JP2011517644A - 包装材料に印刷されたパターンと３次元パターンの間の見当合わせを制御するための方法。 - Google Patents

Abstract

本願発明は印刷及び三次元構造、例えば包装の形成中の折り目（２）の間の見当合わせを制御するための方法及び装置に関する。本願発明はまた、包装がそこから形成される材料ウェブ（１）の繰り返される切り出し又は穿孔のためのユニットを制御するための方法及び／又は装置の使用に関する。制御において、集束された、高密度光ビーム、例えばレーザー線（４）が、関連する折り目（２）に対して２分する方向に置かれる。折り目（２）の位置又は折り目（２）は、投影されたレーザー線（４）の偏向の感知により決定される。レーザー線（４）からの分散された光は、見当合わせマーク（３）の位置を見当合わせするために使用されることができる。もし見当合わせマーク（３）及び折り目（２）の間の距離が予め定められた値以上に異なっている場合には、折り目ツール及び／又は印刷機が自動的に調節される。

Description

本願発明は、印刷されたパターンと包装の３次元構造、例えば、折り目（ｃｒｅａｓｅ）及び穴、の間の見当合わせを制御するための方法及び装置に関する。本願発明はまた、移動する材料ウェブ上で繰り返される切断を制御する上でその制御が採用される方法に関する。

ブランクが、異なる種類の包装容器のために形成される場合には、材料ウェブは、転換行程のある点で、折り畳み指示、いわゆる折り目、及びおそらく装置を開けるために設けられた穴を備える。ウェブから切り出されるブランクは、完成された包装容器を形成するために、折り目に沿って折りたたまれる。特に、これは、液体食料を詰めるのに適したラミネートされた包装材料の製造のための紙又はボール紙から構成されるか又は含んだ材料ウェブに関する。折り目に加えて、材料ウェブはまた、印刷されたパターンを備え、そして多くの折り目装置、多くはローラーが、印刷機に組み合わされている。完成された包装容器が所望の外見及び構成を得るために、正しく配置された印刷されたパターンを備え、印刷されたパターン、折り目及び可能な穴が材料ウェブ上で互いに対して正しい位置にあることが重要である。後続のパーケージの形成において、印刷されたパターン、折り目及び穴が正しい相互関係にあり、見当合わせされることが重要であり、これにより、後続の充填機の機能を混乱させないようにし、そして印刷されたパターン及び折り目が、最終包装上にそれらの意図された位置に到着するようにする。今日、印刷機を稼動する準備をした際に、この印刷されたパターン及び折り目の互いに対する細かな調節は本質的に手動で行われる。稼動中、通常印刷されたパターン及び折り目が、互いに正しい関係にあるかどうかについて制御はなされず、そのことは包装及び充填機から出る包装容器の多くが、多かれ少なかれ、印刷された装飾パターン及び折り目パターンの間、又は穴の間に正確に適合しない結果につながる。

折り目線は横方向又は対角線上にわたって、又は代わりに材料ウェブの動く長手方向に延在し、（もしあれば）穴の位置は折り目線の間に選択的に設けられることができる。

装置を開放するために設けられた穴は、異なる方法で材料ウェブに製造されることができる。伝統的に、材料ウェブが折り畳み指示が設けられるのと同じ又は似た操作で、それらの穴が機械的にパンチされる。さらに最近の技術によれば、それらの穴は材料ウェブの転換の後続動作下流で切り出され、この転換は、ラミネートされた包装材料をもたらす。

本願発明の１つの目的は、印刷されたパターン、並びに折り目及び／又は穴のような三次元構造間の見当合わせの監視及び制御を容易にし、必要であれば補正を実行することである。これは、動作中に、連続的になされる。さらに、印刷されたパターン及び折り目／穴の両方の位置を同一にするために１つ及び同じ装置で使用される。それらの穴は、機械的にパンチされ、又は他の好適な穴製造装置を使用して形成されることができる。

その三次元構造、特に折り目及び（もしあれば）穴、を同定及びそれらの位置を見当合わせするために、三角測量技術により使用がなされる。本願発明によれば、例えばレーザー光源又はＬＥＤ（発光ダイオード）のような、高密度の、集束光源、ならびに相互に固定された角度、例えば４５°をなすカメラの使用がなされる。集束光源、好ましくはレーザーは、ウェブに向かってビームを発し、この直線ビームは材料ウェブの表面上の線として投影され、この投影された線は折り目又は穴で偏向させられる。それは、折り目は材料ウェブの残りに対して上方又は下方に膨れるからであり、穴は材料の欠乏を現すからである。投影された線の偏向は、カメラで見当合わせされ、見当合わせされた画像の助けで、穴の位置及び形状を決定するのと同じ方法で、折り目の位置及び形状を計算することが可能になる。これは三次元（３Ｄ）の測定と称せられる。

折り目線及び可能な穴に加えて、また、比較する見当合わせマークの印刷された位置の本願の発明により測定がなされ、該測定は二次元（２Ｄ）で実行されていると記述することが可能な測定でなされる。見当合わせマークは印刷されたパターンの位置を示す。見当合わせマークの測定では、折り目又は穴の位置及び形状が決定されるのと同時に見当合わせマークの画像を取るために、レーザー線からの光の反射により発生した分散拡散光がより好ましく使用され、他の光源から発生した分散拡散光の使用が若干劣るが好ましくなされる。レーザービーム又はレーザー線は、材料ウェブの表面に向かって反射された場合に、その光は、表面から異なる角度で、拡散、集束されていない態様で、分散される。分散された光は、例えば、レーザー光源から直接に来て平行なビームを形成し分散されない集束された光とは異なる。集束された光が、例えば紙の表面のような艶なしの非高反射表面に到達する場合、それが紙の表面の平面中で反射されることにより、それはより大きな領域に渡って照射される。レーザー光源からの厳密に集束された光は、また、この態様で、紙の表面中に散乱され、そのために、分散された拡散光はまた、材料ウェブの表面上で線として投影されるレーザービームから形成される。材料表面の光の分散は、材料が紙又はボール紙からなる場合に最も大きくなるが、それは他の表面でも起こる。特に、そのような光の分散は、プラスティックコートされた紙の表面でも似た態様で起きるが、それはプラスティック層は、そこで衝突する光がさらに下方にある紙の表面を通じることを可能にするレンズとして作用するからである。反射されたレーザー線からの分散された光を利用することにより、余分な光源が二次元測定には必要ではなくなるので、それにより測定装置及び測定方法の両方が単純化される。高反射表面という用語はここでは、光沢金属表面及び鏡として働く表面を示す。

上記に開示された３Ｄ及び２Ｄそれぞれの同時測定により、見当合わせマークから少なくとも１つの折り目線及び／又はパンチされた穴までの距離が、予め定められた値に対応するかどうかを、同じ画像で確証することを可能にする。もし測定値が予め定められた値に対応しなければ、折り目ツール、任意の可能な穴作成装置及び印刷機で、相互調節が実行される。それらの測定は、両方同時に実行され、印刷されたマーク３と折り目線２の間の相対的に大きな距離でさえ、例えば、印刷機の繰り返し単位の長さ、特に包装長さまで、実行され、たとえ見当合わせマーク及び折り目線の画像の両方の解像度が自然に高く、正確であるためにそれらの間の距離が短いとしても実行される。

さらに本願の発明のさらなる面によれば、見当合わせマークの測定された位置が、材料ウェブの続く動作での穴切断、穴あけ、又は同種のもののために装置を制御するために、さらに採用される。この面によれば、折り目作業と関係した機械的な穴形成の代わりに、穴は周知の技術によるレーザーにより切断又は穿孔される。この切断装置を採用するので、繰り返された開口のパターンは、移動する材料ウェブで作られ、これらの開口は、例えば最終包装の開口装置の部分を形成するために設けられる。

本願発明によれば、見当合わせマークの測定はこのように、折り目が正しい位置に到着するように制御するため、及び、材料ウェブ上に幾分かの効果を有するツールを制御するための両方のために採用されることができる。印刷の位置を基に、折り目が正しい位置にあり、そして可能な開口又は穴が正しい位置に来るようにすることを確実することができる。

前記に従って画像を分析し、見当合わせマークを元に包装の種類を同定し、そして折り目ツール、穴製造装置及び／又は印刷機の可能な補正を実行するために、コンピューターの使用がなされる。そして、コンピューターでは、特定の包装の種類のために測定されるべき現在の距離の予め定められた値が通常入力されており、その包装の種類は見当合わせマーク及び任意の可能な折り目の位置を用いて同定される。

本願発明の固有のさらなる目的及び利点は、以下の詳細な説明の現段階で好ましい実施形態を当業者が読めば明らかである。

本願発明は以下に、現段階で好ましい実施形態の助けを伴って且つ添付の図面を参照して、非常に詳しく記載される。

本願発明による測定原理を概略的に図示する斜視図である。 関連の測定原理を概略的に図示する側面図である。 本願発明の測定装置の一例の単純化した側面図である。 図３による測定装置の端部正面図である。 例えば、レーザー切断装置の制御を図示する単純化した概略図である。

図面を参照して、食べ物製品又は同種のもののための包装容器がそれから形成される材料ウェブ１が、本発明による測定位置に到着する前に、それは折り目ツールと印刷機を通る。折り目ツールにおいて、折り目又は折り目線２は、材料ウェブ１の運行の方向に沿って又は横切って形成される。包装はこれらの折り目線２に沿って折りたたまれ、それは三次元構造を形成する。印刷機、テキスト及び／又は画像が材料ウェブ１上に印刷され、その印刷は最終包装の外観によって変わる。印刷は、いわゆる見当合わせマーク３を含み、それにより印刷の位置を監視及び制御することが可能である。例えば、異なる包装と折り目２までの予め定められた距離とを同定するために、見当合わせマークは異なる方法で形成されることができる。見当合わせマークは好ましくは対照的なパネルで形成されて、二次元構造を構成する。通常、異なる見当合わせマークの外形は、同定に利用されるコンピューターに貯蔵される。

材料ウェブ１はしばしば多くの平行部分ウェブを示す。それらは同じ種類の包装容器のため又は異なる種類の包装容器のためのものである。

本願発明による測定及び分析では、レーザー線４は、横断する折り目線を測定するために、図１及び図２で示されているように、材料ウェブの運行の方向に置かれる。もし、長手方向の折り目線を測定することを望むのであれば、運行の方向を横切ってレーザー線を置くことも可能である。レーザー線は少なくとも１つの折り目線及び１つの印刷された見当合わせマークにわたって延在する。

図２で示されている例において、レーザー線４での照明が材料ウェブ１に対して４５°の角度で実行される。その領域のまっすぐ上で、レーザー線４は材料ウェブ上に形成され、カメラ６は、ウェブの、折り目又は、例えば穴のような他の三次元構造物の存在により引き起こされた投影されたレーザー線の偏向を再生するために配置される。カメラ６は、例えばＣＣＤカメラであることができる。レーザー５はこのように材料ウェブ１に対し４５°の角度でレーザービーム７を発射するために設けられる。レーザー線４は折り目２で損壊し、それはカメラ６中で感知された線８の変化により見当合わせされ、それは破線により示される。折り目２の感知及び見当合わせのために、図１のように、凹部で横から、又は上昇部で横から、測定がなされるかどうかは、重要ではない。それは、検知された感知線８の変化である。図２において、点１４はカメラ６により感知されたレーザービーム７の位置を示す。レーザー線４からの光が材料ウェブの表面で反射される場合に起こる分散された拡散光を利用することにより、見当合わせマークはまた照らされ、そしてさらにカメラ６で見当合わせマーク３の二次元画像を得て、それはまた図１の感知された線８のために破線で示されている。

カメラ６を使用して、大きな領域が感知され、それは破線１５により図２で示されている。見当合わせマーク３及び折り目線２はそれにより同じ画像に含まれて、画像分析により見当合わせマーク３及び折り目線２の間の実際の距離が得られる。通常、関連する見当合わせマーク３及び折り目線２それぞれの通過中に多くの画像が取られ、それらから距離の統計的な平均値が計算される。この平均値は、そして各包装のための見当合わせマーク３及び折り目線２の間の距離のために与えられる値になる。見当合わせマーク３及び折り目線２上の点から距離が測られ、それらの点は変えることができるが、全ての個々の場合でよく定義されなければならない。例えば、折り目２の中央から、見当合わせマーク３の中央までの距離を測ることが可能である。

（示されていない）コンピューターがレーザー５及びカメラ６に接続されるが、また折り目ツール及び印刷機のための調節装置にも接続される。加えて、コンピューターは異なる包装種類のために現在の情報を貯蔵し、この情報は、見当合わせマークの助けで手動入力により又は他の手段で関連する材料ウェブ１が同定される場合に、呼び出される。コンピューターはまた、画像の分析及び、この分析に基づいて実行される計算を実行する。コンピューター中の異なる部分は、それ自体独創的ではないので、この開示においてそれらを深く記載はしない。

通常暗い色で印刷された見当合わせマーク３は、もしそれが別の見当合わせコードよりも明るい色で印刷された表面にあるなら、見当合わせマーク３と印刷された表面の間の十分なコントラストがあれば、また見当合わせされることができる。実際には、見当合わせマーク３は、暗い表面に印刷されるのでない限り、感知されることができる。

図３及び図４に図示された実施形態において、レーザー５及びカメラ６は、共通のユニットに搭載される。レーザー５及びカメラ６は、共通のブラケット９に搭載され、その共通のブラケット９はレーザー５とカメラ６を予め定められた相互位置で保持する。そのブラケット９は、またレール１０に沿って移動可能に配置される。ブラケット９はレール１０中を走るホイールにより移動可能である。この明細書の当業者の読み手なら、レーザー５とカメラ６を備えるユニットを、構築及び可搬性の両方に関して異なる方法で配置することを実現できるであろう。最も一般的にはレーザー５とカメラ６の２つのペアは、それぞれのユニットが互いに関して意図された角度で搭載される各ブラケット９上に配置される。

最初の微調整中に、ウェブ間の任意の可能な差異を見当合わせするために、測定は複数の平行なウェブ上でウェブのために連続的にウェブで行われる。上で開示したように、複数の平行なウェブが一般にあり、ウェブの数はしばしば３つから１０の間で変わる。微調整の後に、測定は、絶え間なく中央のウェブで行われ、このウェブとその他のウェブの関係が知られており、その他のウェブの変化がそれらにより簡単に計算されることができる。最初の微調整は、また、関連するウェブを同定するため及びそのウェブに正確に適用される所望の予め定められた値を、コンピューターのファイルから読み取るために採用されることもできる。もし、統計的な平均値が、見当合わせマーク３及び折り目線と２の間の予め定められた、所望の距離から導かれれば、信号が、各それぞれのユニットの回転の速度を調節するために、折り目ツール及び／又は印刷機のための調節機構に発せられる。それらにより、動作中に見当合わせマーク３及び折り目線２の間の距離の自動的な調節を得る。

連続的な測定により、任意の可能な偏差が検知され、素早く補正されることができる。さらに、これは閉鎖ループで行われる。本願発明の結果、見当合わせマーク３及び折り目線２の間の距離のための許容範囲を、従来技術と比較して１０倍減少させることが可能になる。

幾つかの包装の種類では、開口が備えられるか又は穿孔が材料ウェブのための転換ラインの下流で後続のオペレーションでなされる。好ましくは、これは、従来技術によるレーザーでの切断により行われる。これらの開口及び穿孔は、特定の開口装置を受容するため、飲料用ストローを受容するため、包装の開口を容易にするため等に、設けられることができる。そのような可能な開口及び穿孔は印刷及び折り目線に対して正しい位置に着くことが重要である。

本願の発明の記載された使用に加えて、本願発明の転換工程の調節について材料ウェブの厚さ及び横方法にあるその位置を決定するために、上記の三角測量技術がさらに採用されることができる。

本願発明のさらなる面によれば、見当合わせマーク３の位置及び見当合わせは、材料ウェブ１の繰り返されたパターン、例えば孔１１又は穿孔、を切断するために、転換ラインの下流に位置するユニット、例えばレーザーカッター、を制御するために用いられる。材料ウェブ１の運行方向は、図５で矢１３により示される。レーザーカッターの位置について、出発点は、このように、印刷及び折り目２の間の距離の変化のための補正を伴った、見当合わせマーク３の位置である。ここでは、包装の印刷及び折り目２に対して正しい位置にある切り出しパターン、例えば、穴１１を配置することが可能である。見当合わせマークを異なる方法で形成することにより、関連する包装が穴１１を備えられるかどうかを検出すること、並びに、また可能な穴が有する構成及び寸法を制御することが可能である。図６は、例えば、見当合わせマーク３及びそれに対する折り目線２を基に、穴又は他の切断１１の位置１２がどのように決定されるかを概略的に示す。

１ 材料ウェブ
２ 折り目線
３ 見当合わせマーク
４ レーザー線
５ レーザー
６ カメラ
７ レーザービーム
８ 感知された線
９ ブラケット
１０ レール
１１ 切り出し
１２ 切り出しの位置
１３ 矢
１５ 破線

Claims (20)

1. 見当合わせマークと包装容器のための材料ウェブ中の少なくとも１つの三次元構造との間の見当合わせを制御するための方法であって、
   集束された光ビームは前記構造に交差する方向に配置され、構造が三次元測定の三角測量により同定され、見当合わせマークが光源からの分散された光で二次元測定により見当合わせされることを特徴とする方法。
2. 見当合わせマークは二次元測定により見当合わせされ、材料ウェブの表面の集束された光ビームの光の反射により発生した分散化した光を利用することを特徴とする請求項１に記載された方法。
3. 集束された光ビームがレーザー線であることを特徴とする請求項１又は２に記載された方法。
4. 測定される領域の真直ぐ上に配置されたカメラに対して傾いて配置されたレーザーの助けにより測定が実行され、見当合わせマーク及び三次元構造の間の距離が画像分析により確証されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 見当合わせマーク及び三次元構造の同じペアでの連続撮影された複数の画像の分析の結果が、見当合わせマークと前記構造の間の実際の距離の統計的な平均値を生成するために利用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 三次元構造が折り目から構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 三次元構造が穴から構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
8. 統計的平均値が予め定められた所望の値と比較され、もし測定された値が予め定められた値とある大きさで異なる場合には、折り目ツール、穴製造装置及び／又は印刷機の速度が調節され、速度の変化の大きさが測定された値と予め定められた値との間の差により決定されることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 穴製造装置がパンチからなることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 測定が複数の平行ウェブの一つで実行され、異なるウェブタイプと、各ウェブのための三次元構造物と見当合わせマークとの間の特徴的な距離と、を同定するために、微調整段階の測定中にイベントが全てのウェブで連続して実行されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかの方法で請求されている包装容器のための見当合わせマーク（３）と材料ウェブ（１）の少なくとも１つの三次元構造（２）との間での見当合わせを測定するための装置であって、互いに対して角度（α）で配置されているレーザー（５）及びカメラ（６）を含むことを特徴とする装置。
12. 前記角度（α）は約４５°であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. レーザー（５）及びカメラ（６）は、共通のブラケット（９）上に配置され、前記ブラケット（９）は移動可能にレール（１０）に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. レーザー（５）及びカメラ（６）は、制御、見当合わせ及び画像分析のためにコンピューターに接続され、前記コンピューターはまた、折り目ツール／パンチングツール及び印刷機の速度を制御するために採用されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
15. カメラ（６）は、ＣＣＤカメラから構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
16. 前記請求項１〜１５のいずれかに記載の方法及び／又は装置の使用であって、前記方法及び／又は前記装置は、材料ウェブ（１）からの繰り返された切り出しのためのユニットの位置を制御するために使用されることを特徴とする使用。
17. 見当合わせマーク（３）の位置が、所望の切り出し（１１）の位置（１２）の出発点として採られることを特徴とする請求項１６に記載の使用。
18. 見当合わせマーク（３）のための位置の測定は、前に測定された印刷及び三次元構造（２）の間の距離の変化量で補正されることを特徴とする請求項１７に記載の使用。
19. 切り出し作業のためのユニットがレーザーカッターからなることを特徴とする請求項１６に記載の使用。
20. 見当合わせマーク（３）の同定が、切り出し（１１）の構成、寸法及び位置を制御するために採用されていることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれかに記載の使用。

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