JP6662563B2 - 処理システム - Google Patents
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内容物を収容するこの容器を含む製品は、例えば以下のようにして生産することができる(特許文献1)。
容器本体を成形するための熱可塑性樹脂製のシート(以下、カップ材シート)を搬送しながら、加熱を施すとともに、加熱が施された部位を容器本体と同じ形状になるように窪ませる深絞り成形を行う。カップ材シートは、間欠的に、つまり搬送、停止を繰り返して搬送される。カップ材シートの供給側を上流とすると、搬送が停止されているインターバルの期間に、上流側の所定位置(P1とする)において加熱が施されるとともに、下流側の所定位置(P2とする)において深絞り成形が行われる。次いで、位置P1において加熱が施された領域が位置P2に至るまで、カップ材シートを下流側に向けて搬送したら、搬送を停止し、後続の処理として、位置P1において加熱が施されるとともに、下流側の位置P2において深絞り成形が行われる。以上のように、間欠的な搬送と加熱、成形が繰り返されるが、連続的に連なるカップ材シートには、搬送方向及び幅方向の両方向に、複数個分の容器に対応する成形が施される製品もある。
その後、カップ材とシール材シートが貼り付けられた積層シートが下流側の所定位置(P4とする)まで搬送さると、複数個分の容器を個々の容器に切り分けるために、積層シートを打ち抜きなどにより切断する。
また、打ち抜き工程において、打ち抜き用の工具に対して積層シートが正規の位置から位置ずれを起こしていると、打ち抜かれた製品は、例えば収容凹部に連なるフランジ部分が所望する形状と異なることになる。
通常、文字情報等がずれている製品、打ち抜き位置がずれている製品は、不良品として廃棄される。
カップ材シート、シール材シートを間欠的に搬送する時間的な間隔(以下、サイクルタイム)が長くてもよい場合には、特許文献2の提案は有効であるが、サイクルタイムが短い場合には、特許文献2の提案を適用することは難しい。例えば、貼り付け、打ち抜きといった処理自体に必要な時間をt1とし、搬送に必要な時間をt2とし、位置補正に必要な時間をt3とする。特許文献2の提案に当てはめてみると、特許文献2のサイクルタイムはt1+t2+t3となるので、位置補正を行わない場合(t1+t2)に比べてt3の分だけサイクルタイムが長くなる。生産効率の点からすると、サイクルタイムがt3だけ延びることを許容できない場合がある。
そこで本発明は、サイクルタイムが長くなるのを抑えつつ、正確に位置補正を行うことができる処理システムを提供することを目的とする。
本発明の処理システムは、搬送路上の特定の部位に設けられ、第1シートに予め定められた処理を施す処理部と、処理部に搬送される手前における第1シートの搬送方向の位置ずれ量を求めるずれ量判定部と、ずれ量判定部による位置ずれ量を解消するように、第1シートに対する処理部の相対的な位置を搬送の方向に移動させる補正部と、を備える。
そして、本発明の処理システムは、ずれ量判定部が、予め第1シートを撮影して保持している基準画像と、処理部に搬送される手前において第1シートを撮影して得られる実画像と、を比較することにより位置ずれ量を求める。また、補正部は、第1シートの実画像が撮影された領域が処理部に搬送される間に、位置ずれ量を解消するように、処理部を移動させることを特徴とする。
特に、基準画像は、連続的な生産を開始する当初に行われる、処理部に対して第1シートを位置決めさせる頭出し工程において撮影して得られるものとすることが好ましい。
本実施形態に係る成形充填システム(以下、単にシステム)1は、深絞りによりカップ材シートに形成された複数のカップ状の収容凹部7に内容物を充填した後に、シール材シートを貼り付け、しかる後に、打ち抜きにより個々の容器に区分して製品Pを生産するという一連の工程を行うものである。
システム1は、図1及び図2に示すように、上流側から下流側に向けて予熱部10、成形部20、充填部30、プレシール部40、シール部50、間欠搬送部60及び打ち抜き部70(払い出し部80)が一列に並んで搬送路を形成している。システム1は、予熱部10、成形部20、充填部30及びプレシール部40を、無菌室Rの中に収容することにより、無菌状態で製品Pを生産することができる。
なお、成形充填システム1における上流及び下流は、カップ材シート2及びシール材シート4が搬送される方向に基づいて定められるものとする。この搬送方向は、図1及び図2において、白抜き矢印dで示されている。
シール材シート4は、用途に応じた材質の樹脂を用いればよいが、例えばポリスチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂によって構成される。また、シール材シート4は、金属箔、例えばアルミニウム箔を用いることもできる。
予熱部10にてカップ材シート2を加熱する温度は、カップ材シート2を構成する樹脂に応じて定められる。
ただし、成形部20としては、例えば、加熱圧空成形、ドラム式真空成形、ピン成形、プレヒーター圧空成形、プレヒータープラグアシスト圧空成形等の他の成形方法を適用することができる。
充填される内容物Cは、何ら限定されるものではなく、液体及び固体を問わずに適用することができ、粒状物、ペースト状物であってもよい。
シール部50は、図2に示すように、加熱源51と、加熱源51をその四隅の各々を支持する支柱55と、支柱55の下端が固定される移動台車57と、移動台車57を搬送方向に往復移動させる駆動源58と、移動台車57の動きを搬送方向だけに規制する一対のレール59と、を備えている。
シール部50は、コントローラ100からの指令に基づいて駆動源58を動作させることにより、加熱源51の位置を制御する。駆動源58は、例えばサーボモータから構成される。この制御の内容は後述する。
なお、本実施形態では、プレシール部40とシール部50によりカップ材シート2とシール材シート4の二段階で貼り合せを行っているが、一段階で済ませることもできる。
間欠搬送部60は、コントローラ100の指令に基づいて駆動源68を動作させることにより、下支持梁64を含むそれよりも上側の構成要素が上流側の始端位置と下流側の終端位置の間を往復直線運動ができるように構成されており、以下のようにしてカップ材シート2を間欠搬送する。
間欠搬送部60は、積層シート6を上シリンダ61と下シリンダ62で挟持したままで、当該上側の構成要素を終端位置まで移動させる。積層シート6は、挟持されているので、当該上側の構成要素が始端位置から終端位置までに移動したのと同じ距離だけ、下流に向けて搬送される。
積層シート6が終端位置まで移動し終わると、上シリンダ61のピストンロッドを上昇させるとともに、下シリンダ62のピストンロッドを下降させることにより、積層シート6の挟持を解除する。その後、間欠搬送部60は、始端位置まで戻り、コントローラ100からの搬送指令が届くのを待つ。
コントローラ100からの搬送指令が届くと、上シリンダ61と下シリンダ62により積層シート6を挟持し、以後は上記した手順を繰り返すことで積層シート6を間欠的に搬送する。
打ち抜き部70は、例えば、ダイを下型71とするとともにパンチを上型(図示を省略)とする打ち抜き工具と、下型71又は上型を昇降運動させる駆動源(図示を省略)とから構成することができる。
打ち抜き部70は、下型71をその四隅の各々を支持する支柱75と、支柱75の下端が固定される移動台車77と、移動台車77を搬送方向に往復移動させる駆動源78と、移動台車77の動きを搬送方向だけに規制する一対のレール79と、を備えている。
打ち抜き部70は、コントローラ100からの指令に基づいて駆動源78を動作させることにより、下型71及び上型の搬送方向の位置を制御する。駆動源78は、例えばサーボモータから構成される。この制御の内容は後述する。
容器位置検出部101は、シール部50よりも上流側に配置されており、搬送方向に所定の間隔を空けて配置される一対の光出射手段101A,101aと、光出射手段101A,101aから出射された検査光を受光する受光素子101B,101bと、を備えている。なお、受光素子101B,101bは図示を省略しているが、両者を区別する必要があるために、符号を付している。後述する受光素子102B,102bも同様である。光出射手段101A,101aは、例えば光ファイバから構成され、図示を省略する光源から供給される光を、インターバルの間に積層シート6の側方から検査光LA,Laとして出射する。受光素子101B,101bは、光出射手段101A,101aから出射され、積層シート6の幅方向を通過した検査光LA,Laを受光する。ただし、積層シート6が位置ずれを起こしていると、検査光LA,Laが収容凹部7に遮られるために、受光素子101B,101bは、検査光LA,Laのいずれ一方を受光することができなくなる。
図3(a)は、検査光LA,Laの両者が収容凹部7に遮られることなく、受光素子101B,101bがそれぞれ検査光LA,Laを受光している様子を示している。この受光形態が得られると、コントローラ100は、積層シート6は正規の位置にあり、位置ずれが生じていないことになる。
次に、図3(b)は上流側の検査光LAが収容凹部7に遮られており、また、図3(c)は下流側の検査光Laが収容凹部7に遮られている様子を示している。図3(b)及び図3(c)のいずれの場合にも、積層シート6は位置ずれを起こしていることになるが、図3(b)は収容凹部7が正規の位置より上流側に位置ずれを起こしており、また、図3(c)は収容凹部7が正規の位置より下流側に位置ずれを起こしている。
以上の受光素子101B,101bにおける受光結果はコントローラ100に送られ、コントローラ100はこの受光結果に基づいて、駆動源58を動作させることにより、シール部50の位置ずれを解消する。
また、演算部104Bは、取得した実画像D70と予め保持している基準画像R70とを比較する。基準画像R70は、後述する頭出し工程において撮像部104Aにより取得された画像情報であり、図4に示すように、基準画像R70と実画像D70を比較することにより、頭出し時に対する積層シート6の搬送方向の位置のずれ量δ70を求める。求められたずれ量δ70に関する情報はコントローラ100に送られ、コントローラ100はずれ量δ70が解消するように駆動源78を動作させる。この動作は、詳しくは後述するが、撮像の対象となった領域の積層シート6が打ち抜き部70に向けて搬送される過程で行われる。
移動限界検出部105は、シール部50の移動台車57に付随して設けられ、移動台車57が移動限界に達したか否かを検出し、移動限界検出部106は、打ち抜き部70の移動台車77に付随して設けられ、移動台車77が移動限界に達したか否かを検出する。
以上の構成を備えるシステム1の動作を説明する。
システム1は、製品Pの生産を開始する当初に頭出し工程と、頭出し工程に引き続いて行われる本生産工程と、を順に行う。頭出し工程は、カップ材シート2及びシール材シート4を新たに原反ロール3及び原反ロール5に装着して、新たなバッチの生産を始める場合の他に、本生産工程の途中で生産を中止した後に生産を再開する場合にも行われる。以下、頭出し工程、本生産工程の順に説明する。なお、頭出し工程は、原反ロール3から巻き出されたカップ材シート2及び原反ロール5から巻き出されたシール材シート4が、以下説明する頭出し工程の手順が行われる所定の位置まで達している状態から開始されるものとする。この搬送は、作業員が手作業にて行うこともできる。
頭出し工程は、シール部50及び打ち抜き部70にてそれぞれ行われるが、頭出し工程の具体的な処理手順は同じであるから、以下ではシール部50について説明し、打ち抜き部70についてはシール部50との相違点についてのみ言及する。
頭出し工程は、容器位置検出部101を用いて以下説明するようにして行われる。
容器位置検出部101は、一対の光出射手段101A,101aから検査光LA,Laを出射するとともに、受光素子101B,101bによる検査光LA,Laの検出結果をコントローラ100に送信する。
コントローラ100は、検出結果に応じて、駆動源58を駆動させて移動台車57を移動させる。つまり、検査光LA,Laの両者を検出した場合(図3(a))には、コントローラ100はカップ材シート2及びシール材シート4に対するシール部50の位置が適正と判断し、駆動源58に駆動の指令を発しない。
また、検査光Laのみを検出した場合(図3(b))には、コントローラ100はカップ材シート2に対してシール部50が下流側に位置ずれをしていると判断し、移動台車57が上流側に所定距離だけ移動するように駆動源58に駆動指令を発する。
また、検査光LAのみを検出した場合(図3(c))には、コントローラ100はカップ材シート2に対してシール部50が上流側に位置ずれをしていると判断し、移動台車57が下流側に所定距離だけ移動するように駆動源58に駆動指令を発する。
打ち抜き部70における頭出し工程は、容器位置検出部102を用い、一対の光出射手段102A,102aから検査光LA,Laを出射するとともに、受光素子102B,102bによる検査光LA,Laの検出結果をコントローラ100に送信すること、駆動対象が打ち抜き部70の駆動源78及び移動台車77であることを除いて、シール部50と同じである。したがって、以下の説明は省略する。
頭出し工程が終了すると、本生産工程に移行する。
以下では、本生産工程の一連の動作を説明した後に、シール部50及び打ち抜き部70における位置補正手順について説明する。
搬送が終了すると、N2番目の処理領域6Aが打ち抜き部70により打ち抜かれ、N6番目の処理領域6Aがシール部50によりカップ材シート2とシール材シート4が貼り付けられる。この2ショット目の処理も処理期間t1の間に行われる。なお、2ショット目から本生産工程に移行する。
2ショット目の処理が終了すると、積層シート6は間欠搬送部60により搬送されることで、N3番目の処理領域6Aが打ち抜き部70に対応し、N7番目の処理領域6Aがシール部50に対応する。この搬送は、搬送期間t2の間に行われる。
以後は同様の手順が繰り返されることで、製品Pが連続的に生産される。
シール部50及び打ち抜き部70の両者で位置ずれを補正する処理が行われるが、その具体的な処理手順は同じであるから、以下では打ち抜き部70について説明し、シール部50については、打ち抜き部70との相違点についてのみ言及する。
ずれ量判定部104は、撮像部104Aで取得した実画像D70に基づいて積層シート6の位置ずれ量を演算部104Bで算出する。位置ずれ量δ70は、図4に示すように、取得した実画像D70と予め保持している基準画像R70とを比較することにより求める。基準画像R70は、頭出し工程において、頭出しがなされる、つまり位置ずれがないと判断されると、撮像部104Aが撮影して取得される。
コントローラ100は、求められたずれ量δ70に関する情報を取得し、コントローラ100はずれ量δ70が解消するように駆動源78の動作量を求める。
コントローラ100は、求めた動作量で駆動されるように駆動源78に指令する。この指令は、向き及び距離を含んでいる。駆動源78は、コントローラ100からの指令に基づいて移動台車77を移動させて、積層シート6に対する打ち抜き部70の位置ずれを解消する。
以上、システム1の一連の動作タイミングを、図6及び図7に示すタイミングチャートを参照して説明する。
図6は、1ショット目において頭出しを行い、2ショット目から本生産工程に移行する動作を示しており、縦軸方向は各ショットにおける処理の内容を示している。
<1ショット目>
1ショット目において、積層シート6を打ち抜き部70により製品Pを打ち抜くことができる所定位置まで搬送する(搬送期間t2)。ここまで搬送されると、カップ材シート2とシール材シート4は、シール部50においてカップ材シート2とシール材シート4を貼り付けることができる所定位置まで搬送されている。この搬送は、間欠搬送部60にて行われる。
頭出し動作が終了すると、シール部50においてカップ材シート2とシール材シート4の貼り付けが行われるのと同時に、打ち抜き部70において製品Pの打ち抜きが行われる(処理期間t1)。
頭出し工程において、処理期間t1の間に、ずれ量判定部103,104は、基準画像R50と基準画像R70を撮影し、それを保持する。
1ショット目のシール処理及び打ち抜き処理が終了すると、2ショット目が開始される。
2ショット目から本生産工程に移行する。
2ショット目は、積層シート6等を搬送期間t2の間に所定距離だけ搬送することから開始される。
所定位置まで搬送がなされると、次に、処理期間t1の間に、シール部50において貼り付けが行われ、打ち抜き部70において打ち抜きが行われる。
この処理期間t1の間に、ずれ量判定部103,104において、実画像D50、実画像D70を取得するとともに、基準画像R50、基準画像R70と比較してずれ量δ50、ずれ量δ70を求める。
なお、2ショット目においては、位置ずれ補正の動作が行われない。これは、頭出しにおいて既に位置ずれ補正が行われているためである。
2ショット目のシール処理及び打ち抜き処理が終了すると、3ショット目が開始される。
3ショット目は、積層シート6等を搬送期間t2の間に所定距離だけ搬送することから開始される。
3ショット目は、この搬送期間t2の間に、位置補正が行われる。この位置補正は、2ショット目において求められたずれ量δ50、δ70が解消するように、駆動源58、78を介して移動台車57、77を移動させる。
位置補正が終了し、かつ搬送が終了すると、処理期間t1の間に、シール部50において貼り付けが行われ、打ち抜き部70において打ち抜きが行われる。
2ショット目と同様に、この処理期間t1の間に、ずれ量判定部103,104において、実画像D50、実画像D70を取得するとともに、基準画像R50、基準画像R70と比較してずれ量δ50、ずれ量δ70を求める。
3ショット目のシール処理及び打ち抜き処理が終了すると、4ショット目が開始される。4ショット目以降は、3ショット目と同様の手順が繰り返される。
次に、以上説明したシステム1に関する効果について説明する。
はじめに、システム1は、頭出しを行った後の本生産工程において、実画像D50、実画像D70を取得し、これと基準画像R50、基準画像R70と比較してずれ量δ50、ずれ量δ70を求め、位置ずれを解消する補正を行う。したがって、シール部50におけるカップ材シート2及びシール材シート4の位置合わせ、打ち抜き部70における積層シート6の位置決めを正確に行うことができる。
システム1を構成する具体的な要素は任意であり、例えばシール部50において加熱源51を補正するために移動させる機構は任意であり、リニアモータを用いることができるし、打ち抜き部70の打ち抜きの機構も任意であり、工具を用いる代わりにレーザ光を照射することで切断することができる。
2 カップ材シート
3 原反ロール
4 シール材シート
5 原反ロール
6 積層シート
6A 処理領域
7 収容凹部
9 巻き取りロール
10 予熱部
20 成形部
30 充填部
40 プレシール部
50 シール部
51 加熱源
55 支柱
57 移動台車
58 駆動源
59 レール
60 間欠搬送部
61 上シリンダ
62 下シリンダ
63 上支持梁
64 下支持梁
65 支柱
68 駆動源
69 レール
70 打ち抜き部
71 下型
75 支柱
77 移動台車
78 駆動源
79 レール
80 払い出し部
100 コントローラ
101,102 容器位置検出部
101A,101a 光出射手段
102B,102b 光出射手段
103,104 ずれ量判定部
103A,104A 撮像部
103B,104B 演算部
105,106 移動限界検出部
105A,105a 近接スイッチ
106A,106a 近接スイッチ
105C,106C 接触片
Claims (6)
- 連続的に連なる熱可塑性樹脂製の第1シートを、搬送路上を間欠的に搬送しながら、前記搬送が停止されている前記第1シートに対し、前記搬送路の特定の部位において予め定められた処理を施す処理システムであって、
前記特定の部位に設けられ、前記第1シートに予め定められた処理を施す処理部と、
前記処理部に搬送される手前における前記第1シートの前記搬送方向の位置ずれ量を求めるずれ量判定部と、
前記ずれ量判定部による前記位置ずれ量を解消するように、前記第1シートに対する前記処理部の位置を前記搬送方向に移動させる補正部と、を備え、
前記ずれ量判定部は、
搬送が停止されている前記第1シートについて、予め前記第1シートを撮影して保持している基準画像と、前記処理部に搬送される手前において前記第1シートを撮影して得られる実画像と、を比較することにより前記位置ずれ量を求め、
前記補正部は、
搬送が停止されている前記第1シートの搬送が再開されてから、前記第1シートの前記実画像が撮影された領域が前記処理部に搬送されるまでの間に、前記位置ずれ量を解消するように前記位置ずれ量の分だけ前記処理部を移動させる、ことを特徴とする処理システム。
- 前記基準画像は、
前記実画像が撮影されるのと同じ撮影領域において、位置ずれが生じていないと認められる前記第1シートを撮影して得られるものである、
請求項1に記載の処理システム。 - 前記基準画像は、
連続的な生産を開始する当初に行われる、前記処理部に対して前記第1シートを位置決めさせる頭出し工程において撮影して得られるものである、
請求項2に記載の処理システム。 - 前記実画像は、
前記第1シートに対する前記処理部における所定の処理が行われている最中に撮影され
る、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の処理システム。 - 前記処理システムは、
加熱により軟化された前記第1シートに所定形状の収容凹部を成形する成形部と、
前記収容凹部に所定の内容物を充填する充填部と、
前記収容凹部が形成された前記第1シートに第2シートを貼り付けることにより、前記第2シートで前記収容凹部をシールするシール部と、
前記収容凹部及びその周縁部分を含むようにして所定数の単位で打ち抜く打ち抜き部と、を備え、
前記シール部及び前記打ち抜き部の一方又は双方に、前記ずれ量判定部と前記補正部が設けられる、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の処理システム。 - 前記搬送方向における、前記シール部と前記打ち抜き部の間に、
前記第1シートと前記第2シートの積層体を、その表裏から挟み込んで、間欠的に搬送する搬送部が設けられる、
請求項5に記載の処理システム。
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