JP2004514619A - 巻取機用コア送り装置 - Google Patents

Abstract

表面巻取機用コア送り装置が細長いコアを軸方向に該表面巻取機へ移動させるとともに、軸方向の接着剤線が該コアに塗布される。このコアは、一対の回転可能なコアガイド間のスペースに移動される。コアガイドの一方はコアから離れて回転可能であり、もう一方のコアガイドはコア挿入機に向けてコアを回転させる。コアはコア挿入機に移送され、コア挿入機は上記巻取機の巻取ロールに向けてコアを移動させるように回転する。コアがその種々の位置に移動する際、上記接着剤線の位置は正確に維持される。

Description

【０００１】
［背景］
本発明は、ウェブ（ｗｅｂ：巻取紙）をロールまたはログに巻き取るための表面巻取機（ｓｕｒｆａｃｅ ｗｉｎｄｅｒ）に関する。より詳細には、本発明は、コアを軸方向に表面巻取機へ送り込むとともに、表面巻取機の巻取ロールに向けてコアを移動させる送り機構（ｉｎｆｅｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）に関する。
【０００２】
リワインダーとも呼ばれる巻取機は、大型の親ペーパーロールを小売サイズロールのトイレットペーパーおよびペーパータオルへ転換するのに用いられる。２つの型のリワインダーすなわちセンターリワインダーおよび表面リワインダーが一般に用いられている。センターリワインダーは、たとえば、米国再発行特許第２８，３５３号において記載されており、マンドレルにより回転されるコアにウェブを巻き取る。表面リワインダーは、たとえば、米国特許第４，７２３，７２４号および同第５，１０４，０５５号に記載されており、３ロールクレードル（ａ ｔｈｒｅｅ ｒｏｌｌ ｃｒａｄｌｅ：スリーロールクレードル）によって回転されるコアにウェブを巻き取る。
【０００３】
ウェブがコアに巻き取られる前に、接着剤がコアに塗布されて、ウェブの前縁（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ：先端縁）がコアに接着して巻取プロセスを開始するようになっている。ウェブの前縁に対して正確に接着剤の位置を維持して、ウェブが不所望なしわまたは折りがない状態でコアに移送されるようにすることができることが重要である。
【０００４】
コアに接着剤を塗布すること、およびコア送りプロセスが巻取機の繰返しサイクル速度を制限しないように可能な限り迅速に巻取プロセスを開始するようにコアを位置付けることも望ましい。
【０００５】
［発明の概要］
本発明は、コアを軸方向に巻取機へ向けて送り込むとともに、接着剤の細片（ａ ｓｔｒｉｐｅ ｏｆ ｇｌｕｅ）が各コアに塗布される、コア送り機構を提供する。接着剤細片の位置は、コアと、コア駆動機構との間の係合により、およびコアが挿入された際にコアを保持する対向コアガイドにより正確に維持される。コアがコアガイド間に挿入された後、コアガイドの一方が回転してコアとの係合から外れ、もう一方のコアガイドがコアを回転させて、回転可能なコア挿入機と係合させる。コア挿入機は、第１の巻取ロールと静止プレート（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｌａｔｅ：固定板）との間のスペースにコアを回転させて巻取プロセスを開始する。コアがスペースに挿入され、接着剤線がウェブの先端に対して正確に位置付けられる。
【０００６】
コアは、高速でコアガイド間のスペースへ軸方向に駆動され、コアガイドとコアとの間の摩擦は、接着剤細片の位置を維持し、コアの移動の終わりにコアのリバウンドを制止する際に役立つ。コアのリバウンドはまた、一方向ラチェット（ｏｎｅ−ｗａｙ ｒａｔｃｈｅｔ）によってコアガイドに拘束され得る。回転コア挿入ステップから軸方向コア送りステップを分離することにより、高サイクル速度を得ることが可能となる。
【０００７】
本発明を、添付の図面に示す例示的な実施形態とともに説明する。
【０００８】
［特定の実施形態の説明］
図１は、米国特許第６，０５６，２２９号において概して記載された表面巻取機すなわちリワインダー１０を示す。図示の特定のリワインダーは、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｇｌｕｅ ｔｏ Ｃｏｒｅｓ」という名称の米国特許出願（出願番号第０９／５５９，８６５号、２０００年４月２６日付けで出願）に記載されており、この出願は参照により本明細書に援用される。
【０００９】
リワインダーは、第１すなわち上部巻取ロール１１、第２すなわち下部巻取ロール１２、およびライダーロール１３を有する従来の３ロール巻取クレードルを備える。これらのロールは、中空カードボードコアＣにウェブＷを巻き取るように矢印方向に回転させるためにフレーム１４に取り付けられて、トイレットペーパーまたはペーパータオルのような渦巻き状に巻かれたペーパーのログＬを形成する。
【００１０】
第２の巻取ロール１２は、リワインダーの上に可動に取り付けることができ、ロールが米国特許第４，８２８，１９５号および同第４，９０９，４５２号に記載されているように、第１の巻取ロールに向かって、および第１の巻取ロールから離れて移動することができるようになっている。第２の巻取ロールはまた、米国特許第５，３７０，３３５号に記載のように可変速度プロファイルを有し得る。
【００１１】
ライダーロール１３は、巻取ログが形成する際に、第２のロールから離れて移動するように回動可能に取り付けられる。
【００１２】
ウェブは、矢印Ａで示されるように下流方向に前進し、好ましくは、長手方向に離間した穿孔ラインに沿って横方向に穿孔して、個々のシートを形成する。図示した特定の実施形態では、穿孔機アセンブリ（ｐｅｒｆｏｒａｔｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１５は、アンビル１６および回転穿孔ロール１７を備える。
【００１３】
ウェブは、第１の巻取ロール１１に到達する前に、第１の巻取ロールに近接して取り付けられた固定ピンチバー２０を通過する。静止プレート２１（移送プレートあるいは目なし板（ｄｅａｄ ｐｌａｔｅ：口板）とも呼ばれる）は、第２の巻取ロール１２の上流で、第１の巻取ロール１１の下に取り付けられる。静止プレートの上流端２２は、コアＣの直径よりもわずかに大きな間隔だけ第１の巻取ロールから離隔している。静止プレートの残部と第１の巻取ロールとの間のスペーシングはコア（ｃｏｒｅ）の直径よりもわずかに小さく、コアがわずかに圧縮され、回転巻取ロール１１によって静止プレートに沿って転がされるようになっている。図４を参照すると、静止プレートは、リワインダーの軸長に対して延在する立体部分（ｓｏｌｉｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）２１ａ、および軸方向に離間したフィンガ２１ｂを有する。
【００１４】
コア挿入機（ｃｏｒｅ ｉｎｓｅｒｔｅｒ）２５は、軸２７を中心とした回転のためにフレーム１４に回転可能に取り付けられるシャフト２６（図４）に取り付けられる。コア挿入機は、シャフト２６から半径方向に外方に延出した、軸方向に離間した複数のアーム２８を有する。各アームには、一連のウレタン真空カップ２９が設けられている。カップ内の真空ポート３０は、吸引によってコアをカップ内に保持する真空源と連通している。圧縮可能な弾性ピンチパッド３１がアーム２８の端部に取り付けられる。ピンチパッドは、コア挿入機が回転する際にウェブを固定ピンチバー２０（図１）に当てて挟む。
【００１５】
巻取サイクルの詳細は、米国特許第６，０５６，２２９号において記載されている。図１１を参照すると、コア挿入機２５は、時計方向に回転して、静止プレート２１の上流端２２と第１の巻取ロール１１との間のスペースにコアＣを移動させる。図１１では、コアは、ウェブの近くにあるが、ウェブを挟まない。ピンチパッド３１はウェブと係合していないため、ウェブはログＬに引き続き巻き取られる。
【００１６】
コア挿入機２５が引き続き回転するにつれて、ピンチパッド３１は、ウェブを固定ピンチバー２０に当てて挟み、コアに最も近い下流穿孔線に沿ってウェブを切断する。コア挿入機のアーム２８は、コアを押して第１の巻取ロール１１および静止プレート２１と接触させ、回転巻取ロールは、コアを静止プレートの上に転がす。コア上の軸方向接着剤細片３３は、切断されたウェブと接触し、コアが静止プレートの上を転がるにつれウェブがコアに巻きつき始める。軸方向に離間したアーム２８は、コア挿入機が時計方向に回転する際に、軸方向に離間したフィンガー２１ｂ間のスペースを通過する。コアおよび巻取ログが第２の巻取ロール１２に到達すると、ログは、第１の巻取ロールと第２の巻取ロールとの間で巻かれ、最終的にライダーロール１３と接触する。
【００１７】
図２を参照すると、コアは、複数対の上部コア駆動輪３５および下部コア駆動輪３６によって軸方向にリワインダーへ送られる。駆動輪は、ベルト３７および３８によって駆動される。ベルトの張力は、ベルト張力調整輪（ｔｉｇｈｔｅｎｅｒ ｗｈｅｅｌ）３９および４０によって調節される。
【００１８】
コアは、コアプッシャにより在来式のコアマガジン（図示せず）から駆動輪に送られる。コアは、リワインダーのフレーム１４の開口部４１を通って矢印Ｂの方向に駆動される。接着剤塗布機４２は、コアが接着剤塗布機を通過して移動する際に、軸方向に延在する接着剤細片をコア上に塗布する。図示した特定の実施形態では、接着剤塗布機は、コアに加熱接着剤または低温接着剤を噴霧する噴霧ノズル４３（図３）を備える。コアに連続的あるいは断続的な接着剤線を塗布するために接着剤塗布機の他のタイプも用いることができる。
【００１９】
図３では、接着剤細片は、水平中心線よりも１５°上方のところでコアに塗布される。コアがコアと駆動輪との間の摩擦力によって軸方向に移動する際、接着剤細片の位置は正確に維持される。
【００２０】
コアが軸方向にリワインダーへ移動するに際に、コアは一対のコアガイド４６および４７（図４）間のスペースに挿入される。コアガイド４６は、軸方向に離間した複数のアーム４９（図１４も参照）によって支持されるプラスチック溝路（ｐｌａｓｔｉｃ ｃｈａｎｎｅｌ）４８を含む。アームは、リワインダーのフレームに回転可能に取り付けられたシャフト５０に締結されている。
【００２１】
コアガイド４７は同様に、アーム５２および回転可能シャフト５３によって支持されるプラスチック溝路５１を有する。溝路４８および５１のそれぞれは、コアを係合するために略Ｖ字形状の表面を有する。
【００２２】
図６を参照すると、ギヤ５５および５６がそれぞれシャフト５０および５３に取り付けられており、ともにシャフトを回転させるようになっている。ギヤ５５はギヤ５６よりも小さな直径を有するため、シャフト５０はシャフト５３よりも速く回転する。ギヤの比は、好ましくは１．２０：１〜１．５０：１である。
【００２３】
シャフト５０および５３は、シャフト５０に締結されているクランクアーム５８によって回転する。クランクアームは、回転可能なクランクアーム６０（図１２）に下端が連結される連結ロッド５９によって往復運動する。クランクアーム６０は、サーボモータ６２の駆動シャフト６１によって回転可能である。
【００２４】
図１３を参照すると、コアガイド４６および４７の一方または双方は、１つまたは複数のラチェットローラ６４を有する。ラチェットローラには、コアと係合する高摩擦表面が設けられている。ラチェットローラは、コアを軸方向に前進させる方向に自由に回転するが反対方向に回転することは阻止される。
【００２５】
コアは、高速で、駆動輪３５および３６によってコアガイド間のスペースへ駆動される。たとえば、１２０インチ長のコアは、約１秒でコアガイド間に挿入され得る（１秒あたり約１２０インチの軸方向送り速度）。
【００２６】
コアがコアガイド間のスペースに挿入される際、コアガイドは図４におけるように配置される。コアガイド間のスペースは、コアの直径よりも小さく、たとえばコアの直径よりも約１／３２インチ〜１／１６インチ小さい。したがって、コアガイドは、コアと摩擦係合し、接着剤細片の位置を維持し、かつコアが前進する際にコアの速度を遅くさせる。コアの移動の終わりに、コアは、リワインダーの止め板に行き当たる。コアは、コアガイドとの摩擦係合により、およびラチェットローラ６４により、止め板から著しくリバウンドすることを防止される。
【００２７】
図４は、コアガイドへの挿入後のコアＣ上の軸方向の接着剤細片３３の位置を示している。接着剤細片は、接着剤細片が塗布されたときと同じ位置（水平中心線よりも１５°上方）に維持される。
【００２８】
リワインダーの巻取サイクルは、当該技術分野で周知の一方法でマイクロプロセッサによって制御される。サイクル中、適正時間に、マイクロプロセッサは、コアガイド４６および４７を制御するサーボモータ６２（図１２および図１４）に信号を送る。サーボモータの駆動シャフト６１は、クランクアーム５８を最初に反時計方向に、次に時計方向に回転させるという１つの完全な回転を起こす。
【００２９】
図６ないし図１０を参照すると、駆動シャフト５０およびコアガイド４６は、最初に反時計方向に回転して、コアＣの側から外れるようにコアガイド４６を移動させる。駆動シャフト５３およびコアガイド４７は、最初に時計方向に、コアＣの側から外れるように移動する時間をコアガイド４６に与えるために低速度で回転する。コアＣおよび接着剤線３３の位置（コア上に半径方向線で示されている）は、コアガイドが回転する際にコアガイド４７に対して固定されたままである。
【００３０】
図５および図１０では、コアガイド４７は、コアＣを回転させて、回転コア挿入機２５の真空カップ２９と接触させている。コアガイド４７は、真空カップにコアを押し当て、長さに沿って湾曲または屈曲する傾向があるコアを整直にする（ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎ）。コアは、真空カップによりコア挿入機に接した状態で保持される。マイクロプロセッサは、コア挿入機に、コアの挿入を開始するように信号を送る。クランクアーム６０（図１２）が移動の終わりに達すると、コアガイド４６および４７は、それぞれの元の位置に回転して戻る。
【００３１】
コア挿入機２５は、リワインダーのマイクロプロセッサによって制御されるサーボモータによって回転される。巻取サイクル中、適正時間に、サーボモータは、コア挿入機を時計方向（図５および図１１に比して）に回転させるように作動される。
【００３２】
図１１は、ピンチパッド３１がウェブをピンチバー２０に当てて挟む直前のコア挿入機およびコアの位置を示す。コア挿入機に対するコアの位置は、コア挿入機が回転した際に固定されたままであり、接着剤細片３３は、下流にあり、コアがウェブと最初に接触するであろう地点からわずかに反時計方向にある。コア挿入機が引き続き回転するにつれ、ピンチパッド３１は、ウェブを挟んで切断し、コアは、上部巻取ロール１１と静止プレート２１との間に挿入される。上部巻取ロールは、コアを静止プレートの上を転がらせ、コアは、接着剤細片３３が回転して、切断されたウェブの先端部分と接触するようになるまで、時計方向にかなりの程度回転する。ウェブは、コアに接着し、コアが静止プレートの上を転がるにつれてコアに巻きつく。
【００３３】
図１５は、サーボモータ６２がコアガイド４６のシャフト５０に直接結合される代替の実施形態を示している。図１５の実施形態は、図１４のクランクアーム５８および６０、ならびに連結ロッド５９が省かれている。
【００３４】
本明細書で説明しているコア送り装置は、ピンチパッド３１に対しての接着剤細片の厳密な位置付け（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を与え、回転コア挿入機２５を高サイクル速度で動作させることを可能にする。接着剤細片の厳密な位置付けは、コアとコア駆動輪３５および３６との間、ならびにコアとコアガイド４６および４７との間の摩擦係合によって、回転コア挿入機２５にコアを移送するコアガイド４７の回転運動によって、およびコア挿入機とコアとの間の真空グリップによって維持される。軸方向コア送りステップが回転コア挿入ステップから分離されるため、高サイクル速度が達成しやすくなる。
【００３５】
コアガイドのアーム４９および５２の長さと、コアガイド４６のシャフト５０のピボット軸の位置との選択により、接着剤塗布機のヘッドがコアの水平中心線よりも上方（図３では水平線よりも１５°上方）に位置付けされることが可能となる。アーム長は、２．５インチ〜６．０インチの範囲とすることができる。シャフト５０のピボット軸は、回転コア挿入機２５の移動経路の外側に配置され、コアガイド４６および４７が回動しなければならない角度を４５°〜７５°の間まで最小にする。
【００３６】
軸方向コア送り装置により得ることができる高サイクル速度の例は以下のようである：

【００３７】
コアあたり１．５秒のサイクル時間は、１分あたり４０個のログのリワインダーサイクル速度に等しい。本発明者らは、本発明が１分あたり５０個のログ以上のリワインダーサイクル速度を可能にするものと考えている。
【００３８】
回転コア挿入機２５は、好ましくは、コアが上部巻取ロールによって静止プレートの上を転がる際のコアの並進速度よりも高速の並進速度で上部巻取ロール１１と静止プレート２１との間のスペースにコアを挿入する。上部巻取ロール１１が静止プレート２１の上にコアを転がす際、コアの並進速度は、ウェブ速度の半分である。挿入ステップ中のコアの並進速度は、ウェブ速度の７０％とすることができ、これによって、ピンチパッド３１がウェブを切断でき、かつウェブにおけるスラック（ｓｌａｃｋ：弛み）を最小にするために可能な限り迅速に接着剤細片３３がウェブを引き上げることが可能となる。したがって、コアの並進速度は、コアが上部巻取ロールによって静止プレートの上を転がる際のウェブ速度の半分まで遅くなる。
【００３９】
上記明細書において、特定の実施形態の詳細な説明を例示の目的で記載したが、本明細書に与えられた詳細の多くは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者によってかなり変更され得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるコア送り装置を含む表面巻取機の断片的な側面立面図である。
【図２】
接着剤塗布機およびコアの軸方向駆動機構の立面図である。
【図３】
接着剤塗布機の断片的な端面図である。
【図４】
図１の一部の拡大断片図である。
【図５】
代替位置にあるコアガイドを示す、図４と同様の図である。
【図６】
コアガイドを回転させるギヤを示す図である。
【図７】
コアガイドの移動シーケンスを示す図である。
【図８】
コアガイドの移動シーケンスを示す図である。
【図９】
コアガイドの移動シーケンスを示す図である。
【図１０】
コアガイドの移動シーケンスを示す図である。
【図１１】
第１の巻取ロールと静止プレートとの間のスペースにコアを挿入する回転コア挿入機を示す図である。
【図１２】
コアガイドを回転させるためのクランクアームを示す、図５と同様の図である。
【図１３】
コアガイドの一方の拡大断片図である。
【図１４】
コアガイドを回転させる駆動装置を示す断片図である。
【図１５】
コアガイドとの駆動装置の直接接続を示す、図１４と同様の図である。
【符号の説明】
１１　第１の巻取ロール、１２　第２の巻取ロール、１４　フレーム、２５　コア挿入機、４７　コアガイド。

Claims (12)

1. フレームと、該フレームに取り付けられた離隔した第１の巻取ロールおよび第２の巻取ロールとを有する巻取機用コア装填装置であって、
   前記フレームに可動に取り付けられたコアガイドと、
   前記フレームに回転可能に取り付けられたコア挿入機と、
   細長いコアを軸方向に前記コアガイドへ移動させるコア駆動装置と、
   を備え、
   前記コアガイドは、該コアガイドが前記コア駆動装置からコアを受け取る第１の位置と、前記コアガイドが前記コアを前記コア挿入機に向けて移動させる第２の位置との間を移動可能であり、
   前記コア挿入機は、前記コア挿入機が前記コアガイドからコアを受け取る第１の位置と、前記コア挿入機が前記コアを前記第１の巻取ロールに向けて移動させる第２の位置との間を回転可能である、巻取機用コア装填装置。
2. 前記コアガイドは、前記フレームに回転可能に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記コアガイドは、該コアガイドの前記第１の位置と前記第２の位置との間を一方向に回転し、前記コア挿入機は、該コア挿入機の前記第１の位置と前記第２の位置との間を同一方向に回転する、請求項２に記載の装置。
4. 前記コアが前記コアガイドに向かって軸方向に移動する際に前記コアに接着剤を塗布する接着剤塗布機を有する、請求項１に記載の装置。
5. 前記コアガイドは、前記フレームに回転可能に取り付けられる第１のコアガイド溝路および第２のコアガイド溝路を含み、前記コアガイド溝路は、前記コアガイドが該コアガイドの第１の位置にある場合に離隔しており、それによって、前記コアガイド溝路間のスペースへ軸方向にコアを移動することができる、請求項１に記載の装置。
6. 前記コアガイドの前記第１の位置にある前記コアガイド溝路間の前記スペースは、前記コアの直径よりもわずかに小さく、それによって、コアが軸方向に移動する際に前記コアガイド溝路は前記コアに摩擦力をかける、請求項５に記載の装置。
7. 前記コアガイド溝路の一方を、前記コアガイド溝路間のコアから離すように回転させ、かつもう一方の前記コアガイド溝路を前記コア挿入機に向けて移動させる手段を備える、請求項５に記載の装置。
8. 前記回転手段は、前記コアガイド溝路の一方に連結する第１のギヤと、もう一方の前記コアガイド溝路に連結する第２のギヤとを含み、前記ギヤは、互いに係合する、請求項７に記載の装置。
9. 前記コアガイド溝路の一方または双方は、一方向のみに回転し且つ前記コアと係合可能なラチェットローラを有する、請求項５に記載の装置。
10. 前記コア駆動装置は、前記フレームに回転可能に取り付けられたコア駆動輪と、該コア駆動輪を回転させる手段とを有する、請求項１に記載の装置。
11. フレームと、該フレームに取り付けられた離隔した第１の巻取ロールおよび第２の巻取ロールとを有する巻取機用コア装填装置であって、
    前記フレームに回転可能に取り付けられた第１のコアガイドおよび第２のコアガイドと、
    前記フレームに回転可能に取り付けられたコア挿入機と、
    細長いコアを前記コアガイド間に軸方向に移動させるコア駆動装置と、
    を備え、
    前記コアガイドは、該コアガイドが前記コア駆動装置からコアを受け取るスペースを該コアガイド間に設けている第１の位置と、前記コアガイドの一方が前記コアを前記コア挿入機に向けて移動させる第２の位置との間を移動可能であり、
    前記コア挿入機は、前記コア挿入機が前記一方のコアガイドからコアを受け取る第１の位置と、前記コア挿入機が前記コアを前記第１の巻取ロールに向けて移動させる第２の位置との間を回転可能である、巻取機用コア装填装置。
12. 前記コアガイドのそれぞれは、前記フレームに回転可能に取り付けられたシャフトと、該シャフトを回転させる手段とを有する、請求項１１に記載の装置。