(57)【要約】【課題】本発明は、段ボール製函機に用いて好適のシート搬送コンベアに関し、ベルトの伸びに起因する加工誤差を自動的に補正できるようにする。【解決手段】ベルト２７を駆動するモータ２８の駆動トルクからベルト２７の伸びを推定又は演算するとともに、演算されたベルト２７の伸びに基づいて、加工誤差を補正するための補正値を演算するように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートをベルト上で負圧により吸引して搬送するシート搬送コンベアであって、
該ベルトを駆動するモータと、
該モータの駆動トルクを検知するトルク検知手段と、
該トルク検知手段からの情報に基づき該ベルトの伸びを推定又は演算するとともに、該推定又は演算されたベルトの伸びに基づいて、該ベルトの伸びに起因する加工誤差を補正するための補正量を演算する演算手段とを有している
ことを特徴とする、シート搬送コンベア。
【請求項２】
該演算手段は、
該ベルト張力に基づき任意の位置におけるベルト伸び率を算出するとともに、
該伸び率に基づき、該モータの駆動力が入力される部位におけるベルトの速度と、該任意の位置でのベルトの速度との比を速度比として下式に基づき算出し、
該速度比を該シートの搬送開始位置から該任意の位置までの距離で積分することにより該任意の位置における補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載のシート搬送コンベア。
速度比＝（１＋任意の位置でのベルト伸び率）／（１＋モータの駆動力が入力される部分でのベルト伸び率）
【請求項３】
該トルク検知手段が、該モータへの駆動制御信号を出力するモータドライバである
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のシート搬送コンベア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段ボールシートに印刷等を行なって段ボール箱を製造する段ボール製函機に用いて好適のシート搬送コンベアに関し、特に、段ボールシートを搬送するサクションベルトの伸びに起因する印刷等の割出誤差を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は段ボールシートに印刷や溝切、打抜加工を行う段ボール製函機の構成例を示す模式図である。図３中、Ｆは給紙ユニット、Ｐは印刷ユニット、Ｋは溝切ユニット、Ｄは打抜ユニットを示している。また、印刷ユニットＰは、４色分の印刷ユニットＰ１  〜Ｐ４  により構成されている。
【０００３】
図示するように、給紙ユニットＦの給紙テーブル１には段ボールシート（又は単にシートという）Ｓが積まれてスタック２が形成されており、その最下位のシートＳが給紙装置３により一枚ずつ所定のタイミングで加速して送出される。送出されたシートＳはフィードロール４により引き出されて次行程の印刷ユニットＰに渡される。なお、印刷ユニットＰを構成する各印刷ユニットＰ１  〜Ｐ４  はいずれも同様に構成されており、このため以下では印刷ユニットＰ１  について主に説明する。
【０００４】
印刷ユニットＰ１  には、駆動モータ１１により回転駆動される印刷シリンダ１０が設けられている。印刷シリンダ１０には印版１０ａが付設されるとともに、印刷シリンダ１０に隣接してインキ供給装置１３が設けられており、このインキ供給装置１３により印版１０ａにインキが供給される。
また、印刷シリンダ１０の下には受ロール２０が設けられており、各印刷ユニットＰ１  〜Ｐ４  の隣り合う受ロール２０の間、及び印刷ユニットＰの入口と出口にはそれぞれサクションボックス２１が設けられている。各サクションボックス２１にはサクションブロア２２が接続されており、サクションボックス２１内の空気を吸引することによりサクションボックス２１内が負圧に保持されている。
【０００５】
また、段ボール製函機には段ボールシートＳを搬送するシート搬送コンベア５が設けられている。ここで、シート搬送コンベア５について簡単に説明すると、入口のサクションボックス２１の前には入口ロール２３が、出口のサクションボックス２１の後には出口ロール２４がそれぞれ設けられている。出口ロール２４の下方にはベルト駆動ロール２５が設けられ、さらに、適宜の位置にアイドラロール２６が配されており、これら各ロール２３〜２６には無端のサクションベルト２７が掛け渡されている。
【０００６】
また、ベルト駆動ロール２５はベルト駆動モータ（以下、単にモータともいう）２８により駆動され、これにより、サクションベルト２７はサクションボックス２１および受ロール２０の上面に沿って走行することになる。また、ベルト駆動モータ２８は、サクションベルト２７の走行速度が印刷シリンダ１０（印版１０ａを含む。以下、単に印刷シリンダ１０とした場合は印版１０ａも含むものとする）の周速と一致するように制御される。なお、印刷シリンダ１０の駆動モータ１１やベルト駆動モータ２８としてはベクトル制御モータやサーボモータ等が適用される。
【０００７】
図４はサクションベルト２７及びサクションボックス２１の形状を示す斜視図である。サクションボックス２１の表面には機械幅方向に適宜の間隔で、シートＳの進行方向に延びるサクション溝２１ａが設けられている。サクション溝２１ａの底には適宜の間隔で多数のサクション穴２１ｂが形成されており、このサクション穴２１ｂを介してサクションボックス２１の上面と内部とが連通している。
【０００８】
一方、サクションベルト２７にはサクション溝２１ａに対応する位置にシート進行方向に短いピッチで穴２７ａが形成されている。したがって、サクションベルト２７の上に段ボールシートＳが載置されると、サクションボックス２１内の負圧が段ボールシートＳの下面に作用して段ボールシートＳがサクションベルト２７の上面に吸着される。そして、このようにしてシートＳを保持することにより、搬送中のシートＳのずれが防止される。
【０００９】
さて、再び図３に戻って説明すると、シートＳは印刷シリンダ１０の１回転につき１枚の割で給紙ユニットＦから供給される。また、上述したように印刷シリンダ１０の周速とサクションベルト２７の走行速度は同一に設定されているので、印刷シリンダ１０の周長をＣとするとサクションベルト２７上には図３に示すごとく間隔ＣでシートＳが並んで走行することになる。
【００１０】
そして、サクションベルト２７に保持されたシートＳは印刷ユニットＰ内を通過している間に、印版１０ａと受ロール２０とに挟まれて印刷が行なわれ、印刷が終わったシートＳは、溝切ユニットＫに渡される。溝切ユニットＫには、第１罫線ヘッド３０、第２罫線ヘッド３１及び溝切ヘッド３２が設けられており、これらの各部は図示しない歯車列で接続されて駆動モータ３３で駆動される。
【００１１】
このうち、溝切ヘッド３２には溝切ナイフ３４が設けられ、この溝切ナイフ３４により溝切加工や糊付代の加工が行われる。
また、溝切ユニットＫの後には、打抜シリンダ３６及び送りロール３７等を有する打抜ユニットＤが設けられている。打抜ユニットＤの各部は図示しない歯車列で接続されており、駆動モータ３８により駆動される。また、打抜シリンダ３６には打抜型３９が取付けられており、この打抜型３９により穴等の打抜加工が行われる。
【００１２】
これらの加工の様子を図５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）において４１は印刷ユニットＰ１  により印刷される１色目の印刷物、４２は印刷ユニットＰ２  により印刷される２色目の印刷物、４３は印刷ユニットＰ３  により印刷される３色目の印刷物、４４は印刷ユニットＰ４  により印刷される４色目の印刷物、４５は溝切ユニットＫにより加工された溝部及び糊付け代、４６は打抜ユニットＤにより加工された穴部を示している。
【００１３】
なお、先行技術文献情報としては、下記の特許文献１がある。この特許文献１には上述したようなシート搬送コンベアに関する技術が開示されており、具体的には、シートの反りや受け渡しのタイミングのずれなどに起因して運転中の印刷のずれを防止する技術が開示されている。
【００１４】
【特許文献１】
特許第３３９２９４４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
次に、このような構成の段ボール製函機における課題を説明する。給紙部Ｆから送給された段ボールシートＳは長いサクションベルト２７上に真空圧で吸着保持されて走行する。ここで、シートＳを吸着する力は結局サクションベルト２７をサクションボックス２１に押し付ける力として作用するため、サクションボックス２１とサクションベルト２７の間にシートＳの吸着力に応じた摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗に打ち勝ってサクションベルト２７が走行するためには、その分大きなベルト張力が必要となるが、サクションベルト２７に張力が掛かるとサクションベルト２７は弾性体であるから伸張することとなる。
【００１６】
先にサクションベルト２７上にはシートＳが間隔Ｃで並んで走行すると記したが、これはサクションベルト２７に伸びがない（ベルトが剛体）と仮定した場合であって、サクションベルト２７に伸びが発生すると、ベルト上に並ぶシート間の距離Ｃが変化することになる。一方、各加工シリンダはあくまでシートＳの間隔はＣで送られてくるものとして制御されるので、シートＳに対する加工の位置にずれが生じ加工誤差が発生する。
【００１７】
なお、ここに「加工シリンダ」は印刷シリンダ１０、溝切ヘッド３２、打抜シリンダ３６を含み、「加工ユニット」は印刷、溝切、打抜の各ユニットを含むものとする。また、「印刷等」は印刷、溝切、打抜作業を含むものとする。
以下、印刷等の加工誤差について図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）は各加工ユニットによる加工がすべて基準線Ｂに一致して行われ、誤差無く加工できた場合の例を示す図である。このように、印刷や溝切、打抜をシートＳの所定の位置に来るよう印刷シリンダ１０や溝切ヘッド３２、打抜シリンダ３６の回転位相を調整することを割出という。なお、上記加工誤差は割出誤差ともいい、本明細書では特に区別することなく使用する。
【００１８】
さて、サクションベルト２７に伸びが生じ、且つ、ベルト駆動ロール２５が上記伸びたサクションベルト２７を印刷シリンダ１０の周速と同速で駆動したとすると、上流側の伸びの少ないところではサクションベルト２７の進行速度はシリンダ周速よりも僅かに遅くなる。したがって、シートＳの進行が遅れるため、相対的に見れば加工シリンダが進むこととなり、図５（ｂ）のようにずれて加工されてしまうのである。
【００１９】
また、サクションベルト２７の伸びは下流側にいくほど大きくなるので、加工のずれ量δは、入口ロール２３からの距離が離れるほど大きくなる。図５（ｂ）においては、δ１  は１色目印刷、δ２  は２色目印刷、δ３  は３色目印刷、δ４  は４色目印刷、δ５  は溝切加工、δ６  は打抜加工における各加工誤差を示すが、図示するように、下流側にいくほど加工のずれ量（加工誤差）が大きくなるのがわかる。なお、溝切加工と打抜加工はサクションベルト２７によりシートＳが搬送されるわけではないので、溝切加工の誤差δ５  と打抜加工の誤差δ６  とは実質同じである。
【００２０】
また、サクションベルト２７に作用する張力はサクションボックス２１の負圧の大きさや、シートＳの大きさにより変わることになるので、作業者はその都度、加工位置（割出位置）の補正をしなければならないという課題もある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、サクションベルトの伸び量を推定して、上記伸びに起因する加工誤差（割出誤差）を自動的に補正できるようにした、シート搬送コンベアを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明のシート搬送コンベアは、シートをベルト上で負圧により吸引して搬送するシート搬送コンベアであって、該ベルトを駆動するモータと、該モータの駆動トルクを検知するトルク検知手段と、該トルク検知手段からの情報に基づき該ベルトの伸びを推定又は演算するとともに、該演算されたベルトの伸びに基づいて、該ベルトの伸びに起因する加工誤差を補正するための補正量を演算する演算手段とを有していることを特徴としている。
【００２２】
なお、該演算手段は、該ベルト張力に基づき任意の位置におけるベルト伸び率を算出するとともに、該伸び率に基づき、該モータの駆動力が入力される部位におけるベルトの速度と、該任意の位置でのベルトの速度との比を速度比として下式に基づき算出し、該速度比を該シートの搬送開始位置から該任意の位置までの距離で積分することにより該任意の位置における補正量を算出するのが好ましい。
速度比＝（１＋任意の位置でのベルト伸び率）／（１＋モータの駆動力が入力される部分でのベルト伸び率）
また、該トルク検知手段が、該モータへの駆動制御信号を出力するモータドライバであるのが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかるシート搬送コンベアについて説明すると、図１は本発明が適用される段ボール製函機の全体構成を示す模式図、図２は補正量の推定手法について説明する図である。
図１に示すように、本発明のシート搬送コンベアが適用される段ボール製函機は、主に給紙ユニットＦ、印刷ユニットＰ（Ｐ１  〜Ｐ４  ）、溝切ユニットＫ、打抜ユニットＤ、各ユニットの駆動モータ１１，３３，３８の作動を制御する制御装置５１を有している。なお、各ユニットＦ，Ｐ，Ｋ，Ｄは、従来の技術の欄で説明したものと同様に構成されている。このため、本実施形態では、従来のものと重複する構成要素については従来技術（図５参照）で用いた符号と同一の符号を付し、その説明を極力省略する。
【００２４】
また、制御装置５１は、各ユニットのシリンダ１０，３２，３６の基本割出位置Ｒ１  〜Ｒ６  を設定する基本割出位置設定手段６１〜６６や、上記各シリンダ１０，３２，３６の最終的な割出目標値Ｔ１  〜Ｔ６  を設定する割出目標値設定手段７１〜７６や、各ユニットの駆動モータ１１，２８，３３，３８への制御信号を出力するドライバＡ１  〜Ａ７  が設けられている。なお、本実施形態において、添字１〜４については各印刷ユニットＰ１  〜Ｐ４  にそれぞれ対応し，５は溝切ユニットＫ，６は打抜ユニットＤ，７はサクションベルト２７にそれぞれ対応している。
【００２５】
ここで、上記の基本割出位置Ｒ１  〜Ｒ６  はサクションベルト２７に伸びがない場合の各シリンダ１０，３２，３６の割出位置（シリンダの位相調整量）であって、公知の手法により基本割出位置設定手段６１〜６６で設定されるようになっている。
また、制御装置５１には、割出補正量演算手段（演算手段）５２が設けられており、この割出補正量演算手段５２で得られた補正量を上記の基本割出位置Ｒ１  〜Ｒ６  に加算することで上記サクションベルト２７の伸びを考慮した割出目標値Ｔ１  〜Ｔ６  が設定されるようになっている。
【００２６】
以下、具体的に説明すると、図１に示すベルト駆動モータ２８はベクトル制御モータ又はサーボモータが適用されている。ここで、ベルト駆動モータ２８はその特性上、出力トルクの大きさを制御することでモータの駆動状態が制御されるようになっている。したがって、このモータ２８のモータドライバＡ７  （トルク検知手段）からサクションベルト２７を駆動するために必要なトルクτを得ることができる。そこで、本実施形態では、モータ２８のトルクτがモータドライバＡ７  から割出補正量演算手段５２に入力されるようになっている。
【００２７】
次に、この駆動トルクτの大きさから加工誤差δを推定する手法について図２を用いて説明する。図２の横軸は入口ロール２３を基点とした各加工ユニットまでの距離を左方向に示している。また、縦軸はサクションベルト２７の伸び率，速度比，シートの遅れ量を示している。
さて、ベルト駆動モータ２８の出力トルクτがわかれば、モータ部分（モータの駆動力が入力される部分）でのベルト張力が分かる。そこで、割出補正量演算手段５２ではモータ２８の出力トルクτに基づいてベルト張力を算出するようになっている。なお、ベルト張力には機械にサクションベルト２７を掛け渡した時の初期張力とサクションボックス２１からの摩擦抵抗による張力があるが、ここではサクションボックス２１からの摩擦抵抗による張力にのみに注目し、以下においては「ベルト張力」とは、摩擦抵抗による張力を指すものとする。
【００２８】
また、ベルト張力が分かればサクションベルト２７の伸び率が分かるので、割出補正量演算手段５２では上記のベルト張力に基づいてサクションベルト２７の伸び率を算出するようになっている。また、ベルト駆動ロール２５と出口ロール２４の間には抵抗になるものは何もないので、出口ロール２４での伸び率は、ベルト駆動ロール２５での（即ち、モータの駆動力が入力される部分での）伸び率と同じとなる。
【００２９】
一方、入口ロール２３では、サクションボックス２１からの摩擦抵抗を受けていないためベルト張力はゼロである。したがって、入口ロール２３においてはベルトは伸びず、伸び率はゼロである。
また、入口ロール２３と出口ロール２４との中間でサクションボックス２１からの摩擦抵抗がどの位置でも同じ大きさであるとすれば、図２に示すのごとく伸び率は下流になるにしたがい直線的に増加することになり、この特性から任意の位置におけるベルト２７の伸び率を求めることができる。
【００３０】
また、駆動ロール２５が加工シリンダ１０の周速と同じ速度でサクションベルト２７を駆動しているものと仮定すると、駆動ロール２５は伸びたサクションベルト２７を送っていることになるから、伸びていない部分（入口ロール２３部分）のベルト速度は出口ロール２４部分に比べると当然遅くなる。そして、各加工位置でのサクションベルト２７の速度を出口ロール２４での速度を１とした比率（以下、速度比という）で求めると、
速度比＝（１＋各加工位置での伸び率）／（１＋出口ロールでの伸び率）・・・（１）
と定式化できる。ここで、出口ロール２４での伸び率は、上述したように割出補正量演算手段５２により算出される値であって、各加工位置での伸び率は、図２の伸び率の特性から得ることができる。
【００３１】
さて、シートＳは、入口から順次１色目印刷Ｐ１  ，２色目印刷Ｐ２  ，・・・と遅いベルト速度で送られる間に、シートＳの加工位置にずれ量（シート遅れ）δｉ  （ｉ＝１，２，・・・，４）が生じるが、この量δｉ  は、図２の速度比の線の斜線部分を距離方向に積分した値である。
そこで、補正量演算手段５２では、上記速度比を入口ロール２３からの距離ｘで積分することで各位置におけるシート遅れδを算出するようになっている。すなわち、補正量演算手段５２には、トルクτと距離ｘｉとをパラメータとして遅れ量δｉ  を出力する関数ｆ〔下式（２）参照〕が予めプログラミングされており、この下式（２）に基づき、シート遅れδが算出されるようになっているのである。
δｉ  ＝ｆ（τ、ｘｉ  ）・・・・（２）
なお、溝切ユニットＫおよび打抜ユニットＤでの遅れδ５  ，δ６  は、出口ロール部２４での遅れと同一である。
【００３２】
そして、このようにして遅れ量δが推定されると、補正量演算手段５２では、本来の割出設定値Ｒ１  〜Ｒ６  （ずれが無い場合の各シリンダ１０の位相調整量）に、上記で求めた遅れ量（割出補正量）δ１  〜δ６  を加算することにより、新たな割出目標値Ｔを設定するようになっているのである。
また、新たな割出目標値Ｔが設定されると、この目標値Ｔに基づいて各ドライバＡ１  〜Ａ６  により各シリンダ１０，３２，３６の位相が変更されるようになっている。つまり、各シリンダ１０，３２，３６が、予めずれ量を予測した割出位置に補正され（すなわち、ずれが生じないように各シリンダ１０の回転位相が補正され）、これにより、サクションベルト２７の伸びに起因する加工のずれが防止されるようになっている。
【００３３】
本発明の一実施形態に係るシート搬送コンベアは、上述のように構成されているので、シートＳの加工時には、まずドライバＡ７  からベルト駆動モータ２８の出力トルクτが補正量演算手段５２に入力されて、この出力トルクτと入口ロール２３から各シリンダまでの距離ｘｉ  とに基づいて補正量演算手段５２によりずれ量（補正量）δｉ  が算出される。
【００３４】
具体的には、まず、モータ２８のトルクτに基づいてベルト張力が算出されるとともに、上記ベルト張力に基づきベルト伸び率が算出される。また、ベルト２７の伸び率が算出されると、式（１）にベルト２７の伸び率、及び入口ロール２３から各ユニットまでの距離ｘｉ  を代入することで速度比が算出される。
そして、この速度比を入口ロール２３から各ユニットまでの距離ｘｉ  で積分することで各ユニットにおけるシート遅れ（割出補正量）δｉ  がそれぞれ算出される。
【００３５】
また、基本割出位置設定手段６１〜６６で設定された基本割出設定値Ｒｉ  に、上記の割出補正量δｉ  を加算することにより、割出目標値設定手段７１〜７６において最終的な割出目標値Ｔが設定される。
そして、上記割出目標値Ｔに基づいて各ドライバＡ１  〜Ａ６  により各シリンダ１０，３２，３６の位相を変更することにより、ベルト２７の伸びに起因する割出誤差が自動的に補正されるのである。
【００３６】
したがって、本願発明によれば、割出誤差が抑制されるため段ボールシート加工ずれを防止でき、品質の高い段ボールシートを製造することができるという利点がある。また、ベルト伸びに起因する割出誤差を自動的に補正するので作業者が作業の都度に割出を行なう必要もなくなり生産性も大きく向上する。
また、モータドライバＡ７  が内部で演算したトルク出力値τを使用しているので、特別のトルク計測装置等を別途設ける必要がなく、コスト的に安価な装置とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のシート搬送コンベアによれば、サクションベルトの伸びに起因する加工誤差（割出誤差）を自動的に補正することができ、品質の高い段ボールシートを製造することができるという利点があるほか、ベルト伸びに起因する割出誤差を自動的に補正するので作業者が作業の都度に割出を行なう必要もなくなり生産性も大きく向上する（請求項１，２）。
【００３８】
また、トルク検知手段としてモータドライバを用いるので、トルク計測装置等を別途設ける必要がなく、安価な構成とすることができる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるシート搬送コンベアが適用される段ボール製函機の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるシート搬送コンベアの補正量の推定手法について説明する図である。
【図３】一般的な段ボール製函機の全体構成を示す模式図である。
【図４】サクションベルト及びサクションボックスの形状を示す模式的な斜視図である。
【図５】（ａ），（ｂ）ともシートの加工誤差について説明するための図である。
【符号の説明】
１  給紙テーブル
２  スタック
３  給紙装置
４  フィードロール
５  シート搬送コンベア
１０  印刷シリンダ
１０ａ  印版
１１  駆動モータ
１３  インキ供給装置
２０  受ロール
２１  サクションボックス
２１ａ  サクション溝
２１ｂ  サクション穴
２２  サクションブロア
２３  入口ロール
２４  出口ロール
２５  ベルト駆動ロール
２６  アイドラロール
２７  サクションベルト
２７ａ  穴
２８  ベルト駆動モータ
３０  第１罫線ヘッド
３１  第２罫線ヘッド
３２  溝切ヘッド
３３  駆動モータ
３４  溝切ナイフ
３６  打抜シリンダ
３７  送りロール
３８  駆動モータ
３９  打抜型
４１  １色目印刷物
４２  ２色目印刷物
４３  ３色目印刷物
４４  ４色目印刷物
４５  溝部及び糊付代
４６  穴部
５１  駆動モータ制御装置
５２  補正量演算手段（演算手段）
６１〜６６  基本割出位置設定手段
７１〜７６  割出目標値設定手段
Ｆ  給紙ユニット
Ｐ  印刷ユニット
Ｋ  溝切ユニット
Ｄ  打抜ユニット
Ｃ  シリンダ周長
Ｂ  基準線
Ｒ  割出設定値
Ｔ  割出目標値
Ａ７    モータドライバ（トルク検知手段）
δ  割出補正量
τ  モータの出力トルク
【図１】
2005015143.tif 000003
【図２】
2005015143.tif 000004
【図３】
2005015143.tif 000005
【図４】
2005015143.tif 000006
【図５】
2005015143.tif 000007