JP4712713B2 - サーボモータを用いて移動するウェブ中に部品を配置するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、受入れ領域内を第１速度で移動する材料ウェブを受入れ、材料ウェブから個別部品を形成し、付着領域を通って第２速度で移動するキャリア上に個別部品を付けるための、方法及び装置に関する。

使い捨ておむつなどの使い捨て吸収性物品は、一般に、脚部弾性部、腰部弾性部、テープ及び他の締結具などの異なる材料の個別部品又は構成要素を、継続的に動いているキャリアに付けるプロセスによって製造される。多くの場合、部品がプロセス中のある場所からキャリア上に供給される速度は、キャリアの速度とは異なっており、したがって、プロセス又は最終製品に悪影響を及ぼすことなく適切に部品を付けるために、部品の速度は、キャリアの速度と一致するように変更されなければならない。

同様に、典型的にはラベルが物品上に配置されるが、この時、ラベルがプロセス中に供給される速度は、ラベルが貼付される物品の速度とは異なる。したがって、プロセス又は最終製品に悪影響を及ぼすことなく適切に部品を付けるために、ラベルの速度は、キャリアの速度と一致するように変更されなければならない。

材料の部品又は構成要素の速度を変更して、それを継続的に動いているキャリアに付着できるようにするためのいくつかの異なる従来の方法が、当業者には知られている。

例えば、１つの既知の方法は、一般に「スリップカット」又は「カット−アンド−スリップ」方法と称されている。キャリアよりも遅い速度で移動している材料のウェブは、キャリアの速度と同じ表面速度を有するナイフ及びアンビルロールに送り込まれる。材料は、ナイフで個別部品に切断されるまで、アンビルロールの表面に対して滑る。この滑りは、切断前に、確実に正確な量の材料を計量して、所望の張力でシステム内に送り込むことを目的としている。材料が個別部品に切断されると、アンビルロール内の吸引が開始されて、個別部品が滑らずにアンビル上に保持され、その結果、個別部品がアンビルロールの速度まで加速される。アンビルロールは次いで、吸引が解除される地点まで部品を搬送し、部品及びキャリアの両方が同じ速度で移動している状態で、部品がキャリアに付着される。上述の方法の問題は、滑りプロセスが、材料特性及びプロセスの設定に対して非常に敏感な点である。例えば、材料とアンビルロールの間の摩擦係数が大きすぎる場合、材料は滑りプロセス中に伸長してしまう。この伸長が生じると、個別部品の最終的な切断長さとそのキャリア上への配置に、大きなばらつきを引き起こす可能性がある。

別の方法では、フェストーン（festoon）を用いてキャリアの速度を低下させ、ウェブに付けるべき材料の個別部品の速度と一致させている。この方法の一実施例が、米国特許第５，６９３，１９５号（シュミッツ（Schmitz））に記載されている。キャリアの余剰部分をフェストーンに寄せ集めることで、キャリアが一時的に部品の速度まで減速される。次に、部品とウェブの両方が同じ速度で移動している状態で、材料の部品がキャリアに付着される。次にフェストーンが解除され、それによって、動いているウェブはその当初の速度に復帰することができる。この方法には、２つの主な欠点がある。第一に、キャリアをループ状にして、次にそれを解除しなければならず、このことが、キャリアの特性を損なうか又は別の方法で変化させてしまう場合がある。第二に、ライン速度と必要な貯蔵空間とが直接関連しているため、典型的な使い捨て物品製造システムにおいて、貯蔵システムに大きな空間が必要とされる。

別の方法では、カム作動式のフォロワアームを使用している。カム作動式のフォロワは、アームの一端にカムフォロワを、他端に保持プレートを備える。カムフォロワは固定のカムと接触を保ち、固定のカムは、保持プレートの回転の瞬間中心と同心に取付けられる。保持プレートが回転すると、その回転中心からの径方向の距離が増加及び減少して、保持プレートの表面速度を変化させる。材料の個別部品は、保持プレートが最小半径の状態にある時にその上に配置されるので、速度が一致する。次に、プレートの速度がキャリアの速度と一致するように、プレートが回転しながら径方向に十分延伸する。この時点で、個別部品がキャリアに移送される。この方法には、２つの主な欠点がある。第一に、プレートは、両方ではなく１つの半径の曲率に一致するように設計される。このことは、移送のある部分において、個別部品のピックアップ又は個別部品の移送のいずれか、あるいはその両方が、間隙に跨って発生することを意味する。これは、個別部品の制御における損失につながる可能性があり、それが、脚部弾性部などの張力を受けている部品の取り扱いに影響を及ぼす。第二に、所望の速度変化を達成するために、カム又はリンク機構などの典型的に使用される機械的要素が、加速及び立ち上がり角に関して許容可能な設計限界内に収めるためには、かなり大きくなってしまう。この寸法によって、ユニットを付けるごとに再設計しなければならないため、コストの上昇及び柔軟性の低下につながる。

別の方法では、非円形のギアを使用して移送装置の速度を変化させている。この手段は一定の半径で回転するが、回転速度が最小と最大の間で変化して、個別部品をその速度でピックアップし、部品をキャリア上にその速度で配置する。これによって、寸法の問題と、速度又は空隙の不適合の問題は解消されるが、回転速度の変化を達成するために機械的手段に依存している。この方法の欠点は、配置ピッチ長さ、個別部品の長さ、又は他の主な要素を変化させる製品の設計変更が生じる度に、新たな変速部品（ギア又は他の手段）が必要となる点である。変更には、費用と多大な時間がかかる可能性がある。この方法の例は、米国特許第６，０２２，４４３号（ラジャラ（Rajala）及びマコヴェック（Makovec））に記載されている。

別の方法は、一般にサーボ部品プレーサ（servo part placer）と称される。この装置は、部品を受入れる時の材料ウェブの第１速度と、部品をキャリア上に配置する時の第２速度とを一致させようとする点が異なっている以外、上述のカット−アンド−スリップ方法と同様に機能する。第１の従来技術の実施形態では、材料をアンビルロールに当てて分断するために切れ刃が使用され、次に、アンビルロールが、後に続くキャリア上への付着のために個別部品を移送ヘッドまで移送する。移送ヘッドに当てて分断する代わりにアンビルロールを使用することで、移送ヘッドをより軽量にすることができるが、材料ウェブに継続的に接着剤を塗布する場合において、個別部品が移送ヘッドに粘着してしまうため、アンビルロールの使用には問題がある。第２の従来技術の実施形態では、材料ウェブを直接移送ヘッドに当てて分断するために切れ刃が使用され、次に、移送ヘッドが個別部品をキャリアに付ける。本実施形態によって、材料ウェブに継続的に接着剤を塗布することが可能になるが、移送ヘッドに当てて分断を行うため、移送ヘッドは、切れ刃の衝撃に耐えるために十分に堅く（また最終的に重く）される必要がある。その結果、より重い移送ヘッドがより大きい慣性を作り出し、そのため、最終的に高トルクのモータを使用することが必要になる。

材料ウェブに継続的に接着剤を塗布することが可能であって、移送ヘッド（本明細書では、シェルと称される）に当てて分断を行わず、その結果、装置の機械的設計に良好に適合するより小さいモータを使用できる、サーボ部品プレーサ装置が必要とされる。

受入れ領域内を第１速度で移動する材料ウェブを受入れ、材料ウェブから個別部品を形成し、付着領域を通って第２速度で移動するキャリア上に個別部品を付けるための、装置及び方法。装置は、材料ウェブを分断して個別部品を形成するための切断装置を有する。受入れ領域内で個別部品を受入れ、付着領域内で個別部品を付けるための、少なくとも２つのシェルが使用される。シェルは、前記シェルが循環経路内を動くようにするためのプログラム制御可能モータに結合されてもよい。プログラム制御可能モータ及びシェルは、共通軸線に対して整列されてもよい。プログラム制御可能モータは、前記シェルが個別部品をピックアップしている時には受入れ領域内で前記シェルを第１の表面速度で維持し、前記シェルが個別部品をキャリアに付けている時には付着領域内で前記シェルを第２の表面速度で維持する。ロールが、前記シェルの内側に配置されてもよい。材料ウェブを前記シェル同士の間で前記ロールに当てて分断するために、切断装置が使用されてもよい。ロールは、個別部品を前記シェルに対して保持するために吸引を生じさせる吸引ロールであってもよい。切断装置は、切断ロールシャフトと一緒に又はその周りで共に回転する隣接した切れ刃を有する、切断ロールであってもよい。切断装置は、個別部品のそれぞれが分断されて形成されている間は材料ウェブの速度とほぼ等しい切断表面速度で、また、材料ウェブから個別部品が分断されて形成される合間には異なる切断表面速度で回転してもよい。

前記シェルの第１の表面速度は、受入れ領域内の個別部品の第１速度とほぼ等しくてもよく、シェルの第２の表面速度は、付着領域内のキャリアの第２速度とほぼ等しくてもよい。更に、前記シェルの第１及び第２の表面速度は、実質的に不変であってもよい。あるいは、前記シェルの第１及び第２の表面速度は可変であってもよい。あるいは、前記シェルの第１の表面速度又は前記シェルの第２の表面速度のいずれかが可変であってもよい。

プログラム制御可能モータは、中空シャフトを有するモータ、固定の軌道レールを有するリニアモータ、回転可能な外側ロータ及び固定の内側ステータを有するモータ、及びモータの固定の構成要素の周りを回転可能なロータを有するモータより成る群から選択される、プログラム制御可能モータであってもよい。プログラム制御可能モータは、共通軸線と同軸の少なくとも１つの固定の中心シャフト上に配置される。

シェルは、約４ｃｍ〜約２００ｃｍの軸方向長さ、約０．５ｃｍ〜約２００ｃｍの接線方向幅、及び約０．２５ｍｍ〜約３ｍｍの厚さを有してもよい。シェルは、プラスチック、アルミニウム、鋼、及びこれらの組み合わせを包含するが、これらに限定されない材料から作成されてもよい。シェルは、吸引、機械力、静電気力、磁気力、及びこれらの組み合わせによって、個別部品を保持してもよい。

受入れ領域と付着領域との間で、部品に対して二次プロセスを実行するためのアプリケータが使用されてもよい。受入れ領域の前に部品に対して二次プロセスを実行するためのアプリケータも、使用されてもよい。二次プロセスは、接着剤の塗布又は印刷であってもよい。

キャリアは、ウェブ基材、ベルト、ドラム、及び外部の個別部品より成る群から選択されてもよい。

本明細書は、本発明を特に指摘し明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本発明は、添付図面と併せて以下の好ましい実施形態の説明を解釈することによってよりよく理解されると考えられ、添付図面において同様の参照番号は同様の要素を特定し、下２桁が同じ番号は実施形態のうちで対応する要素を示す。

本発明の様々な代表的実施形態について詳細に参照していくが、そのいくつかは、添付図面にも図示されている。

本発明は、受入れ領域内を第１速度で移動する材料ウェブを受入れ、材料ウェブから個別部品を形成し、付着領域を通って第２速度で移動するキャリア上に個別部品を付けるための、方法及び装置を提供する。本装置及び方法は、使い捨て吸収性物品の製造に有用なキャリアにあらゆる個別部品を付けるために、又は、物品上にラベルを配置するために、特に有用である。しかしながら、本方法及び装置が、基材ウェブ又は部品のキャリアにあらゆる部品を付けるのに好適であることは明白である。

図１〜３は、矢印２１で示される方向に第１速度で移動する材料ウェブ２０を受入れ、材料ウェブ２０から個別部品２５を形成し、次いで矢印３１で示される方向に第２速度で移動するキャリア３０上に個別部品２５を付けるための、装置１０の非限定的な代表的実施形態を示す。キャリア３０は、ウェブ基材、ベルト、ドラム、及び外部の個別部品（即ち、材料ウェブ２０から形成されない個別部品）を包含してもよいが、これらに限定されない。装置１０は、材料ウェブ２０を切断し、その結果個別部品２５を作成するための、切断装置４０を包含する。より具体的には、切断装置４０は、切断ロールシャフト４６と一緒に又はその周りで矢印４１で示される回転方向に共に回転する隣接した切れ刃４４を有する、切断ロール４２を有する。切れ刃４４は、材料ウェブ２０をロール８０に当てて分断する。したがって、材料ウェブ２０は、受入れ領域２３（一般に、切断装置４０に近接する区域として画定される）内で個別部品２５に切断され、その後、シェル５０によって、付着領域２７（一般に、個別部品２５がキャリア３０に付着される場所に近接する区域として画定される）に移送される。切れ刃４４は、材料ウェブ２０を、シェル５０ａに当ててではなくむしろロール８０に当てて分断することに、留意されたい。シェル５０ａに当てて切断がなされないため、シェル５０ａは、軽量且つ薄いものであってもよい。本発明のこの態様は後述する。

装置１０のこの非限定的な代表的実施形態では、４つのシェル５０ａ〜ｄが使用されるが、当業者であれば、あらゆる適当な数の複数のシェルが使用されてもよいことを理解するであろう。シェル５０ａ〜ｄは、シェルのシャフト７０の周りで矢印７１で示される回転方向に前記シェルを回転させる、対応するモータ（又はモータ対；本明細書では置き換え可能に使用される）６０ａ〜ｄに隣接する。この代表的実施形態では、シェル５０ａ〜ｄは、約４ｃｍ〜約２００ｃｍの軸方向長さ、約０．５ｃｍ〜約２００ｃｍの接線方向幅、及び約０．２５ｍｍ〜約３ｍｍの厚さを有する。シェル５０ａ〜ｄは、プラスチック、アルミニウム、鋼、及びこれらの組み合わせから作成されてもよいが、当業者であれば、他の好適な材料を使用してもよいことを理解するであろう。シェル５０の寸法は、装置１０の所望の出力、並びに移送される個別部品２５のサイズ及び形状によって、変化してもよい。モータ６０が回転すると、図１及び２に示すように、シェル５０は矢印７１で示される方向に移動する。外半径によって画定されるシェル５０の周囲の外周表面は、受入れ領域２３及び付着領域２７を貫通する循環経路に沿って移動し、これを画定する。受入れ領域２３及び付着領域２７は、シェル５０によって移動する循環経路のそれぞれの領域によって画定される。シェル５０サイズ及び形状は様々であってもよい。例えば、図１及び２に示すように、装置１０が４つのシェル５０ａ〜ｄを包含する場合、各シェル５０は、循環経路の約２〜約８９°に及ぶ外周アーク長さを有してもよい。

装置１０においてプログラム制御モータを使用することで、ある速度で移動する部品２５を受入れ、異なるある速度で移動するキャリア３０にその部品を付けるための、安価で適応性のある方法が提供される。モータ６０に供給される電流を変化させることによって、可変の角速度が生成される。シェル５０はモータ６０の出力に結合されているため、モータ６０の角速度及び位置の変化は、シェル５０の角速度及び位置の変化と直接相関している。モータ６０に供給される電流は、標準的なカム曲線関数、基準点を含む基準データテーブル、所望のモータエンコーダポイントなど、又はこれらの組み合わせなどの、当業者には既知のモータをプログラムするための様々な方法のいずれかを用いて、制御することができる。

必要な回転運動を供給する手段は、当業者に対する複数の方法で達成することができる。プログラム制御可能の電動モータは、モータのトルクを比例的に変動できるように変調された信号を供給することが可能な、あらゆる既知の電源で駆動することができる。１つのシェル５０に包含されるモータ６０の数は、あらゆる好適な数とすることができる。単一のシェル５０に取付けられる各モータ６０は、変調されたトルク信号を供給できる１以上の電源から供給を受けることができる。トルク信号は、典型的には電流であり、これは、個別の電源によって又は単一の電源によって各モータ６０に供給され、また当業者に対する複数の方法によって制御されてもよい。

個別部品の速度を変えて、これを継続的に動いているキャリアに付着できるようにするための、従来の方法（当該技術分野において既知のスリップ−アンド−カットなど）と比較すると、プログラム制御モータを使用することで、より大きな速度変化を得て、ある固定の持続時間の間一定の速度を維持する能力が提供される。部品の長さ及び配置を制御するために、プログラム制御モータによって達成される固定の速度ドウェルを、正確且つ迅速に生成することができる。背景技術の項で上述した非円形ギアによる方法に比べて、プログラム制御モータを使用することで、新たな部品を作製する必要なしに、任意にプロファイルを変化させる能力が提供される。

シェル５０の実際の位置は、当業者には既知の複数の方法によって制御することができ、その方法としては、位置変換器（例えば、エンコーダに基づくシステム、レゾルバに基づくシステムなど）が挙げられるが、これに限定されない。例えば、シェル５０の実際の位置は、シェル５０及びモータ６０からの位置フィードバックを受入れるプログラム制御可能システムによって、制御することができる。あるいは、シェル５０の位置を、当業者には既知の他の手段によって推定できる場合には、実際の位置は不要なことがある。使用される制御方法の種類に関係なく、制御方法は、変調されたトルク信号を生成するモータ電源に、比例信号を提供するために使用されてもよい。制御システムは、モータ電源に組み込まれても組み込まれなくてもよい。制御システム並びにモータ電源は、モータ６０自体に組み込まれても組み込まれなくてもよい。制御システムは、デジタル制御であってもそうでなくてもよく、また様々な方法、並びに当業者には既知の構成で作製されてもよい。制御システム、電源、フィードバック装置、及びモータ装置、並びに回転運動をもたらす目的のために必要な他のあらゆる構成要素は、以下、シェル５０の「駆動システム」と称される。

駆動システム（図示せず）は、シェル５０の位置を継続的に制御することが可能であってもよく、受入れ側の製品、ウェブ、又はホストマシンの上の所定の位置に、シェルを継続して同調させることができてもよい。駆動システムは、操作者が介在してもしなくても、必要な場合に、それ自体を受入れ側の製品、ウェブ、又はホストマシンに同調させることによって、受入れ側の製品又はウェブの速度の遷移又は位置の変化に追随することが可能であってもよい。駆動システムは、シェル５０の上流又は下流のいずれかで、キャリア３０に対するシェル５０上での個別部品２５の位置合わせを可能にする。

駆動システムは、個別部品２５を受入れ側の製品又はウェブに移送させる動作及び位置の制御を提供するために、当業者には既知の複数の制御方法及びアルゴリズムを提供することが可能であってもよい。駆動システムは、操作者が介在してもしなくても、製品のサイズ又は連続する部品の長さを変更するため、あるいは位置変更を制御するために、部品長さを変えることが可能であってもよい。駆動システム用の位置基準は、予め算出されたカムプロファイル、継続的に算出されるプロファイル、又は当業者には既知のあらゆる位置軌道生成アルゴリズムであってもよく、デジタル又はアナログのいずれかに基づくものであってもよい。シェル５０用の動作軌道は、予め算出されたプロファイル、あるいは受入れ側の製品又はウェブの速度によって修正されたプロファイルに基づいていてもよい。

モータ６０は、中空シャフトを有するモータ、固定の軌道レールを有するリニアモータ、回転可能な外側ロータ及び固定の内側ステータを有するモータ、及びモータの固定の構成要素の周りを回転可能なロータを有するモータより成る群から選択される、プログラム制御可能モータであってもよい。代表的な一実施形態では、モータ６０ａ〜ｄは、外側ロータモータであってもよく、このとき、外側部分（例えば、大きい方のディスク様構造体）がロータとして作用し（即ち、回転する）、内側部分（例えば、小さい方のディスク様構造体６１）がステータとして作用する（即ち、静止している）。ステータは、シェルのシャフト７０の周りに配置される。この代表的実施形態では、一対の外側ロータモータを使用して、単一のシェル５０、即ち支持シェル５０をその長手方向末端部上で回転させるが、当業者であれば、シェル（単数又は複数）に対するモータ（単数又は複数）の他の配置を用いてもよいことを、理解するであろう。

シェル５０ａ〜ｄは更に、シェルの外側凹状表面が受入れ領域２３にある個別部品２５を捕えて、それを付着領域２７に移送できるように、把持機構を包含してもよい。前記把持機構は、吸引、静電気力、機械力（例えば、クランプ）又は当該技術分野で既知の別の好適な方法であってもよい。この代表的実施形態では、前記シェルの内側に配置されたロール８０によって吸引を加えることができるように、シェル５０ａ〜ｄは通気性であってもよい。吸引力は、個別部品２５のシェル５０ａ〜ｄに対する配置を維持する助けとなる。吸引圧は、ロール８０の周囲全体にわたって印加されてもよく、又は受入れ領域２３から付着領域２７までにおいて選択的に印加されてもよい。吸引圧は、シェルのシャフト７０内の接続された中空部分７２を通して吸引圧を印加することによって、ロール８０を介して作り出される。吸引供給ライン（図示せず）は次いで、既存のパイプコネクタ技術（例えば、回転パイプコネクタ）を用いて、シェルのシャフト７０に取付けられる。

個別部品２５は、付着領域２７内でキャリア３０に付着される。このとき、吸引力を中断させることが望ましい。バッキングロール９０を使用して、個別部品２５を移送するために、キャリア３０を付着領域２７に近接させる助けとしてもよい。個別部品２５のキャリア３０への移送を支援する他の既知の技術が、当業者には理解されると考えられ、その技術としては、個別部品２５に塗布される接着剤、キャリア３０に塗布される接着剤、個別部品２５とキャリア３０との間の静電気力、キャリア３０上での吸引、個別部品２５をシェル５０から吹き飛ばすための吹出し空気など、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、移送には、当業者には既知の様々な手段のいずれかによる個別部品２５とキャリア３０との間での接合の生成を包含することができ、その手段としては、シェル５０とバッキングロール９０との間で移送時に形成されるニップでの圧力生成、シェル５０上のパターンとキャリア３０の裏の超音波ホーンとの移送時における相互作用など、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。更に、接合プロセスを助けるために、個別部品２５は、当業者には既知のあらゆる機構を用いてエネルギーを追加することによって、シェル５０上で変性されてもよく、その機構としては、熱空気流、紫外線照射、レーザ衝撃など、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

図４を参照すると、シェル５０ｂ〜ｄを取り除いて、ロール８０が更によく見えるようにした装置１０が示される。しかしながら、シェル５０ａは依然として見ることができ、係合位置にある切れ刃４４の後ろに、またそれと隣接して配置されて示されている。図５において更に後述され理解されるように、切れ刃４４は、ウェブ材料２０をシェル５０に当てて切断するのではなく、むしろ、切れ刃４４は、ウェブ材料２０を各シェル５０ａ〜ｄの間でロール８０に当てて切断する。

図５ａ〜５ｐは、切れ刃４４とシェル５０ａ〜ｄとの位置関係を説明するための、装置１０の一連の概略図を示す。ここで図５ａを参照すると、まず、装置１０が４つの四分円（Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺ）に分割される。これらの四分円は、シェル５０ａの位置について言及するために使用される。次に、切断装置４０には、４つの位置ラベル（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）が割り当てられている。これらのラベルは、切れ刃４４の位置について言及するために使用される。これらの四分円及びラベルは図５ａ〜５ｐで用いられるが、図面を明瞭にするために、各図には図示されない。シェル５０ａに焦点を絞るために、シェル５０ｂ〜ｄは、伝達目的のみのために点線で示される。図５ａでは、シェル５０ａは、かなりの部分（即ち、５０％超過）が四分円Ｚ内に配置され、矢印７１で示されるように回転するにしたがって、実質的に切れ刃４４の裏側に置かれる。材料ウェブ２０は、四分円Ｚ内で装置１０に入り込む。位置Ａにある切れ刃４４が、材料ウェブ２０をロール８０に当てて分断する。この工程において、次の個別部品２５の前縁部が形成される。切れ刃４４は、材料ウェブ２０をシェル５０ａに当てて分断するのではないことに留意されたい（図４も参照のこと）。シェル５０ａに当てて切断がなされるのではないため、シェル５０ａは軽量且つ薄いものであってもよい。本発明のこの態様は、図６〜８を参照して更に後述され理解される。次に図５ｂを参照すると、切れ刃４４は位置Ｂまで動き、シェル５０ａは四分円Ｗに移動し始めている。シェル５０ａとシェル５０ｂとの間のシェル距離５１は、この段階では比較的短いが、シェル５０ａが付着領域２７近くに配置される図５ｈの時点まで、長くなり始めることが分かる。対照的に、シェル距離５１は、図５ｉから、シェル５０ａが受入れ領域２３近くに配置される図５ｐの時点までは短くなる。このシェル距離５１の増加と減少、及びこれに対応するシェル５０の回転速度の増加と減少は、図６及び７において更に検討され理解される。再び図５ｂを参照すると、ここで切れ刃４４は、材料ウェブ２０を分断した後位置Ｂにある。切れ刃は、図５ｃの位置Ｃ及び図５ｄの位置Ｄまでそれぞれ進み続け、最終的に元に戻って、図５ｅにおいて個別部品２５（図示せず）の後縁部を分断する。切れ刃４４は、図５ａに示されるのと同様の配置に戻るまで、このサイクルを合計４回（各シェル当り１回）繰返す。

図６を参照すると、前記シェルの回転速度（即ち、角速度）の増加と減少を説明するために、２つのシェル５０を有する装置１０の速度プロファイルが示される。このような一実施形態では、ウェブ材料２０は第１速度で移動し、キャリア３０は第２速度で移動しており、このとき、第１速度は第２速度よりも遅い（即ち、材料ウェブ２０はキャリア３０よりも遅い）。受入れ領域２３及び付着領域２７の間での個別部品２５の適切な移送を保証するために、シェル５０の速度は、材料ウェブ２０及びキャリア３０の両方とそれぞれ一致するように変更される。この代表的実施形態では、材料ウェブ２０からの個別部品２５を受入れる間、シェル５０は、一致速度２（特定単位なし）を有する。個別部品２５をキャリア３０上に付ける間、シェル５０は一致速度５を有する（特定単位なし；速度、加速度並びに時間の値及び比は非限定的なので、当業者には、特定目的に合う多様な値及び比が理解されるであろう）。個別部品２５は連続材料ウェブ２０から作成されるため、シェル５０は、個別部品２５の受入れ時には（速度２にある連続する水平線で示されるように）継続的に続いていなければならない。対照的に、個別部品２５は、キャリア３０に付着される時には離間しているため、シェル５０は、個別部品２５の付着時には（速度５にある不連続の水平線で示されるように）継続的に続いている必要はない。受入れ段階及び付着段階で必要な力学を満たすために、シェル５０は、傾斜角αで示されるように、比較的迅速に速度を増加及び減少させなければならない。このようにしてシェル５０を動かすことで、シェル５０を回転させるモータにかなりの量の加速が与えられ、それがより高いトルクにつながり得るという、技術的課題が生じる。更にトルクを与えてより高いライン速度を達成するために、より大きいモータが使用される場合がある。しかしながら、本明細書では、モータの直径を増大させるとシェル５０の外半径も増大するため、よりサイズの大きいモータを使用することは望ましい選択肢ではない。シェル５０の外半径を増大させることで、各シェル５０の移動長さが増大し、それによって回転速度のランピング（即ち、加速度、傾斜角α）が増大し、その結果、慣性が一定であればトルクが増大する。図７は、独立して制御されるシェルの数（ここでは、２〜４個）を増加させると、回転速度のランピング（即ち、傾斜角α）が減少することを説明するためのものである。当業者であれば、特定目的を達成するために、様々な速度プロファイルを使用してもよいことを理解するであろう。速度プロファイルの例及び技術的説明は、「機械装置ハンドブック（Machinery's Handbook）」第２６版、エリック・オベルグ（Erik Oberg）著、インダストリアルプレス社（Industrial Press Inc.）（ニューヨーク州ニューヨーク（New York））発行、版権２０００年；米国特許公開公報第２００２／００２３７２３Ａ１；及び米国特許第６，４５０，３２１号に見出すことができる。また、当業者であれば、例えば上述の参照文献に例示されるように最適でない半径で作動させるために、速度プロファイルが様々な異なる形状を有することができることも、理解するであろう。

前記シェルの第１及び第２の表面速度は、実質的に不変であってもよいことが、理解されるべきである（シェルの表面速度が、材料ウェブ及びキャリアの速度それぞれと一致する、典型的な状況）。あるいは、前記シェルの第１及び第２の表面速度は可変であってもよい（例えば、弾性のある個別部品２５を、それが受入れ領域内にある時又はキャリア３０上に付着されている時に、伸長する場合）。あるいは、前記シェルの第１の表面速度又は前記シェルの第２の表面速度が可変であってもよい。

更に、４つの独立して制御されるシェル５０を有する装置１０の各モータの速度プロファイルが、図６に典型的に示されることを理解するべきである。図示のように、シェル５０を駆動するのに使用されるプログラム制御モータ６０は、固定の持続時間に対して速度が不変のままである期間を含めて、可変の角速度を提供することができる。これらの不変速度ドウェル時間は、特に、かなりの接触アーク長さにわたってピックアップ及び移送が生じる場合に、受入れ領域２３及び付着領域２７において有利であり得る。あるいは、不変速度領域の１以上を、制御された可変速度領域に変えることができる。これによって、個別部品２５を、受入れ領域２３内で可変の速度でピックアップすることができ、その結果、部品２５が弾性の場合、領域内で張力を増分的に変えることができるが、このことは特定の製品特性において望ましい場合がある。別の実施例では、付着領域２７内におけるモータ６０の不変の速度は、シェル５０の対応する速度が移送時におけるキャリア３０の速度と異なるようなものとすることができる。このように速度が変動することで、第１速度で移動するシェル５０から第２速度で移動するキャリア３０に、制御された方式で部品２５を増分的に移送することによって、個別部品２５に張力が生成される。接着剤の塗布、識別又は位置合わせ用の印の印刷、結合剤の塗布、水分の添加など、及びこれらの組み合わせを包含する二次プロセスの実行を助けるために、受入れ領域２３又は付着領域２７以外でのシェル５０の速度を調節できることが、更に理解されるであろう。このような速度の変化は、実行される二次プロセスとのより精確な相互作用を可能にする、特定の速度プロファイル又は更なる追加の不変速度期間を与えることによって、有益となる場合がある。

再び図１〜４を参照すると、切れ刃４４は、材料ウェブ２０をシェル５０ではなくロール８０に当てて分断するため、シェル５０は軽量且つ薄いものであってもよい。シェル５０が軽量且つ薄いものであってもよいため、シェルそれぞれのモータに付与されるトルクは大幅に低減され、その結果、シェルの回転速度を増加及び減少させることが、更に容易になる。シェルを加速させることがより容易なので、モータのサイズはより小さくてもよく、そのことが上述した微妙な関係性の均衡を保つ助けとなる。

次に図８ａを参照すると、切れ刃２４４が、材料ウェブ２２０をアンビルロール２９６に当てて分断し、次いで、アンビルロール２９６が、後に続くキャリア２３０上への付着のために個別部品２２５を移送ヘッド２５０に移送する、第１の従来技術の装置２００が示される。移送ヘッド２５０に対して分断する代わりにアンビルロール２９６を使用することで、移送ヘッド２５０をより軽量にすることができる（上述した好ましい態様）が、接着剤アプリケータ２９８から材料ウェブ２２０に継続的に接着剤２９７を塗布する場合において、個別部品が移送ヘッド２５０に粘着してしまうため、アンビルロール２９６の使用には問題がある。

次に図８ｂを参照すると、切れ刃３４４が、材料ウェブ３２０を移送ヘッド３５０に直接当てて分断し、次いで、個別部品３２５をキャリア３３０に付ける、第２の従来技術の装置３００が示される。装置３００は、接着剤アプリケータ３９８装置から材料ウェブ３２０への接着剤３９７の継続的な塗布を可能にするが、装置３００は移送ヘッド３５０に当てて分断を行うため、移送ヘッドは、切れ刃３４４の衝撃に耐えるために十分に堅くされる必要がある。したがって、装置３００は、十分な剛性を確保するのに必要な慣性が大きいために、上述したような高トルクを必要とする。

次に図８ｃを参照すると、この本発明の代表的概略図は、装置１０が、接着剤アプリケータ９８から材料ウェブ２０へ継続的に接着剤９７を塗布すること、並びにシェル５０（移送ヘッド２５０及び３５０に類似）に当てて分断を行わないことの両方の能力を持ち、それによって、装置の機械的設計に良好に適合するより小さなモータの使用が可能になっていることを示している。

更に、受入れ領域と付着領域の間で、部品に対して二次プロセスを実施するためのアプリケータを使用してもよい。受入れ領域の前に、部品に対して二次プロセスを実施するためのアプリケータも使用してもよい。二次プロセスは、接着剤の付着又は印刷であってもよい。

次に図９、即ち図８ｃから取った装置１０の拡大概略図を参照すると、シェル５０ａ及び５０ｂが示される。材料ウェブ２０は、矢印２１で示される方向に移動しており、切れ刃４４によって分断されて、その後個別部品２５となる。材料ウェブ２０の前縁部２２及び個別部品２５の縁部２６のあらゆる望ましくない動きを制御するため、シェル５０ａ及び５０ｂは、先細りな末端部５２を有してもよい。上述したように、個別部品２５をシェル５０に固定する助けとするために、吸引穴５４も使用されてもよい。吸引穴５４はまた、先細りな末端部５２まで延在してもよい。

本発明の別の利益は、個別部品２５の長さと、キャリア３０上の個別部品２５の配置距離（キャリア３０上で測定した時の、１つの個別部品２５の前縁部と次の個別部品２５の前縁部との距離として画定される）との比の、許容可能な範囲が広いことである。例えば、個別部品２５の長さは、配置距離と比べて比較的小さくてもよく、又は配置距離と比べてほぼ同じ長さであってもよい。この利益は、シェル５０の慣性が低く、そのため、適当なトルク限界内で高い加速及び減速が可能になっていることに起因する。この利益はまた、シェル５０の厚さが薄いために、モータ６０に利用できる空間の体積が大きいことにも起因する。これらの利益は、特に、最適ではない半径で作動させることが求められる場合に理解される（「半径」は、ロール８０の中心とシェル５０の外側表面との間の物理的距離として測定され；「最適」は、得られる速度プロファイルが加速及び減速を最小化することを意味する）。

最後に、特定の付着は柔軟性のあるピッチ能力から利益を得られることが、理解されるべきである。ピッチ付きシステムの典型的な実施例は、ナイフロール、印刷ロール、結合ロールなど、並びに本明細書に記載される個別部品の移送付着を包含する。ナイフロールなどのシステムのピッチは、典型的には、ロールに追加の工具を付加することによって変えることができる（例えば、ロール上のナイフの数によって、ロールの１回転当りのピッチ数が決まる）が、そのような方法は、急速な変化に対しては便利ではない。他の代替形態としては、ロールの回転速度を変化させること、工具の下にあるスペーサプレートを増やす又は減らすことによって、回転軸からの半径距離を変えること、又は、適切なサイクル速度であるが工具と相互作用する基板とは異なる表面速度で、工具を動作させること、などが挙げられる。本発明の装置の実施形態は、あるピッチ長さから違うピッチ長さに変更する時に、そのピッチ長さが継続的な動作の間に意図的に又は意図的ではなく製品ごとに変わる場合でも、所望のサイクル速度でシステムを物理的に修正する必要なしに、一致した速度で基板と相互作用するという利益を提供することができる。

引用されるすべての特許、論文、文献、及び他の資料は、その関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用もそれが本発明に関して先行技術であることを容認するものとして解釈されるべきではない。

本発明の特定の実施形態について説明し記載してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にある全てのそのような組み合わせ及び変更は、付随する特許請求の範囲内に包含されるものとする。例えば、受入れ領域及び付着領域の実際の位置は、ロール８０周りの他の度合で理解されてもよく、図５ａに示す実施形態に限定されない。別の実施例では、空間及び慣性に関する点以外にモータ当りのシェルの数に制限はないが、複数の装置の配置パターンには制限があることが、理解されるべきである。例えば、米国特許公開公報第２００２／００２３７２３Ａ１に例示されるように、モータ当り２つのシェルを有する装置は、１つのモータのいずれか２つのシェルが連続して互いに隣接し、別のモータの少なくとも１つのシェルがその間に挟まれることがないように、配置することはできない。

本発明の代表的な装置の代表的な前側斜視図。 図１の装置の代表的な後側斜視図。 図１の装置の代表的な正面図。 図１の装置の代表的な前側斜視図を示し、シェルの下に配置される吸引ロールを図示するためにシェルが取り除かれている。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ａにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｚ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｂにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｚ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｃにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｗ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｄにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｗ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ａにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｗ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｂにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｗ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｃにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｘ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｄにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｘ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ａにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｘ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｂにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｘ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｃにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｙ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｄにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｙ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ａにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｙ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｂにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｙ内に配置されている。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｃにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｚ内に配置。 図１の装置の代表的な概略図を示し、切れ刃が位置Ｄにあり、シェル５０ａの大部分が四分円Ｚ内に配置。 ２つのシェルが使用される図１の装置の代表的な速度プロファイル。 ４つのシェルが使用される図１の装置の代表的な速度プロファイル。 材料ウェブをアンビルロールに当てて切断し、材料ウェブ上に継続的に接着剤を塗布する際に困難を伴う、従来技術における装置の代表的な概略図。 材料ウェブ上に継続的に接着剤を塗布することができるが、材料ウェブをその移送ヘッドに当てて切断する、従来技術における装置の代表的な概略図。 接着剤アプリケータを追加した図１の装置の代表的な概略図。 図８の装置の代表的な拡大概略図。

Claims (10)

1. 受入れ領域内を第１速度で移動する材料ウェブを受入れ、前記材料ウェブから個別部品を形成し、付着領域を通って第２速度で移動するキャリア上に前記個別部品を付けるための装置であって：
   前記材料ウェブを分断して前記個別部品を形成するための切断装置；
   少なくとも２つの独立したプログラム制御可能モータ；及び
   前記受入れ領域内で前記個別部品を受入れ、前記付着領域内で前記個別部品を付けるための少なくとも２つのシェルであって、前記プログラム制御可能モータの各々が、当該シェルが循環経路内で動くように単一のシェルに結合される、シェル、
   を備え、
   前記プログラム制御可能モータ及び前記シェルが、共通軸線に対して整列され、
   前記プログラム制御可能モータは、前記シェルが個別部品をピックアップしている時には前記受入れ領域内で前記シェルを第１の表面速度で維持し、前記シェルが前記個別部品を前記キャリアに付けている時には前記付着領域内で前記シェルを第２の表面速度で維持し；
   前記シェルの内側に配置されるロールを更に備え、
   前記切断装置は、前記材料ウェブを前記シェル同士の間で前記ロールに当てて分断する、ことを特徴とする装置。
2. 前記ロールが吸引ロールであり、前記吸引ロールが、前記個別部品を前記シェルに対して保持するために吸引を生じさせる、請求項１に記載の装置。
3. 前記切断装置が、切断ロールシャフトと共に回転する隣接した切れ刃を有する切断ロールである、請求項１に記載の装置。
4. 前記切断装置は、前記個別部品のそれぞれが分断されて形成されている間は前記材料ウェブの速度とほぼ等しい切断表面速度で回転し、前記材料ウェブから前記個別部品が分断されて形成される合間には異なる切断表面速度で回転する、請求項１に記載の装置。
5. 前記シェルの第１の表面速度が、前記受入れ領域内における前記個別部品の第１速度とほぼ等しく、前記シェルの第２の表面速度が、前記付着領域内における前記キャリアの第２速度とほぼ等しい、請求項１に記載の装置。
6. 前記プログラム制御モータの少なくとも１つが、中空シャフトを有するモータ、固定の軌道レールを有するリニアモータ、回転可能な外側ロータ及び固定の内側ステータを有するモータ、及びモータの固定の構成要素の周りを回転可能なロータを有するモータより成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
7. 前記プログラム制御モータが、前記共通軸線と同軸の少なくとも１つの固定の中心シャフト上に配置される、請求項１に記載の装置。
8. 前記シェルが、４ｃｍ〜２００ｃｍの軸方向長さ、及び０．２５ｍｍ〜３ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の装置。
9. 前記シェルが、プラスチック、アルミニウム、鋼、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料から作成される、請求項１に記載の装置。
10. 前記シェルが、吸引、機械力、静電気力、磁気力、及びこれらの組み合わせより成る群から選択される方法によって、前記個別部品を保持する、請求項１に記載の装置。

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