(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に開示された印字装置では、カートンの移動に伴い印字ヘッドがカートンの表面上を相対的に移動し、所定文字・数字等を印刷している。そして、印刷中では、印字ヘッドは固定された位置にとどまっているため、印字方向はカートンの移動方向に沿ったものとなるため、カートン・包装箱に対する印刷方向が画一的に決まり、任意の場所への印字が難しかった。また、印刷できる範囲は印字ヘッドの幅となり、あまり多くの文字等を印字することはできず、例えば製造年月日等を印刷する程度しか利用できなかった。
【0007】
さらに、印刷する位置を決定するためには、実際に試し印刷を行っている。よって、試し印刷を実行する都度、カートンを使用するため、カートンを無駄に消費してしまうとともに、カートンを搬送する必要から作業が繁雑となる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決するために、本発明の印字装置は、(1)包装材を搬送する搬送装置に設けられ、前記包装材の表面に印刷をする印字装置であって、前記包装材に印刷する印字手段と、その印字手段を三次元空間内で移動可能に保持する駆動装置と、を備え、前記包装材を一時停止した状態で、前記駆動装置を動作させて前記印字手段を前記包装材の印刷箇所に移動するとともに、設定された方向に移動しながら印刷処理を行うように構成
し、前記駆動装置には、吸着手段を設け、前記吸着手段は、前記包装材を吸着保持し、その状態で前記駆動装置により前記吸着手段を前記搬送装置の搬送路の外に移動し、前記包装材を排出可能とした。包装材は、実施形態では展開状体のカートンに対応する。なお、本発明の包装材は、実施形態で記載の展開状体のカートンに限ることは無く、箱体となっていても良いし、その他各種の包装材を用いることができる。
【0009】
駆動装置を動作させることで、印字手段を包装材の任意の場所に移動することができる。よって、印字手段が移動可能な包装材の任意の場所に印刷することができる。そして、例えば往復等して二列あるいは三列以上に印刷したり、離れた場所に印刷をしたりするなど印刷の自由度が増すので良い。また、印刷位置を決定する際にも、基準位置に包装材を置いた状態ままで、繰り返し試し印刷を行い、適切な位置を決定することができる。このように複数回の試し印刷を行う間、包装材を交換すること無く連続して試行することができ、位置決めの初期設定が容易かつ短時間で行うことができる。
【0010】
(2)前記駆動装置には前記印字手段とともに撮像手段を備え、前記撮像手段は前記駆動装置によって前記印字手段と一体になって移動し、前記撮像手段は、前記印字手段により行った印刷部位を撮影する機能を有し、前記印刷部位を撮影した画像に基づいて印刷の良否判定を行いようにするとよい。撮像手段は、実施形態ではカメラに対応する。このようにすると、印刷した後、その印刷の良否を連続して判定できるので良い。
【0011】
(3)前記撮像手段は、前記印字手段の印刷時の移動方向の後側に位置するようにするとよい。このようにすると、印刷のための印字手段の移動のまま、連続して印刷部位を撮影することができるので、効率よく検査を行えるので好ましい。
【0012】
本発明は、前記駆動装置には、吸着手段を設け、前記吸着手段は、前記包装材を吸着保持し、その状態で前記駆動装置により前記吸着手段を前記搬送装置の搬送路の外に移動し、前記包装材を排出可能
としたので、例えば不良品となった包装材を、吸着手段と駆動装置を用いて廃棄することができるので良い。特に、(2),(3)のように、撮像手段を用いた印刷部位の検査を行う機能を備えた場合、係る検査で不良と判定された包装材を吸着手段で保持し、排出することができる。よって、印刷機能に加え、検査機能、廃棄・排出機能を一つの装置にコンパクトに実装できるので良い。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、印刷の自由度が増し、複数回印刷処理を行うことで、印字手段で一度にできる印字内容よりも多くの情報を印刷できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【0016】
図1は、本発明に係る印字装置が実装される包装システムの一例を示しており、
図2は特にチューブ容器用搬送装置の部分に着目した概略構成を示している。本実施形態に用いられる包装システムは、チューブ容器の開口した一端側から内容物を充填するとともに当該開口した部位をシールして内容物入りのチューブ容器を製造する機能、製造したチューブ容器を検査する検査機能、展開状態のカートンを組み立てて包装箱を製造する機能、その包装箱に複数個のチューブ容器を収納し、包装箱を閉じる機能等、個々の要素の製造から、組み立てて最終製品を製造するまでの一連の処理を行うためのものである。図は、そのうちの一部の構成を示している。
【0017】
図における上流側には、チューブ容器検査装置11が設置される。このチューブ容器検査装置11の具体的な構成は後述する。処理対象となるチューブ容器1は、軟質合成樹脂等の可撓性素材から構成される筒状の胴部2を備え、その胴部2の一端は、熱シールされてシール部4となり封止される。また、胴部2の他端に連続して形成される細径の首部にキャップ3を装着する構造をとる。キャップ3を外すとともに、胴部2を両側から把持して押しつぶすことで、内容物は首部から外部に押し出される。内容物は、例えば、ペーストやクリーム等の粘性の高い液体などがある。具体的には、例えば、医薬品,化粧品,食料品等がある。
【0018】
このチューブ容器検査装置11の上流側には、図示省略する内容物充填装置が配置される。この内容物充填装置は、胴部2のシール部4が開口した状態のチューブ容器の中間品に対し、開口した一端から内容物を充填供給する機能、当該一端を熱シールして封止する機能を備える。この熱シールにより、内容物入りの密封したチューブ容器1が製造される。この内容物入りのチューブ容器1は、チューブ装填部12によりチューブ容器検査装置11に供給される。
【0019】
本実施形態に用いられるチューブ装填部12は、
図2,
図3に示すように、さらに上流側の内容物充填装置から、搬出コンベア13にて搬送姿勢を長手方向として前後に一列に並んだ状態で搬出されてくるチューブ容器1を、五連のバケット14で順次受け、搬出コンベア13の搬送方向と直交方向にバケット14を移動し、装填位置にて移し替え装置(図示省略)にて当該バケット14内の各チューブ容器1を保持するとともにキャップ3を下にして起立させ、チューブ容器検査装置11の装填位置で待機しているキャリア16にセットする。
【0020】
キャリア16は、本包装システムにおいてチューブ容器を搬送するチューブ容器用搬送装置20の構成要素の一つである。キャリア16は、
図4に拡大して示すように、略矩形状の台座部17の長辺側の下端に外側にそれぞれ突出するフランジ18を備える。台座部17の上面中央には、凹部19を備える。凹部19の内径は、チューブ容器1のキャップ3の外径と等しいか一回り大きい設定としている。台座部17には、ストッパー機構21が設けられ、キャップ3に対する水平方向の保持力を発揮させ、キャップ3を台座部17の所定位置・角度に固定する。また、台座部17の長辺側の端部には、中央に平面視V字状の嵌合凹部が形成されており、各処理装置において位置決め用のピンが嵌合するようになっている。
【0021】
ストッパー機構21は、台座部17の一方の長辺の中央付近に配置したストッパー片23と、ストッパー片23を水平面内で移動させストッパー片23の先端を凹部19の空間内に進入したり、離脱したりする駆動機構を備える。ストッパー片23は、帯板状の支持バー24の中央部位で片持ち支持される。一方、台座部17の長手方向両端付近で、台座部17を貫通し、台座部17の一対の長辺間を連絡するように一組の連結ロッド25をスラスト方向に移動可能に配置する。そして、一組の連結ロッド25の一端側に、支持バー24の両端をそれぞれ接続し、連結ロッド25の他端側に連結バー26を接続する。さらに、連結ロッド25の他端側には、コイルスプリング27を装着する。駆動機構は、上述したストッパー片23,支持バー24,連結ロッド25,連結バー26並びにコイルスプリング27を備える。
【0022】
コイルスプリング27の弾性復元力により、連結バー26を台座部17から離反する方向に付勢する。この付勢力を受けて、連結ロッド25,支持バー24ひいてはストッパー片23が
図4中左側に移動し、ストッパー片23の先端が凹部19の空間に進入する。また、連結バー26を台座部17に接近する方向に押すと、コイルスプリング27は圧縮変形し、上記は逆にストッパー片23の先端が凹部19の空間から外れる。
【0023】
チューブ装填部12は、装填位置にて図示省略のプッシャーにより連結バー26を台座部17側に付勢し、ストッパー片23を後退移動させて凹部19の空間の外の退避位置に位置させる。この状体で、移し替え装置(図示省略)にてチューブ容器1を保持し、起立させキャップ3を凹部19内に挿入する。その後、プッシャーを後退させ連結バー26へ付勢を解除する。これにより、コイルスプリング27による弾性復元力により、ストッパー片23の先端が凹部19の空間内に入り込み、ストッパー片23とそれに対向する凹部19の内周面との間でキャップ3を挟み込み保持する。よって、チューブ容器1は、移し替え装置にてキャリア16の凹部19内に装填された姿勢、向きを保持し、キャリア16とともにチューブ容器検査装置11内を移動する。
【0024】
また、搬出コンベア13さらにはバケット14上におけるチューブ容器1の搬送姿勢は、横たわった状態であり、チューブ容器1のシール部4が概略水平面内に位置した姿勢となる。よって、その状態からチューブ容器1を起立してキャリア16に装填すると、5個のチューブ容器1が横一列に並んだ状態では、各チューブ容器1のシール部4も、各チューブ容器1の並び方向に沿って一直線上に配置するようになる。実際には、起立させてチューブ容器1のキャップ3をキャリア16の凹部19内にあわせた状態で、押し込み装置でチューブ容器1を下方に付勢し、キャップ3を凹部19内に押し込む。押し込み装置は、チューブ容器1のシール部4を把持する把持部を備え、その把持部でシール部4を把持した状態で押し込む。各チューブ容器1を把持するための5個の把持部の挟む面を同一平面上にしておくことで、把持部により把持された各シール部4は、同一平面上に位置した状態となる。
【0025】
さらに本実施形態のチューブ容器用搬送装置20は、一つのチューブ容器1を保持するキャリア16は、一個一個が独立して移動可能となる。
図4に示すように、キャリア16のフランジ18の外側面には、ガイド溝18aが形成される。このガイド溝18aは、第一ベルトコンベアで構成される搬送路30の両サイドに起立された側壁31の上方側に設けたガイド板32と符合し、搬送方向と直交する横方向の移動を規制し、搬送路30に沿ってキャリア16が移動するようにしている。すなわち、本実施形態のチューブ容器用搬送装置20は、係る構成のキャリア16を多数備え、その多数のキャリア16が適宜接近・離反し、搬送方向を変えながら所定の経路を巡回する。また、ガイド板32によってキャリア16の上下方向の位置も揃えられ、検査精度が高められる。
【0026】
各キャリア16は、直接あるいは他のキャリア等を介して間接的に付勢されると、その付勢方向が移動可能で有れば、係る方向に進む。そして、本実施形態では、キャリア16は複数個が群となった状態で移動し、各装置等の場所へ移動する。また、適宜の個数で切り分けることで、一つの群を構成するキャリア16の個数は変動する。つまり、本実施形態では、各処理装置では、複数のチューブ容器に対して一括・まとめて処理をするが、個々の処理装置で一度に対応可能な個数が異なる。そこで本実施形態では、一つの群を構成するキャリア16の個数を適宜変動させることによって、例えば各処理装置における対応可能な最大個数あるいはそれに準ずる個数のチューブ容器1を処理し、効率よく各作業を行うことができる。また、チューブ容器用搬送装置20は、多数のキャリア16を無端状の所定の経路で搬送する。チューブ容器用搬送装置20は、装填位置においでチューブ容器1を受け取り、チューブ容器1を保持したキャリア16を所定の経路で搬送し、包装箱へチューブ容器1を供給する供給位置にてキャリア16からチューブ容器1を取り外し、空のキャリア16を装填位置まで戻す処理を繰り返し行う。
【0027】
チューブ容器検査装置11は、チューブ容器1のシール部4のシール状態を検査し、良品のものを下流側の包装ラインに搬出する。チューブ容器検査装置11内のチューブ容器用搬送装置20は、空のキャリア16を搬送し、装填位置に来たら一時停止する。前後に5個並んだ状態で一時停止する(
図2,
図3中、A参照)。このとき、後続のキャリア16に対しては、ストッパー等により前進移動を抑止する。よって、一時停止された後続のキャリア16と、装填位置にある一群のキャリア16との間には、所定の空間が確保され、分けられる。
【0028】
チューブ容器1が装填されたならば、A位置にあるキャリア16は、図示省略するプッシャーにより押され、空のキャリア16の搬送方向と直交方向に押し出す(
図2,
図3中、A参照)。押し出しされたチューブ容器1が装填されたキャリア16は、チューブ装填部12より離れた側で、上記の空のキャリア16の搬送方向と平行な方向に搬送する。この搬送は、第一ベルトコンベアにより行う。この第一ベルトコンベアの下流端側が、進行方向を90度変更する方向変換位置Cとなる。
【0029】
この方向変換位置Cでは、上記のB位置からの搬送ラインを構成する第一ベルトコンベアの進行方向前方にストッパーが設けられ、五群のチューブ容器1が装填されたキャリア16の先頭がそのストッパーに当たり方向変換位置Cで一時停止する。この方向変換位置Cでは、図示省略するプッシャーにより押され、当該第一ベルトコンベアの搬送方向と直交する横方向に押し出される。この方向変換位置Cにおける押し出す個数は、先頭から4個としている。
【0030】
プッシャーにより押し出された四群のキャリア16は、第一ベルトコンベアと直交方向に延びる第二ベルトコンベア34上に移し替えられる。よって、B位置からC位置までは第一ベルトコンベア上を縦一列に並んだ状態で搬送されてきたキャリア16は、第二ベルトコンベア34により横一列に並んだ状態で搬送され、歪み検査部35の搬入口近傍に至る。
【0031】
歪み検査部35は、供給されたチューブ容器1のシール部4の向きをチェックする。シール部4が、同一平面上、同一直線上に揃っていれば、良品と判断し、同一直線上にそろっていない場合には、不良と判断する。
【0032】
歪み検査部35の下流側には、搬送方向に沿ってリーク検査部42、シール部異常検査部43、不良品排出シュート44を配置する。リーク検査部42は、チューブ容器1の胴部2に対して一定量の荷重をかけ、胴部2の幅変化からシール不良の有無の判別を行う加圧検査ユニットである。例えばシール部4のシールが不完全の場合、荷重をかけることで内部の空気がシール部4から漏れるなどして良品の場合に比べてより多くつぶれることで変化幅が大きくなり、幅は薄くなる。係る変化幅,荷重をかけた状態の胴部2の幅を検知し、良品のときの値を基準値に対して所定のマージンを設定した閾値を超えるか否かにより良否判定を行うようにした。さらにリーク検査部42は、8個のチューブ容器1をまとめて検査する。
【0033】
シール部異常検査部43は、チューブ容器1のシール部4の厚みを測定し、シール不良の有無の判別を行う厚み検査ユニットである。シール部4は、筒状の胴部2の一端を挟み込んで加熱溶融し、熱シールする。熱シールの際に内容物やエアを噛んでしまうとその箇所のシール部4の厚みが厚くなりシール不良となる。係るシール部4の厚さ検知し、良品のときの値を基準値に対して所定のマージンを設定した閾値を超えるか否かにより良否判定を行うようにした。さらにシール部異常検査部43は、8個のチューブ容器1をまとめて検査する。
【0034】
不良品排出シュート44は、リーク検査部42やシール部異常検査部43で異常が検出された不良品のチューブ容器1をキャリア16から取り外し、落下排出するための経路である。キャリア16からの取り外しは、例えば一時停止している際に該当するキャリア16の連結バー26を台座部17側に押してストッパー片23による保持力を解除した状態で、排出装置でチューブ容器1のシール部4を摘んで持ち上げて不良品排出シュート44まで運び、シール部4を開放することでチューブ容器1を落下させる。
【0035】
リーク検査部42とシール部異常検査部43の二段階の検査を経たチューブ容器1は、チューブ容器検査装置11から搬出され、チューブ容器用搬送装置20にて次段の製品供給部70へ移送される。
【0036】
製品供給部70は、良品と判定されたチューブ容器1を、蓋の開いた中間包装箱71に移し替える機能を備える。そして、中間包装箱71には、合計10個(2×5)のチューブ容器1を収納する。よって、チューブ容器検査装置11の下流側に配置されるチューブ容器用搬送装置20は、一群を構成するキャリア16の個数を搬送途中で適宜切替え、製品供給部70では、10個がまとまるようにしている。具体的には、
図2に示すように、D位置にて前から4個のキャリア16を切り出し、E位置で前から5個のキャリアを切り出す。5個ずつ切り出したキャリア群を前後2つで合計10個のキャリア群となる。
【0037】
また、製品供給部70では、10個のキャリア16にそれぞれ保持されているチューブ容器1を、5個単位で中間包装箱71に移し替える。そして、移し替えが完了し、空のキャリア16は、10個単位で搬送され、F位置にて5個単位に切り分けられ、チューブ装填部12に至る。
【0038】
また、本包装システムでは、チューブ容器1を収納する中間包装箱71も、展開状態のカートンを組み立てて製函する。係る製函するための製函装置73は、チューブ容器検査装置11の下流側のチューブ容器用搬送装置20に沿って配置される。
【0039】
すなわち、製函装置73は、展開状体のカートン75を駒立て状態で集積されたストッカー74と、そのストッカー74からカートン75を一枚ずつ取り出し、搬送装置76に供給するカートン移し替え装置80と、当該搬送装置76と、搬送装置76の搬送方向に沿って順に配置される本発明に係る印字装置77,起函装置78,糊付装置79等を備える。
【0040】
印字装置77は、カートン75の所定位置に、文字その他の情報を印刷する装置である。詳細は後述する。起函装置78は、展開状態のカートンを起立させて蓋が開いた中間包装箱71を組み立てる装置である。この中間包装箱71は、搬送装置76により製品供給部70に搬送される。糊付装置79は、製品供給部70にてチューブ容器が供給された中間包装箱71の所定位置に糊をつけ蓋を閉じてシールし、チューブ容器入の包装箱72を製造する。
【0041】
ここで本発明に係る印字装置77の好適な実施形態を説明する。
図5から
図8に示すように、印字ユニット81と、検査カメラユニット82を支持台83に取付けて一体化する。この支持台83は、三次元空間内を移動させる三次元駆動装置84に連結する。印字ユニット81は、印字ヘッド81aとインクタンク81bを備え、そのインクタンク81b内のインクを印字ヘッド81aから外部に噴出させ、印字ヘッド81aに対向するカートン75の表面に文字等を印刷する。ここで印刷する文字等は、例えば、使用期限,製造年月日等の日付情報や、製造番号、ロット番号、商品名等の包装箱72に充填した内容物入りチューブ容器1についての情報や、その他の情報がある。刻印・捺印では無く印刷であるので印刷内容を自由に変えられるため、製造番号、ロット番号等の製品毎に変わるものに対しても対応可能となる。また、印刷は、印字ヘッド81aと、被印刷物となるカートン75を相対移動させながら行う。
【0042】
検査カメラユニット82は、カメラ82aと光源82b等を有する。印字ユニット81で印刷したカートン75の表面を撮像する。その撮像して得られた画像データに基づき、図示省略した制御部が、印字ユニット81による印刷が正しくできたか否かの判断を行う。
【0043】
三次元駆動装置84は、本実施形態では、搬送装置76の搬送方向に沿って前後方向,左右方向,上下方向の3つの方向にそれぞれ往復直線運動をするスライドレールを組み合わせて構成する。これにより、支持台83ひいては印字ユニット81と検査カメラユニット82が、三次元空間内の任意の場所に移動可能となる。
【0044】
よって、本実施形態では、搬送装置76にてカートン75が搬送され、印字装置77に至ると一時停止する。この一時停止中のカートン75に対し、三次元駆動装置84を動作させて印字ヘッド81aを
図6に示す待機位置からカートン75の印字位置に位置させる。その状態で、印字ヘッド81aを下降移動して印字ヘッド81aをカートン75に印刷可能な状態(接触あるいは近接)にする。次いで、印字ヘッド81aを前後方向あるいは左右方向あるいはそれらに組み合わせにより二次平面上の任意の方向に移動させ、その移動しながら印刷を行う。移動は、印字ユニット81を適宜に移動することで、二段あるいは三段以上に文字等を印字したりするようにしても良い。このようにすることで、印刷する情報量が増え、多様な内容を知らせることができきる。
【0045】
印刷工程が完了すると、三次元駆動装置84を動作させて印刷部位の上方に検査カメラユニット82のカメラ82aを移動し、当該カメラ82aで印刷部位を含む領域を撮像する。この撮像して得られた画像に基づき印刷部位の良否判定を行い、良品の場合には、印刷済みのカートン75を搬送装置76にて次段の起函装置78へ送る。一方、印刷不良があった場合、廃棄する。
【0046】
この廃棄は、搬送方向と直交する方向に往復移動する図示省略するプッシャーにて、カートン75を手前側に押し出し、当該手前側に設置された排出シュートを介して排出する。
図5,
図7に示した搬送装置76の搬送路76aに形成した溝76bは、係るプッシャーの下端が入り込み、搬送方向と直交方向への移動を許容するためのものである。このように、プッシャーの下端が溝76bに入り込んだ状態で、当該プッシャーを移動することで、プッシャーをカートン75の側面に確実に接触させ押し出すことができる。
【0047】
また、本実施形態によれば、印刷中ではカートン75は停止しているため、例えば印刷箇所を位置決めする初期設定の場合、カートンを基準位置にセットした状態で、印字ユニット81を所定位置に移動して試し印刷、及び印字ユニット及び検査カメラユニットの生産前後の検査を繰り返し行うことができる。よって、印字位置の決定作業も容易に行える。また、試し印刷等の作業は、印字装置を単独運転して行うことができる。このため、従来装置のように箱詰め装置の搬送装置等を作動させて製函する必要がなく、短時間で行うことができる。
【0048】
[変形例]
上述した実施形態では、三次元駆動装置84として、往復直線運動を許容するスライドレールを三軸方向に配置し、適宜組み合わせることで構成したが、本発明はこれに限ることは無く、例えば、上下移動はシリンダを用いるなど、一部に異なる駆動機構を実装しても良い。また、先端が三次元空間内を所定の軌跡で移動するロボットアームを用い、そのロボットアームの先端・マニピュレーターに印字ユニット81等を接続しても良い。
【0049】
また、上述した実施形態では、包装箱72に収納するものとしてチューブ容器の例を説明したが、本発明はこれに限ることは無く、各種の製品を収納する包装箱に対応できる。さらには、包装箱に限ることは無く、各種の包装材料に対する印刷に適用できる。
【0050】
また、上述した実施形態では、プッシャーによる排出のため、溝76b設けた。この溝76bは、搬送装置76の搬送方向と直交する方向に延びるように配置される。よって、正規の搬送作業中に、カートン75の先端等が溝76bに接触し、搬送を妨げるおそれがある。係る恐れを解消するため、例えば支持台83に吸着手段を連結し、印刷不良のカートン75は、係る吸着手段にて吸着保持し、三次元駆動装置84を動作させて当該吸着手段を搬送装置76の搬送路の外側に移動し、そこで吸着を解除することで廃棄するようにしても良い。