JP2005154061A - テープ類送り装置 - Google Patents

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Keiichi Takeda
圭一 武田
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Sanmei Denshi Sangyo Kk
三明電子産業株式会社
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Abstract

【課題】 簡素なテープ類送り装置を提供し、テープ類のセットアップの容易化、メカニカルな消耗品の削減、メカニカルな調整、点検作業の削減、メカニカルな動作音の軽減を図ること。
【解決手段】 テープ類送り装置10において、テープに目標テープ送り量の区間距離で付したマークをマーク検出器13により検出し、検出したマークの区間距離と、該区間距離に対応する巻き取りリール11と繰り出しリール12の各モータ回転量との比較により、各リール径を算出し、算出した各リール径に従ってテープの次の送り時における、巻き取りリール11と繰り出しリール12の各モータ回転量、各リール回転速度及び各モータトルクを制御し、両モータ11A、12Aを同調制御するもの。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ラベル貼付装置等に用いて好適なテープ、フィルム等のテープ類送り装置に関する。
従来、ラベル貼付装置として、特許文献1、2、3に記載のものがある。
従来のラベルの貼付装置では、例えば図6に示す如くのテープ類送り装置が採用されている。図6のテープ類送り装置は、巻き取りリール1、繰り出しリール2、ピンチローラ3、マーク検出器4、ターンローラ5A、5Bを有し、繰り出しリール2にブレーキ装置2A、テンション一定装置2Bを備える。
図6のテープ送り装置は、ピンチローラ3でテープAを間欠送りするものである。巻き取りリール1に常に一定の巻き取り方向の回転トルクを与えることにより、テープ送りによるテープ弛み分を常に巻き取る。繰り出しリール2はブレーキ装置2Aとテンション一定装置2Bが連動するようになっており、ピンチローラ3がテープAを送り出すとテンション一定装置2Bのレバーが引張られ、そのレバーに連動したブレーキ装置2Aが解除されてテープAが繰り出される仕組みになっている。また、マーク検出器4がテープAに付したマークを検出し、ピンチローラ3がテープAの送り出しを停止すると、テンション一定装置2BのレバーがテープAの弛みを吸収しながら元の位置に戻り、これに連動したブレーキ装置2Aが作動して繰り出しリール2にブレーキをかけてテープAの弛みを防止する。テープAの間欠送りをした場合、繰り出しリール2は回転、停止を繰り返すが、繰り出しリール2の全体の慣性力のため、回転開始時にはテープAが過度に引張られ、逆に停止時には慣性力のために回転し過ぎてテープAの弛みが発生する。これを防止するためにブレーキ装置2A、テンション一定装置2BによりテープAの張力によるテープAの過度な引張りを防止するとともに、停止時のテープ弛み量を吸収してテープAの弛みを防止するものである。
尚、ラベル貼付装置において、テープAに引張り過ぎや弛み過ぎを生じると、テープAのラベルを被貼付物に一定に貼付けできない。
特開平10-101047 特開平10-193705 特開2001-39421
従来のテープ類送り装置には以下の問題点がある。
(1)テープAの送り経路上にモータが実装された複雑で重いピンチローラ3が配置されており、繰り出しリール2から巻き取りリール1へのテープAのセットアップ(通紙)に対し、ピンチローラ3が邪魔になる。
(2)ピンチローラ3の他にも、ブレーキ装置2A、テンション一定装置2B等のメカニカル機構部を備える必要があり、全体として複雑である。また、メカニカルが消耗品、メカニカルな調整、点検作業、メカニカルな動作音を伴う。
本発明の課題は、簡素なテープ類送り装置を提供し、テープ類のセットアップの容易化、メカニカルな消耗品の削減、メカニカルな調整、点検作業の削減、メカニカルな動作音の軽減を図ることを課題とする。
請求項1の発明は、繰り出しリールに巻かれたテープ類を巻き取りリールに間欠送りにて位置決め停止と定量送りを繰り返すテープ類送り装置において、巻き取りリールと繰り出しリールの各モータを駆動制御する制御手段を有し、制御手段は、巻き取りリールと繰り出しリールの各モータの駆動によってテープを送り、該テープに目標テープ送り量の区間距離で付したマークをマーク検出器により検出し、検出したマークの区間距離と、該区間距離に対応する巻き取りリールと繰り出しリールの各モータ回転量との比較により、各リール径を算出し、算出した各リール径に従ってテープの次の送り時における、巻き取りリールと繰り出しリールの各モータ回転量、各リール回転速度及び各モータトルクを制御し、両モータを同調制御することにより、各モータの駆動によるテープの引張り過ぎと弛み過ぎを防止しながら該テープを定量送り可能にするようにしたものである。
請求項2の発明は、請求項1の発明において更に、前記制御手段による同調制御が、巻き取りリールのモータの回転開始段階と回転停止段階のそれぞれで、繰り出しリールのモータを速度制御モードにて停止制御し、回生ブレーキ状態にするようにしたものである。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載のテープ類送り装置を用いたラベル貼付装置である。
(a)巻き取りリールの側に制御可能なモータを用い、このモータを位置制御し、巻き取りリールがテープを引張る構成とすることにより、ピンチローラを用いず、繰り出しリールにブレーキ装置とテンション一定装置を備えることを不要とする。
(b)巻き取りリールの位置制御により、巻き取りリールがテープを巻き取って行くに従い、テープ巻き取り径が徐々に増加することとその慣性力の増加により、テープの送り速度、張力が徐々に変化し、テープの弛みが発生する等、常に同じ状態でテープを送り動作することができなくなる。また、繰り出しリールの側では、反対にテープの巻き径が徐々に細くなっていくこととその慣性力の減少により、テープの張力が変化し、テープの弛みが発生する等、テープの先端から終端まで一定の速度、張力で送れない。そこで、繰り出しリールの側にも制御可能なモータを用い、巻き取りリールの側のモータと繰り出しリールの側のモータの間で制御信号のやり取りを行なうことで、両モータが同調する制御を行ない、両リールのリール径の変化、慣性力の変化に対しても常に一定の状態でテープを間欠送りし、テープの引張り過ぎと弛み過ぎを防止しながら該テープを、高い停止位置精度で定量送りできる。
(c)テープの送り経路上にピンチローラが配置されず、繰り出しリールから巻き取りリールへのテープのセットアップ(通紙)が容易になる。
(d)ピンチローラ、繰り出しリールのブレーキ装置、テンション一定装置等のメカニカルな機構を備えず、メカニカルな消耗品の削減、メカニカルな調整、点検作業の削減、メカニカルな動作音の軽減を図ることができる。
図1はテープ類送り装置を示す模式図、図2はテープ類送り装置の電気回路ブロック図、図3はテープの送り速度制御状態を示す模式図、図4は繰り出しリールのモータ制御状態を示す模式図、図5はラベル貼付装置を示す模式図、図6は従来のテープ類送り装置を示す模式図である。
図1のテープ類送り装置10は、巻き取りリール11、繰り出しリール12、マーク検出器13、ターンローラ14A、14Bを備え、繰り出しリール12に巻かれたテープAを巻取リール11に間欠送りにて位置決め停止と定量送りを繰り返し可能にする。
テープ類送り装置10は、巻き取りリール11と繰り出しリール12のそれぞれに制御可能なモータ11A、12Aを備え、各モータ11A、12Aに回転量検出手段11B、12Bを備える。モータ11A、12Aとしては、サーボモータ又はステッピングモータを採用でき、各モータ11A、12Aは回転量検出手段11B、12Bとしての、位置制御帰還信号のパルスジェネレータが付加される。
両モータ11A、12Aは、相互に2軸同調間欠送り制御専用のソフトウェアが組み込まれたサーボコントローラ11C、12C(制御手段)で制御される。2つのサーボコントローラ11C、12Cの間では、2軸同調信号の授受が行なわれる。上位にある装置全体の制御コントローラからは動作開始信号、動作完了信号、マーク検出センサ信号、送り量データ等、装置全体に必要な制御信号が付与される。
サーボコントローラ11C、12Cは、巻き取りリール11と繰り出しリール12の各モータ11A、12Aを下記(1)〜(3)の如くに駆動制御する。
(1)巻き取りリール11と繰り出しリール12の各モータ11A、12Aの駆動によってテープを送り、該テープに目標テープ送り量Lmの区間距離で付したマークをマーク検出器13により検出する。
(2)検出したマークの区間距離Lmと、該区間距離に対応する、各モータ11A、12Aの回転量検出手段11B、12Bが出力する回転量Lpとの比較により、各リール径Rを算出する。
(3)算出した各リール径Rに従ってテープの次の送り時における、巻き取りリール11と繰り出しリール12の各モータ回転量Lp、各リール回転速度N及び各モータトルクTmを制御し、両モータ11A、12Aを同調制御することにより、各モータ11A、12Aの駆動によるテープの引張り過ぎと弛み過ぎを防止しながら該テープを定量送り可能にする。
サーボコントローラ11C、12Cによるモータ11A、12Aの制御手順は具体的には下記(1)〜(3)の如くである。
(1)テープ類送り装置10の電源を投入する。このとき、サーボコントローラ11C、12C自体に既に指令されたテープ送り量Lm(mm)が記憶されているか、又は上位コントローラからサーボコントローラ11C、12Cにテープ送り量Lm(mm)が与えられる。各リール11、12にはテープが既に装着されているか、又は装着されていなければテープの装着を行なう。
(2)巻き取りリール11と繰り出しリール12のそれぞれにおいて、装着後のテープが巻かれたリール径Rは不明であるため、必ず最初に測長動作を行なう。測長動作とは、各リール径Rを算出することで、その方法としてまず一定速度の低速でテープを送り、テープ上のマークの間隔Lmをサーボモータ11A、12Aの送りパルス量Lpに換算する。マーク間の距離は、即ち指令されたテープ送り量Lm(mm)であり、ここから各リール径Rが下記(A)により算出される。この測長動作が終わると、後は指令された送り量Lmでテープ送りできる。
(3)各リール11、12のリール径Rはテープを送る度に変化していくから、テープ送りを行なう毎にマークの間隔Lmと送り量Lpの比較をしながらリール径Rの計算を行ない、そのリール径Rの変化に従って下記(A)〜(C)により、各リール11、12のモータ回転量Lp、リール回転速度N、モータトルクTmを計算し、その計算結果に従って常に一定したテープ送りを実現する。
(A)リール径R、送り量Lm(一定区間距離)、モータ回転量Lp(回転角)の関係
(B)送り速度Vでテープ送りするためのリールの回転速度N
(C)リールのモータトルク
Tm[N・m]=F[N]・R[m]+Tf[N・m]
Tf :摩擦トルク
Tm :モータトルク
F :張力
R :リール径
尚、テープの間欠送り速度V、テープに付与する張力Fはテープの材質等に応じて予め定められる定数であり、摩擦トルクTfは各リール11、12の駆動系にて予め定まる固有の値であり、TfはFRに比して小さく、無視することができる。
サーボコントローラ11C、12Cが前述(3)の制御手順で、両モータ11A、12Aに付与する同調制御は、両リール11、12の計算されたリール径Rから、各モータ11A、12Aを適切なサーボ制御値(位置ループゲイン、速度ループゲイン、トルクゲイン等)にて以下の如くに2軸同調間欠送り制御するものである。即ち、両モータ11A、12Aの同調制御は、巻き取りリール11のモータ11Aの回転開始段階と回転停止段階のそれぞれで、繰り出しリール12のモータ12Aを速度制御モードにて停止制御し、回生ブレーキ状態にする。
図3は、図1において、巻き取りリール11と繰り出しリール12の駆動軸に汎用のトルクモータを接続したときと、2軸同調間欠送り制御されたサーボモータ11A、12Aを接続したときの対比である。巻き取りリール11によりテープAを引張る構成でテープ送りするとき、モータ11A、12Aがトルクモータの場合には、テープ送りの送り始めにモータ12Aがオーバーシュート(送り過ぎ)を発生し、送り停止時にはアンダーシュート(送り過ぎ)を発生する。モータ11A、12Aが2軸同調間欠送り制御されたサーボモータの場合には、この「送り過ぎ」が改善されている。送り過ぎとはテープの弛みであり、両モータ11A、12Aの2軸同調間欠送り制御によりテープの間欠送りをしてもテープが弛まずに送り得ることが認められる。
尚、巻き取りリール11のモータ11Aに対する、繰り出しリール12のモータ12Aの2軸同調間欠送り制御は、詳述すれば、下記(1)〜(5)の繰り返しである(図4)。ここで、巻き取りリール11のモータ11Aは、図4に示した繰り出しリール12のモータ12Aの全区間0〜3のそれぞれに対応する全区間で位置制御され、モータ12Aの区間1に対応する区間の途中で、速度を停止状態から速度Nに立上げられ、モータ12Aの区間2に対応する区間では速度を速度Nに維持され、モータ12Aの区間3に対応する区間の途中で速度を停止せしめられる。
(1)動作開始信号が入力(ON)されるまでは繰り出しリール12のモータ12Aはトルク制御モードでテープを弛みがなくなる方向へ一定の張力で引張る(区間0)。
(2)繰り出しリール12のモータ12Aは動作開始信号が入力されると、速度制御モードに切り替わり、停止指令(速度指令0)を付与されて回生ブレーキ状態になり、巻き取りリール11の回転開始により繰り出しリール12が急に引張られて加速する際にオーバシュートしないようにする(区間1)。
(3)繰り出しリール12のモータ12Aの回生ブレーキ状態を持続すると、巻き取りリール11と繰り出しリール12との綱引き状態となり、その結果テープの張力が上がり、繰り出しリール12のサーボモータ12Aが過負荷状態となる。これを防止するため、繰り出しリール12のモータ12Aを指令された速度指令Nで回転させる(区間2)。
(4)テープAの残り送り距離が少なくなり、巻き取りリール11の回転停止段階が近づいたとき、モータ12Aに再び停止指令(速度指令0)を付与し、モータ12Aを回生ブレーキ状態にして巻き取りリール11の急停止に備え、繰り出しリール12のアンダーシュートを防止する(区間3)。
(5)巻き取りリール11の停止に伴って繰り出しリール12が停止したら、モータ12Aを再びトルク制御に戻し、動作開始信号が入力するまでテープが弛まないようにして待機する(区間0)。
従って、テープ類送り装置10によれば以下の作用効果を奏する。
(a)巻き取りリール11の側に制御可能なモータ11Aを用い、このモータ11Aを位置制御し、巻き取りリール11がテープを引張る構成とすることにより、ピンチローラを用いず、繰り出しリール12にブレーキ装置とテンション一定装置を備えることを不要とする。
(b)巻き取りリール11の位置制御により、巻き取りリール11がテープを巻き取って行くに従い、テープ巻き取り径が徐々に増加することとその慣性力の増加により、テープの送り速度、張力が徐々に変化し、テープの弛みが発生する等、常に同じ状態でテープを送り動作することができなくなる。また、繰り出しリール12の側では、反対にテープの巻き径が徐々に細くなっていくこととその慣性力の減少により、テープの張力が変化し、テープの弛みが発生する等、テープの先端から終端まで一定の速度、張力で送れない。そこで、繰り出しリール12の側にも制御可能なモータ12Aを用い、巻き取りリール11の側のモータ11Aと繰り出しリール12の側のモータ12Aの間で制御信号のやり取りを行なうことで、両モータ11A、12Aが同調する制御を行ない、両リール11、12のリール径の変化、慣性力の変化に対しても常に一定の状態でテープを間欠送りし、テープの引張り過ぎと弛み過ぎを防止しながら該テープを、高い停止位置精度で定量送りできる。
(c)テープの送り経路上にピンチローラが配置されず、繰り出しリール12から巻き取りリール11へのテープのセットアップ(通紙)が容易になる。
(d)ピンチローラ、繰り出しリール12のブレーキ装置、テンション一定装置等のメカニカルな機構を備えず、メカニカルな消耗品の削減、メカニカルな調整、点検作業の削減、メカニカルな動作音の軽減を図ることができる。
図5は、ラベル貼付装置20にテープ類送り装置10を適用した模式図である。ラベル貼付装置20は、被貼付物Bを一定速度Vで搬送してくるコンベヤ21を有し、コンベヤ21の上部にテープAのテープ類送り装置10を配置したものである。テープ類送り装置10のサーボコントローラ11C、12Cは、搬入検出器21Aによる被貼付物Bの検出信号を動作開始信号として受信してモータ11A、12Aを前述した如くに2軸同調間欠送り制御し、ラベルaが一定区間距離Lmで等間隔に仮着けされた帯状台紙たるラベルテープAを、繰り出しリール12から巻き取りリール11へと、コンベヤ21と同一の送り速度V、送り量Lmで間欠送りする。ラベル貼付装置20は、テープ類送り装置10のターンローラ14A、14Bの中間に剥離装置22を配置して備える。剥離装置22は、テープ類送り装置10によって間欠送り中のテープAの進み方向を鋭角に曲げることにより、テープAに仮着けされているラベルaをテープA(台紙)から剥離し、被貼付物Bの所定位置に貼付ける。ラベルaは、被貼付物Bに貼付いた後、スポンジローラ23により押圧されて被貼付物Bに固着する。
尚、マーク検出器13は、例えば透過型光センサの投降器13Aと受光器13Bからなり、受光器13Bは剥離装置22に固定される。
ラベル貼付装置20によれば、テープ類送り装置10を用いたことにより、テープAのセットアップの容易化、メカニカルな消耗品の削減、メカニカルな調整、点検作業の削減、メカニカルな動作音の軽減を図ることができる。
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、テープに付される目標テープ送り量の区間距離Lmは、テープの送り方向において、等間隔例えばLm0に繰り返すものに限らず、Lm1、Lm2の如くに不等間隔をなすものでも良い。
図1はテープ類送り装置を示す模式図である。 図2はテープ類送り装置の電気回路ブロック図である。 図3はテープの送り速度制御状態を示す模式図である。 図4は繰り出しリールのモータ制御状態を示す模式図である。 図5はラベル貼付装置を示す模式図である。 図6は従来のテープ類送り装置を示す模式図である。
符号の説明
10 テープ類送り装置
11 繰り出しリール
11A モータ
11B 回転量検出手段
11C サーボコントローラ(制御手段)
12 繰り出しリール
12A モータ
12B 回転量検出手段
12C サーボコントローラ(制御手段)
13 マーク検出器

Claims (3)

  1. 繰り出しリールに巻かれたテープ類を巻き取りリールに間欠送りにて位置決め停止と定量送りを繰り返すテープ類送り装置において、
    巻き取りリールと繰り出しリールの各モータを駆動制御する制御手段を有し、
    制御手段は、
    巻き取りリールと繰り出しリールの各モータの駆動によってテープを送り、該テープに目標テープ送り量の区間距離で付したマークをマーク検出器により検出し、
    検出したマークの区間距離と、該区間距離に対応する巻き取りリールと繰り出しリールの各モータ回転量との比較により、各リール径を算出し、
    算出した各リール径に従ってテープの次の送り時における、巻き取りリールと繰り出しリールの各モータ回転量、各リール回転速度及び各モータトルクを制御し、両モータを同調制御することにより、各モータの駆動によるテープの引張り過ぎと弛み過ぎを防止しながら該テープを定量送り可能にすることを特徴とするテープ類送り装置。
  2. 前記制御手段による同調制御が、巻き取りリールのモータの回転開始段階と回転停止段階のそれぞれで、繰り出しリールのモータを速度制御モードにて停止制御し、回生ブレーキ状態にする請求項1に記載のテープ類送り装置。
  3. 請求項1又は2に記載のテープ類送り装置を用いたラベル貼付装置。
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