CN1662861A - 采用同步伺服操作部件由材料纤网制造离散制品的方法 - Google Patents

Abstract

由材料纤网制造离散制品的方法，其采用一个循环主基准信号来使制造装置中的多个操作单元的伺服致动同步，以在材料纤网的连续产品段上执行周期操作从而制成制品，无需进行外部定相或定位以保持操作单元相对于所加工的制品同步。该方法特别适用于制造一次性吸收制品和其它由纤网材料制成的产品。因为由一个共同的基准信号所带来的一致性，其编程的致动指令的每单个伺服***的执行导致其致动与其它伺服***同步。这些致动指令可包括运动曲线、扭力曲线、力曲线、“凸轮”曲线和在伺服致动器的性能范围内的任何其它形式的致动次序。

Description

采用同步伺服操作部件由材料纤网制造离散制品的方法

技术领域

本发明涉及采用一个循环的主基准信号使生产装置的多个伺服操作部件同步由材料纤网制造离散制品的方法，不需要持续外部定相或定位以保持操作部件相对于所加工制品的同步性。

背景技术

已经采用几种方法来实现循环操作所需的动作、扭矩和外力，以在由多个操作部件组成的制造装置中对纤网材料连续操作形成单个成品。例如，在制造一次性吸收制品时，常用的方法是首先制成一个复合产品纤网，然后制成单个成品。使一个主纤网典型地在加工方向上前进以及将辅助纤网和/或离散部件应用到主纤网上以形成一个复合纤网，最终从中切出离散的成品。对于离散部件的形成和施加而言，常常使较慢的辅助纤网在以接近于复合产品纤网的速度移动的一个表面上滑移或滑动，并且由于该表面的运动使每个离散部件分离，然后被加速。通过定相分离，部件可相对于与要从该制品纤网上形成单个产品对应的复合产品纤网的预定部分被近似定相。然而，滑移和切割辅助纤网的设备典型地只适合于有限范围的成品段长。超出这个范围，在辅助纤网在其上滑移的表面速度和或是辅助纤网或是复合产品纤网的速度间的失配对于可靠操作来讲太大。因此，当希望制造具有超出特定设备适用范围的不同段长的产品时，通常整个操作单元必须使用用于不同产品段长的操作单元来代替。离散部件的同步典型地通过一个外部定位***来进行，或借助于采用了一个外部自动或操作员辅助反馈控制***来调节操作单元或主纤网的相位以实现正确放置的一个***来进行。

对于材料各部分的切割和移除以及单个成品的分离而言，操作单元常常同样受到它们适用的产品段长范围的限制。尽管在纤网和切割器速度适度失配时可进行切割，许可失配的大小受到待切割的复合产品纤网部分的厚度、相邻部分的厚度、待切割材料的脆性和其它因素的限制。因此，对于产品段距变化而言，其通常要更换执行这些工序功能的辊子和操作单元。这些切割操作的同步典型地也通过一个自动或操作员辅助的控制***的定向动作来实现。

在许多制造装置中，用一个或多个机械主传动轴来驱动操作单元。这种方法使建立并保持几个操作单元的同步成为可能。然而，该方法具有相对不灵活的缺点。例如，改变产品段长、尺寸或样式常常要求速比的变化，其继而要求机械传动装置的变化，例如置换几个齿轮或滑轮。此外，因为将传动装置设计成相对容易变化的以上类型常常具有许多要求精密装置的部件，这样的设备的装置、调整、维修和更换的成本可能很高。

已经应用伺服马达和可编程控制器来尝试解决上述相关的工序和设备问题。然而，在这些类型的生产线上伺服***的使用典型地已经限于通过定位***实现同步的基于纤网的操作单元，主传动轴速度发生基准信号被用来给一个或多个伺服马达提供速度基准。在某些应用场合，操作单元相对于产品位置的基于位置的同步已经通过与外部传感器相连的基于时间的***来实现。例如，伺服技术已经在基于时间的控制方案中被用来加速和减速辊子，并且根据产品纤网上的感测标记来动态调节定位。

前面的应用伺服技术的方法未能完全解决对很宽的产品段长、尺寸和样式的范围内的循环操作同步的需要，没有对用于不同产品的第二个操作单元的需要且具有完全伺服致动的制造装置的灵活性，不要求主传动轴。

因此，需要一种能够使多个伺服致动器同步的实际方法，具体地讲需要一种提供必需的伺服致动协调给X、Y和Z坐标的方法，从X、Y和Z坐标的方法中要制成单个离散成品的复合纤网。

发明内容

本发明提供一种用材料纤网制造离散制品的方法，其采用一个循环主基准信号来使制造装置中的多个操作单元的伺服致动同步，以在材料纤网的连续产品段上进行周期操作从而形成制品。该方法特别适用于制造一次性吸收制品和用纤网材料制成的其它产品，并且其主要用于本文描述的本发明的内容中。由于一个共同基准信号的协调，每单个伺服***的已编程的动作指令的执行导致其动作与其它伺服***的动作是同步的。这些动作指令可包括运动曲线、扭矩曲线、凸轮曲线和在伺服致动器性能之内的任何其它形式的动作序列。

制造一次性吸收制品的一个基本考虑是制造该制品的成本，包括设备转换的成本在内。本发明提供了一种可用于制造不同尺寸和不同样式的一次性吸收制品的方法，其基本不需要第二个操作单元以及几乎不需要用于改变产品尺寸或用于在此种改变后重建稳定操作所需的时间。因此，与采用控制操作单元的其它方法制造的吸收制品相比，由本发明的方法制造的吸收制品可以相对较低的成本来提供。

附图说明

虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求作出结论，但应该相信通过下述结合附图的说明可更好地理解本发明，其中：

图1显示可使用本发明的方法制造的一次性吸收制品的尿布实施方案的简化平面图，其中顶片侧朝向观察者并且所选择的部分被切掉以展现底层结构。

图2显示可用于本发明的一个制造装置的的简化示意图。

图3显示用于施加离散部件的伺服拾取(或拾起)并安放操作单元的有代表性的位置曲线。

图4显示用于施加离散部件的伺服拾取(或拾起)并安放操作单元的有代表性的速度曲线。

图5显示用于施加离散部件的伺服拾取(或拾起)并安放操作单元的有代表性的力曲线。

图6显示制造三个不同段距或产品段长的产品时，给定圆周的示例性切割单元例如一个圆盘刀的相位敏感循环操作的有代表性的位置曲线。

图7显示制造三个不同段距或产品段长的产品时，给定圆周的示例性切割单元例如一个圆盘刀的相位敏感循环操作的有代表性的速度曲线。

图8详细补充描述根据主基准信号控制相位敏感的操作单元。

图9显示描述本发明的复位、相偏移和相位匹配步骤次序的流程图。

图10描述在已经将伺服致动器断电后，重建操作单元与主基准的同步，并从而与前面制成的产品段同步的一系列步骤次序。

具体实施方式

下列术语定义可能有助于理解本发明的公开内容。

一体式一次性吸收制品：由联合到一起的单独部件构成的形成协调的主体以便他们不需要诸如单独的支架或衬垫之类的可单独操纵的部件，一种打算在使用后被丢弃且用于吸收和容纳身体渗出物的制品，以及更具体地讲，其为一种紧邻穿着者的皮肤放置以吸收和容纳从身体排出的各种***物的制品。

尿布：一种典型地被婴儿和失禁者所穿着的示例性的一体的一次性吸收制品；一般绕着穿着者的下部躯体穿用。

操作单元：制造装置的一部分，其典型地通过产生力和/或运动来执行一种操作以制成所加工的制品；也通称为单元操作。

伺服***：借助于一个伺服马达产生机械动力的一种装置，典型地包括一个伺服控制器和一个伺服致动器。

致动器：使某物开始运动或动作的一种装置，尤其是指用来使操作单元运动、产生扭矩或施加力的装置。

复位：复原到一个确定状态，特别是将一个机构或一个操作单元复原到选择作为其起始状态的确定位置或扭力或力的水平；状态也如此选择。

纵向：所加工材料运动的大致方向，当提到产品时，一般与X方向或轴线相对应。

横向：两个方向相反的向量限定的一条轴线，一般在所加工的纤网材料平面上并垂直于纵向，当提到产品时，一般与Y向或轴线相对应。

垂直方向：大致与纵向和横向正交的方向，当提到产品时，一般与Z向或轴线相对应。

上游：朝向该方法的前面步骤的位置或方向，与另一个位置即下游的反向相对应。

下游：朝着该方法的后面步骤的位置或方向，与另一个位置即上游的反向相对应。

相位：相对于一个标准位置或起始点所考虑的在一个循环或周期内的一个点或阶段；同样，相对于一个基准循环或周期调节相位。

相位敏感的：要求相对于相位以及相对于周期同步。

同相：具有或成为同一相位；以同步的方式。

定相到：调整相位以与基准循环或周期的相位，尤其是与独立机构或操作单元的相位匹配。

相偏移：操作单元的原位状态和其中操作单元处在与前进的产品段的位置基准同相的状态间的差异。

相移：在制造装置中某一点处的相位与另一点处的相位间的差异。

周期：一个循环的长度。

周期敏感的：要求相对于周期同步，即，要求每个基准循环完成一次。

产品循环：由一个周期工序的一个操作单元在一个产品段上的完整执行过程；一个产品循环典型地发生在一个产品段的每次连续前进的时候。

产品段：产品纤网的一部分，与所制成的单个产品相对应。

段长：在瞬时加工状态下产品段的纵向长度；也通称为产品的段距或段长。

使同步：产生同步，即，使在同一周期重复或操作；使具有同样的周期和相位；某些操作可仅为周期敏感的，同时其它操作可为周期和相位都敏感的。

确定地：明确地或精确决定或确定；对一个监测装置或控制器来讲“已知的”。

基准轴线：将一个操作单元控制器编程以随动的伺服轴线。

主基准：对于在一个制造装置中所有伺服致动器的同步直接或间接地起基准轴线作用的一条伺服轴线；一条基准轴线提供与产品纤网前进相对应的一个信号。

纤网：连续的材料片或带，包括织成的或无纺的材料、薄膜、带子等。

在本说明书中提及的所有专利、专利申请(和针对其公布的任何专利，以及任何相应出版的外国专利申请)和出版物的公开内容都引入本文以供参考。然而，并未明确地承认引入本文以供参考的任何文献提出或公开了本发明。

本发明的方法特别适用于从纤网材料中制造制品，其中其一般必须确定离散部件的位置并按与前行的在整个制造过程的末端将会变成单个成品的产品纤网的特殊关系进行离散操作。因此，对于本说明书来讲，将对于一次性吸收制品的制造制定具体的标准。由本发明的方法所制造的一体的一次性吸收制品的一个优选的实施方案为图1所示的尿布20。然而，本发明的方法也适用于制造其它诸如失禁贴身短内裤、尿布支架、妇女卫生内衣、训练裤、套穿短裤、围兜、擦拭物等等，以及适用于从材料纤网中制造其它类型的制品。

根据图1，一种吸收制品，例如尿布20，一般包括一个液体可透过的顶片24和一个液体不可透过的底片26。尿布20典型地也包括诸如夹在顶片24和底片26之间的吸收芯28、弹性化的腿箍32、侧片30、一个弹性腰部组件34和一个扣紧***40之类的离散部件。尽管可以各种熟知的构型组装尿布20，优选的尿布构型通常被描述于1975年1月14日授予Kenneth B.Buell的名称为“Contractible Side Portions for DisposableDiaper”的美国专利3,860,003；1992年9月9日授予Buell的美国专利5,151,092；1993年6月22日授予Buell的美国专利5,221,274；以及1996年9月10日授予Roe等人的名称为“Absorbent Article With MultipleZone Structural Elastic-Like Film Web Extensible Waist Feature”的美国专利5,554,145；1996年10月29日授予Buell等人的名称为“Disposable Pull-On Pant”的美国专利5,569,234；1996年12月3日授予Nease等人的名称为“Zero Scrap Method For Manufacturing Side Panels For AbsorbentArticles”的美国专利5,580,411；以及1999年12月21日授予Robles等人的名称为“Absorbent Article With Multi-Directional Extensible Side Panels”的美国专利6,004,306中。

尿布20可在图2示意性所示的装置10上来生产。在该装置的一个优选的实施方案中，构成尿布20的每个材料纤网通过一个纤网传输***被供入装置10中，其未显示在附图中。如本领域所熟知的那样，纤网传输***优选地以预定的进给速率将纤网供入装置10中，同时保持预定的张力水平。每个纤网传输***优选地包括一个开卷机***、一个张力和计量***和一个***。张力和计量***优选地包括一个张力调节器例如一个调节辊、一个计量装置例如一个动力辊或S缠绕辊对和一个反馈***来控制开卷***的速度。合适的纤网传输***可购自美国威斯康星州Sheboygan Falls的Curt G.Joa Corporation。***优选地操纵纤网以将脱离***的纤网中心线定位于预定的横向位置。由美国俄克拉荷马州Oklahoma City的Fife Corporation所制造的商业牌号为Fife A9的***为合适***的一个实施例。

非常详细地验证该工序，制成尿布20的材料的主产品纤网140典型地在纵向上被提供给装置10。图2由箭头MD所示的纵向沿着纵向指向下游。在制造装置10的操作期间，主产品纤网140在纵向上前进以使产品段260连续地移进或移出执行操作以形成单个离散产品300的操作单元12。

如本领域所熟知的那样，在诸如尿布20之类的一次性吸收制品的典型制造工序中，呈纤网形式的附加材料以及各种材料的离散部件被连接到最初的纤网140上以便形成一个复合产品纤网240，最终从其中切下单个离散产品，例如成品尿布20。这些制造工序典型地包括在与所制造的单个制品对应的复合产品纤网的连续段上、或在附加材料的各部分上、或在离散部件上每个产品循环被执行一次的循环操作。某些典型的循环操作时对周期敏感但对相位不敏感的函数。例如，复合产品纤网240可通过一个传送装置以一个固定速度前进，每个产品移动一段规定距离。每个产品周期执行移动那个距离的函数一次，但由于速度为常数，不必使传送操作单元相对于相位同步。取而代之的是，只是以恒定的速率开动这些操作单元就足够了，即，使这些操作单元的致动仅相对于周期同步。

也可开动传输装置来执行包括速度变化在内的循环函数。例如，为了使纤网段提前或延迟，可开动传送带或悬挂装置使其在每个产品循环中在不同点处快于或慢于产品纤网平均速度。例如，在用于拼接或者用于施加在横向上被供给的离散部件的制造工序中，这样的开动可能比较理想。同样，在某些场合中，可将产品纤网的连续产品段减慢来应用前述的较短的离散部件，避免必然由离散部件的进给速度和平均产品纤网速度间的差异总量使其加速。

必须校准其它循环操作，使其相对于与从产品纤网中待制成的单个产品相对应的复合产品纤网段以正确的位置关系发生。事实上，这些产品段典型地被执行定相操作的最上游操作单元确定界限并因而开始形成复合产品纤网。因此，这些函数对周期和相位都敏感，因此要求相对于周期和相位都同步。

对于本公开内容来讲，相位敏感的操作单元的相位基准为存在于那个操作单元中的产品纤网的单个产品段。因此，例如，设想一个打算被应用在从产品纤网的每个产品段的前沿朝着后沿具有规定距离的某一点处的离散部件。从根本上，一个对应的操作单元，即，用来应用这个离散部件的操作单元的特征是当其被定相时与产品纤网同相，以便正确地将该部件应用到每个连续的产品段上。一个相邻的用来应用另一个离散部件的操作单元，当其与产品纤网基本完全同相时，可以或不可以瞬时处在与前述的操作单元相同的机械、电气或逻辑状态。例如，设置相隔1.5个产品段长、其每个与产品纤网中的前进的产品段完全同相的两个操作单元的瞬时状态可通过相对于彼此二分之一循环移位为同相。然而，不管状态的任何差异，匹配两个相位敏感的操作单元的相位要求将每个调整到与同一产品纤网的各自的产品段同相。要注意的是，被匹配成同相的两个操作单元间的状态差异可随根据产品段长所测量的所需产品段长的变化、在其作用下传送产品纤网的应变量和影响这两个单元段距离的其它参数而变化。

如指出的那样，这些相位敏感的循环操作的一个实施例为施加离散部件。因为离散部件典型地比成品的段长短，它们常常通过从供给速度比主产品纤网更慢的部件纤网中分离段来制成。为了避免对该工序或成品的不利影响，这些部件在那时必须被加速，并且必须在应用前被正确定相。另外，为了完成它们的应用过程，这些部件通常必须被压在产品纤网上。

图3、4和5显示了施加这样一种离散部件的一个示例性的伺服“拾取”(或“拾起”)和“安放”操作单元的有代表性的位置、速度和力曲线。在这些示例性图形中，将一个操作循环典型地显示成在操作单元的控制***中在8000个数范围内发生。在拾取阶段，操作单元以一个等于或几乎等于部件纤网速度的表面速度运动。在安放阶段，操作单元以等于或几乎等于产品纤网速度的表面速度运动。另外，在安放阶段，示例性的操作单元施加一个压力以完成离散部件的施加。在拾取和安放速度间的跃迁阶段，伺服***被加速和减速。在图3中，位置曲线由与产品位置对应的操作单元位置值组成。图4显示一个结果的速度曲线。注意，为简化说明起见，显示了操作单元速度的规一化标尺，其中与产品纤网的前进速度相对应的速度用标尺上的“1”来代表。在图5所示的力曲线中，操作单元未受到控制来施加压力或拉力的中性状态用标尺上的“0”来代表。在安放阶段期间施加压力用图表中中性线上面的力水平来代表，即，在图表的“压力”区域中。

在这样一种示例性的实施方案中，操作单元的运动值，即，位置、速度和/或加速度值以及力值可以表格形式存储在控制器中，其中对于一个伺服***，第一基准列可包含产品位置值以及第二列可包含操作单元值。可供选择地，位置、速度和/或加速度曲线可在一组方程中进行定义，根据主轴的位置，控制器可将方程解码成运动轨迹。同样，根据主轴的位置，力曲线可在一组方程中进行定义，控制器可将方程解码成力的水平。

相位敏感的循环操作的其它实施例包括复合产品纤网的离散部分的切割和移除以及单个成品的分离。这些操作的每一个所需的机器运动、扭矩的产生和/或力的施加必须被正确定相并在接下来的产品上准确重复。已经提到过的那些类型的具体的尿布制造操作代表为应用扣件、切割和移除侧片以产生侧槽口并从而使产品具有沙漏形状和在产品成形过程的末端从连续的复合产品纤网上切断成品。扣件、侧槽口和最终的切口的正确的位置关系是怎么给出成品它们的外形和功能。很显然，位置误差会产生次品，例如，裆区中有扣件、不是沙漏形状乃至穿过吸收芯切断的产品。

图6和7显示了在制造三个不同段距或产品段长的产品时一个给定圆周的示例性切割器例如圆盘刀的相位敏感循环操作的有代表性的位置和速度曲线。此外，将一个操作循环典型地显示成在操作单元的控制***中在8000个数范围内发生。对于一个圆盘刀而言，一个操作循环只不过是任何两个重复点之间的转动，例如从一个切口的完成到下一个切口。因此，在一个产品纤网中加工特定切口的圆盘刀每转将完成与其每转加工的这些切口的数目相同的循环数目。

作为第一实施例，设想圆盘刀具有等于产品段距的圆周且每转进行单次切割。图6中由“1x段距”表示的位置曲线显示，当圆周等于一倍段距时，即，当圆周等于产品段距时，保持了简单的1∶1比率，这样当产品处在位置1000时刀具处在位置1000。对于该实施例而言，同样设想制造装置以恒定速度操作，因此，产品纤网以一个恒定的线速度前进。因为刀具运动与产品纤网运动间1∶1比率，图7显示了沿着“1x段距”曲线在整个产品循环期间为常数的切割操作单元的旋转速度。注意，为简化说明起见，显示了旋转速度的规一化标尺，其中与等于产品纤网的前进速度的刀具切向速度相对应的旋转速度用标尺上的“1”来代表。

在不同的实施方案中，刀具的切向速度可与所切割的产品纤网的线速度有任何优选的关系。例如，刀具的切向速度可与产品的线速度相匹配，因为在该实施例中刀具的圆周等于产品段距，或者可与产品纤网的线速度完全不同，呈一个规定的比例，因此在切割点处可大于或小于产品纤网的速度。

接下来，设想在将刀具的切向速度调整到与被切割产品的线速度一致时，使用同一个给定圆周的刀具单元来切割段距为刀具圆周两倍的一个产品。因为刀具圆周为产品段距的一半，刀具必须以“1x段距”实施例的两倍速度旋转穿过切口。然而，为了达到与下一个产品段同相的下一次切割的正确位置，在已经进行切割后，刀具必须比以前旋转得更慢以避免进行额外切割。图6中用“1/2x段距”代表的位置曲线代表其中刀具单元的圆周是产品段距一半的这种情形。这条位置曲线显示，对于在该期间进行切割的循环的第一部分，刀具的旋转位置以产品位置速度的两倍变化，然后，对于该循环的余下部分，以小于产品位置速度的旋转速度变化。相对地，图7中用“1/2x段距”代表的旋转速度曲线描述，对于在该期间进行切割的第一部分，操作单元的旋转速度处在2的规一化水平，然后，对于循环的余下部分，处在小于1的水平。当然，为了使刀具得以在示例性的8000个数之内完成一个循环，在该循环期间整个旋转速度必须等于一转，就象在前面的情形中刀具单元圆周等于产品段距一样。

最后，设想在将刀具的切向速度调整到与被切割产品的线速度一致时，使用同一个给定圆周的刀具单元来切割段距为刀具圆周一半的一个产品。因为刀具圆周为产品段距的两倍，刀具必须以“1x段距”实施例的一半速度旋转穿过切口。然而，为了达到与下一个产品段同相的下一次切割的正确位置，在已经进行切割后，刀具必须比以前旋转得更快。图6中用“2x段距”代表的位置曲线代表其中刀具单元的圆周是产品段距两倍的这种情形。这条位置曲线显示，对于在该期间进行切割的循环的第一部分，刀具的旋转位置以产品位置速度的一半变化，然后，对于该循环的余下部分，以大于产品位置速度的速度变化。相对地，图7中用“2x段距”代表的旋转速度曲线描述，对于在该期间进行切割的第一部分，操作单元的旋转速度处在0.5的规一化水平，然后，对于循环的余下部分，处在大于1的水平。当然，为了使刀具得以在示例性的8000个数之内完成一个循环，在该循环期间整个旋转速度必须等于一转，正象在前面的情形中刀具单元圆周分别等于产品段距和等于产品段距一半一样。

一般而言，循环操作典型地包括在纵向和在垂直方向上的运动。例如，应用一个扣件常常要求与打算在上面应用扣件的连续产品纤网的特定产品部分的目标区域的运动相匹配的纵向上的运动，和垂直方向上的运动结合将该扣件放置在目标区域上。同样，某些切割操作，除了要求与目标区域的运动相匹配的纵向上的运动之外，也要求在垂直方向上的运动以实现产品纤网的穿透和分离。同样，某些循环操作包括横向上的运动。例如，在某些方法中，对于施用粘合剂或施用弹性元件、或者对于折叠或拉伸所制造的制品的结构元件，可要求曲线的、斜的或严格的横向运动。

要求位置调整和/或力的调整的示例性的循环制造操作包括如粘结、压花、活化、穿孔、切断、压光、支持、精加工、折缝、折叠、滑动、旋转、调向、前进、减速、褶裥、起绉、减薄、刮胶、对准非接触涂敷器、涂敷等这样的操作。这些操作可涉及将张力、压力和/或旋转力程序施用于产品段的一部分，例如复合产品纤网、注定变成复合产品纤网的一部分的离散部件、被缠绕或形成一个包装以容纳成品的薄膜等。这些操作所需的程序运动可为线性的、旋转的、往复的、连续的、不连续的、间歇的、均匀的、不均匀的或这些运动形式的任何组合。除了此处列出的实施例之外，本发明的很多其它可能的应用对本领域的那些技术人员来讲是熟知的。本发明的方法可用来执行这些循环制造操作的任何一种。

在本发明的方法中，这样的制造操作通过由伺服***响应主基准信号而循环开动的操作单元来执行。提供该信号的主基准的一个循环优选地与一个产品循环相对应，并且在其中从一个制成后的复合产品纤网上切下成品的制造装置中，主基准的一个循环优选地与一个成品的切断相对应。在制造装置或任何操作单元中的任何点处，循环主基准的数值优选地与前进的产品纤网的相位相对应。因此，对于所有段距的产品来讲，主基准的循环可完全相同，如以上刀具单元实施例中所述，从一个产品段距改变到另一个，仅仅需要在操作单元的伺服控制器的运动曲线中的程序变化。

因为对于本领域的技术人员是很明显的，在这样一种装置中，从沿着装置长度引入的各种材料形成一个成品可发生很多产品循环和很多主基准的循环。例如，一个尿布制造装置可具有与从产品纤网上待制成的单个成品相对应的复合产品纤网段的长度很多倍的长度。在某些实施方案中，主基准的一个循环可与一个以上产品循环相对应或者主基准的一个以上循环可与一个产品循环相对应。甚至在这些实施方案中，主基准的整数循环与产品的整数循环相对应是优选的，以便保持循环的主基准信号的数值与前进的产品纤网相位的对应。

数字循环主基准信号可用本领域已知的很多方法来产生，包括诸如编码器或解算器、虚拟电子解码器或电子信号发生器之类的增量或绝对位置转换器，或者可为一系列计算机生成的数字循环位置。主轴的位置可或是以数字传输到伺服控制器，通过计数离散的脉冲数由伺服控制器进行确定，或是通过读出由主位置基准产生的模拟信号进行确定，或是通过本领域已知的各种其它方法进行确定。

回到前面的刀具单元实施例，图8详细补充描述根据一个主基准信号控制这样一个相位敏感的操作单元。示例性的刀具55通过一个传动带或齿轮传动52由一个旋转伺服驱动器51进行驱动并且每个产品旋转一转。要进一步说明的是，原位传感器50传感刀具的刀片。复合产品纤网240前进进入刀具中，在此处其被切断形成离散产品300。在该实施例中的主基准信号被描述成脉冲序列64。将主基准信号的极小和极大脉冲分别用60和61表示。在该实施例中，与产品纤网的一个产品段的前进相对应的主基准信号的一个循环为10个脉冲长度。实际上，被循环与产品同相的任何离散部件，不管该离散部件的段距如何，可根据主基准，即，控制***的主轴进行解算。

图8中脉冲序列65代表操作单元位置，其具有分别用62和63表示的极小和极大脉冲。脉冲65的任何实际数目可代表在产品循环内的操作单元位置，只要这个数目对于一个给定产品是确定的并且能够反映出操作单元运动的特征。在该实施例中，在刀具操作单元的脉冲序列内的每个循环脉冲数是主基准信号的每个循环脉冲数的两倍，这样每转产生20个位置脉冲。图8中脉冲65的一致间距代表在产品循环中20个脉冲的一致频率并且这个一致频率与一个恒定速度相对应，因为在上述情形中，刀具单元的圆周和产品段距完全一样。在某些实施方案中，这个频率可在旋转期间变化，例如，因为在诸如上述的那些情形中，为了在产品段距与刀具单元的圆周不同的产品纤网中进行切割，刀具的速度被改变了。

在本发明的方法中，一个相位敏感的操作单元可被用作另一个类似单元的初步同步的基准。这种同步可涉及几个步骤并且可开始于一个复位程序，其中一个操作单元被复原到一个预定的物理起始状态并且其伺服控制器被复原到零或另一个基准值。当操作单元与其伺服控制器的相位关系不确定时，必须复位。例如，当拆下并更换伺服马达和圆盘刀之间的传动带时，刀具相对于伺服马达的旋转位置的旋转位置可能改变。复位程序恢复了操作单元与其伺服控制器间的明确的相位关系。

当涉及到其伺服致动器时，操作单元的位置可用放置在操作单元上或其机械传动***上的一个传感器进行确定。该传感器用来监测以每个产品或者任何整产品倍数一次的频率发生的操作单元的独特状态。该传感器可为一个金属接近、光接近、磁的或任何数字或模拟装置或***，当操作单元移动时能够辨别变化。可将通过该传感器检测的一个物理“标志”装设在操作单元上或其机械传动***的任何零件上。为了确定其原位位置起见，该“标志”可为在操作单元或者其传动***上的可采用的任何标记、缺口或物理属性。

自动复位的一个示例性方法开始于从一个操作员或从一个执行一系列逻辑程序步骤的单独控制器提供一个信号。在收到该信号时，伺服***被通电并且控制器开始移动伺服致动器。当“标志”打开传感器时，控制器中止伺服致动器，然后使伺服致动器或是提前或是延迟，直到“标志”关闭为止。当传感器被关掉时，控制器将操作单元的位置在其内存中标记为零或者另一个基准数。伺服致动器的位置现在指的是操作单元的实际位置。

常常希望指定一个容易检验或达到的特殊状态作为一个操作单元的“原位”状态。例如，可能希望指定在其旋转时其中在没有纤网存在的情况下刀刃的顶端首先接触一个平台表面的点作为切割单元的原位位置。同样，可能希望指定在其合成运动曲线中其中一个真空头被完全缩回的点作为扣件应用装置的原位状态。然而，实际上不总是指定这样的状态作为原位，特别是当希望自动读出原位状态时。因为这样的自动读出可通过使用限位开关、接近传感器、解码器、压力传感器、扭矩传感器、力传感器或当操作单元达到或处在特殊状态时产生离散信号的其它部件来获得。诸如易于维护和修理、零配件的成本和所关心的部件的可见性之类的考虑规定了自动读出部件的构型，从而又规定了操作单元的原位状态。例如，检测到处在远在平台之上某个位置的上述切割器刀刃的顶端比投资于一个复杂的配置来检测其与平台的第一次接触要更实际。因此，仅仅指定与一个特定产品纤网同相的那些状态作为多个操作单元的原位状态常常是不实际的。同样，如上所述，当对于同一个产品纤网定相时，在一个相对于产品段长所测量的影响两个操作单元间距离的参数中的任何变化也可影响它们的状态之间的差异。

因此，在某些场合中需要相位偏移，例如当只是将两个操作单元复位不足以匹配它们的相位时，在此情况下，可采用相位偏移来补偿两个单元的原位状态间的差异。例如，在两个旋转操作单元的情况下，必须将一个单元比另一个单元从其原位角多旋转很多度，以便相对于同一个产品纤网匹配它们的相位。匹配两个旋转单元的相位可要求这样一种相位偏移，因为它们之间的距离不是所制造的特定产品段长的整数倍，因为实际考虑要求它们的自动读出部件设置不同。

原则上，操作单元的相位偏移为一个操作单元的原位状态和该操作单元处在与一个产品纤网的前进产品段同相状态之间的差异。因此，原则上，相位偏移的大小由操作单元与该产品纤网的前进产品段的瞬时位置比较而确定。为了在实际的产品达到这个目的，必须选择一个前进产品段的位置基准，即，一个产品位置基准。产品的位置基准可为在生产线上的另一个操作单元、控制器中的一个虚拟基准、一个位置传感器或提供直接与产品位置有关的信号的传感***或者实际的产品纤网。操作单元的相位偏移可用很多方式进行确定，例如包括通过计算偏离产品位置基准的偏移、通过在机器运行时观察产品位置由操作员手动输入或者通过从一个可确定偏移的装置或***例如定相、定位或视觉***中自动输入数字或模拟信号进入控制器中。在这样一种自动控制***中，一个伺服控制器可在某些逻辑状态发生时开始操作单元的相位偏移，包括在复位后、正好在直接启动之前或在直接启动期间。

应该注意的是，对于两个操作单元的同步来讲不总是必需复位，而且可采用无需复位的相位偏移。例如，如果运行一个制造装置并且在所加工的产品上观察到了相位失配的结果，同步可通过将失配的操作单元相位偏移一个与观察到的失配成比例的量来实现。当在其中由于某些原因偏移操作单元被复位的情形下，这个量可被存储成电子形式并再次应用。在复位后应用储存的相位偏移因此可恢复操作单元的先前状态，与基准单元同步。同样，在诸如机械堵塞或机械传动部件中的故障之类的场合中，只要操作单元的状态保持确定，即，只要伺服***保持具有精确监测受到影响的操作单元的能力，储存的相位偏移可被恢复。也可将相位偏移用于其它目的，例如当制造装置的生产率的变化或材料的变化影响离散部件安放在产品纤网上时。例如，在较高的生产率下，速度可较高，且其可必须提前或延迟操作部件的开动以便保持离散部件的放置相同。一个实施例是一种其运动曲线在较高速度下保持同步的线性执行机构，但是其在一块本身对速度敏感的材料上执行操作。如果该块材料最终的放置由于速度较高实际上被延迟到同相，那么，使相位偏移以提前开动可恢复所需的性能。

不管复位和相位偏移是否必需，几个操作单元的同步可能要求单个单元相位的调整。例如，如果基准单元未处在原位状态，但仍处在确定状态，那么其它操作单元的相位同步可包括调整它们以与基准单元的相位匹配。因此，利用旋转操作单元的实施例，其与旋转基准单元的同步可要求其被复位、相位偏移和进一步开动以与基准单元的当前相位匹配，或者根据在其中执行同步的具体环境，可要求仅执行这三个步骤的两个或仅最后一个。例如，因为每个伺服操作单元未被刚性地连接到一个主传动轴或其它机械主轴上，对于操作单元来讲，在生产线停车期间，其相对于产品位置基准可能变为异相。在生产线重启前或启动时，操作单元必须变为同步以便可生产出好产品，即，符合技术要求的产品。

一个令人感兴趣的参数是同步位置误差，当对于那个操作单元通过相位偏移进行校正时，其为产品位置基准相对于其原位状态的位置和相对于其原位状态是同步的操作单元的位置间的瞬时差异。下面的公式表示该算术误差并可被编程输入伺服控制器来计算误差：

同步位置误差＝产品位置基准的当前位置-(当前操作单元位置-操作单元相位偏移)

根据操作单元的功能、属性和特性，选择了一种适当的方法来消除所计算的同步位置误差。所选择的方法典型地对于尽快制造准备加工好产品的操作单元是最有效的。根据特定的场合，合适的方法可以是在启动制造装置前朝前或朝后旋转或移动操作单元、或者启动制造装置并消除在第一次旋转或移动的操作单元内的同步位置误差。

图9为显示复位、相位偏移和相位匹配程序次序的流程图。当按所示的次序执行时，这些程序导致伺服控制器解析相对于产品位置基准位置的伺服致动器的位置和操作单元的位置。如流程图所示，在复位程序中伺服致动器开始移动操作单元。当操作单元移动时，伺服控制器连续检验跃迁的输入，其表明复位步骤完成了。在复位步骤之后，根据已经***作员或自动装置输进伺服控制中的量，操作单元移动了相位偏移量远离其原位位置。最后，该单元移动以消除同步位置误差并从而使操作单元的相位与产品位置基准匹配。

当主基准信号具有一连串数字脉冲形式或者类似功能的的另一种形式时，脉冲可以或不可以被单独识别。如果脉冲不能被识别的话，那么可能不必使基准操作单元和主基准相位同步。取而代之的是，对于它们各自的操作单元来讲，几个伺服***可只是通过执行程序轨迹中的连续步骤响应每个脉冲的接收。换句话讲，不论主基准的相位，其能够开动操作单元与脉冲序列同步。在采用数字伺服***的实施方案中，这些伺服***具有跟踪这样一个主基准信号的能力，并且操作单元的开动具有与主基准一样的周期。另外，因为操作单元被匹配成同相，如上所述，它们具有相同的周期和相位，即，它们相对于彼此是同步的。因此，从加工工序的上游端到下游端，同步的伺服操作单元同步操作以从产品纤网的连续产品段中制成产品。

当主基准信号具有识别脉冲形式或其它类似的元素时，其可能有利于使基准操作单元和主基准相位同步。例如，在发生故障并且制造装置最终停车且产品纤网保持不断的情况下，主基准优选地与在前面的产品纤网中形成的产品段保持同相。在解决故障之后，只要基准单元的伺服***已经连续地监测基准单元状态的话，基准单元可被定相到主基准上并从而通过消除同步位置误差被恢复到相对于当前产品纤网的正确相位。因此，无需移除当前的产品纤网该装置就可被重启，其是为了防止基准单元异相时生产次品所必需的。相反，如果监测已不是连续的，例如在供电中断的情况下，则其可能对将主基准定相到基准操作单元有用，如果基准单元已经机械地保持与产品纤网同相的话。在某些场合中，使主基准和基准操作单元同步的最简便的方法可能是仅将主基准复原到其起点并将基准操作单元开动到其原位状态。对于这种同步的另一种方法是当基准单元达到其原位状态时开动基准操作单元并复原主基准。

在一个典型的制造装置或生产线上，其可频繁停车和启动。当这些停车发生时，有时必须给伺服致动器断电。当伺服致动器被断电时，相关的操作单元位置不再受到控制，并且操作单元可移动到相对于在前面的产品纤网中制成的产品段不同步的位置。图10描述了一个步骤次序，通过这些步骤，操作单元与主基准的同步并因此可重建与前面制成的产品段的位置的同步。对于要用的这个次序而言，如上所述，在伺服致动器被断电并且对于主基准保持通电的时候，必须使操作单元的位置受到监测。操作单元的监测可采用各种方法来实现，例如通过使用刚性连接到伺服致动器上的位置传感器，或者通过使用刚性连接到操作单元上的位置传感器。在任一种情况下，位置传感器必须能够在伺服致动器被断电时传输操作单元的位置或者在伺服致动器被断电时连续监测操作单元的位置以供使用。当操作员开始重启制造装置时，伺服致动器被断电并且控制器将主基准的位置和伺服致动器或操作单元自身的位置进行比较。

两个消除同步位置误差的示例性途径被显示于图10的流程图中并且可能存在其它变更。因此，一旦计算出同步位置误差，使用各种方法之一来消除该误差。特定方法的选择典型地取决于操作单元的功能和操作单元正在执行的工序特性。选择标准包括尽快地消除误差的愿望同时对产品纤网具有最小的影响。例如，在装置开动期间在单元正在移动时消除圆盘刀的同步位置误差可为优选的，胜过冒着在停止纤网时由移动刀具带来的无意切割产品纤网的危险。另一方面，移动一个诸如粘合剂喷雾嘴之类的非接触装置大概会呈现最小的毁坏停下来的产品纤网的危险性，所以这样一种装置的同步位置误差可在启动前被消除。

在某些场合中，必须执行所有前述的复位、使相位偏移、使基准操作单元和主基准同步和使余下的操作单元与基准单元同步的程序。例如，当在伺服***完成断电后启动时，需要重建各种相位关系。在机器重启时，在装置处于运动中时通过伺服装置开动操作单元并执行以上步骤也可能自动地重建位置关系。在完成上述“预先操作的”同步步骤之后，伺服***功能和主基准一致以在制造装置正在操作期间保持伺服操作单元的同步并从而将产品纤网的产品段制成成品离散产品。

为了引入几个相关的基本概念起见，已经描述了以上示例性循环操作，当将其用于本发明时，其对理解描述伺服致动和控制***的某些元件有用。

可编程***中的电动机可用能够传输调制信号的任何电源驱动，以使电动机力可按比例地变化。在要求旋转运动的实施方案中，电动机的扭力输出可被控制以传输所需的力。对于线性运动而言，可控制直线电动机的轴向力以传送所需的力。力信号典型地为可通过几种已知的方法的任何一种来控制的电流。由这样一种电动机驱动的操作单元的位置可用各种各样的方法进行控制并和本文所述的纤网工序同步。一个典型的控制***利用来自操作单元、相关电动机或者来自二者的位置反馈。然而，如果操作单元的位置可通过其它部件进行推断，则可或不可要求在操作单元上或者在电动机上的位置反馈装置。一个典型的位置反馈装置是一个包括一个解码器或解算器的转换器***，但是可采用能够发出操作单元的实际的或推断的位置信号的任何***。可数控的电动机控制***提供一个比例信号给产生调制力信号的电动机电源。

控制***、电源、反馈装置和电动机装置以及为了通过伺服致动产生和控制操作单元的运动的起见所需的任何其它部件在本文中称为操作单元的伺服***。合适的伺服***能够连续控制操作单元的位置并从而使操作单元能够与产品纤网的前进同步。每个操作单元可包括产生所需的运动或力所必需的一个或多个伺服***。在某些实施方案中，当确定这些部件的位置来构建复合产品纤网时，旋转同步可与线性同步相结合以提供加工离散部件。在其中要求两个或多个伺服***同步的实施方案中，可使单个伺服***与共同的基准轴例如主基准同步。可供选择地，可使一个伺服***与另一个伺服***同步。

一个合适的驱动基准***能够从与产品纤网前进相对应的主基准中提供一个信号给一个驱动控制器。主基准的每个循环优选地与整数的产品段的前进相对应，例如，一个循环可与一个产品段相对应。在一个其中主基准信号包含脉冲的实施方案中，一个给定数目的脉冲可构成一个循环，因此，与一个产品段相对应。脉冲的频率可用来确定操作单元的速度。在某些实施方案中，主基准信号可包含绝对值并且每个值可代表产品纤网的一个增量前进。一般而言，操作单元的伺服***确定操作单元对于主基准信号的每个即将到来的脉冲的反应。

要注意的是，操作单元的主基准和伺服***的功能通常不受所操作的制造装置的速度所影响。具体地讲，主基准的一个循环可在很宽的速度范围内与同样数目的产品纤网的产品段的前进相对应。同样，操作单元对于产品段前进的相关响应的相容性基本上仅受诸如特定伺服马达的扭矩能力之类的物理参数所限制。

然而，在特定的实施方案中，希望编制一个同步的伺服***程序以响应对操作速度、产品纤网速度或其它因素的不同依赖。例如，对于粘结操作单元而言，为了将两种材料粘结到所需的强度水平，以一个相对较低的操作速度施加一个相对较高的压力可能是必需的。以一个相对较高的速度操作，力的水平可能过高并可使材料被刺破。因此，它有助于在按与操作速度成反比例改变其压力的绝对水平时使这个示例性粘结单元的周期和相位同步。同样，在操纵或施加一个离散部件期间，一个执行涉及到速度失配或位置失配的同步工序的操作单元可被开动以根据例如到来的纤网的速度产生较大或较小的速度比率或者较大或较小的速度或位置差异。作为另一个实施例，一个操作单元的相位偏移可与操作速度成比例进行变化以便补偿与速度或加速度有关的影响，并从而避免在由机器部件例如由一个伺服致动器所移动的产品换向器所执行的函数中明显滞后。

适合应用于本发明方法中的伺服***能够利用很多控制方法和算法的任何一个。例如，伺服***的位置基准可为一个预先算出的凸轮曲线，连续计算出的曲线或一个位置轨迹生成算法，以及可为或是数字的或是模拟的。同样，操作单元的运动轨迹可以预先算出的曲线或者被产品纤网的速度修正的曲线为基础。

在制造吸收制品的典型操作中所需的运动由多个加速度和无限的可变速度组成。运动可在产品纤网平面之内或在纤网平面之外。执行这些操作的机械包括刀具、其它切割机、印刷机、焊接机、超声仪、涂敷器等。执行机构可包括各种伺服马达和直流或交流电动机。一个功率放大器包括动力充足的电子设备以提供所需的扭矩和力给通常为每个伺服马达提供动力的机械机构。在产品纤网经过制造装置前进时，每个伺服致动器的控制器可提供一个代表连续位置曲线的信号给功率放大器以按一个与产品段长相对应的段距产生运动。位置曲线的重复频率可为产品速度的整倍数，这样循环可每个产品段发生至少一次或者以按固定速度跳过产品段的速度或以一致的模式发生。

伺服控制器可存储前面计算值的程序表其对应于每个经过操作单元时产品段的位置以及对应于操作单元的位置。这样操作单元的位置被定相到产品纤网的每个产品段上。在这样一个表中，操作单元位置的值指的是产品位置的值。典型地以两列的表格形式布置数目，其中第一列包括产品位置基准值以及第二列包括对应的操作单元位置值。第二列可可供选择地包括代表速度、扭矩或所需的驱动操作单元的力的对应值。以表格形式表示的曲线可描述任何无限组伺服致动器扭矩或者属于伺服装置、放大器和机械***性能的力和速度。这样一种“查寻”表可具有在伺服控制器***规定参数范围内的任何大小。表内值的分辨力可根据控制器的位置分辨力、主轴发生器、控制器的扫描时间和主轴位置数据的更新速度以及所执行工序的需要被设定在一个特定的水平上。

下面的示例性位置坐标“查寻”表包含主基准的位置值和对应的控制操作单元的伺服***的值。一般而言，将操作单元控制器进行编程以随动的伺服轴称为基准轴。

基准轴线位置坐标	操作单元位置坐标
		0	0
4000	2000
		4500	2375
5500	4000
		6500	6000
7500	7625
		8000	8000

当使基准轴循环穿过代表前进的产品段位置的基准轴位置坐标值时，操作单元的伺服控制器读出基准轴位置值并使用表中对应的操作单元位置值以沿着程序位置曲线开动操作单元。具体地讲，计算包含在表中的操作单元位置值以产生该工序所需的运动曲线并被用于伺服控制器中的轨迹发生器以产生这个运动。因为基准轴的数值代表在产品纤网内的定好段的产品段的位置。也可将类似的与产品位置基准值相对应的扭距和力值的“查寻”表用于循环操作的同步控制。

表中的数值可代表基准轴和驱动操作单元的伺服***间的传动比并且这个比率可根据基准轴的位置编程改变。例如，在上表中，在从零到4000个数的基准轴范围内，对于基准轴的4000个数，操作单元移动2000个数，产生1∶2的传动比。在从基准轴位置的4000至8000个数范围内，操作单元从2000移动到8000个数，总共移动6000个数，产生在(6000/4000)或1.5∶1这个范围内的平均传动比。因此，该表列位置曲线类似于前述的的曲线，其中对于每个循环的一部分，刀具单元以产品纤网前进速度一半的速度旋转。

作为在表中提供预先算出的坐标的备选方案，可采用一连串方程来将运动曲线描述成基准轴位置的函数。将任何方程或方程组描述成基准轴的函数可被用作一个伺服致动器的位置基准。例如，可将梯形函数以及诸如摆线或n阶多项式之类的其它函数用于各种实施方案中。

虽然已经举例说明和描述了本发明的各种实施方案和/或个体特征，但是对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种其它变化和修改。对于从业技术人员同样明显的是，实施方案和在上述公开文件中讲授的组件都是可能的并能导致本发明的优选实施。因此有意识地在附加的权利要求书中包括本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种使用至少第一和第二伺服操作单元由材料纤网制造离散制品的方法，所述方法包括以下步骤：

提供源自循环主基准的信号；

使所述第一操作单元与所述第二操作单元同步；和

响应所述循环主基准信号伺服致动所述操作单元以在所述材料纤网的产品段上执行周期操作，从而在所述主基准的整循环数范围内形成整数的离散制品。

2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使所述第一操作单元与所述主基准同步的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其中使所述第一操作单元与所述主基准同步的步骤包括将所述主基准复原到起始点和将所述第一操作单元复位。

4.如前述任一项权利要求所述的方法，所述方法还包括将所述第二操作单元复位的步骤。

5.如前述任一项权利要求所述的方法，其中使所述第一操作单元与所述第二操作单元同步的步骤包括使所述第二操作单元相位偏移。

6.如前述任一项权利要求所述的方法，其中使所述第一操作单元与所述第二操作单元同步的步骤包括使所述第二操作单元的相位与所述第一操作单元的相位匹配。

7.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述主基准为虚拟基准。

8.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述周期操作包括施加离散部件。

9.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述周期操作包括切割操作。

10.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述周期操作包括施加力。

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