(57)【要約】調整可能な基準プロファイルを使用して、紙及びフィルムの仕上がった消費者製品などのシート材料を巻物に巻き取ることを制御する装置（２００）及び方法。装置（２００）及び方法は、改善されたプロセス制御、製品品質、製造生産速度、及び／又はプロセス繰返し性を提供することができる。装置（２００）及び方法は、製造プロセスの間に少なくとも１つのプロセスパラメータを測定することによって、より一定の仕上り巻物特性を提供する。次に、プロセスパラメータが、所望の仕上り製品特性と関連付けられて、基準プロファイルに適切な補正がなされる。
2005529040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材料をコアの上に巻き取って巻物を形成するために巻き取り装置、好ましくは中心巻き取り装置、を使用する方法であって、前記方法が：
基準プロファイルにしたがって、前記シート材料を前記コアの周りに巻き取る工程と、
プロセスパラメータを測定して少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を得る工程と、
前記少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値により基準プロファイル調整を提供する工程と、ここで好ましくは前記基準プロファイル調整が、目標プロセスパラメータに対する前記プロセスパラメータ測定値に基づき、
前記コアが２〜３５の機械角度の間で少なくとも毎分４００回転の回転速度変化を有する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記シート材料への引張力が、線ｃｍ当り０Ｎ〜線ｃｍ当り１．９６Ｎに維持される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記プロセスパラメータ測定値が、巻物直径、巻き取り時間に対する巻物直径、巻物の材料長さに対する巻物直径、巻き取りの間に測定された張力の合計、巻き取りの間の前記張力の平均、又はこれらの組み合わせである、請求項１又は２のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
前記プロセスパラメータ測定値が、３４０機械角度〜３６０機械角度で少なくとも一回測定される、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記基準プロファイルの調整が、少なくとも巻き取られている前記巻物に影響を及ぼす、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記基準プロファイルの調整が、少なくとも１つの次に巻き取られる巻物に影響を及ぼす、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記装置が駆動部慣性を有し、前記巻物が巻物慣性を有し、前記駆動部慣性に対する前記巻物慣性の比が０．５未満である、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
基準プロファイルを満たすようにシート材料、好ましくはフィルム、食物、不織布、織布、又はこれらの組み合わせ、を巻き取るための巻き取り装置であって、前記装置が：
取り外し可能に配置されたコアを周囲に有するマンドレルと；
前記シート材料を前記コアへ供給するためのマテリアルハンドリングシステムと；
前記マンドレルとコアを回転させるための駆動システムと、ここで前記駆動システムが前記シート材料を前記コア上に巻き取って巻物を形成し；
好ましくは毎秒１０回より多い頻度で獲得可能である、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を得るための少なくとも１つのプロセスパラメータ測定器と、ここで前記少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値が前記基準プロファイルを調整するために使用され、好ましくは前記基準プロファイルが毎分１回〜毎秒５０回の頻度で調整可能であり；
を備えることを特徴とする、巻き取り装置。
【請求項９】
前記プロセスパラメータ測定値が、巻物直径、巻き取り時間に対する巻物直径、巻物の材料長さに対する巻物直径、巻き取りの間に測定された張力の合計、巻き取りの間の前記張力の平均、又はこれらの組み合わせである、請求項８記載の巻き取り装置。
【請求項１０】
前記基準プロファイルを調整するための制御手段を備える、請求項８又は９のいずれか１項記載の巻き取り装置。
【請求項１１】
前記コアの毎分回転数が、前記巻物巻き取りの最初の１０回転内に少なくとも４パーセント低下する、請求項８〜１０のいずれか１項記載の巻き取り装置。
【請求項１２】
前記装置が駆動部慣性を有し、前記巻物が巻物慣性を有し、且つ前記駆動部慣性に対する前記巻物慣性の比が０．５未満である、請求項８〜１１のいずれか１項記載の巻き取り装置。
【請求項１３】
前記シート材料が第一の表面及び第二の表面を有する三次元フィルムを含み；前記第一の表面が、複数の窪んだ感圧接着剤設置場所と複数の押し潰し可能な突出部とを含み、ここで前記突出部を押し潰すのに十分な力が前記第二の表面に加えられるまで前記接着剤設置場所の対象表面に対する早過ぎる粘着を防ぐ隔離体として働く、請求項８〜１２のいずれか１項記載の巻き取り装置。
【請求項１４】
前記巻物が少なくとも１つの巻物層を含み、前記巻物層が、いずれか１つの巻物層内の前記押し潰し可能な突出部の３０％超を押し潰すのに十分な力未満の圧縮力を有する、請求項１３記載の巻き取り装置。
【請求項１５】
シート材料の巻物を巻き戻すための巻き戻し装置であって、前記巻き戻し装置が：
前記巻物が周りに置かれる巻き戻しマンドレルと；
前記シート材料を前記巻物から巻き戻し方向へ引き出すための引き出しっ張りシステムと；
少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を得るための少なくとも１つの巻き戻し計測器、好ましくは自動化された巻き戻し計測器と、ここで前記プロセスパラメータ測定値が、第二の巻物の引き続く製造に使用される巻き取り装置の基準プロファイルを調整するために使用され、
を備えることを特徴とする、巻き戻し装置。
【請求項１６】
前記巻き戻し装置がニップロールを含む、請求項１５記載の巻き戻し装置。
【請求項１７】
前記巻き戻し装置がアイドラーロールを含む、請求項１５記載の巻き戻し装置。
【請求項１８】
前記プロセスパラメータ測定値が、巻物直径、巻き戻し速度、巻き戻し電動機シャフトの角度位置、前記巻き戻しシャフトの変位、機械の巻き戻しサイクル点、機械角度、引き出し速度、引き出し張力、引き出し角度、巻き戻し時間に対する巻物直径、前記巻物を巻き戻すのに必要な巻物張力、前記巻物の材料長さに対する巻物直径、巻き戻しの間に測定された張力の合計、巻き戻しの間の前記張力の平均、又はこれらの組み合わせである、請求項１５〜１７のいずれか１項記載の巻き戻し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
紙、フィルム、織物、プラスチック、食物、三次元に形作られた形成フィルムと接着剤の組み合わせ、又はその他の材料などの、シート材料を巻き取るための方法及び装置。その方法及び装置は、巻き取られたシート材料の巻き取り速度、巻き取り張力、及び／又は巻き密度を制御する。
【背景技術】
【０００２】
巻き取られたシート材料の品質を決定する重要な要因は、巻き取り速度である。一般に、巻き取り速度を使用して、巻き取り張力及び／又は巻き密度を制御することができる。巻き取り速度は、接着剤の大部分がフィルムの窪みの中に存在する、フィルムと接着剤の組み合わせを含むシート材料の場合に特に重要である。巻き取り及び巻き戻し操作のために様々な機構及び装置が提案されてきたが、均一な巻き製品を維持する点においては問題があるままである。
【０００３】
織物、フェルト、紙、フィルムなどを生産する様々な製造作業においては、シート材料をロールに巻き取ることが必要である。シート材料が均一及び繰り替えし可能に巻かれた消費者製品である場合、そのロールは、巻物と呼ぶことができる。消費者製品巻物は、その他の用途で使用される商業ロールよりもはるかに小さいことが多い。更に、紙製品又はフィルム／接着剤の組み合わせなどのシート材料は、巻き工程のある点において適用される、ほんの僅かの張力だけを有することができる。より優れたより早い、及びより繰り替えし可能な制御機構は、測定されたプロセスパラメータに基づいて調整可能な基準プロファイルで材料巻物速度を制御することにより可能になると判明した。
【０００４】
その他の巻き取りシステムは、その設計により、最終製品を作るために引き続く加工で使用される比較的大きな商業ロールを巻き直すことに制限される。従来技術は、本明細書で開示し請求するような巻き取りシステムを提供しない。
【０００５】
厚さ及び外観のような巻き取り品質及び材料特性は、巻き取り作業の間にシート材料中に存在する張力により強く影響される。材料の巻き取りを改善する取り組みにもかかわらず、巻いた消費者用巻物材料を生産する装置の速度、制御、及び有効性を改善することが必要とされるままである。
【０００６】
幾つかの特許に、様々な目的のための代替巻き取り方法が記載される。そのような取り組みは、米国特許第４，５８８，１３８号（スペンサー（Spencer）に発行）、米国特許第４，５０８，２８４号（カタオカ（Kataoka）に発行）、米国特許第４，７４４，５２６号（クレマー（Kremar）に発行）、米国特許第５，６１１，５００号（スミス（Smith）に発行）、米国特許第３，９３４，８３７号（ケイルハック（Keilhack）らに発行）、米国特許第６，１８９，８２４号（ストリッカー（Stricker）に発行）、米国特許第４，８８３，２３３号（サウコネン（Saukkonen）らに発行）、及び米国特許第６，１８９，８２５号（マシュー（Mathieu）らに発行）に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一目的は、紙、織物、プラスチック、又は他のシート材料用の、消費者サイズの巻物に有利な巻き取り特性を有する巻き取り装置を提供することである。本発明の別の目的は、直径変動がより小さい巻物を製造することである。より一定の巻き張力を有して、その結果、シート材料を巻物から巻き戻すのに必要な力が巻物全体を通して比較的一定である、巻物を提供することも本発明の一目的である。このことは、巻物中のシートの相互結合が問題となることがある、フィルム／接着剤の組み合わせの場合に特に重要である。本発明の更なる目的、特長、及び利点は、引き続く詳細説明で明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基準プロファイルを使用して紙及びフィルムなどのシート材料の仕上り製品を巻き取り、これにより、製品品質、製造速度、及び信頼性を改善する方法及び装置を提供する。中心巻き取りシステム、表面巻き取りシステム、及び並進システムを含む多数の市販消費者製品巻き取りシステムが使用可能である。提案される方法及び装置は、小さい消費者サイズの巻物を作成する高速変換加工に際して、改善された消費者製品品質を提供するように設計されている。
【０００９】
一実施形態では、本方法は、シート材料をコアの上に巻き取って巻物を形成する巻き取り装置の使用を含む。その材料は、基準プロファイルにしたがって、巻物に巻き取られる。プロセスパラメータを測定して、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を得る。基準プロファイルは、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値によって調整される。コアは、巻き取り作業の間に変化可能な回転速度を有する。好ましくは、巻き取り回転速度は、約２〜約３５機械角度の間に最小限で毎分約４００回転の変化をする。より好ましくは、速度変化は、約２〜約３５機械角度の間に毎分約４００回転の減少である。
【００１０】
一実施形態では、巻き取り装置は、マンドレル、駆動システム、マテリアルハンドリングシステム、調整可能な基準プロファイル、及びプロセスパラメータ測定器を含む。コアが、マンドレルの周りに取り外し可能に配置される。駆動システムが、マンドレルを駆動し、シート材料をコア上に巻き取って巻物を形成する。マテリアルハンドリングシステムは、シート材料をマンドレル及び／又はコアへ供給する。一実施形態では、基準プロファイルは、機械角度に対する毎分回転（ＲＰＭ）の巻き取り速度である。プロセスパラメータ測定器は、少なくとも１つのプロセスパラメータを測定する。一実施形態では、プロセスパラメータ測定は、巻物が測定される時に少なくとも一回実施される。巻物は、巻物のいかなる間隔で測定してもよい。
【００１１】
一実施形態では、測定されるプロセスパラメータは、巻物直径である。巻き取りの間の最小のコア回転速度変化は、約２〜約３５機械角度の間で、毎分約４００回転である。あるいは、最小コア回転速度変化は、巻き取り開始の後の最初の１０回転で４％、又は最初の２０回転で８％、又は最初の３０回転で１２％である。
【００１２】
すべての引用した文書の関連部分は、参考として本明細書に組み込むが、いかなる文献の引用も、それが本発明に関する先行技術であると認めたとして解釈されてはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
特定の要素について使用される異なる数値表示を削減するために、同様な要素は、２つ以上の図で同様な番号を有する。
【００１４】
本発明の様々な利点は、本明細書を検討し図面を参照すれば当業者には明らかになる。
【００１５】
本発明は、少なくとも１つの測定したプロセスパラメータを使用して基準プロファイルを調整し、消費者巻物（巻物）の巻き特性を制御する。この基準プロファイルは、プロセス内の特定の点における所望の目標プロセスパラメータ値を反映する。この基準プロファイル値は、測定されたプロセスパラメータ値と比較される。基準プロファイルを使用して、巻き取り装置又は巻き取り方法の少なくとも１つの局面を制御する。更なるプロセスパラメータ測定値が、必要に応じて基準プロファイルの更なる調整につながり、巻物と呼ばれるシート材料の所望の消費者サイズの巻きが供給される。基準プロファイル調整が、巻物巻き取り中及び／又はその中間のプロセスパラメータ変動を低減する。調整を使用することによって又、巻物中のシート材料層の間の内部張力及び圧縮力を制御することができる。巻物内部張力の制御は、フィルム／接着剤の組み合わせの場合に特に望ましい。
【００１６】
（定義）
本明細書で使用する用語は次の意味を有する。
【００１７】
「配置される」は、ある要素が特定の場所又は位置に一体構造として形成される又は置かれることを意味するために使用される。その要素は、他の要素に結合されても、結合されなくてもよい。
【００１８】
「結合した」は、１つの要素を他の要素に直接固着させることによりその要素が別の要素に直接固定される構成と、１つの要素を中間部材に固着させて次に中間部材を他の要素に固着させることによりその要素が別の要素に間接的に固定される構成とを包含する。
【００１９】
「含む」及び「含んでいる」は、次に続くもの例えば構成要素が存在することを指定するオープンエンドの用語であって、当技術分野で既知の、又は本明細書で開示する、他の機構、要素、工程、又は構成要素の存在を排除しない。
【００２０】
「圧縮力」は、物品を共に絞る又は押す傾向の荷重を指す。
【００２１】
「張力」は、物品を引き伸ばす又は伸張する傾向の加重を指す。
【００２２】
「シート材料」は、巻物に巻き取り可能ないずれかの可撓性の材料を指す。例として、フィルム、アルミ箔、紙、布地、食物、織布、スクリム、網、不織布、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。
【００２３】
「巻物」は、シート材料の少なくとも一部を消費者サイズの巻き取り材料に加工中、ほぼ完成した、又は完成した巻きを指す。
【００２４】
「消費者サイズ」は、一般に大衆に小売りされる大きさ又は形状を指す。
【００２５】
「巻き取る」は、シート材料を巻物に巻く回転加工を指す。
【００２６】
「コア」は、巻き取った後で巻物に残って内部支持を提供する構成要素を指す。
【００２７】
「キャリパーファクター」は、巻物上でシート材料を巻き取った層の間の理論的な間隔を指す。キャリパーファクター及び／又は巻物直径測定値は、図１の線１１の瞬間傾斜に影響を及ぼすように使用することができる。傾斜は、線上の固定された枢動点から変化することができる。
【００２８】
「最大線速度」は、図１の線１１を線の傾斜は変化させずに垂直に移動させるスカラー量を指す。
【００２９】
「ロバストネス」は、小さな変化、変動、又は不正確さには不感受性であることを指す。
【００３０】
「機械角度」は、繰り返している巻き取りサイクルの指定した当量部分を指す。巻き取りサイクル中の当量間隔を表わすためには、任意数の機械角度を使用することができる。本明細書で使用する機械角度を計算する基準として、巻き取りサイクルのそれぞれの巻き取り領域に、３６０の当量機械角度があるとする。例えば、巻き取り領域に巻物当り７２０回転を有する巻物は、その回転を３６０で割り算して機械角度当り２回転となる。７２０機械角度の基準を選定した場合には、本明細書（３６０基準）で定義した３５機械角度の点は、７２０基準では７０機械角度の点に相当する。
【００３１】
（基準プロファイル）
いずれの所与の巻物製品の場合にも、巻き取りプロセスに対する少なくとも１つの基準プロファイル７０がある。図１は、一般的な基準プロファイル７０を示す。基準プロファイル７０は、所望の特性を有する巻物を産出するように設計される。これらの巻物特性には、好ましい巻き張力、巻物直径、及び巻物材料密度が含まれる。一実施形態では、基準プロファイル７０は、巻物全体に亘って比較的一定の巻き込まれた張力及び／又は圧力を提供する。このことは、ある程度は、紙又はフィルムのそれぞれの層を巻物全体に亘って適切に位置させる又は間隔をおくことにより提供される。
【００３２】
基準プロファイル７０により、巻き取り装置及び／又は巻き取り装置の１つ以上の構成要素を制御することができる。例えば、基準プロファイル７０により、巻き取りの間のシート材料張力、巻き取り速度、巻き取られる材料の長さ、コア角度変位、駆動システム、これらのパラメータの１つ以上の間の関係、又は他の巻き取り測定パラメータを制御することができる。
【００３３】
図１に示すように、基準プロファイル７０は、指定する機械角度における毎分回転（ＲＰＭ）での巻物速度という速度基準プロファイル７０（ＲＰＭ対機械角度）とすることができる。巻き取りＲＰＭは、図１において、巻き取り装置中の最大電動機速度に対する百分率として示される。目標速度が、巻き取りサイクル中の複数の機械角度において確立される。正確性を最大限にするために、各機械角度内において等しい増分で幾つかの速度基準点があることが好ましい。例えば、それぞれの巻き取りサイクル中に２０４８の速度基準点、すなわち機械角度当り約５．６８９の点があってもよい。機械角度対速度の組み合わせが、速度基準プロファイル７０を提供する。図１中の基準プロファイル７０は、シート材料を巻物に適切に巻き取るために必要ないずれかの形状を有することができる。
【００３４】
図１に示すように、約２６０度と約０度の間のプレトランスファー領域ＰＴが、巻物を巻き取る前の加速及び減速期間を表わす。約０度において、マンドレル／コアとシート材料の速度は、その２つが連結されるように、一致又は殆ど一致している。約３６０度と約６０度の間のポストワインディングＰＷ領域は、巻物が完成してシート材料供給が巻物から分離された後の減速期間を示す。巻き取り領域ＷＲは、約０度と約３６０度の間である。これは、シート材料がコアの上に巻き取られて巻物を形成する期間を表わす。
【００３５】
基準プロファイル７０は、基準プロファイル調整により、調整可能及び／又は変化されるように設計される。基準プロファイル調整は、最大線速度及び／又はキャリパーファクターを変化させることにより行うことができる。基準プロファイル調整は、実際のプロセスパラメータ測定値を理論又は目標プロセスパラメータと比較することにより必要に応じて実施され表示される。
【００３６】
測定したプロセスパラメータの変動に基づいて、制御装置を使用して基準プロファイル７０を調整することができる。好ましくは、基準プロファイル調整は、コンピュータによって計算され、及び自動的に最新化される。プロセスパラメータデータの測定値と目標値の間の差により、基準プロファイルを計算するための一次入力が提供される。
【００３７】
巻き取っている巻物からのデータを使用して、基準プロファイル調整を実施することができる。より好ましくは、２つ以上の巻物からのデータを使用して、基準プロファイル調整を実施してもよい。一般に、目標プロセスパラメータに対する測定したプロセスパラメータの比較は、巻き取りプロセス中の選定した点で実施される。例えば、プロセスパラメータ測定は、１つ以上の選定した機械角度における巻物直径とすることもできる。プロセスパラメータ測定は、約０〜約３６０機械角度のいずれかの機械角度において実施することができる。好ましくは、プロセスパラメータ測定は、約１０機械角度〜約３５８機械角度のいずれかにおいて少なくとも一回実施することができる。より好ましくは、プロセスパラメータ測定は、約３４０機械角度〜約３６０機械角度のいずれかにおいて少なくとも一回実施することができる。一実施形態では、巻物の１つの測定は、約３５６度において実施することができる。巻物直径が所望より大きい場合には、巻き取り速度及びそれによって巻き取り張力が増加されて、巻き取り中の巻物直径を圧縮及び減少することができる。指定した角度位置の後の巻物直径を測定して、基準プロファイル７０の速度／張力変化の効果を評価することができる。
【００３８】
基準プロファイル調整及びプロセスパラメータ測定は、いかなる頻度でも、いかなる間隔でも実施することができる。頻度とは、特定の時間枠の中でなされる基準プロファイル調整及び／又はプロセスパラメータ測定の数を指す。間隔とは、測定の間に製造される巻物の数を指す。例えば、プロセスパラメータ測定は、約１秒間に約３巻物間隔にて毎秒約１５測定実施することができる。
【００３９】
基準プロファイル調整の頻度及び間隔は、プロセスパラメータ測定が目標プロセスパラメータにどのくらい近く一致するかによってある程度制御してもよい。変動が最小限である良く制御されたシステムにおける基準プロファイル調整は、まばらであってもよい。基準プロファイル調整は、製造プロセス内の任意点において必要に応じて計算される。基準プロファイル調整は、巻物直径などの少なくとも１つのプロセスパラメータを所望の変動内に維持する必要に応じて実施することができる。基準プロファイル７０は、毎分１回より多い頻度で調整してもよい。基準プロファイル７０は、毎秒１０回より多い頻度で調整してもよい。基準プロファイル７０は、毎分約１回〜毎秒約５０回の頻度で調整してもよい。
【００４０】
基準プロファイル調整の間隔は、製造プロセスの制御を維持する必要に応じて、巻物のいかなる間隔にもすることができる。基準プロファイル７０は巻物の中間で調整して、その結果、基準プロファイル調整が少なくとも１つの次に巻き取られる巻物に影響を及ぼしてもよい。基準プロファイル７０は、基準プロファイル調整が少なくとも巻き取られている巻物に影響を及ぼすように調整するのが好ましい。代わりの基準プロファイル調整間隔として、ほぼ各巻物毎、約２巻物毎、約３〜５巻物毎、少なくとも約６〜１０巻物毎、約１００巻物毎、約１０００巻物毎などが含まれる。基準プロファイル調整の頻度及び／又は間隔は、米国品質管理協会（ＡＳＱＣ）文献Ｚ１．４−１９９３「属性による検査のための抽出方法及び表」にて開示されるものののような、既知の統計的プロセス管理技法に準拠して実施するのが好ましい。
【００４１】
一般に、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定が、基準プロファイル調整を計算するために使用される。したがって、プロセスパラメータ測定の頻度は、基準プロファイル調整の頻度に等しい又はこれを超えることが望ましい。しかしながら、プロセスパラメータ測定は、いかなる頻度で得てもよい。プロセスパラメータ測定は、毎分約１回より多い頻度で得てもよい。プロセスパラメータ測定は、毎秒約１０回より多い頻度で得てもよい。プロセスパラメータ測定は、毎分約１回〜毎秒約５０回の頻度で得てもよい。
【００４２】
１つ以上のプロセスパラメータを測定する間隔は、製造プロセスの制御を維持するのに必要な巻物のいかなる間隔にもすることができる。プロセスパラメータ測定間隔の例には、ほぼ各巻物毎、約２巻物毎、約３〜５巻物毎、少なくとも約６〜１０巻物毎、約１００巻物毎、約１０００巻物毎などが含まれる。代表的な間隔もＡＳＱＣ文献Ｚ１．４−１９９３に開示されている。
【００４３】
基準プロファイルは、全ての個々のプロセスパラメータ測定に基づいて調整される必要はない。基準プロファイル７０を調整する時に、単一の測定に応答することに比較してデータを平均化又は分析することの利益の１つの可能性は、巻物の均一性の改善である。８巻物の移動平均を使用する時、パイロットテストプロセスでは、巻物直径をプラスマイナス（±）約１．５ミリメートル（ｍｍ）の範囲内に維持することができた。巻物直径変動は、約±０．３ｍｍの間に制限されるのが好ましい。巻物直径測定の平均値を使用する基準プロファイル７０を調整するための閉ループアルゴリズムにより、１２０以上の連続する巻物で±約０．８ｍｍの範囲の巻物直径が維持された。これは、キャリパーファクター及び／又は最大線速度の調整により達成された。
【００４４】
１つの例では、測定されるプロセスパラメータは、巻物直径である。基準プロファイル７０は、中心巻き取りを制御する駆動システム用である。少なくとも１つの巻物直径の測定値が、巻き取りプロセス中のその点に対する目標又は理論的巻物直径と比較される。この比較は、巻き取りプロセス中の１つ以上の点において実施されてもよい。次に、各点における測定値と目標値の間の差を使用して、予め確立された関係又は補正スケールファクターに基づいて、基準プロファイル７０に対する修正が生成される。修正された基準プロファイル７０は、基準プロファイル７０の更なる変化が必要と新しい測定が表示するまで、次の巻物巻き取りに使用される。
【００４５】
（装置）
１つの巻き取り装置２００の実施形態は、図２に示すような中心巻き取り装置とすることができる。本発明は、中心、タレット、並進、非並進（静止）、リワインダーロール装置、又はこれらの組み合わせのいずれの型にも適用することができる。巻き取りプロセスは、いかなる回転又は並進運転速度にても運転することができる。並進及び回転速度は、巻き取りプロセスの間に変化することもできる。連続的に並進する装置も使用することができる。連続的に並進する装置２００の１つの例として、米国特許第５，９１３，４９０号（マクネイル（McNeil）らに発行）がある。
【００４６】
巻き取り装置２００は、図２に示すように、シート材料５０の少なくとも１つの巻物３０を巻き取るように設計されている。装置２００は、少なくとも１つの駆動システム２４０と、マンドレル半径２８５を有する少なくとも１つのマンドレル２８０（図３）と、少なくとも１つのマテリアルハンドリングシステム２９０と、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定器２４６とを含むことができる。コア２２０が、マンドレル２８０の周りに配置されて、巻物３０を巻き取って、これと共に取り外されるように設計される。マンドレル２８０は、コア２２０を支持して、シート材料５０をコアの周りに巻き取るように回転する。一般に、コアとマンドレルは、これらが巻き取りプロセスの間に同一の回転速度（毎分回転すなわちＲＰＭ）を有するように、装置２００上で相互に関連付けられる。巻き取り装置２００は又、プロセスパラメータ測定器２４６に基づいて基準プロファイル７０（図１）を調整するための少なくとも１つの制御手段２４３を含むことができる。一実施形態では、制御手段２４３は、プロセスパラメータ測定器２４６を駆動システム２４０と接続するコンピュータとすることができる。
【００４７】
図２に示すように、駆動システム２４０は、少なくとも１つの駆動電動機２４２と、駆動制御器２４４と、駆動連結体２４５と、プロセスパラメータ測定器２４６とを含むことができる。駆動連結体２４５は、巻き取りプロセスの間に中心軸線２４７の周りで回転及び／又は並進することができる。中心軸線２４７周りの移動が並進を制御する。駆動連結体２４５を使用して、マンドレル２８０を駆動システム２４０に連結して、マンドレルを回転させることができる。好ましい実施形態が、米国特許第５，９１３，４９０号（マクネイル（McNeil）らに発行）に開示されている。駆動システム２４０は、マンドレル（単数又は複数）２８０が回転する時に必要に応じて、マンドレル２８０と連結及び連結解除することができる。連結は、当技術分野で既知のいかなる手段によってもよく、ベルト、プーリ、又はチェーンなどが挙げられるが、これらに限定されない。駆動システム２４０は、マンドレル及び／又はシート材料を駆動（回転）させるように設計される。駆動システム２４０は又、シート材料５０を巻き取り方向ＷＤへ移送し、コア２２０の上に巻き取って巻物３０を形成することができる。駆動システム２４０は又、基準プロファイル７０（図１）により制御可能である。駆動システム２４０は、巻き取り中の全ての測定点に対してデジタル基準プロファイル７０を使用することが好ましい。駆動システム２４０は、基準プロファイル７０全体に亘るそれぞれのデジタル基準値の調整により調整することができる。駆動システム２４０は、マテリアルハンドリングシステム２９０と、シート材料５０の供給とを制御することができる。駆動システム２４０は又、マンドレル２８０と、シート材料５０のコア２２０上への巻き取りとを制御することができる。
【００４８】
図２に示すように、マテリアルハンドリングシステム２９０は、シート材料５０をマンドレル２８０及び／又はコアにフィード（供給）して、コア２２０の周りに巻き取らせる。マテリアルハンドリングシステム２９０は、駆動システム２４０に連結されても、又は独立して運転されてもよい。巻物取り出し手段２９１を使用して、完成した巻物３０を装置２００から取り出すことを助けることができる。
【００４９】
シート材料５０は、コア２２０の周りで巻き取り方向ＷＤに巻き取られる。巻き取り装置２００は、マンドレルの一端部にカンチレバー支持（図示せず）を含んでもよい。マンドレル２８０は又、取り外し式カップ状アーム２６０などの取り外し可能な支持体により支持されてもよく、これは、巻き取りの間は近づいてマンドレル２８０を支持し、巻き取り後にはマンドレル２８０から離れてコア２２０及び仕上がった巻物３０をマンドレル２８０から取り外す。
【００５０】
図３は、装置２００の簡略化した側面図である。図３に示すように、マンドレル（単数又は複数）２８０は、中心軸線２４７の周りを巻き取り位置に向けて回転する。マンドレル２８０は、回転方向ＲＤへ回転する。巻き取りの間のシート材料５０上の引っ張り荷重Ｔは、線センチメートル（ｃｍ）当り約０Ｎ（０ｋｇｆ）〜線ｃｍ当り約１．９６Ｎ（０．２ｋｇｆ）（線インチ当り約１ポンド力）に維持することができる。シート材料５０の線センチメートルは、一般に、中心軸線２４７に沿って、図２に示す巻物直径３６の測定に垂直に測定される。好ましくは、巻き取りの間のシート材料５０上の引っ張り荷重Ｔは、線センチメートル（ｃｍ）当り約０．００９８ｋＮ（０．００１ｋｇｆ）〜線ｃｍ当り約０．９８Ｎ（０．１ｋｇｆ）に維持することができる。図３に示すように、引っ張り荷重Ｔ及び／又は巻物３０の大きさは、各巻物層３５上に創り出される可能性がある圧縮荷重Ｃに影響を及ぼすことがある。巻物層３５は、シート材料の概ね円周の巻きであり、巻物３０上でその下及び／又は上に巻かれた別のシート材料を有する。
【００５１】
図３に示すプロセスパラメータ測定器２４６は、巻物直径、機械角度、駆動速度、駆動電動機シャフトの角度位置、駆動電動機シャフトの変位、機械の巻き取りサイクル点、及びこれらの組み合わせを含むプロセスパラメータを測定するように設計される。
【００５２】
装置２００は又、シート材料に穿孔する、コアに接着剤を塗布する、所望の巻物が巻き取られた後でシート材料を分断する、コアをマンドレルに装着する、シート材料の先頭部分をコアに供給する、巻き取った巻物を取り外す、巻き取りの間にマンドレル支持体を移動させるなどの手段、及び当技術分野で既知の他の手段を含む、別の能力を含んでもよい。
【００５３】
消費者サイズの巻物は、一般に、商業サイズのロールよりはるかに小さい。消費者巻物は、約５０ｃｍ未満の巻物直径、約２５ｃｍ未満の巻物直径、及び／又は約５ｃｍ〜約３５ｃｍの巻物直径の仕上がった製品を含むことができる。消費者巻物は、約５ｋｇ未満の重量、約３ｋｇ未満の重量、及び／又は約５０ｇ〜約２ｋｇの重量とすることができる。
【００５４】
巻いた材料の比較的大きなロールについての産業的な巻き取り作業は、一般に、本発明よりも遅い巻き取り速度で操作され、消費者製品の巻物当り１〜３秒に対して商業ロール当り５〜６０分の巻き取り時間である。本発明の一実施形態では、巻き取りの間のコア回転速度の変化は、約２〜約３５機械角度の間に少なくとも毎分４００回転である。巻き取り速度を急速に変化可能であるので、本明細書で開示する方法及び装置と組み合わさって、より早い製造速度、より厚いウエブの加工、並びにより正確及び／又は一定の消費者製品巻物の巻き取りを可能にする設計がなされる。コア回転速度は、コアのＲＰＭとして測定され、及びコアの中心軸線２４７周りのいかなる並進速度からも独立である。あるいは、巻物を巻き取る時に、毎分コア回転（ＲＰＭ）は、巻物巻き取りの最初の１０回転で少なくとも約４パーセント（％）、又は好ましくは巻物巻き取りの最初の２０回転で８％、又はより好ましくは巻物巻き取りの最初の３０回転で１２％低下させることができる。これらのコア回転速度変化は、効率的な消費者製品の巻物製造には典型的であるが、産業サイズの巻き取り作業には早過ぎる。消費者製品巻き取りがこの速度になる１つの理由は、迅速な測定及び基準プロファイル７０の調整が好まれているからである。
【００５５】
従来技術では、駆動機自体の慣性に比べて高い比率の巻き取ったシート材料の慣性を有する。駆動部慣性には、装置２００の全ての駆動される質量が含まれる。これは、駆動連結体（単数又は複数）２４５、マンドレル（単数又は複数）２８０などを含む。シート材料の慣性が駆動部慣性より大きいプロセスは、巻き取り工程の間の制御がより容易である。従来技術における駆動機に対する典型的な巻き取ったシート材料（巻物）の慣性比は、５０〜５，０００であり、一方、仕上がった消費者製品の場合の駆動機に対する巻物の慣性比は、約０．０１〜約０．８に変化することがある。消費者製品の場合、駆動部慣性は、一般に、巻物慣性の少なくとも約２倍であり、その結果、駆動機に対する巻物の慣性比が約０．５未満となる。
【００５６】
図２に示す巻き取り装置２００は、材料張力及び／又は巻き取りシステムへの材料供給速度を制御する他の構成要素から独立して、又はこれと連係して使用することができる。巻き取り装置２００は又、厚さ、引っ張り強度、及び伸びなどの巻き取りに関連する材料特性を制御する上流作業と連係して使用することができる。装置２００は、シート材料５０をより均一な張力で巻き取ることを可能にし、これにより、巻物直径／圧縮性をより均一に、及び機械方向ＭＤの張力変化に関連付けられるくびれのための切断端部の変化をより少なく提供して、巻物３０の品質を改善する。製造中の損失も最小限となる。シート材料の制御が改善されることにより、シート材料が巻き取り中に破断する又は販売できない製品となることがある、意図しない巻き取り速度の変動が減少される。これらの問題が回避されることによっても、より高い製造速度及び効率が可能となり得る。
【００５７】
（プロセスパラメータ測定器）
図２及び図３中のプロセスパラメータ測定器２４６は、巻き取りプロセスのいずれの点からでもデータを測定及び／又は記録することができる。プロセスパラメータ測定器は、装置２００に取り付けられてもよく、又は独立に据え付けられてもよい。一実施形態では、プロセスパラメータ測定器２４６は、巻き取りの間に移動又は並進する巻物３０を追跡するために、移動又は並進することができる。プロセスパラメータ測定器２４６は、巻き取りプロセスの間の１つ以上の機械角度において、コア２２０上の巻物直径３６を感知及び／又は測定することができる。
【００５８】
図２及び図３に示すように、プロセスパラメータ測定器２４６は、駆動システム２４０を制御する制御手段２４３に接続することができる。駆動システム２４０は、反対に、装置２００の巻き取り又は巻き戻し速度を制御することができる。
【００５９】
図３に示すように、制御手段２４３は、巻き取り装置における仕上り製品巻物３０の巻物直径３６及び／又はシート材料張力Ｔを自動的に制御することができる。プロセスパラメータ測定器２４６のデータは、所望の仕上り製品特性と共に収集され、仕上り巻物３０の品質を改善する必要性に応じて、基準プロファイル７０に対する適切な補正を実施することができる。
【００６０】
プロセスパラメータデータは、巻き取り品質及び／又は製品の製造速度に影響を及ぼすいずれかの変数であり得る。多数の変数が、巻き取り品質及び製造速度／信頼性に影響を及ぼす。これらの変数として、厚さ、厚さ圧縮性、原材料供給又は環境のための湿分含有量のような原材料変化、及び時の経過によるエンボス加工効率の増加のような上流プロセス変化などが挙げられる。これらの変数は、通常は、１つの巻き取りサイクル又は幾つかの連続した巻き取りサイクルでさえ関連する期間内には制御することができない。したがって、これらは、基準プロファイル７０の中で補正されなければならない。基準プロファイル７０の適時補正は、基準プロファイル７０に適時に介入して調整することが可能なように、巻き取りの間及び／又はそれから十分近くで１つ以上の重要なプロセスパラメータを測定することを含んで設計される。
【００６１】
基準プロファイル７０の調整に使用することができる１つのそのようなプロセスパラメータとして、巻きプロセス全体に亘ってある間隔の巻物直径３６がある。図３が、巻物直径３６を示す。巻物直径は、巻物が完成するまで増加して、最終巻物直径を得ることができる。巻き取りプロセス中の様々な増分点における巻物巻き取り速度、巻き取り張力、及び巻物直径の間に、強い相関があることが判明した。したがって、巻き取りプロセスの間の１つ以上の点において、巻物直径３６及び巻物直径変化を正確に測定するシステムが開発された。代替方法として、巻き取った製品巻物３０を巻き戻すことにより、巻き取りが完了した直後の巻き全体に亘って多数の点で巻物直径３６を正確に測定するシステムも開発された。
【００６２】
例えば、巻物直径制御アルゴリズムが、プロセス中のある点で測定した巻物直径３６を目標値と比較する。次に、マンドレル速度基準プロファイルが、巻物直径３６を目標値に保持するようにキャリパーファクターパラメータにより操作される。本発明は、設定点において、巻物直径を±約０．８ｍｍに維持することができる。
【００６３】
巻き取っている巻物の直径が目標値を外れているとプロセスパラメータ測定器２４６が示す場合には、基準プロファイル７０を変化させることができる。基準プロファイル７０の変化は、マンドレル駆動速度に対して自動的に小調整をもたらし、現在の又は引き続く巻物において、測定する巻物直径の望ましい目標巻物直径値からの変動を低減する。
【００６４】
測定可能な他のプロセスパラメータ測定として、巻物直径、巻き取り時間に対する巻物直径、巻物上の材料長さに対する巻物直径、巻き取りの間に測定した張力の合計、巻き取りの間の張力の平均、又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。これらの測定値は、どのような基準プロファイル調整をなすべきか決定するのに使用することができる。図１は、機械角度に対する速度の基準プロファイルである。これらのパラメータは、キャリパーファクター及び／又は最大ライン速度を変化させて調整することができる。
【００６５】
（測定センサー）
プロセスパラメータ測定器２４６は、１つ以上のセンサーを含むことができる。センサー（単数又は複数）は、接触センサーであっても、及び／又は非接触センサーであってもよい。接触センサーとして、ローラー、応力／ひずみゲージ、マイクロメーターなどが挙げられる。非接触センサーとして、レーザー、超音波機器、光学機器、ＬＥＤ、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。巻き取った巻物３０当りのサンプルするデータ点の数は、受ける変動のレベル、必要な解像度、及び測定器の能力に従って、１〜１０００以上のいずれにでもすることができる。データ点は、１本〜数本の巻物３０からとってもよい。サンプルしたデータは、そのままで使用することができ、又は、平均、中数、標準偏差、合計などの様々な数学的機能の使用により、制御数に変換することもできる。他の方法として、理論値より実際値を引く簡単なものから、より複雑なフィードフォーワード論理、ラプラス変換、微分方程式などまでが挙げられる。
【００６６】
パイロットコンバーティングラインの巻物直径は、キーエンス（Keyence：登録商標）から入手可能な非接触型電荷結合デバイスレーザーセンサー・モデルＬＫ−５０３を使用して測定することができる。非接触型の方法によって、シート材料５０をかぎ裂いてシート破断を創り出す可能性が除かれる。電荷結合デバイスレーザーセンサーにより、高度に正確及び繰り返し可能な測定が提供される。線形可変作動変圧器などの接触型測定器では、同一レベルの信頼性及び繰り返し性を提供することはできない。パイロットコンバーティングライン上では、ＬＫ−５０３センサーは「高解像度」モードで使用することができ、これは、１０μｍの解像度で２００ｍｍの測定範囲を有し、巻き取っている巻物の表面には決して物理的に接触しないことを意味する。巻物及びシート材料との接触を回避することは、消費者製品を経済的に生産するために必要とされる高速度でプロセスが走行している時には特に重要であり得る。ユーザーインターフェースが、パイロットコンバーティングラインのオペレータインターフェースステーションに設置された。このユーザーインターフェースが、巻物直径制御システムに対する「窓」を提供する。これにより、オペレータは、直径制御システムを監視する、設定点を変化させる、及び直径制御器のモードを変更する能力が付与される。これらの変化は、手動で行うことも、又は好ましくはコンピュータ制御により完全に自動で行うこともできる。
【００６７】
一実施形態では、プロセスパラメータ測定器２４６は、キーエンス（Keyence：登録商標）から入手可能な非接触型レーザーセンサー・モデルＬＫ−５０３を含むことができる。非接触型レーザーセンサーを含むプロセスパラメータ測定器２４６が、図２及び３に示すように、巻き取り装置２００の下の２つの場所で試験された。プロセスパラメータ測定器２４６は、装置２００の下に取り付けられた。図３に示すように、プロセスパラメータ測定器２４６は、適切な場所に固定して巻物３０の滞留位置３８に向けられ、それぞれの３６０の巻き取りサイクルの約１／３すなわち約１２０〜約２４０機械角度に対して、測定器が有効なデータを見ることができるようにした。滞留位置３８は、マンドレルがもはや並進せずに巻き取りの間静止している、巻き取りプロセス中の点である。プロセスパラメータ測定器２４６は、後に、ベッドロール組立て体の下の第二の場所に移動された。プロセスパラメータ測定器２４６は、適切な場所に固定して切り離し位置に向けられた。切り離し位置は巻き取りサイクルの終了近くであり、この時シート材料が切断される。シート材料の一部が、引き続いて巻き取られてもよい。巻物直径３６の測定は、それぞれの巻物巻き取りサイクルに対して約３５６機械角度で一回実施された。
【００６８】
より好ましい実施形態では、キーエンス（Keyence：登録商標）レーザーセンサーは、巻き取り開始位置に向けられ、次に、巻き取りサイクルが完了するまで巻き取っている巻物の中心に向くために、途切れなく段階的に移動することができる。第二のセンサーシステムを第一のセンサーシステムと共に使用することができる。第二のセンサーを巻き取り開始位置に向けて、一方、第一のセンサーシステムを巻物完了位置に向けることができ、必要に応じて逆にする。完了位置は、約３６０機械角度にあたり、巻物巻き取りの終了と一致する。巻き取りサイクルにおいて異なる（例えば並進する）位置にある連続する巻物３０上で、巻き測定を確実に逃さないようにするために、２つ以上のセンサーを使用してもよい。
【００６９】
センサーは、三角測量の原理を使用して距離を測定することができる。半導体レーザービームが、対象表面で反射されて、レシーバーレンズシステムを通過する。そのビームは、電荷結合デバイスの感知配列上で焦点を結ぶ。電荷結合デバイスは、ビームスポット範囲内のそれぞれのピクセル（電荷結合デバイスの個々の感知要素）に対するビームスポット光量分布のピーク値を検知して、正確な対象位置を決定する。センサーヘッドに相対的な対象変位が変化すると、電荷結合デバイス配列上の反射したビーム位置が変わる。これらの位置変化は、５０．０μｍもの小さい位置変化を分解する制御器により分析される。電荷結合デバイス技術は、分離性の感知要素設計を有して、ビームスポット光分布のピーク値を正確に決定し、対象位置を５０．０μｍまで正確に測定する。
【００７０】
非接触型のキーエンス（Keyence：登録商標）レーザーセンサーは、当技術分野で既知のいずれかの手段によって、制御手段２４３に接続することができる。１つの例として、キーエンス（Keyence：登録商標）から入手可能な１０ｍ延長ケーブル・モデルＬＫ−Ｃ１０がある。制御手段２４３は、キーエンス（Keyence：登録商標）のモデルＬＫ−２５０３制御器とすることができる。制御手段２４３は、ＤＩＮレール取り付け型とすることができる。制御手段２４３には、シーメンス（Siemens）ＤＣ２４Ｖ電源により給電してもよい。電源もＤＩＮレール上に取り付けられてもよい。制御手段２４３は、端子１３及び１４に±１０Ｖの信号を送信することができる。この信号は、「高精度」モードにおけるレーザーの２５０ｍｍ〜４５０ｍｍ測定範囲に対応する。この信号をオートマックスラックＡ０２スロット０７（AutoMax Rack A02,Slot 07）中のオートマックスアナログインプットカード（AutoMax Analog Input Card）（５７Ｃ４０９）へ伝達することができる。信号は、ベルデン（Belden）−Ｍ８７７０  ３Ｃ１８シールドケーブルにより伝達してもよい。これは３相導電線であるが、３つの導線のうち２つだけを必要とする。シールド線は、オートマックスラックＡ０２（AutoMax Rack A02）用の現場終端キャビネットで終了する。オートマックスアナログインプットカード（AutoMax Analog Input Card）は、１２ビットＡ／Ｄ変換を使用する。これにより、０．０４９ｍｍ（１．９２ミル）の解像度、又は０．０９８ｍｍ（３．８４ミル）の直径解像度が生み出される。
【００７１】
（シート材料）
巻き取られるシート材料５０は、巻物に巻き取ることが可能ないかなる可撓性の材料にもすることができる。シート材料５０の例として、いずれかのフィルム、金属箔、紙、布地、食物、織布、スクリム、網、不織布、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。シート材料構造の中の単一又は複数の層が、共押出し、押出しコーティング、積層、又は他の既知の方法の組み合わせであろうとも、考慮されている。
【００７２】
有用なフィルムとして、ポリエチレン（ＰＥ）類（高密度ポリエチレンＨＤＰＥ、低密度ポリエチレンＬＤＰＥ、及び線状低密度ポリエチレンＬＬＤＰＥを含む）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ラテックス構造類、ナイロン、サーリン、及びこれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい樹脂として、ＥＶＡとポリプロピレンのブレンドがある。熱可塑性で非弾力性の可撓性フィルムを含むいかなるフィルムでも使用することができる。穿孔された又は多孔性のフィルムもシート材料として使用することができる。
【００７３】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、シート材料５０は、三次元に形作られた形成フィルムであってもよい。三次元に形作られた形成フィルムは、約０．００２５ｍ（約０．０００１ｉｎ．（０．１ｍｉｌ））〜約０．２３ｍｃｍ（０．００９ｉｎ．（９ｍｉｌ））、好ましくは約０．０１３ｍｍ（０．５ｍｉｌ）〜約０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ）、より好ましくは約０．０７６〜０．１３ｍｍ（３〜５ｍｉｌ）のフィルム厚さ６５０を有することができる。好ましいシート材料５０は、接着性材料を含む。接着性の材料は、シート材料５０の第一の表面５７に、第二の表面５９に、又は両方の表面に塗布することができる。三次元フィルムの第一の表面５７は、複数の窪んだ感圧接着剤配置場所５６と、複数の潰れ易い突出部５５とを含むことができる。突出部は、潰れ易い突出部５５の少なくとも一部を押し潰すのに十分な力が第二の表面５９に加えられるまで、接着剤配置場所の対象表面への早過ぎる粘着を防ぐ隔離体として働く。
【００７４】
図３に示す巻物層３５の圧縮力Ｃは、巻物層３５中の潰れ易い突出部５５の約３０％超を押し潰すのに十分な力未満であるのが好ましい。より好ましくは、巻物層３５の圧縮力Ｃは、巻物層３５中の潰れ易い突出部５５の約２０％超を押し潰すのに十分な力未満である。
【００７５】
塗布された接着剤を１つの表面上に有するシート材料５０として使用するための好ましい三次元フィルムが、米国特許第５，８７１，６０７号（ハミルトン（Hamilton）らに発行）、米国特許第５，６６２，７５８号（ハミルトン（Hamilton）らに発行）、米国特許第５，９６８，６３３号（ハミルトン（Hamilton）らに発行）、及び米国特許第５，９６５，２３５号（マクガイア（McGuire）らに発行）に記載されている。
【００７６】
シート材料５０は、図２及び図３に示すように大きなロールから供給されてもよい。シート材料は、必要に応じて複数のコアの周りに巻き取られて消費者サイズの巻物を完成することができる。
【００７７】
（オンライン実施例）
図２に示す巻き取り装置２００を使用してシート材料５０をコア２２０の上に巻き取って巻物３０を形成する方法は、図１に示す基準プロファイル７０に従ってシート材料５０を巻き取って巻物３０を形成することを含むことができる。その時には、少なくとも１つのプロセスパラメータを測定して、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を得ることができる。次に、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値によって、基準プロファイル７０を調整することができる。
【００７８】
図３に示す１つの例では、プロセスパラメータ測定器２４６が巻物直径３６を測定して、データは既存の制御手段２４３中の巻物直径制御プログラムに取込まれる。アルゴリズムは、オペレータインターフェースで挿入される巻物直径設定点に基づいて理論的なシート厚さを計算することにより開始される。全てのプロセスサイクルにおいて、理論的なシート厚さ、シート数、シート長さ、及び／又は機械現在位置を使用して、理論的な巻物直径が計算される。例えば、３５６角度の機械位置でプロセスパラメータがサンプルされ、２７９．４ｍｍ（１１インチ）長さで７２シート数の製品に対して理想厚さが０．５８１４０６ｍｍ（２２．８９ミル）である場合、理論的な直径は１２９．０３２ｍｍ（５．０８インチ）と計算される。機械位置が切り離し、すなわち３６０角度である場合、理論直径は１２９．５４ｍｍ（５．１０インチ）となる。
【００７９】
巻物直径制御プログラムは、プロセスパラメータ測定器２４６からのデータを使用して、必要に応じて基準プロファイル７０（図１）を調整する。巻物直径制御プログラムは、機械位置を監視して、機械角度位置が定義した値に到達すると速やかに、プロセスパラメータ測定器２４６から測定された直径データを取入れる。この実施例では、選定した値は３５６であった。測定した直径は、上で計算した理論直径から引き算されて、差があれば誤差ということになり、制御手段２４３により評価される。本実施例では、構成可能な４点移動平均ブロックを使用して誤差を評価した。次に、ユーザーが定義可能な構成済の管理限界の外側に平均が出る場合は、移動平均の出力を使用して、既存のキャリパーファクターパラメータに対する「トリム」値が計算される。±０．６３５ｍｍ（２５ミル）の管理限界が、この実施例では使用された。この実施例では、このキャリパーファクター「トリム」の最小値は、０．００２５４ｍｍ（０．１ミル）である。トリム値は、キャリパーファクターの公称設定値から引き算（又はこれに足し算）されて、基準プロファイル７０を変化させる。次に、制御手段２４３が、変化をマンドレルの回転速度に向けて、プロセスを変化させる。この実施形態では、巻物直径制御アルゴリズムは、積分のみの制御器の形体をとることができる。構成済の±０．６３５ｍｍ（２５ミル）の管理限界が、安定状態運転における制御器振動を低減する及び／又は防ぐ助けをする。そのような振動は、キャリパーファクター変化が０．１ミル以上の増分でのみ生じ得るということに起因する可能性がある。これは、非常に大まかには、０．２５４ｍｍ（１０ミル）（０．０１０インチ）のロール直径変化に相当する。
【００８０】
制御処置が一旦生じると、ユーザーが定義可能な構成済の管理限界内に平均測定誤差がなるまで必要に応じて、プロセスは引き続いて調整を繰り返すことができる。ユーザーが定義可能な構成済の管理限界内に平均誤差が一旦なると、巻物直径制御プログラムは、キャリパーファクターの操作を中止するが、引き続いて平均誤差を監視する。平均誤差が構成済の管理限界を超えると、制御活動が再開する。
【００８１】
プログラムは、オペレータが巻物直径制御を非活性化する場合は、蓄積されたキャリパーファクター変化がゼロに戻されて、マンドレル速度の基準表が当初の公称キャリパーファクター値に基づいて再計算されるように書かれていてもよい。プログラムは、別の方法として、蓄積したキャリパーファクター変化の幾つかを、全てではないとしても、次の運転で使用するための当初基準プロファイル７０用の「新しい」公称キャリパーファクター値へ統合してもよい。
【００８２】
（オフライン測定）
図５は、シート材料３５０の巻物３３０を巻き戻して、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定を実施するための、巻き戻し装置３００を示す。巻き戻し装置は又、基準プロファイル７０に関連を有する少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を測定することができる。例えば、巻物３３０が巻き戻される時に全体に亘って巻き戻し力を測定することができる。このプロセスパラメータ測定データは、巻き取り直径、巻き取り速度、及び巻き取り張力に強い関連性を有することが判明した。次に、このプロセスパラメータ測定データを望みにより使用して、巻物を次に製造するのに使用する巻き取り装置の基準プロファイル７０を調整することができる。巻き戻し装置３００は、先に開示したものを含むいかなるシート材料３５０でも巻き戻すのに使用することができる。巻き戻し測定は、消費者が製品を巻物３３０から取り去る消費者製品の場合に特に有用である。１つのそのような製品として、巻き戻し張力が巻き取り張力とは異なる可能性がある接着剤パターンをコートしたフィルムが挙げられる。巻き戻し装置３００は又、巻き取りプロセス中の異なる点における巻物３３０の巻物直径３３６を測定するためにも使用することができる。巻物３３０が巻き戻されるにつれて、シート材料３５０が取り除かれて、残っている巻物直径３３６は、特定の機械角度に関連付ける、又は巻物３３０上に残るシート材料３５０の既知の長さと釣り合うことができる。
【００８３】
シート材料３５０の巻物３３０を巻き戻すための巻き戻し装置３００は、図５に示すように、引き出しシステム３４０と、巻物が周りに置かれた巻き戻しマンドレル３８０と、少なくとも１つの巻き戻し測定器３４６とを含むことができる。引き出しシステム３４０は、シート材料３５０を巻物３３０から離して巻き戻し方向ＵＤに引き出すために使用される。巻き戻しマンドレル３８０は、巻き戻しマンドレル半径３８５を有する。巻物３３０が、巻き戻しのために巻き戻しマンドレル３８０の上に置かれる。シート材料３５０の一部が、引き出しシステム３４０に取り付けられる。引っ張りシステム３４０が、巻物３３０からシート材料３５０を引き出す間に、巻き戻し測定器３４６が、少なくとも１つのプロセスパラメータ測定値を得る。
【００８４】
少なくとも１つの巻き戻し測定器３４６は、いずれか所望のプロセスパラメータを測定するように設計される。巻き戻し測定器３４６は、引き出しシステムが巻物３３０のシート材料３５０を巻き戻し方向ＵＤへ引き出す時に、少なくとも１つのプロセスパラメータを少なくとも１回測定する。プロセスパラメータ測定は、巻物直径、巻き戻し速度、巻き戻し電動機シャフトの角度位置、巻き戻しシャフトの変位、機械の巻き戻しサイクル点、機械角度、引き出し速度、引き出し張力、引き出し角度、巻き戻し時間に対する巻物直径、巻物を巻き戻すのに必要な巻物張力、巻物の材料長さに対する巻物直径、巻き戻しの間に測定された張力の合計、巻き戻しの間の張力の平均、及びこれらの組み合わせを含むことができる。
【００８５】
図６に示す一実施形態では、巻き戻し装置６００の引き出しシステム３４０は、ニップシャフト３４９及びニップ円周３４７を有する少なくとも１つのニップロール３４５を含む。引き出しシステム３４０は、第二のニップロール３４４も含む。ニップロール３４５は、回転して巻物３３０から材料３５０を巻き戻すように設計される。ニップロール３４５は、ニップ円周３４７を有し、及び第二のニップロール３４４と作用し、回転してシート材料３５０を巻物３３０から巻き戻し方向ＵＤへ巻き戻す。ニップロール３４５は、回転方向ＲＤ１へ回転する。第二のニップロール３４４は、第二の回転方向ＲＤ２へ回転する。巻物３３０は、第三の回転方向ＲＤ３へ巻き戻される。近接センサー３６６が、ニップロールシャフト３４９上に配置されて、巻物の回転を測定してもよい。センサー３６６は、ニップロール３４５の回転を測定し、ニップ円周３４７が既知であるので、巻物の各回転に対して巻き戻されるシート長さを計算することができる。次に、引き続く直径測定が、巻き取りプロセス中の様々な点（例えば、機械角度）における巻き戻される巻物直径３３６とエミュレート（emulate）することができる。あるいは、レーザー三角測量システム又は他の既知の器具を使用して、巻き戻される巻物直径３３６をオフラインシステム内で直接測定することができる。
【００８６】
図６に示すように、巻き戻し測定器３４６が、巻物３３０とニップロール３４５の間に配置されたアイドラーローラー３６０の上の道順を通されたシート材料３５０を有して含まれてもよい。２つのガイドローラー３６２が、アイドラーローラー３６０と共に使用されてもよい。アイドラーローラー３６０は、ロードセル３６１の上に取り付けられてもよく、ロードセルは、シート３５０を巻物３３０から引っ張るようにシート３５０の巻き戻し方向ＵＤに及ぼされる力を測定することができる。巻き戻し方向ＵＤは、機械方向と呼ぶこともできる。次に、ニップロール３４５は、回転方向ＲＤ１へ回転して、シート材料３５０を巻物３３０から巻き戻すことができる。近接センサー３６６は、巻物３３０の回転を測定して、巻物３０内の位置に対する巻き戻し力を決定することができる。次に、巻き戻し力プロファイルは、基準プロファイル７０と比較され、次に、補正ファクターを計算して、巻き取り装置駆動制御器にフィードバックすることができる。このことが、巻物３３０全体に亘って隣接するシート材料３５０の層の間でより一定の力を維持する手段を提供し、これにより、巻物３３０から製品を分配する（巻き戻す）容易さ及び均一性が改善される。
【００８７】
プロセスパラメータ測定がサンプル巻物３３０を巻き戻して測定することによりオフラインで実施される場合、そのシステムは、手動にも自動にもすることができる。好ましくは、巻き戻し計測器は、自動化される。自動化された巻き戻し計測器には、巻き戻し測定器のプロセスパラメータ測定値の収集と、オペレータのデータ挿入又は計算の必要がない巻き取り装置で使用する基準プロファイルの変化が含まれる。本明細書で開示した装置及び方法は、生産の結果及び先に使用した他の試験室試験と良好に関連付けられた正確なデータを速やかに提供するように設計されている。
【００８８】
本発明の特定の実施形態を説明及び記述したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々なその他の変形及び変更が可能であることは、当業者に明らかである。したがって、本発明の範囲内にある全てのそのような変形及び変更は、付随する請求項に包含されると意図する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】速度基準プロファイルの一般的なグラフ図。
【図２】巻物巻き取り装置の斜視図。
【図３】巻物巻き取り装置の一実施形態の側面図。
【図５】巻物巻き戻し装置の平面図。
【図４Ａ】三次元シート平面の上面図。
【図４Ｂ】三次元シート平面の側面図。
【図６】ニップロールを有する巻物巻き戻し装置の平面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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