JPH0519111U - 包装機の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 包装機の動力用電源を遮断しても、エンコー
ダからの現在位置情報がクリアされない制御回路を提供
する。 【構成】 各作動機構を個別に駆動するモータと、該モ
ータに個別に配設したインクリメンタル形エンコーダ
と、該モータを駆動するドライブユニットと、各ユニッ
トに制御情報をフィードバックする制御装置とを備える
包装機で、該ユニットのモータ制御部および制御装置か
らなる制御系と商用電源との間に主電源スイッチを介装
し、また該ユニットにおける電源供給用の動力系と主電
源スイッチとの間副電源スイッチを介装する。 【効果】 副電源スイッチを開放して各モータへの電源
を遮断しても、主電源スイッチが投入されている限り、
エンコーダは各作動機構の作動位置を記憶保持できる。
従って電源を切った後に電源を再投入する場合等に作動
機構の同期設定を行なう運転が不要となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、包装機の制御回路に関し、更に詳しくは、例えばフィルム繰出し 機構やエンドシール機構の如き作動機構に駆動用モータを個別に設け、該機構の 回転系に設けたインクリメンタル形エンコーダからの位置情報を前記夫々のモー タにフィードバックして、各作動機構の回転位置および速度を同期制御するよう にした包装機において、主電源を遮断しても該エンコーダからの位置情報がクリ アされることがなく、従って包装機立上げ時の同期合わせ運転を不要となし得る 制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

例えば、ロール体から繰出した包装用フィルムを製袋器に通過させて筒状に成 形し、この筒状フィルム中に被包装物を順次供給すると共に、該フィルムにおけ る長手方向の重合端縁部に縦シールを施し、更に筒状フィルムの被包装物を挾む 前後に夫々横シールおよび切断を施して、三方シールが施された包装体を連続的 に製造する横型製袋充填包装機が一般に広く知られている。この種の横型製袋充 填包装機では、被包装物を供給するコンベヤ、フィルムを繰出して下流側へ給送 するロール、その他フィルムにエンドシールを施すシール体等に代表される各種 作動機構を備えている。

【０００３】 ところで、かっての包装機の駆動系は、１基の主モータを共通の駆動源とし、 この単一のモータから減速機構、差動歯車機構、クラッチ機構等の各種動力伝達 系を介して、前記多数の作動機構を機械的に駆動する構成を採用していた。しか し、このような機械的構成を主体とする包装機では、その構成が極めて複雑とな って、組立に多くの手間や時間を要し、故障も生じ易い等の難点を有している。 従って近年では、各種作動機構に個別に駆動用サーボモータを与え、該モータを フィードバック制御する包装機が提案され、好適に商品化されて市場に流通して いる。このように、作動機構に個別に設けたサーボモータをフィードバック制御 する提案として、例えば本件出願人の特公平１−１６７４０号に係る発明が存在 する。

【０００４】 前述した各種作動機構を個別に駆動するサーボモータをフィードバック制御す るサーボ制御式包装機では、該モータに回転位置や速度等の情報をフィードバッ クする手段として、一般にインクリメンタル形の光学式エンコーダを用いている 。そして、このエンコーダを使用することにより、予め包装機の制御部にキーボ ード等を介して入力した各種の包装データを基に、各作動機構における回転系の 同期位置合わせがなされるものである。

【０００５】 本考案は、このインクリメンタル形エンコーダを採用する包装機に関連するの で、エンコーダの概略につき先ず説明する。回転機器におけるロータの現在位置 を高い分解能で検出する光学式位置センサ(エンコーダ)として、インクリメンタ ル形とアブソリュート形とが知られている。インクリメンタル形エンコーダは、 回転している間だけ回転角度に応じたパルスが出力される型式のもので、出力パ ルス数は別途カウンタで計数して中央処理ユニット(ＣＰＵ)で処理するようにな っている。このようにインクリメンタル形は、現在位置をパルス信号として該中 央処理ユニットに出力しているので、包装機本体の電源を切ることにより該位置 情報は瞬時に失なわれてしまう。これに対しアブソリュート形エンコーダは、回 転の有無に拘らず回転角度に応じた絶対位置の信号がコードでパラレルに出力さ れる型式のものであり、従ってカウンタは必要なく常に回転位置の確認が可能に なっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

作動機構を個別に駆動するサーボモータを搭載した前記の包装機には、一般に インクリメンタル形エンコーダが使用されている。しかるに該エンコーダは、先 に述べた如く、包装機本体の電源を切ると位置情報は失なわれてしまうものであ る。従って、包装機を本格稼働させるに先立って主電源を投入する場合や、 包装機の稼働中に異常が発生して電源を切った後、改めて電源を投入した場合等 には、例えばフィルム繰出し機構やエンドシール機構の如き作動機構における初 期の同期位置合わせを行なうために、同期設定用の運転をその都度行なう必要が ある。しかし包装機における電源の投入・遮断は、日常の運転に際し頻繁に行な われるものであるから、包装機を新たに立上げる度に同期設定運転を行なうこと は煩瑣に耐えないものである。

【０００７】 なおインクリメンタル形エンコーダの使用に代えて、前記のアブソリュート形 エンコーダを使用した場合は、包装機の電源を切っても制御対象であるモータの 回転位置を記憶しているので、包装機を立上げる度に同期設定運転を行なう必要 はない。しかしその反面アブソリュート形エンコーダは、回転軸での回転が１： １の場合にのみ位置検出が可能であるが、包装機の各種作動機構は減速駆動され るものであるために、サーボモータ自体の現在位置は認識し得ても、各作動機構 における回転部の現在位置を検出することは不可能である。そこで、サーボモー タの回転位置を認識するエンコーダとしてインクリメンタル形を使用し、また該 モータにより駆動される作動機構側の回転軸に、アブソリュート形のエンコーダ を使用して対処することも考えられる。しかし、例えば包装機におけるフィルム 繰出し機構を、予め設定したフィルムの送り量に応じて制御する場合の如く、当 初より基準となる１回転軸が存在しないものには、やはり対応不可能となってし まう。

【０００８】

【考案の目的】

この考案は、前述した各種作動機構を個別に駆動するサーボモータを搭載し、 該モータに回転位置や速度等の情報をフィードバックするためインクリメンタル 形エンコーダを設ける構成とした包装機に内在している前記課題に鑑み、これを 好適に解決するべく提案されたものであって、包装機における動力用電源を遮断 しても、エンコーダからの現在位置情報がクリアされることのない包装機の制御 回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため本考案は、各作動機構に 個別に設けられて、該作動機構に所要の駆動を与えるモータと、前記夫々のモー タの回転系に個別に配設され、該モータの回転位置および速度を検出するエンコ ーダと、前記夫々のモータおよび各対応のエンコーダに接続して、該モータを駆 動すると共に該エンコーダに電源を供給するドライブユニットと、前記夫々のエ ンコーダからの信号が入力されて、これと対応する夫々のドライブユニットに所 要の制御情報をフィードバックする制御装置とから構成され、前記エンコーダの 少なくとも１つはインクリメンタル形エンコーダである包装機において、 前記ドライブユニットのモータ制御部および前記制御装置からなる制御系と商 用電源との間に介装した主電源スイッチと、 前記ドライブユニットにおけるモータ電源供給用の動力系と前記主電源スイッ チとの間に介装した副電源スイッチとからなり、 前記副電源スイッチを開放して前記夫々のモータへの電源供給を遮断しても、 前記主電源スイッチが投入されている限り、前記制御系への通電を保持するよう 構成したことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】

次に、本考案に係る包装機の制御回路につき、好適な実施例を挙げて、添付図 面を参照しながら以下説明する。図１は、実施例に係る制御回路の電源供給系統 を概略的に示すブロック結線図であり、図２は、この制御回路が実施される横型 製袋充填包装機の概略図である。なお実施例では横型製袋充填包装機を例示する が、本考案はこれに限定されるものでなく、各種の作動機構に個別にモータを設 けると共に、夫々のモータの回転系に個別にインクリメンタル形エンコーダを設 ける形式の包装機であるならば、例えば縦型製袋充填包装機や段ボールケーサー その他各種の包装機にも好適に使用される。

【００１１】 先ず図２を参照して、横型製袋充填包装機の基本構成を説明する。この実施例 に係る包装機は、前述した作動機構として、被包装物１２を下流側に向け順次 供給するコンベヤ１０と、ロール体１６から包装用フィルム２４を繰出して製 袋器２０に向け送給する繰出しロール１８,１８と、該製袋器２０で筒状に形 成されたフィルム２６の重合端縁部を挟持して下流側への送りを与える送りロー ル２８,２８および前記筒状フィルム２６の重合端縁部をシールするシールロー ル３０,３０と、筒状フィルム２６に横方向のシールと切断を施す一対のシー ル体３２,３２とを備えている。

【００１２】 これらの作動機構には、夫々個別に以下の如きモータが備えられている。すな わちコンベヤ１０には、図１に示すインバータＩＶにより速度制御可能な汎用モ ータＭ₁が設けられ、該モータＭ₁は所定間隔でアタッチメント１４を配設した無 端チェン１５を駆動して、該アタッチメント１４により押送される被包装物１２ を、製袋器２０を介して筒状フィルム２６中に受渡すようになっている。このコ ンベヤ１０の駆動系には、包装機の各駆動系を包装サイクル単位で同期制御する ための基準位置を教示する供給原点センサＳ₁が設けられ、同期合わせ運転に際 し該センサＳ₁から発せられる原点位置が、制御装置３４中の記憶部に入力記憶 される。従って包装機の運転中は、前記記憶部に記憶された値によって、前記ア タッチメント１４の１ピッチ当りの原点位置信号が出力されるものである。また コンベヤ１０の駆動系には、該コンベヤ１０の駆動に伴ないパルスを発生する前 記インクリメンタル形のエンコーダＥ₁が設けられている。そして該エンコーダ Ｅ₁からのパルスによって、コンベヤ１０の駆動速度が計測されると共に、前記 供給原点位置信号からのパルスを計数することにより、被包装物１２の供給現在 位置を知ることができる。

【００１３】 繰出しロール１８,１８は、ベルト・プーリ伝達系を介して第１のサーボモータ Ｍ₂により駆動され、前記コンベヤ１０から供給される１包装単位の被包装物１ ２に対し、予め設定した１包装長分のフィルム２４を繰出し得るようになってい る。このサーボモータＭ₂には、前記インクリメンタル形のエンコーダＥ₂が配設 され、該モータＭ₂の回転位置および回転速度はパルス信号として常時検出され る。そして該パルス信号が制御装置３４にフィードバックされて、サーボモータ Ｍ₂のサーボ制御がなされるものである。なお、繰出しロール１８,１８と製袋器 ２０との間のフィルム給送路に光電素子等からなるセンサＳ₃が配設され、印刷 フィルムを使用して包装を行なう際は、該フィルムの端縁部に一定間隔で設けた レジマークを、該センサＳ₃が読取り検出する。

【００１４】 前記一対の送りロール２８,２８およびシールロール３０,３０は、個別にベル ト・プーリ伝達系を介して第２のサーボモータＭ₃により駆動される。このサーボ モータＭ₃には、前記インクリメンタル形エンコーダＥ₃が配設され、該モータＭ ₃ の回転位置および回転速度をパルス信号として制御装置３４にフィードバック するサーボ制御がなされる。なおサーボモータＭ₃による筒状フィルム２６の送 出し速度は、サーボモータＭ₂によるフィルム２４の繰出し速度より若干早目と なるよう制御されて、一対の繰出しロール１８,１８により引出したフィルム２ ４に所用のテンションを付与するようになっている。

【００１５】 前記一対のシール体３２,３２は、ベルトプーリ伝達系を介して第３のサーボ モータＭ₄により駆動される。このサーボモータＭ₄には、前記インクリメンタル 形エンコーダＥ₄が配設され、該モータＭ₄の回転位置および回転速度をパルス信 号として制御装置３４にフィードバックするサーボ制御がなされる。なお該モー タＭ₄は、筒状フィルム２６にシールを施すため該シール体３２,３２が噛合して いる間、該フィルム２６の給送速度と同一速度となるよう不等速の回転制御が与 えられる。また、両シール体３２,３２の作動機構の駆動系にシール体原点位置 センサＳ₂が配設され、該シール体３２,３２の噛合位置から１８０°の位置を前 記コンベヤ１０に対する同期の基準位置を、このセンサＳ₂により検出し得るよ うになっている。そして、各作動機構の初期位置合わせを行なう同期設定運転に 際し、該シール体原点センサＳ₂から出力される原点位置が制御装置３４に記憶 される。これにより包装機の運転中は、その記憶された値をもって、前記シール 体３２,３２の１回転毎に原点位置信号が出力されるようになっている。従って 該原点位置信号の発信時を基準として、前記エンコーダＥ₄からのパルスを計数 することにより、シール体３２,３２の回転現在角度を知ることができる。

【００１６】 図１のブロック結線図は、実施例に係る制御回路の電源供給系統を概略的に示 すものであって、実線は制御系用の電源回路を図示し、また破線は動力系用の電 源回路を図示している。すなわち２００Ｖの商用電源ＰＳに一端部を接続した主 電源スイッチＢＲ₁は、その他端部が副電源スイッチＢＲ₂の一端部に接続されて いる。また副電源スイッチＢＲ₂の他端部は、前記コンベヤ１０を駆動する汎用 モータＭ₁を速度制御するインバータＩＶの破線で示す動力系に接続されて、前 記汎用モータＭ₁に動力用の電源供給がなされる。更に前記一連の作動機構を駆 動するため個別に設けたサーボモータＭ₂,Ｍ₃,Ｍ₄は、その夫々にドライブユニ ットとしてサーボドライバＳＢ₂,ＳＢ₃,ＳＢ₄が接続され、これによりサーボ制 御がなされるようになっている。これらサーボドライバＳＢ₂,ＳＢ₃,ＳＢ₄も、 その破線で示す動力系が前記副電源スイッチＢＲ₂の他端部に接続されて、各対 応のサーボモータＭ₂,Ｍ₃,Ｍ₄に動力用の電源供給を行なうようになっている。

【００１７】 また主電源スイッチＢＲ₁の他端部は、実線で示す制御系に設けたスイッチン グレギュレータＳＲに接続され、該レギュレータＳＲで低電圧の直流５Ｖに変換 された電源が、前記汎用モータＭ₁に設けたインクリメンタル形エンコーダＥ₁に 供給されるようになっている。同じく主電源スイッチＢＲ₁の他端部は、図１に 実線で示す如く、前記サーボドライバＳＢ₂,ＳＢ₃,ＳＢ₄の夫々に接続されてい る。夫々のサーボドライバＳＢ₂,ＳＢ₃,ＳＢ₄は、内蔵したスイッチングレギュ レータ(図示せず)により、前記制御系から供給される２００Ｖの商用電源を低電 圧の直流電源に変換し、これを各対応のインクリメンタル形エンコーダＥ₂,Ｅ₃, Ｅ₄に供給するようになっている。

【００１８】 ここで主電源スイッチＢＲ₁は、横型製袋充填包装機の制御系および動力系の 全てにおける電源供給を遮断し得るものであって、例えば一日の包装作業が終了 し当該包装機の電源を全て落す如き場合に使用される。また副電源スイッチＢＲ ₂ は、主電源スイッチＢＲ₁を投入した状態のままで、動力系への電源の供給およ び遮断を行なうものであって、例えば稼働中に異常が発生して包装機の動作を停 止させる如き場合に使用される。すなわち本実施例によれば、主電源スイッチＢ Ｒ₁は、前記ドライブユニットのモータ制御部および前記制御部からなる制御系 と商用電源との間に介装され、また副電源スイッチＢＲ₂は、前記ドライブユニ ットにおけるモータ電源供給用の動力系と主電源スイッチＢＲ₁との間に介装さ れている。このために、副電源スイッチＢＲ₂を開放して前記夫々のモータＭ₁, Ｍ₂,Ｍ₃,Ｍ₄への電源供給を遮断しても、前記主電源スイッチＢＲ₁が投入されて いる限り、前記サーボドライバＳＢ₂,ＳＢ₃,ＳＢ₄や制御装置３４への通電を保 持し得る。

【００１９】 次に、この実施例に係る包装機の作用につき説明する。図１において主電源ス イッチＢＲ₁は投入されており、副電源スイッチＢＲ₂は遮断されて各作動機構は 停止しているものとする。稼働に先立ち包装機の操作盤に設けた入力手段を操作 して、各作動機構の回転数、フィルム２６のカットピッチ、被包装物１２の高さ 寸法等の包装制御に必要なデータを入力する。次いで副電源スイッチＢＲ₂を投 入して、コンベヤ１０の基準位置に対して他の作動機構におけるサーボモータＭ ₂ ,Ｍ₃,Ｍ₄の初期位置合わせのための同期設定運転を行なう。すなわち包装機を 起動させると、予め入力手段により設定された包装回転数に応じて、汎用モータ Ｍ₁,サーボモータＭ₂,サーボモータＭ₃およびサーボモータＭ₄が一斉に回転を開 始する。これにより汎用モータＭ₁がコンベヤ１０を駆動し、各アタッチメント １４が被包装物１２を１包装単位ずつ押送する。また制御装置３４に記憶した供 給原点位置信号の発信時を基準として、エンコーダＥ₁からのパルスが計数され 、前記被包装物１２を押送しているアタッチメント１４の現在位置を教示する。 更に、サーボモータＭ₂に設けたエンコーダＥ₂からのパルス信号と、サーボモー タＭ₃に設けたエンコーダＥ₃からのパルス信号、およびサーボモータＭ₄に設け たエンコーダＥ₄からのパルス信号が、制御装置３４に夫々入力される。

【００２０】 そして、前記フィルム２６のカットピッチ、被包装物１２の高さ寸法等の包装 制御に必要な数値データが、制御装置３４で演算処理されると共に、前記コンベ ヤ１０に設けたエンコーダＥ₁からのパルス信号により、アタッチメント１４の 現在位置および汎用モータＭ₁への速度指令信号を基礎として、前記一連のサー ボモータＭ₂,サーボモータＭ₃,サーボモータＭ₄の位置と速度とを同期制御して いる。従って、１包装単位分の被包装物１２が筒状フィルム２６に送込まれるタ イミングに応じて、サーボモータＭ₂,Ｍ₃による１包装長分のフィルムの繰出し 並びに送りと、サーボモータＭ₄によるシール体３２,３２の１回転とが好適に行 なわれる。すなわち、供給コンベヤ１０の駆動をマスターとし、フィルム繰出し 用サーボモータＭ₂,フィルム送り用サーボモータＭ₃,シール体駆動用モータＭ₄ の位置と速度がこれに従属する同期制御が行なわれる。

【００２１】 また、前記レジマークセンサＳ₃が検出したレジマーク位置信号が制御装置３ ４に入力されることにより、記憶された供給原点位置およびコンベヤ１０に設け たエンコーダＥ₁から入力されるパルスから得られる供給現在位置に応じたシー ル体３２,３２の回転現在角度を演算し、フィルム繰出し用サーボモータＭ₂およ びフィルム送り用サーボモータＭ₃を増減速制御して、シール体３２,３２の噛合 位置に対する印刷位置合わせが行なわれる。すなわち、前記シール体３２,３２ の噛合位置を基準として予め設定した所定位置に対して、該センサＳ₃の検出位 置をレジマークが早く通過した時は、サーボモータＭ₂およびＭ₃に減速指令を出 力し、反対にレジマークがセンサＳ₃を遅く通過したときは、サーボモータＭ₂お よびＭ₃に増速指令を出して印刷模様合わせが行なわれる。

【００２２】 前述の如く包装動作を好適に行なっている包装機において、例えばその稼働中 に異常が発生して電源を切る必要を生じた場合に、本実施例では副電源スイッチ ＢＲ₂を遮断する。これにより汎用モータＭ₁および前記一連のサーボモータＭ₂, Ｍ₃,Ｍ₄への電源供給は確実に停止される。しかし主電源スイッチＢＲ₁は投入さ れているので、図１に実線で示す制御系には電源供給が継続されている。従って 制御系に設けたスイッチングレギュレータＳＲおよび夫々のサーボドライバＳＢ ₂ ,ＳＢ₃,ＳＢ₄からは低圧直流電源が、前記汎用モータＭ₁のインクリメンタル形 エンコーダＥ₁および各サーボモータＭ₂,Ｍ₃,Ｍ₄のインクリメンタル形エンコー ダＥ₂,Ｅ₃,Ｅ₄に供給される。このため、副電源スイッチＢＲ₂の遮断によっても 、インクリメンタル形エンコーダにおける位置情報が失なわれることはない。な お図示の実施例では、各モータＭ₁,Ｍ₂,Ｍ₃,Ｍ₄に個別に設けられるエンコーダ Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃,Ｅ₄として、全てインクリメンタル形のエンコーダを使用した場合 につき説明した。しかし本考案はこれに限られるものでなく、少なくともインク リメンタル形エンコーダを１基使用するならば、他のエンコーダとして、例えば 前記のアブソリュート形を採用するものであってもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上に説明した如く、本考案に係る包装機の制御回路によれば、動力用の主電 源スイッチに加えて制御用の副電源スイッチを設け、包装機における通常の電源 遮断は、副電源スイッチで対応するようにしたので、インクリメンタル形エンコ ーダを使用する場合であっても、各作動機構の作動位置を記憶保持することが可 能となった。従って、例えば包装機を本格稼働させるに先立ち電源を投入する場 合や、稼働中に異常が発生して電源を切った後に再度電源を投入する場合等に、 フィルム繰出し機構やエンドシール機構の如き作動機構の同期設定を行なう運転 が不要となる、という大きな利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る制御回路の電源供給系統を概略的
に示すブロック結線図である。

【図２】実施例に係る制御回路が実施される横型製袋充
填包装機の概略図である。

【符号の説明】

１０ コンベヤ １２ 被包装物 １６ ロール体 １８ 繰出しロール ２０ 製袋器 ２４ 包装用フィルム ２６ 筒状フィルム ２８ 送りロール ３０ シールロール ３２ シール体 ３４ 制御装置 ＢＲ₁ 主電源スイッチ ＢＲ₂ 副電源スイッチ Ｍ₁ 汎用モータ Ｍ₂,Ｍ₃,Ｍ₄ サーボモータ Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃,Ｅ₄ エンコーダ ＳＢ₂,ＳＢ₃,ＳＢ₄ サーボドライバ ＩＶ インバータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 各作動機構に個別に設けられて、該作動
   機構に所要の駆動を与えるモータと、前記夫々のモータ
   の回転系に個別に配設され、該モータの回転位置および
   速度を検出するエンコーダと、前記夫々のモータおよび
   各対応のエンコーダに接続して、該モータを駆動すると
   共に該エンコーダに電源を供給するドライブユニット
   と、前記夫々のエンコーダからの信号が入力されて、こ
   れと対応する夫々のドライブユニットに所要の制御情報
   をフィードバックする制御装置とから構成され、前記エ
   ンコーダの少なくとも１つはインクリメンタル形エンコ
   ーダである包装機において、 前記ドライブユニットのモータ制御部および前記制御装
   置からなる制御系と商用電源との間に介装した主電源ス
   イッチと、 前記ドライブユニットにおけるモータ電源供給用の動力
   系と前記主電源スイッチとの間に介装した副電源スイッ
   チとからなり、 前記副電源スイッチを開放して前記夫々のモータへの電
   源供給を遮断しても、前記主電源スイッチが投入されて
   いる限り、前記制御系への通電を保持するよう構成した
   ことを特徴とする包装機の制御回路。