(57)【要約】  成形充填密封包装容機械でカートンに直接栓体を成型する構成とする。当該機械は、カートンを受け取り形成するカートン成形ステーションおよび直噴射出成形ステーションとを含む。成形ステーションは、カートンを受け取る内部成形工具と、外部成形工具セットとを有する。内部および外部成形工具セットは、その間でカートンの一部を受けて固定し、カートンの一部を入れる鋳空を画成する。外部成形工具セットは、ポリマー射出システムを受け入れ、鋳空にポリマーを射出するための開口を画成する。栓体がカートンの所定場所に直接成型され、鋳空内に配置されたカートンの開口の内周縁を被覆する。包装機械は、カートンを充填する充填ステーションおよびカートンにシールを形成する密封ステーションも含む。
2008507429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートンを成形し、充填密封するための成形充填密封包装機械にして、該機械は、カートンに直接栓体を成型するものとし、かつ該カートンは、内周縁部により画成される予形成の開口が設けられているものにして、該機械は、
ほぼ平らな形状のカートンを受け取り、成型してカートン内部領域を画成する管状形に形成するためのカートン形成ステーションと、
内部成型工具と外部成型工具セットとを含む直噴射出成型ステーションであって、
該内部成型工具は、前記カートン内部領域内に受け入れられるようにされ、内部成型工具と外部成型工具セットは、その間にカートンの一部を受け取り固定するようにし、カートンの一部を内部に配置する鋳空を画成し、カートン開口の内周縁部が該鋳空内に位置するようにし、該外部成型工具セットがその内部に開口を画成し、さらに直噴射出成型ステーションは、該外部成型工具セット開口内に受けいれられるようになったポリマー射出システムを含み、該射出システムは、前記鋳空にポリマーを射出するようになっており、これにより栓体が直接カートン上の定位置に直接成型され、ポリマーにより該鋳空に配置されたカートン開口の内周縁部が被覆されるようにされた直噴射出型ステーションと、
カートンを充填する充填ステーションと、
カートンにシールを形成する密封ステーションと
を有する成形充填密封包装機械。
【請求項２】
前記外部工具セットは、閉止位置で互いの方向に向かい係合し、開放位置で互いから分離する第１と第２の工具部分を有する請求項１に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項３】
前記内部工具は、前記外部工具セットへの方向に移動して前記外部工具セットに係合して鋳空を画成する請求項２に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項４】
前記直噴射出成型ステーションは、フレームを含み、該フレームは、前記栓体の成型時にカートンを装着するマンドレルを含む請求項１に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項５】
前記内部成型工具は、前記マンドレルに装着される請求項４に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項６】
前記マンドレルを前記外部工具セットに遠近移動させる手段をさらに含む請求項５に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項７】
前記マンドレルを移動させる手段が油圧シリンダである請求項６に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項８】
前記外部工具セットと係合可能で、栓体成型時外部工具セット部分の互いの係合を維持するクランプ組立体を含む請求項２に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項９】
カートンを前記内部工具と前記外部工具セットとの間で正しく長手方向に位置決めし、前記カートン開口の内周縁部を前記鋳空内に正しく位置させるように配置された停止面を含む請求項１に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１０】
前記停止面は、前記内部工具上に一部として形成される請求項９に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１１】
前記外部工具セットは、前記停止面と突き合わす凹所を含む請求項１０に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１２】
カートンを前記内部工具と前記外部工具セットとの間で正しく側方に配置し、前記カートン開口の内周縁部を正しく前記鋳空内に位置させるように設けたカートン芯出し要素を含む請求項１に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１３】
前記カートン芯出し要素は、前記内部工具に配置されている請求項１２に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１４】
前記カートン芯出し要素は、前記外部工具セットの凹所に受け入れられている請求項１３に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１５】
前記内部成型工具は、外方に延在するプラグ部分を含み、さらに内部に設けた複数のカートン係合リブを含み、該リブが前記鋳空内で前記プラグに隣接配置されている請求項１１に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１６】
前記リブは、前記プラグに対してほぼ径方向に指向されいる請求項１５に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１７】
前記プラグの周辺に設けられ浅い井戸を含み、前記リブが該浅い井戸内に少なくとも部分的に設けられている請求項１６に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１８】
前記外部工具上に紙圧縮リングが設けられる請求項１５に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項１９】
前記紙圧縮リングは、前記カートン係合リブの外側の位置でカートンと係合する請求項１８に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項２０】
前記内部あるいは外部工具の一方上に設けられ、該内部あるいは外部工具の他方と係合するようになった停止壁を含み、停止壁は、該内外工具を互いから分離して所定の正確な距離で間隔をあけるようになっている請求項１に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項２１】
前記停止壁は、前記内部工具上に設けられている請求項２０に記載の成形充填密封包装機械。
【請求項２２】
カートンを成形し、充填し密封する成形充填密封包装機械に使用される直噴射出成型ステーションにして、該成型ステーションは、該カートンの所定の部分で該カートンの開口に栓体を成型するものであり、該栓体は、該開口を画成する内周縁部を被覆するものであり、さらに該成型ステーションは、
内部成型工具と外部成型工具セットとを有し、該内部工具は、前記カートン内部領域内に受け入れられるようにされ、内部工具と外部工具セットは、その間にカートンの一部を受け取り固定するようにし、カートンの一部を内部に配置する鋳空を画成し、カートン開口の内周縁部が該鋳空内に位置するようにし、該外部工具セットがその内部に開口を画成し、さらに直噴射出成型ステーションは、該外部工具セット開口内に受いれられるようになったポリマー射出システムを含み、該射出システムは、前記鋳空にポリマーを射出するようになっており、これにより栓体が直接カートン上の定位置に直接成型され、ポリマーにより該鋳空に配置されたカートン開口の内周縁部が被覆されるようにされる直噴射出成型ステーション。
【請求項２３】
前記外部工具セットは、閉止位置で互いの方向に向かい係合し、開放位置で互いから分離する第１と第２の外部工具部分を有する請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項２４】
前記内部工具は、前記外部工具セットへの方向に移動して前記外部工具セットに係合して鋳空を画成する請求項２３に記載の射出成型ステーション。
【請求項２５】
前記直噴射出成型ステーションは、フレームを含み、該フレームは、前記栓体の成型時にカートンを装着するマンドレルを含む請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項２６】
前記内部成型工具は、前記マンドレルに装着される請求項２５に記載の射出成型ステーション。
【請求項２７】
前記マンドレルを前記外部工具セットに遠近移動させる駆動装置をさらに含む請求項２６に記載の射出成型ステーション。
【請求項２８】
前記外部工具セットと係合可能で、栓体成型時外部工具セット部分の互いの係合を維持するクランプ組立体を含む請求項２３に記載の射出成型ステーション。
【請求項２９】
カートンを前記内部工具と前記外部工具セットとの間で正しく長手方向に位置決めし、前記カートン開口の内周縁部を前記鋳空内に正しく位置させるように配置された停止面を含む請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項３０】
前記カートン停止面は、前記内部工具上に一部として形成される請求項２９に記載の射出成型ステーション。
【請求項３１】
前記外部工具セットは、前記カートン停止面と突き合わす凹所を含む請求項３０に記載の射出成型ステーション。
【請求項３２】
カートンを前記内部工具と前記外部工具セットとの間で正しく側方に配置し、前記カートン開口の内周縁部を正しく前記鋳空内に位置させるように設けたカートン芯出し要素を含む請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項３３】
前記カートン芯出し要素は、前記内部工具に配置され、前記外部工具セットは、該カートン芯出し要素を受け入れる凹所が設けられている請求項３２に記載の射出成型ステーション。
【請求項３４】
前記内部成型工具は、外方に延在するプラグ部分を含み、さらに内部に設けた複数のカートン係合リブを含み、該リブが前記鋳空内で前記プラグのまわりにこれに隣接配置されている請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項３５】
前記外部工具上に紙圧縮リングが設けられる請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項３６】
前記内部あるいは外部工具の一方上に設けられ、該内部あるいは外部工具の他方と係合するようになった停止壁を含み、停止壁は、該内外工具を互いから分離して所定の正確な距離で間隔をあけるようになっている請求項２２に記載の射出成型ステーション。
【請求項３７】
前記停止壁は、前記内部工具上に設けられている請求項３６に記載の射出成型ステーション。
【請求項３８】
包装材料に栓体を直接成型するための成型セットにして、該成型セットは、該成型セットにポリマーを提供するポリマー射出システムに流動連通しており、かつ成型ステーション内に配置されているものであり、
内部成型工具と外部成型工具セットとを有し、該外部工具セットは、第１と第２の工具部分を有し、該内部工具は、前記カートン内部領域内に受け入れられるようにされ、内部工具と外部工具セットは、その間にカートンの一部を受け取り固定するようにし、カートンの一部を内部に配置する鋳空を画成し、カートン開口の内周縁部が該鋳空内に位置し、該外部成型工具セットは開口を画成し、該外部工具は、前記鋳空にポリマーを射出するポリマー射出システムの一部分を受け入れる開口を含み、これにより栓体が直接カートン上の所定部分に直接成型され、ポリマーにより該鋳空に配置されたカートン開口の内周縁部が被覆されるようにされる直噴射出成型ステーション。
【請求項３９】
前記外部工具セット部分は、閉止位置で互いの方向に移動して係合し、開放位置で互いから離れる方向に移動するようになっている請求項３８に記載の成型セット。
【請求項４０】
前記外部工具セットと係合可能で、栓体成型時外部工具セット部分の互いの係合を維持するクランプ組立体を含む請求項３９に記載の成型セット。
【請求項４１】
カートンを前記内部工具と前記外部工具セットとの間で正しく長手方向に位置決めし、前記カートン開口の内周縁部を前記鋳空内に正しく位置させるように配置された停止面を含む請求項３８に記載の成型セット。
【請求項４２】
前記カートン停止面は、前記内部工具上に一部として形成される請求項４１に記載の成型セット。
【請求項４３】
前記外部工具セットは、前記カートン停止面と突き合わす凹所を含む請求項４２に記載の成型セット。
【請求項４４】
カートンを前記内部工具と前記外部工具セットとの間で正しく側方に配置し、前記カートン開口の内周縁部を正しく前記鋳空内に位置させるように設けたカートン芯出し要素を含む請求項３８に記載の成型セット。
【請求項４５】
前記カートン芯出し要素は、前記内部工具に配置され、前記外部工具セットは、該カートン芯出し要素を受け入れる凹所が設けられている請求項４４に記載の成型セット。
【請求項４６】
前記内部成型工具は、外方に延在するプラグ部分を含み、さらに内部に設けた複数のカートン係合リブを含み、該リブが前記鋳空内で前記プラグのまわりに且つこれに隣接配置されている請求項３８に記載の成型セット。
【請求項４７】
前記カートン係合リブは、プラグに対してほぼ径方向外方に指向される請求項４６に記載の成型セット。
【請求項４８】
前記プラグの周辺に浅い井戸が設けられ、前記カートン係合リブが少なくともその一部該浅い井戸に設けられている請求項４７に記載の成型セット。
【請求項４９】
前記外部工具上に紙圧縮リングが設けられる請求項３８に記載の成型セット。
【請求項５０】
前記内部あるいは外部工具の一方上に設けられ、該内部あるいは外部工具の他方と係合するようになった停止壁を含み、停止壁は、該内外工具を互いから分離して所定の正確な距離で間隔をあけるようになっている請求項３８に記載の成型セット。
【請求項５１】
前記停止壁は、前記内部工具上に設けられている請求項５０に記載の成型セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に栓体を成型するための成型機に関する。さらに本発明は、特に板紙製容器に栓体を直接射出成型するための成型機に関する。消費者は、液体食料製品などを貯蔵するため解除可能の栓体の価値を認識するようになっている。このような解除可能の栓体は、製品へのアクセスを容易にするとともに容器を密封できるので製品の寿命ならびに鮮度を長引かせることが可能である。通常、容器すなわちカートンは、一つあるいは複数のポリマー被覆すなわたポリマー層を有する板紙材料の複合体製であり、よって液体不透過性である。
【背景技術】
【０００２】
このような栓体を有する既知の容器は、従来独立の工程で栓体を製造し、包装工程にもたらされ、成型、充填ならびに密封の一貫した作業の一工程で容器に固定されている。典型的には、栓体は、成形過程の途中で製品を充填する前にカートンに固定される。カートンに栓体を固定する一方法として、超音波溶接工程が知られている。この工程では、カートンの成形過程の途中で栓体をカートンに接触させ、カートンの開口に重ねる。その後に、アンビルをカートン材料に配置して、超音波ホーンを栓体のフランジに接触させ、超音波ホーンを動作させてフランジをカートン材料に超音波溶接する。
【０００３】
カートンに栓体を固定する別の方法は、誘導加熱工程を用いることである。この工程では、アンビルをカートン材料に配置して、誘導シーリングヘッドをフランジに接触させる。電流が誘導シーリングヘッドに導入され、これによってもフランジがカートンに溶接される。
【０００４】
このような栓体を板紙製カートンに設けるさらに別の方法は、成型工具をカートン(周囲で栓体が成型される開口領域を有する)上で閉じるようにするもので、成型工具は、カートンの内部および内部領域にそれぞれ配置される内外工具部分を含んでいる。
【０００５】
本出願人に譲渡されたリース（Ｌｅｅｓ）等の米国特許第６４６７２３８号および米国特許６５３６１８７号に上記の態様が開示されているので、詳細当該文献を参照されたい。リース等の特許では、内部および外部工具は、鋳空の内外表面を形成する。内部工具は、成型工程中にカートンを支持するマンドレルに静置され剛的に取り付けられる。湯口ブッシングを受けるため（あるいはプラスチックを射出するため）のボアと、液状プラスチックを鋳空に流すゲートとを有する。
【０００６】
一対の外部工具によりカートンを内部工具に対して圧縮させる。外部工具は、プレスメカニズムに装着され、二方向に運動可能とされる。運動の一方向は、内部工具に対して遠近する方向であり、運動のもう一方の方向は、工具の半体同士が互いに遠近する方向である。外部工具を互い同士押し圧し、かつ内部工具にも押し圧されると、工具はポリマーが射出される鋳空を集約的に形成する。
【０００７】
上記構成の機能は良好であるが、非常に厄介なものであることが判明した。すなわち部品をカートン内部にある角度で挿入して鋳空への射出成型のために溶融プラスチックを（カートン内部に）導入するようにする必要がある。さらに、内部での噴射構成のため、栓体を成型する表面に直角な方向にカートンを変位させる必要もあることが判明している。このためカートンの取り扱いの信頼性が低下する。さらに、カートンに成型されることができる栓体のサイズ、形式ならびに形態が制限されることも観察され得る。このようなシステム構成はそれ自体非常に好ましいが、栓体成型工程およびそのシステムを一貫する成型、充填ならびに密封工程およびその機械に一体化する必要があり、プラスチックをカートンの内部で鋳型に導入する射出成型システムは、システム統合およびカートンおよび栓体の最終製品に不利な面もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、カートンに解除可能の栓体を直接成型する成型システムを提供する要求がある。このようシステムは、カートンの外部領域にプラスチック射出場所を含んでいる。望ましくは、このシステムは、現存の成型、充填および密封包装機械システムに一体化される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
成型、充填および密封包装機械は、カートンに直接的に栓体を成型するべく構成する。この機械は、カートンを受け取り形成するカートン形成ステーションおよび直噴射出成型ステーションとを含む。
【００１０】
成型ステーションは、カートンに受け入れられる内部成型工具および外部成型工具セットを有する。内部工具と外部工具セットは、その間にカートンの一部を受け取り固定するように構成され、受け取ったカートン部分とで鋳空を画成する。外部成型工具セットは、鋳空にポリマーを射出するポリマー射出システムを受ける開口を画成する。
【００１１】
栓体は、カートンの定位置に直接成型され、鋳空内に位置するカートンの開口の内周縁をポリマーで被覆する。包装機械は、またカートンに充填する充填ステーションおよびカートンにシールを形成する密封ステーションを含んでいる。
【００１２】
このようなシステムは、カートンの外部領域にプラスチック射出域を含んでいる。好ましいシステムは、既存の成型、充填および密封包装機械システムに一体化されるように構成される。
【００１３】
好ましいシステムにおいては、外部工具セットは、第１と第２の部分を含む構成であり、閉止位置で第１と第２の部分は、互いの方向へ移動して係合し、開放位置で互いから離れ、内部工具が外部工具セットに移動して係合すると鋳空が画成される。
【００１４】
一実施例では、成型ステーションは、栓体成型時にカートンが装着されるマンドレルを取り付けるフレームを有する。内部成型工具は、マンドレルに取り付けられ、駆動装置によりマンドレルが外部工具セットに対し遠近移動する。クランプ組立体が外部工具セットを係合させ、栓体の成型時工具セット部分を互いに係合保持する。
【００１５】
好ましき成型システムは、カートンを内部工具と外部工具セットとの間に長手方向で正しく位置させ、カートン開口の内周縁を鋳空内に正しく位置させるために設けたカートン停止面を含む。この構成では、カートン停止面は、内部工具に形成され、外部工具セットは、カートン停止面と合わさる凹所を含む。
【００１６】
本発明の成形システムは、カートン芯出しエレメントが設けられ、これによりカートンが内部工具と外部工具セットとの間で側方位置に正しく配置され、かつ鋳空内にカートンの開口の内周縁が正しく配置される。芯出しエレメントは、内部工具に配置されて外部工具の凹所に導入される。
【００１７】
工具セット（すなわち外部あるいは内部工具）は、他方の工具と係合する停止壁を含む。停止壁は、内部工具と外部工具を正確に所定距離隔だけ互いに離して配置して鋳空を正しく画成する。
【００１８】
内部成型工具は、外方に延在するプラグ部分を有する。複数のカートン把持部材がこの工具に設けられ、鋳空内でこれら把持部材がプラグに隣接して配置される。本発明の工具では、カートン把持部材が浅井戸内でプラグの周囲に配置され、プラグに対してほぼ径方向に向けられている。
【００１９】
本発明のその他の特徴ならびに効果は、以下の詳細な説明、添付図ならびに特許請求の範囲の記載から明らかになるものである。添付図を参照して以下の詳細な説明から当業者であれば、本発明の長所ならびに効果を容易に理解できることであろう。  
【００２０】
本発明は、各種の実施例が予想されるが、ここでは好適な実施例を図面を参照して以下に詳細に説明する。以下で説明する実施例は、本発明の単なる例示であり、本発明は、図示の当該具体的実施例により限定されるものでないことを理解されたい。
【実施例】
【００２１】
添付図の特に図１を参照するに、成形充填密封包装機械が、本発明の原理を具体化する成型機をカートンマガジン／エレクタと栓体成形機（鋳型ユニット）がマガジンと包装機械との間に配置した状態で図示されている。転送機が成型機の上方に配置されている。
【００２２】
転送機１８と成型機１２は、転送機フレーム２０に装着され（成型機１２は、フレーム２０内に位置するカート２２に装着されている）、すなわち、マガジン／形成機（１４）と成形充填密封包装機械１０との間に設けられている。成形充填密封包装機械１０の一例は、同出願人に譲渡されたカツマタ（Ｋａｔｕｍａｔａ）の米国特許第６０１２２６７号に開示されており、詳細は、当該文献を参照されたい。
【００２３】
カートンＣは、カートンマガジン／形成機１４から転送され、転送機１８により成型機１２に送られる。栓体Ｓの成型後、カートンＣは、成型機１２から脱着されて再び転送機１８により転送されて機械ターレット１６上のカートンマンドレル２４に装着され、底部の成形と密封が行われる。この転送機１８は、同出願人に譲渡された並行出願中のブライデンバッハ（Ｂｒｅｉｄｅｎｂａｃｈ）の米国特許出願第１０／７６３８９３号に開示したものであり、詳細は当該文献を参照されたい。  
【００２４】
上述のリースの米国特許第６４６７２３８号および第６５３６１８７号に開示された成型装置が良好に機能するとしても、カートンを栓体が成型されるカートン表面の方向（平面）に直角の方向に移動させる必要がある。これによりカートンの取扱の信頼度を低下させる傾向となり、かつカートン上に成型される栓体のサイズ、形式すなわち形態を限定してしまうことが判明した。
【００２５】
図１に示すように、本発明の原理を具体化する成型機１２は、フレーム２６を有するとともに、複数のマンドレル２８を担持している。マンドレル２８にカートンＣが配置されて栓体Ｓの成型がなされる。図示の成型機１２は、４つの成型ステーション３０を含み、各ステーションがマンドレル２８を有して、これにカートンＣが装着され同時に栓体Ｓが成型される。ただしステーション３０の数は、所望の構成により変更されるものである。
【００２６】
ステーション３０はフレーム２６に装着される。ステーション３０は、上記リースの特許に開示されているように、ニードル３４を有するポリマー射出システム３２および湯口ブッシング３６を含む。ステーション３０は、さらに内部工具すなわち鋳型３８、マンドレル３８ならびにマンドレル３８に設けたマンドレルキャップ４０を含んでいる。内部工具３８は、カートンＣに挿入され栓体Ｓを成型すべくマンドレル３８に装着される（例えば、工具３８上方でカートンＣをマンドレル２８上に位置決めする）。ステーション３０は、外部工具すなわち鋳型４２を含み、この外部工具４２は、互いに突き合される対となる外部工具部分（半体）４２ａ，ｂで構成され、さらに内部工具３８ともこの部分は突き合されている（カートンＣが内部工具３８と外部工具４０との間に位置する）。
【００２７】
フレーム２６は、構造強度のために設けられ、システムコンポーネントが取付けられる。フレーム２６は、カートンＣが成型のために設けられるマンドレル２８を支持する。
【００２８】
マンドレル２８は、油圧シリンダとして図示する往復運動する素子によりフレーム２６に装着される。シャフト組立体４６がフレーム２６に設けられ、シリンダ４４の延長線と平行に延在してマンドレル２８の直線で一様な運動を確保している。この目的のために、マンドレル２８は、シャフト組立体４６に沿ってスライドする。ガイドローラ（図示せず）がフレーム２６に動作可能に装着されマンドレル２８と接触してマンドレル２８の回転を防止する。マンドレル２８は、シリンダ４４により剛性固定シャーシプレート５０に対して遠近する。シャーシプレート５０は、フレーム２６に剛的に固定されている。シリンダ４４により発生される圧力は、成型時にマンドレル２８を定位置に保持する。
【００２９】
内部成型工具３８は、マンドレル２８に装着され、外部成型工具４２は、動作可能かつ移動可能にシャーシプレート５０に装着される。内部成型工具３８は、栓体Ｓの噴出口の内側を画成するプラグ部分５２を含む。また外部成型工具４２は、栓体Ｓの噴出口外側を画成する鋳空５４の外側境界を画成する。内部工具３８および外部工具４２は、互いに付き合わされて鋳空５４を画成し、空間的に栓体Ｓを画成する。
【００３０】
ポリマー射出システム３２は、ポリマー（固体でペレットの形状）を導入し、ポリマーを液化し、閉止した栓体成型工具３８，４２に転送（射出）する成型機１２の部分である。このポリマー射出システムは、上記リースの特許に開示されているようなものである。
【００３１】
図６から図９を参照し、シリンダ４４の動作によりマンドレル２８が長手方向において外部成型工具４２に対して遠近する。外部工具４２は、分割工具であり、各外部工具４２は、互いに対して遠近する第１と第２の工具部分（半体）４２ａ，４２ｂで構成される。外部工具４２は、側方にマンドレル２８の移動方向を横切って移動する。よって、外部工具部分４２ａ，４２ｂが分離し、マンドレル２８が外部工具４２から遠ざかると、鋳型が完全に開かれる。
【００３２】
各外部工具部分４２ａは、単一の駆動素子、すなわち例示する空圧シリンダ５６および各第１工具部分４２ａに装着された往復運動する駆動ロッド６０との作動により移動し、また各第２工具部分４２ｂは、単一駆動素子、すなわち例示する空圧シリンダ５８の動作により移動する。シリンダ５６のロッド（図示せず）は、フレーム２６に取り付けられ、シリンダ本体５６は、ヨーク５７に取り付けられている。ヨーク５７は、フレーム２６の片側を通してかつ第１および第２の工具部分４２ａ，４２ｂを通して横断する一対の駆動ロッド６０（一方のみ図示）に取り付けられるが、第１工具部分４２ａにのみ固定あるいは取り付けられている。
【００３３】
第２の工具部分４２ｂは、互いに同士、各第２工具部分４２ｂから延在し、隣接の第２工具部分に装着する接続フランジ６２により結合されている。第２工具部分４２ｂも、第２シリンダ５８の動作で各第２工具部分４２ｂが移動するべく駆動される。この方法で、第１と第２工具部分４２ａ，４２ｂは、強調して開放位置と閉止位置との間を移動する。
【００３４】
開放位置で、工具部分４２ａ，４２ｂは、互いに分離する。閉止位置で工具部分４２ａ，ｂ部分は、互いに係合して鋳空の外部を形成する。当業者に周知のように、プラスチックが鋳型に射出する圧力は非常に高く、一平方インチ当たり１００００から１２０００ポンドのオーダである。このようにして、工具部分４２ａ，４２ｂの係合状態を保持し鋳空５４を画成すべく、クランプ組立体６４（二つが鋳型組立体３０のそれぞれに連動する）が長手方向に移動して外部工具４２ａ，４２ｂに係合し、これにより工具４２が互いに固定され鋳型を閉止状態に保ち、鋳空５４を画成する。
【００３５】
さらに、外部工具部分４２ａ，４２ｂを互いに係合状態に保持し、クランプ組立体６４の動作時シャーシプレート５０に対して同面とするために、図６から図７に図示のように、一対の固定ポスト６５が各工具部分４２ａ，４２ｂ上でロッキングフランジ６７に係合する。ポスト６５は、シャーとプレート５０に固定装着され、よって剛的に支持されている。工具４２ａ，４２ｂが共に移動すると、フランジ６７（外部工具部分４２ａ，４２ｂに剛的に装着されている）がポスト６５上のヘッド６９に係合し、工具４２ａ，４２ｂが前方へ（マンドレル２８の方へ）引かれたり（マンドレル２８から）回転しながら離れることを防止している。
【００３６】
クランプ組立体６４は、鋳型部分４２ａ，ｂ部分へ長手方向に移動し、部分４２ａ，ｂの側方移動（開放）に干渉する。本発明の成形機１２では、クランプ６４は、各工具部分４２ａ，４２ｂから延在するロッキングスタブ６８上を移動して、これと係合する本体６６を含む。本体６６は、工具部分４２ａ，４２ｂに対して遠近し、すなわち図示の空圧シリンダである駆動装置７０の動作で駆動される。駆動装置としては、電動アクチュエータ、空圧アクチュエータなどの使用も可能である。
【００３７】
図１２から図１４図を参照するに、内部工具３８（外方に延びるプラグ５２を含む）および外部工具４２は、鋳空５４を画成し、この鋳空５４により互の係合栓体Ｓ（プラスチックが鋳空５４に射出された際に形成される）を画成する。各工具３８，４２は、また互いに関して正しく位置決めし、プラスチックが充填されるに適したサイズの鋳空５４を確保する。これにより、栓体Ｓの寸法が設計通りとなり、栓体Ｓが正しく成形される。この目的のために、工具３８，４２は、停止壁７２を含み、これにより内部工具３８が外部工具４２から隔置され、工具３８，４２間に適した間隔を画成する（これにより鋳空５４が画成される）。この方法で工具３８，４２の間隔および間隙（すなわち鋳空５４）は、工具閉止時、壁７２が、工具３８面から外部工具凹所７８の深さｄ７８に関連して延在する距離ｄ７２（図１４Ａ及び図１４Ｂを参照）に依存する測定ゲージ距離となる。
【００３８】
工具３８，４２の間の距離の制御により、栓体の厚み、特に栓体Ｓの一部となる引裂き覆い（栓体における）の厚みの制御を容易にする。この内部工具３８は、また参照番号７３で示す物理的カートン停止面を含み、カートンＣと係合し、カートンＣがマンドレル２８上にもたらされ、かつ工具３８，４２が互いに係合した際に過剰に挿入することを防止する。カートン停止面７３は、基本的にはカートンＣの長手方向位置決めを与えるものであり、すなわち、カートンＣの内方移動を停止することにより、図７の矢印７４に示すようにマンドレル２８の長さに沿って位置決めをする。本実施例では、カートン停止面７３は、停止壁７２の一部として形成され、二つの構造（および機能）を単一のエレメントに集積している。面７３（壁７２の一部として）は、工具３８の面からさらに前方に延在し、プラグ５２が工具３８の面３９から延在するよりもさらに先に延びている。
【００３９】
工具３８，４２は、芯出しあるいは整合突起７６を含む。図示の実施例では、整合突起７６には、その一部として停止壁７２およびカートン停止面７３も形成されている。芯出し突起７６は、所定の特定の形状を有するもので、これにより突起７６は、カートンＣの一部７６’（図２１）に突き合わされ、工具３８，４２の間にカートンＣを正しく側方に配置する。よって、停止面７３および芯出し突起７６とでカートンＣは、カートンＣが停止するまでの間カートンＣを移動することにより鋳型工具３８，４２の間に正しく位置づけられ、工具３８,４２は停止壁７２により正しく互いから隔置される。
【００４０】
図示の実施例では、停止壁７２、停止面７３ならびに芯出し突起７６は、内部工具３８内に位置づけられる。外部工具４２は、停止壁７２および芯出し突起７６を受ける凹所７８を有する。上記で概略に説明したように、寸法上では、停止壁７２は、距離ｄ７２（図１４Ａおよび図１４Ｂ参照）で外方に延在し、これにより内部および外部工具３８，４２を所定の距離で互いから隔置し、カートンＣの材料の厚みを受け入れるようにし、しかして工具３８，４２の間の鋳型内でカートンＣの材料が過剰圧縮されたり緩みの生ずることがない。停止壁７２、停止面７３ならびに整合突起７６が本発明の工具セット３８，４２内で単一構造素子として集積されているが、当業者であれば、これら集積された要素７２，７３，７６が互いに独立の構造機能要素として形成できることが理解しうる。さらに、停止壁７２、停止面７３ならびに整合突起７６が内部工具３８から外方に突出するように図示されており、協働する凹所７８が外部工具セット４２ａ，４２ｂに形成されているが、当業者であれば、突出要素７２，７３，７６を外部工具セット４２ａ，４２ｂに設けて、受け要素すなわち凹所７８を内部工具セット３８に設けても良いことが理解できる。
【００４１】
本実施例では、芯出し突起７６は、三角形あるいは楔形を有するように形成され、カートンＣは、三角形状あるいは楔形状の切り欠き７６’を有するようにしてカートンＣが鋳型工具３７，４２間で移動された際に切り欠き７６’の各辺が突起７６の各辺に接触するようににし、必要によりカートンＣを側方にずらしてカートンＣを成形機１２内に位置決めする。当業者であれば、半円形１７６（図１５）、切頭角錐形２７６（図１６）などの別の形状、あるいはさらに一対の隔置した突起などの複合形状を用いることもできることが理解しうる。すなわち、切り欠きあるいは凹所が工具内に形成でき、カートン内のタブすなわち突起と突き合わされるのであれば、どのような形状も本発明の範囲および概念に含まれる。カートンＣの切り欠き（あるいは突起またはタブ）との突き合わせは、その他の形状および構造を利用できる。
【００４２】
カートンＣの材料が鋳型内にありプラスチックが鋳空５４に射出された際のふれを最小にするために紙制御リブ８２がプラグ５２の基部の周りからほぼ径方向に延びている。本実施例では、浅井戸あるいは溝８４がプラグ５２の基部の周りに形成され、これによりリブ８２が形成される。リブ８２は、紙を支持してカートンＣの局所的ふれを防止する。リブ８２は、また流動するポリマーとカートン材料（紙）との接触を向上して接着性を高める。図１３および図１４Ａに図示のように、紙圧縮リング８５が外部工具４０上に設けられ、浅井戸の外側で板紙を内部工具３８に係合および圧縮させる。これにより栓体Ｓの成型時ポリマーが流動する境界を画成される。当業者であれば、紙圧縮リングが内部工具に形成できること（図示されていないが）も理解できる。内外工具３８，４２が閉止され固定されると、圧縮リングは、内部工具から約０．３５ｍｍにあり、よって紙を約０．５ｍｍから約０．３５ｍｍまで圧縮する。
【００４３】
当業者の理解しうることであるが、従来の栓体適応技術では、栓体を嵌め込み後に密着させる打ち抜きあるいは予形成の開口がカートンＣに設けられていた。カートン材料の複合あるいは積層構造の製造後に、この領域の周辺縁部は被覆されずに開口が形成される。
【００４４】
このような予形成の開口を有するカートンが成型機１２で使用されることが予想できるが、予形成されていない材料を使用することも予想され、この直噴射出成型工程の一部としてあるいは一貫として開口を設けるようにすることもできる。
【００４５】
作業に際して、転送機１８が回転して各カートンＣを成型機１２の上方に位置づける。各カートンＣは、同時に４つの成型ステーションのマンドレル２８に転送される。カートン成型パネルＰ（すなわち、栓体が成型されるカートンＣのパネル）が内部工具のプラグ５２と外部工具４２との間で移動される。成型機内での必要な移動量を最小にするために、成型機１２の開放時プラグ５２と外部工具４２との間の距離（間隔）は、約４．０ｍｍ又は３．５ｍｍの、カートンパネルＰの厚みより厚い程度に比較的短く維持する。
【００４６】
カートンＣがマンドレル２８上に転送された時に、プラグ５４と外部工具４２との間で、カートンＣの縁部Ｅは、内部工具３８上の停止面７２に接触する。これによりカートンＣは鋳型内で長手方向に位置決めされる。加えるに、カートンＣが鋳型内に入りカートンの切り欠き７６’が内部工具の切り欠き７６と突き合わされると、カートンＣが鋳型内で側方に位置決めされる。この方法で、カートンＣは、鋳型組立体３０内で長手方向で側方に位置決めされる。次いで外部工具部分４２ａ，４２ｂの内方移動（内部工具３８と共に）マンドレル２８の外部工具４２への移動により、成型工具３８，４２が閉じられる。圧縮リング８５がカートンＣの材料を把持し制御リブ８５がふれの防止をして、外部工具４２ａ，４２ｂの間の鋳空５４内でカートンＣの位置の維持を容易にする。これでカートンＣは、成型工具３８，４２間で位置決めされ、クランプ６４が位置決めされて外部工具部分４２ａ，４２ｂを固定し、ポリマーを鋳空５４内へ射出する。内部工具３８を外部工具４２に係合する前に、外部工具部分４２ａ，４２ｂを閉止しクランプ６４を移動するようにしても良い。
【００４７】
冷却期間の経過後、クランプ６４を解放して鋳型を開放し、外部工具部分４２ａ，４２ｂを分離しマンドレル２８を撤退させる（あるいはマンドレル２８を外部工具部分４２ａ，４２ｂの分離前にあるいは同時に撤退させることもできる）。カートンＣは、マンドレル２８から後方に引き抜かれ、転送機１８へ移動される。外部工具部分４２ａ，４２ｂが互いに分離され、かつ内部工具３８（マンドレル２８上の）が撤退しているので、栓体Ｓを成型したカートンＣが、栓体Ｓを損傷させずに工具３８，４２を通過させるための充分なスペースが確保される。
【００４８】
本明細書で言及した特許文献は、本発明を理解する上で参考とするものである。
【００４９】
以上、本発明の精神、範囲ならびに新規の概念を逸脱することなく、種々の修正変更が可能である。本発明は、図示の具体的実施例に限定すべく意図するものでなく、開示事項ならびにその修正変更は添付の特許請求の範囲内にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】成形充填密封包装機械とカートンマガジン／成形機を示す側面図であり、本願の発明原理を具体化した栓体形成装置（成型機）がマガジンと包装機械の間に配置された状態で図示され、且つ成形機上方の位置に配置された関連のカートン転送機も図示している。
【図２】成型機および転送機を図示する斜視図であり、成型機がフレーム（転送機を支持する）内のカートに配置され、フレームおよび成型機のカートがマガジンと包装機械の間に配置された状態を図示している。
【図３】フレーム内でカート上に支持された成型機を図示する斜視図。
【図４】図示を容易にするためにカートおよびフレームから取外した状態で成型機を図示する斜視図。
【図５】図４に図示の成型機のその反対側を図示する斜視図であり、図４と同様にカートおよびフレームから取外した状態で図示している。
【図６】成型機の一つの成型ステーションを示す斜視図であり、カートンが成型機のマンドレルにはめ込まれ、外部工具が分離された状態で図示されている。
【図７】マンドレルにはめ込んだカートンおよび栓体を成型するために閉止した外部工具を図示する斜視図。
【図８】前方に移動されて外部工具と係合した内部工具および閉止した外部工具を図示する上面図。
【図９】後方に移動された（カートンをマンドレルに装着あるいは脱着するために）内部工具を外部工具から分離した外部工具クランプともに図示する上面図。
【図１０】外部工具が閉止位置にありかつ外部工具クランプが係合位置にある状態で成型機を図示する上面図。
【図１１】外部工具が閉止位置にあり、しかしてクランプが分離位置にある状態で成型機を図示する上面図。
【図１２】ニードルが湯口ブッシング内に位置され、湯口ブッシングが内部成型工具内に位置された状態で成型機のコンポーネントを図示する部分断面図。
【図１３】外部工具部分の一つと係合した内部工具を図示する拡大部分図。
【図１４Ａ】互いの係合した外部工具を図示する斜視図。
【図１４Ｂ】図１４Ａに図示する外部工具とともに使用される内部工具を図示する斜視図。
【図１５】内部工具の別の実施例を図示する図。
【図１６】内部工具の別の実施例を図示する図。
【図１７】互いに係合して鋳空を画成する成型工具を図示する概略図。
【図１８】カートン（一部を図示する）に成型された栓体を例示する図。
【図１９】本発明の成型機とともに使用される単一の中心芯出し切欠を有するカートンを例示する図。
【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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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