JP4496737B2

JP4496737B2 - 分離膜の製膜装置および製膜方法

Info

Publication number: JP4496737B2
Application number: JP2003311025A
Authority: JP
Inventors: 恭一倉山; 浩充金森; 雅幸玉井
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: JP2005075447A

Description

本発明は、製膜されて連続的に搬送されている状態の分離膜の小穴欠点位置に、テープ等の小穴塞ぎ用ラベルを貼り付ける機能を備えた製膜装置および製膜方法に関する。

従来、搬送中の対象物にラベルを貼り付ける場合、貼り付け対象物の動作速度、ソフトウエア処理による貼り付け信号出力タイミングのばらつき、貼り付け信号を受けてから電磁弁が実際に動作するまでの時間のばらつき等により、実際にラベル貼り付けが必要な位置に精度良くラベルを貼り付けることができず、数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲内でばらつきが生じていた。この程度のばらつきは、例えばシート、ウエブなどのロット切り替えの為の目印や、製品の品名ラベルを貼り付ける場合には問題になることが少ない。
しかし、製膜された分離膜にピンホール等の製品欠点を補修するためのラベルを貼り付ける場合には、位置ずれを許容できる範囲が数ｍｍ以下と少ないため、問題となる。そのため、ピンホール等の製品欠点を補修するためのラベルの貼り付けは、一定の低搬送速度で人手によって行っているのが現状である。このため生産効率、作業効率が良好ではないという不具合があった。また、人手によって作業を行うため、品質、コスト、安全面においても改善の余地があった。

また、ｍｍオーダ、サブｍｍオーダの精度が必要とされる、コンベア上の板材端面に識別番号やバーコードを印字するにあたっては、板材の端部位置を検出し、その検出結果に基づいて印字ヘッドを位置決めし、必要情報を板材端面に印字する方法が提案されている（特許文献１）。さらに、飲料用の樽にキャンペーン等ＰＲのためのタグ取り付け作業を自動化するため、樽のタグ取り付け位置を検知し、この検知信号に基づいてタグを取り付けることができるように樽の位置を調節して、タグを取り付ける装置も提案されている（特許文献２）。

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、コンベア上の板材端面に識別番号などを印字するにあたり、搬送されてきた板材を所定の位置で停止するもので、また、特許文献２に記載の装置は、先に搬送された樽へのタグ取り付けが完了していない場合に、後に搬送されてくる樽の搬送を一旦停止し、待機させるものである。すなわち、いずれも、板材や樽など、個々にみれば搬送が停止可能なものに印字したりタグを取り付ける方法であって、連続的に送り出されて搬送され、ラベルを貼り付けるときにもその搬送を個々に停止することができないようなものには適用できない方法ある。
特開平８−２４３４５５号公報特開２００３−１１９３４号公報

本発明は、製膜されて連続的に搬送されている最中の分離膜の小穴欠点位置に小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けるにあたり、ラベル貼り付けを必要とする小穴欠点位置と実際にラベルが貼り付けられる位置との誤差、およびその誤差のばらつきを小さくし、精度良く小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けることができる装置および方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。
（１）分離膜を製膜する装置において、製膜されて連続的に搬送されている分離膜の小穴欠点位置を検出する検出手段と、該検出手段で検出された小穴欠点位置に小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けるラベル貼り付け手段と、小穴欠点位置及び分離膜搬送速度から前記ラベル貼り付け手段の、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うとともに、前記ラベル貼り付け手段をラベル貼り付け時に前記分離膜搬送速度に同期して搬送方向に走行させるための制御装置とを備えることを特徴とする分離膜の製膜装置。
（２）前記ラベル貼り付け手段は、小穴塞ぎ用ラベルにエアーを吹き付けることで該ラベルを前記分離膜の小穴欠点位置に貼り付けるものであることを特徴とする、上記（１）に記載の分離膜の製膜装置。
（３）前記制御装置が、前記検出手段で検出した小穴欠点位置を座標データに変換し、該座標データおよび前記分離膜搬送速度から前記ラベル貼り付け手段の、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うとともに、前記ラベル貼り付け手段をラベル貼り付け時に前記分離膜搬送速度に同期して搬送方向に走行させるための制御装置であることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の分離膜の製膜装置。
（４）分離膜を製造する製膜方法において、製膜されて連続的に搬送されている分離膜の小穴欠点位置に小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けるに際し、分離膜の小穴欠点位置を検出し、該検出された小穴欠点位置に基づいて前記小穴塞ぎ用ラベルの、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うとともに、前記ラベルを分離膜搬送速度に同期して走行させた状態で前記分離膜の小穴欠点位置に貼り付けることを特徴とする、分離膜の製膜方法。
（５）前記小穴塞ぎ用ラベルにエアーを吹き付けることで該ラベルを前記分離膜の小穴欠点位置に貼り付けることを特徴とする、上記（４）に記載の分離膜の製膜方法。
（６）検出された小穴欠点位置を座標データに変換し、該座標データ及び前記分離膜の搬送速度から前記小穴塞ぎ用ラベルの、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うことを特徴とする、上記（４）又は（５）に記載の分離膜の製膜方法。

本発明によれば、ラベルを分離膜の搬送速度に同期して走行させた状態で分離膜に貼り付けるので、ラベル貼り付けを必要とする小穴欠点位置と実際にラベルが貼り付けられる位置との誤差およびその誤差のばらつきを抑えることができ、精度良くラベルを貼り付けることができる。この結果、分離膜製膜時に生じた小穴欠点の検出・補修に要する作業効率を向上でき、また、人手によって作業を行わなくてもよくなるので品質、コスト、安全面も改善でき、生産効率を向上することが可能になる。

本発明の分離膜の製膜装置に適用されるラベル貼り付け装置の一実施態様を、以下、図に沿って説明する。図１は本発明に適用されるラベル貼り付け装置の概略構成図であり、連続的に送り出されて搬送されている分離膜（水処理用分離膜シート）のピンホールを欠点検出器により検出し、検出したピンホール位置に小穴塞ぎ用ラベルを貼り付ける装置の構成を示している。

図１で、１は欠点検出器、２は測長装置、３はラベラー、４はラベル貼り付けヘッド（ラベル貼り付け手段）、５はラベル貼り付けヘッドの搬送方向に関する位置合わせを行うＹ軸、６はラベル貼り付けヘッドの搬送方向に交差する方向に関する位置合わせを行うＸ軸、７は水処理用分離膜シート（以下、搬送物という）、１６は、搬送物７の搬送速度を算出したり、ラベル貼り付けヘッド４に動作信号を発する制御装置を示している。

ここで、ピンホールを検出する欠点検出器１、すなわち、ピンホールのような小穴欠点の位置を検出する検出手段は、図３に示すように、ラインＣＣＤセンサ１０と、このラインＣＣＤセンサ１０と搬送物を挟んで対向するように配置された光源１１と、ラインＣＣＤセンサ１０のビデオ信号を処理する信号処理装置１２などで構成されており、ピンホールによる光量の増減をラインＣＣＤセンサ１０で検出する。信号処理装置１２は、ラインＣＣＤセンサ１０の検出信号と基準信号とを比較して欠点であるか否かを判断するビデオ信号処理基板１３と、欠点と判定された場合にそのタイミングをすぐに制御装置１６へ出力する欠点発生タイミング出力基板１４と、欠点の搬送方向に交差する方向における位置をＸ座標として記録、保存するとともに制御装置１６へ出力する欠点データ管理パソコン１５とを有している。

なお、ラインＣＣＤセンサ１０の台数や解像度は搬送物の幅と、製品性能を満足するために補修を必要とする欠点のサイズから決定すればよい。

また、測長装置２は、搬送物を支持、搬送している駆動ロールの回転数に応じてパルス信号を発生、制御装置１６へ出力するものであって、このパルス信号から搬送物の速度が算出されるともに、搬送方向における欠点位置（Ｙ座標）、そしてその欠点の移動距離等が算出される。測長装置２としては、市販の一般的なエンコーダや搬送モーターに付属するパルスジェネレータ等を用いることができる。

制御装置１６は、図３に示すように、高速データ処理が可能なシーケンスＣＰＵ１７とモーションコントロール用ＣＰＵ１８などから構成されており、測長装置２のパルス信号から搬送物の搬送速度を算出し、その搬送物の搬送速度および欠点検出器１から送られる欠点発生タイミング信号から欠点の搬送方向における位置をＹ座標として算出するとともにＸ座標を受け入れ、ラベル貼り付けヘッド４への位置合わせ指令、加速開始指令、走行速度指令、貼り付け指令を出力する。

ラベラー３としては、台紙上に連続的に配列されたラベルを１枚ずつ切り出すような装置を用いたり、テープをカッターで指定長だけ切り出すような装置を用いればよい。小穴塞ぎ用ラベルのサイズ、形状、材質、接着剤材質は対象物（分離膜）の要求仕様から最適なものを選択すればよい。

ラベル貼り付けヘッド４は、ラベラー３から切り出されたラベルを吸着するとともに、制御装置１６の信号を受けて搬送物の搬送に伴って走行し、欠点位置にラベルを貼り付けるもので、ラベル把持ヘッド９と、そのラベル把持ヘッド９が走行するためのＸ軸５、Ｙ軸６を構成するリニアガイドと、ラベル把持ヘッド９をリニアガイドに沿ってＸ軸６、Ｙ軸５方向に送るためのボールネジと、ボールネジを回転させるサーボモータなどで構成されている。制御装置１６によってサーボモータを駆動、制御することで、ラベル貼り付けヘッド４を走行させ位置合わせを行う。

ラベル把持ヘッド９は、図２（Ａ）に示すように、吸着用電磁弁や吹き付け用電磁弁を備えたエアー回路９ａと、約１０ｃｃの空気室９ｂとを有し、吸着用電磁弁を動作させるとエジェクター効果により空気室９ｂが吸引状態になり、吹き付け用電磁弁を動作させると空気室９ｂからエアーが吹き出される。空気室９ｂには、図２（Ｂ）に示すように、搬送物対向面に千鳥配列した７ヶの丸孔（φ２ｍｍ）が設けられており、その丸孔を通じてラベルを吸引したり吹付けたりする。

また、ラベル把持ヘッド９は、ラベル受取時に搬送物から３０ｍｍの高さに、また、吹付け時には搬送物から２〜５ｍｍの高さへと位置させるため、昇降シリンダーの先端に取り付けられている。搬送中に若干の撓みが生じる分離膜にラベル貼り付けヘッドを接触させずにラベルを精度良く貼り付け、かつ、十分な貼り付け性を得るためには、空気室９ｂの搬送物対向面をラベル貼り付け時には搬送物から２〜５ｍｍの高さに位置させることが好ましい。

ラベル貼り付けヘッド４は、接触押し付け式の貼り付けヘッドを採用しても良いが、分離膜など貼り付けヘッドが接触することでその接触面が損傷する虞がある場合などは、本実施態様のようにラベルに空気を吹き付けることでラベルを貼り付ける非接触の方式が好ましい。

上述の本発明の装置において、搬送中の水処理用分離膜シート（搬送物７）のピンホール欠点は、欠点検出器１により自動的に検出され、この検出結果の座標に基づいてピンホールを塞ぐためのラベル（小穴塞ぎ用ラベル）が水処理用分離膜シートのピンホール位置に貼り付けられる。

水処理用分離膜シートの搬送は、図示しない別の制御装置によりロール駆動されることで連続的に行われる。

分離膜における小穴欠点の検出にあたっては、搬送中の水処理用分離膜シート（搬送物７）に対して光源１１から光が照射され、光源１１と水処理用分離膜シート（搬送物７）を挟んで対向する位置に設けられているラインＣＣＤセンサ１０により、水処理用分離膜シートを透過する光量の増減を検出し、その検出信号（ビデオ信号）が信号処理装置１２に送られる。

信号処理装置１２では、ビデオ信号処理基板が光量の増減が欠点であるか否かの判断を行うと共に、欠点であると判断した場合には、欠点発生タイミング出力基板１４がそのタイミングをリアルタイムで制御装置１６に出力する。欠点発生タイミングの出力はリアルタイムで出力する必要があるので、パソコン等のソフトウエア処理を介在しないハードウエア処理としている。一方、欠点の搬送方向に交差する方向の位置は、基準点からの座標データに変換され、Ｘ座標として欠点データ管理パソコン１５に記録保存されるとともに制御装置１６へ出力される。こちらは演算処理による遅れが影響しないため、パソコンから出力する。

そして、制御装置１６では、測長装置２から常時入力されているパルス信号に基づいて搬送物の搬送速度を算出するとともに、その搬送物の搬送速度および信号処理装置１２からの欠点発生タイミング信号から、欠点の搬送方向における位置をＹ座標として算出する。そして、このＹ座標および信号処理装置１２から送られるＸ座標とラベル把持ヘッド９の想定加速度とから、ラベル貼り付けヘッド４の位置での欠点座標を算出し、ラベル把持ヘッド９が搬送物の搬送速度と同期して走行している状態でその欠点にラベルを貼り付けられるように、走行速度、加速開始のタイミング、ラベルに空気を吹き付けるタイミングを算出する。

そして、制御装置１６の制御によって、ラベル把持ヘッド９にラベル貼り付け指令が発信されると、ラベル把持ヘッド９は搬送物から３０ｍｍの高さにてラベラーが繰り出すラベルを吸着、受け取り、吸着した状態で、Ｘ軸６方向の位置合わせを行うとともに搬送物から２〜５ｍｍの高さへ下降して、ラベルに空気を吹付けて、搬送物にラベルを貼り付ける。

上述の動作の全体フローを図４に、また、図４における欠点座標取り込み処理３１の詳細フローを図５に示す。

欠点検出器１は、欠点を検出すると（３０）、欠点発生タイミングをＹ座標として取り出すため欠点発生タイミング出力基板１４から欠点発生タイミング信号を出力し、その信号が制御装置１６のシーケンスＣＰＵ１７に入力される（３９）。すると、シーケンスＣＰＵ１７は、その欠点発生タイミングの仮想基準軸における座標を読み込み（４０）、Ｙ座標としてデータテーブルに書き込む（４１）。同時に、欠点データ管理パソコン１５から欠点の搬送方向に交差する方向における位置がＸ座標として出力され、その座標もシーケンスＣＰＵ１７入力されるので（４３）、そのＸ座標をデータテーブルに書き込む（４４）。

そして、ラベル貼り付け動作に際して、制御装置１６はデータテーブル内の先頭データと次データを取り出し（４５）、指定範囲内の近隣座標があれば、２件の座標データの中間座標をとり、それを１欠点とする連結処理を行う（４６、４７）。また、貼り付けヘッドが先の座標に対する動作中であれば、後の座標に対する動作はすぐには行えないため、動作が可能かを判定する（４８）。ここで貼り付け動作が行えない状態の時は、非常時として、シートの搬送を含めた一連の動作を一旦停止して、貼り付け動作が可能になるまで待つ（５１）。貼り付け動作が可能で有ればラベラーに対してラベル繰り出し指令を出力し、ラベラーがラベルを繰り出すと共にラベル把持ヘッドがラベルを吸着する（４９）。次に、ラベル把持ヘッドは貼り付け座標のＸ座標へ移動し（５０）、Ｙ軸方向の加速開始タイミングを待ち（５２）、加速開始タイミングになった場合には、ラベル把持ヘッドの加速を開始する（５３、５４）なお、加速開始タイミングは、Ｙ軸方向の加速を終えラベル把持ヘッドの速度が搬送物の搬送速度と同期したときにラベルの中心が欠点の真上に来るよう演算により求められる。そして、ラベル把持ヘッドのＹ軸方向の速度が搬送物の搬送速度と同期すると（５５）、ラベルの貼り付け動作を行い、速度を同期したまま一定時間空気の吹き付けを行う（５６）。その後、ラベル把持ヘッドはＹ軸方向の走行を停止し（５７）、ここまでの移動量から待機位置までの戻り量を算出して（５８）、ＸＹ軸とも待機位置へ戻る（５９）。

なお、上記した本実施態様では欠点の検出・補修を行う場合について説明した。

また、本実施形態では、ラベル把持ヘッド９をＹ軸５に沿って走行させた状態でラベルを貼り付ける態様について説明したが、ラベラー３からのラベル送り出しタイミングで位置合わせを行い、送り出し速度を搬送物の速度に同期させることでラベルを直接搬送物に貼り付けてもよい。

図１に示す装置で、連続的に搬送される幅１ｍの水処理用分離膜シート（搬送物７）のピンホールを検出し、ピンホールに小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けるテストを実施した。小穴塞ぎ用ラベルとしては、φ２５ｍｍの円形状、糊付きのものを用い、欠点検出サイズは３００μｍ以上、水処理用分離膜シートの搬送速度は１０、２０、４０ｍ／ｍｉｎの３段階で行った。この結果、いずれの速度でも、またシートの加減速中でも、欠点に対する小穴塞ぎ用ラベル（補修用ラベル）の中心位置ずれはＸ方向±０．５ｍｍ以下、Ｙ方向±１．５ｍｍ以下の精度で補修用ラベルを貼り付けることができた。

本発明は、製膜されて搬送される分離膜の小穴欠点位置に粘着シールなどの小穴塞ぎ用ラベルを貼り付ける際に好適に用いられ、ラベル貼り付け面が損傷され易い分離膜に生じた小穴欠点を修復する補修作業を容易に行うことができる。

本発明の分離膜の製膜装置に適用されるラベル貼り付け装置の一実施態様を示す概略構成図である。図１におけるラベル把持ヘッド９の概略構成図である。図１における欠点検出器１と制御装置１６との信号の流れを示すブロック図である。本発明におけるラベル貼り付け装置の全体フローを示すフローチャートである。本発明におけるラベル貼り付け装置の一動作を説明するフローチャートである。

１：欠点検出器（検出手段）
２：測長装置
３：ラベラー
４：ラベル貼り付けヘッド（ラベル貼り付け手段）
５：Ｙ軸
６：Ｘ軸
７：搬送物（分離膜）
９：ラベル把持ヘッド
１０：ラインＣＣＤセンサ
１１：光源
１２：信号処理装置
１３：ビデオ信号処理基板
１４：欠点発生タイミング出力基板
１５：欠点データ管理パソコン
１６：制御装置

Claims

分離膜を製膜する装置において、製膜されて連続的に搬送されている分離膜の小穴欠点位置を検出する検出手段と、該検出手段で検出された小穴欠点位置に小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けるラベル貼り付け手段と、小穴欠点位置及び分離膜搬送速度から前記ラベル貼り付け手段の、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うとともに、前記ラベル貼り付け手段をラベル貼り付け時に前記分離膜搬送速度に同期して搬送方向に走行させるための制御装置とを備えることを特徴とする分離膜の製膜装置。
前記ラベル貼り付け手段は、小穴塞ぎ用ラベルにエアーを吹き付けることで該ラベルを前記分離膜の小穴欠点位置に貼り付けるものであることを特徴とする請求項１に記載の分離膜の製膜装置。
前記制御装置が、前記検出手段で検出した小穴欠点位置を座標データに変換し、該座標データ及び前記分離膜の搬送速度から前記ラベル貼り付け手段の、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うとともに、前記ラベル貼り付け手段をラベル貼り付け時に前記分離膜搬送速度に同期して搬送方向に走行させるための制御装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分離膜の製膜装置。
分離膜を製造する製膜方法において、製膜されて連続的に搬送されている分離膜の小穴欠点位置に小穴塞ぎ用ラベルを貼り付けるに際し、分離膜の小穴欠点位置を検出し、該検出された小穴欠点位置に基づいて前記小穴塞ぎ用ラベルの、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うとともに、前記ラベルを分離膜搬送速度に同期して走行させた状態で前記分離膜の小穴欠点位置に貼り付けることを特徴とする分離膜の製膜方法。
前記小穴塞ぎ用ラベルにエアーを吹き付けることで該ラベルを前記分離膜の小穴欠点位置に貼り付けることを特徴とする請求項４に記載の分離膜の製膜方法。
検出された小穴欠点位置を座標データに変換し、該座標データ及び前記分離膜の搬送速度から前記小穴塞ぎ用ラベルの、分離膜搬送方向及びこれに直交する方向に関する位置合わせを行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の分離膜の製膜方法。