JP2016204085A - ウェブ加工装置の自動調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブの搬送方向に係る加工間の見当および加工ピッチ，並びに，ウェブのテンションの３つが問題ない範囲に収まるように，加工部の位相とウェブのテンションを調整できるシステムを提供する。【解決手段】ウェブ加工装置の自動調整システムに含まれる制御部３は，位相検出部５が位相基準位置を検出するタイミングが所定のタイミングになるように位相調整機構６を制御する位相調整処理（Ｓ１）を実行した後，テンション検出部４が検出したテンションが予め設定されたテンションになるように，速度調整機構７を制御するテンション調整処理（Ｓ２）と，ウェブ９のテンションに対応付けて，加工ピッチが所定長になる回転速度を記憶し，テンション検出部４が検出したテンションに対応付けられた回転速度になるように位相調整機構６を制御するピッチ調整処理（Ｓ３）を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は，連続的に供給されるウェブに所定の加工を施すウェブ加工装置の段取り作業時間を短縮するための発明である。

連続用紙やフィルムなど，連続的に供給されるウェブに所定の加工を施すウェブ加工装置には，ウェブに加工を施す様々な加工部が設けられる。この加工部としては，ウェブに絵柄を印刷する印刷ユニットに加え，横方向（幅方向）のミシン目である横ミシン目をウェブに形成する横ミシンユニット，縦方向（搬送方向）のミシン目である縦ミシン目をウェブに形成する縦ミシンユニット，ピントラクタのピンと係合するマージナル孔をウェブの両側に加工するマージナル孔ユニットなどがある。

このような加工部が設けられたウェブ加工装置では，製造を行う前の段取り作業として，各加工部の位相を調整する作業と，ウェブにかかるテンションを調整する作業が必要となり，これらの作業にかなりの時間を要している。

ウェブ加工装置の段取り作業において，各加工部の位相を調整する作業を必要とするのは，ウェブ加工装置に複数の加工部が設けられている場合，それぞれの加工部の位相を合わせないと，ウェブに施した加工間に見当ズレが生じて不良品が発生するためで，特許文献１に記載があるように，ウェブ加工装置に設置された加工部は，加工間の見当を調整する機構として，以前より，加工部の回転位相を調整することで，ウェブの搬送方向に係る加工間の見当を調整する機構（特許文献１では，差動歯車機構）と，加工部の横位置を調整することで，ウェブの搬送方向に対して直角方向，すなわち，ウェブの幅方向に係る加工間の見当を調整する機構（特許文献１では，サイドレイ機構）を備えている。

ウェブ加工装置に設置された加工部の位相を調整するとき，ウェブ加工装置のオペレータは，ウェブ加工装置で加工したウェブに発生している加工間の見当ズレをスケールで測定し，差動機構やサイドレイ機構などを作動させて，この加工間の見当ズレを修正する作業を行う。ウェブの幅方向については，ウェブの幅方向に係る加工間の見当ズレを合わせてしまえば，その後にウェブの幅方向に係る加工間の見当が大きくずれることがないが，ウェブの搬送方向については，テンション変動などによってウェブの搬送方向に係る加工間の見当がずれるため，各加工部の位相を調整する作業を複数回繰り返して行うことが必要になる。

なお，特許文献２の従来技術には，ウェブに印刷した絵柄に対する横ミシン目の見当を自動的に測定する手法として，ウェブに横ミシン目を加工する横ミシン刃の付いた横ミシン胴に設けた基準位置を検出する第１センサと，ウェブに印刷された印刷基準絵柄を検出する第２センサと，原動機に直結したパルス発生器をウェブ加工装置（印刷機）に設け，第１センサが横ミシン胴の基準位置を検出した時点と，第２センサが印刷基準絵柄を検出した時点間にパルス発生器が発生したパルス数を計測することで，ウェブに印刷した絵柄に対する横ミシン目の見当を測定する旨が記述されている。

また，ウェブ加工装置の段取り作業において，ウェブにかかるテンションを調整する作業を必要とするのは，ウェブ加工装置内におけるウェブのテンションが強すぎると，ウェブ加工装置内でウェブ切れが発生してしまうからである。従来のウェブ加工装置には，ウェブのテンションを調整する機構として，一対のローラ等で構成されるニップロール部が加工部の上流に設けられ，ニップロール部の回転速度を調整することで、ウェブのテンションを調整できるようになっている。

ウェブ加工装置におけるテンションを自動的に調整する発明は既に開示されており，例えば，特許文献３では，加工部の搬送方向上流側に配置した引張りローラ（上述のフィードローラに該当する）を、サーボモータにて変速制御可能にした差動変速機を介してウェブ加工装置の駆動ラインと連結し、引張りローラの上流側に設けたテンション検出器が検出したウェブのテンションが設定値になるように，引張りローラの回転速度を制御する発明が開示されている。

しかしながら，ウェブ加工装置の段取り作業において，ウェブにかかるテンションを調整する作業を行うと，テンションの調整によるテンション変動によって，搬送方向に係る加工間の見当がずれてしてしまうばかりか，搬送方向に係る加工ピッチ（例えば，横ミシン目の間隔）がずれてしまう場合がある。

特開昭５８−０９０４９７号公報 特許第３０６６６２６号公報 特許第３１８０２９１号公報

このように，ウェブ加工装置の段取り作業では，ウェブの搬送方向に係る加工間の見当および加工ピッチ，並びに，ウェブのテンションの３つが問題ない範囲に収まるように，加工部の位相とウェブのテンションを調整する必要があり，この調整を手動にて行うと多大な時間を要するため，この調整を自動にて行えるようにすることが望まれている。

そこで，本願発明は，ウェブの搬送方向に係る加工間の見当および加工ピッチ，並びに，ウェブのテンションの３つが問題ない範囲に収まるように，加工部の位相とウェブのテンションを調整できるシステムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本願発明は，連続的に供給されるウェブの加工に用いる２つの胴を有する複数の加工部を備えたウェブ加工装置に設置されるシステムであって，調整用モータにより，前記加工部が有する胴の回転を増速または減速させる位相調整機構と，前記加工部の位相基準位置を検出する位相検出部と，加工部の直上流に配置され，ウェブを連続的に前記加工部へ供給する２つのロールを有するニップロール部と，調整用モータにより，前記ニップロール部が有するロールの回転を増速または減速させる速度調整機構と，前記加工部と前記ニップロール部間のテンションを検出するテンション検出部と，前記位相調整機構および前記速度調整機構を制御する制御部を備え，前記制御部は，前記位相検出部が位相基準位置を検出するタイミングが所定のタイミングになるように，前記位相調整機構の調整用モータを制御する位相調整処理を実行した後，前記テンション検出部が検出したテンションが予め設定されたテンションになるように，前記速度調整機構の調整用モータを制御するテンション調整処理と，ウェブのテンションに対応付けて，加工ピッチが所定長になる回転速度を記憶し，前記テンション検出部が検出したテンションに対応付けられた回転速度になるように，前記テンション検出部の直上流にある前記加工部に対応する前記位相調整機構の調整用モータを制御するピッチ調整処理を実行することを特徴とするウェブ加工装置の自動調整システムである。

上述した本願発明によれば，制御部が各処理を行うことで，ウェブの搬送方向に係る加工の見当ズレが問題ない範囲に収めた後に，テンションおよび加工ピッチの２つが問題ない範囲に収めるため，結果として，ウェブの搬送方向に係る加工の見当ズレおよび加工ピッチ，並びに，ウェブのテンションの３つが問題ない範囲に収めることができる。

ウェブ加工装置の自動調整システムの構成を説明する図。 加工部の位相基準位置を検出する仕組みを説明する図。 ウェブ加工装置の自動調整システムのブロック図。 制御部の動作を説明する図。 位相調整処理を説明する図。 テンション調整処理を説明する図。 ピッチ調整処理を説明する図。

ここから，本発明の好適な実施形態を記載する。なお，以下の記載は本発明の範囲を束縛するものでなく，理解を助けるために記述するものである。

図１は，本実施形態に係るウェブ加工装置の自動調整システムの構成を説明する図である。本実施形態に係るウェブ加工装置の自動調整システムは，連続的に供給されるウェブ９の加工（ミシン目やマージナル孔など）に用いる２つの胴（加工胴１０と受け胴１１）を有する複数の加工部１を備えたウェブ加工装置に設置されるシステムで，加工部１の位相基準位置を検出する位相検出部５と，調整用モータ６ａにより，加工部１が有する胴（加工胴１０と受け胴１１）の回転を増速または減速させる位相調整機構６と，加工部１の直上流に配置され，ウェブ９を連続的に加工部１に供給する２つのロール２０，２１を有するニップロール部２と，調整用モータ７ａにより，ニップロール部２が有するロール２１の回転を増速または減速させる速度調整機構７と，加工部１とニップロール部２間のテンションを検出するテンション検出部４と，位相調整機構６および速度調整機構７を制御する制御部３を備える。

本実施形態において，ウェブ加工装置の加工部１は，連続的に供給されるウェブ９に加工を施す胴として加工胴１０と受け胴１１を有し，ニップロール部２が送り込むウェブ９に所定の加工を施すためパターンが受け胴１１または加工胴１０の周面に形成されている。本実施形態において，加工部１の受け胴１１は，メインモータ８ａにより回転するウェブ加工装置の駆動軸８と位相調整機構６を介して連結している。また，加工部１の加工胴１０は，ギヤ１２ａ，ｂを介して受け胴１１と連結している。このように構成することで，ウェブ加工装置の駆動軸８が回転すると，位相調整機構６により駆動軸８の回転が受け胴１１に伝達されて受け胴１１が回転し，更に，ギヤ１２ａ，ｂにより受け胴１１の回転が加工胴１０に伝達されて加工胴１０が回転する。

加工部１毎に位相調整機構６を設け，位相調整機構６を介して加工部１の受け胴１１と駆動軸８を連結させているのは，ウェブ加工装置が備える複数の加工部１の位相をそれぞれ単独で調整できるようにするためである。ウェブ加工装置が備える加工部１は，ウェブ加工装置の駆動軸８により回転するため，位相調整機構６により駆動軸８の回転が減速または増速されて加工胴１０に伝達されることで，駆動軸８の回転に対する加工胴１０の位相を変化させることができる。

位相調整機構６としては，ハーモニックドライブ（登録商標）や差動歯車機構を利用することができ，このような機構では，調整用モータ６ａを回転させることで，出力軸（ここでは，駆動軸８）の回転を増速または減速できる。

加工部１の位相基準位置を検出する位相検出部５を加工部１毎に設けているのは，加工部１の位相を自動的に調整するには，アクチュエータとなる位相調整機構６に加え，加工部１で発生している位相誤差を算出できることが必要になるからである。加工部１で発生している位相誤差を算出する手法は様々あるが，本実施形態では，位相検出部５が位相基準位置を検出するタイミングと，加工部１で位相誤差が発生していない時のタイミングの差を位相誤差として算出している。

図２は，加工部１の位相基準位置を検出する仕組みを説明する図である。図２に図示したように，本実施形態では，加工部１の位相基準位置を検出できるように，加工胴１０と同期して回転する円板５ａをギヤ１２ａに取り付け，加工部１の位相基準位置に該当する円板５ａの周面上の箇所にマーク５ｃを設け，センサ５ｂによりマーク５ｃを検出するようにしている。円板５ａの周面上に設けるマーク５ｃとしては，光反射板，磁石または突起物などが考えられ，センサ５ｂはマーク５ｃに対応したものになる。例えば，マーク５ｃを光反射板とした場合，センサ５ｂは光電センサになる。更に，マーク５ｃを磁石とした場合，センサ５ｂは磁気センサになり，また，マーク５ｃを突起物とした場合，センサ５ｂは変位センサになる。

図１に図示したように，本実施形態において，ニップロール部２は一対のロール２０，２１で構成されている。下側のロール２１は，メインモータ８ａにより回転する駆動軸８と速度調整機構７を介して連結し，上側のロール２０は，エアシリンダなどによって下側のロール２１に加圧された状態になっている。このように構成することで，下側のロール２１は駆動軸８によって回転し，上側のロール２０は下側のロールに連れ回りすることになる。

本実施形態において，速度調整機構７を介してニップロール部２と駆動軸８を連結させているのは，ニップロール部２の回転速度を調整することで，ニップロール部２で送り出すウェブ９の速度を調整できるようにするためである。加工部１と加工部１の直上流にあるニップロール部２間のテンションは，ニップロール部２の回転速度，すなわち，ニップロール部２で送り出すウェブ９の速度に少なくとも依存するため，速度調整機構７により，ニップロール部２の周速を調整することでこのテンションを調整できる。

ニップロール部２が有するロール２１の回転を増速または減速させる速度調整機構７としては，ハーモニックドライブ（登録商標）や差動歯車機構を利用することができ，このような機構では，調整用モータ７ａを回転させることで，出力軸（ここでは，駆動軸８）の回転を増速または減速できる。速度調整機構７は，上述の位相調整機構６と同様な機構になるが，位相調整機構６は加工部１の位相を調整すること目的し，速度調整機構７はニップロール部２の周速を調整すること目的しているため，本実施形態ではあえて名称を別にしている。

図３は，本実施形態に係るウェブ加工装置の自動調整システムのブロック図である。制御部３は，プログラマブルロジックコントローラを利用して実現される機能で，図３に図示したように，制御部３は，加工部１の位相を調整する位相調整機構６，ニップロール部２の回転速度を調整する速度調整機構７，加工部１と加工部１の直上流にあるニップロール部２間に設置したテンション検出部４，加工部１の位相基準位置を検出する位相検出部５とそれぞれ接続している。

図４は，制御部３の動作を説明する図である。制御部３は，ウェブ加工装置にて段取り作業が行われる際に実行する処理として，まず，位相検出部５が位相基準位置を検出するタイミングが所定のタイミングになるように，位相調整機構６の調整用モータ６ａを制御する位相調整処理（Ｓ１）を実行した後，テンション検出部４が検出したテンションが予め設定されたテンションになるように，速度調整機構７の調整用モータ７ａを制御するテンション調整処理（Ｓ２）と，ウェブ９のテンションに対応付けて，加工ピッチが所定長になる回転速度を記憶し，テンション検出部４が検出したテンションに対応付けられた回転速度になるように，テンション検出部４の直上流にある加工部１に対応する位相調整機構６の調整用モータ６ａを制御するピッチ調整処理（Ｓ３）を実行する。

加工部１の位相を調整する際，加工部１と加工部１の直上流にあるニップロール部２間のテンションが落ち着かないため，制御部３は，位相調整処理を実施した後に，テンション調整処理とピッチ調整処理を実行する。このような順序で，制御部３が各処理を行うことで，ウェブ９の搬送方向に係る加工の見当ズレが問題ない範囲に収めた後に，テンションおよび加工ピッチの２つが問題ない範囲に収めるため，結果として，ウェブ９の搬送方向に係る加工位の見当ズレよび加工ピッチ，並びに，ウェブ９のテンションの３つが問題ない範囲に収まるようになる。

まず，制御部３が実行する位相調整処理（Ｓ１）について説明する。図５は，制御部３が実行する位相調整処理（Ｓ１）を説明する図である。ウェブ加工装置にて段取り作業が開始されると，制御部３は位相調整処理（Ｓ１）を実行する。位相調整処理（Ｓ１）は，それぞれの加工部１に発生している位相誤差が所定の範囲に収まるまで実行される処理で，位相調整処理（Ｓ１）において，制御部３は，加工部１の位相基準位置を検出した信号が位相検出部５から入力されると（Ｓ１０），加工部１の位相基準位置を検出した信号が入力された時のタイミングを取得した後（Ｓ１１），取得したタイミングと所定のタイミングとの差を，位相基準位置を検出した位相検出部５に対応する加工部１で発生している位相誤差として算出し（Ｓ１２），この加工部１で発生している位相誤差を修正するように，この加工部１に対応する位相調整機構６を制御する（Ｓ１３）。

本実施形態では，制御部３が，加工部１の位相基準位置を検出した信号が入力された時のタイミングがわかるように，図１のように，アブソリュート型のエンコーダ８ｂを駆動軸８に取り付け，加工部１の位相基準位置を検出した信号が入力された時の駆動軸８の回転角度を，加工部１の位相基準位置を検出した信号が入力された時のタイミングとして取得する。そして，制御部３は，加工部１に位相誤差が発生していないときの駆動軸８の回転角度との差（具体的にはパルス数になる）を位相誤差として算出する。なお，加工部１に位相誤差が発生していないときの駆動軸８の回転角度は，予め制御部３に設定される。

制御部３は，加工部１で発生している位相誤差を修正するように，この加工部１に対応する位相調整機構６を制御する際，位相調整機構６が有する調整用モータ６ａを回転させて，加工部１に発生している位相誤差を修正する。加工部１の位相が進んでいる場合，制御部３は，加工部１の胴の回転速度が減速するように，位相調整機構６が有する調整用モータ６ａを回転させる制御信号を出力することになる。また，加工部１の位相が遅れている場合，制御部３は，加工部１の胴の回転速度が増速するように，位相調整機構６が有する調整用モータ６ａを回転させる制御信号を出力することになる。

次に，制御部３が実行するテンション調整処理（Ｓ２）について説明する。図６は，制御部３が実行するテンション調整処理（Ｓ２）を説明する図である。ウェブ加工装置においてウェブ加工の段取り作業が開始され位相調整処理（Ｓ１）が終了すると，制御部３はテンション調整処理（Ｓ２）を実行する。テンション調整処理（Ｓ２）は，所定のサンプリング周期で実行される処理で，テンション調整処理（Ｓ２）において，制御部３は，加工部１と加工部１の直上流のニップロール部２間に設置されたテンション検出部４の出力を取得し（Ｓ２０），テンション検出部４の出力で示されるテンションが，予め制御部３に設定されているテンション（ウェブ９が切れないテンションになる）になるように，テンション検出部４の直上流にあるニップロール部２に対応する速度調整機構７を制御する（Ｓ２１）。

具合的に，制御部３は，速度調整機構７が有する調整用モータ７ａを回転させて，加工部１と加工部１の直上流のニップロール部２間のテンションを調整する。加工部１と加工部１の直上流のニップロール部２間のテンションが所定のテンションよりも低い場合，制御部３は，ニップロール部２が有するロール２１の回転速度が減速するように，速度調整機構７が有する調整用モータ７ａを回転させる制御信号を出力することになる。また，加工部１と加工部１の直上流のニップロール部２間のテンションが所定のテンションよりも高い場合，制御部３は，ニップロール部２が有するロール２１の回転速度が増速するように，速度調整機構７が有する調整用モータ７ａを回転させる制御信号を出力することになる。

次に，制御部３が実行するピッチ調整処理（Ｓ３）について説明する。図７は，制御部３が実行するピッチ調整処理（Ｓ３）を説明する図である。ウェブ加工装置においてウェブ加工の段取り作業が開始され位相調整処理（Ｓ１）が終了すると，制御部３はピッチ調整処理（Ｓ３）を実行する。ピッチ調整処理（Ｓ３）は，テンション調整処理（Ｓ２）と同様に，所定のサンプリング周期で実行される処理で，ピッチ調整処理（Ｓ３）において，制御部３は，加工部１と加工部１の直上流のニップロール部２間に設置されたテンション検出部４の出力を取得し（Ｓ３０），テンション検出部４の出力で示されたテンションに対応する加工部１の回転速度を特定し（Ｓ３１），この回転速度になるように，テンション検出部４の直下流にある加工部１に対応する位相調整機構６の調整用モータ６ａを制御する（Ｓ３２）。

１ 加工部
１０ 加工胴
１１ 受け胴
２ ニップロール部
３ 制御部
４ テンション検出部
５ 位相検出部
５ａ 円板
５ｂ センサ
５ｃ マーク
６ 位相調整機構
６ａ 位相調整機構の調整用モータ
７ 速度調整機構
７ａ 速度調整機構の調整用モータ
９ ウェブ

Claims (1)

1. 連続的に供給されるウェブの加工に用いる２つの胴を有する複数の加工部を備えたウェブ加工装置に設置されるシステムであって，
   調整用モータにより，前記加工部が有する胴の回転を増速または減速させる位相調整機構と，前記加工部の位相基準位置を検出する位相検出部と，加工部の直上流に配置され，ウェブを連続的に前記加工部へ供給する２つのロールを有するニップロール部と，調整用モータにより，前記ニップロール部が有するロールの回転を増速または減速させる速度調整機構と，前記加工部と前記ニップロール部間のテンションを検出するテンション検出部と，前記位相調整機構および前記速度調整機構を制御する制御部を備え，
   前記制御部は，前記位相検出部が位相基準位置を検出するタイミングが所定のタイミングになるように，前記位相調整機構の調整用モータを制御する位相調整処理を実行した後，前記テンション検出部が検出したテンションが予め設定されたテンションになるように，前記速度調整機構の調整用モータを制御するテンション調整処理と，ウェブのテンションに対応付けて，加工ピッチが所定長になる回転速度を記憶し，前記テンション検出部が検出したテンションに対応付けられた回転速度になるように，前記テンション検出部の直上流にある前記加工部に対応する前記位相調整機構の調整用モータを制御するピッチ調整処理を実行する，
   ことを特徴とするウェブ加工装置の自動調整システム。
   

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