利用伺服马达将部件放入移动纤维网中的方法和设备的制作方法

专利名称：利用伺服马达将部件放入移动纤维网中的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在接收区中接收以第一速度行进的材料纤维网、用于由材料纤维网来形成离散部件以及用于通过施用区将离散部件施用到以第二速度行进的载体上的方法和设备。
背景技术：
一次性吸收制品(如一次性尿布)一般通过将不同材料的离散部件或组件如腿弹性件、腰弹性件、带子和其它扣件施用到一个连续移动的载体上来进行加工。通常，将部件从该工序中的一个位置被送到一个载体上的速度与载体的速度是不同的。因此，必须改变部件速度与载体速度相匹配以正确地施用部件而不会负面影响该工序或成品。
与此类似，当标签被送入到工序中的速度与待贴标签的制品速度不同时，标签典型地被放在制品之上。因此，必须改变标签的速度与载体速度相匹配以正确地施用部件而不会负面影响该工序或成品。
用于改变材料的部件或组件的速度使得它可被施用到一个连续移动的载体上的几种不同的常规方法对于本领域的技术人员来说是熟知的。
例如，一种所熟知的方法通常被称作“滑切”或“切割和滑动”方法。将一个以比载体慢的速度行进的材料纤维网送入到一个表面速度等于载体速度的刀具和砧辊中。材料贴着砧辊的表面滑动直到刀具将它切割成离散的部件为止。滑动的目的在于确保在切割前正确数量的材料按所需的张力被计量进入系统中。当材料被切割成离散的部件时，砧辊内的真空被启动将离散的部件保持在砧上不滑动，以便离散部件被加速到砧辊速度。砧辊随后载送部件到真空被解除的点处，并且在部件和载体两者以同样的速度行进时将部件施用到载体上。采用上述方法带来的问题是，滑动工序对于材料性质和工艺设定非常敏感。例如，当材料和砧辊间的摩擦系数太高时，材料在滑动工序期间将会伸长。这种伸长(如果发生的话)会导致最终切割长度和离散部件在载体上的位置的高度可变性。
另一种方法采用悬挂器来降低载体的速度，以与待施用到纤维网上的材料的离散部件的速度相匹配。这种方法的一个实施例被描述于授予Schmitz的美国专利5,693,195中。载体被暂时地减慢到部件的速度，其中载体的多余部分收集在悬挂器中。在部件和纤维网两者以同样的速度行进时材料部件然后被施用到载体上。然后悬挂器被释放，使移动纤维网恢复到其初始速度。这种方法有两个主要缺点。第一，载体必须被悬挂起来然后再释放，这会损坏或换句话讲改变载体的性能。第二，在典型的一次性制品生产系统中，存储系统需要大量的空间，因为在生产线速度和所需的存储空间之间具有直接的关系。
另一种方法利用了一个凸轮致动的从动件悬臂。凸轮致动的从动件包括一个在凸轮的一个末端处的凸轮从动件和在凸轮的另一个末端处的保持板。凸轮从动件保持与保持板的瞬时旋转中心同心安装的一个固定凸轮接触。当保持板旋转时，其距旋转中心的径向距离被增大和减小，以改变保持板的表面速度。当其处于其最小半径时，材料的离散部件被放置在保持板上以便速度匹配。该板然后在旋转期间径向延伸到足以使板的速度与载体的速度相匹配。此时离散部件被转移到载体上。这种方法有两个主要缺点。第一，板被设计成与一个半径曲率的匹配，而不是与两个半径的曲率匹配。这意味着对于转移的某些部分而言，或是离散部件的拾取或是离散部件的输送，或是两者，将穿过一个缝隙进行。这会导致丧失对离散部件的控制，其影响在张力下处理部件，例如腿弹性部件。第二，要实现所需的速度上的变化，典型采用的机械元件如凸轮或杠杆机构变得相当大，以将加速度和升角保持在容许设计极限内。这种尺寸导致成本增大以及灵活性降低，因为对于每一种应用而言装置必须被重新设计。
另一种方法利用非圆形齿轮来改变转移装置的速度。部件以恒定半径转动，但转速在最小和最大之间进行变化，以按它的速度拾取离散部件并按它的速度将部件放置在载体上。这消除了尺寸问题和速度或缝隙失配问题，但依赖机械部件来实现转速上的变化。这种方法的缺点是，每次发生产品设计上的变化即改变放置段长、离散部件长度或其它关键因素时，均需要新的传动件(齿轮或其它部件)。这改变起来不仅昂贵而且耗时。该方法的一个实施例被描述于授予Rajala和Makovec的美国专利6,022,443中。
另一种方法通常被称作伺服部件放置器。除了它试图将接收部件时材料纤维网的第一速度与将部件放置到一个载体上的第二速度匹配之外，这种装置的作用类似于上述的切割和滑动方法。在第一现有技术实施方案中，使用一个切刀来抵住一个砧辊切断材料纤维网，然后砧辊将离散部件转移至一个转移头用于随后施用到载体上。尽管使用砧辊，代替抵住转移头切断，允许转移头变得重量更轻，但使用砧辊难以将粘合剂施用到材料纤维网上，因为离散部件会粘附到转移头上。在第二现有技术实施方案中，使用一个切刀直接抵住一个转移头来切断材料纤维网并且转移头然后将离散部件施用到载体上。尽管这个实施方案便于将粘合剂连续施用到材料纤维网上，它抵住转移头切断需要它们刚度足以(以及最终很重)承受得住切刀的冲击。随后，较重的转移头产生更高的惯量，最终需要使用高扭矩马达。
所需要的是一个伺服部件放置器设备，其能够将粘合剂连续地施用到材料纤维网上且不抵住转移头(本文中称为外壳)切断，使得可使用与装置的机械设计适配的较小马达。

发明内容
一种用于在接收区中接收以第一速度行进的材料纤维网、用于由材料纤维网来形成离散部件以及用于通过施用区将离散部件施用到以第二速度行进的载体上的设备和方法。设备具有一个用于切断材料纤维网形成离散部件的切割装置。使用了至少两个用于在接收区中接收离散部件并在施用区中施用离散部件的外壳。外壳可被连接到用于在一个轨道中移动所述外壳的可编程马达上。可编程马达和外壳可相对于一个公共轴线被对齐。可编程马达在所述外壳拾取离散部件时在接收区中保持所述外壳处在第一表面速度以及在所述外壳将离散部件施用到载体上时在施用区中保持所述外壳处在第二表面速度。可将一个辊设置在所述外壳内部。切割装置可被用来在所述外壳之间切断材料纤维网并抵住所述辊。辊可为一个真空辊，其提供真空以保持离散部件紧贴所述外壳。切割装置可为一个切割辊，其具有与一个切割辊轴一起旋转或绕其旋转的邻接的切刀。在每个离散部件被切断并形成的同时，切割装置可以基本上等于材料纤维网速度的切割表面速度旋转，并在离散部件被切断和由材料纤维网形成离散部件之间的间隔期间以不同的切割表面速度旋转。
所述外壳的第一表面速度在接收区中可基本上等于离散部件的第一表面速度以及外壳的第二表面速度在施用区中可基本上等于载体的第二速度。此外，所述外壳的第一和第二表面速度可基本上为常数。可供选择地，所述外壳的第一和第二表面速度可以为变化的。可供选择地，或是所述外壳的第一表面速度或是所述外壳的第二表面速度可以为变化的。
可编程马达可为选自具有中空转轴的马达、具有静止滑轨的线性马达、具有旋转的外转子和一个静止的内定子的马达和具有可绕马达的一个静止组件旋转的转子的马达的可编程马达。可编程马达位于与公共轴线共轴的至少一个静止的中心转轴上。
外壳的轴向长度可为约4cm至约200cm，切向宽度为约0.5cm至约200cm，并且厚度为约0.25mm至约3mm。外壳可由以下材料构成，包括但不限于塑料、铝、钢以及它们的组合。外壳可通过真空、机械力、静电力、磁力以及它们的组合来保持离散部件。
可采用一个用于在接收区和施用区之间在部件上执行辅助工序的施用装置。也可采用一个用于在接收区之前在部件上执行辅助工序的施用装置。辅助工序可为涂敷粘合剂或印刷。
载体可选自纤维网坯、带、转筒和外来的离散部件。


虽然本说明书是以特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书作为结论，但可以相信，从下列优选实施方案的描述并结合附图可更好地理解本发明。在这些附图中，类似的参考数字代表类似的元件，最后两位相同的数字代表各实施方案中相应的元件，其中图1代表性地说明本发明的一个示例性设备的前透视图；图2代表性地说明图1设备的后透视图；图3代表性地说明图1设备的前正视图；图4代表性地说明图1设备的前透视图，其中去除了外壳以图示说明位于它们下面的真空辊；图5a代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置A并且外壳50a明显地位于象限Z；图5b代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置B并且外壳50a明显地位于象限Z；图5c代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置C并且外壳50a明显地位于象限W；图5d代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置D并且外壳50a明显地位于象限W；图5e代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置A并且外壳50a明显地位于象限W；图5f代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置B并且外壳50a明显地位于象限W；图5g代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置C并且外壳50a明显地位于象限X；图5h代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置D并且外壳50a明显地位于象限X；图5i代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置A并且外壳50a明显地位于象限X；图5j代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置B并且外壳50a明显地位于象限X；图5k代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置C并且外壳50a明显地位于象限Y；图5l代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置D并且外壳50a明显地位于象限Y；图5m代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置A并且外壳50a明显地位于象限Y；图5n代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置B并且外壳50a明显地位于象限Y；图5o代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置C并且外壳50a明显地位于象限Z；图5p代表性地说明图1设备的示意图，其中切刀处在位置D并且外壳50a明显地位于象限Z；图6代表性地说明图1设备的速度曲线，其中使用了两个外壳；图7代表性地说明图1设备的速度曲线，其中使用了四个外壳；
图8a代表性地说明现有技术中的一个设备的示意图，其抵住一个砧辊切割材料纤维网并难以将粘合剂连续施用到材料纤维网上；图8b代表性地说明现有技术中的一个设备的示意图，其能够将粘合剂连续施用到材料纤维网上，然而，是抵住它的转移头切割材料纤维网；图8c代表性地说明增加了一个粘合剂涂敷器的图1设备的示意图；和图9代表性地说明图8设备的特写示意图。
具体实施例方式
现在将对本发明的各种示例性实施方案作详细介绍，其中几个也在附图中进行了说明。
本发明提供一种用于在接收区中接收以第一速度行进的材料纤维网、用于由材料纤维网来形成离散部件以及用于通过施用区将离散部件施用到以第二速度行进的载体上的方法和设备。所述设备和方法尤其适用于将任何离散部件施用到一个载体上制造一次性吸收制品或适用于将标签放到制品之上。然而显而易见的是，所述方法和设备将适于将任何部件施用到一个坯网或部件的载体上。
图1至3描述设备10的一个非限制性示例性实施方案，设备10用于接收在箭头21所指的方向上以第一速度行进的材料纤维网20、用于由材料纤维网20来形成离散部件25、并且随后将离散部件25施用到在箭头31所指的方向上以第二速度行进的一个载体30上。载体30可包括但不限于纤维网坯、带、转筒和外来的离散部件(即不是由材料纤维网20形成的离散部件)。设备10包括一个用于切割材料纤维网20并因此制造离散部件25的切割装置40。更具体地讲，切割装置40具有一个切割辊42，切割辊具有一个在箭头41所指的方向上与一个切割辊转轴46一起旋转或绕其旋转的邻接切刀44。切刀44抵住一个辊80来切断材料纤维网20。因此，材料纤维网20在接收区23(一般定义为非常接近于切割装置40的区域)中被切割成离散部件25，稍后被一个外壳50转移到施用区27(一般定义为与非常接近于离散部件25被施用到载体30上之处的区域)。应当注意，切刀44不是抵住外壳50a而是抵住辊80切断材料纤维网20。因为并非抵住外壳50a切割，所以外壳50a可为既轻又薄。稍后将讨论本发明的这个方面。
在设备10的这个非限制性示例性实施方案中，使用了四个外壳50a至50d。然而本领域的技术人员将会理解，也可使用任何合理数目的多个外壳。外壳50a至50d紧贴着一个使所述外壳在箭头71所示的旋转方向上绕一个外壳转轴70旋转的相应的马达(或马达副；本文可互换使用)60a至60d。在该示例性实施方案中，外壳50a至50d的轴向长度为约4cm至约200cm，切向宽度为约0.5cm至约200cm，并且厚度为约0.25mm至约3mm。外壳50a至50d可由塑料、铝、钢以及它们的组合构成，尽管本领域的技术人员将会理解也可使用其它适合的材料。根据设备10所期望的输出以及所转移的离散部件25的大小和形状，外壳50的尺寸可变化。当马达60旋转时，外壳50在箭头71所指的方向上行进，如图1和2所示。由外径所限定的外壳50的环向的、外周边表面沿着一个经过接收区23和施用区27的轨道行进并限定该轨道。接收区23和施用区27由外壳50行进的轨道的各自区域所限定。外壳50的大小和形状可变化。例如，如果设备10包括四个外壳50a至50d，如图1和2所示，每一外壳50可具有跨越从约2至约89度轨道路径的外周边弧长。
在设备10中使用可编程马达提供了一种用于接收以一种速度行进的部件25以及用于将部件施用到以一种不同速度行进的载体30上的廉价的和通用的方法。通过改变供给马达60的电流，产生了可变的角速度。因为外壳50被连接到马达60的输出上，马达60的角速度和位置的变化与外壳50的角速度和位置的变化直接相关。供给马达60的电流可用对于本领域技术人员所熟知的用于使马达按程序工作的多种方法中的任何一种进行控制，例如标准凸轮曲线函数、包含基准点的基准数据表、所需的马达编码器点等等或它们的组合。
对于本领域的技术人员来说，所需要的提供旋转运动的方法可在多种方法中实现。可编程电动马达可由能够传递调制信号使得马达扭矩可按比例变化的任何已知电源进行驱动。装于每个外壳50中的马达60的数目可为任何合适的数目。连接到单个外壳50上的每个马达60可用能够递送调制扭矩信号的一个或多个电源来供电。扭矩信号典型地为可通过独立电源或通过单一电源被输送到各个马达60和通过本领域的技术人员所熟知的多种方法进行控制的电流。
与用于改变一个离散部件的速度以便将它施用到一个连续的移动载体上的传统方法(例如本领域所熟知的滑动和切割)相比，使用可编程马达提供了获得速度上的更大变化和对于固定的持续时间保持恒定速度的能力。通过可编程马达实现的固定速度保持时间可被精确地和快速地生成以控制部件的长度和位置。与上文背景部分中所描述的非圆形齿轮方法相比，使用可编程马达提供了无需加工新的零件就改变曲线的能力。
外壳50的实际位置可通过本领域的技术人员所熟知的多种方法进行控制，包括但不限于位置转换器(例如，基于编码器的系统、基于解析器的系统等)。例如，外壳50的实际位置可通过一个可编程系统进行控制，该系统合并来自外壳50和马达60的位置反馈的。可供选择地，如果外壳50的位置可通过本领域的技术人员所熟知的其它方法来推断，则可不需要实际位置。无论所用的控制方法种类如何，控制方法可被用来提供比例信号至将生成调制扭矩信号的马达电源。一个控制系统可以或不可被集成进马达电源中。一个控制系统，连同马达电源一起，可以或不可被集成进马达60自身中。一个控制系统可以或不可被数字控制，以及可以各种方法和本领域的技术人员所熟知的构型构成。控制系统、电源、反馈装置和马达装置以及为提供旋转运动所需的任何其它组件在下文中被称作外壳50的“传动系统”。
传动系统(未示出)可为能够连续控制外壳50的位置并允许外壳同相停留在接受产品、纤维网或主机上的给定位置。传动系统可为能够在需要时将它本身定相到接受产品、纤维网或主机(需要或不需要操作者干预)上随接受产品或纤维网上的速度转换或位置变化而动。传动系统将允许离散部件25在外壳50上相对于载体30定位，或者在外壳50的上游或者在下游。
为提供将允许离散部件25转移到一个接受产品或纤维网上的运动和位置控制起见，传动系统可为能够提供本领域的技术人员所熟知的多种控制方法和算法。为改变产品尺寸或连续的部件长度或位置变化控制起见，传动系统应能够(需要或不需要操作者干预)改变部件长度。传动系统的位置基准可为一个预先计算好的凸轮轮廓曲线、连续计算好的曲线或本领域的技术人员所熟知的任何位置轨迹生成算法，并可为或是数字的或是基于类比的。外壳50的运动轨迹可以预先计算好的曲线或被接受产品或纤维网的速度修正过的曲线为基础。
马达60可为一个选自下列马达的可编程马达，具有中空转轴的马达、具有静止滑轨的马达、具有可旋转的外转子和静止的内定子的马达和具有一个可绕马达的静止组件旋转的转子的马达。在一个示例性实施方案中，马达60a至60d可为一个外转子马达，其中外面部分(例如，较大的盘状结构)起到转子(即，自旋)的作用和里面部分(例如，较小的盘状结构61)起到定子(即，静止)的作用。定子围绕着外壳转轴70放置。在这个示例性的实施方案中，使用了一对外转子马达来转动单个外壳50并因此将外壳50支撑在它的纵向末端上；尽管本领域的技术人员将会理解也可使用其它的马达对外壳的布置。
外壳50a至50d还可包括一个夹紧机构以便外壳的凹表面可捕获接收区23中的离散部件25并将它传送到施用区27。所述夹紧机构可为真空、静电力、机械力(例如，夹具)或本领域所熟知的另一种适用方法。在该示例性实施方案中，外壳50a至50d可为透气的，使得可通过位于所述外壳内里的辊80来施加真空。真空力帮助保持离散部件25贴靠外壳50a至50d。真空压力可被施加到辊80的整个圆周上或者它也可从接收区23到施用区27被选择性施加。真空压力通过经一个在外壳转轴70中相连的中空部分72施加真空压力经过辊80而产生。然后可用现有的管接头技术(例如，旋转式管接头)将一个真空供给管线(未示出)连接到外壳转轴70上。
离散部件25在施用区27中被施用到载体30上。此时停止真空力为理想的。可用一个支撑辊90帮助使载体30紧靠着施用区27，用于转移离散部件25。本领域的技术人员可理解，帮助将离散部件25转移到载体30上的其它已知技术包括但不限于在离散部件25上涂敷的粘合剂、在载体30上涂敷的粘合剂、在离散部件25和载体30之间的静电电荷、载体30上的真空、将离散部件25吹离外壳50的吹风等或它们的组合。可供选择地，所述转移可包括用本领域的技术人员所熟知的多种方法中的任何一种在离散部件25和载体30之间产生焊接，包括但不限于转移时在外壳50和支撑辊90之间形成的缝隙处生成压力、转移时在外壳50上的图案和载体30后面的超声波导入杆之间相互作用等等或它们的组合。此外，为了辅助焊接工序，离散部件25可使用本领域的技术人员所熟知的任何机构通过能量添加在外壳50上进行改性，包括但不限于热气流、紫外照射、激光轰击等等或它们的组合。
参见图4，其表示了设备10，其中去除了外壳50b至50d以便辊80更清晰可见。然而，外壳50a仍然可见并被显示为位于切刀44的后面并与其相邻，所述切刀处在啮合位置。正如将在图5中进一步说明和理解的那样，切刀44不抵住外壳50切割纤维网材料20；而是切刀44在每个外壳50a至50d之间抵住辊80切割纤维网材料20。
图5a至5p描述设备10的一系列示意图来图示说明切刀44和外壳50a至50d之间的位置关系。现在参见图5a，首先将设备10划分成四个象限(W、X、Y和Z)。这些象限将被用来表示外壳50a的位置。接下来，切割装置40已经被指定四个位置标记(A、B、C和D)。这些标记将被用来表示切刀44的位置。这些象限和标记将被用于图5a至5p中。然而，为了保持它们视觉上的满意效果，未在每个图中均描述它们。仅为了交流起见，外壳50b至50d已经被划成虚线以便把注意力集中到外壳50a上。在图5a中，外壳50a明显位于(即，超过50％)象限Z并且当它如箭头71所示旋转时基本上在切刀44的后面。材料纤维网20在象限Z内进入设备10。切刀44在位置A抵住辊80切断材料纤维网20。就是在这个步骤中形成了下一个离散部件25的前缘。应当注意的是切刀44不是抵住外壳50a切断材料纤维网20(同样参见图4)。因为没有抵住外壳50a进行切割，外壳50a可既轻又薄。本发明的这个方面将参见图6至8进一步进行说明和理解。现在参见图5b，切刀44已经移动到位置B以及外壳50a已经开始移到象限W。可以看出，外壳50a和外壳50b之间的壳距51在该阶段相当短，但通过图5h时开始变长，直到外壳50a位于施用区27附近时为止。反过来，外壳距离51从图5i到5p变短直到外壳50a位于接收区23附近为止。这种外壳距离51上的增大和减小以及对应的外壳50旋转速度上增大和减小在图6和7中进行了进一步讨论和理解。回过来参见图5b，在切断材料纤维网20之后，切刀44现在处在位置B。切刀将继续分别通过图5c和5d中的位置C和D，并将最终返回来切断图5e中离散部件25的后缘(未示出)。在返回到如图5a所示的类似构型之前，切刀44将总共重复这个循环四次(每一个外壳一次)。
参见图6，其显示了具有两个外壳50的设备10的速度曲线来图示说明所述外壳转速(即，角速度)的增大和减小。在一个这样的实施方案中，纤维网材料20以第一速度行进以及载体30以第二速度行进，其中第一速度慢于第二速度(即，材料纤维网20慢于载体30)。为确保在接收区23和施用区27期间离散部件25的正确转移，改变了外壳50的速度以分别与材料纤维网20和载体30二者匹配。在该示例性实施方案中，在从材料纤维网20接收离散部件25期间，外壳50的匹配速度为2(没有具体单位)。在离散部件25施用到载体30期间，外壳50的匹配速度为5(没有具体单位；速度、加速度和时间的数值和比率是无限制的，使得本领域的技术人员会将采用多种数值和比率来满足特定目的)。因为离散部件25由一个连续的材料纤维网20形成，在接收离散部件25的过程中外壳50必须是连续次序的(如速度为2的连续水平线所示)。反过来，因为离散部件25在施用到载体30上之时被间隔开，外壳50在施用离散部件25的过程中不需要是连续次序的(如速度为5的不连续水平线所示)。为了满足接收和施用阶段所必须的动力，外壳50必须相当快地增大和减小速度，如倾角α所图示说明。以这样一种方式移动外壳50提供一个技术挑战，因为旋转外壳50的马达可经历导致较高扭矩的显著加速。为提供更大的扭矩以便得到更高的线速度，有时使用更大的马达。然而，本文中，使用更大尺寸的马达不是理想的选择，因为增加马达的直径也会增加外壳50的外半径。增加外壳50的外半径又增加每个外壳50的行进长度，其然后增加转速的斜率(即，加速度，倾角α)，如果惯量保持不变，其然后又增大了扭矩。提供图7来图示说明增加独立控制的外壳的数目(本文中2到4个)确实降低转速的斜率(即，倾角α)。本领域的技术人员将会理解，可使用各种速度曲线来实现特定目的。速度曲线的实施例和技术说明可见于ErikOberg所著、纽约Industrial Press Inc.出版的2000版权的Machinery’sHandbook，第26版、美国专利申请出版物2002/0023723A1和美国专利6,450,321中。本领域的技术人员也会理解，速度曲线可具有各种不同的形状，例如，为了以如前述的参考文献中所例举的非优化半径运行。
应当理解，所述外壳的第一和第二表面速度可基本上恒定(典型的情形，其中外壳表面速度分别与材料纤维网和载体速度相匹配)。可供选择地，所述外壳的第一和第二表面速度可以为变化的(例如，拉伸一个弹性离散部件25或是在它处在接收区或是在它被施用到载体30上时)。可供选择地，所述外壳的第一表面速度或所述外壳的第二表面速度可以为变化的。
此外应当理解，具有四个独立控制的外壳50的设备10的每个马达的速度曲线被代表性地图示说明于图6中。如所示的那样，用来驱动外壳50的可编程马达60可提供变角速度，包括对于一个固定时间速度保持不变的时期在内。这些恒速保持时间在接收区23中和施用区27中可为有利的，尤其是在拾取和转移发生在基本的接触弧长上之时。可供选择地，一个或多个恒速区可被改变为可控制的变速区。这将使离散部件25在接收区23中能够以变速被拾取，当部件25是弹性部件时，其允许张力递增变化，这对某些产品特性为所希望的。在另一个实施例中，在施用区27中马达60的恒速可使得相应的外壳50的速度不同于在转移时载体30的速度。通过以一种可控制的方式将部件25从以第一速度行进的外壳50逐渐转移到以第二速度行进的载体30上，此类速度变化在离散部件25中产生张力。将要进一步理解的是，可定制在接收区23或施用区27以外的外壳50的速度来帮助执行辅助工序，包括涂敷粘合剂、印刷识别或定位标记、涂敷粘合助剂、增湿等等以及它们的组合。通过给出具体的速度曲线乃至额外的恒速时期，此类速度上的变化可为有益的，其便于与待执行的辅助工序更精密地相互作用。
回过来参见图1和4，因为切刀44抵住辊80而不是外壳50切断材料纤维网20，外壳50可既轻又薄。因为外壳50可既轻又薄，作用在它们各自的马达上的扭矩明显降低，因此使它更易于增大和减小外壳的转速。因为外壳更易于加速，马达的尺寸可更小，帮助平衡上述的精密关系。
现在参见图8a，其显示了第一现有技术设备200，其中切刀244抵住一个砧辊296切断材料纤维网220，然后砧辊296将离散部件225转移到一个转移头250上，用于随后施用到载体230上。尽管使用砧辊296代替抵住转移头250切断便于转移头250重量更轻(如上所述的积极方面)，使用砧辊296难以从一个粘合剂涂敷器298中将粘合剂297连续施用到材料纤维网220上，因为离散部件将会粘附到转移头250上。
现在参见图8b，其显示了第二现有技术设备300，其中切刀344直接抵住转移头350切断材料纤维网320，然后将离散部件325施用到载体330上。尽管设备300便于从一个粘合剂涂敷器398装置中将粘合剂397连续施用到材料纤维网320上，设备300抵住转移头350切断却将要求它们的刚度足以承受切刀344的冲击。因此，由于确保硬度足够需要较高的惯量，设备300确实需要如上所述的高扭矩。
现在参见图8c，本发明的这个示例性示意视示说明设备10能够从一个粘合剂涂敷器98中将粘合剂97连续施用到材料纤维网20上以及不抵住外壳50(类似于转移头250和350)切断，使其能够使用与设备的机械设计适配的较小的马达。
此外，在接收区和施用区之间可使用一个用于在部件上执行辅助工序的施用装置。也可使用一个用于在接收区之前在部件上执行辅助工序的施用装置。辅助工序可为涂敷粘合剂或印刷。
现在参见图9，截自图8c的设备10的特写示意图，其中示出了外壳50a和50b。材料纤维网20在箭头21所指的方向上行进并被切刀44切断，随后成为离散部件25。为控制材料纤维网20的前缘22和离散部件25的边缘26的任何不必要的运动，外壳50a和50b可具有渐缩的末端52。如上所述，也可使用真空洞54来帮助将离散部件25固定到外壳50上。真空洞54也可延伸进渐缩的末端52中。
本发明的另一有益效果是，具有范围宽广的离散部件25的长度对离散部件25在载体30上的放置距离(定义为在载体30上测量时一个离散部件25的前缘和下一个离散部件25的前缘之间的距离)的许用比率。例如，与放置距离相比，离散部件25的长度可相当小，或者与放置距离相比，它可几乎一样长。这种有益效果是外壳50的低惯量的结果，其便于在一个合理的扭矩限度内高速加速和减速。这种有益效果也是由于外壳50的厚度小、马达60可获得的空间体积高的结果。这些有益效果在希望它以一个非优化的半径(“半径”测量为辊80的中心和外壳50的外表面之间的物理距离)运行时得到特殊理解。“优化的”是指所得速度曲线将加速和减速最小化)。
最后，应当理解，某些应用可从具有灵活的分段能力中受益。分段系统的典型实施例包括刀辊、印刷辊、粘合辊等等，以及本文所述的离散部件转移施用。系统如一个刀辊的段距可典型地通过在一个辊上增加额外的刀具进行改变(例如一个辊上刀具的数目决定一个辊每一转段的数目)，然而这样一种方法不便于快速改变。其它方案可包括改变辊的转速、增加或减少刀具下面的隔板来改变距旋转轴的径向距离、或以适当的循环速率然而与其相互作用的基质不同的表面速度操作刀具。本发明设备的实施方案可提供以所需的循环速率与基质匹配的速度相互作用的有益效果，当从一个段长改变到另一个段长时不需要物理地改变系统，即使在连续运行期间从一个产品到另一个产品段长或是有意地或是无意地改变。
所有引用的专利、文章、文献和其它资料的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，附录的权利要求书旨在包括属于本发明范围内的所有这些组合和修改。例如，接收区和施用区的实际位置可被理解为处在辊80周围的其它角度，并不限于图5a所示的实施方案。在另一个实施例中，应当理解，除了间距和惯性关系以外，在每个马达外壳的数目上没有限制，然而多个装置的排列方式是有限制的。例如，一种每个马达具有两个外壳的设备不能这样排列，即在一个马达上的任何两个外壳彼此顺序相邻，没有来自一个单独马达的至少一个外壳置于它们中间，如美国专利申请出版物2002/0023723A1中所例举的那样。
权利要求
1.一种用于在接收区中接收以第一速度行进的材料纤维网、用于由所述材料纤维网来形成离散部件以及用于通过施用区将所述离散部件施用到以第二速度行进的载体上的设备，所述设备的特征在于其包括用于切断所述材料纤维网以形成所述离散部件的切割装置；至少两个独立的可编程马达；至少两个用于在所述接收区中接收所述离散部件以及用于在所述施用区中施用所述离散部件的外壳，所述外壳中的至少一个被连接到用于在轨道中移动所述外壳的所述可编程马达的其中一个上，其中所述可编程马达和所述外壳相对于公共轴线对齐，其中当所述外壳拾取所述离散部件时，所述可编程马达在所述接收区中将所述外壳保持在第一表面速度，并且当所述外壳将所述离散部件施用到所述载体上时，所述可编程马达在所述施用区中将所述外壳保持在第二表面速度；和位于所述外壳内部的辊，其中所述切割装置在所述外壳之间并抵住所述辊来切断所述材料纤维网。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述辊为真空辊，其中所述真空辊提供真空以保持所述离散部件紧贴所述外壳。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述切割装置为具有与切割辊转轴一起旋转的邻接切刀的切割辊。
4.如权利要求1所述的设备，其中在每个所述离散部件被切断和形成时，所述切割装置以基本上等于所述材料纤维网速度的切割表面速度旋转，并且在离散部件被切断和由所述材料纤维网形成离散部件之间的间隔期间以不同的切割表面速度旋转。
5.如权利要求1所述的设备，其中在所述接收区中所述外壳的第一表面速度基本上等于所述离散部件的第一速度，并且在所述施用区中所述外壳的第二表面速度基本上等于所述载体的第二速度。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述可编程马达中的至少一个选自具有中空转轴的马达、具有静止滑轨的线性马达、具有可旋转的外转子和静止的内定子的马达，以及具有可绕马达的静止组件旋转的转子的马达。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述可编程马达位于与所述公共轴线共轴的至少一个静止的中心转轴上。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述外壳的轴向长度为4cm至200cm，切向宽度为0.5cm至200cm，并且厚度为0.25mm至3mm。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述外壳由选自塑料、铝、钢以及它们的组合的材料制成。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述外壳通过真空、机械力、静电力、磁力以及它们的组合等方法来固定所述离散部件。
全文摘要
一种用于在接收区中接收以第一速度行进的材料纤维网、用于由材料纤维网来形成离散部件以及用于通过施用区将所述离散部件施用到以第二速度行进的载体上的设备和方法。设备具有一个用于切断材料纤维网以形成离散部件的切割装置。使用了至少两个用于在接收区中接收离散部件并在施用区中施用离散部件的外壳。所述外壳可被连接到用于在一个轨道中移动所述外壳的可编程马达上。可将一个辊设置在所述外壳内部。切割装置可被用于在所述外壳之间并抵住所述辊来切断材料纤维网。所述辊可为一个真空辊，其提供真空以保持所述离散部件紧贴所述外壳。
文档编号A61F13/15GK1860075SQ200480028113
公开日2006年11月8日 申请日期2004年10月12日 优先权日2003年10月9日
发明者丽贝卡·H·克里斯琴, 杰弗里·H·布卢门撒尔 申请人:宝洁公司