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

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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