JPH06134953A - グラビア彫刻機のギャップ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 当たり面（シュー）を用いることなくシリン
ダ表面と彫刻ヘッドとの間のギャップを調整する。 【構成】 この装置は、回転するグラビアシリンダとシ
リンダ表面を彫刻するための彫刻ヘッド２７との間のギ
ャップを調整するための装置であり、ボイスコイルモー
タ３０を含むヘッド移動手段と、ギャップセンサ２９を
含むギャップ検出手段と、ＤＳＰ３３を含む制御手段と
を備えている。前記ヘッド移動手段は、彫刻ヘッド２７
をシリンダに対して接近または離反させる。前記ギャッ
プ検出手段は、彫刻ヘッド２７とともにシリンダに対し
て接近または離反し、シリンダと非接触でシリンダ表面
との間のギャップを検出する。前記制御手段は、ギャッ
プ検出手段の検出結果からシリンダと彫刻ヘッド２７と
の間のギャップが所定の値になるようにヘッド移動手段
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グラビア彫刻機に関
し、特に、回転するグラビアシリンダとこのシリンダ表
面を彫刻するための彫刻ヘッドとの間のギャップを調整
するギャップ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】グラビア彫刻機は、円筒状
のグラビアシリンダを回転させながら、このシリンダ表
面にスタイラスと呼ばれるダイヤモンドバイトを用いて
凹点（セル）を形成する装置である。この装置では、連
続的に回転するシリンダに、１ラインずつ画像信号に応
じた深さ（容積）のセルを、数ｋＨｚの周波数でスタイ
ラスを振動させて形成する。この場合には、スタイラス
の振幅は±３０μｍ程度で、セルの深さは最大５０μｍ
程度である。これに対して、グラビアシリンダの回転振
れ量は数十μｍ程度であるため、彫刻ヘッドをグラビア
シリンダの回転振れに合わせて移動させなければ正確な
大きさのセルを彫刻することはできない。

【０００３】このため、特公平３−２６１２３号公報等
に示されるように、彫刻ヘッドに当たり面（シュー）を
設け、このシューをばね等によりシリンダ表面に押し当
てて彫刻ヘッドとシリンダ表面とのギャップが一定にな
るようにしている。しかし、このような従来の、彫刻ヘ
ッドとシリンダ表面との間のギャップを制御する方式で
は、常にシュー先端がシリンダ表面に接触しているため
に、シリンダに傷が付く場合がある。また、シューが磨
耗したり、欠けが生じると、ギャップが狂い、長期に安
定して精度良くギャップ調整を行うことが困難である。

【０００４】本発明の目的は、シューを用いることなく
彫刻ヘッドとシリンダ表面とのギャップを長期間精度良
く調整できるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るグラビア彫
刻機のギャップ制御装置は、回転するグラビアシリンダ
とこのシリンダ表面を彫刻するための彫刻ヘッドとの間
のギャップを調整する装置であり、ヘッド移動手段とギ
ャップ検出手段と制御手段とを備えている。前記ヘッド
移動手段は、彫刻ヘッドをグラビアシリンダに対して接
近または離反させるための手段である。前記ギャップ検
出手段は、彫刻ヘッドとともにグラビアシリンダに対し
て接近または離反し、グラビアシリンダと非接触でシリ
ンダ表面との間のギャップを検出する。前記制御手段
は、ギャップ検出手段の検出結果からグラビアシリンダ
と彫刻ヘッドとの間のギャップが所定の値になるように
ヘッド移動手段を制御する。

【０００６】

【作用】本発明に係るグラビア彫刻機のギャップ制御装
置では、彫刻ヘッドとともにグラビアシリンダに対して
接近または離反するギャップ検出手段が設けられてお
り、このギャップ検出手段によって、グラビアシリンダ
に非接触でシリンダ表面との間のギャップが検出され
る。このギャップ検出手段の検出結果に基づいて、制御
手段はグラビアシリンダと彫刻ヘッドとの間のギャップ
が所定の値になるように彫刻ヘッドをグラビアシリンダ
に対して接近または離反させる。

【０００７】このように、ギャップ検出手段はシリンダ
表面と非接触でシリンダ表面とのギャップを検出するの
で、シューを用いることなく、彫刻ヘッドとシリンダ表
面との間のギャップを長期間安定して調整する。

【０００８】

【実施例】図１及び図２に、本発明の一実施例が採用さ
れたグラビア彫刻機を示す。このグラビア彫刻機は、ベ
ッド１と、ベッド１の上面に固定された主軸台２と、主
軸台２と対向して配置された芯押し台３と、第１テーブ
ル４及び第２テーブル５と備えている。ベッド１の上面
には、芯押し台３を案内する１対のガイドレール６と、
テーブル４，５を案内する１対のガイドレール７とが左
右方向に平行に配置されている。芯押し台３の下方で１
対のガイドレール６の間には、ボールねじ８がガイドレ
ール６と平行に配置されており、芯押し台３下部に設け
られたナット部（図示せず）がこのボールねじ８に螺合
している。ボールねじ８の端部でベッド１の側部には、
駆動モータ及びベルト等からなる駆動機構９が配置され
ている。この駆動機構９により芯押し台３を主軸台２に
対して接近または離反させることが可能である。

【０００９】主軸台２の中心部には主軸１０が回転自在
に設けられている。主軸１０は、主軸台２の一端側に設
けられた駆動モータ及びベルト等からなる駆動機構１１
によって回転させられるようになっている。一方、芯押
し台３の中心部にはセンタ１２が出没自在かつ回転自在
に配置されている。芯押し台３の側部には駆動シリンダ
１３が装着されており、このシリンダ１３によってセン
タ１２を出没させることが可能である。グラビアシリン
ダＣは、主軸１０とセンタ１２との間に支持される。

【００１０】第１テーブル４及び第２テーブル５は、ガ
イドレール７に沿って左右方向に移動自在である。１対
のガイドレール７の間には、レール７と平行にボールね
じ１５が配置されている。各テーブル４，５の下部には
ボールねじ１５に螺合するナット部（図示せず）が固定
されている。また、ボールねじ１５の一端には駆動モー
タ１６が固定されている。この駆動モータ１６によりボ
ールねじ１５を回転させて、第１テーブル４及び第２テ
ーブル５をガイドレール７に沿って左右方向に移動させ
ることが可能である。

【００１１】第１及び第２テーブル４，５には、図３に
示すように、１対のガイドレール２０が設けられてい
る。ガイドレール２０は、ガイドレール７と直交する前
後方向に延びている。ガイドレール２０上には、彫刻ヘ
ッドを支持するヘッド支持台２１が移動自在に装着され
ている。一方、１対のガイドレール２０の間にはボール
ねじ２２がガイドレール２０と平行に配置されており、
その一端にはボールねじ２２を回転するためのステッピ
ングモータ２３が設けられている。ヘッド支持台２１の
下部には、ボールねじ２２に螺合するナット部が固定さ
れている。このような構成により、ヘッド支持台２１を
装置の前後方向に移動させてグラビアシリンダに接近ま
たは離反させることが可能である。

【００１２】ヘッド支持台２１を前方向から見た図を図
４に、またその縦断面構成図を図５に示す。ヘッド支持
台２１は、前方部に開口を有する箱状に形成されてい
る。その内部にはヘッド支持部材２５が挿入されてお
り、このヘッド支持部材２５は上下及び左右部分が板ば
ね２６によってヘッド支持台２１に支持されている。こ
のため、ヘッド支持部材２５は、ヘッド支持台２１に対
して前後方向に所定の範囲で移動することが可能であ
る。ヘッド支持部材２５の前部には彫刻ヘッド２７が固
定されている。彫刻ヘッド２７の上部には、ダイヤモン
ドバイトを有するスタイラス２８が装着されている。ま
た、ヘッド支持部材２５の前方面で、スタイラス２８と
同じ高さ位置に、ギャップセンサ２９が配置されてい
る。したがって、このギャップセンサ２９もグラビアシ
リンダに対して接近又は離反可能である。ギャップセン
サ２９は、シリンダ表面に非接触で対向してシリンダ表
面との間のギャップｄを検出するセンサである。このセ
ンサは、静電容量式変位センサあるいは光学式変位セン
サによって構成されている。ギャップセンサ２９の近傍
には、グラビアシリンダに対して接近または離反可能で
ある近接スイッチ４２が配置されている。近接スイッチ
４２は、シリンダ表面までの距離（ギャップセンサ２９
が検出するシリンダ表面との間のギャップｄに比べて遙
かに長い距離）が設定値になった際にオン信号を出力す
るスイッチであり、光学式変位センサによって構成され
る。

【００１３】一方、ヘッド支持部材２５の後部には、ヘ
ッド支持部材２５を前後方向に移動させるためのボイス
コイルモータ３０が配置されている。図６に本装置のギ
ャップ制御にかかわる制御ブロック図を示す。ギャップ
センサ２９からの信号はアンプ３１を介してＡ／Ｄ変換
器３２に入力される。そして、このＡ／Ｄ変換器３２で
ディジタル信号に変換されたギャップデータは、ＤＳＰ
（ディジタル・シグナル・プロセッサ）３３に入力され
る。ＤＳＰ３３にはデータを記憶するためのメモリ３４
が接続されている。ＤＳＰ３３の演算結果は、Ｄ／Ａ変
換器３５を介してボイスコイルモータ３０を駆動するた
めのボイスコイルモータドライバ３６に入力される。こ
のボイスコイルモータドライバ３６の出力信号はボイス
コイルモータ３０に入力され、これにより彫刻ヘッド２
７をシリンダに対して接近または離反させることが可能
である。また本装置には、彫刻機全体の制御を行う本体
制御部４０が設けられている。この本体制御部４０は、
ステッピングモータコントローラ等を含んでいる。本体
制御部４０からは、ＤＳＰ３３に対して制御データが送
られ、またステッピングモータ２３を駆動するためのス
テッピングモータドライバ４１に対して制御データが送
られる。ステッピングモータドライバ４１はステッピン
グモータ２３を駆動し、ヘッド支持台２１をシリンダに
対して接近又は離反させる。また、近接スイッチ４２か
らのオン信号は、アンプ４３を介して本体制御部４０に
入力される。

【００１４】このような装置では、円筒状のグラビアシ
リンダが主軸１０及びセンタ１２によって回転自在に支
持される。そして、彫刻時には、駆動機構１１によって
主軸１０を回転させ、これによりグラビアシリンダを回
転させる。この状態で第１及び第２テーブル４，５及び
ヘッド支持台２１を所定の位置に移動させ、スタイラス
を駆動しながら各テーブル４，５を横方向に移動させて
グラビアシリンダ表面に彫刻を行う。

【００１５】次に、図７〜図１０に示すフローチャート
にしたがって、本装置の制御動作を説明する。装置の起
動スイッチがオンされると、まずステップＳ１において
初期設定がなされる。この初期設定では、各部を初期位
置に移動させたり、あるいはフラグをリセットしたりす
る等の処理を行う。次に、ステップＳ２では、セルモニ
タモードが選択されたか否かを判断する。このセルモニ
タモードは、グラビアシリンダに対して試験的に彫刻を
行い、セル深さを調整するためのモードである。また、
ステップＳ３ではギャップ指定が選択されたか否かを判
断し、ステップＳ４では彫刻指令がなされたか否かを判
断する。ステップＳ２〜ステップＳ４でＮＯと判断され
た場合には、ステップＳ５に移行して他の処理を行って
ステップＳ２に戻る。

【００１６】セルモニタモードが選択された場合には、
プログラムはステップＳ２からステップＳ６移行する。
ステップＳ６では、グラビアシリンダの非画像形成領域
に試験的にパイロットセルを彫刻する処理を実行する。
またギャップ指定が選択された場合にはステップＳ３か
らステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、オペレ
ーターがセルモニタモードによって得られた結果等を参
考にして、彫刻ヘッドとシリンダ表面との間の最適ギャ
ップ値Ｇ₁ ，Ｇ₂ を入力する。さらに、彫刻開始指令が
なされた場合にはステップＳ４からステップＳ８に移行
し、彫刻処理を実行する。

【００１７】彫刻処理では、図８に示すように、まずス
テップＳ１０においてＤＳＰ３３に対して開始信号を送
出する。次にステップＳ１１では、ステッピングモータ
ドライバ４１に対してステッピングモータのオンを指示
する。これにより、ヘッド支持台２１は、グラビアシリ
ンダに対して接近するように前進する。なお、この時点
では高速送りでヘッド支持台２１は送られる。

【００１８】次に、ステップＳ１２ａ〜Ｓ１２ｃでは、
ヘッド支持台２１の送り速度を高速から微速に切り換え
るための位置に達したか否かを判断する。すなわち、ス
テップＳ１２ａにおいて近接スイッチ４２からの信号を
入力し、その信号がオン信号であるか否かをステップＳ
１２ｂで判断する。近接スイッチ４２からの信号がオン
信号でない場合は、送り速度を切り換える位置に達して
いないと判断し、ステップＳ１２ａ及びＳ１２ｂを繰り
返す。一方、近接スイッチ４２からの信号がオン信号で
ある場合は、送り速度を切り換える位置に達したと判断
し、ステップＳ１２ｃにおいて切り換えフラグをオフか
らオンに切り換え、制御動作を後段のステップＳ１３に
移行する。ステップＳ１３では、ステッピングモータ２
３の送り速度を切り換えて微速送りとする。

【００１９】ステップＳ１４では、微速送りを続けなが
ら彫刻ヘッド２７とグラビアシリンダとの間のギャップ
が指定された値Ｇ₁ になったか否かを判断する。この判
断は、ギャップセンサ２９からＤＳＰ３３に入力される
信号によって行われ、ＤＳＰ３３におけるギャップ１設
定完了フラグがオンしたか否かによって判断する。ギャ
ップセンサ２９によって彫刻ヘッド２７とシリンダとの
間のギャップが設定された値になったことが検出される
と、ＤＳＰ３３においてギャップ１設定完了フラグがオ
ンとなるので、この場合にはステップＳ１４からステッ
プＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、ステッピン
グモータ２３をオフさせる。これにより、ヘッド支持台
２１の前進は停止する。

【００２０】このようにして彫刻ヘッド２７とグラビア
シリンダとの間が所定のギャップＧ ₁ になったところで
ステップＳ１６に移行する。このステップＳ１６では、
スタイラス２８を駆動してグラビアシリンダに対して彫
刻を行わせる。ステップＳ１７では、彫刻が完了したか
否かを判断し、完了するのを待ってステップＳ１８に移
行する。ステップＳ１８では、彫刻完了フラグをオンす
る。これは、ＤＳＰ３３での制御を停止させるためのフ
ラグである。

【００２１】彫刻処理が完了すると、ステップＳ１９に
おいてステッピングモータをオンし、ヘッド支持台２１
を後退させる。このとき、ヘッド支持台２１は高速送り
で後退させる。ステップＳ２０では、ヘッド支持台２１
が初期位置（原点）近傍にきたか否かを判断し、近傍位
置にきた場合にはステップＳ２１に移行する。ステップ
Ｓ２１では、ステッピングモータ２３を減速させる。そ
してステップＳ２２では、ヘッド支持台２１が原点に到
達したか否かを判断する。なお、ステップＳ２０及びス
テップＳ２２においてヘッド支持台２１が原点近傍及び
原点に到達したか否かは、リミットスイッチからの信号
あるいはエンコーダからのパルスをカウントすることに
よって行う。ステップＳ２２でヘッド支持台２１が原点
に到達したと判断された場合にはステップＳ２３に移行
する。ステップＳ２３では、ステッピングモータ２３を
オフする。

【００２２】次に、ＤＳＰ３３側の制御動作を説明す
る。装置の起動スイッチがオンされると、図９のステッ
プＰ１において初期設定がなされる。次にステップＰ２
では、本体制御部４０から開始信号が送られてくるのを
待つ。本体制御部４０で彫刻開始指令がなされた場合に
は、ＤＳＰ３３側に開始信号が送られてくる。

【００２３】ＤＳＰ３３では、この開始信号を受けてス
テップＰ３に移行する。ステップＰ３では、サーボ制御
をオンする。なお、この時点ではボイスコイルモータ３
０のサーボ制御はロックされており、したがってヘッド
支持部材２５は移動しない。次にステップＰ４では、本
体制御部４０のステップＳ７で入力されたギャップ
Ｇ ₁ ，Ｇ₂ のデータを読み込む。

【００２４】次にステップＰ８では、ギャップセンサ２
９からのデータを入力する。そしてステップＰ９では、
ギャップセンサ２９からのデータによって、ギャップが
指定された値Ｇ₁ になったか否かを判断する。ギャップ
が所定の値になったと判断された場合には、ステップＰ
１０に移行する。そして、このステップＰ１０ではギャ
ップ１設定完了フラグをオンする。これにより、本体制
御部４０では、ステッピングモータ２３を停止する制御
が行われる。

【００２５】次にステップＰ１１では、彫刻ヘッド２７
とグラビアシリンダとの間のギャップがＧ₂ になるよう
にＰＩＤ制御を行う。このＰＩＤ制御では、図１０に示
すように、まずステップＰ１５で積分値Ｉ₀を「０」と
し、またギャップデータ初期値ｄ₀ を「０」とする。次
にステップＰ１６では、ギャップセンサ２９からのギャ
ップデータｄを読み込む。そしてステップＰ１７では、
誤差ｅを、 ｅ＝ｄ−ｄ₀ の式に基づいて計算する。次に、ステップＰ１８では、
比例動作の計算を、 Ｐ＝Ｋｐ×ｅ Ｋｐ：比例動作ゲインに相当 に基づいて行う。ステップＰ１９では、積分動作の計算
を、 Ｉ＝Ｉ₀ ＋Ｋｉ×ｅ Ｋｉ：積分動作ゲインに相当 に基づいて行う。さらにステップＰ２０では、微分動作
の計算を、 Ｄ＝Ｋｄ×（ｄ₀ −ｄ） Ｋｄ：微分動作ゲインに相当 に基づいて行う。ステップＰ２１では、（Ｐ＋Ｉ＋Ｄ）
をＤ／Ａ変換器３５に対して出力する。次にステップＰ
２２では、ＩをＩ₀ とし、またｄをｄ₀ とする。次にス
テップＰ２３では、彫刻が終了したか否かを判断する。
この判断は、本体制御部４０において彫刻完了フラグが
オンしているか否かによって判断する。彫刻が終了する
まで、ステップＰ１６からステップＰ２３の処理を繰り
返し実行する。また、彫刻が終了し、本体制御部４０に
おいて彫刻完了フラグがオンした場合には、この処理を
抜け出して図９のステップＰ２５に移行する。ステップ
Ｐ２５では、サーボ制御をオフし、また各フラグをリセ
ットしてステップＰ２に戻る。

【００２６】この実施例では、彫刻ヘッド２７を高速及
び微速によって自動的に適正位置に移動させるため、正
確にかつ短時間でグラビアシリンダとヘッドとのギャッ
プを調整することが可能となる。特に、直径の異なるシ
リンダを装着した場合にも素早く対応することができ
る。また、本実施例ではシリンダ表面の回転振れを非接
触式のギャップセンサ２９で検出しているため、シリン
ダ表面に傷が付くのを防止できる。また、ギャップセン
サ２９はスタイラスと同じ高さ位置に装着されているた
め、スタイラスとシリンダ表面とのギャップを所望のギ
ャップに高精度で調整することができる。

【００２７】〔他の実施例〕 （ａ） 前記実施例では、ヘッド支持部材２５をヘッド
支持台２１に対して板ばね２６によって支持したが、他
の軸受等を用いたガイド部材を用いて支持してもよい。 （ｂ） 前記実施例では、ヘッド支持部材２５を前後方
向に移動させるためにボイスコイルモータ３０を用いた
が、他の駆動手段、たとえばピエゾ素子等を用いてもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明では、彫刻ヘッドと
シリンダ表面との間を非接触式の検出手段によって検出
し、そのギャップが一定となるように彫刻ヘッドを移動
させているので、シューを用いる必要がなく、シリンダ
表面を損傷させずにシリンダ表面と彫刻ヘッドとの間の
ギャップを精度よく調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用されたグラビア彫刻機
の正面図。

【図２】前記グラビア彫刻機の平面図。

【図３】前記グラビア彫刻機の第１テーブル部分の斜視
図。

【図４】前記グラビア彫刻機の彫刻ヘッド取付部の正面
図。

【図５】前記彫刻ヘッド取付部の縦断面構成図。

【図６】前記装置の制御ブロック図。

【図７】本体制御部のフローチャート。

【図８】本体制御部の彫刻処理の制御フローチャート。

【図９】ＤＳＰの制御フローチャート。

【図１０】ＤＳＰのＰＩＤ制御のフローチャート。

【符号の説明】

２３ ステッピングモータ ２７ 彫刻ヘッド ２９ ギャップセンサ ３０ ボイスコイルモータ ３３ ＤＳＰ ４０ 本体制御部

フロントページの続き (72)発明者 首藤 忠司 京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神 北町１番地の１ 大日本スクリーン製造株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するグラビアシリンダとこのシリンダ
   表面を彫刻するための彫刻ヘッドとの間のギャップを調
   整するグラビア彫刻機のギャップ制御装置であって、 前記彫刻ヘッドを前記グラビアシリンダに対して接近ま
   たは離反させるためのヘッド移動手段と、 前記彫刻ヘッドとともに前記グラビアシリンダに対して
   接近または離反し、前記グラビアシリンダに非接触で前
   記グラビアシリンダとの間のギャップを検出するギャッ
   プ検出手段と、 前記ギャップ検出手段の検出結果から前記グラビアシリ
   ンダと彫刻ヘッドとのギャップが所定の値になるように
   前記ヘッド移動手段を制御する制御手段と、を備えたグ
   ラビア彫刻機のギャップ制御装置。