(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）のロール（１２２）から包装用空気入りクッション（１０）を形成するための空気入りクッション形成機械（１００）において、
チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）の前記ロール（１２２）を保持するための手段を有するフィルム供給部（１２０）と、
一方が駆動ロール（１３４）であり、少なくとも１つが可逆的に駆動可能である前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）を送出するためのニップを形成する第１対のロール（１３４，１３５）と、該第１対のロールから下流で且つ第１対のロールから間隔を隔てて位置決めされたニップを形成する第２対のロール（１４３，１４４）とからなり、前記第１対のロール（１３４，１３５）及び前記第２対のロール（１４３，１４４）が、前記対のロール間の前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）の部分に張力を与えることができるクッション形成部（１３０）と、
前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）の前記対のロール間の部分が張力下に保持される時、前記チューブ状熱可塑性材料に空気を導入して予備バルブを形成し且つチューブ状熱可塑性材料を互いに分離するための、前記第１対のロールと第２対のロールとの間に位置決めされた空気導入手段（１５５）と、
前記空気導入手段により前記予備バルブを膨らませ続けながら、前記対のロール間のチューブ状熱可塑性材料の部分に付与されている前記張力を緩めるために、前記第１対のロールの駆動ロール（１３４）を駆動してチューブ状熱可塑性材料を前記対のロール間に少し引き込むための駆動ロール回転手段と、
前記空気が前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）の中に流入して前記クッション（１０）を形成し、前記次のクッションを形成する前記チューブ状熱可塑性材料の部分の中に残留空気を残すように、前記第２対のロール（１４３，１４４）のロールを互いに向かって前進させたり互いに引っ込めたりするための前記第２対のロールのロール間調整手段（１４５）と、
空気入りクッション（１０）を形成するのに役立つ体積を定めるためのものであって、前記空気入りクッションの頂シール及び次のクッションの底シールを形成するための、前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）を横切って横方向に移動される前記第１対のロールと前記第２対のロールとの間に位置決めされたシール手段（１５０）とを有することを特徴とする空気入りクッション形成機械。
【請求項２】
前記フィルム供給部（１２０）は、前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）のロール（１２２）に一定なウエブ張力を維持させるためのブレーキ（１２９）を更に有することを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項３】
前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）のロール（１２２）を保持するための前記手段が一対のアーム（１２３）からなり、前記アームの一方はコアプラグ（１２５）を保持したり解放したりするためのばね負荷形着座部材（１１９）を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項４】
前記チューブ状熱可塑性材料（Ｆ）用の前記保持手段（１２３）と前記第１対のロール（１３４，１３５）との間に、位置決めされたダンサーロール（１３３）及びアイドラーロール（１３２）を更に有することを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項５】
前記空気入りクッション（１０）を形成するのに役立つ前記体積を定めるための前記シール手段（１５０）は、一対のシール用ワイヤー（１５２）であることを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項６】
空気を前記クッション（１０）に導入するための前記空気導入手段（１５５）は、複数の針（１５５）からなることを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項７】
前記空気入りクッションを分離するためのミシン目付けナイフ（１６０）を更に有することを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項８】
電圧を前記シール用ワイヤー（１５２）にかけるための手段と、前記ワイヤーの特性を測定して前記ワイヤーの温度を制御するための手段を更に有することを特徴とする請求の範囲６に記載の空気入りクッション形成機械。
【請求項９】
チューブ状熱可塑性材料の一部分をクッション形成部に通すことからなる空気入りクッションの製造方法において、
一方が駆動ロールであり、少なくとも１つが可逆的に駆動可能であるニップを形成する第１対のロールと、前記第１対のロールから下流に位置決めされたニップを形成する第２対のロールを設けることによって、前記チューブ状熱可塑性材料が前記クッション形成部を通るときチューブ状熱可塑性材料の前記部分に張力をかけ、
前記チューブ状熱可塑性材料が張力下に保持される間に一定量の空気を前記チューブ状熱可塑性材料の部分に導入して前記チューブ状熱可塑性材料の側を互いに分離し、
膨らませ続けながら前記チューブ状熱可塑性材料の前記部分から前記張力を除去し、
前記チューブ状熱可塑性材料を横切ってシールしてシール線を形成し且つ前記クッションを形成するのに役立つ体積を定め、
前記クッションの各々を次のクッションから分離する前記シール線にミシン目を付け、
それによって、前記膨らませ段階が完了したとき、定められた体積が前記膨らませ箇所の上下に形成されて、前記空気入りクッションの頂シール及び次のクッションの底シールを形成する、ことを特徴とする空気入りクッションの製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、空気入り包装材料を作るための装置に関する。より詳細には、本発明はチューブ状熱可塑性材料から区画された空気入り包装用クッションを作るための装置に関する。
物品が輸送のために容器又は箱に包装される時、容器の中にはしばしば役に立たない空間がある。異なる大きさ及び形状の物品用の保護包装材料が、普通、輸送中物品を緩衝するのに使用される。この目的のために、紙くず，浮きだし紙，ラミネートバブル紙及ピーナツとして知られたプラスチックビーズを含む多くの種類と形状の包装材料がある。これらの形態の包装材料は、輸送時に要求される緩衝及び空隙の充填を常に行わない。
空気入りクッションの包装材料は包装産業において広い用途を見いだしている。種々の形態の空気入りクッションが輸送中物品を保護する際の使用に提案された。ある種の空気入りクッションは保護されるべき物品の周りに置かれ、クッションが輸送容器内に入れられた後に膨らまされる多回使用の空気入りクッションである。
簡単な１回使用の長方形気泡シールクッションを使用することによって使用の容易さのようなある利点を有する。このような気泡クッション材料の例は米国特許第３，８１７，８０３号および同第５，３４０，６３２号に示されている。これらのタイプのクッションを簡単且つ効率的に、そして使用時点で作る能力は最も重要のものである。このような装置の１つの例はプラチーウの欧州特許第０５１３２３５Ｂ1号に開示されており、この特許は、材料のシートを一緒に溶着し、空気をチューブ状材料に導入し、そして端をシールすることを含む空気入りクッションを作るための機械を説明している。
発明の概要
従って、本発明の目的は、一回使用の空気入り包装材料を作るための装置を提供することにある。
上記の目的は、本発明によれば、チューブ状熱可塑性材料のロールから包装用空気入りクッションを形成するための空気入りクッション充填機械を提供することによって達成される。機械はフィルム供給部及びクッション形成部を含む。フィルム供給部はチューブ状熱可塑性材料のロールを保持するためのチャンネル又はスロットを有する一対のアームを含む。好ましい実施形態では、アームの一方はチューブ状熱可塑性材料のロールに一定なウエブ張力を維持するブレーキを有する。
クッション形成部は、チューブ状熱可塑性材料が通るニップを間に形成する駆動ロール及びニップロールである第１対のロールと、チューブ状熱可塑性材料が通るニップを間に形成する駆動ロール及び関連したニップロールからなる第２対のロールとを含む。第１の駆動ロールはチューブ状熱可塑性材料のウエブに張力を付与するように可逆であり、空気がチューブの中へ流入して予備バブルを形成し且つチューブ状熱可塑性材料の側を分離する。
張力下にある間、チューブの上端及び下端はロール対間で気密関係にある。空気をロール対間でチューブ状熱可塑性材料に導入するための針のような手段が設けられる。第２のニップロールを第２の駆動ロールに向かって移動させたり第２の駆動ロールから引っ込めたりするための手段が設けられ、この引っ込めにより、空気の予備バブルを収容したチューブ状熱可塑性材料を通過させる。チューブ状熱可塑性材料が空気で満たされた後、チューブ状熱可塑性材料を横切って横方向に移動されるヒートシールバンド又はワイヤーのような手段が、充填中に作られた孔の領域の上下でクッションの下端をシールしてクッションの底を形成する。上述したように、クッションに空気を充填するに先立って、チューブ状熱可塑性材料の壁は前のクッションの充填操作からの残留空気によって互いに分離する。各クッションを次の続くクッションから分離するミシン目付けナイフが設けられる。
【図面の簡単な説明】
発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関してなされる発明の以下の詳細な説明から明らかになろう。
図１は本発明のクッション充填機械によって作られ、互いに取り付けられた一対の包装用クッションの概略図である。図２は本発明のクッション充填機械の正面図である。図３は本発明のクッション充填機械の側面図である。図４は本発明の機械のクッション充填機械の拡大側面図である。図５は本発明のフィルム供給部の平面図である。図６は図４の線６−６におけるクッション充填機械の充填用針、シール部分及びミシン目付け部分の平面図である。図７は図６の線７−７における断片的な図である。
発明の詳細な説明
今、本発明を、発明の好ましい実施形態を示す添付図面を参照して以下にもっと完全に説明する。しかしながら、本発明を多くの異なる形態で実施しても良く、且つここに記載する実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、むしろ、この開示が詳細且つ完全であり、発明の範囲を当業者に完全に伝えるようにこれらの実施形態を提供する。同じ参照番号は全体にわたって同じ要素を指す。
今図面、特に図１を参照すると、空気不透過性熱可塑性材料のチューブで形成された本発明の一対の包装用空気入りクッション１０を示す。各クッションは溶着線２に沿って形成され、そして以下に説明するように膨らまされる。クッションは互いに取り付けられた連続物として形成され、そしてミシン目線３に沿って分離されるのが良い。望まれるクッション保護に応じてクッションの幅及び長さは変わるが、一般的には、２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ乃至３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ（３インチ×３インチ乃至１２インチ×１２インチ）又はそれより大きい範囲内である。
図３及び４に示すように、空気入りクッション形成機械１００は支持体１１０と、フィルム供給部１２０と、クッション形成部１３０とを含む。支持体１１０はローラ１１３を有する移動可能なプラットホーム１１２に取り付けられた入れ子式支柱１１１を有する。入れ子式支柱１１１は例えば約２４インチの範囲にわたって上下方向に調整できる。支柱の高さは製品コンベヤ１１４の高さに依存する。移動可能なプラットホームは１１２は、クッション形成部１３０がコンベヤの上にあるように製品コンベヤ１１４に隣接して位置決めされる。保護すべき物品を入れる段ボール箱のような容器のクッション形成部１３０を通る時、オペレータが機械を起動し、包装用空気入りクッション１０の連続物が容器の中へ落ちる。適当な数のクッションが形成された時、オペレータは機械を停止し、必要ならば、クッションの列をミシン目線３でちぎって、一杯になった容器をシールステーションに運ぶ。機械の運転は在来設計のものであるコントローラ１１５によって制御される。プラットホーム１１２が移動できるので、機械１００を所定時間の要望に応じて一方の製品ラインから他方の製品ラインに移動させることができる。
フィルム供給部１２０は、入れ子式支柱１１１の頂部に取り付けられる。フィルム供給部１２０は、入れ子式支柱１１１の頂部に取り付けられ且つチューブ状熱可塑性材料のロール１２２を収容するのに十分な距離互いに間隔を隔てた一対のアーム１２３を含む。図５にもっと明瞭に示すように、一方のアームはフィルム供給部ロールの端を収容するためのチャンネル１２４を有する。他方の端１２３は引っ込み可能なコアプラグ１２５を収容するための着座部材１２１を有する。着座部材１２１はブレーキハブ１１９の内端の一部をなし、一方ブレーキハブ１１９はハブスプリング１１８の一端に取り付けられている。着座部材１２１は材料のロール１２２を固着位置に維持し、そしてハブ引っ込みノブ１２８ａでキャップされたプランジャ部材１２８の引っ込みによってコアプラグを容易に解放しし、ハブ引っ込みノブ１２８ａはハブスプリング１１８をプランジャ部材１２８の外部分の周りに保持する。
チューブ状熱可塑性材料のロール１２２と駆動ロール１３４及びニップロール１３５との間に一定なウエブ張力を維持する磁気粒子ブレーキ１２９が設けられる。ホロワーアーム１２７が、ポテンショメータ１１７によって制御されるピボット１２６を介して連結され且つフィードバックループを介してコントローラ１１５に連結され、コントローラ１１５は材料ロール１２２に対するホロワーアームの角度に応じてブレーキの抵抗を変える。換言すれば、ブレーキ１２９は、どんな直径でもロールに一定な張力を維持する。図示したように、ブレーキ１２９は、ロールの寸法が使用によって減少するとロールに張力を付与し続ける。熱可塑性材料のロール１２２が使い果たされた時、新しいロールをシーム１２３に容易に付けることができる。
材料のロール１２２はロールコアの各端に挿入される一対のコアプラグ１２５を有する。材料ロール１２２がチャンネル１２４内に置かれる時、コアプラグ１２５はチャンネルの端即ち底に当たる。アームは支柱１１１に取り付けられたロール幅調整ピボット１２６に連結される。アーム１２３間の幅は、ピボット１２６を支柱１１１の頂部で異なる緊締位置に移動させることによって材料の異なる幅のロールを受け入れるように変えられる。望ましいコアプラグ１２５の１つのスタイルの例は米国特許第５，３２２，２３４号に示され、そしてここに援用されるばね張力式プラグ及びプラグ着座装置である。
チューブ状熱可塑性材料Ｆはフィルム供給部１２０からクッション形成部１３０に引かれる。クッション形成部１３０シジベース１３１はフィルム供給部１２０に近接して入れ子式支柱１１１の頂部に取り付けられている。クッション形成部１３０はチューブ状熱可塑性材料Ｆをロール１２２からクッション形成部１３０に送出するための装置を含む。好ましい装置はチューブ状材料Ｆが通るニップを形成する第１対のロール１３４，１３５である。駆動ロールは、モータ１３７ａによって作動されたとき可逆的に駆動され、クッションの膨張中チューブ状材料に所要張力を与える。
ベルト１３８を受け入れるプーリ１３７が設けられ、該プーリはモータ１３７ａに、又コントローラ１１５に連結される。駆動ベルト１３８は駆動ロール１３４の端に取り付けられたプーリ、プーリ１３７及び遊びプーリ１３６の周りを通る。フィルムウエブＦの張力は、クッションを形成する領域への所定量の空気膨張を妨げるようにきつくはない。
図２及び４に示すように、ロール１３５を位置決めしたり取り外したり又ロール１３５の張力を調整したりするセットピン１３９も設けられている。
チューブ状熱可塑性材料の円滑な送出を行うために、材料Ｆはフィルムロール１２２と第１対のロール１３４、１３５との間に位置決めされたアイドラーロール１３２及びダンサーロール１３３上を通る。アイドラーロール１３３の上に張力ばね１４０が位置し、該張力ばねはフィルムをダンサーロールに押しつけておくのに役立つ。
クッションを形成し且つ膨らませるために、チューブ状材料Ｆの側を互いに分離することが必要である。例えば、吸盤を使ってチューブ状材料Ｆの側を互いに分離するための幾つかの装置がある。しかしながら、チューブ状材料が壁１４１，１４２によって成形されたチャンネルに通されたとき、前のサイクルからの残留空気のバブルがチューブ状材料Ｆの側間に捕捉され、側をチャンネルの壁１４１，１４２に押しつけることが分かった。
チューブ状材料を張力下に維持するために、チューブ状材料Ｆが通るニップを形成するように位置決めされた第２対のロール、すなわち、ニップロール１４３及び駆動ロール１４４が設けられている。第２対のロールは熱可塑性材料Ｆのウエブを引くためのニップを形成するように位置決めされる。ロール１４３，１４４は所望な張力を与えるように一方向にのみ回転することができる。クッションが形成されそしてシールされると、ロール１４３，１４４は互いに分離され、残留空気を収容したチューブ状材料はロール間を通り、追加の空気はロール１４３，１４４より下でクッションを満たす。ニップロール１４３はリンク（１４６を介して空気シリンダ１４５に連結され、これにより、ローラを互いに向かって前進させたり互いに引っ込めたりする。熱可塑性材料が駆動ロール１４４に巻きつくのを防止するために、ジャムプレート１４９が設けられる。加えて、駆動ロール１４４の一端にジャムベルト（図示せず）を設けても良い。
チャンネル壁１４１，１４２から下流で、第２対の駆動ロール１４３，１４４の前にシール要素及び充填要素がある。図４及び６−７にもっと明瞭に示すように、空気をチューブ状熱可塑性材料に導入するための装置が設けられている。好ましい実施形態では、空気供給部に連結されたマニホルドブロック１５６をに取り付けられた複数の針１５５がチャンネル壁に隣接して位置決めされた拘束用バー１５７に保持される。図６を参照。チューブ状材料Ｆが張力下にある間に、空気シリンダ１５８が針をチューブ状熱可塑性材料に向かって移動させ、図６に点線で示すように、チューブ状熱可塑性材料の片側だけ突き刺してクッションを所望量の空気で膨らませる。針１５５が取り出されと、クッション１０の大きさを制限するのに役立つ体積を定めるために熱可塑性材料を横切って横方向に移動されるシール装置１５０が空気入りクッションに向かって移動され、クッションを拘束用バー１５７に押しつけてシール２を形成する。このシールは針で作られた孔を効果的に密封し、続くクッションを形成するためにチューブ内に残留空気を残す。特に、シール装置１５０は一対のシールバンド又はワイヤー１５２を備え、シールワイヤーは、シール位置にあるとき、互いに向かい合った拘束用バー１５７の面１５１に配置される。シールジョー及びミシン目付けナイフ１６０をチューブ状熱可塑性材料に向かって前進させたり、チューブ状熱可塑性材料から引っ込めさせたりするための空気シリンダ１５４が設けられている。
ミシン目付けナイフ１６０は各クッションを次の続くクッションのために分離するのに使用することができるミシン目線３を形成するために設けられる。カバー１６５がフレーム支持体１３１の頂部に蝶番で取り付けられている。
シールバーの基本的な作動では、金属ワイヤーに電圧をかけ、金属ワイヤーは、合理的な電圧がかけられるときに所望温度（又は温度範囲）に加熱する。しかしながら、このような技術はむしろ粗雑である。と言うのは、ワイヤーに電圧を単純にかけるだけでは、ワイヤーを、これがプラスチックをシールするばかりでなく、プラスチックの残余部分を燃やしてポリマーを結晶させ、シール自体を破る点まで加熱する。択一的に、ワイヤーが均一に且つ十分に加熱しないと、ワイヤーは完全なシールを行わず、空気入りクッションからの漏れを含む他の問題が起こる。
本発明はまた、例えば、切断用又はシール用ワイヤーの温度を含む特性を正確に測定してワイヤーを、それを所望温度又は温度範囲に維持するように制御するための方法及び装置を含む。このような方法及び装置は、測定回路、及び個々の加熱エレメント、即ち、金属ストリップ又はワイヤーに関連してＥＥＰＲＯＭのようなコンピュータ回路を含む記憶回路の使用によって行われる。
使用中、シール用ハンド又はワイヤーは、全体の操作範囲にわたるワイヤーの抵抗のようなワイヤーの個々の特性に関する測定値を得るように較正される。次いで、コンピュータチップを、抵抗の正確な温度係数きような個々のシール用ワイヤーの測定された特性でプログラムする。ワイヤーの使用のヒストリー並びに切断及びシール操作の他の特性を含む他の上方をもプログラムすることができる。このチップは、空気入りクッション操作のためにプラスチックの切断及びシールを遂行するのに使用されたワイヤーに関して利用できる最も最近の情報を装置に与えるので、適切な温度又は温度範囲をそのワイヤーの操作のために選択することが出来る。
更に、発明のこの側面の変形実施形態は空気入りクッション形成機械のモーター及びその他の較正部品の特性を記録し且つ較正する。スマートな較正部品の使用は、上で説明したように、最終製品の質にとってしばしば必要である全体の装置より正確な制御を提供する。
切断用又はシール用ワイヤーの温度を正確に制御するための装置の特定な実施形態は図４にＥＥＰＲＯＭで示され、そしてＥＥＰＲＯＭ，在来の電源、及び在来のシントプットを含む。ＥＥＰＲＯＭは、個々の切断用及びシール用ワイヤーについての情報でプログラムされ、すると、ワイヤーは温度制御操作を更新して適切な温度又は温度範囲を生じさせる。装置はまた、回路形態が、ワイヤーの温度を制御するために切断用及びシール用ワイヤーからの更新した較正でＥＥＰＲＯＭにフィードバックを与えるようになっている。切断用及びシール用ワイヤーを制御することによって、完全且つ正確なシール及び切断を空気入りクッション形成機械によって行うことができる。
機械の操作
空気入りクッション充填機械は、図３に示すように、送出ラックに置かれたフィルムロール１２２からチューブ状熱可塑性材料Ｆを供給することを含む。チューブ状熱可塑性材料の送出位置には、ブレーキ１２９があり、該ブレーキはチューブ状熱可塑性材料のロール１２２とロール１３４及び１３５との間に一定な張力を維持する。
チューブ状熱可塑性材料Ｆが供給ロール１２２を出ると、チューブ状熱可塑性材料はアイドラーローラ１３２及びダンサーロール１３３上を通り、次いで、ローラ１３４と１３５との間に形成されたニップを通過する。次いで、チューブ状熱可塑性材料はチャンネル壁１４１と１４２との間を通り、チャンネル壁は、前のサイクルから第２対のロール１４３，１４４を通り越した残留空気によって膨らまされた予備形成バブルを一定の大きさにする。ロール1３４は、第1対のロールと第２対のロールとの間でチューブ状熱可塑性材料の張力を取り除く。
針１５５をウエブに向かって前進させ、針はウエブの片側を突き刺し空気を注入する。第２対のロール１４３，１４４を遠ざけ、図４に示すように、空気をロール１４３，１４４より下のチューブ状熱可塑性材料内の領域に流通させる。フィルムを駆動ロール１３４によって１インチの何分の１前方に駆動して、シール前にチューブ状熱可塑性材料の張力を緩める。この時点で、針１５５は依然として前方にあり（予備ハブルで）、第２対のローラ間のニップは開く。これにより、針開け孔をシール用ワイヤー１５２間の領域から移動させることなく張力を緩める。その段階が完了したとき、針が引っ込み、クッションが針開け孔の上下でシールされる。シール２は一方の空気入りクッションの頂シール及び次の引き続くクッションの底シールを形成する。シール中、ミシン目付けナイフ１６０はシールジョー１５１と１５２との間で延びてシール２にミシン目を付ける。次いで、シールジョー１５１，１５２及びミシン目付けナイフが引っ込んで、サイクルが繰り返され或いは停止される。
本発明が関係する当業者には、上記の説明及び添付図面で提示した教示の利点を有する、発明の多くの修正及び他の実施形態が思いつくであろう。従って、発明が開示した特定の実施形態に限定されるべきではなく、修正及び他の実施形態が請求項の範囲の内に含まれるものであることを理解すべきである。ここでは特定な用語が使用されているが、特定な用語は一般的なそして説明の意味でのみ使用され、限定の目的で使用されない。
【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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