JP2013520379A - 巻き直し機及び巻取り方法 - Google Patents

Abstract

巻き直し機は、その周囲にウエブ材料（Ｎ）を案内し少なくとも部分的に巻取りクレードルを画定する第一の巻取りローラー（１）と；巻芯を受けそれを巻取りクレードルに向けて運ぶよう配置され、巻芯（Ａ）の第一の巻取りローラー（１）と共に送りチャネル（９）を画定する送り巻芯（Ａ）の支持面（１１）と；ウエブ材料を切断するためにチャネルに挿差され得るウエブ材料切断部材（１７）とを有し；切断部材がウエブ材料と相互作用してウエブ材料を切断し；切断部材を制御するモーター（９）を有し；モーターは、切断部材がチャネル（９）の内側に位置されると切断部材の速度を変更するように切断部材を制御する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、管状巻取りコアの周囲に巻取られたウエブ材料のログを形成する巻き直し機に関するものである。本発明はまた、管状巻取りコアの周囲に巻取られたウエブ材料のログを形成する新しい巻取り方法に関するものである。

トイレットペーパーのロール、キッチンタオルのロール或いはその類似品など巻取られたウエブ材料のログ製造においては、いわゆる親リールと呼ばれる直径の大きなリールが始めに形成され、該リールからウエブ材料が巻き戻され、そして販売用途の最終製品の寸法に、また最終用途のロールの軸方向寸法の倍数に等しい軸方向の長さに対応する直径の小さなログに巻き直される。これらのログは、その後、切断されて、用途に合ったロールが形成され、包装される。

トイレットペーパーのロール、キッチンタオル及び同様な製品のロールを製造するにあたって、特にティシュペーパーの変換分野の巻き直し機は、毎分１０００メートルに等しいか或いはそれを上回る高速で送られる二層以上のセルロース繊維を処理できる完全自動高速機である。従って、最新の巻き直し機は、１つのログ毎に毎秒１−２秒以下の高速で巻回した材料のログを形成する。

ログが巻取られた後、全体を「交換段階」として定義される一連の動作を実行しなければならない。交換段階においては、ウエブ材料を切断し、完成したログを取り外して、さらにウエブ材料を切断して得られたウエブ材料の先端部を新しいログの巻取りを開始するために機械に挿差された新しい巻芯（コア）に固定する動作が実行される。

それらの動作は、交換段階中、ウエブ材料の平均速度が変更されることがないので。製造周期の減速を回避するように非常に迅速な頻度で実行される必要がある。逆に、ウエブ材料の局部的な速度変化が切断される領域においてあり得るだけである。

特許文献１には、新世代の巻き直し機が開示されている。かかる巻き直し機では、好ましくは、ウエブ材料の巻取りは、３つの巻取りローラーの集合体で形成された巻取りクレードルにおいて行われ、ウエブ材料は第一の巻取りローラーの周囲に案内され、第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーとの間に画定された巻取りニップを通過する。ニップの上流に配置されているのは巻芯の支持面であり、巻芯はかかる支持面と第一の巻取りローラーとの間に画定されたチャネルの入口に挿差される。先行技術文献に記載された幾つかの実施形態では、チャネルに沿って配置されるのはウエブ材料切断部材であり、好ましくは第一の巻取りローラーに対してウエブ材料を挟持し、挟持点と巻取りクレードルに巻かれるログとの間に局部的なウエブ材料の減速を引き起こしてウエブ材料を切断するような仕方で構成され配置されている。この減速により、好ましくは巻取りクレードルの上
流に配置された穿孔機で形成されたミシン目に沿ってウエブ材料に張力を生じさせ最終的にそのウエブ材料を切断する。

このような原理に基づいた巻取り機は、極めて柔軟で信頼があり毎分１０００メートル以上の高速で大きな軸方向の長さを備えるログを形成することができる。

各巻芯に巻付けられたウエブ材料は、最も内側の回転で少なくとも特定の種類の製品にその長さに起因した微かな不具合をもたらすホールドバックを有することから、これらの巻取り機で製造された製品はさらなる改善の影響を受け易い。このホールドバックの長さは、ウエブ材料の切断される部位に依存する。この部位は、新しい巻芯とウエブ材料との接触部位から所定の距離に位置決めされている。新しい巻芯に固定する部位と切断部位との間のウエブ材料の部分は、これらの部位間の距離に一致する長さのホールドバックを形成するために折畳まれる。

さらに切断部材は、巻取りローラーに対してウエブ材料を押す圧力パッドを備える。パッドで加えられる圧力はパッドを急速に摩耗させ、結果的にパッドは調節される必要がある。そうしなければ特定の部位で、もはやパッドは充分に巻取りローラーを押せずウエブ材料を切断させられなくなる。典型的には、この調節はおおよそ二週間に一度行なわれなければならず、しかも機械的な調節のため手動操作を余儀なくされる。

上述の特許文献１の教示内容に基いて設計された現在の巻取り機の幾つかの実施形態では、巻取りローラーに切断部材によって加えられる圧力は高く、巻き直し機全体に震動を引き起こす。構造上の問題点以外に機械部分の摩耗やノイズを引き起こして、ウエブ材料の正確なミシン目で識別される望ましい部位でウエブ材料の引き裂きが行なわれるので、巻取り機の正しい動作に悪影響を及ぼし得る。

特許文献２、特許文献３及び特許文献４には、ウエブ材料の切断部材と接触する領域及び巻取りチャネルに挿差された新しい巻芯と接触する領域で画定されるウエブ材料の２つの部位の間で、ウエブ材料の引き裂きを引き起こすような仕方でウエブ材料の切断部材を制御する巻き直し機が開示されている。このような仕方で動作させることより短いホールドバックが得られる。しかし、交換段階でのウエブ材料の制御が低下する結果、巻き直し機はその信頼性が大きく損なわれ、高い製造速度の実現を一層困難にしている。

米国特許第５９７９８１８号 米国特許公開第２００４／００６１０２１号 米国特許第６８７７６８９号 米国特許第７１７５１２７号

本発明の一つの観点によれば、本発明の目的は、先行技術の巻き直し機の少なくとも一つの問題点を完全に又は部分的に解決する巻き直し機を提供することにある。本発明の幾つかの実施形態によれば、本発明の目的は、さらに効率的な巻き直し機を提供することにあり、特に、最も現代的で且つ信頼性がありしかも従来公知の巻き直し機の典型的な利点を失わず高い製造率で品質の優れた製品を得られる巻き直し機を提供することにある。

本発明の幾つかの実施形態によれば、本発明の目的は、ウエブ材料の切断部材を調節する動作頻度を減少させ、及び／又は、機械部材に長い機械停止や機械的な操作を必要とせずにより効果的に調節を行なうことのできる
巻き直し機を提供することにある。

なお、本発明のその他の実施形態によれば、本発明の目的は、ウエブ材料の切断部材の動作で引き起こされる震動を低減できる巻き直し機を提供することにある。

実質的に、本発明の一実施形態によれば、本発明は、
周囲にウエブ材料を案内し少なくとも部分的に巻取りクレードルを画定する第一の巻取りローラーと；
好ましくは第一の巻取りローラーと共にウエブ材料が送られるニップを画定する第二の巻取りローラーと；
巻芯を受けそれを巻取りクレードルに向けて運ぶよう配置され且つ第一のローラーと共に巻芯用送りチャネルを画定する巻芯支持面と
を有し；
前記チャネル内で巻芯が支持面及び前記第一の巻取りローラーの周囲に案内されるウエブ材料と接触状態で送られ；
また、チャネルに巻芯を挿差する巻芯挿入機と；
ウエブ材料を切断するためにチャネルに挿差され得るウエブ材料の切断部材と
を有し；
切断を引き起こすために前記切断部材が、第一の巻取りローラーと前記第一の巻取りローラーの周囲に案内されるウエブ材料と相互に作用してウエブ材料を切断するようにされ；
さらに、好ましくは前記チャネルの内側に配置される際に切断部材の速度を変更して切断部材を制御する前記切断部材制御用モーターを有すること
特徴とする管状コアの周囲にウエブ材料を巻取る巻き直し機を提供する。
特に、切断部材はウエブ材料の切断が行なわれた後で加速される。このような加速は、ウエブ材料の切断が切断部材を新しい巻芯の相当近くに保持することで実行されるにも関わらず、切断部材と前記チャネルに沿って前進する新しい巻芯との間の衝突は回避される。これによって新しい巻芯を周囲する巻取りの開始をホールドバックするウエブ材料の先導部の長さを短縮している。

速度変動は、一般的には動きの反転の有無に関わらず加速度として意味されなければならない。すなわち、加速は、前進動作の反転もしくは動作方向の反転が無く切断部材の加速として理解され得る。好ましい実施形態によれば、切断部材の加速は適切にプログラミングされた電子制御ユニットの制御の下でモーターによって引き起こされる。

切断部材が巻芯送りチャネルに配置されている間に切断部材の速度を変化させることによって、ウエブ材料の切断を引き起こす最適な速度で、切断部材をウエブ材料と相互作用させることができ、その後、チャネルに沿って送られる巻芯との衝突を回避するために切断部材（速度及び動作方向の反転の有無に関わらず）の速度を変更することが可能である。このようにして、チャネルに挿差される巻芯に近接させてウエブ材料の切断部位を動かすことが可能であり、従って、新しい巻芯に巻き付けられたウエブ材料の後尾部の長さを減少させ、ウエブ材料の送り速度で決定される製造速度を減速する必要なしに、高品質のログが形成される。

本発明の好ましい幾つかの実施形態によれば、切断部材を作動するモーターは、チャネルに沿った巻芯の送り方向に対して逆の送り方向でチャネルに切断部材を挿差して前進させるように切断部材を制御するような仕方で設けられ制御され得る。この場合、ウエブ材料の切断ステップ中、切断部材は、前記チャネルの巻芯挿差機端部に向かって、すなわちそこに挿入された巻芯に向かって動かされる。続いて、切断部材の動作を反転させ、チャネルの挿差機端部から離れる方向に切断部材は動かされる。実質的には、切断部材は、巻芯の下流にある巻取りクレードルに近接した位置で巻芯送りチャネルに挿差される。その後、切断部材の動作は、チャネルの入口に向かって、すなわち巻芯及びチャネルのウエブ材料の送り方向に対して逆方向に継続される。これにより、ウエブ材料と相互に作用すること例えば巻取りローラーに対してそれを挟持することによって切断部材はウエブ材料と接触する位置と巻取りクレードルに巻き付けられるログとの間でウエブ材料を切断するのが保証される。その後、その動作を反転することによって、切断部材はチャネルに挿差された同じ領域でチャネルから引き出され実質的に終了する。

切断部材の動作の第二のステップでは、切断部材は巻芯の送り方向と実質的に一致する方向に動作して巻芯との衝突を回避する。

言い換えれば、この実施形態によれば、切断部材は、往復動作好ましくは回転往復動作に従って制御され、一方向及び次に逆の方向で同一軌道に沿って移動し、切断部材は、ウエブ材料と相互作用してその軌道の反転部位でウエブ材料を切断する。

この形式の構成によれば、ウエブ材料の切断後ホールドバックされるウエブ材料の後尾部の長さを減少させることができる共に、巻取りローラーに対する切断部材の作用の結果として巻き直し機において生じる震動を低減させることができる。さらに摩耗を補償するために、巻き直し機を停止させ機械的な部材を手動で操作する必要なしに切断部材を調節することも可能である。事実、この場合、制御パネルによる調節を実行することが可能であり、切断部材を作動させるモーター動作を変更する。切断部材のパッドが摩耗した場合、動作が反転する部位をチャネルの入口近くに動かし、切断部材の軌道を伸ばすことで十分であり、常時ウエブ材料の引き裂きを得るのに十分である巻取りローラーに対する切断部材の正確な圧力が得られる。例えば、巻芯の送りの方向に対して逆の方向に各週何百度ものウエブ材料の切断部材の回転角度を増大させことで十分であり得る。

機械的な部材に手動で操作する必要がなく、制御パネルからインターフェースを介してこの調節を実行する可能性に加えて、本発明のこの実施形態によれば、全交換サイクル中、回転動作を反転せずに回転する切断部材を備えた従来の巻き直し機に対して実質的に摩耗が低減される。これは、パッドとウエブ材料の間に依然として引き裂きを引き起こすのに十分な必要圧力を一定した最小値に維持することが可能であるという事実に基いている。特に、本発明の有利な実施形態によれば、ミシン目を画定する穿孔の間のウエブ材料の部分の耐性の関数としてウエブ材料とパッドとの間のこの圧力を調節することができる。このようにして、引き裂きは製品の形式の関数として引き起こされる。代わりに或いは追加的に、ウエブ材料の速度の関数としてウエブ材料とパッドとの間の圧力を調節することが可能である。事実、速度が増大すると、ウエブ材料に対するパッドの圧力はウエブ材料を引き裂くのに低い圧力で十分である。

巻き直し機がウエブ材料を引き裂くミシン目と一致せずに不正確にウエブ材料の切断が不正確に或いは一致せずにウエブ材料を切断する危険があるために、パッドとペーパーとの間の圧力が低圧力であるため（そのためローラーに対するパッドの押しはより減少するため）、震動の減少が得られ、結果的にこの影響により引き起こされる機械的応力は低減或いは除去される。

その他の実施形態によれば、切断部材は、その前進速度を反転せずにすなわち変えずに巻芯送りチャネルの内側を動くように制御されるが、ウエブ材料と相互作用してウエブ材料を切断した後には加速されるような仕方で制御される。実質上、切断部材は、ウエブ材料の送り速度に対し低速でチャネルに沿って前進するようにされ、切断部材との相互作用で引き起こされる減速の結果としてウエブ材料を切断させるようにしている。その後、切断部材の速度は、チャネルに送られる巻芯との衝突を回避するように加速される。実際、幾つかの実施形態によれば、切断部材は、巻芯送りチャネルを変速可能な速度で前進する。すなわち第一の速度では、ウエブ材料と相互作用し、切断部材との相互作用部位の下流でウエブ材料を引き裂くようにし、より高速な第二の速度では、巻芯と衝突する前にチャネルから切断部材を引き出すようにしている。このような仕方で、ウエブ材料の切断部位を、巻芯と巻取りローラーの周囲に案内されるウエブ材料との間の接触部位に近づけ、よって最初の巻回が巻芯の回りに形成される際にホールドバックされるウエブ材料の後尾部の長さを減少させている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、切断部材は、前記チャネルの外側の軸線のまわりで回転運動する。その他の実施形態では、切断部材は直線運動することができる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、切断部材は、前記ウエブ材料と相互作用し且つウエブ材料の速度の７０％以下の速度で、好ましくはウエブ材料の速度の５０％以下の速度で動いてウエブ材料を切断するように制御される。切断部材が回転運動する場合には、切断部材の速度は、それがウエブ材料との相互作用の条件及び従ってウエブ材料の切り裂き或いは切断を得るための作用を決定する速度であるので、切断部材の速度は、ウエブ材料との接触部位で切断部材が想定する周速度として意図されている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、チャネルにおける巻芯の送り動作は、例えば、前記第一の巻取りローラーとは逆に第一の巻取りローラーと回転部材との間の巻芯の通過を許容するように第一の巻取りローラーと距離を置いて前記チャネルに沿った位置に配置された回転部材を設けることによって制御される。回転部材は、切断部材とウエブ材料との間の相互作用領域の上流で、前記チャネルにおける巻芯の送りの方向に対して位置決めされている。回転部材は、前記チャネルに沿った巻芯の送り動作を制御する作動装置によって制御されている。

本発明の別の観点によれば、本発明は巻き直し機において巻芯のまわりにウエブ材料を巻き取る方法を提供し、かかる方法は、
− 巻取りクレードルの少なくとも一部分を画定する第一の巻取りローラーのまわりに送り速度で前記ウエブ材料を送るステップと、
− 前記第一の巻取りローラーと巻芯の支持面との間のチャネルに前記第一の巻取りローラーに近接して、有利には支持面と第一の巻取りローラーのまわりに案内されるウエブ材料とに接触して巻芯を挿差するステップと、
− 有利にはモーターで制御された切断部材を設けるステップと、
− 前記モーターによって前記チャネルに切断部材を挿差し前記チャネルに沿って前記ウエブ材料に前記切断部材を作用させ、例えば、切断部材と第一の巻取りローラーとの間でウエブ材料を挟持し、ウエブ材料の送り速度より低速で前記ウエブ材料と接触させて前記切断部材を動かし、前記巻取りクレードルにおけるログと切断部材との間でウエブ材料を切断するステップと、
− ウエブ材料の切断後、前記切断部材を加速して前記チャネルから引き抜くステップと
を含む。

本発明による方法の好ましい幾つかの実施形態によれば、切断部材は、前記チャネルにおけるウエブ材料の送りの方向とは逆の方向の動作でチャネルに挿差され、ウエブ材料に対して押圧し、切断部材と巻取りクレードルに形成されるログとの間の位置でウエブ材料を切断し、続いて、切断部材の動作を反転させてチャネルから取り除く。

本発明のさらなる利点及び実施形態は、本明細書と一体部分を成す特許請求の範囲に記載されている。

本発明は、本発明を限定しない実質的な実施形態を示す添付図面を参照して以下の説明からより良く理解される。

本発明の第一の実施形態による巻き直し機の交換段階での動作順序を示す図。 本発明の第一の実施形態による巻き直し機の交換段階での動作順序を示す図。 本発明の第一の実施形態による巻き直し機の交換段階での動作順序を示す図。 本発明の第二の実施形態による巻き直し機の同様な動作順序を示す図。 本発明の第二の実施形態による巻き直し機の同様な動作順序を示す図。 本発明の第二の実施形態による巻き直し機の同様な動作順序を示す図。 本発明の第三の実施形態による巻き直し機の概略側面図。 切断部材の異なる形態での図２Ａと同様な動作順序を示す図。 切断部材の異なる形態での図２Ｂと同様な動作順序を示す図。 切断部材の異なる形態での図２Ｃと同様な動作順序を示す図。

まず、図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、一つの可能な実施形態において、巻き直し機は、第一の巻取りローラー１と、第二の巻取りローラー３と、第三の巻取りローラー５とを備えている。第一の巻取りローラー１と第二の巻取りローラー３との間には、ウエブ材料Ｎを通す巻取りニップ７が形成され、ウエブ材料Ｎは、三つのローラー１、３、５の集合体により画定される巻取りクレードル内でログＬを形成するために巻き取られるように送られる。第三の巻取りローラー５はアーム５Ａで支持され、アーム５Ａは徐々に引き上げられて巻取りクレードル１、３、５内で形成されるログＬの直径を増大できるようにしている。上述の型式の巻取りローラーの利用に基いた周辺巻き直し機の動作は従来公知であるのでここでは詳細な説明は省略する。

巻取りローラー１と３との間のニップ７の上流（ウエブ材料Ｎの送りの方向に対して）には、チャネル９が伸びており、このチャネル９は、第一の巻取りローラー１の円筒状表面と巻芯Ａの支持面１１との間に形成され、巻芯Ａは順に巻き直し機に挿差される。チャネル９の内側への巻芯Ａの挿差は巻芯挿差機１３で行われ、巻芯挿差機１３は、図示していない送りコンベヤから巻芯を拾い上げる。送りコンベヤに沿って、各ログＬの巻取りの開始時にウエブ材料Ｎを接着させるために、巻芯Ａの環状すなわち長手方向線に従って接着剤を塗布する接着剤塗布機を設けることができる。図示された挿差機１３は単に例示するだけのものであり、適切な形状のあらゆる挿差機を用いて巻芯を巻き直し機に送ることができることが理解される。

巻芯Ａの支持面１１の下方には、全体を符号番号１７で示す切断部材のための支持ユニット１５が位置決めされている。切断部材１７は、巻芯Ａの支持面１１の下方に位置した軸線Ｂのまわりを、巻芯の送りチャネル９の外側から巻き直し機内へ回転する。切断部材１７は、一般的には、例えば特許文献１に記載されたものと同様であり、その内容は本発明の明細書に組み込まれている。しかし、以下で明らかになるように、切断部材を制御する方法は前述の問題点を解決するため先行技術の巻き直し機で提供された方法とは異なっている。

切断部材１７は、例えばゴム等のような摩擦係数の高い材料、好ましくは弾性的に曲る材料で作られた１つ以上のパッドを担持するか或いはそれらで構成される端部１７Ａを備えている。これらのパッド１７Ａは、巻取りローラー１の周速度で画定された巻取り速度に対してウエブ材料Ｎの減速の結果としてウエブ材料Ｎを挟持し切断するために巻取りローラー１をまわって案内されたウエブ材料Ｎと相互作用する。

軸線Ｂのまわりでの切断部材１７の回転動作は、符号番号１９で概略的に示されたモーターで制御される。モーター１９は図面には単に概略的に示されている。モーター１９は例えば、直接的に動きが伝わる切断部材１７の回転軸線Ｂに対して同軸で配置されたモーターで置き換えることができる。その他の実施形態では、歯車装置や変速装置或いはその組合せがモーター１９と切断部材１７の回転軸との間に配置され得る。

モーター１９は、図１Ａに概略的に示されたブログラミング可能な電子制御装置２１で制御される。制御装置２１はまた、公知の仕方で作動装置、モーター、センサー、エンコーダー及びその他の要素、構成部品、機器、ユニット、或いは巻き直し機の部品等のような他の複数の部材と接続され得る。例えば、制御装置２１は、巻取りローラー１、３、５の回転を制御する複数のモーター、巻芯挿差機１３を制御する作動装置、穿孔機（図示していない）、巻取りローラー１及び３の軸線に向かったり離れたりする巻取りローラー５の軸線の動作を制御する作動装置、さらに巻き直し機のその他の部材に接続できる。一般的に、制御装置２１は、巻取り機への巻芯Ａの挿差中、巻芯Ａの位置を認識し、同期した仕方で交換段階を実行する部材を制御することができる。すなわち、かかる段階では、新しい巻芯Ａが巻取り機に挿差されると同時に完成したログＬが巻取りクレードル１、３、５から取り出され、ログＬの後尾部と新しい巻芯の周囲に巻き取られなければならない新しいログの先端部とを形成するためにウエブ材料Ｎが切断、裁断、或いは切り裂かれ、先端部は新しい巻芯に固定され、この新しい巻芯のまわりにウエブ材料が巻き取り始める。この目的のために制御装置２１には、巻取り機の１つ以上の部材と関連したエンコーダー及び／又はその送りパスに沿って巻芯の位置を検出するセンサーからの信号入力が設けられている。

図１Ａ、１Ｂ、１Ｃを順に参照すると、交換段階或いは交換周期、すなわちウエブ材料の切断、ウエブ材料の切断で形成された自由端部の新しい巻芯への接着、新しいログ形成の開始、そして巻取り周期で終了した完成ログの取り出しについて以下に説明する。

図１Ａは、巻取りローラー１、３、５で画定された巻取りクレードル内に位置したログＬの巻取りステップの最後の瞬間を示している。新しい巻芯Ａが挿差機１３によってローラー１、３間に画定されたニップの反対側の端部にあるチャネル９の入口に入れられる。巻芯Ａは、巻き直し機の様々な部材、特に切断部材１７及び巻取りローラー１、３、５によって実行される残りの動作と同期して制御される挿差機１３によりこの位置に保持され得る。

切断部材１７は、現在（図１Ａにおいて）矢印ｆ１７で示す時計回りの方向に回転している。切断部材１７は、巻芯の送りチャネル９は未だ外側にあるが丁度入ろうとしている。この目的のために、公知の仕方で、巻芯Ａの支持面１１は一連の相互に平行なプレート１１Ａで構成した櫛形構造体で形成され、各プレート１１Ａはコアの支持面１１に位置するラインを画定する。図面に見られるように、櫛形構造体の端部１１Ｂは下方の巻取りローラー３の環状チャネルの内にのび、それによって入口端部からチャネル９に入りニップ７まで、さらにニップ７からローラー１、３、５で形成された巻取りクレードル内に巻芯Ａを前進させるための連続した転動面を形成する。

図１Ｂに示す段階では、新しい巻芯Ａは既に送りチャネル９に挿差され、転動しながら送りチャネルに沿って前進する。送りチャネル９は、巻芯Ａの直径より僅かに小さいか或いは等しい断面寸法（すなわち巻取りローラー１の軸線に対し半径方向に従って測定した）を有する。この寸法は一定であるか或いは送りチャネル９の伸長に沿って僅かに増加する。このようにして、送りチャネル９内に挿差された巻芯Ａは、一方の側面が支持面と接触状し、反対側の面が巻取りローラー１のまわりを案内されたウエブ材料Ｎと接触する。一方の側面で巻取りローラー１と他方の面で支持面１１と巻芯Ａが微かに干渉することによって、ウエブ材料Ｎと支持面１１と接触する、相対する側の部位に、図１Ｂに示されたように送りチャネル９に沿って転動することで巻芯Ａを前進させるのに十分な圧力が発生される。巻芯Ａの送り速度すなわちチャネル９に沿った巻芯の中央部位の速度は、ウエブ材料Ｎ及び支持面１１とそれぞれ接触する部位の速度のベクトルの和の半分に等しい。

そうしている間に切断部材１７は、巻芯送りチャネル９内に充分に入り込んで巻取りローラー１の円筒状表面に対してウエブ材料を押圧する或いは挟持するまで前進する。

この目的のために、切断部材１７の半径方向の寸法は、切断部材１７の端部パッド１７Ａと巻取りローラー１との間で十分な干渉を引き起こすようにされている。従ってウエブ材料Ｎは、切断部材１７によってさらに正確には切断部材１７のパッド１７Ａによって巻取りローラー１の対向面に対して挟持される。幾つかの実施形態によれば、切断部材１７は相互に分かれて配置され且つ横方向すなわち図の平面に直交する方向従って巻取りローラー１、３の軸線１Ａ、３Ａに平行する方向に沿って整列された複数のパッド１７Ａを備えている。幾つかの実施形態によれば、巻取りローラー１は、好ましくはパッド１７Ａの位置に対応する実質的に滑らかな環状ベルトと、例えば摩擦係数の低い環状ベルトの間に介在され、グリップで覆われた高い摩擦係数の高い環状ベルトとを特徴とする表面構造を備えている。これによって、切断部材１７の速度すなわちウエブ材料Ｎと接触する部位におけるパッド１７Ａの周速度が、巻取りローラー１の周速度すなわちログＬにおけるウエブ材料Ｎの巻取り速度より遅いために、巻取りローラー１の円筒状表面の滑らかな環状ベルトに対してパッド１７Ａで挟持されたウエブ材料はスリップする。このようにして、巻取りクレードル１、３、５内で巻取りを完了したログＬと、ウエブ材料Ｎが切断部材１７のパッド１７Ａによって巻取りローラー１に対して挟持される部位との間に、ウエブ材料Ｎの過度の張力が発生される。この張力は、ウエブ材料Ｎの引き裂き点を超え、この材料を切断させ、そして従ってウエブ材料Ｎが切断部材１７のパッド１７Ａによる挟持部位と巻取りクレードル１、３、５内に位置したログＬとの間の中間領域において後尾部ＬＣ及び先端部ＬＴ（図１Ｂ）を形成させる。

この引き裂きはパッド１７Ａの周速度すなわち切断部材１７の速度を適当に制御することによって達成される。この速度は例えば巻取りローラー１のまわりのウエブ材料Ｎの送り速度の３０％に等しくすることができる。

一度ウエブ材料Ｎが切断されると、モーター１９は切断部材１７を加速させ、従って切断部材１７は、チャネル９に沿って転動することで前進する巻芯Ａから離れるように動いていく。切断部材１７の加速が開始する瞬間は、例えば光学システム或いはウエブ材料の張力を検知するシステムによりウエブ材料の有効的な切断を検知することで決定され得る。その他の実施形態によれば、ウエブ材料の引き裂きを達成する所要時間を実験的に決定後、巻取りローラーの周速度と切断部材１７の周速度との間の速度差の関数として、例えば交換段階における切断部材によって想定される角度位置の関数として角度加速の瞬間を設定することが可能である。

交換段階中、チャネル９に沿って可変速度で切断部材１７を制御することによって、巻芯の送りチャネル９に挿差された巻芯Ａが巻取りローラー１のまわりに案内されるウエブ材料Ｎと接触する部位に向けてウエブ材料Ｎの切断部位（すなわち先端部ＬＴと後尾部ＬＣが形成される部位）を移動させるという重要な利点が達成される。その結果、巻芯Ａの周囲に形成されたウエブ材料の最初の巻回の内側にホールドバックされるウエブ材料Ｎの部分は、従来の機械の場合よりもかなり小さくなると同時に、巻取りローラー１のまわりのウエブ材料Ｎの送りの方向に対して切断部材１７の上流の代わりに下流でウエブ材料の切断を実行する重要な利点を維持する。

図１Ｃには、切断部材１７が巻芯の送りチャネル９から引き抜かれる一方で、チャネルに挿差された巻芯Ａがチャネル９に沿って転動し続けてウエブ材料Ｎの短いホールドバック縁部を形成しながら巻芯Ａのまわりに巻取りを開始する次のステップを示している。この時点で、新しい交換段階の開始まで切断部材１７を停止できる。有利には、管状巻芯Ａへのウエブ材料Ｎの接着は、図１Ｂでウエブ材料Ｎが切断部材１７で切断されると巻芯Ａがウエブ材料Ｎに対して挟持される部位に位置決めされるような仕方で、所定の角度位置で巻芯Ａに塗布される接着剤Ｃ（特に図１Ｂ参照）のラインの結果として行なわれる。

上記説明では、切断部材１７は、常に同一方向（矢印ｆ１７）の回転動作でしかも交換段階中変更可能な速度で前進するような仕方でプログラミング可能な制御装置の制御下でモーター１９によって制御されている。すなわち第一の時間間隔では切断部材１７は低速で回転して前記材料の内側に生じた張力の結果としてウエブ材料の信頼出来る引き裂きを得、第二の時間間隔では切断部材１７は加速して巻芯Ａとの衝突を回避する。

これによって、ウエブ材料Ｎの切断部位を、ウエブ材料が巻芯Ａで挟持される部位の近くに動かすことができ、その結果、最終的には巻芯Ａのまわりに形成される新しいログの第一の巻回の内側にホールドバックされるウエブ材料の長さを短縮させることができる。これは、ウエブ材料の切断後、切断部材１７の加速の結果として、巻芯Ａとの衝突が回避されるという事実に基いている。この加速によって、切断部材１７が巻芯Ａの近くで作用するとしても巻芯Ａとの衝突は回避され、ログＬの第一の巻回におけるウエブ材料のホールドバック長を縮小し、ウエブ材料特に可撓性の材料の場合でも迅速な切断を低速で保証するようにしている。

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、異なる好ましい実施形態における巻き直し機の交換段階における動作順序を示している。同じ符号番号が図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃにおけるものと同一或いは同等の部分を示している。巻き直し機の構造は実質的には同じであるが、切断部材１７の制御方法が異なっており、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに順に表された交換段階についての以下の説明から明らかとなる。

要するに、この実施形態によれば、切断部材１７は軸線Ｂのまわりの回転動作を反転するような仕方において制御装置２１の制御下でモーター１９によって制御される。第一の時間間隔では、ウエブ材料の切断を実行するため切断部材１７は巻芯の送りチャネル９の端部に向かって反時計周り（図中）に回転し、一方、第二の時間間隔では、反対の方向すなわち巻芯の送りチャネル９の内側から引き出すために時計周り（図中）に回転し、その結果チャネル９内に送られる新しい巻芯との衝突を回避している。

さらに特に、図２Ａには交換段階中の位置を示している。挿差部材１３は、巻取りローラー１と３との間に画定されたニップ７の反対側のチャネル９の入口に新しい巻芯を運ぶ。特にローラー１、３、５で形成された巻取りクレードルの内側でログＬは完成し、ウエブ材料の切断後、巻取りクレードルから外されなければならない。

図２Ｂでは、切断部材１７は巻芯の送りチャネル９の内側に位置し、巻芯Ａは支持面１１上を転動することによってチャネルに沿って前進し始め、そしてウエブ材料Ｎは切断されて後尾部ＬＣ及び先端部ＬＴを形成する。またこの場合、切断は、巻取りローラー１従ってログＬのまわりに巻取られるウエブ材料Ｎにおける速度と、切断部材１７のパッド１７Ａの周速度との間の速度差の結果として行なわれる。またこの場合、パッド１７Ａは、チャネル９に沿ったウエブ材料Ｎの送り速度に対して低速でしかも反対の方向である。

切断部材１７の上流でウエブ材料Ｎは速度を緩めて新しい巻芯Ａに接着し始める。

この時点において図２Ｃに見ることができるように、切断部材１７はその動作を反転でき、送りチャネル９から引き出される。このようにして、巻芯の送りチャネル９はフリーにされる。巻芯Ａは切断部材１７と衝突せずにニップ７に向かって巻取りクレードル１、３、５の内を転動できる。

切断部材１７は次の交換段階までこの位置に留まる。

図１Ａ〜図１Ｃを順次参照して上記で観察したように、切断部材１７の動作の反転又は変化（前述の場合のようにチャネル９における切断部材１７の加速）は、ウエブ材料の有効な切断を検知する関数として行なわれる。しかし、好ましくは制御装置２１は、経験的に決定した角度位置に到達後、切断部材１７の回転運動を反転してウエブ材料の切断を保証するような仕方でプログラミングされている。この位置に到達した後、動きは反転される。

実際、この実施形態によれば、切断部材１７は、切断部材１７が巻芯の正面においてチャネル９の内側すなわち新しい巻芯の下流で新しい巻芯と巻取りクレードル１、３、５から外されようとしているログＬとの間にある場合に、往復動するが、必ずしも必要ではないが、好ましくは方向の反転を伴う回転往復動する。

この実施形態でも、巻芯は切断部材１７との衝突が回避され、さらに、ウエブ材料の切断が行なわれるラインが挿差されることになる新しい巻芯Ａに近接しているということにより、ログの内側に保持されるウエブ材料のホールドバックは非常に短い。さらにこの場合、切断部材１７の交互の動き（図示された例では回転動作）の反転が行なわれる角度位置はプログラミングでき変更可能である。これによって切断部材１７のパッド１７Ａの摩耗を補償するために動作が反転する部位を徐々に後退させるように巻き直し機を調節することができる。

図示されていないその他の実施形態では、切断部材１７の交互の動作は、例えば回転モーター及びネジ山を切られたロッドとナットとを備えた駆動手段或いはリニアモーターを介して制御される直線動作である。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに示された巻き直し機のさらに改良された実施形態は、図３に示されている。同じ符号番号は前述の実施形態のものと同一或いは同等の部分を示している。

図３に示された実施形態によれば、例えば巻芯Ａの支持面１１の下方に位置決めされた共通の軸３１Ａに取付けられたディスク或いはローラーで構成される回転部材３１は、環状巻芯Ａの送りチャネルに沿って位置決めされている。回転部材３１を形成する様々なディスクは環状巻芯Ａの支持面１１から僅かに突き出ている。

切断部材１７が前述の図２Ｂで示された位置と一致した、図３に示された位置にある場合、環状巻芯Ａは、上方では巻取りローラー１のまわりを案内されるウエブ材料と接触し、下方では回転部材３１と接触するように位置決めされている。回転部材３１は、制御装置２１で制御されるモーター３３の制御の下で、矢印ｆ３１で示された方向に回転する。巻取りローラー１の回転速度と回転部材３１の回転速度は、チャネル９に入っている切断部材１７が、ウエブ材料Ｎに作用してウエブ材料Ｎを挟持して図３における反時計回りの方向（矢印ｆ１７ｘ）に前進する瞬間に、巻芯Ａを減速させるか或いはさらにチャネル９に沿ったその前進を停止させるような仕方で制御される。チャネル９内での巻芯Ａの前進の一時的な停止或いは減速は、切断部材１７がウエブ材料Ｎに作用してそのウエブ材料Ｎを切断させる際に、巻芯Ａ及び切断部材１７が衝突するのを阻止する。その後、切断部材１７の回転は反転され（矢印ｆ１７ｙ）、巻芯Ａはチャネル９に沿って転動することで前進を続けることができる。この目的のために、巻芯が再び前方に動き始め或いは何れの場合においても巻芯の前進動作を加速するように、回転部材３１は減速或いはさらには停止される。これに関連して巻芯Ａの中心は、巻芯Ａが一方の側で支持面１１或いは回転部材３１と及び他方側で巻取りローラー１のまわりを案内されるウエブ材料Ｎと接触する直径上相対した部位の速度のベクトルの和の半分に等しい速度（ｆＡ）で送られることが認識されなければならない。

図３の実施形態によれば、チャネル９に沿った巻芯Ａの前進を制御された仕方で減速する可能性により切断部材１７の加速を減じることが可能である。代わりに、巻き直し機の高い生産速度及び／又は大きな動作信頼性及び確実性が達成される。回転部材３１は、送りの方向（図１Ａ〜図１Ｃ）の反転動作のない切断部材１７の場合と、ウエブ材料の切断後その動作（図２Ａ〜図２Ｃ）を反転する切断部材１７の場合の両方で使用できる。

図４Ａ〜図４Ｃには、切断部材１７の異なる構造の実施形態による、図２Ａ〜図２Ｃに示すものと同様な動作順序を示している。同じ符号番号は前述の実施形態のものと同一或いは同等の部分を示している。

図面は単に本発明の実際の例を示すだけであり、本発明の概念の範囲から逸脱することなく形態及び構成を変えることができることが理解される。特許請求の範囲における符号は単に発明の詳細な説明及び図面に関連して請求項を読みやすくするためのものであり、特許請求の範囲に記載した保護の範囲を限定するものではない。

１：第一の巻取りローラー
３：第二の巻取りローラー
５：第三の巻取りローラー
５Ａ：アーム
７：ニップ
９：チャネル
１１：支持面
１１Ａ：プレート
１１Ｂ：端部
１３：挿差機
１５：支持ユニット
１７：切断部材
１７Ａ：パッド
１９：モーター
２１：制御装置
３１：回転部材
３１Ａ：軸
Ａ：巻芯
Ｂ：軸線
ｆ１７：矢印
ｆ１７ｘ：矢印
ｆ１７ｙ：矢印
ｆＡ：速度
Ｌ：ログ
ＬＣ：後縁端部
ＬＴ：先端部
Ｎ：ウエブ材料

Claims (24)

1. 周囲にウエブ材料を案内し少なくとも部分的に巻取りクレードルを画定する第一の巻取りローラーと、
   巻芯を受けそれを巻取りクレードルに向けて運ぶよう配置され且つ第一のローラーと共に巻芯用送りチャネルを画定する巻芯支持面と、
   ウエブ材料を切断するためにチャネルに挿差され得るウエブ材料の切断部材と
   を有し、
   前記切断部材がウエブ材料と相互に作用してウエブ材料を切断し、
   前記切断部材が前記チャネル内に位置される際に前記切断部材の速度が変更され、
   前記切断部材がウエブ材料と相互に作用してウエブ材料を切断した後、前記切断部材の速度が加速されるように制御されること
   を特徴とする管状巻芯にウエブ材料を巻取る巻き直し機。
2. 前記切断部材がモーターによって制御されることを特徴とする請求項１記載の巻き直し機。
3. 前記切断部材が前記チャネルの外部の軸線のまわりで回転動作することを特徴とする請求項１又は２記載の巻き直し機。
4. 前記モーターが前記切断部材を挿差して前記チャネル内の一送り方向に前記切断部材を前進させ、ウエブ材料切断後切断部材の送り方向を反転させるように制御することを特徴とする請求項２又は３記載の巻き直し機。
5. 前記モーターが、前記切断部材を挿差して前記チャネル内の前記ウエブ材料及び前記チャネルに沿った前記巻芯の送りの方向に対して逆の前進方向に前記切断部材を前進させ、次に、前記切断部材を前記チャネルの挿差端部から離間するよう動かすために前記切断部材の動作を反転するように制御することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項記載の巻き直し機。
6. 前記巻取りクレードル内のログと前記切断部材との間にある位置でウエブ材料を切断した後、前記切断部材の前記動作の反転が実行されることを特徴とする請求項５記載の巻き直し機。
7. 前記切断部材が、前記チャネルに入り前記チャネル内でウエブ材料と相互作用して前記チャネルの内側で動作方向の反転をせずに前記チャンルから抜け出るよう制御されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の巻き直し機。
8. 前記モーターが、前記切断部材に前記チャネルへの挿差、前記ウエブ材料との相互作用及び回転方向の反転をせずに変速可能な速度で前記チャネルからの退出させるように前記切断部材を制御することを特徴とする請求項２及び７記載の巻き直し機。
9. 前記切断部材が、ウエブ材料の送り速度より低速で前記ウエブ材料と相互作用し、前記切断部材と前記巻取りクレードル内のログとの間にある中間部位でウエブ材料の切断を行ない、次に、ウエブ材料の切断後、前記チャンルに切断部材が留まる時間を縮小するため動作を反転せず加速するよう制御されることを特徴とする請求項８記載の巻き直し機。
10. 前記切断部材が前記ウエブ材料と相互作用しウエブ材料の速度の７０％、好ましくは５０％以下の速度でウエブ材料の切断を行なうように制御されることを特徴とする請求項９記載の巻き直し機。
11. 前記チャネル内で巻芯の送り速度を制御する制御部材を有することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項記載の巻き直し機。
12. 前記制御部材が前記第一のローラーとは反対側で前記第一のローラーから離れた前記チャネルに沿った位置に設けられた回転部材を備え、第一の巻取りローラーと前記回転部材との間に巻芯を通過させるように構成し、前記回転部材が前記チャネル内の巻芯の送り方向に対して切断部材とウエブ材料との間の相互作用領域の上流に位置決めされ、前記回転部材が前記チャネルに沿って巻芯の送り動作を制御する作動装置によって制御されることを特徴とする請求項１１記載の巻き直し機。
13. 前記第一のローラーと共にニップを画定している第二の巻取りローラーを有し、前記ウエブ材料及び前記巻芯が前記ニップを通過し、前記ニップがウエブ材料の送りの方向に対して前記チャネルの下流に位置決めされることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項記載の巻き直し機。
14. 前記切断部材が、前記第一の巻取りローラーに対してウエブ材料を挟持するように構成され配置されることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項記載の巻き直し機。
15. 少なくとも部分的に巻取りクレードルを画定する第一の巻取りローラーの周囲に送り速度で前記ウエブ材料を送るステップ、
    
    前記第一の巻取りローラーと巻芯支持面との間のチャネル内に前記第一の巻取りローラーに近接させて巻芯挿差するステップ、
    前記チャネルに沿って前記ウエブ材料に前記切断部材を作用させ、ウエブ材料の送り速度より低速で前記ウエブ材料と接触するように前記切断部材を動かし、前記巻取りクレードル内のログと前記切断部材との間でウエブ材料を切断するステップ、及び、
    前記ウエブ材料の切断後、前記切断部材を加速して前記チャネルから切断部材を抜き出すようにするステップ、
    を含むことを特徴とする巻き直し機の巻芯にウエブ材料を巻き取る方法。
16. 前記切断部材がモーターで制御されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. 前記切断部材が前記チャネルの外部で回転軸線のまわりで回転動作によって制御されることを特徴とする請求項１５又は１６記載の方法。
18. 前記切断部材が往復動作によって前記チャネルに挿差され且つ前記チャネルから取り出されることを特徴とする請求項１５又は１６又は１７記載の方法。
19. 前記切断部材が前記チャネル内のウエブ材料及び前記巻芯の送りの方向に対して逆の方向の動作で前記チャネルに挿差され、前記ウエブ材料を押し、巻取りクレードル内で形成されるログと切断部材との間の位置でウエブ材料を切断し、次に、前記チャネルから退出するよう前記切断部材の動作を反転させることを特徴とする請求項１５又は１６又は１７記載の方法。
20. 前記切断部材が前記チャネル内に挿差され、前記ウエブ材料を押し、前記第一の巻取りローラーと前記切断部材との間でウエブ材料を挟持し、切断部材の送り方向を反転することなく前記チャネルから取り出されることを特徴とする請求項１５又は１６又は１７記載の方法。
21. 切断部材がウエブ材料と一致する速度でしかもウエブ材料の通常の送り速度より低速で、ウエブ材料との接触部位の下流でウエブ材料の切断を行なうまでウエブ材料と接触状態で前記チャネル内を前進し、次に、前記チャネル内に挿差された巻芯からウエブ材料を引き離すように加速することを特徴とする請求項２０記載の方法。
22. 前記切断部材が前記ウエブ材料の送り速度の７０％、好ましくは５０％以下の速度でウエブ材料と接触状態で送られることを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 前記チャネル内の前記巻芯の動作が前記チャンルに沿って位置決めされた速度制御部材によって制御されることを特徴とする請求項１５〜２２の何れか一項記載の方法。
24. 前記巻芯が前記チャネル内に挿差され、前記第一の巻取りローラーのまわりに案内されるウエブ材料と前記チャネルに沿って配置された回転部材とが接触するようにされ、前記回転部材が前記巻芯との接触により前記チャネルに沿った巻芯の前進を一時的に減速するような方向に動くようにされることを特徴とする請求項１５〜２２の何れか一項記載の方法。

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