JP4031050B2 - コイルまたはリール形成用連続平坦部材巻き取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続的な平らな部材をコイル状またはリール状に巻き取る装置に関するものである。
コイリングマシンあるいはリール巻き取り装置は、産業の様々な分野で使用されており、それらの分野において、装置および方法は、いくつかの変わりやすい幅と厚みの平らな部材の連続製造において最高レベルに達している。平らな部材は、巻き取られる製造ラインによって作り出され、それらは、次の加工段階へ簡単に移行させられる。
本発明が適用されるのは、特に産業上の方法および機械においては、織布、紙、板、プラスチックの薄膜や薄板、不織布等を連続製造する場合である。簡潔のため、異なるタイプの平坦部分を表すのに、以降は全て“シート（sheet）”という用語を用いることとする。プラスチックの分野において、巻き取り装置は、ポリプロピレン、ポリエステル、ＰＶＣ、ポリエチレン、多くの材料を一緒に押し出し成型したシート等様々なプラスチックの薄膜を製造する製造ラインの最終端に当然のこととして使用されている。
これら産業方法において、ほとんどの装置は連続運転され、整備作業の期間を除いて、何ヶ月とまでは行かないまでも何週間もの間、実際上決して停止されることはない。
さらに、操作の容易性を維持し、かつ巻き取り装置の技術に関連する他の理由により、巻き取られた生産品のコイルまたはリールの直径は無制限に増加し得るわけではない。したがって、生産を中断することなく、巻き取りを可能にする装置を備えた連続製造ラインで使用される巻き取り装置が必要とされる。コイルまたはリールが予定された直径に達すれば、一杯のコイルまたはリールから新しい空のコイルまたはリールに取り替えられる。そのような操作は連続的、かつ所定時間で行われることは明白である。シートは、ライン生産速度で切断され、次に供給される背中合わせになった新しいコイルまたはリールの心上に、適切な装置によって導かれる。
巻き取り装置で自動的にコイルあるいはリール取り替える装置は、シート切断システムとして周知である。
このような応用性を備える巻き取り装置は以下に示す如きいくつかの共通した特徴を示す。
図１に示すように、数個の巻き取り主軸（１）、一般的に二つの主軸は、それぞれ個々に駆動装置を備え、かつスタンド（３）に取り付けられたタレット（２）として知られている回転アセンブリに堅固に取り付けられている。
所定時間で、駆動装置を備えた各主軸（１）は、生産ラインから絶えず送られてくるシート（Ｆ）を受け取り、駆動システムおよびそのコントロールモジュールは、所望速度および所望引張力下で駆動されるシートに対して必要とされたトルクで主軸を送り出している。トルクを調整するのに必要な装置は、主軸（１）の上流側に配置され、かつ予め設けられた巻き取りのための機能としてモータを自動的にコントロールするためにシート（Ｆ）の引張力を連続的に計測するダンシングローラ、あるいは電気式引張力計測システムのいずれかである。
後述する他のタイプのコイルマシンあるいは巻き取り装置において、主軸自体は駆動されないが、それ自体が駆動されるロール（４）と接触し、巻き取りに必要なトルクを与えている。
主軸に巻き取られた生産品の量が最大直径に達するようなときには、回転しているタレット（２）の操作を介して、シート（Ｆ）を切断することなく、続いて空の主軸が自身の調整システムによって所望の速度に上げられ、巻き取り可能となるようにシート（Ｆ）と接触し、最大直径の主軸はいわゆる非装着位置にあるが、図１に示すように、生産は続けられている。
そのとき、生産速度を減ずることなく、自動切断装置が、一杯のコイルあるいはリールからシートが供給される背中合わせのコイルあるいはリール上にシートを移行させる操作を行うようになる。
この装置の組み立て方法は、タレット／主軸アセンブリの上流側コンポーネントの組み立て方法に大きく依存する。この上流側コンポーネントというのは、巻き取りされる生産品を適切な方法で供給すると同時に駆動装置を調整するものである。
これらの駆動装置は通常、明確な機能を果たす一つあるいはそれ以上のロールからなっている。これらのロールは、巻き取りが進むと同時にコイルまたはリールの直径が増加しても、前述したロールが一定の幾何学的配置を維持するように移動往復台（５）に通常取付られている。
図２は、図１の装置の他の形態を示すものである。
そのような装置は、厚さ５〜１００ミクロンの薄い膜で非常に幅の広いプラスチックシート（幅８〜９メートルまで）を巻き取るのに使用されるが、一般には厚さ１０〜３０ミクロン、毎分数百メートルの速さで使用される。
図２に示すように、この種の生産品を巻き付けるには、一般に少なくとも二つのロールを有する往復台（５）が必要である。ロールの一つは引張力計測ロールとして知られている第一のロール（６）であって、シート（Ｆ）の引張力を常に計測するための電気式ゲージが備えられたもの、あるいは同じ機能を果たすダンシングロールの前に置かれるものである。このロール（６）は、シートが水平方向（上からあるいは下からのどちらかから）でロールに到達するように配置されなければならず、往復台がリールの直径増加の結果として移動する場合、ロールまわりのシートの巻角度は変更されず、引張力の読みは巻角度のいかなる変化によっても乱されないのである。
接触ロール（４）として知られている第２のロールはまた、巻き取り点にシートを案内するために必要とされるものである。第２のロールには二つのタイプがあり、一つは図３に示すような、いわゆる一般的に接触巻き取りといわれるものであって、接触ロールが巻き取られているコイルあるいはリール上にわずかな圧力を及ぼしている間中、シートが巻き取られるときの速さのためにコイルあるいはリール内に多量に取り込まれるかもしれない空気を押し出すようにしている。もう一つは図４に示すような、“間隙”巻き取りとして知られているものであって、接触ロール（４）が巻き取り点から幾分一定の短い距離離れている。巻き取りがこのタイプによるものは、速さが低いことにより、空気取り込みの危険性が低い場合、あるいはまた、巻き取られる生産品厚さがあまり均一ではなく、接触タイプの動作が巻き取られた生産品を傷つけやすい場合に、好適に使用される。
簡略化された装置においては、たった一つのロールが使用され、引張力の計測はコイリングマシンあるいは巻き取り装置の上流側あるいは入口で行われている。
複雑化された装置においては、ダンシングロールかいわゆるくせ取りロール（８）かのどちらかが往復台（５）に取り付けられ、前述した二つのロールに加えられている。
好適に水平に送られるシートは、往復台に取り付けられた一組のロールの直上あるいは直下のどちらを通過させてもよい。この選択は、切断システムの本質に大変実質的な結果を与えている。
シートが往復台上のロールに下から送り込まれるとき、シートは自然に背中合わせになっている主軸の上側を通るようになる。これと逆の場合、シートは背中合わせになっている主軸の下側を通るようになる。
したがって、この経路方向は、切断システムの位置に直接影響を与え、技術の状態を表す初期のシステムにおいて、切断システムは、シートが通過した後の主軸上にあるように必要なものである。
図５は切断装置を備えたコイリングマシンあるいは巻き取り装置を示す。この切断装置は、切断が要求された場合に、自動的に機能しなければならず、切断はシートの動きをできるだけ最小限に切るような方法で成し遂げられ、切断開始点に合致する点を切断した後すぐに、もしくは徐々に切断した場合に、シートが容易にコイルあるいはリールを開始するために供給されることになる主軸回りに巻き取りされるような方法で選ばれなければならない。この目的を達成するために、通常、切断装置は、ラッピングローラ（９）に供給されることになる主軸（１）の近くに、シート（Ｆ）を引き入れさせる必要がある。装置は、固定刃（１０）あるいは移動カッタを備えた切断システムに加えて、新しい主軸に対してシートをガイドする方法、つまりそれはエアージェットもしくはブラシシステムのどちらかであり、あるいは切断シートが供給されることになる金属主軸に確実に接触するためにシートの表面に静電荷電を発生させるいわゆる静電気システム（１１）を備えなければならない。ある場合には、粘着性のテープあるいは可能な限り霧化された液体ジェットが、確実な接触を保証するために用いられている。
この切断装置は通常、複雑かつ大型であり、シートが背面に供給される主軸を構成する全ての部材の空間内において、その切断システムの配置が適切であり、かつ切断システムが非常によく定義された場合にのみ、切断装置によって成し遂げられる大部分の機能を果たすことができる。
というのは、これらの装置は通常、シートが供給されることになる主軸に極めて接近しているが、まさしくその主軸の後方に位置しているからである。というのは、この主軸の位置が、スタンド（３）およびタレット（２）を構成するシステムによって明確に定義され、シート（Ｆ）の位置が、移動往復台（５）によって明確に定義され、しかも、自動切断装置を取り付けたラッピングローラ（９）がシート（Ｆ）を完了したコイルあるいはリールの直径から事実上は無関係な位置にあることを許容しているからである。
この最後の点は、生産ラインでの使用において非常に不利益な結果をもたらしている。なぜならば、そのために、切断およびコイルあるいはリールの自動的交換は空の主軸上でのみ行われ、このため上述した位置関係が完全に定義されてしまうからである。
そこで、非常に幅広く薄いシートを高速で使用するほとんど全ての産業的工程では、ときにシートを破ってしまうような予測不可能な製造問題がいくつかある。たとえば、シートに異物が存在する結果であり、あるいは製造ライン上での誤操作の結果であり、あるいはなにか他の不定な理由によるものである。通常は、生産条件はたいてい瞬時に復旧することができるので、シートは再び利用できるようになり、破損のすぐ後に巻き取る用意ができるようになる。この破損が、巻き取りが始まった直後に起こったものであれば、このコイルあるいはリールはそれほど大きな直径を持つようにはならず、空の主軸に接近している自動切断装置のみを用いらなければならないということは、装置の現在の設計をもってして新しい主軸上に巻き取りを再び開始しなければならないことを意味する。このようなことが起きれば、破損が表す生産の損失はたいてい小さなものであるが、予め始まっていた巻き取りが次の加工過程で用いるのが経済的に実行可能であるというほどの十分な大きさの直径になっていないという事実によって急激に増加する。
新しいコイルもしくはリールが経済的に実行可能な直径に達する前に二度目の破損が起きた場合（不幸にもこのことは時々生ずるのであるが）には、この状況はさらに悪化するであろう。この場合には、二度目の開始に相当する分の生産は、十分なコイルもしくはリールではなく、損失となる。
本発明の目的は、生産の損失を避けることが可能な装置を有する巻き取り装置を提供することにある。それは、シートをコイルあるいはリールの巻き取りの終わりに自動的に切断することを許容し、かつシートを別のコイルあるいはリールを支持する目的の空の主軸上に巻き取ることを許容し、さらには巻き取りを現存する装置によくあるように空の主軸上ではなく、すでに開始されているコイルあるいはリール上に開始することを、問題となっているコイルあるいはリールの直径とは関係なく許容することによってなされる。
この目的のために、関連する装置は、コイルまたはリールを形成するために、シート形状である連続的な部材を巻き取る装置であって、一つのコイルまたはリールから別のコイルまたはリールに取り替えるためにシートを切断するための切断装置を備え、前記巻き取り装置は、それぞれ本質的に周知の回転駆動手段に結合された少なくとも二つの平行な主軸を備えたタレットが取り付けられ、タレットの回転により、一杯のコイルあるいはリールを取り外し位置にもっていき、空の主軸を巻き取り位置にもっていく操作を同時に行うスタンドと、主軸の軸に対して直角に移動可能で、かつ巻き取られるシートを前記巻取り装置に供給するロールを支える往復台とを備えてなり、該往復台は、引張力を計測するためのロールであって、該ロール上にシートがおおよそ水平に到達されるロールと、巻き取り位置でコイルまたはリールと接触するためのロールであって、該ロールが前記引張力計測ロールの下方に配置され、かつおおよそ垂直方向に真っ直ぐに配置されるロールと、二つのロール、すなわち、前記引張力計測ロールと接触ロールとの間で、かつ形成されるべき主軸あるいはコイルあるいはリール上に巻き取られる点より上流側に配置される切断装置と、を備えていることを特徴とする。
切断装置が引張力計測ロールと接触ロールとの間に位置しているので、つまり主軸上あるいはシートが供給されることになるコイルあるいはリール上を巻き取り点以前ということなので、切断されるシートの位置は主軸あるいはシートが供給されることになるコイルあるいはリールの直径に関係なく完全に定義される。
本発明の一つの特徴によれば、引張力計測ロールと接触ロールは回転駆動されている。
したがって、シートの引張力は引張力ロールの近接により完全に監視されており、接触ロールによってシートが供給されることになる主軸あるいはコイルあるいはリールに対してしっかりと押しつけられている。
このタイプの切断を実行するためには、移動カッタの使用が有効であり、その移動速度はシートの移動速度にほぼ等しい。このような条件下では切断の角度はシート排出軸に対して４５°の角度をなしており、これによりシートはシートが供給されることになる主軸あるいはコイルあるいはリール上の適所に、セットしやすくなる。なぜならば、適所にセットされることになるこの部分は、点を形成しているからである。
有利なことには、装置は切断の前に引張力計測ロールと巻き取り点との間の範囲にあるシートの引張力を増加させる制御手段を備えている。というのは、主軸および／または引張力計測ロールが駆動される速度を変更することによってである。さらに接触ロールが主軸あるいはコイルあるいはリールに対して押される圧力をも増加させる制御手段を備えている。切断および新しい支持体に巻き取りする条件は、シートの引張力の増加およびシートが供給されることになる主軸あるいはコイルあるいはリールに対して接触ロールが押す圧力の増加によって完全に満たされる。シートはわずかに過圧されて、カッタがうまく貫通し、きれいで迅速に切断されることにより完全に平になる。切断点は、シート自体の速度によって駆動され、二本のロールの間を非常に迅速に通過する。主軸の回りをあるいは接触ロールの回りというよりはむしろコイルあるいはリールの回りを巻き取るのを確実にするために、非電離装置が備えられ、接触ロールの表面から電気的荷電を除去するために、切断の直前に励起される。
さらに、シートの端をコイルあるいはリールあるいは主軸の回りに巻き取ったりするのを促進するために、切断装置はカッタのガイドの近傍にシートを横切って横断し、かつシートを静電的に荷電し、切断部と巻き取り主軸との間に吸引力を作り出すために、切断の直前に励起される電離棒を備えている。
どんな場合でも、本発明は以下に説明する図面の助けによって明確に理解されるものであり、添付された図面については制限されない例として、この装置の一実施の形態を示している。
図１および図２はコイリングマシンあるいは巻き取り装置の概略図；
図３および図４は主軸上に巻き取られるシートを供給するのに二つの実施可能なものを図示した図；
図５は周知の切断装置を備えたコイリングマシンあるいは巻き取り装置の図；
図６は本発明による切断装置を備えたコイリングマシンあるいは巻き取り装置の図；
図７は切断装置を備えた装置の切断装置部の部分斜視図である。
図６は、前述したものと同じタイプのコイリングマシンあるいは巻き取り装置を示し、同じ部材には上記同じ符号が付されている。
本発明によるコイリングマシンあるいは巻き取り装置において、往復台５は水平な引張力計測ロール１６を備えており、このロール１６上のシート（Ｆ）はおおよそ水平に到達している。往復台５はまた、水平ロール１４を備えており、これは主軸１上に形成されたコイルあるいはリールＢと、またはコイルあるいはリールを形成する前の主軸１と接触するためのロールである。ロール１４はロール１６に平行で、ロール１６の下方に配置され、かつロールの線におおよそ垂直である。切断装置１１は、ロール１６とロール１４との間に互いに密接して配置されている。この切断装置はレールを備え、シートを切断するために用意されたカッタ１２が、レール上に移動可能に取り付けられている。カッタ１２を支持している支持物の丁度真上には、電離棒１５があり、これはシートＦを静電的に荷電するために切断直前に励起され、かつシートの切断部分と巻き取られた、主軸１またはコイルまたはリールＢとの間に吸引力を生じるように意図されている。
主軸１に対してロール１４の反対側には非電離棒１３があり、これは切断直前に励起され、接触ロールの表面から電荷を取り除くものである。
実際には、シートが新しい支持体、すなわち主軸１あるいはコイルあるいはリールＢ上に巻き取られるとき、このコイルあるいはリールに巻き取られるシートが破れない限り、計測ロール１６と主軸１との間の領域におけるシートＦの引張力は、これら二つの部材の相対回転速度を変えることによって増加され、かつプレスロール１４（接触ロール、または「ギャップ」モードで作動されるロールとされる場合もある）の圧力は、わずかに増加される。切断がなされる直前に、非電離棒１３および電離棒１５が励起される。したがって、切断がピンと張られた表面上で行われ、きれいな切断を許容し、切断端部が傾向、与えられたシート速度、ロール１４と主軸１の近接、およびロール１４上とシート上のそれぞれの電気的荷電を有しているのは、それ自体が主軸上あるいはコイルまたはリール上に巻き取りするためであるが、そこで問題となるのは、すでに開始されているコイルあるいはリール上にフィードバックすることである。
前述の事項からわかるように、本発明は、コイルあるいはリールを形成するために連続的な部材を巻き取ったりするための装置を提供することによって、実在している技術に対して多大な改善を与えている。前記コイルあるいはリールは、巻き取りを停止させることなく切断を許容し、かつまた空の主軸だけでなく、巻き取りが既に始まっているコイルあるいはリール上に巻き取りを許容するものである。
言うまでもなく、本発明は例として上述したこの装置の実施の形態に単に制限されるものではなく、それどころかそれについての全ての変形を包含している。したがって、特に、タレットによって主軸の数が異なったり、あるいはまた切断手段がカッタで構成されていないことによっても、本発明の範囲から逸脱することなしに実現可能である。

Claims (7)

1. コイルまたはリールを形成するために、シート形状である連続的な部材を巻き取る装置であって、
   一つのコイルまたはリールから別のコイルまたはリールに取り替えるためにシートを切断するための切断装置を備え、
   前記巻き取り装置は、本質的に周知の回転駆動手段に結合された少なくとも二つの平行な主軸（１）を備えたタレット（２）が取り付けられ、タレットの回転により、一杯のコイルあるいはリールを取り外し位置にもっていき、空の主軸を巻き取り位置にもっていく操作を同時に行うスタンド（３）と、
   主軸の軸に対して直角に移動可能で、かつ巻き取られるシートを前記巻取り装置に供給するロールを支える往復台（５）と、を備えてなり、
   該往復台（５）は、
   引張力を計測するための引張力計測ロール（１６）であって、該引張力計測ロール上にシート（Ｆ）がおおよそ水平に到達される引張力計測ロール（１６）と、
   前記巻き取り位置にあるコイルまたはリールと接触するための接触ロール（１４）であって、該接触ロールが前記引張力計測ロール（１６）の下方に配置され、かつおおよそその垂直方向真下に配置される接触ロール（１４）と、
   これら二つのロール（１６，１４）間、すなわち、該引張力計測ロール上にシートがおおよそ水平に到達される引張力計測ロール（１６）とおおよそその垂直方向真下に配置される接触ロール（１４）との間で、かつ形成されるべき主軸あるいはコイルあるいはリール上の巻き取り点より上流側に配置される切断装置（１１）と、
   を備えていることを特徴とする巻き取り装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記引張力計測ロール（１６）および前記接触ロール（１４）は、回転駆動されることを特徴とする装置。
3. 請求項１および２のいずれか一つに記載の装置において、
   前記切断装置は、シート送り方向に対して横切る方向に移動可能な移動カッタ（１２）を備えていることを特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置において、
   前記移動カッタ（１２）移動速度が、シート（Ｆ）の移動速度とおおよそ等しいことを特徴とする装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の装置において、
   切断に先立って、制御手段が、主軸（１）が駆動される速さを引張力計測ロール（１６）が駆動される速さより相対的に増加することによって、引張力計測ロール（１６）と巻き取り点との間の領域におけるシートの引張力の増加を生じさせ、かつ、切断に先立って、前記制御手段が、接触ロール（１４）を主軸（１）あるいはコイルあるいはリールに押しつける圧力の増加を生じさせることを特徴とする装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の装置において、
   前記接触ロール（１４）の近傍には、切断直前に励起され、前記接触ロールの表面から電荷を除去するための非電離装置（１３）が設けられていることを特徴とする装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の装置において、
   前記切断装置（１１）が、カッタ（１２）用のガイドの近傍に、シートを横に横切るように延びる電離棒（１５）を備え、
   該電離棒（１５）は、シートを静電的に荷電し、かつ切断部分と巻き取り主軸（１）との間に吸引力を作り出すために切断直前に励起されることを特徴とする装置。

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