(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工要素の間で材料の個々のセグメントを受け入れて加工するための一対の加工要素を含む、材料の個々のセグメントを受け入れ且つ加工するための加工装置において、前記加工要素の少なくとも１つの正確な調整のための位置決め装置を含み、前記位置決め装置が、
出力を備えたモーターと、前記モーターの出力と前記１つの加工要素との間で作動できるように連結された連結組立体であって、それぞれの連結組立体が前記１つの加工要素と接続されている連結器を有する連結組立体とをそれぞれ包含する第一、第二および第三の分離された、選択的に駆動することができる調整ユニットを含み、
前記調整の間に、各々の前記調整ユニットの少なくとも一部分が対応する第一、第二および第三の固定された滑り路に沿って平行移動することができ、前記平行移動を調整する調整ユニットのそれぞれのための固定された滑り路を定める支持台があり、
前記の１つの加工要素は前記調整ユニットの駆動に応答し且つ前記固定された滑り路のそれぞれと関連して移動することができ；また
前記調整を達成するために、必要に応じて、第一および第二の交わっている軸のそれぞれに沿って、また、前記第一および第二の軸に直交する第三の軸の周りに１つの加工要素が動くことによる前記調整のための前記モーターの選択的な駆動のための、前記調整ユニットに連結されたコントローラを含む
ことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
各前記調整ユニットの平行移動することができる部分が、調整ユニットに対応するモーターである請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項３】
前記固定された滑り路を定める支持台が、前記平行移動のための前記第一、第二および第三の調整ユニットに対応するモーターをそれぞれ支える第一、第二および第三のレールガイドを包含する請求の範囲第２項に記載の加工装置。
【請求項４】
前記１つの加工要素が、前記材料のセグメントを受け入れ、保持するための真空ホールドダウンプレートを包含する請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記材料のセグメントが前記材料の連続するウェブの一部であり、前記加工要素の間にウェブの個々のセグメントを位置決めするように連続的に前記ウェブを供給する供給機がある請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項６】
前記材料のセグメントが前記材料の不連続のシートであり、前記加工要素の間に、連続的に前記シートを供給する供給機がある請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項７】
各調整ユニットの各前記平行移動することができる部分が、少なくとも他の調整ユニットのモーターの駆動に応答して受動的な移動のために、対応する固定された滑り路を定める支持台の上に載せられている請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項８】
連結器と１つの加工要素との間の相対的な平行移動に対して、前記１つの加工要素に接続されている各前記連結器を接続する手段を有する請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項９】
前記第一、第二および第三の固定された路が実質的に直線である請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項１０】
前記第一および第三の路が、実質的に互いに平行であり、前記第二の路が前記第一および第三の路と交わる請求の範囲第１項に記載の加工装置。
【請求項１１】
ステーションに供給された材料のセグメントの加工のための加工ステーションの一部を形成する位置決め装置であって、ステーションの加工要素に作動できるように連結されており、
出力を備えたモーターと、前記モーターの出力と前記加工要素との間で作動できるように連結された連結組立体であって、それぞれの連結組立体が前記１つの加工要素と接続されている連結器を有する連結組立体とをそれぞれ包含する第一、第二および第三の分離された、選択的に駆動することができる調整ユニットを含み、
前記調整の間に、各々の前記調整ユニットの少なくとも一部分が対応する第一、第二および第三の固定された滑り路に沿って平行移動することができ、前記平行移動を調整する調整ユニットのそれぞれのための固定された滑り路を定める支持台があり、
前記の１つの加工要素は前記調整ユニットの駆動に応答し且つ前記固定された滑り路のそれぞれと関連して移動することができ；また
前記調整を達成するために、必要に応じて、第一および第二の交わっている軸のそれぞれに沿って、また、前記第一および第二の軸に直交する第三の軸の周りに１つの加工要素が動くことによる前記調整のための前記モーターの選択的な駆動のための、前記調整ユニットに連結されたコントローラを含む
ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項１２】
各前記調整ユニットの平行移動することができる部分が、調整ユニットに対応するモーターである請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記平行移動のための前記第一、第二および第三の調整ユニットに対応するモーターをそれぞれ支える第一、第二および第三のレールガイドを包含する請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記加工要素が、前記材料のセグメントを受け入れ、保持するための真空ホールドダウンプレートを包含する請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１５】
前記材料のセグメントが前記材料の連続するウェブの一部であり、前記加工要素の間にウェブの個々のセグメントを位置決めするように連続的に前記ウェブを供給する供給機がある請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１６】
前記材料のセグメントが前記材料の不連続のシートであり、前記加工要素の間に、連続的に前記シートを供給する供給機がある請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１７】
各調整ユニットの各前記平行移動することができる部分が、少なくとも他の調整ユニットのモーターの駆動に応答して受動的な移動のために、対応する固定された滑り路を定める支持台の上に載せられている請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１８】
連結器と加工要素との間の相対的な平行移動に対して、前記加工要素に各前記連結器を接続させる手段を有する請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項１９】
前記第一、第二および第三の固定された路が実質的に直線である請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項２０】
前記第一および第三の路が、実質的に互いに平行であり、前記第二の路が前記第一および第三の路と交わる請求の範囲第１１項に記載の位置決め装置。
【請求項２１】
調整できる加工要素を含み；
出力を備えたモーターと、前記モーターの出力と前記加工要素との間で作動できるように連結された連結組立体であって、それぞれの連結組立体が前記１つの加工要素と接続されている連結器を有する連結組立体とをそれぞれ包含する第一、第二および第三の分離された、選択的に駆動することができる調整ユニットを含み、
前記調整の間に、各々の前記調整ユニットの少なくとも一部分が対応する第一、第二および第三の固定された滑り路に沿って平行移動することができ、前記平行移動を調整する調整ユニットのそれぞれのための固定された滑り路を定める支持台があり、
前記の１つの加工要素は前記調整ユニットの駆動に応答し且つ前記固定された滑り路のそれぞれと関連して移動することができ；また
前記調整を達成するために、必要に応じて、第一および第二の交わっている軸のそれぞれに沿って、また、前記第一および第二の軸に直交する第三の軸の周りに１つの加工要素が動くことによる前記調整のための前記モーターの選択的な駆動のための、前記調整ユニットに連結されたコントローラを含む
ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項２２】
各前記調整ユニットの平行移動することができる部分が、調整ユニットに対応するモーターである請求の範囲第２１項に記載の組み合わせ。
【請求項２３】
前記平行移動のための前記第一、第二および第三の調整ユニットに対応するモーターをそれぞれ支える第一、第二および第三のレールガイドを包含する請求の範囲第２２項に記載の組み合わせ。
【請求項２４】
前記加工要素が、連続的に供給される材料のセグメントを受け入れ、保持するための真空ホールドダウンプレートを包含する請求の範囲第２１項に記載の組み合わせ。
【請求項２５】
前記材料のセグメントが前記材料の連続するウェブの一部であり、前記プレート上でウェブの個々のセグメントを位置決めするように連続的に前記ウェブを供給する供給機がある請求の範囲第２４項に記載の組み合わせ。
【請求項２６】
前記材料のセグメントが前記材料の不連続のシートであり、前記プレート上で、連続的に前記シートを供給する供給機がある請求の範囲第２４項に記載の組み合わせ。
【請求項２７】
各調整ユニットの各前記平行移動することができる部分が、少なくとも他の調整ユニットのモーターの駆動に応答して受動的な移動のために、対応する固定された滑り路を定める支持台の上に載せられている請求の範囲第２１項に記載の組み合わせ。
【請求項２８】
連結器と加工要素との間の平行移動の動作と反対向きに、前記加工要素に連結する各前記連結器を接続する手段を有する請求の範囲第２１項に記載の組み合わせ。
【請求項２９】
前記第一、第二および第三の固定された路が実質的に直線である請求の範囲第２１項に記載の組み合わせ。
【請求項３０】
前記第一および第三の路が、実質的に互いに平行であり、前記第二の路が前記第一および第三の路と交わる請求の範囲第２１項に記載の組み合わせ。
【請求項３１】
連続する柔軟なウェブの個々のセグメントの加工のための加工装置であって、
セグメントがステーションに初めに供給された後に、前記セグメントのそれぞれに対する作業を実行するための加工手段を有する加工ステーションと；
前記ウェブの連続的なセグメントを前記ステーションにそこでの初めの配置のために周期的に供給するための手段と；
前記加工のための前記ステーションでの初めの配置の後における前記ウェブのセグメントのそれぞれの正確な位置決めのための位置決め手段であって、初めの配置の各ウェブのセグメントを保持するための前記ステーション内の手段と；前記セグメントの加工のために、ステーション内でセグメントを所望の正確な位置に調整する動作のための前記セグメント保持手段と作動することができるように連結された移動手段であって、前記セグメントの前記調整動作が、前記セグメントが前記連続するウェブの一部として残っているにもかかわらず、セグメントの平面の中の直交する軸の一方または両方に沿った動作、前記平面と交わる軸の周りをセグメントが回転する動作、およびこれらの動作の結合からなる群より選ばれ、前記連続するウェブが前記調整動作に適合するとともに、実行される移動手段とを有する位置決め手段と
を包含する加工装置。
【請求項３２】
前記セグメントのそれぞれが、少なくとも１つの位置を確認する印を有し、前記位置決め手段が、ステーション内での各ウェブのセグメントの正確な位置に対応する参照データを与える参照組立体と、前記参照データと前記セグメントの印の位置を比較する手段とを有し、前記比較手段が前記移動手段と作動することができるように連結されている請求の範囲第３１項に記載の加工装置。
【請求項３３】
前記移動手段が、前記セグメントの平面内の直交する軸に沿ってかつ前記平面に垂直の回転軸の周りで保持する前記セグメントの調整動作のための構造を有する請求の範囲第３１項に記載の加工装置。
【請求項３４】
前記ステーションが、可動のダイ組立体および隣接する実質的に固定された台を備えたダイカッティングステーションを包含し、前記供給手段が前記ダイ組立体と台との間に前記セグメントを初めに供給する請求の範囲第３１項に記載の加工装置。
【請求項３５】
前記移動手段が、前記セグメント保持手段と駆動可能に連結された多数の分離したモーターであって、各前記モーターが前記調整動作の間に平行移動可能なモーターを包含する請求の範囲第３１項に記載の加工装置。
【請求項３６】
前記モーターのそれぞれが、回転可能な出力シャフトを有し、各モーターのための前記セグメント保持手段と作動できるように連結された入力シャフトがあり、前記モーターのそれぞれが、対応する入力シャフトと各モーター出力シャフトとを偏心的に連結するための連結構造を有する請求の範囲第３５項に記載の加工装置。
【請求項３７】
３つの前記モーターと３つの対応する入力シャフトとがあり、前記入力シャフトのそれぞれの軸が単一の共通の直線上にある請求の範囲第３５項に記載の加工装置。
【請求項３８】
前記参照組立体が、少なくとも１つの参照の印を前記ステーション内に包含する請求の範囲第３２項に記載の加工装置。
【請求項３９】
一対の離れた参照の印が前記ステーション内にある請求の範囲第３８項に記載の加工装置。
【請求項４０】
前記比較手段が、前記参照組立体および前記移動手段とに実施できるように連結されたコンピュータコントローラを包含する請求の範囲第３８項に記載の加工装置。
【請求項４１】
連続するウェブの個々のセグメントを加工する方法であって、
初めの位置決めのために加工ステーションに前記ウェブの連続するセグメントを供給する工程と；
加工する前のステーション内での少なくともある種のそのようなセグメントの位置を正確に調整する工程であって、前記調整工程が、各セグメントを保持する工程と各保持されたセグメントを、そのセグメントがウェブの一部として残っているにもかかわらず、調整動作に委ねる工程を包含し、前記調整動作が、セグメントの平面の中の直交する軸の一方または両方に沿った動作、前記平面と交わる軸の周りをセグメントが回転する動作、およびこれらの動作の結合からなる群より選ばれ、前記ウェブが、前記調整動作に対応する工程と；
正確な調整の後、ステーション内で各セグメントを加工する工程と
を包含する方法。
【請求項４２】
前記調整動作の後に、各セグメントのダイカッティングの工程を有する請求の範囲第４１項に記載の方法。
【請求項４３】
可動の真空プレートに前記セグメントを保持し、前記プレートを前記正確な調整に作用させるために調整する工程を有する請求の範囲第４１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記調整工程が、前記セグメントのそれぞれに備わる印と、前記ステーション内での固定された参照の印の位置とを比較する工程を有する請求の範囲第４１項に記載の方法。
【請求項４５】
連続するウェブのセグメントを加工する方法であって、
初めの位置決めのために加工ステーションに、実質的にウェブの長手方向の軸に沿う軸供給方向にウェブの連続するセグメントを供給する工程と；
加工する前のステーション内での前記セグメントの位置を調整する工程であって、前記調整工程が、前記セグメントをそのセグメントがウェブの一部として残っているにもかかわらず、調整動作に委ねる工程を包含し、前記調整動作が、前記軸供給方向と交わる横方向、前記軸方向および横方向と交わる回転軸の周囲の回転動作、およびこれらの動作の結合からなる群より選ばれ、前記ウェブが、前記調整動作に対応する工程と；
前記調整の後、前記セグメントを加工する工程と
を包含する方法。
【請求項４６】
前記調整工程が、前記ステーション内で前記セグメントをグリップし、ステーションの近くの前記ウェブの張力を減じ、その後前記グリップされたセグメントを前記調整動作に委ねる工程を包含する請求の範囲第４５項に記載の方法。
【請求項４７】
前記セグメントが、位置決めの印を備え、前記調整工程が、前記セグメントの印と前記ステーション内での参照の印の位置とを、前記セグメントの前記供給の後において比較する工程と、前記参照の印に関係して予め決定された関係で、前記セグメントの印によって位置を指定するように、前記調整動作を実行する工程とを包含する請求の範囲第４５項に記載の方法。
【請求項４８】
前記加工工程が、前記セグメントのダイカッティングの工程を包含する請求の範囲第４５項に記載の方法。
【請求項４９】
前記ウェブの連続的なセグメントについて、前記供給工程、調整工程および加工工程を連続的に実行する工程を有する請求の範囲第４５項に記載の方法。
【請求項５０】
前記調整工程が、前記供給工程の後に、前記軸供給方向に前記ウェブを動かす工程も有する請求の範囲第４５項に記載の方法。
【請求項５１】
連続するウェブのセグメントを加工する加工装置であって、
前記ウェブのセグメントを加工するための手段を有する加工ステーションと；ステーション内でセグメントの初めの位置決めのために、軸供給方向に前記ウェブのセグメントを供給するための手段と；
加工する前のステーション内での前記セグメントの位置を調整する手段であって、前記調整手段が、そのセグメントがウェブの一部として残っているにもかかわらず、セグメントの動作を調整するための構造を有し、前記調整動作が、前記軸供給方向と交わる横方向、前記軸方向および横方向と交わる回転軸の周囲の回転動作、およびこれらの動作の結合からなる群より選ばれる手段と
を包含する加工装置。
【請求項５２】
前記調整手段が、前記セグメントが前記ステーションに供給された後、前記軸方向に前記セグメントを調整する動作のための構造を有する請求の範囲第５１項に記載の加工装置。
【請求項５３】
供給後、前記ステーション内で前記セグメントをグリップする手段と、前記セグメントの前記調整動作を許すために、ステーションの近くの前記ウェブの張力を減じる手段とを有する請求の範囲第５１項に記載の加工装置。
【請求項５４】
前記セグメントが、位置決めの印を備え、前記調整手段が、ステーション内での参照の印と、ステーションに前記セグメントを供給した後に、前記参照の印と前記セグメントの印の位置とを比較するための手段と、前記参照の印に関係して予め決定された関係で、前記セグメントの印によって位置を指定するように、前記セグメントを調整するための調整手段をコントロールするための手段とを有する請求の範囲第５１項に記載の加工装置。
【請求項５５】
前記加工手段が、ダイカッティング組立体を包含する請求の範囲第５１項に記載の加工装置。
【請求項５６】
前記供給手段および調整手段が、前記ウェブの連続的なセグメントの供給および調整のために実施することができる請求の範囲第５１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、概して、ウェブまたはシート加工装置に供給された連続する材料のセグメントに対する極めて正確な位置決めおよび作業のために設計された、改良された、高速のウェブまたはシート加工装置に関する。特に、本発明は、その供給された材料のセグメントを初めにグリップで締めるかまたは保持するように操作可能であり、その結果としてそのグリップされたセグメントは、正確な整列の目的のために、そのセグメントの平面内の直交する各々の軸に沿って、かつ、そのセグメントの平面と交わる回転軸の周りに、実質的に同時に動かされる上記のような装置および対応する方法に関する。本発明は高速で正確なダイカッティング作業に特に適する。
従来技術の説明
連続するウェブを加工するための３軸型ダイカッティングプレスは以前より提案されてきている。そのようなプレスの１つが米国特許第４，５５５，９６８号明細書に開示されている。この米国特許明細書に開示のプレスは、エアクッションによって支持された可動のダイユニットを有し、またそのダイユニットは、プレスによりダイカットに対するウェブの限定された区域の相関関係でダイユニットを正確に位置決めするために、ウェブに垂直な直立軸の周りを回転するように移動するのと同様にウェブの移動方向に対し横方向にも移動する。米国特許第４，５５５，９６８号明細書に記載されているプレスの自動的な運転は、カットすべき各々の限定された区域に隣接するウェブの向かい合った両側に設けられた２つのＴ型の印の存在を検出するために配置された二組の光センサーを有するコントロールシステムによって与えられる。一旦、ダイユニットの作業構造物に概して接近したウェブの限定された区域でウェブの前進が中断されてしまうと、コントロールシステムがダイユニットと調整配置するためのサーボモーター機構に電気的に連結される。
米国特許第４，６９７，４８５号明細書に示されているように、ダイカッティングプレスは、ウェブの材料が第三の軸に沿ってダイユニットに前進する間に、その他の２つの軸に沿って移動できるダイカッティングユニットの正確な整列を与えるように操作できる位置決めシステムを備えており、従って、ウェブの限定された領域がダイユニットに到達するとすぐに、材料をダイカッティングの作用に供するためにプレスは直ちに稼働することができる。材料に備えられた細長い指標を連続的に監視することにより、ウェブの前進が中断される前に横方向および回転角方向の位置決めを確実にするために、ウェブの前進の間に必要なダイユニットの移動が可能となる。
米国特許第５，２１２，６４７号明細書は、精巧なもしくは連続的な印または、ダイユニットに関連する印の位置を決定するための２より多くの感知装置の使用を要求することなく、可動のダイユニットにより、ウェブの限定された領域を素早くかつ正確に整列させる位置決めシステムを備えるダイカッティングプレスを記載する。米国特許第５，２１２，６４７号明細書に記載の位置決めシステムは、ウェブの限定された領域が、ボルスタに支持されたダイユニットに関する所望の予め決定された関係にある場合に、材料のウェブ上の印が表れるような位置を示すためのプレスのボルスタの上に固定された一対の参照の印を利用する。
１９９６年４月３０日に出願された米国特許出願第０８／６４１，４１３号明細書には、全てのダイユニットが下側のプラテンおよび可動の上側のダイ組立体が空気クッションに支持される、改良されたダイカッティングプレスが記載されている。ウェブの限定された領域が、ダイカッティングステーションに初めに供給される動作の間、目的領域は、真空ホールドダウンを通してグリップされ、ダイユニット全体が３軸に沿って同時に調整され、ウェブの目的領域とダイカッティング組立体との間の正確な整列が達成される。
そのような従来技術のダイカッティング位置決めシステムにより提供される正確性が非常によいにもかかわらず、そのようなプレスは比較的遅い。例えば、米国特許出願第０８／６４１，４１３号明細書に記載されたプレスの場合には、比較的重くかさばったダイ組立体を動かす必要性が、動作を遅くする傾向がある。従来のダイプレスは、一般に１分間当たり約２０回よりも速い速度で作動することはできない。従って、この型の従来のユニットの問題を回避し、非常に高速の位置決めおよび動作を与えるダイカッティングプレスのような、改良されたウェブ又はシート加工装置に対する技術が望まれている。
発明の要約
本発明は、上記で概説した問題を解決し、連続的に供給されるセグメント（即ち、連続するウェブの各々の部分または不連続の各々のシート）を加工するための装置および方法を提供し、これによりダイカッティングのような作業が迅速にかつ正確に実行されるようにする。大まかに言って、本発明の装置は、オペレーティングステーション、初めにステーションに材料のセグメントを供給する手段および、そのような初期の供給の後、ステーションで加工する前に、ステーションの中でセグメントの位置を正確に定める位置決め手段を含む。位置決め手段は、初めに供給されるセグメントをしっかりと保持するための、セグメントをグリップまたは保持する手段、所望の位置と比較して保持したセグメントの位置をステーション内で決定する手段、および、セグメント保持手段を動かすためにセグメント保持手段とセグメントを所望の位置に配置するために保持されたセグメントとに連結された駆動手段を包含する。一般的に、材料のセグメントは、少なくとも１つ、好ましくは一対の位置決めの印を有し、位置決め手段は、セグメントの印の所望の位置に対応する参照データを与える参照組立体を、セグメントの印の位置を参照データと比較するための手段とともに含む。
本発明の別の観点からは、連続する柔軟なウェブの個々のセグメントを加工するための装置および方法が提供され、そこにおいては、セグメントが連続するウェブの一部として残る一方、各連続するセグメントを初めに保持し、保持されたセグメントを調整動作に委ねることにより、連続的に供給されるウェブのセグメントの位置の正確な調整が提供される。この調整動作は、セグメントの平面の中の直交する軸の一方または両方に沿った動作、セグメントの平面と交わる軸の周りをセグメントが回転する動作、およびこれらの動作の結合からなる群より選ばれる。本発明は、個別に保持されたウェブのセグメントのそのような３軸の動作を、それぞれのセグメントが連続するウェブの一部として残るにもかかわらず、提供すると理解されるべきである。
好適な態様においては、本発明のウェブをグリップまたは保持する装置は、比較的軽量の真空ホールドダウンプレートをウェブまたはシート加工ステーション内に含む。ダイカッティングプレスの場合、真空ホールドダウンプレートは、実質的に浮いた状態で固定されているダイカッティング台を取り囲む中央に開口した本体の形態で存在する。真空プレートは、軸方向（例えば、ウェブの前進方向）、横方向（軸方向と交わる方向）、および／または、軸方向および横方向ならびにセグメントを含む平面と垂直な回転軸の周りに、移動可能であることを要する。本発明において、「ダイカッティング」は、カッティング、パンチング、ピアシング、ブランキング、およびその他の同様の動作を含みかつこれらに限定されない種々の動作を含むことに広く関する。
好適な駆動手段は、真空プレートに直接連結され、真空ホールドダウンプレートの動作の間それぞれ平行移動させることができる双方向ステッパーモーターのような、多数の離れて存在するモーターを含む。最も正確で迅速なプレートの動作を達成するために、モーターは偏心器を通じてプレートに連結され、モーターの動作が駆動されると、望むようにプレートを動かす。最も好ましい形態においては、駆動手段は、１つの、共通の直線上のプレート連結シャフトの軸とともに、３つのそのような偏心して連結されたステッパーモーターを含む。
好適な位置決め装置は、一対の分離したプリズムおよびダイ組立体に設置された固定の参照の印とともに、加工ステーションの中に設置された一対のＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラの使用もする。作動中は、材料のセグメントが加工ステーションに供給されるときに、各カメラは、材料のセグメントに設けられた基準点の１つと同様に、固定された印の画像から作り出された画像を受像する。この画像データは、今度は、位置の誤差と、今度は各ステッパーモーターの作動に利用される移動情報の距離とを計算するのに用いられ、これにより、真空プレートと、セグメントの位置を正確に決めるために保持された材料のセグメントとを動かす。
本発明の装置は、米国特許第４，５５５，９６８号明細書、第４，６９７，４８５号明細書、第５，２１２，６４７号明細書および米国特許出願第０８／６４１，４１３号明細書に記載されているのと同様であり、これらは全て参照文献として本明細書に含まれる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に従った好適なウェブ供給ダイカッティング装置の側面図である。
図２は、図１の装置の平面図であり、供給組立体および可動のウェブ保持調整プレートを詳細に図解している。
図３は、図１および２の装置の一部を形成するダイカッティングステーションの供給側の端部を明確に図解するために部材を分離した鉛直断面図である。
図４は、本発明の可動のセグメント保持真空プレート組立体を明確にするために部材を分離した断片的な図である。
図５は、図４の線５−５に沿った断面図であり、可動のプレートおよび台組立体の構造を更に表現している。
図６は、図４の線６−６に沿った断面図であり、プレートおよび台組立体の内部構造を図解する。
図７は、プレートおよび台組立体の供給側の端部と、それに伴うファントム画法で図解されたクーパーエイブルダイ組立体とを表す断片的な図である。
図８は、図４の線８−８に沿った断面図であり、可動のプレートおよび下に横たわる台組立体の側面のパネルの部材を図解する。
図９は、可動のセグメント保持プレートと連結された偏心ドライブモーターユニットの１つを図解する部分的な鉛直部において拡大された断片である。
図１０は、ウェブのセグメントの位置を感知するために用いられるＣＣＤカメラおよび連携するプリズムの配置を図解するダイカッティングステーションの概要図である。
図１１は、ダイカッティング装置のコンピュータコントローラと感知カメラおよびステッパーモーターとの間の連結を図解した概要のブロック図である。
図１２は、シート用の動作のために設計された本発明の第二の実施例の透視画法による分解組立図である。
図１３は、図１２の装置を明確にするために部材を分離した図面である。
図１４は、図１２および１３の装置の鉛直断面図である。
図１５は、シート用の装置の部分的な鉛直部における断片的な側面図である。
図１６は、図１２のシート用の装置の一部を形成するスリーモータードライブユニットである。
図１７Ａおよび１７Ｂは、ともにダイカッティングステーション内で連続するウェブのセグメントを正確に位置決めするための図１のウェブ供給装置において用いられる好適なコントロールソフトウェアのフロー図である。
図１８は、Ｘ−Ｙ−θ平面ならびに本発明の連結したＸ１、Ｘ２およびＹ軸ドライブユニットの概要の平面図である。
図１９は、本発明の好適なコントロールアルゴリズムの結果において用いられるＸ１、Ｘ２およびＹドライブユニットの一定の幾何学的関係の概念図である。
図２０は、コントロールアルゴリズムの結果において用いられる一定の追加の幾何学的関係の概念図である。
図２１は、長さに沿った各ウェブのセグメントと、それに伴うそのようなセグメントのそれぞれのための位置を定める印とを図解した連続するウェブの部分的な上面図である。
好適な実施例の詳細な説明
図面、特に図１に注目すると、ダイカッティング装置３０が図解されている。装置３０は、ダイセット３４に備わるダイカッティングプレスまたはステーション３２、セグメント３８（図２１）の連続的なダイカッティングのためにステーション３２にストックを連続的に供給するための材料供給組立体３６、およびダイセットに関連して各セグメント３８の正確な位置決めのためのダイセット３４に隣接するセグメント位置決め装置４０を広く含む。装置３０は、ダイカッティング領域４２を有し、基準点４４（図２１）のような印された印を有する連続するセグメント３８を提供する長いウェブの加工に用いるために使用される。装置３０で加工されることができる材料の例は、柔軟な合成樹脂のウェブである。多くの装置の生産の一部は、精度が高く、極めてわずかなカッティング寸法公差であるので、そのような材料のダイカッティングが要求される。装置３０は、従って、連続するセグメント３８の高速でしかも非常に正確なダイカッティングのために設計された。より詳細には、ステーション３２は、中央の直立した、一般的には長方形のプラテン４８およびスペーサー５０を支持する基板４６を含む。４つの直立した棒５２は、プラテン４８の上に支持され、上部枠部材５４を上端で隣接して支持する。ラムプラテン５６は、枠部材５４の下でロッド５２により相互に支えられ、ピストン５８によって鉛直に動くことができる。マイクロメーターユニット６０は、枠部材５４の頂上に設置され、ラムプラテン５６の鉛直移動の量の選択的な調整を可能にし、ガラススケールのような感知機構６２は、プラテン５６の鉛直位置に関してコントローラにフィードバックを与えるために、部材５４およびプラテン５６の間で支持される。
図３および６で最もよく見られるように、ダイセット３４は、比較的広く、縦に延びている溝形材６８と同様に、中央のピストンを受ける凹部６６とともにスペーサー５０の上に支持されているボルスタ６４を含む。台組立体７０は、溝形材６８の直立する側壁の間でボルスタ６４の上に支持されている。台組立体７０は、凹部６６にはめ込むように適合された最下部のピストン７２を、上部台ブロック７４と同様に含む（図６）。ピストン７２は、ボルト７４ｂによりブロック７４に留められている。ブロック７４は、台の最上部の平面７６と、表面７６の両側に一対の比較的狭く、長く縦に延びている溝７４ａを提供する。ブロック７４は、電熱線を受けるために適合された４つの横切る開口７５も備える。ピストン７２は外周シール７８を備え、高さを調整する媒体または物質が凹部６６に備えられる。ピストン７２および、従って、台組立体７０は、従って、弾性的に支持されている。一対の整列したブロック８０は、溝形材６８の両側のボルスタ６４の上に配置され、ブロック７４の側壁の表面に向かい合って固定する。
ダイセット３４は、プラテン５６の下に配置された上部の取り付け補助プレート８２も含む。プレート８２は、後述する位置決め装置４０に連結されている一対の位置決めＣＣＤカメラ８６、８８および他の構成物と同様に、台表面７６の上に配置された中央カッティングダイ組立体８４を支持する。組立体８４は、ダイ組立体８４の各ストロークの間に下に横たわる台組立体７０と接触するダイユニット８９を含む。
４つの入れ子式のガイドユニット９０の全ては、プレート８２と、従って、ダイユニット８４の上下往復運動を導くのを補助するために、プレート８２とボルスタ６４の間に配置され、実施できるように連結されている。１つのそのような斜めの位置にある弾性のシリンダー９２が、各ユニット９０に近接して配置され、台表面７６の上の通常の保持ユニット８４に対して対角線の位置にある。
図１および２で最もよく見られるように、組立体３６の上流側または供給側の端部は、ステーション３２を通じてウェブが前進する路を横切る方向の動作のための可動の往復台９４の上に支持されている。この型においては、後述する２つのウェブの一方が、加工のためにダイセット３４に関連した位置をとることができる。装置３６は、ストックされた材料の第一および第二のウェブ１００、１０２を支持する一対の並んでいる供給リール９６、９８を、リール９６、９８を駆動するために用いられるモーター１０４、１０６とともに、広く含む。総体的な組立体３６は、ステーション３２を通じてウェブを導くための真空伸張組立体１０８、１１０およびガイドローラーセット１１２、１１４を更に有する。従来技術から明らかなように、供給リール９６、９８は、ウェブ１００、１０２を巻き取るための連結されたモーター１０４、１０６により駆動される。真空伸張組立体１０８、１１０は、ガイドローラーセット１１２、１１４がステーション３２にウェブを導く一方、供給の間、ウェブの予め決定された張力を維持する。これらの構成要素が設定されると、後述するようにステーション３２内でウェブのセグメントの微妙な調整動作が可能となる。
組立体３６は、ステーション３２内で加工されるダイカットウェブ１００、１０２の残部のウェブも備え、この端部に出力駆動ローラーセット１１６、１１８を支持する、移動可能な往復台１１５および巻き取りリール１２０、１２２を含み、後者はモーター１２４、１２６によって駆動される。
ステッパーモーター１２８は、駆動ローラー１１６、１１８の各セットを駆動するために備えられ、ステーション３２に向かい、かつ、その中へ、限定されたセグメント３８を連続的に供給するために、進行の路に沿って、ウェブ１００または１０２の一方を急速に進行させるための粗い供給手段として作用する。
一対の空気シリンダー１３０、１３２は、ウェブ１００がステーション３２およびダイセット３４と整列する第一の位置と、ウェブ１０２が同様に整列する第二の位置との間を、往復台９４、１１５をそれぞれ動かすために備えられる。一対の回転可能なシャフト１３４は、ウェブ１００、１０２の進行の路に平行の方向に、プラテン４８を通じて延び、各シャフト１３４は、プラテン４８を越えて延びる、一対の向かい合った軸端を有する。
ピニオンギア１３６は、シャフト１３４の両端に設置され、それにより各シャフトの一方のピニオンの回転が、ベースプラテンの反対側の他方のピニオンに伝わる。ラックギア１３８、１４０は、近接したピニオンギアとかみ合わせて各往復台９４、１１５の下側に支持され、それにより各往復台はシリンダ１３０、１３２の他の駆動と連動して動く。
位置決め装置４０は、台ブロック７４に隣接して設置され、表面７６を取り囲む関係にある。装置４０は、真空プレート要素１４２を、要素１４２に作用するように連結された駆動組立体１４４と同様に、広く含む。装置４０の目的は、ステーション３２内での各セグメント３８の位置の精密かつ正確な調整であり、それにより目的領域４２が正確にダイカットされる。
真空プレート１４２は、ブロック７４の中央部分を受け取るように、従って、表面７６を露出するように適合された中央の実質的に正方形の開口１４８を有する最上部プレート１４６を含む。プレート１４２は、一連の真空を生じる孔１５２を備えた前側部分１５０を、同様に真空を生じる孔１５６を有する、離れて向かい合う後側部分１５４とともに含む。部分１５０、１５４は、それぞれ真空を生じる孔１６２、１６４を備えた側縁部１５８、１６０と連結されている。
総体的なプレート１４２は、開口１４８について記載したのと同様に開口１６８を有する下部プレート要素１６６を更に含む。下部プレート１６６は、留め具１４７により上部プレート１４６に固定されている。図６で最もよく見られるように、長い内部プレナム１７０、１７２は、プレート１４２および１６６の間に備えられる。個々の真空ライン連結器１７４、１７６は、選択的に作用することができる真空装置（図示せず）との結合のために、対応するプレナム１７０、１７２と通じるように下部プレート１６６に作用するように連結される。これらのプレナムは、適当な内部通路を通して、真空を生じる孔１５２、１５６、１６２および１６４に通じるようになっている。再度、図６を参照すると、上部および下部プレート１４６、１６６の整列した開口１４８、１６８が、調整ブロック７４より幾分大きい寸法に作られているのが分かる。この特徴部分の重要性は、以下に明確になる。
真空プレート１４２は、限定された、同時の軸方向、横方向および回転の動作のために、各台ブロック溝７４ａ内での側縁部１５８、１６０の受け取りによって支持される（図８参照）。溝７４ａが、連結された側縁部１５８、１６０より幾分広い寸法に作られているため、真空プレート１４２の限定された動作が調整されていることが、再度分かる。
駆動組立体１４４は、それぞれ真空プレート１４２の前側の端部に固定されている３つのステッパーモーターユニット１７８、１８０、１８２を包含する（図４参照）。ユニット１７８−１８２は、それぞれＸ１、ＹおよびＸ２ユニットと表される。ユニット１７８−１８２のそれぞれは、エンコーダー１８６に備えられ、回転可能な出力シャフト１８８を有する、電気的に駆動される二方向性のステッパーモーター１８４を含む。更に、各モーターは、各ステッパーモーター１８４の上端部に固定され、中央に開口した往復台１９０、１９２または１９４を有する。図７および９を参照すると、往復台１９２は、長く、中央に開口した一部のブロック部材であり、一般的にＴ型の側面１９６、１９８を有し、ブロックの長手方向の軸は、ステーション３２を通じるウェブの縦方向に対して、垂直に交わる関係に配置されているのが分かる。垂れ下がった、端部の縁のヨークベアリング１９９は、往復台１９２の最端部の近くに支持される。更に、往復台１９２は、中央に開口した上表面２００を有する。同様の型において、往復台１９０および１９４は、離れた、幾分Ｔ型の側面１９６、１９８および対応する上表面２０２、２０４を有する。これらの往復台は、最端部のヨークベアリング２０１も有する。しかし、往復台１９０および１９４の場合は、長手方向の軸は、表面１９６、１９８と交わるように配置され、即ち、ステーション３２を通じるウェブの縦方向に整列している。
ユニット１７８−１８２は、プレート１４２の動作の間の限定された並進の動作のために、真空プレート１４２の下に支持される。特に、ユニット１７８−１８２は、各ユニット１７８−１８２の各ステッパーモーター１８４をそれぞれ受け取る、３つの横に離れたユニット受け取り用開口２０８、２１０および２１２を有する、横切る、幾分Ｌ型のマウンティングレール２０６の上に設置される。開口２０８−２１２のそれぞれに隣接するレール２０６の上側表面は、各連結されたユニットのための一対の離れたレールまたはユニットガイドを備える。即ち、ユニットガイド２１４、２１６は、開口２０８の両側に設置され、ステーション３２を通じる縦方向に配置される。ユニットガイド２１８、２２０は、開口２１０に隣接して備えられ、縦方向に整列して配置される。ユニットガイド２２２、２２４は、開口２１２に隣接して、２１４、２１６に平行に備えられる。往復台１９０および１９４の一部を形成するヨークベアリング２０１は、それぞれユニットガイド２１４、２１６および２２２、２２４を受ける。同様に、往復台１９２の一部を形成するヨークベアリング１９９は、ユニットガイド２１８、２２０を受ける。この型においては、ユニット１７８−１８２のそれぞれは、連結されたレール開口２０８−２１２内で、限定された範囲で平行移動することができる。
ユニット１７８−１８２は、同一の、それぞれ偏心の連結組立体２２６、２２８、２３０により真空プレート１４２に連結される。これらの組立体は、それぞれの下に横たわるユニット１７８−１８２の上で真空プレート１４２に固定された固定ピン連結器２３２をそれぞれ含む。そのような連結器のそれぞれは、図９で最もよく見られるように、垂れ下がりピン２３４を含む。個々のステッパーモーター出力シャフト１８８と連結されたピン２３４との間の連結は、偏心ブロック２３６の装備により達成され、これも図９で最もよく見られる。各ユニット１７８−１８２におけるピン２３４と１８８との間の中央から中央の距離は、そのユニットのクランクアームの長さを規定する。
総体的な位置決め装置４０は、プレート８２から垂れ下がる台２４２、２４４に支持される前述のＣＣＤカメラ８６、８８も含む（図１０）。カメラ８６、８８は、ダイセット３４の上に設置された連携するプリズム２４６、２４８を備える。ダイセット３４は、固定された位置を示す印２５０、２５２も含む。好ましくは、各印２５０、２５２は、正方形を形成する閉じた線を含み、正方形の内部領域は、各セグメント３８の基準となる印４４の１つの大きさに対応している。例えば、中実の円形の印がウェブに印されている場合において、参照の印２５０、２５２は、円形の印の直径と幅および高さが等しい内部領域を有する正方形を含む。明確な照準線は、各参照の印２５０、２５２と、対応する印４４の所望の位置との間に延び、照準線に沿って離れて連携するプリズム２４６または２４８を伴う。離れたプリズムの上および下から照準線に沿って投影された画像は、参照の印とウェブの上の基準となる印の両者が見えるような単一の結合した画像として、横から映される。カメラ８６、８８は、従って、離れて連携するプリズム２４６、２４８と垂直に整列し、それにより各カメラは、プリズムにより映される結合した画像を受像する。例のように、各ＣＣＤカメラは、５１２×４８９ピクセルからなる２次元配列と画像を表す出力アナログ信号とを備えるであろう。これらの信号は、従来のアナログ−デジタル変換機構によりデジタルデータに変換される。各ＣＣＤカメラの一部を形成するレンズも、対応する離れたプリズムにカメラの焦点を合わせるために備えられる。好ましくは、レンズは、ダイユニットと各セグメント３８の目的領域４２とを約２／１０，０００インチ内に位置決めするために望ましい解像度を提供するために、約１／６平方インチの領域の配列に焦点を合わせる。
概要の図１１に図解されているように、コンピュータコントローラ２５４は、装置４０の一部として備えられ、装置４０は、通常、中央演算装置、入力装置、表示手段およびデータの蓄積のためのメモリならびに適切なソフトウェアを含む。示されているように、カメラ８６、８８は、コントローラに連結され、コントローラは、ステッパーモーターユニット１７８−１８２との連結器も有する。更に、コントローラ２５４は、ウェブ１００、１０２を調整するために、リールモーター１０４、１０６および１２４、１２６、伸張ユニット１０８、１１０、１１６および１１８、ならびにステッパーモーター１２８と連結されている。大まかに言って、与えられたセグメント３８がウェブ１００または１０２を予め決定された軸方向の距離動かすために適合した供給組立体３６の動作により、ステーション３２内で初めにそして粗く位置決めされると、プレート１４２に連結した真空装置が、セグメント３８をプレート１４２に固くグリップするために動作する。適当な下流の巻き取りリールモーター１２４または１２６および連結された駆動ローラーセット１１６、１１８は、ステーションの下流のウェブ１００または１０２をわずかに緩め、従って、ウェブの張力を減じるために、逆進する。この特徴部分は、ウェブのわずかな動作を可能にする上流のウェブの伸張ユニット１０８、１１０の設置とともに、ウェブが分かれたり裂けたりすることなく、直交するＸおよびＹ軸に沿ったウェブのセグメントの調整とウェブの回転をともに可能にする。
カメラ８６、８８は、次に、画像データを引き出すために、駆動される。コントローラ２５４は、そのような画像データをカメラ８６、８８から受け取り、参照の印２５０、２５２とセグメント３８の印４４との相対位置を比較し、印４４のＸ、Ｙおよびθ位置と、参照の印２５０、２５２により示される所望の位置との間の差異を表す適当な誤差データを引き出す。プレート１４２の位置も、各ステッパーモーターのエンコーダー１８６を通じて認識される。相違するデータは、下記の、印４４が連結された参照の印と（予め選択された寸法公差内で）一直線に並ぶまで、真空プレート１４２と、従って、セグメント３８の位置を変えるように、ユニット１７８−１８２を選択的に駆動する方法で、コントローラにより利用される。コースのために、セグメントがウェブの一部として残っているにもかかわらず、セグメント３８の調整は起こり、ウェブは、既述したウェブを緩めることでわずかな範囲で要求される調整に適応させる。この点で、ダイカッティングは、ダイセット３４の上部のダイ運搬部分を下げて、セグメント３８と接触してカッティングすることにより、通常の方法で、開始されることができる。そのようなカッティングの後、組立体３６は、ステーション３２に次のセグメント３８を動かすために駆動され、加工は繰り返される。
コントローラ２５４は、供給組立体３６を調整するために、基準点４４と印２５０、２５２との間の軸方向または長手方向の距離の間の計算された差異も利用する。即ち、各セグメントの供給動作の後、組立体３６の次の動作のために供給されるウェブの軸方向の距離は、決定された軸方向の距離の誤差の補正のために変化する。このように、初めのウェブの供給は、誤差が初めの供給工程において１点に蓄積するのを防止するように調整される。その点においては、カメラ８６、８８が同時に固定された印２５０、２５２と基準点４４とを含む画像を見ることができるほど、連続するセグメント３８が既に十分に近く一直線になるようになっていない。コントローラ２５４は、従って、前の動作の連続の間に計算された軸方向の差異データに応答して、駆動組立体３６のモーターの動作を調整する。
ステーション３２で各セグメント３８の正確な整列を確実にするために真空プレート１４２が調整される方法およびアルゴリズムを更によく理解するために、注意は図１８および１９に向けられ、これらは、それぞれ、真空プレート１４２で表されるＸ−Ｙ−θ面の概要の表示および各駆動ユニット１７８−１８２の動作を示す概要の表示である。これらの図においては、記号は以下の定義を持つ。
Ｘ１＝駆動ユニット１７８；
Ｙ＝駆動ユニット１８０；
Ｘ２＝駆動ユニット１８２；
Ｔ＝基準点間の距離；
Ｃx1＝駆動ユニットＸ１（駆動ユニット１７８）の半径方向の偏心器またはクランクの長さ；
Ｃy＝駆動ユニットＹ（駆動ユニット１８０）の半径方向の偏心器またはクランクの長さ；
Ｃx2＝駆動ユニットＸ２（駆動ユニット１８２）の半径方向の偏心器またはクランクの長さ；
α＝Ｙ軸と駆動ユニットＸ１のクランクの長さとの間の角度；
γ＝Ｘ軸と駆動ユニットＹのクランクの長さとの間の角度；
β＝Ｙ軸と駆動ユニットＸ２のクランクの長さとの間の角度；
Ｍ＝プレートピン２３４の軸の間の長さ。
これらの図から明らかなように、Ｘ−Ｙ−θ面（即ち、真空プレート１４２）は、対応するステッパーモーターにより駆動される、半径方向の偏心器の長さまたはクランクアームＣx1、ＣyおよびＣx2を通して、３つのピン２３４を通じて保持されている。ユニットＸ１およびＸ２は、Ｙ軸に沿って滑り、一方ユニットＹは直交するＸ軸に沿って滑る。全てのピン２３４の中央の軸は、共通の直線上にあり、３つのピンは好ましくは等距離離れている。ユニットＸ１およびＸ２は、同じクランクの長さを有するが、クランクの長さＣyは異なってもよい。
各クランクにより連結される２つのタイプの動作がある。偏心器２３６の作用を与えるクランクアームを通じて、真空プレートを動かすモーターシャフト１８８の能動的な回転。そして、そのようなプレートの動作を調整するための個々の駆動ユニットの受動的な平行移動（滑り）。Ｘ軸に沿った面またはプレート１４２の平行移動を達成するために、ユニットＸ１およびＸ２に連結されたクランクアームは、反対方向（一方が時計回りの場合、他方が反時計回り、またはその逆）に回転し、一方Ｙユニットは上または下に滑る。（セグメントの平面と交わる軸の周りの）面の回転は、Ｙユニットの何らの平行移動も伴わず、Ｘ１およびＸ２クランクアームの両者が同方向（面が反時計回りの場合、時計回り、面が時計回りの場合、反時計回り）に回転することによりもたらされる。Ｙ軸に沿った面またはプレート１４２の平行移動は、Ｘ１およびＸ２ユニットの両者がともに左または右に滑るのを伴うＹクランクアームの回転により得られる。Ｘ１またはＸ２クランクアームがＹ軸から離れるように回転する場合は、常にＸ１またはＸ２ユニットは内側に滑る。Ｘ１またはＸ２クランクアームがＹ軸に向かって回転する場合は、常にＸ１またはＸ２ユニットは外側に滑る。仮にＹクランクアームがＹ軸から離れるように回転する場合は、Ｙユニットは滑り上がる。仮にＹクランクアームがＸ軸に向かって回転する場合は、Ｙユニットは滑り下がる。機構が非線形であるため、同じ量の面の平行移動または回転に対して、個々のクランクアームのそれぞれの動作の量は、異なるクランクの角度において異なるものである。同じ理由のため、Ｘ軸に沿った１つの平行移動または面の回転に対して、Ｘ１およびＸ２クランクアームの回転は、必ずしも同量ではなく、クランクの角度に依存する。
特に図１９を参照にすると、常に下記式が維持されることが分かるであろう。
0004132085.tif 000002
１．  （＋）Δθの単純な（中央のピンにおいて回転する）Ｔ回転に対して
0004132085.tif 000003
式（１）より
0004132085.tif 000004
上記で与えられたΔθおよび式（３）および式（４）を用いて、
0004132085.tif 000005
２．  （＋）Δｘの単純なＸ平行移動に対して、式（１）から
0004132085.tif 000006
式（７）のｓｉｎβ2に式（１０）のｓｉｎβ2を代入しても、式（８）を得ることができる。
３．  （＋）Δｙの単純なＹ平行移動に対して、式（２）から
0004132085.tif 000007
４．  複合動作
式（１）、式（２）、式（９）、式（１１）および式（１２）から、Ｙ移動はＸ−Ｔ移動と独立であることが分かる。従って、下記では、Ｘ−Ｔ移動のみについて論ずる。
初期の位置をα0、β0、所望の平行移動をΔｘおよび回転をΔθ、結果の位置をα2、β2とおく。
非線形の機構であるにもかかわらず、仮に下記が証明されれば、同時の３軸移動が得られる。
ａ．  初めにΔｘ移動してα1、θ1に到達し、次にΔθ回転したとすると、式（５）および式（８）から
0004132085.tif 000008
式（３）または式（４）から、式（１４）は、下記のように書くことができる。
0004132085.tif 000009
ｂ．  初めにΔθ回転してα1、θ1に到達し、次にΔｘ移動したとすると、式（８）および式（５）から
0004132085.tif 000010
式（１４）、式（１５）および式（２０）は、移動の順序の独立性を示す。
式（３）、式（４）および式（１８）から、
0004132085.tif 000011
従って、下記の移動の等式が誘導される。
0004132085.tif 000012
５．  ΔＸ、ΔＹおよびΔθの決定
カメラ８６およびカメラ８８の位置の差異は、物理的誤差に変換することができる。
座標系の回転の変換は、
0004132085.tif 000013
よって増分等式は、下記のように誘導され得る。
0004132085.tif 000014
Θiは、カメラＩ座標系と物理的な面の座標系との間の角度である。
Ｋｘ1、Ｋｘ2、Ｋｙ1、Ｋｙ2は、カメラ８６およびカメラ８８の座標系の単位と面の座標系の単位のＸおよびＹ軸のカメラ−移動の換算係数である。
平均を用いた近似が、下記に例示される物理的誤差の測定のために用いられる。線１および線１′が一直線上に並ぶとする。
線１の中心点は、下記により求められ、
0004132085.tif 000015
線１′の中心点は、下記により求められる。
0004132085.tif 000016
従って、２つの線の間の中心点の移動は、
0004132085.tif 000017
シータの誤差は、下記により求められる。
0004132085.tif 000018
ここで、
Ｔは、目的物１と目的物２との間の距離であり、
0004132085.tif 000019
位置決定すべき目的の線はピボットの中心と離れているから、追加の変換誤差がθの補正から導き出される。追加のＸ誤差は解消される。追加のＹ誤差は、図２０の参照により求められ、ここで、Ｄ＝Ｙ軸と基準線Ｔとの間の距離；Ｒ＝原点から基準までの距離；Δθ＝回転誤差；およびΔＹ′＝Δθの回転により生じたＹ軸のずれの距離である。
従って、
0004132085.tif 000020
ここで、Ｄは、Ｙ軸と目的の線Ｔとの間の距離である。
従って、求める合計のＹ移動は、式（２９）および式（３９）の合計である。
従って、
0004132085.tif 000021
好適な装置４０の変換および行程幅は、下記のように求められる。議論は、対称であるから、
0004132085.tif 000022
の内に限定することができる。
下記のパラメータの設計値が、確認のために用いられる。
好適な実施例における全てのモーターエンコーダーは、４０００パルス／回転であり、それにより１つのエンコーダーパルスは、Δα＝Δβ＝Δγ＝０．０９°である。Ｍ＝３．０インチ、Ｃx＝Ｃy＝０．０５０インチ、Ｔ＝５．５６２インチ、Ｄ＝７．０９インチである。
１．  変換
ａ．  Ｘ軸
式（８）から、
0004132085.tif 000023
１次および２次導関数を適用し、使用して、
0004132085.tif 000024
式（４３）から、極限値は、下記において得られる。
0004132085.tif 000025
式（４４）から、単調減少関数であることが示される。
従って、
0004132085.tif 000026
最大値は
0004132085.tif 000027
において得られる。
0004132085.tif 000028
この設計において、
Ｘ変換＝０．０５ｓｉｎ（０．０９°）＝０．００００７８５３９インチ
ｂ．  Ｙ軸
同様に、
0004132085.tif 000029
この設計において、
Ｘ変換＝０．００００７８５３９インチ
ｃ．  Ｔ軸
式（５）から、
0004132085.tif 000030
１次導関数を適用し、使用して、
0004132085.tif 000031
式（４９）、式（３）および式（４）から、
0004132085.tif 000032
において
最小
0004132085.tif 000033
同様に、最大値は
0004132085.tif 000034
において得られる。
最大
0004132085.tif 000035
この設計において、
0004132085.tif 000036
Ｔ変換
0004132085.tif 000037
２．  行程幅
ａ．  Ｘ軸
式（８）から
0004132085.tif 000038
この設計において、最大Ｘ行程＝０．１インチ
ｂ．  Ｙ軸
同様に、
0004132085.tif 000039
この設計において、最大Ｙ行程＝０．１インチ
ｃ．  θ軸
式（４９）から
0004132085.tif 000040
0004132085.tif 000041
この設計において、最大θ行程＝０．９５４９７３８７３°
0004132085.tif 000042
注意は、次に、上記アルゴリズムを組み入れた好適なソフトウェアのフロー図である図１７Ａおよび１７Ｂに向けられる。
このソフトウェアは、コンピュータコントローラ２５４に記憶され、後者は、カメラ８６、８８と同様に、駆動ユニットエンコーダーおよびステッパーモーターに連結されている（図１１参照）。
最初の工程において、セグメントの位置決め動作は、２５６においてカメラ８６、８８から画像を獲得することにより開始される。前述したように、そのような画像は、参照の印２５０、２５２に関するデータを、セグメント３８の基準点４４の実際の位置と同様に含む。これらの獲得された画像は、基準の画像を決定するために検索される（工程２５８）。最初の検索（工程２６０）は、この決定を開始する。最初のサブルーチンにおいては、参照の印２５０、２５２に関するデータが獲得され（工程２６２）、基準点４４の実際の位置が参照の印２５０、２５２の位置と比較されるように固定される（工程２６４）。続いての決定においては、参照の印２５０、２５２が固定されている事実のために、工程２６２は省略される。次の工程２６２においては、プログラムは基準点４４の所望の位置と実際の位置との間の差異が決定する。このデータは、次に、上記アルゴリズムに記載したように、Ｘ軸の差異およびＹ軸の差異を物理的誤差に変換するように加工される（工程２６８、２７０）。これらの工程でされた決定は、次に、θ誤差を計算するのに利用され（２７２）、θ補正により引き起こされる追加のＹ軸の誤差の計算、工程２７４を参照、が続き、上記議論に結びつけられる。
プログラムは、次に、基準点４４に対するＸ、Ｙおよびθの値が予め選択された寸法公差内にあるかを決定する（工程２７６）。これらの値が寸法公差内であれば、工程２７８に示されるように位置決め加工は完了し、真空プレート１４２の媒体を通じてのセグメント３８の調整は要求されない。しかし、これらの値のいずれかが、寸法公差の外であれば、プログラムは次に、位置決めを正すためには真空プレート１４２をどのように、そして、どれだけ動かさなければならないかを決定する。
最初の工程において、動作のパラメータが初期設定され（工程２８０）、Ｙ軸の誤差が初めの誤差と回転により発生する何らかの誤差との合計から決定される（工程２８２）。次に、プログラムは、Ｘ軸の誤差またはθの誤差があるかどうかを決定する（工程２８４）。そのような誤差が決定されなければ、プログラムは工程２８６に進み、Ｙ軸の誤差があるかを決定する。答えが否であれば、プログラムは、次に工程２８８を実行し、必要なＹ軸の平行移動の成分を計算する。最後の工程は、各駆動ユニット１７８−１８２のステッパーモーター１８４に必要な位置決めの命令の実行であり（工程２９０）、次の決定のための出発点に戻る。
一方、工程２８４において、Ｘ軸および／またはθ軸の誤差が決定されれば、Ｘ１およびＸ２クランク角は、ステッパーモーターエンコーデンを通じて読み取られ（工程２８６ａ）、Ｘ軸およびθの平行移動および回転の成分が計算される（工程２９２、２９４）。プログラムは、次に、前述の工程２８６に進む。再び、工程２８６においてＹ軸の誤差がないことが確認されれば、プログラムは工程２８８、２９０を実行する。しかし、そのような誤差が決定されれば、プログラムは、Ｘ１、Ｘ２およびＹ駆動ユニットに対する所望のクランク位置を計算し（工程２９６）、Ｙクランク角が読み取られる（工程２９８）。これらのルーチンが完了すると、プログラムは、次に、上述したような工程２８８および２９０を通じての完了のために進む。
注意は、次に、シートの形態のセグメントが加工される、本発明に従う他の実施例を図解した図１２−１６に向けられる（本発明において、「セグメント」の語は、本発明の装置において加工される材料に関し、連続するウェブのセグメントと不連続のシートとの両方を含むように意図されている）。図１３に示されるように、ダイカッターやラミネーティングユニットのようなシート用の加工装置の位置決め組立体３００が、表されている。組立体３００は、開口３０４内に配置された真空ホールドダウンプレート３０６とともに、中央の、一般的に長方形の開口３０４を有する、セグメントのシートの支持物３０２、プレート３０６に作用するように連結された動作組立体３０８、およびシート供給組立体３１０を広く含む。
更に詳細には、支持物３０２は、それぞれ開口３０４の向かい側に配置された二対のベルト用溝３１４、３１６および３１８、３２０を有する金属製プレート３１２の状態である。支持物３０２は、図１４で最もよく見られるように、下側に開口３０４の側縁に隣接して固定され、内側に延びている一対の長い、棒状の要素３２２、３２４も含む。要素３２２、３２４は、留め具３２６によりプレート３１２に固定されている。先端部材３２８は、同様にプレート３１２の下側に前部を横切る縁に隣接して固定されている。
ホールドダウンプレート３６は、貫通する、一連の真空を生ずる孔３３２を有する最上部の金属製プレート３３０を含む。プレート３３０は、プレート３３０の直下のプレナム３３６の範囲を協同して定める、下に横たわるブロック３３４に固定されている（図１４参照）。一対の真空口３３８、３４０がブロック３３４に備えられ、これらは垂直の通路３４２を通してプレナム３３６と通じている（図１５）。口３３８、３４０は、真空装置との連結に適合しているが、図示されていない。プレート３３０およびブロック３３４は、要素３２２、３２４により開口３０４内に支持されている。図１３に図解されているように、開口３０４は、プレート３３０より幾分大きく作られ、それにより開口３０４の領域内に限定された後者の動作を可能としている。
動作組立体３０８は、ブロック３３４の下に配置された長い溝形材３４４を含み、３つの離れたステッパーモーター駆動ユニット３４６、３４８および３５０を支持する。この端部には、溝形材３４４は、貫通して備えられた３つの通常長方形の開口、即ち、長手方向の軸が溝形材３４４の長手方向の軸を横切るように配置された最端部開口３５２および３５４と、長手方向の軸が溝形材３４４のそれと平行に配置された中央部開口３５６とを有する。各駆動ユニットは、連結されたエンコーダー３６０および回転可能な出力シャフト３６２と同様に、ステッパーモーター３５８を含む。更に、各ユニットは、組立体３０の動作の間にユニットが平行移動するのを可能とする往復台３６４、３６６または３６８を有する。そのような往復台のそれぞれは、通常Ｔ型の側壁表面３７０および開口した上部壁面３７２を有する、中央に開口したブロックの形態である。各往復台３６４−３６８は、一対の垂れ下がったヨークベアリング３７４、３７６を備える。最端部の往復台３６４および３６８の場合は、そのようなヨークベアリングは、溝形材３４４の長手方向の軸に平行に配置され、一方、中央の往復台３６６においては、ヨークベアリングは、その長手方向の軸に直交して配置される。一対のレール型ガイド３７８、３８０は、溝形材３４４の各開口３５２−３５６の向かい側に固定され、各往復台３６４−３６８に対する上記ヨークベアリングとかみ合っている。従って、最端部の往復台３６４−３６８に対するガイド３７８−３８０は、溝形材３４４の長手方向の軸に沿って並び、中央の往復台３６６に対するガイドは、その軸に垂直に並ぶ。
各駆動ユニット３４６−３５０のステッパーモーター３５８は、偏心連結機構を通じてブロック３３４の下側に、作用することができるように連結されている。偏心ブロック３８２は、図１２で最もよく見られるように、各モーター出力シャフト３６２に固定されている。ブロック３３４は、下方へ突出したピン３８６をそれぞれ有する、３つの離れた固定された連結体３８４を備える。ピン３８６は、対応する偏心ブロック３８２における適当な偏った開口により受け取られる。各ユニットにおけるピン３６２、３８６の間の中央から中央の距離は、そのユニットのクランクの長さを規定する。また、３つのピン３８６の軸は、共通の直線上に並ぶ。
供給組立体３１０は、滑車３９６に備えられた４つの連続するベルト３８８、３９０、３９２、３９４の全部を含む。滑車３９６は、適当なクロスシャフト３９８、４００に回転するように備えられている。各ベルト３８８−３９４の上側の伸張部は、対応するベルト用溝３１４−３２０に受け取られ、それは図１３および１５を考慮すると理解される。
組立体３００の動作においては、シートは、初めにプレート３１２上での粗い位置決めのためにベルト３８８−３９４を通して供給される。この時点で、真空装置が駆動し、それにより孔３３２を通じて真空が生じ、従ってシートが保持される。駆動ユニット３４６−３５０は、次に必然的に駆動され、開口３０４内でプレート３０６およびブロック３３４を移動し、組立体３００内でシートが正確に位置決めされる。ダイカッティングもしくはラミネーティングまたは他の動作を正確に位置決めされたシートに実行することができ、その結果、組立体３１０を組立体から加工されたシートを放出するように再び駆動することができる。
駆動組立体３０８は、第一の実施例を挙げて上述したのと同様の方法で、または他のいかなる等価の手段によって調整することができると理解することができる。
一般に、要求される全ては、シートの所望の最終の位置に対応する提供された参照データと、それとともにあるシートの実際の最初の位置をその参照データと比較する手段とである。この情報により、駆動ユニット３４６−３５０は、シートの最終的な正確な位置決めのために適当に作動することができる。
本発明の利用により、ストロークの間の休止時間が２００ミリ秒で、４０−４５回／分の水準の高速動作が可能となる。
本発明についてダイカッティング装置の内容で詳細に述べたが、本発明はそれに限定されない。むしろ、本発明は、種々の塗工技術のような、高速で、高精度の繰り返し動作を要求される多くの用途において、効果を発揮するものである。
【図１】
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【図２１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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