JP6649692B2 - シート材巻取装置 - Google Patents

Description

本発明はシート材巻取装置に係り、特に、シート材を巻取軸に巻取って巻取りロールを形成し、その巻取りロールを巻取軸から抜き取り無芯で巻取りロールを生成するものに好適なシート材巻取装置に関する。

近年、シート材をロール状に巻取って巻取りロールを形成し製品化する分野では、巻取りロールの芯材部のコスト削減が求められている。特に、巻芯を用いない無芯でのシート材の巻取では、芯材にかかるコストが無くなるため、無芯での巻取りが望まれる。ところが、上述した無芯でのシート材の巻取りでは、下記のような課題が生じる。

課題１．シート材のロール形状形成
シート材の巻取りでは、シート材を高い真円度で、かつ、一定の径に丸めた状態で巻取る必要がある。この条件を達成するための主な方法として、巻取りロールの軸となる円筒形状の巻取軸にシート材を巻取り、巻取後、巻取軸を抜き取る方法がある。しかし、この場合、巻取を行う前に、シート材先端部を巻取軸に吸着させるなどの巻付け操作が必要となる。シート材の巻付けでは、シート材の剛性により、シート材より曲げに対する反力が生じる。そのため、シート材を巻取軸に巻付けるには、この反力よりも強い力で吸着させる必要がある。特に、シート材の剛性が高い場合や、巻取りロールの内径が小さい場合は、高い吸着力が必要となる。巻取軸に吸着剤を塗りシート材を接着させる方法や、機械的にシート材先端部を固定する方法等も考えられるが、巻取軸は、シート材巻取後に抜取るため、現実的ではない。

課題２．巻取時の巻取ロール形状保持
シート材の巻取りでは、ロール外周側に巻かれたシート材が、内周側のシート材を巻締める方向に圧縮応力が発生する。巻芯がある場合、巻芯が圧縮応力に対抗することで形状を維持できるが、無芯の場合、巻芯の代わりに圧縮応力に耐えうる機構或いは仕組みが必要となる。また、シート材を高速に巻取る場合は、シート材の巻取時に空気が同時に巻き込まれるため、空気の流入を阻止するため、巻取りロールをニップローラなどに圧接することが行われる。この場合も、巻取ロールに圧接による負荷がかかるため、負荷に耐えうる構造が必要となる。そのため、巻取りロールの内部に強度の高い巻取軸を挿入するなど、巻取りロールの形状を保つ手段が必要となる。

課題３．巻取軸使用時の巻取軸抜取り方法
巻取りロールの内部に巻取軸を使用し、シート材を巻取った場合、巻取ったシート材が巻取軸を強く締め付けるため、巻取りロールから巻取軸を抜取る時に、強い力が必要となる。巻取軸の抜取りではシート材を抑える必要があるが、特に、シート材の巻締め力が強い場合は、抑える力も強くなり、シート材を傷付ける恐れがあるため現実的ではない。そのため、巻取軸の抜取りに要する力が小さくても巻取軸を抜取れる方法が必要となる。

課題４．巻取装置の信頼性
課題３の解決方法として、例えば、巻取軸に可変部を設け、巻取軸の径を縮小し抜き取りやすくする方法がある。一方で、このような可変部を設けると、巻取軸の可変部の磨り減りや故障など信頼性の面で問題が生じる。更に、巻取前の巻取軸表面部に可変部によって微小な段差が生じたりすると、巻取ったシート材に段差による圧痕が生じ、製品の不具合を引き起こす恐れもある。そのため、巻取軸に可変部を用いない、或いは信頼性の高い可変機構を有することが重要となる。

ところで、シート材巻取装置に関しては、種々の先行技術文献があり、例えば、特許文献１乃至３が挙げられる。

即ち、特許文献１には、回転可能に設けられた巻取軸に紙管を挿通し、紙管の外周部に巻取りしようとするシート材の巻取開始端部を付着させ、巻取軸を回転させることによってシート材を芯としてロール状に巻取るシート材巻取装置が記載され、上記巻取軸の内部には真空ポンプと接続可能な通気孔が設けられていると共に、外周部には上記通気孔と連通可能な横溝部が設けられ、かつ、上記紙管には、少なくとも１か所に上記横溝部と紙管の外側とを連通する連通孔が設けられ、シート材は、該シート材の巻取開始の際に巻取開始端部が真空圧によって紙管の外周部に吸着可能な構成にしてあることが開示されている。

また、特許文献２には、広幅シート材をスリッターにより複数の狭幅シート材に分割しながら、その狭幅シート材を、巻芯内周面にラグを押圧するための空圧式の押圧機構を備えるエアシャフトにより隣接状態で保持した個々の巻芯のまわりに巻取るシート材分割巻取装置が記載され、巻始めは前記押圧機構に供給する圧縮空気の圧力を小さくし、シート材の巻取量が大きくなると前記押圧機構に供給する圧縮空気の圧力を大きくすることができる空気圧自動制御装置を備えていることが開示されている。

更に、特許文献３には、シート材自身で接合された中空芯を、該中空芯の両側からテーパー部を有する把持具により把持した後、前記把持具と中空芯により形成された空洞部を減圧して前記中空芯を前記把持具に吸引させ固定し、その後、前記把持具を一方向に回転させてシート材を巻取り、巻取終了後に前記把持具を中空芯より抜き取り、芯無しシートロールを形成することが記載され、これにより、巻取りが均一な芯無しシートロールを形成することができ、しかも、巻取ボビンの後始末が不要で、省資源が達成でき、製品のコストダウンになることが開示されている。

特開平１１−７９４８５号公報 特開２００１−２６１１９９号公報 特開平９−１０００４９号公報

ここで、上述した無芯でのシート材の巻取りの際の４つの課題と上述した特許文献１乃至３について検討する。

まず、特許文献１では、上記４つの課題を満たすことができるが、そもそも無芯での巻取りではないので、無芯のまま巻取りロールを抜き取るという発想がなく、しかも、連通孔が設けられている特殊な芯材（紙管）を使用するため、芯材のコストがかかり、製品のコスト削減には繋がらないとういう問題がある。

また、特許文献２では、無芯でのシート材巻取りに関する記述はなく、空気孔を減圧する機構も備わっていないことから、無芯によるシート材巻取りによる製品のコスト削減という発想がそもそも起きないものである。

更に、特許文献３では、巻取軸に可変部を用いていないため、上記４つの課題を満たすことができるが、一方、巻取りロールの高速生成においては、装置内部でのシート材の折れや曲がりにより、シート材層間に空気が入り込み、外径は安定するものの、内径が安定しないという課題がある。つまり、速度を落とした巻取りでは支障をきたさないものの、生産性が低下するため、コスト削減には問題が残る。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、無芯で巻取りロールを生成するものであっても、上述した４つの課題が解決できることは勿論、製品のコスト削減に繋がるシート材巻取装置を提供することにある。

本発明のシート材巻取装置は、上記目的を達成するために、シート材を供給するシート材供給部と、該シート材供給部から供給された前記シート材を加工し搬送するシート材搬送部と、該シート材搬送部で加工し搬送されてきた前記シート材を巻取って、芯無しで巻取りロールを生成するシート材巻取機構及び前記シート材を巻取部押えローラと共に案内する巻取部ニップローラから成るシート材巻取部とを備え、
前記シート材巻取機構は、前記巻取部押えローラ及び前記巻取部ニップローラによって搬送されてきた前記シート材を巻取ると共に、表面を加圧又は減圧する空気孔が形成されている巻取軸と、該巻取軸を前記巻取部ニップローラに押し付ける巻取軸押圧機構と、前記空気孔に加圧空気を供給して前記巻取軸の表面に加圧力を与える加圧手段と、前記空気孔から空気の吸引を行い前記巻取軸の表面に吸引力を与える減圧手段とから成り、
前記減圧手段により前記空気孔を介して空気を吸引し前記巻取軸の表面を減圧して前記シート材の先端部を吸引することで該シート材の先端部を前記巻取軸に固着せしめ、前記巻取軸の回転に伴って前記シート材を巻取ることで前記巻取りロールを生成し、かつ、前記空気孔を介して前記加圧手段から加圧空気を供給することで前記巻取軸の表面を加圧せしめ、巻取った前記巻取りロールを膨張させて該巻取りロールを前記巻取軸から抜き取るシート材巻取装置であり、
前記シート材巻取装置は、前記シート材の搬送を制御するシート材搬送制御部と、前記巻取軸の少なくとも１つを搬送するターレットと、該ターレットの位置を制御するターレット制御部と、巻取った前記巻取りロール及び前記巻取軸を後処理して分離するシート材後処理部とを備え、
前記シート材後処理部は、前記巻取軸を把持する巻取軸保持機構と、前記巻取軸に巻取った前記巻取りロールを保持せしめるシート材保持機構とを有し、前記巻取軸保持機構で前記巻取軸を保持し固定した状態で前記シート材保持機構により前記巻取軸に巻取った前記巻取りロールを保持し、前記シート材保持機構を前記巻取軸の軸方向に移動することで前記巻取りロールを前記巻取軸から抜き取ることを特徴とする。

本発明によれば、無芯で巻取りロールを生成するものであっても、上述した４つの課題が解決できることは勿論、コスト削減に繋がる効果がある。

本発明のシート材巻取装置の実施例１を示す概略構成図である。 本発明のシート材巻取装置の実施例１に採用されるシート材巻取機構を示す概略構成図である。 本発明のシート材巻取装置の実施例１におけるシート材の巻取工程を示すフロー図である。 本発明のシート材巻取装置の実施例１におけるシート材巻取部の概略構成を示す図である。 図４に示すシート材巻取部におけるシート材を巻取軸に巻付け巻取る工程を示すフロー図である。 本発明のシート材巻取装置の実施例１におけるシート材後処理部の概略構成を示す図である。 図６に示すシート材後処理部における巻取軸に巻取ったシート材の後処理と抜取工程を示すフロー図である。 図２に示すシート材巻取機構における巻取軸の構成例を示す概略構成図である。 図２に示すシート材巻取機構における図８とは異なる巻取軸の構成例を示す概略構成図である。 本発明のシート材巻取装置の実施例２であり、巻取軸に複数枚のシート材を巻取るシート材巻取部の概略構成を示す図である。 本発明のシート材巻取装置の実施例３であり、巻取軸に複数枚のシート材を巻取るシート材巻取部の他の例の概略構成を示す図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明のシート材巻取装置を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には、同符号を使用する。

図１乃至図３に本発明のシート材巻取装置の実施例１を示す。図１に示す如く、本実施例のシート材巻取装置１は、シート材１１を供給するシート材供給部４と、供給したシート材１１を加工し搬送するシート材搬送部５と、加工し搬送したシート材１１を巻取軸３１に巻取るシート材巻取部３と、シート材１１の搬送を制御するシート材搬送制御部６と、巻取軸３１を搬送するターレット７と、ターレット７を位置制御するターレット制御部８と、巻取った巻取りロール１９と巻取軸３１を後処理し分離するシート材後処理部９とから概略構成されている。

シート材供給部４には、シート材１１が巻かれた原反ロール１２と、原反ロール１２をニップし回転駆動する原反ニップローラ１３が備わっている。原反ニップローラ１３にはモータなどの回転駆動手段１４Ａが備わっており、原反ニップローラ１３により、原反ロール１２を回転することでシート材１１を送り出すことができる（図３のＳ１）。送り出されたシート材１１は、シート材搬送部５を介してモータなどの回転駆動手段１４Ｂで回転駆動される巻取部ニップローラ１５と巻取部押えローラ１５Ａで案内され、シート材巻取部３に搬送される（図３のＳ２）。シート材巻取部３は、ターレット７を有し、このターレット７は、シート材巻取機構２を１組ないし複数組（本実施例では４組）備えており、モータなどの回転駆動手段１４Ｃにより回転可能になっている。そして、ターレット制御部８によって、回転駆動手段１４Ｃを駆動しターレット７を回転することで、巻取軸３１を所定の位置に搬送することができるようになっている（図３のＳ３）。

ターレット７により巻取軸３１をシート材巻取部３に搬送することができ、シート材巻取部３において上記シート材１１を巻取ることができる（図３のＳ４）。シート材巻取部３において巻取って生成された巻取りロール１９と巻取軸３１は、ターレット７によりシート材後処理部９に搬送される（図３のＳ５）。シート材後処理部９によって、巻取った巻取りロール１９は、シート材１１の後端部の切断やその他の後処理工程（図３のＳ６）が行われ、その後、巻取りロール１９が巻取軸３１から抜き取られる（図３のＳ７）。巻取りロール１９が抜き取られた巻取軸３１は、ターレット７の回転搬送を経て、再度、シート材巻取部３に搬送される。これらの動作を繰り返すことで、シート材１１を連続して巻取って、巻取りロール１９を生成することが可能となる。

なお、シート材１１は、プラスチックやゴムなどの樹脂シート、紙や布、金属箔、或いはガラスシートなど種類は問わない。また、シート材１１は、単層で構成されるものだけでなく、シート材表面に塗布加工を施したものや異なる素材のシート材を貼り合わせたもの、又は重ね合わせたもの、或いは電子回路などのパターンを施したものなど複数の層で構成されていても良い。

次に、本発明のシート材巻取装置１の実施例１に採用されるシート材巻取機構２の構成を図２に示す。

該図に示すように、シート材巻取機構２は、シート材１１を巻取ると共に、表面を加圧又は減圧する空気孔４１が形成されている巻取軸３１と、この巻取軸３１を回転せしめる回転駆動手段１４Ｃ（図１参照）と、空気孔４１に加圧空気を供給して巻取軸３１の表面に加圧力を与える圧縮機等の加圧手段６１と、空気孔４１から空気吸引を行い巻取軸３１の表面に吸引力を与える吸引ポンプ等の減圧手段７１とから概略構成されている（回転駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは図示せず）。

巻取軸３１の両端部には、巻取軸３１を軸受けする軸受部３２が備え付けられており、また、巻取軸３１の表面部の空気孔４１近傍には、巻取軸３１の表面部の加圧力又は減圧による吸引力を増加させるための空気溝４２が設けられている。巻取軸３１の内部には、巻取軸３１の軸方向端部へ通じる空気流路４３があり、空気孔４１は空気流路４３に連通している。巻取軸３１の端部には、空気流路４３と巻取軸３１の外部の空気圧調整部５１をチューブ４４を介して繋げるための接合部４５（例えば、フランジ間にパッキンを挟み、ボルト等で締め付け接合するもの）を備えており、この接合部４５によって、巻取軸３１と空気圧調整部５１とを接合或いは脱着することができる。

また、空気圧調整部５１は、上述した加圧空気を供給する加圧手段６１と空気吸引を行う減圧手段７１を備えており、チューブ４４を介して加圧手段６１により加圧空気を供給することで、巻取軸３１表面の空気孔４１から加圧空気を供給することができ、チューブ４４を介して減圧手段７１により空気吸引を行うことで、巻取軸３１の表面部の空気を空気孔４１より吸引することができる。

加圧手段６１により加圧空気を供給するか、或いは減圧手段７１により空気を吸引するか否かは、空気圧調整部５１に備え付けられている加圧減圧切替え部５２によって選択できる。加圧減圧切替え部５２では、加圧手段６１又は減圧手段７１を巻取軸３１の接合部４５へ繋げ変えることができると共に、両手段を接合部４５から遮断することもできる。上記加圧減圧切替え部５２は、加圧減圧切替え部５２と加圧又は減圧の切替えを制御する加圧減圧制御部５３（図１参照）を備えている。

更に、空気圧調整部５１による加圧空気の供給を効率よく行うため、加圧手段６１と加圧減圧切替え部５２の間には、加圧空気を貯蓄しておく加圧空気貯蓄槽６２を設けてもよい。加圧空気貯蓄槽６２を設けることで、加圧手段６１による加圧空気の時間当たりの供給量が少なくても、減圧時に予め加圧空気を貯蓄しておくことで、加圧時の加圧空気供給量を増やすことができる。

また、空気圧調整部５１による空気吸引を効率よく行うため、減圧手段７１と加圧減圧切替え部５２の間に、空気減圧槽７２を設けてもよい。空気減圧槽７２を設けることで、加圧減圧切替え部５２により、減圧以外の状態から減圧に切替えた時、減圧手段７１に加え、空気減圧槽７２の内部が減圧されている分、減圧開始時の空気吸引量を増加することができる。

なお、本実施例では、巻取軸３１に形成される空気孔４１の数は、１つでも複数でもよく任意である。また、空気孔４１の形状は、スリットのような細長い長方形や丸或いは三角形など形状は問わない。また、空気孔４１を微細な孔で構成された多孔質材料などで代用し、加圧又は減圧を行ってもよい。

空気孔４１及び空気溝４２の形状や配列は任意だが、シート材１１の吸引吸着のため、巻取軸３１表面の軸方向に空気孔４１及び空気溝４２が配列することが好ましい。また、空気孔４１及び空気溝４２は、巻取軸３１の表面にシート材１１が接触する幅の範囲に配列することが好ましく、加圧時の効率を上げるためには、巻取軸３１の軸方向中央部の加圧力が高くなるよう配列することが好ましい。

更に、空気圧調整部５１を、加圧手段６１による加圧空気の供給のみを行うものと、減圧手段７１による空気吸引のみを行うものとに２つ以上に分けることで、加圧手段６１と減圧手段７１の切替えを行ってもよい。

更に、本実施例では、接合部４５の位置及び数は問わない。例えば、巻取軸３１の両軸端に接合部４５をそれぞれ備え、巻取軸３１の片側の軸端から巻取軸３１の表面部の加圧を行い、もう片側の軸端を介して巻取軸３１の表面部を減圧するような構造でも良い。

次に、図４及び図５を用いて、上述したシート材巻取部３における巻取軸３１にシート材１１を巻付け巻取る構成の一例及びシート材１１を巻取軸３１に巻付け巻取る工程のフローを説明する。

図４に示す如く、シート材巻取部３には、シート材１１を搬送するための巻取部ニップローラ１５と巻取部押えローラ１５Ａが備わっている。巻取部ニップローラ１５には、巻取部ニップローラ１５を回転駆動せしめる回転駆動手段（巻取軸搬送機構）１４Ｂが備え付けられ、この回転駆動手段１４Ｂにより巻取部ニップローラ１５を回転駆動させることで、シート材１１を所定位置に搬送することができる（巻取部ニップローラ１５及び巻取部押えローラ１５Ａと回転駆動手段１４Ｂにより、シート材ガイド機構を構成している）。即ち、シート材ガイド機構により、シート材１１の先端部を巻取軸３１に形成されている空気孔４１の近傍に搬送できる。

ターレット７によりシート材巻取部３に搬送された巻取軸３１（図５のＳ１）は、シート材巻取装置１に備えられている空気孔位置調整手段（例えば、巻取軸３１の端部にモータを取付け、このモータで巻取軸３１を回転させて空気孔４１を適正な位置となるように調整するもの）によって、巻取軸３１の表面における空気孔４１の回転方向の位置を把握し、回転位置を制御することができる（図５のＳ２）。空気孔位置調整手段によって、巻取部ニップローラ１５側に向くよう回転位置を制御される。

また、ターレット７には、空気圧や重りなどを用いて、巻取軸３１を巻取部ニップローラ１５に押し付けることができる巻取軸押圧機構３３を備えており、この巻取軸押圧機構３３によって、巻取軸３１は、巻取部ニップローラ１５に押し付けられる。この時、シート材１１の先端部は、巻取部ニップローラ１５を回転駆動手段１４Ｂでニップ部に搬送されている（図５のＳ３）。よって、シート材１１は巻取軸３１と、巻取部ニップローラ１５との間にニップされる（図５のＳ４）。

また、ニップされたシート材１１を巻取軸３１に吸着固定させるため、巻取軸３１に接合する空気圧調整部５１の加圧減圧切替え部５２によって、空気孔４１に減圧手段７１が通じるよう切替えられる（図５のＳ５）。減圧手段７１によって、巻取軸３１の空気孔４１及び空気溝４２からシート材１１を空気吸引することで、巻取軸３１の表面にシート材１１を吸着固定することができる（図５のＳ６）。シート材１１を吸着固定した状態で、回転駆動手段１４Ｂにより巻取部ニップローラ１５を回転駆動させることで、シート材１１をシート材巻取部３のニップ部に搬送し、また、ニップしている巻取軸３１を従動させることで、シート材１１を巻取軸３１に巻取ることができる（図５のＳ７）。

シート材１１の巻取中又は巻取後においては、加圧減圧切替え部５２より、巻取軸３１は減圧手段５１から取り外され（図５のＳ８）、別の手段に接続が切り替えられる。シート材１１を巻取後、巻取軸押圧機構３３による巻取軸３１への押圧が解除される。その後、ターレット７により巻取軸３１はシート材後処理部９に搬送される（図５のＳ９）。

次に、図６及び図７を用いて、上述した本実施例のシート材巻取装置１におけるシート材後処理部９の一例及びシート材後処理部９における巻取軸３１に巻取った巻取りロール１９の後処理と抜取工程のフロー図を説明する。

図１に示す如く、シート材１１を巻取った巻取軸３１は、ターレット７によりシート材後処理部９に搬送される（図７のＳ１）。その後、巻取軸３１の加圧手段６１につながる空気圧調整部５１に接続していない側の巻取軸３１の軸受部３２を、巻取軸３１から取り外す。シート材後処理部９は、シート材１１の後端部を切断する、カッターやレーザーなどによるシート材切断機構２１を有する。シート材切断機構２１により後端部が切断されたシート材１１（図７のＳ２）は、封止などの後処理工程（図７のＳ３）が行われる。その後、巻取軸３１に巻取った巻取りロール１９を抜取るため、巻取軸３１に接合する空気圧調整部５１の加圧減圧切替え部５２によって、空気孔４１に加圧手段６１が連通するように切替えられる（図７のＳ４）。

巻取軸３１に巻かれた巻取りロール１９は、巻取時にシート材１１にかかる張力や巻取後のシート材１１の変形などによって、巻取軸３１に巻締まる方向に応力が働く。この応力によって、巻取りロール１９を巻取軸３１から抜取る際、巻取りロール１９と巻取軸３１との間に応力による摩擦力が生じるが、本実施例では、加圧手段６１より空気孔４１を介して巻取りロール１９を巻取軸３１の外部へ加圧する（図７のＳ５）ことで、巻取りロール１９からかかる圧縮応力に対抗する力を付加させている。

また、巻取りロール１９を膨張させることで、巻取りロール１９と巻取軸３１との間に空気層が形成されるため、圧縮応力に対抗する力と空気層の形成により、巻取りロール１９を巻取軸３１から抜取る時に生じる摩擦力を低減させることができる。

更に、シート材後処理部９は、摩擦力を付与するブレーキなどにより巻取軸３１を把持する巻取軸保持機構２２と巻取った巻取りロール１９を把持し、巻取軸３１の軸方向に移動せしめる、アームやリンク機構などといったシート材保持機構２３を有する。巻取りロール１９は、空気孔４１を介して加圧手段６１によって加圧膨張した状態になる。巻取軸保持機構２２により巻取軸３１を保持し固定した状態にする。その状態でシート保持機構２３により巻取軸３１に巻かれた巻取りロール１９を保持し、巻取軸３１の軸方向に巻取りロール１９を引抜くことで、巻取りロール１９を少ない力で巻取軸３１から抜取ることができる（図７のＳ６）。巻取りロール１９を巻取軸３１から抜取った後、巻取軸保持機構２２による巻取軸３１の保持を解除し、取り外した軸受部３２を巻取軸３１に取り付ける（図７のＳ７）。その後、ターレット７を介して巻取軸３１をシート材後処理部９から搬送するものである。

ところで、図６のように、巻取軸３１に複数個の空気孔４１（図２参照）が存在する場合、巻取軸３１からシート材１１を抜取る際、シート材１１が巻取軸３１の軸方向に移動することで、シート材１１に覆われない空気孔４１ができ、巻取軸３１の外部に開放した状態となる。

これにより、巻取軸３１内の加圧空気は開放状態の空気孔４１より大気中に放出され、巻取軸３１内の空気圧が低下する。この空気圧の低下により、シート材１１を加圧膨張させている空気孔４１からの空気圧が減圧し、シート材１１の抜取りが困難になることがある。

このような空気圧の低下による影響を防ぐための一例を、図８に示す。図８に示す例は、巻取軸３１の空気孔４１の配置を調整するものである。即ち、図８では、巻取軸３１の空気孔４１間のピッチをシート材１１の抜取方向側で短くし、反対側のピッチを抜取方向側より長くすると共に、空気溝４２（図２参照）を設けないようにしたものである。

これにより、巻取軸３１からのシート材１１の抜取りの際、開放状態の空気孔４１を少ない状態に保ち、開放状態の空気孔４１と空気溝４２からの加圧空気の流出による巻取軸３１内の圧力低下を防ぎ、シート材１１の抜取りを容易に行うことができる。

また、上述以外にも、空気孔４１や空気溝４２の大きさをシート材１１の抜取方向側で大きくすることによっても同様の効果が期待できる。

また、上記の抜取工程において、加圧開始時にシート材１１を膨張させやすくするために、巻取軸３１の空気孔４１を軸方向中央部に寄せて配置するも考えられる。これにより、抜取り前にシート材１１全体を膨張させやすくすることができる。

このような巻取軸３１の構成とすることで、巻取軸３１に巻取ったシート材１１を抜取りやすくすることができる。

また、シート材１１を巻取軸３１より抜取りやすくする別の例として、巻取軸３１の軸方向に複数個形成されている空気孔４１の列を、巻取軸３１の円周方向に複数列配置することが考えられる。

図９に、この例を示す。図９の構成では、巻取軸３１の軸方向に複数個形成されている空気孔４１の列を、巻取軸３１の円周方向に複数列配置されていることから、巻取軸３１から円周方向に対し、空気孔４１の配列数分、１方向だけでなく多方向にシート材１１を加圧膨張させることができる。

これにより、シート材１１を円周方向に均等に加圧膨張させることができるので、巻取軸３１とシート材１１間における空気層の厚さを全体で均一にすることができ、シート材１１の抜取り時に生じる摩擦力を低減することができる。このような構成によっても、シート材１１を抜取りやすくすることができる。

但し、この構成では、巻取軸３１にシート材１１を空気吸引する際、シート材１１で覆われていない空気孔４１ができるため、巻取軸３１内の圧力が上昇し、シート材１１を吸着させにくくなる。従って、シート材１１の吸着及び抜取りの状態によって、構成を使い分けることが好ましい。

このような本実施例の構成とすることにより、無芯で巻取りロール１９を生成するものであっても、シート材１１のロール形状の形成、巻取時の巻取りロール内の形状保持、巻取軸３１の使用時における巻取軸３１の抜取り方法及び巻取装置の信頼性という４つの課題が解決できることは勿論、製品のコスト削減に繋がり、装置の信頼性が向上する効果がある。

図１０に、本発明のシート材巻取装置の実施例２を示す。該図に示す本実施例は、巻取軸３１に複数のシート材１１を巻取る構成の一例を示すものである。

図１０に示す如く、本実施例では、シート材巻取部３で巻取軸３１にシート材１１を巻取った後、巻取りロール１９の後端部を切断した状態で、別のシート材巻取部１０に搬送する。別のシート材巻取部１０は、シート材１６を巻付け搬送する巻取部ニップローラ１７を備えている。巻取軸３１はシート材１１の後端部を巻出した状態で、シート材挿入機構である巻取軸押圧機構３３により巻取部ニップローラ１７に押し付けられる。この時、巻取軸３１に巻取ったシート材１１の後端部は、巻取部ニップローラ１７に巻付く状態にセットされる。

一方、巻取部ニップローラ１７に巻かれたシート材１６は、シート材１６の先端部が巻取軸３１に巻かれたシート材１１と巻取部ニップローラ１７に巻付けたシート材１１との間に挿入される。この状態でシート材１１を巻取ることで、巻取軸３１にシート材１１とシート材１６の２枚のシート材を巻取ることができる。この工程を繰り返すことで、３枚以上のシート材を巻取軸３１に多層に巻取ることができる。

このようなシート材の多層巻取りによる例を幾つか挙げる。例えば、剛性の高いシート材を巻取軸３１に巻付ける場合、高い吸着力が必要となり、シート材によっては、空気吸引による巻付けができない場合も考えうる。この場合、巻取軸３１の内周側に剛性の低いシート材を先に巻き、剛性の高いシート材を剛性の低いシート材層間に挿入し巻取ることで、剛性の高いシート材の巻付けを補助することができる。

また、別の例としては、内周側に幅が広く剛性が高いシート材を巻付けることで、シート材の内周側からの傷や、軸方向から受けるシート材の損傷を防ぐことができる。

更に別の例をあげると、外周部に剛性の高いシート材や包装紙の類を巻くことで、シート材の外部からの損傷を防止することや光などのシート材の劣化の阻止し、外観を良くすることも可能である。

また、外周側及び内周側に乾燥剤の機能を持った機能性シート材を用いることで、湿気の吸収に役立てる機能も考えられる。外周側に透明なシート材を巻く場合は、内周側のシート材にパターンを印刷することで、外周部にパターンを映し出すことができる。また、多層のシート材巻取工程において、シート材後端部の切断工程を省くことで、多層シート材の長尺巻取りが可能となる。

このような本実施例の構成であっても、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、複数枚のシート材を巻取軸３１に多層に巻取ることができる。

図１１に、本発明のシート材巻取装置の実施例３を示す。該図に示す本実施例は、巻取軸３１に複数のシート材１１を巻取る構成の他の例を示すものである。

該図に示す如く、本実施例では、シート材巻取部３には、巻取部ニップローラ１５に、両面テープや水などの粘性のある液体、所定量の静電気などを利用することで、シート材１８を貼り付けることができるシート材貼り付け機構２４が備え付けられている。

シート材１８は、シート材１１の巻付け開始時に本来巻付けを行うシート材１１の変わりに巻取軸３１に巻付けられる。シート材１８は予め巻取部ニップローラ１５に巻き付けられているため、シート材１１は巻取部ニップローラ１５のシート材１８の外周側に巻き付けられた状態になっている。そのため、シート材１８を巻取軸３１に巻付け巻取りを開始すると、シート材１１もそのまま巻取軸３１に巻取ることが可能となる。

このような本実施例の構成であっても、実施例２と同様な効果が得られる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…シート材巻取装置、２…シート材巻取機構、３…シート材巻取部、４…シート材供給部、５…シート材搬送部、６…シート材搬送制御部、７…ターレット、８…ターレット制御部、９…シート材後処理部、１０…別のシート材巻取部、１１、１６、１８…シート材、１２…原反ロール、１３…原反ニップローラ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ…回転駆動手段、１５、１７…巻取部ニップローラ、１５Ａ…巻取部押えローラ、１９…巻取りロール、２１…シート材切断機構、２２…巻取軸保持機構、２３…シート材保持機構、２４…シート材貼り付け機構、３１…巻取軸、３２…軸受部、３３…巻取軸押圧機構、４１…空気孔、４２…空気溝、４３…空気流路、４４…チューブ、４５…接合部、５１…空気圧調整部、５２…加圧減圧切替え部、５３…加圧減圧制御部、６１…加圧手段、６２…加圧空気貯蓄槽、７１…減圧手段、７２…空気減圧槽。

Claims (10)

1. シート材を供給するシート材供給部と、該シート材供給部から供給された前記シート材を加工し搬送するシート材搬送部と、該シート材搬送部で加工し搬送されてきた前記シート材を巻取って、芯無しで巻取りロールを生成するシート材巻取機構及び前記シート材を巻取部押えローラと共に案内する巻取部ニップローラから成るシート材巻取部とを備え、
   前記シート材巻取機構は、前記巻取部押えローラ及び前記巻取部ニップローラによって搬送されてきた前記シート材を巻取ると共に、表面を加圧又は減圧する空気孔が形成されている巻取軸と、該巻取軸を前記巻取部ニップローラに押し付ける巻取軸押圧機構と、前記空気孔に加圧空気を供給して前記巻取軸の表面に加圧力を与える加圧手段と、前記空気孔から空気の吸引を行い前記巻取軸の表面に吸引力を与える減圧手段とから成り、
   前記減圧手段により前記空気孔を介して空気を吸引し前記巻取軸の表面を減圧して前記シート材の先端部を吸引することで該シート材の先端部を前記巻取軸に固着せしめ、前記巻取軸の回転に伴って前記シート材を巻取ることで前記巻取りロールを生成し、かつ、前記空気孔を介して前記加圧手段から加圧空気を供給することで前記巻取軸の表面を加圧せしめ、巻取った前記巻取りロールを膨張させて該巻取りロールを前記巻取軸から抜き取るシート材巻取装置であり、
   前記シート材巻取装置は、前記シート材の搬送を制御するシート材搬送制御部と、前記巻取軸の少なくとも１つを搬送するターレットと、該ターレットの位置を制御するターレット制御部と、巻取った前記巻取りロール及び前記巻取軸を後処理して分離するシート材後処理部とを備え、
   前記シート材後処理部は、前記巻取軸を把持する巻取軸保持機構と、前記巻取軸に巻取った前記巻取りロールを保持せしめるシート材保持機構とを有し、前記巻取軸保持機構で前記巻取軸を保持し固定した状態で前記シート材保持機構により前記巻取軸に巻取った前記巻取りロールを保持し、前記シート材保持機構を前記巻取軸の軸方向に移動することで前記巻取りロールを前記巻取軸から抜き取ることを特徴とするシート材巻取装置。
2. 請求項１に記載のシート材巻取装置において、
   前記減圧手段又は前記加圧手段と前記空気孔は、空気流路を介して連通されていることを特徴とするシート材巻取装置。
3. 請求項１又は２に記載のシート材巻取装置において、
   前記巻取軸の表層部に、前記空気孔に連通する空気溝が形成されていることを特徴とするシート材巻取装置。
4. 請求項２に記載のシート材巻取装置において、
   前記空気流路と前記加圧手段及び前記減圧手段との間に、前記空気流路を前記加圧手段と前記減圧手段との接続に切り替える加圧減圧切替え手段を備えていることを特徴とするシート材巻取装置。
5. 請求項４に記載のシート材巻取装置において、
   前記加圧手段と前記加圧減圧切替え手段との間に、前記加圧手段が前記空気流路と切断されている時に供給される加圧空気を貯蓄する加圧空気貯蓄槽を設け、前記加圧手段を前記空気流路に接続したときに、前記加圧手段からの加圧空気と同時に前記加圧空気貯蓄槽に貯蓄された加圧空気を供給することを特徴とするシート材巻取装置。
6. 請求項４に記載のシート材巻取装置において、
   前記減圧手段と前記加圧減圧切替え手段との間に、前記減圧手段が前記空気流路と切断されている時に、前記減圧手段によって内部が減圧される空気減圧槽を設け、前記減圧手段を前記空気流路に接続したときに、前記減圧手段での空気吸引と同時に前記空気減圧槽での空気吸引を行うことを特徴とするシート材巻取装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート材巻取装置において、
   前記シート材を切断し、該シート材の切断部を搬送位置決めするシート材切断機構を備え、前記巻取軸に前記シート材を巻取って前記巻取りロールを生成すると共に、前記シート材切断機構により前記シート材を切断して前記シート材の切断部を保持搬送することを特徴とするシート材巻取装置。
8. 請求項１に記載のシート材巻取装置において、
   巻取った前記シート材とその後巻取るシート材との間に別のシート材を挿入するシート材挿入機構を備え、前記シート材挿入機構により前記別のシート材を挿入した状態で前記シート材を巻取ることで、複数種類のシート材からなる巻取りロールを生成することを特徴とするシート材巻取装置。
9. 請求項８に記載のシート材巻取装置において、
   前記シート材の先端部を、前記巻取軸に形成されている前記空気孔の近傍へ搬送するシート材ガイド機構を備えていることを特徴とするシート材巻取装置。
10. 請求項９に記載のシート材巻取装置において、
    前記巻取軸を回転駆動せしめる空気孔位置調整手段を備え、該空気孔位置調整手段によって前記巻取軸に形成されている前記空気孔の回転方向位置を調整することを特徴とするシート材巻取装置。

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