JPWO2016208022A1 - ウェブ蛇行制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

ウェブ（１）の走行方向に対して直交する幅方向の端部であるウェブ端部（１Ｅ）とウェブ（１）に走行方向に沿って繰り返し印刷された絵柄（１Ａ）の幅方向の端部である絵柄端部（１Ａ１）とを、ウェブ走行方向の第１の位置でそれぞれ検出し、検出したウェブ端部（１Ｅ）を示すウェブ端部検出信号（Ｇ１）と検出した絵柄端部（１Ａ１）を示す絵柄端部検出信号（Ｇ２）とを取り込んで絵柄端部（１Ａ１）を予め設定した絵柄端部基準位置（Ｐ１）に揃えるための制御信号を生成し、その制御信号によってウェブを幅方向に移動させる。

Description

本発明は、絵柄が印刷されたウェブの蛇行を絵柄基準で制御するウェブ蛇行制御装置及び制御方法に関する。

図５の（ａ），（ｂ）にウェブ加工装置に適用される従来のウェブ蛇行制御装置を示す。ウェブ１は、巻き戻しリール２から巻き戻され、デフレクタローラ３Ａ、ガイドローラ３Ｂでガイドされて矢印Ｘ方向に走行され、加工装置４において所定の加工が施される。なお、ウェブ１を走行駆動するウェブ走行機構は図示していない。

図６にウェブ１の平面の一例を示す。ウェブ１には、例えばその上面に、同一の絵柄１Ａが複数列（図６の例では、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向である幅方向に５列）だけ印刷されている。なお、隣り合う列どうしの間隔は互いに等しく、各列の絵柄１Ａは、ウェブ１の矢印Ｘで示す走行方向に沿って一定ピッチで繰り返し印刷されている。

加工装置４としては、様々なものがあるが、その一例としては、ウェブ１を矢印Ｘ方向に沿って複数に切り分けるように切断する縦切断装置が挙げられる。加工装置４に到達したウェブ１は、例えば、各列の絵柄１Ａの間隔において列ごとに切断されて、複数の切断片１Ｂになる。

加工装置４は、各切断片１Ｂの矢印Ｙ方向の幅が互いに等しくなり、且つ、切断片１Ｂの各々の幅方向における中央位置に絵柄１Ａが位置するように、ウェブ１を切断する。ウェブ１における左右の余白部分１Ｃ，１Ｄは、加工装置４による切断によって除去される。加工装置４の他の一例としては、ウェブ１から各絵柄１Ａのみを個々に打ち抜いて分離させる打ち抜き加工装置が挙げられる。勿論、加工装置４は、これら２つの例に限らず、様々なものがある。

ところで、加工装置４が縦切断装置の場合に、ウェブ１の走行位置について、矢印Ｙ方向である幅方向にズレが発生すると、絵柄１Ａに切断片１Ｂの中心からのズレが発生したり、絵柄１Ａが切断されるという問題が生じる。また、加工装置４が上記の打ち抜き加工装置の場合であっても、ウェブ１の走行位置について幅方向にズレが発生すると、絵柄１Ａをその外周に沿って正確に打ち抜くことができず、絵柄１Ａが切断されるという問題が生じる。

そこで、ウェブ蛇行制御装置によって、ウェブ１の幅方向の走行位置を制御することが行われる。ウェブ蛇行制御装置は、図５に示すように、ウェブ１の幅方向の走行位置を検出するウェブ端部センサ５と、巻き戻しリール２を矢印Ｙ方向に移動させるアクチュエータ６と、ウェブ端部センサ５による検出結果に応じてアクチュエータ６の制御を行うアクチュエータ制御部７と、を備えている。

ウェブ端部センサ５は、ウェブ１の矢印Ｙ方向の端部（以下、「ウェブ端部」と称す）１Ｅの位置を、例えば光学的に検出するセンサであり、巻き戻しリール２の近くに、つまりデフレクタロール３Ａとガイドローラ３Ｂとの間に配置されている。

アクチュエータ制御部７には、予め、ウェブ端部１Ｅの基準位置であるウェブ端部基準位置が設定されていて、ウェブ端部センサ５で検出されたウェブ端部検出信号とウェブ端部基準位置との差分が所定の閾値以内になるように、アクチュエータ６に制御信号を送信する。

アクチュエータ６は、アクチュエータ制御部７から受信した制御信号に従って動作することにより、巻き戻しリール２を矢印＋Ｙ方向あるいは−Ｙ方向に移動させて、ウェブ端部１Ｅがウェブ端部基準位置に合致するように、ウェブ１の矢印Ｙ方向の位置を修正する。

このように、従来のウェブ蛇行制御装置は、ウェブ端部１Ｅを監視することにより、ウェブ１の矢印Ｙ方向の位置を一定に保ち、加工装置４による加工の際における上記したような問題が起こらないようにしている。

しかし、ウェブ端部１Ｅを一定に保つ制御を行うのみでは、以下のような問題が生じる。すなわち、図７に示すように、ウェブ１の矢印Ｘ方向における異なる位置において、ウェブ端部１Ｅから絵柄１Ａの矢印Ｙ方向の端部（以下、「絵柄端部」と称する）１Ａ１までの距離Ｌ０が異なって印刷されている場合には、上記のようにウェブ端部１Ｅがウェブ端部基準位置に合致するように制御するだけでは、例えば加工装置４が図６で説明した縦切断装置の場合には、絵柄１Ａが切断片１Ｂの中心からズレたり、絵柄１Ａが切断されてしまうことにより、製品が不良となるという問題が生じる。同様に、加工装置４が上記の打ち抜き加工装置の場合にも、絵柄１Ａをその外周に沿って正確に打ち抜くことができず、絵柄１Ａが切断されたりする結果、製品が不良となるという問題が生じる。

そこで、図８に示すように、ウェブ１に絵柄１Ａを印刷する際に同時に、その絵柄１Ａに影響を与えない端部付近にライン１Ｆを印刷しておいて、そのウェブ１を加工装置４に送る際に、ウェブ端部センサ５に代えて配置したラインセンサ８によって、そのライン１Ｆを検出し、そのライン１Ｆが予め設定したライン基準位置に合致するように、アクチュエータ制御部７とアクチュエータ６によって、ウェブ１の矢印Ｙ方向のズレを制御することで、絵柄１Ａのズレを補正する手法が提案されている。

しかし、この手法ではウェブ１に絵柄１Ａを印刷する際に必ずライン１Ｆを印刷する必要があるので、印刷インキが余分に消費されるという問題がある。

このような問題を解決するために、ウェブ１の絵柄端部１Ａ１が、予め設定した絵柄端部基準位置に合致するように、ウェブ１の走行を制御するウェブ蛇行制御装置が提案されている（特許文献１）。

このウェブ蛇行制御装置は、図５で説明したウェブ蛇行制御装置において、ウェブ端部センサ５の下流側で加工装置４の直前のガイドローラ３Ｂの付近に、図９に示すように、絵柄１Ａを撮像する絵柄検出カメラ９を追加して配置している。この場合の制御は次のように行われる。

絵柄検出カメラ９で撮像した絵柄１Ａの画像から、その絵柄端部１Ａ１の絵柄端部基準位置からのズレ量を検出して、それを補正信号とする。そして、ウェブ端部センサ５で検出されたウェブ端部１Ｅのウェブ端部基準位置からのズレが零となるように、アクチュエータ制御部７によってアクチュエータ６を制御する際に、そのウェブ端部基準位置を上記の補正信号によって補正するのである。

例えば、絵柄端部１Ａ１の絵柄基準位置からのズレが＋Ｙ方向のズレであるときは、ウェブ端部基準位置を補正信号によって−Ｙ方向に修正する。また、絵柄端部１Ａ１の絵柄基準位置からのズレが−Ｙ方向のズレであるときは、ウェブ端部基準位置を補正信号によって＋Ｙ方向に修正する。このようにウェブ端部基準位置を補正する制御を行うことによって、絵柄端部１Ａ１が絵柄基準位置になるように、ウェブ１の走行が制御されることになる。

特開２００９−１２２９７３号公報

ところが、図９で説明したウェブ蛇行制御装置では、ウェブ端部センサ５が巻き戻しリール２の近くに配置され、そこから離れた下流側の加工装置４の直前に絵柄検出カメラ９が配置されているので、絵柄検出カメラ９で撮像した画像による絵柄端部検出信号のフィードバック制御による応答の遅れが、ウェブ端部センサ５で検出したウェブ端部検出信号によるフィードバック制御による応答の遅れよりも大きくなり、ハンチングが発生しやすく制御が不安定になる問題があった。

そこで、絵柄端部検出信号のゲインをウェブ端部検出信号のゲインよりも小さくする、絵柄端部検出信号にフィルタをかける、なとが考えられるが、このようにすると、絵柄検出カメラ９で撮像した絵柄端部検出信号を有効に使用することができなくなる。

本発明の目的は、ウェブの走行位置の幅方向の制御を絵柄基準で制御性良好に行うことを可能にしたウェブ蛇行制御装置及びその方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明のウェブ蛇行制御装置は、ウェブの走行方向に対して直交する幅方向の端部であるウェブ端部を前記ウェブの前記走行方向の第１の位置で検出するウェブ端部検出手段と、前記ウェブに前記走行方向に沿って繰り返し印刷された絵柄の前記幅方向の端部である絵柄端部を前記第１の位置で検出する絵柄端部検出手段と、前記ウェブ端部検出手段で検出したウェブ端部検出信号と前記絵柄端部検出手段で検出した絵柄端部検出信号とを取り込んで、前記絵柄端部を予め設定した絵柄端部基準位置に揃えるための制御信号を生成する制御信号生成手段と、該制御信号生成手段から出力する前記制御信号によって前記ウェブを前記幅方向に移動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のウェブ蛇行制御装置において、前記ウェブ端部検出手段と前記絵柄端部検出手段を１つの撮像手段で構成し、該撮像手段の視野内で前記ウェブ端部と前記絵柄端部を検出することを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のウェブ蛇行制御装置において、前記撮像手段は、前記第１の位置に配置された２次元撮像手段、又は前記第１の位置に前記ウェブの前記幅方向に沿って配置された１次元撮像手段であることを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載のウェブ蛇行制御装置において、前記制御信号生成手段は、前記絵柄端部検出信号と前記絵柄端部基準位置との比較結果に応じてウェブ端部基準位置を選択し、該選択したウェブ端部基準位置と前記ウェブ端部検出信号との比較結果に応じて前記制御信号を生成することを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、ウェブの走行方向に対して直交する幅方向の端部であるウェブ端部と前記ウェブに前記走行方向に沿って繰り返し印刷された絵柄の前記幅方向の端部である絵柄端部とを、それぞれ前記ウェブの前記走行方向の第１の位置で検出し、検出した前記ウェブ端部を示すウェブ端部検出信号と検出した前記絵柄端部を示す絵柄端部検出信号とを取り込んで前記絵柄端部を予め設定した絵柄端部基準位置に揃えるための制御信号を生成し、該制御信号によって前記ウェブを前記幅方向に移動させる、ことを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項５に記載のウェブ蛇行制御方法において、前記ウェブ端部と前記絵柄端部を１つの撮像手段で検出することを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項５又は６に記載のウェブ蛇行制御方法において、前記絵柄端部検出信号と前記絵柄端部基準位置との比較結果に応じてウェブ端部基準位置を選択し、該選択したウェブ端部基準位置と前記ウェブ端部検出信号との比較結果に応じて前記制御信号を生成することを特徴とする。

本発明によれば、ウェブ端部と絵柄端部をウェブの走行方向の第１の位置で検出するので、ウェブ端部検出信号と絵柄端部検出信号を同じゲインで扱うことができ、遅れの相違によるハンチング等の発生を防止でき、制御性が良好となる。

（ａ）は本発明の実施例のウェブ蛇行制御装置の平面図、（ｂ）は側面図である。 本実施例のウェブ蛇行制御装置の撮像装置で撮像されるウェブの一部の説明図である。 本実施例のウェブ蛇行制御装置のアクチュエータ制御部の説明図である。 本実施例のウェブ蛇行制御装置の絵柄基準による制御の説明図である。 （ａ）は従来のウェブ蛇行制御装置の平面図、（ｂ）は側面図である。 従来のウェブ蛇行制御装置を走行する絵柄が印刷されたウェブの説明図である。 ウェブの走行方向において印刷された絵柄に幅方向のズレが発生している説明図である。 ウェブの走行方向において絵柄とともにラインが印刷されている例の説明図である。 ウェブ端部と絵柄端部を検出して絵柄基準でウェブの走行を制御する従来のウェブ蛇行制御装置の説明図である。

以下、本発明の１つの実施例のウェブ蛇行制御装置について説明する。図５〜図９で説明したものと同じものには同じ符号をつけ、再度の説明は省略する。本実施例では、図１に示すように、デフレクタローラ３Ａとガイドローラ３Ｂの間に配置されていたウェブ端部センサ５を取り外し、デフレクタローラ３Ａの上方に、ＣＣＤカメラからなる撮像装置１０を固定配置する。なお、撮像装置１０で撮像される領域を照射する光源の図示は省略している。

この撮像装置１０によって、ウェブ端部１Ｅと絵柄端部１Ａ１を、図２に示すように、１つの視野１０Ａでとらえて撮像し、その撮像画像を画像処理部１１で画像処理することによって、ウェブ端部１Ｅの位置を示すウェブ端部検出信号Ｇ１と絵柄端部１Ａ１の位置を示す絵柄端部検出信号Ｇ２を生成する。

このように、本実施例では、ウェブ端部１Ｅと絵柄端部１Ａ１を、ウェブ１の矢印Ｘで示す走行方向の同じ位置において検出し、これらの検出信号Ｇ１，Ｇ２をアクチュエータ制御部１２に送り込む。

なお、図２に示すように、ウェブ端部１Ｅは、矢印Ｘで示すウェブ１の走行方向の上から見て右側の端部である。また、絵柄端部１Ａ１は、ウェブ１の端部１Ｅに最も近い絵柄１Ａの走行方向の上から見て右側の端部である。

アクチュエータ制御部１２は、図３に示すように構成されている。１２ａは第１比較部、１２ｂはウェブ端部基準位置のデータが格納されているウェブ端部基準位置格納部、１２ｃは第２比較部、１２ｄは１又は２以上の絵柄端部基準位置のデータが格納された絵柄端部基準位置格納部である。

このアクチュエータ制御部１２では、画像処理部１１で作成された絵柄端部検出信号Ｇ２と絵柄端部基準位置格納部１２ｄから加工装置４で行われるウェブ１の加工位置に応じて読み出された絵柄端部基準位置とを、第２比較部１２ｃで比較して、得られた差分に基づいて選択信号を作成する。この選択信号によって、ウェブ端部基準位置格納部１２ｂでは、ウェブ端部基準位置が読み出される。そして、画像処理部１１で作成されたウェブ端部検出信号Ｇ１とウェブ端部基準位置格納部１２ｂから読み出されたウェブ端部基準位置とを第１比較部１２ａで比較して、得られた差分に応じた制御信号を生成して、アクチュエータ６に出力する。

図４を参照して制御動作を説明する。図４（ａ）に示すように、絵柄端部１Ａ１が絵柄端部基準位置格納部１２ｄから読み出された絵柄端部基準位置Ｐ１よりも＋Ｙ方向にＬ１だけずれている場合は、そのズレ量Ｌ１の大きさとズレの方向に応じた選択信号が第２比較部１２ｃで生成される。この結果、ウェブ端部基準位置格納部１２ｂから読み出されるウェブ端部基準位置が、−Ｙ方向にＬ１だけシフトしたウェブ端部基準位置Ｑ１となる。アクチュエータ制御部１２は、ウェブ端部検出信号Ｇ１とウェブ端部基準位置Ｑ１との比較結果に応じた制御信号を生成してアクチュエータ６に送信する。アクチュエータ６では、ウェブ端部１Ｅが矢印−Ｙ方向に移動するように、巻き戻しリール２を矢印−Ｙ方向に移動させる。

このウェブ端部１Ｅの制御は、現在の絵柄１Ａが撮像装置１０の視野１０Ａから外れても、選択信号はそのまとなり、次の絵柄１Ａが撮像装置１０で撮像されて次の絵柄１Ａの絵柄端部１Ａ１が検出されるまで継続される。そして、次の絵柄１Ａの絵柄端部１Ａ１が検出されると第２比較部１２ｃが選択信号を更新し、更新された選択信号によって同様な制御が行われる。

このような制御が繰り返される結果、図４（ａ）の右側に示すように、絵柄１Ａの端部１Ａ１が絵柄基準位置Ｐ１に一致するようになる。

なお、絵柄端部１Ａ１が、絵柄端部基準位置格納部１２ｄから読み出した絵柄端部基準位置Ｐ１よりも−Ｙ方向にＬ２だけずれている場合は、図４（ｂ）に示すように、上記した図４（ａ）の制御と逆に、巻き戻しリール２を矢印＋Ｙ方向に移動させる制御が行われ、図４（ｂ）の右側に示すように、絵柄１Ａの端部１Ａ１が絵柄基準位置Ｐ１に一致するようになる。

以上のような制御により、アクチュエータ６によって、巻き戻しリール２を矢印−Ｙ方向あるいは＋Ｙ方向に移動する制御が繰り返されることで、矢印Ｘ方向の各位置で絵柄端部１Ａ１とウェブ端部１Ｅとの間隔Ｌ０が、図７で説明したようにまちまちであっても、加工装置４に送り込まれる絵柄端部１Ａ１が絵柄端部基準位置Ｐ１に合致するようになる。絵柄端部基準位置Ｐ１を加工装置４での加工位置に応じて予め選定しておくことにより、ウェブ１の蛇行制御が絵柄端部基準位置Ｐ１で制御され、加工装置４において正確な加工が可能となる。

本実施例では、絵柄端部１Ａ１とウェブ端部１Ｅとがウェブ１の矢印Ｘ方向への同じ走行位置（デフレクタローラ３Ａの位置）で検出されるので、得られた絵柄端部検出信号Ｇ２をアクチュエータ制御部１２にウェブ端部検出信号Ｇ１と同時に取り込むことができる。このため、両信号Ｇ１，Ｇ２を同じゲインで扱うことができ、絵柄端部検出信号Ｇ２のゲインを調整したりフィルタをかける等の処理を行う必要が無く、その絵柄端部検出信号Ｇ２を有効利用することができ、制御性が良好になる。

なお、本実施例では、ＣＣＤカメラのような２次元の撮像装置１０を使用したが、ラインセンサのような１次元の撮像装置を使用することもできる。この場合は、その１次元の撮像装置をウェブ１の幅方向に配置すれば、ウェブ端部１Ｅと絵柄端部１Ａ１を同時に検出することができる。

また、本実施例では、ウェブ端部１Ｅと絵柄端部１Ａ１を１つの撮像装置１０によってウェブ１の走行方法における同じ位置で検出したが、ウェブ端部１Ｅを検出するウェブ端部検出手段と絵柄端部１Ａ１を検出する絵柄端部検出手段とを個別に構成して、ウェブの走行方向の同じ位置に配置してもよい。

また、本実施例では、画像処理部１１でウェブ端部検出信号Ｇ１と絵柄端部検出信号Ｇ２を生成し、この信号Ｇ１，Ｇ２をアクチュエータ制御部１２に取り込んで演算を行い、アクチュエータ６を制御する制御信号を生成しているが、これに限られるものではない。例えば、画像処理部１１において、ウェブ端部検出信号Ｇ１と絵柄端部検出信号Ｇ２を検出するとともにその信号Ｇ１，Ｇ２を演算して図３で説明したのと同様の演算によって制御信号を作成し、この制御信号号をアクチュエータ制御部１２に送出し、そのアクチュエータ制御部１２によってアクチュエータ６を制御するようにしてもよい。この場合は、画像処理装置１１で生成された制御信号がアクチュエータ制御部１２で増幅されることになる。このように、アクチュエータ６を制御するための制御信号は、画像処理部１１とアクチュエータ制御部１２のいずれで生成してもよく、これら画像処理部１１とアクチュエータ制御部１２をまとめて、制御信号生成手段と呼ぶことができる。

また、本実施例ではウェブ１に矢印Ｘで示す走行方向に一定ピッチで繰り返し印刷された絵柄を基準として蛇行制御を行う場合について説明したが、本実施例の蛇行制御に使用する絵柄としては、後ほどカットにより切り出される純粋な絵柄に限られるものではない。例えば、純粋な絵柄のカット位置を示すカットマーク、印刷時の蛇行制御のための見当マークやトンボマーク等は、走行方向に一定ピッチで繰り返し印刷されて、最終的には除去されるものであるが、蛇行制御にはこれらも上記説明した絵柄と同様に扱うことができるので、それらも絵柄に含まれるものとする。

１：ウェブ、１Ａ：絵柄、１Ｂ：切断片、１Ｃ，１Ｄ：余白部分、１Ｅ：ウェブ端部、１Ｆ：ライン
２：巻き戻しリール
３Ａ：デフレクタローラ、３Ｂ：ガイドローラ
４：加工装置
５：ウェブ端部センサ
６：アクチュエータ
７：アクチュエータ制御部
８：ラインセンサ
９：絵柄検出カメラ
１０：撮像装置
１１：画像処理部
１２：アクチュエータ制御部

Claims (7)

1. ウェブの走行方向に対して直交する幅方向の端部であるウェブ端部を前記ウェブの前記走行方向の第１の位置で検出するウェブ端部検出手段と、
   前記ウェブに前記走行方向に沿って繰り返し印刷された絵柄の前記幅方向の端部である絵柄端部を前記第１の位置で検出する絵柄端部検出手段と、
   前記ウェブ端部検出手段で検出したウェブ端部検出信号と前記絵柄端部検出手段で検出した絵柄端部検出信号とを取り込んで、前記絵柄端部を予め設定した絵柄端部基準位置に揃えるための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
   該制御信号生成手段から出力する前記制御信号によって前記ウェブを前記幅方向に移動させるアクチュエータと、
   を備えることを特徴とするウェブ蛇行制御装置。
2. 請求項１に記載のウェブ蛇行制御装置において、
   前記ウェブ端部検出手段と前記絵柄端部検出手段を１つの撮像手段で構成し、該撮像手段の視野内で前記ウェブ端部と前記絵柄端部を検出することを特徴とするウェブ蛇行制御装置。
3. 請求項２に記載のウェブ蛇行制御装置において、
   前記撮像手段は、前記第１の位置に配置された２次元撮像手段、又は前記第１の位置に前記ウェブの前記幅方向に沿って配置された１次元撮像手段であることを特徴とするウェブ蛇行制御装置。
4. 請求項１、２又は３に記載のウェブ蛇行制御装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記絵柄端部検出信号と前記絵柄端部基準位置との比較結果に応じてウェブ端部基準位置を選択し、該選択したウェブ端部基準位置と前記ウェブ端部検出信号との比較結果に応じて前記制御信号を生成することを特徴とするウェブ蛇行制御装置。
5. ウェブの走行方向に対して直交する幅方向の端部であるウェブ端部と前記ウェブに前記走行方向に沿って繰り返し印刷された絵柄の前記幅方向の端部である絵柄端部とを、それぞれ前記ウェブの前記走行方向の第１の位置で検出し、
   検出した前記ウェブ端部を示すウェブ端部検出信号と検出した前記絵柄端部を示す絵柄端部検出信号とを取り込んで前記絵柄端部を予め設定した絵柄端部基準位置に揃えるための制御信号を生成し、
   該制御信号によって前記ウェブを前記幅方向に移動させる、
   ことを特徴とするウェブ蛇行制御方法。
6. 請求項５に記載のウェブ蛇行制御方法において、
   前記ウェブ端部と前記絵柄端部を１つの撮像手段で検出することを特徴とするウェブ蛇行制御方法。
7. 請求項５又は６に記載のウェブ蛇行制御方法において、
   前記絵柄端部検出信号と前記絵柄端部基準位置との比較結果に応じてウェブ端部基準位置を選択し、該選択したウェブ端部基準位置と前記ウェブ端部検出信号との比較結果に応じて前記制御信号を生成することを特徴とするウェブ蛇行制御方法。
   
   
   

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