JP2006137488A - ラベル自動貼付機 - Google Patents

Abstract

【課題】ラベル自動貼付後の皺と気泡の発生は、ラベル貼付製品の商品価値を下落させると共に、ラベル貼付時のワークの一旦停止動作およびエアーシリンダ使用のバッチ貼付方式による処理能力の低下や、エネルギー浪費および機器の危険動作を排除する必要があり、特に大判ラベルへの対応に問題がある。
【解決手段】 ラベルの剥離エッジからワークへラベル貼付を行う行程間にラベル吸着補足が可能なラベル搬送ベルト（２１０）を配置して、プリンタの印字発行速度とワーク搬送速度との間に４段階のラベル流れ速度差［図７］を設定し、ラベルの先頭端からスポンジ状ローラで順次ラベルを押さえ込みながら貼付する事により、エアー抜きを行い、鏡面状の貼付面に皺や気泡の発生を防止し、またワーク無停止ラベル貼布方式によりエネルギーのロスを軽減すると共に高速貼付を実現し、さらにラベル吸引扇（２３０）の使用で機構の安全性を確保して上記の課題を実現する。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

この発明は、主に産業用の工場生産設備として印刷済みラベル、またはラベルプリンタによるプリント済みラベル貼付により、以後工程の流通、販売、およびエンドユーザが商品の認識可能な内容標示ラベルを出荷前製品へ貼付するにあたり、鏡面ワークへの大判ラベル貼布に特に有効で、ワーク無停止貼付、高処理能力、貼付ラベルの皺や気泡の排除、強力なエアーシリンダ関係を使用しない安全構造が提供可能な方法及び構造に関する技術分野である。
以下「図１」、「図２」、「図３」、「図４」、「図５」、「図６」、「図７」および「図８」により説明する。

ラベルプリンタで印字後のラベルを図示しないラベル吸着パットに吸着させ、吸着パットの腕を回動させてワークにラベルを貼付させる手法である為に、貼付時点でワーク停止を余儀なくされる手法と成っているので、ワーク面と大きなラベル紙の糊面を平行に押し付けて貼る手法であるから大判のラベル貼付においては、勢い皺や気泡の発生を余儀なくした。またワークを停止して貼りつけるので、余計なエネルギーを消費し、かつ処理能力にも限界があり、外部供給のエアーを必要とし、エアーシリンダを使用するので手を挟んだり、時には貼り付けロボットの腕で殴られたりする惨事を引き起こしかねないものが多い。また一般にローラ式のラベル自動貼付機と呼ばれているものは、印字発行速度がワーク搬送速度よりも極端に遅くなる領域では、用をなさない問題がある。

発明が解決しようとする課題

ラベルの自動貼付機において、貼り付けたラベルに皺の発生や、気泡の包含はラベルを貼付された商品の品位を損なうので、この解決と機器の安全性と省エネルギー化および小型軽量化を実施確保する必要がある。特に大サイズのラベルを鏡面に近いワーク表面へワークを無停止で貼付するには皺や気泡の問題が発生する。また従来の方法では、外部からのエアー供給によりシリンダを作動させるので指を挟んだり、ロボット部分の腕で殴られたりするので極めて危険である。
さらにエアーシリンダの作動時に排気騒音が発生し労働環境を悪くしてる。
一方、重い製品を乗せて搬送するコンベアを一旦停止させてからラベルを貼り、再起動動作を繰り返す構造では、通常はモータの起動電流は数倍から数十倍ほど消費するので、大変なエネルギー損を発生させている。またそのための騒音や振動も不愉快極まりない事である。上記の該問題解決を必要とする。

ラベルプリンタとワーク搬送速度との同期が成り立たない範囲がある。

ワーク搬送コンベヤ（３００）のスイッチ開閉によるエネルギーの浪費とそのために発生する騒音や振動問題。

気泡の包含状態のラベル貼付があり、貼付後の仕上がりが見苦しい。

ラベルが大判になるほど貼付時に皺や気泡が発生したり、曲がって貼り付けられたりすることが多くなる。

プリンタのラベル送出速度（Ｖ１）とワークの搬送速度（Ｖ３）との同期が崩れたり、また同期を取る為に費用が高くついたり、複雑な構造を呈していることがある。

課題を解決するための手段

ワーク（３１０）が無停止でラベル貼付を行うので、省エネルギーが実現でき騒音や振動が軽減される手段を用いる。

プリントされたラベルは、中間に設けられたラベル搬送平ベルト（２１０）のラベル一時預かり効果により、プリンタのラベル送出速度（Ｖ１）とワークの搬送速度（Ｖ３）との整合性が保たれながら貼付できる手段を用いる。なおワーク搬送コンベヤ（３２０）とラベル搬送ベルト（２１０）との同期運転も可能である。

ラベル貼付時にラベルの先端から貼り始めるが、先端が曲がらないようにワークのラベル貼付面へラベル貼付ベルト（２１０）によりラベルが送出されてくるとコンベヤの進行下流方向へ煽られラベルは伸ばされながらラベル貼付ローラ（２５０）の円周に沿いラベルの先端から順次押圧されて空気を追い出しながら貼り始められるので気泡発生が無く、かつ皺が発生しない手段を用いる。

ラベル貼付ローラ（２５０）は、スポンジ状で硬度が低く、かつ４ｍｍ厚のドーナツ形状の輪切りリング（２５１）であるのでワークの表面が多少凸凹していてもカバーできる手段を用いる。

発明の実施形態

この発明の実施形態を実施例に基づき［図１〜図８］を参照して説明する。

［図１］はラベル自動貼付機全体の斜視図を示す。［図２］はラベル自動貼付機平面図。［図３］は自動貼付機Ｅ−Ｆ断面図、［図４］はラベルがラベル搬送ベルトへ移乗の状況拡大図、［図５］はラベル貼付直前のラベル待機状況拡大図、［図６］はワークへラベル貼付の途中状況拡大図、［図７］はラベルの移動速度推移チャート、［図８］はラベル貼付ローラなどをそれぞれに示す。

［図３］においてラベルプリンタ（１００）の印字ヘッド（１１０）で印字済みのラベル（１２０）が剥離エッジ（１３０）で台紙から剥がされて、水平方向（Ｅ←Ｆ）に突き出されたところに貼付ユニット（２００）に内蔵されているエアー穴付きラベル搬送ベルト（２１０）が配置されている。送出されたラベルの先端が回転中の該平ベルトのＡ→Ｂ方向の傾斜面に突き当たると必然的にラベルの先端はラベルの送出速度（Ｖ１）よりも若干早め（Ｖ２）に設定されているエアー穴付きラベル搬送ベルト（２１０）の速度差により斜めＡ→Ｂ方向に曲げられて、かつ引きずられる状態に成るのでラベルが皺にならないでベルトに馴染みながら吸着されて更に送られる。

該ベルト（２１０）にはラベル吸着エアー流（１６０）によるラベル吸着穴（２２０）が開けられているので穴に差しかかるとラベルの先端から順次ベルトに張り付いた状態でラベルがベルトへ乗り移り［図４］送出される。やがてラベルの終端がラベル剥離エッジ（１３０）線に達すると、ラベルの殆どの面はラベル搬送ベルト（２１０）の面に吸引されているので、プリンタからベルトへラベルの終端が渡り終え、ラベル台紙と縁が切れた状態に成ってもラベルの吸着面積が大きくなっているので大きな吸引力が発生し、ベルトからラベルが脱落することなく送られ、ラベル待機位置検出センサ（２４０）の位置でラベルの先端をセンサが検出するとベルトの送りは停止し、ラベルはベルトに張り付いたまま［図５］でワークの到着を待つ。

ワーク（３１０）が進入してくると、ワーク到着センサ（２４０）が作動し、ワークの先頭位置からラベル貼付設定位置までのカウントダウンが終了すると、再び図示しないベルト駆動モータが駆動を開始して、ラベルの先端がワークの表面へ到着し、ワークの搬送速度（Ｖ３）よりも若干遅めに設定されているベルト上に張り付いているラベルの先端はワークの表面で煽られて下流（Ｆ−Ｅ）方向へ伸びた状態に成り、ワーク面に引きずられ皺にならないで至近距離下流に設置されているラベル貼り付けローラ（２５０）によって加圧されながらワーク面へ押し付けられ、ラベルは幅方向で線状に貼付されていくのでワークとラベルの間に空気が取り込まれて気泡が発生することなく、順次ラベルの終端まで差し掛かるとラベル貼付は完了する。

なお剥離エッジ（１３０）からラベルが離脱するまでは、ベルトの方がラベルよりも多く送られる構造でもラベルはエアーで軽くベルトに吸い付けられているので、速度の違いはベルト（２１０）上をラベルがスリップする事により問題なく整合する。一方、ラベル貼付時にも同様にラベル搬送ベルト（２１０）からワークの貼り付け面へ送出されてくるラベルの速度よりは、搬送されてくるワークの速度の方が速く設定されていても、ラベル貼り付けローラ（２５０）に押さえられるまでは吸引されている面積が大きいのでワークの先端が煽られた程度ではラベルが曲がったりはしない。

一方、ラベル貼付ローラ（２５０）に押さえ付けられると、エアーによるラベル搬送ベルト側へのラベルの吸着力（Ｎ１）よりも貼り付けローラ側（２５０）の搬送力（Ｎ２）の方が圧倒的に強力であるので、ベルト面からのラベル吸引力に打ち勝ち、ベルトの表面をスリップして強制的にラベルを引きずり出すことにより、速度差の整合性を保ち何ら支障なくラベルの貼付ができる。

次に［図７］は工程上でのラベルの移動速度推移チャートは、縦軸にラベル（１２０）の速度と、ラベル搬送平ベルト（２１０）およびワーク搬送コンベヤ（３２０）の搬送速度の３種類の「搬送速度」を示し、横軸は「ラベルの流れ局面」を表しており、局面の変化点を「イ〜ヌ」とし、「イ」は全ての動作前のスタンバイ状態、「ロ」はプリンタの印字スタート点、「ハ」はラベルを台紙から剥がす剥離エッジの点、「ニ」はラベルの先端が搬送ベルトへ到着する点、「ホ」はラベルの最後尾が剥離エッジ（１３０）からの離脱点、「ヘ」はラベルの先端がラベルの待機センサへの到達点、「ト」はワーク到着信号を受けてラベルの貼り始め点と行き合わせる為に送出し始める点、「チ」はラベル先端が貼付ローラ（２５０）に引き込まれて加圧され始める点、「リ」はラベルの終端まで貼り終えた点で１周回の動作が完了した状態を意味しており、つぎのサイクルの始まり「イ’」となり、動的変化の局面（「イ」〜「リ」）でラベルの速度が変化していく状況を示している。

一方、ラベル速度の変化はラベルがラベルプリンタの内部からラベル台紙に貼りついたままで送出されて来るのでラベルはラベル台紙によって拘束されおり剥離エッジを通過するまでは当然ラベルプリンタの図示しない送出プラテンローラの送出速度となり、この速度を（Ｖ１）としており、ラベルが台紙から剥離完了以降は、ラベルの速度拘束主体は、ラベル搬送平ベルト（２１０）にとってかわり、少し高速になる速度が（Ｖ２）でありまた、いま一つはラベルがワークに貼りつき始めるとラベルの速度拘束主体はさらに速度が増して設定されているワークの速度（Ｖ３）となり、貼付開始前にラベルがワーク到着待ち時間に一旦停止（Ｖｏ）状態を加えると４段階の速度変化を経て１工程を終了する。

発明の効果

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

「ラベル貼付後の皺」
大判のラベルになるほど貼付後のラベルに皺の発生がし易くなるが、この皺の発生が回避でき、ワークすなはち商品の商品価値を維持できる。

「ラベル貼付後の気泡発生」
大判のラベルを鏡面ワークに貼付時のワークとラベル間に気泡発生を回避でき、ワークすなはち商品の商品価値を維持できる。

「高処理能力」
ワークがラベル貼付時にいちいち停止しないので高処理能力で運転が出来る。

「静穏運転」
シリンダー類が作動しないので静かな作業環境の提供ができる。

「省エネルギー」
ワークをいちいち停止させてラベルを貼らないので、エネルギー損が少ない。

「凹凸ワーク面への対応」
ラベルの貼付ローラに柔軟性があるので、凹凸のあるワークにもある限度までは対応能力を発揮できるので、貼付ラベルの気泡や皺の発生を防止できる。

「安全機器の提供」
該ラベル貼付機器は、強力なシリンダやアームなどの回動部分を持たずラベル用紙１枚を送るだけの微弱な力で運転されているので、指を挟むとか、ロボットアームで殴られる事故が発生する可能性はなく、安全な設備を提供出来る。

ラベル自動貼付機全体斜視図 ラベル自動貼付機平面図 ラベル自動貼付機Ｅ−Ｆ断面図 ラベル搬送ベルトへの移乗状況拡大図 貼付直前のラベル待機状況拡大図 ラベル貼付途中状況拡大図 ラベル移動速度推移チャート 貼付ローラ断面図

符号の説明

１００・・・ラベルプリンタ
１１０・・印字ヘッド
１２０・・ラベル
１３０・・ラベル剥離エッジ
１４０・・ラベル台紙
１５０・・ラベルロール
１６０・・ラベル吸着エアー流
２００・・・貼付ユニット
２１０・・ラベル搬送ベルト
２２０・・ラベル吸着孔
２３０・・ラベル吸引扇
２４０・・・ラベル待機位置検出センサ
２５０・・・ラベル貼付ローラ
２５１・・スポンジ状輪切りリング
２５２・・留めリング
２５３・・貼付ローラシャフト
２６０・・ラベル搬送ベルト駆動軸
２７０・・貼付加圧引きバネ
２８０・・ラベル貼付ローラ支持リンク
３００・・・ワーク搬送コンベヤ
３１０・・ワーク
３２０・・ワーク搬送コンベヤ
３３０・・ワーク到着検出センサ位置
３４０・・ワーク搬送ベルト駆動軸
３５０・・貼付時の貼付ローラ位置
３６０・・待機時の貼付ローラ位置
Ｖ１・・・・ラベルプリンタのラベル送出速度
Ｖ２・・・・ラベル搬送ベルト速度
Ｖ３・・・・ワーク搬送コンベヤ速度
イ・・・・・全ての動作前のスタンバイ状態
ロ・・・・・プリンタの印字スタート点
ハ・・・・・ラベルを台紙から剥がす剥離エッジの点
ニ・・・・・ラベルの先端が搬送ベルトへ到着す点
ホ・・・・・ラベル最後尾が剥離エッジ（１３０）からの離脱点
ヘ・・・・・ラベルの先端がラベルの待機センサへの到達点
ト・・・・・ワーク到着信号受信で貼付ローラへラベルの送出開始点
チ・・・・・ラベル先を貼付ローラ（２５０）が引込の開始点
リ・・・・・ラベルの終端まで貼り終えた点
ト’・・・・１周回の動作が完了した状態

Claims (6)

1. 平ベルト
   使用ラベル（１２０）の幅および長さの積よりも若干大きなラベル吸着面積をもつ回動可能なラベル吸着穴付き搬送平ベルト（２１０）に、ラベルプリンタ（１００）のラベル排出口で印字済みラベル（１２０）をラベル台紙から自動剥離後に、ラベルの先頭から非糊面を順次ベルトに吸着移乗させて，ワーク（３１０）方向へベルトに載せて送出し、貼付待機位置で停止し，ワークの到着にあわせて自動的にラベルとワークを合流させ、ラベル貼付が可能なラベル搬送ベルトを有するラベル貼付方法と構造。
2. 無停止貼付
   ワーク到着検出センサ位置（３３０）直後でラベル搬送ベルト（２１０）に吸引されたままで待機中のラベルを送出してワークとラベルを合流させ、さらに合流直後に設置されているラベル貼付ローラ（２５０）により終始ワークを搬送状態のまま、すなはちワーク無停止でラベルを自動的に貼付させる方法および装置。
3. 速度差
   ラベルプリンタのラベル排出速度（Ｖ１）よりもラベルを受け取るラベル搬送ベルトの搬送速度（Ｖ２）が微高速値にセットされ、一方ワークが到着してラベル貼付開始時のラベル先端送出速度（即ちＶ２）よりもワーク搬送速度（Ｖ３）がさらに微高速値に設定され、ラベルがワークへ移乗時点でワークによりラベルの先端を下流方向へ引っ張りながら貼付を開始し、ワーク無停止で順次ラベルの長さ分を貼付が可能な速度差を持たせてあり、上記の速度関係を不等式であらわすと下記に成る。
   なお貼付待機中のラベル搬送速度（Ｖｏ）は、ラベル停止状態を示す。
   〔数１〕 印字発行速度（Ｖ１）＜平ベルト搬送速度（Ｖ２）＜ワーク速度（Ｖ３）
   結果として高速走行中のワークへラベル貼付を可能にし、かつ高処理能力を有するラベル自動貼付方法と構造。
4. 鏡面貼りの皺と気泡の除去
   ラベルプリンタ（１００）から送出されるラベル（１２０）の非糊面をラベル搬送平ベルト（２１０）に吸着させながら一旦ラベルを該ベルトへ移乗させ、ラベルが該ベルトに吸引されたままでラベルの先端がラベル待機位置検出センサ位置（２４０）まで該ベルトで送出後に待機させ、ワーク到着検出センサ（３３０）信号でラベルをワーク面へ突き出してラベルの先頭から順次空気を排除しながら、また適当に加圧しながら貼付させることにより、ラベルの自動貼付後において、特に大判で鏡面ワークにおけるラベルの皺と気泡の発生防止が可能なラベル貼付方法と装置。
5. ワーク面の凸凹対応
   ラベル貼付ローラ（２５０）は、４ｍｍ厚ほどのドーナツ状で、かつスポンジ状ポリウレタン材を該ローラの軸芯に多数通し、積層させて１本のローラを形成させ、特に大判ラベルの貼付時にワーク表面の凸凹にも柔軟に対応できる構造と製造方法。
6. 圧搾エアー不要と安全
   貼付機内蔵の小型ファンをラベル吸引扇（２３０）として使用し、小型ファンのエアー流（１６０）でラベルの吸着動作が賄われるで、危険な機械的な動作部分が無い方法と構造のラベル自動貼付装置。

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