(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯を交互に切り替えながらウエブを連続してロール状に巻き取る巻取装置であって、
前記巻芯を個別に装着して回転制御する一対の軸支部を有し、前記ウエブの巻き取りが行われる巻取位置と、前記巻芯の入れ替えが行われる待機位置とに、前記巻芯の位置を交換するターレットと、
切り替え時に、前記巻取位置に位置する巻取前の前記巻芯である新巻芯の近傍に進出することにより、前記待機位置に位置する前記巻芯に巻き取られて走行する前記ウエブを、前記新巻芯の一部に巻き付ける巻付ローラと、
前記新巻芯に巻き付いている前記ウエブの下流側の部位を当該新巻芯に押し付けるニップローラと、
前記ニップローラで押し付けられた前記ウエブの前記新巻芯から下流側に離れた部位を切断するカッターと、
前記ニップローラと連動して、前記新巻芯の前記ウエブが巻き付いていない範囲に押し付けられるカウンタローラと、
前記新巻芯の近傍で静電気を発生させる静電気発生装置と、
を備え、
前記ウエブが前記新巻芯に巻き付く前に、前記静電気発生装置が、当該ウエブ及び当該新巻芯の少なくともいずれか一方に静電気を帯電させる巻取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の巻取装置において、
前記カッターは、
切刃と、
前記新巻芯に沿って前記切刃をスライドさせるアクチュエータと、
を有し、
前記ウエブが、前記切刃によって一方の側縁から切り裂いて切断される巻取装置。
【請求項３】
請求項２に記載の巻取装置において、
前記アクチュエータは、空圧で制御されるロッドレスシリンダからなり、
押圧と背圧の空圧差によって前記切刃がスライドするように設定されている巻取装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の巻取装置において、
前記巻付ローラは、走行する前記ウエブに対して前記新巻芯の下流側に進出し、
走行する前記ウエブに対して前記新巻芯の上流側の近傍に進出するニアローラを更に備える巻取装置。
【請求項５】
請求項４に記載の巻取装置において、
前記ウエブが、Ｖ字状に拡がった状態で前記新巻芯の外周を略二分した範囲に巻き付くように設定されている巻取装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の巻取装置において、
前記静電気発生装置が、前記ニアローラと前記新巻芯との間を走行する前記ウエブに対して、前記新巻芯に接触する面側で静電気を発生させる巻取装置。
【請求項７】
請求項６に記載の巻取装置において、
前記ニアローラと前記新巻芯との間を走行する前記ウエブに対して、前記新巻芯に接触しない面側で静電気を除去する静電気除去装置を更に備える巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機や塗工機などの製造ラインに組み込まれ、巻芯を交互に切り替えながら長尺のウエブを連続して巻き取る巻取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような巻取装置では、巻芯の切替時に、自動的にウエブを切断してその切断端を巻芯に巻き付ける必要があるため、粘着テープを外周面に備えたテープ付き巻芯が多く使用されている。しかし、テープ付きの巻芯は、扱い辛いうえに、少しでも付着位置がずれるとウエブのシワや蛇行を招くおそれがあるなどの難点がある。
【０００３】
また近年では、コンピュータ技術の進歩により、複雑で膨大な演算でも安価で高速処理できるようになり、これまで経験と勘に頼らざるを得なかったウエブの巻取条件の設定が、モデルを用いた解析によって定量的に設定することが可能になってきている（例えば、特許文献１）。ところが、テープ付きの巻芯の場合、粘着テープの厚みなどを考慮する必要が生じるため、解析で定量的に取り扱うことが極めて困難になるという問題がある。
【０００４】
そこで、粘着テープの無い巻芯に切断端を自動的に巻き付けることができる巻取装置も提案されている（テープレス式の巻取装置）。
【０００５】
例えば、特許文献２の巻取装置では、巻芯を抱き込むように１８０度以上の巻き付け角度で、走行中のウエブを巻芯に巻き付けた後、その状態でウエブを切断し、巻芯から遊離したウエブの切断端を、エアを吹き付けて巻芯に巻き付けるようにしている。
【０００６】
また、特許文献３の巻取装置では、回転する巻芯の外周面に水を付着させた後、走行中のウエブを巻芯に巻き付けないで、巻芯と押付ローラとで走行するウエブを挟持し、その挟持部位を越えた位置で、切断端が巻芯に巻き付くようにウエブを切断している。
【０００７】
更に、静電気を利用してウエブを巻芯に巻き付ける巻取装置も提案されている（特許文献４）。具体的には、その巻取装置では、巻芯の周辺に帯電用電極が配置されていて、巻取時の巻芯やウエブに静電気が付与できるようになっている。特許文献３の巻取装置と同様に、巻芯やウエブを帯電させた後、走行中のウエブを巻芯に巻き付けないで、巻芯と押付ローラとで走行するウエブを挟持し、その挟持部位を越えた位置でウエブを切断している。
【０００８】
そうすることで、巻芯から離れていくウエブの切断端を、静電気によって巻芯に吸着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−４６２６１号公報
【特許文献２】特開平９−３０６９７号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２７０９３号公報
【特許文献４】特開昭５８−２２００３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
印刷機等のライン速度は益々高速になってきており、それに伴って、巻取装置も、高速走行するウエブを安定して巻き取ることが必要になってきている。例えば、従来であれば、２０ｍ／分程度の速度で走行するウエブを巻き取ることができればよかったのが、近年では、２００ｍ／分以上で高速走行するウエブを安定して巻き取ることが求められるようになってきている。
【００１１】
テープレス式の巻取装置の場合、そのような高速で走行するウエブに対して安定した切替処理を実現するのは容易でない。例えば、ウエブの走行が速くなると、巻芯とウエブとの間に空気を巻き込み易くなるため、巻芯とウエブとの密着性が低下し、切断時の衝撃でシワや弛みが生じるおそれがある。
【００１２】
しかも、ウエブの張力は、巻取径が大きくなるほど減少するように制御されることから、切り替え時には、ウエブの張力が低張力から高張力に切り替わる。ウエブが高速になると、ウエブを安定して保持し難くなるため、切断時の張力変動の抑制がよりいっそう困難になる。また、ウエブの走行が速くなるほど、切断端が長くなるため、切断端を巻芯に巻き付け難くなるし、巻芯の形状や処理タイミングのズレなどに敏感になるため、切替動作が不安定になり易い。特に、巻芯は撓み易い紙製品が多く、その影響を受け易い。
【００１３】
また、従来の速度であれば、特許文献４のように、静電気の吸着作用で、ばたつく切断端を巻芯に安定して吸着させることも可能である。しかし、上述したような高速では、空気の巻き込みや切断端の増大、張力変動などの影響により、安定して切断端を巻芯に巻き付けるのは難しい。特に、巻芯の外径が小さい場合には、切断端を、大きく巻き込んで巻芯に巻き付けなければならないため、よりいっそう困難になる。
【００１４】
そこで本発明の目的は、高速走行するウエブであっても、安定して巻芯を切り替えることができる巻取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、巻芯を交互に切り替えながらウエブを連続してロール状に巻き取る巻取装置に係わる。前記巻取装置は、前記巻芯を個別に装着して回転制御する一対の軸支部を有し、前記ウエブの巻き取りが行われる巻取位置と、前記巻芯の入れ替えが行われる待機位置とに、前記巻芯の位置を交換するターレットと、切り替え時に、前記巻取位置に位置する巻取前の前記巻芯である新巻芯の近傍に進出することにより、前記待機位置に位置する前記巻芯に巻き取られて走行する前記ウエブを、前記新巻芯の一部に巻き付ける巻付ローラと、前記新巻芯に巻き付いている前記ウエブの下流側の部位を当該新巻芯に押し付けるニップローラと、前記ニップローラで押し付けられた前記ウエブの前記新巻芯から下流側に離れた部位を切断するカッターと、前記新巻芯の近傍で静電気を発生させる静電気発生装置と、を備える。そして、前記ウエブが前記新巻芯に巻き付く前に、前記静電気発生装置が、当該ウエブ及び当該新巻芯の少なくともいずれか一方に静電気を帯電させるようになっている。
【００１６】
すなわち、この巻取装置によれば、巻取位置でウエブを巻き取る巻芯が巻き取り完了間近になると、待機位置で装着された巻取前の巻芯との間で、ターレットによって位置が交換される。そうして、巻取位置に位置した巻取前の巻芯（新巻芯）の近傍に巻付ローラが進出し、待機位置で巻き取られて走行するウエブが、新巻芯の一部に巻き付けられる。新巻芯に巻き付いているウエブの下流側の部位が、ニップローラで新巻芯に押し付けられ、そのウエブの新巻芯から下流側に離れた部位がカッターで切断される。
【００１７】
そして、ウエブが新巻芯に巻き付く前に、静電気発生装置が、新巻芯の近傍で静電気を発生させ、ウエブ及び新巻芯の少なくともいずれか一方に静電気を帯電させるようになっているので、その後、新巻芯に巻き付くウエブを新巻芯に強固に密着させることができる。
【００１８】
その結果、空気の巻き込みが抑制され、巻芯の全域に安定してウエブを密着させることができる。しかも、巻き付いたウエブが巻芯から剥がれ難くなるため、高速で走行するウエブをテープレスの巻芯に強固に保持することが可能になり、ウエブの切断時に張力が多少変動しても、巻き付け状態を安定して維持できる。
【００１９】
例えば、前記カッターは、切刃と、前記新巻芯に沿って前記切刃をスライドさせるアクチュエータと、を有し、前記ウエブが、前記切刃によって一方の側縁から切り裂いて切断されるようにするのが好ましい。
【００２０】
そうすれば、切断される部分から順次、ウエブを新巻芯に巻き付けることができるので、幅方向にシワ等を発生させずに、安定してウエブの切断端を新巻芯に巻き付けることができる。
【００２１】
その場合、前記アクチュエータは、空圧で制御されるロッドレスシリンダとし、押圧と背圧の空圧差によって前記切刃がスライドするように設定するとよい。
【００２２】
そうすれば、高速でウエブを切断できるカッターを安価で実現でき、高速で走行するウエブであっても、切断端が幅方向に大きく傾斜するのを抑制できる。
【００２３】
また、前記ニップローラと連動して、前記新巻芯の前記ウエブが巻き付いていない範囲に押し付けられるカウンタローラを更に備えるようにしてもよい。
【００２４】
通常使用される巻芯は厚紙製が多いため、ニップローラの押圧によって偏心し易く、空気の巻き込み量の増加やウエブのシワ、折れなどの不具合が発生するおそれがあるが、巻き付いたウエブで押し上げられ、更にニップローラで押し付けられる範囲の反対側である、新巻芯のウエブが巻き付いていない範囲にカウンターローラを押し付けることで、新巻芯の偏心を効果的に抑制することができる。しかも、カウンターローラは、新巻芯に直接押し付けられるので、カウンターローラに起因してウエブに悪影響が及ぶおそれがない。
【００２５】
また、前記巻付ローラは、走行する前記ウエブに対して前記新巻芯の下流側に進出し、走行する前記ウエブに対して前記新巻芯の上流側の近傍に進出するニアローラを更に備えるようにしてもよい。
【００２６】
そうすれば、ウエブが新巻芯に巻き付く範囲を大きくできるので、よりいっそう安定してウエブを巻き付けることができる。ニアローラが新巻芯の近傍に位置することで、ニアローラから新巻芯に向かうウエブの走行経路が新巻芯に近接し、空気の巻き込みを抑制することができる。それにより、高速で走行するウエブの安定した新巻芯への巻き付けが可能になる。
【００２７】
その場合、前記ウエブが、Ｖ字状に拡がった状態で前記新巻芯の外周を略二分した範囲に巻き付くように設定するのが好ましい。
【００２８】
そうすれば、巻芯の略半分にウエブを巻き付けることができるので、小径の巻芯であっても巻き付け状態を安定して保持できる。そして、新巻芯の一方に比較的大きなスペースが確保できるので、新巻芯の近傍への設置が要求される静電気発生装置等を適切かつ容易に配置できる。
【００２９】
特に、前記静電気発生装置が、前記ニアローラと前記新巻芯との間を走行する前記ウエブに対して、前記新巻芯に接触する面側で静電気を発生させるようにするとよい。
【００３０】
そうすれば、ニアローラと新巻芯との間のウエブの走行距離が短いため、ウエブが高速で走行してもほとんど波打つことがなく、ウエブのより近くで静電気を発生させることができ、静電気を効率よく利用できる。新巻芯に接触する面側で静電気を発生させることで、より効率よくウエブを新巻芯に密着させることができる。
【００３１】
更に、前記ニアローラと前記新巻芯との間を走行する前記ウエブに対して、前記新巻芯に接触しない面側で静電気を除去する静電気除去装置を備えるようにするとよい。
【００３２】
そうすれば、ウエブの新巻芯に接触しない面側で静電気が除去されるため、よりいっそうウエブと新巻芯との密着力を高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の巻取装置によれば、高速走行するウエブであっても、安定して巻芯を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の巻取装置を示す概略斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線での概略断面図である。
【図３】制御装置の主なシステム構成を示すブロック図である。
【図４】巻き取り時の状態の一例を示す図２相当図である。
【図５】切り替え時の状態の一例を示す図２相当図である。
【図６】図５に続く切り替え時の状態を示す図である。
【図７】図６における要部を示す概略斜視図である。
【図８】巻芯の直径が異なる場合の図６相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００３６】
＜巻取装置の構成＞
図１及び図２に、本実施形態の巻取装置１を示す。この巻取装置１は、巻芯Ｃに巻かれた状態の原反から、例えば、ＰＥＴやＯＰ、ＣＰ等、合成樹脂製のウエブＷを連続的に巻き出しながら、そのウエブＷに印刷や塗工を行って、再度、別の巻芯Ｃに巻き取っていく、いわゆるロールツーロール方式の印刷機や塗工機の製造ライン（図示せず）の最終工程に使用される。巻取装置１は、製造ラインを止めることなく、巻芯Ｃを自動的に交互に切り替えながら、連続してウエブＷを巻き取れるように構成されている。
【００３７】
この巻取装置１は、テープレス式であり、外周面に粘着テープの無い、長さ１〜２ｍ程度の円筒形状をした厚紙製の巻芯Ｃが使用できるように構成されている。すなわち、この巻取装置１では、一般的なテープレスの巻芯Ｃがそのまま使用できる。特に、この巻取装置１の場合、直径が６インチ以下の比較的小径な巻芯Ｃが使用可能であり、そのような小径の巻芯Ｃに対し、２００ｍ／分以上の高速で走行するウエブＷを、安定して切り替えできるように工夫されている。
【００３８】
巻取装置１には、制御装置２、ターレット３、巻付ローラ４、ニップローラ５、カッター６、カウンタローラ７、ニアローラ８、静電気発生装置９、鉄棒１０（静電気除去装置の一例）、ダンサローラ１１、各種ガイドローラＲなどが備えられていて、これら装置が、フレーム１５ａやベース１５ｂなどからなる支持体１５に組み付けられている。巻付ローラ４等はアーチ形状のフレーム１５ａに設置されていて、そのフレーム１５ａに隣接するように、ベース１５ｂの上にターレット３が設置されている。なお、ターレット３や巻付ローラ４等、回動する各装置の中心軸は、互いに平行に配置されていて、ウエブＷの走行方向と直交する方向（軸方向）に延びている。
【００３９】
ターレット３は、一対の支持プレート３１，３１、主軸３２、一対の横リブ３３，３３、一対の主軸受部３４，３４、一対の副軸受部３５，３５、一対の軸支部３６，３６などで構成されている（２軸ターレット方式）。各支持プレート３１は、円板状の同一部材からなり、軸方向に離れて互いに対向している。主軸３２は、これら支持プレート３１，３１の中心を貫通した状態でこれら支持プレート３１，３１に固定されている。各横リブ３３は、角柱状の部材からなり、支持プレート３１の中心から離れて対向した状態で、両支持プレート３１，３１の間に架設されている。
【００４０】
主軸３２の両端は、ベース１５ｂに設置された一対の主軸受部３４，３４によって回転自在に支持されており、一方の主軸受部３４には、ターレット３を制御可能に回転させる駆動モータ（図示せず）が連結されている。各副軸受部３５は、各支持プレート３１の下方に位置するようにベース１５ｂに設置されており、各副軸受部３５には、回転する支持プレート３１の外周の円形端面を下側から受け止める一対の転輪３５ａ，３５ａが設けられている。
【００４１】
一対の軸支部３６，３６は、一対の横リブ３３，３３と直交するように、支持プレート３１の中心から離れた位置に対称状に配置されている。各軸支部３６は、両支持プレート３１，３１の対向面に対向して配置された一対の突軸３６ａ，３６ａを有しており、これら一対の突軸３６ａ，３６ａに、巻芯Ｃの両端部が着脱可能に装着される。各軸支部３６の突軸３６ａの一方には巻取モータ３６ｂが連結されており、軸支部３６に装着される巻芯Ｃは、回転制御可能となっている（中心駆動巻取方式）。
【００４２】
ターレット３は、ウエブＷの巻き取りが行われる巻取位置と、巻芯Ｃの入れ替えが行われる待機位置とに、両軸支部３６，３６に装着された巻芯Ｃの位置が交換されるように回転制御される。図２において、フレーム１５ａに近い左側の軸支部３６のある位置が巻取位置であり、右側の軸支部３６のある位置が待機位置である。巻取位置及び待機位置は、略水平に並んで位置している。
【００４３】
ターレット３は、主軸３２と一対の横リブ３３，３３とで剛性が強化されているうえに、両支持プレート３１，３１が副軸受部３５で支持された状態で回転するため、各軸支部３６に支持される巻芯Ｃの回転軸の歪みや振れを効果的に抑制できるようになっている。それにより、巻き取り時や切り替え時における巻芯Ｃやロールの軸方向の位置精度を高度に維持できるので、高速で走行するウエブＷであっても巻き取り処理や切り替え処理を安定して行える。
【００４４】
各横リブ３３には、巻芯Ｃの切り替え時に使用される補助ローラ３３ａが回転自在な状態で設置されている。各補助ローラ３３ａは、各横リブ３３よりも各支持プレート３１の外周側に配置されている。また、主軸３２の周囲には、一対の軸支部３６，３６に対応した一対の補助アーム構造体３７，３７が点対称状に設置されている。
【００４５】
各補助アーム構造体３７は、各支持プレート３１の近傍に配置された２つの補助アーム３７ａ，３７ａを有し、両補助アーム３７ａ，３７ａの一端の間には、ウエブＷの巻き取り時に使用されるタッチローラ３７ｂが回転自在に軸支されている。各補助アーム構造体３７は、各補助アーム３７ａの他端側に位置する軸部を中心に揺動し、巻取位置に位置する巻芯ＣにウエブＷを巻き取って形成されるロールの外周面に、所定の荷重でタッチローラ３７ｂが接するように、制御可能に構成されている。
【００４６】
巻付ローラ４、ニップローラ５、カッター６は、フレーム１５ａに設置されたウエブ押上機構４１に設置されている。ウエブ押上機構４１は、軸方向に離れて対向するとともに、上側の端部が巻取位置よりも下方でフレーム１５ａに回動自在に軸支された一対の押上アーム４１ａ，４１ａと、これら押上アーム４１ａ，４１ａを揺動させる押上シリンダ４１ｂ，４１ｂと、を有している。
【００４７】
各押上アーム４１ａは、ターレット３の側に向かって下端部がＪ字状に屈曲した形状を有し、これら押上アーム４１ａ，４１ａの下端部の突端間に、巻付ローラ４が回転自在に軸支されている。両押上アーム４１ａ，４１ａが揺動することにより、巻付ローラ４は、巻取位置に位置する巻取前の巻芯Ｃ（新巻芯Ｃｎ）と主軸３２との間のスペースに入り込んで、新巻芯Ｃｎの近傍（新巻芯Ｃｎの斜め上方に離れた位置、図６参照）に進出する切替位置と、新巻芯Ｃｎから下方に大きく離れて位置する非切替位置と、に切替制御可能に構成されている。
【００４８】
また、本実施形態の巻付ローラ４は、張力検出器としての機能を有し、巻付ローラ４に巻き掛けられたウエブＷの張力を検出してその検出値を制御装置２に出力するように構成されている。ニップローラ５は、巻付ローラ４に隣接した位置に回転自在に軸支されており、カッター６は、ニップローラ５の近傍に配置されている（これらの詳細は後述）。
【００４９】
カウンタローラ７は、フレーム１５ａに設置されたローラ変位機構７１に設置されている。ローラ変位機構７１は、軸方向に離れて対向するとともに、下端部が巻取位置よりも上方でフレーム１５ａに回動自在に軸支された一対の支持アーム７１ａ，７１ａと、これら支持アーム７１ａ，７１ａを揺動させることによってターレット３の側に押し下げる押下シリンダ７１ｂ，７１ｂとを有している。カウンタローラ７は、両支持アーム７１ａ，７１ａの上端部の突端間に回転自在に軸支されている。両支持アーム７１ａ，７１ａが揺動することにより、カウンタローラ７は、新巻芯Ｃｎの上部に押し付けられる切替位置と、新巻芯Ｃｎから上方に大きく離れて位置する非切替位置と、に切替制御可能に構成されている。
【００５０】
ニアローラ８、静電気発生装置９、鉄棒１０は、フレーム１５ａに設置されたスライド機構８１に設置されている。スライド機構８１は、軸方向に離れて位置するフレーム１５ａの両側壁に設けられた一対のスライダー８１ａ，８１ａを有している。両スライダー８１ａ，８１ａは、巻取位置と略同じ高さを略水平にスライドし、その突端部がターレット３の側に向かって進退するように構成されている。両スライダー８１ａ，８１ａの突端部の間に、ニアローラ８と、ニアローラ８を補助するサポートローラ８１ｂとが回転自在に軸支されている。ニアローラ８は、サポートローラ８１ｂよりもターレット３の側に配置されている。
【００５１】
両スライダー８１ａ，８１ａは、切り替え時には新巻芯Ｃｎに対して、また、巻き取り時にはロールに対して、ニアローラ８が一定の隙間を保持するように制御される。静電気発生装置９及び鉄棒１０は、ニアローラ８の上下に位置するように、両スライダー８１ａ，８１ａの突端部の間に架設されている（これらの詳細は後述）。
【００５２】
各種ガイドローラＲ及びダンサローラ１１は、ウエブＷが巻き掛けられて、その走行方向を所定の方向に誘導するようにフレーム１５ａの側壁間に回転自在に軸支されている。ダンサローラ１１は、ウエブＷの走行距離を一時的に増減できるように、フレーム１５ａに変位可能な状態で支持されている。
【００５３】
制御装置２は、巻取装置１の動作を総合的に制御する装置であり、組み込まれる印刷機等の各装置と連動して、適切にウエブＷの巻取処理を行うように構成されている。特にこの制御装置２には、図３に示すように、ウエブＷの巻き取り時に、勘や経験に頼ることなく、最適条件での巻き取りを可能にする巻取処理部２１と、巻芯Ｃの切り替え時に、位置ズレや折れなどの発生を抑制しながら、テープレスの巻芯Ｃに安定したウエブＷの巻き付けを可能にする切替処理部２２とが設けられている。
【００５４】
巻取処理部２１には、巻取モータ３６ｂの回転を制御することによって巻き取るウエブＷの張力を調整する張力制御部２１ａ、補助アーム構造体３７の揺動を制御することによってタッチローラ３７ｂの荷重を調整する荷重制御部２１ｂ、モデルを用いた解析によって定量的にウエブＷの巻取条件を設定する巻取条件設定部２１ｃなどが備えられている。巻取条件設定部２１ｃでは、巻芯ＣにウエブＷを巻き取って形成されるロール内部の半径方向応力の分布を、モデルを用いて解析する応力解析が行われ、その解析結果に基づいて最適化された張力関数が巻取条件設定部２１ｃに設定される。
【００５５】
切替処理部２２には、ターレット３を回転させて両軸支部３６，３６に装着された巻芯Ｃの位置を切り替えるターレット制御部２２ａ、ウエブ押上機構４１を制御して、一対の押上アーム４１ａ，４１ａを揺動させる押上制御部２２ｂ、ローラ変位機構７１を制御して、一対の支持アーム７１ａ，７１ａを揺動させる押下制御部２２ｃ、所定のタイミングで静電気発生装置９を作動させる静電気制御部２２ｄ、所定のタイミングでニップローラ５を新巻芯Ｃｎに押し付けるニップローラ制御部２２ｅ、所定のタイミングでカッター６を作動させるカッター制御部２２ｆなどが備えられている。スライド制御部２３は、巻取処理部２１及び切替処理部２２の双方に備えられていて、スライド機構８１を制御して、スライダー８１ａを進退させる。
【００５６】
＜巻取装置の動作＞
図４に、巻き取り時における巻取装置１の状態の一例を示す。巻き取り時の巻付ローラ４及びカウンタローラ７は、いずれも非切替位置に位置している。各軸支部３６には、直径が６インチの巻芯Ｃが装着されており、巻取位置に位置する巻芯Ｃに、各種ガイドローラＲ、ダンサローラ１１、サポートローラ８１ｂ、ニアローラ８に誘導されて、２００ｍ／分以上の高速で走行するウエブＷが巻き取られている。ロールの直径が所定の大きさになるまで、連続してウエブＷの巻き取りが行われる。
【００５７】
巻き取り時には、巻取条件設定部２１ｃに設定されている張力関数等に基づき、巻き取られるウエブＷの張力は張力制御部２１ａによって適正に調整され、タッチローラ３７ｂの荷重は荷重制御部２１ｂによって適正に調整される。また、ニアローラ８は、直径が次第に大きくなるロールとの間に一定の隙間を保持するように、スライド制御部２３によって後退される。ニアローラ８とロールとの間を、ウエブＷの走行距離の短い一定の隙間に保つことで、ウエブＷの長手方向に発生する縦シワ（トラフ）を抑制することが可能になり、空気の巻き込み量を減少させることができる。これらの結果、直径の小さい巻芯Ｃに高速で巻き取っても、シワやスリップなどのウエブＷの巻き取り時に発生する不具合を効果的に抑制することができる。
【００５８】
そうして、ロールの直径が所定の大きさになると、切り替え処理が行われる。具体的には、補助アーム構造体３７の一方が揺動制御されることにより、ロールに接していたタッチローラ３７ｂが離脱する。そして、ターレット制御部２２ａの制御によってターレット３が回転し（図４において半時計回り）、両軸支部３６，３６の位置が交換される。それにより、図５に示すように、待機位置に有った巻取前の巻芯Ｃは巻取位置に移動し、次にウエブＷを巻き取る新巻芯Ｃｎが構成される。巻取位置に有ったロールは待機位置に移動し、走行するウエブＷは、一方の補助ローラ３３ａに巻き掛けられてＶ字状に誘導され、継続して待機位置で巻き取られる。
【００５９】
図６に示すように、ニアローラ８は、新巻芯Ｃｎとの間に一定の隙間を保持するように、スライド制御部２３によって前進される。それにより、ニアローラ８は、走行するウエブＷに対して新巻芯Ｃｎの上流側の近傍に進出した状態となる。なお、切り替え時の新巻芯Ｃｎは、走行するウエブＷに対して適切な速度で回転するように制御される。
【００６０】
続いて、押上アーム４１ａが押上制御部２２ｂによって揺動されることにより、巻付ローラ４が、切替位置に移動し、走行するウエブＷに対して新巻芯Ｃｎの下流側の近傍に進出した状態となる。そうすることにより、待機位置に位置する巻芯Ｃに巻き取られて高速で走行するウエブＷのうち、新巻芯Ｃｎの下流側の近傍部位が巻付ローラ４によって押し上げられ、新巻芯Ｃｎの下側の部分にウエブＷが巻き付けられた状態となる。具体的には、ウエブＷが、Ｖ字状に拡がった状態で新巻芯Ｃｎの外周を略二分した下側の範囲（新巻芯Ｃｎを軸方向から見て、その外周のうち、１８０度より小さいその近傍の中心角を有する円弧の範囲）にウエブＷが巻き付くように設定されている。
【００６１】
すなわち、ニアローラ８と巻付ローラ４とにより、新巻芯Ｃｎの略半分の範囲にウエブＷが巻き付けられた状態となり、高速で走行するウエブＷであっても、テープレスの巻芯Ｃに過度な負荷を与えずに巻き付けることができる。ニアローラ８は新巻芯Ｃｎの近傍に位置しているため、ニアローラ８から新巻芯Ｃｎに向かうウエブＷの走行経路が新巻芯Ｃｎに近接し、空気の巻き込みが抑制される。それにより、高速で走行するウエブＷでも安定して新巻芯Ｃｎに巻き付けが行える。そして、ウエブＷが新巻芯Ｃｎに対してＶ字状に拡がっているため、新巻芯Ｃｎの両側の近傍にニアローラ８及び巻付ローラ４を配置しながら、新巻芯Ｃｎの上側に比較的大きなスペースが確保できる。この巻取装置１では、そのスペースを利用して、カウンタローラ７や静電気発生装置９が適切に配置されている。
【００６２】
巻付ローラ４が切替位置に位置している時には、ニップローラ５は、新巻芯Ｃｎに巻き付いているウエブＷの下流側の部位（ウエブＷが新巻芯Ｃｎから離れる直前の部位）と隙間を隔てて位置している。ニップローラ５は、ニップローラ制御部２２ｅの制御により、所定のタイミングで新巻芯Ｃｎの側に進出し、新巻芯Ｃｎに巻き付いているウエブＷの下流側の部位を新巻芯Ｃｎに押し付けるように設定されている。
【００６３】
その時、厚紙製の新巻芯Ｃｎはニップローラ５の押圧によって偏心し易いため、空気の巻き込み量の増加や切断時のウエブＷのシワ、折れなどの不具合が発生するおそれがある。そこで、図７に矢印で示すように、新巻芯Ｃｎの偏心を防ぐために、ニップローラ５の押し付け動作に連動して、支持アーム７１ａが押下制御部２２ｃによって揺動されることにより、カウンタローラ７が、切替位置に移動して新巻芯Ｃｎの上部、詳しくは新巻芯Ｃｎの真上より巻付ローラ４の側に偏った部分に押し付けられる。
【００６４】
そうすることにより、走行しながら巻き付くウエブＷに押し上げられ、ニップローラ５で斜め下方から押し付けられている新巻芯Ｃｎに対し、その上方から押し付けることで、新巻芯Ｃｎの偏心を効果的に抑制することができる。しかも、カウンタローラ７は、新巻芯Ｃｎに直接押し付けられるので、ウエブＷに悪影響が及ぶおそれがない。
【００６５】
新巻芯Ｃｎがニップローラ５及びカウンタローラ７で押し付けられた状態になると、待機位置に位置する軸支部３６の回転制御は、巻付ローラ４が検出するウエブＷの張力に基づく補助制御に切り替わる。そして、その代わりに、巻取位置に位置する軸支部３６の回転制御が、巻取処理部２１の制御に基づいて最適条件での巻き取りを可能にする主制御に移行する。
【００６６】
ニップローラ５がウエブＷを新巻芯Ｃｎに押し付けるタイミングに連動して、静電気制御部２２ｄの制御によって静電気発生装置９が作動する。図７に示すように、静電気発生装置９は、直流高電圧発生装置９１、静電気発生器９２などで構成されている。静電気発生器９２は、一定間隔で配置された複数の電極を有する柱状の部材からなり、軸方向に延びるようにスライダー８１ａ，８１ａの突端部の間に架設されている。
【００６７】
切り替え時の静電気発生器９２は、ニアローラ８と新巻芯Ｃｎとの間の隙間を走行するウエブＷに対して、新巻芯Ｃｎに接触する面側に位置するように設置されている。各電極は、直流高電圧発生装置９１と電気的に接続されている。静電気制御部２２ｄの制御により、これら電極にプラス又はマイナスの高電圧が印加されることにより、その周囲にイオンが形成されて静電気が発生する。それにより、ウエブＷの新巻芯Ｃｎに接触する面と、ウエブＷに接触する新巻芯Ｃｎの外周面とが、ウエブＷが新巻芯Ｃｎに巻き付く直前に帯電し、両者に吸引力が作用するようになる。
【００６８】
それにより、その後、新巻芯Ｃｎに巻き付くウエブＷを新巻芯Ｃｎに強固に密着させることができる。その結果、空気の巻き込みが抑制され、巻芯Ｃの全域にウエブＷが安定して密着し、しかも巻き付いたウエブＷが剥がれ難くなる。その結果、高速で走行するウエブＷでも、テープレスの巻芯Ｃに安定して巻き付けることができ、ウエブＷの切断時の反動で張力が大きく変動しても、巻き付け状態を安定して保持できる。巻芯Ｃの略半分にウエブＷが強固に密着するため、小径の巻芯Ｃであっても巻き付け状態を安定して保持できる。
【００６９】
更に、この巻取装置１では、ニアローラ８と新巻芯Ｃｎとの間の隙間を走行するウエブＷに対して、新巻芯Ｃｎに接触しない面側には、静電気発生器９２と略平行に延びる、アースされた鉄棒１０が配置されている。この鉄棒１０により、ウエブＷの新巻芯Ｃｎに接触しない面側では静電気が除去されるため、よりいっそうウエブＷと新巻芯Ｃｎとの密着力を高めることができる。
【００７０】
ニアローラ８と新巻芯Ｃｎとの間は、距離が短いため、ウエブＷが高速で走行していてもほとんど波打つことがない。そのため、静電気発生器９２及び鉄棒１０をその近傍に配置することができ、静電気の作用を効率よく利用できる。
【００７１】
カッター制御部２２ｆの制御により、ニップローラ５で押し付けられているウエブＷがカッター６で切断される。図７に示すように、カッター６は、切刃６１、空圧制御で作動するロッドレスシリンダ６２（アクチュエータの一例）、空圧供給装置６３などで構成されている。ロッドレスシリンダ６２は、押上アーム４１ａの下端部の突端間に架設されている。切刃６１は、ロッドレスシリンダ６２のスライドブロックに固定されていて、切断時には、新巻芯Ｃｎに沿ってスライドするように設定されている。
【００７２】
切刃６１は、新巻芯Ｃｎから離れていくウエブＷに新巻芯Ｃｎの近傍（例えば、新巻芯Ｃｎから５〜１０ｍｍ離れた位置）で接触し、一方の側縁から切り裂くようにしてウエブＷを切断する。切刃６１は、ウエブＷの新巻芯Ｃｎに接触しない面側から、新巻芯Ｃｎの接線方向に切り込むように配置されている。それにより、ウエブＷの切断端が新巻芯Ｃｎに向かって付勢され、静電気の吸引作用と合わさって、ウエブＷの切断端が新巻芯Ｃｎに瞬時に巻き付くようになっている。しかも、切断された部分から順次新巻芯Ｃｎに巻き付いていくので、幅方向に発生するシワ等が防止され、安定してウエブＷの切断端を新巻芯Ｃｎに巻き付けることができる。
【００７３】
ロッドレスシリンダ６２には、空圧供給装置６３から空圧が供給される押圧部６２ａと背圧部６２ｂとが備えられている。押圧部６２ａは、切刃６１を切断方向にスライドさせるように作用し、背圧部６２ｂは、切刃６１を逆方向にスライドさせるように作用する。押圧部６２ａに供給される空圧（押圧）は、例えば０．８〜０．９ＭＰａ等、高圧に設定され、背圧部６２ｂに供給される空圧（背圧）は、例えば０．０２〜０．０５ＭＰａ等、低圧に設定されている。
【００７４】
切断時には、空圧供給装置６３から押圧部６２ａ及び背圧部６２ｂに押圧及び背圧が供給される。この押圧と背圧との空圧差により、ロッドレスシリンダ６２が作動し、切刃６１が切断方向にスライドしてウエブＷが切断される。このように、空圧差で切刃６１をスライドさせる構成とすることにより、瞬時に加速して高速でウエブＷを切断することができる。高速で走行するウエブＷを幅方向に切断すると、切り始め側と切り終わり側とで切断位置が大きくずれるため、切断端が幅方向に大きく傾斜するが、このように高速で切断することで、その切断端の傾斜が抑制できる。切断端が幅方向に大きく傾斜すると、巻取状態の差が幅方向に生じるため、モデルを用いた解析の精度が低下するが、このカッター６によれば、そのような不具合を抑制することができる。
【００７５】
また、切断時には、ダンサローラ１１の作動により、新巻芯Ｃｎより上流側を走行するウエブＷの走行距離が増大するように設定されている。それにより、新巻芯Ｃｎを通過するウエブＷの走行速度が一時的に低下し、より適切にウエブＷが切断できるようになっている。
【００７６】
ウエブＷが切断されて新巻芯ＣｎにウエブＷが巻き付けられると、その後は、巻付ローラ４及びカウンタローラ７が非切替位置に移動する。そして、対応する補助アーム３７ａ構造体３７が揺動制御されることにより、新巻芯Ｃｎに巻き取られて形成されるロールの外周面にタッチローラ３７ｂが接触する。ニアローラ８は、徐々に後退するように制御される。ウエブＷは、巻取処理部２１の制御により、タッチローラ３７ｂの荷重や巻取張力を変化させながら新巻芯Ｃｎに巻き取られる。そうして、ロールの直径が所定の大きさになれば、待機位置に装着された新たな巻芯Ｃと切り替えられる。
【００７７】
この巻取装置１には、更に、異なる直径の巻芯Ｃが使用できるように、切替機構１００が設けられている。
【００７８】
具体的には、ウエブ押上機構４１及びローラ変位機構７１の双方に、シリンダ１０１が設置されており、これらシリンダ１０１，１０１により、押上アーム４１ａ及び支持アーム７１ａは、ターレット３の側に向かって進退可能となっている。具体的には、図８に示すように、３インチ等、小径の巻芯Ｃ’が使用される場合には、両シリンダ１０１，１０１のロッド１０１ａが後退し、巻芯Ｃ’の直径に合わせて押上アーム４１ａ及び支持アーム７１ａの支持位置が調整できるように構成されている。従って、直径が異なる巻芯であっても適切な状態の下で使用できるので、汎用性に優れる。
【００７９】
なお、本発明にかかる巻取装置は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、静電気除去装置は、静電気発生装置９と逆の極性の電圧を印加する静電気発生装置であってもよい。アクチュエータは、切刃６１を高速でスライドさせるものであれば足り、ロッドレスシリンダに限らない。
【符号の説明】
【００８０】
１  巻取装置
２  制御装置
３  ターレット
４  巻付ローラ
５  ニップローラ
６  カッター
７  カウンタローラ
８  ニアローラ
９  静電気発生装置
１０  鉄棒（静電気除去装置）
３７ｂ  タッチローラ
６１  切刃
６２  ロッドレスシリンダ（アクチュエータ）
Ｒ  ガイドローラ
Ｃ  巻芯
Ｃｎ  新巻芯
Ｗ  ウエブ
【図１】
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【図２】
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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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【図８】
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