JP5535804B2

JP5535804B2 - テーパー形状紙容器の成形機

Info

Publication number: JP5535804B2
Application number: JP2010163762A
Authority: JP
Inventors: 敦伊藤; 武浩松本; 元義村田
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd; Shin Nippon Koki KK; Dixie Japan Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd; Shin Nippon Koki KK; Dixie Japan Ltd
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: JP2012024963A

Description

本発明は、板紙を丸めてシェルを作り、そのシェルの底部を底紙部材で閉じた構造の紙容器を成形する装置に関し、特にシェルあるいは胴部が切頭円錐状（以下、「テーパー形状」とも呼ぶ）をなすとともに、そのテーパー角が大きい紙容器を成形するのに好適な成形機に関するものである。

この種の紙容器が食品用の容器として、従来、広く使用されていることは周知のとおりである。その胴部すなわち外周壁の部分は、一般的な陶磁器製あるいはガラス製の容器が上側で拡がった形状であることから、その形状を模してテーパー状に構成されている。このような形状の紙容器を成形するための装置が、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。これらの特許文献１，２に記載された装置は、容器のテーパー角とほぼ等しい開き角の扇状に切り取った板紙製のブランクを、切頭円錐状をなすマンドレルの下側に供給し、ここでブランクをマンドレルに巻き付け、かつそのブランクの両端部を重ね合わせて接合することにより容器シェルを成形するように構成されている。さらに上記のマンドレルが外周に沿って等間隔に取り付けられるとともに水平軸線を中心に回転するターレットが配置されており、そのターレットの外周部には、ブランクの両端部を重ね合わせて接合したシーム部を容器シェルの外周側から押さえ付ける押し付けアームと、シーム部の内周側に添わされる支持アームとを一対とした複数対のアームが設けられている。マンドレルに巻き付けられて筒状に成形された容器シェルのシーム部は、これら一対のアームによって挟み付けられ、その状態でターレットが回転することにより、シーム部を挟み付けたまま容器シェルを次の工程に送るように構成されている。

また、特許文献３には、円筒状の容器シェルを成形し、その容器シェルに底紙を取り付けるように構成された装置が記載されている。すなわち、特許文献３に記載された装置は、外周部に一定間隔でマンドレルを取り付けたターレットを有し、そのターレットは水平軸線を中心に回転するように構成されている。それらのマンドレルのうち、中心軸線が水平となるように位置決めされたマンドレルに対して、長方形状のブランクを水平に供給するとともに、そのブランクをマンドレルに巻き付けて円筒状の容器シェルに成形し、その状態でマンドレルが公転する間に、ブランクの互いに重ね合わせた両端部を接合し、またその円筒状の容器シェルの底部に底紙を取り付けるように構成されている。

さらに、特許文献４には、成形コアに板紙を巻き付け、その両端部を互いに接合してテーパー形状の紙容器を成形する装置が記載されている。この装置は、ブランクの両端部を接合するシーム部でのズレを防止するために、連続紙を成形コアに対して供給し、成形コアに巻き付ける直前に連続紙から容器シェルとなる部分（いわゆるブランク）を切断するよう構成されている。そして、この特許文献４に記載された装置では、ブランクを成形コアとの間に挟み付けた状態で、ブランクを載せていたテーブルを成形コアに対して上昇させ、これによりブランクをＵ字状に湾曲させて成形コアの下側半分に巻き付け、その後、凹部が形成されている一対のウィングを左右両側から閉じてブランクを筒状に湾曲させ、成形コアに巻き付けている。

そしてまた、特許文献５には、水平軸線を中心に旋回するマンドレルに対してブランクを水平に供給し、そのマンドレルがターレットの回転よって旋回する過程で、そのブランクをマンドレルに巻き付けてテーパー形状の容器シェルを成形するように構成された装置が記載されている。

特許第３５１３７１７号公報特許第３７５６１６４号公報米国特許第３９５８５０１号明細書特公平５−８４７３６号公報米国特許出願公開２００８／０２８０７４３号明細書

特許文献１あるいは特許文献２に記載された装置は、外周部に複数のマンドレルを一定間隔に取り付けたターレットを、水平面内で間欠的に回転させ、所定の成形位置に停止しているマンドレルの下側にブランクを供給し、そのブランクをブランク押さえレバーによってマンドレルに対して固定するとともに、その状態で、マンドレルの下側に配置された左右一対の巻き付けアームを起き上がらせてブランクをマンドレルに巻き付け、その状態を維持しつつ、ブランクの互いに重なっている端部を、マンドレルの上側に配置されている押さえ付け片によって押さえてそれらの端部同士を接合する構成されている。したがって特許文献１あるいは特許文献２に記載された装置では、上記のようにしてマンドレルをテーパー形状のシェルに成形し、巻き付けアームが開いてマンドレルの下側に退避することを待ってターレットが回転し、シェルが次の工程に向けて送られる。このように、特許文献１あるいは特許文献２に記載されている装置は、マンドレルに対するブランクの固定、巻き付け、両端部の接合などの複数の工程を所定の一箇所で行うように構成されており、また巻き付けアームがマンドレルの旋回と干渉する位置に配置されているので、ターレットの停止時間が長くなり、テーパー状紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることが困難であった。

また、特許文献３に記載された装置は、マンドレルを挟んで配置された二つの巻き付け部材が、マンドレルを中心にしてその外周側を旋回することにより、マンドレルに添わされているブランクをマンドレルに巻き付けるように構成されている。したがって、特許文献３に記載されている装置においても、板紙であるブランクをマンドレルに沿わせた形状に成形する工程と、そのマンドレルの両端部を重ね合わせて接合する工程を所定の一箇所で行うように構成され、しかもマンドレルおよび二つの巻き付け部材のいずれをも駆動機構によって動作させるように構成されているので、連続した成形加工が困難であって、テーパー状紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることが困難であり、また装置の全体としての構成が複雑化する可能性がある。

さらに、特許文献４に記載された装置においても、所定の成形位置において、ブランクをマンドレルに対して固定するとともに、その左右から閉じてくる一対のウィングによってブランクをマンドレルに対して巻き付け、その状態でブランクの長手方向の互いに重なっている端部を加熱押圧体で押さえ付けて接合するように構成されているので、前述した特許文献１や特許文献２に記載されている装置と同様に、テーパー状紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることが困難であった。

そして、特許文献５に記載された装置は、マンドレルが水平面内で旋回する過程でブランクをテーパー形状に成形するように構成された装置が記載されているが、そのマンドレルに対してブランクを巻き付け、またそのブランクの両端部を接合する具体的な構成は特許文献５に開示されておらず、テーパー形状の紙容器の生産性あるいは成形効率の向上のためには、新たな技術を開発する余地がある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、テーパー形状の紙容器の生産性あるいは成形効率を向上させることのできる成形機を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するために、外周面がテーパー状に形成されたマンドレルに、前記外周面を平面に扇状に展開した円弧形状のブランクを巻き付けるとともに、そのブランクの長手方向の両端部を重ね合わせて互いに接合することにより容器シェルを成形するテーパー形状紙容器の成形機において、水平軸線を中心に間欠的に回転させられるターレットの外周部に複数の前記マンドレルが一定間隔に取り付けられ、前記ターレットの外周側のいずれかの箇所で前記マンドレルの移動方向での前方側に供給された前記ブランクを前記マンドレルの外周面との間に挟み付けて固定するブランククランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられ、前記ブランクが前記ブランククランプによって固定されたマンドレルの移動方向での前方側でそのマンドレルの左右両側に、前記マンドレルが移動することに伴って該マンドレルに前記ブランククランプによって固定されている前記ブランクの左右両端部を前記マンドレルの移動方向で後方側に押して前記ブランクをマンドレルの外周面に沿って湾曲させるガイドバーが配置され、そのガイドバーによって湾曲させられた前記ブランクの両端部を前記マンドレルの外周面に密着させるように押圧し、かつそれらの端部を互いに重ね合わせる巻き付け爪が前記ガイドバーの終端部側に配置され、前記ブランクの互いに重ね合わされた端部を前記マンドレルとの間に挟み付けるシームクランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ガイドバーの前記巻き付け爪が設けられている終端部側とは反対の始端部側に、前記ブランクを前記マンドレルのテーパー状の外周面における母線と平行に保持して位置決めするテーブルが設けられ、そのテーブルには、該テーブル上に位置決めされたブランクの左右両翼を吸引して保持する吸引部が設けられていることを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記ガイドバーの前記マンドレルに対向する側面に、前記ブランクの表面を傷付けない柔軟構造材が設けられていることを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機である。

請求項４の発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の発明において、前記ブランククランプと前記シームクランプとは、それぞれ前記ターレットの外周部に固定された軸を中心に揺動可能なレバーに設けられ、前記ブランククランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記ブランククランプを動作させるカム溝および該カム溝に係合して周回するカムフォロアーを含む溝カム機構と、前記シームクランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記シームクランプを前記ブランククランプとは別なタイミングで動作させる他のカム溝および他のカム溝に係合して周回する他のカムフォロアーを含む他の溝カム機構とが前記ターレットの両側に配置されていることを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機である。

請求項１の発明によれば、マンドレルはターレットと共に間欠的に旋回し、例えばマンドレルの間隔を１ピッチとして間欠的に移動する。ブランクは、予め定めた所定位置で一時的に停止するマンドレルの前方側（マンドレルの移動方向での前方側）に供給される。より具体的には、マンドレルとブランククランプとの間に供給され、したがってブランククランプがマンドレル側に移動することにより、ブランクはブランククランプによってマンドレルとの間に挟み込まれ、固定される。その状態でマンドレルがターレットと共に回転するので、マンドレルに対して固定されているブランクは、左右一対のガイドバーの間に移動させられる。したがって、ブランクの左右両端部側がマンドレル側に押されてマンドレルの外周面に添うように湾曲させられる。言い換えれば、「Ｕ」字状に湾曲させられてマンドレルの外周面のほぼ半分に巻き付けられる。こうしてマンドレルが１ピッチ移動して一時的に停止している間に、前記ガイドバーの終端部側に配置されている巻き付け爪が前進して、ブランクの左右両翼をマンドレルの外周面に向けて押し付けることにより、ブランクの左右両端部が互いに重ね合わされ、その結果、平板状であったブランクがテーパー円筒状に成形される。そして、その重ね合わされた両端部がシームクランプによってマンドレルの外周面に対して押し付けられて固定される。このように、ブランクが供給される箇所では、ブランククランプによってマンドレルとの間にブランクを挟み付けるだけであるから、マンドレルをその箇所に停止させておく時間は僅かで良く、またマンドレルが１ピッチ移動する間にブランクのほぼ半分をマンドレルに巻き付けることができるから、巻き付け爪によるブランクの巻き付けおよび重ね合わせた端部のシームクランプによる固定は短時間で行うことができ、したがって間欠的に回転するターレットあるいはマンドレルの停止時間を短くして生産性あるいは成形効率を向上（回転速度を増速）させることができる。また、ブランクをマンドレルに巻き付けてテーパー形状に成形する工程を一箇所で行わず、複数箇所に分けて行うように構成されているので、ブランクを固定するための機構や湾曲させる機構を分散させることができ、その結果、装置全体としての構成を簡素化することができる。

また、特に請求項２の発明によれば、ブランクをマンドレルのテーパー状の外周面における母線と平行に配置するテーブルを備え、しかもそのテーブル上のブランクを吸引して保持するので、マンドレルに対するブランクの位置あるいは姿勢を所期どおりに維持でき、したがってブランクをマンドレルに巻き付けた場合に互いに重ね合わせる端部同士にズレが生じることを防止もしくは抑制することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、ブランクをいわゆる「Ｕ」字状に湾曲させるにあたり、ブランクがガイドバーの側面に摺接するものの、ガイドバーには柔軟構造材が設けられているので、ブランクが傷付くことを未然に回避することができる。

またさらに、請求項４の発明によれば、前記ブランククランプと前記シームクランプとは、それぞれ前記ターレットの外周部に固定された軸を中心に揺動可能なレバーに設けられ、前記ブランククランプ用のレバーは、前記ターレットの中心軸と同軸上に配置されたブランククランプ用溝カムの環状のカム溝に係合して周回するカムフォロアーに従って操作可能に構成されるとともに、前記シームクランプ用のレバーは、前記ターレットの中心軸と同軸上に配置されたシームクランプ用溝カムの環状のカム溝に係合して周回するカムフォロアーに従って動作可能に構成され、前記ブランククランプ用溝カムと前記シームクランプ用溝カムとは、それぞれ所定の振り角度で揺動させる駆動機構を備えている。したがって、ブランククランプおよびシームクランプを各マンドレルに対応させてターレットに取り付けた状態でターレットを回転させることができ、各クランプをマンドレルに対して別々なタイミングで開閉動作を行うことができる。しかもそれぞれに適したストロークでマンドレルに対して開閉動作を行うことができる。また、一つのターレットの両側に溝カム機構を配置し、環状の溝カムに従って周回する各クランプの開閉を溝カムの振り角で簡単に開閉制御することができため、設備的に大型化することなくマンドレル毎にブランククランプとシームクランプとの両方を設けることが可能となる。

この発明に係る成形機の一例を示す全体概略図である。この発明に係る成形機の一例を示す一部省略した正面図である。その巻き付け爪の部分の構成を示す部分図である。この発明のクランプ機構の一例を示す概略説明図である。給紙位置におけるマンドレルの下側にブランクを供給する概略説明図である。ブランクを「Ｕ」字状に曲げるためのガイドバーの配置状態をフィード方向から見た概略説明図である。この発明で対象とする容器の一例を示す断面図である。その成形過程を説明するための工程図である。

先ず、この発明の成形機で成形する容器の一例について説明すると、図７にその容器１の一例を断面図で示してあり、この容器１は外径に対して高さが相対的に低く、開口部が大きい（例えば直径１４０ｍｍ以上）、いわゆるどんぶり型の紙容器であって、胴部２および底板部３のいずれもが紙を主体として構成されている。なお、上側の開口端には、胴部２の上端縁を外側にカール成形することによるカール部４が形成されており、また下端縁は内側にカール成形することにより底板部３に形成されているフランジ部を巻き込んで底板部３を固定している。そして、その胴部２は上部開口端の径が底部の径より大きい切頭円錐状（テーパー形状）をなしており、その外周面の中心軸線に対する傾斜角は、現在流通している紙容器の傾斜角より比較的大きな角度になっている（例えばテーパー角２２°程度）。

上記の容器１を成形する工程の概略を図８に示してある。先ず、胴部２は、片面もしくは両面に合成樹脂フィルムがラミネート（もしくはコーティング）された板紙であるブランクを筒状に丸めて構成されており、そのブランク５はカール成形する前の胴部２を平面に展開した形状の板紙であり、扇状に開いた（湾曲した）帯状をなし、その幅は容器１の高さ程度になっている。そのブランク５を切頭円錐状に丸め（少なくとも内面側を樹脂面にして丸め）、その両端部を重ね合わせて接合することにより筒状のシェル６が成形される。そのシェル６の内部に底紙７を挿入してシェル６の底部近くに接合される。すなわち、底紙７は、上記のブランクと同様の板紙を素材とした円盤状の部材であり、その外周部には下向きに折り曲げて形成されたフランジ部が設けられている。この底紙７が挿入されたシェル６の下端縁を内側にカール成形して底紙７のフランジ部を巻き込んで接合することにより底紙７がシェル６に固定される。なお、上端部側のカール部４は底紙７を固定した後に成形される。

この発明に係る成形機は、上記のシェル６を形成するための構成に特徴があり、以下にその一例を説明する。図１は成形機の概略全体図であり、図２および図３はその成形機の一部を示しており、水平な軸線を中心に回転させられるターレット１０が設けられており、その外周部に複数のマンドレルユニット１１が円周方向に一定の間隔を空けて取り付けられている。各マンドレルユニット１１は、図２および図３に示すように、前述したブランク５を巻き付けてテーパー形状に成形するためのマンドレル１２と、ブランク５をマンドレル１２との間に挟み付けて固定するブランククランプ１３と、マンドレル１２に巻き付けたブランク５における互いに重ね合わせた両端部（すなわちシーム部）を押さえ付けるシームクランプ１４とから主に構成されている。

マンドレル１２は、成形するべき容器１の形状と同様のテーパー形状の部分を先端側に有し、その中心軸線をターレット１０の半径方向に一致させ、かつ小径側をターレット１０の半径方向で外周側に向けてターレット１０に取り付けられている。図に示す例では、マンドレル１２が図の上から下に移動するように（時計方向に）ターレット１０が間欠的に回転しており、図示の状態ではそのマンドレル１２の下側すなわちターレット１０の回転方向で前方側にブランククランプ１３が配置され、これとは反対に図示の状態で上側すなわちターレット１０の回転方向で後側にシームクランプ１４が配置されている。

これらのクランプ１３，１４は、幅が狭くかつマンドレル１２の側面幅とほぼ同じ長さの板状の金属製部材であって（本例では、軽量化のためアルミニウム製とする）、図３および図４に示すように、ターレット１０に設けられている支点ボルト４００，４０１を中心として揺動するレバー１５，１６に腕長さを調整可能に取り付けられたアーム１７，１８の先端部にそれぞれ取り付けられている。クランプ１３，１４の押圧面の形状はフラットでもよいが、マンドレル１２の外周面に沿うように曲面形状にすることが左右のブレを矯正させて均一な押圧力が掛けられるので好ましい。

またそれぞれのアーム１７，１８の中間部分には各クランプ１３，１４がマンドレル１２に対して圧接・離間するようにアーム１７，１８を揺動させるためのコネクションダンパ１９，２０が、ターレット１０に設けられている支点ボルト４０２，４０３を中心に揺動するレバー４０４，４０５に連結されている。それらのコネクションダンパ１９，２０には、クランプ１３，１４がマンドレル１２に対してブランク５を所定の押圧力で固定できるようにバネ４０６が内装されている。また、マンドレル１２に圧接したときの衝撃力を緩和するための緩衝機能を備えている。なお、マンドレル１２に対する前記各クランプ１３，１４の押圧力をマンドレル１２の母線方向で均一化させるために、アーム１７，１８には、各クランプ１３，１４の背面と当接するストッパーＰが、高さ（α）を調整可能に設けられている。

一方、コネクションダンパ１９，２０を作動させるレバー４０４，４０５には、カムフォロアー４０７，４０７が設けられ、これらのカムフォロアー４０７，４０７は、ブランククランプ１３用の溝カム４０８の環状のカム溝Ｂと、シームクランプ用の溝カム４０９の環状のカム溝Ｓとにそれぞれ係合されている。そして、溝カム４０８と４０９は、ターレット１０と同軸上に設けられている。したがって、ターレット１０の回転に従って、カムフォロアー４０７，４０７はカム溝Ｂおよびカム溝Ｓに係合した状態で周回できるように構成されている。この溝カム４０８，４０９は、ターレット１０の両側（紙面の表側と裏側）にそれぞれ配置され、オシレータ駆動系（図示せず）に溝カム自体をターレット１０の軸を中心に所定の振り角度でそれぞれ別々のタイミングで揺動できるように図示しないリンクで連結制御されている。このように各クランプを独立した溝カム機構によりマンドレル１２に対して別々な開閉動作ができるようにしておけば、ブランククランプ１３については、ブランク５をマンドレル１２との間に挟み付けるだけでブランククランプ１３とマンドレル５の隙間を大きく設定する必要がなく小さなストロークで充分であるのに対して、シームクランプ１４の方は、ブランク５の両端をマンドレル１２に巻き付けて互いに重ね合わせる際に、シームクランプ１４が邪魔にならない程度にマンドレル１２から離しておく必要がありブランククランプ１３よりも大きなストロークを確保することができる。勿論、同じストロークでも差し支えないが、クランプの加速度などの慣性力を調整する上でも別々な開閉機構にしておくのが望ましい。

こうすることによって、シームクランプ１４の動作とブランククランプ１３の動作を、それぞれに適した条件でマンドレル１２に対して開閉動作を行うことができる。また、設備面では、一つのターレット１０の両側に溝カム機構を配置し、各クランプの開閉を溝カムの振り角で簡単に開閉制御することができため、装置を大型化することなくマンドレル１２毎にブランククランプ１３とシームクランプ１４との両方を設けることが可能となる。

更に加えて、図４に示すように、ブランククランプ１３の駆動機構はターレット１０の裏側に設けられ、これに対してシームクランプ１４の駆動機構はターレット１０の表側に設けられている。そして各クランプ用の溝カム４０８，４０９はターレット１０が間欠停止している時に動かされてカム溝Ｂおよびカム溝Ｓに従ってレバー４０４，４０５を揺動させ、それに伴い、コネクションダンパ１９，２０を介して各クランプ１３，１４がマンドレル１２に対して「開」「閉」の動作が行われるように操作制御されている。このように溝カム４０８，４０９および駆動機構がターレット１０の表裏両側にそれぞれ配置されることによりターレット１０に対する偏荷重が抑制できる（各クランプ圧によるカム溝Ｂ，Ｓに掛かる反力のバランスがとれる）。その結果、カム溝Ｂ，Ｓをカムフォロアー４０７，４０７がスムーズに周回でき、しかもマンドレル１２の母線方向（ブランク５の接合部）に対するシームクランプ１４の捩れの発生を防止することが可能となる。

なお、コネクションダンパ１９，２０の駆動をカム手段によって行わせているが、本例に限定されず、ターレット１０の回転停止中に動作させる機構であれば特に制限はなく、ターレット１０の機構とは別個の駆動機構を備えた、その他の適宜の連動機構、例えばアクチュエータによって各コネクションダンパ１９，２０に駆動力を伝達するように構成してもよい。

ターレット１０は、各マンドレル１２の間隔を１ピッチとして間欠的に回転させられるように構成されており、各マンドレル１２はその中心軸線が水平になる位置で一時的に止められ、そのように止められる位置が給紙位置２１となっている。その給紙位置２１におけるマンドレル１２とブランククランプ１３との隙間に滑り込ませるようにブランク５を供給するためのフィーダー２２が設けられている。そのブランク５は、容器１の胴部を形成する素材であって、図８に示すように、扇状に湾曲した帯状の板紙であり、フィーダー２２はそのブランク５を一枚ずつ、給紙位置２１におけるマンドレル１２の下側に供給するように構成されている。具体的に説明すると、フィーダー２２は、所定の間隔を空けて互いに平行に配置された複数本のガイドレール２２０，２２１と、それらのガイドレール２２０，２２１の間をガイドレール２２０，２２１と平行に走行するように配置された上側フィードベルトＢ１と下側フィードベルトＢ２とを備えており、フィードラインＦの上に載せたブランク５を上下のフィードベルトＢ１，Ｂ２で挟んで給紙位置２１の方向へ間欠移動させるように構成されている。そして、そのガイドレール２２０，２２１あるいはフィードベルトＢ１，Ｂ２の先端部は、給紙位置２１で中心軸線を水平にして停止させられているマンドレル１２の下側近傍まで延びており、少なくともその位置でマンドレル１２の外周面の母線と平行になっている。すなわち、マンドレル１２の外周面がテーパー面となっていることにより、水平線に対して傾斜しているその外周面と平行になるように、フィーダー２２のフィードラインＦも水平線に対して傾斜している。

上記のガイドレール２２０，２２１およびフィードベルトＢ１，Ｂ２は、給紙位置２１からターレット１０の半径方向で外側に延びており、その後端部の上方には多数枚のブランク５を重ねて収容するブランクスタッカー２３が配置されている。このブランクスタッカー２３は、上下両側が開口した枠状の部材であって、円弧長が長いことにより凸となっている縁部（図８の５ａ）が給紙方向で前方側となるようにブランク５を積層して収容するように構成されている。また、ブランクスタッカー２３は、その内部のブランク５が水平にならずに、その凸となる縁部５ａ側が若干上向きに傾斜するように、垂直線（または鉛直線）に対して後方に傾斜して配置されている。さらに、ブランクスタッカー２３の下端側には、ブランク５を一枚ずつ引き下げてフィーダー２２に供給するための機構４０が設けられている。

先ず、ブランクスタッカー２３の下端部には、その内部に積層されたブランク５のうち下端部側の複数枚のブランク５における円弧長が短いことにより凹となっている縁部（図８の５ｂ）を押圧するゲージングシリンダ２４が設けられている。また、ブランクスタッカー２３の下方には、ブランクスタッカー２３に積層されているブランク５のうち最も下側のブランク５を吸着して引き下げる吸着パッド２５が上下動するように配置されている。この吸着パッド２５を上下動させるための機構４０は、前述した各クランプ１３，１４と同様に、ターレット１０の回転と同期させるために、ターレット１０を回転させる駆動力をカム機構などの適宜の連動機構によって吸着パッド２５に伝達するように構成することが好ましい。なお、吸着パッド２５によって引き下げられたブランク５を前述したフィードベルトＢ１，Ｂ２に受け渡すために複数のローラ２６が適宜の連動機構によって駆動するベースローラ２６’に対して上下動し、ブランク５を挟んでフィーダー２２に送り込むように設けられている。

さらに、フィーダー２２の途中には、給紙位置２１とブランクスタッカー２３との間にブランク５の互いに重ね合わされる端部を加熱するヒータ２７，２７’が設けられている。すなわち、ブランク５は合成樹脂でラミネートされているので、その合成樹脂を加熱して溶融もしくは軟化させて接着剤として機能させるために、ブランク５の一方の端部の表面（容器１では内面）側と、他方の端部の裏面（容器１では外面）側とを熱風で加熱するようになっている。図２にはブランク５の表面側を加熱するヒータ２７を示してあるが、図２ではこれとは反対側の裏面側を加熱するヒータは省略してある。

前述した給紙位置２１にはブランク５を所定の位置および姿勢に位置決めするためのストッパー（図示せず）が設けられている。また、図５に示すように、フィードベルトＢ１，Ｂ２の先端側には、マンドレル１２の下側近傍まで送られたブランク５を最終的にマンドレル１２の真下まで短いストロークで押し込み、ストッパー３０１に当てて位置決めさせる押し込み爪３００がマンドレル１２の左右両側に設けられている。それらの押し込み爪３００は、適宜のアクチュエータによって軸３００’を中心に前後方向に回動させる構成にしてもよいが、ターレット１０の回転など他の機構との連動を確実に行うために、ターレット１０を回転させる駆動力をカム機構などの適宜の連動機構によって各押し込み爪３００に伝達するように構成することが好ましい。また、その給紙位置２１の左右両側には、前記フィーダー２２により送られてくるブランク５を給紙位置２１に保持させるテーブル３０２が設けられており、テーブル３０２の上面にはブランク５の両翼が浮き上がるのを防止するために吸着力をブランク５の下面に付与するための吸引部３０４が形成され、図示しない真空源と連動している。また、ブランク５の左右両側の位置決めを行うサイドガイド３０３が位置調整可能に設けられている。

そして、図６に示すように、前記テーブル３０２の下方には、マンドレル１２が図の下側に移動することに伴って、ブランク５の左右両側を相対的に押し上げて、ブランク５をいわゆる「Ｕ」の字状に曲げるブラシ付きガイドバー２８，２８がブラシ２８’，２８’を内側に向けて設けられている。なお、ブラシ２８’，２８’は本発明における軟質構造材に相当するものであってブランク５の傷付きを防止するためのものであり、適宜の軟質材に置き換えてもよい。このガイドバー２８は、下側に移動するマンドレル１２の外周面とブラシ２８’とが接触する程度に間隔を空けてマンドレル１２の左右両側に配置され、かつマンドレル１２の大径側と小径側のそれぞれに所定の間隔を空けてほぼ平行に配置されて固定された複数の帯状（もしくは棒状）の部材によって構成されている。そして、そのガイドバー２８は、前述したフィーダー２２の先端側にある給紙位置２１におけるブランク５のテーブル３０２下面を上端（始端部）とし、ここからマンドレル１２の旋回方向にその旋回半径とほぼ等しい半径で湾曲した円弧状に形成されている。すなわち、給紙位置２１に位置決めされているブランク５をマンドレル１２が押し下げることにより、ガイドバー２８がそのブランク５の両端部を相対的に押し上げ、その結果、ブランク５をその外周面を傷付けることなく「Ｕ」字状に湾曲させるように構成されている。

そのガイドバー２８の下端側（終端部側）で、各マンドレル１２の間隔とほぼ等しい間隔だけ、前記給紙位置２１から下がった位置に、「Ｕ」字状に曲げられているブランク５の左右両側を更にマンドレル１２に向けて押すことによりマンドレル１２に巻き付ける巻き付け爪２９が配置されている。この巻き付け爪２９は、上記の給紙位置２１から１ピッチ、下側に回転して停止しているマンドレル１２の両側に配置され、前記ガイドバー２８を構成している帯状材（もしくは棒状材）の間からマンドレル１２の外周面に沿って進退するように構成されている。この巻き付け爪２９は、適宜のアクチュエータによって前後動させるように構成してもよいが、ターレット１０の回転など他の機構との連動を確実に行うために、ターレット１０を回転させる駆動力をカム機構などの適宜の連動機構によって各プッシュロッド１９，２０に伝達するように構成することが好ましい。

つぎに上述した成形機の作用について説明する。図８に示す扇状に開いた帯状をなすブランク５は、その凸となっている縁部５ａがフィード方向での前方側となるようにブランクスタッカー２３に積層されて収容されており、その下側の複数枚がゲージングシリンダ２４によってブランクスタッカー２３との間に挟み付けられているので、積層されたブランク５がブランクスタッカー２３の内部に保持されている。一方、ターレット１０は、各マンドレル１２の間隔を１ピッチとして間欠的に回転させられており、各マンドレル１２がその中心軸線を水平にした状態に前記給紙位置２１に順次割り出されている。

ブランクスタッカー２３における最下端のブランク５に対して前記吸着パッド２５が上昇し、そのブランク５を吸着した後、下降することによりブランク５がブランクスタッカー２３から引き下げられる。その場合、ブランクスタッカー２３が傾斜した状態で保持され、その状態からブランク５の凹となっている縁部５ｂの下端部を支点として回転させつつ引き下げるので、ブランク５を確実に１枚ずつ取り出しフィードラインＦ上に乗せることができる。

吸着パッド２５が元の位置に下がると、ブランク５の吸着が解除され、そのブランク５はフィーダー２２におけるローラ２６によってフィードベルトに受け渡され、給紙位置２１に向けて送られる。なお、ターレット１０およびこれに取り付けられたマンドレル１２が前述したように間欠的に回転していることにより、吸着パッド２５によるブランク５の取り出し、およびフィーダー２２によるブランク５の送給は間欠的に行われる。フィーダー２２上のブランク５は、ヒータ２７，２７’が設けられている箇所で一時的に停止させられ、その際にブランク５の左右両端部が、所定の幅に亘って熱風により加熱される。その結果、ブランク５の表裏両面にラミネートされている合成樹脂の端部が所定の幅に亘って溶融もしくは軟化させられる。

その後、ブランク５は、フィーダー２２のフィードベルトＢ１，Ｂ２により給紙位置２１におけるマンドレル１２の下側近傍まで送られ、続いて、ブランク５の先端部がテーブル３０２の吸引部３０４の吸引により浮き上がりやそれに伴う位置もしくは姿勢のズレを防ぎながら、かつ、サイドガイド３０３により左右方向の姿勢を矯正しながらブランク５の縁部５ｂが押し込み爪３００により押し込まれ、ブランク５の縁部５ａがストッパー３０１に当たる位置でマンドレル１２の下側に位置決めされる。その場合、フィーダー２２が前述したように、マンドレル１２の外周面の母線と平行になるように傾斜しているので、ブランク５はマンドレル１２の下側でマンドレル１２の外周面（もしくはその母線）と平行に位置決めされている。

一方、ブランク５が給紙位置２１に送られる直前ないし直後に、オシレータ駆動系（図示せず）により溝カム４０８をターレット１０の軸を中心に所定の振り角度で揺動させてレバー４０４を揺動させ、それに伴い、コネクションダンパ１９を介してブランククランプ１３がマンドレル１２に対して「閉」となる方向に動作する。その状態でブランククランプ１３が押し上げられて、位置決めされているブランク５をマンドレル１２の外周面との間に挟み付けてマンドレル１２に対して固定する。即ち、マンドレル１２の外周面とブランク５とが平行になっており、しかも両者が接近しているので、ブランク５はマンドレル１２の外周面に向けて平行移動させられ、給紙方向を変えることなくブランク５の先端と後端とが同時に挟み込まれる。したがって、容器１のテーパー角が大きく、また径に対して高さが低く、それに伴ってブランク５が比較的細長く大きな扇角で帯状に開いた形状（ブランクの両端部が中央位置よりも後方にある形状）であっても、ブランク５がクランプされる際にブランク５のマンドレル１２に対する位置や姿勢がずれることがない。

ブランク５がブランククランプ１３によってマンドレル１２に対して固定されるのと相前後して、ターレット１０の回転によってマンドレル１２が図の下側に向けて移動（もしくは旋回）する。そのマンドレル１２の左右両側にはガイドバー２８，２８が配置されているから、ブランククランプ１３によってマンドレル１２に対して固定されているブランク５は、マンドレル１２が下降することによりガイドバー２８の間に押し込められる状態になり、その結果、ブランク５の左右両側が相対的に押し上げられて、マンドレル１２の外周面に沿って「Ｕ」字状に曲げられる。ターレット１０が１ピッチ、回転してマンドレル１２がガイドバー２８のほぼ下端部にまで移動すると、ブランク５はほぼ完全に「Ｕ」字状に湾曲させられ、マンドレル１２のほぼ下半部に密着した状態に巻き付けられる。すなわち、このようなブランク５の曲げ成形が、ブランク５の搬送と並行して行われる。ブランク５をこのように巻き付ける過程でブランク５の外面がガイドバー２８に擦れるが、ガイドバー２８の側面には前述したブラシ２８’などの軟質構造材が設けられているので、ブランク５の表面（容器としての外面）が傷付くことが回避される。

マンドレル１２が１ピッチ移動した位置は、巻き付け爪２９が配置されている位置に対応する位置であり、したがってそのマンドレル１２に対して巻き付け爪２９が点線の位置まで前進し、「Ｕ」字状に曲げられているブランク５の左右両側をマンドレル１２の外周面に沿わせて更に湾曲させる。その場合、左右の巻き付け爪２９の前進のタイミングが僅かにずれており、その結果、ブランク５の左右の端部のうちの一方が先に曲げられるので、その一方の端部の上に他方の端部が重ね合わされる。なお、各巻き付け爪２９の前進のタイミングのズレは、それぞれを駆動する機構の動作タイミングを制御することにより行うか、あるいは巻き付け爪２９の長さを異ならせることにより行う。

一方、オシレータ駆動系（図示せず）により溝カム４０９をターレット１０の軸を中心に所定の振り角度で揺動させ、レバー４０５を揺動させ、それに伴い、コネクションダンパ２０を介してシームクランプ１４がマンドレル１２に対して「閉」となる方向に動作するように制御される。

こうして互いに重なった端部に向けてかつ、左右の巻き付け爪２９の間にシームクランプ１４が前進し、ブランク５の互いに重ね合わされている端部をマンドレル１２に均一な押圧力で押し付ける。その場合、マンドレル１２に対するブランク５の位置および姿勢にズレが生じていないので、ブランク５の両端部は、ずれることなく正確に重ね合わされる。こうしてシームクランプ１４によって押さえ付けられたブランク５の両端部は、前述したようにヒータ２７，２７’によって加熱されて、それぞれの互いに対向する面の合成樹脂が軟化もしくは溶融されているので、接着剤として各端部が互いに接合される。

シームクランプ１４がブランク５の互いに重ね合わされた両端部を押さえ付けた後、巻き付け爪２９が後退し、その後、マンドレル１２はターレット１０と共に更に回転し、あるいはマンドレル１２が移動を開始するのと相前後して巻き付け爪２９が後退する。なお、ブランク５の重ね合わされた両端部が完全に接合するまでには幾分時間を要するので、シームクランプ１４によってブランク５の端部を押さえ付けた状態が維持される。また、巻き付け爪２９によるブランク５の成形およびシームクランプ１４によるいわゆるシーム部の押圧などが行われている間に、後続のマンドレル１２に対してもブランク５の供給、ブランククランプ１３による把持・固定、「Ｕ」字状への曲げ成形などの一連の動作が行われる。

したがって、マンドレル１２に対するブランク５の巻き付けおよびその両端部の接合の工程と同時に、他のマンドレル１２に対するブランク５の供給、その「Ｕ」字状の曲げなどの工程が実行され、「Ｕ」字状への曲げがブランク５の搬送と並行して行われることと相まって、容器１の胴部（すなわち容器シェル）の成形に要する時間を短縮することができる。

なお、本発明は上述した具体例に限定されないのであって、要は、外周面がテーパー状に形成されたマンドレルに対してブランクを供給するにあたり、その外周面の母線と平行となるようにブランクを供給するように構成されていればよく、したがってマンドレルの外周面の母線が水平となるように、給紙位置におけるマンドレルの中心軸を水平から傾斜させて停止させ、そのマンドレルの下側にブランクを供給するように構成した場合には、ブランクを送給するフィーダーは水平に配置してもよい。また、フィーダーは、要は、板紙製のブランクを一定間隔でかつ間欠的に送給できるように構成されていればよく、したがってフィードベルト以外の走行手段によって構成されていてもよい。

また、上述した具体例では、ブランクを上下のベルトで挟んで給紙位置近傍まで送り、その後、押し込み爪で最終位置まで送るという二段階方式を採用しているが、下側のベルトに吸引機能を設ければ下側のベルトだけの搬送方式でブランクをマンドレルの給紙位置の下側まで送り込むことも可能である。その場合、給紙位置における給紙速度が速くなるのでブランクの位置決めの際には、ブランクの縁部がストッパーで傷付かないように緩衝手段などを設ける必要がある。

１…容器、２…胴部、５…ブランク、６…シェル、１０…ターレット、１１…マンドレルユニット、１２…マンドレル、１３…ブランククランプ、１４…シームクランプ、１５，１６…レバー、１７，１８…アーム、１９，２０…コネクションダンパ、２１…給紙位置、２８…ガイドバー、２８’…ブラシ、２９…巻き付け爪、３０２…テーブル、３０４…吸引部、４０４，４０５…レバー、４０８，４０９…溝カム。

Claims

外周面がテーパー状に形成されたマンドレルに、前記外周面を平面に扇状に展開した円弧形状のブランクを巻き付けるとともに、そのブランクの長手方向の両端部を重ね合わせて互いに接合することにより容器シェルを成形するテーパー形状紙容器の成形機において、
水平軸線を中心に間欠的に回転させられるターレットの外周部に複数の前記マンドレルが一定間隔に取り付けられ、
前記ターレットの外周側のいずれかの箇所で前記マンドレルの移動方向での前方側に供給された前記ブランクを前記マンドレルの外周面との間に挟み付けて固定するブランククランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられ、
前記ブランクが前記ブランククランプによって固定されたマンドレルの移動方向での前方側でそのマンドレルの左右両側に、前記マンドレルが移動することに伴って該マンドレルに前記ブランククランプによって固定されている前記ブランクの左右両端部を前記マンドレルの移動方向で後方側に押して前記ブランクをマンドレルの外周面に沿って湾曲させるガイドバーが配置され、
そのガイドバーによって湾曲させられた前記ブランクの両端部を前記マンドレルの外周面に密着させるように押圧し、かつそれらの端部を互いに重ね合わせる巻き付け爪が前記ガイドバーの終端部側に配置され、
前記ブランクの互いに重ね合わされた端部を前記マンドレルとの間に挟み付けるシームクランプが各マンドレルに対応させて前記ターレットに取り付けられている
ことを特徴とするテーパー形状紙容器の成形機。
前記ガイドバーの前記巻き付け爪が設けられている終端部側とは反対の始端部側に、前記ブランクを前記マンドレルのテーパー状の外周面における母線と平行に保持して位置決めするテーブルが設けられ、
そのテーブルには、該テーブル上に位置決めされたブランクの左右両翼を吸引して保持する吸引部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のテーパー形状紙容器の成形機。
前記ガイドバーの前記マンドレルに対向する側面に、前記ブランクの表面を傷付けない柔軟構造材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のテーパー形状紙容器の成形機。
前記ブランククランプと前記シームクランプとは、それぞれ前記ターレットの外周部に固定された軸を中心に揺動可能なレバーに設けられ、
前記ブランククランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記ブランククランプを動作させるカム溝および該カム溝に係合して周回するカムフォロアーを含む溝カム機構と、前記シームクランプ用のレバーを所定の振り角度で揺動させて前記シームクランプを前記ブランククランプとは別なタイミングで動作させる他のカム溝および他のカム溝に係合して周回する他のカムフォロアーを含む他の溝カム機構とが前記ターレットの両側に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のテーパー形状紙容器の成形機。