(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由なテールを有したウェブ材料のロールの周りにフィルム外被を包装するための装置において、
下流側端部を有するロール供給コンベアであって、第１の可動コンベアベルトと、該コンベアベルトをロール包装場所へ向かって下流側方向へ移動させる、該ベルトに連結されたコンベア駆動装置と、該ベルトからある距離をおいて位置した第１の押えつけ部材とを有するロール供給コンベアと、
前記コンベアの下流側端部に近接したロール包装場所と、
前記コンベア上のロール方向決め装置とを具備したロール包装装置において、
前記ロール方向決め装置が、前記ベルトからある距離をおいて位置し、かつベルトの移動方向を横切って延在するシャフトを有する第１の回転自在な車にして、円周部が前記ベルトに面した車と、
前記車を回転させて、前記円周部を上流側方向に、ベルトの下流側への速度とほぼ同じ速度で駆動する、前記車に連結された車駆動装置と、
前記車に近接したコンベア上方のテール位置センサーであって、前記車とベルトとの間でスピン運動しているロールのテールをみつけて制御装置の時間間隔を開始させるテール位置センサーと、
前記時間間隔の終了時に、前記車駆動装置と車の回転とを停止させ、テールをロールに対する所定位置に位置づけるために、前記テール位置センサーと前記車駆動装置とを結合させた時間間隔制御装置とを有することを特徴とするロールにフィルム外被を包装するための装置。
【請求項２】
請求項第１項に記載された装置において、前記車の円周部と前記押えつけ部材とが前記ベルトからほぼ同じ距離を置いており、また前記テール位置センサーが前記シャフトの下流側に位置しているロールにフィルム外被を包装するための装置。
【請求項３】
請求項第１項あるいは第２項に記載された装置において、前記車駆動装置がステップモータからなるロールにフィルム外被を包装するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可撓性のあるウェブ材料であらかじめ巻かれたロール、代表的には小さな直径の贈り物用の巻き紙のロールの周りに、プラスチックのフィルム外被を包装するための装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小さな紙ロールは従来から、ロール巻付け機によって、自由外端すなわちテールを有した連続的な紙ウェブ材料から連続的に巻かれている。前記ロールはロール包装機に供給される。この機械は供給コンベアとカーテン包装機とからなっている。前記コンベアはロールをコンベアベルトと押さえつけ棒との間で下流側へ回転させ、ロールをカーテン包装機へ送る。前記カーテン包装機は各々のロールをフィルムカーテンの中へ押し込み、１対の密封バーの間の開口を通過させる。ロールとカーテンとが密封バーの間を押された後、密封バーが閉じられて、フィルムの重なり合った部分を密封し、ロールを取り囲んだフィルム外被を形成する。前記バーはまたフィルムを再密封し、カーテンを再生し、包装されたロールとフィルム外被とをカーテンから切断する。
【０００３】
従来技術による低速包装機はロールのテールを位置決めするためのロール方向決め装置を用いており、テールが密封作業を邪魔しない円周方向位置にあるようにカーテン包装機にロールが受け入れられたことを保証していた。
【０００４】
第１の機械においては、前記方向決め装置は押さえつけ棒の高さに位置した一対の静止ベルトを有していた。ロールが押さえつけ棒の下で、静止ベルトの上で回転された時、センサーがモータを起動してベルトを上流側へ動かし、ロールを方向決め装置のベルトとコンベアベルトとの間の所定位置でスピン運動させた。ウェブのテールはスピン運動しているロールから外側へ投げ出され、光ビームセンサーを作動させた。センサーは直ちにモータを停止させ、方向決め装置のベルトを停止させて、ロールを解放し、ロール包装場所へ供給した。コンベアに沿った光ビームセンサーの位置は、ロールのテールが６時の時計位置にあってロール包装場所へ送られるように、供給コンベア上の位置に解放されるように調節された。このようにして、テールはロールに対して保持され、密封作業の間のプラスチックのシートの間から外へ伸長しないようになっていた。
【０００５】
第２のロール包装機は前記第１の機械のロール方向決め装置と類似したロール方向決め装置を有しているが、光ビームセンサーは供給コンベア上の１つの位置に固定されていた。ロールは静止した方向決め装置のベルトに沿って、このベルトの方へ供給され、センサーで検知され、モータを起動し、方向決め装置のベルトを上流側へ動かし、ロールが方向決め装置のベルトとコンベアとの間の所定位置においてスピン運動させられた。ロールのテールがロールから外側へ投げ出され、第１のロール包装機と同様にして光ビームセンサーを遮断した。しかしながら、第２の機械においては、このセンサーが時間間隔を開始し、この時間間隔の間、方向決め装置のベルトを連続的に上流側へ動かした。この時間間隔の終了時においては、前記方向決め装置のモータとベルトとが停止され、ロールがコンベアベルトによって下流側へ供給され、テールを６時の時計位置に位置させて包装機へ供給された。この機械は、押さえつけ棒と方向決め装置とを上昇、下降させることにより、また時間間隔を変化させることにより、各種直径のロールに対して調節可能となっていた。テールを６時の時計位置にしてロールが包装場所へ送られたことを保証するために、光ビームセンサーをコンベア上で上流側及び下流側へ調節する必要はなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による包装機は、ロールを毎分約５０個までの速さで包装する場合には作動した。しかしながら、毎分５０個以上のロールの場合には、前記装置ではロールのテールを包装場所に正確に位置付けることが不可能であった。ロール包装の間、ロールが正確に方向決めされたことを保証することができないということは、ロール巻き機とロール包装機との両方の速度を増加させることが妨げられ、生産効率が低かった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は改良された高速ロール包装機に関するものであり、該機械は供給コンベアと、前記コンベアの下流側端部におけるフィルムカーテンロール包装場所と、該ロール包装場所より上流側においてコンベア上に位置した高速ロール方向決め装置とを有している。該方向決め装置はコンベアの頂部に位置された一対のスピン車を有し、ロールが、押さえつけ棒の下方におけるコンベアベルトによって、押さえつけ棒の下を回転してきた時に、ロールの頂部と係合するようになっている。ロールがスピン車の方へ回転された時、ロールは車とベルトとの間の所定位置においてスピン運動をする。センサーがロールから外側へ突出したスピン運動しているロールのテールを正確にみつけ、制御器の時間サイクルを開始させる。この時間サイクルの終了時においては、制御器は車の回転を停止させ、テールを既知の円周方向位置に位置させた状態でロールを解放する。次にロールはさらにコンベアを転がり、ロールのテールを６時の時計位置に位置させた状態でロール包装場所へ送られ、そこではテールは包装作業の間はロールに保持され、密封バーを閉じて密封している間のプラスチックフィルムの層の間に伸長することができない。この高速のロール包装機は前述した従来のロール包装機よりも３３％速い速度で作動する。
【０００８】
さらに、２つの車からなるロールの方向決め装置は斜行ロールを正確に整列し、ロールはコンベアに対して横切る方向に延在した方向決め装置から解放され、適正な包装のために包装場所において横方向になって受け止められる。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、５枚の図と１つの実施例とからなる本発明を説明する添付図面を参照しながら、以下の記述を読むと明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ロール包装機１０は供給コンベア１２を有しており、供給コンベアはある長さの可撓的ウェブ材料、代表的にはラッピング紙から巻かれたロールを、ロール巻き機から受けとるためのものである。ロールは自由端、すなわちテールを有して巻かれている。前記コンベアはロールをロール包装場所１４へ向けて回転させ、該場所においてロールはプラスチックフィルムの外被の中で包装される。この包装されたロールは続いて加熱され、フィルムをロール上に収縮させる。
【００１１】
ロールの方向決め装置１６がコンベア１２上で前記包装場所１４よりある距離だけ上流側に位置していて、ロールのテールの方向を自動的に決める作用をし、ロールが包装場所へ到達した時に前記テールが６時の時計位置に位置されるようになっている。
【００１２】
前記ロール供給コンベア１２は一対の離隔された下部供給ベルト１８を有している。該ベルトのロール包装場所１４に近い方の下流側端部はローラー２０の周りを回っている。ベルト１８の水平走行部分は矢印２２の方向の下流側へ、従来からあるモータ駆動装置（図示せず）によって一定速度で進行される。該ベルト１８の上で、かつその少し内側には２本の押さえつけ棒２４が位置している。該棒の下面上には弾力性のある摩擦の大きな細片２６が設けられており、コンベア１２上を下流側へ供給されるロールと摩擦係合するようになっている。前記細片２６はゴム材料で形成してもよい。各々の押さえつけ棒２４の下流端にはロール変向器２８が取り付けられている。該変向器は前記棒から下方へ延在し、コンベア１２上のロールをロール包装場所１４の方へ向かって下方へ案内する。
【００１３】
前記包装場所１４はロール支持台３０と、一対のフィルム挟持密封バー３２と、該支持台とバーとの間を延在するフィルムカーテン３４とを有する。ロール押し板３６が前記支持台の上に位置しており、図１から図４に示された引込み位置と完全伸長位置（図示せず）との間を流体シリンダー３８によって移動することができる。
【００１４】
コンベア１２によって供給された各々のロールは、シリンダー３８と押し板とが引込み位置に位置している時に、支持台３０上へ落とされる。シリンダー３８が伸長すると押し板３６が開放されたバー３２の方へ押し出され、ロールをカーテンに対して押し付け、開放された密封バー３２を完全に通過させる。ロールが押されて密封バーを通過すると、シリンダー３８は引き込まれ、バーはフィルムカーテンの端部上に閉じられ、カーテンに密封部を形成し、ロールを取囲む外被とカーテンを再生させる密封部とを形成する。同時に、閉じられたバーが該密封部の間でフィルムを切断し、包装されたロールをカーテンから切り離す。この包装が完了すると、包装されたロールは加熱トンネルの中を運ばれる。トンネルはロール上にフィルムの外被を加熱収縮する。
【００１５】
特許第３、９９０、２１５は前記機械１０のコンベア１２と包装場所１４とに類似したロール供給コンベアとロール包装場所とを有した従来型のロール包装機を開示している。特許第３、９９０、２１５の開示内容が参考として取り入れられている。
【００１６】
ロール方向決め装置１６は、機械１０のフレーム上の軸受に取り付けられ、かつ押さえつけ棒２４より上方において供給コンベアを横切って延在している回転シャフト４０を有する。図１に示したように、ロールスピン車４２が該シャフト４０の端部において、押さえつけ棒２４より少し外側で、かつベルト１８の上方に取り付けられている。前記スピン車は棒２４における摩擦細片２６よりも少しだけ下方へ延在している。図２でわかるように、該細片２６にはスピン車４２のところにおいて、ギャップあるいは間隙４４が設けられている。
【００１７】
機械１０の運転中は、前記シャフトとスピン車とは、機械１０のフレームに取り付けられたステップモータ４８と、該ステップモータのプーリー５０と、シャフト４０のプーリー５２と、該プーリー間を周回するベルト５４とによって、図に示した矢印４６の方向へ回転される。前記モータ４８は、スピン車の下部を、矢印２２の方向におけるベルト１８の下流側への速度よりも少し速い円周速度で上流側へ移動させるように、スピン車を回転させる。ベルト１８はコンベアの中へ供給されてきたロールを棒２４に押し付けながら下流方向へ回転させ、該ロールの頂部がスピン車４２と係合すると同時にロールはスピン車４２とベルト１８との間に取り込まれて、所定位置においてスピン運動をさせられる。スピン車４２の速度が少し上回っていることのために、スピン運動しているロールはスピン車より下流側へは移動されないようになっている。また摩擦細片２６にギャップ４４が設けられているために、前記細片がスピン運動しているロールと係合することがない。
【００１８】
前記ロール方向決め装置１６は空気アセンブリ５６を有している。該アセンブリ５６は図１に示したようにベルト１８の間で、該ベルトより下方に配置され、また図２に示したように、２つの空気供給管５８、６０を有し、その各々はスピン車４２の下方に位置した給気ノズルを有している。前記管６０のノズルは管５８の給気端より下流側に位置し、垂直方向に向いている。管５８のノズルは水平方向より上方へ約３０度だけ下流側へ角度をつけて向かっている。図１に示したように、管５８と６０とはベルト１８の間で横方向に離隔されている。両方の管はソレノイド制御弁を介して圧縮空気源に連結されている。この空気源と弁とは図示されていない。
【００１９】
前記空気供給管の制御弁は、機械１０のフレーム上で、押さえつけ棒２４より上方かつそれらの間に取り付けられたマイクロスイッチ６２が閉じるのに応じて開放される。該スイッチ６２は、図２で示したような、摩擦細片２６の高さよりも下方において下向きの角度のついた、かつスピン車４２よりもほんの少し上流側に位置したトリガー６３を有している。コンベア１２上を下流側へ移動するロールがトリガー６３を持ち上げてスイッチ６２を閉じ、空気アセンブリ内の弁が作動し、管５８、６０の中に圧縮空気が流れる。圧縮空気のジェット流はロールがコンベア上で、ベルト１８とスピン車４２との間の所定位置においてスピン運動している時に、ロールに包装されたウエブのテールをはね上げるが、このことは後でもっと詳しく説明する。該アセンブリ５６と類似の空気アセンブリは、従来のロール包装機にも用いられている。
【００２０】
前記ロール方向決め装置１６はまた、ベルト１８とスピン車４２との間でスピン運動しながら保持されている前記テールを検出するための光ビームセンサー６４を有している。該センサーは、押さえつけ棒の間でシャフト４０より少し下流側に位置して、機械１０のフィルムに取り付けられた光源及び検出要素６６と、前記ベルト１８より下でかつ該要素６６の下方に位置した鏡６８とからなっている。該鏡は要素６６からの光ビームを受け、ビームを該要素へ反射し返す。図４に示したように、ロールがベルトと押さえつけ棒との間で時計方向にスピン運動している時には、ウェブのテールはロールから外側へ延在し、要素から鏡へ延在する光ビームを遮断し、また該テールがロール上の既知の円周上の位置に位置した時には光ビームが反射される。光ビームの遮断が生じると、要素６６は信号を発生し、これが導線を介してプログラム論理制御器（ＰＬＣ）（図示せず）へ送られ、モータ４８を制御する。ＰＬＣはロールを３６０度スピンさせるのに要する時間より短い時間間隔の後で、モータ４８を停止させるようにプログラムされている。該ステップモータが停止されると、スピン車４２は直ちに回転を停止し、連続的に下流側へ移動しているベルト１８がロールを停止しているスピン車４２から下流側へ回転させ、ロールを包装場所１４へ送る。ステップモータを用いることによって、ロールの高速方向決めのために要するスピン車４２の非常に正確な起動、停止を行うことができる。
【００２１】
ＰＬＣの時間間隔は、ロールが支持台３０の上の、フィルムカーテンの中へ押し込まれる所定位置にある時、ロールのテールが６時の時計位置、あるいは底部に位置するように、ロールを包装場所へ解放するように決定される。該テールはロール上に保持され、密封バーがフィルム上に閉じられる時のバーの進路から外される。
【００２２】
ロール包装機１０の作動について以下詳細に説明する。
【００２３】
ロール包装機１０は従来のロール巻き機に近接して配置され、ロール巻き機かららせん巻きされた紙ロール７０を受ける。該ロール７０は、無秩序に方向決めされた自由テールを有した状態で、ロール供給コンベア１２の上流端へ、ベルト１８と押さえつけ棒２４との間に供給される。該ベルトは連続的に下流側へ移動し、ロールを押さえつけ棒上の摩擦細片に抗して、矢印７２の方向へ下流側へ回転させる。前記ロールはロールの外側から延在したウェブ材料の自由端すなわちテール７４が矢印７２の方向とは逆に向かうようにして包装される。紙の固さのために該テール７４は図３に示したようにロールから外側へ保持されることになるが、該テールはベルトや、押さえつけ棒、及びスピン車との係合によってロールに押し付けられて曲げられる。ロールをコンベア上を下流側へ供給している間は、モータ４８はＯＮであり、スピン車４２はベルト１８の下流側への速度よりも少し大きい円周速度で矢印４６の方向へ回転される。該コンベアベルトは各々のロールをスピン車４２と係合させるように移動させ、これがベルト１８と協動して、ロールを図４に示したように所定位置においてスピン運動させる。
【００２４】
図３はコンベア上を十分な距離だけ下流側へ移動されたロール７０の位置を示し、この位置においてマイクロスィッチ６２のトリガー６３と係合し、それを持ちあげる。トリガー６３が持ち上げられるとマイクロスィッチ６２が作動され、管５８、６０に到る空気ラインの弁が作動され、管６０のノズルから垂直方向の空気ジェットを流し、管５８のノズルから下流側へ向かった角度付きの空気ジェットを流す。図４に示したように、これらの空気ジェットは、ベルト１８の直上においてスピン運動しているロールの下流側の側部に対して向けられる。該ジェットは回転方向へ向けられ、ロールのテールが回転されてベルト１８との接触がなくなった時に、テールを開く（図４参照）。外側へ突出したテールは要素６６から鏡６８へ出て、要素へ返る光ビームを遮断する。テールによって光ビームが最初に遮断されたことが要素によって検出され、ＰＬＣの時間間隔が開始され、この時間間隔の間、スピン車４２を連続回転させ、ロールをスピン運動させる。
【００２５】
テールは、それが最初にビームを遮断する時には、既知の円周方向開始位置に位置している。この時間間隔の間は、ロールは、ベルトとスピン車との間で、ロールがコンベア１２を下流側へ回転する時の速度の２倍の速度でスピン運動される。ＰＬＣの時間間隔の終了時においては、テール端は前記開始位置から３６０度以下のロール上の既知の円周方向位置に位置している。ＰＬＣは時間間隔の終了時においてステップモータ４８を自動停止させ、スピン車４２の回転をすぐ停止させる。この時点で、ベルト１８が連続的に下流側へ移動して、ロール７０を静止したスピン車や、押さえつけ棒に抗して下流側へ回転させ、またベルトがローラー２０を周回する時には、ロール案内器２８がロールを支持台３０上の所定位置に落下させ、カーテンに対して、また密封バーの間へ押されるようになる。ロール７０は前記スピン運動の位置から支持台３０上の位置までの移動の間に、一定の角度だけ回転する。
【００２６】
時間間隔の長さは、テール７４がロールの底部における６時位置において閉じるように支持台上に位置することを保証するように調節される。ロールがこの位置にある場合に、押し板３６を伸長させると、テール７４がロール上で閉じて維持されて、ロールがカーテンと開いた密封バーとを通過させられる。テールはロールから拡がらず、またバーが閉じてロールをフィルム外被の中で密封し、カーテンを再生させる時に、密封バーの間で捕まえられることもない。
【００２７】
前記ロール方向決め装置は、ロールが包装機内に供給される時のテールの円周方向位置とは無関係に、各々のロールが支持台上に位置される時にはテールが円周方向同一の６時位置に向けられることを保証する。
【００２８】
モータ４８が停止されてロールを方向決め装置から解放し、ロールが下流側に回転されてスピン車４２との接触がなくなった後で、ＰＬＣはステップモータ３８を自動的に再起動させ、スピン車４２はコンベアにおける次の上流側のロールと係合する前に、矢印４６の方向へ回転されるようになる。
【００２９】
ロール包装機は高速で作動し、特に約１．２５インチから約３インチ（３．１８ｃｍから７．６２ｃｍ）の直径を有した紙あるいはその他の可撓性のあるウェブ材料のロールを、正確に方向決めし包装するようになっている。ロールは信頼性高く方向決めされ、毎分６６個の速さで包装される。機械がこの速度で作動する時は、ベルト１８は毎分約２００フィート（６１．０ｍ）で下流側へ移動し、ロールはコンベア上を毎分約１００フィート（３０．５ｍ）の速さで回転する。ロールはロール巻き機によってコンベア１２上へ近接状態で配置されるが、各々のロールが、次のロールが方向決め装置へ移動してくる前に、スピン運動され、方向決めされ、ロール方向決め装置から解放されるための、隣接したロールの間の十分な間隔が必要である。
【００３０】
２つのスピン車を有する方向決め装置１６はまたコンベア１２上を回転していく斜行ロールを自動的に整列させることもする。斜行ロールが１つの端部を他の端部より前にして供給コンベア上に配置された時には、該コンベアは先行端が１つのスピン車４２と係合するまで、ロールを下流側へ回転させるであろう。先行端は一方のスピン車とそれに近接したコンベアベルトとの間でゆっくりスピン運動をし、一方、その上流側における他のロール端は他のベルトと他の押さえつけ棒との間でそれが他方のスピン車に到着するまで下流側へ回転され、その後でロール全体が前述したようにしてスピン運動をする。斜行ロールを方向決めしている間は、ロールはそれが他のスピン車と接触する時までは、１つのスピン車の周りで回動運動されることになる。
【００３１】
ロールがロール方向決め装置の中へ入り込み、それと係合しても、ロールの最初の回転では、テール７４を伸長させて、センサー６４から送られ受けとめられる光ビームを十分に遮断させることはない。ウェブのテールは何回か回転した後に図４に示したように伸長されて、ビームを遮断し、時間間隔を開始させ、ロールが支持台３０上で受けとめられる時にテールが６時位置になるようにするのに必要な解放時間を決定するのである。
【００３２】
本発明者は本発明の好的実施例において説明、記述してきたが、これは修正可能であることがわかっており、従って本発明者は前述した正確な詳細内容に限定されることを願うものはなく、そのような変更、改変が添付した特許請求の範囲の本文内に含まれることを希望するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロール方向決め装置を示したロール包装機の一部の頂面図。
【図２】図１の線２−２にほぼ沿って見た図。
【図３】図１の線２−２にほぼ沿って見た図であり、図２とは異なる状態を示す。
【図４】  図１の線２−２にほぼ沿って見た図であり、図２、図３とは異なる状態を示す。
【図５】  図１の線２−２にほぼ沿って見た図であり、図２、図３、図４とは異なる状態を示す。
【符号の説明】
１０  包装機
１２  供給コンベア
１４  包装場所
１６  方向決め装置
１８  コンベアベルト
２４  押さえつけ棒
３４  フィルム外被
４０  シャフト
４２  スピン車
４８  車駆動装置
６６  テール位置センサー
７０  ロール
７４  テール
【図１】
0003636403.tif 000002
【図２】
0003636403.tif 000003
【図３】
0003636403.tif 000004
【図４】
0003636403.tif 000005
【図５】
0003636403.tif 000006