JP2016504249A - 多孔質材料と交互配置された熱可塑性材料のロールを巻解するシステム、及び、関連する方法 - Google Patents

Abstract

別の材料と交互配置される材料のロールをほどき、前記材料を分離する装置（アンインターリーバ）であって、第１のプラットフォームと、第２のプラットフォームと、張力センサと、縁部センサと、コントローラとを含む。コントローラは張力センサ及び縁部センサに生成された信号を監視し、信号に応答して、コントローラは、ａ）第２の材料が第１のプラットフォームから第２のプラットフォームに移動する時、第２のプラットフォームが回転する速度を、第２の材料の所定の張力を維持するために変更させ、ｂ）第２のプラットフォームを、第１のプラットフォームと相対的に動かし、ロール内の第２の材料の縁部に、第２の材料のロールの方向に移動する第２の材料の縁部を揃える。【選択図】図２

Description

本願は２０１３年１月１４日に出願され、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ Ａ ＥＲＴＩＣＡＬ ＲＯＬＬ ＵＮＩＮＴＥＲＬＥＡＶＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」と題された、現在係属中の米国仮出願第６１／７５２，２２０号の優先権を主張するものであり、参照により組み込まれる。

熱可塑性材料の固体状態の発泡成形（ｆｏａｍｉｎｇ）は、多数の小さな気泡または空洞を含む材料の微細構造を生成する処理である。この処理は、ガスを材料に注入するために、一定時間、高圧ガスの大気に材料を露出することを含む。材料が十分なガスを吸収した後、材料はより圧の低い大気に露出され、溶解されずに加熱されることで、材料内部のガスに気泡を発生させる。気泡が所望のサイズになったら、または、特定の量の気泡が形成されたら、材料は冷却される。材料は全工程で（溶解されない）固体のままであることから、材料は固体の状態で発泡成形される。

加圧された大気中で熱可塑性材料に十分なガスが注入されるには時間がかかるため、固体の状態の発泡成形処理は、典型的には連続処理としてではなくバッチ処理として実施される。１つのバッチ間に処理されうる材料を最大化するために、熱可塑性材料はシート状に形成され、ロールに巻回される（図１Ａ及び図１Ｂの１０）。ロール１０のすべての層へのガス注入を容易にし、そうすることで熱可塑性材料をガスに露出する時間を低減するために、ガス透過性材料のシートがロール１０の熱可塑性材料のそれぞれの層の間に交互配置（インターリーブ）される。ガス透過性材料は、ロール１０の各層を分離状態に保つことにより、及び、ガス透過性シートの微細構造を通じた、ガスの容易な経路を可能にしてすべての巻き取られた熱可塑性ポリマー材料を露出することにより、巻き取られた熱可塑性材料全体へのガス注入を容易にする。

ガス透過性材料が交互配置された熱可塑性材料のロールは、典型的には大直径、及び数百ポンド（数十〜数百キログラム）の重量である。このような寸法と重量のため、図１Ａに示されるように、ロールは水平位置に形成されることがよくある。水平位置では、ロール１０の重量はハブ１２の両端１４ａと１４ｂで支持されるので、ハブ１２を把持することで、ロール１０をより確実に支持及び操作できる。

巻き取られた熱可塑性材料全体が所望の量のガスで注入された後、熱可塑性材料は、ロールから巻解され（ほどかれ、展開され）、材料内でガスに気泡を形成させるために、材料を加熱する炉に移動される。残念ながら、水平位置のロール１０を巻解する際に問題が生じうる。ロール１０が水平位置で巻解されると、熱可塑性材料は張力の変動を起こしうる。ロール１０が平衡を失い、ロールの回転中、より重い領域１８が上方に移動すると、ロール１０からずり落ちる層に、より大きな力を付加して、ロールの回転に対するより重い領域の抵抗に対抗しなければならない。さらに、より重い領域１８がロールの回転中に下方へと移動すると、ロール１０からずり落ちる層に、より小さな力を付加して、速く回転しようとするロール１０に対抗しなければならない。この熱可塑性ポリマー材料の張力における変動は、材料が発泡成形される際、たわんだり折り重なったりする原因となりうる。

本発明のひとつの特徴では、別の材料で交互配置された材料のロールを巻解し、且つ、材料を分離させる装置（アンインターリーバ、分離装置（ｕｎ−ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ））は、第１のプラットフォーム及び第２のプラットフォームを含む。第１のプラットフォームは、ロールの縦軸が垂直または略垂直であるように、第２の材料と交互配置された第１の材料のロールを保持し、且つ、ロールから第１及び第２の材料を巻き解く（ほどく、展開する）ように回転するよう構成されている。第２のプラットフォームは、第２の材料のロールを保持し、第１のプラットフォームが第１及び第２の材料を巻き解くように回転する間、ロール上の巻解された第２の材料を巻き取るように回転するように構成されている。また、この装置は、張力センサ、縁部センサ及びコントローラを含む。張力センサは、第２の材料が第１のプラットフォームから第２のプラットフォームへと移動するときに、第２の材料の張力量を示す信号を生成する。縁部センサは第２の材料が第１のプラットフォームから第２のプラットフォームに移動するときに、第２の材料の縁部の位置を示す信号を生成する。コントローラは、張力センサに生成された信号、及び縁部センサに生成された信号を監視する。また、監視された信号に応答して、コントローラは、
ａ）第２の材料が第１のプラットフォームから第２のプラットフォームに移動するとき、第２のプラットフォームが回転する速度を、第２の材料の所定の張力を維持するように変化させ、
ｂ）第１のプラットフォームに対して第２のプラットフォームを移動させて、ロール内の第２の材料の縁部（エッジ）に、第２の材料のロールの方向に移動する第２の材料の縁部（エッジ）を揃える（整合させる）。

第２の材料と交互配置された第１の材料のロールを垂直位置で巻解することにより、第１の材料の張力の変化を避けることができる。なぜなら、第１の材料は、第１の材料が加熱されるであろう炉など、その後に続く処理に向かって移動されるからである。そして、ロールから巻解された第２の材料の張力を監視し、それに応答して第２のプラットフォームの回転速度を変更することによって、第２の材料の回収に悪影響を及ぼすことなく、第１のプラットフォームの回転速度を変更することができる。第１のプラットフォームの速度変更の能力により、巻解された第１の材料の所定の張力を維持させるように、（後続の処理によってなされてもよいが）巻解された第１の材料の張力を増加または／及び減少させることが可能となる。さらに、巻解された第２の材料が、第２のプラットフォームによって保持された第２の材料のロールに向かって移動する際、第２の材料の縁部の位置を監視することによって、第２の材料と交互配置された第１の材料のロールから巻解された第２の材料を素早く、効率的に回収でき、さらに、第２の材料を容易に再利用できる。

本発明の別の特徴において、材料が第１の位置から第２の位置へと移動するとき、材料シートの配向（姿勢）を変更するための装置（ターンバー）は、第１のローラ、第２のローラ、及び、第１のローラと第２のローラの間に配置されたターンバーローラを含む。材料が第１の位置から第２の位置に移動するとき、第１のローラは材料シートを第１の配向に支持するように構成される。材料が第２の位置に移動する時、第２のローラは材料シートを第２の配向に支持するように構成される。そして、材料が第２の位置に移動するとき、ターンバーローラは第１及び第２の配向の中間に位置する第３の配向に、材料シートを支持するよう構成され、また、ターンバーローラは第１のローラに相対的に可動であり、材料シートの所定の張力を維持する。

第１及び第２の配向の中間に位置する第３の配向に材料シートを支持することにより、第１の配向とは実質的に異なる方向に、シートの配向をより容易に変更できる。例えば、シートの向きを、第１の材料がアンインターリーバ装置によって巻解されるときに第１の材料に見られる垂直方向から水平方向に変更できる。また、ターンバーローラを第１のローラに相対的に動かすことにより、材料が第２の位置に移動するときに、材料シートの張力を増加及び／または減少させて、材料シートの所定の張力を維持できる。ターンバーローラを第１のローラと相対的に移動させることにより、各シートの中央線の位置を変更することなく、ターンバー装置を使用して、それぞれ異なる幅を有する異なるシートの配向を変更できる。例えば、幅が５１インチ（約１２９．５ｃｍ）であり、中央線が第２のローラの中央に位置するシートの配向を変更するのに、ターンバーを使用できる。次いで、前記処理が完了した後、ターンバーローラを第１のローラから離し、ターンバーを使用して、幅２４インチ（約６１．０ｃｍ）で、中央線が第２のローラの中央に位置するシートの配向を変更できる。

図１Ａ及び図１Ｂは水平位置に方向づけられた、ガス透過性材料が交互配置された熱可塑性ポリマーロールの図である。

図２は本発明の実施形態に従ったシステムの斜視図である。

図３は本発明の実施形態に従った、図２に示されたシステムに含まれるアンインターリーバの斜視図である。

図４Ａ及び図４Ｂは本発明の実施形態に従った、図３に示されるアンインターリーバに含まれる張力センサの部分的な斜視図である。

図５は本発明の実施形態に従った、図３に示されるアンインターリーバの別の図である。

図６は本発明の実施形態に従った、図２に示されるシステムに含まれるターンバーの斜視図である。

図７は、ターンバーのターンバーローラが第１の位置に配置された、図６に示されるターンバーの図である。

図８は、ターンバーのターンバーローラが第２の位置に配置された、図６に示されるターンバーの図である。

図２は、本発明の実施形態に従った、システム３０の斜視図である。システム３０は別の材料３６（ここではガス透過性材料）と交互配置された材料３４（ここでは熱可塑性材料）のロール３２を巻解し、材料３４と材料３６とを分離し、材料３４が、炉の中での加熱といった次の処理へと下流（矢印３８で示される）に移動するとき、材料３４の１つのシートの配向（姿勢、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を変更する。システム３０は、垂直位置（図示される）でロール３２を巻き解き、且つ、材料３４と３６とを分離するためのアンインターリーバ装置４０（図３から図５で詳述される）を含む。材料３４は次の処理に向かって導かれ、材料３６が将来の使用のためにロール４２に回収される。

垂直位置で材料３６と交互配置された材料３４のロール３２を巻解することにより、材料３４が加熱されるであろう炉などの、次の処理に向かって材料３４が導かれるとき、材料３４（ここでは熱可塑性材料）の張力の変化を避けることができる。このことは、材料３４の次の処理、及び／または次の処理で生産された製品（図示されず）に悪影響を及ぼしうる、材料３４の物理的損傷を防止するのに役立つ。また、材料３４の張力変化の回避は、材料３４が次の処理に移動し、実質的に処理されるときに、材料３４の所定の張力（張力がゼロの場合もある）をより容易に維持することを可能とする。

システム３０は、第１の配向と第２の配向の中間にある第３の配向（ここでは垂直と水平の中間）にある材料３４のシートを支持することにより、第１の配向（ここでは垂直）から第２の配向（ここでは水平）へと材料３４の１つのシートの配向を変更するためのターンバー装置４４（図６から図８で詳述される）をも含む。第３の配向に材料３４のシートを支持するために、ターンバー装置４４は両方向矢印４８で示される方向に可動であるターンバーローラ４６を含む。

第１の配向と第２の配向の中間である第３の配向に材料３４のシートを支持することにより、第１の配向とは実質的に異なる配向に、シートの配向（姿勢）をより容易に変更できる。例えば、材料３４がアンインターリーバ装置４０によって巻解されるときに材料３４に見られるように、シートの向きを垂直配向から水平配向に変更できる。また、矢印４８で示された方向のうちの一方にターンバーローラ４６を移動することによって、材料３４が次の処理に移動するとき、材料３４のシートの張力を増加及び／または減少可能であり、シートの所定の張力を維持できる。ターンバーローラを動かすことにより、ターンバー装置４４を使用して、各シートの中央線の位置を変更することなく（図６から図８で詳述される）、それぞれ異なる幅を有する異なるシートの配向を変更できる。

さらに図２を参照すると、材料３４は任意の所望の材料であってもよい。例えば、材料３４はテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）を含む熱可塑性材料であってもよい。加えて、または代替的に、熱可塑性材料は、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、グリコール修飾ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＮＯＲＹＬ（登録商標）（ポリフェニレンオキシドとポリスチレンの混合物）、ポリ塩化ビニル、結晶性テレフタル酸ポリエチレン（ＣＰＥＴ）のうちの１つまたは複数を含んでもよい。

同様に、材料３６は任意の所望の材料であってもよい。例えば、材料３６は、その微細構造を通過して容易に気体が流れる、ガス透過性材料であってもよい。このような材料の例には、従来のセルロース、オープンセル（開細胞）型微細構造を有するプラスチック、不織合成材料、高ロフトの繊維が含まれる。

図３は本発明の実施形態に従った、図２に示されたシステムに含まれるアンインターリーバ４０の斜視図である。アンインターリーバ装置４０は別の材料と交互配置された材料の垂直位置のロール（図２では３２）を巻解し、材料を分離する（図２では３４と３６）。

本実施形態、及び別の実施形態では、アンインターリーバ４０は第１のプラットフォーム５２及び第２のプラットフォーム５４を含む。第１のプラットフォーム５２は、ロール３２の縦軸（図示されず）が垂直またはほぼ垂直であるように、材料３６と交互配置された材料３４のロール３２を保持し、材料３４と材料３６をロール３２から巻解するために回転するように構成される。第２のプラットフォーム５４は、材料３６のロール４２を保持し、材料３６がロール３２から巻き解かれるとき、ほどかれた材料３６をロール４２に巻回するために回転するように構成される。また、アンインターリーバ装置４０は、張力センサ５６、縁部センサ５８及びコントローラ６０を含む。コントローラ６０はアンインターリーバ装置のフレーム６２から離れて示され、ケーブル６１を用いてプラットフォーム５２及びプラットフォーム５４、張力センサ５６、並びに、縁部センサ５８に連結されているが、コントローラ６０は必要に応じてフレーム６２内に位置してもよい。張力センサ５６は、材料３６が第１のプラットフォーム５２から第２のプラットフォーム５４に移動するとき、材料３６の張力量を表す信号を生成する。縁部センサ５８は、材料３６が第１のプラットフォーム５２から第２のプラットフォーム５４に移動するとき、材料の縁部の位置を示す信号を生成する。コントローラ６０は、張力センサ５６及び縁部センサ５８によって生成された信号を監視する。そして、監視された信号に応答して、コントローラ６０は、
ａ）材料３６が第１のプラットフォーム５２から第２のプラットフォーム５４に移動するときに、材料３６の所定の張力を維持するように第２のプラットフォームの回転速度を変更させ、
ｂ）ロール４２内の材料３６の縁部に、ロール４２の方向に移動する材料３６の縁部を揃えるように、両側矢印６４が示す方向に、第１のプラットフォームに対して第２のプラットフォームを移動させる。

さらに図３を参照すると、第１のプラットフォーム５２は所望の位置にロール３２を保持し、ロール３２から材料を巻解するとき、材料３４の張力の変化を最小限に抑えることができる。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、第１のプラットフォーム５２はロール３２を垂直位置に保持する。別の実施形態では、第１のプラットフォーム５２はロール３２をほぼ垂直位置、または傾斜した位置でも保持しうる。このような傾斜した、または垂直ではない位置は、材料がロール３２からほどかれるとき、材料３４に所望の効果をもたらすのに必要とされうる。

さらに、第１のプラットフォーム５２は必要に応じて、材料が次の処理に移動するとき、材料３４の所定の張力を維持するために回転しうる。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、装置４０は、その動作がコントローラ６０でなされる誘導モータ６６（図５に図示される）を含む。コントローラ６０がモータ６６を通じて電力を流すと、モータ６６は第１のプラットフォーム５２を回転し、それによって、プラットフォーム５２によって時計回り方向に保持されたロール３２に、材料３４からロール３２を巻解させる。コントローラ６０がモータ６６を通じて流れる電力を停止させると、第１のプラットフォームは自由に回転できるようになる。このように、ターンバー装置４４のような下流に位置する装置によって、材料３４がロール３２から引き離される場合、モータ６６はロール３２の回転を妨害することはない。さらに、選択的にモータ６６に対して電力供給することによって、コントローラ６０は所定の張力を超えた材料３４の張力に応じて、プラットフォーム５２、そしてロール３２を、より高速で回転させることが可能である。より高速で回転することにより、プラットフォームの回転の摩擦からの反力、及び、ロール３２の慣性からの反力が減少され、こうして、材料３４の張力が減少される。別の実施形態では、モータがプラットフォーム５２を回転させない場合、モータは、プラットフォームを自由に回転させるクラッチまたは他のトランスミッションを介して、第１のプラットフォーム５２に結合されうる。

材料３４の所定の張力は、任意の所望の張力であってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、所定の張力はゼロである。このような実施形態では、材料３４は、張力が材料３４に発生することを防ぐために、同じ量の力を用いてロール３２で引っ張られ、及び押し出される。別の実施形態では、所定の張力は０．１ポンド（４５．３６グラム）であってもよい。さらに別の実施形態では、所定の張力は０．１ポンド（４５．３６グラム）よりも大きくてもよい。

さらに図３を参照すると、第２のプラットフォーム５４は、ロール４２を任意の所望の位置で保持してもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、第２のプラットフォーム５４はロール４２を垂直位置に保持し、それによって、ロール４２はロール３２に平行又はほぼ平行となる。ロール４２をもう１つのロール３２に対して平行又はほぼ平行に保持することにより、材料３６がロール４２に巻きつけられる前に、材料３６のシートの配向を変更する必要がない。別の実施形態では、第２のプラットフォーム５４は、ロール３２に対して傾斜した位置のロール４２を保持しうる。

さらに、材料がロール４２に移動するとき、材料３６の所定の張力を維持するために、第２のプラットフォーム５４は必要に応じて回転してもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、アンインターリーバ装置４０は、第２のプラットフォーム５４を反時計回りに回転させ、その動作がコントローラ６０によって継続的になされるサーボモータ６８（図５にも示される）を含む。コントローラ６０は、材料３６がロール４２に巻きつけられる前に、材料３６の張力を監視することにより、ロール４２の回転速度を変更するか否かを判断する。ローラ４２が材料３６の張力を増加させるためにより速く回転する必要があるとコントローラ６０が判断すると、コントローラ６０はモータ６８にプラットフォーム５４をより速く回転するように指示する。そして、コントローラ６０が、ローラ４２は材料３６の張力を減少させるために、より遅く回転する必要があると判断すると、コントローラ６０はモータ６８にプラットフォーム５４をより遅く回転するように指示する。別の実施形態では、コントローラ６０は第１のプラットフォーム５２の回転速度を監視し、その速度と第２のプラットフォームの回転速度を比較する。この実施形態では、コントローラ６０はロール３２を巻解しながらロール３２の直径を減少させることと、ロール４２が巻き取りながらロール４２の直径を増加させることの両方を考慮しなければならない。ロール３２を巻解するとき、ロール３２の回転速度が変更されない場合、材料３４及び３６を巻解する速度は減少する。また、ロール４２が巻き取るとき、ロール４２の回転速度が変更されない場合、材料３６を巻き取る速度は増加する。別の実施形態では、モータは、モータがプラットフォーム５２を回転させない場合、プラットフォームを自由に回転させるクラッチまたは他のトランスミッションを介して、第１のプラットフォーム５２に連結されうる。

ロール３２から巻解される材料３６の張力を監視し、且つ、それに応じて第２のプラットフォーム５４の回転速度を変更することにより、材料３６の回収に悪影響を及ぼすことなく、第１のプラットフォーム５２の回転速度を変更できる。第１のプラットフォーム５２の速度を変更する性能は、材料３４の所定の張力を維持するために、材料３４の張力を増加及び／または減少させることを可能にする。

材料３６の所定の張力はいかなる望ましい張力であってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、所定の張力はゼロである。このような実施形態では、材料３６は、張力が材料３６に発生することを防ぐために、同じ量の力を用いてロール３２で引っ張られ、且つ、押し出される。別の実施形態では、所定の張力は０．１ポンド（４５．３６グラム）であってもよい。さらに別の実施形態では、所定の張力は０．１ポンド（４５．３６グラム）よりも大きくてもよい。

さらに図３を参照すると、第２のプラットフォーム５４は必要に応じてフレーム６２上で支持されてもよく、そうすることによりプラットフォーム５４を矢印６４で示された方向に移動可能となる。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、アンインターリーバ装置４０は筐体７０を含む（図５でも図示される）。筐体７０は、筐体板７４の各角部に位置するジャック７２と、１つ以上のジャック７２に筐体板７４及びプラットフォーム５４を両方向矢印６４で示される一方の方向に移動させるように、伸張又は収縮させるモータ７６（図５に図示される）とを含む。コントローラ６０は、モータ７６の動作を制御し、ほどかれた材料３６がロール４２に向かって移動するとき、材料３６の縁部の位置を監視することにより、筐体板７４を移動するか否かを判断する。コントローラ６０は、ロール４２が、ロール４２に巻き取られる材料３６の縁部をロール４２の縁部を揃えるために上昇する必要があると判断すると、コントローラ６０はモータ７６にジャック７０のそれぞれを伸張させるよう指示する。また、コントローラ６０は、ロール４２が、ロール４２に巻き取られる材料３６の縁部をロール４２の縁部を揃えるために下降する必要があると判断すると、コントローラ６０はモータ７６にジャック７０のそれぞれを収縮させるよう指示する。他の実施形態では、コントローラ６０は、筐体板７４及びロール４２が以前の位置から傾斜させるように、１つ以上のジャック７０に対して伸張するように指示しうる。

ほどかれた材料３６がロール４２に向かって移動するとき、材料の縁部の位置を監視することにより、ロール３２からほどかれた材料３６を素早く効率的に回収でき、材料３６を容易に再利用できる。

さらに図３を参照すると、張力センサ５６は、コントローラ６０が材料３６の張力が所定の張力を超過するか、または下回るかを判断するのに使用することができる信号を生成できる、任意の所望のセンサであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、張力センサ５６は、材料３６がロール３２からロール４２へと移動するときに材料３６に接触し、回転するローラ７８（図４Ａ、図４Ｂ及び図５に示される）を含む。ローラ７８は台８０によってフレーム６０に取り付けられ、材料３６がロール４２に向かって移動するとき、材料３６が湾曲した表面部分のみ接触するように配置される。この構成では、張力が材料３６に存在する場合、材料３６はローラ７８をフレーム６２から遠ざける。材料３６のこの張力を計測するために、台８０に相対的なローラ７８の移動を感知する従来のセンサ８２（図４Ａと図４Ｂで示される）が、ローラ７８が台８０のそれぞれに連結される場所に配置される。センサ８２はローラ７８の移動を電圧へと変換し、該電圧をコントローラが読み取り、特定の張力に関連付ける。

縁部センサ５８は、材料３６がロール４２に巻きつくときにロール４２に向かって移動する材料３６の縁部がロール４２の縁部と揃うか否かをコントローラ６０が判断することに使用可能な信号を生成できる、任意の所望のセンサであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、縁部センサ５８は、縁部からの反射光における変化を監視することにより、縁部の位置の変化を感知する従来のセンサ（図示されず）を含む。

コントローラ６０は張力センサ５６と縁部センサ５８からの信号を処理し、それに応じてアンインターリーバ装置４０の動作を変更するよう指示する性能を有する、いかなる望ましいコントローラであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、コントローラ６０はメモリ回路、プロセッサ回路、及びプロセッサ回路が監視、判断及び指示機能を実行するソフトウェアを含むコンピュータであってもよい。

さらに図３を参照すると、本実施形態及び別の実施形態では、フレーム６２は、ロール３２及び４２をそれぞれ支持するプラットフォーム５２及び５４のうち、それぞれ１つを支援する支持アーム８４及び８６を含む。アンインターリーバ装置に、それぞれが異なるシート幅を有する様々な異なるロール３２を巻解することを可能にさせるために、アーム８４及び８６の各々が両方向矢印６４で示される方向にそれぞれ移動されるように、フレーム６０に取り付けられる。

図６は本発明の実施形態に従った、図２に示されるターンバー装置４４の斜視図である。ターンバー装置４４は、水平配向と垂直配向の間の中間点、すなわち第１の配向と第２の配向の中間点である第３の配向に材料３４のシートを支持することにより、材料３４のシートの配向を図２に示されるような垂直の第１の配向から、図２で示される水平の第２の配向へと変更する。

本実施形態及び別の実施形態では、ターンバー装置４４は、第１のローラ９２、第２のローラ９４、及び第１のローラ９２と第２のローラ９４との間に配置されたターンバーローラ９６を含む。第１のローラ９２は、材料３４がアンインターリーバ装置４０といった第１の位置から、加熱炉といった第２の位置に向かって移動するとき、材料３４のシートを第１の配向に支持するように構成される。第２のローラ９４は、材料が第２の位置に向かって移動するとき、材料３４のシートを第２の配向に支持するように構成される。第１の配向は垂直に、また、第２の配向は水平に示されているが、これらの各方向はいかなる所望の方向であってもよい。ターンバーローラ９６は、材料３４のシートを第１及び第２の配向の中間である第３の配向に支持するよう構成される。また、ターンバーローラ９６は両方向矢印４８で示される方向に、第１のローラと相対的に可動であり、材料３４が第２の位置に移動するとき、材料３４のシートの所定の張力を維持する。

材料３４のシートを第１及び第２の配向の中間にある第３の配向に支持することにより、シート３４の向きを第１の向きとは実質的に異なる向きに、より容易に変更できる。そして、ターンバーローラ９６を第１のローラ９２に相対的に動かすことによって、材料３４のシートの張力を増加及び／または減少させ、材料３４が第２の位置に向かって移動するときにシートの所定の張力を維持する。さらに、ターンバーローラを第１のローラに相対的に動かすことによって、各シートの中央線９８の位置を変更することなく、それぞれ異なる幅を有する、様々な異なるシート３４の配向を変更するのにターンバー装置４４を使用できる（図７及び８に示される）。例えば、ターンバー装置４４を使用して５１インチの幅で（図８に示される）、中央線９８が第２のローラ９４の中央に位置するシートの配向を変更できる。そして、上記が完了すると、ターンバーローラは第１のローラ９２から離れるように移動させ、２４インチの幅で（図７に示される）、中央線９８が第２のローラ９４の中央に位置するシートの配向を変更するのにターンバー装置４４を使用する。

第１のローラ９６は材料３４のシートを第１の配向に支持することができる、いかなる望ましいローラであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、第１のローラは張力ローラ１００及びニップローラ１０２を含む。張力ローラ１００は先述されたアンインターリーバ装置４０のローラ７８と同様である。張力ローラ１００はフレーム１０４に取り付けられ、材料がターンバーローラ９６に向かって移動するときに材料３４の張力を測定する。ニップローラ１０２は、材料３４のシートが張力ローラ１００の縦軸に沿って上下に動くことを避けるよう、張力ローラ１００に対して材料３４のシートを付勢する。材料３４の張力が所定の張力を超過すると、ターンバーローラ９６は張力ローラ１００に向かって移動しうる。材料３４の張力が所定の張力を下回る場合、ターンバー装置４４を離れる材料の速度が増すか、あるいはターンバー装置に進入する材料の速度が減少されるかのいずれか、またはその両方の処理がなされうる。

第２のローラ９４は第２の方向に材料３４のシートを支持できる任意の所望のローラであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、第２のローラ９４は、従来の駆動ローラ１０６、従来の遊びローラ１０８及び駆動ローラ１０６を回転させるための従来の電子モータ１１０を含む。張力ローラ１００と同様に、駆動ローラ１０６と遊びローラ１０８はフレーム１０４にそれぞれ取り付けられる。

図３をさらに参照すると、ターンバーローラ９６は、第１及び第２の配向の中間に位置する方向に、シート３４を支持できる任意の所望のローラであってもよい。さらに、ターンバーローラ９６は、任意の所望の中間地点の方向にシート３４を支持するよう、必要に応じて位置されうる。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、ターンバーローラ９６は、フレーム１１２に取り付けられた、１つの要素で構成される従来の遊びローラを含み、遊びローラはフレーム１０４と相対的に可動である。さらに、１つの要素で構成される遊びローラは、４５°または垂直の第１の配向と水平の第２の配向の間の中間に固定される。別の実施形態では、ターンバーローラ９６は２つまたはそれ以上の従来の遊びローラを有し、ターンバーローラ９６は、２つの中間配向のうち、１つの中間配向の材料３４のシートをそれぞれ支持する。さらに別の実施形態では、ターンバーローラ９６はローラを含まないが、材料シートがスライドする表面を含みうる。

本実施形態及び別の実施形態では、ターンバー装置４４は縁部センサ１１４も含む。縁部センサ１１４は、第２の位置に向かって移動する材料３４の縁部が所望のとおりに位置されているか否かをコントローラ（図示されず）が判断するのに使用可能な信号を生成できる、任意の所望のセンサであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、縁部センサ５８は、縁部からの反射光の変化を監視することにより、縁部の位置における変化を感知する従来のセンサ（図示されず）を含む。

さらに図３を参照すると、ターンバー装置４４は、先述のアンインターリーバ装置４０におけるコントローラと同等のコントローラ（図示されず）をも含む。コントローラは張力ローラ１００及び縁部センサ１１４からの信号を処理し、それに応じてターンバー装置４４の動作の変更を指示できる、任意の所望のコントローラであってもよい。例えば、本実施形態及び別の実施形態では、コントローラ６０は、メモリ回路、プロセッサ、及びプロセッサが監視、判断及び指示機能を実行するソフトウェアを含むコンピュータであってもよい。別の実施形態では、コントローラ６０はターンバー装置４４を制御するのに使用されうる。

先行する議論は、当業者が本発明を実施及び使用できるように示されている。実施形態に対する様々な改変は当業者が見てすぐに理解するであろう。また、ここに示される一般的な原理は、本発明の精神と範囲から乖離することなく、別の実施形態や応用に適用されうる。このように、本発明は、ここに示される実施形態に限定されることを目的とせず、ここに開示される原理及び特徴と整合する最大範囲で許容されることを目的とする。

Claims (33)

1. 別の材料と交互配置されている材料のロールを巻解し、前記材料を分離する装置（アンインターリーバ）であって、
   第１のプラットフォームと、
   第２のプラットフォームと、
   張力センサと、
   縁部センサと、
   コントローラとを含み、
   前記第１のプラットフォームは、
   前記ロールの縦軸が垂直または略垂直であるように、第２の材料で交互配置された第１の材料のロールを保持し、
   前記第１の材料及び前記第２の材料を前記ロールから巻解するように回転するよう構成され、
   前記第２のプラットフォームは、
   前記第２の材料のロールを保持し、
   前記第２の材料を前記ロールに巻回するように回転し、前記第１のプラットフォームが前記第１の材料及び前記第２の材料を巻解するように回転する間、巻解された前記第２の材料が前記第２のプラットフォームによって保持された前記第２の材料のロールに巻きつくように構成され、
   前記張力センサは、前記第２の材料が前記第１のプラットフォームから前記第２のプラットフォームに移動するとき、前記第２の材料の張力量を表す信号を生成するように動作可能であり、
   前記縁部センサは、前記第２の材料が前記第１のプラットフォームから前記第２のプラットフォームに移動するとき、前記第２の材料の縁部の位置を表す信号を生成するように動作可能であり、
   前記コントローラは、前記張力センサが生成した前記信号と、前記縁部センサが生成した前記信号とを監視するように動作可能であり、それに応答して、
   前記第２の材料が前記第１のプラットフォームから前記第２のプラットフォームに移動するとき、前記第２の材料の所定の張力を維持するように前記第２のプラットフォームが回転する速度を変化させ、
   前記第２の材料のロールに向けて移動する前記第２の材料の縁部を、前記ロールの前記第２の材料の縁部に揃えるように、前記第２のプラットフォームを前記第１のプラットフォームに対して移動させることを特徴とする装置。
2. 第２の材料で交互配置された前記材料のロールはガス透過性材料を交互配置された熱可塑性材料を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記第２のプラットフォームは、前記第２の材料のロールの縦軸が垂直又は略垂直であるように、前記第２の材料のロールを保持するように構成された、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１のプラットフォームは、前記第１の材料及び前記第２の材料を前記ロールから巻解するように時計回りに回転するよう構成され、且つ、前記第２のプラットフォームは、前記第２の材料を前記第２の材料のロールに巻回するように反時計回りに回転するように構成された、請求項１に記載の装置。
5. 前記張力センサは、前記第２の材料が前記第１のプラットフォームから前記第２のプラットフォームに移動するとき、前記第２の材料に接触しするとともに回転するように構成されたローラの移動を感知するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
6. 前記縁部センサは、前記第２の材料が前記第１のプラットフォームから前記第２のプラットフォームに移動するとき、前記縁部からの反射光の変化を感知できる、請求項１に記載の装置。
7. 前記第２のプラットフォームは、前記第２の材料のロールの縦軸が垂直または略垂直であるように、前記第２の材料のロールを保持するよう構成され、
   前記コントローラは前記縦軸に沿った方向に前記第２のプラットフォームを移動させるように動作可能である、請求項１に記載の装置。
8. 前記コントローラは、前記第２の材料を交互配置された前記第１の材料のロールから前記第１の材料が巻解されるとき、前記第１の材料の張力を監視し、それに応答して、前記第１の材料が巻解されるとき、前記第１の材料の所定の張力を維持するように、前記第１のプラットフォームが回転する速度を修正するようにさらに動作可能である、請求項１に記載の装置。
9. 別の材料と交互配置されている材料のロールを巻解し、前記材料を分離する方法であって、
   第１及び第２の材料を前記ロールから巻解するように、前記第２の材料と交互配置された前記第１の材料のロールを回転させる工程であって、前記ロールは前記ロールが回転するときに垂直または略垂直である縦軸を含む工程と、
   前記巻解された第２の材料を、前記第２の材料のロールの方向に導く工程と、
   前記巻解された第２の材料を前記第２の材料のロールに巻き付けるように、前記第２の材料のロールを回転させる工程と、
   前記第２の材料が前記第２の材料のロールに向けて移動するときに、前記第２の材料における張力を判断する工程と、
   前記第２の材料が前記第２の材料のロールに向けて移動するときに、前記第２の材料の縁部の位置を判断する工程と、
   前記判断された張力と前記判断された縁部に応じて、
   前記第２の材料のロールに向けて移動する前記第２の材料の所定の張力を維持するように、前記第２の材料のロールの回転速度を変化させる工程と
   前記第２の材料のロールに向けて移動する前記第２の材料の縁部を、前記ロールの前記第２の材料の縁部に揃えるように、前記第２の材料のロールを移動させる工程と、を含む方法。
10. 第２の材料と交互配置された前記第１の材料のロールを回転させる工程は、前記ロールを時計回りに回転させることを含み、
    前記第２の材料のロールを回転させる工程は、前記ロールを反時計回りに回転させることを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第２のロールを回転させる工程は、前記ロールの縦軸が垂直または略垂直であるときにに前記ロールを回転させることを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記第２の材料が前記第２の材料のロールに向かって移動するときに、前記第２の材料の前記張力を判断する工程は、
    前記第２の材料をローラに接触させること、及び、
    前記第２の材料の張力を判断するように前記ローラの移動を感知することを含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記第２の材料が前記第２の材料のロールに向かって移動するときに、前記第２の材料の縁部の位置を判断する工程は、音波特性の変化を感知することを含む、請求項９に記載の方法。
14. 前記第２の材料のロールを移動させる工程は、前記ロールの縦軸に沿って前記ロールを移動させることを含む、請求項９に記載の方法。
15. 前記第２の材料と交互配置された前記第１の材料のロールから前記第１の材料を巻解するとき、前記第１の材料の張力を判断する工程と、
    それに応答して、前記第１の材料を巻解するとき、前記第１の材料の所定の張力を維持するように、前記ロールの前記回転速度を変化させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
16. 前記材料が第１の位置から第２の位置に移動するとき、材料シートの配向を変更する装置（ターンバー）であって、
    前記材料が第１の位置から第２の位置に向かって移動するとき、材料シートを第１の配向に支持するように構成された第１のローラと、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記材料シートを第２の配向に支持するように構成された第２のローラと、
    前記第１のローラと前記第２のローラの間に配置されているターンバーローラと、を備え、
    前記ターンバーローラは、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記第１の配向と第２の配向との中間にある第３の配向に前記材料シートを支持するように構成され、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記材料シートの所定の張力を維持するように、前記第１のローラに相対的に可動である、装置。
17. 前記第１のローラ及び前記第２のローラは、それぞれ第１のフレームに取り付けられている、請求項１６に記載の装置。
18. 前記第１のローラは、前記材料シートが、前記シートの移動方向に対して横断する方向に移動することを防ぐように構成された、請求項１６に記載の装置。
19. 前記第２のローラは、前記材料シートを前記第２の位置に向かって付勢するように構成された、請求項１６に記載の装置。
20. 前記ターンバーローラは第２のフレームに取り付けられており、且つ、前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記第２のフレームは、前記材料シートの所定の張力を維持するように前記第１のローラに対して移動する、請求項１６に記載の装置。
21. 前記装置は、１つのターンバーローラを含む、請求項１６に記載の装置。
22. 前記第３の配向は、前記第１の配向と前記第２の配向との間の中間にある、請求項１６に記載の装置。
23. 前記ターンバーローラは、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記材料シートの張力を減少するように前記第１のローラに向かって可動であり、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記材料シートの張力を増加させるように、前記第１のローラから離れるように可動である、請求項１６に記載の装置。
24. 前記材料が前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの張力量を表す信号を生成するように動作可能な張力センサと、
    前記張力センサによって生成される前記信号を監視し、それに応答して、前記材料が前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの所定の張力を維持するように前記ターンバーローラを前記第１のローラに対して移動させるように動作可能であるコントローラと、をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
25. 前記材料が前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの張力量を表す信号を生成するように動作可能な張力センサと、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの縁部の位置を表す信号を生成するように動作可能な縁部センサと、
    前記張力センサ及び前記縁部センサが生成した前記信号を監視し、それに応答して、前記材料が前記第２の位置に向かって移動するときに、前記ターンバーローラを前記第１のローラに対して移動させるように動作可能なコントローラとをさらに備える、請求項１６に記載の装置。
26. 前記ターンバーローラは、前記材料シートの幅が変わるとき、前記第２の配向で移動する前記材料シートの中央線の位置を維持するように、前記第１のローラに相対的に可動である、請求項１６に記載の装置。
27. 前記材料が第１の位置から第２の位置に向かって移動するときに、材料シートの配向を変更する方法であって、
    前記材料が第１の位置から第２の位置に向かって移動するとき、材料シートを第１の配向に支持する工程と、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するとき、前記材料シートを第２の配向に支持する工程と、
    前記材料が前記第２の位置に移動するとき、ターンバーローラを用いて、前記第１の配向と前記第２の配向との中間にある第３の配向に前記材料シートの配向を支持する工程と、
    前記材料が前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの所定の張力を維持するように、前記ターンバーローラを前記第１の位置に対して移動させる工程と、を含む方法。
28. 前記材料シートを第１の配向に支持する工程は、前記シートの移動方向に対して前記材料シートが横断する方向に移動することを防ぐことを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記材料シートを第２の配向に支持する工程は、前記材料シートを前記第２の位置に向かって付勢することを含む、請求項２７に記載の方法。
30. 前記第３の配向は前記第１の配向と前記第２の配向との間の中間にある、請求項２７に記載の方法。
31. 前記第３の配向は、丁度中間的な配向である、請求項２７に記載の方法。
32. 前記材料シートが前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの張力を判断する工程と、
    これに応答して、前記ターンバーローラを前記第１の位置に対して移動させる工程と、をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
33. 前記材料シートが前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの張力を判断する工程と、
    前記材料シートが前記第２の位置に向かって移動するときに、前記材料シートの縁部の位置を判断する工程と、
    これら両方に応答して、前記ターンバーローラを前記第１の位置に対して移動させる工程と、をさらに含む、請求項２７に記載の方法。

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