JP6613023B2 - 製函方法及び製函システム - Google Patents

Description

本発明は、シート材を折り畳んで端部同士を接合し、扁平な箱体を形成する製函方法及び製函システムに関する。

この種の製函システムとしては、従来、シート材を搬送する搬送手段、搬送手段によって搬送されるシート材を所定の位置で折り畳んでゆく折り曲げ案内機構、及びこれら搬送手段や折り曲げ案内機構の動作を制御する制御手段を備えるシステムが公知である（例えば、特許文献１参照。）。シート材は最終的に、図２（ａ）に示すように、端部同士が糊付け用の接合片１３を介して接合された筒状の箱体に加工される。接合片１３を挟んだ搬送方向前後の位置には、それぞれ左右対向する端辺１４ａ，１５ａ間、１４ｂ、１５ｂ間、すなわちフラップ１４Ａ、１５Ａ間、１４Ｂ、１５Ｂ間に、それぞれ隙間ｓ１、ｓ２が維持されている。この隙間ｓ１、ｓ２は箱体１１を立体的に組み立てるために必要である。

製函システムの搬送手段は、特許文献１のようにシート左右の折り目の内側に配置される左右の搬送ベルトが一般的である。搬送ベルトは、シート両端側が９０度に折り曲がる状態までの区間は、シート材を上下から挟み込む上下一対のベルトが設けられる。そして、この搬送に伴ってシート材を折り曲げる折り曲げ案内機構としては、シート左右両端側を下側方向から内側方向に徐々に折り曲げ案内してゆく折り畳みバーが左右にそれぞれ配置される。また、シート両端側が９０度に折れ曲げられた状態から更に１８０度に折り畳まれる状態までの区間は、下側の搬送ベルトは折り畳みの邪魔になるため省略し、代わりに上側の搬送ベルトの下面にシート上面を吸着させる吸引機構が設けられる。そして、この間の折り曲げ案内機構としては、シート左右両端側を更に内側方向から上側方向に向けて徐々に折り曲げ案内してゆく折り畳みベルトが配置される。

このように、従来の製函システムは、搬送手段や折り曲げ案内機構としてベルトが多用されているが、ベルトはモータの回転スピードの違いや駆動プーリとベルト間の滑り等によって走行速度が左右でずれたり、或いは、折り畳みバーとシート材の摩擦抵抗によりシート材に力が加わることでシート材とベルトの間に滑りが生じることが避けられない。このような走行速度のずれや滑りが原因となり、図２（ｂ）に例示するように箱体として加工した際の接合部１２が容易にずれてしまう。図示したものは分かり易いように左右一方のみ折り目がずれた例としたが、双方ともずれるケースが殆どであり、そのずれの程度も一枚ごとに大きく異なる。フラップ間の隙間ｓ１、ｓ２が小さすぎる或いは大きすぎると、立体的な箱に組み立てられない、或いは大きく変形してしまうといった各種不良品となる。

この為、ベルトのモータの回転スピードを計測して左右一致させることや、折り曲げ機構を調整することなど各種の提案がされている（例えば、特許文献１〜３参照。）。しかし、シート材ごとに厚みや表面状態が異なるため、接合部のずれは必ず生じる。特に、段ボールシート材のような厚紙では折り曲げ位置が中しん紙の凹凸波形の位置によって非連続的に大きく変わってしまうため、シート材毎に折り曲げの位置が大きくずれ、そのばらつきは顕著となる。したがって、従来の製函システムでは、最初の試し加工した箱体の接合部、特に隙間ｓ１、ｓ２の状態を作業員が目で見て、過去の経験に基づき、各部の調整を行うのみとし、後は加工後の箱体の直角矯正を行うスクエアリング部を別途設け（例えば、特許文献４参照。）、それでも矯正しきれない不良品は、後の検査工程で排除するようにしている（例えば、特許文献５参照）。

しかしながら、特に上述の厚紙の場合など、ずれが大きいものについてはスクエアリング部でも許容範囲内に矯正することができず、不良品となってしまう。不良品は一旦積層・結束した結束バンドを切り外して抜き取るといった煩雑な作業が必要となり、製造効率を著しく低下させ、コスト上昇を招く原因となっている。

特開２０１０−７６１５０号公報 特開２００５−１４４１１号公報 特開２００１−１２１６２４号公報 特開平９−１６５１２４号公報 特開２０１２−２１５４６８号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、不良品の発生率を低減でき、生産効率の向上、コスト低減を実現できる製函方法、製函システムを提供する点にある。

本発明者はかかる現況に鑑み、鋭意検討し、スクエアリング部で矯正される前の箱体の接合部の状態を検査した結果、ランダムに発生すると考えられていた接合部のずれについて、隙間に臨むシート材端辺の傾きの方向については、ある程度の枚数、同じ方向への傾きが続く傾向にあることを発見し、この傾きについては搬送手段或いは折り曲げ案内機構にフィードバックして制御することが可能であること、並びに、フォードバック制御で傾きを左右である程度調整することができれば、許容範囲まで調整できなくてもスクエアリング部などによる更なる矯正によって許容範囲内の良品に矯正されやすくなることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、シート材を折り畳んで接合し、扁平な箱体を形成する製函方法において、シート材を搬送する搬送手段と、前記搬送手段に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段により搬送されるシート材を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構と、前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の動作を制御する制御手段と、前記折り曲げ案内機構により折り畳まれたシート材よりなる箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを検出する検出手段とを設け、前記制御手段が、前記検出手段により検出される傾きに基づき、前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の少なくとも一方の動作をフィードバック制御で自動的に調整することを特徴とする製函方法を提供する。

ここで、前記傾きが、左右一方のシート端部の接合片と該接合片が接着される他方のシート端部の接合領域を除く左右のシート端辺間の隙間を臨む当該端辺の傾きであることが好ましい。

また、前記傾きが、搬送方向を基準とした各端辺の傾斜角であることや、前記左右のシート端辺同士の相対的な傾斜角であることが好ましい。

更に、前記折り曲げ案内機構により形成された箱体の形状を形成後に矯正する矯正手段が設けられる場合において、前記検出手段が、前記矯正手段により矯正される前の箱体における前記傾きを検出することが好ましい。

また、前記検出手段が、前記折り曲げ案内機構による箱体の形成に続いて連続的に、当該箱体における前記傾きを検出することが好ましい。

また本発明は、シート材を折り畳んで接合し、扁平な箱体を形成する製函システムであって、シート材を搬送する搬送手段と、前記搬送手段に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段により搬送されるシート材を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構と、前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の動作を制御する制御手段と、前記折り曲げ案内機構により折り畳まれたシート材よりなる箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを検出する検出手段とを備え、前記制御手段が、前記検出手段により検出される傾きに基づき、前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の少なくとも一方の動作をフィードバック制御で自動的に調整してなることを特徴とする製函システムをも提供する。

ここで、前記折り曲げ案内機構により形成された箱体の形状を形成後に矯正する矯正手段を更に備え、前記検出手段が、前記矯正手段により矯正される前の箱体における前記傾きを検出するものが好ましい。

また、前記検出手段が、前記折り曲げ案内機構による箱体の形成に続いて連続的に、当該箱体における前記傾きを検出するものが好ましい。

更に、前記検出手段が、少なくとも前記接合部を構成する左右のシート端辺を撮像する撮像手段と、該撮像手段で得られる画像に基づき、前記シート端辺の傾きを算出する演算手段とよりなるものが好ましい。

以上にしてなる本発明によれば、折り曲げ案内機構により折り畳まれた箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを検出する検出手段を設け、検出手段により検出される傾きに基づいて制御手段が折り曲げ案内機構及び搬送手段の少なくとも一方の動作をフィードバック制御で自動的に調整することで、前記シート端辺の傾きのずれがなくなるように制御することができるので、不良品の低減が可能になるとともに、良品の許容範囲にまで調整できなくてもスクエアリング部等における更なる矯正によって許容範囲内の良品に矯正できる状態に加工することができ、生産効率の向上、コスト低減を実現することができる。

本発明の代表的実施形態に係る製函システムの全体構成を示す概略説明図。 製函される箱体を示す説明図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明に係る製函システム１は、図１に示すように、シート材１０を折り畳んで接合し、扁平な箱体１１を形成する加工システムであり、シート材１０を搬送する搬送手段２と、搬送手段２に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段２により搬送されるシート材１０を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構３と、折り曲げ案内機構３の動作を制御する制御手段４と、折り曲げ案内機構３により折り畳まれたシート材よりなる箱体１１の接合部１２を構成する左右のシート端辺の傾きを検出する検出手段５と、折り曲げ案内機構により形成された箱体の形状を形成後に矯正する矯正手段６とを備えている。

そして、検出手段５により検出される傾きに基づき、制御手段４が搬送手段２及び折り曲げ案内機構３の少なくとも一方の動作をフィードバック制御で自動的に調整することを特徴としている。矯正手段６は必須ではない。以下の実施形態では、あらかじめ印刷され、けい線（折り目），フラップの溝、接合片（糊代片）などが形成された段ボールシートから扁平な段ボールケースに加工する例について説明するが、本発明はこれに何ら限定されず、例えばシート材についても段ボールシートに何ら限定されるものではなく、種々のシート材とすることができる。

搬送手段２は、従来から公知の製函システムで用いられる搬送手段を広く採用することができ、本例では、シート左右の折り目の内側に、それぞれ上下一対の搬送ベルト２０、２１を設け、この上下の搬送ベルト２０、２１の間にシート材を挟み込んで搬送するものである。下側の搬送ベルト２１は、シート左右が９０度に折り畳まれるまでの区間のみとして、それ以降の区間は、代わりに上側の搬送ベルト２０の下面にシート上面を吸着させて搬送する吸引機構が設けられている。具体的には、上側の搬送ベルト２０には吸引用の孔が設けられており、該ベルトの上側に前記孔を通じて大気を吸引して下面側にシート材を吸着させるための吸引装置２２が設けられている。

折り曲げ案内機構３についても、従来から公知の製函システムで用いられる折り曲げ案内機構を広く採用することができる。本例では、シート左右が９０度に折り曲げられるまでの区間に、シート左右両端側を搬送にしたがって下側〜内側に向けて折り曲げ案内してゆく折り畳みバー３０が左右両側にそれぞれ配置されるとともに、シート材の折り目の谷側（内側）を案内させるガイド部材３１が同じく左右に設けられる。またシート左右が９０度に折り曲げられた以降の区間には、シート左右両端側を搬送にしたがって内側〜上側に向けて更に折り曲げ案内してゆく折り畳みベルト３２が配置されるとともに、シート材の折り目を山側である外側から内側に向けて押圧する押圧ローラ３３が設けられている。

制御手段４は、搬送ベルト２０、２１を駆動する図示しない駆動モータの回転動作や、ガイド部材３１の左右の位置調整の動作、折り畳みベルト３２を駆動する図示しない駆動モータの回転動作、折り畳みベルトの位置調整の動作、押圧ローラ３３の左右の位置調整の動作などを制御する、演算装置や記憶装置を備えるコンピュータであり、同じくコンピュータで構成される検出手段５の演算手段５１と通信接続されている。

検出手段５は、矯正手段６によって矯正される以前の箱体１１の傾きを検出する位置に設けられる。矯正の後の箱体１１を検出してもよいが、矯正によって傾きが変わってしまうため矯正前が好ましい。具体的には、検出手段５は、少なくとも箱体１１の接合部１２を撮像する撮像手段５０と、撮像手段５０で得られる画像に基づき、シート端辺１４ａ，１５ａ（１４ｂ，１５ｂ）の傾きを算出する演算手段５１とより構成されている。撮像手段５０は、搬送手段２から箱体１１が排出される位置において、箱体１１の下面側の接合部１２を撮像するべく少なくとも下方に設置されている。

このような検出手段５は、例えば、特開２０１３−６８５４４号公報に記載の品質検査装置や、特開平９−２２４６４号公報の判定装置を用いることができる。本例では、前記品質検査装置の構成を採用し、接合部１２のシート端辺１４ａ，１５ａ（１４ｂ，１５ｂ）の傾きと同時に、箱体１１の形状精度、表面の印刷品質、異物の有無を検査する。すなわち、搬送手段２から排出された直後の箱体１１の上面を撮像する図示しない撮像手段も設けておき、上下双方から箱体１１の両面を撮像し、上述の各種検査を同時に行うものである。ただし、下面側については、このような箇所で撮像する以外に、搬送手段２の途中、具体的には上側の搬送ベルトに吸着されて搬送されている途中でも可能である。

フィードバック制御のためには、箱体１１に折り畳み、接合された直後の傾きを反映させることでタイムラグなく正確に制御を行うことができ、搬送方向とのずれも正確に算出できる。しかしながら、箱体１１を一旦積み重ねてから取り出した後に撮像することも可能である。この場合、左右のシート端辺の相対的な傾きについては検出することができ、これに基づきフィードバック制御することが可能である。

撮像手段５０は、ＣＣＤ撮像素子が縦横方向に並んだエリアセンサカメラである。カメラの数や配置は各領域を撮像できるものであれば特に限定されず、下面全体を一つのカメラで撮像してもよい。特に、接合部を有する下面の領域は、折り畳みの際に互いにずれる可能性が高いので、接合部を挟んだ２つの領域を異なるカメラで撮像する方が、ずれの演算処理などを効率化できる点で好ましい。また、ＣＣＤ撮像素子が横一列に並んだラインセンサカメラを表裏それぞれ設けたものも好ましい。上面側の撮像手段も同様に適用できる。

演算手段５１は、端辺１４ａ、１５ａ（１４ｂ，１５ｂ）の傾きを算出する。具体的には、撮像手段５０から得られる撮像画像の濃度変化から端辺１４ａ，１５ａ（１４ｂ，１５ｂ）を検知し、搬送方向を基準とした傾斜角を算出する。端辺の検知は、フラップ１４Ａ、１５Ａ（１４Ｂ、１５Ｂ）の角部をまず検出してから求めるようにしてもよい。傾きは、左右のシート端辺１４ａと１５ａの相対的な傾斜角としてもよい。また、本例では、隙間ｓ１、ｓ２の間隔も算出する。この間隔は、端辺の中央部を結ぶ線分の長さとしてもよいし、その他、例えば角部の間の長さでもよい。また、隙間の面積又は面積から算出される平均長さとしてもよい。

このようなシート端辺の傾斜角や隙間ｓ１、ｓ２の間隔の情報は、別途設けた表示装置に表示して、作業員が状況を確認できるように構成することも好ましい実施例である。この場合、数値だけではなく、隙間ｓ１、ｓ２の撮像画像や、左右の傾斜角のグラフを過去数枚分とともに表示することも好ましい。これにより制御手段４により自動的にフィードバック制御する動作以外の各部の調整を作業員が別途行うことなども可能となる。

そして、制御手段４にこれら傾きや間隔の情報が送信されると、これに基づき、制御手段４は搬送手段２や折り曲げ案内機構３の動作を調整するフィードバック制御を行う。具体的には、これら傾きや間隔の情報を記憶装置に記憶するとともに、あらかじめ記憶装置に記憶されている搬送手段２や折り曲げ案内機構３の動作状況、すなわち搬送ベルト２０、２１の駆動モータの回転速度や、ガイド部材３１の左右の位置（ステッピングモータの角度位置など）、折り畳みベルト３２の駆動モータの回転速度、折り畳みベルト３２の位置、押圧ローラ３３の左右の位置等の情報と前記傾きや間隔の情報から、間隔が正常な範囲に収まるように、また左右の傾きが搬送方向に対する角度がゼロになるように、或いは当該角度が小さい方に他方の角度を合せて平行となるように、各部の動作を調整制御する。

より詳しくは、本例では、傾きの情報に基づき、主に搬送ベルト２０、２１の動作や折り畳みベルト３２の動作をフィードバック制御する。左右のシート端辺の傾きが異なる場合において、その差がなくなるようにするには、主に折り畳みベルト３２の動作（モータの回転速度や位置）を調整する制御が行われ、左右の角度をともに搬送方向に合致させるようにするには、搬送ベルト２０、２１の動作（モータの回転速度）を調整するフィードバック制御が行われる。また、間隔の情報に基づき、主にガイド部材３１の左右の位置や押圧ローラ３３の左右の位置を調整するフォードバック制御が行われる。これらフィードバック制御は、ＰＩＤ制御やＰＩ制御など、公知のフィードバック制御の方法を広く適用することができる。

尚、隙間ｓ１、ｓ２の間隔の検知は必須ではないが、本例では当該間隔の情報を検知し、これをフィードバック制御に利用するとともに、所定の許容範囲を外れるものについて、これを不良品と判断する不良品判断にも利用している。この間隔の情報をフィードバック制御には使用せず、不良品判断にのみ利用することも好ましい。特に間隔が大きい場合、調整制御しなくても矯正手段６による矯正により正常な範囲に戻すことができる場合が多いためである。傾きの情報についても、あまりに傾斜が大きく、矯正によっても許容範囲に戻らないであろう所定の傾きより大きな傾きのものは、同じく不良品としてもよい。

矯正手段６は、従来から広く用いられている直角矯正を行うスクエアリング部で構成されている。その他の矯正手段を構成しても勿論よい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１ 製函システム
２ 搬送手段
３ 折り曲げ案内機構
４ 制御手段
５ 検出手段
６ 矯正手段
１０ シート材
１１ 箱体
１２ 接合部
１３ 接合片
１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ フラップ
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 端辺
２０ 搬送ベルト
２１ 搬送ベルト
２２ 吸引装置
３０ 折り畳みバー
３１ ガイド部材
３２ 折り畳みベルト
３３ 押圧ローラ
５０ 撮像手段
５１ 演算手段
ｓ１，ｓ２ 隙間

Claims (10)

1. シート材を折り畳んで接合し、扁平な箱体を形成する製函方法において、
   シート材を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段により搬送されるシート材を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構と、
   前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の動作を制御する制御手段と、
   前記折り曲げ案内機構により折り畳まれたシート材よりなる箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを前記搬送手段の途中又は前記搬送手段から排出される位置において検出する検出手段とを設け、
   前記制御手段が、前記検出手段により検出される傾きに基づき、前記折り曲げ案内機構を構成する折り畳みベルトの動作を、左右のシート端辺の搬送方向を基準とした傾斜角の差がなくなり該左右のシート端辺が互いに平行となるようにフィードバック制御で自動的に調整することを特徴とする製函方法。
2. シート材を折り畳んで接合し、扁平な箱体を形成する製函方法において、
   シート材を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段により搬送されるシート材を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構と、
   前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の動作を制御する制御手段と、
   前記折り曲げ案内機構により折り畳まれたシート材よりなる箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを前記搬送手段の途中又は前記搬送手段から排出される位置において検出する検出手段とを設け、
   前記制御手段が、前記検出手段により検出される傾きに基づき、前記折り曲げ案内機構を構成する折り畳みベルトの動作を、左右のシート端辺の搬送方向を基準とした各傾斜角のうち、当該角度が小さい方のシート端辺の傾斜角に他方のシート端辺の傾斜角を合せるようにして前記左右のシート端辺が互いに平行となるようにフィードバック制御で自動的に調整することを特徴とする製函方法。
3. 前記傾きが、左右一方のシート端部の接合片と該接合片が接着される他方のシート端部の接合領域を除く左右のシート端辺間の隙間を臨む当該端辺の傾きである請求項１又は２記載の製函方法。
4. 前記折り曲げ案内機構により形成された箱体の形状を形成後に矯正する矯正手段を更に備え、前記検出手段が、前記矯正手段により矯正される前の箱体における前記傾きを検出する請求項１〜３の何れか１項に記載の製函方法。
5. 前記検出手段が、前記折り曲げ案内機構による箱体の形成に続いて連続的に、当該箱体における前記傾きを検出する請求項１〜４の何れか１項に記載の製函方法。
6. シート材を折り畳んで接合し、扁平な箱体を形成する製函システムであって、
   シート材を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段により搬送されるシート材を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構と、
   前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の動作を制御する制御手段と、
   前記折り曲げ案内機構により折り畳まれたシート材よりなる箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを前記搬送手段の途中又は前記搬送手段から排出される位置において検出する検出手段とを備え、
   前記制御手段が、前記検出手段により検出される傾きに基づき、前記折り曲げ案内機構を構成する折り畳みベルトの動作を、左右のシート端辺の搬送方向を基準とした傾斜角の差がなくなり該左右のシート端辺が互いに平行となるようにフィードバック制御で自動的に調整してなることを特徴とする製函システム。
7. シート材を折り畳んで接合し、扁平な箱体を形成する製函システムであって、
   シート材を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に沿って左右両側に設けられ、該搬送手段により搬送されるシート材を所定の位置で折り畳むための折り曲げ案内機構と、
   前記折り曲げ案内機構及び搬送手段の動作を制御する制御手段と、
   前記折り曲げ案内機構により折り畳まれたシート材よりなる箱体の接合部を構成する左右のシート端辺の傾きを前記搬送手段の途中又は前記搬送手段から排出される位置において検出する検出手段とを備え、
   前記制御手段が、前記検出手段により検出される傾きに基づき、前記折り曲げ案内機構を構成する折り畳みベルトの動作を、左右のシート端辺の搬送方向を基準とした各傾斜角のうち、当該角度が小さい方のシート端辺の傾斜角に他方のシート端辺の傾斜角を合せるようにして前記左右のシート端辺が互いに平行となるようにフィードバック制御で自動的に調整してなることを特徴とする製函システム。
8. 前記折り曲げ案内機構により形成された箱体の形状を形成後に矯正する矯正手段を更に備え、
   前記検出手段が、前記矯正手段により矯正される前の箱体における前記傾きを検出してなる請求項６又は７記載の製函システム。
9. 前記検出手段が、前記折り曲げ案内機構による箱体の形成に続いて連続的に、当該箱体における前記傾きを検出してなる請求項６〜８の何れか１項に記載の製函システム。
10. 前記検出手段が、少なくとも前記接合部を構成する左右のシート端辺を撮像する撮像手段と、該撮像手段で得られる画像に基づき、前記シート端辺の傾きを算出する演算手段とよりなる請求項６〜９の何れか１項記載の製函システム。

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