JP2019195930A - フィルム加工システム及びフィルム加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム材の走行中に加工ローラで処理を行う加工工程において、簡単な設備で、フィルム材を高速で走行させた場合でも、加工の位置ずれ量を許容範囲内に調整可能なフィルム加工システム及びフィルム加工方法を提供すること。【解決手段】加工ユニット１００は、フィルム材Ｆの走行区間に配置されるとともに、加工位置をフィルム材の走行方向前後に移動させる位置調整機構を有し、走行時のフィルム材の所定時間範囲における送り量を検出し、検出された送り量検出値から位置調整量を演算し、加工ユニットの位置調整機構１６０を作動させて加工位置を調整すること。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム材を走行させる送り機構と、加工ローラを有する加工ユニットと、加工位置を調整する位置制御機構とを有するフィルム加工システム、及び、フィルム材を走行させ、加工ローラを有する加工ユニットにより、加工位置を調整しつつ加工を行うフィルム加工方法に関する。

パウチ容器等の製造において、長尺のフィルム材を原反ロールから繰り出して走行させ、シール工程、カット工程を行うものは周知であり、その際に、走行中のフィルム材に印刷や凹凸のエンボス、カット等の加工を行うことも公知である。
長尺のフィルム材に印刷が既に施されている場合、さらなる印刷工程、シール工程、カット工程、エンボス工程等を行う際に、元の印刷との位置ずれをできる限り少なくすることが求められている。

例えば、間欠送りの停止時に処理されるシール工程やカット工程では、印刷マーク等の停止位置をセンサやカメラ等で検出して位置ずれ量を求め、間欠送りの停止位置を調整するものが公知である（特許文献１等参照）。
また、エンボス工程において、印刷マーク等の位置をセンサやカメラ等で検出して、エンボスローラの回転を調整するものが公知である（特許文献２等参照）。
さらに、カット工程において、印刷マーク等の位置をセンサやカメラ等で検出して、カット装置の位置を調整するものが公知である（特許文献３等参照）。

特開２００８−１００４６６号公報 特開２０１３−９１３１５号公報 特開２０１３−１０３３４４号公報

これら公知の手段では、印刷マーク等の位置を検出し特定のタイミングでの位置ずれ量を基に調整していることから、フィルム材の停止時に処理を行うシール工程やカット工程では、ある程度精度良く調整することが可能である。
しかしながら、フィルム材の走行中にエンボスローラ等の加工ローラで処理を行う加工工程では、毎回のランダムな位置ずれは不可避であり、初期状態では位置ずれ量が許容範囲に収まるように調整していたが、実際の稼働時においては、フィルムのテンション（張り量）の変動によってフィルムの送り量が変動する等の原因によって、位置ずれ量が変動して許容される位置ずれ量の範囲を超えることがあった。
フィルム材を高速で走行させた場合、もともとランダムに変化する許容された位置ずれがあるため、正確にフィードバックして調整することは難しいという問題があった。
本発明は、このような課題を解決するものであり、フィルム材の走行中に加工ローラで処理を行う加工工程において、簡単な設備で、フィルム材を高速で走行させた場合でも、加工の位置ずれ量を許容範囲内に調整可能なフィルム加工システム及びフィルム加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係るフィルム加工システムは、フィルム材を走行させる送り機構と、加工ローラを有する加工ユニットと、加工位置を調整する位置制御部とを有するフィルム加工システムであって、前記加工ユニットは、前記送り機構によるフィルム材の走行区間に配置されるとともに、加工位置をフィルム材の走行方向前後に移動させる位置調整機構と、走行時のフィルム材の所定時間範囲における送り量を検出する送り量検出部を有し、前記位置制御部は、演算部と、位置指令部とを有し、前記演算部は、前記送り量検出部で検出された送り量検出値から位置調整量を演算するように構成され、前記位置指令部は、前記演算部で演算された位置調整量を基に前記加工ユニットの位置調整機構に位置制御信号を出力するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本発明に係るフィルム加工方法は、フィルム材を走行させ、加工ローラを有する加工ユニットにより、加工位置を調整しつつ加工を行うフィルム加工方法であって、前記加工ユニットは、フィルム材の走行区間に配置されるとともに、加工位置をフィルム材の走行方向前後に移動させる位置調整機構を有し、走行時のフィルム材の所定時間範囲における送り量を検出し、検出された送り量検出値から位置調整量を演算し、加工ユニットの位置調整機構を作動させて加工位置を調整することにより、前記課題を解決するものである。

本発明に係るフィルム加工システム及びフィルム加工方法によれば、走行時のフィルム材の所定時間範囲における送り量を検出し、検出された送り量検出値から位置調整量を演算することにより、張力変動等を要因とする位置ずれ量であっても、加工ローラで処理を行う加工工程で高速で走行させても、正確に加工位置ずれ量を許容範囲内に調整することが可能となる。

請求項２に係る構成によれば、走行時のフィルム材に対するエンボス加工の位置ずれ量を許容範囲内に調整することが可能となる。
請求項３及び請求項９に係る構成によれば、加工ユニット全体をフィルム材の走行方向前後に移動させて位置調整することにより、加工ローラの回転のタイミングを調整する必要がなく、演算量が少なく応答性も良い制御を行うことができ、高速で走行させても正確に加工位置ずれ量を許容範囲内に調整することが可能となる。
請求項４及び請求項１０に係る構成によれば、フィルム材を間欠走行させ、フィルム材が停止している時、位置調整機構を作動させることにより、間欠送りの停止時に処理を行うシール工程、カット工程と同一の送り機構のラインに組み込んで高速で走行させても、位置ずれ量を許容範囲内に調整することが可能となる。
請求項５及び請求項１１に係る構成によれば、間欠送りの個々の変動による制御の発散を防止でき、所定の位置誤差の範囲で安定的に調整可能となり、さらに高速で使用することが可能となる。
請求項６に係る構成によれば、送り量検出部は速度検出器を有し、フィルム材の所定時間範囲における走行速度を検出し、その検出値から所定の時間範囲におけるフィルム材の送り量を算出するように構成されていることにより、さらに装置が簡素化される。
請求項７に係る構成によれば、速度検出器がレーザードップラー速度検出器であることにより、さらに装置が簡素化される。

本発明の第１実施形態に係るフィルム加工システムを組み込んだパウチ製造ラインの概略説明図。 本発明の第１実施形態に係るフィルム加工システムのエンボスユニットのエンボス動作説明図。 本発明の第１実施形態に係るフィルム加工システムのエンボスユニットの位置調整の説明図。

本発明の一実施形態に係るフィルム加工システムはパウチ製品に成形されるフィルムにエンボス加工を行うものであり、図１に概略で示すように、原反ロールＦＲを繰り出してパウチを製造するパウチ製造ライン１０内で使用される。
図１に示すパウチ製造ライン１０では、原反繰出部１１で原反ロールＦＲから繰り出されて２枚にカットされたフィルム材Ｆが、ダンサーロール１２で間欠送りに変換され、注口成形部１３を経て重ねられ、ボトムシール部１４、サイドシール部１５及びカット部１６の順に送られてパウチ製品に成形される。
本発明の一実施形態に係るフィルム加工システムのエンボスユニット１００は、ダンサーロール１２と注口成形部１３の間の配置されている。
２枚フィルム材Ｆのうちの一方のフィルム材Ｆにのみエンボス加工を行ってもよく、両方のフィルム材Ｆにエンボス加工を行ってもよい。
また、注口成形部１３より下流にエンボスユニット１００を配置し、両方フィルムを重ねた状態あるいはシール後にエンボス加工を行ってもよい。
また、上記実施形態は、エンボスローラ１１０を有するエンボスユニット１００を使用したフィルム加工システムであるが、加工ローラによりフィルム送り中に加工するものであれば、印刷、カット等の加工ユニットを有するフィルム加工システムにも適用可能である。

エンボスユニット１００では、図２に示すように、フィルム材Ｆを挟んで対向する位置にエンボス型１１１を有したエンボスローラ１１０と押さえローラ１２０が配置されている。
また、本実施形態では、エンボスローラ１１０の下流側に、フィルム材Ｆを送るフィードローラ１３０が配置されている。
エンボスローラ１１０と押さえローラ１２０の間隔は、エンボス型１１１以外の部分では、フィルム材Ｆの厚み以上であり、エンボス型１１１の部分ではフィルム材Ｆを厚み方向に圧縮するよう設定され、エンボス型１１１の形状のエンボスＥＢがエンボスローラ１１０側に凸部として形成されるように構成されている。
本実施形態では、エンボスローラ１１０にはエンボス型１１１が１８０°ずれて２箇所設けられており、半回転で１回のエンボス加工を行うように構成されているが、エンボス型１１１を１箇所としてもよく、３箇所以上としてもよい。
また、エンボスローラ１１０と押さえローラ１２０の直径は、同じでもよく、異なるものであってもよい。

次に、エンボス位置の調整について、図３に基づいて説明する。
エンボスユニット１００の上流には、フィルム材Ｆの速度を検出する速度検出部であるレーザードップラー速度検出器１４０が配置されており、所定の時間範囲において検出された速度からフィルムＦの移動量を算出し、算出したフィルムＦの移動量は位置制御部１５０に入力される。
エンボスユニット１００は位置調整機構であるユニット移動機構１６０によって、全体をフィルム材Ｆの走行方向前後に移動可能に構成されている。
位置制御部１５０は、演算部と位置指令部（図示せず）とを有しており、演算部がレーザードップラー速度検出器１４０で検出されたフィルム材Ｆの送り速度検出値から算出されたフィルムＦの送り量に基づいて位置調整量を演算し、位置指令部が演算部で演算された位置調整量を基にユニット移動機構１６０に位置制御信号を出力するよう構成されている

エンボスユニット１００とレーザードップラー速度検出器１４０は、ダンサーロール１２より下流の間欠送り区間に配置されている。
間欠送り区間では、フィルム材Ｆは停止、送りが交互に繰り返されるため、レーザードップラー速度検出器１４０による速度の検出は、フィルム材Ｆの送り時に行われる。
エンボス型１１１がフィルムＦを挟んでいるときは、フィルム材Ｆの送り速度はエンボスローラ１１０の回転に依存し、フィルムテンションの変動による送り速度の変動は、エンボス型１１１がフィルムＦを挟んでいないときに現れるため、速度の検出は、エンボスローラ１１０の動き始めからエンボス型１１１がフィルムＦを挟み始めるまで、あるいは、エンボス型１１１がフィルムＦを解放してからエンボスローラ１１０が動き終わるまでのタイミングで行われる。
フィードローラ１３０はエンボスローラ１１０と同期するため、エンボスローラ１１０の動き始め、動き終わりは、フィードローラ１３０の動き始め、動き終わりとしてもよい。
なお、加工中はエンボス型１１１がフィルムＦを強い力で挟んでおり、エンボス型１１１がフィルムＦを解放するとフィルムＦに与えられる力も解放され、その勢いによって送り量が一時的に不連続な状態になり適切に送り量の測定ができない可能性がある。
したがって、速度の検出は、エンボスローラ１１０の動き始めからエンボス型１１１がフィルムを挟み始めるまでに行うのが望ましい。
印刷加工やカット加工の場合は、加工ローラーの印刷面やカッター部から解放された時の変形も少なく、送り量が一時的に不連続な状態となることもないため、速度の検出は、印刷面やカッター部がフィルムＦを挟んでいない時間範囲であれば、いずれのタイミングでもよい。

エンボスユニット１００は、初期時に各エンボスＥＢの位置が所定の誤差の範囲内に収まるようユニット移動機構１６０により最適な位置にセットされる。
この時、レーザードップラー速度検出器１４０の検出値もフィルム材Ｆの間欠送り毎に所定の誤差の範囲内に収まるのが理想状態であるが、実際の稼働時には、フィルムＦのテンション（張り量）の変動によって、フィルムＦの送り量の誤差も大きくなる。
この送り量の誤差が、エンボスＥＢの位置の誤差と相関することから、位置制御部１５０は、レーザードップラー速度検出器１４０で検出されたフィルム材Ｆの送り速度検出値から位置調整量を演算することができる。

さらに、複数回の間欠送りにおける複数の速度検出値から求めた統計量、例えば、２０回の間欠送りの検出値の平均値を求め、その誤差を修正する方向にユニット移動機構１６０に移動指令を出してエンボスユニット１００をフィルム材Ｆの走行方向前後に移動することで、毎回のランダムな速度変化や実際の稼働時の長期的な速度変化による制御の発散を防止して、安定して各エンボスＥＢの位置が所定の誤差の範囲内に収まるように調整される。
ユニット移動機構１６０の移動は、フィルム材Ｆがエンボスローラ１１０と押さえローラ１２０から直接力を受けない間欠走行の停止中に行うことで、エンボス加工に支障を与えることはない。

なお、上記実施形態では、送り量検出部としてレーザードップラー速度検出器１４０を用いているが、フィルム材Ｆの送り時の所定のタイミングでの単位時間あたりの送り量が検出可能であれば、送り量検出部として従来のＣＣＤカメラや、光学センサを用いてもよい。
また、位置制御部１５０は、機能的に上記の演算部及び位置指令部を有するものであれば、物理的には単体のコントローラであってもよく、パウチ製造ライン１０の他のコントローラや全体の制御装置に組み込まれていてもよい。

１０ ・・・ パウチ製造ライン
１１ ・・・ 原反繰出部
１２ ・・・ ダンサーロール
１３ ・・・ 注口成形部
１４ ・・・ ボトムシール部
１５ ・・・ サイドシール部
１６ ・・・ カット部
１００ ・・・ エンボスユニット（加工ユニット）
１１０ ・・・ エンボスローラ（加工ローラ）
１１１ ・・・ エンボス型
１２０ ・・・ 押さえローラ
１３０ ・・・ フィードローラ
１４０ ・・・ レーザードップラー速度検出器（送り量検出部）
１５０ ・・・ 位置制御部
１６０ ・・・ ユニット移動機構（位置調整機構）
Ｆ ・・・ フィルム材
ＦＲ ・・・ 原反ロール
ＥＢ ・・・ エンボス

Claims (11)

1. フィルム材を走行させる送り機構と、加工ローラを有する加工ユニットと、加工位置を調整する位置制御部とを有するフィルム加工システムであって、
   前記加工ユニットは、前記送り機構によるフィルム材の走行区間に配置されるとともに、加工位置をフィルム材の走行方向前後に移動させる位置調整機構と、走行時のフィルム材の所定時間範囲における送り量を検出する送り量検出部を有し、
   前記位置制御部は、演算部と、位置指令部とを有し、
   前記演算部は、前記送り量検出部で検出された送り量検出値から位置調整量を演算するように構成され、
   前記位置指令部は、前記演算部で演算された位置調整量を基に前記加工ユニットの位置調整機構に位置制御信号を出力するよう構成されていることを特徴とするフィルム加工システム。
2. 前記加工ローラを有する加工ユニットが、エンボスローラを有するエンボスユニットであることを特徴とする請求項１に記載のフィルム加工システム。
3. 前記位置調整機構は、前記加工ユニット全体をフィルム材の走行方向前後に移動させるユニット移動機構であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルム加工システム。
4. 前記送り機構は、フィルム材を間欠走行させる間欠送り機構であり、
   前記位置指令部は、前記間欠送り機構からの走行信号を基に、フィルム材が停止している時、前記位置調整機構に位置制御信号を出力するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフィルム加工システム。
5. 前記送り機構は、フィルム材を間欠走行させる間欠送り機構であり、
   前記演算部は、フィルム材の複数回の間欠走行における前記送り量検出部で複数の送り量検出値から求めた統計量に基づいて位置調整量を演算するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフィルム加工システム。
6. 前記送り量検出部は速度検出器を有し、フィルム材の所定時間範囲における走行速度を検出し、その検出値から所定の時間範囲におけるフィルム材の送り量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフィルム加工システム。
7. 前記速度検出器は、レーザードップラー速度検出器であることを特徴とする請求項６に記載のフィルム加工システム。
8. フィルム材を走行させ、加工ローラを有する加工ユニットにより、加工位置を調整しつつ加工を行うフィルム加工方法であって、
   前記加工ユニットは、フィルム材の走行区間に配置されるとともに、加工位置をフィルム材の走行方向前後に移動させる位置調整機構を有し、
   走行時のフィルム材の所定の時間範囲における送り量を検出し、
   検出された送り量検出値から位置調整量を演算し、
   加工ユニットの位置調整機構を作動させて加工位置を調整することを特徴とするフィルム加工方法。
9. 前記位置調整機構は、前記加工ユニット全体をフィルム材の走行方向前後に移動させるユニット移動機構であることを特徴とする請求項８に記載のフィルム加工方法。
10. フィルム材を間欠走行させ、フィルム材が停止している時、位置調整機構を作動させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のフィルム加工方法。
11. フィルム材を間欠走行させ、フィルム材の複数回の間欠走行における複数の送り量検出値から求めた統計量に基づいて位置調整量を演算することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載のフィルム加工方法。
    

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