JP6687686B2 - 直線縁部を有する形状用の高性能回転切断装置 - Google Patents

Description

本開示は、基部に回転可能に取り付けられた切断ユニットと、切断ユニットに回転可能に設けられた回転カッターとを備える、ウェブ材料を切断する炭化物回転カッター装置に関する。回転カッターの少なくとも１つの刃先は、カッターの縦軸に対して角度を成して配向されており、切断ユニットは、刃先の角度およびウェブの送り方向に対して調整可能に逆配向されている。

ウェブ材料を垂直に切断するために、最も一般的な解決策は、鋼製シリンダに固定された炭化物刃を設けることである。刃の形状にはさまざまな種類がある。たとえば、鋼製支持部にろう付けされた炭化物チップ、鋭利な角度を有する炭化物の方形片、２つ以上の有益な刃先を備えた炭化物刃などである。

これらの解決策には、いくつかの欠点がある。刃の寿命は非常に短く、すなわち、１週間から１か月である。さらに、刃先の全長がカウンターナイフに同時に接触する必要があるため、切断を行うために強い力が必要である。これによって衝撃と振動が生じ、カウンターナイフが損傷する。また、良好な切断を実現するために、切断の前に刃の高さを調整し、刃を揃える必要がある。しかし、そのような配置の代償は主要な利点である。

回転カッターのナイフ刃を傾斜させることが知られている。米国特許第３，３８０，３２８号、ＥＰ２８８１８２Ａ１、および米国特許出願公開第２００７／００４４６１３号を参照されたい。しかし、ナイフまたは刃先は回転カッターに固定されているため、ウェブ上での切断の角度は調整することができない。すなわち、異なる角度の切断を実現するには、傾斜の異なる複数の交換可能なナイフ刃／回転カッターが必要である。さらに、そのようなデバイスは傾斜した刃先により切断を配向するだけであり、切断ユニット自体を配向するわけではない。また、カッターの回転軸は、ウェブの送り方向に対する予め設定された配向での配置に限定される。

上記、および下記の実施形態に関する詳細な説明は、添付の図面と併せて読むことでより良く理解される。描写される実施形態は図示された正確な配置および手段に限定されるわけではないことを理解する必要がある。

回転切断装置の実施形態の斜視図である。 図１の回転切断装置の上部プレートを外した状態の、回転切断装置の回転カッターの上面図である。 ウェブ材料が送り込まれている状態の回転切断装置の斜視図である。 図３の回転切断装置の上面図である。 図１の回転切断装置の側面図である。 回転切断装置の別の実施形態の側面図である。 回転カッターの上面図である。 回転カッター、切断ユニット、およびウェブ材料の配向角度を示す図である。 １つの例示的な配向における回転カッター、刃先、およびウェブ材料の角度関係を示す拡大図である。 別の例示的な配向における回転カッター、刃先、およびウェブ材料の角度関係を示す拡大図である。 さらに別の例示的な配向における回転カッター、刃先、およびウェブ材料の角度関係を示す拡大図である。 回転カッターの半径の回転を示す、回転カッターの部分断面図である。 本開示の回転カッター装置によってなされた例示的な切断を示す図である。 本開示の回転カッター装置によってなされた例示的な切断を示す図である。 本開示の回転カッター装置によってなされた例示的な切断を示す図である。

図１を参照すると、ウェブ材料２６（図３）を切断する回転切断装置１０は、支持部１４に回転可能に取り付けられた切断ユニット１２を備える。切断ユニット１２は、上部プレート１５と、フレーム１６と、基部１８とを有する。図１および図２に示すように、基部１８は、湾曲したスロット２２をそれぞれ備える一対の対向する側部２０を有する。各スロット２２は、支持部１４に取り付けられた支柱２４をそれぞれ収容する。支柱２４は、スロット２２の内部で摺動して、切断ユニット１２が支持部１４の周りで回転できるようにし、切断ユニットをウェブの送り方向Ｆ（図３）に対して予め設定された配向で配置することを可能にする。切断ユニット１２の位置は支持部１４に対して調整可能だが、ウェブ材料の送り方向は支持部１４に対して垂直なままであることを理解する必要がある。

図２を参照すると、回転カッター３０が切断ユニット１２に設けられ、軸受３２を介してフレーム１６に取り付けられている。回転カッター３０は、螺旋切断ドラムであり得る。すなわち、切断刃またはナイフが螺旋角に沿ってドラムに取り付けられている。よって、ドラムの回転時に、一度にナイフの比較的小さい部分のみが材料をせん断して、直線切断を作り出す。電気駆動装置、歯車、プーリー、ベルト等の駆動システム（図示せず）、または他の種類の連結器が、回転カッター３０の心棒３６（図７）と連絡して、回転カッター３０をその縦軸３８（図７）の周りで回転させる。

図３および図４を参照すると、ウェブ材料２６は、回転カッター３０と、同じく切断ユニット１２に設けられた回転金敷２８との間を通過する。ウェブ２６は、衛生用品、医療用品、およびおむつ製品で使用される不織布材料であり得る。ウェブは、個別の部分に切断されるか、またはトリム部が除去される、連続的なウェブである。回転カッター３０が縦軸３８の周りで回転すると、ウェブ材料が回転カッター３０と金敷２８との間で送り出される。回転カッター３０の回転は、軸受面２９（図５）と回転カッターの支えリング３１（図５）との間の摩擦により金敷の回転に変換され、ウェブ２６が機械を通じて送り出される。図示されているように、および本明細書でさらに説明するように、切断ユニット１２および回転カッター３０は、たとえば、好ましくは約０．５°から約１５°までの範囲で、ウェブ２６に対して角度を成して配向することができる。したがって、切断ユニット１２は、基準点Ｃ（図９Ａ〜図９Ｃ）から見てわかるように、回転カッター３０を通る縦軸３８がウェブ２６の送り方向と予め設定された角度を形成するように配向され得る。

図５を参照すると、回転カッター３０は、金敷２８の下に配置される。代替で、図６に示すように、回転カッター３０を金敷２８の上に置くこともできる。刃先に力を適用する負荷システム３４（図１）は、空気圧シリンダ、液圧シリンダ、または任意の他の同等の機械システムであり得る。負荷システムは、金敷をプッシュするものとして図示されているが、金敷または回転カッターに作用することが可能である。負荷システムは、プッシュ構成では、被作動ローラと同じ側に配置し、プル構成では、もう一方の反対側に配置することができる。また、金敷２８が回転自在であることを理解する必要がある。金敷２８は、歯車、プーリー、またはステップモータにより、カッターと同期させることもできる。

回転カッター３０および金敷２８は、信頼性および耐摩耗性を向上させるために、焼結炭化物で作成することができる。本明細書で使用される焼結炭化物とは、複合物の７０〜９７重量％の硬質炭化物相および結合相として定義される。炭化タングステン（ＷＣ）は最も一般的な硬質相であり、コバルト（Ｃｏ）は最も一般的な結合相である。これら２つの材料が、基本的な焼結炭化物構造を形成する。他の多くの種類の焼結炭化物を回転カッターに使用することが可能であることを理解する必要がある。代替で、カッターまたは金敷は、工具鋼、高速度鋼、または同様のセラミック−金属複合物等の他の材料で部分的または全体的に作成することもできる。これらの材料は、既知の冶金法または粉末冶金法で製造することができる。

再び図２を参照すると、少なくとも１つの刃先４０が回転カッター３０に設けられている。本明細書でさらに説明するように、刃先４０は、所望のエンドカットに応じて、たとえば図６に示すように、さまざまな形状を有する可能性があり、ロータ面から外側に突出するようにロータ面と一体に形成することができる。刃先４０は、支えリング３１との関係で研磨され、数マイクロメートル単位で上下させるか、支えリング３１と同じ高さにすることができる。このパラメータは、主として切断される材料に依存するが、刃先４０は、調整が不要となるように研磨され、信頼性と達成可能な性能とを大幅に向上させる。

図７および図８に示すように、刃先４０は、回転カッターの回転軸である縦軸３８に対して刃先の角度αで配向されている。角度αは、約０．５°から約１５°までの間である。図９Ａ〜図９Ｃを参照すると、回転カッター３０の回転軸である縦軸３８は、ウェブ材料２６の送り方向に対して、可変角度βで逆配向されており、すなわち、反対方向に回転している。ウェブ位置２６’によってさらに明確にわかるように、この逆向きの可変角度βもまた、約０．５°から約１５°までの間である。

ウェブ方向に対して完全に平行な切断が望まれる場合、切断ユニットの配向の刃先の配向は変更されない。図９Ａを参照すると、この例では、角度αが角度βと等価であり、直線切断を生み出す。この例によると、縦軸３８に対する刃先４０の角度αが−５°に予め設定されている場合、切断ユニットを支持部１４の周りで５°の角度α回転させることができる。

別の種類の製品形状が求められる場合、すなわち、可変角度βが角度αより大きい場合、刃先４０の別の所望の切断角度を得るために、切断ユニット１２の位置を支持部１４との関係で調整することができる。たとえば、図９Ｂに示すように、刃先の角度αが回転カッター上で−５°の角度で予め配向されているときに、角度γで表される、刃先４０とウェブ２６に対して垂直である線Ｌとの間の角度がウェブ２６に対して２°である配向の切断を作り出すには、切断ユニットの角度を、７°（２つの角度のなす角度）の可変角度で、ウェブに対して逆配向する必要がある。よって、β＝７°は、角度γが線Ｌから反時計回りで２°である配向を示す。

図９Ｃを参照すると、可変角度βが刃先の角度αよりも小さい配向、すなわち、刃先の角度αが回転カッター上で−５°の角度で予め配向され、角度γがウェブ２６に対して時計回りで−２°配向された切断が望まれる例では、切断ユニットの角度を、３°（２つの角度のなす角度）の角度βで、ウェブに対して逆配向する必要がある。

上述した角度値は例示的なものであり、刃先４０と回転軸３８との間の予め設定された角度の具体的な値は、上述した範囲の任意の数値から選択することができることを理解する必要がある。さらに、上述したように、切断ユニット１２を時計回りまたは反時計回りで回転させて角度値に影響させることができる。

半径Ｒをその特徴に含む形状の場合、本開示についてさらに説明することができる。図１０に示すように、環状線の各点は、点Ｃにより表されているように、軸３８の各側での位置に応じた正または負の値により、ウェブ方向で移動する（図９Ａでも図示）。カッター軸３８に平行な直径が角度αだけ移動すると、カッターの軸に沿った位置に応じて、縦方向での移行が生じる。正または負であり得るこの移行は、矢印で示されているように、半径の点を直径と同じ値だけ垂直に移動するためにも使用される。よって、この種の幾何学的変換を使用して、任意の種類の形状を生成することができる。

上述したように、回転ダイカッターの刃先自体は真っすぐではなく、０．５°から１５°までの角度で設計されている。切断ユニット１２は、ほぼ同じ角度で逆配向されている。しかし、工程パラメータを考慮するために、ある程度の調整を加えることが可能であることを理解する必要がある。よって、上に説明したように、切断ユニット１２をスロット２２および支柱２４を介して支持部１４の周りで回転させることができる。結果として、刃先全体がすべての箇所を同時に切断するわけではないが、ウェブ上の最終的な切断は真っすぐであり、切断方向に対して垂直である。この配置により、長い直線切断を生成するように設計された炭化物回転ダイカッターとその切断ユニットとが得られる。

図１１Ａ〜図１１Ｃを参照すると、研磨された刃先の形状に応じて、臍状切断を含む直線切断（図１１Ａ）を生成することができる。同様に、図１１Ｂに示すように、共通の縁部を有するかまたは有さない矩形に応用することも可能である。さらに、図１１Ｃに示すように、イヤーカットや、共通の縁部を有するかまたは有さない長い縁部がある場合にも有益であり得る。

よって、本発明は、２つのおむつ、またはそれらと不織布の他の形状的特徴との組合せを直線的に切断するために使用することができる。また、衛生用途または非衛生用途の拭き取り繊維またはティッシュ、ボール紙、紙、薄い金属シート、薄いプラスチック材料シート、補強または非補強の同様の複合材料等を切断するために使用することも可能である。

本配置は、カッターが研磨されるときに切断パラメータが生成されるため、切断の前に刃先を調整する必要がない。切断力が軽減され、切断が滑らかであり、振動のレベルが制限される。さらに、金敷の寿命が劇的に向上する。

本発明についてその特定の態様を参照しながら説明したが、多数の他の変形および改良ならびに他の用途が当業者にとって明らかとなる。したがって、本実施形態は本明細書の具体的な開示によってではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが好まれる。

Claims (10)

1. ウェブ材料（２６）を切断する回転切断装置（１０）であって、
   支持部（１４）と、
   前記支持部（１４）に移動可能に設けられた切断ユニット（１２）と、
   前記切断ユニット（１２）に回転可能に設けられ、縦軸（３８）を有する回転カッター（３０）と、
   前記回転カッター（３０）に設けられた少なくとも１つの刃先（４０）と
   を備え、前記少なくとも１つの刃先（４０）が、前記回転カッター（３０）の前記縦軸（３８）に対して角度（α）を成して配向され、前記切断ユニット（１２）が、前記ウェブ材料の送り方向（Ｆ）に対して可変角度（β）で調整可能に逆配向されており、前記切断ユニット（１２）が、前記支持部（１４）に取り付けられた各支柱（２４）を収容する湾曲したスロット（２２）をそれぞれ備える一対の対向する側部（２０）を有する基部（１８）を有し、前記支柱（２４）が前記スロット（２２）の内部で摺動することで前記切断ユニット（１２）が前記支持部（１４）に対して回転できるようになっており、
   前記ウェブ材料（２６）の前記送り方向（Ｆ）に対する前記切断ユニット（１２）の前記可変角度（β）での配向を調整するために、前記切断ユニット（１２）は前記支持部（１４）に回転可能に取り付けられており、
   前記切断ユニット（１２）が、前記回転カッターの前記縦軸（３８）に対して約０．５°から約１５°までの範囲で逆配向されていることを特徴とする、回転切断装置（１０）。
2. 前記刃先の前記角度（α）が、約０．５°から約１５°までの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の回転切断装置。
3. 前記ウェブ材料（２６）が、前記回転カッター（３０）の前記縦軸（３８）に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１または２に記載の回転切断装置。
4. 前記可変角度（β）が、前記刃先の前記角度（α）と等価であるか、前記刃先の前記角度（α）より小さいか、または前記刃先の前記角度（α）より大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の回転切断装置。
5. ウェブ材料（２６）を切断する回転切断ユニット（１２）であって、
   フレーム（１６）と、
   前記フレーム（１６）に回転可能に設けられ、縦軸（３８）を有する回転カッター（３０）と、
   前記回転カッター（３０）に設けられた少なくとも１つの刃先（４０）と
   を備え、前記少なくとも１つの刃先（４０）が、前記回転カッターの前記縦軸（３８）に対して角度（α）を成して配向され、前記回転切断ユニット（１２）が、前記ウェブ材料（２６）の送り方向（Ｆ）に対して可変角度（β）で調整可能に逆配向されており、前記切断ユニット（１２）が、支持部（１４）に取り付けられた各支柱（２４）を収容する湾曲したスロット（２２）をそれぞれ備える一対の対向する側部（２０）を有する基部（１８）を有し、前記支柱（２４）が前記スロット（２２）の内部で摺動することで前記切断ユニット（１２）が前記支持部（１４）に対して回転できるようになっており、
   前記切断ユニット（１２）が、前記回転カッター（３０）の前記縦軸（３８）に対して、約０．５°から約１５°までの範囲である前記可変角度（β）で逆配向されていることを特徴とする、回転切断ユニット。
6. 前記刃先の前記角度（α）が、約０．５°から約１５°までの範囲であることを特徴とする、請求項５に記載の回転切断ユニット。
7. 前記ウェブ材料（２６）が、前記回転カッター（３０）の前記縦軸（３８）に対して傾斜していることを特徴とする、請求項５または６に記載の回転切断ユニット。
8. 前記フレーム（１６）が、回転切断装置（１０）の支持部（１４）に回転可能に取り付けられ、前記ウェブ材料（２６）の前記送り方向（Ｆ）が、前記支持部（１４）に対して垂直であることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の回転切断ユニット。
9. 前記可変角度（β）が、前記刃先の前記角度（α）と等価であるか、前記刃先の前記角度（α）より小さいか、または前記刃先の前記角度（α）より大きいことを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の回転切断ユニット。
10. 請求項５から９のいずれか一項に記載の回転切断ユニット（１２）を使用して、ウェブ材料（２６）から形状を切断する方法。