JP4481170B2

JP4481170B2 - ウェブ材料のロールを巻き戻すための方法

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Publication number: JP4481170B2
Application number: JP2004547232A
Authority: JP
Inventors: マックニール，ケヴィン，ベンソン; バイアーン，トーマス，ティモシー
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2010-06-16
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Description

本発明は、紙匹（以下、ウェブともいう。）材料の取り扱いに関する。具体的には、本発明は、ウェブ材料のロールの巻き戻しに関する。

ウェブ材料の製造においては、材料の大きなロールが生産される。これらのロールは後に加工されて、最終製品が生産される。ロールの最終製品又は中間製品への加工には、ウェブ材料ロールの搬送及び巻き戻しが必要とされる。

ウェブ加工工程には、ウェブを水平配置で加工設備に供給するために、水平に配置されたロールを巻き戻すように構成されたロール巻き戻し装置が含まれる。水平ロールは、コア駆動が可能、すなわち、長手方向軸線に沿って締め付けられて、ロールの端部表面上で駆動可能である。ロールの外側表面に接触するベルトを使用してロールを駆動してもよい。低密度ロールでは、表面駆動により悪影響を及ぼされることがある。例えば、幅２５５ｃｍ及び重量１６００ｋｇである直径２５０ｃｍのロールは、それぞれが幅１５ｃｍで周弧１００ｃｍを覆う５本のベルトで支持可能である。この駆動によって、２０，７００Ｎ／ｍ²の圧縮力が支持領域に作り出される。これらの圧縮力は、ティッシュウェブの巻き戻し速度を変化させ、ウェブをゆがませ、及びウェブから作成される最終製品の品質を低下させるおそれがある。

水平ロールは、所望の丸形断面よりもむしろ卵形断面を得ることがある。１５ｃｍ〜２０ｃｍの偏心が、直径２５０ｃｍのロールでは普通である。卵形ロールの巻き戻しは、ロールの質量が長手方向軸線でバランスがとれないという点で問題が多い。このアンバランスは、回転ロールにより作り出される力がアンバランス質量と共に変動するので、巻き戻し機構にひずみを追加するという結果になる。これらの力は、ロールに存在するアンバランスの程度とロールの回転速度に正比例する。したがって、ひどくアンバランスなロールは、巻き戻し装置に破壊的な力がかかるのを避けるために、低速で巻き戻さなければならない。更に、アンバランスロールの巻き戻しは、ウェブの速度及び張力にかなりの変動を引き起すおそれがある。これらの速度及び張力の変動は、ウェブ破断及び生産時間の損失という結果になり得る。かさねて、アンバランスロールの影響はより高速でさらにひどくなり、したがってこの場合も、巻き戻し速度はウェブ破断の発生を減少するために低下されなければならない。アンバランスロールを確実に巻き戻しできる速度が、後続加工の速度を制限する。ウェブ速度及び張力の変動が、加工された製品の品質及び均一性に影響を及ぼすこともある。

ウェブ速度及び張力の変動は又、巻き戻し加工を停止することなしに、又は張力及び速度の変動にもかかわらずフライングスプライスを可能にするために重ね継ぎ設備に大規模投資をすることなしに複数の材料ロールを重ね継ぎするという、ウェブ加工機の能力を阻害する。当業界で既知の重ね継ぎ方法は、重ね継ぎ時に、ウェブの速度が一致することを必要とする。一定ウェブ速度の維持が不可能であるので、ロールを共に重ね継ぎするために、ウェブ及び場合によってはプロセス全体の停止を必要とし、生産時間の損失という結果を生む。

停止の後では、生産設備が加速されて生産速度に戻らなければならず、この時間中に、更に生産が損なわれる。次に、ウェブの重ね継ぎ部分は、最終製品から取り除かれなければならない。重ね継ぎ前後の速度の変動が原因して、重ね継ぎ部分を確実に除去するために、製品のかなりの量の取り除きを必要とすることが多い。このことは、材料損失が大きいという結果になる。

本発明は、ウェブの速度及び張力の変動を狭い限界に維持しながらウェブの高速巻き戻しを可能にする、ウェブ材料のロールを巻き戻すための方法及び装置を提供する。

本発明は更に、巻き戻し加工を停止することなく複数のウェブを重ね継ぎする確実な手段を含む、ウェブを巻き戻すための方法及び装置を提供する。

本発明は、ウェブ材料のロールを巻き戻すための装置及び方法を提供する。ロールの軸線は、ロールが巻き戻される間、縦に配置される。一実施形態では、その方法は、ウェブ材料の縦に配置されたロールを回転させる工程と、所望のウェブ張力を決定する工程と、所望のウェブ張力によってウェブの速度を調節する工程とを含む。この方法は、ウェブ材料の縦に配置されたロールを回転させるように構成された駆動要素と、ウェブの張力を測定するように適合されたセンサーと、ウェブの速度をウェブ張力によって調節するように適合された制御器とを備える装置で実行可能である。

別の実施形態では、その方法は、縦に配置されたロールを回転させる工程と、ウェブに所望の速度を決定する工程と、ウェブの速度を所望のウェブ速度によって調節する工程とを含む。この実施形態は、ウェブ材料の縦に配置されたロールを回転させるように構成された駆動要素と、ウェブの速度を測定するように適合されたセンサーと、ウェブの速度を所望のウェブ速度によって調節するように適合された制御器とを備える装置で実行可能である。

別の実施形態では、その方法は、所望の張力及び所望の速度を決定する工程と、ウェブの速度を所望の張力及び／又は所望の速度によって調節する工程とを含む。

更に別の実施形態では、その方法は、第一の縦に配置されたロールを部分的に巻き戻す工程と、第二の縦に配置されたロールから第二のウェブを準備する工程と、第二のロールを第一のウェブの速度に従って回転させる工程と、第二のウェブを第一のウェブに接触させる工程と、第一のウェブの残りをウェブの巻き戻された部分から分離する工程とを含む。

（定義）
ファブリック側：ウェブ製造プロセス中にウェブ製造機械の乾燥ファブリックと接触している湿式ウェブの側。

ロール：長手方向軸線の周りに巻かれたウェブ材料の円筒であって、円筒形の周囲表面と２つの端部表面を有する。縦に向けられたロールは、下側端部表面と、上側端部表面と、周囲表面を有する。

ウェブ材料：第三の直交する方向の寸法よりはるかに大きい２つの直交する方向の寸法を有するいずれかの材料。

巻き戻しステーション：ウェブがロールの長手方向軸線周りに巻かれた向きとは角度的に反対向きにウェブ材料のロールを回転させるように適合された設備。

縦に配置された：水平面に実質的に垂直に配置された。

実質的に垂直により、縦に配置された対象物は、水平に対して垂直である対象物として動作するように、水平に対して垂直であるのに十分に近いことを意味する。

ワイヤ側：ウェブ形成機械のフォーミングワイヤに接触している湿式ウェブの側。フォーミングワイヤとは、ウェブ製造繊維のスラリーがウェブ製造プロセス中に最初にその上に置かれる、ウェブ製造機械の部分である。

図１は、本発明の方法を実行するように適合された装置を示す。回転する駆動要素１００が、ロール１０に接触して回転させ、これによりウェブ１１を巻き戻す。ウェブ１１は、少なくとも１つのウェブ支持要素４１０により支持可能である。ウェブ１１の張力が、張力センサー１６０により感知される。制御器（図示せず）が、感知したウェブ張力と所望のウェブ張力の間の差としてウェブ張力誤差を計算する。次に、制御器は、ウェブ張力誤差をゼロに向けて減少するように、ウェブ１１の速度を調節する。

別の実施形態では、装置は、ロール１０の直径を測定するための直径センサー１７０を備える。直径センサー１７０は、ロールが巻き戻される時にロール１０の外側縁部との接触を維持する接触要素を含んでもよい。次に、接触要素の位置が感知されて、ロール１０の直径を決定するのに使用される。別の方法としては、直径センサー１７０は、固定であって、ロール１０の縁部の位置を測定する非接触手段を利用してもよい。直径感知手段の非限定的な例として、超音波パルス、非干渉性電磁ビーム若しくはパルス、又はレーザービーム若しくはパルスなどが挙げられる。オハイオ州デイトン（Dayton,Ohio）のハイドパークエレクトロニックス社（Hyde Park Electronics Inc.）から入手可能なハイドパークスーパープロクス（Hyde Park SUPERPROX）ＳＭ５５６Ａ−４００ＬＥが、ロール１０の直径を測定するための代表的なセンサーである。

本装置は、ロール１０の回転速度を測定するための回転センサー１７５を備えてもよい。ロール１０の回転速度は、速度レゾルバー、タコメーター、又は当技術分野で既知の他の手段により測定することができる。ロールの回転速度を測定するための代表的なセンサーとして、ウィスコンシン州ミルウォーキー（Milwaukee,Wisconsin）のロックウェルオートメーション（Rockwell Automation）から入手可能なアレンブラッドリー（Allen Bradley）８４５Ｈエンコーダーがある。

本発明の装置及び方法は、いかなるタイプのウェブ材料１１でも、いかなる大きさのロール１０からも、巻き戻すのに使用可能である。本方法は、高い嵩で低密度（＜１０ｇ／ｃｍ³）のティッシュペーパーの大きなロール１０を巻き戻すのに特に有用である。ロールは、長手方向軸線周りに巻かれている。ロール１０は、長手方向軸線と一致するコア１３の回りに巻かれてもよく、又はコア無しでもよい。

ロール１０は、一般に、ロール１０の軸線を水平にして（水平面に平行に）巻かれる。本発明の方法により巻き戻されるロール１０の巻き軸線は、垂直に配置される。この軸線配置は、直立設備又は当技術分野で既知の他の手段により達成可能である。直立とは、ロール１０の長手方向軸線が水平である姿勢から長手方向軸線が実質的に垂直の姿勢への、材料のロール１０の配置変えを指す。

ロール１０の大きさは、本発明の実施に特に重要ではない。その装置及び方法は、ほんの数センチメートルの幅及び直径を有するロール１０の巻き戻しに使用可能である。あるいは、その方法及び装置は、数メートルの寸法のロール１０の巻き戻しに使用可能である。本発明の方法及び装置は、幅及び直径が約２５０ｃｍである、ウェブ材料のロール１０の巻き戻しに特に有用である。本発明の方法及び装置は、製造が可能ないかなる直径のロールをも巻き戻し可能であると出願者らは信じている。

本装置は、ウェブ材料１１のロール１０に接触してこれを回転させるように適合された、少なくとも１つの駆動要素１００を備える。駆動要素１００は、ロール１０のいずれの表面に接触してもよい。駆動要素１００は、ロール１０の下側表面、ロール１０の上側表面、ロール１０の周囲表面、又はロール１０のコア１３の内側表面の内の少なくとも一部に接触することができる。複数の駆動要素１００を使用してロール１０の複数の表面の少なくとも複数部分に接触する実施形態も可能である。

縦に配置されたロールは、特徴的な竹の子状巻取化力及びコア滑り力を有する。竹の子状巻取化力とは、複数筒の望遠鏡の筒が互いに滑るように、ロール１０の巻きを互いに滑らせる、克服されなければならない力である。コア滑り力とは、ロール１０の最内巻きをコア１３に相対的に滑らせる、克服されなければならない力である。ロール１０は、重力がロール１０の竹の子状巻取化力を超えるのに十分である場合、竹の子状になると考えられる。同様に、ロール１０は、重力がロール１０の竹の子状化力を超えるのに不十分である場合、竹の子状化しないと考えられる。竹の子状化するロール１０の下側表面は、通常は完全に支持される必要があり、一方、竹の子状化しないロール１０の下側表面は、完全支持が必要でない。

竹の子状化しないロールのための装置は、駆動要素１００の一部としてコア支持要素１２０を備えることができる。コア支持要素１２０は、ロールコア１３の中に挿入された後で半径方向に拡大することができる。この拡大によって、ロール１０の質量が駆動要素１００に伝えられる。次に、駆動要素１００は、コア支持要素１２０へのトルク付加により、ロール１０を回転させることができる。トルクは、当技術分野で既知のいずれかの手段で付加可能である。非限定的な例として、コア支持要素１２０は、ベルト駆動、チェーン駆動、歯車駆動、又は直接駆動が可能である。コア支持要素１２０は、ロールコア１３を突き通して完全に延びてもよく、あるいは、コア１３の中を一部だけ延びてもよい。

一実施形態では、本装置は、縦に配置されたロール１０の上側端部を安定させるように適合された安定化要素１５０を含む。コア１３上に巻かれたロール１０を巻き戻すために、安定化要素１５０は、巻き戻しの間はコア１３と係合し、次にコア１３が取り除かれて次のロール１０が巻き戻しステーション上に設置される時には、邪魔にならない所に移動するように作られている。非限定的な例として、安定化要素１５０を相互に直交するＸ−Ｙ及びＺ方向に移動させる能力がある、オーバヘッドガントリー装置を使用することができる。あるいは、安定化要素１５０は、Ｚ方向だけに移動可能であってもよい。この実施形態では、安定化要素１５０は、下へ移動して、コア１３に係合して安定化させる。コア１３の取り出しの所望の際には、安定化要素１５０は、上へ移動してコア１３を自由にする。安定化要素１５０は又、コア１３と接触しない非係合位置からコア１３と接触する係合位置への経路に沿って移動するように構成されていてもよい。空気チャック、回転する偏心チャック、又はいずれか他の半径方向に拡大する器具の使用により、ロール１０のコア１３と確実に係合することができる。

安定化要素１５０は、ロール１０の上側表面の一部に接触するように適合されてもよい。安定化要素１５０は、単独で、又は上述したような上側コア安定器と併用で使用されてもよい。安定化要素１５０は又、ロール１０の安定化に加え、駆動されて駆動要素として機能してもよい。

（再配置）
図１は、ウェブ１１の平面を縦から水平へ向きを変えるための装置を示す。ウェブ１１が巻き戻されて後続加工に向かって通される時には、ウェブ１１は、縦から水平の平面に向きを変えられることが有利である。この向き変えは、ウェブ１１の経路を角度が付いたウェブターニング要素４００の回りを通すことにより達成可能である。次に、ウェブ１１は、水平軸線を有する第二のウェブターニング要素４２０の回りを通され、ウェブ１１の得られた平面も又水平である。

第一のターニング要素４００及び第二のターニング要素４２０は、ウェブがターニング要素の回りを通過する時にウェブ１１と共に回転が可能な、回転要素とすることができる。ターニング要素４００、４２０のいずれか又は両方は、ウェブ１１に動力を付与可能な被駆動要素とすることができる。非限定的な例として、回転するウェブターニング要素４００、４２０は、炭素繊維のスパンと回転要素軸受により支持されたハブとからなることができる。

ターニング要素４００、４２０の回転抵抗は、移動するウェブ１１上への抗力を減少するために、最小限にすべきである。過剰の抗力は、ウェブ１１を損傷又は破断するおそれがある。ウェブ１１が停止した後でターニング要素が回転し続ける程度を減少するために、ターニング要素４００、４２０の慣性も最小限にすべきである。ウェブ１１が停止した後のターニング要素４００、４２０の引き続く回転も又、ウェブ１１を損傷又は破断するおそれがある。

駆動されるターニング要素４００、４２０の速度は、所望のレベルを超えてウェブ１１に抗力を与えないように、制御されるべきである。その速度は、ウェブ１１が始動又は停止する時にも、ウェブ１１とターニング要素４００、４２０との間の相対運動を減少するために、制御されるべきである。

ターニング要素４００、４２０は、溝付きローラとしてもよい。溝付きローラは一方向上昇、すなわち、溝がウェブ走行方向に上向き角としてもよい。あるいは、溝付きローラは一方向下降、すなわち、溝がウェブ走行方向に下向き角としてもよい。あるいは、溝付きローラは、中心溝付きにしてもよい。中心溝付きローラは、ローラの中間点の両側に中間点に向かって角度が付いた溝を有する。

あるいは、ターニング要素４００、４２０は、移動するウェブ１１に関して固定してもよい。ターニング要素４００、４２０は、プレナムと、空気供給器４３０と、ターニング要素４００、４２０周囲上であってウェブ１１の下になる部分に配置された複数のオリフィスとを有することができる。空気供給が活性化されると、空気は、プレナムを通って、オリフィスから流出し、ウェブ１１がターニング要素４００、４２０を通りすぎる時にこれを支持する。空気ターニング要素によって、ウェブ１１が空気の支持クッションの上を走行して、ウェブ１１の移動が回転ターニング要素の摩擦抵抗に打ち勝つ必要がないので、回転ターニング要素よりも低いレベルの抗力しかウェブ１１にかからない。

ウェブ１１は、ロール１０から巻き戻されると、後続設備に通される。上述したように、ウェブ１１の平面は、水平に向く必要がある。また、ウェブ１１は、巻き戻しステーションから後続設備に走行する時に、支持が必要なこともある。支持体間のウェブのスパンは、加工中のウェブの特性と加工そのものの要求によって変化する。

１つの非限定的な実施形態では、軽量ウェブ１１は、ウェブ１１のしわ、弛み、及び縁部カールを防止するために、走行中に支持されなければならない。ウェブ１１の幅の３倍を超えるウェブ１１のオープンスパンがないようにウェブ１１を支持することによって、これらの望ましくない状態の発生が減少する。すなわち、幅ｗのウェブ１１の場合、支持体間の間隔は３ｗを超えるべきでない。よりはっきり限定すると、間隔は２ｗを超えるべきでない。更によりはっきり限定すると、間隔は１ｗを超えるべきでない。

ウェブ１１のしわは、ウェブ１１の一部がウェブ１１そのものの上に折り重ねられた場所であって、下流の加工設備がしわの入ったウェブ１１を加工する時に、受け入れられない製品という結果になる可能性がある。支持体間の弛みは、ウェブ１１の位置誤差につながって、下流で受け入れられない製品となる可能性がある。縁部カールは、ウェブ１１の縁部がウェブ平面外へカールした場所であって、過剰な局所ウェブ張力の兆候であり得、及びウェブ１１を伸張させて、下流製品中で受け入れられないレベルの変動という結果になる可能性がある。より剛いウェブを加工する別の実施形態では、より長いスパンが可能である。

ウェブ１１は、上述のような軽量の回転要素により支持して、ウェブ１１上の抗力を低減すべきである。別の実施形態では、上述のような空気クッション付き要素でウェブを支持して、その接触表面を最小限にすることができる。

（ロール搬送（以下、輸送ともいう。））
縦に配置されたロールは、図２に示す輸送要素１８０上で、又は輸送要素１８０無しで、巻き戻しステーションまで輸送可能である。輸送要素１８０上でロール１０を輸送することにより、輸送設備が輸送要素１８０に接触してロール１０そのものには接触しないので、輸送の間にロール１０を損傷する可能性が減少する。輸送要素１８０は、ロール１０の下側表面全体若しくは表面の一部を支持するように、又はロール１０のコア１３だけを支持するように構成することができる。

輸送要素１８０は、ロール１０と共に回転するように適合可能である。この実施形態では、ロール１０は、ロール１０の下側表面と回転する輸送要素１８０の間の接触により、少なくとも部分的に駆動可能である。この接触表面は、ロールの回転を駆動するために広い比較的非圧縮性の表面を提供し有利である。ロール１０の下側表面は、重力とウェブ１１及び輸送要素表面の間の摩擦とにより輸送要素１８０に連結される。輸送要素１８０は、当技術分野で既知のいかなる手段によって回転されてもよい。非限定的な例として、輸送要素１８０は、摩擦ローラにより、ベルトにより、チェーンにより、歯車により、又は直接的に駆動可能である。それぞれの場合に、制御器が輸送要素１８０の速度を制御する。

ロール１０は又、ロール１０の周囲表面が駆動ベルト又は摩擦ローラいずれかに接触することにより駆動されてもよい。複数の駆動要素１００を組み合わせて使用して、ロール１０を同様に回転させてもよい。ロール１０は、駆動要素１００と、下側表面、上側表面、ロールコア１３の内側表面、及び周囲表面の少なくとも複数部分との接触により駆動されてもよい。

本装置は、ロール１０の質量の少なくとも一部を相殺するように適合された、図２に示すカウンターバランス要素１９０を備えることができる。カウンターバランス要素１９０は、レバーと支点、ねじジャッキ、又は当技術分野で既知の他の持ち上げ手段からなってもよい。カウンターバランス要素１９０を使用して、支持構造上でのロール１０の重量配分を変化させることができる。カウンターバランス要素１９０は、ロールがもはやテーブルに接触しないように、ロール１０のコア１３を持ち上げる。十分なコア滑り力レベル及び十分な竹の子状巻取化力レベルを有するロールの場合には、ロール１０の支持は、ロール支持テーブル上よりもむしろコア支持体１２０上に集中可能である。

ロール１０の支持をコア支持体１２０上に集中することにより、ロール１０の下側表面で折り曲げられたいずれかのロール層にかかる圧力が減少する。ロール１０の質量を相殺することにより、折り曲げられた層への圧力が減少され、その結果、折り曲げ部は、ウェブ１１を破断することなく巻き戻される。

竹の子状化しないロールは、輸送要素１８０がロール１０のコア１３にだけ接触するように、段付きコア支持体１２０又は凸形上側表面１８２を有する輸送要素１８０上で輸送及び巻き戻し可能である。その表面は、１ミリメートルの（２〜５）／１０程度に小さく凸形であっても、又は数センチメートルにも大きく凸形であってもよい（この寸法は、輸送要素１８０の縁部から要素の中心までで測定した高さの差である）。凸形輸送要素１８０により、ロール１０上での不完全な巻きに起因するウェブ破断の発生が減少する。場合によっては、ロール１０の巻きは、互いに完全には平行でない。ロール１０が縦に配置された時に、巻きの縁部が折り曲げられて、その結果、内側の巻きが折り曲げられた部分の上になることがある。内側巻きの重量は、ウェブ１１が巻き戻される時にその破断を引き起すおそれがある。コア１３にだけ支持された及び凸形表面の上に置かれたロール１０の内側巻きは、折り曲げられた巻きの上にいくらかの重量があるとしても少ししか影響を及ぼさず、折り曲げられた層は、破断することなく巻き戻し可能である。

輸送要素１８０は、空気クッションでロール１０を支持するように適合可能である。輸送要素１８０は、空気プレナムと、ロールに接触する表面上の複数のオリフィス１８４とを有することができる。空気は、輸送要素１８０回転軸に連結された回転ユニオンを通して空気プレナムに導入可能である。空気が複数のオリフィス１８４を出る時、ロール１０が持ち上げられて、逃散する空気のクッション上で支持される。空気クッションによって、外側層の折り曲げられた部分が、内側層により及ぼされる力のために破断することなく、自由に巻き戻し可能になる。

輸送要素１８０の空気プレナムは、複数チャンバ型であってもよい。空気供給系は、各チャンバ用の別個の供給ラインと各供給ライン内の制御弁とを有する分岐管を更に備えてもよい。ロール１０が巻き戻される時、外側チャンバのオリフィスの覆いが外される。外側チャンバへの空気供給は、消費される圧縮空気を減量するために、減少又は完全に閉止可能である。

ロール１０は、輸送要素１８０が静止のままで、回転可能である。ロール１０の回転速度降下又は完全回転停止を所望する際、空気クッションは、空気供給の停止により取り去り可能である。このことが、ロール１０を要素の表面上に降ろして、ロール端部表面と要素の表面とを接触させ、その結果、ロール１０に制動力が及ぼされる。

（巻き戻し方法）
一実施形態では、本方法は、ウェブ１１の張力を所望の張力に維持する工程を含む。所望の張力は、ウェブ材料の物理特性によって決定される。ティッシュペーパーウェブ１１に所望の張力は、ウェブ幅１ｃｍ当り約２Ｎとすることができる。よりはっきり限定して、ウェブ張力は、ウェブ１１が巻き戻される時に、ウェブ幅１ｃｍ当り０．５Ｎ未満に維持することができる。低いウェブ張力（＜２Ｎ／ｃｍ）は、低密度ティシュペーパーを巻き戻す時に、ウェブ破断発生を減少させる。これらのペーパーは、非常に低い張力（＜０．５Ｎ／ｃｍ）で巻き戻して、巻き戻し時のウェブ１１内のしわ及び縁部カールの発生を減少することができる。

所望の張力は、コンピュータ化されたオペレータインターフェースにより、あるいは、ポテンショメーター、サムホイールスィッチ、又は当技術分野で既知の他の入力手段により、プロセスオペレータによって制御器へ入力可能である。実際の張力は、ウェブ張力の測定を容易にするように適合された縦のローラの回りに縦に配置されたウェブ１１を巻き付けることにより、監視可能である。そのローラは、ローラの端部支持体に組み込まれたロードセルを有する。オハイオ州クリーブランド（Cleveland,Ohio）のコンプトロール社（Comptrol Inc.）から入手可能なコンプトロールテンションセル（Comptrol Tensioncell）ロードセル、モデル番号ＢＢ３０Ｐ１２Ｋ及びＢＢ３０Ｎ１２Ｋが、この目的に適する代表的なロードセルである。ウェブ張力に起因するローラ上の力が感知され、ウェブ張力が、その力とローラの回りを巻いたウェブの形状寸法とから制御器によって計算される。次に、制御器は、実際のウェブ張力と所望のウェブ張力を比較して、２つの間の差をウェブ張力の誤差として決定する。制御器は、次に、ウェブ張力誤差をゼロに向けてウェブ１１の速度を調節することができる。

ウェブ１１の速度は、駆動要素１００又は駆動要素群の回転速度の調節により調節可能である。あるいは、ウェブ１１の速度は、Ｓラップ駆動要素の速度の調節により調節可能である。Ｓラップ駆動要素は、図４に示されており、２本の縦向きのローラを備える。ローラの少なくとも１本は、駆動されたローラである。ウェブ１１は、対のローラの回りを通されて、駆動されたローラの回転が、ウェブとローラの間の接触を通してウェブ１１に付与されるようになっている。ローラの速度を調節すると、次にウェブの速度が調節される。

ウェブ１１の速度は、予め定められたウェブ速度を維持するように制御可能である。ウェブ１１の速度制御法は、ウェブ１１の所望の速度を決定すること、ウェブ１１の実際の速度を測定すること、所望の速度と実際の速度の間の差をウェブ速度誤差として決定すること、及びウェブ速度誤差がゼロに向って減少するようにウェブ１１の速度を調節することを含む。通常の運転条件では、ウェブ速度は、予め定められた速度に許容制御限度内で維持可能である。ウェブ速度約２００ｍ／分が維持可能である。よりはっきり限定して、ウェブ速度７５０ｍ／分が維持可能である。更によりはっきり限定して、ウェブ速度１０００ｍ／分が維持可能である。後続設備の性能次第で、１６００ｍ／分を超えるウェブ速度が維持可能である。

ウェブ速度は、ロール１０の回転速度とロール１０の周長の関数である。ロール１０の周長はロール１０が巻き戻されるにつれて減少するので、ロール１０の回転速度は、一定ウェブ速度を維持するために増加されなければならない。回転速度の増加は、不連続ステップで実施可能であり、又は連続的に増加可能である。速度をステップで増加すると、周長変化が連続であるのに対して速度変化は不連続であるので、ウェブ１１の速度及び張力がより大きく変動するという結果になる。

ウェブ速度は、ロール１０の回転速度とロール１０の直径とを入力として使用して計算される。一実施形態では、直径は、上述のようなセンサーを使用して測定される。センサーからロール１０の縁部までの距離が測定されて、直径が計算される。ロール直径の変動の影響を減少するために、個別の測定値よりも距離測定値のローリング平均を計算に使用することができる。ローリング平均は、一組の時刻を刻まれた測定値の平均である。その平均は、新しい値が加えられる時に組の中の最も古いデータが除かれるという点でローリングと考えらえている。したがって、その平均は、常に同一の値数のものであって、常に最新の値である。回転速度が上述のように測定され、次に、速度が、ロール１０の直径とロール１０の回転速度との関数として計算される。

別の実施形態では、当初のロール直径が測定されて、制御器に入力される。次に、制御器が、直径が分っている後続ローラの角変位に対する巻き戻しステーションの角変位の比を使用して、ロール直径の変化を計算する。次に、ウェブ１１の速度が、ロール１０の計算直径とロール１０の回転速度との関数として計算される。

上記のように、ウェブ１１の張力は、部分的には、巻き戻しステーションと後続設備の間の速度差の関数である。張力は、ロール１０が巻き戻されるにつれて一定ウェブ速度を維持するために巻き戻しステーションを徐々により速い速度で回転させ、及び適切なレベルの張力を維持するように後続設備の速度を変化させることにより、維持可能である。代替方法では、後続設備の速度は一定の所望のレベルに維持して、ウェブ１１の所望の速度及び張力を維持するように、ロール１０の回転を変化させてもよい。別の代替方法では、ウェブ１１の張力は、上述したＳラップローラを使用して制御可能である。

ウェブ１１は、ウェブ張力には考慮せずに、所望のウェブ速度によって巻き戻すことも可能である。この実施形態では、所望のウェブ速度が制御器に入力されて、ロール１０の回転が、所望の速度を達成及び維持するように制御される。所望の速度は、固定値であっても、又は後続設備の速度に由来してもよい。

ロール１０の回転は、その開始からロール１０が完全に巻き戻されるまで連続であってもよい。回転は、間欠的な方法で、後続加工の必要性が指示するように停止始動して、実行してもよい。連続及び間欠的という用語は、ウェブ１１の巻き戻しに関する意図について言う。したがって、連続的な巻き戻しとは、ウェブ１１を開始から完了するまで巻き戻すという意図を指し、間欠的巻き戻しとは、予め定められた区分で、区分の間に巻き戻しを停止しながら、ウェブ１１を巻き戻すという意図を指す。連続及び間欠的巻き戻し両方において、本方法は、巻き戻し加工中のウェブ１１の破断の場合には、回転中断を許容する。

（重ね継ぎ）
本発明の巻き戻し装置は、１つのロール１０の別のロールへの重ね継ぎを容易にする。重ね継ぎは、次のロール２０のウェブ２１を前のロール１０のウェブ１１に付着させて、第一及び第二のロールのウェブがウェブ１１の破断無しに後続設備に通され得るようにすることとして定義される。重ね継ぎは、ウェブが移動の間に実施（フライイングスプライス）しても、又は停止の間に実施してもよい。

加工停止無しにロールを重ね継ぐことにより、加工速度を低下させて、再び上昇して戻る必要性を減少して、より大きな加工生産性を生み出す。ロールを最終製品に加工するのに利用される時間がより多く、加工の開始及び停止に消費される時間はより少なくなる。

図３ａ〜３ｄは、ウェブ材料１１の複数のロール１０を重ね継ぎするための装置の一実施形態を示す。この実施形態では、作業者が、ウェブ１１の１つ以上の層を巻き戻して先端縁部を「Ｖ」形状に切断することにより、第二のロール２０を準備する（ウェブ１１は機械方向に垂直に切断でもよい）。次に、孔あき両面継ぎテープを第二のウェブ２１に当てる。予め定められた量のウェブ１１が第一のロール１０上に残る時に、第一のロール１０が、当初の巻き戻し位置から上流の新しい位置へ平行移動される。第二のロール２０が、第一のロール１０により空けられた位置に置かれる。第二のロール２０は、第二のロール２０の外側周囲おけるウェブ２１の速度が第一のウェブ１１の巻き戻し速度に一致するように加速される。旋回する継ぎロール３００が、第一のウェブ１１を移動させて回転している第二のロール２０に接触させる。第二のウェブ２１の先端縁部上の継ぎテープが第一のウェブ１１に接触した時、２つのウェブは互いに付着して、第二のウェブ２１が巻き戻しを開始する。次に、第一のウェブ１１は、カットオフバー（図示せず）で切断か、又は第一のロール１０の回転低下により破断かのいずれかをされる。１つの非限定的な実施形態では、ウェブは、カットオフバーの使用と第一のロール１０の回転制動との組み合わせで破断される。あるいは、両面継ぎテープは、ウェブ２１の先端縁部から離れた点で第二のウェブ２１上に配置されてもよい。

別の実施形態では、第一のウェブ１１は、第一のウェブ１１が後続加工の速度より速いウェブ速度で巻き戻されて、当技術分野で既知のフェストゥーン（festoon）装置内に蓄積可能である。第一のウェブ１１の十分な量がフェストゥーン（festoon）内に蓄積された時、第一のロール１０は停止することができ、第一及び第二のウェブが上述のように接合されて、第一のウェブ１１の残りが接合されたウェブから分離され、及び第二のロール２０が回転されて第二のウェブ２１を巻き戻す。

あるいは、ウェブ１１は、第二のウェブ２１に上述のような重ね継ぎのための準備をし、次に第一のロール１０を停止し、第一及び第二のウェブを上述のように接合して、第一のウェブ１１を分離し、及び第二のロール２０の回転を開始することにより、重ね継ぎされてもよい。

（多プライ）
本発明の装置は、複数ウェブの同時巻き戻しを容易にするように適合可能である。次に、これらの複数ウェブは、少なくとも２プライを有する多プライ紙製品に加工可能である。最終製品内に所望の各プライに対して、２つの巻き戻しステーションと重ね継ぎ装置が設けられて、加工処理が進行中にフライングスプライスを可能にする。各プライ用の装置も又、力測定支持ロールと、必要に応じたウェブ支持体と、角度付け要素と、各プライのウェブ１１を水平面に向けるためのそれに続く水平要素とを備えることができる。多プライ用の装置は、単一高さで横に並べて配置してもよく、又は複数高さで配置してもよい。複数高さの装置は、加工処理を容易にするために、及び／又は必要な全体床面積を減少するために、次々に積み重ねることができる。

単一の制御器を使用して、複数ウェブの張力の監視と、それに応じた複数ロール１０の回転の調節とをすることができる。あるいは、各プライのロールに対して個別の制御器を使用してもよい。

最終製品中の紙プライの「ワイヤサイド」の向きは、ターニング要素の幾何学的配置により調整可能である。各プライのワイヤサイドは、ウェブが巻き戻される時には同一向きである。各ウェブ１１は、移動方向が床に平行である縦から、移動方向が床に垂直である縦へ、移動方向が床に平行である水平へウェブ１１を通すことにより、向きが変えられる。１つのウェブを床に垂直に且つ床に向かって移動するように通し、他方のウェブ１１を床に垂直且つ床から遠ざかって移動するように通すと、各ウェブ１１のワイヤサイドは、２プライ製品の外側表面として構成することができる。別の実施形態では、ワイヤサイド（複数）は、２プライ製品の内側表面として構成することができる。別の実施形態では、第一のプライのワイヤサイドは、第二のプライのファブリックサイドと向い合う関係に構成することもできる。

本発明による巻き戻し装置を概略的に示す。本発明による巻き戻しステーションの断面を概略的に示す。連続巻き戻し運転用にウェブ材料の複数のロールを重ね継ぎするための、本発明による装置の平面図を概略的に示す。連続巻き戻し運転用にウェブ材料の複数のロールを重ね継ぎするための、本発明による装置の平面図を概略的に示す。連続巻き戻し運転用にウェブ材料の複数のロールを重ね継ぎするための、本発明による装置の平面図を概略的に示す。連続巻き戻し運転用にウェブ材料の複数のロールを重ね継ぎするための、本発明による装置の平面図を概略的に示す。Ｓラップウェブ駆動部を概略的に示す。

Claims

コアの周りに渦巻き状に巻かれた紙匹材料の、縦に配置されたロールを巻き戻す方法であって、前記ロールが、上側表面と下側表面と周囲表面とを有し、前記方法が、
ａ）前記コアの少なくとも一部をコア支持体で支持する工程と、
ｂ）所望の紙匹張力を決定する工程と、
ｃ）前記紙匹材料の、縦に配置されたロールを所定の巻き戻し速度で巻き戻す工程と、
ｄ）実際の紙匹張力を測定する工程と、
ｅ）前記所望の紙匹張力と前記実際の紙匹張力とを比較することにより紙匹張力誤差を計算する工程と、
ｆ）前記紙匹張力誤差に従って前記コア支持体の回転速度を調節することにより、前記紙匹材料の前記巻き戻し速度を調節する工程と、
ｇ）紙匹の経路を、角度が付いた紙匹ターニング要素の周りを通し次に水平軸を有する別の紙匹ターニング要素の周りを通すことにより、前記紙匹を水平面へ向きを変える工程と、ここで前記角度が付いたターニング要素と前記別のターニング要素が、プレナムと、空気供給器と、前記角度が付いたターニング要素と前記別のターニング要素の周囲上であって前記紙匹の下になる部分に配置された複数のオリフィスとを有し、
を含むことを特徴とする方法。
前記縦に配置されたロールを巻き戻す前記工程が、前記ロールを断続的に回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
前記縦に配置されたロールを巻き戻す前記工程が、前記ロールを連続的に回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
前記紙匹が、前記紙匹の幅の２倍以下の支持されないスパンを有するように、縦に配置された紙匹を支持する工程を含む、請求項１に記載の方法。
前記ロールを輸送要素上で回転する工程を含む、請求項１に記載の方法。
前記輸送要素と前記ロールを同時に回転させる工程を含む、請求項５に記載の方法。