(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に連なる熱可塑性樹脂製の第１シートを、搬送路上を間欠的に搬送しながら、前記搬送が停止されている前記第１シートに対し、前記搬送路の特定の部位において予め定められた処理を施す処理システムであって、
前記特定の部位に設けられ、前記第１シートに予め定められた処理を施す処理部と、
前記処理部に搬送される手前における前記第１シートの前記搬送方向の位置ずれ量を求めるずれ量判定部と、
前記ずれ量判定部による前記位置ずれ量を解消するように、前記第１シートに対する前記処理部の位置を前記搬送方向に移動させる補正部と、を備え、
前記ずれ量判定部は、
搬送が停止されている前記第１シートについて、予め前記第１シートを撮影して保持している基準画像と、前記処理部に搬送される手前において前記第１シートを撮影して得られる実画像と、を比較することにより前記位置ずれ量を求め、
前記補正部は、
搬送が停止されている前記第１シートの搬送が再開されてから、前記第１シートの前記実画像が撮影された領域が前記処理部に搬送されるまでの間に、前記位置ずれ量を解消するように前記位置ずれ量の分だけ前記処理部を移動させる、ことを特徴とする処理システム。
【請求項２】
前記基準画像は、
前記実画像が撮影されるのと同じ撮影領域において、位置ずれが生じていないと認められる前記第１シートを撮影して得られるものである、
請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
前記基準画像は、
連続的な生産を開始する当初に行われる、前記処理部に対して前記第１シートを位置決めさせる頭出し工程において撮影して得られるものである、
請求項２に記載の処理システム。
【請求項４】
前記実画像は、
前記第１シートに対する前記処理部における所定の処理が行われている最中に撮影され
る、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項５】
前記処理システムは、
加熱により軟化された前記第１シートに所定形状の収容凹部を成形する成形部と、
前記収容凹部に所定の内容物を充填する充填部と、
前記収容凹部が形成された前記第１シートに第２シートを貼り付けることにより、前記第２シートで前記収容凹部をシールするシール部と、
前記収容凹部及びその周縁部分を含むようにして所定数の単位で打ち抜く打ち抜き部と、を備え、
前記シール部及び前記打ち抜き部の一方又は双方に、前記ずれ量判定部と前記補正部が設けられる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項６】
前記搬送方向における、前記シール部と前記打ち抜き部の間に、
前記第１シートと前記第２シートの積層体を、その表裏から挟み込んで、間欠的に搬送する搬送部が設けられる、
請求項５に記載の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の樹脂原料を加熱することで生じる熱ひずみに対応する位置補正機能を備える、例えば成形充填システムに適用するのに好適な処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品、飲料、化粧品、医薬品などの種々の分野において、内容物を収容するカップ状の収容凹部を有する容器本体と、容器本体の開口を封止する蓋（又はシール）とからなる容器を含む製品が用いられている。
内容物を収容するこの容器を含む製品は、例えば以下のようにして生産することができる（特許文献１）。
容器本体を成形するための熱可塑性樹脂製のシート（以下、カップ材シート）を搬送しながら、加熱を施すとともに、加熱が施された部位を容器本体と同じ形状になるように窪ませる深絞り成形を行う。カップ材シートは、間欠的に、つまり搬送、停止を繰り返して搬送される。カップ材シートの供給側を上流とすると、搬送が停止されているインターバルの期間に、上流側の所定位置（Ｐ１とする）において加熱が施されるとともに、下流側の所定位置（Ｐ２とする）において深絞り成形が行われる。次いで、位置Ｐ１において加熱が施された領域が位置Ｐ２に至るまで、カップ材シートを下流側に向けて搬送したら、搬送を停止し、後続の処理として、位置Ｐ１において加熱が施されるとともに、下流側の位置Ｐ２において深絞り成形が行われる。以上のように、間欠的な搬送と加熱、成形が繰り返されるが、連続的に連なるカップ材シートには、搬送方向及び幅方向の両方向に、複数個分の容器に対応する成形が施される製品もある。
【０００３】
深絞り成形が行われた部分は、位置Ｐ２よりも下流側の所定位置（Ｐ３とする）まで搬送されると、容器本体をなすカップ部分に内容物を充填した後に、別途用意されている蓋を構成する例えば樹脂製のシート（以下、シール材シート）をカップ材シートに位置合わせしてから貼り付ける。
その後、カップ材とシール材シートが貼り付けられた積層シートが下流側の所定位置（Ｐ４とする）まで搬送さると、複数個分の容器を個々の容器に切り分けるために、積層シートを打ち抜きなどにより切断する。
【０００４】
以上の一連の工程において、シール材シートを貼り付ける際には、カップ材シートに対してシール材シートが正規の位置に位置合わせされることが必要である。つまり、シール材シートには製品名称をはじめとして文字情報、図形情報が記載されているが、シール材シートが位置ずれを起こしてカップ材シートに貼り付けられると、製品となった時に、文字情報等が容器に対して位置ずれを起こしてしまう。
また、打ち抜き工程において、打ち抜き用の工具に対して積層シートが正規の位置から位置ずれを起こしていると、打ち抜かれた製品は、例えば収容凹部に連なるフランジ部分が所望する形状と異なることになる。
通常、文字情報等がずれている製品、打ち抜き位置がずれている製品は、不良品として廃棄される。
【０００５】
前述したように、カップ材シートは、深絞り成形をするために加熱されるので、熱ひずみ、典型的には収縮が起こりうる。したがって、搬送装置によりカップ材シートを定量だけ間欠的に搬送するようにしても、熱ひずみが生じると、シール位置及び打抜位置にずれが生じてしまうおそれがある。
【０００６】
特許文献２は、この位置ずれの問題に対して、深絞り成形の際にカップ材シートに形成された位置決め用のマーキングを、例えば打ち抜き位置に設けられたマーキング検出手段により検出し、この検出結果に基づいて、打ち抜き位置を調整することを提案している。特許文献２の提案によると、シート自身が熱応力により伸び又は収縮を起こしたとしても正規の位置で打ち抜きを行うことが可能である、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６１−９１６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２は、カップ材シートが所定の処理位置に搬送された後に、マーキング検出手段としての光ファイバセンサの位置がマーキングとしての透孔の位置と合致するまでカップ材シートを移動させる。特許文献２は、それから、シール材シートの貼り付け、又は、打ち抜きといった処理を行う。このように、特許文献２は、所定の処理が行われる位置までカップ材シートを搬送してから位置合わせ、つまり位置ずれの補正を行う。
カップ材シート、シール材シートを間欠的に搬送する時間的な間隔（以下、サイクルタイム）が長くてもよい場合には、特許文献２の提案は有効であるが、サイクルタイムが短い場合には、特許文献２の提案を適用することは難しい。例えば、貼り付け、打ち抜きといった処理自体に必要な時間をｔ１とし、搬送に必要な時間をｔ２とし、位置補正に必要な時間をｔ３とする。特許文献２の提案に当てはめてみると、特許文献２のサイクルタイムはｔ１＋ｔ２＋ｔ３となるので、位置補正を行わない場合（ｔ１＋ｔ２）に比べてｔ３の分だけサイクルタイムが長くなる。生産効率の点からすると、サイクルタイムがｔ３だけ延びることを許容できない場合がある。
そこで本発明は、サイクルタイムが長くなるのを抑えつつ、正確に位置補正を行うことができる処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもと、本発明の処理システムは、連続的に連なる熱可塑性樹脂製の第１シートを、搬送路上を間欠的に搬送しながら、搬送が停止されている第１シートに対し、搬送路の特定の部位において予め定められた処理を施すものである。
本発明の処理システムは、搬送路上の特定の部位に設けられ、第１シートに予め定められた処理を施す処理部と、処理部に搬送される手前における第１シートの搬送方向の位置ずれ量を求めるずれ量判定部と、ずれ量判定部による位置ずれ量を解消するように、第１シートに対する処理部の相対的な位置を搬送の方向に移動させる補正部と、を備える。
そして、本発明の処理システムは、ずれ量判定部が、予め第１シートを撮影して保持している基準画像と、処理部に搬送される手前において第１シートを撮影して得られる実画像と、を比較することにより位置ずれ量を求める。また、補正部は、第１シートの実画像が撮影された領域が処理部に搬送される間に、位置ずれ量を解消するように、処理部を移動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の処理システムは、基準画像と実画像を比較して位置ずれ量を求め、位置ずれを解消するように補正を行うので、処理部に対して第1シートを正確に位置の補正をすることができる。しかも、本発明の処理システムは、第１シートの実画像が撮影された領域が処理部に搬送される搬送期間内に位置補正を行うので、位置補正を行うための期間ｔ３を設ける必要がない。したがって、本発明は、製品を生産するサイクルを処理期間ｔ１と搬送期間ｔ２の合計に留めることができるので、短いサイクルタイムが要求される製品を生産するのに適している。
【００１１】
本発明の処理システムにおいて、基準画像は、実画像が撮影されるのと同じ撮影領域において、位置ずれが生じていないと認められる第１シートを撮影して得られるものにすることが好ましい。
特に、基準画像は、連続的な生産を開始する当初に行われる、処理部に対して第１シートを位置決めさせる頭出し工程において撮影して得られるものとすることが好ましい。
【００１２】
本発明の処理システムは、典型的には成形充填機と称されるシステムに適用される。この処理システムは、加熱により軟化された第１シートに所定形状の収容凹部を成形する成形部と、収容凹部に所定の内容物を充填する充填部と、収容凹部が形成された第１シートに第２シートを貼り付けることにより、第２シートで収容凹部をシールするシール部と、収容凹部及びその周縁部分を含むようにして所定数の単位で打ち抜く打ち抜き部と、を備える。この処理システムにおいて、位置ずれが生じるのを避けることが特に要求されるシール部及び打ち抜き部の一方又は双方に、ずれ量判定部と補正部を設けることが好ましい。
【００１３】
成形部、充填部、シール部及び打ち抜き部を備える上記処理システムにおいて、シール部と打ち抜き部の間に、第１シートと第２シートの積層体を、その表裏から挟み込んで、間欠的に搬送する搬送部が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の処理システムによれば、基準画像と実画像を比較して位置ずれ量を求め、位置ずれを解消する補正を行うので、処理部に対して第1シートを正確に位置の補正をすることができる。しかも、本発明の処理システムは、第１シートの実画像が撮影された領域が処理部に搬送される搬送期間内に位置補正を行うので、位置補正を行うための処理期間を他に設ける必要がない。したがって、本発明は、製品を生産するサイクルを処理期間（ｔ１）と搬送期間（ｔ２）の合計に留めることができるので、短いサイクルタイムが要求される製品を生産するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る成形充填システムの構成要素を示すブロック図である。
【図２】図１の成形充填システムのプレシール部以降の概略構成を示す図である。
【図３】図１の成形充填システムにおける位置ずれの検出方法を示す図である。
【図４】図１の成形充填システムにおける位置ずれ量の求め方を示す図である。
【図５】図１の成形充填システムの間欠動作を示す図である。
【図６】図１の成形充填システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】図６のタイミングチャートの一部を抜き出して拡大した図であり、（ａ）は１ショット目、（ｂ）は２ショット目、（ｃ）は３ショット目を抜き出した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、添付図面に示す成形充填システム１を例にして説明する。
本実施形態に係る成形充填システム（以下、単にシステム）１は、深絞りによりカップ材シートに形成された複数のカップ状の収容凹部７に内容物を充填した後に、シール材シートを貼り付け、しかる後に、打ち抜きにより個々の容器に区分して製品Ｐを生産するという一連の工程を行うものである。
【００１７】
［システム１の構成］
システム１は、図１及び図２に示すように、上流側から下流側に向けて予熱部１０、成形部２０、充填部３０、プレシール部４０、シール部５０、間欠搬送部６０及び打ち抜き部７０（払い出し部８０）が一列に並んで搬送路を形成している。システム１は、予熱部１０、成形部２０、充填部３０及びプレシール部４０を、無菌室Ｒの中に収容することにより、無菌状態で製品Ｐを生産することができる。
【００１８】
システム１は、予熱部１０よりも上流側に、長尺のシートとして用意されたカップ材シート（第１シート）２がロール状に巻き回された原反ロール３が配置されている。システム１は、製品Ｐを生産する際には、原反ロール３からカップ材シート２を巻き出して予熱部１０〜打ち抜き部７０を順次通過させることにより、製品Ｐを生産する。カップ材シート２は用途に応じた材質の樹脂を用いればよいが、例えばポリスチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂によって構成される。本実施形態は、ポリスチレンのように、熱ひずみの小さい素材を用いて短いサイクルタイムで製品Ｐを生産するのに適している。
なお、成形充填システム１における上流及び下流は、カップ材シート２及びシール材シート４が搬送される方向に基づいて定められるものとする。この搬送方向は、図１及び図２において、白抜き矢印ｄで示されている。
【００１９】
システム１は、長尺のシートとして用意されたシール材シート（第２シート）４がロール状に巻き回された原反ロール５を備えている。システム１は、製品Ｐを生産する際に、原反ロール５からシール材シート４を巻き出して、充填部３０により内容物が充填された後のカップ材シート２に向けて供給する。
シール材シート４は、用途に応じた材質の樹脂を用いればよいが、例えばポリスチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂によって構成される。また、シール材シート４は、金属箔、例えばアルミニウム箔を用いることもできる。
【００２０】
システム１は、最も下流側に、製品Ｐが打ち抜かれた後の積層シート６を回収するための回収ロール９を備えている。
【００２１】
システム１は、原反ロール３から巻き出されたカップ材シート２及び途中でカップ材シート２に貼り合わされるシール材シート４は、後述する間欠搬送部６０により、停止期間をｔ１とし搬送期間をｔ２とする間欠的な搬送を行いながら、停止期間（＝処理期間）ｔ１に必要な処理が施される。つまり、カップ材シート２がｔ１秒間だけ停止している間に、予熱部１０、成形部２０等の各部位において必要な処理が施された後に、ｔ２秒の時間内にカップ材シート２を所定量だけ搬送させる。次いで、ｔ１秒間だけ停止し、この間に予熱部１０、成形部２０等の各部位において必要な処理が施さる、という手順が繰り返されることで、製品Ｐが生産される。
【００２２】
予熱部１０は、成形部２０において深絞りができるように、カップ材シート２を加熱して軟化させる。予熱部１０の形態は任意であり、例えば所定の領域を一律に加熱することができる面状のヒータを用いることができるし、加熱が必要な部位だけに対応する加熱領域を備えるヒータを用いることができる。これらのヒータは、搬送されるカップ材シート２を表裏から挟み込むように、カップ材シート２の表裏両側に設けることができる。
予熱部１０にてカップ材シート２を加熱する温度は、カップ材シート２を構成する樹脂に応じて定められる。
【００２３】
成形部２０は、所定の温度に加熱されたカップ材シート２に押し付けられる成形工具であるプラグと、プラグを昇降させる駆動源と、を備えるプラグ型成形法を適用している。プラグは、一度の成形で成形される収容凹部７の数に応じた数だけ用意される。
ただし、成形部２０としては、例えば、加熱圧空成形、ドラム式真空成形、ピン成形、プレヒーター圧空成形、プレヒータープラグアシスト圧空成形等の他の成形方法を適用することができる。
【００２４】
充填部３０は、成形部２０の下流側においてカップ材シート２の搬送経路に沿って配置され、成形部２０により形成された収容凹部７（図３参照）に所定の内容物を自動的に充填する。充填部３０は、内容物が液体であれば、カップ材シート２の搬送過程におけるインターバルの期間（処理期間）に、充填用のノズルを収容凹部７に対峙させて内容物Ｃを落下させることができる。また、充填部３０は、内容物Ｃが固体であれば、内容物Ｃを把持する機構を用いてもよい。
充填される内容物Ｃは、何ら限定されるものではなく、液体及び固体を問わずに適用することができ、粒状物、ペースト状物であってもよい。
【００２５】
プレシール部４０は、充填部３０よりも下流側に配置され、内容物Ｃが充填されたカップ材シート２に、原反ロール５から巻き出されたシール材シート４を貼り合せる。ただし、プレシール部４０では、カップ材シート２とシール材シート４の幅方向の両縁Ｅの部分のみが貼り合される。貼り合せは、熱融着により行うことができる。
【００２６】
シール部５０（処理部）は、カップ材シート２とシール材シート４の両縁部分以外の部分を貼り合せる。この貼り合せも熱融着により行うことができる。
シール部５０は、図２に示すように、加熱源５１と、加熱源５１をその四隅の各々を支持する支柱５５と、支柱５５の下端が固定される移動台車５７と、移動台車５７を搬送方向に往復移動させる駆動源５８と、移動台車５７の動きを搬送方向だけに規制する一対のレール５９と、を備えている。
シール部５０は、コントローラ１００からの指令に基づいて駆動源５８を動作させることにより、加熱源５１の位置を制御する。駆動源５８は、例えばサーボモータから構成される。この制御の内容は後述する。
なお、本実施形態では、プレシール部４０とシール部５０によりカップ材シート２とシール材シート４の二段階で貼り合せを行っているが、一段階で済ませることもできる。
【００２７】
間欠搬送部６０は、図２に示すように、シール部５０よりも下流側であって、シール部５０と打ち抜き部７０の間に配置され、カップ材シート２及びシール材シート４を間欠的に搬送する。製品Ｐを生産する過程において、カップ材シート２及びシール材シート４の搬送は、間欠搬送部６０が担う。
【００２８】
搬送と停止（インターバル）を交互に繰り返すことのできる限り、間欠搬送部６０の形態は限定されないか、本実施形態の間欠搬送部６０は、複数の上シリンダ６１と下シリンダ６２、上シリンダ６１が固定される上支持梁６３と、下シリンダ６２が支持される下支持梁６４と、上支持梁６３と下支持梁６４の幅方向の両端同士を繋ぐ一対の支柱６５，６５と、下支持梁６４が往復動可能に支持される一対のレール６９，６９と、下支持梁６４を往復移動させる駆動源６８と、を備えている。
間欠搬送部６０は、コントローラ１００の指令に基づいて駆動源６８を動作させることにより、下支持梁６４を含むそれよりも上側の構成要素が上流側の始端位置と下流側の終端位置の間を往復直線運動ができるように構成されており、以下のようにしてカップ材シート２を間欠搬送する。
【００２９】
間欠搬送部６０は、始端位置にて待機しておき、コントローラ１００からの搬送指令を受けると、上シリンダ６１のピストンロッドを降下させるとともに、下シリンダ６２のピストンロッドを上昇させることにより、積層シート６を表裏から挟持する。
間欠搬送部６０は、積層シート６を上シリンダ６１と下シリンダ６２で挟持したままで、当該上側の構成要素を終端位置まで移動させる。積層シート６は、挟持されているので、当該上側の構成要素が始端位置から終端位置までに移動したのと同じ距離だけ、下流に向けて搬送される。
積層シート６が終端位置まで移動し終わると、上シリンダ６１のピストンロッドを上昇させるとともに、下シリンダ６２のピストンロッドを下降させることにより、積層シート６の挟持を解除する。その後、間欠搬送部６０は、始端位置まで戻り、コントローラ１００からの搬送指令が届くのを待つ。
コントローラ１００からの搬送指令が届くと、上シリンダ６１と下シリンダ６２により積層シート６を挟持し、以後は上記した手順を繰り返すことで積層シート６を間欠的に搬送する。
【００３０】
打ち抜き部（処理部）７０は、図２に示すように、間欠搬送部６０よりも下流側に配置され、積層シート６の収容凹部７及びその周縁部分を含むようにして所定数の製品Ｐの単位で打ち抜く機能を有する。
打ち抜き部７０は、例えば、ダイを下型７１とするとともにパンチを上型（図示を省略）とする打ち抜き工具と、下型７１又は上型を昇降運動させる駆動源（図示を省略）とから構成することができる。
打ち抜き部７０は、下型７１をその四隅の各々を支持する支柱７５と、支柱７５の下端が固定される移動台車７７と、移動台車７７を搬送方向に往復移動させる駆動源７８と、移動台車７７の動きを搬送方向だけに規制する一対のレール７９と、を備えている。
打ち抜き部７０は、コントローラ１００からの指令に基づいて駆動源７８を動作させることにより、下型７１及び上型の搬送方向の位置を制御する。駆動源７８は、例えばサーボモータから構成される。この制御の内容は後述する。
【００３１】
打ち抜き部７０において製品Ｐが打ち抜かれた後の積層シート６は、打ち抜き部７０よりも下流に配置される回収ロール９で巻き取って回収される。
【００３２】
払い出し部８０は、図１に示すように、打ち抜き部７０の下方に配置され、打ち抜き部７０において打ち抜かれて落下する製品Ｐを受け止めるとともに、次工程に向けて搬送する。払い出し部８０は、例えば、カップ材シート２の搬送方向に直交するように配置されるベルトコンベアから構成することができる。
【００３３】
システム１は、図２に示すように、２台の容器位置検出部１０１，１０２を備える。容器位置検出部１０１，１０２は、後述する頭出し工程を行う際に、各々の位置における積層シート６の位置を検出する。頭出し工程は、詳しくは後述するが、連続的に製品Ｐを生産する初めの段階で、シール部５０及び打ち抜き部７０の各々が積層シート６に対して正規の位置に位置決めをする作業である。
容器位置検出部１０１は、シール部５０よりも上流側に配置されており、搬送方向に所定の間隔を空けて配置される一対の光出射手段１０１Ａ，１０１ａと、光出射手段１０１Ａ，１０１ａから出射された検査光を受光する受光素子１０１Ｂ，１０１ｂと、を備えている。なお、受光素子１０１Ｂ，１０１ｂは図示を省略しているが、両者を区別する必要があるために、符号を付している。後述する受光素子１０２Ｂ，１０２ｂも同様である。光出射手段１０１Ａ，１０１ａは、例えば光ファイバから構成され、図示を省略する光源から供給される光を、インターバルの間に積層シート６の側方から検査光ＬＡ，Ｌａとして出射する。受光素子１０１Ｂ，１０１ｂは、光出射手段１０１Ａ，１０１ａから出射され、積層シート６の幅方向を通過した検査光ＬＡ，Ｌａを受光する。ただし、積層シート６が位置ずれを起こしていると、検査光ＬＡ，Ｌａが収容凹部７に遮られるために、受光素子１０１Ｂ，１０１ｂは、検査光ＬＡ，Ｌａのいずれ一方を受光することができなくなる。
【００３４】
図３は検査光ＬＡ，Ｌａを受光素子１０１Ｂ，１０１ｂが受光する３つの形態を示している。
図３（ａ）は、検査光ＬＡ，Ｌａの両者が収容凹部７に遮られることなく、受光素子１０１Ｂ，１０１ｂがそれぞれ検査光ＬＡ，Ｌａを受光している様子を示している。この受光形態が得られると、コントローラ１００は、積層シート６は正規の位置にあり、位置ずれが生じていないことになる。
次に、図３（ｂ）は上流側の検査光ＬＡが収容凹部７に遮られており、また、図３（ｃ）は下流側の検査光Ｌａが収容凹部７に遮られている様子を示している。図３（ｂ）及び図３（ｃ）のいずれの場合にも、積層シート６は位置ずれを起こしていることになるが、図３（ｂ）は収容凹部７が正規の位置より上流側に位置ずれを起こしており、また、図３（ｃ）は収容凹部７が正規の位置より下流側に位置ずれを起こしている。
以上の受光素子１０１Ｂ，１０１ｂにおける受光結果はコントローラ１００に送られ、コントローラ１００はこの受光結果に基づいて、駆動源５８を動作させることにより、シール部５０の位置ずれを解消する。
【００３５】
容器位置検出部１０２は、打ち抜き部７０よりも上流側に配置されており、搬送方向に所定の間隔を空けて配置される一対の光出射手段１０２Ａ，１０２ａと、光出射手段１０２Ａ，１０２ａから出射された検査光を受光する受光素子１０２Ｂ，１０２ｂと、を備えている。容器位置検出部１０２は、容器位置検出部１０１と配置される位置が異なること、及び、受光素子１０２Ｂ，１０２ｂにおける受光結果に基づいて、駆動源７８を動作させることにより、打ち抜き部７０の位置ずれを解消することを除くと、容器位置検出部１０１と同様の機能を果たすものであるから、以降の説明を省略する。
【００３６】
次に、システム１は、２台のずれ量判定部１０３，１０４を備える。ずれ量判定部１０３，１０４は、例えばＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）からなる撮像部１０３Ａ，１０４Ａと、撮像部で取得した画像情報に基づいて積層シート６の位置ずれ量を算出する演算部１０３Ｂ，１０４Ｂと、を備えている。
【００３７】
ずれ量判定部１０３は、シール部５０よりも上流側に配置されており、撮像部１０３Ａが、シール部５０に達する手前の積層シート６をインターバルの間に側方から撮像して実画像Ｄ５０を取得する。また、ずれ量判定部１０４は、打ち抜き部７０よりも上流側に配置されており、撮像部１０４Ａが、打ち抜き部７０に達する直前の積層シート６をインターバルの間に側方からから撮像して実画像Ｄ７０を取得する。
【００３８】
演算部１０３Ｂは、取得した実画像Ｄ５０と予め保持している基準画像Ｒ５０とを比較する。基準画像Ｒ５０は、後述する頭出し工程において撮像部１０３Ａにより取得された画像情報であり、図４に示すように、基準画像Ｒ５０と実画像Ｄ５０を比較することにより、頭出し時に対する積層シート６の搬送方向の位置のずれ量δ５０を求める。求められたずれ量δ５０に関する情報はコントローラ１００に送られ、コントローラ１００はずれ量δ５０が解消するように駆動源５８を動作させる。この動作は、詳しくは後述するが、撮像の対象となった領域の積層シート６がシール部５０に向けて搬送される過程で行われる。
また、演算部１０４Ｂは、取得した実画像Ｄ７０と予め保持している基準画像Ｒ７０とを比較する。基準画像Ｒ７０は、後述する頭出し工程において撮像部１０４Ａにより取得された画像情報であり、図４に示すように、基準画像Ｒ７０と実画像Ｄ７０を比較することにより、頭出し時に対する積層シート６の搬送方向の位置のずれ量δ７０を求める。求められたずれ量δ７０に関する情報はコントローラ１００に送られ、コントローラ１００はずれ量δ７０が解消するように駆動源７８を動作させる。この動作は、詳しくは後述するが、撮像の対象となった領域の積層シート６が打ち抜き部７０に向けて搬送される過程で行われる。
【００３９】
次に、システム１は、図２に示すように、２台の移動限界検出部１０５，１０６を備える。
移動限界検出部１０５は、シール部５０の移動台車５７に付随して設けられ、移動台車５７が移動限界に達したか否かを検出し、移動限界検出部１０６は、打ち抜き部７０の移動台車７７に付随して設けられ、移動台車７７が移動限界に達したか否かを検出する。
【００４０】
移動限界検出部１０５は、搬送方向に間隔を空けるとともに位置が固定されるように配置される一対の近接スイッチ１０５Ａ，１０５ａを備える一方、移動台車５７に接触片１０５Ｃを備える。近接スイッチ１０５Ａ，１０５ａの間隔は移動台車５７の移動が許容される範囲に設定されており、接触片１０５Ｃは、近接スイッチ１０５Ａと近接スイッチ１０５ａの間に配置されるように移動台車５７に固定される。移動台車５７が上流側に移動して接触片１０５Ｃが近接スイッチ１０５Ａに接触すると、近接スイッチ１０５Ａは移動台車５７が上流側の移動限界に達したことを、コントローラ１００に通知する。移動台車５７が下流側に移動して接触片１０５Ｃが近接スイッチ１０５ａに接触すると、近接スイッチ１０５ａは移動台車５７が下流側の移動限界に達したことを、コントローラ１００に通知する。
【００４１】
移動限界検出部１０６は、搬送方向に間隔を空けるとともに位置が固定されるように配置される一対の近接スイッチ１０６Ａ，１０６ａを備える一方、移動台車７７に接触片１０６Ｃを備える。移動限界検出部１０６は、設けられる位置が異なること、近接スイッチ１０６Ａ，１０６ａの間隔が移動台車７７の移動が許容される範囲に設定されていること、を除くと、移動限界検出部１０５と同様の機能を果たすものであるから、以降の説明を省略する。
【００４２】
［システム１の動作］
以上の構成を備えるシステム１の動作を説明する。
システム１は、製品Ｐの生産を開始する当初に頭出し工程と、頭出し工程に引き続いて行われる本生産工程と、を順に行う。頭出し工程は、カップ材シート２及びシール材シート４を新たに原反ロール３及び原反ロール５に装着して、新たなバッチの生産を始める場合の他に、本生産工程の途中で生産を中止した後に生産を再開する場合にも行われる。以下、頭出し工程、本生産工程の順に説明する。なお、頭出し工程は、原反ロール３から巻き出されたカップ材シート２及び原反ロール５から巻き出されたシール材シート４が、以下説明する頭出し工程の手順が行われる所定の位置まで達している状態から開始されるものとする。この搬送は、作業員が手作業にて行うこともできる。
【００４３】
＜頭出し工程＞
頭出し工程は、シール部５０及び打ち抜き部７０にてそれぞれ行われるが、頭出し工程の具体的な処理手順は同じであるから、以下ではシール部５０について説明し、打ち抜き部７０についてはシール部５０との相違点についてのみ言及する。
【００４４】
＜シール部５０における頭出し＞
頭出し工程は、容器位置検出部１０１を用いて以下説明するようにして行われる。
容器位置検出部１０１は、一対の光出射手段１０１Ａ，１０１ａから検査光ＬＡ，Ｌａを出射するとともに、受光素子１０１Ｂ，１０１ｂによる検査光ＬＡ，Ｌａの検出結果をコントローラ１００に送信する。
コントローラ１００は、検出結果に応じて、駆動源５８を駆動させて移動台車５７を移動させる。つまり、検査光ＬＡ，Ｌａの両者を検出した場合（図３（ａ））には、コントローラ１００はカップ材シート２及びシール材シート４に対するシール部５０の位置が適正と判断し、駆動源５８に駆動の指令を発しない。
また、検査光Ｌａのみを検出した場合（図３（ｂ））には、コントローラ１００はカップ材シート２に対してシール部５０が下流側に位置ずれをしていると判断し、移動台車５７が上流側に所定距離だけ移動するように駆動源５８に駆動指令を発する。
また、検査光ＬＡのみを検出した場合（図３（ｃ））には、コントローラ１００はカップ材シート２に対してシール部５０が上流側に位置ずれをしていると判断し、移動台車５７が下流側に所定距離だけ移動するように駆動源５８に駆動指令を発する。
【００４５】
コントローラ１００は、検査光Ｌａのみを検出した場合、又は、検査光ＬＡのみを検出した場合には、移動台車５７が所定距離だけ移動した後に、受光素子１０１Ｂ，１０１ｂによる検査光ＬＡ，Ｌａの検出結果を取得する。検査光ＬＡ，Ｌａの一方だけが検出されれば、上記と同様にして移動台車５７を移動させ、以後、検査光ＬＡ，Ｌａの両者を検出する図３（ａ）の状態になるまで、以上の手順を繰り返す。
【００４６】
コントローラ１００は、検査光ＬＡ，Ｌａの両者が検出されると、ずれ量判定部１０３，１０４の撮像部１０３Ａ，１０４Ａで収容凹部７を含む積層シート６を撮影して基準画像Ｒ５０，基準画像Ｒ７０を得るように、ずれ量判定部１０３，１０４に指示する。ずれ量判定部１０３，１０４は、演算部１０３Ｂ，１０４Ｂが、撮影した基準画像Ｒ５０，基準画像Ｒ７０を保持し、本生産工程における位置ずれ量を求めるのに備える。
【００４７】
＜打ち抜き部７０における頭出し＞
打ち抜き部７０における頭出し工程は、容器位置検出部１０２を用い、一対の光出射手段１０２Ａ，１０２ａから検査光ＬＡ，Ｌａを出射するとともに、受光素子１０２Ｂ，１０２ｂによる検査光ＬＡ，Ｌａの検出結果をコントローラ１００に送信すること、駆動対象が打ち抜き部７０の駆動源７８及び移動台車７７であることを除いて、シール部５０と同じである。したがって、以下の説明は省略する。
【００４８】
＜本生産工程における位置補正＞
頭出し工程が終了すると、本生産工程に移行する。
以下では、本生産工程の一連の動作を説明した後に、シール部５０及び打ち抜き部７０における位置補正手順について説明する。
【００４９】
本生産工程は、シール部５０においてシール材シート４をカップ材シート２に貼り付ける動作と、打ち抜き部７０において積層シート６の製品Ｐに対応する部分を打ち抜く動作と、を並行して行う処理期間ｔ１を備える。処理期間ｔ１が終了すると、積層シート６を搬送する搬送期間ｔ２が実行され、以降、処理期間ｔ１と搬送期間ｔ２からなるサイクル単位の動作が繰り返して行われる。なお、積層シート６は、処理期間ｔ１の間には静止したままで、所定の処理がなされる。
【００５０】
例えば、図５（ａ）に示す頭出し工程における最初の処理（１ショット目）が行われるものとする。このとき、積層シート６のＮ１番目の処理領域６Ａが打ち抜き部７０に対応し、Ｎ５番目の処理領域６Ａがシール部５０に対応している。なお、図５において、シール部５０及び打ち抜き部７０と積層シート６との、相対的な位置関係がわかるように、シール部５０及び打ち抜き部７０と積層シート６の位置をずらして描いている。また、シール部５０の手前にはＮ６番目の処理領域６Ａが存在し、打ち抜き部７０の手前にはＮ２番目の処理領域６Ａが存在している。
【００５１】
１ショット目の処理（処理期間ｔ１）が終了すると、積層シート６は間欠搬送部６０により搬送されることで、図５（ｂ）に示すように、Ｎ２番目の処理領域６Ａが打ち抜き部７０に対応し、Ｎ６番目の処理領域６Ａがシール部５０に対応する。この搬送は、搬送期間ｔ２の間に行われる。
搬送が終了すると、Ｎ２番目の処理領域６Ａが打ち抜き部７０により打ち抜かれ、Ｎ６番目の処理領域６Ａがシール部５０によりカップ材シート２とシール材シート４が貼り付けられる。この２ショット目の処理も処理期間ｔ１の間に行われる。なお、２ショット目から本生産工程に移行する。
２ショット目の処理が終了すると、積層シート６は間欠搬送部６０により搬送されることで、Ｎ３番目の処理領域６Ａが打ち抜き部７０に対応し、Ｎ７番目の処理領域６Ａがシール部５０に対応する。この搬送は、搬送期間ｔ２の間に行われる。
以後は同様の手順が繰り返されることで、製品Ｐが連続的に生産される。
【００５２】
本生産工程においても、シール部５０及び打ち抜き部７０のそれぞれにおいて、積層シート６の位置ずれ量を検出する検出処理と、検出された位置ずれ量を解消するためにシール部５０及び打ち抜き７０を移動させる移動処理と、を含んでいる。システム１は、処理期間ｔ１の間に検出処理を行い、搬送期間ｔ２の間に移動処理を行う。
シール部５０及び打ち抜き部７０の両者で位置ずれを補正する処理が行われるが、その具体的な処理手順は同じであるから、以下では打ち抜き部７０について説明し、シール部５０については、打ち抜き部７０との相違点についてのみ言及する。
【００５３】
＜検出処理＞
ずれ量判定部１０４は、撮像部１０４Ａで取得した実画像Ｄ７０に基づいて積層シート６の位置ずれ量を演算部１０４Ｂで算出する。位置ずれ量δ７０は、図４に示すように、取得した実画像Ｄ７０と予め保持している基準画像Ｒ７０とを比較することにより求める。基準画像Ｒ７０は、頭出し工程において、頭出しがなされる、つまり位置ずれがないと判断されると、撮像部１０４Ａが撮影して取得される。
コントローラ１００は、求められたずれ量δ７０に関する情報を取得し、コントローラ１００はずれ量δ７０が解消するように駆動源７８の動作量を求める。
【００５４】
＜移動処理＞
コントローラ１００は、求めた動作量で駆動されるように駆動源７８に指令する。この指令は、向き及び距離を含んでいる。駆動源７８は、コントローラ１００からの指令に基づいて移動台車７７を移動させて、積層シート６に対する打ち抜き部７０の位置ずれを解消する。
【００５５】
＜動作タイミングの説明＞
以上、システム１の一連の動作タイミングを、図６及び図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。
図６は、１ショット目において頭出しを行い、２ショット目から本生産工程に移行する動作を示しており、縦軸方向は各ショットにおける処理の内容を示している。
＜１ショット目＞
１ショット目において、積層シート６を打ち抜き部７０により製品Ｐを打ち抜くことができる所定位置まで搬送する（搬送期間ｔ２）。ここまで搬送されると、カップ材シート２とシール材シート４は、シール部５０においてカップ材シート２とシール材シート４を貼り付けることができる所定位置まで搬送されている。この搬送は、間欠搬送部６０にて行われる。
【００５６】
所定位置まで搬送が行われると、間欠搬送部６０の動作が停止するとともに、頭出し動作が開始される。頭出し動作の内容は、前述の通りである。
頭出し動作が終了すると、シール部５０においてカップ材シート２とシール材シート４の貼り付けが行われるのと同時に、打ち抜き部７０において製品Ｐの打ち抜きが行われる（処理期間ｔ１）。
頭出し工程において、処理期間ｔ１の間に、ずれ量判定部１０３，１０４は、基準画像Ｒ５０と基準画像Ｒ７０を撮影し、それを保持する。
１ショット目のシール処理及び打ち抜き処理が終了すると、２ショット目が開始される。
【００５７】
＜２ショット目＞
２ショット目から本生産工程に移行する。
２ショット目は、積層シート６等を搬送期間ｔ２の間に所定距離だけ搬送することから開始される。
所定位置まで搬送がなされると、次に、処理期間ｔ１の間に、シール部５０において貼り付けが行われ、打ち抜き部７０において打ち抜きが行われる。
この処理期間ｔ１の間に、ずれ量判定部１０３，１０４において、実画像Ｄ５０、実画像Ｄ７０を取得するとともに、基準画像Ｒ５０、基準画像Ｒ７０と比較してずれ量δ５０、ずれ量δ７０を求める。
なお、２ショット目においては、位置ずれ補正の動作が行われない。これは、頭出しにおいて既に位置ずれ補正が行われているためである。
２ショット目のシール処理及び打ち抜き処理が終了すると、３ショット目が開始される。
【００５８】
＜３ショット目＞
３ショット目は、積層シート６等を搬送期間ｔ２の間に所定距離だけ搬送することから開始される。
３ショット目は、この搬送期間ｔ２の間に、位置補正が行われる。この位置補正は、２ショット目において求められたずれ量δ５０、δ７０が解消するように、駆動源５８、７８を介して移動台車５７、７７を移動させる。
位置補正が終了し、かつ搬送が終了すると、処理期間ｔ１の間に、シール部５０において貼り付けが行われ、打ち抜き部７０において打ち抜きが行われる。
２ショット目と同様に、この処理期間ｔ１の間に、ずれ量判定部１０３，１０４において、実画像Ｄ５０、実画像Ｄ７０を取得するとともに、基準画像Ｒ５０、基準画像Ｒ７０と比較してずれ量δ５０、ずれ量δ７０を求める。
３ショット目のシール処理及び打ち抜き処理が終了すると、４ショット目が開始される。４ショット目以降は、３ショット目と同様の手順が繰り返される。
【００５９】
＜システム１の効果＞
次に、以上説明したシステム１に関する効果について説明する。
はじめに、システム１は、頭出しを行った後の本生産工程において、実画像Ｄ５０、実画像Ｄ７０を取得し、これと基準画像Ｒ５０、基準画像Ｒ７０と比較してずれ量δ５０、ずれ量δ７０を求め、位置ずれを解消する補正を行う。したがって、シール部５０におけるカップ材シート２及びシール材シート４の位置合わせ、打ち抜き部７０における積層シート６の位置決めを正確に行うことができる。
【００６０】
しかも、システム１は、位置補正の処理を搬送期間ｔ２の期間に行うので、位置補正を行うための処理期間を他に設ける必要がないので、製品Ｐを生産するサイクルを処理期間ｔ１と搬送期間ｔ２の合計に留めることができる。したがって、システム１は、サイクルタイムが短いことが要求される製品Ｐを生産するのに適している。サイクルタイムが短い製品Ｐとしては、例えばカップ材シート２及びシール材シート４がポリスチレン（ＰＳ）で作製されている場合が該当する。
【００６１】
ここで、システム１は、位置補正の処理を搬送期間ｔ２の期間に行うために、後続のショットでシール処理及び打ち抜き処理の各々がなされる処理領域について、シール部５０及び打ち抜き部７０のそれぞれの上流側においてずれ量δ５０、δ７０を求める。つまり、処理が行われる前にずれ量を予め求めておくので、処理が実際になされる装置に搬送される期間にシール部５０及び打ち抜き部７０の位置補正を行うことができる。
【００６２】
次に、システム１は、ずれ量δ５０、ずれ量δ７０を求めるのに用いる基準画像Ｒ５０、基準画像Ｒ７０を、頭出しを行う都度に取得する。したがって、周囲の温度も含め、本生産工程と近似する生産環境における基準画像Ｒ５０、基準画像Ｒ７０を取得できるので、精度よく位置決めを行うことができる。
【００６３】
次に、システム１は、実画像Ｄ５０、実画像Ｄ７０を取得するサーチ領域に、一つの収容凹部７だけでなく、隣接する収容凹部７を含めることにより、ずれ量δ５０、δ７０だけでなく、ずれの向きを特定することができる。
【００６４】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
システム１を構成する具体的な要素は任意であり、例えばシール部５０において加熱源５１を補正するために移動させる機構は任意であり、リニアモータを用いることができるし、打ち抜き部７０の打ち抜きの機構も任意であり、工具を用いる代わりにレーザ光を照射することで切断することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１      成形充填システム
２      カップ材シート
３      原反ロール
４      シール材シート
５      原反ロール
６      積層シート
６Ａ      処理領域
７      収容凹部
９      巻き取りロール
１０    予熱部
２０    成形部
３０    充填部
４０    プレシール部
５０    シール部
５１    加熱源
５５    支柱
５７    移動台車
５８    駆動源
５９    レール
６０    間欠搬送部
６１    上シリンダ
６２    下シリンダ
６３    上支持梁
６４    下支持梁
６５    支柱
６８    駆動源
６９    レール
７０    打ち抜き部
７１    下型
７５    支柱
７７    移動台車
７８    駆動源
７９    レール
８０    払い出し部
１００  コントローラ
１０１，１０２  容器位置検出部
１０１Ａ，１０１ａ  光出射手段
１０２Ｂ，１０２ｂ  光出射手段
１０３，１０４  ずれ量判定部
１０３Ａ，１０４Ａ  撮像部
１０３Ｂ，１０４Ｂ  演算部
１０５，１０６  移動限界検出部
１０５Ａ，１０５ａ  近接スイッチ
１０６Ａ，１０６ａ  近接スイッチ
１０５Ｃ，１０６Ｃ  接触片
【図１】
0006662563.tif 000002
【図２】
0006662563.tif 000003
【図３】
0006662563.tif 000004
【図４】
0006662563.tif 000005
【図５】
0006662563.tif 000006
【図６】
0006662563.tif 000007
【図７】
0006662563.tif 000008