JP4759003B2 - フイルム巻着装置 - Google Patents

Description

本発明は断面形状が多角形を呈する被着物の胴部全周に帯状のフイルムを巻き付けて巻着するフイルム巻着装置に関するものである。

帯状のフイルムを容器等の被着物の胴部に全周に巻き付けて装着することが特許文献１により開示されている。
フイルムの巻着方法について説明すると、帯状のフイルムの始端部を被着物胴部の円周面に貼り付けた後、被着物を一方向に向け回転させて感熱フイルムを被着物胴部に巻き付け、最後に感熱フイルムの後端部を始端部に重ね合わせて貼着することで、帯状のフイルムを被着物胴部に巻き付けている。
またフイルムが感熱接着性フイルムである場合は、フイルムを吸着して移送する貼付ドラムの周囲に熱風ヒータ等の加熱手段を配備していて、加熱手段が移送中のフイルムの裏面を加熱して貼付直前に接着性を付与している。

貼付ドラムの貼付面である円周面の周速度が一定であるのに対して、断面形状が多角形を呈する被着物は、その回転中心から胴部円周面までの距離が一定ではないために、等速回転を与えても胴部の周速度は一定にならない。
そのため、フイルムを弛みなく巻き付けるためには、貼付ドラムと被着物の周速度を同調させる必要があるが、互いに周速度の異なる貼付ドラムと被着物の回転を同調させることが技術的に難しい。
このように貼付ドラムを用いた従来の貼付技術にあっては、断面多角形の被着物を対象としたフイルムの巻着が技術的に難しい。

上記した問題を解決するため、本発明の出願人はフイルム巻着装置を特願２００７−１５７５８７として先に提案した。
このフイルム巻着装置は、負圧吸引式の貼付ドラムの貼付面の一部に、被着物の回転を許容する逃げ部を凹設するとともに、逃げ部を形成した貼付ドラムの円周面にフイルムの吸着長さを補完する中間補完部を形成したもので、多角形の被着物の角部を貼付ドラムの貼付面に衝突させずに被着物の胴部に巻き付けたフイルムの前端部と後端部を貼着できるように構成したものである。
特開２００３−１３７２３５号公報

前記したフイルムの巻着技術にはつぎのような解決すべき課題がある。
（１）中継ドラムから貼付ドラムの凹凸を有する円周面へフイルムを円滑に受け渡すことが難しいため、フイルムの高速搬送の障害になっている。
（２）貼付ドラムに吸着されたフイルムはその剛性により貼付ドラムの凹凸形状に完全に追従できず、貼付ドラムの凹凸を呈する円周面との間で僅かな隙間を生じる場合がある。
フイルムが感熱接着性である場合は、貼付ドラムの円周面との間に隙間を生じた箇所のフイルムが加熱されたときに熱収縮を起こす。
その結果、間隙の有無により被着物への巻き付けを完了したフイルムの張力にバラツキを生じる恐れがある。
（３）加熱手段よるフイルムの加熱温度はマシンの運転速度に比例して高くなるが、前記したように、貼付ドラムの周面から離れた箇所のフイルムの熱収縮等の問題を解決できないことから、フイルムの巻着速度の高速化に対応することができない。

本発明は以上の問題点を解決するために成されたもので、その目的とするところは、簡易な構成で以って断面形状が多角形を呈する被着物にフイルムを高精度で、かつ高速に巻着できる、フイルム巻着技術を提供することにある。

本願の第１発明は、少なくともフイルム供給手段と、断面形状が多角形を呈する被着物の搬送手段と、前記両手段の間に配設した負圧吸引式の貼付ドラムとを具備し、フイルム供給手段から供給されたフイルムを貼付ドラムの円周面に吸着して移送しつつ、被着物の搬送手段によりフイルムの供給と同期して搬送される被着物を回転させながら、被着物の円周面に巻き付けたフイルムの前後端部を被着物の角部で重合させて貼り合わせるフイルムの巻着装置であって、前記貼付ドラムの円周面に所定の距離を隔ててフイルムの前後端部をそれぞれ吸着可能な固定ドラム部を形成し、前記固定ドラム部と固定ドラム部の間に可動ドラム部を配設し、進退手段により前記可動ドラム部を進退自在に構成し、前記進退手段により、フイルムの搬送区間に亘って前記貼付ドラムの可動ドラム部を固定ドラム部と同一半径となるように進出させるとともに、被着物へのフイルムの巻き付け時に前記可動ドラム部を後退可能に構成したことを特徴とする、フイルム巻着装置を提供する。
本願の第２発明は、前記第１発明において、貼付ドラムの近傍にフイルムの裏面に接着性を付与する手段を配設したことを特徴とする、ラベル巻着装置を提供する。
本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、貼付ドラムの固定ドラム部の両側面に、可動ドラム部との干渉を回避する逃げ面を形成したことを特徴とする、ラベル貼付装置ラベル巻着装置を提供する。
本願の第４発明は、前記第２発明または第３発明において、フイルムが感熱接着性フイルムであり、該感熱接着性フイルムの前後端部にそれぞれ接着部を形成したことを特徴とする、ラベル巻着装置を提供する。
本願の第５発明は、前記第２発明または第４発明において、フイルムの裏面に接着性を付与する手段が貼付ドラムの円周面に向けて配置した加熱手段であることを特徴とする、ラベル巻着装置を提供する。
本願の第６発明は、前記第１発明項１乃至第５発明の何れかにおいて、前記可動ドラム部の進退手段がカム機構であることを特徴とする、ラベル巻着装置を提供する。

本発明は少なくともつぎのひとつの効果を有する。
（１）貼付ドラムの円周面に一部に可動ドラム部を後退可能に設けてある。
そのため、フィルムの搬送区間に亘って可動ドラム部を進出させて固定ドラム部と同一半径の円周面を構成できるので、供給手段から貼付ドラムへのフイルムの受け渡しを高速でかつ精度よく行なえるとともに、被着物へのフイルムの巻き付け時に可動ドラム部を後退させて断面形状が多角形を呈する被着物との接触を回避して被着物の円周面にフイルムを綺麗に巻着することができる。
（２）貼付ドラムの固定ドラム部の両側面に、可動ドラム部との干渉を回避する逃げ面を形成したことにより、可動ドラム部の進退動作を正確でかつ高速度で行なうことができる。
（３）フイルムが感熱接着性フイルムである場合、フィルムの搬送区間に亘って貼付ドラムの可動ドラム部を進出させて固定ドラム部と同一半径の円周面を構成できるので、感熱接着性フイルムを貼付ドラムの円周面に隙間なく張り付けることができる。
そのため、加熱手段によりフイルムが加熱されてもフイルムの損傷を回避することができるだけでなく、従来まで実現が困難とされていたフイルムの巻着速度の高速化が可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（１）フイルム巻着装置の概要
図１にフイルム巻着装置を具備したラベリングマシンのモデル図を示す。
本発明に係るフイルムの巻着装置は少なくともフイルム供給手段１０と、被着物Ａの搬送手段２０と、前記両手段１０，２０の間に配設した貼付ドラム３０とを具備し、殊に本発明は貼付ドラム３０に改良を加えたものである。
貼付ドラム３０の近傍にはフイルムへ向けて熱を与えて接着性を付与する加熱手段４０が配設されている。

［被着物］
被着物Ａはその胴部の断面形状が多角形を呈して、例えば、プラスチック製容器（ＰＥＴボトル、ＰＰボトル、ＰＥボトル等）、紙製容器、ガラス製容器、金属製容器等を含む。
本発明でいうところの「多角形」とは、被着物Ａの回転中心に対して胴部外周までの距離が不均一である非円形形状を意味し、具体的には例えば三角形以上の多角形、および多角形の一部に円弧形を介在した多辺形状や、楕円形等も含むものである。

［フイルム］
フイルムは被着物Ａの胴部外周全面に巻き付け可能な長さを有する。
本例ではフイルムの裏面に感熱接着性の接着剤を予め設けた感熱接着性フイルムを使用する場合について説明するが、加熱手段４０に代えて公知の接着剤塗布装置を配置し、移送中のフイルム裏面に接着剤を塗布する形式であってもよい。
要は貼付直前にフイルム裏面の前端部と後端部が接着可能であればよい。
以降にフイルム巻着装置の各部について詳述する。

（２）フイルム供給手段
フイルム供給手段１０は、ラベルを構成するフイルムを一枚単位で供給するもので、例えばロールラベル供給方式、枚葉ラベル供給方式等の公知の供給方式を含む。

フイルム供給手段１０と貼付ドラム３０の間には、一枚単位で供給されたフイルムを周面に吸着して貼付ドラム３０まで搬送する負圧吸引式の中継ドラム１１が配設されている。
中継ドラム１１の周面に接近して設けたガイド１２が、搬送中におけるフイルムの飛び出しを規制している。
中継ドラム１１の吸着手段は、フイルムの搬送区間に亘ってドラムの円周面に負圧を生じ、貼付ドラム３０へフイルムを受け渡す際に負圧が切れるように、周知の負圧吸引構造を適用して構成されている。

（３）被着物の搬送手段
本例では被着物Ａの搬送手段２０が、被着物Ａの上下部を図外の保持部で保持しつつ回転軸２０ａを中心に旋回移動する公知のロータリー搬送機構である場合について説明する。

被着物Ａの搬送手段２０の供給側（図１の左方）には、回転式の搬入スター２１が配設されていて、被着物Ａは搬入路２２から搬送手段２０へ供給される。
被着物Ａの搬送手段２０の排出側（図１の右方）には、回転式の搬出スター２３が配設されていて、フイルムの巻着を完了した被着物Ａは搬送手段２０から搬出路２４へ排出される。

尚、被着物Ａの搬送手段２０の排出側の周囲にローラ式の仕上げ装置２５を設置しているが、仕上げ装置２５は必須ではない。

ロータリー移動方式の搬送手段２０は、被着物Ａの上下部を保持する上下一対の保持部を具備し、回転軸２０ａを中心として等間隔に配置されたこれら複数組の保持部が反時計回り方向に向けて旋回する。上下一対の保持部に保持された被着物Ａは旋回途中で貼付ドラム３０と出会うように構成されている。

少なくとも被着物Ａの胴部円周面にフイルムを巻き付ける区間は、被着物Ａが一方向（図１の反時計回り方向）に向けて自転するように構成されている。
被着物Ａの回転（自転）手段としては、例えば保持部と一体の支軸をサーボモータで回転制御したり、板カムとローラを組み合わせた公知の回転カム機構を用いて回転制御したりする方法を適用できる。
すなわち、被着物Ａは回転軸２０ａを中心に公転しつつ、上下一対の保持部の支軸を中心に自転可能に保持されている。

（４）貼付ドラム
図２〜６に基づき貼付ドラム３０について詳しく説明する。
貼付ドラム３０は、回転軸３１を中心として一方向に回転する中空構造のドラムで、天板３８の円周面に所定の間隔を隔てて円弧状に形成した複数の固定ドラム部３２と、一対の固定ドラム部３２，３２間に進退自在に配設した円弧状の可動ドラム部３５とを具備する。
固定ドラム部３２及び可動ドラム部３５における回転軸３１を中心とした円弧面の半径は共に等しく形成されている。

［固定ドラム部］
固定ドラム部３２は、フイルムの前後端を吸着して被着物Ａに貼り付けるために機能する部位であり、貼付ドラム３０の天板３８と一体に形成されている。
固定ドラム部３２には複数の吸引孔３３が縦列して形成されている。
一箇所の固定ドラム部３２で以って前後二枚のフイルムの後端部および前端部を同時に吸着できるように、固定ドラム部３２には所定の間隔を隔てて縦列形態の吸引孔３３が複数列設されている。

貼付ドラム３０の下部には、各固定ドラム部３２に跨って環状の底板３４が一体に形成されている。
すなわち、貼付ドラム３０はその天板３８と各固定ドラム部３２と底板３４とが一体に形成されていて、各固定ドラム部３２間に可動ドラム部３５を配設するための開口が形成されている。

図２，３を参照して固定ドラム部３２の負圧吸引構造について説明する。
貼付ドラム３０の縦断面図を示した図３において、回転軸３１に外装した固定筒５０の途上に円板状の固定棚板５１が固着されていて、固定棚板５１上に支承ボルト５２を介して環状の分配器５３が支持されている。

貼付ドラム３０の天板３８の下面に摺接する分配器５３の上面には、負圧発生区間（図１の区間Ｌ）に亘って円弧溝５３ａが凹設されている。円弧溝５３ａの一部に公知の真空ポンプ５５からのびるホース５４が接続していて、円弧溝５３ａには常時負圧が生じている。

貼付ドラム３０の天板３８、及び天板３８と一体に形成された固定部ドラム３２の内部には複数の導孔３９が形成されていて、これらの各導孔３９の一端は固定ドラム部３２の縦列配置された吸引孔３３群と連通している。
導孔３９の他端は分配器５３の上面に向けて露出していて、回転移動する導孔３９の他端が固定式の分配器５３の円弧溝５３ａ内に露出したときに、該導孔３９と連通する吸引孔３３に負圧を生じる。

固定部ドラム３２は水平断面が略逆台形を呈していて、可動ドラム部３５と対向する両側面に逃げ面３２ａ，３２ａが形成されている。
固定部３２に逃げ面３２ａ，３２ａを形成したのは、進退する可動ドラム部３５との干渉を回避するためである。

［可動ドラム部］
可動ドラム部３５はフイルムの搬送中においては固定ドラム部３２と同一半径に位置して通常のドラムと同様に機能しつつ、フイルムの被着物Ａへの巻着時においては、被着物Ａの回転を許容し得るように固定ドラム部３２の円周面から回転軸３１側に後退する部位である。
可動ドラム部３５の後退量は被着物Ａの角部がドラム円周面と接触しないように、被着物Ａの角部の回転径を考慮して適宜選択する。

、貼付ドラム３０の下部の底板３４の上面には、可動ドラム部３５が進退自在に配設されている。
可動ドラム部３５の進退手段としては、以降に詳述するカム機構以外に、エアシリンダや電磁力を適用することができる。

［可動ドラム部の進退手段］
図２，４，５を基に本例のカム機構による可動ドラム部３５の進退手段について説明する。
可動ドラム部３５は裾部３５ａと起立部３５ｂを突き合わせた断面Ｌ字形を呈していて、起立部３５ｂが貼付ドラム３０の円周面の一部を構成するように円弧状に形成されている。
裾部３５ａの下面に固着したリニア体６０が、底板３４の上面に敷設したガイドレール６１に摺動自在に搭載されている。可動ドラム部３５の重量は最終的に底板３４で支持される。

可動ドラム部３５の裾部３５ａの上面から延設したアーム６２の先端にガイドローラ６３が枢支され、該ガイドローラ６３が固定棚板５１の下面に形成された無端のカム溝５６と係合している。
カム溝５６は、可動ドラム部３５がフイルムの巻着区間を通過するときに可動ドラム部３５が後退し、それ以外のフイルムの搬送中においては可動ドラム部３５が進出するように形成されている。

（６）加熱手段
貼付ドラム３０の円周面に向けて配設した加熱手段４０は、被着物Ａに巻き付ける直前のフイルムの裏面を加熱して接着性を付与するもので、例えば公知の熱風ヒータや無風ヒータ等を採用できる。

（７）巻着方法
つぎにフイルムの巻着方法について説明する。

［被着物の供給工程］

図１において、搬入路２２に位置する起立状態の被着物Ａは、搬入スター２１を通じて搬入路２２からロータリー移動方式の搬送手段２０へ供給される。
被着物Ａは搬送手段２０の上下一対の保持部に保持され、回転軸２０ａを中心として旋回移動する。

［フイルムの供給工程］
図１において、フイルム供給手段１０は、中継ドラム１１の円周面に向けて一枚単位でフイルムＦの供給を開始する。
フイルム供給手段１０から供給されたフイルムＦは、その裏面を負圧吸引式の中継ドラム１１の円周面に吸着されて貼付ドラム３０へ向け搬送され、その後、フイルムＦはその表面を負圧吸引式の貼付ドラム３０の円周面に吸着されて搬送される。

［貼付ドラムへの受け渡し］
図７を基に中継ドラム１１から貼付ドラム３０の円周面へフイルムＦの受け渡しする工程について説明する。

貼付ドラム３０は可動ドラム部３５が固定ドラム部３２の円周面と同一半径に進出しているとともに、固定ドラム部３２の円周面に縦列に形成された吸引孔３３に負圧を生じたまま、反時計回り方向に回転する。

一方、中継ドラム１１から貼付ドラム３０へのフイルムＦの受け渡し地点において、中継ドラム１１の円周面の負圧が切れるから、フイルムＦの前端部が、時計回り方向に回転する貼付ドラム３０の固定ドラム部３２に吸着されて中継ドラム１１から貼付ドラム３０へ受け渡される。
貼付ドラム３０は固定ドラム部３２でフイルムＦの前端部を吸着したまま回転を続け、フイルムＦの中間部を順次可動ドラム部３５へ受け渡し、フイルムＦの後端部が後続の固定ドラム部３２に吸着される。

このように、中継ドラム１１から貼付ドラム３０へのフイルムＦの受け渡し時において、貼付ドラム３０の円周面を構成する可動ドラム部３５が進出して固定ドラム部３２と連続性を有する円周面とて形成されるため、フイルムＦの受け渡しを高速で精度よく行なうことができる。

［フイルムの加熱工程］

図８において、貼付ドラム３０は可動ドラム部３５が固定ドラム部３２の円周面と同一半径に進出した状態で回転を続け、フイルムＦはその前後前端部を貼付ドラム３０の一対の固定ドラム部３２，３２に吸着されて、貼付ドラム３０とともに回転する。
フイルムＦが加熱手段４０を通過するときフイルムＦの裏面が加熱されることで、フイルムＦの裏面の前端部と後端部に設けられた感熱性の接着剤に接着性が付与される。

瞬時に感熱性接着剤を溶融させる必要性からフイルムＦには数１００℃にもおよぶ超高温が加えられる。そのため、貼付ドラム３０の円周面とフイルムＦの間に僅かでも隙間があると、フイルムＦの収縮や燃焼事故が発生するおそれがある。
本発明ではフイルムＦの全体が貼付ドラム３０の円周面を構成する固定ドラム部３２と可動ドラム部３５との円周面に隙間なく張り付いているため、超高温で加熱されてもフイルムＦが収縮したり燃焼したりすることがない。

［フイルムの巻着工程］
図１において、時計方向に回転する貼付ドラム３０の円周面へ向けて接近する被着物Ａが、フイルムＦの巻着区間を通過するとき、被着物Ａが反時計方向に回転制御されて被着物Ａの胴部にフイルムＦが巻着される。

図９〜１１を基づいて、回転（自転）する被着物Ａの胴部円周面にフイルムＦを巻付ける工程について詳しく説明する。

図９は固定ドラム部３２に吸着されたフイルムＦの前端部が被着物Ａの角部と出会ったときのモデル図を示す。
フイルムＦの前端部が被着物Ａの角部と出会うと、固定ドラム部３２の吸引孔３３の負圧が切れ、同時に固定ドラム部３２，３２間に位置する可動ドラム部３５が後退する。
その結果、貼付ドラム３０の固定ドラム部３２に吸着されて接着性を付与されたフイルムＦの前端部の接着層Ｆ₁が被着物Ａの角部と出会って接着される。

図１０はフイルムＦの前端部を被着物Ａに接着した後におけるフイルムＦの巻き付けのときのモデル図を示す。
貼付ドラム３０の可動ドラム部３５が後退しているため、被着物Ａの他の角部が可動ドラム部３５の円周面と接触することなく、被着物Ａの回転が許容される。
被着物Ａの反時計方向へ向けた回転に伴い、被着物Ａの胴部円周面にフイルムＦが順次シワのないきれいな状態で巻き付けられる。

図１１は後続の固定ドラム部３２に吸着されたフイルムＦの後端部が始端部と出会ったときのモデル図を示す。
フイルムＦの巻着区間の終端に達すると、貼付ドラム３０の後続の固定ドラム部３２に吸着されたフイルムＦの後端部の接着層Ｆ₂が先行して接着した前端部の表面に接着される。
被着物Ａの胴部円周面に巻き付けられたフイルムＦはその前端部と前端部とが重合して筒状に形成される。

貼付ドラム３０がフイルムＦの巻着区間を通過すると、それまで後退してた可動ドラム部３５が固定ドラム部３２の円周面と同一半径になるまで進出してつぎのフイルムＦの受け取り態勢に復帰する。

また以上は被着物Ａの搬送手段２０が公知のロータリー移動方式の回転移動手段である場合について説明した。
その他に被着物Ａの搬送手段２０としては、貼付ドラム３０の円周面に沿って円弧状の通路を形成し得るように、貼付ドラム３０の外方向に該ドラム円周面と対向して湾曲する壁やベルトを設け、円弧状の通路を経て搬送される被着物Ａの搬送軌跡が貼付ドラム３０の貼付面の一部の回転軌跡と並行に形成した公知の湾曲通路移動手段であってもよい。

フイルム巻着装置を具備したラベリングマシンの平面図 一部を省略した貼付ドラムの水平断面図 図２におけるIII−IIIの断面図 図２におけるIV−IVの断面図 図４におけるV−Vの断面図 貼付ドラムの一部を省略した貼付ドラムから被着物へのフイルムの巻着工程の説明図 貼付ドラムへのフイルムの受け渡し工程のモデル説明図 フイルムの加熱工程のモデル説明図 フイルムの巻着工程の説明図で、フイルムの前端部を被着物の胴部に貼付したときのモデル説明図 フイルムの巻着工程の説明図で、被着物の胴部にフイルム中間部を巻き付けする工程のモデル説明図 フイルムの巻着工程の説明図で、フイルムの前端部に後端部を貼付したときのモデル説明図

符号の説明

Ａ・・・・・・被着物
Ｆ・・・・・・フイルム
Ｆ₁・・・・・フイルム前端部の接着層
Ｆ₂・・・・・フイルム後端部の接着層
１０・・・・・フイルム供給手段
１１・・・・・中継ドラム
２０・・・・・被着物の搬送手段
３０・・・・・貼付ドラム
３１・・・・・回転軸
３２・・・・・固定ドラム部
３３・・・・・固定ドラム部の吸引孔
３４・・・・・底板
３５・・・・・可動ドラム部
３８・・・・・天板
３９・・・・・導孔
４０・・・・・加熱手段
５０・・・・・固定筒
５１・・・・・固定棚板
５２・・・・・支承ボルト
５３・・・・・分配器
５５・・・・・真空ポンプ
５６・・・・・カム溝

Claims (6)

1. 少なくともフイルム供給手段と、断面形状が多角形を呈する被着物の搬送手段と、前記両手段の間に配設した負圧吸引式の貼付ドラムとを具備し、フイルム供給手段から供給されたフイルムを貼付ドラムの円周面に吸着して移送しつつ、被着物の搬送手段によりフイルムの供給と同期して搬送される被着物を回転させながら、被着物の円周面に巻き付けたフイルムの前後端部を被着物の角部で重合させて貼り合わせるフイルムの巻着装置であって、
   前記貼付ドラムの円周面に所定の距離を隔ててフイルムの前後端部をそれぞれ吸着可能な固定ドラム部を形成し、
   前記固定ドラム部と固定ドラム部の間に可動ドラム部を配設し、
   進退手段により前記可動ドラム部を進退自在に構成し、
   前記進退手段により、フイルムの搬送区間に亘って前記貼付ドラムの可動ドラム部を固定ドラム部と同一半径となるように進出させるとともに、被着物へのフイルムの巻き付け時に前記可動ドラム部を後退可能に構成したことを特徴とする、
   フイルム巻着装置。
2. 請求項１において、貼付ドラムの近傍にフイルムの裏面に接着性を付与する手段を配設したことを特徴とする、ラベル巻着装置。
3. 請求項１または請求項２において、貼付ドラムの固定ドラム部の両側面に、可動ドラム部との干渉を回避する逃げ面を形成したことを特徴とする、ラベル巻着装置。
4. 請求項２または請求項３において、フイルムが感熱接着性フイルムであり、該感熱接着性フイルムの前後端部にそれぞれ接着部を形成したことを特徴とする、ラベル巻着装置。
5. 請求項２または請求項４において、フイルムの裏面に接着性を付与する手段が貼付ドラムの円周面に向けて配置した加熱手段であることを特徴とする、ラベル巻着装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかにおいて、前記可動ドラム部の進退手段がカム機構であることを特徴とする、ラベル巻着装置。

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