(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品用保管デバイスを、互いに平行に延びた状態で重力下でホッパーから下りてくるロッド形状の物品のマスフローによって、充填する装置において、
前記保管デバイスは、互いに対向する側壁間に柱状キャビティを区画し、
前記装置は、前記キャビティ（２，１４，１５，１６）を充填するためのキャビティ充填デバイス（１２）を備え、
前記キャビティ充填デバイス（１２）は、使用時に、該キャビティ充填デバイス（１２）を通過しようとする前記物品の下向きフローを妨げる閉鎖位置と、前記物品のフローが該キャビティ充填デバイス（１２）を通過するのを許容する開放位置とを、交互に切り替え、
前記キャビティ充填デバイス（１２）は、交互に切り替わる上向きストロークと下向きストロークとをする際に、前記キャビティ（２，１４，１５，１６）内を並進可能であり、
前記キャビティ充填デバイス（１２）は、前記下向きストローク時には前記閉鎖位置にあり、前記上向きストローク時には前記開放位置にあることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記キャビティ充填デバイス（１２）は、同一平面上を互いに平行に延びる細長い第１組のバー（５２）と、同一平面上を互いに平行に延びる第２組のバー（６２）とを備え、
前記第１組のバー（５２）は、前記物品を該バー（５２）どうしの間で滑らせることができる幅をもって、等間隔に配列され、
前記第２組のバー（６２）は、等間隔に配列され、前記閉鎖位置では、前記第２組のバー（６２）のうちの少なくとも１本が、前記第１組のバー（５２）どうしの間の隙間を塞ぎ、
前記キャビティ充填デバイス（１２）が前記開放位置にあるときは、前記物品が、前記第１組のバー（５２）どうしの間の隙間を通過する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１組のバー（５２）は、長方形の断面を有し、回転運動をするように取り付けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２組のバー（６２）は円形の断面を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記開放位置及び閉鎖位置の切り替えは、前記第１組のバー（５２）及び前記第２組のバー（６２）の相対並進運動によって行われ、この相対並進運動は、上下方向に対して垂直な方向に沿って行われる、請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１組のバー（５２）は、支持体に回転可能に取り付けられており、
前記第２組のバー（６２）は、前記第１組のバー（５２）の下に配置された水平移動可能な梁に取り付けられている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
複数の側壁間に一列に並んだ複数の柱状キャビティ（５４）を区画するトレイである保管デバイス（２）を、充填するための装置であり、前記列内の前記複数の柱状キャビティ（５４）を同時に充填するように構成されている、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記ホッパー（９）をさらに備え、
前記キャビティ充填デバイス（１２）は、前記下向きストロークの前に、前記閉鎖位置で、前記ホッパー（９）の底部の出口を閉じるシャッターとしての役割を果たす、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記キャビティ充填デバイス（１２）の下の前記保管デバイス（２，１４，１５，１６）の充填状態に応じて前記キャビティ充填デバイス（１２）を駆動させる手段をさらに備える、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記キャビティ充填デバイス（１２）を一定の速度で上向き及び下向きに移動させる手段をさらに備える、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
互いに連続する複数の空の保管デバイス（２，１４，１５，１６）を、互いに平行に延びるロッド形状の物品で充填するための充填ステーション（１）において、
ホッパー（９）と、
請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の充填装置と、
前記複数の空の保管デバイス（２，１４，１５，１６）を前記充填装置の下の充填位置へと前進させ、その後、前記複数の保管デバイスが満杯になると、前記複数の保管デバイスを前記充填位置からさらに先へと前進させる、搬送デバイスと、
を備えている、充填ステーション。
【請求項１２】
互いに連続する複数の保管デバイス（２，１４，１５，１６）を、互いに平行に延びた状態で重力下でホッパー（９）から下りてくるロッド形状の物品のマスフローによって、充填する方法において、
前記各保管デバイス（２，１４，１５，１６）は、それぞれ、互いに対向する側壁間に柱状キャビティを区画しており、
前記方法は、
キャビティ充填デバイス（１２）を前記ホッパー（９）の下に配置するステップであって、この時、前記キャビティ充填デバイス（１２）は、該キャビティ充填デバイスを通過しようとする前記物品の下向きフローを妨げる閉鎖位置にある、ステップと、
前記キャビティ充填デバイス（１２）の下に空の保管デバイス（２，１６）を配置するステップと、
前記キャビティ充填デバイス（１２）を前記保管デバイス（２，１６）の底壁の位置まで、下向きに移動させるステップと、
前記キャビティ充填デバイス（１２）を、前記閉鎖位置から、前記物品のフローが該キャビティ充填デバイス（１２）を通過するのを許容する開放位置へと、シフトするステップと、
前記キャビティ充填デバイス（１２）を、前記保管デバイス（２，１６）の頂部付近まで上向きに移動させるステップと、
前記キャビティ充填デバイス（１２）を、前記開放位置から前記閉鎖位置へとシフトするステップと、
満杯になった前記保管デバイス（２，１６）を他の空の保管デバイス（２，１６）と取り換えるステップと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記キャビティ充填デバイス（１２）は、同一平面上を互いに平行に延びる細長い第１組のバー（５２）と、同一平面上を互いに平行に延びる第２組のバー（６２）とを、備えており、
前記第１組のバー（５２）は、前記物品を該バー（５２）どうしの間で滑らせることができる幅をもって、等間隔に配列されており、
前記第２組のバー（６２）は、等間隔に配列されており、これにより、前記キャビティ充填デバイスが前記開放位置から前記閉鎖位置へとシフトされるときに、前記第２組のバー（６２）のうちの少なくとも１本が、前記第１組のバー（５２）どうしの間の隙間を塞ぎ、
前記シフトするステップは、前記第２組のバー（６２）を、前記第１組のバー（５２）及びトレイに対して、横方向にシフトさせることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上向き及び／又は下向き移動中に、前記第１組のバー（５２）及び／又は前記第２組のバー（６２）の回転運動をするステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法
【請求項１５】
前記キャビティ充填デバイス（１２）を上向き及び下向きに一定の速度で移動させるステップをさらに含む、請求項１２〜１４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
複数室トレイ（１６）の複数の柱状キャビティを同時に充填するために用いられる、請求項１２〜１５のうちいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティを充填するための装置、充填ステーション及びキャビティを充填する方法に関する。特に、重力下でホッパーによって、（対向側壁間の柱状キャビティ形状の）物品用保管デバイスを、ホッパーから下りてくる互いに平行な（又は、互いにほぼ平行な）ロッド形状の物品のマスフローを充填する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この装置は、シガレット・ロッド又はシガレット・フィルタ・ロッド又はシガー（葉巻）やシガリロ（細い葉巻）等の他のたばこ製品でキャビティを充填するのに役立つ。
【０００３】
たばこ産業は、物品のマスフローを取り扱うにあたって、具体的な課題を提げている。シガレット・ロッド及びフィルタ・ロッドは物質的に傷みやすく、壊れやすいが、これらはシガレットのパッケージの製造時には、膨大な数で取り扱われる。シガレット製造機‐シガレット包装機間を、シガレット・ロッドのマスフローを取り扱うために、シガレット・ロッド及びフィルタ・ロッドを一時的に保管するための、いわゆる「トレイ」を使用することが従来の方法である。この種のトレイには、ロッドを保管するための室が１つだけ備わっている（つまり、柱状キャビティが１つ備わっている）ものとして知られている。一方、このトレイはまた複数の室を有するものとしても知られており、この場合には、一般的に柱状キャビティの列として配置される。それぞれのキャビティは対向側壁の組によって画定され、該対向側壁はそれぞれ列中の隣接する２つの柱状キャビティ間の薄い仕切りとして境界を画定する。本発明は、特に、この種の複数の室をもつトレイの充填に適用されるが、単室のトレイの充填にも使用することができる。本明細書をさらに読み進めた箇所では、「保管デバイス」という名称を、「トレイ」、より丁寧には「単一室トレイ」又は「複数室トレイ」という名称で置き換えることができる。「製品」という単語は、「物品」又は「ロッド形状の物品」で置き換えることができる。
【０００４】
ロッドの最密充填を実現させ、隣接するロッド間の空きスペースや隙間を最小限とする方法を用いて、シガレット・ロッド又はフィルタ・ロッドでトレイを充填する方法の提案には長い歴史がある。ロッドを完全な左右対称に、密接に梱包できればできた分、トレイ内でいずれかのロッドが物的損傷を受ける可能性が低い。また、ロッドを完全に最密充填することで、任意のトレイの保管容量を最大限に利用できる。
【０００５】
長年にわたって、この種のトレイをシガレット・ロッド又はフィルタ・ロッドで充填するための多くの提案がなされてきた。この種の提案としては、米国特許第２９１９５２９号明細書（特許文献１），独国特許出願公開第１０６６１１８号明細書（特許文献２），英国特許出願公開第２０６２５６７号明細書（特許文献３），独国特許出願公開第３１０３８３６号明細書（特許文献４），米国特許第４４８９５３４号明細書（特許文献５），ドイツ特許出願公開第３７０８７９１号明細書（特許文献６），ドイツ特許出願公開第３８０９６８９号明細書（特許文献７），ドイツ特許出願公開第３８１９３８４号明細書（特許文献８）およびドイツ特許出願公開第１９８２９７３５号明細書（特許文献９）が挙げられる。また、興味深いものとして、欧州特許出願公開第９２０８１５号明細書（特許文献１０）および欧州特許出願公開第１９５５６０４号明細書（特許文献１１）が挙げられる。
【０００６】
従来の提案の多くは、供給ステーションが柱状キャビティにロッドを供給するときに、トレイの供給ステーションに対する段階的な下降運動を伴う。このようにすることで、それぞれのロッドが、供給ステーションを出て、トレイのキャビティに入る際に、下降する距離を最小限にすることができる。一度トレイがその柱状キャビティが満たされるまで十分に下降したら、満たされたトレイを取り外し、新しい空トレイを、そのトレイ底部が供給ステーションの下と隣接する位置に運ぶことができるように、それらのキャビティへのロッドの供給は、一時的に停止することができる。空トレイを運んだ時点で、供給を再開し、充填プロセスの間、新しいトレイを徐々に下降させることができる準備が整う。
米国特許第３３２０７１７号明細書（特許文献１２）には、物品用保管デバイスを、互いに平行に延びた状態で重力下でホッパーから下りてくるロッド形状の物品のマスフローによって、充填する装置が開示されている。この装置において、保管デバイスは、互いに対向する側壁間に柱状キャビティを区画しており、この装置は、キャビティ（２，１４，１５，１６）を充填するためのキャビティ充填デバイス（１２）を備えている。キャビティ充填デバイスは、使用時に、該キャビティ充填デバイスを通過しようとする物品の下向きフローを妨げる閉鎖位置と、物品のフローが該キャビティ充填デバイスを通過するのを許容する開放位置とを、交互に切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２９１９５２９号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０６６１１８号明細書
【特許文献３】英国特許出願公開第２０６２５６７号明細書
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第３１０３８３６号明細書
【特許文献５】米国特許第４４８９５３４号明細書
【特許文献６】ドイツ特許出願公開第３７０８７９１号明細書
【特許文献７】ドイツ特許出願公開第３８０９６８９号明細書
【特許文献８】ドイツ特許出願公開第３８１９３８４号明細書
【特許文献９】ドイツ特許出願公開第１９８２９７３５号明細書
【特許文献１０】欧州特許出願公開第９２０８１５号明細書
【特許文献１１】欧州特許出願公開第１９５５６０４号明細書
【特許文献１２】米国特許第３３２０７１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、シガレット・ロッド又はフィルタ・ロッド等の物でトレイを充填する方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、重力下でホッパーによって、（対向側壁間の柱状キャビティ形状の）物品用保管デバイスを、ホッパーから下りてくる互いに平行なロッド形状の物品のマスフローにより、充填する装置を提供する。本発明は、使用時に、キャビティ充填デバイスを通過しようとする下向きのフローを止める閉鎖位置と、物品のフローが該デバイスを通過する開放位置を、交互に切り替わるキャビティ充填デバイスによって特徴付けられる。このデバイスは、交互に切り替わる上向きストロークと下向きストロークでキャビティ内を並進可能である。また、下向きストローク時には閉鎖位置であり、上向きストローク時には開放位置である。
【００１０】
また、本発明は、キャビティ充填デバイスに第１組の互いに平行な、同一平面上の細長いバーが備わっている装置を提供する。第１組のバーは、物品をバーの間を滑らせることが可能な、一定の間隔をあけて配置されている。さらに、この装置には第２組の互いに平行な同一平面上のバーが備わっている。第２組のバーは一定の間隔をあけて配置されており、閉鎖位置時には、第２組のバーのうちの少なくとも１本は、（デバイスが開放位置時には、物品がこれらの隙間を通る）第１組のバーの間のそれぞれの隙間をふさぐ。
【００１１】
本発明によれば、第１組のバーは長方形の断面を有し、回転運動をするように取り付けられており、第２組のバーは円形の断面を有する。
【００１２】
本発明によれば、前述の開放位置及び閉鎖位置の切り替えは、第１組のバー及び第２組のバーの並進する直線状の相対運動によって行われる。また、この運動は、上向き及び下向きストロークの方向に対して直角である。
【００１３】
本発明によれば、第１組のバーは支持体に回転可能に取り付けられており、第２組のバーは第１組のバーの下に配置された水平に移動可能なはりに取り付けられている。
【００１４】
本発明による装置は、前述の柱状キャビティの列を画定する、複数の側壁をもつトレイである、保管デバイスを充填するために配置されている。この装置は、列内の複数の柱状キャビティを同時に充填するように構成されている。
【００１５】
本発明によれば、前述のホッパーを含む装置において、キャビティ充填デバイスは下向きストロークの前閉鎖位置時にホッパー底部の出口を閉じるシャッターとして役割を果たす。
【００１６】
本発明によれば、この装置は、キャビティ充填デバイスの下の保管デバイスの充填状態に応じてキャビティ充填デバイスを作動させる手段を含む。
【００１７】
本発明によれば、この装置は、キャビティ充填デバイスを一定の速度で上向き及び下向きに移動させる手段を含む。
【００１８】
本発明によれば、連続する空の保管デバイスに互いに平行なロッド形状の物品を充填するための充填ステーションが提供されている。この充填ステーションには、ホッパー、本発明による充填装置及び搬送デバイスが備わっている。この搬送デバイスは、連続する空の保管デバイスを充填装置の下の充填位置へと進め、その後保管デバイスが満たされると、充填位置からさらに先へと進められる。
【００１９】
本発明によれば、重力下でホッパーによって、連続する（それぞれが対向側壁の間に柱状キャビティ形状である）保管デバイスに、互いに平行なロッド形状の物品のマスフローを充填する方法が提供されており、以下のステップ、すなわち、
キャビティ充填デバイスをホッパーの下に配置するステップ（この時、キャビティ充填デバイスは、該デバイスを通過しようとする前述の物品の下向きフローを止める閉鎖位置にしてある）、
キャビティ充填デバイスの下に空の保管デバイスを配置するステップ、
保管デバイスの底部壁の位置まで、下向きにキャビティ充填デバイスを移動するステップ、
キャビティ充填デバイスを、閉鎖位置から物品のフローがキャビティ充填デバイスを通過する開放位置へとシフトするステップ、
キャビティ充填デバイスを保管デバイスの頂部付近まで上向きに移動させるステップ、
開放位置から閉鎖位置にキャビティ充填デバイスをシフトするステップ、そして
満たされた保管デバイスを他の空の保管デバイスと取り換えるステップから成る。
【００２０】
本発明によれば、キャビティ充填デバイスには、互いに平行な同一平面上にある細長い第１組のバー及び互いに平行な同一平面上にある細長い第２組のバーが備わっている。第１組のバーは物品をバーの間を滑らせることが可能な一定の間隔をあけて配置されている。第２組のバーは、デバイスを開放位置から閉鎖位置に切り替えたときに、第２組のバーのうち少なくとも１本が、第１組のバーの間の隙間をふさぐような、一定の間隔をあけて配置されている。ここにおいて、シフト工程は、第２組のバーを、第１組のバー及びトレイに対して、横方向にシフトさせることで行う。
【００２１】
本発明によれば、この方法はさらに以下のステップ、すなわち、
上向き及び／又は下向きの移動中に、第１組のバー及び／又は第２組のバーの回転運動をするステップを含む。
【００２２】
本発明によれば、この方法はさらに以下のステップ、すなわち、
キャビティ充填デバイスを上向き及び下向きに一定の速度で移動させるステップを含む。
【００２３】
本発明によれば、この方法は、マルチ・コンパートメント・トレイの複数の柱状キャビティを、同時に充填するために用いられる。
【００２４】
本発明の方法と装置を用いることで、以下のパフォーマンス強化のうちいずれか１つ以上想像されるであろう。
１．物品アイテムで満たされた保管デバイスの、キャビティ内の物品アイテムの配置を、完全な最密充填に、より近付ける
２．充填プロセスがいずれの物品に対しても物的損傷を与えないという、より一層の信頼
３．保管キャビティの充填の比率を増加させる可能性
４．充填ステーションの物理的なサイズを小さくする可能性
５．充填ステーションにおける「ダウンタイム」の短縮につながる、より確実な充填
６．物品アイテムがホッパーからリリースされ、意図された保管キャビティに入りそびれるようなことがないという、より一層の信頼。
【００２５】
キャビティ充填デバイスの詳細について説明すると、出願人は互いに平行な、同一平面上の細長い第１組のバーを、物品をバーの間を滑らせるのに十分な一定の間隔を開けて配置するように構想している。そして、互いに平行な同一平面上にある第２組のバーがあり、これらの第２組のバーは一定の間隔をあけて配置してあり、第２組のバーのうちの少なくとも１本が、第１組の隣接する２本のバー間のそれぞれの隙間をふさぐことができるように配置してある。運転中、ホッパー内のバーの組の真上のロッド形状物品を第１組及び第２組のバーがともに支えるように、第２組のバーは下向きのストロークの間、第１組のバー間の隙間をふさぐ。ここで、キャビティ充填デバイスの下向きのストロークは重力下で（キャビティ充填デバイスが内部を下降する）キャビティ内へと平行に並んだ物品のマスフローを流れ込ませる。その後、キャビティが満たされ、キャビティ充填デバイスが満たされた該キャビティの底部にあるときに、第２組のバーは横方向に動き、第１組のバーのほぼ下に配置され、第１組のバー間の隙間をふさがなくなり、物品アイテムが第１組のバー間を下向きに通過するようにする。この構成において、キャビティ充填デバイスは、その後、満たされたキャビティの全長を徐々に上昇し、キャビティ内のロッドが、１本ずつ、キャビティ充填デバイスの第１組のバー（及び第２組のバー）の隣接するいずれかのバー間のいずれかの隙間を通過し、これは、上昇するキャビティ充填デバイスがキャビティの頂部に達するまで続く。この時点で、キャビティ充填デバイスは再びホッパーの底部の高さに戻り、始動の配置へと第２組のバーが逆動し、第１組のバー間の隙間をふさぎ、ホッパーの底部にてシャッターとして機能する配置に、キャビティ充填デバイスを戻す。この時点で、満たされたトレイは取り除き、トレイ充填運動の繰り返しに備えて、新しい空トレイをキャビティ充填デバイスの下に配置できる。
【００２６】
本発明において、キャビティ充填プロセス中に、ホッパーと保管デバイスの間に相対運動は必要ないことは明らかであろう。むしろ、充填中に、ホッパーと保管デバイスの間にそのような相対運動がないことが想定されており、ゆるやかな充填を得るために必要な動きは、本発明のキャビティ充填デバイスの下向き及び上向きのストロークが代わりに担う。このキャビティ充填デバイスは、好適な実施例において、ホッパーの底部におけるシャッターとしてのみならず、ホッパーから物品を保管デバイスのキャビティ底部に下ろすためのデバイスとして機能する。ここにおいて、充填デバイスの下の残りの物品が所望の均等な最密充填された配置に「落ち着く」以外の、重力下での管理下にない自然落下は実質的にない。それだけではなく、キャビティ内に敷き詰めた物品を通る、キャビティ充填デバイスの上向きのストロークは、所望の最密充填された配置に物品をそっと入れて、充填デバイスの下の物品間の不必要な「空間」及び空きスペースの数を最少化させることができる可能性がある。
【００２７】
また、熟練した読者にとっては、キャビティ充填デバイスが、保管デバイスの充填中に移動する唯一の部分組み立て品になり得ることは明らかであろう。そして、読者は往復式のキャビティ充填デバイスに必要なスペースが比較的少ない場合があることが想定できるであろう。さらに、充填ステーションの単純化された機械的構成、またメンテナンスや修理が必要なキャビティ充填デバイスの迅速な交換を、充填ステーションのダウンタイムを極めて短縮させて行うことができることを想定できるであろう。
【００２８】
出願人は、第１組のバーには、全体的に断面が長方形であるバーを選択することが、都合良いことを見出した。（とはいえ、取り扱う物品に与える物的損傷を最小限に抑えるために、断面の４つの長方形の角はある程度丸められる。）また、出願人は、円形でない断面をもつこれらの第１組のバーを、同時に動く、振動性のある、（比較的小さな角度での）回転運動をするように取り付けることが効果的であることを見出した。これは、キャビティ充填デバイスの上向きのストロークの間、第１組のバーの間を物品フローが滑らかに通過することの一助となる。さらにまた、振動中にロッド形状の物品に与えられる軽いきっかけが、キャビティ充填デバイスの下の、理想的な、均等に最密充填された配置に近づけるのに丁度よい場合がある。
【００２９】
一方、他のさまざまな種類の断面も考慮されてきた。溝付又は突起付の円形の断面は、ロッド形状の物品を、最密充填された配置になるように揺らして動かすバーの振動の一助となる場合がある。４つ以上の面を有する円形でない断面もまた、４面のバーと同様もしくはそれ以上に機能する可能性がある。振動回転運動が目下のところ好ましいが、バーの配置における（メヂアン位置の周りの小振幅運動等の）第１組のバーの他の形態の運動もまた、ロッド物品のフロー及び充填デバイスの下の最密充填を補助するのに同等にもしくはより効果的な場合がある。具体的には、初期においてロッドが、いずれか特定の隣接する第１組のバーの間及び上に「引っかかる」傾向をなくすために、第１組のバーの上向き及び下向きの小振幅運動を想定している。
【００３０】
逆に、第２組のバーは、円形の断面を有することが有利に働く。それらのバーは、上向きストローク時にはロッド物品を最密充填させた配置とする一助となるように、うまく配置されていない。１つの設計案として、滑らかな断面を有するバーにすることが挙げられる。別の案としては、台形の断面とし、水平に配置した上側及び下側の主要の面として機能する平行な面の組をもたせることがある。都合の良いことに、第２組のバーは下向きのストローク又は上向きのストローク中に、回転する必要が全くなく、上向き及び下向きのストロークの合間に、第１組のバーに対して横方向に動くだけでよい。これは、キャビティ充填デバイスの開放位置と閉鎖位置の間、第１組のバーの下で、水平に、横に移動するように配置した共通のはりの上に、第２組のバーを全て取り付けることで有利に達成される。
【００３１】
本発明のここまでの要約はキャビティ充填デバイスについてであるが、本発明の別の側面は、連続する柱状キャビティを充填させるための方法にあり、さらに別の側面は、前述のキャビティ充填デバイスを含む充填ステーションにあることは明らかである。
【００３２】
本発明のよりよい理解のために、また本発明をいかに実行に移すかということをより明確に示すために、次に、添付の図面を例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるキャビティ充填デバイスを含む充填ステーションの第１実施例の等角図を示す。ここにおいて、充填ステーションは第１配置にあり、空の単一室トレイを受け取る準備ができている。
【図２】第２配置における充填ステーションの第２実施例を示す図である。ここにおいて、充填ステーションは、充填される準備のできた複数室トレイを含む。
【図３】第３配置における図２のステーションを示す図である。ここにおいて、充填ステーションは、トレイが部分的に充填されている。
【図４】第４配置における図２及び３のステーションを示す図である。ここにおいて、充填ステーションは、トレイが満杯になっている。
【図５】図２から図４に示すステーションを示す図である。ここにおいて、キャビティ充填デバイスは、満杯トレイの柱状キャビティ中を通過する、上向きストロークを行っている。
【図６】キャビティ充填デバイスがホッパーの底部においてシャッターの役割を果たしているときの、図２のトレイにおける１つのキャビティの断面図を示す。
【図７】図６と同様の断面図を示すが、図３に示す位置における充填デバイスのものである。
【図８】図６及び図７と同様の断面図であり、下向きストロークの終わりにある充填デバイスを示す。これは充填ステーションの図４の配置に相当する。
【図９】図６，図７及び図８と同様の断面図であり、キャビティの床面から始まる上向きストロークを開始しようとする充填デバイスを示す。ここにおいて、第２組の各円形バーは、それぞれ充填デバイスの第１組の長方形バーの真下に配置されている。
【図１０】図６から図９と同様の断面図を示すが、充填デバイスは上向きストロークの途中にある。
【図１１】図６から図１０と同様の断面図を示しており、充填デバイスは、上向きストロークの頂点に達しているが、シャッターとしての役割は果たしていない。
【図１２】図６から図１１と同様の断面図を示しており、充填デバイスは、図１１と同じ高さにあるが、円形断面をもつ第２組のロッドが第１組のロッドどうしの間の各隙間を塞いでいる。これにより、充填デバイスは、再びホッパーの底部にてシャッターとして機能する。
【図１３】充填中のキャビティの上側部分の部分的断面であり、キャビティ充填デバイスの異なる代替的なバーの断面を示す。
【図１４】充填中のキャビティの上側部分の部分的断面であり、キャビティ充填デバイスの異なる代替的なバーの断面を示す。
【図１５】充填中のキャビティの上側部分の部分的断面であり、キャビティ充填デバイスの異なる代替的なバーの断面を示す。
【図１６】図１及び２と同様に等角図であり、充填ステーションにおいて充填されるトレイのための、異なる送込み／送出構造を示す。
【図１７】図１及び２と同様に等角図であり、充填ステーションにおいて充填されるトレイのための、異なる送込み／送出構造を示す。
【図１８】充填ステーションにおける、単一キャビティのトレイの正面図を示す。ここにおいて、上部にキャビティ充填デバイスが配置され、一時的な隔壁がトレイのキャビティの中にある。
【図１９】キャビティ充填デバイスの延在方向に沿う一部を示す等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１に記載の充填ステーションは、送込み区域を有しており、この区域では、ステーションでの充填のために空トレイ２が与えられる。各トレイは、後壁３と、互いに平行な側壁５及び６とを有し、側壁５及び６間にはキャビティがある。図１のトレイは、単一のキャビティのみを有する。各トレイは、単一のキャビティの全幅にわたる、対向側壁５及び６の間に延びる床面４を有する。空トレイは、送込みコンベヤ７によって充填ステーションの充填域８へと運ばれる。シガレット・ロッドやシガレット・フィルタ・ロッド等のロッド形状の物品のためのホッパー９は、送込みコンベヤ１１によって供給され、別の送込みコンベヤ７が充填ステーションに空トレイを運ぶ。充填ステーションにおいて、充填デバイス１２は、ホッパー９に対して上向きストローク及び下向きストロークを行うために、垂直ガイド１３によって運ばれる。図１では、満杯トレイ１４が、充填域８から下向きに移動された後に、送出コンベヤ１０上に配置されている。この時点では充填域８にある、床面４が示された単一のトレイ１５は、充填された後、送出コンベヤ１０へと下向きに移動されることによって、送込みコンベヤ７によって充填域に次の空トレイを運び入れるためのスペースをつくるために、充填域を空けなければならない。満杯トレイは、充填ステーションの充填域８から、送出コンベヤ１０に乗せられて運ばれていく。
【００３５】
図２を参照すると、互いに連続する複数室トレイが示されており、ここでは、次の空トレイ１６が充填域８に運び込まれている。この図面において、トレイ１６は、１列に並んだ８個のキャビティを有するが、本発明の充填デバイスの動作は、異なる数の柱状キャビティを有するトレイの充填にも、同等に好適に適応可能である。図２は、充填ステーションの下に、もう１つのコンベヤ１８を示すが、これは不適切に充填されたトレイを充填ステーションの外へと運び出すのに有用であり、適切に充填されたトレイが進むコンベヤ１０の方向とは逆方向に進む。
【００３６】
読者にとっては、以下の記述において、プロセスの進行とともに、各等角図を対応する断面図と比較することが役立つであろう。図１９もまた参照すると役に立つであろう。まずは、図２および図６から参照する。図６から図１５の各断面図では、（理解しやすくするために）１つの柱状キャビティのバーと、図示のキャビティの両側に隣接する柱状キャビティ内の、隣接する１本目のバーとに限定して、示している。また、これらの図面は、正確な縮尺では描かれていない。
【００３７】
充填デバイス１２は、充填デバイス１２の主要梁により片持ち支持された第１組の正方形断面のバー５２により、具現化されている。より詳細については、図１９を参照していただきたい。図６において、互いに対向する側壁５６及び５８間に１つの柱状キャビティ５４が示されており、キャビティ５４は、図２にて視認できる８つのキャビティのうちの１つにすぎない。図６には、正方形断面のバー５２が４本示されている。８つの柱状キャビティがあるため、充填デバイスの第１組のバーは、全部で４×８＝３２本となる。読者には、第１組のバーが、物品の相対寸法、柱状キャビティの数、及びそれらの各キャビティの幅に依って、３２本よりも多い場合と少ない場合とがあり得ることは明らかであろう。
【００３８】
壁５６及び５８と同一線上且つ、それらの上にあるのが、対応する固定されたスタブ（stub）壁５６Ａ及び５８Ａである。これらのスタブ壁５６Ａ及び５８Ｂは、ホッパーに設けられ、ホッパー９の底部から下向きに延びる。
【００３９】
正方形バー５２の組のバーどうしの間の隙間は、充填デバイスの第２組のバー６２が、互いに隣接する正方形のバー５２どうしの間の隙間をふさぐように配置されたとき以外は、物品６０のフローを通過させるだけの幅がある。図６の断面図から容易に理解されるように、円形断面のバー６２が、それぞれ、すぐ上にある第１組の２本の正方形バーの中間位置にくるように配置されれば、十分に、物品６０が第１組のバーどうしの間の隙間を通過することを防ぐことができる。このように、第１組及び第２組のバーとスタブ壁５６Ａ，５８Ａはともに、ホッパー９からキャビティ５４への物品の下向きのフローを防ぐシャッターとして機能する。
【００４０】
図２及び図６に示すものが説明済みのため、読者が、図７から図１２に示す、後に続く段階における充填デバイスの動きのサイクルを理解することは比較的簡単であろう。
【００４１】
まず図７を図３の等角図とともに参照すると、充填デバイスがキャビティ５４のレベルＢまで、キャビティ５４の中を深さ方向に下降したことが分かる。ここまでに、充填デバイスの第１組及び第２組のバーの相対運動はなかった。ホッパー９から下りてくる物品ロッドのマスフロー（mass flow）は、重力下で柱状キャビティ５４の頂部へと進入する。図７に示す略図から分かるように、充填デバイス１２よりも上にあるロッドは、完全に最密には詰まっていない。ここにおいて、充填デバイスは、ゆっくり下降している。トレイ１４及びホッパー９は、全く互いに相対的に動いておらず、もし充填デバイス１２の下降が十分にゆっくりであれば、重力下で柱状キャビティ５４内を下降するいずれの物品ロッドに対しても損傷を与えないはずである。
【００４２】
次に図８及び図４を参照すると、充填デバイス１２は、下向きストロークの最底位にあたるレベルＣにあり、円形断面のバー６２は、柱状キャビティの床面４に当接しているため、これ以上下降できないことが分かる。各バー６２はその両側に妨げるものがない空きスペースを有し、上側の正方形バー５２の組に対して横方向に自由に動くことができる。しかし、現段階では、バー６２は引き続き、正方形バー５２を通過しようとする物品ロッドの下向きのフローを妨げる。
【００４３】
しかし図９にて、円形バー６２が、対応する正方形のバー５２の垂直下の位置へと横向きに移動することで、円形バー６２の配置が変化する。すると、途端に正方形バー５２間の隙間を通る物品ロッドの下向きのフローを妨げるものがなくなる。図９を見ると、図８においては正方形のバー５２と同じレベルにあった３本のロッド６４，６６及び６８が、柱状キャビティの床面４に落ちるまで、自由に重力下で隙間を通って降下できたことがわかる。ここで、保管キャビティ５４の底部の上にある物品ロッド６４の真上の物品ロッド７０及び７２にも注意されたい。ロッド７０及び７２は、それぞれ、互いに対して寄りかかるとともに、物品ロッド６４が下向きに通過した隙間の両側の正方形バーのうちの１本に寄りかかっている。２本の物品ロッド７０及び７２は、充填デバイスの正方形バーの上で「橋かけ」位置に永久にとどまることが、想像されるかもしれない。
【００４４】
しかし次に図１０をみると、充填デバイス１２が、キャビティ５４の底部から上方に少し離れたレベルＤにあることが分かる。さらに、レベルＤの下に、物品ロッドが最密に詰まった３つの列が示されている。図面からは判らないが、充填デバイス１２が保管キャビティ５４内に敷き詰められた物品ロッド群の中を上昇する際に、正方形バー５２は、往復回転運動をする。その往復運動は、初期の橋かけ状態となる傾向を不安定にして、それにより、バー５２どうしの間の隙間を通過する物品ロッドの下向きのフローを促すとともに、正方形バー５２間の隙間から下向きに出てくるそれらの物品ロッドが、図１０のレベルＤよりも下に示すように、最密に詰まった状態となることを補助し得る。
【００４５】
充填デバイスは、保管キャビティの頂部にあるレベルＥである、図１１に示す配置に達するまで、敷き詰められた物品ロッド群の中を上昇し続ける。このレベルＥは、図６におけるレベルＡと同一である。しかし、図１１において、円形断面のロッド６２は、依然として、ホッパー９から下りてくる物品の更なる下向きフローを防ぐために正方形バー５２どうしの間の隙間をふさぐような、図６に示す開始配置へと、戻っていない。この配置は、図６と対応する図１２に示される。ただし、図１２では、図６のように、トレイ充填デバイスの下で、満杯トレイが取り除かれて空トレイに置き換えられてはいない。
【００４６】
理解しやすくするために、図面には示していないものとして、充填プロセスをモニタリングし、制御する、様々なセンサ、制御装置、アクチュエータがある。具体的には、各単一のキャビティが適切に充填されることを保証するために、一列に並べられた公知の満杯センサを、キャビティ充填デバイスの真下に配置することができる。１つ以上のキャビティに不適切な充填が行われた場合には、トレイを、コンベヤ１０ではなく、コンベヤ１８によって撤去することができる。
【００４７】
図１１及び１２から判るように、この充填デバイスの効果は、柱状キャビティ５４内で、物品ロッドを完全に最密に詰まった状態にすることにある。出願人は、この充填デバイスによって、常にロッドが完全に最密に詰まった状態になるとは主張していない。単に、本発明の対象である充填デバイスによって、今日のたばこ産業におけるシガレット・ロッド及び他のたばこ製品の一時的な保管に用いられるような、従来のトレイで、詰め込み度合いを改善させ得ることを示唆しているにすぎない。
【００４８】
続いて、図１３から図１５を参照する。これらはいずれも、図６に対応する断面図の断片であり、それぞれ第２組のバーの各バー６２の異なる断面形状を示す。図１３に示すバーは、向かい合った平行な上側及び下側の面と、それらを結ぶ２つの面（一方は上側及び下側の両方の面に直角な面、そしてもう一方は、その直角な面に対していくらか傾斜している面）とを、有する。このような形状によれば、柱状キャビティの頂部において、第２組のバーが開放位置から閉鎖位置へと並進するときに、傾斜している面が先頭面であれば、キャビティ充填デバイスが閉鎖位置に達する前に、横へとずらす必要のあるロッド形状の物品をそっと下向きに動かすことができる。
【００４９】
図１４においては、ロッド６２の四辺形断面の上側及び下側の面を結ぶ両面が、上側及び下側の面に対して９０°以外の角度で傾斜し、互いに対称である。このようなロッド６２の構成は、第２組のロッド間の経路を広げることにつながる。このように、閉鎖位置に切り替わるとき及び開放位置に切り替わるときの両方で、このバーはロッド物品を下側に向けてそっと促すことができる。
【００５０】
図１５においては、厚さよりも幅が大きい長方形断面をもつバー６２が示されている。ホッパーの底部と充填されるトレイの底部との間の高さの違いを最小化することができ、高さの制約が厳しい場合に、この形状は有利となり得る。
【００５１】
次に図１６を参照すると、空トレイがＰの方向に進んで充填ステーションＱに入り、その後、矢印Ｒで示すようにトレイコンベヤによってさらに進むように構成された、「一直線の」充填ステーションが示されている。
【００５２】
対照的に、図１７は、同様に矢印Ｐに沿ってステーションＱへ送り込むが、送込みコンベヤＰに直角な方向Ｓに送出するものを示す。当業者にとっては、送込み及び送出の様々な配置をとることができ、消費者が充填ステーションのために用意できる設備に最も適合するように配置を選択できることは明らかであろう。
【００５３】
図１８において、充填ステーション内の単一キャビティのトレイが示されており、キャビティ充填デバイスの上側の組のバー５２どうしの間に隙間がある。８２及び８４のような互いに隣接する２本のバー間に、下側のバー６２の組の部材はなく、その隙間は１枚の一時的なダミー壁８０によってふさがれている。選択的に下側のバー６２を除去してダミー壁８０に置き換えることで、このプロセスの操作者が望む数だけ、トレイの中に一時的な柱状キャビティを提供し得る。ちなみに、図１８によれば、単一組の等間隔に並んだ上側バー５２をもつ充填デバイスを、（下側バー６２を選択的に取り除くことで）いかに改変すれば、異なる数の柱状キャビティをもつ複数のトレイを得ることができるかを、理解できるであろう。
【００５４】
トレイが充填されたあと、充填ステーション内のダミー壁は、満杯トレイから取り除くことができる。その１つの方法は、満杯トレイの開放した頂部を通して上向きにダミー壁を取り除くことである。他には、満杯トレイの後壁から横方向にダミー壁を取り除く方法がある。トレイ充填ステーションのために用意できるスペースに適合する構造が選択されるであろう。トレイが充填される前後の、ダミー壁のトレイへの配置及び取り外しは、当然ながらキャビティ充填デバイスの動きと一体化し、自動化させることができる。
【００５５】
次に図１９を参照すると、上側のバー５２の組と下側のバー６２の組とをもつキャビティ充填デバイスの延在方向に沿う一部が示されている。上側のバーの組は梁９０により片持ち支持されており、下側のバーの組は別の梁９２により片持ち支持されている。ここに示されていないのは、下側の梁９２を、上側の梁９０に対して、充填デバイスの開放位置及び閉鎖位置の間を並進させることができる、駆動手段及び懸架手段である。さらにまた示されていないものは、（当業者にとっては明らかであることだが）バーを所期の通りに往復運動又は振動させるための手段である。図１から図５は、梁９０，９２が充填ステーション内で機能するために、デバイス１２のどこに取り付けられるかを示している。
【００５６】
これらの図面は、若干の実施例のみを、概略図のみによって示している。熟練した読者は、この開示から、以下の請求の範囲を通して、本発明をいかにして実行すべきかを理解することができるであろう。一般の読者もまた、たばこ設備業界の詳細を理解し、いかにして上記の略図的開示を、設備の整った工業規模の製造ラインを完成させるための実用的なエンジニアリング・ソリューションに転換させるかを理解することができる。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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