(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動要素と内部を延在する搬送路に沿ってパッケージを搬送する複数の個別パッケージ・キャリヤとを有してなる成形、充填およびシールを行う機械において成形され、充填され、シールされるパッケージで、直立側面およびシールされた山形頂部を有してなる山形頂部型パッケージのための膨れ軽減装置であって、
前記駆動要素に作動連結された駆動部材と、
前記駆動部材に作動連結され、搬送路に対して接近および離反する方向へ往復作動されて、搬送路に沿って移動されるパッケージ側壁の１つに接触するようになされる往復作動部材とを含み、
前記往復作動部材は前記パッケージ側壁に接触して、内方へ向かう力をパッケージ側壁に伝えてその側壁を内方へ押圧し、
前記駆動部材がスプロケットであり、前記スプロケットを回転させる前記駆動要素に作動係合される軽減装置。
【請求項２】
前記往復作動部材が前記パッケージ側壁に接触するローラー部材を含む請求項１に記載された膨れ軽減装置。
【請求項３】
前記スプロケットが該スプロケットに取付けられて前記往復作動部材と作動連結されたカム部材を含む請求項１に記載された膨れ軽減装置。
【請求項４】
前記往復作動部材が前記カム部材と係合するローラーを含み、前記カム部材の回転により該カム部材は前記ローラーと接触して前記往復作動部材を往復作動させる請求項３に記載された膨れ軽減装置。
【請求項５】
前記往復作動部材が前記パッケージ側壁と接触するローラー部材を含む請求項４に記載された膨れ軽減装置。
【請求項６】
前記往復作動部材が前記搬送路から離れる方向へ付勢される請求項１に記載された膨れ軽減装置。
【請求項７】
前記搬送路に関して前記往復作動部材とは反対側に押圧プラテンを含む請求項１に記載された膨れ軽減装置。
【請求項８】
シールされた底壁および直立する側壁を有するカートンを成形し、前記カートンに製品を充填し、そしてカートン頂部をシール加工してシールされた山形頂部を形成する形式の成形、充填およびシールを行う包装機械であって、
駆動要素と、
前記駆動要素に作動連結されて、充填ステーションおよび頂部シール加工ステーションを含む機械のステーションを通して複数のカートンを移動させるための、複数のカートン搬送部材を含むコンベヤと、
前記頂部シール加工ステーションに配置され、前記駆動要素に作動連結された駆動部材と、前記駆動部材に作動連結された往復作動部材とを含み、前記往復作動部材が前記搬送路に対して接近および離反する方向へ往復作動して、前記搬送路に沿って移動するパッケージ側壁の１つに接触するようになされた膨れ軽減装置とを含み、
前記往復作動部材はパッケージが前記頂部シール加工ステーションに位置するときに前記パッケージ側壁に接触して内方へ向かう力を伝えてその前記パッケージ側壁を内方へ押圧するようになされている成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項９】
前記往復作動部材が前記パッケージ側壁に接触するローラー部材を含む請求項８に記載された包装機械。
【請求項１０】
前記駆動部材が、スプロケットであり、前記スプロケットを回転させる前記駆動要素に作動係合される請求項８に記載された包装機械。
【請求項１１】
前記スプロケットが該スプロケットに取付けられて前記往復作動部材と作動連結されたカム部材を含む請求項１０に記載された包装機械。
【請求項１２】
前記往復作動部材が前記カム部材と係合するローラーを含み、前記カム部材の回転により該カム部材は前記ローラーと接触して前記往復作動部材を往復作動させる請求項１１に記載された包装機械。
【請求項１３】
前記往復作動部材が前記パッケージ側壁と接触するローラー部材を含む請求項１２に記載された包装機械。
【請求項１４】
前記駆動要素がステーション・チェーンである、また、前記駆動部材はスプロケットであり、前記スプロケットを回転させるステーション・チェーンに作動係合される請求項８に記載された包装機械。
【請求項１５】
前記往復作動部材が前記搬送路から離れる方向へ付勢されている請求項８に記載された包装機械。
【請求項１６】
前記搬送路に関して前記往復作動部材とは反対側の押圧プラテンを含む請求項８に記載された包装機械。
【請求項１７】
前記往復作動部材が、前記搬送路に向かってそれぞれのカートン搬送部材の中央位置に実質的に一致する最内伸長位置に到達する請求項８に記載された包装機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板紙カートンにおける膨れ軽減装置および方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、成形、充填およびシールを行う包装機械において、カートン側壁の中央部分の形状を定めるインライン式膨れ軽減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
山形頂部型カートンは広く一般に使用されている。このようなカートンは二十世紀のほとんどの時代にわたって知られてきた。特徴的な簡単さおよび広く一般に採択されたことが、例えばミルクやジュースなどの液体食品のような通常食品を包装するカートンとしての好評を維持する助けになってきた。
【０００３】
山形頂部型カートンの改良は続いており、それにはカートン材料の改良も含まれる。それらの改良は、材料の有効性を高めて酸素の侵入および香りの消失を軽減することにしばしば向けられた。材料の有効性が高められた結果、材料の全体厚を減少させることができる。このことは材料の「重量」を軽減し、全体的な費用の削減を可能にする。
【０００４】
さらに、製品がしばしば長期間の保存寿命および長い製品寿命を与える方法で包装されるなかで、それらの多くのカートンは大きな寸法に製造されている。この結果、それらのカートンはより大きくなる傾向を示している。これがパッケージの膨れを生じる結果となり、この膨れは見た目に好ましくなく、或る種の製品パッケージ製造者にとっては容認することができない。
【０００５】
さらに、成形、充填およびシールを行う装置よりも後方（下流）に配置されて若干大きなカートンを許容することができない或る種の後方設備を工程プラントの多くが使用している。その結果、カートンは、そのような後方の工程および作動に関しては手作業で取扱うことが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、カートンの膨れ軽減装置が必要となる。そのような膨れ軽減装置は、既存の成形、充填およびシールを行う機械に対して取付け可能なことが望ましい。そのような膨れ軽減装置は、モーターのような付随的な駆動装置を必要としないことがさらに望ましい。そのような膨れ軽減装置は、カートンの側面に沿ってカートン中央へ向かって増大する力をカートンに作用させることがさらに望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
膨れ軽減装置は、山形頂部型パッケージ用の成形、充填およびシールを行う機械において使用されるように構成される。パッケージは直立側壁およびシールされた山形頂部を有する。この機械はステーション・チェーンのような駆動部材と、その機械を通る搬送路に沿ってパッケージを移送するための複数の個別のパッケージ・キャリヤとを有する。
【０００８】
膨れ軽減装置は機械のステーション・チェーンに作動連結された駆動部材を含む。本発明の駆動部材は、ステーション・チェーンと係合する花弁状部材を有するスプロケットである。
【０００９】
往復作動部材は、搬送路に対して接近および離反する方向へ往復作動する駆動部材である。ローラーであることが好ましいこの往復作動部材は、搬送路に沿って移動するパッケージの側壁の１つに接触する。そのパッケージ側壁に接触することでパッケージ側壁に内方へ向かう力を作用させ、その側壁を内方へ向けて押圧する。
【００１０】
ローラーを往復作動させるために、スプロケット上にカム部材が取付けられ、ローラー上のカム従動子と接触するようになされる。これにより、カム部材は移動して従動子と接触し、ローラーを往復作動させる。
【００１１】
本発明のシステムにおいては、ローラーは例えばばねによって搬送路から離れる方向へと付勢される。押圧プラテンが搬送路に関してローラーとは反対側に配置される。
【００１２】
成形、充填およびシールを行う機械はステーション・チェーンのような駆動部材と、そのチェーンに作動連結されてカートンを機械のステーションに通して移動させるコンベヤと、頂部シール加工ステーションに配置されたカートンの膨れ軽減装置とを含む。この膨れ軽減装置は、機械駆動部材に作動連結されたスプロケットのような駆動部材と、そのスプロケットに作動連結されたローラーのような往復作動部材とを含む。スプロケット上のカムがローラー上のカム従動子を搬送路へ押圧する。ローラーは搬送路から離れる方向へと付勢されている。
【００１３】
ローラーは搬送路に対して接近および離反する方向へ往復作動して搬送路に沿って移動するパッケージの側壁の１つに接触するのであり、パッケージが頂部シール加工ステーションに位置されているときにパッケージの側壁に内方へ向かう力を作用させ、その側壁を内方へ押圧する。
【００１４】
押圧プラテンは搬送路に関して往復部材とは反対側に配置される。ローラーは搬送路内へ移動され、搬送路に向かってそれぞれのカートン搬送部材の中央位置に実質的に一致する最内伸長位置に達する。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、特許請求の範囲と関連する以下の詳細な説明から明白となるであろう。
【００１６】
本発明の有益点および利点は、以下の詳細な説明および添付図面を参照した後に当業者にはさらに容易に明白となるであろう。
【実施例１】
【００１７】
本発明の一実施例が図面に示され、以下に説明されるが、本発明は図示実施例に限定されることはないと理解されるべきである。
【００１８】
本明細書の「発明の詳細な説明」は、発明の範囲を制限するものと解釈するべきものではない。
【００１９】
図面、特に図１を参照すれば、成形、充填およびシールを行う機械１０が示されており、この機械は本発明の原理を具現するパッケージの膨れ軽減装置１２を有している。成形、充填およびシールを行う機械１０は、平坦に折畳まれた形態の一連のカートン・ブランクを収容し、カートンがその機械を通して移動される間にブランクを立ち上げてチューブ形となし、そのカートンの底部を折曲げてシールし、充填し、そしてカートンをシールするように構成されている。成形、充填およびシールを行う機械１０は本発明面の譲受人に譲渡されている米国特許第６０１２２６７号に開示されているような機械とすることができ、その記載内容を本明細書の記載として援用する。
【００２０】
成形、充填およびシールを行うために、包装機械１０は、平坦に折畳まれたカートン・ブランクを収容するカートン・マガジン１４と、カートンＣを立ち上げてチューブ形状にし、また、カートン底部Ｂを折曲げてシールするために、カートン立ち上げステーション１６と、底部成形およびシール加工ステーション１８とを含む。機械１０は典型的にカートンＣを殺菌する殺菌ステーション２０も含み、また、カートンＣに製品を充填する充填ステーション２２を含む。充填ステーション２２に引続く頂部折曲げおよびシール加工ステーション２４において、カートン頂部パネルは折曲げられて折り代Ｆの部分でシールされ、公知の山形頂部Ｇが形成される。
【００２１】
カートンＣはその後に成形、充填およびシールを行う機械１０から取出される。図示包装機械１０は一連のカートンＣをそれぞれのステーションへ、またそれぞれのステーションを通して移送するコンベヤ２６を含んでいる。典型的な機械１０では、コンベヤ２６はチェーン式のコンベヤであり、一連のキャリヤまたはスリーブ２８を含んでおり、カートンＣはスリーブ２８に入れて運ばれる。コンベヤ２６は駆動装置３０により駆動され、この駆動装置は機械１０の他の構成要素も作動させ、または駆動する。
【００２２】
成形、充填およびシールを行う間、折曲げられてシールされ、任意であるがカートンに蓋を取付けられて殺菌されたカートンＣは、ステーション・チェーン２６によってスリーブ２８に入れて充填ステーション２２へ移動される。充填ステーション２２においてカートンＣは適当量の製品を充填される。充填されたカートンＣ（頂部はまだ開口したままである）はその後に頂部シール加工ステーション２４へ移動される。
【００２３】
さまざまな形式のシール加工装置が知られている。１つの形式の頂部シール加工装置は、水平方向に往復作動するジョーまたはアンビル構造を使用している。アンビルは一対の枢動アームで包装機械に取付けられており、アンビルの動きは実際には僅かに弧状の運動であって、サイクルの下降部分においてカートンと接触する。このような構造は本願と一緒に譲渡されたチチャ氏の米国特許第６４３０８９９号に示されており、その記載内容を本明細書の記載として援用する。他の形式のシール加工装置は枢動アームを含み、枢動アームは内方へ向けて移動して頂部折り代を押圧し、カートンを閉じる。
【００２４】
両形式の頂部シール加工装置において、山形Ｇの折り代が互いへ向けて動かされてフィンＦパネルがシールされるとき、製品上方（カートンＣ内）およびカートンＣの壁内部のガスはカートンＣ内に閉じ込められる。また、カートンＣがシールされるとき、カートンＣ内部の容積は僅かに減少される。このことが、最大表面、特に厚く（シームにおけるように）されていない表面においてカートンＣが外方へ撓む傾向を生じるのである。これは、実際にカートンＣの大きい側壁Ｗに僅かな膨れを生じている。
【００２５】
この膨れ軽減装置１２は、カートンＣが頂部シール加工装置２４へ移動され、またそこに位置するとき、カートンＣの壁Ｗ１に内方へ向かう力を作用する。膨れ軽減装置１２はステーション（コンベヤ駆動）チェーン２６で駆動され、したがってモーターなどの付加的な駆動装置は必要とされない。
【００２６】
膨れ軽減装置１２は、直線的に駆動される往復駆動部材３２を含んでおり、この部材はカートンＣが頂部シール加工装置２４へ移動されるときに移動してカートンＣと接触するように、また、往復駆動部材３２の最大移動距離は頂部フィンＦパネルが互いにシールされるような位置に到達するように構成される。往復駆動部材３２はローラー３４を含み、このローラーは往復作動アーム３６に取付けられて、カートンＣが頂部シール加工装置２４を通して運ばれるときにカートン搬送路Ｐ内へ、またその搬送路から出るように移動される。
【００２７】
ローラー３４はＵ字形ブラケット３８に取付けられ、このブラケットはローラー３４の中央に位置するシャフト４０を支持しており、そのシャフトの周りにローラー３４が回転する。ブラケット３８はアーム３６に取付けられてローラー３４およびブラケット３８は往復駆動される。アーム３６は機械１０に取付けられているカートリッジ４２内で往復移動できるように取付けられる。アーム３６、ブラケット３８およびローラー３４（ローラー組立体４４）は一体としてカートリッジ４２に対して移動する。ローラー組立体４４は、図示コイルばね４６のような付勢部材によりカートリッジ４２に取付けられており、ローラー組立体４４はカートン搬送路Ｐから離れるように外方へ付勢される。
【００２８】
押圧プラテン４８はカートン搬送路Ｐを横断してローラー３４とは反対側に配置される。プラテン４８は静止面を有しており、ローラー３４がカートン壁Ｗと接触するように移動するとき、カートンＣはこの面に対して保持されている。このようにして、ローラー３４が壁Ｗに圧力を作用するとき、カートンＣはローラー３４とプラテン４８との間で圧迫される。
【００２９】
ローラー組立体４４は、前部コーナーＬがローラー３４の軸線Ａ３４が定める平面Ｎ３４を通過した後にローラー３４がカートン側壁Ｗ１に接触し、また、カートン側壁中心ＷＣが軸線平面Ｎ３４へ向かって移動するときに側壁Ｗ１に力を作用するような移動形状を有する。このようにして、ローラー３４の内方へ向かう最大移動は、カートンの中心ＷＣ（およびカートン・キャリヤ２８の中心）付近である。カートンの中心ＷＣが軸線平面Ｎ３４を超えて移動するとき、ローラー３４はカートンＣから離れる方向へと外方への移動を開始し、これによりカートンの後部縁またはコーナーＴが軸線平面Ｎ３４を超えて移動するときにはローラー３４はもはやカートンＣと接触していない。
【００３０】
本発明の膨れ軽減装置１２はローラー組立体４４を往復運動させるように駆動するためにステーション・チェーン２６を使用する。これは多くの利点を有するのであり、その第１の利点は付加的または別個のモーターのような駆動装置が膨れ軽減装置１２の駆動に必要とされないことである。即ち、膨れ軽減装置１２は、機械１０を通るカートンＣの搬送移動によって駆動されるのである。また、膨れ軽減装置１２の動きがカートンＣの動きに直接的に対応するために、カートンＣの動きとローラー組立体４４の動きとの同期が駆動構造によって固有のものとなる。
【００３１】
好ましい膨れ軽減装置１２においては、駆動ホイール５０はステーション・チェーン２６に係合するようにそのホイール５０から半径方向外方へ延在する花弁状部材５２を有するスプロケットである。カム部材５４は、ローラー組立体４４に取付けられているカム・ローラーまたは従動子５８に係合するように構成されている。このローラー組立体４４において従動子５８は、軸線Ａ３４の下側または整合されてブラケット３８に取付けられる。このようにして、駆動ホイール５０が駆動されるとき（ステーション・チェーン２６により）、カム部材５４は回転される。さらに、カム・ローブ５６がカム従動子５８に接近して接触するとき、ローブ５６は従動子５８に力を伝え、従動子５８はさらに軽減装置のローラー３４をカートン側壁Ｗ１と接触するように移動させる。引続くステーション・チェーン２６の動きは駆動ホイール５０、さらにカム部材５４の回転を続けさせる。ローブ５６がカム従動子５８を通過すると、付勢部材（ばね）４６はローラー組立体４４を回転させて収納または引込み位置に位置させる。
【００３２】
膨れ軽減装置１２は、頂部シール加工装置２４がフィンＦパネルをシール加工する時点でローラー３４が最大の伸長状態となるように時間を調節される。膨れ軽減装置１２がカートン側壁Ｗ１を内方へ押圧するとき、カートンＣ内部の液体のレベル位置すなわち高さが実施することは認識されるであろう。これは側壁Ｗ１が内方へ押圧されることでカートンＣの容積が減少するからである。容積が減少されて（したがって液体の高さが上昇する）フィンＦパネルがシールされるときには、その液体が休止状態とされたカートンＣ内でのレベル高さ状態に戻ると、シールされたカートンＣ内の液体の上方には低圧領域が形成される。圧力を下げることにより、液体上方にガスを捕捉して折り代Ｆパネルがシールされたときに生じるであろう圧力よりも低い圧力を簡単に得ることができる。この結果、液体上方の僅かに高い圧力領域によって外方への膨らみを生じるのではなく、カートン壁はその低圧によって内方へ引寄せられることになる。
【００３３】
本発明の開示において、用語「１つ」は単数および複数の両方を含むと理解すべきである。逆に、複数の引用はいずれも適当とされるならば単数を含む。
【００３４】
本明細書で引用した全ての特許は、この開示に特に含まれようが否かに拘わらず、その記載内容を本明細書の記載として援用する。
【００３５】
前述により、多くの変更例および変形例が本発明の新規の概念の真の精神および範囲から逸脱することなく実現できることは認識されるであろう。図示した特定の実施例に対して限定することは意図しておらず、そのように暗示されるべきものでないことを理解しなければならない。この開示は、特許請求の範囲に含まれるこれらの変更例の全てを特許請求の範囲によって包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】山形頂部型パッケージ用の、本発明の原理を具現した膨れ軽減装置を有する成形、充填およびシールを行う機械の斜視図である。
【図２】山形頂部型パッケージである。
【図３】ステーション・チェーンのカートン・キャリヤにおけるカートンを示す膨れ軽減装置の頂部斜視図である。
【図４】機械に対する取付けを示す膨れ軽減装置の下平面図である。
【図５】点線で示されたカートンと接触しているローラーを示す膨れ軽減装置の内側斜視図である。
【図６】カートンの膨れ軽減装置が向かって作動する押圧プラテンを示す図５と反対の図面である。
【図７】ステーション・チェーンおよび膨れ軽減装置の頂面図である。
【図８】ステーション・チェーンと係合しているスプロケットを示す図３に似た図面である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ３４  ローラー３４の軸線
Ｂ  カートン底部
Ｃ  カートン
Ｇ  山形
Ｎ３４  軸線平面
Ｔ  カートンのコーナー
Ｗ  カートンＣの側壁
ＷＣ  カートン側壁中心
１０  成形、充填およびシールを行う機械
１２  膨れ軽減装置
１４  カートン・マガジン
１６  カートン立ち上げステーション
１８  底部成形およびシール加工ステーション
２０  殺菌ステーション
２２  充填ステーション
２４  頂部シール加工装置
２６  コンベヤすなわちステーション・チェーン
２８  キャリヤまたはスリーブ
３０  駆動装置
３２  往復駆動部材
３４  ローラー
３６  往復作動アーム
３８  ブラケット
４０  シャフト
４２  カートリッジ
４４  ローラー組立体
４６  コイルばね
４８  押圧プラテン
５０  駆動ホイール
５２  花弁状部材
５４  カム部材
５６  カム・ローブ
５８  カム・ローラーまたは従動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005571878.tif 000006
【図６】
0005571878.tif 000007
【図７】
0005571878.tif 000008
【図８】
0005571878.tif 000009