JP3977914B2

JP3977914B2 - 段ボールウェブの切断装置

Info

Publication number: JP3977914B2
Application number: JP02172798A
Authority: JP
Inventors: 征治関; 利英加藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: JPH11216615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段ボール製造ライン等に設備し、前工程から連続的に給送されて来る段ボールウェブを所定長さで進行方向と直角（横幅方向）に切断する段ボールウェブの切断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボール製造機に採用されている従来の一般的な段ボールウェブ切断装置は、図８及び図９（ａ）（ｂ）に示す如く、ウェブの走行経路、すなわちウェブパスラインの上下へ一対の上側ナイフシリンダ５と下側ナイフシリンダ６を対向させて配設させたもので、両ナイフシリンダ５、６は製造ラインの両側端部へ立設したフレーム１２ａ、１２ｂに対し、それぞれベアリング１３、１４を介して回転自在に軸支されている。
上側ナイフシリンダ５の両側端に固着したギヤー１５と下側シリンダ６の両側端に固着したギヤー１６は、同一形状で、かつ同一枚数の歯を有するギヤーで、互いに噛合させることによって上下側のナイフシリンダ５、６が同期して対向した状態で回転するようになっている。
図中７はモータ等の回転駆動装置で、モータ軸１７へ固着した歯車１８を下側ナイフシリンダ６の軸端へ固着した歯車１９へ噛合させ、順次回転を伝達すべく構成している。
図８はナイフシリンダ５、６上へ螺旋状のナイフ３、４を取り付けたもので、前記ナイフシリンダ５、６が対向する状態で回転することにより一回転に一回、ナイフ３と４が係合し、図１０に示すように、該係合点が順次、ナイフシリンダ５、６の軸方向と円周方向へ移動することによって、ナイフシリンダ５、６の中間を走行する段ボールウェブ２が切断できるようになっている。
【０００３】
次に図１１（ａ）（ｂ）はナイフを装着したナイフシリンダの回転制御例説明図で、図１１（ａ）は切断するシート長Ｓがナイフ刃先の回転周長（πＤ）よりも長くなる長尺モードの場合、図１１（ｂ）は該切断するシート長Ｓがナイフ刃先の回転周長（πＤ）よりも短くなる短尺モードの場合である。
ウェブ２はナイフシリンダ５、６を加減速回転する途上に於いてナイフ刃先の周速度（ｖ_n）を走行するウェブ２の走行速度（ｖ_s）に合致させた図中（Ｌ）印領域に於いて切断するようになっている。
なお、シート長Ｓを規定するウェブ進行方向での切断位置調整は図示省略したウェブ２の走行移動量（長さ）を検出する計測手段からの信号にて制御されるよう構成されている。
【０００４】
次に機能について説明する。
本装置は、一対のナイフシリンダ５、６の対向回転に伴いナイフシリンダ５、６の各外周面に螺旋状に配設されたナイフ３、４の刃先係合点が軸方向（長手方向）へ移動すると共に螺線リード角に対応して同ナイフシリンダ５、６の円周方向へ移動するようになっている。
【０００５】
したがって、ウェブ切断に当っての剪断力が小さく抑えられ、直線状に形成したナイフを取り付けた形式、つまりウェブ横幅方向全域を同時に切断する回転式ドラムシャ（ウェブ切断装置）と比較して回転駆動力を小さくすることができる。
この装置はウェブパスラインに沿って正確に給送されて来るウェブ２に対し理論上、ウェブ２の走行速度（ｖ_s）と前記ナイフ３、４の円周方向に於ける係合点の移動速度（ｖ_n）、つまり両者の単位時間当たりに移動距離が合致した場合に於いて、ウェブ進行方向と直角に切断することができる。
このため、段ボールウェブ２を、目的とする所定の長さで正確に切断するため給送速度に対応して上下のナイフシリンダ５、６を図１１（ａ）（ｂ）に示す如く加減速及び等速回転で対向回転制御する必要がある。
【０００６】
つぎにウェブ切断装置に於ける問題点について説明する。
段ボール製造機に設備するウェブ切断措置は、図１２に示す如く、スリッタスコアラ１１ａ，１１ｂの下流側に配設されている。このスリッタスコアラ１１ａ，１１ｂは連続走行する段ボールウェブに対しウェブ進行方向に沿って罫入、断裁加工を施す装置であり、図１３（ａ）に例示した断裁部Ｐと、図１３（ｂ）に図示した罫入部（Ｋ）をもって機能するようになっている。
断裁部（Ｐ）は、順次搬送されてくる段ボールウェブ２の上下に対応して設けられたスリッタナイフ軸２０ａ、２０ｂ、ヘッド２１ａ、２１ｂおよび該ヘッドに固着した一対のスリッタナイフ２２ａ、２２ｂによって構成されており、上下のスリッタナイフを互いに噛み合わせることによって、段ボールウェブ２を断裁するようになっている。
【０００７】
一方、罫入部（Ｋ）も、前記同様、上下に対応して設けられた罫線ロール軸２３ａ、２３ｂ、ヘッド２４ａ、２４ｂおよび該各ヘッドに固着した対応する外周面形状が、通常凹凸の２個一対よりなる罫線ロール２５ａ、２５ｂをもって構成されており、両罫線ロール２５ａ、２５ｂを互いに噛み合わせることによって、段ボールウェブ２に対し、所定の罫入が行われるようになっている。前記各ヘッド２１ａ、２１ｂ、２４ａ、２４ｂは、それぞれ、軸２０ａ、２０ｂ、２３ａ、２４ｂ上において複数個を具備させてあり、製造する製品シート２６の仕様（形状）に応じて必要数のものを所定位置へ設定することができる。
図１４（ａ）には、図１２と上下位置的に対応した製品幅Ｗ₀の段ボールウェブ２の加工状態が記されており、図中ｘ、ｙ、ｚで示す３組の断裁部Ｐとａ、ｂ、ｃ、ｄで示す４組の罫入れ部Ｋを配設した二丁取りの場合を例示している。
【０００８】
上記製造する段ボールウェブ２の横幅は必要とする製品シート２６の幅よりも広く、かつ該条件に適合する最小規格幅でもって決定されるもので、通常段ボールウェブ２の両幅端部に位置するスリッタナイフ２２よりも外側にできるトリムは不用紙として除去される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、１枚の段ボールウェブ２から形状の異なる多種類の製品シート２６ａ，２６ｂを製造（多丁取り）する場合等ではシートの幅方向に於いて製品シート幅、罫線の数や位置等に関し必ずしも対称形状とはなり得ず、例えば図１４（ｂ）に例示した如く図中２丁取において、罫線が各１本でしかも中央ではなく、片寄った位置に入る条件下においては製品シート２６ａ，２６ｂを上下より挟持する罫線ロール２５ａ、２５ｂの引張り力（通常罫線ロールはシート速度に対し若干速い速度で駆動されている）に起因して走行するウェブ幅Ｗのウェブ２が図１４（ｂ）の一点鎖線矢印に示す如く進行方向に向かって側方に流れる傾向が発生する。
このため、後工程ウェブ切断装置１を介して横幅方向へ切断する場合、進行方向に対し直角となるべき切断線の角度がずれて不正確になり、箱製造時の品質を著しく低下させるといった問題が発生する。
【００１０】
本発明は、これらの問題に対処すべく提案するもので、前工程から連続的に給送されて来る段ボールウェブを所定長さで進行方向に対し直角（横幅方向）に切断することができる段ボールウェブの切断装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る段ボールウェブの切断装置は、段ボール製造機等に設備し連続的に給送されて来る段ボールウェブを進行方向に対し直角に切断する装置である。
本発明は、連続的に給送されてくる段ボールウェブの走行経路の途中に、外周面の長手方向にナイフを螺旋状に配設した一対のナイフシリンダを互いに対向させて配設し、これら一対のナイフシリンダを回転駆動する回転駆動手段を設け、上記一対のナイフシリンダを回転駆動してナイフ相互間で上記段ボールウェブを所定長さに切断する段ボールウェブの切断装置において、上記段ボールウェブの走行経路に、連続的に走行する段ボールウェブの切断端面の傾斜量を検出する斜め切断量検出手段を設け、該斜め切断量検出手段からの信号により修正量を演算し、この修正量を上記ナイフシリンダの回転駆動手段にフィードバックしてナイフの周速度をコントロールする制御手段を備えたことにある。
また、上記の板状体の切断装置において、上記段ボールウェブの走行経路上における段ボールウェブの斜行状態を検出する斜行状態検出手段を設け、該斜光状態検出手段からの信号に基づいて、段ボールウェブを進行方向に対して直角に切断するように上記ナイフシリンダの回転駆動を制御することにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、段ボール製造機のウェブ切断装置に適用した本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
全体的な構成としては、図８および図９と同一部分は同符号を付して同一部分の説明を省略して示す図１及び図２に従って説明する。
外周面の長手方向へ所定のリード角を持って螺旋状の平刃状、或いは鋸刃状ナイフ３、４を固着させた一対のナイフシリンダ５、６および、上記ナイフシリンダ５、６を段ボール製造機本体の駆動装置に関係なく独立的に回転させる駆動装置７から成る公知の切断装置１と、走行経路、すなわちウェブパスライン上に於けるウェブ２の斜行状態を検出する斜行状態検出装置８と、ウェブ２の端面の傾斜量を検出する斜め切断量検出装置９と、該検出装置８、９からの信号を受けて演算処理し、上記ナイシリンダ５、６の回転駆動手段としてモータ等の回転駆動装置７へフィードバックすることによってナイフ３、４の作動タイミングをコントロールする制御装置１０等から構成されている。
上記切断装置１部の概略構成、機能は前記従来技術の項に於いて説明したものと同様である。
【００１３】
上記斜行状態検出装置８は、ウェブ２の走行経路に沿って走行経路の上方、すなわちウェブパスラインの上方に、ウェブ横幅方向側端に対応して設置したもので、本例では、例えば一対のマイコン制御によるカメラ、いわゆるＣＣＤカメラ８ａ、８ｂを所定間隔で２台取り付けた例を示している。（なお、斜行状態検出装置の簡易的なものとして光電管式センサ等種々形式の装置を採用することも可能である。）
斜行状態検出装置８はウェブ２の斜行状態を検出できるものであれば一台でもよく、任意の装置を採用することが可能である。
これらはウェブパスラインに対し走行するウェブ２の斜行状態（ずれ方向及びずれ量）を検出し、該計測信号を制御装置（制御手段）１０へ送信するようになっている。
また、上記斜め切断量検出装置９はウェブパスラインの上方、ウェブ横幅方向両側端に近接して設置したウェブ２の切断面（線）の傾斜（ウェブの進行と直交する線からの角度ずれ）を確認する装置で、前記例と同様、一対のＣＣＤカメラ９ａ、９ｂを取り付けた例を示してる。（本検知手段も上記ＣＣＤカメラ以外種々形式の装置が採用できる。）
斜め切断量検出装置９はウェブ２の切断面（線）の傾斜量を検出できるものであれば一台でもよく、任意の装置を採用することが可能である。
これらによって検出した計測信号は制御装置１０へ送信（入力）されるようになっている。
【００１４】
次に制御装置１０は上記ＣＣＤカメラ８ａ、８ｂ及びＣＣＤカメラ９ａ、９ｂからの画像処理にて検出したデータ信号を受けた後、該ウェブ２の斜行状態（ずれ方向とずれ量）及び切断装置１に於いて切断したウェブ切断線の角度ずれを演算し、ウェブ切断装置に具備したナイフシリンダ５、６の回転駆動装置７へフィードバックし、ウェブ２の走行速度（ｖ_s）に対応して理想的なナイフシリンダ５、６の周速度（ｖ_n）を自動的に出力（設定）すべく機能している。
【００１５】
前記構成のもと、スリッタ・スコア１１を通過して走行する段ボールウェブ２の走行状態、つまりウェブパスラインに対する斜行のずれ方向及び同ずれ量はＣＣＤカメラ８ａ、８ｂにて検出され、また、切断したウェブ前端の面（切断線）は切断装置１の下流に配置した一対のＣＣＤカメラ９ａ、９ｂにて検出される。上記各検出装置８、９にて検出した信号は制御装置１０へ送信され同部に於いて演算した制御値は、修正量としてナイフシリンダ５、６の回転駆動装置７へフィードバックされ、ウェブ２の走行速度（ｖ_s）に対応した作動タイミング、すなわちナイフシリンダ５、６の回転速度（ナイフ部の周速度）（ｖ_n）がコントロールされる。
【００１６】
更に具体例を上げて詳細に説明すると次のようになる。
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ウェブ速度とナイフ速度に差があった場合の切り方を説明するもので、ウェブ２はカッタに対し直角に走っているものとする。
ウェブ速度とナイフ速度が同速であった場合は、図３（ａ）の実線ｂの如く直角に切れる。もし、図３（ｂ）に示すように、ウェブ速度よりナイフ速度が遅いと、切断線は、図３（ａ）の一点鎖線ａの如く斜めに切れる。
即ち、ウェブ２の走行速度ｖ_sに対し、ナイフシリンダ５、６の回転に伴う円周方向におけるナイフ係合点の移動速度ｖ_nが遅すぎるからである。
反対に、もし、図３（ｃ）に示すように、ウェブ速度よりナイフ速度が早いと、図３（ａ）の破線ｃの如く、やはり斜めに切れる。
【００１７】
本発明は、この原理を応用するもので、積極的にウェブ速度とナイフ速度に相対速度を与えるように制御し、斜め要因の補償をしようとするものである。
図４はウェブ２がθ傾いて走行している状態を示す。
この時は切断線の傾きαが同じθだけ傾くようナイフ速度を制御する（この図の場合はナイフ速度を遅らせる）。
即ち、傾き角度θ、αをラジアンで表せば、
ナイフ速度／シート速度＝１−α
の速度比でナイフ速度を制御すれば良い。
シートが斜めに切れる原因として、これまでシートの斜行をあげたが、この他に、ナイフ周速の制御が理論通りいかない点があげられる。図７に示すように、ナイフシリンダの慣性によりオーバシュートが発生し、切断中の実速度に理論値との若干の差がでる場合がある。このようなときには、シートが斜行しなくても図５のように斜めに切れる（図示はナイフ速度が遅い場合を示す）。この場合には、ナイフ速度がα分早くなるように制御する。
当然、前記二つの原因が複合して、起こる場合もある。図６はそれを例示するもので、θだけ斜行しているのに対して切断線がα（α≠θ）だけ傾いていたとする。その時には、その差α−θ分だけナイフ速度を早くなるよう制御する。
このように、斜行検知量θと切断線の傾きαを等しくなるように、シート速度に対するナイフ速度を制御することにより、常に直角な切断ができる。
【００１８】
なお、本発明の段ボールウェブの切断装置は、連続的に給送される種々の段ボールウェブの切断に採用することができる。
また、機械の条件がよく（例えば前述の片寄り罫線が無い又は極めて頻度が少ない）斜行が無視できるような場合は、斜行検出装置８を省略し、斜め切断量検出装置９のみで制御することも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明の段ボールウェブの切断装置によると、連続的に給送されてくる段ボールウェブの走行経路の途中に、外周面の長手方向にナイフを螺旋状に配設した一対のナイフシリンダを互いに対向させて配設し、これら一対のナイフシリンダを回転駆動する回転駆動手段を設け、上記一対のナイフシリンダを回転駆動してナイフ相互間で上記段ボールウェブを所定長さに切断する段ボールウェブの切断装置において、上記段ボールウェブの走行経路に、連続的に走行する段ボールウェブの切断端面の傾斜量を検出する斜め切断量検出手段を設け、該斜め切断量検出手段からの信号により修正量を演算し、この修正量を上記ナイフシリンダの回転駆動手段にフィードバックしてナイフの周速度をコントロールする制御手段を備えたので、上記一連の制御を自動的に行うことが可能で、より高精度の段ボールウェブの切断が可能となり、しかも人手による調整が不要となるため大幅な省力化が図れるようになった。
上記機能にて得られた切断角度の精度向上は後工程に於ける製函に当って品質の高い箱製造を可能にする効果がある。
また、上記段ボールウェブの走行経路上における段ボールウェブの斜行状態を検出する斜行状態検出手段を設け、該斜光状態検出手段からの信号に基づいて、段ボールウェブを進行方向に対して直角に切断するように上記ナイフシリンダの回転駆動を制御するので、高精度の段ボールウェブの切断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】段ボール製造機に設備した本発明に係るウェブ切断装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】段ボール製造機に設備した本発明に係るウェブ切断装置の全体構成を示す側面図である。
【図３】上記ウェブ切断装置の制御例を示し、（ａ）はウェブ速度とナイフ速度の関係を示す図、（ｂ）はウェブ速度よりナイフ速度が遅い場合のナイフ係合点の移動速度を示す説明図、（ｃ）はウェブ速度よりナイフ速度が速い場合のナイフ係合点の移動速度を示す説明図である。
【図４】ウェブが斜行状態で走行しているときの切断線の傾きを示す図である。
【図５】ウェブが通常状態で走行しているときの切断中の実速度に理論値との差がでる場合の切断線の傾きを示す図である。
【図６】ウェブが斜行状態で走行しているときで、かつ、切断中の実速度に理論値との差がでる場合の切断線の傾きを補正するナイフ速度を説明する図である。
【図７】ウェブが通常状態で走行しているときの切断中の実速度に理論値との差がでる場合を示す説明図である。
【図８】一般的な段ボールウェブ切断装置の概略構成を示す正面図である。
【図９】（ａ）は図８のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】ウェブが走行しているときの切断線とナイフ係合点の移動軌跡を示す概念図である。
【図１１】（ａ）はウェブ切断装置に於けるシート長さがナイフ刃先の回転周長よりも長くなる場合のナイフシリンダの回転作動の説明図、（ｂ）はウェブ切断装置に於けるシート長さがナイフ刃先の回転周長よりも短くなる場合のナイフシリンダの回転作動の説明図である。
【図１２】スリッタスコアラとウェブ切断装置部の構成説明図である。
【図１３】（ａ）はウェブ切断装置の断裁部を示す概念図、（ｂ）はウェブ切断装置の罫入部を示す概念図である。
【図１４】（ａ）は段ボールウェブに於ける罫入れ、裁断加工を示す状況図、（ｂ）は段ボールウェブが進行方向に向かって流れる傾向があることを説明する説明図である。
【符号の説明】
１切断装置
２ウェブ（板状体）
３ナイフ
４ナイフ
５ナイフシリンダ
６ナイフシリンダ
７回転駆動装置（回転駆動手段）
８斜行状態検出装置（斜行状態検出手段）
９斜め切断量検出装置（斜め切断量検出手段）
１０制御装置（制御手段）
１１スリッタ・スコアラ
１２フレーム
１３ベアリング
１４ベアリング
１５ギヤー
１６ギヤー
１７モータ軸
１８歯車
１９歯車
２０スリッタナイフ軸
２１ヘッド
２２スリッタナイフ
２３罫線ロール軸
２４ヘッド
２５罫線ロール
２６製品シート

Claims

連続的に給送されてくる段ボールウェブの走行経路の途中に、外周面の長手方向にナイフを螺旋状に配設した一対のナイフシリンダを互いに対向させて配設し、これら一対のナイフシリンダを回転駆動する回転駆動手段を設け、上記一対のナイフシリンダを回転駆動してナイフ相互間で上記段ボールウェブを所定長さに切断する段ボールウェブの切断装置において、
上記段ボールウェブの走行経路に、連続的に走行する段ボールウェブの切断端面の傾斜量を検出する斜め切断量検出手段を設け、該斜め切断量検出手段からの信号により修正量を演算し、この修正量を上記ナイフシリンダの回転駆動手段にフィードバックしてナイフの周速度をコントロールする制御手段を備えたことを特徴とする段ボールウェブの切断装置。
上記段ボールウェブの走行経路上における段ボールウェブの斜行状態を検出する斜行状態検出手段を設け、該斜光状態検出手段からの信号に基づいて、段ボールウェブを進行方向に対して直角に切断するように上記ナイフシリンダの回転駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の段ボールウェブの切断装置。