JP7457560B2

JP7457560B2 - 包装ロール体の製造システム

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Publication number: JP7457560B2
Application number: JP2020063747A
Authority: JP
Inventors: 利香松尾
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP2021160875A

Description

本発明は、巻芯に包装用の帯体が巻かれる包装ロール体の製造システムに関するものである。

料理の保存、乾燥や異物の付着の防止には、食品包装用の包装ロール体が利用されているが、この包装ロール体１は、図６に示すように、巻芯２である紙管３に透明のラップフィルム５がリワインダー（巻取機）により多層に巻回されてその最外層の目視可能な取付領域には、最外層の自由端部の把握を容易にする口取紙６が挿入され、口取紙６やシワ７の有無、外観等が検査されて良否が判定され、その後、良品が専用の包装箱に挿入される（特許文献１参照）。

リワインダーは、図示しないが、紙管３に摺接するドラムロールと、このドラムロールに摺接する紙管３の両端部をヘルパーベルトによりドラムロール方向に押圧する左右一対の駆動機構とを備え、この一対の駆動機構のヘルパーベルトをそれぞれ循環させて紙管３を回転させ、回転する紙管３に原反４からのラップフィルム５を巻き替えて包装ロール体１を製造する。一対の駆動機構のヘルパーベルトは、ラップフィルム５の巻き替え時におけるシワ７の発生を防止したり、良好な巻き姿にするため、紙管３の両端部をドラムロール方向に同等の押圧力で押さえ付けることが要求される。

特開２０１８‐１９３１５９号公報

従来におけるリワインダーは、以上のように構成され、紙管３の両端部を一対のヘルパーベルトによりドラムロール方向に同等の押圧力で押さえ付けることが要求されるが、ヘルパーベルトの摩耗や劣化等により、一対のヘルパーベルトの押圧力に差異が生じた場合には、紙管３に捻りが発生し、この捻りの発生に伴い、ラップフィルム５の幅方向に、周方向に伸びるシワ７が複雑に生じることがある（図６参照）。このラップフィルム５のシワ７は、ラップフィルム５が多層に重ねて巻回される関係上、経時変化の巻き締りにより、修正して消すことができず、その結果、外観や巻き硬さ不足といった体裁が大きく悪化した不良品の包装ロール体１が連続的に製造されることとなる。

この包装ロール体１の不良化を解消する手段として、（１）リワインダーのメンテナンス時に各ヘルパーベルトのテンションを確認する方法、（２）ラップフィルム５が巻き替えられた包装ロール体１の外観、具体的にはシワ７の程度や巻き硬さを検査する方法等が提案されている。

しかしながら、これら（１）、（２）の方法の場合には、包装ロール体１に異常が連続して発生した後には、ラップフィルム５のシワ７や巻き姿異常を検出することができるものの、異常が連続して発生する前には、ラップフィルム５のシワ７や巻き姿異常を予測することは困難であり、生産性の向上に資することができない。また、（２）の方法の場合、検査が検査員の熟練の程度に左右されることがあるので、検査にバラツキが生じるおそれがある。さらに、熟練した検査員の確保は、人口減少による労働力不足が指摘されている現在や将来において容易なことではない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、異常が発生する前にシワ等の巻き姿異常を効果的に予測することができ、しかも、巻き姿異常に関する検査精度が検査員の熟練の程度に左右されることのない包装ロール体の製造システムを提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、巻芯に近接するロールと、このロールに近接する巻芯の両端部をエンドレスのベルトによりロール方向に押さえ付ける複数の駆動機構とを含み、この複数の駆動機構のベルトをそれぞれ循環させて巻芯を回転させ、この回転する巻芯に帯体を巻き付けて包装ロール体を得るシステムであって、
包装ロール体の巻き姿画像と複数のベルトの循環速度の速度差とを教師データとして用い、包装ロール体の巻き姿画像と複数のベルトの循環速度の速度差のうち、少なくとも複数のベルトの循環速度の速度差に基づき、包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿異常の発生を予測する予測モデルを機械学習により生成するモデル生成手段と、
包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿画像と複数のベルトの循環速度の速度差のうち、少なくとも複数のベルトの循環速度の速度差を受け付ける受付手段と、
モデル生成手段により生成された予測モデルを用い、受付手段が少なくとも受け付けた複数のベルトの循環速度の速度差に基づき、包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿異常の発生を予測して出力する処理手段と、
処理手段の出力結果に応じ、複数の駆動機構をそれぞれ制御する制御手段とを含んでなることを特徴としている。

なお、巻芯を略筒形の紙管とし、この紙管にラップフィルムを多層に巻いて包装ロール体を得ることができる。
また、複数の駆動機構を、巻芯を挟んで対向させ、各駆動機構を、回転可能な複数のローラと、この複数のローラの間に巻架（巻いて架け渡す）されるエンドレスのヘルパーベルトとから構成し、複数のローラのいずれかに、ヘルパーベルトの循環速度計測用のエンコーダを取り付けることができる。
また、処理手段の出力結果に応じ、ベルト用の交換時期報知信号を出力する報知信号出力手段を含むと良い。

ここで、特許請求の範囲におけるロールは、ドラムロールでも良いし、サーフェイス式のサーフェイスロール等でも良い。また、帯体は、食品包装用が主な用途ではあるが、可能であれば、それ以外の包装用途に利用しても良い。この帯体には、少なくとも透明、不透明、半透明の長い各種の樹脂フィルムや樹脂シートが含まれる。駆動機構のベルトは、水平横方向に伸びる巻芯に間接的に接触して回転させることが好ましい。

教師データに用いられる包装ロール体の巻き姿画像は、帯体が完全に巻かれた後の巻き姿画像でも良いし、帯体が完全に巻かれる前の巻き付け中の巻き姿画像でも良い。さらに、包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿異常の発生には、少なくとも包装ロール体の帯体巻き付け中における帯体の位置ずれやシワ、帯体の巻き硬さ不足に伴う外観異常、帯体の巻き硬さ不良に伴う外観異常等が含まれる。

本発明によれば、包装ロール体を製造する場合、製造システムの人工知能は、少なくとも複数のベルトの循環速度から速度差を演算し、この演算した速度差を受け付ける。循環速度の速度差を受け付けたら、モデル生成機能により生成された予測モデルを用い、少なくとも複数のベルトの循環速度の速度差に基づき、包装ロール体の巻芯に帯体が巻かれる際の巻き姿異常の発生を予測して予測結果を出力する。

具体的には、複数のベルトのうち、少なくとも一のベルトに摩耗や劣化が生じ、ベルトの性能が低下して循環速度の速度差の値が高くなった場合には、巻芯が変形したり、巻き付け中の包装ロール体に異常（例えば、位置ずれ、帯体のシワ、帯体の巻き硬さ不足、帯体の巻き硬さ不良に伴う外観異常等）の生じるおそれが高いので、巻き姿異常の発生するおそれが高いことを予測してその予測結果を出力する。これに対し、複数のベルトのうち、少なくとも一のベルトに摩耗や劣化が未だ生じておらず、速度差の値が依然低い場合には、巻芯が変形したり、巻き付け中の包装ロール体に異常が生じるおそれが低いので、巻き姿異常の発生するおそれが低いことを予測してその予測結果を出力する。

本発明によれば、包装ロール体に異常が発生する前にシワ等の巻き姿異常が生じるか否かを効果的に予測することができ、しかも、巻き姿異常に関する検査精度が検査員の熟練の程度に左右されることが少ないという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、異常発生前の人工知能の推論により、紙管の変形やラップフィルムのシワや巻き姿を予測することができるので、包装ロール体に異常が発生する前の段階で包装ロール体の製造を中断したり、駆動機構のベルトを交換することができる。したがって、包装ロール体の外観や体裁を悪化させることが少なく、製造される包装ロール体が連続して不良化するのを未然に防止することができる。

請求項３記載の発明によれば、巻芯に対する押圧力を計測するのではなく、ヘルパーベルトの循環速度を計測するので、巻芯の変形や帯体の厚さ精度等に計測値が影響されることが少なく、計測値のバラツキを減少させて高精度な値を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、異常発生前の人工知能の推論により、ベルト用の交換時期報知信号を出力するので、交換時期報知信号に基づき、例えばスリップし始めたベルトの摩耗の程度を迅速に点検したり、ベルトを交換してリワインダーの稼働率を向上させることが可能となる。

本発明に係る包装ロール体の製造システムの実施形態におけるリワインダーを模式的に示す全体説明図である。本発明に係る包装ロール体の製造システムの実施形態におけるリワインダーの駆動機構等を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る包装ロール体の製造システムの実施形態における駆動機構のヘルパーベルト等を模式的に示す要部斜視図である。本発明に係る包装ロール体の製造システムの実施形態におけるリワインダーのドラムロールと駆動機構の関係を模式的に示す説明図である。本発明に係る包装ロール体の製造システムの実施形態におけるシステム説明図である。紙管にラップフィルムが多層に巻回されたシワ入りの包装ロール体を示す斜視説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における包装ロール体の製造システムは、図１ないし図６に示すように、巻芯２に近接対向するリワインダー１０のドラムロール１８と、このドラムロール１８に近接対向する巻芯２の両端部をヘルパーベルト２２によりドラムロール１８方向に押さえ付ける左右一対の駆動機構１９とを含み、この一対の駆動機構１９のヘルパーベルト２２をそれぞれ循環させて巻芯２を回転させ、この回転する巻芯２に原反４のラップフィルム５を巻回して包装ロール体１を得る製造システムであり、モデル生成手段により生成された予測モデルを用い、一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差に基づき、ラップフィルム５の巻回中における包装ロール体１の異常の発生を予測し、この予測結果に応じ、一対の駆動機構１９等を制御するＡＩ（人工知能）２７を用いたシステムである。

包装ロール体１の巻芯２は、図６等に示すように、例えば再生用紙がスパイラル巻きに巻装されることにより、防塵性や表面平滑性等に優れる細長い円筒形の安価な紙管３とされる。この紙管３は、リワインダー１０の紙管供給領域に多数本が貯えられ、倒れた状態で順次取り出されてその外周面に食品包装用のラップフィルム５が平巻方式で多層に巻回され、このラップフィルム５の最外層中央の目視可能な取付領域には、最外層の自由端部の把握を容易にする紙片形で白色の口取紙６が挿入される。

リワインダー１０は、図１ないし図４に示すように、太巻きの原反４のラップフィルム５を多数のローラ１３を介してドラムロール１８に巻架し、この巻架したラップフィルム５を紙管３に巻き替える装置であり、上流部に、原反４用のターレットアーム１１が回転可能に支持され、中流部に、ラップフィルム５を案内する多数のローラ１３が回転可能に軸支されており、下流部には、回転可能なドラムロール１８と左右一対の駆動機構１９とがそれぞれ配設される。原反４は、巻芯に透明帯形のラップフィルム５が巻回され、ターレットアーム１１に複数個が回転可能に支持される。この原反４のラップフィルム５は、例えば耐熱性や耐水性等に優れるポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等により柔軟な薄膜に成形される。

ターレットアーム１１は、相対向して原反４を挟持する一対のアーム１２を備え、この一対のアーム１２が供給位置と待機位置との間に回転可能に支持されており、一対のアーム１２の一端部に、供給用の原反４の巻芯が進退動可能なチャック部を介し交換可能に支持されるとともに、一対のアーム１２の他端部に、予備の原反４の巻芯が進退動可能なチャック部を介し交換可能に支持される。

このようなターレットアーム１１は、一端部の原反４を供給位置に位置決め配置してラップフィルム５を下流の多数のローラ１３に繰り出し供給するが、供給位置の原反４のラップフィルム５の残量が不足する場合には、１８０°回転してラップフィルム５の残量不足の原反４を供給位置から待機位置に移動させるとともに、待機位置の予備の原反４を供給位置に移動させ、この供給位置に移動した予備の原反４のラップフィルム５を待機位置に移動した原反４の未だ切断されていないラップフィルム５にシールを介して接続し、その後、待機位置の原反４を制動してそのラップフィルム５を引き千切るよう機能する。これら一連の動作により、ラップフィルム５は、連続して下流の多数のローラ１３に供給される。

多数のローラ１３は、供給位置に位置決め配置された原反４からのラップフィルム５が巻架される巻出ローラ１４と、この巻出ローラ１４からのラップフィルム５が巻架される複数のガイドローラ１５と、この複数のガイドローラ１５からのラップフィルム５が巻架されるエキスパンダローラ１６と、このエキスパンダローラ１６と下流のドラムロール１８との間のラップフィルム５が巻架されるピンチローラ１７とを備える。複数の（本実施形態では３本）のガイドローラ１５は、下方上流の巻出ローラ１４と下流のエキスパンダローラ１６との間に介在され、上下方向に所定の間隔をおき自由回転可能に軸支される。各ガイドローラ１５は、巻出ローラ１４の下流に位置してラップフィルム５の供給方向を変更したり、ラップフィルム５のシワ７や弛みを除去するよう機能する。

エキスパンダローラ１６は、例えばゴム質のローラ部に支持軸が嵌通され、この支持軸のローラ部から突出した両端部が軸受を介し回転可能に支持されており、最下流のガイドローラ１５の下流に湾曲して位置し、ラップフィルム５のシワ７や弛みを除去する。また、ピンチローラ１７は、例えばゴム質の円柱形のローラ部に支持軸が嵌通され、この支持軸のローラ部から突出した両端部が軸受を介し回転可能に支持されており、エキスパンダローラ１６の下流に位置してラップフィルム５を一定速度でドラムロール１８に供給する。

ドラムロール１８は、図１や図４に示すように、周囲に少なくとも紙管供給領域、紙管巻き替え領域、包装ロール体待機領域、包装ロール体排出領域がそれぞれ形成され、これらの間を回転する。このドラムロール１８は、下方の紙管供給領域から上方の紙管巻き替え領域に移動した紙管３の外周面に摺接して回転させ、紙管３の外周面にピンチローラ１７から供給された所定の長さのラップフィルム５を多層に重ねて巻き付ける。

一対の駆動機構１９は、図１ないし図４に示すように、ドラムロール１８の軸方向（図１の奥方向）に相対向して対設され、紙管巻き替え領域における紙管３を水平にチャッキングして挟持し、この紙管３の両端部に駆動力を伝達して回転させる。各駆動機構１９は、紙管巻き替え領域の紙管端部を回転可能なチャック部でチャッキングするチャッキング機構２０と、回転可能な複数のローラ２１と、この複数のローラ２１の間に巻架されるヘルパーベルト２２とから構成され、複数のローラ２１のいずれかに、ヘルパーベルト２２の循環速度を計測するエンコーダ２３が装着されており、紙管巻き替え領域、換言すれば、ドラムロール１８の上方に設置される。

複数のローラ２１は、ドラムロール１８の上方に位置して回転駆動する上下方向に揺動可能な拡径ローラ２４と、この拡径ローラ２４の下方に離れて回転する縮径のベアリングローラ２５と、これら拡径ローラ２４とベアリングローラ２５間の上方に位置して回転する縮径のテンションローラ２６とを備え、拡径ローラ２４にロータリ方式のエンコーダ２３が装着されるとともに、このエンコーダ２３がＡＩ２７に接続されており、ベアリングローラ２５と隣接する駆動機構１９のベアリングローラ２５とには、一対のヘルパーベルト２２の循環速度を均一にする観点から、連結シャフトが接続される。

一対のヘルパーベルト２２の循環速度は、均一な速度が望ましいが、多くの場合、様々な理由から不均一な速度となる。例えば、ヘルパーベルト２２の循環速度が４２０ｍ／ｍｉｎに設定されたとしても、実際には、一方のヘルパーベルト２２の循環速度が４２１ｍ／ｍｉｎ程度となり、他方のヘルパーベルト２２の循環速度が４１５ｍ／ｍｉｎ程度となることがある。

エンコーダ２３は、特に限定されるものではないが、例えばＴＲＤ‐Ｎ２５００‐ＲＺ[光洋電子工業株式会社製：製品名]等からなり、拡径ローラ２４やその近傍に装着されて回転速度を計測するが、この拡径ローラ２４の回転速度がヘルパーベルト２２の循環速度と看做されて計測され、ＡＩ２７に出力される。ヘルパーベルト２２の循環速度が計測されるのは、例えば紙管３に対する押圧力を計測しようとすると、紙管３の変形やラップフィルム５の厚さ精度等に影響されて押圧力の計測値にバラツキが生じるが、循環速度を計測すれば、計測値のバラツキが非常に少なくなるからである。

ＡＩ２７は、図１や図５に示すように、例えばノート型のパーソナルコンピュータからなり、専用のソフトウェアがインストールされており、モデル生成手段により生成された予測モデルを用い、一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差を監視し、この循環速度の速度差から、包装ロール体１のラップフィルム５巻回時におけるシワ７の発生を推論して予測し、この予測結果に応じ、駆動機構１９を含むリワインダー１０全体を停止させたり、リワインダー１０の稼働を継続させるよう機能する。

係るＡＩ２７は、少なくとも包装ロール体１の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とを教師データとして用い、一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差に基づき、包装ロール体１の巻回中におけるラップフィルム５のシワ７等の巻き姿異常の発生を予測する予測モデルを機械学習により生成するモデル生成機能と、一対のヘルパーベルト２２の計測された循環速度から演算した速度差を受け付ける受付機能と、モデル生成機能により生成された予測モデルを用い、受付機能が受け付けた一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差に基づき、包装ロール体１のラップフィルム５が巻回される際のシワ７等の巻き姿異常の発生を予測して出力する処理機能と、処理機能の予測した出力結果に応じ、一対の駆動機構１９の駆動をそれぞれ制御する制御機能とを実現する。

教師データとして、包装ロール体１の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とが用いられるが、これは、これらの間に一定の関係が存在するからである。この一定の関係を詳しく説明すると、過去の経験則やデータに鑑み、紙管３に巻回されたラップフィルム５にシワ７等の生じない正常な場合には、巻回時における一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差は４．７％、４．８％、４．９％等、必ず５％未満となる。これに対し、紙管３に巻回されたラップフィルム５にシワ７等の生じる異常な場合には、巻回時における一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差は５．０％、５．１％、５．２％等、必ず５％以上となる。これらから、包装ロール体１の巻き姿画像と巻回時における一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差との間には、統計的に有意な相関関係が認められる。

係る事実に基づくと、包装ロール体１の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差との間には、一定の相関関係が存在すると明言できるので、包装ロール体１の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とを教師データとして、ニューラルネットワーク等の公知の機械学習アルゴリズムを用いた機械学習により、高精度の出力が可能な予測モデルを生成することができる。

教師データは、ラップフィルム５が巻回された包装ロール体１の外観を撮像カメラで撮像するとともに、得られた画像とラップフィルム５巻回時における一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とを関連させることで作成される。具体的には、（１）包装ロール体１の紙管３に巻回されたラップフィルム５のシワ７無しの適切な巻き姿を様々な角度で多数撮像するとともに、得られた多数のサンプル画像とラップフィルム５巻回時における一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差５％未満（４．５％、４．６％、４．７％、４．８％、４．９％等）の場合とを関連させ、（２）包装ロール体１の紙管３に巻回されたラップフィルム５の不適切な巻き姿を様々な角度で多数撮像するとともに、得られた多数のサンプル画像とラップフィルム５巻回時における一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差５％以上（５．０％、５．１％、５．２％、５．３％、５．４％等）の場合とを関連させることで作成される。

包装ロール体１の不適切な巻き姿としては、特に限定されるものではないが、例えば紙管３に対するラップフィルム５の巻き位置のずれ、ラップフィルム５の大小複雑なシワ７、ラップフィルム５の巻き硬さ不良に伴う外観異常、口取紙６の過剰な飛び出しや斜め挿入等があげられる。

予測モデルは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）等の公知の機械学習アルゴリズムを利用し、包装ロール体１のラップフィルム５の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差との関係を教師データとして学習させる教師有り機械学習により生成される。この予測モデルは、例えば、公知のＶＧＧ１９、ＩｎｃｅｐｔｉｏｎＶｅｒ．３やＲｅｓＮｅｔ等を利用して生成される。

このような予測モデルは、一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差５が％未満の場合には、巻き付け中の包装ロール体１にシワ７等の異常が生じる蓋然性が低いと予測し、一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差が５％以上の場合には、巻き付け中の包装ロール体１にシワ７等の異常が生じる蓋然性が高いと予測する。

なお、ＡＩ２７は、必要に応じ、処理機能の予測した出力結果に応じ、ヘルパーベルト２２用の交換時期報知信号を出力する報知信号出力機能を実現する。この機能の実現により、警告灯やブザー等が動作し、ヘルパーベルト２２の交換時期を把握することができる。

各ヘルパーベルト２２は、例えば所定の材料によりエンドレスの平ベルトに形成され、拡径ローラ２４、ベアリングローラ２５、テンションローラ２６に緊張して巻架されており、略Ｕ字形のガイドに遊貫状態で案内されながら循環して紙管巻き替え領域に移動した紙管３の端部にチャック部を介して摺接し、コイルスプリングの弾圧付勢作用に基づき、紙管３をドラムロール１８方向に押圧しながら回転させるよう機能する。ヘルパーベルト２２の所定の材料としては、少なくとも食品衛生等に資するポリエステル織布、ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂等のいずれかがあげられ、好ましくはこれらが選択的に積層される。

上記構成において、包装ロール体１を製造する場合、リワインダー１０を起動すると、太巻きの原反４のラップフィルム５は、巻出ローラ１４、複数のガイドローラ１５、エキスパンダローラ１６、ピンチローラ１７、及びドラムロール１８に順次供給される。また、紙管３は、紙管供給領域から紙管巻き替え領域に移動し、両端部が一対の駆動機構１９の循環するヘルパーベルト２２によりドラムロール１８方向に押圧され、かつヘルパーベルト２２に摺接されて回転する。

こうして原反４のラップフィルム５がドラムロール１８に供給され、紙管３が紙管巻き替え領域で回転すると、ドラムロール１８上で回転する紙管３の外周面に原反４のラップフィルム５が所定の長さ分多層に重ねて巻き付けられ、その後、ラップフィルム５の外層と最外層中央の取付領域との間に口取紙６が挿入されることにより、包装ロール体１が製造される。

紙管３が回転し、ラップフィルム５の巻き替え量が増大すると、一対の駆動機構１９の拡径ローラ２４は、下方から上方にそれぞれ徐々に揺動し、ラップフィルム５の巻き替えを円滑化する。また、紙管３が回転する際、一対のヘルパーベルト２２の循環速度は、エンコーダ２３によりそれぞれ計測され、各計測値がＡＩ２７に出力される。

ＡＩ２７は、一対のヘルパーベルト２２の計測値から循環速度の速度差を演算し、この演算した速度差の値を受け付ける。こうして速度差の値を受け付けたら、モデル生成機能により生成された予測モデルを用い、一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差に基づき、包装ロール体１にラップフィルム５が巻回される際のシワ７等、巻き姿異常の発生を予測して予測結果を出力する。

具体的には、循環する一対のヘルパーベルト２２のうち、少なくとも一方のヘルパーベルト２２に摩耗や劣化が生じ、ヘルパーベルト２２のテンションが低下して速度差の値が５％以上となった場合には、紙管３が捻じれ、巻き替え中のラップフィルム５の周方向にシワ７が生じるおそれが高いので、シワ７等の巻き姿異常の発生するおそれ有りと予測してその予測結果を自動的に出力する。巻き姿異常の発生するおそれ有りという予測結果が自動的に出力されると、リワインダー１０が停止したり、ヘルパーベルト２２用の交換時期報知信号が出力される。

これに対し、循環する一対のヘルパーベルト２２のうち、少なくとも一方のヘルパーベルト２２に摩耗や劣化が未だ生じておらず、速度差の値が依然５％未満の場合には、紙管３が捻じれたり、巻き替え中のラップフィルム５にシワ７等の巻き姿異常の発生するおそれが低いので、巻き姿異常の発生するおそれ無しと予測してその予測結果を自動的に出力する。巻き姿異常の発生するおそれ無しという予測結果が自動的に出力されると、リワインダー１０の稼働が継続する。

上記によれば、ＡＩ２７の推論に基づき、包装ロール体１の紙管３の捻りやラップフィルム５のシワ７というリスクを高精度に予想することができるので、包装ロール体１に異常が連続して発生する前に包装ロール体１の製造を一次中断し、摩耗し始めたヘルパーベルト２２を迅速に検査・交換することができる。したがって、包装ロール体１の外観や体裁を大きく悪化させることがなく、包装ロール体１の連続した不良化を未然に防止することができ、良品の包装ロール体１を量産することができる。

また、ラップフィルム５が巻き替えられた包装ロール体１のシワ７の程度や巻き硬さを検査員が検査する必要がないので、検査が検査員の熟練の程度に左右されることがない。また、熟練した検査員を必ずしも確保する必要がないので、人件費の削減が大いに期待できる。さらに、紙管３の平行度や上下左右のブレ値を計測して閾値を比較しようとすると、紙管３の変形やラップフィルム５の厚さ精度等に影響されて計測値にバラツキが少なからず生じるが、ヘルパーベルト２２の循環速度を計測するので、高精度な計測値を容易に得ることができる。

なお、上記実施形態では紙管供給領域を下方に示したが、特に限定されるものではなく、上方に設けても良い。また、上記実施形態ではドラムロール１８を示したが、何らこれに限定されるものではなく、例えばリワインダー１０がサーフェイス式の装置の場合、ドラムロール１８を複数本のサーフェイスロールに変更して各サーフェイスロールと紙管３とを回転可能に接触させ、一対のヘルパーベルト２２を紙管３の補助的な回転に使用しても良い。また、上記実施形態ではロータリ方式の小型のエンコーダ２３を使用したが、何らこれに限定されるものではない。拡径ローラ２４の回転速度を計測可能であれば、光学式、磁気式、電磁誘導式のエンコーダ２３を特に問うものではない。

また、拡径ローラ２４にロータリ方式のエンコーダ２３を装着したが、ベアリングローラ２５あるいはテンションローラ２６に、エンコーダ２３を装着しても良い。また、ヘルパーベルト２２の視認を容易にするため、ヘルパーベルト２２の少なくとも露出面を有彩色（例えば、青色や赤色）に着色することもできる。また、拡径ローラ２４、ベアリングローラ２５、テンションローラ２６の数や位置は、適宜増減変更することができる。

さらに、ＡＩ２７は、包装ロール体１の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とを教師データとして用い、包装ロール体１の巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とに基づき、包装ロール体１の巻回中におけるシワ７等の異常の発生を予測する予測モデルを機械学習により生成するモデル生成機能と、撮像カメラで撮像された包装ロール体１の巻回中における巻き姿画像、及び一対のヘルパーベルト２２の計測された循環速度から演算した速度差を受け付ける受付機能と、モデル生成機能により生成された予測モデルを用い、受付機能が受け付けた包装ロール体１の巻回中における巻き姿画像と一対のヘルパーベルト２２の循環速度の速度差とに基づき、包装ロール体１のラップフィルム５巻回中におけるシワ７等、巻き姿異常の発生を予測して出力する処理機能と、処理機能の予測した出力結果に応じ、一対の駆動機構１９の駆動をそれぞれ制御する制御機能とを実現しても良い。

本発明に係る包装ロール体の製造システムは、ＡＩを用いたラップフィルム等の製造分野で使用される。

１包装ロール体
２巻芯
３紙管
４原反
５ラップフィルム（帯体）
７シワ
１０リワインダー
１１ターレットアーム
１３ローラ
１８ドラムロール（ロール）
１９駆動機構
２０チャッキング機構
２１ローラ
２２ヘルパーベルト（ベルト）
２３エンコーダ
２４拡径ローラ（ローラ）
２５ベアリングローラ（ローラ）
２６テンションローラ（ローラ）
２７ＡＩ

Claims

巻芯に近接するロールと、このロールに近接する巻芯の両端部をエンドレスのベルトによりロール方向に押さえ付ける複数の駆動機構とを含み、この複数の駆動機構のベルトをそれぞれ循環させて巻芯を回転させ、この回転する巻芯に帯体を巻き付けて包装ロール体を得る包装ロール体の製造システムであって、
包装ロール体の巻き姿画像と複数のベルトの循環速度の速度差とを教師データとして用い、包装ロール体の巻き姿画像と複数のベルトの循環速度の速度差のうち、少なくとも複数のベルトの循環速度の速度差に基づき、包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿異常の発生を予測する予測モデルを機械学習により生成するモデル生成手段と、
包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿画像と複数のベルトの循環速度の速度差のうち、少なくとも複数のベルトの循環速度の速度差を受け付ける受付手段と、
モデル生成手段により生成された予測モデルを用い、受付手段が少なくとも受け付けた複数のベルトの循環速度の速度差に基づき、包装ロール体の帯体巻き付け中における巻き姿異常の発生を予測して出力する処理手段と、
処理手段の出力結果に応じ、複数の駆動機構をそれぞれ制御する制御手段とを含んでなることを特徴とする包装ロール体の製造システム。
巻芯を略筒形の紙管とし、この紙管にラップフィルムを多層に巻いて包装ロール体を得る請求項１記載の包装ロール体の製造システム。
複数の駆動機構を、巻芯を挟んで対向させ、各駆動機構を、回転可能な複数のローラと、この複数のローラの間に巻架されるエンドレスのヘルパーベルトとから構成し、複数のローラのいずれかに、ヘルパーベルトの循環速度計測用のエンコーダを取り付けた請求項１又は２記載の包装ロール体の製造システム。
処理手段の出力結果に応じ、ベルト用の交換時期報知信号を出力する報知信号出力手段を含んでなる請求項１、２、又は３記載の包装ロール体の製造システム。