JPH11501872A - サーボ駆動式水切断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可動基材(22)を切断するための装置が、可動支持部(26)に接続されたカッターノズル(24)を含む。供給機構が、基材(22)を選択された切断パターン(32)で切断するのに十分な流体流量をカッターノズル(24)から与えるような圧力で前記カッターノズル(24)に切断流体を供給する。決定機構(72)が前記基材(22)に沿って複数の選択された物品長さ(36)を識別し、搬送機構(42)が、前記基材(22)の切断中に、機械方向(40)に沿って所定の速度で前記基材(22)を動かす。作動サーボ(44)が、選択された切断通路(46)に沿ってカッターノズル(24)を動かし、調整機構(48)が、選択された電子的に記憶されたデータセット(50)を用いることによって作動サーボ(44)を制御する。データセット(50)が選択されたシーケンスで作動サーボ(44)を動かすように構成されており、シーケンスは、基材(22)の動作に関して所定の一致性を有しているので、カッターノズル(24)を選択された切断通路(46)に沿って向け、選択された切断パターン(32)を基材(22)に形成するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 サーボ駆動式水切断機 発明の分野 本発明は、流体を移動する基材に給送するためのシステムに関する。より詳細 には、本発明は、相互接続された一連の物品を製造するために構成され配列され るようなウェブを切断するための装置と方法に関する。発明の背景 従来の装置は、処理流体または加工流体のような流体を基材に与えるように用 いられてきた。例えば、高水圧切断機のような従来の切断装置が、使い捨ておむ つ、女性ケア製品、失禁製品等のような吸収性物品に用いられている構成部分の 側部の輪郭を切断するように用いられてきた。このような構成部分は、例えば、 吸収性パッド、体側ライナー層およびバックシート層を含む。一般的に、流体を 所望のパターンまたは輪郭に沿って送るのに用いられてきた機構が、カムボック ス、オープンカム、ダイカッターおよび別の種類の機械的および電子機械的パタ ーン追従システムのような装置によって調整されてきた。このような装置は、一 定の反復パターンを作り出すことができるが、このパターンを容易に変更できな い。例えば、カムシステムにおいて切断パターンを変更するために、システムの カムボックス部分全てを取り除き、取り変えることが、通常必要である。ダイカ ッターシステムにおいて切断システムを変更するために、同一の反復長さが用い られ場合には、ダイセットを取り除き取り替えること、また異なる反復長さが望 まれる場合にはダイカッター全てを取り除いて取り替えることが必要とされた。 さらに、上述したような従来の装置は、急速な加速と急速な方向変更とを組み入 れる高速製造方法を取り入れることは困難であった。このような高速作動中に、 高速な加速により過度の摩耗と過度の高応力とを作り出す。その結果として、製 造ラインが、所望の製品の様々な種類のものを作り出すのに適用させるのは容易 なことではなく、製造ラインは必要以上の高メンテナンスを要する。切断システ ムに関する応力と摩耗が、時間の経過に伴い、所望のパターンまたは輪郭の形成 する際にばらつきが発生してしまう。 上述したような従来のシステムの欠点のために、様々な異なるパターンまたは 輪郭を容易に作り出すことができる装置を提供することが必要とされてきた。さ らに、より一致した作動を有し、より確実であり、ばらつきを少なくして機械的 摩耗の影響を少なくするシステムが必要とされてきた。本発明の簡単な説明 本発明は、流体を選択されたパターンで移動する基材に送るための装置を提供 する。この装置は、可動な支持体に接続されたノズルと、ノズルから選択された 流量を与えるような圧力でノズルに流体を与える供給手段を含む。決定手段が、 基材に沿った複数の選択された長さを識別し、搬送手段は、流体を基材上に送る 間に、所定の速度で機械方向に基材を動かす。作動サーボが、ノズルを選択され た給送通路に沿って動かし、調整手段が、選択された電子記憶データセットを用 いることによって作動サーボを制御する。データセットは、作動サーボを選択さ れたシーケンスで動かすように構成されており、シーケンスは、基材の動作に動 作に関し所定の一致性を有し、このためにノズルを選択された給送通路に沿って 向け、選択されたパターンを基材上に形成することになる。 本発明は、可動基材を切断するための装置も提供する。この装置は、可動支持 体に接続されたカッターノズルと、切断流体をカッターノズルに給送するための 給送手段とを含む。切断流体は、カッターノズルから所定の流量を与えるような 圧力で給送され、この流体流量は、基材を選択された切断パターンで切断するの に十分なものである。本発明の特定の態様において、決定手段が基材に沿って複 数の選択された長さを識別し、この物品の長さは装置の機械方向に沿って相互接 続された伏すの物品セグメントを形成することができる。搬送手段は、基材の切 断中に、機械方向に沿って所定の速度で基材を動かし、作動サーボがカッターノ ズルを選択された切断通路に沿って動かす。本発明の別の態様において、調整手 段が、選択された電子的に記録されたデータセットを用いることによって作動サ ーボを制御することができる。データセットは、作動サーボを選択されたシーケ ンスで動かすように構成されており、シーケンスは、基材の動作に関し所定の一 致性を有しているので、カッターノズルを選択された切断通路に沿って向け、選 択された切断パターンを基材上に形成することができる。 本発明はさらに、流体を選択されたパターンで可動基材上に向けるための方法 を提供する。この方法は、ノズルを設け、ノズルから選択された流量を与えるよ うな圧力で選択された流体をノズルに供給する段階を含む。複数の選択された物 品長さが、基材に沿って識別され、流体を基材上に送る間、物品長さを機械方向 に所定の速度で動くように基材が搬送される。ノズルの動きは、選択された給送 通路に沿って作動され、セーボの作動は、電子的に記録されたデータセットに従 って調整される。データセットは、選択されたシーケンスでサーボ作動段階を制 御するように構成され、このシーケンスは基材の搬送に関し所定の一致性を有し ているので、ノズルを選択された給送通路に沿って送り、選択されたパターンを 基材に形成するようになっている。 本発明はさらに、基材を切断するための方法を提供する。この方法は、カッタ ーノズルを形成し、該カッターノズルから流体流量を与えるような圧力でカッタ ーノズルに切断流体を供給する段階を含む。この流体流量は、基材を選択された パターンで切断するのに十分なものである。 本発明の方法の特定の態様は、選択された物品の長さを基材に沿って識別する ように構成され、物品の長さは、この方法の機械方向に沿って相互接続された複 数の物品セグメントを形成することができる。基材の切断中に、基材が、物品セ グメントを所定の速度で機械方向に沿って動かすように搬送され、カッターノズ ルの動きは選択された切断通路に沿ってサーボ作動される。本方法の別の態様に おいて、サーボ作動動作が、電子的に記録されたデータセットに従って調整され 、サーボ作動の動作を選択されたシーケンスで制御するように構成される。シー ケンスは、基材の搬送に関し所定の一致性を有しているので、カッターノズルを 選択された切断通路に沿って向け、選択されたパターンを基材上に形成するよう になっている。 本発明の様々な形態は、選択された切断パターンのような選択されたより簡単 な修正を行い、より柔軟な製造法を提供できるので有効である。選択されたパタ ーンに対する修正をより費用をかけずに行い、製造ラインでは、保存およびメン テナンスの費用を減少させることができる。さらに、流体給送システムの構成成 分の機械的な摩耗を減少させ、システムは、選択されたパターンのばらつきを少 なくすることができる。パターンがシステムの寿命のある間、より一致性をもた せることができ、新しいカムボックス、カムまたはダイカッターセットのような 高価な構成部品を購入し得ることなく、頻繁な調整をパターンに行なうことがで きる。図面の簡単な説明 本発明の以下の詳細な記載と図面を参照すれば、本発明を完全に理解でき、さ らに利点も明白になるであろう。 図１は、本発明の装置と方法を組み入れる製造ラインの概略図を示す。 図２は、本発明の切断システムの側面図である。 図３は、一対の鏡像切断パターンを作り出すように構成された切断システムの 上面図を表す。 図４は、調整および制御システムの概略的線図に沿って、複数の切断パターン を作り出すための本発明の切断システムの端面図である。 図５は、エンコーダによって発生したマーカパルスの概略図である。 図５Ａは、エンコーダによって発生した一連の位相合わせパルスの概略図であ る。 図６は、データセットを作り出すための手順の概略に沿った切断パターンの反 復セグメントを表す。 図７は、本発明に関し用いられた調整システムに含むことのできる２軸カード の作動の概略的線図である。 図８は、本発明の別の切断システムの側面図である。 図９は、本発明の補足的な一対の切断システムを用いる複数の切断パターンを 作り出す別の装置の端面図を示す。発明の詳細な説明 図１および図２を参照すると、選択された流体を移動する基材に向けるための 装置が、可動支持部２６に接続されたノズル２４を含んでおり、リザーバ２８を 含む機構のような供給手段が、ノズルから選択された流体流量を与えるような圧 力でノズルに流体を供給する。ライン軸エンコーダ７２を有する機構のような決 定手段が、物品長さ３６のような基材２２に沿った複数の選択された長さを識別 し、従来のコンベアシステム４２のような搬送手段が、流体を基材上に向ける間 に、基材２２を所定の速度で機械方向４０に沿って動かす。作動サーボ４４がノ ズル２４を切断通路４６のような選択された給送通路に沿って動かし、マイクロ プロセッサを含む機構のような調整手段４８が、選択されあ電子的に記憶された データセット５０を用いることによって作動サーボ４４を制御する。データセッ トが、作動サーボ４４を選択されたシーケンスで動かすように構成されており、 シーケンスはきざい２２の動作に関し所定の一致性を有するので、ノズル２４を 選択された給送通路に沿って向け、切断パターン３２（図３参照）のような選択 されたパターンを基材上に形成するようになっている。 基材に向けられた流体は粘着性があっても、あるいは実質的に不粘着性であっ てもよく、流体は、基材の表面上に堆積されても、または基材に送られて基材を 貫通してもよい。例えば、流体は、接着剤、界面活性剤、界面活性処理剤等のよ うな液体であればよく、所望のパターンで基材の向かい合う面に分散される。あ るいは、流体は、切断、分割、孔開け、ニードリング等のような製造作動を行な うプロセス流れであればよい。従って、流体流れは、選択された分布領域をカバ ーするように拡散されてもよいし、または実質的に一点もしくは一つの線をカバ ーするように集中されてもよい。 本発明の特定の態様において、例えば、動く基材２２を切断するための装置２ ０は、可動支持部２６に接続されたカッターノズル２４を含むことができる。リ ザーバ２８のような流体供給手段が、水のような切断流体３０を、カッターノズ ルからの選択された流体流量を与えるような圧力でカッターノズル２４に供給し 、流体流量は基材２２に選択された切断パターン３２（図３参照）で基材２２を 切断するのに十分なものである。ライン軸エンコーダ７２をふくむ機構のような 決定手段が複数の選択された物品長さ３６を基材２２に沿って識別するのに構成 されている。物品長さは、装置の機械方向４０に沿って相互接続された複数の物 品セグメント３８を形成する。従来のコンベアシステム４２のような搬送手段が 基材２２の切断中に、機械方向４０に沿って所定の速度で基材２２を動かし、作 動サーボ４４はカッターノズル２４を選択された切断通路４６（図３参照）を動 かす。電子マイクロプロセッサを含む機構のような調整手段４８が、選択された 電子的に記憶されたデータセット５０を用いることによって作動サーボ４４を制 御するように構成され配列される。データセットんは、作動サーボ４４を選択さ れたルーチンまたはシーケンスで動かすように構成される。シーケンスは、基材 ２２の同をに関し所定の一致性を有しているので、カッターノズル２４を選択さ れた切断通路４６に沿って向け、選択された切断パターン３２を基材２２上に形 成するようになっている。 ＩＢＭ−互換性パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のような適当なデータ入力装 置８７を用いて、オペレータが本発明の方法と装置に必要とされる作動パラメー タを与えることができる。適当なコンピュータの例は、東芝Ｔ３２００ＳＸパー ソナルコンピュータである。さらに、ＮＥＭＡＴＲＯＮディスプレーユニットの ようなディスプレーモニターシステム８９を用いて、作動データとシステムの状 況をディスプレーするのに用いることができる。適当なディスレーのモニターの １例には、ミシガン州アンアーバに在住のインターフェイス・システムズ・イン クの子会社であるＮＥＭＡＴＲＯＮから入手可能なＮＥＭＡＴＲＯＮ ＩＷＳ１ ５２３ブラウン管（ＣＲＴ）装置がある。 本発明の目的に関し、“情報”、“データ”および“信号”は、総括的に解釈 され、本発明の作動中に作り出された、様々な種類の特徴付けられた情報を定義 するものである。このような種類の情報は、機械的、電気的、電磁的またはこれ らの組み合わせであるインパルスまたは信号の形態における情報であるが、これ らに制限されない。 装置または方法に従った特定の場所において、機械方向は、特定の材料ウェブ がシステムにわたり動いている、ほぼ長さ方向である。さらに、横方向は、材料 のウェブのほぼ平面に沿っており、観察される場所でシステムによって形成され た特定の機械方向に対し垂直である。 使い捨ておむつ、失禁用衣類、生理用ナプキン、トイレ訓練用パンツ等の相互 接続された複数の吸収性物品を構成するように用いられる基材２２の構造におい て、以下の詳細な記載を行なう。しかし、本発明の方法と装置は、別の種類の基 材と、キャップ、ガウン、外科用衣類、滅菌カバー等のような別の物品に用いて もよい。 基材２２は、単一の層であってもよいし、複数の層を含んでいてもよい。例え ば、基材２２は、吸収性コアのまわりに配置されたセルロースティッシュのよう なティッシュラップの１つか、２つ以上の層から構成されていてもよい。別の例 として、基材２２は、選択された商品のバックシート層とトップシート層から構 成させた積層とできる。基材２２は、吸収性コアを形成するのにバックシート層 とトップシート層との間に挟まれている、木材パルプフラフのような吸収性材料 の連続しているか、または不連続な層を含んでいてもよい。本発明は、異なる形 状を有する別の移動する基材に所望の切断パターンを形成するのに用いることが できることが容易にわかる。 図１に図示した実施例において、基材２２は、個々に相互に接続された複数の 物品セグメント３８を形成し、物品、複数のおむつを製造するのに用いられる複 合ウェブから構成される。吸収性パッド、結合テープおよび弾性部材のような複 数の付加的な構成成分を基材２２に組み入れて、相互接続された複数のおむつ物 品を作り出すことができる。吸収性パッドは、吸収性２２の機械方向４０に沿っ てほぼ規則的に間隔が離れており、個々の近接しあうパッドを個々の距離だけあ げて相互に離すことができる。製造工程中に、相互に接続された物品セグメント ３８が切断されているか、もしくは分離されており個々の物品を形成するように なっている。 基材２２の物品セグメント３８を形成する様々な層と成分が、接着結合、熱結 合、音波結合等、およびこれらの組み合わせのような複数の適当な従来の技術に よって共に結合することができる。一般的に、ホットメルト接着剤の押し出され た線形、ビード形、あるいはループ状のスワールを、様々な成分を共に固定する のに用いることができる。適当な接着剤は、ホットメルト接着剤、感圧接着剤等 を含むことができる。所望であれば、接着剤が、従来のスプレー技術またはスワ ール状フィラメント技術によって付与されてもよい。選択された物品の構成中に 、基材２２の機械方向４０に沿って１つか、２つ以上の切断パターン３２（図３ 参照）を形成するのが望ましい。例えば、切断装置２０は、個々のおむつ物品の 脚部材開口に相当する基材の選択された端部分を切り離すのに用いることができ る。 本発明は、単一の切断パターン３２または複数の切断パターンを形成するよう に構成することができる。例えば、図３および図４に図示した構造において、例 えば、本発明の補足的な一対の機構が、基材２２の１方の機械横方向の側縁に沿 った第１の切断パターンと、基材の対向する第２の側縁領域に沿った第２の切断 パターン３３を作り出すように構成されている。より詳細には、図示した実施例 は、第１の切断パターン３２の実質的に補足的で鏡像である第２の切断パターン ３３を形成するようにするように構成されている。従って、本発明の図示した構 造では、第２の切断通路４７に沿って第２のカッターノズルを動かすための第２ の作動システムを含む。第２のカッターノズルが横切る第２の切断通路は、実質 的に第１の切断通路４６の鏡像である。 単一のサーボ駆動被駆動水切断装置の構成において、本発明を記載し、切断装 置および方法を調整するのに制御された単一の制御シテテムの構成において、相 互作用する成分の記載を行なう。しかし、別の切断システムも、付加的な個々の ノズル２４を作動的に駆動し制御する複数の２つか３つ以上のサーボアクチュエ ータ４４を容易に用いることができる。従って、各付加的な作動サーボと、これ に組み合わされる機械的および電子的成分は、単一のサーボ被駆動装置に関し記 載した構成成分の構造と類似する。 本発明の様々な構造において、カッターノズル２４は、低質量の保持ナットに よって所定の位置に保持される低質量のオリフィス取り付け組立体（“ジュエル ”）を備えることができる。ジュエルおよびナットの大きさは様々である。例え ば、約５／８インチの長さを有するジュエルとナットが約１６グラムの重量を有 し、約１インチの長さを有するジュエルとナットは約２３グラムの重量を有し、 ３／４インチの径を有する約３インチの長さを有するジュエルとナットは約２０ ０グラムの重量を有する。切断システムの加速能力を改善するために、カッター ノズルの重量を可能なかぎり小さくするのが好ましい。 適切なカッターノズル２４は、ワシントン、ケント在住のＦＬＯＷ・インター ナショナルから入手可能な低質量ノズルナットによって保持されるオリフィス取 り付け組立体である。 一般的に、選択された切断流体によって簡単には腐食しないような、耐久性の ある耐摩耗性材料からカッターノズル２４を構成する。例えば、カッターノズル は、サファイア、またはダイアモンドからなる宝石を含んでいてもよいし、所望 の切断の流れを作り出すように形成された流体通路とオリフィスを有する。 図示した実施例の代表的例において、本発明によって用いられる供給手段は、 所望の切断圧力と流量で、水等のような適当なガスまたは液体を形成するように 構成されたリザーバシステム２８を含むことができる。高圧水を水切断システム に与えるための従来のシステムは、本分野において公知である。例えば、適当な システムは、ＦＬＯＷ・インターナショナルから入手可能なモデル９Ｘのインテ ンシファイヤー・ポンプシステムとできる。 リザーバシステム２８は、導管５８を有するシステムのような、適当な給送シ ステムに切断流体を与える。例えば、図２に示した本発明の構造において、給送 システムは、トルクチューブセクション６０、延びているアームセクション６２ 、およびノズル本体支持セクション６４を含む。図示した構造において、アーム セクション６２と支持セクション６４は、ノズル本体を協働的に形成し、ノズル ２４を支持するノズル支持体２６を形成するように構成されている。図示するよ うに、トルクチューブセクション６０とノズル支持セクション６４とが実質的に 垂直方向に延びて、基材２２によって全体的に形成された平面に、ほぼ垂直に配 置することができる。アームセクション６２は、基材の平面にほぼ平行に配列さ れている。別の作動的な幾何的および配列を本発明から逸脱することなく用いて もよいことに留意せねばならない。 流体給送導管システム５８は、材料を貫通する高圧水によって、また切断シス テムの機械的作動により課せられる応力とひずみに耐えることのできる材料から 容易に構成されることに留意しなけれならない。例えば、流体給送導管の様々な 構成成分は、３１６ステンレス鋼材料から構成することができる。 導管アームセクション６２は、トルクチューブセクション６０の長手方向の軸 線６７からほぼ半径方向に離れて延びており、所望の切断パターン３２を基材２ ２上に作り出すのに十分な横方向の長さを有する。図示した構造において、例え ば、導管アームセクション６２は、約９０°の円弧を通って曲がり、さらにノズ ル支持体セクション６４と組み合わされるように延びている。従って、導管アー ムセクション６２とノズル支持セクション６４とは、所望の半径方向の位置の距 離２５にノズル２４を配置するように適切に協働し、トルクチューブセクション の長手方向の中心軸線６７から横方向にノズル２４を離すようになっている。図 示した実施例において、例えば、ノズルの半径方向の距離２５は約１７．８セン チメートルとできる。本発明の特定の態様において、ノズルの距離２５は、約２ ４インチ（約６１ｃｍ）か、それ以上を越えない。あるいは、ノズルの距離は、 約１４インチ（約３６センチメートル）以下であり、任意的には約１０インチ（ 約２５．４センチメートル）以下であり改善された性能を提供する。ノズルの距 離２５は、可能なかぎり長くできるので、慣性荷重が作動サーボシステムの動力 能力を越えることはない。 本発明の別の態様において、ノズルの半径方向の距離２５は、少なくとも約３ インチ（約７．６ｃｍ）である。あるいは、ノズルの半径方向の距離は少なくと も約５インチ（約１２．７ｃｍ）であり、任意的には少なくとも約６インチ（約 １５．２ｃｍ）であり、改善された性能を提供することができる。ノズルの半径 方向の距離が小さすぎる場合には、ノズル２４の進行距離は所望のパターン３２ を作り出すには不十分である。 本発明の切断システムの搬送手段は、カッターノズル２４の場所を越えて所望 の速度で基材２２を転換するように作動する適切な装置とできる。例えば、搬送 機構は、ベルト、クッションすなわち流体噴流、電磁エネルギーの支持領域、搬 送ローラ等を備えていればよい。図示した構成では、例えば搬送ローラ４２のシ ステムを用いている。 搬送ローラは、ライン軸７０によって駆動され作動でき、駆動モータ７１のよ うな適切な動力システムによって駆動できる。本発明の特定の態様において、ラ イン軸７０の駆動力を、モータまたはベルト、プーリー、チェーン、または別の 適切な機構のような機械的または電気的駆動システムによって搬送ローラ４２に 結合される。位相シフト装置７８（ＰＳＤ）がギアリングエンコーダ９２の動き を調整し作動するように構成され配列されている。位相シフト装置７８は、ギア リングエンコーダ９２を前進させたり後退させることによってカッターノズル２ ４の動作を前進させたり後退させ、データセット５０の遂行と実行を早めたり遅 らせ、各指定された物品セグメント３８と切断パターン３２の選択された領域ま たは部分との間の所望の位置合わせと位相合わせを行なう。特に、位相シフト装 置は、切断パターンの周期的に発生する反復セグメント３５（図６参照）に各物 品のセグメントを一致できるように作動することができる。 適当な位相シフト装置は、ノースカロライナ州ウィンストン−サレムに在住の フェアチャイルド・インダストリアル・プロダクツ・カンパニーにより製造され ているＳＰＥＣＯＮ装置である。本発明に特に適するＳＰＥＣＯＮ装置は、ＳＰ ＥＣＯＮモデル４ＰＳＤ−１００できる。 図示した実施例において、位相シフト装置７８は、第１の入力軸８０、コレク ション入力軸８２および出力軸８４とを含む。第１の入力軸８０は、適合な結合 機構７９によってライン軸７０に接続されて作動する。本発明に関し用いた様々 な結合機構は、ギア機構、ギアおよびチェーン機構、ベルトおよびプーリー機構 、電子ギアシステム、油圧結合機構、流体機械式結合シスム、電磁ギアシステム 等を備えていればよい。 出力軸８４（０Ｓ）は入力軸８０（ＩＳ）とコレクション軸８２（ＣＳ）とに 関連しており、出力軸８４の回転が、入力軸８０の回転数からコレクション軸８ ０の回転数にスケール係数をかけた値をプラスかマイナスした値に等しくなる。 この関係を次の式に表すことができる。 ＯＳ回転数＝（ＩＳ回転数）±（ＣＳ＊スケール係数） 従って、コレクション軸を１方向か、別の方向に回転させることによって、出 力軸の回転を入力軸８０の回転に対し早めたり遅くすることができる コレクション軸８２は、コレクションモーター８６によって駆動され作動し、 ＳＰＥＣＯＮ装置において、コレクションモータは、オハイオ州クレバランドに 在住のレリアンス・エレクトリックカンパニーによて得られる。コレクションモ ータ８６は自動レジストレーション制御（ＡＲＣ）システム内のコンピュータ８ ８によって制御されるような適切な方向にコレクション軸８２を回転させる。コ ンピュータは、例えば、ＶＭＥベースのマイクロプロセッサとできる。適切な構 造において、ＶＭＥユニットは、ニュージャージ州モントバル在住のラドストン ・テクノロジー・コーポレーションから入手できるＰＭＥ６８２３ＣＰＵを備え る。 搬送手段は、少なくとも約１００ｆｔ／分（約０．５１ｍ／秒）の速度で基材 ２２を動かすように構成されている。あるいは、基材は、少なくとも約３００ｆ t／分（約１．５２ｍ／秒）、および任意的には少なくとも約８００ｆｔ／分（ 約４．１ｍ／秒）で進むことができる。本発明の特定の態様において、搬送手段 は約２０００ｆｔ／分（約１０．２ｍ／秒）の速度で基材を動かすように構成さ れている。任意的には、基材の速度は約１７５０ｆｔ／分（約８．９ｍ／秒）以 下であり、任意的には約１５００ｆｔ／分（約７．６ｍ／秒）以下とできる。所 望であれば、本分野の公知の従来の搬送システムを用いることによって、基材の 速度を早めたり遅くすることができる。 複数の選択された物品の長さ３６と、機械方向４０に沿って相互接続された物 品セグメント３８とを識別するための決定手段は、例えば、ライン軸エンコーダ ７２を備えることができる。軸エンコーダ７２は、基材と装置の機械方向４０と に沿った各物品の長さの場所に関する基準の位置データを形成する。位置データ は、基材２２の個々の物品セグメント３８の位置と存在に作動的に対応するマー カパルス７４を含むことができる。本発明の図示した構造において、マーカーデ ータは、図５に示すような電気的なインパルス信号の形態を有する。別の構成に おいて、マーカーパルスの形状は、異なっていてもよいし、あるいはマーカーパ ルスの長さは特定のエンコーダ装置の種類に基づいて長くてもよいし、または短 くてもよい。電気信号がコンピュータ８８のような処理ユニットに適当な電気コ ンダクタＳ１０を介し送られる。図示した構造に表れているように、マーカーパ ルス７４は物品の長さ３６あたり１回発生し、一個の物品セグメント３８に対応 するマシンの期間あるいは距離を示すように構成されているのが好ましい。マー カーパルスは、一般的に、様々な電気信号と位相の関係を得るのに用いられ、装 置と方法における様々な構成要素である。 ライン軸エンコーダ７２は、図５Ａに図示するように、ほぼ規則的に位相パル ス７６を発生させるためのメータリングシステムを含む。本発明の図示した構造 におけるライン軸エンコーダは、エンコーダの回転あたり約２０００位相パルス を発生させる。ライン軸７０は物品の長さ３６あたり所定の回数だけ回転するよ うに構成できる。例えば、ライン軸７０は、物品の長さ３６あたり一回、回転す るように構成できる。従って、ライン軸エンコーダは、各物品の長さ３６と各物 品セグメント３８に関し、２０００位相パルスを発生することができる。あるい は、ライン軸７０は物品の長さ３６当たり２回、回転させるように構成でき、ラ イン軸エンコーダがライン軸の各２回の回転毎に一回回転するようにライン軸に 対し調整することができる。ライン軸エンコーダは、各物品の長さ３６と各物品 のセグメント３８あたり２０００位相パルスを作り出す。 様々な構成において、所定数の位相パルスが、基材２２の各点だけ機械方向に 沿って進行した距離の段階的な増分あたり発生する。その結果として、位相パル スを、本発明によって発生した様々な信号間の位相と位置とを計測するための“ ルーラー”として用いることができ、さらに、装置を介し基材２２によって進ん だ距離の所望の計測を展開できるように用いることができる。図示した構造にお いて、位相パルス７６が電気信号の形態で形成されており、適切な電気的コンダ クタＳ１０を介しコンピュータ８８に適切に送るようになっている。本発明に関 連して使用するのに適する適当なライン軸エンコーダユニットの１例が、イリノ イ州ガーネー在住のダイナパー・カンパニーから入手可能なモデル６３−Ｐ−Ｍ ＥＦ−２０００−ＴＯ−ＯＯＯＧＨ９０８６３ユニットである。 図示した構造では、位相シフト装置７８の出力軸８４と回転するように接続さ れた切断基準フラグ９０を含んでいる。出力軸８４は、各物品長さ３６と物品セ グメント３８に関し一回、回転するように構成することができる。従って、フラ グセンサー９１が基準フラグ９０の各通路を検出すると、信号をコンダクタＳ１ ２を通ってコンピュータ８８に送ることができる。フラグセンサーが、コンピュ ータによって用いることのできる位置情報をコンピュータ８８に与える。特に、 コンピュータ８８は、フラグ９０からの信号とライン軸のエンコーダ７２から得 られたマーカーパルス情報との間のタイミング（位相パルスの数）を比較するこ とができる。コンピュータが所定の所望のタイミングの関係でプログラムされる 。タイミングの関係が変化する場合には、コンピュータ８８が、コレクションモ ータ８６を出力軸８４の回転を早めたり遅くする方向に向くようにし、所望のタ イミングと位相の関係を再形成するようになっている。 出力軸８４が適当なカップラ９４を介し接続されており、ギアリングエンコー ダ９２を回転させ、図示した構造において、ギアリングエンコーダは、出力軸８ ４の回転あたり１回回転するように構成できる。その結果として、位相シフト装 置７８は、ギアリングエンコーダ９２の回転量を調整することができ、調整手段 ４８に記録されたデータセット５０を介し進む量を調整することができる。その 結果として、ギアリングエンコーダ９２からの信号を、各物品セグメント３８の 実際の動作に対し切断装置２０の作動を作動的に位相合わせするのに用いること ができる。 適切なギアリングエンコーダ９２は、カリフォルニア州ゴリタ在住のＢＥＩモ ーションから入手可能なモデル番号Ｈ２５Ｄ−ＳＳ−２５００−ＡＢＺＣ−８８ ３０−ＬＥＤＳＭＩギアリングエンコーダとできる。前述したように、各物品長 さ３６と物品セグメント３８および一連の位相パルスを識別するように選択され た長さのマーカーパルスを与え、切断装置２０に対し各物品３８の位置を計測す るように構成することができる。本発明の図示した構造において、例えば、ギア リングエンコーダ９２は、各物品の長さ３６と各物品のセグメント３８毎に位相 パルスの２つのチャネルを形成するように構成できる。各チャネルは、２５００ の位相パルスを有しており、１方のチャネルの中の位相パルスが約９０°の位相 角だけ、他方のチャネル内のパルスからオフセットされる。 図２に示した構造において、サーボモータ４３とノズル２４が、基材２２の対 応する両面に比較的近接する場所に位置するように指定される。作動サーボ４４ は、サーボモータ４３のようなサーボ駆動機構と、サーボ出力軸４５とサーボア ーム５４とを含む。サーボモータは、所望の切断パターン３２を発生させるのに 必要とされる一連の動作のルーチンにおいて切断通路４６に沿ってカッターノズ ル２４を動かすのに要するトルクと加速とを与えるように構成され配置される。 従って、ＲＭＳ（平方根）電流と電圧に基づいたピークトルク要求とパワー要求 とは機械方向に沿った基材２２の所望の運動速度と、切断パターン３２の所望の 輪郭およびカッターノズル２４を支持し、選択された切断通路４６に沿ってノズ ルを動かすのに用いられた構成成分の組み合わせの慣性力とによる。図示した実 施例において、例えば、サーボモータ４３は、約３１アンペアのＲＭＳ電流にお いて約２５０インチポンドの最大ＲＭＳトルクを与えるように構成され、９６ア ンペアのＲＭＳ電流で約７５８インチーポンドのピークトルクを与えることがで きる。その結果として、サーボモータは、約１０００サイクル／分か、それ以上 のサイクル速度で切断パターン３２の反復セグメントを作り出すことができる。 適当なサーボモータの１例には、レリアンス・エレクトリック・カンパニーから 入手できるレリアンスＳ−６３００−Ｓ−ＪＯＯＡＢモータがある。 本発明の様々な形状では、動力増幅器１０２（図４参照）を用いて、サーボモ ータ４３を駆動することできる。図示した構造では、例えば、調整手段４８から 受信した基準信号に応答して、３位相電流のような電流をモータ４３に供給する 増幅器１０２を含む。図示した構造における基準信号はアナログ信号であるが、 ディジタル信号であってもよい。増幅器はトルクモードで作動することができ、 所望のトルクに関するコマンドとして信号を中断する。増幅器の電流出力は、モ ータ４３の電流量を越えないように制限するのが望まれる。適当な増幅器はＨＲ ２０００増幅器であり、レリアンス・エレクトリック・カンパニーから入手でき る。 図示したサーボモータ４３は出力軸４５を含んでいる。本発明の様々な構造に おいて、出力軸は、モータのまわりに所望の離間距離を形成し、機械的なストッ プ、サーボアーム５４、ノズル本体バンドクランプ６８、および所望の近接スイ ッチフラグ基準のような別の機械的成分を所望に取り付けることができるように 軸の延長部を備えていてもよい。軸の延長部は、例えば、疲労故障なしに、付加 されたサイクル負荷に耐えることができる、１７−４ＰＨ Ｈ１０７５のような 鋼強度の鋼から形成することできる。伸延部は、滑りを防ぐようにサーボモータ のまわりを密接に絞るスプリットクランプのような適切な機構によってサーボモ ータ軸に固定することができる。 出力軸４５は、モータ出力軸の回転円弧を機械的に制御して制限するように一 対のストップローブを含むことができる。ストップローブは、モータ軸が所望の 円弧長さと回転の範囲から離れて回転しなければならない場合には、選択された 固定した機械的ストップと接触するように構成できる。 サーボアーム５４は、クランプ装置のような適当な取り付け機構でモータ出力 軸４５に取り付けられ固定されている。サーボアーム５４は、サーボモータ４３ のトルクと回転をカッターノズル２４に作動的に伝達して、ノズル切断通路４６ の円弧長さに沿って所望の進行ルーチンにおいてノズルを前後に動かすようにな っている（図３参照）。 １：１のモータ対負荷の慣性比が高トルクと高い加速とを必要とする高性能の 用途に望まれることが知られている。しかし、所望の１：１の慣性比を作り出す のに必要とされる比較的低い回転質量のモーメントを有するサーボアーム５４と ノズル本体とを形成することは困難であった。本発明の詳細な態様において、サ ーボモータにより駆動される全体の負荷の回転慣性力は、約１．６ １ｂｓ−イ ンチ−秒²以下であるように構成することができる。あるいは、全体の負荷の回 転慣性力は、約０．４ １ｂｓ−インチ−秒²以下であり、任意的には約０．０ ２ １ｂｓ−インチ−秒²以下である。本発明の別の態様において、全負荷の回 転慣性力は、約０．０１ １ｂｓ−インチ−秒²ほど低く、任意的には０．００ ５ １ｂｓ−インチ−秒²であり、所望の加速量を形成するようになっている。 本発明のサーボシステムの構造と低負荷慣性力は、ゼロラジアン／秒²ほど小 さい回転加速を行なうことができるので有効である。さらに、本発明は、少なく とも約２００ラジアン／秒²の回転加速を行なうので有効である。あるいは、与 えられた回転加速が少なくとも約１，０００ラジアン／秒²であり、任意的には 少なくとも約５，０００ラジアン／秒²であり、早い速度で移動している基材の 切断パターンをより簡単に変更できる。別の態様において、本発明は、約１１， ０００ラジアン／秒²までの回転加速を与えるように構成され、任意的には約９ ６，０００ラジアン／秒²までの回転加速を行なって所望のパターンに切断でき るように構成することができる。 本発明の切断システムは、基材２２の外側の横方向の側端部２３にほぼ近接し た場所に切断サーボ４４を配置するように構成することができるので有効である 。導管アームセクション６２と低質量サーボアーム５４とを用いることによって この構成を得ることができる。 適当なサーボアーム５４は、グラファイトファイバシート複合物でカバーされ た拡張されたポリスチレンフォームコアを含むことができる。この種のサーボア ームの１例には、バーモント州ベニングトン在住のコータルド・エロスペースか ら入手可能なモデル番号７３３である。 サーボアーム５４の伸ばされた遠い方の端部は、ノズル本体の導管支持セクシ ョン６４を保持し支持するように構成されている、サーボアームシートセクショ ッ６６を含む。サーボアームシートセクション６６に対向するサーボアームの第 ２の端部が、鉄材料または非鉄材料から構成されたフラグのような近接スイッチ フラグ５５を含むことができる。電磁誘導センサーのようなサーボアームフラグ センサー５７が、サーボアームフラグ５５の存在を検出し、電気コンダクタＳ２ ０を介して適切な出力信号を発生させるように適切に構成され配置されている。 調整手段４８内の２軸カードのような別の作動構成成分が、既知の基準点として Ｓ２０からの信号データを使用することができる。例えば、サーボアームフラグ ５５とサーボアームセンサー５７とはサーボアームに関する所定の“ホーム”位 置を検出し形成するのに用いることができる。ホーム位置は、サーボアームの連 続した動きを計測できる初期設定の基準点を形成することができる。ホーム近接 センサー５７は位置基準を形成することができ、これは電気的なノイズがギアリ ングエンコーダ９２からの位置信号データとモータエンコーダ９８からの位置信 号データとの一体性を干渉する場合に、モータの位置を訂正するのに用いられる 。別の近接限界スイッチセンサーが用いられて、サーボアーム５４の回転円弧を 監視する。サーボアームフラグ５５が近接限界スイッチの一つを通過すると、サ ーボモータ４３への電流供給が遮断されサーボモータの回転を停止する。 トルクチューブ取り付けブラケット６１が下側クランプ６３のような下側の固 定機構でモータ出力軸４５に接続され、上側クランプ６５のような上側の固定機 構で導管トルクチューブセクション６０に接続される。図示した実施例では、高 圧ジャンクション５９に取り付ける中間クランプ５３も含む。取り付けブラケッ ト６１によって、サーボ出力軸４５からトルクチューブセクション６０までの回 転ねじれ動作が導かれる。中間クランプ５３は、高圧Ｌ字形ジャンクション５９ を所定の位置に保持するように作動し、ノズル本体の導管アームセクション６２ に接続される。図示した構造において、導管アーム６２は、曲線状のＬ字形を形 成し、水切断流体の圧力に耐えることのできる材料から構成される。導管アーム ６２は、例えば、外径が約１／４から３／８インチの適当な大きさを有する３１ ６ステンレス鋼から構成されたチューブからなる。導管アームセクション６２と 導管ノズル支持セクション６４は、カッターノズル２４の高水圧リザーバを形成 することができる。ノズル支持セクション６４の末端は、カッターノズル２４の 取り付けのためにねじで取り付けられる。導管支持セクション６４は、例えば適 当な大きさと形状のノッチを含むサーボアームシートのサーボアーム５４の末端 における所定の場所に保持される。バンドクランプ６８がサーボアーム５４と導 管支持セクション６４の端部を取り囲みこれらの間の動作を実質的に防ぐように なっている。 基材２２は、カッターノズル２４の位置を越えるように動くので、本発明の装 置と方法ではデットプレート３９を用いて可動基材２２を支持することができる 。さらに、切断システムは、使用された切断流体を受け取るための水リシーバ４ １のような収集機構を含むことができる。 本発明の様々な構造では、別にエネルギー蓄積システムを含み、作動サーボ４ ４によって発生したエネルギーとねじれ動作を吸収するようになっている。エネ ルギーを吸収することによって、本発明は、劣化と切断流体の漏れの原因となる ジョイントとこれに組み合わされるシールを使用することがない。吸収されたエ ネルギーは、力学的なエネルギーに変換されて、機械的システムにおいて所望の 動作を容易に行えるようにする。例えば、図示した構造において、例示的なエネ ルギー蓄積システムは、トルクチューブ導管６０を含む。トルクチューブ導管は 捩じれという弾性的な変形を行うことができ、周期的なねじれ応力とひずみが、 トルクチューブ材料の疲労故障限界よりも小さいものであるように構成されてい る。例えば、トルクチューブ６０は、３１６ステンレス綱から構成され、特定の 態様において、トルクチューブ６０は、約２４インチ（約６１センチメートル） 程度の短い長手方向の長さを有することができる。別の態様において、トルクチ ューブの長さは、少なくとも約４８インチ（１２１センチメートル）である。あ るいは、トルクチューブ６０の長さは少なくとも約３６インチ（約１５２ｃｍ） であり、任意的には、少なくとも約７２インチ（約１８３ｃｍ）であり、改善さ れた性能を提供するようになっている。トルクチューブの長さは上限はないが、 切断システムが配置される空間の制限によってのみ制限される。 本発明の別の態様は、トルクチューブ６０の長手方向の軸線が、モータ４３か ら延びるサーボ出力軸４５の回転軸線５２とほぼ同一直線状に整列するように配 置され維持されるような機能を含む。この形状はトルクチューブ６０の横方向の 配置を実質的に回避し、トルクチューブ６０とエネルギー蓄積システムに不要な 応力とひずみがかかることを実質的に回避することができる。 別のエネルギー蓄積機構を本発明に用いることができることが容易にわかる。 例えば、機械的エネルギー蓄積システムは、渦巻き状またはらせん状の管状構造 となる長さの導管配管を含んでいてもよい。管状の構造は、コイルがねじれて機 械的力学エネルギーを吸収し蓄積できるトルク軸線を形成する。例えば、渦巻き 状コイルにおいて、トルク軸線は、渦巻き状の幾何的な中心を通る線によって実 質的に形成され、らせん状のコイルにおいて、トルク軸線は、らせんの幾何形状 が形成される中心線によって実質的に形成される。従って、本発明のこのような 形状において、モータ４３から延びるサーボ出力軸４５の回転軸線５２は、選択 されたコイルのトルク軸線と整列するか、もしくはほぼ同一直線上に配置される ことができる。例えば、導管の配管はモータの回転軸線のまわりにらせん状に巻 き付けて行なうことができる。 本発明の様々な構造は、一般的にギア、ベルト、プーリ、カム等によって形成 される中間の伝達システムを使用しないて切断ノズル２４に所望の動作を与える ことができるので有効である。このような伝達システムは、サーボアクチュエー タに付加的な慣性負荷を与え、サーボモータに好ましくない側部負荷をかける。 伝達システムは、また好ましくない量のバックラッシュを導き、作動的な不安定 さを導くことになる。このような伝達システムを回避することによって、本発明 の様々な態様では、サーボアクチュエータ４４に作用する慣性負荷を極めて低レ ベルに保ち、サーボ側部負荷を回避し、過度のバックラッシュが導びかれること を回避し、作動的な安定性を改善することになる。このように、本発明は、高角 加速のような比較的高い加速度を、カッターノズル２４の動作に与え、極めて正 確にノズルの動作を制御することができる。しかし、任意的に、システムのバッ クラッシュとサーボ側部負荷が十分に減少されたり、あるいは作動的な安定性を 適切に与えるように制御されるならば、ノズル２４の所望の動作が慣性負荷を導 いたり高加速度にならないときには、中間の伝達機構を本発明に用いてもよい。 さらに、本発明の独特の構造によって、基材の機械横方向４９に対する切断パ ターン３２の場所を簡単に別個に調整できる。特に、組み合わされる構成部分に 沿った作動サーボ４４は、機械横方向に沿って側部方向に動くことができ、所望 のように切断パターンを再配置することができる。作動サーボの横方向の再配置 を許容し簡単に取り込めるシステムは、機械横方向に沿ったカッターノズルの比 較的大きなトラバースが必要とされるような選択された切断パターンの輪郭を簡 単に作ることができる。 本発明の様々な構造において、調整手段４８は、作動サーボ４４を所定のシー ケンスおよびルーチンで制御するように構成され、基材２２上に選択された切断 パターン３２を形成するのに必要な連続した動作のルーチンにおいて、カッター ノズル２４を切断通路４６に沿うように導くように構成されている。図示した構 造で、連続した動作のルーチンは、作動サーボモータ４３によって駆動されると サーボアーム５４の所定の回転動作の所定のシーケンスから構成される。調整手 段は、作動サーボ４４からのフィードバックを含み、カッターノズル２４の動作 と基材２２の動作の間の所定の一致性を形成するようになっている。図示した構 造において例えば、フィードバックが、ノズル場所に関するアクチュエータデー タを形成し、従来の手段で作動サーボモータ４３に作動的に結合されるサーボモ ータエンコーダ９８によって与えられる。 このシステムにおいてモータエンコーダ９８は２つの機能を利用することがで きる。増幅器１０２にモータの位置に関する情報を与えることができ、これによ り伝達が正確に実行され、モータの位置を表すデータを調整手段４８に与えるこ ともできる。サーボエンコーダ９８は、サーボモータ４３の１回転につき所望数 のエンコーダパルスを与える。従って、サーボエンコーダ９８からのエンコーダ のカウント数は、サーボ出力軸４５の角度位置に関する情報を与えることができ 、これによりサーボアーム５４の位置とカッターノズル２４の位置に関する情報 を与えることができる。 本発明の図示した構造は、例えばレリアンス・エレクトリック・カンパニーか ら入手できるモデル番号第００１８−７０１４サーボエンコーダを用いることが できる。エンコーダは、２つのチャネルのパルス間が９０°の位相シフトの状態 で、サーボモータ４３の回転あたり２５００パルスの２つのチャネルを発生する ようになっている。 調整手段は、適当なメモリ機構において電子的に記憶されている選択されたデ ータセットを作動的に組み入れる。データセットは、基材に沿って各選択された 物品長さの機械方向に沿って計測された距離と一致して要約される一組の通路の 位置データを形成する。調整手段４８は、基材２２の位置とサーボモータ４３の 位置を監視する。基材の位置は、例えば、位相シフト装置のギアリングエンコー ダ９２から得られ、モータ位置はモータエンコーダ９８から得ることができる。 従って、アクチュエータモータエンコーダはノズル２４の位置に関するアクチュ エータデータを提供することができる。ギアリングエンコーダの位置が、モータ 位置が比較されるデータセット５０に関するポイントを求め、出力、エラー信号 が発生することになる。適切な比較機構は、データセット５０においてアクチュ エータデータを通路位置データと比較する。次いで、調整手段は、エラー信号を 処理し、出力基準信号を増幅器１０２に発信する。基準信号に応じて、増幅器１ ０２がモータ４３への電流を変更し、エラー信号がゼロに駆動されるように回転 させるようになる。作動サーボは、ほぼ通路位置データに従ってノズルを配置す るように動くようになる。 適当な調整手段は、レリアンス・エレクトリック・カンパニーから入手できる ＡＵＴＯＭＡＸ２軸カードモデル番号Ｍ／Ｎ５７Ｃ４２２Ｂを含むことができる 。２軸コントローラカードは、適合性のある動作制御カードとして一般的に記載 されており、２つの別個の軸の動作を、各センクションの基準およびフィードバ ックに関する個々の直交エンコーダの入力で制御できる。フィードバックは、速 度でもよいし位置であってもよく、段階的（相対的）、もしくは絶対的とするこ とができる。基準は、エンコーダから（ギアリングまたはトラッキングモード） からでもよいし、あるいは２軸カード（インデックスモード）または２軸カード （位置カムプロフィール）を介してエンコーダからでもよい。図示した構成にお いて、２軸カードは、一回だけ位置カム（４Ｘ）直交モードにおいて作動するこ とができる。カードはレリアンス・オートマックス・マルチバス１カードラック にインストールでき、適切なソフトウェアで所望の作動に構成できる。適当なソ ウトウェアは、レリアンス・エレクトリック・コーポレーションから入手しても よい。２軸カードが構成された後、コマンドがソフトウェアによって２軸カード に与えられ、２軸カードはソフトウェアに現在の状況を与えることができる。実 際の線形／アナログ制御が、ソフトウェアとは関係なく、いかに２軸カードが構 成されるかに基づいて２軸カードによって実行されることができる。 ２軸カードによって形成される手段のような調整手段４８は複数の重要な機能 を実行することができる。詳細には、調整手段は、図示した構造において所望の カムプロフィールを表すデータセット５０を記憶することができる。カムプロフ ィールは、所望のモータ角をそれぞれが表す数のシーケンスである。より詳細に は、モータの角度は、モータエンコーダ９８によって形成される対向した数のエ ンコーダカウントに関して表される。 ２軸カードは、ギアリングエンコーダ９２とモータエンコーダ９８とから信号 データを受け取ることもできる。ギアリングエンコーダ信号は、物品の長さ３６ に関する位置データを与え、制御システムは、カムプロフィール上のどのデータ ポイントがサーボモータ４３を制御するのに選択されるべきかを求める。例えば 、ギアリングエンコーダが、全部で１００００回転のうち２５００回、回転した 場合には、正しいカムプロフィールデータのポイントは、８０ポイントカムプロ フィールのデータセット上の２０番目のポイントである。２軸カードは必要とさ れるカムポイントの間に挿入することができる。モータエンコーダ９８は、サー ボモータ４３の回転位置に関するフィードバックデータを与え、位置データがエ ンコーダカウンタで表される。 ２軸カードは、モータエンコーダ９８によって表された実際のモーター位置と ２軸カードによってカムプロフィールから選択された所望のモータ位置との間の 差に基づいてエラー信号を発生させることができる。２軸における制御システム は、モータフィードバック位置データを所望のモータ位置データから減算し、生 エラー信号を作り出す。生エラー信号が処理されて、基準信号をモータ増幅器１ ０２に発信するようになっている。 生エラー信号は、２軸カードの制御システム内の４つのゲインを調整すること によって処理される。上述したように、ゲインは、比例ゲイン、積分ゲイン、速 度ゲインおよびフィードフォワードゲインとすることができる。 ゲインの大きさは、所望のカムプロフィールと、カムプロフィール上の各カム ポイントに対応するサーボモータの動作を作り出すのに必要とされるモータトル クとによって求められる。適当なゲインの選択によって、システムは制御され安 定した方法で作動することができる。２軸カードを用いて、ゲインは安定システ ムを維持するように調整することができる。 ２軸カードの作動の概略的ブロック線図が図７に示されている。２軸カードは 、カムプロフィール１２４によって表された記憶されたデータセットと、ギアリ ングエンコーダ９２からの位置データＳ１とに基づいて基準信号を作りだす。ギ アリングエンコーダが回転すると、２軸カードはカムプロフィールのポイントを 通って進み、適切なコマンド信号を形成する。このコマンド信号がブロック線図 に関するコマンド位置信号１５０として表される。 コマンド信号は２つの方法で処理される。第１に、コマンド信号はブロック１ ２６で微分され、ブロック１２８でフィードフォワードゲインによって乗算され る。微分することによってコマンド位置の変化の割合に関する情報を作り出す。 フィードフォワードゲインがどれだけの変化の割合が動力増幅器１０２への最終 的な基準出力に影響をおよぼすことができるかを求める。その結果得られたフィ ードフォワード出力信号がブロック１３０において合計器に送られる。 第２に、コマンドの位置がブロック１３２から得られたモータエンコーダ位置デ ータと比較され、位置エラーといわれる信号が発生する。位置エラーは、２つの 方法で処理される。 (1) 位置エラーが、ブロック１３４で比例ゲインで乗算され、その結果得ら れ出力信号がブロック１３０において合計器に送られる。比例ゲインは、どれだ けの位置エラーが、モータ増幅器１０２に送信された電流−基準／トルク−コマ ンド信号１５４に影響を及ぼすかを求める。 (2) 位置エラーが、ブロック１３６において時間とともに積分され、ブロッ ク１３８において積分ゲインだけ乗算される。その結果の信号が、フィードフォ ワードゲインと比例ゲイン出力信号とともに、ブロック１３０において合計器に 送信される。積分ゲインは、どれだけの積分エラーが、モータ増幅器１０２への 電流−基準／トルク−コマンド出力信号１５４に影響を及ぼすかを求める。 ブロック１３０における合計器からの出力が、速度基準信号１５６として決定 され、ブロック１４０において微分ブロックに送られる。微分ブロック１４０へ の別の入力は、モータフィードバック信号の速度である。速度信号がブロック１ ３２から得られたフィードバックエンコーダ位置データを微分することによって ブロック１４６において得られる。 ブロック１４０の出力が速度エラー信号１５８を決定し、ブロック１４２にお いて速度ゲインが乗算される。速度ゲインは、どれだけの速度エラーがモータ増 幅器１０２への最終基準出力に影響を及ぼすかを決定する。 ブロック１４２の後、モータ増幅器へのアナログ電圧基準信号として現れる前 に３つ以上の調整ブロックに信号が進む。３つのブロックのうち、モータ増幅器 が作動するように設計される電圧の範囲である、＋／−８ボルトＤＣのような選 択された電圧に基準出力を出力限界ブロック１４４がスケーリングするのに用い られる。 本発明は、各パターン反復セグメント３５とこれに対応する物品セグメント３ ８との間で所望の位置合わせができるように、機械方向に対して切断パターン３ ２を有効に動かす位相合わせを実行できる。位相合わせは２つの方法で達成する ことができる。第１に、近接フラグセンサー９１からの信号を監視することによ って、制御コンピュータ８８が位相シフト装置７８を前進させたり後退させる信 号を形成する。このことは、ギアリングエンコーダ９２からの位相合わせパルス の相対的なタイミングを前進させたり後退させ、基材２２に沿った物品３８によ って表された選択された物品長さに関し選択された切断パターンで比例的に機械 方向にシフトすることになる。 あるいは、カムテーブルに記録されたカムポイントを電子的にシフトするよう にシステムが作動する間、２軸カードのカムポイントの位置合わせが、再び書き 込まれ、カム表における特定のカムポイントに関連するコマンド位置基準を前進 させたり後退させることになる。この作動のために、対応する物品のセグメント または製品に対し切断パターンにおいて比例的なシフトを行なうことになる。本 発明のこの構造において、位相シフと装置７８を使用する必要がない。 様々な切断パターンを、本発明に従って所望のように作ることができた。図６ に示したように、例えば切断パターン３２は、各物品の長さ３６毎に選択された 回数を反復するほぼ規則的な反復パターンとすることができる。図示した構造に おいて、反復切断パターンは、各物品の長さ毎に１サイクルの反復サイクルを有 する。 所望の切断パターン３２に対応するデータセット５０が調整手段４８内で、特 に２軸カード内で発生し記録される。データセット５０は、カムポイントからな るカム表と言われる。カムポイントは、作動サーボ４４の特定の角度、特にサー ボエンコーダ９８によって表されエンコーダカウンタにおいて計測されるような 、サーボモータ４３の回転角を表す。特に、個々の角（ラジアンで表されるよう な）は、カッター装置２０の特定の物理的な配列に基づく。詳細には、角度はカ ッターノズル２４のラジアン位置の距離２５と所望の切断パターンに基づく。切 断パターン３２が反復パターンである場合には、切断ターンの角反復サイクルは 、カム表を介し処理することによって発生させることができる。連続した反復パ ターンが、カム表を介しシーケンスを反復させることによって作り出すことがで きる。 様々な技術がデータセット５０を表すカム表を作り出すのに用いられる。図６ を参照すると、例えば、切断パターン３２の反復サイクルの正確なスケール図面 が作られており、基材２２の基準中心線と、選択された基材基準線に対するサー ボアーム５４とサーボモータ４３の回転軸線５２の進行位置とを表す平行な軸線 １１５を組み入れることができる。ラジアン線１１７が、サーボアーム軸線５２ とカッターノズル２４からの切断流体３０の流れとの間の距離を表すのに用いら れる。ラジアン線１１７が、切断パターン３２の反復サイクルの両端部に配置さ れ、基材２２の進行方向に対して上流側あるいは下流側に配向できる機械方向４ ０に沿って選択された方向に伸ばされると、反復サイクルの第１端部におけるラ ジアン線１１７が所定の場所において軸線１１５と交差する。同様に、反復サイ クルの第２の末端からのラジアン線１１７が第２組の場所で軸線１１５と交差す る。第１および第２の場所における距離１１９は、一般的に物品の長さ３６を表 す。長さ１１９は、所望のように選択された数の増分に分割することができる。 増分の数は、切断工程に関し望まれるような切断分割を行なえる程度に十分に大 きいものではならないが、選択された数の増分に上限はない。実際上のこととし て、増分の数は切断工程に関し望まれるように分割を行なうように選択される。 図示した構造において、例えば、距離１１９は、ほぼ等しい長さの増分８０に分 割され８１個のカムポインンを作り出し、第１と８１番目のカムポイントは、ほ ぼ同一であり、切断パターン３２の反復サイクルセグメント３５の端部ポイント を表す。 距離１１９に沿って選択された増分長さのポイントのそれぞれから、ラジアン 線１１７が切断パターンセグメント３５と交差するように揺れ、ラジアン線１１ ７と軸線１１５との間の角度が計測される。この手順が、セット距離１１９に沿 って各増分点に関し繰り返すことができ、１組のプロフィール角を作り出すこと になる。プロフィール角は、正規化され対応する組のカムポイントを作り出すの が好ましい。例えば、プロフィール角は第１のカムポイント値（エンコーダカウ ントにおいて）第１のカムポイント値を各カムポイント値から減算することによ って正規化することができ、切断パターンの各反復サイクルが第１のカムポイン ト値としてゼロで開始する。この結果得られるカムポイントのセットが、調整手 段４８、特に２軸カード内のデータセット５０として用いられるカム表を形成す ることになる。従って、データセットは、独特な電子カム装置を形成するのに有 効である。 本発明の切断システムの作動は、以下のことを含む。 １．サーボアームをニュートラル位置に位置決めする。 ２．適切な機械的停止のために出力軸を整列させる。 ３．システムのホーミング／初期化 ４．適切の調整 サーボアーム５４のニュートラルな位置決めでは、ノズル２４が切断作動の間 揺れるようになっている円弧のほぼ中心にサーボアームを配置することを含む。 ノズル２４が切断通路４６また４７の円弧を掃気するので、実質的に同一および 対向する量のトルクがトルクチューブ６０がねじれている間発生する。この構造 は、モータ性能に関してトルクチューブのバネ作用の影響を最小にするので有効 である。 出力シャフトを整列させることは、サーボ出力軸４５上の機械的停止をサーボ アーム５４のニュートラル位置に対し適当な場所に位置決めすることを含む。適 切に位置決めされると、機械的な停止が、サーボアームの回転進行に関し所望の 制限を行なう。 システムホーミングが、ホーム近接スイッチセンサーがフラグのエッジを検出 するまでサーボアーム５４とフラグ５５を動かすことを含む。この位置は、ホー ム位置として定義され、既知の基準場所にサーボアームを確実に設定するための 機構を形成する。ホーム位置は基準線を形成し、この基準線からモータが所望の カムプロフィールに対応するエンンコーダカウント値に従って回転するように作 られる。 チューニングは、選択された切断作動に関する特定のゲインを求めるための処 理である。ゲインが経験的に求められ、トルクチューブ６０の長さと、選択され た切断パターン３２を発生させるのに求められる加速度のような切断システムの 個々のパラメータによる。図示した実施例の例に関し、４つのゲインが以下の基 準線の値を有する。 １．比例 １０５００ ２．積分 ２０ ３．速度 ３６ ４．フィードフォワード ３２５ 図８と図９を参照すると、本発明の別の構造がモータとモータの軸線５２に沿 って形成されるほぼ同軸通路６９を有するサーボモータ４３を含むことができる 。より詳細には、通路は、モータ軸を通って延びている。同様に、通路６９はモ ータエンコーダ９８を通って延びており、モータエンコーダとほぼ同軸に配列さ れることができる。その結果として、通路６９は選択された流体を作動サーボ４ ４の内側を通り搬送し動かすことができる。この構造は、サーボモータとモータ エンコーダの位置決めを、基材２２の同側部上の駆動ノズル本体とノズル２４で 行なうことができので有効である。このような構造は、装置と基材との間の好ま しくない影響が発生する可能性を少なくし、基材をノズル２４を越えて配置し移 動させることに関して、より大きな柔軟性を与えることになる。適当なサーボモ ータの例はレリアンス・エレクトリック・カンパニーから入手可能なレリアンス ＥＳ２００４０モータである。 図示した構造において、トルクチューブ６０によって得られる搬送導管の一部 が、通路６９と流体連通して作動的に接続され、モータエンコーダ９８の端部を 通る作動サーボ４４に入る。例えば、トルクチューブ６０は、モータエンコーダ で終了するように構成されていてもよいし、あるいはエンコーダ軸を通って形成 された通路６９に延びこれを通るように構成されてもよい。同様に、トルクチュ ーブ６０は、サーボモータ４３で終了するように構成されてもよいし、モータ軸 を通って形成された通路６９に延びてこれを通るように構成されいてもよい。 モータ出力軸４５は、選択された流体をノズル本体と可動な支持体２６に給送 するように作動的に構成される。適当な流体通路が、出力軸内で形成されており 、出力軸からノズル本体の導管アームセクション６２にまで作動的な流体連通を 行なうようになっている。前述したように、流体が、アームセクション６２から 支持セクション６４を通りノズル２４に進行し、基材２２上に給送される。図示 した構造において、モータの出力軸４５が、モータ軸と導管アームセクション６ ２との間の相互接続を越えて延びており、サーボアーム５４が固定され上述した ように構成された取り付けセクションを形成する。任意的に、サーボアーム５４ がサーボモータ４３と導管アームセクション６４との間に配置されてもよい。従 って、作動サーボ４４は、またトルクチューブ導管セクション６０によって得ら れたエネルギー蓄積手段のトルク軸線６７とほぼ同一直線のサーボ回転軸線５２ を有する。 前述したように、調整手段４８は、選択され、電子的に記録されたデータセッ ト５０を用いることによって作動サーボ４４を制御するように作動的に接続され ている。データセットが、作動サーボ４４を選択されたシーケンスで動くように 構成され、シーケンスは、基材２２の動作に対し所定の一致性を有し、これによ り、ノズル２４を選択された給送通路に沿って導き、切断パターン３２のような 選択されたターンを基材に形成する。 このように本発明を完全に詳細に記載してきたが、様々な変形および変更も本 発明の精神から逸脱することなくなされることが簡単にわかるであろう。このよ うな変形および変更の全ては、請求の範囲で定義されるように本発明の範囲内に あると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 オーウェン ブルース アーサー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54983 ウェヨーウィーガ グース ロー ド イー6526 (72)発明者 コーロム マイケル ジェームズ アメリカ合衆国 ジョージア州 30907 マーティネス ウッドウォーク レーン 605 (72)発明者 ハイズ ジョン ハーランド アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54911 アップルトン ノース ランキン 2824

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可動支持部に接続されたノズルと、 該ノズルから選択された流体流量を供給するような圧力で流体を前記ノズル に給送する供給手段と、 複数の選択された長さを前記基材に沿って識別するための決定手段と、 前記流体を前記基材上に送る間、該基材を所定の速度で機械方向に動かすた めの搬送手段と、 選択された給送通路に従って前記ノズルを動かすための作動サーボと、 該作動サーボを選択されたシーケンスで動かすように構成された選択された 電子記憶データセットを用いることによって前記作動サーボを制御するための調 整手段と、を備え、前記シーケンスが、前記基材の動作に関し所定の一致性を有 しており、前記ノズルを前記選択された給送通路に沿って向け、前記選択された パターンを前記基材上に形成するようになっている、 流体を選択されたパターンで可動基材に送るための装置。 ２．可動支持部に接続されたカッターノズルと、 選択された切断パターンで前記基材を切断するのに十分な流体流量を前記カ ッターノズルから与えるような圧力で切断流体を前記カッターノズルに供給する 供給手段と、 前記装置の機械方向に沿って相互接続された複数の物品セグメントを形成す る複数の選択された物品長さを識別するための決定手段と、 前記基材の前記切断中に、前記機械方向に沿って所定の速度で前記基材を動 かすための搬送手段と、 前記カッターノズルを選択された切断通路に沿って動かすための作動サーボ と、 該作動サーボを選択されたシーケンスで動かすように構成された選択された 電子的に記憶されたデータセットを用いることによって前記作動サーボを制御す るための調整手段と、を備え、前記シーケンスは、前記基材の前記動作に関 し所定の一致性を有しており、前記カッターノズルを前記選択された通路に沿っ て送り、前記選択された切断パターンを前記基材上に形成するようになっている 、可動部材を切断するための装置。 ３．前記搬送手段は、少なくとも約100ft/分の速度で前記基材を動かすように構 成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ４．前記作動サーボは、少なくとも約1,000ラジアン/秒²の角速度を与えるよう に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ５．前記作動サーボは、電磁モータと、該モータにより駆動されるアクチュエー タアームとを含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。 ６．前記給送通路に沿って前記ノズルを動かすことによって発生した機械的エネ ルギーを吸収するためのエネルギー蓄積システムを備えることを特徴とする請求 項１に記載の装置。 ７．前記エネルギー蓄積システムはトルクチューブを備えており、該トルクチュ ーブは前記流体を前記ノズルに通じさせるように構成されていることを特徴とす る請求項６に記載の装置。 ８．前記エネルギー蓄積システムは管状コイルを備え、該管状コイルは、前記流 体を前記ノズルに導くように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の 装置。 ９．前記エネルギー蓄積システムは管状コイルを備え、該管状コイルは、前記流 体を前記ノズルに導くように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の 装置。 10．前記作動サーボは、前記流体を前記作動サーボの内部を通り搬送できる通路 を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 11．前記決定手段は、前記基材に沿って前記選択された長さの各々の位置に関す る物品位置データを与えるラインエンコーダを含んでおり、 前記調整手段は、前記ノズルの位置に関する作動データを与える作動エンコ ーダと、各物品の長さの前記機械方向に沿った距離に従って要約された１組の通 路位置データと前記作動データとを比較するための比較器と、前記通路位置デー タにほぼ従って、前記ノズルを位置決めするように前記作動サーボの動きを導く 信号を発信するための出力発生器、とを含んでいることを特徴とする請求項１に 記載の装置。 12．前記基材に沿って前記選択された長さに対し前記選択されたパターンで機械 方向にシフトを行なうように構成されたギアリングエンコーダを備えることを特 徴とする請求項１１に記載の装置。 13．(a) ノズルを設け、 (b) 該ノズルから選択された流体流量を与えるような圧力で前記ノズルに選 択された流体を供給し、 (c) 前記基材に沿って複数の選択された長さを識別し、 (d) 流体を前記基材に送る間、前記基材を所定の速度で機械方向に沿って動 かすように前記基材を搬送し、 (e) 前記ノズルを選択された給送通路に沿ってサーボ作動させ、 (f) 選択されたシーケンスで前記サーボ作動段階(e)を制御するように構成 された電子的に記録されたデータセットに従って前記サーボ作動段階(e)を調整 する段階からなり、前記シーケンスは、前記基材の搬送に関し所定の一致性を有 し、前記ノズルを前記選択された給送通路に沿って導き、前記選択されたパター ンを前記基材上に形成するようになっていることを特徴とする、 流体を可動基材に選択されたパターンで導くための方法。 14．(a) カッターノズルを設け、 (b) 前記選択された切断パターンに前記基材を切断するのに十分な流体流量 を前記カッターノズルから与えるような圧力で、前記カッターノズルに切断流体 を供給し、 (c) 前記基材の機械方向に沿って相互接続された複数の物品セグメントを形 成する複数の選択された物品長さを前記基材に沿って識別し、 (d) 前記基材を切断中に、所定の速度で前記機械方向に沿って前記物品セグ メントを動かすように前記基材を搬送し、 e) 前記カッターノズルの動作を選択された切断通路に従ってサーボ作動さ せ、 (f) 選択されたシーケンスで前記サーボ作動段階(e)を制御するように構成 された電子的に記録されたデータセットに従って前記サーボ作動段階(e)を調整 する段階からなり、前記シーケンスは、前記基材の搬送に関し所定の一致性を有 し、前記ノズルを前記選択された給送通路に沿って導き、前記選択されたパター ンを前記基材上に形成するようになっていることを特徴とする、 可動基材を切断するための方法。 15．前記ノズルを前記給送通路に沿って動かすことによって発生した機械的なエ ネルギーを吸収するためのエネルギー蓄積システムを形成する段階を備えている ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。 16．前記エネルギー蓄積システムはトルクチューブを備えており、該トルクチュ ーブは前記流体を前記ノズルに導くように構成されていることを特徴とする請求 項１５に記載の方法。 17．前記エネルギー蓄積システムは管状コイルを備えており、該管状コイルは前 記流体を前記ノズルに導くように構成されていることを特徴とする請求項１５に 記載の方法。 18．前記作動サーボは、作動的な回転軸を含んでおり、前記トルクチューブは前 記作動サーボの前記作動軸線とほぼ整列すること特徴とする請求項１６に記載の 方法。 19．前記識別段階(c)は、前記基材の前記機械方向に沿って前記基材の各選択さ れた長さの位置に関する位置データを与えるラインエンコーダを用いており、 前記調整手段は、前記ノズルの位置に関する作動データを与える作動エンコ ーダと、前記基材に沿った各選択された長さの前記機械方向に沿った距離に従っ て要約された一組の通路位置データを前記作動データと比較するための比較器と 、前記通路位置データにほぼ従って前記ノズルを配置するように前記作動サーボ の動作を導く信号を発信するための出力発生器と、を含むことを特徴とする請求 項１３に記載の方法。 20．前記基材に沿って前記選択された長さに対する前記選択されたパターンで機 械方向にシフトを行なうように構成されたギアリングエンコーダを備えることを 特徴とする請求項１９に記載の方法。