(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装材料を所定の走行経路に沿って走行させる走行手段と、外周面が前記走行経路に対向するように設けられた加工ロールとを具備し、前記走行経路に沿って前記包装材料を走行させつつ前記加工ロールを回転させて前記包装材料を加工する包装加工機において、
前記包装材料の走行方向に並べて設けられた複数の位置合わせ指標を前記走行経路中の特定位置で検出する指標検出手段と、
前記複数の位置合わせ指標と、各々の位置合わせ指標に関連づけて加工される加工位置との間の寸法を設定するための設定手段と、
前記包装材料の走行量に関連した情報を検出する走行量検出手段と、
前記複数の加工位置が前記包装材料の走行方向に所定のピッチに並ぶように、前記指標検出手段により検出された情報と、前記設定手段により設定した設定値と、前記走行量検出手段にて検出された情報とに基づいて前記加工ロールの回転動作を制御する回転制御手段と、
前記加工ロールと前記包装材料との接触位置における相対速度が所定値となるように前記加工ロールの回転速度を制御する速度制御手段と、
を具備し、
前記加工ロールの前記外周面に砥粒面である突起部を形成し、而もこの突起部の頂上部分を前記加工ロールの周方向に沿って湾曲させ、さらに、前記突起部の前記周方向の両側に、前記頂上部分から前記周方向へ離れるほど前記加工ロールの半径方向中心側へ漸次後退する傾斜部を設け、
前記速度制御手段は、前記加工ロールの前記突起部が前記包装材料と接触する際に、前記相対速度が零となるように前記回転動作を制御し、
前記加工ロールを前記包装材料に向けて弾性的に押圧して、この加工ロールの前記砥粒面である突起部を前記包装材料に接触させ、前記傾斜部が前記包装材料への加工の程度を漸次変化させることを特徴とする包装加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に送られる包装材料を加工する包装加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロール状の包装材料を一定方向に走行させつつその走行経路上に設けられた加工ロールを回転させて包装材料の表面に連続的に粗面加工等を施す包装加工機が知られている（例えば実開昭６３−１４７４５１号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の包装加工機では、加工ロールの全周にサンドペーパ等の加工手段を設けていたので、包装材料を適当なピッチで繰り返し部分的に加工することができない。そのような要請に応えるには、包装材料を所定のピッチだけ搬送される毎に一旦停止させ、その停止に同期して加工を行うようにする必要が合った。従って、包装材料を連続的に走行させることが不可能で、高速に加工できない。
【０００４】
本発明は、連続的に走行する包装材料を、加工ロールを交換することなく所望のピッチで繰り返し加工することが可能な包装加工機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態を示す図１〜図８の対応符号を括弧書きにて付記しつつ本発明を説明する。但し、本発明は図示の形態に限定されるものではない。
【０００６】
請求項１の発明では、包装材料（１）を所定の走行経路に沿って走行させる走行手段（２）と、外周面が走行経路に対向するように設けられた加工ロール（３）とを具備し、走行経路に沿って包装材料を走行させつつ加工ロールを回転させて包装材料を加工する包装加工機において、前記包装材料の走行方向に並べて設けられた複数の位置合わせ指標（１ａ）を前記走行経路中の特定位置で検出する指標検出手段（５０）と、前記複数の位置合わせ指標（１ａ）と、各々の位置合わせ指標（１ａ）に関連づけて加工される加工位置との間の寸法を設定するための設定手段（５１）と、前記包装材料の走行量に関連した情報を検出する走行量検出手段（２２）と、前記複数の加工位置が前記包装材料の走行方向に所定のピッチに並ぶように、前記指標検出手段（５０）により検出された情報と、前記設定手段（５１）により設定した設定値と、前記走行量検出手段（２２）にて検出された情報とに基づいて前記加工ロールの回転動作を制御する回転制御手段（５２）と、前記加工ロールと前記包装材料との接触位置における相対速度が所定値となるように前記加工ロールの回転速度を制御する速度制御手段（５２）と、を具備し、前記加工ロールの前記外周面に砥粒面である突起部（３２）を形成し、而もこの突起部の頂上部分（３２ａ）を前記加工ロールの周方向に沿って湾曲させ、さらに、前記突起部の前記周方向の両側に、前記頂上部分から前記周方向へ離れるほど前記加工ロールの半径方向中心側へ漸次後退する傾斜部（３２ｂ）を設け、前記速度制御手段は、前記加工ロールの前記突起部が前記包装材料と接触する際に、前記相対速度が零となるように前記回転動作を制御し、前記加工ロールを前記包装材料に向けて弾性的に押圧して、この加工ロールの前記砥粒面である突起部を前記包装材料に接触させ、前記傾斜部が前記包装材料への加工の程度を漸次変化させるようにした。この発明によれば、指標検出手段により包装材料の位置合わせ指標を検出すると共に、包装材料が走行する走行量を走行量検出手段で検出し、その結果に基づいて包装材料の位置を判別し、設定手段による設定値に対応した量だけ離れた位置のタイミングに合わせて加工ロールの加工部分（３３ａ）が包装材料と接するように加工ロールの回転動作を制御できる。これにより、包装材料上の所望の箇所を基準として所望のピッチで連続的に粗面加工を行える。また、加工ロールの回転に応じて突起部の頂上部分を間欠的かつ一定の広がりをもって包装材料と接触させることができるので、そのような接触が必要な部分粗面加工を行える。さらに、傾斜部を利用して包装材料の加工の程度を漸次変化させることができる。
【０００８】
また、包装加工機が、加工ロールと包装材料との接触位置における相対速度が所定速度である零となるように加工ロールの回転速度を制御する速度制御手段（５２）を設けたことで、包装材料の所望の箇所を所定の速度にて加工できる。
【００１１】
なお、関連技術として、包装加工機の加工ロールの外周面に切刃（３６ａ、３７ａ）を設ければ、包装材料に所望のピッチで切れ目を形成できる。
【００１２】
また、関連技術として、包装加工機において、切刃（３６ａ）を加工ロールの軸線方向に間隔を置いて複数設けることで、包装材料にその走行方向と直交する方向に沿って複数の切れ目を形成できる。
【００１３】
また、関連技術として、包装加工機において、加工ロールの軸線方向における切刃（３７ａ）の幅を、包装材料の前記軸線方向の幅よりも大きく設定すれば、包装材料を所望のピッチで切断できる。
【００１４】
また、関連技術として、包装加工機において、加工ロールの外周面に錐状の突起部（３５）を設ければ、包装材料に円形あるいは多角形状の孔を所望のピッチで形成できる。
【００１５】
また、関連技術として、包装加工機において、加工ロールの外周面に加熱部（３８、３９）を設ければ、包装材料を所望のピッチで加熱することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る包装加工機の概要を示すものである。この包装加工機は、包装材料としてのフィルム１を矢印Ｆ方向に走行させる走行機構２と、フィルム１の走行経路に配置された加工ロール３と、加工ロール３を回転駆動する駆動機構４と、駆動機構４を制御する制御機構５とを有する。
【００１９】
フィルム１はプラスチック等を素材とするもので、例えば図８（ａ）に示すように加工される。この例では、走行方向（矢印Ｆの方向）に一定の間隔Ａで複数のレジマーク１ａが印刷され、各レジマーク１ａに対して一定の間隔Ｂで粗面加工部１ｂが形成されている。粗面加工部１ｂ同士のほぼ中間の切断位置１ｃにてフィルム１が切断され、粗面加工部１ｂを貫いて設定された折り曲げ線１ｄに沿って切断後のフィルム１が折り曲げられることにより、図８（ｂ）に示す包装袋６が形成される。包装袋６の周縁はヒートシール部６ａにて密封される。図では上端が開封された状態を示すが、この部分も最終的には密封される。密封後の包装袋６は、粗面加工部１ｂを手等で引き裂くことにより容易に開封できる。以上の他にも、ミシン目や貫通孔の加工、印刷、部分シリコーン加工等が必要に応じてフィルム１に施される。上記の加工の幾つかは本実施形態の包装加工機にて実施可能であるが、詳細は後述する。
【００２０】
図１に戻って包装加工機を説明する。走行機構２は、フィルム１を挟み込む一対のローラ２０、２１を具備する。ローラ２０、２１の少なくともいずれか一方が不図示のモータにて駆動され、それによりフィルム１が上記の方向に走行する。ローラ２１はパルスジェネレータ２２と連結される。パルスジェネレータ２２は、ローラ２１の回転量に比例した数のパルス信号を生成してそれらを制御機構５に出力する。
【００２１】
加工ロール３及び駆動機構４は図３〜図６に示すように構成される。図５及び図６に詳しく示したように、加工ロール３は、互いに同軸の大径部３０及び小径部３１を有する。大径部３０の外周には、一対の突起部３２が加工ロール３を周方向に二等分するようにして設けられる。突起部３２の個数及び形状は、加工ロール３にて行うべき加工の種類に応じて適宜変更される。図５及び図６では、突起部３２の頂上部分３２ａが加工ロール３の周方向に沿って円筒状に湾曲し、頂上部分３２ａの両端に傾斜部３２ｂがそれぞれ設けられる。この大径部３０の外周には、例えば図７（ａ）に示したようにサンドペーパ３３が巻き付けられる。この場合には、突起部３２にて持ち上げられた砥粒面３３ａをフィルム１に押し付けることにより粗面加工部１ｂを形成できる。なお、図７（ｂ）〜（ｅ）は加工ロール３の変形例を示すが、詳細は後述する。図６に示したように、加工ロール３を駆動機構４に取り付けるために、小径部３１にはねじ孔３１ａが設けられ、加工ロール３の中心には取付孔３４が形成される。
【００２２】
図３及び図４に示したように、駆動機構４は、加工ロール３を支持するためのホルダ４０と、加工ロール３に対向配置された金属製の円筒状のアンビル４１と、加工ロール３の駆動源としてのサーボモータ４２とを有する。ホルダ４０は、包装加工機の固定部分（例えば不図示の機体）に固定される固定部４０ａと、これに対してピン４０ｂを介して回動自在に連結された可動部４０ｃとを有する。可動部４０ｃには軸４３が回転自在に取り付け可能とされ、その軸４３の一端側（図４の左端側）には、加工ロール３が軸継ぎ手４４を介して同軸に取り付けられる。
【００２３】
軸４３の他端側にはプーリ４５ａが固定される。このプーリ４５ａとサーボモータ４２に取り付けられたプーリ４５ｂとの間にベルト４６が巻回され、これによりサーボモータ４２の回転が加工ロール３まで伝達される。アンビル４１はホルダ４の固定部４０ａと同様に包装加工機の固定部分に支持されてその軸線回りに回転自在である。固定部４０ａと可動部４０ｃとの間にはコイルばね４７が設けられ、その反発力により可動部４０ｃはピン４０ｂを中心に図３の反時計方向に付勢される。これにより、加工ロール３がアンビル４１の外周面に向かって押圧される。フィルム１は、加工ロール３とアンビル４１との間に導かれて加工ロール３の外周の加工部分により加工される。
【００２４】
図１に示したように、制御機構５は、フィルム１の走行経路中に設けられるレジマークセンサ５０と、操作盤５１と、コントローラ５２と、サーボドライバ５３とを有する。レジマークセンサ５０は、フィルム１に設けられたレジマーク１ａ（図８（ａ）参照）を検出して所定の検出信号をコントローラ５２に出力する。このセンサ５０には、例えば反射式光学センサを用いることができる。操作盤５１は、作業者による加工条件の設定操作を受け付けて、その設定結果に対応した信号をコントローラ５２に出力する。操作盤５１にて設定可能な条件には、フィルム１上の加工位置のピッチに関連した値、例えば図８（ａ）に示す間隔Ｂが含まれる。コントローラ５２は、レジマークセンサ５０及びパルスジェネレータ２２の出力信号と、操作盤５１から出力される間隔Ｂに対応した信号とに基づいてサーボモータ４２の回転速度を決定し、それに対応した制御信号をサーボドライバ５３へ出力する。サーボドライバ５３は、コントローラ５２から指示された位置及び速度に従ってサーボモータ４２を駆動する。
【００２５】
次に、本実施形態の包装加工機の動作について、図８（ａ）に示す粗面加工部１ｂを形成する場合を例に挙げて説明する。粗面加工部１ｂを形成する際には、まずその準備として、図７（ａ）にて既に説明したように加工ロール３の外周面にサンドペーパ３３が巻き付けられるとともに、操作盤５１により図８（ａ）の間隔Ｂが設定される。
【００２６】
以上の準備が完了した後、フィルム１が図１の右方から搬入されて走行機構２により所定の速度で加工ロール３側に搬送される。フィルム１の走行に伴ってレジマークセンサ５０からレジマーク１ａの検出信号が出力されると、コントローラ５２は間隔Ｂの設定値とパルスジェネレータ２２からの出力信号とに基づいてサーボモータ４２の駆動速度を次のように決定する。
【００２７】
すなわち、レジマークセンサ５０によるレジマーク１ａの検出位置と加工ロール３の間隔を既定値Ｗ、フィルム１の走行速度を毎秒Ｖとすれば、レジマーク１ａが加工ロール３の位置に達するのはレジマーク１ａが検出されてからＷ／Ｖ秒後であり、それよりもさらに間隔Ｂだけフィルム１が走行するにはＢ／Ｖ秒を要する。つまり、レジマーク１ａが検出されてから（Ｗ＋Ｂ）／Ｖ秒だけ経過した時点で砥粒面３３ａがフィルム１に接するようにサーボモータ４２の回転を制御すれば、レジマーク１ａから間隔Ｂだけ隔てた位置に粗面加工部１ｂが形成される。
【００２８】
そこで、コントローラ５２は、パルスジェネレータ２２からのパルス信号の積算数を時間で微分して速度Ｖを求めるとともに、操作盤５１からの出力信号により間隔Ｂを特定し、それらの値と予め与えられた規定値Ｗとを利用して、砥粒面３３ａによる加工を開始するまでの残り時間Ｔｒ＝（Ｗ＋Ｂ）Ｖを求める。そして、サーボモータ４２の現在の回転位置と残り時間Ｔｒとから、砥粒面３３ａをＴｒ秒後にフィルム１に接触させるために必要なサーボモータ４２の駆動速度を決定し、その速度をサーボドライバ５３に指示する。サーボモータ４２の現在位置は、例えばサーボモータ４２の回転量をエンコーダ等で検出して特定すればよい。一つのレジマーク１ａの検出に対応した粗面加工が終了した後、次回の加工に備えて所定の基準位置までサーボモータ４２を回転させるようにすれば、現在位置を一々検出する必要はない。なお、レジマーク１ａを検出してから加工を開始するまでの間も、パルスジェネレータ２２の出力パルス数とサーボモータ４２の回転量（例えばエンコーダにて検出する）とを逐次比較してサーボモータ４２の速度を適宜修正してもよい。
【００２９】
以上のようにサーボモータ４２の回転動作を制御すれば、レジマーク１ａに対して間隔Ｂだけ隔てた位置で砥粒面３３ａとフィルム１とが接触して粗面加工部１ｂが設定通りに形成される。しかも、突起部３２の両端を傾斜部３２ｂとしたため、粗面加工部１ｂの両端部では粗面加工部１ｂの中心から離れるほど粗面加工の程度が弱くなる。
【００３０】
なお、以上の制御のみでは加工ロール３とフィルム１との速度が一致せず、両者の相対変位によって粗面加工部１ｂが過度に削られるおそれがある。そこで、好ましくは砥粒面３３ａがフィルム１に接触を開始する時点で、砥粒面３３ａの接線方向の速度とフィルム１の速度とが一致するようにサーボモータ４２の回転速度を調整する。図２は、そのような速度制御を行ったときの経過時間と加工ロール３の回転位置及び回転速度との関係の一例を示したものである。図２（ａ）の原点にてレジマーク１ａが検出され、時刻ｔ１で粗面加工が開始されるように加工ロール３が駆動されたものとする。時刻ｔ１でフィルム１と砥粒面３３ａとの相対速度が零であれば、図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ実線で示したように加工ロール３の回転速度は一定に保たれる。これに対して、時刻ｔ１で砥粒面３３ａがフィルム１よりも遅いときは一点鎖線Ｌ１で示すように加工ロール３が増速され、反対に砥粒面３３ａがフィルム１よりも速いときは二点鎖線で示すように加工ロール３が減速される。増速又は減速のいずれの場合でも、加工終了時刻ｔ２、ｔ３の後は加工ロール３の速度が時刻ｔ１前の速度に戻される。そして、加工ロール３が所定の位置まで回転すると、次回のレジマーク１ａの検出に対応した加工に備えて加工ロール３が停止する。
【００３１】
以上の実施形態では、フィルム１が包装材料に、走行機構２が走行手段に、操作盤５１が設定手段に、パルスジェネレータ２２が走行量検出手段に、コントローラ５２が回転制御手段及び速度制御手段に、レジマーク１ａが位置合わせ指標に、レジマークセンサ５０が指標検出手段にそれぞれ相当する。
【００３２】
なお、上記の実施形態では、加工ロール３の外周面にサンドペーパ３３を巻き付けて部分粗面加工を行うようにしたが、本発明はそのような形態に限らない。例えば、突起部３２の頂上部分３２ａを利用してフィルム１に部分的にシリコーンを塗布したり、部分的に印刷を行ってもよい。
【００３３】
図７（ａ）に示す加工ロール３に代えて図７（ｂ）〜（ｅ）に示すものを包装加工機に装着してもよい。図７（ｂ）の加工ロール３Ａは、その外周面に円錐体状の突起部３２Ａが設けられたものである。この加工ロール３Ａを利用すれば、突起部３２Ａをフィルム１に刺し通すことによりフィルム１を所望のピッチで穿孔できる。図７（ｃ）の加工ロール３Ｂは、その外周面に断面略三角形状の突起部３６が軸線方向へ間隔を置いて複数設けられ、それぞれの稜線に切刃３６ａが設けられたものである。この加工ロール３Ｂを利用すれば、各切刃３６ａによりフィルム１にミシン目を形成できる。図７（ｄ）の加工ロール３Ｃは、その外周面に断面略三角形状の突起部３７が軸線方向ほぼ全長に渡って設けられ、その稜線に切刃３７ａが設けられたものである。この加工ロール３Ｃを利用すれば、切刃３７ａの幅をフィルム１の同一方向の幅よりも大きく設定することで、フィルム１を所望のピッチで切断できる。図７（ｅ）の加工ロール３Ｄは、その外周面に適当な間隔をおいて軸方向突起部３８が設けられ、各突起部３８が不図示の加熱手段、例えば電気的なヒータにて加熱可能とされたものである。この加工ロール３Ｄを利用すれば、フィルム１を適当なピッチでヒートシールできる。各突起部３８が加熱部に相当する。なお、図７（ａ）の突起部３２を加熱して部分的なヒートシールを行うこともできる。
【００３４】
加工ロール３とフィルム１との接触位置における相対速度は零に限らず、必要に応じて適当な値に設定してよい。実施形態ではレジマーク１ａに対して粗面加工部１ｂを所定の距離に設けるようにしたが、そのような基準位置が存在せず、単に加工位置のピッチのみを所定の値に一致させたい場合にも本発明は適当可能である。その場合には、レジマークセンサ５０を省略する事も可能である。包装材料の走行速度が一定と見なせる場合には、パルスジェネレータ等を用いて実際の速度を求めることなく、走行速度の設定値を検出して走行量を割り出すようにしてもよい。包装材料から形成される包装袋は図８（ｂ）の形態に限らず、種々変形可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、包装材料の走行量に関連した情報を検出し、その検出結果に応じて加工ロールの回転動作を制御するようにしたので、包装材料を連続的に走行させたまま所望のピッチで加工でき、ピッチを変更する際に加工ロールを交換する必要がない。また、包装材料の位置合わせ指標を基準として所定の位置に所望の加工を施すことができる。さらに、加工ロールと包装材料とを一定の広がりを有する範囲に限って繰り返し接触させる必要のある部分粗面加工に適した包装加工機を提供できる。また、加工ロールによる加工範囲の少なくとも端部で加工の程度を徐々に変化させることができる。加えて、包装材料を所望の速度で、しかも、特に加工ロールと包装材料との相対変位が望まれない種類の加工に適した包装加工機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る包装加工機の概略構成を示す図。
【図２】図１のコントローラによる加工ロールの回転位置及び回転速度の制御の一例を示す図。
【図３】図１の包装加工機における加工ロールの駆動機構の詳細を示す図。
【図４】図３の機構を同図の矢印IV方向からみた状態を示す図。
【図５】図１の包装加工機における加工ロールの正面図。
【図６】図５の加工ロールを同図の矢印VI方向からみた状態を示す図。
【図７】加工ロールの種々の態様を示す斜視図。
【図８】包装材料を説明するための図で、（ａ）は加工途中の包装材料を、（ｂ）は包装袋に成形された状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１・・・包装材料
１ａ・・・レジマーク
１ｂ・・・粗面加工部
２・・・走行機構
３・・・加工ロール
４・・・駆動機構
５・・・制御機構
６・・・包装袋
２２・・・パルスジェネレータ
３２、３５、３６、３７、３８・・・突起部
５０・・・レジマークセンサ
５１・・・操作盤
５２・・・コントローラ
【図１】
0003767934.tif 000002
【図２】
0003767934.tif 000003
【図３】
0003767934.tif 000004
【図４】
0003767934.tif 000005
【図５】
0003767934.tif 000006
【図６】
0003767934.tif 000007
【図７】
0003767934.tif 000008
【図８】
0003767934.tif 000009