CN1179128A - 旋转密封*** - Google Patents
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Abstract
本发明是关于用超声波能量加工运动的连续织物(33)的工件的装置和方法。超声波***包括一个或多个装置,每个装置包括第一和第二超声波施加装置,相应于一个超声波砧角(70)和一个相应的砧(34)。这个装置的第一个部件安装在旋转的工作滚筒(26)上,当工件正用超声波能量加工时,工作滚筒载着工件的织物(33)。这个装置的第二个部件被安装成可与工作滚筒(26)一起转动。当工作滚筒(26)转动时,第二个部件与滚筒(26)一起转动。随着工作滚筒(26)的每一个转动,第二个部件在工作滚筒(26)和第一个部件上延伸,把超声波能量施加到工件上,然后第二个部件从工作滚筒(26)和第一个部件上撤走。
Description
本发明是关于如何把热能施加到工件上的装置和方法的,比如用于工件的熔接、密封、切割等。更特定地,本发明是利用超声波能量处理诸如一次性尿布、运动裤、女性护理用品、女性护理和失禁服装等。
利用超声波频率下产生的机械振动来熔接热塑料、将塑料压印图案及成形是一种发展成熟的工业生产工艺。这种技术所依据的物理原理与此文所述的发明有重要关系,因此值得简要介绍及讨论。
为了获得明显的振动,大多数超声波***在共一个其振频率下工作。超声波发生器和超声波砧角被设计成在相同的频率下共振,这样超声波发生器产生的振动传播到砧角。由于砧角的频率调至与发生器一致,因此它沿长度方向上的膨胀和收缩与振动发生器被施加的运动一致。
砧角自由面上产生的运动是往复的,即在垂直于砧角表面的平面上前后运动,振幅由施加在振动发生器晶体上的电压决定。业已知道如何在振动传播到砧角之前对发生器产生的振动进行调节,包括把扩大装置和相变装置结合到应用于此目的的系列机构之中。
在把共振的超声波振动应用到连续生产中遇到的一个问题是砧角宽度的限制。尽管砧角主要是在其工作平面上收缩和扩张运动,砧角越宽,即其工作面越长,一般沿工作面长度方向振动的振幅的变化就越大。因此,通常用超声波能量来处理呈连续织物状的工件只能限于两种工艺。
在第一种工艺中,放在固定位置的一个旋转的超声波砧角紧靠置于其下方的砧,施加超声波能量,而砧则基本上沿运动工件的一直线、沿工件的纵向经过转动的砧角。这种工艺在Buchner的美国专利3,222,235中已有描述。
第二种工艺是一个或几个静止的平面型或通常被称为***型的超声波砧角沿织物的宽度方向延伸,当织物在静止的砧角和相应的置于其下的砧之间移动时,超声波能量施加到织物的所有或选定的部分,正如Grgach等人的美国专利3,939,033及Long等人的专利3,733,238中分别叙述的。***型砧角可能意味着它是运动的,然而,实际上砧角可能是静止的,而是织物移向它。
在第二种工艺的第一种变更形式中,Abel等人的美国专利4,713,132介绍了安装一系列平面型的砧角使其绕放在转动的砧滚筒周围的固定的轴转动,砧角这样转动使得砧角与织物上的工件接触或脱离接触。
在第二种工艺的第二种变更形式中,Mahoney等人的美国专利4,650,530介绍绕转动盘的边缘折叠工件的织物,产生超声波砧角,当砧角在盘上转动时,相应的砧与工件对齐。砧角和砧是平面型结构。砧角与砧与盘一起转动,通过在盘上径向延伸的凸出部分之间的自由空间中的一个位置使各套砧角和砧对着各自的工件,超声波***作用在工件上。这样载着工件的盘并没有参与施加超声波能,超声波砧角的往复运动方向正好与载着工件的旋转盘的轴的延伸方向一致。
平面型超声波砧角的第二个问题在于,为了沿砧角的长度方向均匀施加超声波能量,砧角离开砧的距离必须沿砧角的表面二维进行对齐,使得砧角的工作表面比如精确地平行于砧的工作表面。尤其是比如砧角或砧有连续运动,而不是超声波振动,比如砧角或砧中的一个或两者都转动的情况下,这种精确的对齐成了一个动态的问题,要求连续监测和重复调整砧角和砧之间的距离。
本发明旨在克服这些问题,并通过按照独立的权利要求1和39的能量***以及进一步通过独立的权利要求25和36中的方法,实现了这个目标。
从相关的权利要求、说明和附图,可以明显地看到本发明的进一步的优点、特征、内容和细节。一般来说,权利要求应被理解成是在整体上定义本发明的第一种方法,而并非其局限。
本发明的一个方面是提供一个包括超声波砧角和相应的砧的超声波***,其中砧角和砧的其中之一安装在旋转的载有织物的工作滚筒上,而另一个则被安装在可与工作滚筒一起转动,并在工作滚筒的每个转动过程中,在工作滚筒上延伸以便把超声波能量施加到工件上,然后从工作滚筒上撤走。
本发明的另一个方面是提供一个超声波***,其中,砧安装在工作滚筒上,超声波砧角被安装成可与工作滚筒一起转动,在工作滚筒的每个转动过程中,砧角在工作滚筒上延伸并且从工作滚筒上撤走。
本发明还有一个方面是提供一个超声波***,其中,砧角是转动的超声波砧角,适合于横向穿过工件织物的宽度,施加压力和超声波能量,从而把超声波能量直线施加到工件上,逐渐移动,穿过织物工件。
按照本发明的又一个方面,提供一个包括绕工作滚筒的周围布置的多套砧角和砧的***,其中,这个***能同时加工相关的多个工件。
另一个方面是提供一个超声波***,其中,一个或多个***型的超声波砧角安装在转动的工作滚筒上,相应的砧被安装成可与工作滚筒一起转动,其在工作滚筒的每个转动过程中,用来在工作滚筒上延伸以及从工作滚筒上撤走。
还有一个方面是提供一个超声波***,其中,一个或多个***型的超声波砧角安装在转动的工作滚筒上,各个砧是转动的砧,其适合于横向穿过工件织物的宽度,把压力施加在各自的砧角上,从而把超声波能量直线施加到工件上,逐渐移动穿过织物。
本发明描述的是一个用来把超声波能量施加到工件上的热能***,这个***包括:安装成以给定方向绕第一个轴转动的滚筒,滚筒有一个外圆周工作表面;安装在滚筒的外工作表面上并沿垂直于滚筒的转动方向延伸的第一超声波施加装置;安装成可与滚筒一起转动的第二超声波施加装置,用来沿垂直于滚筒转动方向移动,从而在第一超声波施加装置上延伸,并与第一超声波施加装置一起操作,以便在滚筒转动过程中把超声波能量施加到工件上,并且随后在滚筒的转动过程中从第一超声波施加装置上撤走,第一和第二超声波施加装置的其中之一由超声波砧角(ultrosonic horn)组成,适合于提供超声波能量,另一个由砧组成,适合于与超声波砧角相配合。
在超声波***的第一个实施例家族中,第一个超声波施加装置由砧组成,第二超声波施加装置由超声波砧角组成。砧可以由与滚筒的外工作表面齐平安装的金属杆组成。
超声波砧角最好被安装成可在砧上延伸,把向下的压力施加在砧上的工件上,从而在滚筒的每360度角的转动过程中,当它在砧上延伸时把超声波能量施加到工件上,随后从砧上撤走。
超声波砧角可以被如此安装,使得它在砧和砧上的工件上横向经过一个能量施加路径,能量施加路径横向延伸穿过外工作表面,超声波***最好还包括一个通过超声波砧角把压力和超声波能量同时施加到砧上的工件之上的装置,从而当超声波砧角如此横向经过能量施加路径时完成在工件上的工作。
在第一个实施例族的优先实施例中,超声波砧角由一个轮组成,这样当超声波砧角横向穿过能量施加路径时,用来在第二轴线上转动的转动超声波砧角在向前移动穿过工件的一个点上把超声波能量施加到工件上。能量施加路径可以包括一个出来的部分,其中转动超声波砧角在砧上延伸,还包括一个进去的部分,其中转动超声波砧角从砧上撤走,超声波***还包括当超声波砧角横向经过能量施加路径时用来通过转动超声波砧角把压力施加到工件上的装置,适合于激活用来施加压力的装置的控制装置,从而在能量施加路径的一个部分最好是出来的部分上通过转动超声波砧角把压力施加到工件上,而在能量施加路径的另一个部分上撤消压力。
在第一个实施例族的优先实施例中,超声波***包括至少两个或多个安装在滚筒的外工作表面周围的不同径向位置的砧,相应地有至少两个用来与滚筒一起转动的在至少两个的砧各自的上方的超声波砧角,最好是转动超声波砧角,还包括一些控制装置,其用来控制所有至少为两个的超声波砧角,使得当各个砧位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第一个角度“E”的位置时各个超声波砧角开始在各个砧上延伸,当滚筒转动使得各个砧位于相应于通过第一个转动轴的参考线测量的第二角度“W”的位置时,超声波砧角随后从各个上述的砧上撤走,使得上述转动超声波砧角完全从各个砧撤走,其中相同的角度“E”和“W”适用于每个至少为两个的超声波砧角。
在超声波***的第二个实施例家族中,第一超声波施加装置由超声波砧角组成,第二超声波施加装置由砧组成。在第二个家族的实施例中,超声波砧角一般由***型超声波砧角组成,超声波工作表面基本上与滚筒的外工作表面平齐安装。
砧被安装成可在超声波砧角上延伸,把压力施加到超声波砧角上的工件之上,从而在滚筒的每360度角的转动过程中,当砧在超声波砧角上延伸时,把超声波能量施加到工件上,当如此横向经过超声波砧角时完成在工件上的工作,并且随后从超声波砧角上撤走。
在优选实施例中,砧由用来绕第二个轴转动的轮,即转动的砧组成,使得当砧横向经过能量施加路径时,砧和超声波砧角的组合在向前移动经过工件的一条线上把有效的超声波能量提供给工件。能量施加路径可以包括一个出来的部分,其中转动砧在超声波砧角上延伸,还包括一个进去的部分,其中砧从超声波砧角上撤走,超声波***还包括当工件横向经过能量施加路径时通过转动砧把压力施加到工件上的装置,以及适合于激活用来施加压力的装置的控制装置,从而在能量施加路径的一个部分,最好是出来的部分上通过转动砧把压力施加到工件上,并且在能量施加路径的另一个部分上撤消压力。
超声波***还可以包括至少两个安装在滚筒的外工作表面周围的不同径向位置的超声波砧角,相应地有至少两个用来与滚筒一起转动的、在每个至少为两个的超声波砧角上的砧,最好是转动砧,控制装置包括用来控制所有至少为两个的砧的操作的装置,使得当各个砧位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第一角度“E”的位置时,各个砧开始在各自的超声波砧角上延伸,并且当滚筒转动使得各个超声波砧角位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第二角度“W”时,砧角随后从各自的砧上撤走,使得转动超声波砧角完全从各个超声波砧角上撤走,其中,相同的角度“E”和“W”适用于每个至少两个超声波砧角。
在本发明的超声波***的第三个实施例家族中,***还包括靠近滚筒的安放位置,在位于通过第一轴线的参考线测量的角“P”处的安放站处,用来把工件放到通过第一和第二超声波施加装置能把超声波能量施加到工件上的外工作表面处的工作站上;靠近滚筒的取下装置,在位于通过第一轴线的参考线测量的角“R”处的取下站处用来把工件从外工作表面上取下,使得工件在滚筒周围的外工作表面上从安放位置到取下位置横向移动了一个工作路径;用来控制第二超声波施加装置的运动的控制装置,使得当工件横向经过工作路径时,第二超声波施加装置在滚筒上延伸,因此在第一超声波施加装置和工件上延伸,当外工作表面的工作站从取下站横向移动到安放站时第二超声波施加装置从滚筒和第一超声波施加装置上撤走。
在第四个实施例家族中,本发明包括一个由下列步骤组成的方法:沿给定方向绕第一轴转动的滚筒,滚筒有一个外圆周工作表面,第一超声波施加装置安装在滚筒的外工作表面上,并且垂直于滚筒的转动方向延伸;提供第二超声波施加装置,用来与滚筒一起转动;使第二超声波施加装置沿垂直于滚筒的转动方向移动,从而使第二超声波施加装置在第一超声波施加装置上延伸,一起操作第一和第二超声波施加装置,从而在滚筒的转动过程中,把超声波能量施加到工件上;在滚筒的转动过程中,从第一超声波施加装置上撤走第二超声波施加装置,第一和第二超声波施加装置的其中之一由超声波砧角组成,适合于提供超声波能量,另一个由砧组成,适合于与超声波砧角配合。
这个方法最好包括:在滚筒的360度角的转动过程中,使第二超声波施加装置在第一超声波施加装置上延伸,在第一超声波施加装置上把压力施加到工件上,从而把超声波能量施加到工件上,当第二超声波施加装置如此横向经过能量施加路径时完成了在工件上的工作,随后从第一超声波施加装置上撤走第二超声波施加装置。
第一超声波施加装置可以包括一个砧,第二超声波施加装置包括一个转动超声波砧角,比如一个轮,其设计成可绕第二轴,即转轴砧转动,这个方法包括当第二超声波施加装置横向经过能量施加路径时,在向前移动经过工件的线上把超声波能量施加给工件。
该方法最好包括当第二超声波施加装置横向经过能量施加路径时通过第二超声波施加装置把压力施加到工件上。能量施加路径可以包括一个出来的部分,其中第二超声波施加装置,比如转动超声波砧角,在第一超声波施加装置上延伸,还包括一个进去的部分,其中第二超声波施加装置从第一超声波施加装置上撤走,这种方法还可以包括控制第二超声波施加装置,从而在能量施加路径的一个部分,最好是出来的部分通过第二超声波装置把压力施加到工件上,在能量施加路径的另一个部分撤消压力。
该方法可以应用于这样的超声波***中,它包括至少两个安装在滚筒的外工作表面周围的不同径向位置的第一超声波施加装置,相应于至少两个用来与滚筒一起转动的在各个至少为两个的第一超声波施加装置之上的第二超声波施加装置,还包括控制所有的至少为两个的第二超声波施加装置,从而当各个第一超声波施加装置位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第一角度“E”处时,使每个第二超声波施加装置在第一超声波施加装置上延伸,转动滚筒,随后使各个第二超声波施加装置从各个第一超声波施加装置上撤走,使得当滚筒转动到各个第一超声波施加装置位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第二角度“W”处时,第二超声波施加装置完全从第一超声波施加装置上撤走,其中相对于通过第一转动轴的的参考线测量的相同的角度“E”和“W”适用于每个至少为两个的第二超声波施加装置。
这个方法可以包括:在相应于通过第一轴线的参考线测量的角度“P”处把工件放到外工作表面上的工作站上;当转动滚筒时,控制第二超声波施加装置的运动,从而使第二超声波施加装置在滚筒上延伸,并相应地在工件上延伸;当外工作表面的工作站从取下站横向移动到安放站时,把第二超声波施加装置从滚筒上撤走,使得第二超声波施加装置从滚筒上撤走。
当参考后面的实施例和附图的详细说明时,会更加完全理解本发明,进一步的优点也会更加明白,在附图中:
图1是工件的透视图,它可以采用本发明的方法和装置制成。
图2是被示作连续织物工件的已完工的工件坯子的顶视图,图1中的工件能由它制成。
图3是形象化的图示,有的部分缺掉,有的部分被切掉,表示本发明的热能***。
图4是沿图3中的平面部分4-4所取的图3中热能***的横截面图。
图5是图3中热能***的一个端部正视图的简图。
图6是沿图3中6-6所取的第一热能施加装置的顶视图。
图7是图6中第一热能施加装置的侧视图。
图8是与图4相同的横截面图,示本发明的热能***的第二实施例。
下面对图示实施例的详细说明是结合制造一次性服装,比如尿布、运动裤、妇女护理用品、失禁服装等来进行的,实施例包括沿着横穿(横跨机器方向)织物(沿着机器方向)在加工装置中的运行方向的方向在织物上分布的分隔开来的位置上产生超声波熔接点把两片重叠的纺粘聚丙烯弹性化复合织物,比如每片是23.74g/m2(0.7盎司/平方码),连接在一起的装置和方法。特定的场合指的是生产呈连续的结合在一起的织物状的一次性服装,其中织物中的初步加工的服装相对于织物横向延伸,服装的腰部沿织物的机器方向延伸,服装的前后部分则在织物的相对的一侧。在所示的实施例中,熔接点在一般相应于成品服装的侧缝的最终位置的地方把重合的织物连接在一起。
通常业已知道如何制作图1中所示类型的服装10。这种服装一般包括由两层或多层,或含不同材料的部分层所构成的装配件,或者可以包括基本上相同的材料,以及其他部分,一般地,材料是编织或非编织的织物,或是聚合物薄膜。可以在腰部12、身体部分14以及腿部开口16周围使用松紧带。
在这种情况下,即如在大多数用来加工如同10的服装的这种工艺中,首先制成如同图2中所示的坯件18,作为材料的连续加工的复合织物的部分。在坯件18被完全制成以后,生成侧缝20,服装10被从织物上分离下来,要么作为完全完工或部分完工的坯件18,要么作为完全制成的服装件的织物。
本发明所期望的工艺在靠近引导的和拖曳的坯件18A和18B的毗连边部处生成焊缝22,如图2所示。在采用已知技术生成这种横向焊缝22的过程中,在织物的整个宽度上难以均匀地施加热能,因此焊缝22的均匀性可能比所期望的要差。以下所揭示的装置和方法提供一种新颖的方法,在正被形成的坯件18中实现预期均匀的这种焊缝22。
图3-7说明本发明的热能***的一个实施例。上述热能***可以由通过它热能的转换即足以把材料熔接在一起的任何装置组成,比如电阻装置(比如连续加热或间歇加热脉冲型装置),或感应加热元件。最好的热能来源是使用超声波。正好所看到的,超声波***24包括安装在外轴25上的工作滚筒26,用来绕着穿过一般标为30的固定的内轴的轴线28转动。工作滚筒26有一个打孔的,或者是常规的(未示出),外工作表面32来通过工作滚筒26的外工作表面产生吸力,以固定材料工件的织物33,当所有的加工完成时,织物33能作为坯件18被组装成服装件10。
很多砧杆34(表示出6个)安装在工作滚筒26上,在工作滚筒26的外周均匀分布,砧杆横向延伸穿过工作滚筒26的外工作表面32的宽度方向。砧杆34与外工作表面32平齐,使得砧杆34的外表面36一般组成工作滚筒36的外工作表面32的继续部分。
支撑滚筒38固定在工作滚筒26上,用来与工作滚筒一起转动。参看图4,支撑滚筒38在界面壁40上固定到工作滚筒26上。工作滚筒26和支撑滚筒38的组合体安装在外轴25上。外轴25通过轴承42和44安装到固定的内轴30之上。支撑滚筒38的外壁46通过端壁49固定到端部法兰48上。端部法兰48固定到驱动轴50上,驱动轴被驱动远离加工直线的直线轴(未画出)。驱动轴50通过轴承52安装到地上。相应地,工作滚筒26,支撑滚筒38和端部法兰48全都被轴承42,44和52的组合来支撑,全都绕着固定的内轴30和轴线28一起转动。
凸轮滚筒54以固定方式固定到固定的内轴30上,使得它不与工作滚筒26,支撑滚筒38和端部法兰48的组合一起转动。凸轮肋板56安装在凸轮滚筒54的外壁58上,绕着凸轮滚筒54的外壁58的整个外周延伸。在图4和8中能看见用虚线轮廓画出的凸轮肋板56。在图3中,通过支撑滚筒的外壁46的切掉部分能看见凸轮肋板56的一部分。
六对拖板支撑轨60固定在凸轮滚筒54的外壁58上,即工作滚筒26的外工作表面32上的数量和一般的位置都相对应的各个砧杆34之上。拖板62安装在每对拖板支撑轨60上,用来沿各个拖板支撑轨60的长度“L”与拖板支撑轨60成滑动接合,正如随后将进一步说明的。
现在参看图6和7,超声波支撑子配件64用枢销66安装到每个拖板62上。在超声波支撑子配件64中,支撑臂68从枢销66朝着工作滚筒26的外工作表面32延伸,在它的远端支撑转动的超声波砧角70和超声波发生器72。支撑壁68以固定方式固定到控制臂74上。控制臂74被双动式气压缸76操作,通过枢销66和控制臂74作用,使超声波砧角70绕枢销66转动,从而相对于工作滚筒26的外工作表面32提升和降低超声波砧角70。这样,超声波支撑子配件64包括枢销66,支撑臂68和控制臂74。
压缩空气从压缩空气控制箱76供应到空气缸76中。参看图4,压缩空气通过供应线供应到压缩空气控制箱78中,压缩空气控制箱通过常规的转动气动联接连接到固定轴30上。空气从供应线82通过固定轴30的中心被提供。
电能通过汇电环84供给超声波***24,并通过供应线86与超声波发生器72连通。
可编程限制开关88也安装到驱动轴50上,其目的后面加以说明。可编程限制开关88的输出通过电线90送到控制箱78。
希望通过前面所描述的元件及它们之间的关系,本发明的操作和功能已完全清楚,但为了使所揭示内容更完整,将简要说明本发明的使用。
现在转看图4,驱动轴50使端部法兰48,工作滚筒26,支撑滚筒38和它的支撑拖板62,超声波支撑子配件64,超声波砧角70和发生器72连续地以稳定的转速转动。进来的转动辊92位于安放站,相对于通过轴线28的参考线,在工作滚筒26的外周上的角度“P”处。工件的织物33或其他材料沿箭头93所示方向绕进来的转动辊92被送入,从而当工作滚筒沿箭头94所示方向转动时,在工作滚筒26和转动辊92之间形成的辊缝处织物与工作滚筒26的工作表面32接合。织物33一般在工作滚筒的外工作表面上绕工作滚筒26的外周被拉动,从进来的转动辊92开始直到它到达出来的转动辊96,后者位于工作滚筒26的外周上的角度“R”处的取下站。在出来的转动辊96处,织物33绕转动辊92转动,正如该处织物33所示的,从而被从工作滚筒上取下,并离开了本发明所关心的工艺。
一般地,当实践本发明时,超声波砧角被连续激发,以它们的设计频率共振。
转看图3-7的组合,槽开口98通过靠近每个拖板支撑轨60的支撑滚筒38的外壁46延伸。一对凸轮随动件100从每个各自的拖板向下延伸,穿过槽开口98,与凸轮肋板56接合。因此,当工作滚筒26和支撑滚筒38在轴线28上绕固定的凸轮滚筒54转动时,凸轮随动件100与凸轮肋板56的接合使得拖板或者向着或者远离工作滚筒26的外工作表面32移动。这样对于工作滚筒26的每360度的转动,每个拖板朝着工作滚筒26和远离工作滚筒26作一个完整的圆形运动。因此,现在参看图3-5,支撑滚筒38上在12点位置的拖板62A完全朝着工作滚筒26延伸;支撑滚筒38上在6点位置处的拖板62B完全从工作滚筒26上撤走。
当拖板62朝着工作滚筒26延伸时,各自的超声波砧角70在工作滚筒26的外工作表面32以及相应的砧杆34上延伸。当拖板62从工作滚筒26上撤走时,各自的超声波砧角70从工作滚筒26的外工作表面上撤走。
当超声波支撑配件64,砧角70和发生器72的组合的远的外侧101向内经过转动辊92和96的内侧102时,认为超声波砧角70完全从外工作表面32上撤走。参看图4,其中拖板62B上的砧角70完全撤走,比定义的“完全撤走”位置还更远离工作滚筒26。因此,“完全撤走”理解为位于转动辊92和96的内侧102的里侧的外侧101的位置的范围,并不限于该处拖板相对于工作滚筒26位于最远位置的最内位置。
当拖板62朝着工作滚筒26延伸,并且各个超声波砧角70相应地位于外工作表面上方时,可编程限制开关88向压缩空气控制箱78发出信号,从而激活凸轮103,使凸轮103在各自的气缸76上延伸,这样使各个共振的超声波砧角70向下运动,正如图7中104表示的双头箭头所示,在每个各自的砧杆34上定义的各个工作站106上与织物33中正被运送的工件接触。转动的超声波砧角把向下的力施加到工件上抵挡砧杆34的支撑阻力。向下的力的大小由作用在气缸76上的力来控制。
随着共振的转动的超声波砧角70如此把向下的力施加到工件上,当超声波砧角70在能量施加路径108中横向经过工作表面32时,由于它在逐渐移动横穿工件的点112处把超声波能量有效地施加到工件上,使得圆形转动砧角70被允许能绕着轴线110转动。正如图4所示的,能量施加路径可以延伸至小于横穿织物33的全部路程,或者可以延伸横穿织物33的全部路程,这取决于超声波能量执行什么工作以及拖板支撑轨60的支撑臂68的长度。
当砧角70横向经过能量施加路径108的出来的部分时,超声波砧角70最好被下压至与工件成工作接触。当各个超声波砧角70到达能量施加路径108的出来的部分的最外端时,限制开关88检测到工作站106相对于轴线28的各个相关的角的位置,并且向压缩空气控制箱78发出信号,当砧角70在能量施加路径108的进来的部分(反向)上被从工件上撤走时,从工件上提升砧角70。参看图5,砧角70在工作滚筒26的外周上的角度“E”处开始在滚筒26上延伸,即开始穿过转动辊92,96的内侧102,在工作滚筒26的外周上的角度“W”处,砧角完全从外工作表面32上撤走。参看图5,可以看出在织物33中的各个工件到达转动辊96之前,各个砧角配件已完全撤走,工件和织物33在转动辊96处从工作滚筒26上取走。类似地,包括砧角70、发生器72和超声波支撑子配件64的砧角配件保持完全撤出,并没有开始在外工作表面32上延伸,直到砧角配件已经经过进来的转动辊92,并且外工作表面32再一次与进来的工件的织物33相接合。
这样工作滚筒26连续转动,而超声波砧角70则相伴随。当工件作为织物33的一部分放在工作滚筒26上时工件进入超声波***24,当超声波施加装置,比如砧角70和砧34形成焊缝22时,工件横向经过在角度“P”处的安放位置和在角度“R”处的取下位置之间的工作路径114。这样每个砧角70在各个砧34上延伸穿过外工作表面32,相对于工作滚筒26的每个转动在工件中形成一个焊缝22。焊缝22沿横贯机器方向延伸。在任何给定的时间,组合的装置能支撑在滚筒26上的转动辊92和96之间的所有的工作站106上的所有的相应的工件上进行熔接、切割或类似操作,使得各个砧角70的“完全撤走”离外工作表面32有足够的间隙,以便使带有加工完的工件的织物32能在转动辊96处被取走。
合适的转动超声波砧角是比如象Ehlert的美国专利5,110,403中所介绍的砧角,因为它介绍关于合适的这种超声波砧角70而在此发明中被作为参考。合适的超声波发生器72和其他相关的超声波设备,可以从很多供应者处得到,比如Sonic power公司,Danbury,Connecticut。
图8表示本发明的另一实施例,其中,超声波砧角70和相配合的砧34位于与图3-7中的实施例相颠倒的位置。这样,比较图8中的实施例和参考图3-7更详细地描述的实施例,在图8中,一对常规的***型超声波砧角170取代了砧杆34安装在工作滚筒26中。所必需的许多***型砧角170能被使用以横跨能量施加路径108的整个宽度。相应地,转动的砧134取代了转动的超声波砧角70安装在超声波支撑配件64上。
在使用中,超声波砧角170在工艺操作过程中最好能连续激励。工作滚筒26和支撑滚筒38连续转动,正如上面所描述的。当滚筒转动时,砧134在工作表面上延伸,当砧134横向经过能量施加路径108的出来的部分时,砧134通过气缸76与工件成工作接触,当砧134横向经过能量施加路径108的进来的部分时,从工件上提升砧134。重要的差别在于超声波砧角170和砧134的位置是颠倒的,而在外工作表面32上延伸和随后撤走的物理运动角色仍然在安装于拖板62之上的元件上得到体现。因此,安装在工作滚筒26的外工作表面32之上的超声波施加装置是提供超声波能量的装置,而不是安装在超声波支撑子配件64上的超声波施加装置。
或者,其它能量施加装置可以替代超声波装置。这些装置包括电阻加热元件,电感应器元件和流体传热元件。
这样已经详细地描述了本发明,显而易见,可以进行各种变化和变更,而没有离开本发明的本质。所有这些变化和变更被认为是在本发明的范围之内,正如后面的权利要求所定义的。
Claims (39)
1.把热能施加到工件上的能量***,它包括:
(a)用来以给定方向(94)绕第一个轴线(28)转动的滚筒(26),上述滚筒(26)有一个外圆周工作表面(32);
(b)安装在上述外工作表面(32)上,并且垂直于上述滚筒(26)的转动方向延伸的第一热能施加装置(34;170);
(c)安装成与上述滚筒(26)一起转动的第二热能施加装置(70;134),用来沿垂直于上述滚筒(26)的转动方向的方向运动,从而在上述第一热能施加装置(34;170)上延伸,并与上述第一热能施加装置(34;170)一起操作,在上述滚筒(26)的转动过程中,把热能施加到工件上,随后从上述第一热能施加装置(34;170)上撤走。
上述第一和第二热能施加装置(34,70;134,170)中的一个由砧角(70;170)组成,适合于提供热能,另一个由砧(34;134)组成,适合于与上述砧角(70;170)相配合。
2.权利要求1中所述的能量***,其中上述第一和第二热能装置中的至少一个是超声波施加装置,最好是超声波砧角。
3.权利要求1或2所述的能量***,其中,上述热能来源是电阻和/或超声波和/或电感应器和/或流体热。
4.按照前面权利要求中至少一个的能量***,其中,上述第一能量施加装置由上述砧(34)组成,上述第二热能施加装置由上述砧角(70)组成。
5.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(34)由与上述滚筒(26)的外工作表面(32)平齐安装的金属杆组成。
6.按照前面权利要求中至少一个的能量***,在上述滚筒(26)的每个转动过程中,上述砧角(70)被安装成在上述砧(34)上延伸,并且随后从上述砧(34)上撤走。
7.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧角(70)被安装成在上述砧(34)上延伸,当在上述砧(34)上延伸时,把压力施加到上述砧(34)上的工件上,从而把热能施加到工件上。
8.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧角(70)被安装成在上述砧(34)以及上述砧(34)上的工件上横向穿过能量施加路径(108),能量施加路径(108)横向延伸穿过外工作表面(32),上述能量***还包括用来通过上述砧角(70)把压力和热能同时施加到位于上述砧(34)上的工件上的装置,从而当上述砧角(70)如此横向穿过能量路径(108)时完成在工件上的工作。
9.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧角(70)由用来绕第二个轴线(110)转动的轮组成,从而当上述砧角(70)横向经过上述能量施加路径(108)时在逐渐移动经过工件的点(112)处把热能施加到工件上。
10.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧角(70)由转动砧角,最好是转动超声波砧角组成,上述能量施加路径(108)包括一个出去的部分,其中上述转动砧角(70)在上述砧(34)上延伸,以及一个进来的部分,其中,上述转动砧角(70)从上述砧(34)上撤走,上述能量***还包括:(a)当上述砧角(70)横向经过上述能量施加路径(108)时,通过转动砧角(70)用以把压力施加到工件上的装置(76),(b)用来激活上述施加压力的装置的控制装置(78),从而通过上述转动砧角(70)把压力施加到在上述能量施加路径(108)的一个部分上的工件上,以及在上述能量施加路径(108)的另一个部分撤走压力。
11.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述能量***包括至少两个安装在上述滚筒(26)的上述外工作表面(32)周围的不同径向位置的砧(34),相应地包括至少两个用来与上述滚筒(26)一起转动并且在各个上述的至少两个的砧(34)上方的上述转动砧角,最好是转动超声波砧角,上述能量***还包括用来控制所有上述至少两个转动砧角(70)的操作的控制装置,其包括装置(54,56,58,60,62),使得当各个上述砧(34)位于相应于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的第一角度“E”处时,各个上述的转动砧角(70)开始在各个上述的砧(34)上延伸,当上述滚筒(26)转动使得各个上述的砧(34)位于相应于通过上述第一转动轴的参考线测量的第二角度“W”处时,随后从各个上述的砧(34)上撤走,使得转动砧角(70)完全撤走,其中,相同的角度“E”和“W”适用于每个上述的至少两个的砧角(70)。
12.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述第一热能施加装置由超声波砧角(70)组成,上述第二热能施加装置由砧(34)组成。
13.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧角由一个平面型***式砧角(70),最好是平面型***式超声波砧角(170)组成,其有一个工作表面(32),最好是超声波工作表面,与上述滚筒(26)的上述外工作表面(32)基本上平齐安装。
14.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(134)被安装成在上述滚筒(26)的每个转动过程中,在上述砧角(170)上延伸,并且随后从上述砧角(170)上撤走。
15.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(134)被安装成在上述砧角(170)上延伸,当在上述砧角(170)上延伸时把压力施加到上述砧角(170)上的工件上,从而把热能,最好是超声波能量施加到工件上。
16.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(134)被安装成在上述砧角(170)以及上述砧角(170)上的工件上横向经过能量施加路径(108),当这样横向经过上述砧角(170)时,把压力和热能同时施加到位于上述砧角(170)上的工件上,从而完成在工件上的工作。
17.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(134)由用来绕第二轴线(110)转动的轮组成,使得当上述砧(134)横向经过上述能量施加路径(108)时,在逐渐移动经过工件的点处上述砧角(170)把有效的热能,最好是超声波能量提供给工件。
18.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(134)由转动的砧(134)组成,上述能量施加路径(108)包括出来的部分,其中上述砧(134)在上述砧角(170)上延伸,以及进来的部分,其中上述砧(134)从上述砧角(170)上撤走,上述能量***还包括:(a)当砧(134)横向经过上述能量施加路径(108)时,用来通过上述转动砧(134)把压力施加到工件上的装置(76),(b)用来激活施加压力的上述装置(76)的控制装置(78),从而在上述能量施加路径(108)的一个部分通过上述转动砧(134)把压力施加到工件上,而且在上述能量施加路径(108)的另一个部分撤消向下的压力。
19.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述砧(134)由转动砧(134)组成,上述能量施加路径(108)包括出来的部分,其中上述转动砧(134)在上述砧角(170)上延伸,以及进来的部分,其中上述转动砧(134)从上述砧角上撤走,上述能量***还包括:(a)当砧(134)横向经过上述能量施加路径(108)时,用来通过上述转动砧(134)把向下的压力施加到工件上的装置(76),(b)用来激活施加向下的压力的上述装置(76)的控制装置(78),从而在上述能量施加路径(108)的一个部分通过上述转动砧(134)把向下的压力施加到工作上,而且在上述能量施加路径(108)的另一个部分撤消向下的压力。
20.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述能量***包括至少两个安装在上述滚筒(26)的上述外工作表面(32)的不同径向位置的上述砧角(170),相应地包括至少两个用来与上述滚筒一起转动并且在各个上述至少两个砧角(170)上方的上述转动砧(134),上述能量***还包括用来控制所有上述至少两个转动砧(134)的操作的包括装置(54,56,58,60,62)的控制装置,使得当各个上述砧(134)位于相应于通过上述第一转动轴(28)的参考线测量的第一角度“E”处时,各个上述的转动砧(134)开始在各个上述的砧角(170)上延伸,当上述滚筒(26)已经转动到使各个上述的砧角(170)位于相应于通过上述第一转动轴(28)的参考线测量的第二角度“W”处时,上述砧角随后从各个砧(134)上撤走,使得上述转动砧角(170)完全从各个上述的砧角上撤走,其中相同的角度“E”和“W”适用于每个上述的至少两个的砧角(170)。
21.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述能量***还包括靠近上述滚筒(26)的,在相对于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的角度“P”处安置的安放站上的安放装置,其用来把工件放到上述外工作表面(32)的工作站(106)上,在工作站(106)上,通过上述第一和第二超声波施加装置(34,70;134,170)能把热能,最好是超声波能量施加到工件上;靠近上述滚筒(26)时,在相对于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的角度“R”处安置的取下站上的取下装置(96),其用来把工件从上述外工作表面(32)上取下,使得工件在上述滚筒(26)的周围的上述外工作表面(32)上从上述安放站横向移动到上述取下站;用来控制上述第二热能施加装置(70;134)的运动的控制装置,以便当工件横向经过上述工作路径(114)时,上述第二热能施加装置(70;134)在上述滚筒(26)上延伸,并相应地在上述第一热能施加装置(34;170)和工件上延伸,当上述外工作表面(32)的上述工作站(106)从上述取下站移动到上述安放站时,第二热能施加装置从上述滚筒(26)和上述第一热能施加装置(34;170)上撤走。
22.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述能量***还包括靠近上述滚筒(26)的、在相对于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的角度“P”安置的安放站上的安放装置,用来把工件放到上述外工作表面(32)的工作站(106)上,在工作站(106)上,通过上述第一和第二热能施加装置(34,70;134,170)能把热能施加到工件上;靠近上述滚筒(26)的、在相对于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的角度“R”处安置的取下站上的取下装置(96),用来从上述外工作表面(32)上取下工件,使得工件在上述滚筒(26)的周围的上述外工作表面(32)上从上述安放站横向移动到上述取下站;用来控制上述砧角,最好是至少两个上述砧角,最好是上述转动砧角,的运动的控制装置,使得当工件横向经过上述工作路径(114)时上述砧角(70)在上述滚筒(26)上延伸,相应地在上述砧(34)或砧和工件上延伸,当上述外工作表面(32)的上述工作站(106)从上述取下站移动到上述安放站时,上述砧角从上述滚筒(26)和上述砧(34)或砧上撤走。
23.按照前面权利要求中至少一个的能量***,上述能量***还包括靠近上述滚筒(26)的、在相对于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的角度“P”处安置的安放站上的安放装置,用来把工件放到上述外工作表面(32)的工作站(106)上,在工作站(106)上,通过上述第一和第二超声波施加装置(34,70;134,170)能把热能施加到工件上;靠近上述滚筒(26)的、在相对于通过上述第一轴线(28)的参考线测量的角度“R”处安置的取下站上的取下装置,用来把工件从上述外工作表面(32)上取下,使得工件在上述滚筒(26)的周围的上述外工作表面(32)上从上述安放站移动到上述取下站;用来控制上述砧的运动的控制装置,使得当工件横向经过上述工作路径(114)时上述砧(134)在上述滚筒(26)上延伸,并相应地在上述砧角(170)和工件上延伸,当上述外工作表面(32)的上述工作站(106)从上述取下站移动到上述安放站时,上述砧(134)从上述滚筒(26)和上述砧角(170)上撤走。
24.权利要求23中的能量***,其中,上述控制装置控制至少两个砧(134)的运动,使得当工件横向经过上述工作路径(114)时,上述至少两个砧(134)在上述滚筒(26)上延伸,并相应地在上述砧角(170)和工件上延伸,当上述外工作表面(32)的上述工作站(106)从上述取下站移动到上述安放站时上述砧(134)从上述滚筒(26)和上述砧角(170)上撤走。
25.用来把热能施加到工件上的方法,该方法包括下列步骤:
(a)使滚筒以给定方向绕第一轴线转动,滚筒有一个外圆周工作表面,安装在外工作表面上的第一热能施加装置垂直于滚筒转动方向延伸;
(b)提供第二热能施加装置,用来与滚筒一起转动;
(c)使第二热能施加装置以垂直于滚筒的转动方向的方向转动,从而使第二热能施加装置在第一热能施加装置上延伸,在滚筒的转动过程中,共同操作第一和第二热能施加装置,从而把热能施加到工件上。
(d)在滚筒转动过程中,把第二热能施加装置从第一热能施加装置上撤走,
第一和第二热能施加装置中的一个由砧角组成,其适合于提供热能,另一个由砧组成,其适合于与砧角相配合。
26.权利要求25中所述的方法,其中,上述热能装置中的至少一个是超声波施加装置,最好是超声波砧角。
27.按照权利要求25或26中的至少一个的方法,其中,上述热能来源是电阻和/或超声波和/或电传感器和/或流体热。
28.按照权利要求25到27中至少一个的方法,包括通过上述第一热能施加装置把热能施加到上述工件上。
29.按照权利要求25到28中至少一个的方法,包括在滚筒的每个转动过程中,使第二热能施加装置在第一热能施加装置上延伸,随后使第二热能施加装置从第一热能施加装置上撤走。
30.按照权利要求25到29中至少一个的方法,包括使第二热能施加装置在第一热能施加装置上延伸,把压力施加到第一热能施加装置上的工件上,从而把热能施加到工件上。
31.按照权利要求25到30中至少一个的方法,包括使第二热能施加装置沿能量施加路径在第一热能施加装置和第一热能施加装置上的工件上移动,同时把压力和热能施加到第一热能施加装置上的工件上,从而当这样横向经过能量施加路径时完成在工件上的工作。
32.按照权利要求25到31中至少一个的方法,第一热能施加装置由砧组成,第二热能施加装置由转动的超声波砧角组成,砧角由用来绕第二轴线转动的轮组成,上述方法包括当第二热能施加装置横向经过能量施加路径时,在逐渐移动经过工件的点处把热能施加到工件上。
33.按照权利要求25到32中至少一个的方法,包括当第二热能施加装置横向经过能量施加路径时,通过第二热能施加装置把压力施加到工件上。
34.按照权利要求25到33中至少一个的方法,能量施加路径包括一个出来的部分,其中第二热能施加装置在第一热能施加装置上延伸,以及一个进去的部分,其中,第二热能施加装置从第一热能施加装置上撤走,这个方法还包括控制第二热能施加装置,从而在能量施加路径的一个部分通过第二热能施加装置把压力施加到工件上,而且在能量施加路径的另一个部分撤消压力。
35.按照权利要求25到34中至少一个的方法,能量施加路径包括一个出来的部分,其中转动的超声波砧角在砧上延伸,以及一个进去的部分,其中转动的超声波砧角从砧上撤走,这个方法还包括控制转动的超声波砧角,从而在能量施加路径的一个部分通过转动的超声波砧角把压力施加到工件上,而且在能量施加装置的另一个部分撤消压力。
36.尤其是按照权利要求25到35中至少一个的用来把热能施加到工件上的方法,采用按照权利要求1到24或39中至少一个的能量***。
37.权利要求36中的方法,上述能量***,最好是超声波***,包括至少两个安装在滚筒的外工作表面周围的不同径向位置的第一热能施加装置,相应地包括至少两个的用来与滚筒一起转动的、安装在各个至少两个的第一热能施加装置上方的第二热能施加装置,还包括控制所有至少两个的第二热能施加装置的操作,从而当各个第一热能施加装置位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第一角度“E”的位置时,开始使每个第二热能施加装置在各个第一热能施加装置上延伸,转动滚筒,当滚筒转动使得第一热能施加装置位于相应于通过第一转动轴的参考线测量的第二角度“W”处时,使各个第二热能施加装置开始从各个第一热能施加装置上撤走,使得第二砧角完全从各个第一热能施加装置上撤走,其中相对于通过第一转动轴的参考线测量的相同的角度“E”和“W”,适用于每个至少两个的热能施加装置。
38.按照权利要求25到37中至少一个的方法,包括在相对于通过第一轴线的参考线测量的角度“P”处把工件放到外工作表面的工作站上;转动滚筒;当转动滚筒时,控制第二热能施加装置的运动,从而使第二热能施加装置在滚筒上延伸,相应地在工件上延伸;将第二热能施加装置从滚筒上撤走,保证当外工作表面的工作站从取下站横向移动到安放站时,把第二热能施加装置从滚筒上撤走。
39.尤其是按照权利要求1到24中至少一个用来把能量施加到工件上的***,包括:
(a)用来以给定方向绕第一个轴线转动的滚筒,上述滚筒有一个外圆周工作表面;
(b)安装在上述滚筒的外工作表面上的第一能量施加装置,垂直于上述滚筒的转动方向横向延伸;
(c)用来与上述滚筒一起转动的第二能量施加装置,用来沿垂直于上述滚筒的转动方向的方向转动,从而在上述第一能量施加装置上延伸,在上述滚筒的转动过程中,第二能量施加装置与上述第一能量施加装置共同操作,把能量施加到工件上,随后在上述滚筒的转动过程中,从上述第一能量施加装置上撤走第二能量施加装置。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |