JP2009298511A - フィルムリールの残量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィルムリール１の偏芯量にかかわらずフィルム３の残量を高精度に検出することができるフィルムリールの残量検出装置を提供する。
【解決手段】 フィルムリール１の外周面位置を検出するリール外周面検出ユニット２０と、フィルムリール１の一回転を検出する一回転検出ユニット３０と、制御装置４０と、を備えている。リール外周面検出ユニット２０は、フィルムリール１の外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にないときＯＦＦ状態を示し、一方、フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にあるときＯＮ状態を示すＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する。制御装置４０は、一回転検出ユニット３０がフィルムリールの一１回転を検出するタイミング毎に、リール外周面検出ユニット２０からのＯＮ・ＯＦＦ検出信号を確認し、当該ＯＮ・ＯＦＦ検出信号がＯＮ状態となったとき、フィルムリールの外周面が真に外周面設定位置へ到達したと判断する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、包装装置への包材フィルム供給源等に用いられるフィルムリールの残量検出装置に関する。

この種のフィルムリールの残量検出装置としては、例えば、特許文献１乃至３に開示された装置がある。
特許文献１の装置では、残量検出レバー（５２）に取り付けたローラ（５１）を、フィルムリール（供給側リール（２８））の外周面に接触させ、フィルム残量の減少を残量検出レバー（５２）の揺動をもって検出する構成となっていた。
なお、カッコ内の符号は、特許文献に記載されている符号である（以下、同じ）。

また、特許文献２の装置では、追従アーム（８Ｂ）の先端に取り付けた追従ローラ（８Ａ）を、フィルムリールに相当するバンドリール（５）の外周面に接触させ、追従アーム（８Ｂ）の揺動をエンコーダで検出してバンド（フィルム）の残量を求める構成となっていた。

さらに、特許文献３の装置では、フィルムリールに相当するウェブロール（１）の外周面を、センサー（８）で検出してウェブ（フィルム）の残量を求める構成となっていた。
特開平０１−２５５８４０号公報 特開２００２−２８４１１２号公報 特開平０５−２７０７１１号公報

上述した各特許文献に開示された装置は、いずれもフィルムリールの回転中心が、本来の中心軸と一致しており、フィルムの減少に比例してフィルムリールの外周面が中心方向へ移動していくとの前提に立って、フィルム残量を検出する構成となっていた。

しかしながら、上述した各特許文献には明示されていないものの、一般に、フィルムリールの支軸は紙管などで形成されており、フィルム繰出し用の回転軸へこの支軸を装着した際、この支軸にフィルムリールの全自重が作用するため、当該自重によって紙管製の支軸が僅かながら変形することがあった。支軸が変形した場合、フィルムリールの本来の中心軸に対して回転中心にズレを生じ、偏芯した状態で回転することになる。このため、残量検出用のローラやセンサーによる検出位置において、フィルムリールの外周面は、上記回転中心の偏芯に伴い一回転する間に周期的な変動を繰り返しながら、徐々に中心方向へ移動していく。その結果、上述した従来の装置では、周期的な変動を繰り返して検出されるフィルム残量に大きな誤差が生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、フィルムリールが偏芯した状態で回転しても、フィルム残量の検出誤差が少なく高精度に検出することのできるフィルムリールの残量検出装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、支軸に帯状のフィルムを巻回してなるフィルムリールに対し、支軸に巻回されたフィルム残量を検出するための装置であって、
フィルムリールの外周面位置を検出するリール外周面検出手段と、
フィルムリールの一回転を検出する一回転検出手段と、
一回転検出手段がフィルムリールの一回転を検出するタイミングをもって、リール外周面検出手段からの検出信号に基づきフィルムの残量を検出する処理手段と、を備えたことを特徴とする。

フィルムリールの回転中心が同リールの中心軸から偏芯していた場合にあっても、本発明のごとくフィルムリールが一回転するタイミングでフィルムの残量を検出することにより、外周面設定位置における外周面の周期的な変動による誤差を含まず、フィルムの繰り出しに伴うフィルム残量の減少のみを検出することが可能となる。よって、フィルム残量の検出誤差が少なく高精度にフィルム残量を検出することができる。

例えば、リール外周面検出手段は、フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にないときＯＦＦ状態を示し、一方、フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にあるときＯＮ状態を示すＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する構成とし、
処理手段は、一回転検出手段がフィルムリールの一回転を検出するタイミング毎に、リール外周面検出手段からのＯＮ・ＯＦＦ検出信号を確認し、当該ＯＮ・ＯＦＦ検出信号がＯＮ状態となったとき、フィルムリールの外周面が真に前記外周面設定位置へ到達したと判断する構成としてもよい。

また、リール外周面検出手段は、フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にないときＯＦＦ状態を示し、一方、フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にあるときＯＮ状態を示すＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する構成とし、
処理手段は、一回転検出手段により検出されるフィルムリールの一回転の周期に対し、リール外周面検出手段からのＯＮ・ＯＦＦ検出信号がＯＮ状態となっている区間が、あらかじめ設定した割合を超えたとき、フィルムリールの外周面が真に前記外周面設定位置へ到達したと判断する構成とすることもできる。

これらの構成によれば、フィルムの残量があらかじめ設定した残量に至ったとき、自動的にこれを検出することができる。

更に具体的な構成として、リール外周面検出手段は、フィルムリールの外周面に接触して連れ回りするローラを備えた揺動レバーと、ローラがフィルムリールの外周面を押圧する方向に揺動レバーを付勢する付勢手段と、揺動レバーの揺動に連動して揺動する外周面検出片と、この外周面検出片の接近又は離間を検出してＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する外周面検出センサと、を含み、
一回転検出手段は、支軸とともに回転する回転検出片と、あらかじめ設定した角度位置で回転検出片の接近を検出して、一回転検出信号を出力する回転検出センサと、を含む構成とすれば、簡単な構成で高精度なフィルム残量の検出が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、フィルムリールの回転中心が同リールの中心軸から偏芯していた場合にあっても、本発明のごとくフィルムリールが一回転するタイミングでフィルムの残量を検出することにより、外周面の周期的な変動による誤差を含まず、フィルムの繰り出しに伴うフィルム残量の減少のみを検出することが可能となる。よって、フィルム残量の検出誤差が少なく高精度にフィルム残量を検出することができる。

以下、この発明のフィルムリール残量検出装置を包装機のフィルム繰出し部へ組み込んだ実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、包装機のフィルム繰出し部に適用が限定されるものではないことは勿論である。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るフィルムリール残量検出装置を説明するための構成図である。
包装機のフィルム繰出し部には、駆動モータ１１によって回転駆動される回転軸１０が設置してあり、この回転軸１０にフィルムリール１が装着される。フィルムリール１は、紙管製の円筒状の支軸２に、帯状のフィルム３を巻回した構成となっている。この支軸２は、一方の側端から中空部分を回転軸１０へ嵌め込み、図示しないチャック部材で固定して装着され、回転軸１０と一体に回転する。このように装着されたフィルムリール１は、駆動モータ１１の回転駆動力を受けて回転軸１０を中心に回転し、フィルム３を包装機本体１００へと繰り出していく。

フィルム残量装置は、フィルムリール１の外周面位置を検出するためのリール外周面検出ユニット２０（リール外周面検出手段）と、フィルムリール１の一回転を検出するための一回転検出ユニット３０（一回転検出手段）と、一回転検出ユニット３０がフィルムリール１の一回転を検出するタイミングをもって、リール外周面検出ユニット２０からの検出信号に基づきフィルム３の残量を検出するための制御装置４０（処理手段）と、を含む構成となってる。なお、制御装置４０は、駆動モータ１１の回転駆動を制御する機能も有している。

ここで、リール外周面検出ユニット２０には、揺動軸を中心に揺動自在な揺動レバー２１と、この揺動レバー２１を常時付勢するばね部材２２（付勢手段）とが組み込まれている。揺動レバー２１の先端には回転自在なローラ２３が設けてあり、ばね部材２２はこのローラ２３がフィルムリール１の外周面を押圧するように、揺動レバー２１を付勢している。また、揺動レバー２１には、金属片からなる外周面検出片２４が取り付けてある。この外周面検出片２４は、揺動レバー２１と一体になって揺動する。さらに、外周面検出片２４が所定の角度揺動したとき対向する位置には、外周面検出センサ２５が設置してある。この外周面検出センサ２５は、外周面検出片２４が当該対向位置に接近したときＯＮとなり、一方、外周面検出片２４が当該対向位置から離間したときＯＦＦとなる検出信号を出力する。

一回転検出ユニット３０は、回転軸１０に装着された金属片からなる回転検出片３１と、回転検出センサ３２とを含んでいる。回転検出片３１は、回転軸１０（すなわち、フィルムリール１）と一体に回転する。回転検出センサ３２は、あらかじめ設定した任意の角度位置に固定してあり、回転検出片３１が対向位置へ接近したとき一回転検出信号を出力する。

本実施形態では、検出すべきフィルム残量をあらかじめ設定しておき、フィルム残量が当該設定値になったときのフィルムリール１の外周面位置（外周面設定位置）を、リール外周面検出ユニット２０で検出するように、外周面検出センサ２５の設置位置を調整してある。すなわち、フィルム残量の減少に伴い、フィルムリール１の外周面位置は中心方向へ移動していく。フィルムリール１の外周面位置の移動に伴い、揺動レバー２１が揺動して、外周面検出片２４が外周面検出センサ２５に接近していく。そして、フィルム残量が設定値に到達したとき、外周面検出センサ２５が外周面検出片２４を検出し、同センサ２５から出力される検出信号がＯＮとなる。

さて、既述したように、フィルムリール１の中心が回転中心と一致していれば（すなわち、偏芯がなければ）、フィルム残量の減少に比例してフィルムリール１の外周面位置は徐々に中心方向へ移動していく。しかし、紙管製の支軸２は、回転軸１０に装着されたとき、自重によって押しつぶされて僅かながら変形することがある。支軸２が変形した場合、フィルムリール１の本来の中心軸に対して回転中心にズレを生じ、偏芯した状態で回転することになる。

図２は、フィルムリール１の偏芯と外周面位置の周期的な変動との関係を示す図である。
同図に示すように、フィルムリール１の中心Ｏに対し、その回転中心ＰがＤ_０だけ偏芯していた場合、フィルムリール１の外周面を一点（例えば、頂点）で連続的に測定すると、同外周面位置は径方向に２Ｄ_０だけ一回転毎周期的に変動する。
図３は、この偏芯に伴うフィルムリール１の外周面位置の周期的な変動を、ローラ２３の接触点で測定した図である。この場合も同様に、ローラ２３の接触点でもフィルムリール１の外周面の位置は、径方向に２Ｄ_０だけ一回転毎周期的に変動する。
したがって、フィルムリール１の外周面位置の全体変動は、ローラ２３の接触点において、フィルム３の繰り出しに伴う中心方向への移動に、上述した偏芯に伴う周期的な変動を重畳したものとなる。

図４は、フィルムリール外周面位置の全体変動と、外周面検出センサから出力される検出信号のＯＮ・ＯＦＦ状態を示す図である。
同図（ａ）に示すように、外周面検出センサ２５による外周面設定位置Ａに対し、フィルムリール１の外周面位置Ｆは、偏芯に伴う一回転毎の周期的な変動を繰り返しながら、フィルム３の繰り出し伴い徐々に中心方向へ移動していく。なお、同図（ａ）は縦軸をフィルムリール外周面の径方向位置、横軸を時間に設定してある。
そして、フィルムリールの外周面位置Ｆが、外周面検出センサ２５による外周面設定位置Ａに到達したとき、同図（ｂ）に示すように、外周面検出センサ２５がこれを検出して検出信号ＳをＯＮ状態とする。ここで、外周面検出センサ２５は一定の反応領域を有しており、当該反応領域に外周面検出片２４が入り込んだとき、検出信号ＳをＯＮ状態とする。
外周面検出片２４がこの反応領域に滞留する時間長さは、フィルムリール１の外周面位置Ｆが、外周面検出センサ２５の検出領域（上記反応領域に相当）に滞留する時間長さであり、これはフィルム３の繰り出しに伴い徐々に増加していく。この増加に伴い、図４（ｂ）に示すように、外周面検出センサ２５から出力される検出信号ＳがＯＮ状態となる時間は長くなっていく。

図５は、本実施形態における制御装置によるフィルムリールの残量検出の処理動作を説明するための図である。
本実施形態では、制御装置４０が、外周面検出センサ２５からの検出信号Ｓと、回転検出センサ３２からの一回転検出信号Ｔと入力している。制御装置４０は、回転検出センサ３２からの一回転検出信号Ｔによってフィルムリール１が一回転するタイミングを計測し、当該タイミング毎（すなわち、一回転検出信号の入力タイミング毎）に、外周面検出センサ２５からの検出信号Ｓを確認する。そして、フィルムリール１が一回転するタイミング（一回転検出信号Ｔを入力したタイミング）において、外周面検出センサ２５からの検出信号ＳがＯＮ状態となっているとき、すなわち、図５のタイミングＴ_ＯＮのとき、フィルムリール１の外周面が真に外周面設定位置Ａへ到達したと判断する。

図６は、一回転検出信号の入力タイミングにおけるフィルムリールの偏芯による外周面の変動位置を説明するための図である。
既述したとおり、フィルムリール１の偏芯による外周面位置Ｆの変動は、一回転毎の周期的な変動である。したがって、制御装置４０が回転検出センサ３２から一回転検出信号Ｔを入力するタイミング、すなわち一回転毎のタイミングで、フィルムリール１の偏芯による外周面の相対的な変動位置を測定すると、当該変動位置は常に同じ位置（例えば、周期の山又は谷からＤ_Ｘの位置）となる。この相対的な変動位置Ｄ_Ｘは、フィルリールの残量が変化しても変わらない。すなわち、本実施形態のごとく、一回転毎のタイミングをもってフィルムリール１の外周面位置Ｆを確認すれば、偏芯による外周面位置Ｆの変動が相殺されて、フィルム繰出しに伴う外周面位置Ｆの移動のみを検出することが可能となる。よって、フィルム残量の検出誤差が少なく高精度にフィルム残量を検出することができる。
なお、フィルムリール１を回転軸１０へ取り付ける際に、回転検出センサ３２に対する回転検出片３２の角度は、外面検出センサ２５の設置位置を調整したときの角度と同じ角度にする必要がある。

〔第２実施形態〕
図７（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るフィルムリールの残量検出装置を説明するための図である。なお、本実施形態のフィルムリールの残量検出装置も、全体構成は図１に示した先の第１実施形態と変わりはなく、よって同一部分の詳細な説明は省略する。

図７（ａ）は、一回転検出信号Ｔと検出信号ＳのＯＮ状態が重ならない場合を示す図である。
この場合、制御装置４０（処理手段）は、回転検出センサ３２から一回転検出信号Ｔを入力するタイミング周期Ｔ−Ｔ（すなわち、フィルムリール１が一回転する周期）の領域内において、リール外周面検出ユニット２０の外周面検出センサ２５から入力した検出信号ＳがＯＮ状態となっている区間Ｓ_１−Ｓ_１，Ｓ_２−Ｓ_２，Ｓ_３−Ｓ_３，…を記憶する。そして、タイミング周期Ｔ−Ｔに対して検出信号ＳがＯＮ状態となっている区間が、あかじめ設定した割合を超えたとき、フィルムリール１の外周面が真に外周面設定位置へ到達したと判断する。

図７（ｂ）は、一回転検出信号Ｔと検出信号ＳのＯＮ状態が重なった場合を示す図である。
この場合も、制御装置４０は、タイミング周期Ｔ−Ｔの領域内において、外周面検出センサ２５から入力した検出信号ＳがＯＮ状態となている区間Ｓａ、Ｓｂを記憶し、タイミング周期Ｔ−Ｔに対して検出信号ＳがＯＮ状態の区間が、あかじめ設定した割合を超えたとき、フィルムリール１の外周面が真に外周面設定位置へ到達したと判断する。

判断基準となる割合は任意に設定することができるが、外面検出センサ２５の設置位置はその割合に対応した位置に調整しなければならない。
なお、この割合が５０％になったとき、フィルムリール１の外周面が真に外周面設定位置に到達したと判断する場合、外周面検出センサ２５の設置位置は、フィルムリール１に偏芯がないものとして仮定した場合のＯＮ状態となる設置位置に調整できるので、同センサ２５の設置位置の調整が容易である。

フィルムリール１の外周面を測定すると、フィルムリール１は偏芯に伴い外周面が一回転毎周期的に変動を繰り返す。さらに、フィルム３の繰り出しに伴いフィルムリール１の外周面位置は、徐々に中心方向へ移動していく。このフィルム３の繰出しに伴う外周面位置の移動によって、外周面検出センサ２５から入力した検出信号ＳがＯＮ状態となっている区間は、徐々に長くなっていく。
そして、外周面検出センサ２５から入力した検出信号ＳがＯＮ状態となっている区間を記憶し、フィルムリール１の一回転周期に対する割合で判断することにより、フィルムリール１の偏芯に伴う外周面の周期的変動による誤差が吸収されるため、誤差が少なく高精度にフィルム残量を検出することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変形実施または応用実施が可能なことは勿論である。
例えば、外周面検出センサによるフィルムリール外周面の外周面設定位置（すなわち、フィルム残量の検出位置）は、一箇所に限らず複数箇所に設定してもよい。また、上述した実施形態のごとく特定の外周面設定位置Ａを設定することなく、一回転検出手段がフィルムリールの一回転を検出するタイミングをもって、リール外周面検出手段からの検出信号に基づき連続的にフィルムの残量を検出することもできる。この場合、外周面検出センサとして、フィルムリールの外周面との距離を連続的に検出可能な距離センサを適用することが好ましい。

本発明の第１実施形態に係るフィルムリール残量検出装置を説明するための構成図である。 フィルムリールの偏芯と外周面位置の周期的な変動との関係を示す図である。 偏芯に伴うフィルムリールの外周面の周期的な変動を、ローラの接触点で測定した図である。 フィルムリール外周面の全体変動と、外周面検出センサから出力される検出信号のＯＮ・ＯＦＦ状態を示す図である。 本発明の第１実施形態における制御装置によるフィルムリールの残量検出の処理動作を説明するための図である。 一回転検出信号の入力タイミングにおけるフィルムリールの偏芯による外周面の変動位置を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るフィルムリールの残量検出装置を説明するための図である。

符号の説明

１：フィルムリール、２：支軸、３：フィルム、
１０：回転軸、１１：駆動モータ、
２０：リール外周面検出ユニット、２１：揺動レバー、２２：ばね部材（付勢手段）、２３：ローラ、２４：外周面検出片、２５：外周面検出センサ、
３０：一回転検出ユニット、３１：回転検出片、３２：回転検出センサ、
４０：制御装置（処理手段）、
Ａ：外周面設定位置、Ｆ：外周面位置

Claims (4)

1. 支軸に帯状のフィルムを巻回してなるフィルムリールに対し、前記支軸に巻回されたフィルム残量を検出するための装置であって、
   前記フィルムリールの外周面位置を検出するリール外周面検出手段と、
   前記フィルムリールの一回転を検出する一回転検出手段と、
   前記一回転検出手段が前記フィルムリールの一回転を検出するタイミングをもって、前記リール外周面検出手段からの検出信号に基づきフィルムの残量を検出する処理手段と、を備えたことを特徴とするフィルムリールの残量検出装置。
2. 前記リール外周面検出手段は、前記フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にないときＯＦＦ状態を示し、一方、前記フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にあるときＯＮ状態を示すＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する構成であり、
   前記処理手段は、前記一回転検出手段が前記フィルムリールの一回転を検出するタイミング毎に、前記リール外周面検出手段からのＯＮ・ＯＦＦ検出信号を確認し、当該ＯＮ・ＯＦＦ検出信号がＯＮ状態となったとき、前記フィルムリールの外周面が真に前記外周面設定位置へ到達したと判断する構成であることを特徴とする請求項１のフィルムリールの残量検出装置。
3. 前記リール外周面検出手段は、前記フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にないときＯＦＦ状態を示し、一方、前記フィルムリールの外周面があらかじめ設定した外周面設定位置にあるときＯＮ状態を示すＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する構成であり、
   前記処理手段は、前記一回転検出手段により検出される前記フィルムリールの一回転の周期に対し、前記リール外周面検出手段からのＯＮ・ＯＦＦ検出信号がＯＮ状態となっている区間が、あらかじめ設定した割合を超えたとき、前記フィルムリールの外周面が真に前記外周面設定位置へ到達したと判断する構成であることを特徴とする請求項１のフィルムリールの残量検出装置。
4. 前記リール外周面検出手段は、前記フィルムリールの外周面に接触して連れ回りするローラを備えた揺動レバーと、前記ローラが前記フィルムリールの外周面を押圧する方向に前記揺動レバーを付勢する付勢手段と、前記揺動レバーの揺動に連動して揺動する外周面検出片と、この外周面検出片の接近又は離間を検出してＯＮ・ＯＦＦ検出信号を出力する外周面検出センサと、を含み、
   前記一回転検出手段は、前記支軸とともに回転する回転検出片と、あらかじめ設定した角度位置で前記回転検出片の接近を検出して、一回転検出信号を出力する回転検出センサと、を含むことを特徴とする請求項２乃至３のいずれか一項に記載のフィルムリールの残量検出装置。

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