JP2013095502A

JP2013095502A - ラベル成形装置

Info

Publication number: JP2013095502A
Application number: JP2011242237A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hashimoto; 三夫橋本; Noboru Nishimura; 登西村; Koji Michida; 浩司道田
Original assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-20

Abstract

【課題】高速移動するラベルを溶着する際、マンドレルに巻き付けたラベルの後端部と前端部とを重ね合わせた部分を熱溶着するラベル成形装置を提供する。
【解決手段】回転体２２に設けられ、自転可能なマンドレル２４に移送ドラムからラベルの先端部を引き渡し、マンドレル２４の自転によってラベルを巻き取ってその前端部上に後端部を重ね合わせた状態で吸着保持する。マンドレル２４の移動軌跡に沿ってヒータ１３６が配置され、このヒータ１３６がマンドレル２４の公転による移動に所定区間追従して移動されるようになっており、ラベルの前端部と後端部を重ね合わせた部分にヒータ１３６を接触させ、所定区間追従させることによりラベルの前記重ね合わせた部分を溶着する。
【選択図】図３

Description

マンドレルの周囲に、後端部を先端部上に重ね合わせた状態でラベルを巻き付け、重ね合わせた部分を溶着することにより筒状のラベルを成形するラベル成形装置に関するものである。

マンドレルの周囲にラベルを巻き付けて、ラベルの後端部と先端部とを重ね合わせた部分を溶着することにより筒状のラベルを成形することは従来から知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。特許文献１には、プラスチックのウエブを所定の長さに切断して形成したブランクを、マンドレルの外周面に、端部と端部とが重なり合うようにして巻き付け、このブランクをマンドレルの全周上に吸着保持したうえで、ブランクの重ね合わせ部にウエルダーシームバーを押し付けて熱溶着することによりプラスチックスリーブを形成するプラスチックスリーブの製造方法および装置が記載されている。

また、特許文献２には、以下の構成のラベル入手装置が記載されている。このラベル入手装置は、旋回式コンベヤーの周囲に、プラスチックフィルム部分の巻き取りを目的とするスピンドルが設置されている。スピンドルは、旋回式コンベヤーに均等に分布するとともに、第１軸（旋回式コンベヤーの中心軸）と平行な第２軸（スピンドルの中心軸）の周囲を回転可能である。スピンドルは、搬送ドラムから受け取ったプラスチックフィルム部分を巻き取り、その重複縁に向けられるレーザー装置からのレーザービームによって、プラスチックフィルム部分が密閉処理される。

特公平１−２４６２２号公報特表２００９−５０９８７１号公報

前記特許文献１に記載された発明の構成では、複数のマンドレルにそれぞれ対応してヒータ（ウエルダーシームバー）を配置してあり、マンドレルの数と同数のヒータが必要となるためコスト高であるという問題があった。また、特許文献２に記載された発明は、ラベルの後端と先端とを重ね合わせた部分に、レーザーを照射しながら走査して溶着する構成であるが、レーザーは集光するために溶着する幅が２〜３ｍｍ程と狭く、また、ラベルの移動に追従しながら溶着部に沿ってレーザーを移動させる必要がある。そのため、高速移動するラベルを溶着する際、後端部に沿って直線状に溶着することが難しく、溶着部が湾曲したりして仕上がりの精度が悪いという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、ラベルを保持して移送する移送ドラムと、回転体に複数設けられ、前記移送ドラムからラベルを受け取って巻き取り、該ラベルの後端部を前端部に重ね合わせて吸着保持するマンドレルと、これら各マンドレルにそれぞれ設けられ、マンドレルを自転させる駆動手段と、これら駆動手段を制御する制御手段と、前記回転体の回転によって公転するマンドレルの移動軌跡に沿って配置され、重ね合わされたラベルの後端部と前端部とを溶着する溶着手段とを備え、前記溶着手段が、回転体の外側に配置されたヒータと、このヒータを、マンドレルに保持されたラベルの後端部と前端部とが重ね合わされた部分の移動軌跡に所定区間追従して移動させる追従手段とを有し、前記マンドレルを自転させつつ公転させることにより前記ラベルを受け取って巻き取り、ラベルの後端部を前端部に重ね合わせて吸着保持した後、ヒータが追従する区間ではラベルの重ね合わされた部分をヒータ側に向けてその部分を熱溶着することにより筒状ラベルを成形することを特徴とするものである。

本発明のラベル成形装置は、マンドレルに巻き付けられたラベルの後端部と前端部との重ね合わせた部分の移動軌跡に、所定区間ヒータを追従させるようにしたので、回転体の外部にマンドレルと独立して別に設けたヒータで必要な時間加熱することができる。従って、各マンドレルにそれぞれヒータを設ける必要はなく、構造が簡単であり、しかも、低コストである。また、レーザー装置を使用する場合よりもラベル後端を前端に精度良く溶着することができ、ラベルの仕上がりが良くなるという利点がある。

図１はラベル成形装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。（実施例１）図２はラベル成形装置の縦断面図である。図３はラベル成形装置に設けられたヒータを示す図であり、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は縦断面図である。

回転体の外周部に円周方向等間隔で複数のマンドレルが設けられ、回転体の回転によって公転するとともに、それぞれに設けた駆動手段によって、制御手段の制御により自転するようになっており、これらマンドレルが、ラベルを保持して移送する移送ドラムからラベルの前端部を受け取って巻き取り、ラベルの前端部上に後端部を重ね合わせた状態で吸着保持する。回転体の回転によって公転するマンドレルの移動軌跡に沿って配置され、重ね合わされたラベルの後端部と前端部とを溶着する溶着手段を備えている。この溶着手段は、ヒータとこのヒータをマンドレルの移動軌跡に所定区間追従して移動させる追従手段とを有しており、回転体の回転によって公転しているマンドレルを自転させながら、移送ドラムからラベルを受け取り、ラベルの後端部を前端部上に重ね合わせた状態で巻き取った後、ヒータが追従する区間では、マンドレルが吸着保持しているラベルの重ね合わせた部分をヒータの方向へ向け、所定区間に渡ってヒータが追従しつつ加熱するので、各マンドレルと独立したヒータによってラベルの両端部を確実に熱溶着するという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。先ず、図１によってラベル成形装置全体の構成について簡単に説明する。所定の幅を有する帯状のラベル２がロール状に巻かれて図示しないロールスタンドに支持されており、このロールスタンドから帯状ラベル２が引き出され、複数のローラ４を介して一対の回転体６Ａ、６Ｂからなるカッタ６に送られて切断される。カッタ６によって所定の長さに切断されたラベル２は、受け渡しドラム８を介してラベル移送ドラム１０に引き渡される。移送ドラム１０には、その外周面に円周方向等間隔で複数のラベル保持部が設けられており、各ラベル保持部がそれぞれ１枚ずつラベル２を保持して回転搬送する。

一方、前記ラベル２が装着される容器１２（図２参照）は、供給コンベヤ１４によって搬送され、インフィードスクリュー１６によって所定の間隔に切り離されて入口スターホイール１８に引き渡される。入口スターホイール１８は受け取った容器１２を回転搬送して、ロータリ式の容器搬送装置２０に供給する。この容器搬送装置２０は、回転体２２の下部側で、前記入口スターホイール１８から供給された容器１２を回転搬送し、回転体２２の上部側では、前記移送ドラム１０からラベル２を受け取ったマンドレル２４がこれを巻き取り、筒状のラベル２を成形するようになっており、この成形された筒状のラベル２をマンドレル２４から取り外して前記容器１２に装着する。ラベル２が装着された容器１２は、容器搬送装置２０によって回転搬送されて出口スターホイール２６に引き渡され、排出コンベヤ２８上に排出されて次の工程に送られる。

前記容器搬送装置２０の構成について、図１および図２により説明する。ベース３０上に直立した中心軸３２が配置され、その外周に上下のベアリング３４を介して円筒部材３６が回転自在に支持されている。この回転円筒部材３６の上下方向のほぼ中央に、水平な回転円板３８が取り付けられており、回転円筒部材３６と一体的に回転する。回転体２２の下部側を構成する前記回転円板３８（以下、下部回転円板と呼ぶ）の外周部に円周方向等間隔で容器台４０が配置されており、前記入口スターホイール１８から供給された容器１２は、これら容器台４０上に順次載せられ、回転体２２の回転によって回転搬送される。

前記回転円筒部材３６の上端には、直立した連結部材４２によって上下に連結された２枚の水平な回転円板（上部回転円板４４と中間回転円板４６）が取り付けられ、回転円筒部材３６および前記下部回転円板３８と一体的に回転する。前記回転円筒部材３６および上中下３枚の回転円板４４、４６、３８等からなる回転体２２は、回転円筒部材３６の下端外周に固定されたギヤ４７を介して、図示しない駆動手段からの駆動を伝達されて回転する。中間回転円板４６の外周部の下面側に、円周方向等間隔でマンドレル２４が回転自在に支持されている。マンドレル２４と前記容器台４０とは上下の位置が一致しており、回転体２２の回転により、上下の位置を一致させた状態のまま回転する。これらマンドレル２４は、中間回転円板４６の上面に設置されたマンドレル回転用のサーボモータ４８によって回転される。このマンドレル回転用サーボモータ４８は、図示しない制御手段によって制御されており、マンドレル２４の回転、位置決め等の制御が行われる。

マンドレル２４は、ラベル２を供給する移送ドラム１０と同じ高さに配置されており、回転体２２の回転により移送ドラム１０の位置に到達したマンドレル２４にラベル２が受け渡される。このマンドレル２４の外径は、前記容器１２の外径より若干大きくしている。マンドレル２４には、外面側を向けて多数の吸引孔（図示を省略）が形成されて、図示しないバキューム源に接続されており、これら吸引孔から吸引することにより外周面にラベル２を吸着して保持することができる。

各マンドレル２４の中心部を貫通して、下端にトップロケータ５０が固定された昇降軸５２が挿通されている。この昇降軸５２の上端部に、連結ブロック５４が取り付けられ、さらに、この連結ブロック５４の、回転体２２の半径方向内方側にスライダ５６が固定されている。このスライダ５６は、前記上部回転円板４４とその下方に連結部材４２を介して連結された環状プレート５８の外面側に取り付けられている垂直なガイドレール６０に係合し、昇降軸５２およびトップロケータ５０の昇降を案内する。また、前記連結ブロック５４の、回転体２２の外方側を向いた面にカムフォロア６２が取り付けられており、回転体２２の外側に固定されている環状カム６４のカム溝６４ａに係合し、このカム溝６４ａの形状に応じてトップロケータ５０および昇降軸５２が昇降する。

上方のマンドレル２４と下方の容器台４０に載せられた容器１２との間を昇降可能なピッカ６６が設けられている。このピッカ６６は、下部回転円板３８を上下に貫通する昇降ロッド６８の上端に、水平な取付板７０を介して取り付けられている。この昇降ロッド６８の下端には、前記トップロケータ昇降カム（環状カム６４とカムフォロア６２）と同様に、連結ブロック７２が固定され、この連結ブロック７２の、回転体２２の半径方向内方側にスライダ７４が取り付けられている。また、半径方向外方側にはカムフォロア７６が取り付けられている。このカムフォロア７６は、容器搬送装置２０の外側の固定台７８に取り付けられている環状の板カム８０に係合し、この板カム８０の形状に応じてピッカ６６が昇降する。

下部回転円板３８の下面側には、直立した連結部材８２を介して２枚の水平な環状プレート８４、８６が固定され、これら環状プレート８４、８６の外面に垂直なガイドレール８８が取り付けられている。前記スライダ７４がこのガイドレール８８に係合し、昇降ロッド６８およびピッカ６６の昇降を案内する。さらに、ピッカ６６は開閉できるようになっており、閉じたときにマンドレル２４に巻き付けられているラベル２を保持する。ピッカ６６は、詳細は図示しないが、２本のアーム９０、９０の先端に取り付けた一対の保持部材９２、９２を備えており（図１参照）、これら両アーム９０、９０がそれぞれ前記下部回転円板３８を貫通する２本のロッド９４、９４の上端に取り付けられている。両ロッド９４、９４の外周にギヤ９６、９６が形成されて互いに噛み合っており、一方のロッド９４を回転させると、両ロッド９４、９４およびアーム９０、９０が逆方向へ回転し、一対の保持部材９２、９２が開閉する。一方のロッド９４にレバー９８が固定され、このレバー９８の先端にカムフォロア１００が取り付けられている。回転体２２の外側の固定台７８上にピッカ開閉カム１０２が設置されており、この開閉カム１０２によって前記レバー９８を揺動させることによりロッド９４およびギヤ９６が回転し、ピッカ６６の両保持部材９２、９２が開閉する。なお、図１ではピッカ６６を一部だけを示し、その他の図示は省略している。

ピッカ６６は、図１に示すように、開放したときにはマンドレル２４または容器１２の外面から離れており、閉じたときにはマンドレル２４および容器１２の外径より若干大きい内径を有する円形となる。この閉じた状態のピッカ６６の中心と、上方のマンドレル２４の軸心と、下方の容器台４０上に載せられた容器１２の軸心が同一軸線上に位置している。各ピッカ６６は、バキュームチューブ１０４を介して図示しないバキューム源に接続されており、内面側に向けて形成された吸引孔（図示せず）によって、マンドレル２４に巻き付けられた円筒形のラベル２を吸着することができる。

容器搬送装置２０の、前記移送ドラム１０からラベル２の受け渡しを行う位置Ａのやや下流側に、溶着手段１０６が配置されている。マンドレル２４に巻き付けられて重なり合った状態になっているラベル２の後端部と前端部とを、この溶着手段１０６によって加熱して熱溶着する。この溶着手段１０６の構造について、図２および図３（ａ）、（ｂ）により説明する。回転体２２の外方に固定台７８が設置され、この固定台７８の上方に溶着手段１０６が配置されている。固定台７８上に設置され、直立した支柱１０８によって支持されている水平な下部支持プレート１１０と上部支持プレート１１２の間に、垂直な中心軸１１４が回転自在に支持されている。下部支持プレート１１０の下面側に溶着手段駆動用のサーボモータ１１６が取り付けられており、このサーボモータ１１６の駆動が、プーリ１１８、ベルト１２０、プーリ１２２を介して中間軸１２４に伝達され、さらに、中間軸１２４に固定したギヤ１２６が前記中心軸１１４の下端に設けたギヤ１２８に噛み合って、中心軸１１４に駆動用サーボモータ１１６の回転が伝達される。

この中心軸１１４の上下に水平な十字状回転体１３０Ａ、１３０Ｂが取り付けられて一体的に回転する。上下の十字状回転体１３０Ａ、１３０Ｂの各先端部１３０ａが、鉛直方向の連結ピン１３２によって連結されている。これら各連結ピン１３２に垂直な板状部材１３４の一端が回動可能に連結され、さらに、この垂直板状部材１３４の他端（回動端）にそれぞれヒータ１３６が固定されている。この実施例では、十字状回転体１３０Ａ、１３０Ｂの４箇所の先端部１３０ａにヒータ１３６が設けられている。垂直板状部材１３４の先端（ヒータ１３６が固定されれている端部）の下端にカムフォロア１３８が取り付けられている。十字状回転体１３０Ａ、１３０Ｂの下方側に、水平なカムプレート１４０が配置され、このカムプレート１４０の上面にカム溝１４０ａが形成されており、前記カムフォロア１３８がこのカム溝１４０ａに係合している。このカム溝１４０ａの形状により、ヒータ１３６は、マンドレル２４に巻き付けられたラベル２の後端部と前端部との重ね合わせた部分に所定区間追従して移動することができる。この溶着手段１０６のヒータ１３６は前記回転体２２に設けられているマンドレル２４と同じ高さに配置されている。前記十字状回転体１３０Ａ、１３０Ｂ、板状部材１３４、カムフォロア１３８およびカムプレート１４０等が請求項１に記載した追従手段を構成している。

以上の構成に係るラベル成形装置の作動について説明する。ラベルスタンド（図示せず）に保持されたロールラベルから繰り出された長尺のラベル２は、複数のローラ４を介して一対の回転体６Ａ、６Ｂを備えたカッタ６に送られて、容器１２のサイズに応じた所定の長さに切断される。切断されたラベル２は受け渡しドラム８を介して移送ドラム１０に引き渡される。移送ドラム１０には、複数のラベル保持部が等間隔で設けられており、前記切断されたラベル２がこの移送ドラム１０のラベル保持部の外面側に開口している吸引孔に作用するバキュームによって吸着されて保持される。

移送ドラム１０のラベル保持部１２に保持されたラベル２が、回転移動して容器搬送装置２０の位置に到達すると、ラベル２の前端部側が、回転体２２の回転によって回転移動（公転）しているマンドレル２４の外面に当接する。マンドレル２４はサーボモータ４８の駆動によって回転（自転）するとともに、外面の吸引孔から吸引しており、その外面にラベル２の前端部が当接すると、先ず前端部が吸着され、移送ドラム１０の回転とマンドレル２４の公転および自転によってラベル２がマンドレル２４に巻き取られる。マンドレル２４の吸引によってラベルが巻き取られるとともに、移送ドラム１０はラベル保持部の吸引を解除する。ラベル２は、マンドレル２４の円周よりも長いサイズに切断されており、先に吸着された前端部上に後端部が重ね合わされた状態で吸着保持される。なお、移送ドラム１０からマンドレル２４へラベル２を受け渡す時点では、ピッカ６６を、図２の左側に示すように、ピッカ昇降用のカム８０によってマンドレル２４よりも下方へ下降させておく。

前記のようにラベル２が受け渡されたマンドレル２４の下方に位置している容器台４０には、すでに容器１２が供給されている。この容器１２は、供給コンベヤ１４によって搬送され、インフィードスクリュー１６によって所定の間隔に切り離された後、入口スターホイール１８を介して容器搬送装置２０の容器台４０上に供給される。

ラベル２の後端部を前端部上に重ね合わせた状態で吸着保持しているマンドレル２４は、ラベル２の巻き取りを終了すると自転を停止する。このときラベル２の重ね合わせた部分を回転体２２のほぼ半径方向外方側に向けた状態にして停止する。この状態でラベル２を保持しているマンドレル２４が移動して溶着手段１０６の位置に接近すると、図３（ａ）に示すカム溝１４０ａの形状により、ヒータ１３６は、回転体２２の中心と溶着手段１０６の中心を通る半径方向の線上に到達する以前からマンドレル２４に吸着保持されているラベル２に接触を開始し、また、前記半径方向の線上を通過した後も一定区間接触を継続する。つまり、ヒータ１３６は前記カム溝１４０ａの形状によって、マンドレル２４の移動軌跡に所定区間追従して移動するようになっている。しかも、サーボモータ１１６によって回転されるマンドレル２４は、ラベル２のヒータ１３６に接触する位置が、常にラベル２の後端部が前端部上に重ね合わせられた部分であるように、図示しない制御手段によって回転を制御される。マンドレル２４の自転を停止させてラベル２の後端部と前端部とが重なり合った部分を常に回転体２２の中心と逆の方向に向けて位置させても良いし、マンドレル２４を公転による移動方向とは逆方向に少しずつ自転させてヒータ１３６と少しでも長く接触するように制御しても良い。このようにマンドレル２４に巻き付けられたラベル２の、後端部と前端部とが重なり合った部分に、ヒータ１３６を所定の区間に亘って接触させて加熱するので個々のマンドレル２４にヒータ１３６を設ける必要はなく、回転体２２の外周側の１箇所に設けたヒータ１３６によって、確実に加熱して溶着することができる。

マンドレル２４に巻き付けたラベル２の両端部を溶着して円筒状のラベル２を成形した後、ピッカ６６を開放した状態にしてマンドレル２４の高さまで上昇させる。この状態でトップロケータ５０を下降させて、容器１２の頭部を押さえる。次いで、マンドレル２４の周囲まで上昇したピッカ６６を、ピッカ開放カム１０２の作用によって両保持部材９２、９２を閉じて、マンドレル２４の周囲に嵌合している円筒状ラベル２の外面に密着させ、ピッカ６６の内面にバキュームを作用させるとともに、マンドレル２４のバキュームを解除して、ピッカ６６にラベル２を吸着保持させる。その後、ピッカ昇降カム８０によってラベルを保持しているピッカ６６を下方の容器１２の位置まで下降させる。このピッカ６６の下降によってマンドレル２４の周囲に嵌合していた円筒状ラベル２を、マンドレル２４から抜き取って筒状のまま下方の容器１２の周囲に装着する。

ピッカ６６がマンドレル２４の周囲に吸着保持されていた円筒状のラベル２を、下方の容器１２の外周面に装着した後、ピッカ６６のバキュームを解除するとともに、ピッカ開放カム１０２によって開放し、容器１２と干渉しない高さまで上昇する。ラベル２が装着された容器１２は、出口スターホイール２６を介して排出コンベヤ２８上へ搬出されて次の工程に送られる。

２ラベル
１０移送ドラム
２２回転体
２４マンドレル
４８駆動手段（サーボモータ）
１０６溶着手段
１３６ヒータ
１４０追従手段（カム）

Claims

ラベルを保持して移送する移送ドラムと、回転体に複数設けられ、前記移送ドラムからラベルを受け取って巻き取り、該ラベルの後端部を前端部に重ね合わせて吸着保持するマンドレルと、これら各マンドレルにそれぞれ設けられ、マンドレルを自転させる駆動手段と、これら駆動手段を制御する制御手段と、前記回転体の回転によって公転するマンドレルの移動軌跡に沿って配置され、重ね合わされたラベルの後端部と前端部とを溶着する溶着手段とを備え、
前記溶着手段が、回転体の外側に配置されたヒータと、このヒータを、マンドレルに保持されたラベルの後端部と前端部とが重ね合わされた部分の移動軌跡に所定区間追従して移動させる追従手段とを有し、
前記マンドレルを自転させつつ公転させることにより前記ラベルを受け取って巻き取り、ラベルの後端部を前端部に重ね合わせて吸着保持した後、ヒータが追従する区間ではラベルの重ね合わされた部分をヒータ側に向けてその部分を熱溶着することにより筒状ラベルを成形することを特徴とするラベル成形装置。