(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯（Ａ）にウェブ材料（Ｎ）を巻き取ってログ（Ｌ）を形成する巻き取り装置であって、
ウェブ材料（Ｎ）がその周囲を回って進行する第一巻き取りローラ（15）と、同第一巻き取りローラ（15）と協働してニップ（19）を形成する第二巻き取りローラ（15）とを備えるとともに、上記ニップを通じて芯（Ａ）とウェブ材料（Ｎ）とが通過できるように構成され、
上記第一巻き取りローラ（15）は、上記ウェブ材料（Ｎ）の供給速度と実質的に等しい周速で回転して、同ウェブ材料（Ｎ）を上記ニップ（19）に供給するように構成されており、
さらにウェブ材料（Ｎ）が巻き付けられる芯を挿入する挿入手段と、
ウェブ材料（Ｎ）の進行方向において前記ニップ（19）の手前に配設されて、ウェブ材料（Ｎ）の供給手段と共に、芯（Ａ）が挿入されるチャネル（39）を形成する上記芯（Ａ）の回転用の回転面（33）と、
新しい芯と前記ニップ（19）の挿入点との間の、前記チャネル（39）に沿った中間点において前記ウェブ材料（Ｎ）の供給手段と相互作用する、ウェブ材料（Ｎ）の中断手段（73）とを有し、
前記チャンネル（39）を形成する前記回転面が、少なくとも部分的に揺動可能な、あるいは弾性的変形可能な揺動体（35）により形成されていることを特徴とする巻き取り装置。
【請求項２】
前記回転面が少なくとも二つの部品（33、53）に別れており、一方が前記揺動クレードル（35）によって形成され、他方が第二巻き取りローラ（17）の軸に対して固定されたリンキング面（53）によって形成されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の巻き取り装置。
【請求項３】
前記チャネルの主入口部を形成する入口要素（49）が前記揺動クレードル（35）の手前に配置されていることを特徴とする請求の範囲１または２のいずれか一項に記載の巻き取り装置。
【請求項４】
前記チャネル（39）が前記回転面（33、49、53）、前記第一巻き取りローラ（15）によって形成されており、さらに前記回転面が湾曲していることを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の巻き取り装置。
【請求項５】
第一巻き取りローラ（15）の中心と、第二巻き取りローラ（17）の中心との間が可変であることを特徴とする前述の請求の範囲の一項またはそれ以上に記載の巻き取り装置。
【請求項６】
前記第二巻き取りローラ（17）と前記リンキング面（53）が、第一巻き取りローラ（15）に対して位置が調整可能な移動ユニット（59）によって移動することを特徴とする請求の範囲２または５のいずれか一項に記載の巻き取り装置。
【請求項７】
前記揺動クレードル（35）と、できれば前記入口要素（49）が、第一巻取りローラ（15）に対して位置が調整可能な移動ユニット（59）によって移動することを特徴とする前述の請求の範囲の一項またはそれ以上に記載の巻き取り装置。
【請求項８】
前記移動ユニット（40）が前記挿入手段（89）を移動し、前記チャネル（39）内へ各々の芯（Ａ）を挿入することを特徴とする請求の範囲７に記載の巻き取り装置。
【請求項９】
前記芯を前記巻き取りローラ（15、17）へと供給するコンベヤ（77）を有し、前記コンベヤ（77）は前記芯を、前記コンベヤ（77）の開放端と前記挿入手段（89）との間に取り付けられた滑り部（85）へと開放し、前記滑り部（85）の位置は前記移動ユニット（40）の位置によって決定することを特徴とする請求の範囲８に記載の巻き取り装置。
【請求項１０】
前記挿入手段の寸法が調整可能であることを特徴とする請求の範囲７〜９の一項またはそれ以上に記載の巻き取り装置。
【請求項１１】
前記揺動クレードル（35）が、これを前記チャネル（39）のサイズが最小である位置へと押す弾性帰り手段（47）と関連することを特徴とする前述の請求の範囲の一項またはそれ以上に記載の巻き取り装置。
【請求項１２】
前記揺動クレードル（35）が減衰手段（50）と関連して、各々の芯が前記チャネル（39）を通過した後に前記クレードルの弾性の帰りの段階において衝撃を減衰することを特徴とする請求の範囲11に記載の巻き取り装置。
【請求項１３】
前記第二巻き取りローラ（17）が環状溝（17A）を有し、前記溝内において前記リンキング面（53）が、溝に部分的に貫通する櫛形構造により形成されていることを特徴とする請求の範囲２に記載の巻き取り装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はウェブ材料から成るロールまたはログ用の巻き戻し装置に関するものであり、特に、例えばトイレットペーパーロール家庭用の吸取り紙、工業用その他のロールを製造する紙のウェブ材料から成るロールまたはログ用の巻き戻し装置に関するものである。
さらに本発明は、回転巻き取りローラシステムと接触するロールまたはログを少なくとも部分的に巻き戻す自動周辺巻き戻し装置に関するものである。
先行技術
自動周辺巻き戻し装置には、特に巻き取りサイクルの最後にウェブ材料を切断もしくは中断して次の巻き取りサイクルを開始するシステムにおいて異なる色々なタイプのものが数多くある。
自動周辺巻き戻し装置は、例えば米国特許明細書第4.487.377号、第4.723.724号、第4.828.195号、第5.137.225号に開示されたものが知られている。
各巻き取りの最後にウェブ材料を中断する単純且つ効果的なシステムが、イタリア特許明細書第FI93A000058号の優先権と共に特許明細書第PCT/IT94/00031号に開示されており、この内容は本明細書の肝要な部分を形成する。上述に引用したに二つの特許明細書に関わる装置はSINCRO（登録商標）の商標名で出願人により製造販売されている。
PCT/IT94/00031に開示されている巻き取り装置は、第一巻き取りローラ、第二巻き取りローラ、芯とウェブ材料が通過するニップと、前記ニップにウェブ材料を供給する手段とを有し、この手段はウェブ材料の供給速度と実質的に等しい速度を有し、さらにウェブ材料が巻き付けられる芯を挿入する挿入手段と、ウェブ材料の進行方向において前記ニップの手前に、ウェブ材料の供給手段と共に、芯が挿入されるチャネルを形成する回転面と、新しい芯と前記ニップの挿入点との間の、前記チャネルに沿った中間点において前記ウェブ材料の供給手段と相互作用する、ウェブ材料の中断手段とを有するものである。
本発明の目的はPCT/IT94/00031に開示された巻き取り装置に改良を加えた装置を提供することである。この装置はロールが巻き取られる巻き取り芯の直径の変化に対応して特に可変性を有し、さらに最低限の干渉で、また部品を交換することなく所定の直径の環状芯を有するログの製造から、数十センチメータの範囲内で大小異なる直径の環状芯を有するログの製造までの変化に対応するものである。
発明の開示
主に、本発明によればチャネルを形成する回転面は少なくとも部分的に揺動クレードルから成る。
さらに、好ましい実施例において第一、第二巻き取りローラ間の、ニップの手前にチャネルを形成する回転面は二つの、好ましくは三つの部品に別れている。第一の部品は挿入手段に対して固定された位置にある、芯の挿入範囲である。第二の部品は前述の揺動クレードルによって形成されており、第三の部品は第二巻き取りローラの軸に対して固定されているリンキング面により形成されている。この方法で、芯は挿入後に揺動回転面により形成されたチャネル内を前進する。揺動回転面は弾性的にたわむことによって揺動可能であり、チャネルのサイズが芯の直径に適合されるために、かなり広範囲の直径の変化にも対応できる。巻き取りローラにより範囲を限定されたニップ内に入る前に、ウェブ材料が巻き付いた状態の芯が揺動クレードルからリンキング面へと通過する。リンキング面は第二巻き取りローラに対して固定されており、前述の第二ローラの環状面と実質的に接する位置に常に配置されることができる状態にある。そのため芯は、芯の直径とクレードルの揺動に関係なく、常にニップより手前の回転面から巻き取りローラまでの距離を衝撃やストレスを受けずに通過する。
好ましい実施例において、チャネルは湾曲回転面と第一巻き取りローラの環状面との間に形成されているが、明細書PCT/IT94/00031に提案された異なる解決法と形状を除外するものではない。
第一ローラの中心と第二ローラの中心との間の距離は固定されているか、もしくは所定の直径の芯を有するタイプのログの処理の最中に変化可能である。上述のローラ間に設けられたニップのサイズは、芯の直径よりも僅かに小さい（ニップに到達する前に第一巻き取りで巻き取られるウェブ材料の厚みによって増加する）。この場合、芯がニップを通過するのは、ボール紙または類似する材料から成る芯が完全に放射状にたわむためである。これに対し、第一巻き取りロールの中心と第二巻き取りロールの中心との間の距離は、例えば独立したモータを使用するカムまたは電子制御システム、もしくは当業者に公知のこの他の方法によって作動中に周期的に変化される。
本発明による装置の特に有利な実施例において、広範囲に異なる直径の巻き取り芯に装置を適応させるために、第二巻き取りローラとリンキング面が移動ユニットによって移動される。移動ユニットの第一巻き取りローラに対する位置は、使用する芯の直径に従ってその都度調整可能である。
同様に揺動クレードルと挿入手段も移動ユニットによって移動される。この移動ユニットの第一巻き取りローラに対する位置は、チャネルのサイズを芯の直径に適応させるために変化可能である。
この配置により、同装置上で家庭用のトイレットペーパーまたは類似するものを製造するログ、もしくは工業用ロールとして知られるものを製造するログを製造することができる。これらのログは通常、幅広い値に対応して変化可能である、相当に径大な巻き取り芯を備えている。
本発明による装置のさらに有利な特徴及び好ましい実施例は請求の範囲に説明され、また後述の本文においてさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
本発明は以下の記載および本発明を限定しない例として実施例を示している添付図面からより明確に理解することができる
図面において、
第１図から第６図は、本発明による巻き戻し装置の作動サイクルの連続した６段階を示す略側面図である。
第７図は芯挿入手段の制御およびウェブ材料の中断における実行可能な機構を示す運動学上の線図である。
好ましい実施例の説明
巻き戻し装置はウェブ材料Ｎを供給する一組のローラを備えており、第１図中にはこの内の１つのみが符号１で示されている。一般に１層またはそれ以上の層の紙であるウェブ材料が高速（約400−1000m/秒）で符号５で示す穴あきユニットを通過して供給され、図に示す例において穴あきユニット５は固定支持７、回転シリンダ９を有している。固定支持は回転シリンダ９により移動する複数の刃13と相互に作用するカウンタブレード11を備えている。
穴あきユニット５の後には、ウェブ材料Ｎが周囲を走行する第１巻き取りローラ15と、第２巻き取りローラ17が取り付けられている。２つのローラ15、17は同方向に回転する（図中では左回り）。この２つのローラはニップ19を形成し、この間を通ってウェブ材料Ｎが供給される。符号21は第３ローラを示し、第３ローラはローラ15、17と同方向に向かって回転し、装置の構造部に蝶着された揺動腕部23によって移動する。アクチュエータ27が揺動腕部23の揺動を制御し、装置に巻き取られているログの大きさを制御する。
巻き取りローラ15、17、21は以下の本文に説明する方法によって各ログの完全な巻き取りが行われる範囲を形成する。
巻き取りローラの後に滑り部31が取り付けられており、巻き取りが終わったログＬが滑り部31に沿って回転し、接着手段に向かって案内される。接着手段は図では省略されているが、当業者には公知のものである。
ニップ19の手前には湾曲回転面33が配置されており、湾曲回転面33は、以下に説明する目的のために櫛形構造になっている複数の平行する板片から成る揺動クレードル35を有する。揺動クレードル35は、第１巻き取りローラ15の円筒状の面と、巻き取り芯が連続して挿入されるチャネル39とによって構成される。揺動クレードル35は符号37において移動ユニット40に蝶着されており、移動ユニット40は装置の支持構造と一体に取り付けられたクロスピースにより移動される案内43に沿って調節可能である滑りブロック41により移動される。揺動クレードル35は弾性部材47の働きによって弾性的に揺動される。弾性部材47は揺動クレードル35を、チャネル39の主要入口部分を形成する受け要素49に対して押圧する位置に押動し、さらに揺動クレードル35は弾性材料または類似した性質を持つ材料から成る減衰要素を備えている。受け要素49は移動ユニット40と一体に設けられて湾曲回転面33の主要入口部分を形成する。前述の面の入口部の湾曲の半径は、第一巻き取りローラ15と芯の最小直径を足したものから、いかなる作動状況においても芯の巻き取りローラ15に対する十分な押圧を得るために数ミリメータ（ほぼ２〜5mm）減算した半径とおおよそ等しい。
揺動クレードル35と回転面33はニップ19には届かずに途中で中断されている。第二巻き取りローラ17は、揺動クレードル35の構造と似た櫛形構造を形成するべく間隔をおいて設けられた複数の平行する板片55から成るリンキング面53と関連する。櫛形構造を形成する板片55はローラ17のチャネル17A内へと延びているため、板片55によって形成されたリンキング面53がローラ17の円筒形の面と連続的にリンクする。
リンキング面53を形成する板片55は、第二巻き取りローラと共に移動ユニットによって移動される。移動ユニット57は滑りブロック59と一体に設けられており、滑りブロック59は、その位置が、本装置の固定された構造部によって移動されるクロスピース63と一体に取り付けられた案内61に沿って調節可能である。滑りブロック59と、付随して移動する移動ユニット57との位置の調節により、巻き取りローラ15、17のセンタースペースが変化し、これに付随してこのローラ間に形成されたニップ19の大きさも変わる。
回転要素71は、巻き取りローラ15の円筒形表面と相互作用し、ウェブ材料Ｎを中断する手段73を備え、回転面33を形成する板片35の下部に設けられている。この実施例中で、中断手段73はプレッサやバッファであり、もしくはウェブ材料を中断または引裂く段階において、ローラ15の表面上に軽く押圧する弾性押圧部材である。中断手段73はさらに、例えばローラ15の軸方向に連続する、もしくは不連続の、平面のまたは鋸状の刃であってもよい。この場合、ローラ15の円筒状表面内のカウンタブレードまたはチャネルと相互に作用する。
図示された例において回転要素71は、右回り方向に断続的に回転する。プレッサ73は理論上の円筒状表面Ｃに沿って移動する。円筒状表面Ｃは円形部を有し、回転要素の回転の軸71Aと同軸を有し、ローラ15の円筒状表面と近似接線を形成するか、もしくはローラ15の表面と僅かに接触する。
芯Ａが、符号77で示されるコンベヤの手段によってチャネル39内へと挿入される。コンベヤ手段は、複数の押出し機81を有し、滑車83の周囲を走行する可撓連続部材79を備えている。接着装置がコンベヤ77の走行路に沿って、当業者に既知である方法において取り付けられており、接着装置は各芯の所定の場所、特に環状の範囲に接着剤を塗布する。芯Ａはコンベヤ77から、下端部がユニット40に固定または設置されて芯をチャネル39へと案内する。滑り部85へと降ろされる。滑り部85の前に弾性保持部材87が取り付けられており、芯を滑り部85上のある位置に保持する。この位置から芯が適時に、回転軸89Aの周囲で断続的に回転するプッシャー89によってチャネル39内へと押される。
上記のような装置の操作は以下に示す通りである。
第１図はログＬの巻き取りの最終段階を示すものである。第一巻き取りローラ15、第二巻き取りローラ17、第三巻き取りローラ21は、ウェブ材料Ｎの供給速度と等しい、同じ周辺速度で回転する。新しい芯Ａがコンベヤ77から滑り部85へと開放され、保持部材87によって保持される。
第２図は交換操作、換言すれば巻き取りが終わったログと新しい芯との交換の開始を示すものである。この交換操作のために第二巻き取りローラ17の速度が減速し、同時に回転部材71が軸71A周囲で回転され、プッシャー89が軸89A周囲で回転される。この段階の変更により以下に示す効果が得られる。
−  ローラ15と21との間の周辺速度が異なることにより、巻き取りが終了したログＬ第一巻き取りローラ15から離れ始める。
−  ウェブ材料Ｎを中断する手段73が揺動クレードル35を形成する板片間に、板片がウェブ材料Ｎと接触するまで貫通し、手段73と巻き取りローラ15の円筒状表面との間においてウェブ材料Ｎを圧迫する。
−  回転部材71を回転させるアクチュエータと同じアクチュエータにより好都合に制御されるプッシャー89が保持部材87から芯Ａを開放し、芯の横寸法が縦寸法よりも僅かに短いチャネル39へと押し進める。
ウェブ材料Ｎを中断する手段73の周辺速度は、ウェブ材料の供給速度よりも僅かに減速するため、従って巻き取りローラ15の周辺速度よりも僅かに減速する。その結果ウェブ材料Ｎは巻き取りが終了したログＬと、手段73とローラ15間の圧迫点との間にある点において破られる。この方法においてウェブ材料の自由端が生じ、芯Ａに接着し、その間に芯Ａはチャネル39において回転を開始する（第３図）。これまでに説明してきた操作は、PCT/IT94/00031に説明されている操作と実質的に同じものである。
揺動クレードル35によって形成された面33は湾曲しており、チャネル39が入口からニップ19にかけて傾斜する配置を有する。揺動クレードル35が弾性部材47と共に揺動することにより、チャネル39が、芯の移送中に芯のサイズに適応することが可能になる。従って、揺動クレードル35のより大きなもしくは小さな揺動によって芯の直径の変化が補正され、このため巻き取り装置では、揺動クレードル35に何も介在することなく、直径の異なる芯を使用することができる。リンキング面53は、芯が回転面33の最終端にある時ロールがリンキング面53に向かって連続して回転することができ、第４図、第５図に続けて示すように、ここからさらに第二巻き取りローラf17へと回転する方法によって配置される。
芯Ａが回転面33から離れると、揺動クレードル35が弾性帰り部材47によって減衰部材49上に配置される位置へと押される。これによって衝撃が弱められ、雑音と機械ストレスが最小に減じられる。板片自体が弾性的に変形して芯を通過させるという方法において、揺動クレードル35を形成する板片を弾性材料で製造することが可能である。「揺動クレードル」という用語にはこの方法で製造されたクレードル、換言すればクレードルを形成する部材の弾性変形によって揺動が得られるクレードルが含まれる。
さらにシリンダとピストンアクチュエータもしくは電気カムまたは類似するものを使用して、弾性帰りシステムの代りにクレードル35の揺動の正確な制御が得られる。
芯がニップ19に入ると、巻き取りローラ15と17の速度が異なるために芯がニップ19を通過し、それと同時に低下されていた第三巻き取りローラ21と接触する（第６図）。第一巻き取りにおいてウェブ材料を巻き取った芯のニップ19を通過する側方への進行が完了すると、巻き取りローラ17の周辺速度がウェブ材料Ｎの供給速度と等しい通常の作動速度に戻る。第６図は、形成中のログＬが三つのローラと接触する途中段階を示している。回転要素71の回転とプッシャー89が同時に停止し、この停止はほぼ第１図に示す角位置にある。回転要素71とプッシャー89は、新しいログの巻き取りが終了し新しい交換サイクルが開始するまでこの位置に留まる。
第二巻き取りローラ17の減速、回転要素71の回転、プッシャー89の回転の作動は実質的に同時に行われる。これにより単一電子制御アクチュエータを使用して上述の三つの機能を駆動することが可能である。第７図に、上述の部材の制御機構の特に有利な実施例の断面図を示す。
第７図において符号173は支持された装置の側面を示すものであり、図中にはその他の部品である第二巻き取りローラ17、回転要素71、軸89Aと共にプッシャー89を支持するシリンダ89Bも示されている。符号175は回転要素71のアクチュエータを形成するモータを示す。第一歯付き滑車179はモータ175のシャフト177に固定されている。歯付きベルト181が第一歯付き滑車179上を走行し、更なる滑車183を通じて回転要素71に動きを伝える。シャフト177に固定された第二歯付き滑車185は歯付きベルト187を介して歯付き滑車189へと動きを伝達する。滑車189は符号191で示す遊星歯車装置の第一入力駆動軸に固定されている。遊星歯車装置191のケーシングもしくはスパイダは滑車193と一体に設けられている。滑車193は、その周囲を図中では省略されている部材より動きを得るベルト195が走行し、この部材はウェブ材料Ｎの供給速度と比例する速度において回転する。上記の部材は、例えば巻き取りローラ15のような、ウェブ材料を案内、供給するいかなるローラであっても構わない。符号197は遊星歯車装置191の出力駆動軸を示す。歯付き滑車199は上述の出力駆動軸に固定されている。歯付き滑車199の動きは、歯付きベルト201を介して歯付き滑車203へと伝達される。歯付き滑車203は第二巻き取りローラ17のシャフトに固定されている。
滑車205は回転要素71のシャフトに固定されている。滑車205の動きはベルト207を介してプッシャー89のシャフト89Bに固定された滑車209へと伝達される。ローラ15、17、21間でログＬを巻き取る段階において、モータ174は停止している。巻き取りローラ17はベルト195によって直接回転される。ローラ15の周辺速度がローラ17の周辺速度と等しい差動および使用する滑車の伝達比率が得られる。ログＬの巻き取りがほぼ完了すると、モータ175が回転される。これにより以下に示す効果が得られる。モータ175の回転により、中断手段73を備えた回転要素71が回転し、またプッシャー89の支持軸89Bが回転し、さらに差動191の入力ハーフシャフトが回転することによって、滑車193と巻き取りローラ17との間の伝達比率が変化する。滑車193と巻き取りローラ17との間の伝達比率が変化することによりローラ17が減速し、これに従いローラ15の周辺速度に対するローラ17の周辺速度が減速する。この減速は新しく巻き取りが完了したログＬを開放するのに十分なものである。
しかしながら様々な部材に、独立した異なる駆動を使用することが可能である。また巻き取りローラ15の回転速度よりも遅い速度で常時回転する回転ローラ17を使用することも考慮できる。さらにローラ21は一定の速度で回転しなくても構わない。またローラ21は交換の最中に加速して、中断手段の介入前にウェブ材料を引張することもできる。
本装置に直径の異なる芯を使用するには、ユニット40とユニット57の位置を調整すれば良い。揺動クレードル35は全ての芯直径に容易に適用できるため、交換する必要はない。ユニット40の位置を調整することにより、使用するチャネル39の入口のサイズが得られる。
位置の調節が可能であり、巻き取りローラ17とリンキング面53を支持するユニット57を備えた滑りブロック59の代りに、電気カムまたは電子制御アクチュエータによって、下方に位置する巻き取りローラ17が制御されるシステムを設けることができる。このように、例えば芯Ａを移送する間にニップ19のサイズを変更するために、各巻き取りサイクルの最中にも巻き取りローラ17が移動する。この場合、各々の芯の直径の採用は、なるべく制御パネルを介して装置制御プログラムに介入することにより行われる。
ユニット40とユニット57の調節もまた、例えば第１図に概略的に示すように、ねじ付きロッドおよび電子制御モータを備えた調整システムを設けることによって迅速にまた正確に行われる。この方法において装置の部材の各々の位置は、可能であれば異なる芯直径用に記憶したデータを使用して制御パネルから容易に変更できる。
ユニット40は調整に伴って、第１図中で線T1を通過する平面に対して平行であるF1の方向に向かって移動し、線T1は巻き取りローラ15の軸と、プッシャー89を支持するローラ89Bの軸とを有する。これに対しユニット57の移動は、巻き取りローラ15、17の軸を有する線T2を通過する平面に対して平行するF2の方向に向かって行われる。
非常に大きな範囲で芯の直径が変化する際には、巻き取りローラ15を決して邪魔しないが、直径に関係なく芯をしっかりと掴持しながらプッシャー89のサイズが放射状に調整される。この調整は例えば、プッシャー89を互いに重なり合う二つの望遠鏡の筒式にスライドする部品で製造することで得られる。
図面は本発明の実例を説明することにより実証される具体例のみを示しており、前記発明の概念の範囲を逸脱しない限り、発明の形状および配置を変えることが可能である。請求の範囲中の参照符号は、単に具体例と図面を参照しながら請求の範囲の読解を容易にするためのものであり、請求の範囲による保護の範囲を限定するものではない。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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