JP2005532183A - ウェブ材料切断用ロータリー装置 - Google Patents

Abstract

開示されるロータリー装置は、ウェブ材料、特に、破壊のために比較的大きい伸びを有する及び／又は大きいエネルギーを必要とするポリマーのようないわゆる「難切断性材料」の切断用であり、「難切断性材料」には、フィルム形体又は不織布形体で供給されるポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びこれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。ロータリー装置は、ダイ及び撓みブレードなどの１つ以上の切断刃物を含むことができる。ロータリー装置は、アンビル表面が切断エッジより僅かに速い線速度を有するように、アンビル表面の線速度と切断刃物の切断エッジの線速度との間の速度比を提供する。本装置は支持環を有する。

Description

本発明は、材料の連続ウェブ又は分離シートを切断するための装置に関し、特に、破壊時に比較的大きい延びを有する及び／又はエネルギーを必要とする、使い捨て吸収性物品の製造に使用されることが多い材料（例えば、ポリプロピレン、ナイロン、ＰＥＴ）の連続ウェブ又は分離シートを切断するための装置に関する。

ロータリーダイ及び撓みブレード（flex blade）などのロータリー装置が、使い捨て吸収性物品の生産に一般的に使用されるウェブ材料（連続ウェブ又は分離シートを含む）を切断する技術分野におけるのと同様に、そのような材料を使用する他のプロセスにおいて周知である。ロータリー装置は、通常、反対回転するロールの使用を必要とし、その１つは１つ以上の（ダイ又は撓みブレードなどの）切断刃物を装着することができ、他のロールは材料がこれに当って刃物による圧縮力下で切断されるアンビルとして働くことができる。「圧縮力」は、本明細書において、ロータリー装置内でウェブ材料を切断する間に、切断刃物とアンビルの間に配置されるウェブ材料に実質的に垂直にかかる荷重を指す。

ロータリー装置は、ウェブ材料から様々な形状を切り出すための１つ以上の切断ダイを使用し、一般にロータリーダイと呼ばれる。ロータリーダイは、いずれの方向にも（機械方向ＭＤ、横機械方向ＣＤ、及び／又はＭＤとＣＤの間を延びるいずれかの中間方向ＩＤにも）切断可能である。あるいは、１つ以上の撓みブレードを使用するロータリー装置は、一般に撓みブレード装置と呼ばれるが、概ね横機械方向に切断可能である。（「機械方向」又は「ＭＤ」という用語は、本明細書において、生産工程でウェブ材料の走行方向を指す。「横機械方向」又は「ＣＤ」という用語は、ＭＤに対して概ね垂直な方向を指し、「中間方向」又は「ＩＤ」という用語は、ＭＤとＣＤの間を延びるいずれかの方向を指す。）
ロールが回転して刃物とアンビルが当りウェブ材料を切断する時、刃物とアンビルの間にかかる圧縮力は、作業の品質及び効率に影響を及ぼす重要な要因である。これは、圧縮力が刃物の摩耗と、ゆえに刃物の寿命にも影響を及ぼし、刃物の交換又は再設置のために必要となるロータリー装置休止の頻度と同様に、装置そのものの周期的な再研磨及び再組立てのコストに影響を及ぼすからである。

切断刃物がウェブ材料上に及ぼす圧縮力の大きさは、刃物のアンビル表面に対する係合によって決まる。このことは、「難切断性材料」と一般に呼ばれる材料の場合に特に重要である。「難切断性材料」という用語は、本明細書において、破壊のために比較的大きい伸びを有する及び／又は大きいエネルギーを必要とするポリマーを指し、フィルム形体又は不織布形体で供給されるポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びこれらのいずれかの組み合わせのような材料が含まれる。不織布の形体で提供される難切断性材料は、一般に、同一ポリマーのフィルム形体より切断が困難である。

上記難切断性材料は、一般に、切断操作に伴う圧縮力の下で（比較的脆い破壊特性を有する材料に多い）「破裂」をすることはないが、図１に示されるように、難切断性ウェブ材料５０は、切断刃物５２とアンビル表面５４の間で圧縮されて移動し、切断刃物５２の切断エッジ５８の下で薄膜５６を形成する。薄膜５６は、非常に大きな圧縮力においても切断が非常に困難であるか、又は不可能でさえある。それ故に、上記難切断性材料は、一般に、比較的脆い破壊特性を有する材料よりも、比較的大きな圧縮力を必要とするので、より早い刃物摩耗という結果になる。

その上、難切断性材料は、一般に、切断刃物をアンビル表面に関して設定する際に、比較的脆い破壊特性を有し、したがって圧縮下で「破裂」可能な材料に対して標準的に必要とされるものより、高い精度を必要とする。アンビル表面に対する刃物設定の比較的小さな差でさえも、圧縮力のかなりの変化という結果になる可能性があり、これが今度は刃物の寿命に影響を及ぼすことがある。比較的大きい切断刃物の場合は、刃物のアンビル表面に対する非常に小さな狂いでさえも刃物の一部に過剰な力がかかることがあって、刃物のその部分の摩耗の加速又は急速な破壊という結果になる時には、係合の精度が、更により重要になり得る。

その上更に、ウェブ材料の切断の間に、切断刃物が摩耗又は劣化すると、切断の品質も、徐々に又は急速に劣化することがある。切断刃物が徐々に劣化することは、通常、切断刃物が工具鋼で製造されている時に生じる。そのような刃物の切断エッジは、鈍くなることにより徐々に劣化し、したがって切断品質が徐々に劣化するという結果になる可能性があるが、これは、少なくとも一時的には、刃物係合の再組立て又は圧縮力の増加により回復可能であることが多い。圧縮力を増加する１つの方法は、切断刃物をアンビルに向かって半径方向に移動することである。しかしながら、切断作業の間に刃物を移動するには、ロータリー装置の停止を必要とすることが多く、したがって休止時間という結果になる。それ故に、停止と停止の間の時間を延ばすために、工具鋼で製造された切断刃物は、通常、直ちに必要とするよりも大きな圧縮力を提供するよう当初に設定される。工具鋼で製造された切断刃物よりも通常は著しく長持ちし、切断品質も通常はより長く続く、炭化物、セラミック、又はサーメットなどのいわゆる「硬質材料」で製造された切断刃物の急速破壊の例に関しても、「硬質材料」の切断刃物は、普通は前触れ無しに急速に機能が低下して、典型的には「硬質金属」刃物の一部の破断、及び新しい「硬質材料」刃物の取付けという結果になる。したがって、上記２つの例において、過剰圧縮力が原因の刃物の劣化が、望ましくない機械停止及び生産休止時間という結果になる。

従来型ロータリー装置の更に別の欠点は、その装置が、より速い回転速度に比べてより遅い回転速度では、刃物とアンビルの間に異なる（すきま又は干渉が含まれ得る）係合、すなわち、より速い回転速度と比べてより遅い回転速度では刃物とアンビルの間により大きな圧縮力を必要とする可能性があることである。それ故に、機械の始動の間にウェブ材料を満足に切断するのを確実にするために、刃物は、低回転速度における切断に好適な係合で設定されることが多い。しかしながら、より低い回転速度に好適な係合で、より速い回転速度（すなわち、機械始動後の生産速度）で切断すると、より速い回転速度の間に、刃物とアンビルの間に過剰な圧縮力を引き起こす可能性がある。再び、その影響として、より高い生産速度において刃物の摩耗が促進されるおそれがある。

このように、従来型ロータリー装置は、切断刃物とアンビルの間の高い圧縮力に関係する数多くの否定的な特性を示し、様々な作業欠陥という結果になる。

それ故に、従来型ロータリー装置が示す不利点を克服する、ロータリー装置を提供することが望ましい。特に、切断刃物とアンビルの間のより低い圧縮力で難切断性材料を切断可能な、ロータリー装置を提供することが望ましい。

続いて、速度比、すなわち反対回転する切断刃物及びアンビル表面のアンビル表面線速度と切断刃物の切断エッジ線速度との間の比が、約１．０２より大きく約１．２５まで、又は（出願者らがより多く実施した）約１．０５から約１．１０までの範囲にある時、切断作業の作業効率が、ウェブ材料、特に従来の切断プロセスでは難切断性であったウェブ材料を切断するのに標準的に必要とされるものより低い圧縮力によって、かなり改善され得ることが出願者らにより見出されたのは意外なことであった。

例えば、図２は、難切断性材料を切断するために出願者らにより開発されて商業的に使用された、ロータリー装置１００を示す。ロータリー装置１００は、刃物ロール１０２及びアンビルロール１０４を備える。刃物ロール１０２は、切断エッジ１０８を有する切断刃物１０６を含む。アンビルロール１１０は、アンビル表面１１２を有し、圧縮力が、ロール１０２及び１０４のそれぞれの軸受１２２及び１２４を隔てる可調整楔１２０（これは、距離１１４を調整可能ないずれかの好適な機構、例えば偏心機構などで代替可能）で、刃物ロール１０２及び１０４のそれぞれの軸線１１６及び１１８の間の距離１１４を調節することにより設定される。ロータリー装置１００は、アンビル表面の線速度ＶＡと切断エッジの線速度ＶＳの間の速度比ＳＲを使用する。速度比は、例えば、それぞれのロール１０２及び１０４を好適な電動機１３４によってそれぞれが駆動する、歯車１３０と１３２の間の所望の歯車比により提供可能である。

しかしながら、続いて出願者らが見出した如く、ロータリー装置１００は、一般に、工具鋼材料で製造された切断刃物１０６を使用するように限定され、軸受１２２及び１２４並びに調整楔１２０と比較して、刃物ロール１０２及びアンビルロール１０４の熱膨張が異なることが原因で変化する可能性がある距離１１４の不安定になる場合があり得ることから、切断エッジ１０８とアンビル表面１１２の間で増大するおそれがある高圧縮力のために、炭化物、セラミック、又はサーメット材料などのいわゆる「硬質材料」で作成された切断刃物１０６を使用するようには限定されていない。距離１１４の変化は、切断エッジ１０８とアンビル表面１１２の間の圧縮力に影響を及ぼす可能性がある。例えば、距離１１４が減少する場合、圧縮力は増加する。上で挙げた「硬質材料」で製造された切断刃物は、工具鋼で製造された切断刃物よりかなり大きな圧縮力に耐えることができるが、距離１１４の上記した不安定性は、このような「硬質材料」が急速に破壊しやすい条件を引き起こす可能性がある。

それ故に、従来型のロータリー装置及び上の装置１００により示される不利点を克服する、ロータリー装置を提供することが更に望ましい。特に、刃物とアンビルの間のより小さい圧縮力で難切断性材料を切断可能であり、炭化物、セラミック、サーメット、又は工具鋼材料で製造された切断刃物を使用可能である、ロータリー装置を提供することが望ましい。

以上で検討した困難及び問題に対応して、刃物とアンビルの間のより小さい圧縮力で難切断性材料を切断可能であり、炭化物、セラミック、サーメット、又は工具鋼材料で製造された切断刃物を使用可能である、新しいロータリー装置が見出された。

本発明のロータリー装置は、刃物ロール軸線の回りを回転可能な刃物ロールを備える。刃物ロールは、切断エッジ線速度ＶＳで刃物ロール軸線の回りを回転可能な切断エッジを有する、少なくとも１つの切断刃物を含む。ロータリー装置は、更に、刃物ロールに実質的に平行及び対向して配置され、アンビルロール軸線の回りを回転可能な、アンビルロールを備える。アンビルロールは、アンビル線速度ＶＡでアンビルロール軸線の回りを回転可能なアンビル表面を有する。ロータリー装置は更に、刃物ロールから独立して回転可能な少なくとも１つの支持環を備える。少なくとも１つの支持環は、刃物ロールをアンビルロールに関連付けて、刃物ロールをアンビルロールに対して逆回転可能にし、刃物ロール及びアンビルロールは、刃物ロール及びアンビルロールを駆動するための駆動部と連動し、
速度比ＳＲは、

であり、かつ、約１．０２より大きく約１．２５までの範囲にある。少なくとも１つの支持環は、刃物ロール又はアンビルロールに関連付けられた軸受の上に配置可能である。

本発明の別の態様において、ロータリー装置は、刃物ロール軸線の回りを回転可能であり、直径Ｄ１にて切断エッジ線速度ＶＳで刃物ロール軸線の回りを回転可能な切断エッジを有する少なくとも１つの切断刃物と、直径Ｄ３にて刃物ロール軸線の回りを回転可能な少なくとも１つの刃物支持環とを含む、刃物ロールを備えることができる。ロータリー装置は、更に、刃物ロールに実質的に平行及び対向して配置され、アンビルロール軸線の回りを回転可能であり、直径Ｄ２にてアンビル線速度ＶＡでアンビルロール軸線の回りを回転可能であるアンビル表面と、少なくとも１つの刃物支持環に対向して配置され、直径Ｄ４にてアンビルロール軸線の回りを回転可能であり、少なくとも１つの刃物支持環に対向して配置された少なくとも１つのアンビル支持環とを含むアンビルロールを備え、少なくとも１つの刃物支持環と少なくとも１つのアンビル支持環は、刃物ロール及びアンビルロールを相互に対して逆回転させるのに好適に互いに接触しており、
Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４であり、
速度比ＳＲは、

であり、かつ、約１．０２より大きく約１．２５までの範囲にある。

本発明の更に別の態様では、ロータリー装置は、刃物ロール軸線の回りを回転可能であり、直径Ｄ１にて切断エッジ線速度ＶＳで刃物ロール軸線の回りを回転可能である切断エッジを有する少なくとも１つの切断刃物と、直径Ｄ３にて刃物ロール軸線の回りを回転可能である少なくとも２つの刃物支持環とを含む刃物ロールを備えることができる。ロータリー装置は更に、刃物ロールに実質的に平行及び対向して配置され、アンビルロール軸線の回りを回転可能であるアンビルロールであって、直径Ｄ２にてアンビル線速度ＶＡでアンビルロール軸線の回りを回転可能であるアンビル表面と、少なくとも２つの刃物支持環に対向して配置され、直径Ｄ４にてアンビルロール軸線の回りを回転可能である少なくとも２つのアンビル支持環とを含むアンビルロールを備え、少なくとも２つの刃物支持環と少なくとも２つのアンビル支持環は、刃物ロール及びアンビルロールを相互に対して逆回転させるのに好適に互いに接触し、
Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４であり、
速度比ＳＲは、

であり、かつ、約１．０２より大きく約１．２５までの範囲にある。

以上に説明した本発明の３つの態様において、速度比ＳＲは、約１．０５から約１．１０まで、約０．９８より小さく約０．８０まで、又は約０．９５から約０．９１までの範囲にすることもできる。加えて、切断刃物は、直線部分、曲線部分、及びこれらのいずれかの組み合わせ群から選択される切断エッジ部分を含むように構成される切断エッジを有する、撓みブレード又はダイであることができる。更に、切断刃物は、工具鋼、炭化物、セラミック、サーメット、及びこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される材料で製造可能である。その上更に、駆動部は、刃物ロール及びアンビルロールと連動する電動機及び歯車比、並びに第一の電動機が刃物ロールと連動し、第二の電動機がアンビルロールと連動する２つの電動機からなる群から選択可能である。

本明細書は、本発明とみなされる主題を特定して指摘し明確に請求する請求項によって結論としているが、本発明は、付随する説明と共に検討される次の図面にてよりよく理解されると考えられ、図面中において類似部品には同一参照番号が付与されている。

本発明の装置は、従来プロセスで標準的に生じるものより実質的に低減された圧縮力で、連続ウェブ又は分離シート材料を切断するのに使用することができる。本発明は、破壊時にかなり大きい伸びを有する及び／又はかなり大きいエネルギーを必要とする、難切断性材料を切断するのに特に有用であり得るが、フィルム及び不織布両形体のポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのような材料が含まれる。

本発明は、使い捨て吸収性物品の製造におけるのと同様に、多数の他の生産において普通に使用される両方の形体のうち、フィルム形体の材料より一般に切断が難しい、不織布形体の上記した材料を切断するのに特に有用であり得る。しかしながら、本発明は、連続ウェブ又は分離シートとして加工するのに十分な構造的一体性を有する、単一又は複数層の形体で別個に又は組み合わせてのいずれかの、プラスチックフィルム、不織布基材、金属箔、発泡体、ゴム、及びその他の材料のような、いかなるウェブ材料をも切断するのに有用であり得ると、出願者らが考えていることに留意されたい。

しかしながら、簡単にするために、図に示すような好ましい実施形態により、本発明を説明する。更に、本発明は、両方のタイプの切断刃物すなわちダイ及び撓みブレードと共に使用することができる。

「速度比」ＳＲ（これは、本発明の以降において、反対回転する切断刃物及びアンビル表面のアンビル表面線速度と切断刃物の切断エッジ線速度との間の比を指す）が、約１．０２より大きく約１．２５まで、又は（出願者らがより多く実施した）約１．０５から約１．１０までの範囲にある時、特に従来の切断プロセスでは難切断性の材料を切断するのに標準的に必要とされるものより低い圧縮力に影響されて切断刃物の寿命が延びるので、切断作業の作業効率がかなり改善できることが出願者らにより発見されたのは、驚くべきことであった。

約２％以内で互いに異なるそれぞれの線速度で相互に対して逆回転する切断刃物とアンビル表面の間でウェブ材料を切断することは、当技術分野で既知である。そのような条件の多くは、刃物劣化期間の間の将来１回以上の刃物の再研削を補償するために、アンビルと刃物との間に約１．０２以下の速度比が最初に作り出される時に生じる可能性がある。その結果、引き続く再研削により、その当初速度比は減少又は消滅する。約１．０２以下の当初速度比では、普通は、刃物の寿命に有益な影響は及ぼさない。実際、約１．００より大きく１．０２までの当初速度比は、刃物の寿命にマイナスの影響を及ぼすことがあり、そのような条件下で作業される刃物の早期劣化又は完全破壊という結果になり得ることが、出願者らによって観察された。

しかしながら、速度比が、約１．０２より大きく約１．２５まで、又は（出願者らがより多く実施した）約１．０５から及び約１．１０、あるいは約０．９８より小さく約０．８０まで、又は（出願者らがより多く実施した）約０．９５から約０．９１までの範囲にある時、特に難切断性材料を従来プロセスにより切断するのに標準的に必要とされるものより低い圧縮力のために、切断作業の切断効率が、かなり改善できることを出願者らは見出した。速度比のこの増大又は減少は、切断エッジとアンビル表面との間に十分な相対運動を提供し、これが切断及び切断された部分のウェブからの分離を促進する。一般に、約１．０５又は約０．９５の速度比は概ね十分であるが、必要に応じて、上記指定より低い又は高い速度比も同様に使用することができる。

図３及び４は、本発明のロータリー装置２００の一実施形態を示すものであり、ロータリーダイ２０１を使用してウェブ材料２０２を切断している。図３は、簡単化された前立面図を示し、図４は、図３の装置２００の線４−４に沿って取った簡単化された側立断面図を示す。ロータリー装置２００は、一対の概ね平行な逆回転ロール２０４を備え、その両方は、好適なフレーム２０５の上に回転可能に取付け可能である。

ロータリー装置２００は、垂直でも、水平でも、傾けても、又はいずれか他の構成で配置されてもよい。ロールの１つは、刃物ロール２１０を含み、他方のロールは、アンビルロール２１２を含み、互いに反対方向に逆回転する。例えば、刃物ロール２１０が反時計方向に回転する場合には、アンビルロール２１２は時計方向に回転したり、またその逆もある。刃物ロール２１０及びアンビルロール２１２は、いずれかの手段によりフレーム２０５の中で回転可能に支持され得、例えば刃物ロール２１０及びアンビルロール２１２それぞれを支持する好適な軸受２２０及び２２２を含む。

刃物ロール２１０は、円形ロール若しくはいずれか他の形状のロール、又はいずれか他の機構若しくは工具であることができ、刃物ロール２１０とアンビルロール２１２との間に供給されるウェブ材料２０２を切断するのに望ましい位置に、１つ以上の（ダイ２０１として示す）切断刃物２１４を適合可能である。ダイ２０１は、刃物ロール２１０と一体構造とすることができるし、又はいずれかの従来手段により取り付けることもできる。

ダイ２０１は、ウェブ材料２０２中に、任意の所望形状に切断するように構成された切断エッジ２１６を有することができる。切断エッジ２１６は、直線部分、曲線部分、及びこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される切断エッジ部分を含み、機械方向ＭＤ、横機械方向ＣＤ、及び／又はＭＤとＣＤとの間を延びるいずれかの中間方向ＩＤなど、いかなる方向にも延びるように構成することができる。

例えば、図５は、開いたエッジ形状２１９を画定する曲線切断を作るように構成された切断エッジ２１６の一実施形態のロールアウト図を示し、そこでは、切断エッジ２１６の様々な部分が様々な方向すなわちＭＤ、ＣＤ、及びＩＤの切断を作る。図６及び７は、閉じたエッジ形状の別の実施形態の切断エッジ２１６Ａ及び２１６Ｂそれぞれのロールアウト図を示し、これらは、閉じたエッジ形状２２１及び２２３をそれぞれ画定する。図８は、閉じたエッジ形状２２５の更に別の実施形態のロールアウト図を更に示し、これは、共通の切断エッジ２２９を有する２つの閉じたエッジ形状２２７及び２２８を含む。

図３及び４を再び参照すると、ダイ２０１の切断エッジ２１６は、刃物ロール２１０の軸線２０３の回りを直径Ｄ１にて回転して、アンビルロール２１２の軸線２０５の回りを直径Ｄ２にて逆回転するアンビル表面２１５を有するアンビルロール２１２に当る。ロール２１０及び２１２のいずれか１つは、直接又は間接的にこれに取り付けられたいずれかの好適な駆動手段により、例えばいずれかの好適な電動機２２１により駆動可能である。図３は、刃物ロール２１０を駆動する電動機２２４を示すが、あるいは、電動機２２４は、アンビルロール２１２を駆動することもできる。

ロータリー装置２００はまた、刃物ロール２１０上に配置された刃物支持環２３０と、アンビルロール２１２上に配置されて刃物支持環２３０に対向するアンビル支持環２３２とを含む。刃物支持環２３０とアンビル支持環２３２とは互いに接触して、電動機２２４によって駆動される刃物ロール２１０により直接アンビルロール２１２を駆動するのに十分な摩擦関係を、刃物支持環２３０とアンビル支持環２３２の間に形成する。（別の方法として、アンビルロール２１２が電動機２２４により駆動される場合には、上記両支持環が刃物ロール２１０を駆動する。）
刃物支持環２３０の角速度が刃物ロール２１０の角速度に等しく、またアンビル支持環２３２の角速度がアンビルロール２１２の角速度に等しくなるように、支持環２３０及び２３２は、それぞれのロール２１０及び２１２と一体構造とすることができるし、又はそれぞれのロール２１０及び２１２にいずれかの従来手段により取り付けることができる。支持環２３０及び２３２は、図２のロータリー装置１００が提供可能なものより更に一定の係合を切断エッジ２１６とアンビル表面２１５の間に形成するが、これは、軸受２２０及び２２２と比較して刃物ロール２１０及びアンビルロール２１２の熱膨張が異なるという負の影響の可能性を分離したことに起因して、ロール２１０及び２１２それぞれの軸線２０３と２０５との間の距離１１４の安定性がかなり向上するからである。

支持環２３０及び２３２の数は変化することを理解すべきである。例えば、図９は、本発明のロータリー装置３００の別の実施形態の簡単化された前立面図を示すが、これは、フレーム３１４に関してカンチレバー設計を有し、刃物ロール３１０及びアンビルロール３１２を備える。ロータリー装置３００は、少なくとも１つの刃物支持環２３０と、刃物支持環２３０に対応する少なくとも１つのアンビル支持環２３２とを含む。ロータリー装置３００のカンチレバー設計により、支持環の数は、単一ペアの支持環２３０及び２３２に削減可能である。更に、図３及び４のロータリー装置２００と同様に、ロータリー装置３００のロール３１０又は３１２のどちらか１つは、直接又は間接的に取り付けられたいずれかの好適な駆動手段により、例えば好適な電動機２２１により駆動され得る。図９は、刃物ロール３１０を駆動する電動機２２１を示すが、あるいは、電動機２２１は、アンビルロール３１２を駆動することもできる。

図３、４、及び９を参照して、刃物支持環２３０は、好ましくは刃物ロールの取扱いの間にあり得る事故的な物理的損傷から切断エッジ２１６を保護するための差だけ、切断エッジ２１６の回転直径Ｄ１より大きい直径Ｄ３を有する。アンビル支持環２３２は、示される実施形態２００及び３００において、アンビル表面２１５の回転直径Ｄ２より同一差だけ小さい直径Ｄ４を有する。（とはいえ別の方法として、上記のように、Ｄ３がＤ１より小さい時、直径Ｄ４は、直径Ｄ２より大きくすることができる。）
切断エッジ２１６とアンビル表面２１５との間に望ましい係合を形成しながら、切断エッジ２１６とアンビル表面２１５との間に所望の相対位置を維持するために、上記直径間の関係は次の式を満たさなければならない：
Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４ （１）
次に、速度比ＳＲは、この場合もやはり、本明細書においてアンビル表面２１５のアンビル表面線速度ＶＡと切断エッジ２１６の切断エッジ線速度ＶＳとの間の比を示すものであり、次の式により決定することができる：

上記のように、切断エッジ２１６は、アンビル表面２１５の線速度より遅い速度で、又は速い速度で走行することができる。刃物支持環２３０の直径Ｄ３が（図３、４、及び９に示すように、刃物ロール２１０の取扱いの間に切断エッジ２１６に対して物理的な保護を提供するために）切断エッジ２１６の直径Ｄ１より大きい時、アンビル表面２１５のアンビル表面線速度ＶＡ（図４参照）は、切断エッジ２１６の切断エッジ線速度ＶＳ（図４参照）より大きくなり、速度比ＳＲは、約１．０２より大きく約１．２５まで、又は（出願者らがより多く実施した）約１．０５から約１．１０までの範囲であることができる。

しかしながら別の方法としては、刃物支持環２３０の直径Ｄ３が切断エッジ２１６の直径Ｄ１より小さい時、アンビル表面２１５のアンビル表面線速度ＶＡは、切断エッジ２１６の切断エッジ線速度ＶＳより小さくなり、速度比ＳＲは、約０．９８より小さく約０．８０まで、又は約０．９５から約０．９１までの範囲であることができる。

図１０は、本発明のロータリー装置４００の更に別の実施形態の簡単化された前立面図を示すが、これは、軸受４０６により刃物ロール４１０に回転可能に関連付けられた支持環４０２を有し、刃物ロール４１０及び支持環４０２の独立した回転が可能である。アンビル表面線速度ＶＡと切断刃物線速度ＶＳとの間の速度比ＳＲは、刃物ロール４１０及びアンビルロール４１２と連動可能な駆動部により調節することができる。駆動部は、刃物ロール４１０及びアンビルロール４１２を独立して回転させることが可能な、いかなる駆動部であることもできる。例えば、駆動部は、電動機２２１と、歯車１３２に対する歯車１３０により提供される所望の歯車比とを含み、所望の上記速度比ＳＲという結果を得ることができる。代替方法としては、駆動部は、２つの電動機を含み、それぞれ１つが刃物ロール４１０又はアンビルロール４１２と連動して、所望の速度比ＳＲを提供することができる。更なる代替方法としては、支持環４０２は、刃物ロール４１０ではなくアンビルロール４１２と関連付けられて、刃物ロール４１０に接触することができる。

上記のように、本発明は、図３、４、及び９に示すような１つ以上のロータリーダイ２０１と共に、又はロータリー装置５００を例示する図１１及び１２に示すような１つ以上の撓みブレード５０２と共に、使用することができる。図１１は、ロータリー装置５００の簡単化された前立面図を示し、図１２は、図１１のロータリー装置５００の線１２−１２に沿って取った簡単化された側立断面図を示す。撓みブレード５０２は、本明細書において、いずれかの従来方法で刃物ロール５０４に関連付けられた、いずれかの従来型撓みブレードを表わす。例えば、図１１及び１２の撓みブレード５０２は、固定カンチレバービーム設計を使用する、刃物ロール５０４に取り付けられた撓みブレードの１つの実施形態を表わす。撓みブレードの他の従来の実施形態には、スライディング若しくはベンディング構成、又は他のいずれかの組み合わせを含む、いずれかの従来型ばね加重、空気圧加重、又は油圧加重の撓みブレードが含まれ得る。

撓みブレード５０２を有するロータリー装置５００の組立ては、全て又はいずれかの観点において、上で詳細に説明したロータリー装置２００、３００、及び４００に類似することができる。上式（１）で示される直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４の間の関係、並びに上式（２）及び示される速度比ＳＲと上記直径との間の関係も、全て又はいずれかの観点において、上記ロータリー装置２００及び３００に類似することができる。

図１３は、撓みブレード５０２を使用する本発明のロータリー装置６００の別の実施形態を示すが、速度比ＳＲは、相互に係合して上で説明したいずれかの好適な電動機２２１で駆動される、刃物ロール歯車６０２とアンビル歯車６０４との間の所望の歯車比により提供することができる。上式（１）及び（２）は、刃物歯車６０２のピッチ直径をＤ３として、及びアンビル歯車６０４のピッチ直径をＤ４として使用することにより、速度比ＳＲの計算に同様に適用可能である。撓みブレード５０２を有するロータリー装置６００の組立ては、全て又はいずれかの観点において、上で詳細に説明したロータリー装置２００、３００、及び４００に類似することができる。上式（１）で示される直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４の間の関係、並びに上式（２）で示される速度比ＳＲと上記直径との間の関係も、全て又はいずれかの観点において、上記ロータリー装置２００及び３００に類似することができる。

本発明の特定の実施形態及び／又は個々の機構を例示し説明してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な他の変形や変更を実施できることは当業者にとって明らかである。更に、このような実施形態及び機構の全ての組み合わせが可能であり、またこれにより本発明を好ましく実施できることも明らかである。したがって、添付の請求項は、本発明の範囲内にあるこのような全ての変形及び変更を対象とすることを意図する。

難切断性ウェブ材料の切断作業の簡単化された拡大側立面図であって、ウェブ材料が、切断刃物とアンビル表面の間で圧縮されて薄い膜を残している。 アンビル表面線速度と切断エッジ線速度との間の速度比を使用するロータリー装置の簡単化された前立面図であって、この装置は一般に、工具鋼材料のみで作成された切断刃物の使用に限定される。 ロータリーダイを含み本発明の本質的な特徴を具体化する、本発明のロータリー装置の一実施形態の簡単化された前立面図。 図３のロータリーダイの線４−４に沿って取った簡単化された側立断面図。 開いたエッジ形状を形成する、図３及び４のロータリーダイの切断エッジの一実施形態のロールアウト図。 閉じたエッジ形状を形成する、図３及び４のロータリーダイの切断エッジの別の実施形態のロールアウト図。 閉じたエッジ形状を形成する、図３及び４のロータリーダイの切断エッジの更に別の実施形態のロールアウト図。 共通エッジを含む２つの閉じたエッジ形状を形成する、図３及び４のロータリーダイの切断エッジの更に別の実施形態のロールアウト図。 カンチレバー設計を有する、本発明のロータリー装置の別の実施形態の簡単化された前立面図。 支持環を有する本発明のロータリー装置の更に別の実施形態の簡単化された前立面図であり、支持環は、軸受により刃物ロールと回転可能に関連付けられて、刃物ロール及び支持環の独立した回転を可能にしている。 撓みブレードを含み本発明の本質的な特徴を具体化する、本発明のロータリー装置の別の実施形態の簡単化された前立面図。 図１１の撓みブレード装置の線１２−１２に沿った簡単化された側立断面図。 撓みブレードを含み本発明の本質的な特徴を具体化する、本発明のロータリー装置の別の実施形態の簡単化された前立面図。 図１３の撓みブレード装置の線１４−１４に沿った簡単化された側立断面図。

Claims (10)

1. ウェブ材料を切断するのに好適なロータリー装置において、
   （ａ）刃物ロール軸線の回りを回転可能な刃物ロールであって、前記刃物ロールが、前記刃物ロール軸線の回りを切断エッジ線速度ＶＳで回転可能な切断エッジを有する少なくとも１つの切断刃物を含むことを特徴とする刃物ロールと、
   （ｂ）前記刃物ロールに実質的に平行及び対向して配置され及びアンビルロール軸線の回りを回転可能なアンビルロールであって、前記アンビルロールが、前記アンビルロール軸線の回りをアンビル線速度ＶＡで回転可能なアンビル表面を有することを特徴とするアンビルロールと、
   （ｃ）前記刃物ロールから独立して回転可能な少なくとも１つの支持環であって、前記少なくとも１つの支持環は、前記刃物ロールが前記アンビルロールに対して逆回転できるように前記刃物ロールを前記アンビルロールに関連付けており、前記刃物ロール及び前記アンビルロールが、前記刃物ロール及び前記アンビルロールを駆動するための駆動部と連動している、少なくとも１つの支持環とを備えることを特徴とし、
   速度比ＳＲが、
   

   

   であり、かつ、１．０２より大きく１．２５までの範囲にある、ロータリー装置。
2. 前記速度比ＳＲが、１．０５から１．１０までの範囲にある、請求項１のロータリー装置。
3. 前記速度比ＳＲが、０．９８より小さく０．８０までの範囲にある、請求項１のロータリー装置。
4. 前記速度比ＳＲが、０．９５から０．９１までの範囲にある、請求項１のロータリー装置。
5. 前記切断刃物は、直線部分、曲線部分、及びこれらのいずれかの組み合わせを含むことを特徴とする群から選択される切断エッジ部分を含むように構成された前記切断エッジを有する撓みブレード又はダイである、請求項１のロータリー装置。
6. 前記切断刃物が、工具鋼、炭化物、セラミック、サーメット、及びこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択される材料で作成される、請求項１のロータリー装置。
7. 前記駆動部が、
   前記刃物ロール及び前記アンビルロールと連動する電動機及び歯車比、
   第一の電動機が前記刃物ロールと連動し及び第二の電動機が前記アンビルロールと連動する２つの電動機
   からなる群から選択される、請求項１のロータリー装置。
8. 前記支持環が、前記刃物ロールに関連付けられた軸受上に配置されている、請求項１のロータリー装置。
9. 前記支持環が、前記アンビルロールに関連付けられた軸受上に配置されている、請求項１のロータリー装置。
10. ウェブ材料を切断するのに好適なロータリー装置において：
    （ａ）刃物ロール軸線の回りを回転可能な刃物ロールであって、
    （ｉ）直径Ｄ１にて切断エッジ線速度ＶＳで前記刃物ロール軸線の回りを回転可能な切断エッジを有する少なくとも１つの切断刃物；
    （ｉｉ）直径Ｄ３にて前記刃物ロール軸線の回りを回転可能な少なくとも１つの刃物支持環を含むことを特徴とする刃物ロール；
    （ｂ）前記刃物ロールに実質的に平行及び対向して配置され及びアンビルロール軸線の回りを回転可能なアンビルロールであって、
    （ｉ）直径Ｄ２にてアンビル線速度ＶＡで前記アンビルロール軸線の回りを回転可能なアンビル表面；
    （ｉｉ）前記少なくとも１つの刃物支持環に対向して配置され及び直径Ｄ４にて前記アンビルロール軸線の回りを回転可能であり及び前記少なくとも１つの刃物支持環に対向して配置された少なくとも１つのアンビル支持環であって、前記少なくとも１つの刃物支持環と前記少なくとも１つのアンビル支持環は、前記刃物ロール及び前記アンビルロールを相互に対して逆回転させるのに好適に互いに接触しているものであるアンビル支持環；
    を含むことを特徴とするアンビルロール；
    を備えることを特徴とし、
    Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４であり、
    速度比ＳＲが、
    

    

    であり、かつ、１．０２より大きく１．２５までの範囲にある、ロータリー装置。

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