KR20130118863A

KR20130118863A - 벨트 조정 방법 및 벨트 운반 시스템

Info

Publication number: KR20130118863A
Application number: KR1020137008736A
Authority: KR
Inventors: 어네스트 제이 제이 클레버스; 파트리크 빈크
Original assignee: 오세-테크놀로지스 베파우
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-10-30
Also published as: US20130206549A1; JP2013544730A; US8857602B2; WO2012045622A1; JP5937600B2; EP2625570A1

Abstract

적어도 두 개의 롤러 (12, 14) 둘레로 지나가는 무단 벨트 (10) 의 측방향 위치를 조정하기 위한 방법은 상기 롤러들 중 적어도 하나의 롤러 (14) 의 틸트 위치를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 틸트 위치를 제어하는 것과 조합하여 상기 롤러들 (12, 14) 중 적어도 하나의 롤러의 측방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

벨트 조정 방법 및 벨트 운반 시스템{BELT ADJUSTING METHOD AND BELT TRANSPORT SYSTEM}

본 발명은 적어도 두 개의 롤러 둘레로 지나가는 무단 (endless) 벨트의 측방향 위치를 조정하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은 롤러들 중 적어도 하나의 틸트 (tilt) 위치를 제어하는 단계를 포함한다.

무단 벨트, 예를 들어 컨베이어 벨트가 롤러들에 의해서 규정된 운반 경로를 따라서 이동되도록 계속적으로 구동될 때, 외부 영향들뿐만 아니라 롤러들 및 롤러들의 베어링 구조체들에 있어서의 제작 공차는 벨트가 운반 경로의 종방향으로 이동되는 것뿐만 아니라 측방향, 즉 롤러들의 축 방향으로 이동되는 경향을 유발할 수도 있다.

벨트의 이와 같은 측방향 이동들을 억제하기 위해서, 벨트 가장자리 검출기에 의해 벨트의 측방향 위치를 모니터하고 롤러들 중 하나의 틸트 위치를 조정함으로써 벨트의 측방향 이동을 피드백 제어하는 것이, 예를 들어, JP 2008-007246 A 로부터 공지되어 있다. 롤러가 이 롤러의 회전 축에 수직한 축 둘레로 틸팅되면, 이것은 벨트 운반 방향에 대해서 영향을 주어, 벨트가 롤러의 틸트 각도를 적절하게 제어함에 의해서 "조향 (steered)" 될 수도 있다.

US 2010/0080598 A1 은 벨트 조정 메커니즘을 설명하며, 여기서 이송 벨트의 측방향 시프트 (shift) 위치가 시프트 제어 롤러의 경사 각을 변경함에 의해서 벨트 반송 방향에 수직한 벨트 시프트 방향으로 변경된다.

EP 2 073 066 A1 은 유사한 메카니즘을 설명한다. 보정 롤러가 일 단부를 위로 아래로 이동함에 의해서 틸팅된다.

US 6 594 460 B1 은 벨트 조정 메카니즘을 설명하며, 여기서 벨트의 측방향 위치는, 벨트의 가장자리와 결합 (engage) 하고 롤러의 축 방향으로 이동가능한 벨트 가장자리 안내 가이드에 의해서 조정된다.

특정 응용들, 예를 들어 이미지 기판 시트들이 무단 벨트 상에서 지지되고 처리 스테이지, 예를 들어 프린트 헤드를 지나서 반송되는, 또는 무단 벨트 그 자체가 이미지 캐리어로서 이용되는 고해상도 프린트 응용들에 있어서, 벨트의 측방향 위치가 매우 정확하게 제어되는 것이 중요하다.

따라서, 발명의 목적은 무단 벨트의 측방향 위치를 제어함에 있어서 정확도를 향상시키는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은, 틸트 위치를 제어함과 조합하여 롤러들 중 적어도 하나의 측방향 위치를 제어함으로써 달성될 수 있다. 벨트의 측방향 위치를 보정하기 위해서 롤러의 틸트 위치가 변경될 때, 주된 영향은 벨트의 측방향 속도의 변경이고, 이 측방향 속도의 변경은 단지 일정한 지연 후에 원하는 측방향 위치의 변경으로 이어질 것이어서, 피드백 제어는 불안정한 경향이 있고, 또한 요구되는 높은 정밀도를 허용하지 않는다. 다른 한편으로, 롤러의 측방향 위치가 변경될 때, 이것은 적어도 이 롤러의 근처 부분에서 벨트의 측방향 위치에 즉각적인 영향을 준다. 결과적으로, 벨트의 목표 위치로부터의 측방향 편차는 하나 이상의 롤러의 측방향 위치를 조정함으로써 매우 짧은 지연 후에 보정될 수 있다. 당연히, 롤러들의 측방향 위치들은 단지 일정한 범위 내에서 조정될 수 있고, 벨트가 특정한 측방향으로 드리프트 (drift) 하는 경향을 가질 때, 롤러들은 조만간 그들의 조정 범위의 단부에 도달할 것이다. 그러나, 적어도 하나의 롤러의 틸트 위치를 제어함으로써 얻어지는 조향 효과와 롤러들의 측방향 조정을 결합함으로써, 틸트 위치를 제어함으로써 측방향 벨트 위치의 장기 안정성을 보장하는 것과 하나 이상의 롤러들의 측방향 위치를 제어함으로써 측방향 벨트 위치에서의 단기 편차를 보상하는 것이 가능하다.

본 발명의 유용한 선택적 특징이 종속항에 나타난다.

두 롤러 사이의 벨트 부분에서 벨트의 측방향 위치를 제어하기 위해서, 두 롤러의 측방향 위치가 조정될 때 벨트 상에서 운반되는 이미지에서 어떠한 스큐 (skew) 가 방지되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

롤러의 틸트 위치를 제어함으로써 벨트가 조향될 때, 틸트 이동은 벨트 위치에 있어서 측방향 시프트로 이어질 수도 있고, 그리고 이 측방향 시프트는 측방향 벨트 조정에서 오류를 유발할 수도 있다. 이러한 오류들을 방지하기 위해서, 롤러의 측방향 조정은 틸트 움직임에 의해 초래되는 측방향 시프트를 보상하기 위해서 사용될 수도 있거나, 또는 롤러가 롤러의 회전 축을 통과하지 않으나 벨트가 롤러의 주변 표면을 이탈하는 "분리 라인"을 향하여 시프트된 축에 대해서 틸팅될 수도 있다.

벨트 위치가 벨트 가장자리 검출기에 의해 피드백 제어될 때, 제어 프로세스에서의 오류는 벨트 가장자리가 완벽하게 직선이 아니라는 사실에 의해서 유발될 수도 있다. 바람직하게는, 이 오류들은, 벨트를 따른 종방향 위치의 함수로 벨트 가장자리의 측방향 위치를 나타내는 곡선을, 예를 들어 표 형식으로 저장함으로써 방지될 수 있어, "이상적인" 완벽한 직선 벨트 가장자리의 위치가 관련 종방향 위치에 대한 벨트 가장자리 검출기로부터 얻어진 측정 결과로부터 함수 값을 뺌으로써 얻어질 수 있다.

또한, 벨트 측방향 위치의 주기적 변동들은 롤러들 베어링들 내의 제작 공차들에 의해서 유발될 수도 있다. 이 주기적 변동들은 미리 결정 (측정) 될 수 있으므로, 틸트 위치 및/또는 (좀더 바람직하게는) 롤러 또는 롤러들의 측방향 위치를 피드포워드 제어 (feedforward-controlling) 함으로써 이 변동들을 보상하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 청구항 9 에 정의된 바와 같은 벨트 운반 시스템에 관한 것이다. 또한, 종속항 5, 7, 8, 10 및 11 각각에 개시된 특징들이 각각의 포괄 청구항의 특징들에 독립하여 유용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 도면들과 함께 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 벨트 운반 시스템의 전방 사시도,
도 2 는 벨트 운반 시스템의 평면도,
도 3 은 벨트의 측방향 위치에 대한 다른 제어 작동들의 효과를 도시하는 다이어그램,
도 4 는 롤러 둘레를 통과하는 벨트 일 부분의 사시도,
도 5 및 도 6 은 도 4 에 도시된 롤러의 다른 틸트 이동들의 효과를 도시하는 개략도,
도 7 은 롤러용 조정 메카니즘 및 베어링 구조체의 개략도,
도 8 은 비-직선 벨트 가장자리의 효과를 도시하기 위한 벨트 운반 시스템의 평면도,
도 9 는 벨트 가장자리의 측방향 위치에서의 주기적 변동들의 스펙트럼,
도 10 은 본 발명에 따른 벨트 운반 시스템용 제어 시스템의 블록 다이어그램.

도 1 에 도시된 바와 같이, 벨트 운반 시스템은 두 개의 롤러 (12, 14) 둘레를 통과하는 무단 벨트 (10) 를 포함한다. 롤러 (12) 는 축 (16) 에 대해서 회전가능하고, 롤러 (14) 는 축 (16) 에 실질적으로 평행한 축 (18) 에 대해서 회전가능하다. 롤러들 (12, 14) 중 적어도 하나는 모터 (도시 안됨) 에 의해서 구동되어, 벨트 (10) 는 도 1 의 화살표 (V) 에 의해서 표시된 방향으로 이동된다.

벨트 (10) 가 이동되는 방향은 회전 축 (18) 에 수직한 (즉, 도 1 의 도면의 평면에 수직한) 축에 대해서 롤러 (14) 를 약간 틸팅함으로써 영향을 받을 수 있다. 롤러 (14) 가 도 1 에 도시된 틸팅된 위치에 유지될 때, 벨트 (10) 는 롤러들 (12, 14) 의 오른쪽 단부를 향해서 점진적으로 이동되는 경향을 가질 것이다.

벨트 가장자리 검출기 (20) 는 벨트 (10) 의 일 가장자리의 측방향 위치 (즉, 축들 (16, 18) 의 방향으로의 위치) 를 검출하여, 벨트의 측방향 위치는 피드백-제어될 수도 있다.

벨트 가장자리 검출기 (20) 가 목표 위치로부터의 벨트 가장자리의 측방향 편차를 검출하면, 제어 신호가 롤러 (14) 를 위한 베어링 구조체 내의 액츄에이터에 전송되고, 롤러는 벨트를 목표 위치로 되돌리도록 틸팅된다. 그러나, 롤러 (14) 의 틸팅된 위치의 주요 효과는 측방향 (y) 으로의 속도 성분이 롤러 (14) 의 둘레면을 이탈하는 벨트 (10) 의 부분에 부여된다. 결과적으로, 제어 작동의 효과가 단지 특정한 지연 후에 검출기 (20) 에서 검출가능하다.

예시로서, 도 2 에 연속 라인들로 도시된 곡선 (22) 은 시간 (t) 의 함수로서 벨트 가장자리 검출기 (20) 에 의해서 검출되는 벨트 가장자리의 측방향 위치를 나타낸다. 또한, 벨트 가장자리에 대한 허용 구간 띠 (24) 가 도시된다. 시간 (t1) 에서, 벨트 가장자리가 허용 구간 띠 (24) 를 벗어나서, 제어 작동이 시작되어야 한다. 이 제어 작동이 도 1 에 도시된 바와 같이 단지 롤러 (14) 를 틸팅하는 것으로 이루어지면, 이것은 단지 벨트의 가장자리가 도 1 에서 왼쪽으로 이동하는 속력을 감소시킬 것이나, 그럼에도 불구하고 곡선 (22) 은 도 2 에 도시된 바와 같이 허용 구간 띠 (24) 를 벗어날 것이다.

본 발명에 따르면, 롤러 (14) 의 틸트 이동은 롤러 (14) 또는 양 롤러 (12, 14) 의 측방향 위치 조정과 결합된다.

도 3 에, 벨트 (10) 의 측방향 위치에 대한 롤러 (14) 만의 일정한 측방향 변위 (음의 y-방향으로) 의 효과가 일점쇄선으로 도시되어 있다. 벨트 가장자리 검출기 (20) 의 검출 신호의 대응하는 변화가 도 2 에서 곡선 (26) 에 의해 표시된다. 롤러 (14) 의 측방향 위치 조정은 벨트 가장자리 검출기 (20) 의 위치에서 벨트 가장자리의 위치에 대해 즉각적인 효과를 갖는다는 것, 즉 제어 작동이 실질적으로 지연 없이 효과를 갖는다는 것이 보여질 수 있다.

양 롤러 (12, 14) 의 측방향 위치가 동일한 양만큼 시프트될 때, 결과적인 효과가 도 3 의 파선으로 도시되고, 도 2 의 곡선 (28) 에 의해서 표시된다.

또한, 도 3 은, 벨트 (10) 상에 반송되는 복수의 시트 (30) 중 하나를 도시한다. 다시 시트 (30) 에 대한 롤러 (14) 만의 또는 양 롤러 (12, 14) 의 측방향 시프트의 효과가 각각 일점쇄선 및 파선에 의해서 표시된다. 롤러 (14) 가 혼자 시프트되면, 시트 (30) 가 롤러 (12, 14) 에 대한 시트의 종방향 위치에 의존하는 양만큼 측방향으로 시프트될뿐만 아니라 특정 스큐 각도만큼 회전된다. 그러나, 두 롤러 (12, 14) 사이의 거리가 크면, 이 스큐 각도는 무시될 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 양 롤러 (12, 14) 는 동일한 양만큼 시프트되어, 시트 (30) 가 자신에게 평행하게 그리고 벨트 상에서 종방향 위치에 관계없이 항상 동일한 양만큼 변위된다. 이 방식에 있어서, 벨트 (10) 및 벨트 상에서 운반되는 시트 (30) 의 측방향 위치는 안전하게 그리고 높은 정확도로 제어될 수 있다.

롤러 (14) 는 측방향으로 시프트될뿐만 아니라 틸팅되기 때문에 (도 1 에 도시된 바와 같이), 도 3 에서 화살표 (V)로 표시된 벨트 (10) 의 속도는 음의 y-방향 성분을 갖고, 결국 이 속도 성분이 벨트 가장자리를 동일한 방향으로 움직이게 하여, 롤러 (12, 14) 가 잠시후 자신들의 원래 측방향 위치로 복귀될 수도 있다.

도 4 는 롤러 (14) 의 사시도이며, 또한 벨트 (10) 의 들어오는 부분 (32) 및 나가는 부분 (34) 을 도시한다. 이 예에서, 벨트 (10) 는 세 개 이상의 롤러 둘레를 지나가므로, 벨트의 들어오는 부분 (32) 및 나가는 부분 (34) 이 서로에 대해서 평행하지 않다. 또한, 도 4 는 롤러 (14) 의 회전 축 (18) 을 관통하는 대칭 평면인 평면 (S) 을 도시하며, 이 평면 (S) 에 대해서 벨트의 나가는 부분 (34) 이 들어오는 부분 (32) 의 거울 상이 되도록 이 평면은 배향된다.

벨트의 나가는 부분 (34) 의 이동 방향을 변경하기 위해서, 롤러 (40) 는 회전 축 (18) 에 수직한 어떠한 축에 대해서 틸팅될 수도 있다. 그러나, 틸트 축이 평면 (S) 에 수직하면, 이것은 벨트의 왼쪽 및 오른쪽 가장자리 간의 길이에 차이를 유발할 것이어서, 벨트는 일정한 탄성을 가져야만 할 것이다. 다른 한편으로, 틸트 축이 평면 (S) 과 평행하면, 틸트 이동은 벨트의 길이에서 실질적인 변화를 초래하지 않을 것이다.

도 5 는 롤러 (14) 및 나가는 벨트 구간 (34) 의 전방도를 틸팅된 상태와 틸팅되지 않은 상태 두 가지로 도시하고, 대칭 평면 (S) 에 포함되며 따라서 롤러의 회전축 (18) 과 교차하는 축 (36) 에 대해서 롤러 (14) 가 틸팅가능한 경우를 도시한다. 이 경우에, 롤러의 틸트 이동은 벨트 부분 (34) 의 가장자리의 거리 (d) 만큼의 일정한 측방향 시프트를 유발한다. 이 시프트는 즉시 벨트 가장자리 검출기 (20) 에서 벨트 가장자리의 시프트로 바뀌어, 벨트 가장자리 검출기가 제어 시스템에 네가티브 피드백을 전달하고, 이것은 제어 시스템에서의 오류 및 불안전성을 유발할 수도 있다.

이 문제는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 롤러 (14) 의 상부 정점을 향해서 대칭 평면 (S) 으로부터 오프셋된 틸트 축 (38) 에 대해서 롤러 (14) 를 틸팅함으로써 방지될 수 있다. 도 6 에서, 회전 축 (18) 과 교차하는 것 대신에, 틸트 축 (38) 은, 벨트의 나가는 부분 (34) 이 롤러를 이탈하는 롤러 (14) 의 둘레면 상의 라인과 교차한다. 이러한 경우에, 도 6 에서 볼 수 있는 바와 같이, 시프트 이동은 벨트의 어떠한 현저한 측방향 시프트를 유발하지 않는다. 따라서, 도 6 에서와 같이 틸트 축 (38) 을 선택함으로써, 제어 시스템의 안정성과 정확성이 향상될 수 있다.

롤러 (14) 가 오프셋 틸트 축 (38) 에 대해서 회전가능하도록 하기 위해서, 카다닉 서스펜션 (Cardanic suspension) 의 일종이 이용될 수도 있고, 즉 롤러 (14) 전체가, 시프트 축 (38) 을 규정하는 액슬 상에 회전가능하게 지지되는 리그 (rig) 에 회전가능하게 지지될 수도 있다.

도 7 은 더 큰 유연성을 제공하고 따라서 본 발명의 프레임워크 (framework) 에서 바람직한 대안적인 베어링 구조체를 도시한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 롤러 (14) 는 롤러 양 단부로부터 돌출된 액슬들 (40) 을 구비한다. 각 액슬 (40) 은 베어링 (42, 44) 내에 각각 회전가능하게 지지된다. 도 7 에서 좌측 상의 베어링 (42) 은 베어링의 측방향 이동, 즉 y-방향 이동을 유발하는 액츄에이터에 의해서 유지된다. 롤러의 액슬들 (40) 과 베어링들 (42, 44) 사이의 연결들은 y-방향에서 강성 (rigid) 이기 때문에, 액츄에이터 (46) 의 이동은 롤러 (14) 와 베어링 (44) 의 대응하는 측방향 이동으로 바뀐다. 이 이유 때문에, 베어링 (44) 은 가이드 블록 (48) 상에서 미끄럼 가능하게 지지된다. 액츄에이터 (46) 및 가이드 블록 (48) 은 각각의 액츄에이터 (50, 52) 상에 지지되고, 이 액츄에이터는 베어링 (42, 44) 의 수직 이동, 즉 z-방향 이동을 유발할 수 있다. 액츄에이터 (50, 52) 는 별개로 제어되어, 이들의 이동이 서로 독립적일 수도 있다. 결과적으로, 베어링들 (42, 44) 은 액슬들 (40) 의 베어링들에 대한 미소한 각 이동을 허용하는 구성을 가져야 한다. 이것이 도 7 에 도시된 예에서 베어링들 (42, 44) 이 유니버설 조인트들 (universal joints) 에 의해서 형성되는 이유이다.

액츄에이터 (50, 52 및 46) 을 적절하게 제어함으로써, 롤러 (14) 는 y-z 평면에서 3 자유도 모두 (즉, y-방향 병진 운동, z-방향 병진운동, 및 y-z 평면에서 회전) 로 이동될 수도 있다.

따라서, 도 7 에 도시된 베어링 구조체는, 롤러 (14) 의 측방향 시프트를 제어하는 것과, 특히 도 6 에 도시된 틸트 축 (38) 을 포함하여, 도 7 의 도면 평면에 수직인 어떠한 바람직한 축에 대하여 롤러의 틸트 이동을 제어하는 것 둘 다에 이용될 수도 있다.

대안으로서, 수직 액츄에이터 (50, 52) 는 도 5 에 도시된 틸트 축 (36) 에 대해서 롤러 (14) 를 틸팅하기 위해서 사용될 수도 있고, 수평 액츄에이터 (46) 는 도 5 에 도시된 (거리 (d) 만큼의) 벨트 가장자리의 측방향 시프트를 보상하기 위해서 이용될 수도 있다.

또한, 도 7 에 도시된 것과 동일한 베어링 구조체가 벨트의 다른 단부에 있는 롤러 (12) 를 위해서 이용될 수도 있다. 그러나, 일반적으로 이 롤러 (12) 를 틸트하는 것이 필요하지 않으므로, 수직 액츄에이터 (50, 52) 는 강성 지지체로 대체될 수도 있다.

액츄에이터들 (46, 50 및 52) 은 어떠한 적합한 타입의 것일 수도 있고, 예를 들어 영구자석형 액츄에이터, 피에조 (piezos) 등과 같은 전기-기계적 변환기에 의해서 형성될 수도 있다.

전자 제어 시스템 및 롤러들 (12, 14) 용 액츄에이터들을 제어하기 위한 방법이 이하 도 8 내지 도 10 과 함께 설명될 것이다.

도 8 은 벨트 (10) 의 측방향 위치가 아주 높은 정밀도로 제어되어야 할 때, 해결되어야 할 문제를 도시한다. 이 문제는 벨트 (10) 의 가장자리들이 일반적으로 완벽하게 직선이 아니고 도 8 에 (과장되게) 도시된 바와 같이 약간 만곡된 형상을 가질 것이라는 사실로부터 기인한다. 결과적으로, 벨트 가장자리 검출기 (20) 에 의해서 검출된 측방향 벨트 가장자리 위치는 벨트 가장자리의 만곡된 형상 때문에 기인한 오류를 포함한다. 제어 시스템이 단지 벨트 가장자리의 검출된 위치를 일정하게 유지하려고 한다면, 벨트 (10) 전체 (벨트 상에서 운반되는 시트 (30)) 는 벨트 가장자리의 곡률을 따르는 측방향 이동을 받게 될 것이다. 그러나, 벨트 가장자리의 곡률에 의해서 유발된 측방향 이동은 벨트 (10) 의 완전 1 회전에 대응하는 주기 (Tb) 로 주기적이기 때문에, 신호가 액츄에이터들 (46, 50 및 52) 을 피드백 제어하기 위해서 이용되기 전에, 벨트 가장자리의 형상을 측정하고, 미리 대응하는 이동을 계산하고, 이를 벨트 가장자리 검출기 (20) 로 얻어진 검출 결과로부터 빼는 것이 가능하다.

다른 주기적 교란이 베어링들 (42, 44) 내 제작 공차에 의해서 생성될 수도 있고, 이 교란은 특히 측방향으로 롤러 (14) (및 또한 롤러 (12)) 의 특정한 와블 (wobble) 및 또한 롤러의 특정한 틸트 이동으로 이어질 수도 있다. 롤러들의 이러한 이동은, 위에서 설명된 바와 같이, 벨트 (10) 의 특정한 측방향 이동으로 바뀔 것이다. 벨트 가장자리의 측방향 위치에서의 대응하는 진동은 롤러들 (12, 14) 의 완전 1 회전에 대응하는 주기를 가질 것이다.

도 9 는 이러한 주기적 교란의 스펙트럼을 바 다이어그램의 형식으로 도시한다. 스펙트럼은 적어도 일 주기 (Tb) (또는 바람직하게 이들의 정수배 (integral multiple)) 에 걸쳐서 벨트 가장자리 검출기 (20) 에 의해서 검출된 벨트 가장자리의 측방향 위치를 샘플링하고 다음으로 이산 퓨리에 변환을 적용함으로써 얻어질 수도 있다. 도 9 에서, 주파수 또는 역주기 (inverse period) (1/t) 가 수평축 상에 주어지고, 각 퓨리에 성분이 각 주파수에 바 (bar) 에 의해서 도시된다.

주파수 0 에서의 바 (54) 는 전체 샘플링 기간에 걸쳐서 평균된 벨트 가장자리의 위치에 대응한다. 주파수 1/Tb 에서의 바 (56) 는 주기 (Tb) 를 갖는 변동의 (사인파적) 베이스 성분을 나타내고, 주파수들 2/Tb, 3/Tb 등 에서의 바들 (58) 은 더 높은 고조파를 나타낸다. 유사하게, 주파수 1/Tr 에서의 바 (60) 는 롤러들 (12, 14) 의 주기성 (Tr) 을 갖는 변동의 베이스 성분을 나타낸다. 바 (62) 는 이의 제 2 고조파를 나타낸다. 더 높은 고조파들이 계산될 수도 있으나 도 9 에 도시되지 않았다.

도 10 은 롤러들 (12, 14) 의 베어링들에 대한 액츄에이터들을 제어하기 위해 이용될 수도 있는 제어 시스템의 블록 다이어그램이다.

벨트 가강자리 검출기 (20) 는 벨트 가장자리의 y-위치를 나타내는 검출 신호를 표본/유지 회로 (sample/hold-circuit) (64) 에 전달하고, 여기서 검출 신호는 길이 (Tr) 를 갖는 각 샘플링 주기 마다 계속적으로 그리고 반복적으로 샘플링된다. 다음으로, 각 주기 동안에 샘플링된 데이타 세트는 퓨리에 변환 스테이지 (66) 로 전송되고, 여기서 도 9 에 도시된 타입의 퓨리에 스펙트럼이 계산된다.

이 스펙트럼으로부터, 롤러 보정 스테이지 (68) 는 Tr 의 주기들 및 이의 보다 높은 고조파를 갖는 성분들을 추출한다. 이 퓨리에 성분들은, 롤러들 (12, 14) 의 베어링들에 의해서 유발된 모든 변동의 영향을 나타내는 보정 신호를 합성하기 위해서 이용된다. 도시된 예에서, 롤러 (14) 만이 이 변동들을 보상하기 위해서 이용되었다. 결과적으로, 롤러 보정 스테이지 (68) 에 의해서 계산된 보정 신호는 합산 지점 (70) 에서 부호가 역으로 되고, 다음으로 롤러 (14) 에 대한 액츄에이터 (46) 를 제어하기 위해서 이용된다.

벨트 보정 스테이지 (72) 는, 주기 (Tb) 및 더 높은 고조파를 갖는 퓨리에 스펙트럼의 성분들을 추출하고 이 퓨리에 성분들로부터 벨트 가장자리의 형상을 나타내는 보정 신호를 합성한다. 대응하는 보정 신호가 합산 지점 (74) 으로 전송되고 벨트 가장자리 검출기 (20) 에 의해서 전달된 검출 신호로부터 빼진다. 다음으로, 차이, 즉 검출 신호 빼기 보정 신호가 합산 지점 (70) 에 전달되고, 액츄에이터 (46) 에 대한 제어 신호에 합산된다. 동시에, 이 차이는 롤러 (12) 의 측방향 위치를 제어하는 액츄에이터 (46') 에 공급된다.

바람직하게는, 표본/유지-회로 (64) 와 퓨리에 변환 스테이지 (66) 가 보정 회로들에 의한 이용을 위해 영구히 저장될 스펙트럼을 리코딩하기 위해서 이용되는 한, 모든 액츄에이터가 불능이 된다. 그러나 리코딩 단계는 때때로 반복될 수도 있어, 스펙트럼이 계속해서 업데이트될 수 있고 따라서 롤러 베어링들의 특성 또는 벨트 가장자리 형상의 어떠한 가능한 변경들이 반영될 수도 있다. 또한, 벨트 가장자리의 형상에 관한 스펙트럼의 부분이 액츄에이터들의 피드백-제어된 작동 동안에 영구히 리코딩될 수도 있다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 벨트 (10) 는, 표본/유지-회로 (64) 를 위한 시작 신호로 이용되고 벨트 보정 스테이지 (72) 를 위한 동기화 신호로 이용되는 기준 신호를 제공하기 위해서 벨트 가장자리 검출기 (20) 에 의해서 검출가능한 기준 마크 (78) 를 구비한다. 유사한 동기화 신호가 롤러 보정 스테이지 (68) 의 동기화를 위해서 롤러들 (12, 14) 을 위한 구동 모터로부터 유도될 수도 있다.

따라서, 벨트 운반 시스템 및 제어 시스템이 작동할 때, 벨트 가장자리의 그 목표 위치로부터의 편차는 롤러들 (12, 14) 의 적절한 측방향 시프트 이동에 의해서 즉각적으로 상쇄된다. 또한, 합산 지점 (74) 에 의해서 전달된 신호는 필터 (76) 에서 적분, 평균 등의 특정한 필터 절차들을 거치고 다음으로 틸트 제어 스테이지 (76) 로 전송되며 이 틸트 제어 스테이지는 롤러 (14) 의 틸트 이동을 실시하도록 액츄에이터들 (46, 50 및 52) 을 제어한다. 이 틸트 제어 스테이지 (76) 는 제어 시스템의 장기 안전성을 보장하고, 롤러 (12, 14) 가 그들의 한계를 넘어서 시프트될 필요가 없음을 보장한다.

도 10 에 도시된 예에서, 롤러 (14) 의 시프트 이동만이 롤러 베어링에 의해서 유발된 주기적 교란들을 보상하기 위해서 이용된다. 당연히, 이 목적을 위해서 두 롤러 (12, 14) 의 수평 액츄에이터들 (46, 46') 을 이용하는 것이 또한 가능할 것이다.

또 다른 실시예에서, 두 개의 벨트 가장자리 검출기가 두 롤러 (12, 14) 의 인접부에서 벨트 가장자리를 검출하기 위해서 제공될 수도 있어, 각 롤러의 측방향 시프트 이동이 이와 관련된 검출기로부터의 검출 신호에 근거하여 제어될 수도 있다.

Claims

적어도 두 개의 롤러들 (12, 14) 둘레로 지나가는 무단 벨트 (10) 의 측방향 위치 조정 방법으로서,
상기 롤러들 중 적어도 하나의 롤러 (14) 의 틸트 위치를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 틸트 위치를 제어하는 단계와 조합하여 상기 롤러들 (12, 14) 중 적어도 하나의 롤러의 측방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 1 항에 있어서,
벨트 가장자리 검출기 (20) 에 의해서 상기 벨트 (10) 의 가장자리 측방향 위치를 검출하는 단계, 및 상기 롤러들 중 적어도 하나의 롤러 (14) 의 틸트 위치와 상기 롤러들 (12, 14) 중 적어도 하나의 롤러의 측방향 위치를 모두 조정함으로써 상기 벨트 (10) 의 측방향 위치를 피드백-제어하는 단계를 포함하는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 벨트 가장자리 검출기 (20) 의 검출 신호는, 상기 롤러들 중 상기 적어도 하나의 롤러 (14) 의 틸트 위치를 제어하기 위해서 사용되기 전에, 적분되고 그리고/또는 평균값이 계산되고 그리고/또는 필터링되는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 벨트 가장자리 검출기 (20) 의 검출 신호는, 상기 검출 신호가 상기 롤러들 (12, 14) 중 상기 적어도 하나의 롤러의 측방향 위치를 제어하기 위해서 이용되기 전에, 상기 벨트 가장자리 형상의 불균일부 (irregularities) 에 대해서 보정되는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤러들 (12, 14) 중 적어도 하나의 롤러 및/또는 상기 롤러들의 회전에 대응하는 주기를 갖는 상기 벨트 (10) 의 측방향 위치의 주기적 변동을 결정하는 단계, 및 상기 변동을 보상하기 위해서 적어도 하나의 롤러 (12, 14) 의 측방향 위치를 제어하는 단계를 포함하는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 두 개의 상기 롤러 (12, 14) 의 측방향 위치들이 동시에 제어되는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤러들 중 적어도 하나의 롤러 (14) 는 상기 벨트 (10) 가 상기 롤러 (14) 의 둘레면을 이탈하는 라인을 향해서 상기 롤러 (14) 의 회전 축 (18) 에 대해서 오프셋된 틸트 축 (38) 에 대해서 틸팅되는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 롤러 (14) 는 상기 롤러 (14) 의 양 단부에 있는 베어링들 (42, 44) 의 위치들을 이 롤러의 회전 축 (18) 과 평행한 방향 (y) 으로 그리고 상기 틸트 축 (38) 에 수직한 방향 (z) 으로 조정함으로써 틸팅되는, 무단 벨트의 측방향 위치 조정 방법.
벨트 운반 시스템으로서,
적어도 두 개의 롤러들 (12, 14) 둘레로 지나가는 벨트 (10), 및 상기 롤러들 (12, 14) 의 회전 축들 (16, 18) 과 평행한 방향 (y) 으로 상기 벨트 (10) 의 측방향 위치를 조정하기 위한 조정 메커니즘 (46, 50, 52) 을 포함하고,
상기 조정 메커니즘은 상기 롤러들 중 적어도 하나의 롤러 (14) 를 이 롤러의 회전 축 (18) 에 수직한 축 (38) 에 대해서 틸팅하기 위한 메커니즘을 포함하고,
상기 조정 메커니즘은 상기 롤러들의 회전 축들 (16, 18) 과 평행한 상기 방향 (y) 으로 상기 롤러들 (12, 14) 중 적어도 하나의 롤러의 측방향 위치를 제어하기 위한 액츄에이터 (46) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 벨트 운반 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 조정 메커니즘은, 상기 벨트 (10) 가 상기 롤러 (14) 의 둘레면을 이탈하는 라인을 향해서 상기 벨트 롤러의 회전 축 (18) 으로부터 오프셋된 틸트 축 (38) 에 대해서 상기 적어도 하나의 롤러 (14) 를 틸팅하도록 구성된, 벨트 운반 시스템.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 조정 메커니즘은, 상기 롤러들 중 적어도 하나의 롤러 (14) 의 양 단부에 있는 베어링들 (42, 44) 을 상기 틸트 축 (38) 에 수직인 방향 (z) 으로 서로 독립적으로 이동하기 위한 액츄에이터들 (50, 52) 을 포함하는, 벨트 운반 시스템.