JP2017226526A - スリッター装置ならびに幅方向位置ずれ異常検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリッター装置において，急激に生じるスリット位置の異常なずれに対処できるようにする。【解決手段】ロール11からシート材12を繰出し，搬送装置14で搬送する過程で，搬送路に配置されたカッター刃16によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像するカメラ21，カメラによって撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出する処理装置24，算出されたずれ量に応じて，ずれ量が少なくなる方向にスリット箇所をシート材の幅方向に調整するＰＬＣ18，および算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生する表示装置25，警報装置26を備える。【選択図】図１

Description

この発明はロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置されたカッターなどの切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置，ならびにスリット位置の幅方向位置ずれ異常の有無を検査（検出）する装置および方法に関する。シート材とはフィルム，フィルム材，その他の帯状材を含む。シート材が芯材（軸）にロール状に巻回されたもの，またはロールから繰り出されたものを原反ということもある。

この種のスリッター装置として特許文献１に記載のものがある。このスリッター装置は，光電管，超音波センサ，ＣＣＤカメラ等を用いて，シート材上に表わされた基準パターンのエッジ位置を抽出し，エッジ位置の基準位置からのずれ量を計算し，この計算結果に応じてエッジ位置が基準位置に戻るように原反のステージ位置およびカッター刃直前のガイドロール位置を制御するものである。このスリッター装置は，原反のステージ位置およびカッター刃直前のローラーの位置を制御することで高精度なスリット位置制御を行うことが可能ではあるが，急峻な原反の位置ずれに対処するようには構成されていない。

特開２０１１−５７３３６号公報

この発明は急激に生じる切断（スリット）位置のずれにも対処し得るスリッター装置を提供するものである。

この発明はまた，スリッター装置における切断位置の急峻な位置ずれ異常を検査（検出）する装置および方法を提供するものである。

この発明は，ロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置された切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像する撮像装置，前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出するずれ量算出手段，前記ずれ量算出手段によって算出されたずれ量に応じて，ずれ量が少なくなる方向に前記切断手段によるスリット箇所をシート材の幅方向に調整する制御手段，および前記ずれ量算出手段によって算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生する報知手段を備えることを特徴とする。

必要に応じて前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像を，基準位置とともに表示する表示装置をさらに備える。

また，好ましい実施態様では，前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像を録画する録画装置をさらに備える。

この録画装置によって録画された画像を再生する表示装置を設けるとよい。また，この表示装置には前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像と，前記録画装置に録画された画像を表示するとよい。

この発明はスリッター装置における幅方向位置ずれ異常検査装置および方法も提供している。

すなわち，この発明による幅方向位置ずれ異常検査装置は，ロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置された切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像する撮像装置，前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出するずれ量算出手段，および前記ずれ量算出手段によって算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生する報知手段を備えるものである。

この発明による幅方向位置ずれ異常検査方法は，ロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置された切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像し，撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出し，そして算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生するものである。

この発明によるスリッター装置，スリッター装置における幅方向位置ずれ異常検査装置および方法によると，シート材の幅方向のずれ量が所定のしきい値を超えた場合には，その旨が報知されるので，ユーザはスリッター装置を停止させ，原因を探るなどの処置を行なうことができる。また，異常が発生するまでの撮像画像が録画されているので，これを表示することにより，異常発生までの過程を確認することができる。さらに，ＮＧ画像とライブ画像の両方を確認することもできるし，基準位置やスケールを表示することにより，各時点，または異常発生時のずれの様子を正確に知ることができる。

このようにして，この発明によると，急激に生じるスリット位置のずれに適切に対処することができる。

スリッター装置および幅方向位置ずれ異常検査装置の構成を示す。 シート材とその表面に表わされた基準パターンおよびカッター刃との位置関係の一例を示す。 シート材とその表面に表わされた基準パターンおよびカッター刃との位置関係の他の例を示す。 電子カメラで撮像された画像上における基準パターンを示す。 電子カメラで撮像された画像上における平均輝度計測領域を示す。 電子カメラで撮像された画像を表示する表示画面におけるウィンドウを示す。 基準パターンのＸ座標と位置ずれ量を示す。 表示装置に表示される画像の例を示す。

図１はスリッター装置の概略構成を示すものである。

シート材12は芯（軸）10に巻回され，ロール11を形成している。シート材12はロール11から繰出され（巻戻され），多数の回転ロール15等を含む搬送装置14によって搬送される。搬送装置14の搬送路の途上の適所に１または複数のカッター刃（切断手段）16が配置されている。カッター刃16はシート材12を，その幅方向の所定１箇所または複数箇所でスリット（切断）する。これにより，幅の狭い複数のシート材が形成され，これらは次の工程（たとえば製袋機，図示略）に搬送されるか，または巻取られる。

図２は，シート材12とカッター刃16との関係を示している。シート材12は長尺の帯状材であるが，一部のみ図示されている。一実施態様として，シート材12には基準パターン20が，たとえば印刷等により表わされている。基準パターン20はシート材の幅方向の所定位置（図２においては中心位置）をその長手方向に沿って表わす。図示のように連続的に描かれていてもよいし，必ずしも連続していなくてもよい。基準パターン20の幅は狭い方がよい。５つ（組）のカッター刃16が等間隔にシート材12の幅方向に配置され，搬送されてくるシート材12をこれらのカッター刃16で切断（スリット）する。シート材12の両側の縁部を除いて，シート材12はスリットされて等しい幅の４つのシート材となる。スリットされる位置が鎖線Ｃで示されているが，鎖線Ｃに相当する線がシート材12に描かれている訳ではない。基準パターン20もシート材12の幅方向の中心位置にあるとは限らず，側縁部等の場合もある。また，基準パターン20上が切断されるとは限らない。

図３はシート材12とカッター刃16との関係の他の例を示している。シート材12の幅方向に等間隔に配置された４つ（組）のカッター刃によって，シート材12は，両側縁部を除いて，３つの等間隔のシート材に分割される。基準パターン20は幅方向の中心にあるが，この基準パターン20に沿って切断されるものではない。

図１に戻って，搬送路上を搬送されるシート材12の基準パターン20を撮影可能な位置に電子カメラ（撮像装置）21が配置されている。電子カメラ21は動画を撮影して撮影画像を表わす映像信号（画像データ）（画像信号）を出力する。電子カメラ21の撮像位置（検査位置）はカッター刃16の配置位置の直前（搬送方向上流側）の位置が好ましい。電子カメラ21は，図２に鎖線の矩形Ａで示す範囲（エリア）（その内部を基準パターン12が通る）を撮影する。電子カメラ21の光軸は搬送されるシート材12の表面に垂直であることが好ましい。シート材12上の基準パターン20の良好な画像を電子カメラ21によって撮像できるように，照明装置22が電子カメラ21の近くに配置されている。照明装置22は，例えばリング照明装置，落射照明装置である。この場合には，シート材12の表面にほぼ垂直に照明光が照射される。場合によっては，シート材12の表面に横斜め上方から，または搬送方向前，後の斜め方向から照明してもよい。

電子カメラ21から出力される画像信号は処理装置24に入力する。この処理装置24は，入力する画像信号に基づいて画像処理（後述する（基準パターンの位置座標の算出））を行うとともに，入力する画像信号を記録する（録画する）。録画は全画像でなく，一定時間の画像（それよりも前の画像は上書きまたは消去される）であっても，間欠的に間引きした画像であってもよい。処理装置24はまた，後述するタッチパネル（表示装置）25からの指令に基づいて照明装置22の明るさを調整する。処理装置24は，具体的には，録画装置を含むコンピュータ装置等により実現される。

ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）（ずれ量算出手段，制御手段）18はスリッター装置全体の制御を行うものである。原反ロール11の軸は原反ステージ13によって支持され，かつ駆動源（モータなど）により，その軸方向の位置が調整自在である。複数のカッター刃16はカッターステージ17上にそれぞれの位置を手動で調整自在に固定され，さらに複数のカッター刃16の全体がステージ17の移動によって搬送されるシート材12の幅方向に微調整可能である。ＰＬＣ18は処理装置24から基準パターン20の位置座標（現在位置）のデータを受取り，現在位置の基準位置からの偏差（ずれ量）を算出して，このずれ量に基づいて，原反ステージ13およびカッター刃ステージ17の少なくともいずれか一方を制御して，カッター刃16が常に切断すべき位置（図２，図３に鎖線Ｃで示すスリット位置）にあるようにする。また，上記偏差（ずれ量）（絶対値）が所定のしきい値を超えた場合にＮＧ信号をタッチパネル（報知手段）25および警報装置（報知手段）26に出力する。

タッチパネル（装置）25は各種データ，指令を入力するとともに，所与の情報（ＮＧ情報，画像等）を表示する表示画面を有する処理装置24の入力装置である。タッチパネル25は処理装置24と入力指令，制御信号等を通信する。常時，タッチパネル25は，電子カメラ21から出力され，処理装置24を介して与えられる画像信号に基づいて，各時点での基準パターン20を含むシート材12の表面の画像をライブ画像として表示している。タッチパネル25はまた，ＰＬＣ18からＮＧ信号が与えられると，その旨を表示画面に表示する。タッチパネル25からの要求に応じて，処理装置24は録画データを取出してタッチパネル25に送信する。これにより，ＮＧ信号が発生した前後所定時間（秒または分）の録画画像がＮＧ画像としてタッチパネル25に表示される。表示時間はタッチパネル25から入力することができる。さらにタッチパネル25は入力情報に応じて電子カメラ21の位置を調整する。すなわち，電子カメラ21はシート材12の搬送方向に直交する方向（幅方向）に移動自在なカメラステージ23に固定されており，このカメラステージの位置がタッチパネル25からの指令により微調整される。

警報装置26は，ＰＬＣ18からＮＧ信号が与えられると，カラー（赤等）の警報灯を点灯（または点滅）させるとともに，警報音（ブザー音等）を発生する。

上述した構成をもつスリッター装置および幅方向位置ずれ異常検査装置の動作（ユーザによる操作を含む）について以下に説明する。

まず初期設定が行なわれる。シート材12をロール11から繰出して搬送し，所定位置で一旦搬送を停止する。

複数のカッター刃16がカッターステージ17上でユーザによって手動で位置調整され，かつ固定される。すなわち，複数のカッター刃16はシート材12上の基準パターン20を基準として，シート材12を等間隔に切断する位置に調整される。

次に電子カメラ21の位置調整が行なわれる。タッチパネル25の操作により電子カメラ21の電源をオンし，電子カメラ21でシート材12上の基準パターン20を撮像し，その画像をタッチパネルの表示画面のライブ画像表示領域に表示する。ライブ画像表示領域にはカメラ初期設定において，図４に破線Ｒで示すように２本の基準線Ｒが，最も適切に搬送されているときの基準パターン20のあるべき表示位置として固定的に表示される。この２本の基準線Ｒの間隔は，撮影された基準パターン20の画面上の幅と一致していることが好ましい。ユーザはタッチパネル25を操作して，電子カメラ21が固定されたカメラステージ23をシート材12の搬送方向に直交する方向（シート材12の幅方向）に微調整し，基準パターン20の画像の両側（両縁）が基準線Ｒに一致するようにする。

さらに，ユーザはタッチパネル25に設けられている自動調光ボタンを押す。すると，ライブ画像領域に表示されているシート材12の所定領域，好ましくはシート材12の基準パターン20以外の表面（計測領域）の平均輝度値が，入力する画像信号に基づいて処理装置24によって測定される。この計測領域Ｌはたとえば図５に示すように，基準パターン20の近くでかつ基準パターン20以外の場所である。基準パターン20が最も適切な（後述する特徴量の算出のために好適な）画像を示すように，計測領域Ｌの平均輝度の許容範囲があらかじめ定められている。測定された平均輝度がこの許容範囲内となるように，処理装置24の制御の下に，照明装置22による照明の明るさが調整される。一般的には，画面上では基準パターン20の領域が暗く，シート材12のそれ以外の領域が明るい。

さらに，基準パターン20のティーチングに進む。基準線Ｒは消え，タッチパネル25のライブ画像表示領域には，図６に示す矩形のウィンドウＷが表示される。このウィンドウＷは，基準パターン20をその内部に収める大きさと位置をもつ。ユーザはタッチパネル25上の登録ボタンを押す。すると処理装置24はウィンドウＷ内の基準パターン20を認識し，その特徴量（たとえば，基準パターン20の形，幅，周囲とのコントラスト等）を算出して記憶する。特徴量の登録が終了するとウィンドウＷの表示は消える。

最後に，位置ずれ異常と判定するためのしきい値がタッチパネル25において設定（入力）される。

まず，位置ずれについて説明する。図７の上段に「基準画像」として示されているように，上述した初期設定においては，基準パターン20の画像はライブ画像表示領域の中心位置にある。電子カメラ21によって撮像された画像の横方向（シート材の幅方向）をＸ軸にとる。基準パターンの幅方向の中心位置（重心位置）を基準パターンの座標（Ｘ座標）とする。初期設定時の基準パターンのＸ座標をｘ０とする。このＸ座標ｘ０は処理装置24によって算出されＰＬＣ18に登録される。シート材の搬送が開始されスリット動作が行なわれていくにつれてシート材がその幅方向（搬送方向に直交する方向）にわずかにずれることがある（後に説明するように，このずれを修正する方向の制御が行なわれる）（図７の下段参照）。このときのシート材の基準パターン20のＸ座標をｘ１とすると，
Δｘ＝｜ｘ１−ｘ０｜ 式（１）
で表わされるΔｘがずれ量である。

このずれ量Δｘがあるしきい値を超えたときにずれ量異常信号（ＮＧ信号）が出力される。このＮＧ信号を出すかどうかを決定するためのしきい値が，位置ずれ異常と判定するためのしきい値ＴＨである。しきい値ＴＨは生産計画において適切な値に設定すればよい。たとえば，しきい値を超えてずれた位置でスリットされたシート材は次工程で使用しない，出荷しないものと定めてもよいし，しきい値を超えたものでも次工程でも使えるが，異常の原因を探求すべき境界であると定めてもよい。

以上の初期設定が終了すると，スリッター装置の稼働（運転）状態に入る。シート材12はロール11から巻き戻されて搬送装置14の搬送路を搬送されながら，カッター刃16によってスリットされていく。この運転状態において，電子カメラ21は常時（短い一定時間間隔で），撮影した画像信号を出力し，処理装置24に与える。処理装置24は入力画像信号に基づいて，シート材12上の基準パターン20の位置座標を短い一定時間間隔で（リアルタイムで）算出しＰＬＣ18に与える。ＰＬＣ18は式（１）にしたがって，基準パターン20の基準位置からのずれ量を算出し，このずれ量が小さくなるように，原反ステージ13とカッターステージ17の位置（搬送方向に直交する方向）を調整する。ずれ量が比較的大きいときには，原反ステージ13を移動させて操り出されるシート材12の幅方向位置を調整し，ずれ量が比較的小さいときはカッターステージ17を調整してカッター刃16をシート材12の幅方向に微調整する。回転ロール15をその軸方向に微調整してもよい。このようにして，ずれ量Δｘがしきい値ＴＨを超えない限り，上述したフィードバック制御が行なわれ，シート材12は常に一定位置で一定幅にスリットされていく。

何らかの原因で（たとえば，原反の巻きずれ等に起因して）ずれ量Δｘがしきい値ＴＨを超えてしまったときには，ＰＬＣ18はタッチパネル25と警報装置26にＮＧ信号を出力し，かつ必要ならばシート材12の搬送を停止する。シート材の搬送を停止しない場合もある。ユーザは警報装置26が発する警報により異常を知る。処理装置24内の録画装置に録画されている画像を所定時間，遡ってタッチパネル25のＮＧ画像表示領域に再生し，異常発生の過程を認識することができる。タッチパネル25に表示されているライブ画像はそのまま表示され続ける。ユーザはライブ画像とＮＧ画像とを比較して確認することもできる。

ライブ画像，ＮＧ画像のいずれにおいても，図８に示すように，基準位置を示す直線，基準パターンの現在位置を示す直線（要すれば基準パターンも同時に），およびずれ量を計測するためのスケールを表示することが好ましい。

このようにして，シート材の幅方向のずれ量が所定のしきい値を超えた場合には，その旨が報知されるので，ユーザはスリッター装置を停止させ，原因を探るなどの処置を行なうことができる。また，異常が発生するまでの撮像画像が録画されているので，これを表示することにより，異常発生までの過程を確認することができる。さらに，ＮＧ画像とライブ画像の両方を確認することもできるし，基準位置やスケールを表示することにより，各時点，または異常発生時のずれの様子を的確に知ることができる。

11 ロール
12 シート材
14 搬送装置
16 カッター刃
18 ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）（制御手段）
20 基準パターン
21 電子カメラ（撮像装置）
24 処理装置（画像処理装置，録画装置）（ずれ量算出手段）
25 タッチパネル（装置）（表示装置）（入力装置）（報知手段）
26 警報装置（報知手段）

Claims (7)

1. ロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置された切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，
   シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像する撮像装置，
   前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出するずれ量算出手段，
   前記ずれ量算出手段によって算出されたずれ量に応じて，ずれ量が少なくなる方向に前記切断手段によるスリット箇所をシート材の幅方向に調整する制御手段，および
   前記ずれ量算出手段によって算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生する報知手段，
   を備えることを特徴とするスリッター装置。
2. 前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像を，基準位置とともに表示する表示装置をさらに備える，
   請求項１に記載のスリッター装置。
3. 前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像を録画する録画装置をさらに備える，請求項１に記載のスリッター装置。
4. 前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像を表示する表示装置をさらに備える，請求項３に記載のスリッター装置。
5. 前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像と，前記録画装置に録画された画像を表示する表示装置をさらに備える，請求項３に記載のスリッター装置。
6. ロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置された切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，
   シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像する撮像装置，
   前記撮像装置によって撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出するずれ量算出手段，および
   前記ずれ量算出手段によって算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生する報知手段，
   を備えることを特徴とするスリッター装置における幅方向位置ずれ異常検査装置。
7. ロールからシート材を繰出し，搬送装置で搬送する過程で，搬送路に配置された切断手段によりシート材を長手方向にスリットするスリッター装置において，
   シート材の幅方向の所定位置をその長手方向に沿って表わす基準パターンの少なくとも一部を，搬送路上の検査位置において撮像し，
   撮像された基準パターンの画像に基づいて，基準パターンの基準位置からシート材幅方向へのずれ量を算出し，そして
   算出されたずれ量が所定のしきい値を超えた場合に警報を発生する，
   スリッター装置における幅方向位置ずれ異常検査方法。