(57)【要約】【課題】袋の長さ・厚み・材質に応じた最適な製袋の動作パターンを自動的に作成することができるコントロールシステムを提供する。【解決手段】原反材料１５のカット寸法（袋長）と製袋速度モードを設定する操作パネル２と、原反材料１５を送り軸サーボで所定量送り出すフィーダ機構６と、送り軸サーボの動作完了を検出するサーボアンプ４と、原反材料１５をシール＆カットするシーラ＆カッタ機構１０を動作させるクランク軸の上下運動の速度を変更するインバータ７と、原反材料１５の送り、シールおよびカット動作のシステムを統括制御するコントローラと、クランク軸の角度を検出し、コントローラにフィードバックする角度検出器３とを備え、袋長と製袋速度モードを操作パネル２にて設定することにより、クランク機構９を駆動する速度とフィーダ機構６を駆動する速度と加減速時間を稼動中にリアルタイムに変更し、最適な製袋動作を実現する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製袋材料の原反フィルムのカット寸法（袋長）と製袋速度モードを設定する操作パネルと、原反フィルムを送り軸サーボで所定量送り出すフィーダ機構と、送り軸サーボの動作完了を検出するサーボアンプと、原反フィルムをシール＆カットする機構を動作させるクランク軸の上下運動の速度を変更するインバータと、原反フィルムの送り、シールおよびカット動作のシステムを統括制御するコントローラと、前記クランク軸の角度を検出し、コントローラにフィードバックする角度検出器とを備え、袋長と製袋速度モードを操作パネルにて設定することにより、クランク軸を駆動する速度と送り軸サーボの速度と加減速時間を稼動中にリアルタイムに変更し、袋長・厚み・材質等に合わせた最適な製袋動作を実現する製袋機用コントロールシステム。
【請求項２】
送り軸サーボの開始角度と完了角度を操作パネルにて設定することで、送り軸サーボの開始角度をクランク軸の角度に同期して動作させる請求項１に記載の製袋機用コントロールシステム。
【請求項３】
操作パネルは表示機能を有しており、送り軸サーボの動作開始から動作完了までの角度をデジタル表示する請求項２に記載の製袋機用コントロールシステム。
【請求項４】
設定された送り軸サーボの完了角度と送り軸サーボの実際の動作完了までの角度差を表示機能にデジタル表示する請求項３に記載の製袋機用コントロールシステム。
【請求項５】
設定された送り軸サーボの完了角度近傍の所定角度ゾーン内に送り軸サーボの実際の動作完了が入っていることを表示機能に表示する請求項３に記載の製袋機用コントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製袋材料の原反フィルムを設定されたカット寸法（袋長）分フィーダで送り出し、ヒータによるシールとカッタによる切断により、フィルムの袋を製造する製袋機のコントロールシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この業界では、製袋条件が異なるたびに最適化生産のために複雑な動作調整を行ってきたが、それを改善し、より最適な動作パターンを簡潔に自動作成するために、初期条件設定後の計算式による動作パターンの事前算出方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実公平７−４６５１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、広範囲にわたる袋長の設定範囲に加え、原反フィルムの厚みや材質によっては、原反の滑り、たわみ、伸び等の発生、プーリやクランク等の機構部の精度や稼動中の速度変動による誤差の発生などの課題に対して、動作パターンの事前算出はオープンループであり、十分に対応ができないという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、袋の長さ・厚み・材質に応じた最適な製袋の動作パターンを自動的に作成することができるコントロールシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のコントロールシステムは、袋長と製袋速度モードを操作パネルにて設定することにより、クランク軸を駆動する速度と送り軸サーボの速度と加減速時間を稼動中にリアルタイムに変更し、袋長・厚み・材質等に合わせた最適な製袋動作を実現する。例えば、長い袋長や滑りやすい材質に代表されるゆっくりと丁寧に製袋したい場合には、スローアップスローダウンによる低速台形駆動送りの動作パターンを、短い袋長に代表される高速高タクトで製袋したい場合には、急加減速による三角波駆動送りの動作パターンをソフトウェアにて生成し、送り完了位置を稼動中常時モニタしつつ、フィーダ送りに許容される有効範囲内にサーボ送り完了がきっちり収まるように速度や加減速時間をリアルタイムに自動微調できるクローズドループにより、送り開始時の滑り・たわみ、シール時の伸び、送り完了位置でのばらつきを低減し、設定した袋長や目的別に応じた最適な動作パターンで、高精度・高効率生産を行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１および請求項２に記載のコントロールシステムは、製袋材料の原反フィルムのカット寸法（袋長）と製袋速度モードを設定する操作パネルと、原反フィルムを送り軸サーボで所定量送り出すフィーダ機構と、送り軸サーボの動作完了を検出するサーボアンプと、原反フィルムをシール＆カットする機構を動作させるクランク軸の上下運動の速度を変更するインバータと、原反フィルムの送り、シールおよびカット動作のシステムを統括制御するコントローラと、前記クランク軸の角度を検出し、コントローラにフィードバックする角度検出器とを備え、外付けの角度検出器から入力されるクランク上下軸の角度情報を、高速サンプリングにてリアルタイムモニタし、サーボアンプとインバータの２駆動出力手段に対して、サイクル運転中でも速度や加減速時間を自在に可変設定できる機能を有し、クローズドループにて、マシンの稼動状況に応じた動作パターンを生成することができる。
【０００８】
また、請求項３〜５に記載のコントロールシステムは、請求項１の内容に加え、操作パネルは表示機能を有しており、操作パネルで送り軸サーボの開始角度と完了角度を設定できるとともに、表示機能に、稼動中の送り軸サーボの動作開始から動作完了までの角度、設定された送り軸サーボの完了角度と送り軸サーボの実際の動作完了までの角度差、設定された送り軸サーボの完了角度近傍の所定角度ゾーン内に送り軸サーボの実際の動作完了が入っていることを表示する。これにより、従来のカム方式よりも広範囲かつ高精度のデジタル角度管理が可能になり、マシンの仕様、袋の種類に応じた最適な製袋を行うことができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本コントロールシステムのシステム構成図である。図１において、コントローラ１は、情報入力手段として、角度設定値等の各種パラメータ入力を行う操作パネル２と、クランク上下軸モータの回転角度（０°〜３５９°）を検出するための角度検出器３を有している。
【００１１】
一方で駆動出力手段として、サーボアンプ４でサーボモータ５を回転させることにより、フィーダ送り機構６の間欠送りを行い、インバータ７でクランク上下軸モータ８を回転させることにより、クランク機構９で上下駆動に変換してシーラ＆カッタ機構１０の上下駆動により材料のシールと切断を行う。
【００１２】
また、原反供給軸インバータ１１で原反供給軸モータ１２を回転させることにより、原反供給ローラ機構１３で原反材料ロール１４から原反材料１５をフィーダ送り機構６へ供給している。
【００１３】
次に、タイミングチャートを用いて動作の概要を述べる。図２は、クランク上下軸とフィーダ送り軸との駆動タイミングを示すものである。
【００１４】
このタイミングチャートＡは、インバータ７により駆動されるクランク上下軸モータ８の回転動作すなわちシーラ＆カッタ機構１０の上下動作を、縦軸に回転角度、横軸に時間で示しており、回転角度はクランク上下軸モータ８の回転に応じて角度検出器３から送られる情報にて０〜３５９°の値をコントローラ１内で高速サンプリングにて算出している。
【００１５】
また、タイミングチャートＢは、サーボアンプ４により駆動されるサーボモータ５の回転動作すなわちフィーダ送り機構６の間欠送り動作を、縦軸に送り速度Ｆ、横軸に時間で示しており、装置の機械的停止ポイントは上死点（１８０°）であり、シール＆カッタは上死点で待機しており、スタートでクランク上下軸モータ８は周期Ｔ１の速度で回転を開始し、下死点（０°）のポイントにて、原反材料１５に対してヒータによるシールとカッタによる切断を行う。
【００１６】
サーボモータ５はクランク機構９が下死点を過ぎて設定角度θ１に達した位置にて、加減速時間ｔ＋送り速度Ｆにて送り位置決めを開始し、一定の袋長Ｌを送り終えた時点で停止するが、クランク機構９が上死点を過ぎ、再び下死点に近づく位置θ２までに送り動作を完了しておかなければならない。すなわち、クランク機構９が下死点を離れているθ１〜θ２間がフィーダ送りに許容される有効範囲であり、この範囲内にきっちりと収まるような動作パターンがベストである。
【００１７】
何故なら、送り完了がθ２を超えて下死点に近づくのはクランクが降りてくるため不可だが、θ１後速く位置決めを終了し過ぎるのもよくない。その理由は、フィルムの材質によっては加速時減速時に滑りやたわみ、伸びなどが発生して袋長のばらつきが増大するからである。
【００１８】
本コントロールシステムでは、設定した袋長Ｌ、シール方式・カット方式の相違、パンチ穴加工などの付帯装置の有無や製袋仕様の相違によって、サーボ送り位置決めに許容される有効角度範囲θ１〜θ２を、操作パネル２により１°単位で数値設定できるようにしており、マシン仕様の許す限り広い有効範囲を設定可能としている。また、その範囲内にきっちりと送り完了が収まるように、常時クランク角度をリアルタイムにモニタし、サーボ送り位置決め完了信号と比較突き合わせを行いつつ、クランク上下速度１／Ｔ１、送りサーボ速度Ｆ、加減速時間ｔの各設定値を稼動中にも自動可変することにより、高速高タクト生産から、フィルム材質に応じた低速でスムーズな生産に至るまでいかなる種類の袋に対しても柔軟かつ信頼性の高い生産を実現するものである。
【００１９】
以下、コントローラ内のソフトウェアで処理している具体的方法について、図２を参照しながら説明する。
【００２０】
図２のクランク上下軸のタイミングチャートＡとフィーダ送り軸のタイミングチャートＢの相関において、フィーダ送り時間をＴ２（ｍｓｅｃ）、フィーダ送りの加減速時間をｔ（ｍｓｅｃ）、フィーダ送り速度をＦ（Ｋｐｐｓ）、マシンにより決定される機械定数をＮ（パルス／ｍｍ）としたとき、袋長Ｌ（ｍｍ）とクランク上下周期Ｔ１（ｍｓｅｃ）は、次式で表すことができる。
【００２１】
Ｌ＝（Ｔ２−ｔ）×Ｆ／Ｎ　　………　（式１）
Ｔ１＝３６０／（θ２−θ１）×Ｔ２　………　（式２）
また、（式１）（式２）より、クランク上下インバータ７の周波数（すなわちクランク上下軸の速度）１／Ｔ１は、次式で表すことができる。
【００２２】
１／Ｔ１＝（θ２−θ１）／３６０×Ｆ／（ＮＬ＋Ｆｔ）………　（式３）
この（式３）において、マシンにより決定される機械定数Ｎ（フィーダ送り軸のプーリ比やプーリ径などにより決定される）、θ２−θ１と袋長Ｌは数値による設定値であるため、クランク上下速度１／Ｔ１は、フィーダ送り速度Ｆと加減速時間ｔにより決定されることが分かる。
【００２３】
以下に、動作パターン自動生成の手順を示す。
【００２４】
最初に、操作パネルにて袋長値Ｌの設定と同時に、目的用途に応じて製袋速度「高速」、「中速」、「低速」モードのいずれかを選択する。
【００２５】
「高速」は、短い袋長生産など高速高タクトの製袋に適したモード、「低速」は、長い袋長や滑り易い材質の生産などゆっくり丁寧に製袋に適したモード、「中速」は、上記２モードの中間的なモードである。
【００２６】
「高速」選択時には、フィーダ送り速度Ｆ＝Ｆｈｉ（固定値）とし、（式３）によりｔとＴ１を可変して、急加減速による三角波駆動送りの動作パターンで、タクトを追い込んでいく。
【００２７】
「低速」選択時には、クランク上下速度１／Ｔ１＝１／Ｔｌｏｗ（固定値だがパラメータにて任意に設定可能）とし、（式３）によりｔとＦを可変して、スローアップスローダウンによる低速台形駆動送りの動作パターンで、スムーズで滑り・たわみ・伸びのない製袋を行う。
【００２８】
「中速」選択時には、フィーダ送り速度Ｆ＝Ｆｌｏｗ（固定値）とし、（式３）によりｔとＴ１を可変して、動作パターンを生成する。
【００２９】
なお、各変数値決定のためのシュミレーション用に、空運転を実施する「生産調整モード」を備えておき、自動運転開始前にこのモードで動作パターンを事前に作成しておくこともできる。
【００３０】
ここでは、「高速」モードを例に、動作パターン自動生成の流れを述べる。動作開始後、フィーダ送りは一定速度Ｆｈｉにて、加減速時間ｔの値を加算または減算し、送りサーボの位置決め完了と角度情報をモニタしつつ、送り完了位置が（θ２−α）〜θ２のゾーン（αは送り完了ゾーン幅設定角度）に収まるようにインバータ速度１／Ｔ１を可変していく。ゾーン管理を行うのは、ヒステリシスを考慮してのことである。
【００３１】
ここで、ｔとＴ１は共にｍａｘ／ｍｉｎの設定値を有しており、１／Ｔ１のｍａｘ値（＝クランク上下最高速度）でｔのｍｉｎ値（＝フィーダ送り最小加減速）による最高速送りを行っても、フィーダ送り軸サーボにおいて、加速トルク＜サーボの瞬時最大トルク、実効トルク＜サーボの定格トルクとなるように、ｍａｘ値、ｍｉｎ値を設定している。
【００３２】
また、Ｆ、ｔ、Ｔ１の各値は電源遮断時にも、前回の値をコントローラ１内でバックアップしている。
【００３３】
以上が「高速」モード時の流れであるが、「中速」、「低速」時でもほぼ同様であり、袋長の長短や目的用途（高速製袋やゆっくり製袋）如何に関わらず、いかなる条件下でも、（θ２−α）〜θ２内ゾーンに送り完了が収まるように、サーボアンプ４とインバータ７を稼動中にリアルタイムに可変微調整することにより、目的用途に最適な、高精度・高効率の製袋を実現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、請求項１および請求項２に記載の発明によれば、送り完了角度を稼動中常時モニタしつつ、フィーダ送り許容有効範囲内にサーボ送り完了がきっちり収まるように速度や加減速時間をリアルタイムに自動微調できるので、送り開始時の滑り、たわみ、シール時の伸び、送り完了位置でのばらつきを低減し、袋長や材質に応じた最適な動作パターンで高精度・高効率生産を行うことができる。
【００３５】
また、請求項３〜５に記載の本発明によれば、請求項１の内容に加えて、操作パネルは表示機能を有しており、送り開始角度／完了角度をパネルにてワンタッチで数値設定でき、稼動中に送り軸サーボの動作挙動や結果をデジタル表示でモニタできるため、袋長だけでなく、シール方式・カット方式の相違など袋の種類に応じて、自由に可変設定できる。
【００３６】
したがって、いかなる種類の複雑な製袋にも柔軟に対応できるコントロールシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるコントロールシステムの構成図
【図２】本発明の実施例におけるクランク上下軸とフィーダ送り軸のタイミングチャート
【符号の説明】
１　コントローラ
２　操作パネル
３　角度検出器
４　サーボアンプ
５　サーボモータ
６　フィーダ送り機構
７　インバータ
８　クランク上下軸モータ
９　クランク機構
１０　シーラ＆カッタ機構
１５　原反材料
θ１　フィーダ送り開始角度
θ２　フィーダ送り完了角度
α　送り完了ゾーン幅設定角度
【図１】
2004122731.tif 000003
【図２】
2004122731.tif 000004