JPH02169299A - 頁捲り部材の接圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａｌ産業上の利用分野 この発明は、ＡＴＭの通帳処理部などにおいて冊子類の
紙面を捲る頁捲り装置に関し、特に、頁捲り部材の紙面
に対する接圧力を調節する頁捲り部材の接圧力制御装置
に関する。

山）従来の技術 冊子類の頁捲り装置は一般に第６図に示すように、冊子
４の搬送路中に上下方向に移動自在にされたローラ状の
頁捲り部材１を備えている。搬送ローラ３の回転によっ
て冊子４が矢印Ａ方向に搬送され、冊子４の前端部が所
定の位置に達すると冊子検出センサＳｌがこれを検出し
、頁捲り部材１が下方に移動して最上部の紙面２と当接
する。

頁捲り部材１が紙面２に当接している状態で搬送ローラ
３の回転が継続され、冊子４が矢印Ａ方向に搬送されて
いくと、頁捲り部材１と紙面２との摩擦により紙面２の
前端部が頁捲り部材１の下方において停止する。一方、
紙面２の後端部は搬送ローラ３の回転によって矢印へ方
向に移動し、その中間部分は上方に撓みを生じ、紙面２
を捲ることができる。この場合において頁捲り部材１が
搬送ローラ３と逆方向に回転するようにしたものもある
。

ｔｃ＋発明が解決しようとする課題 上記のように構成された頁捲り装置において一枚の紙面
を確実に捲るためには、頁捲り部材１と紙面２との間に
生じる摩擦力が頁捲りされる紙面とその下方に位置する
紙面との間に住しる摩擦力よりも大きくなるように紙面
に対する頁捲り部材の接圧力を設定しなければならない
、また、この接圧力が大き過ぎると、−度に複数枚の紙
面が捲られてしまう。さらに、頁捲り部材と紙面との間
に生じる摩擦力は、頁捲り部材の摩耗や冊子を構成する
紙面の差異によって変化し、紙面間に生じる摩擦力はそ
の材質および温度などの外部環境によっても変化する。

このため、−枚の紙面のみを確実に頁捲りするために必
要とされる頁捲り部材の接圧力は常に変化する。

しかしながら、従来の頁捲り装置では、紙面に対する頁
捲り部材の接圧力を一定にしていたため、頁捲り部材の
摩耗、紙面の材質変化および外部環境の変化などに対応
して紙面に対する頁捲り部材の接圧力を調整できるよう
にしたものがなく、頁捲り部材と紙面との間に十分な摩
擦力を生じさせることができずに頁捲りを行うことがで
きない場合があり、反対に頁捲り部材と紙面との間に生
じる摩擦力が大きくなり過ぎて一度に複数枚の紙面が捲
られる場合がある。このような空捲りゃ連れ捲りの発生
の有無を確認しながら冊子を搬送しなければならず、ま
た空捲りゃ連れ捲りを生じた場合には冊子を逆送して再
度頁捲り動作を行わなければならず、頁捲り処理に長時
間を必要とする問題があった。

この発明の目的は、紙面から頁捲り部材に作用するトル
クを検出するとともに、検出されたトルクの変動値を求
め、この検出結果および変動値に基づいて紙面に対する
頁捲り部材の接圧力を適正に維持することにより、紙面
に対する頁捲り部材の接圧力を一枚の紙面を捲るために
必要十分な大きさに調整できるようにし、常に一枚の紙
面を確実に頁捲りできる頁捲り部材の接圧力制御装置を
提供することにある。

ｆｄ１課題を解決するだめの手段 この発明の頁捲り部材の接圧力制御装置は、冊子類の紙
面に当接自在にされた頁捲り部材と、紙面から頁捲り部
材に作用するトルクを検出するトルク検出手段と、トル
ク検出手段の検出出力の変動値を求める微分回路と、ト
ルク検出手段の検出出力および微分回路の出力が入力さ
れ、これらの入力値からファジィ推論を行って紙面に対
する頁捲り部材の接圧力を変えるファジィ推論手段と、
微分回路から出力された変動値の急変時におけるトルク
検出手段の検出出力をファジィ推論の中間値として設定
する中間値設定手段と、を設けたことを特徴とする。

（８１作用 この発明においては、頁捲り部材が紙面に当接した際に
、頁捲り部材が紙面から受けるトルクをトルク検出手段
により検出し、このトルク検出手段の検出結果およびそ
の変動値に基づいて紙面に対する頁捲り部材の接圧力が
調整される。

今、第６図において頁捲り部材ｌを十分にＩｇ擦係数の
高い材質で構成した場合、頁捲り部材１と紙面２との間
の静摩擦係数および動摩擦係数をそれぞれμ３２μｍ′
、紙面間の静摩擦係数および動摩擦係数をそれぞれμ２
．μ２′とすると、μ〉μ、′〉μ２〉μ２′の関係が
成り立つ。紙面２の変形開始に必要な力をＥとした場合
、接圧力Ｐを徐々に大きくすると、接圧力Ｐが小さい範
囲では、 Ｅ十μよ・Ｐ〉μｍ′　・Ｐ　　　　・・・第１式の関
係が成り立つ。従って、接圧力Ｐが小さい状態では、頁
捲り部材と紙面２との間に生じる摩擦力よりも紙面間に
生じるＦ′Ｊ擦力の方が大きく、頁捲り部材１と紙面２
との間において滑りを生じる。この後接圧力Ｐを徐々に
大きくしていくと、Ｅ十μ２・Ｐ＝μ、′　・Ｐ　　　
　・・・第２式となり、頁捲り部材ｌと紙面２との間に
おける滑りが生じなくなる。接圧力Ｐがさらに大きくな
ると、頁捲り部材１と紙面２との開において滑りを生じ
なくなｌ／）、逆に、紙面間において滑りを生じ、 Ｅ＋μ、・Ｐ〈μ、′　・Ｐ　　　　・・・第３式の関
係が成り立つ、従って、接圧力Ｐがある値を越えると紙
面２に変形を生じる。この間において頁捲り部材１に作
用するトルクは、上記第１式〜第３式の右辺または左辺
の何れか小さい方の力を頁捲り部材１の半径で除したも
のであり、接圧力ＰとトルクＴとは第７図に示す関係に
なる。第７図から明らかなように、紙面２が捲れ始める
際には接圧力ＰとトルクＴとの関係が急変する。したが
って、トルクＴの変化状態を検出しておけば、その急変
時に紙面２が捲れ始めたことを知ることができ、その時
のトルク値Ｔ１を維持することによって紙面２を確実に
捲ることができる。

ここで、真捲り部材１と紙面２との間および紙面間にお
ける静摩擦係数および動摩擦係数μｍ。

ｕ＋　’　＋　　ｌ’ｚ　＋　　ｕｚ　’は、頁捲り部
材１の摩耗状態、紙面の材質および湿度等の外部環境な
ど不確定な要素によって変化するため、第７図に示すト
ルクＴ、は一定でない、そこで、頁捲り部材に作用する
トルクの変動値Ｔ′の急激な変化を検出し、このときの
トルク値すなわち急変点トルクＴ。

を維持するように接圧力Ｐを調整すれば、常に一枚の紙
面を確実に捲ることができる。そこで、この発明では、
頁捲り部材に作用するトルクとこのトルクの変動値とを
変数としてファジィ推論手段に与えるとともに、前記急
変点トルクＴＩをファジィ推論の中間値として設定し、
接圧力Ｐを制御する。

ファジィ推論手段は、公知のようにファジィ演算を行う
ファジィ演算と確定値演算をデファジファイ部とで構成
されている。ファジィ演算部は予め定められたファジィ
ルールに従ったメンバーシップ関数発生器を備え、入力
される変数に対するメンバーシップ値を演算するととも
に、その結果に基づいて演算した推論値をデファジファ
イ部に対して出力する。このファジィルールは、１ｆ（
ｘ＋＝Ａ　ａｎｄ　ｘｚ＝Ｂ　・・・）　ｔｈｅｎ（ｙ
＝Ｚ）　”第４式の形式で表され、（ｘｔ−Ａ　ａｎｄ
　ｘｔ・Ｂ・・・）は前件部、（ｙ＝Ｚ）は後件部と呼
ばれる。

第８図は、上記のファジィルールに従って推論結果を出
力する公知の手法を説明するための図である。

同図（Ａ）、（Ｂ）は入力値である前件部の２つの変数
（ｘ、　、　　Ｘｉ　）に対応するメンバーシップ関数
を示し、同図（Ｃ）は出力値である後件部に対応するメ
ンバーシップ関数を表す。ここでは前件部のメンバーシ
ップ関数を２つ示しているが、前件部の変数の種類が増
えればメンバーシップ関数もその分増加する。各図にお
いて横軸は変数の値を表し、縦軸はメンバーシップの位
置（所属度）を表す。

今、前件部の第１項目の変数Ｘ、の値がｘ。

であるとすると、そのときの所属度は０．５である（同
図（Ａ）参照）。また、前件部の第２項目の変数Ｘ！の
値がｘｔ′であるとすると、そのときの所属度は０．３
である（同図（Ｂ）参照）。

このような場合、ファジィ演算部ではそれぞれの所属度
の中で最も小さな値をとる。すなわち、上記の例では、
所属度０．３を選ぶ。次にＺに対応するメンバーシップ
関数を上記の所属度０．３０ところで頭切りを行い、下
側の台形部Ｓの重心位置ｙ′を求める。そしてこのｙ′
を推論結果として出力する。

１つのルールに対しては以上のような推論を行うが、一
般には複数のルールを設定する。この場合には各ルール
毎に第８図（Ｃ）に示す推論結果が出力される。そして
各ルール毎に出力された台形部を論理和し、その論理和
した部分（第８図（Ｄ）の斜線領域）の重心ｙ″を論理
の確定値として出力する。このように、第８図（Ａ）ｉ
よび（Ｂ）のメンバーシップ関数の横軸に示される入力
値が中間値をとるように出力値が求められる。

以上の論理手法において、前件部に属する所属度の論理
積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後件
部に対する台形部の論理和演算ルールとをｍ１ｎｉ−ｉ
ａｘルールと呼び、それぞれ前件部論理積回路および後
件部論理和回路において実行される。

この発明においては、第８図（Ｄ）の重心ｙ″を頁捲り
部材の接圧力として出力する。これによって接圧力の極
め細かな制御が可能になり、頁捲り部材において空捲り
や連れ捲りが生じることがない。

（ｆｌ実施例 第２図は、この発明の実施例である頁捲り部材の接圧力
制御装置を備える頁捲り装置の斜視図である。

冊子４は搬送ローラ３の回転により搬送路５中を矢印Ａ
方向に搬送される。搬送ローラ３の搬送方向前方にはロ
ーラ状の頁捲り部材１が軸６に固定されている。この軸
６はガイド６ａによって揺動自在に軸支されている。軸
６の一端には一端を本体に固定した渦巻バネ７の他端が
固定されている。また、軸６の他端には、頁捲り部材１
に作用するトルクを検出するトルクセンサＳ２が設けら
れている０頁捲り部材１の近傍には冊子検出センサＳ１
が設けられており、冊子４の前端部が頁捲り部材１に達
したことを検出する。ガイド６ａにはコイルスプリング
８の一端が固定されている。

このコイルスプリング８は図外のガイドにより半径方向
の移動を規制されている。このコイルスプリング８の上
端部には偏心カム９が当接する。この偏心カム９はサー
ボモータ１０の回転軸に固定されている。サーボモータ
１０を回転すると、カム９の大径部がコイルスプリング
８の上端に当接し、コイルスプリング８は弾性変形を生
じてガイド６ａを介して頁捲り部材１を下方に押圧する
。

第１図は、上記頁捲り部材の接圧力制御装置の制御部の
ブロフク図である。

ＣＰＵＩ　１にはＩ１０インタフェース１３を介して冊
子検出センサＳ１およびトルクセンサＳ２が接続されて
いる。トルクセンサＳ２の出力は直接および微分回路１
６を経由してＣＰＵＩ　ｌに入力される。この微分回路
１６はトルクセンサＳ２が検出したトルクＴの変動値Ｔ
′を出力する。また、ＣＰＬＩＩＩにはＩ１０インタフ
ェース１３を介してモータドライバ１５が接続されてい
る。ドライバ１５はＣＰＵＩＩから出力された制御デー
タに従ってサーボモータ１０を駆動する。さらにＣＰＵ
Ｉ　１はＩ１０インタフェース１３からファジィコント
ローラ１４に対して動作開始データを出力する。ファジ
ィコントローラ１４がこの発明のファジィ推論手段であ
る。このファジィコントローラ１４には、トルクセンサ
ｓ２の出力が直接および微分回路１６を介して入力され
る。ファジィコントローラ１４はトルクセンサｓ２およ
び微分回路１６からの入力値からファジィ推論を行い、
モータドライバ１５に制御データを出力する。

また、ＣＰＵＩ　１は微分回路１６からの入力値が急変
した際におけるトルクセンサＳ２の入力値をメモリ１２
の所定のメモリエリアに記憶し、この内容をファジィコ
ントローラ１４に出カスる。

ファジィコントローラ１４は、公知のファジィ演算部と
確定値演算を行うデファジファイ部とを備え、ファジィ
演算部は予め定められた第３図に示すファジィルールに
従ったメンバーシップ関数発生器を備えている。本実施
例でのファジィルールは例えば、 ■ローラに作用るトルクがかなり大きくて、トルクが少
しづつ小さくなりつつあるとき、ローラ接圧力を中くら
いに下げる。

■ローラに作用るトルクがかなり小さくて、トルクが少
しづつ大きくなりつつあるときは、ローラ接圧力を中く
らいに上げる。

■ローラに作用するトルクが中くらいに小さくて、トル
クが少しつづ下がりつつあるときは、ローラ接圧力を中
くらいに上げる。

なお、第３図において、各ラベルは、 ＮＬ：負で大きい ＮＭ：負で中くらい ＮＳＳ負負小さい ＺＲ：略Ｏ ＰＳ：正で大きい ＰＭ：正で中くらい ＰＬ：正で大きい を意味している。第４図（Ａ）〜（Ｃ）は、ファジィコ
ントローラ１４内のメンバーシップ関数発生器から発生
するメンバーシップ関数を示している。同図（Ａ）は前
件部の第１項に対応するメンバーシップ関数を示し、同
図（Ｂ）は前件部の第２項に対応するメンバーシップ関
数を示し、同図（Ｃ）は後件部に対応するメンバーシッ
プ関数を示している。

同図（Ａ）はトルクセンサＳ２の出力である現在のトル
クＴに対するメンバーシップ関数、同図（Ｂ）は微分回
路１６の出力であるトルクの変動値Ｔ′に対するメンバ
ーシップ関数、同図（Ｃ）は頁捲り部材１の接圧力Ｐに
対するメンバーシップ関数である。

第５図は、第１図に示す制御部処理手順を示すフローチ
ャートである。

冊子４が第２図に示す矢印Ａ方向に搬送され、冊子検出
センサＳ１がオンすると（ｎｌ）、サーボモータ１０を
駆動し、頁捲り部材１の接圧力を徐々に増加しながら冊
子４を矢印Ａ方向に搬送する（ｎ２）、この状態でＣＰ
ＵＩ　１は微分回路１６からの入力値であるトルクの変
動値Ｔ′が急変するのを待機しくｎ３）、変動値Ｔ′が
急変すると直ちにトルクセンサＳ２の出力を読み出し、
中間値Ｔ、としてメモリ１２に格納する（ｎ４）。

さらにサーボモータ１０をオフしくｎ５）、ファジィコ
ントローラエ４の動作を開始する（ｎ６）、このとき、
第４図（Ａ）に示すメンバーシップ関数の中間値として
メモリ１２に格納しておいた中間値Ｔ、を設定しくｎｌ
）、第４図（Ｂ）に示す変動値Ｔ′のメンバーシップ関
数の中間値として０を設定する。この後、冊子検出セン
サＳ１がオフすると動作を停止してｎｌに戻る（ｎ８）
。

以上の処理においてｎｌがこの発明の中間値設定手段に
相当する。

上記ｎ６におけるファジィコントローラの動作を具体的
に説明すると、今、仮にトルク信号Ｔおよび変動値信号
Ｔ′が第４図（Ａ）および（Ｂ）に矢印で示す値であれ
ば、各ラベルに対応するメンバーシップ関数の所属度の
組み合わせとファジィ演算出力は次の通りになる。

’ｒ：ｐｓ＝ｏ、３ Ｔ’　　：ＺＲ−０，３ この組み合わせでは、前件部論理積回路は＠４ｒ＋ｉ−
＋ＷａＸルールのｗｉｎ（ルールに従って最も小さなＨ
Ｏ３を取り、後件部論理和回路では後件部に対応するラ
ベルＮＳ（第３図に示すファジィルールから求められる
）のメンバーシップ関数を０．３で頭切りする。

’ｒ：ｐｓ＝ｏ、３ Ｔ’ｎＮＳ士０．　１ この組み合わせでは、前件部論理積回路が最も小さな値
である０、１を収納し、後件部論理和回路が後件部に対
応するラベルＺＲのメンバーシップ関数を０．１で頭切
りする。

Ｔ：ＺＲ−０，１ Ｔ’　　：ＺＲ＝０．３ この組み合わせでは、前件部論理積回路は最も小さな値
０．１を収納し、後件部論理和回路は後件部に対応する
ラベルＺＲのメンバーシップ関数を０．１の値で頭切り
する。

Ｔ：ＺＲ＝０．１ Ｔ’　　：Ｎ５＝０．１ この組み合わせでは、前件部論理積回路は最も小さな値
０．１を収納し、後件部論理和回路は後件部に対応する
ラベルＰＳのメンバーシップ関数を０．１で頭切りする
。

以上の結果第４図（Ｃ）に示すように、ラベルＮＳ、Ｚ
Ｒ，ＰＳに対応するメンバーシップ関数が頭切りされ、
同図中ハツチングで示す台形部分が推論結果として出力
される。デファジィファイ部ではａ＋ａｘルールを実行
して複数の台形部を論理和する。この後、台形部の重心
を求め、第４図（Ｃ）に示す重心位置Ｐを頁捲り部材１
の接圧力として出力する。

ファジィコントローラ１４はファジィ推論によって得ら
れた接圧力Ｐを制御データとしてドライバ１５に出力し
、ドライバ１５はこのデータに従ってサーボモータ１０
を駆動する。従って、頁捲り部材１は、トルクセンサｓ
２の出力Ｔが設定値Ｔｌに一致し、かつ微分回路１６か
ら入力される変動値Ｔ′がＯになるような接圧力Ｐで紙
面と当接する。すなわち、頁捲り部材１は冊子４の紙面
が捲れ始めたときに作用していたトルクを維持する接圧
力で紙面と当接する。

（幻発明の効果 この発明によれば、冊子の紙面が頁捲り部材によって捲
れ始めたときに頁捲り部材に作用しているトルクの値を
維持するように、頁捲り部材と紙面との接圧力をファジ
ィ推論によって極め細かく調整することができる。しか
も、推論結果は極めて高速に出力されるため、応答遅れ
もほとんどない、これによって、貞捲り部材の摩耗、紙
質の変化および外部環境の変化からの影響をほとんど受
けることがなく、安定した頁捲り処理を実行することが
できる。

装置の制御部の処理手順を示すフローチャー１・である
。また、第６図はこの発明の実施例を含む頁捲り部材に
作用する力を説明する図、第７図は同じく頁捲り部材に
作用するトルクと接圧力との関係を示す図である。第８
図（Ａ）〜（Ｄ）は公知のファジィ推論の手法を説明す
る図である。

１−頁送り部材、２−紙面、４−Ｗｆ子、１４−ファジ
ィコントローラ（ファジィ推論手段）、１６−微分回路
、 Ｓ２−トルクセンサ（トルク検出手段）。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冊子類の紙面に当接自在にされた頁捲り部材と、
   紙面から頁捲り部材に作用するトルクを検出するトルク
   検出手段と、トルク検出手段の検出出力の変動値を求め
   る微分回路と、トルク検出手段の検出出力および微分回
   路の出力が入力され、これらの入力値からファジィ推論
   を行って紙面に対する頁捲り部材の接圧力を変えるファ
   ジィ推論手段と、微分回路から出力された変動値の急変
   時におけるトルク検出手段の検出出力をファジィ推論の
   中間値として設定する中間値設定手段と、を設けたこと
   を特徴とする頁捲り部材の接圧力制御装置。