(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性ナイフであって、
長さ方向に曲線形である切断要素と、
ブレードホルダ要素と、
複数の対の正弦波形状を有するばね要素であって、隣接する対の前記ばね要素の間の隙間によって分離された、複数の対の正弦波形状を有するばね要素と、を備え、
前記複数の対のばね要素の正弦波形状を有するばね要素のそれぞれの第１の近位端部が、前記切断要素の個々の場所に動作可能かつ固定可能に取り付けられ、かつ
前記複数の対のばね要素の正弦波形状を有するばね要素のそれぞれの第２の遠位端部が、前記ブレードホルダ要素の個々の場所に固定可能に取り付けられ、
前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素は、前記長さ方向に沿って直列に整列される、可撓性ナイフ。
【請求項２】
前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第１のばね要素が、第１のばね定数ｋ１を備え、かつ前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第２のばね要素が、第２のばね定数ｋ２を備えることを更に特徴とし、前記第１のばね定数ｋ１及び前記第２のばね定数ｋ２が異なっている、請求項１に記載の可撓性ナイフ。
【請求項３】
前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第１のばね要素が、第１のばね定数ｋ１を備え、かつ前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第２のばね要素が、第２のばね定数ｋ２を備えることを更に特徴とし、前記第１のばね定数ｋ１及び前記第２のばね定数ｋ２が同一である、請求項１又は２のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項４】
前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の各ばね要素が、変位によって非線形に変化する力を生成することを更に特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項５】
前記切断要素内の局所的変形が、前記局所的変形前記切断要素に近接して配設された少なくとも１つのばね要素内の収縮を引き起こすことを更に特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項６】
前記切断要素が前記切断要素の上に配設されたナイフ縁部を更に特徴とすることを、更に特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項７】
前記可撓性曲線形ナイフが一体型構造であることを更に特徴とすることを、更に特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項８】
前記切断要素が、第１の材料から形成され、かつ前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第１のばね要素が、第２の材料から形成されることを更に特徴とし、前記第１及び第２の材料が異なっている、請求項１〜７のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項９】
前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第１のばね要素が、第１の材料から形成され、かつ前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第２のばね要素が、第２の材料から形成されることを更に特徴とし、前記第１及び第２の材料が異なっていることを更に特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項１０】
前記切断要素の第１の部分が、第１の材料から形成され、かつ前記切断要素の第２の部分が、第２の材料から形成されることを更に特徴とし、前記第１及び第２の材料が異なっている、請求項１〜９のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項１１】
前記切断要素が、アンビルと接触して係合可能であることを更に特徴とし、前記アンビルが、前記切断要素の第１の部分を前記ブレードホルダに対して変位させ、かつ前記切断要素の第２の部分を前記ブレードホルダに対して変位させない、請求項１〜１０のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項１２】
前記ブレードホルダに対する前記切断要素の前記変位が、前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の第１のばね要素の前記第１の近位端部を、前記ブレードホルダに対して変位させることを更に特徴とする、請求項１１に記載の可撓性ナイフ。
【請求項１３】
前記複数の対の正弦波形状を有するばね要素の各ばね要素が、前記切断要素の各部分に対して個々の曲げ弾性率を提供することを更に特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項１４】
前記可撓性曲線形ナイフの第１の部分が、アンビルと接触して係合したとき、第１の局所的変形を有し、前記可撓性曲線形ナイフの第２の部分が、前記アンビルと接触して係合したとき、第２の局所的変形を有することを更に特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【請求項１５】
前記ナイフが曲線形状である、請求項１〜１４のいずれかに記載の可撓性ナイフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、組み立てられた完成品の形成中にウェブ材料を切断するための機器に関する。本開示はまた、おむつ、生理用品、及び成人用失禁物品等の組立品、並びにトイレットペーパー、ペーパータオル、顔用ティッシュ、及び硬質表面洗浄物品等の消費者製品の形成に好適な細長いウェブ材料を切断するために使用されるナイフに関する。本開示はまた、トイレットペーパー及びペーパータオル等の消費者製品の形成に好適な細長いウェブ材料を穿孔するために好適なナイフに関する。より具体的には、本開示はまた、おむつ、生理用品、及び成人用失禁物品等の組立品の形成に好適な細長いウェブ材料に対して曲線形の切断を提供するために使用されるナイフに関する。更に、本開示はまた、トイレットペーパー及びペーパータオル等の消費者製品の形成に好適な細長いウェブ材料を穿孔するために好適な細長いウェブ材料のための曲線形の穿孔を提供するために使用されるナイフに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品及びパッケージの製造は、多くの場合、連続的な平坦な材料ウェブを個々の製品及びパッケージに変換することを必要とする。例えば、可溶性単位用量布地及び食器ケアパウチは、フィルムの層を成形及び組み立てることによって、三次元パウチに変換される水溶性フィルムの平坦なウェブから形成される。同様に、おむつ、生理用ナプキン、拭き取り用品、包帯等は、材料の複数の平坦なウェブを重ね合わせて積層し、層状ウェブを切断して、複数の材料層からなる個々の製品を形成することによって形成される。
【０００３】
ウェブがプレス機とアンビルとの間のニップを通過する際、切断ナイフがウェブに当たり、これを切断する。横断方向にウェブを一貫して完全に切断するために、回転プレス機及びアンビルは、切断ナイフとアンビルとの間に干渉があるように設定される。すなわち、回転プレス機及びアンビルは、互いに非常に近接して設けられるので、切断ナイフがわずかに変形して、回転プレス機及びアンビルが互いに逆回転することを可能にする。例えば、ナイフは、４０ｍｍの高さを有してもよく、回転プレス機及びアンビルの周囲表面は、それらが３９．９ｍｍだけ離れるように設けられる。このため、材料ウェブが回転プレス機とアンビルとの間のニップを通じて供給されるとき、ナイフが回転プレス機の表面とアンビルとの間のニップを通過できるように、０．１ｍｍの変形又は移動を提供しなければならない。
【０００４】
通常、変形の大部分は、回転プレス機及び／又はアンビルの変形又は移動とは対照的に、ナイフの変形によって望ましくは提供される。回転プレス機及び／又はアンビルの一方又は両方の回転軸の移動は、ウェブの移動の制御不能、及び高価な精密機械設備の部品の疲労をもたらす可能性がある。典型的には、アンビルは、鋼等の固体硬化材料から形成され、典型的な切断負荷及び応力下で周辺変形はほとんど生じない。
【０００５】
ナイフがほとんどの干渉を調整する設計のため、ナイフは、ウェブが機械方向に切断されるたびに、装填され、取り外される。ラインを変換するオペレータは、メンテナンスのために自身のラインを停止することを嫌う。したがって、オペレータらは、メンテナンスのためのダウン時間を最小限の量にして、長い時間動作させるように、このような変換ライン上の切断システムを設計することを試みる。理想的には、オペレータは、数百万回の切断、したがって数百万回のナイフの装填及び取り外しを、変換ラインを停止することなく、行いたい。回転プレス機上に取り付けられたナイフを数百万回装填及び取り外しすることは、ナイフの疲労をもたらす可能性があり、最終的にナイフの破損につながり得る。回転切断ナイフにおける疲労を低減させるための１つの技術は、ナイフの湾曲によって干渉が調整されるように、切断ナイフを、回転プレス機上に、アンビルに対して傾斜して取り付けることである。ナイフをそのように取り付けることの欠点は、可溶性単位用量布地及び食器ケアパウチ等の三次元形状に形成されるウェブを切断するために、低速で動作する可変速度回転プレス機が必要とされ得るということである。
【０００６】
例として、また図１及び図１Ａに示されるように、材料のウェブは、回転カッター１０２８と個々の製品１０９２を形成するためにそこに同一線上に配設されたアンビル１０５０とによって形成された、例示的な先行技術の回転切断装置１０２０のニップを通して、ウェブ材料を通過させることによって、機械横断方向に切断することができる。簡略化された切断装置１０２０は、軸方向１０２２と、径方向１０２４と、周方向（また「機械方向」）１０２６と、を有する回転カッター１０２８を含むことができる。回転カッター１０２８は、外周表面１０３２を有し、回転軸部材１０３０を含む。少なくとも１つの線状ナイフ部材１０３６は、軸部材１０３０に動作可能に結合される。ナイフ部材１０３６の少なくとも一部分は、軸部材１０３０に沿って軸方向に延在することができ、かつ軸部材から半径方向向きに延在することができる。特定の態様において、少なくとも１つ及び望ましくは少なくとも一対の軸方向に離間した周辺ベアリング部材１０４０は、回転軸部材１０３０に結合される。加えて、各周辺ベアリング部材１０４０の少なくとも動作部分は、軸部材１０３０から半径方向外向きに延在し、かつ軸部材を中心に円周方向に延在する。
【０００７】
例示的な先行技術の装置は、外周表面１０３２を備え、回転軸部材１０３０を含んだ回転カッター１０２８を回転させることを含み得る。少なくとも１つのナイフ部材１０３６が、軸部材１０３０に結合されている。ナイフ部材１０３６の少なくとも一部分は、軸部材１０３０に沿って軸方向に延在することができ、かつ軸部材から半径方向外向きに延在することができる。特定の態様において、少なくとも１つ及び望ましくは協働する少なくとも一対の軸方向に離間した周辺ベアリング部材１０４０は、回転軸部材１０３０に結合される。各周辺ベアリング部材１０４０の少なくとも一部分は、軸部材１０３０から半径方向外向きに延在することができ、かつ軸部材を中心に円周方向に延在することができる。
【０００８】
ナイフ部材１０３６は、回転軸部材１０３０に実質的かつ固定的に取り付けることができる。切断方法及び装置は、少なくとも１つの圧着部材又は他の接合部材を更に含むことができる。接合部材は、回転軸部材１０３０に動作可能に結合することができ、ナイフ部材１０３６に近接して位置付け、かつナイフ部材１０３６に隣接して円周方向に位置決めすることができる。
【０００９】
例示的な先行技術の装置は、回転カッター１０２８と協働して、回転カッター１０２８とアンビル１０５０との間の領域内に位置付けられる、動作切断領域１０５６を提供するように構成されたアンビル１０５０を更に含むことができる。アンビル１０５０は、任意の動作している構成部品構造又は機構によって提供され得る。アンビル１０５０は、実質的に滑らかなアンビル表面を有することができ、又はパターン化されたアンビル表面を有してもよい。例えば、協働するアンビル表面は、回転カッター１０２８上に位置付けられる切断要素又は部材のパターンと協働的に一致するアンビル要素又は部材のアレイを含むことができる。代表的に示されるように、アンビル１０５０は、回転のアンビル軸を中心に動作可能に回転可能であり、回転カッター１０２８に動作可能に隣接して位置決めされる回転アンビルであり得る。アンビルは、回転カッター１０２８に対して逆回転するように構成することができ、切断領域１０５６は、回転カッター１０２８と逆回転アンビル１０５０との間に位置決めされたニップ領域内に提供することができる。したがって、製品ウェブ１０６０は、ニップ領域１０５６を通じて、選択された切断速度で、動作可能に移動することができる。
【００１０】
図１Ｂに示されるように、材料のウェブは、少なくとも１つの曲線形ナイフ部材１０３６Ａが動作可能に結合された回転カッター１０２８と、個々の製品１０９２Ａを形成するためにそれに同一線上に配設されたアンビル１０５０とによって形成された、例示的な先行技術の回転切断装置１０２０のニップを通して、ウェブ材料を通過させることによって、機械横断方向に切断することができる。図１Ｃに示される拡張された図は、曲線形ナイフ部材１０３６Ａが、間に製品ウェブ１０６０が配設された、曲線形ナイフ部材１０３６Ａ及びアンビル１０５０によって形成された切断領域１０５６を通って進む際、曲線形ナイフ部材１０３６Ａ上に及ぼされる力の例示的な理解を提供する。
【００１１】
完全な切断を提供し、製品ウェブ１０６０を断つことで個々の製品１０９２Ａを形成するために、曲線形ナイフ部材１０３６Ａは、必ずアンビル１０５０の表面と接触して、かつ強制的に係合されなければならない。図１Ｄ及び図１Ｅに示されるように、ナイフ部材１０３６Ａがアンビル１０５０と漸増的に係合する際、アンビル１０５０と接触するナイフ部材１０３６Ａの部分の局所的変形が存在する。これは、ナイフ部材１０３６ＡのＺ方向圧縮において観察することができる。例として、ナイフ部材１０３６Ａが、ナイフ部材１０３６Ａとアンビル１０５０との接触点において、一定かつ公称のＺ方向厚さｘを備える場合、ナイフ部材１０３６Ａは、ナイフ部材１０３６Ａの局所的領域内で圧縮される。この局所的圧縮は、概して、ナイフ部材１０３６Ａがアンビル１０５０と接触して係合される領域のみに局在すると考えられる。
【００１２】
当業者であれば、圧縮力に起因するナイフ部材１０３６Ａの多くの変形形態が生じ得ることを認識するであろう。理論に束縛されるものではないが、ナイフ部材１０３６Ａをアンビル１０５０で圧縮することによって引き起こされた１つのそのような種類の変形は、ナイフ部材１０３６Ａの公称Ｚ方向厚さにおける局所的な減少を引き起こし得、ナイフ部材１０３６Ａを形成する材料は、必ずＺ方向平面から変形しなければならない。図１Ｅに示されるように、Ｚ方向からの面外変形は、ＣＤにおいて材料が変形する可能性が高い。ナイフ部材１０３６Ａを形成する材料が、公称厚さｙを備える場合、Ｚ方向からの面外変形は、ＣＤにおける変位Δｙとして示される。
【００１３】
当業者であれば、ナイフ部材１０３６ＡのＣＤにおける繰り返される面外変形は、ナイフ部材１０３６Ａの切断表面の急速な劣化を引き起こし得ることを容易に認識するであろう。加えて、ＣＤにおけるナイフ部材１０３６Ａの繰り返される面外変形は、ナイフ部材１０３６自体の材料疲労を引き起こすことができると考えられる。当業者であれば、ナイフ部材１０３６における材料疲労は、ナイフ部材１０３６Ａの壊滅的な破壊を引き起こし得ることを容易に認識するであろう。この結果は、ナイフ部材１０３６Ａを新しいナイフ部材１０３６Ａと交換すること、又は回転切断装置１０２０によって切断されている製品からの金属破片の除去、若しくは更に悪いことには、回転切断装置１０２０のオペレータから金属破片の除去を必要とし得る。
【００１４】
加えて、現在の製造プロセスは、切断されるウェブ材料、及びそれを切断するために使用される機器によって必要とされる正確な干渉を提供するために、大規模な設定を必要とする場合がある。現在の製造技術は、おむつ、生理用品、又は成人用失禁物品等の組立製品として使用するためのウェブ材料を効果的に切断するために、およそ１．０μＭ〜９．０μＭの干渉を必要とし得ると考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
オペレータが、厳格な精度を必要とせずある位置にナイフ／アンビルシステムを設置し、かつアンビルとブレードとの間の所望の干渉度を提供することを可能にすることによって、ウェブ切断動作の全体的な設定時間を減少させる能力を有することが、非常に望ましいであろう。
【００１６】
これらの著しい欠点を克服するために、本発明の装置及び方法の様々な態様、特徴、及び構成を、より効率的かつより効果的に製品ウェブを切断するために、単体で又は組み合わせて、組み込むことが有益であろう。装置及び方法は、切断ナイフの有効性をより確実に維持することができ、より低コストで切断動作をより効率的に行うことができる。切断動作は、接合動作等の、他の製造動作とより効率的に連携させる及び／又は組み合わせることができる。特定の態様において、接合動作は、製品ウェブの圧着又は封止を提供することができる。その結果、本発明の方法及び装置は、追加の処理機器の必要性を無くすことに役立つことができ、製造コストを低減することに役立ち得る。加えて、本発明の方法及び装置は、機器の故障又は損傷を引き起こす、あらゆる潜在的に壊滅的でありかつ／又は更に危険な材料劣化を無くすことに役立つことができる。要するに、上記の制限を念頭に置いて、長い疲労寿命を有する回転プレス機ナイフに関して、継続的な未だ対処されていない必要性が存在する。驚くべきことに、本発明の装置及びプロセスは、ナイフの疲労寿命を改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示は、可撓性曲線形ナイフを提供する。可撓性曲線形ナイフは、切断要素、ブレードホルダ要素、及び複数のばね要素から形成される。複数のばね要素の各ばね要素の第１の近位端部は、切断要素の個々の場所に動作可能、かつ固定可能に取り付けられ、複数のばね要素の各ばね要素の第２の遠位端部は、ブレードホルダ要素の個々の場所に固定可能に取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ウェブ材料を切断するための例示的な先行技術の装置の平面図である。
【図１Ａ】ナイフ部材が直線状である、ウェブ材料を切断するための例示的な先行技術の装置の斜視図である。
【図１Ｂ】ナイフ部材が曲線形状である、ウェブ材料を切断するための例示的な先行技術の装置の斜視図である。
【図１Ｃ】ナイフ部材が、ウェブ材料が間に配設されたときにアンビルと係合する、図１Ｂのウェブ材料を切断するための例示的な先行技術の装置の領域の拡大平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｃで１Ｄと表示した領域の更なる拡張図である。
【図１Ｅ】１Ｅ〜１Ｅで取得された図１Ｄの断面図である。
【図２】回転プレス機及び回転アンビルを含む、ウェブを切断するための例示的な装置の平面図である。
【図３】ナイフの側面図である。
【図４】図３に記されたような、ナイフの部分図である。
【図５】ナイフの側面図である。
【図６】スロットを有するナイフの側面図である。
【図７】ナイフの薄肉部分である低減された剛性ゾーンを有するナイフの断面図である。
【図８】ナイフの斜視図である。
【図９】パウチのウェブを切断するための装置である。
【図１０】本開示の例示的な可撓性曲線形ナイフの斜視図である。
【図１１】図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフの平面図である。
【図１１Ａ】可撓性曲線形ナイフと共に使用するために好適な正弦波形状を有する別の例示的なばね要素の平面図である。
【図１２】図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフの上平面図である。
【図１３】図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフの代替的な平面図である。
【図１４】図１０の可撓性曲線形ナイフが、ウェブ材料が間に配設されたときにアンビルと係合するとき、ブレードホルダ要素に対する切断要素内の局所的変形を示し、切断要素内の変形が、局所的変形に近接する少なくとも１つのばね要素内の収縮を引き起こす場所で、表され、切断要素とブレードホルダとの間に動作可能に接続され、かつそれらの間に配設されている、図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフの斜視図である。
【図１５】図１０の可撓性曲線形ナイフが、ウェブ材料が間に配設されたときにアンビルと係合するとき、ブレードホルダ要素に対する切断要素内の局所的変形を示し、切断要素内の変形が、局所的変形に近接する少なくとも別の１つのばね要素内の収縮を引き起こす場所で、表され、切断要素とブレードホルダとの間に動作可能に接続され、かつそれらの間に配設されている、図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフの斜視図である。
【図１６】図１４の局所的に変形した可撓性曲線形ナイフの例示的な応力グラフの斜視図である。
【図１７】図１５の局所的に変形した可撓性曲線形ナイフの例示的な応力グラフの斜視図である。
【図１８】本開示の例示的な可撓性曲線形ナイフの代替的な実施形態の斜視図である。
【図１９】図１８の例示的な可撓性曲線形ナイフの別の斜視図である。
【図２０】図１８の可撓性曲線形ナイフが、ウェブ材料がその間に配設されたときにアンビルと係合するとき、ブレードホルダ要素に対する切断要素内の局所的変形を示し、切断要素内の変形が、局所的変形に近接する少なくとも１つのばね要素内の収縮を引き起こす場所で、表され、切断要素とブレードホルダとの間に動作可能に接続され、かつそれらの間に配設されている、図１８の例示的な可撓性曲線形ナイフの斜視図である。
【図２１】図１８の可撓性曲線形ナイフが、ウェブ材料がその間に配設されたときにアンビルと係合するとき、ブレードホルダ要素に対する切断要素内の局所的変形を示し、切断要素内の変形が、局所的変形に近接する少なくとも別の１つのばね要素内の収縮を引き起こす場所で、表され、切断要素とブレードホルダとの間に動作可能に接続され、かつそれらの間に配設されている、図１８の例示的な可撓性曲線形ナイフの斜視図である。
【図２２】本開示の例示的な可撓性曲線形ナイフの更に別の代替的な実施形態の斜視図である。
【図２３】本開示の可撓性ナイフの代替的な実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書で使用される際、「機械方向」又は「ＭＤ」は、製紙機械及び／又は製品製造機器を通る繊維構造体の流れに対して平行な方向を意味する。本明細書で使用される際、「横断機械方向」又は「ＣＤ」は、繊維構造体及び／又は繊維構造体を含む繊維構造体製品の同一平面内で、機械方向に対して垂直な方向を意味する。本明細書で使用される際、「Ｚ方向」は、機械方向及び横断機械方向の両方に対して垂直な方向である。
【００２０】
ウェブ１０を切断するための回転装置５が、図２に示される。ウェブ１０は、回転プレス機３０と回転アンビル４０との間のニップ２０に向かって、機械方向ＭＤに供給される。１つ以上のナイフ５０が、回転プレス機３０上に取り付けられる。ウェブ１０がニップ２０を通過する際、ナイフ５０がウェブ１０を切断する。これにより、ウェブ１０を装置５の開始状態から、装置５の終了段階の別個の部品又は物品５５に変換させる。ナイフ５０又は複数のナイフ５０は、ナイフ５０がプレス機３０又は回転プレス機３０の表面に対して垂直、実質的に垂直、又はほぼ垂直になるように、回転プレス機３０上に取り付けることができる。回転プレス機３０の表面に対して垂直に、ほぼ垂直に、又は垂直に対して１０度以内にナイフ５０を取り付けることにより、回転プレス機３０に対して約９０度未満の角度で取り付けられたナイフが、物品５５がニップ２０を通過する際、物品５５と干渉する場合があるため、より大きなウェブ１０の速度で、成形物品を切断することを可能にし得る。ナイフ５０を回転プレス機３０に対して非垂直に取り付けることによる変化は、ナイフ５０が屈曲のうちの１つから、変形がナイフ５０の横断方向における圧縮及び／又は変形により提供され得るものへと変形を調整する様式に変化させる。
【００２１】
回転構成において、回転プレス機３０及び回転アンビル４０は、図２に示されるように、機械方向ＭＤを有するとみなすことができる。回転プレス機３０及び回転アンビル４０は、互いに逆に回転して、機械方向ＭＤにおいてニップ２０を通じて移動方向を提供する。
【００２２】
当業者であれば、本開示の回転プレス機３０及び回転アンビル４０は、回転プレス機３０（すなわち、切断ロール）上の浮動支えリングと、回転アンビル４０ロール上の固定支えリングと、を有するシステム内に提供することができるということを理解するであろう。回転プレス機３０の回転速度からは独立して、回転アンビル４０上の固定支えリングによって浮動支えリングが駆動されることが理解されるであろう。したがって、回転プレス機３０は、浮動支えリングの回転よりも速く、又はより遅く回転し得る。これにより、切断される物品のピッチに応じて、回転プレス機３０の回転を高速化、又は減速させることが可能になる。回転アンビル４０の速度は切断が行われる場所を判定するので、このことは回転アンビル４０を本質的に「ピッチレス」にする。このことは、軸受リングによる中心間距離及び高ロール平行度に対する高い精度を更に提供する。これらの２つの特徴は、個々の物品の分離を著しく改善する。
【００２３】
ピッチレス切断の当業者によって認識されるように、回転プレス機３０の接線速度は、切断されている製品ウェブの直線速度に対して任意の好ましい関係を有し得る。非限定的な例として、回転プレス機３０の接線速度は、製品ウェブの直線速度と一致してもよい。代替的に、回転プレス機３０の接線速度は、製品ウェブの速度と異なり得、切断点における製品ウェブの速度よりも大きく、又はそれよりも小さくてもよい。ナイフ５０の側面図が、図３に示される。ナイフ５０は、切断縁部６０を有することができる。切断縁部６０は、ナイフ５０の鋭利な部分であり得る。ナイフ５０は、薄い金属又はセラミック材料の連続片から形成することができる。この材料は、ナイフブランクと称することができる。必要に応じて、ナイフ５０は、ナイフ５０が複数の層で構築される付加製造によって形成することができる。
【００２４】
ナイフブランクの一方の縁部は、切断縁部６０を形成するために鋭利にすることができる。切断縁部６０は、ナイフ製造の技術分野において一般的な研削のいずれかにおいて成形することができる。このような切断部は、限定されるものではないが、中空研削、平坦研削、サーベル研削、ノミ研削、複合ベベル、凸面研削、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される切断部を含むことができる。
【００２５】
ナイフ５０の固定縁部７０は、ナイフ５０の切断縁部６０に対向し得る。固定縁部７０は、プレス機３０に取り付けられるナイフ５０の縁部であり得る。ナイフ５０は、ナイフ５０内に提供されたボルト孔を有する貫通孔ボルトによってプレス機３０に接続することができる。ナイフ５０は、挟持把持部又はウェッジ把持部によってプレス機３０に接続することができる。このような把持部における把持力は、ねじ機構又はばね機構によって適用することができる。
【００２６】
ナイフ５０は、切断縁部６０と、固定縁部７０と、切断縁部６０及び固定縁部７０に接続する複数のビーム要素８０と、を備えると考えることができる。ビーム要素８０は、固定縁部７０と切断縁部６０との間で力を伝達するように作用する。各ビーム要素８０は、低減された剛性ゾーン９０によって隣接するビーム要素８０から分離される。ビーム要素８０は、低減された剛性ゾーン９０間の材料によって画定される。ビーム要素８０のうちの１つは、図３の斑点によって記される。
【００２７】
ビーム要素８０は、ビーム要素範囲１００を有する。ビーム要素範囲１００は、ビーム要素８０のビーム端部１１０に隣接する低減された剛性ゾーン９０を接線によって接続し、接線１２０を二等分することによって判定される（図４）。図４は、図３に記されるもの、の部分図である。ビーム要素８０の対向するビーム端部１１０において、同じことが行われる。接線１２０の２つの二等分点は、ビーム要素範囲１００である線を画定する。２つの接線１２０は、ビーム端部１１０を画定する。
【００２８】
ビーム要素範囲１００は、長さを有し、長さはスカラー量、例えば３０ｍｍである。ビーム要素８０は、ビーム要素がその間に存在する２つの低減された剛性ゾーン９０と、ビーム要素８０の各ビーム端部１１０における低減された剛性ゾーン９０に接する２つの接線１２０によって仕切られる。
【００２９】
ビーム要素範囲１００は、切断縁部６０から約２０度〜約８０度それて配向することができる。ビーム要素範囲１００は、切断縁部６０から約３０度〜約６０度で配向され得る。ビーム要素範囲１００を切断縁部６０から４５度それて近くに配向することにより、低減された剛性ゾーン９０の近位のビーム端部１１０における応力集中を低減することができる。ビーム要素範囲１００の最も望ましい配向は、ビーム要素８０の形状の関数であり得る。
【００３０】
低減された剛性ゾーン９０は、低減された剛性ゾーン範囲１３０を有する。低減された剛性ゾーン範囲１３０は、１つの低減された剛性ゾーン端部１４０を有する１つのビーム端部１１０における接線１２０の交点と、同一の低減された剛性ゾーン端部１４０を有する他のビーム端部１１０における他の接線１２０の交点との間の線である。低減された剛性ゾーン範囲１３０は、１つの低減された剛性ゾーン端部１４０から他の低減された剛性ゾーン端部１４０までの、低減された剛性ゾーン９０にわたって延在する。
【００３１】
各々の低減された剛性ゾーン範囲１３０は、切断縁部６０から約２０度〜約８０度それて配向され得る。
【００３２】
低減された剛性ゾーン９０は、様々な構造体によって提供され得る。低減された剛性ゾーン９０は、ビーム要素８０よりも機械方向ＭＤにおいてより薄いナイフ５０の部分であり得る。すなわち、低減された剛性ゾーン９０がビーム要素１１０よりも薄くなるように、ナイフ５０の構成材料は、低減された剛性ゾーン９０内で除去することができる。当業者に認識されるように、低減された剛性ゾーン９０は、低減された剛性ゾーン９０を形成するために材料を外に研削、レーザ切除によってナイフブランクから始め、又は別様に、材料をナイフブランクから除去して、ナイフ５０内に提供することができる。同様に、ナイフ５０は、付加製造によって構築することができ、低減された剛性ゾーン９０は、構成材料を低減された剛性ゾーン９０内に堆積させないことによって提供することができる。
【００３３】
低減された剛性ゾーン９０は、ナイフ５０の構成材料の強度を超えることなく、増加した屈曲を有するナイフ５０を提供する。ナイフ５０は、ナイフ５０の構成材料の降伏強度を超えないことによって所望の屈曲を提供することができ、それにより、従来のナイフ５０と比較して改善された耐疲労性を提供する。必要に応じて、ナイフ５０は、ナイフ５０の構成材料の破壊強度を超えないように設計することができる。
【００３４】
ナイフ５０は、複合材料を含むことができる。例えば、切断縁部６０、ビーム要素８０、及び低減された剛性ゾーン９０は、異なる材料から構成することができる。切断縁部６０及びビーム要素８０は、１つの材料で形成することができ、低減された剛性ゾーン９０は、第２の材料で形成することができる。このようなナイフは、付加製造によって形成することができる。必要に応じて、このようなナイフ５０は、ナイフ５０内に空隙を残すためにナイフブランクから低減された剛性ゾーン９０を切断することによって形成することができ、空隙は、非限定的な例のスロットとして、ナイフの低減された剛性ゾーン９０であり、又はナイフ５０の薄化部分を形成するためにナイフブランクから材料を除去することによって形成することができ、これが前述のような、低減された剛性ゾーン９０である。
【００３５】
ビーム要素８０は、互いに異なる形状を有することができる。こうしたナイフの非限定的な例が、図５に示される。ビーム要素範囲１００と、ビーム端部１１０と、接線１２０と、低減された剛性ゾーン範囲１３０と、低減された剛性ゾーン端部１４０と、が図５に記される。互いに形状が異なるビーム要素８０を有するナイフに関して、低減された剛性ゾーン９０は、同様に互いに異なる形状を有することができる。ビーム要素８０のうちのいずれの１つ、複数のビーム要素８０、又は全てのビーム要素８０、及びそれにより低減された剛性ゾーン９０は、互いに異なる形状であり得る。各ビーム要素８０、及びそれによる低減された剛性ゾーン９０は、固有の形状を有することができる。ナイフ５０は、図５に示されるように、２つの異なるビーム要素８０の形状を有し得る。異なる形状の低減された剛性ゾーン９０を提供することは、ナイフ５０内の応力分布、及びアンビル４０に対するナイフ５０の切断力の発展に有用であり得る。例えば、切断の完璧さは、ナイフ５０にわたって可変に作製されてもよく、ナイフ５０のいくつかの部分が、ウェブ１０の貫通切断部を送達し、ナイフ５０の他の部分が、ウェブ１０内の部分的な切断を送達する。
【００３６】
図３〜図５に示されるように、ビーム要素８０は、切断縁部から約２０度〜約８０度それて配向され得る。図５において、切断縁部６０からビーム要素８０がそれる角度は、βとして記される。
【００３７】
低減された剛性ゾーン９０は、必ずしも各々が切断縁部６０に対して同じ配向を有していない。例えば、１つ以上の低減された剛性ゾーン９０は、切断縁部６０から約３０度それて配向され得、他の低減された剛性ゾーン９０のうちの１つ以上は、切断縁部６０から約４０度それて配向され得る。異なる配向で低減された剛性ゾーン９０を提供することは、応力集中が発生するナイフ５０を通って応力が伝導される経路、及びその大きさを制御するために有益であり得る。更に、低減された剛性ゾーン９０を有するナイフ５０は、低減された剛性ゾーン９０を有さない同様の形状のナイフ５０よりもＺ方向により可撓性となる。ナイフ５０が切断時に変形する際、切断縁部６０は、長手方向Ｌに移動することができるため、切断されるウェブ１０に対して切断縁部６０への小さな摺動移動を提供する。
【００３８】
低減された剛性ゾーン９０が切断縁部からある角度にそれて配向されることに連動して、ビーム要素８０も、同様に配向され得る。ビーム要素８０は、図５に示されるように、ビーム要素幅１５０を有する。ビーム要素幅１５０は、ビーム要素範囲１００に対して直交し、ビーム要素範囲１００に直交するそのような測定値の最大値である。同様に、ビーム要素８０は、ビーム要素長さ１６０を有し、これはスカラー量であり、ビーム要素範囲１００と一致している。ビーム要素８０は、約２〜約４０の、ビーム要素長さ１６０のビーム要素幅に対する比を有することができる。低減された剛性ゾーン９０と同様に、ビーム要素８０は、切断縁部６０に対して同じ配向を有する必要はない。ビーム要素８０の異なる配向は、応力集中が発生するナイフ５０を通って応力が伝導される経路、及びその大きさを制御するために役立ち得る。ナイフ５０内の応力は、ナイフ５０の構成材料の降伏強度未満のレベルで維持され得る。
【００３９】
低減された剛性ゾーン９０は、図５に示されるように、低減された剛性ゾーン幅１７０を有することができる。低減された剛性ゾーン幅１７０は、低減された剛性ゾーン範囲１３０に対して直交し、低減された剛性ゾーン範囲１３０に直交するそのような測定値の最大値である。低減された剛性ゾーン幅１７０は、低減された剛性ゾーン範囲１３０に対して直交する。同様に、低減された剛性ゾーン９０は、低減された剛性ゾーン長さ１８０を有し、これはスカラー量であり、低減された剛性ゾーン範囲１３０と一致している。低減された剛性ゾーン９０は、約２〜約４０の、低減された剛性ゾーン長さ１８０の低減された剛性ゾーン幅１７０に対する比を有することができる。一般に、低減された剛性ゾーン長さ１８０の低減された剛性ゾーン幅１７０に対する比が高くなるほど、他の設計係数は等しくなり、ナイフ５０はより可撓性となる。
【００４０】
ビーム要素８０は、固定縁部７０よりも切断縁部６０により近い場合がある。このような配置は、不規則な表面を有し得るアンビル４０に適合させ、又は切断に影響を及ぼすウェブ１０の特性のばらつきを調整するために、切断縁部６０の小さい変形を可能にすることから望ましい場合がある。
【００４１】
図６に示されるように、低減された剛性ゾーン９０は、スロット１９０であり得る。スロット１９０は、ナイフ５０を形成する構成材料における不連続部である。スロット１９０でナイフ５０の構成材料が存在しないことにより、スロット１９０は、完全に低減された剛性ゾーン９０である。すなわち、スロット１９０でナイフ５０の構成材料が存在しないため、スロット１９０によって提供されるナイフ５０の変形に対する抵抗がない。切断縁部６０における印加された切断力からの応力は、その応力がプレス機３０に伝導される固定縁部に向かって、ビーム要素８０を形成するナイフ５０の構成材料を通ってスロット１９０の周囲に伝達される。
【００４２】
スロット１９０は、ナイフ５０内に空隙を残すために、ナイフ５０から構成材料を機械加工することによって提供することができる。必要に応じて、積層造形を使用して、ナイフ５０を構築し、スロット１９０が所望される位置に材料を堆積させない場合もある。
【００４３】
場合によっては、スロット１９０として低減された剛性ゾーン９０を提供しないことが有利となり得る。むしろ、低減された剛性ゾーン９０が、低減された剛性ゾーン９０に隣接するナイフ５０の部分よりも薄いナイフ５０の部分であるということが有利となる場合がある。図７に示されるように、切断縁部６０は、長手方向軸Ｌを画定することができる。ナイフ５０は、切断縁部６０と長手方向軸Ｌに対して直交する固定縁部７０との間にｚ軸を有すると考えることができる。ビーム要素８０は、長手方向軸Ｌ及びｚ軸によって画定される平面に対して直交する方向に、ビーム要素厚さ２００を有することができる。低減された剛性ゾーン９０は、長手方向軸Ｌ及びｚ軸によって画定される平面に対して直交する方向に、低減された剛性ゾーン９０の平均厚さとして取られる、低減された剛性ゾーン厚さ２１０を有することができる。ビーム要素厚さ２００は、低減された剛性ゾーン厚さ２１０よりも大きくなり得る。ナイフ５０の薄化部分である低減された剛性ゾーン９０を提供することにより、切断縁部６０に適用される負荷からのナイフ５０の変形は、所望のとおりに曲げることができる。
【００４４】
本明細書で企図されることは、低減された剛性ゾーン９０が、ビーム要素８０を含む材料とは異なる材料で作製されるナイフ５０である。ビーム要素８０は、ビーム要素弾性率を有することができ、低減された剛性ゾーン９０は、低減された剛性ゾーン弾性率を有することができる。ビーム要素弾性率は、低減された剛性ゾーン弾性率よりも大きい場合がある。所望であれば、このことは、ナイフ５０内にスロット１９０を形成し、ビーム要素８０よりも低い弾性率を有する材料でスロット１９０内を充填することによって達成することができ、より低い弾性率の材料が低減された剛性ゾーン９０を形成し、又は、必要に応じて、選択的な付加製造によって達成することもできる。ビーム要素８０の弾性率は、約７０ＧＰａ〜約１２００ＧＰａであり得る。低減された剛性ゾーン９０の弾性率は、約０．００１ＧＰａ〜約１２００ＧＰａであり得る。
【００４５】
低減された剛性ゾーン９０は、隣接するビーム要素８０の厚さ未満の平均厚さを有するナイフ５０の部分、又は隣接するビーム要素８０を含む材料よりも低い弾性率を有するナイフ５０の部分である、スロット１９０であり得る。
【００４６】
ナイフ５０は、材料のウェブ１０を切断するための装置５において用いるのに実用的であり得る。装置５は、図２に示されるように、機械方向ＭＤ及び機械方向に対して直交する横断方向ＣＤを有する回転プレス機３０を備えることができる。回転プレス機３０は、１つ以上のナイフ５０を取り付けることができるドラム又は他の構造体であり得る。回転プレス機３０は、モータによって駆動することができる。回転プレス機３０は、単一の速度デバイス、可変速度デバイス、断続的速度デバイス、又は周期的可変速度デバイスであり得る。
【００４７】
装置は、回転アンビル４０を更に備えることができる。回転アンビル４０は、鋼の固体又は中空シリンダ、硬化鋼、又はそれに対してウェブがナイフ５０によって切断され得る他の剛性材料であり得る。
【００４８】
ナイフ５０は、本明細書に開示されるナイフ５０のうちのいずれかを備えることができる。切断縁部６０は、非限定的な例として、直線又は複数の離間した直線であり得る。
【００４９】
図２に示されるように、ナイフ５０は、回転プレス機３０に取り付けられ得、切断縁部６０は、回転プレス機３０の横断方向ＣＤにおいて配向することができる。ナイフ５０は、貫通ボルト、ウェッジ、把持部等によって回転プレス機３０に取り付けることができる。
【００５０】
ナイフ５０は、ウェブを切断するプロセスにおいて使用することができる。ウェブ１０を、提供することができる。プロセスは、プレス機３０上に取り付けられたナイフ５０を提供する工程を含むことができる。ナイフ５０は、本明細書に開示されるようなナイフ５０であり得る。プレス機３０は、回転プレス機３０であり得る。アンビル４０は、ウェブ１０がアンビル４０とプレス機３０との間を通過する際、ウェブ１０を支持するために提供することができる。アンビル４０は、プレス機３０と逆に回転することができる。ウェブ１０は、ウェブ１０がプレス機３０とアンビル４０との間を通過する際、ナイフ５０で切断することができる。
【００５１】
切断縁部６０は、線形の切断縁部６０であり得る。線形の切断縁部６０は、真っ直ぐな切断をするために用いることができる。切断縁部は、断続的な線形区分であり得る。切断縁部６０の形状は、所望の切断の輪郭、断続的な切断、又はウェブ１０のＭＤ−ＣＤ平面における可変の深さ及び輪郭の切断を提供するように選択することができる。断続的な切断縁部６０は、ウェブ１０に穿孔を提供するために実用的であり得る。同様に、断続的な切断縁部６０は、ウェブ１０内の脆弱境界を提供するために実用的であり得る。切断縁部６０は、ウェブ１０内の切断の可変深さ、又は更にはウェブ１０内の切開部の可変深さを提供するように、ｚ軸において成形することができる。断続的に離間配置された切り込み、切り込みを通る切開部の可変深さ、連続的な切り込み、及び連続的な切り込みと組み合わせて成形された切り込み又は切開部を提供することができ、所望の切断、穿孔、脆弱境界等を提供することができる。これらのウェブ１０の様々な変更は、切断縁部６０の形状及び切断縁部６０とアンビル４０との間の関係を選択することによって提供することができる。
【００５２】
ナイフ５０の例が、図８に示される。ナイフ５０は、鋼で構成することができる。ナイフ５０は、約２．８ｍｍ、又は更には約３．２ｍｍのビーム要素幅１５０を有することができる。ナイフ５０は、約１９ｍｍ、又は更には約２８ｍｍのビーム要素長さ１６０を有することができる。ナイフ５０は、約４．９ｍｍ、又は更には約７．１ｍｍの低減された剛性ゾーン幅１７０を有することができる。ナイフ５０は、約１９ｍｍ、又は更には約２８ｍｍの低減された剛性ゾーン長さ１８０を有することができる。ナイフ５０は、約３３．５ｍｍの切断縁部６０と固定縁部７０との間の距離を有することができる。ナイフ５０は、所望の切断又は穿孔を生じさせるために必要とされ得る長さを有する切断縁部６０を有することができる。ナイフ５０は、約３ｍｍ、又は更には約５ｍｍ、又は更には約７ｍｍの厚さを有することができる。
【００５３】
ナイフ５０は、図９に示されるような非限定的な例として、水溶性単位用量パウチ２２０を切断するためのプロセスにおいて使用することができる。機械方向ＭＤにおいて互いに接続されたパウチ２２０のウェブ１０は、プレス機３０とアンビル４０との間のニップ２０内に供給され、切断することができる。プレス機３０は、個々のパウチ２２０が互いから切断されるように、個々のパウチ２２０間のピッチに対応する間隔で機械方向ＭＤにおいて、互いに離間された複数のナイフ５０を備えた回転プレス機３０であり得る。アンビル４０は、パウチ２２０を調整するためのポケット４５を備えることができる。
【００５４】
図１０〜図１３に示される例示的な実施形態において、可撓性曲線形ナイフ５００は、本質的に３つの要素から形成される。可撓性曲線形ナイフ５００は、切断要素５１０及びブレードホルダ要素５３０から形成することができる。切断要素５１０は、複数のばね要素５２０によってブレードホルダ要素５３０に動作可能に接続されている。複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５の近位端部５５０は、切断要素５１０の個々の場所に動作可能、かつ固定可能に取り付けることができ、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５の遠位端部５６０は、ブレードホルダ要素５３０の個々の場所に動作可能、かつ固定可能に取り付けることができる。当然ながら、当業者であれば、切断要素５１０は、可撓性曲線形ナイフ５００のナイフ縁部５４０がそれに対向するアンビルと接触して嵌合係合するとき、ウェブ材料の切断を容易にするために、ナイフ縁部５４０を提供するということを認識するであろう。当業者であれば、ナイフ縁部５４０は、おむつ、生理用品、及び成人用失禁物品等の組立製品の形成に好適な、細長いウェブ材料のための連続曲線形切断を提供することに好適な、単一の細長いブレードとして提供することができるということを認識するであろう。代替的に、当業者であれば、ナイフ縁部５４０は、トイレットペーパー及びペーパータオル等の消費者製品の形成に好適な、細長いウェブ材料を穿孔するのに好適な、複数の個々のブレード区分として提供することができるということを認識するであろう。
【００５５】
理論に束縛されることを所望するわけではないが、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５は、線形ばね（すなわち、フックの法則に従う）、又は非線形ばね（すなわち、フックの法則に従わない）となることができると考えられる。当業者であれば、複数のばね要素５２０のばね要素５２５のために利用される線形ばねは、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５がそれらの弾性限界を超えて伸張又は圧縮されない限り、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５は、ばね要素５２５が押し戻される力が、その平衡長からの距離に直線的に比例することを提示する、フックの法則に従うであろうということを意味すると理解されるということを認識するであろう。
σ＝Ｅε
式中、
σ＝応力、
Ｅ＝弾性率、
ε＝軸方向単一変形。
【００５６】
上記の式は、以下のように書き換えることができる。
Ｆ＝−ｋｘ
式中、
Ｆ＝結果的な力ベクトル（すなわち、ばねが及ぼす復元力の大きさ及び方向）、
ｋ＝ばね定数（例えば、ばねの力定数、又は剛性）である。これは、ばねの材料、形状、及び／又は構造に依存する定数である。負の符号は、その変位と反対の方向におけるばねによって及ぼされる力を示す。
ｘ＝変位ベクトル（すなわち、ばねがその平衡長から変形される距離及び方向）である。
【００５７】
この式に従って、変位ｘの関数として適用された力Ｆのグラフは、原点を通過する直線であり、その勾配はｋである。換言すれば、ばね定数は、ばねの特性であり、これは、ばねに影響を及ぼす力のそれによって引き起こされる変位に対する比として定義される。例として、ばね要素５２５として使用するのに好適なばねは、フックの法則に従う、コイルばね及び他の一般的なばねを含むことができる。ばね要素５２５として使用するのに好適なばねは、変位によって非線形に変化する力を生み出すことができる、単純なビーム湾曲に基づく場合がある。更に、一定のピッチ（ワイヤ厚さ）で作製される場合、円錐ばねは、可変レートを有することができる。しかしながら、ばね要素５２５として使用するのに好適な円錐ばねは、可変ピッチを伴うばねを作り出すことによって、一定のレートを有するように作製することができる。大径のコイル内のより大きいピッチ、及び小径コイル内のより小さいピッチは、変形されたとき、同じレートで、ばねを圧潰させるか、又は全てのコイルに延在させるであろう。
【００５８】
力は質量、ｍ、時間加速度、ａに等しいため、フックの法則に従うばねの力式は、
Ｆ＝ｍａ→−ｋｘ＝ｍａ
【００５９】
ばね要素５２５の質量は、切断要素５１０及びブレードホルダ要素５３０の両方の質量の質量と比較して小さく、無視されることが好ましい。加速度は、単に時間に対してｘの第２の導関数であるため、
【００６０】
【数１】
0006810267.tif 000002
【００６１】
これは、時間の関数としての変位のための、二次線形微分方程式である。再配置：
【００６２】
【数２】
0006810267.tif 000003
この解は、正弦及び余弦の合計である。
【００６３】
【数３】
0006810267.tif 000004
式中、
Ａ、Ｂ＝任意定数、これは質量の初期変位及び速度を考慮することによって見出され得る。
【００６４】
当業者には理解されるように、ばねは、弾性材料の原子間の結合を歪めることによって、位置エネルギ、具体的には弾性位置エネルギを保管するデバイスとして見ることができる。フックの弾性の法則は、弾性ロッドの伸張（例えば、その伸張された長さからその弛緩した長さを引く）は、その張力、つまりそれを伸張させるために使用される力に直線的に比例する。同様に、収縮（すなわち、負の伸張）は、圧縮（すなわち、負の張力）に比例する。
【００６５】
フックの法則は、ロッドの位置エネルギが、その弛緩した長さを有するときに最小であるという事実の数学的帰結である。テーラー級数を調べることによって見ることができるように、１つの変数の任意の平滑関数は、その最小点に対して十分近くで調べられるとき、二次関数に近似する。したがって、変位に対するエネルギの導関数である力は、線形関数に近似する。完全に圧縮されたばねの力は、以下のように提供される。
【００６６】
【数４】
0006810267.tif 000005
式中、
Ｅ＝ヤング率、
ｄ＝ばねワイヤ直径、
Ｌ＝ばねの自由長、
ｎ＝アクティブな巻線の数、
ｖ＝ポアソン比、
Ｄ＝ばね外径。
【００６７】
当業者であれば、複数のばね要素５２０のばね要素５２５に利用される非線形ばねは、ばねに適用される力とばねの結果として生じる変位との間に非線形関係が存在することを意味すると理解されることを認識するであろう。当業者であれば、非線形ばねに関する力対変位を示すグラフは、変化する勾配を伴い、直線よりも複雑であろうということを認識するであろう。別様に述べると、複数のばね要素５２０のそれぞれのばね要素５２５の非線形ばねは、適用された力が相対変位に関連するように、フックの法則に従わない、
Ｆ＝ｋＦ（ｘ）
式中、
Ｆ＝適用された力、
ｘ＝ばねの中立位置からのばね変位、
ｋ＝ばね定数（すなわち、剛性）である。
【００６８】
結果として得られたばね定数は、以下のように提供される、
【００６９】
【数５】
0006810267.tif 000006
【００７０】
したがって、可撓性曲線形ナイフ５００において使用するのに好適なばね要素５２５は、フックの法則に従う、又は従わない、設計又は形状に関わらず、全てのばねを含むことができるということが、当業者によって理解され、かつ認識されるべきである。例えば、図１１Ａは、正弦曲線形の形状を有する可撓性曲線形ナイフ５００における使用に好適な、例示的なばね要素５２５Ａを提供する。理論に束縛されることを所望するわけではないが、正弦曲線形の形状を有する例示的なばね要素５２５Ａは、フックの法則に従うと考えられる。更に、線形ばねと非線形ばねとの任意の組み合わせを含むばね要素５２５は、可撓性曲線形ナイフ５００における使用に好適であり得ることが、当業者によって理解され、かつ認識されるべきである。換言すれば、ばね要素の任意の好適な組み合わせは、可撓性曲線形ナイフ５００の切断要素５１０に所望の程度の局所的変形を提供するために、可撓性曲線形ナイフ５００における使用に好適であり得る、フックの法則に従う、又は従わない、設計、構成、又は形状にかかわらず、全てのばねを含むことができる。
【００７１】
複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５は、同じばね定数ｋを備え得ると考えられる。代替的に、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５は、個別化されたばね定数ｋを備え得ると考えられる。換言すれば、複数のばね要素５２０の第１のばね要素５２５は、第１のばね定数ｋ１を備え、複数のばね要素５２０の第２のばね要素５２５は、第２のばね定数ｋ２を備えることができる。第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２と異なる場合がある（例えば、第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２未満であり得、又は第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２よりも大きい場合がある）。本発明の可撓性曲線形ナイフ５００の効果として、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５を提供することにより、局所的な個々の曲げ弾性率を有する能力を伴う、可撓性曲線形ナイフ５００の切断要素５１０に可撓性を提供することができ、それによって可撓性曲線形ナイフ５００の動作可能な寿命を増加させ、可撓性曲線形ナイフ５００の潜在的かつ壊滅的な劣化を低減する。
【００７２】
機械的には、曲げ弾性率又は湾曲係数Ｅは、曲げ変形における応力のひずみに対する比、又は材料が湾曲する傾向として計算される示強性である。これは、曲げ試験（ＡＳＴＭ  Ｄ７９０等）によって生成される応力−ひずみ曲線形の勾配から判定され、エリア当たりの力の単位を有する。
【００７３】
等方性線状材料として挙動する矩形ビームの３点試験に関して、式中、ｗ及びｈはビームの幅及び高さであり、Ｉはビームの断面のエリアの二次モーメントであり、Ｌは２つの外側支持体間の距離であり、ｄはビームの中央に適用される負荷Ｆに起因する偏向であり、曲げ弾性率Ｅは、以下によって提供される、
【００７４】
【数６】
0006810267.tif 000007
【００７５】
弾性ビーム理論から、偏向ｄは、以下のように提供される、
【００７６】
【数７】
0006810267.tif 000008
【００７７】
矩形ビームに関して、モーメントＩは以下によって提供される、
【００７８】
【数８】
0006810267.tif 000009
【００７９】
このため、
Ｅ湾曲＝Ｅ（すなわち弾性率）
【００８０】
当業者であれば、理想的には、弾性の曲げ弾性率又は湾曲係数は、弾性の引張弾性率又は圧縮弾性率と同等であることを認識するであろう。実際には、これらの値は、特にプラスチック材料に関して異なり得る。
【００８１】
このため、上記の理論を使用すると、当業者であれば、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５が、可撓性曲線形ナイフ５００の切断要素５１０の各部分に対して、個々のかつ別個の曲げ弾性率を提供できるということを認識するであろう。例えば、図１４に示されるように、ウェブ材料がそれらの間に配設されるとき、図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフ５００の第１の部分がアンビルと係合するので、ブレードホルダ５３０に対する切断要素５１０内の局所的変形が発生する。切断要素５１０内のこの局所的変形は、局所的変形５２６に近接する少なくとも１つのばね要素内で収縮を引き起こし、切断要素５１０とブレードホルダ５３０との間に動作可能に接続され、かつその間に配設されると考えられる。切断要素５１０内の第１の局所的変形が発生するとき、局所的変形に隣接して配設された切断要素の領域は、そのように変形されない。切断要素５１０の局所的変形５２６に近接する少なくとも１つのばね要素に隣接して位置付けられたばね要素５２７は、圧縮されないか、又は代替的に、複数のばね要素５２０の各々それぞれのばね要素５２５に関連付けられた、ばね定数ｋに従って、切断要素５１０の局所的変形５２６に近接する少なくとも１つのばね要素よりも小さい程度まで圧縮される。切断要素５１０内の差動変形を容易にするために、切断要素５１０の第１の部分が第１の材料からであり、切断要素５１０の第２の部分が第２の材料からであることが有利となり得る。切断要素５１０を形成する第１及び第２の材料は、異なる場合がある。代替的に、切断要素５１０の各部分が同じ材料から形成されることが有利であり得る。
【００８２】
図１５に示されるように、アンビルと係合する図１０の可撓性曲線形ナイフ５００の第１の部分がアンビルから外れ、図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフ５００の第２の部分が、（ウェブ材料がそれらの間に配設されているか否かにかかわらず）アンビルと係合する際、ブレードホルダ５３０に対する切断要素５１０内の第２の局所的な変形が発生し得る。
【００８３】
上記で考察されたように、切断要素５１０内のこの第２の局所的変形は、局所的変形５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素内で収縮を引き起こし、切断要素５１０とブレードホルダ５３０との間に動作可能に接続され、かつそれらの間に配設されると考えられる。切断要素５１０内の第２の局所的変形が発生するとき、第２の局所的変形に隣接して配設された切断要素５１０の領域は、それほど変形しない。切断要素５１０の局所的変形５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素に隣接して位置付けられたばね要素５２７Ａは、圧縮されないか、又は代替的に、複数のばね要素５２０の各々それぞれのばね要素５２５に関連付けられた、ばね定数ｋに従って、切断要素５１０の局所的変形５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素よりも小さい程度まで圧縮される。
【００８４】
切断要素５１０におけるこの局所的な変形、及び局所的変形５２６、５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素に動作可能に接続され、かつ隣接して位置付けられた、それぞれのばね要素５２７、５２７Ａの関連する圧縮は、図１６〜図１７において提供される例示的な応力図内で観察することができる。表されるように、可撓性曲線形ナイフ５００の切断要素５１０が対向するアンビルと接触して係合されるとき、対向するアンビルは、切断要素５１０の第１の部分をブレードホルダ５３０に対して変位させることができ、切断要素５１０の第２の部分はブレードホルダ５３０に対して変位しない。代替的に、可撓性曲線形ナイフ５００の切断要素５１０は、ブレードホルダ５３０に対して変位することができ、このことが複数のばね要素５２０の第１のばね要素５２５の第１の近位端部をブレードホルダ５３０に対して変位させる。なお更なる構成において、可撓性曲線形ナイフの切断要素５１０は、ブレードホルダ５３０に対して変位することができ、このことが複数のばね要素５２０の第１のばね要素５２５の第１の近位端部を、複数のばね要素５２０の第１のばね要素５２５の第２の遠位端部に対して変位させる。
【００８５】
複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５が、可撓性曲線形ナイフ５００の各部分に対して、個々の、かつ別個の曲げ弾性率を提供するとき、図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフ５００の第１の部分がアンビルと係合するので、ウェブ材料がそれらの間に配設されるとき、ブレードホルダ５３０に対する切断要素５１０内の局所的変形が発生する。図１６において見られ得るように、切断要素５１０内の局所的変形は、局所的変形５２６に近接する少なくとも１つのばね要素内で収縮を引き起こす。局所的変形に隣接して配設された切断要素５１０の領域は、そのように変形されない。局所変形５２６に近接する少なくとも１つのばね要素に隣接して配置付けられたばね要素５２７は、圧縮されないか、又は複数のばね要素５２０の各々それぞれのばね要素５２５に関連付けられた、ばね定数ｋに従って、局所的変形５２６に近接する少なくとも１つのばね要素よりも小さい程度まで圧縮される。
【００８６】
図１７において見られ得るように、アンビルと係合する図１０の可撓性曲線形ナイフ５００の第１の部分がアンビルから外れ、図１０の例示的な可撓性曲線形ナイフ５００の第２の部分が、ウェブ材料がそれらの間に配設されるときに、アンビルと係合する際、ブレードホルダ５３０に対する切断要素５１０内の第２の局所的な変形が発生する。切断要素５１０内のこの第２の局所的変形は、局所的変形５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素内で収縮を引き起こし、切断要素５１０とブレードホルダ５３０との間に動作可能に接続され、かつその間に配設される。切断要素５１０内の第２の局所的変形が発生するとき、第２の局所的変形に隣接して配設された切断要素５１０の領域は、それほど変形しない。局所的変形５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素に隣接して位置付けられたばね要素５２７Ａは、圧縮されないか、又は代替的に、複数のばね要素５２０の各々それぞれのばね要素５２５に関連付けられた、ばね定数ｋに従って、局所的変形５２６Ａに近接する少なくとも１つのばね要素よりも小さい程度まで圧縮される。このため、可撓性曲線形ナイフ５００が使用される切断動作に好適かつ必要な、ばね定数ｋを提供するために、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５を提供することが、驚くほど有利であると考えられる。
【００８７】
再び図１０に戻ると、可撓性曲線形ナイフ５００が、一体型構造の形態で製造することができることが、驚くべきことに見出された。このような一体型構造は、ＳＬＡ／ステレオリソグラフィ、ＳＬＭ／選択的レーザ溶融、ＲＦＰ／急速凍結プロトタイピング、ＳＬＳ／選択的レーザ焼結、ＥＦＡＢ／電気化学的製造、ＤＭＤＳ／直接金属レーザ焼結、ＬＥＮＳ／レーザ加工ネットシェイピング、ＤＰＳ／直接フォトシェイピング、ＤＬＰ／デジタルライトプロセッシング、ＥＢＭ／電子ビーム加工、ＦＤＭ／溶融堆積製造、ＭＪＭ／マルチフェイズジェットモデリング、ＬＯＭ／薄膜積層法、ＤＭＤ／直接金属堆積、ＳＧＣ／固体下地硬化、ＪＦＰ／ジェットフォトポリマー、ＥＢＦ／電子ビーム加工、ＬＭＪＰ／液体金属ジェット印刷、ＭＳＤＭ／モールド定形蒸着製造法、ＳＡＬＤ／選択領域レーザ蒸着、ＳＤＭ／シェイプデポジション製造、それらの組み合わせ等といった、典型的な技術の使用を通じて、典型的に一度に一層ずつ部品を構築することを可能にする。しかしながら、当業者であれば分かるように、このような一体型可撓性曲線形ナイフ５００は、これらの技術を、鋳造等の、当業者に既知の他の技術と組み合わせて使用して構成することができる。非限定的な例として、特定の可撓性曲線形ナイフ５００に所望される構造及び／又はそれに関連する要素を有する「反転ナイフ」を作製することができ、次いで、所望の可撓性曲線形ナイフ５００の材料が、作製中に鋳造できる。この非限定的な変形は、一度可撓性曲線形ナイフ５００を作製するために鋳造が硬化した後で、溶解され得る可溶性材料から製造を行うであろう。
【００８８】
更に、可撓性曲線形ナイフ５００は、手動で制御されたハンドホイール若しくはレバーを利用する従来の機械加工技術から製造することができ、又はカムのみで機械的に自動化することができる。代替的に、可撓性曲線形ナイフ５００は、記憶媒体（通常はデバイス上に位置決めされたコンピュータコマンドモジュール）上に符号化された精密にプログラムされたコマンドによって操作されるＣｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＣＮＣ）自動機械ツールを利用する機械加工技術から製造することができる。このようなＣＮＣシステムは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラム及びコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）プログラムを使用して、末端間構成部品設計を提供することができる。これらのプログラムは、ポストプロセッサの使用によって特定の機械を操作するために必要なコマンドを抽出するように解釈され、次いで、製造のためにＣＮＣ機械にロードされる。任意の特定の構成部品が、多数の異なるツール−ドリル、鋸等−の使用を必要とし得るので、近代的な機械は、多くの場合、複数のツールを単一の「セル」に組み合わせる。他の設備において、多数の異なる機械が、構成部品を機械から機械に移動させる外部のコントローラ、及び人間又はロボットオペレータと共に使用される。いずれの場合でも、任意の部品を製造するために必要とされる一連の工程は、高度に自動化され、元のＣＡＤ設計と密接に一致する部品を製造する。
【００８９】
いずれにせよ、機械運動は、通常は少なくとも２つ（Ｘ及びＹ）の複数の軸、及びＺ（深さ）内で移動するツールスピンドルに沿って制御される。ツールの位置は、高度に正確な移動を提供するための直接駆動ステッピングモータ又はサーボモータによって、又はより古い設計において、一連のステップダウンギアを通じるモータによって駆動される。力が十分に小さく保たれ、速度が過度に大きくない限り、オープンループ制御は機能する。商業的な金属加工機械では、閉ループ制御が、要求される精度、速度、及び再現性を提供するために、標準的でありかつ必要とされる。ＣＮＣは、レーザ切断、溶接、摩擦撹拌溶接、超音波溶接、火炎及びプラズマ切断、湾曲、スピニング、穴あけ加工、ピンニング、糊付け、布地切断、縫合、テープ並びに繊維の配置、経路指定、ピックアンドプレース、及び鋸を含むことができる。
【００９０】
代替的に、可撓性曲線形ナイフ５００は、可撓性曲線形ナイフ５００（すなわち、切断要素５１０、ブレードホルダ要素５３０、及び／又はばね要素５２５）の各部品を形成する材料の固有の物理的特性を利用するために、複数の材料から製造することができる。非限定的な例として、切断要素５１０は、第１の組の材料特性を有する第１の材料から形成することができ、ばね要素５２５は、第２の組の材料特性を有する第２の材料から形成することができる。代替的に、複数のばね要素５２０の各ばね要素５２５は、切断要素５１０のそれぞれの部分に差動曲げ弾性率を提供するために、異なる材料特性を有する材料から形成することができる。また更に、ブレードホルダ要素５３０（又はその一部）は、第１の組の材料特性を有する第１の材料から形成することができ、ばね要素５２５は、第２の組の材料特性を有する第２の材料から形成することができる。
【００９１】
更に別の非限定的な例において、可撓性曲線形ナイフ５００の各部分を、別に作製し、組み合わせて最終的な可撓性曲線形ナイフ５００組立品にすることができる。換言すれば、切断要素５１０、ブレードホルダ要素５３０、及び複数のばね要素５２０の各々を、別に作製し、組み立て装置によって組み合わせて、最終的な可撓性曲線形ナイフ５００を形成することができる。この結果、部品を共に組み立てて完全な可撓性曲線形ナイフ５００を作る前に、コーティング、機械加工、加熱等の可撓性曲線形ナイフ５００の部品に対する組立及び修理作業を容易に行うことができる。このような技術において、本開示の範囲に相当する可撓性曲線形ナイフ５００の構成部品のうちの２つ以上を組み合わせて、単一の一体部品にすることができる。非限定的な例として、切断要素５１０、ブレードホルダ要素５３０、及び複数のばね要素５２０の各々を有する可撓性曲線形ナイフ５００は、一体型構成部品として作製することができる。そのような構成は、可撓性曲線形ナイフ５００のナイフ縁部５４０が、それに対向するアンビルと接触して嵌合係合するときに、ウェブ材料の切断を容易にするために、必要なナイフ縁部５４０を形成するための効率的な形態を提供することができる。
【００９２】
代替的に、別の非限定的な例として、可撓性曲線形ナイフ５００を、ナイフ縁部５４０がその位置で製造され、切断要素５１０と一体であるか、又はそれと一体であることが望ましい任意の必要な構造体を含む、一体型構造体として、同様に構成する場合もある。これには、非限定的な例として、トイレットペーパー及びペーパータオル等のパーソナル吸収性製品を穿孔するのに好適な穿孔刃を形成するために必要とされるナイフ縁部５４０における不連続部、ナイフ縁部５４０のために所望された溝又は面、切断要素５１０上に配設された複数の（離間した）ナイフ縁部５４０、若しくはナイフ縁部５４０のための所望の幾何学的形状を含むことができる。
【００９３】
当業者は、限定されるものではないが、有限要素解析（ＦＥＡ）を含む、多数のモデリング技術を用いて、可撓性曲線形ブレードのブレード及びばね（複数可）の所望の特性を提供するために、特定のブレード形状、ばね形状、物理的設計要素、材料特性等をモデル化することができる。このような解析ツールは、本開示によって想定されるウェブ切断動作に必要な線形又は曲線形ブレードの実質上任意の設計を提供するために使用することができる。これには、明らかに限定されるものではないが、ばね形状の任意の組み合わせ、ブレード及びブレードホルダに対するばねの位置決め、並びに配向を含むことができる。
【００９４】
図１８〜図１９に示されるように、可撓性曲線形ナイフ５００Ａの代替的な実施形態は、本質的に３つの要素から形成することができる。可撓性曲線形ナイフ５００は、切断要素５１０、及びブレードホルダ要素５３０から形成することができる。切断要素５１０は、一対のばね要素５２５Ａとして配置された複数のばね要素５２０Ａによって、ブレードホルダ要素５３０に動作可能に結合及び接続される。複数のばね要素５２０Ａの一対のばね要素５２５Ａの各ばね要素は、近位端部で動作可能に接続されて、切断要素５１０の所望の個々の場所に動作可能かつ固定可能に取り付けられ得、かつ複数のばね要素５２０Ａの一対のばね要素５２５Ａの各ばね要素の遠位端は、ブレードホルダ要素５３０の所望の個々の場所に動作可能かつ固定可能に取り付けられ得る。この配置において、一対のばね要素５２５Ａの第１のばね要素は、ブレードホルダ５３０に対する、ＭＤ方向、ＣＤ方向、及び／又はＺ方向の第１の組み合わせにおいて、第１の方向に偏向することができ、一対のばね要素５２５Ａの第２のばね要素は、ブレードホルダ５３０に対する、ＭＤ方向、ＣＤ方向、及び／又はＺ方向の第２の組み合わせにおいて、第２の方向に偏向することができる。この結果、可撓性曲線形ナイフ５００Ａが対向するアンビルと係合したとき、ブレードホルダ５３０に対する切断要素５１０によって、適用されかつ経験される任意のねじり力を許容可能に調節することができる。
【００９５】
別様に述べると、配置された一対のばね要素５２５Ａとして複数のばね要素５２０Ａを提供することは、ＭＤ方向、ＣＤ方向、及び／又はＺ方向の任意の所望の組み合わせへの切断要素５１０の偏向を容易にすることができると考えられる。可撓性曲線形ナイフ５００は、対向するアンビルと回転様式で接触して係合して配設されるように設計され、ウェブ材料がそれらの間に配設されているため、当業者であれば、対向するアンビル及びそれらの間に配設された任意のウェブ材料によって切断要素５１０上に配設される力が、可撓性曲線形ナイフ５００Ａに対して直交して（すなわち、Ｚ方向に）配設される力にのみ限定され得ないことを認識するであろう。したがって、所与の一対のばね要素５２５Ａの各ばね要素によって提供された個々の湾曲に起因する三次元移動の可能性を伴い、それに動作可能に関連付けられる切断要素５１０を有する能力を伴う可撓性曲線形ナイフ５００Ａを提供することは、切断要素５１０の切断表面の急速な劣化をもたらし得る、可撓性曲線形ナイフ５００Ａの切断要素５１０の繰り返される面外変形によって引き起こされる任意の摩耗を低減することができる。加えて、理論に束縛されることを所望するわけではないが、所与の一対のばね要素５２５Ａの各ばね要素によって提供された個々の湾曲に起因する三次元移動の可能性を伴い、それに動作可能に関連付けられる切断要素５１０を有する能力を伴う可撓性曲線形ナイフ５００Ａを提供することは、繰り返される平面外の変形に起因する、可撓性曲線形ナイフ５００Ａ又は切断要素５１０自体における材料疲労を低減することができるということが考えられる。
【００９６】
上記で述べたように、当業者であれば、ナイフ縁部５４０は、おむつ、生理用品、及び成人用失禁物品等の組立製品の形成に好適な、細長いウェブ材料のための連続曲線形切断を提供することに好適な、単一の細長いブレードとして提供することができるということを認識するであろう。代替的に、当業者であれば、ナイフ縁部５４０は、トイレットペーパー及びペーパータオル等の消費者製品の形成に好適な、細長いウェブ材料を穿孔するのに好適な、複数の個々のブレード区分として提供することができるということを認識するであろう。理論に束縛されることを所望するわけではないが、所与の一対のばね要素５２５Ａの各ばね要素は、線形ばね（すなわち、フックの法則に従う）、又は非線形ばね（すなわち、フックの法則に従わない）となることができると考えられる。
【００９７】
図２０に見られ得るように、切断要素５１０内の局所的変形は、局所的変形５２６Ｂに近接して配設された第１の一対のばね要素５２５Ｂのうちの、少なくとも１つのばね要素内の収縮を引き起こす。局所的変形に隣接して配設された切断要素５１０の領域は、そのように変形されない。局所的変形５２６Ｂに近接して配設された第１の一対のばね要素５２５Ｂのうちの少なくとも１つのばね要素に隣接して位置付けられた、第２の一対のばね要素５２７Ｂのばね要素は、圧縮されないか、又は複数のばね要素５２０Ｂの各々それぞれのばね要素に関連付けられたばね定数ｋに従って、局所的変形５２６Ｂに近接して配設された第１の一対のばね要素５２５Ｂのうちの少なくとも１つのばね要素よりも、より小さい程度まで圧縮される。局所的変形５２６Ｂに近接して配設された第１の一対のばね要素５２５Ｂの各ばね要素は、対向するアンビルとの可撓性曲線形ナイフ５００Ａの係合によって引き起こされる切断要素５１０内に誘導された力（例えば、ねじれ、応力、歪み等）を低減するために、ＭＤ方向、ＣＤ方向、及び／又はＺ方向の任意の組み合わせで偏向することができる。
【００９８】
図２１において見られ得るように、アンビルと係合した可撓性曲線形ナイフ５００Ａの第１の部分がアンビルから外れ、例示的な可撓性曲線形ナイフ５００Ａの第２の部分が、ウェブ材料がそれらの間に配設されるときに、アンビルと係合する際、ブレードホルダ５３０に対する切断要素５１０内の第２の局所的な変形が発生する。切断要素５１０内のこの第２の局所的変形は、局所的変形５２６Ｃに近接する第１の一対のばね要素５２５Ｂの少なくとも１つのばね要素内で収縮を引き起こし、切断要素５１０とブレードホルダ５３０との間に動作可能に接続され、かつその間に配設される。切断要素５１０内の第２の局所的変形が発生するとき、第２の局所的変形５２６Ｃに隣接して配設された切断要素５１０の領域は、それほど変形しない。局所的変形５２６Ｃに隣接して位置付けされた一対のばね要素５２７Ｃのばね要素は、圧縮されないか、又は代替的に、複数のばね要素５２０の一対のばね要素５２５Ｂの各々それぞれのばね要素に関連付けられた、ばね定数ｋに従って、局所的変形５２６Ｃに近接して配設された一対のばね要素５２５Ｂの少なくとも１つのばね要素よりもより小さい程度まで圧縮される。このため、可撓性曲線形ナイフ５００Ａが使用される切断動作に好適かつ必要な、ばね定数ｋを提供するために、複数のばね要素５２０Ｂの一対のばね要素５２５Ｂの各ばね要素を提供することが、驚くほど有利であると考えられる。
【００９９】
本質的に３つの要素から形成された可撓性曲線形ナイフ５００Ｂの代替的な実施形態が、図２２に提供される。可撓性曲線形ナイフ５００Ｂは、切断要素５１０Ａ、及びブレードホルダ要素５３０Ｃから形成することができる。切断要素５１０Ａは、ばね要素５２０Ｄによってブレードホルダ要素５３０Ｃに動作可能に結合及び接続される。
【０１００】
示されるように、切断要素５１０Ａは、ばね要素５２０Ｄの表面上に配設される。ばね要素５２０Ｄ及びブレードホルダ要素５３０Ｃは、回転プレス機３０の空洞内に効果的に配設される。ブレードホルダ要素５３０Ｃの外側表面は、その中のばね要素５２０Ｄの配置を容易にする形状を備えることができる。更に、ブレードホルダ要素５３０Ｃは、回転アンビル４０によって切断要素５１０Ａ上に及ぼされる圧縮力に起因して、切断要素５１０Ａ及びばね要素５２０Ｄのいずれか又は両方の移動を容易にする形状を備えることができる。換言すれば、回転アンビル４０が切断要素５１０Ａ及びそれらの間に配置されたいずれのウェブ材料と接触する際、回転アンビル４０は、切断要素５１０Ａを、切断要素５１０Ａに対してほぼ直交する方向に、回転アンビル４０から離れるように偏向させる。切断要素５１０の回転アンビル４０から離れる移動は、切断要素５１０Ａをばね要素５２０Ｄの表面に偏向させる。切断要素５１０Ａの切断表面の急速な劣化をもたらす場合がある、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂの切断要素５１０Ａの繰り返される面外変形によって引き起こされる、いずれの摩耗を低減するために、ばね要素５２０Ｄ及びブレードホルダ要素５３０Ｃのうちのいずれかによって提供される個々の湾曲に起因する三次元移動の可能性と、動作可能に関連付けられた切断要素５１０Ａを有することが必要とされ得る際、切断要素５１０Ａのばね要素５２０Ｄの表面への偏向が、ブレードホルダ要素５３０Ｃの要素を、ＭＤ方向、ＣＤ方向、及びＺ方向の任意の組み合わせで回転アンビル４０に対して偏向させることができる。加えて、理論に束縛されることを所望するわけではないが、要素５２０Ｄ及びブレードホルダ要素５３０Ｃのいずれかによって提供された湾曲に起因する三次元移動の可能性を伴い、それに動作可能に関連付けられる切断要素５１０Ａを有する能力を伴う可撓性曲線形ナイフ５００Ｂを提供することは、繰り返される平面外の変形に起因する、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂ又は切断要素５１０Ａ自体における材料疲労を低減することができるということが考えられる。
【０１０１】
理論に束縛されることを所望するわけではないが、ばね要素５２０Ｄは、線形ばね（すなわち、フックの法則に従う）、又は非線形ばね（すなわち、フックの法則に従わない）として、ばね要素５２０Ｄを提供するために、材料から形成することができると考えられる。したがって、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂにおいて使用するのに好適な、適切なばね要素５２０Ｄは、任意の材料から形成することができ、フックの法則に従う、又は従わない、設計又は形状に関わらず、全てのばねを含むことができるということが、当業者によって理解され、かつ認識されるべきである。更に、ばね要素５２０Ｄの任意の領域は、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂにおける使用に好適であり得る、線形ばね及び非線形ばね領域の任意の組み合わせを含むことができるということが、当業者によって理解され、かつ認識されるべきである。この結果、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂの切断要素５１０Ａに対する所望の程度の局所的変形を提供することができる。
【０１０２】
ばね要素５２０Ｄの各領域は、個別化されたばね定数ｋを備え得ると考えられる。代替的に、ばね要素５２０Ｄの各領域は、同じばね定数ｋを備え得ると考えられる。換言すれば、ばね要素５２０Ｄの第１の領域は、第１のばね定数ｋ１を備えることができ、ばね要素５２０Ｄの第２の領域は、第２のばね定数ｋ２を備えることができる。第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２と異なる場合がある（例えば、第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２未満であり得、又は第１のばね定数ｋ１は、第２のばね定数ｋ２よりも大きい場合がある）。本発明の可撓性曲線形ナイフ５００の効果は、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂの切断要素５１０Ａの各領域に、局所的な、個々の曲げ弾性率を有する能力を提供し、それによって可撓性曲線形ナイフ５００Ｂの動作可能な寿命を増加させ、可撓性曲線形ナイフ５００Ｂの潜在的な壊滅的な劣化を低減し、オペレータが、製造システムのブレードとアンビルとの間に必要とされる干渉を確立するために、精度の程度を伴わない位置にナイフ／アンビルシステムを設置することを可能にすることにより、ウェブ切断動作の全体的な設定時間を低減することによって実現することができる。現在の製造技術は、おむつ、生理用品、又は成人用失禁物品等の組立製品として使用するためのウェブ材料を効果的に切断するために、およそ１．０μＭ〜９．０μＭで干渉を必要とし得ると考えられる。本明細書に記載される現在の可撓性ナイフ設計は、およそ１０μＭ〜１００μＭで、ナイフの切断縁部と、反対側のアンビルとの間のより低い程度の干渉の必要性を容易にすることができると考えられる。記載されたナイフ設計のばねは、対向するアンビルに近付きすぎてナイフを設定する、上記で記載された壊滅的な事象を引き起こす、オペレータのいずれの過補正も調節するであろうと考えられるため、当業者であれば、本開示のナイフ設計が、必要な干渉の設定時間を明確に低減することを容易に認識するであろう。
【０１０３】
ばね要素５２０Ｄの各領域が、局所的で個々の曲げ弾性率を備える場合、ブレードホルダ５３０に対するばね要素５２０Ｄ内の局所的な変形が、発生し得ると考えられる。この局所的変形が発生するとき、局所的変形に隣接して配設されたばね要素５２０Ｄの領域は、そのように変形されなくともよい。局所的変形に隣接して位置付けられたばね要素５２０Ｄの領域は、圧縮されず、又は代替的に、ばね要素５２０Ｄの各部分に関連付けられた、ばね定数ｋに従って、局所的変形に近接するばね要素５２０Ｄの領域よりも小さい程度まで圧縮されるとも考えられる。ばね要素５２０Ｄ内の差動変形を容易にするために、ばね要素５２０Ｄの第１の部分が第１の材料から形成され、ばね要素５２０Ｄの第２の部分が第２の材料から形成されることが有利となり得る。ばね要素５２０Ｄを形成する第１及び第２の材料は、異なる場合がある。代替的に、ばね要素５２０Ｄの各部分は、同じ材料から形成されることが有利であり得る。
【０１０４】
図２３は、本開示のナイフ５００の別の実施形態である。図２３の覆い隠された部分９９９は、ナイフ５００の構成材料と、覆い隠された部分９９９の左及び右とが同じである。図２３に示されるように、ばね要素５２０は、山形の形状となる場合がある。ナイフ５００のナイフ縁部５４０は、直線状となる場合がある。山形形状のばね要素５２０は、山形形状のスロット１９０に隣接して提供することができる。山形形状は、図２３に示されるように、山形形状の頂点及び末端部が丸みを帯び得ることを認識しながら、実質的に大なり記号（＞）又は小なり記号（＜）のような形状である。任意選択的に、ばね要素５２０は、隣接する山形形状の低減された剛性ゾーン９０によって提供され得る。低減された剛性ゾーン９０は、前述のように提供され得る。もちろん、スロット１９０がばね要素５２０の自由縁部によって画定されるため、スロット１９０は、剛性を有さない。
【０１０５】
本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、及び発行された特許は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。いかなる参照文献の引用も、特許請求される本発明に対する先行技術としての利用可能性の決定に関する容認ではない。
【０１０６】
本明細書で開示する寸法及び／又は値は、列挙された正確な数値に厳密に限られるとして理解されるべきではない。むしろ、別段の指定のない限り、このような各寸法及び／又は値は、列挙した寸法及び／若しくは値、並びに／又はその寸法及び／若しくは値の近辺の機能的に同等の範囲の両方を意味することを意図している。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。
【０１０７】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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