JP7096132B2

JP7096132B2 - ウエブの巻出し装置

Info

Publication number: JP7096132B2
Application number: JP2018197862A
Authority: JP
Inventors: 将花房
Original assignee: 株式会社ヒラノテクシード
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: JP2020063149A

Description

本発明は、ウエブの巻出し装置に関するものである。

従来、フィルム、紙、布、金属箔などの長尺状のウエブを加工する場合には、巻き出し装置に設けられている２本の巻芯からウエブを交互に巻き出している。このとき、旧巻芯から旧ウエブが殆ど巻き出した場合に、満巻の新巻芯から新ウエブを巻き出し、旧ウエブの終端に新ウエブの始端を接続テープで繋ぎ合わせている。

特開２０１７－１５４８９８号公報

上記のような巻出し装置において、新巻芯に新ウエブを満巻に巻回した外周にある新ウエブの始端には接続テープが取り付けられているが、この接続テープの位置に旧ウエブが押圧されるように、作業員が、新巻芯とその回転軸とを位置合わせする必要がある。しかし、作業員が、このような位置合わせを行うと、手数が掛かり、生産工程の効率が低下するという問題点があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、新ウエブに設けられた接続テープの位置が、旧ウエブを押圧する位置に簡単に位置合わせできるウエブの巻出し装置を提供することを目的とする。

本発明は、新ウエブが満巻に巻回された第１巻芯と、旧ウエブが巻回された第２巻芯を公転軸を中心に公転させる旋回手段と、前記旋回手段の側方に設けられた接続手段と、制御部とを有し、前記第１巻芯に満巻に巻回された前記新ウエブの外周の始端には、第１接続テープが設けられ、前記旋回手段は、前記公転軸を公転させる公転手段と、前記公転軸から突出した左右一対の第１腕部と、前記第１巻芯を架け渡すために、左右一対の前記第１腕部の先端にそれぞれ設けられた第１自転軸と、前記第１巻芯と前記第１自転軸を自転させる第１自転手段と、前記第１自転軸に設けられ、前記第１自転軸と共に自転する第１タイミング部と、前記第１タイミング部の第１タイミング位置を検出する第１センサと、を有し、前記接続手段は、自転する前記第２巻芯から巻き出された前記旧ウエブを、前記第１巻芯に巻回された前記新ウエブの外周の前記始端にある前記第１接続テープに押圧する押圧ロールと、前記第１接続テープに押圧された位置より上流側にある前記旧ウエブを切断する切断手段と、前記第１巻芯に巻回された前記新ウエブの外周の前記始端にある前記第１接続テープを検出する第１テープセンサと、を有し、前記制御部は、前記第１センサが検出した前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置と、前記第１自転軸と、前記第１テープセンサが検出した前記第１接続テープの位置がなす角度である偏角θ°を算出し、前記第１センサが、前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置を検出したときから前記偏角θ°だけ前記第１自転軸が自転したときに、前記押圧ロールで前記旧ウエブを前記第１接続テープに押圧する、ウエブの巻出し装置である。

本発明によれば、巻芯に巻回された新ウエブの接続テープの位置を、旧ウエブを押圧する位置に簡単に位置合わせすることができる。

本発明の一実施形態を示す巻出し装置における第２巻軸から旧ウエブを巻き出している状態の側面図である。第１自転軸に第１巻芯を取り付けた状態の側面図である。公転状態の巻出し装置の側面図である。第１巻芯に満巻に巻回された新ウエブに旧ウエブを押圧している状態の巻出し装置の側面図である。第１腕部と第２腕部の側面図である。第１腕部と第２腕部の平面図である。第１自転軸に第１巻芯を取り付けた状態の図である。第１接続テープの位置を第１テープセンサで検出した状態の側面図である。第１タイミング板の境目を検出した状態の側面図である。第１巻芯に巻回された新ウエブに押圧ロールが旧ウエブを押圧している状態の側面図である。半径が小さい新ウエブに旧ウエブを押圧している状態の側面図である。半径が大きい新ウエブに旧ウエブを押圧している状態の側面図である。巻出し装置のブロック図である。

以下、本発明の一実施形態のウエブＷの巻出し装置１０について図１～図１３を参照して説明する。ウエブＷとしては例えば、フィルム、金属箔、紙、布帛などである。

なお、本明細書において「公転」とは、２本の筒状の巻芯が公転軸１６を中心に公転軌道に沿って回転することをいう。「自転」とは、２本の巻芯が、自転軸を中心にウエブＷを巻き出す場合にそれぞれ回転することをいう。「公転角」とは、２本の筒状の巻芯が公転軸を中心に公転軌道に沿って回転する角度を言う。「自転角」とは、巻芯が自転軸を中心に回転する角度をいう。また、以下の説明では、２本の巻芯に関して、新ウエブＷ１が満巻に巻回された巻芯を「第１巻芯１」といい、途中まで引き出されている旧ウエブＷ２が巻回された巻芯を「第２巻芯２」という。

（１）巻出し装置１０
巻出し装置１０の構成について図１を参照して説明する。巻出し装置１０の基台１１は、水平な設置面に載置されている。基台１１のほぼ中央部から左右一対の支持脚１２，１２が立設されている。左右一対の支持脚１２の後方には、フレーム１４が立設されている。巻出し装置１０は、旋回部３、接続部４、搬出部５を有し、支持脚１２には、旋回部３が設けられ、フレーム１４の上部には接続部４が設けられ、フレーム１４の下部には搬出部５が設けられている。

（２）旋回部３
まず、旋回部３について図１～図６を参照して説明する。旋回部３は、図１～図４に示すように、第１巻芯１と第２巻芯２を公転軸１６を中心に公転軌道に沿って公転させるものである。

左右一対の支持脚１２，１２の間には公転軸１６が水平に架け渡されている。公転軸１６は、図１３に示す公転モータ１７によって公転する。図６に示すように、公転軸１６から左右一対の第１腕部１８，１８と左右一対の第２腕部２０，２０が外方に突出している。図５に示すように、第１腕部１８と第２腕部２０とは１８０°離れている。図１～図４に示すように、第１腕部１８と第２腕部２０との間で４５°離れた位置の公転軸１６から、左右一対の第１補助腕部２２，２２と左右一対の第２補助腕部２４，２４がそれぞれ外方に突出している。

図１～図４に示すように、左右一対の第１補助腕部２２，２２の間には、第１補助ロール２６が回転自在に架け渡されている。左右一対の第２補助腕部２４，２４の間には、第２補助ロール２８が回転自在に架け渡されている。

図６に示すように、左右一対の第１腕部１８の先端には、左右一対の第１自転軸３０，３０がそれぞれ設けられ、左右一対の第１自転軸３０には、左右一対の第１チャック３２がそれぞれ設けられている。図６に示すように、左右一対の第１チャック３２の間には、第１巻芯１が固定される。一方の第１自転軸３０は、図１３に示す第１自転モータ３４によって回転する。図５に示すように、第１巻芯１には、例えば、新ウエブＷ１が満巻に巻かれ、その新ウエブＷ１の始端には、両面接着テープよりなる第１接続テープ６が貼り付けられている。

図５、図６に示すように、第１腕部１８から突出した一方の第１自転軸３０の先端には、第１タイミング板３６が同軸に設けられている。第１タイミング板３６は半円型の第１大半円板３８と、これより直径が小さい第１小半円板４０とが組み合わされた形状である。

図５、図６に示すように、第１腕部１８の先端には、第１大半円板３８と第１小半円板４０の第１タイミング部である「境目」を検出する第１センサ４２が設けられている。第１センサ４２は、例えば光学式のセンサ、磁気センサなどである。なお、第１タイミング部は、前記境目から１８０°ずれた第１大半円板３８と第１小半円板４０と第１大半円板３８の境目でもよい。

図５、図６に示すように、公転軸１６の外周面であって、上記した第１巻芯１と対応した位置には、第１接続テープ６を検出する第１テープセンサ４４が設けられている。第１テープセンサ４４としては例えば、色認識センサ、濃淡認識センサ、デジタルカメラなどである。

図５、図６に示すように、第２腕部２０も、第１腕部１８と同様に、左右一対の第２自転軸５０，５０、第２チャック５２，５２、第２自転モータ５４、第２タイミング板５６、第２センサ６２、第２テープセンサ６４を有している。そして、第２腕部２０の先端にも、第２巻芯２が架け渡されている。また、第２タイミング板５６は、第２大半円板５８と第２小半円板６０とより構成されている。

（３）接続部４
次に、接続部４について図１～図４を参照して説明する。接続部４は、押圧腕部７２、押圧ロール７４、案内ロール７６、カッター７８を有している。押圧腕部７２は、押圧ロール７４を新ウエブＷ１の外周面に押圧すると共に、案内ロール７６で案内された旧ウエブＷ２をカッター７８で切断する。

フレーム１４の上部に腕回転軸７０が水平に設けられている。押圧腕部７２の基部が、腕回転軸７０を中心にエアーシリンダーよりなる押圧腕移動部８２（図１３参照）によって回転自在である。

押圧腕部７２の先端部付近には、押圧ロール７４と案内ロール７６が回転自在に並んで設けられている。

押圧ロール７４と案内ロール７６の間には、カッター７８が設けられている。カッター７８は、図１３に示すエアーシリンダーよりなるカッター作動部８０によって上下動する。

（４）搬出部５
次に、搬出部５について図１～図４を参照して説明する。搬出部５は、巻き出されたウエブＷを次の工程の装置に搬出するものである。

フレーム１４の下部には、第１搬出ロール８４、第２搬出ロール８６、第３搬出ロール８８が順番に設けられている。第１搬出ロール８４の位置は、接続部４の腕回転軸７０の下方に位置している。

（５）巻出し装置１０の電気的構成
巻出し装置１０の電気的構成について図１３のブロック図を参照して説明する。

図１３に示すように、コンピュータよりなる制御部９には、公転軸１６を回転させる公転モータ１７、第１自転モータ３４、第１センサ４２、第１テープセンサ４４、第２自転モータ５４、第２センサ６２、第２テープセンサ６４、エアーシリンダよりなるカッター作動部８０、エアーシリンダよりなる押圧腕移動部８２が接続されている。

（６）巻出し装置１０の動作工程
次に、図１～図４を参照して巻出し装置１０の動作工程を説明する。なお、本実施形態ではウエブＷは上巻に巻かれているものとする。

第１工程において、図１に示すように、左右一対の第２腕部２０，２０の第２自転軸５０に取り付けられた第２巻芯２が自転して、巻回されている旧ウエブＷ２が巻き出され、フレーム１４に設けられた第１搬出ロール８４、第２搬出ロール８６、第３搬出ロール８８を経て次の工程の装置に搬送される。以下、この巻芯の位置を「巻出し位置」という。第２巻芯２は、上巻であるため、第２自転モータ５４によって、第２巻芯２を時計回りの方向に自転している。図１の状態において、第１自転軸３０には、第１巻芯１は取り付けられていない。また、押圧腕部７２は、初期状態にある。

第２工程において、図２に示すように、巻出し位置で第２巻芯２から旧ウエブＷ２の巻出しが引き続き行われている状態で、左右一対の第１腕部１８，１８の第１自転軸３０，３０に、新ウエブＷ１が満巻に上巻で巻回された第１巻芯１を取り付ける。以下、この位置を「取り付け位置」という。このとき新ウエブＷ１の始端には、第１接続テープ６が予め貼り付けられている。

第３工程において、図３に示すように、第２巻芯２に巻回されている旧ウエブＷ２の量が少なくなると、公転軸１６を中心に第１腕部１８と第２腕部２０が、反時計回りに巻出し位置から取り付け位置に公転させる。第１巻芯１も、第１自転モータ３４によって予め所定速度で時計回りの方向に自転させると共に、反時計回りに取り付け位置から巻出し位置に公転させる。押圧腕部７２は、腕回転軸７０を中心に押圧腕移動部８２によって、初期状態から反時計回りの方向に所定角度回転させ待機させる。

第４工程において、図４に示すように、第２巻芯２から巻き出された旧ウエブＷ２は、第１補助ロール２６を経て第１搬出ロール８４に送られる。また、第１巻芯１は、第１自転モータ３４によって時計回りの方向に自転していると共に、反時計回りに巻出し位置の近傍まで公転している。このとき待機状態にある押圧腕部７２の押圧ロール７４と案内ロール７６が反時計回りの方向に回転して、押圧ロール７４によって旧ウエブＷ２は下方に押圧される。そして、旧ウエブＷ２は、第１巻芯１に巻回されている新ウエブＷ１の外周にある第１接続テープ６の位置に押圧され、新ウエブＷ１の始端と接続される。

第５工程において、図４に示すように、この状態でカッター作動部８０がカッター７８を作動し、押圧部分より上流にある旧ウエブＷ２を切断する。すると、旧ウエブＷ２に接続されている新ウエブＷ１の始端が、第１搬出ロール８４、第２搬出ロール８６、第３搬出ロール８８を経て外部に搬出される。

第６工程において、図１に示すように、旧ウエブＷ２の切断が終わると押圧腕部７２は、腕回転軸７０を中心に回転して初期状態に復帰する。そして第１巻芯１から新ウエブＷ１が巻き出される。

（７）旧ウエブＷ２を新ウエブＷ１へ押圧するときの状態
次に、旧ウエブＷ２を新ウエブＷ１へ押圧するときの状態について順番に説明する。

まず、図７に示すように、第１巻芯１に新ウエブＷ１が満巻に上巻で巻回された基準径Ｒとなっている。そして、その外周にある新ウエブＷの始端に第１接続テープ６が貼り付けられたものを準備する。

次に、図７に示すように、上記第２工程の取り付け位置において、作業員が、第１巻芯１を第１腕部１８の左右一対の第１自転軸３０の左右一対の第１チャック３２に取り付ける。このとき、第１タイミング板３６の位置に関わらず第１巻芯１を任意の角度で取り付ける。

次に、図８に示すように、取り付け位置において、制御部９は、第１自転軸３０を第１自転モータ３４によって、新ウエブＷ１が巻き出されるときよりも遅い速度で時計回りの方向に自転させ、第１テープセンサ４４によって第１接続テープ６を検出する。

次に、図９に示すように、取り付け位置において、制御部９は、引き続き第１自転軸３０を自転させ、第１大半円板３８の第１小半円板４０から第１大半円板３８の境目の位置を第１センサ４２によって検出する。制御部９は、第１接続テープ６が検出されてから第１タイミング板３６の境目が検出されるまでの偏角θ°を算出する。なお、偏角θ°は、境目の位置と、第１自転軸３０の中心と、第１接続テープ６の位置がなす角度である。

次に、図１０に示すように、上記第３工程の取り付け位置から巻出し位置の途中において、制御部９は、公転軸１６を中心に第１巻芯１を反時計回りの方向に公転させながら、第１巻芯１を第１自転モータ３４によって、新ウエブＷ１の巻き出し速度で時計回りの方向に自転させる。

次に、図１０に示すように、上記第４工程において、制御部９は、第１巻芯１が取り付け位置からほぼ１８０°回転した巻出し位置の近傍までくると、第１センサ４２が第１タイミング板３６の境目を検出してから偏角θ°回転したときに、押圧ロール７４を旧ウエブＷ２と共に新ウエブＷ１の外周に押圧する。このとき、境目が検出されてから偏角θ°回転したときに押圧ロール７４が旧ウエブＷ２を押圧するため、第１接続テープ６が回転した位置に押圧ロール７４が旧ウエブＷ２を押圧できる。そして、上記第５工程において、制御部９は、カッター７８によって旧ウエブＷ２を切断する。なお、巻出し位置近傍において、第１センサ４２が第１タイミング板３６の境目を検出し、かつ、押圧ロール７４が、満巻に巻回された基準径Ｒの新ウエブＷ１の外周に当接したときの第１巻芯１の自転角を制御部９は試験で予め記憶しておく。この境目を検出したときの自転角や偏角θ°は、第１自転モータ３４の回転角で表され、第１自転モータ３４内の所定の角度を０°として、そこからの回転角度で表される。そして、その試験結果により、制御部９は、境目の位置から偏角θ°ずれた位置（第１接続テープ６の位置）が当接位置になるように、第１巻芯１の自転角を調整する。

また、上記実施形態では第１巻芯１が新ウエブＷ１が満巻に巻回された状態であり、第２巻芯２が巻き出されている旧ウエブＷ２を有していたが、本実施形態の巻出し装置１０は、逆に第２巻芯２に新ウエブＷ１が満巻に巻かれ、第１巻芯１から旧ウエブＷ２が巻き出されている状態であっても同様の動作を行う。

（８）偏角θ°の微調整の構造
上記のように、境目を検出してから偏角θ°をずらすことにより押圧ロール７４を第１接続テープ６の位置に旧ウエブＷ２と共に押圧できる。しかし、図１１に示すように、新ウエブＷ１の半径Ｒ１が基準径Ｒより小さい場合や、逆に図１２に示すように、新ウエブＷ１の半径Ｒ２が基準径Ｒより大きい場合には、押圧ロール７４が新ウエブＷ１の外周を押圧する位置は微妙に変化する。例えば、図１１の場合には偏角θ１°＜θ°であり、図１２の場合には偏角θ２°＞θ°である。そのためこの角度差を微調整する必要がある。

図１０に示す基準径Ｒにおける偏角θ°をまず求め、それよりも径が小さい半径Ｒ１についてはθ°－α°＝θ１°、基準径Ｒよりも大きい半径Ｒ２の場合にはθ°＋β°＝θ２°とする。このα°とβ°はそれぞれ試験により予め求めておく。

そして、制御部９は、図８に示すように、取り付け位置において、第１自転軸３０を第１自転モータ３４によって、新ウエブＷ１が巻き出されるときよりも遅い回転速度ｖで時計回りの方向に自転させ、第１テープセンサ４４によって第１接続テープ６を検出するときに、その一周の回転時間ｔと前記回転速度ｖから半径ｒ＝（ｖｔ）／（２π）として求め、その半径ｒに対応して偏角θ°を上記式から調整する。

（９）効果
以上により本実施形態の巻出し装置１０であると、作業員が任意の角度で第１巻芯１を第１自転軸３０に取り付けても、第１タイミング板３６の境目を第１センサ４２が検出し、第１接続テープ６が第１テープセンサ４４を検出することにより、正確に第１接続テープ６の位置に旧ウエブＷ２を押圧ロール７４に自動的に押圧できる。

（１０）変更例
上記実施形態では、第１巻芯１及び第２巻芯２共にウエブＷが上巻に巻かれていたが、逆に下巻に巻かれている場合には、接続部４の位置を第１搬出ロール８４の下方に設け、押圧腕部７２が下から掬い上げるように回転させる。また、公転軸１６の公転方向も時計回りとなり、第１巻芯１と第２巻芯２の自転方向も反時計回りの方向となる。

上記実施形態では、第１タイミング板３６は、第１大半円板３８と第１小半円板４０を組み合わせた形であったが、これに限らず押圧ロール７４を押圧するタイミングを検出できる形状であればよく、例えば円板状のものにスリットを設け、このスリットを第１センサ４２が検出してもよい。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・第１巻芯、２・・・第２巻芯、３・・・旋回部、４・・・接続部、５・・・搬出部、６・・・第１接続テープ、１０・・・巻出し装置、１６・・・公転軸、１８・・・第１腕部、２０・・・第２腕部、３０・・・第１自転軸、３４・・・第１自転モータ、３６・・・第１タイミング板、４２・・・第１センサ、４４・・・第１テープセンサ、９０・・・制御部、９２・・・公転モータ

Claims

新ウエブが満巻に巻回された第１巻芯と、旧ウエブが巻回された第２巻芯を公転軸を中心に公転させる旋回手段と、前記旋回手段の側方に設けられた接続手段と、制御部とを有し、
前記第１巻芯に満巻に巻回された前記新ウエブの外周の始端には、第１接続テープが設けられ、
前記旋回手段は、
前記公転軸を公転させる公転手段と、
前記公転軸から突出した左右一対の第１腕部と、
前記第１巻芯を架け渡すために、左右一対の前記第１腕部の先端にそれぞれ設けられた第１自転軸と、
前記第１巻芯と前記第１自転軸を自転させる第１自転手段と、
前記第１自転軸に設けられ、前記第１自転軸と共に自転する第１タイミング部と、
前記第１タイミング部の第１タイミング位置を検出する第１センサと、
を有し、
前記接続手段は、
自転する前記第２巻芯から巻き出された前記旧ウエブを、前記第１巻芯に巻回された前記新ウエブの外周の前記始端にある前記第１接続テープに押圧する押圧ロールと、
前記第１接続テープに押圧された位置より上流側にある前記旧ウエブを切断する切断手段と、
前記第１巻芯に巻回された前記新ウエブの外周の前記始端にある前記第１接続テープを検出する第１テープセンサと、
を有し、
前記制御部は、
前記第１センサが検出した前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置と、前記第１自転軸と、前記第１テープセンサが検出した前記第１接続テープの位置がなす角度である偏角θ°を算出し、
前記第１センサが、前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置を検出したときから前記偏角θ°だけ前記第１自転軸が自転したときに、前記押圧ロールで前記旧ウエブを前記第１接続テープに押圧する、
ウエブの巻出し装置。
前記第１タイミング部は板状であり、大半円板と、前記大半円板より直径が小さい小半円板とを組み合わせた形状であり、前記第１タイミング位置は、前記大半円板と前記小半円板の境目である、
請求項１に記載のウエブの巻出し装置。
前記第１テープセンサは、前記公転軸に設けられている、
請求項１に記載のウエブの巻出し装置。
前記第１巻芯から巻き出された前記新ウエブ、又は前記第２巻芯から巻き出された前記旧ウエブを搬出する複数の搬出ロールを有する、
請求項１に記載のウエブの巻出し装置。
前記旋回手段は、
前記公転軸から突出した左右一対の第２腕部と、
前記第２巻芯を架け渡すために、左右一対の前記第２腕部の先端にそれぞれ設けられた第２自転軸と、
前記第２巻芯と前記第２自転軸を自転させる第２自転手段と、
前記第２自転軸に設けられ、前記第２自転軸と共に自転する第２タイミング板と、
前記第２タイミング板の所定の第２タイミング位置を検出する第２センサと、
を有する請求項１に記載のウエブの巻出し装置。
前記制御部は、前記新ウエブが基準径で巻回された前記第１巻芯に対する前記押圧ロールの当接位置と、前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置との角度の差を前記偏角θ°として記憶している、
請求項１に記載のウエブの巻出し装置。
前記制御部は、前記基準径よりも小さな径Ｒ１の前記第１巻芯に対する前記押圧ロールの当接位置と、前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置との角度の差を偏角θ１°＝（θ°＋α°）で記憶している、
請求項６に記載のウエブの巻出し装置。
前記制御部は、前記基準径よりも大きな径Ｒ２の前記第１巻芯に対する前記押圧ロールの当接位置と、前記第１タイミング部の前記第１タイミング位置との角度の差を偏角θ２°＝（θ°－β°）として記憶している、
請求項６に記載のウエブの巻出し装置。
前記第１タイミング位置、前記偏角θ°は、前記第１自転手段の回転角で表されている、
請求項１に記載のウエブの巻出し装置。