專利名稱：密封設備及使用該設備的密封方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于密封(或焊接)兩個或多個片材例如熱塑性薄膜、熱塑性非織造織物或其組合的密封設備以及一種使用該密封設備的密封方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種適用于制造具有密封件的物品例如一次性尿布或衛(wèi)生巾的密封設備以及一種使用該密封設備的密封方法。
背景技術：
例如在日本待審專利公開No.H05-15551(專利文獻1)和日本已審專利公開No.H02-43631(專利文獻2)中披露了能夠通過熔接薄膜或纖維來密封由兩個或多個片材(例如熱塑性樹脂薄膜或包括熱塑性纖維的非織造織物構成)的疊片材的密封設備。如在專利文獻1中所披露的一樣，這種密封設備可以安裝在用于制造一次性尿布等的工序中。
為了密封帶狀的柔軟工件例如一疊樹脂薄膜或者非織造織物，以在工件的供給方向上按照恒定的間距形成密封或者是沿著工件的供給方向形成連續(xù)延伸的密封，必須在對柔軟的工件施加適當的張力的情況下牢固地支撐該柔軟工件。因此，在傳統(tǒng)的密封設備中，將工件送到旋轉鼓的周邊上，從而在使旋轉鼓驅動旋轉時，工件沿著旋轉的方向移動，如在專利文獻1和2中所述。如此供給和纏繞在旋轉鼓的圓周表面上的工件可以在被施加適當張力的情況下由旋轉鼓的周邊可靠地支撐。
另外，該設備具有設置在旋轉鼓的圓周表面上的砧臺和面對該砧臺的超聲波焊頭。隨著旋轉鼓的圓周表面一起移動的工件可以被保持在砧臺和超聲波焊頭之間，以便因為由從超聲波焊頭施加的超聲振動而在內部產生的熱量熔融和密封。
但是，在這種傳統(tǒng)的柔軟工件密封設備中，超聲波焊頭被固定在面對旋轉鼓的圓周表面的位置上，如在專利文獻1和2中所述。然后，當和旋轉鼓的外周表面一起移動的工件被保持在砧臺和超聲波焊頭之間時，從超聲波焊頭向在該超聲波焊頭上滑動的工件施加超聲波振動。
因此，由于來自超聲波焊頭的超聲波振動不能足夠長地施加在工件的要被密封的區(qū)域上，因此容易在工件中發(fā)生密封失敗。在使旋轉鼓的旋轉速度增加以使工件以更高的速度移動來進行密封時，使得工件和砧臺相對于超聲波焊頭的相對速度極高，因而這種由于施加在工件上的振動能量的減少而導致的密封失敗會更加頻繁地發(fā)生。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術的上述問題而作出的。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種密封設備，其中將第二保持構件(例如超聲波焊頭)相對于隨著第一循環(huán)保持構件(例如砧臺)一起移動的柔軟工件的相對速度降低，從而能夠向工件施加足夠的密封能量，由此可以進行高速處理，而且本發(fā)明還涉及一種使用這種密封設備的密封方法。
根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種密封設備，包括具有第一密封貼合表面的第一保持構件以及具有第二密封貼合表面的第二保持構件，該設備用于將熱塑性柔軟工件保持在第一和第二密封貼合表面之間以進行密封，第一保持構件設置在轉子的周邊上，并且使第一密封貼合表面沿徑向朝外，第二保持構件由支撐件支撐，并且使第二密封貼合表面面對第一密封貼合表面，其中該設備還包括用于驅動轉子旋轉的旋轉驅動部件；以及往復驅動部件，用于驅動支撐件，以使第二密封貼合表面沿著第一密封貼合表面的一部分軌道往復運動，由此在第二保持構件沿著與第一保持構件相同的方向移動的時候，可以在第一和第二密封貼合表面之間保持柔軟工件以進行密封。
在該密封設備中，由于第二保持構件被驅動以沿著第一保持構件的第一密封貼合表面的一部分軌道往復移動，因此可以降低工件和第一保持構件相對于第二保持構件的相對速度，從而可以利用第一和第二保持構件足夠長地向工件施加密封能量。因此，即使在驅動轉子以高速旋轉從而進行高速處理的時候，也難以發(fā)生密封失敗。
當設置在轉子上的第一保持構件的數量是N的時候，轉子每旋轉一次，第二保持構件的往復運動可進行N個循環(huán)。
密封設備可以被構造成為，當以恒定的角速度驅動轉子旋轉的時候，使第一密封貼合表面以恒定的圓周速度運動，而第二密封貼合表面沿著與第一密封貼合表面相同的方向運動的圓周速度隨著時間變化，從而在它們之間保持柔軟的工件以進行密封的第一和第二密封貼合表面以變化的相對速度運動。由于該相對速度遠低于第一保持構件的圓周速度，因此可以比在傳統(tǒng)密封設備中長得多地向工件施加密封能量。應當指出，相對速度不必是0，盡管第二密封貼合表面可以具有與第一保持構件的圓周速度一致的最大速度以提供相對速度變成0的時刻。
在這種情況下，優(yōu)選地是在第一保持構件上設置沿著轉子的圓周方向彼此分開的兩個密封圖案，并且同相地調節(jié)第二密封貼合表面的圓周速度，從而在第二保持構件的中心位于兩個密封圖案的中間的時候將相對速度降低至最小。由于在中間位置處將相對速度降低至最小，當將工件保持在第一和第二保持構件之間時，在各密封圖案處的相對速度可以是相等的。因此，由于可以避免在兩個密封圖案之間在密封能量供應狀況方面有任何差異，無疑可以利用兩個密封圖案來進行密封，從而獲得相同的密封質量。
例如，可以允許支撐件進行擺動運動，而且其支樞點與轉子的旋轉中心一致或者基本一致，往復驅動部件可以是曲柄機構，用于將均勻的旋轉運動轉化為支撐件的往復運動。曲柄機構可以簡化往復驅動部件的結構。在本發(fā)明中，還可以采用凸輪作為往復驅動部件并利用凸輪輪廓來控制支撐件的往復速度，但是由于這種凸輪的加工昂貴，因此希望用曲柄機構來廉價地構成該設備。
在密封設備中，轉子的旋轉軸可以朝著第二保持構件移動，該密封設備還可包括壓力設定部件，用于設定在轉子壓在第二保持構件上的情況下向位于第一和第二密封貼合表面之間的柔軟工件施加的保持壓力。利用該壓力設定部件，可以適當地維持保持壓力。
在這種情況下優(yōu)選地是，通過壓力設定部件設定的保持壓力是可以調整的，從而根據轉子的旋轉速度而變化。在本發(fā)明的密封設備中，由于可以使相對速度較低，因此可以利用第一和第二保持構件足夠長地向工件施加密封能量。但是，如果使轉子的旋轉速度明顯增加，則密封能量最終不會適當地施加在工件上。在這種情況下，提高保持壓力會導致在工件中確定地形成密封。
根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種密封方法，包括在具有第一密封貼合表面的第一保持構件以及具有第二密封貼合表面的第二保持構件之間保持熱塑性柔軟工件以進行密封，其中驅動第一保持構件環(huán)行，而且使得第一密封貼合表面沿與其軌道垂直的方向朝外，將柔軟的工件送到第一保持構件上，以便和第一密封貼合表面一起移動，驅動第二保持構件以沿著一部分軌道往復運動，而且使第二密封貼合表面面對第一密封貼合表面，其中第一密封貼合表面以恒定的圓周速度運動，而沿著與第一密封貼合表面相同的方向運動的第二密封貼合表面的圓周速度隨著時間變化，從而在它們之間保持柔軟的工件以進行密封的第一和第二密封貼合表面以變化的相對速度運動。
在該密封方法中，優(yōu)選地是在第一保持構件上設置沿著其循環(huán)方向彼此分開的兩個密封圖案，并同相地調節(jié)第二密封貼合表面的圓周速度，從而在第二保持構件的中心位于兩個密封圖案的中間的時候將相對速度降低至最小。
第二保持構件可以由曲柄機構驅動而往復運動，以將均勻的旋轉運動轉化為往復運動。
當以恒定的間距循環(huán)的第一保持構件的數量是N的時候，每個第一保持構件每循環(huán)一次，第二保持構件的往復運動可以進行N個循環(huán)。
在本發(fā)明中，柔軟的工件可以包括在其供給方向上按照一定間隔設置的液體吸收體以及可熔融粘接的支撐該液體吸收體的片材。在相鄰的液體吸收體之間的位置處，可以在用于密封的第一和第二密封貼合表面之間保持一疊片材。
該密封設備和密封方法適用于制造吸收制品，例如一次性尿布或者衛(wèi)生巾?；蛘?，該疊片材，例如樹脂薄膜或者非織造織物，可以在吸收制品例如一次性尿布或者衛(wèi)生巾的制造過程之前進行密封。


從以下的詳細說明以及本發(fā)明優(yōu)選實施方案的附圖可以更好地理解本發(fā)明，但是這些不應是對本發(fā)明的限制，而僅用于解釋和理解。
在圖中圖1是根據本發(fā)明一個實施方案的密封設備的主視圖；圖2是密封設備的左側視圖；圖3是顯示出密封設備的操作的說明圖；圖4是表示密封操作的一個實施例的放大的截面圖；圖5是表示作為第一保持構件的砧臺和作為第二保持構件的超聲波焊頭彼此相對地設置的狀態(tài)的透視圖；以及圖6A和6B是表示柔軟工件的一個實施例的透視圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖就本發(fā)明的優(yōu)選實施方案對本發(fā)明進行詳細描述。在以下的描述中，多個具體細節(jié)用于提供對本發(fā)明的充分理解。但是，本領域的技術人員顯然可以，無需這些具體細節(jié)也能夠實施本發(fā)明。在其它情況下，沒有詳細地顯示已知的結構，以便避免不必要地模糊本發(fā)明。
圖1是根據本發(fā)明一個實施方案的密封設備的主視圖；圖2是密封設備的左側視圖；圖3是顯示密封設備的操作的說明圖；圖4是表示密封操作的一個實施例的放大的截面圖；圖5是表示作為第一保持構件的砧臺和作為第二保持構件的超聲波焊頭彼此相對設置的狀態(tài)的透視圖；而圖6A和6B是表示柔軟工件的一個實施例的透視圖。
在圖1和2所示的密封設備1中，O1表示轉子的旋轉中心，Oy表示豎直穿過旋轉中心O1的豎直參照線。圖1所示的一側也就是圖2所示的右側是密封設備1的正面，而圖2所示的左側是密封設備1的后面。
密封設備1具有固定臺2，其作為放置在地板上的固定部分。在密封設備1的正面，設置前支撐框架3a，3b，它們豎直向上延伸并且其下端固定在固定臺2上。前支撐框架3a，3b沿著水平方向與旋轉中心O1的距離相等，并彼此平行地延伸。
在密封設備1的后面，也設置有與前支撐框架3a，3b一樣的后支撐框架4a，4b。在圖2中顯示了一個后支撐框架4a，而另一個后支撐框架4b隱藏在圖2的后支撐框架4a的后面，也在圖1的前支撐框架3b的后面。同樣，后支撐框架4a，4b的下端固定在固定臺2上，并彼此平行地向上延伸。
如圖1所示，前支撐框架3a，3b的上端通過一前支撐連接板5彼此連接，而后支撐框架4a，4b的上端類似地通過一后支撐連接板6彼此連接。
在前支撐框架3a，3b之間設置有保持軸承8的前軸承座7。并且，在后支撐框架4a，4b之間設置有保持軸承10的后軸承座9。
旋轉軸11的前部11a由軸承8可旋轉地支撐，而旋轉軸11的中間部分11b由軸承10可旋轉地支撐。旋轉中心O1與旋轉軸11的軸線一致。
在前支撐框架3a，3b和后支撐框架4a，4b之間，設置固定在旋轉軸11上的轉子15。轉子15具有圓周表面15a，該表面是關于旋轉中心O1具有給定半徑的圓柱形表面。
在轉子15的圓周表面15a上，設置起第一保持構件功能的砧臺16。砧臺16在圓周表面15a上沿著圓周方向成恒定的間距。在該實施方案中，轉子15具有相對于旋轉中心O1成60度的角設置的六個砧臺16。
這六個砧臺16全都具有相同的結構和尺寸。如圖2所示，砧臺16沿平行于旋轉中心O1的方向的尺寸為W1，圓周方向的尺寸為L1。此處，每個單獨的砧臺16具有一密封貼合表面16a(或者第一密封貼合表面)，它沿著與轉子15的周邊表面15a垂直的方向指向外側，并且距離轉子15的圓周表面15a的距離為H(見圖1)。應當指出，砧臺16的各密封貼合表面16a與相對于旋轉中心O1具有給定半徑的圓柱形表面是一致的。
如圖4和5所示，砧臺16的密封貼合表面16a具有兩個密封圖案17a，17b。這些密封圖案17a，17b被形成為從密封貼合表面16a沿著法線方向突出。在圖5中，O3表示將密封貼合表面16a沿圓周方向二等分的中心線。密封圖案17a，17b關于中心線O3對稱，從而一個密封圖案17a和中心線O3之間的距離等于另一個密封圖案17b和中心線O3之間的距離。
但是，密封圖案17a，17b沿著圓周方向彼此分開，其在前側上的最大分開距離是L2，其在后側上的最小分開距離是L3。從而各密封圖案17a，17b向中心線O3傾斜。
密封圖案17a，17b被制成具有恒定寬度的條形升高部分的表面，其中凸起和凹陷沿著每個圖案的縱向彼此交替。因此，這些凸起/凹陷圖案可以被轉移至工件。
如圖2所示，旋轉軸11具有從后軸承座9進一步向后延伸的后部11c，齒狀帶輪12固定在該后部11c上。通過齒狀帶(未顯示)將來自電動機(未顯示)的能量傳遞給齒狀帶輪12，由此驅動轉子15沿著圖1所示的逆時針方向(CCW)以恒定的角速度旋轉。
每個獨立的砧臺16具有內置的盒式加熱器，用于加熱砧臺16。砧臺16還具有溫度傳感器，用于測量被盒式加熱器所加熱的砧臺16的溫度。通過基于所測量的溫度控制該盒式加熱器，可以將砧臺16保持在設定溫度下。
旋轉軸11的后部11c具有供給控制部件13，如圖2所示。在旋轉軸11的后部11c的周邊上設置導電的集流環(huán)14a，在固定側上設置用于在集流環(huán)14a上滑動的滑塊14b。使盒式加熱器和溫度傳感器與集流環(huán)14a電連接，并且使供給控制部件13與滑塊14b電連接。因此，當轉子15旋轉的時候，能量從供給控制部件13通過滑塊14b和集流環(huán)14a提供給盒式加熱器，同時將來自溫度傳感器的溫度測量信號施加在供給控制部件13上。
前軸承座7被支撐為可以在前支撐框架3a，3b之間豎直地移動，而后軸承座9也被支撐，以便在后支撐框架4a，4b之間豎直移動。如圖1和2所示，在前軸承連接板5下面設置有一止動器21。類似的，在后支撐連接板6下面設置止動器22。
固定臺2在其前側設置有作為壓力設定部件的流體缸(汽缸)23，其中流體缸23具有往復桿24，該往復桿24的上端連接至前軸承座7。類似的，固定臺2在其后側設置有作為壓力設定部件的流體缸(汽缸)25，其中流體缸25具有往復桿26，該往復桿26的上端連接至后軸承座9。
可以在利用流體缸23將前軸承座7壓在止動器21上并且利用流體缸25將后軸承座9壓在止動器22上的情況下設定旋轉軸11的旋轉中心O1的高度位置和斜度。此處，可以彼此獨立地調節(jié)止動器21，22的豎直方向的位置。因此，各止動器21，22的高度位置的微調導致可以對旋轉中心O1的高度位置和斜度進行微調。
在該實施方案中，可以通過在流體缸23，25內的流體壓力來設定在密封操作過程中要施加在工件上的保持壓力。另外，當轉子15的旋轉速度變化的時候，可以調整在密封操作過程中的保持壓力。為此，密封設備1包括壓力設定部件30，其用于通過調整流體缸23，25內的流體壓力來設定保持壓力。壓力設定部件30包括流體泵31、用于調節(jié)從流體泵31至流體缸23，25的流體壓力的調節(jié)閥32以及用于控制調節(jié)閥32的控制器33。
控制器33不僅用于根據由操作者輸入的操作來調整所述調節(jié)閥32，而且還可以根據轉子15的旋轉速度自動地調整所述調節(jié)閥32。
如圖2所示，支撐件41由后支撐框架4a，4b可搖動地支撐。固定環(huán)42固定至后支撐框架4a，4b上，而環(huán)形滾柱軸承43的內環(huán)固定至固定環(huán)42上。另一方面，可動環(huán)44固定至支撐件41的基部上，而滾柱軸承43的外環(huán)固定至可動環(huán)44上。
利用滾柱軸承43，支撐件41受到可繞樞軸轉動地支撐。滾柱軸承43的外環(huán)的旋轉中心是支撐件41的支樞點O2。從圖2所示的結構中可以看出，轉子15的旋轉中心O1和支撐件41的支樞點O2彼此單獨地設置。由于環(huán)狀滾柱軸承43固定在后支撐框架4a，4b上，所以支樞點O2是不可以移動的；但是，如前所述，通過調整止動器21，22的高度位置，可以調整旋轉中心O1的豎直位置。此處，旋轉中心O1的位置被設定為使得支樞點O2與旋轉中心O1相一致或者與旋轉中心O1幾乎重合。
在支撐件41的上部固定有托架45，并且將第二保持構件46安裝在該托架45上。該第二保持構件46包括由振動器、放大器等構成的超聲波振動發(fā)生器47，以及被施加以超聲波振動的超聲波焊頭48。
如圖4和5所示，超聲波焊頭48具有密封貼合表面48a(或者第二密封貼合表面)，該表面面對轉子15的外周表面15a和砧臺16的密封貼合表面16a。超聲波焊頭48的密封貼合表面48a大到可覆蓋砧臺16的至少一個密封圖案17a，17b，并基本上與轉子15的外周表面15a的相切表面平行。
第二保持構件46可相對于托架45調節(jié)固定位置，從而在砧臺16的密封貼合表面16a和超聲波焊頭48的密封貼合表面48a之間的間隙δ(見圖3)是可以調整的。在該實施方案中，在使前軸承座7壓在止動器21上并且使后軸承座9壓在止動器22上的情況下，如前所述，通過精細地調整各止動器21，22的高度位置，可以精細地調整旋轉中心O1的高度位置和斜度。但是，除了斜度調整之外，還可以改變第二保持構件46相對于托架45的安裝角度，以調整兩個密封貼合表面16a，48a之間的角度。
如圖1所示，往復驅動部件50設置在從固定臺2延伸出的固定板(未顯示)和支撐件41之間。
往復驅動部件50具有連接桿51，該桿的前端通過連接軸52鉸接至支撐件41上。軸53由固定板可旋轉地支撐，并且將驅動轉子54固定至軸53上。在其后端，連接桿51通過連接軸55可樞轉地支撐在驅動轉子54上。
往復驅動部件50是一個曲柄機構，其用于將驅動轉子54的旋轉運動轉化為支撐件41的往復運動。將齒狀帶輪固定在驅動轉子54的軸53上，從而旋轉能量可以通過齒狀帶傳遞至齒狀帶輪。驅動轉子54和轉子15被驅動以彼此同步地旋轉。例如，在減速之后，可從一公共轉子向驅動轉子54和轉子15提供能量?；蛘?，可以將用于驅動轉子15的電動機和用于驅動所述驅動轉子54的電動機分開設置，并且可以根據一個電動機的旋轉速度的檢測信號來控制另一個電動機。
結果，驅動轉子54和轉子15被彼此同步地驅動，以提供恒定的旋轉速度比。使它們彼此同步，從而當設置在轉子15上的砧臺16的數量是N(N大于或等于1)時，轉子15每旋轉一次，驅動轉子54旋轉N次。在該實施方案中，N是6。
當驅動轉子15以恒定的角速度沿著逆時針方向旋轉并且也驅動所述驅動轉子54以恒定的角速度沿著逆時針方向旋轉的時候，如圖1和3所示，支撐件41由往復驅動部件50的曲柄運動驅動而繞支樞點O2擺動。此時，超聲波焊頭48的密封貼合表面48a沿著轉子15的外周表面往復運動。
如圖3所示，第二保持構件46往復運動，從而其中心Oa(它將超聲波焊頭48的密封貼合表面48a沿著運動方向二等分)從豎直參照線Oy起在沿著逆時針方向為+θ1的角度范圍和沿順時針方向為-θ1的角度范圍上運動。通過改變從驅動轉子54的旋轉中心至連接軸55的中心的半徑R(參見圖1)，可以調整擺動角θ。改變半徑R也可以調整在砧臺16的密封貼合表面16a和超聲波焊頭48的密封貼合表面48a之間的相對速度。
另外，設置相位調整部件，用于調整驅動轉子54的旋轉相位。例如，通過改變驅動轉子54相對軸53沿著旋轉方向的固定位置可以實現(xiàn)這一點。當驅動所述驅動轉子54使其以恒定的角速度旋轉的時候，中心Oa的速度基本按照三角函數曲線變化；利用相位調整部件，中心Oa的速度變?yōu)樽畲髸r的位置可以與豎直參照線Oy相一致，或者可以從該位置朝后或者朝前偏移。
如圖1所示，在轉子15的導入側設置導入輥61，在轉子15的導出側設置導出輥62，其中使以帶狀延伸的柔軟工件W經過導入輥61，以預定的纏繞角度纏繞在轉子15的外周表面上，然后從導出輥62引出。
以下，將描述使用該密封設備的密封方法。
如上所述，將圖6B所示的柔軟工件W沿著由箭頭(MD)所示的方向從導入輥61向前輸送，通過轉子15的圓周表面15a，送至導出輥62。柔軟工件W是在短褲型一次性尿布的制造過程中部分完成的產品，其中在利用密封設備1在柔軟工件W中形成密封Sa，Sb之后，可通過在相鄰的密封Sa，Sb之間的位置處進行切割而獲得分開的一次性尿布。
在導出輥62的下游，設置有一對運送輥，它們以恒定的速度旋轉以沿著MD方向按照恒定速度運送柔軟工件W。運送輥被驅動以與轉子15同步旋轉，從而可以使柔軟工件W的運送速度與砧臺16的密封貼合表面16a循環(huán)的圓周速度V0同步。
圖6A顯示出柔軟工件W在圖6B的狀態(tài)之前的未折疊狀態(tài)。以下將處于圖6A所示狀態(tài)中的柔軟工件W稱之為帶70。帶70具有第一片材72，其大部分隱藏在置于其上的第二片材71的后面。第一片材72的寬度大于第二片材71，從而在一側70A上，第一片材72以位于第二片材71之上的側邊緣72a折起。同樣，在另一側70B上，第一片材72以位于第二片材71之上的側邊緣72b折起。
在帶70的一側70A上，腰部帶75設置在第一片材72和第二片材71之間；在另一側70B上，腰部帶76設置在第一片材72和第二片材71之間。而且在第一片材72和第二片材71之間，設置有腿部帶77，78。各腿部帶77，78在成波狀起伏的同時沿著帶70的供給方向延伸。另外，在由腿部帶77，78環(huán)繞的區(qū)域中，形成腿部孔74，它將成為用于將腿插入到短褲型一次性尿布中的開口。
第一片材72和第二片材71是可以透氣的，但是不透液體的，并可以通過加熱而熔融粘接。例如，它們可以是由熱塑性合成纖維構成的紡粘的或者熔吹的非織造織物或者其層疊物?；蛘撸谝黄?2和第二片材71中的一個可以是上述非織造織物，而另一個是可以透氣的熱塑性塑料薄膜。
在相鄰的腿孔74之間，將液體吸收體73設置在第二片材71上。這些液體吸收體73可以具有沙漏形或者矩形，它們按照有規(guī)律的間隔設置在帶70的供給方向上。液體吸收體73可以包括磨木漿、磨木漿和超吸收聚合物(SAP)的混合物、成疊的親水性非織造織物、氣鋪漿等。這種吸收材料被包裹在可透液的頂層中。各液體吸收體73通過熱熔型粘接劑等被粘接至第二片材71的表面上。
頂層可以是射流噴網非織造織物、通氣粘接的非織造織物或者形成有液體通過孔的塑料薄膜。
沿著其縱向延伸的中心線Ow-Ow，將圖6A所示的帶70對折，并且使液體吸收體73朝內，形成圖6B所示的柔軟工件W。
設置在密封設備1的轉子15的圓周表面15a上的砧臺16的圓周方向的間距與設置在柔軟工件W的MD方向上的液體吸收體73的間距是一致的。應當指出，在相鄰的液體吸收體73之間，柔軟工件W具有沒有液體吸收體73的部分，其沿著MD方向的尺寸Lw大于砧臺16的圓周方向的尺寸L1。
因此，當向轉子15的周邊提供柔軟工件W的時候，液體吸收體73可以在一個位于相鄰的砧臺16之間的位置處鋪放在轉子15的圓周表面15a上，而且其中第一片材72、第二片材71、腰部帶75，76和腿部帶77，78處于折疊狀態(tài)的沒有液體吸收體73的部分被鋪放在砧臺16的密封貼合表面16a上，如圖4所示。
如圖4所示，砧臺16的密封貼合表面16a離開轉子15的圓周表面15a的距離H被設定為等于或者大于柔軟工件W的含有液體吸收體73的部分的厚度Tw1。因此，含有液體吸收體73的部分不會從砧臺16的密封貼合表面16a的運動軌道突出或者可只略微從該運動軌道突出。
當轉子15旋轉并且第二保持構件46往復運動的時候，柔軟工件W的沒有液體吸收體73的部分可以被保持在砧臺16的密封貼合表面16a和超聲波焊頭48的密封貼合表面48a之間；此時，可以根據柔軟工件W的沒有液體吸收體73的部分的厚度Tw2來精細地調整在密封貼合表面16a和密封貼合表面48a之間的間隙δ。通過改變止動器21，22的高度位置，可以進行這種精細的調整?；蛘?，可以通過改變第二保持構件46相對于托架45的固定位置來進行上述調整。通過這種精細的調整，可以將密封貼合表面16a和密封貼合表面48a之間的間隙δ設定為小于厚度Tw2。
在開始密封操作之前的密封設備1的停止狀態(tài)下，可以降低在流體缸23，25內的流體壓力以使前軸承座7和后軸承座9分別從止動器21，22下降離開。這會導致旋轉軸11沿著豎直參照線Oy下降，增大了在轉子15的外周表面15a和超聲波焊頭48的密封貼合表面48a之間的間隙。在圖3中，旋轉軸11的下降距離由h表示。
在使柔軟工件W纏繞在轉子15的外周表面15a上之后，如圖1所示，可以增強流體缸23，25內的流體壓力以將前軸承座7和后軸承座9分別壓在止動器21，22上，由此定位旋轉軸11。
在密封操作中，驅動轉子15以恒定的角速度沿著逆時針方向(CCW)旋轉，從而砧臺16的密封貼合表面16a可以持續(xù)地以恒定的圓周速度V0循環(huán)。也驅動所述驅動轉子54以恒定的角速度沿著逆時針方向(CCW)旋轉，其中旋轉運動被通過連接桿51傳遞給支撐件41，從而支撐件41可以繞支樞點O2往復運動。
超聲波焊頭48的密封貼合表面48a可以沿著一部分軌道往復運動并同時保持在它和砧臺16的密封貼合表面16a之間的間隙δ。此時，超聲波焊頭48的密封貼合表面48a的中心Oa的圓周速度為Vt，它根據三角函數發(fā)生變化，其中該圓周速度Vt基本上為(A·sinφ)·φ可以是由驅動轉子54的旋轉角確定的常數，A是由軸55的轉動半徑R確定的常數。也就是說，圓周速度Vt是隨著時間而變化的可變速度。超聲波焊頭48的密封貼合表面48a在中心Oa處的速度在沿著轉子15的旋轉方向運動時是+Vt，而在沿著相反方向運動時是-Vt。
在當超聲波焊頭48沿著逆時針方向運動時的部分期間內，柔軟工件W被保持在超聲波焊頭48的密封貼合表面48a和在砧臺16的密封貼合表面16a上形成的密封圖案17a，17b中的任一個之間，由此進行密封操作。
圖4顯示出在將柔軟工件W保持于密封貼合表面16a和密封貼合表面48a之間并同時使超聲波焊頭48沿著逆時針方向運動的時刻。此時，密封貼合表面16a以及和其一起運動的柔軟工件W相對于超聲波焊頭48的密封貼合表面48a的相對速度可以表示為V0-Vt?？梢栽谌彳浌ぜ和超聲波焊頭48的密封貼合表面48a以V0-Vt的相對速度彼此滑動接觸的情況下進行密封操作。
因此，可以將如圖4和5所示在砧臺16的密封貼合表面16a上成對形成的密封圖案17a，17b轉移至柔軟工件W上以分別提供密封Sa，Sb。
往復驅動部件50具有旋轉相位調整部件，用于調整驅動轉子54的旋轉相位。通過利用旋轉相位調整部件來調節(jié)旋轉相位，可以根據密封圖案任意設定超聲波焊頭48的速度+Vt變?yōu)樽畲笾禃r的位置。
在該實施方案中，沿著圓周方向彼此分開的密封圖案17a，17b按照關于中心線O3對稱的方式設置在砧臺16的密封貼合表面16a上。因此，這種設定使得當超聲波焊頭48的密封貼合表面48a的中心Oa位于密封圖案17a，17b的中間位置時圓周速度+Vt變?yōu)樽畲笾?。更?yōu)選的是，將驅動轉子54的旋轉相設定為使得在中心Oa與中心線O3相一致(或者與豎直參照線Oy相一致)的時刻，該圓周速度+Vt變?yōu)樽畲笾怠?br> 當這樣設定的時候，在中心Oa即將到達豎直參照線Oy之前，如圖4所示，密封貼合表面48a的中心Oa與密封圖案17a相一致，從而將柔軟工件W保持在密封圖案17a和超聲波焊頭48之間，形成密封Sa。隨后，在中心Oa剛剛沿著逆時針方向經過豎直參照線Oy之后，密封貼合表面48a的中心Oa與密封圖案17b相一致，從而將工件W保持在密封圖案17b和超聲波焊頭48之間，形成密封Sb。
此處，如果設定成在中心Oa位于密封圖案17a，17b的中間位置時圓周速度+Vt變?yōu)樽畲笾?，則在中心Oa面對密封圖案17a的時刻和中心Oa面對密封圖案17b的時刻之間的相對速度V0-Vt的差值變得非常小。優(yōu)選地，設定為在中心Oa與豎直參照線Oy相一致時圓周速度+Vt變?yōu)樽畲笾担@會導致中心Oa以相同的相對速度V0-Vt面對密封圖案17a，17b。
在這種情況下，優(yōu)選的是，在密封貼合表面48a的中心Oa與豎直參照線Oy相一致的時候，圓周速度+Vt與密封貼合表面16a的圓周速度V0相一致。更優(yōu)選的是，當密封貼合表面48a的中心Oa與豎直參照線Oy相一致的時候，圓周速度+Vt比密封貼合表面16a的圓周速度V0略大，這會在中心Oa面對密封圖案17a的時刻和中心Oa面對密封圖案17b的時刻將相對速度V0-Vt減小為0。
如果使密封貼合表面16a，48a之間的間隙δ充分小于柔軟工件W的密封形成部分的厚度Tw2，則可以通過在流體缸23，25內的流體壓力來設定要施加在位于密封貼合表面16a，48a之間的柔軟工件W上的保持壓力。在這種情況下，通過經由壓力設定部件30設定流體缸23，25內的流體壓力，柔軟工件W可以始終以適當的保持壓力被保持在密封貼合表面16a，48a之間，確定地將密封Sa，Sb的質量保持恒定。
在密封設備1中，由于充分地減少了在保持柔軟工件W的過程中密封貼合表面16a，48a之間的相對速度V0-Vt(例如減小為0)，可以充分地延長從密封貼合表面16a，48a向柔軟工件W的密封能量的施加。但是，如果使轉子15的旋轉速度以及驅動轉子54的旋轉速度明顯增加，則來自超聲波焊頭48的密封能量就最終不會適當地施加在柔軟工件W上。
因此，在密封設備1中，可以通過控制器33來檢測轉子15的旋轉速度的變化，根據旋轉速度調整調節(jié)閥32，并改變流體缸23，25內的流體壓力?；蛘?，可以根據旋轉速度由操作者來操控調節(jié)閥32。因此，如果使轉子15以及驅動轉子54的旋轉速度增加，也可以增加施加在位于密封貼合表面16a，48a之間的柔軟工件W上的保持壓力；相反，如果使旋轉速度降低，則可以減少保持壓力，由此可以根據從超聲波焊頭48向柔軟工件W施加的密封能量的施加時間的變化來適當地設定保持壓力。
另外，在密封設備1中，利用裝在砧臺16內的盒式加熱器和溫度傳感器，可以將砧臺16的溫度始終保持在最佳。這防止了砧臺16的溫度在密封操作過程中被極度降低、以致用于密封的熱量逸散至砧臺16而導致密封失敗，或者防止該溫度極度升高，從而熔融的熱塑性樹脂容易粘附在密封圖案17a，17b上。
如圖4所示，在密封設備1中，當超聲波焊頭48沿著逆時針方向運動的時候，柔軟工件W首先被保持在沿轉動方向位于前側的密封圖案17a和超聲波焊頭48的密封貼合表面48a之間，其中在密封貼合表面48a與柔軟工件W滑動接觸的情況下進行密封操作以形成密封Sa。隨后，柔軟工件W被保持在下一個密封圖案17b和密封貼合表面48a之間，其中利用與柔軟工件W滑動接觸的密封貼合表面48a形成密封Sb。然后，超聲波焊頭48的密封貼合表面48a沿著順時針方向以-Vt的速度運動。更具體地說，密封貼合表面48a沿著順時針方向向回運動離開砧臺16，以在沒有砧臺16的區(qū)域中在柔軟工件W上滑動。此后，當密封貼合表面48a再次沿著逆時針方向運動的時候，利用超聲波焊頭48和下一個循環(huán)的砧臺16重復圖4中所示的密封操作。
因此，即使連續(xù)地向超聲波焊頭48施加超聲波振動，也可以僅在柔軟工件被保持在密封圖案17a，17b和超聲波焊頭48之間的時候進行密封操作。但是，也可以檢測轉子15的旋轉相位并進行控制，從而僅在柔軟工件W被保持在密封圖案17a，17b和超聲波焊頭48之間的時候向超聲波焊頭48施加超聲波振動。
該密封設備還可以設有檢測部件，例如光學傳感器，以用于檢測在豎直參照線Oy之前和之后的柔軟工件W的厚度，由此當產生輸送問題而使得柔軟工件W的液體吸收體73運行在砧臺16的密封貼合表面16a上時，可以立刻操作調節(jié)閥32來減少流體缸23，25內的流體壓力以下降旋轉軸11，這會立刻防止發(fā)生柔軟工件W的卡住。
在如此進行密封操作以在柔軟工件W中形成密封Sa，Sb之后，如圖6B所示，通過利用設置在密封設備1下游的切刀，可以將柔軟工件W分成獨立的短褲型一次性尿布，其中可以沿著位于相鄰的密封Sa，Sb之間的切割線C1進行切割。
盡管已經參考示例性實施方案圖示并描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員可以理解，可以對其作出前述的和各種其它的變化、省略和添加，而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。
例如，轉子15上的第一保持構件可以是超聲波焊頭，而支撐件41上的第二保持構件可以是砧臺。另外，第一保持構件和第二保持構件應當不限于這種超聲波焊頭和砧臺，而可以是任何設備，例如熱密封頭，只要它們能向工件施加密封能量即可。還可以采用旋轉凸輪作為往復驅動部件50，并通過旋轉凸輪控制連接桿51的運動。
也應當指出，可以在制造一次性尿布、衛(wèi)生巾等的過程之前、單獨的利用密封設備1進行例如非織造織物、薄膜或者其組合物的片材疊的密封，從而可以在密封之后向該制造過程提供復合材料。
因此，本發(fā)明應當理解為不限于上面所述的具體實施方案，而是包括可落入到由所附權利要求的特征以及其等同物所限定的范圍內的各種可能的實施方案。
工業(yè)實用性根據本發(fā)明，如前所述，可以在將第一保持構件和工件相對于第二保持構件的相對速度保持為較低的情況下進行密封操作，其中由連續(xù)旋轉的轉子運送柔軟工件。因此，可以充分地延長向工件施加密封能量的時間，從而可以在驅動轉子高速旋轉的同時進行高速的密封操作。
權利要求
1.一種密封設備，包括具有第一密封貼合表面(16a)的第一保持構件(16)以及具有第二密封貼合表面(48a)的第二保持構件(46)，該設備用于將熱塑性柔軟工件(W)保持在第一和第二密封貼合表面(16a，48a)之間以進行密封，第一保持構件(16)設置在轉子(15)的周邊上，并且使第一密封貼合表面(16a)沿徑向朝外，第二保持構件(46)由支撐件(41)支撐，而且使第二密封貼合表面(48a)面對第一密封貼合表面(16a)，其中該設備還包括用于驅動轉子(15)旋轉的旋轉驅動部件；以及往復驅動部件，其用于驅動支撐件(41)，以使得第二密封貼合表面(48a)沿著第一密封貼合表面(16a)的部分軌道往復運動，由此在第二保持構件(46)沿著與第一保持構件(16)相同的方向移動的時候，可以將柔軟工件(W)保持在第一和第二密封貼合表面(16a，48a)之間以進行密封。
2.如權利要求1所述的密封設備，其特征為，當設置在轉子(15)上的第一保持構件(16)的數量是N的時候，轉子(15)每旋轉一次，第二保持構件(46)的往復運動進行N個循環(huán)。
3.如權利要求1所述的密封設備，其特征為，當以恒定的角速度驅動轉子(15)旋轉的時候，以第一密封貼合表面(16a)以恒定的圓周速度(V0)運動，而第二密封貼合表面(48a)沿著與第一密封貼合表面(16a)相同的方向運動的的圓周速度(Vt)隨著時間變化，從而在它們之間保持柔軟的工件(W)以進行密封的第一和第二密封貼合表面(16a，48a)以變化的相對速度(V0-Vt)運動。
4.如權利要求3所述的密封設備，其特征為，在第一保持構件(16)上設置沿著轉子(15)的圓周方向彼此分開的兩個密封圖案(17a，17b)，并且同相地調節(jié)第二密封貼合表面(48a)的圓周速度(Vt)，從而在第二保持構件(46)的中心(Oa)位于兩個密封圖案(17a，17b)之間的中間的時候將相對速度(V0-Vt)降低至最小。
5.如權利要求3所述的密封設備，其特征為，允許支撐件(41)在其支樞點(O2)與轉子(15)的旋轉中心(O1)一致或者基本一致的情況下進行擺動運動，而且往復驅動部件是曲柄機構，用于將均勻的旋轉運動轉化為支撐件(41)的往復運動。
6.如權利要求1所述的密封設備，其特征為，轉子(15)的旋轉軸(11)可以朝著第二保持構件(46)運動，該密封設備還包括壓力設定部件，以用于設定在使轉子(15)壓在第二保持構件(46)上時將向位于第一和第二密封貼合表面(16a，48a)之間的柔軟工件(W)施加的保持壓力。
7.如權利要求6所述的密封設備，其特征為，通過壓力設定部件設定的保持壓力可以如此調節(jié)，以致可根據轉子(15)的旋轉速度而變化。
8.一種密封方法，包括將熱塑性柔軟工件(W)保持在具有第一密封貼合表面(16a)的第一保持構件(16)以及具有第二密封貼合表面(48a)的第二保持構件(46)之間以進行密封，其中，驅動第一保持構件(16)環(huán)行，且使第一密封貼合表面(16a)沿與其軌道垂直的方向朝外，將柔軟的工件(W)送到第一保持構件(16)上，以便和第一密封貼合表面(16a)一起運動，并且驅動第二保持構件(46)沿著一部分所述軌道往復運動，且使第二密封貼合表面(48a)面對第一密封貼合表面(16a)，其中第一密封貼合表面(16a)以恒定的圓周速度(V0)運動，而第二密封貼合表面(48a)沿著與第一密封貼合表面(16a)相同的方向運動的圓周速度(Vt)隨著時間變化，從而在它們之間保持柔軟工件(W)以進行密封的第一和第二密封貼合表面(16a，48a)以變化的相對速度(V0-Vt)運動。
9.如權利要求8所述的密封方法，其特征為，在第一保持構件(16)上設置沿著其循環(huán)方向彼此分開的兩個密封圖案(17a，17b)，并且同相調節(jié)第二密封貼合表面(48a)的圓周速度(Vt)，從而在第二保持構件(46)的中心(Oa)位于兩個密封圖案(17a，17b)之間的中間的時候將相對速度(V0-Vt)降低至最小。
10.如權利要求8所述的密封方法，其特征為，第二保持構件(46)由曲柄機構往復驅動，以將均勻的旋轉運動轉化為往復運動。
11.如權利要求8所述的密封方法，其特征為，當以恒定的間距循環(huán)的第一保持構件(16)的數量是N的時候，每個第一保持構件(16)的每次循環(huán)，第二保持構件(46)的往復運動進行N個循環(huán)。
12.如權利要求8所述的密封方法，其特征為，柔軟的工件(W)包括在其供給方向上間隔設置的液體吸收體(73)以及支撐該液體吸收體(73)的可熔融粘接的片材，其中，位于在相鄰的液體吸收體(73)之間的位置處，將一疊片材保持在第一和第二密封貼合表面(16a，48a)之間以用于密封。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種密封設備，包括具有密封貼合表面(16a)的砧臺(16)，它被以特定的圓周速度(V0)旋轉，還包括具有密封貼合表面(48a)的超聲波焊頭(48)，它以可變的速度(+Vt，－Vt)往復驅動。由于可以將和砧臺(16)一起運動到超聲波焊頭(48)的密封貼合表面(48a)的柔軟工件(W)的相對速度(V0－Vt)降低，因此可以充分地增加從超聲波焊頭(48)向柔軟工件(W)提供密封能量所需的時間。
文檔編號A61F13/15GK1717313SQ20048000163
公開日2006年1月4日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權日2003年3月31日
發(fā)明者山本廣喜 申請人:尤妮佳股份有限公司