JP3774486B2 - ロール状物の表皮切断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロール状物の表皮を軸線方向に切断するためのロール状物の表皮切断装置に関する。ここで、ロール状物とは、主として輪転印刷機に使われているロール紙であるが、それ以外にも、プラスチック、紙、金属、木等の素材、又はこれらの複合物より成るロール状物であってもよい。また、表皮とは、梱包材や表層本紙等のロール状物の表層にある材料であり、その梱包材としては、クラフト紙、板紙、プラスチックシート等の種々の梱包材が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、輪転印刷機に使われるロール紙は、クラフト紙、板紙、塩化ビニール樹脂シート等の梱包材により周面及び端面が覆われた状態で運搬されている。そして、この梱包されたロール紙を輪転印刷機にかけるには、先ず、ロール紙の両端面部の梱包材を除去し、次いで周面部の梱包材を除去し、その後、ロール紙から表層の本紙を繰り出し、その先端を適当な形（例えば、Ｖ字状）にカットして紙端を形成し、その紙端に粘着層を形成し、その後、その紙端をロール紙上に巻き戻し、ロール紙表面にほぐれ止めタブを用いて仮止めするという紙継ぎのための仕立てを行っている。
【０００３】
本出願人は、これらの仕立て動作のうち、端面部の梱包材を除去した後の工程を自動化した装置を開発し特許出願した（特開平４−４４９４０号公報参照）。この装置において、ロール紙の周面部の梱包材を除去するには、図１２、図１３に示すように、端面の梱包材を除去した後のロール紙１の周面の梱包材２及び表層本紙（ロール紙の表面の１〜数枚の本紙）１ａを、ロール紙１の軸線方向にずらせ、次いで楔状切開具３をロール紙１の端部外周面に押し付け、その後、図１４に示すように、その楔状切開具３をロール紙１の外周面に押し付けた状態で軸線方向に移動させて、梱包材２及び表層本紙１ａを含む表皮４を全幅に渡って切開し、次いで、ロール紙１を回転させて、切開した表皮４を除去していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の装置では、楔状切開具３をロール紙外周面に押し付ける前にロール紙１の周面の梱包材２及び表層本紙１ａを、ロール紙１の軸線方向にずらせるという作業を必要とし、そのための複雑な装置を必要とするばかりでなく作業に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本出願人はかかる問題を解決すべく検討の結果、ロール紙の端面から挿入し、ロール紙の軸線方向に移動させることにより表皮を切断可能な表皮切断具を切断ヘッドに取り付けておき、その切断ヘッドをロール紙の端面に対向する位置で、外周面を基準とした半径方向の所定位置（表皮切断具を切断すべき表皮の下側に挿入可能な位置）に位置決めし、次いでその切断ヘッドをロール紙の軸線に平行方向に移動させることにより、所望の表皮切断を行うことができることを見出し、そのような切断ヘッドを用いた表皮切断装置を開発した。そして、この表皮切断装置では、切断ヘッドをロール紙の外周面を基準として所望の半径方向位置に位置決めする必要があり、そのために切断ヘッドに変位計を取り付けておき、切断ヘッドをロール紙の半径方向に前進させた際に、変位計がロール紙の外周面に接触することでロール紙の外周面の位置を検出し、その検出位置を基準として切断ヘッドの位置決めを行う構成とした。
【０００６】
ところが、ロール紙の中には表面の梱包材が緩んで浮いていることがあり、この場合には、浮いた梱包材の位置を変位計が検出してしまい、その位置を基準として切断ヘッドの位置決めを行うため、表皮切断具のロール紙外周面に対する位置に狂いが生じ、その表皮切断具をロール紙に挿入して表皮切断を行った際に、所望の表皮を切断できないことがあるという問題の生じることが判明した。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決すべくなされたもので、ロール紙等のロール状物の外周面の位置を正確に検出して、切断ヘッドをロール状物の半径方向の正しい位置に位置決めすることの可能なロール状物の表皮切断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべくなされた本発明は、所定位置にセットされたロール状物の表皮を軸線方向に切断するための切断装置であって、ロール状物の端面から挿入され、ロール状物の軸線方向に移動して表皮を切断する表皮切断具を備えた切断ヘッドと、該切断ヘッドを保持して前記ロール状物の軸線に平行方向に移動するキャリジと、前記切断ヘッドを前記ロール状物に対して半径方向に移動させるヘッド移動装置と、前記切断ヘッドに取り付けられ、ロール状物の外周面の位置を検出する検出装置と、前記切断ヘッドに取り付けられ、前記検出装置による検出位置の表皮を押さえつける押し付け装置と、前記検出装置が検出した外周面の位置を基準として前記切断ヘッドを、該切断ヘッドに備えている前記表皮切断具が切断すべき表皮の内側に挿入可能な位置となるように、ロール状物の半径方向の所定位置に位置決めするよう前記ヘッド移動装置を制御する手段を有することを特徴とするロール状物の表皮切断装置を要旨とする。
【０００９】
【作用】
本発明は上記構成により、切断ヘッドをロール状物の端面位置で半径方向の外方から中心に向けて移動させ、切断ヘッドの位置決めを行う際、まず、押し付け装置がロール状物の外周面に接触してこれを押圧し、このため、梱包材等が浮き上がっていても、その梱包材等を押して浮き上がりを無くし、その状態で検出装置がロール状物の外周面位置を検出する。かくして、ロール状物の外周面位置を正確に検出することができ、その検出位置を基準として切断ヘッドをロール状物の半径方向に位置決めすることで、切断ヘッドに設けている表皮切断具を正確に位置決めでき、その後、切断ヘッドをロール状物の軸線に平行に移動させることで、表皮切断具がロール状物の端面の所定位置に挿入され、所望の表皮を切断してゆくことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図１は本発明の一実施例によるロール状物の表皮切断装置の概略平面図であり、１０はその表皮切断装置全体を示している。なお、この実施例の表皮切断装置１０は、特開平４−４４９４０号公報に開示されているような仕立て装置（図示せず）において、端面の梱包材を除去した後のロール紙１（ロール状物）から、外周面の梱包材２及び表層本紙１ａからなる表皮４を切断するために使用するのに好適であるが、その用途に限らず、単に表皮を切断し除去するための装置に使用してもよい。６は、ロール紙１を回転可能に保持し、表皮切断装置１０による切断に適した所定位置に位置決め可能なチャッキングアームである。なお、ロール紙１の保持は必ずしもチャッキングアームを用いる場合に限らず、ロール紙１の下部を台車或いはローラで保持する構成としてもよい。
【００１１】
表皮切断装置１０は、表皮切断のための切断ヘッド１２と、その切断ヘッド１２を保持して、チャッキングアーム６に保持されたロール紙１の軸線に平行方向に移動するキャリジ１４を備えている。このキャリジ１４はロール紙１の軸線に平行に設けられているガイドロッド１５に移動可能に保持されると共に駆動チェーン１６に連結されており、駆動チェーン１６によって左右に往復動可能である。キャリジ１４と駆動チェーン１６の接続部には、表皮切断時に駆動チェーン１６に作用する張力を検出するためのロードセル等の荷重検出手段１７が取り付けられており、切断時に切断不良等によってキャリジ１４を移動させるための負荷が変化した時にそれを検出可能としている。
【００１２】
キャリジ１４は、スライドベアリング１９を介して一対のガイドロッド２０を、所定位置にセットされたロール紙１に対して半径方向に移動可能に保持しており、そのガイドロッド２０の先端に切断ヘッド１２が取り付けられている。また、キャリジ１４は切断ヘッド１２に連結された電動シリンダ２２も保持している。かくして、電動シリンダ２２によって、切断ヘッド１２をロール紙１に対して半径方向に移動させることができると共に任意の位置に停止させ、その位置に保持することができる。この電動シリンダ２２、ガイドロッド２０、スライドベアリング１９等は、前記キャリジに設けられ、前記切断ヘッドをロール状物に対して半径方向に移動させるヘッド移動装置を構成する。
【００１３】
切断ヘッド１２は、ガイドロッド２０に固定されたフレーム２６を備えており、そのフレーム２６には、ロール紙１の端面から挿入され、ロール紙１の軸線に平行方向に移動して表皮を切断する表皮切断具２３と、ロール状物の外周面の位置を検出する変位計からなる検出装置２４と、検出装置２４による検出位置の表皮を押さえつける押し付け装置２５が取り付けられている。図２はこの検出装置２４と押し付け装置２５を示すものであり、検出装置２４はフレーム２６に固定されている。一方、押し付け装置２５は、検出装置２４の先端を通過させる穴を備えた押え板２５ａと、押え板２５ａの両端を保持すると共にフレーム２６に対して移動可能に保持された一対のガイドロッド２５ｂと、各ガイドロッド２５ｂの周囲に配置されたコイルばね２５ｃを備えており、通常の状態では図２（ａ）に示すように、検出装置２４の下端が押え板２５ａの下面よりも上方に位置するように一対のガイドロッド２５ｂの長さが定められている。かくして、切断ヘッド１２に保持した表皮切断具２３をロール紙１に対する所定の半径方向の位置に位置決めするために、切断ヘッド１２をロール紙１の中心方向に移動させて行く時、まず、押え板２５ａがロール紙１の外周面に接触してこれを押圧し、このため、図２（ａ）に示すように例え梱包材２が浮き上がっていても、その梱包材２を押え板２５ａが押して図２（ｂ）に示すようにその下の本紙に押し付け、その後、検出装置２４の先端がロール紙１の外周面に接触して外周面位置を検出する。このようにして、ロール紙１の外周に浮き上がりがあっても、その外周面位置を正確に検出することができる。なお、押し付け装置２５は図２に示す構成に限らず、適宜変更可能であり、例えば、図３に示すように、検出装置２４の周囲に配置されたガイド筒２５Ａａと、コイルバネ２５Ａｂとからなる押し付け装置２５Ａを用いてもよい。
【００１４】
検出装置２４からのロール紙外周面検出信号は、電動シリンダ２２を制御するための基準信号として使用されるようになっており、従って、電動シリンダ２２は、検出装置２４が検出したロール紙外周面位置を基準として、切断ヘッド１２をロール紙１に対する半径方向の所定位置となるように位置決めすることができる。
【００１５】
切断ヘッド１２に設けられる表皮切断具２３は串３４、回転刃４０等を備えており、以下その取付構造を説明する。図４〜図８にも示すように、フレーム２６にはガイドロッド２０に平行に、従ってロール紙１の半径方向にガイドロッド２７が取り付けられ、そのガイドロッド２７にスライドユニット２８が移動可能に保持されている。スライドユニット２８は、ガイドロッド２７にスライドベアリング２９を介して移動可能に保持されたスライドブロック３１と、そのスライドブロック３１にピン３２によって回動可能に取り付けられた串取付具３３とを備え、その串取付具３３の一端に串３４が固定されている。
【００１６】
この串３４は、切断ヘッド１２をロール紙１に対して軸線方向に平行に移動させた時に、ロール紙１の端面から切断すべき表皮４（梱包材２及び表層本紙１ａ）の下に差し込まれ、その表皮４をすくい上げるためのものであり、先端がロール紙１の端面を向き且つロール紙１の軸線に平行となるように、配置されている。更に、串取付具３３の裏面にはその上端中央に垂直壁３３ａが設けられており、その両側にはスライドブロック３１に取り付けられた調整ボルト３６が押し付けられている。この調整ボルト３６によって、串取付具３３をピン３２を中心として微小角度回転させ、串３４をロール紙１の軸線に対して正確に平行となるように調整できる。
【００１７】
串３４は、図９〜図１１に示す形状のものであり、先端に薄い平坦な部分３４ａを有し、その後ろに表皮をすくい上げるための傾斜した案内面３４ｂと、平坦な底面３４ｃを備えている。平坦な部分３４ａは、串３４がロール紙の中を進行する際に、そのロール紙にある凹凸に追従してしなることができるように設けたもので、通常、厚さが０．５〜１．２ｍｍで、長さが３〜８ｍｍに選択される。また、その平坦な部分３４ａの先端はロール紙を傷つけることがないよう、面取りしている。平坦な底面３４ｃも、串３４がロール紙の中を進行する際に、そのロール紙にある凹凸に追従しながら安定して移動できるように設けたものであり、通常２０〜５０ｍｍの長さに作られる。この長さは短すぎるとロール紙の凹凸に対する追従性が悪くなり、長くなるとロール紙に対する摩擦抵抗が大きくなって好ましくなく、上記の範囲が好適である。案内面３４ｂの中央には回転刃４０の入る溝３４ｄが形成されている。串３４は、通常、ナイロン等の合成樹脂、或いはゴム等の軟質材で作られるが、場合によっては金属を用いてもよい。ただし、軟質材を用いると、適度な弾性を有することから、ロール紙の凹凸に良好に追従して移動すると共にロール紙を傷つけることがほとんどなく好ましい。また、ナイロン等の合成樹脂はロール紙に対する摩擦抵抗が小さく、この点からも好ましい。
【００１８】
図１及び図４〜図８において、スライドブロック３１は、ガイドロッド２７に平行にガイドロッド３７を保持しており、そのガイドロッド３７にはギヤボックス３８が移動可能に保持されている。更に、スライドブロック３１は、そのギヤボックス３８に連結されたマイクロメータヘッド３９を保持しており、このマイクロメータヘッド３９によってギヤボックス３８をスライドブロック３１に対して固定すると共にその位置を微調整可能としている。従って、通常、ギヤボックス３８はスライドブロック３１と一体となってガイドロッド２７に沿って移動可能であり、スライドユニット２８の一部を構成している。このギヤボックス３８の出力軸には、串３４に形成している溝３４ｄ（図７参照）内に位置するように回転刃４０が取り付けられ、また、入力軸には軸方向の距離を変更可能な継手４１を介して、フレーム２６に保持された駆動モータ４２が連結されている。かくして、スライドブロック３１とギヤボックス３８とが一体となってガイドロッド２７に沿って移動した際にも、支障なく回転刃４０を駆動モータ４２で回転駆動することができ、また、その移動の際、スライドブロック３１に取り付けられた串３４とギヤボックス３８に取り付けられた回転刃４０とのギャップが常に一定に保たれている。串３４と回転刃４０とのギャップは表皮切断時の切れ味に重要な要因となるが、本実施例では、マイクロメータヘッド３９によってこのギャップを微調整することが可能であり、切れ味の良い条件設定を行うことができる。
【００１９】
スライドブロック３１には更に、そのスライドブロック３１を移動可能に保持しているガイドロッド２７に対して直角方向にクランプ用ピン４５が取り付けられており、フレーム２６にはそのクランプ用ピン４５をクランプする一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂを備えたクランプ装置４７が取り付けられている。このクランプ装置４７は、一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂをガイドロッド３７と平行方向に且つ対称に開閉することにより、クランプ用ピン４５をクランプしうる構成のものであり、一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂを開くことにより、スライドユニット２８をガイドロッド２７に沿って移動自在とするが、その一対のクランプ爪４７ａ、４７ｂを閉じることにより、スライドユニット２８をガイドロッド２７に沿った方向の一定の位置に固定することができる。
【００２０】
次に、上記構成の表皮切断装置１０による動作を説明する。なお、以下の動作はシーケンサー（図示せず）によって自動的に行われるものである。図１において、両端の梱包材を除去した後のロール紙１が送られて来ると、チャッキングアーム６がそのロール紙１を保持して上昇し、表皮切断装置１０による切断作業のための所定位置にセットする。この時、表皮切断装置１０の切断ヘッド１２は、ロール紙１の端面近傍で且つその外周から少し離れた位置に待機している。また、クランプ装置４７は、クランプ用ピン４５をクランプしており、従って、スライドユニット２８及び串３４はフレーム２６に対する一定の位置に固定されている。
【００２１】
次に、電動シリンダ２２が作動して切断ヘッド１２をロール紙１の方向に前進させる。切断ヘッド１２が前進すると、まずその切断ヘッド１２に設けている押し付け装置２５の押え板２５ａがロール紙１の外周面に突き当たり、例え外周の梱包材２に浮き上がりがあっても、その梱包材２を押え込み、次いでその外周面に検出装置２４の先端が突き当たり、ロール紙１の外周面の半径方向の位置を検出する。ここで使用されている検出装置２４は変位計であるので、切断ヘッド１２が行き過ぎた場合は、それに応じて検出装置２４の先端が本体内に引っ込み、その際の引っ込み量に応じた信号を出力することにより、どれだけ行き過ぎているのかを検出できる。
【００２２】
シーケンサーには予め切断深さ（表皮４として切断除去する梱包材２及び表層本紙１ａの厚さ）が入力されており、シーケンサーは、検出装置２４からの信号に基づいて電動シリンダ２２を制御し、切断ヘッド１２を前後させ、検出装置２４が検出したロール紙外周面位置を基準として、串３４の先端がロール紙１に対する半径方向の所定の位置すなわち切断すべき表皮４の内側に挿入可能な位置となるように位置決めする。なお、この状態では、図２（ａ）に示すように、押え板２５ａはロール紙１の外周から離れた位置となっている。
【００２３】
その後、駆動チェーン１６が図１で矢印Ｘ方向に走行し、キャリジ１４を矢印Ｘ方向に移動させる。この移動により、切断ヘッド１２もロール紙１の端面に向かって移動し、串３４の先端がロール紙１の端面の、切断すべき表皮４の内側に食い込んで行き、表皮４をすくい上げ、回転刃４０がその表皮を切断してゆく。この串３４が、適当な長さだけ、例えば平坦な底面３４ｃに相当する長さだけロール紙１内に食い込んだ時点で、クランプ装置４７が解除され、図８に示すように、串３４及び回転刃４０を保持したスライドユニット２８がガイドロッド２７に沿って移動自在となり、この状態で切断ヘッド１２がロール紙１に沿って移動し、表皮４を切り開いてゆく。ここで、ロール紙１の表面部分には１ｍｍ程度の凹凸があるが、そのロール紙１内を進行する串３４はロール紙１の半径方向に移動自在となっているので、ロール紙１の凹凸に良好に追従することが可能であり、表皮４を良好にすくい上げて回転刃に送り込み、切断させることができる。また、串３４は先端にたわみやすい平坦な部分３４ａを有しているので、その平坦な部分がしなってロール紙１の凹凸に良好に追従でき、また、串３４の平坦な底面３４ｃが、表皮の内側のロール紙に安定して接触することでロール紙１の凹凸に良好に追従でき、結局串３４の先端が表皮４或いはその内側のロール紙に突き刺さって傷つけるということがほとんど生じない。
【００２４】
このようにして、ロール紙１に凹凸があっても、串３４がロール紙１の切開すべき表皮４とその下のロール紙との間を良好に進行し、表皮４のみをすくい上げ、回転刃４０で切断してゆく。この際、万一切断を失敗した場合には、キャリジ１４の移動時の抵抗が増大するため、荷重検出手段１７がその抵抗の増大を検出し、キャリジ１４を元の位置に戻して串３４をロール紙１から引き抜き、再度切断動作を繰り返す。
【００２５】
切断ヘッド１２がロール紙１の全幅に渡って移動し、表皮４を全幅に渡って切断した後は、クランプ装置４７が作動してスライドユニット２８をフレーム２６に対する一定位置に固定し、電動シリンダ２２が切断ヘッド１２をロール紙１の半径方向外方に戻し、キャリジ１４が元の待機位置（図１に示す位置）に戻り、次の動作に備える。一方、表皮４を切断した後のロール紙１では、特開平４−４４９４０号公報に開示されている装置と同様に、仕立て動作が行われる。
【００２６】
なお、上記実施例では本発明の表皮切断装置を、ロール紙の仕立て装置に組み込んだ場合を例にとって説明したが、本発明はこの場合に限定されず、表皮切断のみを行う装置としてもよい。更に、上記実施例では、切断すべき表皮が、梱包材２と表層本紙１ａとを含んでいるが、これに限らず、梱包材のみを表皮としてもよいし、梱包材を除去した後のロール紙において、表層本紙のみを表皮としてもよい。更には、本発明で表皮切断の対象とするものは、ロール紙に限らず、他のロール状物であってもよい。また、上記実施例では表皮を切断する表皮切断具２３が串３４と回転刃４０を備えているが、本発明に使用する表皮切断具はこの構成に限らず、ロール状物の端面から挿入され、ロール状物の軸線方向に移動して表皮を切断することができるものであれば任意であり、例えば、回転刃を省略し、串３４にくさび状の刃を形成したものでもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の表皮切断装置によれば、切断ヘッドをロール紙等のロール状物の端面に面する位置で、半径方向の所定位置に位置決めする際に、押し付け装置がロール状物の外周面に接触してこれを押圧し、例え梱包材等が浮き上がっていても、その梱包材等を押して浮き上がりを無くし、その状態で検出装置がロール状物の外周面位置を検出することができ、このため、ロール状物の外周面位置を正確に検出することができ、その検出位置を基準として切断ヘッドをロール状物の半径方向に位置決めすることで、切断ヘッドに設けている表皮切断具を正確に位置決めでき、その後、切断ヘッドをロール状物の軸線に平行に移動させることで、表皮切断具をロール状物の端面の所定位置に挿入し、所望の表皮を切断してゆくことができ、しかも、従来行っていたような、表皮を軸線方向にずらせるという作業が不要となり、工程を簡略化できる等の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるロール状物の表皮切断装置の概略平面図
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上記実施例に設けている検出装置と押し付け装置を、異なる作動状態で示す概略正面図
【図３】押し付け装置の変形例を示す概略断面図
【図４】上記実施例における切断ヘッドの概略平面図
【図５】図４に示す切断ヘッドを矢印Ａ−Ａ方向に見た概略断面図
【図６】図４に示す切断ヘッドを矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図
【図７】図４に示す切断ヘッドの一部をクランプ装置側から見た概略側面図
【図８】上記実施例の切断ヘッドの一部を、表皮切断中の状態で示す概略平面図
【図９】上記実施例に用いている串の概略上面図
【図１０】その串の概略側面図
【図１１】その串の概略正面図
【図１２】従来方法によってロール紙の梱包材及び表層本紙を切断する前の状態を示す概略斜視図
【図１３】図１２と同じ状態を示す概略断面図
【図１４】従来方法によってロール紙の梱包材及び表層本紙を切断する状態を示す概略斜視図
【符号の説明】
１ ロール紙
１ａ 表層本紙
２ 梱包材
３ 楔状切開具
４ 表皮
６ チャッキングアーム
１０ 表皮切断装置
１２ 切断ヘッド
１４ キャリジ
１５ ガイドロッド
１６ 駆動チェーン
２０ ガイドロッド
２２ 電動シリンダ
２３ 表皮切断具
２４ 検出装置
２５ 押し付け装置
２５ａ 押え板
２５ｃ コイルばね
２６ フレーム
２７ ガイドロッド
２８ スライドユニット
３１ スライドブロック
３３ 串取付具
３４ 串
４０ 回転刃
４２ 駆動モータ
４５ クランプ用ピン
４７ クランプ装置
４７ａ、４７ｂ クランプ爪

Claims (1)

1. 所定位置にセットされたロール状物の表皮を軸線方向に切断するための切断装置であって、ロール状物の端面から挿入され、ロール状物の軸線方向に移動して表皮を切断する表皮切断具を備えた切断ヘッドと、該切断ヘッドを保持して前記ロール状物の軸線に平行方向に移動するキャリジと、前記切断ヘッドを前記ロール状物に対して半径方向に移動させるヘッド移動装置と、前記切断ヘッドに取り付けられ、ロール状物の外周面の位置を検出する検出装置と、前記切断ヘッドに取り付けられ、前記検出装置による検出位置の表皮を押さえつける押し付け装置と、前記検出装置が検出した外周面の位置を基準として前記切断ヘッドを、該切断ヘッドに備えている前記表皮切断具が切断すべき表皮の内側に挿入可能な位置となるように、ロール状物の半径方向の所定位置に位置決めするよう前記ヘッド移動装置を制御する手段を有することを特徴とするロール状物の表皮切断装置。

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