JP2006027765A - プラスチックフィルムのテンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックフィルム１のテンション制御装置を根本的に改良し、倍速製袋機のように、ダンサローラ２が急激に移動するものであっても、テンションを一定に保つことができるようにする。
【解決手段】プラスチックフィルム１の送り経路において、支持機構５にダンサローラ２が支持され、ダンサローラ２がプラスチックフィルム１に係合し、テンション付与サーボモータ３が支持機構４に連結され、支持機構４にトルクが伝達され、ダンサローラ２に加圧力が与えられ、プラスチックフィルム１にテンションが与えられる。さらに、コンピュータ８がテンション付与サーボモータ３に接続され、テンション付与サーボモータ３がプラスチックフィルム１の送りパターンに従ってフィードフォワード制御され、テンションが一定に保たれる。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラスチックフィルムのテンション制御装置に関するものである。

プラスチックフィルムによってプラスチック袋を製造する製袋機では、普通、プラスチックフィルムの送り経路において、ダンサローラがプラスチックフィルムに係合し、ダンサローラに加圧力が与えられ、プラスチックフィルムにテンションが与えられる。ダンサローラの上流側および下流側において、プラスチックフィルムが第１および第２送りローラに係合し、駆動モータによって第１および第２送りローラが回転し、プラスチックフィルムが異なるパターンをもって間欠的に送られ、ダンサローラによってそれが吸収されることもある。

たとえば、最近、出願人は特別の構成の製袋機を開発した。その製袋機は倍速製袋機と呼ばれているところのものである。倍速製袋機では、ダンサローラの上流側において、プラスチックフィルムが第１送りローラに係合し、駆動モータによって第１送りローラが回転し、プラスチックフィルムがプラスチック袋の大きさのＮ倍の単位送り長さをもって一定のサイクル数で間欠的に送られる。そして、その間欠送り毎に、プラスチックフィルムがＮ倍の数のプラスチック袋が得られるようヒートシールされる。さらに、ダンサローラの下流側において、プラスチックフィルムが第２送りローラに係合し、駆動モータによって第２送りローラが回転し、プラスチックフィルムがプラスチック袋の大きさに対応する単位送り長さをもって第１送りローラのＮ倍のサイクル数で間欠的に送られる。そして、その間欠送り毎に、カッタによってプラスチックフィルムがカットされ、プラスチック袋が製造される。ここで、Ｎは２以上の整数である。サイクル数とは単位時間あたりにプラスチックフィルムが送られる回数のことである。

したがって、倍速製袋機のプラスチックフィルムについては、ダンサローラの上流側および下流側において、送りパターンがまったく異なる。そして、それを吸収するものがダンサローラである。ダンサローラの上流側において、第１送りローラによってプラスチックフィルムが送られたとき、それによってダンサローラが移動し、プラスチックフィルムが一時的に貯留される。さらに、ダンサローラの下流側において、第２送りローラによってプラスチックフィルムが送られるとき、その都度ダンサローラが移動し、貯留フィルムが供給される。

この結果、製袋機を大幅に高速化することができ、それが倍速製袋機と呼ばれる所以であるが、問題はプラスチックフィルムのテンションである。製袋機を大幅に高速化するには、ダンサローラの上流側および下流側において、プラスチックフィルムを高速度で間欠的に送る必要があるが、高速度で間欠的に送ると、その間欠送り毎に、ダンサローラが急激に移動し、これによってテンションが変動する。このため、テンションによってプラスチックフィルムが伸縮し、その単位送り長さが変化し、これがプラスチック袋の品質に影響する。プラスチックフィルムに印刷柄があるとき、テンションによって印刷柄がずれることもある。したがって、その対策が強く要望されている。

一方、これまでにも、テンション関係の装置がいくつか提案されているが、フィードバック制御方式のものが一般的である。特開昭６１−３７６５３号公報（特許文献１）に記載されているものがその一例である。同公報の装置では、ギヤジャッキおよびばねにダンサローラが支持される。さらに、駆動モータがギヤジャッキに連結され、検出装置によってテンションが検出され、検出装置の信号にもとづき、制御装置によって駆動モータがフィードバック制御され、ギヤジャッキが駆動される。

しかしながら、フィードバック制御方式では、倍速製袋機のように、ダンサローラが急激に移動するとき、それに的確に追従することができず、テンションを一定に保つことはできない。

したがって、この発明は、プラスチックフィルムのテンション制御装置を根本的に改良し、倍速製袋機のように、ダンサローラが急激に移動するものであっても、テンションを一定に保つことができるようにすることを目的としてなされたものである。
特開昭６１−３７６５３号公報

この発明によれば、プラスチックフィルムが所定の送りパターンをもって送られる。さらに、その送り経路において、支持機構にダンサローラが支持され、ダンサローラがプラスチックフィルムに係合し、テンション付与サーボモータが支持機構に連結され、支持機構にトルクが伝達され、ダンサローラに加圧力が与えられ、プラスチックフィルムにテンションが与えられる。さらに、コンピュータがテンション付与サーボモータに接続され、テンション付与サーボモータがプラスチックフィルムの送りパターンに従ってフィードフォワード制御され、テンションが一定に保たれる。

好ましい実施例では、支持機構は回転軸に固定されたアームからなる。そして、アームにダンサローラが支持され、テンション付与サーボモータが回転軸に直結される。

さらに、コンピュータの演算部において、ダンサローラの移動位置に対する補正係数があらかじめ演算され、その演算データにもとづき、テンション付与サーボモータの適正トルクがあらかじめ演算される。そして、テンション付与サーボモータが演算トルクが発生するようトルク制御され、フィードフォワード制御される。

さらに、好ましい実施例では、ダンサローラの上流側および下流側において、プラスチックフィルムが第１および第２送りローラに係合する。さらに、第１および第２送りサーボモータが第１および第２送りローラに連結され、コンピュータが第１および第２送りサーボモータに接続され、第１および第２送りサーボモータによって第１および第２送りローラが回転し、プラスチックフィルムが異なるパターンをもって間欠的に送られ、第１および第２送りローラが加速および減速されるとき、演算トルクに補正トルクが加算され、テンション付与サーボモータが加算総計トルクが発生するようトルク制御され、フィードフォワード制御される。

さらに、他の実施例では、プラスチックフィルムの送り停止時、テンション付与サーボモータが演算トルクが発生するようトルク制御される。さらに、送り始め時またはその直前、テンション付与サーボモータがその位置でロックされる。さらに、ダンサローラ付近において、プラスチックフィルムの送り経路が変化することを踏まえ、コンピュータの演算部において、プラスチックフィルムの変化経路があらかじめ演算され、その演算データにもとづき、ダンサローラの適正位置があらかじめ演算され、送り途中、微小時間毎に、テンション付与サーボモータがダンサローラが演算位置に移動するよう位置制御され、フィードフォワード制御される。

以下、この発明の実施例を説明する。

図１はこの発明にかかる装置を示す。この装置はプラスチックフィルム１のテンション制御装置であり、ダンサローラ２を有する。そして、プラスチックフィルム１が所定のパターンをもって間欠的に送られる。その送り方向はプラスチックフィルム１の長さ方向である。さらに、プラスチックフィルム１の送り経路において、支持機構にダンサローラ２が支持され、ダンサローラ２がプラスチックフィルム１に係合する。さらに、テンション付与サーボモータ３が支持機構に連結され、支持機構にトルクが伝達され、ダンサローラ２に加圧力が与えられ、プラスチックフィルム１にテンションが与えられる。

この実施例では、図３に示すように、支持機構は回転軸４に固定されたアーム５からなる。そして、アーム５にダンサローラ２が支持され、テンション付与サーボモータ３が回転軸４に直結されている。したがって、テンション付与サーボモータ３によって回転軸４が回転し、アーム５が揺動する。回転軸４はプラスチックフィルム１の幅方向にのび、アーム５は回転軸５のまわりを揺動する。そして、一対のガイドローラ６，７間において、ダンサローラ２がプラスチックフィルム１に対向し、その上面に係合する。さらに、回転軸４にトルクが伝達され、ダンサローラ２に加圧力が与えられ、プラスチックフィルム１にテンションが与えられるものである。

さらに、この装置では、コンピュータ８がテンション付与サーボモータ３に接続されており、テンション付与サーボモータ３がプラスチックフィルム１の送りパターンに従ってフィードフォワード制御される。その詳細は後述する。

この装置は製袋機の付属装置である。したがって、図２に示すように、プラスチックフィルム１によってプラスチック袋９が製造される。さらに、その製袋機は倍速製袋機である。倍速製袋機では、ダンサローラ２の上流側および下流側において、プラスチックフィルム１が第１および第２送りローラ１０，１１に係合する。さらに、この実施例では、第１および第２送りサーボモータ１２，１３が第１および第２送りローラ１０，１１に連結され、コンピュータ８が第１および第２送りサーボモータ１２，１３に接続されており、第１および第２送りサーボモータ１２，１３によって第１および第２送りローラ１０，１１が回転し、プラスチックフィルム１が異なるパターンをもって間欠的に送られる。その詳細は次のとおりである。

まず、ダンサローラ２の上流側において、第１送りサーボモータ１２によって第１送りローラ１０が回転し、プラスチックフィルム１がプラスチック袋９の大きさのＮ倍の単位送り長さをもって一定のサイクル数で間欠的に送られる。そして、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、プラスチックフィルム１がＮ倍の数のプラスチック袋９が得られるようヒートシールされる。さらに、ダンサローラ２の下流側において、第２送りサーボモータ１３によって第２送りローラ１１が回転し、プラスチックフィルム１がプラスチック袋９の大きさに対応する単位送り長さをもって第１送りローラ１０のＮ倍のサイクル数で間欠的に送られる。そして、その間欠送り毎に、カッタ１４によってプラスチックフィルム１がカットされ、プラスチック袋９が製造される。ここで、Ｎは２以上の整数である。サイクル数とは単位時間あたりにプラスチックフィルム１が送られる回数のことである。

たとえば、ダンサローラ２の上流側において、プラスチックフィルム１がプラスチック袋９の大きさの２倍の単位送り長さＬをもって一定のサイクル数で間欠的に送られる。さらに、縦シール装置１５としてプラスチック袋９の大きさの４倍の長さのものが使用されており、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、駆動機構によって縦シール装置１５が駆動され、縦シール装置１５によってプラスチックフィルム１が縦シールされ、プラスチックフィルム１に縦シール部分１６が形成される。その後、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、縦シール装置１５が再度駆動され、プラスチックフィルム１が再度縦シールされる。さらに、横シール装置１７に合計４個のシール装置が使用されており、各シール装置１７がプラスチック袋９の大きさに対応する間隔を置いて配置され、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、駆動機構によって横シール装置１７が駆動され、横シール装置１７によってプラスチックフィルム１が横シールされ、プラスチックフィルム１に横シール部分１８が形成される。さらに、その後、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、横シール装置１７が再度駆動され、プラスチックフィルム１が再度横シールされる。したがって、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、プラスチックフィルム１が２倍の数のプラスチック袋９が得られるよう縦シールおよび横シールされるものである。さらに、合計２個の冷却装置１９がプラスチック袋８の大きさに対応する間隔を置いて配置され、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、各冷却装置１９によって横シール部分１８が冷却される。

さらに、プラスチックフィルム１のヒートシールおよび冷却後、ダンサローラ２の下流側において、プラスチックフィルム１がプラスチック袋８の大きさに対応する単位送り長さをもって第１送りローラ１０の２倍のサイクル数で間欠的に送られる。そして、その間欠送り毎に、カッタ１４によってプラスチックフィルム１がカットされ、プラスチック袋９が製造されるものである。

さらに、この製袋機は２列取りのものであり、スリッタ２０がダンサローラ２の下流側に設けられており、プラスチックフィルム１の間欠送りにともない、プラスチックフィルム１はスリット線２１でスリットされる。その後、カッタ１４によってプラスチックフィルム１がカットされ、プラスチック袋９が２個ずつ製造され、排出される。この他、パンチ２２がダンサローラ２の下流側に設けられており、プラスチックフィルム１の間欠送り毎に、パンチ２２によってプラスチックフィルム１を打ち抜き、プラスチック袋９のコーナーにおいて、プラスチックフィルム１に打ち抜き部分を形成することもできる。パンチ２２はコーナーカット装置と呼ばれているところのものである。ノッチ装置にパンチを使用し、これをダンサローラ２の下流側に設け、パンチによってプラスチックフィルム１を打ち抜き、プラスチックフィルム１にノッチを形成することもできる。

したがって、この製袋機のプラスチックフィルム１については、ダンサローラ２の上流側および下流側において、送りパターンがまったく異なる。したがって、ダンサローラ２によってそれが吸収される。たとえば、ダンサローラ２の上流側において、第１送りローラ１０によってプラスチックフィルム１が送られたとき、それによってダンサローラ２が移動し、下降し、プラスチックフィルム１が一時的に貯留される。さらに、ダンサローラ２の下流側において、第２送りローラ１１によってプラスチックフィルム１が送られるとき、その都度ダンサローラ２が移動し、上昇し、貯留フィルム１が供給される。

なお、ダンサローラ２の上流側において、第１送りローラ１０によってプラスチックフィルム１が送られるとき、その単位送り長さはプラスチック袋９の大きさのＮ倍の単位送り長さＬであることは前述したとおりである。一方、ダンサローラ２の下流側において、第２送りローラ１１によってプラスチックフィルム１が送られるとき、その単位送り長さはプラスチック袋２の大きさに対応する単位送り長さであり、サイクル数は第１送りローラ１０のＮ倍のサイクル数である。したがって、ダンサローラ２の上流側および下流側において、その全体の送り長さが互いに同一に保たれる。この結果、ダンサローラ２によってプラスチックフィルム１が貯留および供給されるとき、全体の貯留および供給量が互いに同一に保たれ、その過不足は生じない。

したがって、この製袋機の場合、ヒートシール装置１５，１７を一回駆動し、プラスチックフィルム１を相当の時間にわたって加熱および加圧すると、Ｎ倍の数のプラスチック袋９において、それを同時にヒートシールすることができる。たとえば、２倍の数のプラスチック袋９において、それを同時にヒートシールすることができる。この結果、製袋機を大幅に高速化することができる。

ただし、問題はプラスチックフィルム１のテンションである。製袋機を大幅に高速化するには、ダンサローラ２の上流側および下流側において、プラスチックフィルムを高速度で間欠的に送る必要があるが、高速度で間欠的に送ると、その間欠送り毎に、ダンサローラ２が急激に移動し、下降および上昇し、これによってテンションが変動する。したがって、テンションによってプラスチックフィルム１が伸縮し、その単位送り長さが変化し、これがプラスチック袋の品質に影響する。プラスチックフィルム１に印刷柄があるとき、テンションによって印刷柄がずれることもある。この装置はこの問題を解決するためのものである。

ところで、この製袋機では、アーム５にダンサローラ２が支持され、テンション付与サーボモータ３が回転軸４に直結されていることは前述したとおりである。回転軸４にトルクが伝達され、ダンサローラ２に加圧力が与えられ、プラスチックフィルム１にテンションが与えられることも前述したとおりである。したがって、プラスチックフィルム１にテンションが与えられるとき、その大きさはテンション付与サーボモータ３の発生トルクに比例する。

さらに、ガイドローラ６，７間において、ダンサローラ２がプラスチックフィルム１に係合し、これによってプラスチックフィルム１が傾斜するが、その傾斜角度αは一定ではない。ダンサローラ２が移動し、下降および上昇するとき、その移動位置によって傾斜角度αが変化し、それがダンサローラ２のテンションに影響する。したがって、ダンサローラ２の移動位置がテンションに影響するものである。さらに、ダンサローラ２の移動位置については、アーム５が回転軸４のまわりを揺動し、その揺動角度θによって移動位置が決定される。

そして、テンション付与サーボモータ３の発生トルクをＴｒ、プラスチックフィルム１のテンションをＴｓとすると、次の式によってその関係が求められる。

Ｔｒ＝Ｋ（θ）×Ｔｓ

ここで、Ｋ（θ）はアーム５の揺動角度θの関数であり、その補正係数である。したがって、Ｋ（θ）はダンサローラ２の移動位置に対する補正係数である。

そして、この装置では、まず、オペレータからの入力信号にもとづき、コンピュータ８によってテンションＴｓが設定される。その後、コンピュータ８によってテンション付与サーボモータ３がフィードフォワード制御されるものであるが、フィードフォワード制御に先立ち、コンピュータ８の演算部において、ダンサローラ２の移動位置に対する補正係数Ｋ（θ）があらかじめ演算され、その演算データにもとづき、テンション付与サーボモータ３の適正トルクＴｒがあらかじめ演算される。テンション付与サーボモータ３の適正トルクＴｒについては、テンションＴｓと補正係数Ｋ（θ）から適正トルクＴｒが求められる。その後、テンション付与サーボモータ３が演算トルクＴｒが発生するようトルク制御され、フィードフォワード制御される。

さらに、この装置では、コンピュータ８が第１および第２送りサーボモータ１２，１３に接続されており、ダンサローラ２の上流側および下流側において、第１および第２送りサーボモータ１２，１３によって第１および第２送りローラ１０，１１が回転し、プラスチックフィルム１が異なるパターンをもって間欠的に送られることは前述したとおりである。したがって、間欠送り毎に、図４に示すように、第１送りサーボモータ１２によって第１送りローラ１０が加速され、これが一定速度Ｖで回転し、その後、第１送りサーボモータ１２によって第１送りローラ１０が減速されるが、加速されるとき、それによってテンションが減少し、減速されるとき、それによってテンションが増大することは当然である。反対に、図５に示すように、第２送りサーボモータ１３によって第２送りローラ１１が加速され、これが一定速度Ｖで回転し、その後、第２送りサーボモータ１３によって第２送りローラ１１が減速されるが、加速されるとき、それによってテンションが増大し、減速されるとき、それによってテンションが減少する。

したがって、この装置では、第１および第２送りローラ１０，１１が加速および減速されるとき、演算トルクＴｒに補正トルクＴｒ’，−Ｔｒ’が加算され、テンション付与サーボモータ３が加算総計トルクＴｒ＋Ｔｒ’，Ｔｒ＋（−Ｔｒ’）が発生するようトルク制御され、フィードフォワード制御される。

この結果、テンションＴｓが一定に保たれる。しかも、ダンサローラ２が急激に移動することは前述したとおりであるが、この装置の場合、コンピュータ８によってテンション付与サーボモータ３がフィードバック制御されるわけではない。コンピュータ８によってテンション付与サーボモータ３がフィードフォワード制御され、追従性の問題はない。したがって、ダンサローラ２が急激に移動しても、テンションＴｓを一定に保つことができる。

テンション付与サーボモータ３を他の制御方式でフィードフォワード制御することもできる。他の制御方式でも、ダンサローラ２の移動位置に対する補正係数Ｋ（θ）があらかじめ演算され、その演算データにもとづき、テンション付与サーボモータ３の適正トルクＴｒがあらかじめ演算される。そして、プラスチックフィルム１の送り停止時、テンション付与サーボモータ３が演算トルクＴｒが発生するようトルク制御される。さらに、送り始め時またはその直前、テンション付与サーボモータ３がその位置でロックされる。さらに、ダンサローラ２付近において、プラスチックフィルム１の送り経路が変化するが、それを踏まえ、コンピュータ８の演算部において、プラスチックフィルム１の変化経路があらかじめ演算され、その演算データにもとづき、ダンサローラ３の適正位置があらかじめ演算される。そして、送り途中、微小時間毎に、テンション付与サーボモータ３がダンサローラ２が演算位置に移動するよう位置制御され、フィードフォワード制御される。

この結果、ダンサローラ２が急激に移動しても、テンションＴｓを一定に保つことができる。

コンピュータ８によってテンション付与サーボモータ３をフィードフォワード制御すると同時に、検出装置によってテンションＴｓを検出する。そして、検出装置の信号にもとづき、補助的にテンション付与サーボモータ３をフィードバック制御するようにしてもよい。

この発明の実施例を示す側面図である。 図１のプラスチックフィルムの平面図である。 図１のプラスチックフィルムとダンサローラの関係を示す説明図である。 図１の第１送りローラの速度とテンション付与サーボモータの発生トルクの関係を示すグラフである。 図１の第２送りローラの速度とテンション付与サーボモータの発生トルクの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ プラスチックフィルム
２ ダンサローラ
３ テンション付与サーボモータ
４ 回転軸
５ アーム
８ コンピュータ
１０ 第１送りローラ
１１ 第２送りローラ
１２ 第１送りサーボモータ
１３ 第２送りサーボモータ

Claims (6)

1. 所定の送りパターンをもって間欠的に送られるプラスチックフィルムの送り経路において、前記プラスチックフィルムに係合するダンサローラと、
   前記ダンサローラを支持する支持機構と、
   前記支持機構に連結され、前記支持機構にトルクを伝達し、前記ダンサローラに加圧力を与え、プラスチックフィルムにテンションを与えるテンション付与サーボモータと、
   前記テンション付与サーボモータに接続され、前記テンション付与サーボモータを前記送りパターンに従ってフィードフォワード制御し、前記テンションを一定に保つコンピュータとからなるプラスチックフィルムのテンション制御装置。
2. 前記支持機構は回転軸に固定されたアームからなり、前記アームに前記ダンサローラが支持され、前記テンション付与サーボモータが前記回転軸に直結されていることを特徴とする請求項１に記載のテンション制御装置。
3. 前記コンピュータの演算部において、前記ダンサローラの移動位置に対する補正係数をあらかじめ演算し、その演算データにもとづき、前記テンション付与サーボモータの適正トルクをあらかじめ演算し、前記テンション付与サーボモータを演算トルクが発生するようトルク制御し、フィードフォワード制御するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のテンション制御装置。
4. 前記ダンサローラの上流側および下流側において、前記プラスチックフィルムを第１および第２送りローラに係合させ、第１および第２送りサーボモータを第１および第２送りローラに連結し、前記コンピュータを第１および第２送りサーボモータに接続し、前記第１および第２送りサーボモータによって第１および第２送りローラを回転させ、前記プラスチックフィルムを異なるパターンをもって間欠的に送り、前記第１および第２送りローラを加速および減速するとき、前記演算トルクに補正トルクを加算し、前記テンション付与サーボモータを加算総計トルクが発生するようトルク制御し、フィードフォワード制御するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のテンション制御装置。
5. 前記コンピュータの演算部において、前記ダンサローラの移動位置に対する補正係数をあらかじめ演算し、その演算データにもとづき、前記テンション付与サーボモータの適正トルクをあらかじめ演算し、前記プラスチックフィルムの送り停止時、前記テンション付与サーボモータを演算トルクが発生するようトルク制御し、さらに、送り始め時またはその直前、前記テンション付与サーボモータをその位置でロックし、さらに、前記ダンサローラ付近において、前記プラスチックフィルムの送り経路が変化することを踏まえ、前記コンピュータの演算部において、前記プラスチックフィルムの変化経路をあらかじめ演算し、その演算データにもとづき、前記ダンサローラの適正位置をあらかじめ演算し、送り途中、微小時間毎に、前記テンション付与サーボモータを前記ダンサローラが演算位置に移動するよう位置制御し、フィードフォワード制御するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のテンション制御装置。
6. 前記ダンサローラの上流側および下流側において、前記プラスチックフィルムを第１および第２送りローラに係合させ、第１および第２送りサーボモータを第１および第２送りローラに連結し、前記コンピュータを第１および第２送りサーボモータに接続し、前記第１および第２送りサーボモータによって第１および第２送りローラを回転させ、前記プラスチックフィルムを異なるパターンをもって間欠的に送るようにしたことを特徴とする請求項５に記載のテンション制御装置。

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