CN103298720B - 折叠产品的折叠装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于折叠产品的装置包含具有第一旋转方向的接收辊。该接收辊适于选择性地保持该产品的第一部分和第二部分。该装置的折叠辊具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向。该折叠辊适于选择性地将该产品的第一部分保持到其上。该摆动件适于将该产品的第一部分从接收辊转送至折叠辊。该摆动件被构造成能沿第一方向和第二方向运动。
Description
背景技术
本发明的领域总体涉及用于折叠产品的装置和方法,尤其是涉及用于在相对高的生产线速度下以增强的对准控制来折叠产品的装置和方法。
一种用于在产品前进通过产品生产系统时折叠产品的已知技术是“刀式折叠”。刀式折叠包括用刀在期望的位置碰撞单个移动的产品,以在产品中形成“咬印”。该咬印被引入一组运行的传送带中以折叠产品的多个部分。这种刀式折叠装置及其使用方法的例子在授予Lane的美国专利US4,053,150、授予Johnson等人的美国专利US4,519,596以及授予Johnson等人的美国专利US4,650,173中有所描述。可以使用刀式折叠装置折叠多种不同的产品,包括一次性个人护理产品。一次性个人护理产品是众所周知的并且包括尿布、训练裤、成人失禁服、女性护垫、床罩、宠物护理垫、餐巾纸、毛巾布、椅罩等。
已知的刀式折叠技术的一个缺点在于,在产品中的折叠准确性和可重复性取决于刀撞击正移动产品的时刻以及运行中的传送带对产品咬印的牵拉作用。另外,刀式折叠要求产品在被刀撞击时是“自由的”。因此,在折叠过程中存在这样的时间段,此时产品前部未保持就位且因而未处于直接定位控制下。在需要精确折叠定位时,尤其在高速下,例如取决于被折叠产品地在400-4000个产品/分钟的速度情况下,刀式折叠的这些特性是不希望有的。
刀式折叠的另一个缺点是“击打效应”。即,撞击产品的刀的冲击力会导致产品变形、产品损坏、折叠对准性差、折叠可重复性差以及其它不期望有的结果。
因此,需要一种高速折叠产品的折叠装置和方法,其中产品可在高速下可重复对准地折叠。还需要这样的用于折叠产品的装置和方法,其不存在目前的刀式折叠装置和方法固有的所造成的变形、损坏和/或其它不期望有的影响。
发明内容
在一个方案中,一种用于折叠具有第一部分和第二部分的产品的装置大体包括具有第一旋转方向的接收辊。该接收辊适于在其上选择性地保持产品的第一部分和第二部分。折叠辊具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向。该折叠辊适于在其上选择性地保持产品的第一部分。摆动件适于将产品的第一部分从该接收辊转送至该折叠辊。该摆动件被构造成能沿第一方向和第二方向运动。
在另一方案中,一种用于折叠具有第一部分、第二部分和横向折叠轴线的装置大体包括接收辊,该接收辊被构造成在其上保持产品的第一部分和第二部分并在继续保持产品的第二部分的同时放开第一部分。该接收辊被构造成沿第一方向旋转。摆动件靠近该接收辊布置。该摆动件能够沿第一方向和第二方向运动。该摆动件被构造成在沿第二方向运动时从该接收辊接收产品的第一部分。折叠辊靠近该接收辊和该摆动件设置。该折叠辊可沿第二方向旋转并被构造成当该摆动件沿第一方向运动时从该摆动件接收产品的第一部分并将该产品的第一部分转送至该接收辊,以使产品大致沿横向折叠轴线折叠且该第一部分大致叠置在第二部分上。
在另一个方案中,一种折叠产品的方法大体包括将产品引导至接收辊。该产品具有第一部分、第二部分以及划分第一部分和第二部分的横向折叠轴线。该产品的第一部分和第二部分在接收辊沿第一方向旋转时被保持在该接收辊上。该产品的第一部分在摆动件沿第二方向运动时从该接收辊被转送至该摆动件。使该摆动件的运动方向从第二方向转至第一方向。在该摆动件沿第一方向运动且该折叠辊沿第二方向旋转时,该产品的第一部分从该摆动件被转送至折叠辊。该产品的第一部分从该折叠辊被转送至该接收辊,以使产品的第一部分与第二部分叠置且产品大致沿横向折叠轴线被折叠。
附图说明
图1是用于生产产品的生产系统的部分示意图,该生产系统具有一个合适实施例的两个折叠装置。
图2是自生产系统上移出的其中一个折叠装置的透视图,该折叠装置具有接收辊、摆动件、折叠辊和转送辊。
图3是图2中的折叠装置的端视图。
图4是折叠装置的接收辊的透视图。
图5是如图4所示的接收辊的右侧视图。
图6是接收辊的左侧视图。
图7是接收辊的仰视图。
图8是接收辊的俯视图。
图9是接收辊的竖向剖视图。
图10和图11是移除接收辊外筒的接收辊的透视图。
图12是折叠装置的摆动件的透视图。
图13是图12所示的摆动件的左侧视图。
图14是摆动件的右侧视图。
图15是摆动件的俯视图。
图16是摆动件的仰视图。
图17是摆动件的竖向剖视图。
图18是移除摆动件外筒的摆动件的透视图。
图19是图18示出的移除外筒的摆动件的俯视图。
图20是图19中的摆动件的局部放大图。
图21是类似图20的视图,但其示出外筒叠置于内筒上,内筒位于第一位置且外筒的一部分被切除。
图22是类似图21的视图,但其示出内筒相对于外筒移动至第二位置。
图23是折叠装置的折叠辊的透视图。
图24是图23示出的折叠辊的右侧视图。
图25是折叠辊的左侧视图。
图26是折叠辊的仰视图。
图27是折叠辊的俯视图。
图28是折叠辊的竖向剖视图。
图29和图30是移除了折叠辊外筒的折叠辊透视图。
图31是折叠装置的转送辊的透视图。
图32是图31示出的转送辊的右侧视图。
图33是转送辊的左侧视图。
图34是转送辊的仰视图。
图35是转送辊的俯视图。
图36是转送辊的竖向剖视图。
图37是移除转送辊外筒的转送辊的透视图。
图38是移除外筒的转送辊的俯视图。
图39是处于折叠前的平展形态的训练裤的俯视图,其中该训练裤部分被切除。
图40是处于折叠形态的图39中的训练裤的俯视图。
图41是处于部分扣紧的、准备使用形态的训练裤的透视图。
图42是具有前侧片和后侧片的训练裤的俯视图。
图43是类似于图42的俯视图,但其中训练裤的前侧片被挤压。
图44是类似于图43的俯视图,但其中后侧片的多个部分向内翻折。
图45是折叠装置的示意图,其中训练裤正以其折叠前的、平展形态进入折叠装置并由接收辊保持。
图46是折叠装置的示意图,其中训练裤的第一部分从接收辊转送至摆动件且其第二部分由接收辊保持。
图47是折叠装置的示意图,其中训练裤开始折叠且其第一部分被摆动件保持,其第二部分被接收辊保持。
图48是折叠装置的示意图,其中训练裤的第一部分从摆动件转送至折叠辊且其第二部分被接收辊保持。
图49是折叠装置的示意图,其中训练裤的第一部分由折叠辊保持,其第二部分由接收辊保持。
图50是折叠装置的示意图,其中训练裤处于其折叠形态并且从接收辊被转送至转送辊。
图51是示出用于接收辊、摆动件和折叠辊的速度分布的一个合适的实施例的曲线图。
图52A-52F在沿速度分布图的六个不同位置用图形示意性示出图51的速度分布;
图53和图54示意示出了接收辊、摆动件、折叠辊和转送辊之间的合适的相对位置关系。
图55用图形示出图1的折叠系统的十一个约束。
在所有的附图中,相应的附图标记表示相应的零部件。
具体实施方式
图1是总体用50标示的用于生产产品(如个人护理产品)的生产系统的一部分的示意图,其具有总体用100标示的折叠装置的一个具体实施例。所示出的生产系统50配置形式具有两个折叠装置100,但应当想到本系统可以设有更少(即一个)或更多的折叠装置。折叠装置100能够在产品在高生产线速度下折叠的同时保持对产品的准确控制。因此,与现有技术中的折叠装置如刀式折叠装置相比,由所示的系统50生产出的产品以更高的可重复性和更小的力(因而带来的更小的产品损坏和变形)被更精确地折叠。在本文中,术语“高生产线速度”是指产品生产速度为400个产品/分钟(ppm)或更高,如400ppm到4000ppm,或600ppm到3000ppm,或900ppm到1500ppm。然而应当理解,产品生产速度直接取决于所生产的产品。因此,术语“高生产线速度”是相对的并且产品彼此之间可能不同。
仅作为示例性目的,所示出的生产系统50和进而折叠装置100在本文中将作为一次性训练裤的生产系统和折叠装置来描述。然而应当理解,生产系统50和折叠装置100可被构造成生产和折叠多种其它的产品,在未超出本发明保护范围的情况下,包括但不限于其它类型的个人护理产品、箔片产品、薄膜产品、织造产品、包装产品、工业品、食品等,不管是一次性的或非一次性的,也不管是吸收性的或非吸收性的。可通过系统50生产并通过折叠装置100折叠的其它合适的个人护理产品包括但不限于尿布、成人失禁服装、卫生护垫和女性卫生巾。
如图1所示,多条独立的训练裤500沿总体用80标示的第一传送件被输送。第一传送件80将处于折叠前形态的每条训练裤500输送至两个折叠装置100之一,以用于将训练裤从折叠前形态折叠成折叠形态。已折叠的训练裤500通过总体用105标示的第二传送件从相应的折叠装置100传送至系统50的其它部件(未示出)。由于如图1所示的两个折叠装置100大体相同,这里仅对一个进行详细描述。
如图2和图3所示,折叠装置100包括接收辊110、摆动件150、折叠辊170和转送辊190。接收辊110、摆动件150、折叠辊170和转送辊190中的每一个均分别通过它们各自的附图标记来总体标示。
接收辊110包括内筒111(图9-11)和可绕该内筒旋转的外筒112(图4-9)。参考图4-8,外筒112包括凸起的接合件127,该接合件适用于接收、保持和输送训练裤500经过折叠装置100。凸起的接合件127包括多个圆孔129,这些圆孔布置成大致匹配于训练裤500的折叠前形态的轮廓。接合件127包括第一区133和第二区135。第二区135中的多个孔129与第一区133中的多个孔错开。具体地说,第一区和第二区133、135内的多个孔129各沿接收辊110周向大致成列对齐并沿沿接收辊横向大致成行对齐。如图5所示,在第二区135内限定出多列的孔129与第一区133内限定出多列的孔横向错开。外筒112通过一对端板132被封闭(图9)。
所示出的接收辊110适用于每转接收和保持一条训练裤500。但应当理解,接收辊110可适用于每转接收和保持多条训练裤500。还应当理解,凸起的接合件127可与外筒112的其余部分齐平(即无凸起)。还应该理解的是,在外筒112的接合件127上的孔129可以按不同方式布置,即可以设置比附图所示的数量更多或更少的孔,这些孔可以具有与所示的那些孔不同的形状和尺寸。还应当理解,内筒和外筒可以呈提供同心表面的其它形状,如部分球体、圆锥体或一组阶梯型筒体。
在所示出的实施例中,内筒111为固定不动的并限定出内腔113(图9和图11)。导管115延伸到内腔113中并与内腔113流体连通,以允许合适的真空源(未示出)将内腔抽真空。如图10和图11所示,内筒111包括壁120,该壁沿其周向具有三个独立部段:实心段121;有多个狭槽123和一排椭圆形孔126的狭槽段122;以及有大致呈矩形的开口125的开口段124。狭槽段122内的每个椭圆形孔126均与狭槽123横向错开且与细长罩壳128流体连通。设有压缩空气导管130以将细长罩壳128与合适的压缩空气源(未示出)流体连通。邻近内筒111两端布置的一对端板114封闭了内腔113。
如图4-图9所示,驱动组件117被操作连接至外筒112,用于使外筒相对于内筒111旋转。驱动组件117包括毂118、联接到该毂的轴119以及能驱动轴和毂旋转的合适的驱动机构(未示出)。
现参见图12-图22,摆动件150包括内筒151和可绕内筒旋转的外筒152。如图12和图13所示,外筒152包括凸起的吸盘164,其适于从接收辊110接收训练裤的一部分并将该部分转送至折叠辊170。吸盘164包括一对横向侧165、一对纵向侧167和多个圆孔169,这些圆孔大致靠近两个横向侧和其中一个纵向侧布置。因而,吸盘164的一部分没有孔169。外筒152由一对端板161来封闭(图17)。
应当理解,吸盘164可以与摆动件150的外筒152的其余部分齐平(即未凸起)。还应当理解,外筒152的吸盘164上的孔169可以按照不同的方式布置,即可以设有比附图所示的更多或更少的孔且这些孔可以具有不同于所示出的那些孔的形状和尺寸。还应当理解,内筒和外筒可以呈提供同心表面的其它形状,如部分球体、圆锥体、一组阶梯型筒体,或者由于摆动件不需要360度旋转而可以为上述形状中的部分。
在所示的实施例中,内筒151不旋转且限定出内腔153(图17和图20)。参见图18至图20,内筒151包括壁160,该壁具有带多个狭槽163的狭槽段1623。每个狭槽163沿其长度方向自第一宽度W1变化为较窄的第二宽度W2(图20)。一对端板154邻近内筒151的两端布置并封闭内腔153(图17)。导管155延伸入内腔153并与内腔153流体连通,以允许合适的真空源(未示出)将内腔抽真空。在一个合适的实施例中,导管155延伸穿过内腔153且具有在内腔内敞开的一对椭圆形开口156(图17)。应当理解,导管155可仅部分延伸入内腔153并且导管上的开口156的形状、尺寸和数量可以变化。
驱动组件157操作连接到外筒152,用于驱动外筒相对于内筒151旋转。驱动组件157包括毂158、联接到毂的轴159以及能驱动轴和毂旋转的合适的驱动机构(未示出)。
现参见图17、图21和图22,致动器168设置在摆动件的内筒151的内腔153内,用以相对于外筒152将内筒自第一位置轴向平移到第二位置。在所示的实施例中,该致动器适于相对于该外筒152轴向平移内筒151(从图21和图22中看是向下)。
在如图21所示的第一位置,摆动件150的吸盘164上的孔169与内筒151的狭槽段162上的狭槽163沿其整个长度相互对准。即,吸盘164中的孔169与内筒151中的狭槽163的较窄部段和较宽部段均对准。而在第二位置,摆动件150的吸盘164中的孔169仅与狭槽163的较宽部段对准(图22)。因此,在内筒位于第二位置时,摆动件150的吸盘164中的孔169未与狭槽163的较窄部段对准。
结果,摆动件150在内筒151处于第一位置时具有第一真空分布且在该内筒处于第二位置时具有第二真空分布。就是说,在内筒位于第一位置时,与内筒位于第二位置相比,通过摆动件在不同的位置接通和断开真空。
在所示的实施例中,致动器168包括音圈马达(图17)。音圈马达能根据施加到其上的电流极性在两方向之一上产生力。因此,音圈马达能制止、减弱和保持力。在一个合适的实施例中,音圈马达能够在高达40Hz或50Hz频率下移位大于15毫米。在所示的实施例中,例如输入电流预设成音圈马达能使内筒151移位大约5毫米。具体说,图21示出位于其常态位置的音圈马达,该常态位置对应于内筒151的第一位置。当预设的输入电流被施加到音圈马达时,音圈马达作用于内筒151以使内筒相对于外筒152移动约5毫米。换言之,音圈马达移动内筒151至第二位置。可以想到,内筒151可相对于外筒152移动大于或小于5毫米。应当理解,除音圈马达外,其它合适的致动器也可被用于使内筒151相对于外筒152移动。
如图23至图30所示,折叠辊170包括内筒171和可绕内筒旋转的外筒172。如图23至图27所示,外筒172包括凸起的吸盘186,吸盘适于从摆动件150接收训练裤500的一部分并将该部分转送至接收辊110。凸起的吸盘186包括大致按矩形排布的多个圆孔188(图24)。但应当理解,凸起的吸盘186可与外筒172的其余部分齐平(即未凸起)。还应当理解,外筒172的吸盘186上的孔188可以按照不同的方式布置,即可以设有比附图所示的更多或更少的孔并且这些孔可以具有与所示出的那些孔不同的形状和尺寸。外筒172由一对端板181来封闭(图28)。
在所示的实施例中,内筒171是固定不动的且限定出内腔173(图28-图30)。如图29和图30所示,内筒171包括壁179,该壁具有矩形主开口180和位于矩形主开口两侧的一对矩形副开口182。应当理解,内筒171上的开口180、182可具有除矩形以外的其它形状和构造,该副开口可被省去。一对端板174邻近内筒171的两端布置并封闭内腔173(图28)。导管175延伸入内腔173并与该内腔流体连通以允许合适的真空源(未示出)将该内腔抽真空。在所示的实施例中,导管175延伸穿过内腔173并具有在内腔中敞开的一对椭圆形开口176(图29和图30)。应当理解,导管175可以仅部分延伸入内腔且导管上的开口的形状、尺寸和数量可以变化。
驱动组件176操作连接到外筒172,用于驱动外筒相对于内筒171旋转。驱动组件176包括毂177、联接到毂的轴178以及驱动轴和毂旋转的合适的驱动机构(未示出)。
如图31至图38所示,转送辊190包括内筒191和可绕内筒旋转的外筒192。参见图32、图34和图35,外筒192包括凸起的接合件206,该接合件适于从接收辊110接收处于折叠形态的训练裤500。凸起的接合件206包括多个圆孔208,这些圆孔大致按照处于折叠形态的训练裤500的轮廓布置(图32)。但应当理解,凸起的接合件206可以与外筒192的其余部分齐平(即未凸起)。还应当理解,外筒192的接合件206上的这些孔208可按照不同的方式布置,即可以设有比附图所示出的更多或更少的孔且这些孔可以具有与所示出的那些孔不同的形状和尺寸。外筒192由一对端板201来封闭(图36)。
在所示的实施例中,内筒191是固定不动的并限定出内腔193(图36-图38)。如图37和图38所示,内筒191包括壁200,该壁具有五个矩形主开口202,每个矩形主开口的两侧均设置有一对矩形副开口204。一对端板194靠近内筒191的两端布置并封闭内腔193(图38)。导管195延伸入内腔193并与该内腔流体连通以允许合适的真空源(未示出)将该内腔抽真空。在一个合适的实施例中,导管195延伸穿过内腔193并具有在该内腔中敞开的一对椭圆形开口196(图36和图38)。应当理解,导管195可仅部分延伸入内腔193且导管上的开口196的形状、尺寸和数量可以变化。
驱动组件197操作连接到外筒192,用于驱动外筒相对于内筒191旋转。驱动组件197包括毂198、联接到毂的轴199以及驱动轴和毂旋转的合适的驱动机构(未示出)。
在此描述的接收辊110、摆动件150、折叠辊170和转送辊190中的每一个均利用真空将训练裤500保持到其相应的外筒上。因此,所述的接收辊110、摆动件150、折叠辊170和转送辊190中的每一个可在广义上被称为真空辊。但应当理解,能够抓持、控制和放开训练裤500的其它合适的结构(如胶、摩擦件、纳米技术制造的丝线)也可以用于替代使用。
如上所述,如图1示意所示的生产系统50和折叠装置100可被用于生产和折叠本领域公知的训练裤500。图39至图41示出适于通过所述生产系统50和折叠装置100生产和折叠的已知的训练裤500的一个实施例。训练裤500在图39中以其折叠前的平展形态被示出。应当理解,“折叠前形态”不限于指没有折痕的训练裤,而是指正进入折叠装置100的训练裤(即训练裤尤其还未被折叠装置折叠)。因此在进入折叠装置100之前,该训练裤可以包含或不包含其它的折痕或已折叠部分。图40示出处于折叠形态的训练裤500,即其已经被折叠装置100折叠后的形态。“折叠形态”是指训练裤500已经尤其被折叠装置100折叠。图41示出部分扣合且准备使用形态的训练裤500。
如图39所示,训练裤500具有纵向1、垂直于该纵向的横向2、前边缘527和后边缘529。训练裤500限定出前区522、后区524和在前区和后区之间纵向延伸且将前区和后区互连的裆部区526。训练裤500还具有适于在使用时朝向穿戴者放置的内表面523(即体侧表面)和与内表面相反的外表面525(即衣服侧表面)。
所示出的训练裤500还包括外覆层540、连接到外覆层的内衬542和设置在该外覆层和该内衬之间的吸收芯544。一对防渗漏片546被固定在内衬542和/或吸收芯544上,用于阻止身体分泌物大致侧向流动。外覆层540、内衬542和吸收芯544可以采用对本领域技术人员来说公知的多种不同材料制成。所示出的训练裤500还包括一对横向相对的前侧片534和一对横向相对的后侧片535。这些侧片534和535可以与外覆层540或内衬542一体形成,或者可以包括单独的元件。
如图41所示,训练裤500的前侧片534和后侧片535可以通过扣合系统580有选择地连接到一起,以限定出具有腰部开口550和一对腿部开口552的立体穿戴形态。扣合系统580包括横向相对的第一扣合件582,其适于可与相应的第二扣合件584反复扣合。在一个实施例中,每个第一扣合件582包括多个接合元件,这些接合元件适于反复接合和脱离第二扣合件584的相应接合元件,以便将训练裤500可松开地固定在其立体形态中。
扣合件582和584可以包含任何适用于吸收性物品的可反复扣紧的扣合元件,例如胶粘扣、贴合扣、机械扣等。在一个具体实施例中,扣合件582、584包括互补的机械扣合元件。合适的机械扣合元件可以通过具有互锁几何形状的材料例如钩、圈、球形体、蘑菇形体、箭头、球头杆、凹凸配合件、搭扣、按扣等来提供。
在所示的实施例中,第一扣合件582包括圈形扣合元件,第二扣合件584包括互补的钩形扣合元件。或者,第一扣合件582可以包括钩形扣合元件,第二扣合件584可以包括互补的圈形扣合元件。在另一个实施例中,扣合件582、584可以包括类似的互锁表面扣合元件或例如胶粘扣和胶接纳区等的胶粘扣合元件和贴合扣合元件等。虽然图41所示的训练裤500示出了在后侧片535连接到前侧片534时按常规搭接到前侧片534上,但该训练裤也可以配置成使前侧片在连接时搭接到后侧片上。
如本领域技术人员所了解地,所示的训练裤500还包括前腰弹性件554、后腰弹性件556和多个腿部弹性件558。前腰弹性件和后腰弹性件554和556可以分别邻近前边缘527和后边缘529被连接到外覆层540和/或内衬542上并且可以沿两个边缘的整个长度或部分长度延伸。腿部弹性件558可以沿横向相对的腿部开口侧边缘536连接到外覆层540和/内衬542上且定位在训练裤500的裆部区526。
弹性件554、556、558可以由任何合适的弹性材料制成。正如本领域技术人员知道的那样,合适的弹性材料包括天然橡胶、合成橡胶或热塑性弹性聚合物构成的片材、带材或筋条。这些弹性材料可以被拉长并粘固在基材上,粘固在打褶基材上,或者粘固在基材上并随后被弹性化或收缩,例如通过施加热,从而对基材赋予弹性回缩力。合适的弹性材料的非限制性实例包括多根干纺的凝结复丝斯潘德克丝弹力丝,其以商品名LYCRA销售并可从在美国堪萨斯州威奇托具有营业场所的英威达公司购得。
图40示出处于折叠形态的训练裤500,其中该训练裤已关于横向折叠轴线A-A被折叠,使训练裤的第一部分571与训练裤的第二部分572叠置。训练裤的第一和第二部分571、572在图39中被示出。在所示的实施例中,第一部分571的内表面523面向第二部分572的内表面。另外,横向折叠轴线A-A如图所示大致位于折叠前训练裤500的纵向中心,并且已折叠的训练裤的前边缘527和后边缘529纵向对准。应当理解,横向折叠轴线A-A可以根据需要定位在前边缘527和后边缘529之间的任何位置,这可导致前边缘和后边缘的纵向错开(特别是当涉及其它产品时)。而且,横向折叠轴线A-A不需要垂直于纵向1,但如果希望的话,可以与横向2偏离一定角度。在所示的实施例中,还可以看到第一扣合件582和第二扣合件584彼此准确对准。
在本实施例中,如图1所示,独立的训练裤500(经过生产系统50的多条训练裤中的一条)通过第一传送件80输送至其中一个折叠装置100。训练裤500被输送到折叠装置100时,其前侧片534被挤压且其第二扣合件584中的每一个均向内翻折(即翻转近180°)。图42和图43分别示出两个前侧片534处于其挤压前形态和挤压后形态的训练裤500。如图43所示,每个前侧片534均被挤压以使两个第一扣合件582相对于挤压前形态彼此靠得更近。可以想到,训练裤500的前区522的其它部分(即除前侧片之外的部分)可以被挤压,以使两个第一扣合件582更靠近。
训练裤500如图44所示,其位于相应的后侧片535上的第二扣合件584被翻折且其前侧片534被挤压。在此可以看到,第一和第二扣合件582和584现在均面向同一方向。另外,每个第一扣合件582分别与对应的一个第二扣合件584纵向对齐。如上所述,训练裤500被输送到折叠装置100时,其前侧片534被挤压且每个第二扣合件584均向内翻折。
在所示的实施例中,训练裤500的一半被输送到各折叠装置100。适合用作第一传送件80的装置是本领域公知的且包括但不限于滚筒、辊、带式传送装置、气动传送装置、真空传送装置、滑道等。为示例性目的,在此描述的第一传送件80为真空带式输送机。在一个合适的实施例中,第一传送件80包括传送辅助装置82(图1),用于在前进过程中帮助训练裤500保持在可控位置。传送辅助装置是本领域公知的且例如包括支承带、真空机构、支承辊、辅助传送带、导板、流体操作的稳定装置等。
由于两个折叠装置100相同,这里将仅描述其中一个的操作。接收辊110相对于第一传送件80如此对准,使内筒111的开口段124上的开口125邻近第一传送件80。因此,外筒112的接合件127上的孔129在经过开口125且真空源对内腔113抽真空时承受真空的作用。所示的接收辊110的外筒112通过驱动组件117以恒定表面速度且合适地以与训练裤500在第一传送件80上的移动速度相同的速度逆时针旋转(广义上说,第一方向)。真空源被启用,以通过导管115和导管上的开口116对内筒111的内腔113抽真空。训练裤500通过第一传送件80被输送到接收辊110,此时其外覆层540朝上(即背向第一传送件)且其第一和第二扣合件582、584朝下(即朝向第一传送件)。
当训练裤500的前边缘527到达接收辊110时,该训练裤的外覆层540与接收辊110的外筒112的接合件127的第一区133的前边界对准并被该前边界吸持。当该接收辊旋转离开第一传送件80时,训练裤500的前边缘527被抬离第一传送件并被转送至接收辊(图45)。当训练裤500的其余部分通过第一传送件80被输送至接收辊110时,其按与前边缘527大体相同的方式与接收辊对齐并被接收辊吸持。
训练裤500以这样的方式被输送到接收辊110,使该训练裤与接合件527上的孔129大致对准。因此,训练裤500的第一部分571覆盖在接合件127的第一区133且训练裤的第二部分572覆盖在第二区135。因此,随着训练裤500从第一传送件80被转送到接收辊110,整个训练裤500被接收辊110保持。
如图45所示,当训练裤500随接收辊110的外筒112旋转时,训练裤的前边缘527被移动至邻近摆动件150。内筒111被构造成其开口段124大致从接收辊110与第一传送件80的切点延伸至由该接收辊与摆动件限定出的第一辊隙。接收辊110的内筒111的狭槽段122大致自第一辊隙延伸至由接收辊和转送辊限定出的第四辊隙。第一区133的孔129不与内筒111的狭槽段122上的狭槽123对准,内筒111的内腔113内的真空被阻断,从而当训练裤500的前边缘旋转经过第一辊隙时,放开训练裤500的前边缘527并随后放开训练裤的整个第一部分571。
如图45所示,在训练裤500的前边缘527靠近第一辊隙时,摆动件150的吸盘164在第一辊隙处移动接近接收辊。摆动件150的内筒151被构造成其狭槽163的较窄部段(狭槽的具有较窄宽度W2的部分)大致从第一辊隙延伸到由摆动件150和折叠辊170限定出的第二辊隙。
因此,当接收辊110的外筒112的接合件127的第一区133上的孔129经过内筒111的狭槽段122时,训练裤500的前边缘527靠近摆动件150的吸盘164。由于第一区133内的孔129与狭槽段122上的狭槽123不对准,内筒111的内腔113内的真空被阻断,从而在训练裤500旋转时松开该训练裤的前边缘527。在大致相同的时间或略早,摆动件150的吸盘164在由摆动件的吸盘和接收辊110的接合件127限定出的第一辊隙处接触训练裤500第一部分571的内衬542(图45)。此刻,由于吸盘164上的孔169与内筒151上的狭槽163对齐,所以训练裤500通过孔169受到摆动件150的真空作用。具体说,由于通过吸盘上的孔169被施加真空,训练裤500的第一扣合件582和前腰弹性件554中的每一个均被吸盘164吸持。
另外,位于接合件127的第一区133内的孔129旋转至与位于接收辊110的内筒111的狭槽段122的椭圆形孔126对齐。由于这些椭圆形孔126与受压的细长罩壳128流体连通,压缩空气自细长的罩盖流过椭圆形孔126,流过外筒112的接合件127中的孔129并与训练裤500的第一部分571接触。压缩空气有助于将训练裤500的第一部分571从接收辊的外筒112的接合件127的第一区133转送至摆动件150的吸盘164。
当外筒(及其吸盘)通过摆动件的驱动组件157相对于接收辊110旋转时,训练裤500的第一部分571被转送至摆动件150的外筒152的吸盘164。如图45和图46所示,摆动件150的外筒152沿顺时针方向(广义上讲,第二方向)即与接收辊110的外筒112的旋转方向相反的方向运动。另外,当训练裤500的第一部分571从接收辊110被转送至摆动件150时,摆动件150的外筒152以与接收辊110的外筒112大致相同的表面速度旋转。
由于接合件127的第二区135内的孔129与狭槽段内的狭槽123对齐,因而训练裤500的第二部分572通过外筒112旋转经过内筒111的狭槽段122而被保持在接收辊110上。因此,真空继续施加到训练裤500的第二部分572,因而将训练裤500的第二部分572保持在接收辊110的外筒112的接合件127上。
一旦训练裤500的前边缘527自接收辊110被转送至摆动件150(或此后不久),摆动件的外筒152便开始减速。也就是说,摆动件150的可变的驱动组件157降低了摆动件的外筒152相对于接收辊110转动的表面速度。事实上,一旦摆动件150的外筒152沿顺时针方向旋转预定程度,外筒便会停止并沿相反的方向旋转(即逆时针方向)。在所示的实施例中,摆动件150的外筒152按照大致钟摆方式以约180°运动。换句话说,摆动件150的外筒152沿顺时针方向旋转约半周后停止并随后沿逆时针方向转回其初始位置。
由于摆动件150的外筒152相对于以恒定表面速度运动的接收辊110的外筒112减速、停止并改变旋转方向,所以训练裤500开始折叠(图47)。
随着摆动件150的外筒152停止或开始沿逆时针方向旋转,摆动件150的致动器168通过施加预设的输入电流被启动,从而使内筒相对于外筒152平移,如图21和图22所示。因为这在摆动件150的吸盘164上的孔169与狭槽段162的狭槽163的较宽部段(即狭槽163的具有较宽宽度W1的部段)对齐时进行,所以训练裤500的第一部分571仍然被牢固地真空保持在吸盘164上。如图21所示,吸盘164上的孔169通过狭槽163的较宽部段与施加到内腔153的真空保持流体连通。
随着摆动件150的外筒152沿逆时针方向旋转,吸盘164上的孔169自狭槽段162的具有狭槽163较宽部段的区域移离并经过具有较窄部段的区域。由于吸盘164上的孔169未与狭槽163的较窄部段对齐,施加到内腔153的真空被该内筒阻断,因此被阻止通过吸盘164上的孔169到达训练裤500的第一部分571。换句话说,使训练裤500的第一部分571摆脱了摆动件150的真空。
如上所述,摆动件150的外筒152沿顺时针方向旋转半周、停止、然后沿逆时针方向旋转回到其初始位置。在所示的实施例中的致动器168被配置成当外筒152沿顺时针方向旋转时处于其常态位置且当外筒沿逆时针方向旋转时位于其启用位置。因此,当外筒152顺时针旋转时,内筒151位于第一位置,且当外筒沿逆时针方向旋转时,内筒位于第二位置。应当理解,当外筒152在停止位置或当其正旋转时,内筒151的位置可以改变(即致动器168被启动或停用)。
当摆动件150的外筒152沿逆时针方向旋转时,训练裤500的第一部分571在由摆动件和折叠辊限定出的第二辊隙处与折叠辊170的外筒172的吸盘186接触(图47)。折叠辊170的外筒172以与摆动件150的外筒152大致相同的表面速度旋转,但沿相反的方向(即顺时针)旋转。在折叠过程中的这一点,摆动件150和折叠辊170的外筒152、172的表面旋转速度比接收辊110的外筒112的表面旋转速度慢。因此,训练裤500的第二部分572比第一部分571移动得快。
由于通过摆动件150施加到训练裤500的第一扣合件582和前腰弹性件554上的真空被内筒151阻断,训练裤的第一部分571从摆动件的吸盘164转送到折叠辊170的外筒172的吸盘186上(图48)。折叠辊170的内筒171上的主和副开口180、182与折叠辊的外筒172的吸盘186上的孔188大致对齐,因此训练裤500的第一部分受到施加到该内筒的内腔173的真空作用。因此,训练裤500的第一部分571在由折叠辊的外筒的吸盘和摆动件150的外筒152的吸盘164限定出的第二辊隙处转送至折叠辊170的外筒172的吸盘186(图48)。
一旦训练裤500的第一部分571从摆动件150转送至折叠辊170,折叠辊170的外筒172的表面旋转速度通过其驱动组件176被增加到与接收辊110的外筒112的表面旋转速度大致匹配。如图48和图49所示,折叠辊170的外筒172正沿与接收辊110的外筒112的逆时针方向相反的顺时针方向旋转。训练裤500的第一部分571在由折叠辊170和接收辊110之间限定出的第三辊隙处被带回至与接收辊110的外筒112的接合件127接合,以使训练裤的第一部分571与第二部分572叠置(图49)。另外,每个第一扣合件582被接合到相应的一个第二扣合件584上。
折叠辊170的内筒171上的主和副开口180、182终止于第三辊隙附近。因此,将训练裤500的第一部分571保持到折叠辊170的吸盘186上的真空被阻挡而不能与之接通。因此,训练裤500的第一部分571被转送回接收辊110且该训练裤被布置成其折叠形态。另外,折叠辊170和接收辊110之间的相对旋转给第一和第二扣合件582和584施加了压缩力和剪切力,从而使第一和第二扣合件牢固接合在一起。
处于其折叠形态且其第一和第二扣合件582、584接合的训练裤500随后在由接收辊和转送辊之间限定出的第四辊隙处从接收辊110被转送至转送辊190(图49和图50)。接收辊110的外筒112继续以恒定的表面速度沿逆时针方向旋转。转送辊190的外筒192以与接收辊110的外筒112大致相同的表面速度但顺时针方向旋转。
从接收辊110的内筒111的狭槽段122到实心段121的过渡部分与在接收辊和转送辊190之间限定出的第四辊隙大致对齐。因此,接合件127上的孔129通过内筒111的实心段121与真空隔断开,从而防止真空被施加到训练裤500。就是说,在该位置处,训练裤500未受到接收辊110的真空的作用。
转送辊190的内筒191上的主和副开口202、204的前边缘与由接收辊110和转送辊限定出的第四辊隙大致对齐。因此,当孔208经过第四辊隙时,施加到转送辊190的内筒191的内腔193的真空与转送辊的外筒192的吸盘上的孔流体连通。因此,转送辊190的外筒192吸持训练裤500,因而将训练裤500从接收辊110转送至转送辊。处于折叠形态的训练裤500与外筒192的吸盘206上的孔208的分布轮廓(即排列)大致对齐。因此,包括牢固接合的扣合件582、584在内的整个训练裤500由转送辊190对准地保持。
再次参见图1,转送辊190携带着训练裤500并将训练裤转送至第二传送件105,第二传送件携载该训练裤到生产系统50的其它部件。在所示的实施例中,第二传送件105为真空带式传送机。其它适合用作第二传送件105的装置是本领域公知的,包括但不限于滚筒、辊、气动传送机、真空传送机、滑道等。
在一个合适的实施例中,训练裤500可以在高生产线速度(即速度为400个产品/分钟(ppm)或更高,如400ppm到4000ppm,或600ppm到3000ppm,或900ppm到1500ppm)下生产。在图1所示的实施例中,例如训练裤500可以在约1000ppm的速度下生产。每个示出的折叠装置100均能以约500ppm的速度折叠训练裤。因此,在仅有一个折叠装置的另一合适的实施例中,训练裤500可以在高生产线速度(即500ppm)下生产。应当理解,所示出的生产系统50的生产线速度可以通过增加附加折叠装置100而提高至超过1000ppm。
如上所述,在折叠装置100的整个运转过程中,接收辊110和转送辊190的外筒112、192以恒定的速度旋转,而摆动件150和折叠辊170的外筒152、172则以可变的速度运动/旋转。
图51为示出了接收辊110、摆动件150和折叠辊170之间的相对速度分布的一个合适的实施例的曲线图。图52A-52F沿速度分布图的六个不同位置以图形示意示出了图51的速度分布。如图51所示,接收辊110的速度分布为恒定的并且沿第一方向。摆动件150的速度分布在停止位置开始并加速到与接收辊110的速度匹配。一旦接收辊110和摆动件150的速度大致相等,训练裤500的第一部分571就从接收辊被转送到摆动件。
训练裤500的第一部分571被摆动件150接收后,该摆动件减速并到达停止位置。短暂停止之后,该摆动件以与折叠辊170大致相同的速度反向加速,在此过程中训练裤500的第一部分571从该摆动件被转送至该折叠辊。在第一部分571从摆动件150转送后,该摆动件减速到停止位置并重复其速度分布曲线。
如图51所示,折叠辊170的速度分布曲线从该折叠辊以恒定速度旋转开始并随后减速到停止位置。从该停止位置,折叠辊170和摆动件150以大致相同的速度加速,且在此期间,训练裤500的第一部分571从该摆动辊被转送至该折叠辊。在训练裤500的第一部分571保持在折叠辊170上的情况下,折叠辊170继续加速直至该折叠辊到达恒定的速度。该折叠辊的恒定速度与接收辊110的恒定速度大致相同但方向相反。该折叠辊达到恒定速度后,该第一部分571从折叠辊170转送至接收辊110。然后,折叠辊170重复其速度分布曲线。
未在图51中示出的转送辊190的速度分布与接收辊110的速度分布大致相同但方向相反。但应当理解,转送辊190和接收辊110的速度分布可以是不同的。
在图53和图54中示出了装置100的一种合适的配置。具体地说,图53和图54示出接收辊110、摆动件150和折叠辊170之间的相对位置关系的一种合适配置。如图所示,接收辊110、摆动件150和折叠辊170的半径分别由R1、R2和R3表示。可以想到,该系统可以具有除此示出之外的其它的合适配置。
假定接收辊110、摆动件150和折叠辊170的半径R1、R2和R3,可以用下列方程式算出接收辊、摆动件和折叠辊的中心之间的夹角α、β、γ。
经过摆动件150中心的直线的方程式,斜率为mγ:
y=mγ(x-0)+0 (1)
经过折叠辊170中心的直线方程式,斜率为mβ:
y=mβ(x+R2+R3)+0 (2)
以原点为圆心经过接收辊110中心的圆方程:
(R1+R2)2=x2+y2 (3)
以折叠辊170的中心为圆心经过接收辊110中心的圆方程:
(R1+R3)2=(x+R2+R3)2+y2 (4)
用公式(3)消去公式(4)中的y2,求解x得出x1,传送机中心的x-坐标:
(R1+R3)2=(x+R2+R3)2+(R1+R2)2-x2 (5)
(R1+R3)2=
x2+2(R2+R3)x+(R2+R3)2+(R1+R2)2-x2 (6)
θ=180-γ-β (11)
接收辊110、摆动件150和折叠辊170的运动分布曲线可采用下述方程式来计算。在所示出的系统50中,有10个过渡点,这10个过渡点在图55中以b1-b11表示。
折叠辊170的周长:折叠辊170每N个产品旋转一周:
已折叠产品的配合端:产品的前端在与后端相同的时间到达切点(TP):
产品的中点和折叠辊速度:接收辊110上的产品的中点经过TP,在折叠辊170达到在b6点处传送机速度时,b6f重复:
接收辊110的扫描角:接收辊110的扫描角度θ°加上弧长Lp:
相等的吸盘扫描量:吸盘扫描量CW等于吸盘扫描量CCW:
-b1+b2+b4+b5+b6-b8-b9-b10=0 (16)
任意吸盘的斜率约束:最终吸盘斜率与最初吸盘斜率相匹配:
b1+b8-b9-b10=0 (17)(17)
吸盘达到传送机速度:任意选择b1:
b1=z (21)
吸盘向前扫描:吸盘扫描过夹角γ加上等于吸盘长度的弧长:
吸盘与接收辊相配合:吸盘与接收辊110接触量为等于吸盘长度的弧长:
吸盘开始加速:任意选择b10:
b10=y (20)
将约束方程构成矩阵,得到:
上述一组方程式中的bi可以采用高斯消元法或者矩阵求逆运算进行求解。采用矩阵求逆运算所得的解的形式为:
B=A-1·C
设想一种具有下列参数的折叠机:
Q=1000个产品/分
Vp=546.1mm/行程(rep)
L吸盘=116.2mm
R_1=173.829mm
R_2=98.784mm
R_3=127.838mm
N=2个折叠
z=0.3
y=0
b_6f=0.15
上述参数得到下述中心角:
γ=73.70°
β=60.16°
θ=46.14°
吸盘和折叠辊吸盘角度:
β吸盘=52.09°
γ吸盘=67.41°
上述系统中的各时刻的解为:
b1=0.3
b2=0.512811236
b3=0.148030752
b4=0.978191662
b5=0.989163963
b6=1.206339397
b7=1.556339397
b8=1.54325313
b9=1.84325313
b10=0
表2:辊和吸盘尺寸与产品尺寸的对比
尺寸 | 3.5 | 3 | 2 | |
Vp= | 546.10 | 520.70 | 469.90 | mm/rep |
L吸盘= | 116.22 | 165.7 | 100.00 | mm |
R_1= | 173.83 | 213.86 | 149.57 | mm |
R_2= | 98.78 | 213.86 | 85.00 | mm |
R_3= | 127.84 | 213.86 | 110.00 | mm |
适用于保持、控制、转送、折叠、卷绕和/或以其它方式处理弹性材料和物品(包括训练裤)的其它装置在美国专利申请号为__、名称为“用于折叠产品的折叠装置和方法”(代理机构案号27839-3534,K-C64535962US01);美国专利申请号为__、名称为“包括具有可变表面速度的辊的折叠装置以及折叠产品的方法”(代理机构案号:27839-3535,K-C64535590US01);以及美国专利申请号为__、名称为“真空辊及其使用方法”(代理机构案号:27839-3537,K-C 64536049US01)中有所描述。上述每份申请的全文均被援引纳入本文。
当介绍本发明的元件或优选实施例时,术语“一”、“一个”、“该”和“所述”打算表示为有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”是开放式的并意指除已列出的元件以外还可包括其它的元件。
可以在不脱离本发明的范围的条件下对上述内容做出多种变化,故在上述说明书和附图中示出的所有内容应被理解为示例性而非限制性的。
Claims (20)
1.一种用于折叠具有第一部分和第二部分的产品的装置,该装置包括:
具有第一旋转方向的接收辊,该接收辊适于在其上选择性地保持所述产品的第一部分和第二部分;
具有与该第一旋转方向相反的第二旋转方向的折叠辊,该折叠辊适于在其上选择性地保持所述产品的第一部分;以及
适于将所述产品的第一部分从该接收辊转送至所述折叠辊的摆动件,该摆动件包括内筒、可绕该内筒旋转的外筒和布置在该外筒上的吸盘,该外筒构造成能沿第一方向和第二方向运动。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述接收辊与所述摆动件限定出第一辊隙,该摆动件适于在第一辊隙处从该接收辊接收所述产品的第一部分。
3.根据权利要求2所述的装置,其中,所述折叠辊和所述摆动件限定出第二辊隙,所述摆动件适于在第二辊隙处将所述产品的第一部分转送至所述折叠辊。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,所述接收辊和所述折叠辊限定出第三辊隙,该折叠辊适于在第三辊隙处将所述产品的第一部分从该折叠辊转送至该接收辊。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述接收辊适于向所述产品施加真空,以在其上选择性地保持该产品。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述接收辊被构造成以恒定速度沿第一旋转方向旋转并以可变的速度沿第二旋转方向旋转。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,该外筒具有多个孔。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述产品包括位于其第一部分的一对扣合件,所述外筒上的多个孔被布置成在该产品与该摆动件接触时与该产品的所述扣合件大致对准。
9.根据权利要求1所述的装置,还包括适于从所述接收辊接收所述产品的转送辊。
10.一种用于折叠具有第一部分、第二部分和横向折叠轴线的产品的装置,该装置包括:
接收辊,被构造成在其上选择性地保持所述产品的第一部分和第二部分并在继续保持所述产品的第二部分时放开第一部分,该接收辊被构造成沿第一旋转方向旋转;
摆动件,其靠近所述接收辊布置,该摆动件能沿第一方向和第二方向运动,该摆动件被构造成在沿第二方向运动的同时从所述接收辊接收所述产品的第一部分;
折叠辊,其靠近所述接收辊和所述摆动件布置,所述折叠辊可沿第二旋转方向旋转并被构造成在所述摆动件沿第一方向运动时从该摆动件接收所述产品的第一部分并且将所述产品的第一部分转送至所述接收辊,以使该产品大致沿该横向折叠轴线被折叠并且第一部分大致叠置在第二部分上。
11.根据权利要求10所述的装置,其中,所述接收辊和所述摆动件限定出第一辊隙,所述摆动件适于在第一辊隙处从所述接收辊接收所述产品的第一部分。
12.根据权利要求11所述的装置,其中,所述折叠辊和所述摆动件限定出第二辊隙,该摆动件适于在第二辊隙处将所述产品的第一部分转送至所述折叠辊。
13.根据权利要求12所述的装置,其中,所述接收辊和所述折叠辊限定出第三辊隙,所述折叠辊适于在第三辊隙处将所述产品的第一部分从所述折叠辊转送至所述接收辊。
14.根据权利要求10所述的装置,其中,该接收辊、该摆动件和该折叠辊中的每一个均适于向所述产品施加真空,以在其上选择性地保持该产品的至少一部分。
15.根据权利要求10所述的装置,其中,所述接收辊被构造成以恒定速度沿第一旋转方向旋转并以可变的速度沿第二旋转方向旋转。
16.根据权利要求10所述的装置,其中,还包括适于从所述接收辊接收所述产品的转送辊。
17.一种折叠产品的方法,包括:
将产品引导至接收辊,该产品具有第一部分、第二部分以及划分第一部分和第二部分的横向折叠轴线,
在该接收辊正沿第一旋转方向旋转时,将所述产品的第一部分和第二部分保持在该接收辊上;
在摆动件正沿第二方向运动时,将所述产品的第一部分从该接收辊转送至该摆动件;
将该摆动件的运动方向从第二方向转变为第一方向;
在该摆动件正沿第一方向运动且折叠辊正沿第二旋转方向旋转时,将所述产品的第一部分从该摆动件转送至折叠辊;
将所述产品的第一部分从该折叠辊转送至该接收辊,从而使所述产品的第一部分与第二部分叠置且所述产品大致沿该横向折叠轴线被折叠。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,还包括调节该接收辊沿第一旋转方向的表面速度和该摆动件沿第二方向的表面速度,从而当所述产品的第一部分从该接收辊转送至该摆动件时使这些表面速度大致相同。
19.根据权利要求17的方法,其中,还包括调节该折叠辊沿第二旋转方向的表面速度和该摆动件沿第一方向的表面速度,从而当所述产品的第一部分从该摆动件转送至该折叠辊时使这些表面速度大致相同。
20.根据权利要求17所述的方法,其中,还包括调节该折叠辊沿第二旋转方向的表面速度和该接收辊沿第一旋转方向的表面速度,从而当所述产品的第一部分从该折叠辊转送至该接收辊时使这些表面速度大致相同。
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