CN102300527B - 用于在横向移位位置高速且连续地将条材料施加到移动的片状基底材料上的条导向件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了条导向件的实施例,所述条导向件用于当纵向移动的条材料进入接合机构时横向移位所述条材料,接合机构推挤条材料使其接触移动的片材料。条导向件包括表面,条材料纵向地掠过该表面,该表面限定U形形状。

Description

用于在横向移位位置高速且连续地将条材料施加到移动的片状基底材料上的条导向件
发明领域
本发明涉及一种在基底材料上的横向移位位置连续地将条材料施加并固定到纵向地移动穿过制造线的片状基底材料上的系统、其组件和方法。更具体地讲,本发明涉及一种系统和组件,它们连续地从连续供应源拉出相应的条材料和片状基底材料,并且当所述两种材料进入到将条材料固定到基底材料上的接合机构中时,横跨基底材料的纵向而横向移位条材料。本发明也涉及一种用于在纵向材料进入到接合机构中时连续地调节所述纵向材料中的应变的系统、其组件和方法。
发明背景
目前,可穿着制品诸如一次性尿布、一次性训练裤、一次性成人失禁衣服等是由各种类型的片状材料或条状材料制成的。这些材料可包括由合成聚合物和/或天然纤维形成的非织造纤维网(“非织造材料”)、聚合物膜、弹性股线、条或片、或这些材料的组合体或层压体。在典型的制品中,取决于产品的特定部件,各种类型的非织造材料和/或层压体形成以下部件的至少一个组件:外部面向衣服层(“底片”)、内部面向身体层(“顶片”)和各种内部层、箍、包层或其他部件。这些组件的片状材料或条状材料通常是以大的连续卷材或者连续纵向片材料或条材料箱的形式提供的,所述连续纵向片材料或条材料以折迭形式收拢和横向折叠。
这些制品通常是在相对复杂的制造线上制造的。所需材料的供应源被放置在每条生产线的前部。当某个生产线需要用于制造制品的材料时,其从所述材料的相应的供应源连续地纵向拉出所述材料。当特定材料从所述供应源中被拉出并且行进穿过生产线以结合到最终产品中时,其可被翻转、移位、折叠、层压、焊接、模压、压花、粘结到其他组件上、切割等,最终被机器成形为成品的结合部分。所有这些均是以经济上所要求的生产速率例如450件或更多件产品/生产线/分钟来进行的。一般来讲,为经济起见,增加生产速率是一个永恒的目标。
已开发出了一种用于可穿着吸收制品诸如一次性尿布、训练裤或成人失禁内衣的新型设计。所述制品具有如下的部件:所述部件赋予制品可吸引消费者的内衣-贴身短内裤状的贴合性、感觉和外观。赋予制品这种贴合性、感觉和外观的部件中包括环绕穿着者腿部的相应的腿部开口周围的弹性带。弹性带可由例如一个或多个弹性材料诸如斯潘德克斯的股线或条形成,所述股线或条与一个或多个非织造材料或薄膜材料的条粘结以形成带状弹性条材料。在所述的可穿着吸收制品的设计中,将这些弹性带固定或粘结到基底外覆盖件(底片)材料的外表面上,使每一弹性带的下侧边缘与相应的腿部开口基本上共边以产生整洁地完成的有带的外观。弹性条材料在固定到底片材料上之前可受到纵向应变,从而弹性条材料的后续松弛导致底片材料收拢在腿部开口周围以便改善贴合性和舒适性。
迄今为止,所述的设计仅是通过手工制造技术或有限的机器辅助制造技术以太低的速率来生产的,所述速率对于将所述设计以经济上合算的方式生产为有前途的(即,价格具有竞争性的)消费品来讲是太低了。
所述设计所带来的问题中包括:确定如何将弹性条材料以某种方式在所述设计所要求的位置且以经济上合算的生产速度例如450件或更多件/分钟精确地放置并固定到基底底片材料上,所述方式是可靠的、能够最小化浪费并且最大化所述带的放置和固定过程的一致性和品质。据设想,条材料将在基底材料以生产速度纵向移动穿过制造线时,在横向变化的设计所要求的位置施加并固定到基底底片材料上。在这些情况下,一个特定问题是确定如何快速且重复地来回横向移位此类条材料进入到接合/粘结机构中时的位点,而不导致通常柔性的布状条材料在其进入到接合/粘结机构之前发生“拧绳”(纵向折叠或聚拢到其自身上)。
一个潜在的相关问题在于调节弹性条材料在其固定到基底材料上时的应变。如果经受纵向应变的弹性条材料在其被夹紧的两个点之间横向移位,则这将导致应变发生变化。因此,在弹性条材料被固定到基底材料上时横向移位它可导致条材料在固定到基底上时产生纵向应变的变化。在一些情况下,这会具有不可取的效应。
如果存在能够解决上述问题的系统、设备和方法,那将是有利的。
发明概述
在一个实例中,本发明可包括条导向件,所述条导向件用于当纵向移动的条材料进入接合机构时横向移位所述条材料,所述接合机构推挤条材料使其接触移动的片材料。条导向件包括表面,所述条材料纵向地掠过所述表面,所述表面限定U形形状。
附图概述
图1为可穿着制品如其可被人穿着时的透视图;
图2为平坦展开示出的可穿着制品诸如图1所示可穿着制品的外底座组件的平面图,外侧(面向衣服的)表面面对观察者,所示出的是所述可穿着制品在完成之前的状况;
图3为材料的部分地完成的部分的平面图,外底座组件诸如图2所示的外底座组件可从所述部分切出;
图4为系统组件的透视图,所述组件包括一对条导向臂和接合机构;
图5为被示出为将条材料引导到一对接合辊中的一对条导向臂的示意图;
图6A-6D分别为条导向臂的透视图、侧视图、前视图和后视图;
图7为条导向臂的另一个实施方案的透视图;
图8为被示出处在将条材料固定到片材料上的过程中的系统的示意性侧视图,所述系统包括喂料机构、条导向臂、伺服马达和接合机构;
图9为被示出为处在将条材料固定到片材料上的过程中的系统的示意性顶视图,所述系统包括喂料机构、条导向臂、伺服马达和接合机构;
图10为被示出为处在将条材料固定到片材料上的过程中的系统的示意性侧视图,所述系统包括喂料机构、条导向臂的另一个实施方案、伺服马达和接合机构;
图11a和11b为被示出具有并置的条材料的分别处在两个相异位置的条导向臂的透视图;
图11c和11d为系统的透视图,所述系统包括分别处在两个相异位置的条导向臂,所述条导向臂被示出具有并置的条材料并且从其中穿过而向下游朝一对接合辊移动;和
图12为被示出为处在将条材料固定到片材料上的过程中的系统的示意性侧视图,所述系统包括喂料机构、条导向臂、伺服马达和接合机构;
图13为被示出为处在将条材料固定到片材料上的过程中的系统的示意性顶视图,所述系统包括喂料机构、条导向臂、伺服马达和接合机构;
图14为几何示意图,其示出了条路径长度由于条导向臂的枢转而变化的实例;
图15A为基底材料的相应部分和弹性条材料的相应部分的示意性平面图,分别被示出为不起皱的和松弛的;
图15B为被示出为不起皱的基底材料的相应部分和被示出处于应变状况的弹性条材料的相应部分的示意性平面图;
图15C为基底材料的一部分的示意性平面图,所述部分被示出沿处于松弛状况的弹性条材料的固定部分具有绉纹;并且
图15D为基底材料的一部分的示意性平面图,所述部分沿处于松弛状况的弹性条材料的固定部分具有绉纹。
示例性实施方案详述
不应将本文所公开的量纲和值理解为对所引用精确值的严格限制。相反,除非另外指明,每个这样的量纲旨在表示所引用的值和围绕该值功能上等同的范围。例如,所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
定义
为了该说明起见,以下术语具有下文所述的含义:
连接的:涉及的是两个机械组件之间的关系,除非另外指明,“连接的”是指所述组件彼此直接物理连接,或通过中间组件间接地彼此物理连接。除非另外指明,“连接的”不旨在隐含或局限于导致所述组件变成相对于彼此固定不动的连接。
连续供应源:涉及的是形成产品各组件的片状材料或条状材料的供应源,是指卷材上的或折叠的折迭形式(“花彩的”)的某个长度的此类材料,从而所述材料可由机器以纵向或线性形式从其中拉出,以从一个此类长度制造出某个数量的部件或产品。应当注意此类长度不是无穷大的长度,“连续供应源”不旨在排除但也不旨在必定是指无穷大的或没有端部的供应源。
下游:涉及的是制造线的组件,涉及材料穿过制造线朝产品的完成向前行进的方向或取向。
横向(及其各种形式):涉及的是纵向,是指横向于纵向。
纵向(及其各种形式):涉及的是机械系统组件或产品组件的部件,是指基本上平行于或沿所述组件的最长尺度线。
纵向:涉及的是产品组件,是指沿所述组件的基本上平行于所述组件穿过制造线朝产品的完成向前行进的方向的任何线。
伺服马达:任何具有旋转输出传动轴的旋转的电动马达,所述马达适于被控制而使得传动轴可以恒定的、变化的及连续变化的、使用者选定的或使用者编程的以下物理量旋转(在性能限度内):角速度、角加速度/减速度、旋转方向和/或旋转停止或反转位置。
条材料:是指任何带状、条状、索带状或条带状材料,所述材料当被纵向延伸时具有最大纵向尺度,并且在基本上垂直于纵向尺度的平面中具有横截面,所述横截面具有等于或大于约2.5的纵横比或宽度对厚度的比率。该术语包括但不限于具有基本上矩形或基本上椭圆形横截面、以及细长但不规则横截面的材料。该术语包括但不限于天然材料或合成材料、布料或布状材料、织造或非织造材料或薄膜,并且包括但不限于非弹性材料、弹性和/或弹性化材料。该术语包括但不限于同质条状材料、纤维质条状材料和装配的或复合的条状材料诸如层压体或其他相异材料的组合件诸如一个或多个弹性股线或条被定位成紧靠一个或在两个或更多个薄膜条、布料或非织造材料条之间所构成的组合件。
上游:涉及的是制造线的组件,涉及与材料穿过制造线朝产品的完成向前行进的方向或取向相对的方向或取向。
可穿着制品的实例和所提出的制造问题
产品诸如可穿着制品10如其可被人穿着时的实例描绘于图1中。可穿着制品10具有面向衣服的外覆盖件或底片20、腰带30和一对腿围40。底片20可为弹性的或可拉伸的,并且可至少部分地由非织造材料或非织造材料和聚合物膜的层压体形成。底片材料的各种可能的实例描述于美国专利6,884,494;6,878,647;6,964,720;7,037,569;7,087,287;7,211,531;7,223,818;7,270,861;7,307,031;和7,410,683;以及美国公布的专利申请公布2006/0035055;2007/0167929;2007/0218425;2007/0249254;2007/0287348;2007/0293111;和2008/0045917中。
为了使它们可有助于所期望的贴合性、感觉和外观,可期望腰带30和腿围40至少部分地由弹性材料诸如弹性条材料形成。弹性条材料可通过例如将一个或多个弹性聚合物材料的股线或条夹置在例如两个外部非织造材料和/或薄膜条之间来形成。在一个实例中,弹性条材料可通过如下方式来形成:首先纵向拉伸所述一个或多个弹性聚合物材料的股线或条,然后将所述两个外部非织造材料和/或薄膜条粘结在其双侧上以将拉伸的弹性聚合物材料夹置在它们之间。当允许弹性聚合物材料松弛时,其将导致粘结的非织造材料和/或薄膜条横向起皱。所得横向绉纹将包括纵向收拢的材料,所述纵向收拢的材料适应于与弹性条材料一起纵向拉伸。在特定实例中,弹性条材料可由多个例如三个至九个弹性体材料诸如斯潘德克斯的股线形成,所述股线夹置在两个粘结在一起的外部非织造材料和/或薄膜条之间,其中弹性体股线在粘结之前是拉伸的,从而导致弹性条材料具有外部材料的横向绉纹。在另一个实例中,弹性条材料可由在仅一侧上粘结到单一非织造材料或薄膜条上的弹性薄膜条或一个或多个弹性股线形成。在另一个实例中,弹性条材料可由具有所期望的固有弹性性能的单一弹性薄膜材料的条或单一非织造材料的条形成。
为了平衡经济、外观、贴合性和舒适性目标,用于腰带30的条材料可为例如大约10-50mm宽,或大约10-35mm宽,或大约10-30mm宽,或甚至大约10-25mm宽。使用典型的材料时,在松弛且未压缩状态中,用于腰带的条材料可为例如大约1-4mm厚,或甚至大约1.5-2.5mm厚。因此,用于腰带的所述特定条材料可具有基本上垂直于其最长纵向尺度的横截面,所述横截面具有从上述的宽度和厚度范围计算出的以下范围内的纵横比:大约10∶4(2.5)至50∶1(50)的宽大范围、大约10∶4(2.5)至25∶1(25)的窄小范围、或任何中间范围。
为了平衡经济、外观、贴合性和舒适性目标,用于腿围40的条材料可为例如大约10-30mm宽,或大约10-25mm宽,或大约10-20mm宽,或甚至大约15-20mm宽。使用典型的材料时,在松弛且未压缩状态中,用于腿围的条材料可为例如大约1-4mm厚,或甚至大约1.5-2.5mm厚。因此,用于腿围的所述特定条材料可具有垂直于其最长纵向尺度的横截面,所述横截面具有从上述的宽度和厚度范围计算出的以下范围内的纵横比:大约10∶4(2.5)至30∶1(30)的宽大范围、大约15∶4(3.75)至20∶1(20)的窄小范围、或任何中间范围。
在一个实例中,可形成弹性腿围40和/或腰带30的弹性条材料可在被固定到底片20上之前受到纵向应变,并且在处于应变状态期间固定到底片20上。紧接在固定到底片20上并完成制品之后,腰带30和/或腿围40的松弛将导致制品中的腰部开口和/或腿部开口收拢以致更紧密且更舒适地贴合在穿着者的腰部和腿部周围。
图2为可穿着制品诸如图1所绘的可穿着制品在最终装配之前平坦展开时的外底座28的面向衣服侧的平面图,所述吸收制品具有固定弹性条材料。外底座28包括底片20,所述底片具有固定的弹性前腰带部分和后腰带部分30a,30b以及腿围40。为了形成完成的制品10(图1),外底座28(图2)可在横向线35处或围绕所述横向线横向折叠(面向衣服侧朝外)以使前腰边缘24重叠地接触后腰边缘26。然后相应的重叠的腰部边缘对可以任何合适的方式固定在一起,诸如通过压缩粘结、粘合剂粘结、超声波粘结等固定在一起以形成侧缝25(图1)。
外底座28可通过如下方式形成:在上游过程中的所需位置中,从其上已固定有弹性条材料的连续材料片切出外底座的所述设计轮廓。图3描绘了外底座的部分地完成的部分51的平面图,所述部分从基底底片材料50的连续供应源形成,其中连续长度的条材料42固定到其上,这是所述部分可在制造线中紧接在条材料42固定到底片材料50上之后所显现的状况。紧接在条材料42以图3所示的构型固定到底片材料50上(并且有可能施加附加弹性条材料(未示出)以形成腰带)之后,部分地完成的部分51可沿底片设计轮廓21(由图3中的虚线指示)切出以产生外底座28(图2)。
可认为本发明适用于任何目的,所述目的包括将条材料在基底材料的横向变化的位置中施加到基底材料上。因此,在一个实例中,可认为本发明适用于如下方面:将条材料定位、施加并固定到基底材料上以形成产品或其一部分,例如一次性可穿着制品的外底座的部分地完成的部分51(图3)。可认为,在由一次性可穿着制品的制造线所举例说明的生产速度下,本发明尤其适用于该目的。用来制造所述种类的可穿着制品的这种典型的制造线可生产450件或更多件成品/分钟。在450件/分钟下,底片材料50可在如图3中的箭头所示的纵向上以大约206米/分钟的速率纵向移动穿过生产线。参见图3,要求设备按重复方式以对应的速率例如450次循环/分钟(7.5次循环/秒)或更大的速率横向移位条材料42以便在所需位置固定到基底上。所述设备应当能够基本上精确地将条材料42定位在诸如图3所示的横向变化的位置,然后在那些位置中将条材料42固定到底片材料50上。此外,如前所述,可期望在固定到底片材料50上之前纵向地应变条材料42,并且能够将所述条在应变状况中定位并固定到底片材料上。
对于某些目的诸如本文所述的那些,可期望将条材料42在平坦状况中施加并固定到基底底片材料50上,这有助于提供具有均匀宽度(例如,所述条的宽度)和厚度并且平坦放置在基底材料上的腿围。也可期望通过某种方法来施加条材料42,所述方法最小化所述施加的条宽度的减小,所述减小可导致“轮廓误差”。不可接受的轮廓误差可起因于当条材料被拉出辊之间的辊隙点时其所受到的横向移位,所述横向移位发生的如此突然以致辊隙点没具有足够的时间随着所述横向运动一起移位,使得所述条被拉出时发生歪斜。
在某些制造条件下,当机器组件以所需的制造速度横向移位柔性的条材料时,所述柔性的条材料可(甚至在纵向张力下)表现出易于纵向地折叠或聚拢到其自身上或“拧绳”。据信该问题是相对柔性的条状材料的特征。不受理论的束缚,据信对于任何特定的条状材料,该问题均会随着宽度对厚度的比率(横截面纵横比)的增加而增加。据信,对于具有本文所述性质的柔性的材料,当它们具有大约2.5或更大的横截面纵横比时,该问题可开始变得显著起来。当给定材料的横截面纵横比增加时,该问题变得更加显著。据信随着横跨所述材料宽度的柔性的增加(沿纵向线的柔韧性增加),该问题也变得更加显著。也据信,随着所述材料中的纵向张力的减小,该问题变得更加显著。此外,当试图以所需的制造速度快速地横向移位穿过外界空气的一段悬跨的条材料时,空气阻力/摩擦可有助于发生拧绳。如果以足够高的速度横向移位穿过外界空气的一段悬跨的柔性的条材料,则与空气的摩擦可导致这段条材料反常地合股和/或拧绳。如果条材料42在其进入到接合机构中以便固定到底片材料50上时发生拧绳,则若干种可能的不可取的结果中包括具有宽度缺陷、厚度缺陷、放置缺陷、感觉和/或外观缺陷的非均匀的腿围。
下文描述了制造线组件的一种组合,所述组件包括接合机构上游的导向件,所述接合机构将条材料和基底片材料推挤并固定在一起。所述组件也可包括用于当条材料进入到接合机构中时调节其中的应变的机构。据信所述组合中的组件以及所述组合均为组件和系统的实施方案,所述组件和系统可有效地以制造过程所要求的速度在相对于纵向横向变化的位置将条材料连续地固定到基底片材料上,同时减小或避免上文所更详述的条材料的拧绳问题。所述应变调节机构的实施方案可使得在条材料固定到基底片材料上时能够有效地调节其中的应变。
制造线系统和用于将条材料定位并固定到片材料上的组件的组合的实
图4为透视图,描绘了制造线组件的一种布置的一个实例。所述组件可包括至少一个具有可旋转的传动轴151的伺服马达150。条导向臂100可通过耦合环109安装到传动轴151上。耦合环109可在其中具有传动轴腔体112(下文详述并描绘于图6B,6D中)以接纳传动轴151的端部。
耦合环109可以任何合适的方式安装到传动轴151的端部上,所述方式防止条导向臂100相对于传动轴151的显著的旋转滑动/运动,所述方式包括例如通过焊接、压力配合、键合、花键配合、定位螺钉等。然而,在一些情况下,涉及可能对传动轴151和/或伺服马达150造成改变、修改、损害或破坏的焊接和其他用于安装的装置可被认为是不可取的,其原因可包括增加的复杂性和系统装配的花费、以及潜在的在不是必须也要修理或置换伺服马达150的情况下置换磨损的或断裂的条导向臂100时的复杂性或烦恼。诸如定位螺钉之类的装置可能不可靠,因为操作期间的应力和振动可导致它们松掉或损坏。因此,一个实例包括锥形锁环以作为用于将耦合环109安装到传动轴151上的装置。这种锥形锁环的一个合适的实例为得自Fenner Drives(Leeds,UK)的TRANTORQUE无键衬套。
合适的伺服马达的实例包括得自Rockwell Automation,Inc.(Milwaukee,Wisconsin)的被命名为MPL-B330P和MPL-B4560F的伺服马达。将所选择的伺服马达编程以引发条材料42相对于底片材料50的横向位置并且产生部分地完成的部分51,这将取决于特定的制品设计。
条导向件102可定位在条导向臂100上的下游位置。所述组件可被布置成使得条导向件102为接合机构200的上游。在图4所示的实例中,接合机构200可包括第一接合辊和第二接合辊201,202,所述接合辊围绕沿基本上平行的轴线定位的轴线203,204旋转。合适的利用了辊的接合机构的实例描述于例如授予Ball等人的美国专利4,854,984和4,919,738中。在这些类型的机构中,第一接合辊201可在其表面上具有被布置成一个或多个线或图案的一个或多个具有基本上均匀高度的隆起。第一接合辊201和第二接合辊202可由直接或间接地作用在一个或两个轴线203,204上的一个或多个致动器诸如波纹管型气动式致动器205推挤在一起,从而以前述专利中所述的方式在条材料和片材料的隆起下提供并调节压缩,所述条材料和片材料一起穿过辊之间的辊隙。
利用压缩作为产生粘结的主要方法的接合机构诸如但不限于前述专利中所述的机构使得相应的片状聚合材料或条状聚合材料通过如下方式粘结:沿辊辊隙线,在隆起的下面将相应的材料快速地压缩在一起。不受理论的束缚,据信隆起下面的快速压缩导致相应的材料从隆起的下面快速地变形并部分地挤压在一起,从而在隆起下面和/或在隆起周围形成缠结的或组合的材料结构。在隆起处或围绕隆起产生焊接或焊接状结构。在一些情况下,压缩粘结提供某些优点,包括相对的简单性和成本有效性。这可减小或消除对如下系统的需要:依赖于例如粘合剂以及用以操纵和施用它们的机构的更复杂的接合系统和粘结系统、或需要热源、超声波源等的焊接粘结系统。不受理论的束缚,据信在至少某些情况下,这些优点基本上独立于线速度的变化,包括在目前已知的用于制造一次性尿布和训练裤的在经济和技术上可行的范围内的线速度。
图5为示意图,其示出了诸如图4所示组件的一种布置可如何操作以将条材料固定到基底材料上。基底底片材料50以及一个或多个条材料42的条可在箭头所示的相应的纵向上从相应的供应源60,61朝接合机构200被纵向拉出。被选择用于特定应用的条材料42可具有横截面纵横比诸如可穿着制品的前述实例中所述的横截面纵横比。接合机构200可包括第一接合辊和第二接合辊201,202。在接合机构200的上游,所述一个或多个条材料42的条沿一个或多个条导向臂100移动。当它们沿条导向臂100移动时,条材料42的条可分别被条保持器延伸部110和条导向件102可滑动地保持在条导向臂100上的上游和下游位置。所述系统可被设计和装备成将条材料42压缩粘结到底片材料50上,如上所述。在另一个实例中,可在接合机构200的上游将粘合剂施用到条材料42上,并且接合机构200可将条材料42按压到基底底片材料50上以在它们之间形成粘合剂粘结。在这后一个实例中,接合机构200也可包括接合辊201,202,所述接合辊用来将条材料42和底片材料50推挤并压缩在一起以形成所述粘合剂粘结。
参见图4和5,所述一个或多个条导向臂100可具有耦合环109,所述耦合环安装到一个或多个伺服马达150的可旋转的传动轴151上。所述一个或多个伺服马达150可通过合适的编程来操作以来回地枢转导向臂100使得条导向件102(沿旋转路径以相应的弧线)横跨纵向而横向移动,以导致条材料42在其进入到接合机构200中时被横向移位并且相对于基底底片材料50的纵向而有变化地定位,如制品设计所要求的那样。然后接合机构200可在所需的位置将条材料42固定到底片材料50上,从而导致完成的部分51(也示出于图3中且上文已作过描述)退出接合机构200并向下游移动以用于后面的制造步骤。
所述一个或多个伺服马达150可定位成使得条导向件102的弧形路径发生在一个或多个平面内。如果所述组件被布置成使得条导向件102的弧形路径基本上平行于包含接合辊201,202之间的辊隙线的平面,则消除了条材料进入到辊隙中时的角度的一种变化模式。不受理论的束缚,据信这种布置简化和/或改善了对条材料横向移位的控制和/或对拧绳的避免。
条导向件和导向臂
条导向件102的一个实例分别描绘于透视图、侧视图、前视图和后视图,即图6A,6B,6C和6D中。条导向件102可定位在或定位成靠近条导向臂100的下游端部。条导向臂100可从耦合环109伸出。
在所示的实例中,条导向件102、条导向臂100和耦合环109可由铝合金形成,并且也可整体成形。在一些情况下,具有相对高的强度对重量比率的材料可为所期望的。其他合适材料的实例可包括工程塑料(诸如聚碳酸酯热塑性塑料,例如LEXAN)、铝、钛合金、用碳纤维、石墨纤维、聚酰胺纤维、金属纤维和/或玻璃纤维加固的热塑性或热固性树脂、或其他碳纤维、石墨纤维、聚酰胺纤维、金属纤维和/或玻璃纤维复合材料。
参见图6A和6C,可观察到条导向件102可被成形成具有限定U形形状的内表面,条材料横跨所述表面纵向移动。为了该说明起见,术语“U形形状”旨在被广泛地理解为包括位于平面内的相对于所述平面内的某条线的任何二维图形,所述图形具有沿所述线的中间直部、或所述线与之相切的中间弯曲部分、以及两个侧部,每个侧部均位于所述平面内且在所述线的同一侧上,并且每个侧部均在一个或多个方向上背离所述线从所述中间部分延伸。如果中间部分是弯曲的,则侧部可连续地或不连续地具有此类弯曲;因此,例如,形成圆的任何部分的弧线均在本文的“U形形状”的定义内。作为另一个实例,该术语包括“C”形状、槽或开口沟道横截面形状、马蹄形状等。除非另外指明,所述侧部无需终止于间断点。因此,除非另外指明,该术语也包括满足前述定义的闭合图形,诸如但不限于圆、卵形、椭圆形、矩形、正方形等的任何部分。除非另外指明,不旨在隐含或要求关于特定轴线的对称性。不隐含或预期针对U形形状的相对于所述系统的其他组件的空间取向的限制;例如,在所述系统内,U形形状相对于字母“U”可为倒置的;见例如图5中的条导向件102。
参见图6C,在所示的实例中,U形形状可具有基本上限定一个半圆的中间部分103、和两个基本上直的侧部104a,104b。不受理论的束缚,据信对于本文所设想的目的来讲,此类形状的中间部分103可比其他可能的U形形状更有效。据信当条导向臂100在操作期间来回枢转时,此类基本上半圆的形状使得条材料在条导向件102内更容易且更平滑地作左右横向运动,从而与用其他可能的形状所可能获得的效果相比,允许更好地控制对条材料的横向移位,并且允许具有更好的防止发生拧绳的能力。
仍然参见图6C,条导向件102可具有第一条边缘障碍物和第二条边缘障碍物105a,105b,它们在侧部104a,104b上基本上终止或构成基本上突然间断处。第一条边缘障碍物和第二条边缘障碍物105a,105b可从侧部104a,104b且向内朝彼此延伸,并且可终止于彼此不相及的点以留下下游条插入间隙108。第一条边缘障碍物和第二条边缘障碍物诸如105a,105b处所示的那些在操作期间可用来将条材料保持在条边缘导向件102内,从而防止其一直向上拱起并脱离侧部并且掉出条导向件之外。
参见图7,在另一个实例中,条导向件102可具有第一条边缘导向件和第二条边缘导向件106a,106b,它们在侧部104a,104b上基本上终止或构成基本上突然间断处。第一条边缘导向件和第二条边缘导向件106a,106b可从侧部104a,104b的端部向内朝彼此延伸,然后朝中间部分103延伸,然后可终止于与中间部分103不相及的点。在图7所示的实例中,如同图6A所示的实例的情况一样,在第一条边缘导向件和第二条边缘导向件106a,106b之间可存在下游条插入间隙108。第一条边缘导向件和第二条边缘导向件诸如106a,106b处所示的那些可用来在操作期间将条材料保持在条边缘导向件102内,并且当条材料在操作期间移位并从侧部104a,104b向上拱起时,也可有效地提供附加保证,确保条材料的纵向边缘不发生纵向折叠或翻转过来(拧绳)。可最优化相应的侧部104a,104b和相应的条边缘导向件106a,106b之间的条空隙107a,107b以避免不当地增加对穿过条导向件102的条的纵向运动的摩擦阻力,同时仍然具有所期望的防止条发生拧绳的效应。例如,如果要使用的条材料为2mm厚,则诸如图7所示的条导向件102可被成形成具有例如大约2.5-3.5mm的条空隙107a,107b。
不受理论的束缚,据信条导向件诸如具有条边缘导向件诸如106a,106b(图7)处所示的那些的条导向件102比缺乏此类条边缘导向件的其他实施方案更有效地防止条发生拧绳。然而,如果用于将条材料固定到基底上的系统涉及在条导向件102的上游将粘合剂施用到条材料上,则在如下一些情况下,边缘导向件如图所示地包裹起来可能被认为是不合适的:如果它们在条穿过条导向件时可被粘合剂脏污,或换句话讲,可从条上收集粘合剂沉积物并且无规地将所述沉积物在非预期位置中释放回条上。相反,具有包裹起来的条边缘导向件诸如条边缘导向件106a和106b的条导向件在一些情况下可为所期望的,可能的情况诸如当所述系统不在条导向件的上游将粘合剂施用到条上时。
如图6A-6D和7所绘的实例所示,在条导向臂100的上游端部,两个条保持器延伸部110可从槽101的边缘向内朝彼此延伸,以彼此不相及的方式终止从而留下上游条插入间隙111。耦合环109可在其中具有基本上圆柱形的传动轴腔体112,如图6B和6D中的虚线所示。
上游和下游条插入间隙111,108使得在架设期间易于将要使用的条材料横向插入到条导向臂100中并且沿所述条导向臂布置。然而,在另一个实例中,相应的条保持器延伸部110可被成形成相会的或连续的以有效地构成单一保持器结构,从而在架设时必须将条材料简单地从其下面纵向穿入,而不是通过间隙横向插入。类似地,条边缘障碍物105a,105b(图6C)或条边缘导向件106a,106b(图7)可被成形成相会的或连续的以有效地构成单一条保持器结构,从而在架设时必须将条材料简单地从其下面纵向穿入,而不是通过间隙横向插入。
如前所述,不受理论的束缚,据信对于本文所设想的目的来讲,如果条导向件102包括基本上限定半圆的中间部分103(见例如图6C),则其可比其他实施方案更有效。不受理论的束缚,还据信为了使条导向件102比其他可能的实施方案更有效,所述半圆可具有某个长度的半径r4,所述长度为条材料的宽度的大约21-43%,或条材料的宽度的大约26-38%,或条材料的宽度的大约30-34%,或甚至要使用的条材料的宽度的大约32%(或大约(1/π)倍)。如果r4为要使用的条材料的宽度的大约32%(或大约(1/π)倍)的长度,则由所述半圆形成的弧线的直线长度大约等于条材料的宽度。据信落在这些范围中的一个或多个内的半径r4可最优化条导向件对条(当其进入到一对辊之间的辊隙中时)的相应的纵向侧边的取向的影响,从而在最有效地控制横向移位和最小化发生拧绳和轮廓误差的可能性之间找到平衡。
此外,不受理论的束缚,还据信对于某些目的诸如本文所述的那些来讲,如果条导向件102具有至少一个接合中间部分103的侧部104a和/或104b,则所述条导向件可比不具有这种侧部的其他可能的实施方案更有效。在与条导向件的横向运动的方向相对的一侧接合中间部分的侧部可提供附加引导表面,在条导向件的横向位置发生突然和/或严重变化期间,条材料可顶靠住所述引导表面。所述侧部可为基本上直的,并且可具有某个长度,所述长度为条材料的宽度的大约21-61%,或条材料的宽度的大约26-56%,或条材料的宽度的大约30-52%,或甚至要使用的条材料的宽度的大约32-50%。据信这种尺度导致条(当其进入到一对辊之间的辊隙中时)的相应的纵向侧边的取向最优化,从而在最有效地控制横向移位和最小化发生拧绳和轮廓误差的可能性之间找到平衡。
还据信具有两个此类侧部的实施方案比仅具有一个侧部的实施方案更有效,尤其是如果条材料旨在在条导向臂100的上游端部(例如,在上游进入点113)向条材料的进入线的双侧横向移位时。换句话讲,当条导向件102旨在在上游进入点113向条材料的进入线的双侧上的点来回移动时,两个此类侧部104a,104b在一些情况下为所期望的以改善对条材料的控制。
在操作期间,当条导向件102朝其横向弧形路径的尽头移动以横向移位条时,所述条以增加的横向角度退出条导向件,从而产生摩擦锁定的可能性,即,由于条中张力的缘故,在退出点处产生不可接受地集中了条和条导向件之间的摩擦的点。为了减轻该问题,除了具有上述部件之外,还可在一些情况下期望成型条导向件102的内部远侧边缘。内部远侧边缘可被成型成使得它们从内表面至外边缘为倒角的、圆化的或圆角的、或甚至具有四分之一圆的过渡,以减小条导向件102和条材料(当其从条导向件中纵向穿过并退出下游端部时)之间的摩擦。
如所述的那样,在所示的实例中,条导向件102可与条导向臂100整体成形。参见图6A,条导向臂100可形成槽101,所述槽在其内表面上可适形于上述下游端部处的U形形状,并且当其接近上游(条进入)端部时逐渐变平,条导向臂100在所述端部处接合耦合环109。在另一个实例中,条导向臂可形成槽,所述槽不是基本上变平的,而是具有可为基本上连续的从条导向件至上游条进入端部的深度。由于条臂100可来回枢转使得条导向件102以弧形路径围绕轴线(见图5)以大约例如7.5次循环或更多次循环/秒的速率来回移动,因此在此类运动期间,沿条导向臂100的长度的槽或其他沟道、导管、管或其他合适的包含或保持结构可用来包含沿条导向臂100的长度存在的条材料42的长度。因此,此类结构可随其一道提供附加内表面区域,所述附加内表面区域可用来对条材料42施加横向力,从而抵抗条材料的惯性或反向动量并且减小条材料42的摩擦或连结的集中,当条导向件102来回移动以引发快速横向移位时,在条导向件102处可发生所述集中。减小摩擦的集中可为所期望的以减小或避免可能的条材料42(当其被拉入到接合机构中时)的纵向应变中的不一致性。
此外,沿条导向臂100的槽或其他沟道、导管、管或其他合适的包含、保持和/或屏蔽结构可用来为条材料屏蔽掉周围空气和对从其中穿过的条材料42的横向运动的阻力。在不存在屏蔽结构的情况下,当条材料被条导向件102快速地横向移位时,与周围空气的摩擦可导致一段悬跨的通常柔性且相对轻质的布状条材料42反常地且不可控制地翻转过来并拧绳。
在图中所绘的上游条进入点113的可能的供选择的替代方案的另一个实例中,条导向臂可具有在设计上类似于条导向件102但取向在相反方向上的上游条进入导向件。这可提供进一步的保证以防止条材料发生拧绳。当条导向臂在条材料的路径中围绕条进入点枢转并导入变化的角度时,其也可用来防止或减小在条材料42进入到条导向臂100中/进入到所述条导向臂上时增加的摩擦或连结。同样,期望避免或减小任何特定点处的摩擦的集中以避免条材料42(当其被拉入到接合机构中)的纵向应变中的不一致性。
在一些情况下,可期望抛光接触移动的条材料的条导向件102的表面和在条导向臂100中的或沿所述条导向臂的其他表面中的一个或多个,以减小条材料和此类表面之间的摩擦。这可包括以下结构的任一内表面:槽101、条边缘障碍物105a,105b、条边缘导向件106a,106b、条进入点113、条保持器延伸部110、以及任何中间条接触结构。
此外或作为另一种可能的措施,这些表面中的一个或多个还可涂覆有低摩擦涂层,例如含氟聚合物基涂层诸如特氟隆,其为E.I.du Pont de Nemoursand Company(Wilmington,Delaware)的产品。相对于没有涂层的条导向件/条导向臂材料所提供的摩擦系数来讲,可选择任何合适的涂层,所述涂层降低与要使用的条材料的外表面材料的动摩擦系数。在另一个实例中,如果要在条导向臂100和/或条导向件102的上游将粘合剂施用到条材料上,可期望用粘合剂剥离涂层来涂覆条导向臂100和/或条导向件102的条接触表面。在另一个实例中,可将适形于所期望的条接触表面形状的一个或多个低摩擦材料的插件固定在以下结构上或固定在其内:条导向件102、条导向臂100、槽101、条边缘障碍物105a,105b、条边缘导向件106a,106b、条进入点113、条保持器延伸部110、以及任何中间条接触结构。此类插件可完全地或部分地由低摩擦材料形成,所述材料诸如但不限于尼龙、高密度聚乙烯、和含氟聚合物基材料诸如特氟隆。
在另一个实例中,条导向臂100和条导向件102可具有如上所述的部件中的一些或全部以及相对于接合机构200的空间布置。然而,替代连接到伺服马达上,条导向臂100可在枢转点连接到静止组件上,条导向臂100可围绕所述枢转点来回枢转。在该实例中,条导向臂100也可包括作为其一部分或连接到其上的凸轮从动件,所述凸轮从动件顶靠在直接或间接地由旋转驱动机构诸如旋转的电动马达所驱动的旋转凸轮上。凸轮从动件可由任何适当的偏置机构诸如但不限于一个或多个弹簧来推挤顶住凸轮。凸轮可被成形成具有轮廓,使得通过其旋转,条导向臂100按需要枢转以按被制造制品的需要来横向移位条材料。可操作旋转驱动机构以便以某个速度来旋转凸轮,所述速度适宜地与基底材料的移动速度相关联。
在另一个实例中,可利用具有上述部件中的一些或全部的条导向件102,而不具有上述条导向臂、伺服马达或旋转操作。相反,条导向件可连接到线性运动机构例如线性马达或致动器,所述线性马达或致动器被布置成沿在上游且基本上平行于接合辊201,202之间的辊隙线的线移动条导向件102。
附加条导向设计部件;条导向臂尺度、位置和取向
参见图8和9,如果使用包括辊诸如第一接合辊和第二接合辊201,202的接合机构,则减小条导向件102和接合辊201,202之间的辊隙线206之间的距离会锐化可获得的所述可能的角度α,所述角度反映出基底材料上的条材料42的放置线中的相对于纵向的横向转折(见例如图3)。对该距离的接近度的约束条件可包括下文详述的所用伺服马达和接合机构/辊的物理尺度和对条导向臂长度的限制。如果接合辊201,202具有约7.62cm的半径,则在一些情况下,可期望布置所述组件以便条导向件102的远侧边缘与辊隙线206相距的距离小于约2cm。取决于所用组件的部件和尺寸,在一些情况下有可能布置所述组件使得条导向件102的远侧边缘和辊隙线之间的距离对条导向件102所面对的辊中的较小一个的半径的比率小于约0.34,或小于约0.31,或小于约0.29,或甚至小于约0.26。
当条导向件102的远侧边缘和辊隙线之间的被布置的距离减小至约束条件所允许的程度时,在一些情况下,可期望将条导向件102成形成具有圆角的凹形轮廓(当从侧面观察时),其具有半径r3(见图6B)。半径r3可发源于第一接合辊或第二接合辊201,202中的一个的轴线,使得条导向件102的凹形侧部轮廓与其所面对的接合辊201或202同心。这使得条导向件102的远侧尖端能够定位得更靠近辊隙线,同时避免了条导向件102的其他部分和其所面对的辊之间的干扰。
在某些情况下,由夹带的空气或其他因素所产生的力可趋于从条导向件102的内表面提起条材料42,从而减小条导向件102的功效。仍然参见图8和9,在一些情况下,可期望布置具有安装的条导向臂100的伺服马达150,使得沿条导向臂100穿行的条材料42在其沿条导向臂100的路径和其从条导向件102至接合辊201,202之间的辊隙直线路径之间形成第一折角
Figure BDA0000080135250000171
(见图8)。第一折角
Figure BDA0000080135250000172
与条材料42中的张力相组合可帮助确保与条张力相关的力将条材料42推挤到条导向臂100和条导向件102中(相对于图8向下),并且保持条材料42顶靠它们的内表面。由于类似的原因,在一些情况下,可期望布置具有安装的条导向臂100的伺服马达150、和/或条材料42的供应源,使得沿条导向臂100穿行的条材料42在其始于上游条材料喂料处(例如,喂料辊301,302)的路径和其沿条导向臂100的路径之间形成第二折角(见图8)。在一个实例中,第二折角
Figure BDA0000080135250000174
可被设计并成形为条导向臂100、其槽101和/或上游条进入点113和槽101之间的界面的一个特征。折角
Figure BDA0000080135250000175
Figure BDA0000080135250000176
中的一个或两个均可保持在如下范围内:约135-179度,或约151-173度,或约159-170度,或甚至约167度。不受理论的束缚,据信取决于可包括条材料表面和条导向件表面之间的动摩擦系数在内的因素,小于约135度的折角
Figure BDA0000080135250000181
Figure BDA0000080135250000182
可能太尖锐,即,其有可能在条材料42、条导向件102和/或上游条进入点113(当条材料42从其上经过时)之间导致不可接受的摩擦集中。此外,不受理论的束缚,还据信折角
Figure BDA0000080135250000183
Figure BDA0000080135250000184
的最优化将受到以下因素的影响:条材料的弹性模量、条材料(当其沿条导向臂100经过时)中的纵向应变或张力、条材料的横向硬度或“梁强度”、条材料的宽度、和条材料(当其沿条导向臂100经过时)的线速度。
参见图10,在另一个实施方案中,并作为针对被成形并被布置成产生离散折角
Figure BDA0000080135250000185
Figure BDA0000080135250000186
的供选择的替代方案,条导向臂100可被设计并成形成提供从其中穿过的弯曲的条导向臂路径114,当其他组件被适当地布置时,所述路径从进来的条材料路径发散开(参照图10,向下地)。这些组件可被布置成使得进来的条路径(在条材料42接触条导向臂100的位置的上游)和退出的条路径(在条材料中断与条导向件102的接触的位置的下游)之间的总折角
Figure BDA0000080135250000187
为约90-178度,或约122-166度,或约138-160度,或甚至约154度。这种总折角
Figure BDA0000080135250000188
与条材料中的张力相组合可帮助改善如下的可能性:与条张力相关的力推挤条材料42顶靠所述弯曲的条导向臂路径114的内表面(参照图10,沿条导向臂100内侧的底部表面)。
在一些情况下,可期望条导向臂100的长度尽可能地大。当将条导向臂100制造得更长时,辊隙线206前面的条导向件102的弧形路径接近直线路径。当接近这种直线路径时,辊隙线前面的条材料的横向移位的潜在锐度会增加。然而,任何伺服马达的扭矩负载能力和任何条导向臂的材料强度均是具有限度的。这些因素是对条导向臂100的设计长度的约束条件的来源。当成品的设计施加最快速的方向和/或旋转速度的变化(最高角加速度/减速度)时,本文所述的组件布置中的伺服马达上的扭矩负载将达到其最大值(即,条导向臂所需的最突然的角加速度/减速度将施加最大扭矩负载)。如果超过了伺服马达的扭矩负载能力,则伺服马达传动轴的旋转精密度会不可接受地偏离相关编程所要求的精密度,并且伺服马达甚至可能损坏。此外,当将安装到伺服马达的传动轴上的条导向臂100制造得更长和/或沿其长度更重时,角惯量和角动量变得更大。因此,角加速度/减速度需要更大的扭矩,从而对伺服马达提出了更高的要求。沿条导向臂的长度的弯曲/剪切应力也随着角加速度/减速度以及角惯量/动量的增加而增加,从而会增加条导向臂材料失效的概率。相关的约束条件由以下因素施加:由被制造制品的设计决定的要求伺服马达具有的线速度和所得循环速度、以及条材料的横向放置变化的量值和突然度。另一个相关的约束条件由正被条导向臂操纵的条材料的重量施加,所述重量增加了为引发横向移位所必须克服的横向惯量和动量。上述设计所考虑的因素中的许多或全部将受到要制造的制品的特定设计的影响,所述特定设计将涉及在基底材料上的横向变化的位置将条材料定位并固定到基底材料上时的特定特征。
所述组件和部件的效应
参照图11A-11D讨论了上述组件和部件所提供的某些效应和优点。图11A示出了具有定位在其远侧端部的条导向件102(类似于图6A-6D所示的条导向件)的条导向臂100,所述条导向臂具有从其中穿过的条材料42,这些组件被示出为分离的,但否则的话却如它们在本发明的范围内的系统中所可能显现的状况。图11A描绘了一种布置,其具有从点a至点b的基本上直的条路径(从上方观察)。当条材料42的路径(当从上方观察时)为基本上直路径时,柔性条材料42以基本上平坦状况进入到近侧进入点113中,然后横跨其宽度逐渐挠曲以致以凹形形式放进并顶靠条导向件102的中间部分的表面。在图11B中,条导向臂100被示出为顺时针枢转一个角度θ,如其在系统的操作中可能枢转以便引发条材料42的横向移位那样。由于条导向臂100的枢转,条材料42趋于移动并沿定位成与旋转方向相反的侧部104b(相对于图11B,在条导向件102的右边)向上拱起。对应地,条材料42的右边缘(相对于图11B)被升起并且左边缘被降低。所述条材料不会趋于拧绳。
图11C和11D为从与图11A和11B相对的透视方向观察的图11A和11B所示条导向臂100的视图,如条导向臂100作为系统的组件操作时所可显现的状况。图11C和11D示出了条导向件102是如何影响条材料42进入到接合辊201,202之间的辊隙206中的。在图11C中,朝接合辊201,202移动的条材料42的路径为基本上直的,如在图11A中那样。随着其沿条导向臂100移动并通过条导向件102,条材料42可被条导向臂100和/或条导向件102的内表面推挤成横跨其宽度的凹形形状,并且可进入到接合辊201,202之间的辊隙中,其中其侧边各自上翻(相对于图11A中的视图)。然而,可避免条材料42发生拧绳,并且随着其穿过辊隙,条材料42随后顶靠基底展平。参见图11D,当条导向臂100顺时针枢转因而条导向件102移动至右边(相对于图11D)时,条材料42可移位至条导向件102的左边,从条导向件102的左内表面和侧部104b向上拱起。条材料42可以横跨其宽度的凹形形状接近接合辊201,202之间的辊隙,其中其左侧边缘较高并且其右侧边缘较低(相对于图11C中的视图)。因此,上翻的左侧边缘可在条的剩余宽度接触上接合辊201之前接触它,但然后会随着条材料42进入到辊隙中而被接合辊201向下推挤和展平。从而与接合辊201,202组合而起作用的条导向件102可使得条材料42能够被拉入到辊隙中并且在辊隙处被压缩而不会发生拧绳。因此,可使条材料42从辊隙的下游侧显露出来,并且以平坦状况固定到基底材料上。
因此,具有一个或多个上述部件的系统可用来制造可穿着制品诸如图1所示的可穿着制品的一部分,所述制品具有相应的被腿围40外接的腿部开口,每个腿围均由基本上环绕其腿部开口的单一长度的弹性条材料形成。底片20可包括非织造纤维网材料。对于每个腿围40来讲,环绕所述腿围的单一长度的弹性条材料可通过压缩粘结来粘结到非织造纤维网材料上。
条应变调节
如前所述,在产品诸如可穿着制品10的设计及其制造的一个实例中,所述设计可在将条材料固定到基底片材料上之前要求条材料的纵向应变。在一些情况下,可期望提供用于导入并调节条材料(在其进入到接合机构中之前)的应变量的系统。
应变调节系统的一个实例示意地描绘于图12和13中。所述实例可包括具有第一接合辊和第二接合辊201,202的接合机构200、和可包括第一喂料辊和第二喂料辊301,302的应变调节机构300。喂料辊301,302可在如箭头所示的下游方向上基本上非滑动地拉出并喂入进来的条材料42。喂料辊301,302中的一个或两个均可具有可压缩的弹性材料诸如天然或合成聚合材料例如橡胶的周向表面。这可帮助避免当条材料42穿过喂料辊301,302之间的辊隙时损害所述条材料(由于将其压缩得超出了其弹性限度)。此处,还可提供橡胶或橡胶状材料,所述材料提供条材料42和喂料辊表面之间的摩擦系数,所述摩擦系数足够大以避免条材料42在穿过辊隙时发生纵向滑动。在一些情况下,可期望将喂料辊301,302定位成尽可能地靠近上游条进入点113。这将最小化条材料42从喂料辊301,302之间的辊隙至接合机构的路径的总体长度,并且因此有利于更精密地控制条材料42中的应变。
为了在粘结到进来的底片材料50上之前纵向地应变进来的条材料42,可使喂料辊301,302以某个速度旋转,其中喂料辊301,302的周向表面的线速度慢于接合机构200的接合辊201,202的周向表面的线速度。如果r1为喂料辊301的半径(以米计)并且ω1为喂料辊301的旋转速率(以转/秒计),则其周向表面的线速度V1为:
V1=2πr1ω1米/秒,
这将是穿过喂料辊301,302之间的辊隙时的条喂入线速度。
类似地,如果r2为接合辊201的半径(以米计),并且ω2为接合辊201的旋转速率(以转/秒计),则其周向表面的线速度V2为:
V2=2πr2ω2米/秒,
这是穿过辊201,202之间的辊隙时的条拉出线速度。
如果V1小于V2,并且条材料42当其穿过相应的辊对301,302和201,202之间的相应的辊隙时基本上不发生纵向滑动,则应变将被导入到条材料42中。因此,参见图12,条材料42可被喂料辊301,302以慢于接合辊201,202的条拉出线速度的喂入线速度在基本上非应变状态被拉出区域“A”。因此,区域“B”中的条材料42将在其进入到接合机构200中之前被应变。
因此,如果制品的设计要求在粘结到基底材料上之前将条材料纵向地应变至应变ε(ε=长度的变化/松弛长度;式中ε用百分比表示),则在满足下式的情况下相对速度V1和V2将提供所需的应变ε:
(1+ε)V1=V2,或
V2/V1=(1+ε),
假定条材料从喂料机构至接合机构的路径长度是恒定的。因此,例如,为了向条材料(当其固定到基底材料上时)赋予70%应变,可操作相应的喂料辊301,302和接合辊201,202使得V2/V1=1.70,假定条材料从喂料机构至接合机构的路径长度是恒定的。
然而,如果条材料从喂料机构至接合机构的路径长度被改变,则条材料在区域“B”中的应变将经历相关的瞬时上升或下降。如果路径长度的变化是基本且足够突然的,则有可能使条材料中的应变瞬时地上升或基本上下降。如本文所述的系统的实例在条材料进入到接合机构中之前横向移位条材料路径,以导致在基底材料上的横向变化的位置中将条材料固定到基底材料上。这种横向移位导致条材料从喂料机构至接合机构的路径长度发生变化。这种性质的变化可为基本且足够突然的以基本上改变条材料在区域“B”中的应变。
图13和14示出了当条导向臂100取向成其纵向轴线基本上垂直于辊隙线206时,条材料42从上游条进入点113至第一辊隙点206a的路径在区域“B”中具有第一路径长度。第一路径长度为大约条导向臂100的长度L加上从条导向件102至辊隙点206a的距离d0所得的和。
条导向臂100枢转一个角度θ会导致路径长度增加。当转过角度θ时的旋转速度接近无穷大(臂100的枢转接近瞬间完成)时,所述路径长度的增加达到初始峰值,所述峰值路径长度接近条导向臂长度L加上从条导向件位移点D至第一辊隙点206a的距离d1所得的和。然后,随着接合辊201,202之间的辊隙点如图14中的前头所示因接合辊201,202的继续旋转而从第一辊隙点206a移位至第二辊隙点206b,所述增加会从初始峰值回减至第二路径长度。第二路径长度将为大约条导向臂长度L加上从条导向件位移点D至第二辊隙点206b的距离d2所得的和。第二路径长度尽管小于峰值,但仍保持大于第一路径长度。
在V1和V2保持恒定的情况下,路径长度的增加将不一定导致基本的应变上升。通过由辊对301,302和201,202连续地喂料并经过区域“B”拉出条材料,所述系统连续地矫正应变的上升或下降,总是渐进地寻求由V1和V2的值(见紧邻的上文中的公式)所确定的应变。因此,在一些情况下,尽管存在路径长度的变化,但所述系统可有效地调节并保持基本上一致的应变。所述系统基本上矫正由路径长度的增加所引起的应变的瞬时上升,所需的时间取决于区域“B”中的条材料路径的总长度以及V1和V2的值。因此,如果条导向臂至角度θ的枢转是相对缓慢且逐渐进行的,则所述系统可能能够有效地“坚持”连续地寻求初始应变,因而应变的任何瞬时上升可相对较轻微。
然而,当条导向臂的枢转角度θ的过程变得更加快速时,所述系统可变得不能够有效地“坚持”并将应变保持在相对于初始应变的非实质上升范围内。因此,条导向臂相对快速地枢转而转过角度θ有可能导致条材料在区域“B”中发生基本的应变上升。
前文仅描述了其中条材料42中的应变可由于枢转角度θ的变化而改变的情况中的一个可能的实例。可存在其他情况,其中可导致应变上升,甚至下降。例如,仍然参见图12-14,可存在如下情况:其中枢转角度θ为最大值、辊隙点位于206b、并且所述系统已稳定至初始应变。如果枢转角度θ随后减小了,则当条导向件102移动经过辊隙点206b时,所述减小将导致条材料在区域“B”中的应变下降至其初始值以下,随后当条导向件102背离辊隙点206b移动(向下地,参照图13和14)时,应变会上升。同样,如果条导向臂枢转经过这些位置的过程是相对快速的,则对应的应变下降或上升可变成基本的。
这种应变瞬时上升的潜在效应的一个实例参照图15A-D作了说明。
参见图15A,可布置和架设具有上述部件中的一些或全部的系统,以将松弛长度Ls的弹性条材料42施加到长度为LB的平坦且未起皱的基底材料诸如底片材料50上。所述系统可被设计成导致条材料42在施加之前受到纵向应变,如箭头所示。在如图15B所示的应变状况中,条材料42随后沿长度LB被施加并固定到底片材料50上。
紧接在这种施加之后,可允许条材料42松弛。弹性条材料42将趋于回复至其松弛长度Ls,因而固定的底片材料50将沿条材料42产生横向绉纹22,如图15C所绘。横向绉纹22由沿松弛的条材料42固定的收拢的底片材料组成。如果条材料42在施加之前经受均匀且恒定的应变,则平坦且未起皱长度为LB的底片材料50将沿松弛长度为Ls的条材料42大致均匀地分布,收拢在绉纹22中。绉纹22可显现为在数量或尺寸上或在它们的组合上为大致均匀分布的。假定相应的材料尺度和特性是一致的,如图15C所绘的每一区域“E”、“F”和“G”一般将具有沿条材料42收拢并粘结的底片材料50的大约相等的线性量。
然而,如果条材料42中的应变当其被固定到底片材料上时发生了变化,则在固定和松弛之后,所述未起皱长度为LB的底片材料50可不沿条材料42的松弛长度均匀地分布。例如,参见图15D,如果当其被施加到底片材料50上时条材料42在区域“F”中存在应变上升,则区域“F”可具有沿条材料42粘结的底片材料50/松弛的单位长度的条材料42的线性量,所述线性量大于邻近区域“E”或“G”中的线性量。如图15D所绘,在区域“F”中,这可以与邻近区域“E”和“G”相比更大数目的绉纹22/松弛的单位长度的条材料来表明其自身。另一种可能的表明方式是区域“F”中的绉纹22在尺寸上可大于邻近区域中的那些。
在一些涉及此类应变变化的情况下,第一区域中的沿条材料收拢的底片材料/松弛的单位长度的条材料的线性量可比一个或多个邻近区域中的线性量多例如大约125%,大约150%,大约175%,大约200%,或甚至更多。这可证明弹性条材料当其被施加到基底材料(萁中基底材料处于平坦且未起皱状况)上时的应变在第一区域中按大致对应的百分比大于在所述一个或多个邻近区域中的情况。在产品诸如其中条材料环绕腿部开口的成品可穿着制品中,这可以材料围绕腿部开口的收拢中的间断或变化来表明其自身。
再参见图12-14,在一些情况下,条材料42在区域“B”中的基本的应变变化有可能被认为是不可取且不可接受的。在紧邻的上文所述的实例中,当其被固定到底片材料上时条材料中的应变变化可导致腿部开口在材料围绕它的收拢中具有间断或变化。在一些情况下,这可能被认为不可接受地损害了产品品质、外观、贴合性或舒适性。在其他应用中,规格可要求条材料具有相对小的应变变化,如果不是基本上恒定的应变的话。因此,在一些情况下,可期望补偿条路径长度的突然变化,以便在其进入到接合机构200中之前和进入之时连续地调节条材料42在区域“B”中的应变量。
此类补偿可通过使用喂料伺服马达350来提供,所述伺服马达驱动喂料辊301,302中的一个或两个。在一个实例中,喂料辊301,302中的一个可由喂料伺服马达驱动,并且喂料辊301,302中的另一个可为被动的惰性辊。参见图12和13,伺服马达150的编程将被设计成导致所述系统将条材料42沿制品设计所要求的轮廓定位并施加到底片材料50上。因此,所述编程将包含关于定时和角度θ的量值的信息,条导向臂100按所述角度循环地来回枢转。该信息可用来编程对喂料辊301,302的旋转速度(并因此V1)的循环调整以避免条材料42在区域“B”中发生不可接受的应变变化。一般来讲,在所绘的实例中,区域“B”中的路径长度的增加速率或减小速率具有与穿过辊201,202之间的辊隙时的条拉出线速度的增加或减小相同的效应。为了避免不希望有的应变变化,这种增加或减小可由穿过喂料辊301,302之间的辊隙时的条喂入线速度的等同的增加或减小来抵消。
例如,当角度θ在增加时,条路径长度在增长并且V1可根据路径长度的增加速率暂时增加,这可减轻或避免条材料42在区域B中发生不可接受的应变上升。
在其中角度θ可停留于相对恒定的值(如特定的制品设计所可能要求的那样)的任何时间段,条路径长度也变为恒定的,即,区域“B”中的路径长度的增加速率或减小速率变为零。在该情况下,所述系统将导致条材料中的应变接近由V1和V2的初始值所确定的应变,并且V1可回复至其调整前的初始值以保持具有所需的设计(初始)值的基本上恒定的应变。
如果在停留和基本的稳定化之后,角度θ从峰值突然减小且突然程度足以导致应变不可接受地下降至初始设计值以下,则可进行补偿性调整。因此,在角度θ从峰值减小时,V1可暂时根据路径长度的减小速率减小,这可减轻或避免条材料42在区域B中发生不可接受的应变下降。
对此类矫正的要求、和对编程驱动喂料辊301,302的喂料伺服马达350以按上述方式调节应变的要求,将取决于包括下列在内的因素:被制造的特定产品的设计部件和规格、接合机构200和/或辊201,202的速度、伺服马达150的编程、喂料辊隙和上游条进入点113之间的距离、条导向臂100的长度、以及条导向件102的远侧端部和接合辊隙线206之间的距离。
应变调节/调整机构诸如上述的实例可用于除了保持一致的应变之外的目的。可存在其中期望有意地改变应变的情况。例如,参见图3,可观察到固定到部分地完成的部分51上的条材料42的部分可被浪费掉,因为它们占据了完成的部分51的要从形成外底座28(图2)的部分上切除的区域。为了最小化浪费并且保存条材料,可增加这些浪费区域中的条材料42的应变,从而减小固定在这些浪费区域中的条材料的数量。可对应变调节/调整机构诸如上述的实例编程以在条材料进入到接合辊对201,202之间的辊隙中时在此类浪费区域中的位置中增加条材料中的应变,然后当条材料进入到辊隙中以便固定在非浪费区域中时使所述应变回复至产品设计应变。
除非明确地排除或者另有限制,本文所引用的每一文献(包括任何交叉引用的或相关的专利或专利申请)均以引用的方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。此外,如果此文献中术语的任何含义或定义与任何以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突,将以此文献中赋予那个术语的含义或定义为准。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明,但是对那些本领域的技术人员显而易见的是,在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此,这意味着在所附权利要求中包括了属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (5)

1.一种条导向件(102),所述条导向件用于当纵向移动的条材料(42)进入接合机构时横向移位所述条材料,所述接合机构推挤所述条材料使其接触移动的片材料(50),其特征在于所述条导向件包括表面,所述条材料纵向地掠过所述表面,所述表面限定U形形状,其中所述U形形状具有弯曲部分(103),所述弯曲部分包括具有半径的半圆,以及其中所述条材料具有条宽度,并且所述半圆的半径为所述条宽度的21%至43%。
2.如权利要求1所述的条导向件,其中所述U形形状具有至少一个邻接所述半圆的基本上直的侧部(104a),所述侧部具有长度,所述长度为所述条宽度的21%至61%。
3.如权利要求2所述的条导向件,其中所述U形形状具有两个邻接所述半圆的基本上直的侧部(104a,104b),所述侧部具有长度,所述长度为所述条宽度的21%至61%。
4.如权利要求1所述的条导向件,其中所述U形形状包括中间部分(103)和两个侧部(104a,104b),所述两个侧部各自邻接所述中间部分,并且每个相应的侧部终止于相应的条边缘导向件(106a,106b)。
5.如权利要求1所述的条导向件,其中所述U形形状包括中间部分(103)和两个侧部(104a,104b),所述两个侧部各自邻接所述中间部分,并且每个相应的侧部终止于相应的条边缘障碍物(105a,105b)。
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