NO340535B1 - Bunn-forbretter for kartong med innbrettede hjørnetupper - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en forbretterinnretning for kartongbunner. Nærmere bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelsen en anordning for forbretting av kartongbunnklaffer for kartonger som har innfoldede hjørnetupper.

Kartonger med gavltopper er i utstrakt bruk for emballering av melk, juice og lignende. I det siste har emballasjeteknologjen gjort enorme fremskritt vis a vis disse gavltopp-kartongene så vel som andre typer emballasje. Dagens teknologi tillater emballering av lett bedervelige matvarer for ikke-avkjølt forlengede levetider i hyllene. Disse emballasjene tilveiebringer evnen til å bringe disse matvarene i deler av verden som har begrenset transport, distribusjon og infrastrukturlagring.

Som sådan har det blitt fokusert på anstrengelser for å øke evnen til å opprettholde høye nivåer av renhet i danning, fylling og tetting/forsegling av beholdere for å gi det høyeste kvalitetsproduktet og for å gi lengst produkthyllelevetid. I forbindelse med disse anstrengelsene har kravene til emballasjemaskinene blitt større, spesielt når det gjelder driftshastigheter. Slike maskiner må danne, fylle og forsegle emballasjer i et sterilt miljø med høye driftshastigheter.

For å opprettholde integriteten av emballasjen etter at den er fylt og forseglet har avanserte teknologier blitt påført kartongmaterialene så vel som prosesseringsoperasjonene. Mange slike emballasjematerialer er laget av kartong eller fiberkartongbaserte materialer som danner en komposittstruktur. Typisk er et eller flere lag, slik som polymerbelegg, foliebelegg og lignende påført kartongen eller fiberkartongsubstratet for å redusere eller eliminere gass og flytende permeabilitet i substratmaterialet.

Det har blitt funnet at en vei som fremmer et miljø som reduserer hyllelevetiden er veking av matproduktet inn i emballasjematerialet. Veking skjer ved kantene av materialet som eksponeres for matproduktet. Ofte skjer veking ved de rå eller eksponerte kantene av bunnveggpanelene når de foldes for å danne bunnveggen. En har derfor funnet at det er ønskelig å redusere mengden eller graden av eksponerte kanter, og spesielt ved bunnveggen. En har også funnet at folie ved tuppen av hjørnene (De innbrettede trekantflatene) kan sprekke og således eksponere kartongsubstråtet.

En emballasje som har påvirket en slik reduksjon er beskrevet i US-patent nr. 6,328,204 av Stacy-Ryan og en anordning for å danne en slik overbrettet bunn er beskrevet i US- patent nr. 6,385,950 av Anderson, begge disse patentene refereres det hermed til. Mens denne overbrettede bunnen tjener til å "dekke" den eksponerte kanten fra bunnfront eller bakre panel, har de innrettede sidepanelene (de panelene som danner trekanter når de er

brettet inn) har kanter som kan forbli eksponert.

En emballasje som overvinner disse ulempene er beskrevet i den tilsvarende US-patentsøknaden nr. 11/163,657 med tittel "Kartong med innbrettede hjørnetupper", innlevert oktober 26, 2005, som det hermed også refereres til. Det er kjent en maskin for utføring av brettingen i hjørnetuppene av kartongen. Imidlertid er denne maskinen i kontakt med kartongen på de innvendige overflatene for å brette hjørnetuppene etter at kartongen (polymerbelegg) har blitt oppvarmet. Dette resulterer i akkumulering av polymer på de brettede hjørnefoldeelementene som igjen forårsaker økt vedlikehold.

I US 4589862 A er det vist et folde og brette apparat for en beholderendeformer og forsegler hvor et par av motsatt roterende armer som har friroterende ruller på sine ender er tilpasset for å bevege en varmeaktivert plastikkoverflatebehandlet kartongendeflate langs en dreilinje fra vertikal til horisontal stilling.

Følgelig eksisterer et behov for en kartongbunnforbrettingsinnretning for forbretting eller forbøying av kartonger som har bunner med innfoldede hjørnetupper. Det er ønskelig at en slik innretning kan tilpasses i kjente form-, fyllings- og forseglingsmaskiner. Det er enda mer ønskelig at en slik forbrettingsinnretting kan drive kartongbretteoperasjoner ved driftshastighetene til kjente oppfyllingsmaskiner.

En bunnforbrettingssammenstilling bretter bunnpanelene en emballasje som har en bunnvegg med innfoldbrettede hjørnetupper. Forbrettingssammenstillingen er utformet til å brette inn bunnhjørnepanelene/flatene, hovedflaten og den bakerste flaten til en kartong og til å innbrette hjørneflatetuppene i bunnveggen før danning av den forseglede kartongbunnen.

Forbrettingssammenstillingen innbefatter en drivinnretning, første og andre brettearmer utformet til å kontakte og innover forbrette de fremre og bakre flatene. En formingsarm er drivbart forbundet til drivinnretningen og er bevegelig med første og andre brettearmer. Formingsarmen har et par dreibare fingerelementer montert på disse. Fingerelementene har hver en kartongkontaktende del for å kontakte flatedelene som danner hjørnetuppene og brette flatedelene i en retning motstående brettingen av hjørneflatene.

I en foreliggende forbretter roterer formingsarmen om en akse og fingerelementene er hver dreibare om akser som er parallelle med og adskilte fra hverandre og generelt tverrgående i forhold til formingsarmaksen.

De kartongkontaktende deler er utformet som slisseområder for mottaking av flatedeler som danner hjørnetuppene. Slissene/sporene definerer adskilte, parallelle plan der flatedelene som utgjør hjørnetuppene ligger. Aksene som fingerelementene er dreibare om er utenfor planene til flatedelen (og slissene). Fingrene kan forspennes utover for å innrette slisseområdene med flatedelene når flatedelene er i en ikke-brettet tilstand.

En drivinnretningsforbindelse forbinder drivinnretningen/drivakselen til første og andre

brettearmer og formingsarmen. Brettearmene er anbragt for å rotere om akser adskilt fra og parallell med hverandre og formingsarmen er anbragt til å rotere om en akse adskilt fra og parallell med første og andre brettearmakser. Et fleksibelt drivelement, slik som et drivbelte, kontakter/er i inngrep med første og andre brettearmer og formingsarmen. I en slik konfigurasjon er den andre brettearmen operativt forbundet til formingsarmen.

En formings-, fyllings- og forseglingsemballeringsmaskin som har bunnflateforbretter er også beskrevet.

Disse og andre fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå tydelig utfra den følgende detaljerte beskrivelsen sammen med de vedlagte kravene.

Fordelene med den foreliggende oppfinnelsen vil fremkomme tydelig for fagfolk for feltet etter å ha lest gjennom den følgende detaljerte beskrivelsen og de medfølgende tegningene. Fig. 1 er et perspektivriss av en formings-, fyllings- og forseglingsemballasjemaskin som har en bunnforbretter utformet i henhold til prinsippene ved den foreliggende oppfinnelsen og som er utformet til å danne en kartong som har innbrettede hjørnetupper; Fig. 2 er et delvis perspektivriss av maskinspindelen, og viser lokasjonen av forbretteren; Fig. 3 er en illustrasjon av oppvarmings- og bretteseksjoner i maskinen (ved spindelen); Fig. 4A-4D er serier av sekvensielle illustrasjoner av forbretteren/forbretterinnretningen, der fig. 4A viser kartongbunnen presentert til forbretteren/forbretterinnretningen, fig. 4B viser forbretteren som aktiveres med brettearmene bevegende innover mot de fremre og bakre flater og formingsarmen beveger seg innover mot hjørneflatene, fig. 4C illustrerer brette- og formingsarmer som er i kontakt med sine respektive klaffer, og fig. 4D er et forstørret delriss av et av fingerelementene som er i kontakt med og bretter hjørnetuppen; Fig. 5 er en illustrasjon av formingsarmen og bevegelsen av armen og fingrene; Fig. 6 er en illustrasjon av fingerelementet fjernet fra armen; Fig. 7 viser forbretterdrivsystemet; Fig. 8 er et delvis perspektivriss av bunnen av en kartong utformet til å ha innbrettede hjørnetupper; Fig. 9 er et bunnriss av kartongen i en delvis brettet konfigurasjon; Fig. 10 er et sideriss av forbrettingen av kartongbunnklaffene; Fig. 11 er et riss av bunnen av en brettet og forseglet kartong sett fra innsiden av kartongen; og Fig. 12 er et riss av bunnen av den brettede og forseglede kartongen sett fra utsiden av kartongen.

Mens den foreliggende oppfinnelsen kan fremkomme i forskjellige utførelsesformer som er vist på tegningene og som heretter skal bli beskrevet så viser disse kun eksempler på oppfinnelsen.

Det henvises nå til figurene og spesielt til fig. 1, der det er vist en formings-, fyllings-og forseglingsemballasjemaskin 10 som innbefatter en bunnforbrettingssammenstilling 12 i samsvar med prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen. Et eksempel på en emballasjemaskin 10 (uten den foreliggende bunnbrettingssammenstillingen er beskrevet i US-patent nr. 6,012,267 av Katsumata som det hermed henvises til.

Emballasjemaskinen 10 innbefatter generelt et kartongmagasin 14 for lagring av flate,

brettede kartongråemner, en kartongoppreisingsstasjon 16 og en bunnformings- og forseglingsstasjon 18. Bunnforbrettingssammenstillingen 12 er utformet som en del av bunnformings- og forseglingsstasjonen 18.

Maskinen 10 kan videre innbefatte en steriliseringsstasjon 20 for sterilisering av kartongene C og ytterligere innbefatte en fyllingsstasjon 22 der kartongene C fylles med produkt. Etter fyllingsstasjonen 22 forbrettes kartongens øvre flater og påfølgende

brettes og forsegles ved en toppbrettings- og forseglingsstasjon 24. Kartongene C blir så lastet vekk fra formings-, fyllings- og forseglingsemballasjemaskinen 10. Emballasjemaskinen 10 som er vist, innbefatter en transportør 26 for transportering av en serie av kartonger C (to av gangen ved siden av hverandre) til og gjennom hver av stasjonene.

Ved bunnformings- og forseglingsstasjonen 18 lastes kartongen C på en spindel/dor 28 som roterer gjennom et flertall stasjoner (eller understasjoner) der flatene angitt med 100 generelt først forbrettes ved flatefuren/folden 102. Bunnendedelen B av kartongen C varmes så opp slik at polymerbelegget på kartongen mykner. Flatene 100 brettes så med side- eller trekanthjørneflater 104 brettet innover og kartongens fremre og bakre flater 106a,b brettet over hjørneflatene 104. Som en del av de fremre og bakre flatene 106a,b brettes en sjette eller klafflate 108 utover (for å ligge mellom de fremre og bakre paneler 106a,b) for å eliminere et område for eksponering av rå kantmateriale til produktet i emballasjen C.

En kartong C (formet ved anvendelse av den foreliggende bunnforbretteren) der bunnveggen har innbrettede hjørnetupper er vist generelt i fig. 8-12. En slik kartong C er beskrevet i US-patentsøknad nr. 11/163,657 med tittel "Carton With Folded-In Gusset Tips", innlevert 26 oktober 2005, som det hermed henvises til.

Bunnveggen B er utformet fra de innbrettede sidehjørneflater 104 og fremre og bakre flater 106a,b. Som vist i fig. 11, som sett fra innsiden av kartong C, er tuppene 110 av de innbrettede trekantene eller hjørneflatene 104 brettet over eller foldet inn slik at de ligger under trekantflater 104, mellom flater 104 og fremre og bakre bunnflater 106a,b. Hjørneflater 104 ser således ut til å ha en avkortet trekantform og definerer en overbrettet kant (angitt ved 112). Klaffen eller lappen eller den sjette flaten 108 er også brettet over slik at den rå eller ikke-belagte kanten av den bakre flaten 106b også er utenfor produktlagringsområdet eller det vætede området.

Råemnet (ikke vist) for denne emballasjen har et flertall bunnflater 100, spesielt hjørneflater 104, fremre flate og bakre flate 106a,b og den sjette flaten 108 som er oppdelt fra tilsvarende sideflater og fra adskilte bunnflater av et flertall riller eller furer 102.

Bunnhjørneflaten 104 har hver diagonale riller 114 for bretting av bunnflater 104, 106a,b innover under bunnveggens B formingsprosess. Den sjette flaten eller lappen 108 er skilt fra bunnflaten 106a med en horisontal rillelinje 116. Hoveddiagonalrillelinjene 114 avsluttes i et brettområde 118 som innbefatter et rektangulært område 120 som har små trekantområder 122 som ligger nær sidene av deres rektangulære områder 120. Områdene 120, 122 er avgrenset av en første horisontal rillelinje 124 tilliggende et par adskilte vertikale rillelinjer 126. Hoveddiagonalrillelinjen 114 avslutter hjørnet av U'en eller ved de respektive forgreningspunktene av de horisontale og vertikale rillelinjene 124 og 126. For å hjelpe til med innbrettingen av tuppene 110 innbefatter hver av bunnhjørneflatene 104 et par mindre diagonalrillelinjer 128 som strekker seg fra hjørnet av flaten til de respektive knutepunkter (hjørner) av de horisontale og vertikale rillelinjene 124 og 126 med hoveddiagonalrillelinjene 114.

Vi går nå tilbake til beskrivelsen av emballasjemaskinen 10, kartonger C rettes opp og plasseres på maskinspindelen 28 (to vist) for indeksering gjennom prosesseringsunderstasj onene innbefattende forbrettingsstasjonen 12 der bunnflatefurene 102 og spesielt hjørneflatefurer 114,124-128 forbrettes, en oppvarmingsstasjon 30 der en oppvarmingsinnretning 32 varmer opp bunnflatene 100 for forsegling, og til forseglingsstasjonen 34, der bunnflatene 100 brettes og forsegles til hverandre. Et eksempel på en bunnflatebrettings- og forseglingsstasjon 34 (som har roterende brettefingre 36) er beskrevet i Anderson, US-patent nr. 6,385,950, som det herved henvises til.

Forbretteren 12 er montert før oppvarmingsstasjonen 30. Fagfolk på feltet vil forstå at skikkelig forbretting av hjørne-flatene 104 og spesielt hjørnetuppen 110 sine flater (langs risselinjer 124,126,128) krever visse tilfeller av kontakt med den indre overflaten av kartongen C. Selv om det er ønskelig utfra et hygienisk perspektiv ikke å ha kontakt med disse overflatene, kan kontakt med matkontaktende overflater minimaliseres hvis ikke fullstendig unngås ved den foreliggende forbretteren 12. Videre, i motsetning til tidligere innretninger for innbretting av hjørnetupper, er den foreliggende forbretteren 12 posisjonert før (oppstrøms) oppvarmingsinnretningen 32. Derfor er kontakten med kartongmaterialet utført ved et punkt i prosessen når kartongmaterialet er "kalt", dvs. at materialet ennå ikke har blitt oppvarmet og myknet.

Denne posisjoneringen av forbretteren 12 er fordelaktig ved at den forhindrer akkumulering av myknet polymerbelegg på maskindelene. I tillegg har det blitt observert at forbrettingen er tilstrekkelig til å helle flatene eller klaffene 104,106 mot hverandre for ordentlig å brette klaffene (under bretteprosessen for å danne bunnen), men også tilstrekkelig til å returnere klaffene til en hovedsakelig opprettet rørformet form for mottak av kartongen C ved oppvarmingsinnretningen 32.

Det henvises til figurene 4-7, forbrettersammenstillingen 12 innbefatter første og andre (øvre og nedre) brettearmer 40,42 som hver har et klaffkontakthode 44,46 og en

formingsarm 48. Brettearmene 40,42 roterer slik at de respektive hoder 44,46 kommer i kontakt med og forbretter fremre og bakre flater 106a,b og formingsarmen 48 forbretter hjørnepaneltuppene 110 (ved forbretting ved rillelinjer 124,126 og 128) Formingsarmen 48 innbefatter et par dreibare fingerelementer 50 montert på denne. Fingerelementene

50 innbefatter kartongkontaktdeler 52 som i en foreliggende utforming er utformet som mottaksslisser eller spor. I en hvilestilling, som vist i fig. 5, er slissene eller sporene 52 parallelle med hverandre og innrettet med kartongen C som er posisjonert for forbretting. Fingerelementene 50 er adskilt slik at slissene 52 er adskilt med en avstand d52fra hverandre omtrent lik en avstand dio4mellom de oppstående kartongveggene ved hjørneflatene 104. Fingerelementene 50 dreier om tapper 54 (langs en dreielinje A50) som er anbragt utover fra slissene 52 (se fig. 6 og 6a). Det henvises nå til fig. 7, sammenstillingen 12 innbefatter en drivinnretning 56 slik som den viste motor 58 og overføring 60. Overføringsinnretningen 60 innbefatter et drivbelte 62 som er i kontakt med et drivergir eller valse 64 på en øvre brettearmdrivundersammenstilling 66, og et gir 68 på en nedre brettearmdrivundersammenstilling 70. Den nedre armundergruppen 70 innbefatter en aksel 72 som er drivbart forbundet til motoren 58 med giret 68 og beltet 62. På denne måten roterer aktiveringen av motoren akselen 72 som igjen roterer den nedre arm 42. Når den nedre arm 42 roterer kommer hodet 46 i kontakt med bunnklaffen (i den viste utførelsesformen, den bakre klaff 106b) for å forbrette klaffen.

I forbindelse med forbrettingen (av den bakre klaffen 106b) ved den nedre arm 42 roterer den øvre arm 40 i en motsatt retning og hodet 44 kommer i kontakt med den fremre klaff 106a for å forbrette den klaffen. Den øvre armen 40 er utformet som en del av en undersammenstilling 66 som innbefatter første og andre aksler 74,76 drivbart forbundet til hverandre og drivbart forbundet til motoren 58 med drivbeltet 62. Formingsarmen 48 er på samme måte forbundet til motoren 58 med drivbeltet 62. Den øvre armen og formingsarmen driver akselen 74,76 og er drivbart forbundet til hverandre slik at en av akslene (for eksempel formingsarmakselen 74) er direkte drevet av drivbeltet 62 og den andre akselen (for eksempel den øvre armakselen 76) er drevet av gir 78 mellom akselen 74,76. På denne måten er de øvre og nedre undersammen-stillingene 66,70 giret sammen. Som fagfolk på området vil forstå kan detaljer når det gjelder drivinnretningen 56 eller giringen variere fra det som er vist og beskrevet, men slike endringer er innenfor omfanget av den foreliggende oppfinnelsen.

Formingsarmen 48 roterer om sin akse A48, mot hjørneklaffene 104. Fingerelementene 50 som er dreibart montert til armen 48 strekker seg fremover fra armen 48, hver innbefattende slissen eller kanalen 52 der hjørneflaten 104 er mottatt ved innbrettingsområdet 118. Som beskrevet ovenfor dreier fingerdreieaksen eller dreielinjen A50utover fra planet P52av slissen 52. Som et resultat av dette roterer armen 48 mot kartongen C og fingrene 50 innført over kanten av hjørneflateklaffer 104, kraften utøvd ved kontakt ved klaffene 104 og fingrene 50 (ved slissen 52) vil presse fingrene 50 til å dreie innover (se fig. 6A). Dette forårsaker at klaffene 104 forbrettes (langs rillelinjer 114, 124, 126,128) utover ved kantene, når hjørneflatene 104 brettes innover (se fig. 8-9). Det skal forstås at kartongklaffene ved hjørneflatene 104 innført inn i slissene 52 opptil omtrent rillelinje 124, slik at rillelinjen 124 er omtrent ved enden av fingeren 50 (se fig. 6A).

Som beskrevet ovenfor er det viktig at kartongene returneres til den rørformede fasongen (at flatene 100 er hovedsakelig brettet tilbake ut) for å lettgjøre oppvarmingsinnretningens 32 posisjonering av kartongbunnen B. Derfra er fingerelementene 50 forspent utover til hvileposisjonen (posisjonen vist i fig. 6) der slissene eller kanalene 52 er innrettet med flatene 104. Sådan, når formingsarmen 48 roterer innrettes slissene 52 med kartongkantene ved flaten 104, armen 48 fortsetter innover mot kartongen C og fingrene 50 innføres over kartongkantene, armen 48 fortsetter videre innoverbevegelsen som dreier fingrene 50 innover (for å brette flatene 104), armen 48 reverserer så, og når armen 48 beveges rett fra kartongen C, returnerer fingrene 50 til sine hvileposisjoner og kartongflatene 100 returnerer til den rørformede fasongen.

Det skal forstås at selv om en roterende bevegelse for formingsarmen 48 (og generell rotasjonsbevegelse av kartongformingen) er beskrevet, kan også rettlinjede maskinbevegelser brukes for eksempel ved å bringe fingerelementet 50 i kontakt med kartonghjørneflateklaffene 104.

I den foreliggende beskrivelsen skal "en", både innbefatte en enkelt og flere. Følgelig skal enhver henvisning til flere innbefatte, der det er egnet, kun en enkelt.

Claims (8)

1. Bunnforbrettingssammenstilling (12) for forbretting av bunnflater (100) i en emballasje som har en bunnvegg utformet langs forformede riller (102), bunnveggen har innbrettede hjørnetupper, bunnforbrettingssammenstillingen er utformet til å innbrette bunnhjørneflater (104), fremre flate og bakre flate (106 a, 106b) av en kartong og til å innbrette hjørneflatetupper (110) av bunnveggen før forming av en forseglet kartongbunn, emballasjen er anbragt på en roterende dreieskive som har en bane som definerer et plan, bunnforbrettingssammenstillingen omfatter: en drivinnretning (56); første og andre brettearmer (40, 42) utformet til å kontakte den fremre og bakre flaten (106a, 106b) av bunnveggen og innover forbrette den fremre og bakre flaten (106a, 106b) mot kartongbunnveggkonfigurasjonen, første og andre brettearmer (40, 42) er koblet til drivinnretningen (56); og en formingsarm (48) operativt koblet til drivinnretningen (56) og bevegelig med første og andre brettearmer (40, 42), formingsarmen (48) har et par dreibare fingerelementer (50) montert på denne, fingerelementene (50) har hver en kartongkoblingsdel (52) til å kontakte flatedelene som danner hjørnetuppene og brette flatedelene som danner hjørnetuppene i en retning motsatt brettingen av hjørneflatene (104), hvori formingsarmen (48) roterer om en akse og der fingerelementene (50) hver dreies om akser, fingerelementaksene er parallelle til og adskilt fra hverandre og er generelt tverrgående i forhold til formingsarmaksen.

2. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 1,karakterisertv e d at fingerelementene (50) er utformet med et slisseområde (52) for mottak av flatedeler som danner hjørnetuppene (110).

3. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 2,karakterisertv e d at slisseområdene (52) definerer adskilte, parallelle flater der flatedelene som danner hjørnetuppene (110) ligger og der flatene ikke krysser akser om hvilke fingerelementene (50) dreier.

4. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 3,karakterisertv e d at fingerelementene (50) er forspent utover til å innrette slisseområdene (52) med flatedeler som danner hjørnetuppene (110) når flatedelene er i en ikke-brettet tilstand.

5. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 1,karakterisertv e d at den innbefatter en drivforbindelse som operativt kobler første og andre brettearmer (40. 42) og formingsarmen (48).

6. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 5,karakterisertv e d at første og andre brettearmer (40, 42) er anbragt til å rotere om akser adskilt fra og parallelt med hverandre.

7. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 6,karakterisertv e d at formingsarmen (48) er anbragt til å rotere om en akse adskilt fra og parallell med første og andre brettearmakser.

8. Bunnforbrettingssammenstilling ifølge krav 5,karakterisertv e d at den innbefatter et fleksibelt drivelement (62) i kontakt med første og andre brettearm og formingsarmen (40, 42) og der den andre av første og andre brettearm er operativt forbundet til formingsarmen (48).