JP6768315B2 - 包装装置、及び充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の容器をカートンに充填する包装装置、及び充填方法に関する。

従来から、缶ビールや缶ジュースといった飲料缶等の容器をカートンに充填するための包装装置について、研究開発が進められている。

例えば、特許文献１には、カートンの一対の外フラップのうち、容器群が充填される前記カートンの充填側とは反対に位置する反充填側の外フラップの先端を受け止める反充填側外フラップガイド部材と、カートンの一対の内フラップのうち、前記反充填側の内フラップを受け止める反充填側内フラップガイド部材と、を備え、前記反充填側外フラップガイド部材が前記外フラップを受け止めた状態で、前記充填部材が、前記容器群を前記カートンに押し込みながら前記反充填側の内フラップを前記容器群と前記反充填側内フラップガイド部材との間で挟んで曲げるケーサー装置が開示されている。

特開２０１３−２０９１１９号公報

近年のカートンの軽量化・薄肉化に伴い、温度や湿度の影響によるカートンの変形（湾曲など）が発生し易くなっている。
そのため、特許文献１に係るような従来のケーサー装置（包装装置）によると、カートンに充填する対象物（以下、適宜「充填対象物」という）を充填する際、変形したカートンの一部分と充填対象物とが干渉（接触、引っ掛かり等が発生）する結果、充填対象物のカートンへのスムーズな充填が妨げられてしまうという事態が発生していた。

前記したカートンの変形は僅かなものであり、変形したカートンの一部分と充填対象物との干渉も僅かなものであるが、包装装置による充填処理の数は膨大であることから、このような僅かな干渉でも数多くのトラブルの発生原因になる可能性がある。

そこで、本発明は、充填対象物をスムーズにカートンに充填することが可能な包装装置、及び充填方法を提供することを課題とする。

前記課題は、以下の手段により解決することができる。
（１）複数の容器をカートンに充填する包装装置であって、前記複数の容器を充填する側の前記カートンの開口部に設けられているフラップの内側を、外方向に押圧する第１押圧手段と、前記フラップの外側を、内方向に押圧する第２押圧手段と、を備え、前記第１押圧手段による前記フラップの内側の押圧箇所は、前記第２押圧手段による前記フラップの外側の押圧箇所よりも、前記フラップの基端側であって、前記第１押圧手段と前記第２押圧手段とは、前記フラップの基端部に外側への力が加わるように前記フラップを押圧して、前記フラップの基端部に形成されている角部を外側に広げる包装装置。
（２）前記カートンは、底面、天面、及びこれらを連結する側面から構成される角筒体と、前記底面の端部に連設される底面フラップと、前記天面の端部に連設される天面フラップと、前記側面の端部に連設される側面フラップと、を備え、前記底面フラップと前記天面フラップと前記側面フラップとによって前記角筒体の開口部を閉塞できる箱体であり、前記フラップは、前記底面フラップ、及び、前記側面フラップの少なくとも１つである前記１に記載の包装装置。
（３）前記複数の容器を充填する側に前記カートンを押圧するカートン押圧手段を備える前記１又は前記２に記載の包装装置。
（４）複数の容器をカートンに充填する充填方法であって、前記複数の容器が充填される前記カートンの開口部に設けられているフラップの内側を、外方向に押圧するとともに、前記フラップの外側を、内方向に押圧した状態で、前記複数の容器を前記カートンに充填し、前記フラップの内側を外方向に押圧する箇所は、前記フラップの外側を内方向に押圧する箇所よりも、前記フラップの基端側であって、前記フラップの基端部に外方向への力が加わることで、前記フラップの基端部に形成されている角部を外側に広げる充填方法。

本発明に係る包装装置によれば、第１押圧手段によってフラップの内側を外方向に押圧することにより、フラップの開口角度が小さすぎることに起因するフラップの先端部と充填対象物との干渉の発生を抑制することができる。また、第２押圧手段によってフラップの外側を内方向に押圧することにより、フラップの開口角度が大きすぎることに起因するフラップの基端部に形成される角部（詳細には、フラップとカートンの底面や側面とで形成される角部）の先鋭化を防止し、この角部と充填対象物との干渉の発生を抑制することができる。
その結果、本発明に係る包装装置によれば、充填対象物をスムーズにカートンに充填することができる。

本発明に係る充填方法によれば、フラップの内側を外方向に押圧することにより、フラップの開口角度が小さすぎることに起因するフラップの先端部と充填対象物との干渉の発生を抑制することができる。また、フラップの外側を内方向に押圧することにより、フラップの開口角度が大きすぎることに起因するフラップの基端部に形成される角部（詳細には、フラップとカートンの底面や側面とで形成される角部）の先鋭化を防止し、この角部と充填対象物との干渉の発生を抑制することができる。
その結果、本発明に係る充填方法によれば、充填対象物をスムーズにカートンに充填することができる。

本発明の実施形態に係る包装装置の斜視図である。 側面フラップの先端部と充填対象物との間で干渉が発生する状態の模式図である。 側面フラップの基端部と充填対象物との間で干渉が発生する状態の模式図である。 本発明の実施形態に係る第１押圧手段と第２押圧手段とが側面フラップを開口している状態の模式図である。 本発明の実施形態に係る第１押圧手段と第２押圧手段とが底面フラップを開口している状態の模式図である。

以下、本発明に係る包装装置、及び充填方法を実施するための形態（実施形態）について、図を参照して説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、本実施形態の構成を概略的に示したものであり、各部材のスケールや間隔、位置関係等を誇張したり、部材の一部の図示を省略したりしているものがある。

［カートン］
まず、本実施形態に係る包装装置、及び充填方法に使用するカートンについて、図１を参照して説明する。
カートン１０は、充填対象物２０を収容するための箱体である。そして、カートン１０は、充填対象物２０を充填するための開口部と、この開口部を閉塞するためのフラップを備えるものであれば、その他の詳細な構成、サイズ、材質などについては特に限定されない。

例えば、カートン１０は、底面１１、天面１２、側面１３から構成される角筒体と、底面１１の端部に連設される底面フラップ１１ａ、１１ｂと、天面１２の端部に連設される天面フラップ１２ａ、１２ｂと、側面１３の端部に連設される側面フラップ１３ａ、１３ｂと、を備えたラップアラウンド式の箱体である。
なお、図１に示すカートン１０は、天面１２及び底面１１が四角形を呈する構成であるが、４つのコーナー部分（図１の前側の左右端部分と後側の左右端部分）がデッドスペースとなる場合があるため、この４つのコーナー部分を無くし、天面１２及び底面１１が八角形を呈する構成としてもよい。また、天面１２及び底面１１の形状は、４つのコーナー部分の其々に複数の角を設けて、十二角形、十六角形…としてもよく、さらに、１つのコーナー部分のみを無くすような五角形、２つのコーナー部分のみを無くすような六角形としてもよい。

このカートン１０は、包装装置Ａによって充填対象物２０が充填される際、天面１２が開いた状態となっている。よって、包装装置Ａによって充填対象物２０を充填する際の「複数の容器２１（充填対象物２０）を充填する側のカートン１０の開口部」とは、詳細には、底面１１の先端部（図１の前側の先端部）と２つの側面１３、１３の先端部（図１の前側の先端部）とで形成される部分である。
なお、このカートン１０は、包装装置Ａによって充填対象物２０が充填された後、連結面１４が天面１２に固定されることによって角筒体が形成されるとともに、各フラップによって角筒体の開口部が閉塞されることによって箱体となる。

［充填対象物］
次に、本実施形態に係る包装装置、及び充填方法に使用する充填対象物について、図１を参照して説明する。
充填対象物２０は、複数の容器２１である。そして、容器２１の形状、サイズ、材質、個数などについては特に限定されない。ただし、容器２１の形状については、ペットボトルのような形状のものより、缶ビール、缶ジュースのような蓋部と底部とを備える略円筒形状のものが好ましい。また、容器２１のサイズ（容量）については、例えば、１Ｌ以下であり、５００ｍｌ以下が好ましく、３５０ｍｌや２５０ｍｌであってもよい。

充填対象物２０は、図１では、包装体２２に包装された容器群２０を示しているが、容器２１は包装体２２に包装されていなくてもよく、複数の容器２１が纏められていない状態、いわゆるルース品の状態であってもよい。
ただし、充填対象物２０が包装体２２に包装された容器群２０である場合、包装体２２の先端部のスリーブ２２ａが、カートン１０のフラップ１１ａ、１３ａの先端部や基端部と干渉し易く、スリーブ２２ａの破損などのトラブルの発生が報告されていた。したがって、本実施形態に係る包装装置Ａ、及び充填方法に使用する充填対象物２０が包装体２２に包装された容器群２０であると、本発明の効果（スムーズな充填）に加えて、この効果に付随したスリーブ２２ａの破損防止という効果も得られるため、非常に好ましい。

［本実施形態に係る包装装置の構成］
次に、本実施形態に係る包装装置について、図１、４、５を参照して説明する。
本実施形態に係る包装装置Ａは、複数の容器２１（充填対象物２０）をカートン１０に充填する装置である。
そして、包装装置Ａは、第１押圧手段１と、第２押圧手段２と、を備えることを特徴とする。また、包装装置Ａは、移送レーン３と、移送ガイド４と、移送手段５と、カートンレーン６と、カートン押圧手段７と、を備える。

（第１押圧手段）
第１押圧手段１は、フラップの内側を外方向（開く方向）に押圧する手段である。そして、第１押圧手段１は、図１、４に示す２つの側面フラップ１３ａ、１３ａに対するもの（第１押圧手段１ａ、１ａ）と、図５に示す底面フラップ１１ａに対するもの（第１押圧手段１ｂ）と、がある。
なお、包装装置Ａは、第１押圧手段１ａ、１ａ、１ｂを１つ以上備えていればよいが、よりスムーズな充填を可能とすべく、第１押圧手段１ａ、１ａ、１ｂの全てを備えるのが好ましい。この点については、後記する第２押圧手段２も同様である。

図４に示すように、第１押圧手段１ａは、移送ガイド４と一体に成形されており、側面フラップ１３ａの内側を外方向（図４の左右方向）に押圧する。そして、第１押圧手段１ａは、側面フラップ１３ａの開口角度θａ（側面フラップ１３ａと側面１３の延長面とのなす角度θａ）が、上限は４５°以下、好ましくは４０°以下、より好ましくは２０°以下、下限は５°以上、好ましくは１０°以上、より好ましくは１５°以上、となるように構成されている。

図５に示すように、第１押圧手段１ｂは、底面フラップ１１ａの内側を外方向（図５の下方向）に押圧する。そして、第１押圧手段１ｂは、底面フラップ１１ａの開口角度θｂ（底面フラップ１１ａと底面１１の延長面とのなす角度θｂ）が、上限は４５°以下、好ましくは４０°以下、より好ましくは２０°以下、下限は５°以上、好ましくは１０°以上、より好ましくは１５°以上、となるように構成されている。

なお、第１押圧手段１の形状は特に限定されず、図１、４に示すような三角柱状や図５に示すような紙面に垂直な方向に延びる円柱状（又は球状）であってもよい。ただし、第１押圧手段１の形状は、カートン１０に傷が付くのを防止すべく、カートン１０と角で接触する形状のものよりも、曲面や平面で接触する形状のものが好ましい。
そして、第１押圧手段１ａ、１ｂは、移送ガイド４や移送レーン３と一体に成形されていてもよいし（図４に示す第１押圧手段１ａと移送ガイド４との関係）、別々に構成されていてもよい（図５に示す第１押圧手段１ｂと移送レーン３との関係）。

（第２押圧手段）
第２押圧手段２は、フラップの外側を内方向（閉じる方向）に押圧する手段である。そして、第２押圧手段２は、図１、４に示す２つの側面フラップ１３ａ、１３ａに対するもの（第２押圧手段２ａ、２ａ）と、図５に示す底面フラップ１１ａに対するもの（第２押圧手段２ｂ）と、がある。

図４に示すように、第２押圧手段２ａは、側面フラップ１３ａの外側を内方向に押圧する。そして、第２押圧手段２ａは、前記した第１押圧手段１ａとで側面フラップ１３ａを挟み、側面フラップ１３ａの開口角度θａを前記した角度に固定する。

図５に示すように、第２押圧手段２ｂは、底面フラップ１１ａの外側を内方向に押圧する。そして、第２押圧手段２ｂは、前記した第１押圧手段１ｂとで底面フラップ１１ａを挟み、底面フラップ１１ａの開口角度θｂを前記した角度に固定する。

なお、第２押圧手段２の形状は特に限定されず、図１、４に示すような略丸棒状であっても、図５に示すような紙面に垂直な方向に延びる円柱状（又は球状）であってもよい。ただし、第２押圧手段２の形状は、カートン１０に傷が付くのを防止すべく、カートン１０と角で接触する形状のものよりも、曲面や平面で接触する形状のものが好ましい。
そして、第２押圧手段２は、外側から内側（図４では左側から右側、図５では下側から上側）に先端部を動かす構成となっているが、第２押圧手段２を駆動させる駆動手段（図示せず）は特に限定されない。

（移送レーン、移送ガイド、移送手段）
移送レーン３とは、充填対象物２０をカートン１０に導くレーンであり、一端がカートン１０の開口部付近（底面１１の先端部付近）に位置している。
移送ガイド４とは、移送レーン３上の充填対象物２０の移送をガイドする部材であり、移送レーン３上の充填対象物２０の両サイド（図１の左右側）に設けられている。
移送手段５は、移送レーン３上の充填対象物２０をカートン１０に移送する手段であり、充填対象物２０の一端部（図１の前側の端部）をカートン１０側（図１の後側）に押圧する。

なお、図１では、移送レーン３、移送ガイド４、移送手段５を１組だけ示しているが、公知の包装装置のように、図１の左右方向に複数組が連設されている構成であってもよく、組数は特に限定されない。

（カートンレーン、カートン押圧手段）
カートンレーン６とは、図１の左右方向にカートン１０を移送するレーンであり、カートンレーン６上のカートン１０の開口部を移送レーン３の先端部と向かい合った状態とする。なお、図示しないが、カートンレーン６には、図１の左右方向に移送されるカートン１０の側面１３を外側から押圧して、適切なカートン１０の移送を補助する補助手段が設けられている。

カートン押圧手段７とは、充填対象物２０を充填する側（図１の前側）にカートン１０を押圧する手段である。詳細には、カートン押圧手段７は、カートンレーン６上を図１の左右方向に移送されるカートン１０の一端部（図１の後側の端部）に接触しながら押圧することによって、図１の前後方向におけるカートン１０の位置決めを行うガイドである。

（移送レーン、カートンレーン、カートン押圧手段の設置の位置関係）
図５に示すように、移送レーン３とカートンレーン６とは、カートンレーン６の上面よりも移送レーン３の上面のほうが上方に位置するとともに、両者の上面の間隔Ｌａ（図５の上下方向の間隔）が、カートン１０の厚みに１〜５ｍｍを足した間隔となるように設置されているのが好ましい。例えば、厚みが４ｍｍのカートン１０を使用する場合、この間隔Ｌａは、５〜９ｍｍであるのが好ましい。
このように移送レーン３とカートンレーン６とが設置されていることによって、充填対象物２０と底面フラップ１１ａの基端部に形成される角部Ｅｂとの干渉の発生をより抑制することができるとともに、充填対象物２０がルース品であった場合の容器２１の倒缶の発生を抑制することもできる。

図５に示すように、移送レーン３とカートン１０とは、移送レーン３の先端部とカートン１０の先端部との間隔Ｌｂ（図５の前後方向の間隔）が、１〜５ｍｍとなるように、カートン押圧手段７（図１参照）によって位置決めされているのが好ましい。
このようにカートン押圧手段７によってカートン１０が位置決めされていることによって、よりスムーズな充填が可能となる。

［本実施形態に係る包装装置の動作（充填方法）］
次に、本実施形態に係る包装装置の動作について、図１を参照して説明する。
まず、カートン１０の底面フラップ１１ａ及び側面フラップ１３ａが第１押圧手段１ａ、１ｂ及び第２押圧手段２ａ、２ｂによって固定される（開口工程Ｓ１）。そして、カートン１０がカートン押圧手段７によって充填対象物２０が充填される方向に押圧される（位置決め工程Ｓ２）。その後、充填対象物２０が移送手段５によってカートン１０側に押圧され、移送レーン３の上を通ってカートン１０に充填される（充填工程Ｓ３）。そして、カートン１０が箱体状となるように組み立てられる（組立工程Ｓ４）。
なお、位置決め工程Ｓ２は、必須の工程ではないとともに、開口工程Ｓ１と略同時に実施されても、開口工程Ｓ１の前に実施されてもよい。

その他の動作については、公知の包装装置の動作と同様である。
具体的には、公知の包装装置は、図１の左右方向に、複数組の移送レーン３、移送ガイド４、移送手段５が連設されており、これら全てを左方向又は右方向に移動させつつ、同方向・同速度でカートンレーン６上のカートン１０を移動させる。そして、前記の各工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、この移動の際に実施されることとなる。

［本実施形態に係る包装装置の効果］
次に、本実施形態に係る包装装置の効果について、図１〜５を参照して説明する。
図４に示すように、本実施形態に係る包装装置Ａは、第１押圧手段１ａを備えることから、側面フラップ１３ａの開口角度θａを所定の大きさ以上にすることができる。
その結果、図２に示すような、開口角度θａ１が小さ過ぎることに起因した側面フラップ１３ａの先端部と充填対象物２０との干渉の発生を抑制することができ、充填対象物２０をスムーズにカートン１０に充填することができる。さらに、充填対象物２０が包装体２２に包装された容器群２０である場合、側面フラップ１３ａの先端部と包装体２２のスリーブ２２ａとが干渉することによって発生するスリーブ２２ａの破損も防止することができる。

図４に示すように、本実施形態に係る包装装置Ａは、第２押圧手段２ａを備えることから、側面フラップ１３ａの開口角度θａを所定の大きさ以下にすることができる。
その結果、図３に示すような、開口角度θａ２が大き過ぎることに起因した側面フラップ１３ａの基端部に形成される角部Ｅａと充填対象物２０との干渉の発生を抑制することができる。さらに、充填対象物２０が包装体２２に包装された容器群２０である場合、側面フラップ１３ａの基端部に形成される角部Ｅａと包装体２２のスリーブ２２ａとが干渉することによって発生するスリーブ２２ａの破損も防止することができる。
なお、側面フラップ１３ａの基端部に形成される角部Ｅａが鋭ければ鋭いほど、言い換えると、側面フラップ１３ａと側面１３とで形成される角部Ｅａの角度（劣角）が小さければ小さいほど、この角部Ｅａと充填対象物２０とが干渉し易くなることは、試験によって確認している。

さらに、図４に示すように、第１押圧手段１ａによる側面フラップ１３ａの内側の押圧箇所は、第２押圧手段２ａによる側面フラップ１３ａの外側の押圧箇所よりも、側面フラップ１３ａの基端側であることによって、側面フラップ１３ａの基端部に形成される角部Ｅａに対して外側への力が加わる。その結果、角部Ｅａが外側に僅かに広がることで、この角部Ｅａと充填対象物２０との干渉の発生を著しく抑制することができ、充填対象物２０を極めてスムーズにカートン１０に充填することができる。

なお、ここまで、図２、３、４を用いて、側面フラップ１３ａと充填対象物２０との間での本発明の効果を説明したが、図５に示す底面フラップ１１ａと充填対象物２０との間においても同様の発明の効果が発揮される。

また、図５に示すように、本実施形態に係る包装装置Ａは、カートン押圧手段７を備えることから、移送レーン３の先端部とカートン１０の先端部との間隔Ｌｂを、所望の大きさにすることができ、充填対象物２０を更にスムーズにカートン１０に充填することができる。

［本実施形態に係る包装装置の変形例］
図１に示す本実施形態に係る包装装置Ａは、１つのフラップに対して、第１押圧手段１、第２押圧手段２を１つずつ備える構成であってもよいが、複数設けてもよい。例えば、図１に示す複数の移送レーン３の下面に、同じ形状の第１押圧手段１ｂが其々設けられていてもよい。

図４に示す側面フラップ１３ａの開口角度θａと図５に示す底面フラップ１１ａの開口角度θｂとは、同じ角度にしてもよいし、異なる角度にしてもよい。例えば、充填対象物２０がルース品である場合、側面フラップ１３ａの基端部に形成される角部Ｅａと充填対象物２０との干渉は発生し難いため、底面フラップ１１ａの開口角度θｂよりも側面フラップ１３ａの開口角度θａを大きくしてもよい。なお、この場合は、側面フラップ１３ａに対する第２押圧手段２ａを設けなくてもよい。

図１に示す本実施形態に係る包装装置Ａの各部材のサイズ等は適宜変更してもよい。例えば、使用するカートン１０のサイズに合わせて、図１における移送レーン３の左右方向の幅を変更してもよい。また、充填対象物２０をより適切にガイドするため、図１における移送ガイド４の上下方向の幅を広くしてもよいし、移送ガイド４を上下方向に複数設けてもよい。

なお、本実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

Ａ 包装装置
１ 第１押圧手段
１ａ 第１押圧手段（側面フラップに対する第１押圧手段）
１ｂ 第１押圧手段（底面フラップに対する第１押圧手段）
２ 第２押圧手段
２ａ 第２押圧手段（側面フラップに対する第２押圧手段）
２ｂ 第２押圧手段（底面フラップに対する第２押圧手段）
３ 移送レーン
４ 移送ガイド
５ 移送手段
６ カートンレーン
７ カートン押圧手段
１０ カートン
１１ 底面
１１ａ、ｂ 底面フラップ
１２ 天面
１２ａ、ｂ 天面フラップ
１３ 側面
１３ａ、ｂ 側面フラップ
１４ 連結面
２０ 充填対象物（複数の容器、包装体に包装された容器群）
２１ 容器
２２ 包装体
Ｅａ 角部（側面フラップの基端部に形成される角部）
Ｅｂ 角部（底面フラップの基端部に形成される角部）

Claims (4)

1. 複数の容器をカートンに充填する包装装置であって、
   前記複数の容器を充填する側の前記カートンの開口部に設けられているフラップの内側を、外方向に押圧する第１押圧手段と、
   前記フラップの外側を、内方向に押圧する第２押圧手段と、
   を備え、
   前記第１押圧手段による前記フラップの内側の押圧箇所は、前記第２押圧手段による前記フラップの外側の押圧箇所よりも、前記フラップの基端側であって、前記第１押圧手段と前記第２押圧手段とは、前記フラップの基端部に外側への力が加わるように前記フラップを押圧して、前記フラップの基端部に形成されている角部を外側に広げる包装装置。
2. 前記カートンは、底面、天面、及びこれらを連結する側面から構成される角筒体と、前記底面の端部に連設される底面フラップと、前記天面の端部に連設される天面フラップと、前記側面の端部に連設される側面フラップと、を備え、前記底面フラップと前記天面フラップと前記側面フラップとによって前記角筒体の開口部を閉塞できる箱体であり、
   前記フラップは、前記底面フラップ、及び、前記側面フラップの少なくとも１つである請求項１に記載の包装装置。
3. 前記複数の容器を充填する側に前記カートンを押圧するカートン押圧手段を備える請求項１又は請求項２に記載の包装装置。
4. 複数の容器をカートンに充填する充填方法であって、
   前記複数の容器が充填される前記カートンの開口部に設けられているフラップの内側を、外方向に押圧するとともに、前記フラップの外側を、内方向に押圧した状態で、前記複数の容器を前記カートンに充填し、
   前記フラップの内側を外方向に押圧する箇所は、前記フラップの外側を内方向に押圧する箇所よりも、前記フラップの基端側であって、前記フラップの基端部に外方向への力が加わることで、前記フラップの基端部に形成されている角部を外側に広げる充填方法。

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