JPWO2005085108A1 - ウエブ変速装置 - Google Patents

Abstract

本発明のウエブ変速装置は、１回転ごとに１回以上周期的に周速度Ｖ（θ）を変化させながら当該周速度Ｖ（θ）と概ね同じ速度で連続ウエブを搬送するドラム３、前記ドラム３の上流に配置され、前記ドラム３に前記連続ウエブＷ１を供給する移動体２、そして、前記ドラムの周速度Ｖ（θ）と概ね同じ速度で搬送されている前記連続ウエブＷ１を前記ドラム上において切断するカッタ４、を備える。前記移動体２は、前記ドラム３に供給される前記連続ウエブＷ１の供給速度と前記ドラムＥにより搬送されている前記連続ウエブＷ１の搬送速度とが概ね同じになるように、前記ドラム３の周速度Ｖ（θ）の変化に応じて移動する。

Description

本発明は、搬送中のウエブに所定の加工を行い得るウエブ変速装置に関する。

搬送中のウエブに接着などの加工を施すためには、所定の時間が必要である。そのために、ライン全体の速度を小さくすることは、生産性を低下させるかもしれない。生産性を向上させるために、ライン全体の速度を一定に保ちながら、加工中のウエブの速度を小さくするウエブ変速装置や、吸収材製品の製造装置は、公知である（例えば、下記特許文献１，２）。
Ｕ．Ｓ．Ｐ．６，５９６，１０８Ｂ２（要約） 特許第３，４５２，５７７号明細書（第５図，第１９欄）（ＷＯ９５／０１２４９１）

しかし、ウエブに切断や加工を施すドラム自体の速度を変化させることや、当該ドラム上でウエブを切断することは開示されていない。

たとえば、一般に、超音波溶着によるウエブの加工はヒートシールによるウエブの加工に比べ加工に要する時間が長い。そのため、既設の生産ラインにおいてヒートシールを超音波溶着に変更すると生産ライン全体のスピードが低下し、生産性の低下を招く可能性がある。
したがって、本発明の目的は生産ライン全体のスピードを低下させることなく生産ラインに組み込むことができるウエブ変速装置を提供することである。

本発明のあるウエブ変速装置は、１回転ごとに１回以上周期的に周速度を変化させながら当該周速度と概ね同じ速度で連続ウエブを搬送するドラム、前記ドラムの上流に配置され、前記ドラムに前記連続ウエブを供給する移動体、そして、前記ドラムの周速度と概ね同じ速度で搬送されている前記連続ウエブを前記ドラム上において切断するカッタ、を備える。前記移動体は、前記ドラムに供給される前記連続ウエブの供給速度と前記ドラムにより搬送されている前記連続ウエブの搬送速度とが概ね同じになるように、前記ドラムの周速度の変化に応じて移動する。

これらの変速装置においては、ドラムが回転することで連続ウエブを搬送しながら、前記ドラムの周速度が周期的に変化する。これにより、ドラムにより搬送されている連続ウエブの搬送速度が周期的に変更される。さらに、ドラム上の連続ウエブの搬送速度が小さくなった時に、連続ウエブの供給速度が小さくなるように、一方、ドラム上の連続ウエブの搬送速度が大きくなった時に、連続ウエブの供給速度が大きくなるように、前記移動体が周期的に移動する。これにより、ドラム上およびドラムの上流において連続ウエブが大きく弛んだり縮んだりするのを抑制し得る。

本発明において、ウエブ変速装置には、１個の前記ドラムが設けられてもよいし、複数個の前記ドラムが設けられてもよい。複数個の前記ドラムが設けられる場合、１つのドラム上で連続ウエブの加工が行われ、別のドラム上で連続ウエブの切断が行われてもよい。また、複数個の前記ドラムが設けられる場合、各ドラムの周速度は概ね同じになるように設定されるのが好ましい。

本発明の好ましい態様においては、ウエブ変速装置は、前記ドラム上で前記連続ウエブに加工を施す加工装置を更に備えている。

この場合、ドラムの周速度が小さくなった際、すなわち、連続ウエブの搬送速度が小さくなった際にドラム上の連続ウエブに加工を施すことで、加工時間を稼ぐことができる。一方、前記加工が行われていない場合にドラムの周速度を大きくして連続ウエブの搬送速度を大きくすることで、ウエブの平均的な搬送速度を生産ラインの搬送速度に合わせることが可能となる。
かかる観点から、前記ドラムの平均周速度よりも小さい速度で前記ドラムが前記連続ウエブを搬送している際に、前記加工装置が前記連続ウエブに加工を施すのが好ましい。前記加工装置は、前記連続ウエブを溶着する溶着装置であってもよい。

本発明の別の好ましい態様においては、前記ドラムの平均周速度よりも小さい速度で前記ドラムが前記連続ウエブを搬送している際に、前記カッタが前記連続ウエブを切断する。これにより、切断の精度が向上し得る。

本発明の別の好ましい態様においては、ウエブ変速装置は前記カッタによる切断で生成された切断ウエブを前記ドラムから受け取って搬送する受取装置を更に備える。前記受取装置が前記切断ウエブを受け取った際に、当該切断ウエブを前記受取装置が搬送する速度が、前記切断の際の前記連続ウエブの搬送速度よりも大きく設定されている。これにより、前記連続ウエブの先端と前記切断ウエブの後端とが互いに離間される。

この場合、前記カッタにより前記連続ウエブが切断されて、切断により形成された切断ウエブを切断時のドラムの周速度よりも大きな速度で搬送する（移動させる）ことができる。更に、受取装置が切断ウエブをかかる大きな速度で搬送する（移動させる）ことにより、連続ウエブの先端と切断ウエブの後端とを離間させることができる。これにより、この離間後には前記連続ウエブの搬送速度を切断ウエブの搬送速度よりも大きくしても、連続ウエブの先端が切断ウエブの後端に干渉するのを防止し得る。

本発明において、ドラムの周速度の変化のサイクルはドラムの１回転当たりに、１回でもよいし複数回であってもよく、加工を施す箇所に応じた回数や、製造する製品に応じた回数としてもよい。

図１（ａ）は本発明のウエブ変速装置の第１実施例を示す概略構成図であり、図１（ｂ），図１（ｃ）は移動ローラの移動軌跡の例を示す概略側面図である。 図２は本発明のウエブ変速装置の変形例を示す概略構成図である。 図３は本発明のウエブ変速装置の第２実施例を示す概略構成図である。 図４は本発明のウエブ変速装置の第３実施例を示す概略構成図である。 図５は本発明のウエブ変速装置の第４実施例を示す概略構成図である。 図６は本発明のウエブ変速装置の第５実施例を示す概略構成図である。 図７はドラムの周速度の変化を示す特性図である。

符号の説明

２：移動ローラ（移動体）
３，３Ａ：ワークドラム
４：カッタローラ
６：加工装置
５０：受取装置
Ｗ１：連続ウエブ
Ｗ２：切断ウエブ
ＷＳ：ウエブ変速装置
Ｖ（θ）：周速度
Ｖａ：平均周速度

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基づいて定められる。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。

第１実施例
以下、本発明の実施例が図面を参照して説明される。
図１は、第１実施例を示す。
ウエブ変速装置ＷＳは、移動ローラ（移動体の一例）２、ワークドラム３およびカッタローラ４を備えている。移動ローラ２の上流には固定ローラ１が配置されていてもよい。ワークドラム３の上流の移動ローラ２から連続ウエブＷ１がワークドラム３に連続的に供給される。前記カッタローラ４の外周面には２つの刃４１が設けられている。ワークドラム３には前記カッタローラ４の刃４１を受ける１以上の刃受けが設けられていてもよい。

ワークドラム３は、周期的に周速度Ｖ（θ）を変更しながら、回転することができる。このため、ワークドラム３上に加工装置が設けられている場合、ワークドラム３は加工装置の加工処理能力に見合った速度で連続ウエブＷ１を移動させることができる。また、ワークドラム３は、連続ウエブＷ１を吸着して保持できる構造を有していてもよい。たとえば、バキュームによりウエブＷ１が吸引される構造の場合、ワークドラム３には図示しない吸引口が設けられてもよい。

ワークドラム３は、例えばサーボモータのようなモータにより回転される。モータの回転速度をワークドラム３の位相に応じて変化させることにより、ワークドラム３の周速度を加工装置の位置に合わせて変化させることができる。
なお、ワークドラム３の周速度を変化させる方法としては、ワークドラム３を回転させる主モータと速度を変化させるサーボモータとを組み合わせて変化させる方法が採用されてもよい（たとえば特開２００３−１４５４８５号参照）。

カッタローラ４は、加工後の連続ウエブＷ１をワークドラム３上で切断することができる。カッタローラ４が連続ウエブＷ１を切断するので、切断箇所３１から下流にある切断ウエブＷ２は、切断箇所３１から上流にある連続ウエブＷ１の速度と異なる速度で移動することが可能となる。

例えば、連続ウエブＷ１が切断される際、当該連続ウエブＷ１のワークドラム３上の周速度が、Ｖ１であるとすると、その後、切断箇所３１から上流にある連続ウエブＷ１の速度がＶ１よりも小さいまたは大きい速度Ｖ２となっても、切断箇所３１から下流にある切断ウエブＷ２の移動速度は、かかる速度Ｖ２に影響されない。すなわち、切断ウエブＷ２の移動速度は、ドラムの周速度（連続ウエブＷ１の搬送速度）に依存しない。この場合、下流にある切断ウエブＷ２が、ワークドラム３の周速度Ｖ１と異なる速度で移動するためには、切断ウエブＷ２が前記ワークドラム３から離れ別の移動装置により移動されているか、あるいは、切断ウエブＷ２がワークドラム３から離れないまでも別の移動装置により力を受けているのが好ましい。

切断の際の連続ウエブＷ１の速度Ｖ１よりも切断ウエブＷ２の移動速度の方が大きい場合は、連続ウエブＷ１の先端と切断ウエブＷ２の後端とが互いに離間する。これにより、この離間後には前記連続ウエブの搬送速度を切断ウエブの搬送速度よりも大きくしても、連続ウエブの先端が切断ウエブの後端に干渉するのを防止し得る。

そのような移動装置の一例として、例えば、図３（ａ）や図３（ｂ）に示す受取装置５０が用いられ得る。受取装置５０は、カッタローラ４による切断の直後に吸引又は機械的手段により、切断ウエブＷ２をワークドラム３から受け取る。ワークドラム３が受取装置５０に切断ウエブＷ２を渡す際に、ワークドラム３は吸引を解除して切断ウエブＷ２がワークドラム３から離れ易くしてもよい。

図１（ａ）に示す移動ローラ２が連続ウエブＷ１を供給する速度Ｖ３よりも、ドラムの周速度Ｖ（θ）が小さい周速度Ｖ４になると、連続ウエブＷ１が移動ローラ２とワークドラム３の間で弛む。この弛みは、連続ウエブＷ１の走行（搬送）に悪影響を与える。例えば、弛む長さが長いと、弛み部分で連続ウエブＷ１が絡み付くからである。この弛みを抑制するため、移動ローラ２がワークドラム３の周速度の変化に合わせて往復移動する。これにより、連続ウエブＷ１のワークドラム３への供給速度がワークドラム３の周速度（すなわち、ワークドラム３上での連続ウエブＷ１の搬送速度）とが概ね同じになるように保たれる。

前記移動ローラ２の移動と前記ワークドラム３の周速度Ｖ（θ）の変化（加速度）との関係は、下記の(1) 式で表される。
２・ｄｘ／ｄｔ≒ｄＶ（θ） …(1)
ｄｔ：微小時間
ｄｘ：ワークドラム３に対する微小時間当たりの移動ローラ２の変位量
ｄＶ（θ）：微小時間当たりのワークドラム３の周速度の変化量（加速度）
すなわち、ワークドラム３に対する微小時間ｄｔ当たりの移動ローラ２の変位量ｄｘを当該微小時間ｄｔで除した値の２倍が、ワークドラム３の加速度ｄＶ（θ）と概ね等しい。

例えば、移動ローラ２がワークドラム３に近づく（連続ウエブＷ１の供給方向Ａ１に向って移動する、ｄｘ＞０）ことにより、連続ウエブＷ１の供給速度が大きくなり、該大きくされた供給速度に合わせて、ワークドラム３の周速度Ｖ（θ）を大きくすることができる。一方、移動ローラ２がワークドラム３から遠ざかる（連続ウエブＷ１の供給方向Ａ１とは逆方向Ａ２に向って移動する、ｄｘ＜０）ことにより、連続ウエブＷ１の供給速度が小さくなり、該小さくされた供給速度に合わせて、ワークドラム３の周速度Ｖ（θ）を小さくすることができる。

なお、図１（ｂ）に示すように、移動ローラ２の移動は、移動ローラ２に取り付けたアームの揺動により行ってもよい。また、図１（ｃ）に示すように、移動ローラ２の回転中心Ｏとは異なる回転移動中心Ｒが偏心して設けられた移動ローラ２を該回転移動中心Ｒを中心に回転させることで、移動ローラが移動されてもよい。
また、図２のように固定ローラ１と移動ローラ２とを配置することにより、移動ローラ２の移動方向と連続ウエブＷ１の供給速度およびワークドラム３の周速度との関係が前述の図１（ａ）の変速装置と逆になってもよい。

第２実施例
本発明の変速装置は、加工装置を備えていてもよい。該加工装置は、例えば、切断、穴開け、シール、貼り付け又は塗布等の工程を行うことが可能である。例えば、連続ウエブＷ１を溶着ないしシールする場合、超音波溶着、ヒートシール等が採用され得る。以下、図３を参照して、超音波溶着を用いた第２実施例が説明される。

ワークドラム３の回りには、加工装置６の本体が少なくとも１つ配置されている。図３（ａ），図３（ｂ）において、ワークドラム３は複数のアンビル（のこ台）３０を有していてもよい。また、ワークドラム３は、前記アンビル３０の部分および／またはアンビル３０以外の部分において吸引又は機械的手段により連続ウエブＷ１を保持してもよい。

図３（ａ）に示すように、連続ウエブＷ１はワークドラム３上の受取位置Ｐ１においてワークドラム３に受け取られ、加工位置Ｐ２，Ｐ２において加工装置６により加工が施される。前記連続ウエブＷ１のうちアンビル３０上に載置された部分のうちの一部が加工装置６により加工される。その後、連続ウエブＷ１は切断位置Ｐ３においてカッタローラ４により切断される。なお、この切断を行う際のカッタローラ４の周速度は、ワークドラム３の周速度と概ね同じ速度であってもよい。

図３（ｂ）に示すように、前記切断により形成された切断ウエブＷ２は、渡し位置Ｐ５において受取装置５０に受け取られ、その後、コンベヤ５１上に載せられる。

ここで、超音波溶着による加工を施す場合、一般にヒートシールによる加工を施す場合に比べ、加工位置でのライン速度（ウエブの移動速度）を小さくする必要がある。このため、ヒートシールを使用していた生産ラインにヒートシール装置の代わりに超音波溶着装置を組み入れる場合、加工位置でのウエブの速度を小さくする必要がある。

そこで、前述のように、移動ローラ２およびワークドラム３により、連続ウエブＷ１の加工時の移動速度が小さくされている。すなわち、図３（ａ）に示すように、加工時には、移動ローラ２が前記逆方向Ａ２に向って移動して連続ウエブの供給速度が小さくなると共に、ワークドラム３の周速度が小さくなり、これに伴ってワークドラム３上での連続ウエブＷ１の搬送速度が小さくなる。一方、加工後には、移動ローラ２が供給方向Ａ１に移動して連続ウエブＷ１の供給速度が大きくなると共に、ワークドラム３の周速度が大きくなり、これに伴ってワークドラム３上での連続ウエブＷ１の搬送速度が大きくなる。したがって、ウエブ変速装置を組み込むことにより、生産ラインの全体としての速度を落とすことなく超音波溶着装置を既存のラインに組み入れることができる。
なお、ワークドラム３の周りに複数の加工装置６，６を配置すれば、ウエブの溶着すべき領域に与える超音波エネルギーを効率的に与えることができるため、一層の速度アップが望める。

ワークドラム３の周速度Ｖ（θ）は、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ワークドラム３の位相θに応じて周期的に変化する。前記周速度Ｖ（θ）と位相θとの関係としては、種々の関数が採用され得る。例えば、図７（ａ）に示すように、周速度Ｖ（θ）は単純な正弦曲線に沿って変化してもよい。また、移動ローラ２が移動中心（図３（ａ）の移動ローラ２の実線で示す位置）において一時的に停止する場合には、図７（ｂ）のように平均速度Ｖａにおいて一時的に定速度となるように変速されてもよい。移動ローラ２が移動端（図３（ａ）の移動ローラ２の２点鎖線で示す位置）において一時的に停止する場合には、図７（ｃ）のように、周速度Ｖ（θ）が最大および最小となったときに一時的に一定速となってもよい。

前記加工装置６による加工は、ワークドラム３の周速度Ｖ（θ）がワークドラム３の平均周速度Ｖａよりも小さい間に行われてもよい。該加工は、前記周速度Ｖ（θ）が前記平均周速度Ｖａよりも小さい間に加え、前記周速度Ｖ（θ）が前記平均周速度Ｖａと同等ないし前記平均周速度Ｖａよりも若干大きいときにも行われてもよい。

一方、カッタローラ４による連続ウエブＷ１の切断は、図７（ａ）に示すように、前記加工が行われているタイミングで行われてもよいし、図７（ｂ），図７（ｃ）のように、加工が行われていないタイミングで行われてもよい。切断の精度の観点から、カッタローラ４による連続ウエブＷ１の切断は、ワークドラム３の周速度Ｖ（θ）がワークドラムの平均周速度Ｖａよりも小さいときに行われるのが好ましい。

前記ワークドラム３の変速のサイクル（周期）当たりの回転角２π／Ｎは、たとえば、２πをワークドラム３に設けたアンビルの数ｍで除した角度であってもよい。加工装置６を複数個設ける場合には、前記回転角２π／Ｎは、たとえば、アンビルの数ｍと加工装置６の数ｎの積で除した角度であってもよい。すなわち、前記回転角２π／Ｎは、下記の(2),(3) 式で表される数であってもよい。
２π／Ｎ＝２π／ｍ …(2)
２π／Ｎ＝２π／（ｍ・ｎ） …(3)

図３の前記受取装置５０はワークドラム３の周速度Ｖ（θ）が最大速である際に、切断ウエブＷ２を受け取ってもよい。このようにすることで、切断ウエブＷ２の渡し位置Ｐ５において、切断ウエブＷ２に弛みを生じることなく、受取装置５０が切断ウエブＷ２をワークドラム３から受け取ることができる。

第３実施例
図４は第３実施例を示す。
本実施例では、受取装置５０として、図４に示すように、複数のパッド５５を周速度を変化させながら回転させることで各パッド間の間隔を調整する調整ドラムが採用されている。たとえば、受取装置５０のパッド５５の周速度は、渡し位置Ｐ５において最大速とされ、その後、コンベヤ５１に切断ウエブＷ２を移載する際に、コンベヤ５１の速度に合った速度まで減速されてもよい。前記調整ドラムとしては、たとえば、特開２００２−３４５８８９号に開示された構造が採用され得る。

第４実施例
図５は第４実施例を示す。
本実施例では、図５に示すように、カッタローラ４はワークドラム３から離れた連続ウエブＷ１が受取装置５０のパッド５５上で切断される。
連続ウエブＷ１の切断位置はかかる例に限定されない。たとえば、ワークドラム３から連続ウエブＷ１を受け取る受取装置５０とワークドラム３との間において、ワークドラム３から離れた連続ウエブＷ１がカッタローラ４により、切断されてもよい。

第５実施例
図６は第５実施例を示す。
図６に示すように、本実施例の変速装置は、第１ワークドラム３と当該第１ワークドラムの下流の第２ワークドラム３Ａとを備えている。前記第２ワークドラム３Ａはアンビルローラであり、前記第１ワークドラムから連続ウエブＷ１を受け取る。該第２ワークドラム３Ａ上においてカッタローラ４により連続ウエブＷ１が切断される。

この場合、前記第２ワークドラム３Ａは前記第１ワークドラム３と同期して、周期的に周速度を変化させながら、回転するのが好ましい。すなわち、第２ワークドラム３Ａの周速度は、第１ワークドラム３の周速度と概ね同じになるように制御されるのが好ましい。この場合、第１ワークドラム３上での連続ウエブＷ１の搬送速度と第２ワークドラム３Ａ上での連続搬送速度は概ね同じとなる。
第２ワークドラム３Ａで切断されて形成された切断ウエブＷ２は受取装置であるコンベヤ５１に渡されて下流に搬送される。

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、３つ以上の周期変速するワークドラムが用いられてもよい。また、移動体はロールでなくてもよい。また、ウエブを円滑に搬送するためのウエブガイダが設けられてもよい。
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、使い捨て着用物品、建築用資材、医療用資材などのようにウエブを連続的に加工する設備に好適に利用されることができる。

Claims (6)

1. ウエブの変速装置であって、
   １回転ごとに１回以上周期的に周速度を変化させながら当該周速度と概ね同じ速度で連続ウエブを搬送するドラム、
   前記ドラムの上流に配置され、前記ドラムに前記連続ウエブを供給する移動体、該移動体は前記ドラムに供給される前記連続ウエブの供給速度と前記ドラムにより搬送されている前記連続ウエブの搬送速度とが概ね同じになるように前記ドラムの周速度の変化に応じて移動し、そして、
   前記ドラムの周速度と概ね同じ速度で搬送されている前記連続ウエブを前記ドラム上において切断するカッタ、を備えたウエブ変速装置。
2. 請求項１において、前記ドラム上で前記連続ウエブに加工を施す加工装置を更に備えたウエブ変速装置。
3. 請求項２において、前記加工装置が前記連続ウエブを溶着する溶着装置であるウエブ変速装置。
4. 請求項３において、前記ドラムの平均周速度よりも小さい速度で前記ドラムが前記連続ウエブを搬送している際に、前記加工装置が前記連続ウエブに加工を施すウエブ変速装置。
5. 請求項４において、前記ドラムの平均周速度よりも小さい速度で前記ドラムが前記連続ウエブを搬送している際に、前記カッタが前記連続ウエブを切断するウエブ変速装置。
6. 請求項５において、前記カッタによる切断で生成された切断ウエブを前記ドラムから受け取って搬送する受取装置を更に備え、
   前記受取装置が前記切断ウエブを受け取った際に、当該切断ウエブを前記受取装置が搬送する速度が、前記切断の際の前記連続ウエブの搬送速度よりも大きく、
   これにより、前記連続ウエブの先端と前記切断ウエブの後端とが互いに離間されるウエブ変速装置。

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