РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕТРАЭДРИЧЕСКИХ УПАКОВОК
DISTRIBUTION OF TETRAHEDRAL PACKAGES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к распределению тетраэдрических упаковок и, в частности, к способу группирования неправильных тетраэдрических упаковок в блоки, подлежащие распределению.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Тетраэдрические упаковки изготавливают и распределяют уже на протяжении многих лет, и Tetra Pak разрабатывает такие системы с 1950-х гг. Однако обычная тетраэдрическая упаковка имеет недостаток в том, что она не обеспечивает возможность простой компоновки эффективным способом с точки зрения используемого пространства. Для осуществления перевозки были разработаны специальные вспомогательные коробки нестандартной формы, однако они были дорогими и сложными для приспосабливания к упаковке в автоматических линиях.
В патентной заявке от 1964 г., US 3.347.363, была описана неправильная тетраэдрическая упаковка, которая обеспечивала плотную укладку в кубе. Общая идея заключается в том, что куб может быть заполнен полностью посредством использования совокупности неправильных тетраэдров и тетраэдров с зеркальной формой. Поиск в Интернете тетраэдров для заполнения пространства дает разные возможные схемы компоновки.
Однако неправильные тетраэдры непросто собрать в куб, поскольку ни промежуточный, ни конечный блок не является устойчивым сам по себе. Поэтому существует необходимость дополнительной опоры. В US 3.347.363 указано, что тетраэдрические формы следует соединять на их поверхностях контакта некоторым видом адгезива. Указано также, что упаковка, состоящая из множества контейнеров, может включать в себя прямоугольное трехмерное замкнутое пространство (коробку) для поддерживания контейнеров в собранном состоянии. Однако не указаны никакие подробности ни относительно применения адгезивов в замкнутом пространстве для удерживания упаковок в собранном виде, ни относительно варианта нанесения адгезива.
Общая форма неправильного тетраэдра, и ее зеркального варианта, которая может быть использована для заполнения полностью куба, известна по меньшей мере с 1900 г. Для того чтобы дать ответ на проблему, поставленную Дэвидом Гилбертом (третью проблему Гилберта), ученик Гилберта Макс Дэн представил доказательство в форме обратной проблемы, помимо прочего содержащей неправильный тетраэдр, который, вместе с зеркальным вариантом, может полностью заполнить куб. Гай Инчболд на своем web-сайте www.steelpillow.com показывает, что можно использовать три неправильных тетраэдра и три зеркальных вариантах для полного заполнения пространства куба. Это также показано на web-сайте www.korthalsaltes.com, который показывает, как скомпоновать четыре таких тетраэдра, только без зеркальной пары для завершения блока. Однако никто из последних не указывает, как шесть тетраэдров можно удерживать вместе в коробке или подобном блоке, в схеме плотной укладки в кубе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, целью настоящего изобретения является нахождение подходящих решений для простой сборки упомянутого куба из шести неправильных тетраэдров.
В первом аспекте, изобретение обеспечивает способ комплектования группы неправильных тетраэдрических упаковок (1а, 1b), имеющих первую ориентацию и зеркальную вторую ориентацию, причем упомянутые упаковки (1а, 1b) каждая содержит две панели (5, 6), которые представляют собой равнобедренные прямоугольные треугольники, и две удлиненные панели (7, 8), которые представляют собой прямоугольные треугольники, причем упомянутый способ включает этапы:
создания L-образной заготовки (10), содержащей прямоугольную центральную стенку (15), прямоугольную правую стенку (13) и прямоугольную левую стенку (14), причем правая стенка (13) и левая стенка (14) закреплены на примыкающих краях центральной стенки (15) через линии (11, 12) ослабления,
размещения одной упаковки (1а) с первой ориентацией и одной упаковки (1b) со второй ориентацией на каждой из правой стенки (13), левой стенки (14) и центральной стенки (15), причем все упаковки (1а, 1b) располагают так, что панель (5, 6) с формой равнобедренного прямоугольного треугольника обращена к картонной заготовке (10), и при этом гипотенуза упомянутой панели направлена к центральному углу (16), между правой стенкой (13) и левой стенкой (14), и так что нисходящие наклонные ребра всех упаковок также направлены к упомянутому центральному углу (16), так что картонная заготовка может быть сложена в куб посредством поворачивания первой стенки (13) из развернутого положения, и посредством поворачивания левой стенки (14) из развернутого положения до тех пор, пока упаковки (1а, 1b) не будут расположены поверх упаковок (1а, 1b) на центральной стенке (15). Правую стенку (13) и левую стенку (14) обычно заворачивают на 70-110° из развернутого плоского положения или приблизительно на 90°. Упомянутый способ может дополнительно включать этап соединения двух упаковок (1а, 1b) вместе перед размещением на стенке (13, 14, 15), например, при помощи адгезива (52, 53), который закрепляют на центральной линии удлиненной панели (7; 8) по меньшей мере одной упаковки (1а; 1b).
В другом аспекте, изобретение обеспечивает блок из двух неправильных тетраэдрических упаковок (1а, 1b), имеющих первую ориентацию и зеркальную вторую ориентацию, причем упомянутые упаковки содержат две панели (5, 6), которые представляют собой равнобедренные прямоугольные треугольники, и две удлиненные панели (7, 8), которые представляют собой прямоугольные треугольники, причем удлиненная панель (7; 8) одной упаковки (1а; 1b) содержит адгезив (52, 53), а соответствующая по форме панель (8; 7) другой упаковки (1b; 1а) прижата к упомянутой панели, содержащей адгезив. В упомянутом блоке, возможно также, что адгезив предусмотрен вдоль центральной линии (51) упомянутой удлиненной панели (7; 8). Адгезив (52, 53) может быть также предусмотрен в двух отдельных группах вдоль центральной линии (51) упомянутой удлиненной панели (7; 8).
В дополнительном аспекте, изобретение обеспечивает блок из шести неправильных тетраэдрических упаковок (1а, 1b), имеющих первую ориентацию (1а) и зеркальную вторую ориентацию (1b), причем упомянутые упаковки (1а, 1b) содержат две панели (5, 6), которые представляют собой равнобедренные прямоугольные треугольники, и две удлиненные панели (7, 8), которые представляют собой прямоугольные треугольники, при этом три пары из двух зеркальных упаковок (1а, 1b) размещены внутри нижнего лотка (30), содержащего нижнюю стенку, соответствующую размеру кубической компоновки упомянутых шести упаковок. В упомянутом блоке, упомянутые три пары зеркальных упаковок (1а, 1b) могут быть окружены петлевой лентой (40), удерживающей шесть упаковок вместе. В упомянутом блоке, каждая пара зеркальных упаковок (1а, 1b) может быть скреплена вместе с использованием адгезива (52, 53) на примыкающих панелях (7; 8).
В дополнительном аспекте, изобретение обеспечивает блок из трех неправильных упаковок (1а, 1b), имеющих первую ориентацию (1а) и зеркальную вторую ориентацию (1b), причем упомянутые упаковки (1а, 1b) содержат две панели (5, 6), которые представляют собой равнобедренные прямоугольные треугольники, и две удлиненные панели (7, 8), которые представляют собой прямоугольные треугольники, при этом две упаковки с первой ориентацией (1а; 1b) и одна упаковка с второй ориентацией (1b; 1а) могут быть размещены вместе, образуя треугольную призму (60). Группа из четырех таких призм, стоящих на своей треугольной поверхности, могут быть размещены вместе так, что их прямоугольные углы сходятся в центре, так что образует полукуб. Группа из двух таких призм (60), образующих кубы, может быть размещена в ряд, образуя удлиненный кубовидный блок.
Все признаки, описанные в связи с любым аспектом изобретения, могут быть использованы с любым другим аспектом изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет описано ниже со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, который показан в чертежах, из которых:
Фиг. 1 представляет собой перспективный вид неправильного тетраэдра, который будет объединен в блок в соответствии с изобретением,
Фиг. 2 представляет собой перспективный вид шести тетраэдров, размещенных парами на картонной заготовке,
Фиг. 3 представляет собой вид сверху картонной заготовки для содержания блока из шести упаковок в соответствии с изобретением,
Фиг. 4 представляет собой перспективный вид сверху картонной заготовки, показанной на фиг. 3, с шестью упаковками, размещенными на трех из ее стенок,
Фиг. 5 представляет собой перспективный вид блока из тетраэдров, удерживаемых вместе посредством нижнего лотка,
Фиг. 6 представляет собой перспективный вид блока из тетраэдров, удерживаемых вместе посредством петлевой ленты,
Фиг.7 и 8 представляют собой виды сбоку двух тетраэдров с разной ориентацией в соответствии с изобретением,
Фиг. 9 представляет собой перспективный вид двух тетраэдров, показанных на фиг. 7 и 8, соединенных вместе,
Фиг. 10 представляет собой перспективный вид трех тетраэдров в соответствии с изобретением, сгруппированных вместе в треугольную призму,
Фиг. 11 представляет собой перспективный вид идеальной треугольной призмы,
Фиг. 12-14 представляют собой виды сверху разных вариантов объединения треугольных призм, показанных на фиг. 10 и 11, и
Фиг. 15 представляет собой перспективный вид решения с угловыми накладками для группирования шести упаковок.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к распределению неправильных тетраэдрических упаковок для, например, жидкого пищевого продукта. Одна такая упаковка 1а показана на фиг. 1, а для того чтобы заполнить куб полностью, необходимо также использовать зеркальный вариант 1b, см. фиг. 2. Упаковка 1а, 1b содержит два уплотненных ребра 2, 3 и содержит корпус 4, который может быть заполнен продуктом, таким как порошок, мелкие изделия или жидкость. Если упакованный продукт представляет собой скоропортящийся жидкий пищевой продукт, то упаковка 1а, 1b предпочтительно представляет собой упаковку известного типа, содержащую картонный внутренний слой, защитный слой алюминиевой фольги (или подобный) и наружные покрытия из полимерного материала, такого как полиэтилен низкой плотности (low density polyethylene – LDPE). Такой упаковочный материал используется на протяжении многих лет в производстве пищевых продуктов в картонных упаковках, например, по технологии Tetra Pak.
Упаковка 1а содержит четыре панели, две панели 5, 6, которые представляют собой равнобедренные прямоугольные треугольники, и две удлиненные панели 7, 8, которые представляют собой прямоугольные треугольники. Две равнобедренные панели 5, 6 имеют общий катет, а две удлиненных прямоугольных треугольника 7, 8 имеют общую гипотенузу. Упаковка 1b имеет такую же форму панелей 5, 6, 7 и 8, но их ориентация зеркальная.
На фиг. 2 показана L-образная первая заготовка 10, изготовленная из картона. Шесть неправильных тетраэдрических упаковок 1а, 1b, три с одной ориентацией и три зеркальных варианта, показаны пунктирными линиями, когда они размещены на заготовке 10. Упаковки 1а, 1b могут быть прикреплены к заготовке 10 при помощи какого-либо адгезива, такого как термоклей или двухсторонняя клейкая лента. Первая заготовка 10 содержит две линии 11, 12 перегиба, так что правая стенка 13 и левая стенка 14 могут быть завернуты к центральной стенке 15. Это приводит упаковки 1а, 1b на правой стенке 13 и левой стенке 14 поверх упаковок 1а, 1b на центральной стенке 15, и образуется куб. Обычно стенки поворачивают приблизительно на 90° или в пределах 70-110°. Для удерживания правой стенки 13 и левой стенки 14 на месте может быть использован адгезив между примыкающими упаковками, т.е. упаковку на правой стенке 13 прикрепляют к упаковке на центральной стенке 15, и упаковку на левой стенке 14 прикрепляют к упаковке на центральной стенке 15.
Когда упаковки 1а, 1b размещены на картонной заготовке, они содержат панель 5, 6 с формой равнобедренного треугольника, обращенную к первой картонной заготовке 10, а гипотенуза упомянутых равнобедренных панелей 5, 6 направлена к внутреннему углу 16, между правой стенкой 13 и левой стенкой 14. Верхние панели всех упаковок 1а, 1b имеют наклон к упомянутому внутреннему углу 16.
На фиг. 3 показана усовершенствованная вторая картонная заготовка 20, содержащая множество линий 21 ослабления, показанных пунктирными линиями на внутренней поверхности заготовки 20. Данная вторая заготовка 20 содержит стенки, соответствующие стенкам первой заготовки 10, то есть правую стенку 23, левую стенку 24, центральную стенку 25 и дополнительно содержит верхнюю стенку 26 и заднюю стенку 27. Шестая стенка образуется посредством двух деталей 28а, 28b, которые сложены вместе с противоположных сторон. На фиг. 4 показана вторая заготовка 20 с упаковками 1а, 1b, показанными в их положении перед складыванием заготовки 20 в закрытую коробку. Упаковки 1а, 1b можно прикрепить к правой, левой и центральной стенкам 23, 24, 25 при помощи какого-либо адгезива, перед заворачиванием стенок вместе. В некоторых стенках могут быть дополнительно предусмотрены вырезы 29а, 29b, например, для того чтобы сделать упаковки 1а, 1b видимыми для покупателя. Упаковки 1а, 1b размещены на правой стенке 23, левой стенке 24 и центральной стенке 35 таким же образом, как показано на фиг. 2 и как было описано выше.
На фиг. 5 показан нижний лоток 30, в котором расположены упаковки 1а, 1b. Данный лоток 30, который свернут известным по существу способом, позволяет упаковкам 1а, 1b размещаться в нем в довольно устойчивом состоянии, но может потребовать дополнительной опоры для обеспечения устойчивого блока во время транспортировки и перемещения. Кроме того, для повышения устойчивости блока можно размещать упаковки внутри лотка, при этом также прикрепляя отдельные упаковки друг к другу. Высота лотка 30 должна составлять примерно 10-30% высоты блока или примерно 20% высоты блока.
На фиг. 6 показана петлевая лента 40, которая приспособлена для окружения упаковок 1 в их объединенном состоянии. При необходимости повышения прочности блока, упаковки могут быть прикреплены друг к другу при помощи адгезива известного типа. Лента 40 может быть также объединена с нижним лотком 30, показанным на фиг. 5. Ширина ленты должна находиться в пределах 5-50% высоты блока или 10-30% высоты блока или составлять примерно 20% высоты блока.
На фиг. 7 показаны две упаковки 1а, 1b, одна упаковка 1а с первой ориентацией и другая упаковка 1b с второй ориентацией, зеркальной относительно упомянутой первой ориентации. Пунктирная линия показывает центральную линию 51 вдоль панели упаковок 1а, 1b, которая будет обращена внутрь куба при объединении. Линия адгезива 52, такого как термоклей или двухсторонняя клейкая лента, может быть закреплена вдоль по меньшей мере части данной линии 51 на одной из упаковок 1а, 1b, и затем упаковки сводят вместе так, что они прикрепляются друг к другу.
В другом варианте осуществления, как показано на фиг. 8, перед сведением вместе двух упаковок 1а, 1b две отдельные группы адгезива 53 размещают на центральной линии 51 упаковки 1а.
На фиг. 9 показаны две упаковки, скрепленные вместе, и они могут быть снабжены адгезивом 52, 53 в соответствии с фиг. 7 или 8. Линейное удлинение клея, как показано на фиг. 7, обеспечивает некоторую вращательную устойчивость крепления, так что упаковки не вращаются друг относительно друга. Кроме того, разнесение двух групп адгезива, как показано на фиг. 8, обеспечит данную устойчивость против нежелательного относительного вращения упаковок 1а, 1b в паре. Адгезив можно также размещать на линии, которая смещена от данной центральной линии.
На фиг. 10 показаны три упаковки 1а, 1b, 1а, сгруппированные вместе в треугольную призму 60. На фиг. 12 упомянутая призматическая форма 60 показана в идеализированном виде. Данная призматическая форма может комбинироваться различными способами для достижения вариантов кубовидной укладки. На фиг. 12 показан известный вариант размещения двух треугольных призм в кубе. На фиг. 13 показан другой способ укладки треугольных призм, образующий полукуб. Такой вариант укладки предпочтителен для мелких упаковок, поскольку он облегчает автоматическую укладку с использованием, например, оборудования для роботизированного подбора. На фиг. 14 показан другой вариант укладки, в котором два куба размещены рядом. Кроме того, данный вариант обеспечивает более удобный доступ для автоматического упаковочного оборудования для заполнения картонной коробки сверху.
В вариантах укладки, которые показаны на фиг. 10-14, упаковки 1а, 1b могут быть либо размещены внутри картонной коробки свободно, либо скреплены вместе каким-либо адгезивом. Можно также скреплять упаковки 1а, 1b вместе перед перенесением их внутрь картонной коробки.
Хотя изобретение описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, необходимо понимать, что возможны различные модификации в пределах объема изобретения. На фиг. 15 показано другое решение 70 для распределения. Шесть неправильных тетраэдрических упаковок 1а, 1b представляют собой группу, в таком же варианте размещения, который показан, например, на фиг. 5. При таком объединении между упаковками образуется внутренняя диагональ, проходящая из противоположных углов куба. На каждом противоположном углу размещена накладка 71, 72, и к накладкам 71, 72 прикреплен стержень 73, удерживающий упаковки вместе в группе. Стержень 73 может быть снабжен крючками или ребрами, а накладки 71, 72 могут содержать соответствующие удерживающие средства, так что накладки прикрепляются к стержню наподобие замка застежки-молнии. Накладки 71, 72 и стержень 73 могут быть выполнены по меньшей мере частично из пластмассы или металла или любого подобного материала. В одном варианте осуществления, по меньшей мере одна из накладок 71, 72 может быть снабжена быстрым расцеплением для разделения группы упаковок 1а, 1b.
В данном описании, если явно не указано иное, то слово «или» используется в смысле оператора, который возвращает истинное значение, когда удовлетворяются любое или оба указанных условия, в отличие от оператора «исключающее или», который требует, чтобы удовлетворялось только одно из условий. Слово «содержащий» используется в смысле «включающий в себя», а не в смысле «состоящий из». Все прежние идеи, упомянутые выше, включены настоящим документом посредством ссылки. Упоминание любого ранее опубликованного документа не должно восприниматься как признание или утверждение, что его идея была общеизвестным знанием в Австралии или где-либо еще на дату его регистрации.