(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のウェブ又はシートを加工するのに適した回転装置において、
ａ）アンビル表面を持つ第１構成要素、
ｂ）前記第１構成要素と向き合ってフレームに回転自在に取り付けられ、加工工具を保持し得る第２構成要素、
ｃ）前記材料のウェブ又はシートを前記第１及び第２の構成要素間に供給するのに適した方式で前記第１構成要素及び前記第２構成要素を逆方向に回転させるための駆動手段、
ｄ）前記工具保持第２構成要素と関連し、前記第１及び第２の構成要素間に位置決めされた前記材料のウェブ又はシートを加工するのに適した少なくとも一つの加工工具、及び
ｅ）流体を含む少なくとも一つのチャンバであって、流体圧力を持ち、前記チャンバ内の前記流体圧力の変化が前記加工工具によって前記材料のウェブ又はシートに加えられる力を変化させるように、前記加工工具と又は前記アンビルロールの前記アンビル表面と力伝達するように連絡したチャンバを含み、
前記力伝達は、第１アリ継ぎ側部及び第２アリ継ぎ側部を持つ取り付けプレートによって提供され、前記第１アリ継ぎ側部及び前記第２アリ継ぎ側部は、それぞれ、第１アリ継ぎホルダ及び第２アリ継ぎホルダと係合しており、前記第１アリ継ぎ側部と前記第１アリ継ぎホルダとの間の第１半径方向間隙及び前記第２アリ継ぎ側部と前記第２アリ継ぎホルダとの間の第２半径方向間隙が提供されている、回転装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転装置において、前記第１構成要素は、フレームに回転自在に取り付けられている、回転装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転装置において、前記チャンバは、空気圧シリンダ、液圧シリンダ、及びエアバッグから選択された装置を含む、回転装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の回転装置において、前記加工工具は、ナイフ、ダイカッター、エンボス工具、超音波工具、結合工具、及び印刷工具である、回転装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転装置において、切断ナイフは正方形断面形状を有する、回転装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の回転装置において、前記チャンバ内の前記流体圧力を変化させるための手段をさらに有する、回転装置。
【請求項７】
請求項６に記載の回転装置において、前記流体圧力を変化させるための前記手段は調整バルブを含む、回転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプラスチックフィルム、不織基材、金属箔、紙、吸収体パッド、等を含む材料の連続ウェブ又は別個のシートを加工するための装置に関する。更に詳細には、本発明は、このような材料のウェブ又はシートに切断、エンボス加工、結合、印刷、等を施すための力調節可能な回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェブ又はシートを加工する回転式の装置、特に材料の連続ウェブ又は別個のシートを加工するために切断、エンボス加工、結合、及び他のプロセスを高速で行う用途で使用するための装置が既知である。このような装置は、通常は、一方が一つ又はそれ以上の加工工具を支持し、他方がアンビルとして役立つ逆方向に回転するロールを使用する。材料の加工は、アンビル上で加工工具によって行われる。これらのロールの回転中、工具とアンビルとが出会って材料のウェブ又はシートを加工するときに工具とアンビルとの間で加えられる力は、作動の品質及び効率に影響を及ぼす重要なファクタである。これは、力が工具の摩耗、及び従って、工具を交換したり再位置決めするための装置の停止時間の頻度に影響を及ぼすためである。工具がウェブ又はシートに及ぼす力の量は、アンビル表面に対する工具の係合に左右される。係合における非常に小さな変化により、力の量が大幅に変化する。これは、工具の寿命に影響を及ぼす。係合の正確性は、比較的大型の工具にとって更に重要になる。これは、アンビルに関する工具の非常に小さな不整合が工具の部品に過剰の力を生じ、これにより工具のこの部品の摩耗を加速させるためである。かくして、従来の回転装置では工具とアンビルとの間の力の量がアンビルに対する工具の係合で決まるため、従来の回転装置は、工具をアンビルに関して正確に位置決めすることを必要とする。
【０００３】
更に、工具を正確に位置決めすることを必要とするため、従来の回転装置は、一般的には、工具をアンビルに対して手作業でセットアップするのにかなりの設置時間を必要とする。手作業によるセットアップは、機械を完全に停止させることを必要とし、その結果、停止時間が長くなり、非効率になる。
【０００４】
更に、材料の加工中、工具が徐々に摩耗して劣化するにつれて、加工の品質もまた劣化する。通常は、工具とアンビルとの間の力を増大することによって品質を取り戻すことができる。従来の回転装置について、この手段は、工具をアンビルに向かって半径方向に再位置決めすることによってアンビルに関する工具の係合を変化させる。従来の回転装置は、回転中に力を変化させる性能を備えていないため、力を変化させるには機械を停止させる必要があり、かくして停止時間がかなり長くなる。従って、停止間の時間を延ばすため、工具は、通常は、直ちに必要とされる係合増分よりも大きいように調節される。しかしながら、この方法の欠点は、係合増分が大きいために工具とアンビルとの間の力が大きくなり、工具の摩耗が更に加速されるため、工具の寿命が全体として低下するということである。
【０００５】
従来の回転装置の更に別の欠点は、装置の回転速度が低い場合、工具とアンビルとの間の係合を回転速度が高い場合とは異ならせることを必要とするということであり、即ち、低い回転速度の場合には工具とアンビルとの間の隙間を回転速度が高い場合よりも小さくするか或いは工具とアンビルとの間の圧縮又は干渉を回転速度が高い場合よりも大きくすることを必要とするということである。従来の回転装置は、工具の回転中に工具の係合を変化させる性能を備えていないため、工具は、通常は、機械の始動中に材料が十分に加工されるように、低い回転速度に適した係合について設定されている。低い回転速度に適した係合状態で高い回転速度（即ち機械の始動後の生産速度）で加工すると、高い回転速度中に工具とアンビルとの間に過度の力が発生する。これにより、工具は、生産速度において加速的に摩耗する。
【０００６】
かくして、従来の回転装置には、必要とされる初期セットアップ時間、適正な作動を維持するのに必要な停止時間の頻度及び継続時間、及び工具の寿命の低下、に起因する作動上の欠陥に繋がる多くの欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の回転装置の欠点のうちの特定の欠点を解消する回転装置を提供することが望ましい。特定的には、工具とアンビルとの間の力を最小の停止時間で又は停止時間なしで正確に調節できる回転装置を提供することが望ましい。更に、工具とアンビルとの間の力を最小の停止時間で又は停止時間なしで容易に且つ迅速に調節するための流体圧力手段を使用する回転装置を提供することが望ましい。更に、工具の交換に必要な時間を減少できる回転装置を提供することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
現在の回転装置の欠点を解決するため、本発明は、プラスチックフィルム、不織基材、金属箔、紙、おむつコア、等の材料でできたウェブ又はシートを加工するのに適した回転装置を提供する。このような装置は、好ましくは、ａ）フレーム、ｂ）このフレームに回転自在に取り付けられたアンビルロール（又はアンビル表面を支持する同様の構成要素）、ｃ）フレームにアンビルロールと向き合って回転自在に取り付けられた工具ロール（又は工具を支持できる同様の構成要素）、及びｄ）アンビルロールと工具ロールとの間で加工を受ける材料のウェブ又はシートを供給するのに適した方法でアンビルロール及び工具ロールを逆方向に回転するための駆動手段を含む。工具ロールは、このロールと関連した少なくとも一つの加工工具を有する。このような工具は、アンビルロールと工具ロールとの間に位置決めされる材料のウェブ又はシートを加工するのに適している。この装置は、流体を含む少なくとも一つのチャンバを更に含む。このチャンバは、その内部の流体圧力（液圧又は空気圧）の変化が、加工される材料のウェブ又はシートに加工工具によって加えられる力を変化させるのに役立つように、加工工具又はアンビルロールのいずれか又はこれらのロールの両方と力伝達連絡している。好ましくは、本装置は、チャンバ内の流体の圧力を変化させ、調節するための手段を更に含む。
【０００９】
本明細書は、本発明であると考えられる主題を特定的に指摘し且つ明瞭に特許請求する特許請求の範囲で終わるけれども、本発明は、同様の部品に同じ参照番号を附した添付図面を参照して以下の説明を読むことにより更によく理解されるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、ウェブ又は材料シートの切断、エンボス加工、結合等を行うための装置に関する。本発明の装置は、連続ウェブとして又は別個のシートとして加工を受けるのに十分な構造上の一体性を持つ、プラスチックフィルム、不織基材、金属箔、フォーム、ゴム、及び他の材料等の任意の材料を、別個に又は組み合わせて単層又は多層の成形品の形態で加工する上で有用である。しかしながら、簡単化を図る目的のため、添付図面に示す好ましい実施形態及び変形例に関して本発明を説明する。
【００１１】
次に添付図面を参照すると、図１及び図２は本発明の一つの好ましい実施形態を説明する。この実施形態では、回転カッター２を使用して材料６のウェブを切断する。回転カッター２は、一対の全体に平行な逆方向に回転するロール５を含む。これらのロールはフレーム１３に取り付けられている。逆方向に回転するロール５は、垂直に、水平に、傾斜して、又は任意の他の位置に位置決めできる。一方のロールは工具ロール１０を含み、他方のロールはアンビルロール２０を含む。駆動手段により、工具ロール１０又はアンビルロール２０を互いに逆方向に回転させる。例えば、図１では、工具ロール１０が反時計廻り方向に回転する場合には、アンビルロール２０は時計廻り方向に回転する。工具ロール１０は、エアバッグ３０と作動的に関連したナイフアッセンブリ２４を含む。
【００１２】
工具ロール１０は、一つ又はそれ以上のナイフアッセンブリ２４を含むのがよい。更に、工具ロール１０は円形のロール又は任意の他の形状のロールであるのがよく、又は工具ロール１０とアンビルロール２０との間に供給される材料６のウェブを加工する位置にナイフアッセンブリ２４及び他の工具を保持するようにできる任意の他の機構又は装置であるのがよい。好ましい実施形態では、図１及び図２に示すように、ナイフアッセンブリ２４は、材料６のウェブをアンビルロール２０に押し付けて加工する。工具ロール１０又はアンビルロール２０のいずれか又は両方が、例えばベアリングを含む任意の手段によってフレーム１３内に回転自在に支持されているのがよい。フレーム１３は、任意の従来のフレームであるか或いは、工具ロール１０及びアンビルロール２０を所望位置に保持するための任意の他の手段であるのがよい。アンビルロール２０は、アンビルロール２０の周囲に亘って配置された一つ又はそれ以上のアンビル３５を含み、これらのアンビルは、回転中、ナイフ２５が材料６のウェブを上側で切断できる所望のアンビル表面３６を提供するように、ナイフ２５とほぼ対応する。アンビルロール２０は円形ロール又は任意の他の形状のロールであるのがよく、アンビル３５を所定位置に保持し、ナイフ２５と相互作用させるようになった任意の他の機構又は装置であるのがよい。別の態様では、ナイフ２５が材料６のウェブを上側で切断できる所望のアンビル表面３６をアンビルロール自体が提供する。そのような場合、アンビルは必要とされない。
【００１３】
更に、図１に示すように、ナイフアッセンブリ２４は、ナイフ２５、このナイフ２５を好ましい位置に受け入れるためのナイフチャック２６、及びナイフ２５を所定位置に固定するためのプレート２７を含むのがよい。しかしながら、ナイフ２５は、材料６のウェブを切断するためにナイフ２５を所定位置に保持するようになった任意の他の手段によって保持できる。一つの好ましい実施形態によれば、ナイフ２５は、四つの切断縁部２５ａを持つ正方形形状の工具からなるのがよい。しかしながら、ナイフ２５は任意の数の切断縁部を有するのがよく、ナイフ２５は、材料６のウェブ等に対して十分な切断手段を提供する任意の形態及び大きさを備えているのがよい。例えば、ナイフ２５は、一つ又は二つの切断縁部を持つ矩形ブレードであってもよいし三角形又は六角形等であってもよい。更に、ナイフ２５は、工具鋼、セラミックス、複合材料、等の任意の適当な材料から形成できる。好ましい実施形態では、図１に示すように、ナイフアッセンブリ２４は、スペーサ２８及び取り付けプレート２９によってエアバッグ３０に接合されているのがよい。好ましい実施形態では、取り付けプレート２９は、アリ継ぎホルダ３３及び３４と係合するため、アリ継ぎ側部２９ａ及び２９ｂを含むのがよい。アリ継ぎホルダ３３及び３４は工具ロール１０に取り付けられており、アリ継ぎ側部２９ａ及び２９ｂに対し、好ましくは約０．０５０８ｍｍ乃至０．１２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至０．００５インチ）の半径方向隙間を提供する。取り付けプレート２９は、工具ロール１０に対するナイフアッセンブリ２４及びエアバッグ３０の所望の相対位置を提供するばかりでなく、ナイフ２５とアンビル３５との間で生じる切断力がエアバッグ３０から確実に伝達されるようにする。（ここで使用されているように、「切断力」という用語は、材料の切断時にナイフとアンビルとの間で発生する力に関する。）工具ロール１０に関するナイフ２５の所望の位置を提供し、切断力をナイフ２５からエアバッグ３０に伝達する上で、ナイフ２５及びエアバッグ３０の任意の他の取り付け装置が適している場合があるということに着目しなければならない。スペーサ２８は、ナイフ２５とアンビル３５との間に所望の係合又は干渉を提供するのに役立つ。スペーサ２８は、好ましくは、ナイフアッセンブリ２４の組み立て後に所望の厚さに機械加工できる。（ここで使用されているように、「干渉」という用語は、ナイフ２５及びアンビル３５の夫々の回転軌跡１７及び１８が重なるため、ナイフ２５とその対応するアンビル３５との間で生じる干渉又は半径方向圧縮に関する。）しかしながら、ナイフ２５とアンビル３５との間に所望の相対位置を提供する、例えばシムストックを使用するといった他の取り付け装置が適している場合がある。
【００１４】
好ましい実施形態では、エアバッグ３０は、フロントプレート３２ａ及びバックプレート３２ｂによって側方から取り囲まれた膨張可能な容器３１を含む。プレート３２ａ及び３２ｂは、容器３１を膨張させたとき又は収縮させたとき、互いに平行に移動できる。エアバッグ３０は、ナイフ２５とアンビル３５との間に所望の力を提供するように、任意の大きさ、形状、又は形態を備えているのがよい。一つの適当なエアバッグ３０は、ファイアストン社から入手できるエアストロークアクチュエータ型番第Ｗ０１−３５８−７７３１号である。
【００１５】
エアバッグ３０は、エアバッグ内の空気圧を変化させることによって、切断ナイフ２５とアンビル３５との間の切断力を調節するのに役立つ。従って、本発明は、エアバッグ３０内の圧力を変化させる即ち調節するための手段を含むのがよい。ナイフとアンビルとの間の干渉を変化させることによってのみ、切断力の調節を行うことができる従来技術の回転カッターとは対照的に、本発明の回転カッターは、カッターとアンビルとの間の干渉を変化させることなく、切断力を調節できる。ナイフとアンビルとが完全に接触するように、干渉を、例えばスペーサ２８を介して、ひとたび設定すると、切断力は、ナイフ２５を再調節することなく、及び回転カッター２を停止させることなく、変化させることができる。切断力は、エアバッグ３０内の空気圧を増減することによって変化させることができる。同様に、回転カッター２が始動し、ターゲット生産速度まで加速した後、エアバッグ３０内の空気圧を任意の所望のレベルに調節できる。更に、ナイフ縁部２５ａの切れ味が鈍り、所望の切断品質を維持するのに更に高い切断力が必要とされる場合には、回転カッター２を停止させることなく空気圧を高めることができる。空気圧の上昇は、最小であるけれども切断品質を維持するのに十分であるのがよい。ナイフ縁部２５ａが更に劣化した後、エアバッグ３０内の空気圧を更に高めることができ、この場合も、増分は所望の切断品質を維持するのに十分である。
【００１６】
好ましい実施形態では、カッター２を回転させるための駆動手段は、工具ロール１０及びアンビルロール２０と、これらのロールの所定の反対方向同期回転に影響を及ぼすため、作動的に関連している。駆動手段は、ロールのいずれか一方又は両方と作動的に関連させることができるということに着目しなければならない。更に、工具ロール１０及び／又はアンビルロール２０は、材料６のウェブがロール１０及び／又は２０を回転するのに十分な一体性を備えている場合には、材料６のウェブによって駆動してもよい。
【００１７】
更に、互いに作動的に関連した工具ロール１０の数又はアンビルロール２０の数は、本発明に影響しないということに着目すべきである。様々な組み合わせで作動的に関連した任意の数の工具ロール及び任意の数のアンビルロールを使用できる。
【００１８】
更に、エアバッグ３０に対する変形例として、流体を収容しており且つ収容した流体の圧力を変化させることができ且つ圧力の変化を装置の外側に延びる力に伝達できる任意の他の流体圧力チャンバを本発明のチャンバとして使用できるということに着目すべきである。チャンバは、例えば、任意の流体、例えばガス、オイル、及び他の流体、又はこれらの組み合わせを使用する空気圧又は液圧装置を含むのがよい。変形例の一例として、図３は、エアバッグ３０の代わりに工具ロール１０内に位置決めされた空気シリンダ６０の使用を例示する。
【００１９】
チャンバ内の流体の圧力を変化させるための手段には、チャンバ内の流体の量を変化させることができるか或いはチャンバ内の温度条件及び圧力条件を変化させることができる任意の既知の装置又は従来の構成が含まれる。一つの適当な圧力調整装置は、例えば、ノーグレン社から入手できる型番第Ｒ０８−２００−ＲＧＭＡ号手動調整バルブである。
【００２０】
更に、ナイフ２５に対する変形例として、本発明では、材料６のウェブに作用を及ぼす任意の他の加工工具を使用できるということに着目すべきである。例えば、工具ロール１０は、材料６のウェブから領域を切断するため、図４に示すダイカッター７０を使用できる。更に、工具ロール１１０は、材料６のウェブにエンボス加工を施すため、図５に示すようにエンボス工具８０を使用できる。更に、工具ロール１０は、印刷工具又は例えば熱結合や超音波結合を行うための結合工具を使用できる。更に、工具ロール１０は、上文中に説明した工具の変形例の任意の組み合わせを使用できる。
【００２１】
エアバッグ３０を工具ロール１０内に配置することの変形例として、エアバッグ３０又はチャンバとして使用するための上文中に説明した任意の他の流体圧装置をアンビルロール２０内に配置してアンビル３５と関連させ、アンビル３５とナイフ２５又は上文中に説明した任意の他の変形例の工具との間の力に作用を及ぼしてもよい。図６は、アンビルロール９０内に配置されており且つアンビル３５に取り付けられたエアバッグ３０を示す。
【００２２】
変形例では、エアバッグ３０又はチャンバとして使用するための上文中に説明した任意の他の流体圧装置は、工具ロール１０及び／又はアンビルロール２０の外側に配置できる。例えば、図７は、アンビルロール１０の外側に配置されたエアバッグ３０を例示する。この場合には、アンビルロール１０は、アンビルロール２０に関する工具ロール１０の半径方向移動を可能にするスライド９６又は任意の他の手段を介して、フレーム９５内に摺動自在に位置決めされている。これにより、エアバッグ３０の空気圧を調節することによって、材料６のウェブを加工するための工具ロール１０とアンビルロール２０との間の力を機械を停止させずに調節できる。
【００２３】
本発明の特定の実施形態及び／又は本発明の個々の特徴を例示し且つ説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の他の変形又は変更を行うことができるということは当業者に明らかである。更に、このような実施形態及び特徴の全ての組み合わせは、可能であり、本発明を好ましい態様で実施することになるということは明らかである。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の範疇のこのような変形及び変更の全てを包含しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の重要な特徴を具体化した回転装置の概略断面図である。
【図２】  回転装置の概略正面図である。
【図３】  エアシリンダを具体化した工具ロールの概略断面図である。
【図４】  ダイカッターを具体化した工具ロールの概略断面図である。
【図５】  エンボス工具を具体化した工具ロールの概略断面図である。
【図６】  エアバッグを具体化したアンビルロールの概略断面図である。
【図７】  工具ロールの外側でエアバッグを使用する回転装置の概略側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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