JP6395796B2 - テーパー構造作成 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１１年９月２０日に出願された仮特許出願第６１／５３７，０１３号に基づく優先権を主張する。この出願の全部が、参照により、本明細書に援用される。

技術分野
本明細書は、テーパー構造作成に関する。

背景
円錐又は円錐台（切頭円錐）構造のようなテーパー構造を生成することが可能な種々の技術及び装置が存在する。テーパー構造を作成する一つの一般的アプローチは、金属ストックを所望の方法で屈曲その他変形し、その後、金属ストックを特定のポイントでそれ自体と結合するか、又は金属ストックを特定のポイントで他の構造と結合することを含む。作成技術によっては、平坦な金属ストックから開始し、面内変形（すなわち、圧縮）を使用して、金属ストックをその構造を作成するための適当な形に成形する場合がある。こうした面内変形は、多くの場合、比較的大量のエネルギーを必要とし、従って、それらの技術を使用して構造を生成するコストを増加させる。

概要
概して、一態様において、テーパー構造の形成に使用されるストックを湾曲装置の中に給送することは、ストック上の各ポイントが、テーパー構造の頂点位置を中心とした回転運動を受け、ストックが１以上の隣接する縁部に沿って、ストックの先行部分と接触するように行われる。

種々の実施形態は、次の特徴のうちの１以上を有する場合がある。頂点位置は、固定軸に沿って移動する。ストックは、台形である。湾曲装置は、三つ組ローラーを含む。ストックを湾曲装置の中に給送することは、ストックに面内変形を与えない。また、ストックは、１以上の隣接する縁部に沿って、先行部分と結合される。ストックを結合することは、溶接すること、接着剤を付着させること、及び機械的固定具を取り付けることからなる一群の中から選択された技術を履行することを含む。ストックを湾曲装置の中に給送することは、給送方向に対するストックの給送角度を変化させ、ストック上の各ポイントが、頂点位置を中心とする一定半径の対応する仮想的な円に接する形で直線移動されるようにすることを含む。給送角度を変化させることは、給送方向に対する回転運動及び直線運動のうちの少なくとも一方をストックに与えることを含む。

概して、他の態様において、システムは、調節可能な大きさの湾曲をストックに与えるように構成された三つ組ローラーと；ストック上の第１のポイントにおいて第１の直線運動成分をストックに与え；ストック上の第２のポイントにおいて第２の直線運動成分をストックに与え；及び、給送システム上のあるポイントを中心としてストックを回転させる機能を備えた給送システムとを含む。

種々の実施形態は、次のシステムのうちの１以上を有する場合がある。システムは、給送システムにストックを三つ組ローラーに給送させるように構成された制御システムであって、ストックが円錐台構造の頂点を中心とする回転運動を受けるようにするための制御システムと、時間によって変化する大きさの湾曲をストックに与えるための前記三つ組ローラーとをさらに含む。給送システムは、ストックを給送方向に沿って三つ組ローラーに給送するように動作可能なローラーと、ストックを給送方向とは異なる方向に直線移動させるように動作可能なポジショナーとをさらに含む。給送システムは、一対の差動的に駆動されるローラーであって、全体として、ストックを可動旋回軸を中心として回転させ、及び、ストックを給送方向に直線移動させるように動作可能な一対の差動的に駆動されるローラーを含む。三つ組ローラーは、一対の差動的に駆動されるローラーであって、全体として、ストックを可動旋回軸を中心として回転させ、及び、ストックを給送方向に直線移動させるように動作可能な一対の差動的に駆動されるローラーを含む。給送システムは、一対のポジショナーであって、全体として、ストックを給送方向に沿って三つ組ローラーへと直線移動させ、ストックを可動旋回軸を中心として回転させ、及びストックを給送方向とは異なる方向に直線移動させるように動作可能な一対のポジショナーを含む。給送システムは、一対のピッカーであって、全体として、ストックを給送方向に沿って三つ組ローラーへと直線移動させ、ストックを可動旋回軸を中心として回転させ、及びストックを給送方向とは異なる方向に直線移動させるように動作可能な一対のピッカーを含む。ストックが三つ組ローラーを通して給送されている間、頂点の位置は、三つ組ローラーに対して移動する。

概して、他の態様において、システムは、調節可能な大きさの湾曲をストックに与えるように構成された三つ組ローラーと；円錐台構造の頂点を中心とした回転運動により、ストックを三つ組ローラーを通して給送する手段とを含む。

種々の実施形態は、次の特徴のうちの１以上を含む場合がある。ストックが三つ組ローラーを通して給送されているときに、頂点の位置は、三つ組ローラーに対して移動する。

上記の態様のうちのいずれかの他の実施形態は、方法、システム、装置、デバイス、コンピュータプログラム製品、プロダクト・バイ・プロセス、又は他の形態を含む、種々の形態で表すことができる。他の利点は、次の図面及び説明から明らかになるであろう。

本明細書に記載される発明の種々の実施形態は、次の図面を参照することにより、理解できる場合がある。図面は、例として提供され、制限ではない。

類似の符号は、類似の要素を示している。

作成システムのブロック図である。 三つ組ローラーの概略図である。 変形されたストックの概略図である。 変形されたストックの概略図である。 変形されたストックの概略図である。 頂点を中心とした回転運動を受けているストックの概略図である。 頂点を中心とした回転運動を受けているストックの概略図である。 頂点を中心とした回転運動を受けているストックの概略図である。 あるポイントを中心としたストックの回転運動を示す運動学的な図である。 作成システムの斜視図である。 作成システムの上から見た図である。 作成システムの斜視図である。 作成システムの上から見た図である。 作成システムの斜視図である。 作成システムの上から見た図である。 作成システムの斜視図である。 作成システムの上から見た図である。 作成システムの斜視図である。 作成システムの上から見た図である。 一列のローラーを示す概略図である。 グラフである。 フロー図である。

詳細な説明
実質的に平坦な金属製ストックから、ストックに面内変形を与えることなく、円錐又は円錐台構造のようなテーパー構造を形成することが、多くの場合、望まれる。例えば、「Tapered Spiral Welded Structure」と題する米国特許出願第１２／６９３，３６９号は、そのような構造の幾つかの応用形態について記載している。米国特許出願第１２／６９３，３６９号の全体は、参照により、本明細書に援用される。中でも特に、以下に記載する技術は、米国特許出願第１２／６９３，３６９号に記載された構造の作成に使用することができる。

図１は、作成システムのブロック図である。システム１００は、金属源１０２、給送システム１０４、湾曲装置１０６、溶接器１０８、及び制御システム１１０を含む。以下でより完全に説明されるように、システム１００は、テーパー構造を作成するように動作可能である。

金属源１０２はテーパー構造を形成する元になる未加工金属を含む。一部の実施形態において、金属源１０２は、米国特許出願第１２／６９３，３６９に記載される種々の方法のうちのいずれかによって引き延ばされた一群の平坦な金属シートを含むことができる。シートは、製造プロセスにおいて所望のシートを容易に選び取ることができるように構成され、配置される。例えば、シートは、マガジン、又は他の適当なディスペンサに格納される場合がある。

給送システム１０４は、金属源１０２から湾曲装置１０６へ（実施形態によっては、湾曲装置１０６を通して）金属を輸送するように動作可能である。給送システム１０４は、従来技術にしたがって所望のシートを選び取るための任意のそのような適当な装置を含む場合がある。そのような装置としては、例えば、ロボットアーム、ピストン、サーボ、ねじ、アクチュエータ、ローラー、駆動装置、電磁石等、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。

代替実施形態において、金属源１０２は、金属ストックのロール（巻物）を含み、システム１００は、切断手段１０３を含む場合がある。動作として、切断手段１０３は、米国特許出願第１２／６９３，３６９号に記載されているように、金属ストックから種々の部分を切り出し、給送システム１０４によって湾曲装置１０６の中へ給送することが可能な一群のシートを形成する。

湾曲装置１０６は、湾曲装置の中に給送された金属を、如何なる面内変形もその金属に与えることなく湾曲させるように動作可能である。さらに、湾曲装置１０６は、調節可能な大きさの湾曲を金属に与えることができる。一部の実施形態において、湾曲装置１０６は、三つ組ローラーを含む。図２を参照すると、三つ組ローラーは、３つの平行な円筒形ローラーを含み、円筒形ローラーは、当該ローラーを通して破線矢印の方向に給送された金属に一定の湾曲を与えるように動作可能である。湾曲の大きさは、例えば１以上のローラーの半径を動的に調節すること、ローラーの相対位置を動的に調節すること等によって、調節することができる。

図１に戻り、代替又は追加として、湾曲装置１０６は、三つ組ローラー構成における円筒形ローラーの代わりに、１以上の円錐形ローラーを含む場合がある。円錐形ローラーは、生来的に、変動する湾曲を与える。すなわち、円錐の頂点に向かって湾曲は大きくなり、基部に向かって湾曲は小さくなる。さらに別の代替として、場合によっては不規則な形のローラーを使用して、対応する湾曲を給送中のストックに与える場合がある。

上記の追加又は代替として、ソリッド構造は、一群のより小さな構造（例えば、ホイール、ベアリング、又はより小さなローラー等）であって、全体として、対応するソリッド構造の外装を包括的に近似する一群のより小さな構造によって、置換される場合がある。例えば、円筒体は、同一半径の一群のホイールによって置換される場合があり、円錐体は、減少する半径の一群のホイールによって置換される場合がある。

矩形のストックが、三つ組ローラーの中に「正面から」給送される場合（すなわち、矩形ストックの入ってくる縁部が、三つ組ローラーの円筒体の軸に平行である場合）、矩形のストックは、図２に示されるように、円弧状に変形される。一方、矩形のストックが、ある角度で給送される場合、ストックは、図３に示されるように、「らせん状」に変形され、場合によっては、各巻きの間にギャップを有することがある。以下に記載する技術は、給送角度（及び、以下に記載する他のパラメータ）を変化させ、ストックの縁部が互いに隣接して存在するようにし、それらを互いに結合（例えば、溶接）し、図４に示されるような所望の構造を形成することを含む。

これを実現する一つの方法は、次のようなものである。予備的事項として、テーパー構造はいずれも、実際の頂点、又は仮想的頂点の何れかを含む。実際の頂点とは、テーパーが最終的にゼロまで減少するポイントである。例えば、円錐体は、その先端に実際の頂点を有する。円錐台構造のような先端部が切り取られた構造の場合、「仮想的頂点」とは、その構造の先端部が仮に切り取られていなかったとしたときに、テーパーが最終的にゼロまで減少するポイントである。本明細書において、「頂点」という語は、実際の頂点と仮想的頂点との両方を含む。

上で説明した給送時の角度を変化させる一つの方法は、金属ストックが湾曲装置１０６の中に給送されるときに、金属ストックが構造の頂点に対して純粋に回転（すなわち、直線移動ではなく）するように、金属ストックの接近を制御することである。この条件は、金属ストックが湾曲装置１０６によって変形されるときに、ストックの入ってくるシート上の各ポイントが構造の頂点から一定の距離でなければならないことに等しい。ただし、以下でより完全に説明するように、構造の頂点自体は、システムの他の部分に対して動かされるかもしれない。上で説明した「純粋な回転」条件は、頂点の位置に対するストック供給の相対運動にのみ関係する。すなわち、ストック及び頂点は両方とも、システムの他の構成要素に対して、直線移動、又はより複雑な運動をしている場合がある。この条件が満たされる場合、たとえ不規則な形の金属ストックであっても、図５に示されるように、テーパー構造を成すように結合されることができる。

一部の実施形態において、給送システムは、ストックの各シートを湾曲装置に給送する１以上のポジショナー、キャリッジ、又は連接アーム等であって、この給送条件を確実に満たすために、全体として制御システム１１０によって制御されることが可能な１以上のポジショナー、キャリッジ、又は連接アーム等を含む。

給送角度を制御することの他に、湾曲装置から付与される湾曲の大きさもまた制御される。例えば、円錐構造又は円錐台構造を形成するために、入ってくるストック上の所与のポイントが変形されるときの湾曲は、その所与のポイントが存在することになる最終的な円錐体の軸に沿った高さに従って、線形的に変化する。テーパー構造によっては、他の大きさの湾曲の付与を必要とする場合がある。

溶接器１０８は、給送中のストックのシートを給送中のストックの他のシート（又はそれ自体、又は他の構造）に結合するように動作可能である。実施形態によっては、溶接器１０８は、１以上の溶接ヘッドを含み、その位置及び動作は、制御可能である場合がある。

制御システム１１０は、限定はしないが、給送システム１０４を動作させること、湾曲装置１０６を動作させること、及び溶接器１０８を動作させることを含む上で説明した種々のタスクを制御し、連携させるように動作可能である。制御システム１１０は、コンピュータハードウェア、ソフトウェア、又は回路等を含み、それらが協働して制御信号を生成し、上で説明した種々の構成要素へ配送することにより、所望のタスクを達成する。

したがって、上記によれば、テーパー構造を作成する方法は、ストック（例えば、ストックのシート）を識別し；ストックを湾曲装置へ輸送し；テーパー構造の頂点位置（これは、時間の関数として変動する場合がある）を識別し；ストックが頂点位置に対して純粋な回転運動を受けるような形で、ストックを湾曲装置の中に給送し；ストックがストックの先行するシートと接触する場所で、ストックを縁部に沿って溶接し、それによってテーパー構造を形成することを含む。

上記では、種々の構成要素の相対運動を含む種々のタスクについて説明した。しかしながら、変化する設計上の制限は、特定の構成要素が、（地面に対して）固定された状態にとどまり、又は、最小限の運動しか受けないことを必要とする場合がある。例えば、システム１００は、次の構成要素のうちのいずれか１つが、地面に対して固定された状態にとどまるように設計されることができる。すなわち、金属源１０２、給送システム１０４の任意の所望の構成要素、湾曲装置１０６の任意の所望の構成要素、溶接器１０８の任意の所望の構成要素、作成中のテーパー構造の頂点等である。同様に、システム１００は、上記の構成要素中に地面に対して（又は、上に記載したものを除き、互いに相対的に）固定された状態にとどまるものが無いように設計されることもできる。実施形態によっては、最も重い構成要素、すなわち移動させることが最も難しい構成要素が、地面に対して固定された状態にとどまる場合がある。実施形態によっては、構成要素の相対運動は、システム１００の近くにある構成要素を傷つける危険性を最も良好に軽減するように選択される場合がある。実施形態によっては、構成要素の相対運動は、システム１００の予想寿命を全体として最大化し、又は、１以上の構成要素の予想寿命を最大化するように選択される場合がある。

上で説明したように、給送プロセス中は、すなわち、ストックの最初のポイントが湾曲装置の中に給送される直前からストックの最後のポイントが湾曲装置を離れる直後までの期間中は、システム１００の中に給送されているストックのシート全体が、純粋な回転運動を受けるように構成されることが望ましい。給送プロセス中にこの状態を実現することによって、ストックの縁部は最終的に、湾曲装置を通して以前に給送された先行するストックの対応する縁部に隣接する位置にくることになる。円錐台構造の作成を例として、この状態が、図６Ａ〜図６Ｃに詳しく示されている。部分的に形成された円錐台構造６００は、ポイントＰを（仮想的）頂点とし、破線に接する側面を有する。「純粋な回転運動」状態をより分かりやすく示すために、作成システム１００は、示されていない。

図６Ａ及び図６Ｂには、ストックのシート６０２が示され、その上の任意のポイントに、「Ａ」のラベルが付されている。ポイントＡと仮想的頂点Ｐとの間の距離には、実線Ｒのラベルが付されている。図６Ｃに示されるようにシート６０２がシステムの中に給送されるとき、たとえシート６０２がシステム１００の湾曲装置により変形された場合でも、ポイントＡと頂点Ｐとの間の距離Ｒは、一定にとどまる。もちろん、シート６０２から頂点Ｐまでの距離は、シート６０２のポイントによって変わる。ただし、シート６０２がポイントＰに対して純粋な回転運動を受ける場合、たとえシート６０２が変形された場合でも、シート６０２のいずれの固定ポイントについても、そのポイントからポイントＰまでの距離は、一定にとどまる。

図６Ｄは、ポイントＰを中心としたストックの回転運動を示す運動学的図である。図６Ｄにおいて、任意のポイントＡがストック上で識別され、ストックがポイントＰを中心として回転する際に、ポイントＡは、Ｐから一定距離Ｒにとどまる。装置構成に関係なく、回転運動の実施は、まず、特定の要素を必要とするようなものと考えられる。特定の要素とは、すなわち、第１に、Ｐを中心とする半径Ｒの円に沿って接線方向の直線運動を与える能力、及び第２に、ストックの幾何学的中心を中心として適当な方向の回転を与える能力である。

また、接線方向はストックの移動に従って変動するので、もし２つの固定方向（給送方向、及び他の方向）に直線移動を実施できる場合、それらの方向が異なる場合に限り、この態様の回転運動を実施することが可能である。もしこれが可能である場合、固定方向の適当な線形結合により、任意の直線移動を達成することができる。

純粋な回転条件に関する上記の説明は、静止した頂点Ｐを例として説明された。しかし、実施形態によっては、ポイントＰは、作成プロセス中に移動する場合がある。例えば、もし湾曲装置１０６が地面に対して固定されている場合、ストックの新たな追加はそれぞれ、ポイントＰを湾曲装置からさらに遠くへ押し動かす場合がある。ある時点においてポイントＰが特定の方向に動いているとき、「純粋な回転」条件を満たすためには、ストックが純粋な回転成分を有するだけでなく、同時にストックも、同じ方向に動いていなければならない。

「純粋な回転」運動という語句を上で使用したが、純粋な回転からの僅かなずれ（すなわち、互いに対するストック又は頂点の僅かな直線移動）は、許容される場合がある。給送プロセスにおいて、ストックが、頂点に対して何らかの直線運動を受けた場合、最終的に得られる構造は、理想的な円錐台形状からずれる場合がある。具体的には、ストックがストックの先行部分の対応する縁部に接触しない場合、若しくは、ストックがそれ自体の上に重なる場合、又はそれら両方の場合、ギャップが存在する場合がある。

一部の実施形態において、理想的な円錐台構造からの特定量の偏差は、許容される場合がある。例えば、もしストックの縁部を溶接、コーキング、エポキシ等により結合しようとする場合、溶接部又は接着剤を受け入れる僅かなギャップが望ましい場合がある。同様に、もしストックの縁部をリベット、ボルト、ねじ、又は他の機械的固定具、接着剤等により結合しようとする場合、僅かな量の重なりが望ましい場合がある。

本明細書において、「実質的回転」運動とは、製造プロセスにおいて後に有用なことがある僅かな偏差を許容する点を除き、上で説明したような純粋な回転運動を意味する。一般に、そうした許容可能な偏差の大きさは、所望の円錐台構造の寸法、及び、偏差を許容する製造工程によって変わる。また、本明細書において、「回転運動」とは、実質的な回転運動、又は純粋な回転運動のいずれかを意味するものと理解すべきである。逆に、もしストックの運動が、頂点Ｐを中心とした回転成分だけでなく、後の製造工程において必要とされ、又は望ましいものを超える大きな直線運動成分を含む場合、そのような運動は、本明細書の目的の範囲内では、「頂点を中心とした回転」ではない。

図７Ａは、作成システムの一実施形態を示す斜視図であり、図７Ｂは、当該実施形態の対応する平面図である。

一部の実施形態において、湾曲装置は、三つ組ローラー７００を含む。三つ組ローラーは、（手動により、又は、制御システム１１０（図１）の命令により）垂直に連結可能な上側部分７０１を含む。上側部分の連結は、ストック１０２との係合に、すなわち、ストック１０２が三つ組ローラー７００を通過するときにストック１０２に与えられる湾曲の大きさを調節するのに、有用な場合がある。一般に、異なる部分を連結することができ、ローラーの相対位置の任意の調節可能な変化を使用して、対応する大きさの湾曲をストック１０２に与えることができる。

一部の実施形態において、三つ組ローラー７００は、種々の列を成すように構成された複数の個別のローラー７１２を含む。種々の実施形態において、そうしたローラー７１２は、個別に駆動されてもよいし、まとめて駆動されてもよいし、又は、全く駆動されなくてもよい。列が平行である必要はない。

一部の実施形態において、給送システム１０４（図１）は、駆動システム７０４を含む。この駆動システムは、複数のローラー７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃ、７０６ｄ、ポジショナー７０８、及びホイール７１０を含む。ローラー７０６ａ〜７０６ｄは、制御システム１１０（図１）により個別に駆動されることができる。具体的には、ローラー７０６ａ〜７０６ｄは、ストックがローラー７０６ａ〜ｄを通過するときにストック１０２を回転させるために、差動的に駆動されることができる（例えば、ローラー７０６ａ、７０６ｃは、ローラー７０６ｂ、７０６ｄとは異なる速度で駆動される）。（本明細書に記載する他のパラメータと組み合わせて）ローラーの回転速度を制御することは、円錐台形構造７０２の頂点を中心としたストック１０２の回転運動の実施に有用な場合がある。

駆動システム７０４は、ポジショナー７０８を介して三つ組ローラー７００（又は、他の都合の良い対象）に結合される。ポジショナー７０８は、制御システム１１０（図１）の命令に従って、駆動システム７０４（及び、それと共にストック１０２）を三つ組ローラー７００に対して移動させるように動作可能である。ポジショナー７０８は、水圧ピストン、空気圧ピストン、サーボ、ねじ、アクチュエータ、ラックとピニオン、ケーブルとプーリーシステム、カム、電磁駆動、又は、所望の動きを与える機能を有する他の装置を含む場合がある。

一部の実施形態において、駆動システム７０４は、旋回点７１１を中心として回転可能に固定され、ポジショナー７０８の駆動により、旋回点を中心とした回転を生じさせるように構成される。実施形態によっては、駆動システム７０４は、システム７０４をより容易に動かすことを可能にするホイール７１０を含む場合がある。

（本明細書に記載する他のパラメータと組み合わせて）ポジショナー７０８により駆動システム７０４の動きを制御することは、作成プロセス中における、円錐台構造７０２の頂点を中心としたストック１０２の回転運動の実施に有用な場合がある。

図８Ａは、作成システム１００の他の実施形態を示す斜視図であり、図８Ｂは、当該実施形態の対応する上から見た図である。この実施形態は、上で説明したような上側部分８０１を有する三つ組ローラー８００、及び駆動システム８０４を含む。

駆動システム８０４は、連結部８０７ａ、８０９ａにおいて地面（又は他の都合の良い対象）に旋回可能に結合されるとともに、連結部８０７ｂ、８０９ｂにおいてテーブル８１０に旋回可能に結合された２つのポジショナー８０６、８０８を含む。上記のように、ポジショナーは、ピストン、サーボ、ねじ、アクチュエータ、カム、電磁駆動、又は、所望の動きを与える機能を有する他の装置を含む場合がある。張力棒８１２は、連結部８１３においてテーブル８１０に旋回可能に取り付けられるとともに、連結部８１１において地面（又は、他の都合の良い対象）に旋回可能に取り付けられる。張力棒８１２は、テーブル８１０をポジショナー８０６、８０８及び駆動システム８０４に対して付勢する。

一部の実施形態において、テーブル８１０は、ストック１０２が三つ組ローラーへ移動する途中でストック１０２を誘導し、又は助ける機能を有する場合がある。例えば、テーブル８１０は、１以上のローラー８１４、エアベアリング（空気軸受）、電磁システム、低摩擦コーティング又は処理、ホイール、ボールトランスファ等を含む場合がある。

各ポジショナー８０６、８０８は、制御システム１１０によって制御され、その結果、テーブル８１０（及びストック１０２）に運動が発生する。種々の運動が可能である。例えば、一方のポジショナーを駆動すると（及び他方を駆動しないと）、駆動されないポジショナーがテーブルに接触する場所である連結部を中心として、テーブル８１０の回転が発生する。両方のポジショナー８０６、８０８を駆動し、同じ速度で平行な方向に移動させると、テーブル８１０は、その運動方向に対して平行に直線移動する。両方のポジショナーを異なる速度で、又は異なる方向に駆動すると、直線／回転混合運動が生成される。（本明細書に記載する他のパラメータと組み合わせて）この運動を制御することは、円錐台構造８０２の頂点を中心としたストック１０２の回転運動を実施するのに役立つ場合がある。

図９Ａは、作成システムの他の実施形態の斜視図を示し、図９Ｂは、対応する上から見た図を示している。一部の実施形態において、三つ組ローラー９００は、上記のように、種々の列を成すように配置された複数の個別のローラー１２００を含む。列が平行である必要はない。以下で説明するように、ローラー１２００は、個別に操作することができる。

一部の実施形態において、給送システム１０４（図１）は、駆動システム９０４を含む。駆動システム９０４は、ローラー９１８、ポジショナー９０６、及びホイール９１６を含む。ポジショナー９０６は、連結部９０８において駆動システム９０４に旋回可能に取り付けられるとともに、連結部９１０において地面（又は他の都合の良い対象）に旋回可能に取り付けられる。ストックを三つ組ローラー９００に向けて駆動する（すなわち、直線移動させる）ために、ローラー９１８は、制御システム１１０（図１）により駆動される。

ポジショナー９０６は、制御システム１１０（図１）の命令により、駆動システム９０４（及び、それと共にストック１０２）を三つ組ローラー９００に対して回転させるように動作可能である。ポジショナー９０６には、所望の動きを与える機能を有する水圧ピストン、空気圧ピストン、サーボ、ねじ、アクチュエータ、ラックとピニオン、電磁モーター、ケーブルとプーリーシステム、又は他の装置、カム、電磁駆動が含まれ得る。

ただし、この回転の中心は、連結部９１４であり、連結部９１４は一般に、円錐台構造の頂点の位置ではない。

円錐台構造の頂点を中心としたストックの回転を容易にするために、三つ組ローラーの個々のローラー１２００を、種々の方法で制御することができる。一部の実施形態において、個々のローラー１２００は、制御システムによって操作される場合がある。すなわち、図９Ｂにおいて矢印Ｘで表される、ローラー１２００によりストックに与えられる運動の方向は、個々のローラー１２００を三つ組ローラーシャーシに対して回転させることにより、制御することができる。具体的には、矢印Ｘの方向は、給送方向（すなわち、図９Ｂにおいて矢印Ｙで表される、ローラー９１８により与えられる運動の方向）とは異なるものにすることができる。

一部の実施形態では、ローラー１２００は、給送方向以外の方向の動きを与えるために固定的に取り付けられるが、ローラー１２００の回転速度は、制御可能である。一部の実施形態では、ローラー９１８と１２００の相対速度を制御することにより、全体として、円錐台構造の頂点を中心とした回転運動をストックに与えることができる。

図１０Ａは、作成システム１００の他の実施形態を示す斜視図であり、図１０Ｂは、当該実施形態の対応する上から見た図である。この実施形態は、上で説明したような上側部分１００１を有する三つ組ローラー１０００と、駆動システム１００４とを含む。

駆動システム１００４は、連結部１００８、１０１２において地面（又は他の都合の良い対象）にそれぞれ結合され、連結部１０１４において駆動システム１００４にそれぞれ結合された２つのポジショナー１００６、１０１０を含む。上記のように、ポジショナーは、ピストン、サーボ、ねじ、アクチュエータ、カム、電磁駆動、又は、所望の動きを与える機能を有する他の装置を含む場合がある。

駆動システム１００４は、制御システム１１０により制御可能な一対のローラー１０２０ａ、１０２０ｂをさらに含む。これらのローラーは、ストック１０２を三つ組ローラー１０００に向けて駆動する（すなわち、直線移動させる）ように動作可能である。さらに、各ポジショナー１００６、１０１０は、制御システム１１０により制御され、それによって、ローラー１０２０ａ，１０２０ｂ（及び、実施形態によっては、ストック１０２）に運動を生じさせる。純粋な直線運動から純粋な回転まで、直線運動／回転運動の混合まで、種々の運動が可能である。（本明細書に記載する他のパラメータと組み合わせて）この運動を制御することは、円錐台構造８０２の頂点を中心としたストック１０２の回転運動の実施に役立つ場合がある。

図１１Ａは、作成システムの他の実施形態を示す斜視図であり、図１１Ｂは、当該実施形態の対応する上から見た図である。

ここで、作成システムは、ストック１０２を円錐台構造１１０２に変形する上で説明したような制御可能な上側部分を有する三つ組ローラー１１００を含む。給送システム１０４は、駆動システム１１０４を含む。駆動システムは、２以上のピッカー１１０８を有するアセンブリ１１０６を含む。各ピッカー１１０８は、レール１１１０上に摺動可能に取り付けられ、各レール１１１０は、２つのトラック１１１２ａ及び１１１２ｂ上に摺動可能に取り付けられる。制御システム１１０の制御に従って、ピッカーを、レール１１１０及びトラック１１１２ａ，１１１２ｂにより規定されるアクセス可能領域内の任意の所望の位置に位置決めすることができる。

各ピッカー１１０８は、ストック１０２と係合し、ストック１０２を掴み、あるいは、ストック１０２と粘着するように動作可能である。一部の実施形態において、ピッカー１１０８は、制御可能な電磁石、吸引装置、クランプ、フランジ、又は接着剤等を含む場合がある。実施形態によっては、アセンブリ１１０６の代わりにロボットアームを使用して、ピッカー１１０８を所望の位置に移動させる場合がある。

２以上のポイントにおいてストックと係合し、ストック１０２を掴み、又はストック１０２と粘着することによって、複雑な動き（回転及び／又は直線運動）をストックに与えることができる。特に、このような形でピッカー１１０８を使用することは、円錐台構造の頂点を中心としたストックの回転運動の実施に役立つ場合がある。

図１２は、作成システムの他の実施形態による、三つ組ローラーにおける単一列のローラーを示す概略図である。図１２において、各個々のローラー１２００上の矢印は、ストックがローラーの上を通過するときに、ローラーによりストックに与えられる動きの成分を示している。各矢印は、ローラーの向き及びローラーが駆動される速度の関数である。従って、例えば、ローラー１２００ａは、ローラー１２００ａの位置において比較的少量の水平方向の動きをストックに与えるのに対し、ローラー１２００ｇは、１２００ｇの位置において比較的大量の水平方向の動きをストックに与える。

ちょうど２つの差動的に駆動されるローラー１２００を用いて、回転成分（又は、回転／直線運動の混合成分）をストックに与えることができる。２以上のローラー１２００を用いて、各ローラーについて、一貫して同じバルク運動をストックに与えるように構成することが望ましい。例えば、頂点位置Ｐ（それ自体が、垂直に動いている）を中心とする矢印Ｘの方向の回転運動を実施する場合、各ローラー１２００は、Ｐの垂直運動に一致する垂直運動、及び、（破線で示されるように）Ｐからのローラーの距離に従って線形増加する大きさの水平運動を与えるように構成される。

上記の例示的実施形態では、種々の構造（ポジショナー、単一ローラー、差動的に駆動されるローラーの対又はシステム、ピッカー等）を使用して、ストックを移動させ、又はストックの移動に貢献し、最終結果として、ストックが湾曲装置を通って移動するときにストックが頂点に対して回転移動するようにした。これらの例示的実施形態は、この結果を達成するための仮想的な有限数の可能性のうちのほんの数個を示している。特に、上記の実施形態は、本発明の全範囲を網羅的に示していない。

また、特定の構成の装置の場合であってさえ、一般に、種々の構成要素を制御し、最終結果として、湾曲装置へのストックの経路上において、頂点を中心としてストックを回転移動させる２以上の方法が存在する。図１３に示されるグラフは、図７による実施形態を例とした場合の、特定の制御状況を示している。外側駆動ホイール対（例えば、ローラー７０６ａ、７０６ｃ）及び内側駆動ホイール対（例えば、ローラー７０６ｂ、７０６ｄ）の回転速度が、図１３に示すように変化する場合、頂点位置を中心とした回転運動が達成される。

他の制御技術も、容易に同一視することができる。

図１４は、上記の実施形態の各々による、テーパー構造を作成する方法を示すフロー図である。ステップ１４０２において、ストックが識別される。上で述べたように、一部の実施形態において、ストックは、金属又は他の材料のロールを含む場合がある。実施形態によっては、ストックは、米国特許出願第１２／６９３，３６９号に記載されているような、前もって切断された個別のシートからなる場合がある。

ステップ１４０４において、ストックは、湾曲装置へ輸送される。これは、任意の既知の手段を使用して行うことができる。具体的には、このステップにおけるストックの動きに制限はなく、ストックを何らかの他のポイントに対して回転させる必要はない。

ステップ１４０６において、ストックは、湾曲装置の中に給送される。このステップでは、給送プロセスの間、ストックは、円錐台構造の頂点に対して回転運動を維持する。ステップ１４０６の結果、ストックは、特定の大きさの湾曲を受けるように変形される。ただし、実施形態によっては、ストックの面内変形は何も行われない場合がある。

ステップ１４０８において、テーパー構造を形成するために、ストックの縁部は、それらが接触する場所において互いに結合される。一部の実施形態では、ステップ１４０６の前に、独立した結合ステップが行われる場合がある。例えば、一対の長辺及び一対の短辺を有する台形シートのストックの場合、最初に短辺が（例えば、ストックの他のシートと）結合され、次にストックが変形され、その後、長辺が結合される場合がある。

ストックの結合は、溶接、接着剤、エポキシ、セメント、モルタル、リベット、ボルト、ステープル、テープ、ろう付け、はんだ付け、又は相補的幾何学形状（例えば、孔と結合するピン、互いに結合する歯、スナップ等）を含む、任意の周知の手段により達成することができる。

上記のシステム、装置、方法、及びプロセス等は、ハードウェア、ソフトウェア、又は、本明細書に記載される制御、データ取得及びデータ処理に適したそれらの任意の組み合わせにより実現される場合がある。これには、内部及び／又は外部メモリと共に、１以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、埋め込みマイクロコントローラ、プログラマブル・デジタル・シグナル・プロセッサ、又は他のプログラマブルデバイス又は処理回路としての実現も含まれる。さらに又は代わりに、これには、１以上の特定用途向け集積回路、プログラマブル・ゲート・アレイ、プログラマブル・アレイ・ロジック構成要素、又は、電気信号を処理するように構成される場合がある任意の他の装置（複数可）も含まれ得る。また、当然理解されるように、上に記載したプロセス又は装置の実現には、Ｃのような構造化プログラミング言語、Ｃ＋＋のようなオブジェクト指向プログラミング言語、又は、上記の装置のうちの一つにおいて記憶され、コンパイルされ、実行のためにインタープリットされる場合がある任意の他の高レベル又は低レベルプログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、及びデータベースプログラミング言語及び技術を含む）、並びに、プロセッサ、プロセッサ・アーキテクチャの異種組み合わせ、又は、異なるハードウェア及びソフトウェアの組み合わせも含まれ得る。同時に、処理は、上に記載した種々のシステムのような種々の装置に分散される場合があり、又は、種々の機能の全てが、専用の独立した装置の中に集積される場合がある。そのような置換及び組み合わせは全て、本開示の範囲内にある。

本明細書に開示される一部の実施形態は、１以上の計算装置（上に記載した装置／システムのようなもの）上で実行されたときに、上で説明したステップのうちのいずれか、及び／又は全てを実施するコンピュータ実行可能コード、又はコンピュータ使用可能コードを含むコンピュータプログラム製品である。コードは、コンピュータメモリにおいて非一時的な形で記憶される場合があり、コンピュータメモリは、そこからプログラムが実行されるメモリ（プロセッサに関連するランダム・アクセス・メモリのようなもの）、又は、ディスクドライブ、フラッシュメモリ、若しくは、任意の他の光学的、電磁的、磁気的、赤外線その他の装置、又は種々の装置の組み合わせであってもよい。他の態様において、上に記載した種々のプロセスのうちの何れかは、上に記載したコンピュータ実行可能コード、及び／又は、同コードからの任意の入出力を搬送する任意の適当な伝送又は伝達媒体として実施される場合がある。

当然ながら、上に記載した方法及びシステムは、例として記載したものであり、制限ではない。多数の変形、追加、省略、及び他の修正が、当業者には明らかであろう。また、上の説明及び図面における種々の方法ステップの順序又は提示は、特定の順序が明示的に必要とされ、又は文脈から明らかでない限り、記載したステップをこの順序で実施することが必要であることを意図するものでない。

本明細書に記載した本発明（複数可）の方法ステップの意味は、異なる意味が明示的に与えられ、又は文脈から明らかでない限り、下記の特許請求の範囲に記載した発明の特許性に合致する種々のステップを１以上の人又は団体に実施させる任意の適当な方法を含むことを意図している。そのような人又は団体は、任意の他の人又は団体の命令又は制御下にある必要はなく、また、特定の管轄内に置かれる必要もない。

従って、例えば、「第１の数を第２の数に加える」という記載又は記述は、１以上の人又は団体に、２つの数を一つに加算させることを含む。例えば、もし人Ｘが、２つの数を加算するために、人Ｙとのアームズ・レングス取引に関与し、及び、人Ｙが２つの数を実際に加算する場合、人Ｙが数を実際に加算したという事実に基づいて人Ｙが記載され、人Ｘが人Ｙにそれらの数を加算させたという事実に基づいて人Ｘが記載されるように、両方の人Ｘ及びＹが、ステップを実施する。さらに、もし人Ｘが、米国内に居て、人Ｙが、米国外に居る場合、実施すべきステップの生成に人Ｘが参加することに基づき、方法は、米国において実施される。

本発明の例示的実施形態を以下に列挙する。
１．テーパー構造を形成するために使用されるストックを湾曲装置の中に給送するステップであって、
前記ストック上の各ポイントが、前記テーパー構造の頂点位置を中心とした回転運動を受け、及び
前記ストックが、１以上の隣接する縁部に沿って、ストックの先行部分に接触するようにするステップを含む方法。
２．前記頂点位置は、固定軸に沿って移動する、１に記載の方法。
３．前記ストックは、台形である、１に記載の方法。
４．前記湾曲装置は、三つ組ローラーを含む、１に記載の方法。
５．前記ストックを前記湾曲装置の中に給送するステップは、前記ストックに面内変形を与えない、１に記載の方法。
６．前記１以上の隣接する縁部に沿って前記ストックを前記先行部分に結合するステップをさらに含む、１に記載の方法。
７．前記ストックを結合するステップは、溶接すること、接着剤を付着させること、及び機械的固定具を取り付けることからなる一群の中から選択された技術を履行することを含む、６に記載の方法。
８．調節可能な大きさの湾曲をストックに与えるように構成された三つ組ローラーと、
給送システムと
を含み、前記給送システムは、
前記ストック上の第１のポイントにおいて第１の直線運動成分を前記ストックに与え、
前記ストック上の第２のポイントにおいて第２の直線運動成分を前記ストックに与え、及び
当該給送システム上のあるポイントを中心として前記ストックを回転させる機能を有する、システム。
９．前記給送システムに、ストックを前記三つ組ローラーに給送させ、前記ストックが円錐台構造の頂点を中心とした回転運動を受けるようにし、及び
前記前記三つ組ローラーに、時間によって変化する大きさの湾曲を前記ストックに与えさせるように構成された制御システムをさらに含む、８に記載のシステム。
１０．前記給送システムは、
前記ストックを前記給送方向に沿って前記三つ組ローラーに給送するように動作可能なローラーと、
前記ストックを前記給送方向とは異なる方向に直線移動させるように動作可能なポジショナーと
を含む、８に記載のシステム。
１１．前記給送システムは、一対の差動的に駆動されるローラーであって、全体として、前記ストックを前記可動旋回軸を中心として回転させるとともに、前記ストックを前記給送方向に直線移動させるように動作可能な一対の差動的に駆動されるローラーを含む、８に記載のシステム。
１２．前記三つ組ローラーは、一対の差動的に駆動されるローラーであって、全体として、前記ストックを前記可動旋回軸を中心として回転させるとともに、前記ストックを前記給送方向に直線移動させるように動作可能な一対の差動的に駆動されるローラーを含む、８に記載のシステム。
１３．前記給送システムは、一対のポジショナーであって、全体として、前記ストックを前記給送方向に沿って前記三つ組ローラーへと直線移動させ、前記ストックを前記可動旋回軸を中心として回転させ、及び前記ストックを前記給送方向とは異なる方向に直線移動させるように動作可能な一対のポジショナーを含む、８に記載のシステム。
１４．前記給送システムは、一対のポジショナーであって、全体として、前記ストックを前記給送方向に沿って前記三つ組ローラーへと直線移動させ、前記ストックを前記可動旋回軸を中心として回転させ、及び前記ストックを前記給送方向とは異なる方向に直線移動させるように動作可能な一対のポジショナーを含む、８に記載のシステム。
１５．前記三つ組ローラーを通してストックが給送されるときに、前記頂点の位置が、前記三つ組ローラーに対して移動する、８に記載のシステム。
１６．前記ストックを前記湾曲装置の中に給送するステップは、前記ストック上の各ポイントが前記頂点位置を中心とする一定半径の対応する仮想的な円に接する形で直線移動するように、給送方向に対して前記ストックの給送角度を変化させることを含む、１に記載の方法。
１７．前記給送角度を変化させることは、前記給送方向に対する回転運動及び直線運動のうちの少なくとも一方を前記ストックに与えることを含む、１６に記載の方法。
１８．調節可能な大きさの湾曲をストックに与えるように構成された三つ組ローラーと、
円錐台構造の頂点を中心とした回転運動により、前記三つ組ローラーを通してストックを給送する手段と
を含むシステム。
１９．前記三つ組ローラーを通してストックが給送されるときに、前記頂点の位置が、前記三つ組ローラーに対して移動する、１８に記載のシステム。

Claims (17)

1. 平坦なストックから円錐台構造を形成するための装置であって、前記円錐台構造が、前記円錐台構造の先端部が仮に切り取られていなかったとしたときに前記円錐台構造のテーパーがゼロまで減少するポイントに位置する仮想的頂点を有するものにおいて、
   前記ストックの第１の縁部と前記ストックの前記第１の縁部から間隔を空けたところにある前記ストックの第２の縁部との間にある平坦なストックの源と、
   前記ストックに対し、調節可能な大きさの湾曲を与えるように構成された湾曲装置と、
   前記ストックを前記源から前記湾曲装置へ給送方向に搬送するように構成された給送システムであって、前記湾曲装置によりまだ変形されていない前記ストックの部分が、前記円錐台構造の前記仮想的頂点を中心として、前記ストックの前記部分の平面において実質的に回転運動をさせられるように、前記ストックの給送位置を変化させる給送システムと、
   前記第２の縁部に隣接する位置において前記第１の縁部を前記第２の縁部に結合する結合器と、
   前記湾曲装置、前記給送システム、及び前記結合器の動作を制御し、前記源からの平坦なストックを前記円錐台構造となるように形成する制御システムと
   を含む装置。
2. 前記ストックは金属を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記結合器は、溶接器を含む、請求項１及び請求項２の何れか一項に記載の装置。
4. 前記湾曲装置は、３列のローラーを有する三つ組ローラーを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記三つ組ローラーによって付与される湾曲の大きさは、前記３列のローラーの相対位置を調節することによって調節されることができる、請求項４に記載の装置。
6. 前記ストックを前記給送方向とは異なる方向に直線移動させるように構成されたポジショナーをさらに含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
7. 前記平坦なストックは、端と端をつなぐ形で互いに結合された複数の金属シートを含み、前記ストックの前記第１の縁部が、前記ストックの前記第２の縁部から間隔を空けた位置にあり、各シートに沿った前記第１の縁部及び前記第２の縁部が、実質的に真っ直ぐであり、かつ、互いに平行である、請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
8. 前記複数の金属シートのうちの２以上が、溶接すること、接着剤を付着させること、及び機械的固定具を取り付けることからなる一群の中から選択された技術を使用して互いに結合されている、請求項７に記載の装置。
9. 前記給送システムと前記湾曲装置が協働し、給送中ずっと、前記まだ変形されていない前記ストックの部分上の各位置が、前記仮想的頂点から一定距離に維持されるような形で、前記湾曲装置によりまだ変形されていない前記ストックの前記部分が、前記円錐台構造の前記仮想的頂点を中心として、前記ストックの前記部分の平面において実質的に回転運動をさせられるようにする、請求項１〜８の何れか一項に記載の装置。
10. 前記ストックの前記部分の給送角度を前記実質的回転運動に従って調節するために、前記給送システムと前記湾曲システムが協働し、前記ストックの前記部分を前記給送方向とは異なる方向に直線移動させる、請求項９に記載の装置。
11. 前記円錐台構造の形成の間、前記仮想的頂点が、固定軸に沿って前記湾曲装置に対して移動する、請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記ストックの前記給送位置を変化させることは、前記ストック上の各位置が、前記仮想的頂点の前記ポイントを中心とする一定半径の対応する仮想的円に対する接線方向に直線移動するように、前記ストックの給送角度を前記給送方向に対して変化させることを含む、請求項１〜１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記湾曲装置によりまだ変形されていない前記ストックの部分が、回転の中心を中心とする実質的回転運動を成すように回転し、前記回転の中心が、前記仮想的頂点の前記ポイントと同じ方向に、かつ同じ速度で直線移動する、請求項１〜１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記湾曲装置は、前記円錐台構造の高さに従って線形的に変化する湾曲を前記ストックに付与することによって、前記円錐台構造を形成する、請求項１〜１３の何れか一項に記載の装置。
15. 前記第１の縁部が前記第２の縁部に隣接する位置において前記第１の縁部を前記第２の縁部に結合することを容易にするために、前記位置において、前記第１の縁部と前記第２の縁部との間にギャップがある、請求項１〜１４の何れか一項に記載の装置。
16. 前記第１の縁部が前記第２の縁部に隣接する位置において前記第１の縁部を前記第２の縁部に結合することを容易にするために、前記位置において、前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に重なりがある、請求項１〜１５の何れか一項に記載の装置。
17. 前記ストックは、前記第１の縁部が、前記湾曲装置によって湾曲された前記ストックの先の部分の前記第２の縁部に隣接する位置にある状態で、前記湾曲装置から出てゆく、請求項１〜１６の何れか一項に記載の装置。
    

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