(57)【要約】【課題】紙管の端面を自動的に成型して傾斜やバリをなくす。【解決手段】紙管端面成型装置は、紙管保持ユニット８、可動工具ヘッド３、固定工具ヘッド４、及び紙管給排ユニット６を備えている。紙管保持ユニット８は、紙管１０を下方から支持する紙管支持機構８と、紙管１０を上方から押圧して紙管支持機構８と共に紙管１０を挟み込んで保持する紙管押圧機構９を有する。保持された紙管１０の端面１０ａ，１０ｂに可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４の工具２４Ａ，２４ｂが回転しつつ軸線Ａ３方向に押圧され、両方の端面１０ａ，１０ｂが同時に成型される。【選択図】図１
2004210442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙テープを螺旋状に連続的に巻締めると共に、カッタにより切断してなる紙管の両端の端面を成型する紙管端面成型装置において、
前記紙管を下方から支持する紙管支持機構と、前記紙管支持機構により支持された前記紙管を上方から押圧し、前記紙管支持手段と共に前記紙管を挟み込んで保持する紙管押圧機構とを有する、紙管保持手段と、
前記紙管の端面及びその近傍に当接される工具と、この工具をそれ自体の軸線回りに回転させる回転駆動機構と、前記保持された紙管の端面に対して前記工具を前記紙管の軸線方向に進退させる直進駆動機構とをそれぞれ備え、前記保持された紙管の端面に前記工具を押圧して前記端面及びその近傍をそれぞれ成型する一対の工具ヘッドと、
前記紙管保持手段に紙管を供給すると共に、成型済みの紙管を前記紙管保持手段から排出する紙管給排手段と
を備えることを特徴とする、紙管端面成型装置。
【請求項２】
前記紙管支持機構は、前記紙管の外周面と適合する形状の支持部材と、この支持部材を前記紙管給排手段により供給された紙管に対して昇降させる昇降機構と、前記支持部材を前記紙管の軸線方向に移動可能とする第１の直進機構と、この第１の直進機構上の初期位置に戻す弾性的付勢力を前記支持部材に作用させる第１の弾性手段とを備え、
前記紙管押圧機構は、前記紙管の外周面と適合する形状の押圧部材と、この押圧部材を前記紙管支持機構により支持された紙管に対して昇降させる昇降機構と、前記押圧部材を前記紙管の軸線方向に移動可能とする第２の直進機構と、この第２の直進機構上の初期位置に戻す弾性的付勢力を前記押圧部材に作用させる第２の弾性手段とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の紙管端面成型装置。
【請求項３】
前記工具は、前記紙管の端面が当接する第１の成型面と、前記端面近傍の紙管の外周面が当接する第２の成型面と、前記端面近傍の紙管の内周面が当接する第３の成型面とを備える工具本体と、
この工具本体に設けられた前記軸線方向と直交する方向に延びる収容孔内に配置され、少なくとも前記工具本体と共に前記第１の成型面を構成する成型ピースとを備え、
それ自体の軸線回りの角度により、前記成型ピースの前記第１の成型面からの突出量を調節可能であることを特徴とする、請求項１に記載の紙管端面成型装置。
【請求項４】
前記一対の工具ヘッドが備える各回転駆動機構は、各工具ヘッドの工具の回転方向が互いに逆方向となるように前記工具を回転させることを特徴とする、請求項１に記載の紙管端面成型装置。
【請求項５】
前記紙管給排手段は、
前記紙管をそれ自体の軸線回りに転動させて一方向に搬送する紙管搬送路と、
前記紙管を前記紙管保持手段に対して位置決めする位置決め機構と、
この位置決め機構から搬送された紙管を、前記紙管保持手段よりも前記紙管の搬送方向上流側で解放可能に阻止する、第１のストッパ機構と、
この第１のストッパ機構から解放された紙管を、前記紙管保持手段と対応する位置で阻止し、前記紙管保持手段により紙管が保持された後に阻止を解除する第２のストッパ機構と
を備えることを特徴する、請求項１に記載の紙管端面成型装置。
【請求項６】
紙テープを螺旋状に連続的に巻締めると共に、カッタにより切断してなる紙管の両端の端面を成型する紙管端面成型方法において、
前記紙管を供給して下方から支持し、
前記紙管を上方から押圧し、前記下方からの支持と共に前記紙管を保持し、
一対の工具をそれぞれ回転させつつ前記紙管の端面及びその近傍に押圧するように前記紙管の軸線方向に移動させ、それによって前記紙管の両端の端面を成型し、
前記一対の工具をそれぞれ前記紙管の端面から離れるように前記紙管の軸線方向に移動させ、
前記紙管の上方からの押圧を解除し、
前記下方からの支持を解除した後、前記紙管を排出する
ことを特徴とする、紙管端面成型方法。
【請求項７】
前記紙管の保持は、前記紙管がそれ自体の軸線方向に弾性的に移動可能であることを特徴とする、請求項６に記載の紙管端面成型方法。
【請求項８】
前記一対の工具を互いに逆方向に回転させることを特徴とする、請求項６に記載の紙管端面成型方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙管端面成型装置及びその方法に関する。詳細には、本発明は、紙テープを螺旋状に連続的に巻締めると共に、カッタにより切断してなる紙管の両端の端面を成型する装置及び方法に関する。
【０００２】
従来、図１０（Ａ）に示すように、図示しない紙管製造装置によって紙テープを螺旋状に連続的に巻締めて製造される紙管１０は、この紙管１０の形成速度と同じ速度で移動するカッタ１０１によって順次切断される。切断された紙管１０の端面は、図１０（Ｂ）に示すように、カッタ１０１の刃先の傾斜に起因して、内周縁側の長さＬ１が外周縁側の長さＬ２よりも長くなるように外周縁から内周縁に向かって傾斜している。さらに、内周縁にはバリ１０２が生じている。
【０００３】
しかしながら、紙管１０の端面にこのような傾斜があると、例えば、図１１に示すように、複数の紙管１０を接合して使用する場合には、全長Ｌが必要以上に長くなる。また、図１２に示すように、紙管１０の両端に鍔１０３を取り付けて感光フィルム等のスプールとして使用する場合には、紙管１０の端面と鍔１０３との間から光が進入して感光フィルムを露光させてしまう。
【０００４】
これに対し、本発明者は、回転駆動される円板に貼り付けられたサンドペーパに端面を押し付けて研磨し、前記傾斜やバリを除去する紙管端面研磨装置を既に提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１５０３１３号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記紙管端面研磨装置には、稼動中に研磨屑として紙粉が発生するという問題がある。また、前記紙管端面研磨装置は両端面を片方ずつ順に研磨するので、１本の紙管当たりの研磨に要する時間が長く、効率的に傾斜やバリを除去することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、紙粉を発生することなく、かつ効率的に紙管の端面を自動的に成型して傾斜やバリをなくすことができる装置及び方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、紙テープを螺旋状に連続的に巻締めると共に、カッタにより切断してなる紙管の両端の端面を成型する紙管端面成型装置において、前記紙管を下方から支持する紙管支持機構と、前記紙管支持機構により支持された前記紙管を上方から押圧し、前記紙管支持手段と共に前記紙管を挟み込んで保持する紙管押圧機構とを有する、紙管保持手段と、前記紙管の端面及びその近傍に当接される工具と、この工具をそれ自体の軸線回りに回転させる回転駆動機構と、前記保持された紙管の端面に対して前記工具を前記紙管の軸線方向に進退させる直進駆動機構とをそれぞれ備え、前記保持された紙管の端面に前記工具を押圧して前記端面及びその近傍をそれぞれ成型ないしは整形する一対の工具ヘッドと、前記紙管保持手段に紙管を供給すると共に、成型済みの紙管を前記紙管保持手段から排出する紙管給排手段とを備えることを特徴とする、紙管端面成型装置を提供する。
【０００９】
本発明の紙管端面成型装置では、紙管支持機構と紙管押圧機構とを備える紙管保持手段に対して紙管給排手段によって紙管が供給され、供給された紙管は紙管支持機構と紙管押圧機構で上下方向に挟み込まれることで保持される。一対の工具ヘッドが備える工具は、回転駆動機構により回転されつつ直進駆動機構により紙管保持手段に保持された紙管の端面に押圧される。回転する一対の工具を押圧することによって紙管の両端の端面が同時に成型され、それによって端面の傾斜が修正され、バリもなくなる。端面成型後、一対の工具ヘッドの工具は直進駆動機構によって移動されて紙管から離れる。紙管押圧手段による紙管の押圧が解除された後、紙管給排手段により紙管保持手段から紙管が排出される。
【００１０】
前記紙管支持機構は、前記紙管の外周面と適合する形状の支持部材と、この支持部材を前記紙管給排手段により供給された紙管に対して昇降させる昇降機構と、前記支持部材を前記紙管の軸線方向に移動可能とする第１の直進機構と、この第１の直進機構上の初期位置に戻す弾性的付勢力を前記支持部材に作用させる第１の弾性手段とを備え、前記紙管押圧機構は、前記紙管の外周面と適合する形状の押圧部材と、この押圧部材を前記紙管支持機構により支持された紙管に対して昇降させる昇降機構と、前記押圧部材を前記紙管の軸線方向に移動可能とする第２の直進機構と、この第２の直進機構上の初期位置に戻す弾性的付勢力を前記押圧部材に作用させる第２の弾性手段とを備えることが好ましい。
【００１１】
かかる構成とした場合、紙管の軸線方向の位置が一方の工具ヘッド側にずれていても、工具によって押圧された紙管が紙管支持部材及び紙管押圧手段と共に第１及び第２の弾性手段の弾性的付勢力に抗して軸線方向に移動し、それによってずれが修正される。
【００１２】
前記工具は、前記紙管の端面が当接する第１の成型面と、前記端面近傍の紙管の外周面が当接する第２の成型面と、前記端面近傍の紙管の内周面が当接する第３の成型面とを備える工具本体と、この工具本体に設けられた前記軸線方向と直交する方向に延びる収容孔内に配置され、少なくとも前記工具本体と共に前記第１の成型面を構成する成型ピースとを備え、それ自体の軸線回りの角度により、前記成型ピースの前記第１の成型面からの突出量を調節可能であることが好ましい。紙管の材質や肉厚等の寸法に応じて成型ピースの突出量を調節することにより、紙管の端面の傾斜を確実に修正することができる。
【００１３】
前記一対の工具ヘッドが備える各回転駆動機構は、各工具ヘッドの工具の回転方向が互いに逆方向となるように前記工具を回転させることが好ましい。２つの工具の回転方向を逆方向とすれば、紙管の外周面と紙管支持機構及び紙管押圧機構との間に滑りが生じることによる紙管の回転が防止されるので、紙管の端面を確実に成型することができる。
【００１４】
具体的には、前記紙管給排手段は、前記紙管をそれ自体の軸線回りに転動させて一方向に搬送する紙管搬送路と、前記紙管を前記紙管保持手段に対して位置決めする位置決め機構と、この位置決め機構から搬送された紙管を、前記紙管保持手段よりも前記紙管の搬送方向上流側で解放可能に阻止する、第１のストッパ機構と、この第１のストッパ機構から解放された紙管を、前記紙管保持手段と対応する位置で阻止し、前記紙管保持手段により紙管が保持された後に阻止を解除する第２のストッパ機構とを備える。
【００１５】
本発明の第２の態様は、紙テープを螺旋状に連続的に巻締めると共に、カッタにより切断してなる紙管の両端の端面を成型する紙管端面成型方法において、前記紙管を供給して下方から支持し、前記紙管を上方から押圧し、前記下方からの支持と共に前記紙管を保持し、一対の工具をそれぞれ回転させつつ前記紙管の端面及びその近傍に押圧するように前記紙管の軸線方向に移動させ、それによって前記紙管の両端の端面を成型し、前記一対の工具をそれぞれ前記紙管の端面から離れるように前記紙管の軸線方向に移動させ、前記紙管の上方からの押圧を解除し、前記下方からの支持を解除した後、前記紙管を排出することを特徴とする、紙管端面成型方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。以下の説明では、図１において左右方向を横方向、紙面と直交する方向を前後方向、横方向及び前後方向と直交する方向を鉛直方向と呼ぶ。また、図１及び他の図面において横方向、前後方向、及び鉛直方向をそれぞれ、Ｘ、Ｙ、及びＺで示している。
【００１７】
図１及び図２に示すように、紙管端面成型装置１は、架台２上に、可動工具ヘッド３、固定工具ヘッド４、紙管保持ユニット５、及び紙管給排ユニット６を備えている。また、紙管端面成型装置１は、図示しない制御盤及び各種センサからの指令に基づいて、後述するモータやエアシリンダを制御するコントローラ７を備えている。
【００１８】
架台２は、互いに平行な一対の直管部材１１Ａ，１１Ｂの両端を連結部材１２Ａ，１２Ｂで連結してなり、各直管部材１１Ａ，１１Ｂの上面にはレール１３Ａ，１３Ｂが取り付けられている。
【００１９】
架台２上に、可動工具ヘッド３と固定工具ヘッド４が互いに対向して配設されている。可動工具ヘッド３はレール１３Ａ，１３Ｂ上を横方向に移動可能である。一方、固定工具ヘッド４は架台２上に固定されている。
【００２０】
図１から図３を参照して可動工具ヘッド３について説明する。可動工具ヘッド３はレール１３Ａ，１３Ｂ上を移動可能な台座１５上に筐体１６を備えている。レール１３Ａ，１３Ｂの上方にはその一端が固定工具ヘッド４に固定されたビーム１７が、これらと平行に横方向に延びている。ビーム１７の下側には横方向に延びるレール１８が固定されており、このレール１８上を直進移動可能なスライダ１９が可動工具ヘッド３の筐体１６に固定されている。また、可動工具ヘッド３の台座１５の下側に設けられた螺合部２０のねじ孔に、レール１３Ａ，１３Ｂ，１８と平行に延びるボールねじ２２が螺合している。ボールねじ２２の両端はそれぞれ架台２の連結部材１２Ａ，１２Ｂに回転自在に支持されている。ハンドル２３によってボールねじ２２を回転させると、その回転方向に応じて可動工具ヘッド３がレール１３Ａ，１３Ｂ，１８に案内されて左右方向に移動し、固定工具ヘッド４に対して接近又は離反する。
【００２１】
図３に示すように、可動工具ヘッド３は、先端側に工具２４Ａが着脱可能に取り付けられ、末端側に筐体１６に固定されたモータ２６から駆動力が伝達される駆動軸２７と、この駆動軸２７を横方向に進退させるためのシリンダ機構２８とを備えている。
【００２２】
シリンダ機構２８は、横方向に延びるように筐体１６内に固定された両端開口のチューブ２９と、このチューブ２９及び筐体１６を貫通するように配置された中空ロッド３１とを備えている。中空ロッド３１が挿通されている筐体１６の孔１６ａ，１６ｂには、シール部材３２Ａ，３２Ｂを介してチューブ２９の両端を固定するためのスリーブ３３Ａ，３３Ｂが固定されている。これらのスリーブ３３Ａ，３３Ｂには、図３にのみ概略的に示す空気供給源３４からチューブ２９内に空気を供給するための空気供給口３６Ａ，３６Ｂが設けられている。中空ロッド３１にはピストン３７が固定されており、このピストン３７によってチューブ２９内が２つの空気室３８Ａ，３８Ｂに仕切られている。一方の空気供給口３６Ａから空気室３８Ａ内に空気が供給されると中空ロッド３１が筐体１６から突出する方向に移動し、他方の空気供給口３６Ｂから空気室３８Ｂ内に空気が供給されると中空ロッド３１が筐体１６内に引き込まれる方向に移動する。
【００２３】
中空ロッド３１を貫通して横方向に延びる駆動軸２７は、軸受３９Ａ，３９Ｂによってそれ自体の軸線回りに回転可能であるが軸線方向には移動しないように中空ロッド３１に支持されている。従って、中空ロッド３１が横方向に移動すると、それに伴って駆動軸２７も移動する。駆動軸２７の基端側は筐体１６に固定されたブラケット４１により回転自在に支持されている。また、駆動軸２７の基端側にはスプライン構造４２によってプーリ４３Ａが取り付けられており、駆動軸２７はプーリ４３Ａと共に回転するが、プーリ４３Ａに対して軸線方向に移動可能である。モータ２６の出力軸２６ａに固定されたプーリ４３Ｂと駆動軸２７側のプーリ４３Ａにベルト４４が掛け渡されている。従って、モータ２６が作動すると、出力軸２６ａの回転がプーリ４３Ｂ、ベルト４４、及びプーリ４３Ａを介して駆動軸２７に伝達され、駆動軸２７の先端の取り付けられた工具２４Ａがそれ自体の軸線回りに回転する。
【００２４】
次に、図４及び図５を参照して工具２４Ａについて説明する。工具２４Ａは全体として円板状の工具本体４６を備えている。工具本体４６は、その中心に駆動軸２７に取り付けるための取付孔４６ａを備え、取付孔４６ａの周囲は一方の面側に突出する突出部４６ｂが形成されている。工具本体４６の突出部４６ｂが形成された面側には環状溝４６ｃが設けられている。図５を参照すると、環状溝４６ｃの底壁面４６ｄは、中心側から外周側に向けて僅かに下向きに傾斜した平坦面である。また、環状溝４６ｃの外側壁面４６ｅは突出部４６ｂの先端側から底壁面４６ｄに向けて外側に滑らかに傾斜している。外側壁面４６ｅと底壁面４６ｄは断面円弧状の滑らかな曲面で接続されている。さらに、環状溝４６ｃの内側壁面４６ｆは上端側から底壁面４６ｄに向けて内側に滑らかに傾斜し、断面円弧状の滑らかな曲面で底壁面４６ｄに接続されている。後に詳述するように、環状溝４６ｃの底壁面４６ｄ、外側壁面４６ｅ、及び内側壁面４６ｆは、それぞれ紙管１０の端面１０ａ、端面１０ａ近傍の外周面１０ｃ、及び端面１０ａ近傍の内周面１０ｄを成型する機能を有する。
【００２５】
工具本体４６には、その軸線Ａ１と直交する方向に延びる複数個の収容孔４６ｇ（本実施形態では６個）が等角度間隔で設けられ、各収容孔４６ｇに図４（Ｃ）に示す成型ピース４７が収容されている。成型ピース４７は収容孔４６ｇの軸線Ａ２回りの角度位置を調節することができる。角度位置を変化させることで、紙管の材質、肉厚、径等に応じて、底壁面４６ｄからの成型ピース４７の突出量を調節することができる。図６に示すように、成型ピース４７の軸線Ａ２回りの角度位置は、工具本体４６の底壁面４６ｄに対応する面４７ａが、工具２４Ａの回転方向（矢印Ｂ１で示す。）に向くように設定される。
【００２６】
工具２４Ａは工具本体４６に成型ピース４７を取り付けた後に環状溝４６ｃを設けて製作している。詳細には、まず工具本体４６に断面円形の収容孔４６ｇを形成する。次に、収容孔４６ｇの孔径と対応する外形の短円柱状の成型ピース４７（図４（Ｃ）のニ点鎖線参照）を収容孔４６ｇに差し込んだ後、研削加工によって環状溝４６ｃを形成している。
【００２７】
固定工具ヘッド４は、架台２に固定されている点、及び工具２４Ｂが可動工具ヘッド３の工具２４Ａと対向するように各要素が鏡面対称で配置されている点を除き、可動工具ヘッド３と同一の構成である。よって、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
次に、図１、図２、及び図７を参照して紙管保持ユニット５について説明する。紙管保持ユニット５は、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４との間に配置されており、これらが備える工具２４Ａ，２４Ｂで紙管１０の端面１０ａ，１０ｂを成型する際に、紙管１０がそれ自体の軸線Ａ３回りに回転しないように保持する。紙管保持ユニット５は、紙管１０を下側から支持する紙管支持機構８と、紙管１０を上方から押圧して紙管支持機構８と共に紙管１０を保持する紙管押圧機構９とを備えている。
【００２９】
図１及び図７を参照すると、紙管支持機構８は架台２上のレール１３Ａ，１３Ｂ上を移動可能な台座５１を備えている。台座５１の下側にはボールねじ２２に螺合するギア機構（図示せず。）を内蔵した駆動部５２を備えている。ハンドル５３を回転させてギア機構を駆動すると、その回転方向に応じて紙管支持機構８がレール１３Ａ，１３Ｂ上を移動し、それによって可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４に対する紙管支持機構８の横方向の位置を調節できる。
【００３０】
台座５１の上面には、そのロッド５４ａが鉛直方向上向きに延びるエアシリンダ５４が配設されている。ロッド５４ａの上端にはブロック５６が固定され、その上方にはスライダ５７が配設されている。スライダ５７は正面視で門型であり、ブロック５６の上方に位置する本体５７ａと、この本体５７ａの両側から下方に延びる一対の固定部５７ｂ，５７ｃを備えている。
【００３１】
スライダ５７の本体５７ａの下側に固定された横方向に延びるレール５８にブロック５６の上部が直進移動可能に係合している。また、ブロック５６を横方向に貫通する挿通孔５６ａにシャフト５９が移動可能に挿通され、このシャフト５９の両端はスライダ５７の固定部５７ｂ，５７ｃにそれぞれ固定されている。よって、スライダ５７はブロック５６に対して左右方向に直進移動可能である。シャフト５９の両端側のブロック５６から突出している部分には、それぞれつる巻きばね６１Ａ，６１Ｂが装着されている。これらのつる巻ばね６１Ａ，６１Ｂはブロック５６の左右側面と、対応する固定部５７ｂ，５７ｃとの間に圧縮状態で配置されている。一方、スライダ５７の本体５７ａ上には、紙管１０の下部を支持するための支持部材６２が固定されている。図９に示すように、支持部材６２の上面には紙管１０の外周面１０ｃと適合する曲率を有する断面円弧状の支持溝６２ａが形成されている。
【００３２】
図７を参照すると、支持部材６２に対して横方向の力が作用していない状態では、つる巻ばね６１Ａ，６１Ｂからスライダ５７に作用する弾性的付勢力の釣り合いにより、支持部材６２の横方向の位置が定まる（初期位置）。例えば、支持部材６２に対して、図７において矢印Ｆ１で示す横方向左向きの力が作用すると、スライダ５７がつる巻きばね６１Ａ，６１Ｂの付勢力に抗して横方向左向きに移動し、支持部材６２もスライダ５７と共に横方向左向きに移動する。この矢印Ｆ１で示す力が解除されると、スライダ５７はつる巻きばね６１Ａ，６１Ｂの付勢力によって横方向右向きに移動して初期位置に戻る。これとは逆に、矢印Ｆ２で示す横方向右向きの力が作用すると、支持部材６２は横方向右向きに移動し、力が解除されると初期位置に戻る。
【００３３】
エアシリンダ５４の側方にはスライダ６３が固定されており、このスライダ６３はその下端が台座５１に固定された鉛直方向上向きに延びるレール６４上を移動可能である。また、エアシリンダ５４に固定されたブラケット６５には鉛直方向に貫通するねじ孔６５ａが設けられ、このねじ孔６５ａにはボルト６６が螺合している。ボルト６６の先端は台座５１に当接している。よって、ボルト６６を回転させると、その回転方向に応じてエアシリンダ５４が昇降し、それによって支持部材６２の鉛直方向の位置を調節することができる。
【００３４】
図１及び図７を参照すると、紙管押圧機構９は、可動工具ヘッド３よりも固定工具ヘッド４側でレール１８上に直進移動可能に配置されたスライダ６７を備えている。スライダ６７にはブラケット６８が固定され、このブラケット６８は鉛直方向上向に延びてビーム１７の前側に位置する本体６８ａと、この本体６８ａから横向きに延びる支持部６８ｂとを備えている。
【００３５】
ブラケット６８はスライダ６７と共にレール１８に沿って直進移動可能であり、それによって可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４に対する紙管押圧機構９の左右方向の位置を調節できる。本体６８ａが備えるねじ６９を締め付けることにより、ビーム１７に対して紙管押圧機構９を固定することができる。
【００３６】
ブラケット６８の支持部６８ｂは間隔を隔てて互いに対向する固定部６８ｃ，６８ｄを備え、これらの固定部６８ｃ，６８ｄには横方向に延びるシャフト７１の端部がそれぞれ固定されている。シャフト７１はブロック７２の上部に設けられた横方向に貫通する挿通孔７２ａに挿通されており、ブロック７２はシャフト７１に対して横方向に移動可能である。シャフト７１の両端側のブロック７２から突出している部分には、それぞれつる巻ばね７３Ａ，７３Ｂが装着されている。これらのつる巻ばね７３Ａ，７３Ｂはブロック７２の側部と、固定部６８ｃ，６８ｄとの間に圧縮状態で配置されている。ブロック７２の下部にはエアシリンダ７４が固定されており、このエアシリンダ７４のロッド７４ａは鉛直方向下向きに延びている。ロッド７４ａの下端には押圧部材７５が固定されている。図９に示すように、押圧部材７５の下面には紙管１０の外周面１０ｃの適合する曲率を有する断面円弧状の押圧溝７５ａが形成されている。
【００３７】
図７を参照すると、押圧部材７５に対して横方向の力が作用していない状態では、つる巻きばね７３Ａ，７３Ｂからブロック７２に作用する弾性的付勢力の釣り合いにより押圧部材７５の横方向の位置が定まる（初期位置）。例えば、押圧部材７５に対して、図７において矢印Ｆ１’で示す横方向左向きの力が作用すると、スライダ６７がつる巻きばね７３Ａ，７３Ｂの付勢力に抗して左向きに移動し、押圧部材７５もスライダ６７と共に横方向左向きに移動する。この矢印Ｆ１’で示す力が解除されると、スライダ６７はつる巻きばね７３Ａ，７３Ｂの付勢力によって横方向右向きに移動し、初期位置に戻る。これとは逆に、矢印Ｆ２’で示す横方向右向きの力が作用すると、押圧部材７５は横方向右向きに移動し、力が解除されると初期位置に戻る。
【００３８】
次に、図１、図２、図８、及び図９を参照して紙管給排ユニット６について説明する。紙管給排ユニット６は、それぞれ可動工具ヘッド３と固定工具ヘッド４に取り付けられた一対の搬送板７７Ａ，７７Ｂからなる紙管搬送路７８と、位置決め機構８０と、第１及び第２のストッパ機構８１，８２とを備えている。
【００３９】
図８に最も明瞭に表れているように、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４の筐体１６の下部には、昇降可能な昇降板８３が取り付けられている。これらの昇降板８３に紙管搬送路７８を構成する搬送板７７Ａ，７７Ｂの一方がそれぞれ固定されている。搬送板７７Ａ，７７Ｂはその上面が適度な傾斜の平坦面であり、紙管１０が転動するようになっている。
【００４０】
図８を参照して可動工具ヘッド３側の昇降板８３について説明すると、筐体１６には鉛直方向に延びる一対のレール８４Ａ，８４Ｂが取り付けられ、これらのレール８４Ａ，８４Ｂ上を直進移動可能なスライダ８５Ａ，８５Ｂに昇降板８３が固定されている。また、昇降板８３にはねじ孔を備える駆動部８６が固定されている。筐体１６に回転自在に支持された鉛直方向に延びるボールねじ８８が駆動部８６のねじ孔と螺合し、ボールねじ８８の下端の傘歯歯車８７Ａが台座１５に回転自在に支持された水平方向に延びるボールねじ８９の一端に固定された傘歯歯車８７Ｂと噛み合っている。ハンドル９０によってボールねじ８９を回転させると、傘歯歯車８７Ａ，８７Ｂを介してボールねじ２２に回転が伝達され、その回転方向に応じて昇降板８３が昇降する。昇降板８３を昇降させることで、搬送板７７Ａの鉛直方向の位置を調節することができる。
【００４１】
図２及び図９に示すように、紙管１０は搬送板７７Ａ，７７Ｂに両端が載った状態で転動することにより搬送される。矢印Ｂ２で示す紙管１０の搬送方向に、位置決め機構８０、並びに第１及び第２のストッパ機構８１，８２が配設されている。
【００４２】
位置決め機構８０は、紙管保持ユニット５に対して紙管１０をそれ自体の軸線Ａ３方向に位置決めする機能を有し、それぞれ可動工具ヘッド３側及び固定工具ヘッド４側に配設された進退可能な一対の位置決め板９１Ａ，９１Ｂを備えている。図２を参照すると、搬送板７７Ａ，７７Ｂの上流側にそれらのロッド９２ａが紙管１０の搬送方向と直交する方向（横方向）に延びるエアシリンダ９２Ａ，９２Ｂが取り付けられ、これらロッド９２ａの先端に位置決め板９１Ａ，９１Ｂが固定されている。２つのエアシリンダ９２Ａ，９２Ｂは同期して駆動される。エアシリンダ９２Ａ，９２Ｂのロッド９２ａの進退により、位置決め板９１Ａ，９１Ｂは突出位置と引込位置とに移動可能である。突出位置では、位置決め板９１Ａ，９１Ｂは紙管１０をその両端から軸線Ａ３方向に押圧する。紙管１０の位置が軸線Ａ３方向にずれている場合、位置決め板９１Ａ，９１Ｂに押圧されることによりずれが修正される。一方、引込位置では、位置決め板９１Ａ，９１Ｂは紙管１０の両端から十分に離れた位置にあり、紙管１０を通過させる。
【００４３】
第１のストッパ機構８１は、紙管保持ユニット５の直前で紙管１０をいったん阻止する機能を有し、それぞれ可動工具ヘッド３側及び固定工具ヘッド４側に配設された進退可能な一対のストッパ９３Ａ，９３Ｂを備えている。ストッパ９３Ａ，９３Ｂは鉛直方向上向に延びるエアシリンダ９４Ａ，９４Ｂのロッド９４ａに固定され、各エアシリンダ９４Ａ，９４Ｂは搬送板７７Ａ，７７Ｂに固定されている。２つのエアシリンダ９４Ａ，９４Ｂは同期して駆動される。図９に示すように、エアシリンダ９４Ａ，９４Ｂのロッド９４ａの進退により、ストッパ９４Ａ，９４Ｂは、実線で示す引込位置と、点線で示す突出位置とに移動可能である。引込位置では、ストッパ９４Ａ，９４Ｂの先端は搬送板７７Ａ，７７Ｂの下側に位置し、紙管１０を通過させる。一方、突出位置では、ストッパ９４Ａ，９４Ｂの先端は搬送板７７Ａ，７７Ｂよりも上方に突出し、紙管１０を阻止する。
【００４４】
第２のストッパ機構８２は、紙管保持ユニット５の支持部材６２及び押圧部材７５に対応する位置で紙管１０を阻止する機能を有し、それぞれ可動工具ヘッド３側及び固定工具ヘッド４側に配設された進退可能な一対のストッパ９６Ａ，９６Ｂを備えている。ストッパ９６Ａ，９６Ｂはエアシリング９７Ａ，９７Ｂのロッド９７ａに固定され、各エアシリンダ９７Ａ，９７Ｂは筐体１６に対して固定されている。エアシリンダ９７Ａ，９７Ｂは搬送板７７Ａ，７７Ｂよりも上方に位置しており、そのロッド９７ａは鉛直方向下向きに対して紙管１０の搬送方向上流側に傾いて延びている。２つのエアシリンダ９７Ａ，９７Ｂは同期して駆動される。図９に示すように、エアシリンダ９７Ａ，９７Ｂのロッド９７ａの進退により、ストッパ９６Ａ，９６Ｂは実線で示す引込位置と、点線で示す突出位置とに移動可能である。引込位置では、ストッパ９６Ａ，９６Ｂの先端は搬送板７７Ａ，７７Ｂの上方に十分に離れた位置にあり、搬送板７７Ａ，７７Ｂ上の紙管１０と干渉しない。一方、突出位置ではストッパ９６Ａ，９６Ｂの先端は搬送板７７Ａ，７７Ｂの上面付近まで突出し、紙管１０を阻止する。
【００４５】
次に、紙管成型を行う前の紙管成型装置１の調整について説明する。まず、ハンドル２３の操作で可動工具ヘッド３を移動させ、紙管１０の長さに応じて紙管搬送路７８を構成する２つの搬送板７７Ａ，７７Ｂ間の間隔Ｗ（図２参照）を調整する。次に、ハンドル５３の操作により、支持部材６２の中心Ｃ１（図７参照）が搬送板７７Ａ，７７Ｂ間の間隔Ｗの中央に位置するように紙管支持機構８の位置を調整する。また、ねじ６９による固定を解除した後にブラケット６８を移動させ、押圧部材７５の中心Ｃ２（図７参照）が搬送板７７Ａ，７７Ｂの間隔Ｗの中央に位置するように紙管押圧機構９の位置を調整する。調整後にねじ６９により紙管押圧機構９を固定する。さらに、ボルト６６により支持部材６２の高さを調整し、支持部材６２と押圧部材７５で保持された紙管１０の軸線Ａ３を、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４の工具２４Ａ，２４Ｂの軸線Ａ１に一致させる。
【００４６】
次に、紙管成型装置１の動作を説明する。動作中は、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４のモータ２６は作動状態を継続する。モータ２６の駆動力はプーリ４３Ａ，４３Ｂ、ベルト４４、及びスプライン機構４２を介して駆動軸２７に伝達される。よって、駆動軸２７が回転し、その先端の工具２４Ａ，２４Ｂが回転する。図７に示すように、矢印Ｒ１で示す可動工具ヘッド３の工具２４Ａの回転方向と、矢印Ｒ２で示す固定工具ヘッド４の工具２４Ｂの回転方向は互いに逆方向である。
【００４７】
図２及び図９を参照すると、図示しない紙管製造装置により一定長さに切断された紙管１０は、紙管搬送路７８に順次投入される。投入された紙管１０は、紙管搬送路７８を転動し、突出位置にある第１のストッパ機構８１のストッパ９３Ａ，９３Ｂにより阻止される。第１のストッパ機構８１で阻止されている紙管１０よりも１個上流側の紙管１０は突出位置にある位置決め機構８０の位置決め板９１Ａ，９１Ｂにより端面１０ａ，１０ｂが挟み込まれる。その結果、紙管１０のそれ自体の軸線Ａ３方向の位置が位置決めされる。
【００４８】
第１のストッパ機構８１のストッパ９３Ａ，９３Ｂが引込位置となると、紙管１０は紙管搬送路７８上を転動し、突出位置にある第２のストッパ機構８２のストッパ９６Ａ，９６Ｂにより阻止される。１本の紙管１０が第２のストッパ機構８２に送られると、第１のストッパ機構８１のストッパ９３Ａ，９３Ｂは突出位置に戻る。ストッパ９３Ａ，９３Ｂが突出位置に戻ると、位置決め機構８０の位置決め板９１Ａ，９１Ｂが引込位置となり、次の紙管１０が紙管搬送路７８上を転動し、第１のストッパ機構８１のストッパ９３Ａ，９３Ｂで係止される。
【００４９】
紙管支持機構８のエアシリンダ５４のロッド５４ａが突出して支持部材６２が上昇し、第２のストッパ機構８２のストッパ９６Ａ，９６Ｂで係止されている紙管１０を紙管搬送路７８上から僅かに持ち上げる。さらに、紙管押圧機構９のエアシリンダ７４のロッド７４ａが突出し、押圧部材７５が降下する。その結果、図７において点線で示すように、紙管１０が支持部材６２と押圧部材７５との間に上下方向から挟み込まれ、紙管搬送路７８から持ち上げられた状態で保持される。
【００５０】
次に、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４の中空ロッド３１が前進し、それに伴って回転中の駆動軸２７も前進する。支持部材６２と押圧部材７５に支持された紙管１０の両端に工具２４Ａ，２４Ｂが差し込まれる。前述のように工具２４Ａ，２４Ｂの環状溝４６ｃの外側壁面４６ｅ及び内側壁面４６ｆは滑らかに傾斜しているので、紙管１０の端面１０ａ，１０ｂ及びその近傍は確実に環状溝４６ｃ内に進入する。紙管１０の端面１０ａ，１０ｂには環状溝４６ｃの底壁面４６ｄが当接し、軸線Ａ３方向に突出している端面１０ａ，１０ｂの内周縁側が成型ピース４７により軸方向に押し込まれる。また、端面１０ａ，１０ｂ付近の外周面１０ｃは環状溝４６ｃの外側壁面４６ｅによって内向きに押し込まれる。さらに、端面１０ａ，１０ｂ付近の内周面１０ｄは環状溝４６ｃの内側壁面４６ｆによって外向きに押し込まれる。その結果、紙管１０の両端の端面１０ａ，１０ｂは外周縁から内周縁に向かう傾斜が修正されて軸線Ａ３に対して直交する面となり、内周縁のバリもなくなる。
【００５１】
支持部材６２と押圧部材７５によって保持された紙管１０は、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４の工具２４Ａ，２４Ｂによって、両方の端面１０ａ，１０ｂが同時に成型ないしは整形される。従って、１本の紙管１０の端面１０ａ，１０ｂを成型するのに要する時間が短縮され、効率的な成型を行うことができる。また、工具２４Ａ，２４Ｂは紙管１０を研磨するのではなく押圧によって成型するので、紙粉も発生しない。
【００５２】
図７を参照すると、端面１０ａ，１０ｂを良好に成型するには、支持部材６２と押圧部材７５によって保持されている紙管１０の軸線Ａ３方向の中心Ｇ１が工具２４Ａ，２４Ｂ間の間隔の中央に位置し、紙管１０の端面１０ａ，１０ｂに対して工具２４Ａ，２４Ｂから作用する押圧力が均等であることが好ましい（この場合の端面１０ａ，１０ｂの位置をＰ１，Ｐ１’で示す。）。本発明の紙管成型装置１では、支持部材６２と押圧部材７５が左右方向に移動可能であるので、紙管１０の中心Ｇ１のずれを修正して工具２４Ａ，２４Ｂを紙管１０の端面１０ａ，１０ｂに対して均等な力で押圧させることができる。
【００５３】
例えば、符号Ｇ２で示すように支持部材６２と押圧部材７５によって保持されている紙管１０の中心が可動工具ヘッド３側にずれている場合（この場合の端面１０ａ，１０ｂの位置をＰ２，Ｐ２’で示す。）、固定工具ヘッド４の工具２４Ｂよりも先に可動工具ヘッド３の工具２４Ａが紙管１０の端面１０ａを右向きに押圧する。そのため、支持部材６２には矢印Ｆ２で示す横方向右向きの力が作用し、つる巻きばね６１Ａ，６１Ｂの付勢力抗して横方向右向きに移動する。同時に、押圧部材７５にも矢印Ｆ２’で示す横方向右向きの力が作用し、つる巻きばね７３Ａ，７３Ｂの付勢力に抗して横方向右向きに移動する。従って、紙管１０は支持部材６２及び押圧部材７５と一体となって右向きに移動し、紙管１０の中心のずれが修正されて工具２４Ａ，２４Ｂが端面１０ａ，１０ｂに均等な力で押圧される。
【００５４】
符号Ｇ３で示すように支持部材６２と押圧部材７５によって保持されている紙管１０の中心が固定工具ヘッド４側にずれている場合（この場合の端面１０ａ，１０ｂの位置をＰ３，Ｐ３’で示す。）、工具２４Ａが端面１０ａに達する前に、工具２４Ｂにより端面１０ｂが横方向左向きに押圧される。その結果、紙管１０は支持部材６２及び押圧部材７５と共につる巻きばね６１Ａ〜７３Ｂの付勢力に抗して横方向左向きに移動するので、紙管１０の中心のずれが修正されて工具２４Ａ，２４Ｂが端面１０ａ，１０ｂに均等な力で押圧される。後述するように成型後に工具２４Ａ，２４Ｂが紙管１０の端面１０ａ，１０ｂから離れると、つる巻ばね６１Ａ〜７３Ｂの付勢力により、支持部材６２及び押圧部材７５は初期位置に戻る。
【００５５】
仮に、工具２４Ａ，２４Ｂの回転方向が同一であると、工具２４Ａ，２４Ｂから紙管１０の両端面１０ａ，１０ｂに作用する回転力によって紙管１０の外周面１０ｃと支持部材６２及び押圧部材７５との間に滑りが生じ、紙管１０がその軸線Ａ３回りに回転するおそれがある。紙管１０がこのように回転すると、端面１０ａ，１０ｂ及びその近傍を良好に成型することができない。しかし、本実施形態では、前述のように工具２４Ａ，２４Ｂの回転方向Ｒ１，Ｒ２は互いに逆方向であり、工具２４Ａ，２４Ｂから紙管１０の両端面１０ａ，１０ｂに作用する回転力は互いに逆向きである。そのため、紙管１０の外周面１０ｃと支持部材６２及び押圧部材７５との間に滑りが生じることによる紙管１０の回転を防止することができる。
【００５６】
紙管１０の端面成型が完了すると、可動工具ヘッド３及び固定工具ヘッド４の中空ロッド３１が後退し、それと共に駆動軸２７も後退する。その結果、図７において実線で示すように工具２４Ａ，２４Ｂが紙管１０の端部から離れる。次に、紙管押圧機構９のエアシリンダ７４のロッド７４ａが引き込まれ、それによって押圧部材７５が上昇して紙管１０から離れる。さらに、紙管支持機構８のエアシリンダ５４のロッド５４ａが引き込まれる。その結果、支持部材６２が降下し、紙管１０は再び紙管搬送路７８上に載る。また、支持部材６２が離れると紙管１０は紙管搬送路７８上を転動して紙管成型装置１から排出される。続いて、第２のストッパ機構８２のストッパ９６Ａ，９６Ｂが引込位置に戻る。その後、第１のストッパ機構８１のストッパ９３Ａ，９３Ｂが再び引込位置となり、上述のの動作が繰り返される。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る紙管端面成型装置及びその方法によれば、回転する一対の工具を押圧することにより紙管の両端の端面を同時に成型するので、紙管１個当たりの端面の傾斜やバリの修正に要する時間を短縮することができ、効率的に紙管の端面の成型を行うことができる。また、紙管の端面を研磨しないので、紙粉が発生しない。
【００５８】
また、紙管保持手段の紙管支持機構と紙管押圧機構が弾性手段の付勢力に抗して紙管の軸線方向に移動可能とした場合、紙管の軸線方向の位置が一方の工具ヘッド側にずれていても、工具によって端部を押圧された紙管が紙管支持機構及び紙管押圧機構と共に軸線方向に移動してずれが修正される。従って、紙管の両端の端面を確実に成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る紙管端面成型装置を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る紙管端面成型装置を示す平面図である。
【図３】可動工具ヘッドを示す断面図である。
【図４】（Ａ）は工具を示す斜視図、（Ｂ）は工具ヘッドを示す平面図、（Ｃ）は成型ピースを示す斜視図である。
【図５】図４（Ｂ）のＶ−Ｖ線での部分断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線での部分断面図である。
【図７】紙管保持機構を示す正面図である。
【図８】可動工具ヘッドを図１の矢印ＶＩＩＩ方向から見た矢視図である。
【図９】紙管搬送路を示す側面図である。
【図１０】（Ａ）は紙管切断状況を示す平面図、（Ｂ）は紙管切断部の拡大断面図である。
【図１１】従来の紙管の使用状況を示す正面図である。
【図１２】従来の紙管の他の使用状況を示す正面図である。
【符号の説明】
１  紙管端面成型装置
２  架台
３  可動工具ヘッド
４  固定工具ヘッド
５  紙管保持ユニット
６  紙管給排ユニット
７  コントローラ
８  紙管支持機構
９  紙管押圧機構
１０  紙管
１０ａ，１０ｂ  端面
１０ｃ  外周面
１０ｄ  内周面
１７  ビーム
１８  レール
２６  モータ
２７  駆動軸
２８  シリンダ機構
２９  チューブ
３１  中空ロッド
３７  ピストン
４３Ａ，４３Ｂ  プーリ
４４  ベルト
４６  工具本体
４６ａ  取付孔
４６ｂ  突出部
４６ｃ  環状溝
４６ｄ  底壁面
４６ｅ  外側壁面
４６ｆ  内側壁面
４６ｇ  収容孔
４７  成型ピース
４７ａ  面
５４  エアシリンダ
５７，６３  スライダ
５８  レール
５９  シャフト
６１Ａ，６１Ｂ  つる巻ばね
６２  支持部材
６２ａ  支持溝
７２  ブロック
７２ａ  挿通孔
７３Ａ，７３Ｂ  つる巻ばね
７４  エアシリンダ
７５  押圧部材
７５ａ  押圧溝
７７Ａ，７７Ｂ  搬送板
７８  紙管搬送路
８０  位置決め機構
８１  第１のストッパ機構
８２  第２のストッパ機構
８３  昇降板
９１Ａ，９１Ｂ  位置決め板
９２Ａ，９２Ｂ  エアシリンダ
９３Ａ，９３Ｂ  ストッパ
９４Ａ，９４Ｂ  エアシリンダ
９６Ａ，９６Ｂ  ストッパ
９７Ａ，９７Ｂ  エアシリンダ
９７ａ  ロッド
【図１】
2004210442.tif 000003
【図２】
2004210442.tif 000004
【図３】
2004210442.tif 000005
【図４】
2004210442.tif 000006
【図５】
2004210442.tif 000007
【図６】
2004210442.tif 000008
【図７】
2004210442.tif 000009
【図８】
2004210442.tif 000010
【図９】
2004210442.tif 000011
【図１０】
2004210442.tif 000012
【図１１】
2004210442.tif 000013
【図１２】
2004210442.tif 000014