(57)【要約】  巻回装置は、回転する巻回ドラム（１００）、載置ステーション（２００）、切断ステーション、ウェブアセンブリ押さえ付け要素（３００）、及び巻回アセンブリ放出ステーション（５００）を備える。回転する巻回ドラムは、複数の巻回ステーションを更に備える。各巻回ステーション（１１０）は、巻回マンドレル（１３０）、巻回ニップ、ウェブ安定化ベッド、及び切断アンビルを備える。
2013521200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回装置であって、
ａ）マンドレル駆動要素及び巻回ニップ要素を有する少なくとも１つの巻回ステーションを備える巻回ドラムと、
ｂ）前記巻回ドラムの円周と接線方向に接触する少なくとも１つのウェブ載置ステーションと、
ｃ）前記巻回ドラムの円周に隣接して配置され、前記巻回ドラムの前記円周の一部に沿って延びるウェブアセンブリ押さえ付け要素と、
ｄ）前記巻回ドラムの円周に沿って、前記ウェブアセンブリ押さえ付け要素と前記ウェブ載置ステーションとの間に配置されたウェブアセンブリ後端固定ステーションと、
ｅ）前記巻回ドラムの前記円周に隣接して配置された巻回アセンブリ除去要素を有する巻回アセンブリ放出ステーションと、を備える、巻回装置。
【請求項２】
前記巻回ステーションが、ウェブ案内軌道を更に備える、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項３】
前記ウェブ案内軌道が、前記巻回ドラムの第１の半径において円周の一部に沿って配置されたウェブ転移面と、前記ウェブ転移面に隣接して配置され、前記ウェブ案内軌道の断面において前記第１の巻回ドラム半径から第２の巻回ドラム半径へと段差変化を画定する第１のウェブ案内軌道エッジ要素とを有する、請求項２に記載の巻回装置。
【請求項４】
前記ウェブ案内軌道が、前記第１のウェブ案内軌道要素に隣接して配置され、前記ウェブ案内軌道の断面において前記第２の巻回ドラム半径から第３の巻回ドラム半径へと段差変化を画定する第２のウェブ案内軌道エッジ要素を有する、請求項３に記載の巻回装置。
【請求項５】
巻回マンドレルを更に備える、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項６】
複数の巻回ステーションを更に備える、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項７】
前記複数の巻回ステーションが、共通の巻回ステーション駆動要素を共有する、請求項６に記載の巻回装置。
【請求項８】
前記載置ステーションが、回転式載置ドラムを含む、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの載置ステーションが、真空補助ウェブ保持システムを有する、請求項８に記載の巻回装置。
【請求項１０】
前記ウェブアセンブリ押さえ付け要素が、柔軟な要素を含む、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項１１】
前記ウェブアセンブリ押さえ付け要素が、前記巻回ドラムの円周の一部に沿って配置された複数のローラを含み、それぞれのローラが前記巻回ドラムとニップ点を形成する、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項１２】
円周に沿って最後の載置ステーションの後に配置され、ウェブ分割要素を有するウェブ分割ステーションを更に備える、請求項１に記載の巻回装置。
【請求項１３】
層構造体を巻回するための方法であって、
ａ）巻回ドラムを回転させる工程と、
ｂ）第１の載置ステーションから前記巻回ドラムの第１の巻回ステーションへと第１のウェブ構造体を転移する工程と、
ｃ）前記ウェブ構造体を巻回マンドレルと接触させる工程と、
ｄ）前記ウェブ構造体をウェブアセンブリ押さえ付け要素と接触させる工程と、
ｅ）前記巻回マンドレルを回転させることによって前記ウェブ構造体を巻回する工程と、
ｆ）前記ウェブ構造体の後縁を前記巻回構造体に対して固定する工程と、
ｇ）前記巻回ドラムから前記巻回構造体を放出する工程と、を含む、方法。
【請求項１４】
前記ウェブ構造体の一部を前記ウェブ構造体の残りの部分から分離する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数のウェブ構造体を同時に巻回する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層構造体を巻回するための方法及び装置に関する。本発明は、詳細には別個の層からなる構造体を巻回するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
巻回された層構造体は、当該技術分野においては周知のものである。紙材料のロール、複合巻回紙ラミネート、巻回された不織構造体、及び巻回された電極構造体などの巻回構造体は、よく知られたものである。
【０００３】
巻回構造体に関連した制約の１つは、巻回が行われる速度である。巻回システムは、構造体を効果的に巻回しうる最大速度によって制約されうる。この速度は、巻回構造体の個々の要素を巻回ステーションに搬送及び供給しうる速度よりも低くなりうる。
【０００４】
一部の構造は、機械的な取り扱い操作によって影響を受けやすい材料要素を有している。これらの材料は、材料に張力が加わるすべての取り扱い動作を最小限に抑えるか又は省略した巻回システムを必要としうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
巻回速度が材料の搬送速度から分離された、構造体を巻回するための方法及び装置が求められている。構造体は、複数の別個の層又は単一の層から構成されうる。本方法及び装置によれば、構造体を巻回する際に構造体の構成要素にたとえ張力が加わったとしてもごくわずかな張力しか加わらないようにすることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、巻回装置は、回転する巻回ドラム、載置ステーション、切断ステーション、ウェブアセンブリ押さえ付け要素、及び巻回アセンブリ放出ステーションを備える。回転する巻回ドラムは、複数の巻回ステーションを更に備える。各巻回ステーションは、巻回マンドレル、巻回ニップ、ウェブ安定化ベッド、及び切断アンビルを備える。
【０００７】
一態様では、巻回方法は、巻回ドラムを回転させる工程と、第１の載置ステーションから第１の巻回ステーションのウェブ安定化ベッドへと第１のウェブ構造体を転移する工程と、ウェブ構造体を切断する工程と、ウェブ構造体をウェブアセンブリ押さえ付け要素と接触させ、ウェブ構造体をロールアセンブリに巻回する工程と、ロールアセンブリを、巻回ドラムから放出する工程と、を含む。
【０００８】
一態様では、巻回方法は、巻回ドラムを回転させる工程と、第１の載置ステーションから第１の巻回ステーションのウェブ安定化ベッドへと第１のウェブを転移する工程と、第２のウェブを、第２の載置ステーションから、前記第１の巻回ステーションの前記ウェブ安定化ベッド上の第１のウェブと対面した位置に転移する工程と、第２のウェブを切断する工程と、第２のウェブを前記ウェブアセンブリ押さえ付け要素と接触させ、組み立てられたウェブを、層構造をなすロールアセンブリに巻回する工程と、層構造をなすロールアセンブリを巻回ドラムから放出する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の装置の一実施形態の側面図を概略的に示す。
【図２】本発明の一実施形態の巻回ステーションの側面図の一部の断面を概略的に示す。
【図３】本発明の実施形態の一部の側面図を概略的に示す。
【図４】本発明の実施形態の一部の側面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
巻回装置は、巻回ドラムを備える。巻回ドラムは、中心軸の周りにほぼ対称的に配置された円筒によって概ね構成される。巻回ドラムは、中心軸の周りに回転するように構成することができる。巻回ドラムの回転は、連続的であっても又は断続的であってもよい。巻回ドラムは、一群の円周部分から構成されているものとしてみなすことができる。巻回ドラムの各円周部分は、中心軸の周りに回転することができる。円周上の各点は、回転平面内にあるものとして定義することができる。各回転平面は、巻回ドラムの中心軸に対して垂直となっている。中心軸の周りに巻回ドラムが回転すると、巻回ドラムの円周上の各点は、中心軸を中心とした、回転平面内にある円を画定する。巻回ドラムは、少なくとも１つの巻回ステーションを備える。巻回ステーションは、マンドレル駆動要素及び巻回ニップ要素を有する。
【００１１】
一実施形態では、マンドレル駆動要素は巻回マンドレルと連結され、マンドレルを回転させて構造体を巻回することができる。マンドレルは、互いに独立して横方向に動かすことができる少なくとも２個の部分からなる分割マンドレルを含みうる。分割マンドレルが少なくとも１つのウェブ要素を機械的に捕捉することにより、構造体の巻回が容易となる。また、マンドレルは１個の要素であってもよく、静電気、接着剤、真空、又は当該技術分野では周知の他の結合手段を使用してウェブと結合させることができる。１個のマンドレルは中実又は中空のコア要素でありうる。
【００１２】
一実施形態では、マンドレルは、個々に分離することが可能で、それぞれが個々の巻回構造体の一部となりうる、破断可能な一連の接合された要素から構成されうる。このようなマンドレルは、紙料、ポリマー、金属、木材、又は完成した構造体の所望の性質を与えるために必要とされる他の材料で構成することができる。
【００１３】
マンドレルは、マンドレルの回転方向に対して直交する特定の断面形状を有しうる。マンドレルの形状は、巻回構造体の形状と関係している。円形の断面は円形の構造体を与える。同様に、卵形、楕円、長方形、又は正方形の断面は、それぞれ同様の形状の巻回構造体を与える。長方形、正方形、又は他の正多角形の断面の角部は、巻回される特定のウェブ材料、及び巻回構造体の所望の最終形状に応じて尖っていても、又は角が削られていてもよい。
【００１４】
マンドレル駆動要素は、要素に直接連結されるか、あるいはチェーン、ベルト若しくはギアシステム、又はこれらの組み合わせを介してマンドレル駆動要素と連結される局所駆動モータによって駆動することができる。
【００１５】
一実施形態では、マンドレル駆動要素は駆動され、マンドレルに連結され、かつマンドレル駆動要素が巻回ドラムの外側の駆動ベルトと接線方向に接触するように配置された滑車輪又はプーリを含みうる。この実施形態では、マンドレル駆動要素及びマンドレルは、駆動ベルトと接触した状態で駆動される。この実施形態では、マンドレル駆動要素は、ベルトと接触していない場合、及びベルトが動いていない場合には駆動されない。
【００１６】
この構成は、それぞれがマンドレル駆動要素を有する複数の巻回ステーションを備える装置において用いることができる。複数のステーションは、巻回ドラムの円周に沿って配列することができる。ドラムが回転するに従って、各マンドレル駆動要素は、巻回ドラムの各回転の一部にわたって駆動ベルトと順番に接触しうる。これにより、各マンドレル駆動要素は、巻回ドラムの各回転の特定の部分において１本の共通の駆動ベルトによって動力供給又は駆動されうる。
【００１７】
巻回ドラムの中心軸に対するマンドレル駆動要素の径方向の位置は固定されていてもよく、あるいはマンドレル駆動要素の径方向の位置は、所定の経路に従って変化してもよい。一実施形態では、マンドレル駆動要素は、巻回ドラム及びマンドレル駆動要素が巻回ドラムの中心軸の周りに回転するに従って、固定カムに沿って動くカム従動子を含みうる。この実施形態では、マンドレル駆動要素の径方向の位置は、巻回ドラムが回転する間に規則的に変化しうる。この規則的な進行過程を利用して、巻回の進行にともなう巻回構造体の径方向の寸法の成長を補償することができる。半径に沿ってマンドレル駆動要素を動かすことにより、構造体が巻回されてそのサイズが増大しても、巻回構造体の外周はドラムの中心軸に対してほぼ固定された径方向の位置を維持することが可能である。
【００１８】
一実施形態では、巻回装置は１個のウェブ載置ステーションを備える。ウェブ載置ステーションは、巻回構造体に巻回されるウェブ材料の部分を与えるピックアンドプレイスシステムを有してもよい。この実施形態では、ウェブ材料を、巻回ドラムの円周のどの部分とも接してない位置において供給することができる。ウェブは、所定のステージ領域から拾われて、巻回ドラムの円周上に置かれる。
【００１９】
代替的な一実施形態では、ウェブ載置部は、巻回ドラムの円周と接線方向に接触する回転ドラムを含む回転式ウェブ載置部とすることができる。この実施形態では、連続的又は別個のウェブ部分が、回転式ウェブ載置部から巻回ドラムの円周上に配置されうる。巻回ドラムへの別個のウェブ部分の転移においては、ウェブ供給部からのウェブ部分の供給と、巻回ドラムの円周へのウェブ部分の転移との間で、ウェブ部分のピッチ又は間隔及びタイミングを変化させる工程を行うことができる。
【００２０】
巻回装置は、１又は複数個のウェブ載置ステーションを備えてもよい。ピックアンドプレイス、回転式、手動式、及び当該技術分野では周知の他のウェブ転移機構の任意の組み合わせを使用して、巻回ドラムの円周にウェブ部分を転移することができる。
【００２１】
巻回ドラムに転移される別個のウェブ部分は、更に、組み合わされることによってより複雑なウェブ構造を構成する多数の他の別個の要素を有してもよい。一実施形態では、接着剤、テープ、溶接、又は他の締結手段を使用して、導電性のタブをウェブ部分に固定的に接着することにより、巻回ドラムに供するためのベースウェブと導電性タブとの組み合わせを与えることができる。
【００２２】
巻回ドラムの円周上に載置されたウェブ材料は、上記に述べたようなマンドレルによって捕捉されうる。分割マンドレルを用い、マンドレルの２個の部分のそれぞれがウェブの両側になるようにしてウェブを機械的に捕捉することができる。この構成では、ウェブは、マンドレルが回転するに従って動いて、マンドレルの周囲に巻回される。
【００２３】
巻回ステーションは、巻回ニップ要素を更に有する。巻回ニップ要素は、マンドレルとともに圧力ニップ点を形成する。ウェブ材料は、巻回が行われる際にニップを通過する。巻回ニップ要素は、ほぼ剛性又は柔軟性材料で形成されうる。巻回ニップ要素は、固定されていても又は回転してもよい。回転する巻回ニップ要素は、ウェブの動作とは独立して駆動されてもよく、あるいはウェブ材料の、ニップの通過に応じて動いてもよい。巻回ニップ要素は、マンドレルに対して付勢されてもよい。このような付勢は、巻回ニップ要素をマンドレル及び巻回構造体に対して保持するバネの使用によって与えることができる。巻回ニップ要素は、これらに限定されるものではないが、カム及びカム従動子、空圧又は液圧シリンダー、ラック及びピニオンギアシステム、並びにこれらのシステムの組み合わせなどのこうした用途において知られる任意の機械的システムを使用して付勢されてもよい。
【００２４】
別個のウェブは、ウェブの前縁が巻回ステーションのマンドレルの位置と一致するようにして、巻回ドラム上に載置されてもよい。あるいは、別個のウェブは、マンドレルから回転の上流に配置された後、巻回ドラム上、及び更に別個のウェブ上に配置された第２のウェブに付着させられてもよい。この第２のウェブは、前端がマンドレルの位置と一致するようにして配置されてもよく、あるいは第２のウェブは連続ウェブからなってもよい。巻回ドラム上に配置された連続ウェブは、第１の別個のウェブ及び巻回マンドレルの位置を覆ってもよい。連続ウェブは、巻回ドラム上に配置された後、別個の部分に分割することができる。連続ウェブのこのような分割は、特定の巻回ステーションのマンドレルの位置と一致する連続ウェブの部分がマンドレルによって捕捉された後に行われるようにしてもよい。
【００２５】
巻回装置は、ウェブ分割要素を有してもよい。ウェブ分割要素が載置ステーションの一部を含んでもよく、各巻回ステーションがウェブ分割要素を有してもよく、ウェブ分割要素が、巻回ドラムの外部の要素と協働してウェブの分割を行う各巻回ステーションの要素を含む要素のシステムを有してもよい。ウェブ分割要素は、切断要素と協働する切断アンビルを巻回ステーションの一部として有してもよい。切断要素は、切断ドラムの外周上に配置された１以上のナイフを含みうる。切断ドラムのサイズ、ナイフの間隔、及び巻回ドラムに対する切断ドラムの回転速度は、ウェブ材料が分割されるように、ナイフをウェブ材料及び巻回ステーションの切断アンビルに近接するように動かすように構成することができる。このような分割は、ナイフの経路とアンビルの上面の経路との干渉によって引き起こされる切断によるものであってもよい。分割は、挟まれるウェブ材料を切断するだけ十分に小さいナイフとアンビルとの間のオープンニップによる切断分割であってもよい。分割は、ウェブ材料と相互作用し、分割が行われるまでの間、熱可塑性ウェブ材料を加熱することによって分割を引き起こすように構成された１以上の切断線によって実現することもできる。パルス又は往復動レーザーを、ウェブ材料を分割するように構成することもできる。回転又は往復動ノコギリを、ノコギリがウェブ材料の幅を横断する際にウェブ材料と協調して動いてウェブを分割するように構成することもできる。
【００２６】
ウェブ材料の分割によって、ウェブ材料の各部分の後端と前端（又は縁部）が生じる。前端は、ウェブ分割に先立って、上記に述べたようにマンドレルによって捕捉されてもよい。これにより、巻回プロセスが進行する間、前端の規制状態は維持される。少なくとも前端と後端との間のウェブ材料の部分を、ウェブ分割工程に先立って安定化要素（後述する）の影響下におくことができる。これによってウェブ材料の後端の規制が促進される。
【００２７】
連続ウェブ材料は、当該技術分野では周知であるように、回転式ウェブ転移システムを使用して巻回ドラムに転移することができる。連続ウェブ材料は、転移ドラムの周囲のウェブ経路を、巻回ドラムの円周上の所定の位置にまで辿りうる。
【００２８】
別個のウェブを載置し、別個のウェブ上に連続ウェブを載置して２つのウェブ同士を接着し、連続ウェブをマンドレルによって捕捉し、連続ウェブの各部分を分割し、接着されたウェブの積層体を巻回ドラムと安定化要素との間で安定化させた状態で巻回構造体に巻回する一連の動作は、本装置を使用する一方法を例示するものである。積層体は、上記に述べたような更なる載置ステーションによって与えられる更なる別個及び／又は連続したウェブ部分を含んでもよい。
【００２９】
一実施形態では、それぞれが別個及び連続ウェブの組み合わせを含む一連の第１のウェブ構造体が、巻回ドラムが１回ずつ回転していくのに従って載置される。この構造体は、巻回マンドレルが安定化要素の下を通過する際に個々に巻回され、これにより構造体には巻回の間に中心軸に対する横方向の安定性が与えられる。
【００３０】
一実施形態では、第１の別個のウェブ材料に直ぐに続いて、第１の連続ウェブ材料、第２の別個のウェブ材料、及び第２の連続ウェブ材料が載置され、巻回ドラムが１回ずつ回転していくのに従って一連の４つのウェブの積層体を形成する。この積層体は、巻回マンドレルが安定化要素の下を通過する際に個々に巻回され、これにより積層体には巻回の間に中心軸に対する横方向の安定性が与えられる。
【００３１】
ウェブ材料は、載置要素から巻回ドラムの外周面に転移される。外周面はウェブ案内軌道を含んでもよい。一実施形態では、ウェブ案内軌道は、巻回ドラムの円周に沿って配置された、ドラムの中心軸から第１の半径にあるウェブ転移面又は支持面を含む。転移面は、単一のウェブ構造体におけるウェブ材料又は複数のウェブ構造体において巻回ドラムに転移される第１のウェブ材料の横断方向の寸法に等しいか又はそれよりも大きい、ドラムの回転に直交する寸法を有する表面を含む。
【００３２】
ウェブ案内軌道は、減圧又は真空源に機能的に接続された１以上の開口部を更に含んでもよい。第１のウェブ材料に減圧又は真空を作用させることで、載置された後、及び巻回の前に、ウェブ材料の位置を変化しにくくすることができる。いずれかの特定のステーションの巻回工程が開始した時点で、第１のウェブに対する減圧又は真空の作用を徐々に又は急激に停止することができる。一実施形態では、ウェブ材料が巻回される際にウェブ材料の後端に追従するようにして減圧／真空の作用を抑制することができる。この実施形態では、巻回ドラムの内部は、各巻回ステーションについてセグメントに分割される。各セグメントは、減圧又は真空源に機能的に接続され、各セグメントは、巻回過程が進行するのに従って固定されたセグメント壁の方向に動き、巻回ドラムの次の回転の第１のウェブの転移に先立って、最初の位置へとその経路を逆に辿るように構成された可動セグメント壁を含む。可動セグメント壁の運動は、カム従動子及びカム、ラック及びピニオン、回転又は線形アクチュエータ、又は機械工学の技術分野では周知の他の手段を用いて実現することができる。
【００３３】
転移面の横断面は、巻回ドラムの中心軸に対してほぼ平行であってもよく、あるいは断面は中心軸に対して偏倚していてもよい。偏倚した表面を設けることにより、ウェブ転移及び巻回動作の間にウェブ材料にドラムの回転方向に直交する所望の力を作用させることができる。
【００３４】
ウェブ案内軌道の断面は、１以上の段差を含んでもよい。段差は、複数のウェブ構造体の後に続くウェブ材料に更なる支持表面を与えることができる。段差は、１以上の案内軌道エッジ要素によって径方向に分割されてもよい。ウェブ案内軌道エッジ要素及び段差は、転移面の一方の縁部に沿って、又はこの表面の横断面の両方の縁部に沿って配置することができる。ウェブ案内軌道は、一方の縁部に沿った第１の表面及び一連の段差を他方の縁部に沿った単一のエッジ要素とともに、又は少なくとも一連の段差の高さと一致した高さを含みうる。
【００３５】
一実施形態では、最初のウェブ材料は、ウェブ案内軌道の底に配置され、下側軌道面と第１の段差面との間の案内軌道の部分をほぼ充填する。第２のウェブが、ウェブ案内軌道内でドラム上及び第１のウェブ上に配置される。
【００３６】
一実施形態では、第２のウェブは第１のウェブよりも大きな軸方向の幅を有し、第２のウェブが第１の段差と第２の段差との間のウェブ案内軌道の部分をほぼ充填する。一実施形態では、第１及び第２のウェブ材料は、第１又は第２のウェブ材料が軌道の第１の段差よりも上にいっさい突出しないようにして、第１の軌道エッジ要素間の空間内に積層されうる。別の実施形態では、第２のウェブの一部が、軌道の一方又は両方の縁部上で第１の段差の上に突出してもよい。この実施形態では、第３のウェブ材料が第２のウェブ材料の上に積層されてもよい。１以上の段差上の第２のウェブの突出部が、第１のウェブと第３のウェブとを物理的に分離してもよい。これに続いて、更なるウェブ材料を、ウェブ案内軌道に沿って３つのウェブの積層体上に配置することもできる。
【００３７】
ウェブ積層体から構造体を巻回する工程中に、ウェブの横断方向又は軸方向の寸法にわたって変化する横方向の力がウェブ積層体に加わる可能性がある。これらの変化する力が加わったウェブ材料は、規制されなければ横方向の位置が変化してしまう場合がある。ウェブ案内軌道の断面は、巻回工程中に積層体がウェブ案内軌道に沿って前進する際に、ウェブ積層体に横方向の安定性を与えることができる。
【００３８】
巻回ドラムの円周のウェブ案内軌道上にウェブが配置された後のウェブの搬送における更なる安定性を与えるために、１以上の安定化要素が設けられてもよい。安定化要素は、固定されているか又は回転する要素を含みうる。
【００３９】
１以上のローラを使用して、巻回ドラム上の１又は複数のウェブの位置の安定化の補助とすることもできる。ローラは巻回ドラムの円周に対して配置することにより、ドラムとのクリアランスが０であるニップ、開放ニップ、又は、ローラ、ドラム若しくは両方が圧縮される干渉ニップが与えられる。
【００４０】
柔軟な発泡材、スポンジ又はブラシのような固定要素を使用して、載置された後のウェブ材料を安定化させることができる。安定化要素は、巻回ドラムの円周の特定の部分に沿って延びてもよい。安定化要素の位置は、１回の回転の間に、ドラムの回転によってドラムの円周が安定化要素を通過するように、ドラムの回転に対して固定することができる。
【００４１】
安定化要素は、巻回ドラムの円周に沿って延びるようにすることで、ウェブ材料がマンドレルの回転を介して巻回される際に、材料が要素とドラム円周との間に配置されるようにすることができる。
【００４２】
安定化要素は、要素とドラムの円周との間にクリアランスがなくなるように配置することができる。安定化要素は圧縮負荷下においてもよく、あるいは、安定化要素、回転ドラム及び安定化要素に圧縮負荷を加えず、クリアランスがなくなるように配置することもできる。また、安定化要素は、要素と巻回ドラムとの間に間隙ができるように配置してもよい。間隙は、巻回装置によって扱われるウェブ材料の公称厚さと同じであってもよく、あるいはこの厚さよりも小さくすることで、巻回ドラムが安定化要素を通過して回転する際に、所望の大きさの負荷がウェブ材料に与えられるようにすることができる。
【００４３】
安定化要素は、ウェブ案内軌道の断面とほぼ同じ、巻回ドラムの回転方向に直交する断面を含みうる。また、安定化要素は、ウェブ案内軌道の断面とは異なる断面を含んでもよい。安定化要素には上記に述べたように圧縮力が加えられてもよく、ウェブ案内軌道及び／又はウェブ案内軌道とウェブの組み合わせの断面に安定化要素の形状が一致してもよい。
【００４４】
巻回装置は、巻回構造体の後端固定ステーションを更に備える。後端固定ステーションは、巻回されたウェブ材料の外側包囲材を、構造体の残りの部分に対して固定することを容易にするものである。このステーションは、巻回構造体の円周に接着ラミネート外側包囲材を貼着することによってこの機能を行うことができる。このような外側包囲材の軸方向の幅（貼着時の巻回ドラムの中心軸に平行な材料の寸法）は、巻回構造体の軸方向の幅と同じであってもよく、あるいは外側包囲材は、構造体の軸方向の幅よりも大きいか又は小さくてもよい。複数の外側包囲材を巻回構造体に貼着することもできる。外側包囲材の長さを巻回構造体の円周よりも大きくすることで、ウェブ材料の後端部が完全に固定されるようにすることができる。
【００４５】
各材料が角度位置解析装置に接続されている場合など、ウェブ材料後端の角度位置が既知である実施形態では、外側包囲材の長さを巻回構造体の円周よりも小さくし、ウェブ材料の後端が巻回構造体の残りの部分に固定されるように外側包囲材の配置を制御してもよい。
【００４６】
このステーションは、巻回構造体の円周の周囲に配置された弾性バンドを用いることにより、構造体に固着コーティングを塗布することにより、熱収縮スリーブを配置した後、スリーブを収縮させるのに必要な熱を加えることにより、あるいは当該技術分野では周知の他の固着手段を用いることによって、ウェブ材料の後端を固定することができる。
【００４７】
後端固定ステーションは、巻回ドラムの回転方向で見た場合に、安定化要素と第１の載置ステーションとの間の円周上の位置において巻回ドラムと接線方向に接触するように配置される。
【００４８】
巻回装置は、巻回構造体をドラムから転移するための放出ステーションを更に備える。このステーションは、巻回ドラムの回転方向で見た場合に、後端固定ステーションと第１の載置ステーションとの間に配置される。放出ステーションは除去要素を有し、この除去要素は更に、巻回ドラムから巻回構造体を拾い上げてこれを保持アセンブリに置くか、あるいは構造体を更なる取り扱いに供するために搬送システムに直接移動するピックアンドプレイスアセンブリを有しうる。
【００４９】
一実施形態では、除去要素は、巻回ドラムの円周と接戦方向に接触する可動ベルトを含む。ベルトは１以上の空洞を含み、この空洞を開閉するように構成することによって、開いた空洞が巻回構造体と接触した後に閉じることで、構造体を捕捉して、ベルトの経路に沿って巻回ドラムからこれを運び出すことができる。ベルトは、継ぎ合わされた若しくは継ぎ目なしベルト、又は可撓性を有するように互いに接合された一連のベルト連結部分からなるものでよい。ベルトは真空プレナム（更に真空源に機能的に接続される）に隣接して配置することにより、負の空気圧を利用して巻回構造体を捕捉及び／又は保持して巻回ドラムから取り除くことができる。
【００５０】
ウェブの説明：
本装置によって巻回されるウェブ材料は、単純な均質材料であるか、又は多数の要素からなるより複雑な複合構造体であってよい。ウェブ材料は、別個の要素として、又は個別のセグメントに分割された連続ウェブとして与えることができる。ウェブ材料には、紙、金属、ポリマー、及びこれらの組み合わせが含まれうる。ウェブ材料には、フィルム、不織布、箔、織布構造体、及びこれらの組み合わせが含まれうる。
【００５１】
巻回方法：
以下の実施例は、上記に述べた装置の非限定的な使用方法を提供するものである。
【００５２】
この説明では、１個の巻回ステーションにおいて行われる工程について述べる。同じ一連の工程を、ドラムの周囲に周方向に間隔をおいて配置された複数の巻回ドラムにおいて同時に行うことが可能である。巻回ドラムの回転によって各ステーションは３６０°回転する。各ステーションが１回転するのに従って、そのステーションに対する巻回工程が実行されうる。巻回工程は、回転の特定のセグメントと関連付けることができる。一例として、巻回ステーションが３６０°の最初の４５°を動く間に特定の工程が行われてもよい。
【００５３】
一実施形態では、巻回ドラムはドラム中心軸の周囲に連続的に回転させられる。巻回ステーションが回転の第１のセグメントを通じて進むのに従って、第１のウェブ材料が第１の載置ステーションから巻回ステーションに転移される。第２のウェブ材料が、第２の載置ステーションから第１のウェブ材料に接した位置に、第１のウェブ材料と対面関係となるように転移される。第１及び第２のウェブ材料はウェブアセンブリを形成する。
【００５４】
巻回マンドレルが、ウェブアセンブリと接触してこれに付着する。巻回ドラムの回転によって、第２のウェブ材料がウェブ安定化要素と接触する。ウェブ安定化要素がウェブアセンブリと接触した後、マンドレルが回転してアセンブリを巻回する。巻回マンドレルの回転によって、ウェブアセンブリは巻回ドラムの移動方向の前方に引かれる。ウェブアセンブリは、巻回アセンブリと巻回ニップ要素との間でそれ自身の上に巻回される。巻回ニップ要素はウェブアセンブリ内に張力を与え、巻回構造体が形成される際にウェブに皺を生じにくくする。
【００５５】
ウェブアセンブリの巻回が完了した時点、又はその後で、第１及び第２のウェブ材料の後端が固定されることによって、巻回アセンブリの巻きが解ける可能性が低減される。ドラムが回転すると、巻回ステーションは、後端が固定された巻回アセンブリが巻回装置から放出される位置へと移動する。一実施形態では、第１又は第２のウェブ材料の一方は、連続ウェブ材料として与えられる。ウェブ材料の前縁が巻回ドラムに転移された時点、又はその後で、ウェブ材料の一部が分離されることによりウェブアセンブリの巻回が容易となる。この分離をウェブ載置の一部として行うことにより、ウェブは巻回ドラムに転移される際に別個となる。一実施形態では、分離は、ウェブアセンブリに組み込まれるべきウェブ材料の部分全体が転移された後で行うこともできる。この実施形態では、分離によって、巻回ドラムの円周上にウェブ材料の前端及び後端が生じる。
【００５６】
一実施形態では、巻回ドラムの円周上に間隔をおいて配置された複数の巻回ステーションのそれぞれが、巻回ドラムが中心軸の周囲に回転するのに従って上記に列挙した工程を行う。
【００５７】
一実施形態では、第１及び第２のウェブ材料は、ウェブアセンブリの巻回に先立って互いに少なくとも部分的に接着される。この実施形態では、２つのウェブの前縁同士を接着するか、あるいは一方のウェブの前端を他方のウェブの任意の部分に接着することができる。
【００５８】
この接着は、接着剤、粘着剤の使用により、材料を溶着することにより、又は他の方法によってウェブ材料同士を互いに結合することによって実現することができる。
【００５９】
一実施形態では、ウェブアセンブリの後端を、巻回アセンブリを接着テープの一部と重ね合わせることによって固定することができる。テープの軸方向の幅は巻回アセンブリの最も広い軸方向の寸法に等しくともよく、あるいは軸方向の幅が互いに異なってもよい。テープは後端の角度位置とは無関係に貼着することができ、アセンブリの周囲を３６０°以上にわたって包囲して貼着してもよい。一実施形態では、テープを後端の角度位置と位置合わせして貼着してもよく、後端と、アセンブリの全周よりも短い巻回アセンブリの所定の円周量とを合わせた部分と重なるようなサイズとしてもよい。
【００６０】
一実施形態では、ウェブ材料は、巻回ドラムの円周上のウェブ案内軌道に転移される。ウェブ案内軌道は、単一の縁部を有する単純な軌道か又は上記に述べたようなより複雑な軌道でありうる。
【００６１】
一実施形態では、第３のウェブ材料を、巻回に先立って第１及び第２のウェブのウェブアセンブリと対面関係となるように載置することができる。この後、この新たな３つのウェブアセンブリを上記に述べたように巻回することができる。
【実施例】
【００６２】
図１に示されるように、巻回ドラム１００は、複数の巻回ステーション１１０を備えている。各巻回ステーション１１０はマンドレル駆動要素１１２を有し、巻回ドラム１００は複数のウェブ載置ステーション２００に隣接して配置されている。各ウェブ載置ステーション２００は回転式載置ドラムを含む。ウェブ分割要素７１０が巻回ドラム１００に隣接して配置されている。ウェブアセンブリ押さえ付け要素３００が、やはり巻回ドラム１００に隣接して配置されている。ウェブアセンブリ押さえ付け要素３００は、柔軟な要素又は複数の転動要素で構成されうる。転動要素は、剛性又は柔軟性材料で形成されうる。巻回アセンブリ放出ステーション５００が巻回ドラム１００に隣接して配置されており、巻回アセンブリ除去要素を有している。
【００６３】
図２に示されるように、ウェブ案内軌道１２０は、ウェブ転移表面１２２、第１のウェブ案内軌道エッジ要素１２４、及び第２のウェブ案内軌道エッジ要素１２６を有している。ウェブアセンブリ押さえ付け要素３００が、ウェブ転移面に隣接して配置されている。この図には更に、ウェブ案内軌道１２０内の、ウェブ転移面１２２上に配置された第１のウェブ材料１０、第２のウェブ材料１２、第３のウェブ材料１４、及び第４のウェブ材料１６のウェブ材料が示されている。
【００６４】
図３に示されるように、巻回ニップ要素１１４が巻回マンドレル１３０に隣接して配置されている。ウェブ分割ステーション７００が、巻回ドラム１００の円周上で、巻回ステーション１１０からの巻回ドラム１００の移動方向に配置されている。
【００６５】
図４に示されるように、巻回ステーション駆動要素６００がマンドレル駆動要素１１２に隣接して配置されている。図の巻回ステーション駆動要素は、駆動ベルト６１０、駆動アセンブリ６２０及びベルト緊張要素６３０を含んでいる。ベルト６１０が、巻回ドラム１００の１回転の一部分にわたってマンドレル駆動要素１１２と接触状態を維持するように配置されていることにより、各巻回ステーション１００が各回転のその部分を通過する際に巻回アセンブリを巻回することが可能となっている。
【００６６】
本明細書に開示される寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。それよりむしろ、特に断らないかぎり、こうした寸法はいずれも、記載された値及びその値周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。
【００６７】
相互参照される又は関連するあらゆる特許又は特許出願を含め、本明細書において引用される文献はすべて、明確に除外ないしは限定しないかぎり、その全容を本明細書に援用するものである。いかなる文献の引用も、それが本明細書において開示又は特許請求されるいずれかの発明に対する先行技術であること、又はそれが単独で若しくは他のいかなる参照とのいかなる組み合わせにおいて、このような発明を教示する、提案する、又は開示することを容認するものではない。更に、本文書におけるいずれかの用語の意味又は定義が、援用される文書における同じ用語のいずれかの意味又は定義と矛盾するかぎりにおいては、本文書においてその用語に与えられる意味又は定義が優先するものとする。
【００６８】
以上、本発明の特定の実施形態を図示及び記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び改変を行いうる点は当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲に含まれるこうした変更及び改変はすべて、添付の「特許請求の範囲」において網羅されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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