JP4700067B2 - 巻き出し装置内でリールを交換する装置及び方法 - Google Patents

Description

［説明］
本発明は、特にウェブ状の紙リール及び他の材料用に使用することができる巻き出し装置内でリールを交換する装置及び方法に関する。

既に知られているように、巻き出し装置の機能は、指定された作業サイクルで、ウェブ材料をリールから巻き出して、下流側に位置する１つ又は複数の機械にそれを供給できるようにすることである。

可能な既知の形態では、巻き出し装置は、軸受け構造体を有し、その上に２つの円錐形支持体が配置され、それらの支持体は、「コア」とも呼ばれる紙リールの中央の管状の芯に両側から挿入された２つの対応するマンドレルに係合することを目的とし、それにより、リールがそれぞれの軸を中心にして回転自在になり、それぞれのウェブの自由巻き出しが可能になるようにしている。

巻き出し装置の使用における比較的重要な段階は、リールの交換、すなわち、ほぼ空のリールを新しいリールと取り替える作業である。この作業は、下流側に配置される機械へのウェブの供給の連続性を保証する必要があり、両方のリールを停止させた状態で、ほとんど専ら手動で実行されることが最も一般的である。実際には、ほとんど空である第１リールを支持コーンから取り去り、次にオペレータは、機械式昇降機を利用して、巻き出すべき新しいリールを支持コーンの間にはめ込み、オペレータはまた、ほぼ空のリールによって供給される紙ウェブの末端部分を手動で緩めて、ウェブのその部分を新しいリール上のウェブの開始位置の部分に接続しなければならない。これに加えて、オペレータは、上記接続より上流側の点で、終了したウェブを手動で切断しなければならない。

上記作業は、オペレータの技術に密接に関連付けられ、関係する２つのリールのウェブの接続が不成功、不正確又は不良である場合、巻き出し装置の下流側の生産サイクルの中断をもたらし、その結果としての生産損失のための経済的損害を伴うことは明らかである。

人の介入を減少させた機械式巻き出し装置の例が、国際公開特許第２００４／０８０８６９号、国際公開特許第２００４／０８０８６７号、国際公開特許第２００４／０４３８２７号、米国特許第６６７９４５１号及び欧州特許第８２２９１２号に示されている。しかしながら、これらの既知の巻き出し装置は、機械的及び機能的の両方の観点から比較的複雑である。

本発明の主たる目的は、上記不都合を克服すること、すなわち、リール交換作業を最適化して簡単にすることである。

この結果は、本発明に従って、独立請求項に記載されている特徴を備える装置及び方法を実現するという着想を採り入れることによって達成される。本発明の他の特徴は、従属請求項の目的である。

本発明により、リールを自動的、正確且つ完全に安全に交換することができ、この作業を特に熟練した、又は資格を持つ作業員に割り当てる必要がない。さらに、本発明に従った装置は、製造が比較的簡単且つ経済的であり、また、それが機械的及び機能的に簡単であることに関連して、長期にわたって使用した後でも、信頼できる。

添付図面は、単に本発明の実施例として挙げられており、決して本発明を限定することはないものであるが、この添付図面を利用した以下の説明から、当該技術分野の技術者であれば、本発明の上記利点及び特徴及びその他の利点及び特徴を十分に理解できるであろう。

添付図面において、参照符号１は、本発明による巻き出し装置の可能な実施形態を全体的に表す。本説明を続けると、「上流側」及び「下流側」という表現は、ウェブの前進（図面の右に向かう）方向を基準とする。さらに、「末端部分又は終端部」という用語は、終了間際のリールのウェブの、切断によって得られ、終了間際のリールと取り替えようとするリールのウェブの最初の部分又は「先頭部分又は先端部」に接合されるための部分を定義する。

巻き出し装置１は、従来の巻き出し装置に使用されているものと同一形式の１対の円錐形支持体を備え、円錐形支持体は、リール２の巻き出し中にリール２のコア３内に両側から挿入された２つのマンドレル５０に係合するようになっており、それにより、リール自体の自由回転の中心になる水平軸を定めることができる。言い換えると、上記支持コーンの間に、リール２によって供給されるウェブの巻き出しステーションが画定され、このステーションは、図面のＳ１で特定される。簡単にするため、また当該技術分野の技術者には既知であるため、上記コーンは図面に示されていない。

図１において、巻き出し装置１は、リール２の巻き出しの初期段階に対応する作業状態に示されている。図２において、巻き出し装置１は、リール２の事実上の完全な巻き出しに対応する作業状態に示されている。両方の場合において、リール２から巻き出されたウェブ４であって、それを使用する機械（既知の形式であり、従って説明又は図示しない機械）によって下流側へ引っ張られるウェブ４は、連続的に配置された複数のローラ６の周囲を通って巻き出し装置１から出る。以下で出口ローラとも呼ぶ上記ローラ６の軸は、水平であってウェブ４に対して直角に位置するリール２の回転軸に平行である。

従来型巻き出し装置で考えられるように、巻き出しステーションＳ１は、さらに後述するように、終了したリール２を取り去るために使用できる１対のアーム５を備える。各アーム５は、その端部の一方で、巻き出し装置のベースフレーム１０のそれぞれの側部にヒンジ式連結されて、リール２をステーションＳ１から取り外さなければならないとき、リール２のコア３内に挿入されているマンドレル５０に推力を加えることを意図した、円弧の輪郭を有する異形部分１２を備える。参照符号７は、リール２の回転中心である軸に平行であるそれぞれのヒンジ軸を定めるピンを表す。アーム５上で、ピン７と反対側に、シリンダ８のロッド９がヒンジ式連結されている。シリンダ８のスカートは、ピン１１によってフレーム１０の対応側部に固定されている。シリンダ８の起動、すなわち、それぞれのロッド９の伸張が、ピン７を中心にしたアーム５の（図面を基準にして反時計回り方向の）回転を決定する。シリンダ８の起動によって決定されたアーム５の上記回転は、リール２を巻き出しステーションＳ１から離して一時駐止ステーションＳ２の方へ移動させ、この一時駐止ステーションは、巻き出しステーションＳ１より低い高さにあって、傾斜平面１３によって巻き出しステーションにつながっている。実際に、アーム５の部分１２は、リール２に推力を加えて、それを傾斜平面１３上へ運び、そこでリールは、一時駐止ステーションＳ２に達するまで、重力によって移動する（図２の矢印Ｆを参照されたい）。一時駐止ステーションＳ２は、平行軸２９０を有するアイドルローラ又は軸受け２９を備え、これらは、コア３内に挿入されたマンドレル５０と相互作用して、コアがそれぞれの長手方向軸３００を中心にして回転自在になり、リール２が、ステーションＳ１からステーションＳ２へ移送されるにもかかわらず、自由に回転できるようにする。上記ローラ又は軸受け２９は、傾斜平面１３によって画定される坂路の端部に設けられ、それぞれの軸はリール２の回転軸に平行である、すなわち、上記フレーム１０の側部に対して直角を成し、したがって、ウェブ４と直交する。添付図面に図示された例によれば、フレーム１０の各側部に２つのローラ２９がはめ付けられ、それらの軸は異なった高さに位置し、それにより、コア３の直径に最も正確に適応することができる。

巻き出し装置１はまた、２つの支持アーム１５を示す装置を備え、支持アームは、対応するピン１６によってフレーム１０の上方部分にヒンジ式連結されている。各アーム１５の後端部は、それぞれのピン１６の軸を中心にした、ステーションＳ１に接離する方向の回転を命令する歯車モータ１７と連動する。

各アーム１５の遠位端部１８は、新しいリール２’のコア３内に挿入されたマンドレル５０を支持するような形状のフック２１を支持している。リール２’は、巻き出し装置が使用される工場内で通常に利用可能である橋形クレーン（既知であり、図示しない）によってフック２１上に掛けられる。

リール２’上のウェブの先端部「ＬＴ」の外面に、リール２及び２’によって供給されるウェブを接合するための手段を付着させることが有利であり、当該手段は、たとえば、端部「ＬＴ」の全幅に沿って延在する両面接着テープ片１４から成る、又は同一長さの範囲に沿って塗布された所定量の接着剤から成ることができる。好ましくは、リール２’は、上記端部「ＬＴ」がリール２’の、アーム１５のピン１６に面する側と反対側にあって、平面１３への投影像がステーションＳ１及びＳ２の間にある扇形「ＸＹ」の内部にあるようにして、フック２１上に掛けられる。

各フック２１は、それぞれのアーム１５の遠位端部１８上にヒンジ式連結され、それにシリンダ２２のロッド２４が作用し、そのシリンダのスカートは、２３で表された点でアーム１５にヒンジ式連結されている。簡略化するために、上記シリンダ２２は図１４にのみ示される。

上述したように、歯車モータ１７の起動が、ピン１６を中心としたアーム１５の回転を決定する。上記回転は、フック２１によって支持されているリール２’の降下に、すなわち、リール２’をアーム５に渡す巻き出しステーションＳ１の方へのシフトに対応する。シリンダ２２の起動は、そのロッド２４の後退を伴って、それぞれのフック２１の（図面において反時計回りの）回転を決定して、フックを解放し、アーム１５を初期上昇位置に戻すことができる。

もちろん、リールをステーションＳ１から離れるように移動させて、それを新しいリールと取り替える段階では、上記コーンは開いている、すなわち、それぞれのマンドレル５０から解放されている一方、それらのコーンは、リールがステーションＳ１内に確実に位置付けられた後だけ、マンドレル５０に係合する位置に配置される。

巻き出しステーションＳ１はまた、既知の形式の巻き出し装置の場合のように、互いに所定距離をおいて平行に配置され、それにより、巻き出し中にリールの２つの対応する縁部と相互作用するようにされる１対のベルト２５を備えている。ベルト２５は、それぞれのローラ２７に掛けられてループ状に閉じており、既知の方法で駆動される。ベルトには、テンションを掛けるための既知の形式の装置２６も作用している。実際に、作業中、ベルト２５は常に緊張状態に引き伸ばされ、それにより、巻き出しステーションに面する部分、すなわち、ステーションＳ１に置かれているリールと一時的に接触状態にある部分に、巻き出し中のリールによって一時的に画定される円周の弧に対応する伸張部分を与えるようになっている。

図３は、リール交換作業の段階を示し、ここでは、リール２が空であり、後述する制御ユニット「Ｃ」によって与えられる命令でベルト２５が緩められた後、コーンから適当に取り外される。この状態において、リール２はアーム５によって（図面の左方向に）押されて、ステーションＳ２に到着する一方、巻き出すべき新しいリール２’は、アーム１５上のフック２１によって支持されている。リール２のウェブ４は、ステーションＳ２を排出ローラ６の第１のものにつなぐ直線として示されている。上記ローラ６は、ウェブ４の幅に対応する長手方向の広がりを有するプレス部材３０と向き合う位置にある。言い換えると、プレス部材３０は、ウェブ４に直交する位置にあって作用する。

図４は、新しいリール２’が巻き出しステーションＳ１内に配置された段階を示す（ベルト２５は停止している）。

次に（図５では）、ベルト２５が再起動されて、リール２’を回転させる。もちろん、ベルト２５を再起動する前に、上記コーンをリール２’のマンドレル５０内に導入する。

リール２’をステーションＳ１内に位置付けることにより、同リール２’と、下流側へ移動中のウェブ４との相互作用が決定される。言い換えると、リール２’は、下方へ移動するとき、リール２から到来するウェブ４を途中で捕らえ、また、ステーションＳ２内でローラ又は軸受け２９によってリール２がそれ自体の軸を中心に自由回転することができるので、ウェブ４はリール２’の重量を受けて自動的にたるむ。図７の詳細は、ステーションＳ２内に位置するリール２から到来するウェブの終端部分上に載っているリール２’のウェブの先頭部分「ＬＴ」を示す。

リール２’がステーションＳ１内に位置付けられて、ベルト２５が再起動され、それにより、リール２’が回転し始めると、リール２上のウェブは、ベルト２５とリール２’との間にあるので、前方へ引っ張られる。

（たとえば、両面接着テープ１４で、又は接着されて）接合されるように適当に位置付けられた端部「ＬＴ」と下流側へ移動中のウェブ４との間の接触が、リール２及びリール２’のウェブ間の接続を決定する。初期接続段階が図５に示され、図９により詳細に示されている。リール２’の表面がベルト２５と接触状態にあるので、２つのウェブ間の有効な接着が接触点で行われる。進行中のウェブの全幅に作用する上記プレス部材３０の存在が、このように接続されたウェブの全幅に沿った完全な接着を決定する。図６、及びより詳細には図１０が、プレス部材３０に到着する直前の上記先頭部分「ＬＴ」及び終端部分「ＬＣ」を示している。上記プレス部材３０は、たとえば、ゴムローラから成り、ゴムローラは、第１出口ローラ６に隣接してその軸に平行且つそれに面する軸を有するようにして、上記フレーム１０にヒンジ式連結された対応対のアーム３７に取り付けられており、また、それぞれのヒンジ３８の軸を中心にしたそれらの回転を命令するアクチュエータ３６と連動し、それにより、後述するユニットＣの命令時に、ローラ３０を対向位置の出口ローラ６の方へ、また逆に、それから離れるように移動させることができる。このように、２つのウェブの接合線の移動に合わせてプレス部材３０を起動させ、またその後、ローラ３０を上記第１出口ローラ６から離れるように移動させることによってそれを消勢することが可能である。

巻き出し装置１はまた、カッタ２８も備え、これの作用が図５に示され、また図８により詳細に図示されている。実際に、カッタ２８は、リール２のウェブ４を、リール２’のウェブの端部「ＬＴ」との接合点より上流側で切断し、ほぼ空のリール２によって供給されるウェブの終端部「ＬＣ」の形成を決定する。

カッタ２８は、図８に示される例では、アーム３１の遠位端部によって支持されたブレード３２を有し、アームの近位端部は、ウェブの幅に平行な軸を有するシャフト３３に半径方向に固定されている。シャフト３３の（図面では反時計回りの）回転が、ブレード３２の介入を決定し、ブレードは、ウェブ４の全幅を切断できるような長さに延在している。

それぞれリール２及び２’によって供給されたウェブの終端部「ＬＣ」及び先頭端部「ＬＴ」は、両方が移動中に、すなわち、巻き出し装置の出口又は排出部の方に向かう間、重なり合う。さらに詳しく言うと、図９に詳細に示されているように、上記重ね合わせは、リール２’の表面に沿って、すなわちそれにまさに隣接して始まる。

カッタ２８の制御は、終了間際のリール２のウェブを、時間的に上記重ね合わせ段階の後の段階で、また前の段階（たとえば、平面１３の長さ、すなわちステーションＳ１とＳ２との間の距離との関係において）で切断するようにプログラムされることができる。第１の場合、上記重ね合わせは、リール２及び２’の両方がそれぞれの軸を中心にして回転している間に行われる。第２の場合、上記重ね合わせは、リール２’だけが回転している間に行われ、リール２は、対応のウェブの切断のためにステーションＳ２内に停止中であり、したがって、それの回転を決定する作用を全く受けない。

次に、上述した橋形クレーンを使用して、空リールを離れた位置へ移動させる。

添付図面の図１１〜図１９は、本巻き出し装置のさらなる実施形態に関し、これらの図面では、図１〜図１０の部材と同じものには、同一の英数字を付けて示す。図１１〜図１９に示される例では、リール２及び２’によって供給されたウェブの終端部「ＬＣ」及び先頭端部「ＬＴ」を接合するために、異なった機構が設けられている。空リール２を新しいリール２’と取り替える段階、及び上記端部「ＬＣ」と「ＬＴ」とを重ね合わせる段階は、図１〜図１０を参照しながら上述したように行われる。さらに詳しく言うと、上記接合は、プレス部材３０の代わりに取り付けられた層間結合ユニット９０により、接着よりもむしろ機械的に実行される。ユニット９０のホイール９１は、下側のローラ６に対して接離する移動を命令する対応するアクチュエータ９２と連動して、上記端部「ＬＣ」及び「ＬＴ」がユニット９０に近いとき、ユニットがアクチュエータ９２によって励起されて、ホイール９１を下側のローラ６に近づけ、所定時間後、２つの端部の機械的結合が実現されると、それが消勢されて、ホイール９１がローラ６から離脱する。層間結合ユニット９０の直ぐ上流側に、接合すべき端部「ＬＣ」及び「ＬＴ」の排出を助けるとともに案内する吸引平面９５が取り付けられている。当該平面９５は、フレーム１０に固着された対応するアクチュエータ９７によって命令されて、ウェブに直交するとともにリール２及び２’の回転軸に平行である対応する水平軸９６を中心にして回転するように取り付けられている。アクチュエータ９７は、軸９６を中心にした平面９５の回転（図面において時計回りの回転）を決定し、それにより、図１８に概略的に示されているように、それの位置をステーションＳ１内に位置するリールの直径に合わせることができる。実際に、吸引平面９５は、ステーションＳ１に存在するリールの直径に関係なく、それの接線位置にあり、それは、ウェブ状の材料を層間結合ユニット９０の方へ案内する有効な手段を実現する。平面９５の吸引をカッタ２８と同時に作動させ、所定時間にわたって維持することが有利である。上記平面９５は、（図２０のブロック図にだけ示す）吸引装置９８と連動させられる。もちろん、吸引は、ウェブ状の材料を平面９５上に付着させるが、層間結合ユニット９０に向かうそれの前進を妨害しないような程度である。

さまざまな部材の移動及び命令は、工業自動化技術者には既知の形式で、したがって、図２０のみに概略的に示すプログラマブル電子制御ユニットＣによって自動的に管理されるであろう。特に、制御ユニットＣは、巻き出しステーションＳ１内に位置して同ステーション内のリールの直径を検出することができるセンサ３４に接続されている。センサ３４により、たとえば、図２０に番号３５で特定される、リールを支持するコーン、シリンダ８及び２２、歯車モータ１７、ベルト２５用のテンショナ２６、カッタ２８、層間結合ユニット９０、上記吸引ユニット９８及びプレス部材３０のアクチュエータ３６等のさまざまな部品の移動を調和させることが可能である。制御ユニット「Ｃ」はまた、巻き出し装置に連動させた機械、すなわち、上記リールから巻き出されたウェブを受け取る機械の停止及び再始動段階も命令する。

上記の装置は、１つのリールの巻き出しから次のリールの巻き出しへ迅速且つ容易に移すことができ、２つのリールのウェブの接続の高い安全性及び速度、並びにオペレータの最大限の安全性を保証する。

図面は本発明の可能な実施形態を示すだけであり、本発明の基となる着想から逸脱しない限り、その形及び構造を変更することができることを理解されたい。

リールを交換する連続作業段階中の、本発明に従った装置の可能な実施形態の、よりわかりやすくするために明白な部分及び他のものを省略した概略的な側面図である。 リールを交換する連続作業段階中の、本発明に従った装置の可能な実施形態の、よりわかりやすくするために明白な部分及び他のものを省略した概略的な側面図である。 リールを交換する連続作業段階中の、本発明に従った装置の可能な実施形態の、よりわかりやすくするために明白な部分及び他のものを省略した概略的な側面図である。 リールを交換する連続作業段階中の、本発明に従った装置の可能な実施形態の、よりわかりやすくするために明白な部分及び他のものを省略した概略的な側面図である。 リールを交換する連続作業段階中の、本発明に従った装置の可能な実施形態の、よりわかりやすくするために明白な部分及び他のものを省略した概略的な側面図である。 リールを交換する連続作業段階中の、本発明に従った装置の可能な実施形態の、よりわかりやすくするために明白な部分及び他のものを省略した概略的な側面図である。 図４、図５及び図６の拡大詳細図である。 図４、図５及び図６の拡大詳細図である。 図４、図５及び図６の拡大詳細図である。 図４、図５及び図６の拡大詳細図である。 図１〜図６と同様に表された、本発明に従った装置の別の可能な実施形態を示す図である。 図１〜図６と同様に表された、本発明に従った装置の別の可能な実施形態を示す図である。 図１〜図６と同様に表された、本発明に従った装置の別の可能な実施形態を示す図である。 図１〜図６と同様に表された、本発明に従った装置の別の可能な実施形態を示す図である。 図１〜図６と同様に表された、本発明に従った装置の別の可能な実施形態を示す図である。 図１５の拡大詳細図である。 図１５の拡大詳細図である。 図１５の拡大詳細図である。 図１１〜図１５に示された巻き出し装置から到来するウェブを機械的に接合するための装置を、ウェブの前進方向に対して直角を成す平面で見た概略図である。 本巻き出し装置の部品の一部の間の接続関係を示す簡略化したブロック図である。

Claims (6)

1. 特にウェブ状の紙及び他の材料のリール用の巻き出し装置内でリールを自動交換する装置であって、リールがそれぞれのコア（３）の長手方向軸（３００）を中心にして自由回転し、したがって、巻き出されてそれぞれのウェブ材料を下流側へ供給する巻き出しステーションと、該巻き出しステーション（Ｓ１）の上流側に設けられて、ほぼ空のリール（２）が位置付けられる一時駐止ステーション（Ｓ２）と、該ほぼ空のリール（２）を前記巻き出しステーション（Ｓ１）から前記駐止ステーション（Ｓ２）へ移送するための手段とを備える形式の自動交換装置であって、
   前記駐止ステーション（Ｓ２）内に配置された、前記ほぼ空のリール（２）の前記コア（３）の前記軸（３００）に平行な軸（２９０）を有する複数のアイドルローラ又は軸受け（２９）を備え、前記複数のアイドルローラ又は軸受け（２９）は、前記コア（３）内に挿入されたマンドレル（５０）と相互作用して、前記コア（３）がそれぞれの長手方向軸３００を中心にして回転自在になり、リール（２）が前記巻き出しステーション（Ｓ１）から前記駐止ステーション（Ｓ２）へと移送されるにもかかわらず、自由に回転できるようにされてなり、前記複数のローラ又は軸受け（２９）は、前記駐止ステーション（Ｓ２）に対応して、前記巻き出しステーション（Ｓ１）を該駐止ステーション（Ｓ２）とつなぐ傾斜平面（１３）によって画定される坂路の端部に設けられ、前記複数のアイドルローラ又は軸受け（２９）の軸はリール（２）の回転軸に平行であり、それらの軸は前記コア（３）の直径に最も正確に適応するために異なった高さに位置してなり、前記一時駐止ステーション（Ｓ２）は前記巻き出しステーション（Ｓ１）よりも低い高さにあり、傾斜平面（１３）によって前記巻き出しステーション（Ｓ１）につなげられ、前記ほぼ空のリール（２）が傾斜平面（１３）上を重力によって移動せしめられて前記巻き出しステーション（Ｓ１）から前記駐止ステーション（Ｓ２）へ移送されることを特徴とする自動交換装置。
2. 前記駐止ステーション（Ｓ２）と前記巻き出しステーション（Ｓ１）との間に配置されて動作する自動切断手段を備え、該切断手段は、前記ほぼ空のリール（２）によって与えられる前記ウェブ（４）を切断するためのものであることを特徴とする、請求項１に記載の自動交換装置。
3. 前記巻き出しステーション（Ｓ１）の下流側に設けられかつ前記ほぼ空のリール及び新しいリールによって与えられる前記ウェブの接着部分上に実際に圧力を加えるための圧力手段（３０）を備え、前記圧力は、前記ウェブの横方向に沿って加えられ、また前記接着部分は、前記ほぼ空のリール（２）から巻き出された前記ウェブ（４）の終端部分及び前記新しいリール（２’）の先頭部分であることを特徴とする、請求項１に記載の自動交換装置。
4. 前記ほぼ空のリール（２）から巻き出された前記ウェブの前記終端部分及び新しいリールの先頭部分を機械的に結合する手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動交換装置。
5. 前記終端部分及び前記先頭部分を前記機械的結合手段の方に向けて案内する手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の自動交換装置。
6. 前記切断手段が接続される制御ユニット（Ｃ）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の自動交換装置。

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