、例えば2つに分離されたレーンへ分けられる際、コンベアは、物品の、例えば一般的な１２オンスの飲料缶の全幅よりも僅かに幅広になる。

使用される梱包機の型に依存し、装置は、物品が確実な搬送機構を有さない多様なゾーン又は下流の物品の移動経路に沿った区間を含むことができる。これらのゾーンは、時に「デッドゾーン」や「デッドプレート」と呼ばれる。あるタイプの連続運動梱包機が、梱包作業が行われている装置のステーションの間に位置する２つ以上のデッドゾーンを含むことは、特別なことではない。これ等の梱包機の一つが、ジョージア州マリエッタのグラフィック・パッケージング・インターナショナル・インクによりMarksman（登録商標）のブランド名で、多様なモデルにより製造され販売されている。Marksman（登録商標）の装置は「巻付きタイプ梱包機」として市場で知られている。巻付きタイプ梱包機は、物品（例えば、飲料缶）を取り入れ、集め、そして選択された数の一列の配列の隣接した送り込みレーンに、例えば2つに分離されたレーンに物品を分離し、そして送り込みレーンに沿って梱包作業が行われる多様なワークゾーンの中で物品を搬送する。ワークゾーンの中では、物品は、例えば押圧ベルトやコンベアベルトにより計測されることもでき、それにより、当該物品が次のワークゾーンへ入るに際し、正しく位置付けをされる。他のワークゾーンにおいては、カートンブランクは物品の群の上側と周囲に置かれ、当該カートンブランクにより物品の当該群を「巻く」こともでき、そして確実に１つとなった群の物品として保持することもできる。他のワークゾーンにおいては、作動中の押圧ベルトは、装置から搬出させるために梱包エリアから下流へ当該巻かれた物品の群を移動させるように、巻かれた物品の群の面に係合することもできる。

Marksman（登録商標）ブランドや他の梱包機では、物品が確実に搬送されない一定のワークゾーン又はステーションの間、またもしくはこれらに関連する他の場所で存在するデッドゾーンが典型的にある。例えば、受け入れコンベアと計測ベルト間の物品レーンの下に、デットゾーンやデッドプレートがありうる。他のデッドゾーンは、巻付きステーションの領域で、計測ベルトの下流に存在しうる。別のデッドゾーンは、物品が装置を通じて一列の配列のレーンを移動する場合、物品の移動経路に沿って存在する可能性がある。装置と多様なワークゾーンを通して移動する物品の一様な流れがある場合に限り、物品は背後にある上流側の物品によりデッドゾーンを越えて押し込まれ、経路に沿って確実に搬送されている。しかし、物品の最終又は後端の群が装置のワークゾーンに近づいた際の製造連の終了時には、残っている物品をワークステーションの間のデッドゾーンを越えて押し込むような物品が上流側に無い。結果として、物品の行き詰まりや立ち往生が1つ以上のデッドゾーン内で発生することもあり、装置の梱包機能を妨害することになる。

これらの環境下では、可能であれば、装置オペレーターは、単純に梱包機を停止させ、製造連の数個の物品を装置から取り除き、そしてこれらを廃棄し、もしくは他の製造連で使用する。その他のオペレーターは、この様な生産の「無駄」を作ることを好まず、そのため、装置を通じて製造連の最終列の物品の梱包を可能とするように、これらを押し込むためのシステムを活用する。典型的に、梱包機は、オペレーターによって停止され、もしくは作動を止められ、そして「クリーンアウトモード」にされる。クリーンアウトモードでは、物品の列の最終が送り込みコンベアの下流端に隣接し配置されたセンサを通過した際、装置は、概して、典型的に認識された「クリーンアウト始動ポイント」へ移る。その後、送り込みコンベアの特定の場所において、装置のオペレーターは手によって、例えば飲料缶などの物品の若干数を抜き取る。送り込みコンベア上に残る物品が、製造連において最終のカートンやカートン群に完全に詰め込むために必要とされる適切な数量とするため、残りの物品数は十分な数とされる。

物品の列に物品の適切な数量が残され、オペレーターは、「フォロアスラグ」又は追跡物体として言及される特別に設計された装置を手動で送り込みコンベア上に置く。追跡物体は、いかようにも適した構造にすることができるが、典型的には、細長いナイロンのブロック等の合成材料から作成され、物品（例えば、缶やビン）と同じ側面端部のプロファイルを有する梱包済の物品幅とほぼ同じ寸法にされる。追跡物体は、後方端部セクションに沿って重くされ、そして前方端部セクションに沿って軽くされることもできる。その後オペレーターは、物品の列の最終の物品（缶）と追跡物体との間に、若干のダミー缶を装置のレーンに置くことができる。追跡物体は、送り込みコンベア上を伸張することに対し十分な長さとされ、これによりコンベアが前方へ移動する際、追跡物体はコンベアにより確実に搬送され、そしてダミー缶を下流方向へ向かって、例えば装置がMarksman（登録商標）の梱包機であれば、計測ベルトのステーションまで押す。次にダミー缶は、下流方向へ計測ステーション等のワークステーション等を通過し、そして連続するワークステーションの内部まで、物品をダミー缶の正面で押し込み、連続するワークステーションがMarksman（登録商標）であれば、巻付きステーション他となる。その後、装置は適切なカートン数を循環させるように作動され、適切な時間にカートンの供給を停止させる、これにより最後のカートンに対する追跡物体の投入を同期させる。この時点で、追跡物体とその同期しているカートンが、圧縮ベルトが設置されたある地点に到達した際、装置は動きを停止する。その後、装置は作動を止められる。

この時点で、装置のオペレーターは装置の作業コンポーネントを囲むガードキャビネットを開け、そして追跡物体を取り除く。その後、オペレーターは装置を「クリーンアウトモード」にて再始動をし、全てのカートンが積まれ且つ装置が停止するまで、装置は適切な数のカートンを循環させる。その後、オペレーターは案内扉を開き、ダミー缶を含んだカートンを取り除く、当該ダミー缶はクリーンアウトモードの間にその物自体が梱包されたものである。従って、装置を通じ生産運転の後端部物品を梱包するために、オペレーターのかなりの努力と時間が必要であることが認められる。このプロセスでは、作動が有効である間に装置を中断してしまう、ゆえに装置の運転中断時間の要因となり、また生産性もしくは単位時間毎のカートン数に対し影響を与える。

従って、製造連の全物品がオペレーターによる介在や装置の中断時間無しに梱包させるために、梱包機の様々なワーキングステーションや関連したデッドゾーンを横切ることを通して、製造連の最終もしくは後端の物品群の移動の自動化をする必要性が存在する。より一般的には、梱包機の中や、正に多数の物品が装置のワークゾーンに搬送されている他のタイプの生産装置の中で、製造連の後端の物品を押し込むための方法や装置について必要性が存在する。本発明は、このような方法や装置の提供に主として係るものである。

簡潔に述べると、直線方向において物品や物品の一群を押し込むことにより物品を搬送するための装置及び方法が開示されている。当該装置や方法は、上流地点から下流地点までの移動経路に沿って物品や作業ピースが移動する製造又は梱包運転における使用に対し良く適している。これは、限定するものではないが、缶又はビンの様な食品又は飲料の容器を、例えば厚紙やボール紙で作られたカートンに配置するために使われる連続作動梱包機等の物品梱包機を含む。また開示内容は、未使用時における、物品搬送装置を収容する方法や装置にも関連する。

当該装置は、Marksman（登録商標）の包装機械に関連させて装着され作動する好適な実施例との関連で記載されているが、本発明の装置は、Marksman（登録商標）の包装機械や他の特定の梱包機のみと共に限定的に使用されることを意図するものではない。Marksman（登録商標）の梱包機は、その上流端部において、２つに分離された並列するレーンに物品（例：飲料缶）を分配する直立したレーンの案内部を有する送り込みレーンコンベアを備える。記載された実施例においては、本開示による装置は、梱包機のワークステーションの方向に、またワークステーション内に、製造連の後端の物品を各レーンにおいて下流方向へ押すために各送り込みレーンに隣接して配置される。１つのレーンに関連した１つの装置がここで詳細に述べられているが、他のレーンに関連する装置は第１の装置と鏡像であり作動上同様であることが理解されるであろう。

当該装置は、押し込みチェーンを備え、該押し込みチェーンは、一方向への曲げは可能であるが、他の方向へはチェーンの直線形態を超えて曲げが可能ではなく、例えば、押し込みチェーンは「そり返り」をしない。押し込みチェーンは、通常は、巻取りディスクやマガジン上で、その曲げ可能な方向に巻き回されることによって、関連するレーンに隣接してコンパクトな形態で収容されている。この収容形態においては、押し込みチェーンの自由端部は、初めは、上流方向において巻取りマガジンから駆動スプロケットの周囲に伸張して、且つその生産レーンに隣接して終端している。押し込みブロックは押し込みチェーンの端部に取り付けられており、そして、関連するレーンの下流方向に向いている。押し込みブロックは、レーンに沿って搬送される物品（例：飲料缶）の幅とほぼ同幅であり、また、押し込みブロックは、細長い形状とされていて、レーンの分離プレートの間でレーンに沿って移動する際に、レーン内でその配置方向を維持するように構成されている。

開口部が、押し込みブロックの前のレーンの側部プレートに形成されていて、そして押し込みブロックと押し込みチェーンが開口部を通ってレーン内へ入ることが可能な大きさとされている。装置の通常のオペレーションにおいては、開口部は開き戸（ゲート）により閉じられていて、装置コントローラーにより制御される空気圧シリンダーにより、開き戸は適当な時間をもって開放されて、押し込みブロック及び押し込みチェーンが開口部を通ってレーン内へ入ることを可能にしている。これは、製造連の最後のいくつかの終端の物品がレーン内に存在して機械のワーキングステーションへ近づいていくという製造連の終わりの部分で通常起こる。この時点においては、オペレーターは装置を少しの間停止し、そして、製造連の最後の部分において完全な容器の群を構成しない「余分な」缶を取り除くこともできる。その後、装置はクリーンアウトモードにおいて、その運転の続行を指示される。ゲート（扉）が開けられ、且つ駆動スプロケットが回転され、押し込みチェーンと押し込みブロックを、開口部を通過させレーン上の最終の物品の背後でレーン内に伸張させる。

駆動スプロケットが回転を続けている際、チェーンにより押されている押し込みブロックは製造連の最終の物品の背後に置かれ、その物品と係合する。押し込みチェーンはそり返りをしないため、それがレーンに入り且つ押し込みブロックをレーン内で下流方向に押し込む際、それは直線的な比較的剛性のある形態を呈する。物品がレーンに沿って通常搬送される速度よりも僅かに速い速度で押し込みブロックをレーンに沿って移動させるように、駆動スプロケットは滑りクラッチを介して電気モーターにより駆動される。押し込みブロックがレーンに入り、製造連の最終の物品と係合すると、滑りクラッチは予め選択された滑り摩擦により僅かに滑りを始める。後端の物品群を装置のワークステーションに押し込み、全ての物品をステーションからステーションへ（例：計量ステーションから包装ステーション等へ）移動させるように特に関連するデッドゾーンを越えて押し込むのに十分な所定の一定の力で押し込みブロックが最終の物品を押すように、滑り摩擦は選択される。

磁石が押し込みブロックに埋め込まれていて、押し込みブロックが磁気的に互いに引き付けられる。レーンの中央分離プレートと側部プレートが装置のワークステーションの上流側（例えば、包装ステーション）で終端している場合に、２つの押し込みブロックは互いに係合し、そして磁気的に互いを引き付ける。これは押し込みブロックを一緒に且つ適切な位置に保持し、押し込みブロックが一緒になってこれらの前方で物品を押しながらワークステーション内を移動する。押し込みブロックを互いに磁気的に保持されていることは、押し込みチェーンの曲がりや、他に生じる可能性のあるような捩りを防ぐことにもなる。

製造連の最後の物品が梱包されるまで、押し込みブロックは、梱包機のワークステーションに、そして関連するデッドゾーンを横切って最後の数個の物品を押し続ける。その後、駆動スプロケットが逆方向へ駆動され、これは、押し込みブロックがそのレーンから分離プレートの開口部を通って引き込まれるまで、レーンを通じ押し込みチェーンと押し込むブロックを上流へ引き込む。これが生じる際に、押し込みチェーンは、巻取りマガジン上でその収容位置までチェーン自体に漸次巻き回される。この点において、巻取り装置のマガジンは、好適には、駆動スプロケットを駆動する同じ駆動モーターにより駆動され、巻取りマガジン上へチェーンが巻き回るのを助力している。押し込みチェーンと押し込みブロックが完全に引き込まれた際、側面パネル上にある開口部をゲートが覆って閉じ、そしてレーンは次の製造連のために準備される。

このように、改善された方法や装置は、梱包機を通じ製造連の最後の数個の後端の物品の自動的な搬送を行うことに関して開示されている。梱包機の運転停止、又はフォロアスラグやダミー缶等の補助的なアイテムを手動で製造連の最終の物品の後へ置くなどの必要性無しに、当該装置は自動的に稼動する。その後の梱包済みのダミー缶を手動で回収する必要性も省かれ、且つ当該製造連後に続く次の製造連の準備のために、当該装置は自動的に引き込みが行われ、自身を収容する。添付の図面と共に以下の詳細な記述内容により、これらの且つ他の目的、及び開示された方法や装置の特徴並びに利点がより明白になるであろう。

本発明の好適な形態の主要態様である、後端物品押し込みアセンブリを組み込んだ梱包機の一部の斜視図 図１に示す押し込みアセンブリの立面図であり、アセンブリの駆動モーター、駆動スプロケット、及び滑りクラッチを示す 収容形態における押し込みアセンブリを備えた後端物品押し込みアセンブリを備えた梱包機一部の上側平面図であり、２つの並列したレーンにおいて製造連の最後の物品（本図では缶）が下流方向に移動している。 押し込みアセンブリが起動してその押し込みチェーンと押し込みブロックをレーンに伸張させて、該レーン沿って後端の物品を梱包機のワークステーション方向へ押している後端物品押し込みアセンブリを備えた梱包機一部の上側平面図

より詳細に図面の形態を参照することにより、いくつかの図示に渡り、同様な部材を同様な参照番号で特定しており、図１は、本発明の概念を好的な形態で具現化した、後端物品押し込みアセンブリが示されている。他の取り付け構造を採用することも可能であるが、アセンブリ１１は、物品送り込みコンベアの直立した側部プレート１３に、ブラケット２２により取り付けられているのが分かる。例示された実施例における送り込みコンベアは、直立した側部プレート１３並びに１７及び中央分離プレート１４により画成された２つの物品レーン１２及び１６を備える。レーンは、飲料缶１８を受け入れ、そして、梱包機例えば上記で述べたMarksman（登録商標）の梱包機のような梱包機のワークステーションに向けて下流方向１５に搬送するように寸法決めされている。しかし、本発明は、特定の梱包機に限定されるものではなく、また、正に、飲料缶の梱包に対し限定されるものではなく、物品がワークステーションへ向かう経路に沿って運ばれるいかなる製造作業に対しても適用可能であることが理解される。

例示された実施例において、飲料缶１８は、２つの並列したレーン１２及び１６に収容され、そして飲料缶が載る送り込みコンベアベルト７２（図３）により、レーンに沿って下流方向１５へ飲料缶１８は搬送される。第２の後端物品押し込みアセンブリ１９は、第２のレーン１６に隣接して取り付けられ、鏡像の態様であることを除いて、第１の物品押し込みアセンブリ１１と同一の機能を有している。従って、図１にアセンブリ１１のみに関して詳細に記載されているが、かかる記載は押し込みアセンブリ１９にも同様に適用されるものである。第２の押し込みアセンブリ１９は、図２に示され、以下に説明されており、そしてそのような説明は図１の押し込みアセンブリ１１にも同様に適用される。

後端物品押し込みアセンブリ１１は、トッププレート２３及びトッププレート２３の真下に配置された駆動ハウジング２４を有する金属架台２１を備える。巻取りディスク又は巻取りマガジン２６は、中央ハブ２７から外向きに突き出ているディスク状円盤２８（図４）を有する。中央ハブ２７は鉛直駆動軸２９の端部に取り付けられていて、該鉛直駆動軸２９はトッププレート２３を通して下方端部まで鉛直方向に延在しており、該下方端部は、駆動ハウジング２４の底部上のベアリングブロック３２内で回転可能に軸支されている。第２のベアリングブロック（図１では不図示）はトッププレートに固定され、鉛直駆動軸２９が第２ベアリングブロック内で回転可能に軸支されている。ゆえに、巻取りマガジン２６は架台２１へ回転可能に取り付けられていて、その軸を中心としてほぼ水平面上において回転することができる。

駆動スプロケット３６は巻取りマガジン２６に近接して配置されている。駆動スプロケット３６には、周縁歯３７が形成されていて、また、鉛直シャフトの端部に取り付けられており、該鉛直シャフトは、トッププレート２３を通ってベアリングブロック４１内で回転可能に軸支されている底端部まで下方向に延在している。駆動軸３８は、トッププレート２３に固定された第２ベアリングブロック内においても回転可能に軸支されているが、この第２ベアリングブロックは図１では見ることができない。ゆえに、巻取りマガジン２６の様に、駆動スプロケット３６は架台２１に回転可能に取り付けられ、巻取りマガジンが回転する平面とほぼ平行な水平面においてその軸を中心として回転することができる。

スプロケット３３は、駆動ハウジング２４内で巻取りマガジン２６の鉛直駆動軸２９に取り付けられている。同様に、スプロケット４２は、駆動ハウジング２４内で駆動スプロケット３６の鉛直駆動軸３８に取り付けられている。駆動モーターアセンブリ４３は駆動ハウジング２４内に取り付けられ、且つモータースプロケット６８を有する（図２）。スプロケット３３、４２及び６８は全てが駆動ハウジング内で実質的に同一平面上にあるように位置決めされている。駆動チェーン４４がスプロケット３３、４２及び６８の周りに延在しており、モーターアセンブリ４３が起動されることにより、チェーン４４が駆動して巻取りマガジン２６と駆動スプロケット３６の両方を同一回転方向に回転させる。以下に詳細に述べられている目的のために、巻取りマガジン２６と駆動スプロケット３６とを予め選択された異なる回転スピードで互いにそれぞれ回転させるようにスプロケット３３と４２の相対直径が選択されている。

押し込みチェーン４７が巻取りマガジン２６上で渦巻状に巻かれているそのしまい込まれた収容位置で示されている。押し込みチェーン４７は、巻取りマガジンの中央ハブ２７に取り付けられた基端部４８、及び末端部４９を有する。押し込みチェーンは巻取りマガジンのディスク状円盤２８上に載置されている。ガイドレール５２は、巻取りマガジン２６の周囲に延在し、そしてその周囲の外側から接線方向に突き出ており、以下で詳細に述べるように、運転中に巻かれ、また巻き解かれる際に押し込みチェーン４７をレール内に閉じ込め且つ案内することを助成している。チェーン４７の末端部は巻取りマガジン２６から梱包機の概して下流方向に延在し、そして駆動スプロケット３６の歯３７の周囲に延在し係合している。押し込みチェーン４７の末端部４９は、概して、梱包機の下流方向においてレーン１２の直立した側部プレート１３に向けて位置付けられている。押し込みブロック５１が押し込みチェーン４７の末端部４９に取り付けられていて、そして、レーン１２の直立した側部プレート１３の向きにほぼ配置されている。押し込みブロック５１は、ナイロン等の低摩擦の高分子材料から、又は梱包機の多様な表面で比較的自由に滑ることが可能である限り、その他の適切な材料から形成することができる。

図１に示されている押し込みチェーン４７は、巻取りマガジン２６にしまい込まれて完全に巻取りされている収容位置で示されており、また、押し込みブロック５１は、押し込みブロックのプラットフォーム５４上において引き込み位置で静止している。多量の飲料缶１８が梱包機の上流の受入れテーブルからレーン１２及び１６に沿って、例えば、計測ステーション及び包装ステーション等の梱包機の下流のワークステーションに向けて搬送されている梱包製造連において、押し込みチェーン４７及び押し込みブロック５１は通常、この収容位置に配置される。

押し込みブロックのプラットフォーム５４の末端部において、直立した側部プレート１３に開口部６１が形成されている。開き戸６２は通常、梱包機の運転中では開口部６１を閉じていて、詰まりの可能性の原因となる、直立した側部プレートの不連続部を無くしている。空気圧、又は油圧シリンダー６３が開き戸６２に接続され、そして選択的に起動されて、図１に示される伸ばされた位置に動かしてゲートを閉め、又は図４に示めされるように引き込み位置に動かしてゲートを開放する。扉６２が開けられている際、側部プレート１３にある開口部６１が露出して、飲料缶をレーンに沿って下流方向へ押し込むため、駆動スプロケット３６の回転により、開口部を通してレーンに押し込みブロック５１及びチェーン４７を延在させることが可能となる。

押し込みチェーン４７は特別な「一方向へ曲がる」構造となっており、一方向に曲がることが可能で、図１に示されるようにそのような方向において押し込みチェーンはそれ自身に巻き回ることができ、チェーンの線形や直線形状を越えて逆方向へ曲がることが不可能であることを、それは意味する。ゆえに、巻き解かれて線状形態状に変形させられると、チェーン自体が線状形態を維持し、かなり剛的になる。ゆえに、押し込みチェーンがその末端部において物を押し出すためのロッドであるが如くそれは使用されることが可能である。この種の構造のチェーンは、産業や科学の機械や装置において電気的ケーブル群を含み、且つ電気的ケーブル群の経路を定めるケーブル経路として一般に使用される。これらのケーブルは、典型的には上述の望ましい特性を示し、そしてチェーンを伸縮させるため駆動スプロケット３６の歯３７により係合するリンクを有する。ロードアイランド州、イーストプロビデンスのイグス・コーポレーションから入手できるシリーズ１０ Ｅ２“ミニ”ニューの索道チェーンが、特に本発明の押し込みチェーンとしての使用に適していることが分かっている。しかし、適用上の特定の要件や条件の指定により、その他のチェーン形態やタイプも使用することもできる。

図２は、後端物品押し込みアセンブリの駆動ハウジング２４に関する側面の立面図である。図２は、物品コンベアレーン１６に隣接して取り付けられた、押し込みアセンブリ１９の駆動ハウジング２４に関する図であるが、押し込みアセンブリ１１の駆動ハウジングは、鏡像の態様ということを以外は、同一に構成され同一な機能を有する。駆動ハウジング２４の内部において、上端部が巻取りマガジン２６の中央ハブ２７に取り付けられている駆動軸２９がベアリングブロック３２（図１）に向けて下方向に延在し、そしてスプロケット３３が設けられている。同様に、例示の様に、駆動ハウジング内部において、上端部が駆動スプロケット３６に取り付けられている駆動軸３８は下方に伸びていてベアリングブロック４１（図１）の内で軸支されていて、そしてスプロケット４２が設けられている。駆動モーターアセンブリ４３は、ブラケット４５によって駆動ハウジング２４内に取り付けられていて、そして鉛直方向に設置されたモーター軸６７を有する逆回転可能かつ制御可能な電気モーター６６を含む。滑りクラッチ６９がモーター軸６７の末端部に取り付けられ、そしてスプロケット６８は滑りクラッチ６９に取り付けられ、且つ電気モーター６６の起動によって駆動される。

モーター６６の起動によって、滑りクラッチがスプロケット６８を駆動して、駆動チェーンを通じスプロケット３３及び４２を駆動する様に、滑りクラッチ６９は構成されている。滑りクラッチの特性により、軸の回転に対する所定の抵抗が発生すると、滑りクラッチ６９は所定のすべり摩擦で滑り始め、これにより、スプロケット３３及び４２に一定の回転力又はトルクを維持し、従って、駆動軸２９及び３８に一定の回転力又はトルクを維持する。これは、以下においてより詳細を述べるが、本発明において特有な自動的位置決めと、自動的押し込み力の機能を提供している。好ましい態様として、ニュージャージー州ウォルドウィックのマイヤー社から発売されているＲＯＢＡモデルの滑りクラッチが、良好な機能を有することが知られている、しかし、他の滑りクラッチや他の機構の使用もできる。

図1を再度参照すると、言及された駆動機構により、図１で例示されるように、一回転方向、例えば図１の反時計回りで駆動モーター６６を起動することにより、駆動スプロケット３６及び巻取りマガジン２６が反時計回りに回転することが分かる。これにより、押し込みチェーン４７が巻取りマガジン２６から巻き解かれ始めることととなり、そして同時に、駆動スプロケット３６の歯３７により梱包機の送り込みレーン１２へ向かって伸張していく。駆動スプロケット３６の回転によるチェーンの初期伸張時において、駆動スプロケット３６によりチェーンが伸張されるのと同じ比率でチェーンが巻取りマガジンから繰り出されるようにスプロケット３３及び４２の直径比が選択されている。巻取りマガジン２６からチェーンが連続して解かれる際に、巻取りマガジン２６と駆動スプロケット３６との間の回転比により、チェーンは巻き取りマガジンの周囲のガイドレールへ５２向かいガイドレールに沿って進む。この態様においては、チェーンが駆動スプロケット３６によって外方へ伸張されるのと同じ比率で、押し込みチェーン４７が常に巻取りマガジン２６から巻き解かれる。これは、また、押し込みアセンブリ１１内でチェーンが捩れること、もしくは縺れることを防いでいる。

図３及び図４は、製造連の物品の後端の群を梱包機のワークステーションに押し込む、本発明の後端物品押し込みアセンブリの作動を示している。梱包製造連の後端の物品、本ケースでは飲料缶１８が、２つの並置されたレーン１２及び１６内にて下流方向に搬送されていることが見られる。レーン１２及び１６は、直立した側部プレート１３並びに１７、及び分離プレート１４により形成され、そして画成される。缶が載置されるコンベアベルト７２は下流方向へ移動し、飲料缶が計量され群化され且つカートンへ梱包される梱包機のワークステーションへ飲料缶を搬送している。上記で述べた様に、ワークステーション内においては、飲料缶は、例えば対向する圧力ベルト等により整えられてワークステーション内で確実に搬送される。しかしながら、梱包機内におけるワークステーションと梱包機の他の場所との間では、典型的には、デッドゾーンを横切り次のステーションへ飲料缶を確実に搬送するための機構が無いデッドゾーンが存在する。通常、製造連においては、製造連の確実に搬送される上流側の飲料缶から受ける下流方向の力は、下流の飲料缶をそのようなデッドゾーンを横切って押していくのに十分である。しかしながら、製造連の端のところでは、図3で描かれている様に、レーン内の飲料缶の数が徐々に少なくなるため、かかる力は徐々に小さくなる。また、後端の缶の最後の物がワークステーションを通過する際、次のワークステーションへ缶を移動させるために搬送される上流側の缶は既に存在しない。

図３は、製造連の後端の物品がレーン１２及び１６内の所定の上流側位置に近づいていくことを示している。製造連中では、後端物品押し込みアセンブリ１１及び１９は通常の態様である収容された状態となっている。具体的には、アセンブリの押し込みチェーン４７は、巻取りマガジン２６上で完全に巻き回された状態になっている。押し出しチェーンの端部は巻取りマガジンから接線方向に出され、そして駆動スプロケット３６の周囲に延在して駆動スプロケット３６に係合する。押し込みチェーンの末端部に取り付けられた押し込みブロック５１は、押し込みブロックのプラットフォーム５４のこれらの収容位置に配置される。最終的に、空気圧シリンダー６３は伸張した形態となり、開き戸６２は閉じられて直立した側部プレート１３及び１７の開口部６１を覆っている（図１参照）。梱包機は、通常、製造連においては押し込みアセンブリ１１及び１９が収容された形態で運転が行われる。

製造連の端において、製造連の後端の飲料缶の最終部がレーン１２及び１６の所定の地点に到達した際、装置のオペレーターは、必要ならば、必要な数量の飲料缶を取り除いてその残りの飲料缶の数が各カートンへ梱包される缶の数量の倍数となることを確保するために、少しの間装置を停止することもできる。その後、梱包機をクリーンアウトモードにて再始動することができ、図４に例示されるように、後端物品押し込みアセンブリが起動され梱包機において後端の物品を押し込んでいく。

図4においては、梱包機のクリーンアウトモード運転中における、後端物品押し込みアセンブリの運転が例示されている。起動によって、装置のコントローラーにより操作される空気圧シリンダーは収縮され、扉６２を押し込みブロックのプラットフォーム５４の側部壁と整合する開口位置へ引く（図３）。これにより、送り込みライン１２及び１６の側部壁１３及び１７に開口部６１が現れる。駆動モーター６６（図２）が、その後、装置コントローラーにより起動され、図４の矢印の方向に駆動スプロケット３６、ハブ２７、及び巻取りマガジンの円盤２８を回転している。駆動スプロケット３６の歯３７は押し込みチェーン４７と係合し、押し込みチェーン及びこれらの押し込みブロックが、開口部６１を通して送り込みレーン１２及び１６の製造連の後端の飲料缶の背後に伸張する。同時に、駆動スプロケットが押し込みチェーンと押し込みブロックを送り込みレーンに向かい且つ沿っての伸張していくのと同じ比率で、回転している巻取りマガジンは押し込みチェーンを送出し、押し込みチェーンの捩れや縺れを防ぐ。この条件はスプロケット３３及び４２の直径比によって確保され、スプロケット３３及び４２（図１）の直径比は、上述したように、巻取りマガジンの外周部における回転速度と駆動スプロケット３６の外周部における回転速度とが同じになるように、予め定められる。ハブ２７に向かって、巻取りマガジンの回転速度が必然的に遅くなるため、図４に示される様に、押し込みチェーンが巻取りマガジンの周囲の軌道を取り且つ周囲から送出され、押し込みチェーンが伸張するに際の捩れや縺れを防ぐ。

送り込みレーン１２及び１６に沿って押し込みチェーン４７が伸張する際、各レーンにおいて押し込みブロック５１は後端の缶の最後の飲料缶の背後に至り、最後の飲料缶と係合する。押し込みブロックは、このように、梱包機のワークステーションに向けて下流方向に後端の飲料缶の押し込みを始める。重要なこととして、飲料缶が送り込みレーンに沿って梱包機のワークステーションへ通常移動する速度よりも僅かに速い速度で押し込みチェーン４７及びこれらの押し込みブロック５１が伸張するように、駆動モーター６６のスピード及びスプロケット３３、４２、並びに６８（図２）の直径が予め定められる。このように、押し込みブロックが後端の飲料缶を押す際に、滑りクラッチ６９を介して駆動モーター６６がスプロケット６８を駆動し、滑りクラッチ６９（図２）は連続的に所定の滑り摩擦で滑る。これは3つの利点をもたらす効果がある。第１に、缶と押し込みブロックが梱包機の多様なワークステーション中を移動する際、押し込みブロックが後端の缶の最後の缶との係合が維持されるように該缶とともに移動するように押し込みブロックは自動的に位置付けられる。第２に、押し込みブロックが後端の飲料缶を押す力が適切であって且つ装置内に後端の全て缶を押すのに十分であること、また、後端の全ての飲料缶の梱包を通しての力が一定に維持されることを、滑りクラッチによりもたらされる滑り摩擦が確実にする。第３に、押し込みブロックにより過剰な押し込み力で押して缶や他の物品に損傷を与えることはないことを、滑りクラッチにより確保される。

各押し込みブロックには、分離プレートに近接する側に磁石７１が埋め込まれている。押し込みブロックが押し込みレーンに沿って移動する際、典型的にはステンレス鋼で作られている分離プレートに通常これらの磁石が引き寄せられることはない。当該レーンにおいて、分離プレートと側部プレートにより、押し込みブロックは一並びで適切な配置に維持される。しかし、梱包機のワークステーションの上流側で分離プレートと側部プレートが終了している場合、押し込みブロックはワークステーション内に更に移動するように、押し込みブロックは互いに係合する。次いで、押し込みブロックの磁石７１は互いに引付けあって、これにより押し込みブロックが互いにしっかりと固定的に保持される。次に、押し込みブロックが後端の物品を梱包機内でワークステーションを通し、且つ関連するデッドゾーンを横切りながら押す際、これは押し込みブロックが適正に整合された状態を維持する。磁気的に結合した押し込みブロックによって、押し込みチェーンが移動経路の外側の方に方向が自由に変わってしまうように曲がってしまうことも防止されている。このように、押し込みチェーンはこれらの直線形態を装置内で保持して、一定の押し込み力を押し込みブロック及び後端の物品に供給している。

後端の全ての飲料缶が梱包機のワークステーション内を搬送され、且つカートン内に首尾よく梱包されると、押し込みチェーン及びブロックは停止し、梱包された物品の全てが装置から搬出されるまで、梱包機は運転を続ける。その後、装置のコントローラーは、押し込みアセンブリ１１及び１９のドライバーモーター６６に逆回転を指示する。押し込みブロックが送り込みレーンから開口部６１を通って出て、そして押し込みブロックのプラットフォーム５４の収縮位置に移動するまで、押し込みチェーン及び押し込みブロックはワークステーションから上流側に引き戻されて、送り込みレーンを後退していく。このプロセスが終了するまで、押し込みチェーンは、このプロセスの間、巻取りマガジン内で、その自身のまわりに緩く巻き回り、そこで巻取りマガジンの周囲の部分の動きによって巻き回された押し込みチェーンはコイル状態で緊密にされる。その後、空気圧シリンダーが伸張して引き扉を送り込みレーンの方向へ開口部を閉じる。そして梱包機の次の製造連の準備のため、後端物品押し込みアセンブリは再びその収容位置に置かれる。

本発明の最良の実施形態と考えられる好適な態様及び方法に基づいて本発明が説明されている。しかしながら、当業者は種々の代替、変更並びに変形を例示された実施例に対して本発明の範囲内において行うことができることは明らかである。例えば、一方向に曲げることが可能で他方向には実質的に曲げが不可能である押し込みチェーンが好適な押し込み構成部材として示されているが、等価な代替物として電気技術者のフィシュテープ等に類する半剛性要素も含むことができる。例示された巻取りマガジン以外の、押し込み要素や押し込みブロックを収容する手段は同等に用いることが可能である。駆動スプロケット以外の機構を用いて押し込み要素を伸張させることができ、また、例示されたモーター、スプロケット、及び滑りクラッチアセンブリ以外の多様な駆動機構へ代替することもできる。当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神並びに範囲から逸脱することなしに、これら並びに他の追加、削除、及び変更を行うことができる。

Claims (19)

1. 物品を群に分けて、群に分けられた物品をカートンに梱包するための梱包機であって、前記梱包機は、
   該梱包機のワークステーションへ向けて下流方向に延在する少なくとも1つの送り込みレーンであって、物品が該送り込みレーンに沿って移動をする際に物品が一列に配置される寸法とされている該送り込みレーンと、
   該送り込みレーンに沿って物品を連続的に移動させるために該送り込みレーンと協働するコンベアと、
   該送り込みレーンに隣接する後端物品押し込みアセンブリとを備え、
   該後端物品押し込みアセンブリは、細長く可撓性のある押し込み要素と、該細長く可撓性のある押し込み要素を該レーン内に且つ該レーンに沿って該レーン内の後端の物品の背後まで進めて、該後端の物品を該梱包機のワークステーションに向けて下流方向に押し込む駆動機構とを含む、梱包機。
2. 該押し込み要素がチェーンを備える、請求項１に記載の梱包機。
3. 該チェーンが一方向に曲がることが可能で、且つ逆方向においては該チェーンのほぼ直線状の形態を越えて実質的に曲がることが不可能である、請求項２に記載の梱包機。
4. 該チェーンは、該送り込みレーンへ向かい且つ該送り込みレーン通じて移動する自由端部を有し、該チェーンの該自由端部に取り付けられた押し込みブロックを更に備え、該チェーンが該レーンに伸張する際に、該押し込みブロックは、該送り込みレーン内で運ばれて、該送り込みレーンの後端の物品と係合するように構成されている、請求項３に記載の梱包機。
5. 前記後端部物品押し込みアセンブリが更に巻取りマガジンを備え、前記細長いチェーンは通常は該巻取りマガジン上でその曲がることが可能な方向において巻き回されていて、且つ該チェーンが該送り込みレーンに進むにつれ、該巻取りマガジンから連続的に解かれる、請求項４に記載の梱包機。
6. 該駆動機構は、該チェーンと係合する駆動スプロケットと、該駆動スプロケットに連結されているモーターとを含み、該モーターが一方向において起動すると、該駆動スプロケットを回転させて該チェーンと押し込みブロックを該送り込みレーンに及び該送り込みレーン沿って伸張させる、請求項５に記載の梱包機。
7. 該モーターが滑りクラッチを介して該駆動スプロケットに連結されている、請求項６に記載の梱包機。
8. 該モーターは、また、該巻取りマガジンに連結されていて、該駆動スプロケットが回転される際に、該巻取りマガジンを回転させる、請求項７に記載の梱包機。
9. 該モーターと該巻取りマガジンとの間の連結は、該駆動スプロケットと異なる回転速度で該巻取りマガジンを駆動させる、請求項８に記載の梱包機。
10. 移動経路に沿って物品を押すための押し込みアセンブリであって、該押し込みアセンブリは、
    該移動経路に隣接して配置された巻取りマガジンと、
    端部を有し、該巻取りマガジン上で少なくとも部分的に巻き回されている収容形態と、該移動経路に沿って伸張する伸張形態との間で連続的に移動可能である、可撓性のある押し込み部材とを備え、
    該可撓性のある押し込み部材がその収容形態とその伸張形態との間で連続的に移動する際に、該押し込み部材の端部が該移動経路に沿う物品と係合して物品を押す、押し込みアセンブリ。
11. 該可撓性のある押し込み部材がチェーンを備える、請求項１０に記載の押し込みアセンブリ。
12. 該チェーンは、該巻取りマガジン上に巻き回されるために一方向に曲がることが可能であり、該移動経路に沿って伸張して物品を押すためにほぼ直線の形態を越えて反対方向に実質的に曲がることが不可能である、請求項１１に記載の押し込みアセンブリ。
13. 該チェーンの該端部に取り付けられた押し込みブロックを更に備える、請求項１２に記載の押し込みアセンブリ。
14. 該チェーンをその収容形態から連続的にその伸張形態へ移動させる駆動機構を備える、請求項１２に記載の押し込みアセンブリ。
15. 該駆動機構は、該チェーンと係合する選択的に回転可能な駆動スプロケットを備える、請求項１４に記載の押し込みアセンブリ。
16. 該駆動機構は、該駆動スプロケットに連結されたモーターを備える、請求項１５に記載の押し込みアセンブリ。
17. 該モーターは、滑り継手を介して該駆動スプロケットに連結されている、請求項１６に記載の押し込みアセンブリ。
18. 該滑り継手は滑りクラッチである、請求項１７に記載の押し込みアセンブリ。
19. 物品が一列に配列されているレーンにおいて、上流端部から下流端部へ向かう移動方向において物品を搬送するように構成されている物品梱包機械において使用される後端部物品押し込み装置であって、該後端部物品押し込み装置は、
    細長い形状であって、基端部と末端部とを有する可撓性のある押し込み部と、
    前記押し込み部と係合し且つ第１及び第２の方向へ選択的に回転可能な駆動スプロケットと、
    前記駆動スプロケットと連結された駆動軸を有し、前記駆動スプロケットの回転を該第１又は該第２のいずれの方向にも選択的に回転制御可能なモーターと、
    前記駆動スプロケットに隣接する巻取りマガジンとを備え、
    該押し込み部は、該基端部で前記巻取りマガジンと接続されていて、
    前記駆動スプロケットが該第１の方向に回転する際は前記押し込み部が前記巻取りマガジンから解かれ、前記駆動スプロケットが該第２の方向に回転する際は前記押し込み部が前記巻取りマガジンへ巻き回るように、前記モーターの前記駆動軸が前記巻取りマガジンと接続されていて、前記駆動スプロケットの回転と同時に前記巻取りマガジンを回転させる、後端部物品押し込み装置。

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