JP4512612B2 - 段ボールシートの姿勢検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、段ボールシートの姿勢検出装置に関する。

段ボール等のシート状ワーク印刷装置は、シート状ワークを印刷ローラ側に送り出すフィードローラや、シート状ワークに印刷を施しながら前方に送り出す印刷ローラなどの送出ローラを備えており、シート状ワークを予め設定された姿勢を崩さずにフィードローラの入口から印刷ローラの出口まで搬送することで、その印刷品質を維持する。印刷ローラは、印刷設定に応じて、１つの印刷ローラであったり、複数の印刷ローラであったりする。例えば多色印刷の場合には、色の数に応じた複数の印刷ローラとなる。この印刷を施されるシート状ワークは、用途に応じて種々のサイズ、種々の異なる材質があるが、シート状ワーク印刷装置では、それらの様々なシート状ワークに対しての印刷品質水準を維持しながら、搬送速度を上げる取り組みがなされている。段ボール等のシート状ワーク印刷装置では、シート状ワークの印刷を無駄なく連続して行うため、上記フィードローラや印刷ローラなどの送出ローラは、通常は、等速度で回転している。ここで、シート状ワークの搬送速度を上げるためには、フィードローラがシート状ワークを送り出す速度を上げたり、印刷ローラが印刷しながらシート状ワークを送り出す速度を上げたりするが、これら送出ローラの回転速度を上げると、シート状ワークの送出ローラとの接触面の凸凹や送出ローラのシート状ワークとの接触面の凸凹などにより、シート状ワークと送出ローラの摩擦力の局所的な差異が大きくなり、送出ローラとシート状ワークの一部がスリップし易くなって送出ローラを通過する際にシート状ワークの姿勢変化が起こり易く、シート状ワークの姿勢変化量が大きくなると印刷ずれなどの加工不良となってしまう。段ボールのように厚みが大きくて変形しやすい材質では、金属シートのように厚みが小さくて変形し難い材質に比べて、シート状ワークの姿勢変化が起こり易い。

従来、シート状ワークに印刷が施された後の外観検査（目視検査）に基づきシート状ワークの姿勢変化量を推定して、シート状ワーク加工装置の設定調整が行われていた。しかし、これではシート状ワークの姿勢変化量の検知時期が遅く、異常が見つかった時点では、既に大量のシート状ワークに印刷が施されてしまっている。また、設備オペレータが搬送中のシート状ワークの姿勢をときどき観察して異常に気づいた時点でシート状ワーク印刷装置の設定調整が行われていたが、これでは、離散的で不確かな確認に過ぎず、異常が検出され難い。そこで、シート状ワークの姿勢変化を早い段階で連続的に検出する取り組みがなされている。

特許文献１は、フィードローラの出口側と、複数の印刷ローラの出口側にそれぞれ間隔をおいて左右一対ずつセンサを配して、段ボールシートがフィードローラの出口を通過する時間と、印刷ローラの出口を通過する時間差が設定時間内か否かによって段ボールシートの傾斜姿勢を検出する装置である。特許文献２は、段ボールシートをフィードローラ側に送り出す給紙機構の駆動軸の回転角を検出する近接センサと、フィードローラの直後に設けられ前記シートがフィードローラから出たことを確認する光電センサと、印刷ローラの直後に設けられ前記シートの平行ずれ・右曲がり・左曲がりを検出する３個の光電センサからなり、これらセンサの出力信号の時間差から前記シート送り異常を検出する装置である。特許文献３は、段ボールシートの印刷ラインにおいて、印刷部に印刷シリンダの特定個所を検出する検出器を設けるとともに、移送部に段ボールシートの移動方向に間隔をおいて３個以上の位置検出器を配設してその中間位置の位置検出器を正常検出部とする一方、前後両側の位置検出器を段ボールシートの進みずれと遅れずれの検出部とし、さらに、上記副駆動系側に段ボールシートの移送部を構成するベルトコンベアの速度を制御する差動装置を設け、印刷シリンダの特定個所を検出する検出器が動作した時にその検出信号を上記全ての位置検出器に伝達してその検出位置が正常な場合はそのまま段ボールシートを通過させ、検出位置が正常位置より進んでいる場合または遅れている場合には、上記差動装置を動作させて移送部の速度を増減制御して印刷ずれを防止する段ボールシートの移送方法が開示されている。これら特許文献１〜３は、段ボールシートの進みずれと遅れずれの検出ができる。また、特許文献２は、段ボールシートが左右の設定範囲を超えた位置にある場合に異常と判断することができる。
実開昭５６−１２１０３７号公報 特開昭６３−０４７２４３号公報 特許第３３９２９４４号公報

ところで、シート状ワークが送り出し側のフィードローラや印刷ローラ等のローラ等を通過すると、シート状ワークがその擦れによって回転（傾斜）する。その回転・傾斜姿勢は大きな場合もあれば僅かな場合もあるが、この回転・傾斜が生じると、印刷ずれ等を引き起こす原因となる。しかしながら、従来のシート状ワーク姿勢検出装置では、上述のセンサ等によるシート状ワークの検出タイミングによってシート状ワークの向きが揃っているかどうかを見ているだけなので、シート状ワークの進みずれと遅れずれの検出や、シート状ワークが設定範囲を超えた位置にある場合の異常検出はできるが、シート状ワークの回転姿勢変化量を検出する構成とはなっていない（特許文献１〜３）。また、従来の検出方法（検出装置）で異常検出される対象のシート状ワークとしては、シート端面が滑らかで凹凸のない長方形（正方形）のシート状ワークを想定しており、例えばシート端面を波形加工したシート状ワークであってその波形の位置がワーク毎に異なっているような想定外のシート状ワークの場合には、上述のセンサによるシート状ワークの検出タイミングが狂ってしまい大きな測定誤差を生むため誤って異常検出してしまう。また、例えば段ボールシートの端面が多少傷んで局部的に変形している（進行方向に対して凹凸がある）場合には、上述のセンサ等による測定誤差が大きくなりすぎて異常なのか正常なのかが判別できないという問題を有する。これらの問題点から、シート状ワークの回転姿勢変化量を正確に検出することは、印刷などの加工位置ずれを検出する上での最重要課題となっている。

そして、従来のシート状ワーク姿勢検出装置では、シート状ワークを印刷ローラ側に送り出すフィードローラや、シート状ワークに印刷を施しながら前方に送出する印刷ローラなどの送出ローラの出口側にセンサを取り付けていた（特許文献１〜３）。シート状ワークの搬送速度を上げるためには、フィードローラや印刷ローラなどの送出ローラの回転速度を上げたり、回転力を上げたりして、シート状ワークを送り出す速度を上げるが、上記送出ローラとシート状ワークとの接触度合い（摩擦係数）のばらつきなどから、送出ローラの入口と出口でのシート状ワークの回転姿勢変化量が大きくなる。

そこで本発明の目的は、段ボールシートの回転姿勢変化量を正確に検出することができる段ボールシートの姿勢検出装置を提供することにある。

本発明に係る段ボールシートの姿勢検出装置は、搬送ラインの上流側に配されて段ボールシートを下流の印刷ローラ側に送り出すフィードローラの入口側と出口側に、当該フィードローラの回転軸と直交する位置にそれぞれ所定間隔をおいて配されたセンサＡ１とＡ２、並びにＢ１とＢ２とで前記段ボールシートを検出する２対４個のセンサを構成し、それぞれのセンサから出力された検出信号を演算処理する演算回路と当該演算回路からデータ出力されたデータを取り込むコンピュータとを備え、前記フィードローラの入口側に配置されたセンサＡ１と前記フィードローラの出口側に配置されたセンサＡ２とが搬送ラインｒ１上に配されており、前記フィードローラの入口側に配置されたセンサＢ１と前記フィードローラの出口側に配置されたセンサＢ２とが搬送ラインｒ１と平行な搬送ラインｒ２上に配されている構成とされ、前記センサＡ１とＢ１が前記段ボールシートを検出した時の搬送速度をｖ１とし、次に、前記センサＡ２とＢ２が前記段ボールシートを検出した時の搬送速度をｖ２とすると、搬送速度ｖ１よりも搬送速度ｖ２が大きくなっており（ｖ１＜ｖ２）、前記フィードローラの入口側に配置された前記２個のセンサＡ１，Ｂ１が検出する時間差ｔ１と前記フィードローラの出口側に配置された前記２個のセンサＡ２，Ｂ２が検出する時間差ｔ２との差分△ｔを前記演算回路にて演算処理して段ボールシートの回転姿勢変化量のデータとして前記コンピュータにデータ出力することを特徴とする。

これらの発明によれば、送り出された段ボールシートを搬送ラインの上流側に所定間隔をおいて配置された上記２個のセンサＡ１，Ｂ１が検出する時間差ｔ１と、送り出された段ボールシートを搬送ラインの下流側に所定間隔をおいて配置された上記２個のセンサＡ２，Ｂ２が検出する時間差ｔ２との差分△ｔを上記演算回路にて演算処理してシート状ワークの回転姿勢変化量としてデータ出力することで、段ボールシートの端面が波形などの非直線形状であっても、段ボールシートの端面が多少傷んで局部的に変形している場合であっても、段ボールシートの端面形状の影響を受けずに段ボールシートの回転姿勢変化量を正確に検出することができる。上記段ボールシートの回転姿勢変化量としては、回転量や回転角度などが得られる。そして、段ボールシートの回転姿勢変化量を印刷が施される前の早い段階で、的確に検出することができる。本願発明者らの研究により、上記搬送ラインの最上流側となるフィードローラの入口側と出口側が、最もシート状ワークの回転姿勢変化量が大きくなることがわかってきた。上記フィードローラの入口側と出口側に前記センサを配置すれば、２対４個のセンサという最小の構成でありながら、効果的な段ボールシートの回転姿勢変化量の検出が可能となる。

上述のシート状ワークを検出する２対４個のセンサの配置場所は、１つの場所の送出ローラの入口側と出口側に限定されるものではなく、複数の場所の送出ローラの入口側と出口側にそれぞれ配置してもよい。この場合、追加するセンサは、単純に２対４個づつ配置してもよいが、上流側に配置されたセンサからの検出信号と下流側に配置されたセンサからの検出信号とのそれぞれのセンサがシート状ワークを検出する時間差同士の差分をとればよいわけであるから、既に上流側に配置されているセンサからの検出信号を利用することで、追加するセンサの配置数を減らすことができる。例えば、フィードローラの入口側にセンサＡ１，Ｂ１を配置して、フィードローラの出口側にセンサＡ２，Ｂ２を配置する場合は、印刷ローラの出口側にはセンサＡ３，Ｂ３を配置すれば足りる。つまり、フィードローラの出口側に配置されたセンサＡ２，Ｂ２からの検出信号を印刷ローラの入口側に配置されたセンサＡ２，Ｂ２からの検出信号とみなして、印刷ローラの出口側に配置されたセンサＡ３，Ｂ３からの検出信号とのそれぞれのセンサがシート状ワークを検出する時間差同士の差分をとることで、追加する下流側のセンサの配置数を減らすことができる。

また、本発明によれば、シート状ワークの回転姿勢変化量のみならず、上記２対４個のセンサがシート状ワークを検出するタイミングのデータをコンピュータに取り込んでおき、正常なタイミングのデータのみを抽出することができる。例えば設備や材料要因ではない突発的で異常なシート状ワークの回転姿勢変化が起こったと考えられる異常なシート状ワークの搬送データを異常値としてタイミングのデータから取り除くことで、正常な状態の搬送データのみからなるタイミングデータが得られ、この正常な状態の搬送データのみからなるタイミングデータから、シート状ワーク印刷装置における搬送速度等の最適設定条件を導くことができる。そして、シート状ワークの回転姿勢変化量として出力されたデータをコンピュータに取り込み、データの最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計処理を行い、ディスプレイ表示することによって、従来、印刷後の目視検査で行なっていた、煩雑でありながら漠然としていた遅いタイミングでの品質管理を客観的、かつ、リアルタイムに目に見える品質管理とすることができ、これらの出力データをコンピュータに蓄積することにより、従来の事後保全から予防保全へと改善してゆくことが可能となる。

本発明としては、前記センサは非接触式センサが好ましい。シート状ワークの搬送に影響を及ぼさずにシート状ワークを検出することができるからである。段ボールなどの空気を含んだ紙類の場合は、超音波式センサでは、超音波の吸収などの影響が考えられるため、レーザセンサなどの光学式センサが好ましい。また、透明樹脂シートなどの光を反射し難いシートの場合は、光学式センサでは、光の透過などの影響が考えられるため、超音波式センサが好ましい。

前記２対４個のセンサはそれぞれ送出ローラの回転軸と直交する位置に配列されたアレイ状のセンサ素子からなり、このアレイ状のセンサ素子にてそれぞれシート状ワークを検出してもよい。送出ローラの回転軸と直交するシート状ワーク端面の長さ方向の微細な凹凸を平均化することで、シート状ワーク端面の長さ方向の微細な凹凸の影響も受け難くなるからである。

本発明としては、前記シート状ワークの回転姿勢変化量が設定範囲を超えた場合に、シート状ワーク加工装置の制御回路に停止信号又は警報信号を送出することが好ましい。ここで、上記設定範囲を超えた場合とは、例えば前記各センサがシート状ワークを検出する時間や、搬送ラインの上流側に配置されたセンサと下流側に配置されたセンサがシート状ワークを検出する時間差が予め設定された時間を超えた場合に、シート状ワークが搬送途中で引っ掛かったりするなどの不具合が生じたと判断することを指し、その対処としては、当該シート状ワークの印刷をパスさせたり、シート状ワークの給紙を停止させたりした後、シート状ワーク加工装置全体の運転を停止させることである。また、シート状ワーク加工装置の操作者に警報信号を発して異常を取り除いたりするなどの非定常動作を行う。このように異常が発生したとしても、異常発生時の被害が軽微になるため、操作者が複数台のシート状ワーク加工装置を掛け持ちすることや、無人運転することも可能となる。

本発明の段ボールシートの姿勢検出装置によれば、送り出された段ボールシートを搬送ラインの上流側に所定間隔をおいて配置された上記２個のセンサＡ１，Ｂ１が検出する時間差ｔ１と、送り出されたシート状ワークを搬送ラインの下流側に所定間隔をおいて配置された上記２個のセンサＡ２，Ｂ２が検出する時間差ｔ２との差分△ｔを上記演算回路にて演算処理してシート状ワークの回転姿勢変化量のデータとしてデータ出力することで、段ボールシートの形状の影響を受けずに段ボールシートの回転姿勢変化量を正確に検出することができる。特に段ボールシートが加速途中でありその回転姿勢変化量が大きいフィードローラの入口側と出口側での段ボールシートの回転姿勢変化量を検出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を引用しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明を適用したシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１が配置された段ボール等のシート状ワーク印刷装置１を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。

段ボール等のシート状ワーク印刷装置１は、積層されたシート状ワークｎ（ｎ１，ｎ２，・・）のうちの最下層のシート状ワーク（例えばｎ１）をフィードローラＦ側に送り出す給紙機構Ｋと、給紙機構Ｋから送り出されたシート状ワーク（例えばｎ１）を印刷ローラＵ（Ｕ１）側に送り出すフィードローラＦと、フィードローラＦから送り出されたシート状ワーク（例えばｎ１）に印刷を施して前方に送り出す印刷ローラＵ（Ｕ１，Ｕ２）と、シート状ワーク（例えばｎ１）をフィードローラＦ側から印刷ローラＵ（Ｕ１，Ｕ２）側に搬送する搬送機構Ｃを備える（図１（ａ）、（ｂ））。なお図１では、印刷ローラＵは、Ｕ１とＵ２としたが、これに限定されるものではない。また、印刷ローラＵ（Ｕ１，Ｕ２）にて印刷されたシート状ワーク（例えばｎ１）は、搬送機構Ｃで搬送され次工程（ここではスロッタS）に受け渡される。

給紙機構Ｋは、最下層のシート状ワーク（例えばｎ１）をフィードローラＦに送り出す複数の給紙ローラｋｒと、給紙ローラｋｒの回転を検知する回転センサｋｓと、積層されたシート状ワークｎ（ｎ１，ｎ２，・・）の先端部の位置を揃えて、昇降動作により積層されたシート状ワークｎ（ｎ１，ｎ２，・・）のうちの最下層のシート状ワーク（例えばｎ１）のみを送り出す隙間を形成するフロントゲージｋｇを備える（図１（ｂ））。なお、回転センサｋｓとしたが、最下層のシート状ワーク（例えばｎ１）のスタート信号（トリガー信号）を発する構成となっていれば、他のセンサ（光学式センサ、メカニカルスイッチ等）に置き換えても支障ない。フィードローラＦは、図中に一点鎖線で示す回転軸ｆａを有し、搬送機構Cと同期して回転し、シート状ワーク（例えばｎ１）との摩擦回転力からシート状ワーク（例えばｎ１）を進行方向ａの方向の印刷ローラＵ（Ｕ１）側に送り出す。搬送機構Ｃは、コンベヤベルトが複数の回転ローラと回転モータＭ１，Ｍ２に架け渡され、回転モータＭ１，Ｍ２の回転により、シート状ワーク（例えばｎ１）を進行方向ａの方向に搬送する。印刷ローラＵ（Ｕ１，Ｕ２）は、上下１対のローラからなり、シート状ワーク（例えばｎ１）に印刷を施しながら前方に送り出す。図１（ａ）の搬送機構Ｃに点線で示された２本の平行線は、シート状ワーク（例えばｎ１）の搬送ラインｒ１，ｒ２であり、シート状ワーク（例えばｎ１）が給紙機構Ｋ側から印刷ローラＵ（Ｕ１，Ｕ２）側に搬送される経路を示している。

本実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１は、シート状ワークｎの搬送ラインｒ１，ｒ２上に配されてシート状ワークｎを検出する２対４個のセンサＡ１とＡ２，Ｂ１とＢ２と、これら２対４個のセンサから出力された検出信号を演算処理する演算回路ｅｎが内蔵されたコンピュータＰＣとを備える。図１（ａ）の二点鎖線で囲ったエリアがシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１である。センサＡ１とＡ２は１対のセンサであり、フィードローラＦの回転軸ｆａと直交する位置に配置されており、センサＡ１はフィードローラＦの入口側の搬送ラインｒ１上に配置され、センサＡ２はフィードローラＦの出口側の搬送ラインｒ１上に配置されている。センサＢ１とＢ２は１対のセンサであり、フィードローラＦの回転軸ｆａと直交する位置に配置されており、センサＢ１はフィードローラＦの入口側の搬送ラインｒ２上に配置され、センサＢ２はフィードローラＦの出口側の搬送ラインｒ２上に配置されている。２対４個のセンサＡ１とＡ２，Ｂ１とＢ２から出力されたそれぞれの検出信号はコンピュータＰＣに内蔵された演算回路にて演算処理されてシート状ワークの姿勢変化量としてデータ出力される。センサＡ２とＢ２との間隔ｑ（センサＡ１とＢ１との間隔）は、シート状ワークｎの巾ｈよりも狭く、シート状ワークｎの内側となる。シート状ワークｎの進行方向ａの先端部とセンサＡ１，Ｂ１までの距離をｐ１とし、センサＡ１，Ｂ１とセンサＡ２，Ｂ２までの距離をｐ２とし、センサＡ１，Ｂ１とフィードローラＦの回転軸ｆａまでの距離をｐ３とする。センサＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２は、シート状ワークｎを検出するセンサであり、例えば光学式センサ（レーザセンサ等）である。

図５は、段ボールシートｎ（シート状ワーク）の外観の例を示す模式図である。図５（ａ）は、一般的な長方形状の段ボールシートｎの一例である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の端面が多少傷んで局部的に変形しており、搬送の進行方向ａに対して凹みｗａが生じた段ボールシートである。図５（ｃ）は、端面を波形加工した段ボールシートの一例である。

図２は、シート状ワーク印刷装置１でのシート状ワークｎ（ｎ１，ｎ２・・）の搬送の流れを模式的に示す平面図である。なお、シート状ワークｎ（ｎ１，ｎ２・・）の搬送の流れを図示しやすくするため、印刷ローラＵ（Ｕ１，Ｕ２）は図２には表示していない。図３は、上記センサｋｓ，Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２の検出信号のタイミングチャートである。シート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１によるシート状ワークの姿勢検出方法を以下に説明する。

予め、給紙機構Ｋの給紙場所にシート状ワークｎ（ｎ１，ｎ２・・）の先端部の位置を揃えて、積層する。ここで、本発明の説明の便宜上、最初の段ボールシートｎ１（シート状ワーク）は、図５（ａ）に示す正常な状態の段ボールシートの例、次の段ボールシートｎ２（シート状ワーク）は、図５（ｂ）に示す端面が多少傷んで局部的に変形しており、搬送の進行方向ａに対して凹みｗａが生じた異常な状態（異形）の段ボールシートの例で説明する。

まず、図５（ａ）に示す正常な状態の段ボールシートｎ１の場合のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１の動作について説明する。制御回路（図示せず）からのスタート信号を受けて、フロントゲージｋｇが昇降動作して最下層のシート状ワークｎ１のみを送り出す隙間を形成し、給紙ローラｋｒが進行方向ａの方向に回転して段ボールシートｎ１をフィードローラＦ側に送り出す。回転センサｋｓは、給紙ローラｋｒの回転を検知して検出信号ｔｒｇ１を演算回路ｅｎに送信する。

段ボールシートｎ１は、給紙ローラｋｒにより送り出され、段ボールシートｎ１の進行方向ａの方向の先端部は、搬送速度ｖ１でセンサＡ１を通過してフィードローラＦの入口に近づく（図２（ｂ））。センサＡ１が段ボールシートｎ１の先端部を検知して検出信号ｔａ１１を演算回路ｅｎに送信し、時間差ｔｆ１１だけ遅れて、センサＢ１が段ボールシートｎ１の先端部を検知して検出信号ｔｂ１１を演算回路ｅｎに送信する（図３のＡ１，Ｂ１）。給紙機構ＫからフィードローラＦへの段ボールシートｎ１の給紙完了により給紙ローラｋｒが停止し、回転センサｋｓの検出信号ｔｒｇ１は、検出前の状態となる（図３のｋｓ）。そして、タイミングを見計らって、次の段ボールシートｎ２を給紙機構ＫからフィードローラＦに送り出す。

フィードローラＦは、搬送機構Ｃと同期して回転しており、段ボールシートｎ１との摩擦回転力から段ボールシートn1を進行方向ａの方向の印刷ローラＵ（Ｕ１）側に送り出す。ここで、給紙ローラｋｒから送り出された段ボールシートｎ１は、フィードローラＦでさらに加速されるため不安定な状態となり易く、フィードローラＦと段ボールシートｎ１との接触度合い（摩擦係数）のばらつきなどから、フィードローラＦの入口側と出口側では、段ボールシートの回転による姿勢変化が起こり易い。なお、ここでは説明の都合上、フィードローラＦの出口にて段ボールシートｎ１は、右回転したと仮定して説明する（図２（ｃ））。

段ボールシートｎ１は、搬送速度ｖ２でフィードローラＦの出口から送り出される（図２（ｃ））。センサＡ２がフィードローラＦの出口から出てきた段ボールシートｎ１の先端部を検知して検出信号ｔａ２１を演算回路ｅｎに送信し、時間差ｔｆ２１だけ遅れて、センサＢ２が段ボールシートｎ１の先端部を検知して検出信号ｔｂ２１を演算回路ｅｎに送信する（図３のＡ２，Ｂ２）。フィードローラＦの出口にて段ボールシートｎ１は、右回転したため、時間差ｔｆ２１は時間差ｔｆ１１よりも大きくなる。

段ボールシートｎ１は、搬送速度ｖ２でセンサＡ１から遠ざかり、検出信号ｔａ１１は検出前の状態となり、時間差ｔｈ１１だけ遅れて、段ボールシートｎ１がセンサＢ１から遠ざかり、検出信号ｔｂ１１が検出前の状態となる（図３のＡ１，Ｂ１）。そして、段ボールシートｎ１は、搬送速度ｖ２でセンサＡ２から遠ざかり、検出信号ｔａ２１は検出前の状態となり、時間差ｔｈ２１だけ遅れて、段ボールシートｎ１がセンサＢ２から遠ざかり、検出信号ｔｂ２１が検出前の状態となる（図３のＡ２，Ｂ２）。フィードローラＦの出口にて段ボールシートｎ１は、右回転したため、時間差ｔｈ２１は時間差ｔｈ１１よりも大きくなる。これらのセンサ検出信号ｔｒｇ１，ｔａ１１，ｔｂ１１，ｔａ２１，ｔｂ２１は、演算回路ｅｎに送信され、演算処理される。

段ボールシートｎ１の回転姿勢変化量は、その回転角度（回転量）が小さいならば、回転によるずれ量△ｗｆ１又は△ｗｈ１で示すことができる（図２（ｄ））。回転によるずれ量△ｗｆ１は、△ｗｆ１＝ｖ１・ｔｆ１１−ｖ２・ｔｆ２１・・・（数式１）で表される。ここで、搬送速度ｖ＝ｖ１＝ｖ２で近似できる場合には、数式１は、△ｗｆ１＝ｖ・（ｔｆ１１−ｔｆ２１）・・・（数式２）としても差し支えない。また、回転によるずれ量△ｗｈ１については、△ｗｈ１＝ｖ２・（ｔｈ１１−ｔｈ２１）・・・（数式３）で表される。つまり、２個のセンサＡ１，Ｂ１が段ボールシートｎ１を検出する時間差ｔ１（ｔｆ１１又はｔｈ１１）と、２個のセンサＡ２，Ｂ２が段ボールシートｎ１を検出する時間差ｔ２（ｔｆ２１又はｔｈ２１）との差分△ｔ（ｔｆ１１−ｔｆ２１、又は、ｔｈ１１−ｔｈ２１）を演算回路ｅｎにて演算処理することで、段ボールシートｎ１の回転によるずれ量△ｗｆ１又は△ｗｈ１が算出される。そして、段ボールシートｎ１の回転角度θ１は、センサＡ２（Ａ１）とＢ２（Ｂ１）との間隔をｑとすると、ｔａｎθ１＝△ｗｆ１／ｑ・・・（数式４）で表される。

給紙機構ＫからフィードローラＦに送り出される段ボールシートｎ１は、給紙ローラｋｒにより加速され、搬送速度ｖ１で段ボールシートｎの進行方向ａの方向の先端部がセンサＡ１を通過してフィードローラＦの入口に近づき（図２（ｂ））、搬送速度ｖ２でフィードローラＦの出口から送り出される（図２（ｃ））。搬送速度ｖ＝ｖ１＝ｖ２で近似できる場合には、△ｗｆ１＝ｖ・（ｔｆ１１−ｔｆ２１）・・・（数式２）となるが、実際には、給紙機構ＫからフィードローラＦに送り出される段ボールシートｎ１は、加速初期の速度ｖ１であり、フィードローラＦの出口から送り出される段ボールシートｎ１は、加速完了速度ｖ２であるから、ｖ１＜ｖ２となる。この場合には、数式１に補正係数ｃｏｆを加えるとより正確な値となる。段ボールシートｎ１の進行方向ａの先端部とセンサＡ１，Ｂ１までの距離をｐ１とし、センサＡ１，Ｂ１とフィードローラＦの回転軸ｆａまでの距離をｐ３とすると、補正係数ｃｏｆは、補正係数ｃｏｆ＝√（ｐ１／（ｐ１＋ｐ３））・・・（数式５）で表される。したがって、段ボールシートｎ１の回転によるずれ量△ｗｆ１は、数式５を数式１に代入して、△ｗｆ１＝ｖ２・（ｃｏｆ・ｔｆ１１−ｔｆ２１）・・・（数式６）となる。

次に、図５（ｂ）に示す端面が多少傷んで局部的に変形しており、搬送の進行方向ａに対して凹みｗａが生じた異常な状態の段ボールシートｎ２の場合のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１の動作について説明する。なお、段ボールシートｎ１と同様の動作についての説明は、その一部を省略する。段ボールシートｎ１を送り出した後、タイミングを見計らって給紙ローラｋｒが進行方向ａの方向に回転してシート状ワークｎ２をフィードローラＦ側に送り出す。回転センサｋｓは、給紙ローラｋｒの回転を検知して検出信号ｔｒｇ２を演算回路ｅｎに送信する。

段ボールシートｎ２は、給紙ローラｋｒにより送り出され、段ボールシートｎ２の進行方向ａの方向の先端部は、搬送速度ｖ１でセンサＡ１を通過してフィードローラＦの入口に近づく（図２（ｄ））。センサＡ１が段ボールシートｎ２の先端部を検知して検出信号ｔａ１２を演算回路ｅｎに送信し、時間差ｔｆ１２だけ遅れて、センサＢ１がシート状ワークｎ２の先端部を検知して検出信号ｔｂ１２を演算回路ｅｎに送信する（図３のＡ１，Ｂ１）。そして、段ボールシートｎ２は、搬送速度ｖ２でフィードローラＦの出口から送り出される（図２（ｅ））。センサＡ２がフィードローラＦの出口から出てきた段ボールシートｎ２の先端部を検知して検出信号ｔａ２２を演算回路ｅｎに送信し、時間差ｔｆ２２だけ遅れて、センサＢ２が段ボールシートｎ２の先端部を検知して検出信号ｔｂ２２を演算回路ｅｎに送信する（図３のＡ２，Ｂ２）。フィードローラＦの出口にて段ボールシートｎ１は、右回転したため、時間差ｔｆ２２は時間差ｔｆ１２よりも大きくなる。

ここで、段ボールシートｎ２には、搬送の進行方向ａに対して凹みｗａが生じており、検出信号ｔｂ１２の検出タイミングは凹みｗａの長さに応じた搬送時間の分だけ遅くなることから、検出信号ｔｂ１２とｔａ１２の時間差ｔｆ１２は、先の段ボールシートｎ１の検出信号ｔｂ１１とｔａ１１の時間差ｔｆ１１に対して、凹みｗａの長さに応じた搬送時間の分だけ長くなる。従来のシート状ワーク姿勢検出装置と検出方法では、段ボールシートの検出タイミングを見ているだけなので、図５（ｂ）のように、端面が多少傷んで局部的に変形して搬送の進行方向ａに対して凹みｗａが生じた異常な状態の段ボールシートｎ２の場合には、検出タイミングの遅れから、誤って搬送異常判定となってしまう問題が生じていた。これに対して、本発明のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１と検出方法によれば、時間差ｔｆ２２と時間差ｔｆ１２の差分を演算処理するので、段ボールシートｎ２の凹みｗａの長さに応じた搬送時間の遅れは相殺されることとなり、誤って搬送異常判定することはない。演算処理方法は、先に説明した段ボールシートｎ１の場合と同様である。なお、図５（ｃ）のように、端面を波形加工した段ボールシートの場合も、本発明のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１と検出方法によれば、同様に、波形加工による凹凸の大きさに応じた搬送時間の遅れが相殺されることとなり、従来のように誤って搬送異常判定となってしまうという問題を解消できる。

（第２の実施形態）
図４（ａ）は、本発明を適用したシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ２が配置された段ボール等のシート状ワーク印刷装置１を模式的に示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。本実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ２は、シート状ワークｎの搬送ラインｒ１，ｒ２上に配され、フィードローラＦの入口側と出口側にてシート状ワークｎを検出する２対４個のセンサＡ１とＡ２，Ｂ１とＢ２と、印刷ローラＵ１の入口側と出口側にてシート状ワークｎを検出する２対４個のセンサＡ２とＡ３，Ｂ２とＢ３と、印刷ローラＵ２の入口側と出口側にてシート状ワークｎを検出する２対４個のセンサＡ３とＡ４，Ｂ３とＢ４と、これらのセンサから出力された検出信号を演算処理する演算回路ｅｎが内蔵されたコンピュータＰＣとを備える。図４（ａ）の二点鎖線で囲ったエリアがシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ２である。シート状ワークｎの回転姿勢変化量の検出方法としては、まず、フィードローラＦの入口側に配置されたセンサＡ１，B１からの検出信号と、フィードローラＦの出口側に配置されたセンサＡ２，Ｂ２からの検出信号とのそれぞれ２対のセンサが検出する時間差同士の差分をとることで、フィードローラＦの入口側と出口側でのシート状ワークｎの回転姿勢変化量の検出ができる。次に、上流側のフィードローラローラＦの出口側に配置されたセンサＡ２，Ｂ２からの検出信号を下流側の印刷ローラＵ１の入口側に配置されたセンサＡ２，Ｂ２からの検出信号とみなして、印刷ローラＵ１の出口側に配置されたセンサＡ３，Ｂ３からの検出信号とのそれぞれ２個のセンサが検出する時間差同士の差分をとることで、印刷ローラＵ１の入口側と出口側でのシート状ワークｎの回転姿勢変化量の検出ができる。また、上流側の印刷ローラＵ１の出口側に配置されたセンサＡ３，Ｂ３からの検出信号を下流側の印刷ローラＵ２の入口側に配置されたセンサＡ３，Ｂ３からの検出信号とみなして、印刷ローラＵ２の出口側に配置されたセンサＡ４，Ｂ４からの検出信号とのそれぞれ２個のセンサが検出する時間差同士の差分をとることで、印刷ローラＵ２の入口側と出口側でのシート状ワークｎの回転姿勢変化量の検出ができる。このように、上流側のセンサからの検出信号を利用することで、追加する下流側のセンサの配置数を減らすことができる。

また、これらシート状ワークの回転姿勢変化量として出力されたデータをコンピュータＰＣに取り込み、データの最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計処理を行い、リアルタイムにディスプレイ表示することによって、目に見える品質管理をすることができる。そして、これらの出力データをコンピュータに蓄積することにより、従来の事後保全から予防保全へと改善してゆくことが可能となる。

従来は、複数のセンサを一列に配置してセンサを横切るシート状ワークの向きが揃っているかどうかを見ているだけなので、シート状ワークの回転によるずれ量も回転角度も検出することはできず、また、従来は、段ボールシートｎの検出タイミングを見ているだけなので、図５（ｂ）のように、端面が多少傷んで局部的に変形して搬送の進行方向ａに対して凹みｗａが生じた異常な状態の段ボールシートｎ２の場合には、検出タイミングの遅れから、誤って搬送異常判定となってしまうという問題が生じていたが、本発明のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１（Ｚ２）と検出方法によれば、搬送ラインｒ１，ｒ２の上流側と下流側に配置されたそれぞれ２個のセンサが検出する時間差同士の差分をとるので、段ボールシートｎ２の凹みｗａの長さに応じた搬送時間の遅れは相殺されることとなり、誤って搬送異常判定となってしまうという問題を解消でき、シート状ワークの形状の影響を受けずにシート状ワークの回転によるずれ量や回転角度などの回転姿勢変化量を正確に検出することができる。

（実施例）
図１に示す段ボールの印刷装置１のフィードローラＦの入口側と出口側に２対４個のセンサＡ１とＡ２，Ｂ１とＢ２として、市販のレーザセンサを配置して、シート状ワークｎ１のフィードローラＦの出口側での回転によるずれ量△ｗｆ１を計測した。シート状ワークｎ１は、進行方向ａに向けてセットした場合の最大巾ｈ＝１４７０ｍｍ，最大長さｗ＝５００ｍｍの一般的な段ボールである。シート状ワークｎ１の進行方向ａの先端部とセンサＡ１，Ｂ１までの距離ｐ１＝１５ｍｍ、センサＡ１とフィードローラＦの回転軸ｆａまでの距離（センサＢ１とフィードローラＦの回転軸ｆａまでの距離）ｐ３＝９５ｍｍ、センサＡ１とＢ１の間隔（センサＡ２とＢ２の間隔）ｐ２＝２３５ｍｍ、センサＡ１とＢ１の間隔（センサＡ２とＢ２の間隔）ｑ＝１４００ｍｍ、シート状ワークｎ１とｎ２とのシート間隔を１０５６ｍｍとした。フィードローラＦの回転速度は、３５０ｒｐｍに設定した。シート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１による計測結果、フィードローラＦの出口側での回転によるずれ量△ｗｆ１＝６．５７ｍｍとなり、測定ゲージによる測定値とほぼ一致した。本発明のシート状ワーク姿勢検出装置Ｚ１は、理論上は、０．１〜２０.０ｍｍまでの範囲の回転によるずれ量△ｗｆ１（△ｗｈ１）を正確に計測することができる。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、段ボール等のシート状ワーク印刷装置のシート状ワークに印刷を施す印刷ローラ側に送り出すフィードローラの入口側と出口側にそれぞれ２対４個のセンサを配置するとしたが、印刷ローラの入口側と出口側にそれぞれ２対４個のセンサを配置してもよく、フィードローラと印刷ローラそれぞれの送出ローラにセンサを配置してもよい。本発明のシート状ワーク姿勢検出装置の用途は、段ボール等のシート状ワーク印刷装置に限定されるものではなく、シート状ワークの一部切り抜きやハーフカット（折り目）を行う装置などにも本発明を利用できる。さらには、本発明により得られるシート状ワークの回転姿勢変化量のデータを反映して、例えばフィードローラの回転軸の向きを自動的に微調整したり、給紙装置の給紙方向を変えるようにすることも可能である。また本発明によってシート状ワークの姿勢異常がないことを確認したシート状ワークの検出データについては、シート先端位置の通過タイミングの測定値を異常値が含まれていない信頼のおける正確な測定値として改めて利用することができる。それゆえ従来のシート状ワークの姿勢検出装置に比べ、シート先端位置の通過タイミングを測定する場合においても、格段に精度のよい測定値を提供する。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

図１（ａ）は、本発明を適用した一実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置が配置された段ボール等のシート状ワーク印刷装置を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。 本発明を適用した一実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置が配置された段ボール等のシート状ワーク印刷装置でのシート状ワークの搬送の流れを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した一実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置が配置された段ボール等のシート状ワーク印刷装置でのシート状ワークの搬送の流れを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した一実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置のセンサの検出信号のタイミングチャートである。 図４（ａ）は、本発明を適用した他の実施の形態のシート状ワーク姿勢検出装置が配置された段ボール等のシート状ワーク印刷装置を模式的に示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。 段ボールシートの外観例を模式的に示す平面図である。

符号の説明

Ｚ１，Ｚ２ シート状ワーク姿勢検出装置、
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ センサ（光学式センサ）、
ｅｎ 演算回路、
ｔ１，ｔｆ１１，ｔｈ１１ ２個のセンサＡ１，Ｂ１がシート状ワークを検出する時間差、
ｔ２，ｔｆ２１，ｔｈ２１ ２個のセンサＡ２，Ｂ２がシート状ワークを検出する時間差、
△ｔ ｔ１とｔ２との差分、
△ｗｆ１，△ｗｈ１ シート状ワークの回転によるずれ量、
１ シート状ワーク印刷装置、
Ｋ 給紙機構、
ｋｒ 給紙ローラ、
ｋｓ 回転センサ（センサ）、
Ｆ フィードローラ（送出ローラ）、
Ｕ 印刷ローラ（送出ローラ）、
Ｃ 搬送機構、
ｎ，ｎ１，ｎ２，・・ シート状ワーク（段ボールシート）、
ｒ１，ｒ２ 搬送ライン

Claims (2)

1. 搬送ラインの上流側に配されて段ボールシートを下流の印刷ローラ側に送り出すフィードローラの入口側と出口側に、当該フィードローラの回転軸と直交する位置にそれぞれ所定間隔をおいて配されたセンサＡ１とＡ２、並びにＢ１とＢ２とで前記段ボールシートを検出する２対４個のセンサを構成し、それぞれのセンサから出力された検出信号を演算処理する演算回路と当該演算回路からデータ出力されたデータを取り込むコンピュータとを備え、前記フィードローラの入口側に配置されたセンサＡ１と前記フィードローラの出口側に配置されたセンサＡ２とが搬送ラインｒ１上に配されており、前記フィードローラの入口側に配置されたセンサＢ１と前記フィードローラの出口側に配置されたセンサＢ２とが搬送ラインｒ１と平行な搬送ラインｒ２上に配されている構成とされ、前記センサＡ１とＢ１が前記段ボールシートを検出した時の搬送速度をｖ１とし、次に、前記センサＡ２とＢ２が前記段ボールシートを検出した時の搬送速度をｖ２とすると、搬送速度ｖ１よりも搬送速度ｖ２が大きくなっており（ｖ１＜ｖ２）、前記フィードローラの入口側に配置された前記２個のセンサＡ１，Ｂ１が検出する時間差ｔ１と前記フィードローラの出口側に配置された前記２個のセンサＡ２，Ｂ２が検出する時間差ｔ２との差分△ｔを前記演算回路にて演算処理して段ボールシートの回転姿勢変化量のデータとして前記コンピュータにデータ出力することを特徴とする段ボールシートの姿勢検出装置。
2. 前記コンピュータが、前記回転姿勢変化量のデータを、前記フィードローラの回転軸を自動的に微調整するか、または前記段ボールシートを前記フィードローラに送り出す給紙装置の給紙方向を変えるかのいずれか一方或いは両方のためのデータとしてデータ処理することを特徴とする請求項１記載の段ボールシートの姿勢検出装置。

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