JP2005343699A

JP2005343699A - シート張力調整装置

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Publication number: JP2005343699A
Application number: JP2005186811A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Hamada; 博康濱田
Original assignee: Yuyama Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yuyama Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2016-12-11
Also published as: JP4153507B2

Abstract

【課題】シートロールからのシートに張力を大小に変動することなく適切にかけられるようにすること。
【解決手段】シートロールＲの巻芯Ｐにシートの巻取量を記憶する手段４３を設けた。また、シートロールＲを回動自在に支持する手段１と、シートロールＲから引き出されたシートの引出量を測定する手段と、この引出量と記憶手段４３の巻取量とに基づいてシートロールＲの回転に対して負荷をかける手段２０とでシート張力調整装置を構成した。巻芯Ｐの記憶手段４３に巻取量（巻取残量）が個々に記憶されるので常に適切な張力をかけることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、シートロールからシートを適切に緊張した状態で引き出すための巻芯及び装置に関する。

薬剤分包装置として、熱融着性分包紙のシートを巻き取ったシートロールを回転自在に支持したシート供給部からシートを引き出して移送する移送路にシール装置が設けられ、このシール装置の上流側でシートを２つ折りにすると共にその間に薬剤を供給した後シール装置によりシートを幅方向と両側縁部とを帯状に加熱融着して薬剤を分包するようにしたものが知られている。

シートが使用され無くなると新しいシートロールに交換され、その新しいロールからシートが引き出されて分包装置にセットされる。このシートロールから引き出されるシートは、２つ折りされた後周縁等を融着する際に正確に２つ折りされず、少しずれた状態で融着されることのないように常に一定の張力をかけて緊張させた状態で引き出すのが好ましいが、実際にはシートの引出量に応じてロール径が変化するため、引出張力も少しずつ変動する。

このため、上記シートロールの径の変化が生じても張力がほぼ一定となるように調整するシート張力調整装置が実公平１−３６８３２号公報により提案されている。この公報によるシート張力調整装置は、シートロールをロール支持筒に着脱自在に嵌合装着し、シートロール側方に複数の巻径検出センサを径方向に配置し、この検出センサの信号によりロール支持筒内部に設けた電磁力を調整してロール径が小さくなるにつれて段階的にブレーキ力（負荷力）を弱めることにより張力を一定となるように調整している。

しかし、上述した従来のシート張力調整装置では、シートの使用による巻取量の変化を径方向に配置した巻径検出センサで段階的に検出する方式を採用しているため、検出センサのランクが切替わる径になると、芯管軸の偏心、シートの重量、巻き歪みなどの原因により電磁ブレーキのブレーキ力ランクが１回転毎に上下に変動するバイブレーション現象が生じる。

このため、張力変動によりシートを２つ折りした際にシートの縁部が正確に重ならない、いわゆる頁ずれが生じ、包装不良部分が生じることがある。又、ブレーキ力のランクが急激に変動するため幅方向に裂傷が生じたりすることもある。

検出センサの誤動作の原因は、上記以外にも、光反射式のものを用いていることによるものもある。薬剤包装装置に使用されるシートの材料として、グラン紙（半透明）、セロポリ紙（透明）等種々のものがあるが、これらシートの端面位置が各層毎に微妙に変化すると反射される反射光の戻りが異なり信号として検出されないため検出精度が悪化したり、特にセロポリ紙では湿度変化による影響が大きいため蛇行巻きされ易く、端面の凹凸が原因で検出精度が悪くなることもある。

さらに、シートを２つ折りする位置より上流側に一般には分包紙に印字するためのサーマルプリンタが設けられるが、このサーマルプリンタにおいて印字ドットの欠けや印字装置の残量表示機構が、バイブレーション現象によりランプの耐久性の低下を起こしたりする。

そこで、この発明は、シートロールにかける負荷力がシートロールに回転毎に大小に変動しないようにして、シートの裂傷や包装不良を抑えることを課題とする。

上記の課題を解決するために、シートの巻取量をデータとして記憶し送信するデータ記憶手段を備えたシートロール用巻芯と、この巻芯を着脱自在かつ回動自在に支持する手段と、上記巻芯のデータ記憶手段からの巻取量データを受けるデータ通信手段と、上記シートロールのシートの引出量を測定する手段と、シートの引き出しに伴なうシートロールの回転に対して負荷をかける手段と、このシートロールの回転にかける負荷力を上記データ通信手段からの巻取量データと上記測定手段からの引出量データとに基づいて調整する手段とで、シート張力調整装置を構成した。

この発明に係るシート張力調整装置においては、測定したシートの引出量と巻芯へのシートの巻取量とに基づいてシートロールの回転に対して負荷をかけるようにしたので、シートロールの巻径を検出するセンサが不要となる。このシートロールにかける負荷については、巻取量から引出量を差し引いて使用中のシートロールにおけるシートの残量を求め、この残量とシートの厚みとからシートロールの巻径を算出して、この巻径に応じた負荷力をかけるようにしてもよいし、巻取量と引出量とから適切な負荷力を求める式や表を予め設定しておくようにしてもよい。

また、シートロールを外すときに、その時点のシートの残量を巻芯のデータ記憶手段に記憶させるようにしてもよい。このようにすると、シートロールを途中で外し、後にそのシートロールを再び使用する場合にも、巻芯のデータ記憶手段からシートの残量を読み出し処理することによって適切な負荷をかけることができる。

さらに、シートロールの装着又は取り外し時に、その日付や時刻も上記データ記憶手段に書き込むようにすると、データ記憶手段にシート消費の時間的経過が残る。

この発明に係るシートの巻芯及びシート張力調整装置は、以上のように構成されているので、たとえ中途のシートロールを装着したとしても、その巻径に応じた適切な張力でシートを引き出すことができると共に、この張力のためにシートロールへかける負荷力がシートロールの回転毎に大小に変動することもなくシートの裂傷や包装不良を抑えることができる。

また、シートロールのメーカーは、巻芯を回収してデータ記憶手段内のデータを解析することによって、顧客毎のシートの消費具合を明確にすることができるので、シートロールの供給プランや営業戦略に役立つ。

この発明に係るシートロールの巻芯及びシート張力調整装置の実施の一形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は薬剤分包機の主として給紙部と分包部とを取り出した概略構成図である。給紙部は水平に支持された支持軸１に巻芯Ｐに薬剤分包用のシートをロール状に巻いたＲが回転自在に装着され、上記シートロールＲから引き出された包装シートＳが印字ユニット７、７ａ間と送りローラ２、３を通り、次の分包部へ供給されるように形成されている。

分包部は、三角板４で２つ折りにされた際にホッパ５から所定量の薬剤が投入された後ミシン目カッタを有する加熱ローラ６により所定間隔で幅方向と両側縁部とを帯状にヒートシールして分包袋Ｗを形成するように設けられている。なお、分包部はこれ以外の構成部材も多数あるが、複雑になるのを避けるため必要な部材のみを示している。

図２は給紙部にシートロールＲと巻芯Ｐを装着した状態の主縦断面図である。図示のように、支持軸１はその一端がナットにより支持板１１に取付固定された中心軸１ａと、これに一体に嵌合された外軸１ｂと、上記外軸１ｂの左右両端寄り位置に設けた軸受１２、１２を介して回転自在に取り付けられる中空軸１ｃとから成る。

１３は中心軸１ａの片端の軸ヘッド、１４は外軸１ｂの片端のフランジ部である。中空軸１ｃの反対側端にもフランジ部１５が設けられている。上記支持軸１に巻芯Ｐとこれに巻回されたシートロールＲが装着されると中空軸１ｃにより回転自在に支持されると共に、フランジ部１５の内径面に適宜間隔に配置された複数個の磁石１６とこれに対向して予め巻芯Ｐの端面円周に沿って配設させた強磁性体（鉄部）１７に対する吸着力により、装着された巻芯ＰとシートロールＲが中空軸１ｃに着脱自在に固定される。

上記中空軸１ｃにはモータブレーキ２０が係合し、このモータブレーキ２０が中空軸１ｃ及び巻芯Ｐの回転に対して負荷となるブレーキ力をかけることにより、シートロールＲから引き出される包装シートＳに適度な張力を付与している。モータブレーキ２０は支持板１１に取付けられており、図示しない伝動ベルトを介して歯車ユニット２１を回転させ、その出力軸上に設けたピニオン２２が、フランジ部１５の外端面に設けた大歯車２３に係合してシートロール１２の回転に対してブレーキ力を与えるようになっている。

モータブレーキ２０は、小さな交流モータ（ＡＣ）であり、供給電源として直流電圧を加えることによりブレーキ力を与えるように使用される。この場合、後で説明するように、直流の印加電圧を変化させて繰り出される包装シートＳの張力の大きさに応じてブレーキ力を変化させる。なお、符号１２はベアリングである。

また、巻芯Ｐには、巻き取ったシートの巻取量を記憶するトランスポンダ４３が埋込まれている。

このトランスポンダ４３は、図３に示すように、フェライトアンテナ４６とＩＣチップ４７及び電源用コンデンサ４８とを硬質ガラス製のチューブ４ａに封入したもので、代表的なカプセル剤とよく似た形状となっている。また、前記ＩＣチップ４７には不揮発性のメモリと、通信に必要な制御回路等が形成されており、送・受信電波によってメモリにコード化した分包情報の読取り／書込みが繰り返し行えるようになっている。さらに、ＩＣチップ４７はＣ−ＭＯＳのＩＣとして極低消費電力化を図り、図４のブロック図に示すように、電源用コンデンサ４８によって受信電波から電力を得られるようにして無電源化を図っている。このため、このトランスポンダ４３は電力の補充なしに繰り返し使用することができる。そして、このトランスポンダ４３は、上記のメモリに巻芯Ｐの包装シートＳの巻取量が書き込まれ、この初期値として通常出荷時のシートロールＲにおける巻取量を記憶する。シートロールＲの出荷時に巻取量データを書き込むには、次のような方法による。まず、１）工場でトランスポンダ４３に巻取量データ書込装置から電波を送信して電力を与える。２）すると、与えられた電力によりトランスポンダ４３が起動してＲＥＡＤＹ信号を発信する。３）このＲＥＡＤＹ信号を受け取ることにより、巻取量データ書込装置は、トランスポンダ４３が起動しておりデータの書込可能な状態であることを確認する。４）この後、巻取量データ書込装置からシートの初期巻取量を表わすデータを送信して、トランスポンダ４３のメモリへ書き込むのである。

図５は給紙部から包装シートを分包部へ送り薬剤を分包する装置の主要部材を制御する回路の概略ブロック図である。制御回路３０は、エンドセンサ３１からの信号、送りローラ３に設けられたロータリエンコーダ３２からの信号、あるいは加熱ローラ６の軸に連結されるモータ６ａの出力軸上でその回転数を計測する回転数カウンタ３３からの信号のいずれかによりモータブレーキ２０へブレーキ力を与えるための制御指令、及びモータ６ａへの制御指令を出力するように構成されている。なお、３４は外部からデータを入力するための入力部である。

また、制御回路３０には、巻芯Ｐ内のトランスポンダ４３に対して包装シート５の巻取量の読み取りや書き込みを随時行うデータ通信用のＲＷユニット３５が接続されている。

このＲＷユニット３５は、図４に示すように、ＲＦモジュール３６とコントロールモジュール３７とで構成されており、コントロールモジュール３７は送／受信用デコード回路を有し、書込み時には、制御回路３０から送られる巻取の残量（後述する）をトランスポンダ４３との間で決められた所定のデータ書込み用の通信手順に従った送信信号を作成し、ＲＦモジュール３６がその送信信号を所定の周波数の例えば、ＦＳＫ信号に変調した送信電波をアンテナ３８から送信して、巻取りの残量を、トランスポンダ４３のメモリに書き込む。また、読取り時には、アンテナ３８が受信したトランスポンダ４３からの送信信号をＲＦモジュールが復調し、復調した信号をコントロールモジュール３７がデジタル信号に変換することによって、トランスポンダ４３のメモリからシートロールＲの巻取量を読み取るのである。

シートロールＲを支持軸１にセットしたときは、ＲＷユニット３５は、以下の要領でシートロールＲの巻取量をトランスポンダ４３から読み取る。

１）まず、ＲＦモジュール３６からトランスポンダ４３に送信要求信号を発信して、応答用エネルギーをトランスポンダ４３に与える。すると、トランスポンダ４３は、そのエネルギーより動作を開始し、送信要求信号に応答してメモリー内の巻取量のデータの送信を行うので、２）上記送信状態から受信状態に切り替わってトランスポンダ４３からの信号を受信する。３）受信信号を受信すると巻取量を読みとりデジタル信号に変換（エンコード）し、制御回路３０に伝送する。

以上の構成とした薬剤分包記のシート張力調整装置によりシート張力を次のように調整しながら薬剤の分包作業が行われる。

このシート張力調整装置では給紙部にセットされるシートロールＲは、最小径ｄ_min （実質は巻芯Ｐの径と略同一）が予め分かっているものとし、ロータリエンコーダ３２からの測長信号によってモータブレーキ２０のブレーキ力を制御してシートロールＲの直径ｄの変化に応じて以下の要領で最適なブレーキ力で張力調整を行う。

未使用のシートロールＲを支持軸１にセットすると、まず制御回路３０が、磁石１６と強磁性体１７との接合を検知してトランスポンダ４３をＲＷユニット３５を介して励起し、この励起したトランスポンダ４３から出荷時の包装シート５の巻取量Ｌ_max を読み取る。ここで、包装シートＳの巻取量Ｌは、シートＳの厚みをγとして、

で表され、一方シートロールＲの巻径ｄは、
ｄ＝ｄ_min ＋２ｎγ ・・・(2)
で表される。
上記(1)、(2)式よりｎを消去すると、
ｄ＝２Ｌ／ｎπ−２γ−ｄ_minとなる。

したがって、ロータリエンコーダ３２により包装シートＳの引出量Ｌｐが測定されると、シートロールＲにおける包装シートＳの巻取の残量は、Ｌ_max −Ｌｐとなるから、
ｄ＝２（Ｌ_max −Ｌｐ）／ｎπ−２γ−ｄ_min
により、包装シートＳをＬｐだけ引き出したときのシートロールＲの巻径ｄが求められる。

そして、シートロールの巻径ｄが得られたら、この巻径ｄに基づいて以下の要領でモータブレーキ２０の印加電圧を変化させて、シートロールＲの回転に対するブレーキ力を調整する。

まず、未使用の完全なシートロールＲを支持軸１に装着した場合には、ＲＷユニット３５を介してシートロールＲのトランスポンダ４３から包装シートＳの巻取量Ｌ_max を読み取ると共にトランスポンダ４３に装着時（日付と時刻）を書き込む。そして、制御回路３０は、１）エンドセンサ３１の作動検出２）ジョイントシールの作動検出３）インチングの作動検出４）シートロールの逆回転検出を行い、１）〜４）のいずれかが検出されると、特殊モードと認識し、通常に包装シートＳを送り出す通常モードに入り易くするための予備的な行為を行う。シートロールＲの装着時にはエンドセンサ３１が作動するので特殊モードと認識される。なお、ジョイントシールの作動とは、１つのシートロールＲが消費されシート切れとなっている間に、次のシートロールＲを給紙部にセットし前のシートロールＲとの連結動作をすることである。

特殊モードが認識されると、図６に示すように、モータブレーキ２０に最大の直流電圧Ｖ_s を印加して、シートロールＲの回転に最大のブレーキ力をかける。この状態でインチング動作を行いながら包装シートＳを順次引き出しエンドセンサ３１を通過させ加熱ローラ６間に差し入れて包装シートＳを包装機にたわみなくセットする。そしてインチングを停止させると、上記１）〜４）のいずれも検出されなくなるので、通常モードとなって、シートロールＲから包装シートＳが引き出されて包装機での薬剤の包装に供される。このとき、図６に示すように、通常モードへの切り替わりと同時にモータブレーキ２０への印加電圧をシートロールＲの巻径ｄ₀ に合うような電圧Ｖ₀ に低下させて、包装シートＳを適度に緊張した状態でスムーズに引き出されるようにする。

制御回路３０は、適時のサイクルでシートロールＲの巻取量Ｌ_max をロータリエンコーダ３２により得られる引出量ＬｐとからシートロールＲの巻径ｄを計算しており、シートロールＲから包装シートＳが引き出されてシートロールＲの巻径ｄが小さくなると、図６に示すように、その巻径ｄに合うブレーキ力をかけるためにモータブレーキ２０への印加電圧を随時低減させる。

したがって、このシート張力調整装置によれば、常に適切な張力で包装シートＳが引き出されるので、包装シートＳの裂傷や二ツ折り時のずれによる包装不良を抑えることができるのである。モータブレーキ２０への印加電圧は、図６のように連続的に変化させるようにしてもよいし、ステップ状に変化させるようにしてもよい。

また、各種の点検や包装機の清掃等によりシートロールＲを支持軸１から一旦取り外す場合には、制御回路３０は、ＲＷユニット３５を介してシートロールＲの巻芯Ｐ内のトランスポンダ４３を励起して、このトランスポンダ４３に、取り外し時（日付と時刻）とその時の包装シートＳの巻取の残量Ｌとを書き込む。そして、取り外したシートロールＲを支持軸１に再装着すると、まず特殊モードとなった後に、未使用のシートロールＲの時と同様の手順で、制御回路３０がシートロールＲのトランスポンダ４３から取り外し時の包装シートＳの残量Ｌを読み取ると共にトランスポンダ４３に再装着時（日付と時刻）を書き込み、シートロールＲの巻径ｄ₁ を計算して、この巻径ｄ₁ に合う電圧Ｖ₁ をモータブレーキ２０に印加する。なお、再装着時直後の特殊モードのときは、最大電圧Ｖ_s が印加される。そして、制御回路３０が随時巻径ｄを計算して、その巻径ｄに合う印加電圧に変化させるのである。さらに、次に再び中途でシートロールＲを支持軸１から取り外して再々装着する場合も、同様にシートロールＲの巻径ｄ₂ に合う電圧Ｖ₂ が印加されて適切なブレーキ力がシートロールＲの回転にかかるのである。

このように、このシート張力調整装置は、途中まで使用していたシートロールＲを装着した場合でも、その巻径ｄ₁ 、ｄ₂ に合った適切な張力を包装シートＳにかけることができるのである。

また、シートロールＲのトランスポンダ４３に支持軸１への装着時と取り外し時が書き込まれるので、シートロールＲのメーカーにとっては、包装シートＳが全て引き出された後の巻芯Ｐを回収し、そのトランスポンダ４３に記憶されている装着時及び取り外し時を解析することによって、病院ごとの包装シートＳの消費具合が明確に把握できるので、病院ごとのシートロールＲの供給プランがたて易くなる。

なお、図２及び図３に示す磁石２４とホール素子センサ２５、及び近接スイッチ２６と突起２７については、磁石２４及びホール素子センサ２５が回転角度センサを構成し、近接スイッチ２６及び突起２７がシートずれ検出センサを構成している。そして、これらセンサの信号が、図５に示すように、制御回路に入力され処理することによって、巻芯Ｐや包装シートＳの滑りに起因する張力のずれが制御されるのである。詳細は本出願人がした特願平８−２５０４９２号の明細書及び図面を参照されたい。

この実施形態では、シート張力調整装置を薬剤包装機に組み込んで両者を１個の制御回路３０で制御することとしたが、シート張力調整装置と薬剤包装機を互いに切り離すようにし、別体の制御回路でそれぞれ制御するようにしてもよい。また、巻芯Ｐに設ける記憶手段は、トランスポンダ４３のような非接触データ通信ができるようなものでもよいし、コネクタ等で接触してデータ通信を行うＩＣデバイスのようなものでもよい。この場合は、ＩＣデバイス等にコネクタ等を介してシート張力調整装置から給電されることとなる。

シートロールの引出状態の説明図シートロールの支持部分を示す断面図トランスポンダの斜視図トランスポンダのブロック図シート張力調整装置及び包装機のブロック図モータブレーキへの印加電圧を示すグラフ

符号の説明

１支持軸
２０モータブレーキ
３０制御回路
３２ロータリエンコーダ
３５ＲＷユニット
４３トランスポンダ
Ｐ巻芯
Ｒシートロール
Ｓ包装シート

Claims

シートの巻取量をデータとして記憶し送信するデータ記憶手段を備えたシートロール用巻芯と、この巻芯を着脱自在かつ回動自在に支持する手段と、上記巻芯のデータ記憶手段からの巻取量データを受けるデータ通信手段と、上記シートロールのシートの引出量を測定する手段と、シートの引き出しに伴なうシートロールの回転に対して負荷をかける手段と、このシートロールの回転にかける負荷力を上記データ通信手段からの巻取量データと上記測定手段からの引出量データとに基づいて調整する手段とからなるシート張力調整装置。
上記データ記憶手段がトランスポンダであることを特徴とする請求項１に記載のシート張力調整装置。
上記シートロールを上記支持手段から取り外すときに、その時点のシートの残量を上記データ通信手段を介して上記巻芯のデータ記憶手段に書き込むようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシート張力調整装置。
上記シートロールの支持手段への装着又は取り外し時に、その日付や時刻を、上記データ通信手段を介して上記巻芯のデータ記憶手段に書き込むようにしたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のシート張力調整装置。
シートロールの巻芯に設けたトランスポンダに電波を送出して電力を与え、この供電されたトランスポンダから送信される信号を受け取ることによりトランスポンダの起動を確認し、この起動したトランスポンダにシートロールのシートの巻取量を表わすデータを送信して書き込むシートの巻取量の書き込み方法。