JP3720048B2 - バッグくくり機用リボン検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、可撓性バッグのネックを閉じてシールする目的でリボンをバッグの寄せ集めたネックのまわりに包み、且つリボンを捩じるための装置に関する。
発明の背景
Earl E.Burfordの米国特許第3138904号(名称「パッケージ及び包装材料をくくるための方法及び装置」)、Charles E.Burford及びLeonard W.Burfordの米国特許第3059670号(名称「ワイヤ捩じり装置」)、Leonard W.Burford及びCharles C.Burfordの米国特許第3059670号(名称「パッケージ及び包装材料をくくるための装置」)及びCharles E.Burford及びJimmy R.Frazierの1989年8月15日発行の米国特許第4856258号(名称「ワイヤ結び装置」)は、ワイヤ状のリボンをバッグのネックのまわりに取り付けて、捩じることによってプラスチックバッグを閉じるのに用いる装置を開示する。
前述の特許に開示されたタイプのバッグくくり装置は、Oklahoma、MaysvilleのBurford Corporationから入手可能である。くくり装置は一般的に、パン切れのようなパッケージを例えば、毎分100パッケージの速度で受け入れるように構成されている。バッグくくり装置の設計は、くくり装置の可動部の質量、加速、減速及び運動量の注意深い考慮を要する。さらに、くくり装置の副組立体の部品の精密な同期は、装置が有効に作動するならくくりサイクル中に亘って維持されなければならない。
発明の概要
ここに開示するバッグのネックのくくり装置は、平面内を所定の経路に沿ってバッグのネックを移動させて、くくり材料のリボンの自由端を保持するリボン保持−シア組立体に隣接して位置決めされた電気ブレーキによって制御されるバッグストップに係合する、モータによって駆動される寄せ集めベルトを有するバッグのネック寄せ集め機構を有する。モータ駆動のニードルが、くくり材料のストランドをバッグの寄せ集められたネックのまわりに包み、さらにモータ駆動の捩じりフック組立体がリボンを捩じるために寄せ集められたネックに隣接したリボンの自由端及び走行端に係合する。
独立に制御される二方向のブラシタイプのサーボモータが、くくり装置の別々の副組立体に取付けられる。各サーボモータは、くくり装置の各サイクルのために事前に割り当てられたシーケンスで各サーボモータを正確に始動し、制御し、止める多チャンネルマイクロコントローラの制御の下、ソリッドステートDCモータコントローラによって閉ループフィードバック系で制御される。
くくり装置の可動部分の重量及び数が非常に減った。特に、ソフトウェア駆動モータコントローラは、くくり装置の種々の構成要素の動きを分離して、機械的な駆動トレーンの部品の応力及び衝撃荷重を減じる。
材料を固定するための装置の好ましい実施例は、プラスチックバッグ材料或いは電気コード、水ホース、管、紡ぎ糸のコイル及びケーブル、ロッド或いはニンジンの束のような他の種々の材料を集めるための装置への改良、さらに寄せ集められた材料を締結するための装置への改良を施してある。開示した閉ループ制御回路を電気モータを制御して、バッグネックのくくり装置の特定の好ましい実施例に加えて、寄せ集められた材料を締め付けるための装置を駆動することを意図する。
【図面の簡単な説明】
図1は、バッグネックのくくり装置の前方を示す斜視図である。
図2は、概略前方立面図である。
図3は、概略後方立面図である。
図4は、図2の線4-4における矢印の方向から見た端面図である。
図5は、図2の線5-5における矢印の方向から見た、バッグネックのくくり装置の排出端を示す概略端面図である。
図6は、図2の線6-6における矢印の方向から見た、構造の詳細をより明確に示すために部品を取り壊した、上部平面図である。
図7は、閉ループマイクロコンピュータ制御式制御システムの配線図である。
図8は、全波整流8ボルト及び34ボルト電源の概略図である。
図9は、双方向DCモータコントローラの概略図である。
図10は、単一方向DCモータコントローラの概略図である。
図11は、運転の完全なサイクル中、ニードル、フック及びシア組立体の運転のシーケンスのグラフである。
図12は、リボンのスプールを示す、ベルトガード及びカバーが所定位置にあるくくり装置の概略立面図である。
図13は、プーリーと近接スイッチの概略斜視図である。
図14は、ホルダーシア組立体の斜視図である。
種々の図面を通じて同様な部品を支持するために、多数の参照番号を採用する。
好ましい実施例の説明
図1及び図2において番号10で全体的に指示するワイヤくくり装置が、バーフォードの米国特許第3138904号公報及び第3919829号公報に開示されたタイプのコンベア300の側に隣接して装着されている。これらの公報の開示をあらゆる目的のためにそっくりそのまま援用している。コンベア300は、例えばパン切れ125を間断なくワイヤくくり装置10を通して、そこから運搬する。コンベア300は当業者に周知であり、さらなる説明は後により詳細に説明するような駆動機構と関連する点を除いて、必要であると思われない。他の、及びさらなる構造物がコンベアを形成してもよいことがわかる。
図1を参照すれば、番号20は全体的にバッグ125を経路12に沿ってニードル組立体40、捩じりフック組立体50及びホルダーシア組立体60に隣接する位置まで移動させるためのバッグ寄せ集め装置を指示する。後により詳細に説明するように、ワイヤ状材料15のリボンの自由端がホルダーシア組立体60内で掴まれる。バッグのネックは、バッグ125をその内容物のまわりに一定張力で引くために、上面プレート16と下面プレート17との間のスロット122を通る。ニードル組立体40が、ワイヤ状材料のリボン15をバッグの寄せ集められたネックのまわりに包み、次いで捩じりフック50が作動して、ワイヤ状材料の一部をバッグ125のネックのまわりに捩じる。材料15のリボンは、紙或いはプラスチック内に閉じ込められたワイヤから構成されるのがよく、或いはプラスチック或いは他の材料のリボンでもよい。リボン15のストランドは、図12に最も良く示すように、くくり材料のスプール41cからのシャフト41a′に取り付けられた1つ或いは複数のプーリー41、41a及び41bのまわりに延びる。スプール41cの装着は、名称「パッケージ及び包装材料をくくるための装置」の米国特許第3919829号公報に開示されたものと同様である。この特許の開示をあらゆる目的のためにそっくりそのままここに援用する。しかしながら、くくり材料のスプール41cは、図1及び図14に示すように、シャフトに装着され、くくり材料15がスプール41cから供給され、ローラ41b、41a及び41のまわり、ニードルローラ44のまわりを経由して、リボン15の端はホルダーシア組立体60内で掴まれる。スプール41cは、ブレーキ(図示せず)が係合するシャフトに装着される。ニードル42はくくり材料のループをバッグの寄せ集められたネックのまわりに形成するので、ローラ41aが装着されたクランクアームが、図12に示すように時計方向に回転するとき、慣性力及びブレーキによって及ぼされた力が、スプール41cを一時的に静止したままにする。
後により詳細に説明するように、プーリー41、41a或いは41bの1つは、スプール41cから分配されたリボン15の量を計算することができるセンサー装置を備えるのが好ましい。センサー装置はバッグネックが存在するかどうかを決定する。ニードル41が図2に示す実線位置から点線位置まで移動するとき、バッグのネックがリボンの経路内に位置決めされていないなら、ホルダーシア組立体60が作動せず、捩じりフック組立体50が回転しないように運転サイクルを中断する。これによって、バッグネックがなかったなら、リボンが落下し、或いは解放されたであろうホルダーシア組立体の作動を防止する。
バッグくくり装置のフレームは多数の形態を取り得る。実施例では、上面プレート16及び下面プレート17は、バッグネックの通過を可能にする内部に形成されたスロットを有する、鉛直方向に延びた端プレート18及び19の前縁で支持される。水平取付けプレート19aが、端プレート18及び19の下部の間を延び、鉛直取付けプレート16aが端プレート18から外方に延びる。
後端に装着されたエンコーダE1を有するモータM1が、寄せ集め組立体20を駆動させるために鉛直取付けプレート16aの上部に取り付けられる。後端に装着されたエンコーダE2と、前端に装着されたギアボックス46とを有するモータM2が、ニードル組立体40を駆動させるために、面プレート16の後面の上部に装着される。後端に装着されたエンコーダE3を有するモータM3が、捩じりフック組立体50を駆動させるために、水平方向に延びた取付けプレート19aに鉛直方向に装着される。後端に装着されたエンコーダE4を有するするモータM4が、ホルダーシア組立体60を駆動させるために、端プレート18の下部に装着され、さらに実施例では、M2より下を延びる。
図1乃至図5を参照すれば、バッグネック寄せ集め装着置20は、本発明の好ましい態様では、被駆動プーリー24及び遊びプーリー26、27及び28のまわりを経由する上部寄せ集めベルト22を有する。バッグネック回収機構22はさらに、被駆動プーリー34及び遊びプーリー36、37及び38のまわりを経由する下部寄せ集めベルト32を有する。図1に最も良く示すように、遊びプーリー27と28との間を延びる上部寄せ集めベルト22の部分29は、被駆動プーリー34と遊びプーリー36との間を延びる下部寄せ集めベルト32の部分39に対して略平行で、且つ密着している。図示した実施例では、寄せ集めベルト22及び32は、バッグネックを経路12に沿って、図2に示すような平面P内を移動する。ベルクランクを介して作動するバネ21a及び21bによって上向きに弾性的に付勢される圧力パッド21は、ベルト22と32をバッグのネック或いはくくられるべき他の材料と摩擦係合に維持する。
図3乃至図5に最も良く示すように、一端に装着された被駆動プーリー24を有する駆動シャフト25は、他端に装着されたプーリー23を有する。一端に装着された被駆動プーリー34を有する被駆動シャフト35は、他端に装着されたプーリー33を有する。モータM1の駆動シャフトに装着されたプーリー30は、被駆動プーリー24が時計方向に回転する一方で、被駆動プーリー34が反時計方向に回転するようにプーリー23及び33をベルト31を介して駆動する。ベルトガード16a、16b及び17aは、図12に示すように、寄せ集めベルトとコンベア上の製品との間を延びるのが好ましい。バッグネックはブラシ(図示せず)によってベルトガードのスロットの中に移動し、バッグのネックがバッグストップレバー80のまわりで寄せ集めベルト22及び32によって引かれるとき、バッグの製品はベルトガードに係合する。バッグに寄せ集めたネックを形成するために、他の及びさらなる回収構造を用いることができることを理解すべきである。
図面を参照しながら用いられる「左」、「右」、「時計方向」、「反時計方向」、「水平方向」、「鉛直方向」、「上」及び「下」のような用語は、一般的に図示した実施例の部品の方向に言及し、使用中に限られない。ここに用いるこれらの用語は、便宜のために相対位置及び/又は方向に言及するに過ぎず、限定の仕方で理解されるべきでない。
図7及び図10に示すように、モータM1はソリッドステートDCモータコントローラ91によって駆動され、コントローラ91はモータM1の速度を変えて、上部寄せ集めベルト22及び下部寄せ集めベルト33の動きをパッケージ125をバッグ回収機構20に隣接して移動させるコンベアー300の速度と略同期させることができる。例えば、くくり機10が毎分100個のバッグのネックを寄せ集めて、くくるなら、コンベアー300はバッグを毎分略300フィートの速度でくくり機まで、さらにくくり機を通して運ぶのが好ましく、寄せ集めベルト22及び32は、例えば毎分305フィートの速度で駆動されるのが好ましく、その結果バッグのネックがネックを寄せ集めるために加速されて、リボンでくくられる間一時的に止まり、次いで略連続的な作動で排出される。
以下により詳細に説明するように、回収組立体20は又、図2及び図3に示すように、図示した実施例において水平軸線のまわりの回転運動のためにシャフト85に取り付けられたバッグストップレバー80を有する。シャフト85は電気ブレーキ82を貫通し、電気ブレーキはレバー80を経路12を横切って延びる下部位置で一時的に係止し、寄せ集めベルト22及び32がバッグネックを移動させてレバー80と係合させる。バッグネックが回収されて結ばれた後、電気ブレーキ82は解放されて、ベルト22と32との間で支持された回収されたネックは、回収されたネックの運動を妨害しないように、レバー80を上方に付勢する。回収されたネックがレバー80を通過した後、レバー80は経路12を横切って延びる図示した位置まで戻る。
図1乃至図4及び図7に最も良く示すニードル組立体40は、リボン材料のストランド15をバッグの寄せ集めたネックのまわりに包むために位置決めされる。ニードル組立体40は、遊びローラ44、44a及び44bを支持するニードル42を有する。ニードル42は、モータM2によって駆動されるギアボックス46の出力シャフト45に装着されている。ニードル42は図1及び図2にその控えの位置にあるところが示される。モータM2はニードル42を図2に示すように、実線位置から点線位置まで移動させて、次いで逆回転して図2の実線で示す位置までニードル42を戻す。
図1、図3及び図7を参照すれば、捩じりフック組立体50は、フック54を一端に、プーリー55を他端に有する、ベアリング53内に回転可能に装着された捩じりシャフト52を有する。駆動プーリー56は,モータM3の駆動シャフトに装着され、ベルト58を介してプーリー55を駆動する。
図1、2、5、7及び14に最も良く示すように、全体的に番号60で指示するリボンホルダーシア組立体は、Charles E.Burfordの米国デザイン特許第307281号及びCharles E.Burford及びJimmy R.Frazierの1989年8月15日発行の名称「ワイヤくくり装置」の米国特許第4856258号に開示されたタイプのホルダー及びシア組立体を有する。ホルダーシア組立体60は、ボルト65によって取り付けプレート66に回転可能に固定されたグリッパーフィンガー64を一端に有するグリッパーアーム62を有する。一対のアンビル68、69が、取り付けプレート66の端に形成され、各々はシア表面68a及び69aと関連して、後により完全に説明するように、リボンのストランドを掴んで、切る。
図5及び図7を参照すれば、カム70がモータM4のシャフトに装着され、且つベアリング76内に往復運動するために装着された作動ロッド75に固定された、間隔を隔てたアーム71及び73上のカムフォロワー72及び74に係合するように構成されている。リンク75aがグリッパーアーム62の端を作動ロッド75に固定する。
モータM4のシャフトが一回転半回転したとき、カム70が作動ロッド75を移動させるためのカムフォロワー72及び74を介して力を及ぼして、作動アーム62をボルト65を中心に回動させることが一目瞭然である。リボンの自由端がグリッパーフィンガー64と、グリッパーフィンガー64がどの方向に移動するか次第でアンビル68或いは69との間で掴まれる。後により完全に説明するように、ニードル42がリボン15の中間部分をバッグの寄せ集めたネックのまわりに包んだとき、リボンがグリッパーフィンガー64と他のアンビル68或いは69との間に位置決めされる。グリッパーフィンガー64がその反対位置に移動したとき、リボンは切断され、さらにリボンのストランドの自由端がグリッパーフィンガー64とアンビル68或いは69との間で掴まれる。
図12及び図13を参照すれば、ローラ41は複数の割り出し点41xを有する。示した実施例では、割り出し点がローラ41が回転する軸線のまわりに円周方向に間隔を隔てた鋼製ダウエルピンによって形成される。
近接スイッチ41sが割り出しピン41xの存在が検出されるとき電気回路を作るために割り出しポインター41xの近くに位置決めされる。近接スイッチ41sが従来の設計であり、適当な電源及びアンプを介してCPU96に接続されている。
かくして、CPUは近接出力を監視し、さらにローラ41の割り出しピン41xによって生じるパルスをカウントする。CPU96は、分配されたリボンの量を計算し、ニードル42が図2で示す実線位置から図2で示す点線位置の方に移動するとき、バッグのネックが存在するかどうかを決定する。ニードル42がバッグのネックのまわりにリボンを包まないと、CPUはホルダーシア65が作動せず、フリップフィンガー64とアンビル68或いは69との間で掴まれたリボン15の端を解放しないように、サイクルの残りの一部を終える。
図1、2及び3を参照すれば、バッグストップレバー80は水平軸線を中心とする回転運動のためにシャフト85に装着されている。シャフト85は、電気ブレーキ82を貫通し、図3に示すように、バネ83によって時計方向に弾性的に付勢され、シャフト85に固定されたクランクアーム85aを有する。
スイッチ86がスイッチアーム88によって作動され、スイッチ86は所定時間の間、例えば寄せ集めベルト22及び32がバッグストップ80に隣接したネックを寄せ集めるように、バッグネックの先端を保持するために0.25秒、バッグストップ80を固定位置に一時的に係止する電気ブレーキ82を付勢するためのタイマーを作動する。所定時間の満了後、電気ブレーキ82は消磁され、バッグネックの直線運動がバッグストップ80を上方に回転させて、バッグを解放し、その結果バッグはコンベアによって運び去られる。バッグストップ80は、バネ83によって図3に示す位置の方に付勢される。バネ83はカウンターウェイト、エアシリンダ或いはバッグストップ80をその控え位置の方に弾性的に付勢するための他の適当な付勢機構に取り替え得ることが容易にわかる。
モータM1、M2、M3及びM4は、電機子の前後に加えられた電圧に比例した出力を有する単方向、永久磁石、DCブラシタイプのサーボモータである。かかるモータは、Iowa、Sioux CenterのGroschopp Inc.から「Power Master 8304」24ボルトDC連続パワーモータとして商品入手可能である。1500rpmでモータは16oz-inトルクを発生し、さらに4.2ampsで0.090horsepowerの出力を有する。2450rpmでトルクは47oz-inで、出力は5ampsで0.113horsepowerである。5400rpmでトルクは37oz-inで、出力は8.2ampsで0.197horsepowerである。
他のモータ及び他のサイズのモータを設けて種々の組立体の駆動を容易にするのもよいことに気付く。例えば、より小さいモータを電気コードのコイル、水ホース、チューブ或いは紡ぎ糸、並びにケーブル、ロッド或いはニンジンの束さらに他の産物のような材料を寄せ集め、且つくくるのに用いられるカウンタートップモデルに用いることが考えられる。
モータM1、M2、M3及びM4の各々の電機子巻き線の一方の側は、電機子巻き線を流れる電流の極の反転がモータの回転方向を逆転するように、接地されている。
モータM1、M2、M3及びM4の各々は、エンコーダE1、E2、E3及びE4をその駆動シャフトに有し、各エンコーダは電気信号をデコーダーD1、D2、D3及びD4に送出して、各デコーダはモータシャフトの位置を表示する。
モータコントローラ
図7及び図8を参照すれば、番号90は全体的に電流をモータコントローラ91に、及びバッグネック回収機構20内のモータM1に、及びニードル組立体40のモータコントローラ92及びモータM2に、及び捩じり組立体50内のモータコントローラ93及びモータM3に、さらにホルダーシア組立体60のモータコントローラ94及びモータM4に送出するための電源を指示する。図8を参照すれば、電源90は一対の並列に接続された単相のドーナツ形変圧力器T1を有する。変圧器T1の供給或いは主要回路は、115ボルト、60サイクルイの単相電力のような適当な電源に接続可能である。変圧器T1のエネルギー回収或いは二次回路は、1つ或いはそれ以上の較正ブリッジ回路B1及びB2並びにコンデンサーC6及びC7を介して、一方が正圧34ボルトに維持された直流電源を形成し、他方が負圧34ボルトに維持された直流電源を形成する一対の一定電圧源端子に接続されている。
8ボルト直流電源が図8に示されている。8ボルトの電源供給は、電源90の正負34ボルトの端子から抵抗R13及びR24を介して正負8ボルトの端子に接続可能な一対の端子を有する。一対のダイオードZenierD15及びD20が8ボルトの電源内で抵抗R13とR24と接地端子との間に設けられる。
ブリッジ回路B1及びB2の較正器は従来のMB352較正器である。コンデンサーC6およびC7は、例えば33000UF容量である。抵抗R13及びR24は、470ohm、2wattの抵抗である。
図7及び図8に示す34ボルト及び8ボルトの電源は在来の設計であり、コントロール回路の他の構成要素との組み合わせを除けば、本発明の部分をなすものではない。図に示したこれらの代わりに多数の他のDC電源を用いてもよいことを理解すべきである。
エンコーダ
在来の多チャンネルのインクリメンタルな光エンコーダE1、E2、E3及びE4は、M1、M2、M3及びM4のそれぞれのモータのシャフトに装着されている。エンコーダE1−E4は、エンコーダ本体、金属コードホイール及びエミッター端プレートを有する高分解能インクリメンタル光学装置である。LED源及びレンズが、エミッタダイオードからの平行光を精密金属コードホイール及びフェイズプレートを通って二股に分けられた検出レンズ(図示せず)に透過する。
光は密接して統合された複数の対の検出器に集光し、検出器2つの矩形波信号と選択的な割り出しパルスを出力する。
HEDS-6000シリーズ、2つ及び3つのチャンネルインクリメンタル光エンコーダキットが、California、Palo AltoのHewlett Packardから入手可能である。シャフトのサイズ及びシャフト回転当たり192サイクルと1024サイクルの間の分解能の標準的な選択が有効である。標準的な2チャンネルエンコーダの部品番号は、HDS-6000であり、割り出しパルス付の3チャンネルエンコーダのそれは、HEDS-6010である。エンコーダ装置は、代表的にはプリンター、プロッター、テープドライブ、位置決めテーブル、自動ハンドラー、ロボット及び他のサーボループ用途に用いられる。インクリメンタル光エンコーダの構造の詳細は、ここに援用するHewlett Packardの刊行物No.5954-8420(3/87)に見出すことができる。
インクリメンタルシャフトエンコーダは、シャフトの回転を光ビームの遮断に変換し、次いで電気パルスとして出力されることによって作動する。光源は発光ダイオードで、成形レンズによって平行にされた平行ビームである。エミッタ端プレートは2つ或いは3つの同様な光源を各チャンネル毎に含む。
コードホイールはその円周方向に等間隔に隔てられたN個のスリットを有する金属製ディスクである。マッチングパターン付開口が固定フェイズプレート上に位置決めされる。光ビームがコードホイールのスリット及び開口が並ぶ時にだけ、従ってシャフトの回転中透過し、N個の交互の明暗周期がある。フェイズプレート開口の下の成形レンズは調整光をシリコン検出器に集光する。
エンコーダ本体は、フェイズプレートと2つ或いは3つのチャンネルのための検出要素を含む、各チャンネルは2つの光ダイオードを備えた集積回路、増幅器、コンパレータ及び出力回路(図示せず)からなる。
2つの光ダイオード用の開口は、1つの検出器の明周期が他の暗周期に一致するように、位置決めされる。光ダイオード信号は、増幅され、且つコンパレータに供給され、コンパレータの出力は、2つの光電流の差が信号を変えるとき状態を変える。2番目のチャンネルは同様な構造を有するが、その開口対の位置が、一番目のチャンネル(位相差90度)に矩形の出力を与える。回転方向は、どのチャンネルが立ち上がり波形であるかを観察することによって決定される。出力はTTLロジックレベル信号である。
動作検出の適用及びエンコーダインターフェイス回路が割り出しパルスをメインデータトラックに関連付けるための必要性を決定する。特別はシャフト位置は割り出しパルスだけを用いることによって、或いは割り出しパルスA及びBデータチャンネルを論理的に関連させることによって確認される。割り出しパルスは種々の方法でA及びBデータトラックに関連させ得る。ステート幅、パルス幅或いはエッジトランジションを用いることができる。
チャンネルA及びBの2つの矩形波信号及び5ボルト供給インプットが、図7に示すように、10ピンコネクターを介して補助ボードに装着された相当するデコーダD1、D2、D3或いはD4に送出される。エンコーダE2をデコーダD2に接続するラインを示す。エンコーダE3及びE4は、同様にデコーダD3及びD4に接続される。
デコーダ
直角位相デコーダD1−D4は、直角位相デコーダ、カウンター及びバスインターフェイス機能を果たすCMOS(complimentary metal-oxicide semiconductor)集積回路である。Hewlett Packardから入手可能で、直角位相デコーダ/カウンターインタフェイスICデコーダの「HTCL-2000」は、エンコーダをマイクロプロセッサとインターフェイスさせ、ディジタル閉ループ動作コントロールシステム及びディジタルデータインプットシステムに使用するように設計されている。
デコーダは4X直角位相デコーダ、バイナリーアップ/ダウンステートカウンター及び16ビットバスインターフェイスを有する。Schmittトリガー式のCMOSインプット及びインプットノイズフィルターが装置に組み込まれている。
Motorla及びInrelマイクロプロセッサにインターフェイスするための直角位相デコーダ/カウンターインターフェイスICに関するさらなる情報は、「HCTL-2000」、「HCTL-2016」、「HCTL-2020」のためのHewlett Packard Publicationの1-61頁から1-76頁までに見い出すことができる。
デコーダD1−D4は、直角位相エンコーダE1−E4からの出力を受け入れるチャンネルA及びチャンネルBSchmittトリガー式インプットのためのピンを有する。2つのチャンネルは90°位相がずれているのが好ましい。
コントローラ
装置は、図6に示す、一組の教示を受け入れて、蓄え、次いで所定の且つ予測可能な仕方でかかる教示に対して作動するコンピュータ95によって制御される。マイクロプロセッサー96が、金属の薄層が施され、次いでエッチングされてトレースを形成するプリント基盤に取り付けられる。中央処理装置の電子構成要素は、基盤上のエッチングされたトレースを介して電気信号を変えることができるようにハンダで基盤に取り付けられる。
適当な32ビットの集積マイクロコントローラ96は、Illinois、SchaumbergのMotorola Inc.から製品「MC68332SIM」システム集積モジュールと呼ばれた製品として入手可能なMC68332である。MC68332の完全な書類パッケージは、(SIM32UM/AD)、MC68332システム集積モジュールユーザマニュアル、(CPU32RM/AD)、CPU32参考マニュアル及び(TPU32RM/AD)、タイムプロセシングユニット参考マニュアルである。MC68332システム集積モジュールユーザマニュアルは、容量、レジスター及びMC68332MCUのオペレーションを説明する。CPU参考マニュアルは、MC68332に用いられたCPU32プロセッサーのオペレーション、プログラミング及びインストラクションのセットを説明する。タイムプロセシングユニット参考マニュアルは、MC68332に用いられた自律的なタイマーシステムを説明する。
MC68332のマイクロコントローラ96は、タイムプロセッサーユニット(TPU)のようなインテリジェントな周辺モジュールを含み、このTPUは単純なインプットキャプチャー或いはアウトプットキャプチャーに対する複雑なモータコントロール或いはパルス幅変調向けのタイムリレートなアクティビティを行うために16のマイクロコードな(microcoded)チャンネルを有する。高速なシリアルコミニュケーションが待ち行列のシリアルモジュール(QSM)によって与えられ、同期及び非同期のプロトコルが有効である。2キロバイトの完全にスタティックなスタンドバイRAMが、システムへの早い2サイクルアクセス及びデータスタック並びにバッテリーバックアップを備えた可変なストリッジを可能にする。12個のチップセレクトが高速な外部メモリー或いは周辺アクセスのためのシステムインテグレーションを増大する。これらのモジュールは相互変調バス(IMB)を介してオンチップに接続される。
MC68332のマイクロコントローラ96は、周波数16.78MHz、5ボルトの供給電圧で作動し、ソフトウェアがプログラム可能な132ピンのプラスチック製矩形状フラットパックである。16の独立したプログラム可能なチャンネル及びピンを有する。いずれもチャンネルもインプットキャプチャ、アウトプットキャプチャ或いはパルス幅変調(PWM)を含む機能をいつでも果たすことができる。
マイクロコンピュータによって処理される詳細な論理プロシージャ或いはアルゴリズムは、PID(proportional integral derovative)タイプの制御モード信号である。PID制御モードは比例制御、積分制御及び微分制御の最良の動作を閉ループ制御システム内で組み合わせる。
CPUボードのマイクロコントローラチップ96に加えて、RAM集積回路97がシステムを制御するソフトウェアを蓄えるのにリコールされたり、或いは変えられたりすることができる別個のロケーションに値を蓄えるのに用いられる。RAMメモリーの値はコンピュータの電源が切られると失われるから、バッテリーバックアップが設けられている。マイクロコンピュータ96は、電圧の有無のようなディジタル信号を処理して、値を表示する。
CPUボードは補助ボード98にデータ信号及びアドレス信号を転送するコネクターヘッダーを介して接続されている。パルス幅変調信号(PWM)を発生するドライブ回路C1−C4は、デコーダD1−D4とともに補助ボードに取り付けられる。ドライブ回路C1−C4からのパルス幅変調信号は、モータドライバー91−94に送出され、正又は負のDC電圧を選択的に供給して、モータM1−M4の作動を制御する。
閉ループ
エンコーダE1−E4からのインプット信号をデコーダD1−D4に運ぶ回路、駆動回路C1−C4からのパルス幅変調信号をモータドライバー91−94に運ぶ回路及びモータドライバー91−94からのパワーをモータM1−M4に運ぶ回路は閉ループ制御システムを形成する。閉ループ制御システムはオペレーションのためにフィードバック概念に依存し、さらに出力PWM信号が中央処理ユニットのマイクロコントローラの基準入力の事前割当関数にされる。マイクロコントローラ96は、スイッチアーム88が図3に示すその控え位置に戻るとき、事前割当順に時間の関数としてRAMに蓄えられたプログラムされた運動によって決定される制御PWM信号を送信する。制御PWM信号は、コントロール回路に送出される。モータM1−M4のシャフトに連結された各エンコーダE1−E4は、矩形信号をデコーダD1−D4に送信し、デコーダは各モータのシャフトの位置を指示する。各制御回路C1−C4に送出された制御PWM信号は、モータドライバー91−94に送出される。デコーダD1−D4からの矩形信号は、読み出されて、制御PWM信号を調整する。
ニードル組立体40、捩じりフック組立体50及びホルダーシア機構60を制御するための、モータM2、M3及びM4の各々へのパワーの送出を制御するドライバー92、93及び94は略同じである。モータM2、M3及びM4の各々の巻き線の一方の側は接地されている。ドライバー92、93及び94はモータM2、M3及びM4を反対方向に駆動するために、モータの巻き線の他方の側に正負いずれかのパワーを送出する。例えば、+34ボルトの直流電流がモータM2の巻き線に送出されるとき、そのシャフトは時計方向に駆動される。−34ボルトの直流電流がモータM2の巻き線に送出されるとき、そのシャフトは反時計方向に駆動される。
モータM1にとって逆に駆動される必要がないので負の直流を送出する能力を有しない点を除き、バッグ回収組立体20に接続されたモータM1用ドライバー91はドライバー92、93及び94と同様である。
ソフトウェアが、モータM1−M4の各々のシャフトの加速、速度及び位置を制御するために、CPUボード上のFEEPROMに蓄えられる。図11は、完全な作動サイクル中のニードル、フック及びシア組立体の作動シーケンスのグラフである。マイクロコントローラ96は、図3に示す控え位置からのニードル42の運動及び制御回路C2を経てモータM2に送出された信号によって制御された、図3に示す点線位置に向かう運動速度を開始するプログラムを蓄えるために、シリアルポートRSを介してコンピュータによって最初にプログラムされる。ニードル42が実線で示す位置から点線で示す位置に向かって移動する間、プログラムによって信号が、制御回路C3からモータM3に送信され、捩じりフック54を回転させ始め、さらにRAMの動作プロファイルによって制御された所定回転数捩じり機54の回転を継続する。同様に、ニードル42及び捩じりフック54が所定位置にあるとき、信号が駆動回路C4から送信され、モータM4を付勢し、カム70を回転させてグリッパーフィンガー64を移動させ、リボンの自由端を解放し、さらにリボンのストランドの端からセグメントを刈る。ソフトウェアによって制御される度に、ニードル42を図3の点線で示す位置からその控え位置まで戻すために、信号がモータM2に送出される。くくりサイクルの完了目的のためにバッグのネックのまわりに捩じられたくくり部を捩じりフック54からぶら下げるのに、捩じりフック54を反対方向に2回転させるために、信号がモータM3に送出される。
バッグのネックが寄せ集めベルト22及び32との間を移動するとき、スイッチアーム88が電気ブレーキ82を付勢する図3に示した位置から下方に移動して、ベルト22及び32がバッグのネックを移動させて、バッグストップ80と係合させて、ネックが寄せ集められることが容易にわかる。バッグのネックの先後縁がスイッチアーム88の端を越えるので、スイッチアーム88が図3に示す位置まで戻り、新しいくくりサイクルを開始するためにスイッチ86をしてマイクロコントローラに信号を送信させる。
モータコントローラ92の概略図を図9に示す。光カップラーC0がPWM信号を負端子CH1に対するドライバー回路C2から正端子CH1に送出する。
正端子CH1は抵抗R14、抵抗R15及びダイオードD11を介して高レールMPS651トランジスタQ7のベース端子に接続される。負端子CH1は、抵抗R18を介して2N2222AトランジスタQ11のベースに接続され、さらに750ohm抵抗R92を介して−8ボルト端子及びトランジスタQ11のエミッターに接続されている。56ohm抵抗R22は、トランジスタQ11のベースとエミッターとの間に分路を形成する。トランジスタQ11のコレクターは、抵抗R14とR15との間に接続される。
1ohm抵抗R15は、HMLP1700ダイオードD13を介して低レールMPS751トランジスタQ9のベースに接続されている。
トランジスタQ11がオンオフして、トランジスタQ7及びQ9をオフオンし、今度は高レールMJ11033パワートランジスタQ5及び低レールMJ11032パワートランジスタQ13をオフオンする。
高レールトランジスタQ7は、300ohm、5wattの抵抗R11を介して高レールパワートランジスタQ5のベースに接続されている。高レールパワートランジスタQ5のエミッタは、+34ボルトDC端子に接続され、一方パワートランジスタQ5のコレクターは、MR822ダイオードD9を介してモータM2の巻き線の一方の側に結線されたラインに接続されている。低レールトランジスタQ9のコレクターは、300ohm、5wattの抵抗R20を介して低レールパワートランジスタQ13のベースに接続される。低レールパワートランジスタQ13のエミッタは、−34ボルトのDC端子に接続され、一方そのコレクターは、MR822ダイオードD16を介してモータM2の巻き線の一方の側に結線されたラインに接続されている。
CH1の記号が付された端子に送出されたPWM信号が、電流を通さないとき、高レールトランジスタQ7及び高レールトランジスタQ5は、+34ボルトの直流電圧をモータ巻き線に送出して、モータM2を時計方向に移動させようとするために、オンにされる。CH1の記号が付された端子に送出されたPWM信号が、電流を通すとき、低レールトランジスタQ9及び低レールトランジスタQ13は、−34ボルトの直流電圧をモータ巻き線に送出して、モータM2を反時計方向に移動させようとするために、オンにされる。PWM信号が、いずれかの状態にある時間の割合がモータの方向及び速度を決定する。
高レールパワートランジスタQ5及び低レールパワートランジスタQ13が、製造された構成要素のスイッチング回数の違いによって同時に導通することがないように、低レールパワートランジスタQ13がオンである限り、高レール抑止トランジスタQ17が高レールトランジスタQ17がオンしないようにする。
同様に、低レール抑止トランジスタQ1は、低レール抑止トランジスタQ1をバイアスしてフォワードするのに十分な正の電圧が高レールパワートランジスタQ5のコレクターにあるなら、低レールトランジスタQ9がオンするのを抑止する。
高レール抑止回路IHが低レールパワー変圧器のコレクターからダイオードD18及びD21並びに抵抗R29を介して高レール抑止トランジスタQ17に接続される。高レール抑止トランジスタQ17のエミッターは、高レールトランジスタQ7のベースに接続される。低レール抑止回路ILは、高レールパワートランジスタQ5のコレクターからダイオードD7及びD5並びにR3を介して低レール抑止トランジスタQ1に接続されている。低レール抑止トランジスタQ1は、低レールトランジスタQ9のベースに接続されている。
低レール及び高レール抑止回路IH及びILが、スイッチングが起こる前に制御出力電圧が零であることを保証する。抑止回路がパワートランジスタQ5及びQ13を保護する。
好ましい実施例の詳細な説明を図示し、且つ説明したが、本発明はここに説明し、且つ図面に示した部品の特定の構造及び特定の形態に限定されない。むしろ、説明は種々の形態に具体化可能な本発明の例示に過ぎない。
Claims (10)
- 割り出しポイントを有するプーリーと、前記プーリー上の前記割り出しポイントの運動を指示するために、前記プーリーに隣接して装着された近接スイッチと、自由端と前記プーリーのまわりに延びる中央部分を有するリボンのストランドを分配するためのリボンの供給源と、前記リボンの自由端を保持するためのホルダーシア組立体と、前記リボンの前記中央部分に係合し、前記中央部分を前記ホルダーシア組立体に隣接して位置決めするためのニードル組立体と、前記ホルダーシア組立体に隣接したフックを有する振じり組立体と、前記ホルダーシア組立体を作動させるために連結された駆動シャフトを有する電気モータと、前記ホルダーシア組立体の運動を制御するための、前記近接スイッチ及び前記モータに接続されたコントロール回路とを有し、前記コントローラ回路は前記プーリーの割り出しポイントの運動が十分な量のリボンが前記リボンの前記供給源から分配されていると指示しないなら、前記ホルダーシア組立体の運動を起こらないように構成されているバッグネックくくり装置。
- 前記駆動シャフトの位置に関連した電気信号を発生するための、前記駆動シャフトに接続されたエンコーダをさらに有し、前記コントロール回路は、前記モータ及び前記エンコーダに接続された閉ループコントロール回路からなり、さらにプログラム可能な読出し専用メモリとランダムアクセスメモリとを有するCPUと、前記モータを制御するための基準入力信号を発生するための、前記メモリに蓄えられたソフトウェアとを有する請求項1に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記閉ループコントロール回路は、前記基準入力信号を前記シャフトの位置の関数である所定値にするフィードバックループを有する請求項2に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記エンコーダは、光源と、内部にスリットを形成したコードホイールと、前記光源からの平行光を前記コードホイールのスリットを透過させて、少なくとも2つの矩形波信号を送出するためのレンズとを有する請求項2に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記電気モータは、電機子と駆動シャフトとを備えた単方向の、永久磁石、DCブラシ形サーボモータを有し、前記駆動シャフトは、前記電機子との前後に加えられた電圧に比例した出力パワーを有する請求項2に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記振じり組立体は、振じりシャフトと、前記振じりシャフト上のフックと、前記モータの前記駆動シャフトを前記振じりシャフトに連結する手段とを有する請求項1に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記ニードル組立体は、ニードルと、前記ニードル上の遊びローラと、前記ニードルを前記モータ出力シャフトに駆動的に連結するギアボックスとを有する請求項1に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記ホルダーシア組立体は、取り付けプレートと、グリッパーアームと、前記グリッパーアームの一端のグリッパーフィンガーと、前記アームを前記取り付けプレートに回転可能に固定するための手段と、前記取り付けプレート上の一対のアンビルとを有し、各々のアンビルは、シア表面と関連して、前記アンビルの一方と前記グリッパーフィンガーとの聞に位置決めされたリボンのストランドを掴み、切断する請求項1に記載のバッグネックくくり装置。
- くくり材料の前記リボンに向かって移動する材料を寄せ集めて、寄せ集めたバッグネックを形成するための材料回収組立体をさらに有し、前記回収組立体は、前記ホルダーシア組立体に隣接して位置決めされる請求項1に記載のバッグネックくくり装置。
- 前記材料回収組立体は、軸線を中心とする回転運動のために、シャフトに装着されたバッグストップレバーと、くくり材料の前記リボンに向かって移動する材料を寄せ集めるために、バッグネットが移動して前記レバーに係合するように経路を横切って延びる位置に前記レバーを一時的に係止するためのブレーキとを有する請求項9に記載のバッグネックくくり装置。
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