特開 2024-60404 包材供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024060404

(43)【公開日】2024-05-02

(54)【発明の名称】包材供給装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 23/192 20060101AFI20240424BHJP

   B65B 41/16 20060101ALI20240424BHJP

【ＦＩ】

B65H23/192

B65B41/16 501F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022167756

(22)【出願日】2022-10-19

(71)【出願人】

【識別番号】000151461

【氏名又は名称】株式会社東京自働機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 晴樹

【テーマコード（参考）】

3F105

【Ｆターム（参考）】

3F105AA04

3F105AB07

3F105BA02

3F105CA02

3F105CB01

3F105DA05

(57)【要約】

【課題】より簡易な構成で、包材が装填されたリール軸にブレーキ力を付与して包材にかかる張力を適切に調整可能な包材供給装置を提供する。
【解決手段】包材供給装置１０は、包材Ｗが装填されたリール軸５と、リール軸５に装填された包材Ｗを下流側の製袋包装装置２０に繰り出す繰り出しローラ８０と、繰り出しローラ８０を回転駆動させるサーボモータ（電動モータ）と、リール軸５に対してブレーキ力Ｂを付与するブレーキ装置５０と、サーボモータのモータトルクに基づいて、リール軸５に対するブレーキ力Ｂを調整するようにブレーキ装置５０を制御する制御装置とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

包材が装填されたリール軸と、
前記リール軸に装填された前記包材を下流側の装置に繰り出す繰り出しローラと、
前記繰り出しローラを回転駆動させる電動モータと、
前記リール軸に対してブレーキ力を付与するブレーキ装置と、
前記リール軸と前記繰り出しローラとの間における前記包材の張力が所定の範囲内に維持されるように、前記電動モータのモータトルクに基づいて、前記ブレーキ装置を制御して前記リール軸に付与されるブレーキ力を調整する制御装置と
を備えた包材供給装置。

【請求項2】

前記制御装置は、所定時間における前記モータトルクの平均値に基づいて、前記ブレーキ力を制御する請求項１に記載の包材供給装置。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記モータトルクの前記平均値が前記所定の範囲に基づいて予め定められた上限値以上となったときに、前記ブレーキ力を現在の値から第１所定値だけ低下させ、
前記モータトルクの前記平均値が前記所定の範囲に基づいて予め定められた下限値以下となったときに、前記ブレーキ力を現在の値から第２所定値だけ増加させる
請求項２に記載の包材供給装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
第１所定時間以内に、前記モータトルクの値が前記所定の範囲に基づいて予め定められた上限値以上となった回数が第１所定回数以上であるとき、前記ブレーキ力を現在の値から第３所定値だけ低下させ、
第２所定時間以内に、前記モータトルクの値が前記所定の範囲に基づいて予め定められた下限値以上となった回数が第２所定回数以上であるとき、前記ブレーキ力を現在の値から第４所定値だけ増加させる
請求項１に記載の包材供給装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記モータトルクの値が前記所定の範囲に基づいて予め定められた上限値以上となった状態が第３所定時間にわたって継続したとき、前記ブレーキ力を現在の値から第５所定値だけ増加させ、
前記モータトルクの値が前記所定の範囲に基づいて予め定められた下限値以上となった状態が第４所定時間にわたって継続したとき、前記ブレーキ力を現在の値から第６所定値だけ増加させる
請求項１または請求項４に記載の包材供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は包材供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、包材を下流側の装置に供給する包材供給装置において、リール軸に装填された包材を繰り出しローラで繰り出す際に、リール軸にブレーキ力を付与する技術が知られている。例えば、特許文献１には、リールに巻かれた包材を引出す繰出し機と、リールの回転にブレーキ力を加える包材用ブレーキと、包材の径を測定する包材径測定手段とを備える包材繰出し装置が記載されている。この包材繰出し装置では、包材の径が大きい場合に包材用ブレーキのブレーキ力を強くし、包材の径が小さい場合にブレーキ力を弱くする。それにより、包材の径によらず包材の繰出しに伴うリール負荷の強弱を一定に調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４３９０９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

包材が装填されるリール軸に対して適切なブレーキ力を付与し、包材にかかる張力を一定範囲に維持しなければ、包材にたるみが生じたり、包材に過大な張力がかかり伸びや破断が生じたりする恐れがある。しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、包材の径を測定するための包材径測定センサが必要となり、部品点数の増加や装置構成の複雑化を招いてしまう。

【0005】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より簡易な構成で、包材が装填されたリール軸にブレーキ力を付与して包材にかかる張力を適切に調整可能な包材供給装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の包材供給装置は、包材が装填されたリール軸と、前記リール軸に装填された前記包材を下流側の装置に繰り出す繰り出しローラと、前記繰り出しローラを回転駆動させる電動モータと、前記リール軸に対してブレーキ力を付与するブレーキ装置と、前記リール軸と前記繰り出しローラとの間における前記包材の張力が所定の範囲内に維持されるように、前記電動モータのモータトルクに基づいて、前記ブレーキ装置を制御して前記リール軸に付与されるブレーキ力を調整する制御装置とを備える。

【0007】

この構成により、包材にかかる張力に対応して変動する電動モータのモータトルクに基づいてリール軸に付与されるブレーキ力を調整するセンサを用いることなく、包材Ｗにかかる張力ｔｅを所定の範囲内に維持することができる。したがって、本発明の包材供給装置によれば、より簡易な構成で、包材が装填されたリール軸にブレーキ力を付与し、包材にかかる張力を適切に調整可能となる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の包材供給装置によれば、より簡易な構成で、包材が装填されたリール軸にブレーキ力を付与して包材にかかる張力を適切に調整可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】製袋充填包装機の概略を示す斜視図である。

【図2】製袋充填包装機のシステム構成の概略を示す構成図である。

【図3】包材にかかる張力と、サーボモータのモータトルクと、ブレーキ装置によりリール軸へと付与されるブレーキ力との時間変化の様子を模式的に示した説明図である。

【図4】包材にかかる張力と、サーボモータのモータトルクと、ブレーキ装置によりリール軸へと付与されるブレーキ力との時間変化の様子を模式的に示した説明図である。

【図5】ブレーキ制御を実行するための制御装置の概略を示す構成図である。

【図6】ブレーキ制御によるブレーキ力とサーボモータのトルク平均値との時間変化の様子を模式的に示した説明図である。

【図7】ブレーキ制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態におけるブレーキ制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態におけるブレーキ制御によるブレーキ力とサーボモータのモータトルクＴとの時間変化の様子を模式的に示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１実施形態］
以下、図面に基づき本発明の第１実施形態について説明する。

【0011】

（製袋充填包装機）
図１は、製袋充填包装機の概略を示す斜視図であり、図２は、製袋充填包装機のシステム構成の概略を示す構成図である。製袋充填包装機１は、包材供給装置１０と、製袋包装装置２０と、制御装置３０とを備える。

【0012】

（包材供給装置）
包材供給装置１０は、複数（本実施形態では、２つ）のリール軸５を備えており、各リール軸５に装填された包材ロールＷＲから、例えばヒートシール可能なフィルムといった包材Ｗを複数の経路ローラＲ１を介して製袋包装装置２０へと供給する装置である。本実施形態における製袋充填包装機１では、包材供給装置１０から製袋包装装置２０へと連続的に包材Ｗを供給する連続運転を実行する。

【0013】

包材供給装置１０は、上記複数の経路ローラＲ１と、上記リール軸５と、旋回アーム４０と、ブレーキ装置５０と、接続台６０と、接続器７０と、繰り出しローラ８０と、受けローラ８５と、繰り出しローラ駆動装置１００（図２参照）と、旋回アーム駆動装置２００（図２参照）とを備える。なお、複数の経路ローラＲ１は、可動ロールの位置を調整することで包材供給装置１０と製袋包装装置２０との間における包材Ｗの張力を調整するように制御装置３０により制御される張力調整機構（ダンサローラ）１４を構成するものを含む。また、図示省略するが、後述する繰り出しローラ８０および接続台６０は、各リール軸５に対応して１つずつ設けられるように旋回アーム４０に取付けられ、旋回アーム４０の回転に伴って各リール軸５と共に旋回する。なお、繰り出しローラ８０および接続台６０は、包材供給装置１０に１つのみ設けられる構成であってもよい。

【0014】

リール軸５は、互いに平行な第１リール軸５Ａおよび第２リール軸５Ｂを含み、旋回アーム４０に中心軸４０ａを基準として互いに１８０度だけ回転した位置に取り付けられる。旋回アーム４０は、包材供給装置１０の図示しない本体フレームに中心軸４０ａを中心として旋回可能に取り付けられ、旋回アーム駆動装置２００の電動式のサーボモータ２１０（図２参照）によって中心軸４０ａを中心として旋回し、任意の角度で姿勢を固定可能とされている。これにより、第１リール軸５Ａおよび第２リール軸５Ｂは、先行して使用される包材Ｗである先行包材Ｗ１を繰り出して使用する繰り出し位置Ｐ１と、先行包材Ｗ１の次に使用される包材Ｗである後行包材Ｗ２を繰り出して使用する前の待機位置Ｐ２との間で、旋回して位置を切り替え可能とされている。なお、リール軸５は、少なくとも設けられればよく、３つ以上設けられてもよい。

【0015】

ブレーキ装置５０は、各リール軸５に対してブレーキ力を付与するエア駆動式の制動装置であり、図２に示すように、電空レギュレータ５２と、エアシリンダ５４と、摩擦部材５６とを含む。電空レギュレータ５２は、図示しないエア供給源に接続された図示しないエア供給路に配置され、電気信号に比例して空気圧力を制御する。エアシリンダ５４および摩擦部材５６は、各リール軸５に対応して設けられる。エアシリンダ５４は、エア供給路を介してエアが内部に供給され、摩擦部材５６を各リール軸５に設けられたディスクＤ（図１参照）に当接または離間させる。摩擦部材５６は、エアシリンダ５４によってディスクＤを押圧することで、リール軸５の自らの軸周りの回転に対してブレーキ力を付与する。なお、摩擦部材５６は、リール軸５を挟み込むことによりブレーキ力を付与する部材であってもよい。

【0016】

接続台６０は、先行包材Ｗ１と後行包材Ｗ２の先端部とを接続器７０により接続する際の台座となる部材であり、後行包材Ｗ２の先端部を保持可能に構成されている。なお、図１では、接続台６０および接続器７０を模式的に記載している。接続器７０は、例えば図示しないヒータブロックおよびカッターを備え、接続台６０上で上下に重なった先行包材Ｗ１と後行包材Ｗ２の先端部とをヒータブロックで熱溶着により接着し、接着した先行包材Ｗ１と後行包材Ｗ２とをカッターで切断する。接続器７０は、例えば超音波シーラといった包材Ｗ同士を接続可能な他のシーラを有するものであってもよい。

【0017】

繰り出しローラ８０は、先行包材Ｗ１を製袋包装装置２０側に繰り出すためのローラであり、繰り出しローラ駆動装置１００の電動式のサーボモータ（電動モータ）１１０（図２参照）によって回転駆動される。先行包材Ｗ１の包材ロールＷＲが装填されたリール軸５に対応した繰り出しローラ８０の上部には、回転可能な受けローラ８５が略上下方向に移動可能に配置されており、繰り出しローラ８０との間で先行包材Ｗ１を挟み込む。それにより、繰り出しローラ８０がサーボモータ１１０によって回転駆動されると、繰り出しローラ８０と受けローラ８５との間に挟み込まれた先行包材Ｗ１が繰り出しローラ８０の回転によって包材ロールＷＲから繰り出される。繰り出しローラ８０および受けローラ８５は、少なくとも、張力調整機構１４より先行包材Ｗ１の繰り出し方向における上流側に配置される。本実施形態では、繰り出しローラ８０および受けローラ８５は、先行包材Ｗ１の繰り出し方向において、接続器７０による先行包材Ｗ１と後行包材Ｗ２との接続位置よりも上流側に設けられている。

【0018】

（製袋包装装置）
製袋包装装置２０は、包材供給装置１０から供給された包材Ｗを袋状に形成すると共に、形成した袋に粉粒体やスナック菓子などの充填物を充填する装置である。なお、図１においては、製袋包装装置２０を通過する包材Ｗの記載を一部省略している。製袋包装装置２０は、内容物を供給するホッパ２１の下方に、上下方向に延びる製袋チューブ２２が設けられている。また、製袋チューブ２２の上部には、包材供給装置１０から供給された包材Ｗを略筒状に成形してガイドするフォーマ２７が設けられている。包材Ｗは、フォーマ２７を通過する際、両側縁が所定の形態にて互いに重ねあわされたラップ部が形成される。製袋チューブ２２の両側には、一対の繰り出しベルト２３が設けられており、一対の繰り出しベルト２３によって製袋チューブ２２の周囲に沿って延在する包材Ｗが下方に繰り出される。なお、製袋チューブ２２の下方には、包材Ｗを所定形状に成形する図示しない成形ガイドが設けられている。

【0019】

また、製袋チューブ２２の近傍には、開閉可能な縦シーラ２４が設けられている。縦シーラ２４は、包材Ｗの上記ラップ部をヒートシールし、両側縁を互いに接着させた縦シールフラップを形成する。さらに、製袋チューブ２２の下方には、開閉可能な横シーラ２５が設けられている。横シーラ２５は、一対のヒータブロック２５ａ、２５ｂと、図示しないカッターを有している。横シーラ２５が閉動作したとき、一対のヒータブロック２５ａ、２５ｂが包材Ｗを前後から挟み付けることで、包材Ｗに横シールを形成し、カッターにより包材Ｗが切断される。それにより、包材Ｗは、上下端が横シールにより閉じられ、図１に示すように、ホッパ２１から製袋チューブ２２を介して供給される内容物が充填された袋Ｆが形成される。

【0020】

（制御装置）
制御装置３０は、記憶装置（ＲＯＭ：Read Only Memory、ＲＡＭ：Random Access Memory、不揮発性ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などを含んで構成されるコントローラであり、製袋充填包装機１の全体制御を行う。制御装置３０は、図２に示すように、作業員が製袋充填包装機１を駆動させるための各種設定値を入力するためのインターフェースとしての設定入力装置２が電気的に接続されている。また、制御装置３０は、繰り出しベルト２３、縦シーラ２４、横シーラ２５、ブレーキ装置５０、接続器７０、繰り出しローラ駆動装置１００、旋回アーム駆動装置２００などが電気的に接続されており、設定入力装置２で作業員により入力などされた各種設定にしたがって、出力側に接続された上記各種装置を制御する。

【0021】

例えば、制御装置３０は、繰り出しローラ８０を回転駆動させる繰り出しローラ駆動装置１００のサーボモータ１１０を駆動制御する。具体的には、制御装置３０は、張力調整機構１４での包材Ｗのバッファ量に応じて、製袋包装装置２０への包材Ｗの供給がなされるように、サーボモータ１１０を制御して繰り出しローラ８０を回転させる。なお、製袋充填包装機１は、連続運転および間欠運転のいずれで運転されてもよい。このとき、制御装置３０には、サーボモータ１１０の現在の回転数および現在供給されている電流値が入力される。また、制御装置３０は、先行包材Ｗ１を使い切ったことを図示しない光センサといったセンサからの信号に基づいて検出すると、旋回アーム駆動装置２００のサーボモータ２１０を制御して旋回アーム４０を旋回させる。それにより、後行包材Ｗ２が装填されたリール軸５が繰り出し位置Ｐ１へと移動すると共に先行包材Ｗ１を使い切ったリール軸５が待機位置Ｐ２へと移動する。また、制御装置３０は、ブレーキ装置５０の電空レギュレータ５２を制御してエアシリンダ５４に供給される空気圧力を調整することで、摩擦部材５６から先行包材Ｗ１が繰り出されているリール軸５へと付与するブレーキ力を調整するブレーキ制御を実行する。

【0022】

ここで、図３および図４は、包材Ｗにかかる張力ｔｅと、サーボモータ１１０のモータトルクＴと、ブレーキ装置５０によりリール軸５へと付与されるブレーキ力Ｂとの時間変化の様子を模式的に示した説明図である。図３は、リール軸５に付与されるブレーキ力を一定とした場合の例であり、図４は、リール軸５に付与されるブレーキ力を経時的に変化させた場合の例である。図３および図４では、張力ｔｅを破線、モータトルクＴを二点鎖線、ブレーキ力Ｂを実線としている。また、サーボモータ１１０の回転数は一定であると仮定する。

【0023】

いま、図１に示すように、リール軸５の中心から摩擦部材５６の中心までの距離を“ｒ１”とし、リール軸５の中心から包材ロールＷＲの外縁までの距離を“ｒ２”とする。摩擦部材５６は、ディスクＤに対して径方向の位置が変化しないため、距離ｒ１は一定であり、ブレーキ装置５０によるブレーキ力が図３に示すように一定であれば、包材ロールＷＲに対して付与されるブレーキトルクも一定となる。一方、包材ロールＷＲの半径である距離ｒ２は、時間ｔの経過に伴って徐々に縮小していく。包材Ｗをブレーキトルクに抗して引き出すためには、距離ｒ２が大きいほど小さい力ですむが、距離ｒ２が小さいほど大きな力が必要となる。したがって、図３に示すように、包材ロールＷＲの径が小さくなるほど（距離ｒ２が小さくなるほど）、包材Ｗを繰り出すサーボモータ１１０のモータトルクＴは大きくなり、同時に、包材Ｗにかかる張力ｔｅが大きくなる。このように、繰り出されている最中の包材Ｗの張力が包材ロールＷＲの径に応じて変化する場合、ブレーキ力Ｂが小さすぎればリール軸５と繰り出しローラ８０との間で包材Ｗにたるみが生じる恐れがあり、ブレーキ力Ｂが大きすぎればリール軸５と繰り出しローラ８０との間で包材Ｗに過大な張力がかかり延びや破断が生じる恐れがある。

【0024】

一方、図４に示すように、リール軸５に付与されるブレーキ力Ｂを例えば最大値Ｂ１から最小値Ｂ２まで包材ロールＷＲの径が小さくなるにつれて低下させれば、包材Ｗにかかる張力ｔｅおよびモータトルクＴを一定に維持するこができる。しかしながら、包材ロールＷＲの径に応じてブレーキ力Ｂを変化させるためには、包材ロールＷＲの径を測定するセンサが必要となってしまい、包材供給装置１０の部品点数の増加や装置構成の複雑化につながってしまう。

【0025】

そこで、本実施形態の包材供給装置１０は、包材ロールＷＲの径を測定するセンサを用いることなく包材Ｗにかかる張力を適切に調整するブレーキ制御を実行するために、以下の構成を備えている。図５は、ブレーキ制御を実行するための制御装置３０の概略を示す構成図である。制御装置３０は、図示するように、除外条件判定部３１と、モータトルク算出部３２と、トルク平均値算出部３３と、上下限値設定部３４と、トルク判定部３５と、ブレーキ力調整部３６とを備える。以下、製袋充填包装機１が連続運転される場合（サーボモータ１１０を連続的に回転駆動させる場合）を例にブレーキ制御の内容を説明する。

【0026】

除外条件判定部３１は、本実施形態のブレーキ制御によりブレーキ力Ｂの調整を実行するべきではない所定の除外条件が成立しているか否かを判定する。所定の除外条件は、図示しない記憶装置に予め記憶されている。所定の除外条件は、例えば、新たな包材Ｗの繰り出しを開始してから予め定められた第１の時間しか経過しておらず、サーボモータ１１０の回転数などが安定する前の状態であることを含む。また、所定の除外条件は、例えば、ブレーキ力調整部３６によりブレーキ力Ｂを変化させた直後の状態（ブレーキ力Ｂを変化させてから予め定められた第２の時間しか経過していない状態）であることや、包材Ｗにたるみが生じた状態であることを含む。なお、包材Ｗにたるみが生じた状態は、モータトルクＴの値が所定トルク未満であることによって判断することができる。さらに、所定の除外条件は、張力調整機構１４でのバッファ量に応じてサーボモータ１１０の回転数が変更された直後の状態（サーボモータ１１０の回転数が変化してから予め定められた第３の時間しか経過していない状態）であることを含む。所定の除外条件は、その他、ブレーキ力Ｂの調整を行うことによって包材Ｗの張力ｔｅを適切に保つことが困難となる外乱条件を含むものであってよい。外乱条件は、例えばモータトルクＴの値に基づいて判定されるものであってよい。除外条件判定部３１は、現在の包材供給装置１０の状態に基づいて、所定の除外条件が成立しているか否かを判定し、判定結果をブレーキ力調整部３６へと出力する。

【0027】

モータトルク算出部３２は、繰り出しローラ駆動装置１００のサーボモータ１１０から、サーボモータ１１０の現在の回転数および現在供給されている電流値を取得し、取得した回転数および電流値に基づいてサーボモータ１１０のモータトルクＴを算出する。モータトルクＴは、回転数および電流値から周知の手法により算出されればよい。モータトルクＴは、サーボモータ１１０の回転数が一定であれば、電流値が大きくなるほど大きくなる。

【0028】

トルク平均値算出部３３は、所定時間におけるモータトルクＴの平均値であるトルク平均値Ｔａｖｅ（図６参照）を算出する。トルク平均値Ｔａｖｅは、移動平均であってもよいし、所定時間の経過ごとに区切って算出される算術平均（単純平均）であってもよい。所定時間は、モータトルクＴの細かな変動を除去できる程度に均したトルク平均値Ｔａｖｅを得ることができる時間であればよい。サーボモータ１１０は、仮に繰り出しベルト２３による繰り出し速度が一定であっても、製袋充填包装機１の各種機構の動作などに応じた種々の理由により、モータトルクＴが製袋充填包装機１により袋Ｆを１つ排出するごとの１サイクルごとに変動する（例えば、図９の二点鎖線参照）。ここでのモータトルクＴの細かな変動とは、この１サイクルごとにおける変動を意味する。したがって、所定時間は、少なくとも１サイクル以上の時間であり、好ましくは２サイクル以上の時間である。所定時間は、複数のサイクル単位の時間として設定されてもよい。言い換えると、トルク平均値算出部３３は、２サイクル以上の所定サイクル数を実行した間のモータトルクＴの平均値として、トルク平均値Ｔａｖｅを算出してもよい。

【0029】

上下限値設定部３４は、トルク平均値算出部３３で算出されたトルク平均値Ｔａｖｅの上限値Ｔ１および下限値Ｔ２（図６参照）を設定する。上限値Ｔ１および下限値Ｔ２は、リール軸５と繰り出しローラ８０との間における包材Ｗの張力ｔｅが、包材Ｗに延びや破断、たるみが生じない所定の範囲内に維持されるトルク平均値Ｔａｖｅの値に基づいて予め定められる。上限値Ｔ１および下限値Ｔ２は、包材Ｗの種類に応じた値が図示しない記憶装置に記憶されており、上下限値設定部３４は、包材Ｗの種類に応じて上限値Ｔ１および下限値Ｔ２を取得して設定する。なお、包材Ｗの種類は、作業員により設定入力装置２（図２参照）を介して入力されればよい。また、上下限値設定部３４は、作業員により設定入力装置２を介して入力された上限値Ｔ１および下限値Ｔ２を取得して設定するものであってもよい。

【0030】

トルク判定部３５は、トルク平均値算出部３３で算出されたトルク平均値Ｔａｖｅが、上下限値設定部３４で設定された上限値Ｔ１から下限値Ｔ２の範囲内であるか否かを判定する。すなわち、トルク判定部３５は、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１以上であるか否かを判定すると共に、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２以下であるか否かを判定する。トルク判定部３５は、判定結果をブレーキ力調整部３６へと出力する。

【0031】

ブレーキ力調整部３６は、トルク判定部３５の判定結果に応じてブレーキ装置５０によりリール軸５に付与するブレーキ力Ｂを設定し、設定したブレーキ力Ｂが摩擦部材５６からリール軸５に付与されるように、電空レギュレータ５２を制御してエアシリンダ５４へと供給される空気圧力を調整する。本実施形態において、ブレーキ力調整部３６は、包材Ｗの種類に応じて予め定められたブレーキ力Ｂの最大値Ｂ１および最小値Ｂ２（図６参照）の間で、トルク平均値Ｔａｖｅの値に応じてブレーキ力Ｂを変化させる。より詳細には、ブレーキ力調整部３６は、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１以上となったときにブレーキ力Ｂを現在の値から第１所定値ΔＢ１（図６参照）だけ低下させ、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２以下となったときにブレーキ力Ｂを現在の値から第２所定値ΔＢ２だけ増加させる。また、ブレーキ力調整部３６は、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１未満かつ下限値Ｔ２より大きい場合、ブレーキ力Ｂを現在の値に維持する。

【0032】

図６を参照しながら、ブレーキ力Ｂの調整について詳細に説明する。図６は、ブレーキ制御によるブレーキ力Ｂとサーボモータ１１０のトルク平均値Ｔａｖｅとの時間変化の様子を模式的に示した説明図である。図６では、トルク平均値Ｔａｖｅを二点鎖線、ブレーキ力Ｂを実線としている。

【0033】

図示するように、ブレーキ力Ｂが最大値Ｂ１に設定されている状態で、時間ｔの経過に伴って包材ロールＷＲの径が小さくなっていくと、トルク平均値Ｔａｖｅが徐々に増加していく。そして、時刻ｔ１においてトルク平均値Ｔａｖｅが上下限値設定部３４で設定された上限値Ｔ１以上となると、ブレーキ力Ｂが最大値Ｂ１から第１所定値ΔＢ１だけ低下した値に設定されることにより、トルク平均値Ｔａｖｅが低下する。その後、包材ロールＷＲのさらなる小径化に伴ってトルク平均値Ｔａｖｅが増加し、時刻ｔ２においてトルク平均値Ｔａｖｅが再び上限値Ｔ１以上となると、ブレーキ力Ｂが再び第１所定値ΔＢ１だけ低下することで、トルク平均値Ｔａｖｅも再び低下する。この調整が繰り返されることにより、包材ロールＷＲの径が小さくなるにつれてブレーキ力Ｂが低下していき、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１を超えて増加し続けることが抑制される。

【0034】

また、時刻ｔ３において、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２を下回る程度に低下したとする。この場合、ブレーキ力Ｂが第１所定値ΔＢ１だけ増加した値に設定されることで、トルク平均値Ｔａｖｅが増加し、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２を下回って低下し続けることが抑制される。

【0035】

以上のようにブレーキ力Ｂを調整することで、トルク平均値Ｔａｖｅが概ね上限値Ｔ１および下限値Ｔ２の間の一定範囲に維持される。その結果、包材Ｗの張力ｔｅも上記所定の範囲内に維持される。言い換えると、上限値Ｔ１および下限値Ｔ２は、トルク平均値Ｔａｖｅが一時的に上限値Ｔ１および下限値Ｔ２の範囲外となる時間帯があったとしても、包材Ｗの張力ｔｅが上記所定の範囲内に維持されるように余裕代を考慮して定められる。また、ブレーキ力Ｂの変化幅としての第１所定値ΔＢ１および第２所定値ΔＢ２は、包材Ｗの張力ｔｅが急峻に変化しないように（すなわち張力ｔｅが上記所定の範囲内に維持されるように）トルク平均値Ｔａｖｅを速やかに変化させることができる程度の変化幅であればよい。第１所定値ΔＢ１および第２所定値ΔＢ２は、例えば、ブレーキ力Ｂが最大値Ｂ１および最小値Ｂ２の間で、電空レギュレータ５２の仕様による空気圧力の変化段数分だけ変化可能な変化幅として設定されてもよい。第１所定値ΔＢ１および第２所定値ΔＢ２は、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。

【0036】

ただし、ブレーキ力調整部３６は、除外条件判定部３１により所定の除外条件が成立していると判定された場合、上記ブレーキ力Ｂの調整を行なわず、ブレーキ力Ｂを現在の値に維持する。例えば、ブレーキ力調整部３６は、除外条件判定部３１により、新たな包材Ｗの繰り出しを開始してから予め定められた第１の時間が経過していないと判定された場合、包材Ｗの種類に応じて予め定められた上記最大値Ｂ１を維持する。また、ブレーキ力調整部３６は、除外条件判定部３１により、ブレーキ力調整部３６によりブレーキ力Ｂを変化させた直後の状態や包材Ｗにたるみが生じた状態であると判定された場合や、張力調整機構１４でのバッファ量に応じてサーボモータ１１０の回転数が変更された直後の状態であると判定された場合には、その時点で設定されているブレーキ力Ｂの値を維持する。なお、包材Ｗにたるみが生じた状態が長時間継続した場合には、異常が生じているため、所定の異常発生時の処理へと移行すればよい。また、ブレーキ力調整部３６は、成立した除外条件および包材Ｗの種類に応じて予め定められたブレーキ力Ｂを設定するものとしてもよい。その場合でも、所定の除外条件が未成立となると、再びトルク平均値Ｔａｖｅに応じたブレーキ力Ｂが設定されるように調整されることになる。

【0037】

第１実施形態にかかる包材供給装置１０によるブレーキ制御の処理の流れについて、図７を参照しながら説明する。図７は、ブレーキ制御の処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、繰り出し位置Ｐ１にあるリール軸５から繰り出しローラ８０によって包材Ｗを繰り出している間、制御装置３０により所定の時間間隔で繰り返し実行される。本処理の実行開始時点、すなわち、繰り出しローラ８０による包材Ｗの繰り出し開始時点では、ブレーキ力Ｂに最大値Ｂ１が設定される。

【0038】

制御装置３０は、除外条件判定部３１により、所定の除外条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御装置３０は、ステップＳ１０で所定の除外条件が成立していると判定したとき（ステップＳ１０でＹｅｓ）、以降の処理を省略し、ブレーキ力Ｂを現在の値に維持してステップＳ１０以降の処理を再び実行する。

【0039】

制御装置３０は、所定の除外条件が成立していないと判定したとき（ステップＳ１０でＮｏ）、モータトルク算出部３２により、サーボモータ１１０の現在の回転数および現在供給されている電流値を取得する（ステップＳ２０）。次に、制御装置３０は、モータトルク算出部３２により、取得したサーボモータ１１０の回転数および電流値に基づいて、サーボモータ１１０の現在のモータトルクＴを算出する（ステップＳ３０）。さらに、制御装置３０は、トルク平均値算出部３３により、所定時間におけるトルク平均値Ｔａｖｅを算出する（ステップＳ４０）。

【0040】

次に、制御装置３０は、トルク判定部３５により、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１以上となったか否かを判定する（ステップＳ５０）。制御装置３０は、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１以上となったと判定したとき（ステップＳ５０でＹｅｓ）、ブレーキ力調整部３６により、ブレーキ力Ｂを第１所定値ΔＢ１だけ低下させ（ステップＳ６０）、ステップＳ１０以降の処理を再び実行する。なお、ブレーキ力Ｂを第１所定値ΔＢ１だけ低下させてもトルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１未満とならない場合、その状態が所定の経過時間だけ経過するごとにさらにブレーキ力Ｂを第１所定値ΔＢ１だけ低下させればよい。

【0041】

一方、制御装置３０は、トルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１以上となっていないと判定したとき（ステップＳ５０でＮｏ）、さらに、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２以下となったか否かを判定する（ステップＳ７０）。制御装置３０は、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２未満となったと判定したとき（ステップＳ７０でＹｅｓ）、ブレーキ力調整部３６により、ブレーキ力Ｂを第２所定値ΔＢ２だけ増加させ（ステップＳ８０）、ステップＳ１０以降の処理を再び実行する。なお、ブレーキ力Ｂを第２所定値ΔＢ２だけ増加させてもトルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２以上とならない場合、その状態が所定の経過時間だけ経過するごとにさらにブレーキ力Ｂを第２所定値ΔＢ２だけ増加させればよい。また、制御装置３０は、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２未満となっていないと判定したとき（ステップＳ７０でＮｏ）、ステップＳ８０の処理を省略してブレーキ力Ｂを現在の値に維持させ、ステップＳ１０以降の処理を再び実行する。

【0042】

（実施形態の効果）
以上説明したように、第１実施形態にかかる包材供給装置１０は、包材Ｗが装填されたリール軸５と、リール軸５に装填された包材Ｗを下流側の製袋包装装置２０に繰り出す繰り出しローラ８０と、繰り出しローラ８０を回転駆動させるサーボモータ（電動モータ）１１０と、リール軸５に対してブレーキ力Ｂを付与するブレーキ装置５０と、リール軸５と繰り出しローラ８０との間における包材Ｗの張力ｔｅが所定の範囲内に維持されるように、サーボモータ１１０のモータトルクＴに基づいて、ブレーキ装置５０を制御してリール軸５に対するブレーキ力Ｂを調整する制御装置３０とを備える。

【0043】

この構成により、包材Ｗにかかる張力ｔｅに対応して変動するサーボモータ１１０のモータトルクＴに基づいてリール軸５に対するブレーキ力Ｂを調整するため、包材Ｗの径を測定するセンサを用いることなく、包材Ｗにかかる張力ｔｅを所定の範囲内に維持することができる。したがって、第１実施形態にかかる包材供給装置１０によれば、より簡易な構成で、包材Ｗが装填されたリール軸５にブレーキ力を付与して包材Ｗにかかる張力ｔｅを適切に調整可能となる。

【0044】

また、制御装置３０は、所定時間におけるサーボモータ１１０のトルク平均値Ｔａｖｅに基づいてブレーキ力Ｂを制御する。この構成により、モータトルクＴの細かな変動により、ブレーキ力Ｂの調整が短時間に過剰な回数にわたって行われないようにし、包材Ｗにかかる張力ｔｅを安定化させることができる。

【0045】

また、制御装置３０は、サーボモータ１１０のトルク平均値Ｔａｖｅが、包材Ｗに付与すべき張力ｔｅに基づいて予め定められた上限値Ｔ１以上となったときに（ステップＳ５０でＹｅｓ）、ブレーキ力Ｂを第１所定値ΔＢ１だけ低下させ、トルク平均値Ｔａｖｅが、包材Ｗに付与すべき張力ｔｅに基づいて予め定められた下限値Ｔ２以下となったときに（ステップＳ７０でＹｅｓ）、ブレーキ力Ｂを第２所定値ΔＢ２だけ増加させる。この構成により、サーボモータ１１０のトルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１を超えて増加し続けることを抑制し、包材Ｗに過大な張力がかかって延びや破断が生じることを抑制可能となる。また、トルク平均値Ｔａｖｅが下限値Ｔ２を下回って低下し続けることを抑制し、包材Ｗの張力ｔｅが低下してたるみが生じることを抑制可能となる。

【0046】

また、上述のようにトルク平均値Ｔａｖｅが上限値Ｔ１以上となったときや下限値Ｔ２以下となったときに、ブレーキ力Ｂを第１所定値ΔＢ１、第２所定値ΔＢ２ごとに変化させる構成によれば、例えば実施形態の電空レギュレータ５２のように制御対象となる値（空気圧力）の変化段数に限りがあったとしても、包材Ｗにかかる張力ｔｅを適切に調整可能となる。

【0047】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる包材供給装置１０によるブレーキ制御について説明する。第２実施形態にかかる包材供給装置１０は、制御装置３０からトルク平均値算出部３３が省略され、第１実施形態とは異なる手法でブレーキ制御を実行することを除き、第１実施形態にかかる包材供給装置１０と同一の構成を有する。そのため、第１実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の符号を付す。図８は、第２実施形態におけるブレーキ制御の処理の一例を示すフローチャートであり、図９は、第２実施形態におけるブレーキ制御によるブレーキ力とサーボモータのモータトルクＴとの時間変化の様子を模式的に示した説明図である。図９では、モータトルクＴを二点鎖線、ブレーキ力Ｂを実線としている。

【0048】

図８の処理にしたがって、第２実施形態のブレーキ制御を説明していく。図８に示す処理は、繰り出し位置Ｐ１にあるリール軸５から繰り出しローラ８０によって包材Ｗを繰り出している間、制御装置３０により所定の時間間隔で繰り返し実行される。なお、本処理の実行開始時点、すなわち、繰り出しローラ８０による包材Ｗの繰り出し開始時点では、ブレーキ力Ｂに最大値Ｂ１（第１実施形態参照）が設定される。

【0049】

制御装置３０は、ステップＳ１００からステップＳ３００として、図７に示す処理のステップＳ１０からステップＳ３０と同様の処理を実行する。次に、制御装置３０は、トルク判定部３５により、第１所定時間Δｔ１以内に、モータトルク算出部３２で算出されたモータトルクＴの値が上限値Ｔ１以上となった回数が第１所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ４００）。第１所定時間Δｔ１は、第１実施形態の所定時間と同様に、製袋充填包装機１の１サイクル以上の時間であり、好ましくは２サイクル以上の時間である。第１所定時間Δｔ１は、複数のサイクル単位の時間として定められてもよい。言い換えると、トルク判定部３５は、製袋充填包装機１が２サイクル以上の第１所定サイクル数を実行するごとに、モータトルクＴの値が上限値Ｔ１以上となった回数が第１所定回数以上であるか否かを判定してもよい。

【0050】

制御装置３０は、第１所定時間Δｔ１以内にモータトルクＴの値が上限値Ｔ１以上となった回数が第１所定回数以上であると判定した場合（ステップＳ４００でＹｅｓ）、ブレーキ力調整部３６により、ブレーキ力Ｂを第３所定値ΔＢ３だけ低下させる（ステップＳ５００）。その結果、例えば図９の時刻ｔ４の直後に示すように、ブレーキ力Ｂの低下に応じてモータトルクＴが低下し、包材Ｗの張力ｔｅも低下する。

【0051】

一方、制御装置３０は、第１所定時間Δｔ１以内にモータトルクＴの値が上限値Ｔ１以上となった回数が第１所定回数以上でないと判定した場合（ステップＳ４００でＮｏ）、トルク判定部３５により、モータトルクＴが上限値Ｔ１以上となった状態が第３所定時間Δｔ３にわたって継続したか否かを判定する（ステップＳ６００）。第３所定時間Δｔ３は、第１実施形態の所定時間と同様に、製袋充填包装機１の１サイクル以上の時間であり、好ましくは２サイクル以上の時間である。第３所定時間Δｔ３は、複数のサイクル単位の時間として定められてもよい。言い換えると、トルク判定部３５は、モータトルクＴが上限値Ｔ１以上となった状態が、製袋充填包装機１が２サイクル以上の第３所定サイクル数を実行する間にわたって継続しているか否かを判定してもよい。

【0052】

制御装置３０は、モータトルクＴが上限値Ｔ１以上となった状態が第３所定時間Δｔ３にわたって継続したと判定した場合（ステップＳ６００でＹｅｓ）、ブレーキ力調整部３６により、ブレーキ力Ｂを第５所定値ΔＢ５だけ低下させる（ステップＳ７００）。その結果、例えば図９の時刻ｔ５の直後に示すように、ブレーキ力Ｂの低下に応じてモータトルクＴが低下し、包材Ｗの張力ｔｅも低下する。

【0053】

制御装置３０は、モータトルクＴが上限値Ｔ１以上となった状態が第３所定時間Δｔ３にわたって継続していないと判定した場合（ステップＳ６００でＮｏ）、第２所定時間Δｔ２以内にモータトルクＴの値が下限値Ｔ２以下となった回数が第２所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ８００）。第２所定時間Δｔ２は、第１実施形態の所定時間と同様に、製袋充填包装機１の１サイクル以上の時間であり、好ましくは２サイクル以上の時間である。第２所定時間Δｔ２は、複数のサイクル単位の時間として定められてもよい。言い換えると、トルク判定部３５は、ステップＳ４００と同様に、製袋充填包装機１が２サイクル以上の第３所定サイクル数を実行するごとに、モータトルクＴの値が下限値Ｔ２以下となった回数が第２所定回数以上であるか否かを判定してもよい。

【0054】

制御装置３０は、第２所定時間Δｔ２以内にモータトルクＴの値が下限値Ｔ２以下となった回数が第２所定回数以上であると判定した場合（ステップＳ８００でＹｅｓ）、ブレーキ力調整部３６により、ブレーキ力Ｂを第４所定値ΔＢ４だけ増加させる（ステップＳ９００）。その結果、例えば図９の時刻ｔ６の直後に示すように、ブレーキ力Ｂの低下に応じてモータトルクＴが増加し、包材Ｗの張力ｔｅも増加する。

【0055】

一方、制御装置３０は、第２所定時間Δｔ２以内にモータトルクＴの値が下限値Ｔ２以下となった回数が第２所定回数以上でないと判定した場合（ステップＳ８００でＮｏ）、トルク判定部３５により、モータトルクＴが下限値Ｔ２以下となった状態が第４所定時間にわたって継続したか否かを判定する（ステップＳ１０００）。第４所定時間は、第１実施形態の所定時間と同様に、製袋充填包装機１の１サイクル以上の時間であり、好ましくは２サイクル以上の時間である。第４所定時間は、複数のサイクル単位の時間として定められてもよい。言い換えると、トルク判定部３５は、ステップＳ６００と同様に、モータトルクＴが下限値Ｔ２以下となった状態が、製袋充填包装機１が２サイクル以上の第４所定サイクル数を実行する間にわたって継続しているか否かを判定してもよい。

【0056】

制御装置３０は、モータトルクＴが下限値Ｔ２以下となった状態が第４所定時間にわたって継続したと判定した場合（ステップＳ１０００でＹｅｓ）、ブレーキ力調整部３６により、ブレーキ力Ｂを第６所定値だけ増加させる（ステップＳ１１００）。その結果、図示省略するが、ブレーキ力Ｂの低下に応じてモータトルクＴが低下し、包材Ｗの張力ｔｅも低下する。

【0057】

以上のように、第２実施形態の包材供給装置１０では、第１所定時間Δｔ１（例えば、第１所定サイクル数）または第２所定時間Δｔ２（例えば、第２所定サイクル数）においてモータトルクＴが上限値Ｔ１から下限値Ｔ２の範囲外となった回数が第１所定回数以上または第２所定回数以上である場合（ステップＳ４００、Ｓ８００でＹｅｓ）に、ブレーキ力Ｂを変化させる。また、第２実施形態の包材供給装置１０では、第３所定時間Δｔ３（例えば、第３所定サイクル数）または第４所定時間（例えば、第４所定サイクル数）にわたってモータトルクＴが上限値Ｔ１から下限値Ｔ２の範囲外である状態が継続した場合（ステップＳ６００、Ｓ１０００でＹｅｓ）に、ブレーキ力Ｂを変化させる。したがって、製袋充填包装機１の１サイクルごとにモータトルクＴに細かな変動が生じたとしても、ブレーキ力Ｂの調整が短時間に過剰な回数にわたって行われることを抑制可能となる。すなわち、トルク平均値Ｔａｖｅを用いることなく、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0058】

上記第３所定値ΔＢ３、第４所定値ΔＢ４、第５所定値ΔＢ５および第６所定値は、第１実施形態の第１所定値ΔＢ１および第２所定値ΔＢ２と同様に、包材Ｗの張力ｔｅが急峻に変化しないように（すなわち張力ｔｅが上記所定の範囲内に維持されるように）モータトルクＴを速やかに変化させることができる程度の変化幅であればよい。第１所定値ΔＢ１、第２所定値ΔＢ２、第３所定値ΔＢ３、第４所定値ΔＢ４、第５所定値ΔＢ５および第６所定値は、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。第１所定値ΔＢ１、第２所定値ΔＢ２、第３所定値ΔＢ３、第４所定値ΔＢ４、第５所定値ΔＢ５および第６所定値は、例えば、ブレーキ力Ｂが最大値Ｂ１および最小値Ｂ２の間で、電空レギュレータ５２の仕様による空気圧力の変化段数分だけ変化可能な変化幅として設定されてもよい。

【0059】

また、第１実施形態の所定時間、第１所定時間Δｔ１、第２所定時間Δｔ２、第３所定時間Δｔ３および第４所定時間は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、第１所定回数および第２所定回数は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

【0060】

（変形例）
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えばエア駆動式のブレーキ装置５０に代えて、電動モータ式などのブレーキ装置を用いてもよい。

【0061】

また、ブレーキ装置がエア駆動式および電動モータ式などのいずれの場合であっても、ブレーキ力Ｂを連続的に変化させることができるものであれば、ブレーキ力Ｂの調整は、第１実施形態および第２実施形態で示したものに限らない。例えば、ブレーキ力Ｂの調整は、第１所定値ΔＢ１、第２所定値ΔＢ２、第３所定値ΔＢ３、第４所定値ΔＢ４、第５所定値ΔＢ５または第６所定値の範囲内で時間経過に伴って徐々に変化させるものであってもよい。また、ブレーキ力Ｂの調整は、包材Ｗの張力ｔｅが上記所定の範囲内に保たれるように、トルク平均値Ｔａｖｅ（またはモータトルクＴ）の値に基づいて、例えばフィードバック制御などによりブレーキ力Ｂを連続的に変化させるものであってもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ 製袋充填包装機
５ リール軸
１０ 包材供給装置
２０ 製袋包装装置
３０ 制御装置
５０ ブレーキ装置
８０ 繰り出しローラ
１００ 繰り出しローラ駆動装置
１１０ サーボモータ（電動モータ）
Ｂ ブレーキ力
Ｔ モータトルク
Ｔ１ 上限値
Ｔ２ 下限値
Ｔａｖｅ トルク平均値
ｔｅ 張力
Ｗ 包材
ＷＲ 包材ロール
ΔＢ１～ΔＢ５ 第１所定値～第５所定値
Δｔ１～Δｔ３ 第１所定時間～第３所定時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】