JP5000806B2 - 平坦材料用のエンボス加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載された、特にストリップまたはバンドの形態をした平坦材料用の、タバコ製品のパッケージに好ましく使用されるエンボス加工装置に関する。
【０００２】
この種のエンボス加工装置は、例えば包装材料にシールや図案などがスタンプされるときに同時にエンボス加工を行う目的で包装工業界で使用されている。これに関連して、エンボス加工という用語はミリメートル規模およびミリメートルより小さい規模の微細パターンを表面に形成することを意味する。この種のシート包装材料は、例えばタバコ製品（シガレット）、食品、チョコレート、チューイング・ガムなどの包装に使用されている。この目的のエンボス加工装置は本願と同じ出願人によるＥＰ−Ａ−０６８６７８２に記載されている。
【０００３】
このようなエンボス加工装置に関する高作動速度（例えば１．８ｍ／秒）、微細で絶対的に規則的なパターン、並びに長期間の連続作動時間に亘る間違いのないエンボス加工というような条件は、そのエンボス加工機械の構造および据え付けに高精度を要求する。それ故に、従来技術の実施例では、いわゆるエンボス加工ヘッド全体が、すなわちエンボス加工ロールを支持し、調整装置を含むマウントが、とりわけ外部要素としてエンボス加工機械に取り付けられている。これらのエンボス加工ヘッドは、或る種の例では５０ｋｇを超える重量となる。
【０００４】
しかしながら、ロールは計算可能な摩耗を受けるので、エンボス加工ヘッドの定期的な保守が必要である。特に、ロールはときどき交換しなければならない。しかし、例えば異なる表面構造、異なるシールまたは異なる形状への変更はロールの交換を必要とする。従来技術のエンボス加工ヘッドでは、これはエンボス加工ヘッド全体の取り外し、必要な作業を行う作業場への搬送、エンボス加工ヘッドの再取り付け、およびおそらく付加的に行われることになるその工程に伴う不可避的な調整外れのための時間のかかる再調整を含む。このような作業は数時間かかり、また大重量であるために、エンボス加工ヘッドの取り外しおよびその包装機械への再取り付けに少なくとも２人または付加的な吊り上げ装置が必要となる。
【０００５】
迅速に取り替えるためには、第２のエンボス加工ヘッドを有することが都合良い。しかしながら、一方においてこの解決策は非常に高額な投資であり、他方において、新しく取り付けられたエンボス加工ヘッドを包装機械における材料給送に対して正確に調整することの必要性を解消することはない。
【０００６】
米国特許第５５９０５５７号は、カセット内に配置されてロール交換を容易にした一対のロールのためのロール・スタンドを開示している。カセットはロールの正確な相互調整を可能にするためにスピンドルを含み、このスピンドルはその種の、しかし現在の装置では重要とされない据え付けに問題である。
【０００７】
この従来技術の背景のもと、本発明の目的は事前調整を必要としないエンボス加工ロールの容易な交換を可能にする上述した形式のエンボス加工装置を提供することである。
【０００８】
その装置は請求項１に示されている。他の請求項は好ましい実施例を示している。
【０００９】
本発明は、エンボス加工装置のマウントに直接にエンボス加工ロールを支持することは絶対的に必要なことではないことの発見に基づく。被駆動エンボス加工ロールは包装機械の被駆動ユニットに連結され、エンボス済み材料の給送方向に対して正確に調整されねばならない。
【００１０】
本発明を例示的な実施例の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１１】
各図面において同じ部品は同じ符号で示されている。
【００１２】
図１および図２は、被駆動エンボス加工ロール１が一般に円筒形のスリーブ２で回転可能に支持された本発明の第１の実施例を示している。スリーブ２はエンボス加工ロール１の作業面を横断する切除部３を含み、これによりエンボス加工ロール１に対して組合うロール４を作動できるようになされている（図２を参照）。
【００１３】
駆動される第１のエンボス加工ロール１は、回転軸受６によって正確にスリーブ２内に、回転可能に支持される。スリーブの両端はそれぞれ取り付け面８，９を有し、これらの取り付け面はエンボス加工装置１４のマウント１３の開口１１，１２に正確に適合される。従ってスリーブ２はプレート１６がマウント１３に当たり、同時に駆動部２１による被駆動エンボス加工ロール１の正確な半径方向の位置決めがなされるまで、矢印１５の方向へとマウント１３に導入される。固定ねじ１８をスリーブ２にねじ込むことで、スリーブ２は所定の最適な回転位置に固定され、また例えば揺れて脱落しないように保持される。図１に示された外部駆動ユニット２０のシャフト２１は開口１１内に係合する。
【００１４】
スリーブ２が挿入されると、駆動端部２２はエンボス加工ロール１の被駆動端部に連結される。この連結は、当業者に周知で局所的な状況に応じたさまざまな方法、例えばドライバ−（driver）や歯の係合（toothing）によって行うこができる。この連結作業は、エンボス加工ロール１を所定位置へ回転させることを必要とし、これは切除部３を通してエンボス加工ロール１に作用するか、または被駆動エンボス加工ロール１の第２のシャフト端部２４を回転することで行え、この例ではシャフト端部２４は例えばプレート１６を通してアクセスできるように設計される。
【００１５】
図１に概略的に示されるように、組合うロール４は通常の保持装置に対する取り付けを解除した後、上方（矢印２６）へ取り外すことができ、この解除はまた例えば上述で参照した本出願人のヨーロッパ特許に従ってエンボス加工ロールを互いに引き離すように移動できるようにする。それ故に、組合うロール４の保持装置の構造はこれ以上図示されておらず、さらに詳細に説明する必要はない。
【００１６】
図１の概略的な表示と対照的に、図２は、嵌合面８がエンボス加工ロール１よりも小さい直径を有しており、エンボス加工ロール１をマウント１３から引き出せるようにするために、緊張装置を解除することで組合うロール４をエンボス加工ロール１から引き離すように十分に持ち上げられることを明確に示している。この実施例が示すように、これにより駆動装置のような全ての付加装置と一緒にマウントを取り外す必要なくエンボス加工ロールだけを交換することができる。また、マウントは包装機械の固定部材として実現できる。主として摩耗にさらされる部品（エンボス加工ロール，軸受）の容易な交換性は、必要とされる部品が少ないので、生態学的に好ましい保守を可能にする。
【００１７】
交換が簡単であることから、例えば固定ねじをピンなどに替えるような対応する適用によって、エンボス加工ロールの半自動または全自動の交換を達成することができる。また、これに関係して、製品、または直接にエンボス加工ロールのいずれかに対して、対応するセンサーでエンボス加工ロールの摩耗を監視するために手段を備えることができる。センサーまたは他のいずれかの測定装置はエンボス加工ロールに備えたコードを読み取ることもでき、これにより挿入されたエンボス加工ロールの自動的な識別が可能となる。自動的な摩耗制御の１つの可能性は、ロールの一端を取り囲む研磨された滑らかな領域を形成することにある。この測定区域の表面のマウントに対する相対位置は、例えば光学センサーにより高精度にて検出できる。このために必要なセンサー・アレーはそれ自体周知である。例えばマイクロメートルから数ミリメートルまでの範囲のピラミツドに形成されたエンボス加工パターンを備えたエンボス加工ロールの表面の摩耗はマウントに対してエンボス加工ロールを移動させ、これによりセンサーの対応する信号が発生される。通常のエンボス加工ロールでは、表面が全体的に摩耗した場合、ロールの移動は例えば１５０μｍになる。信号が或る閾値を超えたならば、すなわち摩耗が或る限界値に達したならば、オペレータのために出される対応信号によって、または半自動または全自動の交換システムの作動によって、エンボス加工ロールの交換が要求される。
【００１８】
冒頭に挙げたヨーロッパ特許出願、または同一出願人のＥＰ−Ａ−９２５９１１によれば、組合うロールは自由回転し、引用例に開示されているように、軸線を一致して軸支するならば自己同期を生じる。
【００１９】
被駆動ロールに加えて、組合うロールも適用するようにスリーブ２をその方法で変更することにより、２つのエンボス加工ロールをその相対回転位置にて正確に同期させることがさらに可能になる。この場合、分割する必要はないがフレームを複数の独立した部分で構成することもでき、それらの部分の１つはスリーブのように被駆動ロールを収容し、第２の部分は組合うロールを収容する。フレームが組み立てられ、ロールがマウント１３の対応する受け座に挿入されたときにのみフレームの部材が相互に固定されることが好ましい。この例は以下に９番目の実施例（図１２、図１３）で説明される。
【００２０】
例えば先願の未公開のスイス国特許出願第１９９９ ０９９２９／９９に記載されているように（図１６を参照）、複数ロール・システムに係わる発明の構造を使用することも考えられる。複数ロール・システムは複数、特に３本以上のロールがエンボス加工および（または）移送工程に使用された装置である。
【００２１】
以下に記載する例示的な実施例は単数の代替例を示す。
【００２２】
図３で、マウント１３は基本的に四角形の受け座３０を含み、その受け座に対応する四角形の嵌合面３１を備えたスリーブが上方から挿入され、取り外される。
【００２３】
図４は、被駆動エンボス加工ロール１および組合うロール４の両方がそれぞれスリーブ２，３５に収容されている。この例では、被駆動エンボス加工ロール１の表面に押圧されることができるように組合うロール４は切除部３６の前面からかなり突出するようにスリーブ３５内に偏心して配置される。
【００２４】
被駆動エンボス加工ロール１へ向かうこの動きは、スロット３８内で移動可能な保持装置すなわちリテーナ３９によって保証される。リテーナ３９は従来技術による図示していない調整および接触圧力付与装置に連結される。
【００２５】
スリーブ２，３５の回転位置に関して必要な整合は、エンボス加工ロール１，４が許容位置で作動するように十分に接近させることのできる端部プレート１６，４０で保証される。例としては、これはそれらがそれぞれ直線部分４１を含むという事実によって達成される。
【００２６】
図５は、被駆動エンボス加工ロール１に関する限り図３の実施例に基本的に同じ実施例を示している。しかしながらこの例では、組合うロール４もまたＵ形ホルダー４２に支持される。ホルダー４２は底部にそれぞれガイド・レール４４を備えた凹部４３に挿入され、ガイド・レールはホルダーが挿入されるときに端部部材４６の底部に備えられている溝（図示せず）に受け入れられる。これらの溝はレール４４に対して正確に調整されており、これにより組合うロールの正確な軸線方向の位置決めが達成される。組合うロール４を有するホルダー４２はレール４４に沿って被駆動エンボス加工ロール１へ向かって移動可能である。この動き、ならびに第１のエンボス加工ロール１に対する定められた接触圧力は、再び述べるが従来技術による調整および接触圧力付与装置によって与えられる。それ故に図示は省略された。
【００２７】
図６は、エンボス加工ロール１および組合うロール４が１つの交換可能フレーム４８に収容されている実施例を示す。交換可能フレーム４８の底部はＴ形溝４９を含み、この溝はレール５０上を矢印５１の方向へ横方向に挿入して取り付けることを可能にする。この挿入過程において、エンボス加工装置１４のための調整および接触圧力付与装置の例示的な押圧部材５２は後退されており、交換可能フレーム４８が挿入されるや否や作動位置へ向かって前進されて、第１のエンボス加工ロール１に対して第２の組合うロール４の定められた接触圧力を与えるようになされる。押圧部材５２の作動位置は定められているので、このために新たな調整は必要なく、挿入を可能にする休止位置から調整装置を所定の作動位置へ移動させることで十分である。
【００２８】
図７は、図６の実施例と似ているが、エンボス加工ロール１，４を備えた交換可能フレーム４８が矢印５３に従って上方からマウント１３に挿入できるように交換可能フレーム４８およびレール５０が設計された実施例を示している。
【００２９】
図８および図９は、スリーブ２の中央部分が省略された、すなわちエンボス加工ロール１がその全周でアクセスできる代替実施例を示している。エンボス加工ロール１の両側は取り付け部分５５（駆動側），５６を備えており、取り付け部分５５，５６はエンボス加工ロール１の軸受６を収容し、それぞれ取り付け面８，９を含む。その取り付けにおいて、この実施例は挿入過程に関して図１および図２の実施例と同じである。しかしながら、この場合、プレート１６のリム５８を通してエンボス加工ロール１の軸線方向にマウント１３に挿入されるねじ５７によって固定されることが好ましい。
【００３０】
図１０および図１１は、駆動側の軸受６０がマウント１３内に配置され、ジャーナル６２を受け入れる実施例を示している。内側円錐面を含むエンボス加工ロール１の端部２２を円錐形ジャーナル６２の上に滑らせて補完的に連結できるように、交換および保管のための或る位置（ほぼ中央であることが好ましい）にエンボス加工ロール１を保持するために、ここでは端部６１はエンボス加工ロール１のための環状支持部６５を含むだけである。エンボス加工ロールの端部２２は図示したように軸の形態をとるか、ロール本体に一体化されることができる。
【００３１】
図１２および図１３は、図１および図２に似ているが、エンボス加工ロール１，４がそれぞれ歯車リム７０，７１を含む実施例を示している。作動状態では（図１３）、歯車リムは互いに係合してエンボス加工ロール１，４が能動的に同期される。
【００３２】
図１４および図１５は、図１および図２に似た、例えば粗い歯の係合によってシャフト端部２２に連結するために適当位置にエンボス加工ロール１を回転できるようにする回転ノブ２４を含む実施例を示している。この回転ノブは自由回転ホイールまたは抵抗クラッチ７５によりエンボス加工ロール１のシャフト端部７６に連結されており、回転ノブ２４が作動時に強制的に回転されることはない。
【００３３】
図１６は、被駆動エンボス加工ロール１が個別にマウント１３に配置され、２つの組合うロール４，４Ａがスリーブ７７に配置され、このスリーブが先に記載した取り付け面８および端部プレート４０を含む代替実施例を示している。このような２つ以上の組合うロールの配置は、例えばいわゆる陰影エンボス加工または両面エンボス加工の技術に使用でき、２つの組合うロールは定められた相互の整合に従って配置される。
【００３４】
先の説明から、当業者には本発明の範囲から逸脱することなく図示実施例の変更が可能である。特に、このエンボス加工装置はいずれの空間的配向にて配置されることができる。また、特にエンボス加工ロールの連結および回転ノブによる手動回転に関して、図示した代替例は互いに組み合わせることができる。
【００３５】
マウント１３または取り付け部分５５，５６のカセット部分の、それぞれ両側または端部プレートは、例えば、エンボス加工ロールの回転を同期させるために歯車またはベルト駆動装置のような同期手段を含むことができる。従って、対応する歯車によるエンボス加工ロール１，４の幾つかまたは全ての同期が可能であり、マウント１３にエンボス加工ロール１，４を挿入する過程でのみ歯車部材の連結が行われる。
【００３６】
以下の変更の１つまたは幾つかは可能である。すなわち、
− 回転対称の交換ユニット、すなわちスリーブ２または取り付け部分５５，５６、並びにマウント１３の対応する受け座は、所定の回転位置でのみ挿入できるようにするために、対をなす舌部および溝のような回転方向の固定部材、または例えば長円形のように半径方向対称の形状とは異なる形状を備えられる。
− エンボス加工ロールの端部に直接係合する保持手段が備えられ、これによりエンボス加工ロールの端部が軸として作用し、個別の軸が省略できる。
− エンボス加工ロールは、好ましくはモーターまたは他の駆動装置によって一般に駆動される。しかしながら、包装機械の駆動装置に連結される代わりに、それらは例えば連結される機械、特に包装機械のモーターと同期されることが好ましい専用モーターで駆動されることができる。
− 交換ユニットのための磁気固定手段。
− 交換ユニットの半径方向および軸線方向の動きの組み合わせによる交換ユニットの挿入、例えばエンボス加工ロールが被駆動ジャーナルと整合されるまでの上方からの挿入の後、ジャーナル上を滑られるための軸線方向の移動。
− 組合うロール４のためだけの１つまたは幾つかの交換ユニットの使用。
【００３７】
先の説明から多くの他の利点が分かる。従来技術では、組合うロールは比較的簡単に取り扱えるねじで対応する調整および（または）接触圧力付与装置に連結され、それ故にすでに従来技術のエンボス加工ヘッドにおいてそれ自体の交換は複雑でなかった。しかしながら、エンボス加工エンブレムを変更する場合、エンボス加工ロールは作動において互いに対して適合され、その２つのロールの一方だけを交換したならば、乱れや、増大された摩耗が生じ得るので、両ロール共交換しなければならず、得られる利点は限られていた。また、別のエンボス加工作業のために、耐え難い投資を必要とすることなくエンボス加工ロールのそれぞれの対を保持することはできる。
【００３８】
被駆動エンボス加工ロールが従来のようにマウントに保持された状態で、たとえ組合うロールだけが保持手段を備えたとしても、従来のように支持された組合うロールの交換は被駆動エンボス加工ロールの交換よりも実際に簡単であるので保守のし易さの点で改善されるが、それにも拘わらず時間のかかる作業であり、本発明によってこれが実質的に簡単化されるのである。これに関係して、本発明は幾つかの組合うロールを使用するという最近の傾向が理由となって、付加的な重要性を得る。それは基本的に組合うロール（単数または複数）に対して、特にエンボス加工パターンを備えた表面の摩耗を制限できるということである。
【００３９】
本発明のエンボス加工装置は、先願の未公開の同一出願人のヨーロッパ特許出願第９２５９１１号に記載された１つのロールの各々の歯が組合うロールの４つの隣接する歯の間に係合するアイドル式エンボス加工ロール、および１つのロールの各々の歯が組合うロールの対応する凹部に係合する能動的な同期ロールの両方に、また３つ以上のロールがある場合にはその混成システムに、好適なことがこの説明から分かる。
【００４０】
全体として本発明の記載した実施例は、以下の利点の１つまたは幾つかをさらに与える。すなわち、
１） 本発明の迅速交換システムを備えたエンボス加工ヘッドは裏当て材に固定的に取り付けられる、すなわちその固定された部材を形成する。
２） 一人で作業できる。何故なら、本発明は改装または保守の場合に取り扱わねばならない部品、すなわち特に基本的には唯一エンボス加工ロール自体のかなりの重量軽減を生じるからである。従って、製造費の低減も別に生じる。
３） 取得費用も低減される。何故なら、既存のエンボス加工ヘッドに新たなエンボス加工が要求された場合、取得しなければならないのはその迅速交換システムの対応するエンボス加工ロールだけだからである。
４） エンボス加工ロールの保守および組み立て／分解が、かなり簡略化される。
５） 少ない機械部品しか要求されないので、保守技術は一層生態学的に良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例の部分図を示す。
【図２】 取り外し可能なエンボス加工ロールの部分的に断面とした第１の実施例の頂面図を示す。
【図３】 第２の実施例の部分図を示す。
【図４】 第３の実施例の部分図を示す。
【図５】 第４の実施例の部分図を示す。
【図６】 第５の実施例の部分図を示す。
【図７】 第６の実施例の部分図を示す。
【図８】 エンボス加工ロールの連結されない保持手段を有する第７の実施例の部分図を示す。
【図９】 第７の実施例の図２に類似の図を示す。
【図１０】 エンボス加工ロールの軸受がマウントに備えられた第８の実施例の斜視図を示す。
【図１１】 第８の実施例の図２に類似の頂面図を示す。
【図１２】 交換ユニット内でエンボス加工ロールが同期される第９の実施例の斜視図を示す。
【図１３】 第９の実施例の図２に類似の頂面図を示す。
【図１４】 エンボス加工ロールを回転させる回転ノブを有する第１０の実施例の斜視図を示す。
【図１５】 第１０の実施例の図２に類似の頂面図を示す。
【図１６】 ２つの組合うロールを含むスリーブを備えた他の実施例の斜視図を示す。

Claims (8)

1. エンボス加工および組合ロール（１，４，４Ａ）を用いてタバコ製品や食品などの包装用のシート材料にエンボス加工するためのエンボス加工装置にして、前記エンボス加工ロール（１）および前記組合ロール（４，４Ａ）は、所定位置でマウント（１３）内に互いに平行に配置され、かつ該所定の位置で互いに接触されて協働してシート材料をエンボス加工するようになっているエンボス加工装置において、前記エンボス加工ロール（１）又は前記組合ロール（４，４Ａ）を回転可能に保持するとともに所定形状の保持部（８，９，３１，４９）を有する交換ユニット（２，３５，４２，７７）が設けられ、該保持部（８，９，３１，４９）は、前記マウント（１３）に設けられ、前記保持部（８，９，３１，４９）と相補的な形状を有する受け座（１１，１２，３０，５０）に嵌合するようになっており、前記交換ユニット（２，３５，４２，７７）が前記保持部（８，９，３１，４９）を対応の前記受け座（１１，１２，３０，５０）に嵌合して前記マウント（１３）に配置された際に、前記エンボス加工ロール（１）および前記組合ロール（４，４Ａ）は、前記所定位置に配置されて互いに協働して前記シート材料をエンボス加工するようになっていることを特徴とする、エンボス加工装置。
2. 前記エンボス加工ロール（１）が、前記交換ユニット（２）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のエンボス加工装置。
3. 前記組合ロール（４）が、前記交換ユニット（２）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のエンボス加工装置。
4. 前記交換ユニット（２，４２）には、該交換ユニット（２，４２）に装着されたロールを回転させて該ロールを駆動部（２１）に連結させるための手動操作手段が設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のエンボス加工装置。
5. さらに、前記交換ユニット（２，４２）を前記所定位置に固定する固定手段（１８，５７）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のエンボス加工装置。
6. 前記エンボス加工ロール（１）および組合ロール（４，４Ａ）が同期手段（７０，７１）により連動されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のエンボス加工装置。
7. 前記ロールの磨耗度合を測定する手段をさらに有することを特徴とする、請求項１からに６のいずれか１項に記載のエンボス加工装置。
8. 前記交換ユニット（７７）に二つの組合ロール（４，４Ａ）が装着されることを特徴とする、請求項１に記載のエンボス加工装置。

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