WO2015022721A1

WO2015022721A1 - シート材料の裁断機及び裁断方法

Info

Publication number: WO2015022721A1
Application number: PCT/JP2013/071802
Authority: WO
Inventors: 亮輔山崎; 坂大　武志
Original assignee: 日本たばこ産業株式会社
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-02-19

Abstract

　本発明の裁断方法を実施する裁断機は、シート材料としてのウエブ（W）をウエブ（W）の長手方向に沿って縦に裁断し、短冊のグループ（G）を形成する縦裁断装置（１２）と、固定刃（２８）及び回転カッタ（３０）を有し、短冊グループ（G）の個々の短冊を矩形の細片に形成する横裁断装置（２６）と、固定刃（２８）に短冊グループ（G）を押し付けるエアカーテン（AC）を発生させるフラットエアノズル（５６）とを備える。

Description

シート材料の裁断機及び裁断方法

　本発明は、ウエブ状のシート材料を縦及び横に順次裁断し、シート材料から矩形の細片を形成するシート材料の裁断機及び裁断方法に関する。

　この種のシート材料の裁断機は例えば、たばこ産業の分野において、ウエブ状の再生シートたばこを個々の再生刻みに裁断するために使用されている（特許文献１参照）。このような再生刻は、葉たばこを裁断して得られた刻みたばこと同様な形状及び大きさを有し、刻みたばことともにシガレットの喫煙可能な充填材料として使用される。

　特許文献１の裁断機は、再生たばこシートを長手方向に裁断し、長手方向に沿って延びる短冊のグループを形成する縦裁断装置と、この後、短冊グループを再生たばこシートの幅方向に裁断し、短冊グループの個々を再生刻に形成する横裁断装置とを備えている。

特開平7-265043号公報(JP)

　上述した公知の裁断機の場合、裁断の対象である再生たばこシートは、タバコ粒子に結合剤や補強剤等を加えた混合物を抄造又は圧延成形して得られ、紙材料と同等の引っ張り強度や可撓性を有する。それ故、再生たばこシートが短冊グループに縦裁断されても、この後、短冊グループは縦裁断装置から横裁断装置に向けて安定して送込まれ、これにより、横裁断装置は短冊グループの個々の短冊を再生刻に綺麗に裁断可能である。

　しかしながら、裁断対象のシート材料が再生シートたばこ比べて引っ張り強度が弱く軟質であって、逆に再生シートたばこよりも可撓性に優れた柔軟性を有している場合、このようなシート材料は上述の裁断機では安定して裁断することができない。

　即ち、軟質且つ柔軟なシート材料が縦裁断装置にて短冊グループに裁断された後、短冊グループの個々の短冊は横裁断装置に向けて移送される過程にて、シート材料の移送経路から浮き上がり易いため、互いに重なり合ったり又は絡み合ったりし、短冊グループ中における短冊の整列形態に乱れが発生する。それ故、短冊グループに上述の乱れが発生したまま、短冊グループが横裁断装置に送込まれた場合、横裁断装置は個々の短冊を一定サイズの細片に裁断することができず、安定した品質の細片を得ることができない。

　本発明の目的は、上述したような軟質且つ柔軟なシート材料であっても、シート材料を一定サイズの細片に裁断することができる裁断機及び裁断方法を提供することにある。

　上述の目的は本発明のシート材料の裁断機によって達成され、該裁断機は、
　シート材料を該シート材料の長手方向に沿って移送する移送経路と、
　前記移送経路に配置され、前記シート材料を前記長手方向に沿って縦に裁断し、前記長手方向に沿って延びる短冊のグループを形成する縦裁断装置と、
　前記短冊グループを前記シート材料の幅方向に沿って横に裁断し、前記短冊グループの個々の短冊を矩形の細片に形成する横裁断装置であって、前記移送経路の終端に配置された固定刃と、前記終端の直下流に回転可能に配置され、前記固定刃と協働して前記短冊グループの各々の短冊を矩形の細片に裁断する回転カッタとを含む、横裁断装置と、
　前記移送経路の前記終端にて、前記固定刃に前記短冊グループを押し付ける押圧装置と
を具備する。

　上述の裁断機によれば、縦裁断装置から横裁断装置に向かう短冊グループは移送経路の終端にて押圧装置により固定刃に押し付けられる。それ故、横裁断装置による短冊グループの裁断時、短冊グループは固定刃に安定して保持された状態となるので、横裁断装置は短冊グループの個々の短冊を一定サイズの細片に安定して裁断する。

　本発明は、上述の裁断機に対応した裁断方法をも提供する。また、本発明の他の目的及び他の利点は、添付図面及び後述の説明から明らかなとなる。

　本発明の裁断機及び裁断方法は、移送経路の終端にて、固定刃に短冊グループを押し付けているので、軟質且つ柔軟なシート材料であっても、シート材料を一定サイズの細片に裁断することができる。

一実施形態に係る裁断機の概略図である。図１中のフィード装置を拡大して示した図である。

　本発明の一実施形態に係る裁断機はシート材料としてのウエブWを裁断の対象とし、ウエブWの裁断方法は、裁断機に係る説明から明らかなとなる。
　図１を参照すれば、裁断機はウエブWのための移送経路１０を備え、この移送経路１０は例えば水平方向に延びている。ここで、ウエブWはウエブロールから移送経路１０に沿って移送される（ウエブWの移送工程）。

　ウエブWは一般的な紙材料よりも軟質且つ柔軟な性状を有する。例えば、ウエブWは、フィルム基材にメンソール等の香料を担持させたフレーバシートであり、例えば１００～１５０μｍの厚み、１１N/1５mm以下の引っ張り強度を有する。このような多糖類からなるフレーバシートは、一実施形態の裁断機により矩形の細片に裁断され、これら細片は例えばシガレットにおける充填材料の１つとして使用可能である。

　移送経路１０の終端領域には縦裁断位置P_１が規定され、この縦裁断位置P_１には例えばケーベル刃型の縦裁断装置１２が配置されている。この縦裁断装置１２はロアローラ１４及びアッパローラ１６を含む。ロアローラ１４は移送経路１０の直下に回転可能に配置され、一方、アッパローラ１６はロアローラ１４の直上に回転可能に配置されている。これらロア及びアッパローラ１４，１６は移送経路１０上のウエブWを横断して延び、図１(a)中に示す矢印方向CC,Cに同一の周速にて回転可能である。

　ロアローラ１４はその外周に多数の下刃（図示しない）を含み、これら下刃は円形をなし、ロアローラ１４の軸線方向に一定の間隔を存して櫛歯状に配置されている。一方、アッパローラ１６は多数の上刃（図示しない）を有し、これら上刃もまた円形をなし、対応する下刃に摺接している。従って、上刃もまたアッパローラ１６の軸線方向に一定の間隔を存して櫛歯状に配置されている。

　ウエブWが縦裁断装置１２を通過するとき、ロア及びアッパローラ１４，１６における下刃及び上刃の回転は、ウエブWの長手方向に沿ってウエブWを縦に裁断する（縦裁断工程）。それ故、図１の(b)に示されるように、縦裁断位置P_１の下流では、ウエブWは短冊グループGに形成されている。この短冊グループGは多数の短冊Sを含み、これら短冊SはウエブWの長手方向に沿って延び、例えば同一の幅を有する。このような短冊グループGは、縦裁断位置P_１の下流を移送経路１０に沿って移送経路１０の終端まで導かれる。
　なお、図１に示されているように、縦裁断位置P_１の直上流にはサクションガイド１８が配置されている。このサクションガイド１８はウエブWの移送を案内する。

　本実施形態の場合、ロアローラ１４の直下流には櫛歯ガイド２０が配置されている。この櫛歯ガイド２０はロアローラ１４の下刃と噛み合い、ロアローラ１４とアッパローラ１６との間から送出された短冊グループGとロアローラ１４との共廻りを防止する。一方、アッパローラ１６の外周には多数のピンガイド２２が配置されている。これらピンガイド２２は上刃間に進入する先端を有し、櫛歯ガイド２０と同様に短冊グループGとアッパローラ１６との共廻りを防止する。

　更に、ロアローラ１４は外周面に複数の掻き落としガイド２４が配置され、これら掻き落としガイド２４はロアローラ１４の周方向に互い離間している。ロアローラ１４の回転中、下刃は掻き落としガイド２４に摺接し、下刃への付着物を下刃から除去する。

　縦裁断装置１２の下流には横裁断装置２６が配置され、この横裁断装置２６は固定刃２８及び回転カッタ３０を含む。固定刃２８は移送経路１０の終端を規定する横裁断位置P_２にて水平且つ斜めに延び、ウエブWの幅方向にウエブW、即ち、短冊グループGを横断している。
　一方、回転カッタ３０は移送経路１０でみて横裁断位置P_２の下流に配置されている。回転カッタ３０はカッタドラム３２を含み、このカッタドラム３２は移送経路１０上の短冊グループGを横断して延び、前述したアッパローラ１６と同様に図１(a)中、矢印Cで示す方向に回転可能である。

　カッタドラム３２の外周には多数の切断刃３４が取り付けられている。これら切断刃３４はカッタドラム３２の周方向に等間隔を存して配置され、前述した固定刃２８と協働する刃先を有する。これら刃先は固定刃２８の傾斜に合わせるべく、カッタドラム３２の軸線に対して傾斜し、カッタドラム３２の軸線方向に沿いカッタドラム３２の全長に亘って延びている。

　カッタドラム３２の回転中、各切断刃３４は前述した固定刃２８を周期的に通過し、この際、固定刃２８（縦裁断位置P_２）から下流に飛び出した短冊グループGを横、即ち、短冊グループGの幅方向に裁断する（横裁断工程）。それ故、縦裁断位置P_２の下流側では、図１(b)から明らかなように、短冊グループGの個々の短冊Sは矩形、例えば２ｍｍ×３ｍｍの細片SMに形成される。

　更に、本実施形態の場合、裁断機は縦裁断位置P_１と横裁断位置P_２との間に規定された送込み位置P_３を更に含む。この送込み位置P_３にはフィード装置３６が配置され、このフィード装置３６について、以下に詳述する。

　図２に示されるように、フィード装置３６はローラ対としての一対のニップローラ３８，４０を含む。ニップローラ３８は移送経路１０の直下にて矢印CCの方向に回転可能に配置されている。一方、ニップローラ４０はニップローラ３８の直上にて矢印Cの方向に回転可能に配置されている。なお、これらニップローラ３８，４０の周速は同一である。

　本実施形態では、ニップローラ３８は鋼製ローラであって、例えばステンレス鋼から形成されているか、又は、ステンレス鋼から形成されたローラボディと、このローラボディの外周面を覆う被覆層とを有する。例えば、被覆層はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)によって形成することができる。一方、ニップローラ４０はニップローラ３８に短冊グループGを介して転接可能な転接ローラであって、導電性を有し且つ弾性変形可能な外周面を有する。例えば、ニップローラ４０は導電性のシリコーンから形成され、ニップローラ３８の径よりも大きな径を有する。

　更に、ニップローラ３８のローラ軸は軸受台４２に軸受(図示しない)を介して支持されている。この軸受台４２はニップローラ３８を部分的に収容する形態を有し、移送経路１０上の短冊グループGの幅方向に延びている。ニップローラ３８は軸受台４２の上面から部分的に突出し、それ故、軸受台４２の上面は移送経路１０の長手方向でみて、ニップローラ３８よりも上流側の上面部４４ａと、ニップローラ３８よりも下流側の上面部４４ｂとに分割されている。

　詳しくは、下流側の上面部４４ｂはニップローラ３８の外周面の頂部近傍から下方に向けて傾斜し、カッタドラム３２側に位置した外縁と、ニップローラ３８側に位置した内縁とを有する。図２から明らかなように上面部４４ｂの外縁は前述した固定刃２８として形成され、このことは、横裁断位置P_２と送込み位置Ｐ_３との間の距離が短いことを示す。
　一方、上面部４４ｂの内縁はスクレーパ４６として形成され、このスクレーパ４６はニップローラ３８の外周面に摺接されている。

　更に、図１に示されているように、ニップローラ４０におけるローラ軸の両端は一対のローラアーム４８の先端に回転自在に支持され、これらローラアーム４８の基端はカッタドラム３２のドラム軸に回転自在に支持されている。一対のローラアーム４８は接続ロッド（図示しない）を介して互いに接続され、この接続ロッドはカッタドラム３２とニップローラ４０との間に配置されている。

　一方のローラアーム４８の下面にはブラケット５０が取り付けられている。このブラケット５０はローラアーム４８の基端部に位置付けられ、下方に向けて延びている。ブラケット５０の下端には圧縮コイルスプリング５２を介してエアシリンダ５４が接続されている。従って、図１に示された状態からエアシリンダ５４が収縮されたとき、一対のローラアーム４８は図１でみてカッタドラム３２のドラム軸を中心として反時計方向に回動し、ニップローラ３８からニップローラ４０を上方に離すことができる。

　この後、エアシリンダ５４が伸長されたとき、一対のローラアーム４８は時計方向に回動し、ニップローラ４０をニップローラ３８に押し付け、図１に示す状態となる。それ故、ニップローラ３８に対するニップローラ４０の押し付け力はエアシリンダ５４によって調整可能である。

　更に、前述した固定刃２８の上方には、押圧装置としての単一のフラットエアノズル５６が配置されており、このフラットエアノズル５６は圧縮空気源（図示しない）に接続され、下方、即ち、固定刃２８に向けて空気流を噴出する。ここでの空気の噴出流は固定刃２８に沿うエアカーテンAC（図２参照）を形成する。このようなエアカーテンACは移送経路１０の終端にて、前述した短冊グループＧを固定刃２８に沿って押し付け、固定刃２８に密着させる。

　なお、フラットエアノズル５６は前述した接続ロッドに取り付けることができる。この場合、フラットエアノズル５６はニップローラ４０とともに上下方向に移動するので、固定刃２８とカッタドラム３２との間の領域が大きく開かれ、横裁断装置２６及びフィード装置３６のメンテナンスが容易となる。

　また、図１に示されているように、縦裁断装置１２とフィード装置３６との間には透過型光電センサ５８が配置されている。この光電センサ５８は出光部５８ａと、受光部５８ｂとを含み、これら出光部５８ａ及び受光部５８ｂは、移送経路１０上の短冊グループＧを挟むように、短冊グループＧの両側にそれぞれ配置されている。縦裁断装置１２とフィード装置３６との間にて、移送経路１０から短冊グループＧの浮き上がりに起因して短冊グループＧの詰まりが発生したとき、上述の光電センサ５８は短冊グループＧの詰まりを検出する。

　上述のフィード装置３６によれば、ウエブW、即ち、短冊グループＧが軟質且つ柔軟であっても、フィード装置３６のニップローラ４０は弾性変形可能な外周面を有しているので、フィード装置３６は縦裁断装置１２から導かれた短冊グループＧをニップローラ３８，４０間にしっかりとグリップしながら、軸受台４２の上面部４４ｂをガイドとして固定刃２８まで安定して送り込むことができる（フィード工程）。

　また、裁断機の起動時又は再起動にて、ウエブWの先端、即ち、短冊グループGの先端がニップローラ３８に巻き付くようなことがあっても、ここでの巻き付きは前述した軸受台４２のスクレーパ４６により解除される。それ故、短冊グループGの先端は固定刃２８まで容易に導かれる。
　更に、ニップローラ４０がエアシリンダ５４の助けを借りてニップローラ３８に押し付けられているので、例えば２枚重ねのウエブW、即ち、２重の短冊グループGがフィード装置３６に導かれても、フィード装置３６はニップローラ３８，４０間に２重の短冊グループGを確実に挟み込み、固定刃２８に向けて送り出すことができる。

　一方、前述したフラットエアノズル５６により形成されたエアカーテンACは固定刃２８に沿って短冊グループGを固定刃２８に押し付けた状態に維持する（押圧工程）。それ故、横裁断装置２６による短冊グループGの横裁断時、短冊グループGが固定刃２８から浮き上がることもないので、短冊グループGに対する横裁断が安定して実施される。この結果、短冊グループGから一定サイズの細片SMを正確に形成することができ、品質の高い細片SMが得られる。
　なお、裁断機の起動時又は再起動時、エアカーテンＡＣの発生タイミングは、短冊グループＧの先端が固定刃２８を通過した後に設定され、このように設定することで、エアカーテンＡＣに乱されることなく、固定刃２８に短冊グループＧを安定して導くことができる。

　前述したように固定刃２８がフィード装置３６の軸受台４２に一体に形成されているので、送込み位置P_３から固定刃２８（横裁断位置P_２）までの距離を可能な限り短くすることができる。それ故、エアカーテンACは短冊グループGを固定刃２９に密着させるうえで有効に機能する。

　本発明は上述の一実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
　例えば、単一のフラットエアノズル５６に代えて、短冊グループGの個々の短冊にそれぞれ対応した多数のエアノズル又はエアノズル孔を使用することができる。これらエアノズル又エアノズル孔は対応する短冊を固定刃２８に押し付けるべく、空気流をそれぞれ発生する。

　また、押圧装置は空気流によらず、短冊グループG又は個々の短冊を固定刃に機械的に押し付けるガイド部材であってもよい。
　更に、本発明の裁断機及び裁断方法は、シガレットの充填材料の１つとなる細片SMの形成に限らず、種々の軟質且つ柔軟なシート材料を縦横に裁断するのに使用可能である。

１０　　　　　　移送経路（移送工程）
１２　　　　　　縦裁断装置（縦裁断工程）
２６　　　　　　横裁断装置（横裁断工程）
２８　　　　　　固定刃
３０　　　　　　回転カッタ
３６　　　　　　フィード装置（フィード工程）
３８　　　　　　ニップローラ（鋼製ローラ）
４０　　　　　　ニップローラ（転接ローラ）
５６　　　　　　フラットエアノズル（押圧装置）
AC　　　　　　空気流
G　　　　　　　短冊グループ
W　　　　　　　ウエブ（シート材料）

Claims

　シート材料を該シート材料の長手方向に沿って移送する移送経路と、
　前記移送経路に配置され、前記シート材料を前記長手方向に沿って縦に裁断し、前記長手方向に沿って延びる短冊のグループを形成する縦裁断装置と、
　前記短冊グループを前記シート材料の幅方向に沿って横に裁断し、前記短冊グループの個々の短冊を矩形の細片に形成する横裁断装置であって、前記移送経路の終端に配置された固定刃と、前記終端の直下流に回転可能に配置され、前記固定刃と協働して前記短冊グループの各々の短冊を矩形の細片に裁断する回転カッタとを含む、横裁断装置と、
　前記移送経路の前記終端にて、前記固定刃に前記短冊グループを押し付ける押圧装置と
を具備したことを特徴とするシート材料の裁断機。
　押圧装置は、前記固定刃に前記短冊グループを押し付ける空気流を発生させるエアノズルを含むことを特徴とする請求項１に記載のシート材料の裁断機。
　前記エアノズルは、前記空気流をエアカーテンとして発生させることを特徴とする請求項２に記載のシート材料の裁断機。
　前記縦裁断装置と前記横裁断装置との間に配置され、前記短冊グループを前記横裁断装置に向けて送込むフィード装置を更に具備し、
　前記フィード装置は、前記短冊グループを挟み込む回転可能なローラ対を含むことを特徴とする請求項１に記載のシート材料の裁断機。
　前記ローラ対は、鋼製ローラと、該鋼製ローラに前記短冊グループを介して転接する転接ローラとを含み、該転接ローラは弾性変形可能な外周面を有することを特徴とする請求項４に記載のシート材料の裁断機。
　前記転接ローラは導電性を有したシリコーンから形成されていることを特徴とする請求項５に記載のシート材料の裁断機。
　前記フィード装置は、前記鋼製ローラのローラ軸を回転自在に支持する軸受台を更に含み、該軸受台は前記固定刃を有することを特徴とする請求項４に記載のシート材料の裁断機。
　前記軸受台は、前記鋼製ローラの外周面に摺接するスクレーパを更に有することを特徴とする請求項７に記載のシート材料の裁断機。
　シート材料を該シート材料の長手方向に沿って移送する移送工程と、
　前記シート材料の移送過程にて、前記シート材料を前記長手方向に沿って縦に裁断し、前記長手方向に沿って延びる短冊のグループを形成する縦裁断工程と、
　前記移送工程の終わりに、固定刃及び回転カッタを使用して前記短冊グループを前記シート材料の幅方向に沿って横に裁断し、前記短冊グループの個々の短冊を矩形の細片に形成する横裁断工程と、
　前記移送工程の終わりにて、前記固定刃に前記短冊グループを押し付ける押圧工程と
を具備したことを特徴とするシート材料の裁断方法。
　押圧工程は、前記固定刃に前記短冊グループを押し付ける空気流を発生させることを特徴とする請求項９に記載のシート材料の裁断方法。
　前記押圧工程は前記空気流としてエアカーテンを発生させることを特徴とする請求項１０に記載のシート材料の裁断方法。
　前記縦裁断工程と前記横裁断工程との間にて実施され、ローラ対間に前記短冊グループを挟み込んだ状態で前記横裁断装置に向けて送込むフィード工程を更に具備したことを特徴とする請求項９に記載のシート材料の裁断方法。
　前記ローラ対には、鋼製ローラと、該鋼製ローラに前記短冊グループを介して転接し、弾性変形可能な外周面を有する導電性の転接ローラが使用されていることを特徴する特徴とする請求項１２に記載のシート材料の裁断方法。
　前記押圧工程は、前記短冊グループの先端が前記固定刃を通過した後に開始されることを特徴とする請求項１０に記載のシート材料の裁断方法。