JP6429837B2 - 多軸スライサー - Google Patents

Description

本発明は、シート部材を紙管に巻回したロール状の被切断対象物を輪切りに複数切断するための多軸スライサーに関するものである。

一般に、粘着テープ、ビニールフィルム等のシート部材を紙管に巻回してなる巻物製品を製造する場合、まず、巻取り装置によって幅広の状態のシート部材を紙管に巻回して、長尺の被切断対象物（原反）を形成する。そして、被切断対象物をスライサーによって所定の幅で輪切りに切断することにより巻物製品を複数得る。従来、このようなスライサーでは、被切断対象物の紙管の一端を固定手段によって固定し、駆動手段により、被切断対象物を固定手段ごと回転させる。そして、被切断対象物を回転させた状態で、切断手段によって、被切断対象物を所定の幅で切断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−６２７５５号公報

しかしながら、上述の固定手段で被切断対象物の紙管の一端を固定するスライサーでは、次のような問題がある。サイズが大きい巻物製品を製造する場合、大きさに比例して、被切断対象物（原反）の重量が重くなる。このため、固定手段で被切断対象物の紙管を固定し、被切断対象物を回転させると、紙管の固定手段による固定箇所が被切断対象物の重み及び回転による負荷に耐えきれずに千切れることがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的にするところは、被切断対象物が回転する際の紙管の千切れを防止し、高精度に被切断対象物を切断する多軸スライサーを提供することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の態様を例示するものであり、本発明の多様な構成要素の理解を容易にするために、項分けして説明するものである。以下の各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明を実施する最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、または、さらに他の構成要素を付加した態様についても、本発明の一態様になり得るものである。

（１）シート部材を紙管に巻回してなるロール状の複数の被切断対象物を、同時に所望の幅で切断する多軸スライサーであって、
前記被切断対象物の一端を着脱可能に保持する第１保持手段と、
前記被切断対象物の他端を着脱可能に保持する第２保持手段と、
前記第１保持手段を介して、前記被切断対象物を回転させる第１駆動手段と、
前記第２保持手段を介して、前記被切断対象物を回転させる第２駆動手段とを含む、複数の回転駆動軸と、
前記複数の被切断対象物を同時に切断可能な切断手段と、
前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段の回転速度を同期させて、前記複数の回転駆動軸を回転駆動させると共に、前記切断手段を作動させる制御手段と、を備える多軸スライサー（請求項１）。

本項に係る多軸スライサーは、第１保持手段が被切断対象物の一端を保持し、第２保持手段が被切断対象物の他端を保持することで、被切断対象物の両端を保持する構造となるため、重量の大きな被切断対象物を多軸スライサーにセットしても、被切断対象物の重量が両端に均等に掛かり、第１保持手段及び第２保持手段に掛かる重量を軽減するものとなる。更に、被切断対象物が回転した際の回転負荷を分担し、被切断対象物の千切れを防止するものとなる。

また、多軸スライサーは、第１駆動手段が第１保持手段を介して被切断対象物の一端側から回転させ、第２駆動手段が第２保持手段を介して被切断対象物の他端側から回転させることにより、被切断対象物の回転ぶれを防止するものとなる。

更に、多軸スライサーは、制御手段によって、第１駆動手段及び第２駆動手段の回転速度の同期制御、及び、切断手段の作動制御を行うことにより、適切に作動させるものとなる。また、多軸スライサーは、切断手段が複数の被切断対象物を同時に切断することにより、生産効率を上げるものとなる。

（２）上記（１）項において、前記第１保持手段は、前記被切断対象物の前記紙管の内周部に挿入され、前記被切断対象物を固定する固定機構と、
前記固定機構及び前記第１駆動手段を軸方向に移動させる移動手段と、を備え、
前記固定機構は、軸方向の一端側にテーパ部を備え、軸方向に移動可能な拡張テーパ軸と、該拡張テーパ軸を軸方向に移動させる移動部と、前記テーパ部と相補的なテーパ面を有して前記テーパ部に摺接し、前記拡張テーパ軸の軸方向の移動に伴って径方向外側に移動する、周方向に並ぶ複数の拡張ピンと、該複数の拡張ピンを径方向外側から覆い、前記被切断対象物の前記紙管の内周壁を固定するスリーブ体と、前記拡張テーパ軸、前記複数の拡張ピン及びスリーブ体を保持する保持部材と、を有する多軸スライサー（請求項２）。

本項に係る多軸スライサーにおいて、固定機構は、テーパ面を有した複数の拡張ピンを拡張テーパ軸のテーパ部に摺接するように配置し、この複数の拡張ピンを径方向外側から覆うようにスリーブ体を配置している。この複数の拡張ピンは、移動部による拡張テーパ軸の軸方向の移動に伴って径方向外側に移動し、スリーブ体を押圧して、スリーブ体を拡径させる。これにより、固定機構を被切断対象物の紙管の内周部に挿入しているとき、拡張ピンの押圧によって、拡径されたスリーブ体が紙管の内周壁に接触して、紙管の内周壁を固定するものとなる。

（３）上記（２）項において、更に、前記第１保持手段は、切断された前記被切断対象物を前記第１保持手段から取外す切断対象物取外し部を有し、
前記切断対象物取外し部は、前記固定機構の軸方向の一端側に配置され、前記固定機構を挿入する挿入孔を設けた接触板と、該接触板に連結され、前記接触板を前記固定機構の軸方向に移動させるスライド部材と、該スライド部材を駆動するモータと、を備えている多軸スライサー。

本項に係る多軸スライサーにおいて、第１保持手段は、切断対象物取外し部を設けることにより、切断対象物取外し部の接触板（調整板）が第１保持手段の軸方向一端側（第２保持手段と対向する二対の固定機構の先端側）に隣接するようにして配置される。これにより、特に切断された被切断対象物（巻物製品）の幅が、被切断対象物の直径との対比で小さい場合であれば、モータ（サーボモータ）の駆動によってスライド部材を移動させて、被切断対象物の切断後、第１保持手段が第２保持手段と離間する軸方向に移動すると、切断された被切断対象物が切断対象物取外し部の接触板（調整板）に直ちに接触して、第１保持手段から切断された被切断対象物をそぎ落として、第１保持手段から外れる時間を短縮するものとなる。よって、被切断対象物の切断後、次の被切断対象物の切断を開始するタイミングが早められ、巻物製品の生産効率を上げるものとなる。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１項において、前記第１駆動手段は、出力軸と、
前記固定機構のそれぞれに取付けられた複数の第１プーリ、該第１プーリの少なくとも一つと直列に配置されるように前記固定機構の少なくとも一つに取付けられた第２プーリ及び前記出力軸に取付けれた第３プーリと、
前記第１プーリのそれぞれに巻装された第１ベルト及び前記第２プーリと前記第３プーリとに巻装された第２ベルトと、
前記第１プーリと前記第１プーリとの間に設置され、前記第１ベルトの張力を調整する張力調整プーリと、を有する多軸スライサー（請求項３）。

本項に係る多軸スライサーにおいて、第１駆動手段は、第１プーリを固定機構のそれぞれに取付け、第２プーリを第１プーリの少なくとも一つと直列に配置されるように固定機構の少なくとも１つに取付け、第３プーリを出力軸に取付けている。更に、第１ベルトが第１プーリのそれぞれに巻装され、第２ベルトが第２プーリと第３プーリとに巻装されている。このような構成にすることにより、第１駆動手段を駆動させると、出力軸を介して第３プーリが回転し、第３プーリに巻装された第２ベルトも回転して、この第２ベルトの回転により第２プーリが回転する。そして、第２プーリの回転により、この第２プーリが取付けられた固定機構と第２プーリと直列に並んだ第１プーリとが回転し、この回転により第１プーリに巻装された第１ベルトが回転する。そして、第１ベルトの回転より、他方の第１プーリが回転し、他の固定機構が回転する。このように、第１駆動手段の回転を固定機構のそれぞれに適切に伝達するものとなる。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１項において、前記第２保持手段は、前記被切断対象物の前記紙管の内周部に挿入される軸部材と、
前記軸部材の周方向外側に、前記軸部材と対向して前記軸部材と共に回動可能に軸着され、前記紙管の外周部を掴んで固定するチャック機構と、を有し、
前記チャック機構は、前記軸部材との軸着部に対して、軸方向一端側に前記紙管を掴むクランプを設け、軸方向他端側にコロを設けた複数のクランプレバーと、該クランプレバーの前記コロと軸方向に対向し、前記コロが転動案内される複数のテーパ部を有したエキスパンションと、該エキスパンションを前記軸部材の軸方向に移動させるエアアクチュエータと、を有する多軸スライサー（請求項４）。

本項に係る多軸スライサーにおいて、エアアクチュエータによってエキスパッションを軸部材の軸方向に移動させることで、クランプレバーのコロがエキスパンションのテーパ部に転動案内されて、クランプレバーの軸方向他端部を軸部材の径方向外側へと押し出す。その結果、チャック機構のクランプレバーが軸部材の軸着部を支点に回動して、クランプレバーの軸方向一端部のクランプにより、被切断対象物の紙管を掴み固定する。これにより、第２保持手段は、被切断対象物の他端を堅固に保持するものとなる。また、エキスパンションのテーパ部とクランプレバーの他端部とがコロを介して案内されることで、クランプバーの軸方向の移動を円滑にするものとなる。

（６）上記（１）乃至（５）のいずれか１項において、前記制御手段には、前記第２保持手段で前記被切断対象物の他端を保持し、前記第２駆動手段により前記被切断対象物を回転させた状態で、前記第１駆動手段を駆動し、該第１駆動手段の回転速度を前記第２駆動手段の回転速度と同期させ、
前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段の回転速度を同期させた後、前記第１保持手段を前記被切断対象物の一端に挿入して、前記被切断対象物を回転させながら保持し、
前記切断手段を作動させ、前記被切断対象物を所望の幅で切断する制御ロジックを含む多軸スライサー（請求項５）。

本項に係る多軸スライサーにおいて、制御手段は、第２保持手段で被切断対象物の紙管の他端を保持して、第２駆動手段で所定の回転速度へと回転させた後、第１駆動手段を駆動させ、第２駆動手段の回転速度と同期させる。そして、第１保持手段を回転させながら被切断対象物の紙管の一端に挿入し、保持して、被切断対象物の両端から回転させる制御ロジックを含む。これにより、第１駆動手段及び第２駆動手段の回転速度を同期させた状態で、第１保持手段が被切断対象物の一端を保持することで、被切断対象物を回転させても、回転による負荷を第１保持手段と第２保持手段とで分担させるものとなる。また、第１駆動手段と第２駆動手段との回転速度を同期させるロジックを含むことにより、主駆動手段（第２駆動手段）の出力より小さい出力の補助駆動手段（第１駆動手段）を使用したとしても、回転速度を同期させられるので、被切断対象物の回転に影響を及ぼさないものとなる。また、被切断対象物の両端からの回転により、両端の負荷を軽減した状態で、切断手段を作動させる制御ロジックを含むことにより、適切なタイミングで切断を行い、紙管の千切れを防ぐものとなる。更に、制御手段は、被切断対象物の切断後、第１保持手段による被切断対象物の一端の固定を解除し、第１保持手段を移動させて、製品を取り出す制御ロジックを含むことにより、第１保持手段と共に、切断した被切断対象物（製品）が移動され、製品の取り出しが容易になる。

本発明は、以上のように構成したことにより、被切断対象物が回転する際の紙管の千切れを防止し、高精度に被切断対象物を切断する多軸スライサーを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る多軸スライサーの概略側面図である。 図１に示す多軸スライサーの概略正面図である。 図２に示す多軸スライサーの第１保持手段及び第１駆動手段を示す正面図である。 図２に示す多軸スライサーの第１保持手段及び第１駆動手段を示す平面図である。 図４に示す多軸スライサーの第１保持手段の固定機構の部分断面図である。 図１に示す多軸スライサーの第２保持手段の軸部材及びチャック機構の部分断面図である。 第１保持手段及び第２保持手段で被切断対象物を保持した状態の部分断面図である。 図１に示す多軸スライサーの動作フローチャート図である。

以下、本発明の一実施形態に係る多軸スライサーの構成を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。
本発明の多軸スライサー１は、シート部材３ａを紙管３ｂ（図７参照）に巻回したロール状の複数の被切断対象物３（原反）を輪切りに切断し、複数の巻物製品を得る装置である。ここで、本実施形態では、一例として、シート部材３ａは、粘着テープであり、幅広の粘着テープが紙管３ｂに巻回されている。
図１及び図２に示すように、多軸スライサー１は、第１保持手段１１と、第１駆動手段１３と、第２保持手段１５と、第２駆動手段１７と、切断手段１９と、制御手段２１と、被切断対象物搬入台２３と、被切断対象物供給部２５と、製品排出コンベア２７と、を備えている。制御手段２１は、図１及び図２にのみ模式的に示されており、専用又は汎用のコンピュータ、ＰＬＣ（programmable logic controller）、リレー回路等が適切に選択されて用いられるものである。そして、制御手段２１は、後述する第１駆動手段１３の電動機５５、第２駆動手段１７の電動機、切断部８３の駆動部８５、切断刃昇降部８６、切断対象物取外し部３３のサーボモータ４９，４９、移動部３２，３２のサーボモータ５０，５０、移動機構３５のサーボモータ５３及びエアアクチュエータ７８との適切な通信手段を介して、制御信号を授受を行うものである。

第１保持手段１１は、図３〜図５を参照して、第１駆動手段１３と接続されており、固定機構３１と、切断対象物取外し部３３と、ハウジング３４と、移動機構３５（移動手段）と、を備えている。図示の例では、固定機構３１は、並列に配置された多軸構造であり、本実施形態では、２軸で一対の固定機構３１が、さらに二対からなる４軸構造である（図４参照）。この二対の固定機構３１，３１のそれぞれは、軸方向の一端が被切断対象物３の一端を保持する機構（後述参照）を有し、軸方向の他端が移動部３２に取付けられている。二対の固定機構３１は、後述する第１駆動手段１３の電動機５５（図３及び図４参照）によって回転駆動され、また、移動機構３５によって軸方向に移動可能である。二対の固定機構３１，３１は、図５に示すように、拡張テーパ軸３６と、拡張ピン３７と、保持部材３８と、スリーブ体３９と、蓋部４０と、移動部３２（図４参照）と、からなる。

拡張テーパ軸３６は、後述する保持部材３８の第１保持孔４４内において、軸方向に移動可能に配置されている。この拡張テーパ軸３６は、軸方向一端側（被切断対象物３を固定する側）にテーパ部４２が形成され、軸方向他端側が後述する移動部３２，３２のボールネジ部５２，５２と連結されている。拡張ピン３７は、拡張テーパ軸３６のテーパ部４２と摺接するテーパ面４３が形成され、図示の例では、拡張テーパ軸３６のテーパ部４２に対して、周方向に９０°間隔を置いて、４つ設けられている。また、拡張ピン３７は、後述する保持部材３８の第２保持孔４５内に、径方向へと移動可能に配置されている。

保持部材３８は、略円筒状の部材であり、拡張テーパ軸３６を保持する第１保持孔４４と、拡張ピン３７を保持する第２保持孔４５と、スリーブ体３９を配置する段部４６と、が形成されている。第２保持孔４５は、拡張ピン３７の数に対応して、保持部材３８の軸方向一端側の周方向に９０°間隔を置いて４つ形成されている。段部４６は、保持部材３６の軸方向一端側の外周に形成されている。

スリーブ体３９は、図５及び図７を参照して、二重構造で構成され、第１スリーブ３９ａ及び第２スリーブ３９ｂからなる。第１スリーブ３９ａは、剛性や耐久性を持たせるために、金属材料から形成された断面視Ｃ状のリングであり、拡張ピン３７を覆うように、保持部材３８の段部４６に配置されている。第２スリーブ３９ｂは、紙管３ｂに対する当たりを穏やかにするために、ポリエチレン部材から形成された断面視Ｃ状のリングであり、第１スリーブ３９ａの外周を覆って、保持部材３８の段部４６に配置されている。蓋部４０は、保持部材３８の一端側の開口を塞ぐように、取付けられている。

移動部３２は、図４を参照して、平面視で左右一対をなし、各移動部３２，３２に二対の固定機構３１，３１が取付けられている。また、移動部３２，３２は、駆動源であるサーボモータ５０，５０と、このサーボモータ５０，５０の回転を減速する減速機５１，５１と、ボールネジ部５２，５２と、を備えている。すなわち、移動部３２，３２は、制御手段２１によって制御されたサーボモータ５０，５０の駆動によって、ボールネジ部５２，５２を軸方向に移動させ、拡張テーパ軸３６の軸方向の移動を適宜行うためのリニアアクチュエータを構成している。サーボモータ５０，５０は、制御手段２１によって駆動制御され、減速機５１，５１に接続されている。減速機５１，５１は、ボールネジ部５２，５２と接続されている。ボールネジ部５２，５２は、サーボモータ５０，５０からの回転を軸方向への往復運動に変換させ、二対の固定機構３１，３１の拡張テーパ軸３６を軸方向に移動させる。

切断対象物取外し部３３，３３は、切断された被切断対象物３を二対の固定機構３２，３２から取外すものであり、ハウジング３４の両側に設置され（図３参照）、調整板４７（接触板）と、スライド部材４８，４８と、サーボモータ４９，４９と、を備えている。この切断対象物取外し部３３，３３は、切断された被切断対象物３の切断幅の設定に応じて、制御手段２１によって制御されたサーボモータ４９，４９の駆動によって、スライド部材４８，４８を軸方向に移動させ、ハウジング３４に対する調整板４７の位置を適宜変更するためのものである。調整板４７は、略矩形状の平板であり、二対の固定機構３１，３１の軸方向一端側寄り（第２保持手段１５に対向する二対の固定機構３１，３１の先端側）に位置し、二対の固定機構３１，３１のそれぞれを挿通するための挿通孔４７ａが形成されている。スライド部材４８，４８は、ハウジング３４に固定され、調整版４７の両側に取付けれ（図４の紙面左右）、サーボモータ４９，４９と接続されている。サーボモータ４９，４９は、制御手段２１によって駆動制御されている。

移動機構３５は、図４を参照して、第１保持手段１１及び第１駆動手段１３を移動させるスライド手段であり、駆動源であるサーボモータ５３と、ボールネジ部５４と、を有している。サーボモータ５３は、制御手段２１によって駆動制御され、ボールネジ部５４と接続されている。ボールネジ部５４は、二対の固定機構３１，３１、第１駆動手段１３等を支持する支持台４１に連結されており（図２及び図３参照）、サーボモータ５３からの回転を軸方向への往復運動に変換させ、支持台４１を軸方向に移動させる。この支持台４１は、第１保持手段１１及び第２駆動手段１３を支持している（図２及び図３参照）。

第１駆動手段１３は、被切断対象物３の一端を回転させる補助駆動手段であり、図３及び図４を参照して、電動機５５と、複数（二対）の第１プーリ５６と、一対の第２プーリ５７と、第３プーリ５８と、張力調整プーリ５９と、一対の第１ベルト６０と、第２ベルト６１と、回転速度センサ（図示せず）と、を備えている。電動機５５の駆動軸６２（回転駆動軸）には、第３プーリ５８が取付けられている。複数の第１プーリ５６は、二対の固定機構３１，３１の他端（移動部３２側）に取付けている。第２プーリ５７は、各一対の固定機構３１に係る第１プーリ５６の少なくとも一つと直列に配置されるように、二対の固定機構３１，３１の一つ（中心寄りの２つ）に取付けられている。張力調整プーリ５９は、一対の第１プーリ５６，５６との間に配置されている。また、一対の第１プーリ５６，５６と張力調整プーリ５９との各軸が並列に配置され、第２プーリ５７と第３プーリ５８との各軸が並列に配置されている。第１ベルト６０は、第１プーリ５６及び張力調整プーリ５９に巻装されている。第２ベルト６１は、第２プーリ５７と第３プーリ５８とに巻装されている。回転速度センサは、電動機５５の回転速度を検知し、検知した回転速度を制御手段２１に出力する。

図１及び図６を参照して、第２保持手段１５は、第２駆動手段１７と接続されており、軸部材６５と、プッシャバー６６と、チャック機構６７と、スリーブ６８と、チャック機構カバー６９と、被切断対象物受け部７０と、を備えている。軸部材６５は、回転可能にスリーブ６８内に配置され、軸方向一端側にチャック機構６７を取付けている。また、軸部材６５は、プッシャバー６６を挿入するための挿入孔７１と、一端側（被切断対象物の保持側）に後述するチャック機構６７のクランプレバー７３を取付ける軸着部７２が設けられている。プッシャバー６６は、第２駆動手段１７のエアシリンダ（図示せず）の押圧によって、被切断対象物３のスクラップ（廃棄する紙管）を排出するためのものである。

チャック機構６７は、被切断対象物３の紙管３ｂを掴み固定するものであり（図７参照）、クランプレバー７３と、エキスパンション７４と、エアアクチュエータ７８（リニアアクチュエータ）と、を有している。クランプレバー７３は、略中間部が軸部材６５の軸着部７２に回動可能に取付けられ、本実施形態では、軸部材６５の周方向に４つ（図６では、便宜上２つのみ示す）設けられている。また、クランプレバー７３は、軸方向一端側にクランプ７５を、軸方向他端側にコロ７６を有している。

エキスパンション７４は、略リング状の部材であり、後述するスリーブ６８と後述するエアアクチュエータ７８のシリンダスリーブ８０との間に配置されている。このエキスパンション７４は、クランプレバー７３のコロ７６と軸方向に対向するように、コロ７６を案内するテーパ部７７が形成されている。このテーパ部７７は、周方向に９０°間隔で４つ設けられている。

エアアクチュエータ７８は、図６を参照して、エキスパンション７４を軸部材の軸方向に移動させるものであり、ピストン７９と、シリンダスリーブ８０と、空気供給口８１と、を有している。このエアアクチュエータ７８は、制御手段２１によって作動制御され、空気供給口８１からのエア供給により、ピストン７９が軸部材６５の軸方向に移動して、エキスパンション７４を往復移動させる構造となっている。シリンダスリーブ８０は、スリーブ６８と同心上、かつ、径方向外側に取付けられている。ピストン７９は、シリンダスリーブ８０とスリーブ６８との間に配置されている。空気供給口８１は、シリンダスリーブ８０に形成されている。

スリーブ６８は、略円筒状の部材であり、内周部に軸部材６５を収容し、外周部にエアアクチュエータ７８が取付けられている。チャック機構カバー６９は、略円筒状の部材であり、一端側外周部に被切断対象物受け部７０が取付けられ、他端側がシリンダスリーブ８０に取付けられている。被切断対象物受け部７０には、被切断対象物３の紙管３ｂを挿通するための開口８２が形成されている。

第２駆動手段１７は、被切断対象物３の他端を回転させる主駆動手段であり、図示しない電動機、プーリ、ベルト、回転速度センサ及びエアシリンダを備えている。第２駆動手段１７の電動機は、制御手段２１によって制御され、電動機の駆動によって、駆動軸（回転駆動軸、図示せず）を回転させ、軸部材６５を介して被切断対象物３を回転させる。回転速度センサは、電動機の回転速度を検知し、検知した回転速度を制御手段２１に出力する。第２駆動手段１７のエアシリンダは、被切断対象物３のスクラップを排出する際、プッシャバー６６を押圧するためのものである。また、図示の例では、第２駆動手段１７の電動機は、第１駆動手段１３の電動機５５の出力より大きい出力を備えている。

切断手段１９は、図１及び図２を参照して、被切断対象物３の第１保持手段１１の側端部の近傍に位置し、回転可能に保持された円板状の切断刃８４と、駆動部８５とを有した切断部８３と、切断刃昇降部８６とからなる。切断部８３は、第１保持手段１１の固定機構３１の数に応じた数の切断刃８４を備え、本実施形態では、切断刃８４は、４つ設けられている。切断刃８４のそれぞれは、水平方向に並列に配置されている（図２参照）。駆動部８５は、制御手段によって制御されるモータを備えている。切断刃昇降部８６は、切断刃８４を昇降させ、制御手段２１によって駆動が制御されている。

制御手段２１は、前述のごとく、専用又は汎用のコンピュータ、ＰＬＣ、リレー回路等が適切に選択されて用いられるものである。この制御手段２１は、第１駆動手段１３の電動機５５、第２駆動手段１７の電動機、切断部８３の駆動部８５、切断刃昇降部８６、切断対象物取外し部３３のサーボモータ４９，４９、移動部３２，３２のサーボモータ５０，５０、移動機構３５のサーボモータ５３及びエアアクチュエータ７８の作動を制御する制御ロジックを含む。また、制御手段２１は、第１駆動手段１３の回転速度を検知するセンサ（図示せず）及び第２駆動手段１７の回転速度を検知するセンサ（図示せず）からの信号が入力され、各センサからの信号に基づいて演算して、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７の回転速度を同期制御する。

被切断対象物搬入台２３は、図２を参照して、被切断対象物３を多軸スライサー１に搬入するものであり、図示の例では、多軸スライサー１の左側に設置されている。被切断対象物供給部２５は、被切断対象物搬入台２３に載置された被切断対象物３を第１保持手段１１と第２保持手段１５との間に運ぶものであり、制御手段２１によって上下左右方向（図２の紙面上下左右方向）への移動及び被切断対象物３の保持開放動作が制御されている。また、被切断対象物供給部２５は、多軸スライサー１の軸数に応じた複数基設けられたキャリア８９、本実施形態では、４基のキャリア８９を備えている。この４基のキャリア８９は、並列に配置されている。

製品排出コンベア２７は、図１及び図２を参照して、コンベヤ９１と、切断された被切断対象物をコンベヤ９１に運ぶシュート９２と、を備えている。この製品排出コンベア２７は、第１保持手段１１の下部に配置されている。

次に、一実施形態に係る多軸スライサー１の動作について、図８も参照しながら以下に説明する。
まず、長尺の被切断対象物３を被切断対象物搬入台２３（図２参照）に複数載置して、長尺の被切断対象物３を被切断対象物供給部２５のキャリア８９で順次吊持する（図１では４つ）。そして、キャリア８９で吊持された被切断対象物３を第１保持手段１１と第２保持手段１５との間にセットする（ステップＳ１）。

そして、第２保持手段１５で被切断対象物３を保持する（ステップＳ２）。具体的には、図６及び図７を参照して、第２保持手段１５の被切断対象物受け部７０が被切断対象物３のシート部材３ａの軸方向の端面に接触するまで、第２保持手段１５を被切断対象物３に向かって移動させる。被切断対象物受け部７０とシート部材３ａの端部とが接触したとき、被切断対象物３の紙管３ｂは、被切断対象物受け部７０の開口部８２を通過し、チャック機構カバー６９内に挿入され、軸部材６５の紙管受けヘッド６５ａが挿入される。また、第２保持手段１５の移動に伴って、制御手段２１によってエアアクチュエータ７８を作動させ、空気供給口８１からのエアによってピストン７９を軸部材６５の軸方向に移動させることで、エキスパッション７４も軸方向に移動する。このエキスパッション７４の移動に伴い、クランプレバー７３のコロ７６がエキスパンション７４のテーパ部７７に接触して転動案内されて、クランプレバー７３が軸部材６５の軸着部７２を支点に回動して、クランプレバー７３の軸方向他端部が軸部材６５の径方向外側へと押し出される。この結果、クランプレバー７３のクランプ７５が紙管３ｂを掴み、紙管３ｂの内周部が軸部材６５の紙管受けヘッド６５ａの外周部と嵌合し、被切断対象物３が第２保持手段１５に固定される（図７参照）。

そして、第２保持手段１７で被切断対象物３を保持した状態で、制御手段２１によって第２駆動手段１７を駆動制御して、第２保持手段１７を介して被切断対象物３を所定の回転速度で回転させる（ステップＳ３）。

そして、被切断対象物３を切断位置まで移動させる（ステップＳ４ａ）と同時に、制御手段２１によって第１駆動手段１３を駆動して、第１保持手段１１の二対の固定機構３１，３１を回転させる（ステップＳ４ｂ）。なお、切断対象物取外し部３３の調整板４７については、被切断対象物３の切断幅の設定に応じて、制御手段２１によってサーボモータ４９を駆動し、スライド部材４８を移動させて、切断対象物取外し部３３の調整板４７（図４参照）の位置を予め調整しておく。

ここで、第１駆動手段１３による二対の固定機構３１，３１の回転動作について説明する。
まず、制御手段２１（図１及び図２参照）によって、第１駆動手段１３の電動機５５を駆動させ、駆動軸６２を介して第３プーリ５８を回転させる。第３プーリ５８が回転すると、第３プーリ５８に巻装された第２ベルト６１も回転して、この第２ベルト６２の回転により一対の第２プーリ５７（中心寄りの２つ）が回転する。そして、この一対の第２プーリ５７の回転により、中心寄りの２つの第２プーリ５７が取付けられた固定機構３１及び第２プーリ５７と直列に並んだ第１プーリ５６が回転する。これと同時に、第１プーリ５６に巻装された一対の第１ベルト６０が回転し、第１ベルト６０の回転より、他方の第１プーリ５６が回転し、外側の他の固定機構３１も回転する。

そして、第１保持手段１１の二対の固定機構３１，３１を回転させた状態で、二対の固定機構３１，３１を被切断対象物３に向けて移動させる（ステップＳ５）。具体的には、制御手段２１によって、移動機構３５のサーボモータ５３を駆動させ、移動機構３５のボールネジ部５４を移動させ、この移動によって、第１保持手段１１及び第１駆動手段を支持する支持台４１が移動する。このとき、二対の固定機構３１，３１が被切断対象物３の紙管３ｂ内に挿入されるまで（図７参照）、二対の固定機構３１，３１を移動させる。

そして、二対の固定機構３１，３１が移動している間に（ステップＳ５）、制御手段２１によって第１駆動手段１３と第２駆動手段１７との回転速度を同期させる（ステップＳ６）。具体的には、制御手段２１は、第１駆動手段１３の回転速度を検知するセンサ及び第２駆動手段１７の回転速度を検知するセンサからの信号が入力され、各センサからの信号に基づいて演算して、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７の回転速度を同期させる。なお、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７の回転速度が異なっているとき、制御手段２１によって、第１駆動手段１３の電動機５５の出力を調整し、第２駆動手段１７との回転速度と同期させる。

そして、第１駆動手段１３と第２駆動手段１７との回転速度が同期した状態で、第１保持手段１１の二対の固定機構３１，３１で被切断対象物３を保持して固定する（ステップＳ７）。具体的には、制御手段２１によって、移動部３２，３２のサーボモータ５０，５０を駆動させ、移動部３２，３２のボールネジ部５２，５２の移動させ、この移動によって、二対の固定機構３１，３１の拡張テーパ軸３６が軸方向に移動する。この拡張テーパ軸３６の移動に伴って、拡張テーパ軸３６のテーパ部４２と摺接された拡張ピン３７が径方向外側に移動し、第１スリーブ３９ａの内周壁を押圧して、第１スリーブ３９ａを拡径させる（図７参照）。これにより、拡径された第１スリーブ３９ａが第２スリーブ３９ｂを押圧し、拡径した第２スリーブ３９ｂの外周面が紙管３ｂの内周壁に接触して、紙管３ｂを固定する。

そして、制御手段２１によって切断手段１９の駆動部８５を駆動し、切断刃８４を回転させ、更に、切断刃昇降部８６によって、切断部８３の切断刃８４を所定の切断位置まで下降させ、被切断対象物３を切断し、巻物製品（切断された被切断対象物）を複数得る（ステップＳ８）。このとき、制御手段２１によって、切断刃昇降部８６の切断刃８４の下降距離が制御される。

そして、切断刃８４が切断位置に達したとき、切断刃８４を上昇させる（ステップＳ９ａ）と同時に、第１保持手段１１の二対の固定機構３１，３１と被切断対象物３の紙管３ｂとの固定を解除する（ステップＳ９ｂ）。具体的には、ステップ９ｂでは、制御手段２１によって制御された切断刃昇降部８６により、切断刃８４を上昇させると同時に、制御手段２１によって制御されたサーボモータ５０，５０の駆動によって、ボールネジ部５２，５２が移動し、この移動と共に拡張テーパ軸３６も軸方向他端側に移動する。拡張テーパ軸３６の移動によって、拡張ピン３７を押圧する力が弱まり、第２スリーブ３９ｂの弾性力によって拡張ピン３７が径方向内側に移動して、スリーブ体３９と紙管３ｂの内周壁との接触を解いて、固定を解除する。

そして、制御手段２１によって、移動機構３５のサーボモータ５３を駆動させ、二対の固定機構３１，３１に取り付いた巻物製品と共に、二対の固定機構３１，３１を軸方向他端側に移動させる（ステップＳ１０）。その後、二対の固定機構３１，３１に取付けられた巻物製品が切断対象物取外し部３３の調整板４７に接触し、この接触によって、二対の固定機構３１，３１から外れ、製品排出コンベア２７のシュート９２（図１参照）に落下して、コンベヤ９１（図１参照）によって巻物製品が搬送される（ステップＳ１１）。

上記構成を有する一実施形態の多軸スライサー１によると、第１保持手段１１が被切断対象物３の一端を保持し、第２保持手段１５が被切断対象物３の他端を保持することで、被切断対象物３の両端を保持する構造となるため、重量の大きな被切断対象物３をセットしても、被切断対象物３の重量が両端に均等に掛かり、第１保持手段１１及び第２保持手段１５に掛かる重量を軽減することが可能となる。更に、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７によって被切断対象物３が回転した際、紙管３ｂの両端にかかる回転負荷を分担し、被切断対象物３の紙管３ｂの千切れを防止することが可能となる。

また、多軸スライサー１は、第１駆動手段１３が第１保持手段１１を介して被切断対象物３をその一端側から回転させ、第２駆動手段１７が第２保持手段１５を介して被切断対象物３をその他端側から回転させることにより、被切断対象物３の回転ぶれを防止することが可能となる。更に、制御手段２１によって、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７の回転速度の同期制御、及び、切断手段１９の駆動部８５の作動制御を行うことにより、各部を適切に作動させることが可能となる。また、多軸スライサー１は、切断手段１９が複数の被切断対象物３を同時に切断することにより、生産効率を上げることが可能となる。

更に、一実施形態の多軸スライサー１によると、第１保持手段１１によって被切断対象物３を固定する場合、移動機構３５によって第１保持手段１１及び第１駆動手段１３を軸方向に移動させた後、移動部３２，３２のサーボモータ５０，５０の駆動によって、ボールネジ部５２，５２が移動し、この移動によって、拡張テーパ軸３６が軸方向に移動する。これにより、二対の固定機構３１，３１の各々が備える４つの拡張ピン３７が径方向外側に移動し、スリーブ体３９の第１スリーブ３９ａを押圧して、第１スリーブ３９ａを拡径させ、この拡径により、第２スリーブ３９ｂが押圧され、拡径される。この結果、二対の固定機構３１，３１を被切断対象物３の紙管３ｂの内周部に挿入しているとき、拡張ピン３７の押圧によって、拡径されたスリーブ体３９が紙管３ｂの内周壁に接触して、紙管３ｂの内周壁を堅固に固定することが可能となる。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、スリーブ体３９は、金属製の第１スリーブ３９ａの外周面にポリエチレン製の第２スリーブ３９ｂを配置することで、拡張ピン３７によって拡径された第１スリーブ３９ａが第２スリーブ３９ｂの内周面と均一に接触するものとなる。この結果、スリーブ体３９の拡径によって、第２スリーブ３９ｂの外周面と紙管３ｂの内周壁とが面接触するので、第１駆動手段１３からの回転駆動を被切断対象物３に適切に伝達され、二対の固定機構３１，３１の空回りを防ぐことが可能となる。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、移動部３２及び移動機構３５の駆動源としてサーボモータ５０，５０及び５３を用いることにより、制御手段２１からの制御指令に対するレスポンスがよくなるので、移動部３２及び移動機構３５のボールネジ部５２，５２及び５４を迅速に作動でき、二対の固定機構３１，３１と被切断対象物３との固定、及び、被切断対象物３に対する二対の固定機構３１，３１の出し入れを円滑にすることが可能となる。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、切断対象物取外し部３３は、制御手段２１によって制御された切断対象物取外し部３３のサーボモータ４９，４９を駆動させ、スライド部材４８，４８によって切断対象物取外し部３３の調整板４７を二対の固定機構３１，３１の軸方向一端側（第２保持手段と対向する二対の固定機構の先端側）に移動させて、ハウジング３４に対する調整板４７の位置を決めている。これにより、切断された被切断対象物３の幅が被切断対象物の直径との対比で小さい場合であれば、調整板４７を二対の固定機構３１，３１の先端側寄りに配置することで、被切断対象物３の切断後、二対の固定機構３１，３１が第２保持手段と離間する軸方向に移動すると、切断された被切断対象物３が調整板４７に直ちに接触して、二対の固定機構３１，３１から切断された被切断対象物をそぎ落として、二対の固定機構３１，３１から外れる時間を短縮することが可能となる。この結果、被切断対象物３の切断後、次の被切断対象物３の切断を開始するタイミングが早められ、巻物製品の生産効率を上げることが可能となる。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、第１駆動手段１３は、第１プーリ５６を二対の固定機構３１，３１のそれぞれに取付け、第２プーリ５７を各一対の固定機構３１，３１に係る第１プーリ５６の少なくとも一つと直列に配置されるように二対の固定機構３１，３１の少なくとも１つに取付け、第３プーリ５７を駆動軸６２に取付ける。更に、第１ベルト６０が第１プーリ５６のそれぞれに巻装され、第２ベルト６１が第２プーリ５７と第３プーリ５８とに巻装される。このような構成にすることにより、第１駆動手段１３の回転を二対の固定機構３１，３１のそれぞれに適切に伝達することが可能となる。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、制御手段２１によってエアアクチュエータ７８を作動させて、ピストン７９を軸部材６５の軸方向に移動させることで、エキスパッション７４が軸部材６５の軸方向に移動する。このピストン７９の移動により、チャック機構６７のクランプレバー７３のコロ７６がエキスパンション７４のテーパ部７７に転動案内されて、クランプレバー７３の軸方向他端部を軸部材６５の径方向外側へと押し出される。これにより、クランプレバー７３が軸部材６５の軸着部７２を支点に回動して、クランプレバー７３の軸方向一端部のクランプ７５により、被切断対象物３の紙管３ｂを掴み固定することが可能となり、被切断対象物３の他端を堅固に保持することが可能となる。また、エキスパンション７４のテーパ部７７とクランプレバー７３の他端部とがコロ７６を介して案内されることで、クランプバー７３の軸方向の移動を円滑にすることが可能となる。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、制御手段２１は、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７の回転速度を制御した状態で、第１保持手段１１が被切断対象物３の一端を保持することで、被切断対象物３を回転させても、回転による負荷を第１保持手段１１と第２保持手段１５とで分担させることが可能となる。また、図示の例では、第２駆動手段１７（主駆動手段）の出力より小さい出力の第１駆動手段１３（補助駆動手段）を使用しているが、各駆動手段が受け持つ回転マスの大きさは、第２駆動手段１７の電動機の方が大きいことから回転速度を同期させる上では、特に、影響を及ぼさない。また、当然に同じ出力であってもよい。

また、一実施形態の多軸スライサー１によると、制御手段２１は、切断手段１９の切断部８３の駆動部８５及び切断刃昇降部８６を制御することにより、適切なタイミングで切断を行い、紙管３ｂの千切れを防ぐことが可能となる。具体的には、第１保持手段１１及び第２保持手段１５で被切断対象物３の紙管３ｂの両端を保持しながら、第１駆動手段１３及び第２駆動手段１７の回転速度を同期しているときに、切断刃８４を下降させる。この状態では、被切断刃対象物３が切断刃８４との切断時の負荷がかかっても、第１保持手段１１及び第２保持手段１５によって紙管３ｂの両端にかかる負荷が分担されているので、紙管３ｂを千切れ難くすることが可能となる。

なお、一実施形態に係る多軸スライサー１は、被切断対象物３を保持する第１保持手段１１及び第２保持手段１５が４軸構造からなっているが、軸数は、適宜変更することができる。

１…多軸スライサー、３…被切断対象物、３ａ…シート部材、３ｂ…紙管、１１…第１保持部材、１３…第１駆動手段、１５…第２保持手段、１７…第２駆動手段、１９…切断手段、２１…制御手段、６２…駆動軸（回転駆動軸）

Claims (5)

1. シート部材を紙管に巻回してなるロール状の複数の被切断対象物を、同時に所望の幅で切断する多軸スライサーであって、
   前記被切断対象物の一端を着脱可能に保持する第１保持手段と、
   前記被切断対象物の他端を着脱可能に保持する第２保持手段と、
   前記第１保持手段を介して、前記被切断対象物を回転させる第１駆動手段と、
   前記第２保持手段を介して、前記被切断対象物を回転させる第２駆動手段とを含む、複数の回転駆動軸と、
   前記複数の被切断対象物を同時に切断可能な切断手段と、
   前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段の回転速度を同期させて、前記複数の回転駆動軸を回転駆動させると共に、前記切断手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする多軸スライサー。
2. 前記第１保持手段は、前記被切断対象物の前記紙管の内周部に挿入され、前記被切断対象物を固定する固定機構と、
   前記固定機構及び前記第１駆動手段を軸方向に移動させる移動手段と、を備え、
   前記固定機構は、軸方向の一端側にテーパ部を備え、軸方向に移動可能な拡張テーパ軸と、該拡張テーパ軸を軸方向に移動させる移動部と、前記テーパ部と相補的なテーパ面を有して前記テーパ部に摺接し、前記拡張テーパ軸の軸方向の移動に伴って径方向外側に移動する、周方向に並ぶ複数の拡張ピンと、該複数の拡張ピンを径方向外側から覆い、前記被切断対象物の前記紙管の内周壁を固定するスリーブ体と、前記拡張テーパ軸、前記複数の拡張ピン及びスリーブ体を保持する保持部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の多軸スライサー。
3. 前記第１駆動手段は、出力軸と、
   前記固定機構のそれぞれに取付けられた複数の第１プーリ、該第１プーリの少なくとも一つと直列に配置されるように前記固定機構の少なくとも一つに取付けられた第２プーリ及び前記出力軸に取付けれた第３プーリと、
   前記第１プーリのそれぞれに巻装された第１ベルト及び前記第２プーリと前記第３プーリとに巻装された第２ベルトと、
   前記第１プーリと前記第１プーリとの間に設置され、前記第１ベルトの張力を調整する張力調整プーリと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の多軸スライサー。
4. 前記第２保持手段は、前記被切断対象物の前記紙管の内周部に挿入される軸部材と、
   前記軸部材の周方向外側に、前記軸部材と対向して前記軸部材と共に回動可能に軸着され、前記紙管の外周部を掴んで固定するチャック機構と、を有し、
   前記チャック機構は、前記軸部材との軸着部に対して、軸方向一端側に前記紙管を掴むクランプを設け、軸方向他端側にコロを設けた複数のクランプレバーと、該クランプレバーの前記コロと軸方向に対向し、前記コロが転動案内される複数のテーパ部を有したエキスパンションと、該エキスパンションを前記軸部材の軸方向に移動させるエアアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多軸スライサー。
5. 前記制御手段には、前記第２保持手段で前記被切断対象物の他端を保持し、前記第２駆動手段により前記被切断対象物を回転させた状態で、前記第１駆動手段を駆動し、該第１駆動手段の回転速度を前記第２駆動手段の回転速度と同期させ、
   前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段の回転速度を同期させた後、前記第１保持手段を前記被切断対象物の一端に挿入して、前記被切断対象物を回転させながら保持し、
   前記切断手段を作動させ、前記被切断対象物を所望の幅で切断する制御ロジックを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多軸スライサー。

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