(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が支持されたシャフト（１４）に装着され、ウェブ材（１２）を回転によって集積する巻取りロール（６）と、
該巻取りロール（６）に近接するが離れており、当該巻取りロール（６）の外表面の表面速度以上の速度で当該巻取りロール（６）にウェブ材（１２）を供給する第１ロール（１）と、
前記巻取りロール（６）と回転可能に接触して、当該巻取りロール（６）を駆動する第２ロール（２）と、
前記第１ロール（１）を駆動する第１モータと、
前記第２ロール（２）を駆動する第２モータとからなり、
前記第２モータは前記第１ロール（１）と第２ロール（２）の間の速度比をほぼ一定に維持し、
前記第２ロール（２）の表面は、巻取りロール（６）に押圧したときに圧縮される軟質材料からなり、
前記第１ロール（１）と第２ロール（２）の間の速度比は調整可能である巻取り装置。
【請求項２】
前記第２ロールは、前記巻取りロールに集積されるウェブ材と直接接触する請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項３】
前記第１ロール（１）は円筒形ロールである請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項４】
前記第２ロール（２）は円筒形ロールである請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項５】
前記ウェブ材（１２）は前記第１ロール（１）の回りに少なくとも９０°巻回して導かれる請求項３に記載の巻取り装置。
【請求項６】
前記巻き取られるウェブ材（１２）の張力はダンサロール（１１）によって制御される請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項７】
前記第１ロール（１）は前記巻取りロール（６）上に集積されるウェブ材（１２）と接触せず、
前記第２モータは、前記第１ロール（１）の速度変化に応じる請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項８】
前記第１モータと第２モータはそれらの速度が一定比に維持されるように同期する請求項７に記載の巻取り装置。
【請求項９】
前記第１ロール（１）の外表面は前記巻取りロール（６）に集積される前記ウェブ材（１２）の最外表面から離れてはいるが近接し、
前記第１ロール（１）の外表面は前記巻取りロール（６）に供給されるウェブ材（１２）と直接接触し、
前記第２モータは、前記第１ロール（１）の外表面の速度変化に応じる請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項１０】
さらに、前記第１ロール（１）の回りに旋回可能で、前記巻取りロール（６）が十分にいっぱいになったときにウェブ材（１２）を切断する切断手段（４，５）を含む請求項１に記載の巻取り装置。
【請求項１１】
前記切断手段（４，５）は、進退可能な切断ロール（５）およびナイフアセンブリ（４）である請求項１０に記載の巻取り装置。
【請求項１２】
前記進退可能な切断ロール（５）は、前記第１ロール（１）によって駆動される請求項１１に記載の巻取り装置。
【請求項１３】
前記進退可能な切断ロール（５）は、それ自身のモータによって駆動され、前記第１ロール（１）の表面速度と同期される請求項１１に記載の巻取り装置。
【請求項１４】
前記ナイフアセンブリ（４）は、一列に配設されるとともに巻き取られるウェブ材（１２）の径路に向けられた複数のブレードからなる請求項１１に記載の巻取り装置。
【請求項１５】
前記進退可能な切断ロール（５）は、可変減速機と連係して前記第１ロール（１）によって駆動される請求項１２に記載の巻取り装置。
【請求項１６】
前記装置はさらに、
ウェブ材（１２）が切断された後、新しい巻取りロール（６）に巻き取られるように、ウェブ材（１２）を新しい巻取りロール（６）へ搬送する搬送手段を含む請求項１０に記載の巻取り装置。
【請求項１７】
前記搬送手段は始動ロール（３）である請求項１６に記載の巻取り装置。
【請求項１８】
前記搬送手段は前記第２ロール（２）でもある請求項１６に記載の巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般にウェブ材をロールに巻き取る巻取り装置および巻取り方法に関し、巻取り時にウェブ材の引張力および圧縮力を制御し、ウェブ材を自動的に切断し、巻取りロール材を搬出して新しいロールへの巻取りを開始するようになっている。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウェブ材の巻取り又は巻戻しには、張力の変化を吸収して張力を制御するためにダンサロールが使用されている。しかしながら、ダンサロールは薄いフィルムに折り目を形成し、巻き取られたフィルムの縁は揃えられないし、ダンサロールは巻き取られたウェブ材になお張力を与える。ある巻取装置では、モータシャフトのトルクを制御することによって張力を調整する方法が一般に利用され、また張力が固定ロールによって検出されている。
【０００３】
シャフトに作用する張力を検出したり制御する典型的な手段は、ダンサロールの使用による。シートに作用する張力は、ダンサロールによって動作するポテンショメータ等から出力される電気信号として検出される。この検出信号を所定値と比較した後、駆動力を制御し、ダンサロールをその設定位置に戻してシートに作用する張力を所定値に戻す。この種の装置は、ダンサロールの追従特性すなわちフィルム張力に対する応答が十分でないという欠点を有している。さらに、駆動制御を適切に監視して運転するためにダンサロールがウェブ材に与えなければならないある程度の張力が常に存在する。したがって、この典型的なダンサロール装置は、巻き取られるウェブ材の張力がゼロになるように使用することができない。
【０００４】
張力を制御するために利用される他の手段には、スプールやコアを駆動するモータの電流を検出する（巻き取られるシートの張力が小さくなるとモータのトルクが減少し、モータを流れる電流が減少する）装置により、シートに作用する張力を検出する方法がある。シートの張力を設定値と比較するため、検出された電流信号は電流制御装置に出力され、ここでその電流信号はモータ電流を制御するためにモータに対して予め設定された電流値と比較される。しかしながら、この種の装置はさらに、機械系の慣性のため張力制御の応答特性が貧弱であるうえ、張力の変化のためシートが不均一に引っ張られるという問題を有している。
【０００５】
前述した巻取り装置に類似する制御を巻戻し装置に利用したと仮定すると、巻き取られたフィルムのような材料は、巻戻し装置によって巻き戻される前にエージング目的のために一般に数日間手付かずのまま維持されるので、フィルムと共に巻き取られた空気が逃げてフィルムに異常な変形が生じる。その結果、張力の変化は巻取り時に起こる張力の変化よりもはるかに大きく、巻き戻しは不可能となる。
【０００６】
前記したように、従来の方法は多くの欠点がある。さらに詳しく説明すると、ダンサロールを有する巻戻し装置では、フィルムの張力はダンサロールの質量のために精密に測定することはできない。また、スプールの回転数（ｒ.ｐ.ｍ）は、ダンサロールの質量、ダンサロールを支持するブラケット、及びダンサロールに使用されるばね又はその他の引張機構からなる振動系の共振振動数に等しいかそれよりも高い。さらに、張力検出能力が減少するだけでなく、ダンサロールの振動のために巻戻し動作が不可能となる。前に述べたように、巻き取られたフィルムはエージングの目的のために数日間、手付かずの状態に維持される。
【０００７】
さらに、前述した巻取り装置に類似する制御を巻戻し装置に利用したと仮定すると、ポリエチレンフォーム等のような材料がエージング過程を通過してそこでウェブ材が膨らみを受け、またロールに巻き取られるウェブ材が所定の空間に制限されるので、ウェブ材に生じるある膨みは、ロールの他の部分におけるウェブ材の同じ量の圧縮に反映する。一般に、ロールの中のウェブ外層は膨らもうとし、それが膨らむと、ロールの中のウェブ内層を圧縮する。この結果、ウェブ材における厚さの変化は、ウェブ材が従来の方法により巻き戻された後でも、ウェブ材の中に残ろうとする。
【０００８】
そのうえ、大部分の熱可塑性プラスチックフィルムやシートは処理中に引き伸ばしを受ける。もし、前述の巻取り装置と同じ制御が巻取り又は巻戻しに利用されると、生じた引き伸ばしの量は、巻き戻されて外力を受けることなく自由な状態にされるまで、ウェブ材の中に残ろうとする。ウェブ材は収縮して、引き伸ばしの方向に緩和し、新しい寸法形態をとる傾向がある。もし製品が例えば緩和状態に達する前に切断されると、切断された製品は緩和して寸法が変化し、許容公差を越えると、スクラップとして廃棄される。
【０００９】
スカイビング（skiving）やサーモフォーミング（thermoforming）のような処理後の操作には低い応力の材料が要求される。しかしながら、前述の巻取り装置や巻戻し装置と類似した制御を使用すると、ある応力と方向が材料の中に与えられる。
【００１０】
巻取り装置は、工業上又は商業上特に包装業において有益な用途を有するケーブル、フィルム、シート、紐、又はウェブ形材料を製造する多くの製造工程において重要な装置である。巻取り装置に使用される方法および装置は、その設計や運転方法に関する文献のほか以下のアメリカ特許にも記載されている。
【００１１】
アメリカ特許第３,４２９,５１７号は、特に繊維製ウェブ用の２層巻取り装置を開示している。それは、連続的に干渉されないで回収される品物を保管するために回転方向を変更する２つのハンクローラを備えた複式巻取りに従って動作する。
【００１２】
アメリカ特許第３,５０３,５２６号は、非伝導性の連続ウェブを巻き取り又は巻き戻す装置を記載している。この装置には、ウェブとロールの間の接点を越えて巻き取られあるいは巻き戻されるロール又はウェブの方向に向けられたアルファ粒子放射装置が組み込まれている。
【００１３】
アメリカ特許第３,５０６,２１１号は、紙やボール紙等のウェブを巻回し切断する装置を開示している。これは、一端が駆動され他端が移動可能なベアリングの中に装着されたシャフト状の巻回バーからなり、当該ベアリングは巻回バーに沿って移動可能な機械的装置を利用している。
【００１４】
アメリカ特許第３,５１４,０４６号は、隣接する加工装置から受け取ったストリップ材を巻き上げるために駆動され、選択的に位置を変えることができる一対の巻上げリールを含む装置を記載している。
【００１５】
アメリカ特許第３,５１４,０４７号は、利用された表面を巻き上げる機械を含む装置を記載している。その機械は、自動的にコアを巻取りドラム群の中に導入し、コアの回りのウェブの端を把持し、ウェブをコアの回りに巻き付けてロールを形成し、巻き上げられたロールを群から抜き出すようになっている。
【００１６】
アメリカ特許第３６０２４４８号は、ウェブを回転リールに巻き取る装置と、ウェブをリールに供給するときに該ウェブを平らにするアイアニング装置を記載している。このアイアニング装置は、リールの上に載置されたアイアンロールと、該アイアンロールよりも質量の大きい旋回可能に吊設されたフレームと、該フレームを前記ロールの上で弾性的に支持するために当該フレームとロールの間で圧縮されたスプリングとを含む。この結果、フレームの重量はロールによってウェブに及ぼされる圧力を増大させる。
【００１７】
アメリカ特許第３,６３０,４６２号は、ウェブ巻取り装置を記載している。この装置は、巻き取られたロールがライダロールによって接触するロールと、ライダロールに付随したポテンショメータとを含んでいる。このポテンショメータは、ロールの形成を監視し、ＤＣインデックスモータを制御して、巻取りロールをライダロールから離れて回転させ、実質的に一定に維持する。回路は、ロールがウェブ張力を一定に維持するために変更されるとき、インデックスモータの加速および減速を制御する。
【００１８】
アメリカ特許第３,６７７,４８４号は、大きな幅を有する薄い層材料を記載している。この装置では、その材料は、細長い連続したヤーン状の材料を連続的に供給し挿入することによって巻取りコアの回りに巻き取られる。前記ヤーン状材料は、巻き取られた薄い層材料の一方の層と他方の層の間を通過して、その挿入されたヤーン状の材料に沿って間隙を残すようになっている。
【００１９】
アメリカ特許第３,７４９,３２８号は、旋回可能に装着されたガイドアームによって支持されたチューブの端の固定された空気透過性部材を記載している。この空気透過性部材は、テープのストリップがハブに巻き取られるときに、テープリールのフランジ間に配置され、リールのハブに向かって機械的に偏心されるようになっている。
【００２０】
アメリカ特許第３,７９４,２６８号は、中空の柔軟な管状材料を巻き取る方法及び装置を記載している。その方法は、管状材料がサポートから取り外され、同時に包装その他のために連続的に満たされるようになっている。
【００２１】
アメリカ特許第４,０５０,６４２号は、フィルムを巻き取る方法および装置を記載している。この装置では、空気の加圧ジェットが巻き取りあるいは巻き戻されるフィルムの非支持部分の表面に向けられるようになっている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特許は、第１押さえロールの速度に対して異なる速度に調節された第２の押さえロールを使用することによって、あるいは巻取りロールと該巻取りロールを回転させる押さえロールとの間に作用する圧力を制御するトルクモータを使用することによって、シート又はウェブが巻き取られるときにその張力を減少したり、表面が巻き取られるときに押さえロールが及ぼすロールの圧縮を減少するする方法および装置は開示していない。ロールに巻き取られる材料の引張又は圧縮が少ないのが望まれるときには、従来、第２の動作オフラインで、ロールを巻き取るかあるいは巻き戻した後、巻き取られたロールの上で材料を緩める必要があった。この追加の操作により、労力及び製品のコストが付加され、さらにハンドリングが増えるほか、材料が傷や汚れ、縮み、その他の損傷の可能性にさらされる結果、美感や機能品質が損なわれたり、材料やその組成の価値が減少することになる。さらに、これらの特許は、巻き取られるウェブ材料よりも軟らかい材料からなるロール表面を使用すること、柔軟な被覆材を有するロールが平坦な表面のように動作し、これにより通常の巻取り装置の表面が示すような点接触が減少されることについては開示していない。さらに、前記特許には、折込み装置又は折込みロールは開示されていないし、ウェブ材を切断する進退可能な切断ロールやナイフ装置も開示されていない。
【００２３】
本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされたもので、ウェブ材がたとえ高速で巻き取られたとしても、現在の巻取り技術および方法が直面している多くの問題を排除する巻取り又は巻戻しの新規な方法を提供することを目的とする。
【００２４】
この特許は、シート又はウェブが巻き取られるときにその張力を減少し、また表面が巻き取られるときに押さえロールが及ぼすロールの圧縮を減少する技術を提供する。この特許に記載された方法および装置が使用されると、ロールに巻き取られるウェブ材に与えられる引張及び圧縮が少なくなるので、第２動作のオフラインでロールを巻き戻す必要性のほか、巻取り後に巻取りロールの上でウェブ材を緩和する必要性が減少し、あるいは排除される。この追加の操作を排除することにより、労力及び製品のコストが減少され、さらにハンドリングが少なくなるほかか、材料が傷や汚れ、縮み、その他の損傷の可能性にさらされることがなくなる結果、美感や機能品質が保持され、材料やその組成の価値が向上することになる。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴によると、前述の目的は、巻取り又は巻戻し中に、巻取りロールを回転駆動する第２押さえロールを、巻取りロールに近接するが接触しない第１押さえロールととともに使用することによって達成される。その機能は、一般に、巻取りロールの外表面の表面速度に等しいかあるいは大きい速度で、ウェブを巻取りロールの上に置くことにある。巻取りロールの回転及び速度は第２ロールによって制御される。巻取りロールのロール表面速度が巻取り時のウェブの速度より遅いときには、ウェブは減少した張力で巻き取られる。
【００２６】
【実施例】
図１において、巻き取られるウェブ材１２は第１押さえロール１の回りに巻回されている。巻き取られるウェブ材１２は第１押さえロール１の回りに少なくとも９０°巻回されているのが好ましいが、それより少なく巻回することができる。巻回とは、ウェブ材１２がロールの表面と対向する角方向距離について言う。第１押さえロール１はウェブ材１２をロール材６に供与する。第１押さえロール１はそれ自身のモータによって回転駆動され、その速度はポテンショメータ又は類似の装置によって制御される。第１押さえロール１の速度はダンサロール１１によって制御又は調節され、そのダンサロールの動きは巻き取られるウェブ材１２の張力に伴って変化する。ダンサロール１１がウェブ材１２に及ぼす圧力を変化させて、巻き取られるウェブ材１２の張力を増加又は減少することができる。
【００２７】
ウェブ材１２は巻取りロール材６の上に置かれた後、そのロール材６と共に移動する。また、ウェブ材１２は巻取りロール材６の上に置かれると、第２押さえロール２に出会う。第２押さえロール２の回転により、巻取りロール材６は第２押さえロール２の表面速度とほぼ同じ表面速度で回転する。第２押さえロール２はそれ自身の駆動モータを有している。第２押さえロール２の速度は、第１押さえロール１の速度に対する比（調整可能）の関数として調節される。したがって、第１押さえロール１の速度が増加又は減少すると、第２押さえロール２が同じ量だけ増加又は減少する結果、第１押さえロール１と第２押さえロール２は同じ相対速度比を維持する。さらに、第２押さえロール２は第１押さえロール１の速度に比較して遅い速度あるいは早い速度で回転させることができるので、第２押さえロール２の速度を変更することにより、巻取りロール材６の速度を調整して、ウェブ材１２が巻取りロール材６に置かれる時に該ウェブ材１２の張力を増加又は減少することができる。これにより、従来より知られていないロールの中のウェブ材１２の張力を制御し操作する方法が提供される。第２押さえロール２を巻取りロール６に押圧したときに圧縮される軟質材料で当該第２押さえロールを覆うことにより、さらなる利点が得られる。第２押さえロール２の被覆材が圧縮されると、その巻取りロール材６に対する接触面が平坦に現れる。この平坦に現れる第２押さえロール２により、二つのロールが点接触している場合、特に第２押さえロール２がその上に堅い材料を有している場合に通常生じるような、巻取りロール６の上のウェブ材１２の圧縮力が減少する。
【００２８】
巻取りロール材６は、両端がホルダ１０に支持されたシャフト１４に装着されている。ホルダ１０はシャフト１４の両端を支持している。これにより、ウェブ材１２が巻き取られるにつれて、巻取りロール材６が回転する。ウェブ材１２がロール材６の上で巻き取られると、巻取りロール材６の径が増加し、ロール材６は第２押さえロール２によりさらに押し付けられ、一方ロール材６は接触状態のままとなり、第２押さえロール２により回転され続ける。ホルダ１０はチェーンおよびジャックシャフト装置によってお互いに連結されている。その装置の動作はトルクモータ８によって制御される。トルクモータ８はホルダ１０を内外に移動させることができるし、また巻取りロール材６が第２押さえロール２に及ぼす圧力を制御することができる。
前記トルクモータ８は、空気圧、油圧又は電気的に駆動され、あるいは必要なトルクを供給することができるその他の適当な装置によって駆動される。また、トルクモータ８は、チェーン、スプロケット、ケーブル又はベルト、およびプーリその他の適当な機構によって、巻取りロールのシャフト１４の両端を支持するホルダ１０に連結され、該ホルダ１０にトルクを伝達している。トルクモータ８は、可逆運転可能であり、ホルダ１０が押さえロール１，２に向かって前進し、あるいはロール搬出位置に向かって後退するのを容易にしている。
【００２９】
図２はロールを交換する状態を示す。所望の長さのウェブ材１２が巻取りロール材６の上に巻き取られると、進退可能な切断ロール５および切断ナイフ４は切断位置に移動して、ウェブ材１２を切断し、該ウェブ材１２を新しいロール材６が巻き取られるように始動ロール３に搬送する。ウェブ材１２が始動ロール３まで移動した後、切断ロール５および切断ナイフ４は、後退して運転位置に移動するので、新しい始動ロール３の巻き取りを妨げない。
前記進退可能な切断ロール５は、可変減速機を介してチェーン、ベルト、ギアその他の機構を利用して第１押さえロール１によって駆動してもよい。
あるいは、第１押さえロール１の速度と関係して機械的，電気的に生み出される速度比で自らのモータによって駆動してもよい。
前記切断ナイフ４は、多数の鋭いブレードが一列にウェブ材の経路に向けて配列されている。そして、この切断ナイフ４は、ウェブ材の経路に突き進んでウェブ材を切断し、それを新しいコアに導くようになっている。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロールに巻き取られるウェブ材に与えられる引張及び圧縮が少なくなるので、第２動作のオフラインでロールを巻き戻す必要性のほか、巻取り後に巻取りロールの上でウェブ材を緩和する必要性が減少し、あるいは排除される。この追加の操作を排除することにより、労力及び製品のコストが減少され、さらにハンドリングが少なくなるほかか、材料が傷や汚れ、縮み、その他の損傷の可能性にさらされることがなくなる結果、美感や機能品質が保持され、材料やその組成の価値が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施する装置の通常運転状態における断面図である。
【図２】  本発明の方法を実施する装置通常の切断状態であって、ウェブを新しいコアに移送して新ロールの巻取りを開始する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…速度がＳ巻ダンサロールによって調節される第１押さえロール、
２…第１押さえロールに対して可変速度差で動作するとともに大径ロール又は平坦表面を得るための特別な被覆材を有する第２押さえロール、
３…始動ロール、
４…切断ナイフ、
５…進退可能な切断ロール、
６…ロール材、
８…押さえロールがロールに及ぼす圧力を制御するトルクモータ、
１０…ホルダ、１１…ダンサロール、１２…ウェブ材、１４…シャフト。
【図１】
0003863198.tif 000002
【図２】
0003863198.tif 000003