JP4585136B2 - 巻取ロール押さえ装置および長尺材巻取り方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺材巻取り工程における巻取ロールの押さえ装置および長尺材巻取り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抄紙機で生成された紙ウェブなどの長尺材は、巻取り工程において、リールスプール（巻枠）に巻き取られる。巻取ロールが所定の最終巻取径に達すると、新しいリールスプールが待機位置から巻取り位置に移動し、長尺材が切断され、長尺材の先端が新しいリールスプールに巻き付けられる（以下この工程を「枠替え」と呼ぶ）。そして、長尺材の終端は、巻取ロールにつながったまま、巻取ロールとともに、払い出し位置へ移動し、次の工程へ払い出される。
【０００３】
上記のように、枠替え時に長尺材を切断すると、リールスプールの駆動を停止させても、巻取ロール全体は惰性で回転する。したがって、切断された長尺材の終端がばたつき、外周の数巻分に緩みを生じる。緩んだ部分は、例えば巻き戻し装置にセットしても、張力を有しないため、スリッティング作業ができなくなる。また、コート紙の場合はこすれて傷がつき、商品価値がなくなる。このため、緩んだ部分は人手によって切り取られ、損紙となる。
【０００４】
かかる紙の緩みを防止し、損紙を低減するため、様々な試みがなされている。
例えば、特開2000-264511号、特開2000-264505号、特開平11-29250号には、切断されたウェブの末端のばたつきを防止するため、プレスロールまたはブラシによって巻取ロールを押さえる方式が開示されている。特開平11-29247号は、巻取基準ロール（リールドラム）に溝を設け、これによって巻取ロールの層に巻き込まれた空気を排気する方式を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、紙の緩みを防止して損紙を低減するには、ローラやブラシによるものでは、巻取ロールに十分な線圧（幅方向の単位長あたりの圧力）を与えることができない。なぜなら、ローラやブラシなどの手段によって強い圧力を与えようとすれば、狭小な部分に圧力が集中し、長尺材の品質を損ない、ともすれば長尺材がちぎれてしまうという問題が生じるからである。
【０００６】
押さえ手段であるロールのロール径を大きくして接触領域を広くし、線圧を分散させる方式も提案されているが、これではロールの慣性を大きくしてしまい、製造コストおよび運転経費がかかる。特公平６-94319号では、エンドレス支持ウェブなる装置を設けて、広い範囲で巻取ロールを支持する方式が提案されているが、巻取ロールの重量によって下方から巻取ロールを支持する構造となっている。したがって、巻取ロールの重量に耐えるため、支持ウェブ装置自体が巨大化され、スペースを要してしまう。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、損紙を低減する巻取ロール押さえ装置および長尺材巻取り方法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】
本発明は上述の課題を解決するために、リールスプールに巻き取られた長尺材からなる巻取ロールを実質的にロールの幅全体にわたって押さえる巻取ロール押さえ装置は、幅方向に平行に配置された複数の回転ロールと、複数の回転ロールを包含しその周囲に張力を保って巻きつけられたベルトと、ベルトを待機位置から移動させて巻取ロールに接触させる第１の駆動手段と、ベルトのうちいずれかの真直ぐな部分によって巻取ロールを押さえる第２の駆動手段とを含む。
【０００９】
本発明によれば、リールドラムに沿って送られる長尺材を、ドラムに接触してニップを形成する巻取ロールに、ニップを介して巻き取る長尺材巻取り方法は、巻取ロールを実質的にロールの幅全体にわたって押さえる巻取ロール押さえ装置を、巻取ロールの外周の回転速度と等しい速度で回転させる工程と、巻取ロール押さえ装置を待機位置から移動させ、長尺材の送り方向における一定の長さにわたって巻取ロールの外周に接触させる工程と、巻取ロール押さえ装置の線圧を所定の値まで増大させる工程と、リールドラムの手前で長尺材を切断する工程と、ニップにおける線圧を減少させてゼロとし、さらに巻取ロールをリールドラムから離間させる工程と、巻取ロールおよび巻取ロール押さえ装置の回転を停止する工程とを含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による巻取ロール押さえ装置および長尺材巻取り方法の実施例を詳細に説明する。なお、図中、同一の要素は同一の符号で示し、本発明に関係のない部分については図示を省略する。
【００１１】
図１は本発明による巻取ロール押さえ装置の実施例を示す。本発明では巻取りを行う長尺材として紙ウェブＷを用いる。ただし、本発明は、紙ウェブだけでなく、プラスチックフィルムや金属などのロール状に巻かれる他の長尺材にも広く適用可能である。特に、表面の摩擦係数が小さい長尺材に対して適用すると効果的である。なぜなら、摩擦係数が小さいと、スリップしやすくなり、長尺材の緩みが生じやすいからである。
【００１２】
巻取装置10は、リールドラム12と、図示しない枠替え装置と、レール14と、図示しないキャリッジとを含む。リールドラム12は、リールスプール16に巻き取られる紙ウェブＷで形成される巻取ロールＲと接触してニップＮを形成するドラムである。リールドラム12は、土台18によって固定された回転軸20を中心として回転する。図１において反時計回りに回転することにより、紙ウェブＷを巻取ロールＲに搬送する。
【００１３】
枠替え装置は図示しないが、例えば特開2000-264511号に記載のグースネック枠替え装置を用いてよい。グースネック枠替え装置は、紙ウェブＷを巻き取るリールスプール22を、リールドラム12の上方に複数個保持している。なお図１では、リールスプール22は代表的に１個のみ示している。枠替えを行う場合には、図１に示すように、リールドラム12の頂部付近の枠替え位置に新たなリールスプール22を接触させ、リールドラム12の回転に従って時計回りに回転させる。次に紙ウェブＷをリールドラム12の手前に配置したカッタ（図示しない）で切断する。紙ウェブＷの切断端部のうち、終端はそのまま巻取ロールＲに巻き取られ、先端は切断と同時に糊付けされて新たなリールスプール22に接着され巻き取られる。巻取ロールＲがリールドラム12から離れ、十分なスペースが確保されると、巻取りを開始した新たなリールスプール22は、レール14上の正規の巻取り位置に降ろされ、巻取りを継続する。
【００１４】
なお、本実施例ではグースネック枠替え装置を採用しているが、枠替え方式はこれに限られず、例えば、再度または下からのエアブローによる枠替え、リボンによる枠替え、またはテープによる枠替えを用いてもよい。
【００１５】
レール14は回転する巻取ロールＲを支持する。リールドラム12の直後から水平に延びていて、巻取ロールＲのシャフト24がレール14に支持されることとなる。
【００１６】
キャリッジは、レール14の下方に位置し、巻取ロールＲを移動させる装置である。ただしこれは図示しない。キャリッジは巻取ロールＲのシャフト24に作用して左右方向に巻取ロールＲを押すことにより、巻取ロールＲを移動させる。キャリッジのこのような機能により、巻取ロールＲはリールドラム12に対して接触を保つことができる。また、この接触により生じるニップＮの線圧（以下「ニップ圧」と呼ぶ）も、キャリッジにより調整される。
【００１７】
図８はキャリッジに搭載されるセンタドライブ装置100の構成図である。なおセンタドライブ装置は、図１ないし図５では図示を省略している。センタドライブ装置100は、モータ102、減速機104およびカップリング106を主要構成要素とし、カップリング106を介してシャフト24に回転力または制動力を与え、リールスプール16を回転・停止する装置である。
【００１８】
図９は図８のセンタドライブ装置100の詳細を示す断面図である。減速機104の入力軸108にはプーリ110が取り付けられていて、モータ102の動力がベルト112によって伝達されるようになっている。また入力軸108には小径ギヤ114が固定されている。一方、減速機104の出力側の主軸116には大径ギヤ118が固定されていて、この大径ギヤ118と小径ギヤ114とがかみ合うことにより、減速が行われる。
【００１９】
本発明による巻取ロール押さえ装置30は、モータ32と、モータ32に接続され固定された固定アーム34と、固定アーム34に回転軸36で接続された可動アーム38と、可動アーム38の先端に取り付けられたベルトロール40とを含む。モータ32によって駆動されるタイミングベルト42は、固定アーム34内を通ってループ状に駆動され、前記回転軸36において、可動アーム38内を通る別のタイミングベルト44に動力を伝達する。このタイミングベルト44もループ状に駆動され、可動アーム38の先端において、一方のベルトコア46に動力を伝達する。ベルトロール40は幅方向に平行に配置された２本のベルトコア46、48を含み、これらコアが一定の距離を保って結合されている。２本のベルトコア46、48の周囲には、小判の外周に類似した形状に、押さえベルト50が巻き付けられている。したがって、上述のように動力を伝達された一方のベルトコア46が回転すると、押さえベルト50が小判の外周に類似した軌道を回転する。
【００２０】
本発明による巻取ロール押さえ装置30はさらに、第１および第２の油圧シリンダ52、54を含む。第１の油圧シリンダ52は、その根本の部分が固定された回転軸56に接続され、その先端は、可動アーム38に固定された回転軸58に接続されている。したがって、第１の油圧シリンダ52が伸縮することにより、可動アーム38は、回転軸36を中心として回転する。なお、このような巻取ロール押さえ装置30の動作に支障がないよう、床55のうち、可動アーム38その他の部分が動作する範囲はくり抜いてある。
【００２１】
第２の油圧シリンダ54は、可動アーム38に固定された回転軸60と、ベルトロール40の先端付近に固定された回転軸62とに接続されている。したがって、第２の油圧シリンダ54が伸縮すると、ベルトロール40が、可動アーム38に対して、一方のベルトコア46を中心として回転する。なお、シリンダ52、54は油圧シリンダに限らず、空圧式または他の液圧式シリンダとしてもよい。
【００２２】
ベルトロール40は、その真直ぐな部分で巻取ロールＲに接触し、巻取ロールＲが緩まないように線圧（以下「タッチ圧」と呼ぶ）を加える装置である。ベルトロール40を構成するベルトコア46、48は、上述のように２本備えられている。このベルトロール40の構造として、公知の巻取ロール支持用のベルトロールを用いてよい。例えば特開平10-218443号には、巻取ロール支持用のベルトロールが開示されている。なお、この従来技術は巻取り中の巻取ロールを単に下方から支持するためにベルトロールを使用している。したがって、本発明のように、長尺材の切断端部を押さえて緩みを防止するという目的でベルトロールを使用するものではない。
【００２３】
図２は巻取り工程の初期状態を示し、図５は図２の側面図である。図５に示すように、ベルトロール40は、幅方向に延びていて、リールスプール16のうち、紙ウェブＷが巻かれる幅全体を実質的にカバーする。本実施例では、ベルトロール40は幅方向に２つの部分で構成されているが、これ以上の部分に分けてもよいし、一体的に構成してもよい。
【００２４】
また、本実施例では、ベルトロール40の各部分において、ベルト50は、８本のベルト50A〜50Hで構成され、これらが幅方向に並列して走行している。しかし、これらの部分ベルト50A〜50Hは一体的に構成してもよい。ベルトロール40を巻取ロールＲに接触させる上述の油圧シリンダ52は、図５に示すように、４本設けられていて、これらは、同期して作動し、ベルトロール40を一斉に巻取ロールＲに接触させる。
【００２５】
ここで、ベルトコア46、48およびこれらに巻きつけられたベルト50の構造および材質について説明する。ベルト50の材質は、例えば、スチレンブタジエンゴム（SBR）に強化繊維（ファイバー）を含有させたものとしてよい。本実施例では、図６の物性表に示すヘビーデューティーベルト(Heavy duty belt)を用いる。しかし、これは一例であり、本発明の効果を奏する限り、他の物性のベルトを用いてもよい。ヘビーデューティーベルトは、図６に示すように、ノーマルベルトと比べて強化されていて硬度が高く、同一の張力を加えても伸びが少ない。図６には、この他、ベルトの寸法およびベルトコアの材質等の物性も記載されているが、これらも本実施例で採用されている一例であって、これらの値に本発明が限定されることはない。
【００２６】
図７はベルト張力と伸びとの関係を示すグラフである。ノーマルベルトもヘビーデューティーベルトも、張力に比例した伸びを示すが、ヘビーデューティーベルトの方が伸びが少ないことが分かる。
【００２７】
ベルト50は上述のような強化ゴム製であるが、ベルトコア46、48を構成するポリエチレンコードや鋳鉄などの材料と比較すれば、格段に柔らかい。したがって、ベルトが巻取ロールに対して相当に強い線圧（タッチ圧）を加えても、紙ウェブＷに損傷を与えたり、破れを生じたりすることがないという利点を有する。また、ベルト50は小判の外周に類似した軌道を走行し、その真直ぐな部分で巻取ロールＲを押さえるため、単なる円形ロールで巻取ロールＲを押さえる場合と比較して、巻取ロールＲとの接触領域が紙ウェブＷの送り方向に長くなり、この方向にタッチ圧が分散される。この点でも、紙ウェブＷに加わる強い線圧にも拘わらず、紙ウェブＷの破れや損傷が生じないという利点がある。
【００２８】
なお、ベルトロール40は、幅方向に平行に配置された３個以上のベルトコアを含む構成としてもよい。この場合、複数のベルトコアを包含するよう、その周囲に張力を保ってベルト50を巻きつけ、ベルト50のうちいずれかの真直ぐな部分によって巻取ロールＲを押さえることとすればよい。また、ベルトロール40には、さらに、特開平10-218443号に記載の張力調整部を含めてもよい。これによれば、ベルトの張力を調整することにより、タッチ圧を調整できる。
【００２９】
以上のように構成された本発明の実施例の動作を以下に説明する。
【００３０】
図２は、巻取り工程の初期状態を示す。グースネック枠替えによって新しいリールスプール16が巻取り位置（ニップＮを形成する位置）に配置される。リールスプール16は、固定されたリールドラム12に対して、キャリッジ（図示しない）によって押し付けられる。この時、ニップＮにおける線圧（ニップ圧）はキャリッジによって一定に保たれる。
【００３１】
図３は、リールスプール16への巻取りが完了する直前の状態を示す。この段階で、静止していたベルトロール40は、モータ32によって回転するタイミングベルト42、44によって始動する。ベルトロール40のベルト移動速度は、巻取り中の巻取ロールＲの外周の回転速度と等しくなるまで加速される。ここで、この外周の回転速度は、巻取ロールＲの直径と、リールスプール16の角速度とで決定される。
【００３２】
図１は、紙ウェブＷにベルトロール40が接触した状態を示す。図３から図１に到るまでの状態は図示を省略しているが、次のような動作を行う。ベルト50の移動速度が上述のように巻取ロール外周の回転速度に達すると、第１の油圧シリンダ52が伸び、これによって可動アーム38が起き上がる。これは、回転軸36を中心として時計回りに行われる。すると、まず、タイミングベルト44によって直接に駆動されるベルトコア46に対応する部分で、ベルト50が巻取ロールＲに接触する。ベルト50は既に紙ウェブＷと等しい速度で回転しているため、両者の間では、実質的に摩擦は生じない。この接触後、第２の油圧シリンダ54によって、ベルトロール40全体がベルトコア46を中心としてわずかに時計回りに回転し、他方のベルトコア48に対応する部分でも、ベルト50が巻取ロールＲに接触する。すなわち、紙ウェブＷの巻取り方向において、実質的にベルトコア46、48間の距離に等しい長さを有する、真直ぐで広範なベルト部分が、巻取ロールＲに接触することとなる。
【００３３】
上述のようにベルトロール40が巻取ロールＲに接触すると、枠替えが行われる。枠替え用の装置は図示しないが、グースネック枠替えによって行ってよい。これによれば、リールドラム12の手前で切断された紙ウェブＷのうち、先端は、新たなリールスプール22に巻き取られる。終端は巻取ロールＲに巻き取られる。
【００３４】
図１の状態では、巻取ロールＲは、ベルトロール40によるタッチ圧と、ニップＮによるニップ圧とを受ける。これらは、油圧シリンダ52、54等のベルトロール40を操作する手段と、リールスプール16を移動させるキャリッジ（図示しない）とによって、それぞれ独立に調整される。以下、タッチ圧およびニップ圧の調整方法を説明する。
【００３５】
タッチ圧は、第１の油圧シリンダ52および第２の油圧シリンダ54によって調整される。また、図示しないが、ベルトロール40には、ベルト50の張力を調整する手段を設けることができ、これによってタッチ圧を調整してもよい。タッチ圧は、接触の瞬間の値ゼロから、所定の値へ上昇する。
【００３６】
このとき、タッチ圧は、少なくとも所定の時間、例えば30秒から２分程度の時間をかけて段階的に増大させてもよいし、可能な限りの短時間、例えば30秒以内で急激に増大させてもよい。前者の方法は、徐々にタッチ圧が増大することによって、紙ウェブＷに対する衝撃を少なくし、紙ウェブＷの損紙量をさらに低減することを重視する場合に採用すればよい。後者の方法は、製品の品質を重視する場合に採用すればよい。すなわち、ベルトロール40の幅が短く紙ウェブＷの幅全体を押さえられないためにベルト50の端部の痕跡が紙ウェブＷに残ってしまう場合、または紙ウェブＷの幅全体にわたって押さえることができても、ベルト50の継ぎ目の痕跡が紙ウェブＷに残ってしまう場合に、採用すればよい。
【００３７】
一方、ニップ圧はもともとキャリッジによって一定に保たれていたが、タッチ圧が加わることによって影響を受けるため、キャリッジによってこれを補償する。すなわち、タッチ圧が加わってこれが上昇しても、ニップ圧はキャリッジによって調整し、当初は不変に保たれる。タッチ圧が所定の値に到達して増加しなくなると、枠替えを行うため、紙ウェブＷは切断される。ベルトロール40は、紙ウェブＷの切断によって巻取ロールＲに緩みが生じないよう、巻取ロールＲを押さえ続ける。一方、ニップ圧は、次第に減少するように調整される。すなわち、キャリッジは、ベルトロール40の方向へリールスプール16を押して、ニップ圧を次第に減少させる。一方、タッチ圧は紙の緩みを防止する必要上、一定に保たれる。ニップ圧がゼロとなると、リールスプール16は回転しながらリールドラム12を離れ、ベルトロール40の方向に移動する。したがって、このとき、紙ウェブＷに加わる圧力は一定のタッチ圧のみとなる。
【００３８】
上述の巻取ロールＲの移動によって十分なスペースが確保された後に、既に枠替えによって巻取りが開始されている新しいリールスプール22は、正規の巻取り位置に配置され、巻取りを継続する。
【００３９】
図４は巻取ロールＲが所定の払い出し位置まで移動した状態を示す。この払い出し位置へ移動した後、巻取ロールＲおよびベルトロール40は接触したまま次第に減速し、停止する。この停止における制動力は、センタドライブ装置100と、ベルトロール40を駆動するモータ32とによって分担されて提供される。
【００４０】
回転中に生じる紙ウェブの緩みは、広範なベルト部分によって防止されていたため、巻取ロールＲには緩みは生じない。巻取ロールＲの停止後、ベルトロール40は図２に示す最初の位置に戻り、巻取ロールＲはキャリッジにより、テーピング等の後続の工程へ移動する。なお、このキャリッジによる移動時には、回転中に生じるような緩みは生じないため、もはや紙ウェブの切断された端部を押さえておく必要はない。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ベルトは、その真直ぐで広範な部分で巻取ロールに接するため、長尺材の送り方向に長い範囲で巻取ロールに接触する。したがって、単にロール状の部材で接触を達成する場合と比較して、本発明では線圧が分散される。その結果、高い線圧を加えるにも拘わらず、長尺材のちぎれや品質の低下を生じることがなく、損紙が低減される。また、柔らかい強化ゴム製のベルトを使用する点でも、長尺材の品質を保持しながら、高い線圧で巻取ロールの緩みを防止して巻取りを行うことが可能である。本発明では、通常、3000m程度の損紙が発生するところ、これを1000m以下にすることが可能となる。さらに、本発明の場合、線圧は、望ましくは300〜3000N/mである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巻取ロール押さえ装置の実施例の紙ウェブにベルトロールが接触した状態を示す図である。
【図２】本発明による巻取ロール押さえ装置の実施例の巻取り工程における初期状態を示す図である。
【図３】本発明による巻取ロール押さえ装置の実施例のリールスプールへの巻取りが完了する直前の状態を示す図である。
【図４】本発明による巻取ロール押さえ装置の実施例の巻取ロールが払い出し位置まで移動した状態を示す。
【図５】図２に示す押さえ装置を同図の左方から見た側面図である。
【図６】ベルトの物性を示す図である。
【図７】ベルト張力と伸びとの関係を示すグラフである。
【図８】センタドライブ装置の構成図である。
【図９】図８のセンタドライブ装置の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
10 巻取装置
12 リールドラム
16、22 リールスプール
30 巻取ロール押さえ装置
34 固定アーム
38 可動アーム
40 ベルトロール
46、48 ベルトコア
50 ベルト
52、54 油圧シリンダ

Claims (9)

1. リールスプールに巻き取られた長尺材からなる巻取ロールを実質的に該ロールの幅全体にわたって押さえる巻取ロール押さえ装置において、該装置は、
   幅方向に平行に配置された複数の回転ロールと、
   該複数の回転ロールを包含しその周囲に張力を保って巻きつけられたベルトと、
   可動アームが回転軸を中心として回転することにより該ベルトを待機位置から移動させて前記巻取ロールに接触させる第１の駆動手段と、
   前記第１の駆動手段の回転軸と異なる回転軸を中心として回転することにより該ベルトのうちいずれかの真直ぐな部分によって前記巻取ロールを押さえる第２の駆動手段とを含むことを特徴とする巻取ロール押さえ装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記ベルトは、ゴムに強化繊維を含有させた強化ゴムで作られていることを特徴とする巻取ロール押さえ装置。
3. 請求項２に記載の装置において、前記ゴムはスチレンブタジエンゴムであることを特徴とする巻取ロール押さえ装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の装置において、第１および第２の駆動手段は、油圧シリンダを含むことを特徴とする巻取ロールの押さえ装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、巻取ロールに回転力および制動力を提供するセンタドライブ装置を含み、巻取ロールに与えられる制動力は、前記センタドライブ装置と巻取ロールの押さえ装置とで分担して提供されることを特徴とする巻取ロールの押さえ装置。
6. リールドラムに沿って送られる長尺材を、該ドラムに接触してニップを形成する巻取ロールに、該ニップを介して巻き取る長尺材巻取り方法において、該方法は、
   巻取ロールを実質的に該ロールの幅全体にわたって押さえる巻取ロール押さえ装置を、該巻取ロールの外周の回転速度と等しい速度で回転させる工程と、
   次に前記巻取ロール押さえ装置を待機位置から移動させ、長尺材の送り方向における一定の長さにわたって前記巻取ロールの外周に接触させる工程と、
   次に前記巻取ロール押さえ装置の線圧を所定の値まで増大させる工程と、
   次に前記リールドラムの手前で長尺材を切断する工程と、
   次に前記ニップにおける線圧を減少させてゼロとし、さらに前記巻取ロールを前記リールドラムから離間させる工程と、
   次に前記巻取ロールおよび巻取ロール押さえ装置の回転を停止する工程とを含むことを特徴とする長尺材巻取り方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記巻取ロール押さえ装置は、幅方向に平行に配置された複数の回転ロールと、該複数の回転ロールを包含しその周囲に張力を保って巻きつけられたベルトとを含むことを特徴とする長尺材巻取り方法。
8. 請求項７に記載の方法において、前記押さえ装置の線圧は、前記ベルトの痕跡が長尺材に残らない時間以内で増大させることを特徴とする長尺材巻取り方法。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の方法において、前記押さえ装置の線圧と前記ニップにおける線圧とは、それぞれ独立に調節することを特徴とする長尺材巻取り方法。

Images