JP2000511863A - 紙巻取り装置および紙巻取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ティッシュウェブ（１５）を親ロール（２５）として巻き取る装置および方法を開示する。本発明の装置および方法は、ティッシュ紙のウェブ（１５）をリールスプール（２６）に係合させる可撓性アウターシェル（２３）を備えた回転可能なリールドラム（１９）を有している。紙ロールにより引き起こされる可撓性アウターシェル（２３）の撓み量を測定するための撓みセンサ（３５）が、アウターシェル（２３）の内面に隣接して取り付けられている。撓み量はニップ点での圧力に関連しており、この圧力は、紙ロールの直径が増大するときに、リールスプール（２６）および可撓性リールドラム（１９）を互いに離れる方向に移動させることにより、所望のレベルに制御することができる。これにより、ティッシュウェブ（１５）がロールに巻き取られるときに、所定の小さなニップ圧力がロールに加えられ、巻き解かれるときに所望の特性が得られる嵩高ティッシュの大きな親ロールが製造される。

Description

【発明の詳細な説明】 紙巻取り装置および紙巻取り方法 発明の分野 本発明は製紙技術に関し、より詳しくは、製紙機械で製造されたティッシュを 巻き取る装置および方法に関する。 発明の背景 化粧紙、トイレットペーパ、ペーパタオル等の種々のティッシュ製品の製造に おいて、ティッシュ製造機から出る乾燥ティッシュウェブまたはシートは、最初 に親ロールに巻き取られかつ更に加工するため一時的に保管される。これから或 る時間経過後に、親ロールが巻き解かれ、シートが最終製品形態に変換される。 ティッシュウェブを大形親ロールに巻き取るとき、ティッシュウェブが化粧紙 シート、トイレットペーパ、エンボス加工ペーパタオル等のいずれであっても、 ロールに大きな欠陥が生じることなく最終製品に効率的に変換できる態様でロー ルを巻き取ることは極めて重要である。理想的には、親ロールは、円滑な円筒状 の周面と、円滑かつ平らで平行な２つの端面とを備えた本質的に円筒状の形態を 有している。円筒状周面および両端面には、しわ、隆起、偏心、小じわ等があっ てはならず、換言すれば、ロールは「寸法的に正確」でなくてはならない。同様 に、ロールの形状は、保管または通常の取扱い中にその円筒形状が崩れないよう に、換言すれば「寸法的に安定」していなくてはならない。高速加工に適さない 欠陥が生じた場合には、全ロールをスクラップにしなければならない。 不適当な巻取り、特に、嵩張りが大きくて容易に圧縮される柔らかいティッシ ュウェブの巻取りには多くの欠陥が生じる。W.J.Gilmoreの論文「Report on Roll Defect Terminology-TAPPI CA 1228」（ジョージア州Atlantaで開催された１９ ７３年Finishing Conference Tappiでの論文、第５〜１９頁）には、このような 多くの欠陥が示されかつ論議されている。また、James K.Goodの論文「The Scien ce of Winding Rolls」（１９９３年９月Oxfordで開催されたTenth Fundamental Reserch Symposiumの翻訳であるProducts of Papermaking(Ed. C.F．Baker、Vol．2、Pira Intemational，Leatherland、英国、第８５５〜８８ １頁）には、ロールの芯の近くの不充分なウェブ応力によって、ロールの外側領 域が内方に圧縮され、これにより、一般に「スターリング(starring)」と呼ばれ る星型パターンの座屈が引き起こされる。また、スターリングにより、通常、芯 とウェブの隣接層との間に充分な摩擦を付与する芯の回りのウェブの張力が緩め られる。この摩擦損により、「スリッピング」または「テレスコーピング」が生 じ、ロールの大部分（芯の回りの数層および最外領域の数層を除く）が、ロール の軸線方向に対して一方向に移動されるため、ロールは使い物にならなくなる。 T.Svanqvistの論文「Designing a Reel for Soft Tissue」(１９９１年、スウ ェーデン国Karlslandで開催されたTissue Making Seminar)に記載されているよ うに、センターアシスト形駆動形式の現在商業的に入手できるハードニップドラ ムリールは、約８〜１０ｃｍ³／ｇまでの嵩をもつ圧縮性ティッシュウェブのロ ールを巻き取るのに成功裏に使用されていると同時に、ニップ力を低下させかつ 芯軸のセンターアシスト形駆動の変調による進入ウェブ張力制御（in-going web tension control）を行うことにより、上記巻取り問題を回避している。しかし ながら、９ｃｍ³／ｇ以上の嵩および例えば３インチの試料幅当たり約１０kgのM D Max Slopeに特徴がある高レベルの柔軟性をもつティッシュシートを巻き取る のにこのような方法を使用する場合には、これらの問題が生じる。これらの巻取 り問題は、約７０〜１５０インチ以上の直径をもつ大形ロールを特に高速で巻き 取ろうとするときに目立つ。 理論で拘束することを望まないけれども、ウェブが、親ロールと圧力ロールと の間に形成されるニップ内に進入されるとき、進入ウェブ張力以外の２つの主要 ファクタが、巻取りロール内の最終応力に影響を与えると考えられる。第１のフ ァクタは、ニップの親ロールの部分が、親ロールの非変形半径より小さい半径に 変形されることである。変形半径から非変形半径への親ロールの拡大によりウェ ブが引っ張られ、かつニップ内に進入するウェブの設定張力からの大きな内部張 力の増大をもたらす。 もう１つのファクタは、ときどき、「二次巻取り」効果と呼ばれているもので ある。ウェブの一部は、親ロールと圧力ロールとの間のニップを最初に通った後 に、ロールに付加される。ウェブの一部は、次に、親ロールの回転毎に反復して ニップの下を通り、この間により多くの層が外径上に付加される。ロールの表面 近くの各点がニップに再び進入すると、ウェブがニップ圧力を受けて圧縮され、 ウェブの空隙体積内の空気が層間から追い出される。これにより、層間の摩擦が 充分に低下され、層を、内側層の周囲で、よりきつく摺動させることができる。 このことは、Erickkson等の著書「Deformations in Paper Rolls」(第５５〜６ １頁)、およびLemke等の著書「Factors involved in Winding Large Diameter N ewsprint Rolls on a Two-Drum Winder」(１９８７年開催のFirst Intemational Conference on Winding Technologyでの論文、第７９〜８７頁)に記載されてい る。 親ロールに付加されるときの各層の張力により、外側層からこの下の内側層に 圧縮力が加えられ、これにより、外側層からの累積圧縮効果によって、芯の周囲 領域でのウェブに最大内層圧力が発生される。二次巻取りが、この圧力に更に付 加される。ソフトティッシュは、圧縮を受けたときに伸びることが知られており 、従って、或る程度圧力の増大が吸収され、変形の可能性が小さくなる。従って 、累積圧力が、親ロールから巻き解かれるシート特性に種々の変化を引き起こす 過大レベルまで急速に上昇する。 残念なことに、慣用技術で巻き取られた親ロールの半径に沿って存在する内部 圧力およびウェブ張力勾配は、寸法的安定性の問題の防止には成功しているが、 ウェブ特性の好ましくない変化をもたらす。幾つかの領域における高張力によっ て、巻取り中に機械方向の幾分かが引き出され、また高い内部圧力によって嵩の 損失が生じる。巻解き時に、ニップ内およびニップ後の高張力により強く引っ張 られている領域は、ウェブが長手方向に引っ張られるため、低い坪量（basis we ight）を有する。極めて重要なウェブ特性のこれらの変化は、製品の品質に変化 を生じさせかつ加工作業に困難をもたらす。 上記T.Svanqvistの論文に記載された方法による、内部圧力の発生の補償は、 或る程度行われるに過ぎない。ウェブ材料の密度および強度は引用されたレベル より非常に低下されるので、ロールの巻取り中に変化する巻取り装置の摩擦力お よび他のファクタの大きさの不確実性によって、正確なニップローディング制御 を非常に困難にする。或いは、巻取り工程の制御の喪失によって、前述のような スターリングおよび芯滑りの問題を引き起こす張力勾配に逆効果をもたらす。 或るデリケート材料にニップを用いないピュア・センタ巻取りを行うことは知 られているが、上記のような高いウェブ張力を有する種類のティッシュウェブに はロールに充分な圧力を加えて機械方向の伸びを低減させる必要がある。ピュア ・センタ巻取りでは、芯の近くの張力を高くして、ロールのテレスコーピング現 象および他の欠陥を防止する必要がある。また、ピュア・センタ巻取りは、速度 制限を受ける。高速になると、ウェブ張力が高くなり過ぎ、かつシートフラッタ によりシートの破断および巻取り力の低下が生じる。 多くのティッシュシートの場合には、巻取りの時点にハードニップが存在して も問題とならない。なぜならば、シートが比較的稠密で、最終製品の品質に欠陥 を生じさせることなく、シートが受ける圧縮力に耐えることができるからである 。しかしながら、最近開発された幾つかのティッシュシート、特に、Farrington Jr.等の米国特許第5,607,551号に開示されているような、柔軟で、嵩高で、ク レープをもたないスルードライ形ティッシュシートの場合には、伝統的な巻取り 方法では、実質的に一定の巻解きシートを形成する適当なウェブ張力および半径 方向圧力を全体に亘って備えた親ロールを信頼性をもって製造できないことが判 明している。 最近のティッシュ機械には、ティッシュウェブを支持しかつ該ウェブをリール スプールに係合させるためのファブリックベルトまたは他の可撓性支持部材が設 けられている。ファブリックベルトは、機械のドライヤとリールスプールとの間 の全ての「オープンドロー(open draw)」を省略できる。このような可撓性部材 を備えた装置の一例が、係属する米国特許出願第08/888,062号（該米国特許出願 は本願に援用する）に記載されている。従って、柔軟で、嵩高なティッシュシー トの巻取り方法であって、シート嵩、厚さ、機械方向伸びおよび／または坪量を 最小にできると同時に、製造および加工作業に好ましい親ロール特性を維持でき る巻取り方法が要望されている。 発明の要約 これらの要望および他の要望は、ティッシュペーパのウェブをリールスプール に係合させる可撓性アウターシェルを備えた回転可能なリールドラムを有する本 発明の装置および方法により満たされる。かくして、可撓性アウターシェルは、 リールスプールとの「ソフトニップ」を形成する。アウターシェルの内面に隣接 して撓みセンサが取り付けられており、紙ロールにより引き起こされた可撓性ア ウターシェルの撓み量を測定する。撓み量はニップ点での圧力に関連し、このた め、紙ロールの直径が増大するにつれてリールスプールおよび可撓性リールドラ ムを互いに離れる方向に移動させることにより、圧力を所望レベルに制御できる 。従って、ティッシュの巻取りパラメータが大幅に改善され、巻き解かれる紙ロ ールの特性差が最小化される。より詳しくは、この装置は、回転可能に設けられ たリールスプールと、該リールスブールを回転させるための駆動モータとを含む 。ペーパー材料のウェブは、増大する直径のロールを作りながら、リールスプー ルに巻回される。 回転可能なリールドラムは、軸と、回転できるように該軸に取り付けられた円 筒状のアウターシェルとを有し、該アウターシェルは所定の円筒状移動経路を形 成する。アウターシェルは、好ましくは可撓性を有し、かつ巻取り中にウェブを リールスプールに係合させるべく、リールスプールに隣接して配置される。この 係合によって、アウターシェルが所定の移動経路から撓まされ、この撓み量は、 リールスプール上に巻き取られる紙材料の量およびリールドラムによりリールス プールに加えられる圧力の大きさに関連して定まる。 アウターシェルの内面に隣接して、軸には撓みセンサが取り付けられている。 撓みセンサは、所定の円筒状移動経路からのアウターシェルの撓み量を測定する ように配置される。好ましい実施形態では、撓みセンサは、アウターシェルの内 面上にレーザ光を指向させるレーザ光源と、アウターシェルから反射されたレー ザ光を受けるための受光器とを有している。このようなセンサは、アウターシェ ルの撓み量を正確に測定できる。 装置はまた、リールスプールおよびリールドラムを相対的に位置決めするアク チュエータと、撓みセンサおよびアクチュエータに接続されたコントローラとを 有している。かくして、コントローラおよびアクチュエータは、ロールの直径が 増大するときのアウターシェルの撓み量を制御する。アウターシェルの撓み量は 正確に維持され、かつリールスプールとリールドラムとの間のニップで加えられ る圧力は、従来達成されているよりも非常に低い所定レベルに維持される。従っ て、本発明により、優れた特性均一性をもつティッシュ親ロールがリールスプー ル上に巻き取られる。 好ましい一実施形態では、アウターシェルは軸の回りに密封環状キャビティの 少なくとも一部を形成し、装置は更に、環状キャビティと連通する圧縮流体源を 有している。圧縮流体源と環状キャビティとの間には制御弁が設けられており、 該制御弁は、環状キャビティ内の圧力を制御するコントローラに連結されている 。 アウターシェルの撓み度合いは、形成される親ロールの全体に亘るシートの均 一性を向上させるべく有効に制御される重要な変数である。アウターシェルが所 定限度を超えて撓まされる場合には、アウターシェルに対するリールスプールの 位置は、リールスプールとアウターシェルとの間の距離を増大させるか、減少さ せることにより調節される。 親ロールが形成される全時間中、この距離を小さい値に制御することにより、 親ロールとアウターシェルの表面との間のニップ力が、圧力ロールのハードニッ プから得られるよりも非常に低いレベルに最小化される。これにより、ニップ伸 びおよび二次巻取りの効果が消失し、センター駆動モータシステムにより規定さ れたウェブ張力を、ロールの層間張力の制御の大きなファクタにすることができ る。小さいニップ力の測定およびロールの形成中の支持摩擦力の変更に関連する 不確実性が、完全に除去される。 しかしながら、本発明の装置はまた、前述のように、アウターシェルの撓み量 を使用してリールドラムに対するリールスプールの位置を制御する撓み制御モー ドと、アクチュエータに関連する荷重センサが紙ロールに加えられる荷重を検出 する荷重制御モードとの両モードで作動できる。荷重制御モードでは、コントロ ーラは、検出した荷重を使用して、リールドラムに対するリールスプールの位置 を制御する。 リールドラムには更に、アウターシェル内で同心状に、軸に取り付けられた実 質的に剛性のインナーシェルを設けることができる。従って、荷重制御モードで は、環状キャビティが収縮され、これにより紙ロールがリールドラムの実質的に 剛性のインナーシェルと迅速に係合され、かつ均一な荷重を親ロールに加えるこ とができる 本発明に従って巻取り機で巻き取られた親ロールは、芯領域でのピーク圧力が 慣用的なリールにより達成されるピーク圧力より低い値であるけれども、通常の 取扱いに要求される機械的安定性を維持するには充分な内部圧力分布を有する。 本発明の方法により得られる親ロールは、或るレベルまで低下し、かつ次に、ロ ールの外面での低圧までの不可避の圧力低下を除き本質的に平坦な圧力分布をも つ大きな領域を示す、芯の近くの内部圧力を有する。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による巻取り装置を示す側面図である。 第２図は、本発明による回転可能なリールドラムの一端の詳細断面図であり、 可撓性アウターシェルに隣接するレーザ撓みセンサを示すもである。 第３図は、親ロールによりアウターシェルに引き起こされた撓みを示す回転可 能なリールドラムの拡大概略図である。 図面の詳細な説明 第１図には、本発明によるティッシュ製紙機械の巻取り装置１０が示されてい る。乾燥されたティッシュシート１５が、慣用的なティッシュ製紙機械で形成さ れかつ巻取り装置１０に前進される。本発明は、クレープ加工を行う製紙機械ま たはクレープ加工を行わない製紙機械のいずれにも使用できることを理解すべき である。シート１５は、１対のガイドロール１４およびリールドラム１９を通っ てリールスプール２６に前進され、該リールスプール２６はこの軸に作用するセ ンター駆動モータ２７により駆動される。リールスプール２６上に巻き取られる 紙は親ロール５を形成し、該親ロール２５は装置から取り外されて、加工等の次 の作業が行われる。 参照番号２６、２６’、２6”は、連続作動中のリールスプールの３つの位置 を示す。図示のように、新しいリールスプール２６’は、親ロール２５が形成さ れているときに、巻取り位置へと前進する準備が整えられる。親ロール２５がそ の所定の最終直径に到達すると、新しいリールスプール２６’が、１対のアーム ２７により、回転可能なリールドラム１９に当接する位置に下降される。新しい リールスプール２６’は、巻取り開始前に、第１図に示すように、リールドラム １９とほぼ同じ水平レベルの位置まで下降される。或いは、１９９６年１月３日 付欧州特許EPO 483 093 B1に開示されているように、機械横断方向に均一荷重を 維持するため、リールスプール１９上に巻き取られる紙ロールの直径が増大する ときに、新しいリールスプール２６’がリールスプール９の水平レベルまでゆっ くりと下降されるように構成することもできる。 リールスプール２６は１対のキャリジ３７により適当に支持され、第３図には １つのキャリジのみが示されている。親ロール２５が形成されるにつれて、リー ルスプール２６はリールドラム１９から離れる方向に移動する。しかしながら、 リールスプール２６は、双頭矢印で示すように両方向に移動できる。 第２図および第３図には、回転可能なリールドラム１９がより詳細に示されて おり、該リールドラム１９は、軸３２に取り付けられた可撓性アウターシェル２ ３を有している。可撓性アウターシェル２３は、好ましくは、種々の硬質ゴムま たはプラスチック等の不透過性材料で作られ、少なくとも一部に密封環状キャビ ティ２４を形成している。環状キャビティ２４は、その一部が端ハブ３１により 形成されており、該端ハブはアウターシェル２３の両端部を軸３２に固定してい る。軸３２には実質的に剛性を有するインナーシェル３３が取り付けられており 、該インナーシェルも、密封環状キャビティ２４の一部を形成している。別の構 成として、インナーシェル３３に孔を穿けておくことができ、この場合には、密 封環状キャビティ２４がアウターシェル２３から軸３２までの領域に存在するこ とになる。また、図面には実質的に連続した断面をもつ軸が示されているが、リ ールドラム１９の両端部に短軸を設け、実質的に剛性を有するインナーシェル３ ３（または他の内部部材）が、両端ハブ３１間で荷重を支持するように構成する こともできる。リールドラム１９は、リールスプールのセンター駆動モータ２７ とは別の駆動モータにより駆動することができる。 密封環状キャビティ２４は、空気のような流体媒体で有効に加圧できる。より 詳しくは、軸３２は好ましくは少なくとも一部が中空で、連結導管４０が軸３２ を通って環状キャビティ２４まで延びている。連結導管４０には圧縮空気源４１ が連結されており、これにより、環状キャビティ２４が加圧されて、アウターシ ェル２３に所定の弾性が付与されるようになっている。制御弁４２がリールスプ ール１９内の空気圧力を調整し、所望ならば、キャビティ３４内の全ての加圧空 気を排出することができる。別の構成として、リールスプール１９には、加圧環 状キャビティと組み合わせて、または該キャビティに代えて弾性コアを設けるこ とができる。例えば、リールドラム１９に、コアの外周に取り付けられる装着可 能なアウターシェルを備えた発泡ゴムコアを設けることができる。更に別の構成 として、アウターシェル２３を充分な剛性をもつ材料または強化材料で形成し、 アウターシェル２３の後方にいかなる弾性部材または加圧キャビティも不要な構 造にすることができる。 作動に際し、親ロール２５は、その直径が増大するにつれて、アウターシェル ２３に撓みを生じさせる。アウターシェル２３は、第３図に参照番号３６で示す 所定の円筒状移動経路から撓まされる。撓みＤの量は、アウターシェル２３の内 面に合焦される非接触検出装置３５により測定される。本発明の一目的は、リー ルドラム１９により支持されるシートに対し親ロール２５により加えられる圧力 が最小になるように制御すること、および接触により創成されるニップ長を最小 にすることである。後述のレーザ変位センサのような検出装置３５が、トランス ファベルトの0.005インチ程の小さな撓みの変化を検出する。撓みＤの絶対量を 確認する基礎となる所定のベースライン値は、アウターシェル２３の撓まない移 動経路３６である。 特に適したレーザ検出装置３５として、Nippon Automation Company，Ltd.に より製造されかつAdsens Tech Inc.により販売されているレーザ変位センサMode l LAS-8010がある。Nippon AutomationのLAS-8010センサは、１４０〜６０ｍｍ の焦点距離を有しかつプログラム可能な論理コントローラ４３に接続される。セ ンサのフロント板は、アウターシェル２３の内面から１２０ｍｍの位置に取り付 けることができる。このようなセンサは、センサとアウターシェ ル２３との間の最小距離から最大距離に関して４〜２０ｍＡの出力が得られるよ うに設計されている。アウターシェル２３の撓まない円筒状移動経路３６に基づ いてプログラム可能な論理コントローラ４３のゼロ点を設定するため、巻取り装 置は、最初に、ロール２５をアウターシェル２３に負荷させることなく作動され る。 好ましいレーザセンサを上述したが、他の幾つかの適当な非接触検出装置およ び検出形検出装置が当業界で良く知られている。それらの幾つかが、Handbook o f Dimensional Measurements（１９９４年、第３版、Industrial Press，Inc． ニューヨーク）において、F.T.FaragoおよびM.A.Curtisにより説明されている。 このような方法として、レーザ三角法のような技術を用いたレーザベース型距離 または深さ検出装置;Kevin Hardingの著書「Moire Inteferometry for Industria l Inspection」（１９９３年１１月、Lasers and Apphcations、第７３〜７８頁 ）および「Field Shift Moire System」という名称に係るAlbert J Boehnleinの １９９１年１２月３日付来国特許第5,069,548号;L.C．Lynnworthの著書「Ultora sonic Measurements for Process Control」(１９８９年、Academic Press、ボ ストン)に記載された方法を含む超音波検出技術、および特に、固体表面から反 射された超音波信号の遅延時間を測定する方法;距離の測定を行うキャパシタン ス法;渦電流トランスデューサ法;T.Lippertの著書「Radial parallax binocular 3D imaging」(１９８９年、Display System Optics II、Proc.SPIE Vol．1117 、第５２〜５５頁)、N．Alvertosの著書「Integration of Stereo Camera Geome tries」(Optics社)、「Illumination and Image Sensing for Machine Vision I V」(１９８９年、Proc.SPIE、Vol．1194、第２７６〜２８６頁)；位置または撓 みを直接測定するローラ、ホイール、金属ストリップおよび他の装置等がある。 レーザセンサ３５はインナーシェル３３に取り付けられ、従ってアウターシェ ル２３と一緒に回転する。センサ３５は、該センサとアウターシェル２３との間 の距離を、連続的にまたはセンサが最大撓み点に直接対向する瞬間にのみ測定し 、後者の場合にはロータリシンクロナイザを使用できる。回転するセンサ３５か らリールドラム１９の外部の固定コントローラ４３に撓みデータを伝達するのに 、 ロータリ電気カップリングを使用できる。ＲＦ送信機を使用して、回転するドラ ム１９内からのデータを伝達することもできる。 或いは、アウターシェル２３内で静止している中空軸または他の装置を使用し て、センサ３５を親ロール２５に対して回転しないように固定することも本発明 の範囲内にある。例えば、アウターシェル２３の中空軸を通って延びる固定内側 軸でインナーシェル３３を支持することができる。 ひとたびアウターシェル２３の撓みＤが測定されると、プログラム可能な論理 コントローラに接続された比例限定制御ループ（proportional only control lo oop）は、撓みＤが一定レベルになるように維持するのが好ましい。より詳しく は、この制御装置の出力は、リールスプールおよび形成される親ロールを保持す るキャリジ３７の油圧サーボ制御システム４４の設定点である。この目的を達成 するためにセンサに応答してリールスプール２６を位置決めする他の機械的およ び電気的アクチュエータは、高速巻取り機の技術分野の当業者により設計および 製造できるであろう。アウターシェルの撓みＤが設定点を超えると、キャリジ位 置の設定点が増大して、キャリジ３７をアウターシェル２３から離れる方向に移 動させ、撓みＤを設定点に戻す。 撓み制御装置は、２つのレーザ距離センサ３５を使用して、各センサ３５が機 械を横切る方向に間隔を隔てられるように、アウターシェル２３のそれぞれの縁 部に隣接して配置することができる。これにより、ロール２５の好ましくないテ ーパ化現象が最小にされ、或いは、巻き取られる特定ロールの巻取りパラメータ を改善するため、意図的に確実なテーパを導入することもできる。 特定の油圧サーボ位置決めシステムは、位置を決める油圧シリンダのロッドに 取り付けられた、Temposonicトランスデューサを備えたAllen-Bradley QBモジュ ールにより制御されるMoogサーボ弁からなる。撓み制御ループからの出力は、リ ールの両側の２つの個々のサーボ位置決めシステムへの入力である。この場合、 所望ならば、各システムは、リールの両側を平行に維持する制御を行うことがで きる。平行度が或る閾値レベルを超えた場合に作動を停止する保護システムが好 ましいが、必ずしも両側を平行に維持する能動システムを設ける必要はない。 所与の任意のティッシュシートについての許容撓み量Ｄは、アウターシェル２ ３の設計および作動中に環状キャビティ２４に伝達される圧力により一部が決定 される。圧力が低下すると、シートの圧縮が減少するので、許容撓み量は増大す る。また、アウターシェルの撓みＤの量を実質的に一定に維持することが必ずし も最適であるわけではなく、ロール２５の直径の増大につれて撓み量を変えるよ うに制御することも本発明の範囲内にある。 アウターシェル２３の検出撓みＤは、リールスプールのキャリジ３７の検出位 置と組み合わせて、形成される親ロール２５の直径を計算するのに使用すること もできる。ロール直径の計算された値は、親ロール２５の直径が増大するときに 駆動モータ２７により回転されるリールドラムの回転速度を含む巻取り工程の他 の作動パラメータを変えることにも使用できる。これは、所望の正のドロー（親 ロールの表面速度がリールドラムの表面速度を超える割合差。親ロールおよびリ ールドラムは、独立的に駆動される）が維持されるため有効である。正のドロー （positive draw）は、ウェブがロールに巻き取られるときに所望のウェブ張力 を伝達し、駆動モータはドローが約１０％より小さくなるように調節される。 本発明の装置は、２つのモードすなわち、撓み制御モードおよび荷重制御モー ドで有効に作動できる。撓み制御モードで作動するとき、アウターシェル２３の 撓みＤがコントローラ４３への入力として使用され、リールドラム１９に対する アクチュエータおよびリールスプール２６の位置を制御する。荷重制御モードで 作動するときには、アクチュエータの油圧シリンダのロッドに取り付けられた荷 重センサが、リールドラム１９により親ロール２５に加えられる荷重を検出し、 コントローラは、この荷重データを、アクチュエータの適正位置を決定するため の入力として使用する。巻取り装置が、撓み制御モードと荷重制御モードとを切 り替えることができると、製紙機械の作動にフレキシビリティを与えることがで きるため非常に有効である。例えば、製紙機械は嵩の大きなティッシュおよび嵩 の小さいティッシュの両方に使用できる。嵩の小さいティッシュに使用する場合 には、適正な巻取りを確保するのに充分なニップ荷重を加えることができるよう に、荷重制御モードで作動させるのが好ましい。 本発明の多くの変更形態よび他の実施形態は、上記説明および添付図面に示し た教示の利益をもつ当業者により想起されることは明らかであろう。例えば、本 発明による装置および方法は、ティッシュのみへの使用に限定されるものではな く、板紙のような他の形態の紙を含むあらゆる種類のウェブ材料の巻取りにも高 い利益をもたらすであろう。従って、本発明は、本願で説明した特定実施形態に 限定されるものではなく、かつ本発明の変更形態および他の実施形態は請求の範 囲内に包含されるものと理解すべきである。また、本願明細書には特定用語が使 用されているが、これらの用語は広義の意味をもつ説明のためのものであって、 限定するためのものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スヴァンクヴィスト トールド オロフ シクステン スウェーデン エス―65220 カルルスタ ッド エットカンツガタン 12ベー (72)発明者 エルテーモ ボ レナート ヘルベルト スウェーデン エス―65468 カルルスタ ッド イッテルスヴェンイェン 43

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転可能に取り付けられたリールスプール（２６）と、 該リールスプール（２６）を回転させかつ紙ウェブ（１５）をリールスプー ルに巻き取って、直径が増大するロールを創成する駆動モータ（２７）と、 回転可能なリールドラム（１９）を有し、該リールドラム（１９）は、 軸（３２）と、 該軸（３２）により回転できるように支持されかつ所定の円筒状移動経路を 形成する円筒状のアウターシェル（２３）とを備え、該アウターシェル（２３ ）は、可撓性を有しかつ巻取り中にウェブ（１５）をリールスプール（２６） に対して係合させるため、アウターシェル（２３）が、リールスプール（２６ ）上に巻き取られる紙材料の量に対して或る量だけ所定の円筒状移動経路から 撓まされるようにしてリールスプール（２６）に隣接して配置されており、 前記リールドラム（１９）は更に、アウターシェル（２３）の内面に隣接し て軸（３２）に取り付けられた撓みセンサ（３５）を備え、該撓みセンサ（３ ５）は、前記所定の円筒状移動経路からのアウターシェル（２３）の撓み量を 測定するように配置されており、 アウターシェル（２３）の撓み量を変えるため、リールスプール（２６）と リールドラム（１９）とを相対的に位置決めするアクチュエータ（４４）と、 ロールの直径が増大するにつれてアウターシェル（２３）の撓み量を制御す べく、撓みセンサ（３５）およびアクチュエータ（４４）に接続されたコント ローラ（４３）とを更に有することを特徴とする、紙材料のウェブ（１５）を ロールとして巻き取る装置。 ２．前記撓みセンサ（３５）は,、更に、アウターシェル（２３）の内面にレー ザ光を当てるためのレーザ光源と、アウターシェル（２３）から反射されたレ ーザ光を受けるための受光器とを有することを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の装置。 ３．前記アウターシェル（２３）は軸（３２）の回りに密封環状キャビティ（２ ４）の少なくとも一部を形成し、 前記装置が、更に、 環状キャビティ（２４）と連通している圧縮流体源（４１）と、 該圧縮流体源（４１）と環状キャビティ（２４）との間の制御弁（４２）と を備え、該制御弁（４２）は、環状キャビティ（２４）内の圧力を制御すべく 前記コントローラ（４３）に連結されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の装置。 ４．前記リールドラム（１９）は、更に、アウターシェル（２３）内で同心状に 前記軸（３２）に取り付けられた実質的に剛性を有するインナーシェル（３３ ）を備えていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。 ５．前記アウターシェル（２３）により紙ロールに加えられる荷重を検出するた めの、前記アクチュエータ（４４）と関連する荷重センサを更に有し、 前記コントローラ（４３）は、また、アウターシェル（２３）の撓み量を使 用してリールドラム（１９）に対するリールスプール（２６）の位置を制御す る撓み制御モードと、紙ロールに加えられる荷重の大きさを使用してリールド ラム（１９）に対するリールスプール（２６）の位置を制御する荷重制御モー ドとで選択的に作動できるように前記荷重センサに接続されていることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ６．前記環状キャビティ（２４）は、紙ロールがリールドラム（１９）の実質的 に剛性のインナーシェル（３３）と係合するように、荷重制御モードでは収縮 されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。 ７．軸（３２）と、 該軸（３２）により回転できるように支持されかつ所定の円筒状移動経路を 形成する円筒状のアウターシェル（２３）とを有し、該アウターシェル（２３ ）は、可撓性を有しかつ巻取り中にウェブ（１５）をリールスプール（２６） に対して係合させるため、アウターシェル（２３）が、リールスプール（２６ ）上に巻き取られる紙材料の量に対して或る量だけ所定の円筒状移動経路から 撓まされるようにしてリールスプール（２６）に隣接して配置されていること を特徴とする、紙材料のウェブ（１５）をリールスプール（２６）上に巻き取 るリールドラム（１９）。 ８．前記撓みセンサ（３５）は更に、アウターシェル（２３）の内面にレーザ光 を当てるためのレーザ光源と、アウターシェル（２３）から反射されたレーザ 光を受けるための受光器とを有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載 のリールドラム。 ９．前記リールドラム（１９）の各端部に隣接して配置されかつ前記軸（３２） に取り付けられた端ハブ（３１）を更に有し、前記アウターシェル（２３）は その両端部が前記端ハブ（３１）に固定されていることを特徴とする請求の範 囲第７項に記載のリールドラム。 10．回転可能なリールドラム（１９）をリールスプール（２６）に対して係合 させる段階を有し、リールドラム（１９）は、所定の円筒状移動経路から撓む ことができる可撓性アウターシェル（２３）を備え、 リールスプール（２６）を回転させる段階と、 リールドラム（１９）をリールスプール（２６）と一緒に回転させてニップ を創成する段階と、 紙材料のウェブ（１５）をニップ内に前進させかつウェブ（１５）をリール スプール（２６）の回りに指向させて、直径が増大するロールを形成する段階 と、 ロールの直径が増大するときに、ロールによってアウターシェル（２３）が 撓まされる量を検出する段階と、 該検出段階に応答して、リールスプール（２６）およびリールドラム（１９ ）を互いに位置決めし、リールドラム（１９）のアウターシェル（２３）の撓 み量を変化させる段階とを更に有することを特徴とする、紙材料のウェブ（１ ５）を巻き取ってロールを形成する方法。 11．前記検出段階は、更に、 レーザ光を、ロールとは反対側のアウターシェル（２３）の表面上に当てる 段階と、 アウターシェル（２３）の表面からのレーザ光の反射を受ける段階と、 ベースライン値に対するアウターシェル（２３）の撓みを計算する段階とを 有することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の巻取り方法。 12．前記移動段階は、更に、ロールの直径が増大するときに、リールスプール （２６）を、リールドラム（１９）から離れる方向に移動させる段階を有する ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の巻取り方法。