(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートン素材を受け入れ、各々所定の横断面形状および寸法を有する頂部の開口したカートンとして前記カートン素材を直立させ、頂部の開口した前記カートンに充填してシールする成形、充填およびシールを行う包装機械であって、
フレームと、
前記フレームに担持され、カートン直立ステーション、底部フラップ・シール・ステーション、充填ステーションおよび頂部フラップ・シール・ステーションを含む複数のステーションと、
駆動組立体と、
所定の経路に沿って前記包装機械を通して前記カートンを移動させるために前記駆動組立体に作動連結された搬送組立体と、
前記搬送組立体に担持され、前記カートンの横断面寸法および形状にほぼ一致した少なくとも２つのキャビティがそれぞれ形成されている複数のキャビティ付きバーであって、
その各キャビティは連続した内周壁および前記開口した頂部と開口した底部によって形成され、前記カートンが所定の経路に沿って搬送される際にそのカートンを受け入れて固定し、
前記各キャビティに挿入される際に、開口端を有しているカートン、
を含んで成る、成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項２】
前記キャビティ内に配置されたカートンと係合するように内周壁に複数の真空開口が形成されて、前記真空開口を通して真空圧を付与することで内周壁に対してカートンを固定し、またキャビティ内にカートンを固定するために少なくとも１つのステーションで真空圧がカートンに対して付与される、請求項１に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項３】
キャビティ付きバーは通路を有するように形成され、またキャビティ付きバーは通路内に嵌合されたカラー部分を含む、
請求項２に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項４】
カラー部分が真空源Ｖからカートンへ真空圧を導く真空通路を形成している、
請求項３に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項５】
底部フラップの事前折り曲げステーションを含み、また前記底部フラップの事前折り曲げステーション付近で真空圧をキャビティへ導く形状の真空圧供給部材を含む、
請求項２に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項６】
頂部フラップの事前折り曲げステーションを含み、また前記頂部フラップの事前折り曲げステーション付近で真空圧をキャビティへ導く形状の真空圧供給部材を含む、
請求項２に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
【請求項７】
各々のキャビティは複数の隅部を形成され、また各隅部はそれに沿って延在する開放面積部分を有する、
請求項１に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動製品を包装するための成形、充填およびシールを行う包装機械に関する。特に本発明は、液体食品のような流動製品を包装するための、パッケージを支持し、機械を通して移送するキャビティを使用した成形、充填およびシール機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液体食品の包装に厚紙製容器が広く一般に使用されている。厚紙製容器で包装できる液体食品の例には、ミルク、ジュースなどが含まれる。それらの容器は、粉末または液体とされる石鹸のような他の流動製品を特に問題を生じることなく包装することにも使用できる。
【０００３】
従来の成形、充填およびシール機械では、複数のカートン素材が平坦な状態としてマガジンに保存される。素材はカートン成形ステーションへ配給され、そこでカートンが直立され、底部をシールされ、充填され、頂部をシールされる。この工程では、例えば底部のシール後で充填の前にカートンを殺菌することもできる。カートンは割り出されて各種ステーションを通して運ばれ、その後取り出しステーションで機械から取り出される。一般に、カートンはベルトのようなコンベヤ装置によって機械を通して運ばれる。カートンは、コンベヤと組み合わされた機械の摩擦の小さな静止テーブル頂部上に底部を載せて支持される。
【０００４】
カートン成形ステーションでは、個々のカートン素材は直立された後、回転する割り出しハブ上に配置されている複数のマンドレル上に１つずつ配置される。第１のステーションでカートンは直立され、マンドレル上に配置される。マンドレル・ハブまたはホイールは、底部パネルの事前折り曲げ、パネルの加熱、およびパネルを互いにシールしてシール済みカートン底部を形成するその後のステーションへ向けて回転される。その後、カートンは引き続く殺菌、充填、および頂部シールのためにマンドレルから機械のコンベヤ部へ排出される。ハブは典型的に４〜６個のマンドレルを含む。
【０００５】
マンドレルはカートンを折り曲げてシールするための型を形成している。従って各マンドレルは細長い本体を含み、その本体が直立状態または半直立状態のカートンの内側に完全に嵌め込まれる。マンドレルは、カートンの側部パネルがマンドレルの側面上に係止され、カートンの底部パネルがカートン成形のための構造部を形成するマンドレルの対応する「底部」のまわりに折り曲げられるように、付形されている。マンドレルはさらに、パネルが折り曲げ線で折り曲げられることを保証するように付形されている。このようにして、パネルは折り曲げ線に沿って適切に折り曲げられ、カートンパネルの隣接する部分の有害な圧潰、例えば隣接する側部パネルの圧潰を生じない。
【０００６】
このようなマンドレル形式のカートン成形ステーションは意図する１つの目的または複数の目的に関して良好に作動するが、或る構造に使用される場合には幾つかの欠点を有することになる。第１に、それらのマンドレル形式の構造は製造するのに非常に費用が掛かる。高度に衛生的な環境に不可欠な基準件を促すために、マンドレルはステンレス鋼で形成される。しばしばマンドレルを形成する材料は、機械部品の腐食および内容物の汚染が生じる可能性を最大限に小さくするため、またできるなら排除するために、不都合な、または新種の（ｅｘｏｔｉｃ）ステンレス鋼とされる。さらに、それらの部品は必然的に高度に機械加工された部材であり、これは再び述べるが包装機械の全費用に加算される。
【０００７】
第２に、マンドレル構造の特徴により、１度に１個のカートンしか特別な作動を実行できない。すなわち、１個のカートンだけが底部スライドを折り曲げられ、別の１個のカートンがフラップを加熱され、さらに別の１個のカートン底部フラップをシールされることができる。この結果、所定の時間に所定のステーションで唯一のカートンのみが作動される。勿論これは複数マンドレルおよび高速の機械作動速度を使用することで増大できるが、費用も高まる。
【０００８】
さらに、カートンの成形時に、カートンがカートン成形ステーションに沿って、またそのステーションを通して移動する際、マンドレルはカートン内部に配置されている。すなわち、底部フラップが互いに折り曲げおよびシール処理を行われるときにマンドレルはカートンの内側部分の中に保持される。この結果、マンドレルがなければカートンの内側部分に対する作業に使用できる時間が、カートン内部にマンドレルが位置する時間ために減じられる。そのため、マンドレルがカートン内部に配置される時間を対称または排除して、その時間を例えば付加的なカートンの殺菌に使用できるようにすることが望ましい。
【０００９】
さらに、それらの食品および他の製品を経済的に包装するために、最小機械「処理量」を保持しなければならない。すなわち、包装機械は最小数のパッケージが所定の平均時間内に処理すなわち充填されることを保証するのに必要な速度で作動しなければならない。この最小処理量は増大され、必然的に機械の作動速度および効率が高められ、再び述べるがこれは成形、充填およびシールを行う包装機械の全費用に加算される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、成形され、充填され、シールされるカートンの内面との接触が最少限とされた高速度の成形、充填およびシールを行う包装機械の必要性がある。このような包装機械は、既知の機械と少なくとも同じ程度の処理量で１度に複数のカートンの成形、充填およびシールを行えるようにすることが望ましく、低い機械作動速度で行われることが最も望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
成形、充填およびシールを行う包装機械は、カートン素材を受け入れ、頂部の開口したカートンとしてカートン素材を直立させ、その頂部の開口したカートンを充填してシールするようになされる。各々のカートンは所定の横断面形状および寸法を有する。
【００１２】
この機械はフレームと、カートン直立ステーション、底部フラップ・シール・ステーション、充填ステーションおよび頂部フラップ・シール・ステーションを含む複数のステーションと、駆動組立体とを含む。複数のステーションを通してカートンを移動させるために、搬送組立体が駆動組立体に作動連結される。
【００１３】
複数のキャビティ付きバーが搬送組立体に担持される。各々のキャビティ付きバーはカートンの横断面寸法および形状にほぼ一致した少なくとも１つのキャビティをそれぞれ形成される。各々のキャビティは内周壁によって形成される。各々のキャビティ面は複数の真空開口を形成されることが好ましい。キャビティ付きバーはキャビティ内に配置されたカートンと係合し、カートンを内周壁に固定することができる。好ましい実施例では、真空開口を通して真空圧が付与されることで、カートンは内周壁に固定される。
【００１４】
キャビティ内のカートンを固定するために少なくとも１つのステーションで真空圧がカートンに付与されることが好ましい。こ最新の実施例では、機械は頂部フラップの事前折り曲げステーションおよび底部フラップの事前折り曲げステーションを含み、真空圧は少なくとも頂部フラップおよび底部フラップの折り曲げステーションで付与される。
【００１５】
キャビティ付きバーは上面および下面に形成された通路を有して形成され、またキャビティ付きバーはそれらの通路内にそれぞれ嵌合された上側および下側のカラー部分を含む。カラー部分は真空源からカートンへ真空圧を導くための真空圧通路を形成できる。真空圧通路は円周部分と、その円周部分からカラー部分の開口へ延在する複数の真空圧レッグ（脚）を含むことができる。キャビティ付きバーは、通路の形成された、またカラー部分の開口に対応する開口または凹部を有する本体を有して付形されることができる。
【００１６】
上側のカラー部分はそれぞれ真空源から上側カラーの真空開口へ真空圧を導くために形成された真空ポートを含むことが最も好ましい。キャビティ付きバーの本体の穴は下側カラー部分へ真空圧を導く。最も好ましい実施例では、各々のキャビティは各々の隅部に上側カラー、キャビティ付きバー本体および下側カラーを横断する開放面積部分を含む。開かれた隅部は、真空圧がカートンに付与されたときのカートンの膨張、または緩やかな変形を許容し、またキャビティ内へのカートンの最初の挿入を容易にするために付形される。
【００１７】
現在好ましいとされる実施例では、成形、充填およびシールを行う包装機械の搬送組立体は、上側のほぼ水平な経路部分と、下側の経路部分とを有して成る所定の経路を有し、下側経路部分は上側経路部分から間隔を隔てられている。搬送組立体は、キャビティ付きバーがほぼ垂直な経路部分に沿って横断するときに部分形成されたカートンがキャビティ内に押し込められるように、ほぼ垂直な経路部分を有して形成される。
【００１８】
本発明のこれらの、および他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付図面および特許請求の範囲から明白となるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明はさまざまな形態で具体化できるが、現在好ましいとされる実施例が図面に示され、以下に説明されるが、本明細書の開示は本発明の例示的なもので、本発明を図示した特定の実施例に制限することは意図していないことが理解される。
【００２０】
図面、特に図１を参照すれば、本発明の基本を具体化する全体を符号１０で示された成形、充填およびシールを行う包装機械が示されている。全ての成形、充填およびシールを行う包装機械の場合と同じように、本発明の機械１０は複数のステーションを含み、そのステーションには、とりわけカートン素材Ｂのマガジン１２、カートン直立ステーション１４、底部シール・ステーション１６、充填ステーション１８、頂部シール・ステーション２０、および取り出しまたは排出ステーション２２が含まれる。任意であるが、機械１０はカートンＣを例えば充填前に殺菌する１箇所以上の殺菌ステーション２４を含むことができる。
【００２１】
カートンＣはキャビティ付きバー２６によって幾つかのステーション１４〜２４の間を運ばれ、その詳細は以下に詳しく説明される。カートンＣは素材Ｂの形態としてマガジン１２に与えられる。すなわち、カートンＣは切断され、折り曲げ線を形成され、それぞれの形成された隣接する側部シールを有する。平坦な折り曲げられた形態の素材Ｂはマガジン１２から取り出され、カートン直立ステーション１４にて直立されて管状の形態に成される。カートン直立ステーション１４は複数の真空カップ２８を含む。真空カップ２８は素材Ｂの１以上の側面（すなわち、１以上の側部パネル）と係合し、素材Ｂを管状のカートンＣの形態に成す。カートンＣを管状形態になす装置および方法は当業者には認識されるであろう。
【００２２】
管状形態に成されたカートンＣは押圧バー３２によってキャビティ付きバー２６の開口部３０内に押圧、すなわち押し込められる。押圧バー３２は空気式シリンダ３３、電気機械シリンダなどのいずれかの周知の作動手段によって作動できる。キャビティ付きバー２６は幾つかのステーション１４〜２４を通って位置を割り出されるようにして移動し、これにより機械１０を通してカートンＣを搬送する。キャビティ付きバー２６に配置されたときに開口した頂部Ｔおよび底部Ｍの端部またはパネルを有する管状形態のカートンＣは、キャビティ付きバー２６のキャビティ３４内に固定される。好ましい実施例では、カートンＣは真空圧を付与することでキャビティ３４内に固定されるのであり、これも以下に詳細に説明される。
【００２３】
図２を参照すれば、好ましい実施例で各々のキャビティ付きバー２６は複数の３４を含む。各々のキャビティ３４は１つの直立された管状のカートンＣを受け入れる形状を与えられている。最新の実施例では、キャビティ付きバー２６は５個のキャビティ３４を形成され、各々のキャビティ３４は１個のカートンＣを受け入れる形状を与えられる。従って、マガジン１２は素材Ｂの５つの「スタック」Ｓを有する形状とされ、各々のスタックＳは一連のキャビティ３４に給送される。
【００２４】
図２に示した例示的なキャビティ付きバー２６は支持バー３６を含み、支持バー３６はそれを通って延在するほぼ矩形の複数のキャビティ３８を形成されている。通路４０は支持バー３６に形成され、支持バー３６の長手方向軸線Ａを一般に横切って延在し、またキャビティ３８を横断して延在する。通路４０は図２に示されるように支持バー３６の上面４２および下面４４に沿って形成される。好ましい実施例では、カートンＣは真空圧を付与することでキャビティ３４内に固定される。このために、インサートまたは真空カラー４６，４８が通路４０の各々に嵌合されており、これは支持バー３６に形成されているキャビティ３８と組み合うような寸法に形成された開口５０を含む。構成されるとき、カートンＣは上側の真空カラー４６、支持バーのキャビティ３８および下側の真空カラー４８を通してキャビティ３４内に配置される。
【００２５】
上側真空カラー４６および下側カラー４８はそれぞれ円周方向の真空通路５２と、この円周方向の真空通路５２からキャビティ３４へ延在する複数の内方へ延在した真空圧レッグ５４とを含む。真空圧レッグ５４はそれぞれキャビティ３４の一部を成すカラー４６，４８の内面５６に開かれている。上側の真空ポート５８はカラー４６の上面からカラー本体を通って円周方向の通路５２へ延在している。穴５９は下側カラーの円周方向の通路５２へ真空圧を導くために支持バー３６を通して延在される。
【００２６】
支持バー３６は凹部６０を含み、凹部６０は上側カラー４６および下側カラー４８の真空圧レッグ５４と組み合って協働する。凹部６０は真空圧レッグ５４と共に、支持バー３６のキャビティ３４の内壁または内面７４に対してカートンＣを「引き付ける」ために、カートンＣの側面に対して真空圧を付与する面積部分を形成する。キャビティ３４の各々は符号６２で示されるような開かれた隅部部分または面積部分を形成しており、その部分または面積部分は上側カラー４６、支持バー３６および下側カラー４８を通って延在する。開かれた隅部６２は、カートンＣの側部パネルに真空圧が付与された突起に生じ得る隅部におけるカートンＣの膨張を可能にする。開かれた隅部６２はさらに、管状のカートン形態キャビティ３４に対する最初の挿入においてキャビティ３４内にカートンＣを容易に嵌合できるようにする。この実施例では、開かれた隅部６２は４箇所の隅部で各々のキャビティ３４を通って横断する部分円筒形の通路として形成される。
【００２７】
図１に示した機械１０の全体を参照すれば、キャビティ付きバー２６内の管状に成形されたカートンＣの位置決めに続いて、カートンＣは次のステーションに位置を割り出され、そのステーションで底部パネルの折り曲げ線６４はキャビティ付きバー２６の底縁６６、例えば下側カラー４８の底縁と整合される。整合は底部の折り曲げ線押圧具６８によって行われ、折り曲げ線押圧具６８は例えば空気式シリンダ７０、電気機械装置などによって作動できる。
【００２８】
底部折り曲げ線６４とキャビティ付きバー２６の底縁６６との整合に続いて、カートンＣは底部フラップの事前折り曲げまたは事前ブレーク（折り）・ステーション７２へ割り出される。事前ブレーク・ステーション７２では、真空圧がキャビティ付きバー２６のキャビティ３４の各々のまわりに付与されて、その外周面によってカートンＣをキャビティ３４の内周面または面７４に対して固定する。真空圧は真空源Ｖと連通状態にある真空引き組立体７６によって引き付けられ、真空引き組立体７６は各上側カラー４６の上側真空ポート５８の各々と係合するように移動する。真空圧は支持バー３６を通って延在して下側カラー４８よりも上方の面積部分に開口する穴５９によって下側カラー４８へ導かれる。
【００２９】
例示の底部フラップの事前ブレーク組立体７８は図４ａおよび図４ｂに示される。底部フラップの事前ブレーク組立体７８はフラップ・ブレーク・バー８０を含み、フラップ・ブレーク・バー８０はパネルをそれぞれの折り曲げ線に沿って折り曲げるために底部パネルに接触するように往復移動する。
【００３０】
事前ブレーク組立体７８は静止フレーム部分８２を含み、静止フレーム部分８２はカム作動されるブレーク・バー組立体８４を支持する。ブレーク・バー組立体８４はブレーク・バー８０を含み、ブレーク・バー８０は一対の横断方向へ延在する（機械１０を通るカートンＣの移動方向に対して）整合バー８８に作動連結されている。カム作動されるロッド支持部９０によって駆動されるようにブレーク・ストロークおよび解除ストローク時に整合バー８８が上方／内方および下方／外方へ移動するようにブレーク組立体７８がカム作動されるように、事前ブレーク組立体７８は構成されている。ロッド支持部９０はカム動作を与えるカム・ピン９２（図示せず）のまわりに回転する。ブレーク・バー８０および整合バー８８は一緒に垂直方向へ移動し、整合バー８８は上昇ストローク（事前ブレークストローク）時に上方／内方へカム作動され、降下ストローク（解除ストローク）時に下方／外方へカム作動される。
【００３１】
ブレーク・バー８０は刻みの形成されたまたは波形の複数の傾斜面９４を有して形成されており、組立体７８が上方へ移動するときに、傾斜面９４は底部フラップと接触してそのフラップを内方へ向かって押圧し、事前ブレーク（折り）を行う。キャビティ３４の各々に真空状態が確立されると（すなわち、カートンＣの外周に対して真空圧が付与される）、ブレーク・バー８０は上方へ移動し、整合バー８８は上方／内方へ移動して、フラップ事前ブレーク（折り）作用によりカートンＣを中央に位置させる。カートンＣに付与された真空圧はカートンＣを相対的に固定されたキャビティ付きバー２６内の位置に保持し、これによりカートンＣはブレーク・バー８０と係合されても移動しない。
【００３２】
図１を再び参照すれば、カートンＣが底部フラップの事前ブレーク・ステーション７２から出た後、底部パネルの加熱ステーション９６に対して位置を割り出される。このステーションでは、シールのために底部パネルの領域を加熱するように底部パネルとほぼ同じ位置となるようにヒーター９８が上方へ移動される。典型的なカートン構造では、重合材被覆が厚紙などで作られたコアーの内面および外面に備えられる。ヒーター９８は底部パネルを、その重合材被覆が軟化して底部パネルを互いに固定して保持する接着剤として機能してシールされたカートン底部を形成するような高い温度に加熱する。
【００３３】
その後、カートンＣは底部シール・ステーション１６に対して位置を割り出される。回転アーム１００は底部後端フラップに係合して、その部分を素早く前方へ押圧する。後端フラップは従って底部前端フラップの下側に「取り込まれる」。図１および図３を参照すれば、カートンＣはその底部領域に位置されたアンビル１０２の上方位置へと連続的に移動する。底部フラップのプレスまたはマンドレル１０４は往復するようにカートンＣの内側位置へ移動して圧力を底部フラップに加え、底部フラップはマンドレル１０４とアンビル１０２との間で押圧されて互いにシールされる。マンドレル１０４は遊動式マンドレルである。すなわち、マンドレル１０４はほぼ頂部で支持され、底部フラップに接触するようにカートン内へ移動されるとき、カートン底部と整合できるように成される。支持部１０６，１０８は底部フラップマンドレル１０４の上方且つアンビル１０２の下方に備えられ、適当な力をカートン底部フラップに加えて、シールされた底部を形成するように成す。
【００３４】
適当な底部シールを得られるようにフラップの整合を保証するために、各々のキャビティ３４は整合組立体１１０を含み、整合組立体１１０は底部シール・ステーション１６にて使用される。好ましい実施例では、図３に示されるように、整合組立体１１０はキャビティ付きバー２６の各端部付近の開口１１２と、その開口内に挿入されてキャビティ３４およびそのキャビティ３４内に位置するカートンＣを底部フラップのマンドレル１０４およびアンビル１０２と整合させて保持する突起１１４を含む。
【００３５】
最新の実施例では、突起１１４はショツト・ボールとして形成され、キャビティ付きバー２６の開口１１２はショット・ボール座面として形成される。突起１１４は開口１１２内に挿入されてキャビティ付きバー２６（従ってカートンＣ）をアンビル１０２およびマンドレル１０４と整合させて保持する。ショット・ボール１１４は開口１１２内に、またはそれに挿入されて位置決めされ、カートンＣがアンビル１０２の上に位置するときにそのカートンＣ内にマンドレル１０４を挿入するためにキャビティ付きバー２６を適当位置に制止する。
【００３６】
図１に見られるように、ここではシールされた底部フラップがシールされたカートン底部を形成しているが、カートンＣはキャビティ付きバー２６内に位置し、カートン底部は基本的にキャビティ付きバー２６の底縁６６と整合される。このために、カートンＣは次にカートン頂部整合ステーション１１６に対して位置を割り出され、このステーションで頂部フラップ押圧具１１８は開かれたカートン頂部に接触してそのカートン頂部の折り曲げ線１２０をキャビティ付きバー２６の頂面１２２と整合させる。カートンＣをこの整合位置に押圧するにおいて、カートン素材は同様に整合され、機械１０はカートン底部が底部プレート１２４上に載置するように構成される。
【００３７】
カートン頂部パネルの折り曲げ線１２０の整合に続いて、カートンＣは充填ステーション１８へ移動される。カートンＣの充填は、当業者に認識されるように、各種方法を使用するさまざまなやり方のいずれかによって行える。しかしながら、重力充填シール・システムがカートンＣの充填に使用されることが予想される。何故なら、「並列」包装処理のために機械１０の作動速度を比例的に遅くできるからである。
【００３８】
カートンＣは次に頂部フラップの事前折り曲げまたは事前ブレークステーション１２６に対して位置を割り出される。頂部フラップの事前ブレークステーション１２６では、事前ブレーク組立体１２８が往復するよう下方へ移動してカートン頂部フラップとそれぞれの折り曲げ線１２０の位置で接触して事前ブレークまたは事前折り曲げを行う。頂部フラップの事前ブレーク・ステーション７２と似て、真空引き組立体１３０を上側カラーの真空ポート５８と係合させることで、キャビティ付きバー２６上で真空引きがなされて、再び述べるがカートンの側部パネルをキャビティ３４の内面７４に対して固定する。再び述べるが、真空圧は支持バー３６の穴５９を通って下側カラー４８へ導かれ、下側カラー４８／カートンＣの境界面に真空圧を形成する。真空圧によってキャビティ内にカートンＣが固定されて、頂部フラップの事前ブレーク組立体１２８は頂部フラップと接触し、それらのフラップを頂部フラップシール処理に備えて折り曲げる。
【００３９】
好ましい構造では、頂部フラップ事前ブレーク組立体１２８は図５〜図７に示されるように、一対の枢動するブレーク組立体１３２を含む。事前ブレーク組立体１２８は上方および下方へ向かう動作（符号１２９で示す２方向矢印で示される）で往復し、下方へ向かうストロークでカートン頂部フラップと係合し、上方へ向かうストロークで頂部フラップから離脱する。ブレーク組立体１３２はブレーク組立体１３２の底部付近の縁１３６に位置された一対の枢動ピン１３４のまわりを枢動する。
【００４０】
「静止」位置で、部材すなわちブレーク組立体１３２は垂直または僅かに内方へ傾けて配向されて、頂部フラップは部材１３２の間に位置決めできるようになされる。組立体１２８が下方へ向かって往復動作を開始すると、部材１３２はカートンの頂部フラップと接触する。組立体１２８が下方へ向かうストロークを持続すると、ブレーク縁１３６はキャビティ付きバー２６の頂面１２２に接触する。図５に見られるように、ブレーク縁１３６は角度αに形成された角度を付された面１３８を有して形成される。組立体１２８が下方へ向かうストロークを持続すると、角度を付された面１３８のキャビティ付きバーの頂面１２２との接触はブレーク部材１３２を内方（符号１４０を付された矢印で示されるように）へ向かって回転させる。ブレーク部材１３２が内方へ回転すると、角度を付された面１３８は頂面１２２と完全に、または同一平面状に接触し、部材１３２は頂部フラップと接触してカートンＣのフラップを折り曲げ線１２０のまわりに、折り曲げ位置となるように事前折り曲げまたは事前ブレークする。
【００４１】
フラップが折り曲げされると、組立体１２８は上方へ向かって往復動作を開始し、カートンＣを解放する。ブレーク部材１３２はその後次のカートンＣに備えて垂直または内方へ向かって傾いて静止できる。上述したように、部材１３２は垂直または内方へ向かって傾いたいずれかで配向されることができる。これは、縁１３６がキャビティ付きバーの頂面１２２に接触するときに部材１３２が内方へ向かって回転することを保証する。部材の後方へ向かう傾きを防止するために、ピン１４１は部材ブレーク組立体１３２の外方へ向かう移動を停止させるために組立体１２８上に位置できる。さらに、部材１３２の内方へ向かう回転を容易にするために、枢動ピン１３４は符号１４３で示されるように部材１３２の中心線１４５に対して芯を外して位置決めすることができる。
【００４２】
底部フラップの事前ブレーク組立体７８によるように、それぞれのキャビティ３４内のカートンＣを固定し、それぞれのカートンの側部パネルをそれぞれのキャビティ３４の内壁７４と完全に接触させるように押圧するために、真空圧を頂部フラップの事前ブレークステーション１２６で付与することができる。従って、頂部フラップの事前ブレーク組立体１２８が開放へ向かって頂部フラップと接触するように移動するとき、頂部フラップはカートン側部パネルを圧潰さずにそれぞれの折り曲げ線１２０に沿って折り曲げられる。
【００４３】
図５および図６を考慮することで当業者には理解できるように、角度を付された面１３８の角度αは、部材ブレーク組立体１３２の望まれる回転角度（または事前折り曲げ角度）θを得るために、いずれの望まれる角度にも形成できる。それらの角度間の幾何学的関係は、それらが互いに等しいということである。すなわち、水平に対して３０゜の角度αは、角度を付された面１３８がキャビティ付きバーの頂面１２２と完全に接触するとき、部材ブレーク組立体１３２を垂直に対して３０゜の回転角度θで回転させる。従って、所望の回転角度θ（または事前折り曲げ角度）は角度を付された面１３８の角度αの適当な設定によって得ることができる。
【００４４】
図１を再び参照すれば、頂部フラップはその後、底部フラップに関して使用された加熱ステーションと非常によく似た頂部フラップ加熱ステーション１４２で加熱される。しかしながらヒーター１４６は静止しており、頂部フラップがヒーター１４６を越えて運ばれるときに、頂部フラップがヒーター１４６を跨ぐ。カートンＣはその後頂部フラップ折り曲げおよび押圧領域１４４へ移動され、そこにおいて頂部フラップは互いに係合するように押圧され、また重合材被覆が軟化するのに十分なだけ加熱されて、シールされた頂部フラップが形成される。カートンＣはその後排出ステーション２２に沿って移動され、そこにおいてカートンＣは機械１０から排出され、充填されシールされる。
【００４５】
上述したように、機械１０はカートンを殺菌する、例えば符号２４で例示的に示される殺菌ステーションを１以上含む。例えば、カートンＣはキャビティ３４内に位置決めされた後で、底部フラップの折り曲げの前に、シールされたカートン底部を形成するために折り込まれる底部パネルの部分を含めてカートンＣの全体が殺菌されるように、殺菌されことができる。成形、充填およびシール機械１０に沿う殺菌のための他の箇所は、当業者には認識でき、明白となるであろう。
【００４６】
図１から容易にわかるように、機械１０はベルトまたはチェーン式駆動装置１４８を含み、駆動装置１４８上にキャビティ付きバー２６が取り付けられる。図面および上述の説明を考慮することで当業者に明白となるであろう駆動装置１４８は、ベルトまたはチェーン１５０のような搬送組立体を含み、その上にキャビティ付きバー２６が取り付けられる。以下に説明するように、好ましい実施例では、キャビティ付きバー２６はベルトまたはチェーン１５０に取り外し可能に取り付けられる。駆動組立体１４８はカートン直立ステーション１４へ戻る事前ブレークステーション１２６が符号１５２で示される経路に沿って移動するように構成されており、その経路は処理、例えば符号１５４で示される包装経路から下方へ間隔を隔てられている。このようにして、キャビティ付きバー２６はこの下側経路１５２に沿って移動する間に、例えば符号１５８で示される過酸化水素のイオン化スプレーによって殺菌されることができる。カートンＣおよび（または）の殺菌は過酸化水素、紫外線殺菌など、またはそれらの技術の組み合わせ、または他の周知の方法および応用例を使用して実行できる。
【００４７】
機械１０の図示実施例では、キャビティ付きバー２６は５個のキャビティ３４をキャビティ付きバー２６の長さに沿って配置されて示されている。当業者には認識できるように、実現できるように、また特定の機械構造に必要とされるように、望まれるカートン寸法および処理量に応じてキャビティ付きバー２６はこれより少ない、または多いキャビティ３４を備えて構成できる。さらに、図面および上述の説明から理解できるように、さまざまなステーションはそれぞれに事前ブレーク組立体７８，１２８，ヒーター９８，１４９，充填組立体などの適当な数の「ツール」を備え、「ツール」は各カートンＣおよび各キャビティ３４の「ライン」を組み合わされるようになされる。このために、機械１０の好ましい実施例では、キャビティ付きバー２６は駆動組立体１４８に取り外し可能に取り付けられ、「ツール」はモジュラーとして形成されて機械１０が各ステーション毎にカートンＣの寸法および個数を変更できるようになされる一方、機械１０の全体の長さ、高さおよび幅は一定に保たれるようになされる。
【００４８】
当業者には認識されるように、包装機械１０の「モジュラー方式」は広くさまざまなカートン寸法、すなわち横断面形状、ならびに形状の処理を行えるようにする。このために本発明の包装機械１０は、製品（内容物）を正方形、および非正方形、矩形の横断面のカートン、ならびに他の、例えば８角形のカートンとして包装するのに使用できることを理解しなければならない。
【００４９】
さらに、好ましいモジュラー式の機械１０の構造により、機械１０のフレーム１５６は図１および図３に見られるように丸く構成でき、また側部プレート１６０を含むことができ、側部プレート１６０に各種ステーション取り付けられる。これは機械１０のモジュール化を容易にする一方、駆動組立体１４８の全体の寸法および構造を一定に維持する。側部プレート１６０を駆動組立体１４８の基本的な支持部として使用できることは、食品処理のために機械１０の衛生的に制御された環境設計を容易にするためにも使用できる。
【００５０】
本発明の機械１０はさまざまな新規の特徴を含み、それらの特徴は周知の包装機械を越える多くの利点を与える。上述した利点はさておき、当業者には本発明の機械１０が例えば複数のカートンを同時に成形、充填およびシールすることで増大された処理量を与えられることが認識できるであろう。この「並列」処理は、各ステーションで５個のカートンＣを処理する図示実施例で例示されるように、いずれの所定のステーションでも処理されるカートンの個数を増大し、従って機械の処理量を増大する。さらに、本発明の機械１０の新規な設計はこの処理量の増大を同じ機械速度または遅くした機械速度で実現できる。
【００５１】
また当業者に認識できるように、本発明の成形、充填およびシール機械はその各種ステーションの適当位置にカートンを保持するために真空圧を付与することを参照して説明したが、本発明のキャビティ付きバー構造はより密封パッケージ的なマンドレル形式の構造を備えて使用することができる。カートンの直立時に支持する従来のマンドレルの使用は本発明の範囲内である。
【００５２】
前述から、多くの変更および変形が本発明の新規な概念の真の精神および範囲から逸脱することなく実施できることが認められる。図示した特定の実施例に制限することは全く意図しておらず、そのように推論されるべきでない。本明細書の開示は、請求の範囲によって請求項の範囲に含まれるそのような全ての変更を包含するものであると意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本による成形、充填およびシール機械の概略側面図であって、図示機械はカートンを外部から支持して機械内を搬送するための複数のキャビティ付きバーを有する。
【図２】本発明の基本を具現するキャビティ付きバーの部分的斜視図であり、１つのキャビティの上側および下側のカラーは図面の明瞭化のために部分的に分割した図で示されている。
【図３】カートン底部のシールステーションの部分的斜視図であって、底部フラップのプレスまたはマンドレルおよびアンビル・プレートを示し、またショット・ボールおよびショット・ボール座面の整合構造を図解している。
【図４】ａは底部フラップの事前ブレーク・ステーションおよび組立体の部分的斜視図であって、組立体の部分が図面の明瞭化のために取り外されて示されており、ｂはａの組立体の部分的斜視図であって、ブレーク組立体とキャビティ付きバー内に位置するカートンとの位置関係を示しており、
【図５】頂部フラップの事前ブレーク組立体の部分的側面図であり、
【図６】頂部フラップの事前ブレーク組立体のブレーク部材の拡大側面図であり、
【図７】図６の線７−７に沿うブレーク部材の前面図である。
【符号の説明】
１０  成形、充填およびシールを行う機械
１２  マガジン
１４  カートン直立ステーション
１６  底部シール・ステーション
１８  充填ステーション
２０  頂部シール・ステーション
２２  排出ステーション
２４  殺菌ステーション
２６  キャビティ付きバー
２８  真空カップ
３０  開口部
３２  押圧バー
３３  空気式シリンダ
３４  キャビティ
３６  支持バー
３８  キャビティ
４０  通路
４２  上面
４４  下面
４６  上側カラー
４８  下側カラー
５０開口
５２  真空通路
５４  真空圧レッグ
５６  内面
５８  真空ポート
６０  凹部
６２  開かれた隅部
６４  底部パネルの折り曲げ線
６６  底縁
６８  折り曲げ線押圧具
７０  空気式シリンダ
７２  事前ブレーク・ステーション
７４  内面
７６  真空引き組立体
７８  事前ブレーク組立体
８０  ブレーク・バー
８２  静止フレーム部分
８４  ブレーク・バー組立体
８８  整合バー
９０  ロッド支持部
９２  カム・ピン
９４  傾斜面
９６  加熱ステーション
９８  ヒーター
１００  回転アーム
１０２  アンビル
１０４  マンドレル
１０６  支持部
１１０  整合組立体
１１２  開口
１１４  突起
１１６  カートン頂部整合ステーション
１１８  頂部フラップ押圧具
１２０  折り曲げ線
１２２  頂面
１２４  底部プレート
１２６  事前ブレークステーション
１２８  事前ブレーク組立体
１３２  ブレーク組立体
１３４  枢動ピン
１３６  ブレーク縁
１３８  角度を付された面
１４２  加熱ステーション
１４４  頂部フラップ折り曲げおよび押圧領域
１４６  ヒーター
１４８  駆動装置（駆動組立体）
１５０  ベルトまたはチェーン
１５６  フレーム
１６０  側部プレート
【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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