JPH10337790A - スパイラル紙管の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紙管の切断長が設定長からばらつくことを抑
え、且つ、紙管形成速度の変化に対応できる紙管製造方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 基端が支持されたマンドレル12に紙テー
プを螺旋状に巻締めながらマンドレルの先端側に連続的
に送り出して紙管を形成しつつ、紙管の進行方向に移動
可能な切断装置６を、紙管と同一速度で進行させながら
紙管75を切断するスパイラル紙管の製造方法に於て、本
発明は、紙管の到達を検出する位置センサ77を紙管の進
行方向に移動可能且つ位置決め可能に配備し、紙管の形
成速度に基づいて、位置センサ77の位置を調節する工程
と、位置センサ77からの検出信号により、切断装置６の
進行を開始して、紙管75を切断する工程とを含むことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパイラル紙管の
製造を継続しながら、形成された紙管を設定長さに切断
できる紙管の製造方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トイレットペーパや食品包装
用のラップフィルム、アルミホイル、農業用ビニル等の
中芯には、スパイラル紙管が使用されている。該スパイ
ラル紙管は、図１４にて示される紙管製造装置におい
て、静軸たるマンドレル(12)に複数の紙テープ(30)(31
a)(31b)を斜めに供給して、ベルト(27a)(27b)によって
螺旋状に巻き締めながら紙テープどうしを接着すること
によって形成される。形成されたスパイラル紙管を設定
長さに切断するには、設定長さに等しい間隔を空けて配
備した複数の切断刃によって行ない、紙管の先端部は切
り捨てている。この場合、切断毎に、紙管の先端部を切
捨てる無駄が生じる。また、紙管長さが２ｍ、５ｍとい
った長い紙管を形成するには、２つの切断刃を紙管長さ
に等しい間隔を空けて配備する必要があるから、切断装
置が大型化することになる。

【０００３】この無駄を避ける方法および装置として、
特公平８−１１４３０号に記載のスパイラル紙管製造方
法及びその装置が提案されている。該紙管製造装置は、
図１４のように、切断刃(69)を具えた切断装置(６)をス
ライド台(50)に搭載したものであり、この装置による紙
管の製造方法は、紙管先端部から設定長さ離れた紙管位
置を切断位置とし、該切断位置に切断装置(６)が追従す
るように、該スライド台(50)をスライド駆動装置(55)に
て駆動し、紙管を切断するものである。この方法によれ
ば、紙管の先端部から設定長さの位置にて紙管を切断で
きるから、端切りする無駄を防止でき、さらに、切断刃
を１つ配備するだけでよいから、切断装置を小型化でき
る。しかしながら、この方法では、切断装置(６)の移動
位置と前記切断位置を常時比較しなければならない。従
って、切断のための制御の応答速度が遅く、２０ｍ／分
以上の形成速度で紙管を製造することは出来なかった。

【０００４】本願発明者は、紙管の形成速度を高速にし
ても、紙管の先端部から設定長さの紙管位置にて紙管を
切断できる紙管製造方法および装置を提案している（特
願平８−３４７４５４）。この方法の概要を図１１に基
づいて説明する。紙管(75)が一定の形成速度Ｖaで連続
的に形成されているとき、切断装置(６）は停止位置に
て停止して待機している。切断装置（６)の停止位置か
ら紙管(75)の先端までの紙管形成長が、後述する設定値
Ｐsに達したとき、切断装置(６)を紙管形成速度Ｖaと等
速に維持すべく、切断装置(６)の進行を開始する（ａ
図）。切断装置(６)の進行開始から時間Ｔcが経過した
とき、切断装置(６)は、停止位置から距離Ｄc進行し、
進行速度Ｖが紙管形成速度Ｖaと等しい速度に維持され
る（ｂ図）。この時点またはこの時点以後に、切断装置
(６)は、紙管(75)と並進しながら切断し（ｃ図）、元の
停止位置へ急速後退する（ｄ図）。これによって設定紙
管長Ｌ0の紙管(76)が形成される。なお、紙管の形成長
は、センサ手段による紙管の形成速度や、紙テープの供
給量から算出しており、切断装置(６)の進行を開始すべ
き時点における紙管形成長Ｐsは、Ｐs＝Ｌ0＋Ｄc−Ｖa
×Ｔcによって予め設定される。この方法によれば、上
記紙管切断位置と、切断装置(６)の移動位置とを常に比
較する必要は無いから、切断のための制御の応答速度が
速く、従って、切断紙管の製造を高速で実行できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、紙管の形成長
は、紙テープの供給量に比例するから、紙テープの供給
量に比例定数を掛けることによって算出される。紙テー
プの供給量は、紙テープを供給する送りローラに配備さ
れたローラエンコーダが発するパルス信号を積算カウン
トすることによって測定される。また、センサ手段等に
よって紙管形成速度が測定される場合には、紙管の形成
長は、該紙管形成速度を積算または時間積分することに
よって算出される。しかしながら、測定値には必ず誤差
を伴い、測定値を積算していくと、積算値の誤差は増大
していく。従って、上記何れの場合でも、紙管形成長
は、積算値から得られるから誤差が大きく、切断された
紙管の長さは、設定長からばらつくことになり、特に、
紙管の切断長が長くなるほど、該バラツキが大きくなる
結果となっていた。

【０００６】また、本願出願人の前記紙管製造装置（特
願平８−３４７４５４）では、切断装置(６)の進行を開
始すべき時点における紙管形成長Ｐs（＝Ｌ0＋Ｄc−Ｖa
×Ｔc）は、紙管の形成速度Ｖaに依存する。従って、紙
管の形成速度は一定であることが望ましい。しかしなが
ら、紙管製造装置は、運転開始から定常運転となるま
で、紙管形成速度が増加し続ける。また、供給すべき紙
テープが尽きかかるときには、紙管製造装置を停止させ
ずに、紙管形成速度を低速にし、尽きかかっている紙テ
ープに新たな紙テープを繋いで、紙管の形成速度を元に
戻すことが行なわれている。さらに、定常運転中であっ
ても、紙管形成速度は略一定に維持されるのみであり、
紙テープ(30)(31a)(31b)とベルト(27a)(27b)の間でのス
リップ、紙と紙の隙間のバラツキ等により、紙管形成速
度には多少のバラツキが生じる。本発明は、切断のため
の新たな装置を配備することによって、紙管の切断長が
設定長からばらつくことを抑え、さらに、該新たな装置
が紙管形成速度の変化に対応できる紙管製造方法及び装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のスパイラル紙管の製造装置には、紙管の到
達を検出する位置センサが紙管の進行方向に移動可能且
つ位置決め可能に配備される。また、該スパイラル紙管
の製造装置は、紙管の形成速度に基づいて、位置センサ
の位置を調節する手段と、位置センサからの検出信号に
より、切断装置の進行を開始して、紙管を切断する手段
とを具える。

【０００８】

【作用および効果】上記構成により、切断装置から紙管
の進行方向へ所定距離の位置に、紙管の先端が到達した
ことを検出する位置センサを配備し、該位置センサから
の検出信号によって、切断装置の進行を開始すると、紙
管の形成長を参照することが無い。従って、紙管形成長
による誤差が無くなり、紙管切断長のバラツキを抑える
ことができる。また、位置センサは、紙管形成速度に基
づいて位置が調節されるから、本願出願人の前記従来の
紙管製造装置（特願平８−３４７４５４）のように、位
置センサを配備すべき位置が紙管形成速度に依存するよ
うな紙管製造装置にも適用できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、紙管製造装置の平面図であり、上流
から順に、紙管製造部(１)、紙管切断部(４)、センサ部
(８)となっている。まず、紙管製造部(１)について図１
および図２に沿って説明する。紙管製造部(１)は、基台
(10)の上流端に設けたヘッド(11)に、丸筒状のマンドレ
ル(12)を下流側に向けて水平に固定している。ヘッド(1
1)を通り、マンドレル(12)の軸芯を貫通してスライド軸
(13)が摺動且つ回転可能に配備されている。ヘッド(11)
を摺動可能に貫通し、マンドレル(12)の下方にマンドレ
ル(12)と平行に連結杆(14)が配備され、該連結杆(14)と
スライド軸(13)の夫々の上流端は、連結具(15)にて連結
され、両者は一体に摺動する。スライド軸(13)の下流端
は、後記する切芯軸(59)（図４参照）に接続され、連結
杆(14)の下流端は、後記するスライド台(50)（図４参
照）に接続される。スライド軸(13)は、連結具(15)に回
転可能に支持されている。スライド軸(13)は、ヘッド(1
1)の側面に配備されたモータ(16)によって回転駆動され
る。

【００１０】基台(10)上には、マンドレル(12)の長さの
略中央部に、マンドレル(12)の一方の側に１つ、他方の
側に２つ、計３つの筒状基筒(20)(21a)(21b)が垂直に配
備される。基筒(20)は、定位置にあり、該基筒(20)を中
心に一対の開閉台(22a)(22b)が水平面内で回動可能に配
備され、各開閉台(22a)(22b)の自由端側に他の基筒(21
a)(21b)が配備されている。各基筒(20)(21a)(21b)には
夫々独立して回転駆動モータ(23)(24a)(24b)が連繋さ
れ、強制回転する。開閉台(22a)(22b)の自由端は、ネジ
軸(25a)(25b)が貫通螺合しており、該ネジ軸(25a)(25b)
は、巻付角調整用のサーボモータ(26)に連繋されてい
る。上記紙管製造部(１)におけるスライド軸用回転駆動
モータ(16)、基筒用回転駆動モータ(23)(24a)(24b)及び
巻付角調整用サーボモータ(26)は、制御装置(９)に連繋
されている。

【００１１】基筒(20)(21a)間及び基筒(20)(21b)間に跨
がり、且つマンドレル(12)に１回巻き付けて第１、第２
のベルト(27a)(27b)が無端状に張設される。上流側の第
１ベルト(27a)とヘッド(11)の間にて、マンドレル(12)
を挟んで一方から１番紙と呼ばれる紙管の最内層を形成
する紙テープ(30)が、他方から２番紙、３番紙と呼ばれ
る２条の紙テープ(31a)(31b)がずれて重なった状態で、
夫々マンドレル(12)に斜めに下流側に向けて供給され
る。各紙テープ(30)(31a)(31b)の幅は同じである。

【００１２】１番紙と呼ばれる紙テープ(30)は、マンド
レル(12)との滑りを良くするために、図７に示す蝋付け
装置(33)により、内面に蝋が塗布される。蝋付け装置(3
3)は、テープドラム(32)から引き出した紙テープ(30)
を、蝋を入れた容器(34)にローラ列(35)によって案内す
るものである。ローラ列(35)の内、紙テープ(30)の走行
に対応して回転するローラ(36)にロータリエンコーダ(3
7)を設けて、紙テープ(30)の供給速度を検出する。ロー
タリエンコーダ(37)は、制御装置(９)に連繋されてい
る。２番、３番の紙テープ(31a)(31b)は、糊付け装置
(図示せず)によって、裏面に糊が塗布される。

【００１３】紙テープ(30)(31a)(31b)は、ベルト(27a)
(27b)によって巻締められて紙管が連続して形成されつ
つ、巻締め力によってマンドレル(12)の下流側へ送り出
され、後記する切芯軸(59)に受け渡される。紙テープ(3
0)の巻き角度は、マンドレル(12)に対するベルト(27a)
(27b)の巻付け角によって決まる。図１３は、形成され
た紙管を軸に沿って切開いた図である。辺ＡＢは紙管の
円周π×Ｒ（Ｒはマンドレルの直径である。）である。
図のように、紙テープ(30)は、隣合う端縁が重ならず、
又、離間しない様に端縁が突き合う様に、螺旋状に巻き
付けられると、辺ＢＣは紙テープ(30)の幅Ｗとなり、従
って、紙テープ(30)の巻き角度αは、次式にて表わされ
る。 α＝sin^-1｛Ｗ／（π×Ｒ）｝ そこで、後記する制御パネル(90)にマンドレル(12)の直
径と紙テープ(30)の幅を入力すると、前記巻付角調整用
のサーボモータ(26)が作動して、ネジ軸(25a)(25b)を回
転させ、開閉台(22a)(22b)の開き角度を調整して、ベル
ト(27a)(27b)が紙テープ(30)を正しくマンドレル(12)に
巻き付ける様に、ベルト(27a)(27b)の角度を自動調整す
る。

【００１４】また、図１３において、紙テープ(30)の供
給速度Ｖtを辺ＡＤで表わすと、紙管の形成速度Ｖaは辺
ＥＤにて表わされることになる。三角形ＡＢＣと三角形
ＡＤＥは相似であるから、紙管の形成速度Ｖaは次式で
表わされる。 Ｖa＝Ｗ×Ｖt／（π×Ｒ） 従って、紙テープ(30)の幅Ｗ及び紙管の直径Ｒが一定で
あれば、紙管の形成速度Ｖaは、紙テープ(30)の供給速
度Ｖtに比例し、その比例定数はＷ／（π×Ｒ）とな
る。実際には、紙テープ(30)が隣り合う端縁は、多少離
間するか或いは重なるため、紙管の形成速度Ｖaは、上
式による算出値と実測値に若干の誤差（±0.5％程度で
ある）が生じる。従って、その誤差に基づいて上式が補
正される。

【００１５】図３は、紙管切断部(４)およびセンサ部
(８)を示している。まず、紙管切断部(４)について図３
〜図５に沿って説明する。本実施形態の紙管切断部(４)
は、紙管長が２ｍ、５ｍとなる長い紙管を製造するのに
適している。長い紙管は、例えば、ビニルハウス等の農
業用ビニルが巻き付けられる中芯等に使用される。横長
の基台(40)上面には、長手方向へレール(41)(41)が平行
に配備され、該レール(41)(41)上には、スライド台(50)
が摺動可能に配備される。紙管切断部(４)の基台(40)と
紙管製造部(１)の基台(10)とは、連結部材(42)(42)にて
接続されている。また、基台(40)上面の上流部には、支
持体(43)が配備され、該支持体(43)上には、後記する切
芯軸(59)を支持する受け台(44)が配備される。受け台(4
4)は、切芯軸(59)が幅方向に移動しないように支持し、
切芯軸(59)との接点を減らし、且つ、切芯軸(59)の様々
な径に対応して支持できるように、断面がＶ字形であ
り、紙管の送り方向に伸びている。また、基台(40)の両
側上部には、上流側に支持体(45)(45)、下流側にシリン
ダ(46)(46)がそれぞれ配備され、該支持体(45)(45)及び
シリンダ(46)(46)上には、固定カム(47)(47)が配備され
る。固定カム(47)(47)は、上流端が支持体(45)(45)によ
って回転可能に支持され、下流端がシリンダ(46)(46)に
よって上下方向に移動可能に支持され、これにより、固
定カム(47)(47)の傾きを変えることができる。固定カム
(47)(47)は、カム板(470)(470)と、該カム板(470)(470)
の上方にカム板と平行に設けた案内板(471)(471)とから
なり、カム板(470)(470)と案内板(471)(471)の間を、後
記する切断装置(６)の第２アーム(68)(68)がそれぞれ摺
動する。

【００１６】スライド台(50)の下面には連繋部材(51)が
突設される。該連繋部材(51)は、後記するスライド駆動
装置(55)のネジ軸(57)に螺合し、後記する切断刃駆動装
置(70)の回転軸(72)が連繋部材(51)を遊嵌している。ま
た、スライド台(50)上には、上記連結杆(14)の下流端と
連結する連結体(52)が配備される。また、スライド台(5
0)上面の下流部には、支持体(53)が配備され、該支持体
(53)上には、上記受け台(44)と同様に、断面がＶ字形で
あり、紙管の送り方向に伸びる受け台(54)が配備され
る。受け台(44)(54)は切芯軸(59)を支持する。切芯軸(5
9)は、マンドレル(12)の直径と同径または稍小さい径で
あり、マンドレル(12)を貫通したスライド軸(13)の延長
上に配置され、スライド軸(13)に着脱可能且つスライド
軸(13)と一体回転可能に連結される。切芯軸(59)は、ス
ライド軸(13)と連結し、スライド軸(13)と連結杆(14)は
一体に摺動し（図２参照）、且つ、連結杆(14)は、連結
体(52)を介してスライド台(50)と連結する。従って、ス
ライド台(50)と切芯軸(59)は一体的に往復動する。

【００１７】スライド台(50)は、連繋部材(51)を介して
スライド駆動装置(55)と連繋する。スライド駆動装置(5
5)は、基台(40)に設けた正逆回転可能なサーボモータ(5
6)にネジ軸(57)を連繋し、該ネジ軸(57)を、連繋部材(5
1)に螺合して構成され、ネジ推力でスライド台(50)を往
復駆動するものである。本実施形態では、紙管を切断す
るためにスライド台(50)を下流向きに移動する際には、
スライド駆動装置(55)は、スライド台(50)が短期間に所
定速度に達し且つ維持されるように駆動する。また、基
台(40)には、スライド台(50)が停止位置に達したことを
検出するリミットスイッチ(58)が配備される。

【００１８】スライド台(50)には、切断装置(６)が配備
される。切断装置(６)は、図４および図５に示すよう
に、スライド台(50)の幅方向の中央部に配備される支持
台(60)と、該支持台(60)に回転自由に指示され両側方に
突出するネジ軸(61)とを具える。該ネジ軸(61)は、中央
部から一方の側と他方の側とでは、ネジ溝の向きが反対
向きとなるように形成される。ネジ軸(61)の一端には、
ネジ軸と一体回転する調整用つまみ(62)が配備される。
支持台(60)上には、ガイドレール(63)が幅方向に配備さ
れ、ガイドレール(63)には、中央から一方の側と他方の
側とに、夫々スライド体(64)(64)が摺動可能に配備され
る。スライド体(64)(64)には、前記ネジ軸(61)に螺合す
るナット(65)(65)が配備される。従って、調整用つまみ
(62)を回転することにより、スライド体(64)(64)間の幅
が調整される。各スライド体(64)(64)には、二股アーム
(66)(66)の基端がそれぞれ回転自由に配備される。二股
アーム(66)は、第１アーム(67)が上方に突出し、第２ア
ーム(68)が外側に突出している。第１アーム(67)の先端
には、円形の切断刃(69)が回転自由に配備される。第２
アーム(68)の先端は、固定カム(47)に摺動可能に嵌合す
る。従って、スライド台(50)が紙管の送り方向に移動す
ると、第２アーム(68)の先端は、固定カム(47)を摺動し
て、上下方向に移動し、その結果、第１アーム(67)の先
端が幅方向に移動する。すなわち、図３および図４のよ
うに、固定カム(47)が、紙管の送り方向下流向きに進む
につれて上昇するような傾きを有する場合では、スライ
ド台(50)が紙管の送り方向下流向きに移動すると、第２
アーム(68)の先端が上昇することにより、第１アーム(6
7)の先端が幅方向内向きに移動し、切断刃(69)が紙管(7
5)に食い込み、この状態で紙管(75)が半周回転すると、
紙管(75)は切断される。

【００１９】切断刃(69)は、紙管(75)の切断を容易にす
るために、切断刃駆動装置(70)によって強制回転させら
れる。切断刃駆動装置(70)は、図４および図５に示すよ
うに、基台(40)に配備されたモータ(71)及び回転軸(72)
を具え、モータ(71)の回転が回転軸(72)に伝達される。
一方、スライド台(50)下面の連繋部材(51)には、該回転
軸(72)に対し摺動自由で且つ回転軸(72)と一体回転する
回転部材(73)が配備される。回転部材(73)の回転が、チ
ェーン及びスプロケット、等を介して、切断刃(69)(69)
に伝達されて、切断刃(69)(69)を回転駆動する。上記紙
管切断部(４)におけるシリンダ(46)、サーボモータ(5
6)、リミットスイッチ(58)及び回転駆動用モータ(71)
は、制御装置(９)に連繋されている。

【００２０】次に、センサ部(８)について、図３および
図６に沿って説明する。基台(80)上に、スライド台(81)
が紙管の送り方向に摺動可能に配備され、該スライド台
(81)にスライド駆動装置(82)が連繋される。スライド駆
動装置(82)は、基台(80)に設けた正逆回転可能なサーボ
モータ(83)にネジ軸(84)を連繋し、スライド台(81)の下
面に突設した内ネジ部材(85)をネジ軸(84)に螺合して構
成され、ネジ推力でスライド台(80)を往復駆動するもの
である。また、スライド台(81)上には、後記する位置セ
ンサ(77)を紙管の送り方向に摺動させる位置調節機構(8
5)が配備される。位置調節機構(85)は、スライド台(81)
に設けた正逆回転可能なサーボモータ(86)にネジ軸(87)
を連繋し、位置調整用スライド台(88)を該ネジ軸(87)に
螺合して構成され、ネジ推力で位置調整用スライド台(8
8)を往復駆動するものである。位置調整用スライド台(8
8)には、位置センサ(77)を位置決め可能に支持するセン
サ支持体(89)が配備される。センサ支持体(89)は、形成
される紙管が通過する位置近くに位置センサ(77)を支持
する。位置センサ(77)には、近接センサ、光電センサ等
の公知の位置センサが使用できる。本実施形態では、図
３及び図６のように、発光素子(770)と受光素子(771)を
具える通過型の光電センサが使用される。光電センサ
は、発光素子(770)が発する光を受光素子(771)が受け取
るようにしておき、該光を紙管(75)の先端が遮ることに
より、紙管(75)の先端がセンサの配備位置に到達したこ
とを検出する。上記センサ部(８)におけるサーボモータ
(83)(86)及び位置センサ(77)は、制御装置(９)に連繋さ
れている。

【００２１】図８に示すように、制御装置(９)は、各種
制御を実行するマイクロコンピュータ(91)（以下、マイ
コン(91)と省略する）を具える。マイコン(91)は、各種
の処理を実行する処理装置（図示せず）と、各種のデー
タを記憶するメモリ(92)を具える。マイコン(91)は、紙
管切断部(４)のスライド台(50)が停止位置に達したこと
を検出するリミットスイッチ(58)からの検出信号を受信
する。また、マイコン(91)は、位置センサ(77)の受光素
子(771)からの検出信号を受信する。また、制御装置
(９)は、前記蝋付け装置(33)に配備されたエンコーダ(3
7)からのパルス信号をカウントして、そのカウント値を
マイコン(91)に送信するカウンタ(93)を具える。該カウ
ント値を用いて、マイコン(91)は、紙テープ(30)の供給
速度Ｖtを測定し、上述のように、紙管(75)の形成速度
Ｖaを算出する。

【００２２】また、制御装置(９)は、データ表示とデー
タ入力を行なう制御パネル(90)を具える。制御パネル(9
0)には、データ表示手段としてディスプレイが配備さ
れ、データ入力手段として各種のスイッチが配備され
る。さらに、ディスプレイ上には、データ入力手段とし
て透明のタッチパネルが配備される。制御パネル(90)
は、マイコン(91)からのデータを受信して、該データに
基づいて文字または図形をディスプレイに表示する。ま
た、制御パネル(90)は、各種スイッチまたはタッチパネ
ルからの入力に基づくデータをマイコン(91)に送信す
る。この制御パネル(90)において、各種回転駆動用モー
タ(16)(23)(24a)(24b)(71)および各種サーボモータ(26)
(56)(83)(86)の作動、速度調整および停止、紙管製造の
開始および停止、紙管を設定長に切断する動作の開始お
よび停止、紙テープ(30)の幅Ｗ、紙管の直径Ｒ等の必要
なデータの入力、等の操作を行ない、マイコン(91)に送
信する。なお、データ入力手段のうち、基筒回転調節用
ボリューム(94)のようなアナログデバイスから送信され
るアナログ信号は、制御装置(９)に配備したＡ／Ｄコン
バータ(95)によりデジタル信号に変換されてから、マイ
コン(91)に送信される。

【００２３】また、制御装置(９)は、マイコン(91)から
送信される制御信号に基づいて、各種サーボモータ(26)
(56)(83)(86)の回転駆動を制御するサーボコントローラ
(96)と、該サーボコントローラ(96)からの信号に応じて
各種サーボモータ(26)(56)(83)(86)を駆動するサーボア
ンプ(97)とを各モータ毎に具える。また、制御装置(９)
は、マイコン(91)から送信される制御信号に基づいて、
その他のモータ(16)(23)(24a)(24b)(71)の回転駆動を制
御するため、該制御信号（デジタル信号）をアナログ信
号に変換するＤ／Ａコンバータ(98)と、該アナログ信号
に応じてモータを駆動するアンプ(99)とをモータ毎に具
える。また、制御装置(９)は、マイコン(91)から送信さ
れる制御信号に基づいて、位置センサ(77)の発光素子(7
70)を発光するドライバ回路(78)と、シリンダ(46)の上
下位置を制御するドライバ回路(49)とをそれぞれ具え
る。

【００２４】次に、本実施形態におけるスパイラル紙管
の製造方法について説明する。まず、調整用つまみ(62)
を用いて、切断装置(６)における切断刃(69)(69)の間隔
を、切芯軸(59)の直径、すなわち形成すべき紙管の直径
に基づいて調整する。次に、紙管の製造を始める前に、
制御装置(９)を作動させ、スライド駆動装置(55)によっ
て駆動されるスライド台(50)及び切断装置(６)が、停止
状態からスライドを開始して一定速度に達するまでに要
する時間Ｔc（以下、定速到達時間と呼ぶ）と、該時間
Ｔcに停止位置から進んだ距離Ｄc（以下、定速到達距離
と呼ぶ）を測定して、該一定速度と共にメモリ(92)に記
憶しておく。停止状態から定速度に達するまでのスライ
ド台(50)及び切断装置(６)の速度変化は、図１２のよう
になり、これから、定速到達時間Ｔc及び定速到達距離
Ｄcが測定できる。スライド駆動装置(55)はサーボモー
タ(56)によって駆動されるから、前記速度変化には再現
性があり、従って、定速到達時間Ｔc及び定速到達距離
Ｄcは前記定速度のみに依存する。即ち、予め定速度を
設定すれば、定速到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcは特
定される。もし、紙管(75)の形成速度Ｖaが一定である
ならば、該紙管形成速度Ｖaに等しい速度と、該速度を
スライド台(50)及び切断装置(６)の定速度としたときの
定速到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcとをメモリ(92)に
記憶しておけばよい。しかしながら、上述のように紙管
形成速度Ｖaは変化するから、複数の異なる速度と、各
速度に対する定速到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcと
を、それぞれメモリ(92)に記憶しておくことが望まし
い。

【００２５】次に、位置センサ(77)の基準位置を定め、
サーボモータ(83)(86)を駆動して位置センサ(77)を該基
準位置に移動する。位置センサ(77)を移動したときの基
準位置からの距離は、サーボモータ(83)(86)からの信号
により計測できるから、該基準位置と切断装置(６)の停
止位置との距離を測定しておき、該測定値をメモリ(92)
に予め記憶しておくことにより、切断装置(６)の停止位
置から位置センサ(77)の位置までの距離を知ることがで
きる。

【００２６】次に、制御装置(９)を作動させ、紙テープ
(30)の幅Ｗと紙管(75)の直径Ｒ（またはマンドレル(12)
の直径）を制御パネル(90)から入力する。すると、マイ
コン(91)は、マンドレル(12)に対するベルト(27a)(27b)
の最適な巻付け角を該入力値から算出し、該巻付け角と
なるように、巻付角調整用サーボモータ(26)を駆動して
ネジ軸(25a)(25b)を回転させ、開閉台(22a)(22b)の開き
角度を調整して、ベルト(27a)(27b)の角度を調整する。
次に、紙管製造部(１)の上流側にある第１ベルト(27a)
とヘッド(11)の間において、マンドレル(12)を挟んで一
方から１番紙の紙テープ(30)を、他方から２番紙、３番
紙の紙テープ(31a)(31b)を、夫々マンドレル(12)に斜め
に下流側に向けて巻き付け、第１ベルト(27a)に挟み込
む。次に、制御パネル(90)において、各基筒(20)(21a)
(21b)の回転駆動モータ(23)(24a)(24b)の回転数と、ス
ライド軸(13)の回転駆動モータ(16)の回転数を設定し、
紙管形成スイッチ（図示せず）をオンにする。すると、
マイコン(91)は、各基筒(20)(21a)(21b)のモータ(23)(2
4a)(24b)を回転駆動させて第１ベルト(27a)及び第２ベ
ルト(27b)を周回させる。紙テープ(30)(31a)(31b)は、
周回するベルト(27a)(27b)によって巻締められて紙管が
連続して形成されつつ、巻締め力によってマンドレル(1
2)の下流側へ送り出され、切芯軸(59)に受け渡される。
また、マイコン(91)は、スライド軸(13)のモータ(16)を
回転駆動させてスライド軸(13)を回転させる。また、マ
イコン(91)は、スライド駆動装置(55)のサーボモータ(5
6)を駆動させてスライド台(50)を上流側へ移動させ、リ
ミットスイッチ(58)からの検出信号を受信すると、スラ
イド台(50)の移動を停止させて、スライド台(50)を停止
位置に停止させる。

【００２７】次に、制御パネル(90)の紙管切断スイッチ
（図示せず）をオンにし、紙管の切断を開始する。この
とき、マイコン(91)の制御により、形成された紙管を設
定長さ（切断長）Ｌ0に切断するための動作を図９乃至
図１１に沿って説明する。この動作には、切断装置(６)
の進行を開始すべき時点における紙管の先端位置に、位
置センサ(77)を移動する動作と、切断装置(６)を駆動し
て紙管を切断する動作とが含まれる。まず、位置センサ
(77)を移動する動作について、図９に沿って説明する。
まず、スライド駆動装置(82)のサーボモータ(83)を駆動
して、切断装置(６)の停止位置から下流向きへ切断長Ｌ
0に等しい距離離れた位置に位置センサ(77)を移動する
（Ｓ10）。次に、カウンタ(93)からの信号を受信して、
該カウンタ信号から紙テープ(30)の供給速度Ｖtを算出
し、算出した供給速度Ｖtと、上述した式Ｖa＝Ｗ×Ｖt
／（π×Ｒ）とから紙管の形成速度Ｖaを決定する（Ｓ1
1）。次に、スライド台(50)及び切断装置(６)の上記定
速度を、前記紙管形成速度Ｖaに等しくしたときの定速
到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcを、予め記憶している
図１２の関係から求める（Ｓ12）。もし、紙管形成速度
Ｖaに一致する定速度がメモリ(92)に記憶されていれ
ば、該定速度をメモリ(92)に記憶しているデータ中から
検索し、該定速度に関する定速到達時間Ｔc及び定速到
達距離Ｄcをメモリ(92)から読み出すだけでよい。も
し、紙管形成速度Ｖaに一致する定速度がメモリ(92)に
記憶されていなければ、メモリ(92)に記憶されている定
速度の中で、紙管形成速度Ｖaに近い定速度に関する定
速到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcを読み出して補間計
算を行ない、紙管形成速度Ｖaに等しい定速度に対する
定速到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcを算出すればよ
い。

【００２８】次に、紙管の切断長Ｌ0、紙管の形成速度
Ｖa、前記定速到達時間Ｔc及び定速到達距離Ｄcから、
スライド台(50)及び切断装置(６)の送り駆動を開始すべ
き時点における、既に形成されている紙管の先端から切
断装置(６)の停止位置までの距離Ｐsを、次式を用いて
算出する（Ｓ13）。 Ｐs＝Ｌ0＋Ｄc−Ｖa×Ｔc 次に、位置調節機構(85)のサーボモータ(86)を駆動し
て、切断装置(６)の停止位置から下流向きに距離Ｐs離
れた位置に、位置センサ(77)を移動させる（Ｓ14）。す
なわち、スライド駆動装置(82)のサーボモータ(83)によ
って、位置センサ(77)は、切断装置(６)の停止位置から
下流向きに切断長Ｌ0に等しい距離離れた位置に存在す
るから、該位置を基準位置として、下流向きに距離（Ｄ
c−Ｖa×Ｔc）離れた位置に、位置調節機構(85)のサー
ボモータ(86)によって位置センサ(77)を移動させればよ
い。そして、切断動作の終了指示がないならば、ステッ
プＳ11に戻り、あるならば、この動作を終了する（Ｓ1
5）。なお、紙管切断長Ｌ0を変更する場合は、位置セン
サ(77)を移動する前記動作（図９）を始めから行ない、
スライド駆動装置(82)により、位置センサ(77)を移動す
ればよい。

【００２９】次に、切断装置(６)を駆動して紙管を切断
する動作について、図１０および図１１に沿って説明す
る。まず、位置センサ(77)の受光素子(771)の信号を受
信して、紙管の先端が位置センサ(77)の移動位置に到達
したことを検出するまで、切断装置(６)を停止位置に待
機させておく（Ｓ21）。紙管の先端が位置センサ(77)の
移動位置に到達したことを検出すると、紙管切断部(４)
のスライド駆動装置(55)を駆動し、スライド台(50)及び
切断装置(６)を、紙管形成速度Ｖaに等しい速度にすべ
く、停止位置から下流向きへ移動を開始する（Ｓ22）
（図１１（ａ））。このとき、切断装置(６)は、下流向
きへ移動することにより、第２アーム(68)(68)が固定カ
ム(47)(47)を摺動して、切断刃(69)(69)が紙管(75)に接
近する（図５参照）。スライド台(50)及び切断装置(６)
の移動開始時点から前記定速到達時間Ｔcを経過した時
点で、紙管の先端から切断装置(６)の停止位置までの紙
管の形成長はＬ0＋Ｄcとなる。さらに、切断装置(６)
は、停止位置から距離Ｄc離れた位置に達し、且つ、紙
管の形成速度Ｖaと等速になる（図１１（ｂ））。この
時点またはその後において、切断装置(６)は、下流向き
へ移動し、第２アーム(68)(68)が固定カム(47)(47)を摺
動して、切断刃(69)(69)が紙管(75)に食い込むことによ
り、紙管(75)を切断する（Ｓ23）（図１１（ｃ））。こ
れにより、紙管(75)は設定された切断長Ｌ0に切断され
る。また、紙管(75)の形成速度と切断装置(６)の移動速
度が等しいから、紙管(75)は中心軸に垂直に切断され、
切り口に歪みが生じない。紙管(75)の切断後、スライド
台(50)及び切断装置(６)は、スライド駆動装置(55)によ
り停止位置に急速に戻される（Ｓ24）（図１１
（ｄ））。紙管の製造を続行する場合は（Ｓ25）、ステ
ップＳ21に戻って上記動作が繰り返される。その結果、
紙管(75)は、設定された切断長Ｌ0に繰返し切断でき
る。

【００３０】なお、切断装置(６)の停止位置から、紙管
形成速度Ｖaに対応する定速到達距離Ｄc離れた位置より
も下流側にて、切断装置(６)が紙管(75)を切断するよう
に、固定カム(47)の傾きは、シリンダ(46)によって維持
される必要がある。このとき、シリンダ(46)は、紙管形
成速度Ｖaに基づいて、固定カム(47)の傾きを変化させ
てもよいし、或いは、予想される紙管形成速度Ｖaの最
大値に対応する傾きに、固定カム(47)を固定してもよ
い。さらには、固定カム(47)の傾きを調整せずに固定と
し、傾き変更時に固定カム(47)を取り替えるようにして
もよい。

【００３１】上記の如く、本実施形態では、切断装置
(６)が進行を開始すべき時点を、位置センサ(77)からの
信号により特定している。従って、本発明では、紙管(7
5)の形成速度Ｖaは、紙管(75)の切断制御に必要である
が、紙管(75)の形成長は不要である。紙管形成長を使用
しないから、紙管形成長による誤差が無くなり、切断さ
れた紙管(74)の長さのバラツキを抑えることができる。
また、紙管の形成速度Ｖaが変化しても、それに対応し
て、位置センサの位置を移動するから、本実施形態のよ
うに、位置センサを配備すべき位置が紙管形成速度Ｖa
に依存するような紙管製造装置にも適用できる

【００３２】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請
求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であ
ることは勿論である。例えば、本実施形態の紙管切断装
置は、長い紙管を形成するのに適しているため、センサ
部(８)の位置を紙管切断部(４)の下流側に配備したが、
短い紙管を形成する場合であれば、センサ部(８)を紙管
切断部(４)の横に隣接して配備すればよい。このよう
に、センサ部(８)の位置は、紙管の先端が通過する位置
であれば、任意の位置に配備できる。また、本実施形態
では、紙管の形成速度Ｖaは、紙テープ(30)の供給速度
Ｖtから算出したが、この場合、マンドレル(12)上での
紙テープ(30)の端縁の重なり、或いは開きが生じたり、
検出ローラ(36)と紙テープとのスリップ等により、実際
の紙管形成速度とは若干ながらずれる虞れがある。そこ
で、走行物の表面にレーザ光を当てて、反射光のドップ
ラーシフトから、又は、反射光の干渉によって生じるス
ペックルパターンから走行物の速度を測定できる非接触
式センサを切芯軸(59)上の紙管の移行路に向けて配備
し、該センサによって紙管の形成速度を直接測定し、制
御装置(９)に入力して、上記と同様にして設定長さに紙
管を切断するようにしてもよい。また、本実施形態で
は、位置センサ(77)の位置を調節する手段として、夫々
にサーボモータとネジ軸を有するスライド駆動装置(82)
及び位置調節機構(85)を用いたが、これを、１つの駆動
装置にて位置センサ(77)の位置を調節してもよい。ま
た、図９のように、本実施形態における位置センサ(77)
の移動動作は、紙管の切断動作中には、ステップＳ11か
らステップＳ14を繰り返して、紙管形成速度Ｖaの変化
に常に対応することが望ましいが、紙管形成速度Ｖaが
さほど変化しない場合には、前記繰返しの時間間隔を長
くしてもよいし、紙管形成速度Ｖaが変化しない場合に
は、前記繰返しを行なわなくてもよい。

【００３３】また、本実施形態の他にも、例えば、特公
平８−１１４３０号に記載のスパイラル紙管製造装置
（図１４参照）のように、切断装置(６)を紙管(75)の切
断位置に追従させて紙管(75)を切断する紙管製造装置に
おいても、紙管切断位置を特定するために、ロータリエ
ンコーダから算出される紙管形成長を利用しているか
ら、本発明を適用して位置センサ(77)を用いることによ
り、紙管形成長による誤差が無くなって、紙管切断長の
バラツキを抑えられる。また、この紙管製造装置は、切
断装置(６)の進行を開始する時点を任意に選択できる
が、切断装置(６)の停止位置から上記距離Ｐs（＝Ｌ0＋
Ｄc−Ｖa×Ｔc）離れた位置に紙管の先端が到達した時
に、切断装置(６)の進行を開始すれば、切断装置(６)を
紙管切断位置に最も早く追従できるから、紙管切断の効
率が上昇する。従って、本発明を適用して、位置センサ
(77)の位置を調節する手段(82)(85)を有することによ
り、紙管形成速度Ｖaが変化する場合にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】紙管製造装置の平面図である。

【図２】紙管製造部の正面図である。

【図３】紙管切断部及びセンサ部の正面図である。

【図４】紙管切断部の正面断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿って断面し、矢印方向に見
た図である。

【図６】図３のＢ−Ｂ線に沿って断面し、矢印方向に見
た図である。

【図７】蝋付け装置の斜視図である。

【図８】制御装置のブロック図である。

【図９】本実施形態において位置センサの位置を調整す
る際の制御動作を示すフローチャートである。

【図１０】本実施形態において紙管を切断する際の制御
動作を示すフローチャートである。

【図１１】本実施形態における紙管の切断動作を示す模
式図である。

【図１２】本実施形態の切断動作において、スライド台
及び切断装置が進行を開始し、所定の定速度に達するま
での速度の時間変化を示すグラフである。

【図１３】形成された紙管を軸に沿って切開いたときの
平面図である。

【図１４】従来の紙管製造装置の正面図である。

【符号の説明】

(６) 切断装置 (12) マンドレル (75) 紙管 (77) 位置センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端が支持されたマンドレル(12)に紙テ
   ープを螺旋状に巻締めながらマンドレルの先端側に連続
   的に送り出して紙管を形成しつつ、紙管の進行方向に移
   動可能な切断装置(６)を、紙管と同一速度で進行させな
   がら紙管(75)を切断するスパイラル紙管の製造方法に於
   て、 紙管の到達を検出する位置センサ(77)を紙管の進行方向
   に移動可能且つ位置決め可能に配備し、 紙管の形成速度に基づいて、位置センサ(77)の位置を調
   節する工程と、位置センサ(77)からの検出信号により、
   切断装置(６)の進行を開始して、紙管(75)を切断する工
   程を含むことを特徴とするスパイラル紙管の製造方法。
2. 【請求項２】 位置センサ(77)の位置を調節する工程
   は、 ａ．紙管(75)の形成速度Ｖaと、切断装置(６)が停止状
   態から進行を開始して前記紙管形成速度Ｖaと等速にな
   るまでの期間Ｔc及び該期間に進む距離Ｄcとから、切断
   装置(６)が進行を開始すべき時点における切断装置(６)
   の停止位置から紙管(75)の先端までの距離Ｐsを算出す
   る工程、及び、 ｂ．切断装置(６)の停止位置から紙管の進行方向に該距
   離Ｐs離れた位置に位置センサ(77)を移動する工程を含
   み、 切断装置(６)の進行を開始して、紙管(75)を切断する工
   程は、 ａ．切断装置(６)を所定停止位置に停止させて待機する
   工程、 ｂ．位置センサ(77)が紙管の到達を検出すると、切断装
   置(６)の進行を開始する工程、 ｃ．切断装置(６)の進行速度が紙管形成速度Ｖaに等し
   くなった時点又はそれ以後に、切断装置(６)は紙管(75)
   を切断する工程、及び、 ｄ．切断装置(６)を元の停止位置に戻す工程 を含むことを特徴とする請求項１に記載のスパイラル紙
   管の製造方法。
3. 【請求項３】 基端が支持されたマンドレル(12)に紙テ
   ープを螺旋状に巻締めながらマンドレルの先端側に連続
   的に送り出して紙管を形成しつつ、紙管の進行方向に移
   動可能な切断装置(６)を、紙管と同一速度で進行させな
   がら紙管(75)を切断するスパイラル紙管の製造装置に於
   て、 紙管の到達を検出する位置センサ(77)を紙管の進行方向
   に移動可能且つ位置決め可能に配備し、 紙管の形成速度に基づいて、位置センサ(77)の位置を調
   節する手段と、位置センサ(77)からの検出信号により、
   切断装置(６)の進行を開始して、紙管(75)を切断する手
   段とを具えるスパイラル紙管の製造装置。
4. 【請求項４】 位置センサ(77)の位置を調節する手段
   は、 ａ．紙管(75)の形成速度Ｖaと、切断装置(６)が停止状
   態から進行を開始して前記紙管形成速度Ｖaと等速にな
   るまでの期間Ｔc及び該期間に進む距離Ｄcとから、切断
   装置(６)が進行を開始すべき時点における切断装置(６)
   の停止位置から紙管(75)の先端までの距離Ｐsを算出す
   る手段と、 ｂ．切断装置(６)の停止位置から紙管の進行方向に該距
   離Ｐs離れた位置に位置センサ(77)を移動する手段とを
   具え、 切断装置(６)の進行を開始して、紙管(75)を切断する手
   段は、 ａ．切断装置(６)を所定停止位置に停止させて待機する
   手段と、 ｂ．位置センサ(77)が紙管の到達を検出すると、切断装
   置(６)を紙管形成速度Ｖaと等速を維持すべく、切断装
   置(６)の進行を開始する手段と、 ｃ．切断装置(６)の進行速度が紙管形成速度Ｖaに等し
   くなった時点又はそれ以後に、切断装置(６)は紙管(75)
   を切断する手段と、 ｄ．切断装置(６)を元の停止位置に戻す手段 とを具える、請求項３に記載のスパイラル紙管の製造装
   置。