(57)【要約】【課題】カム面が水平の固定カムとカム曲線が傾斜した連結カムの接続部分で生じるカムフェロアの浮き上がりを防止する。【解決手段】カム部材１１とカム部材１２はそれぞれ直線のカム曲線ＣＬ1とカム曲ＣＬ2を有する。カム部材１１の連結部１１１とカム部材１２の連結部１２１には半径Ｒの円弧からなるカム曲線ＣＬCが形成されている。更にカム部材１１のカム曲線ＣＬ1とカム曲線ＣＬCの間に半径Ｒ’（＞Ｒ）の円弧からなるカム曲線ＣＬRと傾斜角ψで傾斜したカム曲線ＣＬSが形成されている。カムフォロア２１が傾斜したカム曲線ＣＬSを移動することによりカム曲線ＣＬCに進入するときに−ｚ軸方向の速度成分（初速度）が生じ、これによりカム曲線ＣＬCを移動するときにカムフォロア２１が浮き上がるのを防止する。【選択図】図４
2015140199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に第１のカム面が形成された部材からなり、当該第１のカム面の高さ位置が固定の第１のカム部材と、上面に第２のカム面が形成された部材からなり、当該第２のカム面の高さ位置が可変の第２のカム部材と、上面に第３のカム面が形成された部材からなり、その部材の両端部の一方が前記第１のカム部材の先端部に回動可能に連結されるとともに、他方が前記第２のカム部材の基端部に回動可能に連結された第３のカム部材とを備え、従動節のカムフォロアを前記第１、第２及び第３のカム面を接続した折れ線状のカム曲線に沿って移動させることにより前記従動節の前記カム曲線における高さ位置を制御するとともに、前記第２のカム面の高さ位置を変更することにより前記従動節の高さ位置を調整することができる高さ位置制御カムであって、
前記第１のカム部材の先端部の前記第３のカム部材と連結される部分は、当該連結部分における前記第１のカム面の曲線が第１の半径の第１の円弧となるように成形され、前記第１のカム部材の前記連結部分よりも基端側の部分は、当該部分における前記第１のカム面の曲線が水平な直線に対して所定の傾斜角で下方向に傾いた所定長の直線を前記第１の半径よりも大きい第２の半径の第２の円弧で接続した折れ線状のカム曲線となるように成形され、
前記第２の半径は、前記従動節のカムフォロアが前記第２の円弧を移動するときの下方向の加速度が重力加速度以下となるサイズに設定され、
前記傾斜した直線の傾斜角と長さは、前記従動節のカムフォロアが前記傾斜した直線から前記第１の円弧に進入したときに当該カムフォロアの速度ベクトルの下方向の成分に所定の初速度を生じさせるように設定されている、
ことを特徴とする高さ位置制御カム。
【請求項２】
前記所定の初速度は、前記従動節のカムフォロアが前記第１の円弧に進入した後、少なくとも当該第１の円弧の部分を前記従動節のカムフォロアがカム面から浮き上がることなく移動できる速度である、請求項１に記載の高さ位置制御カム。
【請求項３】
容器を保持する昇降可能な容器保持部と、その容器保持部の昇降を行う容器昇降機構と、前記容器保持部の上方の所定の位置に昇降可能に設けられ、前記容器に装着されるラベルを筒状に開口するラベル拡開部と、そのラベル拡開部の昇降を行うラベル拡開部昇降機構とを備えた複数のラベル装着手段を環状の経路で移動させ、各ラベル装着手段が前記経路の所定の区間を移動するときに、前記ラベル拡開部を所定の高さ位置に設定してラベルの開口動作を行わせるとともに前記容器を上昇させて当該容器の所定の位置に開口したラベルを装着する処理を行うラベル装着装置であって、
前記ラベル拡開部昇降機構は、
前記環状の経路に沿って配設された請求項１又は２に記載の高さ位置制御カムと、前記ラベル拡開部に設けられ、前記高さ位置制御カムのカム曲線に沿って移動するカムフォロアとからなるカム機構で構成されている
ことを特徴とするラベル装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上側にカム面を有し、そのカム面の高さが固定の第１のカム部材と上側にカム面を有し、そのカム面の高さが変更可能な第２のカム部材を上側にカム面を有する第３のカム部材で連結した折れ線状のカム曲線を有する高さ位置制御カムとこの高さ位置制御カムを用いたラベル装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数のボトルを所定の間隔で一列に配列して所定の円軌道上を搬送させながら、その円軌道上の所定の搬送区間で各ボトルにラベルを装着する処理を行うロータリー型のラベル装着装置において、ボトルにラベルを装着する搬送区間でカム面の高さを変化させることができる高さ位置制御カムを設けたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１７は、従来のラベル装着装置に設けられている高さ位置制御カムの基本的な構成を示す図である。
【０００４】
図１７に示す高さ位置制御カム１００は、カム面１０１ａの高さが固定のカム部材１０１（以下、「固定カム１０１」という。）とカム面１０３ａの高さが変更可能なカム部材１０３（以下、「可動カム１０３」という。）をカム部材１０２（以下、「連結カム１０２」という。）で連結した構成である。カム面１０１ａとカム面１０２ａは、それぞれ固定カム１０１と可動カム１０３の上面に形成された直線状のカム面である。連結カム１０２の上面にも直線状のカム面１０３ａが形成されており、カム面１０１ａ、カム面１０２ａ及びカム面１０３ａを結んだ曲線が折れ線状のカム曲線ＣＬ（太線で示す曲線）となっている。固定カム１０１と連結カム１０２は連結点Ｍ1がヒンジ機構によって連結され、連結カム１０２と可動カム１０３は連結点Ｍ2がヒンジ機構によって連結されている。
【０００５】
高さ位置制御カム１００は、可動カム１０３が全体的に上下動することによって高さ位置制御カム１００のカム曲線ＣＬの形が変化する。ラベル装着装置では、高さ位置制御カム１００は固定され、ラベルを円筒状に開いて保持するラベル拡開部１０４を支持する支持軸１０４ａの下端に回転自在に支持されたカムフォロア１０５を高さ位置制御カム１００のカム曲線ＣＬに沿って移動させることにより、移動位置におけるラベル拡開部１０４の高さＨが高さ位置制御カム１００のカム曲線ＣＬによって制御されるようになっている。
【０００６】
ラベル拡開部１０４の高さＨを円軌道上の移動中に変化させるのは、ラベル拡開部１０４が保持する筒状のラベルに対してボトル（図示省略）を下側から上昇させて当該ラベルをボトルの胴部に装着させるためである。高さ位置制御カム１００のカム曲線ＣＬの形を可変にしているのは、ボトルのサイズやラベルのサイズが変化した場合にラベル装着時のボトルの上昇位置が変化し、その変化に応じてラベル拡開部１０４の高さＨを調整できるようにするためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２０３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高さ位置制御カム１００のように、固定カム１０１と可動カム１０３を連結カム１０２によって連結した構造の場合、固定カム１０１のカム面１０１ａと連結カム１０２のカム面１０２ａの繋ぎ目部分に段差が生じやすい。これは、カム面１０１ａが水平であるのに対し、カム面１０２ａはカム面１０１ａに対して傾斜するため、カム面１０１ａとカム面１０２ａを直接接続すると、その接続部分が屈曲し、カム面１０２ａの傾斜角に応じてカム面１０１ａとカム面１０２ａの屈曲した形状が大きく変化するためである。
【０００９】
ラベル装着装置では、ラベル拡開部１０４を高速で移動させるため、当該ラベル拡開部１０４の支持軸１０４ａに取り付けられたカムフォロア１０５が固定カム１０１のカム面１０１ａと連結カム１０２のカム面１０２ａの繋ぎ目部分を固定カム１０１から連結カム１０２に向かって移動するときに当該カムフォロア１０５に発生する下方向の加速度が重力加速度よりも大きくなることによってカムフォロア１０５がカム面１０２ａから離れる（高さ位置制御カム１００のカム曲線ＣＬからカムフォロア１０５が浮き上がる）という現象が発生する。
【００１０】
固定カム１０１と連結カム１０２の連結部分をカムフォロア１０５が移動するときにカム曲線ＣＬから浮き上がる現象が生じることによって、浮き上がり後にカムフォロア１０５が連結カム１０２のカム面１０２ａに着地する際にバウンドしてカムフォロア１０５が振動する。カムフォロア１０５が振動すると、支持軸１０４ａも振動するので、支持軸１０４ａに支持されたラベル拡開部１０４の高さＨが変動し、ラベル拡開部１０４によって装着されるラベルのボトルにおける装着位置が不安定になる。従って、カムフォロア１０５の振動がボトルにおけるラベルの装着位置に悪影響を与えることになる。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、水平なカム曲線を有する固定カムと傾斜したカム曲線を有する連結カムの接続部分で生じるカムフェロアの浮き上がりを防止することができる高さ位置制御カム及びその高さ位置制御カムを用いたラベル装着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面で提供される高さ位置制御カムは、上面に第１のカム面が形成された部材からなり、当該第１のカム面の高さ位置が固定の第１のカム部材と、上面に第２のカム面が形成された部材からなり、当該第２のカム面の高さ位置が可変の第２のカム部材と、上面に第３のカム面が形成された部材からなり、その部材の両端部の一方が前記第１のカム部材の先端部に回動可能に連結されるとともに、他方が前記第２のカム部材の基端部に回動可能に連結された第３のカム部材とを備え、従動節のカムフォロアを前記第１、第２及び第３のカム面を接続した折れ線状のカム曲線に沿って移動させることにより前記従動節の前記カム曲線における高さ位置を制御するとともに、前記第２のカム面の高さ位置を変更することにより前記従動節の高さ位置を調整することができる高さ位置制御カムであって、前記第１のカム部材の先端部の前記第３のカム部材と連結される部分は、当該連結部分における前記第１のカム面の曲線が第１の半径の第１の円弧となるように成形され、前記第１のカム部材の前記連結部分よりも基端側の部分は、当該部分における前記第１のカム面の曲線が水平な直線に対して所定の傾斜角で下方向に傾いた所定長の直線を前記第１の半径よりも大きい第２の半径の第２の円弧で接続した折れ線状のカム曲線となるように成形され、前記第２の半径は、前記従動節のカムフォロアが前記第２の円弧を移動するときの下方向の加速度が重力加速度以下となるサイズに設定され、前記傾斜した直線の傾斜角と長さは、前記従動節のカムフォロアが前記傾斜した直線から前記第１の円弧に進入したときに当該カムフォロアの速度ベクトルの下方向の成分に所定の初速度を生じさせるように設定されている、ことを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
上記の高さ位置制御カムにおいて、前記所定の初速度は、前記従動節のカムフォロアが前記第１の円弧に進入した後、少なくとも当該第１の円弧の部分を前記従動節のカムフォロアがカム面から浮き上がることなく移動できる速度であるとよい（請求項２）。
【００１４】
本発明の第２の側面で提供されるラベル装着装置は、容器を保持する昇降可能な容器保持部と、その容器保持部の昇降を行う容器昇降機構と、前記容器保持部の上方の所定の位置に昇降可能に設けられ、前記容器に装着されるラベルを筒状に開口して保持するラベル拡開部と、そのラベル拡開部の昇降を行うラベル拡開部昇降機構とを備えた複数のラベル装着手段を環状の経路で移動させ、各ラベル装着手段が前記経路の所定の区間を移動するときに、前記ラベル拡開部を所定の高さ位置に設定してラベルの開口動作を行わせるとともに前記容器を上昇させて当該容器の所定の位置に開口したラベルを装着する処理を行うラベル装着装置であって、前記ラベル拡開部昇降機構は、前記環状の経路に沿って配設された請求項１又は２に記載の高さ位置制御カムと、前記ラベル拡開部に設けられ、前記高さ位置制御カムのカム曲線に沿って移動するカムフォロアとからなるカム機構で構成されていることを特徴とする（請求項３）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水平なカム面を有する第１のカム部材の第２のカム部材と連結される連結部を第１の半径を有する第１の円弧で形成し、その連結部の手前に水平なカム面に対して所定の傾斜角で下方向に傾斜した所定長のカム面を形成しているので、従動節のカムフォロアが第１のカム部材の水平なカム面から第１の円弧のカム面に移動したとき、カムフォロアの速度ベクトルに下方向の初速度が生じる。このため、第１の円弧の半径が比較的小さく設計されている場合でも傾斜したカム面と第１の円弧のカム面との接続点を通過した後のカムフォロアが第１の円弧のカム面から浮き上がることを防止することができる。
【００１６】
第１のカム部材の第１のカム面の水平なカム面と傾斜したカム面とを第１の円弧の第１の半径よりも大きい第２の半径を有する第２の円弧で接続し、その第２の半径をカムフォロアが第２の円弧を移動するときに生じる下方向の加速度が重力加速度以下となるサイズに設定しているので、カムフォロアが第１のカム面の水平なカム面と第２の円弧のカム面の接続点を通過するときに第２の円弧のカム面から浮き上がることを防止することができる。
【００１７】
また、ラベル装着装置のラベル拡開部を環状の経路の移動位置に応じて所定の高さに制御するラベル拡開部昇降機構を、本発明に係る高さ位置制御カムとラベル拡開部に設けられ、高さ位置制御カムのカム面に沿って移動させるカムフォロアとからなるカム機構によって構成したので、ラベル拡開部の高さ位置の制御を正確且つ安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る高さ位置制御カムの第１実施形態の基本的な構成を示す側面図である。
【図２】高さ位置制御カムの固定カムと連結カムの連結部分を従来の構成とした場合の図である。
【図３】カムフォロアがカム曲線から浮き上がないようするための固定カム及び連結カムの連結部の半径の条件を検討した検討結果の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る固定カムの形状を示す側面図である。
【図５】固定カムの先端部に傾斜部を設けた場合の浮き上がり抑制効果を確認した一例を示す図である。
【図６】図５の浮き上がり抑制効果を確認するために用いた固定カムの傾斜部の設計条件を示す図である。
【図７】本発明に係る高さ位置制御カムを適用したラベル装着装置に構成を示す上面図である。
【図８】本発明に係る高さ位置制御カムを適用したラベル装着装置に構成を示す側面図である。
【図９】ラベル装着装置に用いられるラベル基材の構成を示す図である。
【図１０】ボトル保持部の構造を示す図である。
【図１１】ラベル拡開部の構造を示す図である。
【図１２】ボトル持上部を正面から見た図である。
【図１３】ラベル装着部におけるラベル装着動作を説明するための図である。
【図１４】ラベル拡開部昇降機構の環状のカム部材を上から見た図である。
【図１５】環状のカム部材を直線状に展開した図である。
【図１６】固定カムの先端部分のカム面の形状を示す図である。
【図１７】従来のラベル装着装置に設けられている高さ位置制御カムの基本的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る高さ位置制御カムの基本的な構成を示す側面図である。
【００２１】
図１に示す高さ位置制御カム１は、カム部材１１と、カム部材１３と、カム部材１１とカム部材１３を連結するカム部材１２と、カム部材１５と、カム部材１３とカム部材１５を連結するカム部材１４とで構成されている。カム部材１１は、上面にカム面を有し、そのカム面の高さが固定である。カム部材１３は、上面にカム面を有し、そのカム面の高さが可変である。カム部材１５は、上面にカム面を有し、そのカム面の高さが固定であるが、第１の固定カム１１のカム面の高さとは異なっている。カム部材１２は、上面に直線状のカム面を有し、そのカム面によってカム部材１１のカム面とカム部材１３のカム面を接続する機能を果たす。カム部材１４も上面に直線状のカム面を有し、そのカム面によってカム部材１３のカム面とカム部材１５のカム面を接続する機能を果たす。カム部材１１（以下、「第１の固定カム１１」という。）、カム部材１２（以下、「第１の連結カム１２」という。）、カム部材１３（以下、「可動カム１３」という。）、カム部材１４（以下、「第２の連結カム１４」という。）及びカム部材１５（以下、「第２の固定カム１５」という。）の各カム面によって形成される折れ線状の曲線（太線で示す曲線）は、高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬである。
【００２２】
第１の固定カム１１、第１の連結カム１２、可動カム１３、第２の連結カム１４及び第２の固定カム１５の各カム面は、従動節２の下端に回転自在に取り付けられたカムフォロア２１が当接される当接面である。カムフォロア２１が高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬに沿って相対移動をすることにより従動節２が上下動し、これにより従動節２の高さ位置Ｈ（より具体的には従動節２の上端に取り付けられた所定の処理を行う処理装置３の高さ位置Ｈ）を変化させる。本発明に係る高さ位置制御カム１が適用されるラベル装着装置では、後述するように、従動節２を高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬに沿って移動させる構成であるので、高さ位置制御カム１は、当該高さ位置制御カム１の長手方向における従動節２の移動位置に対する従動節２の高さ位置Ｈを制御する機能を果たす。図１では、カムフォロア２１の移動方向が右方向であるので、第１の固定カム１１、第１の連結カム１２、可動カム１３、第２の連結カム１４及び第２の固定カム１５がこの順番で左から右に配置されている。
【００２３】
周知のように、高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬに屈曲点があると、カムフォロア２１がその屈曲点を通過するときに衝撃を受けるので、その衝撃を緩和するために屈曲点の部分は所定の曲線（緩和曲線）で設計される。本発明に係る高さ位置制御カム１は、第１の固定カム１１と第１の連結カム１２の連結部分のカム曲線と、可動カム１３と第２の連結カム１４の連結部分のカム曲線の設計方法に特徴がある。２つのカム曲線の設計方法は、同じであるので、以下では、第１の固定カム１１と第１の連結カム１２の連結部分のカム曲線の設計方法について説明する。
【００２４】
本発明に係る高さ位置制御カム１は、可動カム１３の水平なカム面１３ａの高さを変化させるのに応じて第１の連結カム１２の傾斜したカム面１２ａの水平方向に対する傾斜角θ［rad］が変化するので、傾斜角θの変化に関係なく第１の固定カム１１の水平なカム面１１ａ（以下、カム面１１ａのラインを「カム曲線ＣＬ1」という。）と第１の連結カム１２のカム面１２ａ（以下、カム面１２ａのラインを「カム曲線ＣＬ2」という。）を滑らかに接続するため、第１の固定カム１１と第１の連結カム１２の両連結部１１１，１２１の上面は、それぞれ半径Ｒの円弧で形成されている（図４参照）。
【００２５】
第１の固定カム１１と第１の連結カム１２は、両カム１１，１２の連結部１１１，１２１の円弧の中心点Ｏ1，Ｏ2がヒンジ４によって第１の連結カム１２だけが当該ヒンジ４を支点として回動するように連結されている。連結部１１１，１２１のカム面のライン（以下、このラインを「カム曲線ＣＬC」とする。）の長さ（円弧の周長）ｄは、傾斜角θによって変化し、ｄ＝Ｒ×θで表わされる。
【００２６】
図２に示すように、第１の固定カム１１と第１の連結カム１２の連結部分のカム曲線を従来の構成とした場合で、従動節２のカムフォロア２１が水平のカム曲線ＣＬ1から円弧のカム曲線ＣＬCを経由して右下がりに傾斜したカム曲線ＣＬ2に移動する場合を考える。
【００２７】
カム曲線ＣＬ1に沿う移動方向（水平方向）をｘ軸の＋方向、このｘ軸に対して直交する下方向をｚ軸の−方向とすると、カムフォロア２１がカム曲線ＣＬ1に沿って速度ｖxで水平移動しているときは、速度ｖは水平方向成分（ｘ軸の＋方向成分）しか有していないので、カムフォロア２１の変位位置のｚ軸成分は変化しないが、カムフォロア２１がカム曲線ＣＬ1とカム曲線ＣＬCとの接続点ｐを通過すると、カム曲線ＣＬC及びカム曲線ＣＬ2は右下がりになるので、カムフォロア２１の変位位置も右下がりに変化するようになる。カムフォロア２１は自重によって−ｚ軸方向に変位するから、その変位量がカム曲線ＣＬ1に対するカム曲線ＣＬC及びカム曲線ＣＬ2の下降量よりも小さいと、カムフォロア２１がカム曲線ＣＬC，ＣＬ2に対して浮き上がる状態が生じ、その後にカムフォロア２１がカム曲線ＣＬC，ＣＬ2に着地したときにバウンドすることになる。
【００２８】
図３は、カムフォロア２１がカム曲線ＣＬCから浮き上がらないようするための第１の固定カム１１及び第１の連結カム１２の連結部１１１，１２１の半径Ｒの条件を検討した検討結果の一例を示す図である。
【００２９】
図３の横軸は接続点ｐを原点としたｘ軸を示し、縦軸はｚ軸を示し、曲線Ａは半径Ｒを０とした場合（第１の固定カム１１に連結部１１１がない場合）の接続点ｐを通過した時のカムフォロア２１の移動軌跡を示している。曲線Ａは、カムフォロア２１が接続点ｐを通過するときの速度ベクトルＶのｘ軸成分をｖx（＞０、初速度）、ｚ軸成分をｖz＝０（初速度）として、時刻ｔのカムフォロア２１の変位位置のｘ軸座標Ｐxをｖx・ｔの演算式で算出し、ｚ軸座標Ｐzを−（１／２）・ｇ・ｔ2（ｇは、重力加速度（９．８ｍ／ｓ2））の演算式で算出したものである。
【００３０】
一方、３本の曲線Ｂ，Ｃ，Ｄは、円弧部分のカム曲線ＣＬCの半径Ｒをパラメータとした接続点ｐ通過後のカムフォロア２１の移動軌跡を示している。曲線Ｂ，Ｃ，Ｄのパラメータ（第１の固定カム１１の連結部１１１の円弧の半径）をそれぞれＲB，ＲC，ＲDとすると、ＲB＜ＲC＜ＲDである。曲線Ｂ，Ｃ，Ｄは、曲線Ａに対してカムフォロア２１のｚ軸方向の加速度の条件だけが異なるので、円弧のカム曲線ＣＬCを移動するときの各加速度αRB，αRC，αRD（添え字「ＲＢ」は、円弧の半径を「ＲB」に設計したときの加速度であることを示す。他の符号の添え字についても同様。）を算出し、それらの加速度αRB，αRC，αRDを上記のｚ軸座標Ｐzの算出式の「ｇ」に代入して各曲線Ｂ，Ｃ，Ｄのｚ軸座標Ｐzを算出したものである。なお、半径ＲBのカム曲線ＣＬCにおける加速度αRBは、αRB＝ｖx2／ＲBの演算式で算出され、曲線Ｃ，Ｄの加速度αRC，αRDも同様にして、αRC＝ｖx2／ＲC、αRD＝ｖx2／ＲDの演算式で算出される。
【００３１】
図３によれば、曲線Ｄは曲線Ａよりも下側の領域にあり、カムフォロア２１が接続点ｐを通過した後は円弧部分のカム曲線ＣＬCや傾斜したカム曲線ＣＬ2に対して浮いた状態になることを示し、曲線Ｂ，Ｃは曲線Ａよりも上側の領域にあり、カムフォロア２１が接続点ｐを通過した後でも円弧部分のカム曲線ＣＬCや傾斜したカム曲線ＣＬ2に対して浮き上がることなくカム曲線ＣＬC及びカム曲線ＣＬ2に沿って移動することを示している。従って、図３より、円弧のカム曲線ＣＬCや傾斜したカム曲線ＣＬ2からのカムフォロア２１の浮き上がりを防止するには、第１の固定カム１１及び第１の連結カム１２の連結部１１１，１２１に形成する円弧の半径Ｒは、加速度αRが重力加速度ｇ（１［Ｇ］）以下となるように設計すればよいことが分かる。
【００３２】
加速度αRの大きさは、上述したように、αR＝ｖx2／Ｒで表わされ、連結部１１１，１２１の円弧の半径Ｒに反比例するから、カムフォロア２１が円弧のカム曲線ＣＬCに進入するときの加速度αRを重力加速度ｇ（１［Ｇ］）以下に設計するには半径Ｒを可及的に大きくすればよい。しかしながら、高さ位置制御カム１が設けられる装置のサイズや装置内の高さ位置制御カム１の配設位置のサイズなどによって高さ位置制御カム１のサイズが制限され、連結部１１１，１２１の半径Ｒを加速度αRが１［Ｇ］以下になるサイズにできない場合が多い。物理的なサイズの制限だけでなく小型化やコスト低減の観点から連結部１１１，１２１の半径Ｒのサイズを上記の条件を満たすように設計できない場合もある。
【００３３】
そこで、本発明に係る高さ位置制御カム１では、図４に示すように、第１の固定カム１１の先端部に所定の角度ψで右下がりに傾斜する傾斜部１１２を設け、カムフォロア２１が接続点ｐを通過するときのカムフォロア２１の速度ベクトルＶのｚ軸成分に初速度ｖz（≠０）が生じるようにしている。カムフォロア２１の速度ベクトルＶが接続点ｐを通過するときに下方向の初速度ｖzを有していなければ、接続点ｐ通過後の時刻ｔにおける変位位置のｚ軸成分は−（１／２）・αR・ｔ2となるが、初速度ｖzを有していれば、ｚ軸成分は−（１／２）・ｇ・ｔ2−ｖz・ｔとなり、初速度ｖzがない場合よりも下方向の変位量はｖz・ｔだけ増加するので、カムフォロア２１のカム曲線ＣＬｃ及びカム曲線ＣＬ2に対する浮き上がりを抑制することができる。
【００３４】
図５は、第１の固定カム１１の先端部に傾斜部１１２を設けた場合の浮き上がり抑制効果を確認した一例を示す図である。
【００３５】
図５の横軸と縦軸は図３と同じである。曲線Ｅは、第１の固定カム１１及び第１の連結カム１２の形状を図６（ａ）のように設定した場合のカムフォロア２１の接続点ｐ通過後の移動軌跡を示す曲線であり、曲線Ｆは、第１の固定カム１１及び第１の連結カム１２の形状を図６（ｂ）のように設定した場合のカムフォロア２１の接続点ｐ通過後の移動軌跡を示す曲線である。図６（ａ）は、第１の固定カム１１及び第１の連結カム１２の形状が図３の例と同じで、第１の固定カム１１及び第１の連結カム１２の連結部１１１，１２１の半径Ｒを「ＲD」の凡そ１／５にしている。一方、図６（ｂ）は、図６（ａ）に対して第１の固定カム１１の連結部１１１の手前に角度ψが凡そ３°で所定長の傾斜部１１２を設けるとともに、その傾斜部１１２と水平なカム曲線ＣＬ1の間に当該カム曲線ＣＬ1と傾斜部１１２のカム曲線ＣＬSとを半径Ｒ’＝ＲDの円弧のカム曲線ＣＬRで接続する接続部１１３を形成したものである。
【００３６】
曲線Ｅは、図３の例で説明したように、接続点ｐ通過後の時刻ｔにおけるカムフォロア２１の変位位置のｘ軸座標Ｐxをｖx・ｔで算出し、ｚ軸座標Ｐzは、円弧のカム曲線ＣＬCを移動するときの加速度αREを算出し、その加速度αREを−（１／２）・ｇ・ｔ2の演算式の「ｇ」に代入して算出している。αRD＜αREであるから、曲線Ｅは、図３の曲線Ｄよりも右下がりの勾配が大きくなっている。
【００３７】
図６（ｂ）の構成では、カムフォロア２１が接続部１１３及び傾斜部１１２によって斜め右下方向に移動しながら接続点ｐに進入するので、接続点ｐを通過するときにはカムフォロア２１の速度ベクトルＶのｚ軸成分に０＜ｖzの初速度ｖzが生じている。この初速度ｖzは、カムフォロア２１がカム曲線ＣＬ1とカム曲線ＣＬRの接続点ｑを通過したときに生じる加速度を「αRE」とし、カムフォロア２１が接続点ｑの高さから接続点ｐの高さまで変位する時間を「ｔpq」とすると、ｖz＝αRE・ｔpqの演算式で算出される。
【００３８】
曲線Ｆは、カムフォロア２１が接続点ｐを通過してから経過した時刻ｔにおけるカムフォロア２１の変位位置のｘ軸座標Ｐxをｖx・ｔの演算式で算出し、ｚ軸座標ＰZは、接続点ｐを通過するときのカムフォロア２１の速度ベクトルＶのｚ軸成分（初速度Ｖz）を算出し、その初速度Ｖzと重力加速度ｇを用いて−（１／２）・ｇ・ｔ2−ｖz・ｔの演算式により算出したものである。
【００３９】
図５に示されるように、曲線Ｆは、ｘ軸座標ＰFまではカムフォロア２１の変位位置が曲線Ｅより下側の領域になり、ｘ軸座標ＰFを超えると、カムフォロア２１の変位位置が曲線Ｅより上側の領域になる。これは、カムフォロア２１が接続点ｐを通過してからｘ軸座標ＰFを通過するまではカム曲線ＣＬCに対してカムフォロア２１の浮き上がりが生じないことを示すものであり、カム曲線ＣＬCの長さｄをｘ軸座標ＰF以下に設計すれば、浮き上がりを生じさせることなくカムフォロア２１をカム曲線ＣＬ1、カム曲線ＣＬR、カム曲線ＣＬS、カム曲線ＣＬC及びカム曲線ＣＬ2に沿って移動させることができることを示すものである。
【００４０】
従って、本発明に係る高さ位置制御カム１の第１の固定カム１１は、サイズの制約等によって連結部１１１の半径Ｒが当該連結部１１１をカムフォロア２１が移動するときの加速度αRが１［Ｇ］よりも大きくなる適当なサイズに設定され、更に水平なカム曲線ＣＬ1と連結部１１１のカム曲線ＣＬCの間に、接続点ｐを通過するときのカムフォロア２１の速度ベクトルＶのｚ軸成分に所定の初速度ｖzを生じさせるための傾斜部１１２が形成されている。また、水平なカム曲線ＣＬ1と傾斜部１１２のカム曲線ＣＬSを滑らかに接続するために両カム曲線ＣＬ1，ＣＬSの間に連結部１１１の半径Ｒよりも大きい半径Ｒ’の円弧による接続部１１３が設けられている。
【００４１】
傾斜部１１２のカム曲線ＣＬSの水平なカム曲線ＣＬ1に対する傾斜角ψと長さｄpqは、カムフォロア２１が連結部１１１のカム曲線ＣＬCを浮き上がることなく移動することができるような初速度ｖzを生じさせる条件で適当な値に設定されている。
【００４２】
上記の説明では、第１の固定カム１１と第１の連結カム１２の連結部分のカム曲線について説明したが、可動カム１３と第２の連結カム１４の連結部分のカム曲線についても同様の考え方で可動カム１３の先端部の連結部１３１の手前に傾斜部と接続部が形成されている。
【００４３】
次に、本発明に係る高さ位置制御カム１をラベル装着装置に適用した場合の具体的な構成例について説明する。
【００４４】
図７は、本発明に係る高さ位置制御カム１を適用したラベル装着装置に構成を示す上面図である。図８は、同ラベル装着装置の正面図である。図９は、ラベル装着装置に適用されるラベル基材の構成を示す図である。図１０は、ボトル保持部の構造を示す図、図１１は、ラベル拡開部の構造を示す図、図１２は、ボトル持上部の構造を示す図である。
【００４５】
ラベル装着装置５は、ボトル供給部５１、ラベル供給部５２、ラベル受渡部５３、ロータリー型のラベル装着部５４及びボトル搬出部５５を備える。図７において、ラベル装着部５４を基準に見ると、正面視（図７の下側から上側を見る方向）でボトル供給部５１はラベル装着部５４の手前右側に配置され、ボトル搬出部５５はラベル装着部５４の手前左側に配置されている。また、ラベル供給部５２は、ラベル装着部５４の左側奥に配置されている。
【００４６】
本発明に係る高さ位置制御カム１は、ラベル装着部５４に設けられているので、以下では、ボトル供給部５１、ラベル供給部５２、ラベル受渡部５３及びボトル搬出部５５について簡単に説明し、ラベル装着部５４の高さ位置制御カム１を適用したカム機構に関する構成について詳細に説明する。
【００４７】
ラベル装着装置５では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの合成樹脂からなる多数のボトルタイプの容器Ｂ（以下、「ボトルＢ」という。）がボトル供給部５１によってボトル装着部５４に供給される。ボトルＢは、ボトル供給部５１のベルトコンベア５１Ａによって立てた状態でボトル装着部５４に向かって搬送され（図７では右から左に搬送され）、ボトル供給部５１のスターホイール５１Ｂでボトル間隔が等間隔に調整された後、ボトル供給位置Ｐ3からボトル装着部５４に供給される。
【００４８】
また、ラベル供給部５２によってボトル供給部５１がラベル装着部５４にボトルＢを供給する周期と同一の周期でラベルＬ（図９参照）が生成される。ラベルＬは、図９に示すラベル基材ＬＳを当該ラベル基材ＬＳに設定されたカット位置ＣがボトルＢの供給周期でラベル基材切断位置を通過するように搬送し、各カット位置Ｃがラベル基材切断位置（図示省略）に到達する毎にラベル基材ＬＳを切断することによって生成される。
【００４９】
ラベル基材ＬＳは、多数のラベル（絵柄や文字等）が一定間隔で印刷され、筒状に整形されたストレッチフィルムをシート状に折り畳んで帯状にしたものである。ラベル基材ＬＳに用いられストレッチフィルムは、伸縮性の良いフィルムで、例えば、ポリエチレン系樹脂等からなる厚さ１０μｍ〜１００μｍで、周方向の伸長倍率が１．０１倍〜１．６０倍の自己伸縮性フィルムである。なお、ラベル基材ＬＳの各カット位置Ｃに設けられたマークＭは、ラベル基材ＬＳを間欠的にラベル基材切断位置に搬送する際に先頭のカット位置Ｃをラベル基材切断位置に正確に位置合わせする搬送制御に用いられるマークである。
【００５０】
ラベル供給部５２で生成された各ラベルＬは第１のラベル受渡位置Ｐ1（図７，図８参照）でラベル受渡部５３に受け渡される。ラベル受渡部５３は、回転軸５３Ａから放射状に突設された複数のテイクアップ部材５３Ｂを有し、各テイクアップ部材５３Ｂでラベル供給部５２から各ラベルＬを受け取り、第２のラベル受渡位置Ｐ2に搬送してボトル装着部５４に供給する。
【００５１】
ラベル装着部５４では、ボトル供給位置Ｐ3から供給された各ボトルＢを所定の円軌道上で移動させ、各ボトルＢが第２のラベル受渡位置Ｐ2を通過するときにラベル受渡部５３のテイクアップ部材５３Ｂから各ボトルＢに装着するラベルＬを受け取る。その後、各ボトルＢが円軌道上の所定のラベル装着区間（本発明に係る高さ位置制御カム１が設けられた区間）を移動する間に後述するラベル装着動作によってラベルＬが各ボトルＢの胴部に装着される。そして、ラベル装着済みのボトルＢは円軌道上のボトル搬出位置Ｐ4に搬送され、当該ボトル搬出位置Ｐ4からボトル搬出部５５によって搬出される。
【００５２】
ボトル搬出部５５は、ボトル搬出位置Ｐ4に搬送されたラベル装着済みのボトルＢを立てた状態でスターホイール５５Ａによって受け取り、ベルトコンベア５５Ｂに搬送した後、当該ベルトコンベア５５Ｂで後工程に搬送する。
【００５３】
ラベル装着部５４は、主軸５４Ａの周りを反時計回りに回転する環状の支持盤５４Ｂを備える。この支持盤５４Ｂには周縁に沿って２４個のボトルＢを保持するボトル保持部５４１が所定のボトル間隔ＤBで設けられている。
【００５４】
ボトル保持部５４１にはボトル供給部５１からボトルＢを立った状態で受け取り、その状態を保持するためにボトルガイド５４１Ａ（図７参照）が設けられている。ボトルガイド５４１ＡはＶ字型に開いた一対のガイド部材５４１Ａ−１，５４１Ａ−２（図１０参照）で構成される。一方のガイド部材５４１Ａ−１は支持盤５４Ｂに固定され、他方のガイド部材５４１Ａ−２は後述するボトル昇降杆５４３Ａを支持する軸受５４１Ｂの上面に延設された支持部材５４１Ｃの先端部に固定されている。
【００５５】
一対のガイド部材５４１Ａ−１，５４１Ａ−２はボトルガイド開閉機構５４２によって開閉動作を行う。ボトルガイド開閉機構５４２は、軸受５４１Ｂの下端部に取り付けられた揺動レバー５４２Ａと、その揺動レバー５４２Ａの先端に設けられたカムフォロア５４２Ｂとで構成される。ボトルガイド開閉機構５４２は、ボトル保持部５４１がボトル供給位置Ｐ3を通過する際、カムフォロア５４２Ｂが図示省略のカム面に当接して支持部材５４１Ｃに揺動動作をさせ、これによりガイド部材５４１Ｂ−２とガイド部材５４１Ｂ−１に開閉動作を行わせる。
【００５６】
ボトル保持部５４１には、さらに保持したボトルＢを上昇させるボトル昇降機構５４３が設けられている。ボトル昇降機構５４３は、図１０に示すように、所定長の棒状のボトル昇降杆５４３Ａと、ボトル昇降杆５４３Ａの下端に設けられ、円筒状のカム板６（図８参照）のカム溝６Ａに嵌め込まれたカムフォロア５４３Ｂとで構成される。ボトル昇降杆５４３Ａはボトル保持部５４１に設けられた貫通孔に回動自在に取り付けられた軸受５４１Ｂによって上下動可能に支持されている。ボトル昇降杆５４３Ａの上端にボトルＢを載置する円盤状のボトル載置台５４３Ｃが固着されている。
【００５７】
円筒状のカム板６は、支持盤５４Ｂの周縁部の下側に配置されている（図８参照）。カム板６には、図１３に示すライン（イ）の軌跡を有するカム溝６Ａが形成されている。カム板６は固定されているので、カム溝６Ａの高さは、図７で反時計回りにボトル供給位置Ｐ4からラベル受渡位置Ｐ2に至る区間で山形に変化し、ラベル受渡位置Ｐ2からボトル供給位置Ｐ3に戻る区間は最も低い位置（最下位の位置）で一定となっている。
【００５８】
図７において、支持盤５４Ｂが反時計回りに回転すると、カムフォロア５４３Ｂはカム溝６Ａに沿って図１３に示すライン（イ）の軌跡を描くように移動する。従って、カムフォロア５４３Ｂが上下動することによってボトル昇降杆５４３Ａが上下動し、これによりボトル載置台５４３Ｃに載置されたボイルＢの高さがカムフォロア５４３Ｂの移動位置に応じて変位する。
【００５９】
ボトル保持部５４１の上部には、ラベル受渡部５３からシート状に折り畳まれたラベルＬを受け取り、当該ラベルＬを筒状に開く処理とボトルＢを上昇させて当該ラベルＬを装着させた後に当該ボトルＢをボトル搬出位置Ｐ4に搬送する処理とを行うラベル装着ヘッド５４４（図８参照）が設けられている。
【００６０】
ラベル装着ヘッド５４４は、主軸５４Ａから各ボトル保持部５４１の上方位置に放射状に張り出した２４本のアーム５４４Ａ（図８参照）の先端に取り付けられている。ラベル装着ヘッド５４４は、ラベル受取部５４４１、ラベル拡開部５４４２及びボトル持上部５４４５を有する。
【００６１】
ラベル受取部５４４１は、第２のラベル受渡位置Ｐ2でラベル受渡部５３からシート状に折り畳まれたラベルＬを受け取り、そのラベルＬを予備的に筒状に開く動作を行う。ラベル受取部５４４１は、ラベルＬを受け取る開閉可能な一対のクランプ部材５４４１Ａ（図８参照）と、その一対のクランプ部材５４４１Ａに開閉動作を行わせる開閉駆動部材（図示省略）と、クランプ部材５４４１ＡにラベルＬを吸着させる吸引部材（図示省略）とを有する。ラベル受取部５４４１は、一対のクランプ部材５４４１Ａを開いた状態で第２のラベル受渡位置Ｐ2を水平方向に移動し、一方のクランプ部材５４４１Ａがラベル受渡部５３のテイクアップ部材５３Ｂと交差して当該テイクアップ部材５３で保持されているラベルＬを受け取る。ラベル受取部５４４１は、ラベルＬを受け取ると、一旦クランプ部材５４４１Ａを閉じる動作をした後、再度開く動作をすることによってシート状に折り畳まれたラベルＬを予備的に筒状に開く。
【００６２】
ラベル拡開部５４４２は、図１１に示すように、ボトル昇降杆５４３Ａによって上昇するボトルＢがラベルＬの開口部を通り抜けられるように、ラベル受取部５４４１で予備的に開口されたラベルＬを当該ラベルＬの伸縮性に抗して更にボトルＢの外径より大きいサイズに押し広げる。ラベル拡開部５４４２は、環状の円盤５４４２Ａ−１とその円盤５４４２Ａ−１の下端部に取り付けられた筒状体５４４２Ａ−２とで構成されるベース部材５４４２Ａと、ベース部材５４４２Ａの円盤５４４２Ａ−１に径方向に移動自在に支持されたスライド部材５４４２Ｂと、スライド部材５４４２Ｂの先端に垂直に取り付けられた複数本（例えば、８本）の拡開爪５４４２Ｃと、を備える。
【００６３】
ラベル拡開部５４４２には、複数本の拡開爪５４４２Ｃに開閉動作を行わせる拡開爪開閉機構５４４３が設けられている。拡開爪開閉機構５４４３は、ベース部材５４４２Ａの筒状体５４４２Ａ−２の内径部に回転自在に支持され、内径側から外径側に向かって各拡開爪５４４２Ｃに対応して周方向に延びる複数本（例えば、８本）のカム溝５４４３Ａ−１が形成された環状のカム５４４３Ａと、スライド部材５４４２Ｂに支持部材５４４３Ｂを介して取り付けられ、カム５４４３Ａのカム溝５４４３Ａ−１に嵌合するカムフォロア５４４３Ｃと、カム５４４３Ａを回転させるカム機構（図示省略）とで構成される。
【００６４】
拡開爪開閉機構５４４３は、カム機構によってカム５４４３Ａを回転させることによってスライド部材５４４２Ｂを径方向に進退させ、これにより拡開爪５４４２Ｃをベース部材５４４２Ａの開口部で開閉動作させる。
【００６５】
ラベル拡開部５４４２は、アーム５４４Ａに垂直に取り付けられた支柱に昇降自在に取りけられており、カム機構によるラベル拡開部昇降機構５４４４によってラベル拡開部５４４２の高さ位置Ｈが制御されるようになっている。ラベル拡開部昇降機構５４４４は、ラベル拡開部５４４２の筒状体５４４２Ａ−２に下方向に向けて取り付けられたカムフォロア５４４４Ａと、支持盤５４Ｂの外側に当該支持盤５４Ｂの周縁に沿って円形の経路を形成するように周縁に環状に配設された高さ位置制御カム７（図１４参照）とで構成されている。高さ位置制御カム７に本発明に係る高さ位置制御カム１の構成が適用されている。高さ位置制御カム７の詳細については後述する。
【００６６】
高さ位置制御カム７の上面はカムフォロア５４４４Ａが当接するカム面となっており、カムフォロア５４４４Ａはラベル装着ヘッド５４４を支持するアーム５４４Ａが主軸５４Ａを中心に回転することにより高さ位置制御カム７のカム面に沿って移動する。高さ位置制御カム７のカム面の軌道は当該高さ位置制御カム７のカム曲線ＣＬを示し、そのカム曲線ＣＬの波形は、図１３の（ロ）に示す曲線（高さ位置Ｈの曲線）と同一の波形となっている。なお、図１３の曲線（ロ）は、ラベル装着ヘッド５４４が主軸５４Ａを中心に１回転したときのラベル拡開部５４４２の移動軌跡（高さ位置の変位）を示したものである。
【００６７】
ボトル持上部５４４５は、ボトル昇降杆５４３Ａによって上昇されたボトルＢ（胴部にラベルＬが装着された状態のボトルＢ）の首部と胴部を挟持して当該ボトルＢを持ち上げることにより、ラベル拡開部５４４２からボトルＢを抜き取る。ボトル昇降杆５４３Ａを所定の高さまで上昇させたときにはボトルＢが下側からラベルＬの開口に入り込み、ラベルＬの上半分が伸縮性によってボトルＢに装着され、下半分に拡開爪５４４２Ｃが挟み込まれた状態となっている。ボトル持上部５４４５は、ボトルＢをラベル拡開部５４４２から上方に抜き取ることによって拡開爪５４４２Ｃを外し、ボトルＢへのラベルＬの装着処理を完了する。そして、ボトル持上部５４４５は、ラベルＬが装着されたボトルＢの首部と胴部を保持してボトル搬出位置Ｐ4まで搬送する。
【００６８】
ボトル持上部５４４５は、図８に示すように、Ｌ字状に屈曲した上下動可能な支持部材５４４５Ａと、その下端に水平面内で開閉可能に支持された一対の揺動アーム５４４５Ｂを備える。更に、図１２に示すように、各揺動アーム５４４５Ｂの先端部に一対のグリッパー５４４５Ｃが垂直に取り付けられ、各グリッパー５４４５Ｃの内側の略中間位置には一対のネッククランパ５４４５Ｄが取り付けられている。
【００６９】
ボトル持上部５４４５は、カム機構によって支持部材５４４５Ａを上下動させることにより上下動する。カム機構は、図１３の（ハ）に示すラインを有するカム溝８Ａが形成された筒状のカム板８（図１２参照）と支持部材５４４５Ａの基端に設けられ、カム溝８Ａに嵌入されたカムフォロア８Ｂで構成される。なお、支持部材５４４５Ａにはスライドガイド（図示省略）が設けられており、支持部材５４４５Ａを上下動させるときにはそのスライドガイドが支持盤５４Ｂに垂直に取り付けられたガイドレール（図示省略）に沿って移動する。
【００７０】
カムフォロア８Ｂは、ラベル装着ヘッド５４４を支持するアーム５４４Ａが主軸５４Ａを中心に回転することによりカム板８のカム溝８Ａに沿って移動する。図１３に示すように、カムフォロア８Ｂは、ボトル供給位置Ｐ3からラベル受渡位置Ｐ2まで移動する間にカム板８のカム溝８Ａによって下方向に上下動を１回だけ行うので、このカムフォロア８Ｂの下降動作によりグリッパー５４４５Ｃが、ボトル昇降杆５４３Ａによって上昇させたボトルＢの上昇位置まで押し下げられる。
【００７１】
一対の揺動アーム５４４５Ｂは、両揺動アーム５４４５Ｂを常時開方向に付勢するバネ（図示省略）と、両揺動アーム５４４５Ｂの基端部に設けられたローラ対（図示省略）と、両ローラの間に挿入されるカム部材（図示省略）とで構成されるアーム開閉機構によって開閉される。
【００７２】
図１３は、ラベル装着部５４におけるラベルＬのボトルＢへの装着シーケンスを示す図である。図１３は、ボトル保持部５４１とラベル装着ヘッド５４４が支持盤５４Ｂの周縁部を１周する間の各部の動作状態を平面に展開して示した図である。なお、図１３は、主としてラベル装着動作におけるボトル保持部５４１及びラベル装着ヘッド５４４の各高さ位置の変化を示すためにボトル保持部５４１及びラベル装着ヘッド５４４の主要な移動位置をサンプリングして描いたものであるので、横軸の（ａ）〜（ｐ）の点はボトル保持部５４１及びラベル装着ヘッド５４４の移動位置を正確に示したものではない。
【００７３】
ラベル装着部５４のボトル保持部５４１とラベル装着ヘッド５４４は、下記の（１）〜（７）の動作を各ラベルＬと各ボトルＢについて連続的に行う。
【００７４】
（１）第２のラベル受渡位置Ｐ2でラベル受取部５４４１によりラベル受渡部５３からラベルＬを受け取る（図１３（ｊ））。
【００７５】
（２）受け取ったラベルＬを第２のラベル受渡位置Ｐ2からボトル供給位置Ｐ3に移動する間に、シート状に折り畳まれたラベルＬをラベル受取部５４４１で予備的に筒状に開口する一方（図１３（ｊ）〜（ｍ））、ラベルＬが開口するタイミングでラベル拡開部５４４２を上昇させてラベル拡開部５４４２の拡開爪５４４２Ｃを予備的に開口したラベルＬに挿入した後（図１３（ｍ）〜（ｏ））、拡開爪５４４２Ｃを開いてラベルＬの開口サイズをボトルＢが嵌入可能な大きさに押し広げる（図１３（ａ））。
【００７６】
（３）ボトル供給位置Ｐ3に至ると、ボトル保持部５４１がボトル供給部５１のスターホイール５１Ｂで搬送されたボトルＢを受け取り、ラベル拡開部５４４２で筒状に押し広げられたラベルＬの下方位置に当該ラベルＬを装着するボトルＢをセットする（図１３（ａ））。
【００７７】
（４）ボトル保持部５４１がボトルＢを受け取ると、ボトル供給位置Ｐ3と第２のラベル受渡位置Ｐ2のほぼ中間の位置までボトルＢを搬送する間にボトル昇降機構５４３がボトルＢを上昇させるとともに、ボトル持上部５４４５の昇降機構が当該ボトル持上部５４４５を下降させる（図１３（ｂ）〜（ｅ））。
【００７８】
（５）ボトル昇降機構５４３がボトルＢを上昇させることにより、ラベル拡開部５４４２が筒状に押し広げているラベルＬに当該ボトルＢが下側から嵌まり込み、ラベルＬが胴部に接触すると、摩擦力によりボトルＢに密着する。ボトルＢが最上位の位置に上昇するタイミングでボトル持上部５４４５を最下位の位置に下降させ、一対のグリッパー５４４５Ｃの先端部がラベルＬの装着されたボトルＢを挟持するとともに、一対のネッククランパ５４４５ＤがボトルＢの首部を挟持する（図１３（ｆ））。
【００７９】
（６）最上位の位置に上昇したボトルＢは直ちに元の最下位の位置に下降するとともに、最下位の位置に下降したボトル持上部５４４５は直ちに元の最上位の位置に上昇するので、ラベルＬが装着されたボトルＢをボトル持上部５４４５により最上位の位置に持ち上げた後、その位置を保持してラベル搬出位置Ｐ4まで搬送する（図１３（ｆ）〜（ｐ））。
【００８０】
（７）ボトル持上部５４４５でラベル搬出位置Ｐ4に搬送されたラベル装着済みボトルＢを、ボトル搬出部５５のスターホイール５５Ａに受け渡し、スターホイール５５Ａとベルトコンベア５５Ｂとによって後工程に搬出する（図１３（ｐ））。
【００８１】
なお、図１３の（ｊ）〜（ｐ）では、ラベルＬをラベル受渡部５３から受け取る動作とともに、ボトル持上部５４４５がラベル装着済みボトルＢを搬送する動作が重複して描かれているが、これは上記（１）〜（７）の動作が連続的に行われている様子を表しているためである。
【００８２】
本実施形態に係るラベル装着装置５では、サイズ（特に、縦方向の長さのサイズ）の異なるボトルＢにサイズの異なるラベルＬを装着することができるようになっている。上述したように、ラベル装着装置５のラベル装着方法は、ボトルＢの上方位置でラベル拡開部５４４２によりシート状体に折り畳まれたラベルＬを開口し、ボトルＢを上昇させて当該ラベルＬの開口部に嵌入した後（ラベルＬをボトルＢの胴部に装着した後）、当該ボトルＢをラベル拡開部５４４２から上方に抜き取る方法である。ボトルＢのサイズが異なる場合はボトルＢの胴部の長さや胴部におけるラベルＢの装着位置が変化するので、ボトル昇降機構５４３でボトルＢを上昇させたときのボトル位置に対するラベル拡開部５４４２の相対的な位置を調整する必要がある。
【００８３】
本実施形態に係るラベル装着装置５では、ボトルＢの上昇位置はボトル昇降杆５４３Ａのカムフォロア５４３Ｂをガイドするカム板６に形成したカム溝６Ａによって制御されるので、ボトルＢ及びラベルＬのサイズの変化によってボトルＢの昇降位置を変化させることはできない。その一方、ラベル拡開部５４４２の高さ位置は、ラベル拡開部５４４２のカムフォロア５４４４Ａをガイドする高さ位置制御カム７のカム面によって制御されるので、高さ位置制御カム７のラベル装着区間におけるカム面の高さが可変であれば、ボトルＢ及びラベルＬのサイズの変化に応じてラベル拡開部５４４２の高さ位置を調整することができる。
【００８４】
本実施形態に係るラベル装着装置５では、環状の高さ位置制御カム７に上述した高さ位置制御カム１の構成を適用し、高さ位置制御カム７のラベル装着区間（図１３の（ｂ）〜（ｆ）の区間）におけるカム面の高さをボトルＢ及びラベルＬのサイズの変化に応じて調整できるようにしている。
【００８５】
図１４は、高さ位置制御カム７を上から見た図である。図１５は、高さ位置制御カム７を直線状に展開した図である。
【００８６】
高さ位置制御カム７は、上面視で円弧状に湾曲した４つのカム部材７１、カム部材７２、カム部材７３及びカム部材７４を環状に連結して構成されている。カム部材７１はカム面が上下に変位しない固定されたカム部材で、高さ位置制御カム１の第１の固定カム１１と第２の固定カム１５を一体にしたカム部材（第１の固定カム１１の先端側（図１で左端側）と第２の固定カム１５の後端側（図１で右端側）を接続したカム部材）に相当している。カム部材７３は、カム面が上下に変位可能なカム部材で、高さ位置制御カム１の可動カム１３に相当している。カム部材７２は、カム部材７１（以下、「固定カム７１」という。）の先端側とカム部材７３（以下、「可動カム７３」という。）の基端側を連結するカム部材で、高さ位置制御カム１の第１の連結カム１２に相当している。カム部材７４は、可動カム７３の先端側と固定カム７１の基端側を連結するカム部材で、高さ位置制御カム１の第２の連結カム１４に相当している。
【００８７】
図１，図１４において、支持盤５４Ｂの中心Ｏから下方向の位置を回転基準位置Ｎとして、反時計回りにラベル装着ヘッド５４４の回転位置を示す回転角Θ［°］を取るとすると、凡そ＋１７°の位置にボトル供給位置Ｐ3が設けられ、凡そ＋２４５°の位置に第２のラベル受渡位置Ｐ2が設けられ、凡そ−１７°の位置にボトル搬出位置Ｐ4が設けられている。
【００８８】
固定カム７１の先端とカム部材７２（以下、「第１の連結カム７２」という。）は、図１５に示すように、固定カム７１の先端部に突設されたピン７１Ａに第１の連結カム７２の基端部に設けられた丸孔７２Ａをピン７１Ａに遊嵌させた構造のヒンジで連結されている。第１の連結カム７２と可動カム７３は、可動カム７３の基端部に突設されたピン７３Ａに第１の連結カム７２の先端部に設けられた横長の長孔７２Ｂをピン７３Ａに遊嵌させた構造のヒンジで連結されている。可動カム７３とカム部材７４（以下、「第２の連結カム７４」という。）は、可動カム７３の先端部に突設されたピン７３Ｂに第２の連結カム７４の基端部に設けられた横長の長孔７４Ａをピン７３Ｂに遊嵌させた構造のヒンジで連結されている。第２の連結カム７４と固定カム７１は、固定カム７１の基端部に突設されたピン７１Ｂに第２の連結カム７４の先端部に設けられた丸孔７４Ｂをピン７１Ｂに遊嵌させた構造で連結されている。
【００８９】
固定カム７１、可動カム７３、第１の連結カム７２及び第２の連結カム７４の上面がラベル拡開部５４４２のカムフォロア５４４４Ａが当接する高さ位置制御カム７のカム面となっており、そのカム面の曲線が高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬに相当している。図１５において、主軸５４Ａの回転に基づくカムフォロア５４４４Ａの移動方向は右方向である。固定カム７１はカム面が１つだけであるが、第１の連結カム７２、可動カム７３及び第２の連結カム７４にはカムフォロア５４４４Ａの上面が当接する副カム面を形成するための副カム部材７２１，７３１，７４１が取り付けられている。副カム部材７２１，７３１，７４１の下面が副カム面となっている。
【００９０】
第１の連結カム７２、可動カム７３及び第２の連結カム７４に上側の副カム面を設けているのは、カムフォロア５４４４Ａが第１の連結カム７２、可動カム７３及び第２の連結カム７４を移動する期間にボトルＢが上昇してラベル拡開部５４４２が押し広げているラベルＬの開口部に嵌入する動作をし、この動作によってラベル拡開部５４４２が上方に押し上げられる（すなわち、カムフォロア５４４４Ａが浮き上がって高さ位置制御カム7のカム面から外れる）から、高さ位置制御カム７のカム面に代えて副カム面にカムフォロア５４４４Ａをガイドさせるためである。
【００９１】
可動カム７３には、当該可動カム７３を全体的に昇降させる（可動カム７３のカム面の高さを上下に変位させる）カム昇降機構７３２が設けられている。カム昇降機構７３２は、支持フレーム７３２Ａに回転可能に立設された３本のネジ７３２Ｂと、可動カム７３に取り付けられ、各ネジ７３２Ｂが螺合する３個のナット７３２Ｃと、３本のネジ７３２Ｂを回転させる駆動機構とで構成される。駆動機構は、中央のネジ７３２Ｂの下端部に取り付けられた３列のスプロケット７３２Ｄと、両側のネジ７３２Ｂの下端部にそれぞれ取り付けられたスプロケット７３２Ｅ，７３２Ｆと、駆動力を発生するモータ（図示省略）と、モータの駆動力を伝達する３本のチェーン７３２Ｈ（図１５では２本しか見えていない）で構成される。
【００９２】
３本のチェーン７３２Ｈは、３列のスプロケット７３２Ｄの最下位のスプロケットと上流側（図１５では左側）のネジ７３２Ｂのスプロケット７３２Ｅとの間と、３列のスプロケット７３２Ｄの中間のスプロケットと下流側（図１５では右側）のネジ７３２Ｂのスプロケット７３２Ｆとの間と、３列のスプロケット７３２Ｄの最上位のスプロケットとモータのロータとの間にそれぞれ架け渡されている。
【００９３】
モータの回転力をスプロケット７３２Ｄ，７３２Ｅ，７３２Ｆとチェーン７３２Ｈによって３本のネジ７３２Ｂに伝達し、各ネジ７３２Ｂを回転させて３個のナット７３２Ｃを下側に移動させると、可動カム７３が下降する。逆に、３個のナット７３２Ｃを上側に移動させると、可動カム７３が上昇する。
【００９４】
カムフォロア５４４４Ａが可動カム７３のカム面に当接している区間は、ラベルＬの開口部にボトルＢが下側から上昇して当該ラベルＬの開口に入り込む動作（ボトルＢにラベルＬを装着する処理）をする区間（以下、「ラベル装着区間」という。）に対応している（図１３（ｃ）〜（ｇ）参照）。従って、ラベル装着区間のラベル拡開部５４４２の高さ位置Ｈは、ボトルＢにラベルＬを装着するときの当該ボトルＢにおけるラベルＬの装着位置に対応する。可動カム７３のカム面の高さ位置を変化させることにより、ボトルＢにおけるラベルＬの装着位置を調整することができる。
【００９５】
図１に示す高さ位置制御カム１を適用した高さ位置制御カム７では、固定カム７１の先端部分（第１の連結カム７２と連結される部分）のカム面の形状と、可動カム７３の先端部分（第２の連結カム７４と連結される部分）のカム面の形状に特徴がある。可動カム７３の先端部分のカム面の形状は、固定カム７１の先端部分のカム面の形状と基本的に同じであるので、以下では、固定カム７１の先端部分のカム面の形状について説明する。
【００９６】
図１６は、固定カム７１の先端部分のカム面の形状を示す図である。
【００９７】
固定カム７１の先端部分のカム面には、カム面が水平な区間（図１に示す高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬ1に相当する区間）と、水平方向に対してカム面が傾斜角ψで右下がりに傾斜した区間（高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬSに相当する区間）と、水平な区間と傾斜した区間を接続する半径Ｒ’の円弧の区間（高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬRに相当する区間）と、傾斜した区間と第１の連結カム７２のカム面を接続する半径Ｒ（＜Ｒ’）の円弧の区間（高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬCに相当する区間）の４つの区間が設けられている。
【００９８】
カム曲線ＣＬCの半径Ｒは、固定カム７１と第１の連結カム７２を連結するヒンジの構造等によってサイズが制限され、比較的小さいサイズに設定されている。物理的な制限によって決定された半径Ｒのサイズは、カムフォロア５４４４Ａがカム曲線ＣＬCを通過するときの加速度αRが重力加速度ｇ（１［Ｇ］）よりも大きくなるサイズである。
【００９９】
傾斜したカム曲線ＣＬSは、カムフォロア５４４４Ａがカム曲線ＣＬCに進入するときに鉛直方向の初速度ｖzを生じさせ、カムフォロア５４４４Ａがカム曲線ＣＬCを走行するときに当該カム曲線ＣＬCから浮き上がらないようにするために、カム曲線ＣＬCの手前で助走をさせる曲線である。水平なカム曲線ＣＬ1が始まる点ｓからカム曲線ＣＬCとカム曲線ＣＬSの接続点ｐまでの区間は、回転角Θで表わすと凡そ３８°の区間で、比較的短い区間である。カム曲線ＣＬSの傾斜角ψと長さは、３８°よりも短い区間内で上記の目的を果たす鉛直方向の初速度ｖzを生じさせる値に設計されている。
【０１００】
カム曲線ＣＬRは固定の曲線で、カム曲線ＣＬCのようなサイズの制限がないので、カム曲線ＣＬRの半径Ｒ’は、カムフォロア５４４４Ａがカム曲線ＣＬRを通過するときの加速度αRが重力加速度ｇ（１［Ｇ］）以下となる比較的大きい値で設計されている。この値は、カム曲線ＣＬCの半径Ｒの数倍である。
【０１０１】
ラベル装着装置のラベル装着処理速度をＵ［本／分］、ラベル装着部５４のラベル装着ヘッド５４４の本数をｎ［本］、高さ位置制御カム７の内径をＤC［ｍｍ］（図１４参照）とすると、例えば、Ｕ＝５４０［本／分］、ｎ＝２４［本］、ＤC＝１５０８［ｍｍ］とし、カム曲線ＬＣCの半径Ｒを４００［ｍｍ］、６００［ｍｍ］、８００［ｍｍ］とした場合について、図３の曲線Ｂ〜Ｃを求めると、Ｒ＝８００［ｍｍ］の曲線が曲線Ａより下側の領域になることが分かった。
【０１０２】
そこで、カム曲線ＣＬRの半径Ｒ’を８００［ｍｍ］とし、カム曲線ＣＬSの傾斜角ψをｘ軸方向に回転角で１１［°］進む間に−ｚ軸方向に１０［ｍｍ］変位する角度（凡そ３［°］）に設定した場合について、図５の曲線Ｅと曲線Ｆを求めると、曲線Ｆ（（カム曲線ＣＬRとカム曲線ＣＬSを設ける場合））が曲線Ｅ（カム曲線ＣＬRとカム曲線ＣＬSを設けない場合）よりも下側の領域となる区間は、接続点ｐから回転角で凡そ８°回転するまでの区間であることが分かった。
【０１０３】
これより、カム曲線ＣＬCの半径Ｒを１５０［ｍｍ］にしてもカムフォロア５４４４Ａを浮き上がらせることなくカム曲線ＣＬC及びカム曲線ＣＬ2を移動させることができるので、本実施形態に係る固定カム７１は、カム曲線ＣＬRの半径Ｒ’が８００［ｍｍ］に設定され、カム曲線ＣＬCの半径Ｒが１５０［ｍｍ］に設定されている。また、カム曲線ＣＬSは、図１６に示すように、接続点ｐから接続点ｑまでの距離を回転角で凡そ１１°とし、この間に高さが１０［ｍｍ］低下するような傾斜線としている。
【０１０４】
ところで、ラベル拡開部５４４２は、主軸５４Ａから放射状に張り出したアーム５４４Ａの先端に取り付けられたラベル装着ヘッド５４４に上下動可能に取り付けられ、主軸５４Ａの回転によって等速円運動をするので、高さ位置制御カム７のカム面上を移動するラベル拡開部５４４２のカムフォロア５４４４Ａには遠心力が働く。この遠心力は、高さ位置制御カム７による円軌道の周方向の角加速度に比例した大きさを有し、径方向で外向きに働く力である。
【０１０５】
カムフォロア５４４４Ａがカム曲線ＣＬ1とカム曲線ＣＬCとの接続点ｐを通過するときに発生するカムフォロア５４４４Ａの浮き上がり現象は、主としてカムフォロア５４４４Ａの下方向の加速度αの大きさが重力加速度ｇより大きくなることに起因するものであり、カムフォロア５４４４Ａに作用する遠心力は加速度αの方向と直交しているので、その遠心力がカムフォロア５４４４Ａの浮き上がり現象に与える影響は少ないと考えられる。従って、本実施形態では、カムフォロア５４４４Ａに作用する遠心力を考慮せず、カム曲線ＣＬ1の半径Ｒ’、カム曲線ＣＬCの半径Ｒ、及びカム曲線ＣＬSの傾きと長さを設計している。
【０１０６】
なお、可動カム７３の先端部分のカム面の形状も上述した固定カム７１の先端部分のカム面の形状と同様に設定されている。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態に係るラベル装着装置５では、ラベル拡開部昇降機構５４４４の高さ位置制御カム７に本発明に係る高さ位置制御カム１のカム曲線ＣＬの形状を適用しているので、カムフォロア５４４４Ａが高さ位置制御カム７のラベル装着区間を移動する場合でもカムフォロア５４４４Ａが浮き上がることなくカム曲線ＣＬC及びカム曲線ＣＬ2を移動し、ラベル拡開部５４４２の高さ位置Ｈを正確に且つ安定して制御することができる。
【０１０８】
上記実施形態では、ラベル装着装置５のラベル拡開部昇降機構５４４４の高さ位置制御カム７に本発明に係る高さ位置制御カム１を適用する場合の例を説明したが、同様の目的を果たすものであれば、本発明に係る高さ位置制御カム１を適用するカム機構がこの例に限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０９】
１  高さ位置制御カム
１１，１５  固定カム
１１ａ，１５ａ  カム面
１１１  連結部
１１２  傾斜部
１１３  接続部
１２，１４  連結カム
１２ａ，１４ａ  カム面
１２１  連結部
１３  可動カム
１３ａ  カム面
１３１  連結部
２  従動節
２１  カムフォロア
３  処理装置
４  ヒンジ
５  ラベル装着装置
５１  ボトル供給部
５２  ラベル供給部
５３  ラベル受渡部
５４  ラベル装着部（ラベル装着手段）
５４Ａ  主軸
５４Ｂ  支持盤
５４１  ボトル保持部（容器保持部）
５４２  ボトルガイド開閉機構
５４３  ボトル昇降機構（容器昇降機構）
５４４  ラベル装着ヘッド
５４４Ａ  アーム
５４４Ｂ  支柱
５４４１  ラベル受取部
５４４２  ラベル拡開部
５４４２Ａ  ベース部材
５４４２Ｂ  スライド部材
５４４２Ｃ  拡開爪
５４４３  拡開爪開閉機構
５４４４  ラベル拡開部昇降機構
５４４４Ａ  支柱
５４４４Ｂ  カムフォロア
５４４５  ラベル持上部
５４４５Ａ  支持部材
５５  ボトル搬出部
６  カム板
６Ａ  カム溝
７  高さ位置制御カム
７ａ，７ｂ  カム面
７１  カム部材（第１のカム部材）
７１ａ，７１ｂ  ピン
７２  カム部材（第３のカム部材）
７２Ａ  丸孔
７２Ｂ  長孔
７２１  副カム部材
７３  カム部材（第２のカム部材）
７３Ａ，７３Ｂ  ピン
７３１  副カム部材
７３２  カム昇降機構
７３２Ａ  支持フレーム
７３２Ｂ  ネジ
７３２Ｃ  ナット
７３２Ｄ，７３２Ｅ，７３２Ｆ  スプロケット
７３２Ｄ−１，７３２Ｄ−２，７３２Ｄ−３  スプロケット
７３２Ｈ  チェーン
７４  カム部材
７４Ａ  長孔
７４Ｂ  丸孔
７４１  副カム部材
８  カム板
８Ａ  カム溝
８Ｂ  カムフォロア
９  副カム部材
Ｂ  ボトル（被装着体）
Ｃ  カット位置
ＣＬ，ＣＬ1，ＣＬR，ＣＬ2，ＣＬS，ＣＬC  カム曲線
Ｌ  ラベル
Ｐ1  第１のラベル受渡位置
Ｐ2  第２のラベル受渡位置
Ｐ3  ボトル供給位置
Ｐ4  ボトル搬出位置
ＰA，ＰB，ＰC，ＰD  連結位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015140199.tif 000016
【図１３】
2015140199.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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