JPH0710336A - ウェブの送りのための整合システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】通常、高価なサーボモータおよびコントローラ
が必要とされる分野において、安価なＡＣ誘導モータを
使用することによってマシンシステムの運動を制御する
ための装置および方法を提供する。 【構成】ラベリングマシンに動力を及ぼすためのフィー
ドローラモータ４２が設けられる。センサアイ３２がモ
ータに作動的に連結され、マシンの作動の間にモータの
位置を決定する。コントロールボード２６がセンサおよ
びモータに作動的に連結され、閉ループ制御回路を形成
する。コントロールボードは、モータの停止、保持また
はスタート条件の間に閉ループ制御回路のフィードバッ
クループ特性を変化せしめるための手段を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、マシンシステムの運動を制御
する装置および方法、特に、予め定められたウェブ位置
において、グラフィックスを有するウェブから個々の長
さ部分に切り取るべくマシンシステムを制御するため
の、サーボ機構の適用が要求される場合に安価なＡＣ誘
導モータの使用が可能な装置および方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】容器に対する高速のラベリングは、フィ
ルム材料のウェブを切断機構に正確に送り、ここで、フ
ィルム材料のウェブを容器に対して適用される個々のラ
ベルに切断することを必要とする。多くのラベリングマ
シンにおいて、ウェブは切断ドラム上に供給され、そし
てここで、ウェブを個々のラベルに切断すべくドラムに
よって規定される切断点に整合せしめられる。切断され
たラベルは、その後、ラベル搬送ドラム上に移送され、
そしてここで、ラベルが容器ラッピング位置まで移動
し、容器に係合することによってラップ・アラウンドラ
ベリングがなされる。

【０００３】ウェブの送りの間に、ウェブのグラフィッ
クスがウェブの進路に沿って予め定められた位置に整合
することによって、ウェブが、ウェブのグラフィックス
によって規定される領域に沿って切断され、ラベルが切
り取られることが本質的である。典型的には、ウェブの
送りの精密な制御が、ウェブに係合するフィードロール
を駆動する高価な差動伝動装置によって維持される。切
断ドラムまたはラベル搬送ドラムの位置は、コントロー
ラに作動的に接続されたエンコーダによって全ラベリン
グサイクルにわたって知られている。ウェブのグラフィ
ックスは、ウェブの供給の間に検知され、伝動装置は、
ウェブが正確に切断されるように、ウェブの送りおよび
切断を保証するように、必要に応じて調節される。高価
なサーボモータが、また、ラベリングマシンにおいて、
ウェブを制御するためにこれまで使用されてきた。

【０００４】差動伝動装置およびサーボモータはともに
高価であり、フィードローラを駆動するために安価なＡ
Ｃ誘導モータを使用することがより望ましい。しかしな
がら、ＡＣ誘導モータは、サーボモータと比べると応答
時間がより長く、したがって、本発明がなされるまで
は、製造の間における供給速度の急激な変化が原因で、
サーボモータが使用されていた。加えて、閉ループ制御
システムにおける加速エラーが、これまで、サーボモー
タの使用さえも最適でないものに、ＡＣ誘導モータの使
用は望ましくないものにしてきた。

【０００５】

【発明の要約】したがって、本発明の目的は、通常、高
価なサーボモータおよびコントローラが必要とされる分
野において、安価なＡＣ誘導モータを使用することによ
ってマシンシステムの運動を制御するための装置および
方法を提供することである。本発明の別の目的は、加速
モードが知られた閉ループ制御システムにおいて加速エ
ラーを除去しまたは減じる装置および方法を提供するこ
とである。本発明のさらに別の目的は、ウェブの供給が
ＡＣ誘導モータによって短い応答時間でなされる予め定
められたウェブ位置において、グラフィックスを有する
ウェブから一定の長さの個々のウェブ部分を切り取るこ
とである。

【０００６】本発明によれば、システムの出力において
加速エラーを生じさせるループは不要になる。外部で発
生せしめられた補正シグナルが、システムのフィードバ
ックループの入力に加えられる。この補正シグナルは、
閉ループ制御システムに作用する加速によって一般に引
き起こされる加速エラーに対応する。本発明の１実施例
によれば、補正シグナルは、フィードバックループに入
力される定常状態シグナル電圧と、与えられた加速の間
に正常にループ内に入力されるシグナル電圧との差に等
しい電圧である。

【０００７】加えて、本発明は、マシンシステムに動力
を及ぼす出力シャフトを備えたＡＣ誘導モータを用い
て、種々のマシンシステムの動作を制御することに適し
ている。センサは、モータに作動的に連結され、システ
ムが作動している間にモータ出力シャフトの位置を決定
する。コントローラは、センサおよびモータに作動的に
連結され、閉ループ制御回路を形成する。コントローラ
は、制御回路のフィードバックループに達するシグナル
の値を制限し、システムの過度の応答を除去するととも
に、予め定められたしきい値より小さいシグナルが、影
響されることなくフィードバックループに送られること
を許容する。

【０００８】本発明の１実施例は、また、フィルムウェ
ブから個々のセグメントを切り取ることに適している。
ロータリーカッターは、それに取り付けられたカッター
刃を備えている。固定刃は、ロータリーカッターに隣接
して配置され、カッター刃が固定刃に係合するとき、フ
ィルムウェブが個々のセグメントに切断される切断点を
規定する。ウェブ送りシステムは、ウェブが切断点に正
確に配置され、切断されるようにすべく、ウェブをロー
タリーカッターに送る。整合検出システムは、ウェブの
グラフィックスの切断点に対する位置を決定する。コン
トローラは、ウェブ送りシステムおよび整合検出システ
ムに作動的に連結され、要求されたウェブのグラフィッ
クスがロータリーカッター上の切断点において切断され
るようにウェブの位置を補正する。ウェブの位置の補正
は、カッター刃および固定刃が互いに係合した後、ロー
タリーカッターの最初の半回転の間になされる。

【０００９】

【実施例の詳細な説明】以下、添付図面を参照しながら
本発明の好ましい実施例について説明する。図１および
図２において、本発明による装置１０は、ウェブ送り機
構のウェブ整合制御システムとして機能する閉ループモ
ータ制御システムとして示してあり、フィルムウェブ材
料のストリップＷを切断ドラム１４に送り、ここで、ウ
ェブが切断点１６において個々のラベルに切断された
後、ラベル搬送ドラム２０上に受け渡されるようにする
ことを意図している。切断点１６は、カッターロール１
４上に配置されたカッター刃２１が、カッターロール１
４に隣接して配置された固定刃２２に係合する位置とし
て規定される。

【００１０】本発明のコントローラ２４（図１）は、入
力を受け、システムに対し出力を与えるマシンコントロ
ールボード（ＣＢ）２６を有している。ロータリーカッ
ター１４のシャフト１４ａはエンコーダ２８を作動させ
る。フィードローラ３０は、ウェブを前進せしめ、ま
た、エンコーダ２９を作動させるシャフト３０ａを備え
ている。これら２つのエンコーダは共に制御ボード２６
に連結されており、典型的には整合制御スキャナとして
知られたスキャナアイ３２もまたコントロールボード２
６に連結されている。スキャナアイ３２は、ウェブのグ
ラフィックスに対応する整合マークまたは整合指標を検
出する。スキャナ３２は、切断ドラム１４に続くウェブ
の進路に対して移動し得る。

【００１１】コントロールボード２６に対する付加的な
システム入力は、ＰＬＣ３４またはそれ以外のソースか
らの入力であって、（位置のスキャナ「ウィンドウ」を
設定するための）スキャナ割り込み禁止に対するシグナ
ル、（サムホイール・スイッチから入力されるような）
切断点調節のためのディジタルデータ、ラベル送り入
力、マシンラン入力、フォワードジョブおよびリバース
ジョブを含み得る入力を含んでいる。コントロールボー
ド２６からの出力は、フィードローラモータを駆動する
ＡＣドライブに対するシグナル、並びにそれ以外のディ
ジタルおよびアナログシグナルである。

【００１２】カッターシャフト１４ａおよびそれに関係
するエンコーダ２８は、主マシンドライブモータ４０に
よって駆動され、主軸をなす。フィードローラ３０およ
びそれに関係するエンコーダ２９は、副軸をなす。この
副軸は、フィードローラモータ４２を制御するコントロ
ールボード２６によって位置決めされる。フィードロー
ラモータ４２は、好ましくは、はめ歯ベルトのような伝
動手段４４によってフィードローラシャフト３０ａに作
動的に連結されたＡＣ誘導ドライブモータからなってい
ることが好ましい。フィードローラ３０は、主軸に同期
せしめられる。コントロールボード２６は２つのエンコ
ーダ２８、２９の相対位置をモニタし、フィードローラ
モータ４２の回転速度を適当に増大または減少せしめる
シグナルを発生し、２本のシャフト１４ａ、３０ａの同
期を保証する。

【００１３】フィードローラ３０は、数本のローラ３０
ａ〜３０ｅから形成されたより大きなウェブ送り機構の
一部をなし、ウェブを予め決定された進路に沿って切断
ドラム１４まで移動せしめる。数本のローラのうちの１
本のローラ３０ｃは、センサ３２および切断ドラム１４
の間に整数個のウェブ部分が存在するように、切断ドラ
ム１４およびセンサ３２の間におけるウェブの長さを変
化せしめるべく移動可能になっていることが好ましい。
図２にから明らかなように、フィードローラ３０は、回
転する間に、ウェブをロータリーカッター１４上に送
る。ロータリーカッター１４が１回転する毎に、回転す
るカッター刃２１は切断点において固定刃２２に係合
し、１枚のラベル等の１つのウェブ部分がウェブから切
り取られる。本発明の機能は、この切り取りが、ラベル
のグラフィックスおよび望まれた長さに関して正確な位
置においてなされることを保証することである。

【００１４】したがって、ロータリーカッター１４が１
回転する毎に、フィードローラ３０は１ラベル分の適当
な長さだけウェブを送らなければならない。しかしなが
ら、ラベルはウェブに印刷されたグラフィックスに対し
て適切な位置において切り取られねばならないという別
の制限が課せられる。スキャナアイ３２の機能は、この
制限を満たすべくウェブのグラフィックスの位置をモニ
タすることである。

【００１５】ウェブが１ラベル分の長さ送られる毎に、
スキャナ３２はウェブのグラフィックス上の整合マー
ク、またはそれ以外の指標を検出する。この検出シグナ
ルは、コントロールボード２６に対し、エンコーダ２９
からのその計数値を予め定められた値にリセットせしめ
る。もしウェブのグラフィックスの位置がエンコーダ２
９の適当な計数値に正確に一致するならば、リセット値
はその実際の計数値と同一の値となる。しかしながら、
もしその特定のラベルに対してウェブのグラフィックス
の位置が望まれた位置より僅かに前進または後退してい
るならば、エンコーダ２９の計数値は僅かに増大または
減少している。これによって、２つのエンコーダの計数
値が再び同期するまで、直ちにフィードローラモータの
回転速度が増大または減少せしめられる。

【００１６】図２から明らかなように、本発明によれ
ば、スキャナ入力によってなされる補正５０は、前の切
り取りがなされたすぐ後に生じる。これによって、シス
テムは、次の切り取りがなされる前に、ウェブＷの位置
を一定に維持したままロータリーカッター１４を１回転
せしめることが可能となる。これは、高速運転にとって
重要であり、また、本発明の装置および方法が高価なサ
ーボモータにたよる代わりに安価なＡＣ誘導モータを使
用できる１つの理由でもある。このとき、ＡＣ誘導モー
タは高速で応答する必要がない。この特徴はまた、ラベ
ルのより正確な切り取りを可能にする。なぜなら、シス
テムは、切り取りがなされる間に全く補正を行わないか
らである。

【００１７】前の切り取りがなされた直後に生じるスキ
ャナ補正は、当該時刻まで電気的に遅延せしめることに
よってなされ得る。しかしながら、本発明の好ましい実
施例によれば、切り取りがなされた後に、スキャナ３２
および切断点１６の間の距離を機械的に調節することに
よって補正が行われる。スキャナ３２と補正位置との間
には整数個のラベルが存在する。これは、未熟なオペレ
ータによって容易に用いられる、切断点の直観的な機械
的調節を可能にする。この機械的な長さ補正を採用する
別の理由があるが、これについては後述する。機械的な
調節と組み合わせて用いられる、切断点の電気的な微調
整がまた存在するが、これについては以下で議論する。
これらの２つの調節モードの組合せによって、オペレー
タはラベルの切り取り位置を初期設定し、または微調整
することが極めて容易になる。

【００１８】図２に示したように、補正領域５０には電
気的な調節のウィンドウ５２が存在する。一旦切断点の
機械的な調節がなされると、切断点は、本発明によって
微調整され得る。この微調整は、スキャナアイがその指
標を見つけたとき、エンコーダ２９に対するカウンタ内
にロードされる値を僅かに変化せしめることによってな
される。実際、この電気的な微調整は、コントロールボ
ードにディジタルデータを入力する（詳細には図示しな
い）サムホイール・スイッチ、その他の手段を作動せし
め、エンコーダ２９のリセット計数値を調節することに
よってなされる。このシステムによれば、マシンが停止
している間、あるいは一定速度での運転中の「オンザフ
ライ」の間に切断点の機械的調節または電気的調節がな
され得る。

【００１９】図３は、コントロールボード２６の電気的
なフィードバックループの新規な特徴のいくつかを強調
した図である。シグナルは、２つのエンコーダ２８、２
９の相対位置に比例するアナログシグナルとして、図面
の左側からこの回路に入力される。このシグナル６０
は、当業者によってエンコーダ出力から容易に得られ
る。このシグナルはその後、図示の回路によって処理さ
れた後、フィードローラモータ４２に作動的に連結され
たＡＣ可変振動数ドライブを制御する。

【００２０】図３のセクションＡは、この制御ループ回
路の中心部には（セクションＧのダイオードを含まな
い）標準的な積分器構造が配置されていることを示して
いる。この構造は、フィードバック制御システムの分野
における当業者には良く知られており、２つのエンコー
ダ２８、２９をいかなる速度エラーも存在しないあらゆ
る定常状態条件において同期せしめられたままに維持す
る制御システムをもたらす。それは、積分制御および比
例制御を行う制御システムを与える。

【００２１】フィードバックループにおけるこの積分
器、並びに２つのエンコーダの間の位相差に比例するシ
グナル入力とともに、このシステムはその変換関数にお
ける２つのゼロをもつ２次の位相同期ループとなる。こ
のシステムは、２本のシャフトの位相位置においていか
なる定常状態速度エラーを生じないにもかかわらず、加
速時または減速時における加速エラーの問題を有してい
る。ここに記載したラベリングマシンに関するこの加速
エラーの正味の結果は、加速時に切断点がウェブのグラ
フィックスに対してずれることに帰する。（ラベルは間
違った位置で切り取られる。）また、積分器は、ダイナ
ミックでない状態において（すなわち、カッターシャフ
ト１４ａがこの例において停止せしめられる場合）安定
していない。

【００２２】本発明の主要な目的は、例えばここに説明
したラベリングマシン等のモータ制御の分野において、
標準的な積分または比例制御フィードバックの望ましく
ない影響を除去することである。

【００２３】制御理論において、または位相同期ループ
を使用することによって、一定の加速によって引き起こ
される加速エラーは、付加的な積分器をフィードバック
ループ中に置くことによって除去され得る。これは、３
次のフィードバックループを生じさせる。しかしなが
ら、モータ制御ループに第２の積分器を加えることによ
って、システムの安定性を維持するために、積分時間が
実質上長時間にわたってしまう。これは、変化に対する
応答時間の重大な問題を生じさせる。したがって、たと
えこのような制御システムが実際に加速エラーを除去す
るとしても、システムが加速エラーを補償すべく調節さ
れるとき、無視することができない応答時間、そしてお
そらくオーバーシュートが存在する。加速が停止されま
たは変化せしまられるとき、反対方向においてオーバー
シュートがまた存在する。このようなシステムは、スキ
ャナアイによってなされる補正に及ぶとまた動作が鈍
く、これによって、システムが作動する最大速度が制限
されてしまう。

【００２４】図３のセクションＢは、フィードバックル
ープにおける第２の積分器の問題を生じさせることな
く、加速エラーの影響を除去し、または最小にする回路
を示している。この回路は、ラベリングマシンの加速お
よび減速が本質的に一定であり、かつそれらは常に同じ
タイプのものであるという事実によって、ここに説明し
ラベリングマシンの分野において可能である。例えば、
通常の加速および減速は直線的であり、緊急停止の際に
なされる急激な直線的減速以外は、一般に同一の変化率
を有している。多くの他のマシンまたはモータ制御の分
野においても、この特性が見られる。

【００２５】制御回路のフィードバックループにおいて
１つの積分器を使用することによって、一定の加速率
が、入力位相関係に一定の加速エラーを生じさせる。同
一の加速が常に同一量のエラーを生じさせ、このエラー
は、入力アナログシグナルの変化につれて、図３の回路
によって検出される。

【００２６】図３のセクションＢにおける回路は、加速
によって生じる入力シグナルの変化に等しい一定電圧を
積分器に加えることによって、加速エラーを除去する。
この加えられた電圧は、加速によって引き起こされた位
相または位置のエラーを同時に除去する間に、積分器に
対して、主加速シグナルに適合するのに必要なオフセッ
トを与える。セクションＢの回路は、必要に応じて正ま
たは負の異なる電圧を加え、加速、減速または緊急停止
を補償する。

【００２７】この回路は、電圧上昇、電圧下降または緊
急停止が要求されるときを検出するために、主シグナル
の制御（ラベリングマシンの例では、カッターシャフト
に動力を及ぼすマシン）からの入力を必要とする。この
ようなシグナルは、通常、マシン制御の分野において利
用され得る。セクションＢの回路に入力されるこれらの
シグナルを用いることによって、加速エラーは事実上除
去され得る。

【００２８】加速エラー応答を著しく改善する、上述の
回路に対する２つの別の調節が存在する。１つは、各加
速に対して加えられたオフセット電圧量の調節である。
これらの値は、モータ制御システムの加速率および時定
数の関数である。

【００２９】第２の調節は、遅延および加えられたオフ
セット電圧の上昇である。機械的なシステムにおいて
は、常に、速度変化に付随する遅延および応答時間が存
在する。比較によって、上述のオフセット電圧は、ほと
んど瞬間的に加えられ得る。したがって、もし加速開始
シグナルが主マシンから受け取られたときに、応答の遅
延、および加えられたオフセット電圧のゼロからその最
終値までの上昇が存在するならば、正味の結果は、マシ
ンの任意の作動状態におけるシャフトの位置関係により
ぴったりと一致するようになる。この電気的に遅延した
応答は、マシンシステムの機械的な応答に一致せしめら
れる必要がある。このような調節は、ポテンショメー
タ、ディジタル／アナログ変換器を提供するディジタル
調節装置、またはその他の調節スキームを用いることに
よってなされ得る。

【００３０】図３のセクションＣに示したように、コン
デンサ６６は積分器の入力抵抗６８に並列に配置されて
いる。このコンデンサ６６は、フィードバックループに
対し微分制御、すなわち通常は位相同期ループによって
はなされないものを加える。しかしながら、本発明にお
いては、この微分制御は、スキャナアイ３２によってな
される補正に対する応答時間を減少せしめる。これはシ
ステムの最大作動速度を増大せしめる。

【００３１】図３のセクションＤにおいて、抵抗７０お
よびＦＥＴスイッチ７２は、積分器のフィードバックパ
スに接続されている。ＦＥＴ７２は、制御されたモータ
４２が作動し、フィードバックパスを不変のままにして
いる間はスイッチが切られている。しかしながら、モー
タ４２が作動していない場合（ウェブの送りがなされて
いないとき、あるいはウェブの送りはなされているが主
マシンドライブが停止しているとき）は、ＦＥＴ７２は
スイッチを入れられる。これは、増幅器７４のフィード
バックパスを変化せしめ、その結果、もはや積分器とし
ては機能しないが、単に増幅器として機能する。これは
マシンをゆっくり作動せしめ、またウェブを張力に対し
て静的に保持する際に有益である。この特徴が有益であ
ることは、後に逆転回路について議論する際により明ら
かになる。

【００３２】図３のセクションＥは、抵抗７６およびＦ
ＥＴスイッチ７８を備え、入力抵抗６８に並列に接続さ
れ、積分器に接続された類似の回路を示している。これ
はセクションＤと同時に作動せしめられ、積分器が作動
しないときの利得の増大に役立つ。（セクションＤおよ
びＥは同時に作動せしめられ得るにもかかわらず、これ
らはまた独立に作動せしめられ得る。）抵抗７６に並列
接続されたコンデンサ８０は、この高利得条件に対する
付加的な微分制御をもたらし、緩やかな作動、作動開始
および保持に対する応答を改善する。

【００３３】図３のセクションＧにおける２個のダイオ
ード８２、８４は、積分器増幅器とともに配置され、積
分器に接続された高精度の整流器を与える。この組合せ
は、もし積分器の出力が正に振れようとするならば、い
かなる積分およびゼロ利得も生じさせない。これは極め
て有益である。なぜなら、それは、フィードローラ３０
を一時停止せしめるのに十分な大きさの補正がスキャナ
アイ３２によって行われたとすれば生じ得るような、積
分器に間違った方向に積分を行わせないからである。も
し逆積分の生じることが許容されるならば、システムが
再同期化をしようとしたとき、それは許容されないオー
バーシュートを生じさせるだろう。

【００３４】フィードローラモータ４２が停止せしめら
れたとき、しばしばウェブに張力が及ぼされ、ウェブは
正方向または逆方向に保持される。これは、フィードロ
ーラ３０を張力の方向に動かし始める傾向がある。もし
運動が逆方向であれば、上述の回路はエンコーダ２８の
位相の変化を検出する。これは、フィードローラ３０を
その指定された位置まで前方に動かす電圧を生じさせ
る。しかしながら、もし運動が正方向であれば、上述の
回路はそれを引き止めることはできない。

【００３５】図３のセクションＦの回路は、停止または
保持モードにおいて要求されるとき、モータの回転の向
きを逆転させるために使用される。この回路は、積分器
に送られるアナログシグナルをモニタする。フィードロ
ーラ位置が、あるべき位置の前方にずれていることをシ
グナルが示しており、かつフィードローラモータが作動
速度で作動していないことを積分器の出力が示している
場合には、モータを逆転せしめるためにシグナルが送ら
れる。この逆転は保持または静的制動モードにおいての
み使用されるから（また、セクションＧのダイオード８
２、８４は逆転モードにおいて積分または利得を許容し
ないから）、このアプリケーションは単一の逆転速度を
与えるだけであるが、目的を達成するのにはこれで十分
である。この逆転回路Ｆは、モータドライブ４２に対す
る出力が作動速度に対応する電圧であるとき、割り込み
禁止にされる。

【００３６】ＡＣ誘導モータは、その特性のために、回
転することなしに負荷を静的に保持することの役に立ち
にくい。そして、モータに供給され得る最小の実用ＡＣ
周波数がまた存在する。したがって、静的な保持または
制動モードにおいて、モータはその位置に固定されず、
前後に一定の周期的運動をする。制動モードにおいてセ
クションＤおよびＥによって与えられる積分、増加利得
および微分制御がないことによってこれらの運動を最小
限度にする。

【００３７】制動モードにおいてＡＣモータを用いる際
に重要な逆転回路の付加的な特徴は、正回転モードおよ
び逆回転モードの間における不感帯である。これは、モ
ータが正回転方向および逆回転方向のいずれにおいても
トルクを及ぼさない位置の運動の微小なウィンドウを許
容する。この不感帯は、システムが、保持モードにおい
て正回転方向から逆回転方向に同期しようとするとき、
格闘することを防止するために重要である。

【００３８】図３のセクションＨは、サーボの適用にお
いてＡＣ誘導モータを使用する際に重要な付加的な回路
を示している。この回路は、抵抗８６、８８、９０、ダ
イオード９２およびトランジスタ９１を含んでいる。こ
の回路は、入力アナログシグナルの大きさをモニタす
る。シグナルが正の向きに非常に大きくなると、この回
路はフィードバックループに入力されるシグナルの値を
制限する。それは、シグナルの値をある最大事前設定値
に制限する。フィードバックループにおける最適性能値
によって、大きな入力オフセットは、モータを駆動する
ＡＣ可変周波数ドライブをオーバードライブする大きな
出力シグナルを発生する。

【００３９】たとえＡＣドライブが過負荷を及ぼされな
くとも、モータ、その他の機械的コンポーネントまたは
ウェブは、このような急激な変化によって応力を及ぼさ
れまたは損害を受け得る。図３のセクションＨの回路
は、大きな正の入力シグナルからのすべての出力の変動
を、ＡＣドライブ、モータおよびその他のすべてのコン
ポーネントの作動限界の範囲内にあるように制限する。
（大きな負のシグナルは、逆転がシグナルの大きさとは
無関係に常に一定速度で行われることから既に制限され
ている。）セクションＨの回路は、作動条件に対する高
利得応答を考慮しており、優れた制御性および高速性を
もたらす一方で、高利得過応答から生じるシステムに対
するすべての問題を解決する。

【００４０】図２に示した機械的な切断点調節システム
の別の長所は、静的な制動モードにおいてＡＣモータの
精度の欠如を補償することにある。フィードローラ位置
に対する補正は、ロータリーカッター１４の回転におけ
る切断点のすぐ後ろでなされるから（約４５°後方）、
スキャナは、常にそれと同時刻に整合指標を検出する。
これは、ラベリングマシンがアイドル状態にあるとき、
ウェブがスキャナのすぐ前において整合指標とともに停
止せしめられていることを意味する。

【００４１】マシンがウェブの送りを停止するとき、直
前の切り取りは、カッター刃がカッターの回転において
係合するときに生じる。直前の切り取りが正しい位置に
おいてなされることを保証するために、ウェブは、切り
取りがなされる時にカッターシャフトと正確に同期する
ように動いていることが必要である。一旦切り取りがな
されると、ウェブの送りは停止せしめられ得る。ウェブ
の逆転がなされない場合には、これは、ウェブがその切
断された端縁がカッターの切断点を通過して僅かに突出
した状態で停止することを意味する。固定刃が引き込み
可能な場合には、ウェブは、再び送りが開始されるまで
この位置にとどまっている。固定刃が引き込み可能でな
い場合には、カッターの次の回転が開始される前に、ウ
ェブの逆方向への送り、あるいはウェブ端縁の微小部分
の切り取りがなされる。本発明は、どちらのタイプのカ
ッターとも作動しうる。いずれの場合にも、ウェブは、
カッターが依然として回転しており、ウェブ端縁が切断
点の直ぐ前または直ぐ後ろのいずれかに位置した状態で
停止せしめられる。

【００４２】ウェブの送りが再び開始されるとき、送り
が停止せしめられたとき、すなわち切断位置１６を通過
した直ぐ後と略同じ位置で、まず第１に、回転するカッ
ター刃とタイミングを取られる。これは、そのラベルに
対する補正が一般に生じる直ぐ後にウェブの送りが開始
されることを意味する。フィードローラの位置決めが不
正確な場合には、ウェブの送りの直ぐ後に、スキャナは
整合指標を検出し、マシンをラベルのグラフィックスに
正確に再同期せしめ、最初の切り取りの準備を行う。そ
の不正確さは、保持の際の誘導モータの精度の欠如に起
因し、または長時間にわたる電気的ノイズによって精度
の低下したエンコーダ位置計数値、フィードローラに対
するウェブのスリップに起因し、あるいはマシンのアイ
ドル中にオペレータによって意図的にまたは意図的でな
くなされたウェブ位置の調節にさえ起因し得る。

【００４３】要するに、本発明の以下の特徴から、ラベ
リングマシンにおいてウェブの整合のためにサーボモー
タが必要とされる場合に、ＡＣ誘導モータを成功のうち
に使用することが可能となる。 １．システムに対するすべての補正は、切り取りがなさ
れる前にほとんど１サイクルを完了すること。 ２．加速オフセット調節が、加速エラーを除去するこ
と。 ３．積分が除去され、利得および微分特性が、静的な制
動状態の間にフィードバックループにおいて変化せしめ
られること。 ４．逆転回路は、ＡＣ誘導モータの不正確な位置を考慮
するために不感帯を有していること。 ５．ウェブのスキャニング位置とカッターの補正位置と
の間に機械的な関係が存在するために、システムが作動
を開始するたび毎に、ウェブのグラフィックスに対する
補正が最初の切り取りがなされるかなり前になされるこ
と。 ６．フィードバックフィルターに達するために許容され
るオフセット量が、過度の応答なしに高利得特性を許容
するように制限されていること。

【００４４】加えて、本発明によれば、エンコーダはモ
ータ上に設けられずにフィードローラシャフト上に設け
られることから、ＡＣ誘導モータの不正確さは、最小限
度に抑えられる。これは、不正確なモータ、バックラッ
シ、スリップ、またはその他の変数にもかかわらず、正
確な位置制御を考慮したものである。モータとフィード
ローラの間の速度の減少によって、また、モータ位置の
いかなる不正確さも、エンコーダが配置されたフィード
ローラにおいて減じられる。

【００４５】コントロールボード２６上には、ＬＥＤに
よるラベルを付されたマークが存在していることが好ま
しい。本発明において、この光源の目的は、主シャフト
（ラベリングマシンのカッターシャフト）上にエンコー
ダを設置するのを助けることである。副シャフト上のエ
ンコーダは相対的であり、その値は主シャフトに従う
が、主シャフト上のエンコーダの機械的位置は決定的に
重要である。コントロールボード上のＬＥＤは、エンコ
ーダ２８がそのゼロ位置にあるときに点灯する。したが
って、エンコーダ２８の正確なアラインメントを行うた
め、マシンはゼロ位置に対応するマシン位置にゆっくり
と動かされる。マシンがその位置に配置されると、エン
コーダは、コントロールボード上のマークＬＥＤが点灯
するまで回転せしめられる。その後、エンコーダはその
位置に固定され、アラインメントが完了する。これは、
マシンのセットアップの際に主エンコーダをアラインメ
ントするための単純でかつ実際にごく簡単な方法を考慮
したものである。

【００４６】操作をより容易にする好ましい実施例の別
の特徴は、ラベルのジョグ（ゆっくりとした運動）であ
る。これは、ウェブを正確な作動のために位置決めすべ
く、ウェブが双方向にゆっくりと動かされることを可能
にするジョグスイッチからなっている。正逆両方向にお
けるゆっくりした運動の速度は、マシンの動作中の典型
的な速度よりも遅い。これに関連して、ジョグスイッチ
は、コントロールボードに入力されるカウント不能シグ
ナルとなる。これによって、ウェブは、フィードローラ
に関係する現在のカウントを変化せしめることなく、任
意の新たな位置に動かされることができ、手動によって
ウェブを位置決めし、それをフィードローラに再びクラ
ンプする場合と同様の効果が得られる。

【００４７】特にウェブのグラフィックスが非常に広範
囲にわたって変化しうる事実を考慮して、本発明がウェ
ブの整合の制御を可能にするために、スキャナは、グラ
フィックス上の整合指標とそれ以外のマークとを識別す
ることができなければならない。この識別は、位置的な
識別によって容易に達成され得る。なぜなら、整合指標
は、各ラベルの長さ毎に、１回だけ、かつ常にグラフィ
ックスの残りの部分と同一の位置関係をもって現れるか
らである。したがって、本発明のコントロールボード
は、スキャナに対する作動ウィンドウを提供し、図２に
示したように、ラベリングマシンのカッターが電気的な
調節のウィンドウの領域内にあるときに、スキャナが補
正をリセットすることを許容するだけである。コントロ
ールボードはまた、特定のウィンドウの間にスキャナが
何回トリガするかとは無関係に、１サイクル当たり１回
だけリセットを許容する。

【００４８】すべての整合制御システムに関係する１つ
の問題は、システムが整合しなかったために生じた不良
品の製造を回避しなければならないことである。本発明
は、この問題を、図１に示したようにアウトオブ・レジ
スタシグナルを発生することによって解決する。このシ
グナルは、マシンを停止させ、アラーム、またはマシン
が整合していないことをオペレータに警告するその他の
手段をトリガするために使用され得る。これは、切り取
りがなされる毎に、スキャナの入力によって補正のリセ
ットがなされたかどうかをモニタすることによって達成
される。リセットがなされていない場合には、スキャナ
は指標を検出しておらず、ウェブは正しい位置からずれ
ているかあるいは何か別のエラーが生じている。いかな
るリセットもなされていない予め定められた個数のサイ
クル（典型的には２〜８サイクルに設定される）の終了
の後、アウトオブ・レジスタシグナルが発生せしめられ
る。スキャナが指標を検出し、最終製品がマシンから排
出される間に、多数のサイクルが繰り返されるので、こ
のアウトオブ・レジスタシグナルは、マシンを停止せし
めることが可能であれば、不整合状態で製品が製造され
る可能性を効果的に除去する。

【００４９】本発明は、この実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載した構成の範囲内におい
て種々の変形例を案出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の個々の構成要素およびそれらのコント
ローラとの作動的関係を示す図である。

【図２】本発明の装置を用いたラベリングマシンのウェ
ブ送り機構を示す概略図である。

【図３】本発明の制御回路の一部を示す概略図である。

【符号の説明】

１４ 切断ドラム（ロータリーカッター） ２２ 固定刃 ２４ コントローラ ２６ コントロールボード ２８、２９ エンコーダ ３０ フィードローラ ３０ａ シャフト ３２ スキャナアイ ４２ フィードローラモータ ４４ 伝動手段

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉ループ制御システムにおける加速エラ
   ーを最小にするための方法であって、 前記閉ループ制御システムに作用する加速によって一般
   に引き起こされる加速エラーに対応して外部で発生せし
   められた補正シグナルを、前記システムのフィードバッ
   クループの入力に加え、前記ループに対して前記加速に
   適合するのに必要なずれを与え、それによって、前記シ
   ステムの出力において加速エラーを発生せしめるための
   ループを不必要とすることからなることを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】 前記補正シグナルは、前記フィードバッ
   クループに入力される定常状態シグナル電圧と、与えら
   れた加速の間に前記ループに一般に入力されるシグナル
   電圧との差に等しい電圧であることを特徴とする請求項
   １に記載の方法。
3. 【請求項３】 マシンシステムの動作を制御するための
   装置であって、 出力シャフトを備えた、前記マシンシステムに動力を及
   ぼすためのモータ手段４２と、 前記モータ手段に作動的に連結された、前記システムが
   作動している間に前記モータ手段の位置を決定するため
   のセンサ手段３２と、 前記センサ手段および前記モータ手段に作動的に連結さ
   れ、閉ループ制御回路を形成する制御手段２６を有して
   おり、 前記制御手段２６は、さらに、前記モータ手段の停止、
   保持またはスタート条件の間に前記閉ループ制御回路の
   フィードバックループ特性を変化せしめるための手段を
   含んでいることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】 独立なシャフトと、 前記制御手段および前記独立なシャフトに作動的に連結
   された、前記独立なシャフトの位置を決定するための第
   ２のセンサ手段を有しており、 前記制御手段は、前記第１のセンサ手段の位置を前記独
   立なシャフトに連結された前記第２のセンサ手段に同期
   せしめることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記モータ手段は、ＡＣ誘導モータから
   なることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 【請求項６】 マシンシステムの動作を制御するための
   装置であって、 出力シャフトを備えた、前記マシンシステムに動力を及
   ぼすためのＡＣ誘導モータ手段と、 前記モータ手段に作動的に連結された、前記システムの
   作動の間に前記出力シャフトの位置を決定するためのセ
   ンサ手段と、 前記センサ手段および前記モータ手段に作動的に連結さ
   れ、閉ループ制御回路を形成する制御手段を有してお
   り、 前記制御手段は、さらに、前記制御回路のフィードバッ
   クループに達するシグナルを与えられた最大値に制限す
   ることによって、前記システムの過度の応答を除去する
   一方、与えられたしきい値より小さいシグナルが、影響
   されずに前記フィードバックループに達することを許容
   する手段を含んでいることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 マシンシステムの動作を制御するための
   装置であって、 出力シャフトを備えた、前記マシンシステムに動力を及
   ぼすためのＡＣ誘導モータ手段と、 前記モータ手段に作動的に連結された、前記システムの
   作動の間に前記出力シャフトの位置を決定するためのセ
   ンサ手段と、 前記センサ手段および前記モータ手段に作動的に連結さ
   れ、閉ループ制御回路を形成する制御手段を有してお
   り、 前記制御手段は、前記モータ手段が保持位置または停止
   位置にあり、かつ前記出力シャフトの前記エンコードさ
   れた位置がその相関位置の前方にあるとき、前記モータ
   手段を一定速度で逆転せしめる手段を含んでいることを
   特徴とする装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記ＡＣ誘導モータ手
   段が、正方向または逆方向のいずれかにおいてトルクを
   及ぼさないような位置的運動領域を規定することを特徴
   とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 フィルムウェブから個々のセグメントを
   切り取るための装置であって、 カッター刃を備えたロータリーカッターと、前記ロータ
   リーカッターに隣接して配置された固定刃を有し、前記
   固定刃は、前記カッター刃が前記固定刃に係合すると
   き、前記フィルムウェブが個々のセグメントに切断され
   る切断点を規定し、さらに、 前記ロータリーカッターに前記ウェブを送り、前記ウェ
   ブを前記切断点で切断すべく位置決めする手段と、 前記切断点に対する前記ウェブのグラフィックスの位置
   を決定する整合検出手段と、 前記ウェブ供給手段および前記整合検出手段に作動的に
   連結された、要求されたウェブグラフィックスが前記ロ
   ータリーカッター上の切断点において切断されるように
   ウェブの位置を補正するための制御手段を有しており、 前記ウェブの位置に対する補正は、前記カッター刃およ
   び前記固定刃が互いに係合した後、前記ロータリーカッ
   ターの最初の半回転の間にのみなされることを特徴とす
   る装置。
10. 【請求項１０】 予め定められたウェブ位置において、
    グラフィックスを有するウェブから個々のウェブ部分を
    切り取るための装置であって、 ウェブを予め定められた進路に沿って送る手段と、 前記ウェブを受け取り、前記ウェブから個々のウェブ部
    分を切り取るロータリーカッターと、 前記ウェブ部分が切り取られる間に、前記ウェブのグラ
    フィックスを位置決めする整合制御手段を有しており、 前記整合制御手段は、さらに、 ａ）前記進路に沿って前記ウェブのグラフィックスの位
    置を決定するセンサと、 ｂ）前記ウェブ送り手段および前記センサに作動的に連
    結された、前記ウェブのグラフィックスの前記ウェブの
    送りに対する相対位置を、前記ウェブが前記予め定めら
    れたウェブ位置において切り取られ得るように調節する
    機械的手段と、 ｃ）前記ウェブ送り手段および前記センサに作動的に連
    結された、前記ウェブのグラフィックスの前記ウェブの
    送りに対する相対位置を、前記ウェブが前記予め定めら
    れたウェブ位置において切り取られ得るように調節する
    電気的制御手段を含んでいることを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 運動制御のためにフィードバックルー
    プにおいて使用される積分回路であって、 増幅器と、 回路中において前記増幅器の出力と逆転する入力との間
    に接続されたコンデンサと、 前記増幅器の出力および入力の間に接続された整流器
    と、 前記増幅器の出力と前記コンデンサを前記出力に接続す
    る回路との間において、前記第１の整流器と逆向きに接
    続された第２の整流器を有しており、 前記フィードバックループに対する出力が前記第２の整
    流器と前記コンデンサとの間に接続されていることを特
    徴とする積分回路。
12. 【請求項１２】 ウェブグラフィックスを有するウェブ
    を送るための装置であって、 ウェブを予め定められた進路に沿って送る手段と、 ウェブのグラフィックスを検出し、前記検出したウェブ
    のグラフィックスに基づいて、前記進路に沿って前記ウ
    ェブの位置を決定するセンサと、 前記センサに作動的に連結された、前記検出したウェブ
    のグラフィックスに基づいて前記ウェブの位置を補正す
    る手段と、 前記センサによってもたらされる補正なしに、連続的に
    生じるウェブ送りサイクルの個数を計数する計数手段を
    有しており、 前記計数手段は、さらに、計数値が予め定められた値に
    達したとき出力シグナルを発生するシグナル発生手段を
    含んでいることを特徴とする装置。