(57)【要約】【課題】  シート材搬送シーケンス検証に必要最小限のシート材挙動を、高速にシミュレーションできるシステムを提供すること。【解決手段】  シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定されるシート材搬送手段及びシート材検出手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段１０２と、前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を、あらかじめ定義されたシート材長さ、及び、シート材搬送経路上で該仮想シート材の先端と後端との間に存在するシート材搬送手段の搬送速度より計算し、シート材搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段１０３とから構成されることを特徴とするシート材搬送シミュレーションシステム。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定されるシート材搬送手段及びシート材検出手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段と、
前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を、あらかじめ定義されたシート材長さ、及び、シート材搬送経路上で該仮想シート材の先端と後端との間に存在するシート材搬送手段の搬送速度より計算し、シート材搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段とから構成されることを特徴とするシート材搬送シミュレーションシステム。
【請求項２】
前記模擬搬送実行手段は、前記仮想シート材の先端位置、後端位置、及び、弛み量を、シミュレーション上の単位時間毎に１単位時間前の仮想シート材の先端−後端間のシート材搬送手段の搬送速度、シート材の弛み位置、弛み量より求めることを特徴とする請求項１記載のシート材搬送シミュレーションシステム。
【請求項３】
前記模擬搬送実行手段は、各シート材搬送手段の実搬送速度を当該シート材搬送手段の下流の最も近い位置にあるシート材の弛み位置と当該シート材搬送手段の間に存在する当該シート材搬送手段を含むシート材搬送手段の初期定義搬送速度の内の最も速い速度に設定することを特徴とする請求項１記載のシート材搬送シミュレーションシステム。
【請求項４】
前記模擬搬送実行手段は、シート材後端位置をシート材先端位置からの相対的な距離で求め、シート材後端位置のシート材先端位置からの相対的な距離はシート材長さから総弛み量を差し引いて求めることを特徴とする請求項１記載のシート材搬送シミュレーションシステム。
【請求項５】
前記模擬搬送実行手段は、シート材後端位置に常に初期定義速度０の仮想搬送手段を定義することを特徴とする請求項１記載のシート材搬送シミュレーションシステム。
【請求項６】
シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定される複数のシート材搬送手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段と、
前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の搬送状態を、前記複数のシート材搬送手段の搬送速度に基づいて計算してシート材の搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段と、
を有することを特徴とするシート材搬送シミュレーション装置。
【請求項７】
前記模擬搬送実行手段は、前記仮想シートの先端位置、後端位置、弛み量を、あらかじめ定義されたシート材長さ、及び、シート材搬送経路上で該仮想シート材の先端と後端との間に存在する前記複数のシート材搬送手段の搬送速度に基づいて計算することを特徴とする請求項６に記載のシート材搬送シミュレーション装置。
【請求項８】
前記模擬搬送実行手段は、前記仮想シート材の先端位置、後端位置、及び、弛み量を、シミュレーション上の単位時間毎に１単位時間前の仮想シート材の先端と後端との間の前記複数のシート材搬送手段の搬送速度、シート材の弛み位置、弛み量より求めることを特徴とする請求項７に記載のシート材搬送シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙等のシート材を搬送する搬送機構の制御シーケンスを設計、検証するために、制御シーケンスによってシート材がどのような挙動をするかを仮想的にシミュレーションするためのシート材搬送シミュレーションシステム及びシート材搬送シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなシート材搬送シミュレーションシステムとして、シート材を先端位置、後端位置、長さで定義し、搬送シミュレーション装置の中で制御シーケンスに従って所定単位ずつ移動させ、移動するごとにデータを計算する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ヤング率を用いてシート材の挙動をより詳細に再現する方法などが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平０９−３０９６６５号公報
【特許文献２】特開２００３−０１４５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、シート材搬送機構の制御シーケンス検討においてシート材先端、後端の位置のみの解析では図５に示すように、複数のローラにまたがったシート材の挙動を予測することは困難である。
【０００５】
また、高度なシート材挙動の解析手法を用いた場合には、実動作により近い挙動を再現させることが可能である一方で、解析負荷の増大によりシミュレーション速度が遅くなってしまう。このようなシミュレーションシステムは搬送機構の部分的な機能を詳細に検討する場合には適している。しかし、搬送機構全体の制御シーケンスの検討のためには、搬送機構の制御シーケンスに伴うシート材の弛み個所等が特定できる程度のより概略的なシミュレーション装置が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明はシート材搬送機構の制御シーケンス検討のために最低限必要なシート材の挙動予測機能を持った、高速で動作可能なシート材搬送シミュレーションシステム及びシート材搬送シミュレーション装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成により上記課題を解決できる。
【０００８】
（１）シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定されるシート材搬送手段及びシート材検出手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段と、前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を、あらかじめ定義されたシート材長さ、及び、シート材搬送経路上で該仮想シート材の先端と後端との間に存在するシート材搬送手段の搬送速度より計算し、シート材搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段とから構成されることを特徴とするシート材搬送シミュレーションシステム。
【０００９】
（２）シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定される複数のシート材搬送手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段と、前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の搬送状態を、前記複数のシート材搬送手段の搬送速度に基づいて計算してシート材の搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段と、を有することを特徴とするシート材搬送シミュレーション装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な制御アルゴリズムにより必要最低限のシート材挙動シミュレーションが可能になり、シート材搬送シーケンスの検証に有効なシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明のシート材搬送シミュレーションシステムは、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等（以下、まとめてコンピュータシステムと呼ぶ）で実行されるプログラムとして実現されるもので、そのハードウエア構成の模式図を図２に示す。コンピュータシステム２０１は、中央処理装置（以下、ＣＰＵと呼ぶ）、主記憶装置（以下、ＲＡＭと呼ぶ）、ハードディスク等を内蔵した本体部２０２、本体部２０２からの指示により画面表示を行う表示装置２０３、このコンピュータシステム２０１にユーザの指示や文字情報を入力するためのキーボード２０４、表示装置２０３上の任意の位置を指定することによりその位置に表示されていたアイコン等に応じた指示を入力するマウス２０５を備えている。
【００１３】
ハードディスクには機器制御シミュレーションシステムの各機能を実現したプログラム、シミュレーションの対象となる機器の情報を含むシミュレーションのための各種データが格納される。シミュレーションに際しては、前記プログラム、各種データを前記ＲＡＭにロードし、前記コンピュータシステム２０１のＣＰＵによってプログラムが実行される。
【００１４】
これらコンピュータシステム２０１の基本動作は、基本プログラムであるオペレーティングシステム（以下、ＯＳと記す）を介して実行される。以下、本実施例ではコンピュータシステム２０１のＯＳをＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＯＳの例で説明する。しかし、本発明はＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＯＳ上のシステムに限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明に関る第１の実施例のシート材搬送シミュレーションシステムの機能構成を示す。
【００１６】
図のように、本発明のシート材搬送シミュレーションシステムはシート材搬送シミュレーション部１０１、ＧＵＩ部１０４、搬送シーケンス生成部１０５から構成され、更に、シート材搬送シミュレーション部１０１は仮想シート材搬送機構生成手段１０２と模擬搬送実行手段１０３から構成される。
【００１７】
シート材搬送シミュレーション部１０１は、コンピュータシステム２０１内に仮想シート材搬送機構を生成し、後述の搬送シーケンス生成部１０５から出力される搬送シーケンスに従って、仮想シート材の挙動をシミュレーションする。仮想シート材、及び、搬送機構の挙動は後述のＧＵＩ部１０４を介してオペレータにグラフィカルな情報として示される。
【００１８】
仮想シート材搬送機構生成手段１０２は、オペレータから後述するＧＵＩ部１０４を介して定義されるシート材搬送路、ローラ等のシート材搬送手段、搬送路上に配設され当該部位におけるシート材の有り無しを検出するシート材センサの配置、及び、前記シート材搬送手段の搬送速度定義に基づきコンピュータシステム２０１内に仮想シート材搬送機構を生成する。
【００１９】
模擬搬送実行手段１０３は、搬送シーケンス生成部１０５からシーケンシャルに出力されるシート材搬送手段の動作指示と各シート材搬送手段に定義された搬送速度情報から仮想シート材の挙動をシミュレーションする。模擬搬送実行手段１０３については後に詳述する。
ＧＵＩ部１０４、はユーザによるシート材搬送シミュレーションシステムに対する搬送路定義、搬送シーケンスの設定を仲介する。
【００２０】
搬送シーケンス生成部１０５は、ユーザにより設定された搬送機構の駆動制御シーケンスに従いシート材搬送シミュレーション部１０１に対して各種機構の駆動指示を出す。
【００２１】
以上の、シート材搬送シミュレーションシステムの基本的な機能については従来から各種のものが提案されているため詳述は省く。
【００２２】
ここで、本発明では前記シート材搬送シミュレーション部１０１の模擬搬送実行手段１０３において、シミュレーション上の単位時間毎に、次の１単位時間後の仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を計算することにより、搬送路上でのシート材の挙動をシミュレーションする。
【００２３】
以下、その計算方法を説明する。
【００２４】
図６のように、シミュレーション上のある時刻ｔにおける仮想シート材の先端−後端間のシート材搬送経路上に存在するローラ等のシート材搬送手段の数をＮ、各シート材搬送手段を最下流（最も先端側）から順にＲ１、Ｒ２、・・・、ＲＮとし、各シート材搬送手段にあらかじめ定義された搬送速度をｖｄ１、ｖｄ２、・・・、ｖｄＮ、実搬送速度を同ｖ１、ｖ２、・・・、ｖＮ、各シート材搬送手段の下流側（１つ前のシート材搬送手段との間）の弛み量をＬ１、Ｌ２、・・・、ＬＮ、とする。ここで、弛み量は対象となるシート材搬送手段とその１つ下流（先端寄り）に配置されたシート材搬送手段の間に存在するシート材の長さから２つの搬送手段間の搬送系路の距離を引いた値である。ただし、Ｌ１は常に０とする。
【００２５】
本システムでは、先端からｎ番目のシート材搬送手段Ｒｎの実搬送速度ｖｎを、次のように求める。
【００２６】
Ｌｎ＝０・・・ｖｎ＝ＭＡＸ［ｖｄｍ，ｖｄｎ］
Ｌｎ＞０・・・ｖｎ＝ｖｄｎ
ここで、ＭＡＸ［ｖｄｘ，ｖｄｙ］はｖｄｘ〜ｖｄｙの最大値を示す。
【００２７】
また、ｖｄｍの速度が定義される搬送手段ＲｍはＲｎより下流のＲｎに最も近い位置にあるＬｎ＞０の条件を満たす搬送手段である。
【００２８】
次に、ｖｎとｖｎ−１の差からＬｎを次のように求める。
【００２９】
Ｌｎ＝Ｌｎ＋（ｖｎ−ｖｎ−１）・ｔ
ここで、ｔは１単位時間である。上記演算式においてＬｎが０の場合には上記速度決定のアルゴリズムにより必ずｖｎ−１≦ｖｎとなる。したがって変更後のＬｎが負の値になる事は無い。
【００３０】
以上のように、各シート材搬送手段の実搬送速度、及び、各区間での弛み量を求めた後、先端位置は最下流の搬送手段の搬送速度ｖ１から求められる１単位時間の搬送距離分だけ搬送路上の下流側の位置として求められる。また、用紙後端位置は搬送路上の用紙先端からｌだけ上流側の位置として求められる。
【００３１】
ここでｌは、
ｌ＝ｌｐ−ΣＬｎ    （ｌｐ；用紙長）
上記式の意味は、用紙長から全ての弛み量を差し引いた値を求めるものである。
【００３２】
以上の演算処理のアルゴリズムを図３のフローチャートに示す。
【００３３】
まず、ステップＳ３０１（以下単にＳ３０１のように記す）で最下流のシート材搬送手段Ｒ１下流側の弛み量Ｌ１を０に、最下流のシート材搬送手段から処理するためにｎ，ｍをそれぞれ１に初期化する。次にＳ３０２でＬｎが０か０よりも大きいかを判断し、Ｌｎが０の場合には実搬送速度ｖｎとしてシート材搬送手段Ｒｍ〜Ｒｎにあらかじめ定義された搬送速度の内の最大値ＭＡＸ［ｖｄｍ，ｖｄｎ］を設定する。一方、Ｌｎが０よりも大きいと判断した場合には実搬送速度ｖｎとして当該シート材搬送手段Ｒｎにあらかじめ定義された搬送速度ｖｄｎを設定し、ｍにｎを代入する。Ｓ３０３〜Ｓ３０５でシート材搬送手段Ｒｎの実搬送速度Ｖｎを設定した後、Ｓ３０６でｎを１増やす。そして、Ｓ３０７でｎと当該シート材に関わる搬送手段数Ｎとを比較し、ｎ≦Ｎの場合には、Ｓ３０８に進みＬｎを前記式に従い求めた後、Ｓ３０２に戻る。Ｓ３０７でｎ＞Ｎの場合には、シート材の先端位置、後端位置を前述の方法により求め、処理を終了する。
【００３４】
以上のような処理により、簡単な演算処理によりシート材の搬送シーケンス検証に必要なシート材の挙動をシミュレーションすることができる。
【実施例２】
【００３５】
第１の実施例ではシート材後端位置を先端位置と弛み量から求めている。
【００３６】
しかしながら、この方法ではシート材後端が一つ下流の搬送手段を通過した後暫く、演算上のシート材後端位置は前記搬送手段の上流側となってしまう。
【００３７】
そこで、本実施例では、シート材後端が１つの搬送手段を通過した後の動作をより正確に再現する方法として、シート材後端位置に常に定義搬送速度０の仮想搬送手段をおく。
【００３８】
すなわち、第１の実施例の定義においてＲＮ＋１の搬送手段をシート材後端位置に常に設定し、
ＶｄＮ＋１＝０
とする。
【００３９】
そして、シート材後端がある搬送手段を通過する時点で弛み量ＬＮを１単位時間後の仮想搬送手段前の弛み量に引き継ぐ。
【００４０】
以上の処理アルゴリズムを図４のフローチャートに示す。
【００４１】
まずＳ４０１の初期設定において前記仮想搬送手段下流の弛み量ＬＮ＋１に前回の演算で求めた最上流のシート搬送手段によるステップはＳ４０１〜Ｓ４０６、Ｓ４０８、Ｓ４０９は第１の実施例のＳ３０１〜Ｓ３０６、Ｓ３０８、Ｓ３０９と同じであるため説明は省略する。また、Ｓ４０７は第１の実施例のＳ３０７では処理をｎ＝Ｎまで行っていたのを、ｎ＝Ｎ＋１間で行うようにした違いのみである。第１の実施例との大きな違いは、Ｓ４１０、Ｓ４１１において、シート材後端がその時点での最終搬送手段を通過する見込みの場合、次の処理時の前記仮想搬送手段ＲＮ＋１（但し、最終搬送手段を通過した時点で仮想搬送手段がＲＮになる）に定義される弛み量にその時点での最終ローラの弛み量ＬＮを引き継ぐところである。
【００４２】
以上のように処理することにより、シート材後端がある搬送手段を通過時点以降のシート材の挙動をより実際に近い状態にシミュレーションできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施例の機能構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明のシート材搬送シミュレーションシステムの実行環境であるコンピュータシステムの機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る模擬搬送実行手段の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例に係る模擬搬送実行手段の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】複数ローラにまたがる用紙挙動を示す説明図
【図６】図５の用紙挙動の計算方法を示す説明図
【符号の説明】
【００４４】
１０１  シート材搬送シミュレーション部
１０２  仮想シート材搬送機構生成手段
１０３  模擬搬送実行手段
１０４  ＧＵＩ部
１０５  搬送シーケンス生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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