JP7288685B2 - 段ボール箱に物品を自動梱包する設備 - Google Patents

Description

本発明は、概して、梱包物を作製する設備の分野における用途を見出し、特に、段ボール箱に物品を自動梱包する設備に関する。

連続給送される展開段ボールウェブ又はシートから箱を作製及び形成する機械が長い間知られている。

これらの機械は、段ボールシートを給送する手段と、シートをそれぞれの縦方向及び横方向に裁断し、折り目加工し、及び折り曲げ加工する手段とを備える。

これらの機械の第１の欠点は、それら機械が、箱に梱包される物品の導入及び位置決め手段を備えていないことである。

したがって、箱は、箱を形成するための機械から分離された別の機械によって、または作業者によって手作業で、充填され、このことは、全加工時間の多大な増加を伴う。

さらには、充填がさらなる機械によって行われる場合に、この欠点は、全体の寸法の増大と、設備全体の構造の複雑さとを引き起こす。

この欠点を少なくとも部分的に解消しようとして、箱を形成するためのステーションと、箱の中に物体を導入するためのステーションとの両方を含む設備が開発された。

特許文献１は、連続給送段ボールウェブから折り箱を形成する、及び折り箱の中に物品を自動梱包する設備を開示している。

すなわち、この設備は、上流のロールから連続給送されてくる段ボールウェブを裁断及び折り目加工するための裁断及び折り目加工ステーション、裁断及び折り目加工された段ボールシートを折り曲げ加工して折り箱を形成するための折り曲げ加工ステーション、及び加工されたシートを給送する手段を備える。

加えて、この設備は、梱包される物品を給送及び位置決めする手段を備え、この手段を上述した給送手段と同期させる。

位置決め手段は、折り箱が作成される折り曲げ加工ステーションに到達する前の給送及び加工中の展開段ボールシート上に物体を配置するように構成されている。

それにも関わらず、この構成の第１の欠点は、このシステムによって作製された箱が、安定な構造を有さず、時間とともに、特に箱が通常のように移送及び輸送されているときに、屈曲及び変形しやすいことである。

さらには、箱の底壁及び側壁が、強化されておらず、特に大重量の物品及び梱包物の場合に、崩れやすい。

この構成のさらなる欠点は、連続給送段ボールウェブを加工して、後に折り曲げ加工される展開シートを得るステップが、さらなる箱を作製するために再利用できない多量の材料の残物を伴うことである。

加えて、このシステムは、加工残物を自動的に排除するための、裁断及び折り曲げ加工ステーションに付帯したコンベア手段を有しない。

米国特許出願公開第２０１５０３６７９７４号明細書 伊国特許出願第１０２０１６０００１３１８０２号明細書

先行技術に照らして、本発明が解決しようする技術的課題は、段ボール箱に物品を自動梱包する設備であって、箱が高安定性かつ高耐久性の構造を有し、かつ箱の製造によって生じる残物が抑制される設備を提供することである。

本発明の目的は、高効率で比較的費用効率がよい、段ボール箱に物品を自動梱包する設備を提供することによって、上述の欠点を解消することである。

本発明の特定の目的は、自動のかつ同期した箱形成及び物品梱包をもたらす前述した設備を提供することである。

本発明のさらなる目的は、高安定性かつ高耐久性の構造を有する箱を提供することができる、前述した設備を提供することである。

本発明の別の目的は、強化された底壁及び側壁を有する箱を提供することができる、前述した設備を提供することである。

本発明のさらなる目的は、製函工程における加工残物を抑制することができる、前述した設備を提供することである。

本発明のまた別の目的は、小型であって容易に組み立てることが可能である、前述した設備を提供することである。

これら及び他の目的は、より明確に後述するように、請求項１の特許請求範囲に規定されるような、連続給送ウェブから開口シート箱を形成して開口シート箱を水平面上に載置するための形成ステーションと、開口箱内に物品を導入する手段と、物品が入った開口箱を閉止するための閉止ステーションと、開口箱を形成ステーションから閉止ステーションに給送する給送手段とを備える、段ボール箱に物品を自動梱包する設備によって達成される。

第１の接着手段は、長尺要素の側端部上にホットメルト接着剤ストリップを塗布する第１の塗布器を備え、形成ステーションは、横パネルをピックアップして長尺要素上に接着剤ストリップにおいて付着させて十字形ブランクを得る、一対の吸引カップマニピュレータを備える。

形成ステーションは、連続給送ウェブを裁断及び折り目加工する裁断及び折り目加工手段であって、箱の底壁、閉止天壁、及び第１の対の側壁を画定する縦パネルと、箱の第２の対の側壁を形成するように適合した一対の横パネルとを生じるように適合した、裁断及び折り目加工手段と、さらには、実質的に十字形をなすワンピースの展開ブランクを生じるように横パネルを縦パネルに接着する第１の接着手段とを備える。

また、閉止ステーションは、箱の側壁と閉止天壁とを折り曲げ加工する折り曲げ加工及び自動接着手段を備え、格納又は出荷に利用可能である完成された梱包物が形成されるようになっている。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に従って得られる。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付図面を引用する非限定的な例として記載された、段ボール箱に物品を自動梱包する設備の好ましい非排他的な実施形態の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明の設備の斜視図である。 本発明の設備の側断面図である。 図１の設備の第１のステーションの上面図である。 図１の設備の第１のステーションの側断面図である。 図３及び図４の第１のステーションの第１の詳細の斜視図である。 図３及び図４の第１のステーションの第１の詳細の側断面図である。 図３及び図４の第１のステーションの第２の詳細の斜視図である。 図３及び図４の第１のステーションの第２の詳細の上面図である。 本発明の設備の第２のステーションの斜視図である。 本発明の設備の第２のステーションの側断面図である。 例示的な動作構成における図９及び図１０の第２のステーションの第１の詳細の斜視図である。 図１１とは異なる動作構成における図９及び図１０の第２のステーションの第１の詳細の斜視図である。 図９及び図１０の第２のシステムの第２の詳細の斜視図である。 本発明のシステムによって形成された段ボール箱の斜視図である。

具体的に図面を参照すると、全体として符号１によって指定された、箱Ｂに１つ以上の物品Ｏを自動梱包する設備が示されている。

物品Ｏは、本発明の範囲から逸脱することなく異なる種別から選択され得るが、箱Ｂは、本出願の所有者による特許文献２に開示された種類のものであり得る。

具体的には、図１４に最もよく示されているように、各箱Ｂは、箱Ｂの組み立てられた構成において、物品Ｏを内包する区画を画定する、底壁Ｐ_F、閉止天壁Ｐ_S、第１の対の側壁Ｐ_L1、及び第１の対に直交する第２の対の側壁Ｐ_L2を備える。

例として、箱Ｂは、６００ｍｍの長さ、５００ｍｍの幅、及び４５０ｍｍの高さを有する第１の主形態と、２００ｍｍの長さ、１５０ｍｍの幅、及び５０ｍｍの高さを有する第２の主形態とを有してもよい。

本発明の好ましい実施形態において、設備１は、図３～図８に示すような段ボールウェブＭから展開シート箱を形成するための形成ステーション２と、開口箱Ｂ内に物品Ｏを導入する導入手段３とを備える。

設備１は、図９～図１３に示すような物品Ｏが入った箱Ｂを閉止するための閉止ステーション４と、開口箱を形成ステーション２から閉止ステーション４に給送する給送手段５とを備える。

箱Ｂを形成及び閉止する形成ステーション２及び閉止ステーション４は、導入手段３及び給送手段５を支持するようにも適合した、それぞれの格子枠６を備え得る。

さらには、図示しない保管ステーションから縦方向Ｘの形成のためのステーション２に連続給送段ボールウェブＭを供給するための供給手段７が設けられ得る。

例えば、供給手段７は、周知の種類のものであってもよく、それぞれの横軸の周りに回転し、かつ給送手段５の直近下流に配置された１つ以上のローラ８を備えてもよい。

給送手段５は、供給手段７から段ボールウェブＭを受け取るように、水平方向に対して実質的に傾斜し、かつ形成ステーション２に位置決めされた、第１のベルトコンベア９を備え得る。

給送手段５は、また、形成ステーション２の第１のベルトコンベア９の直近下流に、閉止ステーション４に配置されたベルトシステム１０を備え得る。

図２及び図４に最もよく示されているように、物品Ｏを導入する導入手段３は、また、第１のベルトコンベア９の傾斜した平面πの上方で形成ステーション２に配置された多数の第２のベルトコンベア１１と、物品Ｏを展開段ボールシートが折り曲げ加工される前に展開段ボールシート上に載置するための閉止ステーション４内のナイフエッジを有するベルトコンベア１２とを備え得る。

有利には、物品Ｏを導入する導入手段３と開口箱Ｂを給送する給送手段５とは、移動を同期させ、かつ物品Ｏのバッチと給送中の開放箱Ｂとの間での適切な整合を検査するように適合したソフトウェアによって、制御ユニットに接続され得る。

閉止ステーション４のナイフエッジコンベア１２の直近下流に配置された第２の直列のベルト１１’は、第１のベルトコンベア９に沿って給送されている開口箱Ｂに対して、物品Ｏを給送する、又は物品Ｏの位置を中央寄せする、縦給送方向Ｘを横切る誘導手段１３に摺動可能に取り付けられ得る。

好ましくは、形成ステーション２において生成された整形体を破砕ユニットへと搬送するベルトコンベア１４が、第１のベルトコンベア９の下方に設けられ得る。

本発明の特定の態様において、形成ステーション２は、連続給送ウェブＭを裁断及び折り目加工する裁断及び折り目加工手段１５であって、箱Ｂの底壁Ｐ_F、天壁Ｐ_S、及び第１の対の側壁Ｐ_L1を画定する長尺縦要素Ｅ₁と、箱Ｂの第２の対の側壁Ｐ_L2を形成するように適合した一対の横パネルＥ₂，Ｅ₃とを生じるように適合した、折り目加工手段１５を備える。

裁断及び折り目加工手段１５は、連続給送ウェブＭの導入方向Ｘに対して横に移動する第１のキャリッジ１７に取り付けられた第１の直列の横ツール１６と、展開段ボールシート上に複数の縦裁断及び折り目線Ｌ_Lを形成するように適合した第１の直列の縦ツール１８とを備え得る。

具体的には、第１の横ツール１６は連続給送ウェブＭを裁断して長尺要素Ｅ₁及び横パネルＥ₂，Ｅ₃を作成するのに対して、縦ツール１８は縦ツール１８の縦端部に沿って、それぞれの縦側部フラップＷ₁，Ｗ₂及び対応する中央本体Ｃ₁，Ｃ₂を画定する折り目線Ｌ_Lを形成する。

加えて、裁断及び折り目加工手段１５は、展開シートの給送方向Ｘに対して横に移動する第２のキャリッジに取り付けられた、かつ展開シート上に複数の縦折り目線Ｌ_Lを形成するように適合した、第２の直列の横ツール１９を備える。

横折り目線Ｌ_Tは、長尺要素Ｅ₁の縦延伸に沿って、第１の対の側壁Ｐ_L1、天壁Ｐ_S、及び底壁Ｐ_Fを画定するように適合している。

すなわち、天壁Ｐ_S及び底壁Ｐ_Fから、あるいは天壁Ｐ_S及び底壁Ｐ_Fに対して縦にずれた位置にある第１の側壁Ｐ_L1は、横折り目線Ｌ_Tに沿って天壁Ｐ_S及び底壁Ｐ_Fに接合される。

長尺要素Ｅ₁の壁Ｐ_S，Ｐ_F，Ｐ_L1及び横パネルＥ₂，Ｅ₃は同じ全幅Ｉを有し得るのに対して、横パネルＥ₂，Ｅ₃の側部フラップＷ₂は長尺要素Ｅ₁の壁Ｐ_S，Ｐ_F，Ｐ_L1の側部フラップＷ₁の幅Ｉ₂よりも大きい幅Ｉ₁を有し得る。

さらには、第２の横ツール１９は、天壁Ｐ_Sの横端部Ｆにおいて、箱Ｂが閉止される際に第１の側壁Ｐ_L1のうちの１つの外面Ｓ_OUTに接着されるように設計された横折り曲げフラップＷ_Tを作成するように適合している。

本発明のさらなる特定の態様において、形成ステーション２は、さらに、横パネルＥ₂，Ｅ₃を縦要素Ｅ₁に接着して実質的に十字形をなすワンピースの展開ブランクＨを生じる第１の接着手段２１を備える。

第１の接着手段２１は、第２の横ツール１９の直近下流に配置された、長尺要素Ｅ₁の側端部上にホットメルト接着剤ストリップを塗布する第１の塗布器２２を備え得るのに対して、形成ステーション２は、図７及び図８に最もよく示されるように、一対の吸引カップマニピュレータ２３を備え得る。

吸引カップマニピュレータ２３は、それぞれの横方向に沿って移動し、横パネルＥ₂，Ｅ₃をピックアップするように、かつ横パネルＥ₂，Ｅ₃を長尺要素Ｅ₁上に接着ストリップにおいて付着させて十字形ブランクＨを形成するように適合している。

具体的には、図１４に最もよく示されているように、横パネルＥ₂，Ｅ₃は、縦折り目線が重なり合う関係で、底壁Ｐ_Fに対応する部分において長尺要素Ｅ₁に接着され得る。

この構成では、横パネルＥ₂，Ｅ₃の側部フラップＷ₂が底壁Ｐ_Fの中央本体Ｃ₁に重なり合うのに対して、底壁Ｐ_Fの側部フラップＷ₁は、それぞれの横パネルＥ₂，Ｅ₃の中央本体Ｃ₂の底面Ｓ_INFに接着される。

形成後に、十字形ブランクＨは、第１のベルトコンベア９から閉止ステーション４のベルトシステム１０に搬送されるが、ナイフエッジコンベア１２はブランクＨが折り曲げ加工される前に物品ＯをブランクＨ上に載置する。

加えて、閉止ステーション４は、梱包される物品Ｏが中に導入されると、格納又は出荷に利用可能である完成された梱包物を提供するように、箱Ｂの側壁Ｐ₁，Ｐ₂と閉止天壁Ｐ_Sとを折り曲げ加工及び接着する折り曲げ加工及び接着手段２４を備える。

好ましくは、閉止ステーション４は、ナイフエッジコンベア１２の直近下流に配置されたロボットアーム２５を備え、図１０に最もよく示されているように、ロボットアーム２５は、折り曲げ加工されるブランクＨの端部上にホットメルト接着剤を塗布する第２の塗布器２６を備え得る。

具体的には、第２の塗布器２６は、十字形ブランクＨの第１の対の側壁Ｐ₁の側部フラップＷ₂の外面Ｓ_OUT2上に接着剤ストリップを配分するように適合する。

さらには、ロボットアーム２５は、物品ＯがブランクＨ上に位置決めされる際に、垂直軸に沿って移動して物品Ｏを誘導し得る。

折り曲げ加工手段２４は、図１１及び図１２に示すように、アイドル位置において給送ベルトシステム１０と同一平面上にある、複数の上げ起こし式折り曲げアクチュエータ２８を有する第１の動作ユニット２７を備え得る。

アクチュエータ２８の各々は、ブランクＨの側壁Ｐ₁，Ｐ₂においてブランクＨを保持し、かつブランクＨのそれぞれの縦折り目線Ｌ_L及び横折り目線Ｌ_Tに沿ってブランクＨを折り曲げ加工するように適合した、それぞれの吸引カップ部材２９を備える。

この構成では、すべての側壁Ｐ₁，Ｐ₂が上方に折り曲げ加工され、第１の側壁Ｐ_L1の側部フラップＷ₂は第２の側壁Ｐ_L2の内面Ｓ_INに接着される。

好都合には、折り曲げ加工手段２４は、箱Ｂの天壁Ｐ_Sを折り曲げ加工し、かつ内包区画の最上部を閉止する第２の動作ユニット３０を備え得る。

第２の動作ユニット３０は、天壁Ｐ_Sの横フラップＷ_T上に接着剤を配分する第１のノズル３１と、天壁Ｐ_Sの側部フラップＷ₁上に接着剤を配分する第２のノズル３２とを備え得る。

さらには、第２の動作ユニット３０は、第１の側壁Ｐ_L1のうちの１つ上における横フラップＷ_Tの接着と、第２の側壁Ｐ_L2の外面Ｓ_OUT3上における縦フラップＷ₁の接着とを補助するように適合した複数の加圧ローラ３３を備える。

それゆえ、各第２の側壁Ｐ_1,2が、天壁Ｐ_S及び底壁Ｐ_Fの側部フラップＷ₁によって、第２の側壁Ｐ_1,2の最上部及び第２の側壁Ｐ_1,2の最下部の両方において保持され、この構成は箱１に、より大きな安定性を付与する。

設備のすべての移動部分は、移動部分の相対的な移動を同期させるように設計された制御ユニットによって、モータ駆動され、かつ独立に管理される。

有利にも、このような制御ユニットにより、十字形ブランクＨの形成、物品の導入、及び箱の折り曲げ加工が、給送手段５を全く停止させることなく行われることが可能になる。

本発明の設備が所期の目的を実行し、かつ、特に、高耐久性の構造を有する段ボール箱に複数の物品を自動梱包することをもたらすことは、以上より分かるであろう。

本発明の設備は、添付の特許請求の範囲に開示された発明概念の範囲内で、多くの変更及び変形を施すことが可能である。

本設備は、添付図面への特定の参照を伴って記載されているが、本開示及び特許請求の範囲において参照される符号は、本発明のよりよい理解のために使用されているにすぎず、特許請求される範囲をいかなる態様に限定することも意図されていないものである。

本発明は、梱包物製造設備の分野において産業規模で製造できるため、産業上の用途を見出し得る。

Claims (11)

1. 段ボール箱（Ｂ）に物品（Ｏ）を自動梱包する設備（１）であって、各箱（Ｂ）は、底壁（Ｐ_F）、２対の側壁（Ｐ_L1，Ｐ_L2）、及び閉止天壁（Ｐ_S）を備え、前記設備（１）は、
   連続給送ウェブ（Ｍ）から開口シート箱（Ｂ）を形成するための形成ステーション（２）と、
   前記開口シート箱（Ｂ）内に物品（Ｏ）を導入する導入手段（３）と、
   前記物品（Ｏ）が入った前記開口シート箱（Ｂ）を閉止するための閉止ステーション（４）と、
   前記開口シート箱（Ｂ）を前記形成ステーション（２）から前記閉止ステーション（４）に給送する給送手段（５）とを備え、
   前記形成ステーション（２）は、前記連続給送ウェブ（Ｍ）を裁断及び折り目加工する裁断及び折り目加工手段（１５）であって、前記開口シート箱（Ｂ）の前記底壁（Ｐ_F）、前記閉止天壁（Ｐ_S）、及び前記第１の対の側壁（Ｐ_L1）を画定する縦長尺要素（Ｅ₁）と、前記第２の対の側壁（Ｐ_L2）を形成するように適合した一対の横パネル（Ｅ₂，Ｅ₃）とを提供するように適合した、裁断及び折り目加工手段（１５）を備え、
   前記閉止ステーション（４）は、前記箱（Ｂ）の前記側壁（Ｐ _L1 ，Ｐ _L2 ）と前記閉止天壁（Ｐ _S ）とを、格納又は出荷に利用可能である完成された梱包物が形成されるように折り曲げ加工及び接着する、折り曲げ加工及び自動接着手段（２４）を備え、
   前記形成ステーション（２）は、実質的に十字形をなすワンピースの展開ブランク（Ｈ）を提供するように前記横パネル（Ｅ₂，Ｅ₃）を前記縦長尺要素（Ｅ_１）に接着する第１の接着手段（２１）を備え、前記第１の接着手段（２１）は、前記縦長尺要素（Ｅ_１）の側端部上にホットメルト接着剤ストリップを塗布する第１の塗布器（２２）を備え、前記形成ステーション（２）は、前記横パネル（Ｅ₂，Ｅ₃）をピックアップして前記横パネル（Ｅ₂，Ｅ₃）を前記縦長尺要素（Ｅ_１）上に前記ホットメルト接着剤ストリップにおいて付着させて前記展開ブランク（Ｈ）を得る、一対の吸引カップマニピュレータ（２３）を備える、設備（１）。
2. 前記連続給送ウェブ（Ｍ）を縦方向（Ｘ）に前記形成ステーション（２）内に供給する供給手段（７）を備えることを特徴とする請求項１に記載の設備。
3. 前記裁断及び折り目加工手段（１５）は、前記連続給送ウェブ（Ｍ）の給送方向に対して横に移動する第１のキャリッジ（１７）に取り付けられた第１の直列の横ツール（１６）と、前記展開ブランク（Ｈ）上に複数の縦裁断及び折り目線（Ｌ_L）を形成するように適合した第１の直列の縦ツール（１８）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の設備。
4. 前記裁断及び折り目加工手段（１５）は、前記展開ブランク（Ｈ）の給送方向（Ｘ）に対して横に移動する第２のキャリッジ（２０）に取り付けられた、かつ前記展開ブランク（Ｈ）上に複数の横折り目線（Ｌ_T）を形成するように適合した第２の直列の横ツール（１９）を備えることを特徴とする請求項３に記載の設備。
5. 前記給送手段（５）は、前記形成ステーション（２）に配置された実質的に傾斜した第１のベルトコンベア（９）と、前記第１のベルトコンベア（９）から前記展開ブランク（Ｈ）を受け取る、前記閉止ステーション（４）に配置されたベルトシステム（１０）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の設備。
6. 前記物品（Ｏ）を導入する前記導入手段（３）は、前記形成ステーション（２）に配置された、及び前記第１のベルトコンベア（９）の前記傾斜した平面（π）の上方に配置された直列の第２のベルトコンベア（１１）と、梱包される前記物品（Ｏ）を前記展開ブランク（Ｈ）が折り曲げ加工される前に前記展開ブランク（Ｈ）上に置くための前記閉止ステーション（４）に配置されたナイフエッジコンベア（１２）とを備えることを特徴とする請求項５に記載の設備。
7. 前記ナイフエッジコンベア（１２）に先行する前記直列の第２のベルトコンベア（１１）のベルト（１１’）は、前記第１のベルトコンベア（９）に沿って給送されている前記展開ブランク（Ｈ）に対して前記物品（Ｏ）の位置を中央寄せする、前記物品（Ｏ）の給送方向（Ｘ）を横切る誘導手段（１３）に摺動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の設備。
8. 前記裁断及び折り目加工手段（１５）によって生成された整形体を搬送するベルトコンベア（１４）を備え、前記ベルトコンベア（１４）は、前記第１のベルトコンベア（９）の下方に配置されており、前記整形体を破砕ユニットへと搬送するように適合していることを特徴とする請求項５に記載の設備。
9. 前記閉止ステーション（４）は、前記ナイフエッジコンベア（１２）の直近下流に配置されたロボットアーム（２５）を備え、前記ロボットアーム（２５）は、折り曲げ加工される前記箱（Ｂ）の端部上にホットメルト接着剤を塗布する第２の塗布器（２６）を備えることを特徴とする請求項６に記載の設備。
10. 前記折り曲げ加工手段（２４）は、それぞれの吸引カップ部材（２９）を有する複数の角度可変アクチュエータ（２８）を備え、前記吸引カップ部材（２９）は、前記吸引カップ部材（２９）の前記側壁（Ｐ _Ｌ1 ，Ｐ_L2）において前記展開ブランク（Ｈ）を保持し、かつ前記展開ブランク（Ｈ）を前記展開ブランク（Ｈ）のそれぞれの縦折り目線（Ｌ_L）及び横折り目線（Ｌ_T）に沿って折り曲げ加工するように適合していることを特徴とする請求項１に記載の設備。
11. 前記箱（Ｂ）の前記閉止天壁（Ｐ_S）は、横フラップ（Ｗ_T）及び一対の縦フラップ（Ｗ₁）を備え、前記折り曲げ加工手段（２４）は、前記横フラップ（Ｗ_T）上に前記接着剤を配分する第１のノズル（３１）と、前記縦フラップ（Ｗ₁）上に前記接着剤を配分する第２のノズル（３２）とを備えた第２の動作ユニット（３０）を備え、前記第２の動作ユニット（３０）は、さらに、前記箱（Ｂ）の前記側壁（Ｐ _Ｌ1 ，Ｐ_L2）上に前記横フラップ（Ｗ _T ）及び前記縦フラップ（Ｗ ₁ ）を接着するための複数の加圧ローラ（３３）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の設備。

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