JPH1081438A - 無張力ウェブ巻き出し装置および方法 - Google Patents

無張力ウェブ巻き出し装置および方法

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JPH1081438A
JPH1081438A JP9203492A JP20349297A JPH1081438A JP H1081438 A JPH1081438 A JP H1081438A JP 9203492 A JP9203492 A JP 9203492A JP 20349297 A JP20349297 A JP 20349297A JP H1081438 A JPH1081438 A JP H1081438A
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JP
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bobbin
sensor
loop
air
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JP9203492A
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Jeffery Kane Rogers
ジエフリー・ケイン・ロジヤーズ
Gary Micheal Jackson
ゲーリー・マイケル・ジヤクソン
Wallace Ray Lassiter
ウオリス・レイ・ラシター
Jr Carl Carlton Greene
カール・カールトン・グリーン，ジユニア
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RJ Reynolds Tobacco Co
Original Assignee
RJ Reynolds Tobacco Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボビンから無張力状態でウェブ材料を巻き出
すことができる方法および装置を提供する。 【解決手段】 ボビンから材料のゴッサマウェブを無張
力で巻き出す方法および装置は、ウェブ取扱い装置の巻
取り速度に対するボビン巻き出し装置の巻き出し速度を
制御するため、ウェブ取扱い装置とボビン巻き出し装置
とのサーボモータ間に接続されたサーボ制御システムを
使用する。パルス化された赤外線センサを使用して、巻
き出し装置とウェブ取扱い装置との間のループにおける
ウェブの位置を感知し、ウェブをほぼ無張力の状態に維
持するため、サーボ制御システムに帰還信号を供給す
る。センサの近傍で、ウェブに空気の流れを衝突させ、
周囲の気流およびウェブにかかるその他の一時的な力に
よる望ましくないウェブの動きを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は巻き出し装置および
方法に関し、詳細には、リールまたはボビンに巻き付け
た材料ウェブ、特に比較的低い引張り強度および坪量を
有する材料ウェブを巻き出す方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】過度の引張り力に起因するような材料へ
の損傷を最小限に抑えるため、材料に張力をほとんどあ
るいはまったくかけずにリールまたはボビンから材料の
ストランドまたはウェブを巻き出す装置が知られてい
る。通常、このような巻き出しは、材料の巻き解き速度
が、材料を使用する取扱い装置の巻取り速度とまったく
同じになるよう、リールまたはボビンを制御された速度
で駆動することによって達成される。一定速度で材料を
巻き取る取扱い装置の場合、巻き出し間にリールまたは
ボビン上の材料の直径が減少するにつれ、ストランドま
たはウェブの張力をほぼゼロに維持するために、リール
またはボビンの回転速度が増加することが知られてい
る。
【０００３】リールまたはボビン上の材料の直径の変化
に基づき、一定の巻取り速度と既知の巻き解き速度の変
化率との間の予め決定された関係に基づき速度を制御す
る装置もある。取扱い装置の巻取り速度とリールまたは
ボビンの巻き解き速度との間の差に応じて、ストランド
またはウェブの位置の変化を感知するダンサまたはその
他の機構で、ストランドまたはウェブのループに接触す
ることにより、ストランドまたはウェブの張力を間接的
に測定する他の装置もある。この差を、通常、巻き解き
速度の制御に利用して、ストランドまたはウェブをほぼ
張力がない状態に維持する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ガラス繊維、溶融ブロ
ーされたポリプロピレンまたはポリ乳酸、ガーゼ、薄葉
紙およびその他の薄くて軽い又は繊細な（ゴッサマ：go
ssamer）ウェブ材料の薄い織ウェブまたは不織ウェブの
ような非常に繊細なウェブの場合、ウェブに直接接触し
てウェブの張力を測定するダンサまたはその他の装置の
使用は、ウェブに引裂き、伸長またはその他の損傷を生
じることがある。ウェブの伸長は、不正確な張力測定と
いう結果をもたらすこともあり、その結果、速度制御を
誤り、ウェブの引裂きに至る。
【０００５】光電セルや赤外線センサなどの非接触型セ
ンサで、ボビンから巻き出される薄いゴッサマウェブ材
料の位置を判別するのは困難であることも知られてい
る。このようなゴッサマウェブ材料には、往々にして、
このような非接触型センサに十分な信号を提供するのに
必要な反射性の表面またはその他の物理的特性がない。
さらに、これらのウェブ材料の坪量は非常に低いので、
張力がかかっていないウェブのループは、周囲の気流、
機械の振動、またはその他のたとえば機械の始動、停
止、または速度変更による一時的な力によって生じる動
きに対して、非常に敏感になる。周囲の気流によるウェ
ブの動きは、さらに、ウェブに接触しないセンサでウェ
ブを感知し正確な位置を得るという問題を悪化させる。
正確なウェブの位置情報がなければ、無張力状態でリー
ルまたはボビンからのウェブの巻き出しを確実に制御す
るのは不可能である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】先行技術の装置および方
法の上記の限界および短所、さらに上記で特に言及して
いないその他の欠点に鑑みて、当技術分野には、無張力
状態で、リールまたはボビンから薄いゴッサマウェブ材
料を巻き出すことができる方法および装置に対する必要
が、依然として存在することが明白である。その方法お
よび装置の両態様によると、本発明は、アナログ光電セ
ンサを使用し、ウェブに接触せずにウェブ材料の無張力
ループの位置または垂下を正確に決定することによっ
て、その必要を満たす。ウェブの位置または垂下のデー
タは、アナログセンサによってサーボ制御システムに伝
送され、それが、たとえば集めたウェブ材料からタバコ
のフィルタを製造する装置などの、ウェブを使用する主
取扱い装置のエンコーダの巻取り速度出力に応じて、ボ
ビンの巻き解きまたは巻き出し速度を正確に制御する。
【０００７】ループの望ましくない動きを引き起こし、
その結果、不正確なループの位置または垂下のデータが
サーボ制御システムに伝送されるような周囲の気流また
はその他の力の入力からの動きに、ウェブのループが敏
感ではないことを確実にするために、空気ノズルまたは
ディフューザから低圧の空気流をウェブの上面に当て
る。空気ノズルは、センサ位置に隣接して配置し、ウェ
ブの縁から縁まで、横方向全体に空気流を流すことが好
ましい。周囲の気流またはその他の力の影響を克服する
ために十分なだけの下向きの力をウェブに提供するよ
う、ノズルから流れる空気流の圧力を調節することがで
きる。ウェブの材料によって、空気の流れに対する抵抗
力は非常に大きく異なるので、異なるタイプの薄いウェ
ブ材料の気流に対する抵抗に対応するよう、空気流の圧
力も調節することができる。
【０００８】本発明の装置および方法は、タバコのフィ
ルタを製造するためのポリプロピレン、ポリ乳酸および
その他のポリマー材料などの不織材料のゴッサマウェブ
の巻き出しと組み合わせて使用すると有利であり、その
使用に特に適している。ドイツ、ハンブルグのＫｏｒｂ
ｅｒ ＡＧが製造するＫＤＦフィルタ製造機などの従来
のタバコフィルタ製造機器は、機器を操作するために複
雑な機械装置および駆動装置を使用している。通常、機
械の動作は、ベルトとプーリまたはチェーンとスプロケ
ットの駆動装置で出力シャフトに結合された１つの大型
モータとギアボックスで達成される。本発明のサーボ制
御は、従来のＫＤＦの装置の複雑さを大幅に軽減し、駆
動機械の構成要素に直接結合されたより小さい駆動モー
タを使用することができ、異なる機械の構成要素間で、
より精確なタイミングおよび速度の相関を維持する。
【０００９】上記、および以下で明らかになる本発明の
その他の利点および特徴を有する本発明の性質は、本発
明の以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および図面に
示された図を参照することにより、さらに明白に理解す
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に図面を詳細に参照すると、図
１は改変したＫＤＦフィルタ製造機１２と接続して使用
する、本発明の装置１０の好ましい実施の形態を示す。
この実施の形態では、たとえば溶融ブローされたポリプ
ロピレンウェブなどのフィルタ材料のゴッサマウェブＷ
を、ボビン１６に巻き付けた材料のロールまたはスプー
ル１４から巻き出す。
【００１１】一対のプーリ２２、２４の周囲で調整した
ベルト２０を備え、ロール１４の外周を接線方向で圧迫
する接線摩擦駆動装置１８などの従来の手段によって、
ロール１４は巻き出されるまたは巻き解かれる。プーリ
２２は、ベルトを矢印Ａで示す方向に駆動するよう、プ
ーリ２２を時計回りの方向に回転するサーボモータ２６
に結合される。ベルト２０とロール１４との間の摩擦に
よって、ロールは矢印Ｂによって示す反時計回りの方向
に巻き出され、ウェブＷを、矢印Ｃによって示す方向で
ＫＤＦ装置１２に向かって巻き解く。摩擦駆動装置を、
図１の想像線では、ボビンを装填するための係合解除位
置で示し、参照番号１８’で指定する。当業者には、ロ
ール１４を他の手段によって巻き出せることが明白であ
る。たとえば、ボビン１６を、ボビン支持フレーム（図
示せず）に取り付けたサーボモータ２６などのサーボモ
ータで直接駆動することができる。
【００１２】ウェブＷは、案内ロールまたはバー２８上
をおおむね上方向に移動し、その後、ＫＤＦフィルタ製
造機１２またはその他のウェブ取扱い装置に取り付けら
れたコンデンサまたは集積装置３０へと移動する。案内
ロール２８とコンデンサ３０との間で、ウェブＷは１メ
ートル以上の距離にまたがることができるわずかな懸垂
線またはループＬを形成する。ロール２８とコンデンサ
３０との間の直線路より下のループＬの垂下または変位
は、無張力ウェブＷの重量の結果である。
【００１３】ウェブＷは、装置１２により、装置の主駆
動モータによって駆動されるエンコーダ３２によって感
知される速度で巻き取られる。エンコーダは、巻取り装
置の駆動に使用するサーボモータでもよく、装置の駆動
に使用するサーボモータに接続してもよい。エンコーダ
３２およびサーボモータ２６は、ボビン１６の巻き出し
速度と、ＫＤＦフィルタ製造機１２などのウェブ取扱い
装置の巻取り速度との相関を取る、電子機械制御装置３
４を含むサーボ制御システムの一部である。特に好まし
い機械制御装置は、Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ．，（１００１ Ｗｅｓｔ
Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ｒｉｃｈｍｏｎ
ｄ，ＣＡ ９４８０４）製のＢａｍ Ｓｅｒｉｅｓ６４
サーボ制御装置の型式ＭＷＴＸ−８である。
【００１４】接線ベルト駆動システム１８およびその他
の機械とウェブとの固有の滑りには変化があるので、ウ
ェブＷをほぼ無張力の状態で巻き出せるよう、サーボモ
ータ２６の追従速度を調節する必要がある。そのため、
ウェブＷの上に取り付けられ、入出力（Ｉ／Ｏ）デバイ
ス３５を介して制御装置３４に電気的に接続されるアナ
ログセンサ３６で、ウェブループＬの位置を感知する。
【００１５】特に好ましいアナログセンサ３６は、パル
ス状の赤外線ビームで作動する光電近接センサである。
このセンサは、ミネソタ州のＳＩＣＫ Ｏｐｔｉｃ−Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ，Ｉｎｃ．Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ
Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅが製造し、型式ＷＴＡ２４−
Ｐ５２０１という呼称で販売されている。このセンサ
は、センサから約２５０ｍｍないし３５０ｍｍの測定範
囲、および約４ｍｍないし８ｍｍの光点直径を有する。
この特定のセンサは、薄い溶融ブローされたポリプロピ
レンウェブなどのゴッサマウェブの位置を、正確に感知
できることが分かっている。
【００１６】図１で示すように、センサ３６は、ウェブ
の垂下が最大となるループＬのほぼ中間点で、ループＬ
の上に固定状態で吊り下げた空気ノズルまたはディフュ
ーザ３８の一方の垂直壁３７に取り付けられる。低圧空
気パイプ４０は、空気ノズルの別の垂直壁４２に接続さ
れ、ノズル３８への空気流を変化させるよう自動または
手動で調節できる弁４４を有する。
【００１７】センサ３６は、ウェブＷの無張力定常状態
またはゼロ位置が、センサの測定範囲の中間点に配置さ
れるよう、ウェブループＬの上の位置で壁３７に取り付
けられる。上記のＷＴＡ２４−Ｐ５２０１センサの場
合、１００ｍｍの測定範囲（２５０ｍｍ〜３５０ｍｍ）
の中間点は、センサから約３００ｍｍ（１２インチ）で
ある。
【００１８】次に図２を参照すると、ウェブＷのゼロ位
置から距離Ｄ上に空気出口４８を配置した、底部が開い
たほぼ長方形の箱４６として、空気ノズル３８が図示さ
れている。複数のそらせ板５０が箱４６の内部に配置さ
れ、上記の目的のために、パイプ４０から箱に流入する
空気を、空気出口４８の横幅全体に分散させる。図２に
示すように、ウェブＷのゼロ位置は、センサ３６の測定
範囲Ｒのほぼ中間点に位置する。また図２に示すよう
に、センサ３６は、測定範囲Ｒがノズル３８の底部の下
に配置され、したがってノズルがセンサ３６の動作を、
その測定範囲全体で妨害しないように配置される。
【００１９】当業者には、空気ノズル３８を多くの異な
る形態で構成できることが理解される。たとえば、箱４
６は三角形の壁を有し、壁を空気出口４８に向かって先
細りにして、空気流を集中させることができる。そらせ
板５０も、形状および数を変化させることができる。空
気出口４８からの空気流が十分な大きさで、出口の横幅
全体に十分均一に分配されている限り、ノズルの構成は
重要ではない。
【００２０】出口４８からの空気流は、ループＬの最大
変位または垂下のポイント付近で、ウェブＷの上面に衝
突する。この空気流は、ウェブＷにわずかに下方向の力
をかけるように弁４４で調節され、したがって周期の気
流およびその他の一時的な力は、センサ３６から制御装
置３４への電気帰還信号に誤差を生じるような、ウェブ
の望ましくない動きを引き起こさない。
【００２１】本発明の装置は、様々な幅および組成のウ
ェブ、および本明細書で述べたＫＤＦフィルタ製造機以
外のウェブ取扱いおよび利用装置に使用するのに適して
いる。
【００２２】本明細書では、本発明の現時点で好ましい
特定の実施の形態について具体的に述べてきたが、本発
明の当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱する
ことなく、本明細書で図示し、述べた様々な実施の形態
の変形および修正が可能であることが明白である。した
がって、本発明は、添付の特許請求の範囲および該当す
る法律規則の要求する範囲によってのみ制限されるもの
とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＫＤＦのタバコフィルタ製造装置と接続した状
態で示す、本発明の装置の部分側面概略図である。
【図２】本発明の空気ノズルまたはディフューザの実施
の形態を示す、図１の線２−２に沿って切り取った部分
切欠断面図である。
【符号の説明】
１０ 装置 １２ ＫＤＦフィルタ製造機 １４ ロール １６ ボビン １８ 駆動装置 ２０ ベルト ２２、２４ プーリ ２６ サーボモータ ２８ 案内ロール ３０ コンデンサ ３２ エンコーダ ３４ 制御装置 ３６ センサ ３８ 空気ノズル ４４ 弁 ４８ 空気出口 ５０ そらせ板
フロントページの続き (72)発明者 ゲーリー・マイケル・ジヤクソン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27107、ウインストン−セイレム、スプリ ング・ドライブ・イクステンシヨン・261 (72)発明者 ウオリス・レイ・ラシター アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27107、ウインストン−セイレム、ノーマ ン・シヨウアフ・ロード・2071 (72)発明者 カール・カールトン・グリーン，ジユニア アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27105、ウインストン−セイレム、ナロ ウ・ウエイ・レイン・6120

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボビンに巻き付けたゴッサマウェブ材料
    をほぼ無張力で巻き出す装置であって、 回転のためにボビンを支持するボビン支持手段と、 前記ウェブを巻き出す方向に前記ボビンを回転させる回
    転手段と、 前記ボビン支持手段の下流に配置された、前記ウェブを
    巻き取るためのウェブ取扱い手段とを備え、前記ウェブ
    取扱い手段は、前記ウェブ取扱い手段の巻取り速度に対
    応する第一出力信号を生成する手段を有し、前記ウェブ
    が、前記ボビンから前記ウェブ取扱い手段への移動経路
    に沿って通過して、前記ボビンと前記ウェブ取扱い手段
    との間にウェブループを形成し、 さらに、前記移動経路に沿って、前記ウェブループと接
    触せず、前記ウェブループと間隔をあけた関係で配置さ
    れた、前記ウェブループの位置を感知するためのセンサ
    手段であって、前記ウェブループの位置に対応する第二
    出力信号を出力する前記センサ手段と、 前記第一および第二出力信号に応答して、制御信号を前
    記回転手段に送り、前記ウェブをほぼ無張力の状態で維
    持するのに十分な速度で前記ボビンを回転させる制御手
    段と、 空気の流れを前記センサ手段の近傍で前記ウェブループ
    に衝突させる空気流衝突手段とを備える装置。
  2. 【請求項２】 前記センサ手段が、測定範囲を有するパ
    ルス化された赤外線近傍センサを備える、請求項１に記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 前記回転手段および前記信号を生成する
    手段がサーボモータを備え、前記制御手段がサーボ制御
    システムを備える、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記回転手段が、サーボモータによって
    駆動される接線ベルト駆動装置を備え、前記ベルト駆動
    装置が、前記ボビンに巻き付けられたウェブと摩擦係合
    する、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記空気流衝突手段が、前記ウェブルー
    プの上に配置された空気ノズルを備え、前記空気ノズル
    が、ウェブの移動方向に対して横方向に延びる出口を有
    する、請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ウェブに衝突する空気流の圧力を調節す
    る手段を含む、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ウェブ取扱い手段が、タバコフィル
    タ製造機である、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記センサ手段が、前記ウェブループ上
    に配置され測定範囲を有し、前記空気ノズルの出口が、
    前記センサ手段の測定範囲の上に配置される、請求項５
    に記載の装置。
  9. 【請求項９】 空気の流れを前記ウェブの横方向全体に
    分散させるため、前記空気ノズル内にそらせ板を含む、
    請求項５に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 ボビンに巻き付けられたタバコのフィ
    ルタ材料のウェブをほぼ無張力で巻き出す装置であっ
    て、 回転のためにボビンを支持するボビン支持手段と、 前記ウェブを巻き出す方向に前記ボビンを回転させるサ
    ーボモータと、 前記ボビン支持手段の下流に配置された、前記ウェブを
    巻き取って、前記ウェブからタバコのフィルタを形成す
    るためのウェブ巻取り速度を有するタバコフィルタ製造
    機と、 前記製造機上にあって、製造機のウェブ巻取り速度に対
    応する第一出力信号を生成するためのエンコーダとを備
    え、前記ウェブが、前記ボビンから前記製造機への移動
    経路に沿って通過して、前記ボビンと前記製造機との間
    にウェブループを形成し、 さらに、前記ウェブの移動経路に沿って、前記ウェブル
    ープと間隔をあけて接触しない関係で配置された、前記
    ウェブループの位置を感知するためのセンサであって、
    前記センサの位置に対するウェブループの位置に対応す
    る第二出力信号を出力する前記センサと、 前記第一および第二出力信号に対応して、前記ウェブを
    ほぼ無張力の状態で維持する速度で前記ボビンを回転さ
    せる前記サーボモータへの制御信号を生成するためのサ
    ーボ制御システムとを備える装置。
  11. 【請求項１１】 センサが、所与の測定範囲を有するパ
    ルス化された赤外線センサである、請求項１０に記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】 ウェブループの上面の横方向全体に空
    気の流れを衝突させるため、センサの近傍で、前記ウェ
    ブループの上に配置された空気ノズルを含み、前記空気
    ノズルが、底部の出口と、前記空気ノズルに認められる
    空気圧を制御する手段とを有する、請求項１０に記載の
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記ウェブが、溶融ブローされたポリ
    プロピレンの軽量のゴッサマウェブである、請求項１０
    に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 ボビンに巻き付けられたゴッサマウェ
    ブ材料を、ほぼ無張力で巻き出す方法であって、 前記ウェブを巻き出す方向に前記ボビンを回転させるス
    テップと、 巻取り速度で、取扱い装置に前記ウェブを巻き取るステ
    ップと、 前記ボビンから前記取扱い装置への移動経路に沿って前
    記ウェブを通過させ、前記ボビンと前記取扱い装置との
    間にウェブループを形成するステップと、 前記取扱い装置の巻取り速度に対応する第一出力信号を
    生成するステップと、 前記移動経路に沿って、前記ウェブループに接触せず前
    記ウェブループと間隔をあけた関係で配置されたセンサ
    で、前記ウェブループの位置を感知するステップと、 前記センサから、前記ウェブループの位置に対応する第
    二出力信号を生成するステップと、 前記ウェブをほぼ無張力状態に維持するよう、前記第一
    および第二出力信号に応じて、前記ボビンの回転速度を
    制御するステップと、 前記センサの近傍で、前記ウェブループに空気の流れを
    衝突させるステップとを含む方法。
  15. 【請求項１５】 ウェブに衝突する空気流の圧力を調節
    するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記感知するステップが、パルス化さ
    れた赤外線ビームを使用してウェブループの位置を感知
    するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記回転させるステップが、サーボモ
    ータで前記ボビンを回転させるステップを含む、請求項
    １４に記載の方法。
JP9203492A 1996-07-29 1997-07-29 無張力ウェブ巻き出し装置および方法 Pending JPH1081438A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US681737 1996-07-29
US08/681,737 US5709352A (en) 1996-07-29 1996-07-29 Zero tension web unwinder apparatus and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1081438A true JPH1081438A (ja) 1998-03-31

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