JP2004255711A

JP2004255711A - 走間加工機

Info

Publication number: JP2004255711A
Application number: JP2003049142A
Authority: JP
Inventors: Katsuichi Hayashi; 克一林
Original assignee: NASUKO KK
Current assignee: NASUKO KK
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】ウェブに設けられたマークを用いることなく、任意のピッチで所定位置に加工を行う走間加工機を提供する。
【解決手段】ウェブとシリンダー外周面の一部に加工ツールを装着したシリンダーとウェブを走行させる駆動手段とシリンダーを回転駆動させる駆動手段とを備え、加工ツールの回転周長とウェブ走行長とを一致させて圧接することにより加工を行う走間加工機において、ウェブの加工されない長さとシリンダーの加工ツールの無い部分の長さを設定することによって、加工ツールのエンドを検出したあと、シリンダーの回転周長とウェブ走行長を計測することによりシリンダーを回転駆動させる駆動手段を加減速させてウェブの加工されない長さの走行時間と加工ツールの無い部分の長さの回転時間とを一致させるように制御する。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、紙、プラスチック、繊維、金属箔、フィルム及びそれらの複合材などの帯状の材料（ウェブ）を走行させながら、版、ダイ、型などの加工物（加工ツール）を装着したシリンダーを数値制御駆動により加工ツールをウェブの所定位置に圧接して加工を行う走間加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来の印刷装置の構成を示す（特許文献１参照）。
印刷装置は、版胴４１と圧胴４３とアニロックスロール４４とインクチャンバー４５とを備えている。
インクチャンバー４５のインクは一旦アニロックスロール４４の表面に移され、該アニロックスロールに接して回転する版４２の凸部表面に塗布される。この版の凸部のインクがシートに塗布されるのである。圧胴４３はサーボモータＭ_１によって回転駆動されるもので、その回転速度は制御装置（図示せず）によって制御される。また、版胴４１も別のサーボモータＭ_２によって独立に回転駆動され、その回転は制御装置によって圧胴とは独立に制御される。なお版胴４１に対する版４２の取付は図１０（ｂ）に示すように、版胴４１の外周面に磁着するシート状の磁石に両面粘着テープで貼り付けられる。版４２を磁石に張り付けた版ユニットを各種用意しておき、必要に応じて適宜取り換えるようにすることが便利である。なお、版４２の取り換えは、当該版を磁石ごと版胴から取り外し、新たな版ユニット（磁石付き）を版胴４１の外周面に磁着するだけでよいので、きわめて簡単である。
【０００３】
次に印刷装置の動作を説明する。
圧胴４３は予め設定された所定の回転速度で回転する。この回転速度は、制御装置に設けた設定手段により任意に設定できる。一方、版胴４１の回転速度は、所定の周期で変化させられる。図８（ｃ）に版胴４１の回転速度の変化を例示する。（ｉ）のサイクルでは、低速から所定の高速に加速して所定角度回転し、その後減速して所定時間低速で回転する動作を１ピッチ間で繰り返す。この場合高速域が印刷域であり、この時の版胴の周速度はシートの移動速度すなわち圧胴の周速度と同じである。一方、（ｉｉ）は印刷域よりも印刷間隔部を高速にする例を示す。この例では、圧胴の周速度と等しい周速度で印刷が行い、印刷が行われない間隔部（非印刷域）では加速と減速を行って、トータルとして版胴の１回転による移動距離を１ピッチ分に調整する。上記速度制御における１ピッチの下限は版長（シートの移動方向における版の長さ）と加速・減速域を合わせた長さであるが、１ピッチの上限はない。
【０００４】
印刷装置では、マーク検出センサ５１の検出結果に基づいて所定の位置に印刷が行われるように版胴４１の回転が制御される。すなわち、シートに予めマーク（切断、印刷等の目印）５０が印刷され、既存の印刷のピッチを設定手段によって制御装置に入力すると、マーク検出センサ５１によって基準マークの測長を行いながらピッチ内の任意の位置（設定手段によって設定が可）に印刷が行われる。なお、既存印刷物の多少のピッチのずれに対しては、マークの検出に基づいて自動補正が行われ、常に適正位置に印刷されるように制御される。上記印刷速度は、シートの移動速度、すなわち版胴の回転速度に自動追従するように構成されているので、印刷速度を変更してもピッチのずれは生じることはなく、良好な印刷が行われる。一方、シートに既存印刷がない場合は、設定手段によって外部から制御装置に入力されたピッチの任意の位置に印刷が行われる。この場合も同様に印刷速度はシートの移動速度に自動追従する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６０３２３
（図２，４段落（００１１）〜（００１３），（００１５）〜（００１７））
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の印刷装置は、シートに予めマークを印刷してマーク検出センサによって基準マークの測長を行いながらピッチ（版胴の１回転によるシートの移動距離）内の任意の位置に印刷を行うものであり、マークのピッチにより印刷位置が限定される。したがって、印刷位置のピッチを任意に変えることは困難である。
本発明は、シートに設けられたマークを用いることなく、ウェブ（シート）の加工されない長さと加工ツール（版）の無い部分の長さを設定することにより任意のピッチで所定位置に加工を行う走間加工機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ウェブとシリンダーとシリンダー外周面の一部に装着した加工ツールとウェブを走行させる駆動手段とシリンダーを回転駆動させる駆動手段とを備え、加工ツールをウェブの予め設定された所定位置に同期させ、加工ツールの周速度とウェブ走行速度とを一致させて圧接することにより加工を行う走間加工機において、ウェブの加工されない長さＬとシリンダーの加工ツールの無い部分の長さＬｑを設定し、シリンダーを回転駆動させる駆動手段を加減速させてウェブの加工されない長さＬの走行時間と加工ツールの無い部分の長さＬｑの回転時間とを一致させるように制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜９を参照して説明する。
本発明の走間加工機のウェブ、シリンダー、加工ツール、ピンチロールの構成は図１０（ａ）に記載のシート、版胴、版、圧胴と対応する。
シリンダー１１は、円筒の形状を有し、その外周面に版、ダイ、型などの加工ツール１２をマグネット、接着材などにより装着させて構成する。
図１にシリンダーの断面の例を示す。
Ｌｐ：加工ツールの円周方向の長さ（以下、「加工長」という）
Ｌｑ：加工ツールの無い部分の円周方向の長さ（以下、「制御長」という）
Ｌｐ＋Ｌｑ＝πＤ：シリンダーの円周長（ここで、Ｄはシリンダーの直径を示す）
図２に加工後のウェブ１０の例を示す。
Ｌｐ：加工ツールにより加工された長さ（＝「加工ツールの加工長」という）
Ｌ：加工されない長さ（以下、「ブランク長」という）
Ｌｐ＋Ｌ：ピッチ又はリピート長
【０００９】
本発明の走間加工機の制御について説明する。
▲１▼Ｌ＞Ｌｑの場合
シリンダーの周速度を図３に示す。
ウェブ１０がブランク長Ｌを進む間にシリンダー１１を（Ｌ−Ｌｑ）分シリンダーをウェブ速度Ｖより減速させれば、結局その間にシリンダーはＬ−（Ｌ−Ｌｑ）＝Ｌｑだけ進んだことになり、その後ウェブと同期して加工長Ｌｐ進む。次にＬｐ終点（以下「Ｌｐエンド」という）からシリンダーを変速させて繰り返せば良い。
▲２▼Ｌｑ＝Ｌの場合
ピッチ＝Ｌｐ＋Ｌ＝Ｌｐ＋Ｌｑ＝πＤであり、シリンダーはウェブ速度と同期して回転する。
▲３▼Ｌ＜Ｌｑの場合
シリンダーの周速度を図４に示す。
ウェブがブランク長Ｌ進む間に、シリンダーを（Ｌｑ−Ｌ）分シリンダーをウェブ速度Ｖより増速させれば良い。すなわちその間にシリンダーはＬ＋（Ｌｑ−Ｌ）＝Ｌｑ進んだことになり、その後ウェブと同期して加工長Ｌｐ進む。次にＬｐエンドからシリンダーを変速させて繰り返せば良い。
【００１０】
上記の数値制御において重要な条件がある。
すなわち、ウェブがブランク長Ｌ進む間（以下「送り時間」という）にシリンダーの変速を終了させなければ同期（ウェブ速度＝シリンダー周速度）に入れない。ところが加（減）速度（α）にはモータトルクとイナーシャ（モータ軸換算）によって限度がある。加（減）速に要する時間を変速時間とすると、
送り時間≧変速時間
が必要条件である。
▲１▼ Ｌ＞Ｌｑの場合
図５に示すように加速度をαとし、加（減）速時間をいずれも△とすると、
｜Ｌｑ−Ｌ｜＝α△・△となる。
▲２▼Ｌｑ＞Ｌの場合
図６に示すように
Ｌｑ−Ｌ＝α△・△となる。
よって、いずれも
【数１】

【００１１】
走間加工機に属するロータリーシャーなどの切断機では加工長Ｌｐに当たる刃先の幅が微少であり、レーキ（鋏のように切るための傾斜）がついていてもシリンダー円周長に比べ僅かであり、且つそれが一定である。しかしながら本願の走間加工機では加工長Ｌｐが長短いろいろあり、従って制御長Ｌｑ（＝πＤ−Ｌｐ）もいろいろである。この点、切断機のように単純ではない。
製品のピッチは当然いろいろであるからブランク長Ｌ（（ピッチ）−Ｌｐ）もいろいろである。従って、本願の走間加工機では理論式としては（２）で示すような速度制限が重要となる。
Ｌ（ブランク長），Ｌｑ（制御長），α（加速度）に基づき（２）式を用いて設計上のＶ_ｍａｘテーブルを作ることができる。しかし、実際には変速終了時に制御整定時間が必要となるので、実際上のウェブ速度Ｖ_ｍａｘは理論上のＶ_ｍａｘより少し低下させるようにする。また、後述するように速度制限にかかるところは同じく少し低下させるようにする。
これらのため理論上のＶ_ｍａｘを基準にして試運転により現場合わせの修正を加えたＶ_ｍａｘテーブルを作っておく。こうすると、ＬｑとＬとをアドレスとして現場で直ちにＶ_ｍａｘを読み出し安心して高い生産速度を選定することができる。
【００１２】
Ｌ＞Ｌｑの場合、シリンダー１１は逆転することが想定される（図８点線部分参照）。この際、シリンダーは停止せず外部から設定された最小速度（Ｖ_ｍｉｎ）を保持したまま加速に移るように制御する。
その理由を図７の印刷加工を例にとり説明する。
印刷加工は、インクつぼからインク出しローラとインク付けローラを介してシリンダーの版にインクが塗布されウェブに印刷することにより行われる。しかしながらシリンダーが逆転した場合、あるいは停止した場合においてはインク出しローラとインク付けローラも逆転、あるいは停止することによりインク出しローラとインク付けローラを介して加工ツール（版）１２へのインクの均一な塗布が行われなくなり、印刷ムラが生じる恐れがある。このためにシリンダーの逆転は勿論、停止も許されないため、図８に示すように微動（最小速度Ｖ_ｍｉｎ）で正転するように制御する。また、シリンダーの逆転、あるいは停止が可能な加工においてはＶ_ｍｉｎをマイナス（逆転）、あるいはゼロ（停止）するように制御することもできる。
【００１３】
（実施例）
本発明の走間加工機の実施例を図９を参照して説明する。
シリンダー１１には加工ツール１２が装着されており、ピンチロール１３がウェブ１０をシリンダー１１に圧接させる。フィードロール１４が圧接している測長ロール１５にエンコーダ１６がついていてエンコーダ１６のパルスはその周波数から周波数／速度変換器ＦＶ２４がウェブ速度Ｖに変換し、また累積器ＡＣＣ２７で累積されてウェブ長Ｌ_１に変換される。
シリンダー１１とピンチロール１３の軸は減速ギアー１７を介してサーボモータ１８で駆動される。モータ軸のエンコーダ１９のパルスはその周波数から周波数／速度変換器ＦＶ２２で速度（周速度）に変換して速度フィードバックＶ_ｃとし、累積器ＡＣＣ２９で累積されてシリンダー長Ｌ_２に変換される。
ドライバー２０は速度基準Ｖ_Ｒ、あるいは最小速度（Ｖ_ｍｉｎ）と速度フィードバックＶ_ｃとからモータを速度制御する半導体電力変換器であり、モータの種類（直流機、誘導機、交流機）とパワーによってサイリスタコンバータ、ＤＣチョッパ、ベクトルインバータ、ＰＷＭインバータなど各種のものが利用できる。
ウェブ１０のブランク長Ｌとシリンダー制御長Ｌｑとは外部の設定で与えられる。Ｖ_ｍａｘテーブルは予め前述したようにメモリに記憶されている。このＶ_ｍａｘテーブルを用いて、許容最大ウェブ速度Ｖ_ｍａｘ以下にウェブ速度を設定して、走間加工機は運転される。
【００１４】
シリンダー円周面の加工ツールは円周沿いにＬｐの長さであるが、Ｌｐエンドの下死点通過を検出するセンサーをここではＬｐセンサーと呼ぶことにする。このセンサーとしては光学的なものでも良いし、シリンダー軸に取り付けるアブソリュートエンコーダでも良い。
数値速度変換器であるＤＶ２６は、長さの数値Ｅ＝Ｌ−Ｌｑ−Ｌ_１＋Ｌ_２を速度Ｖ_０に変換するが線形変換ではなく長さＥの直線的変化を速度Ｖ_０の直線的変化に近似させる非線形変換を行う。又、ＤＶ２６には出力Ｖ_０の傾斜、すなわち加速度αの設定が可能であり、ここではαに設定されているとする。
数値速度変換器ＤＶ２６の出力Ｖ_０は周波数／速度変換器２４の出力Ｖと加算器２５によりＶ_Ｒ（＝Ｖ−Ｖ_０）が計算され、比較器ＣＰ２３に入力される。比較器２３ではＶ_Ｒと設定された最小速度Ｖ_ｍｉｎが比較され、Ｖ_ＲまたはＶ_ｍｉｎの大きい値が出力される。比較器２３の出力は周波数／速度変換器ＦＶ２２の出力Ｖ_ｃと加算器２１により（（Ｖ_ＲまたはＶ_ｍｉｎ）−Ｖ_ｃ）が計算されてドライバ２０に出力される。
【００１５】
動作説明は運転中のワンピッチ終了時点、加工ツールの回転が終わりＬｐエンドがウェブから離れる瞬間から、いいかえればＬｐセンサーが信号を発したところから始める。この信号によって累積器ＡＣＣ２７，２９がクリア（Ｌ_１＝Ｌ_２＝０）され、Ｅ＝Ｌ−Ｌｑが数値速度変換器ＤＶ２６によってＶ_０となって、Ｖ−Ｖ_０＝Ｖ_Ｒが速度基準となる。Ｌ＞ＬｑのときはＶ_０が正、Ｖ−Ｖ_０＝Ｖ_Ｒはウェブ速度Ｖより小さく減速に入り、図３、図５のようになる。そのため、Ｌ_１に比べてＬ_２が小さくなるため加算器２８の出力Ｅ＝Ｌ−Ｌｑ−Ｌ_１＋Ｌ_２がプラスからゼロに向かいついにはＥ→０、すなわちＶ_０→０Ｌ_１−Ｌ_２＝Ｌ−Ｌｑとなる。
すなわち、その間のウェブ長Ｌ_１がＬのとき、シリンダー周長Ｌ_２は制御長Ｌｑに同じ、その後はＬ_１の増加とＬ_２の増加が等しく、同期してＬｐ間ツールによる加工が行われる。Ｌｐエンドを迎えるとＬｐセンサーの信号によりＥ＝Ｌ−Ｌｑとなり上記の繰り返しとなる。
【００１６】
念のため、Ｌ＜Ｌｑついても説明する。
累積器ＡＣＣ２７，２９のＬ_１とＬ_２がクリアされるとＥ＝Ｌ−Ｌｑが数値速度変換器ＤＶ２６によりＶ_０となるが負でありＶ−Ｖ_０＝Ｖ_Ｒ＞Ｖとなり増速に入り、図４，図６のようになる。そのためにＬ_１に比べＬ_２が大きくなるためＥ＝Ｌ−Ｌｑ−Ｌ_１＋Ｌ_２がマイナスからゼロへ向かい遂にはＥ→０、すなわちＶ_０→０、Ｌ_１−Ｌ_２＝Ｌ−Ｌｑとなる。すなわちその間のウェブ長Ｌ_１がＬのとき、シリンダー長Ｌ_２は制御長Ｌｑに同じ、その後はＬ_１の増加に追従してＬ_２が増加するので同期してＬｐ間ツールによる加工が行われる。Ｌｐエンドを迎えるとＬｐセンサーの信号によりＥ＝Ｌ−Ｌｑとなり上記の繰り返しとなる。
また、図９には示していないが、ウェブにはマークが印刷されていてマークセンサーにより、ウェブ長の測長ＡＣＣの内容Ｌ_１がチェックすることにより修正され、また、Ｌｐセンサー又は別に設けられる原点センサーによりシリンダー周長の測長ＡＣＣの内容Ｌ_２をチェックすることにより修正して、さらに精度を高めることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、シリンダーに装着する、版、ダイ、型などのツールのサイズがいろいろになっても、紙、プラスチック、繊維、金属箔、フィルム、複合材などのウェブのいろいろなピッチに対して、加工されない長さ（ブランク長Ｌ）と加工ツールの無い部分の円周方向の長さ（加工長Ｌｑ）を設定することにより任意のピッチで所定位置に加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダーの断面図。
【図２】加工後のウェブの正面図。
【図３】Ｌ＞Ｌｑの場合のシリンダーの周速度を示す図。
【図４】Ｌ＜Ｌｑの場合のシリンダーの周速度を示す図。
【図５】Ｌ＞Ｌｑの場合の条件を説明する図。
【図６】Ｌ＜Ｌｑの場合の条件を説明する図。
【図７】印刷加工を説明する図。
【図８】シリンダーの最小周速度を説明する図。
【図９】本発明の走間加工機の構成例を示す図。
【図１０】従来の印刷装置を説明する図。
【符号の説明】
１０・・・ウェブ、１１・・・シリンダー、１２・・・加工ツール、１３・・・ピンチロール、１４・・・フィードロール、１５・・・測長ロール、１６，１９・・・エンコーダ、１７・・・減速ギアー、１８・・・サーボモータ、２０・・・ドライバー、２３・・・比較器、２１，２５，２８・・・加算器、２２，２４・・・周波数／速度変換器、２６・・・数値速度変換器、２７，２９・・・累積器、３０・・・演算器、３１・・・Ｖｍａｘテーブル

Claims

ウェブとシリンダーとシリンダー外周面の一部に装着した加工ツールとウェブを走行させる駆動手段とシリンダーを回転駆動させる駆動手段とを備え、加工ツールの回転周長とウェブ走行長とを一致させて圧接することにより加工を行う走間加工機において、
ウェブの加工されない長さＬとシリンダーの加工ツールの無い部分の長さＬｑを設定し、加工ツールのエンドを検出したあと、シリンダーの回転周長とウェブ走行長を計測することによりシリンダーを回転駆動させる駆動手段を加減速させてウェブの加工されない長さＬの走行時間と加工ツールの無い部分の長さＬｑの回転時間とを一致させるように制御する制御装置を備えたことを特徴とする走間加工機。
請求項１に記載の走間加工機において、
制御装置に設定されたウェブの加工されない長さＬとシリンダーの加工ツールの無い部分の長さＬｑとをアドレスとした許容最大ウェブ速度Ｖ_ｍａｘのテーブルを保持させた記憶部を備えたことを特徴とする走間加工機。