JP4841416B2 - 搬送ウエブの位置制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続供給されるウエブ、つまり長尺のフィルムあるいはシート材の位置を制御するための方法に関する。

連続供給されるウエブをその長手方向に沿って搬送するとき、前記ウエブの直進性を維持するための従来技術として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、搬送されてくるウエブの両側端部に投光器と受光器から成るセンサーを配置し、前記投光器から投光される光の前記受光器による受光量が両側のセンサーで同じになるようにウエブの蛇行を修正し、所望の搬送ラインの中心とウエブの幅方向の中心とが一致するようにしてウエブの安定的な搬送を図っている。

また、連続供給されるウエブをその長手方向に沿って搬送するとき、前記ウエブの長手方向の位置を制御するための従来技術として、特許文献２に記載の技術が知られている。この技術は、ウエブに印刷された絵柄を検出するセンサーを用い、絵柄の検出位置が所望の位置になるように前記ウエブの搬送速度を調整するものである。

特開２００４−４３１７９号公報 特表２００３−５２２０８４号公報

ウエブの直進性を維持するための従来技術である特許文献１に記載の技術は、検出したウエブの両端部の位置に基づいて前記ウエブの蛇行を修正しているので、図４（ａ）に示すように絵柄が幅方向の中心位置に印刷されたウエブを搬送する場合には、前記ウエブを搬送ラインの中心位置に制御することができる。しかし図４（ｂ）に示すように、ウエブのロットの違いによりウエブの幅方向に対する絵柄の位置が変動すると、搬送ラインの中心位置とウエブの絵柄の位置がずれてしまい、製品の外観を損なう事態が生じる。また図４（ｃ）に示すように、絵柄が幅方向の中心位置にないウエブを搬送する場合には、ウエブのロットの違いによりウエブの幅方向に対する絵柄の位置が変動すると、図４（ｄ）に示すように所望の搬送ラインの位置と前記ウエブの絵柄の位置がずれてしまい、製品の外観を損なう事態が生じる。

また、ウエブの長手方向の位置を制御するための従来技術である特許文献２に記載の技術は、図５（ａ）に示すように、前記ウエブに印刷された絵柄の位置と所望の位置（基準位置）とのずれを前記ウエブの長手方向において検出し、前記ウエブの位置を制御するものである。したがって前記ウエブのロットの違いにより、図５（ｂ）に示すようにウエブの幅方向に対して絵柄の位置が変動した場合には、ウエブの幅方向に対して絵柄の位置を制御することはできない。

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、連続供給されるウエブをその長手方向に沿って搬送するとき、前記ウエブの絵柄の位置と前記ウエブの幅方向及び長手方向の所望の位置とのずれを抑えて、安定的に搬送することができるウエブの位置制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、模様が施されたウエブを長手方向に沿って搬送するときの前記ウエブの幅方向と長手方向の位置を同時に制御する方法であって、
搬送されてくる前記ウエブに施された模様の位置を二次元的に検出し、
検出された前記模様の二次元の位置の、前記模様の幅方向及び長手方向の基準位置からのずれ量に基づいて、前記ウエブの幅方向及び／又は長手方向の位置を該模様の検出位置の上流において修正する搬送ウエブの位置制御方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。

本発明によれば、ウエブのロットの違いによりウエブの幅方向及び長手方向に対する模様の位置が変動した場合であっても、ウエブに印刷された模様の位置を検出して前記ウエブの幅方向と長手方向の位置を同時に制御しながらウエブを安定的に搬送することができる。つまり、ウエブに施された模様の位置を検出して前記ウエブの幅方向と長手方向の位置を所望の位置に制御することができる。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の搬送ウエブの位置制御方法（以下、位置制御方法ともいう）を、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の製造工程における、該吸収性物品の構成材料に用いられるウエブの位置制御に適用した一実施形態を模式的に示すものである。図１において、符号１は搬送ウエブの位置制御装置、１０は絵柄が印刷されたウエブ（以下、ウエブともいう）を示している。本発明の適用対象となるウエブは、長尺のフィルム及びシート材全般を包含するものである。ウエブはその長手方向にわたり幅が一定であってもよく、或いは周期的に又はランダムに幅が変動していてもよい。

制御装置１は、コンベア１１で搬送されてくる吸収体１２を、その上方から被覆するように搬送される絵柄が印刷されたウエブ１０の幅方向及び長手方向の位置を制御するものである。制御装置１は、長手方向に搬送されてくるウエブ１００の絵柄１０１検出する検出手段２と、検出手段２の上流に配されウエブの幅方向の位置を修正する位置修正手段３と、検出手段２の上流に配されウエブの長手方向の位置を修正する位置修正手段４と、検出手段２で検出された絵柄の二次元の位置と、予め設定しておいた絵柄の幅方向及び長手方向の基準位置とのずれ量を求めると共に該ずれ量に基づいて位置修正手段３及び位置修正手段４を作動させて、絵柄が印刷されたウエブ１０の搬送位置を制御する制御手段５と、表示・設定手段６とを備えている。

制御手段２は、絵柄が印刷されたウエブ１０の絵柄１０１を所定の画角で撮像するＣＣＤカメラ（撮像器）２１と、絵柄が印刷されたウエブ１０のＣＣＤカメラ２１による撮像部分を表側から照らす照明器２２と、ＣＣＤカメラ２１で撮像された画像データを受け取って画像処理を行い絵柄１０１の位置を検出する画像処理装置２３とを備えている。

幅方向の位置修正手段３は、絵柄が印刷されたウエブ１０が巻回される位置制御ロール３１と、位置制御ロール３１の位置を制御する制御モーター３２とを備えている。位置制御ロール３１は、フレーム３１１に所定間隔を置いて支持された二本のフリーロール３１２を備えている。制御モーター３２は、絵柄が印刷されたウエブ１０の長手方向に対して位置制御ロール３１の向きを変えることで、絵柄が印刷されたウエブ１０の幅方向の位置を制御する。

長手方向の位置修正手段４は、絵柄が印刷されたウエブ１０を搬送する駆動ロール下４１及び駆動ロール上４２と、駆動ロール下４１及び駆動ロール上４２の回転位置を制御する制御モーター４４とを備えている。制御モーター４４は、カップリング４３によって駆動ロール下４１と連結されている。したがって搬送中に制御モーター４４の回転速度を変化させることでウエブ１０が伸縮し、絵柄１０１の長手方向の位置（位相）が制御される。図示しないが、駆動ロール上４２は駆動ロール下４１に連動して回転する。

制御手段５は、画像処理装置２３で検出された絵柄１０１の幅方向及び長手方向の位置データを、幅方向の位置制御コントローラー５２と長手方向の位置制御コントローラー５３に応じた信号に変換する信号変換機能を有するシーケンサー（以下、単にシーケンサーともいう）５１と、シーケンサー５１から出力されるアナログ信号に基づいて制御モーター３２を制御する幅方向の位置制御コントローラー５２と、シーケンサーから出力されるモーター位置信号に基づいて制御モーター４４を制御する長手方向の位置制御コントローラー５３とを備えている。

表示・設定手段６は、画像処理装置２３で処理された画像を表示する画面を備えると共に、シーケンサー５１の設定を行う設定装置を備えている。

次に、本発明の搬送ウエブの位置制御方法の好ましい実施形態を、制御装置１を使用した、絵柄が印刷されたウエブ１０の位置制御方法に基づいて説明する。

本実施形態の制御方法においては、先ず図１に示すように、長手方向に沿って絵柄が間欠的に印刷されたウエブ１０の搬送経路に制御装置１を配置する。そして、上流から搬送されてくる絵柄が印刷されたウエブ１０の絵柄１０１（図２（ａ）参照）を検出手段２で検出する。具体的には、位置制御ロール３１を経て搬送されてくるウエブ１０の絵柄１０１の撮像部分を表面から照明器２２で照らした状態で、当該撮像部分の表面をＣＣＤカメラ２１で撮像する。本実施形態における絵柄１０１は花柄の図形であるが、絵柄の種類はこれに限られるものではない。ここで言う絵柄は、文字、図形、記号又はそれらの組み合わせ等の模様全般を広く包含する。

絵柄が印刷されたウエブ１０の材質としては、従来から吸収性物品に用いられているものを特に制限なく用いることができる。例えばポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ビニル樹脂、アクリル樹脂等からなるフィルムや繊維シート（不織布等）、紙、紙とフィルムとの複合シート、紙と繊維シートとの複合シートなどが挙げられる。

ウエブ１００に絵柄１０１を印刷する時期にも特に制限はない。例えば予め印刷されたウエブを搬送する方法と、制御装置１の上流側で印刷する方法とがある。

絵柄１０１の検出は、ＣＣＤカメラ２１で撮像された絵柄１０１の二次元の位置情報に基づいて画像処理装置２３で行われる。具体的には、図２（ａ）のように、絵柄１０１の全体がおさまるように所定の画角で撮像された撮像領域１５（ウエブ１０の幅方向位置ｘ、長手方向ｙ）が、ＣＣＤカメラ２１の画素数分の画素データで表される。これによりウエブの幅方向をｘ方向、長手方向をｙ方向とする二次元の画像データが得られる。１つの画素は０〜２５５階調で表現される。例えば撮像領域１５のｙ方向ｙ１の１画素に対するｘ方向の一次元画素データは、図２（ｂ）に示すようなグラフで表される。図２（ｂ）においては、絵柄１０１における画像として暗い部分の画素データの数値は小さく、絵柄のない部分の画素データの数値は絵柄１０１の部分の画素データの数値よりも大きい。このような撮像領域に対し、絵柄１０１を検出するために特定の検査領域１５０を設ける。

絵柄１０１の撮像は、装置の回転軸に取り付けられたドグを近接センサー（近接スイッチ）が検出するタイミングで行う。具体的には、製品１個毎にドグを検出できるように近接センサーが設置されており、近接センサーによるドグの検出信号が画像処理装置２３に入力される度に撮像が行われる。

次に、撮像領域１５における二次元の画素データに基づき、図２（ａ）に示される検査領域１５０のｙ方向ｙ１の１画素に対するｘ方向の一次元画素データを求める。この一次元画素データの一例は図３（ａ）に示すとおりである。この操作を検査領域１５０のｙ方向のすべての画素に対して行う。これによって、検査領域１５０のｙ方向の画素数と同数のｘ方向の一次元データが求められる。そして、ｙ方向の検査領域幅の画素数と同数のｘ方向の一次元画素データをｙ方向にわたり積算平均化する。つまり、ｙ方向の検査領域幅の画素数と同数のｘ方向のグラフを積算平均化する。これにより、平均化されたｘ方向の一次元画素データが得られる。その結果の一例は図３（ｂ）に示すとおりとなる。

以上の説明は、絵柄１０１におけるｘ方向におけるデータ処理であるところ、同様な方法で絵柄１０１におけるｙ方向におけるデータ処理を行う。つまり、検査領域１５０におけるｙ方向の一次元画素データをｘ方向にわたり積算平均化して、平均化されたｙ方向の一次元画素データを求める。

このようにして得られた、平均化されたｘ方向の一次元画素データ及び平均化されたｙ方向の一次元画素データそれぞれに基づき、絵柄１０１の二次元の位置データを求める。つまり、絵柄１０１の位置を二次元で特定する。絵柄１０１の二次元の位置データを求めるには、例えば次の（Ａ）及び（Ｂ）の方法を採用することができる。尤も、絵柄１０１の二次元の位置データを求める方法はこれらに限られるものではない。

〔方法Ａ〕
絵柄１０１のｘ方向の位置を特定するために、平均化されたｘ方向の一次元画素データに対する閾値を予め設定しておく（図３（ｂ）参照）。この閾値に基づいて検出面積１５１が決定される。この検出面積１５１の重心位置を求め、その位置を絵柄１０１のｘ方向の位置データ１５４とする。ｙ方向についても同様の操作を行うことにより、絵柄１０１のｙ方向の位置データが決定される。このようにして、絵柄１０１の二次元の位置データが求められる。

〔方法Ｂ〕
平均化されたｘ方向及びｙ方向の一次元画素データそれぞれを微分し、引き続き必要なデータ処理を行う。具体的にはｘ方向については、積算平均化したグラフ（図３（ｂ））を微分し、次に図３（ｃ）に示されるように、微分されたｘ方向の一次元画素データの最大値及び最小値が±１００％となるようにデータを変換する。ｙ方向についても同様であり、平均化されたｙ方向の一次元画素データを微分し、次いで微分されたｙ方向の一次元画素データを、最大値及び最小値が±１００％となるようにデータ変換する。これとは別に、絵柄１０１の位置を特定するために、データ変換されたｘ方向及びｙ方向の一次元画素データに対する閾値を予め設定しておく（図３（ｃ）参照）。この閾値に基づいて、ｘ方向における絵柄１０１の左側位置１５２と右側位置１５３を求める。更に左側位置１５２と右側位置１５３の中心位置を求め、その位置を絵柄１０１のｘ方向の位置データ１５４とする。ｙ方向については、閾値に基づいてｙ方向における絵柄１０１の上流側位置と下流側位置を求め、次いで両位置の中心位置を求める。その位置を絵柄１０１のｙ方向の位置データとする。このようにして、絵柄１０１の二次元の位置データが求められる。

画像処理装置２３では、このような絵柄１０１の位置データ（ｘ方向及びｙ方向）の算出を製品１個毎に行う。１個の製品に２個以上の同一の又は異なる絵柄が付される場合には、位置データを求めるべき絵柄を予め検査領域１５０で特定しておき、その絵柄について上述の手順で位置データ（ｘ方向及びｙ方向）を求める。

検出手段２で検出された検査領域１５０における絵柄１０１のｘ方向及びｙ方向の位置データは、画像処理装置２３からシーケンサー５１に送信される。シーケンサー５１は、絵柄１０１のｘ方向の位置データで表される該絵柄のｘ方向の位置と、予め設定しておいた絵柄１０１の幅方向の基準位置（所望の位置）とを比較する。そして、該基準位置に対する絵柄１０１のｘ方向の位置のずれ量１０Ｃ（図２（ａ）参照）を算出し、そのずれ量に基づいたアナログ信号をコントローラー５２に出力する。コントローラー５２は、そのアナログ信号に基づいて制御モーター３２を作動させる。それによって、絵柄が印刷されたウエブ１０の長手方向に対する位置制御ロール３１の向きが、前記ずれ量に応じて変わる。その結果、ウエブ１０の幅方向の位置が制御され、ウエブ１０は図２（ａ）のｘ方向と反対方向に移動してその位置が補正される。

また、シーケンサー５１は、絵柄１０１のｙ方向の位置データで表される該絵柄１０１のｙ方向の位置と、予め設定しておいた絵柄１０１の長手方向の基準位置（所望の位置）とを比較する。そして、該基準位置に対する絵柄１０１のｙ方向の位置のずれ量１０Ｄ（図２（ａ）参照）を算出し、そのずれ量に基づいて、コントローラー５３への位置指令を修正する。コントローラー５３は、修正された位置指令に基づいて、駆動ロール下４１及び駆動ロール上４２の回転速度を微調整する。その結果、ウエブ１０の長手方向の位置（位相）が制御され、ウエブ１０の位相は図２（ａ）のｙ方向に移動して該ウエブ１０の位置が補正される。

前記の制御装置１を用いた本実施形態のウエブの位置制御方法によれば、以下の有利な効果（イ）ないし（ニ）が奏される。
（イ）ロットの違い等に起因して、ウエブ１００に対して絵柄１０１の位置（ｘ方向及びｙ方向）が意図せず変動しても、絵柄１０１の位置を二次元で検出して絵柄の位置を二次元で制御するため、絵柄が印刷されたウエブ１０と合流する吸収体２０や別のウエブに対して絵柄１０１を高精度に位置決めしながら搬送することができる。
（ロ）ロットの違い等に起因して、ウエブ１００の幅が意図せず変動したり、ウエブ１００の左右の端部でめくれが発生しても、絵柄１０１の位置を正確に検出することができるので、絵柄が印刷されたウエブ１０と合流する吸収体２０や別のウエブに対して絵柄１０１を高精度に位置決めしながら搬送することができる。
（ハ）絵柄が印刷されたウエブ１０の絵柄１０１の位置を二次元で検出するため、ウエブの厚みの変動や材料むらに起因するウエブ１０の位置変動を抑えることができる。よって、絵柄が印刷されたウエブ１０と合流する吸収体２０や別のウエブに対して絵柄１０１を安定かつ高精度に位置決めしながら搬送することができる。
（ニ）画像処理装置２３の画像をモニタしながら、表示・設定手段６を介して信号変換機能を有するシーケンサー５１の設定を変更することで、絵柄が印刷されたウエブ１０の搬送位置を変えることができる。

本発明のウエブの位置制御方法は、前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態の制御装置１では、シーケンサー５１とコントローラー５２を用いたが、これらの機能を備えた１つのコントローラーに置き換えることもできる。また前記実施形態の制御装置１では、シーケンサー５１とコントローラー５２及び５３を用いたが、これらの機能を備えた１つのコントローラーに置き換えることもできる。

また前記実施形態においては、ＣＣＤカメラ２１として白黒のカメラを用いたが、これに代えてカラーのカメラを用いることもできる。それによって、絵柄の中にある特定の色を抽出できるので、複数の色で描かれた絵柄の特定の位置を検出する場合又は検出したい絵柄と他の絵柄とを区別する場合に有効である。

また前記実施形態においては、ウエブに印刷された絵柄の全体が取り込まれるように撮像領域１５を設定したが、これに代えて絵柄の一部のみがとりこまれるように撮像領域を設定してもよい。

また前記実施形態においては、ウエブに印刷された絵柄の位置の検出に基づきウエブの位置の制御を行ったが、本発明によれば、絵柄を含む模様全般の位置の検出に基づきウエブの位置制御を行うことができる。例えば、ウエブ内を所望の形でカットしたり、ウエブ内をピンロールによって穴加工したりして形成される間欠加工部分によって構成される模様の位置の検出に基づき、ウエブの位置制御を行うことができる。或いは、ウエブに間欠的に貼り付けられたシート材によって構成される模様の位置の検出に基づき、ウエブの位置制御を行うこともできる。つまり本明細書に言う模様は、例えばウエブに印刷された絵柄、前記ウエブに形成された間欠加工部分、又は前記ウエブに貼り付けられたシート材によって構成されるものを包含する。

また前記実施形態は、本発明を、吸収性物品の製造工程におけるウエブの位置制御に適用した例であるが、本発明の適用範囲はこれに限られずウエブを連続搬送する工程を有するプロセスに広く適用することが可能である。

絵柄が印刷されたウエブの位置制御装置の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 検出手段による絵柄の撮像方法を説明するための模式図である。 検出手段による絵柄の検出方法を説明するための模式図である。 従来技術における、ウエブのロットの違いによる幅方向の絵柄のずれを説明するための模式図である。 従来技術における、ウエブの絵柄の位置を制御する方向を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 搬送ウエブの位置制御装置
２ 検出手段
２１ ＣＣＤカメラ
２２ 照明器
２３ 画像処理装置
３ 幅方向の位置修正手段
３１ 位置制御ロール
３１１ フレーム
３１２ フリーロール
３２ 制御モーター
４ 長手方向の位置修正手段
４１ 駆動ロール下
４２ 駆動ロール上
４３ 制御モーター
４４ カップリング
５ 制御手段
５１ シーケンサー
５２ 幅方向の位置制御コントローラー
５３ 長手方向の位置制御コントローラー
６ 表示・設定手段
１０ 絵柄が印刷されたウエブ
１００ ウエブ
１０１ 絵柄
１０Ａ ウエブの端から絵柄の中心までの寸法
１０Ｂ ウエブの端から絵柄の中心までの寸法
１０Ｃ 搬送ラインの中心位置（所望の搬送ラインの位置）と絵柄の中心位置とのずれ
１１ コンベア
１２ 吸収体
１３ フリーロール
１５ 撮像領域
１５０ 検査領域
１５１ 絵柄の検出面積
１５２ 絵柄の左側位置
１５３ 絵柄の右側位置
１５４ ｘ方向の位置データ

Claims (7)

1. 模様が施されたウエブを長手方向に沿って搬送し、該ウエブを、吸収性物品の吸収体又は他のウエブと合流させて吸収性物品を製造するときの前記ウエブの幅方向と長手方向の位置を同時に制御する方法であって、
   搬送されてくる前記ウエブに施された模様の位置を、該ウエブと前記吸収体又は前記他のウエブとが合流する場所よりも上流の場所において、二次元的に検出し、
   前記模様の位置の二次元的な検出は、該模様を撮像して得られた二次元の画素データに基づいて行われ、
   前記模様の撮像は、吸収性物品１個毎に得られる該吸収性物品の検出信号が、該二次元的な検出の検出手段に入力される度に行われ、
   検出された前記模様の二次元の位置の、前記模様の幅方向及び長手方向の基準位置からのずれ量に基づいて、前記ウエブの幅方向及び／又は長手方向の位置を該模様の検出位置の上流において修正する搬送ウエブの位置制御方法。
2. 前記模様が、前記ウエブに印刷された絵柄、前記ウエブに形成された間欠加工部分、又は前記ウエブに貼り付けられたシート材によって構成されている請求項１記載の位置制御方法。
3. 前記模様の全体又は一部を撮像し、前記ウエブの幅方向をｘ方向、長手方向をｙ方向とする二次元の画素データを得、
   ｘ方向の一次元画素データをｙ方向にわたり積算平均化して、平均化されたｘ方向の一次元画素データを求め、これと共に、ｙ方向の一次元画素データをｘ方向にわたり積算平均化して、平均化されたｙ方向の一次元画素データを求め、
   平均化されたｘ方向の一次元画素データ及び平均化されたｙ方向の一次元画素データそれぞれに基づき前記模様の二次元の位置データを求め、
   前記模様の二次元の位置データと、予め設定しておいた前記模様の幅方向及び長手方向の基準位置とを比較して、該基準位置に対する前記模様の二次元の位置データのずれ量を算出し、そのずれ量に基づいて前記ウエブの幅方向及び／又は長手方向の位置を修正する請求項１又は２記載の位置制御方法。
4. 平均化されたｘ方向の一次元画素データ及び平均化されたｙ方向の一次元画素データと、前記模様の位置を特定するために予め設定された閾値とから、前記模様の二次元の位置データとしてのｘ方向の重心位置及びｙ方向の重心位置を求める請求項３記載の位置制御方法。
5. 平均化されたｘ方向の一次元画素データ及び平均化されたｙ方向の一次元画素データそれぞれを微分し、
   微分されたｘ方向の一次元画素データ及び微分されたｙ方向の一次元画素データそれぞれに基づき前記模様の二次元の位置データを求め、
   前記模様の二次元の位置データと、予め設定しておいた前記模様の幅方向及び長手方向の基準位置とを比較して、該基準位置に対する前記模様の二次元の位置データのずれ量を算出し、そのずれ量に基づいて前記ウエブの幅方向及び／又は長手方向の位置を修正する請求項３記載の位置制御方法。
6. 微分されたｘ方向の一次元画素データ及び微分されたｙ方向の一次元画素データそれぞれを、最大値及び最小値が±１００％となるようにデータ変換し、
   変換された画素データと、前記模様の位置を特定するために予め設定された閾値とから、前記模様の二次元の位置データとしてのｘ方向の中心位置及びｙ方向の中心位置を求める請求項５記載の位置制御方法。
7. 長手方向に沿って搬送されてくる前記ウエブの模様の位置を検出する手段、
   前記検出手段の上流に配され前記ウエブの幅方向の位置を修正する位置修正手段、
   前記検出手段の上流に配され前記ウエブの長手方向の位置を修正する位置修正手段、及び
   前記検出手段で検出された前記模様の二次元の位置と、予め設定しておいた前記模様の幅方向及び長手方向の基準位置とのずれ量に基づいて前記２つの位置修正手段を作動させて前記ウエブの搬送位置を制御する制御手段を備えた位置制御装置を用いて前記ウエブの位置制御を行う請求項１ないし６の何れかに記載の位置制御方法。