(57)【要約】【課題】ノズルを設置する場所が狭く、ノズル高さが制限されるときでも供給可能なカップの上端開口部周縁にトップカールを成形するためのノズルとそのノズルを用いたカール成形装置が望まれていた。【解決手段】カップの上端開口部周縁の内側から上方にかけて、当該カップの内側面との間に所定の隙間を形成しながら配置されており、カップの上端開口部周縁の内側から上方にかけての高さの内部空間を有し、該内部空間から該カップの上端開口部周縁の内側面に開口している複数の噴霧口を有し、カップの上端開口部周縁の上方に複数の側面方向から霧化された潤滑剤を該内部空間に複数のパイプから供給する供給口を有するノズルとそのノズルを用いたカール成形装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップの上端開口部周縁の内側から上方にかけて、当該カップの内側面との間に所定の隙間を形成しながら配置されており、カップの上端開口部周縁の内側から上方にかけての高さの内部空間を有し、該内部空間から該カップの上端開口部周縁の内側面に開口している複数の噴霧口を有し、カップの上端開口部周縁の上方に複数の側面方向から霧化された潤滑剤を該内部空間に複数のパイプから供給する供給口を有するノズル。
【請求項２】
前記供給口が均等な方向に設けられていることを特徴とする請求項１記載のノズル。
【請求項３】
前記供給口が均等な４方向に設けられていることを特徴とする請求項２記載のノズル。
【請求項４】
前記供給口が均等な６方向に設けられていることを特徴とする請求項２記載のノズル。
【請求項５】
胴部と底部とが結合されているカップの上端開口部周縁を外側にカールさせるカール成形装置において、
請求項１から４何れか記載のノズルと、
このノズルによって潤滑剤が噴霧された後、前記カップの上端開口部周縁を成形金型に形成された曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカールを成形するカール成形手段と、
を具備したことを特徴とするカール成形装置。
【請求項６】
前記カップの上端開口部周縁の内側に配置され、当該カップの内側面との間に所定の隙間を形成するためのガイド部と前記ノズルが一体化していることを特徴とする請求項５記載のカール成形装置。
【請求項７】
請求項５または６記載のカール成形装置において、
潤滑剤を霧化する霧化装置を備え、この霧化装置により霧化された潤滑剤を前記ノズルに供給することにより、霧化された潤滑剤を前記カップの上端開口部周縁の内側面に噴霧することを特徴とするカール成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、紙製もしくは樹脂製のカップの製造において、胴部材および底部材の打ち抜きブランクを成形機によりヒートシールあるいは高周波シール等により接着してなるカップの上端開口部周縁にトップカールを成形するためのノズルとそのノズルを用いたカール成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紙製もしくは樹脂製のカップは、コールド飲料やホット飲料などの飲料用カップ、納豆やヨーグルト、ラーメンやアイスクリームなどの食品用カップ、尿検査などに使われる検査用カップなどの医療用カップ等、様々な分野で使用されている。いずれの紙製もしくは樹脂製カップにおいても、カップの上端開口部周縁を外側にカールさせるトップカール成形加工を行っている。
【０００３】
このようなトップカール成形加工を行うには、潤滑剤をカップの上端開口部周縁の内側面またはカール成形治具のカール成形部曲面状の溝部に塗布し、カール成形治具を上方からカップの上端開口部周縁部へ押圧することで、カール成形治具のカール成形部曲面状の溝部の形に沿ってカール形状を形作る加工法が従来から多く行われている。
【０００４】
潤滑剤をカップの上端開口部周縁の内側面またはカール成形治具のカール成形部曲面状の溝部に塗布せずにカール成形治具を押圧する場合、紙製もしくは樹脂製のカップの胴体部分に座屈が発生する等の問題があり、正常にトップカール成形を行うことは困難である。
【０００５】
また、たとえば、カップの強度を強くするために基材の坪量を上げ、基材の厚さを厚くするといったことが行われているが、カップの成形時の機械適正が悪くなるという問題がある。このため、カップの基材によりトップカール成形の成形性は大きく異なるという問題がある。
【０００６】
さらに、カップの形状によってもトップカール成形性が異なり、カップの側面が底面に対して垂直な形状のカップの上端開口部周縁にトップカールを成形する場合、座屈などの成形不良が発生しやすく、正常にトップカール成形を行うことは困難である。
【０００７】
上記したように、紙製もしくは樹脂製のカップの上端開口部周縁にトップカールを成形する際の機械適正を上げるためには潤滑剤は不可欠である。このため、従来からトップカール成形を行う前に潤滑剤をカップ上端開口部周縁の内側面またはカール成形治具のカール成形部曲面状の溝部に塗布し、トップカール成形を行う際の機械適性を向上させることが多く行われている。
【０００８】
それに対応して、カップ上端開口部周縁にトップカールを成形する際、座屈やシワ等の発生がなく、トップカールの成形を行うことが可能となり、かつ、潤滑剤の使用によるカップ内部への潤滑剤残留等の問題を生じさせないために、図６の様な、カップの上端開口部周縁の内側に、内側面との間に所定の隙間を形成するためのガイド部を配置させ、ガイド部の周面に設けられたノズルに対し霧化された潤滑剤を供給することにより、カップの上端開口部周縁の内側面に霧化された潤滑剤を噴霧し、霧化された潤滑剤を噴霧した後、カップの上端開口部周縁を成形金型に形成された曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカールを成形するカール成形方法が知られている（特許文献１参照）。この場合、パイプ６２はノズル上面６７から接続されている。
【０００９】
そして、このような方法に用いられる製造装置は、カップの上端開口部周縁の内側に配置され、カップの内側面との間に所定の隙間を形成するためのガイド部と、このガイド部の周面に設けられ、外部から供給される霧化された潤滑剤を前記カップの上端開口部周縁の内側面に噴霧するノズルと、このノズルによって潤滑剤が噴霧された後、カップの上端開口部周縁を成形金型に形成された曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカールを成形するカール成形手段とからなる構造を持つものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１２６０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載されている装置においては、ノズル内部に霧化された潤滑剤をノズル上面から供給しているため、ノズルを設置する場所が狭く、ノズル高さが制限されるときは、特許文献１の供給方法のようなノズル上面から供給できないという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の発明は、カップの上端開口部周縁の内側から上方にかけて、当該カップの内側面との間に所定の隙間を形成しながら配置されており、カップの上端開口部周縁の内側から上方にかけての高さの内部空間を有し、該内部空間から該カップの上端開口部周縁の内側面に開口している複数の噴霧口を有し、カップの上端開口部周縁の上方に複数の側面方向から霧化された潤滑剤を該内部空間に複数のパイプから供給する供給口を有するノズルを提供するものである。
【００１３】
本発明の第二の発明は、前記供給口が均等な方向に設けられていることを特徴とする上述のノズルを提供するものである。
【００１４】
本発明の第三の発明は、前記供給口が均等な４方向に設けられていることを特徴とする上述のノズルを提供するものである。
【００１５】
本発明の第四の発明は、前記供給口が均等な６方向に設けられていることを特徴とする上述のノズルを提供するものである。
【００１６】
本発明の第五の発明は、胴部と底部とが結合されているカップの上端開口部周縁を外側にカールさせるカール成形装置において、
上述のノズルと、
このノズルによって潤滑剤が噴霧された後、前記カップの上端開口部周縁を成形金型に形成された曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカールを成形するカール成形手段と、
を具備したことを特徴とするカール成形装置を提供するものである。
【００１７】
本発明の第六の発明は、前記カップの上端開口部周縁の内側に配置され、当該カップの内側面との間に所定の隙間を形成するためのガイド部と前記ノズルが一体化していることを特徴とする上述のカール成形装置を提供するものである。
【００１８】
本発明の第七の発明は、上述のカール成形装置において、
潤滑剤を霧化する霧化装置を備え、この霧化装置により霧化された潤滑剤を前記ノズルに供給することにより、霧化された潤滑剤を前記カップの上端開口部周縁の内側面に噴霧することを特徴とするカール成形装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、紙製もしくは樹脂製のカップ上端開口部周縁にトップカールを成形する際、座屈やシワ等の発生がなく、トップカールの成形を行うことが可能となるように、カップ上端開口部周縁に潤滑剤の使用によるカップ内部への潤滑剤残留等の問題を、ノズルを設置する場所が狭く、ノズルの高さが制限されている場合でも用いることが可能なカール成形装置およびそれに用いるノズルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るカール成形装置の構成を概略的に示す側面模式図である。
【図２】ノズルの構成を模式的に示す断側面図である。
【図３】図２のノズルの構成を模式的に示す平面断面図である。
【図４】図３のノズルの構成とは別な構成のノズルを模式的に示す平面断面図である。
【図５】カール成形工程の構成を模式的に示す縦断側面図である。
【図６】従来のカール成形装置の一例を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るカール成形装置の構成を概略的に示すものである。図１において、潤滑剤タンク１８には液状の潤滑剤１９が収納される。潤滑剤タンク１８には霧化装置１１が接続されている。
【００２３】
霧化装置１１は、外部からパイプ（図示せず）を介して供給されるエアを用いて、潤滑剤１９を霧化するものである。
【００２４】
霧化装置１１からパイプ１２を介してノズル１３の上部側面１７に接続されている。なお、パイプ１２は途中のマニホールド２０によって分岐されるようになっている。例えば四分割や六分割など適宜分割すればよい。
【００２５】
この場合のパイプの形状は、円筒形状が洗浄の都合上一般的であるが、円以外の四角形などの断面のものでも構わず、設置場所の制約上四角形にする場合もある。また、直管が一般的であるが、屈曲が容易であるように蛇腹形状が選ばれる場合もある。従って、供給口の形状は一般的にパイプの断面と同一形状であるが、違っていても構わない。
【００２６】
ノズル１３は、トップカールを成形する筒状のカップ１５の上端開口部の内側に配置されることで、霧化装置１１からパイプ１２を介して供給される霧化された潤滑剤をカップ１５の上端開口部周縁１４の内側面に噴霧口１６を介して噴霧するものである。
【００２７】
なお、ノズルにおいて、噴霧されないで残った余剰潤滑剤は、パイプ等を介してポンプにより吸い出されて潤滑剤タンク１９内に戻されるように構成しても構わない。
【００２８】
カップは、たとえば、紙製もしくは樹脂製の胴部材および底部材の打ち抜きブランクを成形機によりヒートシールあるいは高周波シール等により接着することにより略円錐台形に形成されている。
【００２９】
なお、カップの形状は、円錐台形に限らず、たとえば、円筒状、角筒状、略角錐台形などであってもよい。
【００３０】
ノズル２３は、たとえば、図２に示すように、カップ２５の上端開口部周縁２４の内側面との間に所定の隙間を、例えば略円柱状のガイド部等を用いて設けられ、霧化された潤滑剤をカップ２５の上端開口部周縁２４の内側面に噴霧する複数の噴霧口２６を設ける。
【００３１】
このノズル２３は、カップ２５の上端開口部周縁２４の内側から上方にかけて、当該カップの内側面との間に所定の隙間を形成しながら配置されている。
【００３２】
また、このノズル３３は、図３に示す様に、複数方向から内部空間３４に向かって、カップ上部で側方向から接続され、この内部空間３４は、カップの上端開口部周縁の内側面に噴霧する複数の噴霧口まで連なっている。なお、さらに噴霧口より下部まで設け、潤滑剤溜まり部を設けてもよい。
【００３３】
この場合は、潤滑剤溜まり部は、別なパイプを介して供給される霧化された潤滑剤を潤滑剤溜まり部内に溜まった余剰潤滑剤をパイプへ導く余剰潤滑剤回収流路を有して構成されても構わない。なお、ノズルの噴射口は、たとえば、カップ２５の上端開口部周縁２４の内側面に向かい合わせて周面に等間隔に設けられている。この場合、ガイド部を使用する場合は、このガイド部の周面に等間隔に設けられている構成でも構わない。
【００３４】
また、このようなノズルの材質はステンレス等の金属材料の他、各種の材質が用いられるが、腐食や洗浄容易性、潤滑剤の組成の観点で、各種適宜選択可能であり、パイプ、霧化装置、潤滑剤タンクも同様に適宜選択可能である。
【００３５】
図４は、図３のノズルが四方向の側面方向のパイプから供給されるのに代わって、この場合のノズルは六方向の側面方向のパイプから供給される。他の説明は、図３のノズルの説明と同様である。
【００３６】
このような構成において実施の形態に係るカール成形方法について、図５を用いて説明する。
【００３７】
まず、あらかじめ潤滑剤タンクに液状の潤滑剤を供給しておく。液状の潤滑剤を霧化するタイミングは霧化装置により管理されていて、霧化された潤滑剤はパイプを介してノズルの内部空間へと送られ、この内部空間の霧化した潤滑剤が、複数の噴射口からカップの上端開口部周縁の内側面に噴霧される。このとき、ノズルの噴射口を所定の速度で回転させながら潤滑剤を噴霧するようにしてもよい。
【００３８】
液体の霧化は必要なときに適時自動で行われ、ただちに噴霧されるため、必要なとき以外は潤滑剤を霧化する必要はないために潤滑剤タンク内の潤滑剤の残量に変化はなく、潤滑剤を無駄に使用することはない。また、必要なとき以外は動作しないため、装置の動作時間が少なくなり、装置の稼働コストの削減、寿命の長期化にも役立つ。
【００３９】
なお、この実施例ではパイプの管路が途中のマニホールドにより分岐しているが、別の分岐手段を用いるものでもよく、そもそも霧化装置から直接複数の管路を有していても良い。
【００４０】
また、霧化装置は潤滑剤タンクに直接接続している構造の他、パイプにより連結して潤滑剤が霧化装置から潤滑剤タンクに供給される構造でも構わない。
【００４１】
また、霧化装置は供給された潤滑剤と、別途供給されたエアにより霧化するのが一般的であるが、具体的霧化装置の構造は、潤滑剤により適宜選択可能である。
【００４２】
また、本実施の形態では必要なときにだけ霧化装置を動作させて液体の潤滑剤を霧化していて、常に一定の濃度の霧になるように動作をさせることで潤滑剤の使用量を管理することが容易になる。
【００４３】
ノズルへ送られた霧化された潤滑剤が全て噴射口で噴霧されない場合は、余剰潤滑剤が発生する。これらの余剰潤滑剤が生ずる場合は霧から液体に戻り、ノズル内部空間に潤滑剤溜まり部を設け、ここに溜まるようにする必要がある。この場合の潤滑剤溜まり部に溜まった余剰潤滑剤は、余剰潤滑剤回収流路およびパイプを介してポンプにより吸い出され、吸い出された余剰潤滑剤はパイプを介して潤滑剤タンクへと戻される必要がある。
【００４４】
なお、カップの上端開口部周縁の内側面に潤滑剤を噴霧（塗布）した後の成形金型によるカール成形工程については、図５（ａ）に示すように、カップ固定治具５４によりカップ５５を固定した状態で、カップ５５の上端開口部周縁にカップ５５の上方から一段目成形金型５１を押圧することで、カップ５５の上端開口部周縁をカールさせる。
【００４５】
その後、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、同様に二段目成形金型５２、三段目成形金型５３を順次押圧することで、カップ５５の上端開口部周縁をカールさせる。このカール成形は、座屈防止のため、一段目成形金型５１、二段目成形金型５２、三段目成形金型５３の順に、カールさせる角度を大きくしていくようになっている。
【００４６】
図５には、成形金型が三つある場合を示しているが、この段数は必ずしも三つである必要はなく、適宜の数を選択可能である。
【００４７】
このような工程を得ることにより、図５（ｄ）に示すように、カップ５５の上端開口部周縁にトップカール５９が成形されるものである。
【００４８】
また、カップの上端開口部周縁の内側面に潤滑剤を噴霧するノズルと、カップの上端開口部周縁に対しカール加工する成形金型とを一体化したものでも構わない。
【００４９】
すなわち、ノズルは、更にカール成形用の成形金型が設けられている。成形金型は、ガイド部を用いる場合はその上部に一体的に形成されていて、カール成形用の環状に形成された曲面状の溝部を有している構成でもよい。この場合の成形金型として、たとえば、カール成形用の一段目成形金型として用いることで、カール成形用の成形金型の個数を減らし、費用の削減につながるほか、製造時間の短縮に有効である。
【００５０】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、胴部と底部が結合されているカップの上端開口部周縁をカール成形用の成形金型に施されている曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカールを成形するトップカール成形装置において、トップカール成形前のカール成形の機械適正を向上させるための潤滑剤塗布の工程において、液体で供給された潤滑剤を霧化する霧化装置を備え、この霧化装置により霧化された潤滑剤をノズルに供給し、このノズルから噴霧された霧化した潤滑剤をカップ内側面のトップカール成形部に付着させることで、座屈やシワ等の発生がなく、トップカールの成形を行うことが求められる場合であっても、ノズルの内部空間に霧化された潤滑剤をノズル上面から供給しているため、ノズルを設置する場所が狭く、ノズル高さが制限されるときは、特許文献１の供給方法のようなノズル上面から供給できないという問題点が生じない。
【００５１】
また、この霧化装置を用いることで、潤滑剤を液体から霧化することが随時可能であり、必要なときに必要な量だけ潤滑剤を液体から霧化してノズル装置へと供給することができるようになり、潤滑剤の使用量の管理が容易に行えるようになる。さらに、必要なときに必要な量だけ潤滑剤を液体から霧化してノズル装置へと供給することで、不必要な潤滑剤の供給を減らし、潤滑剤の使用量を削減することが可能となり、コスト削減にも有用である。
【００５２】
また、ノズルの内部に潤滑剤溜まり部を設けることで、霧化装置で霧化された潤滑剤がノズルにパイプを通して供給され、ノズル装置から噴霧されるまでの間に霧化から液体に戻ったり、使用されなかった分がノズル装置の内部の潤滑剤溜まり部に溜まり、潤滑剤溜まり部からポンプを用いて溜まった余剰潤滑剤をノズルから回収し、回収された潤滑剤は再度供給側の潤滑剤タンクへと戻される。このため、霧化されたものの有用に利用されない潤滑剤の量を大幅に減らすことができ、無駄な潤滑剤の使用を抑えることができる。
【００５３】
さらに、従来のトップカール成形においては、座屈やシワの防止のために成形金型による押圧を複数回に分けて行うことが多かったが、本実施の形態によれば機械適性の向上によりカール成形が容易にできるようになり、成形金型による押圧の回数を減らすことが可能となるため、成形時間の短縮をすることが可能である。
【００５４】
なお、本発明で用いる紙製もしくは樹脂製のカップは、トップカール成形を行うものであれば何でもよい。また、トップカール成形を行うための潤滑剤の塗布を行うものであれば、潤滑剤の使用量の削減および飛散を防止する目的として、本発明は有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１１、６１…霧化装置
２２、１２、３２、４２、６２…パイプ
２３、１３、３３、４３、６３…ノズル
１４、２４、６４…上端開口部周縁
１５、２５、５５、６５…カップ
１６、２６、６６…噴霧口
１７、２７…ノズル上部側面
１８、６８…潤滑剤タンク
１９、６９…潤滑剤
２０…マニホールド
２８、３４、４４…内部空間
５１…一段目成形金型
５２…二段目成形金型
５３…三段目成形金型
５４…カップ固定治具
５６、５７、５８…曲面状の溝部
５９…トップカール
６７…ノズル上面
【図１】
2015157432.tif 000003
【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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