(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝変換システムであって、
ストック紙をパッドに変換する変換アセンブリを含む緩衝変換機と、
該緩衝変換機により製造されたパッドを受け取り、該パッドをステージング領域に移動させるように位置づけられたコンベアシステムであって、該ステージング領域は、該ステージング領域内のパッドの存在または不在を検知し、該ステージング領域内のパッドの存在または不在を示す検出信号を生成する第１のセンサを含む、コンベアシステムと、
該パッドを該ステージング領域から回収する取出および載置アセンブリと、
コントローラと
を含み、
該コントローラは、該検出信号を該第１のセンサから受け取り、該検出信号が該ステージ領域内のパッドの不在を示す場合には、パッドを製造するように該緩衝変換機を制御し、該検出信号が該ステージ領域内のパッドの存在を示す場合には、該ステージング領域から該パッドを取得するように該取出および載置アセンブリを制御し、該検出信号が該ステージ領域内のパッドの存在を示す場合には、パッドを製造しないように該緩衝変換機を制御する、緩衝変換システム。
【請求項２】
前記第１のセンサの上流に位置する第２のセンサであって、前記ステージング領域内の少なくともある長さを有するパッドの存在を検出する第２のセンサをさらに含む、請求項１に記載の緩衝変換システム。
【請求項３】
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの両方が前記ステージング領域内のパッドの存在を示すときに、前記取出および載置アセンブリが該ステージング領域から該パッドを回収する、請求項２に記載の緩衝変換システム。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、概して、紙ストックを緩衝材に変換する緩衝変換システムに関し、特に緩衝品を製造し自動的に緩衝品をコンテナ内に載置する緩衝変換システムに関する。
発明の背景
ある場所から別の場所に物を運搬するプロセスにおいて、運搬プロセス中に空隙を満たすため及び／又は物に緩衝を与えるために、典型的には保護用の包装材が運搬コンテナ内に載置される。いくつかの一般に用いられる保護用包装材は、ピーナッツ形プラスチック発砲材およびプラスチックバブルパックである。これらの従来のプラスチック材は、緩衝品として適切に作用すると考えられるが、欠点がないわけではない。プラスチックバブル包装材および／またはピーナッツ形プラスチック発泡材のおそらく最も深刻な欠点は、環境に対する影響である。非常に簡単に述べると、これらのプラスチック包装材は生物分解性でなく、従って地球のすでに危機的な廃棄物の問題をさらに増加させることを回避できない。これらの包装材の非生物分解性は、環境上の責任という面で進歩的な対策を採用している多くの産業を鑑みると、ますます重要になってきた。
従来のプラスチック包装材のこれら及び他の欠点は、紙製の保護用包装材を非常に人気のある代換品にしている。紙は、生物分解性であり、再利用可能であり、且つ再生可能であるため、良心的な会社にとって環境上の責任を果たしうる選択となる。
シート形態の紙は、おそらく保護用包装材として使用され得るが、通常はシート状の紙を低密度の緩衝品に変換することが好適である。この変換は、米国特許第4,026,198号、第4,085,662号、第4,109,040号、第4,237,776号、第4,557,716号、第4,650,456号、第4,717,613号、第4,750,896号、および第4,968,291号に開示されているような緩衝変換機により達成され得る。（これらの特許はすべて、本発明の譲受人に譲渡されており、その開示内容全体がここに参考のため援用される。）このような緩衝変換機は、幾重にも重なった形態の紙などのシート状のストック材料を、低密度の緩衝パッドまたはダンネージに変換する。
上記で特定した特許に開示されているような緩衝変換機は、ストック供給アセンブリと、形成アセンブリと、ギアアセンブリと、切断アセンブリとを含み得る。これらはすべて、機械のフレームに搭載される。このような緩衝変換機の動作中に、ストック供給アセンブリは、ストック材料を形成アセンブリに供給する。形成アセンブリは、シート状のストック材料の横方向端部を内方にロールさせて、横方向枕状部分と薄い中央帯とを有する連続ストリップを形成する。ギアアセンブリは、供給モータにより駆動され、機械を通してストック材料を引っ張り、さらに連続ストリップの中央帯を圧印(coining)して圧印ストリップを形成する。圧印ストリップは、下流方向に切断アセンブリまで移動し、切断アセンブリが圧印ストリップを所望の長さのパッドに切断する。
典型的には、切断されたパッドは、下流方向に、テーブル、コンベア、またはビンなどの移行領域まで搬送され、パッドは移行領域に保管される。その後、オペレータが手動で移行領域からパッドを取り出して、緩衝の目的で手動でパッドをコンテナに挿入する。パッドをコンテナに載置するプロセスを自動化することが望ましい。
発明の要旨
本発明は、所望の長さのパッドを製造して自動的にパッドをコンテナ内またはコンテナ材料上に載置する、緩衝変換機と取出および載置アセンブリとを含む緩衝変換システムを提供する。緩衝変換機は好適には、取出および載置アセンブリがパッドを回収し得る移行領域内に所望の長さのパッドが存在することを、取出および載置アセンブリに示すセンサにより生成される信号を通信する。
本発明の１つの実施の形態によると、緩衝変換システムは、ストック紙を切断されたパッドに変換する緩衝変換機と、緩衝変換機により製造されたパッドを受け取ってパッドをステージング領域まで移動させるように位置づけられたコンベアシステムと、パッドをステージング領域から回収するパッド回収システムとを含む。ステージング領域は、ステージング領域内のパッドの存在を検知してそれを表示する信号を生成するセンサを含む。表示信号がパッドがステージング領域に存在しないことを示すと、緩衝変換機がパッドを製造し、表示信号がパッドがステージング領域にあることを示すと、回収システムがパッドを回収する。
本発明の更なる実施の形態によると、緩衝変換システムは、ストック紙を切断されたパッドに変換する緩衝変換機と、緩衝変換機により製造されたパッドを受け取ってパッドをステージング領域まで移動させるように位置づけられたコンベアシステムと、パッドをステージング領域から回収する回収システムとを含む。
概して、本発明は、以下に完全に記載し、請求の範囲において特に指摘する、上記および他の特徴を有する。以下の記載および添付の図面は、本発明の例示のためのある実施の形態を示すが、本発明の原理を採用し得る様々な様式の１つを示すにすぎない。
【図面の簡単な説明】
図面において、
図１は、緩衝変換機および取出および載置装置を含む、本発明の緩衝変換システムの立面図である。
図２は、緩衝変換機の部分平面図である。
図３は、緩衝変換機のコンベアアセンブリの部分拡大図である。
図４は、図３の４−４線に概ね沿ったコンベアアセンブリの断面図である。
図５は、図３の５−５線に沿ったコンベアアセンブリの側面図である。
図６は、ステージング領域内にパッドを有するコンベアアセンブリの平面図である。
図７は、緩衝変換機のストック供給アセンブリの側面図である。
図８は、図７の８−８線に沿ったストック供給アセンブリの立面図である。
発明の詳細な説明
図面を参照し、まず図１および図２を参照すると、緩衝変換システム１０が示される。緩衝変換システム１０は、パッドなどの緩衝品を製造する緩衝変換機１２と、緩衝変換機からパッドを自動的に取り出してパッドをコンテナ内などの第２の位置に搬送するパッド回収装置１４とを含む。緩衝変換機１２は、パッドコンベアアセンブリ１６を含む。パッドコンベアアセンブリ１６は、パッドが形成されて切断された後、機械出口１８からステージング位置２０までパッドを運ぶ。ステージング位置２０から、取出および載置装置などのパッド回収装置１４がパッドを回収して、物に緩衝を与えるためにコンテナ内に載置し得る。
緩衝変換機１２はさらにフレーム２２を含む。フレーム２２により、クラフト紙などのストック材料をストリップ状の緩衝品に変換してストリップを所望の長さのパッドに切断する様々なコンポーネントが支持されている。このようなコンポーネントは、ストック供給アセンブリ２４と、ストック材料をストリップ状の緩衝品に形成する形成アセンブリ２６と、形成アセンブリを介してストック材料を供給する供給アセンブリ２８と、ストリップ状の緩衝品を所望の長さのパッドに切断する切断アセンブリ３０とを含む。これらのコンポーネントおよびその機能は、参考のためここに援用される米国特許出願シリアルナンバ08/188,305号により完全に記載されている。しかし、本発明のいくつかの適用においては、形成アセンブリ２６の斜面３１が、より高密度で狭いパッド、例えば２５〜３０％高密度であり、８〜９インチ幅ではなく概ね６インチ幅であるパッドを製造するために、より小さい出口を有することが望ましいことがあり得る。このような場合、供給アセンブリ２８の近傍に領域の幅を狭める１対の制限レール３１を設けてパッドが所望の幅よりも広がることを防止することが好適である。供給アセンブリ２８および切断アセンブリ３０の好適な動作は、コントローラ（模式的に３２で示す）により制御される。コントローラは、本出願と同一の譲受人に譲渡されており参考のためここに援用される米国特許出願シリアルナンバ08/279,149号および08/482,015号に記載されているコントローラなどである。
変換プロセス中に、供給アセンブリ２８は、ストック材料の連続ストリップをストック供給アセンブリ２４から形成アセンブリ２６を介して、２つの協働し且つ互いに対向するギア３４の作用により引き出す。ギア３４は供給モータ３６により供給される力により回転する。ストック材料のストリップが、形成アセンブリ２６を介して引き出されると、形成アセンブリは、ストック材料の横方向端部を内方にロールさせて、２つの横方向枕状部分およびその間の中央帯を有する連続ストリップを形成する。供給アセンブリ２８の互いに対向するギア３４はさらに、連続ストリップがギアのニップを通過するときに、連続ストリップの中央帯を圧印するという「圧印」または「連結」作用を行う。圧印ストリップが供給アセンブリ２８から下流に移動すると、切断モータ３７により駆動される切断アセンブリ３０が、ストリップを所望の長さを有するセクションまたはパッドに切断する。これらの切断されたセクションは、その後機械出口１８からステージング領域２０まで運ばれて、ステージング領域２０において、取出および載置装置１４による回収および載置を待つ。
切断されたパッドを機械出口１８から運び出すパッドコンベアアセンブリ１６を図３〜図６に詳細に示す。パッドコンベアアセンブリ１６は、切断されたパッドを受け取るように緩衝変換機１２の出口１８に隣接して位置づけられ、取り付けフランジ３７などにより機械フレーム２２に好適に載置される。パッドコンベアアセンブリ１６は、上部コンベアベルトアセンブリ３８と下部コンベアベルトアセンブリ４０とを含む。上部および下部コンベアベルトアセンブリ３８および４０は各々、コンベアベルト４２および４４を含む。コンベアベルト４２および４４はそれぞれ、互いに対向し間隔をあけて位置づけられており、その間に切断されたパッドを穏やかに圧縮して摩擦により係合し、それによりパッドを機械出口１８からステージング領域２０に搬送する。好適には、パッドは、切断アセンブリ３０によって切断される前または切断された直後にコンベアベルト４２および４４のうちの少なくとも１つに接触し、それにより切断されたパッドは即刻機械出口１８からステージング領域２０に移動する。コンベアベルト４２および４４は、コンベアベルトとパッドとの間の摩擦係数に対して適切な多くのタイプおよび仕上げ面タイプのうちの１つであり得る。それにより、パッドは、コンベアと共に移動し続け、取出および載置アセンブリ１４により回収される前にステージング領域２０内でダメージを受けることなくコンベア４４に対して摺動することが可能になる。
上部コンベアベルトアセンブリ３８は、機械出口１８から、下部コンベアベルトアセンブリ４０の約半分の長さ分に沿って延びており、それにより、上部コンベアアセンブリ３８の端部と下部コンベアアセンブリ４０の端部との間の開放された領域としてステージング領域２０を提供する。ステージング領域２０は、取出および載置アセンブリ１４（図１）により上からアクセス可能である。下部コンベアベルト４４の横方向のいずれかの側部に設けられた１対のレール４６は、パッド４５を下部コンベアベルト上の空間に拘束して、パッドがコンベアベルトの領域を離れること又は詰まることを防止する。レールは好適には、機械出口１８方向に広がって、コンベアベルト４２と４４との間でパッド４５を移動させるように作用する領域を形成する。下部コンベアアセンブリ４０の端部に位置するストップ４８は、切断されたパッド４５が下部コンベア４４の端部を越えて移動することを阻止する。側部レール４６とストップ４８とは、パッド４５が取出および載置アセンブリ１４により回収され得るまで、パッド４５をステージング領域２０内の知られた位置に保持するために協働する。
下部コンベアベルトアセンブリ４０の遠方端部近傍には、ステージング領域２０内にパッド４５が存在することを決定し且つパッドが適切な長さであるか否かを判断する１対のセンサ５０および５２が位置する。センサ５０および５２は、好適には、物体の存在または不在を検出する光信号の送信と受信の両方を行う能力を有する標準的な光電センサである。各センサと関連するのは、下部コンベアベルト４４を挟んで関連するセンサとは反対側に位置するレトロリフレクタ５４である。センサ５０は、ストップ４８の近傍に位置し、センサ５０と関連するレトロリフレクタ５４との間の光路５５がパッドにより割り込まれたときに、ステージング領域２０内のパッドの存在を検出する。センサ５２はストップ４８から、緩衝変換機１２により製造されるべきパッドの所望の長さより僅かに短い距離だけ上流に位置する。適切な長さのパッドがステージング領域２０にあるときに、センサ５２と関連するレトロリフレクタ５４との間の光路５５は、図６に示すように、パッドの後部により割り込まれる。センサ５０および５２により生成された光信号の光路５５が両方とも割り込まれたとき、パッド４５はステージング領域２０にあって少なくとも所望の長さを有することが知られる。パッドの検出およびある長さを有するパッドの検出を示すセンサ５０および５２からの出力信号は、図２に示すコントローラ３２に供給される。
コントローラ３２は、センサ５０および５２から受信する出力信号およびコントローラへの他の出力に応じて、供給アセンブリ２８を駆動する供給モータ３６を制御する。例えば、いずれかのセンサ５０または５２がステージング領域２０内のパッドの存在を示している間、コントローラ３２は供給モータ３６が動作することを防止し、それにより機械が別のパッドを製造することを防止する。いずれのパッド５０および５２もステージング領域２０内のパッドの存在を検出しない場合、コントローラ３２は供給モータ３６に適切な期間動作して所望の長さのパッドを製造するように命令する。コントローラ３２は、供給モータ３６に機械を介して別のパッドを供給するように命令する前にセンサ５０および５２により指示されたように、その後このパッドが取出および載置装置１４などによりステージング２０から取り出されるまで待つ。そのような場合、パッドは必要分のみ製造され、パッドが移行領域に積み重なることに関連する問題は排除される。
パッドコンベアアセンブリ１６は、図４に示すように、プーリ５８を回転させるコンベアモータ５６を含む。プーリ５８は、ベルト６２を介して下部コンベアアセンブリ４０の駆動プーリ６０を駆動する。プーリ６０と共に回転する駆動ローラ６４は、コンベアベルト４４に力を供給し、コンベアベルト４４は駆動ローラ６４とローラ６６および６８により規定される通路とに沿って矢印７０の方向に移動する。ローラ６６および６８は、コンベアアセンブリ４０の反対側端部近傍に位置する。第２のプーリおよびベルトアセンブリ７２は、図５に示すように、上部コンベアアセンブリ３８のコンベアベルト４２を移動させる力を供給する。第２のプーリおよびベルトアセンブリ７２は、同軸ギア７６を有するプーリ７４を含む。同軸ギア７６は、駆動プーリ６０と同軸であるギア７８と噛み合う。その結果、駆動プーリ６０の回転運動は、プーリ７４に伝達されて、プーリ７４を駆動プーリ６０と反対方向に回転させる。ベルト８０は、プーリ７４の回転運動を上部コンベアアセンブリ３８の駆動プーリ８２とそれに取り付けられた駆動ローラ８３とに伝達する。上部コンベアアセンブリ３８は、コンベアベルト４２を、更なるローラ８４と８６とにより規定された通路に沿って駆動する。このようにして、コンベアベルト４２の下部は、矢印８８の方向、すなわちコンベアベルト４４の上部と同じ方向に移動する。その結果、コンベア４２と４４との間に形成された領域９０内に位置するパッドは、緩衝変換機１２の出口１８から離れてステージング領域２０方向に前進する。好適には、コンベア４２と４４との間に形成された空間９０は、形成されたパッドをコンベア間の空間９０に案内するために、緩衝変換機１２の出口１８に対向する領域９２内で広がる。
取出および載置アセンブリ１４は、図１に示すように、当業者にとって明らかである任意の数の様式で具現化され得る。例えば、取出および載置アセンブリ１４は、垂直方向且つ回転方向に移動可能であるシャフト９３と、真空または他の手段などでステージング領域からパッド４５を取り上げる突出部を含むアーム９５とを含み得る。取出および載置アセンブリ１４には、センサ５０および５２のうちの一方または両方からの信号、または適切な長さを有するパッドが検出されたことを示す複合信号が供給される。信号または複合信号は、センサ５０および５２から直接供給され得るが、好適には信号が本物であることを保証するために短い時間遅延の後にコントローラ３２から供給され得る。コントローラ３２はまた、取出および載置アセンブリ１４に他の関係のある情報を提供する。取出および載置アセンブリ１４は、適切な長さのパッドがステージング領域２０に存在するという適切な信号を一旦受け取ると、形成されたパッド４５をステージング領域２０から回収してパッドを所望の位置に、例えば直接コンテナ内に入れる。
このように緩衝変換機１２と取出および載置アセンブリ１４とは、一度に１つのパッドを形成し、形成されると個々のパッドをコンテナ内に載置するために回収する、形成緩衝変換システム１０を提供するために協働する。
図７および図８を参照すると、ストック供給アセンブリ２４が示される。ストック供給アセンブリ２４からは、緩衝変換機１２によりパッドに変換されるストック材料が供給される。ストック供給アセンブリ２４は、供給シャフト９６および数多くのローラ１００および１０２を支持するフレーム９４を含む。供給シャフト９６は、ストック材料９８のロール（模式的に図示する）を支持する。ローラ１００および１０２は、ストック材料１０４を形成アセンブリ２６方向に向けるため、およびストック材料の複数の層１０６、１０８および１１０を、パッドに形成される前に分離するために設けられる。（明瞭にするため、図８においては、ストック材料およびストックロールは示していない。）
供給シャフト９６の互いに対向する端部においてフレーム９４に搭載されているのは、ロール９８上の残りのストック材料の量が少なくなったときを検出する光電センサ１１２およびレトロリフレクタ１１４である。低ストックレベルを検出するセンサ１１２は、シャフト９６から半径方向に間隔をあけて位置づけられており、光信号をレトロリフレクタ１１４方向に向ける。光信号は、光路１１６上に物体がない場合、センサに戻されてセンサにより検出される。ある程度十分なストック材料９８のロールがシャフト９６上にある場合、ロールは光路に割り込み、従ってセンサにより検出され得る。ロール９８上のストック材料の量が少なくなると、ストックロールの直径は小さくなり光路１１６に割り込まなくなる。これにより、使用可能な低レベルのストック材料を検出するセンサ１１２による検出が可能となる。センサ１１２は、ストック材料の供給が決められたレベルより低いか否かを示す、コントローラ３２（図２）に供給される信号を生成する。
別個の光電センサ１１８および対応するレトロリフレクタ１２０もまた、ストック材料の終端またはウェブの終端を検出するために、フレーム９４に搭載される。センサ１１８はストック供給ロール９８と形成アセンブリ２６との間の位置にあり、好適にはローラ１００と１０２との間にあり、それによりストック材料１０４がセンサ１１８とレトロリフレクタ１２０との間に供給される。ストックウェブの終端がまだセンサ１１８を通過していないとき、センサ１１８により生成されレトロリフレクタに送られて光路１２２に沿って反射された光信号は割り込まれ、それによりセンサがストック材料１０４の存在を検出する。ストック供給が使い尽くされてストック材料の終端がセンサ１１８を通過すると、センサにより生成された光信号はレトロリフレクタにより反射され、従ってセンサは光路１２２におけるストック材料の不在を検出する。ストック材料の終端が検出されたか否かを示す信号は、コントローラ３２（図２）に供給される。
センサ１１２および１１８により生成される信号は、ストック材料の終端が検出されたときに供給モータ３６の動作を停止するため、および機械１２からストック材料がなくなったか否か又はストック材料が少なくなったか否かを視覚的に示す指示を供給するために、コントローラ３２により使用され得る。視覚的指示は、数多くのランプであり得る。例えば、機械のストック材料が少なくないことを示すための緑のランプと、ストック材料の供給が少ないことを示す黄色のランプと、機械にストックがないことを示す赤のランプなどであるか、または何か他の視覚的アレンジメントであり得る。好適には、コントローラ３２はまた、機械の動作状態をも検出し、緑および赤のランプを介して機械が正常であるか、あるいは異常であるかの状態をも示し得る。
緩衝変換システムを、多くの特定の実施の形態に関して述べてきたが、本発明は数多くの異なるタイプの緩衝変換機およびパッド回収装置の実施の形態に広範囲に適用可能であることは容易に明らかである。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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