特表 2024-533747 使い捨てカップ製造機

(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】2024-09-12

(54)【発明の名称】使い捨てカップ製造機

(51)【国際特許分類】

   B31C 3/02 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

B31C3/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518982

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2024-05-24

(86)【国際出願番号】 IT2022050261

(87)【国際公開番号】W WO2023047430

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】102021000024710

(32)【優先日】2021-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524115040

【氏名又は名称】エムエッセ２ エッセ．エッレ．エッレ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】スパタフォラ，マッテオ

【テーマコード（参考）】

3E075

【Ｆターム（参考）】

3E075AA05

3E075BA33

3E075CA01

3E075CA04

3E075DC62

3E075DD02

3E075GA03

3E075GA04

(57)【要約】

円錐形に折り畳まれたシート材料のブランクから得られ、円形状の底部要素（２１）によって密封された側部要素（２０）からなる使い捨てカップ（２）を製造するための機械は、連続運動で回転可能な成形ホイール（１０）からなる。成形ホイール（１０）は、成形ホイール（１０）の回転軸（１１）に平行な軸（１５）の周りを揺動する支持部材（１４）によって担持された管状のマンドレル（１３）からそれぞれなる、周辺に分散配置された複数の成形アセンブリ（１２）を有する。第１の供給手段（３）は、単一の底部要素（２１）を整然と収集し、成形ホイール（１０）の対応する成形アセンブリ（１２）に挿入するように適合されている。第２の供給手段（４）は、ブランク（２０）が積み重ねられた貯蔵部（２５）から単一のブランク（２０）を整然と収集し、成形ホイール（１０）の対応する成形アセンブリ（１２）へ順次、拡張構成で移送するように適合されている。折り畳み手段（５０）は、それぞれの成形アセンブリ（１２）のマンドレル（１３）上で、単一のブランク（２０）の管状巻き取りを実施するように適合されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使い捨てカップ等を製造するための機械であって、
前記カップは、円錐形状に折り畳まれたシート材料のブランクから出発して得られ、円形状の底部要素（２１）によって密封された側部要素（２０）を含み、
前記機械は、
回転軸（１１）に従って連続的な動きで回転可能であり、その上に周辺的に分配された、製造されるカップ（２）に対応するプロフィールを有する管状形状のマンドレル（１３）をそれぞれ含む複数の成形アセンブリ（１２）を有する成形ホイール（１０）であって、前記マンドレル（１３）は、成形ホイール（１０）の前記回転軸（１１）に平行な軸（１５）の周りを揺動可能な支持部材（１４）によって保持される、成形ホイール（１０）と、
前記成形ホイール（１０）の対応する成形アセンブリ（１２）に単一の底部要素（２１）を整然と集めて挿入するように適合された第１の供給手段（３）と、
ブランク（２０）が積み重ねられた貯蔵部（２５）から単一のブランク（２０）を整然と収集し、それらを順次、拡張された構成で、前記成形ホイール（１０）の対応する成形アセンブリ（１２）に移送するように適合された第２の供給手段（４）と、
それぞれの成形アセンブリ（１２）の前記マンドレル（１３）上で前記個々のブランク（２０）を管状に巻き取るように適合された折り畳み手段（５０）と、
前記成形アセンブリ（１２）上で、管状に巻かれた前記ブランク（２０）と前記対応する底部要素（２１）とを接合することによって得られる個々の物品を製造するように適合された溶接手段（５３、５４）と、
を備えることを特徴とする機械。

【請求項2】

前記成形アセンブリ（１２）は、それぞれ、前記マンドレル（１３）に対して正反対の位置に配置され、同じマンドレル（１３）上に管状に巻かれた前記個々のブランク（２０）を保持するために互いに独立して操作可能なグリッパ手段（１８、１９）を備える、請求項１に記載の機械。

【請求項3】

前記成形ホイール（１０）の前記回転軸（１１）に平行な回転軸（６１）に従って連続的な動きで回転可能な仕上げホイール（６０）であって、それぞれの支持部材（６３）に関連付けられ、仕上げホイール（６０）の前記回転軸（６１）に平行な軸（６４）の周りを揺動することができ、前記成形ホイール（１０）から前記カップ（２）をそれぞれ受け取るように適合された、複数の周辺に分散されたコンテナ（６２）を有する仕上げホイール（６０）を備える、請求項１または２に記載の機械。

【請求項4】

前記第１の供給手段（３）が、
帯状材料のリール（２２）から前記単一の底部（２１）を順に切断することができる剪断部材（３０）と、
収束プロファイルを有する内部部分を成形する環状形状の絞りダイ（３１）と、
前記剪断部材（３０）と同軸のパンチ（３３）であって、前記ダイ（３１）において、帯状材料の前記リール（２２）から剪断された前記個々の底部（２１）の引抜きと、それに続く、対応する成形アセンブリ（１２）のマンドレル（１３）内への引抜かれた底部（２１）の挿入とを行うことができるパンチ（３３）と、
を含む、請求項１に記載の機械。

【請求項5】

前記第２の供給手段（４）が、
前記成形ホイール（１０）の前記回転軸（１１）に平行な回転軸（４３）に従って連続的な動きで回転可能であり、その上に周辺的に配設された、前記ブランク（２０）を把持して移送するためのホイール（４０）と、
前記ホイール（４０）の前記回転軸（４３）に平行なそれぞれの軸（４２）の周りに揺動可能な複数のアーム（４１）であって、前記アーム（４１）は、前記貯蔵部（２５）から単一のブランク（２０）を取り出し、前記成形ホイール（１０）の１つの前記成形アセンブリ（１２）に移送することが可能なそれぞれの把持部材（４４）を自由端に有する、複数のアーム（４１）と、
を含む請求項１に記載の機械。

【請求項6】

前記把持部材（４４）は、前記ブランク（２０）を把持して移送するための前記ホイール（４０）に対する接線方向の第１の位置と、同じホイール（４０）に対する半径方向の第２の位置との間で、それぞれの回転軸（４５）を中心として角度回転可能である、請求項５に記載の機械。

【請求項7】

前記折り畳み手段（５０）が、前記成形ホイール（１０）の外部に固定された支持体（５２）上で回転可能であり、かつ反対方向に回転可能な成形ローラからなる一対の折り畳み部材（５１）を含み、
前記折り畳み部材（５１）は、前記ブランク（２０）に漸進的に係合して、それぞれの成形アセンブリ（１２）の前記マンドレル（１３）の外面に密着させるようになっている、請求項１に記載の機械。

【請求項8】

前記カップ（２）の前記側部要素（２０）の下縁及び上縁を折り曲げるように適合されたカール手段（５７、７０）を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の機械。

【請求項9】

前記溶接手段（５３）が、前記支持部材（１４）上の前記マンドレル（１３）に対して半径方向に移動可能であり、同一のマンドレル（１３）上で管状に巻かれた前記個々のブランク（２０）の対向する縁部の溶接を実施する、請求項１から８のいずれか１項に記載の機械。

【請求項10】

使い捨てカップ等の製造方法であって、
ａ．成形ホイール（１０）の回転軸（１１）に平行な軸（１５）の周りを揺動する支持部材（１４）によって担持された、製造されるカップ（２）に対応するプロフィールを有する管状のマンドレル（１３）からそれぞれ構成される、複数の周辺に分散された成形アセンブリ（１２）を担持する成形ホイール（１０）を、連続的な動きで回転させる工程と、
ｂ．第１の供給手段（３）によって単一の底部要素（２１）を整然と取り出し、前記成形ホイール（１０）の対応する成形アセンブリ（１２）に挿入する工程と、
ｃ．第２の供給手段（４）により、ブランク（２０）が積み重ねられた貯蔵部（２５）から単一のブランク（２０）を整然と取り出し、前記成形ホイール（１０）の対応する成形アセンブリ（１２）へ、順次、拡張された構成で移送する工程と、
ｄ．それぞれの成形アセンブリ（１２）の前記マンドレル（１３）上の折り畳み手段（５０）によって、前記個々のブランク（２０）の管状巻き取りを実施する工程と、
ｅ．溶接手段（５３、５４）によって、それぞれの成形アセンブリ（１２）の前記マンドレル（１３）上で管状に巻かれた前記個々のブランク（２０）の対向する縁部の相互接合と、管状に巻かれた前記個々のブランク（２０）の前記対応する底部要素（２１）への結合とを行う工程と、
を包含する方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

（技術分野）
本発明は、使い捨てカップ等の製造装置に関する。

【0002】

（先行技術）
一般に紙カップとして知られる、熱い飲み物と冷たい飲み物の両方を入れることを目的とした使い捨てカップの使用は、様々な分野で知られている。紙カップは、一般に、適当なシート材料のブランク要素から作られ、カップの側壁を形成するためにわずかに円錐形に折られ、円形の底部によって密封される。

【0003】

紙カップの製造には、一般的に用途、特に温かい飲み物を入れるのか冷たい飲み物を入れるのかによって異なる材料を使用することが知られている。例えば、７０℃まで耐えられるセルロースパルプのカップや、より低温の場合は乳酸やＰＬＡタイプの生分解性バイオプラスチックのカップが知られている。

【0004】

現在、紙カップは、間欠的に動作する自動機械によって製造されている。前記自動機械は、複数の操作ステーションで各ブランク要素を順番にもたらすために、段階的に回転するように操作される１つまたは複数の車輪形または星形の部品を備えている。

【0005】

使い捨てカップ製造用の自動機は、例えば特許文献ＵＳ８，９３９，１８７及びＵＳ１０，０３５，３２１に示されている。ＵＳ１，８１９，３１８には使い捨てカップ製造用自動機の更なる例が示されている。

【0006】

前述の機械の間欠運転は、その運転速度、ひいては達成可能な生産性に明らかな制限を課す。これは、特定の分野ではかなりの制約となる。というのも、これらは使い捨て製品であるため、必然的に安価で、代わりに高い生産性が求められるからである。

【0007】

機械の速度を上げるために、最も時間のかかる操作ステップを複数のステーションに分割し、ダウンタイムを減らす試みがなされた。しかし、この解決策では、経済的コストで高い生産性という問題を十分に解決することはできない。実際のところ、現在の機械の生産性は一般的に１分間に３００カップ程度である。

【0008】

（開示）
本発明の目的は、前述の問題を解決することであり、高い生産性を確保するために、高い運転速度で紙カップの自動製造を可能にする機械を考案することである。

【0009】

この目的の一環として、本発明のさらなる目的は、任意の適切なシート材料から紙カップを製造する機械を提供することである。

【0010】

本発明のもう一つの目的は、耐性の高い紙カップの製造を可能にする機械を提供することである。

【0011】

本発明のさらなる目的は、温かい飲み物と冷たい飲み物の両方を入れるのに適した紙カップの製造を可能にする機械を提供することである。

【0012】

本発明のさらなる目的は、割合に低コストの紙カップの製造を可能にする機械を提供することである。

【0013】

本発明のさらなる目的は、簡単な構造で機能的な着想を有し、信頼性の高い操作、多目的な使用、および比較的低コストの紙カップ製造機を提供することである。

【0014】

前述の目的は、本発明によれば、請求項１に記載の使い捨てカップ製造機によって達成される。

【0015】

製造される使い捨てカップは、円錐形に折り畳まれたシート材のブランクから得られる側部要素を含み、円形の底部要素によってしっかりと閉じられる。

【0016】

本発明によれば、機械は、回転軸に従って連続的に移動しながら回転動作可能な成形ホイールを含み、製造されるカップに対応するプロフィールを有する管状マンドレルからそれぞれ構成される複数の周辺に分散配置された成形アセンブリを含む。

【0017】

有利には、管状マンドレルは、成形ホイールの前記回転軸に平行な軸の周りを揺動することができる支持装置によって運ばれる。

【0018】

前記成形アセンブリは、前記マンドレルに対して直径方向に対向する位置に配置され、同一のマンドレル上に管状に巻かれた単一ブランクを保持するために互いに独立して操作されるそれぞれのグリッパを備える。

【0019】

この機械は、単一の底部要素を前記成形ホイールの対応する成形アセンブリに整然と集めて挿入するように適合された第１の供給手段を備える。

【0020】

好ましくは、前記第１の供給手段は、リールに巻かれた材料のストリップから前記単一の底部要素を順番に切断するように適合された剪断部材と、収束プロファイルを有する内部部分を形成する環状の絞りダイと、前記剪断部材と同軸に配置され、リールに巻かれた材料のストリップから前記ダイで切断された前記単一の底部要素の絞り加工と、それに続く、対応する成形アセンブリのマンドレル内への絞り加工された底部要素の挿入とを行うように適合されたパンチと、を備える。

【0021】

好ましくは、前記成形アセンブリのマンドレルの内部には、同じ成形アセンブリによって製造されたカップを取り出すために軸方向に操作可能なプッシャー部材がある。

【0022】

好ましくは、前記プッシャー部材は、前記成形アセンブリのマンドレルの外部開口部に前記引き出された底部要素を保持するための吸引手段に接続可能な把持面を前面に備える。

【0023】

この機械は、同じブランクが積み重ねられた保管庫から単一のブランクを整然と収集し、前記成形ホイールの対応する成形アセンブリに、拡張された構成で順番に移送するように適合された第２の供給手段を備える。

【0024】

有利には、前記第２の供給手段は、前記成形ホイールの回転軸に平行な回転軸に従って連続的な移動で回転操作可能な前記ブランクを把持及び移送するためのホイールであって、同じ把持及び移送ホイールの回転軸に平行なそれぞれの軸の周りに揺動し得る複数の周辺に分散したアームを有するホイールを備え、前記アームは、前記マガジンから単一のブランクを収集し、それを成形ホイールの１つの前記成形アセンブリ上に移送するように適合されたそれぞれの把持部材を自由端に担持する。

【0025】

好ましくは、この把持装置は、それぞれの回転軸上で、前記ブランクの前記把持移送ホイールに対して接線方向の第１の位置と、同じホイールに対して半径方向の第２の位置との間で角度回転可能である。

【0026】

好ましくは、前記ブランクの少なくとも１つの横方向エッジを加熱することができる加熱手段が、前記ブランクの前記把持および移送ホイールに関連付けられる。

【0027】

この機械は、それぞれの成形アセンブリの前記マンドレル上の前記単一ブランクを管状に巻くための折り畳み手段を含む。

【0028】

好ましくは、前記折り畳み手段は、前記成形ホイールの外部に固定された支持体上に回転可能に担持され、反対方向に回転操作可能な成形ローラからなる一対の折り畳み部材を含み、前記ブランクを徐々に係合させ、それぞれの成形アセンブリの前記マンドレルの外面に密着させる。

【0029】

好ましくは、前記折り曲げ部材は、前記成形アセンブリのマンドレルの外面をコピーするように湾曲した作業面を有する。

【0030】

前記マンドレルの前記揺動支持部材によってそれぞれ担持され、前記マンドレルに対して半径方向に移動可能な溶接手段を備え、同一のマンドレル上に管状に巻かれた前記単一のブランクの重なり合う縁部を溶接する。

【0031】

好都合なことに、前記マンドレルは、前記揺動支持部材上で、１つの前記単一のブランクを受け入れる位置と、前記マンドレル上で管状に巻かれた同じブランクの前記重なり合う縁部が前記溶接手段の前に配置される位置との間で、その軸線周りに角度回転可能である。

【0032】

前記機械は、前記個々のブランクを前記対応する底部要素に堅く接合するように適合された接合手段を備える。

【0033】

好ましくは、前記接合手段は、熱溶着手段を含む。

【0034】

好ましくは、前記熱溶着手段は、前記各成形組立体のマンドレルの外部開口部に保持された前記底部要素を加熱するように適合された熱風発生器を含み、前記熱風発生器は、前記マンドレルの前記揺動支持部材によって担持されたアクチュエータ部材の指令により、前記成形ホイールに対して半径方向の平面上で、前記マンドレル上に管状に巻かれた前記ブランクに関連する前記底部要素に重畳された非アクティブな引込み位置からアクティブな位置まで移動可能である。

【0035】

この機械は、カップの前記側部要素の下縁と上縁を折り曲げるように適合されたカーリング手段を備える。

【0036】

前記機械は、前記成形ホイールの前記回転軸に平行な回転軸に従って連続的に移動しながら回転操作可能な仕上げホイールを備え、前記成形ホイールから前記カップをそれぞれ受け取るように適合された複数の周辺に分散配置されたコンテナを含む。

【0037】

有利には、前記コンテナは、前記仕上げホイールの前記回転軸に平行な軸の周りを揺動し得るそれぞれの支持部材と関連付けられる。

【0038】

プッシャー部材は、好適には、前記成形アセンブリの管状形状のマンドレル内に収容され、成形アセンブリからカップを抜き取り、同じカップを前記仕上げホイールのそれぞれのコンテナ内に移送するように軸方向に操作可能である。

【0039】

好ましくは、前記プッシャー部材は、前記カップの前記底部要素を保持するための吸引手段に接続可能な把持面を前面に備える。

【0040】

本発明はまた、以下の工程を含む使い捨てカップの製造方法に関する。

【0041】

ａ．成形ホイールの回転軸に平行な軸の周りを揺動する支持部材によって担持された、製造されるカップに対応するプロフィールを有する管状形状のマンドレルからそれぞれ構成される、複数の周辺に分散した成形アセンブリを担持する成形ホイールを、連続的な動きで回転させる工程と、
ｂ．第１の供給手段によって単一の底部要素を整然と取り出し、前記成形ホイールの対応する成形アセンブリに挿入する工程と、
ｃ．第２の供給手段によって、同じブランクが積み重ねられた保管庫から単一のブランクを整然と取り出し、前記成形ホイールの対応する成形アセンブリに、拡張された構成で順に移送する工程と、
ｄ．各成形アセンブリの前記マンドレル上の折り畳み手段によって、前記単一ブランクの管状巻取りを実施する工程と、
ｅ．熱溶接手段により、管状に巻かれた前記単一ブランクを前記対応する底部要素に強固に接合する工程。

【0042】

（図面の説明）
本発明の詳細は、添付図面に例示的に示された紙カップ製造機の好ましい実施形態の詳細な説明からより明らかになるであろう。

【0043】

図１は、本発明による紙カップ製造機の正面図である。

【0044】

図２は、紙カップ製造機の操作エリアの拡大正面図である。

【0045】

図３～図２１は、それぞれマシンの各部の詳細図である。

【0046】

（本発明の実施形態の説明）
これらの図を特に参照すると、一般に紙カップとして知られている使い捨てカップ２を製造するための機械が、参照数字１で全体的に示されている。本発明の文脈では、「紙カップ」という表現は、検討された分野で公知の厚紙タイプのシート材料、セルロースパルプ、いわゆる紙プラスチック等から作られたあらゆるタイプの使い捨てカップを意味する。

【0047】

紙カップ２は、一般に、わずかに円錐形に折り畳まれたシート材のブランクから得られる側部要素２０であって、円形の底部要素２１によって密封された側部要素２０からなる。

【0048】

機械１は、紙カップ２の成形ホイール１０にシングル底部２１を順次供給するための第１の供給手段３と、紙カップ２の同じ成形ホイール１０に単一のブランク要素２０を順次供給するための第２の供給手段４とを備える。成形ホイール１０は、紙カップ２の製造が行われる複数の操作ステーションに個々のブランク２０及び底部２１をもたらすために、水平軸１１に従って連続的な動きで回転動作可能である。特に、以下に規定するように、成形ホイール１０は、前記ブランク２０及び前記底部２１を前記操作ステーションに運ぶように適合された、周辺に分散配置された複数の成形アセンブリ１２を有する。

【0049】

シングル底部２１の第１の供給手段３は、特別なリール２２の材料のストリップから前記個々の底部２１を順番に切断し、前記成形ホイール１０（図３、図４および図５参照）に対して周方向に回転可能な成形アセンブリ１２にそれらを供給するように適合された剪断部材３０を含む。各成形アセンブリ１２は、形成されるカップ２の形状に対応する僅かに円錐形の形状を有する金属材料のマンドレル１３を含む。マンドレル１３は、外側に向いた開口部と、実質的に円筒形状の支持部材１４に関連する底部とを有する。外側の開口部は、支持部材１４に付随する基部よりも小さな直径寸法を有する。支持部材１４は、同じ成形ホイール１０の回転軸１１に平行な軸１５に旋回することができる。

【0050】

剪断部材３０は、シングル底部２１を成形ホイール１０に供給するステップの間、絞りダイ３１と協働するように適合されている。ダイ３１は、基本的に、収束形状を有する内側部分を形成するリングからなる。リール２２は、ダイ３１の外部前面とカップ形状の特別な締め付け部材３２との間で締め付けられるように適合されている。特に、剪断部材３０は、カップ２のシングル底部２１を形成するためのリール２２の円形部分を剪断するように、ダイ３１に対して軸方向に交互に移動可能である。次に、適切な位相関係において、剪断部材３０と同軸に、剪断された底部２１に係合するように適合されたパンチ３３が作動する。ピストン３３の動きにより、ダイ３１で切断された底部２１の絞り加工と、それに続くマンドレル１３の小基部に埋め込まれた底部２１の挿入が決定される。この絞りによって、底部２１の周辺に折り曲げられた端部２３の形成が決定される。

【0051】

プッシャー部材１６は、マンドレル１３の内部に収容され、以下に規定するように、成形アセンブリ１２からのカップ２の後続の抽出を操作するために軸方向に駆動されるように適合されている。プッシャー部材１６は、カップの底部２１を把持するために、吸引手段に接続可能な把持面を前面に備えている。

【0052】

単一ブランク２０の第２の供給手段４は、ブランク２０が積み重ねられた貯蔵部２５からブランク２０を整然と収集し、成形ホイール１０の対応する成形アセンブリ１２に順番に移送するように適合されたホイール４０を含む。

【0053】

ブランク２０を把持して移送するためのホイール４０は、同じホイール４０の回転軸４３に平行なそれぞれの軸４２の周りを揺動することができる、周辺に分散された複数のアーム４１を有する（図６および図７参照）。アーム４１は自由端に、ブランク２０を貯蔵部２３から回収し、成形ホイール１０の成形アセンブリ１２に移送するように適合された把持部材４４を備えている。

【0054】

この目的のために、把持部材４４は、ブランク２０を把持して移送するためのホイール４０に対して実質的に接線方向の第１の位置と、同じホイール４０に対して実質的に半径方向の第２の位置との間で、回転軸４５上で角度回転可能である。

【0055】

特に、各把持部材４４は、好適に間隔をあけて配置された一対の吸盤部材４６を含み、収集され移送されるブランク２０を把持するために吸い込まれるように適合されている。

【0056】

ブランク２０をそれぞれの成形アセンブリ１２に搬送するための把持ホイール４０の回転中、図示しない特別な加熱手段が、ブランク２０の少なくとも１つの横方向エッジを加熱する。

【0057】

ブランク２０は、同じマンドレル１３の内側基部に枢着された第１のグリッパ１８によって、成形アセンブリ１２のマンドレル１３の外面に保持することができる。第１のグリッパ１８と径方向に対向する位置には、以下に規定するように、成形アセンブリ１２のマンドレル１３に巻かれた後のブランク２０を保持するための第２のグリッパ１９が枢着されている。第２のグリッパ１９は、互いに独立して操作可能な一対のジョー１９ａ、１９ｂによって形成される。

【0058】

成形ホイール１０の回転方向Ａに従って、成形アセンブリ１２上にブランクを移送するゾーン２０の下流には、相対する成形アセンブリ１２のマンドレル１３上に管状にブランク２０を巻き付ける折り畳み手段５０が配置されている（図８～図１２参照）。

【0059】

折り畳み手段５０は、成形ホイール１０の外部に固定された支持体５２上に回転可能に担持された形状のローラから成る一対の折り畳み部材５１を含む。折り畳み部材５１は、成形ホイール１０の回転軸に平行なそれぞれの軸に従って反対方向に回転可能であり、ブランク２０に漸進的に係合し、それぞれの成形アセンブリ１２のマンドレル１３の外面に密着させるようになっている。この目的のために、折り畳み部材５１は、成形アセンブリ１２のマンドレル１３の外面を実質的に複写するように、湾曲した作業面を有する。

【0060】

より正確には、図８～図１２に示されるように、第１のグリッパ１８によってマンドレル１３上に保持されたブランク２０を運ぶ成形アセンブリ１２は、適切な位相関係で、マンドレル１３上のブランク２０の２つの対向する縁部を巻き取る逆回転折り畳み部材５１の間を前進する。前記巻取りがほぼ終了すると、第２のグリッパ１９のジョー１９ａ、１９ｂが順次操作される。第１のジョー１９ａはブランク２０の第１のフラップをマンドレル１３にロックし、第２のジョー１９ｂは第２のフラップを第１のフラップに重ねて締め付け、巻取りを完了する。

【0061】

巻取りが終わると、ブランク２０のフラップは、好適にはその一部分が反対側のフラップに重ね合わされることに留意すべきである。

【0062】

好適には、ブランク２０のフラップは、対向するフラップの一部分に重ね合わされ、あらかじめ内側から加熱されている。

【0063】

ブランク２０の重なり合うフラップの溶接手段５３も、支持部材１４上を移動し、折り畳み手段５０と協働することができる。この目的のために、マンドレル１３は、ブランク２０の重ね合わされた横縁の縁を溶接手段５３の前に持ってくるために、実質的に９０°の幅の角度回転を可能にするように、その長手方向軸線の周りに支持部材１４上で角度回転可能に運ばれる（図１３および１４）。溶接手段５３は、第２のグリッパ１９のジョー１９ａ、１９ｂの間に挿入されるように、マンドレル１３に対して半径方向に操作可能である。

【0064】

溶接手段５３は、ブランク２０を構成するシート材料に応じて、異なるタイプのものとすることができる。例えば、熱溶着手段、あるいは超音波溶着手段やパルス溶着手段を使用することが可能である。

【0065】

底部２１および各折り返し端部２３を適切な温度に加熱するように適合された熱風発生装置５４も、支持部材１４上にもたらされる（図１５および図１６）。熱風発生装置５４は、揺動する支持部材１４によって運ばれる特別なアクチュエータ部材５５の命令によって移動可能である。アクチュエータ部材５５は、成形ホイール１０に対して実質的に半径方向の平面上で移動可能な多関節アーム５６を備えており、熱風発生装置５４を不活性な引込み位置から半製品２０の底部２１に重ね合わされた活性位置に移動させる。

【0066】

熱風発生装置５４によって発生する加熱は、半製品２０内の底部２１の周縁端部２３を溶接することができる。

【0067】

次に、カップの底部のカールは、「底部カール」とも呼ばれる分野で、折りアセンブリ１２のマンドレル１３の軸方向に作用する圧造アセンブリ５７によって行われる（図１７）。圧造アセンブリ５７は、半製品２０の自由端部２４を内側に折り込むように適合された第一折り部材５８と、半製品２０の同じ端部２４を、当該半製品２０を閉じる底部２１の周縁端部２３に圧造するように適合された第二折り部材５９とからなる。

【0068】

特に、第１の折り畳み部材５８は、マンドレル１３の内側に向かって第１の折り畳みを行うために、半製品２０の自由端部２４に係合することができるフレアプロファイルを内部に有するバネリングで構成され、第２の折り畳み部材５９は、半製品２の端部２４を底部２１の周縁端部２３に向かうように、前述のバネリングに対して軸方向に付勢することができるピストンで構成される（図１８の拡大詳細を参照）。

【0069】

次いで、カップ２は、成形ホイール１０の回転軸１１に平行な回転軸６１に従って連続的に移動しながら同様に回転駆動される仕上げホイール６０に移送される。仕上げホイール６０は、金属材料からなる複数の周辺に配置されたコンテナ６２を有し、カップ２を複数の仕上げ操作ステーションに運ぶことができる。コンテナ６２は、それぞれの支持部材６３と関連しており、この支持部材６３は、同じ仕上げ用ホイール６０の回転軸６１に平行な軸６４に従って揺動することができる（図１９）。

【0070】

それぞれのコンテナ６２内でのカップ２の順次移送は、同じカップの底部２１に作用するプッシャー部材１６の軸方向動作によって行われる。このプッシャー部材１６の軸方向動作は、成形アセンブリ１２のマンドレル１３の外面にカップ２を保持するグリッパ１８、１９の開口部と適切な位相関係で行われ、カップ２自体を自由にしてコンテナ６２内への移動を可能にする。

【0071】

それぞれのコンテナ６２内に挿入されたカップ２は、仕上げ用ホイール６０によって、同じカップ２のその後のカール段階を容易にすることができる適切な潤滑物質を塗布するためのステーション６５に運ばれる。この潤滑剤塗布用のステーション６５は、基本的に、仕上げ用ホイール６０に対して半径方向に移動可能で、前述の潤滑剤に浸されたスポンジリング６７を有する形状のパンチ６６を備えている（図２０）。

【0072】

潤滑剤塗布用のステーション６５の下流には、カップ２の上部カーリングステーション７０があり、この分野は、「上部カーリング」とも呼ばれ、好ましくは２つの連続したフェーズで実施され、構成的及び機能的な観点から実質的に類似している。基本的に、上部カーリングステーション７０では、カップ２の上縁を把持して外側にカールさせることができる第１及び第２のカップリング手段７１が順次作用する（図２１）。

【0073】

最終的に、完成したカップ２は、既知のパーシー方式で作動する空気圧移送用の管状部材８を通して排出される。

【0074】

紙カップ製造機の動作は、上記の説明から容易に理解できる。

【0075】

作動中、第１の供給手段３および第２の供給手段４はそれぞれ、連続的な動きで回転するように作動する成形ホイール１０に、底部要素２１およびブランク２０を順に供給する。

【0076】

特に、第１の供給手段３は、成形ホイール１０の対応する成形アセンブリ１２の管状マンドレル１３の開口部にシングル底部要素２１を収集し、整然と挿入する。

【0077】

第１の供給手段３の剪断部材３０は、環状形状の絞りダイ３１（図３および図４）に対してクランプされた、リール２２に巻かれた帯状の材料からシングル底部２１を順次切断する。剪断部材３０と同軸のパンチ３３の動作により、リール２２に巻かれた帯状の材料から切断されたシングル底部２１がダイ３１で引き抜かれ、それに続いて、対応する成形アセンブリ１２のマンドレル１３の開口部に埋め込まれたシングル底部２１が挿入される（図５）。

【0078】

適切な位相関係において、第２の供給手段４は、同じブランク２０が積み重ねられた貯蔵部２５から単一のブランク２０を整然と収集し、順次、拡張された構成で、成形ホイール１０の対応する成形アセンブリ１２に移送する。

【0079】

単一のブランク２０は、成形ホイール１０の回転軸１１に平行な回転軸４３に従って連続的に移動しながら回転操作される把持移送ホイール４０のアーム４１によって運ばれる把持部材４４によって把持される。アーム４１は、ブランク２０を把持して移送するために、ホイール４０の回転軸４３に平行なそれぞれの軸４２を中心に揺動する。

【0080】

把持部材４４は、それぞれの回転軸４５上で、ブランク２０を把持して移送するためのホイール４０に対して実質的に接線方向の第１の位置と、同じホイール４０に対して実質的に半径方向の第２の位置との間で角度回転可能であり、ブランク２０は、対応する成形アセンブリ１２の管状マンドレル１３と、拡張された構成で関連付けられることに留意すべきである。

【0081】

特に、ブランク２０は、成形ホイール１０の回転方向Ａに従って、管状マンドレル１３の前側に適用される。

【0082】

本発明によれば、ブランク２０を成形ホイール１０に移送するステップの間、成形アセンブリ１２および把持ホイール４０のアーム４１は、カム手段（図示せず）の指令により、同じホイール１０、４０に対してスイングし、相対速度がゼロになる。このようにして、成形ホイール１０および把持・移送ホイール４０の連続回転運動を中断することなく、ブランク２０を移送することができる。

【0083】

それぞれの成形アセンブリ１２の管状マンドレル１３上に拡張構成で移送されたブランク２０は、同じマンドレル１３の基部で枢着された第１のグリッパ１８によって、このマンドレル１３の外面に保持される。

【0084】

この構成では、ブランク２０は、それぞれの成形アセンブリ１２（図８～図１２）のマンドレル１３上で管状に巻取りを行う折り畳み手段５０に連続して係合するようにもたらされる。

【0085】

特に、巻取りステップの間、ブランク２０は、適切な位相関係で、ブランク２０の２つの対向する縁部に徐々に係合する逆回転する折り畳み部材５１の間を前進する（図８、図９および図１０）。巻取りがほぼ終了すると、第２のグリッパ１９のジョー１９ａ、１９ｂが順次操作される。第１のジョー１９ａはブランク２０の第１のエッジをマンドレル１３にロックし（図１１）、第２のジョー１９ｂは第２のフラップを第１のフラップに重ねてクランプし、巻取りを完了する（図１２）。

【0086】

第２のグリッパ１９によって押されたブランク２０の横方向の縁の重なりは、同じ縁の溶接を実施することを可能にする。

【0087】

この目的のために、巻かれたブランク２０を運ぶマンドレル１３の９０°の振幅の角度回転が、溶接手段５３（図１３および図１４）の前に重なり合う縁を配置するように、操作される。次に、溶接手段５３は、第２のグリッパ１９のジョー１９ａ、１９ｂの間に嵌合するように、マンドレル１３に対して半径方向に操作される。

【0088】

溶接手段５３は、マンドレル１３に巻かれたブランク２０の重ね合わされた縁部に、その完全な溶接を完了するのに十分な時間、加圧下で接触した状態に保たれる。

【0089】

適切な位相関係において、底部要素２１の単一ブランク２０への熱溶着は、成形アセンブリ１２を支承する同じ支持部材１４上に担持された熱風発生装置５４の作動によって実施される。

【0090】

特に、熱風発生装置５４は、特殊なアクチュエータ部材５５の指令により、マンドレル１３上に管状に巻かれたブランク２０の底部２１に重畳された不活性な後退位置と能動位置との間で移動可能である（図１５および図１６）。熱風発生装置５４は、底部２１を適切な温度に加熱して、マンドレル１３に巻き付けられ、以前に溶接されたブランク２０の内部の底部２１の周縁端部２３の熱シールを実行する。

【0091】

このようにして、わずかに円錐形の管状に折り畳まれたシート材のブランクから出発して、円形の底部要素２１によって密封された側部要素２０からなる半製品が得られる。半製品は、対向するグリッパ１８、１９によって成形アセンブリ１２上に保持されたままである。

【0092】

この半製品は、次に、折り畳みアセンブリ１２のマンドレル１３に対して軸方向に作用する圧造アセンブリ５７によって、カップ底部のカール工程にかけられる（図１５）。特に、カップ底部のカーリングは、半製品の自由端部２４を内側に折り畳む第一の折り畳み部材５８と、半製品の同じ端部２４を底部２１の周縁に頭出しする第二の折り畳み部材５９によって、２つのステップで行われる（図１６の拡大詳細参照）。

【0093】

カップの底部をカールさせるステップの間、成形アセンブリ１２と圧造アセンブリ５７は、カム手段（図示せず）の指令により、相対速度がゼロになるように揺動する。

【0094】

その後、半製品は、成形ホイール１０の回転軸と平行な回転軸に従って連続的に移動しながら同様に回転操作される仕上げホイール６０に移送され、単一の半製品を整然と受け取るのに適した複数のコンテナ６２が周辺に配される。

【0095】

仕上げホイール６０に搬送されるために、半製品は、グリッパ１８、１９によって解放され、同時にプッシャー部材１６の吸引手段に接続された把持面によって底部、内側に保持される。

【0096】

プッシャー部材１６の軸方向の作動は、コンテナ６２内の半製品の並進を決定する（図１７）。

【0097】

コンテナ６２は、成形アセンブリ１２の同期スイング運動に追従するように、仕上げホイール６０の回転軸６１と平行な軸６４の周りをスイングする、それぞれの支持部材６３と関連していることに留意すべきである。

【0098】

それぞれのコンテナ６２内に挿入されたカップ２は、仕上げ用ホイール６０によって、同じカップ２の上面カールの後続工程を容易にすることができる適切な潤滑物質を塗布するためのステーション６５に運ばれる。潤滑剤塗布用のステーション６５では、仕上げ用ホイール６０の半径方向に移動可能で、前述の潤滑剤に浸されたスポンジリング６７を搭載した形状のパンチ６６が作動する（図１８）。

【0099】

潤滑剤塗布用のステーション６５の下流で、カップ２は仕上げホイール６０によって上部カーリングステーション７０に順次運ばれる。上部カーリングは、カップ２の上端を把持し、外側にカールさせるように適合された第１および第２のカップリング手段７１を作動させることにより、２つの連続したステップで実行される（図１９）。

【0100】

最後に、包装されたカップ２は、管状空気圧移送部材８を通して排出される。

【0101】

記載された機械は、高い運転速度で紙カップを製造するという目的を達成し、それに応じて高い生産性を確保する。特に、本発明による製造機は、毎分約７００カップの生産性を達成できることが確認されている。

【0102】

これは、カップ成形ホイールを高速で連続的に回転させるという発明思想のおかげで可能となり、公知技術では機械速度に不可避的な制限を課す、異なる操作ステーションにおける同じ成形ホイールの停止を回避することができる。この目的のために、カップ成形ホイールは、それぞれ製造されるカップに対応するプロフィールを有する管状のマンドレルから成る複数の成形アセンブリを回転させ、前記マンドレルは、成形ホイールの前記回転軸に平行な軸の周りを揺動する支持部材と関連付けられる。

【0103】

実際には、作業段階において、成形クルーは、マシンの異なるステーションに作用する操作部材の揺動運動に同期して揺動し、作業を完了するのに十分な時間、相対速度がゼロになる。

【0104】

明らかに、このようにして得られた高い生産性により、使い捨て製品に要求される特性に従って、相応に経済的なコストで紙カップを製造することができる。

【0105】

一例として説明した紙カップ製造機は、様々な要求に応じて多くの修正と変形が可能である。

【0106】

例えば、フィニッシングホイールにおいて、高温または特に低温の飲料と共に使用される場合に断熱性を高めるように適合された、さらなる厚紙の側部要素が紙カップの側面に関連付けられることを提供することが可能である。

【0107】

本発明の実際の実施形態では、使用される材料、ならびに形状および寸法は、必要に応じて変更することができる。

【0108】

特許請求の範囲に記載された技術的特徴に参照符号が付されている場合、当該参照符号は、特許請求の範囲の理解を深める目的で厳密に付されたものであり、したがって、当該参照符号によって例示の目的で特定された各要素の範囲について、いかなる意味においても制限的なものとはみなされない。

【図面の簡単な説明】

【0109】

【図1】本発明による紙カップ製造機の正面図である。

【図2】紙カップ製造機の操作エリアの拡大正面図である。

【図3】マシンの各部の詳細図である。

【図4】マシンの各部の詳細図である。

【図5】マシンの各部の詳細図である。

【図6】マシンの各部の詳細図である。

【図7】マシンの各部の詳細図である。

【図8】マシンの各部の詳細図である。

【図9】マシンの各部の詳細図である。

【図10】マシンの各部の詳細図である。

【図11】マシンの各部の詳細図である。

【図12】マシンの各部の詳細図である。

【図13】マシンの各部の詳細図である。

【図14】マシンの各部の詳細図である。

【図15】マシンの各部の詳細図である。

【図16】マシンの各部の詳細図である。

【図17】マシンの各部の詳細図である。

【図18】マシンの各部の詳細図である。

【図19】マシンの各部の詳細図である。

【図20】マシンの各部の詳細図である。

【図21】マシンの各部の詳細図である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【国際調査報告】