段ボール、ペーパーボード、ファイバーボードのシートもしくは他のシート材料は、従来ではエントリーコンベアまたはラインコンベアのスタッキングホッパーに搬送される。いくつかの場合では、シートはオーバーラップされ、即ち重ね合わせられ(shingled)、一方、他の場合では、隣接したシート間に移動方向の隙間が提供される。シートのオーバーラッピング、即ち重ね合わせは、多くの場合、好ましいものではない。例えば、重ね合わせは、固まったシートの搬送をもたらすので、移動経路に沿って、個々のシートの位置、および、詰まった状態または、不揃いの存在のセンサ識別が難しい。さらに、シートの重ね合わせは、コンベアに沿って、より高いシート密度(例えば、コンベアの単位面積当たりのシート数)となり、詰まりの発生の増加とともに詰まりに関わるシートの数も増えることになるであろう。またさらに、多くのシートが、それらの先端にフラップもしくは他の突起を有するために、シートの重ね合わせが問題になることがある。
典型的に、シートは、エントリーコンベアの端を飛び出して、スタッキングホッパー上に飛び出す。スタッキングホッパーは、通常、積み重ねられた状態でシートを受け取るための材料置場(bin)またはエリアを定義する垂直のバックストップと前方に位置するバックタンパー(back tamper)を含む。特定のシートスタッキング装置の性能は、単位時間当たりに積み重ねられるシートの数によって決められる。一般的に、これはエントリーコンベアの速度に直接関わる。エントリーコンベアの速度が速くなれば速くなるほど、単位時間内に積み重ねられるシートの数が増え、その結果、シートスタッキング装置のスタッキング性能が上がる。しかしながら、エントリーコンベアの速度が上がると、増大した速度でシートがスタッキングホッパーを超えてバックストップに向かって飛び出す。一定の速度を超えた上昇速度で(通常、一定のシートを毎分約300フィート)、バックストップに対して飛び出すことは、エントリーコンベアに向かって跳ね返り、および/またはシートのリーディングエッジに突出するタブまたはフラップにダメージを与える可能性がある。その結果、減速手段なしでは、シートスタッカーは、一定の最大有効動作速度を有する。
そのポイントを超えてスタッカーの性能を向上させるために、シートがエントリーコンベアを離れ、バックストップに到達する前までにシートの速度を減速する、即ち遅くする必要がある。従来技術は、この分野におけるシートの速度を減速する、即ち遅くする機能を有する様々な減速装置が含まれる。そのような従来技術の1つに、エントリーコンベアの終端およびスタッキングホッパーの前で、1組または1対の空間的に固定されたニップローラーを活用している。この特定の装置において、ニップローラーは、シートの両側に位置し、シートの長さの大部分をエントリーコンベアライン速度で運転する、即ち駆動されるように設計されている。シートのトレーリングエッジがこれらのローラーに近づくと、それらのローラーは、シートを遅くするために、より低速度で好ましい速度に減速される。シートが通過すると、ローラーは次のシートが到達する前にライン速度に戻るように加速される。この装置の制限は、ローラーを毎分約100フィート、あるいはそれ以上に増やし、それから毎分約500フィート、少なくとも毎秒3回に減らすという物理的制約が含まれる。さらなる制約もしくはデメリットは、高速で加速と減速を繰り返すことに関連する機械の磨耗および断裂を含むことである。
さらなる減速装置は、例えば、2006年5月30日に特許を取得した米国特許第7052009号明細書、発明の名称“シート減速装置および方法”で開示されており、その全体がこの文献の明細書に組み込まれており、ローラー間を移動するシートを挟むために、互いに向かいあうおよび離れる動きが可能な1対のローラーを活用している。特に、この方法は、1対のローラー間でシートを搬送すること、および挟むために互いにローラーが向かうように動くことを含んでおり、その結果、シートがスタッキングホッパーの領域に入るときに、シートを減速する。
さらにもう一つの減速装置は、シートをホッパー領域に搬送するためにオーバーヘッドバキュームを活用している。この機械は、バキュームコンベアの速度を0まで下げ、エンドシートをホッパーの上にキックオフし、それからライン速度まで戻す。この機械は、より低速度であるのが好ましいが、より高速度での駆動問題を有することが予想される。米国特許第7052009号明細書の減速装置と様々なオーバーヘッドバキューム手段の実施例の組み合わせは、2009年1月9日に出願された、米国特許出願番号12/351496(米国特許第7887040号明細書)、発明の名称“シート減速装置および方法”にさらに開示されており、その全体がこの文献の明細書に組み込まれている。
したがって、当該技術分野の制約を克服し、シートスタッカーのスタッキング容量を増やすことが可能な減速方法および装置を提供するシート減速装置および方法は、その技術分野において継続して必要なものである。さらに、複雑さおよび/または部品点数をより少なくすることができ、信頼性を上げ、より低電力、および/またはコンベアライン速度より速いシート減速装置および方法が、当該技術分野において継続して必要とされている。
本開示による多数の減速装置および方法の実施形態は、エントリーコンベアまたは他のシート搬送手段、およびスタッキングホッパーを有するタイプのシートスタッキングマシンと共に使用されてもよい。図1を具体的に参照すると、1つの実施形態のシートスタッキングマシンは、エントリーコンベア10とスタッキングホッパー11を含んでもよい。通常動作期間では、連続したシート14、15等は、エントリーコンベア10によって移動経路に沿ってスタッキングホッパー11に向かって搬送されてもよい。それらがエントリーコンベア10の吐出端に到達すると、シート14、15等は、スタッキングホッパー11のバックストップ16(ストッププレートまたはフロントプレートとも業界では呼ばれている)に向かって飛び出してもよい。飛び出したシートは、バックストップに突き当たり、シートのスタックに蓄積するホッパーに落ちてもよい。連続したシート14、15等は、シート間の一定または可変距離の隙間によって、移動方向に分けられてもよい。この構成によって、エントリーコンベア10によって搬送されてきたシートは、さらなる処理またはストレージ用のサイトへ搬送するための、シートのスタック18を形成する。
当然のことながら、シート14、15等は、互いに横方向に間隔を空けた1組のシートからなっていてもよく、シートは、コンベア10に沿って搬送され、同期した方法で減速機構(以下に示す)を介して搬送される。他の実施形態において、シートは、互いに横方向に間隔を空けた1,2,3,4、あるいはそれ以上のシートを含んでおり、任意の適切な数の横方向に間隔を空けたシートからなっていてもよい。それぞれのシート14,15等は、リーディングエッジ52とトレーリングエッジ54を含んでいてもよい。リーディングエッジ52は、矢印22の方向にコンベアに沿ってシートが搬送されているとき、シートの前面またはリーディングエッジになり、一方、トレーリングエッジ54は、矢印22の方向にコンベアに沿ってシートが搬送されているとき、シートの背面またはトレーリングエッジとなるであろう。図1において、シート14は、コンベア10から飛び出したシートの例である。
スタッキングマシンは、一定の最大有効エントリーコンベア速度まで動作可能であってもよいことは理解できるであろう。もしエントリーコンベア10の速度が最大動作速度を超えた場合、コンベア10の端から飛び出すシートの勢いは、過剰な力でバックストップ16に向けてシートを運ぶ。これは、シートがコンベアに向かって跳ね返りを引き起こし、機械が詰まったり、スタック18において、シートが正しく整列されず、曲げられたりする。バックストップ16に向かって過度の速度でシートを飛び出すことは、シートのリーディングエッジを損傷する結果にもなり得る。これは、特に、リーディングエッジが、例えば、フラップ、タブ、または他の突起を含む場合に、そうなる可能性がある。したがって、シートスタッキングマシンは、与えられた大きさのシートが使用可能であるスタッキングマシン内で、一定の最大動作エントリーコンベア速度(通常、フィート毎分の条件で定義されており、そして多くの場合、一定のシートのタイプで毎分約500フィートである)を有する。
その通常最大速度を超えて、エントリーコンベアの速度を上げることによって、シートスタッキングマシンの性能を向上させるため、シートをエントリーコンベアから飛び出させるように好ましい速度に落とす、即ち減速するのが好ましい。この好ましい速度とは、シートが跳ね返り、または飛び出したシートのリーディングエッジへの損傷を引き起こさないような速度であればよい。本開示の主題である様々な減速手段、シートスタッキングマシンおよびシステムのさらなる詳細は、図1−9を参照して記載されている。
1つの実施形態では、エントリーコンベア10は、ベルトコンベアであってもよい。コンベア10は、装置の幅を横切って延びる単一のベルトから構成できるが、1つの好ましい実施形態のコンベア10は、多数の横方向に間隔を空けた個々のベルトコンベアまたはベルトコンベア部からなってもよい。これらのコンベア部は、横方向に相互に間隔を空けてもよく、エンドレスベルト20を含んでいてもよい。各ベルト20は、多くのベルトサポートローラー21によってサポートされてもよい。少なくとも1つのローラーは、ベルトまたはライン速度でコンベアを提供するために駆動することができる。ベルト20は、矢印22によって示される方向にシート14、15等をコンベアに沿って、そしてスタッキングホッパー11へ向かって搬送するために一斉に動作してもよい。ベルト20は、段ボール、ペーパーボードまたは他のシートコンベア産業で使用される、従来のコンベアベルトであってもよい。1つの実施形態は、エントリーコンベア、およびスタッキングホッパーにシートを搬送する手段として、エンドレスベルトからなるシートスタッキングマシンを示しているが、シートを輸送する、即ち搬送するための、現在の技術分野で公知の、または当該技術分野で利用できる他の手段を、同様に使用することができる。そのような他の手段は、本開示の減速装置および方法の有利な特徴を変えることができない。そのような他の手段は、ローラー、オーバーヘッド(上部)またはアンダーニス(下部)のバキューム搬送機構、新聞クランプ搬送機構、もしくは任意の他の適切な運送または搬送手段を含んでもよい。そのような他の方法でも、それらの間に挟まれたシートと共にあるトップベルトおよびボトムベルトを具備することもできる。
図1に示すように、エントリーコンベア10は、スタッキングホッパー18に向かって傾斜しているのに留意すべきである。それはスタッキングホッパーに近づくと実質的に水平になってもよく、もしくは任意の他の適切な角度で傾斜されてもよい、エントリーコンベア10の他の実施形態において、例えば、コンベアの前端のエレベーションの場合に、望ましい、もしくは必要である。
スタッキングホッパー11は、エントリーコンベア10の前端から間隔を空けたバックストップ16を含んでもよい。この間隔の距離は、異なった長さのシートに対応するために調節可能であってもよく、スタックされるシートの長さ(搬送方向で測定される)と少なくとも同じくらいの長さであればよい。スタッキングホッパー11は、また一般的にバックストップ16と平行に延びるバックタンパー24を含んでいてもよい。図のように、バックタンパーは、一般的にエントリーコンベア10に向かって傾斜していてもよく、垂直壁部および上部端25を含んでもよい。この傾斜端25は、バックストップ16とバックタンパー24との間のスタッキングホッパー11に飛び出したシートをガイドする補助をしてもよい。このバックタンパーは、従来のデザインのものでよく、スタック18を四角に切る構造、およびスタッキングプロセスの期間、スタック18を四角に保つためにバックストップ16に向けて、スタック内のシートのリアエッジを繰り返し突き固める構造を含んでいてもよい。スタッキングホッパー11は、もし複数のシートが並んでスタックされているなら、1つ以上のサイドタンパー(side tamper)およびデバイダを備えていてもよい。1つの実施形態では、バックタンパーは本開示のシート減速装置に対応するためにエントリーコンベア10から十分な距離を離してもよい。
1つの実施形態では、本開示のシート減速装置は、第1の減速器26、およびニップまたは第2の減速器28を含んでもよい。本明細書中で典型的に第1の減速器および第2の減速器を含んでいるものとして説明されているが、いくつかの実施形態では、第1の減速器26は取り除かれてもよく、第2の減速器28は第1の減速器に対してシート14、15を挟まないシート減速装置を提供してもよく、以下に詳細に説明される。第1の減速器26を具備する場合、減速器26はシートの移動経路の下または片側、例えば、図1に示されるようにシート移動経路の真下側に位置してもよく、一方、ニップまたは第2の減速器28は、シート移動経路の上またはもう一方の側に位置してもよい。しかしながら、他の実施形態では、減速器26は、シート移動経路の上に位置してもよく、一方、減速器28は、シート移動経路の下に位置してもよい。第1の減速器26、およびニップまたは第2の減速器28は、そのシートの前進速度を遅くする、即ち減速するために飛び出したシート14を一時的に挟む、または捕らえるように設計されてもよい。これは、エントリーコンベア10が、増加した速度(例えば、毎分1000フィートまたはより速く)で搬送するのを可能にし、同時にシートの跳ね返りまたはシートの先端への損傷を生じさせる過剰な速度で、バックストップに向かってシートが飛び出すのを防止する。
減速器26は、1つ以上のスキッドまたはスキッドプレート、ローラー、もしくは通過するシート14、15と接触し、ガイドし、および/または減速するための任意の他の適切な装置を含んでもよい。1つの実施形態では、減速器26は飛び出したシート14の片側に位置する、多数の横方向に間隔をあけた減速ローラー29を含んでもよい。1つの実施形態では、ローラー29は、共通の回転シャフト30に取り付けられてもよく、エントリーコンベア10の幅を横方向にわたって互いに離れてもよい(図6参照)。シャフト30、およびローラー29の回転シャフトは、通常、シートの移動経路に垂直であってもよい。図1に示すように、ローラー29は、エントリーコンベア10の前端に通常、位置してもよい。1つの実施形態では、ローラー29は、コンベア10の搬送レベルでローラー29の上部とエントリーコンベア10の前端の前にわずかに間隔を空けてもよい。さらなる実施形態では、ローラー29の上部は、コンベア10の搬送レベル(シート移動経路)のわずかに下であってもよい。これは、シートがニップによって係合されるとき、わずかに飛び出したシートが落下することになってもよく(以下に説明する)、次のシートのリーディングエッジによる妨げが取り除かれる、もしくは最も小さくされてもよい。
ローラー29は、バックタンパー24の少し後方に位置してもよい。これは、飛び出したシートが、ローラー29による妨げなしにスタッキングホッパーに落ちることを可能にする。ローラー29は、シャフト30と共に回転するために共通シャフト30に取り付けられてもよい。1つの実施形態において、本発明のいくつかの利点は、回転自在にされた、もしくは指定された回転抵抗を備えたローラー29を用いて達成されてもよいが、シャフト30が駆動され、それからローラー29が駆動されてもよい。ローラーは、ローラーの外周面の円周速度がコンベア10の搬送方向22と同じ方向に搬送するような回転速度で駆動されてもよいが、速度を落として駆動されてもよい。例えば、ローラーの円周速度がコンベア10の直線速度の約1/2から1/4となるように、シャフト30およびローラー29の回転速度が調整され、それから減速度が調整されてもよい。また、ローラーの円周速度は、コンベア10の直線速度の1/2より大きくてもよく、コンベア10の直線速度の1/4よりも小さくてもよい。減速度は、コンベア10のライン速度の(うちの1つより小さい)任意のわずかなものにすることができる。そのような実施形態では、減速ローラーモーター90によってシャフト30が駆動され、それからローラー29が駆動されてもよい(図6参照)。1つの実施形態では、このモーターは、多くの調節可能な定数または可変速度で稼動するように設計された可変速度モーター、または可変周波数モーターであってもよい。これらの速度は、シートがコンベア10を搬送されていく直線速度より小さい円周速度(フィート毎分)でローラー29を回転させることが十分可能である。別の実施形態では、その速度は、シートがコンベア10を搬送されていく直線速度より大きい円周速度(フィート毎分)でローラー29を回転させることが十分可能であり、減速器26が加速器の役割を果たしてもよい。
いくつかの実施形態では、バックタンパー24の傾斜壁部25は、それらの凹部内において、ローラーのネスティングに適合する多くの切り欠き部または凹部を備えてもよい。これらの凹部は、ローラー29と一致させることができ、壁25とローラー29の間の妨害なしにタンパー24のタンピング動作を可能にする。
エントリーコンベア10に関連するシャフト30の位置は、動作モードの期間に空間的に固定されてもよい。また、要望があれば、エントリーコンベア10の前端に関連するシャフト30の縦方向と横方向の位置を調整し、その結果、ローラー29を調整するための手段を備えてもよい。
ローラー29、もしくは別のスキッドプレートなどは、様々な材料から作られる。1つの実施形態では、これらはアルミニウム、またはウレタンが塗布されたアルミニウムが含まれてもよい。各種プラスチックおよび他の材料、もしくは材料の組み合わせは、同様に使用することができる。
1つの実施形態では、ニップまたは第2の減速器28は、直線ピンチ(linear pinch)の代わりに回転ピンチ(rotational pinch)を提供してもよい。図1に示されるように、ニップまたは第2の減速器28は、シャフト接続端またはポイント36およびローブエンド38を有する丸い突出端、または略円形端のカムニップ35を含んでもよい。1つの実施形態では、カムニップ35は、略ティアドロップ形であってもよいが、1つのニップ端もしくは複数のニップ端を提供する任意の他の形状が使用されてもよいことは、理解できるであろう。例えば、カムニップ35は、3つのニップ端を有する三角形、4つのニップ端を有する四角形、5つのニップ端を有する星形などであってもよい。同様に、接続端36は、任意の形を有しており、いくつかの実施形態では、複数のニップ端の間の領域のほぼ中心に位置してもよい;略ティアドロップ形の実施形態では、図1に示されるように、ほぼ1つの円形が好ましいが、この実施形態の接続端35用に任意の適切な形状が使用されてもよい。ローラー29と同様に、カムニップ35は、様々な材料から作られてもよい。1つの実施形態では、これらはアルミニウム、またはウレタンが塗布されたアルミニウムを含んでもよい。各種プラスチック、および他の材料または材料の組み合わせが、同様に使用されてもよい。接続端36は、回転シャフト40を受け取って保持するための中央開口部を含んでもよい。ローブエンド38は、接続端36および回転シャフト40から適切な距離を離れて、ほぼ丸い先端41の端に延びてもよい。したがって、カムニップ35が回転シャフト40を介して回転が引き起こされるとき、ローブエンド38は、各カムニップ35の回転で、飛び出したシートの前進速度を遅くする、即ち減速するため、ローブエンド38の先端41と減速ローラー29(もしくはスキッドプレート)の間にある飛び出したシート14を一時的に挟む、または捕らえるように設計されている。
図2に示されるように、ニップまたは第2の減速器28は、多数の個々のカムニップ35を含んでもよい。図のように、これらのカムニップ35は、共通の回転シャフト40にわたって横方向に間隔を空けて配置されていてもよく、エントリーコンベア10の幅を延長してもよい。さらなる実施形態では、そのような間隔は、ローラーの間隔に近似していてもよい。したがって、各ローラー29は、1つの実施形態において、関連した、または優遇されたカムニップ35を含んでもよい。ローブエンド38は、シートがローブエンド38で係合するときに、いかなる損傷も除去する、または最も小さくするのを補助するゼロクラッシュニップであってもよい。
回転シャフト40は、サーボモーター42または他の適切な駆動機構と接続され、駆動されてもよい。サーボモーター42は、エントリーコンベア10の速度、プレス、および/または他の搬送の構成要素、および処理システムに同期した従来のサーボモーターであってもよい。同期したモーターは、コンベア10のライン速度から、より低速の所望の速度にシートを減速するため、カムニップ35の回転動作、およびローラー29と連携するそれらの各ローブエンド38が、(飛び出したシート14に関連する)所望の時点かつ所望の時間の長さで飛び出したシートと係合する、または挟むことを確実にすることができる。ローラー29に関連するシャフト40の位置は、動作モードの期間、空間的に固定されてもよい。しかしながら、もし要望があれば、シャフト40の縦方向位置を調節し、それからローラー29に関連するニップ減速器28を調節する手段を備えていてもよい。このように、ニップ減速器の位置は、例えば、厚さを変化させたシート、ニップ圧の増加/減少などに対応するために調節することができる。
図3a〜図3eに示すように、本開示のシート減速装置は、さらにセンサ、即ち検知手段60を含んでもよく、例えば、1以上の光検出器やレーザーセンサに限定されず、シートがエントリーコンベア10に沿って、スタッキングホッパー11に向かって搬送されるときに、シート15を追跡するために使用することができる。1つの実施形態では、検知手段60は、通過するシートのリーディングエッジおよび/またはトレーリングエッジを決めるのに使用できる。さらなる検知手段60は、コンベアの所定の位置でシートの存在を検知し、いくつかの所定時間経過後、および/またはいくつかの所定の間隔内でニップ減速器を作動させるように構成された機械タイマーを含んでいてもよい。代わりに、またはそれに加えて、検知手段60は、例えば、シートの間隔およびライン速度に基づいて、および/またはシートの位置および/またはコンベアのタイミングに関連する信号に基づいて、動作可能なニップ減速器に指示を与えるための電気タイマーを含んでもよい。所定の期間および間隔は、例えば、シートの寸法、コンベアの速度などに基づいて、決められている。
別の実施形態では、ニップ減速器28の代わりに、ローラー29との摩擦接触をするようにシートを下向きに促す任意の機構が、本開示の精神を逸脱せずに提供されてもよい。例えば、強制空気発生器がローラー29の上に位置してもよく、シートを減速させるための十分な力で、ローラー29を直接超えて通過するシート部に空気の破裂を導く構成としてもよい。追加の例として、ニップ減速器28は、シートと接触するための第1端およびシャフトを駆動するように回転可能であるホイールと接続された第2端を有する、コンベアに対して垂直に配向されたピストンロッドタイプのデバイスと代替してもよい。
いくつかの実施形態では、本開示のシート減速器は、さらに上部および近接のニップ減速器28および/またはホッパー11から空気流を提供するように構成された強制空気発生器を含んでもよい。強制空気発生器は、ファン、ブロアーなどの形態が可能である。強制空気発生器は、シートが減速装置からホッパー11へ通過するように、シートの下流およびホッパー11に向かって、空気流を生成するように構成される。この方法では、増加したシートのコントロールは、シートがホッパー11内にデポジットするように維持されてもよい。
本開示による減速装置の構造の詳細を記載してきたが、本開示の態様の装置および方法の操作は、図1および図3a〜3eを参照して、理解できるものであり、以下に記載される。通常動作期間、直線の一連のシート14、15などは、矢印22の方向にエントリーコンベア10に沿って搬送する(あるいは別の方法で、ライン速度で搬送される)。これらのシートは、1つのシートのトレーリングエッジ54と隣接した次のシートのリーディングエッジ52との間に隙間を含んでもよい。コンベア10の動作速度が原因で、コンベアの端に到達する各シートは、バックストップ16に向かってコンベアを飛び出してもよい。各サイクルで、ニップまたは第2の減速器28では、最初は、カムニップ35が待機位置にあるように配置されてもよい。1つの実施形態では、図3aに示されるように、待機位置では、カムニップ35のローブエンド38が、ニップローラーから見て外側に向いていてもよい。一方、図3aは、ほぼ上でニップローラーから離れた位置にあるローブエンド38を示しているが、シートの通過を妨げないカムニップ35の任意の他の位置を待機位置とみなしてもよい。図3a〜3eに示されるように、シート減速装置は、シートがニップポイントまでエントリーコンベア10に沿って搬送されるとき、例えば検知手段60を使用することによって、シート15を追跡してもよい。1つの実施形態では、図3bに示されるように、検知手段60は、例えば、シート15のリーディングエッジおよび/またはトレーリングエッジの位置を決めることによって、シートを追跡することができる。この決定は、回転シャフト40の回転を始めて、それからサーボモーター42を介して、カムニップ35の回転を始めるモーションプロフィールプロセスのトリガーに使用することができる。図1および図3c〜3dに示すように、飛び出したシート14のリーディングエッジがバックストップ16に到達する少し前に、カムニップ35は、ローブエンド38が減速ローラー29に向かって下方向に移動するように回転し、カムニップ35のローブエンド38とローラー29との間にあるシートを挟む、または捕らえるニップポイントを形成する。減速ローラー29に向かってローブエンド38を動作させるカムニップ35の回転動作は、飛び出したシート14に関連するある時点でされてもよく、それが飛び出したシートを挟むまたは捕らえる位置であり、通常はそのトレーリングエッジ54、またはできる限りそのトレーリングエッジの近くであってもよい。カムニップ35のローブエンド38と減速ローラー29との間でシートが挟まれたとき、または捕らえられたとき、シートはそれをライン速度からスタッキング速度に減速するのに十分な長さを有しており、いくつかの場合に減速ローラーの速度に近い速度にシートを減速する。シートが十分に減速された後、回転シャフト40は、例えば、図3eに示すように、カムニップ35が待機位置に戻ってくるまでサーボモーター42を介して回転し続けることができ、それからシートは、その減速度のまま続いてスタッキングホッパー11に向かう、または中へ落とされる。カムニップ35は、通常、次のシートのリーディングエッジがほぼ妨げなしでニップゾーンに入ることができる速度で回転されてもよく、プロセスは次のサイクルを始める。本開示の上述した操作および方法の態様は、ライン速度からスタッキング速度に素早く減速することを提供することは理解できる。
もう1つの実施形態では、図4および図5に示されるように、ニップまたは第2の減速器28は、シャフト接続点66を有するカムニップ65と、少なくとも部分的にその中に配置される回転ニップホイール70とともにあるスロット領域69を有するローブエンド68を含んでもよい。さらなる実施形態では、図4および図5に示されるように、カムニップ65は、2つのローブエンド68を有しており、それぞれがスロット領域69と、対応する少なくとも部分的にそれらの中に配置される回転ニップホイール70を有しており、カムニップ65は、好ましくは、追加のローブエンドおよびニップホイール70を有することができるのは理解できる。したがって、1つの実施形態では、カムニップ65は、一般的にダイヤモンド形であってもよく、各端で回転ニップホイールを備えるが、任意の他の適切な形状が使用されてもよいことは理解できる。ローラー29およびカムニップ35と同様に、カムニップ65およびニップホイール70は、各種の材料から作ることができる。1つの実施形態では、これらはアルミニウムまたはウレタンが塗布されたアルミニウムを含むことができる。様々なプラスチックおよび他の材料または材料の組み合わせが、同様に使用されることができる。接続点66は、回転シャフト80を受け取って保持するための中央開口を含んでもよい。ローブエンド68は、接続点66および回転シャフト80から一般的に丸みのある先端となるよう適切な距離を離れて延長することができる。先端81の領域において、ローブエンド68のそれぞれは、スロット領域69を含んでもよく、スロット領域69ではニップホイール70が、例えば、いくつかの実施形態では、単なるボルトなどであって、スロット領域69を横切って伸びて、ニップホイール70のほぼ中心を通ることができるロッドまたはポスト72と回転可能に接続されてもよい。したがって、カムニップ65が回転シャフト80を介して回転を引き起こし、各ローブエンド68は、各回転ニップ65の回転用に、シートの前進速度を遅くする、即ち減速するために、ローブエンド68の対応するニップホイール70と減速ローラー29(またはスキッドプレート)との間の飛び出したシート14を一時的に挟む、または捕らえるように設計されている。2つのローブエンド68と対応するニップホイール70を備えた実施形態における、記載および図からわかるように、例えば、カムニップ65は、通過するシートを効果的に減速するローブエンド68の対応するニップホイール70の間の飛び出したシート14を一時的に挟む、または捕らえるのにカムニップ65のそれぞれが半回転するように設計されてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、シート14が通過するごとにカムニップの半回転のみが必要とされるであろう。
図6および図7に示すように、ニップまたは第2の減速器28は、2つまたはそれ以上の個々のカムニップ65を含んでもよい。図に示すように、これらのカムニップ65は、共通の回転シャフト80にわたって横方向に間隔を空けてもよい。図6および図7は、2つのカムニップ65のみが示されているが、任意の適切な数のカムニップ65が使用されてもよく、例えば、図2に示されるカムニップ35と同様に、エントリーコンベア10の幅を延長するために、横方向に間隔を空けてもよい。さらなる実施形態では、そのような間隔は、ローラー29の間隔に近づけてもよい。したがって、いくつかのまたは各ローラーは、1つの実施形態において、関連するまたは優遇されるカムニップ65を含んでいてもよい。ローブエンド68でのニップホイール70は、ゼロクラッシュホイールであってもよく、ニップホイール70によって係合するときに、シートに与えるいかなる損傷もなくす、または最も小さくする補助をする。
回転シャフト80は、サーボモーター42または他の適切な駆動機構、例えば、上述したようなものによって接続され、駆動されてもよい。サーボモーター42は、エントリーコンベア10、プレス、およびコンベアの他の構成要素の速度、そして処理システムと同期した、従来のサーボモーターであってもよい。同期したモーターの機能は、カムニップ65の回転動作、それらの各ローブエンド68、およびローラー29と連携して対応するニップホイール70がコンベア10のライン速度から、より好ましい低い速度にシートを減速するため、(飛び出したシート14に関連する)所望の時点および所望の時間の長さで飛び出したシートと係合する、または挟むことを確実にすることができる。
図4のシート減速装置の操作および本開示の方法の態様は、図1のシート減速装置の操作と同じようにでき、次のように、図4および図8a〜8eを参照して理解され、記載することができる。通常操作の期間、直線の一連のシート14、15などは、矢印22の方向にエントリーコンベア10に沿って搬送されてもよい(あるいは別の方法で、ライン速度で搬送されてもよい)。これらのシートは、1つのシートのトレーリングエッジと隣接する次のシートのリーディングエッジとの間に隙間を含んでいてもよい。コンベア10が動いている速度によって、コンベアの端に到達する各シートは、バックストップ16に向かってコンベアを飛び出してもよい。各半サイクルでは、ニップまたは第2の減速器28は、カムニップ65が最初の待機位置になるように最初に配置されてもよい。1つの実施形態では、図8aに示されるように、最初の待機位置において、カムニップ65のローブエンド68は、ニップローラー29から離れている。図8aは、ほぼ水平面に配置されたローブエンド68を示しているが、カムニップのローブエンド68は、カムニップのそれぞれのローブエンド68が、対応するニップローラー29からほぼ等距離になるように、カムニップ65がシートを通過させるのを妨げない任意の他の位置を待機位置とみなしてもよい。図8a〜8eに示されるように、シート減速器は、それらがエントリーコンベア10に沿ってニップポイントに搬送するように、検知手段60を使用して、シート15などを追跡してもよい。1つの実施形態では、図8bに示すように、検知手段60は、例えば、シート15のリーディングエッジおよび/またはトレーリングエッジの位置を決めることによってシートを追跡してもよい。この決定は、サーボモーター42を介して、回転シャフト80を回転し、それからカムニップ65の回転を始めるモーションプロフィールプロセスのトリガーとして使用されてもよい。図4および図8c〜8dに示されるように、飛び出したシート14のリーディングエッジがバックストップ16に到達する少し前に、各カムニップ65のローブエンド68の1つ、通常はエントリーコンベア10のより近くにあるローブエンド68が、対応する減速ローラー29に向かって下流に移動し、カムニップ65のニップホイール70とローラー29との間にあるシートを挟む、または捕らえるためのニップポイントを形成するように、カムニップ65が回転されてもよい。減速ローラー29に向かって、ローブエンド68および対応するニップホイール70を動作させるカムニップ65の回転動作は、通常はシートのトレーリングエッジの近く、またはシートのトレーリングエッジにできるだけ接近して、飛び出したシートを挟む、または捕らえるように、飛び出したシート14に関連した時点であってもよい。シートがカムニップ65のニップホイール70と減速ローラー29との間で挟まれた、もしくは捕らえられたとき、シートはライン速度からスタッキング速度に減速するのに十分な長さを有していてもよく、いくつかの場合では、図6に示されるように、例えば、モーター90によって決定される減速ローラーのそれに近い速度にシートを減速する。シートが十分に減速された後、回転シャフト80は、例えば、図3eに示されるように、カムニップ65が、第1の待機位置から逆の位置にあるローブエンド68とともに第2の待機位置に持っていかれるまで、サーボモーター82を介して回転し続けてもよく、それからスタッキングホッパー11に向かってまたは中へ、その減速度でシートを継続して落とす。カムニップ65は、通常、ほぼ妨げられることなく、次のシートのリーディングエッジがニップ領域に入るのを可能にする速度で回転されてもよく、プロセスは次の半サイクルを開始する。
本開示の減速装置および方法の様々な態様における別のシステムは、図9に概略的に示される特定のアプリケーションを有することができる。そのようなシステムでは、段ボールまたは他のシート材料は、ロータリープレスまたはロータリードラム56によって、材料のウェブ55からカットされる。シートの長さに応じて、従来どおりでは、(専門のシステムで程度の差はあるが)ドラム56の1回転で3枚または6枚のシートを切り出すことができる。通常、シートは84インチの長さと同程度またはそれ以上、もしくは10インチの長さと同程度またはそれ以下であってよい。これらのシートは、上述したエントリーコンベア10に搬送されてもよい。エントリーコンベア10は、1つのシートのトレーリングエッジと、上述したように第1の減速器26とニップまたは第2の減速装置28から構成される減速装置と隣接する次のシートのリーディングエッジとの間に隙間を空けて、シートを搬送することができる。減速装置は、シート速度を減らし、シートをホッパー11に搬送する。検知手段60の代わりに、または追加で、1つの実施形態において、ニップまたは第2の減速器28の回転動作を駆動するサーボモーター42は、ドラム56およびコントロール58と関連するエンコーダーを介してコンベア10とプレス56が同期されてもよい。ドラム56のそれぞれの回転期間では、3枚または6枚もしくは任意の定数のシートが切り出されてコンベア10に運ばれてもよいので、ドラム56のそれぞれの回転期間では、モーター42がそれに応じて3回、6回または任意のそのような他の一定回数を回転するように、サーボモーター42の回転が、ドラム56に関連するエンコーダーを介して、定期的に区切られてもよい。サーボモーター42の回転が始動する特定の時間をコントロールするため、位相シフトが利用されてもよい。この位相シフトを介して、サーボモーター42の出力軸での特定の時間、それからローブエンド38、またはローブエンド68が飛び出したシート14と係合するためにローラー29に向かって移動する時間がコントロールできてもよい。加工機またはドラム56は、各シートのリーディングエッジを登録し、そしてカムニップ35またはカムニップ65の動作を登録し、それからサーボモーター42の作動が各シートのトレーリングエッジに関して登録されてもよいので、コントローラー58へのプライマリインプットは、シートの長さであってもよい。このインプットから、ニップローラー35またはニップローラー65がローラー29に向かって移動し、シートのトレーリングエッジ54の少し前の飛び出したシート14と係合するように、位相シフトを計算してもよい。ローラー35または65および29によって飛び出したシートのこの係合は、飛び出したシートのトレーリングエッジにできるだけ近くで行われ、1インチまたは2インチ、もしくはそれより大きい、または小さい範囲が含まれる。
上記は移動経路に沿った隣接したシートが単一のホッパー内にスタックされる実施形態に関して記載されているが、本開示の装置および方法は、複数のホッパーにスタックするのに利用されるのは理解できる。そのような実施形態は、様々な大きさのシートを搬送する状況(例えば、ロータリーダイプレスが様々な寸法を有するシートを形成する状況)に有利である。図10は、選択的な減速を利用する複数の横方向に間隔を空けたホッパー(搬送方向において)にシートをデポジットするためのシステムの概略図を示す。そのようなシステムでは、段ボールまたは他のシート材料がロータリープレスまたはロータリードラム63によって材料のウェブ61からカットされてもよい。ロータリードラム63は、1回転で2枚またはそれ以上の構成のシート(例えば、様々な大きさ、形、スコアライン配置)を切り出すように構成されてもよい。これらのシートは、上述したエントリーコンベア10に搬送されてもよい。エントリーコンベア10は、1つのシートのトレーリングエッジと隣接する次のシートのリーディングエッジとの間に隙間を有するシートを、上述した第1の減速器26とニップまたは第2の減速器28から構成される減速装置に搬送する。減速装置は、シートの速度を選択的に減らすことができ、減速度に応じてシートをホッパー11a、11b、11cのうちの1つに搬送する。1つの実施形態では、減速度は、センサーデバイスによって、または上述した同期およびエンコーダーシステムによって、減速装置に入る各シートの大きさに基づくことができる。例えば、減速装置は、第1の形状のシートがホッパー11aにデポジットされ、第2の形状のシートがホッパー11bにデポジットされ、第3の形状のシートがホッパー11cにデポジットされるなどのように、シートを選択的に減速する構成でもよい。この方法では、図10のシステムにおいて生産され、搬送されるシートが、シートの形状に基づいて複数のホッパーにデポジットされてもよい。図10の実施形態によると、第1の減速器26は、各種ホッパー内へシートをデポジットするのに対応するための減速器および加速器(例えば、ローラー29は、ローラー29の外側の円周表面速度がコンベア10の速度より大きく、または小さくなるような回転速度で駆動されてもよい)として構成されてもよい。
さらに、ホッパーの近くに配置された減速装置の代替として、いくつかの実施形態では、減速装置がシートコンベアに沿って他の場所に配置されており、例えば、個々のシートの速度のキャリブレーションまたは同期の目的のための調整に利用してもよい。
別の実施形態では、本開示のニップ減速器28は、オーバーヘッドバキュームコンベアを使用する1以上のスタッキングホッパー11上のシートの搬送に関連して利用されてもよい。オーバーヘッドバキュームコンベアは、米国特許第7887040号明細書に記載されており、その全体において参照によって本明細書に組み込まれている。例えば、図11は、オーバーヘッドバキュームコンベア65に利用する、複数の横方向に間隔を空けたホッパー11d、11e、11f内にシートをデポジットするシステムおよびオーバーヘッドバキュームコンベア65の移動経路に沿って配置される複数のニップ減速器28の概略図である。オーバーヘッドバキュームコンベア65は、1以上のバキュームを備えてもよく、オーバーヘッドバキュームコンベア65に対してシートを保持するように動作してもよい。オーバーヘッドバキュームコンベア65は、ベルトコンベアであってもよい。コンベア10と同様に、オーバーヘッドバキューム65は、装置の幅にわたって単一のベルトを具備することができる。しかしながら、オーバーヘッドバキューム65は、複数の横方向に間隔を空けた個々のベルトコンベアまたはベルトコンベア部から構成されてもよい。これらのコンベア部は、互いに横方向に間隔を空けてもよく、エンドレスベルトを含んでもよい。各ベルトは、複数のベルトサポートローラーによってサポートされてもよい。少なくとも1つのローラーは、そのベルト速度またはライン速度を伴うローラーを提供するために駆動されてもよい。ベルトは、オーバーヘッドバキュームコンベア65に沿って、およびスタッキングホッパー11d、11e、11fに向かって、シートを搬送するために一斉に動いてもよい。各ニップ減速器28は、対応するホッパー11d、11e、11f上に配置されてもよい。システムは、それらがホッパー11d、11e、11fのいずれかの上に配置するためにオーバーヘッドバキュームコンベア65に沿って搬送するとき、検知手段60を使用してシートなどを追跡する。シートのリーディングエッジがホッパーを通過する前のいくつかのポイントで、シートの上面にシートとバキュームコンベア65との間のバキュームシールを壊すために必要な力で接触するように、対応するニップ減速器28が回転されてもよい。シールが壊れるときに、シートはホッパー11d、11e、11fの1つにデポジットされてもよい。シートをホッパーにデポジットする目的のため、バキュームコンベア65とシートとの間のシールを壊すのに加えて、ニップ減速器28は、万一、シートの詰まり、シート不良などが見つかった場合、バキュームシールを壊すのに利用されてもよい。
スタッカーホッパーに入ってくるシートの減速のための使用に加えて、本開示の減速装置および方法は、制御された方法において搬送されたシートの減速を要求する任意の単位操作をつないで使用されてもよい。例えば、装置および方法は、フォルダー/グルア(gluer)に入るおよび/または出るシートの減速の単位操作のために、使用されてもよい。追加の例として、装置および方法は、隣接するシート間の分離度、隣接するシートのオーバーラップ/重ね合わせなどを、より正確にセットするシートの配布プロセスとつないで使用してもよい。例えば、減速器は、テイクアウェイコンベア(takeaway conveyor)のすぐ上流に配置されてもよく、装置からテイクアウェイコンベアに通り抜ける隣接するシート間の隙間距離をセットする、および/または装置からテイクアウェイコンベアに通り抜ける隣接するシートのオーバーラップをセットしてもよい。
本開示のいくつかの実施形態は、好ましい実施形態を参照して記載しているが、本開示の精神および範囲を逸脱しない形態および詳細で変化させることができることは、当業者が理解できるであろう。したがって、本開示の範囲は、好ましい実施の形態の記載よりも添付された請求項によって決定づけられることが意図されている。例えば、いくつかの実施形態において、本開示のいくつかの実施形態によるシートスタッキングマシンは、オーバーヘッドバキュームなど、これらに限定されるものではないが、すでに参照として組み込まれている、2009年1月9日に出願された、米国特許出願番号12/351496、発明の名称“シート減速装置および方法”に記載されたオーバーヘッドバキューム手段のいくつかの実施形態などと組み合わせてもよい。そのようなオーバーヘッドバキューム手段は、スタッキングホッパー上にシートを搬送するのに使用されてもよい。