JP2013521197A - ラベル貼付機とその方法 - Google Patents

Abstract

複数のラベル（２）を複数の物品（３）のそれぞれに貼付するためのラベル貼付機（１）が記述される。この機械（１）は、所与の経路（Ｐ）に沿って移動可能であり、ラベルが貼付される物品（３）を受取り、保持するための複数の運転ユニット（１５）を備える搬送装置（７）と、その運転ユニット（１５）へラベル（２）を供給するための供給手段（１０）と、ラベル（２）を物品（３）に貼付するための貼付手段と、搬送装置（７）の上流に配置されて、ラベル（２）の受取り、処理を行なう対応の運転ユニット（１５）に一義的に関連付けられるマーク（Ｍ）を各ラベル（２）の表面にマーキングするための手段（１０１）を備えるマーキングユニット（１００）と、を備える。

Description

本発明はラベル貼付機に関し、特には、筒形ラベルを例えば熱収縮フィルムから成形し、ボトルや一般容器などの個別物品に貼付するタイプのラベル貼付機に関する。以下の説明ではこのタイプの貼付機を参照するが、これは添付の特許請求の範囲で規定される保護範囲を制限するものではない。本発明は、上記の運転を実行するための方法にも関する。

周知の様に、ラベル貼付機はあらゆる種類の容器にラベルを貼付するために使用される。典型的には、飲料用のボトルや容器に利用されるのは筒形のラベル（一般的にはスリーブラベルと呼ばれている）であり、これは、
− 供給用ロールから巻き出されたウェブを複数の長方形または正方形のラベルに切断し、
− 切断された個々のラベルを対向する垂直端同士が重なるように曲げ、
− 重なり合った端部を密封（例えば溶接または接着）して、対応する筒形ラベルを得る、という方法で取得される。

関連する円筒巻取体（通常「スリーブドラム」と呼ばれる）上で筒形のラベルを形成し、例えば筒形ラベルの中へ容器を挿入することにより、筒形のラベルを円筒巻取体から関連する容器へ移載する特定のタイプのラベル貼付機が公知である。

このタイプのラベル貼付機は、垂直軸の周りを回転して円形経路を画定するカルーセルを基本的に備えており、それに沿って一連のラベルの貼られていない容器、及び一連の長方形または正方形のラベルがそれぞれの投入ホイールからカルーセルへ供給される。

ラベル貼付機はラベルを筒形に成形し、それを個々の容器に貼付する。最終的にラベルを貼付した容器がラベル貼付機から取出しホイールへ放出される。

より具体的には、カルーセルにはいくつかの運転ユニットがあり、それらが回転軸を中心に等間隔に配置されてカルーセルの外周端沿いに取り付けられ、カルーセルによって上記の円形経路に沿い移動する。

それぞれのラベル貼付ユニットには、関連容器の底壁を支持するための底部支持アセンブリと、カルーセルが垂直軸の周りを回転する間、その容器の上部部分と協働して容器を垂直位置に保持するための上部保持器とが備えられている。

それぞれの支持アセンブリには、カルーセルの回転枠の水平面に固定された垂直の中空支持架台と、その軸に対して摺動および回転可能に支持架台と係合し、関連容器をその最上面に担持し、かつ関連ラベルをその側面に担持するようになっている円筒形巻取体とが備えられている。

各巻取体は、カム手段の制御によって関連する支持架台の内部で上昇位置と完全後退位置との間を移動可能である。

上昇位置において、各巻取体は関連する支持架台の最上面から突き出て、その側面にラベル投入ホイールからの関連ラベルを受け取るようになっている。特にラベルは巻取体の周りに巻き付けられて、ラベルの対向する垂直端部同士が相互に重なり合う。

容器の投入ホイール位置と取出しホイール位置とに到達する巻取体の完全後退位置では、それぞれの巻取体の最上面が支持架台の最上面と同じ高さとなり、同一の移載面に沿って容器をカルーセルとの間で受け渡しできる。

筒形ラベルの重なり合う端部を密封するために、例えば国際出願公開ＷＯ２００５／０８５０７３号に開示されている超音波溶接などの、いくつかの異なる技術が利用される。

筒形ラベルの重なり合った端部を密封した後、対応する巻取体を上昇位置から完全後退位置まで移動させることにより、対応する容器がラベルの中に挿入され、このようにして得られたラベル貼付済みの容器を取り出しホイールへ移載できる状態にする。

このラベルが貼付された容器は通常収縮トンネル（それ自体は公知であり、図示せず）に供給され、そこでラベルが容器の外表面に収縮して接着される。

ここで、容器上に貼付されたラベルは情報を伝達するという機能だけではないことに留意されたい。実際問題として、ラベルは単に、容器の内容物に関する情報（例えば、組成、体積含有率、安全データまたは毒性データ、賞味期限、など）を伝えるためだけではなく、おそらくは、顧客がよく知っていて馴染のある特定のデザインや商標などに関連して、その商品の認識度、延いてはその市場性や商業上の成功度に寄与する。したがって、ラベルは、一貫した満足のいく精度及び均質性を以って容器に貼付されることが特に望まれる。

しかし、上述したタイプのラベル貼付機は、通常、非常に高い処理能力を持つ生産設備の一部を構成しており、１台のラベル貼付機が１時間当たりに形成して貼り付ける筒形ラベルの数は、２４，０００〜３２，０００程度である。

このような条件下では、ある段階で何らかの動作不良がラベル貼付工程全体に影響を及ぼすことは不可避であり、結果として、達成される品質が、製品仕様を必ずしも完全には満たさない。いくつかのそれぞれに異なる望ましくない欠陥が検知されうる。例えば、容器表面に対してラベルが適正に配列されていないとか、ラベルの重なり端部の溶接／接着が不正確あるいは部分的であるとか、ラベルがカールしたり部分的に破れている、などである。

このために、上述のタイプのラベル貼付機にはさらに廃棄ステーションが備えられて、そこで、所望の品質仕様を満たさないラベル貼付済みの容器が識別されて、結果的に排除される。

熱収縮性筒形ラベルを取り扱うラベル貼付機において、廃棄機がカルーセルのすぐ下流、すなわち収縮トンネルの上流に配置されてもよい。あるいは、収縮トンネルそのものの下流であってもよい。収縮プロセス以前では検出しにくい小さな異常や欠陥は、収縮を起こさせる加熱処理の後では一般的に明白となるので、この配置が好ましい。

特定の欠陥が繰り返して検知される場合、すなわち、単位時間あたりに多すぎるラベル貼付済み容器が排除される場合には、破壊または動作不良がラベル貼付機のいくつかの部品に影響を及ぼしている可能性が非常に高いことは明らかできる。

動作不良を特定し、より望ましくはそれを排除するために、ラベル貼付機の運転を中断せざるを得ない。そうして、さまざまのユニットが検査され、かつ動作不良のユニットをメンテナンスないしは場合によっては交換することが行われる。

その結果として、生産サイクルが中断を余儀なくされる。そして、動作不良の原因が正確に特定されて排除されるまでは、ラベル貼付機の運転は再開されない。

メンテナンス操作は多数の運転ユニットからなるラベル貼付機では特に複雑であり時間がかかる。したがって、高処理能力が非常に重要な分野においては、あらゆる非稼働時間は会社にとって重大な経済的損失となる。

したがって、ラベル形成と貼付プロセスの一貫した高品質と精度を維持する必要性によって引き起こされる非稼働時間は、大幅に低減して最小とすることが極めて望まれる。

国際出願公開ＷＯ２００５／０８５０７３

本発明の目的は、簡単かつ低コストで上記のことを達成できるように設計されたラベル貼付機を提供することである。

この目的は本発明によって達成される。本発明によれば、請求項１で請求されたラベル貼付機が提供され、請求項４で請求されたラベル貼付方法が提供される。

次に、本発明の好適で非制限的な実施形態を、添付の図面を参照しながら例示として記述する。

本発明の教示によるラベル貼付機を、分かり易くするためにいくつかの部品を除去して示した模式的平面図である。 図１のラベル貼付機のラベル移載部を拡大した斜視図である。 図１のラベル貼付機のマーキングユニットを拡大した斜視図である。

図１の符号１は個別の物品、より具体的には容器、特には、それぞれが所与の長手軸Ａを持ち、底部において軸Ａに対して実質的に直交する底壁４に接合され、かつ軸Ａに対して実質的に共軸である上部ネック５を有するボトル３（図１、２参照）に対して、ラベル２（図２参照）を貼付するためのラベル貼付機の全体を示している。

機械１は、ラベル２を筒形の形状（詳細は図示せず）に折り曲げて密封（溶接）し、かつそのように形成した筒形ラベル２の中にボトル３を挿入するための、搬送装置を備える。

図に示すような好適な実施形態において、搬送装置は、図１の面に直交するそれぞれの垂直軸Ｂの周りを連続的に（図１においては反時計方向に）回転するように取り付けられたカルーセル７を備えている。

カルーセル７は投入ホイール８からラベル未貼付のボトル３を連続的に受け取る。投入ホイールは第１の移載ステーション９においてカルーセル７と協働し、かつ軸Ｂに平行な個別の長手軸Ｃを中心に連続的に回転するように取り付けられている。

カルーセル７はまた、投入ドラム１０から長方形あるいは正方形のラベル２を連続的に受け取る。投入ドラムは第２の移載ステーション１１においてカルーセル７と協働し、かつ軸Ｂ、Ｃに平行な個別の長手軸Ｄを中心に連続的に回転するように取り付けられている。

カルーセル７はラベルが貼付されたボトル３を取出しホイール１２に対して連続的に放出する。取出しホイールは第３の移載ステーション１３においてカルーセル７と協働し、かつ軸Ｂ、Ｃ、Ｄに平行な個別の長手軸Ｅを中心に連続的に回転するように取り付けられている。

カルーセル７には、いくつかの運転ユニット１５が備わっている。運転ユニット１５は軸Ｂの周りに等間隔に離間してカルーセル７の外周端沿いに取り付けられており、カルーセル７によって、軸Ｂの周りに延びて移載ステーション９、１１、１３を通った円形経路Ｐに沿って移動する。

図１に示すように、経路Ｐに沿って、移載ステーション９より下流で、移載ステーション１３より上流で、移載ステーション１１が配置されている。

図２に特に示すように、各ユニット１５には搬送モジュール１６が備えられている。搬送モジュール１６は、関連するボトル３を垂直位置すなわち関連する軸Ａが軸Ｂ、Ｃ、Ｄに平行な状態で投入ホイール８から受け取り、移載ステーション９から移載ステーション１３までの経路Ｐに沿ってこのボトル３をこの位置に保持するように適合されている。

各搬送モジュール１６は、関連するボトル３の底壁４を支持する底部支持アセンブリ１７と、ボトル３の上部ネック５と協働する上部保持器１８とを備えている。

特に各支持アセンブリ１７は、
− 軸Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに平行な垂直軸Ｆを持ち、カルーセル７の回転枠２１の水平面またはテーブルに固定された中空支持架台２０と、
− 軸Ｆに対して摺動及び回転するように支持架台２０と係合し、最上面２３において関連するボトル３を共軸に担持し、また側面２４上に関連するラベル２を担持する円筒形巻取体２２と、を備える。

具体的には、各巻取体２２は、カム手段（図示せず）の制御のもとに公知の方法で、関連する支持架台２０（図示せず）の内部の完全後退位置と上昇位置（図）との間を軸Ｆに沿って移動可能である。

完全後退位置において、各巻取体２２は関連する支持架台２０の内部に完全に収容され、その最上面２３が支持架台２０の最上面２５と同一面となる。

上昇位置（図２）において、各巻取体２２は関連する支持架台２０の最上面２５から突き出し、その側面２４上に投入ドラム１０からの関連するラベル２を受け取るようになっている。

より具体的には、ラベル２は既知の方法で切断装置２７（図１に概略のみ表示）によりウェブ２６（図１）から切断され、投入ドラム１０に供給されて、その後関連する巻取体２２へ移載される。

有利なことには、ラベル貼付機１には、各ラベル２の表面にマークＭを描くマーキングユニット１００が備えられている。図１に示すように、マーキングユニット１００は、経路Ｐの切断装置２７の上流に配置されている。

より具体的には、マーキングユニット１００は、書き込みヘッドあるいはレーザシステムなどの、ラベル２の表面にマーキングするための手段１０１（図３参照）と、そのマーキング手段を支える支持要素１０２とを備える。

好ましくはマーキング手段１０１は、ラベル２の、容器３に貼付される側の表面（図２参照）にマーキングするように配置される。

有利なことにマーキングユニット１００は、ラベル２を受け取り、処理する（つまり、筒形ラベルを形成し、容器に貼付する）ことになっている、対応する運転ユニット１５に一義的に関連する特有のマークを各ラベル２の表面に付ける。例えば、マーキングユニット１００は、特定の運転ユニット１５へ供給される予定の各ラベル２の表面に、その特定の運転ユニット１５に一義的に対応する数字を印刷してもよい。あるいは、使用されるそれぞれのマークと特定の１つの運転ユニット１５との間に、１対１の対応が事前に設定され、一貫して固定されていれば、特有の記号はバーコードや１つの文字や複数文字の組合せなどであってよい。

第１の選択肢として、１対１の対応関係が、ラベル貼付機１の最初の運転サイクル時に取得されて設定される。すなわち、カルーセル７が最初に完全に全周回転するときに、マーキング手段１０１が第１の複数のラベルに、対応する複数の個別のマークを付け、それぞれが一挙に対応する運転ユニット１５に関連付けられる。例えば、マーキング手段は１からＮまでの累進する番号をラベル３にマーキングしてもよい。ここで、Ｎはカルーセル７にある運転ユニット１５の総数である。

別の選択肢として、有利にはマーキングユニット１００に、マーキング手段１０１とカルーセル７と操作可能に接続されたコントローラ１０３が備えられて、このコントローラはマーキング手段１０１の動作を管理するようにプログラムされていて、マーキングユニット１００の下流にあってラベル２を受け取って処理する、対応の運転ユニット１５に一義的に関連する特有のマークを各ラベル２の表面に正確かつ一貫して付ける（マーキングする）ようになっている。

より具体的には、コントローラ１０３は、経路Ｐに沿った運転ユニット１５とラベル２の先行手順に関する情報を受信し、それに応じてマーキング手段１０１を作動させることによって、実際の運転時に、使用されるそれぞれのマークと特定の１つの運転ユニット１５との間の所定の１対１の対応が一貫してつけられるようにプログラムされている。

図２に示すように、切断されてマークをつけられたラベル２は投入ドラム１０の側面３０に吸引によって保持される。実際には、投入ドラム１０の側面３０は所定数の吸引領域に分割されており、その吸引領域が軸Ｄの周りに等間隔で配置されている。それぞれの吸引領域には空気吸引装置（それ自体は公知であり図示せず）に接続された複数の貫通孔３２があって、個別のラベル２と協働するようになっている。

全く同じように、各巻取体２２の側面２４には、複数の貫通孔３３があって、貫通孔が空気吸引装置（それ自体は公知であり図示せず）に順番に接続されて、関連するラベル２を吸引により保持するようになっている。

移載ステーション１１において、巻取体２２のそれぞれは関連するアクチュエータ手段（図示せず）の制御のもとに、関連する軸Ｆを中心に公知の方法で回転して、投入ドラム１０からの関連するラベル２を側面２４上に完全に巻きつけることができる。より具体的には、投入ドラム１０から供給される各ラベル２は、関連する巻取体２２の周りに巻きつけられて、対向する両側の垂直端部３４が相互に重ね合わされた円筒が形成される。

図２と図３に示すように、各保持器１８は公知のようにカルーセル７の上部回転枠２１から垂直に突き出ていて、関連する軸Ｆに沿って移動可能であり、かつ対応する底部支持アセンブリ１７によって担持されるボトル３の上部ネック５と協働するベル型開放端部３７をもった、円筒形の可動部材３６を備えている。

より具体的には、各可動部材３６の移動は公知の方法で制御されて、移載ステーション９から移載ステーション１３への経路Ｐの一部に沿って関連ユニット１５が移動する間、その端部３７と対応する巻取体２２の最上面２３との間の距離が一定に保たれ、また移載ステーション９、１３において、およびステーション１３からステーション９への経路Ｐの一部分の間、その距離を増加させるようになっている。このようにしてボトル３はステーション９からステーション１３へ移動する間にその垂直位置にしっかりと保持され、かつステーション９と１３においてはそれぞれ投入ホイール８からまたは取出しホイール１２へ自由に移載される。

さらに図１に示すように、各ユニット１５は、関連する搬送モジュール１６の前でかつ半径方向の内側の位置に配置された密封装置４０（すなわち溶接ヘッド）をさらに備えており、その密封装置４０は、対応する巻取体２２の周りに巻きつけられたラベル２と協働して重なり合った端部３４を密封してラベル２を筒形状にする。

筒形ラベル２の密封が完了すると、関連する巻取体２２が関連する支持架台２０内において完全後退位置へ向かって下方向に移動し、関連するボトル３をこの筒形ラベル内に挿入する。こうして形成されたラベルの貼付されたボトル３は次に、収縮トンネル（それ自体は公知であり図示せず）に供給される。収縮トンネルでラベル２がボトル３の外表面に収縮して接着される。

前述したように、ラベル貼付機１にはさらに廃棄ユニットが備えられていてもよい。その廃棄ユニットではラベルの形成と貼付プロセスの品質がチェックされ、異常ないしは欠陥のあるラベル貼付済みの容器はすべて排除される。

１つのボトル３の表面への１つのラベル２の貼付を参照し、したがって特定の１つのユニット１５を参照しラベル貼付機１の運転を次に説明する。

ウェブ２６によって形成されたラベル２がマーキングユニット１００に供給される。マーキングユニットで、このラベル２を下流で受取り処理することになっている、対応する運転ユニット１５に一義的に関連する特有のマークが付けられる（マーキングされる）。

有利には、ラベル２の表面に、その特定の運転ユニット１５に一義的に対応する、数字、バーコード、文字、または文字の組合せ、などがマーキングされる。コントローラ１０３は、使用されるそれぞれのマークと特定の１つの運転ユニット１５との間の１対１の対応が、事前に決定され、運転中に一貫して固定されるようにする。

マークのつけられたラベル２は、その後切断装置２７によって切断されて入力ドラム１０へ供給される。

図２を参照して、次の時点におけるラベル貼付機の運転を説明する。
− ラベルの貼られていないボトル３が関連する巻取体２２上に共軸に配置され、この巻取体２２と関連する上部保持器１８とが協働して垂直位置に保持される。
− 巻取体２２が上昇位置にあって、入力ドラム１０から関連するラベル２を受け取る状態になっている。

移載ステーションン１１において、入力ドラム１０がラベル２をその移載ステーションン１１を通過している巻取体２２に接触させるような、軸Ｄ周りの角度位置に到達する。巻取体２２による軸Ｆ中心の回転及び孔３３、３２を介した吸引の活性化／非活性化によって、ラベル２は公知の方法で巻取体２２の周りに巻きつけられ、そこに保持される。より具体的には、ラベル２は両側の垂直端部３４が互いに重なり合って筒状の形状に巻きつけられる。

この段階で、密封装置４０を起動すると、ラベル２はその端部３４沿いに密封（例えば溶接）可能な準備状態となる。

溶接工程が完了すると、関連する巻取体２２は下方向に向かって、関連の支持架台２０内において完全後退位置へ移動して、それによって関連ボトル３が筒形ラベル２の中に挿入される。

このようにして形成されたラベルの貼付されたボトル３は収縮トンネルへ供給されて、その収縮トンネルで最終的に、ボトル３の外表面へラベル２を収縮させて接着することが行われる。

容器３の表面でラベル２が適正に配列されていないとか、ラベル２の重なり端部３４の密封（例えば溶接や接着）が不正確または部分的であるとか、ラベル２にカールや部分的な破れがある、などの欠陥が検出される場合には、チェックが行われる段階に拘らず（収縮トンネルの上流であろうと下流であろうと）そのような欠陥をもたらす動作不良の原因が、関連する容器３にそのラベル２を巻きつけ、密封し、貼付する運転ユニット１５にある可能性が非常に大きい。

ラベル２には特定の１つの運転ユニット１５に一義的に関連しているマークＭが付けられていて、その運転ユニット１５にアクセスするためにラベル貼付機１の運転を中断しなければならないとしても、検出された動作不良の原因となっている１つのユニットを見つけるまでに、オペレータはカルーセル７にある運転ユニット１５を１つずつ検査する必要はない。オペレータは欠陥を示しているラベル貼付済みの容器にあるマークＭに関連する運転ユニット１５を直接検査すればよい。

本発明によるラベル貼付ユニット１および関連する方法の利点は、上記の説明で明らかであろう。

本発明の直接的な結果として、オペレータ側で、動作不良の可能性の最も高い根源に直接介入することができるので、メンテナンス用の非稼働時間を大幅に低減できる。

したがって、この方法を実装するように特別に設計された本発明のラベル貼付機は、レベル貼付の品質と精度を下げる原因と考えられるものを単純かつ安価な方法で迅速に特定することができるので、効率が大幅に改善される。結果として、全体としてのメンテナンス用非稼働時間が低減され、それにより経費が減少して、全体としてのプロセス生産性が大きく向上する。

本明細書で記述し説明したラベル貼付機１およびラベル貼付方法は、添付の特許請求の範囲に規定される保護範囲から逸脱することなしに変更可能であることは明らかであろう。

Claims (8)

1. 所与の経路（Ｐ）に沿って移動可能であり、ラベルが貼付される物品（３）を受取り、保持するための複数の運転ユニット（１５）を備える搬送装置（７）と、
   前記運転ユニット（１５）へ前記ラベル（２）を供給するための供給手段（１０）と、
   前記ラベル（２）を前記物品（３）へ貼付するための貼付手段と、
   を備える、複数のラベル（２）を複数の物品（３）のそれぞれに貼付するためのラベル貼付機（１）であって、
   前記搬送装置（７）の上流に配置されて、前記ラベル（２）の受取り、処理を行なう、対応の前記運転ユニット（１５）に一義的に関連付けられるマーク（Ｍ）を各ラベル（２）の表面にマーキングするための手段（１０１）を備えるマーキングユニット（１００）を備えることを特徴とする、ラベル貼付機（１）。
2. 前記マーキングユニット（１００）は、前記マーキング手段（１０１）及び前記搬送装置（７）と操作可能に接続され、かつ運転時に、使用するマーク（Ｍ）のそれぞれと特定の１つの運転ユニット（１５）との間に１対１の対応が一貫して維持されるように、前記マーキング手段（１０１）の運転を管理するようにプログラムされているコントローラ（１０３）を備えている、請求項１に記載のラベル貼付機。
3. 前記貼付手段は、
   前記ラベル（２）を、前記経路（Ｐ）に直交する軸（Ｆ）と、前記軸（Ｆ）に平行で、互いに重なり合う対向する端部（３４）とを有する筒形状に曲げるための形成手段（２２）と、
   前記ラベル（２）の前記重なり合った端部（３４）を密封するための、前記搬送装置（７）上に配置された、少なくとも１つの密封装置（４０）と、
   を備える、請求項１または２に記載のラベル貼付機。
4. 所与の経路（Ｐ）に沿って移動可能であり、ラベルが貼付される複数の物品（３）を個別に受取り、保持するための複数の運転ユニット（１５）を含む搬送装置（７）を備える機械（１）上において、個別の物品（３）にラベル（２）を貼付する方法であって、
   前記運転ユニット（１５）へ前記ラベル（２）を供給し、
   前記運転ユニット（１５）において前記個別の物品（３）に前記ラベル（２）を貼付する、
   ステップを含み、
   前記ラベル（２）を受け取り、処理する対応の前記運転ユニット（１５）に一義的に関連するマーク（Ｍ）を各ラベル（３）にマーキングするステップを含むことを特徴とする、方法。
5. 前記ラベル（３）にマーキングするステップが、運転時に、使用する各マーク（Ｍ）と特定の単一運転ユニット（１５）との間の特定の１対１の対応を保持するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. マーク（Ｍ）と運転ユニット（１５）との間の前記１対１の対応は、前記機械（１）の最初の運転サイクルの間に取得し設定される、請求項５に記載の方法。
7. マーク（Ｍ）と運転ユニット（１５）との間の前記１対１の対応は、事前に設定されてコントローラ（１０３）中に格納されている、請求項５に記載の方法。
8. 前記ラベル（３）を前記物品（３）に貼付するステップが、
   前記ラベル（２）を、前記経路（Ｐ）に直交する軸（Ｆ）と、前記軸（Ｆ）に平行で互いに重なり合う相対向する端部（３４）とを有する筒形状に曲げるステップと、
   前記ラベル（２）の前記重なり合った端部（３４）を密封するステップと、
   を含む、請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法。

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