JP5221561B2 - 包装装置用シャットル交換システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は包装装置に関し、特に、包装装置用のシャットル交換システムまたは包装材料台車交換システムおよび方法に関する。

特定の物品はロールまたはコイルフォームである。例えば、鉄鋼やアルミニウムのシート材料は、保管、輸送および取扱のためにコイル状に巻かれる。こうしたコイルは直径が2.1m（7 feet)にも及ぶことがある。

鉄鋼またはアルミニウムの外観を保護、保全するために、コイルは、一般的に、フィルム状の保護材料によって包装される。こうしたフィルムは、例えば、低密度ポリエチレン延伸フィルムによる単一包装とすることができる。包装は、ポリエチレンフィルムと共に巻付けられた布帛つまり織物材料や不織布としてもよい。

包装方法を実施するための公知の機械は、コイルの中心穴を通してフィルム供給シャットルを支持する特別形状の軌道を用いている。コイルは、一連のブロックローラ上で、その中心軸線周りにゆっくりと回転する。コイル全体が延伸フィルムによって効果的に繭状に密封される。

一般的に、頑丈な概ね楕円形状の軌道を有しており、該軌道の内周に沿ってフィルム供給シャットルが案内される。軌道は、回動自在の軌道部分またはアームを有している。このアームが上方に回動することによって軌道が開き、該軌道の下方部分がコイルの中心穴内に移動できるようになる。異なる直径のコイルに適合するように、軌道は鉛直面内で調節可能となっている。

軌道は、一般的に、レール上で前進させることによってコイルの中心穴内に移動できるようになっている。機械は、また、軌道方向に対して横断方向に移動自在となっている。こうした機械は、イリノイ州グレンビュー（Glenview, Illinois）所在のITWフリートウッド-シグノード社（ITW Fleetwood-Signode）からコイルマスター（CoilMaster）との商品名で市販されている。

フィルム供給シャットルは軌道沿いに駆動されるようになっている。現在のシステムでは、シャットルは、トラクターと称される駆動部と、トレーラーと称される１または複数のフィルム供給部とを含んでいる。トラクターとトレーラーは独立した形態であるが、トラクターが１または複数のトレーラーを駆動（牽引）すべく、また、メンテナンス、修理、交換のために分離できるように、両者は連結されている。

フィルムは、ロール形態でシャットルに準備されている。有限のフィルム材料がロール状に巻かれているので、定期的な交換が必要となる。コイルのサイズによっては、２〜３のコイルに対して１つのフィルムロールで足りることもあろう。こうした場合であって、シャットル上のフィルムロールは頻繁に交換しなければならないであろう。公知の機械では、フィルムおよびシャットルの交換作業は、大きな労力と時間を要するものであって、従って非常に費用が掛かる。

フィルムロールを交換するために、機械を停止して軌道の回動自在部分を開かなければならない。フィルムのテール部分がコイルから垂下がっている場合、このテール部分がシャットルの動作を阻害しないように、テール部分は、巻付けたフィルム内に押し込められる。シャットルが軌道上の所定位置に配置され、軌道がコイルから引抜かれる。

軌道が引抜かれた後、シャットルのフィルムロールが交換される。次いで、軌道がコイルの中心穴に戻され、回動自在の軌道部分を下げて、軌道が閉じられる。フィルムの先端が固定され、シャットルが再起動される。こうした機械は非常に大型で、フィルムロールの交換作業の全体には多大な時間と労力とを要する。

従って、コイルの中心穴から軌道を引抜く必要のないシャットル交換システムおよび方法が必要である。望ましくは、こうしたシステムおよび方法は、コイル内に軌道を配置した状態で実施される。より望ましくは、こうしたシステムおよび方法は、機械を再び作動させるために必要な停止時間を更に低減するために、交替のシャットルを準備しておくようにする。

ロール又はコイル状の関連物品を包装するための包装装置で使用するシャットル交換システムが開示される。この包装装置は鉛直に配向した楕円状の軌道を有しており、該軌道は片持ち梁状のベース部と、前記物品を該軌道へ出し入れするために開くことのできる部分とを有している。包装装置は、前記軌道の内周に沿って移動し包装材料を供給するためのシャットルを含んでいる。シャットル交換システムは、キャリアと、該キャリアに取付けた一対のトラック部材とを含んでいる。トラック部材は互いに平行に離間配置され、かつ、各々シャットルを支持するようになっている。前記キャリアは、前記一対のトラック部材の何れか一方を前記軌道の片持ち梁状のベース部に対して整列させるために、鉛直方向、長手方向および横断方向に移動自在となっている。前記トラック部材の一方が交換すべきシャットルを受容し、かつ、前記トラック部材の他方が前記軌道上に移動させるべく交換シャットルを保持するようになっている。前記キャリアは、前記軌道の開くことのできる部分が干渉することなく開閉できるようにするために、前記軌道から離反可能となっている。

本発明の原理によるシャットル交換システムを有した包装装置の側面図である。 図１の装置の平面図である。 シャットル組立体の正面図である。 シャットル組立体の側面図である。 シャットル組立体の平面図である。 包装装置の前方側面から見た斜視図であり、図４において包装装置は、包装済コイルから引抜かれている。 包装装置の後方側面から見た斜視図であり、図５においてシャットルはホームポジションにあり、フィルムがカッタークランプに固定され、カッタークランプは軌道平面内にある。 包装装置の後方側面から見た斜視図であり、図６においてシャットルはホームポジションにあり、フィルムがカッタークランプに固定されているが、カッタークランプは軌道平面外に移動している。 包装装置の斜視図であり、図７においてシャットルはホームポジションにあり、該シャットルが、トレーラー（フィルム供給部）と一体化したトラクター（駆動部）を有している。 図４〜図７とは反対の側面から見た包装装置の後方斜視図であり、カッタークランプ組立体を示す図である。 包装装置の後方側面から見た斜視図であり、軌道沿に移動するシャットルおよび部分的に包装されたコイルを示す図である。

本発明の利益および利点は、以下の説明および添付図面から、当業者には容易に理解されよう。
本発明は種々の形態で実施することができ、図面に示し以下説明する形態は、本発明の一例であって、本発明を図示する特定の実施形態に限定する趣旨ではない。

添付図面、特に図１を参照すると、包装装置１０はシャットル交換システム１２を有しており、本発明の原理に従うシャットル交換方法を実施する。

包装装置１０は、概ね楕円形状の軌道１４を有している。軌道１４の下方部分１８は、アーム２０が開いているとき、片持ち梁状に支持される。上記楕円の端部分（つまりアーム）２０は、基台１６の反対側で、軌道１４の頂部近傍にヒンジ２２で回動自在に連結されており、該軌道を開くことができるようになっている。閉じている間、アーム２０は、軌道１４の下方部分１８に対して整列する。こうして軌道１４内または内周が実質的に連続した軌道となる。軌道１４は、異なる直径のコイルＣを受容するために上下に移動する。

シャットル２６は、軌道１４の内周に沿って矢印２８で示す方向に移動するようになっている。本実施形態では、シャットル２６は、駆動部またはトラクター３０と、トラクター３０によって牽引される一対のフィルム供給部またはトレーラー３２ａ、３２ｂとを含んでいる。トレーラー３２の各々は、ポリマーフィルム、例えば低密度ポリエチレンフィルムや布帛その他の包装材料を供給する。本明細書では総称してフィルムＦとする。図４〜図９に、トレーラーと一体化したトラクターを示す。

交換システム１２は、軌道１４をコイルＣの中心穴Ｅに配置した状態で、シャットル２６を軌道１４から取外し、該シャットルをレディシャットルまたはスタンバイシャットルつまり交換シャットル２６′（図１参照）と交換する。実際上、軌道１４それ自体は、シャットル２６を交換するために、軌道１４のアーム部２０のみが移動する（つまり開く）だけでよい。更に、シャットル２６は、包装装置１０内にコイルを配置した状態で交換可能である。

交換システム１２は組立体３６を含んでおり、該組立体は、並設した少なくとも一対のトラック部材３８ａ、３８ｂを有しており、該トラック部材上にシャットル２６を載せることができる。交換システムのトラック部材３８は、軌道１４に平行に配向されている。本実施形態では、交換システムのトラック部材３８は、調節可能なキャリア４０に取付けられている。第１に、包装すべきコイルＣの外径によって異なる高さに配置可能な軌道１４の高さに適合するように、交換システムのトラック部材３８の高さを調節することができる。長手方向の位置を、矢印４２で示すように変更することによって、トラック部材３８を軌道１４に対して接近、離反させることができる。トラック部材３８は、矢印４４で示すように、軌道１４に対して側方へ、つまり横断方向に移動させることができ、これによって、トラック部材３８を軌道１４に対して整列させることができる。後述するように、トラック部材３８の各々に巻取り要素４６が関連付けられており、該巻取り要素は、新規のシャットル２６′が軌道１４に配置された後で、かつ、作動する前に、軌道１４の表面から余分のフィルム片を除去するために、フィルムＦの一部を巻き取るようになっている。

既述したように、交換システム１２は、少なくとも一対のトラック部材３８ａ、３８ｂを含んでいる。こうして、交換シャットル２６′は、トラック部材の一方、例えば３８ａに配置され、そして他方のトラック部材３８ｂに空の状態とすることができる。より詳細に後述するように、交換すべきシャットル２６は、空のトラック部材３８ｂ上に移動させることができ、交換シャットル２６′は、軌道１４上へ移動させる準備を整えることができる。

シャットル２６の交換を補助するために、装置１０はカッタークランプ組立体４８を含んでおり、該カッタークランプ組立体は、軌道１４または基台１６の近傍に配置されている。カッタークランプ組立体４８は、交換システムのトラック部材３８ではなく、軌道１４と共に移動する。使用に際して、カッタークランプ組立体４８は、軌道１４内において該軌道１４の平面Ｐ１４内で、かつ、コイルＣの外部、つまり、軌道１４および／またはシャットル２６とコイルＣとの間に配置されている。そして、カッタークランプ４８は、軌道に対して静止しており、かつ、シャット２６がコイルＣにフィルムＦを巻付ける際、該シャットル２６が軌道沿いに移動するとき、フィルムＦの尖端を保持または固定（例えばアンカー）する。カッタークランプ４８は、ループ（または軌道１４の平面Ｐ１４）内外に移動する。カッタークランプ４８のクランプ要素５０が、シャットル２６側、またはカッタークランプ４８の下流側に配置されており、カッター要素５２がカッタークランプ４８の上流側（巻取り要素４６の近傍）に配置されている。

装置１０の動作、つまり包装サイクルおよびシャットル２６の交換サイクルは、制御装置または制御システム５４によって完全に自動制御される。

一対のトラック部材３８ａ、３８ｂを有したシャットル交換システム１２を備えた単一の包装装置１０に関連して包装サイクルを説明する。この説明の目的のために、コイルＣを包装する工程にある「サイクル」の説明から開始する。

コイルＣは、コイルＣを回転させるための一連のローラの上に載置される。コイルＣの中心穴Ｅが軌道１４に整列するように、ローラ５６が配置され、かつ、シャットル２６が軌道１４沿いに走行してコイルＣにフィルムＦを巻付ける（図９参照）。カッタークランプ４８は、包装装置１０の側部へ軌道平面Ｐ１４の外に配置（移動）される。

シャットル交換組立体３６は、包装すべきコイルＣに隣接させて側位に配置される。この時点で、シャットル交換組立体３６は、空のトラック部材３８ｂと、第２のトラック部材３８ａ上の交換シャットル２６′とを有している。交換シャットル２６′上のフィルムＦの先端は、巻取り要素４６によって保持されている。

組立体３６は、既述したように、少なくとも一対のトラック部材３８ａ、３８ｂを含んでいるが、必要であるならば２本のトラック部材よりも多数のトラック部材を含むことができる。組立体３６の高さは、例えば、モータとリフト５８によって、トラック部材３８が軌道１４の高さに適合するように、調節される（鉛直調節）。

シャットル２６がフィルムＦを使い果たすと、該シャットルはホームポジションＨへ移動する。該ホームポジションは、本包装装置では、楕円形軌道においてアーム２０の反対側の上方へ湾曲した部分である。前方２８へのみ進むことによって、ホームポジションＨに到達する。シャットル２６は、次いで、アーム２０が軌道１４の下方部分に接続された部分６０を超えて軌道１４の下方部分の所定位置へ、更に前方２８へ移動し続ける。シャットル２６がフィルムＦを使い果たしたとき、フィルムテールがコイルＣから垂下がっていることは理解されよう。垂下がったフィルムテールが軌道上にあると、フィルムテールがシャットルの下側に入り込み、シャットルの動作を阻害することもあり得る。こうした場合、シャットル２６を上述のように移動させることによって、フィルムテールがコイルＣから垂下がっているても、シャットル２６は、このフィルムテールの下側（フィルムテールと軌道１４の間）を通過することとなる。こうして、フィルムテールは、仮にあったとしても、シャットル２６上に置かれることとなる。これによって、シャットル２６の下側（シャットルの車輪６２）にフィルムテールが入り込むことが防止される。

シャットル２６が該位置へ移動すると、回動自在の軌道部分またはアーム２０が開く。シャットル交換組立体が、軌道１４の下方部分へ向けて横断方向へ移動し、空のトラック部材３８ｂが軌道１４の下方部分に対して一直線上に配置され、かつ、軌道１４に空のトラック部材３８ｂが係合する。空のシャットル２６が、次いで、空のトラック部材３８ｂ上へ移動する。

組立体３６は、次いで、長手方向に軌道１４の下方部分から離反し、軌道から離脱し、次いで、横断方向に移動して、交換シャットルが配置されたトラック部材３８ａが軌道１４の下方部分と一直線上に配置される。次いで、組立体３６が、長手方向に移動して、軌道１４にトラック部材３８ａが係合する。交換シャットル（図示せず）が包装装置の軌道１４上へ、そしてホームポジションＨへ移動する。

組立体３６は、再び長手方向に軌道１４から離反、離脱し、次いで、軌道１４から横断方向に移動し、一直線上の位置から外れる。次いで、アーム２０が下方へ回動して、軌道１４と係合し固定される。こうして、軌道１４は閉じ、シャットル２６′はホームポジションＨにある。フィルムの端部は巻取り要素４６によって保持されており、シャットル２６′からコイルＣの中心穴Ｅを通して巻取り要素４６へ延びている。

次いで、カッタークランプ組立体４８が、図２に示すように、軌道１４の平面Ｐ１４へ配置され、フィルムＦが組立体４８の顎部５４内に配置される。組立体４８において巻取り要素４６に近い側にはカッター５２が配置されており、組立体４８においてシャットル２６に近い側にはクランプ５０が配置されている。カッター５２が作動して、フィルムＦがカッタークランプ４８から切断される。巻取り要素４６が作動して、該巻取り要素に付着しているフィルム片が巻き戻される。これによって、コイルＣの中心穴Ｅが清掃され、シャットル２６′は妨害されること無く移動可能となる。

次いで、シャットル２６′は、コイルＣの包装を開始または再び開始する。シャットル２６′の動作から数秒後、カッタークランプ４８は軌道１４の平面Ｐ１４から移動する。コイルＣに所定回数巻付けた後（フィルムＦがコイルＣ上にあり、かつ、引張られないことが検知されたとき）、クランプ要素５０が開き、コイルＣの包装が完了するまで、或いは、シャットル２６′がフィルムＦを使い切るまで、上記のサイクルが継続可能となる。

本システム１０、１２は、作業時間と作業量とを著しく低減することが理解されよう。従って、上述の作業サイクルに必要の全ての段階でなくとも、殆どの段階を周知の制御システム５４および制御方法を用いて自動的に実行可能となる。更に、包装装置１０、１２および動作は、所定位置に固定された単一の包装装置１０に基づいて説明したが、本交換システム１２は、軌道１４の方向に対して横断方向に（例えばレール６６に沿って）移動する複数のローラステーションを備えた包装装置に関連させて使用可能である。こうしたシステム１０、１２の変形は本発明の範囲に含まれる。

本発明の新規な概念の範囲から逸脱することなく、既述の説明から多数の修正と変形が可能である。特定の実施形態に限定する意図はなく、または、そのように推定すべきではない。既述の説明は、特許請求の範囲に含まれる全ての修正をカバーする。

１０ 包装装置
１２ シャットル交換システム
１４ 軌道
１６ 基台
１８ 軌道の下方部分
２０ アーム（軌道の開くことのできる部分）
２２ ヒンジ
２６ シャットル
２６′ 交換シャットル
３０ 駆動部またはトラクター
３２ａ フィルム供給部またはトレーラー
３２ｂ フィルム供給部またはトレーラー
３６ シャットル交換組立体
３８ トラック部材
３８ａ トラック部材
３８ｂ トラック部材
４０ キャリア
Ｃ コイル
Ｅ コイルの中心穴
Ｆ フィルム

Claims (10)

1. ロール又はコイル状の関連物品を包装するための包装装置で用いるシャットル交換システムにおいて、
   前記包装装置は鉛直に配向した楕円形の軌道を有し、前記軌道は、片持ち梁状のベース部と、前記物品を該軌道へ出し入れするために開くことのできる部分とを有しており、
   前記包装装置は、前記軌道内周に沿って移動するシャットルを含み、該シャットルから前記物品の周囲に巻付けるための包装材料が供給され、
   前記シャットル交換システムは、
   キャリアと、
   前記キャリア上に互いに離間させて取付けられた一対のトラック部材とを具備し、
   前記トラック部材は互いに平行に配置され、かつ、シャットルを支持するようになっており、
   前記キャリアは、前記一対のトラック部材の何れか一方を前記軌道の片持ち梁状のベース部に対して整列させるために、鉛直方向、長手方向および横断方向に移動自在となっており、前記トラック部材の一方が交換すべきシャットルを受容し、かつ、前記トラック部材の他方が前記軌道上に移動させるべく交換シャットルを保持するようになっており、前記キャリアは、前記軌道の開くことのできる部分が干渉することなく開閉できるようにするために、前記軌道から離反可能となっているシャットル交換システム。
2. 前記シャットルがフィルム供給車を含む請求項１に記載のシャットル交換システム。
3. 前記供給車が、ポリマーフィルムを供給する請求項２に記載のシャットル交換システム。
4. 前記供給車が、布帛の包装部材を供給する請求項２に記載のシャットル交換システム。
5. 前記シャットルが駆動部と、フィルム供給車とを含み、該供給車が前記駆動部によって牽引されるようにした請求項１に記載のシャットル交換システム。
6. 前記シャットルが、駆動部と、一対のフィルム供給車とを含み、該供給車が前記駆動部によって牽引され、また、前記一対の供給車の一方がポリマーフィルムを供給し、前記一対の供給車の他方が布帛を供給する請求項１に記載のシャットル交換システム。
7. 前記軌道の開くことのできる部分が、シャットル交換のために移動するようにした請求項１に記載のシャットル交換システム。
8. 前記シャットル交換システムが、並設された少なくとも一対のトラック部材を含む請求項１に記載のシャットル交換システム。
9. 前記少なくとも一対のトラック部材は、前記包装装置の軌道の下方部分の前方へ延びるように配置されている請求項８に記載のシャットル交換システム。
10. 巻取り要素をさらに具備する請求項８に記載のシャットル交換システムであって、前記巻取り要素は各前記トラック部材に関連付けられていて各前記トラック部材に対して共通のものであり、さらに前記巻取り要素は、前記包装装置の軌道から余分なフィルムを除去するようになっている請求項８に記載のシャットル交換システム。

Images