(57)【要約】  移動ウェブ（１２）を選択された横方向位置に関して制御する方法は、第１位置決めガイド（１４）を第２位置決めガイド（１６）に近接して位置決めするステップを含み、第２位置決めガイドは、バックラッシュが最小である、ウェブを位置決めする機構を含む。ウェブは、第１位置決めガイドと第２位置決めガイドとを通過する。第２位置決めガイドにおいて、センサ（５４）が移動ウェブの横方向位置を検出する。センサは、第２位置決めガイドにおけるウェブの横方向位置をコントローラ（５６）に送信する。コントローラは、ゼロバックラッシュアクチュエータ（５８）を操作し、ゼロバックラッシュアクチュエータは、ウェブの横方向位置が選択された横方向位置の事前選択された寸法内まで制御可能であるように、第２位置決めガイドに結合されている。
2007512209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された横方向位置に関して移動ウェブを制御する方法であって、
第１位置決めガイドを第２位置決めガイドに近接して位置決めするステップと、
角度および横方向位置誤差を低減するように、前記移動ウェブに前記第１位置決めガイドを通過させるステップと、
前記移動ウェブに前記第２位置決めガイドを通過させるステップであって、前記移動ウェブを前記第２位置決めガイドのゼロバックラッシュである機構によって位置決めする、ステップと、
前記第２位置決めガイドにおいてセンサにより前記移動ウェブの横方向位置を検知するステップと、
前記第２位置決めガイドにおける前記移動ウェブの前記横方向位置をコントローラに送信するステップと、
該コントローラによりゼロバックラッシュアクチュエータを操作するステップであって、前記移動ウェブの前記横方向位置が前記選択された横方向位置の事前選択された寸法内で制御可能であるように、前記ゼロバックラッシュアクチュエータを、前記第２位置決めガイドに結合するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記選択された横方向位置の前記事前選択された寸法が、約０．００４インチ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選択された横方向位置の前記事前選択された寸法が、約０．０００１インチと約０．００４インチとの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択された横方向位置の前記事前選択された寸法が、約０．０００１インチ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１位置決めガイドの出口スパンが、ウェブ幅の約１／２未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ゼロバックラッシュである、前記移動ウェブを移動させる前記機構が、複数の撓み板を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２位置決めガイドにより前記移動ウェブを調整する前記方法が、
ベースを所望の位置に固定するステップと、
第１ベースローラおよび第２ベースローラを前記ベース内に配置するステップであって、前記第１ベースローラの軸と前記第２ベースローラの軸とがおよそ平行であるステップと、
少なくとも１つのフレームローラをフレーム内に配置するステップと、
該フレームを前記複数の撓み板によって前記ベースに結合するステップであって、前記フレームが前記第１フレームローラによって前記移動ウェブの入口接線の略中間点において前記ベースに対して相対的に移動するように前記複数の撓み板は配置されている、ステップと、
前記移動ウェブを前記第１ベースローラから前記フレームの前記第１フレームローラまで配置するステップと、
前記移動ウェブを最後の前記フレームローラから前記第２ベースローラまで配置するステップと、
前記移動ウェブの前記横方向位置を検知するステップと、
前記移動ウェブの前記横方向位置の設定値に対する誤差を計算するステップと、
前記誤差を前記ゼロバックラッシュアクチュエータに中継するステップと、
前記フレームが前記第１フレームローラによって前記移動ウェブの入口接線の略中間点において回転し、それにより最後の前記フレームローラ上の出口接線の近傍で前記移動ウェブの位置が、前記移動ウェブの前記横方向位置の前記誤差を低減するように、前記フレームに結合された前記アクチュエータを、操作するステップと、
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記移動ウェブの前記横方向位置が、最後の前記フレームローラから出る前記移動ウェブの前記出口接線近傍において検知される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フレーム内に第１フレームローラおよび第２フレームローラを配置するステップをさらに含み、該第１フレームローラの軸および第２フレームローラの軸がおよそ平行である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記アクチュエータを前記フレームに可撓板を用いて結合するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサが、約１２ミクロン未満の分解能を有する少なくとも５０Ｈｚセンサを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記コントローラが、比例・積分コントローラを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コントローラが、前記センサから少なくとも約１００Ｈｚのレートでデータを更新する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ゼロバックラッシュアクチュエータは、５Ｈｚを上回る周波数が可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２位置決めガイドのための前記制御システムとは独立して、フィードバック制御システムにより前記第１位置決めガイドを制御するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
移動ウェブの横方向位置を制御するアセンブリであって、
第１入口スパンと第１出口スパンとを有する第１位置決めガイドであって、前記移動ウェブの横方向位置を操作する第１位置決めガイドと、
該第１位置決めガイドと協働する第１閉ループ制御システムであって、前記移動ウェブの前記横方向位置を制御するように前記第１位置決めガイドを操作する、第１閉ループ制御システムと、
第２入口スパンと第２出口スパンとを有する第２位置決めガイドであって、前記第２出口スパンが前記移動ウェブの幅の約１／２未満である、第２位置決めガイドと、
該第２位置決めガイドと協働する第２閉ループ制御システムであって、前記移動ウェブの位置を０．００４インチ未満の設定値内で制御するように前記第２位置決めガイドを操作する、第２閉ループ制御システムと、
を備える、アセンブリ。
【請求項１７】
前記第１出口スパンが、前記移動ウェブの幅の約１／２未満である、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記第２出口スパンが、前記移動ウェブの幅の約１／４未満である、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記第２出口スパンが、前記移動ウェブの幅の約１／１０未満である、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記第２位置決めガイドが、
選択された位置に固定されたベースであって、第１ベースローラと第２ベースローラとを備え、前記第１ベースローラの軸が前記第２ベースローラの軸に対しておよそ平行である、ベースと、
少なくとも１つのローラを備えたフレームと、
該フレームを前記ベースに結合する複数の撓み板であって、前記フレームが、前記第１フレームローラにより前記移動ウェブの入口接線の略中間点近傍で前記ベースに対して相対的に移動するように配置される、複数の撓み板と、
を備える、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記第２入口スパンおよび前記第２出口スパンにおける前記移動ウェブの経路が、前記フレームの回転の面に対して実質的に垂直である、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記フレームが、第１フレームローラと第２フレームローラとをさらに備え、前記第１フレームローラの軸が前記第２フレームローラの軸に対しておよそ平行である、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記第２閉ループ制御システムが、
ウェブ位置検出機器と、
該ウェブ位置検出機器から信号を受け取り、該信号を設定値と比較するコントローラと、
前記フレームに取り付けられ、かつ、前記コントローラと通信する位置決め装置であって、前記移動ウェブの前記第１フレームローラにより、入口接線の略中間点近傍で前記フレームの位置を操作する力を前記フレームに提供する、位置決め装置と、
を備える、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記ウェブ位置検出機器が、最後の前記フレームローラの出口接線に近接して前記移動ウェブの位置を検出する、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
前記位置決め装置が、
アクチュエータと、
該アクチュエータを前記フレームに結合する可撓性ブラケットと、
を備える、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記アクチュエータが、約５Ｈｚを上回る周波数を制御することができる、請求項２５に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記コントローラが、約１００Ｈｚを上回る更新レートを有する、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
前記コントローラが、比例・積分コントローラを有する、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
前記ウェブ位置検出機器が、少なくとも約１２ミクロンの分解能を有する少なくとも５０Ｈｚセンサを備える、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
精密ウェブガイドであって、
第１ベースローラと第２ベースローラとを備えるベースであって、前記第１ベースローラの軸が前記第２ベースローラの軸に対して実質的に平行であるベースと、
少なくとも１つのフレームローラを備えるフレームと、
該フレームを前記ベースに取り付ける複数の撓み板であって、前記フレームが前記第１フレームローラにより前記移動ウェブの入口接線の略中間点の回りを回転するように、選択された位置に配置される複数の撓み板と、
前記移動ウェブの横方向位置を確定するセンサと、
前記センサと通信するコントローラであって、選択された前記横方向位置からの前記移動ウェブの前記横方向位置の誤差を確定するコントローラと、
該コントローラと通信する位置決め装置であって、前記ベースに取り付けられる位置決め装置と、
前記フレームと前記位置決め装置とを結合する可撓性ブラケットであって、前記フレームが前記第１フレームローラにより前記移動ウェブの入口接線の略中間点において回転して、前記位置決め装置が前記撓み板を介して、前記フレームに力を提供することにより、前記移動ウェブの前記横方向位置を調整する可撓性ブラケットと、
を備えるウェブガイド。
【請求項３１】
前記フレームがさらに、
第１フレームローラと、
第２フレームローラであって、前記第１フレームローラの軸が前記第２フレームロラーの軸に対して実質的に平行である、第２フレームローラと、
を備える、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３２】
前記位置決め装置がゼロバックラッシュアクチュエータを備える、請求項３２に記載のウェブガイド。
【請求項３３】
前記ゼロバックラッシュアクチュエータが、約５Ｈｚを上回る周波数を制御することができる、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３４】
前記少なくとも１つのフレームローラのウェブ下流に最後のフレームローラをさらに備え、前記第２ベースローラと該フレームローラとの間の距離が、ウェブ幅の約１／２未満である、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのフレームローラのウェブ下流に最後のフレームローラをさらに備え、前記第２ベースローラと該最後のフレームローラとの間の距離が、ウェブ幅の約１／１０未満である、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３６】
入口スパンと出口スパンとにおける経路が、前記フレームの回転の面に対して実質的に垂直である、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３７】
前記コントローラが、少なくとも約１００Ｈｚの更新レートを有する、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３８】
前記コントローラが比例・積分コントローラを含む、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項３９】
前記センサが、少なくとも、約１２ミクロンまでの分解能を有する少なくとも５０Ｈｚセンサを含む、請求項３０に記載のウェブガイド。
【請求項４０】
前記センサが、最後の前記フレームローラの前記出口接線に近接して前記移動ウェブの前記横方向位置を確定する、請求項３４に記載のウェブガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、移動ウェブを制御する方法および装置に関する。特に、本発明は、移動ウェブの横方向位置の正確な制御を可能にする高速制御システムと協働する、機械的バックラッシュが最小であるウェブガイド装置に関する。本発明は、さらに、ウェブの横方向位置を制御する方法を含む。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動ウェブの横方向位置を制御するガイドシステムには２つのタイプがある。移動ウェブの横方向の位置を制御するガイドシステムの第１のタイプは、パッシブシステムである。
【０００３】
パッシブシステムの一例は、縁部より中心の方が半径が大きい、凸ローラとも呼ばれるクラウンローラである。クラウンローラは、研磨ベルト及びコンベヤベルト等の、ウェブの幅に対して比較的厚いウェブを制御する場合に有効である。
【０００４】
別のパッシブタイプのガイドシステムは、フランジを有するテーパローラである。ローラのテーパは、ウェブをフランジに向かって方向付ける。ウェブエッジはフランジに接触し、それによりウェブの横方向位置を制御する。フランジを有するテーパローラは、通常、ビデオテープ等の幅の狭いウェブの側方位置を制御するために使用される。
【０００５】
しかしながら、パッシブガイドシステムは、幅が広く薄いウェブを案内することができない。それは、パッシブガイドシステムのタイプに応じて、ウェブのエッジが曲がる傾向にあるか、又はウェブがしわになる傾向にあるためである。幅の広い薄いウェブを有効に制御するためには、アクティブガイドシステムが必要である。
【０００６】
典型的なアクティブガイドシステムは、ウェブの位置を特定する検知装置と、機械的位置決め装置と、所望の横方向位置からの誤差を確定する制御システムと、制御システムから信号を受け取り機械的位置決め装置を操作するアクチュエータと、を有する。薄く幅の広いウェブをアクティブに案内するために使用される典型的な制御システムは、閉ループフィードバック制御システムである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、処理されるウェブは、事前にスプールに巻き付けられている。巻付け工程中、ウェブは完全には巻き付けられず、通常、ジグザグ状にまたは左右に揺れた状態で横方向の位置決め誤差が生じる。ウェブが巻き出される時、ジグザグまたは左右の揺れの誤差が再び起こり、横方向のウェブの位置決め問題がもたらされる。
【０００８】
光学系および電子部品で使用されるウェブ等の精密なウェブの適用では、ウェブの横方向位置を正確に制御しなければならない。最も多く市販されているアクティブウェブガイドシステムは、横方向位置を、これらのウェブの適用に対して必要な精度のレベルまで制御することができない。市販のウェブガイドは、通常、ロッドエンド、ベルト、シーブ、スライドならびにねじナットおよびボルトを採用し、それらには各々、何らかの機械的遊びがある。市販のガイドでは、全体的な機械的遊びは、１２５〜３７５ミクロン（０．００５〜０．０１５インチ）の範囲であることが多い。制御システムは、ガイドのバックラッシュまたは機械的遊びの範囲内までウェブを案内することはできない。
【０００９】
市販のウェブガイドの制御システムには何らかの誤差があるが、制御システムによってもたらされる誤差は、ガイドにおける機械的バックラッシュまたは遊びによってもたらされる誤差に比較するとわずかである。他のいかなる誤差も考慮しなくても、機械的バックラッシュが、多くの市販のウェブガイドを移動ウェブの横方向位置を正確に特定するために使用する妨げとなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、移動ウェブを選択された横方向位置に関して制御する方法であって、第１位置決めガイドを第２位置決めガイドに近接して位置決めするステップを含み、第２位置決めガイドは、バックラッシュが最小である、ウェブを位置決めする機構を含む。ウェブは、第１位置決めガイドと第２位置決めガイドとを通過する。第２位置決めガイドにおいて、センサが移動ウェブの横方向位置を検出する。センサは、第２位置決めガイドにおけるウェブの横方向位置をコントローラに送信する。コントローラは、ゼロバックラッシュアクチュエータを操作し、ゼロバックラッシュアクチュエータは、ウェブの横方向位置が選択された横方向位置の事前選択された寸法内まで制御可能であるように、第２位置決めガイドに結合されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、概して、移動ウェブの横方向位置を制御するアセンブリに関する。このアセンブリは、第１ウェブガイドとそれに直列の第２ウェブガイドとを有する。第１ウェブガイドは、第１制御システムによって操作され、第２ウェブガイドは、第２制御システムによって操作される。第１制御システムおよび第２制御システムは、互いに独立して第１ウェブガイドおよび第２ウェブガイドを制御することにより、移動ウェブの横方向位置の正確な制御を可能にする。
【００１２】
本アセンブリは、限定されないが、出口スパンが短い第１ウェブガイドを第２ウェブガイドの上流にかつそれに近接して位置決めすることを含む複数の設計特徴により、移動ウェブの横方向位置の正確な制御を可能にする。第１ウェブガイドは、投入角度誤差と、横方向位置誤差と、第２ウェブガイドに入る移動ウェブの誤差率と、を低減する。
【００１３】
第１ウェブガイドによって投入角度誤差、横方向位置誤差および誤差率が低減することにより、第２ウェブガイドは移動ウェブの横方向位置を正確に制御する。第２ウェブガイドは、機械的遊びによってもたらされるバックラッシュを最小限にしながら軽量かつ堅いように設計される。バックラッシュが最小限である軽量で堅い第２ウェブガイドにより、第１制御システムと通信する高速で高分解能のセンサを有する第２制御システムは、ゼロバックラッシュ接続により第２ウェブガイドに接続される高帯域幅のゼロバックラッシュアクチュエータによって、移動ウェブの横方向位置を正確に制御することができる。
【００１４】
第２ウェブガイドはまた、比較的長いガイドスパンと比較的短い出口スパンとを有する。長いガイドスパンにより、移動ウェブの横方向位置に対する補正をもたらすために必要な角度が低減し、入口スパンおよび出口スパンにおける移動ウェブのねじれ角度が低減する。出口スパンが短いことにより、投入角度誤差によってもたらされる横方向位置誤差が低減する。
【００１５】
本明細書で使用する「精密制御」または「正確な制御」という用語は、ウェブの横方向位置を所望の位置の約０．００４インチ（０．０１０２ｍｍ）未満以内まで制御することを意味する。
【００１６】
本明細書で使用する「バックラッシュ」という用語は、ウェブガイドに見られる機械的遊びまたはロストモーションの量に対応する。バックラッシュは、移動ウェブの横方向位置を正確に制御する制御システムの能力に対して悪影響を与える。
【００１７】
本明細書で使用する「ゼロバックラッシュ」という用語は、公差または機械的遊びが約０．０００１インチ（０．００２５ｍｍ）未満であることを意味する。
【００１８】
本明細書で使用する「出口スパン」という用語は、ウェブの幅に関して表現されることが好ましい、ウェブガイドの最後のフレームローラと第２ベースローラとの間の距離を意味する。
【００１９】
本明細書で使用する「入口スパン」という用語は、ウェブの幅に関して表現されることが好ましい、ウェブガイドの第１ベースローラと第１フレームローラとの間の距離を意味する。
【００２０】
本明細書で使用する「ガイドスパン」という用語は、入口スパンと出口スパンとの間の距離を意味する。ガイドスパンは、ウェブの幅に関して表現されることが好ましい。
【００２１】
本明細書で使用する「投入角度誤差」という用語は、ウェブがセンサによって検出される際のウェブの角度位置におけるウェブの所望の角度からの誤差である。通常、移動ウェブの投入角度誤差は、単一のウェブ位置センサでは検出不可能である。ウェブ位置センサは、１つの地点でしかウェブの位置を検出しないため、ウェブの位置は検出するがウェブの投入角度は検出しない。したがって、単一センサは、非常に多くの検出されない投入角度誤差がある可能性がありながら、位置誤差を検出しない可能性がある。投入角度誤差は、単一位置センサでは検出されないが、それによって著しい下流の位置誤差がもたらされる可能性がある。
【００２２】
本発明は、概して、図１に示すように移動ウェブ１２の横方向位置を正確に制御するアセンブリ１０および方法を含む。移動ウェブ１２は、第１ウェブガイド１４を通過した後に第２ウェブガイド１６を通過する。第１ウェブガイド１４と第２ウェブガイド１６との間の厳密な距離は、本発明を実施するためには重要ではないが、第１ウェブガイド１４と第２ウェブガイド１６とが、ウェブ１２の中間処理を最小限にしてまたはまったく行うことなく近接して配置されることが好ましい。例示的な実施形態では、移動ウェブ１２の経路内の第１ウェブガイド１４と第２ウェブガイド１６との間に、アイドラローラ１８が配置される。
【００２３】
第１ウェブガイド１４は、任意の従来の市販されているウェブガイドを含むことができる。第１ウェブガイド１４の最後のローラ２１と最後から２番目のローラ１９との間の出口スパン２０は、従来のウェブガイドの出口スパンに比べて比較的短いことが好ましい。第１ウェブガイド１４の出口スパン２０が短いことにより、移動ウェブ１２の横方向角度誤差が大幅に低減し、投入角度誤差が低減し、出口誤差が最小化される。第１ウェブガイド１４の出口スパン２０は、移動ウェブ１２の幅の約１／２未満であることが好ましい。当業者は、この明細書を読むことにより、移動ウェブ１２のしわをもたらさないあり得る最短の出口スパンが好ましいということを理解するであろう。第１ウェブガイドとして使用することができる例示的な市販のウェブガイドは、イリノイ州エルムハーストのＢＳＴプロマーク（ＢＳＴ  Ｐｒｏ  Ｍａｒｋ（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ））製のＤＦ回転フレームガイド「Ｐモデル」（Ｐ−Ｍｏｄｅｌ）である。
【００２４】
第１ウェブガイド１４は、第１ウェブガイド１４を独立して制御する第１制御システム２２を含むことが好ましい。第１制御システム２２は、閉ループフィードバックシステムであることが好ましいが、フィードフォワードシステム、Ｈ無限大システム、モデルベースシステム、組込みモデルベースシステム、または移動ウェブ１２の横方向位置を有効に制御する他の任意の制御システムも本発明の範囲内にある。
【００２５】
第１制御システム２２は、移動ウェブ１２のエッジの位置を検出することが好ましい第１ウェブ位置センサ２４を含む。当業者は、エッジ位置センサ以外の他の位置検出センサが本発明の範囲内にあることを理解するであろう。第１ウェブ位置センサ２４は、第１コントローラ２６と通信する。第１コントローラ２６は、移動ウェブ１２のエッジの横方向位置の、選択された設定値からの誤差を検出する。第１コントローラ２６は、比例・積分コントローラ（ＰＩ）制御方式を採用することが好ましい。
【００２６】
第１コントローラ２６は、アクチュエータ２８に誤差を通信する。アクチュエータ２８は、第１コントローラ２６によって計算された誤差の大きさに応じて第１ウェブガイド１４の位置を調整する。
【００２７】
図１を参照すると、移動ウェブ１２は、第１ウェブガイド１４を出た後、第２ウェブガイド１６に入る前にアイドラローラ１８を横切ることが好ましい。第１ウェブガイド１４を通過した後、移動ウェブ１２が第２ウェブガイド１６に入る際に、移動ウェブ１２の投入誤差率、投入角度誤差および排出横方向誤差は大幅に低減されている。図２〜図５に示すような第２ウェブガイド１６はまた、精密ウェブガイドとも呼ぶ。精密ウェブガイド１６は、移動ウェブ１２の横方向位置を、所望の横方向位置の約０．００４インチ（０．１０２ｍｍ）未満内まで操作する。
【００２８】
移動ウェブ１２は、精密ウェブガイド１６のベース３０内に配置された第１ベースローラ３２を横切る。ベース３０は、選択された位置に、好ましくは複数のボルトで固定されるが、溶接部、複数のリベット、またはベースを選択された位置に固定して保持する他の任意の締結手段によって、選択された位置に固定されてもよい。
【００２９】
ベース３０内にはまた、第２ベースローラ３４も配置される。第１ベースローラ３２の軸３５は、第２ベースローラ３４の軸３７に対して実質的に平行であることが好ましい。第１ベースローラ３２および第２ベースローラ３４はともに、それぞれ、横荷重または精密ベアリングを含む。横荷重または精密ベアリングは、第１ベースローラ３２および第２ベースローラ３４それぞれ内で側方のバックラッシュを最小限にしまたは無くすことが好ましい。例示的な横荷重ベアリングを、ウィスコンシン州ニーナのウェベックス社（Ｗｅｂｅｘ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｅｎａｈ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ））製の超軽量アルミニウムアイドラ（Ｕｌｔｒａｌｉｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｉｄｌｅｒ）とともに購入することができる。
【００３０】
移動ウェブ１２は、第１ベースローラ３２を横切った後、フレーム３６内に配置された第１フレームローラ３８と接触しそれを横切る。フレーム３６は、ベース３０に接続されるが、ベース３０に対して移動可能でもある。フレーム３６は、図１〜図５に示すように複数の撓み板４０、４２、４４、４６によってベース３０に接続されることが好ましい。複数の撓み板４０、４２、４４、４６により、フレーム３６は、いかなる機械的バックラッシュまたは機械的遊びもなしにベース３０に対して移動することができる。複数の撓み板４０、４２、４４、４６が好ましいが、当業者は、フレームがベースに対して機械的バックラッシュが最小限でまたはまったくなく移動することができるようにする他の接続機構が本発明の範囲内である、ということを理解するであろう。代替接続機構には、限定されないが、直線状通路、精密ピボットおよび予荷重がかけられた機械的部品が含まれる。
【００３１】
図２〜図５を参照すると、各撓み板４０、４２、４４、４６の長さは、各たわみプレート４０、４２、４４、４６の幅と比較すると大幅に長い。撓み板４０、４２、４４、４６は、撓み板の長さに沿って剛性を維持しながら撓み板の幅に沿って撓むように設計される。例示的な実施形態では、フレームは、４つの撓み板４０、４２、４４、４６によってベースに接続される。
【００３２】
４つの撓み板４０、４２、４４、４６は、フレーム３６が第１フレームローラ３８に近接する点４８を中心に回転するように、フレーム３６をベース３０に接続する。図２および図３を参照すると、フレーム３６とベース３０との間に任意のピボットピン４９が配置されており、そこでピボットピン４９は、フレーム３６に固定されるがベース３０に対して回転可能である。ピボットピン４９は、ベース３０に取り付けられたブラケット５１内に配置され、それによってピボットピン４９はブラケット５１内で回転することができる一方で選択された位置に保持される。
【００３３】
図２〜図５を参照すると、第１撓み板４０および第２撓み板４６は、それぞれ、第１フレームローラ３８の端部３９に近接してフレーム３６をベース３０に取り付ける。第１撓み板４０および第２撓み板４６は、それら撓み板４０、４６の長さが第１フレームローラ３８の軸に対して実質的に平行であるように配置される。
【００３４】
第３撓み板４２および第４撓み板４４は、第１フレームローラ３８と第２フレームローラ５０との間でフレーム３６をベース３０に接続する。第３撓み板４２および第４撓み板４４はそれぞれ、第１フレームローラ３８の中間点と垂直に交差する平面を基準として互いの鏡像である角度に配置される。第１撓み板４０および第２撓み板４６それぞれによって、フレーム３６は移動ウェブ１２の経路に対して前方かつ後方に移動することができ、第３撓み板４２および第４撓み板４４それぞれによって、フレーム３６は移動ウェブ１２の経路に対してねじれまたは回転することができる。４つの撓み板４０、４２、４４、４６が協働して作用することにより、フレーム３６は、第１フレームローラ３８に近接する点４８を中心に枢動することができる。例示的な枢動点４８は、移動ウェブ１２の第１フレームローラ３８との入口接線の略中間点である。この開示の文脈では、入口接線とは、移動ウェブのローラとの最初の接触によって画定される線である。
【００３５】
移動ウェブ１２は、第１フレームローラ３８を横切った後、第２フレームローラ５０を横切る。第１フレームローラ３８および第２フレームローラ５０にはそれぞれ、第１フレームローラ３８および第２フレームローラ５０内における横方向のバックラッシュの量を最小限にするために横荷重または精密ベアリングも取り付けられる。例示的な横荷重ベアリングを、ウィスコンシン州ニーナのウェベックス社（Ｗｅｂｅｘ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｅｎａｈ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ））製の超軽量アルミニウムアイドラ（Ｕｌｔｒａｌｉｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｉｄｌｅｒ）とともに購入することができる。
【００３６】
当業者は、第１フレームローラ３８および第２フレームローラ５０それぞれの代りに、１つの大きいローラを使用してもよい、ということを理解するであろう。さらに、当業者は、移動ウェブ１２が、移動ウェブ１２の横方向位置を正確に制御しながら、フレーム３６内の３つ以上のローラを横切ってもよい、ということを理解するであろう。
【００３７】
第２フレームローラ５０の軸５１は、第１フレームローラ３８の軸４１に対して略平行である。第１フレームローラ３８から第２フレームローラ５０までの距離は、図１にもっともよく示すようにガイドスパン５３を画定する。ガイドスパン５３は、移動ウェブ１２の幅に比べて比較的長い。
【００３８】
当業者は、ガイドスパンが長くなることにより、所望の横方向位置補正をもたらすために撓み板４０、４２、４４、４６によって必要とされる移動の量が低減する、ということを理解する。移動の量を最小限にして移動ウェブ１２の横方向位置を制御する能力により、入口スパン５５と出口スパン５７とにおけるねじれ角度が最小化されるため、より正確なウェブガイド制御が可能になる。
【００３９】
さらに、移動ウェブ１２の横方向位置を正確に制御しながら移動の量を最小限にすることにより、機械的バックラッシュがないだけでなく動きの範囲も制限された撓み板４０、４２、４４、４６を使用することができる。著しい動きが必要である場合、移動は、撓み板４０、４２、４４、４６の可撓性を超える可能性があり、それにより本発明では撓み板を使用することができない。
【００４０】
移動ウェブ１２は、最後のフレームローラ５０を横切った後、第２ベースローラ３４を横切る。例示的な実施形態では、入口スパン５５および出口スパン５７それぞれにおける移動ウェブ１２の経路は、フレーム３６の回転の面に対して実質的に垂直である。本明細書で教示する原理を適用することにより、当業者は、限定されないが、第１ベースローラ３２が第１フレームローラ３８の上方でありかつまた第１フレームローラ３８に対して実質的に垂直でない角度で配置されることを含む、他のウェブ経路が本発明の範囲内にあることを理解するであろう。同様に、第２ベースローラ３４を、移動ウェブ１２の経路がフレーム３６の回転の面に対して実質的に垂直でないような位置に配置してもよい。
【００４１】
図１を参照すると、第２制御システム５２は精密ウェブガイド１６を制御する。第２制御システム５２は、閉ループフィードバックシステムであることが好ましい。しかしながら、フィードフォワードシステム、Ｈ無限大システム、モデルベースシステム、組込みモデルベースシステム、または移動ウェブ１２の横方向位置を有効に制御する他の任意の制御システムも本発明の範囲内にある。
【００４２】
第２制御システム５２は、移動ウェブ１２のエッジの位置を検出する第２ウェブ位置センサ５４を含む。当業者は、エッジ位置センサ以外の他の位置検出センサが本発明の範囲内にあることを理解するであろう。第２位置決めセンサ５４は、最低限、少なくとも１２ミクロン分解能を有する５０Ｈｚセンサ等、移動ウェブ１２のエッジにおいて移動ウェブ１２の横方向位置を検知する高速な高分解能手段を含むことが好ましい。好ましい第２センサ５４は、ニュージャージー州ウッドクリフレイクのキーエンス・コーポレーション・オブ・アメリカ（Ｋｅｙｅｎｃｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｗｏｏｄｃｌｉｆｆ  Ｌａｋｅ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ））製の高速、高精度デジタルマイクロメータモデル番号ＬＳ−７０３０Ｍである。
【００４３】
第２位置決めセンサ５４は、第２フレームローラ５０を出る移動ウェブ１２の略出口接線６０においてまたはその真下において移動ウェブ１２の横方向位置を検出することが好ましい。本開示の文脈では、出口接線とは、移動ウェブのローラとの最後の接触によって画定される線である。第２フレームローラ５０の略出口接線６０またはその真下において横方向位置を検知することにより、輸送遅延が最小化される。輸送遅延とは、最後のシフトローラ、この場合は第２フレームローラ５０から第２位置決めセンサ５４までの輸送時間を意味する。
【００４４】
しかしながら、移動ウェブ１２の横方向位置を、出口スパンのより低い位置または第２ベースローラ３４から出る移動ウェブ１２の略出口接線を含む多数の他の位置において測定することができる。これら代替的な横方向位置検知場所では、制御システムにおいて輸送遅延が考慮される必要がある。
【００４５】
第２ウェブ位置センサ５４による移動ウェブ１２の検出された横方向位置は、第２コントローラ５６に送信される。第２コントローラ５６は、移動ウェブ１２の横方向位置を所望の位置または設定値と比較し、検出された位置の所望の位置からの誤差を計算する。第２コントローラ５６は、通常、少なくとも約１ミリ秒の更新レートの比例・積分（ＰＩ）コントローラを使用するプログラマブルロジックコントローラである。例示的なコントローラは、ドイツ国ＶｅｒｌのＢｅｃｋｈｏｆｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ  Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｃｋ製のＴｗｉｎＣＡＴ  ＰＬＣである。
【００４６】
第２コントローラ５６は、誤差を第２アクチュエータ５８に通信する。第２アクチュエータ５８は、ベース３０または別の固定構造に取り付けられる。図２〜図５を参照すると、第２アクチュエータ５８は、可撓性ブラケット６２により、第２フレームローラ５０を超えて延在するフレーム３６の拡張部６０に結合される。可撓性ブラケット６２は、アクチュエータ５８のフレーム３６へのゼロバックラッシュ結合を提供することが好ましい。さらに、可撓性ブラケット６２により、直線運動で動いているアクチュエータを弓状運動で動いているフレーム３６に結合することができる。
【００４７】
複数の撓み板４０、４２、４４、４６は、フレーム３６が出口接線の略中間点において第１フレームローラ３８に近接する点４８を中心に平面において回転するのを可能にするように設計される。フレーム３６が点４８を中心に枢動すると、枢動点４８とは反対側の端部６４が弧状に移動する。可撓性ブラケット６２は、リニアアクチュエータ５８が弓状経路を動いているフレーム３６と協働するのと可能にする柔軟性を提供する。
【００４８】
第２アクチュエータ５８は、ゼロバックラッシュであり、機械的遊びのない正確な移動を可能にする。第２アクチュエータ５８は、５Ｈｚを超える周波数を制御することができる。例示的なアクチュエータは、エクスラー（ＥＸＬＡＲ）（ｗｗｗ．ｅｘｌａｒ．ｃｏｍ）製のモデル番号ＳＲ３１−０６０５−ＸＦＭ−ＸＸ１−２３８−ＰＦ−１９４１３である。当業者は、本発明を実施するために、ゼロバックラッシュアクチュエータの代りにダイレクトリニアモータまたはロータリモータを使用してもよい、ということを理解するであろう。
【００４９】
第１ウェブガイド１４および第１制御システム２２により横方向位置誤差が大幅に低減されるため、第２アクチュエータ５８は著しい移動の量を必要としない。図４および図５を参照すると、フレーム３６からベース３０に向かって延在する部材６６が、第１リミットスイッチ６８および第２リミットスイッチ７０とそれぞれ協働する。部材６６がリミットスイッチ６８、７０のいずれかと接触すると、移動ウェブ１２は停止し、それにより、移動ウェブ１２をアセンブリ１０内で手で位置合せしなおすことができる。
【００５０】
フレーム３６は、望ましい剛性を維持しながらフレーム３６の質量を低減するように過剰な材料が除去されるように設計される。過剰な材料を除去することにより、フレーム３６は高い固有周波数を有することになる。さらに、フレーム３６の質量を低減することにより、精密ガイド１６における高システムゲインが可能になる。本発明の精密ガイド１６は、約３３／秒を上回るゲインと、約５Ｈｚを上回るクロスオーバ周波数と、を有する。
【００５１】
本発明を、好ましい実施形態に関して説明したが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形式および詳細において変更を行ってもよい、ということを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の精密ウェブガイドアセンブリの概略図である。
【図２】本発明の精密ウェブガイドの斜視図である。
【図３】本発明の精密ウェブガイドのさらなる斜視図である。
【図４】本発明の精密ウェブガイドのさらなる斜視図である。
【図５】本発明の精密ウェブガイドのさらなる斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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