JP3982699B2 - 棒状物品の成形装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、巻紙上に供給された被包物を巻紙により包み込むことで、棒状物品の連続体を成形する棒状物品の成形装置に関する。
背景技術
この種の棒状物品の成形装置は例えば、シガレット巻上機やフィルタロッドの巻上機に適用されている。シガレット巻上機を例にとると、シガレットロッドの成形装置は無端状のガニチャテープを備えており、このガニチャテープをシガレット巻上機の巻管部を通じて走行させる過程で、巻紙により刻たばこ層を包み込む（例えば、特許文献１参照。）。
（特許文献１）
特開平８−２１４８５４号公報（第３−４頁、第１図）
より具体的には、刻たばこ層は巻管部の手前でたばこバンドから巻紙上に載せ替えられ、このときシューおよびトングからなる圧縮成形型により圧縮されて徐々に丸棒状に成形される。巻紙はガニチャテープの上面に載って走行し、この走行過程で巻紙および刻たばこ層はガニチャテープとともに巻管部に引き込まれる。
ガニチャテープは柔軟素材からなり、巻管部を通過する際に成形ガイド（ベッド）に沿って徐々に幅方向に曲成される。このとき巻紙はガニチャテープの内側でＵ字状に丸められ、丸棒状に成形された刻たばこ層の下部分をその内面に包み込む。さらに巻紙の一側縁にシーム糊が塗布された後、巻紙はショートホルダおよびロングホルダと称されるアッパ成形型により筒状に成形されて両側のラップ部分が互いに重ね合わされ、これにより棒状物品、つまり、シガレットロッドの連続体が成形される。
上述のガニチャテープは、巻管部を通じて巻紙および刻たばこ層を強く牽引するために充分な強度を有しているものの、ある程度の耐用時間が経過すると、ガニチャテープは寿命がつきて使用不能となる。特に近年、シガレット巻上機の運転速度はますます高速化しており、これに伴いガニチャテープもまた高速で駆動されることから、ガニチャテープの平均的な寿命は一層短縮化する傾向にある。
ガニチャテープは正常にその耐用時間を消費すると、通常その破断によって寿命を終える。しかしながら、ガニチャテープはその破断に至る前に局部的な損傷を受けると、もはやその後の正常な使用ができなくなり、耐用時間を経過する前に使用不能に至る。このようにガニチャテープの寿命を不所望に縮める大きな要因として、特にガニチャテープの両側縁部に生じる損傷や走行中の蛇行が挙げられる。例えば、ガニチャテープの両側縁部が局部的に切れたり破れたりすると、その中央部は未だ健全な状態であるにもかかわらず、両側縁部の損傷によってガニチャテープの正常な使用は阻害される。またガニチャテープの蛇行は、何らかの原因で両側縁部のいずれか一方にかかる張力が偏り、ガニチャテープがその本来走行するべき軌道から幅方向にずれることで生じるものと考えられる。ガニチャテープは一度蛇行を始めると修正がきかず、その正常な機能を果たせなくなってしまう。
このように棒状物品の成形装置の技術分野においては、ガニチャテープの寿命を縮める要因を取り除き、本来の耐用時間内で正常な使用を可能とすることが一つの課題となっている。
発明の開示
本発明の棒状物品の成形装置は、ガニチャテープの走行経路において巻管部の前後でガニチャテープを案内し、その横断面に対して成形ガイドにより曲成される横断面形状とは逆向きに凸となる円弧形状を与える一対のガイド部材を備えており、これら一対のガイド部材は、成形ガイドの案内によりガニチャテープの両側縁部に生ずる張力の増加分を打ち消すべく、その中央部よりも両側縁部を走行経路の内周側に引き寄せて案内する。
上述した成形装置において、ガニチャテープは巻管部を通り、所定の走行経路を周回して走行している。また成形ガイドは巻管部に設けられてガニチャテープの背面を支持するとともに、ガニチャテープの横断面形状をその走行過程で円弧状に曲成することにより、巻紙による被包物の包み込みを案内する。このとき、ガニチャテープは成形ガイドにより曲成されているため、その両側縁部は中央部に比べて走行経路の内周から外側に膨らみ、同一区間内でみて中央部よりも走行長が拡大している。その一方で、一対のガイド部材は巻管部の前後でガニチャテープを案内し、その横断面形状を成形ガイドとは逆向きに凸の円弧形状とする。これにより、ガニチャテープの両側縁部は中央部に比べて走行経路の内周側に縮められるため、巻管部での走行長の拡大は打ち消される。このため従来、巻管部を通じてガニチャテープの両側縁部に中央部よりも強い張力が生じていたところ、本発明ではガニチャテープの両側縁部における張力の拡大が打ち消され、その幅方向でみると張力分布はほぼ均一となる。これにより、ガニチャテープの両側縁部の損傷や張力の偏りによる蛇行が防止される。
より実用的には、一対のガイド部材は走行経路の途中に巻管部を挟んでその前後に設けられ、ガニチャテープの走行方向でみて成形ガイドにより曲成される横断面形状とは逆向きに凸となる断面円弧形状の案内面を有した一対のガイドローラにより実現される。この場合、ガイドローラの外形はその胴中央部が膨らみ、いわゆるクラウン（中高）ローラとなる。このようなガイドローラを用いる場合、ガニチャテープはガイドローラの幅方向でみてその中央を走行しようとすることから、いわゆる自己調心（センタリング）作用が働く。
また一対のガイドローラは、走行経路上でのガニチャテープの両側縁部と中央部との走行長をほぼ同一とするべく、案内面の断面形状が設定されている。これにより、成形ガイドの形状に合わせてガイドローラの形状が適切に決定されるので、常にガニチャテープの張力を幅方向でみて均一にすることができる。
さらに、走行経路の横断方向に関してガイドローラを位置決め可能とする位置決め機構を成形装置が備えていれば、走行経路に対してガイドローラの幅方向でみてその中心を位置決めすることにより、ガニチャテープ自身がその中心位置を保持しながら走行することとなる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明をシガレット巻上機に適用した場合の一実施形態を説明する。
第１図に示されるように、シガレット巻上機は刻給送装置２およびロッド成形装置４を備えており、このうちロッド成形装置４として本発明の一実施形態が具体化されている。
刻給送装置２はたばこバンド６を有しており、たばこバンド６はその吸着面に刻たばこを層状にして吸着し、この吸着した刻たばこ層をロッド成形装置４に向けて供給する。なお刻たばこ層は、巻紙Ｐの被包物となる。
また、ロッド成形装置４はたばこバンド６に連なる巻管部８を有しており、この巻管部８を通じて刻たばこ層を巻紙Ｐにより包み込む。具体的には、ロッド成形装置４は無端状のガニチャテープ１０を有しており、このガニチャテープ１０は多数のローラに掛け回されて所定の走行経路を周回している。またガニチャテープ１０は走行経路上で駆動ドラム１２に巻き掛けられており、ガニチャテープ１０は駆動ドラム１２の回転により駆動され、巻管部８を通過して図中矢印の方向に走行する。ガニチャテープ１０の走行経路はたばこバンド６の終端手前から上向きに反転されて水平方向に延びており、巻管部８に続いて乾燥部１４を通過すると、そこから下方に屈曲されて駆動ドラム１２に引き込まれる。そして駆動ドラム１２を過ぎると、ガニチャテープ１０の走行経路は多数のローラに案内されて上述の反転位置に戻る。
第２図は、ロッド成形装置４によるシガレットロッドＲの成形過程を概略的に示している。巻紙Ｐは、ガニチャテープ１０が反転される位置より手前からガニチャテープ１０の上面に供給される。ロッド成形装置４はガニチャテープ１０とともに巻紙Ｐを走行させ、その巻紙Ｐ上にたばこバンド６の終端から刻たばこ層Ｔを載せ替えて受け取る。そして、刻たばこ層Ｔは巻紙Ｐとともに巻管部８に移送され、このときシューおよびトングからなる圧縮成形型１６により丸棒状に圧縮成形される。
一方、巻管部８には成形ガイド１８が配置されており、この成形ガイド１８はガニチャテープ１０の走行経路に沿って水平に延びている。成形ガイド１８はガニチャテープ１０の背面を支持し、そして、ガニチャテープ１０が巻管部８を走行する過程でその横断面形状を徐々に円弧状に曲成する。
第３図は、巻管部８での巻紙Ｐによる刻たばこ層Ｔの包み込みを示している。成形ガイド１８の上面にはテープガイド溝２０が形成されており、このテープガイド溝２０はたばこバンド６の終端領域からガニチャテープ１０の走行方向に延びている。テープガイド溝２０はたばこバンド６の終端領域から出現し、その横断面の曲率半径が下流側に向けて徐々に減少して最終的にほぼ半円形となっている。それゆえ、ガニチャテープ１０がテープガイド溝２０内を通過する際、ガニチャテープ１０はその背面を成形ガイド１８に支持されるとともに、テープガイド溝２０の断面形状に沿ってその横断面形状が下向きに凸となる円弧状に曲成される。
また、このとき巻紙Ｐは刻たばこ層Ｔを介してガニチャテープ１０に押し付けられ、ガニチャテープ１０に合わせて断面Ｕ字形状に曲成される。これにより、成形ガイド１８は巻紙Ｐによる刻たばこ層Ｔの包み込みを案内することができる。
さらに成形ガイド１８上には、圧縮成形型１６の下流側にショートホルダおよびロングホルダと称されるアッパ成形型２２が配置されており、このアッパ成形型２２は、Ｕ字形状に曲成された巻紙Ｐの両側縁を順次曲成するものである。このとき巻紙Ｐはその走行方向でみて左側のラップ部に沿ってシーム糊が塗布された後、筒状に丸められて刻たばこ層Ｔを包み込む。
巻紙Ｐの包み込みにより、その左側のラップ部が右側のラップ部の上に重ね合わせられ、これらラップ領域は互いにシーム糊により糊付けされる。この後、シーム糊は上述の乾燥部１４において乾燥され、これによりシガレットロッドＲの連続体が成形される。シガレットロッドＲの連続体は、図示しない切断部においてシガレット２本分の倍長シガレット毎に切断され、これら倍長シガレットはシガレット巻上機から図示しないフィルタ装着機に供給される。
上述したテープガイド溝２０は乾燥部１４の終端手前から徐々にその曲率半径が増加し、そしてテープガイド溝２０は乾燥部１４の終端で消失する。
ガニチャテープ１０の走行経路中、巻管部８および乾燥部１４を通って水平に延びる区間内では、ガニチャテープ１０は前後一対のガイドローラ２４によりその走行を案内されている。これら一対のガイドローラ２４は巻管部８および乾燥部１４を挟んでその前後にそれぞれ配置され、その前側ではたばこバンド６の終端より上流に位置し、後側では乾燥部１４より下流に位置している。
第４図は、ガイドローラ２４の構造を詳細に示している。ガイドローラ２４はその外周に断面円弧形状の案内面を有しており、その上側の断面はガニチャテープ１０の走行方向でみて成形ガイド１８のテープガイド溝２０の断面と逆向き、つまり上向きに凸となっている。
ガイドローラ２４はその中心にローラ軸２６を有しており、このローラ軸２６は走行経路の横断方向に延びている。ローラ軸２６は段付き形状に成形されており、その小径部分２８に嵌め合わされた２つの軸受３０，３２を介してガイドローラ２４を回転自在に支持している。ローラ軸２６の大径部分３４はシガレット巻上機の機体奥側に位置し、この大径部分３４はブラケット３６を貫通して延びている。ブラケット３６はローラ軸２６の大径部分３４を受け入れ可能な挿通孔３８を有しており、この状態でローラ軸２６は挿通孔３８内にて軸方向にスライド自在となっている。ブラケット３６はその基部にて、シガレット巻上機の機体に固定されている。
一方、ローラ軸２６の小径部分２８は軸サポート４０を貫通して機体正面側に延びている。軸サポート４０にも小径部分２８を受け入れ可能な挿通孔４１が形成されており、この状態でローラ軸２６は挿通孔４１内にて軸方向にスライド自在となっている。またこの状態で、ローラ軸２６は図示しない回転止めにより軸線回りの回転を規制されている。
小径部分２８の先端部にはねじ切り加工がなされており、軸サポート４０から突出したねじ部に調節ダイヤル４２がねじ込まれている。なお軸サポート４０はガイドローラ２４よりも走行経路の内側にて機体奥に向けて屈曲されており、この屈曲した部分は機体奥でブラケット３６に連結されている。
また小径部分２８の外周には弾性部材として皿ばね４４が配置されており、この皿ばね４４は軸サポート４０と軸受３０との間に介装されている。なお、第４図の実施形態では皿ばね４４を用いているが、機能上、弾性部材は皿ばね４４に限定されるものではなく、その他に例えばコイルばねを用いてもよい。
皿ばね４４は図示のセット状態において初期圧縮力を与えられており、その反発力で軸サポート４０に対して軸受３０を機体奥側へ押し出そうとする。さらに、皿ばね４４の反発力は軸受３０，３２等を介してローラ軸２６に伝わり、ブラケット３６に対してローラ軸２６を機体奥へスライドさせようとする。一方、調節ダイヤル４２は皿ばね４４の反発力により機体正面側で軸サポート４０に当接し、これによりローラ軸２６のスライドを規制している。それゆえ調節ダイヤル４２を回転させると、ねじ部が調節ダイヤル４２に対して軸方向に変位する結果、ローラ軸２６をブラケット３６に対して軸方向にスライドさせることができる。このときローラ軸２６のスライド量は調節ダイヤル４２の回転角度に応じて微調整することができ、これにより、ガニチャテープ１０の走行経路に対してガイドローラ２４をその横断方向に位置決めすることができる（位置決め機構）。
第４図に示されるように、ガニチャテープ１０がガイドローラ２４に案内されるとき、その案内面に沿ってガニチャテープ１０は幅方向に曲成される。このとき、ガニチャテープ１０はその走行方向でみて成形ガイド１８のテープガイド溝２０の断面と逆向きに凸の断面円弧形状に曲成され、巻紙Ｐに対して両側縁が下向きに反り返った状態となる。この後、上述のようにガニチャテープ１０はテープガイド溝２０に沿って下向きに凸の断面円弧形状に曲成されるので、巻管部８では逆にガニチャテープ１０の両側縁は上向きに反る。
第５図はガニチャテープ１０の走行経路中、巻管部８への入口近傍を拡大して示している。巻管部８を通過する際、ガニチャテープ１０の両側縁部は走行経路の外側、つまり上方に跳ね上げられるため、その分、走行経路の同一区間内でみると両側縁部は中央部よりも走行長が長い。これに対し、ガイドローラ２４への巻き掛け領域とその前後近傍ではガニチャテープ１０の両側縁部が中央部よりも走行経路の内側に引き寄せられるため、これら巻き掛け領域およびその前後近傍の同一区間内でみると両側縁部は中央部よりも走行長が縮められる。このため、巻管部８で生じるガニチャテープ１０の両側縁部と中央部との間の走行長差はガイドローラ２４にて打ち消され、巻管部８および前後一対のガイドローラ２４の前後近傍を含む区間内でみると、ガニチャテープ１０の両側縁部と中央部との間の走行長は均一となる。
上述のように、ガニチャテープ１０の両側縁部と中央部との間の走行長差が解消される結果、ガニチャテープ１０にかかる張力の分布が幅方向で均一化される。したがって巻管部８にてガニチャテープ１０の両側縁部に過大な張力が集中することはない。なおガニチャテープ１０の張力の均一化には、ガイドローラ２４による走行長差の解消をより正確なものとすることが好ましい。このため、成形ガイド１８による両側縁部の走行長の延長分とガイドローラ２４による走行長の短縮分とを相対的に考慮してガイドローラ２４の横断面形状（曲率半径）を設定することが好ましい。
またガイドローラ２４はその外形が中高となるため、いわゆる自己調心（センタリング）作用によってガニチャテープ１０はガイドローラ２４の幅中央を走行しようとする。これにより、ガニチャテープ１０は走行経路に対して幅方向に位置を保持しながら走行することができるため、その蛇行が有効に防止される。
一方、上述のようにガニチャテープ１０はガイドローラ２４の幅中央を走行することから、ガイドローラ２４を走行経路の横断方向に位置決めすることで、成形ガイド１８に対するガニチャテープ１０の走行位置を積極的に調節することが可能である。
上述の一実施形態では巻管部８の前後に１つずつガイドローラ２４を設置しているが、２つ以上のガイドローラ２４を前後にそれぞれ配置してもよい。またガイドローラ２４に代えてその他のガイド部材を用いることもでき、例えば多数の平ローラを軸方向に連ね、これらローラ列がガニチャテープ１０の走行方向でみて上向きに凸となるアーチを形成するように配置してもよい。
また、ガイドローラ２４を走行経路の横断方向に位置決めするための機構は、その構成部材を適宜に置換または変形して実施可能である。
その他、本発明の成形装置はシガレット巻上機だけでなく、フィルタロッドの成形装置としても適用可能である。
本発明の棒状物品の成形装置は、ガニチャテープの両側縁部の損傷や蛇行を有効に防止し、その寿命の短縮化を抑えることができる。このため、ガニチャテープ本来の耐用時間内で目一杯の使用を可能とし、シガレット巻上機やフィルタロッド巻上機等の運転効率の向上に大きく寄与することができる。
成形装置がガニチャテープの走行案内を一対のガイドローラにより行うものであれば、その自己調心作用によりガニチャテープの走行が安定化し、巻紙による被包物の包み込みを安定して行うことができる。またガイドローラは、シガレットやフィルタロッドの巻上機等の既存設備への適用が容易であるから、簡易な改作だけで本発明の適用が可能となる。
またガイドローラの断面形状を成形ガイドに合わせて設定することにより、ガニチャテープの両側縁部への張力集中を適正に緩和することができる。
さらに成形装置がガイドローラの位置決め機構を備えていれば、成形ガイドに対してガニチャテープの走行位置を積極的に調節することができ、成形装置において棒状物品の成形に最も好適な条件を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、一実施形態の成形装置が適用されたシガレット巻上機の全体を示した正面図、
第２図は、ロッド成形装置によるシガレットロッドの成形過程を示した概略図、
第３図は、第２図中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う圧縮成形型、成形ガイド等の断面図、
第４図は、第２図中のＩＶ−ＩＶ線に沿うガイドローラの断面図、
第５図は、巻管部への入口近傍を拡大して示した図である。

Claims (4)

1. 所定の巻管部を通じて無端状のガニチャテープが周回して走行する走行経路と、
   前記走行経路の前記巻管部に設けられて前記ガニチャテープの背面を支持するとともに、前記ガニチャテープの走行過程でその横断面形状を円弧状に曲成することにより、前記ガニチャテープとともに巻紙が走行する過程で、その巻紙上に供給された被包物を巻紙により包み込んで棒状物品の連続体を成形する成形ガイドと、
   前記走行経路の前記巻管部の前後で前記ガニチャテープを案内し、その横断面に対し前記成形ガイドにより曲成される前記横断面形状とは逆向きに凸となる円弧形状を与えるとともに、前記成形ガイドの案内により前記ガニチャテープの両側縁部に生ずる張力の増加分を打ち消すべく、その中央部よりも前記両側縁部を前記走行経路の内周側に引き寄せて案内する一対のガイド部材と
   を具備した棒状物品の成形装置。
2. 前記一対のガイド部材は、前記走行経路の途中に前記巻管部を挟んでその前後に設けられ、前記ガニチャテープの走行方向でみて前記成形ガイドにより曲成される前記横断面形状とは逆向きに凸となる断面円弧形状の案内面を有した一対のガイドローラである請求の範囲第１項に記載の棒状物品の成形装置。
3. 前記一対のガイドローラは、前記走行経路上での前記ガニチャテープの両側縁部と中央部との走行長を略同一とするべく、前記案内面の断面形状が設定されている請求の範囲第２項に記載の棒状物品の成形装置。
4. 前記走行経路の横断方向に関して前記ガイドローラを位置決め可能とする位置決め機構をさらに備えている請求の範囲第２項に記載の棒状物品の成形装置。

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