(57)【要約】抄紙機のリールアップで紙ウェブ（４０）巻取るリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）であって、リールアップが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材（３２、３３）を支持している少なくとも１つのユニット（５１、５２）を有し、各係合部材が係合部分（３６）を備え、該係合部分（３６）は、巻取り時にリールシャフトを回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されている構成のリールシャフト。本発明によれば、リールシャフトは、支持軸をもたずかつ実質的に繊維強化プラスチックからなる自立型管状スリーブ（２）を有し、該スリーブ（２）は、紙ウェブ（４０）の最初の巻付けが行なわれる外面（４）と、内面（５）とを備え、該内面（５）は、リールシャフトの両端部の軸線方向開口（７）に終端するスリーブ（２）内に軸線方向チャネル（６）を形成している。
2004501849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙機のリールアップで紙ウェブ（４０）巻取るリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）であって、リールアップが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材（３２、３３）を支持している少なくとも１つのユニット（５１、５２）を有し、各係合部材が係合部分（３６）を備え、該係合部分（３６）は、巻取り時にリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）を回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されている構成のリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）において、リールシャフト（１、９、１７、２０、２３）は、支持軸をもたずかつ実質的に繊維強化プラスチックからなる自立型管状スリーブ（２）を有し、該スリーブ（２）は、紙ウェブ（４０）の最初の巻付けが行なわれる外面（４）と、内面（５）とを備え、該内面（５）は、リールシャフト（１、９、１７、２０、２３）の両端部の軸線方向開口（７）に終端するスリーブ（２）内に軸線方向チャネル（６）を形成していることを特徴とするリールシャフト。
【請求項２】
前記リールシャフト（１、９、１７、２０、２３）は、この軸線方向開口（７）内に係合部分（３６）を受け入れて、前記着脱可能な係合の形成を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１記載のリールシャフト。
【請求項３】
前記リールシャフト（１、１７、２３）の各端部におけるスリーブ（２）の内面（５）は、前記係合部分（３６）と協働する表面部分（８）を有することを特徴とする請求項２記載のリールシャフト。
【請求項４】
前記リールシャフト（９、２０）の各端部におけるスリーブ（２）の内面（５）は表面部分（８）を有し、リールシャフト（９、２０）の各端部には管状補強部材（１０、２１）が設けられ、該管状補強部材はスリーブ（２）内に挿入される内側部分（１１）を有し、該内側部分は、スリーブ（２）の表面部分（８）に固定される外面（１４）と、係合部分（３６）と協働する内面（１５）とを備えていることを特徴とする請求項２記載のリールシャフト。
【請求項５】
前記スリーブ（２）には、その外面（４）に複数の貫通孔（１８）が設けられ、該貫通孔（１８）は、少なくとも１つの前記係合部材（３３）を通って軸線方向に延びているチャネル（３７）を介して真空システムに連通され、これによりリールシャフト（２０、２３）の少なくとも一部の内部に負圧を発生させて孔（１８）を通して空気を吸引し、巻付け時に紙ウェブ（４０）をスリーブ（２）の外面（４）に取り付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のリールシャフト。
【請求項６】
前記孔（１８）は列をなして配置され、該列はスリーブ（２）の回転軸線（３）に平行でありかつスリーブ（２）の回転方向に均一に分散されており、この構成により、スリーブ（２）には、その回転方向に、孔が設けられていない外面部分が介在された孔の反復列（１９）が形成されていることを特徴とする請求項５記載のリールシャフト。
【請求項７】
前記スリーブ（２）は４つの孔列（１９）を有し、該孔列（１９）は、１／４毎にスリーブ（２）の回転方向に反復することを特徴とする請求項６記載のリールシャフト。
【請求項８】
前記スリーブ（２）は２つの孔列（１９）を有し、該孔列（１９）は、１／２毎にスリーブ（２）の回転方向に反復することを特徴とする請求項６記載のリールシャフト。
【請求項９】
前記スリーブ（２）は少なくとも２つのスリーブ部分（２４、２５）を有し、該スリーブ部分は共通の回転軸線（３）を有しかつ連結構造（２６）により互いに連結されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のリールシャフト。
【請求項１０】
前記スリーブ部分（２４、２５）は、互いに着脱可能に連結されることを特徴とする請求項９記載のリールシャフト。
【請求項１１】
前記繊維強化プラスチックの繊維はカーボン、アラミドまたはガラス繊維からなり、プラスチックは熱硬化性プラスチックからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のリールシャフト。
【請求項１２】
紙が干渉性ウェブ（４０）として連続的に製造される抄紙機のリールアップであって、干渉性ウェブはリールアップのリールシャフト（２３、２３′、２３″）上に巻回されて紙ロール（６４、６６）を形成し、リールシャフト（２３）が巻取りコアを構成し、
空のリールシャフト（２３）のストック（４６）と、
空のリールシャフト（２３）をストック（４６）から巻取りシステムまで連続的に移動させるように構成された前進ユニット（４８）とを有し、
巻取りシステムが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材（３２、３３）を支持している少なくとも１つのユニット（５１、５２）を有し、各係合部材が係合部分（３６）を備え、該係合部分（３６）は、巻取り時にリールシャフト（２３′、２３″）を回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されているリールアップにおいて、
各リールシャフト（２３、２３′、２３″）は、支持軸をもたずかつ実質的に繊維強化プラスチックからなる自立型管状スリーブ（２）を有し、該スリーブ（２）は、紙ウェブ（４０）の最初の巻付けが行なわれる外面（４）と、内面（５）とを備え、該内面（５）は、リールシャフト（２３、２３′、２３″）の両端部の軸線方向開口（７）に終端するスリーブ（２）内に軸線方向チャネル（６）を形成していることを特徴とするリールアップ。
【請求項１３】
前記係合部分（３６）は紙ウェブ（４０）の横方向に直線的に移動して、巻取り作業に関連して軸線方向開口（７）内に導入され、前記リールシャフト（２３、２３′、２３″）は、この軸線方向開口（７）内に係合部分（３６）を受け入れて、前記着脱可能な係合の形成を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１２記載のリールアップ。
【請求項１４】
前記繊維強化プラスチックの繊維はカーボン、アラミドまたはガラス繊維からなり、プラスチックは熱硬化性プラスチックからなることを特徴とする請求項１２または１３記載のリールアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、抄紙機のリールアップ（ｒｅｅｌ−ｕｐ）で紙ウェブ巻取るリールシャフトであって、リールアップが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材を支持している少なくとも１つのユニットを有し、各係合部材が係合部分を備え、該係合部分は、巻取り時にリールシャフトを回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されている構成のリールシャフトに関する。
【０００２】
また本発明は、紙が干渉性ウェブとして連続的に製造される抄紙機のリールアップであって、干渉性ウェブはリールアップのリールシャフト上に巻回されて紙ロールを形成し、リールシャフトが巻取りコアを構成し、
空のリールシャフトのストックと、
空のリールシャフトをストックから巻取りシステムまで連続的に移動させるように構成された前進ユニットとを有し、
巻取りシステムが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材を支持している少なくとも１つのユニットを有し、各係合部材が係合部分を備え、該係合部分は、巻取り時にリールシャフトを回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されているリールアップに関する。
【０００３】
【背景技術】
最近の抄紙機のリールアップで紙を連続的に巻取るとき、リールスプール（この上に紙ウェブが巻回されて巨大なロールが形成される）に、強度に関する非常に厳重な要求がなされる。最近の抄紙機は、数千ｍ／分のウェブ速度で紙を製造し、このような機械での紙ウェブの幅は、通常２．５〜８ｍである。従って、リールスプールは、紙ロールの重量およびウェブ速度に必要な回転速度に耐える頑丈な寸法にしなければならない。従って、抄紙機のリールアップのリールスプールに課せられる要求は、紙ロールの次の加工を行なう機械例えばリワインダおよびスリッタ・ワインダでのリールスプールに課せられる要求とは全く異なっている。
【０００４】
強度についての必要条件に適合させるため、既知の形式のリールスプールは、中空鋼リールスプールで形成されている。通常、鋼リールスプールの両端部には、該リールスプールがリールアップにより回転可能に支持されるようにするための突出軸ジャーナルが設けられている。一般的な形式のリールシャフトでは、紙コアが、ロッキング装置により鋼リールスプールの外面に対して着脱可能に取り付けられる。かくして、鋼リールスプールは紙コアの支持シャフトとして機能し、紙ウェブがリールスプール上に巻回されたならば、ロッキング装置が紙コアから離脱され、次に、鋼リールスプールが、引込め装置により紙コアから引込められる。露出された鋼リールスプールには、次に、新しい紙コアが取り付けられ、かつリールアップにより位置決めされかつ次の巻取り作業で使用すべき紙コアが設けられた鋼リールスプールからなるストックに戻される。従って、紙コアは巻回された紙ロールのコアを形成し、このため、巻回された紙に同伴して次の加工工程へと移動する。紙コアは、このような加工工程中（例えば、紙ロールのリワインディング中）の適当なときに紙から離脱され、露出された鋼リールスプールが紙コア内に挿入され、その後にリールアップのための紙コアが設けられた鋼リールスプールのストック内に配置される。
【０００５】
鋼リールスプールを、紙コアの代わりに、繊維強化プラスチックからなる複合コアで覆うことは知られている。紙コアは、通常、約３回の巻取りサイクルの後、
すなわち鋼リールスプールに取り付けかつ該スプールから取り外すことを３回行なった後に廃棄しなくてはならないが、プラスチック複合コアは事実上無限回の稼動寿命を有している。
【０００６】
米国特許第３，７４３，１９９号には他の形式のリールスプールが開示されており、該リールスプールは、前述のスピンドルと同様に鋼リールスプールを有し、該鋼リールスプールの両端部には、このリールスプールがリールアップにより回転可能に支持されるようにするための突出軸ジャーナルが設けられている。しかしながら、上記リールスプールとは異なり、この場合には、紙は鋼リールスプールの外面上に直接巻回される。また、少なくとも一方の軸ジャーナルには、該ジャーナルを軸線方向に貫通しかつ鋼リールスプールの中空内部に連通しているチャネルが設けられ、かつ鋼リールスプールの外面には、該外面を通って均一に分散されかつ同様に鋼リールスプールの中空内部に連通している複数の孔が設けられている。巻取りの最初のフェーズで紙ウェブを空の鋼リールスプールの回りに巻付けたい場合には、真空ポンプが、貫通チャネルが形成された軸ジャーナルに連結されるか、両軸ジャーナルに貫通チャネルが設けられている場合には両軸ジャーナルに連結されて、鋼リールスプール内に負圧を発生する。この負圧により、鋼リールスプールの外面の孔を通る空気の流れが生じ、この空気の流れが紙ウェブを包囲する空気の膜を乱す。これにより紙ウェブは一層容易に鋼リールスプールに隣接でき、このため、鋼リールスプール上への紙ウェブの巻付きが容易になる。しかしながら、この場合には、通常、鋼リールスプールを困難なく紙ロールから引出すことができないため、鋼リールスプールは、巻回された紙に同伴して次の加工工程に移動する。紙が適当なときに鋼リールスプールから巻解かれると、鋼リールスプールは、次の巻取り作業に使用すべく、リールアップ内の鋼リールスプールのストックに戻される。
【０００７】
しかしながら、鋼リールスプールからなるリールスプールを使用すると、必然的に多くの問題が付随する。前述のように、リールスプールは所定の強度基準を満たす寸法にしなければならず、この強度基準のため、鋼リールスプールは大きい寸法および材料厚さにしなければならない。従って、慣用のリールスプールはかなりの質量およびリールスプールの回りの回転軸線に対する大きい慣性モーメントを有している。このため、慣用のリールスプールのバランスをとるのは非常に困難であり、リールスプールが、通常の巻取り回転速度を達成する、自励振動に関して危険な少なくとも１つの回転速度を超えてしまうことは殆ど不可避である。これにより、リールアップおよびリールスプールの両者に非常に大きい機械的応力が生じる。また、前記自励振動とは関係なく、慣用のリールスプールの質量および慣性モーメントが大きいことは、リールアップに、リールスプールを支持し、制御し、加速しおよび減速させるための頑丈な寸法をもたせる必要がある。慣用のリールスプールの大きい質量は、特に巻取りの最初のフェーズでの紙ウェブの線形荷重を調整することを非常に困難にする。
【０００８】
なぜならば、リールスプールの重量が線形荷重を大幅に上回るからである。ときどき生じることであるが、リールスプールが紙ロールの中心の所定位置にある状態で完成紙ロールが平面上に載置される場合には他の問題が生じる。このような場合には、紙ロールは、リールスプールの重量を受けて変形されてしまう。これは、特に、柔らかいクレープ紙の製造の場合に問題となり、この場合には、リールスプールの質量を低減させて、紙ロールが圧縮により損傷を受けないようにするためのコストが嵩む付加装置が必要になる。その上、現在の傾向、より詳しくは、柔らかいクレープ紙の製造時の目標は非常に高いウェブ速度にすることにある。このため、強度上の条件を満たすべく、非常に大きい直径を有しかつ剛性が高くかつ重い鋼リールスプール（このことは上記問題を強調する）を必要とする。
【０００９】
上記形式のリールスプールを用いるときに生じる他の問題は、巻取り中に、鋼リールスプールと、該スプールを覆う紙コアまたはプラスチック複合コアとの間にギャップが生じることである。これは、特に紙コアを用いるときに問題である。なぜならば、紙コアは、該紙コアと鋼リールスプールとの間に良好な嵌合いを確保できる公差内に製造することが困難だからである。また、紙コアは特に形状が不安定であり、このことは加工中に元の形状を喪失することを意味する。
米国特許第３，７４３，１９９号に開示されたリールスプールには、他の問題が更に生じる。鋼リールスプールの軸ジャーナルおよびこれらの緊締具は、鋼リールスプールの重量のため頑丈な寸法にしなければならない。従って、この形式のリールスプールでは、軸ジャーナルのチャネル（該チャネルを通って、空気が鋼リールスプールの中空内部から排出される）の断面積が、鋼リールスプールの中空内部を形成するチャネルの断面積より小さい。軸ジャーナルのチャネルの断面積が制限されるので、最初の巻付け時に鋼リールスプール内部に所望の負圧を達成することが困難である。
【００１０】
【発明の開示】
本発明の目的は、慣用のリールシャフトの大きい質量および慣性モーメントに付随する問題を少なくとも実質的に緩和できる紙ウェブ巻取り用リールシャフトを提供することにある。
本発明の他の目的は、すきま嵌め紙コアまたはプラスチック複合コアにより上記問題を完全に解消できるリールシャフトを提供することにある。
本発明の他の目的は、慣用のリールシャフトの大きい質量および慣性モーメントにより、負圧による最初の巻付け時に生じる問題を少なくとも実質的に緩和できるリールシャフトを提供することにある。
【００１１】
本発明によるリールシャフトおよびリールアップは、リールシャフトは、支持軸をもたずかつ実質的に繊維強化プラスチックからなる自立型管状スリーブを有し、該スリーブは、紙ウェブの最初の巻付けが行なわれる外面と、内面とを備え、該内面は、リールシャフトの両端部の軸線方向開口に終端するスリーブ内に軸線方向チャネルを形成していることを特徴とする。
【００１２】
リールシャフトが支持シャフトを欠いていることは、ここでは、リールシャフトが、これを軸線方向に通って延びかつスリーブの半径方向支持を行なうシャフトをもたないということを意味する。従って、スリーブは自立型であること、すなわち、スリーブ自体が巻取り機のリールに要求される強度を有するという特徴を有する。このことは、スリーブが、既知のリールシャフトでの鋼リールスプールにより特徴付けられる強度と同じ強度を有するということを意味する。しかしながら、リールシャフトが、プラスチック材料が含浸された繊維材料で製造されたリールシャフトであるため、本発明のリールシャフトは慣用のリールシャフトよりもかなり軽量である。これにより、慣用リールシャフトの重量および慣性モーメントが大きいということに関する前述の問題は、大幅に緩和される。
【００１３】
また、管状ロールと紙コアまたはプラスチックコアとの間のギャップについての前記問題は、リールシャフトが軸線方向支持シャフトを必要としない点で緩和される。
リールシャフトの一実施形態によれば、スリーブには、この外面を貫通する複数の孔が設けられている。少なくとも１つの前記係合部材に、スリーブのチャネルと連通する軸線方向貫通チャネルを設けることにより、リールシャフトを、該リールシャフトの少なくとも一部の内部に負圧を発生させるための真空システムに連結できる。また、負圧により補助される最初の巻付けを行うリールシャフトをプラスチック複合材料で軽量化できる。従って、係合部材の強度を損なうことなく、係合部材のチャネルの断面積を大きくできる。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるリールシャフト１の第一実施形態を示すものである。図１には、リールシャフト１の一方の端部のみが示されている。しかしながら、リールシャフト１の他端は、特に断らない限り、図示の第一端部と同一である。このため、図示の端部についてのみ以下に説明する。このことは、以下の図２〜図４についても同じである。最も簡単な形態でここに示すリールシャフト１は、この回転軸線３の回りで軸線方向に対称的な中空管状スリーブ２からなる。スリーブ２は、リールアップでの巻取り時に紙ウェブの最初の巻付けが行なわれる外面４と、内面５とを有している。内面５には、スリーブ２を通って軸線方向に延びかつスリーブ２の両端の軸線方向開口７に終端しているチャネル６が半径方向に形成されている。スリーブ２の内面５には、スリーブ２の各端部において表面部分８が設けられている。
【００１５】
巻取り作業に先立って、スリーブ２の軸線方向開口７は、リールアップの対向する両係合部材３２、３３（図６参照）を受け入れる。巻取り作業に関連して、係合部材３２、３３はスリーブ２のチャネル６内に導入され、ロッキング装置と協働しかつ該ロッキング装置により、表面部分８に対して着脱可能な係合を形成する。紙がリールシャフト１上に巻取られかつ巻取りが完了すると、リールシャフト１の両端部の係合部材３２、３３がスリーブ２から引込められた状態に配置される。かくして、スリーブ２および該スリーブ２上に巻取られた紙は完成紙ロールを形成し、スリーブ２は次の加工工程へと同伴される。
【００１６】
スリーブ２は自立型、すなわち、巻取り時にスリーブ２を支持するのに、スリーブ２内にスピンドルまたは軸線方向支持要素を全く導入する必要がないものである。従って、スリーブ２自体は、リールシャフトに課せられる強度基準を満たすことができなくてはならない。本発明によれば、スリーブ２は、適当なプラスチック材料が含浸された繊維材料である、主として繊維強化プラスチックで作られる。繊維強化プラスチックの繊維は、アーバ上に巻回されるカーボン、アラミドまたはガラス繊維が好ましく、プラスチックは、スリーブ２の製造中にアーバ上に巻回される繊維に含浸されその後に硬化される熱硬化性プラスチックが好ましい。スリーブ２の製造中に、スリーブ２の強度特性例えばスリーブ２の弾性係数は、繊維の２つの連続巻回ターンをそれぞれ異なる角度で巻回することにより制御できる。
【００１７】
スリーブ２のプラスチック複合体の形状は、リールシャフト１が、鋼リールスプールからなる慣用リールシャフトと同等の強度を有するものであることが不可欠である。しかしながら、リールシャフト１は非常に軽量でなくてはならない。この例示から、鋼リールスプールを構成する同等の慣用リールシャフトが約３１００ｋｇであるのに対し、必要な強度基準を満たすことができる、本発明の長さ５．５ｍのリールシャフトは８００ｋｇほどの軽量にできることが理解されよう。上記慣用リールシャフトの重量および慣性モーメントが大きいことに関する問題は、本発明によるリールシャフト１では大幅に緩和される。リールシャフト１の長さは、該リールシャフト１が使用される抄紙機の機械幅に適した長さであり、この長さは通常２〜８ｍである。スリーブ２の直径は３１０〜８００ｍｍの範囲内にあり、スリーブ２の材料厚さは１５〜３６ｍｍの範囲内にあるのが好ましい。
【００１８】
図２は、本発明の第二実施形態によるリールシャフト９を示し、このリールシャフト９は、カーボン繊維のように比較的脆い繊維材料がスリーブ２に使用される場合に特に適している。リールシャフト９は、前記係合部材３２、３３と協働するようにスリーブ２の各端部に１つずつ配置された２つの補強部材１０を有している。各補強部材１０は、スリーブ２と同心状で、回転対称の管状金属リングの形状を有している。金属リング１０は、スリーブ２内に貫入して該スリーブ２との剛性継手を形成する内側部分１１と、スリーブ２の端部から突出している外側部分１２とを有している。内側部分１１は、スリーブ２の表面部分８と接触してスリーブ２に強固に結合された外面１４を有している。金属リング１０は、該金属リング１０を通って軸線方向に延びているチャネル１６を形成する内面１５を有し、チャネル１６はスリーブ２のチャネル６に連通している。この場合、リールアップの係合部材３２、３３が金属リング１０のチャネル１６内に導入されてロッキング装置と協働し、金属リング１０の内面１５との着脱可能な継手を形成する。これにより、スリーブ２が摩耗および裂けから保護される。
【００１９】
図３は、本発明の第三実施形態によるリールシャフト１７を示す。この場合、リールシャフト１７は、スリーブ２の外面４にこれを貫通する複数の孔１８が設けられている点を除き、図１のリールシャフト１と全ての点で同一である。リールシャフト１７の回りに紙ウェブを最初に巻付けることに関し、負圧は、図６〜図９に関連して以下に述べる方法でスリーブ２から吸引される空気により、少なくともリールシャフト１７の一部の内部に発生される。巻付け時に、空気は孔１８を通って吸引され、紙ウェブが吸引力によりスリーブ２の外面に取り付けられる。スリーブ２の適度な重量のため、孔１８の配置は、リールシャフト１７がアンバランスにならないように考慮しなければならない。孔１８は、外面４の全体に亘ってリールシャフト１７の回転方向に均一に分散されることが重要である。好ましい配置では、孔１８がスリーブ２の長手方向の複数列に配置され、これによりスリーブ２が、その回転方向に、孔が存在しない外面部分が介在された反復孔列を形成する。図面には特に有効であることが証明された孔構造が示されており、この孔構造では４つの列１９が配置され、そのうちの３つの列のみが図４に示されている。孔の列１９はスリーブの全長に沿って延びかつリールシャフト１７の回転軸線３に対して実質的に平行である。また、スリーブ２の回転方向では、孔の列１９が１／４回転毎に反復する。
【００２０】
図５に示す他の孔構造では、孔は、スリーブ２の全長に沿って延びている２つの列１９に配置され、リールシャフトの回転軸線３に対して実質的に平行であり、かつスリーブの回転方向に１／２回転毎に反復する。図１に示したスリーブと同様に、スリーブ２の両端部の内面には、前記係合部材と協働する表面部分８が設けられている。
【００２１】
図４は、本発明の第四実施形態によるリールシャフト２０を示す。リールシャフト２０は、金属リングの形態をなす２つの補強部材２１を有している点を除き、全ての点で図３のリールシャフト１７と同じである。金属リング２１は、各金属リング２１の内面１５に前記係合部材と協働するバー溝またはスプライン２２が設けられている点を除き、図２の金属リング１０と同じである。この場合には、係合部材にも、対応するバー溝またはスプラインを設けておくのが好ましい。
【００２２】
図５は、本発明の第五実施形態によるリールシャフト２３を示す。この場合には、リールシャフト２３のスリーブ２は、リールシャフト２３の回転軸線をも形成する共通回転軸線３の回りで軸線方向に対称的な２つの同一の中空管状スリーブ部分２４、２５を有している。スリーブ部分２４、２５は、連結構造２６により互いに結合されている。各スリーブ部分２４、２５は、外面４と、軸線方向チャネル６を形成する内面５とを有している。各スリーブ部分２４、２５の内面５には、他方のスリーブ部分２５、２４に面する端部において、連結構造２６と協働する表面部分２７が設けられている。連結構造２６は、回転軸線３の回りで回転対称であるスリーブの形状を有しかつ２つの端部２８、２９を有している。これらの各端部２８、２９は、それぞれスリーブ部分２４、２５内に貫入している。連結構造２６は、該連結構造２６を通って延びている軸線方向チャネル３０を形成している。各端部２８、２９は、隣接スリーブ部分２４、２５の表面部分２７に連結されて両スリーブ部分２４、２５との継手を形成する外面３１を有している。この継手は接着剤継手のような剛性継手として形成できるが、連結構造２６とスリーブ部分２４、２５の少なくとも一方との間の継手は、適当なロッキング装置（図示せず）により着脱可能とし、必要に応じてスリーブ部分２４，２５を他方から取り外すことができるようにするのが好ましい。
【００２３】
連結構造２６は、例えば、端部２８、２９内に半径方向に挿入しかつ該端部から取り外すことができ、これにより対向する表面部分２７との着脱可能な摩擦継手を形成する、手動または空気圧で制御可能なグリップ装置で構成できる。連結構造２６のチャネル３０はスリーブ部分２４、２５のチャネル６に連通しており、これにより、リールシャフト２３は、該リールシャフトを通って延びかつリールシャフトの端部の軸線方向開口７に終端するチャネルを形成している。各軸線方向開口の内面には、前記係合部材３２、３３と協働する表面部分８が設けられている。各スリーブ部分２４、２５の外面４には、これを貫通しかつ２列（図５には１つの列１９のみが示されている）に配置された複数の孔１８が設けられている。スリーブ部分２４、２５の全長に沿って延びる孔の列１９は、回転軸線３に対して実質的に平行でありかつリールシャフト２３の回転方向において１／２回転毎に反復する。リールシャフト２３のバランスをとるため、２つのスリーブ部分２４、２５は、スリーブ部分２４の孔の列１９とスリーブ部分２５の孔の列１９とが整合するようにして互いに配置される。
【００２４】
次に、図６を参照して、前記係合部材３２、３３およびこれらの係合部材を本発明に従ってリールシャフトと協働させる方法について説明する。図６は、図５に示したリールシャフト２３を係合部材３２、３３と協働させる方法を示すが、この協働原理は前述の全てのリールシャフトに適用できるものである。各係合部材３２、３３は、第一部分３４と、該第一部分３４内に入れ子式に引込めることができる第二部分３５とを有している。係合部材３２、３３は、該係合部材３２、３３の第二部分３５が第一部分３４内に引込められていて、係合部材３２、３３がリールシャフト２３とは協働しない第一位置と、係合部材３２、３３の第二部分３５が第一部分３４から突出していて、係合部材３２、３３がリールシャフト２３と協働する第二位置とを占める。
【００２５】
係合部材３２、３３の第二部分３５は係合部分３６を有し、該係合部分３６はリ　ールシャフト２３の端部内に挿入されて、表面部分８（図５参照）と協働しかつ該表面部分８と着脱可能な係合を行なう。係合部分３６は、係合部分３６内に半径方向に挿入されかつこれから取り外される構成で、対向表面部分８と着脱可能な摩擦継手を形成する、空気圧制御可能なグリップ装置の形態をなす適当なロッキング装置（図示せず）を有する。係合部材３３には、該係合部材３３を軸線方向に貫通するチャネル３７が設けられており、該チャネル３７は、スリーブ部分２４のチャネル６と連通しかつ連結構造２６のチャネル３０を介してスリーブ部分２５のチャネル６とも連通する。係合部材３２にはこれを貫通するチャネルは設けられていない。
【００２６】
従って、スリーブ部分２５の軸線方向開口７は係合部材３２の係合部分３６により閉じられる。係合部材３３の第一部分３４には、截頭円錐状の凹部３８が設けられている。この凹部３８は真空システム（図７〜図９参照）に連結されるノズルを受け入れるように構成されている。これにより、空気が吸引力によりリールシャフト２３から排出されてリールシャフト２３内に負圧が発生される。スリーブ部分２４、２５が主としてプラスチック複合材料で形成され、従って軽量であるので、比較的大きい断面積をもつ係合部材３３のチャネル３７を形成することができる。これにより、係合部材３３が、リールシャフト２３から排出される空気の流路の障害となることが防止される。
【００２７】
図７〜図９には、干渉性ウェブ（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｗｅｂ）４０内で紙を連続的に製造する抄紙機のリールアップが３直交方向から概略的に示されている。図７は抄紙機のオペレータの側から見たリールアップを示し、図８は上方から見たリールアップを示し、図９は抄紙機の下流側端部から見たリールアップを示す。明瞭化のため、図８および図９では或る隠れた部品が除去されており、このことは明細書においてその都度示す。紙ウェブ４０は、リールアップにおいてリールシャフト２３上に連続的に巻取られる。図７〜図９において、リールシャフト２３は図５および図６に示した形式のものであるが、原則として、前述の他の実施形態の任意のものを使用することもできる。
【００２８】
リールアップは、抄紙機の長手方向に延びている２つの互いに平行で鏡像関係をなす（さもなくば、同一の）スタンド部品４１、４２を有している。第一スタンド部品４１は抄紙機のオペレータ側に置かれ、他のスタンド部品４２は抄紙機の駆動側に置かれる。抄紙機はリールドラム４３の形態をなす支持部材を有し、リールドラム４３上を紙ウェブ４０が走行する。抄紙機は更に、リールドラム４３の下流側において、該リールドラムの下でこれに平行に配置されたワイヤターニングロール４４を有する。リールドラム４３およびワイヤターニングロール４４の両者は、スタンド部品４１、４２上に回転可能に軸支されている。リールドラム４３およびワイヤターニングロール４４には無端ベルト４５が掛けられており、該無端ベルト４５は、紙ウェブ４０がリールアップに搬送されるときに抄紙機の乾燥セクション（図示せず）から出てくる紙ウェブ４０を支持する。駆動モータ（図示せず）が、ベルト４５の走行速度、従って紙ウェブの移動速度に等しい周速度をリールドラム４３に付与する。或いは、リールドラム４３は、複数のロールを通ってそのうちの１つ（例えばワイヤターニングロール４４）を駆動するベルト４５により駆動できる。他の実施形態（図示せず）では、前記ベルト４５を省略し、紙ウェブを直接リールドラム上に通す。
【００２９】
リールアップの上流側端部でリールドラム４３の上方には、空のリールシャフト２３のストック４６が配置される。ストック４６は実質的に水平な棚４７を有し、該棚４７上には空のリールシャフト２３が互いに隣接しかつリールドラム４３に対して平行に載置され、リールアップで紙ウェブを巻取るべく待機している。リールアップは、キャリジの形態をなす前進ユニット４８を有している。前進ユニット４８は、ストック４６から空のリールシャフト２３を連続的に収集して、下降アーム５０の補助により巻取る巻取りシステムに導くべく、直線的に移動できるようにレール４９上に取り付けられている。図８では、明瞭化のため、ストック４６および前進ユニット４８が省略されている。
【００３０】
前記巻取りシステムは、第一可動ユニット５１と、該ユニット５１に対して鏡像関係をなしかつキャリジの形態をなしている第二可動ユニット５２とを有している。各キャリジ５１、５２は２つの平行キャリジ本体５３、５４を有し、各キャリジ本体は、抄紙機の長手方向に直線的に移動できるように、それぞれスタンド部品４１、４２に取り付けられている。この目的のため、リールアップは、抄紙機の長手方向でのキャリジ５１、５２の前後運転に影響を与えるように配置さたアクチュエータ（図示せず）を有し、該アクチュエータとして、例えば油圧または空気圧ピストンシリンダがある。各キャリジ本体５３、５４は、スタンド部品４１、４２とそれぞれ協働するスレッジ（そり）５５と、該スレッジ５５上の枢軸５６の回りに枢着された枢動ユニット５７とを有している。枢軸５６はリールドラム４３に対して平行で、各枢動ユニット５７は、油圧または空気圧ピストンシリンダ５８の補助により枢軸５６の回りで枢動させることにより、スレッジ５５に対して上昇および下降させることができる。各キャリジ５１、５２では、図６に関連して説明した２つの係合部材３２、３３が枢動ユニット５７上に回転可能に軸支されており、上記態様でリールシャフト２３の両端部に対して着脱可能な係合を行なう。
【００３１】
リールアップは真空システムを有し、この真空システムとは、本願では、通常の大気圧より低い所定圧力を発生させるシステムをいう。真空システムは、リールドラム４３の近傍で抄紙機のオペレータ側に配置された第一真空ユニット５９と、リールドラム４３の近傍で抄紙機の駆動側に配置された鏡像関係をなす第二真空ユニット６０とを有する。各真空ユニット５９、６０は空気パイプ６１を有し、該空気パイプ６１の一端（図示せず）は真空ポンプまたは分圧タンク（図示せず）に連結される。各空気パイプ６１の他端はノズル６２に連結されている。各ノズル６２は、紙ウェブ４０の横方向の直線運動、および抄紙機の長手方向および垂直方向の運動を行なうことができるように、スタンド６７に移動可能に取り付けられている。各係合部材３３は、巻取り作業に関連して、その凹部３８（図６参照）に一方のノズル６２を受け入れるように配置される。図７〜図９に示すフェーズでは、第一キャリジ５１は、第二キャリジ５２により支持されたリールシャフト２３″から巻取りを引き継ごうとしているリールシャフト２３′を支持し、かつ第一キャリジ５１の係合部材３３は、第一真空ユニット５９のノズル６２に連結されてリールシャフト２３′内に負圧を発生させる。このフェーズでは、第二真空ユニット６０は作動しておらず、第二キャリジ５２がリールドラム４３に搬送されたときにのみ作動を開始して、空のリールシャフト２３を受け入れる。次に、第二真空ユニット６０のノズル６２が第二キャリジ５２の係合手段３３と係合される。
【００３２】
巻取り作業に関連して空のリールシャフト２３′を加速し、次にリールシャフト２３″の回転速度を制御するため、各キャリジ本体５３は、巻取り作業中にキャリジ本体５３上の係合部材３２を駆動（すなわち回転）すべく配置された補助駆動システムを有している。この目的のため、補助駆動システムは、キャリジ本体５３上に固定された電気モータおよび該モータの回転トルクを係合部材３２に伝達する駆動ベルトで構成できる駆動装置６３を有している。
【００３３】
巻取り作業には次のものが含まれる。スタート位置は図７〜図９に示す位置である。第一キャリジ５１は、完全に巻取られた紙ロール６４を搬送キャリジ６５上に移動させ、かつリールドラム４３により、前進キャリジ４８から空のリールシャフト２３′を受け入れた位置に配置される。紙ロール６６は、巻取られている間は第二キャリジ５２上にある。明瞭化のため、図９では紙ロール６４、６６が省略されている。かくして、第一キャリジ５１上の係合部材３２、３３はリールシャフト２３′に連結される。この段階では、キャリジ５１の枢動ユニット５７は上昇位置にあり、リールシャフト２３′は紙ウェブ４０とは接触していない。第二キャリジ上の紙ロール６６が殆ど完全な巻取り状態になると、第一キャリジ５１上にあるリールシャフト２３′が、第一キャリジ５１の駆動装置６３の補助によりリールドラム４３と同じ速度で回転される。同時に、第一真空ユニット５９の補助によりリールシャフト２３′内に負圧が発生される。
【００３４】
次に、枢動ユニット５７を下降させることによりリールシャフト２３′がリールドラム４３に向かって移動され、その後、紙ウェブ４０は、リールドラム４３の直ぐ下流側で紙ウェブ４０の下に配置された１つまたは幾つかのブローパイプ（図示せず）からの空気流により、リールシャフト２３′に向かって偏向される。次に、紙ウェブ４０が吸引力によりリールシャフト２３′に取り付けられ、かつリールシャフト２３′の回りに巻付けられる。巻付け時に、紙ウェブ４０と第二キャリジ５２上の紙ロール６６との接触が断たれて、紙ウェブ４０の巻取りが第一キャリジ５１に移される。今や完全に巻取られた紙ロール６６は、第二キャリジ５２により空の搬送キャリジ（図示せず）に運ばれ、次に第二キャリジ５２はリールドラム４３の上流側に搬送される。第一キャリジ５１上の紙ロールが完全に巻取られ始めると、前進ユニット４８がストック４６から空のリールシャフト２３を収集して、該リールシャフト２３を第二キャリジ５２に搬送する。次に、第二キャリジ５２の係合部材３２、３３は空のリールシャフトの端部内に導入される。次に、前進ユニット４８の下降アーム５０がリールシャフトを解放する。該リールシャフトは、この段階で、第二キャリジ５２の駆動装置６３により加速される準備が整っており、第二真空ユニット６０に連結され、かつ紙ウェブ４０に向かって下降されて、これが完了するとリールシャフト２３′から巻取りを引き継ぐ。
【００３５】
以上、本発明を幾つかの実施形態に関連して説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。例えば、図５に示した形式のリールシャフトは、３つ以上のスリーブ部分で構成できる。このようにセグメント化されたリールシャフトは、巻取り時に、紙ウェブがその長手方向に分割される場合に特に好ましいものである。スリーブ部分間の継手を、巻取り時に紙ウェブの分割位置に配置すれば、スリーブ部分を互いに分離させることにより、完成された紙ロールを部分リールに容易に分割できる。取外しは、例えば、細長い器具をリールシャフトの一方の軸線方向開口内に導入して、前記グリップ装置を解放することにより行なうことができる。
【００３６】
図５に関連して説明した連結構造２６には、該連結構造２６を通って軸線方向に延びているチャネル３０が形成されている。別の構成として、連結構造には、スリーブ部分２４、２５のチャネル６を分離する分割壁を設けることができる。この構造は、真空システムが連結される部分（単一または複数）内に実質的な負圧を容易に達成できるため、或る状況ではこの構造が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるリールシャフトの第一実施形態を示す図面である。
【図２】
補強部材を備えた本発明によるリールシャフトの第二実施形態を示す図面である。
【図３】
貫通孔が形成された本発明によるリールシャフトの第三実施形態を示す図面である。
【図４】
バー溝またはスプラインが形成された補強部材を備えた本発明によるリールシャフトの第四実施形態を示す図面である。
【図５】
２つのスリーブ部品を備えた本発明によるリールシャフトの第五実施形態を示す図面である。
【図６】
係合部材が連結された図５のリールシャフトを示す図面である。
【図７】
本発明によるリールシャフトに紙を巻取るリールアップを示す側面図である。
【図８】
本発明によるリールシャフトに紙を巻取るリールアップを示す平面図である。
【図９】
本発明によるリールシャフトに紙を巻取るリールアップを示す端面図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月2日(2002.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙機のリールアップで紙ウェブ（４０）巻取るリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）であって、リールアップが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材（３２、３３）を支持している少なくとも１つのユニット（５１、５２）を有し、各係合部材が係合部分（３６）を備え、該係合部分（３６）は、巻取り時にリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）を回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されている構成のリールシャフト（１、９、１７、２０、２３）において、リールシャフト（１、９、１７、２０、２３）は、支持軸をもたずかつ実質的に繊維強化プラスチックからなる自立型管状スリーブ（２）を有し、該スリーブ（２）は、紙ウェブ（４０）の最初の巻付けが行なわれる外面（４）と、内面（５）とを備え、該内面（５）は、リールシャフト（１、９、１７、２０、２３）の両端部の軸線方向開口（７）に終端するスリーブ（２）内に軸線方向チャネル（６）を形成しており、リールシャフト（１、９、１７、２０、２３）は、この軸線方向開口（７）内に係合部分（３６）を受け入れて、前記着脱可能な係合の形成を可能にするように構成されていることを特徴とするリールシャフト。
【請求項２】
前記リールシャフト（１、１７、２３）の各端部におけるスリーブ（２）の内面（５）は、前記係合部分（３６）と協働する表面部分（８）を有することを特徴とする請求項１記載のリールシャフト。
【請求項３】
前記リールシャフト（９、２０）の各端部におけるスリーブ（２）の内面（５）は表面部分（８）を有し、リールシャフト（９、２０）の各端部には管状補強部材（１０、２１）が設けられ、該管状補強部材はスリーブ（２）内に挿入される内側部分（１１）を有し、該内側部分は、スリーブ（２）の表面部分（８）に固定される外面（１４）と、係合部分（３６）と協働する内面（１５）とを備えていることを特徴とする請求項１記載のリールシャフト。
【請求項４】
前記スリーブ（２）には、その外面（４）に複数の貫通孔（１８）が設けられ、該貫通孔（１８）は、少なくとも１つの前記係合部材（３３）を通って軸線方向に延びているチャネル（３７）を介して真空システムに連通され、これによりリールシャフト（２０、２３）の少なくとも一部の内部に負圧を発生させて孔（１８）を通して空気を吸引し、巻付け時に紙ウェブ（４０）をスリーブ（２）の外面（４）に取り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のリールシャフト。
【請求項５】
前記孔（１８）は列をなして配置され、該列はスリーブ（２）の回転軸線（３）に平行でありかつスリーブ（２）の回転方向に均一に分散されており、この構成により、スリーブ（２）には、その回転方向に、孔が設けられていない外面部分が介在された孔の反復列（１９）が形成されていることを特徴とする請求項４記載のリールシャフト。
【請求項６】
前記スリーブ（２）は４つの孔列（１９）を有し、該孔列（１９）は、１／４毎にスリーブ（２）の回転方向に反復することを特徴とする請求項５記載のリールシャフト。
【請求項７】
前記スリーブ（２）は２つの孔列（１９）を有し、該孔列（１９）は、１／２毎にスリーブ（２）の回転方向に反復することを特徴とする請求項５記載のリールシャフト。
【請求項８】
前記スリーブ（２）は少なくとも２つのスリーブ部分（２４、２５）を有し、該スリーブ部分は共通の回転軸線（３）を有しかつ連結構造（２６）により互いに連結されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のリールシャフト。
【請求項９】
前記スリーブ部分（２４、２５）は、互いに着脱可能に連結されることを特徴とする請求項８記載のリールシャフト。
【請求項１０】
前記繊維強化プラスチックの繊維はカーボン、アラミドまたはガラス繊維からなり、プラスチックは熱硬化性プラスチックからなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のリールシャフト。
【請求項１１】
紙が干渉性ウェブ（４０）として連続的に製造される抄紙機のリールアップであって、干渉性ウェブはリールアップのリールシャフト（２３、２３′、２３″）上に巻回されて紙ロール（６４、６６）を形成し、リールシャフト（２３）が巻取りコアを構成し、
空のリールシャフト（２３）のストック（４６）と、
空のリールシャフト（２３）をストック（４６）から巻取りシステムまで連続的に移動させるように構成された前進ユニット（４８）とを有し、
巻取りシステムが、抄紙機の長手方向に移動できかつ１対の対向係合部材（３２、３３）を支持している少なくとも１つのユニット（５１、５２）を有し、各係合部材が係合部分（３６）を備え、該係合部分（３６）は、巻取り時にリールシャフト（２３′、２３″）を回転可能に支持しかつ着脱可能に係合するように配置されているリールアップにおいて、
各リールシャフト（２３、２３′、２３″）は、支持軸をもたずかつ実質的に繊維強化プラスチックからなる自立型管状スリーブ（２）を有し、該スリーブ（２）は、紙ウェブ（４０）の最初の巻付けが行なわれる外面（４）と、内面（５）とを備え、該内面（５）は、リールシャフト（２３、２３′、２３″）の両端部の軸線方向開口（７）に終端するスリーブ（２）内に軸線方向チャネル（６）を形成しており、係合部分（３６）は紙ウェブ（４０）の横方向に直線的に移動して、巻取り作業に関連して軸線方向開口（７）内に導入され、前記リールシャフト（２３、２３′、２３″）は、この軸線方向開口（７）内に係合部分（３６）を受け入れて、前記着脱可能な係合の形成を可能にするように構成されていることを特徴とするリールアップ。
【請求項１２】
前記繊維強化プラスチックの繊維はカーボン、アラミドまたはガラス繊維からなり、プラスチックは熱硬化性プラスチックからなることを特徴とする請求項１１記載のリールアップ。
【国際調査報告】
2004501849.tif 000033
2004501849.tif 000034
2004501849.tif 000035
2004501849.tif 000036
2004501849.tif 000037