用于切割材料幅材的设备的制作方法

本发明涉及用于激光切割材料幅材的设备，该材料幅材优选地为连续幅材。

更具体地，本发明应用于制造卫生内衣诸如婴儿尿布、卫生毛巾等。

背景技术：

这些卫生制品通常包括通常夹在非织造织品的可渗透内层和聚乙烯的不可渗透外层之间的吸收垫。

此类制品的制造涉及初始形成结合前述层的连续幅材，然后使幅材成形并最终将幅材分离成准备好包装的单个物品。成形主要在于切割腿形轮廓，并且更一般地，用来给予制品适用于指定用途的外形。

用于该类型的操作的现有技术设备包括转动滚筒和激光切割头，当幅材在预定方向上推进时幅材部分地环绕转动滚筒周围，在幅材经过滚筒的过程中激光切割头在幅材上操作。由于激光切割头的低维护需求及其容易控制和调整，尤其是在与该同一技术领域中采用的旋转刀片切割器系统(其需要频繁更换刀片或无论如何需要频繁磨快刀片)比较时，激光切割头尤其适用于在制造卫生内衣产品中使用的过程。

尽管此应用的优点是明显的，但使用激光切割的一个缺点无疑是与切割头和/或光学系统的移动有关，因为幅材馈送的非常高的速度和这些制品的批量生产涉及使用极为迅速的往复驱动器，并因此需要移动几乎可以忽略并且经历非常显著的加速的大批制品。

也就是说，该技术的主要缺点中的一个是由于所涉及的高惯性荷载需要高功率(和高成本)驱动系统和非常高强度的结构。

现有技术的进一步的解决方案在文件EP0549357中公开，其说明了通过在转动滚筒的内表面上引导激光束、切片从而在转动滚筒内使用激光切割头，以便在随着滚筒平移的幅材上产生切割或切口。

具体地，所述文件指出切割头包括定位在滚筒中心的固定指向的元件以使激光束朝向滚筒表面偏转，拓宽激光束以便覆盖滚筒的整个表面。

就此来说，另外的平面镜放置在滚筒内以拦截折射/反射的激光的部分，使其在表面上再次转向。

不利的是，该解决方案需要高功率的激光源，因为偏转器元件的固定位置意味着需要瞬间完成切割，或至多在切割期间停止滚筒移动，这在所关注技术领域中显然是不期望的。

此外，也没有低估安全性的问题，就EP0549357的激光束的广泛散布来说，这是特别关键的，该激光束被设计成覆盖滚筒的整个宽度，导致仅在槽口的对应中有效并因此为更大的部分被反射/折射。

技术实现要素：

就上文来说，本发明的主要技术目的是设计用于激光切割材料幅材并能够克服上述缺点的设备。

在该技术目的的情境下，本发明的一个重要目标是提供用于激光切割材料幅材并能够减少在运动中切割所需的资源的设备。

本发明的进一步目标是设计用于激光切割材料幅材的设备，其中与切割头相关联的移动被最小化。

所指定的技术目的和目标基本上通过包括在权利要求1中陈述的技术特征的用于激光切割材料幅材的设备实现。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点在用于激光切割材料幅材的优选但非排他的实施例的非限制性描述中更明显，如在附图中图解，其中：

-图1示出根据本发明的用于激光切割材料幅材的设备的第一实施例的示意图；

-图2示出根据本发明的用于激光切割材料幅材的设备的第二实施例的示意图；

-图3A至图3C分别在示意顶视图和侧视图中示出根据本发明的用于激光切割材料幅材的设备的第三实施例；

-图4A至图4C分别是根据本发明的用于激光切割材料幅材的设备的第四实施例的示意前视图、示意侧视图和透视图。

具体实施方式

参考附图，数字1表示用于激光切割材料幅材2的设备。

优选地，设备1适配于用于制作卫生内衣诸如婴儿尿布或卫生毛巾的机器。

该设备因此包括退绕机(未示出)，幅材2在该退绕机制成(优选地连续且填料的)，例如通过将可渗透材料的第一层与不可渗透材料的第二层并置，并在两者之间插入构成垫料的一部分吸收材料(未示出)来制成。该操作例如通过两个馈送辊和用于添加衬垫的未在附图中示出的已知类型设备完成。

然而，应注意，根据本发明的切割设备可用于分割和切割任何部件，即使是卫生制品的附属部件，只要其可取自材料幅材制品，无论其成分如何。

因此，依靠构造成将运动施加到所要切割的材料幅材2的合适移动装置3来推进连续幅材2。更准确地，使得将要切割的材料幅材2通过其推进的移动装置3为幅材2限定馈送路径“P”，其至少部分地可绕在下文中称为中心轴线“A”的中心轴线旋转。中心轴线“A”因此横向于幅材2。

更详细地，移动装置3至少包括围绕中心轴线“A”安装并且限定至少部分弯曲的切割区“Z”的传送机4。

因此，传送机4被构造成在馈送路径“P”中限定曲线，该曲线的凹陷面向中心轴线“A”。

优选地，如随着该描述继续变得更清晰，传送机4至少包括可绕其旋转轴线旋转的滚筒5，该旋转轴线优选地对应于中心轴线“A”(图1、图2、图3a、图3b)。可替换地，传送机4可由与滑动带6b等可滑动地相关联的弯曲的中心核6a限定(图4a至图4c)。

为保证处理准确，设备配备张紧装置(未示出)，其优选地可操作地位于传送机上游和下游。

更优选地，张紧装置为幅材2(至少部分地)限定分别与传送机4相关联的馈送单元12和拾取单元13。

馈送单元12可操作地位于传送机4上游以引导幅材2，即其馈送路径“P”以预定入口角朝向传送机。

类似地，拾取单元13可操作地位于传送机4下游从而以预定出口角拾取幅材2，即，在幅材2离开传送机4时确定其馈送路径“P”。

为切割材料，设备1还包括激光切割头7，其配备有配置为生成激光束“F”的激光源7a，以及配置为将激光束“F”朝向切割区“Z”引导的光学系统7b。

根据本发明，切割头7的光学系统7b包括位于传送机4内的至少一个引导构件8，以引导激光束“F”朝向切割区“Z”离开中心轴线“A”。

也就是说，引导构件8面向由传送机4限定的凹陷。更准确地，引导构件8位于中心轴线“A”附近。

应注意引导构件8优选地为通过平面镜9或透镜的系统与激光源7a可操作地相关联的平面镜8a或透镜。

也就是说，引导构件8优选地限定切割头7的端部元件，激光束“F”在将要切割的材料的方向上从该端部元件投射。

引导构件8还可由通过钼、铝或铜制成的金属部件构成。

有利地，移动位于传送机内的单个引导构件8(即，单个平面镜8a)的可能性允许不仅相当大地减小设备尺寸，而且减小在切割期间涉及的惯性。

在这点上，引导构件8优选地可绕其旋转轴线“B”旋转，并以激光束“F”在幅材2上限定横向于幅材2自身的馈送路径“P”的切割线“T”的方式取向(或可取向)。

更准确地，引导构件8至少可在第一角度切割开始位置“T1”和第二角度切割结束位置“T2”之间旋转。

因此，引导构件8沿激光束“F”的光学路径安装，以在从传送机4内开始并离开中心轴线“A”的切割区“Z”的方向上拦截并偏转激光束“F”。

为了做出横向于沿传送机4的幅材2的馈送路径“4”的切割，引导构件8可绕其旋转轴线“B”旋转。

有利地，使用通过传送机4施加的幅材2沿其纵向的移动(即，沿馈送路径“P”)，足够使得引导构件8绕其旋转轴线“B”旋转，以获得横向于该方向的切割并容易沿两个轴线控制切割。

应注意将引导构件8定位在传送机4内显著减小引导构件8自身和切割区Z之间的距离的变化，由此允许部件的移动减小，并因此设备结构上的应力减小。

应注意为允许正确切割幅材2而无需损伤设备1的结构，传送机4(其为幅材2构成弯曲馈送表面)在切割区“Z”配备激光束“F”可穿透并且面向引导构件8的至少一个可穿透部分4a，以便允许激光束“F”经过馈送表面。

也就是说，传送机4配备至少相似于切割线而成形的至少一个激光透明部分，以允许激光束“F”从传送机4内转到传送机4外，引导构件8处于传送机4内，幅材2搁置在传送机4外面上(并因此构成幅材2的馈送表面)。

更详细地，在传送机4中制成的可穿透部分4a至少在一端(其对应于引导构件8的第一角度(或切割开始)位置“T1”)和第二端(其对应于引导构件8的第二角度(或切割结束)位置“T2”)之间延伸。

根据实施例，可穿透部分4a可以在结构和形状上不同。

在图1所示的实施例中，可穿透部分4a由贯穿开口限定。更准确地，开口是横向于馈送路径“P”延伸的狭槽。更准确地，在该实施例中(与在其它优选实施例中相同)，狭槽在基本上平行于中心轴线“A”的方向上延伸。

可替换地，可穿透部分4a可由对激光束“F”透明的插入件或窗口限定。

下面举例(非详尽地)提供一些材料列表，该材料可根据激光类型用于该目的：

在这些实施例中，设备1优选地包括用于清洁插入件或窗口的装置，其配置成移除由纤维材料(即，幅材材料)的升华而产生的污垢。

如先前提到，引导构件8优选地可在传送机内旋转(或在任何情况下，可移动)以便沿预定方向引导激光束“F”。

优选地，设备1配备可操作地插入在移动装置3和引导构件8之间的机械或机电型的运动传动装置9，以使移动装置3沿馈送路径“P”的移动与引导构件8绕其旋转轴线“B”的旋转相关。

有利地，因此不需要用于切割头7的专用驱动器，但能够仅使用传送机4的旋转(或更一般地，移动装置3的推进运动)来产生和控制引导构件8的移动。

优选地，传动装置9由齿轮和/或齿带(未示出)的系统限定。

可替换地，传动装置9可包括振镜(galvo)(机电)系统。

振镜系统包括有限旋转DC马达以驱动激光束“F”引导构件8。

优选地，提供内部位置传感器用于依靠与马达转轴的旋转运动成比例的信号进行马达的闭环控制。

有利地，此系统允许迅速且可远程修改的数字控制。

可替换地，或协同地，引导构件8可以以与传送机4作为整体旋转的方式附接到传送机4。

例如，在图1所示的实施例中，引导构件附接到滚筒5以与滚筒5一起绕中心轴线“A”旋转，而且绕其自己的旋转轴线“B”旋转，以便做出横向于馈送方向的切割线“T”。

在该实施例(图1)中，切割头7的光学系统7b包括至少一个聚焦单元10，其可操作地位于引导构件8上游，并能够在靠近引导构件8的位置(其中激光束“F”的焦点离开引导构件8自身)和离开引导构件8的位置(其中激光束“F”的焦点接近引导构件8自身)之间在直线上平移地移动。

有利地，聚焦单元10的线性移动允许补偿引导构件8和切割区“Z”之间有效距离的变化。

实际上，在该实施例中，传送机4由可绕其纵轴旋转、限定中心轴线“A”的圆柱形滚筒5限定。引导构件8优选地位于中心轴线“A”。

如上所述，为做出横向于幅材2的馈送路径“P”的切割，引导构件8绕横向于中心轴线“A”的其旋转轴线“B”旋转，因此，在切割期间，改变其距离切割区“Z”自身的距离，即距其中发生切割的幅材2上的点的距离。

应注意，由于旋转轴线“B”入射在滚筒5的中心轴线“A”上，因此在切割期间在引导构件8和切割区“Z”之间的距离的变化比在现有技术(其中切割从传送机外实行)中受到大得多的限制。

为完全消除光学系统7b的任何轴向移动，馈送路径“P”和引导构件8的旋转轴线“B”优选地按以下方式定位(图2、3a、3b、4a-4c)：对于引导构件8的每个角位置(至少在第一角位置“T1”和第二角位置“T2”之间)，连结引导构件8自身和用于幅材2的馈送表面的由激光束“F”行进的线基本恒定。

更准确地，移动装置3和引导构件8按以下方式定位：对于引导构件8的每个角位置，在引导构件8和用于幅材2的馈送表面之间的由激光束“F”所遵从的光学路径在长度上基本恒定。

也就是说，馈送装置3(即，传送机4)和光学系统7b按以下方式构造：激光束“F”的光学路径在引导构件8的第一角位置“T1”和第二角位置“T2”之间限定圆形段，即，圆形的一部分(其顶点优选地在引导构件8内)。

有利地，那样，在引导构件8和切割区“Z”(即，幅材2的馈送表面)之间的距离保持恒定，而无需调整焦距(并因此无需光学系统7b的轴向移动)。

根据上述，在第一实施例(图3a至图3c)中，其中传送机4再次至少部分由可绕中心轴线“A”旋转的圆柱形滚筒5限定，切割区“Z”限定在滚筒5自身的外围表面5a上。

在该实施例中，引导构件8位于滚筒5的中心轴线“A”并且按以下方式取向：在引导构件8的第一角位置“T1”和第二角位置“T2”之间，激光束“F”保持在处于到中心轴线“A”呈直角的平面中。

因此，引导构件8可绕中心轴线“A”旋转。

也就是说，在该实施例中，引导构件8(即，平面镜)被定位成使得在滚筒5的旋转平面中引导激光束“F”。

因此，在引导构件8的第一角位置“T1”和第二角位置“T2”之间由激光束“F”对向的区域在与滚筒5的横截面相同的平面中限定圆形段。

也就是说，激光束“F”的旋转方向基本上为周向。

优选地，而且，引导构件8和滚筒5可作为整体绕对应于中心轴线“A”的同一轴线旋转。

有利地，这意味着不需要在移动装置3和引导构件8之间的机械传动操作。实际上，在该实施例中，传动装置9由在引导构件8和滚筒5之间的刚性耦接限定。

为做出横向于幅材2的馈送方向的切割，移动装置3被构造成使得沿部分螺旋形的线围绕滚筒5引导幅材2的馈送路径“P”。因此，幅材2形成围绕滚筒5的系带。

更准确地，移动装置3的馈送单元12和拾取单元13被构造成使得引导幅材2(即，馈送路径“P”)朝向滚筒5，或在大体上处于到中心轴线“A”呈直角的入口角和出口角从滚筒5拾取幅材2。

然而，进入的馈送路径“P”相对于离开的馈送路径沿中心轴线“A”偏移(即，移位)。

优选地，移位的程度等于幅材2的宽度。

因此，滚筒5被构造成将沿螺旋形将馈送路径“P”转向直到到达幅材释放区。

即，滚筒5限定导引件，其被成形以使幅材2的馈送路径“P”沿着延伸约180°的螺旋形的一部分围绕滚筒5自身转向。

有利地，因此相对于激光束“F”横向移动的幅材2允许做出横向切割。

而且，在该实施例中，引导构件的所有移动(除了与滚筒5作为整体的旋转)被消除，具有在成本和设计简化方面的显著优点。

而且，在该实施例中，激光束“F”一直保持在到切割区“Z”的直角，即，到将要切割的幅材2的直角，因此提高过程效率。

优选地，馈送路径“P”的入口(和出口)角越大，在引导构件8的第一角位置“T1”和第二角位置“T2”之间由激光束“F”“扫过”(即，覆盖)的圆形段越小。

在可替换实施例(图2)中，在引导构件8和切割区“Z”之间激光束“F”行进的光学路径5的恒定性可通过使滚筒5的侧向表面弯曲来获得。

更准确地，在一些实施例中，构成幅材2的滑动表面(以及切割区“Z”)的滚筒5的侧向表面具有至少部分球形的形状，其中引导构件8以使得保持距切割区“Z”的所有点等距离的方式位于球形中心。

应注意，滚筒5可以可移除地连接到传送机4。也就是说，滚筒5可以根据需求被不同形状的另一个滚筒替代。

球形表面可通过在滚筒5上键入环形插入件(至少部分球形的)或通过将滚筒5的表面成形而获得。

在该实施例中，引导构件8具有有利地与其相关联的运动传动装置，该装置被配置成向其施加绕至少两个(优选三个)彼此呈直角的轴线的旋转运动，由此允许在激光束“F”的移动(并因此，将要制作的部分的几何形状)中的完全自由度。

在进一步的实施例(图4a至图4c)中，传送机4具有至少部分围绕中心轴线“A”延伸的半椭圆形导引件6a，以及在半椭圆形导引件6a上可滑动的带子6b。

也就是说，半椭圆形导引件6a为幅材2限定围绕中心轴线“A”弯曲的馈送路径“P”。

沿着半椭圆形导引件6a的该馈送路径“P”限定移动的椭圆线。

应注意，导引件6a围绕中心轴线“A”定位，但保持相对其固定。实际上，使将要切割的材料，即幅材2与其一起沿导引件滑动的是带子6b。

在该实施例中，引导构件8可绕其旋转轴线“B”旋转，旋转轴线“B”以对中心轴线“A”的倾斜角“α”倾斜。

更具体地，角“α”的值使得对于引导构件8的每个角位置，激光束“F”拦截位于距引导构件8自身相同预定距离的半椭圆形导引件6a上的点。

也就是说，由于导引件6a具有椭圆形形状，因此在到中心轴线“A”呈直角的平面中测量的在引导构件8和导引件6a之间的距离随着角位置的改变而变化。

然而，在引导构件8的旋转轴线“B”和中心轴线“A”之间的角“α”的存在允许激光束“F”在切割平面中旋转，该切割平面对中心轴线“A”呈角度倾斜，并且与导引件6a一起限定圆形。

应注意，角“α”的值是半椭圆形导引件6a的偏心率的函数。

更准确地，引导构件8的旋转轴线“B”的倾斜角“α”可使用下列关系式计算：

α＝arcsin(e)

其中“e”是导引件6a的偏心率。

有利地，那样，在引导构件8的第一角位置“T1”和第二角位置“T2”之间的由激光束“F”对向，在到引导构件8自身的旋转轴线“B”呈直角的平面中测量的区域限定由半椭圆形导引件6a在周边界定的圆形段。

本发明实现预设目标并带来重要优点。

实际上，安装在传送机(其为滚筒或弯曲导引件)内的引导构件，即平面镜的使用允许使机器和切割设备的尺寸紧凑，并减小移动引导构件自身的需要。

实际上，无论什么实施例，在引导构件自身旋转期间在引导构件和切割区之间的距离的任何变化与其中引导构件安装在滚筒外的现有技术的状况相比显著减小。

此外，将传送机和移动装置的结构链接到引导构件的旋转使得能够保持此距离在整个切割操作期间不改变，也就是说，在引导构件的第一角位置和第二角位置之间的距离不改变。

因此，由于这些解决方案，光学系统并尤其是引导构件的驱动移动大大减小(如果没有基本上消除)，带来在操作速度和限制所涉及的惯性方面的显著的优点。

此外，通过组合滚筒的圆柱形形状、系带馈送系统和引导构件与同一滚筒作为整体的旋转，能够将激光束总是保持在到切割表面，即到幅材的直角，带来在过程效率和功效方面的显著优点。