(57)【要約】【課題】紙カップなどのカップ状紙容器の成形機において、容器の各部を成形する装置間での中間成形体の受け渡しによる位置ズレの発生を少なくし、成形不良品の発生を軽減させる。【解決手段】成形機1は、ターレット30の胴部成形用マンドレル31の旋回経路上に供給されたブランクB1をマンドレルに巻き付けてその両端部を接合する胴部成形装置3と、マンドレルからテーブル40のホルダ41に受け渡された胴部C1をホルダ旋回経路上の処理ステーションS42〜S47でトップカール処理するトップカール成形装置4と、ホルダからテーブル50の底部成形用マンドレル51に受け渡されたトップカールC2付き胴部C1をマンドレル旋回経路上の処理ステーションS52〜S57で底板B2と接合する底部成形装置5とを備えている。【選択図】図１
2015136850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の胴部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて放射状に設けられかつ水平または垂直な軸線を中心に回転させられる第１回転体を有しており、マンドレル旋回経路上に供給されたブランクをマンドレルに巻き付けてその両端部を接合することにより、容器の胴部を成形する胴部成形装置と、
胴部を収容しうる複数のホルダが周方向に間隔をおいて設けられかつ第１回転体の軸線に対して垂直な軸線を中心に回転させられる第２回転体を有しており、マンドレルからホルダに受け渡された胴部の上縁部をホルダ旋回経路上に設けられた複数の処理ステーションにおいてトップカール処理することにより、容器のトップカールを成形するトップカール成形装置と、
トップカール付き胴部を嵌めうる複数の底部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて設けられかつ第１回転体の軸線に対して垂直な軸線を中心に回転させられる第３回転体を有しており、ホルダからマンドレルに受け渡されたトップカール付き胴部をマンドレル旋回経路上に設けられた複数の処理ステーションにおいてブランクよりなる底板と接合することにより、容器の底部を成形する底部成形装置と、
を備えてなるカップ状紙容器成形機。
【請求項２】
胴部成形装置の第１回転体が、複数の胴部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて放射状に設けられかつ水平軸線を中心に回転させられるターレットよりなり、
トップカール成形装置の第２回転体が、胴部を収容しうる複数のホルダが周方向に間隔をおいて設けられかつ垂直軸線を中心に回転させられるテーブルよりなり、
底部成形装置の第３回転体が、トップカール付き胴部を嵌めうる複数の底部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて設けられかつ垂直軸線を中心に回転させられるテーブルよりなる、請求項１記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項３】
胴部成形装置が、マンドレル旋回経路上の下端に配置された胴部送り出しステーションを有しており、トップカール成形装置が、ホルダ旋回経路上における胴部送り出しステーションの直下に配置された胴部受け取りステーションと、最終の処理ステーションと胴部受け取りステーションとの間に配置されたトップカール付き胴部送り出しステーションとを有しており、底部成形装置が、マンドレル旋回経路上におけるトップカール付き胴部送り出しステーションの直上に配置されたトップカール付き胴部受け取りステーションを有している、請求項２記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項４】
胴部成形装置が、胴部送り出しステーションにおいてマンドレルから胴部を押し下げうるようにマンドレル長さ方向に沿って移動させられる胴部押し下げ装置を備えており、
トップカール成形装置の胴部受け取りステーションに、マンドレルから押し下げられた胴部を、挟持手段によって胴部厚さ方向に挟持しながらホルダへ移送する胴部移送装置が設けられている、請求項３記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項５】
胴部押し下げ装置が、胴部の上縁部の内周面とマンドレルの表面との間に差し込まれる断面楔状の押圧爪部を有している、請求項４記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項６】
胴部移送装置が、胴部の下縁部が嵌め入れられる嵌入口部を上端に有しかつ胴部送り出しステーションのマンドレルに対して接近離間しうるようにリング状のホルダの内側を通って昇降させられる中空状の昇降ステージと、昇降ステージの内部に設けられかつ胴部の下縁部を嵌入口部の内周面に向かって押し付ける挟持クランプとを備えている、請求項４または５記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項７】
胴部成形装置が、胴部送り出しステーションにおいてマンドレルから胴部を押し下げうるようにマンドレル長さ方向に沿って移動させられる胴部押し下げ装置を備えており、
トップカール成形装置の胴部受け取りステーションに、マンドレルから押し下げられた胴部を、吸引手段によって吸引保持しながらホルダへ移送する胴部移送装置が設けられている、請求項３記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項８】
胴部押し下げ装置が、胴部の上縁部の内周面とマンドレルの表面との間に差し込まれる断面楔状の押圧爪部を有している、請求項７記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項９】
胴部移送装置が、上面に胴部の下縁部が嵌め入れられる凹所を有しかつ胴部送り出しステーションのマンドレルに対して接近離間しうるようにリング状のホルダの内側を通って昇降させられる昇降ステージを備えており、昇降ステージの凹所の内周面に、胴部の下縁部を吸引保持するためのバキューム吸引口が開口させられている、請求項７または８記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項１０】
トップカール成形装置の複数の処理ステーションの中に少なくとも１つのカール成形ステーションが含まれており、カール成形ステーションに、リング状のホルダに収容された胴部の内側に上方から嵌め入れられる内側保持ダイスと、前記ホルダに収容された胴部の外側に下方から嵌め被せられる外側保持ダイスとが設けられており、内側保持ダイスおよび外側保持ダイスによって胴部が挟持された状態でカール成形ダイスにより胴部の上縁部へのカール成形が行われる、請求項２〜９のいずれか１つに記載のカップ状紙容器成形機。
【請求項１１】
トップカール成形装置の複数の処理ステーションの中に少なくとも１つの加熱ステーションが含まれており、加熱ステーションに、リング状のホルダに収容された胴部の上方に所定距離をおいて配置され胴部の上縁部を収容しうる下方開口凹所を有しかつ下方開口凹所の内周面に加熱空気吹出し口が開口させられている加熱ユニットと、前記ホルダに収容された胴部を吸引手段によって吸引保持しながらその上縁部が加熱ユニットの下方開口凹所に収容される位置まで押し上げる胴部押し上げ装置とが設けられており、加熱ユニットの下方開口凹所に、胴部の上縁部に当接させられる押さえ込み部が設けられている、請求項２〜１０のいずれか１つに記載のカップ状紙容器成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、紙を主体とするシートのブランクから紙カップ等のカップ状紙容器を成形する成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料や食品等の容器に用いられる紙カップを成形するための成形機として、特許文献１に記載のものが知られている。
図２３を参照すると、この紙カップ成形機(100)は、胴部、底部それぞれを構成する２枚のブランクから紙カップを連続的に成形するための装置であって、胴部成形装置(120)と、底部成形装置(130)と、トップカール成形装置(140)とを備えてなる。
胴部成形装置(120)は、複数の胴部成形用マンドレル(122)が周方向に間隔をおいて放射状に設けられかつ水平軸線を中心に回転させられるターレット(121)を有している。マンドレル(122)は、切頭円錐形となされている。この装置(120)では、ブランク供給装置によってマンドレル旋回経路上の所定位置に供給された胴部成形用ブランク(B1)をマンドレル(122)に巻き付けてブランク(B1)の重ね合わせられた両端部を接合することにより、紙カップのテーパ筒状の胴部が成形される。ブランク(B1)は、例えば板紙の少なくとも片面に熱可塑性樹脂層を積層してなるシートを扇形に湾曲した帯状に打ち抜いたものであって、ブランク(B1)の両端部が、ブランク供給経路上に設けられたヒータ（図示略）により加熱されてから胴部成形装置(120)に供給され、マンドレル(122)表面上で重ね合わせられることによりヒートシールされる。
底部成形装置(130)は、垂直軸線を中心に回転させられるテーブル(131)を有している。テーブル(131)は、胴部成形装置(120)のターレット(121)の回転面と直交する方向に、ターレット(121)と所定距離をおいて配置されている。テーブル(131)の外周部には、複数の底部成形用マンドレル(132)が周方向に間隔をおいて垂下状に設けられている。この装置(130)では、胴部成形装置(120)のマンドレル(122)から受け渡された胴部をマンドレル(132)の外側に嵌め、マンドレル旋回経路上に設けられた複数の処理ステーションにおいて、胴部をブランクよりなる底板と接合することによって、紙カップの底部が成形される。なお、図２３の装置では、底板は、マンドレル旋回経路上に設けられた底板成形ステーションにおいて、ブランク供給手段により供給されたテープ状のブランクシート(B20)を円形に打ち抜くとともにその周縁部が下方に折れ曲がるようにプレス加工することにより成形されている。胴部と底部とが成形された紙カップの中間成形体は、マンドレル旋回経路上における最終の処理ステーションと底板成形ステーションとの間に位置する送り出しステーションから、次工程のトップカール成形装置(140)へと送り出される。
トップカール成形装置(140)は、垂直軸線を中心に回転させられるテーブル(141)を有している。テーブル(141)の外周部には、紙カップの中間成形体を収容しうる複数のホルダ(142)が周方向に間隔をおいて設けられている。ホルダ旋回経路上に、底部成形装置(130)の送り出しステーションの直下に配置され、マンドレル(132)から中間成形体をホルダ(142)で受け取る受け取りステーションが設けられている。そして、ホルダ旋回経路上に設けられた複数の処理ステーションにおいて、中間成形体の上縁部をトップカール処理することにより、紙カップのトップカールが成形される。以上の工程を経て、胴部、底部およびトップカールを有する紙カップが成形される（図２１参照）。
【０００３】
ここで、上述した従来の紙カップ成形機(100)においては、胴部成形装置(120)から底部成形装置(130)への胴部の受け渡しが、次のような胴部移送装置によって行われている。即ち、胴部移送装置は、複数のバキューム吸引パッド(151)が周方向に間隔をおいて設けられかつ水平軸線を中心に回転させられる移送ターレット(150)と、リング状のホルダ(161)を先端部に有し水平方向に揺動させられる移送アーム(160)と、押し上げ装置（図示略）とよりなる。移送ターレット(150)は、その回転面が胴部成形装置のターレット(121)の回転面と直交するように、胴部成形装置のターレット(121)と底部成形装置のテーブル(131)との間に配置されており、旋回経路の上端に来たマンドレル(122)から胴部をバキューム吸引パッド(151)で受け取る。移送アーム(160)は、テーブル(131)に最接近する側方の旋回位置まで来たバキューム吸引パッド(151)から胴部をホルダ(161)で受け取った後、所定角度揺動することにより、胴部を所定旋回位置のマンドレル(132)の直下に移送する。そして、ホルダ(161)に収容されている胴部を押し上げ装置で押し上げてマンドレル(132)の外側に嵌める。
このように、従来の紙カップ成形機(100)では、胴部成形装置(120)から底部成形装置(130)への胴部の受け渡しに際して、移送ターレット(150)、移送アーム(160)および押し上げ装置による３つの工程を要するものであるため、受け渡された胴部の位置が周方向や長さ方向にずれる確率が高くなり、ひいては成形不良品の発生率が高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５８７１４３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、容器の各部を成形する装置間での中間成形体の受け渡しの回数を減らして、受け渡しに伴う位置ズレの発生を少なくし、それによって成形不良品の発生を軽減することができるカップ状紙容器成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した従来の紙カップ成形機(100)の場合、胴部成形装置(120)と底部成形装置(130)との間での胴部の受け渡しは、マンドレル(122)とマンドレル(132)の間で行われ、従って、胴部の向きを正反対に変える必要があることから、移送ターレット(150)、移送アーム(160)および押し上げ装置による計３つの工程を要していた（図２３参照）。
そこで、本発明者らは、胴部、底部およびトップカールの成形の工程順を一部変更することにより、各部成形装置間の受け渡しの回数を減らせることを見出し、この発明を完成するに至ったものである。
即ち、この発明によるカップ状紙容器成形機は、複数の胴部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて放射状に設けられかつ水平または垂直な軸線を中心に回転させられる第１回転体を有しており、マンドレル旋回経路上に供給されたブランクをマンドレルに巻き付けてその両端部を接合することにより、容器の胴部を成形する胴部成形装置と、胴部を収容しうる複数のホルダが周方向に間隔をおいて設けられかつ第１回転体の軸線に対して垂直な軸線を中心に回転させられる第２回転体を有しており、マンドレルからホルダに受け渡された胴部の上縁部をホルダ旋回経路上に設けられた複数の処理ステーションにおいてトップカール処理することにより、容器のトップカールを成形するトップカール成形装置と、トップカール付き胴部を嵌めうる複数の底部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて設けられかつ第１回転体の軸線に対して垂直な軸線を中心に回転させられる第３回転体を有しており、ホルダからマンドレルに受け渡されたトップカール付き胴部をマンドレル旋回経路上に設けられた複数の処理ステーションにおいてブランクよりなる底板と接合することにより、容器の底部を成形する底部成形装置とを備えてなるものである（請求項１）。
【０００７】
この発明によるカップ状紙容器成形機では、胴部成形装置、トップ成形装置、底部成形装置の順に紙容器の成形が行われ、これらの装置間で中間成形体（胴部、トップカール付き胴部）の受け渡しが行われる。そして、胴部成形装置のマンドレルからトップカール成形装置のホルダへの胴部の受け渡しは、マンドレルからマンドレルへの受け渡しのように胴部の向きを大きく変える必要がないことから１回の工程で足り、同様にトップ成形装置のホルダから底部成形装置のマンドレルへの胴部の受け渡しも１回となる。
従って、この発明のカップ状紙容器成形機によれば、中間成形体の受け渡しに伴う位置ズレの発生が確実に減り、ひいては位置ズレに起因する成形不品の発生も軽減される。
【０００８】
この発明によるカップ状紙容器成形機の好適な基本形態においては、胴部成形装置の第１回転体が、複数の胴部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて放射状に設けられかつ水平軸線を中心に回転させられるターレットよりなり、トップカール成形装置の第２回転体が、胴部を収容しうる複数のホルダが周方向に間隔をおいて設けられかつ垂直軸線を中心に回転させられるテーブルよりなり、底部成形装置の第３回転体が、トップカール付き胴部を嵌めうる複数の底部成形用マンドレルが周方向に間隔をおいて設けられかつ垂直軸線を中心に回転させられるテーブルよりなる（請求項２）。
【０００９】
上記基本形態を有する紙容器成形機によれば、トップカール成形装置におけるトップカールの成形および底部成形装置における底部の成形を、それぞれプレス等による垂直方向の加圧によって行うことができるため、それだけ装置構成が容易となる。
【００１０】
この発明による上記基本形態（請求項２）のカップ状紙容器成形機の好適な態様では、胴部成形装置が、マンドレル旋回経路上の下端に配置された胴部送り出しステーションを有しており、トップカール成形装置が、ホルダ旋回経路上における胴部送り出しステーションの直下に配置された胴部受け取りステーションと、最終の処理ステーションと胴部受け取りステーションとの間に配置されたトップカール付き胴部送り出しステーションとを有しており、底部成形装置が、マンドレル旋回経路上におけるトップカール付き胴部送り出しステーションの直上に配置されたトップカール付き胴部受け取りステーションを有している（請求項３）。
【００１１】
上記態様の成形機にあっては、胴部成形装置からトップカール成形装置への胴部の受け渡し、およびトップカール成形装置から底部成形装置へのトップカール付き胴部の受け渡しがいずれも垂直方向の直線的なものとなり、その距離も短くすることができるため、受け渡しに伴う胴部等の中間成形体の位置ズレが生じ難く、また、受け渡し手段も単純な構造にすることが可能である。しかも、上記態様の成形機の場合、胴部成形装置のターレットとトップカール成形装置のテーブル、およびトップカール成形装置のテーブルと底部成形装置のテーブルは、それぞれ一部どうしが上下に重なるように配置されるため、成形機全体のコンパクト化につながる。
【００１２】
この発明による上記態様（請求項３）のカップ状紙容器成形機において、胴部成形装置が、胴部送り出しステーションにおいてマンドレルから胴部を押し下げうるようにマンドレル長さ方向に沿って移動させられる胴部押し下げ装置を備えており、トップカール成形装置の胴部受け取りステーションに、マンドレルから押し下げられた胴部を、挟持手段によって胴部厚さ方向に挟持しながらホルダへ移送する胴部移送装置が設けられている場合がある（請求項４）。
この場合、好ましくは、胴部押し下げ装置が、胴部の上縁部の内周面とマンドレルの表面との間に差し込まれる断面楔状の押圧爪部を有しており（請求項５）、また、胴部移送装置が、胴部の下縁部が嵌め入れられる嵌入口部を上端に有しかつ胴部送り出しステーションのマンドレルに対して接近離間しうるようにリング状のホルダの内側を通って昇降させられる中空状の昇降ステージと、昇降ステージの内部に設けられかつ胴部の下縁部を嵌入口部の内周面に向かって押し付ける挟持クランプとを備えたものとなされる（請求項６）。
【００１３】
胴部成形装置からトップカール成形装置への胴部の受け渡しを、上記のような胴部押し下げ装置および胴部移送装置によって行うようにすれば、受け渡しに伴う胴部の変形や損傷を効果的に抑制することができる。特に、胴部押し下げ装置が押圧爪部を有していれば、押し下げ時の加圧力が胴部の上縁部の内周面と交差する方向に作用させられるので、受け渡しに伴って胴部の上縁部に座屈や変形が起こらない。また、胴部移送装置が昇降ステージおよび挟持クランプを有するものであれば、受け渡しに伴う胴部の下縁部の座屈や変形が効果的に防止される。
【００１４】
また、この発明による上記態様（請求項３）のカップ状紙容器成形機において、胴部成形装置が、胴部送り出しステーションにおいてマンドレルから胴部を押し下げうるようにマンドレル長さ方向に沿って移動させられる胴部押し下げ装置を備えており、トップカール成形装置の胴部受け取りステーションに、マンドレルから押し下げられた胴部を、吸引手段によって吸引保持しながらホルダへ移送する胴部移送装置が設けられている場合もある（請求項７）。
この場合、好ましくは、胴部押し下げ装置が、胴部の上縁部の内周面とマンドレルの表面との間に差し込まれる断面楔状の押圧爪部を有しており（請求項８）、また、胴部移送装置が、上面に胴部の下縁部が嵌め入れられる凹所を有しかつ胴部送り出しステーションのマンドレルに対して接近離間しうるようにリング状のホルダの内側を通って昇降させられる昇降ステージを備えており、昇降ステージの凹所の内周面に、胴部の下縁部を吸引保持するためのバキューム吸引口が開口させられている（請求項９）。
【００１５】
上記のような胴部押し下げ装置および胴部移送装置によっても、胴部成形装置からトップカール成形装置への受け渡しに伴う胴部の変形や損傷を効果的に抑制することができる。また、胴部押し下げ装置が押圧爪部を有していれば、前記と同様、受け渡しに伴って胴部の上縁部に座屈や変形が起こらない。さらに、胴部移送装置がバキューム吸引口を有する昇降ステージで構成されていれば、受け渡しに伴う胴部の下縁部の座屈や変形が効果的に防止される上、胴部の受け渡しのタイミングの調整が容易となる。
【００１６】
この発明による上記基本形態（請求項２）のカップ状紙容器成形機において、トップカール成形装置の複数の処理ステーションの中に少なくとも１つのカール成形ステーションが含まれており、カール成形ステーションに、リング状のホルダに収容された胴部の内側に上方から嵌め入れられる内側保持ダイスと、前記ホルダに収容された胴部の外側に下方から嵌め被せられる外側保持ダイスとが設けられており、内側保持ダイスおよび外側保持ダイスによって胴部が挟持された状態でカール成形ダイスにより胴部の上縁部へのカール成形が行われる場合がある（請求項１０）。
【００１７】
トップカール成形装置のカール成形ステーションにおいて、上記のように内側保持ダイスおよび外側保持ダイスによって胴部を挟み込んだ状態でカール成形ダイスにより胴部の上縁部をカール成形するようにすれば、カール成形の際に胴部が座屈するのを効果的に抑止することができる。
【００１８】
また、この発明による上記基本形態（請求項２）のカップ状紙容器成形機において、トップカール成形装置の複数の処理ステーションの中に少なくとも１つの加熱ステーションが含まれており、加熱ステーションに、リング状のホルダに収容された胴部の上方に所定距離をおいて配置され胴部の上縁部を収容しうる下方開口凹所を有しかつ下方開口凹所の内周面に加熱空気吹出し口が開口させられている加熱ユニットと、前記ホルダに収容された胴部を吸引手段によって吸引保持しながらその上縁部が加熱ユニットの下方開口凹所に収容される位置まで押し上げる胴部押し上げ装置とが設けられており、加熱ユニットの下方開口凹所に、胴部の上縁部に当接させられる押さえ込み部が設けられているのが好ましい（請求項１１）。
【００１９】
トップカール成形装置の加熱ステーションにおいて、上記のように加熱ユニットの下方開口凹所に押さえ込み部が設けられていれば、吹き出された加熱空気により胴部が浮き上がって胴部押し上げ装置の吸引手段が機能しなくなるという事態を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施形態に係る紙カップ成形機の概略を示す平面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】ブランク供給装置と胴部成形装置の一部とを示す垂直断面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う矢視図である。
【図５】ブランク供給装置の一部を拡大して示す垂直断面図である。
【図６】ブランク供給装置の他の一部を拡大して示す垂直断面図である。
【図７】胴部成形装置の一部を示すものであって、図３のVII-VII線に沿う矢視図である。
【図８】図７のVIII-VIII線に沿う矢視図である。
【図９】胴部成形装置の胴部送り出しステーションおよびトップカール成形装置の胴部受け取りステーションを示す垂直断面図である。
【図１０】胴部成形装置の胴部押し下げ装置を拡大して示す垂直断面図である。
【図１１】胴部受け取りステーションの一部を拡大して示す垂直断面図である。
【図１２】胴部受け取りステーションを示す垂直断面図である。
【図１３】トップカール成形装置のルブリカント塗布ステーションを示す垂直断面図である。
【図１４】トップカール成形装置のプレカール成形ステーションを示す垂直断面図である。
【図１５】プレカール成形ステーションの一部を拡大して示す垂直断面図である。
【図１６】トップカール成形装置の加熱ステーションを示す垂直断面図である。
【図１７】加熱ステーションの一部を拡大して示す垂直断面図である。
【図１８】トップカール成形装置のプレス成形ステーションを示す垂直断面図である。
【図１９】プレス成形ステーションの一部を拡大して示す垂直断面図である。
【図２０】トップカール成形装置のトップカール付き胴部送り出しステーションおよび底部成形装置のトップカール付き胴部受け取りステーションを示す垂直断面図である。
【図２１】成形された紙カップを示す垂直断面図である。
【図２２】この発明の実施形態に係る紙カップ成形機において、トップカール成形装置の胴部受け取りステーションの変形例を示す垂直断面図である。
【図２３】従来の紙カップ成形機の概略を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の一実施形態を図１〜図２２を参照して以下に説明する。
図１および図２に示すように、この発明による紙カップ成形機(1)は、ブランク供給装置(2)と、胴部成形装置(3)と、トップカール成形装置(4)と、底部成形装置(5)とを備えてなる。成形機(1)による紙カップ(C)の成形は、上記各成形装置(3)(4)(5)の並び順、即ち、胴部成形工程、トップカール成形工程、底部成形工程の順で行われる。
成形機(1)の周囲は、カバーパネル(P)で覆われている。
【００２２】
（ブランク供給装置）
図３および図４には、ブランク供給装置(2)の構造が示されている。この装置(2)は、胴部成形用ブランク(B1)を複数枚積み重ねた状態で収容するブランクスタッカー(21)と、ブランクスタッカー(21)からブランク(B1)を１枚ずつ取り出す取り出し手段(22)と、取り出されたブランク(B1)を胴部成形装置(3)まで搬送する搬送ユニット(23)とを備えている。
胴部成形用ブランク(B1)は、例えば板紙の少なくとも片面に熱可塑性樹脂層が積層されたシートを打ち抜くことにより形成された略扇形の帯状のものであって、カバーパネル(P)に形成されたブランク導入口(P1)を通じて作業者により所要の枚数ずつブランクスタッカー(21)に供給される。
取り出し手段は、先端にバキューム吸引パッド(221)を有しかつブランクスタッカー(21)の下方において上下動可能に設けられた取り出しアーム(22)よりなる。取り出しアーム(22)は、ブランクスタッカー(21)からその底部取出し口(211)を通じてブランク(B1)を１枚ずつバキューム吸引パッド(221)で吸引して取り出し、これを搬送ユニット(23)の搬送経路上に配置する。
搬送ユニット(23)は、搬送方向後側に配置されかつブランク(B1)をベルト上に載せて搬送するベルトコンベヤ(24)と、搬送方向前側に配置されかつブランク(B1)を上下のベルト間に挟んで搬送するフィードベルト(25)と、フィードベルト(25)の搬送方向前端近傍に配置された送り出しアーム(26)とで構成されている。この実施形態では、搬送ユニット(23)によるブランク搬送経路が、胴部成形装置(3)のブランク供給位置に向かって斜め上方にのびている（図２参照）。
ベルトコンベヤ(24)は、図４に示すように、搬送方向前後２本の水平回転軸(241)の両端に取り付けられたスプロケット(242)を有している。そして、両側のスプロケット(242)のそれぞれにエンドレスベルト(243)が巻き掛けられている。両側のベルト(243)は、ブランクスタッカー(21)の下方空間において、取り出しアーム(22)を間に挟んで配置されている。
ブランクスタッカー(21)から取り出しアーム(22)によって取り出されたブランク(B1)は、ベルトコンベヤ(24)の両側のベルト(243)上に跨がって載せられる。
【００２３】
図５に詳しく示すように、ベルト(243)の表面には、先端が回転方向前方を向いた断面略Ｌ形の複数の係合爪部(244)が、ベルト長さ方向に等間隔おきに設けられている。そして、係合爪部(244)とベルト(243)表面との間に形成された係止溝(245)に、ブランク(B1)の搬送方向後縁部が差し込まれて定位置で保持され、この状態でフィードベルト(23)まで搬送される。係合爪部(244)の先端部分は、ブランク(B1)の縁部が係止溝(245)に差し込まれ易いように、ベルト(243)表面側が傾斜面となされている。係止溝(245)の底面は、ブランク(B1)の縁部の形状に合わせて、平面より見て搬送方向に対して斜めとなるように形成されている（図４参照）。
ここで、従来のブランク供給装置におけるブランクスタッカーからフィードベルトまでの搬送手段としては、ｉ）ブランクスタッカーの近傍に小径の搬送ローラユニットを設置し、ブランクがブランクスタッカーから取り出されるとすぐに、搬送ローラユニットに巻き込んでフィードベルトに送るものや、ｉｉ）ブランクスタッカーの底部に搬送方向前方に開口したブランク送出口を設け、その下方に配置された送り出し爪によってブランクをブランク送出口から押し出してフィードベルトに送るものがあった。しかしながら、上記ｉ）の手段は、搬送ローラユニットのうち最初のローラがブランクをくわえる位置が定まらず、ブランクの位置にバラツキが生じるという問題があった。また、上記ｉｉ）の手段では、ブランク送出口の上下幅がブランク１枚分の厚み程度しかないため、例えばブランクが反っていたりすると、ブランク送出口の縁にブランクが引っ掛かって詰まることがあった。
これに対して、この実施形態のブランク供給装置(2)の場合、上述したように、ブランクスタッカー(21)から取り出されたブランク(B1)は、その縁部が一定の位置でベルトコンベヤ(24)のベルト(243)表面と係合爪部(244)との間の係止溝(245)に差し込まれて確実に保持され、この状態でフィードベルト(25)まで送られるので、上記ｉ）およびｉｉ）の搬送手段を用いた場合に生じていた問題は回避される。
【００２４】
加えて、この実施形態のブランク供給装置(2)では、ベルトコンベヤ(24)からフィードベルト(25)へのブランク受け渡し箇所に、ブランク位置決め用ストッパ(29)が設けられている（図３および図４参照）。ストッパ(29)は、ベルトコンベヤ(24)の両側のベルト(243)の搬送方向前側にそれぞれ設けられている。また、これらのストッパ(29)は、図示しない揺動アームの先端に取り付けられており、揺動アームが上下に揺動させられることによって、ブランク(B1)の搬送経路上に出没自在となされている。各ストッパ(29)は、図４に示すように、平面より見て、先端が搬送方向後方に折れ曲がった略Ｌ形のものである。ストッパ(29)の先端面は、ブランク(B1)の前縁に沿うように斜めにカットされている。
ブランク(B1)が係止溝(245)に差し込まれて前方に送られてくると、揺動アームの揺動により搬送経路の高さまで上昇させられたストッパ(29)の先端面が、ブランク(B1)の前縁部に瞬間的に当接させられた後、揺動アームの下方への揺動によりストッパ(29)が搬送経路上から退けられ、ブランク(B1)が、適正な姿勢を保持した状態で、フィードベルト(25)に引き取られる。
つまり、この実施形態のブランク供給装置によれば、２つの係止溝(245)および２つのストッパ(29)によって、ブランク(B1)が挟まれ、それによって搬送方向に対するブランク(B1)の傾きが修正されるので、搬送時のブランク(B1)の姿勢のバラツキをなくすことができる。
【００２５】
上下で対をなすフィードベルト(25)は、それぞれ搬送方向と直交する方向に伸びる複数本の水平回転軸(251)の両端に取り付けられたスプロケット(252)と、両側のスプロケット(252)にそれぞれ巻き掛けられた２本のエンドレスベルト(253)とを有している。両側の２本のベルト(253)は、ベルトコンベヤ(24)の２本のベルト(243)どうしの間に収まるような狭い間隔で配置されている（図４参照）。従って、ブランク(B1)は、その両端部が２本のベルト(253)の外側にはみ出した状態で搬送される。
上下のフィードベルト(25)は、ブランク(B1)１枚の厚み程度の間隔で配置されており、互いに逆方向に回転させられる。コンベヤベルト(24)によって搬送されて来たブランク(B1)は、上下フィードベルト(25)間に挟み込まれ、ベルト(253)の回転に伴って両フィードベルト(25)間を搬送させられる。
【００２６】
フィードベルト(25)の搬送方向後側部分の両外側には、その一方にサイドヒータ(27)が設けられ、他方にクリーサ(28)が設けられている。また、フィードベルト(25)の搬送方向前側部分の両外側にも、サイドヒータ(27)が設けられている。
サイドヒータ(27)は、上向きの加熱空気吹き出し口（図示略）と、加熱空気吹き出し口とブランク(B1)の端部との間に配置されたフィン部材(271)とを備えており、吹き出された加熱空気がフィン部材(271)の複数のフィン間を通過してブランク(B1)の端部に当たることによって、ブランク(B1)端部の熱可塑性樹脂層を加熱溶融させる。
クリーサ(28)は、ブランク(B1)の一端部に折り目を付けるためのものである。同部分に予め折り目が付けられることにより、後述する胴部成形装置(3)においてブランク(B1)をマンドレル(32)に巻き付ける際に、ブランク(B1)の端部どうしが干渉するのが防止され、ブランク(B1)の巻き付けがスムーズに行われる。
【００２７】
送り出しアーム(26)は、下フィードベルト(25)の２本のベルト(253)の外側に近接して設けられている。これらの送り出しアーム(26)は、下フィードベルト(25)の搬送方向前端部の下方に搬送方向と直交するように配置された共通の水平軸(260)を中心として、搬送方向に沿って揺動させられる。
送り出しアーム(26)の先端部は、搬送方向前方に向かって鉤形に折れ曲がっており、ここに送り出し爪(261)が取り付けられている。
図６に詳しく示すように、送り出し爪(261)は、その基端部が送り出しアーム(26)の先端部の上面側に枢着されて上下方向に所定角度揺動可能となされているとともに、付勢手段（図示略）により送り出しアーム(26)の先端部の上面側に向かって付勢されている。送り出し爪(261)の先端面は、ブランク(B1)の搬送方向後縁部を捕捉しやすいように横断面略Ｖ形に窪んでいる。
以上の構成によれば、送り出しアーム(26)によるブランク(B1)の送り出しが正確に行われるとともに、送り出し時の加圧力によってブランク(B1)が座屈・変形するのが効果的に防止される。
【００２８】
（胴部成形装置）
胴部成形装置(3)は、図１および図２に示すように、複数の胴部成形用マンドレル(31)が周方向に等間隔おきに放射状に設けられかつ水平軸線を中心に回転させられるターレット(30)を有している。
ターレット(30)の外周部には、径方向外方にのびる複数の略筒状の取付軸(301)が周方向に等間隔おきに設けられている。
マンドレル(31)は切頭円錐形であって、その小径側が先端となるように各取付軸(301)の先端部に取り付けられている。図示のターレット(30)の場合、計８個のマンドレル(31)が４５°間隔で設けられている。
ターレット(30)は、図２に矢印(A)で示す方向に間欠的に回転させられる。より詳細には、マンドレル(31)が図２に示す計８つの旋回位置において一定時間ずつ停止するように、ターレット(30)が回転させられる。
【００２９】
胴部成形装置(3)へのブランク供給位置は、図２の右下位置のマンドレル(31)の旋回方向前側に近接して設けられている。マンドレル(31)の上記位置が、胴部(C1)の成形のための第１のステーション(S31)となされる。
ブランク供給位置には、ブランクホルダ(32)が設けられている。ブランクホルダ(32)は、ブランク旋回経路を挟んでその両側に配置された１対のホルダ部材(320)よりなる。各ホルダ部材(320)は、上プレート(321)と、上プレート(321)下面のブランク供給方向前側部分に設けられたブロック状の位置決め用ストッパ(322)と、上プレート(321)の下方に所定間隔をあけて配置されかつ上面に複数のエア吹き出し口(323a)を有する下バー(323)とを備えてなり、上プレート(321)と下バー(323)との間にブランク(B1)の端部が差し込まれるとともに、下バー(323)のエア吹き出し口(323a)から吹き出されたエアによってブランク(B1)が上プレート(321)の下面に押し付けられるようになっている。ストッパ(322)のブランク供給方向後側の面は、ブランク(B1)の前縁部に沿うように、平面（図４の方向）から見て斜めになるように形成されている。ブランク供給装置(2)の送り出しアーム(26)によってブランク供給位置に送り出されたブランク(B1)は、その両端部がブランクホルダ(32)の１対のホルダ部材(320)における上プレート(321)と下バー(323)との間に差し込まれてストッパ(322)で受けられるとともに、送り出しアーム(26)の送り出し爪(261)によって後方から押さえられることにより、その位置に保持される。さらに、ブランク(B1)は、下バー(323)のエア吹き出し口(323a)から吹き出されたエアによって、上プレート(321)の下面に押し付けられる。従って、後述するようにブランク(B1)がマンドレル(31)に巻き付けられる際、その衝撃によってブランク(B1)が位置ずれを起こすおそれがない。
【００３０】
ブランクホルダ(32)と、マンドレル(31)が次に停止させられる図２の右方位置に設けられた第２のステーション(S32)との間に、マンドレル旋回経路の両側に沿って案内バー(33)が設けられている。両側の案内バー(33)の互いに向かい合う面には、マンドレル旋回経路上に一部が突出するようにブラシ(331)が植設されている。案内バー(33)は、マンドレル旋回経路の両側において、それぞれマンドレル(31)の先端側と基端側に互いに間隔をおいて２つずつ設けられている。マンドレル(31)先端側の案内バー(33)は、その前端が第２のステーション(S32)のマンドレル(31)の手前で終わっているが、マンドレル(31)基端側の案内バー(31)は、その前端が第２のステーション(S32)のマンドレル(31)の側方まで達しており、前者よりもやや長くなっている。
マンドレル(31)が第１のステーション(S31)から第２のステーション(S32)まで旋回させられると、ブランクホルダ(32)からブランク(B1)が取り出されるとともに、ブランク(B1)が案内バー(33)のブラシ(331)によって案内され、マンドレル(31)の表面に略Ｕ字状に巻き付けられていく。
【００３１】
図７および図８に詳しく示すように、第２のステーション(S32)には、ブランク(B1)をその両端部がマンドレル(31)表面上で互いに重なり合うまで完全に巻き付ける２つの巻き付け爪(34)が設けられている。
２つの巻き付け爪(34)は、基端部が共通の支持軸(341)に回動自在に取り付けられかつ第２のステーション(S32)で停止させられたマンドレル(31)を取り囲むように配置された２つのアーム(342)の先端部に、互いに向かい合うように取り付けられている。２つのアーム(342)は、それぞれ３つのリンク(343)(344)(345)によって構成されており、図７および図８の左右方向に揺動させられるようになっている。各巻き付け爪(34)は、マンドレル(31)基端側の案内バー(33)との干渉を避けるため、先端が二股に分かれたＵ字状となされている。アーム(342)が互いに近づく方向に揺動させられると、それに伴って巻き付け爪(34)の先端部がマンドレル(31)の表面に沿って移動させられ、これによりブランク(B1)の両端部がマンドレル(31)の表面に巻き付けられ互いに重ね合わせられる。ブランク(B1)の両端部の熱可塑性樹脂層は、ブランク供給装置(2)においてサイドヒータ(27)により予め加熱されているので、これらがマンドレル(31)の表面上で互いに重ね合わせられることにより、ブランク(B1)の両端部がヒートシールされる。こうして、ブランク(B1)から、マンドレル(31)の表面形状に応じたテーパ筒状の胴部(C1)が成形される。
【００３２】
図示は省略したが、各マンドレル(31)の旋回方向前側に位置するようにシームクランプが設けられている。各シームクランプは、ターレット(30)から取付軸(301)の旋回方向前側に沿うようにのびる揺動アーム（図示略）の先端部に設けられ、マンドレル(31)に対して圧接離間可能となされている。このシームクランプにより、第２のステーション(S32)において成形された胴部(C1)のシーム部分、即ち、ブランク(B1)の互いに接合された両端部がマンドレル(31)の表面に向かって押さえ付けられている。
【００３３】
成形された胴部(C1)は、マンドレル(31)に装着されたままの状態で図２の下方位置、即ち、マンドレル旋回経路上の下端まで搬送され、ここから次工程のトップカール成形装置(4)に送り出される。つまり、図２の下方位置が胴部送り出しステーション(S33)となる。なお、シームクランプは、マンドレル(31)が胴部送り出しステーション(S33)に来る手前で、胴部(C1)のシーム部分から離間させられる。
図９に示すように、胴部成形装置(3)は、胴部送り出しステーション(S33)においてマンドレル(31)から胴部(C1)を押し下げうるようにマンドレル(31)の長さ方向に沿って移動させられる胴部押し下げ装置(35)を備えている。
胴部押し下げ装置は、ターレット(30)の各取付軸(301)の周囲にその長さ方向に沿って進退可能に設けられた押し下げスリーブ(35)よりなる。
図１０に詳しく示すように、押し下げスリーブ(35)の先端部には、断面楔状の押圧爪部(351)が設けられている。この押圧爪部(351)が胴部(C1)の上縁部の内周面とマンドレル(31)の表面との間に差し込まれることにより、押し下げ時の加圧力が胴部(C1)の上縁部の内周面と交差する方向に作用させられるので、胴部(C1)の上縁部に座屈や変形が起こらない。
なお、押し下げスリーブ(35)のストローク量は、胴部(C1)の下縁部がマンドレル(31)から外れてその下方に飛び出す程度で足りる。
【００３４】
（トップカール成形装置）
トップカール成形装置(4)は、図１および図２に示すように、垂直軸線を中心に回転させられるテーブル(40)を有している。テーブル(40)の外周部には、胴部(C1)を収容しうる複数のホルダ(41)が周方向に等間隔おきに設けられている。図示の装置(4)では、１０個のホルダ(41)がテーブル(40)の外周部に３６°間隔で設けられている。
ホルダ(41)は、胴部(C1)の外周面の高さ中間部を保持しうるテーパ状の内周面(411)を有するリング状のものであり、テーブル(40)の外周部に等間隔おきにあけられた複数の貫通孔(401)の上縁部に固定されている（図９、図１２等参照）。
テーブル(40)は、図１に矢印(B)で示す方向に間欠的に回転させられる。より詳細には図１に示す計１０個の旋回位置においてホルダ(41)が一定時間ずつ停止するように、テーブル(40)が回転させられる。
テーブル(40)は、所定旋回位置（図１では右方位置）のホルダ(41)が胴部成形装置(3)の胴部送り出しステーション(S33)の直下に来るように、胴部成形装置(3)のターレット(30)の下側に配置されている。上記のホルダ旋回位置に、胴部受け取りステーション(S41)が設けられている。
ホルダ旋回経路上には、胴部受け取りステーション(S41)に後続して、複数の処理ステーションが設けられている。ホルダ(41)に保持された胴部(C1)は、テーブル(40)の回転に伴い順次処理ステーションに送られ、これらのステーションにおいて胴部(C1)の上縁部がトップカール処理される。
処理ステーションは、ルブリカント塗布ステーション(S42)、プレカール成形ステーション(S43)、第１および第２加熱ステーション(S44)(S45)、フィニッシュカール成形ステーション(S46)およびプレス成形ステーション(S47)よりなる。
最終の処理ステーションであるプレス成形ステーション(S47)と、胴部受け取りステーション(S41)との間に、トップカール付き胴部送り出しステーション(S48)が設けられている。
【００３５】
図９および図１２には、胴部受け取りステーション(S41)の様子が示されている。
このステーション(S41)には、マンドレル(31)から胴部押し下げスリーブ(35)によって押し下げられた胴部(C1)を、挟持手段によって胴部厚さ方向に挟持しながらホルダ(41)へ移送する胴部移送装置(42)が設けられている。胴部移送装置(42)は、昇降ステージ(42a)および挟持クランプ(42b)を有している。
昇降ステージ(42a)は、胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられる嵌入口部(421)を上端に有している中空状のものであって、胴部送り出しステーション(S33)のマンドレル(31)に対して接近離間しうるようにホルダ(41)の内側を通って昇降させられる。昇降ステージ(42a)の上部は、垂直筒状となされている。嵌入口部(421)は、胴部(C1)の下端面が受けられる水平環状段差(422)と、胴部(C1)の下縁部外周面に沿わせられるテーパ状内周面(423)とを有している。昇降ステージ(42a)の下部は、上部内と連通しかつ両側方に開口した中空状のものとなされている。昇降ステージ(42a)の底壁には、昇降ロッド(424)の上端が接続されている。昇降ロッド(424)の長さ中間部にはフランジ(425)が設けられている。昇降ロッド(424)の上端部の周囲には、スライダ(426)が嵌められている。スライダ(426)は、フランジ(425)と昇降ステージ(42a)の底壁との間で上下移動可能となされているとともに、スプリング(427)によって下向きに付勢されている。
挟持クランプ(42b)は、略Ｌ形のものが２本設けられており、長さ中間の折曲部付近が水平軸によって昇降ステージ(42a)下部の内面に揺動自在に取り付けられている。図１１に詳しく示すように、２本の挟持クランプ(42b)の上端部は、互いに反対方向を向くようにＬ形に折れ曲がっている。また、両クランプ(42b)の先端面は、胴部(C1)の下縁部の内周面に沿うように斜めにカットされている。両クランプ(42b)の下端部は、側方開口を通じて昇降ステージ(42a)の外側に配置されているとともに、リンク(428)を介してスペーサ(426)に連結されている。スペーサ(426)には、昇降ロッド(424)と平行にのびる第２の昇降ロッド(429)の上端が接続されている。
【００３６】
胴部受け取りステーション(S41)における胴部(C1)の受け渡し工程は、例えば以下のようにして行われる。
即ち、まず、図９に示すように、胴部送り出しステーション(S33)においてマンドレル(31)に装着された胴部(C1)が胴部押し下げスリーブ(35)によって押し下げられる。また、これと同時に、胴部受け取りステーション(S41)において、昇降ステージ(42a)が、ホルダ(41)の内側を通って上昇させられ、マンドレル(31)に接近する。そして、マンドレル(31)から外された胴部(C1)の下縁部が、昇降ステージ(42a)の嵌入口部(421)に嵌め入れられる。この状態で、胴部(C1)は、胴部押し下げスリーブ(35)および昇降ステージ(42a)によって上下から挟み込まれている。次いで、第２の昇降ロッド(429)を下降させることにより２つの挟持クランプ(42b)を互いに離れる方向に揺動させ、両クランプ(42b)の先端部を胴部(C1)の下縁部内周面に押し付ける。これにより、胴部(C1)の下縁部が、嵌入口部(421)の内周面(423)および挟持クランプ(42b)の先端部によって、胴部(C1)の厚さ方向に挟持される。
その後、図１２に示すように、クランプ(42b)によって胴部(C1)の下縁部を挟持した状態を維持しながら、昇降ステージ(42a)を所定距離だけ下降させると、胴部(C1)がホルダ(41)に収容されて、その外周面の高さ中間部がホルダ(41)の内周面(411)によって保持される。次に、挟持クランプ(42b)を図１２に２点鎖線で示すように揺動させると、胴部(C1)の下縁部の挟持状態が解除されるので、昇降ステージ(42a)を待機位置まで下降させる。
【００３７】
図１３は、ルブリカント塗布ステーション(S42)の詳細を示すものである。
このステーション(S42)には、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)の上方に所定距離をおいて配置されたルブリカント塗布装置(43)と、胴部(C1)をルブリカント塗布装置(43)に向けて押し上げる押し上げ装置(44)とが設けられている。
ルブリカント塗布装置(43)は、垂直中心孔を有するベース(431)と、中心孔に昇降自在に通された作動シャフト(432)と、中心孔から突出した作動シャフト(432)の下端部の周囲において周方向に複数に等分して設けられ、作動シャフト(432)の径方向に移動可能となるようにベース(431)に支持されたスライダ(433)と、各スライダ(433)の径方向外方の端部に設けられたルブリカント吸収体(434)とを備えている。
作動シャフト(432)の下端部は、先端側が大径となる切頭円錐形をしており、その周面がカム面(432a)を構成している。
各スライダ(433)は、図示しない支持部材を介してベース(431)に径方向移動可能に支持されているとともに、同じく図示しないバネ等の付勢手段によって径方向内方に向かって付勢されている。スライダ(433)の径方向内側の端面には、作動シャフト(432)のカム面(432a)に摺接させられるテーパ状のカム面(433a)が形成されている。ルブリカント吸収体(434)は、ルブリカントを含浸保持可能な復元力のある材質、例えばスポンジ等よりなり、スライダ(433)の径方向外側の端面に固定されている。作動シャフト(432)およびベース(431)の内部には、ルブリカントをルブリカント吸収体(434)に供給するための通路(435)が形成されている。ベース(431)下面の外周部には、胴部(C1)の上縁部が受け止められる環状の受け止め部材(436)が設けられている。受け止め部材(436)は、これと接触させられた胴部(C1)の上縁部に作用する加圧力を緩和しうるように、スプリング（図示略）を介してベース(431)の下面に取り付けられるのが好ましい。
押し上げ装置(44)は、押し上げロッド(441)と、上面に胴部(C1)の下縁部を収容保持しうる凹所(443)を有しかつ押し上げロッド(441)の上端部に取り付けられた保持台(442)とを備えている。凹所(443)の内周面は、胴部(C1)の外周面に沿わせられるテーパ面となされている。凹所(443)の底面の周縁部分には、胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられる環状溝(444)が形成されている。また、凹所(443)の内周面には、バキューム吸引口(445)が開口させられている。
【００３８】
ルブリカント塗布工程は、次のようにして行われる。即ち、まずホルダ(41)に保持されている胴部(C1)に向かって押し上げ装置(44)の押し上げロッド(441)を上昇させると、保持台(442)上面の環状溝(444)に胴部(C1)の下縁部が嵌まり込むとともに、胴部(C1)の下縁部が吸引保持される。更に押し上げロッド(441)が上昇すると、胴部(C1)の上縁部が受け止め部材(436)に当接し、ここで停止させられる。
次いで、ルブリカント塗布装置(43)の作動シャフト(432)を上昇させると、カム面(432a)(433a)どうしの滑り接触によってスライダ(433)が径方向外方に移動させられる。その結果、ルブリカント吸収体(434)が胴部(C1)の上縁部内周面に押し付けられ、同面にルブリカントが塗布される。ルブリカントの塗布により、カール成形時の胴部(C1)の上縁部とカール成形ダイスとの摩擦抵抗が低減される。
ルブリカントの塗布が終了したら、作動シャフト(432)を下降させてスライダ(433)を径方向内方に移動させ、次いで押し上げロッド(441)を下降させる。これにより、胴部(C1)が再びホルダ(41)に保持される。
【００３９】
図１４には、プレカール成形ステーション(S43)の詳細が示されている。
このステーション(S43)には、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)に上方から嵌め入れられる内側保持ダイス(45A)と、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)に下方から嵌め被せられる外側保持ダイス(45B)と、カール成形ダイス(45C)とが設けられている。
内側保持ダイス(45A)は、その上部が円柱状となされ、残りの部分が先端側を小径とする切頭円錐形となされている。内側保持ダイス(45A)の下面には凹所(451)が形成されている。
外側保持ダイス(45B)は、ホルダ(41)よりも下に位置する胴部(C1)の外周面のうち上側部分を保持する上ダイス(452)と、同下側部分を保持する下ダイス(453)とに分割されている。なお、図示は省略したが、上ダイス(452)と下ダイス(453)とは一体化されており、１つの昇降手段によって同時に昇降させられる。上ダイス(452)は、胴部(C1)の外周面に沿わせられるテーパ状の内周面(452a)を備えたリング状のものである。上ダイス(452)の内周面(452a)にはバキューム吸引口(454)が開口させられている。下ダイス(453)は、上面に横断面円形の凹所(455)を有する板状のものである。凹所(455)の内周面(455a)は、胴部(C1)の外周面に沿わせられるテーパ面となされている。凹所(455)の底面の周縁部分には、胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられる環状溝(455b)が形成されている。また、凹所(455)の内周面には、バキューム吸引口(455c)が開口させられている。上ダイス(452)と下ダイス(453)との間には隙間が設けられている。
カール成形ダイス(45C)は、中心部に垂直貫通孔(456)を有する板状のものであって、内側保持ダイス(45A)の円柱状上部の周囲に昇降自在に嵌められている。カール成形ダイス(45C)の下面の内周部には、環状の押圧爪部(457)が下向きに形成されている。押圧爪部(457)の内周面は、垂直貫通孔(456)の一部を構成している。図１５に詳しく示すように、押圧爪部(457)の外周面は、テーパ状となされており、カール成形時に胴部(C1)の上縁部を外側に押し広げる押圧面(457a)として機能する。また、カール成形ダイス(45C)の下面には、押圧爪部(457)の外側に隣接して環状の案内溝(458)が形成されている。案内溝(458)の内周面は、押圧爪部(457)の外周面(457a)に連続するテーパ状となされている。案内溝(458)の底面にはアールが付けられている。この案内溝(458)は、カール成形時に胴部(C1)の上縁部を外側に向かって下向きに折り返すための案内面として機能する。
ホルダ(41)の内周部には、環状の上方凸部(412)が形成されている。上方凸部(412)には、カール成形ダイス(45C)の案内溝(458)と上下に向かい合う位置に、環状の案内溝(413)が形成されている。この案内溝(413)は、カール成形ダイス(45C)の案内溝(458)によって下向きに折り返された胴部(C1)の上縁部を、内側に向かって上向きに折り返すための案内面として機能する。
【００４０】
プレカール成形工程は、次のようにして行われる。即ち、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)がプレカール成形ステーション(S43)に来ると、内側保持ダイス(45A)が下降させられて胴部(C1)に上方から嵌め入れられるとともに、外側保持ダイス(45B)が上昇させられて胴部(C1)の下部に下方から嵌め被せられかつ胴部(C1)の下部が吸引保持される。なお、プレカール成形の場合、胴部(C1)は、ややホルダ(41)から浮き上がる位置まで外側保持ダイス(45B)によって押し上げられる。そして、これらの保持ダイス(45A)(45B)によって胴部(C1)が挟持された状態で、カール成形ダイス(45C)を所定距離だけ下降させると、胴部(C1)の上縁部が、押圧爪部(457)の押圧面(457a)によって外側に押し広げられ、次いで案内溝(458)に案内されることにより外側に向かって下向きに折り返される。
【００４１】
なお、図１４および図１５はプレカール成形ステーション(S43)を示したものであるが、第１および第２加熱ステーション(S44)(S45)を経由して後続するフィニッシュカール成形ステーション(S46)も、その装置構成や工程はプレカール成形ステーション(S43)と実質的に同じである。
このステーション(S46)で行われるフィニッシュカール成形工程では、カール成形ダイス(45C)がより下方位置まで下降させられ、それに伴って、プレカール成形された胴部(C1)の上縁部が、ホルダ(41)の案内溝(413)およびカール成形ダイス(45C)の案内溝(458)に案内されて、さらに渦を巻くようにカール成形される。
【００４２】
図１６は、加熱ステーション(S44)の詳細を示すものである。なお、加熱ステーションは全部で２つ設けられているが、いずれも実質的に同一の構成であるので、その一方を図示して以下に説明する。
加熱ステーション(S44)には、加熱ユニット(46)と、胴部押し上げ装置(44)とが設けられている。
加熱ユニット(46)は、ホルダ(41)に収容された胴部(C1)の上方に所定距離をおいて配置されたブロック状のものである。加熱ユニット(46)には、胴部(C1)の上縁部を収容しうる横断面円形の下方開口凹所(461)が形成されている。下方開口凹所(461)の内周面には、その下縁近傍に加熱空気吹出し口(462)が開口させられている。この加熱ユニット(46)は、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)が旋回する際にホルダ(41)と接触しないような高さに固定状に設けられている。
胴部押し上げ装置(44)は、押し上げロッド(441)と、上面に胴部(C1)の下縁部を収容保持しうる凹所(443)を有しかつ押し上げロッド(441)の上端部に取り付けられた保持台(442A)とを備えている。保持台(442A)の凹所(443)の内周面は、胴部(C1)の外周面に沿わせられるテーパ面となされている。凹所(443)の底面の周縁部分には、胴部の下縁部が嵌め入れられる環状溝(444)が形成されている。また、凹所(443)の内周面には、バキューム吸引口(445)が開口させられている。
加熱ユニット(46)の下方開口凹所(461)には、吹き出された加熱空気による胴部(C1)の浮き上がりを阻止しうるように胴部(C1)の上縁部に当接させられる押さえ込み部(463)が設けられている。押さえ込み部は、下方開口凹所(461)の底面にスペーサ(464)を介して取り付けられた押さえ込み板(463)よりなる。押さえ込み板(463)は、その下面の外周縁部近傍に段差を有するものであって、段差よりも外側の外周縁部(463a)が、他の部分よりも上方に位置させられており、ここに胴部(C1)の上縁部が当接させられる。
【００４３】
ホルダ(41)に保持された胴部(C1)が加熱ステーション(S44)に来ると、押し上げ装置(44)の押し上げロッド(441)が上昇して、保持台(442A)の凹所(443)に胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられるとともに、胴部(C1)の下縁部が吸引保持される。
この状態で押し上げロッド(441)をさらに上昇させると、胴部(C1)の上縁部が加熱ユニット(46)の下方開口凹所(461)に収容されて加熱空気吹き出し口(462)に臨ませられる。
そして、加熱空気吹き出し口(462)から加熱空気が吹き出されて、胴部(C1)の上縁部が加熱される。この際、図１７に詳しく示すように、胴部(C1)の上縁部が押さえ込み板(463)下面の外周縁部(463a)に当接させられることによって、吹き出された加熱空気による胴部(C1)の浮き上がりが阻止される。
なお、第１および第２加熱ステーション(S44)(S45)では、加熱空気をそれぞれ胴部(C1)の上縁部の異なる高さ部分に吹き付けられるように、胴部(C1)の押し上げ量および押さえ込み板(463)の取付位置が適宜変えられている。
【００４４】
図１８および図１９は、プレス成形ステーション(S47)の詳細を示すものである。
このステーション(S47)には、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)の上方に所定距離を置いて固定状に配置されかつ下面に胴部(C1)のカール成形済み上縁部を収容しうる環状溝(471)を有するプレス雌ダイス(47)と、ホルダ(41)に保持された胴部(C1)を上方のプレス雌ダイス(47)に向かって押し上げる押し上げ装置(44)と、プレス雌ダイス(47)に収容された胴部(C1)のカール成形済み上縁部を下方から押圧するプレス雄ダイス(48)とが設けられている。
プレス雌ダイス(47)の下面には、環状溝(471)の内側部分に、胴部(C1)の略上半分に嵌め入れられる切頭円錐形の下方凸部(472)が形成されている。プレス雌ダイス(47)の上面中心部には、垂直固定ロッド(473)の下端が接続されている。
押し上げ装置(44)は、押し上げロッド(441)と、胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられる嵌入口部(443)を上端に有しかつ押し上げロッド(441)の上端部に取り付けられた保持台(442B)とを備えている。保持台(442B)の上部は、垂直筒状となされている。嵌入口部(443)は、胴部(C1)の下端面が受けられる水平環状段差(444)と、胴部(C1)の下縁部外周面に沿わせられるテーパ状内周面(443a)とを有している。内周面(443a)には、バキューム吸引口(445)が開口させられている。保持台(442B)の下部は、上部内と連通しかつ両側方に開口した中空状のものとなされている。保持台(442B)の底壁には、押し上げロッド(441)の上端が接続されている。また、保持台(442B)には、挟持クランプ(446)が組み込まれている。挟持クランプ(446)は、略Ｌ形のものが２本設けられており、長さ中間の折曲部付近が水平軸によって保持台(442B)下部の内面に揺動自在に取り付けられている。２本の挟持クランプ(446)の上端部は、互いに反対方向を向くようにＬ形に折れ曲がっている。また、両クランプ(446)上端部の先端面は、胴部(C1)の下縁部の内周面に沿うように斜めにカットされている。両クランプ(446)は、水平軸よりもやや上方位置において両クランプ(446)間に介在された圧縮ばね(447)により、上端部どうしが互いに離れる方向、即ち、上端部の先端面が胴部(C1)の下縁部内周面に押し付けられる方向に付勢されている。両クランプ(446)の下端部は、側方開口を通じて保持台(42a)の外側に配置されている。両クランプ(446)の下端部には、カムローラ(448)が回転自在に取り付けられている。そして、カムローラ(448)と接触するカム面を有するカム(449)が、押し上げロッド(441)の両側に設けられている。押し上げ装置(44)がホルダ(41)に保持された胴部(C1)よりも下方の待機位置にあるとき、両ローラ(448)は、図１８に２点鎖線で示すように、カム(449)のカム面の下側垂直部と接触させられており、両クランプ(446)は、圧縮ばね(447)のばね力に抗して上端部どうしが互いに接近する非クランプ位置にある。
プレス雄ダイス(48)は、プレス雌ダイス(47)の周囲を４等分するように配置された４つのダイス分割体(480)よりなる。これらのダイス分割体(480)は、垂直固定ロッド(473)に昇降自在に支持されたダイスホルダ(481)の下端部に、プレス雌ダイス(47)の径方向に移動自在に保持されている。ダイス分割体(480)の径方向内側部分は、プレス雌ダイス(47)の環状溝(471)に入り込めるように先端部(480b)が上方を向くＬ字形に折れ曲がっている。ダイスホルダ(481)は、垂直固定ロッド(473)が挿通された中心孔を有する水平板部(481a)と、水平板部(481a)の前後左右の縁部から下方にのびる４つの垂下板部(481b)とを備えている。ダイス分割体(480)は、各垂下板部(481b)の下端部に保持されている。ダイス分割体(480)の径方向外端部には、斜め上向きの傾斜面よりなるカム面(480a)が設けられている。また、図示は省略したが、各ダイス分割体(480)は、バネ等の付勢手段により径方向外方に向かって付勢されている。
各ダイス分割体(480)の外側には、ダイス分割体(480)を径方向にスライドさせるための作動プレート(482)が配置されている。これらの作動プレート(482)は、ダイスホルダ(481)の上方において垂直固定ロッド(473)に昇降自在に支持された水平板状のプレートホルダ(483)の縁部に垂下状に設けられている。各作動プレート(482)の下端部には、下向きの傾斜面よりなりダイス分割体(480)のカム面(480a)に摺接させられるカム面(482a)が形成されている。
【００４５】
ホルダ(41)に保持された胴部(C1)がプレス成形ステーション(S47)に来ると、押し上げ装置(44)の押し上げロッド(441)が上昇して、保持台(442B)の嵌入口部(443)の水平環状段差(444)によって胴部(C1)の下縁部が受けられるとともに、バキューム吸引口(445)を通じて胴部(C1)の下縁部が吸引保持される。引き続き押し上げロッド(441)を上昇させると、カム(449)のカム面の上側テーパ部をカムローラ(448)が上方に向かって転動し、それによって両クランプ(446)が揺動させられ、両クランプ(446)の先端部が胴部(C1)の下縁部内周面に押し付けられる。これにより、胴部(C1)の下縁部が、嵌入口部(443)の内周面(443a)および挟持クランプ(446)の先端部によって、胴部(C1)の厚さ方向に挟持される。押し上げロッド(441)をさらに上昇させると、胴部(C1)のカール成形済み上縁部がプレス雌ダイス(47)の環状溝(471)に嵌め入れられる。この時、プレス雄ダイス(48)のダイス分割体(480)および作動プレート(482)は図１８および図１９に２点鎖線で示す位置にある。
次に、プレートホルダ(483)を下降させると、各作動プレート(482)が下降してそのカム面(482a)がダイス分割体(480)のカム面(480a)に摺接させられることにより、ダイス分割体(480)が径方向内方に移動し、ダイス分割体(480)の先端部(480b)がプレス雌ダイス(47)の環状溝(471)の直下に配置される。
この状態でダイスホルダ(481)を上昇させると、各ダイス分割体(480)が上昇してその先端部(480b)で胴部(C1)のカール成形済み上縁部を下方から押圧する。これにより、胴部(C1)のカール成形済み上縁部のプレス成形が行われ、トップカール(C2)が成形される。
【００４６】
図２０に示すように、トップカール付き胴部送り出しステーション(S48)には、ホルダ(41)に保持されたトップカール(C2)付き胴部(C1)（中間成形体）を上方に向かって押し上げる押し上げ装置(44)が設けられている。
押し上げ装置(44)は、押し上げロッド(441)と、上面の周縁部分にトップカール(C2)付き胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられる環状溝(444)を有しかつ押し上げロッド(441)の上端部に取り付けられた保持台(442C)とを備えている。保持台(442C)は、その全体がホルダ(41)の内側を通過してホルダ(41)の上方まで移動しうるように、ホルダ(41)の最小内径より小さな外径を有するものとなされている。
【００４７】
（底部成形装置）
底部成形装置(5)は、図１および図２に示すように、複数の胴部成形用マンドレル(51)が周方向に等間隔おきに設けられかつ垂直軸線を中心に回転させられるテーブル(50)を有している。
テーブル(50)下面の外周部には、垂直下方にのびる複数の略短筒状の取付軸(501)が周方向に等間隔おきに設けられており、各取付軸(501)の下端部に連なって、先端側が小径となる切頭円錐形のマンドレル(51)が設けられている。図示のテーブル(50)の場合、計１２個のマンドレル(51)が３０°間隔で設けられている。マンドレル(51)の先端面には、底板(B2)を収容しうる下方開口凹所(511)が形成されている（図２０参照）。図示は省略したが、下方開口凹所(511)の底面には、底板(B2)を吸引保持するためのバキューム吸引口が開口させられている。また。マンドレル(51)の周面にも、トップカール(C2)付き胴部(C1)を吸引保持するためのバキューム吸引口（図示略）が開口させられている。
テーブルは、図１に矢印(C)で示す方向に間欠的に回転させられる。より詳細には図１に示された計１２個の旋回位置においてマンドレル(51)が一定時間ずつ停止するように、テーブル(50)が回転させられる。
また、テーブル(50)は、平面より見てトップカール成形装置(4)のテーブル(40)と外周部の一部どうしが重なるように、トップカール成形装置(4)のテーブル(40)の上側に配置されている。より正確には、テーブル(50)は、所定のマンドレル旋回位置がトップカール成形装置(4)のトップカール付き胴部送り出しステーション(S48)の直下に来るように配置されている。上記のマンドレル旋回位置に、トップカール付き胴部受け取りステーション(S51)が設けられている。
【００４８】
図２０に示すように、トップカール付き胴部受け取りステーション(S51)には、押し上げ装置(44)によるトップカール(C2)付き胴部(C1)の移送経路の両側に沿って、案内ブラシ(52)が設けられている。
トップカール成形装置(4)の送り出しステーション(S48)に来たトップカール(C2)付き胴部(C1)は、押し上げ装置(44)によりホルダ(41)を離れて上方に移動させられ、案内ブラシ(52)の毛先部分によって案内されながら、受け取りステーション(S51)のマンドレル(51)に正確に嵌められて吸引保持される。
【００４９】
マンドレル旋回経路上には、トップカール付き胴部受け取りステーション(S51)に後続して、複数の処理ステーションが設けられている。マンドレル(51)に保持されたトップカール(C2)付き胴部(C1)は、テーブル(50)の回転に伴い順次処理ステーションに送られ、これらのステーションにおいてブランクよりなる底板(B2)と接合される。
処理ステーションは、第１ないし第３加熱ステーション(S52)(S53)(S54)、ボトムカール成形ステーション(S55)ならびに第１および第２エキスパンション成形ステーション(S56)(S57)を含んでいる。
さらに、第２エキスパンション成形ステーション(S57)とトップカール付き胴部受け取りステーション(S51)との間には、容器排出ステーション(S58)および底板受け取りステーション(S59)が設けられている。
この実施形態の底部成形装置(5)の場合、底板(B2)は、平面より見て底部成形装置(5)のテーブル(50)と一部が重なるようにその下側に配置された底板成形テーブル(6)において、ブランク供給手段により供給されたテープ状のブランクシート(B20)を円形に打ち抜くとともにその周縁部が下方に折れ曲がるようにプレス加工して成形されている。成形された底板(B2)は、底板受け取りステーション(S59)に来たマンドレル(51)に受け渡されて、その下方開口凹所(511)に収容され、バキューム吸引手段によって保持される。なお、図２２に示す従来装置のように、底板の成形ステーションを底部成形装置に組み込んで構成することも可能である。
底部成形装置(5)における各処理ステーション(S52)(S53)(S54)(S55)(S56)(S57)の構成は、従来技術と実質的に同じである。これらのステーションにおいては、垂下縁部(B21)を有する底板(B2)をトップカール(C2)付き胴部(C1)に組み合わせておいてから、加熱した胴部(C1)の下縁部を底板の垂下縁部(B21)に重なるように内側に向かって折り曲げるボトムカール成形を行った後、接合一体化された胴部の折り曲げ下縁部(C11)および底板の垂下縁部(B21)をほぼ円筒状となるようにエキスパンション成形する（図２１参照）。これにより、紙カップ(C)の底部(C3)が成形される。
【００５０】
以上の工程を経て、図２１に示すような胴部(C1)、底部(C3)およびトップカール(C2)を備えた紙カップ(C)が成形される。成形された紙カップ(C)は、底部成形装置(5)の容器排出ステーション(S58)から排出装置(7)によって成形機(1)の外部へ排出される。
【００５１】
図２２は、この発明の実施形態に係る紙カップ成形機において、トップカール成形装置の胴部受け取りステーションの変形例を示すものである。
同図に示すように、胴部受け取りステーション(S41)の胴部移送装置(42)は、上面に胴部(C1)の下縁部が嵌め入れられる凹所(422)を有しかつ胴部送り出しステーション(S33)のマンドレル(31)に対して接近離間しうるようにホルダ(41)の内側を通って昇降させられる昇降ステージ(42a)を備えている。昇降ステージ(42a)は、略トレイ状のものであって、その下端に昇降ロッド(424)の上端が接続されている。昇降ステージ(42a)の凹所(422)の内周面(423)は、胴部(C1)の下縁部外周面に沿うようにテーパ状となされている。凹所(422)の内周面(423)には、バキューム吸引口(425)が開口させられている。
上記の胴部移送装置(42)にあっては、マンドレル(31)から受け取った胴部(C1)の下縁部を、昇降ステージ(42a)の凹所(422)の内周面(423)に形成したバキューム吸引口(425)を通じて、吸引保持するようになっている。従って、上記装置(42)によれば、胴部(C1)の受け渡しのタイミングの調整を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００５２】
(1)：紙カップ成形機（カップ状紙容器成形機）
(3)：胴部成形装置
(30)：ターレット（第１回転体）
(31)：胴部成形用マンドレル
(35)：押し下げスリーブ（胴部押し下げ装置）
(351)：押圧爪部
(S33)：胴部送り出しステーション
(4)：トップカール成形装置
(40)：テーブル（第２回転体）
(41)：ホルダ
(42)：胴部移送装置
(42a)：昇降ステージ
(421)：嵌入口部
(42b)：挟持クランプ
(422)：凹所
(423)：凹所の内周面
(425)：バキューム吸引口（吸引手段）
(45A)：内側保持ダイス
(45B)：外側保持ダイス
(45C)：カール成形ダイス
(46)：加熱ユニット
(461)：下方開口凹所
(462)：加熱空気吹き出し口
(463)：押さえ込み板（押さえ込み部）
(44)：胴部押し上げ装置
(445)：バキューム吸引口（吸引手段）
(S41)：胴部受け取りステーション
(S43)：プレカール成形ステーション
(S46)：フィニッシュカール成形ステーション
(S44)(S45)：加熱ステーション
(S48)：トップカール付き胴部送り出しステーション
(5)：底部成形装置
(50)：テーブル（第３回転体）
(51)：底部成形用マンドレル
(S51)：トップカール付き胴部受け取りステーション
(B1)：胴部成形用ブランク
(B2)：底板
(C)：紙カップ（カップ状紙容器）
(C1)：胴部
(C2)：トップカール
(C3)：底部
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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