JP4976833B2 - シート状材料の供給装置及び供給方法 - Google Patents

Description

本発明は全体として、供給装置に関し、特に、好ましい実施形態として、シート状材料を当該材料に加工を施す一以上のユニットに供給するタイミング供給装置及び供給方法に関する。

例えば、段ボールの技術分野においては、タイミング供給装置は段ボールにスリット加工、溝切り及び／又は罫入れ、印刷を施す段ボール箱製造機に段ボールシートを供給するために使用される。段ボールシートは、下流側で行われる加工と同期するように、すなわち「見当精度良く」供給されることが不可欠である。そのため、供給されたシート状材料が下流側の同じ位置に到達するのにかかる時間はいつも同じでなければならない。つまり、ある工程にシート状材料は同じ周期（サイクル）で供給されなければならず、また、連続する材料の先端と先端間の距離はいつも同じでなければならない。通常シート状材料はまず送りロールに供給され、そこから印刷機に送られ、次にスリッタ、スロッタ、又はスコアラ（罫入れ機）に搬送される。タイミング段ボールシート供給装置の種々の例は、米国特許第4,045,015号、4,494,745号、 4,632,378号、 4,681,311号、 4,889,331号、 及び5,184,811号に示される。
米国特許第4,045,015号 米国特許第4,494,745号 米国特許第4,632,378号 米国特許第4,681,311号 米国特許第4,889,331号 米国特許第5,184,811号

上述したようなタイミング供給装置を使用すれば、連続するシート状材料の先端と先端間で計測されるシート材間距離は常に一定となる。この距離は、当技術分野において「反復長（repeat length）」と呼ばれるものである。箱製造機が回転式の印刷シリンダを備える場合、この印刷シリンダの周回りの長さは供給装置の反復長と同一である。従来、タイミング供給装置は、サイズの異なるシート状材料を、同じ反復長で供給するのに使用されていた。しかし、短尺のシート状材料を供給する場合には材料と材料の間の隙間が大きくなってしまい、生産性が低下したり、シート状材料搬送に真空を利用するような機械においては真空が失われることもあることから、このやり方は非効率的であった。

印刷するシート状材料を一回通過させるだけで印刷が完了するいわゆる「ワンパス」デジタル印刷においては、材料間の間隙における気流が印刷に影響するのを避けるため、間隙をゼロとまではいかなくても最小限に抑えることが望ましい。

業界では、実用的で、かつ連続するシート状材料間の反復長すなわち供給サイクルをシート状材料の長さに合わせて容易に調節可能なタイミング供給装置への要望があった。そのような供給装置を提供するためには、供給装置の供給機構を直接駆動するためにプログラム制御可能なサーボモータを利用することが考えられる。そうすれば供給機構のスピード、すなわち供給サイクルを供給される材料の長さに応じた所期のサイクルつまり反復長となるように変更することが可能となる。しかしこの方法は十分とはいえない。なぜなら、伝動装置や供給されるシート状材料の慣性力や、コンベヤベルトや材料に加えられる真空力による荷重が比較的高いため、そのようなサーボモータは非常に大きいものにならざるを得ず、設計も難しければモータを収容するスペースも必要となるため、現実的でなく、あるいは非常に高価なものとなってしまうからである。

供給される材料と材料の間の隙間を小さくする方法としては、あるいは下流側の送りロールをサーボモータにより駆動することも考えられる。しかしこの方法も十分ではない。なぜならそれらの送りロールの駆動が、更に下流側の駆動素子と衝突するおそれがあるからであり、また、送りロールの駆動機構を複雑にし、コストも高くなるからである。

回転式ストリームフィーダは、高速で、かつシート状材料間の隙間を少なくしつつ該材料を供給することができるが、タイミング供給には適さない。シート状材料が紙滑りを起こしたり、材料間の隙間の寸法が一定でないためであり、そのため、シート状材料が一貫して見当良く供給されない、または下流側の作業と同期して供給されないこととなるからである。

本発明の第一の目的は、シート状材料を、材料と材料との間に所定の間隔を正確に設けつつ供給することができ、またその間隔を供給される材料の長さに応じて調節することのできる新規でかつ改善された供給装置を提供することである。そのような装置には、シート状材料間に一定の最小限の間隔を設けつつ、または間隔を全くあけないで供給することのできる供給装置が含まれる。

本発明の別の目的は、シート状材料を、正確なタイミングと配置で供給でき、長さの違う材料を調節により紙滑りを起こさず供給することのできる供給装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、供給サイクルすなわち供給する連続する材料の先端間の距離を調節可能な、新規でかつ改善されたタイミング供給装置を提供することである。そのような装置には、供給される材料のサイズまたは他の要因に応じその材料を供給する周期すなわち供給サイクルを長く又は短く調節することのできる供給装置が含まれる。

本発明のさらに他の目的は、段ボールシートを、紙滑りを起こさず、また下流側で行われる作業と同期するように箱製造機に供給することができる新規でかつ改善されたタイミング供給装置を提供することである。

本発明の別の目的は、シート状材料をワンパス式デジタル印刷機に供給することができる新規でかつ改善されたタイミング供給装置を提供することである。そのような装置には、材料と材料の間にほとんど隙間を設けないで、或いは全く設けない状態で物を供給する供給装置等が含まれる。

本発明の別の目的は、機械の搬送路にしたがって加工される材料の生産性を高めることができる、正確で信頼性の高い新規なタイミング供給装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、上述の目的を達成することができ、かつ製造及び使用が現実的な新規なタイミング供給装置を提供することである。そのような装置には、材料を駆動するためにインデックスカムやゼネヴァ機構を利用して長さの違う材料を正確なタイミング及び配置で送るように調節可能な供給装置が含まれる。

本発明に係る供給装置は、シート状材料を下流側位置に供給するためのタイミング供給装置であって、前記シート状材料を下流側へ移動させるための搬送部材と、前記搬送部材を加速及び減速させるための間欠割出機構とを備え、前記間欠割出機構は入力軸と前記搬送部材に連結された出力軸を備え、前記間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で駆動され、出力軸が加速減速される駆動段階と、入力軸が加速または減速され、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有することを特徴とする。

また、本発明に係る供給装置は、箱製造機と該箱製造機に段ボールシートを供給するための送りロールを備えたシステムにおける、前記送りロールに段ボールシートを送るための供給装置であって、前記供給装置は段ボールシートに係合して段ボールシートを送りロールに送る供給部材と、前記供給部材を駆動するための間欠割出機構とを備え、前記間欠割出機構は入力軸と、前記供給部材に連結されて前記供給部材を駆動する出力軸を備え、前記間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で運転し、出力軸が前記供給部材を駆動する際に加速減速される駆動段階と、出力軸がゼロ速度となり、入力軸が加速または減速される停留段階を有し、前記間欠割出機構が供給サイクル中に入力軸を駆動するためのモータを備えることを特徴とする。

本発明に係る間欠割出機構は、シート状材料を供給する供給装置を駆動するための間欠割出機構であって、入力軸と、供給部材に連結された出力軸と、を備え、前記間欠割出機構による供給サイクルが、入力軸が定速度で運転し、出力軸が加速減速される駆動段階と、入力軸が加速または減速され、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、前記入力軸に連結され、前記供給サイクルにおいて前記入力軸を駆動するためのサーボモータを備えることを特徴とする。

本発明に係る供給方法は、シート状材料を下流側へ移動させるための搬送部材を加速及び減速させるための間欠割出機構を備え、該間欠割出機構は入力軸と前記搬送部材に連結された出力軸を備え、該間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で駆動され、出力軸が加速減速される駆動段階と、入力軸が加速または減速され、出力軸がゼロ速度となる停留段階とを有した供給装置により実施する供給方法であって、前記シート状材料を、所定の周期にしたがってより下流側の加工装置に供給するために、第一の速度で運転する搬送装置に適時に供給し、前記シート状材料が前記第一の速度より速い速度で送られ、その後前記シート状材料が前記搬送装置に到達する時点で前記第一の速度になるように減速されることを特徴とする。

また、本発明に係る供給方法は、タイミング供給装置を用いてシート状材料を下流側位置に供給する方法であって、前記供給装置は物を下流側へ移動させるための供給部材と、前記供給部材を加速及び減速させるための間欠割出機構とを備え、前記間欠割出機構は入力軸と前記供給部材に連結された出力軸を備え、前記間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で運転し、出力軸が前記供給部材を駆動する駆動段階と出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、前記停留段階において前記入力軸を加速または減速することにより前記供給サイクル長を変化させることを特徴とする。
[本発明の好ましい実施形態の概括]
本発明にかかる供給装置の好ましい実施形態は、間欠割出機構（indexing drive mechanism）を備えて、これによりシート状材料に係合して下流側に送るための供給部材を駆動する。本明細書において、間欠割出機構の「駆動段階(ベータ段階、beta phase)」と命名される段階においては、シート状材料は、間欠割出機構への入力軸（インプットシャフト）が定速度で回転する一方、該機構の出力軸（アウトプットシャフト）が材料をまず加速、次に減速する間、所定の距離を搬送される。この段階では、段ボールシート材が箱製造機の送りロールに供給される際、シート状材料はまず送りロールのスピードを超えるスピードに加速され、次に、材料が送りロール間隙に入る時に送りロールのスピードとなるように減速される。

「停留段階」と呼ばれる間欠割出機構の次の段階では、出力軸はゼロ速度である一方、入力軸は停留段階の長さすなわち供給サイクル長および供給される連続するシート状材料の先端間の反復長を長くしたり短くしたりするために変速される。入力軸を駆動段階では定速度で駆動し、停留段階では変速して（加速または減速して）駆動するためにサーボモータが利用される。入力軸が駆動段階と停留段階の両方において定速度で運転される場合は、シート材間隙ゼロで供給されるシートの長さが、「中間（ニュートラル,neutral）」の長さすなわち中間の反復長である場合である。供給装置が中間長さより短い材料を供給する場合には、サーボモータあるいはその制御プログラムは、好ましくはコンピュータを利用して、間欠割出機構の入力軸の速度を次の駆動段階の前の停留段階においてまず加速、そして減速するように調節すればよい。このようにすれば停留段階の持続時間が短くなり、次の駆動段階が早く開始するためシート状材料間の間隙を少なくすることができ、生産性が向上する。

供給されるシート状材料が中間長さより長い場合には、停留段階の持続時間を長くする必要があるが、これはサーボモータの制御プログラムを、サーボモータの速度、すなわち入力軸の速度を減速し、その後次の駆動段階が開始する直前に加速するよう調節するだけでそのように設定することができる。このようにすれば、次の供給サイクルまでの停留時間を長くし、長さの長い材料に対応させることができる。コンピュータを利用すれば、加工される材料の長さに応じて間欠割出機構の駆動段階と停留段階における入力軸の速度を自動制御できるようにサーボモータの速度をプログラム制御することができる。こうして各供給工程において、入力軸の速度を設定し駆動段階から停留段階へと自動的に変更することができる。さらに入力軸の速度は、種々のサイズの他の材料に対応するように容易に変更することができる。

本供給装置が段ボールシート材料を箱製造機に供給する為に使用される場合には、間欠割出機構の駆動段階（ベータ段階）において供給部材がシート材に係合し、シート材が送りロールの速度まで減速し送りロール間隙に入る時点でシート材との係合を解かれる。この供給部材は、次の駆動段階が開始するまでシート材とは係合せず、次の駆動段階が開始する時点で、再び次のシート材と係合し、次の供給サイクルが開始する。

本発明の実施形態である供給装置１６を図を参照しながら以下に説明する。図１および図２は段ボールシート１０を搬送し、デジタル印刷を施す箱製造機を示す。箱製造機の供給ユニット１８では、段ボールシート１０が、タイミング供給装置１６によりゲート１２の前のスタッカから一対の送りロール１４に見当の合った状態で供給される。送りロール１４はシート材１０を搬送ユニット１９へと運ぶ。搬送ユニット１９は、図示しない清掃装置や表面処理装置を備えることもある。シート材１０は次に真空搬送装置２０により印刷ユニット２２に送られ、そこで好ましくはデジタル印刷機２３により印刷が施される。真空搬送装置２５により印刷ユニット２２を通過すると、乾燥、スタッキング、或いは打ち抜き等の加工を受けるため、さらに下流側の図示しない加工ユニットへと搬送される。段ボールシート１０が各加工ユニットの動作に合わせて到着するように、搬送される複数のシート材１０は同期して動作するように設定されている。このため、供給装置１６は、送りロール１４や、その下流側に配設される各機構と一致するようにシート材１０を供給することが必要とされる。図１に示すように、シート材１０は、モータ１１により駆動される送風機９が発生させる真空によってロール８に押さえられつつ、ロール８により各加工ユニットに搬送される。

図示される特定の実施形態においては、供給装置１６は複数の平行する供給部材としての無端ベルト２６を備える。各ベルト２６は、上方位置に来たとき給紙スタッカの最下層のシート材１０に係合してシート材１０を送りロール１４へと送る。図示される特定の実施形態においては、各ベルト２６は真空ボックス５の上面で支持枠部材（グレート、grate）７０（図２参照）の上を延びる。真空ボックス５では、モータ１１により駆動される送風機９により真空が発生し、この真空によりシート材１０がベルト２６に押さえつけられることとなっている。送風機９の吸込み口は図５に示すようにマニフォルド１３に接続されている。後述するように、支持枠部材７０は上下動可能に構成され、上方に移動したときにシート材１０にベルト２６を係合させて送り、シート材１０が送りロール１４に到達すると下方に移動してベルト２６とシート材１０との係合を解除する。支持枠部材７０とベルト２６がシート材１０から離れた最下位置にあるときは、図１、２、３及び５に示すように、シート材１０は、真空ボックス５の上面に固定されて複数のベルト２６の間に延設される支持ストリップ２７に支持される。ベルト２６による段ボールシート材１０の供給は、後述するように、先行するシート材がゲート１２を通過するときに次のシート材がコンベヤベルト２６により送り出され始め（図１０のＣおよびＤ参照）、先行するシート材の後縁部が送りロール１４を離れるときに送りロール１４のところで先行するシート材に追いつく（図１０のＥ参照）ようにタイミング設定されている。このベルト２６の運動と停留のサイクルはベルトがシート材を送りロール１４に送る駆動段階（ベータ段階）と、ベルトが停止してシート材との係合から解除され、シート材が支持ストリップ２７上に配置される停留段階からなる。当然このサイクルは機械の稼動中繰り返される。

無端ベルト２６の駆動は、米国特許第4,494,745号（発明者：Ward他）及び4,681,311号（同サーデラ、Sardella）に示される一般的な型の間欠割出機構３０により行われる。しかし本発明における間欠割出機構は、以下の点でこれらの間欠割出機構とは異なる。すなわち、コンピュータ制御されたサーボモータによって駆動される点および供給サイクルにおける駆動（ベータ）段階において、コンベヤベルト２６をまず送りロール１４の速度を超えるように加速させ、次にちょうどシート材が送りロールに到達したときに送りロールの速度になるように減速するように設計またはプログラム制御されている点である。本発明の間欠割出機構はさらに、好ましくは前述のサーボモータ及びそのコンピュータを利用することにより、前記間欠割出装置の入力軸が、サイクルの停留段階において加速減速して１サイクルにかかる時間及び反復長を短くするか、サイクルの停留段階において減速加速して１サイクルにかかる時間及び反復長を長くするかのどちらかに調節及び／又はプログラム可能になっている。言い換えれば、停留段階の持続時間を、短尺のシート材には短く、長尺のシート材には長く調節可能となっている。つまり、間欠割出装置の入力軸が、短尺のシート材を扱う際は、反復長とシート材間の隙間が短くなるように停留段階中にシート材を加速減速し、一方長尺のシート材を扱う際は、反復長が長くなるように停留段階中にシート材を減速加速するように調節可能となっている。停留段階の持続時間、すなわち間欠割出のサイクルと反復長を、長さの違うシート材に対応可能に長くまたは短くすることができるのであり、同時にシート材間の隙間をゼロとはいかないまでも最小限にして、シート材間の隙間における気流、これはシート材への印刷に悪影響を及ぼす可能性のあるものであるが、これを完全に防止するとまではいかないまでも減少させることができ、また生産効率及び生産量を高めることができる。本発明では、シート材１０が止まっている状態で出力軸の速度がゼロのときに、サーボモータ３４を加速減速または減速加速するように、好ましくはコンピュータ３５により、プログラム制御することによりこれらの調節を容易に行うことができ、ひいては停留段階中のサーボモータにかかる引きずり荷重や、慣性抵抗による荷重を著しく軽減することができる。これはシート材の長さにかかわらず反復長を一定としていた従来のタイミング供給装置に比較すると大きな効果である。その上、停留段階中の慣性荷重が軽減されるため、現実的なサイズおよび容量のサーボモータを利用することが可能となる。

図１，２，４，及び７に示すように、好ましい実施形態における間欠割出装置３０は、ベルト３６とプーリ３８及び３９を介してサーボモータ３４により駆動される入力軸３２を備える。入力軸３２には図４及び７に示すように共役カム４１が固定される。各共役カム４１は、ホイール５０に取り付けられたカムフォロア４６と４８に係合可能な並列する周縁部４２、４４を備える。ホイール５０はシャフト５２に取り付けられている。カムフォロア４６と４８は、ホイール５０のフランジ部５１に保持されるシャフト４９を備えたローラである。シャフト５２に取り付けられ、従動ホイール５０に固定された出力歯車５４は、出力軸６０に固着された歯車５６と噛み合っている。入力軸３２と出力軸６０は間欠割出装置３０のフレーム６２のケーシング内で回動可能に適宜軸支されている。図２、３及び５に示すように、出力軸６０には、その軸に沿って複数の滑車歯車（駆動歯車）６４が固着されており、この滑車歯車（駆動歯車）はそれぞれ無端ベルト２６と係合するようになっている。図３に示すように、ベルト２６はアイドルローラ２９、３１と駆動歯車６４に掛けられている。サーボモータ３４の制御のもと、入力軸３２によりカム周縁部４２，４４が駆動されると、従動ホイール５０の回転による出力軸６０の定期的な間欠割出回転運動により、駆動歯車６４が、ベルト２６を駆動する。共役カム４１の周縁部４２、４４及び出力歯車５４，歯車５６（図４参照）は、出力軸６０が所期の加速、減速、或いはゼロ速度を出せるような形状に設計されている。サーボモータ３４と、プーリ３８，３９による入力軸３２への伝動は、例えば図８のＡ,Ｂに示すように所期の加速減速を入力軸３２に伝えるように設定されている。さらに、サーボモータ３４の速度、加速および減速は、後述するように、加工されるシート材の長さに応じてコンピュータ３５により予め設定、制御されている。

図２，３，及び５に示すように、コンベヤベルト２６は支持枠部材７０により支持されている。支持枠部材７０が下降するとベルト２６はシート材１０との係合から解除され、シート材は支持ストリップ２７上に載置される。支持枠部材７０が上昇するとベルト２６はシート材１０と係合しシート材１０を後述する割出運動でシート材を送る。図３に示すように、支持枠部材７０の昇降運動は、揺動シャフト７６、揺動アーム８０を介して揺動シャフト７６に連結され水平方向に往復運動可能な揺動リンク７８、そして支持枠部材７０から吊り下がった突起部８４に連結されて垂直方向に往復運動可能な揺動リンク８２により行われる。図４及び６に示すように、揺動シャフト７６は、支持枠部材用カム８８により駆動されるプッシュロッド８６により作動される。プッシュロッド８６にはアーム９２が回動可能に連結され、そのアーム９２に取り付けられた従動子９０に支持枠部材用カム８８が係合している。プッシュロッド８６はアーム９４により揺動シャフト７６と連結される。支持枠部材用カム８８は入力軸３２に固定されて定期的に支持枠部材７０を昇降させる。

供給サイクルの初期において、先行するシート材１０の後縁部がちょうどゲート１２を通過するとき（図１０のＣ参照）、コンベヤベルト２６は次のシート材１０と係合し、出力軸６０はゼロ速度から送りロール１４の速度を超す速度（図９のＡ参照）までシート材を加速させる。その後、出力軸６０はシート材がちょうど送りロールに到達するときに送りロールと同じ速度になるようにシート材を減速する。供給サイクルにおける駆動段階の初期においては、シート材は先行するシート材１０の後縁部がゲート１２を通過するまでは動き始めない。前述した加速のために後続のシート材は先行のシート材に送りロール１４で追いつき、この時点で支持枠部材７０は下降してベルト２６がシート材との係合から解除される。入力軸３２の回転角度が好ましくは１２０°になった後、割出機構は供給サイクルの停留段階に入る。この停留段階では、図９のＡに示すように、出力軸６０は供給サイクルの残りの間ゼロ速度となる。一方、入力軸３２は駆動段階の間は定速度で運転するが、図８のＡとＢに示すように、停留段階においては供給サイクルの所期の持続時間、つまりは加工するシート材の長さに応じて加速減速（図８のＡ）または減速加速（図８のＢ）のいずれかの運転をする。短尺のシート材を、送りロールの下流側で、シート材間間隙を最小限に、あるいは無しにして加工する場合には、入力軸３２は停留段階中、加速減速され（図８のＡ）、長尺のシート材を加工する場合は、停留段階において減速加速される（図８のＢ）。停留段階は好ましくは入力軸３２の好ましくは２４０°回転する間に起きる。すなわち、供給サイクルは入力軸３２が３６０°回転する間に１周するということである。サーボモータ３４の運転はその速度が駆動段階中の定速度から自動的に停留段階における加速減速、あるいはその反対のモードへと切り替えられるようにコンピュータ３５によりプログラム制御されている。そのような速度、加速及び減速は、加工されるシート材の長さに応じて容易にサーボモータのコンピュータ３５あるいは他の制御部に入力することができる。

所定のシート長さに必要な加速度あるいは減速度は、そのシートの長さが中間（ニュートラルな）長さに比しどれだけ長いか短いかに基づいて算出される。中間長さとは、入力軸が定速度で１周（３６０°）する間にあるシート材が下流側で移動する移動量によって決定される。図８のＤは入力軸が定速度で３６０°回転した場合に基づいて算出された中間長さを示す。この中間長さより長さの長いシート材に対しては、停留段階において入力軸を減速加速させることとなり、中間長さより短いシート材に対しては、入力軸を加速減速させることとなる。具体的な加速量及び減速量は勿論この中間シート長さと所定のシートの長さの差に基づいて算出される。図８のＡは中間シート長さより短い特定のシート材用にプログラム制御された入力軸の速度を示す。シート材が加速減速されて送りロール１４へ送られる駆動段階（ベータ段階）中、すなわち入力軸３２の最初の１２０°の回転運動中においては、入力軸３２の速度は一定である。図８のＡにおける１．０の値は、送りロールの速度を表す。図８のＡ，Ｂ，Ｃにおいて、角度１２０°の垂直方向の線は駆動段階（ベータ段階）の終期と出力軸の速度がゼロになる停留段階の始期を表す（図９のＡ及びＣ参照）。図８のＡに示すように、停留段階すなわち入力軸の回転運動の１２０°から３６０°の間においては、入力軸の速度は加速減速されて１．０の値で示される（図８のＡ）定速度に戻り、そこからまた次のサイクルが開始する。図８のＢは中間シート長さより長い長さ用にプログラム制御された入力軸の速度を示す。この場合、速度は減速加速されている。

供給サイクルについてまとめると、図１０のＡはサイクルの初期段階を示す。この段階では、コンベヤベルト２６が上昇して給紙スタッカの最下層にあるシート材１０と接触し、給紙を開始する。シート材１０は送りロール１４の速度を超える加速で送られ、次に減速されるが、図１０のＢに示すように、送りロール１４に到達するときに送りロール１４の速度になる。このとき、すなわち、シート材１０が送りロール１４に到達し、シート材の速度が送りロール１４の速度と同じになるとき、入力軸３２は、回転角度８８°（図９のＡ参照）を超えたところで定速度（図８のＡまたはＢ参照）で回転している。この時点でコンベヤベルト２６は図１０のＢにおける矢印で示すように下降してシート材との係合から解かれるが、その間もシート材１０は送りロール１４により下流へと搬送され続ける。給紙されるシート材の長さが中間シート長さより短い場合は、入力軸３２は、サイクルの始期から１２０°回転したところで加速に転じ、次に当初の定速度（図８のＡ参照）まで減速するようにプログラム制御されるが、その間、出力軸６０は速度ゼロの停留段階にある（図９のＡ参照）。一方、給紙されるシート材の長さが中間シート長さより長い場合は、入力軸３２は、減速し、次に当初の定速度（図８のＢ参照）まで加速される。送りロール１４によって送られるシート材１０が図１０のＣに示すようにゲート１２を通過すると、図１０のＣの矢印に示すようにベルトは上昇して次のシート材と係合し、この後続のシート材が先行するシート材に追いついてシート材間の間隙が図１０のＥに示すように塞がれるように、送りロール１４の速度Ｖo.（図９のＡ参照）を超える速度で後続のシート材をまず加速し、次に減速する。供給装置は、図１０のＥに示すように後続のシート材が送りロール１４のところで先行のシート材に追いつくように設定されているが、この時点で、図１０のＥに示すようにベルト２６が下降し後続のシート材との係合を解かれる。また、図９のＡを参照すると、この時点は供給サイクルにおける入力軸の回転角度８８°の時点である。このとき、出力軸の速度は減速されて送りロール１４の速度Ｖoになる。

図１０のＤは、供給サイクルのある時点における先行のシート材と後続のシート材間の間隙を図示している。図９のＢは、先行するシート材をＫｏとし、後続のシート材をＫとした場合に、図１０のＣとＥの位置間を二枚のシート材が移動した際のシート材間隙をグラフにしたものである。

二枚のシート材が図１０のＣの位置にあるとき、シート材間隙は本質的にゼロであり、その後図１０のＤに示すように大きくなり、次に、図１０のＥに示すように後続のシート材が先行のシート材に追いついたときに、間隙は無くなる。

図８のＣは、本発明の供給装置の他のプログラムを示す。このプログラムによれば、より短いまたは長いシート材をシート材間隙を最小限にまたはゼロにして供給することができる。これは、入力軸３２の加速または減速運動を供給サイクルのより早い段階で開始することで達成できる。供給サイクルにおけるより早い段階とは、入力軸の回転角度が、たとえばシート材が図１０のＢに示すように送りロールに到達し、コンベヤベルト２６が下降してシート材との係合を解かれた直後の約９０°に達したときである。図８のＣにおけるカーブが、この実施形態における入力軸の加速及び減速を表しているが、このカーブは図８のＡのものとは相違する。図８のＣにおける入力軸は図８のＡにおけるものよりも早く加速し始め、加速の時間もより長いため、停留段階の持続時間すなわち全体の供給サイクルが図８のＡにおけるより短くなる。このようにすれば、より短いシート材を、一旦シート材が送りロール１４を通過したならばシート材間の間隙を最小限またはゼロにして送ることができる。

図９のＣを参照すると、ベルト２６の駆動によりシート材１０が送りロール１４に到達すると、シート材１０の先端が送りロール間に挟まれる。この時点での紙すべりを最小限にするために、シート材が送りロール間隙に挟まれる直前と直後の短時間の間だけ出力軸６０が送りロールの速度と同じ定速度で運転されるように共役カム４１を構成してもよい。この時間の間隔は図９のＣにおける水平な箇所ＣＶ１によって表されている。

以上に述べたように、本発明によれば、長さの異なるシート材を、下流側の位置すなわち送りロールのような搬送装置、または他の搬送装置においてシート材間隙が最小限またはゼロの状態で正確なタイミングつまり正確な見当精度で加工することができる。以上、特定の実施形態についてのみ説明したが本発明はそれに限られるものではなく、他の供給装置、例えばシート材の供給方法として無端ベルトでなく送りコロ(rotating wheels)を用いた供給装置にも応用できることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明らかである。また、供給体、それがベルトであるにせよコロであるにせよ、は、シート材と係合する際、垂直方向に動くものでなくてもよい。代わりに、支持枠部材の動きによって支持ストリップ２７を垂直方向に動かすことによっても、同様の作用効果を奏することができる。支持枠部材の動きによって支持ストリップ２７を垂直方向に移動させる方法は、既に引用した米国特許第４，６８１，３１１号（発明者：サーデラ）に開示されており、その開示はこの言及により本願に組み込まれる。さらに、本発明の供給装置は、段ボールシートのみならず、他のシート材や物への印刷のためにも使用することが可能である。その際、他のシート材は紙、板紙、プラスチック、金属、ガラス、またはそれらの合成物を材料とするものであってよい。また、本発明は、タイミング機能が不可欠ではないものの物と物の間の間隙を一貫して縮めるまたは無くすことが望まれるストリームフィーダーにも利用することができる。したがって、本発明の適用範囲は、図示及び説明された特定の実施形態に限られるのではなく、むしろここに付随するクレームに反映される。

本発明の好ましい実施形態を構成するタイミング供給装置を備えた箱製造機の断面図である。 図１における箱製造機の平面図である。 図１における供給装置と送りロールの拡大図である。 図１の供給装置を駆動するための間欠割出装置の断面図である。 図１の供給装置の、シート材料の搬送方向と交差する方向における断面図であり、一部剥離した状態を示す。 コンベヤベルトをシート状材料と係合させ、また係合を解除させるための駆動部を示す断面図である。 供給装置作動用の間欠割出装置の斜視図である。 中間長さに比して短い又は長いシート材に対してどの程度供給サイクルの時間を長く或いは短くするかを決定するための基準となる中間長さを示すグラフ及び、本発明の装置のそれぞれ異なる設定における、間欠割出運動の１サイクルにおける間欠割出装置の入力軸の速度を表すグラフを示す。 本発明の装置のそれぞれ異なる設定における、間欠割出運動の１サイクルにおける間欠割出装置の出力軸の速度を表すグラフ及び、供給装置により供給される先行のシート材と後続のシート材の移動量及び、両シート材料間の間隙を示すグラフを示す。 図１における供給装置の側面図であり、供給サイクルにおける供給されるシート状材料の位置を連続して示したものである。

符号の説明

１０ ・・・ 段ボールシート材
１４ ・・・ 送りロール（搬送装置）
１６ ・・・ 供給装置
２６ ・・・ コンベヤベルト（供給部材）
３０ ・・・ 間欠割出装置
３２ ・・・ 入力軸
６０ ・・・ 出力軸

Claims (25)

1. シート状材料を下流側位置に供給するためのタイミング供給装置であって、
   前記シート状材料を下流側へ移動させるための搬送部材と、
   前記搬送部材を加速及び減速させるための間欠割出機構とを備え、
   前記間欠割出機構は入力軸と前記搬送部材に連結された出力軸を備え、
   前記間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で駆動され、出力軸が加速減速される駆動段階と、入力軸が加速または減速され、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有する
   ことを特徴とする供給装置。
2. 請求項１の供給装置において、前記入力軸を駆動するためのサーボモータを備えることを特徴とする供給装置。
3. 請求項１の供給装置において、
   前記搬送部材を前記シート状材料と係合させ及び係合から解除するために移動させる手段を備え、
   前記搬送部材は前記駆動段階の初期においては前記シート状材料と係合し、前記駆動段階の残余期間と停留段階では前記シート状材料との係合から解除される
   ことを特徴とする供給装置。
4. 請求項２の供給装置において、長さの異なる前記シート状材料に対応可能に、停留段階において、前記サーボモータが前記入力軸を加速その後減速、または減速その後加速することを特徴とする供給装置。
5. 請求項４の供給装置において、前記サーボモータの速度を設定及び制御可能なコンピュータを備えることを特徴とする供給装置。
6. 箱製造機と該箱製造機に段ボールシートを供給するための送りロールを備えたシステムにおける、前記送りロールに段ボールシートを送るための供給装置であって、
   前記供給装置は段ボールシートに係合して段ボールシートを送りロールに送る供給部材と、前記供給部材を駆動するための間欠割出機構とを備え、
   前記間欠割出機構は入力軸と、前記供給部材に連結されて前記供給部材を駆動する出力軸を備え、
   前記間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で運転し、出力軸が前記供給部材を駆動する際に加速減速される駆動段階と、出力軸がゼロ速度となり、入力軸が加速または減速される停留段階を有し、
   前記間欠割出機構が供給サイクル中に入力軸を駆動するためのモータを備える
   ことを特徴とする供給装置。
7. 請求項６に記載の供給装置において、段ボールシートが前記送りロールに到達した時に、前記段ボールシートとの係合から解除可能に前記供給部材を移動する手段を備えたことを特徴とする供給装置。
8. 請求項６に記載の供給装置において、駆動段階において、段ボールシートが送りロールの速度を超える速度で加速され、その後、段ボールシートが送りロールに到達する時点で送りロール速度になるように減速されることを特徴とする供給装置。
9. 請求項６に記載の供給装置において、
   前記モータがサーボモータであり、
   供給装置がさらに前記サーボモータの速度を設定及び制御可能なコンピュータを備え、
   前記停留期間に、前記サーボモータが前記入力軸を、加速その後減速、または減速その後加速することを特徴とする供給装置。
10. シート状材料を供給する供給装置を駆動するための間欠割出機構であって、
    入力軸と、供給部材に連結された出力軸と、を備え、
    前記間欠割出機構による供給サイクルが、入力軸が定速度で運転し、出力軸が加速減速される駆動段階と、入力軸が加速または減速され、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、
    前記入力軸に連結され、前記供給サイクルにおいて前記入力軸を駆動するためのサーボモータを備える
    ことを特徴とする間欠割出機構。
11. 請求項１０に記載の間欠割出機構において、前記供給サイクル長を短くするために、前記停留段階において前記サーボモータが入力軸を加速その後減速することを特徴とする間欠割出機構。
12. 請求項１０に記載の間欠割出機構において、前記供給サイクル長を長くするために、前記停留段階において前記サーボモータが入力軸を減速その後加速することを特徴とする間欠割出機構。
13. シート状材料を下流側へ移動させるための搬送部材を加速及び減速させるための間欠割出機構を備え、該間欠割出機構は入力軸と前記搬送部材に連結された出力軸を備え、該間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で駆動され、出力軸が加速減速される駆動段階と、入力軸が加速または減速され、出力軸がゼロ速度となる停留段階とを有した供給装置により実施する供給方法であって、
    前記シート状材料を、所定の周期にしたがってより下流側の加工装置に供給するために、第一の速度で運転する搬送装置に適時に供給し、
    前記シート状材料が前記第一の速度より速い速度で送られ、その後前記シート状材料が前記搬送装置に到達する時点で前記第一の速度になるように減速されることを特徴とする供給方法。
14. 請求項１３に記載する供給方法において、
    入力軸と、供給部材に連結された出力軸とを備えた間欠割出機構を利用して前記シート状材料を送り、
    前記間欠割出機構による供給サイクルが、前記シート状材料を駆動する駆動段階と、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、
    前記停留段階において、前記供給サイクル長が短くなるように前記入力軸の速度が加速、その後減速される
    ことを特徴とする供給方法。
15. 請求項１３に記載する供給方法において、
    入力軸と、供給部材に連結された出力軸とを備えた間欠割出機構を利用して前記シート状材料を送り、
    前記間欠割出機構による供給サイクルが、前記シート状材料を駆動する駆動段階と、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、
    前記停留段階において、前記供給サイクル長が長くなるように前記入力軸の速度が減速、その後加速される
    ことを特徴とする供給方法。
16. 請求項１３に記載する供給方法において、
    入力軸と、供給部材に連結された出力軸とを備えた間欠割出機構を利用して前記シート状材料を送り、
    前記間欠割出機構による供給サイクルが、前記シート状材料を駆動する駆動段階と、出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、
    前記停留段階において、前記供給サイクル長を変えるために前記入力軸の速度を変化させる
    ことを特徴とする供給方法。
17. 請求項１６に記載する供給方法において、サーボモータを利用して、前記入力軸を前記駆動段階では定速度で運転し、前記停留段階では変速して運転することを特徴とする供給方法。
18. 請求項１７に記載する供給方法において、前記サーボモータが前記供給サイクル中に自動的に速度を変えられるようにプログラム制御されていることを特徴とする供給方法。
19. 請求項１８に記載する供給方法において、前記サーボモータのプログラム制御がコンピュータによりなされることを特徴とする供給方法。
20. タイミング供給装置を用いてシート状材料を下流側位置に供給する方法であって、
    前記供給装置は物を下流側へ移動させるための供給部材と、前記供給部材を加速及び減速させるための間欠割出機構とを備え、
    前記間欠割出機構は入力軸と前記供給部材に連結された出力軸を備え、
    前記間欠割出機構による供給サイクルは、入力軸が定速度で運転し、出力軸が前記供給部材を駆動する駆動段階と出力軸がゼロ速度となる停留段階を有し、
    前記停留段階において前記入力軸を加速または減速することにより前記供給サイクル長を変化させる
    ことを特徴とする供給方法。
21. 請求項２０に記載する供給方法において、
    前記下流側位置にある搬送装置に前記シート状材料を供給し、
    前記駆動段階において、前記供給部材を前記搬送装置の速度を超える速度に加速し、その後前記搬送装置の速度に合うように減速する
    ことを特徴とする供給方法。
22. 請求項２１に記載する供給方法において、前記シート状材料が前記搬送装置に到達するときに前記供給部材の速度と前記搬送装置の速度が同じとなるように前記供給部材を減速することを特徴とする供給方法。
23. 請求項２２に記載する供給方法において、前記入力軸を駆動するためにサーボモータを使用し、前記サーボモータをプログラム制御するためにコンピュータを使用することを特徴とする供給方法。
24. 請求項２０に記載する供給方法において、前記入力軸を駆動するためにサーボモータを使用し、前記サーボモータをプログラム制御するためにコンピュータを使用することを特徴とする供給方法。
25. 請求項２０に記載する供給方法において、前記停留段階において前記入力軸が加速その後減速、または減速その後加速されることを特徴とする供給方法。
    

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