JP4716853B2 - ロータリー加工装置及び物品の製造システム - Google Patents

Description

本発明は、加工ロールの回転を伴ってワークに加工を施すロータリー加工装置及びそれを用いた物品の製造システムに関する。

使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の製造工程では、不織布、紙又はフィルム等の連続シートに、シールや切断等の各種の加工処理が施される。これらの加工処理には、その加工処理に応じてシールロールやカッターロール等の加工ロールを備えたロータリー加工装置が用いられている（例えば、下記特許文献１参照）。このようなロータリー加工装置では、加工ロールにサーボモーターの駆動力を伝達して当該加工ロールを回転させ、搬送されてくるシートに繰り返し加工を施している。

特開２００４−１６６１１号公報

ところで、ロータリー加工装置によっては、サーボモーターからの駆動力を加工ロールに伝達する駆動軸に角度検出器を接続し、この角度検出器からの角度検出に基づくタイミング信号を用いて、該ロータリー加工装置の上流または下流において施される他の加工の制御処理や検査処理を行い、該加工ロールによる加工と他の加工との加工位置のずれによる加工の不具合や検査タイミングのずれによる検査の不具合が発生しないようにしているものがある。

このようなロータリー加工装置では、角度検出器からの角度検出に基づいて設定される前記加工ロールの回転角度の基準値（回転角度の原点（０°））と該加工ロールの実際の回転角度の基準とがずれていると、上流または下流における前記他の加工の制御処理や検査処理が正確に行えなくなり、前記加工ロールによる加工に不具合が生じたり、不良品の検出が正常に行えなくなる。このため、再度加工ロールを取り付けたときには、事前に加工ロールの回転軸と該回転軸の取り付け相手側にマーキングしておき、それぞれのマーキング位置を一致させるように取り付けることによって、角度検出器の角度検出に基づいて設定される前記加工ロールの回転角度の基準値と該加工ロールの実際の回転角度の基準とをおおよそ一致させていた。よって、この基準合わせを精度良く且つ効率的に行える手段が望まれていた。

従って本発明は、角度検出器と加工ロールとの回転角度の基準合わせを自動により精度良く行うことができるロータリー加工装置及びそれを備えた物品の製造システムを提供することを目的とする。

本発明は、回転軸周りの回転角度の基準が設けられた着脱可能な加工ロールと、該加工ロールを前記回転軸周りに回転させる駆動軸と、該駆動軸に駆動力を伝えるサーボモーターと、前記駆動軸の駆動に伴う前記加工ロールの回転角度を検出する角度検出器と、前記基準を検出する基準検出器と、前記加工ロールの回転角度の基準値を設定する回転基準値設定手段とを備えたロータリー加工装置であって、前記回転基準値設定手段は、前記サーボモーターを駆動させて前記加工ロールを回転させた後、前記基準検出器からの検出信号に基づいて前記サーボモーターの駆動を停止させ、該停止位置における前記角度検出器によって検出された前記加工ロールの回転角度の現在値を基準値として設定するように設けられているロータリー加工装置を提供することにより前記目的を達成したものである。

また、本発明は、前記本発明のロータリー加工装置と、該ロータリー加工装置で加工されるワークをその加工処理前後において処理する処理装置とを備えている物品の製造システムであって、前記処理装置が、前記ロータリー加工装置の前記回転基準値設定手段から出力される前記基準値に基づくタイミング信号により、処理を行うように設けられている物品の製造システムを提供するものである。

本発明のロータリー加工装置によれば、角度検出器と加工ロールとの回転角度の基準合わせを自動的に精度良く行うことができる。よって本発明の物品の製造システムによれば、再度加工ロールを取り付けたときには、前記加工ロールによる加工に不具合が生じることを防ぐことができるほか、前記加工ロール前後における各種加工処理の動作不具合による不良品の発生を防ぐことができる。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の物品の製造システムを吸収性物品の製造システムに適用した一実施形態を模式的に示すものである。

図１に示すように、本実施形態の物品の製造システム１は、ロータリー加工装置２と、ロータリー加工装置２で加工される吸収性物品の構成部材であるシート状部材（ワーク）１０をその加工前において処理する処理装置３とを備えている。

ロータリー加工装置２は、アンビルロール２０と、アンビルロール２０と対向配設された着脱可能な加工ロール２１と、加工ロール２１を回転軸２１０周りに回転させる駆動軸２２と、駆動軸２２に駆動力を伝えるサーボモーター２３と、駆動軸２２の駆動に伴う加工ロール２１の回転角度を検出する角度検出器２４と、後述する加工ロール２１の回転角度の基準を検出する基準検出器２５と、加工ロール２１が所定位置に設置されていることを検出する加工ロール検出器２６と、加工ロール２１の回転角度の基準値を設定する回転基準値設定手段２７とを備えている。

加工ロール２１は、ドラム２１１の周面部に所定間隔おきに複数のカッター刃２１２が固定されている切断加工用のロールである。加工ロール２１の側面部には、回転軸２１０周りの回転角度の基準としてドグ２１３が固定されている。加工ロール２１の回転軸２１０と駆動軸２２とはカップリング２２０で連結されており、これにより駆動軸２２の駆動力が回転軸２１０に伝達される。回転軸２１０への駆動軸２２の駆動力の伝達手法は、これに限られず、ギアの組み合わせ等の他の公知の手法を採用することができる。ドグ２１３は、本実施形態のように加工ロール２１が一回転する間に基準検出器２５で１回検出できる形態でもよく、加工ロール２１のカッター刃２１２の位置に対応してカッター刃２１２毎に検出数検出できる形態でもよい。図示しないが、アンビルロール２０の回転軸と回転軸２１０とはギアで連結されており、これにより駆動軸２２からの駆動力がアンビルロール２０の回転軸に伝達される。アンビルロール２０の回転軸と回転軸２１０の連結方法は、これに限らず、プーリーとタイミングベルト等の公知の手法を採用することができる。

駆動軸２２には、プーリー２２１、２２２が固定されている。プーリー２２１は、サーボモーター２３の出力軸２３０からの駆動力を駆動軸２２に伝えるタイミングベルト２３１を巻回するために用いられる。また、プーリー２２２は、角度検出器２４が取り付けられる回転軸２４０に駆動軸２２の回転を伝えるタイミングベルト２４１を巻回するために用いられる。サーボモーター２３から駆動軸２２への駆動力の伝達は、タイミングベルト２３１を介した手法に限られず、ギアの組み合わせなどの他の公知の手法を採用することができる。

サーボモーター２３には従来からロータリー加工装置に使用されている通常のものが採用される。また、角度検出器２４はロータリーエンコーダーであり、加工ロール２１の製品１個分の回転（例えば、隣り合うカッター刃２１２の中心間隔）に対して１回転するように設定されている。つまり、サーボモーター２３は、角度検出器２４が１回転すると所定角度だけ回転する。この角度は、サーボモーター２３の性能、加工ロール２１の負荷イナーシャ、ライン最高速度等から設計された出力軸２３０及び駆動軸２２のプーリーの歯数によって設定される。基準検出器２５及び加工ロール検出器２６は近接センサーである。基準検出器２５及び加工ロール検出器２６は光電センサーでもよい。

回転基準値設定手段２７は、プログラマブルコントローラー及びサーボモーターを制御できるモーションコントローラー等で構成される第１のコントローラー２７１並びに角度検出器２４の角度を検出して回転角度の基準値に基づいてタイミング信号を処理装置３に出力する第２のコントローラー２７２（角度検出器２４を加えて一般的に電子カムスイッチという）を備えており、後述のように製造システム１を動作させるプログラムがそれぞれのコントローラーの記憶装置の記憶部に保持されている。第１、第２のコントローラーは、一つのコントローラーで構成することもできるし、また、第２のコントローラーは、処理装置３の用途に応じて個々のコントローラーで構成することもできる。第１のコントローラー２７１は、基準合わせの操作を行うための液晶操作パネル２７３を備えている。

第１のコントローラー２７１は、入力部及び出力部（ともに図示せず）を備え、加工ロール検出器２６の検出信号に基づいて加工ロール２１が取り外されたことを検出する。また、第１のコントローラー２７１は、サーボモーター２３の角度検出器２４に対して所定角度で回転するように設定されたサーボモーター２３の回転位置から加工ロール２１の製品１個に対する回転角度を算出し、該回転角度を前記記憶装置の記憶部に保持するように設けられている。第１のコントローラー２７１は、加工ロール２１が取り外されたことを検出すると、再度加工ロール２１を取り付けた後にサーボモーター２３の駆動が必要であることを作業者に促す表示を液晶操作パネル２７３に出力する。再度加工ロール２１を取り付けた後に、第１のコントローラー２７１は、作業者による液晶操作パネル２７３の操作に基づいてサーボモーター２３を駆動させる。第１のコントローラー２７１は、基準検出器２５によるドグ２１３の検出信号に基づいてサーボモーター２３の駆動を停止させ、基準値設定信号を第２のコントローラー２７２に出力する。

第２のコントローラー２７２は、加工ロール２１の前記停止位置における第１のコントローラー２７１からの基準値設定信号により、現在の加工ロール２１の回転角度を基準値（０°：回転の原点）に設定する。これにより、第２のコントローラー２７２は、角度検出器２４の角度を検出して回転角度の基準値に基づくタイミング信号を処理装置３に出力することができる。

本実施形態の物品の製造システム１は、処理装置３として、加工ロール２１による加工処理前の前記シート状部材１０にホットメルト接着剤を塗工する塗工装置（別の加工装置）３１と、ホットメルト接着剤の塗工されたシート状部材（ワーク）を検査する検査装置３２とを備えている。

塗工装置３１は、ホットメルト接着剤を塗布するスプレー３１１と、スプレー３１１を制御する塗布コントローラー３１２とを備えている。塗布コントローラー３１２は、第２のコントローラー２７２から出力される角度検出器２４からの回転角度の基準値に基づくタイミングで、スプレー３１１にホットメルト接着剤の塗布を指示する。

検査装置３２は、撮像器（カメラ）３２１と、撮像器３２１からの画像を取得して検査用にその画像処理を行う画像処理装置３２２とを備えている。画像処理装置３２２は、第２のコントローラー２７２から出力される角度検出器２４からの回転角度の基準値に基づくタイミングで撮像器３２１からの画像を取得する。

次に、前記物品の製造システム１の動作について説明する。
先ず、点検や交換等によって加工ロール２１を取り外す必要が生じると、作業者は、製造システム１の運転を停止するために、液晶操作パネル２７３から運転停止指示信号の入力を行う。この運転停止指示信号が入力されると、第１のコントローラー２７１は、サーボモーター２３の駆動を停止させる。運転停止指示信号は、液晶操作パネル２７３からの入力に限られず、押しボタンスイッチとセレクトスイッチ等から入力を行えるようにすることもできる。

サーボモーター２３が停止すると、第１のコントローラー２７１は、取り外す前の静止状態における加工ロール２１の製品１個に対する回転角度を、前述のようにサーボモーター２３の回転位置に基づいて演算し、前記記憶装置の記憶部に保持する。その後、作業者は、カップリング２２０を解いて加工ロール２１を回転軸２１０とともに取り外す。

次に、作業者は、取り外した加工ロール２１の回転軸２１０と駆動軸２２とをカップリング２２０で連結する。加工ロール２１が駆動軸２２に設置されると、加工ロール検出器２６によって当該加工ロール２１の検出信号が第１のコントローラー２７１に出力される。第１のコントローラー２７１は、この加工ロール検出器２６からの検出信号が入力されると、液晶操作パネル２７３に加工ロール２１と角度検出器２４に基づく回転角度の基準合わせを開始するように作業者を促す表示を出力する。

作業者によって前記液晶操作パネル２７３からの基準合わせ開始信号が入力されると、第１のコントローラー２７１は、サーボモーター２３を駆動させて加工ロール２１を回転させる。そして、基準検出器２５によって加工ロール２１のドグ２１２が検出されると、基準検出器２５は第１のコントローラー２７１に検出信号を出力し、該検出信号が入力された第１のコントローラー２７１は、サーボモーター２３の駆動を停止させる。これにより、サーボモーター２３が停止して加工ロール２１も停止する。そして、第１のコントローラー２７１は、サーボモーター２３の停止を確認してから、第２のコントローラー２７２に現在の回転角度を基準値に変更するための基準値設定信号を出力する。

その後、第２のコントローラー２７２は、第１のコントローラー２７１から前記基準値設定信号が入力されると、現在の加工ロール２１の回転角度を基準値（０°）に設定する。これにより、第２のコントローラー２７２が検出する回転角度の基準と加工ロール２１の基準を自動的に精度良く一致させることができる。その後、第１のコントローラー２７１は、前記記憶装置の記憶部に保持された、加工ロール２１を取り外す前の停止状態における加工ロール２１の製品１個に対する前記回転角度までサーボモーター２３を駆動させる。これにより、加工ロール２１の回転角度及び第２のコントローラー２７２が検出する回転角度は、加工ロール２１を取り外す前の状態と同じ角度になる。

その後、前記製造システム１の運転が再開される。即ちサーボモーター２３が製造システム１の上流及び下流の製造装置と同期して駆動され、塗布コントローラー３１２及び画像処理装置３２２によって、前記基準値に基づいて定められるタイミングで、それぞれスプレー３１１にホットメルト接着剤の塗布、及び撮像器３２１からの画像の取り込みを指示する制御信号が送信される。そして、これらの制御信号に基づいてスプレー３１１からホットメルト接着剤が塗布されるとともに、画像処理装置３２２によって撮像器３２１からの画像が取得され、当該画像に基づく画像処理による不良品検査が行われる。該画像処理には公知の処理方法が採用される。

以上説明したように、本実施形態の物品の製造システム１によれば、加工ロール２１と角度検出器２４との回転角度の基準合わせを自動的に精度良く行うことができるので、点検や交換等によって加工ロール２１の取り外しが必要になった場合でも、再度加工ロール２１を取り付けた後に塗布装置３１によるホットメルト接着剤の塗工位置と加工ロール２１による加工に位置ずれ等の不具合が生じることを防ぐことができるほか、前記不具合による不良品発生や検査タイミングのずれによる検査装置３２の誤動作を防ぐことができる。また、第１のコントローラー２７１に、加工ロール２１を取り外す前の停止状態における加工ロール２１の回転角度までサーボモーター２３を駆動させて、加工ロールを取り外す前の状態に復帰させることができるので、取り外し前と同じ状態から加工を再開することができる。

本発明は前記実施形態に制限されない。
例えば、前記実施形態では、加工ロールとして切断加工を行うためのカッター刃が固定されたものを用いたが、加工ロールは、ワークに施す加工処理に応じたもの採用することができる。

また、前記実施形態では、ロータリー加工装置で加工処理が施される前のワークの処理装置として、ホットメルト接着剤の塗布装置及びシート状部材の加工状態の検査装置を採用したが、処理装置はこれに制限されず、ロータリー加工装置による加工処理に応じて適宜の処理装置が採用される。また、本発明の物品の製造システムは、処理装置をロータリー加工装置での加工処理後に備えていてもよいし、該加工処理の前後の両方に備えていてもよい。

また、前記実施形態では、本発明の物品の製造システムを吸収性物品の製造システムに適用したが、本発明の適用例は、これに限られずロータリー加工装置によってワークに種々の加工を施して物品を製造する他の物品の製造システムにも適用することができる。

本発明の物品の製造システムの一実施形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 物品の製造システム
２ ロータリー加工装置
２０ アンビルロール
２１ 加工ロール
２２ 駆動軸
２３ サーボモーター
２４ 角度検出器
２５ 基準検出器
２６ 加工ロール検出器
２７ 回転基準値設定手段
２７１ 第１のコントローラー
２７２ 第２のコントローラー
３ 処理装置
３１ ホットメルト接着剤の塗布装置（別の加工装置）
３２ 検査装置

Claims (4)

1. 近接センサー又は光電センサーにより検出可能な、回転軸周りの回転角度の基準が設けられた着脱可能な加工ロールと、該加工ロールを前記回転軸周りに回転させる駆動軸と、該駆動軸に駆動力を伝えるサーボモーターと、前記駆動軸の駆動に伴う前記加工ロールの回転角度を検出する角度検出器と、前記基準を検出する、前記近接センサー又は前記光電センサーからなる基準検出器と、前記加工ロールの回転角度の基準値を設定する回転基準値設定手段とを備えたロータリー加工装置であって、
   前記回転基準値設定手段は、前記サーボモーターの駆動及び停止の制御機能並びに記憶装置を備えたコントローラーを備えており、該記憶装置に保持されているプログラムに従って、前記コントローラーが、前記サーボモーターを駆動させて前記加工ロールを回転させた後、前記基準検出器からの検出信号に基づいて前記サーボモーターの駆動を停止させて前記加工ロールを停止させ、該停止位置における前記角度検出器によって検出された該加工ロールの回転角度の現在値を、前記基準値に設定するようになされており、
   前記回転基準値設定手段は、前記加工ロールの取り外し前の回転角度を記憶する記憶部を有しており、取り外された前記加工ロールが取り付けられ、前記基準値の設定を行った後に、前記取り外し前の回転角度まで前記サーボモーターを駆動するように設けられているロータリー加工装置。
2. 前記加工ロールの設置の有無を検出する加工ロール検出器を備えており、
   前記回転基準値設定手段が、前記加工ロール検出器の検出信号に基づいて、前記サーボモーターの駆動を促すように設けられている請求項１に記載のロータリー加工装置。
3. 請求項１又は２に記載のロータリー加工装置と、該ロータリー加工装置で加工されるワークをその加工前後において処理する処理装置とを備えている物品の製造システムであって、
   前記処理装置が、前記ロータリー加工装置の前記回転基準値設定手段から出力される前記基準値に基づくタイミング信号により、処理を行うように設けられている物品の製造システム。
4. 前記処理装置が、前記加工ロールによる加工処理前後に、前記ワークに他の加工処理を行う別の加工装置又は前記ワークを検査する検査装置である請求項３に記載の物品の製造システム。