画像処理を利用した底面層の位置制御方法および装置

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【発明の名称】	画像処理を利用した底面層の位置制御方法および装置
【発明者】	【氏名】リュディガーデュヴェンダーク
【要約】	【課題】余分な時間損失を生じることなく、不良品の割合を低減し、製造公差を更に最小限に抑えることができる方法と装置を提案する。【構成】本発明の方法は、ａ）弁シート材、被覆シート材、刻印、コーティング、型押しのうちの少なくとも１つが取付けられ、又は、導入されたチューブ状ピースの構成要素の画像を記録する工程と、ｂ）前記ピースの構成要素ごとの基準点に対する前記シート材等の相関的な位置を測定する工程と、ｃ）判定された位置が標的位置からずれている偏差を算定する工程と、ｄ）判定された位置が標的位置からずれている偏差を、複数の判定済みの位置について平均を求めた平均偏差を算定する工程と、ｅ）平均偏差の値の分だけ、前記シート材の位置と前記ピースの構成要素の位置を変動させる工程とを含む。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁シート材、被覆シート材、刻印、コーティング、型押しのうちの少なくとも１つを、チューブ状のピースの各構成要素の表面または内部の正確な位置に取付け、または、導入する方法であって、
ａ）弁シート材、被覆シート材、刻印、コーティング、型押しのうちの少なくとも１つが既に取付けられた、または、既に導入された複数のチューブ状のピースの各構成要素の画像を記録する工程と、
ｂ）チューブ状のピースの各構成要素ごとの基準点に対する弁シート材、被覆シート材、刻印、コーティング、型押しのうちの少なくとも１つの相関的な位置を測定する工程と、
ｃ）判定された位置が標的位置からずれている偏差を算定する工程と、
ｄ）算定済みの偏差の結果として得られる値の分だけ、弁シート材または被覆シート材の位置とチューブ状のピースの各構成要素の位置を変動させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記算定済みの偏差の結果として得られる前記値は、前記判定された位置が前記標的位置からずれている偏差を、複数の判定済みの位置について平均を求めた平均偏差を算定することにより確定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記算定済みの偏差の結果として得られる前記値は、前記判定された位置が前記標的位置からずれている偏差を時間の関数として記述した関数に基づいて確定されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記関数は周期関数であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
弁シート材または被覆シート材の前記位置とチューブ状のピースの前記位置とは、少なくとも１個のカメラによって測定されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記偏差は、前記チューブ状のピースを搬送している搬送用ベルトの１回転中に搬送されたチューブ状のピースの個数によって確定されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記位置変動はモーターを装備した差動調節機構によって行われることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記算定済みの偏差の結果として得られる前記値の確定は、コンピュータ制御装置によって行われることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記コンピュータ制御装置は、前記平均偏差、および、前記判定された位置が前記標的位置からずれている偏差を時間の関数として記述した関数の両方を算定し、或いは、それらのうちの一方を算定することを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記コンピュータ制御装置は制御信号を前記作動調節機構に送信することを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
弁シート材、被覆シート材、刻印、コーティング、型押しのうちの少なくとも１つを、チューブ状のピースの各構成要素の表面に取付けるユニットまたは導入するユニットを位置決めするための装置であって、
弁シート材、被覆シート材の画像、刻印の画像、コーティングの画像、型押しの画像のうちの少なくとも１つと、複数のチューブ状のピースの各構成要素の画像を記録するユニットと、
チューブ状ピースの各構成要素に対する弁シート材または被覆シート材の相関的な位置、刻印の相関的な位置、コーティングの相関的な位置、型押しの相関的な位置のうちの少なくとも１つを測定し、更に、複数の相関的な位置から１つの相関的な位置を算定する評価コンピュータユニット、または、偏差関数を確定する評価コンピュータユニットと、
標的位置を保存することができる記憶ユニットと、
前記相関的な位置を調節するユニットと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
平均相対位置と標的相対位置の差を前記コンピュータユニットから得て、調節のための制御信号を装置に供給することができる制御ユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
画像を記録する前記ユニットは光学測定システムを有していることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ状のピースの各構成要素に対して弁シート材または被覆シート材の位置決めをする方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チューブ状のピース（チューブ状の片部材）の各構成要素に対して相関的に弁シート材または被覆シート材を位置決めすることは、特に、袋やバッグを製造する際には重要となる。このような袋は製造後に、例えば、セメントのような建築材料などの原材料を詰めるように製造規定されていることが多いが、概ね、チューブ状のピースの一部を搬送するのにチューブ状のピースの軸線に交差する方向に移動させ、端部領域を取付け、細長い弁状片を糊付けするなどして付着させてから、付着された端部領域の各部を折畳んで袋の形に閉じて、最後に、そのようにして形作られた底面に底面被覆シートを付着させることにより製造される。必要であれば、２つの端部の一方は異なる方法で形成されてもよいが、両方の端部に弁部材を設けるのは必要ではないことが多い。底面部の強度が既に十分であれば、底面被覆シートがなくてもよい。このような袋は、製造後に、上述のような弁部材または１片の弁シート材を通して中身が充填される。しかしながら、袋の品質のためには、弁シート材または被覆シート材の位置のみが正確であることが重要なのではなく、印字、コーティング、糊の塗布の位置や、更には、後の工程の折畳み線の位置を示す突起部または溝の位置が正確であることも重要となることが多い。チューブ状のピースを素材にした、上述のような袋の製造は、底敷き装置と呼ばれることのある装置で行われる。
【０００３】
上述の袋を製造するために、チューブ状のピース（チューブ状の片部材）が、それぞれの袋形状の長手方向軸線を交差する方向に搬送されるが、その際には、輸送装置内で略水平状態にチューブ状原反の平面内を移動させられ、チューブ状のピースは輸送装置に対しては移動できない状態に保たれている。このために、チューブ状のピースは、それぞれの両端部の領域が、いわゆる２重コンベアーベルトのベルト相互の間に締付け固定されることが多い。弁シート材と底面被覆シート材とは他の輸送装置によってチューブ状ピースのところまで搬送されてくるが、この装置では、２重コンベアーまたはシリンダがこのために設けられており、それらの表面上に載置されて弁シート材または底面被覆シート材が搬送される。このようなシリンダには吸引装置または挟み（ペンチ）が装備されていることがある。製造過程の最初に、輸送装置は全て調節されるとともに互いに同調され、弁シート材または底面被覆シート材が、そこに固定されるべきチューブ状のピースの各構成要素の標的位置に高精度に設置されるようにしなければならない。この場合、輸送装置上のシート材や細長い部材片の位置のみが重要な役割を担うのではなく、輸送速度も重要となる。先行技術による装置の同調および調節については、製造開始時に装置操作者によって無作為抽出的なサンプルが採取され、実際の位置が標的位置からどれくらいの偏差があるかを判断するための測定が行われる。続いて、判定された偏差に従って、個々の輸送装置が調節され、偏差を最小限にする。印字、コーティング、または、型押しのために装置を調節する作業も必要となる。この具体例の欠点は、調節過程に時間を要し、制御しようとして袋が損傷を被り、破損してしまうことさえある点である。
【０００４】
ドイツ国特許出願第195 02 830 A1号は、偏差を監視する検査方法を提案している。実際の位置が標的位置から不都合に大きくずれている間は、これに該当する袋は後で不良品として分別される。
【０００５】
しかしながら、このような処置を採用している間に、幾何学的製品公差、すなわち、実際の位置または所定の位置が標的位置から逸れている偏差は広範囲にわたって変動していることが多く、よって、かなりの不良品が生じる。このような場合、底敷き装置を再調節することができるが、このために再度の製造中断を余儀なくされる。
【０００６】
【特許文献１】ドイツ国特許出願第195 02 830 A1号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、余分な時間損失を生じることなく、不良品の割合を低減しながら、製造公差を更に最小限に抑えることができるようにした方法と装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載されている本発明の方法、および、請求項１１に記載されている本発明の装置によって解決される。
【０００９】
上記の課題に従って、複数のチューブ状ピースの各構成要素の画像、および、これらチューブ状ピースに作用する複数ユニット、または、チューブの状ピースに付着される複数構成部材の画像の両方、或いは、それらのうちの一方が、最初に記録される。これらの画像は、製袋作業中の相互に異なる製造工程の後で記録される。この場合、例えば、袋が１つごとに画像化されてもよいし、または、全部の袋ではなくｎ番目ごとの袋だけが画像化されてもよい（ｎ＞１）。袋の画像は１個以上が記録されるが、この数は、どの位置が確定されるべきかで決まる。従って、弁シート材が糊付けされる前に、溝が設けられたチューブ状のピースの画像を記録しておくことが有用となる。弁シート材に糊付けをした後で、また別な画像が記録される。
【００１０】
次の第２工程では、弁シート材の実際の位置、被覆シート材の実際の位置、刻印の実際の位置、コーティング材の実際の位置、型押しの実際の位置のうちの少なくとも１つは、チューブ状のピースの基準点に対して相関的に確定される。この基準点は、チューブ状のピースの軸線を交差する方向で、しかも、チューブ状のピースの平面内を搬送される平置きしたチューブ状のピースの端部が取付けられる際に、形作られた三角形の突出した頂点が概ねその位置にあたる。次に、取付け後の端部は、チューブ状のピースの平面に直交しているとともにチューブ状のピースの軸線に垂直である平面に平行になる。取付け後の端部の平面の各位置が確定されると同時に、この平面に垂直な方向の各位置の重要性は次位的に扱われるのが好ましい。実際の位置とこれに対応する標的位置との間の逸れが測定され、実際の位置の標的位置からの偏差を得る。
【００１１】
しかしながら、糊付けされるべき被覆シート材は、この給送用シリンダの上に画像化されているものの、これと同時にチューブ状のピースの基準点が画像化されていない場合には、実際の位置は空間内での位置が分かっている記録済みの基準点を参照しながら設定されなければならない。チューブ状のピースを参照しながら画像を位置決めすることができるようにするためには、チューブ状のピースは、それが或る位置へ送られる時に、記録する処理を誘発しなければならない。
【００１２】
弁シート材、被覆シート材、刻印、コーティング、型押しのうちの少なくとも１つが、チューブ状ピースの各構成要素に対して相関的に移動させられる距離の値は、ここで、算定された偏差の結果として生じる。この相対移動は、上述の取付け処理または導入処理を実施するユニットを移動させることによって行われてもよい。これに代わるものとして、または、これに加えて、コンベアベルトなどのようなチューブ状のピースを搬送する装置が移動されるようにしてもよい。輸送装置は、測定された偏差がチューブ状のピースの搬送方向に沿って存在している場合には、加速されたり制動されたりする。
【００１３】
測定された偏差の結果として生じた値が測定された偏差そのものであることもある。
【００１４】
しかしながら、偏差の判定は、外部からそれ以上の影響を受けることが無くなったチューブ状のピースについて下される。よって、位置変化は次に続くチューブ状のピースに関するものである。しかし、或る程度の位置変化が、次に続くチューブ状のピースに対して、より大きな偏差をもたらすことがあり、すなわち、所望の効果を打ち消してしまうことがある。
【００１５】
よって、本発明の有利な変形例では、多数の偏差に基づいて判定された偏差の結果として生じる値を確定することが提案されるが、その場合、そのような多数の偏差から平均値が採られる。次に、呼応するユニットの位置が変動させられ、呼応する現実の位置が算定された平均値分だけ補正される。この補正はまた、この平均値が製品公差の範囲内にある場合にも行われることがある。ユニットの位置はチューブ状のピースに対する相関的な空間位置にのみ頼る訳ではなく、チューブ状のピースを搬送している輸送装置に対して相関的な段階的位置への照会も行う。
【００１６】
平均値を求める基礎となるチューブ状のピースの数は、チューブ状のピースの搬送用ベルトの１回転中に搬送されるチューブ状のピースの個数とするのが有利である。
【００１７】
また別な有利な変形例では、平均偏差は測定された偏差から算定されるのではなく、偏差関数から確定される。この偏差関数は時間に依存していることがある。一定時間におけるこの関数の関数値は、ここでは、個々の袋または個々のチューブ状のピースを基準にして得られた偏差値であるが、既に測定された袋から得られる偏差値や、これから測定されるはずの袋から得られる偏差値も考慮される（変動する平均値を求める）。
【００１８】
この設定関数によって、既に確定済みの偏差の反応が得られるばかりか、今後得られる予定の偏差が予測される。このことは、底敷き装置で周期的偏差が生じる場合、具体的には、搬送用ベルトまたは駆動モータの同期偏差が生じる場合には、特に有利である。有利な変形例では、この関数は周期関数でもある。次に、実際の位置の補正が、制御調節ユニットによって周期的に行われるが、この場合、確定済みの偏差の結果として生じて位置調節のために利用される値は、特定の時間における関数の関数値である。
【００１９】
画像の記録は、底敷き装置の機械枠に搭載された１個以上のカメラを使って行われる。カメラによって記録された画像は評価計算ユニットに送信され、この装置が記録された画像から基準点の位置と実際の位置とを判定し、標的位置からの偏差を算定し、平均値または関数を確定する。次に、これらの平均値がサーボ機構を駆動する制御ユニットに送信され、このサーボ機構を利用して、刻印の位置、コーティングの位置、型押しの位置、弁シート材の位置、被覆シート材の位置のうちの少なくとも１つを、取付けユニットや挿入ユニットのために変更することができるようになる。このようなサーボ機構はモータ調節自在な差動機構であって、流れ製造作業中に調節を行うことができるため、製造を中断せずに位置の補正を行える。このような差動機構は、補正駆動機構とも呼ばれるが、互いに相関的な駆動操作によって駆動される２個の構成要素の段階的位置、および、前記構成要素の回転速度の両方、或いは、それらのうちの一方を変更するために広く利用される。底敷き装置上の多数のユニットは、信号駆動操作によって駆動されることが多く、信号駆動操作がいわゆる斜軸（ベべルシャフト）を駆動し、斜軸から各ユニットへのトルクが伝達される。
【００２０】
本発明のよる上述の方法は、製袋作業中に継続的に反復して遂行されて、可能な限り完全に不良品を生じる事が無いように図っている。
【００２１】
本発明のまた別な利点は、特許請求の範囲の各請求項の記載内容から明瞭となる。
【００２２】
本発明の実践的な具体例は、後段の詳細な説明と添付の図面に基づいて理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１ａは、管状部材片上に弁底面を形成する一連のプロセス工程を例示している。プロセスの工程は各々が、参照番号「１」から参照番号「７」によって示す、指定されたワークステーションで遂行される。チューブ状ピース８は、２重ベルトコンベアー９によって個々のワークステーションに搬送されるが、ここでは、管の軸線は給送方向と交差し、且つ、給送平面内で延びている。ワークステーション１では、今は開いている底面１０が管の軸線に対して本質的に垂直に延びる平面内に存在するように、管端部が取付けられる。ワークステーション２では、弁シート材１１が開いた底面１０に付着される。ワークステーション３では、もう１つ別な弁シート材１２が付着される。ワークステーション４では、底面１０の各領域が或る態様（詳しく図示せず）で糊でコーティングされる。次に、ワークステーション５で底面の閉鎖が行われるが、この場合、底面の各領域は塗布された糊により互いに粘着され、従って、恒久的な底面を形成する。ワークステーション６では、底面被覆シート材１３が閉じた底面に付着される。次に、ワークステーション７で、任意で、判型円筒担体１４により、刻印が底面被覆シート材の上に印刷される。このために、判型円筒担体１４は隆起したプレート（図示せず）を保有している。
【００２４】
２重ベルトコンベア９は図１ｂに、より詳細に例示されている。２重ベルトコンベア９は２本の回転式エンドレスコンベアベルト１５がアイドラプーリーを巻くように案内されている。２重ベルトコンベアの各領域でチューブ状ピースを搬送するために、２本のコンベアベルトが上下２段に設置されて、バネ力が作用しているロール１７によって圧縮された結果、チューブ状のピースのコンベアーベルトに対する相関的なずれが回避される。コンベアベルト１５の駆動機構が下位コンベアーベルト１５の具体例として例示されている。この駆動機構は駆動モータ（図示せず）を備えており、このモータが駆動プーリー１８を駆動する。コンベアベルト１５はプーリー１９を巻いて案内されるが、これらプーリー１９はコンベアベルト１５が少なくとも180度の角度より大きい角度で駆動プーリー１８の周囲に巻きつくように配置されている。
【００２５】
図２は、弁シート材１１、底面被覆シート材１３、および、刻印２０の底面８に対する相関的な位置を確立している際に考慮に入れられる、複数の互いに異なるパラメータを例示しているが、これらのパラメータは本発明に関連して製造公差を最小限に抑えるように変動させることができる。これらのパラメータに対応する測定によって上記各位置を判定するための底面８の基準点となるのは、搬送方向ｚを向いて見た場合の前側の底面三角形の頂点２１と底面の中心線２２であり、この中心線は搬送方向ｚに平行に延びている。パラメータａ₁は底面被覆シート材１３の前側端縁部の頂点２１からの距離を示しており、パラメータａ₂は頂点２１から刻印の（文字判読方向の）前側端縁部までの間の距離を示しており、パラメータａ₃は弁シート材１１の後側端縁部から頂点２１までの間の間隔を示している。これらパラメータを調節して、目標値からのそれぞれの公差を最小限に抑えるために、被覆シート材搬送および弁シート材搬送のための輸送装置の駆動機構の段階位置のみならず、２重ベルトコンベアに対して相関的な判型ローラ１４の段階位置も同様に変更される。このような構成要素は全て、１個の駆動機構によって駆動されることが多いが、このような駆動機構は機械軸を駆動して、この機械軸から、個々の輸送装置を駆動するためのトルクが伝達される。段階位置を変更させることができるようにするために、モータにより調節することができる重複駆動機構が設けられて、この機構のサーボモータが適所に記録および調節される。個々の上述の構成要素が専用の駆動モータを備えている場合には、この駆動モータは機械軸とは無関係に作動し、駆動モータの回転位置を記録および調節することができる。これは、概ね、従来公知の回転センサにより行われる。
【００２６】
パラメータｂ₁およびｂ₂は底面被覆シート材と弁シート材の上端縁部から中心線２２までの距離を示している。これらの位置は、２重ベルトコンベアに対して底面被覆シート材または弁シート材を相関的に搬送する輸送装置のモータによって生じる変位によって調節される。同じことがパラメータｂ₄についても該当するが、このパラメータは刻印の上端縁部から中心線２２までの間の距離を示しており、ここでは、この変形例のために、判型ロールが軸線方向に配置されている。パラメータｂ₃は弁シート材１１の幅を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】袋の底面の製造過程を例示した図である。
【図１ｂ】袋の底面の製造過程を例示した図である。
【図２】底面製造中に制御することができるパラメータを併記した、袋の底面の図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ワークステーション
２ワークステーション
３ワークステーション
４ワークステーション
５ワークステーション
６ワークステーション
７ワークステーション
８チューブ状ピース
９２重ベルトコンベア
１０付着済み底面
１１弁シート材
１２弁シート材
１３底面被覆シート材
１４判型円筒担体
１５コンベアーベルト
１６アイドラプーリー
１７ロール
１８駆動プーリー
１９プーリー
２０刻印
２１底面三角形の頂点
２２中心線
ｘチューブ状のピースの軸線方向
ｙ搬送方向ｚと管の軸線方向ｙに垂直な方向
ｚチューブ状のピースの搬送方向

【出願人】	【識別番号】５９０００２９０９【氏名又は名称】ヴィントメーラーウントヘルシャーコマンディトゲゼルシャフト
【出願日】	平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【代理人】	【識別番号】１０００８２００５【弁理士】【氏名又は名称】熊倉禎男【識別番号】１０００６７０１３【弁理士】【氏名又は名称】大塚文昭【識別番号】１０００６５１８９【弁理士】【氏名又は名称】宍戸嘉一【識別番号】１０００８８６９４【弁理士】【氏名又は名称】弟子丸健【識別番号】１００１０３６０９【弁理士】【氏名又は名称】井野砂里
【公開番号】	特開２００８－４９７０７（Ｐ２００８－４９７０７Ａ）
【公開日】	平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願番号】	特願２００７－２４４４８３（Ｐ２００７－２４４４８３）