(57)【要約】      （修正有）【課題】種々の規格幅の帯状シートに対応でき、分解能、精度、耐久性に優れ、そのうえコスト安な帯状シートのエッジ位置検出装置を提供する。【解決手段】帯状シート３０のエッジ３０ｅに向かって照明光Ｂ１を照射する発光素子１１と、照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光して電気信号に変換する受光素子列１４と、受光素子列１４から電気信号を読み出す読出し制御部Ｘと、読出し制御部Ｘにおいて読み出した電気信号に基づいて帯状シート３０のエッジ位置３０ｅを算出するエッジ位置算出部Ｙと、を有する。【選択図】図２
2015152396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状シートのエッジに向かって照明光を照射する発光素子と、
前記照明光の反射光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【請求項２】
帯状シートのエッジを跨いでその帯状シートの幅方向に沿って配置されるライン状に配される発光素子列と、帯状シートを挟んで前記発光素子列と対向する位置に設けられ、発光素子列からの発光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【請求項３】
前記読出し制御部は、周期的に前記電気信号の読出し開始を指示する開始指示部と、当該指示に合わせて読出し開始信号を発する開始発信部と、前記受光素子列の一方から他方に向かって順に前記電気信号を読み出して電気信号列を取得する読出し本体部と、を有し、
前記エッジ位置算出部は、前記電気信号列の中から前記帯状シートのエッジからの反射を示すエッジ信号を検出するエッジ検出部と、周期的にクロック信号を発するクロック発信部と、前記読出し開始信号、前記エッジ信号、及び前記クロック信号を対照して前記読出し開始信号から前記エッジ信号までのエレメントに入るクロック信号の数をカウントし、このカウント数から前記エレメントの幅を演算する演算処理部と、前記エレメントの幅を前記帯状シートのエッジ位置に換算する換算処理部と、を有する、
請求項１又は２に記載の帯状シートのエッジ位置検出装置。
【請求項４】
前記帯状シートの背後に備わる反射材を有する、
請求項１又は請求項３に記載の帯状シートのエッジ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面段ボールシート、中芯、ライナ等の帯状シートのエッジ位置を検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
両面段ボールシートや複両面段ボールシート等の段ボールシートは、中芯やライナ、片面段ボールシート等の複数の帯状シートが積層され、貼り合わされることで製造される。具体的には、例えば、まず、シングルフェーサにおいて中芯が波形に成型され（段繰り加工）、段頂部に貼合糊が塗布されたうえで、ライナと貼り合わされることで片面段ボールシートが製造される。また、必要により、第２のシングルフェーサにおいても中芯が波形に成型され、段頂部に貼合糊が塗布されたうえで、ライナと貼り合わされることで第２の片面段ボールシートが製造される。これらの片面段ボールシートは、更にダブルバッカ（ダブルフェーサ）においてグルーマシン等によって中芯の段頂部に貼合糊が塗布されたうえで、ライナと貼り合わされることで両面段ボールシートや複両面段ボールシートが製造される。
【０００３】
以上のように、段ボールシートを製造するにあたっては、複数の帯状シートが積層されるが、この積層が幅方向（帯状シートの流れ方向に直交する方向）にずれていると、例えば、片面段ボールシート及びライナの積層が幅方向にずれていると、製造された段ボールシートの両側縁部に波形に成型された中芯が露出することになり、この露出部が製造不良部となる。そこで、この製造不良部となる領域を減らすため、片面段ボールシート及びライナが幅方向にずれないように積層する必要があり、各帯状シートの幅方向中心線を装置の幅方向の機械的中心線（以下、マシンセンターともいう）に一致させるようにする。
【０００４】
そして、この一致させるための前提として、帯状シートのエッジ位置を検出する装置や、この検出情報に基づいて帯状シートの幅方向中心線を算出する装置（例えば、特許文献１等参照。）、この算出情報に基づいて帯状シートの幅方向中心線をマシンセンターに一致させる一致手段（例えば、特許文献２等参照。）等が提案されている。これらの提案のうち、前者に関する装置として、下記のエッジ位置検出装置がある。
【０００５】
その従来例に係る第１のエッジ位置検出装置１００は、図７〜９に示すように、光センサー１０１をシート幅方向に１ｍｍ程度ずらして２個設置したセンサー架台１１０を、ボールナット１２１に機械的に固定し、ステッピングモーター１２０によってボールねじ１２２を回転させることにより、帯状シート１３０の幅方向のエッジ部位置を含みシート幅方向に可動できるようにし、その２個の光センサー１０１，１０１の出力が共にシートを検出していない時は、シートエッジ１３０ｅに近接する方向にセンサー架台を移動させ、２個の光センサー１０１，１０１の出力が共にシート１３０を検出している時は、シートエッジ１３０ｅから離れる方向にセンサー架台１１０を移動させるようにして、１個の光センサー１０１の出力がシート１３０を検出し、もう１個の光センサー１０１がシート１３０を検出しない状態になるまでセンサー架台１１０の位置を制御手段１４０により制御するようにする。マシンセンターＭｃに最も近いセンサー架台１１０の位置１００ｘは、架台駆動部の設置位置により決まるため、その架台位置１００ｘからの移動距離１００Ｗを、制御手段１４０において、ステッピングモーターの制御に基づき算出することにより、マシンセンターＭｃからエッジ１３０ｅまでの幅方向距離が、マシンセンターＭｃから１００ｘまでの距離１００Ｄｓ＋移動距離１００Ｗとして計算される。
【０００６】
しかるに、この第１のエッジ位置検出装置１００は、実際のエッジ１３０ｅの位置変化に追従するようにセンサー架台１１０の位置を機械的に制御する必要があるため、シートエッジ１３０ｅの位置の高速変改に追従することが難しい。現状の装置では、１００ｍｓ程度が限界である。また、ボールねじ１２２とボールナット１２１との間のガタ、振動などの外部要因で位置精度が低下する。現状の装置では、１ｍｍ程度が限界である。
【０００７】
他方、従来例に係る第２のエッジ位置検出装置２００は、図１０〜図１２に示すように、照明光Ｂ２０１を照射するレーザ発光部２０１と、照明光Ｂ２０１の拡散反射光Ｂ２０２を受光する受光部２０２と、モータ２００Ｍによって軸心回りに高速回転するポリゴンミラー（回転多面鏡）２０３とを有するものである。このエッジ位置検出装置２００は、レーザ発光部２０１から照射されるのは１本の照明光Ｂ２０１であるが、この照明光Ｂ２０１はいったんポリゴンミラー２０３に当てられたうえで、帯状シート２３０のエッジ２３０ｅを含む範囲に向かって照射される。したがって、帯状シート２３０に向かって照射される照明光Ｂ２０１の照射角度は絶えず変化することになり、この変化に応じて照射光Ｂ２０１の照射位置が帯状シート２３０のエッジ２３０ｅ付近を幅方向に移動する。また、１回に変化する照射角度は、単位スキャン角度と言われ、ポリゴンミラー２０３の面数等によって定まる。現在、一般的に入手可能な装置の単位スキャン角度は、最小で０．１°程度である。
【０００８】
このエッジ位置検出装置２００においては、受光部２０２が受光する反射光Ｂ２０２の有無や強度の変化に基づいて帯状シート２３０のエッジ２３０ｅを把握することができる。また、この装置２００においては、受光部２０２が受光する反射光Ｂ２０２の強度に基づいて発光部２０１、あるいは受光部２０２からエッジ２３０ｅまでの距離を算出することができる。したがって、図１１に示すように、エッジ２３０ｅまでの距離がＲｅ、このエッジ２３０ｅを認識した際の照射角度（単位スキャン角度の整数倍）がθｅであるとした場合、エッジ位置検出装置２００からエッジ２３０ｅまでの幅方向距離２００Ｗは、
２００Ｗ＝Ｒｅ・ｓｉｎ（θｅ）
であり、マシンセンターＭｃからエッジ位置検出装置２００までの幅方向距離を２００Ｄｓとすると、マシンセンターＭｃを基準としたエッジ２３０ｅの幅方向位置は、２００Ｄｓ＋２００Ｗということになる。
【０００９】
しかるに、このエッジ位置検出装置２００は、エッジ２３０ｅの幅方向位置を正確に検出することができない問題を有する。すなわち、このエッジ位置検出装置２００においては、照明光Ｂ２０１の照射角度はリニアに変化するが、照射位置はリニアに変化せず、図１２に示すように、帯状シート２３０の幅方向に関してエッジ位置検出装置２００に近い場所での照射位置変化２００Ｗｘと、遠い場所での照射位置変化２００Ｗｙとが異なるのである。例えば、照明光Ｂ２０１が帯状シート２３０の幅方向に対して直角に照射される場合の照射角度を０度とし、この際の照射距離２００Ｒを９００ｍｍとし、単位スキャン角度を０．１°とした場合、照射角度が０度から０．１度に変化すると、照射位置は約１．６ｍｍ（２００Ｒ・ｔａｎ（０．１度））変化する。また、照射角度が３０度から３０．１度に変化すると、照射位置は約２．１ｍｍ（２００Ｒ・（ｔａｎ（３０．１度）−ｔａｎ（３０．０度））変化する。さらに、照射角度が４５度から４５．１度に変化すると、照射位置は約３．１ｍｍ（２００Ｒ・（ｔａｎ（４５．１度）−ｔａｎ（４５．０度）））変化することになる。つまり、いずれの場合も照射角度の変化は０．１度であるのに対し、照射位置の変化は大きくなり、誤差が大きくなるのである。
【００１０】
ところで、段ボールシートを製造する場合には、図１３に示すように、一つの製造設備において、幅９００ｍｍ程度の規格の物２３０ｓから幅２５００ｍｍ程度の規格の物２３０ｗものを取り扱うのが一般的である。マシンセンターＭｃからシートエッジ２３０ｅの変動幅Ｌ１を、概ね±５０ｍｍ程度までを許容すると、一方のシートエッジ２３０ｅの位置を検出するためのカバー範囲Ｌ２は、９００ｍｍ程度でなければならない。上記第２のエッジ位置検出装置２００では、照射距離２００Ｒ＝４５０ｍｍにすると、照射角度が３０．０度から３０．１度に変化した際の照射位置の変化が約１．０ｍｍに留まるが、カバー範囲は５２０ｍｍ（２・４５０ｍｍ・ｔａｎ（３０度））となってしまう。照射距離２００Ｒ＝９００ｍｍとした場合には、カバー範囲は１０４０ｍｍ（２・９００ｍｍ・ｔａｎ（３０度））となるが、照射角度が３０．０度から３０．１度に変化した際の照射位置の変化が２．１ｍｍに増大する。
【００１１】
このように、第２のエッジ位置検出装置２００は、幅方向計測で照射角度はリニアに変化するが、装置自体のシート幅方向位置がリニアに変化しないため、カバー範囲と精度がトレードオフされる。また、センサー内に高速回転するポリゴンミラーを備えるため機械的摩耗、耐久性に問題がある。また、高速にシートエッジを計測できる利点があるものの極めて高価格であるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４８４１６９４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１８３２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように従来のシートエッジ検出装置は、機械的可動部分による精度の低下、耐久性の問題、原理的な計測分解能不足や価格の問題があった。
【００１４】
そこで、本発明の主たる課題は、上記の問題点を解決し、種々の規格幅のエッジに対応でき、しかも分解能、精度、耐久性に優れ、そのうえコスト安な帯状シートのエッジ位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そして、その課題を解決した本発明は下記のとおりである。
【００１６】
＜請求項１記載の発明＞
帯状シートのエッジに向かって照明光を照射する発光素子と、
前記照明光の反射光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【００１７】
＜請求項２記載の発明＞◇
帯状シートのエッジを跨いでその帯状シートの幅方向に沿って配置されるライン状に配される発光素子列と、帯状シートを挟んで前記発光素子列と対向する位置に設けられ、発光素子列からの発光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【００１８】
＜請求項３記載の発明＞◇
前記読出し制御部は、周期的に前記電気信号の読出し開始を指示する開始指示部と、当該指示に合わせて読出し開始信号を発する開始発信部と、前記受光素子列の一方から他方に向かって順に前記電気信号を読み出して電気信号列を取得する読出し本体部と、を有し、
前記エッジ位置算出部は、前記電気信号列の中から前記帯状シートのエッジからの反射を示すエッジ信号を検出するエッジ検出部と、周期的にクロック信号を発するクロック発信部と、前記読出し開始信号、前記エッジ信号、及び前記クロック信号を対照して前記読出し開始信号から前記エッジ信号までのエレメントに入るクロック信号の数をカウントし、このカウント数から前記エレメントの幅を演算する演算処理部と、前記エレメントの幅を前記帯状シートのエッジ位置に換算する換算処理部と、を有する、
請求項１又は２に記載の帯状シートのエッジ位置検出装置。
【００１９】
＜請求項４記載の発明＞
前記帯状シートの背後に備わる反射材を有する、
請求項１又は請求項３に記載の帯状シートのエッジ位置検出装置。
【発明の効果】
【００２０】
以上の本発明によれば、種々の規格幅のエッジに対応でき、しかも分解能、精度、耐久性に優れ、そのうえコスト安なシートエッジ検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の設置概略図である。
【図２】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の構造及び原理を説明するための概略図である。
【図３】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の原理を説明するための概略図である。
【図４】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の他の設置概略図である。
【図５】本実施形態に係る他のシートエッジ検出装置の概略図である。
【図６】本実施形態に係る他のシートエッジ検出装置の原理を説明する概略図である。
【図７】従来のシートエッジ検出装置の概略図である。
【図８】従来のシートエッジ検出装置の他の概略図である。
【図９】従来のシートエッジ検出装置の原理を説明する概略図である。
【図１０】従来の他のシートエッジ検出装置の概略図である。
【図１１】従来の他のシートエッジ検出装置の原理を説明する概略図である。
【図１２】従来の他のシートエッジ検出装置の原理を説明する他の概略図である。
【図１３】複数の幅のシートエッジの存在を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、発明を実施するための形態を図１〜６を参照しながら詳述する。
本実施形態に係る帯状シートのエッジ位置検出装置１は、両面段ボールシートや複両面段ボールシート等の段ボールシートを製造するコルゲートマシンにおいて、段ボールシートを構成する複数の帯状シート３０を積層させるにあたって、片面段ボールシートとライナ等が幅方向にずれないように、各帯状シート３０の幅方向中心線を装置幅方向の機械的中心線（マシンセンターＭｃ）に一致させるべく、その一致手段の前段において、帯状シート３０のエッジ３０ｅの位置を検出するものである。
【００２３】
本実施形態のエッジ位置検出装置１は、特に図１及び２に示すように、帯状シート３０のエッジ３０ｅに向かって照明光Ｂ１をポリゴンミラーを介さずに直接的に照射する発光素子１１と、照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光して電気信号Ｓ２に変換する受光素子列１４と、読み出す読出し制御部Ｘと、この読出し制御部Ｘにおいて読み出した電気信号に基づいて前記帯状シート３０のエッジ位置３０ｅを算出するエッジ位置算出部Ｙとで構成されている。
【００２４】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置１は、帯状シート３０が弛みなく搬送される搬送経路に設けられ、その帯状シート３０の流れ方向に対して概ね直交する方向から照明光Ｂ１を照射し、反射光Ｂ２を受光するように設置される。図示の形態では、帯状シート３０が上方から下方に向かって垂直に搬送される経路において、水平方向から照明光Ｂ１を照射するように設置している。コルゲートマシン等の帯状シート３０を取り扱うマシンは、一般に帯状シート３０を水平方向にある程度の距離搬送する経路を有し、帯状シート３０が水平方向に搬送される搬送経路部に対して上下方向から照明光を照射する設置態様もあるが、帯状シート３０が垂直方向に搬送される搬送経路部において水平方向から照明光を照射する設置態様のほうが、発光素子１１から帯状シート３０までの距離を確保しやすい。発光素子１１から帯状シート３０までの距離が過度に短いと照明範囲が狭くなり、従来技術の欄にも記載したとおり、各種幅の規格の帯状シート３０のエッジ３０ｅの位置を検出するために必要な照明光の照射範囲を確保し難くなる。したがって、本発明に係るエッジ位置検出装置１は、図示例の如く水平方向から照明光を照射する位置に設置する態様とするのが望ましい。
【００２５】
他方、本実施形態に係る発光素子１１としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）や半導体レーザ等が例示できる。コストの点ではＬＥＤが安価であり望ましい。また、発光素子１個では、帯状シート３０のエッジ３０ｅの近傍を十分に照明することが困難な場合には、図示例の如く、複数の発光素子１１を設けたり、シリンドリカルレンズにより照射角を拡げたりすることができる。発光素子１１における光源の波長は、６３０〜６８０ｎｍの赤色であるのが望ましい。この波長であれば、自然光や室内光、設備照明光等の外因光の存在下においても、それらの光との区別が確実である。
【００２６】
また、発光素子１１からの照射角は、発光素子１１から帯状シートまでの距離及び、検出対象となる帯状シート３０の幅の規格の変動に応じて、適宜のスリット手段や光学レンズを具備する光学系手段を用いることにより調整する。図示例では、光学スリット１２を設けて調整するようにしている。特に、発光素子１１と光学スリット等を組み合わせて、水平面約±２０°、垂直面±１°の照射角で照射するように構成された光学系手段は、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１に用いるのに特に好適である。水平面約±２０°程度あれば、帯状シート３０までの設置距離１２４０ｍｍ程度で、帯状シートの幅方向に９００ｍｍ程度の照射範囲を確保できる（９００ｍｍ／２／ｔａｎ（２０°）＝約１２４０ｍｍ）。また、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１では、シート幅方向のみの検出でよいので、垂直面±１°を確保できれば十分である。
【００２７】
一方、照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光して電気信号Ｓ２に変換する受光素子列１４としては、ＣＣＤイメージセンサ、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサなどが例示できる。素子数が幅方向に２０００〜４０００素子程度あり、また、受光を５ｍｓ〜１０ｍｓで電気信号Ｓ２に変換していくものが、検出精度、入手性、コスト面の観点から特に適する。
【００２８】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置１では、まず上記構成を採ることで、発光素子１１からの照明光Ｂ１により帯状シート３０のエッジ３０ｅ近傍が照明された場合、その帯状シート３０の存在部分と、非存在部分とで反射光Ｂ２の強弱の差が生ずる。したがって、その反射光Ｂ２の受光による受光素子列１４での結像は、シート幅方向においてエッジ３０ｅに対応するところを境にして強弱のあるものとなる。そして、上記発光素子列１４は、予め定まった素子数を有するものであるため、帯状シート３０のエッジ３０ｅの位置が変動した場合には、反射光Ｂ２による受光素子列１４での結像もリニアに変化する。ここで、従来技術の欄においても述べたとおり、コルゲートマシンにおいては、幅９００ｍｍ程度の規格の物から幅２５００ｍｍ程度の規格の物を取り扱う。マシンセンターＭｃからエッジ３０ｅの変動幅を、概ね±５０ｍｍ程度まで許容するとして、一方のエッジ３０ｅの位置を検出するためのカバー範囲は９００ｍｍ程度が必要である。したがって、例えば、素子数がシート幅方向に対応する方向に２０００個ある受光素子列１４により、９００ｍｍの範囲をカバーする場合には、その分解能は０．４５ｍｍとなる。そして、この分解能は、素子数に依存するので上記のとおりエッジ３０ｅの位置がリニアに変化しても、従来例の欄で述べたポリゴンミラーを用いる第２のエッジ位置検出装置のように、変動することがない。
【００２９】
このように、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１は、発光素子１１からエッジ３０ｅの近傍に照射された照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光する受光素子列１４を用いる構成とすることで、エッジ３０ｅの位置変動をリニアにとらえることができ、そのうえ入手性やコスト面に優れる素子数２０００〜４０００程度の受光素子列で０．４５ｍｍ以下といった１ｍｍ以下の高い分解能でエッジ位置をとらえることができる。
【００３０】
他方、本実施形態に係る読出し制御部Ｘは、周期的に前記電気信号Ｓ２の読出し開始を指示する開始指示部１５ｘと、当該指示に合わせて読出し開始信号Ｓ４を発する開始発信部１５ｙと、前記受光素子列１４の一方から他方に向かって順に前記電気信号Ｓ２を読み出して電気信号列ＳＬを取得する読出し本体部１６とを有している。
【００３１】
本実施形態においては、前記読み出し方向がシート幅方向に対応する方向であれば、いずれの方向側から読み出すようにしてもよいが、帯状シート存在位置のほうが反射光が安定しやすいため、特に図２に示すように、受光素子列１４での結像におけるシート幅方向のマシンセンターＭｃ側から、他方のエッジ３０ｅ側方向に向かって順に電気信号Ｓ２を読み出していくように設置するのが望ましい。換言すれば、本実施形態に係る読出し本体部は、結像された画像をシート幅方向のマシンセンター側Ｍｃから、シートエッジ側方向に向かって順に電気信号を読み出して電気信号列ＳＬを取得するようにするのが望ましい。
【００３２】
このように読み出し制御部Ｘを構成することにより、図３に示すように、周期的に発せられる読み出し開始信号Ｓ４と、その周期的な読み出し信号間における反射光Ｂ２に基づく受光素子列１４での結像に基づく電気信号列ＳＬとが取得される。そして、上記のとおり受光素子列１４における反射光Ｂ２は、帯状シート３０の存在部分と非存在部分とで強度が異なるため、取得される電気信号列ＳＬは、読み出し開始信号Ｓ４と同時に帯状シート３０の存在部分に係る信号列ＳＬ１が連続し、その後に帯状シート３０の非存在部分に係る信号列ＳＬ２が連続するものとなる。
【００３３】
その一方、本実施形態に係る上記エッジ位置算出部Ｙは、エッジ検出部１７とクロック発信部１８と演算処理部１９ｘと換算処理部１９ｙとで構成されている。エッジ検出部１７は、上記のとおり電気信号列ＳＬが、帯状シート３０の存在部分に係る信号列ＳＬ１が連続し、その後にエッジ３０ｅを境にして非存在部分に係る信号列ＳＬ２が連続するものとなって取得されるため、その信号列ＳＬの境を帯状シート３０のエッジ３０ｅからの反射を示すものとしてエッジ信号Ｓ３を検出する。
【００３４】
クロック発信部１８において発信させるクロック信号Ｓ５の周期は、受光素子列１４の読み出しクロック周期と同等または短いものを用いる。
【００３５】
演算処理部では、図２及び図３から理解されるように、読出し開始信号Ｓ４、エッジ信号Ｓ３、及び前記クロック信号Ｓ５を対照し、前記読出し開始信号Ｓ４から前記エッジ信号Ｓ３までのエレメント２０に入るクロック信号Ｓ５の数をカウントして、このカウント数から前記エレメント２０の幅を演算する。このエレメント２０の幅は、ある基準位置から帯状シート３０のエッジ３０ｅまでの距離に対応する。すなわち、本実施形態にかかるエッジ位置検出装置１では、帯状シート３０までの設置距離によって、受光素子列１４における反射光Ｂ２の受光範囲が定まる。特に、上述のとおり読出し本体部１６において、結像された画像をシート幅方向のマシンセンターＭｃ側から、エッジ３０ｅ側方向に向かって順に電気信号Ｓ２を読み出して電気信号列ＳＬを取得するようにした場合には、そのマシンセンターＭｃ側の位置が、常に定位置となるため、そのマシンセンター側の定位置を基準位置Ｌｘとして、そこから帯状シート３０の存在範囲の長さ、すなわち、基準位置Ｌｘからシートエッジ３０ｅまでの距離に対応するエレメント２０の幅となるのである。
【００３６】
したがって、このエレメント２０の幅を上記換算処理部１９ｙにおいて帯状シート１０のエッジ位置１０ｅに換算することにより、具体的なエッジ３０ｅの位置が検出される。すなわち、マシンセンターＭｃからその基準位置Ｌｘまでの距離Ｄｓは、エッジ位置検出装置１の幅方向の設置位置で一意的に定まるので、エッジ３０ｅの位置は、エレメント２０の幅に基づいて換算される基準位置Ｌｘからの距離Ｗと、上記のマシンセンターＭｃからその基準位置Ｌｘまでの距離Ｄｓとから、Ｄｓ＋Ｗとして算出されるのである。
【００３７】
以上のとおり本実施形態のエッジ位置検出装置では、エッジの位置をリニアに検出でき、しかも、安価かつ入手性容易な受光素子列を用いて、１ｍｍ以下の高い精度で、また５ｍｓ〜１０ｍｓという非常に高速に、エッジ３０ｅの検出を行なうことができる。また、本実施形態のエッジ位置検出装置は、機械的可動部が不要であり、耐久性についても優れる。
【００３８】
ここで、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１では、帯状シートからエッジ位置検出装置１までの距離が確保できない場合などにおいては、図４に示すように、シートエッジ検出装置１をシート幅方向に２個並列に配置するようにして用いることができる。この場合、例えば９００ｍｍの範囲を二個のエッジ位置検出装置で検出するならば、設置距離は４５０ｍｍ／２／ｔａｎ（２０°）＝約６２０ｍｍに短縮できる。また、この場合には、幅方向４５０ｍｍを受光素子列の素子数で分割するので、その素子数が２０００程度であれば分解能は（約０．２３ｍｍ）により向上する。
【００３９】
また、発光素子１１からの照明光Ｂ１が弱い、或いは外因光などによって反射光Ｂ２の受光が弱い場合には、図５に示すように、帯状シート３０の背後に反射材７０を設けるようにすることができる。反射材７０は、帯状シート３０のエッジ３０ｅを跨いでその帯状シート３０の幅方向に沿うようにして配置する。反射材７０としては、再帰性反射シートや反射板が例示できる。このようにすると、帯状シート３０からの反射光Ｂ１が弱く、再帰性反射シートからの反射光が強くなり、エッジ３０ｅの位置における受光差を顕著化することができる。
【００４０】
さらに、本発明に係るエッジ位置検出装置１では、図６に示すように、発光素子１１及び前記反射材７０に代えて、帯状シート３０のエッジ３０ｅを跨いでその帯状シート３０の幅方向に沿って配置されるライン状に発光素子列７１を配し、受光素子列１４を帯状シート３０を挟んで前記発光素子列７１と対向する位置に設けるように構成してもよい。発光素子列７１としてはＬＥＤをライン状に配したものが例示できる。このようにした場合には、帯状シート３０の存在部分では、ライン状の発光素子列７１からの照明光Ｂ３が遮られて受光素子列１４に入光しない。その一方で帯状シート３０が存在しない部分からの光は受光素子列１４で受光される。受光素子列１４における入光可能な範囲は予め定まっているため、このようにしてもシート３０の存在部分と非存在部分とで信号列ＳＬの強度に差が生じ、上述の読み出し制御部Ｘ及びエッジ位置検出部Ｙの構成と同様の構成により帯状シート３０のエッジ３０ｅを検出することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００，２００…従来のエッジ位置検出装置、
１０１…光センサー、１１０センサー架台、１２０…ステッピングモーター、１２１…ボールナット、１２２…ボールねじ、１３０，２３０…帯状シート、１３０ｅ，２３０ｅ…シートエッジ、１４０…制御手段、２０１…レーザ発光部、２０２…受光部、２０３…ポリゴンミラー、１…エッジ位置検出装置、３０…帯状シート、３０ｅ…帯状シートのエッジ、Ｍｃ…マシンセンター、Ｂ１…照明光、Ｂ２…反射光、Ｓ２…電気信号、１４…受光素子列、１１…発光素子、Ｘ…読み出し制御部、Ｙ…エッジ位置検出部、１２…光学スリット、１５ｘ…開始指示部、１５ｙ…開始発信部、１６…読出し本体部、ＳＬ…反射光に基づく信号列、ＳＬ１…シート存在部分に係る信号列、ＳＬ２…シート非存在部分に係る信号列、１７…エッジ検出部、１８…クロック発信部、１９ｘ…演算処理部、１９ｙ…換算処理部、Ｌｘ…基準位置、７０…反射材、７１…発光素子列。
【図１】
2015152396.tif 000003
【図２】
2015152396.tif 000004
【図３】
2015152396.tif 000005
【図４】
2015152396.tif 000006
【図５】
2015152396.tif 000007
【図６】
2015152396.tif 000008
【図７】
2015152396.tif 000009
【図８】
2015152396.tif 000010
【図９】
2015152396.tif 000011
【図１０】
2015152396.tif 000012
【図１１】
2015152396.tif 000013
【図１２】
2015152396.tif 000014
【図１３】
2015152396.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月3日(2015.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面段ボールシート、中芯、ライナ等の帯状シートのエッジ位置を検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
両面段ボールシートや複両面段ボールシート等の段ボールシートは、中芯やライナ、片面段ボールシート等の複数の帯状シートが積層され、貼り合わされることで製造される。具体的には、例えば、まず、シングルフェーサにおいて中芯が波形に成型され（段繰り加工）、段頂部に貼合糊が塗布されたうえで、ライナと貼り合わされることで片面段ボールシートが製造される。また、必要により、第２のシングルフェーサにおいても中芯が波形に成型され、段頂部に貼合糊が塗布されたうえで、ライナと貼り合わされることで第２の片面段ボールシートが製造される。これらの片面段ボールシートは、更にダブルバッカ（ダブルフェーサ）においてグルーマシン等によって中芯の段頂部に貼合糊が塗布されたうえで、ライナと貼り合わされることで両面段ボールシートや複両面段ボールシートが製造される。
【０００３】
以上のように、段ボールシートを製造するにあたっては、複数の帯状シートが積層されるが、この積層が幅方向（帯状シートの流れ方向に直交する方向）にずれていると、例えば、片面段ボールシート及びライナの積層が幅方向にずれていると、製造された段ボールシートの両側縁部に波形に成型された中芯が露出することになり、この露出部が製造不良部となる。そこで、この製造不良部となる領域を減らすため、片面段ボールシート及びライナが幅方向にずれないように積層する必要があり、各帯状シートの幅方向中心線を装置の幅方向の機械的中心線（以下、マシンセンターともいう）に一致させるようにする。
【０００４】
そして、この一致させるための前提として、帯状シートのエッジ位置を検出する装置や、この検出情報に基づいて帯状シートの幅方向中心線を算出する装置（例えば、特許文献１等参照。）、この算出情報に基づいて帯状シートの幅方向中心線をマシンセンターに一致させる一致手段（例えば、特許文献２等参照。）等が提案されている。これらの提案のうち、前者に関する装置として、下記のエッジ位置検出装置がある。
【０００５】
その従来例に係る第１のエッジ位置検出装置１００は、図７〜９に示すように、光センサー１０１をシート幅方向に１ｍｍ程度ずらして２個設置したセンサー架台１１０を、ボールナット１２１に機械的に固定し、ステッピングモーター１２０によってボールねじ１２２を回転させることにより、帯状シート１３０の幅方向のエッジ部位置を含みシート幅方向に可動できるようにし、その２個の光センサー１０１，１０１の出力が共にシートを検出していない時は、シートエッジ１３０ｅに近接する方向にセンサー架台を移動させ、２個の光センサー１０１，１０１の出力が共にシート１３０を検出している時は、シートエッジ１３０ｅから離れる方向にセンサー架台１１０を移動させるようにして、１個の光センサー１０１の出力がシート１３０を検出し、もう１個の光センサー１０１がシート１３０を検出しない状態になるまでセンサー架台１１０の位置を制御手段１４０により制御するようにする。マシンセンターＭｃに最も近いセンサー架台１１０の位置１００ｘは、架台駆動部の設置位置により決まるため、その架台位置１００ｘからの移動距離１００Ｗを、制御手段１４０において、ステッピングモーターの制御に基づき算出することにより、マシンセンターＭｃからエッジ１３０ｅまでの幅方向距離が、マシンセンターＭｃから１００ｘまでの距離１００Ｄｓ＋移動距離１００Ｗとして計算される。
【０００６】
しかるに、この第１のエッジ位置検出装置１００は、実際のエッジ１３０ｅの位置変化に追従するようにセンサー架台１１０の位置を機械的に制御する必要があるため、シートエッジ１３０ｅの位置の高速変改に追従することが難しい。現状の装置では、１００ｍｓ程度が限界である。また、ボールねじ１２２とボールナット１２１との間のガタ、振動などの外部要因で位置精度が低下する。現状の装置では、１ｍｍ程度が限界である。
【０００７】
他方、従来例に係る第２のエッジ位置検出装置２００は、図１０〜図１２に示すように、照明光Ｂ２０１を照射するレーザ発光部２０１と、照明光Ｂ２０１の拡散反射光Ｂ２０２を受光する受光部２０２と、モータ２００Ｍによって軸心回りに高速回転するポリゴンミラー（回転多面鏡）２０３とを有するものである。このエッジ位置検出装置２００は、レーザ発光部２０１から照射されるのは１本の照明光Ｂ２０１であるが、この照明光Ｂ２０１はいったんポリゴンミラー２０３に当てられたうえで、帯状シート２３０のエッジ２３０ｅを含む範囲に向かって照射される。したがって、帯状シート２３０に向かって照射される照明光Ｂ２０１の照射角度は絶えず変化することになり、この変化に応じて照射光Ｂ２０１の照射位置が帯状シート２３０のエッジ２３０ｅ付近を幅方向に移動する。また、１回に変化する照射角度は、単位スキャン角度と言われ、ポリゴンミラー２０３の面数等によって定まる。現在、一般的に入手可能な装置の単位スキャン角度は、最小で０．１°程度である。
【０００８】
このエッジ位置検出装置２００においては、受光部２０２が受光する反射光Ｂ２０２の有無や強度の変化に基づいて帯状シート２３０のエッジ２３０ｅを把握することができる。また、この装置２００においては、受光部２０２が受光する反射光Ｂ２０２の強度に基づいて発光部２０１、あるいは受光部２０２からエッジ２３０ｅまでの距離を算出することができる。したがって、図１１に示すように、エッジ２３０ｅまでの距離がＲｅ、このエッジ２３０ｅを認識した際の照射角度（単位スキャン角度の整数倍）がθｅであるとした場合、エッジ位置検出装置２００からエッジ２３０ｅまでの幅方向距離２００Ｗは、
２００Ｗ＝Ｒｅ・ｓｉｎ（θｅ）
であり、マシンセンターＭｃからエッジ位置検出装置２００までの幅方向距離を２００Ｄｓとすると、マシンセンターＭｃを基準としたエッジ２３０ｅの幅方向位置は、２００Ｄｓ＋２００Ｗということになる。
【０００９】
しかるに、このエッジ位置検出装置２００は、エッジ２３０ｅの幅方向位置を正確に検出することができない問題を有する。すなわち、このエッジ位置検出装置２００においては、照明光Ｂ２０１の照射角度はリニアに変化するが、照射位置はリニアに変化せず、図１２に示すように、帯状シート２３０の幅方向に関してエッジ位置検出装置２００に近い場所での照射位置変化２００Ｗｘと、遠い場所での照射位置変化２００Ｗｙとが異なるのである。例えば、照明光Ｂ２０１が帯状シート２３０の幅方向に対して直角に照射される場合の照射角度を０度とし、この際の照射距離２００Ｒを９００ｍｍとし、単位スキャン角度を０．１°とした場合、照射角度が０度から０．１度に変化すると、照射位置は約１．６ｍｍ（２００Ｒ・ｔａｎ（０．１度））変化する。また、照射角度が３０度から３０．１度に変化すると、照射位置は約２．１ｍｍ（２００Ｒ・（ｔａｎ（３０．１度）−ｔａｎ（３０．０度））変化する。さらに、照射角度が４５度から４５．１度に変化すると、照射位置は約３．１ｍｍ（２００Ｒ・（ｔａｎ（４５．１度）−ｔａｎ（４５．０度）））変化することになる。つまり、いずれの場合も照射角度の変化は０．１度であるのに対し、照射位置の変化は大きくなり、誤差が大きくなるのである。
【００１０】
ところで、段ボールシートを製造する場合には、図１３に示すように、一つの製造設備において、幅９００ｍｍ程度の規格の物２３０ｓから幅２５００ｍｍ程度の規格の物２３０ｗものを取り扱うのが一般的である。マシンセンターＭｃからシートエッジ２３０ｅの変動幅Ｌ１を、概ね±５０ｍｍ程度までを許容すると、一方のシートエッジ２３０ｅの位置を検出するためのカバー範囲Ｌ２は、９００ｍｍ程度でなければならない。上記第２のエッジ位置検出装置２００では、照射距離２００Ｒ＝４５０ｍｍにすると、照射角度が３０．０度から３０．１度に変化した際の照射位置の変化が約１．０ｍｍに留まるが、カバー範囲は５２０ｍｍ（２・４５０ｍｍ・ｔａｎ（３０度））となってしまう。照射距離２００Ｒ＝９００ｍｍとした場合には、カバー範囲は１０４０ｍｍ（２・９００ｍｍ・ｔａｎ（３０度））となるが、照射角度が３０．０度から３０．１度に変化した際の照射位置の変化が２．１ｍｍに増大する。
【００１１】
このように、第２のエッジ位置検出装置２００は、幅方向計測で照射角度はリニアに変化するが、装置自体のシート幅方向位置がリニアに変化しないため、カバー範囲と精度がトレードオフされる。また、センサー内に高速回転するポリゴンミラーを備えるため機械的摩耗、耐久性に問題がある。また、高速にシートエッジを計測できる利点があるものの極めて高価格であるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４８４１６９４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１８３２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように従来のシートエッジ検出装置は、機械的可動部分による精度の低下、耐久性の問題、原理的な計測分解能不足や価格の問題があった。
【００１４】
そこで、本発明の主たる課題は、上記の問題点を解決し、種々の規格幅のエッジに対応でき、しかも分解能、精度、耐久性に優れ、そのうえコスト安な帯状シートのエッジ位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そして、その課題を解決した本発明は下記のとおりである。
【００１６】
＜請求項１記載の発明＞
段ボールシートとするための帯状シートを搬送する過程で、
その帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を検出するためのエッジ位置検出装置であって、
搬送される前記帯状シートのエッジに向かって照明光を照射する発光素子と、
前記照明光の反射光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有し、
前記読出し制御部は、周期的に前記電気信号の読出し開始を指示する開始指示部と、当該指示に合わせて読出し開始信号を発する開始発信部と、前記受光素子列の一方から他方に向かって順に前記電気信号を読み出して電気信号列を取得する読出し本体部と、を有し、
前記エッジ位置算出部は、前記電気信号列の中から前記帯状シートのエッジからの反射を示すエッジ信号を検出するエッジ検出部と、周期的にクロック信号を発するクロック発信部と、前記読出し開始信号、前記エッジ信号、及び前記クロック信号を対照して前記読出し開始信号から前記エッジ信号までのエレメントに入るクロック信号の数をカウントし、このカウント数から前記エレメントの幅を演算する演算処理部と、前記エレメントの幅を前記帯状シートのエッジ位置に換算する換算処理部と、を有し、
前記読出し本体部において、帯状シート幅方向のマシンセンター側からエッジ側方向に向かって順に電気信号を読み出して電気信号列を取得し、マシンセンター側の所定位置を基準位置として、そこからシートエッジまでの帯状シートの存在範囲の距離に対応するエレメントを前記換算処理部において換算し、エレメントの幅に基づいて換算される基準位置からの距離と、マシンセンターからその基準位置までの距離とから、帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を算出して検出する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【００１７】
＜請求項２記載の発明＞
段ボールシートとするための帯状シートを搬送する過程で、
その帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を検出するためのエッジ位置検出装置であって、
搬送される前記帯状シートのエッジを跨いでその帯状シートの幅方向に沿ってライン状に配される発光素子列と、帯状シートを挟んで前記発光素子列と対向する位置に設けられ、発光素子列からの発光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有し、
前記読出し制御部は、周期的に前記電気信号の読出し開始を指示する開始指示部と、当該指示に合わせて読出し開始信号を発する開始発信部と、前記受光素子列の一方から他方に向かって順に前記電気信号を読み出して電気信号列を取得する読出し本体部と、を有し、
前記エッジ位置算出部は、前記電気信号列の中から前記帯状シートのエッジからの反射を示すエッジ信号を検出するエッジ検出部と、周期的にクロック信号を発するクロック発信部と、前記読出し開始信号、前記エッジ信号、及び前記クロック信号を対照して前記読出し開始信号から前記エッジ信号までのエレメントに入るクロック信号の数をカウントし、このカウント数から前記エレメントの幅を演算する演算処理部と、前記エレメントの幅を前記帯状シートのエッジ位置に換算する換算処理部と、を有し、
前記読出し本体部において、帯状シート幅方向のマシンセンター側からエッジ側方向に向かって順に電気信号を読み出して電気信号列を取得し、マシンセンター側の所定位置を基準位置として、そこからシートエッジまでの帯状シートの存在範囲の距離に対応するエレメントを前記換算処理部において換算し、エレメントの幅に基づいて換算される基準位置からの距離と、マシンセンターからその基準位置までの距離とから、帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を算出して検出する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【００１８】
【００１９】
＜請求項３記載の発明＞
前記帯状シートの背後に備わる反射材を有する請求項１記載の帯状シートのエッジ位置検出装置。
【発明の効果】
【００２０】
以上の本発明によれば、種々の規格幅のエッジに対応でき、しかも分解能、精度、耐久性に優れ、そのうえコスト安なシートエッジ検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の設置概略図である。
【図２】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の構造及び原理を説明するための概略図である。
【図３】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の原理を説明するための概略図である。
【図４】本実施形態に係るシートエッジ検出装置の他の設置概略図である。
【図５】本実施形態に係る他のシートエッジ検出装置の概略図である。
【図６】本実施形態に係る他のシートエッジ検出装置の原理を説明する概略図である。
【図７】従来のシートエッジ検出装置の概略図である。
【図８】従来のシートエッジ検出装置の他の概略図である。
【図９】従来のシートエッジ検出装置の原理を説明する概略図である。
【図１０】従来の他のシートエッジ検出装置の概略図である。
【図１１】従来の他のシートエッジ検出装置の原理を説明する概略図である。
【図１２】従来の他のシートエッジ検出装置の原理を説明する他の概略図である。
【図１３】複数の幅のシートエッジの存在を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、発明を実施するための形態を図１〜６を参照しながら詳述する。
本実施形態に係る帯状シートのエッジ位置検出装置１は、両面段ボールシートや複両面段ボールシート等の段ボールシートを製造するコルゲートマシンにおいて、段ボールシートを構成する複数の帯状シート３０を積層させるにあたって、片面段ボールシートとライナ等が幅方向にずれないように、各帯状シート３０の幅方向中心線を装置幅方向の機械的中心線（マシンセンターＭｃ）に一致させるべく、その一致手段の前段において、帯状シート３０のエッジ３０ｅの位置を検出するものである。
【００２３】
本実施形態のエッジ位置検出装置１は、特に図１及び２に示すように、帯状シート３０のエッジ３０ｅに向かって照明光Ｂ１をポリゴンミラーを介さずに直接的に照射する発光素子１１と、照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光して電気信号Ｓ２に変換する受光素子列１４と、読み出す読出し制御部Ｘと、この読出し制御部Ｘにおいて読み出した電気信号に基づいて前記帯状シート３０のエッジ位置３０ｅを算出するエッジ位置算出部Ｙとで構成されている。
【００２４】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置１は、帯状シート３０が弛みなく搬送される搬送経路に設けられ、その帯状シート３０の流れ方向に対して概ね直交する方向から照明光Ｂ１を照射し、反射光Ｂ２を受光するように設置される。図示の形態では、帯状シート３０が上方から下方に向かって垂直に搬送される経路において、水平方向から照明光Ｂ１を照射するように設置している。コルゲートマシン等の帯状シート３０を取り扱うマシンは、一般に帯状シート３０を水平方向にある程度の距離搬送する経路を有し、帯状シート３０が水平方向に搬送される搬送経路部に対して上下方向から照明光を照射する設置態様もあるが、帯状シート３０が垂直方向に搬送される搬送経路部において水平方向から照明光を照射する設置態様のほうが、発光素子１１から帯状シート３０までの距離を確保しやすい。発光素子１１から帯状シート３０までの距離が過度に短いと照明範囲が狭くなり、従来技術の欄にも記載したとおり、各種幅の規格の帯状シート３０のエッジ３０ｅの位置を検出するために必要な照明光の照射範囲を確保し難くなる。したがって、本発明に係るエッジ位置検出装置１は、図示例の如く水平方向から照明光を照射する位置に設置する態様とするのが望ましい。
【００２５】
他方、本実施形態に係る発光素子１１としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）や半導体レーザ等が例示できる。コストの点ではＬＥＤが安価であり望ましい。また、発光素子１個では、帯状シート３０のエッジ３０ｅの近傍を十分に照明することが困難な場合には、図示例の如く、複数の発光素子１１を設けたり、シリンドリカルレンズにより照射角を拡げたりすることができる。発光素子１１における光源の波長は、６３０〜６８０ｎｍの赤色であるのが望ましい。この波長であれば、自然光や室内光、設備照明光等の外因光の存在下においても、それらの光との区別が確実である。
【００２６】
また、発光素子１１からの照射角は、発光素子１１から帯状シートまでの距離及び、検出対象となる帯状シート３０の幅の規格の変動に応じて、適宜のスリット手段や光学レンズを具備する光学系手段を用いることにより調整する。図示例では、光学スリット１２を設けて調整するようにしている。特に、発光素子１１と光学スリット等を組み合わせて、水平面約±２０°、垂直面±１°の照射角で照射するように構成された光学系手段は、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１に用いるのに特に好適である。水平面約±２０°程度あれば、帯状シート３０までの設置距離１２４０ｍｍ程度で、帯状シートの幅方向に９００ｍｍ程度の照射範囲を確保できる（９００ｍｍ／２／ｔａｎ（２０°）＝約１２４０ｍｍ）。また、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１では、シート幅方向のみの検出でよいので、垂直面±１°を確保できれば十分である。
【００２７】
一方、照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光して電気信号Ｓ２に変換する受光素子列１４としては、ＣＣＤイメージセンサ、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサなどが例示できる。素子数が幅方向に２０００〜４０００素子程度あり、また、受光を５ｍｓ〜１０ｍｓで電気信号Ｓ２に変換していくものが、検出精度、入手性、コスト面の観点から特に適する。
【００２８】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置１では、まず上記構成を採ることで、発光素子１１からの照明光Ｂ１により帯状シート３０のエッジ３０ｅ近傍が照明された場合、その帯状シート３０の存在部分と、非存在部分とで反射光Ｂ２の強弱の差が生ずる。したがって、その反射光Ｂ２の受光による受光素子列１４での結像は、シート幅方向においてエッジ３０ｅに対応するところを境にして強弱のあるものとなる。そして、上記発光素子列１４は、予め定まった素子数を有するものであるため、帯状シート３０のエッジ３０ｅの位置が変動した場合には、反射光Ｂ２による受光素子列１４での結像もリニアに変化する。ここで、従来技術の欄においても述べたとおり、コルゲートマシンにおいては、幅９００ｍｍ程度の規格の物から幅２５００ｍｍ程度の規格の物を取り扱う。マシンセンターＭｃからエッジ３０ｅの変動幅を、概ね±５０ｍｍ程度まで許容するとして、一方のエッジ３０ｅの位置を検出するためのカバー範囲は９００ｍｍ程度が必要である。したがって、例えば、素子数がシート幅方向に対応する方向に２０００個ある受光素子列１４により、９００ｍｍの範囲をカバーする場合には、その分解能は０．４５ｍｍとなる。そして、この分解能は、素子数に依存するので上記のとおりエッジ３０ｅの位置がリニアに変化しても、従来例の欄で述べたポリゴンミラーを用いる第２のエッジ位置検出装置のように、変動することがない。
【００２９】
このように、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１は、発光素子１１からエッジ３０ｅの近傍に照射された照明光Ｂ１の反射光Ｂ２を受光する受光素子列１４を用いる構成とすることで、エッジ３０ｅの位置変動をリニアにとらえることができ、そのうえ入手性やコスト面に優れる素子数２０００〜４０００程度の受光素子列で０．４５ｍｍ以下といった１ｍｍ以下の高い分解能でエッジ位置をとらえることができる。
【００３０】
他方、本実施形態に係る読出し制御部Ｘは、周期的に前記電気信号Ｓ２の読出し開始を指示する開始指示部１５ｘと、当該指示に合わせて読出し開始信号Ｓ４を発する開始発信部１５ｙと、前記受光素子列１４の一方から他方に向かって順に前記電気信号Ｓ２を読み出して電気信号列ＳＬを取得する読出し本体部１６とを有している。
【００３１】
本実施形態においては、前記読み出し方向がシート幅方向に対応する方向であれば、いずれの方向側から読み出すようにしてもよいが、帯状シート存在位置のほうが反射光が安定しやすいため、特に図２に示すように、受光素子列１４での結像におけるシート幅方向のマシンセンターＭｃ側から、他方のエッジ３０ｅ側方向に向かって順に電気信号Ｓ２を読み出していくように設置するのが望ましい。換言すれば、本実施形態に係る読出し本体部は、結像された画像をシート幅方向のマシンセンター側Ｍｃから、シートエッジ側方向に向かって順に電気信号を読み出して電気信号列ＳＬを取得するようにするのが望ましい。
【００３２】
このように読み出し制御部Ｘを構成することにより、図３に示すように、周期的に発せられる読み出し開始信号Ｓ４と、その周期的な読み出し信号間における反射光Ｂ２に基づく受光素子列１４での結像に基づく電気信号列ＳＬとが取得される。そして、上記のとおり受光素子列１４における反射光Ｂ２は、帯状シート３０の存在部分と非存在部分とで強度が異なるため、取得される電気信号列ＳＬは、読み出し開始信号Ｓ４と同時に帯状シート３０の存在部分に係る信号列ＳＬ１が連続し、その後に帯状シート３０の非存在部分に係る信号列ＳＬ２が連続するものとなる。
【００３３】
その一方、本実施形態に係る上記エッジ位置算出部Ｙは、エッジ検出部１７とクロック発信部１８と演算処理部１９ｘと換算処理部１９ｙとで構成されている。エッジ検出部１７は、上記のとおり電気信号列ＳＬが、帯状シート３０の存在部分に係る信号列ＳＬ１が連続し、その後にエッジ３０ｅを境にして非存在部分に係る信号列ＳＬ２が連続するものとなって取得されるため、その信号列ＳＬの境を帯状シート３０のエッジ３０ｅからの反射を示すものとしてエッジ信号Ｓ３を検出する。
【００３４】
クロック発信部１８において発信させるクロック信号Ｓ５の周期は、受光素子列１４の読み出しクロック周期と同等または短いものを用いる。
【００３５】
演算処理部では、図２及び図３から理解されるように、読出し開始信号Ｓ４、エッジ信号Ｓ３、及び前記クロック信号Ｓ５を対照し、前記読出し開始信号Ｓ４から前記エッジ信号Ｓ３までのエレメント２０に入るクロック信号Ｓ５の数をカウントして、このカウント数から前記エレメント２０の幅を演算する。このエレメント２０の幅は、ある基準位置から帯状シート３０のエッジ３０ｅまでの距離に対応する。すなわち、本実施形態にかかるエッジ位置検出装置１では、帯状シート３０までの設置距離によって、受光素子列１４における反射光Ｂ２の受光範囲が定まる。特に、上述のとおり読出し本体部１６において、結像された画像をシート幅方向のマシンセンターＭｃ側から、エッジ３０ｅ側方向に向かって順に電気信号Ｓ２を読み出して電気信号列ＳＬを取得するようにした場合には、そのマシンセンターＭｃ側の位置が、常に定位置となるため、そのマシンセンター側の定位置を基準位置Ｌｘとして、そこから帯状シート３０の存在範囲の長さ、すなわち、基準位置Ｌｘからシートエッジ３０ｅまでの距離に対応するエレメント２０の幅となるのである。
【００３６】
したがって、このエレメント２０の幅を上記換算処理部１９ｙにおいて帯状シート１０のエッジ位置１０ｅに換算することにより、具体的なエッジ３０ｅの位置が検出される。すなわち、マシンセンターＭｃからその基準位置Ｌｘまでの距離Ｄｓは、エッジ位置検出装置１の幅方向の設置位置で一意的に定まるので、エッジ３０ｅの位置は、エレメント２０の幅に基づいて換算される基準位置Ｌｘからの距離Ｗと、上記のマシンセンターＭｃからその基準位置Ｌｘまでの距離Ｄｓとから、Ｄｓ＋Ｗとして算出されるのである。
【００３７】
以上のとおり本実施形態のエッジ位置検出装置では、エッジの位置をリニアに検出でき、しかも、安価かつ入手性容易な受光素子列を用いて、１ｍｍ以下の高い精度で、また５ｍｓ〜１０ｍｓという非常に高速に、エッジ３０ｅの検出を行なうことができる。また、本実施形態のエッジ位置検出装置は、機械的可動部が不要であり、耐久性についても優れる。
【００３８】
ここで、本実施形態に係るエッジ位置検出装置１では、帯状シートからエッジ位置検出装置１までの距離が確保できない場合などにおいては、図４に示すように、シートエッジ検出装置１をシート幅方向に２個並列に配置するようにして用いることができる。この場合、例えば９００ｍｍの範囲を二個のエッジ位置検出装置で検出するならば、設置距離は４５０ｍｍ／２／ｔａｎ（２０°）＝約６２０ｍｍに短縮できる。また、この場合には、幅方向４５０ｍｍを受光素子列の素子数で分割するので、その素子数が２０００程度であれば分解能は（約０．２３ｍｍ）により向上する。
【００３９】
また、発光素子１１からの照明光Ｂ１が弱い、或いは外因光などによって反射光Ｂ２の受光が弱い場合には、図５に示すように、帯状シート３０の背後に反射材７０を設けるようにすることができる。反射材７０は、帯状シート３０のエッジ３０ｅを跨いでその帯状シート３０の幅方向に沿うようにして配置する。反射材７０としては、再帰性反射シートや反射板が例示できる。このようにすると、帯状シート３０からの反射光Ｂ１が弱く、再帰性反射シートからの反射光が強くなり、エッジ３０ｅの位置における受光差を顕著化することができる。
【００４０】
さらに、本発明に係るエッジ位置検出装置１では、図６に示すように、発光素子１１及び前記反射材７０に代えて、帯状シート３０のエッジ３０ｅを跨いでその帯状シート３０の幅方向に沿って配置されるライン状に発光素子列７１を配し、受光素子列１４を帯状シート３０を挟んで前記発光素子列７１と対向する位置に設けるように構成してもよい。発光素子列７１としてはＬＥＤをライン状に配したものが例示できる。このようにした場合には、帯状シート３０の存在部分では、ライン状の発光素子列７１からの照明光Ｂ３が遮られて受光素子列１４に入光しない。その一方で帯状シート３０が存在しない部分からの光は受光素子列１４で受光される。受光素子列１４における入光可能な範囲は予め定まっているため、このようにしてもシート３０の存在部分と非存在部分とで信号列ＳＬの強度に差が生じ、上述の読み出し制御部Ｘ及びエッジ位置検出部Ｙの構成と同様の構成により帯状シート３０のエッジ３０ｅを検出することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００，２００…従来のエッジ位置検出装置、
１０１…光センサー、１１０センサー架台、１２０…ステッピングモーター、１２１…ボールナット、１２２…ボールねじ、１３０，２３０…帯状シート、１３０ｅ，２３０ｅ…シートエッジ、１４０…制御手段、２０１…レーザ発光部、２０２…受光部、２０３…ポリゴンミラー、１…エッジ位置検出装置、３０…帯状シート、３０ｅ…帯状シートのエッジ、Ｍｃ…マシンセンター、Ｂ１…照明光、Ｂ２…反射光、Ｓ２…電気信号、１４…受光素子列、１１…発光素子、Ｘ…読み出し制御部、Ｙ…エッジ位置検出部、１２…光学スリット、１５ｘ…開始指示部、１５ｙ…開始発信部、１６…読出し本体部、ＳＬ…反射光に基づく信号列、ＳＬ１…シート存在部分に係る信号列、ＳＬ２…シート非存在部分に係る信号列、１７…エッジ検出部、１８…クロック発信部、１９ｘ…演算処理部、１９ｙ…換算処理部、Ｌｘ…基準位置、７０…反射材、７１…発光素子列。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
段ボールシートとするための帯状シートを搬送する過程で、
その帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を検出するためのエッジ位置検出装置であって、
搬送される前記帯状シートのエッジに向かって照明光を照射する発光素子と、
前記照明光の反射光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有し、
前記読出し制御部は、周期的に前記電気信号の読出し開始を指示する開始指示部と、当該指示に合わせて読出し開始信号を発する開始発信部と、前記受光素子列の一方から他方に向かって順に前記電気信号を読み出して電気信号列を取得する読出し本体部と、を有し、
前記エッジ位置算出部は、前記電気信号列の中から前記帯状シートのエッジからの反射を示すエッジ信号を検出するエッジ検出部と、周期的にクロック信号を発するクロック発信部と、前記読出し開始信号、前記エッジ信号、及び前記クロック信号を対照して前記読出し開始信号から前記エッジ信号までのエレメントに入るクロック信号の数をカウントし、このカウント数から前記エレメントの幅を演算する演算処理部と、前記エレメントの幅を前記帯状シートのエッジ位置に換算する換算処理部と、を有し、
前記読出し本体部において、帯状シート幅方向のマシンセンター側からエッジ側方向に向かって順に電気信号を読み出して電気信号列を取得し、マシンセンター側の所定位置を基準位置として、そこからシートエッジまでの帯状シートの存在範囲の距離に対応するエレメントを前記換算処理部において換算し、エレメントの幅に基づいて換算される基準位置からの距離と、マシンセンターからその基準位置までの距離とから、帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を算出して検出する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【請求項２】
段ボールシートとするための帯状シートを搬送する過程で、
その帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を検出するためのエッジ位置検出装置であって、
搬送される前記帯状シートのエッジを跨いでその帯状シートの幅方向に沿ってライン状に配される発光素子列と、帯状シートを挟んで前記発光素子列と対向する位置に設けられ、発光素子列からの発光を受光して電気信号に変換する受光素子列と、
この受光素子列から前記電気信号を読み出す読出し制御部と、
この読出し制御部において読み出した電気信号に基づいて前記帯状シートのエッジ位置を算出するエッジ位置算出部と、を有し、
前記読出し制御部は、周期的に前記電気信号の読出し開始を指示する開始指示部と、当該指示に合わせて読出し開始信号を発する開始発信部と、前記受光素子列の一方から他方に向かって順に前記電気信号を読み出して電気信号列を取得する読出し本体部と、を有し、
前記エッジ位置算出部は、前記電気信号列の中から前記帯状シートのエッジからの反射を示すエッジ信号を検出するエッジ検出部と、周期的にクロック信号を発するクロック発信部と、前記読出し開始信号、前記エッジ信号、及び前記クロック信号を対照して前記読出し開始信号から前記エッジ信号までのエレメントに入るクロック信号の数をカウントし、このカウント数から前記エレメントの幅を演算する演算処理部と、前記エレメントの幅を前記帯状シートのエッジ位置に換算する換算処理部と、を有し、
前記読出し本体部において、帯状シート幅方向のマシンセンター側からエッジ側方向に向かって順に電気信号を読み出して電気信号列を取得し、マシンセンター側の所定位置を基準位置として、そこからシートエッジまでの帯状シートの存在範囲の距離に対応するエレメントを前記換算処理部において換算し、エレメントの幅に基づいて換算される基準位置からの距離と、マシンセンターからその基準位置までの距離とから、帯状シートのマシンセンターに対するエッジ位置を算出して検出する、
ことを特徴とする帯状シートのエッジ位置検出装置。
【請求項３】
前記帯状シートの背後に備わる反射材を有する請求項１記載の帯状シートのエッジ位置検出装置。