专利名称：具有真空箱的标签施用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于给容器贴标的设备和使用该设备的方法。
背景技术：
被放置在容器例如瓶子上的标签的两个实例包括热转印标签(也称作热活化幅材)和压敏标签(也称作自粘标签)。许多机器能够以每分钟仅约100至约150个瓶子的速度施用热转印标签。这些热转印机器中的许多能够仅以单一速度或以窄的速度范围运行，或者具有由容器几何形状所强加的限制。许多机器能够仅施用一种类型的标签，即热转印标签或压敏标签，而不是两种类型的标签。仍然需要改进压敏标签工艺以允许将压敏标签施用到更广范围的容器和/或标签几何形状。参见例如美国专利公开号5，248，355 ；5，250，129 ；5，306，375 和 6，083，342。发明概述本发明试图通过以下方法来满足这些及其他需求，S卩，在本发明的一个方面提供一种用于给容器贴标的包括能够从热转印标签辊上退绕热转印标签的第一卷绕机的设备。 热转印标签包括可释放地固定到热标签幅材的热标签。所述设备也包括能够容纳从第一卷绕机退绕的热转印标签的至少一部分的第一真空箱。能够使第一真空箱和热转印标签的容纳在第一真空箱中的那部分真空化的真空化部件。能够加热从第一真空箱接收的热转印标签的加热板。所述设备也包括能够将热标签施用到容器的热标签施用装置，从而提供贴有标签的容器和热标签幅材。本发明的另一方面提供一种给容器贴标的方法，所述方法包括下列步骤。由热转印标签辊退绕热转印标签，其中所述热转印标签包括可释放地固定到热标签幅材上的热标签，和将退绕热转印标签的至少一部分容纳在第一真空箱中。使容纳在真空箱中的热转印标签的至少一部分真空化。沿着加热板的加热表面加热热转印标签。所述方法也提供用于将热标签从加热的转移标签施用到容器以提供贴有标签的容器和热转印幅材。本发明的第三方面给消费者提供包括贴有标签的容器的产品，其中所述贴有标签的容器根据前面所述的方法或设备进行制造。附图概述
图1是本发明的设备的透视图。图2是图1的设备的热惰轮的透视图，所述热惰轮处于能够最大化从加热板的加热表面至热转印标签的热传递的位置。图3是图1的设备的热惰轮的透视图，所述热惰轮处于能够最小化从加热板的加热表面向热转印标签的热传递的位置。发明详述本发明的不同方面包括但不限于用于将热转印标签和/或压敏标签施用到容器的设备；和使用所述设备的方法。在本发明的一个方面，所述设备可在一个幅材路径方向上施用热转印标签并且通常使用相同的组件并且略为改变(例如，增加/移除加热板；增加/移除施用尖嘴和刮擦器；增加/移除标签定位传感器；以及它们的组合)可在另一个方向上施用压敏标签，反之亦然。所述设备可包括下面组件中的一个或多个(或它们的组合)第一卷绕机、第一惰轮、 第一真空箱、第一辊隙、热惰轮、加热板、热标签施用装置、第三惰轮(即，“冷却惰轮”)、幅材冷却器、第二辊隙、第二真空箱、第四惰轮、第二卷绕机、以及它们的组合。应当理解，因为所述设备可用于两个不同的方向(取决于正在使用哪一种标签)，因此所述设备的特定组件可具有两种不同的功能。例如，卷绕机可用来在一个方向上退绕标签并且也可起到在另一个方向上重绕标签带的作用。可根据幅材路径方向移除或添加一些组件(例如，在施用压力标签的情况下，其为幅材冷却器)。热转印贴标和压力转移贴标转到图1，本发明的一个方面提供用于将热转印标签(3)施用到容器(未示出)的设备(1)。本发明的另一个方面提供用于将压力标签(未示出)施用到容器的设备(1)。设备(1)可被构造成在一个方向上施用热标签以及被构造成在另一个方向上施用压力标签。 本文所用术语“容器”最广义地包括任何瓶子、器皿、箱等，包括各种宽度尺寸。容器通常由塑料或纸张或它们的组合组成。在一个实施方案中，容器能够容纳消费品(例如，衣物洗涤剂或织物软化剂)。举例来说，容器可容纳IOOmL至约10L，或200mL至约5L的消费品。消费品可为液体、固体、半液体、半固体、颗粒、半颗粒、或它们的组合。当传送容器通过贴标工艺时，容器通常是空的，即没有消费品。第一卷绕机第一卷绕机(9)退绕热转印标签( 。第一卷绕机可被中间驱动或者可被表面驱动。卷绕机(9)也可用来卷绕压力标签幅材(未示出)。热转印标签(3)通常可由印刷在热标签幅材(7)上的热标签(未示出)构成。热标签可为离散的或非离散的。最终被放置在容器(未示出)上的是加热器转移标签(3)的热标签。热标签幅材(7)通常在贴标工艺结束时进行卷绕(例如，通过第二卷绕机(75))。 热转印标签C3)可商购获得并且通常在热转印标签辊(11)上提供。热转印标签的商业供应者的非限制性实例包括 Graphic Packaging International, Inc. (Cincinnati, OH)和 Multi-Color Corporation(Sharonville, OH)。压力转印标签通常包括在压力标签幅材上的压力标签(未示出)。压力标签可为离散的或非离散的。最终被放置在容器上的是压力转印标签的压力标签。压力转印标签幅材通常在贴标工艺结束时进行卷绕(例如，通过第一卷绕机(9))。压力转印标签可商购获得并且通常在压力转印标签辊(10)上提供。第一卷绕机(9)包括第一伺服马达传动轴(13)，其中热转印标签辊(11)功能地连结到该第一伺服马达传动轴上。第一卷绕机(9)也可包括可操作地连接到第一伺服马达传动轴(13)的主轴的第一伺服马达(未示出)，其中第一伺服马达能够给第一伺服马达传动轴(1 的主轴提供旋转扭矩和/或旋转速度。第一伺服马达施加张力来控制热转印标签C3)从它的辊(11)退绕的速度，从而控制热转印标签C3)被送往下游进入设备(1)/贴标工艺的速度。当然在本发明的其它实施方案中，所述张力可从贴标工艺中的下游的其它点位来施加。(第一伺服马达传动轴(13))的第一伺服马达也可被链接到中央程序逻辑控制器 (“PLC”)(未示出)，该中央程序逻辑控制器协调来自沿着设备⑴的组件的各个点位的数据以控制特别是贴标工艺的速度(和方向)。在其它实施方案中，可采用恒速表面驱动。在贴标工艺期间所连结的热转印标签辊(11)的直径减小可能需要通过调整第一伺服马达的速度和/或扭矩来计算出。PLC可用来调节该速度和/或扭矩。PLC硬件可从Rockwell Automation (Milwaukee，WI)获得。相关的硬件产品可包括 1756 ControlLogix PLC，包括电源(1756-PB72)，处理器(1756-L61/B)，以太网桥接器(1756-ENBT)，SERCOS运动模块(1756-M08SE)，数字输入模块(1756-IB16)，数字输出模块(1756-0B16E)和模拟输入模块(1756-IF8)。PLC软件也可从Rockwell Automation获得。相关的软件产品可包括RSLogix 5000 (ν 16.03.00), FactoryTalk View Studio ME (v5. 00. 00), FactoryTalk View ME Station, RSLinx Classic(v2. 52. 00. 17)。驱动信息，即设备的选定的马达的电气控制也可从Rockwell Automation获得。相关产品可包括Kinetix 6000多轴伺服驱动系统，包括integrated Axis Module(2094-BC07-M05-S)，和 Axis Module(2094-BM02-S)。伺服马达的非限制性实例包括与Alpha 在线SP075齿轮箱连接的Allen Bradley MPL 330伺服马达。第一惰轮设备(1)可包括第一惰轮(1 ，第一惰轮优选地包括辊，更优选地第一低惯性辊 (17)。第一惰轮(15)导引退绕的热转印标签(3)进入第一真空箱(19)。随着所连结的热转印标签辊(11)的直径减小，热转印标签C3)离开第一卷绕机(9)的角度会改变。第一惰轮(15)提供热转印标签(3)进入第一真空箱(19)的恒定的导料角(例如，约1-2度)。第一低惯性辊(17)包括固定到轴(未示出)的碳纤维轮毂并且其中所述轮毂可围绕所述轴径向地转动，其中所述轴相对于设备(1)的顶部表面( 是垂直的。碳纤维轮毂围绕固定在碳纤维外壳(未示出)里面的开式滚道球轴承(未示出)上的轴旋转。此类轴承和外壳均可得自 McMaster Carr 6100 (Atlanta，GA)。在一个实施方案中，第一低惯性辊(17)包括总体约3. 8cm直径的辊，其优选地基本上包括各种材料(例如碳纤维)以降低第一惰轮(1 的惯性。不受理论的束缚，当在贴标工艺期间热转印标签突然停止并启动时，与较高惯性辊相比，低惯性辊通常提供较好的性能。在另一个实施方案中，第一低惯性辊的高度(即，垂直于设备O)的顶部表面)为约 18厘米，如从设备(1)的顶部表面( 所测量。可商购获得的低惯性辊的非限制性实例包括Double E Company, LLC (West Bridgewater，MA)。本发明的辊的高度将至少部分地取决于热转印标签C3)或压力转印标签的宽度。尽管在整个说明书中使用术语“低惯性辊”，但本领域的技术人员将会知道，本发明并不局限于具有“低惯性”的那些辊，更确切地说具有较低惯性的那些辊是优选的。第一真空箱设备(1)包括第一真空箱(19)，该第一真空箱(19)使容纳在其内的并从第一惰轮(15)(或者其它此类上游组件)接收的热转印标签(3)真空化。作为另外一种选择，真空箱(19)使从压力贴标的上游工艺接收的压力标签幅材真空化。一般而言(并且没有限制)，“真空箱”(19，57)并不限于六面的矩形箱(如图1所示)，更确切地说其是指能够容纳连续的热转印标签(3)或压力转印标签的至少一部分并可将真空施用到容纳在容器中的标签(3)的至少一部分的任何容器。在一个实施方案中， 真空箱(19，57)可具有菱柱形、球形、圆锥形或圆柱形形状等。标签C3)可通过容器的敞开侧或狭槽、孔洞等进入或离开容器。真空可通过容器的敞开侧或狭槽、孔洞产生真空而在容器中产生。在一个实施方案中，真空箱(19，57)是六面长方形，其具有在六个面中的五个面上的壁，其中以下的至少一部分连续的热转印标签(3)(或者热标签幅材(7))；或者压力转印标签(或压力标签幅材)通过敞开的(即，一侧没有壁，从而暴露出真空箱(19，57)的里面)一侧(六个面中的一侧)进入/离开。真空软管(其连结到由马达驱动的提供真空优选恒真空的真空泵)连结到六面真空箱的另一侧(优选地与标签(3)或幅材(7)进入/ 离开真空箱(19，57)的一侧相反)以产生真空压力。真空箱的五个壁可由PLEXIGLAS 或透明塑料制成。真空箱(19，57)中的典型真空度范围为约2至约6英寸水柱，或者约0.5kPa 至约 1. 5kPa0参见图1，在贴标工艺中往下游到第一真空箱(19)的热转印标签幅材(7)经受动态运动(例如，热标签施用装置(39)将标签施用到容器的线性振荡运动和/或使热转印标签换位)。第一真空箱(19)与上游退绕步骤脱离下游组件/工艺的这种运动。换句话讲， 第一真空箱允许退绕工艺不断进行转向换位。当所连结的热转印标签辊(11)具有高惯性极矩(例如，在一个大辊的情况下)，换位退绕步骤将证明具有挑战性。“换位退绕”是指标签(3)向前移动，然后停下，然后向后移动，然后再次向前；或者标签(3)向前移动，然后停下，然后再次向前移动；或者它们的组合。不受理论的束缚，据信使用一个、两个或更多个本文所述的真空箱(19，57)允许贴标速度比本领域所描述的许多技术更高和/或允许贴标工艺的速度被改进(例如，启动、 停止、增大、减小)。一般来讲，并且不受理论的束缚，真空箱(19，57)降低以高速贴标为特征的极矩惯量，从而减小在动态贴标运动的加速/减速期间的应力。本发明的真空箱(19，57)可各包括真空部件(使一个或多个真空箱真空化的一个或多个真空装置)以按悬索构型容纳热转印标签⑶或幅材(7)(其中悬索的“底部”通常最靠近真空部件的真空开口 O0，69))。术语“悬索构型”广义地讲是指由于标签(3)或幅材 (7)朝向真空开口(20，69)被真空化(和由真空化部件所提供的真空)所产生的标签(3) 或幅材(7)的环、花彩、弯曲等形状。在一个优选的实施方案中，真空箱(19，57)的真空开口 (20,69)与标签(3)或幅材(7)进入/离开真空箱(19,57)的一侧相反(如图1所示)。 标签(3)或幅材(7)进入/离开真空箱(19，57) —侧的平面区域通常比真空开口(20，60) 的区域大得多，分别包括约3 1,4 1 ；5 1 ；6 1 ；7 1 ；8 1等的比率。第一真空箱(19)可包括五个壁以形成开口容器或箱体。第一真空箱(19)可包括第一后壁(21)、第一侧壁和第二侧壁0 ；其中第一侧壁和第二侧壁(23,2 大致相互平行；并且其中第一侧壁和第二侧壁(23,2 大致垂直于第一后壁01)。第一真空箱 (19)的第一后壁可包括第一真空开口(20)，其中真空软管在此处连结(未示出)以通过真空马达产生真空来朝向第一后壁吸引热转印标签(3)。真空马达的非限制性实例可包括交流换热的吹风机型号R2 Gast Manufacturing, Inc. (Benton Harbor，MI)。第一后壁的长度(即，最长的尺寸)为约^cm。第一侧壁和第二侧壁03， 25)的长度(即，最长的尺寸)为约62cm。第一后壁(21)、第一侧壁Q3)和第二侧壁05)的宽度分别为约11. 5cm、11. 5cm、11. 5cm。当然，这个尺寸将取决于标签(3)/幅材(7)的宽度(和为将标签/幅材容纳在真空箱(19，57)内并且最小化真空箱(19，57)里面所包含的容积以使由真空化部件产生的真空最大的需要)。第一顶壁0 和第一底壁04)将标签(3)/幅材(7)容纳在第一真空箱(19) 内部。第一顶壁0 和第一底壁04)的长度(即，最长的尺寸)为62cm，而壁的宽度为 25cm。包含在第一和第二真空箱(19，57)里面的容积为约18，500cm3。在一个实施方案中， 包含在第一真空箱(19)或第二真空箱(57)里面的容积为约10，OOOcm3至约30，OOOcm3，或者约 5，OOOcm3 至约 50，000cm3。本领域的技术人员将会知道，存在着至少两种控制标签(3)/幅材(7)在真空箱 (即，第一真空箱(19)和第二真空箱(57))中的张力的方式(i)调整真空度(即，增大或降低按英寸水柱所测量的真空度)；和/或(ii)增大后壁的长度(即，最长的尺寸) 从而使在真空箱(19，57)内部的标签(3)/幅材(7)所形成的“环”变大，其继而增大暴露于真空的标签(3)/幅材(7)的表面积。技术人员将很容易地调整这些变量以最大化操作条件。本领域的技术人员也应当理解，在容器贴标工艺期间设备(1)正在运行时，标签 (3)/幅材(7)将接触第一真空箱(19)的第一侧壁和第二侧壁(25)，但优选地不接触第一真空箱(19)的第一后壁01)。作为类比，这同样可适用于第二真空箱(57)。在一个实施方案中，超声波传感器(未示出)(例如，得自Keyance，Cincinnati, OH的FW Series)或其他此类装置被用来测量和记录标签(3)/幅材(7)相对于第一后壁 (21)或第二后壁(59)之间的距离。换句话讲，超声波传感器可动态地测量容纳在真空箱 (19,57)中的标签(3)/幅材(7)的“悬索深度”以给PLC提供该数据，其继而可调整/协调例如第一伺服马达传动轴(13)或第四伺服马达传动轴(79)的伺服马达(和设备(1)的其它点位)以维持最佳的环的深度。超声波传感器和/或真空也可各自连接到PLC以在设备 (1)的各种组件之间进行协调并因此进行调整。在一个实施方案中，在贴标操作期间，从标签(3)/幅材(7)的表面相对于后壁(21,59)面向标签(3)/幅材(7)的表面所得到的最近距离为约Icm至约40cm，或3cm至约30cm。在另一个实施方案中，标签(3)/幅材(7)容纳在真空箱(19，57)内部的至少一部分具有限定长度(在贴标操作期间)。这个长度可包括约50cm至约250cm，或约IOOcm至约200cm。在一个实施方案中，热转印标签C3)进出第一真空箱(19)的入口和出口被调整 (例如，通过放置第一惰轮(1 和第一辊隙07))以使热转印标签C3)与第一真空箱(19) 的第一侧壁和第二侧壁03，25)的接触最小化。在这样一个实施方案中，理想地使热转印标签(3)贴靠在真空箱(19)中的摩擦最小化。第一辊隙设备(1)包括第一辊隙(27)，所述第一辊隙具有其中间具有热转印标签(3)的第二辊09)(优选地低惯性辊)和第二伺服马达驱动辊(31)，所述辊隙从自身处往下游拉伸热转印标签(3)。两个辊09，31) “交咬”位于其间的标签(3)/幅材。第二辊09)与前面所述的第一辊(17)类似。第二伺服马达驱动辊(31)的伺服马达(未示出)与前面所述的第一伺服马达传动轴(13)的马达类似，因为第二伺服也类似地链接到PLC (未示出)。PLC可用来调整第二伺服马达的速度和/或扭矩。然而，第二伺服马达驱动辊(31)包括聚氨酯外涂覆轮毂。聚氨酯可包括1/8英寸厚的40肖氏硬度A的白色氨基甲酸酯。热转印标签( (或幅材)穿过第一辊隙(XT)的第二辊09)和第二伺服马达驱动辊(31)的辊中间。第二辊09)和第一伺服马达驱动辊(31)的辊“交咬”其间的热转印标签(3)。一个气缸(未示出)推动第二辊09)抵靠第一伺服马达驱动辊(31)，从而提供辊隙压力。第二伺服驱动辊(31)处于固定位置。这样一种气缸的非限制性实例包括来自 SMC Pneumatics (Indianapolis, Indiana)的小型双动单活塞杆NC (D) Q2。这种气缸可提供辊隙压力，按约20PSI至约35PSI (磅每平方英寸)的次序，或约IOOkPa至约275kPa，或约 125kPa至约250kPa。在一个实施方案中，单位辊隙长度的压力为约35g/mm至约75g/mm， 或约40g/mm至约70g/mm，或约45g/mm至约65g/mm，或约50g/mm至约60g/mm，或它们的组
口 O第一辊隙(XT)的第二伺服马达(与第一伺服马达不同)被PLC操纵“前进”，即强迫热转印标签⑶前进或贴标工艺中的上游移动，以及向后。不受理论的束缚，让第二伺服马达向后(即，上游)运行从第一辊隙(XT)提供张力给热转印标签C3)下游。在设备(1)中存在着为热转印标签工艺所确定的三种电子凸轮轮廓。当然，本发明不必局限于这三种。PLC协调这些凸轮轮廓。三种凸轮轮廓中的第一种在第一辊隙(XT) 处被确定。凸轮轮廓通常通过考虑以下参数而确定，例如要贴标的容器的半径、容器节距、 承载容器进出贴标工艺的生产线的速度、容器曲率、标签连结角、标签尺寸、标签节距等，以及它们的组合。三种电子凸轮轮廓中的任何一种也考虑了另外两种电子凸轮轮廓。电子凸轮控制伺服马达的运动。除了第一辊隙(XT)之外，电子凸轮在第二辊隙(51)处控制伺服马达(即，第三伺服马达驱动辊(55))以及第二伺服线性马达(未示出)可操作地连接到热标签施用装置(39)。可动态调整的热惰轮或第二惰轮。设备(1)包括可动态调整的热惰轮(3 或第二惰轮(3 作为一个组件。术语 “可动态调整的热惰轮”(3 和“第二惰轮”(3 —般是指同一个组件。术语“可动态调整的热惰轮”是指当设备(1)是热贴标容器时的组件。术语“第二惰轮”是指当设备(1)是压力贴标容器时大致相同的组件。当设备(1)是压力贴标容器时，第二惰轮(3 通常处于固定位置(相对于加热板(35))。在热贴标工艺期间，可动态调整的热惰轮(3 或只是“热惰轮”(3 调整热转印标签( 相对于加热板(3 的加热表面(37)的接触长度。可动态调整的热惰轮(33)包括第三辊(3 (优选地低惯性辊)和第一线性伺服线性马达(未示出)。术语“接触长度”是指当热转印标签( 蜿蜒穿过设备(1)时，热转印标签(3)与加热板(35)的加热表面(37)接触的直线距离，即长度。接触长度的非限制性实例包括约 Ocm 至约 35cm。本领域技术人员将容易理解，约Ocm的接触长度与大于Ocm的接触长度相比具有较少的热量转移到热转印标签(3)。在一个实施方案中，当要进行贴标的容器的装配线停下时，通过热惰轮(3 (并因此热标签幅材(7))相对于(加热板(3 的)加热表面(37)移开，将热惰轮接触长度调整至约0cm。不受理论的束缚，具有约Ocm的接触长度防止不想要的热量被转移到热转印标签(3)，并因此防止(或减轻)与太多的热量被施加到热转印标签 (3)有关联的负面影响。因此，设备(1)提供生产过程中的灵活性以停止热标签贴标工艺， 其可能不能用于一些前面所述的设备。这种灵活性可节省在废热转印标签、在未被正确贴上标签的废料(例如，在设备未达到速度时)、启动时间、和/或等等上所花费的财力和时间。此外，调整接触长度(并从而被转移到热转印标签(3)的热量)的能力可允许从操作者调整设备(1)的速度并因此调整贴标工艺(并可能调整整个装配线工艺)的速度。 此外，调整接触长度比例如改变加热板的热量(3 或冷却加热板(3 更快而且更可靠 (作为控制转移到热转印标签(3)的热量的一种手段)。在本发明的一个方面，通过改变辊(32)相对于加热表面(37)的直线距离(在一个实施方案中，垂直距离)，热惰轮(33)通过伺服线性马达调整热转印标签(3)与热惰轮
(33)的第三辊(32)的接触长度。伺服马达优选地线性伺服马达通过路径(34)优选地直线路径(34)移动热惰轮(3 。在图1中，路径(34)相对于加热板(3 的加热表面(37)是垂直的。尽管在图1中例示了直线路径(34)，但所述路径可为非线性的(例如，弧形的或弯曲的等)，或线性的但相对于加热板(3 的加热表面(37)不是垂直的。在一个实施方案中，沿着路径(34)从第三辊(3 的表面至加热板(3 的加热表面(37)所测量的垂直直线距离(不考虑路径(34))为约200cm (从而最小化热量转移到热转印标签(3))。在图2中，热惰轮(3 被设置在路径(34)上，使得距加热表面(37)的垂直线性距离被最小化，即提供最大的加热/热接触长度给热转印标签C3)。在图2中，热惰轮( 沿着路径(34)为约0cm，提供约368mm的热接触长度，即热转印标签C3)与加热表面(37)进行接触的最大线性距离。尽管未示出，但如果热惰轮( 沿着路径(34)被移动约1. 3cm，则热接触长度被减小至约183mm。如果移动总计约2. 5cm (即，距初始位置Ocm)， 则热接触长度被减小至约91mm。而且如果移动总计约5cm，则热接触长度为约0mm，即，零热接触长度。热惰轮( 可被移动最大约15cm以使被传输到热转印标签( 的热量最小化。 图3是惰轮⑵处于这个位置(即，最小化至标签(3)的热量)的例证。在一个实施方案中，路径(34)的距离0. Imm至约100cm，或约Icm至约75cm，或约 2cm至约50cm,或约3cm至约25cm,或约4cm至约15cm,或约5cm至约IOcm,或约Icm至约 10cm，或它们的组合。在另一个实施方案中，热接触长度为约Omm至约3，000mm,或约Omm至约3，000mm, 或约Omm至约1，000mm,或约Omm至约500mm，或它们的组合。如前所述，伺服马达优选地伺服线性马达通过路径(34)优选地线性路径(34)移动热惰轮(3 。热惰轮(3 可通过伺服马达很快地即在一秒或更少的时间内沿着路径
(34)被定位。在一个实施方案中，热惰轮用约0.1秒至约1秒被重定位在轨道上。在另一个实施方案中，其中沿着路径(34)移动热惰轮(3 的辊(3 来改变加热接触长度在约0. 001秒至约1分钟，或约0. 01秒至约5秒，或约0. 1秒至约3秒，或约0. 5 秒至约2秒或它们的组合的时间内被完成。不受理论的束缚，从加热板(35)转移到热转印标签(3)的热量一般与热转印标签 (3)和加热表面(37)接触的热接触长度直接相关。换句话讲，热接触长度越大，转移到热转印标签⑶的热量就越多。
加热板(35)的整个加热表面(37)不需要沿着其长度(即，最长的尺寸)是完美平直的。恰恰相反，加热表面(37)可为弧形的、弯曲的、弓形的等，使得当路径(34)(并因此热惰轮(3 )的距离被调整时，接触长度以更加线性的平缓方式进行调整，而不是像加热表面是完美平直的时的调整方式。在一个实施方案中，加热表面(37)的半径是弧形的， 具有约206cm，或约150cm至约250cm，或约IOOcm至约300cm的半径。往回参见图1，热惰轮(3 的第三辊(3 与前面所述的相应的第一和第二辊 (17,29)相同。热惰轮(33)的第一线性伺服马达与PLC相连并由PLC操纵。这样一种马达的非限制性实例包括来自Allen Bradley的LC-030线性伺服马达。加热板设备(1)包括加热板(35)。加热板具有约35cm的总长(最长的尺寸并且平行于设备(1)的顶部表面O))和约17cm的高度(垂直于顶部表面O))。加热板(35)优选地包括恒温(从而使从加热板散发出的热量基本上是“单变量”)。尽管设定加热板(35)的温度将取决于贴标工艺的总运行状况，所述温度范围包括约20°C至约260°C。在一个实施方案中，采用单个加热板对两个或更多个加热板和/或两个或更多个加热表面和/或加热区(如在一些前面所述的工艺/设备中一样)。根据本发明，具有单个加热板(3 和单个加热表面(37)(和单个加热区)降低系统的复杂性，使温度能够比两组件系统更恒定/ 一致，其因此提供更可预测的贴标操作状态。为说明起见，加热板(35)的加热表面(37)是在热贴标操作期间加热标签转移标签(3)的表面。本领域技术人员将会知道，加热板花费时间冷却以及花费时间加热。本发明通过只是调整热转印标签C3)与热源的接近度(而不是改变加热板(3 的温度)减缓在加热和冷却加热板过程中代价高的延迟(例如计划外的生产停车所需要的)而节省贴标工艺中的时间。在另一个实施方案中，加热表面(37)即加热板(3 的表面(热转印标签C3)在贴标工艺期间进行周期接触)包括表面加工指标。这样一种指标可用行业中所熟知的那些部件进行测量。在另一个实施方案中，加热板(3 的加热表面(37)包括约0.4微米(μπι)至约1. 2 μ m,或约0. 6至约1 μ m的表面加工指标。在一个实施方案中，表面指标为约0. 8 μ m。 不受理论的束缚，光滑的表面减小与热转印标签的可能的摩擦。表面涂层也可用来减小摩擦。施用装置设备(1)包括热标签施用装置(39)，该热标签施用装置继而包括在贴标工艺期间将热转印标签C3)的标签(未示出)施用到要贴标的容器的施用辊Gl)。在一个实施方案中，如图1所示，热标签施用装置(39)和加热板(3 是整体的。施用辊的一个实例
Graphic Packaging International, Inc. (Cincinnati, OH) ^2. 8cm 级肖氏硬度为20的辊。第二线性伺服马达(未示出)以相对于要贴标的容器表面垂直的线性运动移动热标签施用装置(39)(并因此施用辊和加热板(35))以将热转印标签(3)的标签施用到容器。热标签施用装置(39)所行进的线性距离取决于容器几何形状和周期。在另一个实施方案中，加热板和施用装置不是整体的，即加热板是静止的而施用辊(31)来回地移动
11(例如，往复运动)以将热转印标签(3)的标签施用到容器。在另一个实施方案中，热标签施用装置(39)以相对于要贴标的容器表面非垂直线性运动例如弧形的或曲线的等路径移动。三种电子凸轮轮廓中的第二种被生成用于热标签施用装置(39)。前面所述的变量考虑了生成这种第二电子凸轮轮廓。PLC协调热标签施用装置(39)的电子凸轮轮廓并继而控制施用装置(39)或整体的热标签施用装置(39)/加热板(35)。容器可通过本领域已知的那些部件包括但不限于通过传送装置被带到和带离施
Ztd农且ο在另一个实施方案中，所述设备可包括压力标签施用装置(未示出)。非限制性实例包括US 4585505和US 5306375中所描述的那些。第三惰轮设备(1)可包括第三惰轮(43)，其优选地包括第四辊0 (优选地低惯性辊)。第三惰轮^幻导引热标签幅材(7)(即，其中热标签(未示出)被移除的热转印标签(3))进入幅材冷却器G7)。当热标签施用装置(39)以线性运动移动将标签施用到容器上时，第三惰轮^幻确保热标签幅材(7)进入幅材冷却器G7)的导料角是恒定的。第四辊0 相应地类似前面所述的第三、第二和第一低惯性辊(32，四和17)。幅材冷却器设备(1)可包括幅材冷却器07)。幅材冷却器07)用来冷却由第三惰轮G3)所导引的热标签幅材(7)。通过冷却热标签幅材(7)，在热标签幅材(7)上可发现的蜡和其它材料将不在设备或设备(1)的组件上脱离(或至少缓和可能脱离的程度)。一个目标将是让热标签幅材(7)冷却到约95°C以下，优选地约85°C以下的温度。在一个实施方案中，幅材冷却器07)包括冷空气吹风机(未示出)，其在热标签幅材具有所连结的热标签的一侧以约1. 13m3/min的速率以约_10°C的温度吹风。在另一个实施方案中，幅材冷却器07)包括冷却板G9)(包括例如铝，与热标签幅材(7)不包括热标签的另一侧相接触)。幅材冷却器G7)可以部件号#31035kl8从 McMaster Carr(Atlanta, GA)商购获得。幅材冷却器07)通过快速释放夹钳或类似的装置进行连结以使转换时间(即，从热贴标工艺转换到压力贴标工艺)最小化。当然，幅材冷却器G7)可被简化，在压力贴标工艺期间关闭。第二辊隙设备(1)包括第二辊隙(51)(非常像第一辊隙07))，其具有第五辊(5 (优选地低惯性辊)和第三伺服马达驱动辊( )，其中热标签幅材(7)或压力转印标签位于其中间。第五辊(5 相应地类似前面所述的第一、第二、第三和第四辊(17，29，32，45， 53)。第三伺服马达驱动辊(55)的伺服马达(未示出)相应地类似于前面所述的第一和第二伺服马达驱动辊(17J9)的马达，因为第三伺服马达类似地链接到PLC(未示出)。 PLC可用来调整第三伺服马达驱动辊(5 的速度和/或扭矩。第三伺服马达驱动辊(55)包括聚氨酯外涂覆轮毂，其类似如前所述的第二伺服马达传动轴(33)的轮毂。
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热标签幅材(7)穿过第五辊(3 和第三伺服马达驱动辊(5 的辊中间。与第一辊隙(XT)类似，第五低惯性辊(3 和第三伺服马达驱动辊(5 的主轴“交咬”其间的热标签幅材(7)(或压力转印标签)。一个气缸(未示出)推动第五辊(5 抵靠第三伺服马达驱动辊(55)，从而提供辊隙压力。第三伺服马达驱动轴(5 处于固定位置。气缸和辊隙压力的实例如前面在第一辊隙(XT)中所述。第二辊隙(51)的第三伺服马达(像第二伺服马达但不同于第一伺服马达)被运转“前进”，即迫使热标签幅材(7)在贴标工艺通过PLC向前或向上游以及向后移动。不受理论的束缚，让第三伺服马达向后运行从第二辊隙(51)提供张力给热转印标签C3)和热标签幅材(7)上游。第二辊隙是设备(1)中的电子凸轮轮廓的第三种和最后一种。如前所述，PLC协调这种凸轮和另外两种凸轮(以及前面所述的变量)。第二真空箱设备⑴包括使从第二辊隙(51)(或其它此类上游组件)接收的热标签幅材(7) 真空化的第二真空箱(57)，或者第二真空箱(57)使从第二卷绕机(7 接收的压力转印标
签真空化。在热贴标工艺期间，使位于第二真空箱(57)上游的热标签幅材(7)经受动态运动。第二真空箱(57)将上游组件/工艺的这种运动与下游热标签幅材(7)重新卷绕步骤 (下文所讨论的)脱开。换句话讲，第二真空箱(57)允许重新卷绕工艺是不断转向换位的工艺。典型的真空度范围将是前面对于第一真空箱(19)所述的那些范围。类似地，第二真空箱(57)也可包括第二后壁(59)、第三侧壁(61)和第四侧壁(6 ；其中相应的第三和第四侧壁(61，63)大致平行于彼此；并且其中第三和第四侧壁(61，63)大致垂直于第二后壁(59)。第二真空箱(57)的第二后壁(59)也可包括真空软管在此处进行连结(未示出) 的第二真空开口(69)以吸引热标签幅材(7)朝向第二后壁(59)(通过真空马达)。第二顶壁0 和第二底壁04)将热标签幅材(7)包封在第二真空箱(57)内部。第二真空箱(57)的真空马达和壁(59，61，63，65，67)的尺寸/规格为如前面对于第一真空箱(19)所描述的那些。控制第二真空箱(57)的热标签幅材(7)的张力的方法与对于第一真空箱(19)中热转印标签所描述的方法基本上相同。测量和记录第二真空箱 (57)的热标签幅材(7)的距离的方法与对于第一真空箱(19)中的热转印标签所描述的方法基本上相同。使第二真空箱(57)中贴靠热标签幅材(7)的摩擦最小化的方法理想地被减小与对于第一真空箱(19)中热转印标签C3)所描述的方法基本上相同。第四惰轮设备(1)可包括第四惰轮(71)，其优选地包括第六辊(7 (优选地低惯性辊)。第四惰轮(71)导引热标签幅材(7)从第二真空箱(57)离开到第二卷绕机(75)(下文所讨论的)。作为另外一种选择，另一个惰轮(71)导引从第二卷绕机(7 退绕的压力转印标签。第六辊(7 相应地类似前面所述的第一辊、第二辊、第三辊、第四辊和第五辊 (17,29,32,45,53)。第二卷绕机设备(1)可包括第二卷绕机(7 。第二卷绕机(7 将热标签幅材(7)卷绕成热标签幅材辊(77)。作为另外一种选择，第二卷绕机(7 从压力转印标签辊(10)上退绕压力转印标签。第二卷绕机(75)包括热标签幅材辊(77)功能地连结到其上的第四伺服马达传动轴(79)。第二卷绕机(7 也可包括连接到第四伺服马达传动轴(79)的第二主轴的第四伺服马达(未示出)。第四伺服马达施加张力来卷绕热标签幅材(7)以便控制其中将热标签幅材(7)卷绕成热标签辊(77)的速度，从而控制热标签幅材(7)在热贴标工艺中校正的速度。(第二卷绕机(7 )的第四伺服马达也可链接到协调沿着设备的各个点位的数据的PLC((#1以控制特别是贴标工艺的速度)。热标签幅材卷(77)的直径增大可需要通过调整第四伺服马达的速度和/或扭矩在贴标工艺中被计算出。PLC可用来调整这个速度和/ 或扭矩。贴标谏度在一个实施方案中，所述设备每分钟贴标约1至约350个容器，或每分钟约50至约150个容器，或每分钟约150至约350个容器，或每分钟约250至约300个容器；或所述设备每分钟贴标容器多于100个容器，或每分钟多于150个容器，或每分钟多于200个容器，或多于250个容器，或每分钟多于300个容器。在另一个实施方案中，所述设备以恒定速率贴标容器和/或减慢容器贴标速度而不停止，甚至基本上停止贴标工艺。本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲是指所引用的数值和围绕该数值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。尽管举例说明和描述了本发明的特定实施方案，但是对本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，所附权利要求旨在涵盖处于本发明范围内的所有这些改变和变型。
权利要求
1.一种用于给容器贴标的设备(1)，所述设备包括(a)能够将热转印标签C3)从热转印标签辊(11)退绕的第一卷绕机(9)，其中所述热转印标签包括可释放地固定到热标签幅材(7)的热标签；(b)能够容纳从所述第一卷绕机退绕的所述热转印标签的至少一部分的第一真空箱 (19)；(c)能够使所述第一真空箱和所述热转印标签的容纳在所述第一真空箱中的那部分真空化的真空化部件；(d)能够加热从所述第一真空箱接收的所述热转印标签的加热板(3 ；以及(e)能够将所述热标签施用到容器的热标签施用装置(39)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括能够容纳从所述热标签施用装置接收的热标签幅材的至少一部分的第二真空箱(57)；并且所述真空化部件能够使所述第二真空箱和所述热标签幅材的容纳在所述第二真空箱中的那部分真空化。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括能够卷绕从所述第二真空箱接收的热标签幅材的第二卷绕机(75)。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述真空部件包括使所述第一真空箱真空化的第一真空化部件以及使所述第二真空箱真空化的第二真空化部件。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述热标签施用装置还包括线性伺服马达。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第一辊隙，所述第一辊隙 (27)包括第二辊09)和第二伺服马达驱动辊(31)，所述第二辊09)和第二伺服马达驱动辊(31)能够在第二惯性辊和所述第二伺服马达驱动辊之间交咬所述热转印标签，所述热转印标签是从所述第一真空箱接收的。
7.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第二辊隙(51)，所述第二辊隙包括能够交咬所述热标签幅材的第五辊(5 和第三伺服马达驱动辊(55)，所述热标签幅材是从将热标签施用到容器的热标签施用装置接收的。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备还包括能够冷却所述热标签幅材的冷却器(47)，所述热标签幅材是从将所述热标签施用到容器的热标签施用装置接收的。
9.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备还包括(a)第一辊隙(27)，其中，所述第一辊隙包括第二辊09)和第二伺服传动辊(31)，所述第二辊09)和第二伺服传动辊(31)能够在所述第二辊和所述第二伺服马达传动辊之间交咬所述热转印标签，所述热转印标签是从所述第一真空箱接收的；(b)第二辊隙(51)，其中，所述第二辊隙包括能够交咬所述热标签幅材的第五辊(53) 和第三伺服马达传动辊(55)，所述热标签幅材是从将所述热标签施用到所述容器的热标签施用装置接收的；以及(c)能够冷却所述热标签幅材的冷却器(47)，其中，所述热标签幅材是从将所述热标签施用到容器的热标签施用装置接收的。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，包含在所述第一真空箱内部的容积为约5，OOOcm3至约50，OOOcm3,并且包含在所述第二真空箱内部的容积为约5，OOOcm3至约 50，000cm3。
11.一种给容器贴标的方法，所述方法包括以下步骤(a)从热转印标签辊(11)退绕热转印标签(3)，其中，所述热转印标签包括可释放地固定到热标签幅材(7)的热标签；(b)将所退绕的热转印标签的至少一部分容纳在第一真空箱(19)中；(c)使所述热转印标签的容纳在所述真空箱中的至少一部分真空化；(d)沿着加热板(35)的加热表面(37)加热所述热转印标签；以及(e)将热标签施用到容器以提供贴有标签的容器。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括卷绕通过将所述热标签施用到所述容器而提供的热转印幅材。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将从所述热标签施用装置接收的所述热标签幅材的至少一部分容纳在第二真空箱(57)内；和使容纳在所述第二真空箱中的热标签幅材的至少一部分真空化。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括卷绕通过使所述第二真空箱中的热转印幅材真空化而提供的热转印幅材。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当所述热标签幅材从将所述热标签施用到容器的热标签施用装置接收时冷却所述热标签幅材。
全文摘要
本发明涉及一种用于给容器贴标的设备(1)，所述设备包括(a)能够从热转印标签辊(11)退绕热转印标签(3)的第一卷绕机(9)，(b)能够容纳从所述第一卷绕机(9)退绕的热转印标签(3)的至少一部分的第一真空箱(19)，(c)真空化部件，(d)加热板(35)，和(e)加热标签施用装置(39)。使用一个或多个真空箱(19，57)使容器能够以更快的速度被贴标。
文档编号B65C9/18GK102421672SQ201080021432
公开日2012年4月18日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年5月13日
发明者A·特克利布, G·J·布罗亚德, J·L·德布鲁勒 申请人:宝洁公司