JP6901489B2 - 折り畳み箱ブランクを折り畳む装置のための折り畳みベルト - Google Patents

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Description

本発明は、ドイツ特許出願公開第3908981号明細書から公知となっているような折り畳みベルトを前提とする。
ドイツ特許出願公開第4412857号明細書より、折り畳みベルトを有する折り畳み機が公知であり、その折り畳みベルトは三角形の断面又は尾根状の横断面を有している。この「尾根」は、折り畳みベルトの外側にある。そこでのみ、折り畳みベルトと折り畳み箱ブランクとの間の接触が行われる。
米国特許第4614512号明細書より、折り畳みベルトを有する折り畳み機が公知であり、その折り畳みベルトは台形の横断面を有している。この折り畳みベルトは、交差するように配置されたローラを介して走行し、それにより折り畳みベルトは1本の螺旋に沿って動く。折り畳みベルトと折り畳み箱ブランクとの間の接触は、折り畳みベルトの幅全体にわたって行われる。
折り畳み箱ブランクは、完成した折り畳み箱の展開図をなす、段ボール紙からなる平坦に位置するブランクである。このような折り畳み箱ブランクは、これを包装のときにカートンとして組み立てることができるようにするために、1本の線に沿って相互に結合された縁部を有するホース状折り畳み箱をなすように成形されなければならない。この目的のために折り畳み箱ブランクが、組み立てられた箱又はカートンで底と蓋との間に延びる2つのエッジを形成する、事前に溝付けされた折り畳み線に沿って曲げられる。内方に向かって折り畳まれるべき部分は側方フラップと呼ばれ、一方では後のカートンの幅狭の平坦面であり、他方では幅広の平坦面である。これらの側方フラップに、底又は蓋の部分を形成し、後の側壁を介してのみ中間部材と結合される大きなラグが懸架される。
ホース状折り畳み箱を構成するためにこのような側方フラップを内方に向かって折り畳むために、螺旋状の推移を有する、いわゆる折り畳みベルトが利用される。このようにして、当初は平坦に位置している側方フラップが前進運動と同期して下方から捕捉され、機械を通る前進運動の程度に応じて折り返される。折り畳みベルトの配置と形状は、側方フラップを折り畳む、側方フラップに当接する折り畳みベルトの面が、まっすぐな螺旋を描くように選択されている。この螺旋は、折り畳み箱ブランクの先行するエッジが後続の部分よりも強く内方に向かって折り込まれるように作用する。このことは、特に大型の折り畳み箱の場合、側方フラップが事前に溝付けされた折り畳み線に従って正確に曲げられるのでなく、実際の折り畳み線がブランクの先行するエッジの領域で後方の領域よりも大きく中心に向かって位置することにつながり、それにより、折り込まれたそれぞれの側方フラップが正確に重なり合わなくなる。その帰結はいわゆる「フィッシュテーリング」である。
このようなフィッシュテーリングを回避するために、ドイツ特許出願公開第3908981号明細書より、一方では、折り畳みのために必要な力を折り畳み箱ブランクへと伝達することができ、それと同時に、折り畳み機の方向転換ロールを介して少ない力コストで走行するために十分に柔軟である折り畳みベルトが公知である。この折り畳みベルトは非常に成果を挙げており、その発明から25年以上がたった現在でもまだ使用されている。
時代の経過とともに段ボール紙の品質が低下してきている。それと同時に顧客の一部は、印刷された非の打ちどころのない表面を有する、多色印刷されたカートンを期待している。
以上を前提とした上で本発明の課題は、使用時に折り畳み箱ブランクの側方フラップが、段ボール紙の品質が悪い場合であっても、事前に溝付けされた折り畳み線に沿って非常に正確に折り畳まれ、折り畳み箱ブランクの表面が損傷を受けることがない、さらに改良された折り畳みベルトを提供することにある。
本発明によると、この課題は請求項1の構成要件を有する折り畳みベルトによって解決される。
本発明に基づく折り畳みベルトの断面プロフィルの結果として、ベルトは、表面の損傷が生じることがないように、折り畳みプロセス中に側方フラップの(印刷された)表面の上を通って転動する。それと同時に、折り畳みベルトと側方フラップとの間の線状の接触が行われ、それにより、局所的な過負荷や押圧個所が段ボール紙に生じることがない。折り畳みベルトと側方フラップとの間のこの線状の接触(接触線)は、折り畳みベルトによって折り返される側方フラップの長さ全体にわたって延びている。接触線は、側方フラップがこれに沿って折り返されるところの折り畳みエッジとほぼ平行に延びている。
その結果として、本発明による折り畳みベルトを使用して製作されるカートンは、正確性(「フィッシュテーリング」なし)と表面品質に関わるすべての要求事項を満たす。
本発明による折り畳みベルトのさらに別の利点は、これを既存の機械に後付けすることができるという点に見ることができる。後付けがなされた機械で折り畳まれるカートンの品質を、それによって有意に改善することができる。
本発明による折り畳みベルトは以前から知られている折り畳み機に組み込まれるので、このような機械に関する詳細な説明は省略し、ドイツ特許出願公開第3908981号明細書を援用して、その内容を引用により本件出願の開示の一部とする。
本発明による折り畳みベルトは交差するように延びることができ、このケースでは折り畳みベルトは2つのロールを介して走行し、これらのロールの軸は期待されるべき折り畳みの角度にほぼ相当する角度を互いになす。この配置のとき、若干大きな力がベルトに対して及ぼされるが、この配置で本発明による折り畳みベルトを使用したときに、折り畳まれるべき側方フラップの表面の負荷が最小になる。
別案として折り畳みベルトは、軸が互いに実質的に平行に向いているロールを介して走行することができ、それにより各ベルトが交差せずに延びている。この配置では、ベルトはねじれの負荷を事実上受けることがなく、その代わりに側方フラップと折り畳みベルトの接触面との間で折り畳み運動中に、ブランクの搬送方向に対して横向きに相対運動が行われ、それによって側方フラップの表面と折り畳みベルトとが摩耗の負荷を受ける。
これら両方の実施形態において、載置面又は載置面の一部は、プロフィルの頂点が、上流側でもっとも遠くに位置する軸の上に位置するときに、この位置で側方フラップの初期姿勢と同一となる面が生じるように構成されている。交差するベルトの場合、それによって生じる平らな面が次の方向転換ロールまで存続する。
側方フラップを180°だけ折り畳むために、交差しない配置の場合、いずれのケースでも装置のそれぞれの側で相前後する2つの折り畳みベルトが必要である。折り畳みベルトが交差する場合、180°の折り畳みはそれぞれの側の1つの折り畳みベルトで実現することができる。
本発明による湾曲区域を折り畳みベルトのプロフィルに形成するには、さまざまな選択肢がある。
その目的は、折り畳みベルトが折り畳みプロセス中にできる限り側方フラップの長さ全体にわたってこれに当接し、折り畳みベルトと折り畳み箱ブランクとの間の接触線が折り畳み箱ブランクの搬送方向に対して横向きに「移動」しないことにある。このような望ましくない相対運動は側方フラップの印刷された外面で摩耗痕をもたらし、それによってその視覚的な品質を損なう。
湾曲区域の開始部と終了部における接線が90°、75°、60°、又はこれよりも小さい角度をなすと好ましいことが判明している。30°の最小角度が大半のケースで好ましい。
当然ながらこの角度は、側方フラップが折り畳まれるべき角度に依存して決まる。原則として次のことが言える。側方フラップが強く折り畳まれるべきであるほど、それぞれの接線の間の角度も大きくなる。
湾曲区域の開始部における接線が折り畳みベルトの裏側と平行に延びていると好ましいことが判明している。その場合、本発明に基づくプロフィルが折り畳まれるべき側方フラップにソフトに当接し、衝撃的な負荷なしに折り畳みプロセスが始まる。
湾曲区域の開始部における接線が折り畳みベルトの裏側とともに5°〜45°の角度をなすことも可能である。
湾曲区域は、円セグメント、楕円セグメント、又はその他の2次多項式の形状を有することができる。適切な形状の選択は個別ケースの事情に依存して決まり、場合により実験で判定される。
本発明によるプロフィルの製作を簡略化するために、湾曲区域を、断面で見て少なくとも3本の直線を有する多角形によって、ただし好ましくは5本を超える直線を有する多角形によって、近似することも可能である。それにより、本発明によるプロフィルの主要な利点がほぼ完全に実現される。
本発明によるプロフィルは、たとえば独立気孔性の発泡材などの可撓の素材から製作されるのが好ましい。
軽量であり、端部側のロールの周りを容易に走行する折り畳みベルトが得られるのは、折り畳みベルトの裏側に、中実プロフィルに代えて、プロフィルに準じて構成された少なくとも1つの帯材が設けられ、ベルト裏側から離れる側を向くこの帯材の短辺が載置面を形成するときである。
端部側の軸の周りでの方向転換のときの曲げ抵抗をいっそう小さくすることができるのは、折り畳みベルトの裏側の帯材が波形又はメアンダ形の推移を有しているときである。その場合、端部側の軸の周りでの方向転換のときに、載置面の領域で引張応力が事実上発生しない。その一方で、特別に安定した載置面を得ることができるのは、折り畳みベルトの裏側に波形又はメアンダ形の2つの帯材が設けられているときであり、これらの帯材は、それぞれ互いのほうを向く凸面状の膨出部をもって折り畳みベルトの中心の上で突き合わされるように配置されるのが好ましい。
図面には本発明の対象物の実施例が示されている。
ドイツ特許出願公開第3908981号明細書(従来技術)の図2である。 ドイツ特許出願公開第3908981号明細書(従来技術)の図11である。 ドイツ特許出願公開第3908981号明細書(従来技術)の図4である。 本発明の実施例による折り畳みベルトを示す横断面図であり、(a)は図3の線A−Aに沿った断面図に対応する断面図であり、(b)は図3の線B−Bに沿った断面図に対応する断面図である。 本発明の別の実施例による折り畳みベルトを示す横断面図であり、(a)は図3の線A−Aに沿った断面図に対応する断面図であり、(b)は図3の線B−Bに沿った断面図に対応する断面図である。 折り畳みプロセスを3通りの異なる工程(I、II及びIII)で示す簡略化した等角図である。 図6の工程Iに属する断面図であり、(a)及び(b)はそれぞれ、工程Iの線A−A及びB−Bに沿った工程Iに属する断面図である。 図6の工程IIに属する断面図であり、(a)及び(b)はそれぞれ、工程IIの線A−A及びB−Bに沿った工程IIに属する断面図である。 図6の工程IIIに属する断面図であり、(a)及び(b)はそれぞれ、工程IIIの線A−A及びB−Bに沿った工程IIIに属する断面図である。 (a)は2つの折り畳み箱ブランクの折り畳みを含む折り畳みプロセスを各々の工程で示す簡略化した等角図であり、(b)は(a)の折り畳みベルトに用いられる鋸刃プロフィルである。
同じ符号は同じコンポーネントについて一貫して使用される。
ドイツ特許出願公開第3908981号明細書からすでに公知であるように、折り畳み機はそれぞれ2つのエンドレスの折り畳みベルト13を有し、これらの折り畳みベルトは、その全般的な伸長状態に関して案内軌道5の側方の下方で始まり、案内軌道5の上方で終わる。図1では一方だけが示されている両方の折り畳みベルト13は、折り畳み機の長軸に対して鏡像対称に配置されている。
折り畳み箱ブランク2の運動方向で見て折り畳み機の左側にある折り畳みベルト13は、本体フレームの軸17及び18に回転可能に支承された2つのベルト車15、16の周りを走行する。ベルト車15又は16のうち一方は、折り畳み箱ブランクの送りを担当する歯付きベルト(図示せず)と同期して折り畳みベルト13を動かすために、駆動装置と連結されている。軸17及び18は互いに平行に、かつ案内軌道5によって定義される平面に対して45°の角度で延びている。軸17及び18のアライメントは、これらが折り畳み機1の対称平面に向かう方向で下方に向くようになっている。
折り畳み箱ブランク2の搬送方向で折り畳みベルト13の後方に、さらに別の複数組の本発明による折り畳みベルト(図示せず)が配置されていてよい。これらの折り畳みベルトは実質的に折り畳みベルト13の延長の方向に延びて、折り畳み運動を続行する。折り畳みベルトのこのようなプロセス及び配置は、ドイツ特許出願公開第3908981号明細書に詳細に記載されている。
合計で4つ又はそれ以上の折り畳みベルトの配置に基づき、各々の折り畳みベルト13に作業車間部が生じており、この作業車間部は折り畳み箱ブランク2の搬送運動の方向に延びるとともに折り畳み箱ブランク2と協同作用し、それに対して、アイドル車間部は折り畳み箱ブランク2と接触することなく反対方向に戻るように延びる。搬送運動及び作業車間部の方向は、図3、図6及び図10に矢印48によって示されている。
図2には、後続する折り畳みベルト14が交差する構成が例示として示されている。後続する折り畳みベルト14(ドイツ特許出願公開第3908981号明細書の図11による)では同一のプロフィルが利用されるが、軸21、22だけは別様の向きとなっている。軸21は案内軌道5と並んで垂直方向に配置されるのに対し、さらに下流側に位置する方向転換ロール22’の軸22は案内軌道5の上に位置する。付属の方向転換ロール22’は、折り畳み線31に関して、折り畳み機1の中心に向かって変位しており、それは、左側の折り畳みベルト14において折り畳み線31の右側で押圧力を導入できるようにするためである。案内軌道5に対する軸22の高さは、方向転換ロール22’の半径に、歯付きベルトの前面38に対する頂点42の高さを加えたものに相当する。
このような配置では、第1の折り畳みベルト13が側方フラップ28を垂直方向に起立させる。本発明による折り畳みベルトの載置面と側方フラップ28との間の接触点が、上昇していく螺旋に沿って上方に向かって動いていくからである。それと同時に載置面は、本発明による折り畳みベルトの載置面と側方フラップ28との間のさほどの相対運動なしに、側方フラップ28の上で転動する。このことは(印刷されている)側方フラップ28を保全し、側方フラップ28の上の摩耗痕を防止する。
第2の折り畳みベルト14が(図2から良く見て取れるように)、引き続いて側方フラップ28を中間部材27のほうへと曲げる。
次に、折り畳みベルト13、14の裏側にある長手方向プロフィル19について、図3を参照しながら説明する。折り畳みベルト13、14の縦断面図又は側面図ではプロフィルは鋸刃形であり、歯付きベルト40の裏側に存在しており、それにより折り畳みベルト13、14の嵌合式かつそれに伴ってスリップのない運動が保証されている。
歯付きベルト40の歯のある側を前側38と呼ぶ。鋸刃形のプロフィル19は歯付きベルト40の裏側に配置されており、縦断面で見て、比較的弱く傾いた載置面39と、強く傾いた裏面41とで成り立っている。載置面39と裏面41との間にそれぞれプロフィルの頂点42があり、それに対して裏面41と載置面39は、他方の両方の端部のところでは2つの最低点43によって区切られている。このようなプロフィル形態が折り畳みベルト13、14に沿って複数にわたり配置されており、2つの最低点43の間の間隔は、折り畳み箱ブランク2の搬送方向で見て折り畳み機1で加工することができる最大寸法を有する、連続する2つの折り畳み箱ブランク2の平均間隔に相当する。
図4(a)には、図3の線A−Aに沿った、本発明による折り畳みベルト13、14の断面図が示されている。
歯付きベルト40の裏側に、本発明によるプロフィル19が構成されている。これは柔軟で弾性的な材料から製作される。適切な材料として判明しているのは、たとえばポリウレタンなどの独立気泡性のプラスチックフォームである。
このプロフィル19で新規なところは、本実施例ではプロフィル19の「最高の」点で始まり、次いで、図4(a)で右方に向かって降下していく湾曲した線へと移行する、湾曲区域51を有していることにある。プロフィル19の「最高の」点と呼ぶのは、歯付きベルト40に対して最大の間隔を有している点である。
本発明による湾曲区域51の2つのパラメータは、湾曲区域51の開始部における接線53と終了部における接線55である。
区域51の開始部と終了部の接線53及び55は、本例では約90°の角度αをなしている。接線53及び55がなす角度αは、折り畳みベルト13、14によって具体化される折り畳み角にほぼ相当する。
本発明による湾曲区域51の3番目のパラメータは、開始部における接線53と、歯付きベルト40を通って広がる平面との間の角度である。図4(a)に示す実施例では、湾曲区域51の開始部における接線53は、歯付きベルト40と平行に延びている。図4(a)では、歯付きベルト40が延びている平面が線57によって図解されている。
湾曲区域51は、本実施例では円弧の形状を有している。
プロフィル19の全高H、及び湾曲区域51の高さH51が図4(a)に記入されている。本実施例ではH=H51である。これに加えて、湾曲区域51の高さH51が記入されている。
これに対応する仕方により、プロフィル19の全体幅B、及び湾曲区域51の幅B51が図4(a)に記入されている。
湾曲区域51の半径は、折り畳みベルトの全高H及び幅Bに等しい。
図4(b)には、線B−Bに沿った領域のプロフィル19の断面図が示されている。主要な相違点は、プロフィル19の大きい高さである。折り畳みベルト13、14の側面図(図3参照)に見られる載置面39の楔形は、プロフィル19の高さが最低点43から頂点42まで線形に増加していくことによって実現される。
図5(a)及び図5(b)には、本発明によるプロフィル19の別の実施例が示されている。
この実施例では、湾曲区域は歯付きベルト40の幅全体にわたって延びるのではない。接線53及び55は約45°の角度αをなす。
湾曲区域は楕円形であり、プロフィル19は最高点のところで、接線55の領域ほど強く湾曲していない。ここでもプロフィル19の高さは連続して増えていく。
しかしながら、湾曲区域51を放物線又はその他の湾曲した線として、好ましくは2次多項式の形態で構成することも可能である。
本実施例では、湾曲区域51の高さH51は全高Hよりも小さい。H:H51はおよそ4:3である。
本実施例では、湾曲区域51の幅B51も折り畳みベルトの幅Bよりも小さい。B:B51はおよそ4:3である。
次に、側方フラップ28の折り畳みのプロセスを図6との関連で図解する。ここでは各々の側に3つの折り畳みベルト13が相前後して配置される。いずれの折り畳みベルト13も交差しない。
側方フラップ28の180°の折り畳みは、各々の側の3つの折り畳みベルト13.I、13.II及び13.IIIに対応する3つの工程I、II及びIIIで行われる。図面を内容過多にしないため、すべての部分に符号を付すのではなく、他の図面を参照指示する。工程Iで、折り畳まれていない側方フラップ28が約60°の角度だけ折り畳まれる。このことは、本発明による第1の折り畳みベルト13.Iによって実現される。さらに後方に配置されたベルト車16は、前方のベルト車15に比べて高くなっている。折り畳みベルトの載置面39が側方フラップ28の長さ全体にわたって当接するようにするために、折り畳みベルト13の最低点43は走行方向で見て頂点42の後方にある。
工程IIで、側方フラップ28がさらに約120°の角度まで折り畳まれる。このことは、本発明による第2の折り畳みベルト13.IIによって実現される。さらに後方に配置されているベルト車16は前方のベルト車15に比べて高くなっており、対称平面の方向でオフセットされている。
これに類似する仕方により、第3の工程IIIで折り畳みが続行される。
工程II及びIIIで使用される折り畳みベルト13.II及び13.IIIにおいても、折り畳みベルト13の最低点43は走行方向で見て頂点42の後方に配置されている。
図7(a)および図7(b)には、第1の工程I(図6参照)中における、折り畳み箱ブランクと本発明による折り畳みベルト13の部分断面図が2つの切断平面A−A及びB−Bで図解のために示されている。
図8(a)および図8(b)には、第2の工程II(図6参照)中における、折り畳み箱ブランクと本発明による折り畳みベルト13の部分断面図が2つの切断平面A−A及びB−Bで図解のために示されている。
図9(a)および図9(b)には、第3の工程II(図6参照)中における、折り畳み箱ブランクと本発明による折り畳みベルト13の部分断面図が2つの切断平面A−A及びB−Bで図解のために示されている。
図10には、1つの工程での複数の折り畳み箱ブランクの同時の折り畳み(いわゆるマルチボックス法)が示されている。
図6と図10を比較してみると明らかな通り、主要な相違点は、3つの工程の各々でそれぞれ2つの折り畳み箱ブランクが折り畳まれることにある。
それに応じて、ここで使用される折り畳みベルト13は、図10の下側の部分に示されている「鋸刃プロフィル」を有する。2つの最低点又は2つの頂点の間の間隔は、折り畳み箱ブランクの前側エッジの長さ又は間隔Sにほぼ相当する。

Claims (13)

  1. 初期状態では平坦に位置する折り畳み箱ブランク(2)を折り畳む装置(1)で利用するための折り畳みベルトであって、前記折り畳みベルト(13、14)は前側(38)と裏側を有し、前記折り畳みベルト(13、14)はその裏側にそのつどの側方フラップ(28、29)のための載置面(39)を形成するプロフィル(19)を備え、このプロフィルは、前記折り畳みベルト(13、14)の長手方向に関して、縦断面図で見て鋸刃形であるとともに少なくとも1つの頂点(42)を有し、かつ最低点(43)を含み、前記載置面(39)は先行する最低点(43)と後続する頂点(42)との間に位置し、前記プロフィル(19)は横断面図で見て湾曲区域(51)を有し、前記湾曲区域(51)の開始部における接線(53)と前記湾曲区域(51)の終了部における接線(55)とがなす角度は30°〜90°であり、前記湾曲区域(51)の前記開始部における前記接線(53)前記折り畳みベルト(13、14)の前記裏側とがなす角度は5°〜45°であり、前記載置面(39)の長さは折り畳まれるべき前記側方フラップ(28、29)の長さ全体にわたって延びる折り畳みベルト。
  2. 前記湾曲区域(51)の開始部における接線(53)は前記折り畳みベルト(13、14)の前記裏側と平行に延びることを特徴とする、請求項1に記載の折り畳みベルト。
  3. 前記湾曲区域(51)は円セグメント、楕円セグメント、又はその他の2次多項式の形状を有することを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の折り畳みベルト。
  4. 前記湾曲区域(51)は、多角形によって近似されることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  5. 前記プロフィル(19)は、縦断面図で見て、頂点(42)とこれに後続する最低点(43)との間で斜めに延びる裏面(41)を形成することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  6. 前記折り畳みベルト(13、14)は、縦断面図で見て、複数の頂点(42)及びこれに対応する最低点(43)を有し、1つの最低点(43)をもって始まり、1つの頂点(42)を含み、これと隣接する最低点(43)で終わっている前記プロフィル(19)の各々の区域が鋸刃を形成することを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  7. 隣接する2つの最低点(43)の間の間隔は、折り畳み線(31)と平行の方向で測ったときに前記折り畳み箱ブランク(2)の寸法に相当することを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  8. 各々の鋸刃の頂点(42)は、前記折り畳みベルト(13、14)の運動方向に関して、運動方向で前記頂点(42)に後続する最低点(43)との間隔に相当する、先行する最低点(43)からの間隔を有することを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  9. 前記折り畳みベルト(13、14)の裏側に可撓の材料からなる前記プロフィル(19)があることを特徴とする、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  10. 前記プロフィル(19)は前記裏側に配置され、可撓の材料からなる少なくとも1つの帯材として設けられ、前記帯材が前記載置面(39)を形成することを特徴とする、請求項9に記載の折り畳みベルト。
  11. 前記帯材は前記折り畳みベルト(13、14)の長手方向で波形又はメアンダ形に配置されていることを特徴とする、請求項10に記載の折り畳みベルト。
  12. 前記折り畳みベルト(13、14)は前記装置(1)の長軸に対して対称であることを特徴とする、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
  13. 前記折り畳みベルト(13、14)の前記前側に歯付きベルト(40)が配置されることを特徴とする、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の折り畳みベルト。
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