JP2007007751A - 切断機 - Google Patents

Abstract

【課題】刃物を搭載した台車が原紙束の搬送方向に往復動する全区間のうち、台車を原紙束と並走させて刃物で被切断物を切断するための切断区間を長く設定することができる切断機を提供する。
【解決手段】搬送手段２で原紙束１を一定速度で搬送する。原紙束１の搬送方向に往復動自在な台車４に刃物３を搭載する。歯付プーリ２８ａに歯付ベルト２９を掛巻する。台車４に歯付ベルト２９を連結する。サーボモータ３１で歯付プーリ２８ａを正方向および逆方向に駆動させて、台車４を往復動させる。台車４を搬送中の原紙束１と等しい速度で並走させながら、搬送中の原紙束１を刃物３で切断する。サーボモータ３１の回転方向を反転させて台車４の走行方向を反転させる。走行方向の反転に要する区間を短くすることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えばウエットティッシュの原紙束を所定の長さに切断するための切断機に関するものである。

一般に、例えばウエットティッシュの帯状の原紙束は、切断機により所定の長さに切断されている。切断機は、例えば一定の速度で原紙束を搬送する搬送ベルトと、原紙束を切断する刃物とを備え、搬送ベルトにより原紙束を搬送しながら、搬送ベルト上の原紙束を所定の製品長さに切断するようになっている。

さらに、特許文献１は、刃物を搭載した台車にクランク機構を連結し、このクランク機構をサーボモータで駆動させて台車を原紙束の搬送方向に往復動させるようにした切断機を開示している。

特許文献１の切断機は、刃物の上下動に同期させて台車を往復動させることにより、台車が往復動する全区間のうち、刃物で原紙束を切断するための切断区間で台車を原紙束と同一速度で並走させて、真っ直ぐな切断面を得るようになっている。ここで、クランク機構を一定の角速度で駆動したときの台車速度は絶えず変化するが、サーボモータの角速度を制御することにより、切断区間における台車速度を一定にして、原紙束の搬送速度に完全に一致させている。
特開２００３−３０５６８５号公報（段落番号０００７、０００８）

ところで、クランク機構によって往復動する台車は、その往復動の両終端付近での速度が極端に遅くなる。そのため、クランク機構を駆動するサーボモータの角速度を制御可能な範囲で速くしただけでは、往復動の両終端付近の速度を中央付近の速度に近づけることができず、往復動の両終端付近を切断区間に含めることができない。

これに対して、台車が往復動する全区間を長めに設定することにより、刃物で被切断物を切断するのに必要な長さの切断区間を確保することができるが、その分、往復動の両終端付近に、切断区間に含まれない無駄な区間ができることになり、切断機の動作の効率を低下させるおそれがある。

本発明は、台車が往復動する全区間のうち、刃物で被切断物を切断するための切断区間を長く設定することができる切断機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る切断機は、被切断物を一定速度で搬送する搬送手段と、被切断物の搬送方向に往復動自在な台車と、この台車に搭載されて搬送中の被切断物を切断する刃物とを備え、その台車を搬送中の被切断物と並走させる並走手段を設けたものである。さらに、その並走手段に、台車に連結されたベルトと、このベルトを掛巻されるプーリと、このプーリを正方向および逆方向に駆動させるサーボモータとを備え、被切断物を切断するときに、プーリを正方向に駆動させて被切断物の搬送速度と等しい速度で台車を並走させるようにサーボモータを制御するようにしている。

この構成によれば、サーボモータでプーリを正方向および逆方向に駆動させて台車を往復動させるので、サーボモータの回転方向を反転させるだけで、台車の走行方向を反転させることができる。これにより、クランク機構を用いた構成と比較して、往復動の両終端付近の台車速度の遅くなる区間を短くすることができ、その分、台車が往復動する全区間のうち、刃物で被切断物を切断するための切断区間を長くして、切断に要する時間を長く設定することができる。

また、サーボモータの角速度や回転数を適宜設定するだけで、台車速度や切断区間の長さを調節することができるので、加工速度や製品長さの変更、あるいは切断時間の変更による製品厚さや製品幅などの変更を容易にすることができる。さらに、プーリを一定の角速度で正方向に回転させるだけで、台車を一定速度で往動させることができるので、切断面を真っ直ぐにするよう台車を被切断物と容易に並走させることができる。

台車の走行方向を反転させるとき、刃物を搭載した台車の慣性力が大きくなるが、台車の往動および復動を反転させる際の衝撃を緩和するためのショックアブソーバを設ければ、台車の慣性力をショックアブソーバに受け持たせることができる。これにより、サーボモータ、プーリおよびベルトの負担を軽減することができるので、台車の走行方向を急激に反転させて、切断区間をより長く設定することができる。ベルトには、平ベルトなどあらゆる種類のものを採用可能であるが、周方向のずれを生じることなく強い力を伝達することのできる歯付ベルトを採用すれば、より好適である。

以上のとおり、本発明によると、台車の往復動の全区間の長さが同じであっても、切断区間を長く設定することができるので、その分、切断に要する時間を長く設定することができる。これにより、被切断物の厚さや幅を大きく設定したり、高速運転を可能にしたりするなど、切断機の能力アップが図れる。また、切断区間に含まれない往復動の両終端付近の無駄な区間を短くして、切断機の動作の効率を向上させることができる。

さらに、サーボモータの角速度および回転数を制御することにより、台車速度および切断区間の長さを調節できるため、製品に応じて行う切断機の初期設定や変更に要する時間を短くすることができる。

以下、本発明に係る切断機の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の切断機の正面図、図２は図１の切断機の側面図、図３は図１の切断機の平面図である。

この切断機は、例えばウエットティッシュの帯状の原紙束１を搬送しながら所定の長さに切断するものであり、原紙束（被切断物）１を一定速度で搬送する搬送手段２と、搬送中の原紙束１を切断する刃物３と、刃物３を搭載して原紙束１の搬送方向に往復動自在に支持された台車４と、台車４を原紙束１と並走させる並走手段５と、台車４の往動および復動を反転させる際の衝撃を緩和するためのショックアブソーバ６と、搬送手段２の後側に配置されて台車４、並走手段５およびショックアブソーバ６を支持する箱状の支持台７とを備えている。

搬送手段２は、原紙束１を上流側（図１の右側）から下流側（図１の左側）に一定速度で搬送するものであり、搬送用プーリ８ａ、８ｂ、８ｃおよび移動プーリ９ａ、９ｂと、これらに掛巻された搬送用ベルト２ａとを備えている。搬送用ベルト２ａは、支持台７よりも上流側から下流側に至るように配され、原紙束１を支持台７の前側に送り込むようになっている。搬送用ベルト２ａ上の原紙束１は、支持台７の前側で刃物３によって切断され、さらに搬送用ベルト２ａによって支持台７よりも下流側に搬送される。

搬送用ベルト２ａには、この搬送用ベルト２ａを傷つけることなく原紙束１を切断できるように、刃物３と搬送方向の位置を合わせて、刃物３を介入させる溝状の二つの刃受け１０が形成されている。各刃受け１０は、上側に配された二本（合計四本）の移動プーリ９ａと、下側に配された一本（合計二本）の移動プーリ９ｂとに掛巻して、上側の移動プーリ９ａ間が開口するように、搬送用ベルト２ａを下方に迂回させた溝状に形成されている。

図１、２に示すように、移動プーリ９ａ、９ｂは、二枚のプーリ支持板１１に回転自在に支持されている。両プーリ支持板１１は、その上端で搬送用ベルト２ａを前後に挟むように位置し、後述する台車本体２５の前端に取り付けられている。移動プーリ９ａ、９ｂは、台車４に取り付けられたプーリ支持板１１に支持されているので、刃受け１０が台車４と共に搬送方向に往復動する。

刃物３は、周縁部に刃部が形成された円盤状とされ、回転しながら所定の周期で上下動して搬送中の原紙束１を切断する。この刃物３は、揺動自在なスイングアーム１２の先端に、回転軸１３を介して回転自在に取り付けられており、刃物用クランク機構１４がスイングアーム１２を揺動させることにより、刃物３が上下動するようになっている。

スイングアーム１２は、ブラケット１５を介して台車本体２５に取り付けられており、並走手段５が台車４を原紙束１と並走させることにより、刃物３が原紙束１と同一速度で搬送方向に移動するようになっている。なお、刃物３は、製品長さに等しい間隔をあけて回転軸１３の両側に設けられている。

刃物用クランク機構１４は、支持台７の前壁７ａを前後に貫通する刃物用クランク軸１６と、刃物用クランク軸１６の前端に取り付けられた刃物用回転板１７と、スイングアーム１２および刃物用回転板１７を連接する刃物用連接棒１８と、刃物用回転板１７および刃物用連接棒１８を回転自在に連結する刃物用クランクピン１９とからなり、スプロケット２０およびチェーン２１を介して、上下動用モータ（図示せず）が刃物用クランク軸１６を回転させることにより、スイングアーム１２が揺動するようになっている。

スイングアーム１２の基端部には、搬送方向に貫通する貫通穴が形成され、この貫通穴が刃物用モータ２２に接続されたシャフト２３の一端をその軸方向にスライド可能かつ回転可能に支持している。シャフト２３には、その軸方向にスライド可能かつシャフト２３と共に回転するプーリ２４ａが取り付けられている。プーリ２４ａと回転軸１３に取り付けられたプーリ２４ｂとは、伝動ベルト２４ｃで接続され、シャフト２３、プーリ２４ａ、２４ｂおよび伝動ベルト２４ｃを介して、刃物用モータ２２が刃物３を回転させる。

台車４は、略長方形板状の台車本体２５の下面側に、支持台７の上面側に配された二本のレール２６上をスライドする四つのスライド部２７を取り付けてなり、並走手段５により、レール２６上を搬送方向に往復動するようになっている。

並走手段５は、鉛直軸周りに回転自在な歯付プーリ２８ａ、２８ｂと、歯付プーリ２８ａ、２８ｂに掛巻される歯付ベルト２９と、減速機３０を介して歯付プーリ２８ａを正方向および逆方向に駆動させるサーボモータ３１とを備え、その歯付ベルト２９に連結した台車４を原紙束１と並走させるようになっている。

歯付プーリ２８ａ、２８ｂは、支持台７の上面側で二本のレール２６の間に搬送方向と平行に配列され、歯付ベルト２９を鉛直軸周りに往復旋回させるようになっている。歯付ベルト２９には、台車本体２５の下面側に突設された取付金具３２が取り付けられ、歯付ベルト２９の往復旋回に伴って、台車４がレール２６上を往復動する。

減速機３０およびサーボモータ３１は、支持台７の内部空間に配置されて、支持台７の上板を貫通する歯付プーリ２８ａのプーリ軸に接続され、制御部３３からの信号に基づいて、サーボモータ３１が歯付プーリ２８ａを駆動させる。

制御部３３は、刃物用クランク軸１６に取り付けられたエンコーダ３４からの信号に基づいて、台車４の往復動を刃物３の上下動に同期させるようにサーボモータ３１を制御する。さらに、制御部３３は、原紙束１を切断するとき、歯付プーリ２８ａを正方向に駆動させて原紙束１の搬送速度と等しい速度で台車４を並走させるようにサーボモータ３１を制御する。

ショックアブソーバ６は、支持台７の上面側で二本のレール２６の間に、かつ台車４の往復動の両終端付近で台車４に対向するように、二箇所に配置される。このショックアブソーバ６は、往復動の終端に達した台車４を衝突させて弾き返すことにより、台車４の走行方向を一瞬にして反転させるようになっている。これにより、台車４が反転する際の慣性力を受け持って、並走手段５の負担を大幅に軽減するようになっている。

図１〜図３に示すように、両プーリ支持板１１間で搬送用ベルト２ａの上方には、切断時に原紙束１がずれないように上方から押さえるための上下動可能な合計三枚の押板３５が設けられている。この押板３５は、両刃受け１０間と両刃受け１０を挟んで両側とに設けられ、上下動自在な逆Ｌ字形の押板支持材３６に取り付けられている。押板支持材３６は、その脚部が台車本体２５の前端付近を上下方向にスライド可能に貫通し、その脚部を繋ぐ繋ぎ材３７に連結された押板用クランク機構３８により、上下動するようになっている。

押板用クランク機構３８は、支持台７の前壁７ａを前後に貫通する押板用クランク軸３９と、押板用クランク軸３９の前端部に取り付けられた押板用回転板４０と、押板支持材３６および押板用回転板４０を連接する押板用連接棒４１と、押板用回転板４０および押板用連接棒４１を回転自在に連結する押板用クランクピン４２とからなり、スプロケット４３およびチェーン２１を介して、上下動用モータが押板用クランク軸３９を回転させることにより、刃物３の上下動と同期して押板３５が上下動するようになっている。

次に、この切断機が原紙束を切断するときの動作について説明する。まず、搬送手段２により、帯状の原紙束１を上流側から支持台７の前側に一定速度で連続して搬送する。制御部３３からの信号に基づいて、サーボモータ３１が歯付プーリ２８ａを駆動させて歯付ベルト２９を往復旋回させることにより、刃物３を搭載した台車４が一定の周期で搬送方向に往復動する。

制御部３３は、往動時の切断区間において、台車４を原紙束１の搬送速度に等しい一定速度で原紙束１と並走させ、往復動の両終端において、台車４の走行方向を反転させるようにサーボモータ３１を制御する。なお、台車４の復動時の速度は、製品長さに対応させて設定する。

往復動の両終端では、台車４がショックアブソーバ６に衝突して弾き返され、その走行方向を急激に反転する。なお、走行方向の反転による台車４の慣性力をショックアブソーバ６に受け持たせることにより、走行方向の急激な反転を可能とし、往動区間のうちの大部分を切断区間として設定することができる。

上下動用モータがチェーン２１を介して、スプロケット４３およびスプロケット２０を回転させることにより、押板用クランク機構３８および刃物用クランク機構１４が互いに等しい一定の速度で駆動し、押板３５および刃物３が一定の周期で同時に上下動する。押板３５および刃物３の上下動周期は、台車４の往復動周期と等しくされ、台車４が原紙束１と並走（往動）するときに、押板３５および刃物３が下動するように設定される。

押板３５および刃物３が下動したとき、押板３５が原紙束１を上方から押さえながら、刃物用モータ２２により回転する刃物３が原紙束１を切断する。この切断機では、一度の上下動により、原紙束１の二箇所を同時に切断するようになっており、その上下動周期は、製品長さの２倍を搬送速度で除した値に設定される。切断された原紙束１は、搬送手段２により、支持台７よりも下流側に搬送される。

上記構成によれば、刃物３が原紙束１を切断するときに、この刃物３を搭載した台車４を原紙束１の搬送速度に等しい一定速度で原紙束１と並走させるため、原紙束１の切断面を真っ直ぐにすることができる。また、原紙束１および台車４が一定速度で移動するため、刃物３が下動するタイミングと、台車がその行程の中央付近を通るタイミングとが多少ずれても、原紙束１および台車４間に速度差が生じない。

台車４を原紙束１と並走させるための並走手段５として、歯付プーリ２８ａ、２８ｂ、歯付ベルト２９およびサーボモータ３１を用いている。これにより、サーボモータ３１の角速度や回転数を制御して、台車４の走行速度や切断区間の長さを所望の値に設定することができ、搬送速度（製品長さや加工速度に対応）や切断時間（製品厚さや製品幅に対応）の変更を容易にすることができる。

刃物３の上下動を小さくする場合、刃物３の上下動周期のうちの切断開始から切断完了までの時間が長くなるが、切断区間を広く設定することにより、長い切断時間を許容することができる。そのため、重い刃物３を大きく上下動させて切断時間を短くする必要がなく、切断機の高速運転が可能になる。

刃物３の数を多くするときには、所定の搬送速度における刃物３の上下動周期を長くする必要があり、切断時間が長くなるが、切断区間を広く設定することにより、長い切断時間を許容することができ、刃物３の数を多くして、切断機の能力アップを図ることができる。

往復動の終端に達した台車４をショックアブソーバ６に衝突させて弾き返すことにより、台車４の走行方向を一瞬にして反転させるようになっている。これにより、並走手段５のサーボモータ３１などの負担を増大させることなく、台車４の走行方向の急激な反転を可能になるので、往動区間のうちの大部分を切断区間として設定することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、ショックアブソーバ６を設ける代わりに、サーボモータ３１の駆動力だけで台車４の走行方向を反転させるようにしてもよい。また、被切断物は原紙束１に限らず、どのようなものを切断するようにしてもよい。

本発明の切断機の正面図 図１の切断機の側面図 図１の切断機の平面図

符号の説明

１ 原紙束
２ 搬送手段
３ 刃物
４ 台車
５ 並走手段
６ ショックアブソーバ
２８ａ 歯付プーリ
２９ 歯付ベルト
３１ サーボモータ

Claims (1)

1. 被切断物を一定速度で搬送する搬送手段と、被切断物の搬送方向に往復動自在な台車と、該台車に搭載されて搬送中の被切断物を切断する刃物とを備えた切断機において、前記台車を搬送中の被切断物と並走させる並走手段が設けられ、該並走手段は、前記台車に連結されたベルトと、該ベルトを掛巻されるプーリと、該プーリを正方向および逆方向に駆動させるサーボモータとを備え、前記サーボモータは、被切断物を切断するときに、前記プーリを正方向に駆動させて被切断物の搬送速度と等しい速度で台車を並走させるように制御されることを特徴とする切断機。

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