JP5535804B2 - テーパー形状紙容器の成形機 - Google Patents

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Description

本発明は、板紙を丸めてシェルを作り、そのシェルの底部を底紙部材で閉じた構造の紙容器を成形する装置に関し、特にシェルあるいは胴部が切頭円錐状(以下、「テーパー形状」とも呼ぶ)をなすとともに、そのテーパー角が大きい紙容器を成形するのに好適な成形機に関するものである。
この種の紙容器が食品用の容器として、従来、広く使用されていることは周知のとおりである。その胴部すなわち外周壁の部分は、一般的な陶磁器製あるいはガラス製の容器が上側で拡がった形状であることから、その形状を模してテーパー状に構成されている。このような形状の紙容器を成形するための装置が、例えば特許文献1や特許文献2に記載されている。これらの特許文献1,2に記載された装置は、容器のテーパー角とほぼ等しい開き角の扇状に切り取った板紙製のブランクを、切頭円錐状をなすマンドレルの下側に供給し、ここでブランクをマンドレルに巻き付け、かつそのブランクの両端部を重ね合わせて接合することにより容器シェルを成形するように構成されている。さらに上記のマンドレルが外周に沿って等間隔に取り付けられるとともに水平軸線を中心に回転するターレットが配置されており、そのターレットの外周部には、ブランクの両端部を重ね合わせて接合したシーム部を容器シェルの外周側から押さえ付ける押し付けアームと、シーム部の内周側に添わされる支持アームとを一対とした複数対のアームが設けられている。マンドレルに巻き付けられて筒状に成形された容器シェルのシーム部は、これら一対のアームによって挟み付けられ、その状態でターレットが回転することにより、シーム部を挟み付けたまま容器シェルを次の工程に送るように構成されている。
また、特許文献3には、円筒状の容器シェルを成形し、その容器シェルに底紙を取り付けるように構成された装置が記載されている。すなわち、特許文献3に記載された装置は、外周部に一定間隔でマンドレルを取り付けたターレットを有し、そのターレットは水平軸線を中心に回転するように構成されている。それらのマンドレルのうち、中心軸線が水平となるように位置決めされたマンドレルに対して、長方形状のブランクを水平に供給するとともに、そのブランクをマンドレルに巻き付けて円筒状の容器シェルに成形し、その状態でマンドレルが公転する間に、ブランクの互いに重ね合わせた両端部を接合し、またその円筒状の容器シェルの底部に底紙を取り付けるように構成されている。
さらに、特許文献4には、成形コアに板紙を巻き付け、その両端部を互いに接合してテーパー形状の紙容器を成形する装置が記載されている。この装置は、ブランクの両端部を接合するシーム部でのズレを防止するために、連続紙を成形コアに対して供給し、成形コアに巻き付ける直前に連続紙から容器シェルとなる部分(いわゆるブランク)を切断するよう構成されている。そして、この特許文献4に記載された装置では、ブランクを成形コアとの間に挟み付けた状態で、ブランクを載せていたテーブルを成形コアに対して上昇させ、これによりブランクをU字状に湾曲させて成形コアの下側半分に巻き付け、その後、凹部が形成されている一対のウィングを左右両側から閉じてブランクを筒状に湾曲させ、成形コアに巻き付けている。
そしてまた、特許文献5には、水平軸線を中心に旋回するマンドレルに対してブランクを水平に供給し、そのマンドレルがターレットの回転よって旋回する過程で、そのブランクをマンドレルに巻き付けてテーパー形状の容器シェルを成形するように構成された装置が記載されている。
特許第3513717号公報 特許第3756164号公報 米国特許第3958501号明細書 特公平5−84736号公報 米国特許出願公開2008/0280743号明細書
特許文献1あるいは特許文献2に記載された装置は、外周部に複数のマンドレルを一定間隔に取り付けたターレットを、水平面内で間欠的に回転させ、所定の成形位置に停止しているマンドレルの下側にブランクを供給し、そのブランクをブランク押さえレバーによってマンドレルに対して固定するとともに、その状態で、マンドレルの下側に配置された左右一対の巻き付けアームを起き上がらせてブランクをマンドレルに巻き付け、その状態を維持しつつ、ブランクの互いに重なっている端部を、マンドレルの上側に配置されている押さえ付け片によって押さえてそれらの端部同士を接合する構成されている。したがって特許文献1あるいは特許文献2に記載された装置では、上記のようにしてマンドレルをテーパー形状のシェルに成形し、巻き付けアームが開いてマンドレルの下側に退避することを待ってターレットが回転し、シェルが次の工程に向けて送られる。このように、特許文献1あるいは特許文献2に記載されている装置は、マンドレルに対するブランクの固定、巻き付け、両端部の接合などの複数の工程を所定の一箇所で行うように構成されており、また巻き付けアームがマンドレルの旋回と干渉する位置に配置されているので、ターレットの停止時間が長くなり、テーパー状紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることが困難であった。
また、特許文献3に記載された装置は、マンドレルを挟んで配置された二つの巻き付け部材が、マンドレルを中心にしてその外周側を旋回することにより、マンドレルに添わされているブランクをマンドレルに巻き付けるように構成されている。したがって、特許文献3に記載されている装置においても、板紙であるブランクをマンドレルに沿わせた形状に成形する工程と、そのマンドレルの両端部を重ね合わせて接合する工程を所定の一箇所で行うように構成され、しかもマンドレルおよび二つの巻き付け部材のいずれをも駆動機構によって動作させるように構成されているので、連続した成形加工が困難であって、テーパー状紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることが困難であり、また装置の全体としての構成が複雑化する可能性がある。
さらに、特許文献4に記載された装置においても、所定の成形位置において、ブランクをマンドレルに対して固定するとともに、その左右から閉じてくる一対のウィングによってブランクをマンドレルに対して巻き付け、その状態でブランクの長手方向の互いに重なっている端部を加熱押圧体で押さえ付けて接合するように構成されているので、前述した特許文献1や特許文献2に記載されている装置と同様に、テーパー状紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることが困難であった。
そして、特許文献5に記載された装置は、マンドレルが水平面内で旋回する過程でブランクをテーパー形状に成形するように構成された装置が記載されているが、そのマンドレルに対してブランクを巻き付け、またそのブランクの両端部を接合する具体的な構成は特許文献5に開示されておらず、テーパー形状の紙容器の生産性あるいは成形効率の向上のためには、新たな技術を開発する余地がある。
本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、テーパー形状の紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることのできる成形機を提供することを目的とするものである。
本発明は、上記の課題を解決するために、外周面がテーパー状に形成されたマンドレルに、前記外周面を平面に扇状に展開した円弧形状のブランクを巻き付けるとともに、そのブランクの長手方向の両端部を重ね合わせて互いに接合することにより容器シェルを成形するテーパー形状紙容器の成形機において、水平軸線を中心に間欠的に回転させられるターレットの外周部に複数の前記マンドレルが一定間隔に取り付けられ、前記ターレットの外周側のいずれかの箇所で前記マンドレルの移動方向での前方側に供給された前記ブランクを前記マンドレルの外周面との間に挟み付けて固定するブランククランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられ、前記ブランクが前記ブランククランプによって固定されたマンドレルの移動方向での前方側でそのマンドレルの左右両側に、前記マンドレルが移動することに伴って該マンドレルに前記ブランククランプによって固定されている前記ブランクの左右両端部を前記マンドレルの移動方向で後方側に押して前記ブランクをマンドレルの外周面に沿って湾曲させるガイドバーが配置され、そのガイドバーによって湾曲させられた前記ブランクの両端部を前記マンドレルの外周面に密着させるように押圧し、かつそれらの端部を互いに重ね合わせる巻き付け爪が前記ガイドバーの終端部側に配置され、前記ブランクの互いに重ね合わされた端部を前記マンドレルとの間に挟み付けるシームクランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられていることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記ガイドバーの前記巻き付け爪が設けられている終端部側とは反対の始端部側に、前記ブランクを前記マンドレルのテーパー状の外周面における母線と平行に保持して位置決めするテーブルが設けられ、そのテーブルには、該テーブル上に位置決めされたブランクの左右両翼を吸引して保持する吸引部が設けられていることを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機である。
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記ガイドバーの前記マンドレルに対向する側面に、前記ブランクの表面を傷付けない柔軟構造材が設けられていることを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機である。
請求項4の発明は、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の発明において、前記ブランククランプと前記シームクランプとは、それぞれ前記ターレットの外周部に固定された軸を中心に揺動可能なレバーに設けられ、前記ブランククランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記ブランククランプを動作させるカム溝および該カム溝に係合して周回するカムフォロアーを含む溝カム機構と、前記シームクランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記シームクランプを前記ブランククランプとは別なタイミングで動作させる他のカム溝および他のカム溝に係合して周回する他のカムフォロアーを含む他の溝カム機構とが前記ターレットの両側に配置されていることを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機である。
請求項1の発明によれば、マンドレルはターレットと共に間欠的に旋回し、例えばマンドレルの間隔を1ピッチとして間欠的に移動する。ブランクは、予め定めた所定位置で一時的に停止するマンドレルの前方側(マンドレルの移動方向での前方側)に供給される。より具体的には、マンドレルとブランククランプとの間に供給され、したがってブランククランプがマンドレル側に移動することにより、ブランクはブランククランプによってマンドレルとの間に挟み込まれ、固定される。その状態でマンドレルがターレットと共に回転するので、マンドレルに対して固定されているブランクは、左右一対のガイドバーの間に移動させられる。したがって、ブランクの左右両端部側がマンドレル側に押されてマンドレルの外周面に添うように湾曲させられる。言い換えれば、「U」字状に湾曲させられてマンドレルの外周面のほぼ半分に巻き付けられる。こうしてマンドレルが1ピッチ移動して一時的に停止している間に、前記ガイドバーの終端部側に配置されている巻き付け爪が前進して、ブランクの左右両翼をマンドレルの外周面に向けて押し付けることにより、ブランクの左右両端部が互いに重ね合わされ、その結果、平板状であったブランクがテーパー円筒状に成形される。そして、その重ね合わされた両端部がシームクランプによってマンドレルの外周面に対して押し付けられて固定される。このように、ブランクが供給される箇所では、ブランククランプによってマンドレルとの間にブランクを挟み付けるだけであるから、マンドレルをその箇所に停止させておく時間は僅かで良く、またマンドレルが1ピッチ移動する間にブランクのほぼ半分をマンドレルに巻き付けることができるから、巻き付け爪によるブランクの巻き付けおよび重ね合わせた端部のシームクランプによる固定は短時間で行うことができ、したがって間欠的に回転するターレットあるいはマンドレルの停止時間を短くして生産性あるいは成形効率を向上(回転速度を増速)させることができる。また、ブランクをマンドレルに巻き付けてテーパー形状に成形する工程を一箇所で行わず、複数箇所に分けて行うように構成されているので、ブランクを固定するための機構や湾曲させる機構を分散させることができ、その結果、装置全体としての構成を簡素化することができる。
また、特に請求項2の発明によれば、ブランクをマンドレルのテーパー状の外周面における母線と平行に配置するテーブルを備え、しかもそのテーブル上のブランクを吸引して保持するので、マンドレルに対するブランクの位置あるいは姿勢を所期どおりに維持でき、したがってブランクをマンドレルに巻き付けた場合に互いに重ね合わせる端部同士にズレが生じることを防止もしくは抑制することができる。
さらに、請求項3の発明によれば、ブランクをいわゆる「U」字状に湾曲させるにあたり、ブランクがガイドバーの側面に摺接するものの、ガイドバーには柔軟構造材が設けられているので、ブランクが傷付くことを未然に回避することができる。
またさらに、請求項4の発明によれば、前記ブランククランプと前記シームクランプとは、それぞれ前記ターレットの外周部に固定された軸を中心に揺動可能なレバーに設けられ、前記ブランククランプ用のレバーは、前記ターレットの中心軸と同軸上に配置されたブランククランプ用溝カムの環状のカム溝に係合して周回するカムフォロアーに従って操作可能に構成されるとともに、前記シームクランプ用のレバーは、前記ターレットの中心軸と同軸上に配置されたシームクランプ用溝カムの環状のカム溝に係合して周回するカムフォロアーに従って動作可能に構成され、前記ブランククランプ用溝カムと前記シームクランプ用溝カムとは、それぞれ所定の振り角度で揺動させる駆動機構を備えている。したがって、ブランククランプおよびシームクランプを各マンドレルに対応させてターレットに取り付けた状態でターレットを回転させることができ、各クランプをマンドレルに対して別々なタイミングで開閉動作を行うことができる。しかもそれぞれに適したストロークでマンドレルに対して開閉動作を行うことができる。また、一つのターレットの両側に溝カム機構を配置し、環状の溝カムに従って周回する各クランプの開閉を溝カムの振り角で簡単に開閉制御することができため、設備的に大型化することなくマンドレル毎にブランククランプとシームクランプとの両方を設けることが可能となる。
この発明に係る成形機の一例を示す全体概略図である。 この発明に係る成形機の一例を示す一部省略した正面図である。 その巻き付け爪の部分の構成を示す部分図である。 この発明のクランプ機構の一例を示す概略説明図である。 給紙位置におけるマンドレルの下側にブランクを供給する概略説明図である。 ブランクを「U」字状に曲げるためのガイドバーの配置状態をフィード方向から見た概略説明図である。 この発明で対象とする容器の一例を示す断面図である。 その成形過程を説明するための工程図である。
先ず、この発明の成形機で成形する容器の一例について説明すると、図7にその容器1の一例を断面図で示してあり、この容器1は外径に対して高さが相対的に低く、開口部が大きい(例えば直径140mm以上)、いわゆるどんぶり型の紙容器であって、胴部2および底板部3のいずれもが紙を主体として構成されている。なお、上側の開口端には、胴部2の上端縁を外側にカール成形することによるカール部4が形成されており、また下端縁は内側にカール成形することにより底板部3に形成されているフランジ部を巻き込んで底板部3を固定している。そして、その胴部2は上部開口端の径が底部の径より大きい切頭円錐状(テーパー形状)をなしており、その外周面の中心軸線に対する傾斜角は、現在流通している紙容器の傾斜角より比較的大きな角度になっている(例えばテーパー角22°程度)。
上記の容器1を成形する工程の概略を図8に示してある。先ず、胴部2は、片面もしくは両面に合成樹脂フィルムがラミネート(もしくはコーティング)された板紙であるブランクを筒状に丸めて構成されており、そのブランク5はカール成形する前の胴部2を平面に展開した形状の板紙であり、扇状に開いた(湾曲した)帯状をなし、その幅は容器1の高さ程度になっている。そのブランク5を切頭円錐状に丸め(少なくとも内面側を樹脂面にして丸め)、その両端部を重ね合わせて接合することにより筒状のシェル6が成形される。そのシェル6の内部に底紙7を挿入してシェル6の底部近くに接合される。すなわち、底紙7は、上記のブランクと同様の板紙を素材とした円盤状の部材であり、その外周部には下向きに折り曲げて形成されたフランジ部が設けられている。この底紙7が挿入されたシェル6の下端縁を内側にカール成形して底紙7のフランジ部を巻き込んで接合することにより底紙7がシェル6に固定される。なお、上端部側のカール部4は底紙7を固定した後に成形される。
この発明に係る成形機は、上記のシェル6を形成するための構成に特徴があり、以下にその一例を説明する。図1は成形機の概略全体図であり、図2および図3はその成形機の一部を示しており、水平な軸線を中心に回転させられるターレット10が設けられており、その外周部に複数のマンドレルユニット11が円周方向に一定の間隔を空けて取り付けられている。各マンドレルユニット11は、図2および図3に示すように、前述したブランク5を巻き付けてテーパー形状に成形するためのマンドレル12と、ブランク5をマンドレル12との間に挟み付けて固定するブランククランプ13と、マンドレル12に巻き付けたブランク5における互いに重ね合わせた両端部(すなわちシーム部)を押さえ付けるシームクランプ14とから主に構成されている。
マンドレル12は、成形するべき容器1の形状と同様のテーパー形状の部分を先端側に有し、その中心軸線をターレット10の半径方向に一致させ、かつ小径側をターレット10の半径方向で外周側に向けてターレット10に取り付けられている。図に示す例では、マンドレル12が図の上から下に移動するように(時計方向に)ターレット10が間欠的に回転しており、図示の状態ではそのマンドレル12の下側すなわちターレット10の回転方向で前方側にブランククランプ13が配置され、これとは反対に図示の状態で上側すなわちターレット10の回転方向で後側にシームクランプ14が配置されている。
これらのクランプ13,14は、幅が狭くかつマンドレル12の側面幅とほぼ同じ長さの板状の金属製部材であって(本例では、軽量化のためアルミニウム製とする)、図3および図4に示すように、ターレット10に設けられている支点ボルト400,401を中心として揺動するレバー15,16に腕長さを調整可能に取り付けられたアーム17,18の先端部にそれぞれ取り付けられている。クランプ13,14の押圧面の形状はフラットでもよいが、マンドレル12の外周面に沿うように曲面形状にすることが左右のブレを矯正させて均一な押圧力が掛けられるので好ましい。
またそれぞれのアーム17,18の中間部分には各クランプ13,14がマンドレル12に対して圧接・離間するようにアーム17,18を揺動させるためのコネクションダンパ19,20が、ターレット10に設けられている支点ボルト402,403を中心に揺動するレバー404,405に連結されている。それらのコネクションダンパ19,20には、クランプ13,14がマンドレル12に対してブランク5を所定の押圧力で固定できるようにバネ406が内装されている。また、マンドレル12に圧接したときの衝撃力を緩和するための緩衝機能を備えている。なお、マンドレル12に対する前記各クランプ13,14の押圧力をマンドレル12の母線方向で均一化させるために、アーム17,18には、各クランプ13,14の背面と当接するストッパーPが、高さ(α)を調整可能に設けられている。
一方、コネクションダンパ19,20を作動させるレバー404,405には、カムフォロアー407,407が設けられ、これらのカムフォロアー407,407は、ブランククランプ13用の溝カム408の環状のカム溝Bと、シームクランプ用の溝カム409の環状のカム溝Sとにそれぞれ係合されている。そして、溝カム408と409は、ターレット10と同軸上に設けられている。したがって、ターレット10の回転に従って、カムフォロアー407,407はカム溝Bおよびカム溝Sに係合した状態で周回できるように構成されている。この溝カム408,409は、ターレット10の両側(紙面の表側と裏側)にそれぞれ配置され、オシレータ駆動系(図示せず)に溝カム自体をターレット10の軸を中心に所定の振り角度でそれぞれ別々のタイミングで揺動できるように図示しないリンクで連結制御されている。このように各クランプを独立した溝カム機構によりマンドレル12に対して別々な開閉動作ができるようにしておけば、ブランククランプ13については、ブランク5をマンドレル12との間に挟み付けるだけでブランククランプ13とマンドレル5の隙間を大きく設定する必要がなく小さなストロークで充分であるのに対して、シームクランプ14の方は、ブランク5の両端をマンドレル12に巻き付けて互いに重ね合わせる際に、シームクランプ14が邪魔にならない程度にマンドレル12から離しておく必要がありブランククランプ13よりも大きなストロークを確保することができる。勿論、同じストロークでも差し支えないが、クランプの加速度などの慣性力を調整する上でも別々な開閉機構にしておくのが望ましい。
こうすることによって、シームクランプ14の動作とブランククランプ13の動作を、それぞれに適した条件でマンドレル12に対して開閉動作を行うことができる。また、設備面では、一つのターレット10の両側に溝カム機構を配置し、各クランプの開閉を溝カムの振り角で簡単に開閉制御することができため、装置を大型化することなくマンドレル12毎にブランククランプ13とシームクランプ14との両方を設けることが可能となる。
更に加えて、図4に示すように、ブランククランプ13の駆動機構はターレット10の裏側に設けられ、これに対してシームクランプ14の駆動機構はターレット10の表側に設けられている。そして各クランプ用の溝カム408,409はターレット10が間欠停止している時に動かされてカム溝Bおよびカム溝Sに従ってレバー404,405を揺動させ、それに伴い、コネクションダンパ19,20を介して各クランプ13,14がマンドレル12に対して「開」「閉」の動作が行われるように操作制御されている。このように溝カム408,409および駆動機構がターレット10の表裏両側にそれぞれ配置されることによりターレット10に対する偏荷重が抑制できる(各クランプ圧によるカム溝B,Sに掛かる反力のバランスがとれる)。その結果、カム溝B,Sをカムフォロアー407,407がスムーズに周回でき、しかもマンドレル12の母線方向(ブランク5の接合部)に対するシームクランプ14の捩れの発生を防止することが可能となる。
なお、コネクションダンパ19,20の駆動をカム手段によって行わせているが、本例に限定されず、ターレット10の回転停止中に動作させる機構であれば特に制限はなく、ターレット10の機構とは別個の駆動機構を備えた、その他の適宜の連動機構、例えばアクチュエータによって各コネクションダンパ19,20に駆動力を伝達するように構成してもよい。
ターレット10は、各マンドレル12の間隔を1ピッチとして間欠的に回転させられるように構成されており、各マンドレル12はその中心軸線が水平になる位置で一時的に止められ、そのように止められる位置が給紙位置21となっている。その給紙位置21におけるマンドレル12とブランククランプ13との隙間に滑り込ませるようにブランク5を供給するためのフィーダー22が設けられている。そのブランク5は、容器1の胴部を形成する素材であって、図8に示すように、扇状に湾曲した帯状の板紙であり、フィーダー22はそのブランク5を一枚ずつ、給紙位置21におけるマンドレル12の下側に供給するように構成されている。具体的に説明すると、フィーダー22は、所定の間隔を空けて互いに平行に配置された複数本のガイドレール220,221と、それらのガイドレール220,221の間をガイドレール220,221と平行に走行するように配置された上側フィードベルトB1と下側フィードベルトB2とを備えており、フィードラインFの上に載せたブランク5を上下のフィードベルトB1,B2で挟んで給紙位置21の方向へ間欠移動させるように構成されている。そして、そのガイドレール220,221あるいはフィードベルトB1,B2の先端部は、給紙位置21で中心軸線を水平にして停止させられているマンドレル12の下側近傍まで延びており、少なくともその位置でマンドレル12の外周面の母線と平行になっている。すなわち、マンドレル12の外周面がテーパー面となっていることにより、水平線に対して傾斜しているその外周面と平行になるように、フィーダー22のフィードラインFも水平線に対して傾斜している。
上記のガイドレール220,221およびフィードベルトB1,B2は、給紙位置21からターレット10の半径方向で外側に延びており、その後端部の上方には多数枚のブランク5を重ねて収容するブランクスタッカー23が配置されている。このブランクスタッカー23は、上下両側が開口した枠状の部材であって、円弧長が長いことにより凸となっている縁部(図8の5a)が給紙方向で前方側となるようにブランク5を積層して収容するように構成されている。また、ブランクスタッカー23は、その内部のブランク5が水平にならずに、その凸となる縁部5a側が若干上向きに傾斜するように、垂直線(または鉛直線)に対して後方に傾斜して配置されている。さらに、ブランクスタッカー23の下端側には、ブランク5を一枚ずつ引き下げてフィーダー22に供給するための機構40が設けられている。
先ず、ブランクスタッカー23の下端部には、その内部に積層されたブランク5のうち下端部側の複数枚のブランク5における円弧長が短いことにより凹となっている縁部(図8の5b)を押圧するゲージングシリンダ24が設けられている。また、ブランクスタッカー23の下方には、ブランクスタッカー23に積層されているブランク5のうち最も下側のブランク5を吸着して引き下げる吸着パッド25が上下動するように配置されている。この吸着パッド25を上下動させるための機構40は、前述した各クランプ13,14と同様に、ターレット10の回転と同期させるために、ターレット10を回転させる駆動力をカム機構などの適宜の連動機構によって吸着パッド25に伝達するように構成することが好ましい。なお、吸着パッド25によって引き下げられたブランク5を前述したフィードベルトB1,B2に受け渡すために複数のローラ26が適宜の連動機構によって駆動するベースローラ26’に対して上下動し、ブランク5を挟んでフィーダー22に送り込むように設けられている。
さらに、フィーダー22の途中には、給紙位置21とブランクスタッカー23との間にブランク5の互いに重ね合わされる端部を加熱するヒータ27,27’が設けられている。すなわち、ブランク5は合成樹脂でラミネートされているので、その合成樹脂を加熱して溶融もしくは軟化させて接着剤として機能させるために、ブランク5の一方の端部の表面(容器1では内面)側と、他方の端部の裏面(容器1では外面)側とを熱風で加熱するようになっている。図2にはブランク5の表面側を加熱するヒータ27を示してあるが、図2ではこれとは反対側の裏面側を加熱するヒータは省略してある。
前述した給紙位置21にはブランク5を所定の位置および姿勢に位置決めするためのストッパー(図示せず)が設けられている。また、図5に示すように、フィードベルトB1,B2の先端側には、マンドレル12の下側近傍まで送られたブランク5を最終的にマンドレル12の真下まで短いストロークで押し込み、ストッパー301に当てて位置決めさせる押し込み爪300がマンドレル12の左右両側に設けられている。それらの押し込み爪300は、適宜のアクチュエータによって軸300’を中心に前後方向に回動させる構成にしてもよいが、ターレット10の回転など他の機構との連動を確実に行うために、ターレット10を回転させる駆動力をカム機構などの適宜の連動機構によって各押し込み爪300に伝達するように構成することが好ましい。また、その給紙位置21の左右両側には、前記フィーダー22により送られてくるブランク5を給紙位置21に保持させるテーブル302が設けられており、テーブル302の上面にはブランク5の両翼が浮き上がるのを防止するために吸着力をブランク5の下面に付与するための吸引部304が形成され、図示しない真空源と連動している。また、ブランク5の左右両側の位置決めを行うサイドガイド303が位置調整可能に設けられている。
そして、図6に示すように、前記テーブル302の下方には、マンドレル12が図の下側に移動することに伴って、ブランク5の左右両側を相対的に押し上げて、ブランク5をいわゆる「U」の字状に曲げるブラシ付きガイドバー28,28がブラシ28’,28’を内側に向けて設けられている。なお、ブラシ28’,28’は本発明における軟質構造材に相当するものであってブランク5の傷付きを防止するためのものであり、適宜の軟質材に置き換えてもよい。このガイドバー28は、下側に移動するマンドレル12の外周面とブラシ28’とが接触する程度に間隔を空けてマンドレル12の左右両側に配置され、かつマンドレル12の大径側と小径側のそれぞれに所定の間隔を空けてほぼ平行に配置されて固定された複数の帯状(もしくは棒状)の部材によって構成されている。そして、そのガイドバー28は、前述したフィーダー22の先端側にある給紙位置21におけるブランク5のテーブル302下面を上端(始端部)とし、ここからマンドレル12の旋回方向にその旋回半径とほぼ等しい半径で湾曲した円弧状に形成されている。すなわち、給紙位置21に位置決めされているブランク5をマンドレル12が押し下げることにより、ガイドバー28がそのブランク5の両端部を相対的に押し上げ、その結果、ブランク5をその外周面を傷付けることなく「U」字状に湾曲させるように構成されている。
そのガイドバー28の下端側(終端部側)で、各マンドレル12の間隔とほぼ等しい間隔だけ、前記給紙位置21から下がった位置に、「U」字状に曲げられているブランク5の左右両側を更にマンドレル12に向けて押すことによりマンドレル12に巻き付ける巻き付け爪29が配置されている。この巻き付け爪29は、上記の給紙位置21から1ピッチ、下側に回転して停止しているマンドレル12の両側に配置され、前記ガイドバー28を構成している帯状材(もしくは棒状材)の間からマンドレル12の外周面に沿って進退するように構成されている。この巻き付け爪29は、適宜のアクチュエータによって前後動させるように構成してもよいが、ターレット10の回転など他の機構との連動を確実に行うために、ターレット10を回転させる駆動力をカム機構などの適宜の連動機構によって各プッシュロッド19,20に伝達するように構成することが好ましい。
つぎに上述した成形機の作用について説明する。図8に示す扇状に開いた帯状をなすブランク5は、その凸となっている縁部5aがフィード方向での前方側となるようにブランクスタッカー23に積層されて収容されており、その下側の複数枚がゲージングシリンダ24によってブランクスタッカー23との間に挟み付けられているので、積層されたブランク5がブランクスタッカー23の内部に保持されている。一方、ターレット10は、各マンドレル12の間隔を1ピッチとして間欠的に回転させられており、各マンドレル12がその中心軸線を水平にした状態に前記給紙位置21に順次割り出されている。
ブランクスタッカー23における最下端のブランク5に対して前記吸着パッド25が上昇し、そのブランク5を吸着した後、下降することによりブランク5がブランクスタッカー23から引き下げられる。その場合、ブランクスタッカー23が傾斜した状態で保持され、その状態からブランク5の凹となっている縁部5bの下端部を支点として回転させつつ引き下げるので、ブランク5を確実に1枚ずつ取り出しフィードラインF上に乗せることができる。
吸着パッド25が元の位置に下がると、ブランク5の吸着が解除され、そのブランク5はフィーダー22におけるローラ26によってフィードベルトに受け渡され、給紙位置21に向けて送られる。なお、ターレット10およびこれに取り付けられたマンドレル12が前述したように間欠的に回転していることにより、吸着パッド25によるブランク5の取り出し、およびフィーダー22によるブランク5の送給は間欠的に行われる。フィーダー22上のブランク5は、ヒータ27,27’が設けられている箇所で一時的に停止させられ、その際にブランク5の左右両端部が、所定の幅に亘って熱風により加熱される。その結果、ブランク5の表裏両面にラミネートされている合成樹脂の端部が所定の幅に亘って溶融もしくは軟化させられる。
その後、ブランク5は、フィーダー22のフィードベルトB1,B2により給紙位置21におけるマンドレル12の下側近傍まで送られ、続いて、ブランク5の先端部がテーブル302の吸引部304の吸引により浮き上がりやそれに伴う位置もしくは姿勢のズレを防ぎながら、かつ、サイドガイド303により左右方向の姿勢を矯正しながらブランク5の縁部5bが押し込み爪300により押し込まれ、ブランク5の縁部5aがストッパー301に当たる位置でマンドレル12の下側に位置決めされる。その場合、フィーダー22が前述したように、マンドレル12の外周面の母線と平行になるように傾斜しているので、ブランク5はマンドレル12の下側でマンドレル12の外周面(もしくはその母線)と平行に位置決めされている。
一方、ブランク5が給紙位置21に送られる直前ないし直後に、オシレータ駆動系(図示せず)により溝カム408をターレット10の軸を中心に所定の振り角度で揺動させてレバー404を揺動させ、それに伴い、コネクションダンパ19を介してブランククランプ13がマンドレル12に対して「閉」となる方向に動作する。その状態でブランククランプ13が押し上げられて、位置決めされているブランク5をマンドレル12の外周面との間に挟み付けてマンドレル12に対して固定する。即ち、マンドレル12の外周面とブランク5とが平行になっており、しかも両者が接近しているので、ブランク5はマンドレル12の外周面に向けて平行移動させられ、給紙方向を変えることなくブランク5の先端と後端とが同時に挟み込まれる。したがって、容器1のテーパー角が大きく、また径に対して高さが低く、それに伴ってブランク5が比較的細長く大きな扇角で帯状に開いた形状(ブランクの両端部が中央位置よりも後方にある形状)であっても、ブランク5がクランプされる際にブランク5のマンドレル12に対する位置や姿勢がずれることがない。
ブランク5がブランククランプ13によってマンドレル12に対して固定されるのと相前後して、ターレット10の回転によってマンドレル12が図の下側に向けて移動(もしくは旋回)する。そのマンドレル12の左右両側にはガイドバー28,28が配置されているから、ブランククランプ13によってマンドレル12に対して固定されているブランク5は、マンドレル12が下降することによりガイドバー28の間に押し込められる状態になり、その結果、ブランク5の左右両側が相対的に押し上げられて、マンドレル12の外周面に沿って「U」字状に曲げられる。ターレット10が1ピッチ、回転してマンドレル12がガイドバー28のほぼ下端部にまで移動すると、ブランク5はほぼ完全に「U」字状に湾曲させられ、マンドレル12のほぼ下半部に密着した状態に巻き付けられる。すなわち、このようなブランク5の曲げ成形が、ブランク5の搬送と並行して行われる。ブランク5をこのように巻き付ける過程でブランク5の外面がガイドバー28に擦れるが、ガイドバー28の側面には前述したブラシ28’などの軟質構造材が設けられているので、ブランク5の表面(容器としての外面)が傷付くことが回避される。
マンドレル12が1ピッチ移動した位置は、巻き付け爪29が配置されている位置に対応する位置であり、したがってそのマンドレル12に対して巻き付け爪29が点線の位置まで前進し、「U」字状に曲げられているブランク5の左右両側をマンドレル12の外周面に沿わせて更に湾曲させる。その場合、左右の巻き付け爪29の前進のタイミングが僅かにずれており、その結果、ブランク5の左右の端部のうちの一方が先に曲げられるので、その一方の端部の上に他方の端部が重ね合わされる。なお、各巻き付け爪29の前進のタイミングのズレは、それぞれを駆動する機構の動作タイミングを制御することにより行うか、あるいは巻き付け爪29の長さを異ならせることにより行う。
一方、オシレータ駆動系(図示せず)により溝カム409をターレット10の軸を中心に所定の振り角度で揺動させ、レバー405を揺動させ、それに伴い、コネクションダンパ20を介してシームクランプ14がマンドレル12に対して「閉」となる方向に動作するように制御される。
こうして互いに重なった端部に向けてかつ、左右の巻き付け爪29の間にシームクランプ14が前進し、ブランク5の互いに重ね合わされている端部をマンドレル12に均一な押圧力で押し付ける。その場合、マンドレル12に対するブランク5の位置および姿勢にズレが生じていないので、ブランク5の両端部は、ずれることなく正確に重ね合わされる。こうしてシームクランプ14によって押さえ付けられたブランク5の両端部は、前述したようにヒータ27,27’によって加熱されて、それぞれの互いに対向する面の合成樹脂が軟化もしくは溶融されているので、接着剤として各端部が互いに接合される。
シームクランプ14がブランク5の互いに重ね合わされた両端部を押さえ付けた後、巻き付け爪29が後退し、その後、マンドレル12はターレット10と共に更に回転し、あるいはマンドレル12が移動を開始するのと相前後して巻き付け爪29が後退する。なお、ブランク5の重ね合わされた両端部が完全に接合するまでには幾分時間を要するので、シームクランプ14によってブランク5の端部を押さえ付けた状態が維持される。また、巻き付け爪29によるブランク5の成形およびシームクランプ14によるいわゆるシーム部の押圧などが行われている間に、後続のマンドレル12に対してもブランク5の供給、ブランククランプ13による把持・固定、「U」字状への曲げ成形などの一連の動作が行われる。
したがって、マンドレル12に対するブランク5の巻き付けおよびその両端部の接合の工程と同時に、他のマンドレル12に対するブランク5の供給、その「U」字状の曲げなどの工程が実行され、「U」字状への曲げがブランク5の搬送と並行して行われることと相まって、容器1の胴部(すなわち容器シェル)の成形に要する時間を短縮することができる。
なお、本発明は上述した具体例に限定されないのであって、要は、外周面がテーパー状に形成されたマンドレルに対してブランクを供給するにあたり、その外周面の母線と平行となるようにブランクを供給するように構成されていればよく、したがってマンドレルの外周面の母線が水平となるように、給紙位置におけるマンドレルの中心軸を水平から傾斜させて停止させ、そのマンドレルの下側にブランクを供給するように構成した場合には、ブランクを送給するフィーダーは水平に配置してもよい。また、フィーダーは、要は、板紙製のブランクを一定間隔でかつ間欠的に送給できるように構成されていればよく、したがってフィードベルト以外の走行手段によって構成されていてもよい。
また、上述した具体例では、ブランクを上下のベルトで挟んで給紙位置近傍まで送り、その後、押し込み爪で最終位置まで送るという二段階方式を採用しているが、下側のベルトに吸引機能を設ければ下側のベルトだけの搬送方式でブランクをマンドレルの給紙位置の下側まで送り込むことも可能である。その場合、給紙位置における給紙速度が速くなるのでブランクの位置決めの際には、ブランクの縁部がストッパーで傷付かないように緩衝手段などを設ける必要がある。
1…容器、 2…胴部、 5…ブランク、 6…シェル、 10…ターレット、 11…マンドレルユニット、 12…マンドレル、 13…ブランククランプ、 14…シームクランプ、 15,16…レバー、 17,18…アーム、 19,20…コネクションダンパ、 21…給紙位置、 28…ガイドバー、 28’…ブラシ、 29…巻き付け爪、 302…テーブル、 304…吸引部、 404,405…レバー、 408,409…溝カム。

Claims (4)

  1. 外周面がテーパー状に形成されたマンドレルに、前記外周面を平面に扇状に展開した円弧形状のブランクを巻き付けるとともに、そのブランクの長手方向の両端部を重ね合わせて互いに接合することにより容器シェルを成形するテーパー形状紙容器の成形機において、
    水平軸線を中心に間欠的に回転させられるターレットの外周部に複数の前記マンドレルが一定間隔に取り付けられ、
    前記ターレットの外周側のいずれかの箇所で前記マンドレルの移動方向での前方側に供給された前記ブランクを前記マンドレルの外周面との間に挟み付けて固定するブランククランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられ、
    前記ブランクが前記ブランククランプによって固定されたマンドレルの移動方向での前方側でそのマンドレルの左右両側に、前記マンドレルが移動することに伴って該マンドレルに前記ブランククランプによって固定されている前記ブランクの左右両端部を前記マンドレルの移動方向で後方側に押して前記ブランクをマンドレルの外周面に沿って湾曲させるガイドバーが配置され、
    そのガイドバーによって湾曲させられた前記ブランクの両端部を前記マンドレルの外周面に密着させるように押圧し、かつそれらの端部を互いに重ね合わせる巻き付け爪が前記ガイドバーの終端部側に配置され、
    前記ブランクの互いに重ね合わされた端部を前記マンドレルとの間に挟み付けるシームクランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられている
    ことを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機。
  2. 前記ガイドバーの前記巻き付け爪が設けられている終端部側とは反対の始端部側に、前記ブランクを前記マンドレルのテーパー状の外周面における母線と平行に保持して位置決めするテーブルが設けられ、
    そのテーブルには、該テーブル上に位置決めされたブランクの左右両翼を吸引して保持する吸引部が設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載のテーパー形状紙容器の成形機。
  3. 前記ガイドバーの前記マンドレルに対向する側面に、前記ブランクの表面を傷付けない柔軟構造材が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のテーパー形状紙容器の成形機。
  4. 前記ブランククランプと前記シームクランプとは、それぞれ前記ターレットの外周部に固定された軸を中心に揺動可能なレバーに設けられ、
    前記ブランククランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記ブランククランプを動作させるカム溝および該カム溝に係合して周回するカムフォロアーを含む溝カム機構と、前記シームクランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記シームクランプを前記ブランククランプとは別なタイミングで動作させる他のカム溝および他のカム溝に係合して周回する他のカムフォロアーを含む他の溝カム機構とが前記ターレットの両側に配置されている
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のテーパー形状紙容器の成形機。
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