JP2900289B2 - 紙の中心巻取方法及び装置 - Google Patents

紙の中心巻取方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、一般に紙ロールを形成し搬送する装置、特
に製紙機械から紙を集め引取る紙の巻取システムに関す
る。
〔背景技術〕
紙は、製紙機械により形成される連続したウエブとし
て作られる。紙ウエブは、いわゆる製紙機械の湿潤端に
おいて、移動するスクリーン上に紙繊維と水のスラリー
を配することにより形成される。スクリーン上の繊維の
マットは先ず脱水される。こうして形成された繊維のマ
ットは多量の水分を含むため、この水分を後続のプレス
工程で除去し、次いで加熱されたドライヤロールで乾燥
する。乾燥された紙ウエブは、次にカレンダー又はスー
パーカレンダーにおいて対向するロール間に通され圧縮
されて平滑にされ、表面仕上げが改善され、紙の厚みが
均一化される。
製紙における湿潤端での紙の形成から乾燥端でのカレ
ンダー掛けまでの全工程は当然ながら連続している。し
かしながら、製紙における最終の工程、即ち、製紙機械
から紙ウエブを引き取って巻芯（spool）に巻取る工程
は、本質的に不連続な工程であり、紙ウエブを均一に処
理することができない結果となる。
近代の製紙機械で作られる紙ロールは、通常直径が30
4.8cm（120インチ）以上、巻取巾が508〜1016cm（200〜
400インチ）のものである。いわゆる機械巻（machine r
eels）又はジャンボ巻（jumbo reels）された紙は通常
更に再巻取、切断、時により塗工の工程を経て、新聞紙
等の紙の消費者に合った個々のロール又は小口ロール
（sets）となるように加工される。過去数年間の調査に
よれば、ジャンボ巻又は機械巻された紙は、損傷を受け
ることがある。損傷は通常シートの縁部における破れ、
又は中心近辺でのしわであり、これらの損傷が後続の塗
工や再巻取工程において又は新聞の印刷工程において紙
ウエブの破れを引起すことがある。
小口ロールは、ジャンボ巻から作られた小口の紙ロー
ルである。最終の小口ロールは当初のジャンボ巻の中心
に最も近い紙、即ち、ジャンボ巻の巻芯に最初に巻取ら
れた紙である。調査によれば、いくつかの紙工場におい
て、紙の等級によっては全不良品のうち70〜80％が最終
の小口ロールにおけるものであった。ある調査では、印
刷中に起る紙ウエブの破れの73％が最終の小口ロールに
ついて生じたものであった。
製紙速度が増し、ウエブ巾が大きくなるにつれて、ジ
ャンボ巻のサイズ及び重量も増加してきた。過去におい
ては、巻取の欠陥によるあるパーセンテージの紙の損失
は許容された。しかしながら、機械巻サイズの増大と共
に、現行の紙の巻取に関する問題は目立つようになり、
また同時に競争圧力の増大と資源活性における最大効用
への関心の高まりのために、いかなる種類であれ製品欠
陥や無駄に対する許容度が厳しくなってきた。
機械巻又はジャンボ巻における欠陥の解消策は、巻芯
に対する紙ウエブの巻取りをより均一に行うことであ
る。巻取りの堅さ、即ち、品質は、３つの要素、即ち、
張力、ニップ圧（ニップ圧の均一性を保つ巻芯支持を含
む）及びトルクによる。紙のワインダー（巻取装置）
は、製紙機械の駆動部により適正な張力を付与するよう
に選定された速度で駆動される巻取ドラムを使用する。
張力はそれぞれの紙の等級及び強度に応じて選定される
が、通常紙の等級に応じた引張り強度の10〜25％であ
る。ウエブ巻芯とそこに巻付けられた紙ロールは、巻取
ドラムに乗せられ、その間にニップを形成する。このニ
ップにより、芯に巻取られる紙を圧縮する。同時に、少
くとも巻取りの初期においては、巻取ドラムが巻取られ
る紙ロールをいくらかは支持することができる。
張力は、機械巻を形成する中心巻取装置（centerwind
assist drive）により制御することができる。中心巻
取装置は差動トルク型駆動装置で、巻取ドラムと芯に形
成される機械巻の間のウエブに与えられる張力の大きさ
を制御する差動トルク制御装置を有する。欧州特許出願
第91850261.8号 EP−Ａ−0483 093「巻取ロール装置
及び巻取ロールのニップ圧調整方法」は、巻取における
上記の問題のいくつかを対象とする巻取システムを開示
している。この出願は、巻取ドラムの回転軸に枢支され
た可傾レールを採用する。紙ウエブを巻取る巻芯はレー
ル上にまたがり、ウエブが機械巻に形成される時、機械
巻と巻取ドラムの間のニップ荷重を均一に維持するよう
に可傾レールと水平線とがなす角度を変化させる。
別の形式のワインダーシステムはベロイト社（Beloit
Corporation）のTNTシステムで、ここで説明する問題
の影響を受けにくい均一密度の機械巻を形成するため
に、張力、ニップ及びトルクを連続的に制御するもので
ある。ベロイト社のTNT装置は、巻取ドラムの上方に配
された水平レールを使用する。巻取ドラムは、垂直方向
に可動で、ニップ圧を直接に測定するロードセルに応答
して制御される。ベロイト社のTNT装置は、上記の問題
を解消するもので、ワインダーにおいて引起される欠陥
を最少にした均一構造の機械巻を形成する。この装置は
優れた均一性を有するジャンボ巻を形成するために満足
すべき解決を提供するもので、同じ問題を解決する別の
取組が望まれている。製紙産業は設置済機械の範囲が広
く、多種の紙及び板紙を作るのに種々の形式及び年代の
ものがあるからである。
特許公開WO 93/06033は、ウエブ巻芯の駆動装置を有
するワインダーを開示している。この駆動装置は、ウエ
ブ巻芯に適用され、支持ドラムに摩擦係合してウエブ巻
取工程を開始する。ウエブ巻芯は一対の一次アームによ
り支持されて下方に旋回して降ろされ、水平レール上に
支持されると、駆動が開始される。巻芯は一対の二次ア
ームによりレール上を動かされる。
完全に新らしい設計によるワインダーは、ジャンボ巻
用に紙ウエブを巻取る場合の欠陥を克服するには有効で
はあるが、従来のポープ（Pope）型巻取装置が既に広く
設置されている。この型の巻取装置では、駆動ロール上
に第一アームが配されており、この第一アームが巻芯を
受取る。第一アームは巻芯を駆動ドラムに係合させ、こ
うして紙ウエブの巻取りが開始される。ウエブがロール
状に巻かれるにつれて、第一アームは巻芯を下方に移動
させ、これを駆動ドラムの軸線にほぼ平行をなして配さ
れた互いに平行な一対のレール上に乗せる。紙ウエブは
巻芯に連続的に巻取られ、その間紙ウエブは第二アーム
により駆動ドラムとの係合を維持されている。このよう
なワインダーは、例えばカー（Carr）らの米国特許第3,
743,199号やメリード（Melead）らの米国特許第3,857,5
24号に開示されている。ポープ型ワインダーは、第二ワ
インダーアームが紙ロールを巻取ドラムに押しつける機
構によって紙ロールと巻取ドラムの間のニップ圧を制御
する。ロールに巻取られる紙の均一性を改善するには、
巻取ロールの均一性及び構造に影響を与える３つのパラ
メータ、即ち、巻芯にかかるトルク、紙ウエブのロール
と支持ドラムの間の直線ニップ圧、及びロールに巻取ら
れる時のウエブの張力のすべてに注意する必要がある。
現行のロール巻取装置もしくはワインダーでは、主と
して巻取られるウエブのロールと支持ドラムの間のニッ
プ圧を制御する。中心巻取装置を従来のポープ型ワイン
ダーに採用することは困難である。というのは、第一ア
ームからドラム上を通り支持レールに沿って第二アーム
に移動する巻芯の経路は激しく変化する形の経路をなす
からである。この経路の複雑性は、巻取られるウエブの
不均一性に影響する以上にその発生源となる上に、紙ウ
エブを巻取る巻芯を駆動する中心巻取装置の接続が困難
である。
従来のポープ型ワインダーにより形成される紙ロール
の品質を改善するために採用することのできる中心巻取
装置が必要とされる。
〔発明の開示〕
本発明の中心巻取装置では、第一モータとギアボック
スが第一往復台上に取付けられている。第一往復台は、
クロスマシン方向に動く一連の直線案内レール上に乗せ
られている。第一往復台は第二往復台上に乗せられてい
るが、この第二往復台はマシン方向に動く直線案内レー
ル上に乗せられている。駆動軸が、第一往復台に取付け
られた可動アームに取付けられている。駆動ベルトがギ
アボックスの出力側と駆動軸の間に延びて、駆動アーム
に回転自在に取付けられた中空の円筒状殻を駆動する。
駆動軸は外側円筒状駆動殻と内側駆動軸からなる。内側
駆動軸は一方端に駆動ヘッドを、他方端に弾性の駆動リ
ンク部を有し、この弾性の駆動リンク部は、内側駆動軸
を外側駆動殻に連結する一方、内側駆動軸と外側駆動殻
の間にいくらかの軸心のずれを許容している。内側駆動
軸と駆動ヘッドの間には緩やかなリンク関係があり、内
側駆動軸と駆動ヘッドの間に、角度の変位並びに水平及
び垂直の変位を許容している。駆動ヘッドは、巻心と係
合し、この巻心に巻取られる紙ロールに中心巻取を行う
ようになっている。駆動される巻心の軸線の位置は、第
一巻心アームの角度位置、ワインダー駆動ロールの直径
と回転速度、紙ロール支持レールの高さ、紙ロール支持
レール上で駆動される巻芯の位置及び紙が巻芯に巻かれ
る時の紙の角速度に基づいて、常に幾何的配置を考慮し
て決定される。
こうして得られる知見と駆動巻芯の軸線の位置によ
り、駆動軸アームの角度位置、第二往復台の直線位置及
びそのマシン方向における滑りレール上の動きを制御す
ることにより、中心巻取軸の位置が決められる。
本発明の一特徴は、ポープ型ワインダー用の中心巻取
装置を提供することである。
本発明の別の特徴は、紙ウエブを巻取る巻芯の軸線の
位置を計算により求めこの位置に移動することのできる
中心巻取装置を提供することである。
本発明の更なる特徴は、紙ロールに巻かれた紙ウエブ
の巻取品質を改善する手段を提供することである。
本発明の更なる特徴は、駆動軸と紙ロールの間の変位
関係及び角度関係における軸心のずれに対応することの
できる中心巻取装置を提供することである。
本発明の更なる目的、特徴及び利点は、以下の詳細説
明と付随する図面から明らかとなろう。
〔図面の簡単な説明〕
図１は、巻芯がワインダーの巻取ドラムと係合させら
れた時の本発明の中心巻取装置を示す側面図である。
図２は、ワインダーにおける紙ロールの形成がほぼ完
成に近づいた時の図１のワインダー及び中心巻取装置の
側面図である。
図３は、図２の線３−３に沿った中心巻取軸及び支持
アームの部分断面図である。
図４は、巻芯と駆動ロールの間の配置関係を示す略式
図である。
図５は、駆動ロールに係合した巻芯を示す略式図であ
る。
図６は、支持レールに係合した巻芯を示す略式図であ
る。
図７は、図１の巻取装置の駆動部と駆動支持アームを
示す部分側面図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
図１〜図６において同一符号は類似部品を示してお
り、先ずワインダー20が図１及び図２に示されている。
ワインダー20は、製紙機械の一部であり、このワインダ
ーの上流で形成された連続した紙ウエブ37を受取る。ワ
インダー20は、剛性の支持フレーム24に固定された互い
に平行な２つの水平な支持レール22を有する。ワインダ
ー駆動ロール26が、支持フレーム24に取付けられてお
り、軸線28周りに回転自在とされ、かつ、駆動表面30を
有している。第一アーム32は係合機構34を有し、この係
合機構34はウエブ37を紙ロール41に巻取る巻芯36を受取
り、これを保持する。巻芯36は、従来の巻芯供給機構
（図示なし）から係合機構34に供給される。図４に示す
ように、アーム32が巻芯36を弧状に動かし、それによっ
て巻芯を駆動ロール26の表面30に係合させる。
中心巻取装置又はシステム38は、フレーム40上に動く
ように取付けられる。フレーム40は、巻芯移動レール22
からその一側面又は両側面の外側に間隔を置いて配され
ている。中心巻取装置38は、第一往復台42上に支持され
ている。第一往復台42は、クロスマシン方向に延びる互
いに平行をなす一連の直線案内軸受44上を横方向に動く
ように取付けられている。クロスマシン方向の直線案内
レール44は、第二往復台46に固定されており、この第二
往復台46が支持レール22に平行してマシン方向に延びる
直線案内レール48上をマシン方向に動くようになってい
る。こうして、中心巻取装置38はマシン方向に移動する
ように取付けられて、巻芯の動きに一致して動くと共
に、クロスマシン方向に移動して巻芯との係合及び離脱
を行うこともできる。
図２に示すように、中心巻取装置38は、回転軸に取付
けられた巻芯継手94をウエブを巻取る巻芯に対して位置
決めし、これを駆動するように構成されている。中心巻
取装置38は、第一往復台42に取付けられたモータ50を有
する。図３に示すように、モータ50は、出力軸53を有す
るギアボックス52を駆動し、これにより出力軸53に取付
けられた第一プーリ54を駆動する。駆動軸支持アーム56
が、出力軸53の軸線と同軸の下部枢支軸線58周りに枢支
されている。このアーム56は、出力軸53と平行をなす巻
芯駆動軸60を支持している。
巻芯駆動軸60は複合構造を有し、支持軸受64によりア
ーム56に取付けられた外側管状中空軸62と巻芯を駆動す
る内側駆動軸70からなる。外側駆動軸62はループ状ベル
ト66により駆動される。このループ状ベルト66はギアボ
ックスの出力軸53に取付けられた第一プーリ54と外側駆
動軸62に取付けられた第二プーリ68を繋いでいる。
内側駆動軸70は中空の外側駆動軸62の内側に取付けら
れ、反巻芯側係合端72において可撓継手74により外側駆
動軸62に連結されている。可撓継手74は膨脹式ブラダー
又は空気管によるものが好ましいが、その他同等のもの
とすることもできる。内側駆動軸70は一方端を可撓継手
74により、また他方端を内側駆動軸軸受76により支持さ
れている。
図７に示した如く、支持アーム56は取付板82に枢支さ
れており、取付板82は、油圧シリンダーの如きアクチュ
エータ92により往復台42に対して位置決めされるように
なっている。内側駆動軸軸受76は軸環78上に支持されて
いる。駆動軸支持シリンダー80は内側駆動軸の重量を軸
環78を介して支持している。駆動軸支持シリンダー80
は、取付板82に枢支されている。取付板82は支持環84を
介して駆動アーム56に枢支されている。取付板82は、平
行リンク機構により基部88に連結されており、そのため
取付板82は上昇し又は下降する時、基部88に対する方向
を一定に保持する。アーム56は、取付板82をアーム基部
88に対して平行に連結するリンクアーム90の下方におい
てアーム基部88のアーム枢軸58に枢支されている。アー
ム56はアクチュエータ92により上昇及び下降する。こう
して、アームアクチュエータ92は、巻芯駆動軸60を移動
させて、巻芯36に巻付けられる紙ウエブ37に対して垂直
面、即ち、Ｚ軸方向において巻芯係合継手94を位置決め
する。
巻芯継手94は、第二可撓継手98により、内側駆動軸70
の端に連結されている。第二往復台46は案内レール48に
沿って動かされ、マシン方向において巻芯継手94を位置
決めするようにマシン方向アクチュエータ100により制
御される。巻芯継手94は、クロスマシン方向アクチュエ
ータ102により第一往復台42をクロスマシン方向に駆動
することにより、巻芯36との係合及び離脱を行うように
動かされる。
製紙機械により形成される紙ウエブ37は、通常毎分60
9.6〜1219.2メートル（毎分2,000〜4,000フィート）、
最高では毎分1828.8メートル（毎分6,000フィート）又
はそれ以上の速さで形成される。このウエブは連続的に
形成され巻芯36上に紙ロール41として巻取られる。紙ロ
ールを巻取る工程は、第一アーム32の係合機構34に巻芯
を供給する巻芯供給システムで始まる。巻芯36と係合機
構34との係合は、アーム32に取付けられ、巻芯36と係合
機構34との正しい位置決めにより作動するリミットスイ
ッチにより検知される。こうして巻芯36を係合機構34へ
係合させることにより、巻芯端96はワインダー20により
決められる基準フレームに対して位置を固定するように
位置決めされる。
係合機構34において巻芯継手94を巻芯端96に連結する
場合、巻芯継手の位置は予知されていなければならな
い。巻芯継手94は、取付板82から延びて支持環84を押し
動かす２個の心合せシリンダー104により予知された位
置に動かされ、それによってワインダー座標系において
予め知られた中心位置に巻芯継手94を位置決めする。
巻芯継手94は、アクチュエータ92によりアーム56を上
げて巻芯継手94を巻芯端96と同じ高さにすることによ
り、巻芯端96に係合させられる。マシン方向アクチュエ
ータ100は、巻芯継手94が巻芯端96と、マシン方向に心
合せされるように第二往復台を位置決めする。ついで、
クロスマシン方向アクチュエータ102が第一往復台42を
巻芯端96方向に動かし、これ（即ち、巻芯端）を巻芯継
手94と係合させる。
巻芯継手94が巻芯36と係合すると、心合せシリンダー
104は引込められそれによって巻芯継手94は浮いた状態
（float）になる。巻芯継手94がこうして浮いた状態に
なることにより、外側駆動軸62と巻芯36との間のわずか
な軸心のずれに対応する。モータ50は、第一プーリ54と
第二プーリ68を結ぶ直交する減速ギアボックス52を駆動
し、こうして外側駆動軸62を駆動する。
外側駆動軸62は、空気充填式弾性ブラダーや恒速（co
nstant velocity）継手といった可撓継手により内側駆
動軸に直結されている。
内側軸70と巻芯継手94との間に配された第二可撓継手
98は、第一可撓継手74に類似又は同じ構造のもので、巻
芯継手94と巻芯端96の心合せを行う巻芯継手94及び巻芯
駆動軸60の位置は、制御器、マイクロプロセッサー、一
般のコンピュータ99により制御する。これらの制御位置
は、アームアクチュエータ92及びマシン方向アクチュエ
ータ100とクロスマシン方向アクチュエータ102が予知さ
れた又は計算された巻芯端96の位置に巻芯継手94を位置
決めするように作用する。巻芯駆動軸60の位置決めは開
ループ式（open looped）に行うこともできるが、一般
には巻芯継手94により正確に位置決めすべくフィードバ
ックが行えるように、アーム56の第一軸線58の軸エンコ
ーダ59の如き角度測定センサー及び第一及び第二往復台
42,46の直線位置変換器43,47を備えることが好ましい。
歴史的に、図１、図２及び図４〜図６に示されたよう
なポープ型ワインダー20は、中心巻取装置を備えない
か、又は紙ロールが支持レール22上に支持された後にの
みこれを使用するものであった。ロールに紙を巻取る途
中における不均一性が、巻取後の紙ロールにおける欠陥
の主原因であることが今や知られている形成された紙ロ
ールの不均一性に起因して、後続の再巻取工程や印刷工
程において紙の破れが発生することになる。
また、今や知られていることであろうが、３つのパラ
メータが巻取られたロールの堅さ又は不均一性に影響す
る；即ち、（１）巻芯に適用されるトルク、（２）巻取
られるウエブのロールと支持ドラムの間の直線ニップ
圧、及び（３）ロールに巻かれる時のウエブの張力、で
ある。ポープ型ワインダーでは通常これらのパラメータ
は、製紙機械の運転速度との関係においてワインダー駆
動ロール26の速度を制御すること、及び第一アーム32と
第二アーム51（図６）がワインダー駆動ロール26を巻芯
36に押しつける力によりニップ圧を制御することにより
制御される。これらの機構は、場合により、特に近時の
より巾広の紙や直径のより大きな紙ロールでは、不充分
であることが判明した。
紙ロールの均一性を改善するための解法は、中心巻取
を付加し実施することである。近時、完全に新設計され
た多種のワインダーが開発され、中心巻取の実施を可能
とすると共に、ジャンボ紙ロールの均一な形成を容易に
している。このようなポープ型ワインダーでは、第一ア
ームが巻芯を巻取ドラムに装着し、この巻芯を支持レー
ル上に降ろし、第二アームがレール上の巻芯と係合して
これを巻取ドラムに押しつけるが、この時ニップ圧の不
均一性が生じることがある。
本発明の中心巻取装置38は、巻芯端96と係合してこれ
を追跡する３自由度システムを採用する。巻芯端96を追
跡するには、中心巻取装置38が連続的に係合し駆動関係
をなすような巻芯端96の位置を予知することが必要であ
る。巻芯端96のとる径路は、紙ロール41が巻芯36に巻取
られる時の幾何的な配置構造を考慮して窮屈なものとな
る。
図4,図５及び図６は、巻芯36上に紙ロール41を形成す
る工程における特徴的な３つの状態を示し、ここにおい
て種々の配置上のパラメータにより巻芯端96の位置を決
定している。図４では、巻芯36は第一アーム32の係合機
構と係合する初期位置からスタートし、第一アーム32の
回転によりその枢軸35（その枢軸は駆動ロール26の回転
軸からずれている）周りに形成される曲線径路106に沿
って回転する。曲線径路106は、駆動ロール26の上死点
である点108において駆動ロール26の表面30と交差す
る。
図１に示した如く、駆動ロール26の軸線28に対する巻
芯端96の軸線又は中心の位置は、極座標におけるθ及び
ρにより定義することができる。水平線と駆動ロール26
の軸線28と巻芯端96の中心を結ぶ線とがなす角度をθ
で、また、両軸線間の距離をρで表わしている。シータ
（θ）及びロー（ρ）は第一アーム32の枢軸35上に取付
けられた角度変換器センサー39により決定することがで
きる。単純な座標変換により第一アームの角度位置を
ρ，θ座標に変換する。
巻芯36が上死点108において駆動ロール26の表面30と
係合するや、紙折り返し機構（図示なし）が巻芯36周り
に紙ウエブの巻取りを開始し、紙ロール41が形成される
とこれを紙ウエブから分離する。図５に示した如く、巻
芯36がなお第一アーム32上に保持されている間に、θは
第一アーム上の角度センサー39から検知することができ
る。しかしながら、紙を巻芯に巻き始めると、ρは駆動
ロール26の半径及び巻芯とそこに形成される紙ロールの
合計半径により変動する。
駆動ロール26の半径は固定されており既知であり、紙
ロール41の半径は内側駆動軸70の角速度又は回転速度を
検知する角速度センサー45により求められる。紙ロール
41と駆動ロール26は駆動係合しているため、それらの角
速度の比はそれぞれの半径の比によることとなる。こう
して、内側駆動軸（即ち、紙ロール41）の角速度センサ
ー45及び第一アーム32の角度センサー39、並びに駆動ロ
ール26の角速度センサー49により測定された角速度及び
その既知の固定された直径により、巻芯端96の位置を決
定する。
図６は、巻芯が最早第一アーム32により支えられてお
らず、代りに互いに平行なレール22上に乗っており、か
つ、第二アーム51により駆動ロール26に押しつけられて
いる第三の配置関係を示している。巻芯端96の座標は支
持レール22の上方の巻芯中心の固定された高さと巻芯と
紙の半径により決まり、この巻芯と紙の半径は駆動ドラ
ム26と紙ロール41の間の相対角速度によって決まる。こ
こにおいて、図６のρは紙ロール41と駆動ロール26の半
径合計に等しい。駆動ロールは固定半径を有し、紙ロー
ル41は、内側軸70のセンサーにより検知される紙ロール
41の角速度と駆動ロール26の角速度との相対関係から決
定することができる。
マイクロプロセッサーは、図４〜図６に示された３つ
の配置関係において、第一アームの角度位置及び駆動ロ
ール26と巻芯36の角速度を測定するセンサー並びに駆動
ロールの既知の直径及び支持レールの位置を使用するこ
とにより、巻芯端96の位置を定常的に決定し、こうして
中心巻取システムが巻芯継手94及びその巻芯端96との係
合関係を維持することを可能とする。
かくして、装置20は巻芯36に対して、その第一アーム
との最初の係合から駆動ロールに沿う動き及び平行レー
ル上の動きに至る全行程において中心巻取を実施する。
種々の角速度センサー及び角度位置センサーにより、中
心巻取装置が巻芯の動きを追跡し、適正な中心巻取を適
用することを可能とする。
なお、油圧シリンダーを使用したところでは、玉ねじ
式アクチュエータ、タイミングベルト、空圧又は線形ギ
ア式駆動装置、その他の類似システムを採用することも
できる。中心巻取装置38の一つの重要な特徴は、形成さ
れる紙ロールにおける巻取の均一性に悪影響を及ぼす非
対称荷重の防止である。駆動軸支持シリンダーを使用し
て駆動軸70と巻芯継手94の重量を支持することは、駆動
軸の重量が巻芯端96にかかるのを防止するのに役立つ。
紙の巻取りは連続したプロセスであるため、ワインダ
ー20の各側部に１台、計２台の中心巻取システム38を使
用することが望ましく、これにより、一方の中心巻取シ
ステム38が支持レール22上に支持された紙ロール41の巻
取を完成している間に、他方では巻芯36が第一アーム32
において加速され回転している状態で第一アームが巻芯
と係合するようにする。または、紙の巻取の外側の部分
では張力はより少なくて良いため、中心巻取装置の使用
を紙ロール41の完成直前までとすることとし、１台の中
心巻取装置の接続を切って巻取ロールに向って移動させ
第一支持アーム内の次の巻芯と係合させるようにするこ
ともできる。
また、紙ロールを形成されて支持レール22上にある時
の巻芯の位置を、精度は若干悪くなるが、第二アームの
角度位置により決定することもできる。
更に、第一アーム及び第二アーム各１個のものについ
て説明したが、第一及び第二アームを対として、装置の
各側部に一対づつこれを使用することもできる。
更に、従来の通常の巻取においては、中心巻取装置
は、巻芯上に紙ウエブが数センチの厚さに巻かれた後ロ
ールを水平の直線レール上に置きロールがそのレール上
にある間のみ使用されてきた。巻かれたロールの構造を
最適のものとするために、巻取操作の初めから巻芯には
トルクを連続的に与えなければならない。更に、クレー
プ紙や無炭（carbonless）コピー紙といった等級の用途
の場合は、ニップ圧を低くして紙製品の損傷を回避しな
ければならない。従来の中心巻取トルクを与えないポー
プ型巻取装置において、クレープ紙や無炭紙の損傷を回
避するためにニップ圧を低くすると、巻取られるウエブ
のロールを駆動するには摩擦が不充分となる。中心巻取
システム38によれば、新規及び既存のポープ型ワインダ
ーに対し、紙ウエブが巻芯上に巻取られ始めた時から一
定の中心巻取を実施することができる。
なお、本発明はここに図示され説明された特定の構成
及び部品配置に限定されず、以下の請求の範囲内の修正
形態をも含むものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表 平６−510512（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−510733（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B65H 18/00 - 18/28 B65H 19/22

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軸線（28）と駆動表面（30）を有する駆動
    ロール（26）、フレーム（24）、前記駆動ロール周りに
    巻芯（36）を回転自在に支持する少くとも１つの第一ア
    ーム（32）及び紙ウエブを受取り紙ロール（41）に巻取
    る前記巻芯を受取り支持する支持レール（22）を備え、
    前記巻芯は前記巻芯が前記第一アームに取付けられてい
    る間、中心巻取装置（38）により前記巻芯を回転駆動す
    る端（96）を有し、かつ、前記支持レールは本質的に水
    平をなすと共に前記駆動ロールの軸線とほぼ一致する高
    さにある形式のワインダー装置における紙の中心巻取方
    法において； 回転軸線、及び前記巻芯を駆動する少くとも一つの端を
    有する前記巻芯と前記第一アームとの係合を検知（33）
    すること； 前記巻芯が先ず前記駆動ロールの表面（30）に、次いで
    前記支持レールに接触するまで前記第一アームを移動さ
    せ（106）て、前記フレームに対する前記第一アームの
    基準位置（39）に対する前記移動する第一アームの回転
    角度（θ）を測定（39）すること； 紙ウエブが前記巻芯に巻取られている間に、前記巻芯の
    角速度を測定（45）すること； 前記測定された回転角度（θ）、前記巻芯の角速度（4
    5）、前記支持レールの既知の位置、及び前記駆動ロー
    ルの既知の半径及び角速度（49）にもとづき、制御器
    （99）を使用して、前記巻芯が前記第一アームにより支
    持された時から紙ロールの巻取りが完了するまでの前記
    巻芯の軸線及び前記巻芯の一端（96）の位置（106,108,
    59）と径路を決定すること；及び 前記中心巻取装置（38）が、前記紙ロールの巻取工程中
    連続的に前記巻芯に係合するように、前記巻芯の軸線及
    び巻芯端の決定された径路及び位置に応じて前記中心巻
    取装置の位置を制御する（99）こと； の工程を備えてなることを特徴とする紙の中心巻取方
    法。
  2. 【請求項２】第二アーム（51）を使用して、前記巻芯が
    前記支持レール上にある間、形成される前記紙ロールを
    前記駆動ロールに押しつけ保持する工程を更に備えてな
    ることを特徴とする請求の範囲１記載の中心巻取方法。
  3. 【請求項３】前記中心巻取装置（38）を前記巻芯端（9
    6）に係合させている間に、前記中心巻取装置を往復台
    手段（42,46）に枢支（59）されたアーム（56）により
    マシン方向に平行及び直角に移動させること、及び、 前記巻芯端（96）を前記中心巻取装置に係合させ、この
    係合を前記紙ロールの巻取工程中連続的に維持するよう
    に前記往復台手段をマシン方向及びクロスマシン方向に
    移動させること、 の工程を備えてなることを特徴とする請求の範囲１記載
    の中心巻取方法。
  4. 【請求項４】前記中心巻取装置の前記巻芯端との係合
    は、前記中心巻取装置に内側軸（70）及びこの内側軸と
    同心をなしそれに可撓に連結された外側軸（62）を設
    け、前記巻芯の少くとも一端（96）を前記内側軸に弾性
    的に係合（94）させて前記外側軸を駆動する工程を備え
    てなることを特徴とする請求の範囲１記載の中心巻取方
    法。
  5. 【請求項５】フレーム（24）、前記フレームに回転自在
    に取付けられ、回転軸線（28）と駆動表面（30）を有す
    る駆動ロール（26）、前記フレームに枢支され、前記駆
    動ロールの表面（30）の上方の位置において巻芯（36）
    を受取る機構（34）を有する第一アーム（32）及び前記
    巻芯が前記駆動ロールと回転係合（108）している間に
    前記巻芯上に形成される紙ロール（41）を受取る位置に
    配され、互いに平行な、実質的に水平をなす一対のレー
    ル（48）を備え、前記第一アームは前記巻芯を前記駆動
    ロール上方の位置から移動させて第一位置（108）にお
    いて前記駆動ロールと係合させるように枢支され（35）
    ており、かつ前記レールは実質的に前記第一係合位置の
    下方に配された紙ウエブのワインダー装置に使用する中
    心巻取装置において； 前記巻芯が係合（34）させられ、紙ロールが形成される
    間に前記ワインダー装置内の径路を横切る時の前記巻芯
    の軸線端の位置を決定する位置決定手段（33）であっ
    て、前記巻芯の移動径路に沿った移動速度を測定して前
    記巻芯を係合させる角速度センサー（45）と前記第一ア
    ーム（32）の角度位置を測定する角度センサー（39）、
    及び前記角速度センサー及び角度センサーの出力により
    前記巻芯の第二軸線端（96）の位置を決定するマイクロ
    プロセッサー（99）を備えた位置決定手段と； 前記フレームにマシン方向に動くように取付けられた第
    二往復台（46）と； 前記第二往復台にクロスマシン方向に動くように取付け
    られた第一往復台（42）と； 前記第一往復台に取付けられたモータ（50）と； 前記モータにより駆動されるように前記第一往復台に取
    付けられたギアボックス（52）と； 前記ギアボックスから延びて、駆動軸（60）に連結され
    これを駆動する出力軸（53）；及び 前記駆動軸（60）が回転自在に取付けられたアーム（5
    6）；を備え、 前記アーム（56）は前記第一往復台に枢支（58）され
    て、前記出力軸（53）を前記巻芯の回転軸線にほぼ平行
    に支持し、かつ、前記アームの枢支された動きが前記第
    二往復台のマシン方向の動きと共に前記駆動軸を前記巻
    芯の軸線とほぼ同軸に位置決めするようにし； てなることを特徴とする中心巻取装置。
  6. 【請求項６】巻芯（36）に紙ウエブを巻取る巻取装置で
    あって、フレーム（24）、前記フレームに取付けられ、
    回転軸線（28）周りに回転する駆動ロール（26）、前記
    フレームに枢支され、前記駆動ロールに対して旋回する
    第一アーム（32）、前記第一アームに取付けられて、紙
    ウエブを巻取る前記巻芯を受取りこれを脱着自在に係合
    させる係合機構（34）、前記駆動ロール（26）と係合す
    る前記巻芯を受取る位置に配された少くとも２つのレー
    ル（22）及び前記巻芯と回転係合をなすように装置内に
    配置された中心巻取手段（38）を備え、前記係合機構
    （34）において係合された巻芯は、前記駆動ロールの軸
    線上方の第一位置（108）から移動しながら紙を巻取る
    ように前記駆動ロールと回転係合を維持して前記第一ア
    ームにより可動とされ、前記レールは前記第一位置（10
    8）の下方にあって前記駆動ロールの下流に延びてお
    り、かつ、前記中心巻取手段（38）は、前記巻芯が前駆
    駆動ロール（26）に支持された前記第一位置から前記レ
    ール上に支持される別の位置に移動する間前記巻芯にト
    ルクを与えるようにしてなる巻取装置において： マシン方向に動くように前記フレーム（24）に取付けら
    れた第二往復台（46）；及び 前記巻芯に向い及びそれから離れるべくクロスマシン方
    向に動くように前記第二往復台に取付けられた第一往復
    台（42）；を備え、 前記第一及び第二往復台に連結されて１つの組立体にな
    り、かつ前記中心巻取手段は前記組立体に取付けられ； てなることを特徴とする巻取装置。
  7. 【請求項７】取付板（82）と； 一方端を前記組立体に、他方端を前記取付板に枢支さ
    れ、前記中心巻取手段（38）を取付けた下部の支持アー
    ム（56）と； 前記往復台組立体から前記取付板に延び、前記往復台組
    立体と前記取付板にそれぞれ枢支された上部アーム（9
    0）；及び 前記往復台組立体、前記上部アーム及び下部アームの間
    に延びて、前記駆動軸の軸線に対して前記取付板の方向
    を一定に維持する径路に沿って前記取付板を移動させる
    アクチュエータ（92）；を備えて なることを特徴とする請求の範囲６記載の巻取装置。
  8. 【請求項８】前記取付板（82）に枢支された支持アクチ
    ュエータ（80）と； 前記支持アクチュエータ（80）に取付けられた支持環
    （84）と； 前記取付板（82）に回転自在に取付けられた内側駆動軸
    （70）と； 前記内側駆動軸（70）に取付けられ、前記巻芯を回転駆
    動するために前記巻芯の端（96）を係合させる巻芯継手
    （94）と； 前記内側駆動軸（70）周りに同心に取付けられ、前記支
    持環（84）により支持された外側管状軸（62）と； 前記内側駆動軸（70）及び外側管状軸（62）に取付けら
    れた継手（74）と； 前記外側管状軸（62）の駆動が前記内側駆動軸（70）を
    回転させるように前記外側管状軸に接続された駆動手段
    （38,50）；及び 前記内側駆動軸と係合する軸受；を備え、 前記支持アクチュエータ（80）は前記取付板（82）と前
    記軸受の間に延びて、前記内側駆動軸（70）の重量を支
    持するようにして； なることを特徴とする請求の範囲７記載の巻取装置。
  9. 【請求項９】前記取付板（82）に取付けられ、前記内側
    駆動軸（70）に係合してこれを既知の位置に移動させる
    ように作動する２個の心合せアクチュエータ（104）を
    備えてなることを特徴とする請求の範囲８記載の巻取装
    置。
  10. 【請求項１０】前記中心巻取手段（38）に取付けられた
    モータ（50）と； 前記巻芯と係合してこれを所要の速度で回転させる内側
    駆動軸（70）；及び 前記内側駆動軸（70）を取囲み、これと弾性的に係合
    し、かつ、前記モータにより駆動される外側軸（62）；
    を備えて； なることを特徴とする請求の範囲６記載の巻取装置。
  11. 【請求項１１】前記内側駆動軸の両端と前記外側軸の両
    端において、対応するそれぞれの両端が弾性的に係合
    （74）してなることを特徴とする請求の範囲10記載の巻
    取装置。
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