(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビル（１４）と、これと共働する楔状の刃（２２，２２ａ）を有するナイフ（１２）を具備し、前記ナイフ（１２）を超音波発振器（２）に接続し、溶融可能な繊維ウェブ（６）を切断すると同時に切断端縁を溶接する超音波装置において、
前記ナイフ（１２）の刃（２２，２２ａ）が、その長さの方向に沿って変化する横断面を有し、前記ナイフ（１２）を、前記繊維ウェブ（６）の特定の厚さ（Ｄ，Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3）に応じて、それに適する刃の横断面が使用できるように、繊維ウェブ（６）に対して調整可能であることを特徴とする溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項２】
刃（２２ａ）が横断面で見て曲線状の側面（６６ａ）を有することを特徴とする請求項１に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項３】
刃（２２）が横断面で見て直線状の側面（６６）を有する請求項１に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項４】
刃（２２，２２ａ）が鋭角の切断エッジ（２４）を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項５】
刃（２２，２２ａ）が幅ｘの丸みを帯びた切断エッジ（２４）を有し、前記幅ｘは前記切断エッジ（２４）の全長にわたり一定であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項６】
刃（２２，２２ａ）が楔角（α，α1，α2，α3）を備え、楔角がより厚い繊維ウェブ部分区間（Ｂ，Ｃ）のためにはより小さく、より薄い繊維ウェブ部分区間（Ａ，Ｂ）のためにはより大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項７】
ナイフ（１２）が直線状の切断エッジ（２４）を有し、このエッジがアンビル（１４）と共働し、前記ナイフ（１２）が前記アンビル（１４）に対して前記切断エッジ（２４）に沿って相対的に往復運動可能であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項８】
ナイフ（１２）が、少なくとも１つの円弧状部分に相当する湾曲した切断エッジ（２４）を有し、前記ナイフ（１２）は前記円弧状部分の中心点軸線（２６）を中心に回転可能に配置されている請求項１から請求項６のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項９】
アンビル（１４）が回転可能なシリンダ（１６）として形成され、前記シリンダ（１６）を介して繊維ウェブ（６）が案内されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１０】
アンビル（１４）に超音波発振器が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１１】
超音波発振器（１０）が１５〜１００Ｈｚで振動し、磁気又は圧電変換器として形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１２】
超音波発振器（１０）がナイフ（１２）と一緒に、フィード方向（３０）にアンビル（１４）へ向かってスライド可能なキャリッジ（２８）によりホルダ（３２）に取付けられ、調整可能なバイアス緊張装置（３６）により前記アンビル（１４）を押圧してバイアス緊張することを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１３】
ホルダ（３２）が棒材（４４）に固定され、前記棒材（４４）は中心点軸線（２６）を中心に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１４】
超音波装置（２）が、ナイフ（１２）とアンビル（１４）の相対位置を調整するサーボモータ（５６）を備え、前記サーボモータ（５６）は制御装置（６０）に接続され、前記制御装置（６０）はサーボモータ（５６）を、繊維ウェブ（６）を検出するセンサ（６２）又は前記ラベル用リボン形成用の制御プログラムによって制御することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１５】
超音波装置（２）が、広幅織物（６）からリボン（４）を製造する織機（８）に取付けられ、広幅織物（６）を分割切断するために、切断部に対応して超音波装置（２）が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１４のうちのいずれか１つの請求項に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１６】
超音波装置（２）が織機（８）のヒートセット装置（８２）の前に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【請求項１７】
超音波装置（２）が織機（８）の製品取出し装置（１８）の前に配置されていることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は請求項１の前段に記載の、溶融可能な繊維ウェブを切断し同時に切断端縁を溶接する超音波装置に関する。
従来の技術
上記形式の超音波装置は例えばＰＣＴ国際公開第ＷＯ９４／１８３７３号、ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ−Ａ−０５３４３００号公報及びドイツ特許出願公開第ＤＥ−Ａ−３５２４４００号公報等から公知である。これらの超音波装置は、該装置を、切断する繊維ウェブの変化する厚さに合わせて調整することができず、とりわけ繊維ウェブからラベル用リボンを切断する際に劣悪ないし使用不可能な製品を形成することがある。
ヨーロッパ特許出願公開第ＥＰ−Ａ−０５３２８６５号公報は、超音波ナイフの前に圧縮機が配置され、圧縮機は超音波発振器と共働して、事前に切断する繊維ウェブの厚い部分区間を薄くすることにより前述の欠点を除去することを試みている。しかし、事前圧縮機は、その調整が困難であり、事前圧縮が少なすぎるか又は事前圧縮機が繊維ウェブの切断をしてしまうことが分かった。
発明の概要
本発明の課題は、異なる厚さを有する繊維ウェブの切断を問題無しに可能にするようにした前記形式の超音波装置を提供することにある。
上記課題は本発明の請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。繊維ウェブのある特定の厚さに応じて使用できるように、ナイフの刃に沿って変化する横断面を形成することにより、超音波装置は切断する繊維ウェブの厚さに応じて最適に調整することができる。この明細書では、ナイフとは、布などをアンビルに押し付け、超音波によりその布などを切断する部分を言う。ナイフの横断面の調整は、繊維ウェブが全長にわたり同一の厚さを有する場合には必要がない。しかしラベル用リボンにおけるように異なる形状パターンに起因して厚さが連続的に変化する繊維ウェブの場合には、ナイフの調整が必要であり、本発明の超音波装置の使用が非常に有利になる。この場合、超音波装置はそれぞれの繊維ウェブ部分区間の切断する厚さに応じて、直接的に、調整することができる。このような調整は、超音波ナイフに前置し接続されているセンサにより行われるか、又は形成する繊維ウェブのパターンをもとにして形成した繊維ウェブ形成用制御プログラムを用いて行う。
本発明の超音波装置によれば、繊維ウェブが非常に薄いか又は非常に厚い部分区間を有するかどうかに関係なく繊維ウェブを支障無く切断することができる。切断によるケバ立ち及び変色がなく、しかもホツレがおこらない断面端縁が得られる。切断端縁は良好な硬化にもかかわらず大きいたわみ性を有し、軟らかく肌にやさしい構造を有する。しかも超音波装置は、加工する繊維ウェブに良好な特性を提供するだけでなく、超音波ナイフ及びアンビルについても固有の耐性を提供する。従って全体的に超音波装置の利用効果が改善され、改善された価格・性能が得られる。
上記超音波装置は、編物であろうと織物であろうと繊維ウェブの切断及び溶接に適する。繊維ウェブの全長にわたり厚さが一様である場合、超音波装置を簡単に各繊維ウェブの厚さに調整することができる。しかし前述のラベル用リボンのように、連続的に変化する形状のパターンとこれに起因してする繊維ウェブの厚が変化する繊維ウェブにおいては、まず初めに広幅織物を織って、次いでこの広幅織物を個々のラベル用リボンに切断する。この場合、本発明の超音波装置は、繊維ウェブを形成する装置から独立して設けられるが、直接に、繊維ウェブの形成装置に取付けるのが好ましい。
本発明の有利な実施の形態は請求項２〜１７に記載されている。
まず基本的に、超音波発振器をアンビルに接続し、ナイフに対して作用させることが可能である。しかし好ましくはナイフに超音波発振器を接続し、ナイフをアンビルに対して作用させる。ナイフ及びアンビルの双方に超音波発振器を設けることも可能である。
刃は請求項２では横断面で見て曲線状の側面を有するが、好ましくは請求項３に記載の実施の形態のように直線状の側面を有する。
請求項４に記載のように刃が鋭角切断エッジを有することも可能であるが、好ましくは請求項５に記載の実施の形態とする。何故ならば鈍角の切断エッジはナイフの寿命を長くするだけでなく、断面自身のために有利な特性を提供するからである。また、鈍角の切断エッジにより押退けられた、溶融した繊維材料は、側方で切断端縁を硬化するために使用することができるからである。
請求項６に記載の実施の形態は特に有利である。何故ならばより厚い繊維ウェブに対してより小さい楔角は、ナイフが繊維ウェブを貫通することを容易にするからである。しかしより薄い繊維ウェブにおいては刃がより大きい楔角を持つことが有利である。より大きい楔角は、刃が繊維ウェブに広い幅で当接することをもたらし、これにより一方では、過剰に迅速な切断を貫通してしまうことが阻止される。
基本的に、繊維ウェブが引っかからずにスライドすることを保証するために、請求項７に記載のように直線状切断エッジを有するナイフを使用し、好ましくはアンビルを隆起させて形成することも可能である。ナイフの異なる領域を使用するために、ナイフを、切断エッジの方向にアンビルに対して相対的に往復運動するか、又はナイフを定位置に配置し、アンビルを切断エッジに沿って往復運動する。好ましいのは請求項８の実施の形態であり、この場合、アンビルは位置変化しないように形成される。しかし請求項９に記載のようにアンビルを回転可能なシリンダとして形成し、その上を案内される繊維ウェブによりシリンダを回転させる。こうすると、アンビルの作用がシリンダの周囲面に分散され、アンビルの寿命が大幅に長くなる。更に繊維ウェブが丁寧に取扱われるようになる。何故ならば繊維ウェブは切断及び溶接の間に静止面に沿って摩擦することがないからである。
前述のようにナイフ及び／又はアンビルに超音波発振器を設けることが可能である。この場合に請求項１０に記載の実施の形態が有利である。超音波発振器の有利な実施の形態は請求項１１に記載されている。
請求項１２は超音波装置の特に有利な実施の形態を記載する。複数の超音波装置を同時に使用する場合、とりわけ請求項１３の実施の形態が有利である。何故ならば棒材に沿って複数の超音波装置が配置され、同時に制御できるらである。
請求項１４は、走行する繊維ウェブの厚さの変化にナイフを適合させるための好ましい手段を記載する。
超音波装置の特に有利な実施の形態が請求項１５に記載され、超音波装置は前述のように広幅織物からラベル用リボンを形成する織機に取付けられる。織機においてエキスパンダと製品取出し装置との間の領域すなわち広幅織物ウェブを、それががまだリード（おさ）により案内されて存在する領域の中で切断することにより、可及的に最大の断面精度が得られる。とりわけ有利な結果は、超音波装置が請求項１６に記載のように織機のヒートセット装置の前に配置されたときに得られる。ヒートセット装置は、形成するリボンの中の断面端縁の切断及び溶接の際に発生する応力を補償する。好ましくは超音波装置は請求項１７に記載のように製品取出し装置の前に配置される。
【図面の簡単な説明】
本発明の有利な実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は製品取出し装置に取付けられている超音波装置の側面図、図２は変動する厚さを明瞭にしたラベル用リボンの形状を部分的に示す概略図、図３は断面が曲線状の側面を有するナイフの横断面図、図４は断面が直線状の側面を有するナイフの横断面図、図５は繊維ウェブのある特定の厚さに対応するナイフの横断面の割当てを示す概略図、図６はラベル用リボンを形成する織機を概略的に示す側面図、図７は図６の織機に取付けられている複数の超音波装置の配置を示す上面図、図８は１つの超音波発生器へ複数の超音波装置を接続する状態を示す概略図である。
発明の有利な実施の形態
図１〜８は織機８における広幅布（織物）からラベル用リボンを製造するのに関連する超音波装置を示す。
超音波装置２は超音波発振器１０を有し、超音波発振器１０の前端にはナイフ１２が設けられ、ナイフ１２はアンビル１４と共働する。アンビル１４は本例では製品取出し装置１８の第１の方向変換ロール１６として形成されている。ナイフ１２は、楔状刃２２を備え、楔状刃２２は変化する横断面ａ，ｂ，ｃを有する。楔状刃２２の切断エッジ２４は円弧状に形成され、中心点軸線２６を中心とする半径Ｒの円の一部を形成する。
超音波発振器１０のナイフ１２はキャリッジ２８に取付けられ、キャリッジ２８はホルダ３２の中でフィード方向３０にスライド可能に案内されている。ホルダ３２は、折曲部分３４有し、折曲部分３４にはバイアス緊張装置３６が取付けられている。バイアス緊張装着３６は本例ではねじばね３８から形成され、ねじばね３８はねじ４０によりバイアス緊張力を調整可能である。ねじ４０の代りに別の手段例えば空圧手段を設けることも可能であり、これによりナイフ１２はアンビル１４に向けて押圧される。ホルダ３２は支承部材４２を介して棒材４４に取付けられ、ねじ４６により固定されている。棒材４４には図７に示されているように複数の超音波装置２を設けることができる。棒材４４の端部はアーム４８に固定され、アーム４８は軸５０を介して回動可能にフレーム５２に支承されている。この配置において、軸５０は超音波装置２の中心点軸線２６と一致している。これにより、超音波装置２は中心点軸線２６を中心としての回動運動ができる。
超音波装置２を回動するために棒材４４は棒材５４を介してサーボモータ５６が接続され、サーボモータ５６は導線５８を介して制御装置６０に接続されている。この制御装置６０はサーボモータ５６を、ラベル用リボンを製造する制御プログラムに基づくか、又はセンサ６２により検出され導線６４を介して供給される広幅織物６の厚さ信号に基づいて、制御する。
ナイフ１２は前述のように楔状横断面を有し、側面６６は図４のように真っ直ぐであることもあり、図３のように湾曲側面６６ａであることもある。切断エッジ２４は本例では鋭角エッジ状ではなく、好ましくは丸みを帯びて形成され、幅ｘを有し、幅ｘは好ましくは切断エッジ２４の全長にわたり同一である。ナイフ１２は、切断エッジ２４の全長にわたり変化する横断面ａ，ｂ，ｃを有し、横断面ａ，ｂ，ｃの楔角α1〜α3は好ましくは０〜１６０°の範囲で変化する。図１，２及び５から分かるように広幅織物６のある特定の厚さＤ1〜Ｄ3に対してある特定の楔角α1〜α3が割当てられる。この割当ては、広幅織物６の薄肉区間Ａにおいてナイフが位置ａをとり、位置ａにおいてナイフは比較的大きいα1を有するように行われる。広幅織物６の領域Ｂ及びＣの厚さＤ1〜Ｄ3が増加するとともに楔角はα2からα3へ減少する。これにより楔角αは、織物が厚くなればなるほど小さくなる。こうして切断されて、断面エッジ６８を有するラベル用リボン４が形成される。
図６は、通常の構造の織機における超音波装置２の配置を示す。たて糸７０は開口装置７２によってパターンに従って開口され、ひ口７４を形成する。図示されていない方法によってよこ糸がひ口７４の中に入れられ、リード（おさ）７６によりウェブエッジ（織りべり、織前）７８に押付けられておさ打ちされる。形成された広幅織物はエキスパンダ８０を通って製品取出し装置１８に案内される。製品取出し装置１８の第１の方向変換ロール１６は、超音波装置２のアンビル１４としても用いられ、超音波装置により広幅織物６は個々のリボンに切断される。ラベル用リボン４は製品取出し装置１８のドラム８４を巡って案内される。製品取出し装置１８にはヒートセット装置８２も取付けられ、これにより、切断及び溶接工程により内部応力が印加されてまだ長手方向に応力があるラベル用リボンの応力が除去される。ドラム８４の後流においてラベル用リボンは別の方向変換ロール８６を介して巻取り装置８８によって巻取られる。
図８においては、複数の超音波発振器２を１つの共通の超音波発生器９０により導線９２を介して駆動する。
参照番号リスト
２  超音波装置
４  ラベル用リボン
６  広幅織物
８  織機
１０  超音波発振器
１２  ナイフ
１４  アンビル
１６  方向変換ロール
１８  製品取出し装置
２２  楔状刃
２４  切断エッジ
２６  中心点軸線
２８  キャリッジ
３０  フィード方向
３２  ホルダ
３４  折曲部分
３６  バイアス緊張装置
３８  ねじばね
４０  ねじ
４２  支承部材
４４  棒材
４６  ねじ
４８  アーム
５０  軸
５２  フレーム
５４  棒材
５６  サーボモータ
５８  導線
６０  制御装置
６２  センサ
６４  導線
６６  側面
６６ａ  湾曲側面
６８  断面エッジ
７０  たて糸
７２  開口装置
７４  ひ口
７６  リード（おさ）
７８  ウェブエッジ（織りべり）
８０  エキスパンダ
８２  ヒートセット装置
８４  ドラム
８６  方向変換ロール
８８  巻取り装置
９０  超音波発生器
９２  導線
【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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【図８】
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