JP2013539739A - ウェブ材料のロールを製造する巻取り機及び方法 - Google Patents

ウェブ材料のロールを製造する巻取り機及び方法 Download PDF

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Abstract

巻直し機(2)は、3本のローラー(1、3、7)によって画定される巻取りクレードルと、第一の巻取りローラー(1)によって画定される第四の巻取りローラー(21)とを備え、各巻取り周期の始めに巻芯(A2)によってウェブ材料(N)をクレードルに押し入れ、制御された機械的な部分を必要とせずにウェブ材料の切断を引き起こす。
【選択図】図3

Description

本発明は、ウェブ材料のロール、特にしかし排他的ではなく、ティッシュペーパー例えばトイレットロール、キッチンペーパー、或いは類似のもののようなロールペーパーを製造する方法及び機械に関するものである。
製紙業では、特にトイレットロール、キッチンペーパー或いは同様のものを製造するために連続した製造機械から直接繰り出されるティッシュペーパーの大きなリール(親リール)が巻回される。その後、これらの大きなリールは販売目的の完成品の直径に応じたより小さな直径のロール或いはログを製造するために巻き戻されそして巻き直される。これらのロールの軸方向長さは分配及び販売目的の完成ロールの倍数に等しく、パッケージング及び販売用の完成品を得るために裁断機によって裁断される。現代の巻直し機は、ウェブ材料のログ或いはロールの製造のために適切に制御され様々な仕方で組合わされ配置された複数の巻取りローラーを備え、ウェブ材料の連続的な送りによってログ或いはロールの連続した迅速な自動製造が可能である。ロールが巻取られた後は、そのロールは巻取り領域から離され、ウェブ材料を切断(裁断、寸断、或いは他の方法によって)しなければならない。そうすることによって次のロール或いはログを巻取ることができる。通常巻取りは、典型的にはしかし排他的ではなくボール紙、プラスチック或いはその他同様の適切な材料から作られた巻芯の周囲で実行される。抽出可能で再利用可能なスピンドルの周囲で巻取りが行なわれる場合、スピンドルは完成ロールから取り除かれ次のロールを巻取るために巻直し機の中に再び挿差される。
より最新の巻直し機では、巻取り動作は制御された速度で回転する2つ以上のローラーの接触によって形成されるログ或いはロールに伝えられる。これらの巻直し機は、巻取りローラーの表面と形成されることになるロール或いはログの表面との間の接触によって巻取り動作が周囲に伝達されるので、周囲或いは表面巻直し機と呼ばれる。この種の自動的且つ連続的な表面巻直し機の幾つかの例は、米国特許第5,979,818号及び関連出願におけるその他の特許並びにこの特許における特許引用文献に開示されている。
ウェブ材料の送りを中断せずおおよそ一定の或いは実質的に一定の速度で1つのロールの製造から次のロールの製造へと移り通過し、各ロールの巻取り周期の様々な過程が相互に自動的に続きくこれらの機械もまた連続自動機と呼ばれている。
幾つかの公知の実施形態では、周囲巻直し機は、より高級な製品を得るために中央巻取り制御システムを備えている。中央制御はスピンドル或いは巻芯と係合する一対の電動心押し台によって得られる。このような種類の機械の例は、米国特許7,775,476号及び米国特許公開第2007‐0176039号に開示されており、その内容は本明細書に組み入れられ、これらの種類の装置に対するさらなる詳細を参照することができる。
これらの周囲巻直し機では、周囲にロールが形成される巻芯は、回転で維持されその動作を周囲巻取りローラーと各ロール或いはログの形成周期の少なくとも一部を巻芯の端部に係合する電動心押し台との複合効果によって制御されている。
上述の種類の自動連続周囲巻直し機における重大な過程のうちの1つは、いわゆる交換過程である。すなわちウェブ材料を切断し、完成ロールを取り出して、巻取りニップに挿差された新しい巻芯の周囲に新しいロールを巻取り始める。
完成したロール及び新しい巻芯の正確な動作を助けるために、例えば、同期したやり方で加速及び/又は減速する制御された速度で回転する巻取りローラーを使用することを通じて自動的に迅速且つ有効にこれらの動作を行なうために様々な解決策が研究されてきた。ある場合には、引裂きシステムが設けられ、ウェブ材料は速度差で巻取り後に切り離される。その他の場合では、ウェブ材料を切断するために、加圧空気或いは吸気システム、機械的なシステム或いは類似のシステムが使用される。
巻取りローラー及びウェブ材料を分離或いは切断する手段の制御は、完成ロールと次のロールを形成する新しい巻芯とのその差し替えを行なう交換過程の重大な特徴のうちの1つである。
本発明によれば、公知の種類の連続的な周囲巻直し装置の欠点の1つ以上を全体的に或いは部分的に解消する新しい巻取り方法を提供する。より具体的には、本発明の幾つかの特徴によれば、本発明は、各ロールの巻取りの終わりに及び後続の新しい各ロールの巻取りの初めに効果的且つ単純に制御される交換過程の実行を可能にする巻取り方法を提供する。
本発明によれば、ウェブ材料のロールいわゆるログの製造方法において、実質的には、ウェブ材料が新しい巻芯と接触する際に制御された速度で前進するウェブ材料の2地点間で、好ましくは2地点において同じ速度で、ウェブ材料のパスを長くすることによって(完成したロールの自由な後縁部及び新しい巻芯上の巻取りの開始される新しいロールの自由な先端部を作るために)ロール或いはログの巻取り後にウェブ材料を切断する。前記2地点は、例えば、制御された速度で機械的な部分とウェブ材料とが接触する地点であり、その機械的な部分にウェブ材料が案内される。用語地点は幾何学的感覚ではなく、その長手方向の展開における所定位置におけるウェブ材料の限定された領域として意図される。この2地点は、ウェブ材料を案内する2つのローラーによって画定することができ、前記巻芯は、前記巻芯と前記ローラーとの間でウェブ材料を挟んで、前記2つのローラーの一方に対して移動されることになる。
幾つかの実施形態によれば、本発明は、下記のステップを含む、巻芯の周囲にウェブ材料を巻取ってウェブ材料のロールを製造する方法を提供する:
‐第一のロールを形成するために第一の巻芯の周囲に予め設定された量のウェブ材料を巻取るステップ、
‐前記第一のロールの巻取りの後、ウェブ材料の案内されるほぼ平行な2つのローラーの間におけるウェブ材料のパスを長くすることによってウェブ材料を切断するステップ。
パスを長くすることは、前記ほぼ平行な2つのローラーを離間することによって得ることができる。ウェブ材料の正確な制御を維持するために、巻芯は、ローラーと巻芯との間でウェブ材料を挟んで、前記ローラーのうちの一方の周囲に引き込んだウェブ材料と接触するようにされている。一層特に、巻芯はウェブ材料の前進方向に対しさらに上流でローラーと接触するようになる。ウェブ材料のパスを長くすることは、好ましくは巻芯とローラーとの間でウェブ材料を挟んだ後にのみ有利に実行され、このようにしてウェブ材料の最適制御が得られる。
特に有利な実施形態においては、2つのローラー間のウェブ材料のパスは、次のロール或いはログの巻取りの始まる新しい巻芯によって、2つの巻取りローラー間でウェブ材料を強制することによって長くされる。この場合、巻芯はウェブ材料と接触するようにされ、そして巻芯とローラーとの間にウェブ材料を挟んでローラーの周囲に巻き込んで、ウェブ材料の案内される2つのローラーの間でニップの内側に向けてウェブ材料を押し、長くさせて、それを切断すなわち例えば穿孔ラインに沿った中断させる。本発明のこの実施形態は、非常に迅速且つ正確でなければならない往復距離移動による2つのローラーの間隔をあける必要性を避け、結果として、制御するのに比較的簡単で信頼性の高くしかも機械的な部品の摩耗を低減する方法となる。
幾つかの可能な実施形態では、ウェブ材料のパスを長くする前に、ウェブ材料は、容易に寸断できるようにするため伸張される。
これらの実施形態によれば、ウェブ材料の寸断は、摩耗に晒される部品を備える裁断或いは切断部材を必要としていない。ウェブ材料は、巻芯の周囲における初期巻取り状態において折り目或いは不規則性が形成されるのを減らすために制限された応力を受けて処理される。
さらに、巻直し機の一部分の動作を適切に制御することによって、切断ラインと巻芯に対する付着ラインとの間のウェブ材料の長さを有効に縮小することが可能である。
これらはすべて、優れた品質の製品を得るのに一役買っている。
ウェブ材料は、それ自体公知な方法で、ウェブ材料を複数の部分或いはシートに切り離すために、ウェブ材料の長手方向の展開に対して実質的に横方向の孔あきラインに沿って穿孔されることができ、穿孔によって画定されたミシン目に沿って使用時に切り離すことができる。この場合、ウェブ材料は好ましくは穿孔ラインに沿って切断され、パスを長くする過程をウェブ材料に沿った穿孔ラインの位置と同期化する。幾つかの実施形態では、ロールの巻取りの後、ウェブ材料を切断することによって得られたウェブ材料の先端部の付着を保証するために、巻芯には少なくとも1つの接着ラインが設けられる。この場合、有利には、巻取り機内に巻芯を挿差しウェブ材料と接触状態の間、接着ラインの角度位置は、ウェブ材料切断ラインと接着ラインとの間のウェブ材料の長さを最小化するようにされている。このようにして、さらに優れた品質の最終製品を得ることができる。
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、ウェブ材料は、巻取りサイクルの様々なステップの間に実質的に一定の速度で供給され、後続ロールの巻取り及び交換過程すなわちウェブ材料を切断し、完成したログ或いはロールを取り出し、次のロール或いはログの巻取りを開始することを実質的に一定のウェブ材料の送りによって実行するようにされている。
幾つかの実施形態においては、本発明による方法は下記のステップを含む:
‐前記巻芯及び前記ウェブ材料が通り抜ける巻取りニップを画定する第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラーを設けるステップ;
‐前記巻取りニップの下流に、第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラーと共に巻取りクレードルを画定する第三の巻取りローラーを設けるステップ;
‐前記巻取りニップの上流に、第一の巻取りローラーと共にウェブ材料を切断するためのクレードルを画定する第四の巻取りローラーを設けるステップ;
‐第四の巻取りローラー及び第一の巻取りローラーの周囲にウェブ材料を送り、巻取りクレードルに向けて前記巻取りニップを通して、前記巻取りクレードル内における第一の巻芯の周囲に前記ウェブ材料を巻取って前記第一のロールを形成するステップ;
‐第四の巻取りローラーに向けて前記第二の巻芯を挿差するステップ;
‐第四の巻取りローラーと第一の巻取りローラーとの間におけるウェブ材料のパスを長くし、第二の巻芯と第一のロールとの間の地点でウェブ材料を切断させるステップ。
好ましくは、パスを長くすることは、第四の巻取りローラーと第一の巻取りローラーとの間に画定された切断クレードルの内側に向かって第二の巻芯を挿差することによって得られる。
本発明の好ましい実施形態では、かかる方法は次のステップを含む:
‐第四の巻取りローラー及び第一の巻取りローラーの周囲にウェブ材料を送り、巻取りクレードルに向けて前記巻取りニップを通って、前記巻取りクレードル内の第一の巻芯の周囲に前記ウェブ材料の少なくとも一部分を巻取って前記第一のロールを形成するステップ;
‐第四の巻取りローラーと第一の巻取りローラーとの間の切断クレードルに第二の巻芯を挿差し、ウェブ材料のパスを長くして、第二の巻芯と第一のロールとの間の地点でウェブ材料を切断させるステップ;
‐第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーの間に第二の巻芯を保持して、前記第二の巻芯上にウェブ材料の第一の量を巻取るステップ;
‐第二の巻芯及び巻取りニップを通ってその周囲に形成される第二のロールを第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーと第三の巻取りローラーとによって画定された巻取りクレードル内にゆっくりと移動させ、前記第二の巻芯の周囲に前記ウェブ材料を継続して巻取るステップ;
‐前記巻取りクレードル内で第二のロールの巻取りを仕上げるステップ。
好ましくは、各ログ或いはロールの巻取りサイクルの第一の部分において、新しい巻芯の周囲に形成し始めるロールは、巻取りニップを通って少なくとも前進動作の一部分の間に第四の巻取りローラーと接触して維持される。巻取りサイクルの各過程中ロールの最適な制御を得、従って完成品の品質を改善するためには、第三の巻取りローラーがロールに作用し始める際に限り、第四の巻取りローラーは形成されるロールから引き離すことができる。このようにして、巻取りサイクルのすべての瞬間に、ロールは3つの巻取りローラーによって常時制御される。本発明の好ましい実施形態では、ロールと第四の巻取りローラーとの間の接触は、四つすべての巻取りローラーにロールを接触状態に維持しながら、ロールがその軸の周囲で複数の回転し終えた(つまりウェブ材料のある量がロールに巻取られた)後に止まる。さらに、巻取りサイクルのこの中間過程は、巻取りサイクルの実質的部分すなわちウェブ材料の優勢な長さ、例えば典型的には個々のロールに巻取られたウェブ材料の半分或いは半分以上がロールに巻付けられる間の一部分で構成することもきる。
幾つかの実施形態では、好ましくは、さらなる巻取り制御は、巻取りローラーの回転速度と調和した仕方で制御可能な速度により電動駆動される心押し台のそれぞれを巻芯の終端部に挿差することによって得ることができる。ウェブ材料の先端縁部が巻芯に粘着するようにされた後、さらに必要ならばウェブ材料のループの一部或いはループ又は1つ以上のループが巻芯に巻取られた後、前記心押し台を挿差できる。巻取りが略完了するまで、心押し台は巻芯に係合した状態に留まることができる。好ましくは、心押し台が巻芯に係合した状態で留まる間、ほとんど形成されたロールから心押し台を解放できるようにし次のロールが巻取り始める位置まで心押し台をリセットし、従って一対だけの心押し台の使用を可能にしている。連続するロール上で交互に動作する二対の心押し台の使用の可能性は、除外するものではない。
本発明による方法の幾つかの実施形態によれば、ウェブ材料の第一のループ(或いは複数のループ)の形成に続く巻取り過程を促進するためには、巻取られるウェブ材料のロールの一部分がその周囲に形成されながら、第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラーは、新しい巻芯が巻取りニップを通過する間に相互に引き離される。このような相互の離間動作は、停止状態で巻取りニップを画定する2つの巻取りローラー(第一及び第二の巻取りローラー)のうちの一方、例えばウェブ材料がその周囲に案内される第一の巻取りローラーを保持しながら第二の巻取りローラーの軸だけを移動させるか、或いは反対に第二の巻取りローラーの回転軸を固定して保持しながら第一の巻取りローラーの軸を移動させることによって得ることができる。移動の条件或いはローラー軸の不動の条件は、機械部品の静的な支持構造体に関係している。巻取りローラーの間隔を置いたすなわち相互の距離移動は、巻取りサイクルの中間過程を画定する程良い長さの時間の間ローラー間に保持されるようになるニップでロールを形成することができる。このような時間間隔中に、形成されるロールの直径は相当に増大し、第一と第二の巻取りローラーの相互の離間移動は、直径の増大するロールのための空間をもたらす。好ましくは、両方の巻取りローラーは、巻芯の軸が位置し動く対称面に対して実質的に対称的に動かされ;従って、前記巻芯は、好ましくは少なくとも部分的に真直ぐなパス(通路)に従って前進する。これによって、さらに一様な巻取りを得ることができ、巻取りローラーと組合わせて使用した任意の補助的な心押し台の動作を単純化している。
一般的には、第一の巻取りローラー、第二の巻取りローラー、第三の巻取りローラー及び第四の巻取りローラーは、各ロールの巻取りサイクルの優勢な部分に対してほぼ同じ周速度で回転する。巻取りサイクルの優勢な部分は、一般的には、一時的な交換過程を除いた巻取りサイクルを意味し、一時的な交換過程中に、新しい巻芯及び/又は完成したロール或いはログの前進移動を引き起こし、促進し、制御するために、少なくとも一対の巻取りローラーのローラー間の異なる速度が設定される。
好ましくは、第一及び第四の巻取りローラーは、常にほぼ一定の速度に維持される。というのは、巻芯の前進動作及び形成されたロール或いはログの取り出しは、第二の巻取りローラーの速度に作用するだけで或いは必要ならば第二の巻取りローラー及び第三の巻取りローラーの速度と組み合わさって得られ且つ制御することができ、これらについては本発明の典型的な実施形態の詳細な説明を参照することで明らかにされる。
巻直し機に挿差された新しい巻芯のそれぞれを角度的に加速するために、本発明の好ましい実施形態によれば、第四の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーから距離を置いて位置決めされた静止プレートとの間に新しい巻芯が強制され、新しい巻芯が前記静止プレートと前記第四の巻取りローラーとの間に強制される際に、前記第四の巻取りローラーと新しい巻芯との間でウェブ材料の挟み込むようにされる。静止プレートは、有利には、第四の巻取りローラーとおおよそ同心の前進チャネルを画定し、この前進チャンネルに沿って、第四の巻取りローラーの周囲に取り込まれるウェブ材料との接触の影響により、静止プレート上で回転しながら巻芯が前進する。この過程において、巻芯の軸はウェブ材料の前進速度のほぼ半分に等しい速度でチャネルに沿って進む。
異なる特徴によれば、本発明は、ウェブ材料の案内される2つのローラー間に画定されたクレードルと、前記クレードルに向けて巻芯を挿差するために配置され制御される巻芯挿差機とを有し、巻芯に巻取られるウェブ材料のロールの製造のための周囲巻直し機を提供する。新しい巻芯に新しいロールの巻取り始めるために、巻直し機には、ウェブ材料を切断するまで、ウェブ材料の前進パスを長くする複数の部材が設けられる。
本発明の好ましい実施形態によれば、巻直し機は、
前記巻芯が通り抜ける巻取りニップを画定する第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラー;
前記巻芯が前記巻取りニップと交差して前記巻取りニップに向けて巻芯を挿差する挿差機;
前記巻取りニップの下流に配置され、前記第一の巻取りローラーと前記第二の巻取りローラーと共に巻取りクレードルを画定する第三の巻取りローラー;
前記巻取りニップを通って伸びる前記ウェブ材料の送りパス(通路);
前記巻取りニップの上流に設けられ、前記第一の巻取りローラーから離間し、ウェブ材料の切断エリアを形成する第四の巻取りローラー
を有し、
ウェブ材料のパスが前記第四の巻取りローラー及び前記第一の巻取りローラーの周囲に伸びている。
幾つかの実施形態では、第一の巻取りローラー及び第四の巻取りローラーは、前記第四の巻取りローラーと前記巻芯との間でウェブ材料を挟むために第四の巻取りローラーに向かって挿差機によって巻芯を移動するよう配置され制御される。
幾つかの有利な実施形態では、巻直し機は、各ロールの巻取り後、第一の巻取りローラーと第四の巻取りローラーとの間で前記ウェブ材料を切断するまでウェブ材料を延長するための要素を備えている。
好ましくは、第一の巻取りローラー、第二の巻取りローラー、第四の巻取りローラー及び挿差機は、第一の巻取りローラーと第四の巻取りローラーとの間に画定され、ウェブ材料を切断するためのクレードルに少なくとも部分的に巻芯を挿差し、従ってウェブ材料のパスを延長させて、前記巻芯と巻取りクレードルにおいて形成されるロールとの間でウェブ材料を切断するために配置され制御される。
その他の実施形態では、第四の巻取りローラー及び第一の巻取りローラーは、ウェブ材料のロールの巻取り後、前記第一の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの中心間の距離を増大させるよう制御された仕方で相互に移動可能であり、ウェブ材料が切断されるまで、前記第一の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの間におけるウェブ材料のパスを長くするようにされる。
別の実施形態によれば、本発明は、ウェブ材料のロールを製造する方法に関するものであり、かかる方法では、ウェブ材料は2つのローラーの周囲に案内され、また前記2つのローラー間におけるウェブ材料のパスを延長することによって、ロール或いはログの巻取り後、ウェブ材料は切断される。好ましくは、パスは、前記2つのローラー間のニップに向けて新しい巻芯でウェブ材料を押すことによって延長される。
さらに別の実施形態によれば、本発明は、ウェブ材料の案内される2つのローラーと、新しい巻芯に新たなロールを巻取り始めるためにウェブ材料を切断するまで、前記2つのローラーの間におけるウェブ材料の前進パスを延長する装置とを有する、巻芯に巻取られたウェブ材料のロールを製造する周囲巻直し機に関する。ウェブ材料の前進パスを延長する装置は、ウェブ材料の案内される前記2つのローラー間に画定されるクレードルに巻芯を挿差するように位置決めされ制御された巻芯挿差機を備えることができ、前記クレードルへの巻芯の挿差によりウェブ材料は延長されて切断される。
さらに別の実施形態によれば、本発明は、巻取り空間を画定する4つの巻取りローラーを有し、巻芯の周囲にウェブ材料のロール或いはログのそれぞれを形成するために、巻取り空間を通って前記巻芯がゆっくりと前進される、巻芯の周囲に巻取ったウェブ材料のロールを製造する自動連続周囲巻直し機に関する。これらの巻取りローラーは、巻取りサイクル中に形成されることになるロールが、巻取りサイクルの中央過程で少なくとも3つのローラー、好ましくは4つのローラーと接触するように制御される。巻直し機は、ウェブ材料が連続的な仕方で且つほぼ一定の速度で送られ、そして巻芯が連続したシーケンスで4つのローラーによって画定された巻取り領域に挿差されるので、連続的でしかも自動的であり、その結果、前方の巻芯に巻取られたロール或いはログが巻取りローラーによって画定された巻取り領域から取り出される際に新しい巻芯が挿差される。ほぼ一定の速度であるとは、ウェブ材料の必要な張力を維持する単なる目的のために、例えば名目上の速度に対し2%、好ましくは名目上の速度に対して僅か1%を超えて変化することはない速度を意味する。
ウェブ材料は、ロールが完成して、例えばウェブ材料の寸断或いは裁断によって形成された自由先端部と新しい巻芯を、例えば接着剤ラインによって係合するために新しい芯巻がウェブ材料と接触する際に、ウェブ材料の一部を局所的に延長させて、ウェブ材料の前進を中断せずに自由な先縁部及び自由な後縁部を作るように切断される。延長すなわち長くすることは、4つの巻取りローラーのうちの2つの間に画定されたクレードル内の新しい巻芯によってウェブ材料を伸ばすことにより得ることができる。
特に有利な実施形態では、巻直し機は4つの巻取りローラーを有し、これら巻取りローラーは、第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーと第三の巻取りローラーとの間に第一の巻取りクレードルを画定し、前記第一の巻取りローラーと前記第二の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの間に第二の巻取りクレードルを画定し、
ウェブ材料の巻取られる巻芯が通り抜け且つウェブ材料が第一の巻取りクレードルで形成されることになるロールに向けて送られるニップを画定し、前記巻取りローラーは、前記第一の巻取りローラーと前記第二の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの間でロールの巻取りの最初の部分、及び前記第一の巻取りローラーと前記第二の巻取りローラーと前記第三の巻取りローラーとの間でロールの巻取りの最後の部分を行なうように位置決めされ制御されており、前記第三の巻取りローラーは、巻芯の前進方向に対して前記ニップの下流に位置決めされ、前記第四の巻取りローラーは前記ニップの上流に位置決めされている。
本発明のさらなる可能な特徴及び好ましい実施形態については、以下、添付図面を参照して詳細に説明され、本発明の不可欠な部分を成す添付の特許請求の範囲に定義される。
本発明は、以下の説明及び本発明の限定されない実施形態を示す添付図面からより良く理解される。
本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の動作方法を例示する作業手順における巻直し機の第一の実施形態を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機の第二の実施形態及びその動作手順を示す概略図。 さらなる実施形態における巻直し機を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 図17の巻直し機の動作手順を示す概略図。 本発明による巻直し機のさらなる実施形態を示す概略図。 各ロール或いはログの巻取り完了時にウェブ材料を切断する装置を備えた本発明による巻直し機のさらなる実施形態を示す概略図。 各ロール或いはログの巻取り完了時にウェブ材料を切断する異なる装置を備えた本発明による巻直し機のさらなる実施形態を示す概略図。
図1〜図8は、本発明による連続的な周囲巻直し機の第一の実施形態及び動作手順を示し、特に交換過程つまり巻取りの完成したログ或いはロールの取り出し、及び後続のログ或いはロールの形成を始める新しい巻芯の挿差について示されている。
図1〜図8は、本発明の基礎となる概念及び巻直し機の動作を理解するために必要とされるものに限定した本発明による巻直し機の主たる要素を示している。それ自体公知であり及び/又は先行技術に従って設計することができる構造の詳細、補助ユニット及び構成要素については、図面での説明及び詳細な記述は省略する;当業者であれば紙交換機分野における経験及び知識に基いてこれらの構成要素を設計することができる。
要するに、図1〜図8に示された実施形態では、番号2で示された全体としての巻直し機は、回転軸1Aを備えた第一の巻取りローラー1を備え、第一の巻取りローラー1は回転軸3Aを備えた第二の巻取りローラー3の横に配置されている。軸1A及び3Aは互いに平行である。2つの巻取りローラー1及び3の間には巻取りニップ5が画定され、ウェブ材料Nはニップ5を通って供給され、巻芯A1の周囲に巻取られ、巻芯A1の周囲に第一のロール或いはログL1を形成する。以下の説明から明らかになるように、巻芯は、巻取りニップ5の下流で巻取りローラー1及び3だけでなく第三のローラー7によっても画定される巻取りクレードル内にある際に、巻芯がニップ5の上流で巻直し機に挿差され、巻芯の周囲に巻取られたウェブ材料Nを受けて終了するので、巻芯は巻取りニップ5と交差する。7Aは、第一のローラー1と第三のローラー3の軸1A及び3Aのそれぞれと平行な第三の巻取りローラーの回転軸を示している。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用語「上流」及び「下流」は別段の定めがない限りウェブ材料及び巻芯の軸の前進方向を表している。
第三の巻取りローラー7は巻取りニップ5に接近したり離れたりする動きをする。前記目的のために、幾つかの実施形態では、第三の巻取りローラー7は両矢印f9に従って回動する軸9Aのまわりに回動支持された一対のアーム9で支持されている。
巻取りニップ5と第一の巻取りローラー1と第二の巻取りローラー3との上流には巻芯送り装置11が配置されており、かかる装置は任意の適切な仕方で構成することができる。
巻芯は、巻直し機2が挿差されるウェブ材料Nの処理ラインと組合わせた巻芯巻取り機から繰り出すことができる。
巻芯送り装置11は、この実施形態では、巻芯送りパス(通路)PAを画定するよう構成され、巻芯送りパス(通路)PAは巻取りニップ5の上流で第一の巻取りローラー1及び第二の巻取りローラー3の近くで終端している。この領域には一時的に巻芯を保持するための保持手段を設けることができる。幾つかの実施形態では、これらの保持手段は、単層体或いは一連の単層体15に対向したバー或いはローラー13を備えることができる。巻芯送りパスPAは、ローラー或いはバー13と単層体15との間に伸びている。
巻芯送り装置11には、ロール形成領域に向けて巻芯を挿差する挿差機17が組合わされる。幾つかの実施形態では、挿差機17はプッシャーである。図1〜図8に例示された動作手順を参照して以下に詳細に説明するように、図示された実施形態では、挿差機17は、回動軸17Aのまわりに回動支持された一つ以上の回動アームを1つ以上備え、プッシュ要素17Bを画定し、プッシュ要素17Bは巻直し機2の巻取り領域すなわち巻取りヘッドに巻芯を挿差するために巻芯と共動する。
幾つかの実施形態では、巻芯送り装置11の端末領域と第二の巻取りローラー3との間に静止プレート19が配置され、静止プレート19は整形した表面19A、19B備え、かかる整形表面の機能については以下に詳細に説明する。
第一の巻取りローラー1と第二の巻取りローラー3との間に画定された巻取りニップ5の上流に、第四の巻取りローラー21が位置決めされ、第四の巻取りローラー21の回転軸21Aは、それぞれ第一の巻取りローラー1、第二の巻取りローラー3、第三の巻取りローラー7の軸1A、3A、7Aと実質的に平行である。幾つかの実施形態では、第四の巻取りローラー21は回動軸23Aのまわりに回動支持された一対の回動アーム23によって支持される。幾つかの実施形態では、第四の巻取りローラー21を支持する回動アーム23は、図示されているようにアーチ型の形状を有する。
第一の巻取りローラー1と第四のローラー21の間に、ウェブ材料を切断するための領域すなわち完成過程でロールL1の自由後縁部及び次のロールL2の巻取りを開始する自由先端縁部を形成するためにウェブ材料が切断される領域が画定される。実際、前記切断領域はウェブ材料の切断のためにニップ或いはクレードル25によって画定することができる。以下に明らかにされるように、ウェブ材料はこの切断ニップ或いはクレードル25に新しい巻芯を挿差することによって切断される。
図1に示すように、第一の巻芯A1の周囲における第一のロールL1の巻取り中、ウェブ材料Nは、矢印fNに従って、第四の巻取りローラー21の周囲、第一の巻取りローラー1の周囲に送られ、そして形成されるロールL1に巻取られ、巻取り周期(サイクル)のこの過程において3つの巻取りローラー1、3及び7によって画定される巻取りクレードル内に保持される。番号27は、巻取りローラー1、3、7及び21によって画定される巻取りヘッドの上流に位置決めされたウェブ材料Nのための案内ローラーを示している。
好ましくは、ウェブ材料Nの送り速度は実質的に一定である。実質的に一定であることによって、速度は、巻取り速度に対して、また上述の巻取りヘッドの構成要素で実行される操作に依存しないファクターの結果として、速度はゆっくり変化することが理解される。かかる巻取りヘッドの構成要素は、巻取り周期、形成されたロールの取り出し、新しい巻芯の挿差し、新しいロールの巻取りの開始を巻取りローラーユニット特に第四の巻取りローラー21に向かうウェブ材料の送り速度を一定速度で実行できる。
機械の動作中の一時的な過程を成す交換過程外のロールL1の巻取り過程中に、巻取りローラー1、3、7及び21の周速度は実質的に同じ速度であり、図中矢印で示されるように様々な巻取りローラーはすべて同じ方向に回転する。この場合、実質的に同じ速度は、例えば、巻取りローラー間のパス(通路)に沿って形成されることになるロールの中心の変位によって引き起こされ得る張力の変動を補償するために巻取りの緊密さ及び巻取りローラー21と巻取りローラー7との間のウェブ材料Nの張力を制御する必要性の限界範囲内で変わることができることを意味する。幾つかの実施形態では、このようなローラーの周速度間の差は、典型的には0.1〜1%、好ましくは0.15〜0.5%、例えば0.2〜ら0.3%であり、前記値は指標であり制限されるものではないことが理解されるべきである。
図1において、巻取りクレードル1、3、7内のロールL1は第一の巻芯A1の周囲に所望量のウェブ材料を巻取ることで完成される。第二の巻芯A2は巻芯送り装置11の端末領域に供給される。符号Cは、第二の巻芯A2の外側表面上に施された接着剤のライン或いは一連の接着剤点を示している。幾つかの実施形態では、第二の巻芯A2が巻取りクレードルに向けて挿差される際に、接着剤Cが挿差機17のプッシュ要素17Bと接触しないように位置決めされる。好ましくは、接着剤Cは巻芯の軸にほぼ平行な連続或いは不連続ラインに沿って施される。
図2は、後続の交換過程の開始を示している。第二の巻芯A2は挿差機17によって係合され、第四の巻取りローラー21と静止プレート19、より正確には静止プレート19の表面19Aとの間に画定され挿差チャネル31に向けて徐々に前進するようにされている。好ましくは、この表面19Aは巻取りローラー21の表面とほぼ平行な凹面の形状を有する。特に、図2に示されるように、この過程では、新しい巻芯A2は、第二の巻芯A2と第四の巻取りローラー21の円筒状の表面との間にウェブ材料Nを挟んで、第四の巻取りローラー21に対して押される。静止プレート19の表面19Aと第四の巻取りローラー21の円筒状表面との間の距離は、好ましくは、少なくともチャネル31の最初の部分では巻芯の直径より小さく、それで、巻芯はチャネル31に強制的に挿差されるようにされている。これは巻芯を製造するのに用いた材料の性質によって可能にされ、かかる材料は典型的には、実質的に弾性的な直径の変形を許容するボール紙である。巻芯A2がウェブ材料N及びウェブ材料Nの反対側に配置された巻取りローラー21の円筒状表面に押しつけられる圧力は、巻芯と、巻芯の接触する表面(巻取りローラー21で支持されたウェブ材料Nと表面19A)との間に摩擦力を発生させ、(固定された)表面19Aと送り速度で前進するウェブ材料Nとの間の速度差によって第二の巻芯A2の角加速を引き起こす。この結果、巻芯の軸がウェブ材料の送り速度の半分に等しい速度で前進するような速度で、第二の巻芯A2は静止プレート19の表面19A上で回動し始める。この動作中巻芯は、静止プレート19の固定面19A及び第四の巻取りローラー21の円筒状表面に対して押されたウェブ材料Nと接触したままである。表面19Aの部分の上流にある表面19Bの部分はチャネル31への巻芯の挿入のためのリードとして役立つ。
図3は、直後のステップを示しており、静止プレート19の表面19Aの第二の部分で回転する第二の巻芯A2は第二の巻取りローラー3の円筒状表面と接触する。第四の巻取りローラー21と第二の巻取りローラー3との間の相互の距離は可変であり、この過程では巻芯A2の直径より僅かに小さい。従って、巻芯の制御を正確に維持するように2つの巻取りローラー21及び3に対して押され続ける。図1に示された状態から図3に示される状態に切り替わる際に、第四の巻取りローラー21の軸が移動する必要がないように、静止プレート19、巻取りローラー3及び21の構成及び位置を選んで調節することができる。
静止プレート19の表面部分19Aは好ましくは、凹面であり、そして巻芯の通過に利用可能な空間が巻芯と巻直し機の部分21、19との間の微かな干渉を維持するために十分に制限されるような形状及び位置を有する。
静止プレート19上における巻芯の回転による図3の位置まで前進する動作の結果、巻芯A2は第四の巻取りローラー21と第一の巻取りローラー1との間に画定されたクレードル25の内部へ向かって転がり始める。巻芯A2と、一方ではローラー21ともう一方では静止プレート19の表面19Aとの間の干渉の結果、巻芯A2の回転による前進する動作は制御されたままである。
巻取りローラー1と21との間に画定された切断クレードル内に向けて第二の巻芯A2を前進させることにより、ウェブ材料Nのパス(通路)は変形する。実際、図1及び図2では、ウェブ材料Nのパスは巻取りローラー1及び21に対して真っ直ぐであり接線方向である。しかしながら、第二の巻芯A2の前進の結果、ウェブ材料は切断クレードル25の内部に押され、第四の巻取りローラー21に対する巻芯A2によるウェブ材料を挟む地点と第一の巻取りローラー1上のウェブ材料Nの接点との間で、ウェブ材料のパスの長さが結果として長くなる。巻取りローラー1及び21の速度が実質的に一定で且つウェブ材料Nの送り及び前進速度に等しいままであるので、パスを長くすることによりウェブ材料は弾性的に長くなる。
巻芯A2の回転を継続しその結果ウェブ材料Nのパスを長くすることにより、ウェブ材料Nは最大延長の状態に達し、引きち切れ、第一の巻芯A1の周囲で完成した第一のロールL1の後縁部LC及び第二の巻芯A2の周囲で第二のロールL2の巻取りの開始の先端部LTが形成される。第二の巻芯A2の回転及び前進の結果として、この過程では、第二の巻芯A2の外側表面上に施された接着ラインCは、第二の巻芯A2と第四の巻取りローラー21との間でウェブ材料Nが挟まれる領域にある。このようにして、上述した延長に起因して切断されたばかりのウェブ材料Nの先端部LTで終了する最初の部分は、第二の巻芯A2に接合される。
次の図4では、第二の巻芯A2はその前進動作を継続し、静止プレート19との接触を失い、第一の巻取りローラー1と接触するようになる。従って、この過程では、第二の巻芯A2は3つのローラー1、3、21によって画定された巻取りクレードル内にある。この過程では、3つのローラーがほぼ同じ角速度で回転するので、巻芯A2は、それ自体の軸の周囲を回転するこの位置に留まり、それでウェブ材料の1つ以上のループが巻芯A2の周囲に形成するようにされる。図4の位置に第二の巻芯A2が留まる時間は、巻取りローラー1、3、21の周速度を単に調節することにより制御することができる。第二の巻芯A2は、巻取りローラー1、3、21の周速度が同じ状態にある限り前進せず実質的にこの位置に留まる。次の前進は、以下に説明するように、例えば第二の巻取りローラー3を減速させることにより得られる。従って、所望の時間の間巻芯A2及び巻取りローラー1、3、21において巻芯A2のまわりに形成される第二のロールL2を保持することによって、巻芯A2のまわりに巻取るウェブ材料Nの量を必要に応じて設定することが可能である。
図5は、巻取り周期(サイクル)の次の過程を示している。第二のログ或いはロールL2を形成している第二の巻芯A2は、ニップ5の上流領域からニップの下流領域まですなわち第一の巻取りローラー1、第二の巻取りローラー3及び第四の巻取りローラー21によって画定された巻取りクレードルから第一の巻取りローラー1、第二の巻取りローラー3及び第三の巻取りローラー7によって画定された巻取りクレードル内に向けて、転送されなければならない。
図5で見ることができるように、前記目的のために、第一の巻取りローラー1及び第二の巻取りローラー3は、巻芯A2の進む速度及びウェブ材料Nの送り速度に従って制御された仕方で相互に離れる方向に動く。これは、ウェブ材料の送り速度が高ければ高い程、第二の巻芯A2の周囲に形成される第二のロールL2の直径が増加する速度が高くなるからである。さらに巻芯A2の進む速度が低ければ低い程、第二のロールL2の直径の増大が大きくなる。上述のように巻芯A2の周囲の巻取り中、巻芯A2及びロールL2の前進動作は、巻取りローラーの周速度を変更することによって得られる。一層特に、図示例では、第二の巻芯A2が第一の巻取りローラー1及び第二の巻取りローラー3の間の周速度差の半分と等しい巻芯A2の軸の前進速度で巻取りニップ5を通って回転し始めるよう第二の巻取りローラー3は減速される。
巻芯がウェブ材料Nの特定量を受けてロール或いはログL2がその巻芯の周囲に既に部分的に形成されているという事実を考慮して、巻取りローラー1、3の間の距離は、形成されている新しいロールL2を通すことができるように増大する。
本発明の例示したような幾つかの好ましい実施形態では、相互に間隔を置く操作すなわち第一の巻取りローラー1及び第二の巻取りローラー3の軸1A及び3Aを相互に離間させる操作は、2つの巻取りローラー1及び3を対称的に同期して移動させることによって実行される。前記目的のために巻取りローラー1及び3はそれぞれ図中1B及び3Bによってそれぞれ示された一対のアームで支持されている。アーム1B及び3Bは回動軸1C及び3Cの周囲で回動支持されている。例えば電子的に制御された電動機の形態の図示していない適当なアクチュエータは、巻取りローラーを相互に引き離したり接近したりするように駆動する。同様のアクチュエータは巻取りローラー7及び21の軸7A、21Aの動きを制御するために使用することができる。
周囲に第二のロールL2の形成されている巻芯A2が第一の巻取りローラー1及び第二の巻取りローラー3の周速度差により巻取りニップ5を通って前進する際に、第四の巻取りローラー21は巻取りニップ5を通る動きで巻芯A2及びロールL2を伴うために回動軸23Aのまわりに一対のアーム23を回動することにより前方に移される。このようにして、巻取り周期のこのすべての過程中、第二の巻芯A2の周囲に形成される新しいロールL2は3つのローラー1、3、21に絶えず接触した状態にある。
巻取りニップ5を通る第二の巻芯A2及び第二のロールL2のゆっくりとした前進動作(図6)は、第三の巻取りローラー7の円筒状表面に第二のロールL2を接触させ、図3及び図4に順次見ることができるように、そうしている間に巻取りローラー1、3、7によって画定された巻取りクレードルから第一のロールL1を取外した後、第三の巻取りローラー7は巻取りニップ5にさらに接近する。この取外し動作は、巻取りローラー3及び/又は巻取りローラー7の周速度を調節することによってそれ自体公知の仕方で得られ、巻取りローラー7の周速度は巻取りローラー3の周速度より一時的に高くなる。
巻取りローラー3はいずれの場合も巻取りニップ5を通って第二の巻芯A2を前進させるために減速されるので、第三の巻取りローラー7は一定の周速度で維持することができる。しかし、これまでの周期中に形成されたロールL1の取外し速度を上げるために、巻取りローラー7もまた加速して巻取りローラー7の周速度と巻取りローラー3の周速度との間の差より大きくするのが有利であり得る。第三の巻取りローラー7の加速が前記加速が切断クレードル25における第二の巻芯A2の挿差の過程のわずか前に始まる際に、第三の巻取りローラー7の加速は寸断或いは切断(図3)過程の前にウェブ材料Nに張力を掛けるさらなる利点をもたらす。
図6に戻って、この瞬間にその周囲に形成されているロールL2を備えた第二の巻芯A2は4つの巻取りローラー1、3、7及び21のすべてと瞬間的に接触することが認められる。
図7に示されるように、巻取り周期は、新しい巻芯A2がローラー1、3、7によって画定された巻取りクレードル内に完全に位置決めされるまで、巻取りローラー1と巻取りローラー3との間の周速度の差の維持を依然として継続する。巻取りクレードル1、3、7の内部で巻取りニップ5の中間線から第二の巻芯A2のこのようなさらなる通過過程は、第四の巻取りローラー21によって形成されている第二のロールL2を引き離した後に達成され、図1のものと対応する初期位置に再設定することができ、図7で見ることができるように、第三の巻芯A3が次の切替周期を始めるために送り装置11に位置決めされて示されている。
図8は、第二の巻芯A2の周囲における第二のロールL2の最終巻取り過程を示している。その過程では、機械は図1で図示された位置と同じ位置にある。
図1〜図8で示された巻直し機の部分の構成は、2つのローラー1、3と接触するようになった瞬間からローラー3と7との間でロールの取外しを始めてローラー1との接触から離れる瞬間まで巻芯A1、A2の中心が追従するパス(通路)は実質的に直線であるようにされている。これにより一層規則的な巻取りができ、巻取り周期中巻芯及びロールの回転及び前進動作の制御を改善するために、例えば米国特許第7,775,476号及び米国特許公開第2007−176039号に開示されているように、軸或いは中心巻取りと周囲巻取りの技術を組み合わせて、巻芯の対向する端部に挿差することができる心押し台の使用を促進する。
図9〜図16は、本発明による巻直し機の変更された実施形態を示している。同じ符号番号は、図1〜図ら8に関して記述されたものと同一か同等な部分を示しており説明は省略する。この実施形態では、第四の巻取りローラー21の軸21Aは実質的に固定された位置に維持され、新しい巻芯A2は3つの巻取りローラーに代わって第一及び第二の巻取りローラー1及び3のみに接触して保持しながらその動作(図13及び図14)の一部を実行する。これは、図9〜図16の実施形態と図1〜図8の実施形態との間の実質的に唯一の違いを構成しており、両場合においてウェブ材料を切断する方法は実質的に同じである。
図9〜図16の実施形態は、アーム23の回動軸23Aの周囲で第四の巻取りローラー21の周期的な回動動作を行なう必要がないので、より大きな構造及び制御の単純性を有し、結果としてより単純でより安価な構成をもたらす。巻取りの初期部分は、従来の巻直し機のように2つの巻取りローラーつまりローラー1及び3だけに接触して実行される。
図17は、本発明による巻直し機のさらなる実施形態を示している。その動作については図18〜図25に連続して順次例示されている。図17〜図25では、同じ番号は図1〜図16で記述されたものと同一か対応する部分を示しており説明は省略する。
図17〜図25の巻直し機2は、主として巻芯送り装置及び挿差機17の構造が異なり、また静止プレート19の形態が異なる点において図1〜図8の巻直し機とは異なる。巻直し機の動作方法は、図9〜図16に関して記述されたものと実質的に同等で有り得る。図18〜図25の手順は図1〜図8の手順に対応する動作方法を示しており、第四の巻取りローラー21はウェブ材料の各ロール或いはログの形成中周期的に移動可能であり、そのために少なくとも3つの巻取りローラーに常時接触してロール或いはログL1、L2を維持している。
図17は、図1〜図16に示されていない巻直し機の幾つかの構成要素を示している。特に、巻取りヘッドに向けて巻芯を運ぶシステム、巻芯接着ユニット及び実質的に等距離で横断するミシン目に従ってウェブ材料Nを穿孔するための穿孔装置である。ミシン目に沿って寸断することによる使用の瞬間にウェブ材料を切り離してシートに分割する。
図示例では、巻芯は、例えば図示していない巻芯巻取り機から巻芯Aをコンベヤベルト42に乗せて後進チャネル41に沿って重力で下流に運ばれる。回転分配装置43は、独立して後進チャネル41から来る巻芯Aを集めて接着ユニット47を通して個々の巻芯A、A1、A2を転送するコンベア45にそれらを転送する。巻芯A、A1、A2は任意の他の適当な仕方で接着ユニットに向けて運ぶことができる。
この実施形態では、接着ユニット47は、下方のコンテナ51から接着剤を持ち上げる可動要素49を備えている。巻芯Aがコンベア45の上部分岐と反対の表面52との間に画定されたパスに沿ってコンベア45で前進する際に接着材が施される。表面52の最終部分52Aは挿差機17によって個々の巻芯の収集を許容するためにアクチュエータ50によって動かされる。接着剤の塗布においてより高い精度及び正確さを得るために、コンベア45は一時的に可動要素49の上方の位置で巻芯Aを停止するよう制御され、可動要素49は一時的に停止した巻芯の円筒状表面に接着剤のラインを施すために持上げられる。接着剤のラインは、例えば巻芯の軸とほぼ平行して配置された接着剤スポットの整列体から成る連続或いは不連続のラインであり得る。一旦可動要素が巻芯の表面との接触から離れると、巻芯は再び巻取りクレードルに向けて進み始める。
この種の接着ユニットの構造はそれ自体公知であり詳細な説明は省略する。また接着剤Cは当業者には公知のその他の種類の接着ユニットで塗布することができる。さらに注目すべきは、図示例では、接着ユニットが摺動部47Aに装着されており、その位置を案内部47Bに沿った両矢印f47に従って調節することができる。この調節は、巻芯がウェブ材料Nと接触する際に、巻芯に付着された接着剤のラインが最も適切な角度位置にあることを保証するのに有効である。
接着剤Cを施した巻芯は、挿差機17によって個々に集められる。挿差機17は、この実施形態では軸17Aの周囲で回転或いは回動する要素20に支持された把持部18を備えている。アクチュエータ22は、接着ユニットから個々の巻芯を集めて静止プレート19と第四の巻取りローラー21との間で画定されたチャネル31にそれらを挿差するために、把持部を開閉する。挿差機17の把持部18で個々の巻芯Aの収集を可能にするために、アクチュエータ50は反対の表面52の末端可動部52Aを持ち上げる。
図17〜図25の実施形態では、静止プレート19は図1〜図16の実施形態で示されたものより長い凹面19Aを有している。さらにこの場合、好ましくは、第四の巻取りローラー21が図18の位置にある場合、表面19Aは第四の巻取りローラーとほぼ同軸で実質的に円筒状の形状を有する。このようにチャネル31は実質的に一定の断面で画定され、好ましくは、巻芯Aの直径より僅かに小さい。巻取りローラー21及び/又は静止プレート19の初期位置は使用される巻芯の直径に応じて変更することができる。
さらに図17は、ウェブ材料Nに横断するミシン目を形成する穿孔ユニット53を示している。穿孔ユニット53は、複数の穿孔刃57を備えるローラー56と共動する固定されたカウンター刃55を備えたビーム54を備えることができる。穿孔ユニットはそれ自体公知であり詳細は省略する。
図1〜図8の手順と同様に、図18〜図25の手順は図17の実施形態における巻直し機の操作手順を示している。巻直し機の様々な要素及び構成要素は図1〜図8のそれと同等であり同様に動作するので、巻取り周期は省略し、これまでの説明及び図18〜図25において自明である。注目すべきは、静止プレート19の表面19Aの異なる形状が、図2及び図3を参照して説明した機能と同じ機能を提供すること(図19及び図20)にある。表面19A及び第四の巻取りローラー21によって形成されたチャネル31内に挿差機17によって挿差された第二の巻芯A2は、巻取りローラー21に対して押され、その結果ウェブ材料Nは巻芯A2と第四の巻取りローラー21との間で挟まれる。巻芯は、ウェブ材料Nと静止プレート19の表面19Aとの接触地点で発生した摩擦力により加速され、ウェブ材料Nの送り速度の半分と等しい前進速度で回転し始め、切断クレードル25(図20)内に移動する。この過程では、接着剤Cはウェブ材料Nを新しい巻芯A2に接着させ、切断クレードル25内に巻芯A2によって押し込められるウェブ材料のパスの延長が、ウェブ材料Nと第1の巻取りローラー1との間の挟み領域P1(巻取りローラー21と巻芯A2との間)と接触領域P2との間で、好ましくは、穿孔装置53で形成されたミシン目に沿ってウェブ材料の破裂を引き起こす。
ウェブ材料の切断を促進するために、第一の巻取りローラー1の円筒状の外側表面は、ウェブ材料Nと巻取りローラー1との間の摩擦係数を増加させるために、高い摩擦係数を備えた材料のコーティング(例えば環状バンドで連続或いは不連続のコーティング)を備えたいわゆる「把持部」を備えることができる。同様のコーティングはウェブ材料Nに把持部を有利に働かせるために、またそのために回転で巻取られるロールL1、L2を保持する力を効果的に伝達するために、他の巻取りローラー3、7、21に提供することができる。また、静止プレートの表面19A、19Bは高い摩擦係数を備えた材料の連続的或いは部分的なコーティングを有することができる。他の実施形態では、ウェブ材料と接触するようになる機械的な部分(ローラー及び静止プレート)の1つ以上が、高い摩擦係数を得るために例えばそれらの荒さを増す加工を使用して機械加工されたウェブ材料と接触面を持つことができる。同様のコーティング或いは処置は図1〜図16の実施形態で提供することができる。
新しいロールL2の先端縁部LT及びロール或いはログL1の後縁部LCは既に説明したものと同様に形成される。
図17の巻直し機は、巻取り周期中固定されて維持される巻取りローラー21を備えて設計することができる。巻取り周期は、図9〜図16で説明したものと同様に実行される。
図26は、本発明による巻直し機の変更した実施形態を示している。この実施形態では、吹付システム100がローラー1と21とのに配置されている。幾つかの実施形態では、吹付システム100は、好ましくは、ローラー1及び21の軸と実質的に平行な方向に整列された複数のノズルを備えている。吹付ノズルは、ローラー1及び21に対向するウェブ材料Nの表面に一連のエアジェットを発生する。エアジェットはウェブ材料の切断を促進することができる。図1〜図16で説明した実施形態で同様の吹付システムを設けることができる。
吹付けシステム100のノズルは、切断クレードル25の内部に向けた巻芯の動きと同期したエアジェットを発生するよう制御することができる。
図1〜図26の実施形態では、巻取りを完了したウェブ材料Nの切断或いは破断は、切断クレードル25に向かう巻芯の動作によって引き起こされたローラー1と21との間のウェブ材料Nのパスの延長によって得られる。図27及び図28は、ウェブ材料の切断過程に限定して、ローラー21と1との間の区域でウェブ材料のパスを延長する異なる方法を示している。この実施形態では、ローラー1及び21の中心間の距離は可変である。好ましくは、ローラー21が固定された回転軸1Aを有する一方で、ローラー21はローラー1の軸1Aから離間するために移動可能な回転軸21Aを有する。巻芯とローラー21の表面との間でウェブ材料を挟んで巻芯A2がウェブ材料Nと接触するようになる際に、2つのローラー1及び21の中心間の距離を速やかに一時的に増加することでき、よって2つのローラー間のウェブ材料の部分の延長、さらにその切断を引き起こす。その結果として、2つのローラーは再び相互に接近でき、ローラー21は必要であれば前述のようにニップ5に向けて新しい巻芯A2を伴う動作を実行する。すべての実施形態では、接着剤Cは巻芯A1、A2に施され、ウェブ材料の自由な先端部を巻芯に接着する最も好ましい角度位置にある。実際、接着剤Cのラインの角度位置は、ローラー1と21との間のウェブ材料のパスの延長によって分断するミシン目に可能な限り近くなるように制御される。
巻芯A1、A2は、それぞれのロール或いはログが小さなロールに分割される際に結果的に切断することができるボール紙、紙、プラスチック或いは他の材料の管状体から成ることができる。他の実施形態では、巻芯は完成したロール或いはログから取り出すことができ、後続のロール或いはログを巻くために再利用することができるスピンドルで形成される。
図面は、本発明の実際的なデモンストレーションによって提供される例証を示すだけであって、本発明の基礎となる概念の範囲から逸脱することなくその形状及び構成において変更することができることが理解される。添付の特許請求の範囲におけるすべての符号番号は、明細書及び図面に関わって特許請求の範囲を読むことを助けるために提供され、請求項の保護の範囲を制限するものではない。
1 第一の巻取りローラー
1A;3A 軸
1B;3B 軸
1C;3C 軸
2 巻直し機
3 第二の巻取りローラー
5 ニップ
7 巻取りローラー
7A 軸
9 アーム
9A 軸
11 巻芯送り装置
13 バール
17 挿差機
17A 軸
17B 推進部材
18 把持部
19 静止プレート
19A 表面
19B 表面の一部
21 第四の巻取りローラー
21A 軸
22;50 アクチュエータ
23 アーム
23A 軸
25 クレードル
27 案内ローラー
31;41 チャネル
42 コンベヤベルト
43 回転分配機
45 コンベヤ
47 接着ユニット
47A 摺動部
47B 案内部
49 可動要素
51 コンテナ
52 反対表面
52A 末端可動部
53 穿孔ユニット
54 ビーム
55 カウンター刃
56 ローラー
57 穿孔刃
100 吹付システム
A1 第一の巻芯
A2 第二の巻芯
A3 第三の巻芯
C 接着剤
f9;f47 両矢印
fN 矢印
L1 第一のロール或いはログ
L2 第二のロール或いはログ
LT 先端縁部
LC 後縁部
N ウェブ材料
PA パス

Claims (43)

  1. 巻芯の周囲にウェブ材料を巻付けてウェブ材料のロールを製造する方法において、かかる方法が、
    ‐前記巻芯及び前記ウェブ材料が通り抜けるニップを形成する第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラーを提供するステップと;
    ‐第一のロールを形成する第一の巻芯の周囲に所定量のウェブ材料を巻取るステップと;
    ‐前記第一のロールを巻取り後、ウェブ材料を切断し、第二の巻芯の周囲にロールする第二のロールの巻取りを始めるステップと;
    を備え、
    前記ウェブ材料の前進する方向に対して前記第一の巻取りローラーの上流に配置され、前記ウェブ材料がその周囲に案内される前記第一の巻取りローラーと追加のローラーとの間で前記ウェブ材料のパスを延長することによってウェブ材料が切断されることを特徴とする方法。
  2. 前記2つのローラー間のクレードルにウェブ材料を押し込むことによって、前記第一の巻取りローラーと前記追加のローラーとの間でウェブ材料のパスが延長されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記2つのローラー間のクレードルにウェブ材料を押し込む前記第二の巻芯によって、前記第一の巻取りローラーと前記追加のローラーの間でウェブ材料のパスが延長されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. ウェブ材料の切断を促進するために、前記ウェブ材料のパスが延長されるより前にウェブ材料が伸ばされることを特徴とする請求項1、2或いは3に記載の方法。
  5. 前記ウェブ材料が、第一のロール及び第二のロールの巻取り中及び前記ウェブ材料の切断中、実質的に一定の割合で供給されることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の方法。
  6. ‐第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラーと共に巻取りクレードルを画定する前記巻取りニップから下流に第三の巻取りローラーを提供すること;
    ‐第一の巻取りローラーと共にウェブ材料を切断するクレードルを画定する前記巻取りニップから上流に第四の巻取りローラーを提供すること;
    ‐第四の巻取りローラー及び第一の巻取りローラーの周囲にウェブ材料を送り、前記巻取りニップを通して巻取りクレードルへ向かわせ、前記第一のロールを形成する前記巻取りクレードルの第一の巻芯の周囲に前記ウェブ材料を巻付けること;
    ‐第四の巻取りローラーに対し前記第二の巻芯を移動することによって、前記第二の巻芯と前記第四の巻取りローラーとの間でウェブ材料を挟むこと;
    を特徴とする請求項1から5に記載の方法。
  7. ウェブ材料が前記第二の巻芯と前記第四の巻取りローラーとの間で挟まれた後、前記第二の巻芯が第四の巻取りローラーと第一の巻取りローラーとの間の切断クレードルに挿差され、よってウェブ材料のパスを延長して第二の巻芯と第一のロールとの間の地点でウェブ材料を切断することを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. ‐前記第二の巻芯にウェブ材料の前記所定量の第一の部分を巻付けるために、第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーと第四の巻取りローラーとの間の前記第二の巻芯の保持すること;
    ‐巻取りニップを通じて形成される前記第二の巻芯および第二のロールを第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーと第三の巻取りローラーとによって画定された巻取りクレードルにゆっくりと移動させること、またその一方で前記第二の巻芯の周囲に前記ウェブ材料の巻取りを継続すること;
    ‐前記巻取りクレードルの第二のロールの巻取りを完成すること;
    を特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記第二の巻芯の周囲にウェブ材料を巻取中、第二のロールが前記巻取りニップを通る第二のロールの前進動作の少なくとも一部で第四の巻取りローラーと接触して保持されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 巻付けられているロールが巻取り周期のはじめから終わりまで第一、第二、第三、第四の巻取りローラーうちの少なくとも3本と絶えず接触して保持され、前記第二のロールが前記第三の巻取りローラーと接触した後に限り第四の巻取りローラーが前記第二のロールとの接触を失うこと、またその一方で前記第一及び前期第二の巻取りローラーとの接触を留めていること、を特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. ウェブ材料の一部が巻取られている一方で巻付けられているロールが最初の巻取りローラー、第二の巻取りローラー、第三の巻取りローラー及び第四の巻取りローラーに接触して保持されていることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記第一の巻取りローラー及び前記第二の巻取りローラーが巻取り通路を通って第二の巻芯の通過中相互に離間して移動すること特徴とする請求項6から11の何れか一項に記載の方法。
  13. 前記第一及び前記第二の巻取りローラーの両方を前記巻取りニップの正中線の平面に対して対照的に移動させることによって、前記第一の巻取りローラー及び前記第二の巻取りローラーを相互に離間することを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー、前記第三の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーが各ロールの巻取り周期の実質的部分と同じ周辺の速度で実質的に回転することを特徴とする請求項6から13の何れか一項に記載の方法。
  15. 前記第一の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーが常時同じ周速度で実質的に回転し、また前記巻取りニップを通って前進させ前記第二の巻芯に第二のロールを形成するために角度の減速及びその後の加速の一ステップを除いて、前記第二の巻取りローラーが前記第一及び前期第四の巻取りローラーと同じ周速度で実質的に回転することを特徴とする請求項6から14の何れか一項に記載の方法。
  16. 前記第三の巻取りローラーが前記第一及び前期第四の巻取りローラーと同じ周速度で常時実質的に回転することを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 前記第三の巻取りローラーが第二の巻芯の挿差の前にウェブ材料に張力を加えるための加速ステップを除いて前記第一及び前記第四の巻取りローラーと同じ周速度で実質的に回転し、前記加速ステップが前記第三の巻取りローラーを元の状態に回復するため前記第三の巻取りローラーを前記第四及び前記第一の巻取りローラーの周速度まで減速させる一ステップによって追従されることを特徴とする請求項15に記載の方法。
  18. 前記第二の巻芯が静止プレートと前記第四の巻取りローラーとの間に強要される場合、前記第四の巻取りローラーと前記第二の巻芯との間でウェブ材料の挟み込みを引き起こすよう前記第四の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーから離れて配置された前記静止プレートとの間に前記第二の巻芯を強要することを特徴とする請求項6から17の何れか一項に記載の方法。
  19. 巻芯の周囲に巻付けられたウェブ材料のロールの製造のための周辺巻直し機において、かかる巻直し機が、ニップを画定する第一の巻取りローラー及び第二の巻取りローラー;前記巻芯が前記巻取りニップを通り抜けるための前記巻取りニップに巻芯を挿差するための挿差機;巻取りクレードルを画定する前記巻取りニップ、前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー及び前記第三の巻取りローラーから下流に配置された第三の巻取りローラー;前記巻取りニップを通って伸びる前記ウェブ材料のための送りパス;を備え、
    前記巻取りニップから上流に前記第一の巻取りローラーから距離を置いて第四の巻取りローラーを備え、そこにウェブ材料を切断するための領域を形成すること、またウェブ材料のパスが前記第四の巻取りローラーの周囲及び前記切断領域の前記第一の巻取りローラーの周囲に伸びること、を特徴とする巻直し機。
  20. 前記挿差機、前記第一の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーが、前記第四の巻取りローラーと前記巻芯との間のウェブ材料を挟んで第四の巻取りローラーに向けて巻芯を移動するよう配置され制御されることを特徴とする請求項19に記載の巻直し機。
  21. 各ロールの巻取りの完成により第一の巻取りローラーと第四の巻取りローラーとの間で前記ウェブ材料を切断するまでウェブ材料を延長するための設備を備えていることを特徴とする請求項19または20に記載の巻直し機。
  22. 前記第一の巻取りローラー、前記第四の巻取りローラー及び前記挿差機が第一の巻取りローラーと第四の巻取りローラーとの間で画定されたウェブ材料を切断するためのクレードルの内部に前記巻芯を移動させるよう配置され制御され、よってウェブ材料パスの延長と、前記巻芯と巻取りクレードルの中で形成されるロールとの間でウェブ材料の切断とを引き起こすことを特徴とする請求項20または21に記載の巻直し機。
  23. 前記第四の巻取りローラー及び前記第一の巻取りローラーが、ウェブ材料のロールの巻取りの完成により前記第一の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの中心間の距離を増大させるよう相互に関って制御された方法で移動可能であり、よってウェブ材料が切断されるまで前記第一の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの間のウェブ材料のパスを延長することを特徴とする請求項20または21に記載の巻直し機。
  24. 前記巻取りニップから上流に前記第四の巻取りローラーから距離を置いて静止プレートを備え、静止プレートと共に前記巻芯の挿差のためのチャネルを画定し、前記静止プレートと前記第四の巻取りローラーとの間の距離で、前記チャネルに挿差された巻芯が前記第四の巻取りローラーを押し付けるようにされ、よって前記巻芯と前記第四の巻取りローラーとの間のウェブ材料を挟むことを特徴とする請求項19から23の何れか一項に記載の巻直し機。
  25. 前記静止プレートが第二の巻取りローラーの接線で巻芯の巻回する面を画定することを特徴とする請求項24に記載の巻直し機。
  26. 巻取りニップを通って巻芯を前進させるよう周期的に可変な周速度で前記第二の巻取りローラーを制御することを特徴とする請求項19から25の何れか一項に記載の巻直し機。
  27. 各ロールの巻取りの完成によりウェブ材料に張力を加えるために可変な周速度で前記第三の巻取りローラーを制御することを特徴とする請求項19から26の何れか一項に記載の巻直し機。
  28. 前記第一の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーを実質的に一定の同じ周速度で回転できるよう制御することを特徴とする請求項19から27の何れか一項に記載の巻直し機。
  29. 新しい巻芯を前記巻取りニップに向かわせ通して前進させる際に、巻取りニップにもっと接近するよう前記第四の巻取りローラーを移動可能な軸で支持して制御することを特徴とする請求項19から28の何れか一項に記載の巻直し機。
  30. 前記巻取りニップを通る巻芯の通過を可能にするために前記巻取りニップの幅を変更することによって、前記第一の巻取りローラー及び前記第二の巻取りローラーが相互に離間するよう配置され制御されることを特徴とする請求項19から29の何れか一項に記載の巻直し機。
  31. 巻芯の周囲に形成されるロールが前記巻取りローラーの少なくとも3本に常時接触するよう前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー、前記第三の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーを配置して制御することを特徴とする請求項19から30の何れか一項に記載の巻直し機。
  32. 形成されるロールがその自身の軸の周囲で複数の回転を終えるまでの間に、巻芯の周囲に形成されるロールが巻取り周期の少なくとも一部で4本の巻取りローラーと接触するよう前記第1の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー、前記第三の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーを配置して制御することを特徴とする請求項19から31の何れか一項に記載の巻直し機。
  33. 前記巻取りニップから上流の巻回が開始する位置から巻回が停止する前記巻取りニップから下流の位置まで巻芯を前進させるのに沿った直線のパスを画定するよう前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー、前記第三の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーを配置して制御することを特徴とする請求項19から32の何れか一項に記載の巻直し機。
  34. 前記第一の巻取りローラーと前記第四の巻取りローラーとの間に配置された空気供給ノズルを特徴とする請求項19から33の何れか一項に記載の巻直し機。
  35. ウェブ材料のロールを製造するための方法において、
    ウェブ材料が新しい巻芯と接触するよう寄せられる際に制御された速度でウェブ材料を前進させウェブ材料の2地点間にウェブ材料のパスを延長することによってロールの巻取り完成時にウェブ材料を切断することを特徴とする。
  36. 2つのローラーの周囲にウェブ材料を案内すること;前記2つのローラーの中心間の距離を増加させることによって前記2つのローラー間でウェブ材料のパスを延長することによってロールの巻取り完成時にウェブ材料を切断すること;で構成されることを特徴とするウェブ材料のロールを製造するための方法。
  37. 2つのローラーの周囲にウェブ材料を案内すること;巻芯によって前記2つのローラー間のニップに向けてウェブ材料を押すことによって前記2つのローラー間でウェブ材料のパスを延長することによってロールの巻取り完成時にウェブ材料を切断すること;から構成されることを特徴とするウェブ材料のロールを製造するための方法。
  38. ウェブ材料がその周囲案内される2つのローラーと、ウェブ材料が切断されるまで前記2つのローラーの間にウェブ材料を前進させるのに沿ってパスを延長するための設備とを備える巻芯に巻付けられたウェブ材料のロールを製造するための周辺巻直し機が、切断の後新しいロールの巻取りを新しい巻芯上で開始し、前記設備が前記2つのローラーを相互に引き離すための機構を備えることを特徴とする周辺巻直し機。
  39. 前記2つのローラー間で画定されたクレードルに1つの巻芯の挿差がウェブ材料の延長及びそれに続く切断を引き起こす巻芯挿差機を備えることを特徴とする請求項38に記載の巻直し機。
  40. 第一の巻取りローラー、第二の巻取りローラー及び第三の巻取りローラーの間で第一の巻取りクレードルを、また前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー及び第四の巻取りローラーの間で第二の巻取りクレードルを画定する4本の巻取りローラーと、前記ウェブ材料を巻付けられる巻芯がそこを通って移動し第一の巻取りクレードルで形成されているロールに向けてそこを通ってウェブ材料を送るニップを画定する前記第一の巻取りローラー及び前記第二の巻取りローラーとを備え、
    前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー及び前記第四の巻取りローラーの間でロールの初期部分を巻き、前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー及び前記第三の巻取りローラーの間でロールの最終部分を巻くよう前記巻取りローラーを配置して制御し、前記第三の巻取りローラーを前記ニップから下流に配置し、前記第四の巻取りローラーが巻芯を前進する方向に関って前記ニップから上流に配置することを特徴とする巻芯に巻付けられたウェブ材料のロールの製造のための自動的で且つ連続的な周辺巻直し機。
  41. 第一の巻取りローラー、第二の巻取りローラー、第三の巻取りローラー及び第四の巻取りローラーに接触してロールの中間部分を巻取ることを特徴とする請求項40に記載の巻直し機。
  42. 第一の巻取りローラー、第二の巻取りローラー及び第三の巻取りローラーの間で第一の巻取りクレードルを、また前記第一の巻取りローラー、前記第二の巻取りローラー及び第四の巻取りローラー間で第二の巻取りクレードルを画定する四本の巻取りローラーを提供すること;
    第一の巻取りローラーと第二の巻取りローラーとの間で画定されたニップを通って第二の巻取りクレードルから第一の巻取りクレードルにロールを通過させる巻取りプロセスの間、第二の巻取りクレードルで各ロールの巻取り周期の初期部分を、また第一の巻取りクレードルで各ロールの最終部分を完結すること;で構成されるウェブ材料を巻取り連続して巻芯に巻付けられた前記ウェブ材料のロールを形成する方法。
  43. 次のステップから構成される請求項4442に記載の方法;
    a)前記第二の巻取りクレードルに向けて巻芯を送ること;
    b)前記巻芯にウェブ材料の先端部を連結すること;
    c)第一の巻取りクレードルに向けて前記巻芯を進め、前記第二の巻取りクレードルで前記巻芯を維持する一方でウェブ材料のロールの一部を巻取ること;
    d)前記第一の巻取りクレードルでウェブ材料のロールの巻取りを完成すること;
    e)ウェブ材料の先端部を形成し、第一の巻取りクレードルからウェブ材料のロールを荷下ろしすることによってウェブ材料を切断すること;
    f)ウェブ材料を前進を中断せずにステップ(a)から(e)を繰り返すこと。
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