(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取られてリール（Ｌ）になったウエブ材料（Ｎ）の後端部（Ｌｆ）を配置し且つ接着する工程で、巻き取られたウエブ材料（N）のリールまたはロールの直径を測定する方法であって、
前記リール（Ｌ）を回転させるステップ、
ウエブ材料（Ｎ）上の所定のポイント（Ｌｆ）が所定の位置を通過するのを検出するステップ、
前記回転の少なくとも一つのパラメータ（Ｖ，Ｔ；α）からリール（Ｌ）の直径（Ｄ）を算出するステップ、
を含む方法において、
前記リールを、リール回転手段（３，５，；２１）に対し周囲で接触するように配置することで、前記リールを回転させ、前記所定のポイント（Ｌｆ）が前記所定の位置を通過したのを、二度検出するまで、前記リールが前記リール回転手段（３，５；２１）によって回転させられ、それによって前記リールの円周とリールの直径（Ｄ）が、
前記リールの周速（Ｖ）と、前記所定のポイント（Ｌｆ）が前記所定の位置を通る第一通過と第二通過の間に経過する時間（Ｔ）から、
または、
前記リール回転手段（３，５，２１）が前記二度の通過の間に行った移動の量（α）から、
算出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
a) リール（Ｌ）に巻取られたウエブ材料（Ｎ）の後端部を開くステップと、
b) リール（Ｌ）をウエブ材料（Ｎ）を巻取る適切な方向に回転し続け、ウエブ材料上の前記ポイント（Ｌｆ）が前記所定の位置を通過する瞬間を検出するステップと、
c) 前記ポイント（Ｌｆ）が前記所定の位置を通過する第１および第２通過の間のリールの回転に関する前記パラメータを測定する間、動作（a）と（b）を繰返すステップと、
d) 前記パラメータよりリールの直径（D）を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。
【請求項３】
ウエブ材料（Ｎ）における前記所定のポイントが、前記ウエブ材料自体の後端部（Ｌｆ）の縁部によって表されることを特徴とする請求の範囲１または２に記載の方法。
【請求項４】
一連のリール（Ｌ）を、各リール（Ｌ）の後端部（Ｌｆ）を接着するための装置へと一本ずつ運ぶこと、
一本ずつ運ばれたリール（Ｌ）の全部ではなく、数本の直径を測定すること、
を特徴とする請求の範囲１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記直径の測定値（Ｄ）を参照値（Ｄo）と比較し、前記直径の測定値（Ｄ）が参照値（Ｄo）の公差範囲外にある場合に、リール（Ｌ）巻取りパラメータを修正する信号を発信することを特徴とする請求の範囲1〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
巻き取られたウエブ材料のロールまたはリールの後端部を接着するため、リール（Ｌ）の後端部を接着する角位置にリールを配置するようにプログラムされた接着装置であり、前記リール（Ｌ）を巻取り方向に回転させるリール（Ｌ）の回転手段（３，５；４；２１）と、前記リールに周囲で接触する前記リール回転手段と、前記ウエブ材料（Ｎ）の外層にあるポイント（Ｌｆ）が所定の位置を介して通過するのを検出するセンサ手段（１３）と、を備えた装置において；
前記所定の位置を介する前記所定のポイント（Ｌｆ）の連続した二度の通過を検出して、リール（Ｌ）の周速及び、前記二度の通過の間に経過する時間（Ｔ）から、または前記リールの回転手段（３；５；４；２１）が、前記二度の通過の間に前記リールを回転させるため行う動きの量（α）から、前記リールの円周を計算し、直径を算出する制御手段（１５）を備え、前記周速または前記動きの量（α）を決定するために設けられた検出手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
ウエブ材料（Ｎ）の末端部分を解く解放手段（７）をさらに有することを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。
【請求項８】
前記リールの回転手段（３，５）と、前記解放手段（７）と、前記センサ手段（１３）とが、接着剤（Ｃ）のディスペンサ（１７）による連続接着のために、ウエブ材料（Ｎ）の後端部（Ｌｆ）を配置する手段を構成することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記リール（Ｌ）の回転手段（３，５）が、リール（L）に接触させる少なくとも一本のロール（３）を備え、前記検出手段（１７）が、前記所定の位置を介して前記ポイント（Ｌｆ）が連続して二度通過する間に、前記ロールの動きの量（α）である回転角度を検出することを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。
【請求項１０】
前記リール（L）の回転手段（２１）が、輪状の可撓性部材（２１）から成り、前記検出手段（２７）が前記可撓性部材の速度または動きを検出することを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えば紙、ティッシュペーパー等のようなウエブ材料のロールまたはリールの直径を測定する方法および装置に関するものである。
さらに詳細には、本発明は、ウエブ材料のリールの後端部を接着するための接着装置への採用に適した装置に関するものである。
これらの用途のための接着装置は、1本またはそれ以上の大型直径リールを、トイレットペーパー、家庭用の吸収紙、ペーパータオル等のような紙の小型ロールにする紙変換ラインにおいてしばしば利用される。
背景技術
このタイプの変換ラインには、いわゆる巻戻し機があり、巻戻し機とはつまり、その直径が出来上り製品の直径と等しいウエブ材料をリールまたはロールに巻戻す機械である。出来上りのロールは巻戻し機から解放されて次の作業ステーションへ送られる。次の作業ステーションとは、リールを仕上りの大きさの小型ロールに切断し、パッケージングする連続処理の間に起こる誤った巻戻しを防止するために、巻取られた材料の後端部をリールの外表面上に接着するものである。
現在、自由端を接着するための接着機械は多種ある。例えば米国特許明細書第4、026、752号、第4、299、642号、第4、475、974号、第4、963、223号、第5、242、525号、英国特許明細書第1、326、043号、第2、073、719号、欧州特許明細書第0 481 929号、さらに、国際明細書の公告WO-A-9515902、WO-A-9515903である。別タイプの接着機械も多く設計され、特許を取得して利用されおり、上述した機械は後述の説明にあるように、本発明を取付けることが可能な接着機械のほんの数例である。
現在公知の従来装置の全ては、ウエブ材料の後端部が、様々なシステムによってほどかれ、次に支持シリンダ等の対の上でリールを巻取り方向に回転させることによって徐々に巻戻され、これにより自由端をセンサが検出した所定の位置に位置付けするため、後端部の解放及び配置ステーションを利用するものである。自由端が正確な位置に位置付けされると、ウエブ材料に接着剤が塗布されて自由端が巻戻される。接着剤の塗布は同じ接着ステーションにおいて、もしくは、後端部の位置に関連するリファレンス（基準）を失うことなくリールを任意の手段で移送する後続のステーションにおいて行うことが可能である。接着剤はほどかれた端部、または巻取った状態の材料に塗布されるが、いずれの部分に接着剤を塗布した場合も、自由端の位置付けシステムを設けた全ての接着機械に取付けられる本発明の目的は同じである。
パッケージングおよび販売のために大型直径のリールを小型ロールに変換する処理の重要な局面の1つは、パッケージングの最中の問題発生を防ぐために、小型ロール（および巻戻し機によって形成されたリール）の直径がある公差の範囲内に保たれなければならないという事実である。この達成はしばしば困難である。これは、大型直径リールに巻取られたウエブ材料の厚さが一定でなく、しばしば可変であり（従来においてこの可変は公知でないが）、これはリールからリールまでのみでなく、利用する紙が内径方向に押圧されているために紙の厚さ如何では同じリールにおいてでさえ外側の値が大きく内側の値が小さい場合があるという事実のためである。巻戻しの最中に与えられたパラメータが固定値である場合（紙の長さと張力、可動巻取りロールによって付加された圧力等）、巻戻し機で製造したリールの直径が変化して公差の範囲から脱してしまう。
従って、巻取りパラメータに対して素早い調整動作をとるために製造の際にリールの直径を読取り、これによりリールの実際直径が理論的基準直径と大きく異なってしまうことを防止することが望ましい。米国特許明細書第5、267、703号には、巻取りパラメータが調整可能な巻戻し機の例および巻き取り手段の例が開示されている。これは、リールがまだ巻戻し機にある際の、適切なセンサ手段を用いた直径の測定に基づくものである。
発明の目的
本発明の目的は、必要な所で巻取りパラメータを調整し直径を公差の範囲内に保持するよう巻取りパラメータを修正するために、例えば巻戻し機によって製造したリールの直径を読取る新しいシステムを提供することである。
本発明の別の目的は、紙加工ライン内の接着機械に利用できる、直径読取り方法および装置を提案することである。
本発明のさらに別の目的は、技術的改良をほとんど必要とせずに、または全く必要とせずに、既存の装置に容易に採用できる直径制御方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的と利点は、本明細書の以降の説明を読むことにより当業者に明確になるであろう。
発明の開示
本発明は、本質において、巻取ったウエブ材料のリールまたはロールの直径を、該リールを回転させることにより、また、ウエブ材料の所定のポイントが所定の位置を通過する瞬間を少なくとも2度検出することにより測定する。リールの直径は、該2つの所定の位置間の間隔において、リールの回転に関連するパラメータより得られる。
実際に、本発明の1つの実施例において、リールを回転手段の上に配置することができ、この回転手段とは例えばロールの対であり、これはリールを回転させ、ウエブ材料上の所定のポイントが所定の位置を通過する際の、該回転手段が2つの瞬間の時間の間隔の間において動く量を検出するための検出手段を備えている。リールの直径はこの動きの量から求められる。
1本のロールまたはロールの対の手段によってリールの回転が引起こされた場合、検出された動きはロールの回転の角度によって呈される。リールとロールの間にずれがないと仮定すると、所定の位置を通過するウエブ材料上の所定のポイントの第1および第2通過の間に経過する時間間隔においてロールによってスイープ（さっと走査）された回転の角度は、リールの円周の長さおよびその直径の算出に利用される。
別の実施例においては、本発明は、該リールを従来の速度で回転させることにより、また、ウエブ材料上の所定のポイントが所定の位置を通過する時を少なくとも2度検出することにより、巻取られたウエブ材料のリールまたはロールの直径を測定することを含む。該2つの通過の間に経過する時間を測定することにより、該速度と該時間の値からリールの直径を算出することが可能である。
理論上では、例えば複数のサンプルを取ってその測定を行うことにより、この方法を、ウエブ材料のリールを製造する作業工程のいかなる箇所においても、もしくは製造工程以外においてさえも適用することができる。測定がインラインに行われている場合には、巻取りパラメータを修正するために、測定された読取りを有利に利用して所定の公差の範囲から逸脱を防止することができる。
一般的な方法は、上述した紙変換において特に有益である。このために、変換工程の既に存在する段階、すなわち接着の前にウエブ材料の後端部を位置付けする段階、において本発明の方法を適用することが有益である。この使用において方法は、
a)  リールに巻取られたウエブ材料の後端部を開く工程と、
b)  リールをウエブ材料を巻取る適切な方向に回転し続け、ウエブ材料上の前記ポイント（後端部が典型的）が前記所定の位置を通過する瞬間を検出する工程と、
c)  例えば前記ポイントが前記位置を通過する第1および第2通過の間に経過する時間、または、リール回転手段の動作量のような、リールの動きに関するパラメータを測定する間に動作（a）と（b）を繰返す工程と、
d)  リールの回転動作に関する前記パラメータから、リールの直径を算出する工程を備えている。
この形式において、直径の測定は、紙の端部を開き検出する第2動作に関連する時間の量、すなわち、リールを完全に1回転するために要する時間の量は非常に短い。さらに、全部のリールにではなく、適当なリールにのみチェックを実行することにより、接着の前に行う自由端の2度の位置付けに要する時間が削減される。この方法は、巻取りパラメータを自動的に調節するように接着機械に設けられた読取りを使用するためのものである場合、機械の制御プログラムを修正すれば、また、もし必要であれば巻戻し機の制御プログラムを修正すれば、既存の接着機械に利用できる。本発明の方法の大きな利点は、この方法が非常に安価で実行できるものであり、また既存のラインに機械的な修正をする必要がないことである。
本発明はまた、上述した方法を実行するための装置に関するものでもある。この装置は、
−  前記リールを巻取り方向に回転させる手段と、
−  前記ウエブ材料上のポイントが所定の位置を通過する瞬間を検出するセンサ手段と、
−  リールの回転に関連するパラメータから、例えば、リール回転手段の動きから、または前記リールの回転速度の値から、または前記ポイントが前記所定の位置を通過する連続する2つの通過の間に経過する時間から、前記リールの直径を算出する制御手段とを備えている。
実際には、ウエブ材料の後端部の通過を検出することにより測定が有利に行われるため、この装置はさらに、ウエブ材料の末端部分を解くための解法手段も備えている。
上述した理由のために、この装置はこの場合、ウエブ材料の自由端を接着するための接着機械の一体部分を有利に形成し、この一体部分はさらに、自由端の接着の前に自由端を位置付けする。
本発明の方法および装置のその他の有利な特徴については、添付の請求の範囲で説明する。
【図面の簡単な説明】
本発明は説明と添付の図面によってさらに明確に理解されるであろう。添付の図面は実質的および非限定的な本発明の例を示すものである。
第1図〜第7図は、1つの可能な実施例における本発明による方法の7つの連続する段階を略図で示すものである。
第8図と第9図は２つの改良実施例を示す。
好ましい実施例の詳細な説明
次に該方法を、リールに巻取られたウエブ材料の後端部を接着する処理と共に説明するが、しかしながら、これが好ましい形ではあるが、本発明の方法が限定的に理解されてはならないことを認識するべきである。これは、接着以前の切り離す段階にも、もしくは後端部が接着されない工程にさえも適用できる。
本発明の方法を適用できる接着機械は無数にあるため、また、接着機械の様々な機械的部分の詳細な説明が本発明の理解において必須ではないため、機械の重要な構成部材についてのみ以下に漠然と説明することにする。本発明の方法を利用できる機械についてのさらに詳細な説明については、前に引用したこれ以前の特許、もしくは同分野のこの他の特許を参照のこと。当業者は以下の説明を基礎として、本発明を全ての接着機械に、または接着機械の要素のいくつかしか備えていない、より単純な機械にさえも実行することが可能であることがわかるであろう。
第1図は、ウエブ材料NのリールLの後端部Lfを接着する工程の第1段階を示す。リールLは正しい位置に位置付けされており、従来の速度、また、好ましくは一定の速度で同方向に回転するシリンダ3、5の対の上に支持されている。2つのシリンダ3、5の上方には、リールLが回転してこの端部が第１図に示した位置を通過する際に、自由端Lfを持上げる吹ノズル7が配置されている。これにより自由端Lfとウエブ材料Nの１部分が解かれ、第２図に示すように表面9の上に落ちる。表面9は真空箱11の上壁であり、また表面9には適切に孔があけられているため、真空箱11内の真空がウエブ材料Nを表面9上に吸着する。
支持表面9の上方には、符号13で略図的に示した光センサまたは他の適当なタイプのセンサが設けられ、もし必要であれば、これを位置調節可能にすることができる。このセンサは、後端部Lfの縁の、表面9上の所定のポイントの通過を検出する。さらに詳細には、自由端Lfが第３図に示す位置に来た瞬間にセンサ13が信号を発信する。２つのシリンダ3と5がまだ回転しており、それにより後端部Lfを徐々に巻戻すため、後端部Lfがこの位置に到達する。
従って、これまでの説明は、リールLの後端部Lfを従来のタイプの接着機械内に位置付けする通常段階に相当する。従って、従来の接着機械においては、位置付け段階はこれで終了しリールは接着段階へと進むが、これに対して本発明では、上述した動作が再度繰返されるまでシリンダ3と5の回転を続行する。これについては第4図、第5図に示す。
シリンダ3、5の回転速度がわかっており、これによりリールLの周速Vもわかっているので（リールLとシリンダ3、5の間にずれがないという合理的な仮定による）、センサ13が発信した信号（第3図に簡単に示す）と同センサが発信した第2信号（第5図に簡単に示す）の間の時間Ｔの間隔を読むことにより、次の方程式を使ってリールの直径Ｄを非常に正確に算出することができる。
Ｄ＝Ｖ＊Ｔ／π
センサ13からの2つの連続する信号を受信し、シリンダ3、5の回転速度を記憶している中央処理ユニット15（第5図に簡素化のためのみに示す）は、リールL上でその後の動作が行われる前に直径Ｄを算出することが可能である。直径Ｄの算出値が理論的値Do周辺の公差の許容範囲外である場合、中央処理ユニット15が巻戻し機（または、図示していないが、巻戻し機を制御する別の中央処理ユニット）に対し巻取りパラメータを修正するための修正信号を送る。この修正はもちろん、測定されたリールの後に来るリール、およびその間に製造されたリールのみに影響するものであるが、理論的値Doからの過剰な逸脱も十分に防止する。
直径Ｄの算出には後端部Lfの位置付けに要する時間を2倍することが必要なため、直径チェックを全部のリールにではなく、いくつか、例えば10本毎に1本に行うことが好ましい。これによりチェック時間を実質的に非常に短くでき、接着機械が上流にある巻戻し機からの出力（或いは、複数の接着装置が一つの巻取り装置用として提供されている場合には、出力の送り出しの割合で）を問題なく吸収できる。全リールに対してではなく、いくつかのリールに対する断続的なチェックでも、直径公差が巻取りパラメータの適切な修正と共に確実に保たれるようにするためには十分である。
直径を測定し後端部Lfを位置付けした後、接着剤が塗布される。この動作を、説明した例において第6図に示している。接着剤Cは、リールLの軸に対して平行に動くノズル17によって塗布される。接着剤の塗布は、位置付けが行われたステーションと同じステーションで、またはその他のステーションで行うことができ、移動ノズル（例に示す）、または、例えばリールを、接着剤が排出される溝に沿った表面上で回転させる方法、あるいはその他の手段といった他の従来システムによって行うことができる。接着剤塗布のためにリールを接着ステーションへ移動する方法を、この後の後端部を閉じる動作と同様、第7図に略図的に示しているが、本発明の目的にとっては不適切である。
本発明の別の実施例において、2本のロール3、5のいずれかと接続したエンコーダ17（簡略化のため、ロール5と接続している場合を第5図のみに示す）が、センサ13による第1および第2読取りの間に経過する時間の間隔においてロール5が回転する角度を検出する。ロール5の直径を与え、リールLとロール5の間にずれ（例えば、ロール5に摩擦率の高いコーティングを施すなど）がないと仮定すると、エンコーダ17が検出した角度を次の方程式を使ってロールLの直径Ｄを得るために利用できる。
Ｄ＝αＲ／π
この方程式において、Ｒはロール５の半径であり、αは、エンコーダ17が検出した角度であり、ラジアンの単位で示す。値αRは、後端部Lfがセンサ13の前を通過する2つの瞬間の時間の間隔におけるロール5の周速の積分（integral）を実質的に表現したものである。
第8図に示す実施例において、リール回転手段は、単一の駆動ロール5と、例えば適切な合成樹脂でコーティングした、低い摩擦率を有する傾斜した支持板6から成る。エンコーダ17は駆動ロール5と接続しており、ロールの回転角度αを検出する。エンコーダ17とセンサ13から発信される信号が中央処理ユニットに送られる。この動作は上述したものと同じである。角度エンコーダ17でなくても、回転角度は、前述した技術に類似する、時間と速度に基づく測定技術によって測定することができる。
第9図は、2つの滑車23、25の周囲に走るベルト8によってリールLが回転される実施例を示す。リールLがベルト21、遊びロール4上に押圧されるが、遊びロール4は第8図中の表面6に類似する支持表面であってもよい。中央処理ユニット15は、エンコーダで生成され、周りをベルト21が走行する滑車23、25の1つから得た、動きまたは速度を表わす信号を受信する。これとは反対に、信号は、ベルト21の1つの表面上の一連の等距離のリファレンスマーク21A、またはその他のベルトの動きに関する情報を提供するための適切なリファレンスを読取るセンサ２７から得ることもできる。この資料は、既に説明したリールLの直径の算出方法の内の1つに利用することができる。
ここで説明した実施例は様々に組合わせることが可能である。
図面は、純粋に本発明の実質的なデモンストレーションの方法によって与えられた例のみを示すものであり、これにより、本発明の基礎となる概念の範囲を逸脱しない限り、本発明を形状、配置に関して変更することが可能である。添付の請求の範囲中のいかなる参照符号も、説明と図面を参照した請求の範囲の読解を容易にする目的のものであり、請求の範囲による保護の範囲を限定するものではない。
【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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【図９】
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