(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェイスマスク製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための自動化された方法であって、
個々のフェイスマスクをスタッキング位置に次々と搬送するステップと、
前記スタッキング位置で、前記フェイスマスクを垂直型アキュムレータ内に積層させて充填するステップと、
前記アキュムレータ内に前記フェイスマスクが予め定められた充填レベルまで充填されたときに、前記アキュムレータの第１の高さ位置に設けられた底部リテーナを開いて、前記アキュムレータ内に積層したフェイスマスクを前記アキュムレータの下方に配置されたカートン内に落下させるステップと、
前記底部リテーナの開放時に、前記アキュムレータの前記第１の高さ位置よりも上方の第２の高さ位置に設けられた中間レベルリテーナを駆動して、前記アキュムレータ内に継続的に充填される個々のフェイスマスクを、前記底部リテーナよりも上方の中間高さで捕らえて保持するステップと、
前記積層したフェイスマスクが前記カートン内に落下した後に、前記底部リテーナを閉じるとともに前記中間レベルリテーナを開き、前記中間レベルリテーナによって保持されている前記フェイスマスクを前記第２の高さ位置から前記底部リテーナ上に落下させるステップと、を含み、
様々なカートンサイズに応じて、前記アキュムレータ内での前記フェイスマスクの前記予め定められた充填レベルを変更するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記底部リテーナを閉じた後に、前記アキュムレータの下方に第２のカートンを配置するステップをさらに含み、前記一連のステップが繰り返し実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フェイスマスクが前記アキュムレータ内に充填される前に、前記フェイスマスクの搬送速度を減速させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フェイスマスクは、供給ローラによって、コンベヤから前記アキュムレータ内に充填され、
前記フェイスマスクが前記アキュムレータ内に充填される前に、前記供給ローラによって、前記フェイスマスクの前記搬送速度を減速させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記フェイスマスクは、前記アキュムレータ内に、交互積層パターンで充填されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フェイスマスクは、直線コンベヤによって、前記スタッキング位置に搬送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記フェイスマスクは、回転真空コンベヤによって前記スタッキング位置に搬送され、前記アキュムレータの上方で前記回転真空コンベヤからリリースされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記フェイスマスクは、前記スタッキング位置に到達する前に、個別に包装されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
フェイスマスク製造ラインにおいて包装されたフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するためのシステムであって、
請求項１ないし請求項８のいずれか一項の方法を実施可能に構成されたことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、概して、保護用フェイスマスクの分野に関し、特に、そのようなフェイスマスクの製造工程において、包装されたフェイスマスクを自動的に積層させて充填するための方法及び関連するシステムに関する。
【０００２】
（関連出願のファミリー）
本出願は、本出願と同日に出願された下記の国際特許出願（これらは全て、米国を指定してる）と、発明の主題が関連している。
（ａ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤをスプライシングする方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８５８
（ｂ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤをスプライシングする方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６１
（ｃ）「フェイスマスク製造ラインにおいて予備のノーズワイヤを導入する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６３
（ｄ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを切断し配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６５
（ｅ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８６７
（ｆ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７１
（ｇ）「フェイスマスク製造工程においてノーズワイヤを配置する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７２
（ｈ）「フェイスマスク製造ラインにおけるパッケージングのためのフェイスマスクを包装及び作製する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７６
（ｉ）「フェイスマスク製造ラインにおいて包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填する方法及びシステム」なる標題の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５５８７８
【０００３】
上記の出願は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に援用される。上記の出願に記載された発明主題の特徴及び態様の任意の組み合わせを、本出願の実施形態と組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を創出することもできる。
【背景技術】
【０００４】
様々な形態の使い捨て式フィルタリングフェイスマスク、すなわちレスピレータが知られており、これらは、「フェイスマスク」、「保護マスク（レスピレータ）」、「フィルタリングフェイスレスピレータ」等の様々な名称で呼ばれている。本開示の目的のために、これらを「フェイスマスク」と総称する。
【０００５】
自然災害時または他の大惨事の発生時には、救援活動従事者、救急隊員、及び一般大衆に対して保護用フェイスマスクを供給できることが重要である。例えば、パンデミックが発生した場合には、フィルタを介した呼吸を可能にするフェイスマスクの使用が、そのような事態への対応や復旧において重要となる。このため、政府や自治体は、通常、緊急時にすぐに使用できるように、フェイスマスクの備蓄を維持している。しかしながら、フェイスマスクの貯蔵寿命は限られているため、有効期限の確認及び補充のために、フェイスマスクの備蓄を継続的にモニタする必要があった。そして、これは、非常にコストのかかる作業であった。
【０００６】
最近、備蓄に頼るのではなく、パンデミックまたは他の災害の発生時に「必要に応じて」フェイスマスクを大量生産することが実現可能か否かについての調査が開始された。例えば、２０１３年に、米国保健福祉省（ＨＨＳ）の事前準備対応次官補局（ＡＳＰＡ）の一部門である生物医学先端研究開発局（ＢＡＲＤＡ）は、米国でのパンデミックの発生時には最大１億個のフェイスマスクが必要となると推定し、備蓄を避けるために、１日当たり１５０万〜２００万個のフェイスマスクを大量生産することによって、この需要を満たすことができるか否かについての研究を提案した。これは、１分当たり約１５００個のマスクを生産することを意味する。現行のフェイスマスク製造ラインは、技術と装置の限界のために１分当たり約１００個のマスクしか生産することができず、上記の推定目標値に遠く及ばない。したがって、パンデミック発生時の「オンデマンドの」フェイスマスクの上記の目標値を実現するためには、製造・生産工程の進歩が必要である。
【０００７】
従来のフェイスマスク製造ラインでは、フェイスマスクを切断して包装した後に、作業者がフェイスマスクをカートン内に整列させて積層充填する必要があった。これら作業工程は、上記のスループット（製造速度）でのフェイスマスクの大量生産を著しく阻害する。
【０００８】
本発明は、このような要求に応えるべく案出されたものであり、パッケージング作業をさらに高速化するために、包装されたフェイスマスクをカートン内に整列及び積層させる作業を高速で行うための方法を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的及び利点は、その一部が以下の説明に記載されており、あるいは以下の説明から明らかであり、あるいは本発明の実施により学ぶことができるであろう。
【００１０】
本発明の態様によれば、フェイスマスクの製造ラインにおいて、包装されたまたは包装されていないフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための自動化された方法が提供される。本方法は、包装されたまたは包装されていない個々のフェイスマスクをスタッキング位置に次々に搬送するステップを含む。そして、スタッキング位置において、フェイスマスクは、垂直型アキュムレータ内に積層して充填される。アキュムレータ内にフェイスマスクが予め定められた充填レベルまで充填されると、アキュムレータの底部リテーナを開いて、アキュムレータ内に積層したフェイスマスクをアキュムレータの下方に配置されたカートン内に落下させる。底部リテーナは、アキュムレータの床部や、アキュムレータの開放底部に設けられたタブまたはフラップなどであり得る。底部リテーナの開放時には、アキュムレータの中間レベルリテーナを駆動してアキュムレータ内に突出させ、底部リテーナの開放時にアキュムレータ内に継続的に充填される個々のフェイスマスクを、底部リテーナよりも上方の中間高さで捕らえて保持する。中間レベルリテーナは、アキュムレータ内で垂直な位置から実質的に水平な位置へ回動する、フラップまたはゲートであり得る。底部リテーナは、積層したフェイスマスクがカートン内に落下した後に閉じられる。その後、中間レベルリテーナは開き、中間レベルリテーナによって保持されているフェイスマスクは、底部リテーナ上に落下する。
【００１１】
本方法は、底部リテーナを閉じた後に、アキュムレータの下方に第２のカートンを配置するステップをさらに含み、上記の一連のステップは繰り返し実施される。
【００１２】
フェイスマスクは、様々な搬送手段によって、スタッキング位置に配置され、アキュムレータ内に充填される。一実施形態では、フェイスマスクは、直線コンベヤによって、スタッキング位置に所定の搬送速度で次々と搬送される。しかしながら、この搬送速度は、フェイスマスクがアキュムレータの壁部に衝突して包装されたフェイスマスクを損傷させることなく（包装材料の表面の損傷も含む）、フェイスマスクをアキュムレータ内に充填するのには大きすぎる。本方法は、直線コンベヤから送り出されるフェイスマスクを制御可能な一対の供給ローラで挟むことにより、フェイスマスクがアキュムレータ内に落下する前に、フェイスマスクの搬送速度をより遅い速度まで減速させるステップをさらに含む。
【００１３】
別の実施形態では、フェイスマスクは、回転ホイールコンベヤによってスタッキング位置に搬送される。この場合、フェイスマスクは、真空吸着によって回転ホイールコンベヤに保持され、回転ホイールコンベヤの充填位置でアキュムレータ内に落下させられる。
【００１４】
フェイスマスクは、カートン内に交互積層パターンで充填されることが望ましい。したがって、本方法は、フェイスマスクを、アキュムレータ内に、交互積層パターンで積層させて充填させるステップを含む。このために、フェイスマスクは、スタッキング位置に到達する前に、例えば真空パッドプレーサまたは他の物品移動装置によって、コンベヤ上で配向される。
【００１５】
本発明の方法は、アキュムレータでのフェイスマスクの予め定められた充填レベルを変更することより、様々なカートンサイズ及び充填要件に適合させることができるので、向上した多様性が提供される。
【００１６】
本発明はまた、本明細書に記載された本発明の方法に従って、フェイスマスクの製造ラインにおいて、包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填するためのシステムの様々な実施形態を包含する。
【００１７】
本発明の他の特徴及び態様は、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
当業者を対象にした本開示の完全かつ実現可能な開示（ベストモードを含む）が、添付図面を参照して、本明細書の残りの部分により詳細に説明される。
【００１９】
【図１】フェイスマスクの形をユーザの顔の形に一致させるノーズワイヤが組み込まれた従来の呼吸用フェイスマスクをユーザに装着した状態を示す斜視図
【図２】図１の従来のフェイスマスクの折り畳んだ状態を示す上面図
【図３】本発明に係る方法の実施形態が含まれるフェイスマスク製造ラインの概略図
【図４】製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の一態様の概略図
【図５】製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の別の態様の概略図
【図６Ａ】製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の順序を示す図
【図６Ｂ】製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の順序を示す図
【図６Ｃ】製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の順序を示す図
【図６Ｄ】製造ラインにおいてフェイスマスクをカートン内に積層させて充填するための本発明に係る方法の順序を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の様々な実施形態及びその１以上の実施例を詳細に説明する。各実施例は、本発明を説明するために提示されたものであり、本発明を限定するものではない。実際、本発明において、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な変更形態及び変形形態が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として例示または説明された特徴を、別の実施形態において用いて、さらなる別の実施形態を創出することもできる。したがって、本発明は、添付された特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれる限り、そのような変更形態及び変形形態を包含することを意図している。
【００２１】
上述したように、本発明に係る方法は、自動化された製造ラインにおいて、個々のラップされたフェイスマスクをカートン内に積層させて充填することに関する。本方法は、現行の製造ラインと比べて、これらの作業工程に費やされる時間を短縮する。したがって、極限状況（例えば、パンデミックまたは自然災害）におけるオンデマンドのフェイスマスクに必要とされる製造スループットの実現に寄与する。個々のフェイスマスクを製造及び包装するための上流の製造工程は、本発明の態様を制限しないことを理解されたい。したがって、上流の製造工程については、本明細書では詳細に説明しない。
【００２２】
また、本開示は、製造ラインを通じてのフェイスマスクの特定の構成要素の搬送または輸送について言及または暗示している。物品搬送装置（例えば、ロータリコンベヤまたはリニアコンベヤ）、物品配置装置（例えば、真空パッドプレイサ）、及び移送装置の任意の態様または組み合わせは、物品搬送産業ではよく知られており、本明細書に記載された目的に使用できることは容易に理解できるであろう。本発明の方法の理解及び把握のために、これらの既知の装置やシステムの詳細な説明を提供する必要はない。
【００２３】
略台形円錐状のマスク及び平らなプリーツ付きフェイスマスクを含む、ノーズワイヤが組み込まれたフェイスマスクの様々な形式や形態がよく知られており、本発明の方法は、これらの従来のマスクのための製造ラインとして有用であり得る。単なる例示を目的として、本明細書では、本発明の方法の態様を、図１に示すような当分野で「カモノハシ型」マスクと称される特定のタイプの台形状の呼吸用フェイスマスクを参照して説明する。
【００２４】
図１及び図２を参照すると、代表的なフェイスマスク１１（例えば、カモノハシ型フェイスマスク）を着用者１２の顔に装着した状態が示されている。このマスク１１は、弾性及び伸縮性を有するストラップ、すなわち固定部材１６及び固定部材１８によって着用者１２に固定されるフィルタ本体１４を含む。フィルタ本体１４は、上側部分２０及び下側部分２２を有する。上側部分２０及び下側部分２２は、互いに相補的な台形形状を有し、好ましくは熱及び／または超音波シーリング等によって、その３つの辺縁に沿って互いに接合される。このようにして接合することにより、マスク１１に、重要な構造的完全性が付加される。
【００２５】
マスク１１の第４の辺縁は、開放されており、上側縁部２４及び下側縁部３８を有する。上側縁部２４及び下側縁部３８は、互いに協働して、マスク１１における、着用者の顔に接触する周縁部分を画定する。上側縁部２４は、平坦な金属製のリボンまたはワイヤ状の細長い応従性部材２６（本明細書では「ノーズワイヤ」と称する）を受容するように構成される（図２参照）。ノーズワイヤ２６は、マスク１１の上側縁部２４の形状を着用者１２の鼻や頬の外形に密着させることができるように設けられる。ノーズワイヤ２６は、一般的に、矩形の断面形状を有するアルミニウムストリップから構成される。マスク１１の上側部分２０が上側縁部２４に沿って配置されたノーズワイヤ２６を有することを除けば、マスク１１の上側部分２０と下側部分２２は互いに同一であり得る。
【００２６】
図１に示すように、マスク１１は、着用者１２の顔に装着したときには、カップ状または円錐状の全体形状を有する。これにより、使用時には円錐状のマスクが「顔から離れる」という利点と、使用前には折り畳んだマスク１１をポケットに入れて容易に持ち運びすることができるという利点が提供される。「顔から離れる」形式のマスクは、着用者の顔のかなりの部分に接触する柔らかいプリーツ付きマスクと比べて、より大きな呼吸チャンバを提供する。そのため、「顔から離れる」マスクは、より落ち着いたより楽な呼吸を可能にする。
【００２７】
着用者１２の通常の呼吸に関連する呼吸漏れは、ノーズワイヤ２６の寸法やノーズワイヤ２６の上側縁部２４に対する位置を適切に選択することによって、実質的に排除される。ノーズワイヤ２６は、上側縁部２４の中央に配置され、上側縁部２４の全長の５０−７０％の範囲の長さを有することが好ましい。
【００２８】
上側部分２０及び下側部分２２の各々は、外側マスク層３０及び内側マスク層を含む複数の層を有する。外側マスク層３０と内側マスク層との間には、一般的に、メルトブローンポリプロピレン、押出成形ポリカーボネート、メルトブローンポリエステル、またはメルトブローンウレタンから作製される１以上の中間フィルタ層が介在されている。
【００２９】
マスク１１の上側縁部２４は、マスク１１の開放端の全体にわたって延在し、かつノーズワイヤ２６を覆う上側縁部バインダ３６によって取り囲まれている。同様に、下側縁部３８は、下側縁部バインダ４０によって取り囲まれている。上側縁部バインダ３６及び下側縁部バインダ４０は、ノーズワイヤ２６を上側縁部２４に沿って配置した後に、それぞれ上側縁部２４または下側縁部３８上に折り重ねて接合される。上側縁部バインダ３６及び下側縁部バインダ４０は、スパンレースされたポリエステル材料から作製され得る。
【００３０】
図３は、個々のマスクの自動化されたインライン製造のための一般的な製造ライン１０２の一部を示す。様々な工程、装置、制御等が別個の製造ライン１０２間で大きく異なり、図３は、説明目的でのみ提示されていることを理解されたい。本明細書で説明される本方法は、様々な種類の製造ライン１０２において有用である。
【００３１】
図３は、ノーズワイヤをフェイスマスクの縁部に組み込む製造ライン１０２を示す。走行するノーズワイヤ１０６は、連続的なストリップ形態で、スプールまたはロール１０４等の供給源から、ノーズワイヤ１０６を所定の長さを有する個々のノーズワイヤ１０８に切断する切断ステーション１０７に供給される。好適な切断ステーション１０７は、既知であり、従来の製造ラインで使用されている。
【００３２】
ノーズワイヤ１０８は、キャリアウェブ１１０上に搬送される。キャリアウェブ１１０は、図２に示す完成品のフェイスマスク１１の上側部分２０を画定する連続的な多層ウェブであり得る。個々のノーズワイヤ１０８は、図２のフェイスマスク１１の上側縁部２４に対応するキャリアウェブ１１０の縁部に沿って配置される。
【００３３】
個々のノーズワイヤ１０８を、キャリアウェブ１１０上の所定の位置に配置した後、バインダウェブ１１２が、キャリアウェブ１１０の両側縁部に沿って製造ライン１０２に導入される（図３では、一方のバインダウェブ１１２のみを図示している）。キャリアウェブ１１０、ノーズワイヤ１０８、及びバインダウェブ１１２の組み合わせは、折り重ねステーション１１４に搬送され、この折り重ねステーション１１４において、バインダウェブ１１２は、走行するキャリアウェブ１１０の各縁部の周りに折り重ねられる。その後、キャリアウェブ１１０、ノーズワイヤ１０８、及びバインダウェブ１１２の組み合わせは、接合ステーション１１６（ボンダー）に搬送される。この接合ステーション１１６において、バインダウェブ１１２は、キャリアウェブ１１０に熱接合され、これにより、図１及び図２に示した上側縁部２４及び下側縁部３８が構成される。ノーズワイヤ１０８は、バインダウェブ１１２により、上側縁部２４に沿って実質的に封入される。
【００３４】
接合ステーション１１６からは、キャリアウェブ１１０と、バインダウェブ１１２と、バインダウェブ１１２内に封入されたノーズワイヤ１０８との連続的な組み合わせは、別の接合ステーション１２２に搬送される。このステーション１２２では、図１及び図２に示したフェイスマスク１１の下側部分２２に対応する別のウェブ１１８が導入される。このウェブ１１８の両側縁部には、上流の工程において、バインダウェブが既に結合されている。また、このステーション１２２では、連続的なエラストマー性ストラップ１２０も導入され、図１の上側縁部２４及び下側縁部３８にそれぞれ対応するウェブ１１８及びウェブ１１０の縁部の間に配置される。これらの材料は、フェイスマスク１１の台形形状に対応する結合パターンで、かつ上側縁部２４及び下側縁部３８で閉鎖端部及び開放端部が形成されるように互いに結合される。
【００３５】
互いに結合されたウェブ１１０及びウェブ１１８（並びにノーズワイヤ及びストラップ）は、切断ステーション１２４に搬送され、切断ステーション１２４において、接合線に沿ってウェブ１１０及びウェブ１１８から個々のフェイスマスク１０１が切り取られる。
【００３６】
フェイスマスク１０１はその後、接合ステーション１２８に搬送され、接合ステーション１２８において、包装材料１２６が導入され、折り畳まれ（必要であれば）、個々のフェイスマスク１０１の周りに結合される。包装材料１２６の単一のウェブは、フェイスマスクの周りに折り畳まれ、連続的な長手方向の接合線に沿って密封される。あるいは、図３において破線で示される別の実施形態では、包装材料の別のウェブ１２６が接合ステーション１２８に導入され、接合ステーション１２８において、２つのウェブ１２６間にフェイスマスクを挟み込む。ウェブ１２６は、その後、結合縁部に沿った連続的な長手方向の接合線に沿って密封される。
【００３７】
包装されたフェイスマスク１３２は、接合ステーション１２８から切断ステーション１３０に次々と搬送される。そして、結合された包装材料は、切断ステーションにおいて所定のパターンに切断され、これにより、包装された個々のフェイスマスク１３４が製造される。製造されたマスク１３４は、例えばスタッキング（積層）やパッケージング（梱包）等のさらなる処理のために、下流の工程ステーション１４０に搬送される。
【００３８】
図４の実施形態を参照して、包装された個々のフェイスマスク１３４が、コンベヤ１４２によってデリバリ位置１４８に次々に搬送される。回転ホイールコンベヤ１４４が、デリバリ位置１４８で動作可能に配置されている。回転ホイールコンベヤ１４４は、その周方向に沿って所定間隔で配置された複数のピックアップ装置１４６を有する。様々な種類のピックアップ装置１４６が物品搬送業界で既知であり、そのような従来装置のいずれかまたは任意の組み合わせを本方法１００に使用することができる。例えば、ピックアップ装置１４６は、真空パッド、機械式把持装置、吸引装置等であり得る。
【００３９】
回転ホイールコンベヤ１４４が、デリバリ位置１４８の近傍で回転したときに、包装された個々のフェイスマスク１３４は、個々のピックアップ装置１４６によってピックアップされ、回転ホイールコンベヤ１４４によって中間直線コンベヤ１６０に搬送される。中間直線コンベヤ１６０は、包装されたフェイスマスクをスタッキングステーション（スタッキング位置）１５８に搬送する。そして、スタッキングステーション１５８において、フェイスマスク１３４は、カートンに最終的に搬送するためのアキュムレータ１６４に充填される（詳細については後述する）。
【００４０】
図４に示すように、複数のスタッキング位置１５８及びそれに関連するコンベヤ１６０は、回転ホイールコンベヤ１４４の周縁部の周りに、動作可能に配置される。この構造により、複数のスタッキングステーション１５８が、同一の回転ホイールコンベヤ１４４によって、同時に稼動することができる。或るスタッキングステーション１５８は、それに隣接する他のスタッキングステーション１５８に対して、異なる充填サイズ要件（例えば、異なるサイズのカートン）を有し得る。スタッキングステーション１５８は、とりわけ、マスク１３４の製造のための上流工程の速度、及び回転ホイールコンベヤ１４４の回転速度が、単一のコンベヤ１６０及び関連するアキュムレータ１６４の充填速度を超えた場合に、交互プロセスで、同一の回転ホイールコンベヤ１４４から同時に充填され得る。
【００４１】
図５の実施形態は、図４の実施形態と同様であるが、包装されたフェイスマスクがピックアップ装置１４６からアキュムレータ１６４に直接的に充填される点が異なる。回転ホイールコンベヤ１４４のリリース位置が、スタッキング位置１５８に位置すると、真空パッド１４６は、フェイスマスクをリリースするように制御される。その結果、フェイスマスクは、アキュムレータ１６４内に、直接的に落下するか、または導入される。図４の実施形態と同様に、図５の実施形態は、回転ホイールコンベヤ１４４の周縁部の回りに配置された複数のスタッキング位置を有し得る。
【００４２】
図６Ａ−図６Ｄは、本発明に係る方法１００の一実施形態の動作シーケンスを示す。本方法は、包装された個々のフェイスマスク１３４をスタッキング位置１５８に次々に搬送するステップを含む。図６Ａに示した実施形態では、図４を参照して上述したように、フェイスマスク１３４は、真空パッド１４６を有する回転ホイールコンベヤ１４４（回転真空コンベヤ）によって搬送され、真空パッド１４６によって中間直線コンベヤ１６０上に落下させられる。そして、スタッキング位置１５８において、フェイスマスク１３４は、垂直型アキュムレータ１６４内に積層して充填される。アキュムレータ１６４は、垂直壁１６５、開放頂部、及び開放底部を有する柱状または箱状の構造体であり得る。
【００４３】
フェイスマスク１３４は、最終的なカートン内に交互積層パターンで充填されることが望ましい。したがって、本方法１００は、フェイスマスク１３４をアキュムレータ１６４内に交互積層パターンで積層させて充填するステップを含む。このために、フェイスマスク１３４は、スタッキング位置１５８に到達する前に、例えば真空パッドプレーサまたは他の物品移動装置によって、コンベヤ１６０、１４４上で配向される。
【００４４】
図６Ａを参照して、フェイスマスク１３４が予め定められた充填レベルまで充填されたことがセンサ、カウンタ、または他の自動化された手段により測定されるまで、アキュムレータ１６４内へのフェイスマスク１３４の充填は続けられる。図６Ａは、フェイスマスク１３４がアキュムレータ１６４内に完全に充填された状態を示す。底部リテーナ１６６は、フェイスマスク１３４をアキュムレータ１６４内で保持する。底部リテーナ１６６は、フェイスマスクを開放底部を通じて落下させることができる位置に変位することができる、あるいは、アキュムレータ１６４の側壁をアキュムレータ１６４の下方または近傍に位置するカートン１５２内に押し出すことができる、任意の種類のフラップ、床部、側壁、または底部であり得る。図示した実施形態では、リテーナ１６６は、一対のフラップ１６８として図示された底部リテーナであり得る。この一対のフラップ１６８は、閉状態においては、アキュムレータ１６４の開放底部を少なくとも部分的に横断して延在し、開状態においては、フェイスマスク１３４をリリースするために垂直位置に回動する。
【００４５】
図６Ｂを参照して、アキュムレータ１６４内にフェイスマスク１３４が完全に充填されたら、底部リテーナ１６６は開いて、積層したフェイスマスク１３４を、アキュムレータ１６４の下方に配置されたカートン１５２内に落下させる。実質的に同時に、アキュムレータ１６４内の中間レベルリテーナ１７０を駆動して、底部リテーナ１６６の上方の中間高さにおいて閉位置に変位させる。これにより、中間レベルリテーナ１７０は、アキュムレータ１６４内に突出し、底部リテーナ１６６の開放時にアキュムレータ１６４内に継続的に充填される個々のフェイスマスク１３４を一時的に保持する。底部リテーナ１６６と同様に、中間レベルリテーナ１７０は、任意の態様の制御可能なフラップ、パネル、壁部等であり得る。図示した実施形態では、中間レベルリテーナ１７０は、フェイスマスク１３４を上記の中間高さで捕らえて保持するために、アキュムレータ１６４内で垂直な位置（図６Ａ）から実質的に水平な位置（図６Ｂ）へ変位する、一対の制御可能なフラップである。
【００４６】
図６Ｃを参照して、底部リテーナ１６６は、積層したフェイスマスク１３４がカートン内に落下（図６Ｂ）した後に閉じられる。それとほぼ同時に、中間レベルリテーナ１７０は開き、中間レベルリテーナ１７０によって保持されているフェイスマスク１３４は、底部リテーナ１６６上に落下する（図６Ｄ）。
【００４７】
本方法１００はさらに、図６Ｄに示すように底部リテーナ１６６が閉じた後に、第２のカートン１５２をアキュムレータ１６４に配置するステップを含む。このプロセスは、連続的な態様で繰り返される。
【００４８】
図４及び図６Ａを再び参照して、フェイスマスク１３４は、直線コンベヤ１６０によって、スタッキング位置１５８に所定の搬送速度で次々に搬送されるとともに、アキュムレータ１６４内に充填される。しかしながら、この搬送速度は、フェイスマスク１３４がアキュムレータ１６４の反対側の壁部まで「飛ばされて」衝突して包装されたフェイスマスク１３４を損傷させることなく（包装材料の表面の損傷も含む）、フェイスマスク１３４をアキュムレータ内に直接的に充填するのには大きすぎる。本方法１００は、フェイスマスク１３４をアキュムレータ１６４内に充填する前に、ブレーキ装置によってフェイスマスク１３４の搬送速度を減速させるステップをさらに含む。このブレーキ装置は、様々な手段によって実現することができる。例えば、直線コンベヤ１６０から送り出されるフェイスマスク１３４を制御可能な一対の供給ローラで挟むことにより、フェイスマスク１３４がアキュムレータ１６４内に落下する前に、フェイスマスク１３４の搬送速度をより遅い速度まで減速させるとよい。
【００４９】
本発明の方法１００は、アキュムレータ１６４内でのフェイスマスクの予め定められた充填レベルを変更することより、様々なカートンサイズ及び充填要件に適合させることができるので、向上した多様性が提供される。
【００５０】
本明細書で説明した本発明に係る方法及びシステムは、包装されたフェイスマスクの積層及び充填に限定されないことを理解されたい。本発明は単に、包装されたフェイスマスクの積層及び充填に適用可能なだけである。本明細書で説明した実施形態は包装されたフェイスマスクに関するが、本発明は、包装されていないフェイスマスクを積層及び充填するための同一の方法及びシステムを包含することを意図する。例えば、図４の実施形態において、包装されていないフェイスマスクをコンベヤ１４２によって回転ホイールコンベヤ１４４へ搬送し、その後、本明細書で説明したように処理することもできる。
【００５１】
上述したように、本発明はまた、本発明の方法に従って、フェイスマスクの製造ラインにおいて、包装されたフェイスマスクをカートン内に自動的に積層させて充填するためのシステムの様々な実施形態を包含する。このようなシステムの態様は、添付図面に示され、本明細書にも記載されている。
【００５２】
図示及び上述した特定の内容は、本発明の主題の様々な例示的な実施形態を説明及び教示するためのものであり、本発明の限定を意図するものではない。添付した特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲は、当業者が想到可能な改変形態及び変更形態と共に、本明細書に記載した様々な特徴の組み合わせ及びサブコンビネーションの両方を包含する。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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