JP4409552B2

JP4409552B2 - ロール自動供給装置

Info

Publication number: JP4409552B2
Application number: JP2006244599A
Authority: JP
Inventors: 圭三川崎; 浩中田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: TWI419826B; JP2008063117A; TW200922853A

Description

本発明は、フィルム用コータ機やラミネータ機等の生産機に原反ロールを自動供給する装置に関する。

フィルム用コータ機やラミネータ機等の生産機（以下、生産機と呼ぶ）へ原反ロールを供給する場合、無人走行式の台車が使用されている。台車は原反ロールの保管場所から原反ロールを受け取り、軌道あるいは無軌道の搬送路を走行して生産機のチャッキング装置に移載する。移載に際しては、原反ロールのコア（芯）を生産機のチャッキング装置に精度良く位置決めする必要がある。

位置決め方式の一例として、レールやＬＭガイドなどの軌道によって台車を案内、位置決めする方式（特許文献１参照）が提供されている。

一方、位置決め方式の他の例として、ＡＧＶ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）、つまり無軌道の台車を使用する方式も提供されている。この場合の位置決めは、原反ロールの移載場所となる床のあらかじめ決められた位置に設置された通常３個の円錐状コーンを用いて行われる。つまり、ＡＧＶ側には上記３個の円錐状コーンと対称となる箇所にそれぞれ、円錐状コーンに嵌り合う昇降式の受け部が設けられている。ＡＧＶは３個の円錐状コーンと３個の受け部とがほぼ嵌り合う位置で停止する走行制御機能を有しており、この位置で受け部を下降させて円錐状コーンに嵌め込むことで精度の良い位置決めが行われる。

しかしながら、いずれの方式も床にレールやＬＭガイド、円錐状のコーンなどの設置が必要であり、フラットな床を所望する顧客からは敬遠されている。

特開２００２−６６６３１号公報

本発明の課題は、ＡＧＶで原反ロール等のロール体を生産機に自動供給するために、床に何らかの手段を設置することなく、ロール体のコア中心を生産機の所定部位、例えばチャッキング装置に精度良く位置決めできるようにすることにある。

本発明は、中心に中空のコアを持つロール体をＡＧＶに搭載して搬送し、前記ロール体が移載される側の所定部位に前記コア中心を位置決めした状態にて前記ロール体を移載するロール自動供給装置であり、前記ＡＧＶは、前記ロール体を搭載している搭載部を上下方向に駆動する上下方向駆動機構と水平方向に駆動する水平方向駆動機構とを備え、前記所定部位の近傍に設置されたレーザ光源と、前記ＡＧＶに設置され、前記レーザ光源からのレーザ光を受光する受光面を有して該受光面上でのレーザ光の受光位置を検出する検出手段と、検出された受光位置の基準位置からのずれ量を算出し、算出されたずれ量を無くすように前記上下方向駆動機構と前記水平方向駆動機構を制御する位置決め制御回路とを備えたことを特徴とする。

本発明によるロール自動供給装置は、好ましくは、前記ロール体のコアは該ロール体の両端から突出した突出部を有し、前記搭載部は、前記ロール体の両側の前記突出部を受けるための受け部を持つ２本のアームで構成され、前記２本のアームのそれぞれに前記上下方向駆動機構と前記水平方向駆動機構とが備えられると共に前記位置決め制御回路も前記２本のアームに対応して個別に備えられ、前記所定部位として前記ロール体の両側の前記突出部に対応し得る２箇所が設定されてそれぞれの近傍に前記レーザ光源が設置されると共に、前記２本のアームの前記受け部に近い箇所にそれぞれ前記検出手段が設置され、前記２本のアームが独立して上下方向及び水平方向に駆動される。

なお、前記検出手段としては、ＰＳＤ、あるいは前記レーザ光を受光するためのスクリーンと、該スクリーン上でのレーザ光の受光位置を検出するためのＩＴＶカメラとの組合せを用いることが好ましい。

本発明によるロール自動供給装置は、床にレールやＬＭガイドあるいは円錐状コーンなどを設置することなく、ロール体のコア中心を、移載される側の所定部位に精度良く位置決めすることができる。

本発明によるロール自動供給装置はまた、ロール体の移載位置における床面の凹凸や微小な傾斜、ＡＧＶにおける走行用のタイヤの磨耗や、タイヤ内部の空気圧変動、ロール体の重量変化によるロール体の高さ位置変動の影響を受けることなく、ロール体のコア中心を、移載される側の所定部位に精度良く位置決めすることができる。

本発明の実施形態について説明する前に、図４、図５を参照して、ＡＧＶにより原反ロールを生産機のチャッキング装置に移載する場合の位置決めの困難性について説明する。

図４はＡＧＶ１００が原反ロール２００を搭載して生産機における所定部位、つまり一対のチャッキング装置３００の近くまで走行してきた様子を示し、図５は原反ロール２００の一端側を示す。

原反ロール２００はその中心に中空のコア（芯）２１０を有し、コア２１０はロールの両端から少し突出した突出部を持つ。ＡＧＶ１００は搭載部として２本のアーム１１０を有し、それぞれの先端にコア２１０の両側の突出部を受けるための受け部を有してこれらの受け部に載せた状態で原反ロール２００を搬送する。一対のチャッキング装置３００は、原反ロール２００をその両側から把持するものである。そのため、一対のチャッキング装置３００は、ＡＧＶ１００に搭載された原反ロール２００のコア２１０に対応し得る高さ位置であってコア２１０の端部に接近した状態で対向可能な間隔をおいて設置される。チャッキング装置３００の構造については、図示は省略するが、例えば水平方向に伸縮自在でコア２１０の中空部に入り込むことのできるアームを有し、しかもこのアームの先端にはコア２１０の中空部に入り込んだ際に径方向に広がるチャック（爪部）を持つ。

このようにして、一対のチャッキング装置３００は、原反ロール２００が精度良く位置決めされた場合にはコア２１０に対してチャックを挿入しコア２１０を両側から把持することで原反ロール２００を保持することができる。

そのためには、ＡＧＶ１００はコア２１０の中心位置をチャッキング装置３００のチャック中心に精度良く合わせる必要がある。必要位置精度は±１〜５ｍｍ程度である。しかしながら、床４００の平坦精度や原反ロール２００の荷重及び自重によるＡＧＶ１００のタイヤのたわみ、ＡＧＶ１００の停止位置精度などによりＡＧＶ１００単独で上記の必要位置精度を出すのは実質上、不可能である。

図１〜図３を参照して、上記必要精度を実現する機能を持つ、本発明による原反ロールの自動供給装置の実施形態について説明する。

図１に示すように、自動供給装置は、原反ロール２００を搭載するための２本のアーム（搭載部）１１０を持つＡＧＶ１００からなり、アーム１１０は上下方向に昇降するリフタ駆動機構（上下方向駆動機構）と水平方向に移動する芯合せ駆動機構（水平方向駆動機構）とで駆動可能にされている。自動供給装置はまた、２本のアーム１１０に搭載した原反ロール２００のコア２１０の中心を、所定部位に設置されたチャッキング装置３００のチャック中心に合わせる際の検出手段として、本実施形態ではレーザ光源とＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）との組合せを有する。

図２に示すように、レーザ光源１０は一対のチャッキング装置３００のそれぞれの近傍、特に下側に設置され、対応するアーム１１０側に向けてレーザ光を照射する。２本のアーム１１０にはそれぞれ、レーザ光の照射領域に対応し得る箇所、特に搭載している原反ロール２００のコア２１０の下側となる箇所にＰＳＤ２０が設置される。良く知られているように、ＰＳＤ２０は一定面積の受光面を有して受光面上への光の入射位置を検出するために用いられるものであり、本実施形態ではレーザ光の受光位置が受光面中心から外れている場合に、レーザ光の受光位置を受光面中心に合わせるために用いるようにしている。

本実施形態では、ＰＳＤ２０はその受光面が鉛直面と平行になるように設置され、受光面の中心位置を原点、水平方向をＸ軸、上下方向をＹ軸として受光面上での受光位置（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置）を示す信号を出力する。この受光位置を示す信号は後述する制御回路に出力され、制御回路は受光位置の原点（基準位置）からのずれ量に応じてリフタ駆動機構、芯合せ駆動機構を制御する。このため、レーザ光源１０とＰＳＤ２０との位置関係を、レーザ光受光位置が原点（受光面中心）にある時に、搭載されているコア２１０の中心がチャッキング装置３００のチャック中心に合うように設定してある。そして、レーザ光受光位置が原点から外れている場合には、制御回路はずれ量に応じてリフタ駆動機構、芯合せ駆動機構を制御してレーザ光受光位置が原点に戻るようにする。

リフタ駆動機構、芯合せ駆動機構は、ボールネジ等の周知の駆動機構を用いて実現することができるので、具体的な構成については図示、説明は省略する。

以降では、図１に示された左側のＰＳＤ２０を１側のＰＳＤ２０−１、右側のＰＳＤ２０を２側のＰＳＤ２０−２とし、左側のリフタ駆動機構による駆動方向をＹ１方向、芯合せ駆動機構による駆動方向をＸ１方向、これらの駆動機構を制御するための回路を１側の位置決め制御回路と呼ぶ。また、右側のリフタ駆動機構による駆動方向をＹ２方向、芯合せ駆動機構による駆動方向をＸ２方向、これらの駆動機構を制御するための回路を２側の位置決め制御回路と呼ぶ。

図３（ａ）は１側の位置決め制御回路の構成を示し、図３（ｂ）は２側の位置決め制御回路の構成を示す。

図３（ａ）において、１側の位置決め制御回路は、ＰＳＤ２０−１からＸ１方向位置を示す信号、Ｙ１方向位置を示す信号を受けると共に、Ｘ１方向に関する目標位置（基準位置）を示す信号、Ｙ１方向に関する目標位置（基準位置）を示す信号を受ける。１側の位置決め制御回路は、Ｘ１方向位置とＸ１方向の目標位置との差、つまり原点からのＸ１方向ずれ量を算出する減算部５１−１と算出されたＸ１方向ずれ量に基づいてこれが０になるように１側の芯合せ駆動機構を制御するＸ１方向制御部５２−１とを有する。１側の位置決め制御回路はまた、Ｙ１方向位置とＹ１方向の目標位置との差、つまり原点からのＹ１方向ずれ量を算出する減算部５３−１と算出されたＹ１方向ずれ量に基づいてこれが０になるように１側のリフタ駆動機構を制御するＹ１方向制御部５４−１とを有する。

図３（ｂ）において、２側の位置決め制御回路は、１側の位置決め制御回路と同様に、ＰＳＤ２０−２からＸ２方向位置を示す信号、Ｙ２方向位置を示す信号を受けると共に、Ｘ２方向に関する目標位置（基準位置）を示す信号、Ｙ２方向に関する目標位置（基準位置）を示す信号を受ける。２側の位置決め制御回路はまた、Ｘ２方向位置とＸ２方向の目標位置との差、つまり原点からのＸ２方向ずれ量を算出する減算部５１−２及びＸ２方向ずれ量が０になるように２側の芯合せ駆動機構を制御するＸ２方向制御部５２−２と、Ｙ２方向位置とＹ２方向の目標位置との差、つまり原点からのＹ２方向ずれ量を算出する減算部５３−２及びＹ２方向ずれ量が０になるように２側のリフタ駆動機構を制御するＹ２方向制御部５４−２とを有する。

以上のような構成に加えて、自動供給装置は、ＡＧＶ１００の走行装置、その自動走行を制御する制御装置を備えるが、これらはこれまでのＡＧＶに備えられているものを使用することができるので、図示、説明は省略する。但し、これまでのＡＧＶでも、２本のアーム１１０に搭載した原反ロール２００のコア２１０の中心線と、チャッキング装置３００のチャック中心線とのずれ量が所定範囲内（通常、Ｘ方向、Ｙ方向に関してそれぞれ数ｃｍの範囲内）に入るように位置決めできる走行制御機能を有している。

上記のように、１側の位置決め制御回路、２側の位置決め制御回路は同じ構成を有し、動作原理は同じであるので、１側の位置決め制御回路について制御動作を説明する。

上述したように、ＡＧＶ１００は、その走行制御により原反ロール２００の１側のコア２１０の中心線と、１側のチャッキング装置３００のチャック中心線とのずれ量が所定範囲内に入るように位置決めされた状態で停止しているものとする。これは、言い換えれば、この停止状態でレーザ光源１０をオンにすると、レーザ光は必ずＰＳＤ２０−１に入射することを意味する。レーザ光原１０は常時オンでも良いが、例えばＡＧＶ１００が一対のチャッキング装置３００の間に進入してきたことを検知してオンとするようにしても良い。

上記の停止状態で、ＰＳＤ２０−１における受光面でのレーザ光受光位置が原点位置であれば、減算部５１−１、５３−１ではずれ量が算出されず、芯合せ駆動機構、リフタ駆動機構は現状を維持する。

一方、ＰＳＤ２０−１におけるレーザ光受光位置が、受光面の中心を原点とするＸ−Ｙ座標面で（−ｘ１，−ｙ１）であったとする。この場合、減算部５１−１、５３−１でずれ量−ｘ１、−ｙ１が算出され、Ｘ１方向制御部５２−１は芯合せ駆動機構により原反ロール２００をｘ１だけ水平移動（図２ａで左方向）させる一方、Ｙ１方向制御部５４−１はリフタ駆動機構により原反ロール２００をｙ１だけ下降（図２ａで下方向）させる。このようにして、原反ロール２００の１側のコア２１０の中心が１側のチャッキング装置３００のチャック中心に位置決めされる。

２側の位置決め制御回路についても１側の位置決め制御回路の制御動作と並行して上記と同様に動作する。

以上のように、本実施形態による原反ロールの自動供給装置は、生産機のチャッキング装置の近傍に位置決め用のレーザ光源を設置し、ＡＧＶ側にはレーザ光源からのレーザ光を受光し、その受光位置を検出する手段と、この受光位置と基準位置とから原反ロールにおけるコア中心のチャック中心からのずれ量を算出し算出したずれ量に基づいて原反ロールの位置を調整できる制御回路及び駆動機構とを備えたことにより、床にレールやＬＭガイドあるいは円錐状コーンなどを設置することなく原反ロールを生産機のチャッキング装置に精度良く位置決めすることができる。

本実施形態による原反ロールの自動供給装置はまた、原反ロールの移載位置における床面の凹凸や微小な傾斜、ＡＧＶにおける走行用のタイヤの磨耗や、タイヤ内部の空気圧変動、原反ロールの重量変化による原反ロールの高さ位置変動の影響を受けることなく原反ロールを生産機のチャッキング装置に精度良く位置決めすることができる。

なお、上記の実施形態では、レーザ光を受光し受光位置の基準位置からのずれ量を検出する際の検出手段としてＰＳＤを用いる場合について説明したが、ＰＳＤに代えて他の周知の検出手段を用いても良い。

図６は、検出手段としてＩＴＶカメラを用いる場合の例を示す。本例では、レーザ光源１０からのレーザ光を投射するためにスクリーン６１が用いられ、スクリーン６１上でのレーザ光のスポット位置をＩＴＶカメラ６０で検出する。ＩＴＶカメラ６０は、スクリーン６１上にその中心位置を原点とするＸ−Ｙ座標を想定し、スポットのＸ１（Ｘ２）方向位置、Ｙ１（Ｙ２）方向位置を検出して出力する。このようなＩＴＶカメラとスクリーンとの組合せを用いることにより、点光源からのスポット光をＩＴＶカメラで直接受光する構成に比べて、例えば片側のタイヤの空気圧減少によりＩＴＶカメラの受光面が傾斜していた場合の影響を受けにくいという効果がある。なお、ＩＴＶカメラ６０からの出力信号を受けて芯合せ駆動機構、リフタ駆動機構を制御する１側（２側）位置決め制御回路は図３で説明したものと同じで良い。

本発明によるロール自動供給装置は、チャッキング装置を持つ生産機だけでなく、生産機の所定部位に対してロール体のコア中心を位置決めしてロール体を移載するもの全般に適用できる。

ＡＧＶを用いた本発明によるロール自動供給装置の好ましい実施形態を説明するための図である。図１のロール自動供給装置で用いられている検出手段を構成するレーザ光源とＰＳＤとの組合せについて説明するための図である。図１のロール自動供給装置で用いられている位置決め制御回路について説明するための図である。これまでのＡＧＶでは精度の良い位置決めが困難であることを説明するための図である。ロール自動供給装置の搬送対象である原反ロールについて説明するための図である。図１のロール自動供給装置で用いられる検出手段の他の例について説明するための図である。

符号の説明

１０レーザ光源
２０ＰＳＤ
６０ＩＴＶカメラ
６１スクリーン
１００ＡＧＶ
１１０アーム
２００原反ロール
２１０コア
３００チャッキング装置

Claims

中心に中空のコアを持つロール体をＡＧＶ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）に搭載して搬送し、前記ロール体が移載される側の所定部位に前記コア中心を位置決めした状態にて前記ロール体を移載するロール自動供給装置であって、
前記ＡＧＶは、前記ロール体を搭載している搭載部を上下方向に駆動する上下方向駆動機構と水平方向に駆動する水平方向駆動機構とを備え、
前記所定部位の近傍に設置されたレーザ光源と、
前記ＡＧＶに設置され、前記レーザ光源からのレーザ光を受光する受光面を有して該受光面上でのレーザ光の受光位置を検出する検出手段と、
検出された受光位置の基準位置からのずれ量を算出し、算出されたずれ量を無くすように前記上下方向駆動機構と前記水平方向駆動機構を制御する位置決め制御回路とを備えたことを特徴とするロール自動供給装置。
前記ロール体のコアは該ロール体の両端から突出した突出部を有し、
前記搭載部は、前記ロール体の両側の前記突出部を受けるための受け部を持つ２本のアームで構成され、
前記２本のアームのそれぞれに前記上下方向駆動機構と前記水平方向駆動機構とが備えられると共に前記位置決め制御回路も前記２本のアームに対応して個別に備えられ、
前記所定部位として前記ロール体の両側の前記突出部に対応し得る２箇所が設定されてそれぞれの近傍に前記レーザ光源が設置されると共に、前記２本のアームの前記受け部に近い箇所にそれぞれ前記検出手段が設置され、
前記２本のアームが独立して上下方向及び水平方向に駆動されることを特徴とする請求項１に記載のロール自動供給装置。
前記検出手段としてＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール自動供給装置。
前記検出手段として、前記レーザ光を受光するためのスクリーンと、該スクリーン上でのレーザ光の受光位置を検出するためのＩＴＶ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）カメラとの組合せを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール自動供給装置。
前記２本のアームに搭載した前記ロール体を、前記２箇所の所定部位にそれぞれ設置され、前記ロール体の両側の前記突出部に入り込んで前記コアを両側から把持する一対のチャッキング装置に移載するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のロール自動供給装置。