JP7137246B2 - 紙管製造及び切断機、並びに紙管切断方法 - Google Patents

紙管製造及び切断機、並びに紙管切断方法 Download PDF

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Description

本発明は、カッターの変位速度が固定軸上の紙管製造速度に近く、これによりカッターの耐久性及び切断を経た紙管の品質を向上させる紙管製造及び切断機に関する。
紙管製造及び切断機は、主に少なくとも1本の帯状原紙を巻き付けることで紙管を形成し、またカッターで紙管を切断することで予め設定した長さを有する紙管を製造するのに用いられる。紙管は、例えば紙ストローとして使用でき、また紙管上にトイレットペーパーを巻き付けてロール式トイレットペーパーとすることができる。
一般的に、カッターで紙管を切断する過程において、紙管製造及び切断機は紙管の製造を継続する。このため、従来技術においては、製造する紙管がカッターの側面を押すことにより、紙管切断の品質に影響を与えるだけでなく、カッターの損壊を引き起こす可能性がある。
上記の慣用構造の問題を解決するため、本発明は、紙管切断の品質を効果的に改善可能で、さらにカッターの寿命を延ばすのに有利である斬新な紙管製造及び切断機を提供する。
本発明の1つの目的は、カッターで紙管を切断する時、カッターの変位方向及び変位速度を、紙管の製造方向及び製造速度と同じにすることにより、紙管の切断品質を向上させると同時に、カッターの寿命を延ばす紙管製造及び切断機を提供することにある。
本発明の1つの目的は、主に巻付機構によって、少なくとも1本の帯状原紙を固定軸上に巻き付けることで紙管を形成することにある。このほか角度計測ユニットによって、巻付機構又は帯状原紙の固定軸に対する角度を計測し、また長さ計測ユニットによって、帯状原紙の送り長さを計測する。駆動機構は、角度及び送り長さに基づいて、カッターが固定軸に沿って変位する速度を決定し、カッターの変位速度を固定軸上の紙管製造速度と同じか近いものにすることで、紙管がカッターの側表面を押したり、カッターが紙管を引き止めたりするのを防止し、これによりカッターの耐久性及び切断を経た紙管の品質を向上させる。
本発明の1つの目的は、まず巻付機構又は帯状原紙の固定軸に対する角度を計測し、また帯状原紙の送り長さを計測する紙管切断方法を提供することにある。それから、角度、送り長さ、帯状原紙の幅及び/又は固定軸の半径に基づいて紙管の製造速度を算出し、また紙管の製造速度に基づいてカッターの変位速度を調整することにより、カッターの耐久性及び切断を経た紙管の品質を向上させる。
上記目的を達成するため、本発明は、固定軸と、固定軸に隣接して、固定軸とともに帯状原紙を受け取り、また帯状原紙を固定軸上に巻き付けることによって紙管を形成する巻付機構と、巻付機構又は帯状原紙の固定軸に対する角度を計測するのに用いられる角度計測ユニットと、固定軸及び巻付機構の上流に設置され、帯状原紙の送り長さを計測するのに用いられる長さ計測ユニットと、固定軸に隣接し、固定軸上の紙管を切断するのに用いられるカッターと、カッターと連結し、角度及び送り長さに基づいて、カッターが固定軸に沿って変位する速度を調整する駆動機構と、を含む紙管製造及び切断機を提供する。
さらに本発明は、少なくとも1本の帯状原紙の送り長さを計測する、帯状原紙を固定軸及び巻付機構に送る、帯状原紙の固定軸に対する送入角度を計測する、帯状原紙を固定軸上に巻き付けて紙管を形成する、送り長さ及び送入角度に基づいて、カッターが固定軸に沿って変位する速度を調整する、という手順を含む紙管製造及び切断機の紙管切断方法を提供する。
上記紙管製造及び切断機において、巻付機構は、連結台、駆動輪、少なくとも1つの回転輪及びベルトを含み、駆動輪及び回転輪は連結台上に設置され、ベルトは駆動輪、回転輪及び固定軸上に巻き付けられ、帯状原紙はベルト及び固定軸の間に位置し、駆動輪が回転すると、ベルトを駆動させ、帯状原紙を固定軸上に巻き付け、紙管を形成する。
上記紙管製造及び切断機は、少なくとも1つのスライド台によってカッターと連結する少なくとも1本のスライドレールを含み、駆動装置がカッター及びスライド台を動かしてスライドレールに沿って変位させる。
上記紙管製造及び切断機は、固定軸及び巻付機構の上流に位置する少なくとも1つの送りローラーを含み、帯状原紙を固定軸及び巻付機構に送り、また長さ計測ユニットは送りローラーと連結し、送りローラーの回転数を計算することにより帯状原紙の送り長さを得る。
上記紙管製造及び切断機は、角度計測ユニット、長さ計測ユニット及び駆動機構と電気的に接続された計算ユニットを含み、取得した角度及び送り長さに基づいて紙管の製造速度を算出し、紙管の製造速度に基づいて駆動機構がカッターを動かして変位させる速度を制御する。
上記紙管製造及び切断機において、計算ユニットは固定軸の半径及び帯状原紙の幅を取得し、角度、送り長さ、固定軸の半径及び帯状原紙の幅に基づいて、紙管の製造速度を算出する。
上記紙管切断方法は、巻付機構と固定軸との間の角度を計測することにより、帯状原紙の固定軸に対する送入角度を算出するという手順を含む。
上記紙管切断方法は、固定軸の半径及び帯状原紙の幅を取得する、送り長さ、送入角度、固定軸の半径及び帯状原紙の幅に基づいて、カッターが固定軸に沿って変位する速度を調整する、という手順を含む。
上記紙管切断方法は、紙管上で隣接した帯状原紙のオーバーラップ部分を取得する、送り長さ、送入角度、固定軸の半径、帯状原紙の幅及びオーバーラップ部分に基づいて、カッターが固定軸に沿って変位する速度を調整する、という手順を含む。
本発明の1つの実施例の構造概略図である。 本発明の1つの実施例の固定軸と巻付機構の拡大概略図である。 本発明の1つの実施例のカッターの拡大概略図である。 本発明の別の実施例の構造概略図である。 本発明の別の実施例の構造概略図である。 本発明で製造する紙管の1つの実施例の構造概略図である。 本発明で製造する紙管の別の実施例の構造概略図である。 本発明の紙管切断方法の1つの実施例の手順のフローチャートである。
[実施例]
図1及び図2を参照されたい。本発明の紙管製造及び切断機10は、主に固定軸11、巻付機構13、角度計測ユニット14、長さ計測ユニット171、カッター151及び駆動機構153を含む。巻付機構13及び固定軸11は、帯状原紙121を受け取り、巻付機構13によって帯状原紙121を固定軸11上に巻き付け、紙管123を形成する。
固定軸11は円柱状又は棒状で、巻付機構13は固定軸11と隣接しており、例えば固定軸11を固定フレーム110上に固定し、固定軸11が固定フレーム110に対して相対的に回転又は変位しないようにすることが可能である。
巻付機構13は、連結台131、駆動輪133、少なくとも1つの回転輪135及びベルト137を含む。連結台131は板体であってよく、駆動輪133及び回転輪135は連結台131上に設置され、連結台131に対して相対的に回転可能である。ベルト137は、駆動輪133及び回転輪135の間に巻き付いている。モーターが駆動輪133を回転させると、ベルト137によって回転輪135が連動して回転する。
図2に示すとおり、巻付機構13のベルト137は、固定軸11上に巻き付いており、例えば巻付機構13の駆動輪133及び回転輪135はそれぞれ固定軸11の下方及び上方に位置することができ、駆動輪133及び回転輪135の間に位置するベルト137は、固定軸11上に巻き付いている。駆動輪133が回転すると、ベルト137は固定軸11に対して相対的に変位する。
実際に使用する時は、少なくとも1本の帯状原紙121を固定軸11とベルト137との間の間隙に置いてもよい。駆動輪133が回転すると、ベルト137を駆動し、固定軸11に対して相対的に変位させ、ベルト137が固定軸11及びベルト137の間の帯状原紙121を固定軸11上に巻き付けるようにし、紙管123を形成する。
紙管123は、駆動輪133が回転を停止するまで固定軸11に沿ってカッター151の方向に長さを増す。本発明の図においては、1本の帯状原紙121を固定軸11上に巻き付けることで紙管123を形成しており、また異なる実施例においては、複数の帯状原紙121を固定軸11上に巻き付けることで紙管123を形成する。
連結台131は固定フレーム110と連結し、固定フレーム110に対して相対的に揺動可能である。連結台131が固定軸11に対して相対的に揺動すると、ベルト137が固定軸11に巻き付く角度を変え、これにより帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度を調整する。上記巻付機構13の詳細構造は、単に本発明の1つの実施例に過ぎず、本発明の権利の範囲を制限するものではない。
カッター151は、固定軸11と隣接しており、固定軸11上の紙管123を切断することで、固定の長さの紙管123を形成するのに用いることができる。図3に示すとおり、カッター151は、板体1511、複数のカッターホイール1513及び複数の揺動アーム1515を含み、そのうち各カッターホイール1513はそれぞれ揺動アーム1515によって板体1511に連結されている。例えばカッターホイール1513の数は3つでも良い。
板体1511上には透孔1512が設置され、固定軸11及び/又は紙管123は板体1511上の透孔1512を貫通し、また複数のカッターホイール1513は透孔1512の周囲に周設されている。
揺動アーム1515は、連結しているカッターホイール1513を板体1511に対して相対的に揺動させ、カッターホイール1513を板体1511上の透孔1512、固定軸11及び/又は紙管123に対して相対的に変位させ、例えばモーターによって揺動アーム1515を駆動して揺動させることが可能である。紙管123を切断する時、揺動アーム1515によってカッターホイール1513を動かして固定軸11及び/紙管123のほうへ変位させることで、固定軸11上の紙管123を切断可能である。
カッター151は駆動機構153に連結し、その中で駆動機構153はカッター151を動かして固定軸11に沿って変位させるのに用いられており、例えば駆動機構153はステッピングモーターであってもよい。本発明の実施例において、少なくとも1本のスライドレール161が固定フレーム110上に設置され、カッター151は少なくとも1つのスライド台163を通じてスライドレール161に連結されている。駆動機構153は、カッター151及びスライド台163を駆動させてスライドレール161及び固定軸11に沿って変位させることが可能である。
本発明のカッター151が紙管123を切断する過程において、駆動機構153がカッター151を駆動して変位させる方向は、紙管123の長さが増す方向と同じである。駆動機構153がカッター151を駆動して変位させる速度は、単位時間内に紙管123の増加する長さと同じ又は近いものであってもよい。例えば、紙管123の製造速度が10cm/sである時、駆動機構153は同様に10cm/sの速度でカッター151を駆動して固定軸11に沿って変位させる。
本発明のカッター151の変位速度は、紙管123の製造速度と同じであるため、これによりカッター151が紙管123を切断する時、紙管123がカッター151の側面を押さない。これに対し、慣用技術のカッターは、紙管を切断する時、紙管の伸びていく方向に対して相対的に変位せず、これにより紙管がカッター151の側面を押し、又はカッター151が紙管123を引き止めるため、紙管の切断品質に影響を与えるだけでなく、カッターの消耗率を上げてしまう。
上記の目的を達成するため、本発明は、紙管123の製造速度を計算することにより、駆動機構153がカッター151を動かして変位させる速度を調整する。具体的には、本発明の紙管製造及び切断機10は、角度計測ユニット14及び長さ計測ユニット171を含む。そのうち、角度計測ユニット14は、巻付機構13の固定軸11に対する角度を計測でき、又は帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度を計測できる。長さ計測ユニット171は、帯状原紙121の送り長さを計測するのに用いられる。
本発明の実施例において、角度計測ユニット14は、巻付機構13に連結してもよく、又は巻付機構13に隣接していてもよく、また巻付機構13の傾斜角度の計測に用いられ、例えば角度計測ユニット14は、傾斜角度計測器であってもよい。
図1及び図4に示すとおり、巻付機構13及び連結台131は固定軸11に対して相対的に回転可能であり、これによりベルト137が固定軸11に巻き付く角度を変え、また固定軸11上に巻き付ける帯状原紙121の送入角度又は巻き付け角度を調整する。
基本的に、帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度は、巻付機構13と固定軸11との間の角度と関連しており、本発明の実施例においては、巻付機構13と固定軸11との間の角度により、帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度を算出する。
本発明のもう1つの実施例においては、図5に示すとおり、帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度を直接計測可能であり、角度計測ユニット24は帯状原紙121が固定軸11に入る位置のすぐ近くに設置され、帯状原紙121の送入角度と同様に、帯状原紙121と固定軸11との間の角度を直接計測できる。
長さ計測ユニット171は、固定軸11及び巻付機構13の上流に設置され、帯状原紙121の送り長さを計測する。本発明の実施例においては、少なくとも1つの送りローラー173が固定軸11及び巻付機構13の上流(即ち、帯状原紙121が固定軸11及び巻付機構13に入る前方の位置)に設置され、送りローラー173によって帯状原紙121を固定軸11及び巻付機構13に送る。長さ計測ユニット171は、その中で1つの送りローラー173と連結し、送りローラー173の回転数を計測することにより、帯状原紙121の送り長さを算出可能である。
紙管123の製造速度は、帯状原紙121の送り長さ及び帯状原紙121と固定軸11との送入角度と関連があるため、帯状原紙121の送入角度及び送り長さを計測することにより、単位時間内における紙管123の増加する長さを算出できる。
カッター151で紙管123を切断する時、角度及び送り長さに基づいて、カッター151が固定軸11に沿って変位する速度を調整できる。例えば、紙管123の製造速度に基づいて、カッター151の変位速度を調整することで、両者の速度を同じ又は近いものにする。
異なる実施例においては、巻付機構13及び連結台131の間の夾角を帯状原紙121と固定軸11との間の送入角度に転換でき、これにより巻付機構13と連結台131との間の夾角及び帯状原紙121の送り長さによって、紙管123の製造速度を算出できる。
実際に実施する時、さらに紙管123の周長及び/又は半径、帯状原紙121の幅W及び/又は厚さを計測可能であり、紙管123の周長、帯状原紙121の幅W、厚さ、送入角度及び送り長さに基づいて、より精密かつ正確に紙管123の製造速度を算出できる。その内紙管123の周長は、固定軸11の周長と関連しており、例えば紙管123の周長は固定軸11の周長に近似している。
このほか紙管123の増加速度も、帯状原紙121の巻付方式と関連している可能性がある。例えば、図6に示すとおり、固定軸11上に巻き付けた隣接する帯状原紙121間が互いに重なり合っていない場合は、上記巻付機構13と固定軸11との夾角、紙管123の周長、帯状原紙121の幅W、厚さ、送入角度及び/又は送り長さによって、紙管123の製造速度を算出可能であり、また駆動機構153がカッター151を駆動して変位させる速度を調整できる。
異なる実施例では、図7に示すとおり、固定軸11上に巻き付けた隣接する帯状原紙121が部分的に重なる可能性があり、これにより製造した紙管123の帯状原紙121はオーバーラップ部分125を有する。このような場合には、紙管123の製造速度を計算する時、さらにオーバーラップ部分125の幅を考慮する必要がある。
実際に応用する時、紙管製造及び切断機10は、計算ユニット18を含むことができ、例えば計算ユニット18はコンピュータであってもよい。
計算ユニット18は、角度計測ユニット14、長さ計測ユニット171及び駆動機構153と電気的に接続されており、また角度計測ユニット14及び長さ計測ユニット171から角度及び送り長さのデータをそれぞれ取得し、これにより紙管123の製造速度を算出する。その後、紙管123の製造速度に基づいて、駆動機構153がカッター151を動かして変位させる速度を制御する。また計算ユニット18は、固定軸11の半径及び帯状原紙121の幅を取得し、角度、送り長さ、固定軸11の半径及び帯状原紙121の幅に基づいて、紙管123の製造速度を算出可能である。
具体的には、本発明の紙管製造及び切断機10のカッター151が変位する方向は、紙管123製造の方向と同じであり、またカッター151の変位速度は紙管123の伸びる速度と同じであるため、カッター151が紙管123を切断する過程において、紙管123がカッター151の側面を押したり、又はカッター151が紙管123を引き止めたりしない。従って紙管123の切断品質を効果的に向上させ、またカッター151の寿命を延ばすことができる。
図8は、本発明の紙管製造及び切断機の紙管切断方法の実施例の手順のフローチャートである。
図1も併せて参照されたい。まず少なくとも1本の帯状原紙121の送り長さを計測する(手順31)。長さ計測ユニット171に送りローラー173を組み合わせることで帯状原紙121の送り長さを計測できる。
帯状原紙121を固定軸11及び巻付機構13に送る(手順33)。その中で帯状原紙121は固定軸11と巻付機構13との間の間隙に位置し、また巻付機構13によって帯状原紙121を動かすことができる。
帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度を計測する(手順35)。角度計測ユニット24により帯状原紙121の固定軸11に対する送入夾角を直接計測可能である。異なる実施例において、角度計測ユニット14により、巻付機構13と固定軸11との間の角度を計測でき、さらに帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度を算出できる。
帯状原紙121を固定軸11上に巻き付けることにより紙管123を形成する(手順37)。具体的には、巻付機構13によって帯状原紙121を固定軸11上に巻き付けて紙管123を形成できる。
送り長さ及び送入角度に基づいて、カッター151が固定軸11に沿って変位する速度を調整する(手順39)。具体的には、帯状原紙121の固定軸11に対する送入角度及び帯状原紙121の送り長さによって、紙管123の製造速度を算出し、またカッター151が固定軸11に沿って変位する速度を紙管123の製造速度と同じ又は近いものにすることにより、紙管123の切断品質及びカッター151の寿命を向上させることが可能である。
本発明の別の実施例においては、さらに紙管123又は固定軸11の周長及び/又は半径、帯状原紙121の幅W及び/又は厚さを計測可能である。これにより紙管123又は固定軸11の半径、周長、帯状原紙121の幅W、厚さ、送入角度及び送り長さに基づいて、より精密かつ正確に紙管123の製造速度及びカッター151の変位速度を算出し、またカッター151が固定軸11に沿って変位する速度を調整可能である。
また紙管123の製造速度を計算する時、さらに紙管123上で隣接する帯状原紙121のオーバーラップ部分125の幅を考慮可能であり、送り長さ、送入角度、固定軸11の半径、帯状原紙121の幅及びオーバーラップ部分125に基づいて、カッター151が固定軸11に沿って変位する速度を調整可能である。
上記内容は、単に本発明のより好ましい実施例を示したに過ぎず、決して本発明の実施の範囲を制限するために用いるものではない。即ち、本発明の特許請求の範囲に記載された形状、構造、特徴及び精神に基づいて行われた均等な変更又は修飾は、すべて本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。
10 紙管製造及び切断機
11 固定軸
110 固定フレーム
121 帯状原紙
123 紙管
125 オーバーラップ部分
13 巻付機構
131 連結台
133 駆動輪
135 回転輪
137 ベルト
14 角度計測ユニット
151 カッター
1511 板体
1512 透孔
1513 カッターホイール
1515 揺動アーム
153 駆動機構
161 スライドレール
163 スライド台
171 長さ計測ユニット
173 送りローラー
18 計算ユニット
24 角度計測ユニット
W 帯状原紙の幅

Claims (6)

  1. 紙管製造及び切断機であって、
    固定軸と、
    前記固定軸に隣接し、前記固定軸とともに帯状原紙を受け取り、前記帯状原紙を前記固定軸上に巻き付けることにより紙管を形成する巻付機構と、
    前記巻付機構又は前記帯状原紙の前記固定軸に対する角度を計測するのに用いられる角度計測ユニットと、
    前記固定軸及び前記巻付機構の上流に設置され、前記帯状原紙の送り長さを計測するのに用いられる長さ計測ユニットと、
    前記固定軸に隣接し、前記固定軸上の前記紙管を切断するのに用いられるカッターと、
    前記カッターに連結し、前記角度及び前記送り長さに基づいて、前記カッターが前記固定軸に沿って変位する速度を調整する駆動機構と、
    前記角度計測ユニット、前記長さ計測ユニット及び前記駆動機構と電気的に接続されている計算ユニットを含み、
    前記計算ユニットは前記固定軸の半径及び前記帯状原紙の幅を取得し、前記角度、前記送り長さ、前記固定軸の半径及び前記帯状原紙の前記幅に基づいて、前記紙管の前記製造速度を算出し、
    前記紙管の前記製造速度と同じ速度または近い速度になるように、前記紙管の前記製造速度に基づいて前記駆動機構が前記カッターの変位速度を制御する、
    紙管製造及び切断機。
  2. 前記巻付機構は、連結台、駆動輪、少なくとも1つの回転輪及びベルトを含み、前記駆動輪及び前記回転輪は前記連結台上に設置され、前記ベルトは前記駆動輪、前記回転輪及び前記固定軸上に巻き付けられ、前記帯状原紙は前記ベルト及び前記固定軸の間に位置し、前記駆動輪が回転すると、前記ベルトを駆動させ、前記帯状原紙を前記固定軸上に巻き付け、前記紙管を形成する請求項1に記載の紙管製造及び切断機。
  3. 少なくとも1つのスライド台によって前記カッターと連結する少なくとも1本のスライドレールを含み、前記駆動装置が前記カッター及び前記スライド台を動かして前記スライドレールに沿って変位させる請求項1に記載の紙管製造及び切断機。
  4. 前記固定軸及び前記巻付機構の上流に位置する少なくとも1つの送りローラーを含み、前記帯状原紙を前記固定軸及び前記巻付機構に送り、また前記長さ計測ユニットは前記送りローラーと連結し、前記送りローラーの回転数を計算することにより前記帯状原紙の前記送り長さを得る請求項1に記載の紙管製造及び切断機。
  5. 紙管製造及び切断機の紙管切断方法であって、
    前記請求項1乃至4の何れか一項に記載の紙管製造及び切断機を使用し、
    少なくとも1本の帯状原紙の送り長さを計測する手順
    前記帯状原紙を固定軸及び巻付機構に送る手順
    前記巻付機構と前記固定軸との間の角度を計測することにより、前記帯状原紙の前記固定軸に対する送入角度を計測する手順
    前記帯状原紙を前記固定軸上に巻き付けて紙管を形成する手順
    前記固定軸の半径及び前記帯状原紙の幅を取得する手順と、
    前記送り長さ前記送入角度、前記固定軸の半径及び前記帯状原紙の前記幅に基づいて、前記紙管の前記製造速度と同じ速度または近い速度になるようにカッターが前記固定軸に沿って変位する速度を調整する手順、を含む、
    紙管製造及び切断機の紙管切断方法。
  6. 前記紙管上で隣接する前記帯状原紙のオーバーラップ部分を取得する手順と、前記送り長さ、前記送入角度、前記固定軸の半径、前記帯状原紙の前記幅及び前記オーバーラップ部分に基づいて、前記カッターが前記固定軸に沿って変位する速度を調整する手順、を含む請求項に記載の紙管切断方法。
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