JPH08192940A - 表面巻取り方法と表面巻取り機 - Google Patents

表面巻取り方法と表面巻取り機

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JPH08192940A
JPH08192940A JP6189912A JP18991294A JPH08192940A JP H08192940 A JPH08192940 A JP H08192940A JP 6189912 A JP6189912 A JP 6189912A JP 18991294 A JP18991294 A JP 18991294A JP H08192940 A JPH08192940 A JP H08192940A
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mandrel
web
winding
drum
log
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JP6189912A
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James E Hertel
ジェイムス・イー・ハーテル
Gerald W Buxton
ジェラルド・ダブリュー・バクストン
Lawrence J Oliver
ローレンス・ジェイ・オリヴァー
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Original Assignee
Paper Converting Machine Co
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  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ログから引き抜かれたマンドレルを巻工程に再
使用し、高速で連続してコアレスのログを得る。 【構成】本発明は、巻取り経路Ｐを形成するフレーム
と、連続して上記経路にウェブＷを進行させる第１巻取
りドラム１３と、マンドレル１５をウェブに接続させる
ために連続して上記経路に導入するためのマンドレル差
入手段１４と、ログＬを形成するにあたり上記第１ドラ
ムと共働する第２巻取りドラム１７と、マンドレルを連
続してその関連するログから取り去るためにフレームに
設けられた取去り手段２４とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、循環使用されるマンド
レルを用いた表面巻取り方法とその装置に関し、一層詳
しくは、ウェブをマンドレルに直接巻回して、巻回状で
あるコアレスのログとする表面巻取り方法とその装置に
関するものである。
【０００２】
【従来技術】本発明は、フリーなマンドレル、つまり完
成されたログから引き抜かれた後、巻き工程に再使用さ
れるマンドレルを用いる表面巻取り方法と装置とを提供
しようとするものである。循環使用されるマンドレル
は、米国特許第３、１４８、８４３号に見られるように従
来より用いられている。
【０００３】本発明の主目的は、分離されたコア材を用
いることなく巻回製品を製造することにある。また、種
々のディスペンサを用いることができるように製品の中
心に孔を設けるのが望ましい。孔は、ログからカットさ
れた複数のロールが安定したものであるように、.375イ
ンチ（約10mm）から.750インチ（約20mm）の範囲で、小径
である方が良い。安定するということは、切断、箱詰
め、出荷その他の作業中に、巻回構造が型崩れしたり、
内側から解けてしまったりすることがないということを
意味している。孔の径が大きくなると、コアの近傍域を
安定させる固定材を必要としがちである。
【０００４】本発明の別の目的は、高速度で連続してこ
れらの製品を巻取ることにある。現在、製品は、開始、
停止の操作を行うことにより、フリーなマンドレル上に
巻取られている。こうした巻取り材は、移送工程の間、
全てのライン（巻戻し、ミシン目入れ、再巻取り）でウ
ェブ速度をゼロに落とす必要があるために、典型的に生
産が制限される。
【０００５】典型的な中心巻取の技術でも、こうした要
求に応えていない。というのは、小径のマンドレルは、
高速回転に足る頑丈さを備えていないからである。2,50
0FPM（800mpm）で回転する100インチ（2.5メートル）幅の巻
取り機の場合、最小のマンドレルの径はおよそ1.5イン
チ（38mm）になる。このため、種々の生産要件を小さな
孔のサイズに組み合わせても、中心巻取りの選択が否定
される。
【０００６】
【問題点を解決する手段】本発明の表面巻取り機は上記
した目的を達成するために巻取り経路を形成するフレー
ムと、上記経路においてウェブを連続進行させるため上
記フレームに設けられた第１の巻取りドラムと、上記ウ
ェブに接触させるように上記経路にマンドレルを導入す
るため上記フレームに設けられたマンドレル導入手段
と、前記第１の巻取りドラムと共働して上記ウェブをマ
ンドレルに巻取らせてログとするため上記フレームに設
けられた第２の巻取りドラムと、上記ログからマンドレ
ルを連続して取除くため上記フレームに設けられたマン
ドレル取除き手段とを備えている点に特徴を有する。
【０００７】また、本発明方法はウェブを巻取ってコア
レスのログとする表面巻取り方法において、ウェブを第
１の巻取りドラム上を移動するように連続進行させる工
程と、上記第１の巻取りドラム近傍のマンドレルを支持
する工程と、ウェブを直接上記マンドレルにあてがう工
程と、上記ウェブが上記第１の巻取りドラムと第２の巻
取ドラムとの間でログを形成するようこれを巻取る工程
と、上記第１と第２の巻取りドラムから上記ログを抜き
去る工程と、上記マンドレルを上記ログから抜き去る工
程と、上記マンドレルを再循環させて、さらに前記した
支持する工程にはいる位置に移す工程とから成る点に特
徴を有する。
【０００８】
【実施例】先ず、図１を参照するに、符号１０は装置の
フレームを示し、このフレーム１０は図６に見られるよ
うにサイドフレーム１０ａ、１０ｂを含んでいる。巻取
り技術における従来例のように、サイドフレーム１０
ａ、１０ｂは、ウェブを進行させる複数ロールやドラム
を回転可能に支持し、ウェブのための巻取り経路を実質
上形成する。ウェブは、この経路を、親ロール（図示せ
ず）から、紙や、他のウェブ材あるいは箔などが巻かれ
た小売り寸法のログになるところにに向けて移送され
る。巻取り機に関する更に詳細な説明のための例とし
て、出願人所有の米国特許ＲＥ第２８、３５３号と４、８
２８、１９５号とがある。
【０００９】図１の上部左手の部位から説明すると、符
号Ｗはウェブ材で、このウェブ材は、一部を記号Ｐで示
す経路を通って進行し、初めに穿孔ロール１１の周りを
進む。穿孔ロール１１は、図示しないアンビルに対して
作用し、ウェブにその長さ方向に等しい間隔を置いて幅
方向に横切るようなミシン目を施す。トイレ用ティッシ
ュのミシン目線の間隔は、従来より、世界の異なる地域
で、４から５インチ（100〜125mm）の範囲にある。キッ
チンタオルでは異なる間隔が適用される。出願人所有の
米国特許第２、８７０、８４０号に適切な穿孔機が見られ
る。
【００１０】経路Ｐに沿って連続するウェブＷは、次に
符号１２で示す付加ロール（lay-onroll）に出会う。付
加ロール１２は、他のロールやドラムと同様にサイドフ
レーム１０ａ、１０ｂ内に適切に回転可能に取付けられ
ている。符号１３で示す第１巻取りドラム、即ちベッド
ロールは、上記付加ロール１２に近接した位置で、ウェ
ブＰの進行路の更に進んだ位置にある。
【００１１】更に図１を参照するに、ベッドロール１３
の上方で僅かに右側寄りに、符号１４で示すマンドレル
導入機構がある。図示されているようにこの機構は内サ
イクロイド式の導入機構で、出願人が所有する特許第
４、８５６、７２５号にあるように円筒状部材に把持動作
を行う。
【００１２】マンドレル導入機構１４は、マンドレル１
５を付加ロール１２とベッドロール１３の間のニップ１
６に導入するように動作する。従って、マンドレル１５
は、ウェブと共に、第１巻取りドラム１３の周面の周り
を少なくとも部分的に進行する分だけ、巻取り経路Ｐの
一部に追従する。
【００１３】マンドレル１５と第１巻取りドラム１３の
関係を更に詳説する前に、巻取り経路Ｐの残りの部分に
ついて説明する。マンドレル１５は、ベッドロール１３
の周りを部分的に進んだ後、第２巻取りドラム、即ち下
方ドラム１７に出会う。この下方ドラム１７は、上記第
一巻取りドラム１３と共働して巻回材を完全な径のログ
Ｌに発展させる。従来法では、ログＬは、アーム１９に
枢支されたライダロール１８を加えた三個のロールのク
レードルと看做されるものに保持される。複数のアーム
１９は、サイドフレーム１０ａ、１０ｂ内で軸支された
一本のクロスシャフト２０に固定されている。
【００１４】ログＬが形成され、新しいマンドレルによ
る巻取りが行われると、ログＬは、Ｌ'、Ｌ''、そして
最終位置のＬ'''へとテーブル２１を転がり落ちる。
【００１５】この際、取除き操作が行われる。そこで
は、最初にログＬ'''から外に突出するマンドレル１５
の端部をジョーグリッパ（jaw gripper）２２が把持す
る（図６参照）。ログＬ'''の端部近傍とグリッパ２２
との間に、押し出し具２３が入れられる。押し出し具２
３は、符号２４で示すコンベア機構によって動かされ、
マンドレル１５と同軸方向に、コンベア２４の張りだし
部分上を移動することで、ログＬ'''をマンドレル１５
から取り去る（図６参照）。
【００１６】図１は極小径のマンドレル１５を用いた本
発明の巻取り機を示す。この巻取り機は、中心に極小径
の孔を有するコアなしロールを製造することを主目的と
する。このため、ベッドロール１３の回転、コア挿入具
１４の操作、そしてウェブＷの進行速度が調整される。
その結果、ベッドロール１３とマンドレル１５と穿孔機
２５が、図２に示される関係にある。ベッドロール１３
は符号２６、２７で示す吸引ポートを用いて、ウェブを
ベッドロール表面に保持する。吸引ポート２６は、ベッ
ドロール１３の外表面に、ロールの軸方向に延伸する２
つの別々の配列の孔を備える。吸引ポート２６は、三列
の一次吸引孔部２８と、二列の二次吸引孔部２９とを有
する。二次吸引孔部２９は、一次吸引孔部２８の両脇を
固めるように円周方向に配される。二重の吸引ポート２
７は、初めに述べた吸引ポート２６から、回転方向前方
に間隔を置いて設けられる。主吸引ポート２６は、外側
に並ぶ二次吸引孔部２９に、内側に並ぶ一次吸引孔部２
８とは独立して通気できるように、二個の別々の吸引部
材供給具（図示せず）と連通されている。
【００１７】図２から図４に見られるように、本発明で
は、ウェブの移送にウェブを挟んで切り離す弧状の静止
板が用いられる。これは、出願人が所有する米国特許第
４、８２８、１９５号に開示された構造に似ているが、目
的とするミシン目の一部が吸引ポート２７によって分離
される点で異なる。これらのポート２７は、ベッドロ
ール１３上で完成したばかりのログの尾部Ｔ（図３）を
保持するので、このポートと、マンドレル１５と弧状静
止板３１とが左右から共働して形成した挟み点３０との
間で、切断作用が生じる。
【００１８】例えば図３で、付加ロール１２がその外表
面に環状溝３２を備え、静止板３１の入口端３１ａを調
整している点に留意されたい。入口端３１ａは、ベッド
ロールドラム１３との対向面３１ｂを備える。この対向
面３１ｂは、付加ロール１２の外表面１２ａの接線方向
にある。これにより、マンドレル挿入機構１４によるマ
ンドレル１５の導入が容易となる。というのは、マンド
レル１５は、隣接するロール１２、１３だけでなく部分
的にこれらと静止板３１とによって形成されるニップに
近づいてゆくからである。
【００１９】図３で分かるように、ウェブを挟むことに
よって、付加ロール１２とマンドレル１５の間にＷ1で
表される弛みが少量生じる。このウェブの弛みは、すぐ
さま主吸引ポート２６によってベッドルール１３に引き
寄せられ、さらに付加ロール１２から、それに巻かれた
ウェブの遠心力によって引き離される。吸引ポート２６
は、その後ウェブの弛みＷ1を回転するマンドレル１５
の下に引きずり込む。
【００２０】ここまでは、マンドレル１５の上流側の部
分Ｗ1でウェブに起きることを説明した。Ｗ2で示される
マンドレル１５の下流側のウェブ部分に起きることに説
明を転じる。この部分Ｗ2は、回旋状に巻取られる次の
ログの始まりとなるウェブの先端部である。ウェブの先
端部は、主吸引ポート２６によって、ベッドロール１３
の表面に向けて引き寄せられるが、位置３０（図２参
照）で生じている挟み効果により、ベッドロールの表面
に対し比較的静止状態に維持される。そうして、ベッド
ロール１３が連続進行して、先端部Ｗ2の下に滑り込
む。この間、先端部Ｗ2は実質上静止したままである。
それは先端部Ｗ2が挟み点３０で静止板を背にやはりま
だ挟まれているからである。
【００２１】図４は、図３で表したものよりも少し時間
が経った様子を示しており、マンドレル１５に、ウェブ
が巻かれている。進行方向後方に、Ｗ3で示されたウェ
ブの先端部が見えるが、これは先に述べた先端部Ｗ2よ
りも遥かに上流部にあたる。この先端部Ｗ3は現在、マ
ンドレルの下方の符号Ｗ4で示す位置で、折り畳まれて
いるところである。
【００２２】さて、図５を参照すると、折り畳まれた状
態の先端部がより明確に示され、これはＷ５で表されて
いる。この折り畳まれた先端部Ｗ5は、ウェブ先端部Ｗ2
が、それの上を動いて擦るので、持ち上げられかつ巻き
つけられる。主吸引ポート２６は、ウェブの先端部が、
複数孔の第一列２９ａを表出させることで、この傾向を
強める。従って、一次吸引孔部２８での吸引前に、孔部
２９ｂにおけると同様に、孔部２９ａでも作用する吸引
力が弱められる。このことにより、逆に、折り畳まれた
先端部Ｗ5が解放されている間に、ウェブの先端部Ｗ3が
ベッドロール１３に引き寄せられる。一旦、折り畳まれ
た先端部Ｗ5が、持ち上げられてベッドロール１３より
離れると、マンドレル１５の回転によって、ウェブ先端
部Ｗ2の内側に取り込まれる。
【００２３】弧状静止板３１の曲がり加減は、巻取りサ
イクルの初期段階で急速に直径を増加できるように計算
されている。ベッドロール１３の円周面と静止板３１の
内側３１ｃ（特に図１を参照）との間隙３３は、マンド
レル１５が挿入されている上流入口端部から出口端３４
までに至る経路中で、徐々に増大する。新しいログは出
口端３４に達すると、静止板３１から転動して離れ、第
１の即ち上流の巻取りドラム１３と、第２の即ち下方の
巻取りドラム１７の間で巻取りを進める。先に示したよ
うに、巻取りサイクルのこれ以降のサイクルは、ライダ
ロール１８と、傾斜して転落させるための平板２１を利
用する従来型の表面巻取り機にほぼ追従する。
【００２４】ログが巻取りを完成すると、次のマンドレ
ルが移送のために挿入され、サイクルが繰り返される。
ライダロールが完成されたログＬ'''を排出すると、こ
のログは、今度は、傾斜した出口である平板を転がり落
ちて、符号２４で示すロール取り除きコンベアに向か
う。 このコンベアは、出願人が所有する米国特許第３、
０７１、２５９号のロール取除きコンベアに類似するも
のである。 一旦、ログＬ'''が、マンドレル１５より取
除かれると、把持機構２２がマンドレル１５を持ち上げ
て、符号３５で示すマンドレルコンベアの上に搭載させ
る。マンドレルの長さ方向に沿って一つあるいはそれ以
上のアームが設けられている。このアームはマンドレル
１５がコンベア３５につられて引き上げられている間、
マンドレルを支持するのに役立てられる。その後、上記
マンドレルコンベア３５は、マンドレルをコア挿入機構
１４が受け取るべき位置におく。サイドフレーム１０
ａ、１０ｂのいずれかに、本文で記述した、種々の工程
と動きを統制するための制御手段を備えることが望まし
い。
【００２５】
【発明の効果】本発明の利点の一つに、再循環させた自
由マンドレルにより、ウェブをマンドレルに接着させる
ための接着手段を用いることなく、連続して走行する表
面巻取機を操行させる能力がある。 さらに優れた点
は、新規に真空を用いて、ベッドロールの上で供給しか
けているウェブとウェブの先端部分との両方を保持して
移送を制御することにある。改めて言うが、ウェブをマ
ンドレルと接触維持するための接着、若しくは、他の手
段を排除したことは優れた利点である。
【００２６】本発明で、ゴム、プラスティック等、拡張
可能な材質をロールの取り除きを容易にするための材質
として、マンドレルの構造に用いることが出来るのも利
点である。拡張可能な材質を用いると、取除き作用力に
より、長手方向に長尺になるばかりか、径が短縮する。
こうした二者の関連はポワソン比による。いずれにせよ
マンドレル材の長尺化と径の減少が組み合う取除き作用
力により、マンドレル上で、回旋状に巻かれたウェブを
圧搾するように把持することが、首尾良く、避けられ
る。本発明の他の利点となる機能は、正確な枚数が画せ
るように、ベッドロール上で、ウェブを折り畳むように
入り組ませて、穿孔線を一本特定して隔絶させる機会が
あることである。さらにそれだけでなく、長尺の静止板
を用いて、ログが、三個のロールより成るクレードルの
中に転動して巻取りニップになる前に相当量の直径を蓄
積できることが望ましい。
【００２７】上述した明細書において、本発明の詳細な
説明を例示目的で行ってきたが、当業者は、本発明の精
神及び範囲から逸脱することなく、ここに記載された細
部の種々の変形を成し得よう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる巻取り機の概念構成
図。
【図２】巻取りサイクルの始まりであると仮定される図
１の中央部分の拡大図。
【図３】切断されたウェブの先端が挿入マンドレルを巻
装する様子を示し、図２に近似するが、それよりは巻取
りサイクルが進んだ状態の拡大図。
【図４】図２と図３に近似するが、巻取りサイクルがや
はりそれらより幾分進んだ状態の拡大図。
【図５】図４に近似するが巻取りサイクルがさらに進ん
だ状態の拡大図。
【図６】図１の６−６線に沿った端部の正面図。
【符号の説明】
Ｗ・・・・・・・・・ウェブ １０ａ、１０ｂ・・・フレーム １１・・・・・・・・穿孔ロール １２・・・・・・・・付加ロール １３・・・・・・・・上流の巻取りドラム １４・・・・・・・・マンドレル導入機構 １５・・・・・・・・マンドレル １７・・・・・・・・下流の巻取りドラム １８・・・・・・・・ライダロール ２１・・・・・・・・平板 ２２・・・・・・・・把持具 ２３・・・・・・・・押し出し具 ２４・・・・・・・・ロール取り去りコンベア ２５・・・・・・・・穿孔機 ２６、２７・・・・・真空孔手段 ２８・・・・・・・・主真空孔部 ２９ａ、ｂ・・・・・真空孔部 ３０・・・・・・・・挟み点 ３１・・・・・・・・弧状静止板 ３１ａ・・・・・・・入口端 ３１ｂ・・・・・・・出口端 ３５・・・・・・・・マンドレルコンベア Ｗ1 ・・・・・・・・弛み
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド・ダブリュー・バクストン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州 54166、シャウェイノ、サウス・バートレ ット・ストリート 127 (72)発明者 ローレンス・ジェイ・オリヴァー アメリカ合衆国、ウイスコンシン州 54304、グリーン・ベイ、ビーチ・ツリ ー・ドライブ 1607

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】巻取り経路を形成するフレームと、 上記経路においてウェブを連続進行させるため上記フレ
    ームに設けられた第１の巻取りドラムと、 上記ウェブに接触させるように上記経路にマンドレルを
    導入するため上記フレームに設けられたマンドレル導入
    手段と、 前記第１の巻取りドラムと共働して上記ウェブをマンド
    レルに巻取らせてログとするため上記フレームに設けら
    れた第２の巻取りドラムと、 上記ログからマンドレルを連続して取除くため上記フレ
    ームに設けられたマンドレル取除き手段とを備えている
    表面巻取り機。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の表面巻取り機において、 前記取除き手段から前記導入手段に前記マンドレルを循
    環させるため、フレームに操作上関連づけて設けられた
    循環移送手段を備えていることを特徴とする表面巻取り
    機。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の表面巻取り機において、 前記マンドレルを前記ウェブで覆って、マンドレルにウ
    ェブを巻付けるため、前記フレームに操作上関連づけて
    設けられたウェブ巻付け手段を備えていることを特徴と
    する表面巻取り機。
  4. 【請求項４】 前記巻付け手段は、前記第１の巻取りド
    ラムの周囲を部分的に覆うように延びて前記フレームに
    設けられた弧状静止板を含むものであることを特徴とす
    る請求項３記載の表面巻取り機
  5. 【請求項５】請求項１に記載の表面巻取り機において、 ライダドラム（１８）が前記フレームに取付けられ、 前記第１と第２のドラム及びライダロールとが回転可能
    に上記フレームに設けられると共に、これら３個のドラ
    ムが第１、第２のドラムの間に狭い通路を有する、クレ
    ードルを成し、 進行手段が上記第１のドラムと共にウェブを走行させ、 弧状の静止板が上記第１のドラムを一部覆うように延伸
    し、かつ入口端（１６）と出口端（３４）を有し、 前記マンドレル導入手段がマンドレルを上記入口端に導
    入するよう作用し、 上記静止板の出口端が上記狭い通路の近傍に位置され、
    マンドレル上にウェブが増加するのを調整するよう、静
    止板の出口端と第１ドラムとの間隔が静止板の入口端と
    第１ドラムとの間隔よりも離れていることを特徴とする
    表面巻取り機
  6. 【請求項６】請求項５に記載の表面巻取り機において、 前記フレームは前記第１のドラムをその軸を中心に回転
    させる手段を備え、 前記第一のドラムは、表面に軸方向に延伸する吸引ポー
    ト手段を備え、 また上記吸引ポート手段が前記入口端の近傍にあると
    き、上記第１のドラムの回転を、マンドレルを上記入口
    端に導入する手段に関連させる制御手段を備えることを
    特徴とする表面巻取り機。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の表面巻取り機において、 前記フレームは、ウェブにその長手方向に間隔を置き幅
    方向にわたってミシン目線を施す穿孔手段を含み、 前記第１のドラムは、前記吸引ポート手段の位置よりも
    回転方向に間隔を置いた前方位置に、軸方向に延伸する
    第２の吸引ポート手段を備え、 上記第２の吸引ポート手段は、前記入口端のマンドレル
    と共働して間に位置するウェブを緊張させて一本のミシ
    ン目線に沿って破断させるものであることを特徴とする
    表面巻取り機。
  8. 【請求項８】前記吸引ポート手段は第１及び第２の孔部
    を備え、 上記第１の孔部は、マンドレルに巻かれて切断されたウ
    ェブの先端部にかかる力を連続的にゆるめるため、周方
    向の両側に上記第２の孔部を有している、 ことを特徴とする請求項６に記載の表面巻取り機。
  9. 【請求項９】ウェブを巻取ってコアレスのログとする表
    面巻取り方法において、 ウェブを第１の巻取りドラム上を移動するように連続進
    行させる工程と、 上記第１の巻取りドラム近傍のマンドレルを支持する工
    程と、 ウェブを直接上記マンドレルにあてがう工程と、 上記ウェブが上記第１の巻取りドラムと第２の巻取ドラ
    ムとの間でログを形成するようこれを巻取る工程と、 上記第１と第２の巻取りドラムから上記ログを抜き去る
    工程と、 上記マンドレルを上記ログから抜き去る工程と、 上記マンドレルを再循環させて、さらに前記した支持す
    る工程にはいる位置に移す工程とから成ることを特徴と
    する表面巻取り方法。
  10. 【請求項１０】前記マンドレルの抜き去り工程は、マン
    ドレルが、その内少なくとも一端が前記ログより外に突
    出するぐらいの軸長を有するものであり、 上記マンドレルの一端が上記ログから間隔を離して把持
    され、 上記間隔をおいた距離で取去り手段（２３）が挿入さ
    れ、 この取去り手段は、上記ログを上記マンドレルから抜け
    落とさせるぐらいには軸方向に移動させるものである、 ことを特徴とする請求項９記載の巻取り方法。
  11. 【請求項１１】前記再循環工程では、 ログが抜け落とされたマンドレルを把持し、 このマンドレルを、取去り位置と前記第１の巻取りドラ
    ム近傍の支持位置との間に延伸する経路を介して移動さ
    せることを特徴とする請求項１０記載の表面巻取り方
    法。
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