JP2000510429A - 紙ウェブの巻取装置および紙ウェブの巻取方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブもしくは他の材料からなるウェブ（２）の巻取装置に関し、巻取装置は供給方向（Ｚ）にウェブ（２）を移送しかつリール（３）上に前記ウェブ（２）を巻き取るためにリール（３）を駆動するリール駆動装置（５）、および供給方向（Ｚ）と反対方向にウェブ（２）を巻張するためのウェブテンションロール（１２）を具備し、前記ウェブテンションロールが供給方向（Ｚ）に関しリール（３）の上流に位置し、かつ駆動装置（１５）に連結される。駆動装置（１５）はクラッチ（２０）および駆動機（１７）を有し、前記クラッチ（２０）が駆動機（１７）とウェブテンションロール（１２）間に有効に位置決めされ、かつ前記駆動機（１７）と前記ウェブテンションロール（１２）間のすべりを許容する。

Description

【発明の詳細な説明】 紙ウェブの巻取装置および紙ウェブの巻取方法 本発明は請求項１の前段に基づく紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブ もしくは他の材料からなるウェブの巻取装置に関する。さらに本発明は請求項８ の前段によるそのようなウェブの巻取方法に関する。 紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブもしくは他の材料からなるウェブ をリール上に巻取り、次いでリールをほどくことによってそれらを印刷、切断も しくは梱包装置のようなさらなる処理プロセスに供給することが知られている。 リール巻取り時における主要機能はウェブ上での張力の発生である。リールの 巻取り品質およびこれと関連するほどき特性は巻取り作用時に存在するウェブテ ンションに大きく影響される。 本発明の目的はより多くの有利な巻取り特性を有しかつ／またはウェブ上に作 用するテンションがより有利に発生されるのを許容する紙ウェブ、布帛ウェブ、 プラスチックウェブもしくは他の材料からなるウェブの巻取装置を提案すること である。 この目的は請求項１の特徴を有する巻取装置により達成される。従属請求項２ から７までは本巻取装置のさらに有利な改良点に関する。本目的は請求項８の特 徴を有するウェブの巻取方法によりさらに達成される。従属請求項９から１３ま ではさらに有利な方法の工程に関する。 本目的は紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブもしくは他の材料からな るウェブの巻取装置であって、供給方向にウェブを運搬しかつリール上に巻き取 るためにリールを駆動するリール駆動装 置と、ウェブテンションロールとを具備し、ウェブテンションロールは供給方向 と反対方向にウェブに作用するテンションを発生するために供給方向に関しリー ルの上流に配置されており、ウェブテンションロールが駆動装置に連結され、駆 動装置が自己旋錠機構および駆動機を具備し、さらに自己旋錠機構が駆動機とウ ェブテンションロール間に配置された巻取装置により特に達成される。 ウェブテンションロールと駆動機との間に自己旋錠機構を作用的に配置するこ とにより、ウェブテンションロールの駆動機の適切に制御された速度でもって、 制動エネルギを自己旋錠機構を介し取出することができ、取出された制動エネル ギを自己旋錠機構のハウジングを介して分散可能であるという利点が得られる。 有利な実施態様では、駆動装置はウェブテンションロールと駆動機との間に作 用的に配置されたクラッチを有する。 本目的は紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブもしくは他の材料からな るウェブの巻取装置であって、供給方向にウェブを運搬しかつリール上に巻き取 るためにリールを駆動するリール駆動装置と、ウェブテンションロールとを具備 し、ウェブテンションロールは供給方向と反対方向にウェブに作用するテンショ ンを発生するために供給方向に関しリールの上流に配置されており、ウェブテン ションロールが駆動装置に連結され、駆動装置はクラッチおよび駆動機を具備し 、それにより、駆動装置が駆動機とウェブテンションロール間に作用的に配置さ れ、さらにクラッチが駆動機およびウェブ間のすべりを許容するようにした巻取 装置によってさらに特に達成される。 例えば紙からなるウェブを損傷させないため、もしくはウェブに跡を残さない ために、ウェブテンションロールと移送されたウェブ間に摩擦もすべりも発生し てはならない。 本発明の巻取装置の一の利点は紙ウェブが停止しているときでさえ、紙ウェブ 上に張力を発生させることができるという事実であることが分かる。駆動装置は 移送方向と反対方向に作用するウェブテンションロールにトルクを適用する。駆 動機とウェブテンションロール間に配置されたクラッチはすべりをともなって作 用され、さらに同時に駆動機の速度および／またはクラッチのすべりはウェブテ ンションロールが静止したままになるように制御される。 好ましい実施態様ではウェブテンションロール上に作用する駆動機は制御可能 な可変速度原動機として構成される。さらに好ましい実施態様では伝達可能な最 大トルクを制御するために、クラッチは例えば磁気もしくは空気により制御され うる手段を有し、それにより、すべりを制御装置の援助によって制御することが できる。 特に有利な実施態様では自己旋錠機構は駆動機とクラッチ間に配置される。こ の実施態様の一の利点は特に、自己旋錠機構を介してウェブテンションロールか ら取出された制動エネルギを静止したハウジングへ分散するために自己旋錠機構 が使用されるという事実であることが分かる。この場合、クラッチが例えば５％ から１０％といった比較的低いすべりを有するように駆動機の速度は有利に制御 され、それにより一方では比較的少量の摩擦熱がクラッチに発生し、それゆえに 他方ではクラッチを比較的小さい寸法にすることができる。自己旋錠機構は制動 エネルギの大部分をハウジングへ伝達するので、小さい動力の駆動原動機で足り る。有利な改良では、速度が動力制御装置で制御されうる小さい非同期の原動機 として駆動原動機が構成される。動力制御装置はまた、周波数変換器とも称され る。 例えば、駆動原動機が制御されてクラッチのすべりが常に５％となり、ウェブ が比較的高速のときには駆動原動機がウェブの移動方 向と同方向に作動し、ウェブが比較的低速のとき、特にウェブが停止していると きには反対方向に駆動され、ウェブが停止しているときでさえウェブテンション ロールを介しウェブに張力が適用されるように駆動原動機が駆動される。 有利な改良では、自己旋錠機構がウォーム駆動機構として構成される。 紙ウェブを巻き取るリールを中心部でもその周辺部でも駆動することができる 。 本発明はいくつかの典型的な実施例を参照することにより、詳細に説明される 。図面は以下の通りである。 図１は巻取装置の略図である。 図１ａはクラッチの詳細図である。 図２は別の巻取装置の側面図である。 図３は図２による巻取装置の平面図である。 図４はクラッチの典型的な実施態様を示す図である。 図５ａおよび５ｂは自己旋錠機構の断面図である。 図１により概略的に図示した巻取装置１は紙ウェブ２をリール３上に巻き取る のに使用される。巻取シャフト４上に取り付けられたリール３はリール駆動装置 ５により駆動され、それにより、ウェブ２が供給方向Ｚに移動させられる。リー ル駆動装置５は一側では巻取シャフトを駆動するために歯付きベルト７を介して 巻取シャフト４に連結され、他側では電気線８を介して周波数変換器９に接続さ れた原動機６を具備している。原動機６はＡＣモータとして構成され、さらに周 波数変換器９はＡＣモータ６を駆動するための回転磁界を形成するのに適した動 力電子部品を具備している。モータ６は別の歯付きベルト１０を介してモータ速 度Ｄを測定するための検出器１１に連結されている。回転速度を測定するために 検出器１１は 例えばモータ６の内部もしくは巻取シャフト４のように異なる場所にも配置され うる。ウェブテンションロール１２が供給方向Ｚに関しリール３の上流に配置さ れ、ウェブ２がウェブテンションロール１２の外周上の一部分でウェブテンショ ンロール１２と接触するようにウェブテンションロール１２に関し二つの回転ロ ール１３、１４が配置されている。ウェブテンションロール１２はウェブテンシ ョンロール１２に続くウェブ２の部分上に、供給方向Ｚと反対に作用するウェブ テンションを発生する目的で使用される。ウェブテンションロール１２はウェブ テンションロール１２上に係止しているウェブ２の前記部分がすべることなしに ウェブテンションロール１２の動きに追従するように構成されかつ作用される。 これにより、ウェブテンションロール１２と紙ウェブ２間のあらゆる摩擦もしく はあらゆる互いの相対移動が妨げられ、さもなければ紙ウェブ２が損傷し、紙に 跡が残りうる。図示した典型的な実施態様では、ウェブテンションロール１２の 表面はゴムで被覆されている。特に、形成可能な最大ウェブテンションはウェブ テンションロール１２周りのウェブ２の接触角に応じて定まり、それにより、大 きな接触角で対応する大きな最大ウェブテンションが得られるが、条件はウェブ テンションロール１２と紙ウェブ２間ですべりが発生しないことを常時満たさな ければならない。したがって、ウェブテンションロール１２の回転速度はウェブ ２のウェブ速度ｖｚにより決定される。ウェブテンションロール１２に作用する 駆動装置１５は供給方向Ｚと反対の方向に作用するトルクをウェブテンションロ ール１２に伝えるために使用され、最大トルクは紙ウェブ２とウェブテンション ロール１２間ですべりが起きないという要求により決定される。駆動装置１５は 周波数変換器１６を介して制御されることが可能でかつＡＣモータとして同様に 構成される可変速度モータ１７を具備す る。モータ１７のシャフトは自己旋錠機構１８と歯付きベルト１９とを介してク ラッチ２０に連結される。クラッチ２０は同心配置された二つのプーリ２２、２ ３を有し、影響されるプーリ間でのすべりを許容する。クラッチ２０はプーリ２ ３および歯付きベルト２１を介してウェブテンションロール１２に連結されてい る。クラッチ２０はウェブテンションロール１２とモータ１７間で制御可能なす べりを発生させる目的で、例えば磁気もしくは空気によって制御されうるよう構 成された制御可能な摩擦クラッチを具備している。制御装置２４は巻取装置１を 制御するために設けられ、かつデータバス２５を介してさらなる制御装置もしく は高位コンピュータに接続される。周波数変換器９、１６は電気信号線２６、２ ７を介して制御される。モータ１７は接続線４３を介して周波数変換器１６に接 続される。制御可能な摩擦クラッチ２０の制動力は電気信号線２８を介して制御 される。ウェブ２の速度ｖｚは検出器２９により検出され、さらに電気信号線３ ０を介して制御装置２４に供給される。検出器１１により記録されたモータ６も しくは巻取シャフト４の回転速度Ｄは信号線３１を介して制御装置２４に供給さ れる。モータ６は歯付きベルト７もしくはさらなる機構を介して巻取シャフト４ に剛固に連結されているので、モータ６の回転速度および巻取シャフト４の回転 速度の両方を検出器１１の信号から算出することができる。 図１による装置の作用時、モータ６は供給方向Ｚにリール３を駆動し、それに よりウェブ２が供給方向Ｚにウェブ速度ｖｚで移送される。ウェブ２に作用する 張力はウェブテンションロール１２により発生せしめられる。制動力、およびそ れによるウェブテンションは制御調整装置２４においてパラメータによって設定 されうる。設定した制動力が発生するようにクラッチ２０はパルス幅変調を使用 する制御装置２４によって直接制御される。クラッチ２０の摩擦損失および摩耗 を減少するために、クラッチ２０はモータ１７により減じられた速度で自己旋錠 機構１８を介して追従せしめられる。ウェブテンションを維持もしくは形成する ために、ウェブ２が停止しているときでさえ、モータ１７およびクラッチ２０の プーリ２２は低速で逆回転せしめられる。 ウェブ２が停止しているとき、クラッチ２０がトルクをウェブ２に適用するよ うに駆動装置１５は作用され、ウェブテンションロール１２は停止し続ける。ク ラッチ２０がすべりを有することによってウェブテンションロール１２が停止し たままになるように、モータ１７はクラッチ２０にトルクを伝達し、モータ１７ の速度および／またはクラッチ２０は電気線２６、２８を介して制御される。例 えばクラッチ２０のすべりが回転速度に関係なく約５％であるようにウェブ速度 ｖｚが増加するにつれてモータ１７の速度もしくはクラッチ２０の制動力が追従 せしめられる。ウェブテンションロール１２から取出される制動エネルギは概略 的にのみ図示する自己旋錠機構１８にクラッチ２０を介して供給され、自己旋錠 機構１８は反対向きのトルクを発生すると共に、ハウジング（図示しない）にエ ネルギを伝達する。この型の自己旋錠機構１８を使用することにより、モータ１ ７は比較的小さいトルクを発生すれば足り、それゆえに低い動力で作用されるこ とができる。クラッチ２０のすべりは例えば２％から１０％といった相対的に小 さい値に保持され、この原因のためクラッチ２０で発生する摩擦熱は低く、これ により小さくかつそれ相応の費用効果のあるクラッチ２０が使用されうる。これ によりウェブ２の低い制動エネルギが確保される。 測定ホイールといった検出器２９により測定されたウェブ速度ｖｚ、および検 出器１１により計算されうるリール３の回転速度はリ ールの直径を計算するために制御装置２４によって使用されうる。リール３の直 径が小さいときウェブ２に対して高テンションが発生せしめられ、リール３の直 径が大きいときウェブ２に対してより小さいテンションが発生せしめられるよう に、モータ１７が周波数変換器１６を介して制御される。特に、巻取り作用の開 始時はリール３の直径は非常に小さいため、高ウェブテンションが必要である。 図１ａは方向Ｂから見たクラッチ２０を示しており、プーリ２２、２３の上を 通る歯付きベルト１９、２１は図示されていない。二つのプーリ２２、２３は互 いに並んだ配置で取り付けられ、それにより、これらプーリが共通軸線Ａ回りに 回転可能であり、クラッチ２０は制御可能な方法で二つのプーリ２２、２３を互 いに連結するための付加的な手段（図示しない）を有する。 さらに典型的な実施態様においては、ウェブテンションロール１２を、自己旋 錠機構１８を使用し、歯付きベルト１９を介してモータ１７により直接駆動する ことにより、図１による巻取装置１内のクラッチ２０を省略することが可能であ る。この解決法と比較すると、クラッチは制御および調整が単純であるため、ウ ェブテンションロール１２と機構１８間の速度の変動が単純な方法で補償される ことをクラッチ２０が許容するという利点がクラッチ２０を使用することにより 得られる。 図２に示す別の巻取装置１の側面図すなわち図３による線Ａ−Ａを通る横断面 はハウジング３２を図示し、ハウジング３２内には巻取シャフト４、ウェブテン ションロール１２、および回転ロール１３、１４が配置されている。この典型的 な実施態様においては、回転ロール１３、１４はゴムで被覆されたウェブテンシ ョンロール１２の表面上に紙ウェブ２を直接押圧する。一方の回転ロール１３、 １４がウェブテンションロール１２を押圧するのに対して他方の回 転ロール１４、１３がウェブテンションロール１２の表面から距離をおいて配置 されるようにも回転ロール１３、１４を配置することができる。供給方向Ｚに関 しウェブテンションロール１２の上流に配置されているのはダンサーと呼ばれる 蓄積装置３３である。蓄積装置３３は二つの回転ロール３４を有し、両ロール間 では紙ウェブ２の供給分が蓄積されている。多数の光学検出器３５を使用するこ とにより、蓄積された紙ウェブ２の長さが記録され、さらにこの測定された変数 は例えば線２５といった電気信号線を介して制御装置２４に供給される。 図３による平面図から、リール１の中心に巻取シャフト４が取り付けられてい ることがわかる。歯付きベルト７と、多段式歯車機構として構成されたさらなる トルク伝達装置３６とを介して巻取シャフト４はモータ６により駆動せしめられ る。ウェブテンションロール１２上に作用する駆動装置１５はモータ１７を具備 し、モータ１７のシャフトはウォーム歯車機構として構成された自己旋錠機構１ ８に連結せしめられる。自己旋錠機構１８の出力シャフトはクラッチ２０に連結 せしめられる。クラッチ２０は別のシャフトを介してウェブテンションロール１ ２に連結せしめられる。機構１８はハウジング３２に剛固に連結される。 図２および３による典型的な実施態様は蓄積装置３３内に蓄積されたウェブ２ の長さを記録するために検出器３５が使用され、さらにこの値が制御調整装置２ ４に供給されるように作用される。高位制御ループを使用することにより、蓄積 装置３３内に蓄積される長さが常にほぼ等しくなるようにモータ６を介してリー ル３の回転速度もしくは巻取速度が制御される。収納された制御ループを使用す ることにより、クラッチ２０のすべりが例えば常時５％となるようにモータ１７ および／またはクラッチ２０が制御され、制御装置２ ４であらかじめ設定されたテンションがリール３の直径に応じウェブ２で発生さ れる。 図４は受動的に作動するクラッチ２０の典型的な実施態様を示す。巻取シャフ ト４は玉軸受け３７を介してハウジング３２に連結せしめられるシャフト延長部 ３８を有する。クラッチ２０の構成要素を形成するクラッチ板３９はシャフト延 長部３８に剛固に連結せしめられる。さらにクラッチ２０の別の構成要素を形成 するクラッチプーリ４０は玉軸受け４１を介して回転可能にシャフト延長部３８ に連結せしめられる。歯付きベルト１９はクラッチプーリ４０の外周に作用する 。すべりが生じたときにクラッチ板３９と回転速度が異なり、かつクラッチ板３ ９にトルクを伝達する摩擦ライニング４２をクラッチプーリ４０は有する。制御 された方法によりクラッチ板３９とクラッチプーリ４０間の接触力に影響を与え るために、クラッチ２０は電磁気的もしくは空気的作動手段のようなさらなる能 動手段（図示しない）を具備してもよい。 すべての図示した典型的な実施態様においてはリール３は供給方向Ｚに関して 右回転するよう図示されている。もちろん、リール３が左回転することによりウ ェブ２が巻き取られるような運転でウェブ２を供給することもできる。 図５ａおよび図５ｂはウォーム駆動機構として構成された自己旋錠機構１８の 典型的な実施態様を示す。機構１８はハウジング１８ａを具備し、このハウジン グ１８ａには玉軸受け１８ｂにより２本のシャフト１８ｃ、１８ｆが取り付けら れる。第１のシャフト１８ｃにはスリーブ１８ｄが固定され、このスリーブ１８ ｄは第２のシャフト１８ｆ上でウォーム１８ｇと係合するリングギア１８ｅを有 する。仮にこの自己旋錠機構１８が図３の典型的な実施態様において使用される ならば、クラッチ２０が第１のシャフト１８ｃに連結 せしめられるのに対して、モータ１７は第２のシャフト１８ｆを駆動する。クラ ッチ２０から自己旋錠機構１８に伝達されるエネルギの大部分はウォーム１８ｇ およびリングギア１８ｅを介して熱に変換され、それにより、制動動作がウェブ テンションロール１２上に発生されるように第２のシャフト１８ｆを駆動するの に、比較的小さい動力のモータ１７で足りる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブもしくは他の材料からなるウ ェブ（２）の巻取装置（１）であって、供給方向（Ｚ）にウェブ（２）を移送し かつリール（３）上に巻き取るためにリール（３）を駆動するリール駆動装置（ ５）と、ウェブテンションロール（１２）とを具備し、該ウェブテンションロー ル（１２）は供給方向（Ｚ）と反対方向にウェブ（２）に作用するテンションを 発生するために供給方向（Ｚ）に関しリール（３）の上流に配置されており、ウ ェブテンションロール（１２）が駆動装置（１５）に連結され、該駆動装置（１ ５）が自己旋錠機構（１８）および駆動機（１７）を具備し、さらに該自己旋錠 機構（１８）が駆動機（１７）とウェブテンションロール（１２）間に配置され た巻取装置（１）。 ２．駆動装置（１５）がクラッチ（２０）を具備し、該クラッチ（２０）が自 己旋錠機構（１８）とウェブテンションロール（１２）間に配置され、さらにク ラッチ（２０）が駆動機（１７）とウェブテンションロール（１２）間にすべり が発生するのを許容するようにした請求項１に記載の巻取装置（１）。 ３．駆動機（１７）が制御可能な可変速度原動機として構成されかつ／または クラッチ（２０）が制御可能な制動力を発生するよう構成され、さらに検出器（ １１、２９）を備えた制御装置（２４）がリール駆動装置（５）および駆動装置 （１５）を制御するために設けられる請求項１または２に記載の巻取装置（１） 。 ４．自己旋錠機構（１８）がウォーム駆動機構として構成される請求項３に記 載の巻取装置。 ５．クラッチ（２０）が摩擦ライニングクラッチとして構成され 、さらにクラッチの伝達可能な最大トルクが特に磁気的もしくは空気的に制御さ れうる請求項１から４までのいずれか一項に記載の巻取装置。 ６．巻取装置の作用時に、ウェブ（２）がウェブテンションロール（１２）の 外周の一部に亙って接触するように、回転ロール（１３、１４）がウェブテンシ ョンロール（１２）に関して配置される請求項１から５までのいずれか一項に記 載の巻取装置。 ７．駆動されることができかつリール（３）の中心に配置される巻取りシャフ ト（４）をリール駆動装置（５）が有する請求項１から６までのいずれか一項に 記載の巻取装置。 ８．リール（３）上に、紙ウェブ、布帛ウェブ、プラスチックウェブもしくは 他の材料からなるウェブ（２）を巻取る巻取方法であって、リール（３）が駆動 されかつ結果としてウェブ（２）が供給方向（Ｚ）に移送され、ウェブ（２）上 で供給方向（Ｚ）と反対向きに作用するテンションが供給方向（Ｚ）に関しリー ル（３）の上流に配置されるウェブテンションロール（１２）により発生され、 該ウェブテンションロール（１２）から取出される制動力の少なくとも一部が自 己旋錠機構（１８）を介し分散されるように、自己旋錠機構（１８）を介しウェ ブテンションロール（１２）上に作用する駆動装置（１５）が制御される巻取方 法。 ９．ウェブテンションロール（１２）と自己旋錠機構（１８）との間に配置さ れるクラッチ（２０）を駆動装置（１５）が具備しており、さらにクラッチ（２ ０）がすべりをともなって作用される請求項８に記載の巻取方法。 １０．少なくともウェブ（２）の速度（ｖｚ）およびリール（３）の回転速度 が測定され、さらにウェブ（２）のテンションを制御するために、駆動装置（１ ５）内の駆動機（１７）の速度および／ またはクラッチ（２０）のすべりが変更される請求項８または９に記載の巻取方 法。 １１．すべりが０から１０％の範囲、特に０から５％の範囲内に保持される請 求項８から１０までのいずれか一項に記載の巻取方法。 １２．最高速度から停止までの間でウェブテンションロール（１２）の速度が 変更可能であり、ウェブテンションロール（１２）に関するより高速度の範囲で 駆動装置（１５）内の駆動機（１７）が同方向に作用され、さらにより低速度の 範囲で駆動機（１７）が予め定められたすべりの値を維持するために反対方向に 作用される請求項８から１１までのいずれか一項に記載の巻取方法。 １３．ウェブの速度（ｖＺ）およびリールの回転速度（Ｄ）からリール（３） の直径が算出され、さらに該直径が増加するにつれてウェブテンションが減少さ れる請求項８から１２までのいずれか一項に記載の巻取方法。