JP6754181B2 - ウエブ巻取装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷機や塗工機などの製造ラインに組み込まれ、巻芯を交互に切り替えながら長尺のウエブを連続して巻き取る巻取装置に関する。

このような巻取装置では、巻芯の切替時に、自動的にウエブを切断してその切断端を巻芯に巻き付ける必要があるため、粘着テープを外周面に備えた巻芯（テープ付き巻芯）が一般に使用されている。

例えば、特許文献１には、テープ付き巻芯に押えローラでウエブを押し付けて、走行するウエブを挟持し、その挟持位置の下流側の位置で、カッタ刃を回動させることにより、表面を突き切るようにウエブを切断することで、その切断端を巻芯に巻き付ける巻取装置が開示されている。

その巻取装置では、ウエブを切断する際、切断端の先端部分はテープ付き巻芯から浮き上がるが、その浮いた先端部分を、シワを発生させることなくテープ付き巻芯に巻き取れるように、カッタ刃の周速度をテープ付き巻芯の表面の周速度よりも速く設定するとともに、切断端の先端部分を刷毛でテープ付き巻芯に押し付けるようにしている。それにより、１００ｍ／分程度の比較的速い巻取速度で、安定した切り替えを実現している。

しかし、テープ付き巻芯は、表面が粘着するため、扱い辛い。そのため、粘着テープの無い、テープレスの巻芯（以下、単に巻芯ともいう）が使用できる巻取装置が要望されており、これまでも様々な巻取装置が提案されている。

例えば、特許文献２には、粘着の代わりに静電気を利用してウエブを巻芯に巻き付ける巻取装置が提案されている。その巻取装置では、特許文献１の巻取装置と同様に、巻芯と押付ローラとで走行するウエブを挟持し、カッタ刃でウエブを切断してその切断端を巻芯に巻き付けているが、その際、静電気を発生させる非接触の帯電用電極（チャージングバー）を用いて、巻芯やウエブを帯電し、静電気の吸着によってウエブを巻芯に付着させている。

図１に示すように、特許文献２では、そのチャージングバーの設置箇所として３箇所が示されている。第１の設置箇所は、挟持位置に向かう巻芯Ｃの外周面の近傍であり、巻芯Ｃが帯電されるようにチャージングバー３０１が設置されている。第２の設置箇所は、挟持位置に向かうウエブＷの表面の近傍であり、ウエブＷが帯電されるように、ウエブＷの内面（巻芯Ｃに巻き付けられる面）側にチャージングバー３０２が設置されている。第３の設置箇所は、挟持位置から切断位置に向かうウエブＷの表面の近傍であり、ウエブＷが帯電されるように、ウエブＷの外面側にチャージングバー３０３が設置されている。

特開平８−２８１５９４号公報 特開昭５８−２２００３８号公報

印刷機等のライン速度は益々高速になってきており、それに伴って、巻取装置も、高速走行するウエブを安定して巻き取ることが必要になってきている。例えば、従来であれば、２０ｍ／分程度の速度で走行するウエブを巻き取ることができればよかったのが、近年では、２００ｍ／分以上で高速走行するウエブを安定して巻き取ることが求められるようになってきている。

そのため、本出願人は、テープレスの巻芯を用いて、少なくとも１００ｍ／分程度、好ましくはそれ以上での比較的速い巻取速度で、安定した切り替えが実現できる巻取装置を開発している。

そのような状況の下、本発明者が、静電気の利用を検討したところ、走行するウエブや回転する巻芯を帯電させるのは難しく、特に、巻取速度が速くなると、特許文献２のようなチャージングバーの設置箇所では、静電気の吸着でウエブを巻芯に巻き付けられないことがわかった。

そこで本発明の目的は、高速の巻取速度であっても、テープレスの巻芯を用いて安定した切り替えが実現できるウエブ巻取装置を提供することにある。

本発明は、表面が粘着しない巻芯を交互に切り替えながら、１００ｍ／分以上の高速で走行するウエブを連続してロール状に巻き取り可能なウエブ巻取装置に関する。

前記巻取装置は、
前記巻芯を個別に装着して回転制御する一対の軸支部を有し、前記ウエブの巻き取りが行われる巻取位置と、前記巻芯の入れ替えが行われる待機位置とに、前記巻芯の位置を交換するターレット、
切り替え時に、前記巻取位置に位置する巻取前の前記巻芯である新巻芯の近傍に進出することにより、前記待機位置に位置する前記巻芯に巻き取られて走行する前記ウエブを、前記新巻芯とで挟持するニップローラ、
前記ニップローラと前記新巻芯とが前記ウエブを挟持する挟持位置から下流側に離れた位置で前記ウエブを切断するカッター、
前記新巻芯の近傍で静電気を発生させるチャージングバー、
を備える。

前記チャージングバーは、前記新巻芯に沿って延びるように配置されるバー本体と、前記バー本体に横並びに配置され、電圧の印加によって放電する複数の放電針と、を有している。そして、前記放電針が、前記新巻芯に前記ウエブが最初に接するウエブ受入位置の方に向けられた状態で、前記ウエブ受入位置に向かう前記新巻芯と前記ウエブとの間の隙間に放電することにより、当該新巻芯および当該ウエブの双方を帯電させるように構成されている。

すなわち、このウエブ巻取装置によれば、詳細は後述するが、空気層による阻害を受けることなく走行するウエブや回転する新巻芯を帯電させることができ、巻取速度が高速でも静電気による吸着力が得られるので、テープレスの巻芯を用いて安定した切り替えが実現できるようになる。

特に、前記チャージングバーが、新巻芯の近傍に進出可能な第１支持部材に取り付けられており、切り替え時に、前記ウエブ受入位置に向かって変位するように構成するのが好ましい。

そうすれば、放電針をウエブ受入位置の近くに位置させることができるので、より効果的に放電させることができる。

更には、静電気を除去する除電装置を備え、放電が行われる前記隙間に向かう前記新巻芯の表面が、前記除電装置によって除電されるようにするのが好ましい。

ウエブ受入位置においてウエブ及び新巻芯の双方が同時に帯電されるため、新巻芯が再度帯電される際に、新巻芯に電位が残存し、ウエブとの電位差が小さくなるおそれがあるが、その前に除電装置によって新巻芯が除電されるので、ウエブとの大きな電位差を安定して確保できる。放電を行わなければ、新巻芯や新巻芯に巻き付けられたウエブを除電できるので、本来は好ましくないロールの帯電も抑制できる。

更には、前記チャージングバーと協働して前記ウエブを帯電させる帯電補助部材、を備え、切り替え時には、前記帯電補助部材が、放電が行われる前記隙間に面した前記ウエブの表面の反対側に沿って配置されるように構成するのが好ましい。

そうすれば、ウエブを効率よく帯電させることができ、より強い吸着力を得ることができる。

この場合、前記帯電補助部材が、前記ニップローラを変位可能に支持している第２支持部材に取り付けられているようにするとよい。

そうすれば、ニップローラに対して帯電補助部材を位置決めできるので、簡単な構成で、帯電補助部材をウエブの直ぐ近くに位置させることができる。

前記ウエブ巻取装置は、例えば、前記カッターは、基端部が回動可能に支持されて先端部に切刃が取り付けられた回動腕を有し、前記回動腕が回動することによって、前記切刃が前記ウエブの表面を突き切るように構成され、前記回動腕の先端部に取り付けられる押付装置、を更に備え、前記新巻芯の表面の周速度よりも速い周速度で前記切刃が前記ウエブを切断し、前記押付装置で、前記切刃で切断された前記ウエブの端部を、前記新巻芯に押し付けるように構成するとよい。

そうした場合、押付装置によるウエブの押し付け作用と、切断速度の制御による作用と、静電気による吸着作用との組み合わせにより、高速な巻取速度での安定した切り替えが実現できる。

また、前記ウエブ巻取装置は、切り替え時に、前記新巻芯の近傍に進出することにより、前記待機位置に位置する前記巻芯に巻き取られて走行する前記ウエブを、前記新巻芯の一部に巻き付ける巻付ローラ、を更に備え、前記ニップローラは、切り替え時に、前記新巻芯に巻き付いている前記ウエブの下流側の部位を前記新巻芯とで挟持し、前記カッターは、前記新巻芯に沿って切刃をスライドさせるアクチュエータを有し、前記ウエブを、前記切刃によって一方の側縁から切り裂いて切断するように構成してもよい。

この場合も、新巻芯の一部へのウエブの巻き付け作用と、ウエブの切り裂きによる作用と、静電気による吸着作用との組み合わせにより、高速な巻取速度での安定した切り替えが実現できる。

本発明のウエブ巻取装置によれば、高速の巻取速度であっても、テープレスの巻芯を用いて安定した切り替えができるようになる。

従来のチャージングバーの設置箇所を示す図である。 検討を行ったチャージングバーの設置箇所を示す図である。 検討を行ったチャージングバーの設置箇所を示す図である。 検討を行ったチャージングバーの設置箇所を示す図である。 検討を行ったチャージングバーの設置箇所を示す図である。 本発明でのチャージングバーの設置箇所を示す図である。 本実施形態のウエブ巻取装置を示す概略図である。 切り替え時におけるウエブ巻取装置の要部を示す概略拡大図である。 切り替え時におけるウエブ巻取装置の要部を示す概略拡大図である。 巻き取り時におけるウエブ巻取装置の状態を示す概略図である。 移行時におけるウエブ巻取装置の状態を示す概略図である。 切り替え時におけるウエブ巻取装置の状態を示す概略図である。 別の実施形態のウエブ巻取装置を示す概略図である。 別の実施形態のウエブ巻取装置の切り替え時における状態を示す概略図である。 切り替え試験の結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

（チャージングバーの設置箇所）
図２に、検討を行ったチャージングバー９の設置箇所について具体的に示す。検討を行ったウエブ巻取装置の基本的構成は、特許文献１の装置と同様である。ただし、巻芯Ｃはテープレスである。

すなわち、テープレスの巻芯Ｃにニップローラ５で押し付けることにより、走行するウエブＷを挟持し、その挟持位置ＮＰの下流側の位置で、巻芯Ｃの表面の周速度よりも速い周速度でカッター６の切刃６３を回動させ、表面を突き切るようにウエブＷを切断する。そして、その切断端の先端部分をブラシ体７０で巻芯Ｃに押し付け、その切断端の先端部分を巻芯Ｃに巻き付けるようにして、巻芯Ｃの切り替えが行われる。

このようなウエブ巻取装置の各箇所に１つのチャージングバー９を設置し、５０〜１００ｍ／分の高速でウエブＷが安定して巻き取れるか否かを確認した。

その結果、巻芯Ｃの表面に放電針９ｂを向けた状態で、挟持位置ＮＰに向かう巻芯Ｃの近傍にチャージングバー９を設置した場合には、挟持位置ＮＰから離れた位置（ポイントＡ、引用文献２の第１の設置箇所に相当）や、挟持位置ＮＰの近傍の位置（ポイントＢ）のいずれの場合であってもウエブＷを安定して巻き取ることができなかった。

また、ウエブＷの表面に放電針９ｂを向けた状態で、挟持位置ＮＰに向かうウエブＷの内面の近傍にチャージングバー９を設置した場合（ポイントＣ、引用文献２の第２の設置箇所に相当）や、挟持位置ＮＰに向かうウエブＷの外面の近傍にチャージングバー９を設置した場合（ポイントＤ）のいずれの場合であっても、ウエブＷを安定して巻き取ることができなかった。

更に、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、２つのチャージングバー９を設置し、チャージングバー９の設置数を増やすことで、高速でウエブＷが安定して巻き取れるか否かも確認した。

具体的には、図３Ａに示すように、先のポイントＡ及びポイントＣの双方に設置した場合や、図３Ｂに示すように、先のポイントＣに並べて設置した場合、図３Ｃに示すように、先のポイントＣ及びポイントＤの双方に設置した場合について確認した結果、いずれの場合もウエブＷを安定して巻き取ることができなかった。

その主たる原因は、ウエブＷや巻芯Ｃの表面に伴って移動する空気層が、ウエブＷや巻芯Ｃの帯電を阻害していることにあると推定された。

すなわち、チャージングバー９では、その放電針９ｂに高電圧が印加されることにより、放電針９ｂの近傍にプラスやマイナスのイオンを発生する。ウエブＷや巻芯Ｃに吸着力が発生するのは、そのイオンがウエブＷや巻芯Ｃの表面に作用してウエブＷや巻芯Ｃが帯電するからである。

走行するウエブＷや回転する巻芯Ｃの場合、周辺から空気を巻き込みながら、ウエブＷや巻芯Ｃとともにその表面上の空気層も移動する。そのため、巻芯ＣやウエブＷの表面に放電針９ｂを向けて放電した場合、流動する空気層にイオンが阻まれてウエブＷや巻芯Ｃの表面にイオンがほとんど作用しなくなり、ウエブＷや巻芯Ｃを帯電できないことが原因と推定された。

特に、巻取速度が速くなると、ウエブＷや巻芯Ｃの表面上の空気層の流動も大きくなるため、更に帯電が困難になる。電圧を高めてイオン量を増加することも考えられるが、電圧を高めるとスパークが発生するため、印加できる電圧には上限があり、また、スパークが発生し得る電圧まで高めても、満足のいく吸着力は得られなかった。

このような様々な検討を行った結果、巻取速度が高速でも、満足のいく吸着力が得られるピンポイントの設置条件を見出した。すなわち、図４に示すように、チャージングバー９を、巻芯ＣにウエブＷが最初に接する位置（ウエブ受入位置）である、挟持位置ＮＰの上流側の近傍に設置し、放電針９ｂを挟持位置ＮＰの方に向けた状態で、挟持位置ＮＰに向かう巻芯ＣとウエブＷとの間の隙間に放電させた場合には、巻取速度が高速でも、満足のいく吸着力が得られることを見出した。

このようにチャージングバー９を設置した場合、イオンは、ウエブＷ及び巻芯Ｃの双方の表面上の空気層の流れに乗って挟持位置ＮＰに運ばれ、そこで密着するウエブＷと巻芯Ｃの双方に挟み込まれるため、直接これらに作用する。従って、空気層による阻害を受けることなく、ウエブＷ及び巻芯Ｃを帯電させることができるので、満足のいく吸着力が得られると考えられる。

詳しくは、図４に示す巻芯Ｃの回転軸が延びる方向から見て、巻芯Ｃの回転方向を挟持位置ＮＰから９０度戻った位置での巻芯Ｃの表面に対する接線ＴとウエブＷと巻芯Ｃの表面とで区画される、横断面Ｖ字状の隙間で放電されるように、チャージングバー９を設置するのが好ましい。そうすれば、挟持位置ＮＰに真っ直ぐ向かうウエブＷの表面の空気層の流れと、挟持位置ＮＰに巻き込まれる巻芯Ｃの表面の空気層の流れとにより、挟持位置ＮＰに効率よくイオンを送り込むことができる。

特に、チャージングバー９は、ウエブＷと略平行な状態で、ウエブＷの近傍に設置するのが好ましい。挟持位置ＮＰに真っ直ぐ向かうウエブＷの表面に伴う空気層に多くのイオンを乗せることができるので、よりいっそう効率的にイオンを挟持位置ＮＰに送り込むことができる。

（ウエブ巻取装置）
図５に、本実施形態のウエブ巻取装置１を示す。このウエブ巻取装置１は、ロール状の原反から、例えば、ＰＥＴやＯＰ、ＣＰ等、合成樹脂製のウエブＷを連続的に巻き出しながら、そのウエブＷに印刷や塗工を行って、再度、ロール状に巻き取っていく、いわゆるロールツーロール方式の印刷機や塗工機の製造ライン（図示せず）の最終工程に使用される。ウエブ巻取装置１は、製造ラインを止めることなく、巻芯Ｃを自動的に交互に切り替えながら、連続してウエブＷをロール状に巻き取るように構成されている。

このウエブ巻取装置１は、外周面に粘着テープの無い、長さ１〜２ｍ程度の円筒形状をした厚紙製の巻芯Ｃが使用できるように構成されている。すなわち、このウエブ巻取装置１では、一般的なテープレスの巻芯Ｃがそのまま使用できる。特に、このウエブ巻取装置１の場合、直径が６インチ以下の比較的小径な巻芯Ｃが使用可能であり、そのような小径の巻芯Ｃに対し、１００ｍ／分以上の高速で走行するウエブＷを、安定して切り替えできるように工夫されている。

ウエブ巻取装置１には、ターレット３、ニップローラ５、カッター６、ニアローラ８、チャージングバー９、除電プレート１０（除電装置の一例）、ダンサローラ１１、各種ガイドローラＲなどが備えられていて、これら装置が、フレーム１５ａやベース１５ｂなどからなる支持体１５に組み付けられている。ニップローラ５等はアーチ形状のフレーム１５ａに設置されていて、そのフレーム１５ａに隣接するように、ベース１５ｂの上にターレット３が設置されている。なお、ターレット３やニップローラ５等、回動する各装置の中心軸は、互いに平行に配置されていて、ウエブＷの走行方向と直交する方向（軸方向）に延びている。

ターレット３は、一対の支持プレート３１，３１、主軸３２、一対の軸支部３６，３６、一対の主軸受部３４，３４、一対の補助ローラ３３ａ，３３ａなどで構成されている（２軸ターレット方式）。各支持プレート３１は、十字状の同一部材からなり、軸方向に離れて互いに対向している。主軸３２は、これら支持プレート３１の中心を貫通した状態でこれら支持プレート３１に固定されている。

両支持プレート３１，３１の間には一対の横リブ３３，３３が架設されている。主軸３２の両端は、ベース１５ｂに設置された一対の主軸受部３４，３４によって回転自在に支持されており、一方の主軸受部３４には、ターレット３を制御可能に回転させる駆動モータ（図示せず）が連結されている。各横リブ３３の外周側には、支持プレート３１の中心に対して対称状に、巻芯Ｃの切り替え時に使用される補助ローラ３３ａが、回転自在な状態で設置されている。

一対の軸支部３６，３６は、これら一対の補助ローラ３３ａ，３３ａと直交するように、支持プレート３１の中心から離れた位置に対称状に配置されている。各軸支部３６は、両支持プレート３１，３１の対向面に対向して配置された一対の突軸を有しており、これら一対の突軸に、巻芯Ｃの両端部が着脱可能に装着される。各軸支部３６の突軸の一方には巻取モータが連結されており、軸支部３６に装着される巻芯Ｃは、回転制御可能となっている（中心駆動巻取方式）。

ターレット３は、ウエブＷの巻き取りが行われる巻取位置と、巻芯Ｃの入れ替えが行われる待機位置とに、両軸支部３６，３６に装着された巻芯Ｃの位置が交換されるように回転制御される。図５において、フレーム１５ａに近い左側の軸支部３６のある位置が巻取位置であり、右側の軸支部３６のある位置が待機位置である。

主軸３２の周囲には、一対の軸支部３６，３６に対応した一対の補助アーム構造体３７，３７が点対称状に設置されている。各補助アーム構造体３７は、各支持プレート３１の近傍に配置された２つの補助アーム３７ａを有し、両補助アーム３７ａ，３７ａの一端の間には、ウエブＷの巻き取り時に使用されるタッチローラ３７ｂが回転自在に軸支されている。各補助アーム構造体３７は、各補助アーム３７ａの他端側に位置する軸部を中心に揺動し、巻取位置に位置する巻芯ＣにウエブＷを巻き取って形成されるロールの外周面に、所定の荷重でタッチローラ３７ｂが接するように、制御可能に構成されている。

ニップローラ５は、フレーム１５ａに設置されたローラ支持体５１（第２支持部材）に取り付けられている。ローラ支持体５１は、軸方向に離れて対向するとともに、一方の端部がフレーム１５ａに回動自在に軸支された一対のローラ支持アーム５１ａ，５１ａと、これらローラ支持アーム５１ａを揺動させるシリンダ５１ｂと、を有している。ニップローラ５は、これらローラ支持アーム５１ａ，５１ａの他方の端部に回転自在に軸支されている。

ローラ支持アーム５１ａが揺動することにより、ニップローラ５は、巻取位置に位置する巻取前の巻芯Ｃ（新巻芯Ｃｎ）の近傍に進出し、新巻芯Ｃｎの下部にその表面を押し付ける切替位置と、新巻芯Ｃｎから下方に大きく離れて位置する非切替位置と、に切替制御可能に構成されている。ニップローラ５が切替位置に位置することにより、待機位置に位置する巻芯Ｃに巻き取られて走行するウエブＷは、ニップローラ５の外周面と新巻芯Ｃｎの外周面とで挟持される。このウエブ巻取装置１では、この挟持位置が新巻芯ＣｎにウエブＷが最初に接するウエブ受入位置となっている（挟持位置ＮＰともいう）。

カッター６は、切断補助ローラ６１とともに、フレーム１５ａに設置されたカッター支持体６２に設置されている。カッター支持体６２は、軸方向に離れて対向するとともに、上側の端部が巻取位置よりも下方でフレーム１５ａに回動自在に軸支された一対のカッター支持アーム６２ａ，６２ａと、これらカッター支持アーム６２ａ，６２ａを揺動させるシリンダ６２ｂと、を有している。

各カッター支持アーム６２ａは、ターレット３の側に向かって下端部がＪ字状に屈曲した形状を有し、これらカッター支持アーム６２ａの下端部の突端間に、カッター６と切断補助ローラ６１とが取り付けられている。両カッター支持アーム６２ａ，６２ａが揺動することにより、カッター６及び補助ローラ３３ａは、新巻芯Ｃｎの側に進出する切替位置と、新巻芯Ｃｎから下方に大きく離れて位置する非切替位置と、に切替制御可能に構成されている。

図６に詳しく示すように、カッター６は、切刃６３、一対の回動腕６４，６４などで構成されている。各回動腕６４の基端部は、各カッター支持アーム６２ａに回動可能に支持されており、各回動腕６４の先端部に、横長な切刃６３が架け渡すように取り付けられている。切刃６３は、これら回動腕６４が、跳ね上げられるように揺動することにより、挟持位置ＮＰから下流側に離れた位置を通って、ウエブＷの表面を突き切ってウエブＷを切断するように構成されている。

カッター６は、両カッター支持アーム６２ａ，６２ａの間に収容されており、切断時に回動腕６４が揺動するように制御される。切刃６３で切断されて浮き上がるウエブＷの端部を新巻芯Ｃｎに適切に巻き付けるため、回動腕６４の揺動速度は、切刃６３が、新巻芯Ｃｎの表面の周速度よりも速い周速度でウエブＷを切断するように設定されている。

切刃６３の外周側には、切刃６３に沿って２列に延びる一対のブラシ体７０，７０（押付装置の一例）が取り付けられている。これらブラシ体７０は、切刃６３が新巻芯Ｃｎの側方を通過する際に、新巻芯Ｃｎの表面に接触し、切刃６３で切断されたウエブＷの端部を新巻芯Ｃｎに押し付けるように構成されている。

チャージングバー９は、フレーム１５ａに設置されたバー支持体９１（第１支持部材）に設置されている。バー支持体９１は、軸方向に離れて位置するフレーム１５ａの両側壁に設けられた一対のスイング板９１ａ，９１ａと、これらスイング板９１ａ，９１ａを揺動させるシリンダ９１ｂと、各スイング板９１ａの先端部の間に架設され、スイング板９１ａから突出可能なスライド部９１ｃと、そのスライド部９１ｃをスライドさせるサブシリンダ９１ｄと、を有している。

図７に詳しく示すように、チャージングバー９は、静電気を除去する除電ブラシ９２（除電装置の一例）とともに、スライド部９１ｃに、金属導体であるブラケット９３を介して取り付けられている。

チャージングバー９は、軸方向に延びる横長なバー本体９ａと、バー本体９ａに等間隔で横並びに配置された複数の放電針９ｂと、を有している。これら放電針９ｂは、直流高電圧発生装置９４に接続されており、例えば、１０〜３０ｋＶの正又は負の電圧が印加できるように構成されている。このチャージングバー９では、負の電圧が放電針９ｂに印加されるようになっており、放電針９ｂの周辺にマイナスのイオンが発生する。

除電ブラシ９２は、電気伝導性に優れた素材で構成されており、巻芯Ｃよりも横長に形成されていて、軸方向に延びるように配置されている。除電ブラシ９２は、電気電導性に優れたブラシ支持部９２ａを介して、チャージングバー９の上側でブラケット９３に支持されており、バー支持体９１やフレーム１５ａを通じてアース（接地）されている。

切り替え時には、巻取位置から離れた待機位置からスイング板９１ａが揺動し、その先端部が巻取位置の近傍に進出した後、スライド部９１ｃが突出する。それにより、チャージングバー９及び除電ブラシ９２は、ウエブＷや新巻芯Ｃｎに接触すること無く挟持位置ＮＰに接近し、適切な位置に配置される。具体的には、チャージングバー９は、挟持位置ＮＰの上流側の近傍に変位し、放電針９ｂを挟持位置ＮＰの方に向けた状態で、その先端部が、挟持位置ＮＰに向かう新巻芯ＣｎとウエブＷとの間の横断面Ｖ字状の隙間（放電隙間ともいう）に入り込み、放電隙間に放電できる位置に配置される。

除電ブラシ９２は、放電隙間に向かう新巻芯Ｃｎの表面に、その先端が接する位置（除電位置）に配置される。除電位置は、新巻芯Ｃｎにおいて挟持位置ＮＰから回転方向を、少なくとも半周以上進んだ位置にするのが好ましい。そうすることで、静電気の吸着力で、ウエブＷの切断した端部を確りと安定して新巻芯Ｃｎに巻き付けることができる。

除電プレート１０は、電気伝導性に優れた横長なプレートであり、ブラケット１０ａを介してローラ支持アーム５１ａに取り付けられている。除電プレート１０は、これらブラケット１０ａやローラ支持アーム５１ａを通じてアース（接地）されている。切り替え時には、除電プレート１０は、放電隙間に面したウエブＷの表面の反対側に沿って位置するように、ローラ支持アーム５１ａに取り付けられている。

ニアローラ８は、フレーム１５ａに設置されたスライド機構８１に設置されている。スライド機構８１は、軸方向に離れて位置するフレーム１５ａの両側壁に設けられた一対のスライダー８１ａ，８１ａを有している。両スライダー８１ａ，８１ａは、巻取位置と略同じ高さを略水平にスライドし、その突端部がターレット３の側に向かって進退するように構成されている。両スライダー８１ａ，８１ａの突端部の間に、ニアローラ８と、ニアローラ８を補助するサポートローラ８１ｂとが回転自在に軸支されている。ニアローラ８は、サポートローラ８１ｂよりもターレット３の側に配置されている。

両スライダー８１ａは、巻き取り時にはロールに対して、ニアローラ８が一定の隙間を保持するように制御される。切り替え時には、両スライダー８１ａは後退し、ニアローラ８が新巻芯Ｃｎから離れて位置するように制御される。

各種ガイドローラＲ及びダンサローラ１１は、ウエブＷが巻き掛けられて、その走行方向を所定の方向に誘導するようにフレーム１５ａの側壁間に回転自在に軸支されている。ダンサローラ１１は、ウエブＷの走行距離を一時的に増減できるように、フレーム１５ａに変位可能な状態で支持されている。

＜ウエブ巻取装置の動作＞
図８に、巻き取り時におけるウエブ巻取装置１の状態の一例を示す。巻き取り時には、ニップローラ５、カッター６、チャージングバー９は、巻取位置から離れた非切替位置に待機している。各軸支部３６には、直径が６インチの巻芯Ｃが装着されており、巻取位置に位置する巻芯Ｃに、各種ガイドローラＲ、ダンサローラ１１、サポートローラ８１ｂ、ニアローラ８に誘導されて、１００ｍ／分以上の高速で走行するウエブＷが巻き取られている。ロールの直径が所定の大きさになるまで、連続してウエブＷの巻き取りが行われる。

巻き取り時には、ウエブＷの張力やタッチローラ３７ｂの荷重は適正に調整される。また、ニアローラ８は、直径が次第に大きくなるロールとの間に一定の隙間を保持するように後退する。ニアローラ８とロールとの間を、ウエブＷの走行距離の短い一定の隙間に保つことで、ウエブＷの長手方向に発生する縦シワ（トラフ）を抑制することが可能になり、空気の巻き込み量を減少させることができる。これらの結果、直径の小さい巻芯Ｃに高速で巻き取っても、シワやスリップなどのウエブＷの巻き取り時に発生する不具合を効果的に抑制することができる。

そうして、ロールの直径が所定の大きさになると、切り替え処理が行われる。具体的には、補助アーム構造体３７の一方が揺動制御されることにより、ロールに接していたタッチローラ３７ｂが離脱する。そして、ターレット３が回転し（図８において半時計回り）、両軸支部３６，３６の位置が交換される。それにより、図９に示すように、待機位置に有った巻取前の巻芯Ｃは巻取位置に移動し、次にウエブＷを巻き取る新巻芯Ｃｎが構成される。巻取位置に有ったロールは待機位置に移動し、走行するウエブＷは、一方の補助ローラ３３ａに巻き掛けられてＶ字状に誘導され、継続して待機位置で巻き取られる。なお、切り替え時の新巻芯Ｃｎは、走行するウエブＷに対して適切な速度で回転するように制御される。

続いて、図１０に示すように、スイング板９１ａが揺動して、その先端部が巻取位置の近傍に進出した後、スライド部９１ｃが突出し、チャージングバー９及び除電ブラシ９２は、適切な位置に配置される。それにより、除電ブラシ９２が新巻芯Ｃｎの表面に接触し、その接触位置より回転方向の進行側に位置する新巻芯Ｃｎの表面は、除電ブラシ９２によって除電される。

そうして、ローラ支持アーム５１ａ及びカッター支持アーム６２ａが揺動されることにより、ニップローラ５及びカッター６が、巻取位置の近傍に進出する。それにより、ウエブＷは、切断補助ローラ６１によって支持された状態で、ニップローラ５が新巻芯Ｃｎの下部に押し付けられ、新巻芯Ｃｎとニップローラ５とで挟持される。新巻芯Ｃｎとニップローラ５とでウエブＷが挟持された状態になると、軸支部３６の回転制御の主体は、待機位置に位置する軸支部３６から、巻取位置に位置する軸支部３６に切り替わる。

新巻芯Ｃｎとニップローラ５とによるウエブＷの挟持動作に連動して放電針９ｂに電圧が印加され、放電が行われる。それにより、放電隙間で静電気が発生し、ウエブＷと新巻芯Ｃｎの双方が帯電する。その結果、ウエブＷと新巻芯Ｃｎとの間で吸着力が作用するようになる。しかも、このウエブ巻取装置１では、放電隙間に面するウエブＷの反対側には、除電プレート１０がウエブＷに沿って配置されているため、ウエブＷを効率よく帯電させることができ、強い吸着力が得られるようになっている。

また、新巻芯Ｃｎとニップローラ５とによるウエブＷの挟持動作に連動してウエブＷがカッター６で切断される。具体的には、回動腕６４が揺動し、切刃６３が新巻芯Ｃｎの表面の周速度よりも速い周速度で跳ね上げられることによって、ウエブＷが切断される。新巻芯Ｃｎから浮き上がっている切断端の先端部分は、ブラシ体７０によって新巻芯Ｃｎに押し付けられるとともに、静電気によって新巻芯Ｃｎに吸着されるので、シワ等の不具合を生じることなく安定して新巻芯Ｃｎに巻き付けることができる。ウエブＷと新巻芯Ｃｎとの間には、静電気の吸着力が作用しているので、粘着テープが無くても、剥がれることなく、確りと新巻芯Ｃｎに巻き付けることができる。

また、切断時には、ダンサローラ１１の作動により、新巻芯Ｃｎより上流側を走行するウエブＷの走行距離が増大するように設定されている。それにより、新巻芯Ｃｎを通過するウエブＷの走行速度が一時的に低下し、より適切にウエブＷが切断できるようになっている。

ウエブＷが切断されて新巻芯ＣｎにウエブＷが巻き付けられると、ニップローラ５は、新巻芯Ｃｎから離れ、放電針９ｂへの電圧の印加は停止される。その後、ニップローラ５、カッター６、チャージングバー９は、非切替位置に移動し、対応する補助アーム３７ａ構造体３７が揺動制御されることにより、新巻芯Ｃｎに巻き取られて形成されるロールの外周面にタッチローラ３７ｂが接触する。

ニアローラ８は、ロールに対して一定の隙間を保持するように進出し、その後、その一定の隙間を保持しながら、徐々に後退するように制御される。ウエブＷは、タッチローラ３７ｂの荷重や巻取張力を変化させながら新巻芯Ｃｎに巻取られていき、ロールの直径が所定の大きさになれば、待機位置に装着された新たな巻芯Ｃと切り替えられる。

＜別の実施形態＞
図１１及び図１２に、他のウエブ巻取装置１’に適用した例を示す。このウエブ巻取装置１’には、ターレット３、巻付ローラ１０４、ニップローラ５、カッター６、カウンタローラ１０７、ニアローラ８、チャージングバー９、鉄棒１０８（除電装置の一例）、ダンサローラ１１、各種ガイドローラＲなどが備えられている。このウエブ巻取装置１’の基本的構造は、上述した実施形態のウエブ巻取装置１と同じであるため、同じ機能の部材には同じ符号を用いてその説明は省略する。

ターレット３の各支持プレート３１は、円板状の同一部材からなり、副軸受部１３５で支持された状態で回転するように構成されている。

巻付ローラ１０４、ニップローラ５、カッター６は、フレーム１５ａに設置されたウエブ押上機構１４１に設置されている。ウエブ押上機構１４１は、軸方向に離れて対向するとともに、上側の端部が巻取位置よりも下方でフレーム１５ａに回動自在に軸支された一対の押上アーム１４１ａ，１４１ａと、これら押上アーム１４１ａ，１４１ａを揺動させる押上シリンダ１４１ｂと、を有している。

各押上アーム１４１ａは、ターレット３の側に向かって下端部がＪ字状に屈曲した形状を有し、これら押上アーム１４１ａ，１４１ａの下端部の突端間に、巻付ローラ１０４が回転自在に軸支されている。両押上アーム１４１ａ，１４１ａが揺動することにより、巻付ローラ１０４は、新巻芯Ｃｎの近傍に進出する切替位置と、新巻芯Ｃｎから下方に大きく離れて位置する非切替位置と、に切替制御可能に構成されている。

ニップローラ５は、巻付ローラ１０４に隣接した位置に回転自在に軸支されており、カッター６は、ニップローラ５の近傍に配置されている。

カウンタローラ１０７は、フレーム１５ａに設置されたローラ変位機構１７１に設置されている。ローラ変位機構１７１は、軸方向に離れて対向するとともに、下端部が巻取位置よりも上方でフレーム１５ａに回動自在に軸支された一対の支持アーム１７１ａ，１７１ａと、これら支持アーム１７１ａ，１７１ａを揺動させることによってターレット３の側に押し下げる押下シリンダ１７１ｂとを有している。カウンタローラ１０７は、両支持アーム１７１ａ，１７１ａの上端部の突端間に回転自在に軸支されている。両支持アーム１７１ａ，１７１ａが揺動することにより、カウンタローラ１０７は、新巻芯Ｃｎの上部に押し付けられる切替位置と、新巻芯Ｃｎから上方に大きく離れて位置する非切替位置と、に切替制御可能に構成されている。

チャージングバー９、鉄棒１０８は、ニアローラ８とともにスライド機構８１に設置されている。チャージングバー９及び鉄棒１０８は、ニアローラ８の上下に位置するように、両スライダー８１ａの突端部の間に架設されている。

＜ウエブ巻取装置の動作＞
図１１に示すように、巻き取り時の巻付ローラ１０４及びカウンタローラ１０７は、いずれも非切替位置に位置している。そうして、ロールの直径が所定の大きさになると、切り替え処理が行われる。まず、ターレット３が回転し、巻取位置に有ったロールは待機位置に移動し、走行するウエブＷは継続して待機位置で巻き取られる。

図１２に示すように、ニアローラ８は、走行するウエブＷに対して新巻芯Ｃｎの上流側の近傍に進出した状態となる。巻付ローラ１０４は、押上アーム１４１ａが揺動されることにより、切替位置に移動し、走行するウエブＷに対して新巻芯Ｃｎの下流側の近傍に進出した状態となる。そうすることにより、待機位置に位置する巻芯Ｃに巻き取られて高速で走行するウエブＷのうち、新巻芯Ｃｎの下流側の近傍部位が巻付ローラ１０４によって押し上げられ、新巻芯Ｃｎの下側の部分にウエブＷが巻き付けられた状態となる。

すなわち、ニアローラ８と巻付ローラ１０４とにより、新巻芯Ｃｎの略半分の範囲にウエブＷが巻き付けられた状態となり、高速で走行するウエブＷであっても、テープレスの巻芯Ｃに過度な負荷を与えずに巻き付けることができる。ニアローラ８は新巻芯Ｃｎの近傍に位置しているため、ニアローラ８から新巻芯Ｃｎに向かうウエブＷの走行経路が新巻芯Ｃｎに近接し、空気の巻き込みが抑制される。それにより、高速で走行するウエブＷでも安定して新巻芯Ｃｎに巻き付けが行える。

この時、チャージングバー９は、放電針９ｂを下方に向けた状態で、ニアローラ８と新巻芯Ｃｎとの間の隙間を走行するウエブＷの直ぐ上側に位置しており、新巻心ＣｎとウエブＷとの間の横断面Ｖ字状の隙間に放電するようになっている。従って、このウエブ巻取装置１’の場合、ニアローラ８と新巻芯Ｃｎとの間で、ウエブＷが新巻芯Ｃｎに最初に接するため、その接触位置がウエブ受入位置となっている。

またこの時、鉄棒１０８は、ニアローラ８と新巻芯Ｃｎとの間の隙間を走行するウエブＷの直ぐ下側に位置している。そのため、ウエブＷや新巻芯Ｃｎを効率よく帯電させることができ、強い吸着力が得られる。

巻付ローラ１０４が切替位置に位置している時には、ニップローラ５は、新巻芯Ｃｎに巻き付いているウエブＷの下流側の部位（ウエブＷが新巻芯Ｃｎから離れる直前の部位）と隙間を隔てて位置している。ニップローラ５は、所定のタイミングで新巻芯Ｃｎの側に進出し、新巻芯Ｃｎに巻き付いているウエブＷの下流側の部位を新巻芯Ｃｎに押し付けるように設定されている。

その時、新巻芯Ｃｎの偏心を防ぐために、ニップローラ５の押し付け動作に連動して、カウンタローラ１０７が、切替位置に移動して新巻芯Ｃｎの上部に押し付けられる。そうすることにより、新巻芯Ｃｎの偏心を効果的に抑制することができる。ニップローラ５がウエブＷを新巻芯Ｃｎに押し付けるタイミングに連動して、チャージングバー９で静電気が発生される。

ニップローラ５で押し付けられているウエブＷがカッター６で切断される。このウエブ巻取装置１’のカッター６は、切刃１６１、空圧で駆動するロッドレスシリンダ１６２（アクチュエータの一例）などで構成されている。ロッドレスシリンダ１６２は、押上アーム１４１ａの下端部の突端間に架設されている。切刃１６１は、ロッドレスシリンダ１６２のスライドブロックに固定されていて、切断時には、新巻芯Ｃｎに沿ってスライドするように設定されている。

切刃１６１は、新巻芯Ｃｎから離れていくウエブＷに新巻芯Ｃｎの近傍で接触し、一方の側縁から切り裂くようにしてウエブＷを切断する。それにより、ウエブＷの切断端が新巻芯Ｃｎに向かって付勢され、静電気の吸引作用と合わさって、ウエブＷの切断端が新巻芯Ｃｎに瞬時に巻き付くようになっている。しかも、切断された部分から順次新巻芯Ｃｎに巻き付いていくので、幅方向に発生するシワ等が防止され、安定してウエブＷの切断端を新巻芯Ｃｎに巻き付けることができる。

＜検証結果＞
実施形態のウエブ巻取装置１（第１の巻取装置）及び別の実施形態のウエブ巻取装置１’（第２の巻取装置）の各々において、切り替え試験を行い、高速の巻取速度で安定した切り替えができるか否かを確認した。

切り替え試験では、材質や厚み、構成が異なるウエブＷを用い、６インチの巻芯Ｃに対し、１００Ｎ／ｍの切断張力で切り替え処理を行った。その結果、テープ付き巻芯を用いた場合と同等のレベルで安定したウエブＷの切り換えが確認できた巻取速度を図１３に示す。

第１及び第２の巻取装置のいずれにおいても、１００ｍ／分程度、あるいはそれ以上の巻取速度で安定した切り替えが可能であった。このように、本実施形態のウエブ巻取装置１，１’によれば、高速の巻取速度であっても、テープレスの巻芯Ｃを用いて安定した切り替えが実現できるようになる。

１、１’ ウエブ巻取装置
３ ターレット
５ ニップローラ
６ カッター
８ ニアローラ
９ チャージングバー
９ａ バー本体
９ｂ 放電針
１０ 除電プレート（除電装置）
７０ ブラシ体（押付装置）
９１ バー支持体（第１支持部材）
９２ 除電ブラシ（除電装置）
Ｃ 巻芯
Ｃｎ 新巻芯
Ｗ ウエブ
ＮＰ 挟持位置（ウエブ受入位置）

Claims (7)

1. 表面が粘着しない巻芯を交互に切り替えながら、１００ｍ／分以上の高速で走行するウエブを連続してロール状に巻き取り可能なウエブ巻取装置であって、
   前記巻芯を個別に装着して回転制御する一対の軸支部を有し、前記ウエブの巻き取りが行われる巻取位置と、前記巻芯の入れ替えが行われる待機位置とに、前記巻芯の位置を交換するターレットと、
   切り替え時に、前記巻取位置に位置する巻取前の前記巻芯である新巻芯の近傍に進出することにより、前記待機位置に位置する前記巻芯に巻き取られて走行する前記ウエブを、前記新巻芯とで挟持するニップローラと、
   前記ニップローラと前記新巻芯とが前記ウエブを挟持する挟持位置から下流側に離れた位置で前記ウエブを切断するカッターと、
   前記新巻芯の近傍で静電気を発生させるチャージングバーと、
   を備え、
   前記チャージングバーは、
   前記新巻芯に沿って延びるように配置されるバー本体と、
   前記バー本体に横並びに配置され、電圧の印加によって放電する複数の放電針と、
   を有し、
   前記放電針が、前記新巻芯に前記ウエブが最初に接するウエブ受入位置の方に向けられた状態で、前記ウエブ受入位置に向かう前記新巻芯と前記ウエブとの間の隙間に放電することにより、当該新巻芯および当該ウエブの双方を帯電させるウエブ巻取装置。
2. 請求項１に記載のウエブ巻取装置において、
   前記チャージングバーが、新巻芯の近傍に進出可能な第１支持部材に取り付けられており、切り替え時に、前記ウエブ受入位置に向かって変位するウエブ巻取装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のウエブ巻取装置において、
   静電気を除去する除電装置、を更に備え、
   放電が行われる前記隙間に向かう前記新巻芯の表面が、前記除電装置によって除電されるウエブ巻取装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載のウエブ巻取装置において、
   前記チャージングバーと協働して前記ウエブを帯電させる帯電補助部材、を更に備え、
   切り替え時には、前記帯電補助部材が、放電が行われる前記隙間に面した前記ウエブの表面の反対側に沿って配置されるウエブ巻取装置。
5. 請求項４に記載のウエブ巻取装置において、
   前記帯電補助部材が、前記ニップローラを変位可能に支持している第２支持部材に取り付けられているウエブ巻取装置。
6. 請求項１に記載のウエブ巻取装置において、
   前記カッターは、基端部が回動可能に支持されて先端部に切刃が取り付けられた回動腕を有し、前記回動腕が回動することによって、前記切刃が前記ウエブの表面を突き切るように構成され、
   前記回動腕の先端部に取り付けられる押付装置、を更に備え、
   前記新巻芯の表面の周速度よりも速い周速度で前記切刃が前記ウエブを切断し、前記押付装置で、前記切刃で切断された前記ウエブの端部を、前記新巻芯に押し付けるウエブ巻取装置。
7. 請求項１に記載のウエブ巻取装置において、
   切り替え時に、前記新巻芯の近傍に進出することにより、前記待機位置に位置する前記巻芯に巻き取られて走行する前記ウエブを、前記新巻芯の一部に巻き付ける巻付ローラ、を更に備え、
   前記ニップローラは、切り替え時に、前記新巻芯に巻き付いている前記ウエブの下流側の部位を前記新巻芯とで挟持し、
   前記カッターは、前記新巻芯に沿って切刃をスライドさせるアクチュエータを有し、前記ウエブを、前記切刃によって一方の側縁から切り裂いて切断するように構成されているウエブ巻取装置。
   

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