(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状原紙を従動供給する原紙供給部と、
紙管移動方向の下流側に向けて延びるマンドルと、該マンドルの両側に立設した一対の基柱と、前記マンドルおよび一対の基柱にかけて略８字形状に張設したエンドレスベルトとを備え、前記エンドレスベルトの回転により前記帯状原紙を給紙してマンドルに巻き付け、紙管を形成する紙管形成部と、
紙管移動方向に沿って上流側の基端位置から下流側に向けて前進するとともにその前進位置から基端位置に向けて後退するスライド台と、該スライド台上に配設され該スライド台と一緒に移動するとともに前記マンドルと同一軸心上に配置した芯材と、該芯材に外嵌供給される紙管を切断する切断機構とを備え、前記マンドルから所定長さの紙管が進出すると、前記スライド台を紙管の移動速度と同一速度で前進移動させながら前記切断機構によって紙管を切断した後、基端位置に後退する紙管切断部と
からなる紙管製造装置において、
実際の紙管の形成速度を検出する紙管形成速度検出手段を設け、
前記紙管形成速度検出手段によって検出した紙管形成速度に基づいて、次に前記マンドルから所定長さの紙管が進出するまでの時間ｔ１を演算し、
前記紙管切断部のスライド台を前進移動した前進位置から基端位置に戻す時間が、前記時間ｔ１と略同一になるようにスライド台の後退速度を調整するようにしたことを特徴とする紙管製造装置。
【請求項２】
前記紙管形成速度検出手段は、前記原紙供給部から従動供給される帯状原紙の進出量を検出する原紙進出量検出手段と、該原紙進出量検出手段からの入力に基づいて紙管形成速度を演算する演算手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の紙管製造装置。
【請求項３】
前記原紙供給部は、帯状原紙の進出に従動する複数のローラを備え、前記原紙進出量検出手段は、所定のローラの回転を検出するパルス発生器からなることを特徴とする請求項２に記載の紙管製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙管製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の紙管製造装置は、帯状原紙を従動供給する原紙供給部と、紙管形成部と、紙管切断部とを備え、紙管形成部により原紙供給部から帯状原紙を給紙して螺旋状に巻回した紙管を連続的に形成し、この形成した紙管を紙管切断部に供給して該紙管切断部で希望の長さに切断するものである。
【０００３】
前記紙管形成部は、水平に固定したマンドルと、該マンドルの両側に配設した一対の基柱と、前記マンドルおよび一対の基柱にかけて略８字形状に張設したエンドレスベルトとを備えている。そして、前記エンドレスベルトの駆動により、ロール状に巻回された帯状原紙を原紙供給部から給紙し、該マンドルの周囲に前記帯状原紙を螺旋状に巻回して連続的に紙管を形成する。
【０００４】
前記紙管切断部は、基台に紙管の移動方向に沿ってスライド可能としたスライド台と、該スライド台と一緒に移動するとともに前記マンドルと連続する芯材と、該芯材に外嵌した紙管を切断する切断機構とを備えている。そして、マンドルから進出した紙管の移動速度と同一速度で前記スライド台をスライドさせながら、前記切断機構によって希望の長さに切断する。
【０００５】
なお、前記紙管形成部での紙管の形成速度は、エンドレスベルトの速度に依存しており、その速度を増加すれば紙管が速く製造され、速度を低減すれば紙管が遅く製造される。また、基柱を回転させることによるエンドレスベルトの駆動は、その張設力とマンドルとの抵抗により、設定した駆動力と実際の回転（紙管の形成速度）とは異なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記紙管製造装置では、紙管切断部のスライド台は、切断する紙管の長さに拘わらず、前進移動した位置から基端位置に戻す時間（後退速度）を一定とし、最短の紙管切断長さに合わせて最速で後退させるようにしている。そのため、このスライド台の後退動作中には、紙管の内周部では、前記芯材が紙管の移動方向と逆向きに移動し、外周部では紙管の外周部を位置決めするための部材が紙管の移動方向と逆向きに移動する。その結果、図１０に示すように、紙管１を形成する帯状原紙１ａの貼り合わせ部分に、圧縮方向の力が加わり、その貼り合わせ領域に不均一な過剰重畳部分１ｂが生じるという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明では、紙管を形成する帯状原紙の貼り合わせ部分に不均一な過剰重畳部分が生じることを防止できる紙管製造装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の紙管製造装置は、帯状原紙を従動供給する原紙供給部と、紙管移動方向の下流側に向けて延びるマンドルと、該マンドルの両側に立設した一対の基柱と、前記マンドルおよび一対の基柱にかけて略８字形状に張設したエンドレスベルトとを備え、前記エンドレスベルトの回転により前記帯状原紙を給紙してマンドルに巻き付け、紙管を形成する紙管形成部と、紙管移動方向に沿って上流側の基端位置から下流側に向けて前進するとともにその前進位置から基端位置に向けて後退するスライド台と、該スライド台上に配設され該スライド台と一緒に移動するとともに前記マンドルと同一軸心上に配置した芯材と、該芯材に外嵌供給される紙管を切断する切断機構とを備え、前記マンドルから所定長さの紙管が進出すると、前記スライド台を紙管の移動速度と同一速度で前進移動させながら前記切断機構によって紙管を切断した後、基端位置に後退する紙管切断部とからなる紙管製造装置において、実際の紙管の形成速度を検出する紙管形成速度検出手段を設け、前記紙管形成速度検出手段によって検出した紙管形成速度に基づいて、次に前記マンドルから所定長さの紙管が進出するまでの時間ｔ１を演算し、前記紙管切断部のスライド台を前進移動した前進位置から基端位置に戻す時間が、前記時間ｔ１と略同一になるようにスライド台の後退速度を調整するように構成している。
【０００９】
前記紙管製造装置では、実際に紙管が形成される速度に基づき、マンドルから所定長さの紙管が進出する時間ｔ１、即ち、スライド台を基端から前進移動を開始する時間を演算し、その時間を後退時間として最大限利用するようにスライド台の後退速度を調整する。そのため、紙管を形成した帯状原紙の貼り合わせ部分に圧縮する方向の力が加わり、その貼り合わせ部分に不均一な過剰重畳部分が生じることを最大限に抑制できる。
【００１０】
具体的には、前記紙管形成速度検出手段は、前記原紙供給部から従動供給される帯状原紙の進出量を検出する原紙進出量検出手段と、該原紙進出量検出手段からの入力に基づいて紙管形成速度を演算する演算手段とからなる。
この場合、前記原紙供給部は、帯状原紙の進出に従動する複数のローラを備え、前記原紙進出量検出手段は、所定のローラの回転を検出するパルス発生器からなることが好ましい。
このようにすれば、紙管形成部の紙管形成ラインの周囲に余分な機器を付加することなく、実際の紙管の形成速度を確実に検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１および図２は、本発明の実施形態に係る紙管製造装置を示す。本装置により製造される紙管１は図１において右から左に移動する。なお、以下、同図において右側を上流側、左側を下流側という。この紙管製造装置は、基台２の上流側に紙管形成部３、下流側に紙管切断部９を設け、かつ、前記紙管形成部３の横に原紙供給部３２を設けた構成になっている。
【００１２】
前記紙管形成部３は、大略、基台２に設けたヘッド２ａの側面に下流側に向かって水平に固定した管状のマンドル４と、該マンドル４の両側に立設した一対の基柱５Ａ，５Ｂと、マンドル４および一対の基柱５Ａ，５Ｂにかけて略８字形状に張設したエンドレスベルト８からなる。
【００１３】
前記基柱５Ａ，５Ｂは基柱支持台６の上に立設されており、これらは基柱支持台６の下部に配設した駆動モータ７によってそれぞれ回転駆動するものである。前記基柱支持台６は、前記基台２に対して水平方向に回動可能に設けられ、エンドレスベルト８のマンドル４に対する進入角を設定できるようになっている。なお、これら基柱５Ａ，５Ｂ間の間隔は、周知のスライド構造により調節可能になっている。また、基柱５Ａ，５Ｂの上流側と下流側の位置関係を変更することにより、形成する紙管１の巻き方向を変更することができる。
【００１４】
前記エンドレスベルト８は、一方の基柱５Ａに掛け回されてから、９０°ひねられてマンドル４に１回巻回され、さらに９０°ひねられて他方の基柱５Ｂに掛け回された後、１８０°ひねられて基柱５Ａに戻るようにしてある。
【００１５】
前記紙管切断部９は、紙管形成部３から供給される紙管１の移動方向に沿って移動可能なスライド台１０と、紙管１の内部に挿通して保持する芯材１２と、紙管１の切断機構２３とからなる。
【００１６】
前記スライド台１０は、紙管移動速度と同一速度で、上流側の基端位置から下流側に向けて前進するとともに、その前進位置から基端位置に向けて後退するものである。このスライド台１０は、前記基台２上に設けたガイドレール１１とガイド部材との係合、および、モータの出力軸に接続したボールネジにより往復移動可能とされている。
【００１７】
前記芯材１２は、ブラケットによりスライド台１０に固定した一対の支持ローラ１３上に載置され、その上で連動回転機構１４によってスライド台１０と一緒に移動しながら紙管１と同方向に回転するものである。この芯材１２は、前記マンドル４と同一軸心上に配置され、後述するインナーシャフト２２によってマンドル４と連続するように構成されている。
【００１８】
前記連動回転機構１４は、前記ヘッド２ａの内部に配設されており、図２に示すように、大略、長手方向に架設した一対のガイドロッド１５と、該ガイドロッド１５にスライド可能に配設した連結基板１６と、該連結基板１６に貫通するとともに図示しないモータに接続した非円形状の駆動ロッド１７とを備えている。前記連結基板１６は、連結ロッド１８によって前記スライド台１０と連結され、該スライド台１０の移動に連動して前進移動する。また、この連結基板１６には、駆動ロッド１７の回転駆動により回転する第１プーリ１９が設けられるとともに、その上方に第２プーリ２０が回転可能に設けられ、これらにかけてベルト２１が巻回されている。前記第２プーリ２０は、前記マンドル４と対応する位置に設けられ、このマンドル４を貫通して前記芯材１２に固定するインナーシャフト２２が固定されている。
【００１９】
前記切断機構２３は、前記芯材１２に外嵌した状態で供給される紙管１を切断するもので、スライド台１０上にブラケット２４を介して架設したロッド２５に移動可能に取り付けられている。具体的には、この切断機構２３は、図３に示すように、枠体２６の上部に回動可能に固定したシリンダ２７と、枠体２６の下部に回動可能に固定したアーム２８に着脱可能に取り付けたカッター２９とを備え、前記シリンダ２７のロッドが前記アーム２８に回動可能に固定されている。なお、前記アーム２８におけるカッター２９の逆側には、該カッター２９の回転を不可能とするためのロック機構として歯車３０とロック部材３１とが設けられている。本実施形態では、４つの切断機構２３が設けられている。
【００２０】
前記原紙供給部３２は、複数の糊付けした帯状原紙１ａを前記エンドレスベルト８の回転駆動により従動供給するもので、図４に示すように、基枠３３上に複数のローラ３４Ａ〜３４Ｅが回転自在に並設されている。これらローラ３４Ａ〜３４Ｅは、図示のように、帯状原紙１ａをローラ３４Ａの下側、ローラ３４Ｂの上側、ローラ３４Ｃの下側、ローラ３４Ｄの上側、そして、ローラ３４Ｅの上側に触接するように配置することにより、帯状原紙１ａの進出に応じて回転する。そのうち、ローラ３４Ｂの軸部には、該ローラ３４Ｂの回転に基づいて帯状原紙１ａの進出量を検出する原紙進出量検出手段としてパルス発生器３５が取り付けられている。なお、本実施形態では、前記ローラ３４Ｂは、その外周長さが２８０ｍｍのものを使用し、このローラ３４Ｂが１回転すると、前記パルス発生器３５からは３６００パルスの信号を出力する構成としている。また、ローラ３４Ｄは、その下部が基枠３３の凹部３３ａ内に貯留した滑り液に浸かるように配置されている。
【００２１】
前記構成の紙管製造装置は、図１に示すように、操作パネル３７によって設定された条件と、前記パルス発生器３５から入力された帯状原紙１ａの進出量に基づいて、制御装置３６によって前記基柱５Ａ，５Ｂを回転駆動する駆動モータ７、スライド台１０の移動速度、芯材１２を回転させる駆動ロッド１７を回転駆動するモータ、各切断機構２３の位置およびシリンダ２７の動作を制御する。
【００２２】
本実施形態では、前記制御装置３６は、原紙進出量検出手段を構成する前記パルス発生器３５からの入力に基づいて紙管形成速度を演算する演算手段の役割をなす。即ち、この制御装置３６と前記パルス発生器３５とで、実際の紙管１の形成速度を検出する紙管形成速度検出手段を構成する。
【００２３】
さらに、制御装置３６は、検出した実際の紙管形成速度に基づいて、次に前記マンドル４から所定長さＬの紙管１が進出するまでの時間ｔ１を演算し、前記スライド台１０を前進移動した位置から基端位置に後退時間が、前記時間ｔ１と同一になるようにスライド台１０の後退速度を調整する構成としている。ここで、前記所定長さＬとは、マンドル４の端部から芯材１２に外嵌された切断されていない紙管１の下流側端部までの長さを意味する。
【００２４】
なお、前記操作パネル３７での設定条件は、紙管１の切断寸法、帯状原紙１ａの幅、マンドル径、帯状原紙１ａの厚み、カッター出位置、カッター戻位置、および、カッター戻時間である。ここで、前記カッター出位置とは、スライド台１０が基端から前進移動を開始した後、シリンダ２７を介してカッター２９の下降を開始する位置（ｍｍ）を設定するためのものである。また、カッター戻位置とは、カッター２９を下降した後、そのカッター２９の上昇を開始する位置（ｍｍ）を設定するためのものである。また、カッター戻時間とは、カッター２９を上昇させる速度を設定するためのものである。
【００２５】
次に、前記紙管製造装置の動作を説明する。
最初に、オペレータは、前記操作パネル３７により形成する紙管１の設定条件を入力した後、原紙供給部３２からの帯状原紙１ａをマンドル４に巻き付けた状態で、動作を開始させる。
【００２６】
そうすると、制御装置３６は、図５に示すように、まず、ステップＳ１で、入力された設定条件を読み込んだ後、ステップＳ２で、設定された切断寸法に応じてロッド２５に対する切断機構２３の設置位置の調整処理を実行する。その後、ステップＳ３で、駆動ロッド１７の回転駆動を開始させた後、ステップＳ４で、基柱５Ａ，５Ｂの駆動モータ７の駆動を開始させる。
【００２７】
これにより、基柱５Ａ，５Ｂに張設したエンドレスベルト８が走行し、マンドル４と該マンドル４に巻回したエンドレスベルト８の間で帯状原紙１ａが螺旋状に巻き付けられ、紙管１が連続的に形成される。この際、マンドル４で形成される紙管１は、マンドル４の外周で回転しながら下流側に向かって移動し、インナーシャフト２２を介して芯材１２に受け渡される。また、原紙供給部３２では、エンドレスベルト８の駆動により帯状原紙１ａが進出し、この進出により各ローラ３４Ａ〜３４Ｅが回転する。
【００２８】
ついで、制御装置３６は、ステップＳ５で、パルス発生器３５からの信号を読み込み、原紙供給部からの帯状原紙１ａの進出量に基づいて紙管１の形成速度を演算する演算処理を実行する。
【００２９】
ついで、ステップＳ６で、紙管形成部３で所定長さの紙管１が形成されたか否か、具体的には、形成した紙管１がマンドル４から所定長さＬ進出したか否かを検出する。そして、所定長さ形成されていない場合にはステップＳ７に進み、所定長さ形成された場合にはステップＳ９に進む。
【００３０】
ステップＳ７では、スライド台１０が基端位置に位置しているか否かを検出し、基端位置に位置している場合にはステップＳ６に戻る。一方、基端位置に位置していない場合にはステップＳ８に進み、スライド台１０の後退速度調整処理を実行してスラップＳ５に戻る。ここで、図７（Ａ）に示すように、紙管１の形成を開始した直後は、ステップＳ７からステップＳ６に戻る。一方、後述する紙管切断部９による切断動作をした後は、ステップＳ７からステップＳ８を介してステップＳ５に戻る。
【００３１】
また、ステップＳ９では、再びスライド台１０が基端位置に位置しているか否かを検出する。そして、スライド台１０が基端位置に位置していない場合にはステップＳ１０に進み、エラー報知処理を実行した後、動作を停止（エンド）する。一方、図７（Ｂ）に示すように、スライド台１０が基端位置に位置している場合にはステップＳ１１に進む。
【００３２】
図６に示すように、ステップＳ１１では、スライド台１０を紙管１の形成速度と同一速度で、下流側に向けて前進移動を開始させる。
【００３３】
スライド台１０の移動を開始すると、ステップＳ１２で、スライド台１０がカッター２９の出位置に移動するまで待機する。そして、図８（Ａ）に示すように、スライド台１０がカッター２９の出位置まで移動すると、ステップＳ１３で、カッター２９を下降させ、各切断機構２３により設定した切断寸法で紙管１を等間隔に切断する。なお、この切断機構２３による切断動作は、連動回転機構１４によって紙管１が芯材１２と一緒に回転しながら進出しているため、カッター２９を固定した状態で下降させるだけで切断可能である。
【００３４】
カッター２９を下降させると、ステップＳ１４で、スライド台１０がカッター２９の戻位置に移動するまで待機する。そして、図８（Ｂ）に示すように、スライド台１０がカッター２９の戻位置まで移動すると、ステップＳ１５で、カッター２９を上昇させる。なお、このカッター２９の上昇速度は、設定したカッター戻時間に対応する。
【００３５】
カッター２９を上昇させると、ステップＳ１６で、スライド台１０が戻位置に移動するまで待機する。そして、図９（Ａ）に示すように、スライド台１０が戻位置まで移動すると、ステップＳ１６で、スライド台１０を紙管１の移動方向と逆向きに後退を開始させ、図５に示すステップＳ５に戻る。
【００３６】
このようにしてステップＳ５に戻ると、制御装置３６は、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８を繰り返し、検出した実際の紙管形成速度に基づいて、次に前記マンドル４から所定長さＬの紙管１が進出するまでの時間ｔ１を演算し、図９（Ｂ）に示すように、基端位置まで後退する時間を、前記時間ｔ１と同一になるようにスライド台１０の後退速度を調整する。
【００３７】
即ち、図９（Ａ）において、切断されていない紙管１の下流側端部は、上流側端部に位置する切断機構２３のカッター２９の位置であり、その位置からマンドル４の先端までの長さＬ’から、図９（Ｂ）に示すように、長さＬまで紙管１が進出する時間ｔ１を、制御装置３６は紙管形成速度に基づいて演算する。そして、その時間ｔ１を最大限利用してスライド台１０を基端まで戻すように制御する。そのため、スライド台１０は、移動を開始すると停止することなく、前進および後退を繰り返す。
【００３８】
なお、前記スライド台１０の前進動作は、例えば、カッター２９の出位置を２０ｍｍ、カッター２９の戻位置を３００ｍｍに設定した場合、移動を開始（Ｓ１１）して２０ｍｍ前進（Ｓ１２）すると、カッター２９を下降（Ｓ１３）させる。そして、その位置から更に３００ｍｍ前進（Ｓ１４）すると、カッター２９を上昇（Ｓ１５）させる。さらに、その位置から１００ｍｍ前進（Ｓ１６）すると、スライド台１０の後退を開始（Ｓ１７）する。そのため、合計で４２０ｍｍ移動することになる。
【００３９】
ここで、本実施形態では、カッター２９の上昇後に更に１００ｍｍ前進させている。そのため、カッター２９の上昇と同時に後退を開始した場合と比較すると、紙管１の切断面を面一とすることができる。即ち、同時に後退させることにより、カッター２９が紙管１の切断面に進出方向と逆向きに力を加え、変形が生じることを確実に防止できる。
【００４０】
なお、前記実施形態では、スライド台１０の後退速度を、次に紙管１が所定長さＬまで進出する時間ｔ１と同一になるように構成したが、その時間ｔ１より若干早く基端に戻してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の紙管製造装置では、実際に紙管が形成される速度に基づき、マンドルから所定長さの紙管が進出する時間ｔ１、即ち、スライド台を基端から移動を開始する時間を演算し、その時間を後退時間として最大限利用するようにスライド台の後退速度を調整する。そのため、紙管を形成した帯状原紙の貼り合わせ部分に圧縮する方向の力が加わり、その貼り合わせ部分に不均一な過剰重畳部分が生じることを最大限に抑制できる。
【００４２】
また、前記紙管形成速度検出手段を、前記原紙供給部から従動供給される帯状原紙の進出量を検出する原紙進出量検出手段と、該原紙進出量検出手段からの入力に基づいて紙管形成速度を演算する演算手段とで構成し、前記原紙進出量検出手段を、ローラの回転を検出するパルス発生器からなるように構成しているため、紙管形成部の紙管形成ラインの周囲には余分な機器を付加しない。そのため、簡単な取付作業で実際の紙管の形成速度を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の紙管製造装置を示す平面図である。
【図２】  紙管製造装置の正面図である。
【図３】  切断機構を示す斜視図である。
【図４】  原紙供給部を示す斜視図である。
【図５】  制御装置による制御を示すフローチャートである。
【図６】  図５の続きのフローチャートである。
【図７】  （Ａ），（Ｂ）は紙管切断部の動作を示す平面図である。
【図８】  （Ａ），（Ｂ）は図７の続きの動作を示す平面図である。
【図９】  （Ａ），（Ｂ）は図８の続きの動作を示す平面図である。
【図１０】  従来の紙管制御装置によって形成した紙管の問題を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…紙管、１ａ…帯状原紙、２…基台、３…紙管形成部、４…マンドル、５Ａ，５Ｂ…基柱、８…エンドレスベルト、９…紙管切断部、１０…スライド台、１２…芯材、１３…支持ローラ、１４…連動回転機構、２２…インナーシャフト、２３…切断機構、２７…シリンダ、２９…カッター、３２…原紙供給部、３４Ａ〜３４Ｅ…ローラ、３５…パルス発生器、３６…制御装置。
【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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【図１０】
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