專利名稱：用于制造多壁容器的方法和使用該方法制造的物品的制作方法
專利說明用于制造多壁容器的方法和使用該方法制造的物品
背景技術(shù)：
通常被稱為“箱子”的大型容器用來保存各種材料，通常不僅用于運輸而且也用于零售展示。由于在美國所有產(chǎn)品中超過95％在波紋狀的盒子中進行運輸，并且由于與這種包裝形式相關的成本優(yōu)勢，多數(shù)的箱子由波紋紙板構(gòu)成。雖然所有波紋紙板中大約95％是單壁的，但是箱子的相對大尺寸以及放置在箱子中的貨物特性需要由多壁構(gòu)造來提供額外的強度。
現(xiàn)有技術(shù)具有各種方法，用來建立針對箱子的所需水平的側(cè)壁抗爆裂強度、底部抗壓潰性能和豎直承載能力。某些方案采用雙壁或三壁的波紋紙板用作原材料，而其它的方案依靠分層壁或嵌套盒。但是，這些方法中的每一種均包括多種優(yōu)點以及缺點。示例性的缺點包括由于在制造過程中的材料處理需要而導致的高制造成本、大量使用粘合劑或制造設備、制造前和制造后的處理困難(在盒子加工之前，諸如當處理大面積的坯料時，或者在加工之后，諸如當試圖為運輸而準備已造好的箱子時)，以及產(chǎn)生廢料，所有這些都是本領域普通技術(shù)人員已知的。
鑒于這些缺點，一種改進的箱子和相關的制造工藝會使用易于制造/獲得的單壁波紋材料，在轉(zhuǎn)變過程期間使用最小量的粘合劑，在加工過程之前、期間和之后需要最小的人工量，產(chǎn)生最小量的廢料，并且除了其他要求之外，需要最小量的處理。雖然出現(xiàn)了這些需要，但這些需要直到現(xiàn)在還沒有被滿足。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方法涉及以最小的設計廢料來由波紋材料制造多壁容器，其中該容器由單片狀波紋材料或者連續(xù)幅面的波紋材料形成，該波紋材料例如是單壁波紋板、或者雙壁波紋板(無論是單拱或雙拱)。根據(jù)本發(fā)明的方法使得所述片狀或幅面的波紋材料接合卷繞心軸，該卷繞心軸在折疊和附接(例如膠合)過程中形成容器的實體形狀。根據(jù)本發(fā)明的方法還將折片前體內(nèi)卷以建立容器壁，從而免除了將“內(nèi)部的盒子”粘合到容器的常見方法。
通過本發(fā)明的方法實施方案所制造的物品被表征為具有至少一個容器壁，該容器壁由與容器的常規(guī)側(cè)壁相附接或者以其它方式永久相關聯(lián)的一對對置的折片前體構(gòu)成。此外，由本發(fā)明的方法實施方案所制成的物品單獨或組合地包括在拐角邊緣處無應力的豎直折痕(fold)、聯(lián)鎖/嚙合的折片前體、拐角應力消除特征和其它從本說明書中表現(xiàn)出的其它特征。
由于根據(jù)本發(fā)明的方法由單片材料或單幅面的材料來制造多壁容器(與使用插入件或盒內(nèi)盒的設計相反)，因此如所期望的，可以在單一操作中制造該容器，這有利地適于連續(xù)處理。此外，連續(xù)處理通常將省去管理(即處理)容器坯料的需要。另外，多壁容器通常較大，例如寬/邊約為40″或大約1米。在這個尺度，常規(guī)的大的多壁容器坯料將非常大，長度約為15英尺或大約4.5米，但是根據(jù)本發(fā)明，用于各種實施方案的坯料的長度約為30英尺或大約9米。如果本發(fā)明的容器實施方案使用常規(guī)的構(gòu)造方法來形成，例如，一個裝置制造坯料，然后將該坯料移動而進行儲存并且然后將該坯料移動到加工或盒子制造機器，那么這些大型的坯料的儲存、輸送和處理將會面臨難以應付的挑戰(zhàn)(分批運輸30英尺的坯料并不容易)。通過使用連續(xù)處理，其中一幅面或連續(xù)來源的材料被送到加工或盒子制造機器，可以消除所有的材料分批處理需要，這些需要與常規(guī)的基于坯料的盒子制造過程另行相關。
雖然本發(fā)明的方法實施方案的前文描述注重于使用連續(xù)處理途徑來制造根據(jù)本發(fā)明的容器的優(yōu)點，但是本發(fā)明并不限于這些途徑。而且，即使在連續(xù)處理中，坯料將在材料加工成分立的容器之前形成。因此，在此使用的術(shù)語“坯料”既包括不從連續(xù)處理中獲得的常規(guī)容器坯料，也包括從該連續(xù)處理中獲得的坯料。在進行區(qū)分以及從使用的上下文不明了的情況下，術(shù)語“常規(guī)坯料”或者類似的措辭將指不從連續(xù)處理中獲得的坯料。
根據(jù)本發(fā)明的制造容器的方法利用向內(nèi)或向外折疊的折片前體來建立容器壁，具體地在所制造的容器的外壁和內(nèi)壁之間建立容器壁。在本發(fā)明的產(chǎn)品實施方案的特定優(yōu)選物品中，用于制造容器的坯料的折片前體在尺寸上適于或者單獨地，或者組合地形成側(cè)壁。因此，在一系列的容器實施方案中，對置的折片前體被朝向彼此折疊，并且例如通過粘合劑等被附接到它們延伸自的面板。一旦被折疊或粘結(jié)，這些折片前體共同地形成容器的附加側(cè)壁。通過使用這種用于制造三重壁容器的大致等同體的方法(其中折片前體構(gòu)成中間折片)，能夠構(gòu)造這種實際上沒有設計廢料的容器。中間面板在縱向坯料方向上可以是連續(xù)的，非連續(xù)的或者是它們的組合。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的方法包括制造在所有拐角邊緣處具有通常無應力的豎直折痕的多壁容器。通過圍繞具有容器(至少是它們的側(cè)壁)的預期形狀的心軸形成容器，所得到的容器的松弛狀態(tài)是其使用形式的狀態(tài)。因此，如本領域所公知的，四側(cè)式的容器的每一豎直拐角更不易于受到撕裂或破裂。這同樣適用于6和8拐角式類型。因此，由于在四側(cè)構(gòu)型中沒有豎直拐角例如承受從其“使用”幾何形狀到其“拆卸”幾何形狀的大致大于90°的彎曲，所以所得到的容器的處理和儲存被增強。而且，當該拐角邊緣在誘發(fā)應力作用下時，它通常不受到動態(tài)負載；它處于折疊的以及類似的儲存的狀態(tài)。相反地，當容器例如在商品的使用和運輸期間很可能受到動態(tài)負載時，這些拐角邊緣處于它們的標稱的、通常不受力的幾何形狀。這一構(gòu)造也便利于使容器的形狀從“拆卸”的幾何形狀恢復，對于大型的容器而言，這明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的其他方法中，通過選擇性地去除材料，在折片接頭和面板接頭的交匯處，優(yōu)選地在最外側(cè)的面板和折片上，制造拐角應力消除特征。由于該交匯處將另行進行雙方向的操作(面板折疊和折片折疊)，所以從此交匯處選擇性地去除材料就允許更大程度的聯(lián)接以及使應力不定位，該應力否則會在非常特定的位置出現(xiàn)。在一系列的實施方案中，在該折疊交匯之處和/或附近去除大致圓形的材料片。所得到的坯料和/或容器前體然后將此特征并入作為結(jié)構(gòu)性構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明的特定方法也規(guī)定，用于將兩個折片或折片部分分離的切口與劃線偏離，以便于將兩個相鄰的面板彎曲。例如當制造三壁容器時，該偏離優(yōu)選地相對于外部面板或折片發(fā)生，該偏離優(yōu)選地大致等于用于構(gòu)造容器的材料(幅面或坯料)的厚度尺寸。當實施時，每一折片的寬度尺寸不同于(更長于或更短于)其延伸自的面板寬度的寬度尺寸。當容器被組裝成其最終的構(gòu)造時，更寬的外部折片將延伸到容器的外邊緣，并且內(nèi)部折片將完全在中間和內(nèi)部層上延伸，從而提供附加的堆疊強度并充分利用容器的外邊緣以及與之接觸。本領域普通技術(shù)人員將理解，當結(jié)合在前面所述的應力消除特征使用時，這種構(gòu)型更易于實現(xiàn)。
在本發(fā)明的上下文中，通過實施各種方法實施方案所獲得的物品包括用于形成多側(cè)壁容器的單一坯料、容器前體，以及所得到的容器。坯料限定了從第一末端到第二末端的縱向方向，并且包括在組裝時形成容器的內(nèi)部側(cè)壁的內(nèi)部面板，其中內(nèi)部面板具有多個內(nèi)部面板部分，每一內(nèi)部面板部分與任意相鄰的內(nèi)部面板部分連續(xù)并且每一內(nèi)部面板部分在組裝時構(gòu)成容器的一個內(nèi)部側(cè)壁。
坯料進一步包括至少一對折片前體，該對折片前體可以包括從內(nèi)部面板延伸到遠端邊緣的對置的中間折片，其中該對折片前體的從它們與面板的交匯處到遠端邊緣的平均橫向長度的總和等于或小于面板的從第一對置折片前體的交匯處到第二對置折片前體的交匯處的橫向長度。此外，每一折片前體或者中間折片優(yōu)選地具有多個折片部分，每一折片部分與任意相鄰的折片部分連續(xù)，或者與之分離但相鄰，并且每一對對置的折片部分在組裝時構(gòu)成容器的一個側(cè)壁。
此外，在三層側(cè)壁的實施方案中，坯料包括在組裝時形成容器的外部側(cè)壁的、從內(nèi)部面板縱向延伸的外部面板，其中該外部面板優(yōu)選地具有多個外部面板部分，每一外部面板部分與任意相鄰的外部面板部分連續(xù)，并且每一外部面板部分在組裝時構(gòu)成容器的外部側(cè)壁。如果預期有附加的中間側(cè)壁，則外部面板將優(yōu)選地從最后的中間面板延伸。在所描述的三側(cè)壁實施方案中，這些(這一)中間面板縱向定位在內(nèi)部面板和外部面板之間。
如上文所提到的，根據(jù)本發(fā)明的方法的容器實施方案包括多個容器，其中折片前體的組合的平均橫向?qū)挾鹊扔诨蛘咝∮谠撜燮绑w延伸自的面板的橫向?qū)挾取＿@種關系允許至少一對對置的折片在容器的制造過程中內(nèi)卷，從而使得他們各自的遠端邊緣彼此鄰近，并且與它們延伸自的相關面板相鄰近。在三層實施方案中，折片前體可以構(gòu)成內(nèi)部面板或者中間面板，并且它們延伸自的面板可以構(gòu)成另一個面板。當容器前體被組裝成容器時，所得到的內(nèi)卷的結(jié)構(gòu)于是就可以用作側(cè)壁。本領域普通技術(shù)人員當然將認識到，隨著遠端邊緣的幾何形狀變化，橫向長度的確定隨之變化。因此，雖然所組合的長度描述為“平均”，但是在對置的折片被內(nèi)卷并且彼此相對鄰近時不會導致重疊狀態(tài)的任意幾何形狀都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的特定容器實施方案中，聯(lián)鎖或嚙合的該對對置折片前體邊緣例如通過模切而形成。在這些實施方案中，將在內(nèi)卷和形成容器之后在對接接合處被局部化的應力在使用時將被分布在容器的相鄰側(cè)壁的更長邊緣和更大區(qū)域上。這在當將破裂和豎直壓縮強度值最大化時尤為重要。
本發(fā)明的工業(yè)實施(系統(tǒng))包括多個站，其中將不同的處理應用到坯料或者連續(xù)幅面的材料，以便制造容器。出于立即公開的目的，根據(jù)本發(fā)明形成容器的方法將始于適當尺寸的“坯料”，該詞匯在上文已定義。對被引入容器中的特征的選擇確定用于形成預期的容器的方法和設備的存在和順序。僅出于說明意圖，將在下文初始描述三壁四側(cè)容器的基本結(jié)構(gòu)。一旦坯料被加工，折片前體如之前所述被附接到相關的面板，并且容器前體進行內(nèi)卷。在容器前體的內(nèi)卷過程中，形成相鄰層的面板進行壓緊接觸，并且彼此粘附以形成容器，該容器隨后被取出以及可選地被“拆卸”。



圖1是以整體組裝狀態(tài)示出的本發(fā)明的第一實施方案的立體圖； 圖2是在構(gòu)造第一實施方案中所使用的雙襯層波紋材料的一部分的詳細的立體圖； 圖3是以假想圖示出的帶有上折片的第一實施方案的俯視圖，以更好地示出波紋材料的分層； 圖3a是圖3所示的實施方案的拐角的詳細的俯視圖； 圖4是用于形成本發(fā)明的第一實施方案的“坯料”的俯視圖； 圖5是本發(fā)明的第一實施方案的應力消除特征和豎直抗壓潰性能幾何特征的詳細的立體圖； 圖6是在使用圖4中的“坯料”形成多壁容器中的第一步驟的立體圖，其中中間折片被折疊為緊密靠近，以形成波紋材料的中間側(cè)壁； 圖7是在使用圖4中的“坯料”形成多壁容器中的第二步驟的立體圖； 圖8是在使用圖4中的“坯料”形成多壁容器中的第三步驟的立體圖，其中組合的內(nèi)部面板和中間折片被內(nèi)卷； 圖9是在使用圖4中的“坯料”形成多壁容器中的第四步驟的立體圖，其中內(nèi)部的膠合翼片附接到內(nèi)部面板，由此形成基本的容器形狀； 圖10是在使用圖4中的“坯料”形成多壁容器中的第五步驟的立體圖，其中外部面板圍繞圖9的基本容器卷繞； 圖11是在使用圖4中的“坯料”形成多壁容器中的第六步驟的立體圖，其中外部膠合翼片附接到外部面板，完全形成第一實施方案； 圖12是當圖4的“坯料”加工成圖11的容器時在圖5中示出的應力消除特征的詳細立體圖，并且上部和下部折片向內(nèi)折疊； 圖13是一種用于接收加工成的坯料并且由此形成組裝后的容器的系統(tǒng)的俯視圖； 圖14是作為圖13所示系統(tǒng)的一部分的折疊和膠合站的等角視圖； 圖15是作為圖13所示系統(tǒng)的一部分的向上卷繞機的立體圖；以及 圖16是圖15所示的向上卷繞機的轉(zhuǎn)子部分的示意性立視圖，其中示出四個心軸棒的相對運動。

具體實施例方式 提供以下描述，以使得本領域普通技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明。在本說明書中所示出的多個實施方案的各種變體對于本領域普通技術(shù)人員將是容易明白的，本說明書中的一般性原理可適用于其他實施方案和應用，而不偏離如所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的主旨和范圍。因此，本發(fā)明并不旨在限于所示出的實施方案，而是旨在給予與本說明書所公開的原理和特征相一致的最寬廣的范圍。
然后參照其中相同的數(shù)字指示相同的部件的多個附圖，更具體地參照圖1-4，現(xiàn)在將描述使用本發(fā)明的多個特征和構(gòu)件的本發(fā)明的一個實施方案。容器20包括“坯料”22，該坯料優(yōu)選地由雙襯層的單壁波紋材料構(gòu)成，諸如由圖2所示的5/16″L槽波紋板構(gòu)成。在所示出的實施方案中，容器20的尺寸是大約42″H×48″W×40″D，而坯料22具有的最大尺寸是大約355″L×83″W。在所示出的實施方案中，容器20具有三層側(cè)壁和單一重疊的底部和頂部折片。
為了形成容器20，在裝配之前或者在裝配過程的同時，需要制造容器坯料22。如圖4所最佳示出的，容器坯料22是波紋方向橫向延伸的單片波紋材料，例如是圖2所示的類型。例如通過旋轉(zhuǎn)模具刀具或者其他本領域普通技術(shù)人員所認知的方式，由單一片材執(zhí)行選定的劃線、切割和穿孔。于是每一容器坯料22包括內(nèi)部面板40、對置的中間折片50、外部面板60以及多個末端折片70。容器坯料22優(yōu)選地進一步包括內(nèi)部翼片30和可選的外部膠合翼片80。為了習慣的目的，所有的面板和折片的觀察到的各側(cè)被標明，同時背面?zhèn)缺活愃凭幪?，但在一個百位序列內(nèi)。因此，例如內(nèi)部面板40的背面?zhèn)缺粯俗閮?nèi)部面板140。
內(nèi)部面板40包括由劃線34a、34b和34c分隔的內(nèi)部面板部分42、44、46和48。內(nèi)部翼片30從內(nèi)部面板部分42縱向延伸，并且由劃線32從該處分隔。從內(nèi)部面板部分42、44、46和48橫向向外延伸的、并且部分由切口劃線43a/b、45a/b、47a/b和49a/b所限定，并且由劃線34a、34b和34c(以及邊緣51a/b與切口73a和73b)所限定的是各自的中間折片50，這些中間折片在此實施方案中被標示為中間折片部分52a/b、54a/b、56a/b和58a/b。盡管本領域普通技術(shù)人員將理解其他形式的劃線(例如尖點到平坦)以及切口或者甚至開槽可用于替代部分地限定每一中間折片部分對52a/b、54a/b、56a/b和58a/b的這些劃線部分34a、34b和34c，然而通過保留相鄰的中間折片部分之間緊固的物理聯(lián)接可以實現(xiàn)附加的強度和處理優(yōu)勢，如下文所述。此外，每一“折片”50可以包括實體分立的折片部分(例如是末端折片70，在下文討論)、如在這里所示出的視覺上分立的折片部分、或者可以是整體連續(xù)的(沒有劃線)。由于在容器20中僅僅需要形成一個壁或?qū)?，因此沒有實質(zhì)上的需要來形成實體分立的折片部分，只要坯料22的折疊以使坯料22的對置部分匯合的這些部分能夠?qū)е滦纬纱祟惐诨驅(qū)印?br> 再次如圖4最佳所示，每一中間折片部分的遠端部分，其特征在于人字形邊緣53a/b、55a/b、57a/b和59a/b。如下文隨后將要詳細描述的，對這些人字形邊緣或者任意的非線性邊緣的囊括，將有利地使得在組裝和使用容器20之后可能發(fā)生的破裂和列壓縮應力不受位置限制。因此，曲線狀邊緣或者諸如重復的方形或鋸齒形幾何形狀的直線組成的邊緣被認為是值得要的。但是，本發(fā)明的實施方案的運行和構(gòu)造引入這些非線性的邊緣不是必需的，并且線性邊緣將提供如本文所描述的優(yōu)點。
雖然內(nèi)部面板40和中間折片50兩者均形成容器的側(cè)壁，但只有外部面板60形成側(cè)壁；如圖11所示，末端折片70構(gòu)成容器20的單個底側(cè)和頂側(cè)。外部面板60包括由劃線38a、38b和38c分隔的外部面板部分62、64、66和68；外部面板部分62通過劃線36與內(nèi)部面板部分48分離。外部膠合翼片80從內(nèi)部面板部分42縱向延伸，并且通過劃線82與該處分離。如圖所示，從外部面板部分62、64、66和68橫向向外延伸的、并且部分地由尖點到尖點的劃線63a/b、65a/b、67a/b和69a/b所限定，以及由切口73a/b、75a/b、77a/b和79a/b(以及邊緣71a/b)所限定的是各自的末端折片72a/b、74a/b、76a/b和78a/b。本領域普通技術(shù)人員將理解，開槽可用來代替切口73a/b、75a/b、77a/b和79a/b，雖然如將要在下文詳細所述的，通過針對應力消除特征90使用切口可以獲得優(yōu)勢。
應注意到，外部面板60的橫向?qū)挾?或者當組裝時的高度)大于內(nèi)部面板40的橫向?qū)挾取４嗽龃蟮某叽缃鉀Q了當形成容器20(將在下文顯示和討論)時增加的外部尺寸的結(jié)果。類似地，外部面板60的縱向長度(或者當組裝時的寬度和深度)大于內(nèi)部面板40的縱向長度。本領域普通技術(shù)人員將理解，增大量與用于形成容器的壁的數(shù)量以及構(gòu)成壁的材料的厚度相關聯(lián)。
圖5圖解了主題實施方案的兩個特征，即，應力消除特征90和折片偏移，該應力消除特征被表征為一個直徑為大致0.375″的孔。本領域眾所周知的是，在容器上的折片在折片和側(cè)壁面板之間的裸漏的邊緣界面處經(jīng)常撕裂。這部分是因為在折片下側(cè)存在的三邊拐角的影響該三邊拐角導致折片在其邊緣皺破，由此危及折片和相關結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性。這一結(jié)果，連同在此位置的材料的固有脆弱，常常引發(fā)在折片的重復使用或操作中的機械故障。通過設立一個孔，優(yōu)選地但非必需地為圓形或環(huán)形的孔，該三邊拐角將不會直接沖擊到折片的下側(cè)。根據(jù)任意特定容器的壁的數(shù)量，視情況而定，可以對內(nèi)部或中間的壁使用附加的應力消除特征。
圖5還示出分離相鄰折片70的切口與分離相鄰外部面板60的尖點到尖點劃線之間的偏離。不同于內(nèi)部面板40(其產(chǎn)生內(nèi)部面板部分42、44和46)和中間折片50(其部分地限定每一中間折片部分對52a/b、54a/b、56a/b和58a/b)的導致等尺寸壁的連續(xù)劃線34a、34b和34c，折片70在與它們的同類面板相比時具有不同的尺寸。因為折片70形成與側(cè)壁對置的端壁，所以不需要這種對稱。此外，如圖3最佳所示，由于折片70將與包括內(nèi)部面板40、中間折片50和外部面板60的側(cè)壁相正交而定位，所以當容器20處于已組裝的構(gòu)造時尺寸上較大的折片將延伸過外部面板60的整個露出的邊緣。這一布置的結(jié)果是，所有裸漏的豎直側(cè)壁邊緣可被末端折片“覆蓋”，并且豎直壓縮負載可被均勻地分布到末端折片上。也參見圖11。
然后參照圖6-12，詳細示出了容器20的裝配。如圖4所示的完成的坯料22產(chǎn)自加工型機器(converting machine)，進入該工藝的折疊和膠合部分。使用折疊軌道或滑槽(paddle)，協(xié)同接合的中間折片部分52a、54a、56a和58a，以及52b、54b、56b和58b沿著切口劃線43a、45a、47a和49a，以及43b、45b、47b和49b向下折疊180°，以加入與各自的內(nèi)部面板部分42面到面的區(qū)域接觸，如圖6所示。在開始或完成該180°的折疊過程之前，優(yōu)選地采用噴涂系統(tǒng)將粘合劑應用到接觸區(qū)域的表面。一旦完成180°的折疊和膠合過程，人字形邊緣53a/b、55a/b、57a/b和59a/b在內(nèi)部面板部分42、44、46和48的中路附近匯合。人字形邊緣53a/b、55a/b、57a/b和59a/b的“鋸齒形”和嚙合特性將接合線分布到比純直線切割更大的區(qū)域內(nèi)，當前顯示在平坦盒子坯料的下側(cè)。
利用夾緊機構(gòu)，內(nèi)部翼片30在劃線32處被向上折疊90°，內(nèi)部面板部分42(帶有中間折片對52a/b)在劃線34a處被向上折疊90°，內(nèi)部面板部分44(帶有中間折片對54a/b)在劃線34b處被向上折疊90°，內(nèi)部面板部分46(帶有中間折片對56a/b)在劃線34c處被向上折疊90°，內(nèi)部面板部分48(帶有中間折片對58a/b)在劃線36處被向上折疊90°，如圖8所示。所有90°的折疊是“向上”的，因此遠離人字形邊緣53a/b、55a/b、57a/b和59a/b的表面接縫。所得到的結(jié)構(gòu)在圖9中最佳示出。
將粘合劑應用到在外部面板部分62、64、66和68的預期的配合面，并且繼續(xù)該向上折疊過程，外部面板部分62在劃線38a處向上折疊90°，外部面板部分64在劃線38b處向上折疊90°，外部面板部分66在劃線38c處向上折疊90°，以及外部面板部分68在劃線82處向上折疊90°，而由外部膠合翼片80完成該折疊和膠合過程。該過程在圖10中最佳示出。如本領域普通技術(shù)人員所理解的，可以通過使用成形模芯或者其他輔助裝置來實現(xiàn)上述向上折疊過程。
多個90度的折疊和膠合過程的共同效應采用初始平坦的、剛性的波紋板坯料，其包括內(nèi)部翼片30、內(nèi)部面板40、形成中間面板的中間折片50、和外部面板60、以及可選的外部翼片80，以上所有均示于圖4中，并且如圖11最佳所示，形成多壁、四側(cè)面的、成品的容器/箱子，所述容器/箱子帶有單一壁翼片頂部和底部，沒有“產(chǎn)品-接縫(manufacturers-joint)”。由于松弛狀態(tài)(產(chǎn)品的閑置姿態(tài))是容器的使用狀態(tài)，所以容器具有如果塌陷時恢復到其閑置姿態(tài)的自然趨勢。在單壁構(gòu)造的容器中，這一優(yōu)點是不重要的，但是在多壁容器中，如果不接受本發(fā)明的教導，從拆卸的構(gòu)造來形成預期的容器形狀所需的力會非常大。因此，將多壁容器構(gòu)造為具有與其使用位置相同的閑置姿態(tài)具有明顯的人力優(yōu)勢。此外，通過在每一邊緣引入面板劃線，容器的拆卸變得更容易(劃線進一步局部化任意引起的皺破，由此保持在鄰近邊緣的位置處的容器的結(jié)構(gòu)整體性)。
通過引入一個、多個或所有的如上所述的特征，可以實現(xiàn)與強度和材料成本相關的明顯的益處(下文中將注重說明制造效率)。下表舉例說明了根據(jù)本發(fā)明的一系列容器實施方案的相對優(yōu)點。在此，Greenfield容器包括所有的上述實施方案的特征，而現(xiàn)有技術(shù)的容器(HP)由2面板層的雙壁波紋材料構(gòu)成，或者3個面板層的雙壁波紋材料構(gòu)成，其中面板層被嵌套而沒有相互粘合。
如觀察上表可以看出的，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的容器對于可比的重量比現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)造具有優(yōu)越的抗壓性能(評價容器的主要因素)，或者對于可比的抗壓潰值具有明顯更少的材料使用量。如下文可見的，根據(jù)本發(fā)明的用于制造容器的方法通過簡化制造和處理作業(yè)進一步提高了成本節(jié)省。
上文中，根據(jù)本發(fā)明的各種實施方案的多壁容器的構(gòu)造集中在坯料的一般性處理上，以形成容器前體和容器，如圖4和6-11所舉例示出的。下面的公開內(nèi)容涉及一種用于批量生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的容器以及實施相關方法的系統(tǒng)途徑。正如涉及三重側(cè)壁容器的前述公開內(nèi)容，以下的公開內(nèi)容描述了一種用于批量生產(chǎn)這些容器的工藝及其變體。本領域普通技術(shù)人員將理解，所公開的模式和途徑并不專屬于制造根據(jù)本發(fā)明的容器，而是代表旨在識別當前優(yōu)選的用于實現(xiàn)這些目標的方式的普遍和特定的實施方案。
考慮到與容器制造過程相關的高自動化水平，例如計算機化的和伺服驅(qū)動制造設備，以下行為中的許多行為由已經(jīng)接收到適當?shù)木幊堂畹臋C器自動執(zhí)行。本領域普通技術(shù)人員將理解，在操作這些可編程機器之前，需要定義程序參數(shù)以及將它們輸入到機器編程接口中。因此，以下的公開內(nèi)容旨在建立一個事件采樣序列，該事件采樣序列使得基于在先輸入各種機器的指令來制造預期的容器。
用于構(gòu)造容器20的基本材料從一個波紋板軋機(未示出)獲得，該波紋板軋機生產(chǎn)雙面、單壁的波紋材料的連續(xù)幅面(web)。該幅面可以被立即消耗，或者可以作為切割坯料儲存直至使用。在所示出的實施例中，舉例而言，具有大約30英尺(9米)的總長度的坯料22通過切割由該幅面制成。一旦獲得合適切割的坯料22，根據(jù)需要對坯料進行各種開槽、切口、劃線以及切割處理，以形成之前所述的預期的容器20。
在一個優(yōu)選的系統(tǒng)中，通過一對對置的機器進行各種開槽、切口劃線和切割處理，使用常規(guī)的輸送裝置來給該對機器提供坯料。這些機器——優(yōu)選地是來自法國翁熱的Rapidex(瑞士的Bobst集團的分公司)的RAPIDBOX單元——通過適當?shù)木幊虂碇圃祛A期的坯料，該編程基于預定容器的尺寸和幾何形狀確定。RAPIDBOX機器可以容納最大到110″×400″或2.8m×10m的坯料，這使其特別適用于如本文所述的大型容器的制造。在其它情況下，這些處理可以通過更專用的機器來執(zhí)行，例如在生產(chǎn)線中順次設置的多個各種開槽、劃線、切口和旋轉(zhuǎn)模切割機器。無論坯料如何處理，所得到的坯料被輸送到如現(xiàn)在將要描述的折疊和膠合站。
一旦從加工機器出來，坯料22被放置在如圖13所最佳示出的接收平臺210上，此后它們被輸送到真空輔助的高架式輸送機220，輸送到折疊和膠合站230。由于兩個原因，這一輸送模式相比于更常規(guī)的形式更受人期待。第一，它保持完全露出內(nèi)部面板40的下側(cè)表面(標示為內(nèi)部面板表面140)和中間折片50的下側(cè)表面(標示為中間折片表面150)，這在如下所述的“向上卷繞”的過程中變得非常重要。第二，它精確保持了坯料22相對于其它設備的特定位置，這在需要精確應用粘合劑時變得非常重要。但是，本領域普通技術(shù)人員將理解，將坯料22翻轉(zhuǎn)使得內(nèi)部面板表面140和中間折片表面150在上側(cè)露出并且坯料22由常規(guī)的運輸器支撐，將允許適當?shù)倪\輸以及使用中間折片50向上折疊以及“向下卷繞”(見下文)。
根據(jù)包括成本和性能標準的設計考慮，來自粘合劑應用裝置的沉積在任意坯料22上的粘合劑可以被選擇性地沉積或可以被應用到被暴露于第一粘合劑裝置的整個內(nèi)部面板表面140和/或中間折片表面150。粘合劑的選擇性沉積包括在這些面板和/或折片范圍內(nèi)智能定位粘合劑線和區(qū)域。雖然在所示出的實施方案中，粘合劑通過噴射PVA或熱熔性粘合劑的噴嘴262和264而應用，但是能夠?qū)㈩A定量和類型的粘合劑沉積在坯料22上的任意粘合劑應用裝置足可。所示出的應用裝置和粘合劑成分已選擇出來以致力于優(yōu)化所示出的過程的生產(chǎn)速度。以大致200英尺每分鐘的速度，所應用的粘合劑具有足夠的時間在如現(xiàn)在將要描述的中間折片50的折疊和配合之前“凝固”。
一旦粘合劑已經(jīng)被應用到內(nèi)部面板表面140和/或中間折片表面150，被致動的折疊臂使得中間折片50內(nèi)卷并且使得中間折片表面150接觸內(nèi)部面板表面140，如圖14最佳示出?？梢允褂脡狠喗M合連同高架式輸送機160來將中間折片50和內(nèi)部面板40壓在一起，否則如下所述的卷繞處理將產(chǎn)生這兩個表面之間的壓緊接觸。
這時候，加工得到的坯料22已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍绑w122。為了制備用于容器20構(gòu)造的前體122，粘合劑還必須應用到外部面板60的裸露表面(和/或現(xiàn)在在前體122“下側(cè)”的中間折片50的裸露表面)。在所示出的實施方案中，設有第二粘合劑應用裝置262，并且選擇性地將粘合劑應用到外部面板60的裸露表面。
現(xiàn)在參照圖16，隨著翼片30接近卷繞機270，夾持構(gòu)件271打開(如果還未打開)以接收翼片30。根據(jù)實施的模式，在夾持構(gòu)件271與翼片30接合之后，轉(zhuǎn)子276可能已經(jīng)正在轉(zhuǎn)動或者可能開始轉(zhuǎn)動。雖然示出了一種機械式接合裝置，諸如真空式接合等的替代裝置是可預期的，并且將被本領域普通技術(shù)人員所理解。除了夾持構(gòu)件271或其等效構(gòu)件之外，轉(zhuǎn)子276優(yōu)選地還包括數(shù)量上與容器的豎直拐角的數(shù)量相等的多個折疊棒，該數(shù)量在此情況下是四(4)。折疊棒通常在容器的成形期間將彎曲應力局部化并且為容器成形提供方便的、低成本和小批量的方案。雖然在此處示意性地顯示，折疊棒272a-d可以在轉(zhuǎn)子276上被液壓地或者機械地移動，唯一的要求是該組件能夠接收前體122，幫助形成容器20以及釋放容器20以使得另一前體122可以與之接合。
隨著前體122圍繞轉(zhuǎn)子276被卷繞，應該施加足夠的張力以確保外部面板60與中間折片50(視情況而定，或者是前體122的任意其它的預定部分)牢固地結(jié)合，并且外部翼片80(如果存在)將在拐角82處圍繞拐角正確安裝(見圖1)。通過保持不變的旋轉(zhuǎn)速度的同時降低前體122在轉(zhuǎn)子276之前的出坯速度、通過在保持不變的出坯速度的同時提高旋轉(zhuǎn)速度、和/或通過提高折疊棒172a-d的相對有效的位移，來施加適當?shù)膹埩Α５?，用于保持適當參數(shù)的優(yōu)選方式是豎直地調(diào)整轉(zhuǎn)子276，以使得前體122總是以平面方式接合轉(zhuǎn)子276。如在圖15和16中所示的，卷繞機270被構(gòu)造為在豎直方向上移動(見在圖15中聯(lián)接到滑輪系統(tǒng)278的液壓油缸277)。替代地，在前體在心軸上卷繞期間也可以應用外部的壓縮構(gòu)件，結(jié)果使得在容器側(cè)壁層之間被壓縮。用于確保前體的適當卷繞的前述方法不是排他性的，本領域普通技術(shù)人員將理解用于實現(xiàn)相同或類似結(jié)果的其它方式。
為了確保被卷繞在卷繞機270上的波紋材料不會不慎“退卷”，必須在粘合劑凝固過程期間將外部面板62-68保持鄰近中間面板52-58，當容器20在轉(zhuǎn)子276上時這通常不會發(fā)生。在當前優(yōu)選的實施方案中，卷繞機270包括底部支承臺275，該底部支承臺具有大致在坯料22水平的上表面。通過保持最后卷繞的面板/翼片與支撐臺275壓緊接觸，容器20將不會過早“離開”卷繞機270。在此位置，具有足夠張力的前體122，使得在面板140和150的表面以及面板50和60的表面之間能夠發(fā)生結(jié)合。但是，此類粘合劑的凝固時間通常長于卷繞前體122所用的時間。因此，需要一個“固化”站。在目前公開的實施方案中，如在圖13中最佳所示，使用一種旋轉(zhuǎn)車的布置，其中所形成的容器20的進一步的傳輸被充分地延遲，以允許粘合劑有足夠的時間固化，從而確保容器20將不會“退卷”。
為了從卷繞機270上去除容器20，一個、一些或者所有的折疊棒172a-d可以收回從而減小它們與容器20之間的摩擦，雖然這樣的動作并非去除容器20所必需。在特定的實施方案中，則可以使用用于從心軸170上去除容器20的外部接合滑動構(gòu)件或者其他裝置。然而，優(yōu)選地，具有多個可延伸構(gòu)件(機械式和/或氣動式和/或電動式和/或液壓式)的臂被插入容器20中，這些構(gòu)件延伸以與容器20的內(nèi)壁壓緊接觸(或者與它們通過真空輔助接合)，然后移動所述臂以將容器20從折疊棒172a-d“拉出”。出于與使用支撐臺275類似的原因而使用支撐臺285。
隨著組件280旋轉(zhuǎn)，別的形成的容器20從卷繞機270去除。一旦所形成的容器到達預定位置(圖13中顯示為與卷繞機270相對，接合過程反過來，并且所形成的容器從延伸的臂上去除。一旦去除，已移位的容器然后可以被“拆卸”，用于儲存和/或運輸。
由于在側(cè)面板和折片之間的厚度相對差異，本發(fā)明的特定方法實施方案提供了諸如圖15所示的外側(cè)折片70向回折疊到側(cè)面板上。如果該最終的構(gòu)型是預期的，則本發(fā)明的這些實施方案在中間折片被折疊的同時將末端折片折疊到側(cè)面板上。因此，當前體122進行向上卷繞時，外側(cè)折片70不在延伸的位置，而是被放置為與面板60壓緊接觸。除了去除一旦容器20形成就分別地折疊這些末端面板的人工步驟，由于容器的總高度被縮短了末端折片的深度，可以使用更短的心軸和容器去除設備。此外，在這些實施方案中，可被認為合理的是，去除翼片80以使得接觸表面平坦得足以避免粘合和/或皺破。
在諸如前面段落中的過程中，合理的是，保持小截面的材料聯(lián)接折片72-78以防止過早的展開(這可能因在折片的遠端處在面板之間的不完全切口而出現(xiàn))。因此，當已拆卸的容器交付顧客時，將折片72-78分離并且折疊到位。
權(quán)利要求
1.一種由材料的單個坯料來制造多壁容器前體的方法，該坯料限定從第一末端到第二末端的縱向方向，該方法包括
限定一個內(nèi)部面板，該內(nèi)部面板在組裝時形成容器的內(nèi)部側(cè)壁，該內(nèi)部面板包括多個內(nèi)部面板部分，每一內(nèi)部面板部分與任意相鄰的內(nèi)部面板部分連續(xù)，并且每一內(nèi)部面板部分在組裝時構(gòu)成容器的一個內(nèi)部側(cè)壁；
限定至少一對對置的中間折片，該中間折片從內(nèi)部面板延伸到遠端邊緣，其中該對中間折片的從它們與內(nèi)部面板的交匯處到遠端邊緣的橫向長度的總和等于或小于該內(nèi)部面板的從第一對置的中間折片的交匯處到第二對置的中間折片的交匯處的橫向長度，并且其中每一中間折片包括多個折片部分，每一折片部分與任意相鄰的折片部分連續(xù)，并且每一對對置的折片部分在組裝時構(gòu)成容器的一個中間側(cè)壁；
限定一個外部面板，該外部面板從內(nèi)部面板延伸并且在組裝時形成容器的外部側(cè)壁，該外部面板包括多個外部面板部分，每一外部面板部分與任意相鄰的外部面板部分連續(xù)，并且每一外部面板部分在組裝時構(gòu)成容器的外部側(cè)壁；以及
將至少一對對置的中間折片內(nèi)卷以使得它們各自的遠端邊緣相互鄰近，并且將它們附接到內(nèi)部面板，從而當坯料被組裝成容器時形成中間側(cè)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在坯料的第一末端建立一個膠合翼片以及在坯料的第二末端建立一個膠合翼片，其中當容器被組裝時第一膠合翼片粘附到內(nèi)部面板，當容器被組裝時第二膠合翼片粘附到外部面板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括形成所述中間折片的非線性的遠端邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述中間折片的遠端邊緣是重復的直線狀設計、重復的曲線狀設計、或者直線狀和曲線狀組合設計中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間折片的遠端邊緣是互補的，以使得一旦內(nèi)卷，一個中間折片的遠端邊緣將基本鄰接對置的中間折片的遠端邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在中間折片部分之間建立劃線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在中間折片部分之間建立切口、槽或間隙中的一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在內(nèi)部面板部分之間建立劃線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料包括雙襯層波紋材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括將任意內(nèi)部面板部分的橫向尺寸形成為小于任意外部面板部分的橫向尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括形成從至少一些外部面板部分延伸的至少一對對置的末端折片，其中每一末端折片通過槽、切口或間隙中的一個與任意相鄰的末端折片分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中多對對置的末端折片從每一外部面板部分橫向延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括在一末端折片和一外部面板部分之間的界面處建立一個應力消除特征。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括在每一末端折片和每一外部面板部分之間的界面處建立一個應力消除特征。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中每一末端折片的縱向長度或大于或小于其延伸自的、對應的外部面板部分的縱向長度的長度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坯料，其中由所述坯料形成的容器的閑置姿態(tài)與由該坯料形成的容器的使用姿態(tài)相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述坯料從雙襯層波紋材料的幅面獲得。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述坯料從始于波紋板軋機的連續(xù)過程中獲得。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述應力消除特征包括一個孔，該孔至少部分地由兩個相鄰的末端折片和外部面板限定。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中一個內(nèi)部面板部分具有比任意其它內(nèi)部面板部分更長的縱向長度。
全文摘要
公開了由單個坯料、優(yōu)選地使用連續(xù)的處理途徑制造多壁容器的方法以及所得到的容器。本發(fā)明的各種實施方案單獨地或組合地包括由折片前體形成的中間面板，該折片前體被向內(nèi)或向外折疊以使得它們的遠端處于彼此鄰近的關系；外部折片，其尺寸適于覆蓋由所述坯料形成的容器的裸露邊緣；應力消除特征，減小應力威脅的接合拐角。本發(fā)明的用于制造選定容器的方法包括將折片前體折疊和粘附到內(nèi)部面板，將內(nèi)部面板/中間面板的組合圍繞心軸向上折疊，以及繼續(xù)將外部面板向上折疊，直到形成具有與閑置姿態(tài)相同的“使用”姿態(tài)的容器。
文檔編號B65D5/00GK101610952SQ200780039578
公開日2009年12月23日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者賈爾斯·格林菲爾德 申請人:賈爾斯·格林菲爾德