JP2007061987A - 紙管製造装置及び紙管切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙管切断時の紙粉の発生を抑える。
【解決手段】 マンドレル２から切芯軸６に連続して送り出される紙管７を、該切芯軸６と一体に移動する切断刃51を紙管７に押し当てて紙管７を切断する紙管製造方法において、切芯軸６及び切断刃51は回転させず、切芯軸６上の紙管は、切芯軸６と平行に配備した当りローラ41を紙管７に当てて強制回転させつつ切断刃51を切芯軸６に押し当てる。切断刃51の切れ刃の損傷がないので、長期間使用しても、紙粉の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、スパイラル紙管の製造を継続しながら、形成された紙管を設定長さに切断する紙管の製造装置及び紙管の切断方法において、切断刃の紙管への食い込みによる紙粉の発生を抑えることのできる紙管製造装置及び紙管切断方法に関するものである。

所定長さのスパイラル紙管の製造には、２つの方法がある。
１つの方法は、マンドレル上にて紙テープを螺旋状に巻き付け、これをマンドレル上から連続して送り出して形成される紙管を、マンドレルの延長上を往復する切芯軸に嵌めて受け取り、該切芯軸と同じ方向に移動する切断刃を紙管に押し当てて、所定長さの紙管を得る方法(特許文献１)である。
他の１つの方法は、マンドレルから送り出される紙管を一旦適当長さに切断し、この適当長さの紙管を切断専用機に載せ換えて所定長さに切り分ける方法(特許文献２)である。

特許文献１の切断方法は、図８に示す如く、回転駆動される切芯軸(６)に嵌まった紙管(７)は、２本の回転自由な受けローラ(41a)(41a)に支えられ、この状態で、回転自由な切断刃(51)が下降して紙管(７)に食い込んで、紙管(７)を切断する。

特許文献２の切断方法は、回転しない切芯軸に長尺紙管を嵌め、該紙管の端部をチャックで掴んで、切芯軸上で紙管だけを強制回転させ、回転自由な切断刃を紙管に押し当てて紙管を切断する。

特開平１０−１８０９０６号公報 特公昭４９−３７２３９号公報

特許文献１の切断方法では、切断刃(51)が紙管の全厚みに食い込んだ瞬間に、切断刃(51)は切芯軸(６)に当たる。切断刃(51)は、紙管の全厚みに食いむと、タイマー設定、或いはカム駆動によって、切芯軸(６)から離れる様に動作する。厳密には、紙管の切断残しを防ぐために、切断刃(51)が切芯軸(６)に当たってから僅か遅れるタイミングで、切断刃(51)は切芯軸(６)から離れる。
従って、切断刃(51)は、回転している切芯軸(６)に当たった瞬間、切芯軸(６)の周面と擦れながら摩擦力を受けて回転する。このため、数回切断しただけで切断刃(51)の外周縁の刃先の切れ味は低下する。
数回の切断で切断刃(51)を交換又は再研磨することは、生産能率の上からも、コストの面からも実際的ではなく、切断刃(51)は著しく切れ味が損なわれるまで使用される。
従って、切断刃(51)の切れ味の悪さによって、紙管の切断端面に紙粉が発生することは避けられず、紙管の商品価値を低下させる問題があった。

特許文献２の切断方法は、切断刃が紙管の全厚みに食い込んで切芯軸に当たっても、切芯軸は回転していないから、切断刃の刃先の損傷は少なく、切断刃の切れ味の低下を遅らせる特徴がある。このため、切断による紙粉の発生は、特許文献１の方法に較べて少ない。
しかし、紙管の１回の切断を完了する毎に、切芯軸から紙管を抜き外し、新たな長尺紙管を切芯軸にセットしなければならず、連続運転ができない。このため製造能率が悪い問題がある。

本発明は、上記特許文献１及び２の問題点を一挙に解決できる紙管製造方法及び紙管切断方法を明らかにするものである。

請求項１は、マンドレル(２)上にて紙管用紙テープ(71)(72)(73)を螺旋状に巻き付けて紙管(７)を形成し、該マンドレルから連続して送り出される紙管(７)を、マンドレル(２)の延長上を往復する切芯軸(６)に嵌めて受け渡し、切断刃(51)を該切芯軸(６)と同じ方向に移動しつつ紙管(７)に押し当てて紙管(７)を切断する紙管製造装置において、
前記切芯軸(６)は、切断刃(51)が当たる部分は回転せず、回転している当りローラ(41)が切芯軸(６)と同じ方向に移動しつつ切芯軸(６)に接触して、切芯軸(６)上の紙管を強制的に回転させ、前記回転刃(51)は、回転している紙管(７)に押し当てられて該紙管を切断する。

請求項２は、請求項１の紙管製造装置において、切断刃(51)から離れた位置にて、ガイドローラ(８)が切芯軸(６)に対応して移動しつつ切芯軸(６)に嵌まった紙管(７)を当りローラ(41)側に押さえる。

請求項３は、請求項１又は２の紙管製造装置において、切断刃(51)は丸刃であって、支持部材(53)上に、紙管(７)への食い込み箇所を変更可能に取り付けられており、紙管切断時、該支持部材(53)は切芯軸(６)に対応して移動しつつ切芯軸(６)へ接近する。

請求項４は、請求項１乃至３の何れかにの紙管製造装置において、切芯軸(６)は、切断刃(51)の当たる位置に対応して大径の刃受け部(62)(62)を有する軸本体(61)と、刃受け部(62)(62)の間に回転可能に嵌めた筒体(65)とによって構成されている。

請求項５の紙管切断方法は、複数の紙管用紙テープ(71)(72)(73)をマンドレル(２)上に螺旋状に巻き付けて紙管(７)を形成すると共に、該紙管を順次連続してマンドレル上を送り、マンドレル(２)から送り出された紙管を紙管の送りに対応してマンドレル(２)の延長上を移行する切芯軸(６)に嵌めて受け渡し、該紙管に回転力を加えて紙管を強制回転させ、該回転紙管に対し、切断刃(51)と切芯軸(６)を回転させない状態で、切断刃(51)を紙管と平行して移行しつつ、切断刃(51)を切芯軸(６)に押し当てて紙管を切断する。

請求項１の紙管製造装置は、紙管を形成するマンドレル(２)の延長上に切芯軸(６)が位置しており、マンドレル(２)上から連続的に送り出される紙管(７)を、切芯軸(６)が受け取って、切芯軸(６)上で紙管を切断するため、マンドレル(２)上での紙管の製造を継続したまま紙管の切断ができ、紙管の高い生産性を維持できる。
又、切断刃(51)が紙管(７)の全厚みに食い込んで切芯軸(６)に当たっても、切芯軸(６)の切断刃(51)の当たる部分と、切芯軸(６)の両方が回転していないから、切断刃(51)と切芯軸(６)の回転接触による切刃の損傷は生じず、切断刃の切れ味は長期に亘って良好な状態が保たれる。これによって、切断刃(51)が紙管(７)に食い込む際の、紙粉の発生を抑えることができる。

前記特許文献２の場合、切芯軸は回転していなくても、回転自由な切断刃は、回転している紙管との摩擦によって回転するから、切断された直後は切芯軸上で惰性回転する紙管の端面と切断刃との摩擦によって、切断刃の回転を瞬時には止めることはできず、切断刃が切芯軸に接したまま少しは回転するため、切断刃の切れ味の低下は避けられない。このため、紙粉の発生は、本願発明に較べると多い。

請求項２の紙管製造装置は、ガイドローラ(８)によって、切芯軸(６)上の紙管(７)が当りローラ(41)から離れることを防止されているから、紙管(７)を確実に当りローラ(41)に当てて回転させることができ、紙管を円滑に切断できる。

請求項３の紙管製造装置は、切断刃(51)を少し回転させて、切芯軸(６)に対する切断刃(51)の当接位置をずらすことができる。即ち、紙管に対する切断刃(51)の食い込み位置を変えることができるので、切断刃(51)の全周を使い切ることができる。

請求項４の紙管製造装置は、切芯軸(６)は、軸本体(61)に、切断刃(51)が当接する位置を避けて回転可能に筒体(65)を装着して形成されているから、回転する紙管(７)と軸本体(61)の摩擦を小さくして、紙管を円滑に切断できる。

請求項５の紙管切断方法の効果は、請求項１の効果で述べた通りである。

図１は、紙管製造装置の平面図であり、基台(１)の略中央部から上流側が紙管製造部(100)、下流側が紙管切断部(101)となっている。
図２は、紙管製造部(100)の正面図を示している。紙管製造部(100)の上流端に設けたヘッド(11)に、中空で丸筒状のマンドレル(２)を下流側に向けて水平に固定している。
ヘッド(11)を通り、マンドレル(２)の軸芯を貫通してスライド軸(21)が摺動可能に配備されている。又、ヘッド(11)を摺動可能に貫通し、マンドレル(２)の下方にマンドレル(２)と平行に連結杆(25)が配備され、該連結杆(25)とスライド軸(21)の夫々の上流端は、連結具(10)によって連結され、両者は一体に摺動する。

基台(１)上には、マンドレル(２)の長さの略中央部にて、マンドレル(２)の一方の側に１つ、他方の側に２つ、計３つの筒状基筒(３)(31)(32)が垂直に配備される。基筒(３)は定位置にあり、該基筒(３)を中心に一対の開閉台(34)(35)が水平面内で回動可能に配備され、各開閉台(34)(35)の自由端側に他の基筒(31)(32)が配備されている。各基筒(３)(31)(32)には夫々独立して回転駆動モータ(12)(13)(14)が連繋されている。
開閉台(34)(35)の自由端は、ネジ軸(36)(37)が貫通螺合しており、該ネジ軸(36)(37)は、巻付角調整用のサーボモータ(38)に連繋されている。

基筒(３)(31)間、及び基筒(３)(32)間に跨がり、且つマンドレル(２)に１回巻き付けて第１、第２のベルト(23)(24)が無端状に張設される。上流側にある第１ベルト(23)とヘッド(11)の間にて、マンドレル(２)を挟んで一方から１番紙と呼ばれる紙管の最内層を形成する紙テープ(71)が、他方から２番紙、３番紙と呼ばれる２条の紙テープ(72)(73)がずれて重なった状態で、夫々マンドレル(２)に斜めに下流側に向けて供給される。
２番、３番の紙テープ(72)(73)は、糊付け装置(図示せず)によって、裏面に糊が塗布される。

紙テープ(71)(72)(73)は、ベルト(23)(24)によって巻締められて紙管が連続して形成されつつ、巻締め力によってマンドレル(２)の下流側へ送り出され、後記する切芯軸(６)に受け渡される。

図３に示す紙管切断部(101)は、基台(１)上に、スライド台(40)が紙管の送り方向に摺動可能に配備され、該スライド台(40)にスライド駆動装置(４)が連繋される。スライド駆動装置(４)は、基台(１)に設けた正逆回転可能なサーボモータ(45)にネジ軸(46)を連繋し、スライド台(40)の下面に突設した内ネジ部材(47)をネジ軸(46)に螺合して構成され、ネジ推力でスライド台(40)を等速前進、急速復帰の往復駆動するものである。スライド台(40)がマンドレル(２)から離れる前進速度は、マンドレル(２)から紙管(７)が送り出される速度に対応している。

尚、スライド駆動装置(４)は上記構成に限るものではなく、基台上の一端を中心に回転可能なレバー(図示せず)の自由端をスライド台(40)に連結し、該レバーをカム(図示せず)で揺動させて、スライド台(40)を往復駆動する等、種々の構成が採用できるのは勿論であるる。

スライド台(40)には、切芯軸(６)、一対の当りローラ(41)(41)、切断装置(５)及びガイドローラ(８)が配備される。
切芯軸(６)は、前記マンドレル(２)の直径と同径または稍小さい径であり、マンドレル(２)の延長上に配備され、マンドレル(２)をスライド可能に貫通したスライド軸(21)に着脱可能に連結される。
スライド台(40)は、マンドレル(２)と一体にスライドする前記連結杆(25)に連結されており、スライド台(40)と切芯軸(６)は一体的に往復動する。

実施例の切芯軸(６)は、図４に示す如く、軸本体(61)上に複数の筒部材(65)(65)を回転可能に被せて構成されている。
軸本体(61)は、切断刃(51)の当接位置に対応して大径の刃受け部(62)(62)、該刃受け部(62)の両隣りに小径のベアリング受け部(63)(63)、ベアリング受け部(63)(63)間に中間径の中間軸部(64)を具えた異形軸である。
ベアリング受け部(63)(63)にベアリング(66)(66)が嵌まり、２つのベアリング(66)(66)に跨って筒部材(65)が回転可能に嵌まっている。
刃受け部(62)及び筒部材(65)の外径は、紙管(７)の内径に緊密に嵌まる大きさである。
尚、切芯軸(６)は、ベアリング受け部(63)(63)にベアリング(66)が嵌め入れ可能な様に、複数の軸ブロックを着脱可能に連結して形成されている。

図５に示す如く、切芯軸(６)の下方に一対の当りローラ(41)(41)が切芯軸(６)と平行に且つ回転可能に配備される。
切芯軸(６)と各当りローラ(41)が完全に平行状態のとき、切芯軸(６)と各当りローラ(41)との間の隙間は、芯軸(６)に嵌まる紙管(７)の厚みに対応している。
切芯軸(６)に紙管(７)が嵌まっていない状態では、切芯軸(６)又はスライド軸(21)が撓んで切芯軸(６)は直接に当りローラ(41)(41)に支えられる。

両当りローラ(41)(41)は、夫々スライド台(40)上の短かい当りローラ(42)(42)に回転自由に支持され、当りローラ(41)の撓みが防止されている。
図６に示す如く、当りローラ(41)(41)に回転駆動装置(９)が連繋される。
回転駆動装置(９)は、一方の当りローラ(41)にベルト(92)を介してモータ(91)を連繋し、両当りローラ(41)(41)を歯車列(93)を介して、同方向に、同速度で回転可能に連繋して構成されている。
回転駆動装置(９)は、切芯軸(６)から紙管が抜け外れる際に、干渉しない様に設計する必要がある。

切断装置(５)は、図５に示す如く、切芯軸(６)と平行にスライド台(40)上に配備した案内バー(44)に複数の支持台(55)を摺動可能且つ位置決め可能に配備し、各支持台(55)に、切断刃(51)を支持した支持部材(53)を切芯軸(６)に接近離間可能に配備する。
実施例では、切芯軸(６)上の紙管(７)を回転させる当りローラ(41)(41)が、切芯軸(６)の下方に位置しているので、切断刃(51)は切芯軸(６)の上方に位置している。
各支持台(55)には、支持部材(53)を切芯軸(６)に接近離間させるシリンダ(52)が搭載されている。
シリンダ(52)は、後記の如く、マンドレル(２)から切芯軸(６)上に指定された長さだけ紙管が受け渡されると、切断刃(51)を紙管(７)に食い込む様に動作し、切断刃(51)が切芯軸(６)に当たるタイミングに僅か遅れて、切芯軸(６)から離れる元位置に戻る様にタイマー設定されている。
尚、切断刃(51)の切芯軸(６)への接触、離間の駆動機構は、シリンダ(52)に限ることはなく、カム駆動等、その機構は問わない。

切断刃(51)は丸刃であって、全周に切れ刃を形成しており、切芯軸(６)と直交する面内にあって、支持部材(53)上に固定され、自由回転はしない。切断刃(51)は、支持部材(53)に対する固定を解除して、手回しで、紙管との食い込み位置をずらし、再び支持部材(53)に固定可能である。
隣り合う切断刃(51)(51)の間隔は、所望の紙管長さに設定される。

上記案内バー１44)には、支持台(53)(53)間に位置して腕板(81)の基端が回転自由に嵌まっており、腕板(81)の自由端にはガイドローラ(８)が回転自由に取り付けられている。
各腕板(81)は共通の軸(83)に連結され、該軸(83)に連繋したシリンダ(82)によって、切断刃(51)が紙管(７)に食い込むときは、ガイドローラ(８)が紙管(７)を当りローラ(41)(41)に軽く押さえる様に下向き回動し、切断刃(51)が紙管(７)から離れる際は、ガイドローラ(８)も紙管から離れる様に、上向き回動する。
尚、ガイドローラ(８)の、紙管(７)への押圧、離間の駆動機構も、シリンダ(82)に限らず、カム機構等、他の機構で実施できるのは勿論である。

然して、上記紙管製造装置は、切芯軸(６)をマンドレル(２)の自由端に接近させた状態で、巻締ベルト(23)の上流位置にてマンドレル(２)の両側方から、複数の紙テープ(71)(72)(73)を該自由端に向けて斜めに供給する。紙テープ(71)(72)(73)は、基筒(３)(31)(32)の回転による巻締ベルト(23)(24)の走行によって、スパイラル状にラップして巻き締められ、紙管(７)となってマンドレル(２)の自由端から切芯軸(６)の外周へ、螺旋回転しながら送り出される。
切芯軸(６)上に指定された長さだけ紙管が受け渡されると、スライド台(40)が紙管の形成速度に対応する速度でマンドレル(２)から離れる方向に移動する。
スライド台(40)の移動によって、スライド台(40)上の切芯軸(６)、切断装置(５)及びガイドローラ(８)も移動し、この移動中に、ガイドローラ(８)を紙管に押し当てる共に、切断刃(51)を紙管(７)に食い込ませて紙管を切断する。

切断が終わると、切断刃(51)用のシリンダ(53)、ガイドローラ用のシリンダ(82)が動作して、切断刃(51)及びガイドローラ(８)が待機位置に戻り、スライド台(40)は、速やかにマンドル(２)側の待機位置に復帰する。このとき、スライド台(40)と一体に連結されている切芯軸(６)もマンドル(２)側の元位置に戻る。この間もマンドレル(２)から切芯軸(６)側に紙管が連続して送り出されているから、前記切断された紙管は、自動的に切芯軸(６)から抜き外れる。
紙管が再び切芯軸(６)上で指定された長さまで送り出されると、スライド台(40)がマンドレル(２)から離反して前記切断作業を繰り返す。

この様にして紙管の形成を止めることなく、指定された長さの紙管を連続して製造でき、高い生産性を維持できる。
又、切断刃(51)が紙管(７)の全厚みに食い込んで切芯軸(６)に当たっても、切断刃(51)が当った切芯軸(６)の刃受け部(62)と、切断刃(51)の両方が回転していないから、切断刃(51)と切芯軸(６)の回転接触による切刃の損傷は生じず、切断刃の切れ味は長期に亘って良好な状態が保たれる。これによって、切断刃(51)が紙管(７)に食い込む際の、紙粉の発生を抑えることができる。
上記の様に、紙管を切断したとき、回転しない切断刃(51)が回転しない切芯軸(６)に当たるだけであるから、切断刃(51)が切芯軸(６)から離れるタイミングが遅れても、切断刃(51)を損傷することはない。このため、切断刃(51)を切芯軸(６)から離すタイミングを厳密にする必要がなく、タイミング設定が容易である。

紙管(７)に切断刃(51)が食い込む際に、ガイドローラ(８)が紙管(７)を加圧し、切芯軸(６)上の紙管(７)が当りローラ(41)から離れることが防止されているから、紙管(７)を確実に当りローラ(41)に当てて、該ローラとの摩擦によって紙管(７)を強制回転させることができ、紙管を円滑に切断できる。

切断刃(51)の切れ味が低下すれば、切断刃(51)の固定を解除して、切断刃(51)の紙管に食い込む位置が変わる様に切断刃(51)を少し回して取付け位置をずらし、再び支持部材(53)に切断刃(51)を固定すればよい。この作業は短時間で済むから、切断装置稼動率に大きな影響はない。
切芯軸(６)に対する切芯軸(６)の当接位置を、順次変えて切断刃(51)の全周を使い切ることができる。

切芯軸(６)は、切断刃(51)の当たる位置を避けて、筒体(65)を回転可能に装着しているから、回転する紙管と軸本体(61)との摩擦を小さくして、紙管を円滑に切断できる。

上記実施例の説明は本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは該範囲を減縮する様に解すべきではない。本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で、種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、実施例では、切芯軸(６)の下方に当りローラ(41)(41)を配備し、切断刃(51)とガイドローラ(８)を切芯軸(６)の上方に配備したが、これに限定されることはなく、当りローラ(41)(41)を切芯軸(６)の上方、切断刃(51)とガイドローラ(８)を切芯軸(６)の下方に配備する等、当りローラ(41)(41)が切芯軸(６)の上の紙管(７)に確実に当たって、紙管(７)を強制回転でき、この回転する紙管に切芯軸(６)が食い込むことができれば、それらの配置は問わない。
切芯軸(６)が、当りローラ(41)(41)の下に位置している場合は、１回の切断が完了して、切断刃(51)、切芯軸(６)及びガイドローラ(８)が、マンドレル(２)側の元位置に戻る際に、切芯軸(６)の僅かな下向き撓みによってガイドローラ(８)と紙管のスライド摩擦が軽減される利点がある。

紙管製造装置の平面図である。 紙管製造部の正面図である。 紙管切断部の正面図である。 切芯軸の部分断面図である。 図３Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 当りローラの回転駆動系の説明図である。 紙管切断時の、紙管及びその周辺の部材が回転するか否の説明図である。 従来例の紙管切断時の、紙管及びその周辺の部材が回転するか否かの説明図である。

符号の説明

２ マンドレル
４ スライド台
41 当りローラ
51 切断刃
６ 切芯軸
７ 紙管
８ ガイドローラ

Claims (5)

1. マンドレル(２)上にて紙管用の紙テープ(71)(72)(73)を螺旋状に巻き付けて紙管(７)を形成し、該マンドレルから連続して送り出される紙管(７)を、マンドレル(２)の延長上を往復する切芯軸(６)に嵌めて受け渡し、切断刃(51)を該切芯軸(６)と同じ方向に移動しつつ紙管(７)に押し当てて紙管(７)を切断する紙管製造装置において、
   前記切芯軸(６)は、切断刃(51)が当たる部分は回転せず、
   回転している当りローラ(41)が切芯軸(６)と同じ方向に移動しつつ切芯軸(６)に接触して、切芯軸(６)上の紙管を強制的に回転させ、
   前記切断刃(51)は、回転している紙管(７)に押し当てられて該紙管を切断する紙管製造装置。
2. 切断刃(51)と干渉しない位置にて、ガイドローラ(８)が切芯軸(６)に対応して移動しつつ切芯軸(６)に嵌まった紙管(７)を当りローラ(41)側に押さえる、請求項１に記載の紙管製造装置。
3. 切断刃(51)は丸刃であって、支持部材(53)上に、紙管(７)への食い込み箇所を変更可能に取り付けられており、紙管切断時、該支持部材(53)は切芯軸(６)に対応して移動しつつ切芯軸(６)へ接近する、請求項１又は２に記載の紙管製造装置。
4. 切芯軸(６)は、切断刃(51)の当たる位置に対応して大径の刃受け部(62)(62)を有する軸本体(61)と、刃受け部(62)(62)の間に回転可能に嵌めた筒体(65)とによって構成されている、請求項１乃至３の何れかに記載の紙管製造装置。
5. 紙管用の紙テープ(71)(72)(73)をマンドレル(２)上に螺旋状に巻き付けて紙管(７)を形成すると共に、該紙管を順次連続してマンドレル上を送り、
   マンドレル(２)から送り出された紙管を紙管の送りに対応してマンドレル(２)の延長上を移行する切芯軸(６)に嵌めて受け渡し、
   該紙管に回転力を加えて紙管を強制回転させ、
   該回転紙管に対し、切断刃(51)と切芯軸(６)を回転させない状態で、切断刃(51)を紙管(７)と平行して移行しつつ、切断刃(51)を紙管(７)に押し当てて紙管を切断する紙管切断方法。

Images