專利名稱：用于切斷纖網(wǎng)材料的旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于切斷連續(xù)纖網(wǎng)或散片材料的裝置。更具體地講，本發(fā)明涉及用于切斷經(jīng)常用于制造一次性吸收制品的、具有較高伸長率和/或斷裂能的連續(xù)纖網(wǎng)或散片材料(例如，聚丙烯、尼龍、PET)的裝置。
背景技術(shù)：
諸如旋轉(zhuǎn)模切刀和撓性刀片之類的旋轉(zhuǎn)裝置在切斷包括連續(xù)纖網(wǎng)或散片在內(nèi)的纖網(wǎng)材料領(lǐng)域是熟知的，這些材料一般用于生產(chǎn)一次性吸收制品，以及用于利用此類材料的其它方法中。旋轉(zhuǎn)裝置通常包括使用相對旋轉(zhuǎn)的輥子，其中一個輥可帶有一個或多個切斷工具，例如模切刀或撓性刀片，而另一個輥子可起砧的作用，材料抵在上面在工具施加的壓力下被切斷。本文中“壓力”是指在一個旋轉(zhuǎn)裝置上切斷該纖網(wǎng)材料期間基本上垂直于設(shè)置在切斷工具和砧之間的纖網(wǎng)材料所施加的載荷。
使用一個或多個用于從一個纖網(wǎng)上切出不同形狀的切斷模的旋轉(zhuǎn)裝置通常被稱為旋轉(zhuǎn)模切刀。旋轉(zhuǎn)模切刀能夠在任何方向上-縱向MD、橫向CD和/或在縱向和橫向之間延伸的中間方向ID上切割?？晒┻x擇地，具有一個或多個撓性刀片的旋轉(zhuǎn)裝置一般被稱為旋轉(zhuǎn)刀刃裝置，并且一般能夠在橫向上切割。(本文中術(shù)語“縱向”或“MD”是指纖網(wǎng)材料在生產(chǎn)過程中的行進方向。術(shù)語“橫向”或“CD”是指一般垂直于縱向的方向，術(shù)語“中間方向”或“ID”是指在縱向和橫向之間延伸的任何方向。)由于輥子旋轉(zhuǎn)，當工具和砧相遇切斷纖網(wǎng)材料時，在工具和砧之間所施加的壓力是影響操作質(zhì)量和效率的重要因素。這是因為壓力影響工具的磨損，并因此影響工具的壽命，影響更換或重新布置工具所需的旋轉(zhuǎn)裝置的停產(chǎn)頻率，以及影響裝置本身的定期重磨和重新安裝成本。
切割工具施加在纖網(wǎng)材料上的壓力大小取決于工具與砧表面的接合情況。這對一般通稱為“難以切割材料”的材料尤其重要。本文中術(shù)語“難以切割材料”是指伸長率和/或斷裂能較高的聚合物，包括如聚丙烯(PP)、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和它們的任意組合物這樣的材料。以無紡材料形式提供的難以切割材料一般比以薄膜形式提供的同一聚合物更難以切割。
以上難以切割材料一般在切割操作帶來的壓力下不“破裂”(因為材料具有相對較脆的斷裂特征)，但是如圖1所示，難以切割纖網(wǎng)材料50在一個切割工具52和一個砧面54之間被壓縮和移動，形成切斷工具52的切斷刃58下面的一個薄膜56。薄膜56在很高的壓力下可很難切斷或者甚至不能切斷。因此，以上難以切割材料一般比具有較脆的斷裂特征的材料需要較大的壓力，因此導致工具磨損更快。
另外，在相對于砧面安裝切斷工具方面，難以切割材料要求的精度一般比具有比較脆的斷裂特征因此能夠在壓力下“破裂”的材料正常所需的精度更高。甚至在相對于砧面安裝工具的較小差異也可導致實際的壓力變化，這又會影響到工具的壽命。對于比較大的切斷工具而言，接合的精度可變得更為重要，工具相對于砧面具有即使很小的錯位即可使工具的一部分承受的力過大，導致工具的那部分加速磨損或快速失效。
更進一步地講，在纖網(wǎng)材料切斷期間，因為切斷工具磨損和損耗，切斷質(zhì)量也可逐漸或急劇下降。切割工具的逐漸損耗通常發(fā)生在切斷工具是由工具鋼制成的時候。這樣一種工具的切斷刃可由于變鈍而逐漸損耗，因此導致切斷質(zhì)量逐漸下降，但其?？梢?，至少是暫時地，通過重新安裝工具接合或通過增大壓力來恢復(fù)。增大壓力的一種方法是將切斷工具朝著砧徑向移動。然而，在切斷操作期間，移動工具通常需要關(guān)閉旋轉(zhuǎn)裝置，從而導致停產(chǎn)。因此，為了延長兩次關(guān)閉之間的時間，通常開始將由工具鋼制成的切斷工具設(shè)定為提供比即刻所需的壓力更大的壓力。相對于由諸如通常明顯比由工具鋼制成的切斷工具更耐用并且切斷質(zhì)量通常也保持得更長的硬質(zhì)合金、陶瓷或者金屬陶瓷之類的所謂“硬材料”制成的切割工具的快速失效的情形，“硬材料”切斷工具通常會沒有征兆地快速損壞，典型地導致一部分“硬金屬”工具破損以及安裝一個新的“硬材料”工具。因此，在以上兩個實施例中，由于壓力過大而產(chǎn)生的工具損耗導致了討厭的機器關(guān)閉和停產(chǎn)。
此外，常規(guī)旋轉(zhuǎn)裝置的另一個缺點是裝置在較低的轉(zhuǎn)速下與在較高的轉(zhuǎn)速下相比可能需要在工具和砧間的不同接合，其可包括間隙或過盈，即，工具和砧間在較低轉(zhuǎn)速下比在較高轉(zhuǎn)速下需要更大的壓力。因此，通常將工具接合調(diào)整為適于在較低的轉(zhuǎn)速下切斷，以確保在機器開動期間纖網(wǎng)材料的切斷令人滿意。然而，適于較低轉(zhuǎn)速的接合在較高的轉(zhuǎn)速下(即，在機器開動后的生產(chǎn)速度下)切斷會導致在轉(zhuǎn)速較高期間工具和砧間壓力過大。此外，在較高的速度生產(chǎn)下的結(jié)果是加速了工具磨損。
因此，常規(guī)旋轉(zhuǎn)裝置顯示具有與切斷工具和砧之間的高壓力有關(guān)的許多不良特征，導致了各種操作缺陷。
因此，希望提供一種克服了常規(guī)旋轉(zhuǎn)裝置所具有的缺點的旋轉(zhuǎn)裝置。具體地講，希望提供一種能夠在切斷工具和砧之間較低的壓力下切斷難以切割材料的旋轉(zhuǎn)裝置。
接下來，申請人已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當速比，即，相對轉(zhuǎn)動的切斷工具和砧面的砧面線速度和切斷工具的切斷刃線速度間的比率，在大于約1.02至約1.25、或者在約1.05至約1.10的范圍內(nèi)(正如申請人常常實施的那樣)變化時，由于壓力小于常規(guī)切斷過程用于切斷纖網(wǎng)材料、尤其是難以切割纖網(wǎng)材料正常所需的壓力，切斷操作的操作效率可得到明顯改善。
例如，圖2圖示說明了申請人開發(fā)并商業(yè)利用的用于切斷難以切割材料的一個旋轉(zhuǎn)裝置100。該旋轉(zhuǎn)裝置100包括一個工具輥102和一個砧輥104。工具輥102包括一個具有切斷刃108的切斷工具106。砧輥110包括砧面112，其中通過借助于可調(diào)整的楔120-其可供選擇地可為能夠調(diào)整距離114的任何合適的機構(gòu)，例如偏心輪等-分開各自的輥102和104的軸承122和124調(diào)節(jié)各自的工具輥102和104的軸線116和118間的距離114來調(diào)節(jié)壓力。旋轉(zhuǎn)裝置100使用在砧面的線速度VA和切斷刃的線速度VS之間的速比SR。例如，可通過齒輪130和132間的所需傳動比來提供該速比，每個齒輪通過一個合適的電動機134驅(qū)動各自的輥102和104。
然而，正如申請人隨后所發(fā)現(xiàn)的那樣，旋轉(zhuǎn)裝置100一般限于使用由工具鋼材料制成的、而不是由諸如硬質(zhì)合金、陶瓷或金屬陶瓷材料之類的所謂“硬材料”制成的切斷工具106，由于因距離114可能不穩(wěn)定的情形，在切斷刃108和砧面112之間會產(chǎn)生很高的壓力，與軸承122和124以及調(diào)節(jié)楔120相比，距離114會由于在工具輥102和砧輥104中的不同的熱膨脹而變化。距離114的變化會影響切斷刃108和砧面112之間的壓力。例如，如果距離114減小了，則壓力增加。盡管由上述所列的“硬材料”制成的切斷工具與由工具鋼制成的切斷工具相比會承受住顯著增大的壓力，以上的距離114的不穩(wěn)定性會導致這些“硬材料”更易于迅速失效的狀況。
因此，還希望提供一種克服常規(guī)旋轉(zhuǎn)裝置和上述的裝置100所具有的缺點的旋轉(zhuǎn)裝置。具體地講，希望提供一種能夠在工具和砧間的低壓力下切斷難以切割材料并且能夠使用由硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷或工具鋼材料制成的切斷工具的旋轉(zhuǎn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
響應(yīng)以上所討論的難點和問題，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的旋轉(zhuǎn)裝置，該裝置能夠在工具和砧間的低壓力下切斷難以切割材料并能夠使用由硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷或工具鋼材料制成的切斷工具。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置包括一個能夠繞著一個工具輥軸線旋轉(zhuǎn)的工具輥。該工具輥包括能夠以一個切斷刃線速度VS繞工具輥軸線旋轉(zhuǎn)的具有切斷刃的至少一個切斷工具。該旋轉(zhuǎn)裝置還包括一個基本上與工具輥平行并相對設(shè)置的并能夠繞一個砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的砧輥。砧輥包括一個能夠以一個砧線速度VA繞砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的砧面。該旋轉(zhuǎn)裝置還包括至少一個能夠獨立于工具輥旋轉(zhuǎn)的支撐環(huán)。該至少一個支撐環(huán)將工具輥與砧輥聯(lián)結(jié)以使工具輥能夠?qū)τ谡栎伔崔D(zhuǎn)，其中工具輥和砧輥與一個用于驅(qū)動工具輥和砧輥的驅(qū)動裝置相連，其中速比SR等于SR=VAVS]]>并且在大于約1.02至約1.25范圍內(nèi)變化。至少一個支撐環(huán)可被設(shè)置在與工具輥或砧輥聯(lián)結(jié)的軸承上。
在本發(fā)明的另一方面，旋轉(zhuǎn)裝置可包括一個能夠繞一個工具輥軸線旋轉(zhuǎn)并包括能夠以一個切斷刃線速度VS繞工具輥軸線以直徑D1旋轉(zhuǎn)的、具有一個切斷刃的至少一個切斷工具的工具輥，和至少一個能夠以直徑D3繞工具輥軸線旋轉(zhuǎn)的工具支撐環(huán)。旋轉(zhuǎn)裝置還包括一個基本上平行和相對于工具輥設(shè)置的并能夠繞一個砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的并包括一個能夠以砧線速度VA繞砧輥軸線以直徑D2旋轉(zhuǎn)的砧面的砧輥，和至少一個與該至少一個工具支撐環(huán)相對設(shè)置并能夠以直徑D4繞砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的砧支撐環(huán)，該至少一個工具支撐環(huán)和至少一個砧支撐環(huán)彼此接觸，以適合使工具輥和砧輥相對于彼此反向旋轉(zhuǎn)，其中D1+D2＝D3+D4，和其中速比SR等于SR=VAVS=D3D1×D2D4]]>并且在大于約1.02至約1.25的范圍內(nèi)變化。
在本發(fā)明的又一方面，旋轉(zhuǎn)裝置可包括一個能夠繞一個工具輥軸線旋轉(zhuǎn)并包括能夠以一個切斷刃線速度VS繞工具輥軸線以直徑D1旋轉(zhuǎn)的具有一個切斷刃的至少一個切斷工具的工具輥，和至少兩個能夠以直徑D3繞工具輥軸線旋轉(zhuǎn)的工具支撐環(huán)。旋轉(zhuǎn)裝置還包括一個基本上平行和相對于工具輥設(shè)置的并能夠繞一個砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的并包括一個能夠以砧線速度VA繞砧輥軸線以直徑D2旋轉(zhuǎn)的砧面的砧輥，和至少兩個與該至少兩個工具支撐環(huán)相對設(shè)置的并能夠以直徑D4繞砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的砧支撐環(huán)，該至少兩個工具支撐環(huán)和至少兩個砧支撐環(huán)彼此適當接觸，以使工具輥和砧輥相對于彼此反向旋轉(zhuǎn)，其中D1+D2＝D3+D4，和其中速比SR等于SR=VAVS=D3D1×D2D4]]>并且在大于約1.02至約1.25的范圍內(nèi)變化。
在上述本發(fā)明的三個方面，速比SR也可在約1.05至約1.10、小于約0.98至約0.80或在約0.95至約0.91的范圍內(nèi)變化。另外，切斷工具可以為具有切斷刃的一個撓性刀片或者一個模切刀，切斷刃構(gòu)被構(gòu)形為包括選自直線部分、曲線部分和它們的任意組合的切斷刃部分。此外，切斷刃可由選自工具鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷以及它們的任意組合的材料制成。此外，驅(qū)動裝置可選自一個電動機和一個與工具輥和砧輥連接的傳動比、和兩個電動機，其中第一電動機與工具輥相連，第二電動機與砧輥相連。


雖然本說明書通過特別指出并清楚地要求保護本發(fā)明的權(quán)利要求書作出結(jié)論，但據(jù)信由下列附圖并結(jié)合附帶的說明可更好地理解本發(fā)明，其中同樣的部分給出了同一個參考數(shù)字圖1為在切斷工具和砧面間被壓縮并剩下一個薄膜的難以切割纖網(wǎng)材料的切斷操作的簡化放大側(cè)面正視圖；圖2為采用砧面線速度和切斷刃線速度之間的速比并且其一般限于利用僅由工具鋼材料制成的切斷工具的旋轉(zhuǎn)裝置的簡化前正視圖；圖3為包括一個旋轉(zhuǎn)模切刀并具有本發(fā)明的基本特征的本發(fā)明旋轉(zhuǎn)裝置的一個實施方案的簡化前正視圖；圖4為沿著圖3旋轉(zhuǎn)模切刀的線4-4截取的簡化側(cè)面正視剖面圖；圖5為形成一個開緣構(gòu)型的圖3和4旋轉(zhuǎn)模切刀的切斷刃的一個圖12為沿圖11的撓性刀片裝置的線12-12截取的簡化側(cè)面正視剖面圖；圖13為包括一個撓性刀片并具有本發(fā)明的基本特征的本發(fā)明旋轉(zhuǎn)裝置的另一個實施方案的簡化前正視圖；和圖14為沿圖13的撓性刀片裝置的線14-14截取的簡化側(cè)面正視剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的裝置可被用于以比傳統(tǒng)方法中正常產(chǎn)生的壓力低很多的壓力切斷連續(xù)纖網(wǎng)或散片材料。本發(fā)明可尤其適用于切斷具有較高伸長率和/或需要相當高斷裂能的難以切割材料，包括呈薄膜和無紡材料形式的材料如聚丙烯(PP)、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等等。
本發(fā)明可尤其適用于切斷呈無紡材料形式的以上材料，無紡材料一般比呈薄膜形式的材料更難以切斷，一般將這兩種材料用于制造一次性吸收制品以及很多其它產(chǎn)品。然而，應(yīng)當注意的是，申請人相信，本發(fā)明可適用于將具有足夠結(jié)構(gòu)完整性的待加工的任何纖網(wǎng)材料切斷成為連續(xù)纖網(wǎng)或散片，例如或是單個或是組合的、呈單層或多層形式的塑料薄膜、無紡材料基底、金屬箔、泡沫、橡膠和其它材料。
然而，為了簡單起見，本發(fā)明將依據(jù)附圖所示的優(yōu)選實施方案進行描述。此外，本發(fā)明可與兩種類型的切斷工具，即模切刀和撓性刀片，一起使用。
申請人已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當“速比”SR，其在下文中是指相對轉(zhuǎn)動的切斷工具和砧面的砧面線速度和切斷工具的切斷刃線速度間的比率，在大于約1.02至約1.25、或者在約1.05至約1.10的范圍內(nèi)(正如申請人已經(jīng)常常實施的那樣)變化時，切斷操作的工作效率可得到顯著改善，這是因為比常規(guī)切斷過程切斷、尤其是切斷難以切割材料正常所需的壓力小使得切斷工具的壽命增加了。
在以彼此相差不到2％的各自線速度相對于彼此反轉(zhuǎn)的一個切斷工具和一個砧面間切斷纖網(wǎng)材料已為本領(lǐng)域所知。這樣的情形通?？砂l(fā)生在最初砧和工具間產(chǎn)生約1.02或更小的速比的時候，以便補償以后在工具損耗周期間的工具的一次或多次重新研磨。因此，隨后的重新研磨縮小或消除了那個初始速比。約1.02或更小的初始速比通常不會增加工具的壽命。事實上，申請人已經(jīng)觀察到，大于約1.00至約1.02的初始速比會降低工具的壽命，導致在這樣的條件下作業(yè)的工具過早損耗或完全失效。
然而，申請人發(fā)現(xiàn)，當速比在大于約1.02至約1.25、或在約1.05至約1.10(正如申請人已經(jīng)常常實施的那樣)、或可供選擇地，在小于約0.98至約0.80、或在約0.95至約0.91的范圍內(nèi)(正如申請人也已經(jīng)常常實施的那樣)變化時，由于壓力小于常規(guī)方法正常切斷、尤其是切斷難以切割材料所需的壓力，因此切斷操作的工作效率可得到顯著改善。這個速比的增加或降低在切斷刃和砧面之間提供了足夠的相對運動，其有助于從纖網(wǎng)上切斷的部分的切割和分離。一般而言，約1.05或約0.95的速比通常就足夠了，然而如果需要的話，也可利用以上所規(guī)定的更小的或更大的速比。
圖3和4圖示說明本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置200的一個實施方案，其中旋轉(zhuǎn)模切刀201用于切斷纖網(wǎng)材料202。圖3顯示了一個簡化前正視圖，圖4顯示了一個沿圖3裝置200的線4-4截取的簡化側(cè)面正視剖面圖。旋轉(zhuǎn)裝置200包括一對大致平行的反轉(zhuǎn)輥204，兩個反轉(zhuǎn)輥被可旋轉(zhuǎn)地安裝在一個合適的機架205上。
可將旋轉(zhuǎn)裝置200垂直地、水平地、傾斜地或者以任何其它構(gòu)型放置。兩個輥之一包括一個工具輥210，另一個輥包括一個砧輥212，彼此在相反的方向上反轉(zhuǎn)。例如，如果工具輥210在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)，那么砧輥212將在順時針方向上旋轉(zhuǎn)，反之亦然。工具輥210和砧輥212可在機架205內(nèi)通過包括如分別支撐工具輥210和砧輥212的相配的軸承220和222在內(nèi)的任何部件被可旋轉(zhuǎn)地支撐。
工具輥210可為一個圓輥或任何其它形狀的輥、或者任何其它機構(gòu)或裝置，其適于包括在所需的位置處的一個或多個切斷工具214(顯示成一個模切刀201)以切斷在工具輥210和砧輥212之間被咬入的纖網(wǎng)材料202。模切刀201可與工具輥210成一整體或者通過任何傳統(tǒng)方法連接到其上。
模切刀201可具有一個切斷刃216，切斷刃216被構(gòu)形為能夠在任何所需構(gòu)型的纖網(wǎng)材料202上產(chǎn)生切割。切斷刃216可被構(gòu)形為包括切斷刃部分，切斷刃部分選自直線部分、曲線部分以及它們的任意組合，在任何方向上延伸，例如縱向MD、橫向CD和/或任何在MD和CD間延伸的中間方向ID。
例如，圖5圖示說明被構(gòu)形為進行曲線切割確定一個開緣構(gòu)型219的切斷刃216的一個實施方案的展開視圖，其中切斷刃216的不同部分產(chǎn)生不同方向即MD、CD和ID上的切割。圖6和7分別圖示說明分別確定閉緣構(gòu)型221和223的切斷刃216A和216B的閉緣構(gòu)型的其它實施方案的展開視圖。圖8進一步圖示說明包括具有一個共同切斷邊緣229的兩個閉緣構(gòu)型227和228的閉緣構(gòu)型225的另一個實施方案的展開視圖。
再次參見圖3和4，模切刀201的切斷刃216以直徑D1繞工具輥210的軸線203旋轉(zhuǎn)，壓靠著具有一個砧面215、以直徑D2繞著砧輥212的軸線205反轉(zhuǎn)的砧輥212。輥210或212中的任何一個可由直接或間接地連接到其上的任何合適的驅(qū)動部件驅(qū)動，例如，通過任何合適的電動機221。圖3顯示了一個驅(qū)動工具輥210的電動機224，然而可供選擇地，電動機224可驅(qū)動砧輥212。
旋轉(zhuǎn)裝置200也包括設(shè)置在工具輥210上的工具支撐環(huán)230和設(shè)置在砧輥212上并與工具支撐環(huán)230相對的砧支撐環(huán)232。工具支撐環(huán)230和砧支撐環(huán)232彼此接觸以在工具支撐環(huán)230和砧支撐環(huán)232之間形成一個足夠的摩擦關(guān)系，以便通過電動機224所驅(qū)動的工具輥210直接驅(qū)動砧輥212。(可供選擇地，如果砧輥212由電動機224驅(qū)動，那么以上支撐環(huán)將驅(qū)動工具輥210)。
支撐環(huán)230和232可與各自的輥210和212成一整體或者可用任何常規(guī)方法被連接到各自的輥210和212上，所以工具支撐環(huán)230的角速度等于工具輥210的角速度，以及砧支撐環(huán)232的角速度等于砧輥212的角速度。支撐環(huán)230和232在切斷刃216和砧面215之間提供了比圖2的旋轉(zhuǎn)裝置100所提供的接合更一致的接合，因為在各自的輥210和212的軸線203和205之間的距離114的穩(wěn)定性顯著增加，這是因為與軸承220和222中的熱膨脹相比，消除了工具輥210和砧輥212中的不同熱膨脹的可能負面影響。
應(yīng)當理解，支撐環(huán)230和232的數(shù)目可以改變。例如，圖9顯示了一個相對于機架314呈懸臂樣式并包括一個工具輥310和一個砧輥312的本發(fā)明的一個旋轉(zhuǎn)裝置300的另一個實施方案的簡化前正視圖。旋轉(zhuǎn)裝置300包括至少一個工具支撐環(huán)230和至少一個與工具支撐環(huán)230相對應(yīng)的砧支撐環(huán)232。對于懸臂樣式的旋轉(zhuǎn)裝置300來說，可將支撐環(huán)的數(shù)目減少到一對支撐環(huán)230和232。此外，與圖3和4的旋轉(zhuǎn)裝置200類似，旋轉(zhuǎn)裝置300的輥310或312中的任何一個可由直接或間接地連接到其上的任何合適的驅(qū)動部件驅(qū)動，例如，通過任何合適的電動機221。圖9顯示了一個驅(qū)動工具輥310的電動機221，然而可供選擇地，電動機221可驅(qū)動砧輥312。
參見圖3、4和9，工具支撐環(huán)230具有一個直徑D3，其優(yōu)選地比切斷刃216的旋轉(zhuǎn)直徑D1大一個差值Δ，以便提供對切斷刃216的保護，防止在操作工具輥期間發(fā)生意外物理損壞。砧支撐環(huán)232具有一個直徑D4，其在所示的實施方案200和300中比砧面215的旋轉(zhuǎn)直徑D2小同一個差值Δ。(盡管可供選擇地，當D3小于D1時，在如上所述的情形中直徑D4可大于直徑D2。)為了在切斷刃216和砧面215間保持所需的相對位置，在切斷刃216和砧面215間提供所需的接合，以上直徑間的關(guān)系應(yīng)該滿足下列方程D1+D2＝D3+D4 (1)那么，速比SR，本文中其還是指砧面215的砧面線速度VA與切斷刃216的切斷刃線速度VS間的比率，可用下列方程來確定SR=VAVS=D3D1×D2D4---(2)]]>如上所述，切斷刃216能夠以低于或高于砧面215線速度的速度運行。當工具支撐環(huán)230的直徑D3大于切斷刃216的直徑D1時(如圖3、4和9所示，為了在操縱工具輥210期間提供對于切斷刃216的物理保護)，砧面215的砧面線速度VA(見圖4)大于切斷刃216的切斷刃線速度VS(見圖4)，其中速比SR可在大于約1.02至約1.25、或在約1.05至約1.10的范圍內(nèi)(正如申請人常常實施的那樣)變化。
然而，可供選擇地，當工具支撐環(huán)230的直徑D3小于切斷刃216的直徑D1時，砧面215的砧面線速度VA小于切斷刃216的切斷刃線速度VS，其中速比SR可在小于約0.98至約0.80、或在約0.95至約0.91的范圍內(nèi)。
圖10顯示了本發(fā)明的一個旋轉(zhuǎn)裝置400的另一個實施方案的簡化前正視圖，其具有通過一個軸承406與一個工具輥410可旋轉(zhuǎn)地相連的支撐環(huán)402，使工具輥410和支撐環(huán)402能夠獨立地旋轉(zhuǎn)。砧面線速度VA和切斷工具線速度VS之間的速比SR可通過與工具輥410和砧輥412相連的驅(qū)動裝置進行調(diào)節(jié)。驅(qū)動裝置可以是能夠給工具輥410和砧輥412提供獨立旋轉(zhuǎn)的任何驅(qū)動裝置。例如，驅(qū)動裝置可包括一個電動機221和一個由齒輪130至132所提供的所需的傳動比以產(chǎn)生以上所需的速比SR?？晒┻x擇地，驅(qū)動裝置可包括兩個電動機，每一個與工具輥410或砧輥412相連以提供所需的速比SR。此外，可供選擇地，支撐環(huán)402可不與工具輥410相連而是與砧輥412相連，其中支撐環(huán)402與工具輥410接觸。
如上所述，本發(fā)明可與如圖3、4和9所示的一個或多個旋轉(zhuǎn)模切刀201或者和如圖示說明一個旋轉(zhuǎn)裝置500的圖11和12所示的一個或多個撓性刀片502一起使用。圖11顯示了旋轉(zhuǎn)裝置500的簡化前正視圖，圖12顯示了沿著圖11旋轉(zhuǎn)裝置500的線12-12截取的簡化側(cè)正剖面圖。本文中撓性刀片502表示以任何常規(guī)方式與一個工具輥504聯(lián)結(jié)的任何常規(guī)撓性刀片。例如，圖11和12的撓性刀片502表示采用一個固定的懸臂梁樣式連接到工具輥504上的一個撓性刀片的一個實施方案。撓性刀片的其它常規(guī)實施方案可包括任何常規(guī)的彈簧加載式、氣動加載式或液動加載式的撓性刀片，包括滑動或彎曲構(gòu)型或者其任何其它組合在內(nèi)。
具有一個撓性刀片502的旋轉(zhuǎn)裝置500的構(gòu)成在所有或任何方面類似于以上詳述的旋轉(zhuǎn)裝置200、300和400。在以上方程(1)中所表示的直徑D1、D2、D3和D4間的關(guān)系，以及在速比SR和以上方程(2)中所表示的直徑間的關(guān)系也在所有或任何方面類似于以上的旋轉(zhuǎn)裝置200和300。
圖13顯示了采用一個撓性刀片502的本發(fā)明旋轉(zhuǎn)裝置600的另一個實施方案，其中速比SR可通過在彼此嚙合的工具輥齒輪602和砧齒輪604間所需的傳動比來提供并通過上述的任何合適的電動機221進行驅(qū)動?？赏瑯硬捎靡陨戏匠?1)和(2)通過將工具齒輪602的中徑作為D3和將砧齒輪604的中徑作為D4來計算速比SR。具有一個撓性刀片502的旋轉(zhuǎn)裝置600的構(gòu)成可在所有或任何方面類似于以上詳述的旋轉(zhuǎn)裝置200、300和400。在以上方程(1)中所表示的直徑D1、D2、D3和D4間的關(guān)系以及在速比SR和以上方程(2)所表示的以上直徑間的關(guān)系也在所有或任何方面類似于以上的旋轉(zhuǎn)裝置200和300。
雖然已經(jīng)圖示說明并描述了本發(fā)明的特定實施方案和/或個體特征，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以進行各種其它變化和修改。此外，應(yīng)當清楚所述實施方案和特征的所有組合均是可能的，并且可得到本發(fā)明的優(yōu)選實施。因此，附錄的權(quán)利要求書旨在包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種適合用于切斷纖網(wǎng)材料的旋轉(zhuǎn)裝置，所述裝置的特征在于包括a)工具輥，所述工具輥能夠繞工具輥軸線旋轉(zhuǎn)，所述工具輥的特征在于包括至少一個切斷工具，所述切斷工具具有能夠以切斷刃線速度VS繞所述工具輥軸線旋轉(zhuǎn)的切斷刃；b)砧輥，所述砧輥基本上平行并相對于所述工具輥設(shè)置并能夠繞砧輥軸線旋轉(zhuǎn)，所述砧輥的特征在于包括能夠以砧線速度VA繞所述砧輥軸線旋轉(zhuǎn)的砧面；和(c)至少一個支撐環(huán)，所述支撐環(huán)能夠獨立于所述工具輥旋轉(zhuǎn)，所述至少一個支撐環(huán)將所述工具輥與所述砧輥聯(lián)結(jié)以使所述工具輥能夠與所述砧輥反轉(zhuǎn)，其中為了驅(qū)動所述工具輥和所述砧輥，所述工具輥和所述砧輥與驅(qū)動裝置相連，其中速比SR等于SR=VAVS]]>并且在大于1.02至1.25范圍內(nèi)變化。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述速比SR在1.05至1.10的范圍內(nèi)變化。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述速比SR在小于0.98至0.80的范圍內(nèi)變化。
4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述速比SR在0.95至0.91的范圍內(nèi)變化。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述切斷工具為具有所述切斷刃的撓性刀片或模切刀，所述切斷刃構(gòu)形為包括切斷刃部分，所述切斷刃部分選自直線部分、曲線部分以及它們的任意組合。
6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述切斷工具由選自工具鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷以及它們的任意組合的材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述驅(qū)動裝置選自電動機和與所述工具輥和所述砧輥有關(guān)的傳動比、和兩個電動機，其中第一電動機與所述工具輥相連，第二電動機與所述砧輥相連。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述支撐環(huán)被設(shè)置在與所述工具輥聯(lián)結(jié)的軸承上。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述支撐環(huán)被設(shè)置在與所述砧輥聯(lián)結(jié)的軸承上。
10.一種適合用于切斷纖網(wǎng)材料的旋轉(zhuǎn)裝置，所述裝置的特征在于包括(a)工具輥，所述工具輥能夠繞工具輥軸線旋轉(zhuǎn)，所述工具輥的特征在于包括(i)至少一個切斷工具，所述切斷工具具有能夠以切斷刃線速度VS繞所述工具輥軸線以直徑D1旋轉(zhuǎn)的切斷刃；(ii)至少一個工具支撐環(huán)，所述工具支撐環(huán)能夠以直徑D3繞所述工具輥軸線旋轉(zhuǎn)；(b)砧輥，所述砧輥基本上平行和相對于所述工具輥設(shè)置并能夠繞砧輥軸線旋轉(zhuǎn)，所述砧輥的特征在于包括(i)砧面，所述砧面能夠以砧線速度VA繞所述砧輥軸線以直徑D2旋轉(zhuǎn)；(ii)至少一個砧支撐環(huán)，所述砧支撐環(huán)與所述至少一個工具支撐環(huán)相對設(shè)置并能夠以直徑D4繞所述砧輥軸線旋轉(zhuǎn)并且與所述至少一個工具支撐環(huán)相對設(shè)置，所述至少一個工具支撐環(huán)和所述至少一個砧支撐環(huán)彼此接觸以適于相對于彼此反轉(zhuǎn)所述工具輥和所述砧輥，其中D1+D2＝D3+D4，和其中速比SR等于SR=VAVS=D3D1×D2D4]]>并且在大于1.02至1.25的范圍內(nèi)變化。
全文摘要
本文公開了一種用于切斷纖網(wǎng)材料、尤其是所謂“難以切割材料”的旋轉(zhuǎn)裝置，所述所謂“難以切割材料”包括諸如具有較高伸長率和/或較高斷裂能的包括以薄膜形式或以無紡材料形式提供的聚丙烯(PP)、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及它們的任意組合的聚合物。該旋轉(zhuǎn)裝置可包括一個或多個諸如模切刀和撓性刀片之類的切斷工具。該旋轉(zhuǎn)裝置提供在砧面和切斷工具的切斷刃的線速度之間的速比，以使砧面的線速度比切斷刃的線速度略高。該裝置具有支撐環(huán)。
文檔編號B26D5/02GK1662350SQ03814108
公開日2005年8月31日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者戴維·P·韋爾奇, 柯蒂斯·H·范瓦爾肯堡 申請人:寶潔公司