JP2007152719A - 紙管の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブル部位の移動速度を常に一定とした紙管の製造装置、及びカッターによる紙管の切断タイミングを可変とした紙管の製造装置を提供する。
【解決手段】紙テープの供給元である原反ロールとマンドレルとの間に設けられた、紙テープの供給速度を検出するための計測器と、テーブル部位の上記前後方向への移動のための駆動力を発するテーブル部位移動用サーボモーターと、上記の計測器における検出結果に応じた回転数にて、テーブル部位移動用サーボモーターを駆動させるための、テーブル部位移動用制御部位とを備えたことを特徴とする、紙管の製造装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、紙管の製造装置及び製造方法に関するものである。

特公平７−８４７８号公報

紙管（特にスパイラル紙管）Ｐは、巻回装置１０１によって紙テープ（「スリット原紙」とも言う）が巻回されることにより、その軸方向に連続する長尺の管として製造される。そして、切断装置１０２によって所定長さに切断される。

従来、この切断装置１０２は、例えば特許文献１に示されたものがあり、図７に略示したように、丸鋸や丸ナイフ等からなるカッター１０３と、このカッター１０３を紙管Ｐの移動速度に同調させて移動させることのできるテーブル部位１０４とを備えたものとされている。

この従来の切断装置１０２において、巻回装置１０１から送られた紙管Ｐは、軸状の切断用芯部位１０５を覆うように配位され、その状態でカッター１０３により切断される。この際、切断用芯部位１０５は回転しており、これと共に、紙管Ｐも回転する。そこで、紙管Ｐの表面からカッター１０３を押し当てることにより、紙管Ｐの全周にわたる切断が可能である。この際、カッター１０３は紙管Ｐの周壁を貫通し、切断用芯部位１０５の表面に接触する。

ここで、上記のように、テーブル部位１０４は紙管Ｐと同調して移動するものとされている。特許文献１には詳細が記されていないが、このテーブル部位１０４の移動は、クランク機構１０６によってなされる。

具体的に、このテーブル部位１０４の移動は、図７に示すように、装置各部位を駆動するために設けられたメインモーター１０７の動力がメイン駆動軸１０８に伝達され、ギア１０９及びクランクホイール１０６ａを介して往復動アーム１０６ｂに伝達されてなされる。

ここで、クランクホイール１０６ａは一定の周速度にて円運動がされるものであって、このクランクホイール１０６ａに接続部位１０６ｃ（図８参照）を介して接続された往復動アーム１０６ｂは、図７及び図８に破線で示したように、図示下端を中心として扇状に往復運動することとなる。つまり、クランクホイール１０６ａのなす円運動の水平方向成分が往復動アーム１０６ｂの水平方向への移動速度に対応する。円運動の周速度が一定の場合、円運動の水平方向成分は中央で最も速く、左右端で０になることから、この往復動アーム１０６ｂの水平方向への移動速度は一定とはならない。具体的にこの例では、図８（Ｂ）に示したように、クランクホイール１０６ａと往復動アーム１０６ｂとの接続部位１０６ｃの水平方向への移動速度について、中央かつ最も上方に来た時点での速度が最も速く、そこから左右方向に離れるほどに速度が低下してしまう。なお、装置の設計上、この最も早い移動速度と紙管Ｐの移動速度とが一致するようになされている。

上記のことから、この往復動アーム１０６ｂに接続されて移動するテーブル部位１０４の移動速度もまた、動き始めと動き終わりとで一定とはならない。そのため、紙管Ｐの送られる速度と同調せず、ずれが発生していた。このずれは小さいものではあったが、特に、直径の大きな紙管Ｐを切断する際には、切断位置のずれを発生させてしまい、「二重切り」という不良が発生する原因となっていた。

一方、カッター１０３はアーム１１０に接続されており、図９に実線及び破線で示すように、このアーム１１０が切断用芯部位１０５に対して接近・離反することによって、切断用芯部位１０５上にある紙管Ｐの切断をすることができる。

上記アーム１１０の接近・離反に関する運動は、従来においては、上記のテーブル部１０４と同じく、メイン駆動軸１０８からクランクホイール１０６ａを介して動力が伝達されて回転するカム１１１によりなされていた。しかし、このカム１１１は、メイン駆動軸１０８が一定速度で回転している限りにおいて、紙管Ｐの切断タイミングが常に一定となる。具体的には、カッター１０３が切断用芯部位１０５に対して接近する時間、カッター１０３が切断用芯部位１０５上の紙管Ｐを切断する時間、カッター１０３が切断用芯部位１０５から離反する時間のそれぞれは常に一定であって、カム１１１を取り替えるなど、ハード面で対応する以外には変更することができず、紙管Ｐの厚みや紙テープの紙質によって異なる、紙管Ｐごとの特性に対して自由度の高い対応ができないという問題点があった。

さらに、本願の発明者らが確認したところによると、従来の製造装置においては、内径２７．２mm、肉厚１．９mmの紙管では問題なく切断できていたが、内径３４．０mm、肉厚１．３mmの紙管では、切り残しが発生して切断に失敗する場合があった。つまり、直径（内径）が大きい紙管Ｐほど、この問題が発生しやすい傾向があった。またこれに加え、供給する紙テープの幅寸法が大きいほど、同様の問題が発生する傾向にあった。

本願発明は上記のことに鑑み、テーブル部位の移動速度を常に一定とした紙管の製造装置を提供すること、及びカッターによる紙管の切断タイミングを可変とした紙管の製造装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、供給された紙テープがマンドレル表面にスパイラル状に巻き付けられ、前方に送られることにより、紙管を形成することのできるスパイラル製造部位と、上記のように送られる紙管と共に前方へ移動し、紙管の切断後に後方へ移動するテーブル部位と、テーブル部位に設けられた、紙管を切断するためのカッターとを備えた紙管の製造装置において、紙テープの供給元である原反ロールとマンドレルとの間に設けられた、紙テープの供給速度を検出するための計測器と、テーブル部位の上記前後方向への移動のための駆動力を発するテーブル部位移動用サーボモーターと、上記の計測器における検出結果に応じた回転数にて、テーブル部位移動用サーボモーターを駆動させるための、テーブル部位移動用制御部位とを備えたことを特徴とする、紙管の製造装置を提供する。

また、本願の請求項２に記載の発明は、テーブル部位移動用サーボモーターの駆動軸に、表面にねじが形成されたねじ軸が接続されたものであり、このねじ軸がテーブル部位移動用サーボモーターによって回動することにより、テーブル部位の上記前後方向への移動がなされることを特徴とする、請求項１に記載の、紙管の製造装置を提供する。

また、本願の請求項３に記載の発明は、上記の計測器が、原反ロールと滑り剤塗布装置との間に設けられたものであり、この滑り剤塗布装置は、マンドレルに巻き付けられる以前の状態である紙テープに滑り剤を塗布するためのものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の、紙管の製造装置を提供する。

また、本願の請求項４に記載の発明は、マンドレルの前方側に設けられ、紙管切断時に上記のカッターが接触する軸である切断用芯部位と、少なくともテーブル部位と切断用芯部位とを、前後方向について連動するように連結する連動部材とを備え、上記の切断用芯部位とテーブル部位とは前後方向に往復運動するものであり、テーブル部位が前方へ移動する際に、カッターによる紙管の切断がなされ、この切断時における切断用芯部位とテーブル部位との前方への移動が連動するものであって、上記のカッターを切断用芯部位に対し接近離反させるためのアーム部位と、このアーム部位を駆動するための切断用サーボモーターと、上記の計測器における検出結果に応じ、切断用サーボモーターを駆動させるための、切断用制御部位とを備えたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の、紙管の製造装置を提供する。

また、本願の請求項５に記載の発明は、マンドレルの表面に、供給された紙テープをスパイラル状に巻き付けることにより紙管を形成し、この紙管を前方に送る紙管製造工程と、上記のように送られる紙管と共に前方へ移動するテーブル部位に設けられたカッターにより、紙管が切断される切断工程とを有し、上記の切断工程にあっては、テーブル部位の移動が、紙テープの供給元である原反ロールとマンドレルとの間における紙テープの供給速度に応じた回転数にて、テーブル部位を移動させる駆動力を発するためのテーブル部位移動用サーボモーターが駆動されてなされることを特徴とする、紙管の製造方法を提供する。

本願の請求項１または２に係る発明は、紙テープの供給速度を検出するための計測器における検出結果に応じた回転数にて、テーブル部位移動用サーボモーターを駆動させることができたことにより、テーブル部位の移動速度を一定とでき、紙管の切断位置がずれることのない、紙管の製造装置を提供できたものである。

また、本願の請求項３に係る発明は、上記の効果に加え、原反ロールと滑り剤塗布装置との間に計測器が設けられたことにより、確実に紙テープの供給速度を捕捉でき、精度の高い制御が可能な紙管の製造装置を提供できたものである。

また、本願の請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載された発明の効果に加え、カッターが上記の計測器における検出結果に応じ、切断用サーボモーターによって駆動されたことにより、カッターによる紙管の切断タイミングを可変とできたものであって、これにより、製管ピッチに応じ、フレキシブルに対応可能な紙管の製造装置を提供できたものである。

また、本願の請求項５に係る発明は、切断工程でのテーブル部位の移動が、紙テープの供給元である原反ロールとマンドレルとの間における紙テープの供給速度に応じた回転数にて、テーブル部位を移動させる駆動力を発するためのテーブル部位移動用サーボモーターが駆動されてなされることにより、テーブル位の移動速度を一定とでき、紙管の切断位置がずれることのない、紙管の製造方法を提供できたものである。

以下、図面に基づき本願発明の実施の形態の一例をとりあげて説明する。図１は、本例に係る紙管の製造装置の概略を示す図であり、図２は、本例に係る紙管の製造装置のテーブル部位を示す図であって、図３は、本例に係る紙管のカッターの動作を示す図である。
なお、以下の説明における「前後」の表現は、紙管が形成されて製造装置内を後方から前方に移動するものとして表している。

本例における紙管の製造装置の概略は、図１に示すようなものであり、スパイラル製造部位１と切断部位２とを備えている。そして、これら各部位１，２の駆動源であるメインモーター３１が設けられている。

スパイラル製造部位１は、供給された紙テープＴを外周に巻回することにより、紙管Ｐを形成する装置である。そして、切断部位２は、スパイラル製造部位１にて形成された紙管Ｐを任意の寸法に切断して、製品として完成させるための装置である。また、メインモーター３１の駆動力は、スパイラル製造部位１と切断部位２との下方に設けられたメイン駆動軸３２へと伝達され、そこから更に各部位に伝達される。伝達手段は、歯車、チェーン、ベルトなど種々の手段を採用できる。ただし、本願発明においては、このメイン駆動軸３２は、テーブル部位２１及びカッター２２の駆動には用いられず、これらは別途駆動される。これについては下記で説明する。

上記のスパイラル製造部位１は、マンドレル１１と基筒１２とを備えたものである。
マンドレル１１は、基筒１２により供給された紙テープＴがその表面に巻き付けられることにより、紙管Ｐを形成することのできる中空軸であって、回動及び前後方向への移動が不能とされている。そして、このマンドレル１１を前後方向に貫くようにして、回動及び前後方向への移動が可能な連結棒６が設けられている。また、連結棒６は、後端側に接続された第２連結軸７２から駆動力が伝達されることにより回転がなされる。なお、本例における第２連結軸７２は、メイン駆動軸３２に対して連結されたチェーン３３によって駆動される。

基筒１２は、マンドレル１１の周囲に設けられた筒状体である。本例では、図示のように、紙管Ｐを挟むように３つの基筒１２が設けられている。この基筒１２間には、ベルト（図示省略）がかけ渡されたものであり、このベルトがマンドレル１１に巻きつけられている。そして、このベルトとマンドレル１１との間に紙テープＴを供給することにより、紙テープＴが一定の法則に従ってベルトからマンドレル１１に送り出され、マンドレル１１の表面に紙テープＴをスパイラル状に巻き付けていき、紙管Ｐを形成することができる。このようにして形成された紙管Ｐは、同じく基筒１２間のベルトにより、一定速度で前方に送られる。
なお、マンドレル１１に最初に巻きつけられる紙テープＴ、つまり、紙管Ｐの最内層を構成する紙テープＴは、表面に滑り剤の塗布などによるコーティングがなされることなどによって、マンドレル１１に対する摩擦が低減されたものとし、上記のように基筒１２及びベルトによる紙管の前方への移動がスムーズになされるものとすることが望ましい。

次に、切断部位２は、テーブル部位２１、カッター２２、切断用芯部位２３を備えたものである。

テーブル部位２１は、前後方向に往復することが可能であって、上記のように前方に送られる紙管Ｐの移動速度に同調して移動が可能とされた台座である。この同調方法についての具体的な説明は後述する。

カッター２２は、紙管Ｐを切断するためのものであって、テーブル部位２１に設けられている。このため、前後方向についてはテーブル部位２１と連動する。このカッター２２は、丸鋸や、丸ナイフ等からなり、切断用芯部位２３に対して接近離反可能とされたアーム状の部材である支持部位２４に設けられている。支持部位２４は、回転するカム機構２５により、図３に実線と破線で示したようにして接近・離反動作がなされる。このカム機構２５の動作についての具体的な説明は後述する。

紙管Ｐは、後述の切断用芯部位２３と共に回転しながら前方へと送られるものであるため、支持部位２４を切断用芯部位２３上の紙管Ｐに接近させ、カッター２２の刃先を紙管Ｐの表面に接触させることで、紙管Ｐを周方向に切断することができる。製品が比較的短い長さの紙管Ｐである場合では、図１に示すように、複数のカッター２２が製品の寸法に一致した間隔で配位され、一度に複数箇所の切断が可能とされている。なお、支持部位２４に対してカッター２２を取り付ける位置については変更が可能とされており、製品の寸法に合わせて自在に調整が可能である。

切断用芯部位２３は、マンドレル１１の前方側に設けられたものであり、紙管Ｐの切断時に上記のカッター２２の刃先が接触する軸である。本例では、図１に示すように、マンドレル１１の前方へと延ばされた連結棒６の更に前方に接続されたものであって、連結棒６と共に回転する。この切断用芯部位２３は、カッター２２を受ける「下敷き」の役目を果たすものである。そして、切断用芯部位２３の表面とカッター２２とに挟まれた部分の紙管Ｐが切断される（図６参照）。

ここで、マンドレル１１及び切断用芯部位２３と、テーブル部位２１とは連動部材７によって連結されており、前後方向について連動する。よって、マンドレル１１及び切断用芯部位２３と、テーブル部位２１とは前後方向に往復運動するものであって、少なくともこの往復運動中、前方への移動は、上記のように一定速度で前方へと送られている紙管Ｐの移動速度と一致する。よって、このようにテーブル部位２１が前方へ移動する際にカッター２２による紙管Ｐの切断がなされることにより、正確に、周方向に紙管Ｐを切断することができる。一方、後方への移動は、カッター２２による紙管Ｐの切断動作のうち、先の動作と後の動作との間においてなされる。これにより、切断動作が繰り返してなされる。

上記の連動部材７は、前後方向に延びる第１連動軸７１と、マンドレル１１の後方に設けられた第２連動軸７２と、上下方向に配位されたものであり、第１連動軸７１と第２連動軸７２とを連結する上下連結体７３とからなる。
第１連動軸７１は、マンドレル１１、連結棒６、切断用芯部位２３のそれぞれに平行に配位されたものであり、図１に示したように、上記それぞれの下方側に配位される。本例における第１連動軸７１は更に、固定軸７１ａと、固定軸７１ａに対して回動可能に接続された回動軸７１ｂとからなり、固定軸７１ａはテーブル部位２１に固定されたものであって、回動軸７１ｂは固定軸７１ａの図示右方の延長線上に配位されている。

第２連動軸７２は、連結棒６の後方であって、同一軸上に設けられた軸であり、メイン駆動軸３２からこの第２駆動軸７２に駆動力が伝達されて回転し、この回転が、連結棒６、切断用芯部位２３の順に伝達される。なお、第２連動軸７２と連結棒６との間は接続ねじ７２ａにより接続されており、メンテナンス時などには両者間を分離することができる。

上下連結体７３は、第１連動軸７１と第２連動軸７２との各後端を連結するものである。これにより、第１連動軸７１と第２連動軸７２とが前後方向に連動する。なお、図示はしていないが、この上下連結体７３と第１連動軸７１及び第２連動軸７２との間には、ロータリーボールスプラインが挿入されており、第１連動軸７１のうち後述する回動軸７１ｂと第２連動軸７２とが各々別個に回動可能とされている。

ここで、第１連動軸７１などに位置調整機構８が設けられたものとしても良い。この位置調整機構８は、上記の連動部材７による連動動作とは別に切断用芯部位２３とテーブル部位２１とを相対的に移動させることで、紙管Ｐを切断するためのカッター２２の刃先が切断用芯部位２３の同一箇所に当たることのないように、切断用芯部位２３とテーブル部位２１との間の位置をずらすことのできるものである。この動作は、カッター２２による紙管Ｐの切断動作のうち、先の動作と後の動作との間において、テーブル部位２１が後方へ移動する最中になされ、カッター２２による切断動作に、このずれの影響が及ばないようにすることが望ましい。

この位置調整機構８は、図１に示した例では、調整用モーター８１と、伝達部位８２と、作用部位８３とを備えたものとされている。調整用モーター８１は、上記切断用芯部位２３とテーブル部位２１との相対的移動のための駆動力を発するものであり、この例では、ブレーキ付ギヤードモータが用いられている。伝達部位８２は、上記の駆動力を作用部位８３に伝達するものであり、本例では調整用モーター８１の駆動軸及び第１連動軸７１のうちの回動軸７１ｂに設けられたスプロケット及び各スプロケットに掛けられたチェーンとからなる。作用部位８３は、実際に上記のずれが発生する部分であり、この例の場合、固定軸７１ａに設けられた雄ねじと、回動軸７１ｂに設けられたものであり、上記雄ねじと螺合する雌ねじからなる。

調整用モーター８１の駆動時には、駆動力が伝達部位８２を経由して作用部位８３に伝えられ、これにより回動軸７１ｂが回転する。ここで、固定軸７１ａはテーブル部位２１に固定されているため、固定軸７１ａに対し、回動軸７１ｂだけが回転する。よって、上記のねじが締め込まれたり緩められたりして、第１連動軸７１が伸縮する。これにより、テーブル部位２１に取り付けられたカッター２２の位置と、切断用芯部位２３の位置とにずれを生じさせることができる。このずれの大きさは、調整用モーター８１の駆動時間の設定により、自由に調整が可能である。なお、この例では、前述のように前後方向へ移動可能に配位されたテーブル部位２１を基点として、テーブル部位２１に固定軸７１ａが接続されているため、上記のねじの回動によって、見かけ上は、切断用芯部位２３側が移動するように見えるが、テーブル部位２１と切断用芯部位２３とが相対的に前後に移動するようにすればよく、いずれか移動するものであってもよく、双方が移動するものであってもよい。また固定軸７１ａと回動軸７１ｂの位置関係は逆であってもよい。

この位置調整機構８は、この例においては、図１に示すように、第１連動軸７１の図示右端側に設けられたものであるが、作用部位８３のみを第１連動軸７１の図示左端側に設けるなど、第１連動軸７１中、具体的にはテーブル部位２１と上下連結体７３との間であればいずれの位置に設けられたものとしても良い。更には、位置調整機構８を第２連動軸７２に設けることも可能である。また、本願発明における連動部材７は、テーブル部位２１と切断用芯部位２３とを、前後方向について連動するように連結する部材と定義していることより、連結棒６もまた、連動部材７の一部であると解釈でき、その場合にあっては、連結棒６に位置調整機構８を設けても良い。

また、上記の調整用モーター８１の駆動は、製造装置の運転中、停止中いずれの場合であっても行うことができる。そのため、従来においては、伸縮機構の調整を行うために製造装置を必ず停止させて、手動で作業を行う必要があったが、この位置調整機構８を設けることにより、製造装置をいちいち停止する必要がなく、生産効率を低下させることがない。

次に、紙テープＴは原反ロール（図示しない）から供給される。ここで「一番紙」、つまり紙管Ｐの最も内側に配位される紙テープＴの表面には、上記でも説明したように、滑りを良くし、装置前方へ紙管Ｐをスムーズに送るための滑り剤が塗布される。この滑り剤塗布を目的として、原反ロールからマンドレル１１に至る紙テープＴの供給経路上に、図１に示したようなローラー状の滑り剤塗布装置１３が設けられている。なお、この滑り剤塗布装置１３は、このローラー状のものに限られず、例えば、滑り剤を満たした槽状のもの（ポット）を用い、紙テープＴをこのポット内の滑り剤に浸すことによって塗布するものとしても良く、種々の形式をとり得る。

そして本例では、原反ロールとマンドレル１１との間、望ましくは、原反ロールと滑り剤塗布装置１３との間に、紙テープＴの供給速度を検出するための計測器であるエンコーダ４が設けられている。本例においては、図１に示すように、回転量・回転角度・回転位置を計測するロータリーエンコーダが用いられており、このエンコーダ４に取り付けられた検出用ローラー４ａを紙テープＴに接触させて、回転数を検出するものとしている。
ここで、紙テープＴはテンションがかけられた状態で検出用ローラー４ａに接しているため、両者の間での滑りの発生はほとんどなく、高精度の検出が可能である。

なお、上記の他に、滑り剤塗布装置１３に直接エンコーダ４が設けられたものとしても良い。この場合、滑り剤塗布装置１３に対するエンコーダ４の取り付け位置は、滑り剤塗布装置１３の回転軸や滑り剤塗布装置１３のローラー表面に当接する位置など、種々の位置とすることができる。また、ロータリーエンコーダに限られず、リニアエンコーダを用いても良い。また、検出対象は回転量・回転角度・回転位置に限定されるものではなく、滑り剤塗布装置１３上を移動する紙テープＴの移動量を検出するなど、直接・間接を問わず、原反ロールからマンドレル１１に至る紙テープＴの供給速度を検出するものであれば良い。

上記のエンコーダ４における検出結果（データ）は、電気的に接続されたテーブル部位移動用制御部位５１及び切断用制御部位５２に送られ、各制御部位５１，５２に搭載されたコンピュータプログラムによる演算処理の後、インバーターなどにより駆動用電力に変換され、テーブル部位移動用サーボモーター２６及び切断用サーボモーター２８に送られる。

このテーブル部位移動用制御部位５１においてなされる演算処理の例は以下の通りである。
上記のように、エンコーダ４が回転数を測定する場合にあっては、測定結果である回転数（Ｒ４）に円周率（π）と検出用ローラー４ａの直径（Ｄ４ａ）とを掛けたものが、単位時間当たりに紙テープＴが送られる長さとなる。そして、この算出された長さを、マンドレル１１上へスパイラル状に紙テープＴを巻き付けていく際に、マンドレル１１上を一周するのに必要な紙テープＴの長さ（Ｌｔ）で割ったものが、単位時間当たりのマンドレル１１への紙テープＴの巻き付け数である。この紙テープＴの巻き付け数に、マンドレル１１上へスパイラル状に紙テープＴを巻き付けていく際の、１周目と２周目との間の紙テープＴのピッチ（Ｐｔ）を掛けたものが、単位時間当たりの紙管の送り速度（Ｖｐ）となる。
これを数式で表すと、下記のようになる（基本式）。
Ｖｐ＝Ｐｔ×（（Ｒ４×π×Ｄ４ａ）／Ｌｔ）
なお、実際には、外気温による紙テープＴの伸縮や、マンドレル１１と紙テープＴとの間の摩擦などの影響を受けるため、これらを考慮の上、上記基本式によって算出された計算値に対して、更に補正がなされ、この補正後のデータを基にして、テーブル部位移動用制御部位５１がテーブル部位移動用サーボモーター２６の回転数を制御する。

テーブル部位２１は、テーブル部位移動用サーボモーター２６によって前後方向に移動する。具体的には、テーブル部位移動用サーボモーター２６は固定されたものであって、このテーブル部位移動用サーボモーター２６の駆動軸に、表面にねじが形成されたねじ軸（ボールネジ）２７が接続されており、このねじ軸２７がテーブル部位移動用サーボモーター２６によって回動することにより、テーブル部位２１の前後方向への移動がなされる。このねじ軸２７による動力の伝達は、高精度にできるという利点があるが、動力伝達の手段はこれに限定されるものではなく、ギア、チェーン、ベルトなどによるものとしても良い。

上記のような構造を採用することによって、テーブル部位移動用サーボモーター２６の駆動とテーブル部位２１の移動とをほぼ完全に一致させることが可能である。よって、テーブル部位移動用サーボモーター２６が一定速度で駆動する限りは、従来のクランクホイールと往復動アームとの組み合わせのように、移動速度が変化してしまうことがなく、テーブル部位２１と紙管Ｐとを厳密に同調させることができる。

また、上記のように、エンコーダ４による検出結果を基に、紙管Ｐの移動速度を算出し、これに応じてテーブル部位移動用サーボモーター２６を駆動させるものであるため、移動速度の同調が容易である。よって、直径の大きな紙管Ｐを切断する際にも、切断位置のずれが発生することがほとんどなく、「二重切り」の発生をほぼ防止できる。

なお、上記のテーブル部位２１の移動は、前方への移動の際には、上記のように、紙管Ｐの移動速度と同調するものとされているが、カッター２２による紙管Ｐの切断が終了し、テーブル部位２１が後方に移動して元の位置に復帰する際には、紙管Ｐの移動速度とは関係なく、最速で復帰可能とされており、効率的な紙管Ｐの製造が可能となっている。

一方、上記のように、カッター２２はアーム状の部材である支持部位２４に設けられている。本例では、回転するカム機構２５により、図３に実線と破線で示したように、支持部位２４の接近・離反動作がなされる。このカム機構２５についても、上記と同様にして、切断用サーボモーター２８によって駆動される。

この切断用サーボモーター２８についても、上記と同様、エンコーダ４による滑り剤塗布装置１３の回転数などの検出結果が切断用制御部位５２にて演算処理され、これにより駆動される。なお、この切断用制御部位５２においても、基本的には、上記のテーブル部位移動用制御部位５１と同一の演算処理がなされるが、上記テーブル部位移動用制御部位５１における計算値の補正に加えて、紙管Ｐの厚みや紙テープＴの紙質に応じ、最適なカッター２２の移動速度とするための、切断用サーボモーター２８の増速あるいは減速のための処理が更になされる。

上記のカム機構２５は、本例では、円盤の側面に沿うように溝が形成された溝カムとされている。支持部位２４の一部は、このカム機構２５の溝に配位されており、この溝カムの回転に伴い、支持部位２４が、図示したように梃子状の動作をなす。

なお、この切断用制御部位５２においてなされる演算処理のうちで、カム機構２５とカッター２２との間での移動速度の関係についてのものは以下の通りである（図３（Ｃ）参照）。
カム機構２５の溝について、円盤の中心から最も遠い位置の径寸法（Ｒｃ２）と最も近い位置の径寸法（Ｒｃ１）との差が、カム機構２５側における支持部位２４の移動距離となる。これに、支持部位２４におけるカム機構２５に取り付けられた部分と支点２４ａとの間の距離（ａ）と、同じくカッター２２が取り付けられた部分と支点２４ａとの間の距離（ｂ）との比を掛けたものが、カッター２２の紙管Ｐに対する移動距離（Ｘ）となる。これを数式で表すと、下記のようになる。
Ｘ＝（Ｒｃ２−Ｒｃ１）×（ｂ／ａ）
そして、カム機構２５が１回転する度に、上記カッター２２は紙管Ｐに対する移動距離（Ｘ）を１往復するから、当該移動距離の往復分の距離（２Ｘ）に、カム機構２５の回転数、すなわち、切断用サーボモーター２８の回転数（Ｒ２８）を掛けたものが、カッター２２の平均移動速度（Ｖ２２）となる。これを数式で表すと、下記のようになる。
Ｖ２２＝２Ｘ×Ｒ２８
＝２×（Ｒｃ２−Ｒｃ１）×（ｂ／ａ）×Ｒ２８

従来においては、このカム機構２５は常にメイン駆動軸３２と連動しており、紙管Ｐごとの特性に応じてカッター２２の移動タイミングを変化させることは不可能であったが、本願発明では、切断用制御部位５２の制御により、最適な移動タイミングで切断動作をなすことができ、製管ピッチに応じ、フレキシブルに対応可能であり、紙管Ｐの品質向上に貢献できたものである。

次に、本例に係る紙管の製造装置の動作についてまとめておくと、まず、図４に示すように、供給された紙テープＴが基筒１２及びベルトによりマンドレル１１の表面にスパイラル状に巻き付けられることによって紙管Ｐが形成される。そしてこの紙管Ｐが、一定速度で前方に送られ、切断用芯部位２３の表面を覆う（紙管製造工程）。

次に、図５に示すように、テーブル部位２１が紙管Ｐの移動速度に同調して前進する。この際、連動部材７により切断用芯部位２３もテーブル部位２１と同調して前進する。また、この際、カッター２２の刃先が切断用芯部位２３上の紙管Ｐに接触して、紙管Ｐを切断する（切断工程）。

この切断工程においては、上記で説明したように、テーブル部位２１が、エンコーダ４の検出結果に応じた回転数にてテーブル部位移動用サーボモーター２６を駆動させることができるため、上記同調をほぼ完全になすことができる。また、カッター２２も、エンコーダ４の検出結果に加え、紙管Ｐの厚みや紙テープＴの紙質に応じた、最適な移動速度にて紙管Ｐを切断することができる。

次に、図６に示すように、カッター２２が紙管Ｐから離れると共に、テーブル部２１位は図４に示す当初の位置へと後退する。この際、上記と同様に切断用芯部位２３もテーブル部位２１と同調して後退する。これにより、当該装置は当初の状態に復帰する。これが繰り返され、紙管Ｐが連続して製造される。

本例に係る紙管の製造装置の概略を示す図である。 本例に係る紙管の製造装置のテーブル部位を示す図であって、（Ａ）は底面視、（Ｂ）は側面視を示す。 本例に係る紙管のカッターの動作を示す図であって、（Ａ）は側面視、（Ｂ）は正面視を示し、（Ｃ）は支持部位の演算要素を示す参考図である。 本例に係る紙管の製造装置の動作を示す図であり、紙管が前方へと送られる様子を示す。 本例に係る紙管の製造装置の動作を示す図であり、紙管がカッターによって切断される様子を示す。 本例に係る紙管の製造装置の動作を示す図であり、紙管の切断直後の様子を示す。 従来の紙管の製造装置を示す概略図である。 （Ａ）は従来の紙管の製造装置におけるテーブル部位の動作を示す図であり、（Ｂ）はクランクホイールと往復動アームとの接続部位の水平方向への移動速度の変化を示すグラフである。 従来の紙管の製造装置におけるカッターの動作を示す図である。

符号の説明

１ スパイラル製造部位
１１ マンドレル
１３ 滑り剤塗布装置
２１ テーブル部位
２２ カッター
２３ 切断用芯部位
２４ アーム部位
２６ テーブル部位移動用サーボモーター
２８ 切断用サーボモーター
２７ ネジ軸
４ 計測器、エンコーダ
５１ テーブル部位移動用制御部位
５２ 切断用制御部位
６ 連結棒
７ 連動部材
７１ 連動軸、第１連動軸
７１ａ 固定軸
７１ｂ 回動軸
Ｐ 紙管
Ｔ 紙テープ

Claims (5)

1. 供給された紙テープがマンドレル表面にスパイラル状に巻き付けられ、前方に送られることにより、紙管を形成することのできるスパイラル製造部位と、
   上記のように送られる紙管と共に前方へ移動し、紙管の切断後に後方へ移動するテーブル部位と、
   テーブル部位に設けられた、紙管を切断するためのカッターとを備えた紙管の製造装置において、
   紙テープの供給元である原反ロールとマンドレルとの間に設けられた、紙テープの供給速度を検出するための計測器と、
   テーブル部位の上記前後方向への移動のための駆動力を発するテーブル部位移動用サーボモーターと、
   上記の計測器における検出結果に応じた回転数にて、テーブル部位移動用サーボモーターを駆動させるための、テーブル部位移動用制御部位とを備えたことを特徴とする、紙管の製造装置。
2. テーブル部位移動用サーボモーターの駆動軸に、表面にねじが形成されたねじ軸が接続されたものであり、
   このねじ軸がテーブル部位移動用サーボモーターによって回動することにより、テーブル部位の上記前後方向への移動がなされることを特徴とする、請求項１に記載の、紙管の製造装置。
3. 上記の計測器が、原反ロールと滑り剤塗布装置との間に設けられたものであり、
   この滑り剤塗布装置は、マンドレルに巻き付けられる以前の状態である紙テープに滑り剤を塗布するためのものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の、紙管の製造装置。
4. マンドレルの前方側に設けられ、紙管切断時に上記のカッターが接触する軸である切断用芯部位と、
   少なくともテーブル部位と切断用芯部位とを、前後方向について連動するように連結する連動部材とを備え、
   上記の切断用芯部位とテーブル部位とは前後方向に往復運動するものであり、
   テーブル部位が前方へ移動する際に、カッターによる紙管の切断がなされ、この切断時における切断用芯部位とテーブル部位との前方への移動が連動するものであって、
   上記のカッターを切断用芯部位に対し接近離反させるためのアーム部位と、
   このアーム部位を駆動するための切断用サーボモーターと、
   上記の計測器における検出結果に応じ、切断用サーボモーターを駆動させるための、切断用制御部位とを備えたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の、紙管の製造装置。
5. マンドレルの表面に、供給された紙テープをスパイラル状に巻き付けることにより紙管を形成し、この紙管を前方に送る紙管製造工程と、
   上記のように送られる紙管と共に前方へ移動するテーブル部位に設けられたカッターにより、紙管が切断される切断工程とを有し、
   上記の切断工程にあっては、テーブル部位の移動が、紙テープの供給元である原反ロールとマンドレルとの間における紙テープの供給速度に応じた回転数にて、テーブル部位を移動させる駆動力を発するためのテーブル部位移動用サーボモーターが駆動されてなされることを特徴とする、紙管の製造方法。

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