JP6868898B2 - 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、カッター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、カッター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、カッター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。

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。

特に、印刷機等の製造ラインは、２００ｍ／分程度のライン速度に設定されている場合が多い。従って、２００ｍ／分程度でウエブを安定して巻き取ることができれば、巻き取り時にライン速度を低下させずに連続して製造できるようになるため、生産性を大幅に向上させることができる。

そのため、本出願人は、テープレスの巻芯を用いて、２００ｍ／分を超える巻取速度で、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、本発明者らが、静電気の利用を検討したところ、特許文献２のように、静電気付与装置でウエブ等を帯電させるだけでは、高速での巻取速度の実現は困難であったのに対し、除電装置を特定の配置とすることで、２００ｍ／分を超える、高速での巻取速度が実現可能であることを見出した。

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、巻芯を交互に切り替えながらウエブを連続してロール状に巻き取る巻取装置に関する。

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静電気付与装置、
前記新巻芯の近傍で静電気を除去する除電装置、
を備える。

そして、前記除電装置が、前記新巻芯に前記ウエブが接した位置の出口側に配置されている。

すなわち、このウエブ巻取装置によれば、除電装置が、ウエブが新巻芯に巻き取られることによって新巻芯にウエブが接触している位置の出口側（走行方向の下流側）に配置されている。本発明者らが様々な検討を行った結果、詳細なメカニズムは不明であるが、そのような特定の位置に除電装置を配置することで、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ことが判明した。そして、そのようにすることで、テープレスの巻芯でも、２００ｍ／分を超える高速の巻取速度で安定した切り替えが実現できるようになる。

特に、前記カッターは、基端部が回動可能に支持された回動腕と、前記回動腕の先端部に取り付けられて、当該回動腕が回動することによって前記ウエブの表面を突き切る切刃と、前記回動腕の先端部に取り付けられて、前記切刃で切断された前記ウエブの端部に接触して前記新巻芯に押し付ける弾性変形可能な押付装置と、を有し、前記押付装置が、導電性を有することによって前記除電装置を兼ねるようにするとよい。

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。

この場合、前記押付装置は、金属製のブラシ体からなるようにするのが好ましい。

そうすれば、既存の装置の構成を僅かに変更するだけで、除電装置（押付装置）が得られるので、本発明のウエブ巻取装置を安価で実現できる。

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。

本発明の静電気付与装置と除電装置の好適な組み合わせ例を説明する図である。 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。

（静電気付与装置と除電装置の組み合わせ）
本発明者らが、検討したところ、静電気付与装置を巻芯（テープレス）の近傍に配置し、その巻芯ＣにウエブＷを巻き取る際に、静電気を発生させても、２００ｍ／分の巻取速度はもちろんのこと、５０〜１００ｍ／分の巻取速度でもウエブ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、静電気付与装置はウエブＷには非接触であるため、静電気付与装置が発生するイオンは、空気中を移動し、ウエブＷや巻芯Ｃの表面に作用することでウエブＷや巻芯Ｃが帯電する。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の表面の近くで放電しても、流動する空気層によってイオンの移動が阻まれてしまい、ウエブＷや巻芯Ｃが十分に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。

それに対し、本発明者らは、除電装置を、巻芯ＣにウエブＷが接した位置の出口側という、特定の位置に配置することで、２００ｍ／分を超える巻取速度が実現可能であることを見出した。

図１に、その具体的な構成例を示す。図示の構成例では、新しい巻芯Ｃ（テープレス）にウエブＷを巻き取る際には、その巻芯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を挟持する。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してウエブＷを切断する。そうして、その切断端の先端部分をブラシ体７０（押付装置の一例）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。

静電気を発生させる静電気付与装置９は、挟持位置ＮＰの入口側の近傍（少なくとも静電気付与装置９による作用が巻芯Ｃ及びウエブＷに及ぶ位置）に配置する。この構成例では、挟持位置ＮＰが、巻芯ＣにウエブＷが接する位置に相当する。挟持位置ＮＰの近傍であれば、静電気付与装置９の位置は、実線で示すようにその上側でもよいし、仮想線で示すようにその下側であってもよい。

このように静電気付与装置９を配置した場合、静電気付与装置９が発生するイオンは、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に運ばれる。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、直接これらに作用させ易い。従って、空気層による阻害を緩和でき、ウエブＷ及び巻芯Ｃを効率的に帯電させることができるので、良好な吸着力が得られる。

特に、静電気付与装置９は、挟持位置ＮＰに近づけるのが好ましい。具体的には、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、静電気付与装置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によりいっそう効率よくイオンを送り込むことができる。

静電気を除去する除電装置は、挟持位置ＮＰの出口側の近傍に配置する。図示の構成例では、ブラシ体７０が除電装置を兼ねている。

すなわち、ブラシ体７０は、導電性（電気を通し易い性質）を有する細い針状ないし繊維状の部材を束ねて構成されている。ブラシ体７０の素材としては、金属繊維やカーボン繊維、アモルファス繊維等が利用できる。ブラシ体７０は、その機能上、適度な弾性も必要なことから、特に金属繊維が好ましい。ブラシ体７０は、その支持部材を通じてアース（接地）されている。

ウエブＷの巻き取り時には、切刃６３及びブラシ体７０が、ウエブＷの下方から上方に変位し、挟持位置ＮＰの出口側を横断する。その過程で、ブラシ体７０が挟持位置ＮＰの出口側の近傍を通過する。ブラシ体７０は、空隙率が高く、空気の抵抗を受け難い。そのため、ブラシ体７０が挟持位置ＮＰの出口側の近傍の空間を通過する際には、その空間の空気層が大きく乱れないので、効率的に除電できる。

アースされた針状の導電体の先端が、帯電物と対向すると、その間の空間に電界が形成されることが知られている。従って、このようなブラシ体７０を、挟持位置ＮＰを介在させた状態で、静電気付与装置９と対向させることで、これらの間に強い電界が形成される。それにより、静電気付与装置９で発生したイオンは、挟持位置ＮＰに誘導され、ウエブＷや巻芯を効率よく帯電及び除電することができ、これらを円滑かつ速やかに吸着させることができるものと考えられる。

ブラシ体７０の変位に伴って電界も巻芯の側に偏るため、よりいっそうウエブＷを巻芯に円滑かつ速やかに吸着させることができる。

ウエブＷは、カッター６によって切断されると、その切断端の先端部分が直ちに、ブラシ体７０によって巻芯Ｃに押し付けられる。従って、静電気による吸着作用とともにブラシ体７０の機械的作用により、安定してウエブＷを巻芯Ｃに巻き付けることができる。ブラシ体７０は、ウエブＷの切断端の先端部分に接触し、これを巻芯Ｃに押し付けるので、巻芯Ｃに巻き付けられたウエブＷの表面部分の不要な静電気は、速やかに除去される。

このように、静電気付与装置９及び除電装置７０を配置とすることで、２００ｍ／分を超える巻取速度が実現可能となる（詳細は後述）。

（ウエブ巻取装置）
図２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。

特に、本実施形態の製造ラインは、食品向けのウエブを対象としており、そのライン速度（製造過程でウエブＷを搬送する速度）は、２００ｍ／分前後に設定されている。

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、静電気付与装置９、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２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が接する位置となっている（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３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。

本実施形態のブラシ体７０は、除電装置を兼ねており、導電性に優れた金属製の素材で構成されている。

具体的には、ブラシ体７０は、ステンレス製の針状ないし繊維状の細い部材（ブラシ要素）を束ねて構成されている。ブラシ体７０は、ウエブＷを傷つけることなく、新巻芯Ｃｎに安定して押し付けるために、適度に撓んで変形する弾性が必要である。そのため、ブラシ要素の線径（横断面の外径）は５〜２５μｍの範囲で設定するのが好ましく、その長さは１０〜４０ｍｍの範囲で設定するのが好ましい。

ステンレス製のブラシ要素であれば、そのような範囲で設定することで、従来の刷毛や樹脂製のブラシ体と同等以上の押し付け性能が得られる。また、ステンレスであれば、錆が発生しないので、異物混入が防止でき、食品向けの用途に好適である。なお、ブラシ要素の先端側は基端側に比べて細くするのが好ましく、また、ブラシ要素の最先端は、丸めて球面状にするのが好ましい。

図４に詳しく示すように、静電気付与装置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。静電気付与装置９は、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。

静電気付与装置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。この静電気付与装置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。

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、静電気付与装置９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、静電気付与装置９は、放電針９ｂが挟持位置ＮＰの方に向くように、新巻芯Ｃｎの近傍に変位し、挟持位置ＮＰの入口側であって、ウエブＷに対して新巻芯Ｃｎが位置する側に配置される。

図２に示すように、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５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、静電気付与装置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、１５０ｍ／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５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６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７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、静電気付与装置９は、適切な位置に配置される。

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、放電針９ｂの周囲で静電気が発生し、ウエブＷと新巻芯Ｃｎの双方が帯電する。

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。ニップローラ５には、粘着テープが無い。従って、切断前に予め新巻芯Ｃｎにニップさせておくことが可能になり、切断時の衝撃でウエブＷにシワが発生するのを効果的に防止できる。

その際、ブラシ体７０は、挟持位置ＮＰの出口側を横断し、挟持位置ＮＰの出口側の近傍を通過する。それにより、静電気付与装置９との間に強い電界が形成され、ウエブＷの切断端の先端部分や新巻芯Ｃｎが、効率よく帯電及び除電されるので、強い吸着力が得られる。その結果、高速処理であっても、ウエブＷの切断端の先端部分を円滑に新巻芯Ｃｎの側に誘導することができる。

更に、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。従って、シワ等の不具合を生じることなく、ウエブＷを安定して新巻芯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。ブラシ体７０がウエブＷに接触するので、ウエブＷの表面の、不要な静電気は速やかに除去することができる。

また、切断時には、図示しないアキュームレーター装置の作動により、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してもよい。そうすれば、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を切断できるようにすることができる。

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、静電気付与装置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８及び図９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、静電気付与装置９、ブラシ体７０（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。

静電気付与装置９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。静電気付与装置９は、ニアローラ８の上側に位置するように、両スライダー８１ａの突端部の間に架設されている。

ブラシ体７０は、ニップローラ５とカッター６との間に配置されている。ブラシ体７０は、押上アーム１４１ａ等を通じてアースされている。

＜ウエブ巻取装置の動作＞
図８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９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、静電気付与装置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いる。すなわち、静電気付与装置９は、新巻芯Ｃがウエブを最初に受け入れて接する位置の入口側に配置され、新巻芯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。

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。従って、ニップローラ５とカッター６との間に配置されているブラシ体７０は、新巻芯ＣｎにウエブＷが接した位置の出口側に配置された状態となっている。

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、静電気付与装置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。

ブラシ体７０は、新巻芯ＣｎにウエブＷが接した位置の出口側に配置された状態となっているため、ウエブＷの表面の不要な静電気を除去させることができ、ニップローラ５を通過した後のウエブＷにシワ等が発生するのを防止できる。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、外径が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１０に示す。

第１及び第２の巻取装置のいずれにおいても、２００ｍ／分以上の巻取速度で安定した切り替えが可能であった。

巻芯の外径が小さくなるほど、外周面の周回速度が遅くなり、巻き取り条件としては有利である。従って、外径が６インチ以下の巻芯であれば、２００ｍ／分の巻取速度で安定した巻取が可能になる。

従って、実施形態の巻取装置を適用した製造ラインに、外径が６インチ以下の巻芯を用いれば、ライン速度を落とさずに、扱い易いテープレスの巻芯の切り替えが可能になるので、生産性を大幅に向上させることができる。

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 静電気付与装置
７０ ブラシ体（押付装置、除電装置）
Ｃ 巻芯
Ｃｎ 新巻芯
Ｗ ウエブ
ＮＰ 挟持位置

Claims (2)

1. 巻芯を交互に切り替えながらウエブを連続してロール状に巻き取る巻取装置であって、
   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静電気付与装置と、
   前記新巻芯の近傍で静電気を除去する除電装置と、
   を備え、
   前記除電装置は、前記新巻芯に前記ウエブが接した位置の出口側に配置され、
   前記カッターは、
   基端部が回動可能に支持された回動腕と、
   前記回動腕の先端部に取り付けられて、当該回動腕が回動することによって前記ウエブの表面を突き切る切刃と、
   前記回動腕の先端部に取り付けられて、前記切刃で切断された前記ウエブの端部に接触して前記新巻芯に押し付ける弾性変形可能な押付装置と、
   を有し、
   前記押付装置が、導電性を有することによって前記除電装置を兼ねているウエブ巻取装置。
2. 請求項１に記載のウエブ巻取装置において、
   前記押付装置が、金属製のブラシ体からなるウエブ巻取装置。

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