JP2017144650A - スコアラ及び段ボールシート製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
スコアラには、段ボールシートの搬送経路(以下「シート搬送経路」と呼ぶ)を挟んで上下一対に設けられた上罫線ロールと下罫線ロールとからなる罫線ロール組が、シート幅方向(シート搬送方向と直交する水平方向)に沿って複数設けられている。以下、上罫線ロールと下罫線ロールとを区別しない場合には「罫線ロール」と呼ぶ。各罫線ロールは、それぞれシート搬送方向に回転する。
このような罫線ロールを駆動するモータには、設置スペースやメンテナンススペースの省スペース化及び製造コスト削減を図れることから、できるだけ容量(定格出力)が小さく小型サイズのものを採用することが望まれている。
また、罫線モータ自体でライン速度相当のトルクを出力することができない場合でも、ダブルフェーサとカットオフとにより搬送される段ボールシートによって罫線ロールが連れ回されるようになるため、ライン速度の低下を抑制することができる。
したがって、短期間の急加減速中においてもトルクがトルク定格値を超えないモータを採用する場合に比べて、定格出力が低くサイズの小さな罫線モータを採用することができる。これにより、従来のスコアラよりも、罫線モータを配置するためのスペース及び罫線モータをメンテナンスするためのスペースを小さくすることができると共に製作コストを低減することができる。
以下の説明では、段ボールシート製造装置で扱う各種シート材(裏ライナ,中芯,表ライナ,片段シート,段ボールシート)が搬送される方向を、シート搬送方向と呼ぶ。また、シート搬送方向と直交する方向をシート幅方向と呼ぶ。
また、特段の説明がなく上流と記載した場合は、シート搬送方向における上流を意味するものとし、同様に、特段の説明がなく下流と記載した場合は、シート搬送方向における下流を意味するものとする。
図1は本発明の第1実施形態に係る段ボールシート製造システムの全体構成を示す模式図である。
本実施形態に係る段ボールシート製造システムは、段ボールシート製造装置100と段ボールシート製造装置100を制御する生産管理装置200とにより構成されている。
上ナイフシリンダと下ナイフシリンダとは、それぞれ、モータMc1,Mc2によって段ボールシート24の搬送速度(以下「ライン速度」とも呼ぶ)VLと略同じ周速で回転駆動されており、上流側の搬送コンベアにより上ナイフシリンダと下ナイフシリンダと間に送り込まれた段ボールシート24は、上ナイフシリンダ周面に固定されたナイフと、下ナイフシリンダの周面に固定されたナイフとで挟みつけられて横断裁される。横断裁され板状となった段ボールシート24は、下流側の搬送コンベアによってスタッカ19へと搬送される。上ナイフシリンダと下ナイフシリンダとの回転は、段ボールシート24を横断裁するだけでなく段ボールシート24を搬送する機能も担っている。
以下、スリッタスコアラ17について、図2を参照して説明する。
スリッタスコアラ17は、段ボールシート24の搬送方向Aに沿って配置された第1スリッタスコアラユニット(以下「第1ユニット」又は「スリッタスコアラユニット」とも表記する)170Fと、第2スリッタスコアラユニット(以下「第2ユニット」又は「スリッタスコアラユニット」とも表記する)170Sとから構成されている。
以下、第1ユニット170Fと第2ユニット170Fとを区別しない場合には、スリッタスコアラユニット170又はユニット170と表記する。また、生産オーダをオーダとも表記し、生産オーダの変更をオーダチェンジとも表記する。
罫線ロール組は、シート幅方向に沿って複数組並設されている。換言すれば、上罫線ロール31aはシート幅方向に沿って複数並設され、下罫線ロール31bはシート幅方向に沿って複数並設されている。
また、各罫線ロール組は、それぞれ、生産オーダ毎に設定された特殊罫線箇所(段ボールシート24に対して特殊罫線が入れられる箇所)に応じて罫線シート幅方向に移動可能に構成されている。
また、各罫線ロール組は、それぞれ、生産オーダ毎に設定された主罫線箇所(段ボールシート24に対して主罫線が入れられる箇所)に応じてシート幅方向に移動可能に構成されている。
なお、図2(a)では、便宜上、第2ユニット170Sにおいて、罫線ロール31b,32aの凸部30cが、罫線ロール31a,32bの凹部30bに押し込まれていないように示している。
スリッタユニット173では、対となる押さえロール33aとスリッタナイフ33bとで段ボールシート24を挟みつけることで、段ボールシート24を搬送方向Aに沿って連続的に縦断裁する。
特罫ユニット171には、シート搬送経路L1を挟んで、上罫線ユニット31Aと下罫線ユニット31Bとが備えられている。
上罫線ユニット31Aには、上支持部材31cと、上移動部材31dと、上罫線ロール31aとが備えられている。
上支持部材31cの下流側側面の上部および下部には、シート幅方向に略水平に延在する案内レール31gがそれぞれ取付けられている。上移動部材31dは、上罫線ロール31a毎に設けられており、その下部で上罫線ロール31aを回転自在に支持している。
複数の上移動部材31dは、それぞれ前記の上下一対の案内レール31g,31gに沿って移動可能に支持されると共に図示しない駆動装置を有しており、個別にシート幅方向に移動して、特殊罫線箇所に対応した位置まで移動できるようになっている。
上支持部材31cのシート幅方向両端は、一対の装置フレーム(図示略)に上下方向に延在して取付けられたガイドレール(図示略)にそれぞれ係合され、上支持部材31cは上下方向(段ボールシート24に対して接近・離間する方向)に移動可能となっている。
また、装置フレームには、サーボモータ機構(ロール移動機構)31eが取付けられている。サーボモータ機構31eの下部には、可動軸31fが上下方向に進退可能に設けられている。可動軸31fの下端部は、上支持部材31cの上面両端部に固定されており、サーボモータ機構31eを駆動して可動軸31fを進退させることによって上支持部材31cを上下動させ、上罫線ロール31aを、罫線加工を行わない待機位置と、罫線加工を行う加工位置との間で略上下方向に移動させるように構成されている。
下支持部材31hは、中空の直方体形状をし、シート幅方向に延在して配置され、両端部は前記一対の装置フレームに固定されている。
下支持部材31hの下流側側面の上部および下部には、それぞれ幅方向に略水平に延在する案内レール31k,31kが取付けられている。
下移動部材31jは、下罫線ロール31b毎に設けられており、その上部で下罫線ロール31bを回転自在に支持している。複数の下移動部材31jは、それぞれ案内レール31kに沿って移動可能に支持されると共に図示しない駆動装置を有しており、個別にシート幅方向に移動して、罫線加工に対応した位置まで移動できるようになっている。
段ボールシート製造装置100には、上位の生産管理システムからオーダ情報(生産スケジュールや、製作シート数や、段ボールシート24のシート幅寸法や、罫線を入れる箇所など)を取得して、段ボールシート製造装置100の全体を制御する生産管理装置200と、生産管理装置200から出力指令やオーダ情報を取得し、この出力指令やオーダ情報に基づいて、スリッタスコアラ17の作動や、ダブルフェーサ16の作動や、カットオフ18の作動を制御するローカルのコントローラ(制御装置)2を備えている。
ダブルフェーサ16の加圧ベルト及びナイフシリンダ18A,18Bは段ボールシート24の搬送手段を兼ねており、ライン速度制御部2aは、モータMd,Mc1,Mc2の回転速度を制御することで、段ボールシート24の搬送速度つまりライン速度VLを制御する。
また、モータMd,Mc1,Mc2には、回転速度を検出するエンコーダEd,Ec1,Ec2がそれぞれ付設されており、エンコーダEd,Ec1,Ec2の各検出結果はライン速度制御部2aにそれぞれ出力される。ライン速度制御部2aは、エンコーダEd,Ec1,Ec2の各検出結果に基づいて所定のライン速度VLが得られるように、モータMd,Mc1,Mc2の回転速度を制御する。
なお、図4では、ナイフシリンダ18A,18Bの周面のナイフは省略している。
具体的に説明すると、モータM1は、モータアンプAM1を備えたサーボモータにより構成されており、モータ出力制御部2cは、モータアンプAM1に回転速度指令値(以下「モータ指令回転数」又は「指令回転数」とも表記する)を出力する。モータアンプAM1は、回転速度指令値に応じた電流(以下「モータ電流」と表記する)をモータM1に出力すると共に、このモータ電流の値(以下、「モータ電流値Im」と表記する)をコントローラ2へ出力する。モータ出力制御部2cは、モータアンプAM1から受信したモータ電流値Imを監視し、このモータ電流値Imに基づいてモータトルクTrを推定し、このモータトルクTrが、適正範囲から外れない範囲で下罫線ロール31bの回転速度を制御する。換言すれば、モータ出力制御部2cは、モータトルクTrが、加速側のトルク制限値Tlmt(+)を超えないように、且つ、減速側のトルク制限値Tlmt(−)を減速側に超えないように下罫線ロール31bの回転速度を制御する。
以下、トルク制限値Tlmt(+)及びトルク制限値Tlmt(−)を区別しない場合にはトルク制限値Tlmtと表記する。
また、少なくとも罫線ロールが加工位置にある間は、モータM1は急加減速されないのでトルク制限値Tlmtを、通常制限値Tlmt_Lに設定している。
本発明の一実施形態としてのスリッタスコアラによる作用効果を、図5を参照して説明する。
図5は、生産オーダが、通常オーダ(特殊罫線が加工されないオーダ)1,特罫有りオーダ(特殊罫線が加工されるオーダ)及び通常オーダ2の順に変更される場合を例示するタイムチャートである。図5において、(a)は生産スケジュールを示し、(b)はライン速度VLを示し、(c)は生産管理装置200からコントローラ2への指令を示し、(d)は特罫ユニットのモータM1への回転速度指令値(モータ指令回転数)Nを実線で示すと共に実際のモータM1の回転速度(以下「モータ実回転数」と呼ぶ)N′を点線で示し、(e)はモータ電流値Imから推定されたモータトルクTrの推定値を実線で示すと共に、トルク制限値Tlmtを一点鎖線で示す。
生産管理装置200は、上位の生産管理システムより、図5(a)に示すような生産オーダのスケジュール(ここでは、通常オーダ1,特罫有りオーダ及び通常オーダ2の順で生産が行われる)を取得している。生産管理装置200は、この生産オーダのスケジュールに基づいて、ローカルのコントローラ2に各種制御指令を出力する。
具体的には、コントローラ2により、ライン速度VLは、通常オーダ1から特罫有りへのオーダチェンジ時(時点t2)の前後一定期間は比較的遅い速度VL1に制御され、オーダチェンジしてから生産状態が安定するまでの期間を見込んで設定された所定の期間が経過すると、モータMc1,Mc2の回転速度を加速させる(時点t3)。これにより、ライン速度VLが比較的速い速度VL2となる(時点t4)。また、ライン速度VLが、特罫有りオーダから通常オーダ2へのオーダチェンジ時(時点t7)の前後一定の期間(つまり生産状態が安定するまで)に再び比較的遅い速度VL1となるように、コントローラ2により、モータMc1,Mc2の回転速度を減速させる(時点t5)。これにより、ライン速度VLが比較的遅い速度VL1となる(時点t6)。
具体的には、先ず、生産管理装置200から、新オーダ準備指令(準備指令)がコントローラ2に出力される(時点t1)。この新オーダ準備指令は、特罫ユニット171の準備が完了するまでの所定の期間を見込んで、通常オーダ1から特罫有りオーダへのオーダチェンジに先立って出力される。新オーダ準備指令を受信すると、コントローラ2は、待機中のスリッタスコアラ17Fの特罫ユニット171の各罫線ロール組を、特罫有りオーダで指定された罫線箇所に移動させる。
その後、生産管理装置200から新オーダ開始指令(運転指令)がコントローラ2に出力されると(時点t2)、コントローラ2は、前記の罫線箇所に移動させた各罫線ロール組の内、待機位置の上罫線ロール31aを、段ボールシート24に押圧する加工位置に一斉に下降させる(特殊罫線加工を開始する)。
そして、生産管理装置200から現オーダ終了指令(停止指令)がコントローラ2に出力されると(時点t7)、コントローラ2は、加工位置にある(加工中のスリッタスコアラ17Fの)各上罫線ロール31aを待機位置へと一斉に上昇させる。
そして、生産管理装置200から、新オーダ開始指令がコントローラ2に出力されると(時点t2)、上罫線ロール31aは待機位置から段ボールシート24を下罫線ロール31bに押圧する加工位置に下降するので、下罫線ロール31b及びモータM1には負荷が掛かる。このため、後述するようにモータトルクTrが制限されて、ローラ31a,31bはダブルフェーサ16やカットオフ18により搬送される段ボールシート24によってライン速度VL1で連れ回されるようになる。
これにより、時点t1〜t1′におけるモータ実回転数N′の急増(モータM1の急加速)を達成できるようにしている。
生産管理装置200から、新オーダ準備指令が発信されると、モータM1の回転速度をアイドリング速度からライン速度VLに向けて速やかに加速する出力増加制御が短期間だけ行われる。また、生産管理装置200から、現オーダ終了指令が発信されると、モータM1の回転速度をアイドリング速度まで速やかに減速する出力減少制御が短期間だけ行われる。
出力増加制御や出力減少制御が行われている間は、モータM1のトルクTrは加速側又は減速側に高めとなるが、この間、トルク制限値Tlmtとして、トルク定格値T0を超える高制限値Tlmt_Hが使用される。高制限値Tlmt_Hは、所定期間内に限って許容される制限値であるが、出力増加制御が行われるのは短期間であるため、罫線モータM1が過負荷エラーにより停止してしまうことを防止できる。
また、モータ出力制御部2cにより出力増加制御が行われている期間を除いて、トルク制限値Tlmtは、トルク定格値T0よりも低い通常制限値Tlmt_Lに設定される。このため、罫線加工時は、下罫線ロール31bのトルクは通常制限値Tlmt_Lに制限されるが、ライン速度VLを維持するには十分でなかったとしても、ダブルフェーサ16とカットオフ18とにより搬送される段ボールシート24によって罫線ロール31a,31bが連れ回されるようになるため、ライン速度VLの低下を抑制することができる。
(1)上記実施形態では、モータアンプAM1に対するトルク制限値Tlmtを、通常制限値Tlmt_Lと高制限値Tlmt_Hとの二つの何れかに切り替えて設定するようにしたがこの態様に限定されない。モータアンプAM1に対して、通常制限値Tlmt_Lと高制限値Tlmt_Hとの二つの制限値が一定して設定されるようにしてもよい。この場合、モータトルクTrが通常制限値Tlmt_Lを越えた期間が、所定期間Δt(高制限値Tlmt_H以下であればモータM1が過負荷エラーを起こさない期間)以内については、トルク制限値Tlmtとして高制限値Tlmt_Hが機能し、モータトルクTrが通常制限値Tlmt_Lを越える期間が所定期間Δtを超えると、トルク制限値Tlmtとして通常制限値Tlmt_Lが機能するようになる。
主罫ユニット172においてもオーダチェンジの際に待機中の下罫線ロール32bをモータにより急加速/急減速させるので、本発明を適用することで、このモータに、ダブルフェーサ16のモータMdやカットオフ18のモータMc1,Mc2よりも定格出力が低く、且つ、従来の主罫ユニットのモータよりも定格出力が低い小型サイズのモータを使用することが可能となる。
2a ライン速度制御部
2b ロール移動制御部
2c モータ出力制御部
2d トルク制限値設定手段
16 ダブルフェーサ
17 スリッタスコアラ
18 カットオフ
24 段ボールシート
31a,32a 上罫線ロール
31b,32b 下罫線ロール
31e サーボモータ機構(ロール移動機構)
100 段ボールシート製造装置
171 特殊罫線ユニット(スコアラ)
172 主罫線ユニット(スコアラ)
170F 第1スリッタスコアラユニット
170S 第2スリッタスコアラユニット
172 主罫線ユニット
200 生産管理装置
M1 罫線モータ
Tlmt トルク制限値
Tlmt_L 通常制限値
Tlmt_H 高制限値
T0 トルク定格値
Claims (10)
- ダブルフェーサとカットオフとにより所定のライン速度で搬送される段ボールシートに対し、罫線加工を施すスコアラであって、
罫線ロールと、
前記罫線ロールを回転駆動する罫線モータと、
前記罫線ロールを、前記段ボールシートを押圧しない待機位置、又は、前記段ボールシートを押圧して前記罫線加工を施す加工位置に移動させるロール移動機構と、
生産管理装置から受信した指令に基づいて制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ロール移動機構の作動を制御するロール移動制御部と、
前記罫線モータの出力であるモータ出力を制御するモータ出力制御部とを備え、
前記モータ出力制御部は、前記罫線モータのトルクが、前記罫線モータに設定されるトルク制限値を超えない範囲で前記モータ出力を制御し、
前記罫線モータのトルク制限値には、トルク定格値以下の通常制限値と、前記トルク定格値よりも高く且つ所定期間内に限って超えることを許容される高制限値との2つの制限値を有している
ことを特徴とするスコアラ。 - 前記トルク制限値を設定するトルク制限値設定手段を備え、
前記モータ出力制御部は、前記生産管理装置から現オーダ終了指令を受信したときには、前記モータ出力をアイドリング出力まで減少させる出力減少制御を行う一方、前記生産管理装置から、新オーダ開始指令よりも前に予め発信される新オーダ準備指令を受信したときには、前記罫線ロールの周速が前記ライン速度に近づくように、前記モータ出力を前記アイドリング出力から増加させる出力増加制御を行い、
前記トルク制限値設定手段は、前記トルク制限値を、前記出力増加制御が行われている間は、前記高制限値に設定する
ことを特徴とする、請求項1記載のスコアラ。 - 前記ロール移動制御部は、前記生産管理装置から前記新オーダ開始指令を受信したときには、前記罫線ロールを前記待機位置から前記加工位置に移動させ、
前記トルク制限値は、前記罫線ロールが前記加工位置にある間は、前記通常制限値に設定される
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のスコアラ。 - 前記罫線モータは、前記ダブルフェーサに備えられたダブルフェーサ用モータよりも、定格出力の低いモータである
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のスコアラ。 - 前記罫線モータは、前記カットオフに備えられたカットオフ用モータよりも、定格出力の低いモータである
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載のスコアラ。 - 前記段ボールシートに主罫線を加工する主罫線ロールを備え、
前記罫線ロールには、前記主罫線ロールが含まれている
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載のスコアラ。 - 前記段ボールシートに主罫線を加工する主罫線ロールと、
前記段ボールシートに特殊罫線を加工する特殊罫線ロールとを備え、
前記罫線ロールには、前記特殊罫線ロールが含まれている
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載のスコアラ。 - 前記特殊罫線ロールは、前記段ボールシートの搬送方向で、主罫線ロールの上流側に配設されることを特徴とする、請求項7に記載のスコアラ。
- 前記特殊罫線ロールの前記罫線モータは、前記主罫線ロールを回転駆動するモータよりも、定格出力の低いモータである
ことを特徴とする、請求項1〜請求項5の何れか一項を引用する請求項7、又は、請求項1〜請求項5の何れか一項を引用する請求項8に記載のスコアラ。 - 請求項1〜9の何れか一項に記載のスコアラと、ダブルフェーサと、カットオフとを備えたことを特徴とする、段ボールシート製造装置。
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