JP7245555B1

JP7245555B1 - 巻取装置及び搬送物の巻替方法

Info

Publication number: JP7245555B1
Application number: JP2021210629A
Authority: JP
Inventors: 輝幸加納
Original assignee: 共進電機株式会社
Priority date: 2021-12-24
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2041-12-24
Also published as: JP2023094994A

Abstract

【課題】搬送物が連続的に搬送されている状態で異なる巻取軸への搬送物の巻替えを行う場合であっても、搬送物の切断精度を維持しつつ、滞留させる必要のある搬送物の長さを低減できる巻取装置及び搬送物の巻替方法を提供すること。【解決手段】巻取装置１は、ベース部１０と、搬送されるシート状の搬送物２を巻き取る巻取軸８０を支持し、ベース部１０に移動可能に支持される複数のワインドアーム部２０と、複数のワインドアーム部２０のうち１つを巻取軸８０への搬送物２の巻き取りが行われる巻取位置に移動させ、他のワインドアーム部２０を巻取位置から離間した待機位置に移動させる巻替機構３０と、搬送物２を切断可能な切断部５０と、巻取位置から待機位置へのワインドアーム部２０の移動に追従するように切断部５０を移動させる切断部駆動機構６０と、を備え、複数のワインドアーム部２０はそれぞれ個別に移動可能である。【選択図】図６

Description

本発明は、巻取装置及び搬送物の巻替方法に関する。

従来、ロールｔｏロール設備において、フィルムや紙等の搬送物を搬送させて巻取軸に巻取る技術が知られている。このような技術が記載されているものとして例えば特許文献１と特許文献２がある。特許文献１には、搬送物を巻取る際にニアロールを配置し、巻取軸との距離が予め設定された距離となるようにニアロールを移動して巻取りを行う技術が記載されている。特許文献２には、新しい巻取軸に搬送物を巻替える場合に、アキュームレータ装置を使用し、巻替時に搬送物を滞留させつつ巻取りを停止させ、巻取りが停止している間に巻替えを行う停止方式が記載されている。また、特許文献２の他に搬送物を搬送させながらターレット装置を旋回させ、タッチロール及びカッターにて新しい巻取軸に搬送物を巻替える走行方式も知られている。

特開平５－３３８８７３号公報特開平４－１１８０９６号公報

ところで、走行方式による巻替えでは搬送物の巻き始めに皺になることが多く、製品ロスに繋がるため、付加価値の高い光学フィルム等の搬送物に対しては巻き始めに皺やヨレが発生し難い停止方式による巻替えを採用することが多い。しかし、停止方式による巻替えでは搬送物を滞留させるためのアキュームレータ装置が必要となり、搬送物の走行速度が速くなるにつれ、フリーロールの本数を多くする必要があり、その分設備も大掛かりなものとなってしまう。またフリーロールの本数が多くなるほど、フリーロールのメカロスが大きくなり、スリップによる傷が発生する等、搬送物へのダメージが大きくなってしまう。

本発明は、搬送物が連続的に搬送されている状態で異なる巻取軸への搬送物の巻替えを行う場合であっても、搬送物の切断精度を維持しつつ、滞留させる必要のある搬送物の長さを低減できる巻取装置及び搬送物の巻替方法を提供することを目的とする。

本発明は、ベース部と、搬送されるシート状の搬送物を巻き取る巻取軸を支持し、前記ベース部に移動可能に支持される複数のアーム部と、複数の前記アーム部のうち１つを前記巻取軸への前記搬送物の巻き取りが行われる巻取位置に移動させ、他の前記アーム部を前記巻取位置から離間した待機位置に移動させる巻替機構と、前記搬送物を切断可能な切断部と、前記巻取位置から前記待機位置への前記アーム部の移動に追従するように前記切断部を移動させる切断部駆動機構と、を備え、複数の前記アーム部はそれぞれ個別に移動可能である巻取装置に関する。

前記切断部は、前記搬送物を前記巻取軸に向けて押圧するニアロールと、前記ニアロールの動作に連動して前記搬送物を切断する刃を有してもよい。

前記ベース部に回転可能に支持され、前記切断部を支持する切断用アーム部を更に備え、複数の前記アーム部は、前記ベース部に回転可能に支持され、前記巻替機構は、前記アーム部の前記ベース部に対する角度を変更することで、前記アーム部を前記巻取位置と前記待機位置に移動させ、前記切断部駆動機構は、前記切断用アーム部の前記ベース部に対する角度を変更することで、前記巻取位置から前記待機位置への前記アーム部の移動に追従するように前記切断部を移動させてもよい。

前記搬送物の搬送速度を取得し、前記巻替機構による前記アーム部の移動と前記切断部駆動機構による前記切断部の移動を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、満巻状態の前記巻取軸を支持する前記アーム部が前記巻取位置から前記待機位置に移動する場合に、該アーム部と前記切断部のそれぞれの移動速度を前記搬送物の搬送速度に応じた移動速度に制御してもよい。

また本発明は、搬送されるシート状の搬送物を巻き取る巻取軸を支持し、ベース部に移動可能に支持される複数のアーム部のうち１つを前記巻取軸への前記搬送物の巻き取りが行われる巻取位置に移動させる工程と、他の前記アーム部を前記巻取位置から離間した待機位置に移動させる工程と、前記搬送物を切断可能な切断部を前記巻取位置から前記待機位置への前記アーム部の移動に追従するように移動させる工程と、を含み、複数の前記アーム部をそれぞれ個別に移動させる搬送物の巻替方法に関する。

本発明によれば、搬送物が連続的に搬送されている状態で異なる巻取軸への搬送物の巻替えを行う場合であっても、搬送物の切断精度を維持しつつ、滞留させる必要のある搬送物の長さを低減できる。

本発明の一実施形態に係る巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において次に搬送物が巻き取られる巻取軸が第１待機位置から第２待機位置への移動を開始した初期の状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において次に搬送物が巻き取られる巻取軸が第２待機位置に移動した状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において搬送物が巻取られている巻取軸の径が図３よりも大きい状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において満巻状態の巻取軸が第１待機位置に移動している状態を示す巻取設備の側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において第１待機位置に向かって移動している満巻状態の巻取軸に追従して切断部が移動している状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において切断部が搬送物を切断している状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において切断部が搬送物を切断した後の満巻状態の巻取軸の動作を示す巻取設備の側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において新しい巻取軸への巻取りを開始した初期の状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において巻替作業が完了した状態の巻取設備を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において巻取軸の第２待機位置の設定方法を説明するための説明図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置において搬送物が巻き取られる巻取軸とニアロールの位置関係を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置を示す平面図である。本発明の一実施形態に係る巻取装置を示す側面図である。従来の巻取設備を示す側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものでない。なお、図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、巻取設備１００の鉛直方向をＺ方向、巻取設備１００の奥行方向をＹ方向、巻取設備１００の鉛直方向及び奥行方向に直交する前後方向をＸ方向とする。

図１は、本実施形態に係る巻取設備１００を示す側面図である。本実施形態に係る巻取設備１００は、シート状の搬送物２を搬送しながら巻き取ることでロール状に加工する設備である。巻取設備１００によって巻き取られる搬送物２としては、例えば、光学フィルムや銅箔、ガラスクロス等が挙げられる。巻取設備１００は、搬送物供給装置（図示省略）、アウトフィード機構１１０と、張力調整機構１２０，１３０と、巻取装置１と、を主に備える。以下、巻取設備１００において搬送物２が移動する経路を搬送経路Ｃと称して説明する。

アウトフィード機構１１０は、搬送物供給装置（図示省略）から供給された搬送物２を巻取装置１に送り出す装置である。アウトフィード機構１１０には、搬送物２を搬送するアウトフィードロール１１１，１１２が設けられており、上流側において生じる搬送物２の張力の変動を巻取装置１側に影響しないように調整するとともに、巻取装置１への搬送物２の搬送速度を調整している。

張力調整機構１２０は、搬送経路Ｃにおける搬送物供給装置とアウトフィード機構１１０との間に配置され、搬送物２の張力を調整する機構である。張力調整機構１２０は、ガイドロール１２１，１２２と、ガイドロール１２１とガイドロール１２２との間に配置されるダンサロール１２３を備える。図１に示すように、ダンサロール１２３が左右方向であるＸ方向に変位することで搬送物２の張力が調整される。

張力調整機構１３０は、アウトフィード機構１１０と巻取装置１との間に配置され、搬送物２の張力を調整する機構である。張力調整機構１３０は、ガイドロール１３１，１３２と、ガイドロール１３１とガイドロール１３２との間に配置されるダンサロール１３３を備える。図１に示すように、ダンサロール１３３が上下方向であるＺ方向に変位することで搬送物２の張力が調整される。

搬送物２の搬送経路Ｃには、搬送物２を案内するガイドロール１４１～１４４が配置される。ガイドロール１４１は搬送物供給装置と張力調整機構１２０との間に配置され、ガイドロール１４２は張力調整機構１２０とアウトフィード機構１１０との間に配置される。ガイドロール１４３，１４４は、搬送経路Ｃを挟んで上下に対向配置される。

巻取装置１は、アウトフィード機構１１０から搬送される搬送物２を巻取軸８０に巻き取るための装置である。巻取軸８０は、細長い棒状であり、搬送物２が巻き付けられ、ロールの芯となる部位である。なお、本明細書において巻取軸８０の径とは、巻取軸８０に巻取られた搬送物２も含めた巻取軸８０の径方向の長さをいう。

巻取装置１は、ベース部１０と、複数のワインドアーム部（アーム部）２０と、巻替機構３０と、ニアアーム部（切断用アーム部）４０と、切断部５０と、切断部駆動機構６０と、制御部７０を備える。

ベース部１０は、巻取装置１の基礎となる土台である。ベース部１０には、巻替機構３０や切断部駆動機構６０が取り付けられる。

複数のワインドアーム部２０は、細長い板状であり、ベース部１０に移動可能に支持される。より具体的には、ワインドアーム部２０は巻替機構３０を介して回転軸Ａを中心に回転可能にベース部１０に支持される。本実施形態では、巻取装置１は第１ワインドアーム部２１と第２ワインドアーム部２２の２本のワインドアーム部２０を備える。

第１ワインドアーム部２１は、その一側の端部（以下、基端部）が巻替機構３０を介してベース部１０に回転可能に接続され、他側の端部（以下、先端部）に巻取軸８０を回転可能に支持する。

第２ワインドアーム部２２は、その基端部が巻替機構３０を介してベース部１０に回転可能に接続され、先端部に巻取軸８０を回転可能に支持する。なお、図１に示す例では、回転軸Ａとワインドアーム部２０に支持される巻取軸８０の回転軸はＹ方向に延びている。

巻替機構３０は、複数のワインドアーム部２０のうち１つを巻取軸８０への搬送物２の巻き取りが行われる巻取位置に移動させ、他のワインドアーム部２０を巻取位置から離間した待機位置に移動させる。本実施形態では、巻替機構３０によって第１ワインドアーム部２１と第２ワインドアーム部２２は、それぞれ個別に回転軸Ａを中心に３６０度回転可能である。即ち、巻替機構３０によって第１ワインドアーム部２１と第２ワインドアーム部２２のそれぞれに支持された巻取軸８０は、回転軸Ａを中心に３６０度旋回可能である。なお、本実施形態では、巻替機構３０は、側面視において第１ワインドアーム部２１に支持された巻取軸８０と第２ワインドアーム部２２に支持された巻取軸８０とが重ならないようにワインドアーム部２０を回転させる。

ニアアーム部４０は、細長い板状であり、切断部駆動機構６０を介してベース部１０に移動可能に支持される。具体的には、ニアアーム部４０は、その基端部が切断部駆動機構６０を介して回転軸Ａを中心に回転可能に支持され、先端部に切断部５０を移動可能に支持する。

切断部５０は、搬送物２を切断可能であり、ニアロール５１と刃５２を有する。ニアロール５１は、搬送物２の搬送経路Ｃにおける巻取軸８０よりも上流側に回転可能に配置される円柱状の部材である。ニアロール５１は、その回転軸がワインドアーム部２０に支持された巻取軸８０の回転軸に対して略平行になるように配置される。即ち、ニアロール５１の回転軸はＹ方向に延びる。ニアロール５１は、搬送物２をワインドアーム部２０に支持された巻取軸８０に向けて押圧する。これにより、搬送物２の巻き崩れが防止される。また、ニアロール５１は、ニアアーム部４０の軸方向に移動可能に構成される。これにより、ニアロール５１は、巻取軸８０の径の増加に従って巻取軸８０から離れる方向に移動できる。よって、巻取装置１は、巻取軸８０とニアロール５１との距離を一定に保ちながら、搬送物２を巻き取ることができる。

刃５２は、搬送される搬送物２を搬送方向に対して略直交する方向に切断できるように配置される。図１に示す例では、刃５２はＹ方向に延びるように形成される。また、刃５２は、ニアロール５１の動作に連動して搬送物２を切断する。より具体的には、切断部５０はニアロール５１を搬送物２が巻き取られていない巻取軸８０に押し付けるとともに、刃５２がニアロール５１の回転軸を中心に搬送物２に向かって旋回するように構成される。

切断部駆動機構６０は、巻取位置から待機位置へのワインドアーム部２０の移動に追従するように切断部５０を移動させる機構である。具体的には、切断部駆動機構６０は、ベース部１０に配置され、ニアアーム部４０のベース部１０に対する角度を変更することで、ニアアーム部４０に支持された切断部５０を移動させる。切断部駆動機構６０は、ワインドアーム部２０の位置にかかわらず、回転軸Ａを中心にニアアーム部４０を３６０度回転可能である。

制御部７０は、例えばＣＰＵ、メモリ等を有し、制御プログラムを実行するコンピュータであり、巻替機構３０や切断部駆動機構６０等を制御する。具体的には、制御部７０は、ワインドアーム部２０の移動やニアアーム部４０の移動、ワインドアーム部２０に支持された巻取軸８０の回転、ニアロール５１の移動、刃５２の旋回動作等の搬送物２の巻取軸８０への巻取りや巻替え等に関する動作を制御する。

例えば、制御部７０は、搬送物２の搬送速度を取得し、満巻状態の巻取軸８０を支持するワインドアーム部２０が巻取位置から待機位置に移動する場合に、ワインドアーム部２０に支持された巻取軸８０と切断部５０のそれぞれの移動速度を搬送物の搬送速度に応じた移動速度に制御する。

次に、巻取装置１による搬送物２の巻取りから巻取軸８０の巻替えまで動作の流れについて図１～図１２を参照しながら説明する。図１～図１０は搬送物２の巻取りから巻替えまでの各工程における巻取装置１の状態を示す巻取設備１００の側面図である。なお、図１～図１０におけるアウトフィードロール１１１，１１２や巻取軸８０、ニアロール５１等の内側の矢印はこれらの回転方向を示している。図１において搬送物２が巻き取られている巻取軸８０を巻取軸８１とし、待機位置に位置し次に搬送物２が巻き取られる巻取軸８０（以下、新しい巻取軸８０という）を巻取軸８２として説明する。

図１に示すように、搬送物２の巻取工程の初期において、アウトフィード機構１１０によって送り出された搬送物２がアウトフィード機構１１０側に位置する巻取軸８１に巻き取られる。図１に示す例では、第１ワインドアーム部２１と第２ワインドアーム部２２は、ベース部１０からＸ方向において互いに相反する方向に延びている。即ち、巻取位置に位置する第１ワインドアーム部２１に対する第２ワインドアーム部２２の角度は１８０°である。この状態における第２ワインドアーム部２２の位置を待機位置のうち第１待機位置とする。第１待機位置は、巻取軸８０を巻取装置１から取り外すための作業が行われる位置である。また、ニアアーム部４０は、側面視において第１ワインドアーム部２１と重なるようにＸ方向に延びている。制御部７０によるニアアーム部４０の動作制御によって、巻取軸８１とニアロール５１の距離が予め設定された距離に維持されるように切断部５０が巻取軸８１の径の増加に従って矢印Ｆ１の方向に移動する。これにより、搬送物２の巻取軸８０への巻取時における巻取軸８０への搬送物２の巻崩れを防止できる。

巻取軸８１の外径が所定の大きさになると、図２に示すように、巻替機構３０は第２ワインドアーム部２２を矢印Ｆ２の方向に回転させ、巻取軸８２を第１待機位置から巻取位置の近傍の第２待機位置に向けて移動させる。

図３は第２ワインドアーム部２２が第２待機位置への移動を完了した状態の巻取装置１を示し、図４は巻取軸８１の外径が図３よりも大きい状態の巻取装置１を示している。図３及び図４に示すように、第２ワインドアーム部２２は、第１ワインドアーム部２１に支持された巻取軸８１が満巻状態になるまで第２待機位置に停止している。このとき、図３に示すように、巻取軸８２がその外周に貼り付けられた両面テープの端面と巻替時に切断される搬送物２の端面が重なる位置に回転する。

ここで、第２待機位置の設定方法の一例について説明する。図１１はワインドアーム部２０の旋回領域Ｂと、満巻状態の巻取軸８０の位置関係を示す概略図である。第２待機位置は、例えば下記（１）及び（２）式を用いて設定される。

ｄは満巻状態の巻取軸８０の外径である。Ｌはワインドアーム部２０の長さである。式（１）及び式（２）によって、満巻状態の巻取軸８０の外周に搬送物２が新しい巻取軸８０が接触するときの第１ワインドアーム部２１に対する第２ワインドアーム部２２の角度θが算出される。そして、算出した角度θに予め設定した値を加えた角度θ’を算出する。例えば第１ワインドアーム部２１が巻取位置に位置する場合、第１ワインドアーム部２１に対する第２ワインドアーム部２２の角度がθ’になるような第２ワインドアーム部２２の位置が第２待機位置である。

巻取軸８１が予め設定された径となる満巻状態に到達すると、図５に示すように、巻取軸８０の巻替え動作が開始され、第１ワインドアーム部２１が矢印Ｆ３の方向に回転する。即ち、第１ワインドアーム部２１が巻取位置から待機位置に向かって移動する。具体的には、所定の減速時間にて巻取軸８１の回転が停止し、巻替機構３０によって第１ワインドアーム部２１が巻取軸８１の減速時間と同じ時間でアウトフィード機構１１０による搬送物２の搬送速度と同じ速度まで加速される。このとき切断部駆動機構６０は、ベース部１０に対するニアアーム部４０の角度がベース部１０に対する第２ワインドアーム部２２の角度と同じになるようにニアアーム部４０を動作させる。即ち、切断部駆動機構６０は、側面視において第２ワインドアーム部２２と重なるようにニアアーム部４０を回転させる。また、切断部駆動機構６０は、ニアアーム部４０の軸方向において巻取軸８２に近づく方向に切断部５０を移動させる。

図６に示すように、第２ワインドアーム部２２とニアアーム部４０は、回転軸Ａを中心に矢印Ｆ４の方向に回転する。即ち、第２ワインドアーム部２２とニアアーム部４０は、巻取位置から第１待機位置への第１ワインドアーム部２１の移動に追従するように移動する。このとき、制御部７０が搬送物２の搬送速度を取得し、巻替機構３０及び切断部駆動機構６０の動作を制御することで、巻取軸８２と巻取軸８１とニアロール５１のそれぞれの移動速度を搬送物２の搬送速度と一致させる。搬送物２の搬送速度とニアロール５１の移動速度の差が実質ゼロになった状態で、図６の矢印Ｆ１に示すように、ニアロール５１が巻取軸８２に接触するまで回転軸Ａに向かって移動する。

図７に示すように、ニアロール５１が巻取軸８２に接触した状態でニアアーム部４０の先端部がさらに回転軸Ａに向かって移動することで、ニアアーム部４０に支持されている切断部５０の刃５２が矢印Ｆ５の方向に回転し、搬送物２が切断される。

図８に示すように、搬送物２が切断されると、巻取軸８２が逆回転を始め、ニアロール５１上で巻取軸８２に貼り付けられた両面テープと搬送物２を貼り合わせる。このとき、第２ワインドアーム部２２が巻取位置に位置し、第１ワインドアーム部２１が待機位置に位置することになる。一方、第１ワインドアーム部２１は第１待機位置まで移動し停止する。

巻取軸８２に搬送物２を貼り付けた後、第２ワインドアーム部２２が図９の矢印Ｆ４の方向への回転を開始する。具体的には、巻取軸８２の回転が設定された加速時間で搬送物２の搬送速度まで加速し、同じ時間で第２ワインドアーム部２２の移動が減速停止する。このとき、ニアロール５１は下記の式（３）～式（１３）を用いて算出される位置関係を維持しながら移動する。

図１２は、搬送物２が巻き取られる巻取軸８０とニアロール５１の位置関係を示す側面図である。８０Ａは水平方向に延びるワインドアーム部２０に支持される巻取軸８０の位置を示し、５１Ａはこのときのニアロール５１の位置を示している。８０Ｂはワインドアーム部２０のベース部１０に対する角度がθ１である場合の巻取軸８０の位置を示し、５１Ｂはこのときのニアロール５１の位置を示している。Ｌ１はワインドアーム部２０の長さを示し、Ｌ２は８０Ａに位置する巻取軸８０の中心からガイドロール１４３の中心までの距離を示し、Ｌ３は巻取軸８０の中心からニアロール５１の中心までの距離を示している。

上記式（３）～（１１）によって算出した値を用いて下記式（１２）及び式（１３）により巻取軸８０が８０Ｂに存在する場合のニアアーム部４０のベース部１０に対する角度θ５と、回転軸Ａから５１Ｂに存在するニアロール５１の中心までの距離Ｌ９が算出される。

図１０に示すように、第２ワインドアーム部２２が水平方向に延びる位置に到達した時点で巻替が完了となる。図９及び図１０に示すように、ニアアーム部４０は、制御部７０によってニアロール５１の位置が常に巻取軸８２の近傍に位置するように第２ワインドアーム部２２の移動に応じて動作が制御される。

ここで、従来の巻取設備１００’について図１７を参照しながら説明する。図１７は従来の巻取設備１００’を示す側面図である。

巻取設備１００’は、アウトフィード機構１１０と、張力調整機構１２０，１３０，１５３’と、アキュームレータ装置１６０’と、切断部５０’と、巻取装置１’とを備える。上記実施形態に係る巻取設備１００と従来の巻取設備１００’とでは、巻取装置１’の構造や切断部５０’が巻取装置１’に含まれていない点、アキュームレータ装置１６０’を備える点が主に異なる。なお、巻取設備１００と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する場合がある。

巻取装置１’は、ベース部（図示省略）と、巻取軸８１を回転可能に支持する第１ワインドアーム部２１’と、巻取軸８２を回転可能に支持する第２ワインドアーム部２２’と、ガイドロール２５’を支持するガイドロール用アーム部２３’と、ガイドロール２６’を支持するガイドロール用アーム部２４’と、巻替機構３０’とを備える。

図１７に示すように、第１ワインドアーム部２１’と第２ワインドアーム部２２’は、回転軸Ａから互いに相反する方向に延びている。即ち、巻取軸８１と巻取軸８２は、回転軸Ａを挟んで対向する位置に配置される。従来の巻取設備１００’の第１ワインドアーム部２１’と第２ワインドアーム部２２’は同一部材からなり、それぞれ個別に移動しない。即ち、第１ワインドアーム部２１’と第２ワインドアーム部２２’の相対的な位置関係は変化しないように構成されている。

切断部５０’は、ニアロール５１’と、刃５２’と、本体部５３’を主に備える。切断部５０’は、巻取装置１’よりも搬送経路Ｃの上流側に所定の間隔を空けて配置される。図１７に示す例では、切断部５０’は、巻取軸８１の径の増加に従って巻取軸８１との所定の間隔を保つように搬送経路Ｃの上流側に移動する。巻取軸８１が満巻状態になると、第１ワインドアーム部２１’が巻取位置に位置する状態で刃５２’が旋回して搬送物２が切断される。図１７の巻取設備１００’では、切断部５０’が巻取装置１’に含まれていないので、第１ワインドアーム部２１’が待機位置に向かって回転した場合に、回転軸Ａを中心に旋回する巻取軸８０の移動に追従するように切断部５０’を移動させることが容易ではない。

アキュームレータ装置１６０’は、巻取軸８０の巻替中に搬送物２の巻取りを停止した場合に、連続して搬送される搬送物２を一時的に滞留させる装置である。アキュームレータ装置１６０’は、ガイドロール１６１’，１６２’，１６３’と、ガイドロール１６１’とガイドロール１６２’との間に配置されるダンサロール１６４’と、ガイドロール１６２’とガイドロール１６３’との間に配置されるダンサロール１６５’を備える。図１７に示すように、ダンサロール１６４’，１６５’が下方向に変位することで、下流側で搬送物２の巻取りが停止されている間も搬送され続ける搬送物２をアキュームレータ装置１６０’内に滞留させる。

巻取設備１００’では、巻取軸８０を支持する２本のワインドアーム部２０’の相対的な位置関係が変化しない上に切断部５０’もワインドアーム部２０’の移動に追従させることが難しい。このため、搬送物２の巻取りの停止後や搬送物２の切断後に次に用いる巻取軸８２を待機位置から巻取位置に移動させるために時間がかかり、搬送され続ける多くの搬送物２をアキュームレータ装置１６０’に滞留させる必要がある。また、搬送物２の切断後にワインドアーム部２０’を旋回させるために、ニアロール５１’を巻取装置１’から離す必要があり、旋回が完了するまでニアロール５１’を用いずに新しい巻取軸８０に搬送物２を巻き付けなければならない。このため、巻き崩れの発生等の製品ロスに繋がる。

これに対して、本実施形態に係る巻取装置１は、複数のワインドアーム部２０がそれぞれ個別に移動可能であるとともに、切断部５０を備え、切断部５０が巻取位置から待機位置へのワインドアーム部２０の移動に追従するように切断部５０を移動させることができる。これにより、巻取装置１に向けた搬送物２の搬送を停止せずに巻替時に巻取軸８０への巻取りを停止した場合であっても、図４～図７に示すように巻取りが停止した巻取軸８１を巻取位置から待機位置に移動させるとともに、該巻取軸８１の移動に切断部５０を追従させることができる。これにより、巻取軸８１が搬送経路Ｃの下流側に移動するので、搬送物２の搬送距離を延ばすことができ、巻取軸８１への巻取りが停止していても搬送方向の上流側で滞留させる必要がある搬送物２の長さを低減できる。また、切断部５０も巻取軸８０の移動に追従しながら搬送物２を切断でき、複数のワインドアーム部２０をそれぞれ個別に移動させることができる。これにより、搬送物２の切断精度が維持できるとともに、搬送物２を切断した直後に、ニアロール５１を用いて切断した搬送物２を巻取軸８２に巻き付けることができる。

次に、本実施形態に係る巻取装置１の具体的な構造の一例について図１３～図１６を参照しながら説明する。図１３は巻取装置１の斜視図であり、図１４は巻取装置１の正面図であり、図１５は巻取装置１の平面図であり、図１６は巻取装置１の側面図である。なお、図１３～図１５では、巻取軸８０を破線で示している。

ベース部１０は、Ｚ方向に立設する一対の板状の部材であるベース板１０ａ，１０ｂによって構成される。図１３～図１５に示すように、ワインドアーム部２０、ニアアーム部４０、及び切断部５０は、ベース板１０ａ，１０ｂの間の空間に配置される。

図１３及び図１５に示すように、第１ワインドアーム部２１は、第１ワインドアーム板２１ａ，２１ｂと、チャック２１１ａ，２１１ｂと、チャック２１１ａを回転させる巻取駆動部２１２を含んで構成される。

第１ワインドアーム板２１ａは、基端部が巻替機構３０に回転可能に支持され、先端部がチャック２１１ａを回転可能に支持する細長い板状部材である。第１ワインドアーム板２１ｂは、基端部が巻替機構３０に回転可能に支持され、先端部がチャック２１１ｂを回転可能に支持する細長い板状部材である。第１ワインドアーム板２１ａと第１ワインドアーム板２１ｂは、所定の間隔を空けて対向配置される。

チャック２１１ａ，２１１ｂは、互いに間隔を空けて対向配置される。巻取軸８０は、その軸方向がチャック２１１ａ，２１１ｂに対して直交するようにチャック２１１ａ，２１１ｂによって挟持される。

巻取駆動部２１２は、制御部７０と電気的に接続され、制御部７０によってその駆動が制御される。巻取軸８０がチャック２１１ａ，２１１ｂに挟持された状態で巻取駆動部２１２が駆動すると、チャック２１１ａ，２１１ｂの回転によって巻取軸８０が回転する。

図１３及び図１５に示すように、第２ワインドアーム部２２は、第２ワインドアーム板２２ａ，２２ｂと、チャック２２１ａ，２２１ｂと、チャック２２１ｂを回転させる巻取駆動部２２２を含んで構成される。

第２ワインドアーム板２２ａは、基端部が巻替機構３０に回転可能に支持され、先端部がチャック２２１ａを回転可能に支持する細長い板状部材である。第２ワインドアーム板２２ｂは、基端部が巻替機構３０に回転可能に支持され、先端部がチャック２２１ｂを回転可能に支持する細長い板状部材である。第２ワインドアーム板２２ａと第２ワインドアーム板２２ｂは、所定の間隔を空けて対向配置される。

チャック２２１ａ，２２１ｂは、互いに間隔を空けて対向配置される。巻取軸８０は、その軸方向がチャック２２１ａ，２２１ｂに対して直交するようにチャック２２１ａ，２２１ｂによって挟持される。

巻取駆動部２２２は、制御部７０と電気的に接続され、制御部７０によってその駆動が制御される。巻取軸８０がチャック２２１ａ，２２１ｂに挟持された状態で巻取駆動部２２２が駆動すると、チャック２２１ａ，２２１ｂの回転によって巻取軸８０が回転する。

図１３～図１６に示すように、巻替機構３０は、第１ワインドアーム部２１を駆動する第１ワインドアーム駆動部３１と、第２ワインドアーム部２２を駆動する第２ワインドアーム駆動部３２を備える。

第１ワインドアーム駆動部３１は、モータ３１１と、伝達部材３１２と、シャフト３１３を有する。シャフト３１３は、回転軸Ａを中心に回転可能にベース板１０ａ，１０ｂに支持され、Ｙ方向に延びる棒状の部材である。シャフト３１３には、モータ３１１からの動力を伝達する伝達部材３１２と第１ワインドアーム板２１ａと第１ワインドアーム板２１ｂが接続される。モータ３１１が駆動すると、伝達部材３１２に駆動力が伝わり、シャフト３１３が回転する。この結果、シャフト３１３に接続された第１ワインドアーム板２１ａと第１ワインドアーム板２１ｂが回転軸Ａを中心に回転する。第１ワインドアーム駆動部３１は、制御部７０と電気的に接続され、制御部７０によってその駆動が制御される。

第２ワインドアーム駆動部３２は、モータ３２１と、伝達部材３２２と、シャフト３２３を有する。シャフト３２３は、回転軸Ａを中心に回転可能にベース板１０ａ，１０ｂに支持され、Ｙ方向に延びる棒状の部材である。シャフト３２３には、モータ３２１からの動力を伝達する伝達部材３２２と第２ワインドアーム板２２ａと第２ワインドアーム板２２ｂが接続される。モータ３２１が駆動すると、伝達部材３２２に駆動力が伝わり、シャフト３２３が回転する。この結果、シャフト３２３に接続された第２ワインドアーム板２２ａと第２ワインドアーム板２２ｂが回転軸Ａを中心に回転する。第２ワインドアーム駆動部３２は、制御部７０と電気的に接続され、制御部７０によってその駆動が制御される。なお、第１ワインドアーム板２１ａ，２１ｂは、シャフト３２３が貫通しているものの、シャフト３２３との間にベアリング３１４が在するので、シャフト３２３の回転の影響を受けない構成となっている。

図１３～１５に示すように、ニアアーム部４０は、第１ニアアーム板４１ａ，４１ｂと第２ニアアーム板４２ａ，４２ｂを有する。図１５に示すように、第１ニアアーム板４１ａ及び第２ニアアーム板４２ａは、平面視においてベース板１０ａと第１ワインドアーム板２１ａ及び第２ワインドアーム板２２ａとの間に配置される。また第１ニアアーム板４１ｂ及び第２ニアアーム板４２ｂは、平面視においてベース板１０ｂと第１ワインドアーム板２１ｂ及び第２ワインドアーム板２２ｂとの間に配置される。

第１ニアアーム板４１ａは、切断部駆動機構６０に回転可能に支持される細長い板状部材である。第１ニアアーム板４１ｂは、切断部駆動機構６０に回転可能に支持される細長い板状部材である。第１ニアアーム板４１ａと第１ニアアーム板４１ｂは、所定の間隔を空けて対向配置される。

第２ニアアーム板４２ａは、その先端部に切断部５０を支持する細長い板状部材である。第２ニアアーム板４２ａは、その長手方向にスライド移動可能に第１ニアアーム板４１ａに支持される。

第２ニアアーム板４２ｂは、その先端部に切断部５０を支持する細長い板状部材である。第２ニアアーム板４２ｂは、その長手方向にスライド移動可能に第１ニアアーム板４１ｂに支持される。第２ニアアーム板４２ａと第２ニアアーム板４２ｂは、所定の間隔を空けて対向配置される。

図１３～図１５に示すように、切断部５０は、ニアロール５１及び刃５２以外にシャフト５３と、フレーム５４ａ，５４ｂを更に有する。

シャフト５３は、第２ニアアーム板４２ａ，４２ｂに回転可能に支持され、Ｙ方向に延びる棒状の部材である。シャフト５３には、ニアロール５１が回転軸Ａと略平行な回転軸を中心に回転可能に接続される。

フレーム５４ａ，５４ｂは、刃５２を支持する一対の板状部材である。フレーム５４ａは第２ニアアーム板４２ａに回転可能に支持され、フレーム５４ｂは第２ニアアーム板４２ｂに回転可能に支持される。

切断部駆動機構６０は、モータ６１と、伝達部材６２と、シャフト６３を有する。シャフト６３は、回転軸Ａを中心に回転可能にベース板１０ａ，１０ｂに支持され、Ｙ方向に延びる棒状の部材である。シャフト６３には、モータ６１からの動力を伝達する伝達部材６２と第１ニアアーム板４１ａと第１ニアアーム板４１ｂが接続される。モータ６１が駆動すると、伝達部材６２に駆動力が伝わり、シャフト６３が回転する。この結果、シャフト６３に接続された第１ニアアーム板４１ａと第１ニアアーム板４１ｂが回転軸Ａを中心に回転する。切断部駆動機構６０は、制御部７０と電気的に接続され、制御部７０によってその駆動が制御される。

シャフト３１３，３２３，６３は、それぞれ回転軸Ａを中心に同心円状に配置され、かつベアリングを介在させること等によってそれぞれ別個に回転可能にベース部１０に支持される。また、この構成により、巻替機構３０は、第１ワインドアーム部２１と、第２ワインドアーム部２２と、ニアアーム部４０をそれぞれ個別に旋回させることができる。

以上説明した本実施形態に係る巻取装置１によれば、以下のような効果を奏する。

本実施形態に係る巻取装置１は、ベース部１０と、搬送されるシート状の搬送物２を巻き取る巻取軸８０を支持し、ベース部１０に移動可能に支持される複数のワインドアーム部２０と、複数のワインドアーム部２０のうち１つを巻取軸８０への搬送物２の巻き取りが行われる巻取位置に移動させ、他のワインドアーム部２０を巻取位置から離間した待機位置に移動させる巻替機構３０と、搬送物２を切断可能な切断部５０と、巻取位置から待機位置へのワインドアーム部２０の移動に追従するように切断部５０を移動させる切断部駆動機構６０と、を備え、複数のワインドアーム部２０はそれぞれ個別に移動可能である。

これにより、巻取りが停止した満巻状態の巻取軸８０を次の巻取りに用いる巻取軸８０との相対的な位置関係を調整しながら、巻取位置から待機位置に移動させるとともに、切断部５０を巻取軸８０の移動に追従させることができる。よって、巻取軸８０が搬送方向の下流側に移動するので、搬送物２の搬送距離を延ばすことができ、巻取軸８０への巻取りが停止していても搬送方向の上流側でアキュームレータ装置等によって滞留させる必要がある搬送物２の長さを低減できる。また、満巻状態の巻取軸８０の移動により搬送物２が移動していても、切断部５０も追従して移動しているので搬送物２が切断される際の切断部５０と搬送物２の相対速度を低く抑えることができる。よって、巻取軸８０の回転を停止した状態で巻替を行った場合であっても、搬送物切断時の切断精度を維持しつつ、アキュームレータ装置を縮小又は削減できる。

また、本実施形態に係る巻取装置１において、切断部５０は、搬送物２を巻取軸８０に向けて押圧するニアロール５１と、ニアロール５１の動作に連動して搬送物２を切断する刃５２を有する。

これにより、満巻状態の巻取軸８０の巻取位置から待機位置への移動に追従するようにニアロール５１を移動させることができるので、次の巻取りに用いる巻取軸８０の近傍にニアロール５１が位置する状態で搬送物２を切断できる。よって、巻取軸８０の巻き始めにおける巻き崩れを防止できる。

また、本実施形態に係る巻取装置１は、ベース部１０に回転可能に支持され、切断部５０を支持するニアアーム部４０を更に備え、複数のワインドアーム部２０は、ベース部１０に回転可能に支持され、巻替機構３０は、ワインドアーム部２０のベース部１０に対する角度を変更することで、ワインドアーム部２０を巻取位置と待機位置に移動させ、切断部駆動機構６０は、ニアアーム部４０のベース部１０に対する角度を変更することで、巻取位置から待機位置へのワインドアーム部２０の移動に追従するように切断部５０を移動させる。

これにより、より容易に移動中の複数の巻取軸８０と切断部５０の位置関係を調整できる。

また、本実施形態に係る巻取装置１は、搬送物２の搬送速度を取得し、巻替機構３０によるワインドアーム部２０の移動と切断部駆動機構６０による切断部５０の移動を制御する制御部７０を更に備え、制御部７０は、満巻状態の巻取軸８０を支持するワインドアーム部２０が巻取位置から待機位置に移動する場合に、ワインドアーム部２０と切断部５０のそれぞれの移動速度を搬送物２の搬送速度に応じた移動速度に制御する。

これにより、例えばワインドアーム部２０及び切断部５０のそれぞれの移動速度を搬送物２の搬送速度に一致させることもできるので、巻取装置１よりも搬送方向の上流側で滞留させる必要がある搬送物２の長さをより低減できる。

また、本実施形態に係る搬送物２の巻替方法は、搬送されるシート状の搬送物２を巻き取る巻取軸８０を支持し、ベース部１０に移動可能に支持される複数のワインドアーム部２０のうち１つを巻取軸８０への搬送物２の巻き取りが行われる巻取位置に移動させる工程と、他のワインドアーム部２０を巻取位置から離間した待機位置に移動させる工程と、搬送物２を切断可能な切断部５０を巻取位置から待機位置へのワインドアーム部２０の移動に追従するように移動させる工程と、を含み、複数のワインドアーム部２０をそれぞれ個別に移動させる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

上記実施形態では、巻取装置１は２本のワインドアーム部２０を備えていたが、ワインドアーム部２０の数は特に限定されない。例えば巻取装置１は３本以上のワインドアーム部２０を備えていてもよい。

上記実施形態では、第１ワインドアーム部２１と第２ワインドアーム部２２とニアアーム部４０はそれぞれ同じ回転軸Ａを中心に回転していたが、それぞれ異なる回転軸を中心に回転する構成であってもよい。

上記実施形態では、切断部５０がニアロール５１を備えていたが、ニアロール５１を備えない構成であってもよい。

１巻取装置
２搬送物
１０ベース部
２０ワインドアーム部（アーム部）
２１第１ワインドアーム部（アーム部）
２２第２ワインドアーム部（アーム部）
３０巻替機構
５０切断部
６０切断部駆動機構
８０，８１，８２巻取軸

Claims

ベース部と、
搬送されるシート状の搬送物を巻き取る巻取軸を支持し、前記ベース部に移動可能に支持される複数のアーム部と、
複数の前記アーム部のうち１つを前記巻取軸への前記搬送物の巻き取りが行われる巻取位置に移動させ、他の前記アーム部を前記巻取位置から離間した待機位置に移動させる巻替機構と、
前記搬送物を切断可能な切断部と、
前記巻取位置から前記待機位置への前記アーム部の移動に追従するように前記切断部を移動させる切断部駆動機構と、を備え、
複数の前記アーム部は、前記ベース部に回転可能に支持され、
前記巻替機構は、前記アーム部の前記ベース部に対する角度を変更することで、前記アーム部を前記巻取位置と前記待機位置に移動させ、
複数の前記アーム部は前記巻取位置から前記待機位置への回転方向にそれぞれ個別に移動可能である巻取装置。
前記切断部は、前記搬送物を前記巻取軸に向けて押圧するニアロールと、前記ニアロールの動作に連動して前記搬送物を切断する刃を有する請求項１に記載の巻取装置。
前記ベース部に回転可能に支持され、前記切断部を支持する切断用アーム部を更に備え、
前記切断部駆動機構は、前記切断用アーム部の前記ベース部に対する角度を変更することで、前記巻取位置から前記待機位置への前記アーム部の移動に追従するように前記切断部を移動させる請求項１又は２に記載の巻取装置。
前記搬送物の搬送速度を取得し、前記巻替機構による前記アーム部の移動と前記切断部駆動機構による前記切断部の移動を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、満巻状態の前記巻取軸を支持する前記アーム部が前記巻取位置から前記待機位置に移動する場合に、該アーム部と前記切断部のそれぞれの移動速度を前記搬送物の搬送速度に応じた移動速度に制御する請求項１から３の何れかに記載の巻取装置。
搬送されるシート状の搬送物を巻き取る巻取軸を支持し、ベース部に移動可能に支持される複数のアーム部のうち１つを前記巻取軸への前記搬送物の巻き取りが行われる巻取位置に移動させる工程と、
他の前記アーム部を前記巻取位置から離間した待機位置に移動させる工程と、
前記搬送物を切断可能な切断部を前記巻取位置から前記待機位置への前記アーム部の移動に追従するように移動させる工程と、を含み、
複数の前記アーム部は、前記ベース部に回転可能に支持され、前記巻取位置に移動させる工程及び前記待機位置に移動させる工程では、前記アーム部の前記ベース部に対する角度を変更することで、前記アーム部を前記巻取位置と前記待機位置に移動させ、
複数の前記アーム部を前記巻取位置から前記待機位置への回転方向にそれぞれ個別に移動させる搬送物の巻替方法。