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特表2023-553203充填されたコーンを形成するための包装装置、システム、及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-20
(54)【発明の名称】充填されたコーンを形成するための包装装置、システム、及び方法
(51)【国際特許分類】
B65B 7/06 20060101AFI20231213BHJP
B65B 1/02 20060101ALI20231213BHJP
B65B 3/02 20060101ALI20231213BHJP
B65B 1/04 20060101ALI20231213BHJP
【ＦＩ】
B65B7/06
B65B1/02
B65B3/02
B65B1/04
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023558117
(86)(22)【出願日】2021-10-21
(85)【翻訳文提出日】2023-08-01
(86)【国際出願番号】 US2021055998
(87)【国際公開番号】W WO2022125199
(87)【国際公開日】2022-06-16
(31)【優先権主張番号】17/113,429
(32)【優先日】2020-12-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523210870
【氏名又は名称】エムピーアイ、エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ホルダーマン、マーク ダブリュー．
(72)【発明者】
【氏名】ラッセル、グレゴリー エイ．
【テーマコード（参考）】
3E049
3E118
【Ｆターム（参考）】
3E049AA01
3E049AB05
3E049BA01
3E049BA04
3E049BA10
3E049CA01
3E049DA02
3E118AA02
3E118AB01
3E118AB14
3E118BA03
3E118BA09
3E118CA20
3E118EA03
3E118EA06
(57)【要約】
本装置及びシステムは、パッケージを充填するように適合された機械及びその構成要素に関し、方法に従って利用することができる。機械は、コーントリマ、製品コンベヤ、充填ヘッド、折り畳みステーション、及び注入ステーションなどのサブステーションを通ってコンベヤを介してパッケージを進行させる。コーントリマはパッケージを所望の長さにトリミングし、製品コンベヤは製品を充填ヘッドに堆積し、充填ヘッドは製品をパッケージ内に充填し、折り畳みステーションはパッケージを折り畳み、注入ステーションはパッケージに注入する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
周方向遠位端によって少なくとも部分的に画定された内部空洞を有する折り畳まれた実質的に円錐形状のパッケージを形成する方法であって、折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向することと、
前記パッケージの遠位端の上部に真空圧力を印加することと、
前記パッケージの前記遠位端の遠位リムを前記内部空洞内に折り畳むように、前記折り畳み先端部及び前記パッケージを一緒に押し込むことと、
を含む方法。
【請求項2】
前記パッケージ及び前記折り畳み先端部が一緒に押し込まれるときに、前記パッケージの前記遠位端の前記上部への真空圧力の前記印加を継続することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向した後、前記遠位端の前記上部に真空圧力を印加する前に、前記折り畳み先端部の一部分が前記遠位リム及び前記パッケージの前記遠位端の一部分を囲むように前記折り畳み先端部を配置することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記パッケージの前記遠位端の一部分を前記折り畳み先端部に押し当てるように、前記折り畳み先端部を介して真空圧力を印加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記パッケージの前記遠位端の周りに円周方向に真空圧力を印加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記パッケージの前記遠位端の前記上部に円周方向に真空圧力を印加することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項7】
折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向した後、前記パッケージの前記遠位端の少なくとも一部分を前記パッケージの中心軸に向かって圧縮するように前記パッケージの前記遠位端の外部に機械的圧力を加えることと、前記機械的圧力を解放し、次いで前記遠位端の前記上部に前記真空圧力を印加することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項8】
周方向遠位端によって少なくとも部分的に画定された内部空洞を有する折り畳まれた実質的に円錐形状のパッケージを形成する方法であって、折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向することと、
前記遠位端で前記内部空洞に正圧を印加することと、
前記パッケージの前記遠位端の遠位リムを前記内部空洞内に折り畳むように、前記折り畳み先端部及び前記パッケージを一緒に押し込むことと、
を含む方法。
【請求項9】
前記パッケージ及び前記折り畳み先端部が一緒に押し込まれるときに、前記遠位端で前記内部空洞への正圧の印加を継続することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向した後、前記折り畳み先端部の中央部分を前記パッケージの前記遠位端部の前記遠位リムの下方かつ前記内部空洞内に配置し、その後、前記遠位端部で前記内部空洞に前記正圧を印加することをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項11】
前記パッケージ及び前記折り畳み先端部が一緒に押し込まれるときに、前記遠位端で前記内部空洞への正圧の印加を継続することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記折り畳み先端部の前記中央部分を介して前記遠位端で前記内部空洞に前記空気圧を印加することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向した後、前記パッケージの前記遠位端の前記遠位リムの下方かつ前記内部空洞内に前記折り畳み先端部の中央部分を配置することと、前記遠位端の最小の一部分を前記折り畳み先端部の前記中央部分に押し当てるように前記遠位端の前記外部に機械的圧力を加えることと、
前記機械的圧力を解放し、次いで前記遠位端で前記内部空洞に前記正圧を印加することと、
をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項14】
周方向遠位端によって少なくとも部分的に画定された内部空洞を有する折り畳まれた実質的に円錐形状のパッケージを形成する方法であって、折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向することと、
前記遠位端の上部に真空圧力を印加することと、
前記遠位端で前記内部空洞に正圧を印加することと、
前記パッケージの前記遠位端の遠位リムを前記内部空洞内に折り畳むように、前記折り畳み先端部及び前記パッケージを一緒に押し込むことと、
を含む方法。
【請求項15】
前記パッケージ及び前記折り畳み先端部が一緒に押し込まれるときに、真空圧力と正圧とを同時に印加することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向した後、前記折り畳み先端部の一部分がパッケージの前記遠位リムを囲むように、及び前記折り畳み先端部の中央部分が前記パッケージの前記遠位端部の前記遠位リムの下方かつ前記内部空洞内にあるように、前記折り畳み先端部を配置することと、その後、前記真空圧力及び前記正圧を同時に印加することと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記パッケージ及び前記折り畳み先端部が一緒に押し込まれるときに、前記遠位端の前記上部への真空圧力と前記内部空洞への正圧の前記同時印加を継続することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記パッケージの前記遠位端の前記遠位リムの下方かつ前記内部空洞内に折り畳み先端部の中央部分があるように、前記折り畳み先端部と軸方向の位置合わせで前記実質的に円錐形状のパッケージを配向した後、前記遠位端の少なくとも一部分を前記折り畳み先端部の前記中央部分に機械的に押し当てることと、次に前記機械的圧縮を解放することと、その後、前記真空圧力及び前記正圧を印加することと、
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
周方向遠位端によって少なくとも部分的に画定された内部空洞を有する折り畳まれた実質的に円錐形状のパッケージを形成する方法であって、製品を包含し、パッケージの大部分を囲むダイ内に前記パッケージを配置することによって、針と軸方向に位置合わせする前記パッケージ内に前記製品を少なくとも実質的に覆うように塑性変形された遠位端を有する前記実質的に円錐形状のパッケージを配向することと、
前記パッケージの前記遠位端及び前記パッケージの垂直軸に沿って前記パッケージ内の前記製品に針を挿入することと、
前記針で終結する加熱された流体回路を通って流体を流すことによって前記流体を加熱することと、
前記針が前記パッケージ内の前記製品と接触している間に、前記針を介して前記パッケージ内に前記流体を注入することと、
を含む方法。
【請求項20】
第１の端部と第２の端部とを分離する長さを有する円筒形部材と、前記円筒形チャンバ内の第１の中空チャンバと、
前記中空チャンバ内に配置され、前記第２の端部を越えて突出する軸方向ピンと、
前記軸方向ピン内に配置された第２の中空チャンバと、
を備える折り畳み先端部。
【請求項21】
前記第２の端部が、円形の接触端部と、
前記接触端部と前記軸方向ピンの外面との間に延在する内周面と、
をさらに備える、請求項２１に記載の折り畳み先端部。
【請求項22】
前記内周面が、空気が前記内周面を通過して前記第１の中空チャンバに入ることができるように前記内周面に形成された１つ以上の通路をさらに含み、前記円筒形部材が、空気が前記通路を通過して前記第１のチャンバから流出できるように、前記円筒形部材の外面と前記第１の中空チャンバとの間に通路をさらに含む、請求項２２に記載の折り畳み先端部。
【請求項23】
前記第２の端部を越えて突出する前記軸方向ピンの前記一部分が先端部分で終結し、前記先端部分が、空気が前記通路を通過して前記第２の中空チャンバから流出できるように前記先端の外面を前記第２の中空チャンバに接続する通路を含む、請求項２２に記載の折り畳み先端部。
【請求項24】
前記第２の中空チャンバが、前記軸方向ピンの遠位端と前記先端とを接続し、前記遠位端が、空気が前記遠位端の通路を通過し、前記第２の中空チャンバを通って前記先端の通路から流出するような前記通路を含む、請求項２４に記載の折り畳み先端部。
【請求項25】
前記内周面が、空気が前記内周面を通過して前記第１の中空チャンバに流入できるような、前記内周面に形成された１つ以上の通路をさらに含み、前記円筒形部材が、空気が前記通路を通過して前記第１のチャンバから流出できるような、前記円筒形部材の外面と前記第１の中空チャンバとの間の通路をさらに含み、
前記第２の端部を越えて突出する前記軸方向ピンの前記一部分が、先端部分で終結し、
前記先端部分が、空気が前記通路を通過して前記第２の中空チャンバから流出できるような、前記先端の外面を前記第２の中空チャンバに接続する通路を含み、
前記第２の中空チャンバが、前記軸方向ピンの遠位端と前記先端とを接続し、前記遠位端が、空気が前記遠位端の通路を通過し、前記第２の中空チャンバを通って前記先端の通路から流出できるような前記通路を含み、
前記円筒形部材内の前記通路が、前記第１の中空チャンバに負圧を印加するように適合されたポンプに接続され、前記軸方向ピンの前記遠位端の前記通路が、前記第２の中空チャンバに正圧を印加するように適合されたポンプに接続される、請求項２２に記載の折り畳み先端部。
【請求項26】
前記第１の中空チャンバに負圧を印加するように適合された前記ポンプと、前記第２の中空チャンバに正圧を印加するように適合された前記ポンプとが、前記負圧と正圧とを同時に印加するように適合される、請求項２６に記載の折り畳み先端部。
【請求項27】
前記円筒形部材が、前記円形接触端部に近位のその長さの一部分に沿って内側に先細になる、請求項２２に記載の折り畳み先端部。
【請求項28】
前記内周面に近位の前記第１の中空チャンバの一部分が外向きに広がっている、請求項２２に記載の折り畳み先端部。
【請求項29】
前記内周面が、前記内周面の少なくとも一部分が傾斜側壁を形成するように、前記円形接触端部から陥凹している、請求項２２に記載の折り畳み先端部。
【請求項30】
コーン、ブレード、アクチュエータに接続されたプレートであって、前記プレートが前記ブレードに対して移動するように適合されるように、前記プレート及びブレードが配向される、プレートを保持するように適合されたコンベヤを備えるコーントリミングステーションと、中空チャンバ、前記中空チャンバと連通する出口、及び前記中空チャンバと連通する入口を備える充填ヘッド、及び前記出口内で摺動するように適合された充填ロッドと、
アクチュエータに接続された折り畳み先端部と、前記折り畳み先端部の外面に圧力を印加するように適合された１つ以上の折り畳みフィンガとを備える折り畳みステーションと、
各ダイが、コーンを収容するように適合される、複数のダイを備えるダイコンベヤと、
を備える、包装装置。
【請求項31】
前記ダイコンベヤが、ダイを前記コーントリミングステーションから前記充填ヘッドに、及び前記充填ヘッドから前記折り畳みステーションに移動するように適合される、請求項３１に記載の包装装置。
【請求項32】
近位端及び遠位端を有するコーンをさらに含み、前記プレートが、前記近位端と接触し、前記コーンを支持して、前記遠位端を前記ブレードと接触して位置付ける、請求項３１に記載の包装装置。
【請求項33】
前記充填ヘッドが、１つ以上のゲートと、前記中空チャンバと連通する排出経路と、前記チャンバと連通する排気ポートとを含む、請求項３１に記載の包装装置。
【請求項34】
入口ゲート及び排出ゲートを備え、前記排出ゲートが前記排出経路を前記中空チャンバから分離し、前記入口ゲートが前記入口を前記中空チャンバから分離する、請求項３４に記載の包装装置。
【請求項35】
前記排気ポートに接続された煙突をさらに備える、請求項３４に記載の包装装置。
【請求項36】
前記煙突の長さが、約１０～２０インチである、請求項３６に記載の包装装置。
【請求項37】
１つ以上の冷却要素をさらに備え、前記冷却要素が、前記充填ヘッドの温度を３５°Ｆ～４０°Ｆの範囲内に維持するように適合される、請求項３１に記載の包装装置。
【請求項38】
前記排出経路に接続された真空フィルタをさらに備え、前記真空フィルタが、ハウジングと、流体入口と、真空入口と、真空出口と、流体保持チャンバと、流体排出チャンバと、前記流体保持チャンバを前記排出チャンバから分離する弁とを備える、請求項３４に記載の包装装置。
【請求項39】
前記弁が、アクチュエータに取り付けられたプラグを備え、前記プラグが、角度付けられた上部を含み、前記ハウジング内に配置されたチャンバ壁に対して流体密シールを形成し、前記プラグが、丸みを帯びた先端で終結する円錐形の底部を含む、請求項３９に記載の包装装置。
【請求項40】
前記プラグの前記上部が約４０°～５０°の角度をなし、前記プラグの前記底部が約５０°～６０°の角度をなす、請求項４０に記載の包装装置。
【請求項41】
前記真空入口が、前記流体保持チャンバ内の流体レベルの上方に位置付けられた出口を有する真空ディフューザに接続される、請求項３９に記載の包装装置。
【請求項42】
製品コンベヤに関連付けられたホッパをさらに備え、前記製品コンベヤが、前記充填ヘッドの近位に位置付けられ、動的ゲートが、前記充填ヘッドに近位の前記コンベヤの端部に位置付けられる、請求項３１に記載の包装装置。
【請求項43】
前記動的ゲートが、アクチュエータの作動が、プレートを前記コンベヤの前記端部に対して移動させるような前記プレートと、前記プレートに接続されたアクチュエータとを備える、請求項４３に記載の包装装置。
【請求項44】
前記ホッパが砂時計形状の断面を呈する、請求項４３に記載の包装装置。
【請求項45】
前記ホッパが、最大上部幅を有する上部と、最大下部幅を有する下部とを含み、前記最大上部幅が前記最大下部幅よりも大きい、請求項４５に記載の包装装置。
【請求項46】
前記動的ゲートの下流に位置付けられ、前記コンベヤに沿って、前記コンベヤに擦れるように適合されたブッシュをさらに含む、請求項４３に記載の包装装置。
【請求項47】
前記コンベヤ、前記ホッパ、及び前記動的ゲートを冷却するように適合された複数の冷却要素をさらに含む、請求項４３に記載の包装装置。
【請求項48】
前記冷却要素が、３５°Ｆ～４０°Ｆの範囲内の温度を維持する、請求項４８に記載の包装装置。
【請求項49】
リザーバと、正の流路と、負の流路と、シャフト孔が形成された針と、針アクチュエータと、チャンバと、正ポンプと、負ポンプと、を備え、前記リザーバが、底部に近位の出口と、上部に形成された入口とを含み、
前記正の流路が、前記リザーバの前記出口から前記針の前記シャフト孔まで延在し、前記正ポンプが、前記リザーバから前記正の流路を通って前記シャフト孔に流体を流すように適合され、
前記負の流路が、前記シャフト孔から前記リザーバの前記入口に延在し、前記負ポンプが、前記シャフト孔から離れて前記リザーバに流体を流すように適合され、
前記チャンバが、前記正の流路と前記負の流路とを分離及び接続し、
前記針が、先端と、前記針孔と前記先端とを接続する針経路とをさらに備え、
前記針アクチュエータが、前記チャンバ内で前記針を往復運動させるように適合される、流体注入装置。
【請求項50】
流体が前記正の流路内を一方向に及び前記負の流路内を一方向にのみ流れるように、前記正ポンプが、前記正の流路に正圧を印加して流体を前記針経路を通って前記先端から流出するように適合され、前記負ポンプが、流体を前記針孔から前記負の流路を通って前記リザーバに流出するように適合される、請求項５０に記載の流体注入装置。
【請求項51】
前記針の一部分を囲むヒータをさらに備える、請求項５０に記載の流体装置。
【請求項52】
前記リザーバ内の前記流体及び前記正の流体経路を加熱するように適合された１つ以上の加熱要素をさらに備える、請求項５０に記載の流体装置。
【請求項53】
前記正ポンプによって圧送される前に脱炭酸プロセスを受けた前記リザーバ内の流体をさらに含む、請求項５０に記載の流体装置。
【請求項54】
前記ヒータが、前記針の長さの大部分を囲む、請求項５１に記載の流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
参照による組み込み
本出願は、２０１９年４月１０日に米国特許庁にＭａｒｋ Ｗ．Ｈｏｌｄｅｒｍａｎ及びＧｒｅｇｏｒｙ Ａｕｇｕｓｔ Ｒｕｓｓｅｌｌの代理で出願されたＰＣＴ／ＵＳ１９／２６７１１号明細書を、参照により、その全体を、あらゆる目的のために組み込む。本出願は、２０２０年１２月７日に米国特許庁にＭａｒｋ Ｗ．Ｈｏｌｄｅｒｍａｎ及びＧｒｅｇｏｒｙ Ａｕｇｕｓｔ Ｒｕｓｓｅｌｌの代理で出願された米国特許出願第１７／１１３，４２９号明細書を、参照により、その全体を、あらゆる目的のために組み込む。
本出願は、２０１９年４月１０日に米国特許庁にＭａｒｋ Ｗ．Ｈｏｌｄｅｒｍａｎ及びＧｒｅｇｏｒｙ Ａｕｇｕｓｔ Ｒｕｓｓｅｌｌの代理で出願されたＰＣＴ／ＵＳ１９／２６７１１号明細書を、参照により、その全体を、あらゆる目的のために組み込む。本出願は、２０２０年１２月７日に米国特許庁にＭａｒｋ Ｗ．Ｈｏｌｄｅｒｍａｎ及びＧｒｅｇｏｒｙ Ａｕｇｕｓｔ Ｒｕｓｓｅｌｌの代理で出願された米国特許出願第１７／１１３，４２９号明細書を、参照により、その全体を、あらゆる目的のために組み込む。
【背景技術】
【0002】
本装置及びシステムが開発される以前には、紙コーンを手動で充填していた。人力により、葉などの製品を単一のコーン内に個別に詰め込み、葉を機械的に押し下げ、閉じられた端部をねじっていた。代替的に、多数のコーンを、コーンを収容する孔を有する本質的にハニカム構造であるものの中に配置することもできる。次いで、砕いた葉をコーンを含有する孔の上に散布し、振動又は機械的タンピングを使用して葉をコーンに詰めていた。
【0003】
上記の各々は、不正確で不均一に充填されたコーンをもたらしていた。機械的タンピングは、多くの場合、葉を圧縮しすぎたままにした。コーンの底部の葉は詰め込みすぎになることが多く、コーンの頂部に向かう葉は緩みすぎたままになる。機械的圧力は、紙コーンを裂く傾向があった。コーンを満たすために単に振動に依存すると、葉が緩くなりすぎることが多い。
【0004】
これらの問題は、充填される微粒子の種類によってしばしば複合化した。具体的には、油分の含有量が比較的多い植物体では、砕いた葉が粘着性を示し、その結果、葉が凝集する傾向があった。凝集した葉は、振動のみでは塊を破壊するのに十分ではなかったので、振動法の有用性に悪影響を及ぼした。同様に、タンピング法は、単に、よりきつく詰め込まれている塊をもたらし、問題を悪化させた。どちらの場合も、塊はコーンの狭い部分に留まり、コーン内に隙間又は植物材料の不均一な充填を生じさせる傾向があった。
【0005】
不均一な充填は、多くの問題を引き起こす。例えば、最終製品の重量に影響を及ぼし得る。塊がより緩い植物体で充填されると、塊の密度は、コーンに充填される所望の植物体の量を越えることになり得る。塊は異なる速度で燃焼する傾向があり、正確で均一に充填されたコーンの自然で正確な燃焼速度を乱す。塊が隙間を生じると、植物体間の固体接触の欠如が植物体の消火につながり得るため、植物体の燃焼速度は悪影響を受ける可能性がある。塊の密度は、植物体を通る空気の流れを乱し、わらの閉塞のように作用する可能性がある。
【0006】
コーンを手で、又はハニカム型充填デバイスで充填する場合、コーンの各々を手で閉じることも必要である。これらの方法を使用すると、各コーンを手動で取り扱い、開放端を折り曲げて植物材料を密封し、コーンが落下するのを防止する必要があった。多くの場合、コーンは、コーンの上部の紙をねじることによって単純に閉じられて、コーンの上部を完全に閉じて密封する。その手動プロセスは、人の手に負担をかけており、所与の時間で充填できるコーンの数を制限する。また、人は折り畳み又はねじるための異なる技術を有する傾向があるため、不均一に折り畳まれた又はねじられた閉鎖になる傾向があり、手及び指がより疲労するにつれて器用さがより制限される。
【0007】
コーンを充填するための自動化システムを利用する場合、さらなる問題が見つかっている。コーンの充填を自動化するには、コーンを充填するために使用される葉などの製品のより多くの処置が必要である。製品は、自動化システムを介して、例えば一連のホッパ及びコンベヤを介して輸送されなければならない。そうすることで、機械部品と製品との間（及び単に製品自体の間）の摩擦は、製品の基準温度を上昇させる熱を発生する。場合によっては（特に、より油又は水分含有量が多い製品の場合）、製品の加温は、製品からの油、水分又は樹脂の発現をもたらし、凝集及び残留物の蓄積にさらにつながり得る粘着性をもたらし得る。そのような不利な特性は、例えば、自動化された構成要素を遮断又は結合し、自動化されたシステムを通る製品の流れを妨げ、そのすべてが、失われた製品又は失われた生産性のいずれかの形でむだになるコーンの不正確な充填につながる可能性がある。一例では、乾燥した葉の凝集は、漏斗ホッパ内の製品の架橋につながり、架橋は、ホッパを通る製品の流れを遮断し、コーンの継続的な包装を妨げる。別の例では、残留物は、充填ヘッド、充填ヘッドを囲む領域、及びコンベヤなど、製品が頻繁に接触する機械の部分に蓄積する。製品の粘着性はまた、機械の一部を洗浄するために吸引を使用するときに問題を引き起こす可能性がある。粘着性製品は、真空の内部構造で固まり、システム及びフィルタを急速に詰まらせる傾向がある。
【0008】
従来、紙コーンは、手作業で、又は複合型の半自動化プロセスで製造されている。コーンの全長に対する製造公差が変化し、その結果、コーンの長さが変化する。これは、特に余分なコーン材料がコーンの遠位端を適切に覆うことができないため、充填及び閉鎖プロセス中にコーンの理想的な先端よりも短くなる可能性がある。
【0009】
紙コーンの自動折り畳みは、慎重に制御されなければ不均一であり得る。不均一な折り畳みは、充填されたコーンの注入、充填されたコーンの点火の均一性、及び折り畳まれたコーンがその折り畳みを維持する能力を妨げる。したがって、自動化プロセスでコーンを折り畳むときに、コーンの遠位端の均一性及びより大きな塑性変形を確実にする必要がある。
【発明の概要】
【0010】
本システムは、紙コーンを遊離した粒子で正確に及び均一に充填し、コーンを閉じて粒子がコーンから逃げるのを防ぐ方法と併せて利用することができる装置を提供する。実施形態は、概して、コーンを砕いた乾燥葉などの粉砕された植物体で充填するものとして本明細書で説明され得るが、装置及びシステムの全般的な範囲から逸脱することなく、コーン内に適合し得る任意の遊離した粒子をコーン用の充填物として使用できることを理解されたい。簡単にするために、そのような遊離した粒子はすべて、本明細書では単に「葉」又は「微粒子」と呼ばれるが、本明細書でのそのような用語の使用は、装置を決して有機植物体の包装のみに限定するものではない。「紙」はコーンに使用される一般的な物質であるが、その用語は、本明細書では比較的薄く柔軟な可燃性基材に一般的に使用されており、従来の紙に厳密に限定されないことを理解されたい。「コーン」という用語は、一端に点を有する従来のコーンである必要はなく、任意の略円筒形状又は幅（又は直径、円形断面を有する物体の幅を説明する際に使用される「幅」という用語）よりも長い長さを有する形状であってもよいが、好ましくは従来のコーン台又は錐台の形状であることを理解されたい。
【0011】
本装置、システム、及び方法は、葉がコーン内に均一及び一貫して確実に充填されることによって、前述の手動及び自動充填方法の欠点を克服する。プロセスは自動化され、最終製品の均質な包装及び均一性を可能にする。これは、コーンを充填する全体的なプロセスを促進する。本装置、システム、及び方法は、充填機能を個別に実行するいくつかのサブコンポーネントを含む。サブコンポーネントはそれぞれ、手動でコーンの葉を包装するときに発生する様々な問題を個別に克服する。
【0012】
コーンを自動的に充填するための一般的なシステムは、米国ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１９／２６７１１号明細書及び米国特許出願第１７／１１３，４２９号明細書に記載されており、これらの各々は、述べられたように、完全に及びすべての目的のために本明細書に組み込まれる。本開示は、折り畳み先端部と共にコーンの遠位端を折り畳むために使用される代替的な折り畳みフィンガの実装を通じてこれらのシステムを改善する。本開示はまた、より均一に折り畳まれたパッケージの形成を容易にするための充填ヘッド、及び充填されたコーンの流体注入の改良、ならびにコーントリマの追加に関する。
【0013】
例えば、折り畳みフィンガは、アクチュエータの作動により、はさみ型の動作で折り畳み縁に沿って分離されて一緒にされる一対の同一平面フィンガから構成されてもよい。折り畳みフィンガの少なくとも１つは、ブレード（前半分、ブレードの先端が前方である、又は中央３分の１など）の長さの少なくとも一部分に沿って凹部を含み、両方とも各ブレードに同様に半円形のくぼみを含んでもよい。くぼみは、ブレードが一体になったときに、一実施形態では折り畳み先端部の軸方向ピンの外部断面とほぼ同じサイズである形状を形成するように位置合わせされる。はさみの動きは、単一のアクチュエータが両方のフィンガを同時に動かし、それによってフィンガがコーンに確実に接触して毎回同じ方法で確実に折り畳まれることを可能にする。
【0014】
充填ヘッドは、一般に中空チャンバであり、その中に葉が堆積され、次いで出口を通って紙コーンの中に送り込まれる。葉からの油、水分、又は残留物の発現を制限するために、充填ヘッド本体は、充填プロセス中に冷却され、次いで葉を冷却する。葉は軽い傾向があるため、充填ロッドは、コーンを葉で均一に充填するのを支援する。充填ロッドは、コーン内での充填を容易にするために、充填されている葉にエアバーストを付与することができる。空気圧は、コーンから葉を排出する傾向があり、望ましくない充填ヘッドから葉を排出する可能性がある。葉のバックスプラッシュを制限し、コーンの引き裂きを防止し、加えられる圧力を制御するために、充填チャンバには、チャンバの内部を閉鎖し、葉が堆積される入口を本質的に閉鎖する１つ以上のゲートが設けられてもよい。排気煙突が充填チャンバの内部に接続され、これは過剰な加圧ガスがチャンバから漏出するための経路を提供する。煙突を延長することにより（一実施形態では、充填チャンバから約１０～２０インチ）、葉がチャンバから逃避するのを防止する。したがって、一実施形態では、動作中、葉は入口を通ってチャンバ内に堆積され、冷却された充填チャンバ内に落下し、２つのゲートが入口を閉じる。充填ロッドは、葉が充填チャンバから出て紙コーンに落下することを可能にするように移動される。葉が堆積された後又は葉が堆積されている間、充填ロッドはコーン内の葉にエアバーストを付与する。葉の一部は、チャンバ内、さらには煙突内に跳ね返る可能性があるが、煙突の長さのためにチャンバから完全に逃避することが防止される。次いで、葉はチャンバ内に戻り、出口から出てコーン内に堆積される。充填ロッドは、出口を実質的に又は完全に塞ぐために出口に挿入されてもよい。第１のゲートが開かれ、真空がチャンバに印加されて残留葉を除去する。第２のゲートは開かれ、葉は再びチャンバ内に堆積されてプロセスを再開する。
【0015】
流体注入ステーションは、油などの流体を葉が充填されたコーンに注入する。発生し得る１つの問題は、特に流体の流れが流路内で繰り返し前進及び反転される場合の流体のキャビテーションである。本システムは、流路内の流体の流れを制御することによって、キャビテーションを防止し、噴射流体内の気泡を防止する。システムは、流体リザーバと、リザーバの底部から流体を引き込み、針空洞内に位置付けられる中空インジェクタ針内に流体を圧送する正圧流れ回路とを含む。針空洞は、流体を針から針空洞内に引き込み、負圧流回路を通ってリザーバの上部に流体を堆積させる負圧流れ回路にさらに接続される。その構造及び関連する指向性流路は、各流路内の流体が各流路内で単一の方向に流れるように制御されることを確実にし、一方でシステムが、流体のキャビテーションを防止し、より具体的には、充填された紙コーン内への気泡を有する流体の注入を防止又は実質的に制限しながら、針から流体を排出すること、及び針内に流体を引き戻すことの両方を可能にする。
【0016】
コーンカルーセルと充填ヘッドとの間に位置付けられ得るコーントリマは、より均一なコーンの形成を容易にする。一実施形態では、コーントリマは、各々が単一のコーンを保持する複数の孔を有するコンベヤを含む。コンベヤは、プレートを昇降させるアクチュエータに取り付けられたプレートであってもよいコーンリフタの上方の位置にコーンを移動させる。トリミングヘッドがコンベヤの上方に位置付けられている。トリミングヘッドは、各コーンの遠位端をトリミングするように適合されている。一実施形態では、トリミングヘッドははさみの刃であり、別の実施形態では、コーンを通って引き込まれる刃である。トリミングヘッドは、例えば、コーンに対してトリミングヘッドを昇降させることによって、コーンに対してトリミングヘッドを位置付ける１つ以上のアクチュエータに取り付けられる。一実施形態では、エンコーダがアクチュエータ及び制御システムに接続される。汎用コンピュータなどの制御システムは、様々なサイズのコーンに対応する位置値などの記憶された値を含む。記憶された値は、エンコーダ位置に対応することができ、それにより、制御システムは、アクチュエータ（例えば、サーボ）を作動させてエンコーダをプリセット位置に移動させ、次に、コーンの位置に対して既知の位置にトリミングヘッドを移動させる。コーンリフタは、コーンを設定された距離（制御システムに記憶されてもよい値）だけ持ち上げるので、コーンの先端からトリマヘッドまでの距離は既知であり、トリマヘッドを作動させて、コーンをその既知の距離でトリミングし、それによって既知の長さのコーンを形成することができる。エンコーダの位置は、異なるサイズのコーンに対して調整することができ、したがって、各コーンは、それぞれのサイズのコーンに対して同じ長さにトリミングすることができる。各コーンをトリミングすることにより、所与の一般的なサイズのコーン（例えば、０．７５ｇのコーン、１．０ｇのコーン、１．１５ｇのコーンなど）について、それぞれのコーンの遠位端の同じ長さが折り畳みステーション（例えば、１．０ｇのコーンの１０ｍｍ、０．７５ｇのコーンの８ｍｍなど）で折り畳まれることが保証される。それはまた、単一の充填システムが様々な異なるサイズのコーンをその場で適合させて充填することを可能にする。
【0017】
一実施形態では、真空濾過システムが採用される。一実施形態では、コーンが折り畳まれているとき、折り畳み先端部が充填されたコーンの遠位端に挿入される。遠位端の紙は、コーンの充填された空洞に空気が注入されている間に折り畳み先端部のピンに押し当てられ、遠位端は折り畳み先端部の内部部分に対して真空引きされる。空気圧及び真空の同時印加により、葉が真空に吸い込まれるようになる可能性があり、システムを詰まらせる可能性がある。真空濾過システムは、真空にされた空気（及び微粒子）を、水などの流体を含有するチャンバに送る。真空にされた空気は、チャンバ内及び流体内に送り込まれ、次いで微粒子を捕捉する。定期的に、アクチュエータが作動して、流体収容チャンバの基部でプランジャなどの弁を開く。流体は、チャンバから流出して微粒子を流体と共に取り込み、バルブが閉じられ、チャンバが流体で再充填される。次いで、廃液は、流体から微粒子を濾過して回収するために使用することができる当技術分野で既知の種類のさらなる濾過システムに移送することができる。
【0018】
エアアシストを有するフォルダサブコンポーネントを利用して、コーンの包装を完了することができる。フォルダサブコンポーネントは、コーンを適切に方向付ける。折り畳みフィンガは、コーンの一部を正確に曲げることができ、折り畳み先端部は、コーンの屈曲部分を圧縮してそれを閉じる。別の方法では、コーンの遠位部分を閉じ、それを折り畳み先端部に押し当てるために、折り畳みフィンガの代わりに虹彩折り畳みシステムを利用することができる。折り畳み先端部は、コーンの遠位端、特にコーンの遠位端の遠位リムを取り囲むように構成されている外周を有することができる。それはまた、軸方向ピンなどの中央部分を含むことができる。いくつかの実施形態では、折り畳み先端部は、真空圧力及び正圧のうちの１つ又は複数をコーンに印加するように適合される。例えば、吸引は、折り畳み先端部によってコーンの遠位端に周方向に加えられてもよく、空気圧は、折り畳み先端部の軸方向ピンを介してコーンの内部に注入されてもよい。折り畳みフィンガ又は虹彩の解放及び折り畳み先端部は、紙コーンの遠位端を押し下げて、遠位リム及び遠位端の少なくとも一部分をコーン自体の上及びコーンの内部空洞内に折り畳み、それによってコーンの遠位端を折り畳む。折り畳まれた部分は、コーン内の微粒子を少なくとも実質的に（いくつかの実施形態では完全に）覆う。真空及び空気圧の印加の使用は、折り畳み先端部がコーンの遠位端を折り畳む直前に紙コーンの剛性を高める。これにより、遠位端の塑性変形を向上させる折り畳みの均一性を高め、より信頼性の高い折り畳みをもたらす。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】装置の様々なサブシステム間の関係を全体的に示す装置及びシステムの一実施形態の斜視図である。
【図2A】グラインダホッパ及びホイールの一実施形態の斜視図である。
【図2B】グラインダホッパ及びホイールの一実施形態の代替の斜視図である。
【図3】展開されたコーンを有するフォルダステーションの一実施形態の断面側面図である。
【図4A】軸方向ピンを有するフォルダ先端部の一実施形態の斜視図である。
【図4B】軸方向ピンを有するフォルダ先端部の一実施形態の平面図である。
【図4C】軸方向ピンを有するフォルダ先端部の一実施形態の断面側面図である。
【図4D】真空チャンバ及び空気圧チャンバを有するフォルダ先端部の一実施形態の断面図である。
【図5A】軸方向ピンを有するフォルダ先端部の一実施形態によって折り畳まれたコーンの一実施形態の斜視図である。
【図5B】軸方向ピンを有するフォルダ先端部の一実施形態によって折り畳まれた流体コアを有する充填されたコーンの一実施形態の遠位端の断面側面図である。
【図6A】虹彩折り畳みステーションサブアセンブリの斜視図である。
【図6B】虹彩ステーションサブアセンブリの虹彩部分の斜視図である。
【図7A】ホッパ、コンベヤ、及びフィーダアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図7B】ホッパ、コンベヤ、及びフィーダアセンブリの一実施形態の側面図である。
【図8B】ホッパの一実施形態の拡大図である。
【図9B】ホッパの一実施形態の拡大図である。
【図10B】フィーダアセンブリの一実施形態の拡大図である。
【図11B】プレート７０２０が除去された、フィーダアセンブリの一部分を示す拡大側面図である。
【図11C】洗浄ブラシを含むフィーダアセンブリの一部分の代替の実施形態の斜視図である。
【図12】トリマヘッドが上昇された位置にあり、コーンリフタが後退位置にあるコーントリマステーションの側面図である。
【図13】トリマヘッドが下降した位置にあり、コーンリフタが上昇された上昇位置にあるコーントリマステーションの側面図である。
【図14】折り畳み先端部に対して位置決めされた折り畳みフィンガの一実施形態の斜視図である。
【図15】折り畳みフィンガの一実施形態の誇張された平面図である。
【図16A】約９０°の角度で閉位置に配置された折り畳みフィンガの一実施形態の斜視図である。
【図16B】約９０°の角度で開位置に配置された折り畳みフィンガの一実施形態の斜視図である。
【図17A】充填ステーションの一実施形態の正面図である。
【図18A】流体インジェクタステーションの一実施形態の斜視図である。
【図18B】正圧流体流路を示す流体インジェクタステーションの一実施形態の正面の断面図である。
【図18C】負圧流体流路の一部分を示す流体インジェクタステーションの一実施形態の右側の断面図である。
【図18D】負圧流体流路の一部分を示す流体インジェクタステーションの一実施形態の背面の断面図である。
【図19】インジェクタ針及びインジェクタステーションの流路の一実施形態の断面図である。
【図20A】真空クリーンアウトの一実施形態の斜視図である。
【図21】コーンダイ及び洗浄ブラシの一実施形態の斜視図である。
【図22】装置の様々なサブシステム間の関係を全体的に示す、装置及びシステムの代替の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本明細書を通して、実行可能であれば、同様の構造は同様の参照符号によって識別される。いくつかの図では、追加の電気接続部及び配管（真空配管及び空気圧配管など）などの構成要素は、図面を明確にするために省略されている。さらに、いくつかの図では、複数のアクチュエータなどの反復構造が省略されている。そのような場合、例示的な構成要素は説明の目的で提供されており、図面の他の同様のデバイスに同様の構成要素が設けられてもよいことを理解されたい。特に明記しない限り、「又は（ｏｒ）」という用語は、「Ａ又はＢ（ＡｏｒＢ）」がＡのみ、Ｂのみ、及びＡとＢの両方を共に含むように、「いずれか又は両方（ｅｉｔｈｅｒ ｏｒ ｂｏｔｈ）」を意味する。
【0021】
図１は、包装アセンブリ１００の一実施形態を全体的に示す。実施形態は、カルーセル２００、コーンコンベヤ３００、ホッパアセンブリ４００、葉コンベヤ（図示せず）、グラインダホッパ４０１、充填ステーション５００、計量ステーション５１０、フォルダステーション６００、及び品質管理ステーション８００を含み得る。さらに、包装アセンブリは、コンベヤ８０６と、インジェクタステーション７００（フォルダステーションと一体化されてもよく、又は別個のサブアセンブリであってもよい）とを含み得る。包装アセンブリはまた、コーントリミングステーション（図示せず）及び真空クリーンアウト（図示せず）を備え得る。様々なサブアセンブリは、テーブル１０１に取り付けることができる。
【0022】
包装アセンブリ１００はまた、いくつかのアクチュエータを備える。アクチュエータは、アセンブリの様々な構成要素をそれらの適切な位置に移動させる。一実施形態では、アクチュエータは一般に空気圧アクチュエータ及び電気モータであるが、任意のアクチュエータを使用できることを当業者は理解するはずである。非限定的な例として、連続速度モータ、可変速モータ、サーボモータ、油圧、又は磁気アクチュエータを使用することができる。さらなる例として、アクチュエータは、制御システムが、油圧又は空気圧流体がシステムを通って流れることを可能にし、システムによって必要とされる力を提供するように動作する単純なバルブ又はスイッチの形態であってもよい。システム内の空気流を制御するために、真空ポンプ及び真空管を利用することもできる。
【0023】
図２２は、図１のような円形配置ではなく線形配置でサブシステムを示す、本装置及びシステムの代替の実施形態の全体図である。図２２は、包装アセンブリ１００の一実施形態を全体的に示す。これは、カルーセル２００と、システムを通ってダイを直線的に移動させるコーンコンベヤ３００とを含む。これはまた、ホッパアセンブリ４００と、葉コンベヤ４５１と、コーントリミングステーション１２００の下流にある充填ステーション及びフォルダステーションとを含む。
【0024】
電気制御システムを使用して、システム及び包装アセンブリの動作を監視及び制御することができる。電気制御システムは、専用回路、プログラマブルコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、コントローラ、又はそれらの組み合わせを含むことができる。制御システムは、装置及びシステムの動作を調整し、特にアクチュエータ、真空、及び空気圧調整し、さらにセンサデータ、制御システムに記憶された事前設定パラメータ、又はそれらの組み合わせを利用する。一般的に、自己完結型局所指向コンピュータ（ディスプレイ、キーボード、マウス、タッチスクリーン、音声コマンド制御などの付随する入出力デバイスを備える）の制御システムを利用して、センサ、コンピュータ、及びアクチュエータ間のフィードバックならびにコマンドループのレイテンシを低減することが有利であるが、制御システムの一部は、主コンピュータコントローラとネットワーク接続されると同時に包装システムの一部分を動作させる副制御システムと分散的に組織化されてもよく、又は制御システムの一部分がさらにオフサイトに位置し、インターネットを介して接続されてもよいと考えられる。
【0025】
一実施形態では、コンピュータは、包装アセンブリのセンサを監視し、包装アセンブリのアクチュエータの動作を調整する。同時に、コンピュータは、包装アセンブリの動作に関するデータを記録する。例えば、コンピュータは、各アクチュエータが起動された時間を記録する。コンピュータシステムは、各アクチュエータの動作数をさらにコンパイルして、完成した製品が作成されるべきであったかどうかを判定することができる。例えば、コンピュータは、カルーセルのアクチュエータが起動され、続いてネスティング解除フィンガが起動されたことを識別する。ネスティング解除フィンガ上のフィードバックセンサは、コーンがカルーセルから上手く引き抜かれたことをコンピュータに通知し、コンピュータはそのデータのログを取る。次いで、コンピュータは、コーンコンベヤの起動、ならびに計量ステーションのセンサ及び計量ステーションのアクチュエータの起動を記録する（製品がコーンに供給されたことを示す）。コンピュータシステムは、パッキンロッドアクチュエータの起動とそれに続く折り畳みフィンガアクチュエータの起動（充填されたコーンが完了したことを示す）のログを取り、次いで、コンピュータは、ダイアクチュエータ（充填されたコーンを解放し）、続いて品質管理センサからのセンサフィードバック（コーンの重量、コーンの画像、又はコーンが存在することの単純な確認）のログを取る。次に、コンピュータは、コーンが受け入れられたか拒絶されたかを判定するために、拒絶アクチュエータが起動されたかどうかを記録する。コンピュータは、コーンが流体コアで充填されたかどうか、及びコーン内にどれだけの流体が堆積されたかを記録するため流体ポンプの動作を含む、流体注入ステーションのアクチュエータのその後の起動を記録する。前述したような後続の品質管理データ（及び受け入れ／拒絶データ）が記録されてもよい。いくつかの実施形態では、流体の充填は、任意の品質管理の前に発生する。アクチュエータ及びセンサに関するデータの記録を調整することにより、コンピュータシステムは、個々のコーンが包装システムを通って進むときにそれらを追跡することができる。
【0026】
コンピュータ制御システムはまた、冷却又は冷凍ユニットに接続されてもよい。適切な冷却ユニットの一例は、リザーバを含むか又はリザーバに固定されたアルミニウムブロックである。いくつかの熱電チップ（ＴＥＣ）がアルミニウムブロックに取り付けられてもよく、通電されるとＴＥＣがブロックを冷却し、それによってブロック内のリザーバ内の任意の冷媒流体を冷却する。センサは、冷却剤の温度を監視し、コンピュータにフィードバックを提供することができ、コンピュータはＴＥＣの温度を制御し、ひいては冷却剤を制御する。他の従来の冷凍ユニットは、当業者には明らかであろう。
【0027】
冷凍ユニットは、一定の冷温を維持することが望ましいアセンブリの特定のサブコンポーネントに接続される。これらのサブコンポーネントは、アセンブリ又はアセンブリを通る製品（葉）の移動が製品を温める熱を生成する傾向がある領域である。
【0028】
一般に、包装アセンブリは、いくつかの異なるステーションから構成される。ステーションは、充填されたコーンを一緒に組み立てる特定のタスクを実行する。図１に示す包装アセンブリは、コーンが反時計回りにシステムを通って移動するように、円形配置で構成される。しかしながら、コーンコンベヤは、図２２に示すように、それに沿って配置されたステーションと共に直線的に配置することができると考えられる。図１の実施形態では、カルーセル２００からのコーンは、コーンコンベヤ３００に堆積され、コーンコンベヤは、コーンを充填ステーション５００に、次いで、フォルダステーション６００に、その後品質管理ステーション８００に移動する。次に、コーンはインジェクタステーション７００に進むことができる。
【0029】
図１２、図１３及び図２２をさらに参照すると、別の実施形態では、カルーセル２００からのコーンは、（カルーセルのプレートの構造と同様の構造を有することができる）切断コンベヤ１２０１上に堆積される。切断コンベヤは、コーン１０００を垂直位置に保持し、コーンをトリマヘッド１２０２に向かって移動する。トリマヘッドは、一般に１２０３で示されるブレード又は複数のはさみの刃などの切断部分を含むことができる。コーン位置決めシステムは、コーンの位置決めを支援する。本実施形態は、垂直配向であるが、水平方向に向けられてもよい。コーンリフタ１２０４は、切断コンベヤの下方に位置付けられる。コーンリフタは、ピストン１２０６及びプレート１２０７に取り付けられたアクチュエータ１２０５から形成され得る。アクチュエータ１２０５を起動させると、プレートが上下に移動する。プレートは、コーンの近位端に接触して、図１３に示すように、コーンを所望の高さまで持ち上げる。トリマヘッドは、ヘッドをコーンに対して移動させる、例えば、ヘッドを上昇させ（図１２）、下降させる（図１３）アクチュエータ１２０８に取り付けられる。トリマヘッドは、トリマヘッドの位置及び移動を正確に制御するために制御システムにフィードバックを提供するエンコーダアセンブリ（図示せず）などの位置センサを含むことができる。制御システムは、特定のサイズ設定されたコーンの記憶された値を含む。コーンの近位端に接触してコーンを持ち上げるためのコーンリフタの作動と、コーン及びリフティングプレート１２０７に対するトリマヘッドの高さとを調整することにより、コーンの近位端からトリミングブレード１２０３までの距離は、それぞれの記憶されたコーンの値について既知である。したがって、異なるようにサイズ設定されたコーンは、一般にサイズ設定されたコーンの製造公差にかかわらず、同一の長さに正確にトリミングすることができる。
【0030】
図２Ａ及び図２Ｂは、利用することができるグラインダホッパアセンブリ４５０の一実施形態を示す。グラインダホッパ組立体４５０は、ホッパ入口４０２及びホッパ出口４０３を有するホッパ４０１を含む。ホッパの出口には、ホイールアクチュエータ４５２によって動作するホイール４５１がある。ホイールは、砥石車として機能するようにテクスチャ加工された表面を含むことができる。一実施形態では、ホッパ入口４０２はホッパ出口４０３に向かって漏斗状であり、出口はホイール４５１とほぼ同じ幅である。ホイールの一部分は、ホイールの表面とホッパの一部分との間に隙間を残しながら、ホッパからの葉の流れを実質的に遮断するようにホッパ出口内に嵌合する。制御システムは、ホイールアクチュエータに信号を送信してホイールを駆動する。葉がホッパ内にあるとき、ホイールが回転すると、ホイールはホイールとホッパとの間の隙間を通って葉を引き込む。テクスチャ加工されたホイールが使用される場合、テクスチャ加工されたホイールの回転は、葉がホッパ出口でホイールの表面とホッパとの間に押し込まれるときに葉を粉砕することができる。葉が出口から出るとき、葉はコンベヤ内に堆積されてもよく、或いは、代替で計量ステーション又は他のサブアセンブリ内に直接堆積されてもよい。
【0031】
グラインドホッパ４０１は、製品がホッパを通って移動する際に、回転ホイール４５１によって生じる摩擦及び製品と製品との擦れに起因して熱が蓄積しやすい。このサブアセンブリでは、製品が加熱されると、流体が凝集して放出される傾向があり得、それによりホッパ内、ホイール状、及び出口に粘着性の残留物がさらに蓄積するため、特に問題になる。蓄積は、システムを通る製品の自由な流れを制限する。さらに、製品が凝集すると、ホッパ内で架橋し、それによって製品の流れを完全に遮断する傾向がある。
【0032】
したがって、ホッパと砥石車の両方は、冷凍ユニットに接続される、冷却剤流れ回路に接続されてもよい。例えば、ホッパはアルミニウムで形成され、冷却剤が冷凍ユニットから流路に流入し、流路から流れ回路の下流部分に流出し、最終的に冷凍ユニットに戻ることを可能にする密閉された回り道流路を含むことができる。これにより、冷却剤は、ホッパを冷却し、ホッパの温度を冷却剤回路内でほぼ冷却剤の温度に維持することができる。製品がホッパに供給されると、冷却されたホッパは、製品が流体を放出するのを防ぐために、製品を冷却し、製品の温度を維持する。流体回路はまた、砥石４５１を含んでもよい。冷却剤は、回転ユニオンと共にホースを介してホイールに供給することができ、次いで流出して冷却剤回路を通って継続することができる。
【0033】
図７Ａ～図１１Ｂは、冷却回路を備えた製品コンベヤシステムの一実施形態を示す。本実施形態は、ホッパ７００１と、１つ以上のコンベヤ（７００２など）と、フィーダ７００４とを含む。ホッパは、上部チャンバが狭いネック部に向かって先細になり、下部チャンバがネック部からホッパの下方のコンベヤまで広がる砂時計形状の断面で形成されてもよい。一般に、上部チャンバは、下部チャンバよりも大きくてもよい。砂時計形状は、ホッパ内の製品の架橋を防止するのに役立つ。コンベヤは、ホッパから出る製品の量を管理するためゲート７０１９を含むことができる。コンベヤ７００２がホッパの下方を移動しているので、製品はゲート７０１９で堆積して撹拌し、それによって摩擦及び熱を生じる可能性がある。ホッパ及びコンベヤは、熱を放出し、製品を冷却し続けるために冷却回路に接続されてもよい。
【0034】
製品コンベヤシステムの様々な部分を冷却回路に接続することができる。図７Ａ～図１１Ｂに示すように、ホッパ７００１は、冷却プレート７０１０、７０１１、７０１２、７０１３を含むことができる。一実施形態では、冷却プレートは、冷却剤流体が流れることができる内部経路を含む。冷却プレートは、ホース、例えば７０１４、７０１５によって接続することができ、ホースは、冷却回路を形成するために追加の冷却プレート及び冷却剤リザーバ（図示せず）に接続することができる。コンベヤ（複数可）に関連して追加の冷却プレートを設けることができる。例えば、冷却プレート７０１６及び７０１７は、コンベヤベルト７００２を冷却する。このようにして、ホッパ及びコンベヤベルトは、製品がシステムを通って移動するときに製品を冷温に保つことができる。
【0035】
フィーダ７００４は、図１０Ａ～図１１Ｂに示されている。フィーダは、コンベヤ上の製品をコンベヤの端部に向かって案内し、過剰な製品が蓄積してコンベヤ上にこぼれるのを防止するためのチャネル７０１８を含むことができる。図示の実施形態では、チャネルは一対のプレート７０２０及び７０２１からなる。フィーダはまた、砥石車４５１及び動的ゲート７０２２を含むことができる。一実施形態では、コンベヤ７００２の表面は、動的ゲート７０２２を通過して回転する砥石車であってもよい。動的ゲートは、ゲートプレート７０２３と、ホイール７０２６に偏心して取り付けられるピン７０２５に接続されているリンク機構７０２４とで形成されてもよい。ゲートプレート７０２３はまた、ゲートプレートがプレートに対して枢動することを可能にするように、ピン７０３０によってプレート７０２０及び７０２１に接続されてもよい。ホイールは、アクチュエータ７０２７に接続されてもよい。アクチュエータは、コンピュータ又はマイクロプロセッサなどの機械のコントローラにさらに接続される。コントローラは、ホイールを回転させるようにアクチュエータに命令を送信し、それによって動的ゲートの動作を制御することができる。一実施形態では、アクチュエータは、ホイール７０２６を時計回りに回転させてゲートを開き、次いで反時計回りに回転させてゲートを閉じ、葉を砥石車４５１に押し当てるように、断続的に制御される。このようにして、動的ゲートを砥石車に対して繰り返しパルスして、葉を通過させ、葉を粉砕することを同時に可能にすることができる。また、ゲート及びホイール７０２６を反時計回りにどれだけ回転させるかを制御することによって、製品の研削の粗さを制御することができる。
【0036】
追加で、コンベヤ及び動的ゲートは、計量ステーションからフィードバックを受信する制御システムによって制御されてもよい。コントローラは、計量ステーションのフィードバックを監視し、そのフィードバックを利用してコンベヤの速度及び動的ゲートの動作を制御する。計量ステーションが重量がほとんどないことを示すと、コンベヤの速度が増加し、動的ゲートが開いてより大きな隙間を提供する。重量が増加すると、コンベヤの速度が低下し、動的ゲートが砥石車に接近して製品をより細かく粉砕し、製品の計量ステーションへの堆積を遅くする。制御システムは、製品の設定重量をメモリに記憶する（例えば、１つのコーンを充填するのに必要な製品の量）。重量が設定重量に近づくと、コントローラはコンベヤの速度を低下させ、動的ゲートの間隔を調整して、計量ステーションへの製品の堆積をより正確に制御する。
【0037】
いくつかの実施形態では、ゲートプレート７０２３は、例えばホース７０２８及び７０２９によって冷却回路に接続される内部流体経路を含む。冷却回路は、包装サイクル中に製品を冷温、好ましくは３５°Ｆ～５５°Ｆに維持するのに役立つ。本システムの冷却回路を３５°Ｆ～４０°Ｆの範囲の冷却剤流体と併せて利用することは、包装サイクル中に製品の好ましい温度を維持するのに十分であることが分かった。より低い温度は、プロセスに悪影響を及ぼす可能性がある周囲湿度から氷結晶を生じるリスクがあり、より高い温度は、システムで発生する熱を克服するには効果がない傾向があった。製品は、冷凍容器からホッパ７００１に供給されてもよい。冷却回路は、ホッパ、コンベヤ、動的ゲート及び砥石車の温度を維持し、それによって、例えば摩擦によって発生し得る熱を放散させることによって製品がコーン内に堆積されるようにシステムを通って移動するときに供給される製品の温度を制御する。
【0038】
図１１Ｃは、供給システムの代替の実施形態の図である。明確にするために、動的ゲートは取り除かれている。チラーを用いても、微粒子は依然としてコンベヤ上に堆積する可能性がある。微粒子の過度の蓄積を防止するために、洗浄ブラシ７０３１をコンベヤの下に位置付けることができる。いくつかの実施形態では、ブラシ７０３１は、コンベヤの移動と反対方向に回転するようにアクチュエータ（図示せず）によって移動される。したがって、コンベヤが充填ヘッド内に材料を堆積した後、コンベヤはその経路に沿って継続し、洗浄ブラシはコンベヤとは反対側に回転して、コンベヤからの残留微粒子をブラッシングして洗浄する。
【0039】
図１７Ａ～図１７Ｄを参照すると、充填ステーションの一実施形態が示されている。製品は、コーンに充填するため充填ステーション５００に供給される。一実施形態では、充填ステーションは、入口１７０１と、排出経路１７０２と、出口１７０４で集結する充填チャンバ１７０３と、充填ロッド１７０５と、充填チャンバと連通する排気ポート１７０６とを含む。充填ステーションはまた、充填チャンバのセクションを開閉するため１つ以上のゲートを含むことができる。例えば、充填ステーションは、排出経路の前の入口に入口ゲート１７０７と、排出経路と充填チャンバとの間に排出ゲート１７０８とを含んでもよい。図１７Ｂ～図１７Ｄに示すように、ゲートは、両方のゲートが開いた状態で製品が充填チャンバに流入できるように選択的に開閉することができ、両方のゲート又はゲート１７０８を閉じることによって充填チャンバのサイズを制限することができ、排出ゲート１７０８は、残留微粒子を除去するために充填チャンバに吸引力を加えることを可能にするように開くことができる。
【0040】
充填時に、微粒子は充填チャンバ内に堆積され、充填ロッドは、微粒子が出口を通過して出口１７０４の下方に位置付けられたコーンに入ることを選択的に可能にするように往復運動する。充填ロッドは、充填時に加圧ガスをコーンに供給することができる中空管であってもよい。エアバーストが加えられると、空気は充填チャンバ内に押し戻される。圧力を緩和するために、空気は排気ポート１７０６を介して充填チャンバから出ることができる。微粒子も同様に運搬される傾向があることが分かった。微粒子の漏出を防止し、空気の流れを制御するために、排気ポートには多くの場合、排気煙突１７０９を装備する。一実施形態では、煙突の長さは約１０～２０インチである。空気は煙突を通過するが、長さのために微粒子は漏出されない。運搬された微粒子は、チャンバ内に落下し、その後、コーン内にさらに充填され得る。
【0041】
微粒子は充填プロセス中に取り扱いされるため、熱は充填チャンバ内に蓄積する可能性がある。熱を打ち消すために、一実施形態では、充填チャンバ１７０３を形成する構造体が冷却され、これは次に微粒子製品を冷温に保つのに役立つ。
【0042】
製品を冷温に保つことは、流体コアを注入する際にさらに役立つ。製品がコーンに充填された後、充填されたコーンは流体注入の準備ができている。流体の自由な流れを維持するために、流体は加熱されてもよい。そのため、利用される流体の種類に応じて、流体は脱炭酸プロセスを受ける場合がある。例えば、加熱及び注入プロセスが流体注入ステーションで行われる前に、濃縮された油抽出物は、最初に業界で公知の技術を使用して（例えば、液体中で泡立ちが止まるまで長時間にわたって油を加熱することによって）脱炭酸され得る。このステップは、特定の抽出された濃縮油（例えば、破砕、摩滅、ソース、生樹脂抽出物）が流体注入のために十分に低い粘度の点まで加熱されると、それらの油がガスを放出して泡立つために必要である。気泡は、圧送時に可変圧力（例えば、流体ライン内のエアポケット）を生成することによってポンピング機構及び流体回路と干渉し、注入される油の量が不正確になる可能性がある。したがって、最初に油を脱炭酸することによって、流体注入ステーションは、流体の流れ及び圧送プロセスを中断することなく流体を確実に加熱し、それによって流体をコーン内に確実に注入することができる。
【0043】
図１８Ａ～図１８Ｄ及び図１９を参照すると、流体注入ステーションの一実施形態は、複数の単一方向流路を含む。一般に、流体インジェクタステーション１８００は、リザーバ１８０１と、正の流路用アクチュエータ１８０２及びポンプ１８０３と、負の流路用アクチュエータ１８０４及びポンプ１８０５（ただし、いくつかの実施形態では、それぞれのアクチュエータ及びポンプはそれぞれの単一のポンプユニットに統合されている）と、インジェクタ針１８１１を上昇及び下降させる針アクチュエータ１８０６とを含む。
【0044】
正の流路は、リザーバからインジェクタ針に向かって流体を流す。対照的に、負の流路は、針から負の流路を通ってリザーバに戻る流体を引き出す。一実施形態では、正の流路はリザーバの底部から流体を引き込み、負の流路はリザーバの上部に向かって流体を堆積させる。これにより、針で流体の流れを反転させることによるキャビテーションにより気泡を含み得る負の流路からの流体をリザーバの上部に堆積させ、正の流路に到達する前にリザーバ内に沈殿させることができる。したがって、システムは、特に流体が針内の空洞を占有する注入点で、針を使用して注入される流体中の気泡の形成を防止する。
【0045】
図１８Ｂは示し、及び正の流路の実施形態。アクチュエータ１８０２は、ポンプ１８０３の動作を制御して、流体を正の流路１８０８を通して流す。ポンプは、リザーバ１８０１から流体を引き出すが、リザーバ１８０１の底部のポート１８０７。ポンプは、流体を正の流路を通って出口ポート１８０９に向かって押し出し、流体はその後、針の中に進入し、さらに必要に応じて針の外に出る。いくつかの実施形態では、針の少なくとも一部分（及びいくつかの実施形態では長さの大部分）は、ヒータ１８１８及びノズル１８１９によってさらに囲まれる。ヒータは、制御システムに接続されて針の温度を制御し、ひいては注入点の流体を制御する。ノズルは、折り畳み先端部と同様の形状である。したがって、微粒子の充填されたコーンの遠位端の孔と針（ノズルと同軸である）との位置合わせは、コーンの遠位端及びコーンの遠位端の隆起リム部分と嵌合するノズルによって容易になる。ヒータを利用して１００°Ｆ～１２０°Ｆ、最適には約１１０°Ｆの流体温度を維持することにより、注入プロセス中のキャビテーションを防止しながら、ほとんどの注入流体に最適な流れ粘度が得られることが分かった。
【0046】
図１９に示すように、正の流路１８０８は、針１８１１を収容するチャンバ１８１０内に注ぐポート１８０９で終了する。ガスケット１８１２及び１８１３は、針の周りのチャンバを密封して、針がチャンバ１８１０内で往復運動することを可能にしながら、流体がチャンバから漏れるのを防止する。針は、針シャフトの全体を貫通する経路であるシャフト孔１８１４を含む。針は、流体がチャンバからシャフト孔を通り、針経路を通って針出口から流出することを可能にするシャフト孔と針出口１８１６とを接続する経路１８１５を含む。正及び負の経路内の流体の流れの方向が矢印によって示されている。
【0047】
負の経路１８１７は、チャンバ１８１０に接続する。図１８Ｃ及び図１８Ｄに示すように、負の経路１８１７は、チャンバからリザーバ１８０１に通じて、戻りポート１８２０でリザーバに流入する。流体をチャンバから引き出すために負圧が負の経路に加えられる。チャンバ内に生じた吸引は、流体を針に、シャフト孔１８１４から引き戻す負圧を針経路１８１５内に生じる。したがって、正及び負圧を印加することによって、流体は、正又は負の経路のいずれかで流体の流れを反転させずに、正の経路を通って針から流出し、針を通って負の経路から引き出される。
【0048】
流体の流れを制御しないと、流体を前進させ、シャフト孔１８１４を通って反転させるときに、シャフト孔１８１４でキャビテーションが発生する傾向がある。一実施形態では、シャフト孔からチャンバ１８１０内に流体を引き込むために吸引を適用することによって、乱流流体の大部分をシャフト孔の上方に上昇させることができ、正の流路からの新しい流体を針に圧送することができるように、針サイズ設定され、ポンプアクチュエータが同期される。これは、前後に押されているシステム内の流体の量を針内の流体の量のみに制限し、その大部分又はすべては連続する注入サイクルで排出され、それにより、針内の流体は排出される前に１回又は２回だけ流れの反転を受ける。流体が注入されると、流体が製品を過飽和させないように流体を冷却することが好ましい。充填段階中に製品を冷温に保つことにより、製品自体が、流体がコーンの中心に注入されるときに流体の冷却を支援する。したがって、冷温製品は、注入中に流体の温度を低下させるのを支援し、流体の粘度を高め、流体をコーン内の中心コアとして維持する。次に、充填されたコーンを冷凍チャンバに搬送して、流体をさらに冷却することができる。
【0049】
図３は、フォルダステーション６００の一実施形態を全体的に示す。フォルダステーションは、折り畳みロッド６０２を収容するハウジングを含むことができる。フォルダ先端部６０４は、折り畳みロッド６０２の遠位端に取り付けられる（又は一体化される）が、折り畳みロッド６０２の近位端は、折り畳みロッドアクチュエータ６１０に関連付けられる。
【0050】
一実施形態では、２つの折り畳みフィンガが利用される。図３を参照すると、一実施形態は、折り畳みフィンガ６４２、６５２と、折り畳みフィンガアクチュエータ６４３、６５３とを含む。折り畳みフィンガはそれぞれ、例えば、折り畳みフィンガが集められたときに、コーン１１２０の遠位端１１０２を一緒に取り囲む実質的にＶ字形の溝（図示せず）を含む。
【0051】
コーンを折り畳むために、充填されたコーン１１２０を含むダイ３１０が、折り畳みステーション６００の下方に配向され、それにより、フォルダ先端部６０４及びコーン１１２０が軸方向に位置合わせされる。一実施形態では、コーン支持体５６１は、充填されたコーン１１２０の近位端を支持する。コーン支持体は、コーンコンベヤがフォルダ先端部と位置合わせされるとき、充填されたコーン１１２０に接触するためを上昇する（いくつかの実施形態では持ち上げる）ことができる支持アクチュエータ５６２と一体化され得るか、又は接続され得る。充填されたコーン１１２０の持ち上げは、コーンの遠位端１１０２が適切な折り畳みのためにダイ３１０から確実に突出するのを支援することができる。一実施形態では、コーン支持体は、（吸引又は機械的クランプなどによって）コーンに取り付けることができる。一実施形態では、折り畳みフィンガアクチュエータ６４３、６５３は、折り畳みフィンガ６４２、６５２を充填されたコーン１１２０の遠位端１１０２と係合させ、コーンを折り畳む準備としてコーンの遠位端１１０２を変形させる。折り畳みフィンガは遠位端に集合し、遠位端の紙をコーンの中心軸に向かって圧縮する。
【0052】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃを参照すると、フォルダ先端部６７０の一実施形態が示され、図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、充填されて折り畳まれたコーンの斜視図と、充填されて折り畳まれたコーン１１２０の遠位端の断面図の両方が示されている。一実施形態では、フィンガ６５２、６４２が一体になり、コーンの遠位端を軸方向ピン６７１などの折り畳み先端部の中央部分に押し当てることができる。次いで、折り畳み先端部６７０は、充填されたコーン１１２０の遠位端に押し込まれ、軸方向ピン６７１は、コーンが遠位端を完全に囲むのを防止し、折り畳み先端部が引き込まれると、充填されたコーン１１２０の折り畳まれた紙１１２１にアクセス孔１１２２が形成され、したがって折り畳まれた遠位端は、コーン内の微粒子の上に延在し、実質的に覆う。代替で、コーンを折り畳み先端部に押し上げることができるか、又は移動の組み合わせが同じ効果を達成することができる。
【0053】
一実施形態では、折り畳み先端部６７０は、図４Ａ～図４Ｃに示すように、外周面６７２、内周面６７３、軸方向ピン６７１、及び接触端部６７４を含む。好ましくは、折り畳み先端部の断面は円形であり、好ましくは、接触端部６７４の直径は、充填されたコーン１１２０の遠位端の最大直径よりも小さい。折り畳み先端部６７０の外周面６７２は、図３を参照していただきたいが、角度αがコーンを保持するダイ（例えば、ダイ３１０）の表面の角度と一致するように円錐形であってもよい。内面６７３も、円錐形であってもよい。一実施形態では、内面の角度βは、８０°～８５°である。内周面は、軸方向ピン及び接触縁でそれぞれ終結する。折り畳みプロセス中、折り畳み先端部は、中央部分、例えば軸方向ピン６７１が充填されたコーン１１２０の遠位端１１０２のリム１１０３の下方にあるように、充填されたコーン１１２０の遠位端に配置されてもよい。フィンガ６４２及び６５２が集合すると、軸方向ピンはフィンガがコーンの紙を完全に潰すのを防ぎ、コーンの紙は軸方向ピンに押し当てられる。折り畳み先端部６７０は、コーンの遠位端の紙が軸方向ピンを上に摺動し、内周面６７３によって境界付けられるように、充填されたコーン１１２０に向かって押圧される。接触端部６７４は、コーンの紙をコーン内の葉に押し込み、コーンの紙をそれ自体に（一般に、コーン（１１２１）の折り畳まれた部分の折り線１１３０を参照ください）及びコーン内に圧着しながら、軸方向ピンは、遠位端の大部分が折り畳まれた紙によって覆われるが、コーンの紙が葉を完全に覆うのを防止する。このようにして、コーンの紙の一部分は、遠位端がそれ自体の上及びコーン内の葉の上に折り畳まれるようにコーンの内部空洞に押し込まれるが、紙コーンの一部分は、葉１１４０（及び充填されたコーンが流体で注入される任意の流体１１２４）のレベルを超えて突出し、コーンの周りに周方向リップ１１２３を作成する。また、このようにして、コーンの端部は折り畳まれて塑性変形を示し、それによってコーンの端部に小さな孔１１２２を残しながら葉の漏出を防止する。したがって、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、充填されたコーン１１２０は、近位端１１０１（口）及び遠位端１１０２（先端）と、紙の周方向リップ１１２３と、周方向リップの内側の折り畳まれた紙１１２１と、充填されたコーン１１２０のリム１１０３がコーンの直径の中心に向かって折り畳まれるように、折り畳まれた紙１１２１のほぼ中心にあるアクセス孔１１２２とを有する。
【0054】
一実施形態では、展開されたコーンの長さは、約４インチ～４．５インチの長さである。折り畳まれた部分がコーン内部の葉に押圧され接触されたようなコーンの遠位端を折り畳むことが、コーンが反転されたときに（特に、アクセス孔１１２２を有する折り畳まれたコーンにおいて）コーン内の葉がコーンから自由に流れ出ないのを確実にすることがより適しており、コーンの葉と折り畳まれた紙との間に空隙を残すのとは対照的に、コーンの遠位端の点火が改善されることが分かった。追加で、周方向リップ１１２３が約２ｍｍ～５ｍｍ延長されたようなコーンを折り畳むと、葉で充填することができるコーンの内部容積を最大にしながら最適な結果が得られることが分かった。
【0055】
全ボタン折りによって又は閉じたコーンの紙をねじることによってコーンを完全に密閉するのとは対照的に、コーンの先端を折り曲げて、コーンの遠位端にアクセス孔１１２２を設けるとともに、紙の周方向リップ１１２３を作成すると、いくつかの利点が見出された。１つの利点は、孔が針のためのアクセスポイントを提供し、その後、針がコーン紙の層を突き抜けることなく、コーンを流体コアで充填するためにコーン内に挿入され得ることである。紙の層を突き抜こうとすると、多くの場合、コーン内の葉が変位されるか、又はコーンの燃焼に悪影響を及ぼす葉の不均一な圧縮をもたらすことが分かった。孔は、針が紙からの過剰な抵抗に確実に応じなくなるようにし、不必要に葉を圧縮することなく、又は紙をコーンの先端に押し込んで葉を変位させることなく、葉を通ってコーンの長さを貫通することができる。
【0056】
さらに、孔は、充填されたコーンに点火するときにコーンを通る空気流が生じることを可能にする。炎が充填されたコーンに近接されると、コーンの小径端部に真空を生じることによって空気がコーンを通って引き込まれる場合があり、それによって炎をコーン内に引き込んで葉及びコアに接触させることができる。これは、流体コアが堆積され得るコーンの中心に点火するのを支援する。孔がない場合、紙の完全な折り畳み又はねじれの閉鎖のために先端部が閉鎖されると、点火されていないコーン内に真空を作り出すことは困難である。炎が完全に閉鎖された先端部に接触すると、炎は紙に点火し、次に葉ではなく紙を燃やすコーンの側面を移動又は進行することが分かった。葉は最終的には点火するが、炎の進行は、充填されたコーンの不均一な燃焼速度に寄与する葉の不均一な点火（例えば、コーンの直径を横切って均一に点火するのではなく、進行する近くの葉に点火する）を引き起こす傾向があった。これはまた、コーンの外側に沿った（紙に近接した）葉が最初に引火し、流体で満たされたコアが点火されないままになることを意味する。折り畳まれたコーンの先端に孔を追加することにより、真空がコーンに印加されると（遠位端から流入し、近位端を通って流出する空気を引き込む）、炎はコーンの中心及び流体コアに直接引き込まれ、（特に流体が可燃性油である場合）コア及び中央に位置する葉に確実に点火する。その結果、最初に（葉を囲んで保持するコーンの紙の前に）折り畳まれた紙が燃焼してなくなり、コーンが燃焼するときに葉を包含するのに役立ち、葉のより均一な点火及び漸進的な燃焼を導く。前述の構造を有する折り畳み先端部を提供することにより、充填されたコーンの端部により確実に均一な折り畳みが作成され、同時に紙コーンに空気流孔が提供されることが分かった。
【0057】
追加で、アクセス孔があっても、コーン内の葉は一貫して均一に点火せず、コーンの長さを伝う炎のリスクがあることが分かった。しかしながら、紙の周方向リップを形成することにより、火炎がアクセス孔を通ってコーンに引き込まれると、紙のより可燃性の高い周方向リップを同時に点火する。すなわち、紙の周方向リップは、葉よりも可燃性である材料の塊を提供し、この材料の塊は、紙が遠位端の周囲に点火し、炎がコーンの側面を伝わるのを防止しながら遠位端で強く均一なチェリーを形成するように、コーンの遠位端を取り囲む。
【0058】
エアアシスト折り畳みシステムを組み込んだ折り畳み先端部のさらなる実施形態を図４Ｄに示す。折り畳み先端部の内部が、説明のために示されている。図４Ｄは、軸方向ピン２６７１などの中央部分を含む折り畳み先端部２７６０を示す。折り畳み先端部は、真空出口２０１０と、１つ以上の真空入口２０１１と、空気圧入口２０２０と、空気圧出口２０２１とを含む。図４Ｄに示すように、軸方向ピン２６７１の先端には、空気圧出口２０２１が形成されている。空気圧出口は、ピンの底部から真下にではなく、軸方向ピンの側面から空気を排出するように形成され得る。空気圧入口及び空気圧出口は、折り畳み先端部内に形成されたチャンバ２０２２によって接続され得る。同様に、真空入口２０１１及び真空出口２０１０は、折り畳み先端部に形成された第２の別個のチャンバ２０１２によって接続され得る。１つ以上の真空入口２０１１は、内周面２６７３に孔として形成されてもよい。一実施形態では、真空入口は、軸方向ピンの周りに均等かつ周方向に間隔を置いている。真空出口及び空気圧入口の両方は、必要に応じて真空圧力又は空気圧を印加するのに適した従来のポンプ（図示せず）に接続される。線２０３０及び線２０３１は、それぞれ空気圧及び真空圧力の空気流経路を示す。ポンプは、それによってポンプを作動させることができる制御システムに接続される。図に示すように、軸方向ピンを囲む中空チャンバは、内周面の近位で外側に広がっている。これにより、複数の通路が内周面に形成されるのを可能にするように広がると同時に中空チャンバが空気流を制限し、先端部付近により良好な吸引を生じることが可能になる。
【0059】
エアアシストを使用する折り畳みの動作は、一般的には次のようになる。折り畳み先端部は、コーンのリムが接触端部６７４の上方にあるように、コーンの遠位端内に下げられる。折り畳みフィンガは、圧力出口２０２１の上方の軸方向ピンの周りでコーンの遠位端を圧縮する。真空は、入口２０１１を介して空気を吸引するために印加され、入口は、コーンの遠位端の紙を折り畳み先端部及び円周面２６７３に対して上方に吸引する。同時に、コーンの内部に吹き込む出口２０２１を介して空気圧が加えられて、コーンを少なくとも部分的に膨張させ、それによってコーンの紙を外側に押す。折り畳みフィンガが後退され、折り畳み先端部がコーンの内部に駆動され、それによってコーンの遠位端がそれ自体の上に折り畳まれ、コーンのパッケージ内の微粒子の少なくとも実質的にすべてにわたって塑性変形によって保持されるように、コーンの遠位端を折り畳む。
【0060】
エアアシストを使用する場合、真空圧力は、充填されたコーンから少量の微粒子を吸引することが一般的である。それにより、時間が経つにつれて、微粒子の大きな損失、又は真空の閉塞につながる可能性がある。目詰まりを防止し、微粒子の回収を可能にするために、濾過システムを折り畳みセクションの真空セクションに含めることができる。図２０Ａ及び図２０Ｂは、真空濾過システムの一実施形態を示す。これは、ハウジング２１００と、流体（流体レベルライン２１１３によって示される水など）と、流体入口２１０１、２１０２と、真空入口２１０３と、真空出口２１０４と、流体保持チャンバ２１０５と、流体排出チャンバ２１０６と、流体保持チャンバを排出チャンバから分離する可動プラグ２１０７とを含む。プラグ２１０７は、例えばロッド２１０９によってアクチュエータ２１０８に取り付けられてもよい。プラグ２１１４の上部には約４０°～５０°の傾斜が設けられているが、一般に約４５°であってもよい。プラグの上部には、チャンバ壁２１１０に対して流体密シールを形成するノッチ２１１５内の圧縮性Ｏリング（図示せず）が設けられてもよい。プラグ２１１６の底部もまた、円錐形で、約５０°～６０°であり、丸みを帯びた先端２１１７に至る。角度の違いにより、流体が流体チャンバから排出チャンバに流れる際に、微粒子が流体中に確実に浮遊したままであるようにされる。しかしながら、下部プラグ上のより急な角度は、流体の異なる流量を可能にし、プラグから微粒子を除去するのを支援する。真空入口は、流体レベルの上方に位置付けられた出口を有する真空ディフューザ２１１１に接続されている。折り畳み先端部に真空が印加されると、微粒子が吸い上げられ、真空ディフューザを通って移動し、微粒子を捕捉する流体中に排出され得る。プラグは、流体を放流し、流体中の微粒子の蓄積を取り除くために定期的に作動され得る。その後、放流された流体は、ドレン２１１２から出て再生フィルタ（図示せず）に進むことができるが、再生フィルタの構造は当技術分野で知られている。
【0061】
一実施形態では、折り畳み先端部は、折り畳みフィンガ６５２及び６４２と共に利用することができる。代替の実施形態は、虹彩を利用して、コーンの遠位端に対して閉鎖圧力を加える。図６Ａ～図６Ｂは、虹彩３００１及びその構成要素を利用する折り畳みステーションサブアセンブリを示す。折り畳みステーションは、折り畳みロッド３０００と、虹彩３００１と、虹彩を開閉する虹彩アクチュエータ３００２とを含む。折り畳みロッドは、折り畳み先端部、例えば折り畳み先端部２６７０で終結する。虹彩、折り畳みロッド、折り畳み先端部、真空及び空気圧は、コーンの遠位端を折り畳むために連動して働く。
【0062】
コーンを折り畳む１つの方法は以下の通りである。充填され、展開されたコーンを含むダイ３１０は、折り畳み先端部２６７０と軸方向に位置合わせする。虹彩に対するコーンの相対的な垂直位置は、虹彩がコーンの遠位端１１０２のリム１１０３の下方にあるように調整される。折り畳み先端部２６７０は、軸方向ピン２６７１の少なくとも一部分が充填されたコーン１１２０の遠位端１１０２のリム１１０３の下方にあるように位置付けられる（すなわち、先端部の中央部分は、コーンの内部空洞内に位置付けられる）。虹彩アクチュエータは、虹彩を閉じるように作動し、それによってコーンの遠位端をコーンの中心軸に向かって圧縮し、遠位端を軸方向ピンにさらに押し当てることができる。コーンに対するコーンと軸方向ピンの移動及び位置決め、ならびにコーンを圧縮するための虹彩の閉鎖は、離散的なステップとして行われてもよく、又は同時に行われてもよいことを理解されたい。
【0063】
コーンの遠位端が押し当てられる、例えば軸方向ピンに押し当てられると、折り畳み先端部に真空が印加される。真空は、コーンの遠位端を折り畳み先端部の周方向内面２６７３に押し当てて吸引し、次に（又は同時に）、空気圧ポンプが起動して、軸方向ピンを介してコーンの内部空洞に空気圧を印加する。軸方向ピンがコーンの遠位端に挿入された状態で、コーンが虹彩によって軸方向ピンに押し当てられているとき、及びコーンが内周面に押し当てられて真空引きされているとき、空気圧出口はコーンの内部にある。空気圧を加えてコーンを膨張させ、さらにコーンの外側をダイに押し当てることができる。真空圧力の内部空気圧を伴う印加の組み合わせが、コーンの遠位端の紙を強化することが分かった。コーンが強化された状態で、折り畳み先端部が押し下げられてコーンの遠位端に入り、真空及び空気圧が停止される。実際には、虹彩は、真空及び空気圧が加えられたときにちょうど開くことができ、折り畳み先端部は、虹彩が開くとき又はその直後に空洞内に押し込まれ得る。その後、折り畳み先端部がコーンから引き抜かれ、コーンの遠位端部は折り畳まれたままであり、塑性変形を呈する。
【0064】
図１４、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、図示の通り、折り畳みステーションの代替の実施形態は、折り畳みフィンガの１つ以上のセットを利用する。この実施形態では、フィンガ１４１０、１４２０のセットは、折り畳み先端部６７０の下に位置付けられる。一実施形態では、折り畳みフィンガは、垂直方向及び角度方向の両方で互いにオフセットされる。したがって、フィンガの１つのセットは、コーンの遠位端の周り及び折り畳み先端部の一部分の周りを第一の角度で及び上部垂直位置で閉鎖し、第２のセットは同様に閉鎖するが、下部垂直位置及び第二の角度で、例えば４５°～９０°の間の第一の角度からオフセットされた角度で閉鎖する。
【0065】
図１５は、折り畳みフィンガ１４１０のセットの一例の誇張したブロック図である。フィンガは、フィンガ１４１２、１４１３をハサミ作動で同時に開閉するアクチュエータ１４１１を含む。各フィンガは、その内部ブレード長の一部分に沿って凹部１４１４、１４１５を含むことができる。凹部は、フィンガが閉位置にあるときにフィンガの内部ブレード長の一部分の間に隙間１４１６を形成する。ブレード長の後部は、完全に一体になってストッパを形成することができる。紙コーンの遠位端が、隙間なく折り畳みフィンガによって圧縮されたとき、緊密なピンチによって生じる摩擦は、遠位端を正確に折り曲げることを困難にし、コーンがフィンガを介して引っ張られるときにコーンの引き裂きにつながり得ることが見出された。隙間は、先端部の吸引により、紙の遠位端部をより容易に取り扱い、折り畳みフィンガによる遠位端部の適切な位置決め及び圧着を維持しながら遠位端部を折り畳み先端部に引き込むことを可能にする。折り畳みフィンガはそれぞれ、くぼみ１４１７、１４１８を含むこともできる。一実施形態では、各くぼみは、それぞれが軸方向ピン６７１の外面と嵌合するように、ほぼ半円である。図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、フィンガは、実質的に平行な平面内の異なる垂直高さで開閉する。
【0066】
図２１は、ダイクリーンアウトステーションの図である。コーンを充填して折り畳んだ後、ダイ３１０は充填されたコーンを解放する。次いで、ダイは、アクチュエータ２００２に接続されたブラシ２００１を使用してダイから残留微粒子を除去するダイクリーンアウトステーション２０００に進むことができる。ダイアクチュエータ２００３はダイを閉じることができ、ブラシアクチュエータ２００２はブラシをダイに押し込むことができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータはまた、ブラシを回転させてダイの内部をさらに洗浄することができる。その後、ブラシをダイから抜き取ることができ、ダイを機械を介して再利用して、別のコーンを充填するのを助けることができる。
【0067】
本発明を様々な実施形態に関して説明してきたが、そのような開示は限定を意図するものではないことを理解されたい。様々な変更及び修正が当業者には容易に明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲内に入るすべての変更及び修正を網羅すると解釈されることが意図される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【国際調査報告】