JP2018087054A - ウェブ巻取機 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブを巻き取って、紙管に巻き付け、ロール製品を製造する巻取機であって、巻取ロールの回転数を上げて生産能力を向上させた場合でも、ロール製品の不良率の発生を抑制できるウェブ巻取機を提供する。
【解決手段】３本の巻取ロールで囲まれた巻取空間に紙管を供給し、該紙管にウェブを巻き取らせるウェブ巻取機であって、該ウェブ巻取機は、紙管を支えながら回転させる第２巻取ロールの速度を制御する速度制御モータと、該速度制御モータへの出力信号を送信する制御器と、該制御器への入力信号を送信する入力装置と、を備え、該入力装置には、速度制御モータの速度の振動信号の入力部が設けられている。この構成により、ウェブ巻取機を構成する巻取ロールの回転数を上げて生産能力を向上させた場合でも、ログが３本の巻取ロールの中心に常に位置するようになり、ロール製品の不良率を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェブ巻取機に関する。さらに詳しくは、トイレットペーパーやキッチンペーパーになるウェブを巻き取って、紙管に巻き付け、トイレットロールやキッチンロール等のロール製品を製造するためのウェブ巻取機に関する。

特許文献１に示すように、紙管を用いるウェブ巻取機は、３本の巻取ロールで囲んだ巻取空間に紙管を置き、３本の巻取ロールで紙管を回転させて、その紙管にウェブを巻き付けることを基本としている。しかるに、生産効率を高めようと、ウェブ巻取機を構成する各巻取ロールの回転数を上げて高速巻取を行うと、ウェブテンションが上がり、ウェブを締めながら巻き取ることになるため、巻取径が小さくなる。この場合、３本のロールで形成される巻取空間よりも巻取径が小さくなり、巻取径巻取ロールに巻かれたウェブと、このウェブの上にさらに重ねて巻き取られたウェブとの間に空間が生じることがある。このような空間が生じると、紙管が３本の巻取ロールの中心に位置しない、すなわち、ログ（本明細書において、ログとは紙管にウェブが巻き取られてものを言う）の重心が、３本の巻取ロールの中心に位置せず、振動が生じ、高速巻取ができないという問題がある。すなわち、何ら対策を行わずに高速巻取を行うと、ログが、ロール製品として規格外になり不良率が上がるという問題がある。

特開２００１−２４７２３７号公報

本発明は上記事情に鑑み、ロール製品の不良率の発生を抑制しながら、高速で巻取を行い、生産能率を向上できるウェブ巻取機を提供することを目的とする。

第１発明のウェブ巻取機は、ウェブを供給しながら巻取中の紙管を回転させる第１巻取ロールと、巻取中の前記紙管を支えながら回転させる第２巻取ロールと、巻取中の前記紙管を抑える第３巻取ロールと、を備え、前記第１巻取ロール、第２巻取ロールおよび第３巻取ロールで囲まれた巻取空間に前記紙管を供給し、該紙管にウェブを巻き取らせるウェブ巻取機であって、該ウェブ巻取機は、前記第２巻取ロールの速度を制御する速度制御モータと、該速度制御モータへの出力信号を送信する制御器と、該制御器への入力信号を送信する入力装置と、を備え、該入力装置には、前記速度制御モータの速度の振動信号の入力部が設けられていることを特徴とする。
第２発明のウェブ巻取機は、第１発明において、前記入力部は、二以上の振動信号を入力可能に構成されており、これら二以上の振動信号が合成されることで、前記速度制御モータの速度が決定され、前記二以上の振動信号の周期が異なっていることを特徴とする。

第１発明によれば、速度制御モータの速度を振動信号の入力部が設けられ、その入力に従い、速度制御モータの速度の値が、あらかじめ定められた範囲で増減することにより、ウェブ巻取機を構成する巻取ロールの回転数を上げて生産能力を向上させた場合でも、巻取ロールに巻かれたウェブと、このウェブの上にさらに重ねて巻き取られたウェブとの間に空間が生じることがなくなり、ログが３本の巻取ロールの中心に常に位置するようになり、ロール製品の不良率を抑えながら高速巻取が可能となる。
第２発明によれば、振動信号の入力部は、二以上の振動信号を受け付けるよう構成されており、これら二以上の振動信号が合成されることで、速度制御モータの速度が決定され、二以上の振動信号の周期が異なっていることにより、振動の振幅を必要以上に大きくせずに、さらにログの不良率を抑え、高速巻取を行うことができる。

本発明の実施形態に係るウェブ巻取機の入力装置の正面図である。 本発明の実施形態に係るウェブ巻取機の要部断面図である。 図２のウェブ巻取機の要部のブロック構成図である。 図２のウェブ巻取機の動作説明図（Ｎｏ．１）である。 図２のウェブ巻取機の動作説明図（Ｎｏ．２）である。 図２のウェブ巻取機の動作説明図（Ｎｏ．３）である。 図２のウェブ巻取機の動作説明図（Ｎｏ．４）である。 図２のウェブ巻取機の動作説明図（Ｎｏ．５）である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図２は第１実施形態のウェブ巻取機の概略側面図である。同図に示すように、第１実施形態のウェブ巻取機は、第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０、第３巻取ロール３０、コア挿入装置５０およびミシン目穿孔ロールユニット７０を含んで構成されたものである。この他にも、本実施形態に係るウェブ巻取機は、図示していない糊付装置や、第１巻取ロール内に設置されているバキューム装置を含んで構成されている。符号２、３はいずれも送りロールを示している。これら送りロール２、３を経由して送られたウェブＷは、ミシン目穿孔ロールユニット７０で加工され、第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０および第３巻取ロール３０で囲まれた巻取空間で、紙管Ｃの周面に巻き取られるようになっている。

まず、第１巻取ロール１０を説明する。第１巻取ロール１０は、円筒状のロール１１を倒した状態で、水平な回転軸廻りに回転自在に設けられたものである。このロール１１のロール表面全面には、２つの吸引孔１２（図４参照）が形成されている。この第１巻取ロール１０の内部には、図示しないバキューム装置が設けられており、このバキューム装置により、前記巻取空間の入り口部分でウェブＷを吸着する。

つぎに、ミシン目穿孔ロールユニット７０を説明する。前記送りロール２、３から第１巻取ロール１０に至るウェブＷの供給経路に、左右一対のミシン目穿孔ロール７１Ａ、７１Ｂ が、前記ウェブＷを挟む位置にいずれも回転自在に設けられている。一方のミシン目穿孔ロール７１Ａ のロール周面には、その幅方向に延びた複数のミシン目形成刃７２（図２では６つ）が等角度をもって取り付けられている。他方のミシン目穿孔ロール７１Ｂ のロール周面には、その幅方向に延びたミシン目形成刃７３（図２では１つ）が取り付けられている。このミシン目穿孔ロールユニット７０によれば、左右一対のミシン目穿孔ロール７１Ａ、７１Ｂ を回転させて、ミシン目形成刃７２とミシン目形成刃７３とが重なり合うことによって、ウェブＷにミシン目を形成させることができる。なお、ミシン目穿孔ロール７１Ａにおけるミシン目形成刃７２の数およびミシン目穿孔ロール７１Ｂにおけるミシン目形成刃７３の数は、いずれもいくつでもよく、各ミシン目穿孔ロール７１Ａ、７１Ｂの回転数を調整すればよい。なお、ミシン目穿孔ロールユニット７０は、必ずしも設けなくてもよい。

つぎに、第２巻取ロール２０を説明する。前記第１巻取ロール１０の斜め下方には、第２巻取ロール２０が回転自在に設けられている。この第２巻取ロール２０は、第１巻取ロール１０との間に紙管Ｃが通るように、紙管Ｃの直径よりも広い間隔をもって配設されている。この第２巻取ロール２０によって、巻取中の紙管Ｃを下から支えながら、紙管Ｃを回転させることができる。

つぎに、第３巻取ロール３０を説明する。前記第１巻取ロール１０の側方であって第２巻取ロール２０の上方には、第３巻取ロール３０が回転自在に設けられている。この第３巻取ロール３０は、図示しない移動手段、例えばカムによって第１巻取ロール１０および第２巻取ロール２０に接近、離間自在に設けられている。この第３巻取ロール３０によって、ウェブＷが巻き取られている間、常時ログＬを上方から押え、巻取空間からログＬが飛び出ないようにしている。

前記第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０および第３巻取ロール３０で囲まれた空間が、ウェブＷを紙管Ｃに巻き取るための巻取空間となっている。ウェブ巻取機は、この巻取空間で、第１巻取ロール１０によってウェブＷを供給しながら巻取中の紙管Ｃを回転させ、第２巻取ロール２０によって紙管Ｃを支えながら、第３巻取ロール３０によって紙管Ｃを押さえて、この紙管ＣにウェブＷを巻き取らせ、ログとし、このログの直径が大きくなり、あらかじめ定められた長さのウェブＷが巻き付けられるとロール製品となる。

つぎに、コア挿入装置５０を説明する。図１の符号５１は、挿入ガイドレールを示している。この挿入ガイドレール５１は、紙管供給装置４０によって順次提供される紙管Ｃを案内するためのレールである。この挿入ガイドレール５１は、連続した４つの部分、すなわち下降部５１ａ、待機部５１ｂ、上昇部５１ｃおよび挿入準備部５１ｄから構成されている。下降部５１ａは、紙管Ｃが転動するように、前方斜め下方に傾斜している。この下降部５１ａに連続して、凹状の待機部５１ｂが形成されている。この待機部５１ｂによって、下降部５１ａ上を転動した紙管Ｃを待機させておくことができる。この待機部５１ｂに連続して、前方斜め上方に傾斜した上昇部５１ｃが形成されている。この上昇部５１ｃに連続して、滑らかな凹状で円弧状の挿入準備部５１ｄが形成されている。この挿入準備部５１ｄの先端は、前記巻取空間まで延びている。

そして、挿入ガイドレール５１の待機部５１ｂの近傍に、アーム５２が上下揺動自在に設けられている。このアーム５２の先端は、紙管Ｃを支持するためにフォーク状に形成されており、アーム５２の基端は、ピン等で枢着されている。例えばカム等の揺動手段によって、アーム５２の先端を、待機部５１ｂと、挿入準備部５１ｄとの間で揺動させることができる。

つぎに、本実施形態のウェブ巻取機の駆動構成について説明する。図３には、本実施形態に係るウェブ巻取機の要部の制御ブロック構成図を示す。ウェブ巻取機は、ウェブ巻取機全体の制御を行う制御器４０を備えており、この制御器４０には、入力装置４１が接続されている。この入力装置４１は、ウェブ巻取機の操作者からの指令を受け付ける装置であり、タッチパネル上に複数の入力部が表示される。入力装置４１は、ウェブ操作者の入力指令にしたがって、制御器４０へ入力信号を送信する。

制御器４０には、ウェブ巻取機の動作を制御する駆動機器が接続されている。本実施形態では、駆動機器は、第１巻取ロール等を動作させるための誘導モータであるメインモータ４３、およびこの回転数制御のためのインバータ４２、第２巻取ロールの回転数を変更させるための第１サーボモータ４５、およびこの動作制御のための第１サーボアンプ４４、第３巻取ロールの回転数を変更させるための第２サーボモータ４７、およびこの動作制御のための第２サーボアンプ４６、が含まれて構成されている。これらのインバータ４２、第１サーボアンプ４４、第２サーボアンプ４６に、制御器４０は出力信号を送信し、これらに接続している各モータが動作させられる。

本実施形態のウェブ巻取機は、第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０、第３巻取ロール３０の全てが、メインモータ４３によって、１本の駆動ベルトを介して駆動されている。そして、第２巻取ロール２０と、第３巻取ロール３０には、それぞれ差動歯車機構が設けられており、第１サーボモータ４５が、第２巻取ロール２０用の差動歯車機構を介して第２巻取ロール２０の回転数を制御する。同じように、第２サーボモータ４７が、第３巻取ロール３０用の差動歯車機構を介して、第３巻取ロール３０の回転数を制御する。本実施形態では、請求の範囲の「速度制御モータ」が、「第１サーボモータ４５」に該当する。

図１には、本実施形態のウェブ巻取機が備えている入力装置４１の入力画面４１ａの正面図を示す。図１に示すように、入力画面４１ａには、第２巻取ロール２０の速度振動のパラメータを入力する入力部が設けられている。速度振動とは、第２巻取ロール２０の速度を、あらかじめ定められた振幅で、かつ、あらかじめ定められた周期で増減させることを意味する。ウェブ巻取機の操作者が、速度振動の周期と振幅をそれぞれ入力することで、制御器４０において、第１サーボアンプ４４に送信すべき速度指令値が計算され、そして計算された速度指令が第１サーボアンプ４４に送信され、その速度指令により第１サーボモータ４５が動作することで、速度振動は励起される。

また、本実施形態においては、入力画面４１ａは、３種類の速度信号を入力することが可能なように構成されている。この３種類の速度信号は、制御器４０で合成されたうえで速度指令値が計算され、その速度指令値が出力信号としてとして第１サーボアンプ４４に送信される。なお、本実施形態では３種類の速度信号を入力することが可能な構成としたが、これに特に限定されるものではなく、１種類であっても、２種類以上であっても問題ない。

速度制御モータである第１サーボモータ４５の速度を振動信号の入力部が設けられ、その入力に従い、速度制御モータの速度の値が、あらかじめ定められた範囲で増減することにより、ウェブ巻取機を構成する巻取ロールの回転数を上げて生産能力を向上させた場合でも、巻取ロールに巻かれたウェブＷと、このウェブＷの上にさらに重ねて巻き取られたウェブＷとの間に空間が生じることがなくなり、ログＬが３本の巻取ロールの中心に常に位置するようになり、ロール製品の不良率を抑えることができる。

振動信号の入力部は、二以上の振動信号を受け付けるよう構成されており、これら二以上の振動信号が合成されることで、速度制御モータの速度が決定され、二以上の振動信号の周期が異なっていることにより、振動の振幅を必要以上に大きくせずに、さらにログの不良率を抑えることができる。

つぎに、本実施形態のウェブ巻取機の動作を、図４から図８を用いて説明する。図４で示すように、第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０、第３巻取ロール３０で囲まれた巻取空間に、ロール製品になる前のログＬが位置している。送りロール２、３により第１巻取ロール１０に送り込まれたウェブＷは、第１巻取ロール１０に巻き付き、第１巻取ロール１０が、第１巻取ロール１０内に記載されている矢印の方向に回転することで、ログＬにウェブＷが供給される。このとき、第２巻取ロール２０および第３巻取ロール３０も、それぞれの内側に記載されている矢印の方向に回転している。図４では、第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０、第３巻取ロール３０の周速度は、全て等しくなっている。

図５で示すように、ログＬにウェブＷがあらかじめ定められた量だけ巻き付くと、図５の紙面上、第１巻取ロール１０の右側に位置しているカッターローラ１５が第１巻取ロール１０に接近し、第１巻取ロール１０に巻き付いているウェブＷを切断する。このとき、この切断部の上方、すなわちウェブＷの送りロール２、３側に位置している、第１巻取ロール１０の吸引孔１２からウェブＷを吸引しているので、ウェブＷは、カッターローラ１５による切断後も、第１巻取ロール１０とともに回転する。

図６を用いて、ロール製品となっているログＬの排出と、新たにログＬとなるための紙管Ｃの供給について説明する。切断されたウェブＷは、ログＬに最後まで巻き付き、その後ログＬはロール製品として排出される。制御器４０は、第２サーボモータ４７の回転数を上げ、第３巻取ローラ３０の周速度を、第１巻取ローラ１０および第２巻取ローラ２０の周速度より上げ、これにより、ログＬは、図６の紙面上左側に排出される。ログＬが排出されることで、巻取空間には、ログＬが存在しなくなり、巻取空間は、次の紙管Ｃを受け入れることができる。

挿入ガイドレール５１の待機部５１ｂに位置していた、次の紙管Ｃは、コア挿入装置５０のアーム５２により、挿入ガイドレール５１の上昇部５１ｃを通過し、挿入準備部５１ｄに移動させられる。このとき、この紙管Ｃの周囲の一部には接着剤が塗布されている。この挿入準備部５１ｄにおいて、切断されたウェブＷが、紙管Ｃに接触すると、塗布されている接着剤により、ウェブＷは紙管Ｃに巻き取られ始める。

図７に示すように、紙管Ｃは、ウェブＷを巻取りながら、第１巻取ロール１０と第２巻取ロール２０との間を巻取空間に向けて転動しながら移動する。

図８に示すように、第１巻取ロール１０と第２巻取ロール２０との間を通り、巻取空間に移動した紙管Ｃは、その移動の間にウェブＷがすでに巻き付いてログＬとなり、さらに、巻取空間で、第１巻取ロール１０、第２巻取ロール２０、第３巻取ロール３０によって、あらかじめ定められた長さだけウェブＷが巻き付き、ロール製品になる。この図４から図８に示す動作が繰り返されることにより、ウェブ巻取機によりロール製品が順次製造される。

なお、第１巻取ロール１０等の速度は、制御器４０に接続している入力装置４１から、ウェブ巻取機の操作者が適切な値を入力することにより、制御器４０により制御されている。そして、本実施形態のウェブ巻取機では、図８の状態のログＬから、図４の状態のログＬになるまでの間に、第２巻取ロール２０の速度を増減させると巻き付力が増減して、紙管Ｃの振れが収まって、ロール製品の不良率を抑えながら高速巻取を可能としている。

本実施形態では、第２巻取ロール２０の速度制御は、速度制御モータと差動歯車機構により行われたが、これに限定されない。例えば、速度制御モータのみによって第２巻取ロール２０の速度制御を行うことも可能である。

１０ 第１巻取ロール
２０ 第２巻取ロール
３０ 第３巻取ロール
４０ 制御器
４１ 入力装置
Ｃ 紙管

第１発明のウェブ巻取機は、ウェブを供給しながら巻取中の紙管を回転させる第１巻取ロールと、巻取中の前記紙管を支えながら回転させる第２巻取ロールと、巻取中の前記紙管を抑える第３巻取ロールと、を備え、前記第１巻取ロール、第２巻取ロールおよび第３巻取ロールで囲まれた巻取空間に前記紙管を供給し、該紙管にウェブを巻き取らせるウェブ巻取機であって、該ウェブ巻取機は、前記第２巻取ロールの回転方向の速度を制御する速度制御モータと、該速度制御モータへの出力信号を送信する制御器と、該制御器への入力信号を送信する入力装置と、を備え、該入力装置には、前記速度制御モータの速度の振動信号の入力部が設けられていることを特徴とする。
第２発明のウェブ巻取機は、第１発明において、前記入力部は、二以上の振動信号を入力可能に構成されており、これら二以上の振動信号が合成されることで、前記速度制御モータの速度が決定され、前記二以上の振動信号の周期が異なっていることを特徴とする。

第１発明によれば、速度制御モータの速度の振動信号の入力部が設けられ、その入力に従い、速度制御モータの速度の値が、あらかじめ定められた範囲で増減することにより、ウェブ巻取機を構成する巻取ロールの回転数を上げて生産能力を向上させた場合でも、巻取ロールに巻かれたウェブと、このウェブの上にさらに重ねて巻き取られたウェブとの間に空間が生じることがなくなり、ログが３本の巻取ロールの中心に常に位置するようになり、ロール製品の不良率を抑えながら高速巻取が可能となる。
第２発明によれば、振動信号の入力部は、二以上の振動信号を受け付けるよう構成されており、これら二以上の振動信号が合成されることで、速度制御モータの速度が決定され、二以上の振動信号の周期が異なっていることにより、振動の振幅を必要以上に大きくせずに、さらにログの不良率を抑え、高速巻取を行うことができる。

Claims (2)

1. ウェブを供給しながら巻取中の紙管を回転させる第１巻取ロールと、
   巻取中の前記紙管を支えながら回転させる第２巻取ロールと、
   巻取中の前記紙管を抑える第３巻取ロールと、を備え、
   前記第１巻取ロール、第２巻取ロールおよび第３巻取ロールで囲まれた巻取空間に前記紙管を供給し、該紙管にウェブを巻き取らせるウェブ巻取機であって、
   該ウェブ巻取機は、
   前記第２巻取ロールの速度を制御する速度制御モータと、
   該速度制御モータへの出力信号を送信する制御器と、
   該制御器への入力信号を送信する入力装置と、を備え、
   該入力装置には、前記速度制御モータの速度の振動信号の入力部が設けられている、
   ことを特徴とするウェブ巻取機。
2. 前記入力部は、
   二以上の振動信号を入力可能に構成されており、
   これら二以上の振動信号が合成されることで、前記速度制御モータの速度が決定され、
   前記二以上の振動信号の周期が異なっている、
   ことを特徴とする請求項１記載のウェブ巻取機。

Images