JP6735343B2 - 製造ラインにおいて、包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填するための方法及びシステム - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は、概して、保護用フェイスマスクの分野に関し、特に、そのようなフェイスマスクの製造工程において、包装されたフェイスマスクを自動的に積層させて充填するための方法及びシステムに関する。

（関連出願のファミリー）
本出願は、本出願と同日に出願された下記の国際特許出願（これらは全て、米国を指定してる）と、発明の主題が関連している。
（ａ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤをスプライシングする方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８５８
（ｂ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤをスプライシングする方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６１
（ｃ）「フェイスマスク製造ラインにおいて予備のノーズワイヤを導入する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６３
（ｄ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを切断し配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６５
（ｅ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６７
（ｆ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７１
（ｇ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７２
（ｈ）「フェイスマスク製造ラインにおけるパッケージングのためのフェイスマスクを包装及び作製する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７６
（ｉ）「フェイスマスク製造ラインにおいて包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８８２

上記の出願は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に援用される。上記の出願に記載された発明主題の特徴及び態様の任意の組み合わせを、本出願の実施形態と組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を創出することもできる。

様々な形態の使い捨て式フィルタリングフェイスマスク、すなわちレスピレータが知られており、これらは、「フェイスマスク」、「保護マスク（レスピレータ）」、「フィルタリングフェイスレスピレータ」等の様々な名称で呼ばれている。本開示の目的のために、これらを「フェイスマスク」と総称する。

自然災害時または他の大惨事の発生時には、救援活動従事者、救急隊員、及び一般大衆に対して保護用フェイスマスクを供給できることが重要である。例えば、パンデミックが発生した場合には、フィルタを介した呼吸を可能にするフェイスマスクの使用が、そのような事態への対応や復旧において重要となる。このため、政府や自治体は、通常、緊急時にすぐに使用できるように、フェイスマスクの備蓄を維持している。しかしながら、フェイスマスクの貯蔵寿命は限られているため、有効期限の確認及び補充のために、フェイスマスクの備蓄を継続的にモニタする必要があった。そして、これは、非常にコストのかかる作業であった。

最近、備蓄に頼るのではなく、パンデミックまたは他の災害の発生時に「必要に応じて」フェイスマスクを大量生産することが実現可能か否かについての調査が開始された。例えば、２０１３年に、米国保健福祉省（ＨＨＳ）の事前準備対応次官補局（ＡＳＰＡ）の一部門である生物医学先端研究開発局（ＢＡＲＤＡ）は、米国でのパンデミックの発生時には最大１億個のフェイスマスクが必要となると推定し、備蓄を避けるために、１日当たり１５０万〜２００万個のフェイスマスクを大量生産することによって、この需要を満たすことができるか否かについての研究を提案した。これは、１分当たり約１５００個のマスクを生産することを意味する。現行のフェイスマスク製造ラインは、技術と装置の限界のために１分当たり約１００個のマスクしか生産することができず、上記の推定目標値に遠く及ばない。したがって、パンデミック発生時の「オンデマンドの」フェイスマスクの上記の目標値を実現するためには、製造・生産工程の進歩が必要である。

従来のフェイスマスク製造ラインでは、フェイスマスクを切断して包装した後に、作業者がフェイスマスクをカートン内に整列させて積層充填する必要があった。これら作業工程は、上記のスループット（製造速度）でのフェイスマスクの大量生産を著しく阻害する。

本発明は、このような要求に応えるべく案出されたものであり、パッケージング作業をさらに高速化するために、包装されたフェイスマスクをカートン内に整列及び積層させる作業を高速で行うための方法を提供する。

本発明の目的及び利点は、その一部が以下の説明に記載されており、あるいは以下の説明から明らかであり、あるいは本発明の実施により学ぶことができるであろう。

本発明の態様によれば、フェイスマスクの製造ラインにおいて、包装されたまたは包装されていないフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための自動化された方法が提供される。包装されたまたは包装されていない個々のフェイスマスクは、周方向に沿って所定間隔で配置された複数の個々のピックアップ装置を有する回転ホイールコンベヤに対して隣接するデリバリ位置に次々と搬送される。回転ホイールコンベヤがデリバリ位置の近傍で回転したときに、包装された個々のフェイスマスクは、個々のピックアップ装置によってそれぞれピックアップされ、回転ホイールコンベヤによって該回転ホイールコンベヤの周方向の第１の位置に配された第１のカートンステージング領域に搬送される。この第１のカートンステージング領域で、個々のフェイスマスクは、ピックアップ装置から次々にリリースされ、第１のカートン内に積層して充填される。

特定の実施形態では、本方法は、第１のカートンステージング領域に複数の第１のカートンをステージング（staging）するステップを含み、第１のカートン内に予め定められた数のフェイスマスクが充填されたときに、フェイスマスクが充填された第１のカートンを第１のカートンステージング領域から移動させるとともに、次の充填のために、空の第１のカートンを第１のカートンステージング領域に移動させるようにする。カートンのこの搬送は、回転ホイールコンベヤによるフェイスマスクのピックアップ作業を停止したり、ピックアップの作業速度を減速したりすることなく行うことが望ましい。

いくつかの実施形態では、本方法は、回転ホイールコンベヤの周方向の第２の位置に配された第２のカートンステージング領域に第２のカートンをステージングするステップをさらに含む。この構成により、第１のカートン内に予め定められた数のフェイスマスクが充填されたときに、回転ホイールコンベヤのリリース位置を第２のカートンステージング領域に位置させることによって、製造ラインを停止したり減速したりすることなく、第２のカートン内に予め定められた数のフェイスマスクを充填することが可能となる。この実施形態では、第１のカートン及び第２のカートンは互いに異なるサイズを有することができ、また互いに異なる数のフェイスマスクを充填することができる。この場合、製造ラインに大幅な多様性が加わるので特に有用である。

いくつかの種類のマスクでは、フェイスマスクは、カートン内に交互積層パターンで積層して充填されることが望ましい。これに関して、本方法は、フェイスマスクがカートン内に所定の交互積層パターンで積層して充填されるように、必要に応じてピックアップ装置によって回転ホイールコンベヤ上で個々のフェイスマスクを回転させるステップをさらに含む。

いくつかの製造ラインでは、フェイスマスクは、回転ホイールコンベヤに対して隣接するデリバリ位置に、コンベヤの搬送方向軸に対して横方向に互いにオフセットされた配置形態で搬送される。本方法は、フェイスマスクが製造ラインに沿って搬送され回転ホイールコンベヤに到達する前に、互いに隣接するフェイスマスク間のオフセットを除去することによって、フェイスマスクを共通搬送方向軸に沿って整列させるステップをさらに含む。

特性の装置形態では、回転ホイールコンベヤは、製造ラインにおいて包装されたフェイスマスクの上方に動作可能に配置される。そして、ピックアップ装置は、回転ホイールコンベヤの下面に周方向に沿って所定間隔で配置された真空パッドである。包装されたフェイスマスクは、真空パッドがデリバリ位置の上方を通過したときに、真空パッドによって吸着保持される。フェイスマスクを吸着保持した真空パッドは、第１のカートンステージング領域または第２のカートンステージング領域で、フェイスマスクをリリースする。リリースされたフェイスマスクは、重力により落下し、カートン内に導入される。真空パッドは、回転ホイールコンベヤに対して回転可能に構成されており、本方法は、第１のカートンステージング領域及び第２のカートンステージング領域で所定の積層パターンを実現するために、必要に応じて回転ホイールコンベヤ上でフェイスマスクを回転させるステップをさらに含む。

別の実施形態では、ピックアップ装置は、フェイスマスクがピックアップ装置によってピックアップされた向きでカートン内に積層して充填されるように、回転ホイールコンベヤに対して固定されている。したがって、この実施形態では、フェイスマスクは、ピックアップ装置によってピックアップされたときの交互積層パターンでカートン内に積層して充填される。

回転ホイールコンベヤ上のフェイスマスクが不合格である判断された場合には、その不合格のフェイスマスクを吸着保持しているピックアップ装置は、吸着保持している不合格のフェイスマスクをカートンステージング領域でリリースしないように制御される。不合格のフェイスマスクは、不合格位置に搬送され、リリースされる。この場合、ステージング領域で所定の交互積層パターンを維持するために、後続のフェイスマスクは、回転ホイールコンベヤのピックアップ装置によって回転させられる。ピックアップ装置が、回転ホイールコンベヤに対して固定されている場合には、本方法は、カートン内に積層して充填されるフェイスマスクの交互積層パターンを維持するために、不合格のフェイスマスクに直接隣接するフェイスマスクを、ステージング領域をバイパスさせるステップを含み得る。この技術は、フェイスマスクがステージング領域に到達する前に回転ホイールコンベヤから落下した場合や、ピックアップ装置がデリバリ位置でフェイスマスクを吸着保持するのに失敗した場合にも用いることができる。

本発明はまた、本明細書に記載された本発明の方法に従って、フェイスマスクの製造ラインにおいて、包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填するためのシステムの様々な実施形態を包含する。

本発明の他の特徴及び態様は、以下に詳細に説明する。

当業者を対象にした本開示の完全かつ実現可能な開示（ベストモードを含む）が、添付図面を参照して、本明細書の残りの部分により詳細に説明される。

フェイスマスクの形をユーザの顔の形に一致させるノーズワイヤが組み込まれた従来の呼吸用フェイスマスクをユーザに装着した状態を示す斜視図 図１の従来のフェイスマスクの折り畳んだ状態を示す上面図 本発明に係る方法の実施形態が含まれるフェイスマスク製造ラインの概略図 製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の一態様の概略図 製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の別の態様の概略図 本発明による別の実施形態の態様の概略図 本発明によるさらに別の実施形態の態様の概略図

以下、本発明の様々な実施形態及びその１以上の実施例を詳細に説明する。各実施例は、本発明を説明するために提示されたものであり、本発明を限定するものではない。実際、本発明において、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な変更形態及び変形形態が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として例示または説明された特徴を、別の実施形態において用いて、さらなる別の実施形態を創出することもできる。したがって、本発明は、添付された特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれる限り、そのような変更形態及び変形形態を包含することを意図している。

上述したように、本発明に係る方法は、自動化された製造ラインにおいて、個々のラップされたフェイスマスクをカートン内に積層させて充填することに関する。本方法は、現行の製造ラインと比べて、これらの作業工程に費やされる時間を短縮する。したがって、極限状況（例えば、パンデミックまたは自然災害）におけるオンデマンドのフェイスマスクに必要とされる製造スループットの実現に寄与する。個々のフェイスマスクを製造及び包装するための上流の製造工程は、本発明の態様を制限しないことを理解されたい。したがって、上流の製造工程については、本明細書では詳細に説明しない。

また、本開示は、製造ラインを通じてのフェイスマスクの特定の構成要素の搬送または輸送について言及または暗示している。物品搬送装置（例えば、ロータリコンベヤまたはリニアコンベヤ）、物品配置装置（例えば、真空パッドプレイサ）、及び搬送装置の任意の態様または組み合わせは、物品搬送産業ではよく知られており、本明細書に記載された目的に使用できることは容易に理解できるであろう。本発明の方法の理解及び把握のために、これらの既知の装置やシステムの詳細な説明を提供する必要はない。

略台形状の円錐マスク及び平らなプリーツ付きフェイスマスクを含む、ノーズワイヤが組み込まれたフェイスマスクの様々な形式や形態がよく知られており、本発明の方法は、これらの従来のマスクのための製造ラインとして有用であり得る。単なる例示を目的として、本明細書では、本発明の方法の態様を、図１に示すような当分野で「カモノハシ型」マスクと称される特定のタイプの台形状の呼吸用フェイスマスクを参照して説明する。

図１及び図２を参照すると、代表的なフェイスマスク１１（例えば、カモノハシ型フェイスマスク）を着用者１２の顔に装着した状態が示されている。このマスク１１は、弾性及び伸縮性を有するストラップ、すなわち固定部材１６及び固定部材１８によって着用者１２に固定されるフィルタ本体１４を含む。フィルタ本体１４は、上側部分２０及び下側部分２２を有する。上側部分２０及び下側部分２２は、互いに相補的な台形形状を有し、好ましくは熱及び／または超音波シーリング等によって、その３つの辺縁に沿って互いに接合される。このようにして接合することにより、マスク１１に、重要な構造的完全性が付加される。

マスク１１の第４の辺縁は、開放されており、上側縁部２４及び下側縁部３８を有する。上側縁部２４及び下側縁部３８は、互いに協働して、マスク１１における、着用者の顔に接触する周縁部分を画定する。上側縁部２４は、平坦な金属製のリボンまたはワイヤ状の細長い応従性部材２６（本明細書では「ノーズワイヤ」と称する）を受容するように構成される（図２参照）。ノーズワイヤ２６は、マスク１１の上側縁部２４の形状を着用者１２の鼻や頬の外形に密着させることができるように設けられる。ノーズワイヤ２６は、一般的に、矩形の断面形状を有するアルミニウムストリップから構成される。マスク１１の上側部分２０が上側縁部２４に沿って配置されたノーズワイヤ２６を有することを除けば、マスク１１の上側部分２０と下側部分２２は互いに同一であり得る。

図１に示すように、マスク１１は、着用者１２の顔に装着したときには、カップ状または円錐状の全体形状を有する。これにより、使用時には円錐状のマスクが「顔から離れる」という利点と、使用前には折り畳んだマスク１１をポケットに入れて容易に持ち運びすることができるという利点が提供される。「顔から離れる」形式のマスクは、着用者の顔のかなりの部分に接触する柔らかいプリーツ付きマスクと比べて、より大きな呼吸チャンバを提供する。そのため、「顔から離れる」マスクは、より落ち着いたより楽な呼吸を可能にする。

着用者１２の通常の呼吸に関連する呼吸漏れは、ノーズワイヤ２６の寸法やノーズワイヤ２６の上側縁部２４に対する位置を適切に選択することによって、実質的に排除される。ノーズワイヤ２６は、上側縁部２４の中央に配置され、上側縁部２４の全長の５０−７０％の範囲の長さを有することが好ましい。

上側部分２０及び下側部分２２の各々は、外側マスク層３０及び内側マスク層を含む複数の層を有する。外側マスク層３０と内側マスク層との間には、一般的に、メルトブローンポリプロピレン、押出成形ポリカーボネート、メルトブローンポリエステル、またはメルトブローンウレタンから作製される１以上の中間フィルタ層が介在されている。

マスク１１の上側縁部２４は、マスク１１の開放端の全体にわたって延在し、かつノーズワイヤ２６を覆う上側縁部バインダ３６によって取り囲まれている。同様に、下側縁部３８は、下側縁部バインダ４０によって取り囲まれている。上側縁部バインダ３６及び下側縁部バインダ４０は、ノーズワイヤ２６を上側縁部２４に沿って配置した後に、それぞれ上側縁部２４または下側縁部３８上に折り重ねて接合される。上側縁部バインダ３６及び下側縁部バインダ４０は、スパンレースされたポリエステル材料から作製され得る。

図３は、個々のマスクの自動化されたインライン製造のための一般的な製造ライン１０２の一部を示す。様々な工程、装置、制御等が別個の製造ライン１０２間で大きく異なり、図３は、説明目的でのみ提示されていることを理解されたい。本明細書で説明される本方法は、様々な種類の製造ライン１０２において有用である。

図３は、ノーズワイヤをフェイスマスクの縁部に組み込む製造ライン１０２を示す。走行するノーズワイヤ１０６は、連続的なストリップ形態で、スプールまたはロール１０４等の供給源から、ノーズワイヤ１０６を所定の長さを有する個々のノーズワイヤ１０８に切断する切断ステーション１０７に供給される。好適な切断ステーション１０７は、既知であり、従来の製造ラインで使用されている。

ノーズワイヤ１０８は、キャリアウェブ１１０上に搬送される。キャリアウェブ１１０は、図２に示す完成品のフェイスマスク１１の上側部分２０を画定する連続的な多層ウェブであり得る。個々のノーズワイヤ１０８は、図２のフェイスマスク１１の上側縁部２４に対応するキャリアウェブ１１０の縁部に沿って配置される。

個々のノーズワイヤ１０８を、キャリアウェブ１１０上の所定の位置に配置した後、バインダウェブ１１２が、キャリアウェブ１１０の両側縁部に沿って製造ライン１０２に導入される（図３では、一方のバインダウェブ１１２のみを図示している）。キャリアウェブ１１０、ノーズワイヤ１０８、及びバインダウェブ１１２の組み合わせは、折り重ねステーション１１４に搬送され、この折り重ねステーション１１４において、バインダウェブ１１２は、走行するキャリアウェブ１１０の各縁部の周りに折り重ねられる。その後、キャリアウェブ１１０、ノーズワイヤ１０８、及びバインダウェブ１１２の組み合わせは、接合ステーション１１６（ボンダー）に搬送される。この接合ステーション１１６において、バインダウェブ１１２は、キャリアウェブ１１０に熱接合され、これにより、図１及び図２に示した上側縁部２４及び下側縁部３８が構成される。ノーズワイヤ１０８は、バインダウェブ１１２により、上側縁部２４に沿って実質的に封入される。

接合ステーション１１６からは、キャリアウェブ１１０と、バインダウェブ１１２と、バインダウェブ１１２内に封入されたノーズワイヤ１０８との連続的な組み合わせは、別の接合ステーション１２２に搬送される。この接合ステーション１２２では、図１及び図２に示したフェイスマスク１１の下側部分２２に対応する別のウェブ１１８が導入される。このウェブ１１８の両側縁部には、上流の工程において、バインダウェブが既に結合されている。また、この接合ステーション１２２では、連続的なエラストマー性ストラップ１２０も導入され、図１の上側縁部２４及び下側縁部３８にそれぞれ対応するウェブ１１８及びウェブ１１０の縁部の間に配置される。これらの材料は、フェイスマスク１１の台形形状に対応する結合パターンで、かつ上側縁部２４及び下側縁部３８で閉鎖端部及び開放端部が形成されるように互いに結合される。

互いに結合されたウェブ１１０及びウェブ１１８（並びにノーズワイヤ及びストラップ）は、切断ステーション１２４に搬送され、切断ステーション１２４において、接合線に沿ってウェブ１１０及びウェブ１１８から個々のフェイスマスク１０１が切り取られる。

フェイスマスク１０１はその後、接合ステーション１２８に搬送され、接合ステーション１２８において、包装材料１２６が導入され、折り畳まれ（必要であれば）、個々のフェイスマスク１０１の周りに結合される。包装材料１２６の単一のウェブは、フェイスマスクの周りに折り畳まれ、連続的な長手方向の接合線に沿って密封される。あるいは、図３において破線で示される別の実施形態では、包装材料の別のウェブ１２６が接合ステーション１２８に導入され、接合ステーション１２８において、２つのウェブ１２６間にフェイスマスクを挟み込む。ウェブ１２６は、その後、結合縁部に沿った連続的な長手方向の接合線に沿って密封される。

包装されたフェイスマスク１３２は、接合ステーション１２８から切断ステーション１３０に次々と搬送される。そして、結合された包装材料は、切断ステーションにおいて所定のパターンに切断され、これにより、個々の包装されたフェイスマスク１３４が製造される。製造されたマスク１３４は、例えばスタッキング（積層）やパッケージング（梱包）等のさらなる処理のために、下流の処理ステーション１４０に搬送される。

図４−図７をさらに参照して、処理ステーション１４０での積層及び充填工程に関する、本発明に係る方法１００の実施形態が示されている。

図４の実施形態を参照して、個々の包装されたフェイスマスク１３４が、コンベヤ１４２によってデリバリ位置１４８に次々に搬送される。回転ホイールコンベヤ１４４が、デリバリ位置１４８で動作可能に配置されている。回転ホイールコンベヤ１４４は、その周方向に沿って所定間隔で配置された複数のピックアップ装置１４６を有する。様々な種類のピックアップ装置１４６が物品搬送業界で既知であり、そのような従来装置のいずれかまたは任意の組み合わせを本方法１００に使用することができる。例えば、ピックアップ装置１４６は、真空パッド、機械式把持装置、吸引装置等であり得る。図示した実施形態では、ピックアップ装置１４６は真空パッドであり得、回転ホイールコンベヤ１４４は、コンベヤ１４２及びフェイスマスク１３４の上方に配置されて動作する。

回転ホイールコンベヤ１４４がデリバリ位置１４８の近傍で回転したときに、包装された個々のフェイスマスク１３４が個々のピックアップ装置１４６によってピックアップされ、回転ホイールコンベヤ１４４によって、回転ホイールコンベヤ１４４の周方向の第１の位置に配された第１のカートンステージング領域１５０に搬送される。この第１のカートンステージング領域１５０で、個々のフェイスマスク１３４は、ピックアップ装置１４６から次々にリリースされ、第１のカートン１５２内に積層して充填される。

特定の実施形態では、本方法１００は、第１のカートンステージング領域１５０に複数の第１のカートン１５２をステージング（staging）するステップを含む。そして、第１のカートン１５２内に予め定められた数のフェイスマスク１３４が充填されたときに、フェイスマスク１３４が充填された第１のカートン１５２は第１のカートンステージング領域１５０から移動させられ、代わりに、次の充填のために、空の第１のカートン１５２が第１のカートンステージング領域１５０内に移動させられる。第１のカートン１５２のこの搬送は、回転ホイールコンベヤ１４４によるフェイスマスク１３４のピックアップ作業を停止したり、ピックアップ作業速度を減速したりすることなく行うことが望ましい。

製造ライン１０２の処理速度、とりわけ回転ホイールコンベヤ１４４の回転速度に応じて、フェイスマスク１３４は、第１のカートンステージング領域１５０でリリースされるときに、回転ホイールコンベヤ１４４から遠心力により「飛ばされる」傾向がある。これに関して、ピックアップ装置１４６は、リリースされたフェイスマスク１３４がピックアップ装置１４６の下方に配されたカートン内に落下するように、フェイスマスク１３４のリリース時にフェイスマスク１３４に対して下向きの力を付与するようにさらに構成されている。例えば、ピックアップ装置１４６が真空パッドである実施形態では、フェイスマスク１３４のリリース時に、真空パッドは、フェイスマスク１３４を第１のカートン１５２内に向けて下向きに吹き飛ばす加圧空気（空気圧力）をフェイスマスク１３４に対して吹き付ける。ピックアップ装置１４６が機械式装置（例えば把持装置）である実施形態では、フェイスマスク１３４のリリース時にフェイスマスク１３４に対して下向きの力が付与されるように機械式部材が動作する。

図４を引き続き参照して、本方法１００は、回転ホイールコンベヤ１４４の周方向の第２の位置に配された第２のカートンステージング領域１５４に、１以上の第２のカートン１５２をステージングするステップをさらに含む。この構成により、第１のカートン１５２内に予め定められた数のフェイスマスク１３４が充填されたときに、回転ホイールコンベヤ１４４のリリース位置を第２のカートンステージング領域１５４に位置させることにより、製造ライン１０２を停止したり減速したりすることなく、第２のカートン１５２内に予め定められた数のフェイスマスク１３４を充填することが可能となる。

図４の実施形態では、第１のカートン１５２及び第２のカートン１５２は互いに異なるサイズを有することができ、また互いに異なる数のフェイスマスク１３４を充填することができる。この場合、製造ライン１０２に大幅な多様性が加わるので特に有用である。

いくつかの種類のマスクでは、フェイスマスク１３４は、カートン１５２内に交互積層パターンで充填されることが望ましい。これに関して、ピックアップ装置１４６は、回転ホイールコンベヤ１４４上で回転可能に構成されており、本方法１００は、フェイスマスク１３４がカートン１５２内に所定の交互積層パターンで積層して充填されるように、必要に応じてピックアップ装置１４６によって回転ホイールコンベヤ１４４上で個々のフェイスマスク１３４を回転させるステップを含む。この実施形態では、ピックアップ装置１４６は、独立的に駆動され、制御装置により制御される。あるいは、ピックアップ装置は、フェイスマスク１３４またはピックアップ装置に接触して回転させるように駆動されるガイド、カム、またはシリンダを用いて、フェイスマスク１３４の回転を可能にする。

図４に示すように、いくつかの製造ラインでは、フェイスマスク１３４は、コンベヤ１４２の共通搬送方向軸に対して横方向（直交する方向）に互いにオフセットされた配置形態で、回転ホイールコンベヤ１４４におけるデリバリ位置１４８に搬送される。本方法１００は、フェイスマスク１３４が、コンベヤ１４２によって整列ステーション１６０を通って搬送され回転ホイールコンベヤ１４４に到達する前に、整列ステーション１６０において、互いに隣接するフェイスマスク１３４間のオフセットを除去することにより、フェイスマスク１３４が共通搬送方向軸に沿って配置されるようにフェイスマスク１３４の縁部を整列させるステップをさらに含む。フェイスマスク１３４は、整列ステーション１６０において、搬送経路に沿って配置されたガイド、または能動型装置（例えば、フェイスマスク１３４をピックアップして再配置する真空パッドプレーサ等）によって整列させられる。

上述したように、図４及び図５に示した特定の装置形態では、回転ホイールコンベヤ１４４は、製造ラインにおいて、包装されたフェイスマスク１３４の上方に動作可能に配置される。そして、ピックアップ装置１４６は、回転ホイールコンベヤ１４４の下面に該コンベヤ１４４の周方向に沿って所定間隔で配置された真空パッドである。包装されたフェイスマスク１３４は、真空パッド１４６がデリバリ位置１４８の上方を通過したときに、真空パッド１４６により吸着保持される。フェイスマスク１３４を吸着保持した真空パッド１４６は、第１のカートンステージング領域１５０及び第２のカートンステージング領域１５４で、フェイスマスク１３４をリリースする。リリースされたフェイスマスク１３４は、重力により落下し、カートン１５２内に導入される。上述したように、真空パッド１４６は、回転ホイールコンベヤ１４４に対して回転可能に構成されており、本方法は、第１のカートンステージング領域１５０及び第２のカートンステージング領域１５４で所定の積層パターンを実現するために、必要に応じて回転ホイールコンベヤ１４４上でフェイスマスク１３４を回転させるステップをさらに含む。

本方法１００の別の実施形態では、ピックアップ装置１４６は、フェイスマスク１３４がデリバリ位置１４８によってピックアップされた向きでカートン１５２内に積層して充填されるように、回転ホイールコンベヤ１４４に対して固定されている。したがって、この実施形態では、フェイスマスク１３４は、ピックアップ装置１４６によってピックアップされたときの交互積層パターンでカートン１５２内に積層して充填される。

上記の実施形態では、回転ホイールコンベヤ１４４上のフェイスマスクが不合格である判断された場合には、その不合格のフェイスマスクを吸着保持しているピックアップ装置１４６は、吸着保持している不合格のフェイスマスクをカートンステージング領域１５０、１５４でリリースせず、別の位置１６２（不合格位置）に搬送してリリースするように制御される。この場合、カートンステージング領域１５０、１５４で所定の交互積層パターンを維持するために、後続のフェイスマスク１３４は、回転ホイールコンベヤ１４４のピックアップ装置１４６によって正しい交互位置に回転させられる。

例えば、第１のカートンステージング領域１５０が何らかの理由により使用不能であり、かつ上流の製造ラインを停止することが望ましくない場合に、代替位置１６２（または、回転ホイールコンベヤ１４４の周方向の別の位置に配された別の代替位置）が、合格品の（すなわち、除外されない）フェイスマスク１３４を充填するのに用いられる。

ピックアップ装置１４６が回転ホイールコンベヤ１４４に対して固定されている実施形態では、本方法１００は、カートン１５２内に充填されるフェイスマスク１３４の交互積層パターンを維持するために、不合格のフェイスマスクに直接隣接したフェイスマスク１３４（そして、このマスクも不合格であり得る）を、カートンステージング領域１５０、１５４をバイパス（回避）させるステップを含み得る。この技術は、フェイスマスク１３４がカートンステージング領域１５０、１５４に到達する前に回転ホイールコンベヤ１４４から落下した場合や、ピックアップ装置１４６がデリバリ位置１４８でフェイスマスク１３４を吸着保持するのに失敗した場合にも用いることができる。

図４に関して上述したように、回転ホイールコンベヤ１４４により生成された遠心力に起因して、フェイスマスク１３４は、カートンステージング領域１５０、１５４において回転ホイールコンベヤ１４４から飛ばされる傾向がある。図６は、カートン１５２が、ピックアップ装置１４６のリリース位置の真下に配置されず、回転ホイールコンベヤ１４４の径方向外側にカートンステージング領域１５０、１５４から所定の間隔を隔てて配置される場合の実施形態を示す。リリース時にフェイスマスク１３４が投げ込まれるように角度が付けられたシュート１５５等のガイド構造体１５５がステージング領域に設けられる。シュート１５５は、フェイスマスクをカートン１５２内に、所定の積層配向に導くような形状及び角度配向を有する。

図７は、コンベヤ１４２及びデリバリ位置１４８が、回転ホイールコンベヤ１４４の周方向における、カートンステージング領域１５０、１５４への搬送時間及び距離が最小になる位置に、動作可能に配された実施形態を示す。これにより、回転ホイールコンベヤ１４４への搬送とカートン１５２へのリリースとの間の時間が節約されるだけでなく、リリース時にフェイスマスク１３４に作用する遠心力も最小限に抑えることができる。

本明細書で説明した本発明に係る方法及びシステムは、包装されたフェイスマスクの積層及び充填に限定されないことを理解されたい。本発明は単に、包装されたフェイスマスクの積層及び充填に適用可能なだけである。本明細書で説明した実施形態は包装されたフェイスマスクに関するが、本発明は、包装されていないフェイスマスクを積層及び充填するための同一の方法及びシステムを包含することを意図する。例えば、図４の実施形態において、包装されていないフェイスマスクをコンベヤ１４２によって回転ホイールコンベヤ１４４へ搬送し、その後、本明細書で説明したように処理することもできる。

上述したように、本発明はまた、本発明の方法に従って、フェイスマスクの製造ラインにおいて、包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填するためのシステムの様々な実施形態を包含する。このようなシステムの態様は、添付図面に示され、本明細書にも記載されている。

図示及び上述した特定の内容は、本発明の主題の様々な例示的な実施形態を説明及び教示するためのものであり、本発明の限定を意図するものではない。添付した特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲は、当業者が想到可能な改変形態及び変更形態と共に、本明細書に記載した様々な特徴の組み合わせ及びサブコンビネーションの両方を包含する。

Claims (20)

1. フェイスマスク製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための自動化された方法であって、
   複数の個々のピックアップ装置を有する回転ホイールコンベヤに対して隣接するデリバリ位置に、包装された個々のフェイスマスクを搬送するステップであって、前記複数の個々のピックアップ装置は、前記回転ホイールコンベヤに、周方向に沿って所定間隔で配置されて固定されている、該ステップと、
   前記回転ホイールコンベヤが前記デリバリ位置の近傍で回転したときに、前記個々のフェイスマスクを前記回転ホイールコンベヤの前記個々のピックアップ装置によってそれぞれピックアップし、前記回転ホイールコンベヤの周方向の第１の位置に配された第１のカートンステージング領域に搬送するステップと、
   前記回転ホイールコンベヤが前記第１のカートンステージング領域の近傍で回転したときに、前記第１のカートンステージング領域で、前記回転ホイールコンベヤから前記フェイスマスクをリリースして第１のカートン内に積層させて充填するステップと、を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１のカートンステージング領域に複数の前記第１のカートンをステージングするステップをさらに含み、
   前記第１のカートン内に予め定められた数の前記フェイスマスクが充填されたときに、前記フェイスマスクが充填された前記第１のカートンを前記第１のカートンステージング領域から移動させるとともに、次の充填のために、空の前記第１のカートンを前記第１のカートンステージング領域に移動させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記回転ホイールコンベヤの周方向の第２の位置に配された第２のカートンステージング領域に第２のカートンをステージングするステップをさらに含み、
   前記第１のカートン内に予め定められた数の前記フェイスマスクが充填されたときに、前記個々のフェイスマスクを前記回転ホイールコンベヤによって前記第２のカートンステージング領域に搬送し、前記第２のカートン内に予め定められた数の前記フェイスマスクを充填することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１のカートン及び前記第２のカートンは、互いに異なるサイズを有し、互いに異なる数の前記フェイスマスクが充填されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記フェイスマスクが前記カートン内に交互積層パターンで積層して充填されるように、必要に応じて前記ピックアップ装置によって前記回転ホイールコンベヤ上で前記個々のフェイスマスクを回転させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記フェイスマスクは、互いにオフセットされた配置形態でコンベヤ上に配置されており、
   前記フェイスマスクが前記製造ラインに沿って搬送され前記回転ホイールコンベヤに到達する前に、互いに隣接する前記フェイスマスク間の前記オフセットを除去することによって、前記フェイスマスクを共通搬送方向軸に沿って整列させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記回転ホイールコンベヤは、前記製造ラインにおいて前記包装されたフェイスマスクの上方に動作可能に配置されており、
   前記ピックアップ装置は、前記回転ホイールコンベヤの周方向に沿って所定間隔で配置された回転可能な真空パッドであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記ピックアップ装置は、前記フェイスマスクが前記ピックアップ装置によってピックアップされた向きで前記カートン内に積層して充填されるように、前記回転ホイールコンベヤに対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記フェイスマスクは、前記ピックアップ装置によってピックアップされるときに交互積層パターンで配置されており、前記交互積層パターンで前記カートン内に充填されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記回転ホイールコンベヤ上の不合格のフェイスマスクは、前記カートンをバイパスして、不合格位置で前記回転ホイールコンベヤからリリースされ、
    前記カートン内に積層して充填される前記フェイスマスクの前記交互積層パターンを維持するために、前記回転ホイールコンベヤ上の前記不合格のフェイスマスクに直接隣接する前記フェイスマスクを、前記カートンをバイパスさせるステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記フェイスマスクを前記回転ホイールコンベヤからリリースするときに、前記フェイスマスクに対して下向きの力を付与することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記下向きの力が、前記ピックアップ装置により生成された空気圧力であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記回転ホイールコンベヤからリリースするときに、前記フェイスマスクは、前記第１のカートンステージング領域に配置されたガイド構造体によって前記カートン内に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記個々のフェイスマスクは、前記デリバリ位置に到達する前に包装されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 請求項１に記載の方法に従って、フェイスマスク製造ラインにおいて包装されたフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するためのシステムであって、
    回転ホイールコンベヤと、
    前記回転ホイールコンベヤに、周方向に沿って所定間隔で配置されて固定された複数の個々のピックアップ装置と、
    前記回転ホイールコンベヤに対して隣接するデリバリ位置と、
    前記回転ホイールコンベヤの周方向の第１の位置に配された第１のカートンステージング領域とを含み、
    前記デリバリ位置に搬送された前記個々のフェイスマスクは、前記回転ホイールコンベヤが前記デリバリ位置の近傍で回転したときに、前記個々のピックアップ装置によってピックアップされ、
    前記回転ホイールコンベヤが前記第１のカートンステージング領域の近傍で回転したときに、前記第１のカートンステージング領域で、前記個々のフェイスマスクは、前記回転ホイールコンベヤからリリースされ、第１のカートン内に積層して充填されることを特徴とするシステム。
16. 前記回転ホイールコンベヤの周方向の第２の位置に配された第２のカートンステージング領域をさらに含み、
    前記第１のカートン内に予め定められた数の前記フェイスマスクが充填されたときに、前記第２のカートンステージング領域で第２のカートン内に充填するために、前記個々のフェイスマスクを前記回転ホイールコンベヤによって前記第２のカートンステージング領域に搬送することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ピックアップ装置は、前記回転ホイールコンベヤに対して回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
18. 前記回転ホイールコンベヤは、前記製造ラインにおいて前記包装されたフェイスマスクの上方に動作可能に配置されており、
    前記ピックアップ装置は、前記回転ホイールコンベヤの周方向に沿って所定間隔で配置された回転可能な真空パッドであることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
19. 前記ピックアップ装置は、前記フェイスマスクが前記ピックアップ装置によってピックアップされた向きで前記カートン内に積層して充填されるように、前記回転ホイールコンベヤに対して固定されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
20. 前記ピックアップ装置は、前記フェイスマスクを前記回転ホイールコンベヤからリリースするときに、前記フェイスマスクに対して下向きの力を付与する真空パッドであることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。

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