JP4704838B2

JP4704838B2 - 溶着システム

Info

Publication number: JP4704838B2
Application number: JP2005213837A
Authority: JP
Inventors: 正毅中門; 幸彦藤田
Original assignee: Zuiko Corp
Current assignee: Zuiko Corp
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-07-25
Also published as: JP2007030236A

Description

本発明は使い捨てオムツやパンツなどの着用物品などを溶着（シール）するための溶着システムに関する。

使い捨てパンツなどの着用物品においては、重ね合わせたシート同士にシール加工を施す。かかるシールは、一般に、アンビルロールの外周面上において行われる（特許文献１参照）。
特開平１０−１００２５６号（００５７，図２）

しかし、前記特許文献１には、回転体の軸方向に直交する面を持つウエブのシールを行うことについては何ら開示されていない。

したがって、本発明の目的は、回転体の軸方向に直交する面を持つウエブのシールを行うことができる新規な溶着システムを提供することである。

前記目的を達成するために、本第１発明のある溶着システムは、フレームに対し回転駆動する回転体と、複数枚のウエブを重ねた積層体の面が前記回転体の軸方向に概ね直交する姿勢で前記積層体を前記回転体の外周に沿って搬送する搬送手段と、前記回転体の外周に複数配置され、前記回転体と共に回転し、前記積層体の前記ウエブ同士を溶着する溶着手段と、前記溶着手段が前記回転体のまわりを１周する間に、前記溶着手段を配置したピッチが所定のパターンで変化するように、前記溶着手段のピッチを変更するピッチ変更手段とを備えている。

本第１発明によれば、軸方向に概ね直交する姿勢の積層体が溶着可能となる。回転体と共に回転する溶着手段が複数設けられ、前記溶着手段のピッチが所定のパターンで変化するから積層体が導入される相対位置を変更することで、サイズの異なる着用物品を製造することが可能となる。

本第１発明においては、前記回転体の軸心に対し偏心した円に沿って形成された偏心カムを持つカムプレートと、前記偏心カムに沿って回転するカムフォロアと、前記カムフォロアと前記溶着手段との間を連結するリンクと、前記フレームに対し前記カムプレートを任意の位置において位置決めする位置決め手段とを備えているのが好ましい。
本態様によれば、カムプレートの固定角度を変えることにより、積層体が導入される箇所の溶着手段のピッチが変化するので、サイズの異なる着用物品を製造し得る。

前記搬送手段は、前記回転体の外周に配置され前記積層体を保持しながら前記回転体と共に回転する複数の保持手段を含み、前記各溶着手段の間に前記保持手段が配置され、前記保持手段のピッチが前記溶着手段のピッチの変化に応じて変化するように、前記保持手段が前記回転体の径方向に移動可能に支持されていると共に、前記保持手段の両側の前記溶着手段に対し一対のリンクで前記回転体の周方向の位置が決定されるように固定されているのが好ましい。
本態様によれば、半製品の切断時に弾性部材によるリバウンドが生じても着用物品の位置がズレるおそれがない。
また、本態様によれば、溶着手段のピッチが変化すると、溶着手段の間にリンクを介して連結された保持手段が回転体の径方向に移動しながら、溶着手段のピッチ変更に合わせて保持手段のピッチも変更される。したがって、保持手段について、別途、ピッチ変更手段を設ける必要がなくなる。

本第２発明では、フレームに対し回転駆動する回転体と、複数枚のウエブを重ねた積層体の面が前記回転体の軸方向に概ね直交する姿勢で前記積層体を前記回転体の外周に沿って搬送する搬送手段と、前記回転体の外周に複数配置され、前記回転体と共に回転し、前記積層体の前記ウエブ同士を溶着する溶着手段とを備え、ここにおいて、前記溶着手段は、アンビルと、該アンビルと協働して振動エネルギーを積層体に与えるホーンとを含み、前記ホーンが前記回転体の軸線方向に平行な方向に沿って振動するように設けられている。
本第２発明によれば、軸方向に概ね直交する姿勢の積層体が超音波ウエルダにより溶着可能となる。また、ホーンが回転体の軸線方向に平行な方向に沿って振動するように設けられているので、装置が径方向に小型になる。

本第２発明において、前記回転体が１回転するのに伴い、前記アンビルとホーンとが前記軸線方向に離間した開状態と、前記軸線方向に接近した閉状態との２つの状態となるように、前記アンビルおよび／またはホーンを移動させる移動手段を更に備えるのが好ましい。
本第２発明によれば、開状態で積層体を導入し、閉状態で溶着することにより、積層体の導入が容易になる。

本第３発明では、フレームに対し回転駆動する回転体と、複数枚のウエブを重ねた積層体の面が前記回転体の軸方向に概ね直交する姿勢で前記積層体を前記回転体の外周に沿って搬送する搬送手段と、前記回転体の外周に複数配置され、前記回転体と共に回転し、前記積層体の前記ウエブ同士を溶着する溶着手段と、前記搬送手段は、前記回転体の外周に配置され、前記積層体を保持しながら前記回転体と共に回転する複数の保持手段を含み、前記各溶着手段の間に前記保持手段が配置されている。
本第３発明によれば、溶着手段により着用物品ごとに切断した後に、切断された個々の着用物品を保持手段で保持して搬送することが可能となる。

本第３発明において、前記積層体は断面が断面略Ｕ字状ないしＶ字状で内面および外面を有し、前記回転体に前記積層体を導入する際に案内する案内手段が前記外面または内面の一方を吸着し、前記保持手段が他方を吸着するのが好ましい。
この態様によれば、積層体の導入および搬送が容易になる。

本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は請求の範囲のみによって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。

実施例１：
以下、本発明の一実施例が図面にしたがって説明される。
全体構成：
図１は、本発明の一実施例にかかる加工装置の概略側面図である。
図１に示すように、本装置は、複数枚のウエブが重ねられた積層体Ｗの加工を行う。本装置の上流には、図示しないセーラ（折り装置）が設けられている。ロールＷｒに案内された積層体Ｗは、前記セーラにより、断面がＵ字状ないしＶ字状に折られる。

本装置は、折られた積層体Ｗを受取位置ＲＰにおいて導入装置（案内手段）１０１から受け取り、溶着エリアＭＡにおいて積層体Ｗのウエブ同士を溶着した後、下流の切断完了位置ＣＰに至るまでに積層体Ｗを切断する。更に、本装置は、積層体Ｗが溶着および切断されて形成された個々の着用物品（たとえば、パンツ型オムツ）ＷＰを下流の渡し位置ＳＰまで搬送する。その後、本装置は、前記渡し位置ＳＰにおいて受取装置１００に着用物品ＷＰを渡す。
なお、前記着用物品ＷＰには流れ方向に沿って伸縮するウエストギャザ（弾性部材により形成されている）が設けられており、切断後の個々の着用物品ＷＰは前記ウエストギャザなどにより縮む。

本装置は、複数の保持手段２_iを有する搬送手段２２と、複数の溶着切断手段１_iとを備えている。溶着切断手段１_iおよび保持手段２_iは回転体３の外周に交互に配置され、回転体３と共に該回転体３の周方向に沿って回転方向Ｒに回転する。前記Ｕ字状ないしＶ字状に折られた積層体Ｗの面は、回転体３の軸方向に概ね直交する姿勢で、当該回転体３の外周に沿って搬送される。

ピッチ変更手段：
溶着切断手段１_iおよび保持手段２_iはピッチ変更手段により、回転体３のまわりを１周する間に、各溶着切断手段１_iおよび保持手段２_iを配置したピッチが、たとえば、徐々に大きくなった後に小さくなるように、各溶着切断手段１_i間のピッチおよび各保持手段２_i間のピッチが所定のパターンで変化される。

図２に示すように、前記回転体３には、複数の第１アーム３１が放射状に、かつ、回転体３に対して回動可能に設けられている。各第１アーム３１の先端部分には、第２アーム３２が第１アーム３１に対して回動可能に設けられている。第１アーム３１および第２アーム３２は第１リンク３４（図３）を構成している。なお、図２の第２アーム３２の一部には斜線を施してある。

第２アーム３２の先端には、各々、スライダ３９を介して溶着切断手段１_iが連結されている。回転体３が回転すると、回転体３の回転に第１および第２アーム３１，３２が追従し、溶着切断手段１_iが回転体３と共に回転する。

図３は、図２の横断面図である。
図３に示すように、前記回転体３は、円筒状のフレーム６に対して回転自在に取り付けられている。

フレーム６の外周には、該フレーム６に対して回転自在に設けられた高速回転レール４５が設けられている。高速回転レール４５は、回転体３の第１軸線Ｏ１を中心とする円に沿って溶着切断手段１_iを案内する。
したがって、回転体３の回転に伴い第１リンク３４を介して溶着切断手段１_iが回転されると、溶着切断手段１_iは、高速回転レール４５に案内されて第１軸線Ｏ１を中心に回転される。

前記フレーム６の側面にはカムプレート４が設けられている。カムプレート４には、たとえば、図２の仮想線で示す円形の偏心カム４０が形成されている。この偏心カム４０の中心である第２軸線Ｏ２は、第１軸線Ｏ１から位置ズレしている。

図３の第１アーム３１には、偏心カム４０に沿って回転する第１カムフォロア３０が設けられている。そのため、偏心カム４０と溶着切断手段１_iとは、第１リンク３４を介して連結されている。図２に示す回転体３の回転により第１アーム３１が追従して回転すると、第１カムフォロア３０が偏心カム４０により案内され、第１アーム３１が回転体３に対して相対的に傾く。

図２において、前述のように、溶着切断手段１_iは第１軸線Ｏ１を中心に高速回転レール４５に案内されて回転するため、第１アーム３１の傾きに応じて、第２アーム３２を介して、各溶着切断手段１_i間のピッチαが所定のパターンで変化する。
したがって、第１アーム３１、第２アーム３２、スライダ３９、第１カムフォロア３０および偏心カム４０は、溶着切断手段１_iのピッチを変更するピッチ変更手段を構成している。

回転体３の回転に伴い、受取位置ＲＰ付近の溶着切断手段１_i間のピッチα₁が次第に小さくなり、溶着エリアＭＡ、切断完了位置ＣＰおよび渡し位置ＳＰを経た後（α₂〜α₇）、ピッチαが最小となる（α₁₁）と共に、受取位置ＲＰに向ってピッチαが大きくなる。

保持手段２_iのピッチ変更：
図３に示す保持手段２_iは、高速回転レール４５に案内されて第１軸線Ｏ１を中心に回転される。図２に示すように、保持手段２_iと、隣接する両側の溶着切断手段１_i，１₁₊₁とは、一対の第３アーム（第２リンク）３３，３３を介して互いに接続されている。一方、図２の保持手段２_iは回転体３の径方向に移動可能に支持されている。そのため、保持手段２_iは、該保持手段２_iの両側の溶着切断手段１_i，１₁₊₁に対し、一対の第３アーム３３，３３により保持手段２_iの周方向の位置が決定されるように取り付けられている。

したがって、各溶着切断手段１_iのピッチαの変化に応じて、第３アーム３３を介して接続された各保持手段２_i間のピッチが変化する。すなわち、溶着切断手段１_i間のピッチαが大きくなると、当該溶着切断手段１_i間のピッチに応じて保持手段２_i間のピッチが大きくなり、溶着切断手段１_i間のピッチαが小さくなると、溶着切断手段１_i間のピッチに応じて保持手段２_i間のピッチが小さくなる。

溶着切断手段１_i：
図４Ａに示す溶着切断手段１_iは、アンビル１１と、該アンビル１１と協働して振動エネルギーを積層体Ｗに与えるホーン１０とを備えている。超音波ウエルダ本体１０Ａは、回転体３の軸線方向Ｘに沿ってホーン１０を振動するように設けられている。

溶着切断手段１_iは、前記第２アーム３２により、高速回転レール４５に沿って回転方向Ｒ（図１）に回転される架台１５を備えている。架台１５には、回転体３の軸線方向Ｘに延びる開閉レール１４が設けられている。開閉レール１４には、スライダを介して一対の前記ホーン１０およびアンビル１１が載置されている。

移動手段：
図４Ｂの側面図に示すように、ホーン１０およびアンビル１１は、開閉レール１４に沿って軸線方向Ｘに摺動自在に案内されると共に、下方（径方向の中心側）に第２カムフォロア１２が設けられている。
一方、前記フレーム６には、カムドラム６０が固定されている。カムドラム６０の外周面には、前記第２カムフォロア１２を案内する円筒カム６２が形成されている。回転体３の回転に伴い、第２カムフォロア１２が円筒カム６２に案内されることにより溶着切断手段１_iは、ホーン１０とアンビル１１とが軸線方向Ｘに離間した開状態と、図５に示す軸線方向Ｘに接近した閉状態となるように往復移動される。

したがって、円筒カム６２および第２カムフォロア１２は、ホーン１０およびアンビル１１を軸線方向Ｘに移動させる移動手段を構成している。なお、ホーン１０のみ、あるいはアンビル１１のみを移動させるようにしてもよい。

図２の溶着エリアＭＡにおいて、図５に示す閉状態に移動した溶着切断手段１_iは、積層体Ｗの所定箇所を溶着すると共に、切断完了位置ＣＰに至るまでに、カッタ（溶着面のうちの一部が尖っている部分）とアンビル１１との間で積層体Ｗを切断し着用物品ＷＰを製造する。

搬送手段２２：
図６Ｂに示すように、保持手段２_iは、積層体Ｗの表面を吸着することにより該積層体Ｗを保持している。保持手段２_iの構造としては、たとえば、保持手段２_i表面に多数の吸引孔２０を設け、バキュームにより積層体Ｗ（着用物品ＷＰ）が吸引される構造であってもよい。

ここで、図６Ａに示すように、渡し位置ＳＰには、保持手段２_iに保持された着用物品ＷＰを受け取る受取装置１００が設けられている。受取装置１００は、たとえば、負圧によって着用物品ＷＰを吸着するものでベルト状に形成されている。
一方、図３に示すように、受取位置ＲＰには、保持手段２_iに積層体Ｗを導入する際に案内する前記導入装置１０１が設けられており、導入装置１０１は、たとえば、受取装置１００と同様に、負圧によって積層体Ｗを保持し、負圧を解除して保持手段２_iに渡す。

図２に示す受取位置ＲＰにおいて、保持手段２_iは、吸引孔２０（図６Ｂ）により積層体Ｗを吸引することにより、導入装置１０１から該積層体Ｗを受け取る。積層体Ｗは、溶着エリアＭＡおよび切断完了位置ＣＰを経て着用物品ＷＰに加工された後、保持手段２_iに吸着された状態で、受取位置ＲＰに搬送されて受取装置１００に渡される。着用物品ＷＰの渡し時には、図６Ｂの吸引孔２０からエアを吹き出させて、着用物品ＷＰが保持手段２_iから離れ易くしてもよい。また、吸引が解除されてもよい。
なお、図１に示すように、保持手段２_iの回転方向Ｒの後端部には、受取装置１００の渡し時において、着用物品ＷＰに干渉しないための切欠部２１が形成されている。

積層体Ｗの加工動作：
ロールＷｒから巻き出された積層体Ｗは、前記セーラにより、断面がＵ字状ないしＶ字状に折られた後、導入装置１０１によって吸着されながら本装置に搬送される。その後、受取位置ＲＰにおいて、保持手段２_iが当該積層体Ｗを吸着することにより、該保持手段２_iが導入装置１０１から積層体Ｗを受け取る。

保持手段２_iの回転により、積層体Ｗは、回転方向Ｒに搬送される。図２に示すように、かかる回転に伴い、各溶着切断手段１_iおよび各保持手段２_i間のピッチαは次第に小さくなる。

一方、保持手段２_i間に設けられた溶着切断手段１_iは、受取位置ＲＰにおいて、図４Ａに示す開状態に設定されている。回転方向Ｒに回転するに従い、前記移動手段により、かかる開状態から、図５に示す閉状態に移動される。積層体Ｗが溶着エリアＭＡ（図２）に差し掛かると、溶着切断手段１_iのホーン１０とアンビル１１により、積層体Ｗの所定部分の溶着が開始されると共に、溶着切断手段１_iのカッタおよびアンビル１１によって積層体Ｗの切断が開始される。

その後、溶着切断手段１_iが閉状態のまま、積層体Ｗが更に回転されて、図１の切断完了位置ＣＰに差し掛かるまでに、前記溶着および切断が完了して、個々の着用物品ＷＰとなる。かかる切断により、保持手段２_iには、それぞれ、切断された着用物品ＷＰが吸着された状態で搬送される。

前記切断完了後、前記切断完了位置ＣＰ以後において、溶着切断手段１_iが、図４Ａの開状態に移動されると共に、図１の渡し位置ＳＰにおいて、切断された着用物品ＷＰが保持手段２_iから受取装置１００に渡される。ここで、前記受取位置ＲＰから渡し位置ＳＰに至るまでに、前記溶着切断手段１_iが回転する間、充分な時間が確保されるため、溶着が確実に行える。
着用物品ＷＰの渡し後、前記ピッチ変更手段により、溶着切断手段１_iおよび保持手段２_i間のピッチが次第に小さくなった後、受取位置ＲＰに向って徐々に大きくなる。

位置決め手段：
ここで、図３に示す本装置は、前記フレーム６に対し偏心カム４０を任意の位置において位置決めすると共に固定する位置決め手段を備えている。前記位置決め手段は、第１軸線Ｏ１を中心にカムプレート４に形成された第１歯車４１、該第１歯車４１にかみ合う第２歯車４２、および該第２歯車４２に設けられた操作軸４３などにより構成されている。操作軸４３は、第２歯車４２の軸線方向Ｘに長く形成されている。

前記操作軸４３を図示しないベルトおよびモータを介して回転操作して、第２歯車４２を回転させると、フレーム６に対してカムプレート４が第１軸線Ｏ１を中心に回転される。そのため、図２に示す偏心カム４０の中心である第２軸線Ｏ２の位置を、前記第１軸線Ｏ１に対して相対的に変更することができる。かかるカムプレート４の位置変更により、回転体３の回転中心である第１軸線Ｏ１と、偏心カム４０の回転中心である第２軸線Ｏ２の位置関係が変更される。

サイズ変更：
着用物品ＷＰのサイズを変更する場合には、図３に示す前述の位置決め手段の操作軸４３を回転させて、フレーム６に対するカムプレート４の相対位置を変更する。かかる位置変更により、図２に示す受取位置ＲＰにおける保持手段２_i間のピッチαが変更され、サイズの異なる（たとえばＬとＬＬなど）着用物品ＷＰの製造が可能となる。

すなわち、フレーム６に対する図２のカムプレート４の相対位置が変更されて、偏心カム４０の軌跡が移動されることにより、図２に示す受取位置ＲＰ地点でのピッチα₁をピッチα₂やピッチα₃など種々のピッチに変更することができる。そのため、受取位置ＲＰが小さいピッチになるように、カムプレート４を時計周り方向に回転させた後、位置決めすることにより、サイズの小さい着用物品ＷＰを製造することができる。一方、受取位置ＲＰが大きいピッチとなるように、カムプレート４を図面に示す位置で固定することにより、サイズの大きい着用物品ＷＰを製造することができる。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、前述の実施例では、案内手段が積層体の内面を吸着することとしたが、外面を吸着してもよい。かかる場合には、保持手段は積層体の内面（他方の面）を吸着してもよい。
また、溶着切断手段および保持手段の回転軌跡は、円である必要はなく、楕円やその他の形状であってもよい。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。

本発明は、使い捨てパンツ、オムツなどの使い捨て着用物品の溶着に利用できる。

本発明にかかる製造装置の一実施例を示す概略側面図である。本装置の主要部分を示す概略側面図である。同横断面図である。図４Ａは開状態の溶着切断手段を示す断面図、図４Ｂは溶着切断手段の概略側面図である。閉状態の溶着切断手段を示す断面図である。図６Ａは保持手段付近を示す断面図、図６Ｂは保持手段の概略側面図である。

符号の説明

１_i：溶着切断手段
２_i：保持手段
３：回転体
４：カムプレート
６：フレーム
１０：ホーン
１１：アンビル
１２：第２カムフォロア（移動手段）
２２：搬送手段
３０：第１カムフォロア（ピッチ変更手段）
３１：第１アーム（ピッチ変更手段）
３２：第２アーム（ピッチ変更手段）
４０：偏心カム（ピッチ変更手段）
４１：第１歯車（位置決め手段）
４２：第２歯車（位置決め手段）
４３：操作軸（位置決め手段）
６２：円筒カム（移動手段）
１０１：導入装置（案内手段）
Ｏ１：第１軸線
Ｗ：積層体
Ｘ：軸方向
α：ピッチ

Claims

フレームに対し回転駆動する回転体と、
複数枚のウエブを重ねた積層体の面が前記回転体の軸方向に概ね直交する姿勢で前記積層体を前記回転体の外周に沿って搬送する搬送手段と、
前記回転体の外周に複数配置され、前記回転体と共に回転し、前記積層体の前記ウエブ同士を溶着する溶着手段と、
前記溶着手段が前記回転体のまわりを１周する間に、前記溶着手段を配置したピッチが所定のパターンで変化するように、前記溶着手段のピッチを変更するピッチ変更手段とを備えた溶着システム。
請求項１において、前記ピッチ変更手段は、
前記回転体の軸心に対し偏心した円に沿って形成された偏心カムを持つカムプレートと、
前記偏心カムに沿って回転するカムフォロアと、
前記カムフォロアと前記溶着手段との間を連結するリンクと、
前記フレームに対し前記カムプレートを任意の位置において位置決めする位置決め手段とを備えた溶着システム。
請求項１において、前記搬送手段は、前記回転体の外周に配置され前記積層体を保持しながら前記回転体と共に回転する複数の保持手段を含み、前記各溶着手段の間に前記保持手段が配置され、
前記保持手段のピッチが前記溶着手段のピッチの変化に応じて変化するように、前記保持手段が前記回転体の径方向に移動可能に支持されていると共に、前記保持手段の両側の前記溶着手段に対し一対のリンクで前記回転体の周方向の位置が決定されるように固定されている溶着システム。
フレームに対し回転駆動する回転体と、
複数枚のウエブを重ねた積層体の面が前記回転体の軸方向に概ね直交する姿勢で前記積層体を前記回転体の外周に沿って搬送する搬送手段と、
前記回転体の外周に複数配置され、前記回転体と共に回転し、前記積層体の前記ウエブ同士を溶着する溶着手段とを備え、
ここにおいて、前記溶着手段は、アンビルと、該アンビルと協働して振動エネルギーを積層体に与えるホーンとを含み、前記ホーンが前記回転体の軸線方向に平行な方向に沿って振動するように設けられている溶着システム。
請求項４において、前記回転体が１回転するのに伴い、前記アンビルとホーンとが前記軸線方向に離間した開状態と、前記軸線方向に接近した閉状態との２つの状態となるように、前記アンビルおよび／またはホーンを移動させる移動手段を更に備えた溶着システム。
フレームに対し回転駆動する回転体と、
複数枚のウエブを重ねた積層体の面が前記回転体の軸方向に概ね直交する姿勢で前記積層体を前記回転体の外周に沿って搬送する搬送手段と、
前記回転体の外周に複数配置され、前記回転体と共に回転し、前記積層体の前記ウエブ同士を溶着する溶着手段とを備え、
前記搬送手段は、前記回転体の外周に配置され前記積層体を保持しながら前記回転体と共に回転する複数の保持手段を含み、前記各溶着手段の間に前記保持手段が配置されている溶着システム。
請求項６において、前記積層体は断面が断面略Ｕ字状ないしＶ字状で内面および外面を有し、前記回転体に前記積層体を導入する際に案内する案内手段が前記外面または内面の一方を吸着し、前記保持手段が他方を吸着する溶着システム。