JP7746385B2 - ウェブをスプールに巻き取って連続したウェブリールを形成する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ティッシュペーパー材料または不織布材料のウェブをスプールに巻き取って連続したウェブリールをスプールに形成する方法に関する。また、本発明は、本方法を実施するための巻取機械に関する。

インラインまたはオフラインのティッシュペーパーウェブおよび不織布用の巻取機では、巻取ニップにおける巻取ニップ力を巻取プロセス中に均一に保つとともに、振動を回避することが望まれる。米国特許第５，９３１，４０６号には、ペーパーウェブまたはボードウェブ等の材料ウェブを連続的に巻き取るための巻取機が開示されている。巻取機は、巻き取られたリールとともに巻取ニップを形成する接触圧ドラムであって、昇降テーブル上に回転可能に配置された接触圧ドラムを有する。昇降テーブルは、鉛直方向、または実質的に鉛直方向に変位可能であり、ガイドレールを備えるスプール用のガイドを有している。他の巻取機が、例えば、米国特許第５，６９０，２９８号、米国特許第７，０１７，８５５号、米国特許第５，９８８，５５７号、米国特許第５，９６７，４４０号、米国特許第６，１２９，３０５号、米国特許第５，５４４，８４１号、ＷＯ２００９／１０９５０３、ＷＯ２００４／０８０８７０、およびＥＰ１７１３７０６ Ｂ１より知られている。本発明の目的は、巻取中に良好な安定性を提供するとともに振動を減少する可能性を提供する、ティッシュペーパーウェブの巻取のための改良された方法および機械を提供することである。本発明のさらなる目的は、ウェブリールの改善されたキャリパおよび密度の制御を提供することである。本発明のまた別の目的は、高い順応性を提供することにより、機械が種々の製品に対するプロセスを最適化するのに適合可能となることである。

本発明は、ティッシュペーパーウェブ材料または不織布ウェブ材料をスプールに巻き取って連続したウェブリールをスプールに形成する方法に関する。巻取が行われる各ウェブリールに対して、前記ウェブが、第１支持ドラムの外周の一部に亘ってガイドされ、前記第１支持ドラムと巻取が行われている前記ウェブリールとの間に形成された巻取ニップを通過する。前記第１支持ドラムが前記ウェブリールに作用することにより、巻取ニップ力が前記巻取ニップにおいて発生する。巻取が行われている前記ウェブリールは、巻取中に、巻取が行われている前記ウェブリールとともにニップを形成するように配置された第２支持ドラムによっても支持される。本発明によれば、前記巻取ニップにおける前記巻取ニップ力が測定され、前記ウェブリールの直径が大きくなるにつれて、前記ウェブリールの巻取が行われている前記スプールを、巻取中に水平平面に沿って移動させることにより、水平方向において、前記第１支持ドラムと前記スプールとの間の距離が増加する。前記第２支持ドラムを、前記ウェブリールと前記第２支持ドラムとの間のニップ力が維持される程度に前記ウェブリールに対する接触を維持しつつ、鉛直方向下方に移動させて前記ウェブリールの増加するサイズに適合させ、前記ウェブリールの直径が大きくなるにつれて、前記第１支持ドラムを鉛直方向下方に移動させるとともに、前記巻取ニップにおいて測定された前記巻取ニップ力が実質的に設定値に、または所定の上値と所定の下値とからなる範囲内に留まる程度に移動させる。

いくつかの実施形態において、任意の設定値または所定の上値および所定の下値が、各ウェブリールの巻取中に、ウェブリールの巻取の開始時から前記ウェブリールの完成まで、３％以上１０％以下の量で増加するように設定され得る。

別の実施形態において、任意の設定値または所定の上値および所定の下値が、各ウェブリールの巻取中に、ウェブリールの巻取の開始時から前記ウェブリールの完成まで、３％以上１０％以下の量で減少するように設定され得る。

また別の実施形態において、前記所定の上値および前記所定の下値は、固定した設定値に関連して設定され得る。このような実施形態において、巻取ニップにおける巻取ニップ力は、巻取中に、実質的に一定に保持され得る。

有利な実施形態において、本方法は、少なくともウェブリールがその最終直径の２０％に到達した時点から少なくとも前記同一ウェブリールがその最終直径の９５％に到達する時点まで、水平平面と前記第１支持ドラムの回転軸及び前記ウェブリールの回転軸からの直線との間の角度が一定に保たれるように実施され得る。前記角度は、好適には４０°以上５０°以下の範囲にあり、前記角度が４５°であることが最も好適である。

前記ウェブリールと前記第２支持ドラムとの間の前記ニップ力が測定されるとともに設定値と比較され、測定した前記ニップ力が前記設定値から規定の許容逸脱量よりも逸脱する場合、前記第２支持ドラムを鉛直方向において移動させることが好適であるが、必須ではない。鉛直方向の移動は、測定したニップ力が、設定値から規定の許容逸脱量を超えて逸脱しなくなるまで継続する。この規定の許容逸脱量は、好適には４％以下であり、より好適には２％以下である。

好適には、本方法は、各スプールは、巻取中に回転軸を中心として回転し、前記第１支持ドラムは、巻取プロセス全体を通じて前記スプールの前記回転軸の鉛直方向レベルよりも下方の鉛直方向レベルに位置する回転軸を中心として回転するように実施される。

多くの有利な実施形態において、本方法は、前記ウェブリールが水平方向平面に沿って移動するにつれて、前記第２支持ドラムも前記ウェブリールに追従して水平方向に移動することにより、少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の９５％に到達する時点まで、水平平面と前記第２支持ドラムの回転軸及び前記ウェブリールの回転軸からの直線との間の角度が、実質的に一定であり続けるように実施され得る。

有利には、本方法は、巻取を行っている第１ウェブリールが所定のサイズに到達して第２ウェブリールの巻取を開始するタイミングになったとき、前記第１支持ドラムは、鉛直方向上方に移動して新しいスプールに係合し、前記ウェブは、それが前記第１ウェブリールに到達する手前の地点で切断され、前記第２支持ドラムを前記第１ウェブリールに対するブレーキとして機能させて、前記ウェブリールの回転を減速または停止させるように実行され得る。第２支持ドラムがブレーキとして機能するこのような実施形態において、本方法は、有利には、前記第２支持ドラムが前記第１ウェブリールに対してブレーキとして機能した後、前記第２支持ドラムを、前記第２ウェブリールに接触するまで水平方向および鉛直方向に移動させて、前記第２ウェブリールの支持を開始するように実施され得る。

有利には、本方法は、少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の９０％に到達する時点まで、前記スプールが移動するにつれて、前記第２支持ドラムを巻取中に水平方向において移動させることにより、前記第２支持ドラムの水平方向における位置が、巻取を行っている前記ウェブリールの前記スプールの位置に対して一定であり続けるようにも実施され得る。

本発明の実施形態において、本方法は、巻取を行っている前記ウェブリールの前記スプールは、回転軸を中心として回転し、前記第２支持ドラムも、回転軸を中心として回転し、前記スプールの前記回転軸と前記第２支持ドラムの前記回転軸とは、少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の９０％に到達する時点まで、同一の鉛直方向平面内に保たれるように実施される。

他の実施形態において、本方法は、巻取を行っている前記ウェブリールの前記スプールは、回転軸を中心として回転し、前記第２支持ドラムも、回転軸を中心として回転し、前記スプールの前記回転軸と前記第２支持ドラムの前記回転軸とは、同一の鉛直方向平面内に保たれないように実施される。その代わりに、２つの軸間の直線が、少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリールがその最終直径の９０％に到達する時点まで、鉛直方向平面に対して角度を形成し得る。鉛直方向平面と、スプールの回転軸と第２支持ドラムの回転軸との間の直線との間の角度は、５°以上８０°以下の範囲に、好適には１５°以上６０°以下の範囲に、よりさらに好適には２５°以上５０°以下の範囲にあり得る。例えば、この角度は４５°であり得る。

有利には、巻取が行われている第１ウェブリールが所定のサイズに到達して第２ウェブリールの巻取を開始するタイミングになったとき、前記第１支持ドラムを鉛直方向上方に移動させ、前記第２ウェブリール用の新しいスプールを、これが前記第１支持ドラムにより下方から支持される位置に向けて移動させる。

第１支持ドラムについてその鉛直方向位置を変化させる場合、これは、有利にはウェブリールの直径が大きくなるにつれて連続的に遂行され得る。

場合により、第２ドラムについてもその鉛直方向位置を変化させる場合、これは、ウェブリールの直径が大きくなるにつれて連続的になされ得る。

本方法は、前記ウェブリールと前記第２支持ドラムとの間の前記ニップにおける前記ニップ力を、巻取中に、ウェブリールの巻取の開始時から前記ウェブリールがその最終直径に到達する巻取の終了時まで、巻取の開始時の前記ニップ力の１５％以上３０％以下の量で増加させる、好適には、２０％以上２８％以下の量で増加させるように実施され得る。

また、本発明は、ティッシュペーパー材料または不織布材料のウェブをスプールに巻き取って連続したウェブリールを前記スプールに形成するための巻取機械に関する。本発明による巻取機械は、巻取ニップにおいて巻取リールに対して作用するように配置された第１支持ドラムを備え、前記第１支持ドラムは、鉛直方向において上方および下方に移動可能である。第１アクチュエータが、前記第１支持ドラムに作用的に接続して前記第１支持ドラムを鉛直方向において移動させることができる。前記機械は、ガイドレール構造体であって、これに沿ってウェブリールがその直径が増加するにつれて水平方向に移動可能であるガイドレール構造体をさらに備える。第２支持ドラムが、前記ウェブリールに対して作用することができることにより前記ウェブリールに対してニップを形成するように配置される。前記第２支持ドラムは、水平方向および鉛直方向の両方に移動可能である。適切には、第２アクチュエータが、前記第２支持ドラムに機能的に接続することにより、前記第２支持ドラムを鉛直方向および水平方向に移動させ得る。本発明によれば、前記機械は、ロジック制御ユニットであって前記第１アクチュエータに接続して前記第１アクチュエータを制御可能であるロジック制御ユニットをさらに備える。少なくとも１つの巻取ニップ力センサが、前記巻取ニップにおける力を測定するとともに前記巻取ニップにおける前記力を前記ロジック制御ユニットに送信するように配置される。前記ロジック制御ユニットは、前記巻取ニップにおける前記力についての設定値を少なくとも１つの前記巻取ニップ力センサからの前記信号と比較して、前記巻取力ニップセンサからの前記信号が、前記巻取ニップにおける前記巻取ニップ力が前記設定値から逸脱していること、または所定の低値と所定の高値とからなる範囲の外にあることを示す場合、前記第１支持ドラムを前記設定力からの逸脱を修正するのに必要な方向に移動させる命令を前記第１アクチュエータに送信する命令を有するソフトウェアを備える。

設定値は、巻取ニップにおける力についての固定した設定値であってもよいし、巻取中にウェブ直径の関数として変化させてもよい。このような実施形態において、前記直径は、前記ロジック制御ユニットにより、機械速度、時間、およびウェブ厚さの関数として計算される。

選択的に、かつ有利には、前記機械は、少なくとも１つのニップ力センサをさらに備え得る。前記ニップ力センサは、前記第２支持ドラムと前記ウェブリールとの間の前記ニップにおける前記ニップ力を測定し、前記第２支持ドラムと前記ウェブリールとの間の前記ニップにおける前記ニップ力を表す信号を前記ロジック制御ユニットに送信するように配置される。前記ロジック制御ユニットは、前記第２支持ドラムと前記ウェブリールとの間の前記ニップにおける前記ニップ力についての設定値を少なくとも１つの前記ニップ力センサからの前記信号と比較して、前記センサからの前記信号が、前記ニップ力が所定の低値と所定の高値とからなる範囲の外にあることを示す場合、前記第２支持ドラムを前記設定力からの逸脱を修正するのに必要な方向に移動させる移動させる命令をアクチュエータに送信する命令を有するソフトウェアを備える。

好適には、前記機械は、新しいウェブリールの巻取を行う際に前記ウェブを切断するための切断装置をさらに備える。しかしながら、前記機械は、このような切断装置を有さずに機械製造メーカーから工場（例えば、ティッシュペーパー工場）に納入され得るとともに、切断装置の設置は工場のオペレータに委ねられ得ることを理解されたい。

図１は、本発明による巻取機械の全体像を示す側面図である。 図２ａは、第１時点における本発明による巻取シーケンスの一部を示す。 図２ｂは、図２ａと同様の図であるが、第２時点における巻取シーケンスの一部を示す。 図３は、図１のものとは異なる機械構成における巻取を示す。 図４は、図３の構成を多少変化させた例を示す。 図５は、さらに別の想定可能な構成を示す。 図６は、第１ウェブリールが所定サイズに到達し、第２ウェブリールの巻取を開始するタイミングである状況を示す。 図７は、図６と同様の図であるが、図６の状況に続くステップを示す。 図８は、図７に示す状況に続くステップを示す。 図９は、図８に示す状況に続くステップを示す。 図１０は、図９に示す状況に続くステップを示す。 図１１は、図１０に示す状況に続くステップを示す。 図１２は、図１１に示す状況に続くステップを示す。 図１３は、１つのウェブリールの巻取が終了し、次のリールの巻取が開始される状況を示す。 図１４は、第２支持ドラム用の制御システムの概略図である。

図１を参照すると、ティッシュペーパーウェブ材料または不織布のウェブ材料をスプール２に巻き取って連続したウェブリールをスプール２上に形成するための本発明による巻取機械１が示されている。巻取機械１は、巻取ニップ５においてウェブリール３に対して作用するように配置された第１支持ドラム４を備えている。第１支持ドラムは、矢印Ａに示すように、鉛直方方向において上方および下方に移動可能であるように配置されている。第１アクチュエータ６は、第１支持ドラム４に機能的に接続して、第１支持ドラム４を鉛直方向において移動させることができる。また、機械は、ガイドレール構造体７を備えている。ガイドレール構造体７に沿って、ウェブリール３は、その直径が大きくなるにつれて水平方向に移動することができる。第２支持ドラム９が、ウェブリール３に対して作用することができるとともに、ウェブリール３に対するニップ１０を形成するように配置されている。このようにして第２支持ドラム９は、巻取中の安定性の向上に寄与し得る。第２支持ドラム９は、水平方向および鉛直方向の両方に移動可能である。第２支持ドラムは、第２支持ドラム９を鉛直方向および水平方向に移動させることができる第２アクチュエータ１１に機能的に接続し得る。図１において、第２アクチュエータ１１は、概略的に示されるのみであるが、第２アクチュエータ１１は、鉛直方向および水平方向の移動を提供可能なあらゆる形態をとり得ることを理解されたい。また、第２アクチュエータ１１は、水平方向移動用の１つのアクチュエータと鉛直方向移動用の１つのアクチュエータとから構成され得ることも理解されたい。図１４を参照すると、第２アクチュエータ１１が、第２支持ドラム９を鉛直方向に移動させるための鉛直方向アクチュエータ１１ａ、および第２支持ドラムを水平方向に移動させるための水平方向アクチュエータ１１ｂを含む構成が概略的に示されている。本発明によれば、巻取機械１は、ロジック制御ユニット１３をさらに備えている。ロジック制御ユニット１３は、第１アクチュエータ６に接続し、第１アクチュエータ６を制御することができる。少なくとも１つの巻取ニップ力センサ１４が、巻取ニップ５における力を測定し、巻取ニップ５における力を示す信号をロジック制御ユニット１３に送信するように配置されている。巻取ニップ力センサ１４は、スプール２の外端部を搬送するためのチャック８に接続し得る。ロジック制御ユニット１３は、巻取ニップ５における力についての設定値を少なくとも１つの巻取ニップ力センサ１４からの信号と比較して、巻取力ニップセンサ１４からの信号が、巻取ニップ５における巻取ニップ力が設定値から逸脱していること、または所定の低値と所定の高値とからなる範囲の外にあることを示す場合、第１支持ドラム４を設定値からの逸脱を修正するのに必要な方向に移動させる命令を第１アクチュエータ６に送信する命令を有するソフトウェアを備えている。ロジック制御ユニット１３は、第１支持ドラム４および第２支持ドラム９用のアクチュエータ６、１１ａおよび１１ｂに接続しているため、第１支持ドラム４および第２支持ドラム９の移動を制御することができ、これにより、巻取ニップ５における巻取ニップ力、および、第２支持ドラムとウェブリール３との間のニップ１０におけるニップ力も制御することができる。巻取ニップ５における巻取ニップ力の値は、個々のケース状況に応じて変化し得る。当然ながら、他のすべての条件が同じであれば、幅の広いウェブリールは、幅の狭いウェブリールよりも高い巻取ニップ力を必要とすることになる。力を絶対値ではなく線過剰として示す場合、多くの実際的なケースにおける典型的な値は、０．９～１．１ｋＮ／ｍであり得る。例えば、０．９８ｋＮ／ｍとすることができる。ただし、それ以上でもそれ以下でもある他の値も想定可能である。

設定値は、固定した設定値であり得る。しかしながら、代替的に、巻取中にウェブ直径の関数として変化させてもよい。直径は、ロジック制御ユニット１３により、機械速度、時間およびウェブ厚さの関数として算出される。

好適には、機械１は、少なくとも１つのニップ力センサ１５をさらに備える。ニップ力センサ１５は、第２支持ドラム９とウェブリール３との間のニップ１０における力を測定し、第２支持ドラム９とウェブリール３との間のニップ力を示す信号をロジック制御ユニット１３に送信するように配置されている。こうして、ロジック制御ユニット１３は、ニップ間力についての設定値を少なくとも１つのニップ力センサ１５からの信号と比較して、センサ１５からの信号が、ニップ直が設定値から逸脱していること、または所定の低値と所定の高値とからなる範囲の外にあることを示す場合、第２支持ドラム９を設定値からの逸脱を修正するのに必要な方向に移動させる命令をアクチュエータ（例えば第２アクチュエータ１１）に送信する命令を有するソフトウェアを備え得る。

機械は、好適には、新しいウェブリール３の巻取が行われる際にウェブを切断するための切断装置１６もさらに備えている。

ウェブＷをスプール２に巻き取って連続したウェブリール３をスプール２に形成するための本発明による方法を、図１、図２ａ、および図２ｂを参照して説明する。図１に最もよく示されるように、ウェブＷは、巻取を行う各ウェブリール３に対して、第１支持ドラム４の外周の一部に亘ってガイドされる。次いで、ウェブＷは，第１支持ドラム４と巻取が行われているウェブリール３との間に形成された巻取ニップ５を通るようにガイドされる。第１支持ドラム４がウェブリール３に作用することにより、巻取ニップ５において力が発生する。巻取が行われているウェブリール３は、巻取中に、巻取が行われているウェブリール３とともにニップ１０を形成するように配置された第２支持ドラム９によっても支持されている。巻取中に、巻取ニップ５における力が、（例えば少なくとも１つの巻取ニップ力センサ１４により）測定される。ウェブリール３の直径が大きくなるにつれて、ウェブリール３の巻取が行われているスプール２を、巻取中に、水平方向平面に沿って移動させることにより、水平方向において、第１支持ドラム４とスプール２との距離が増加する。図２ａに、ウェブリール３を示す。第１時点において、ウェブリール３は、一定の直径に到達している。図２ｂに、同一のウェブリール３を示す。その後の時点において、ウェブリール３の直径は大きくなり、水平方向における第１支持ドラム４とスプール２との間の距離が増加している。増加した直径およびスプール２の水平方向における移動に対応するため、第２支持ドラム９は、矢印Ｂに示すように水平方向に移動するとともに、矢印Ａに示すように鉛直方向下方にも移動している。これにより、第２支持ドラム９は、その位置がウェブリール３の増加したサイズに適合しつつも、ウェブリール３と第２支持ドラム９との間のニップ力が維持される程度に、ウェブリール３に対する接触を依然として維持している。第１支持ドラム４も、ウェブリール３の直径が大きくなるにつれて、矢印Ａに示すように、鉛直方向下方に移動している。第１支持ドラム４は、巻取ニップ５において測定した力が所定の上値と所定の下値とからなる範囲内に留まる程度に移動している。

各ウェブリール３の巻取中に、所定の上値および所定の下値は、ウェブリール３の巻取の開始時からウェブリール３の完成まで３％以上１０％以下の量で増加するような曲線、またはウェブリール３の巻取の開始時からウェブリール３の完成まで３％以上１０％以下の量で減少するような曲線に追従するように設定され得る。

巻取中に、ウェブリール３は、ガイドレール構造体７により搬送される。しかしながら、ウェブリール３のサイズが大きくなるにつれて、ウェブリール３の重量により、スプール２に屈曲が生じ得る。これにより、第２支持ドラム９に対する負荷が増加し得る。これを補償するため、巻取ニップ５における力を、ウェブリール３のサイズが大きくなるにつれて、変化させることができる。

ただし、所定の上値および所定の下値は、固定した設定値との関係においても設定され得る。これは、巻取ニップ力が固定した設定値から逸脱するとすぐに修正が試みられるが、軽微な逸脱は許容され得る制御に相当する。例えば、ウェブリール３の直径が大きくなるにつれて、第１支持ドラム４を下方に移動させ得る。これにより、巻取ニップ５における巻取ニップ力が固定した設定値から２％の逸脱の範囲内に留まる。

図２ａおよび図２ｂに示すように、水平面と第１支持ドラム４の回転軸及びウェブリール３の回転軸からの直線との間の角度αは、一定のままである（すなわち、スプール２の回転軸）。本方法は、好適には、少なくともウェブリール３がその最終直径の２０％に到達した時点から、少なくとも同一のウェブリール３がその最終直径の９５％に到達する時点まで、一定の角度αにおいて実施される。角度αは、好適には、４０°以上５０°以下の範囲にあり、最も好適には４５°である。

ウェブリール３と第２支持ドラム９との間のニップ力が測定されるとともに設定値と比較され、測定したニップ力が設定値から逸脱する場合、第２支持ドラム９を鉛直方向に移動させ、測定したニップ力が設定値から４％を超えて、好適には２％を超えて逸脱しなくなるまで移動させることが好適であるが、必須ではない。巻取中のウェブリール３の重量増加によりスプール２に屈曲が生じ得るため、ウェブリール３と第２支持ドラムとの間のニップ１０におけるニップ力を、巻取中に増加させることができる。多くの実際的なケースにおいて、第２支持ドラム９とウェブリールとの間のニップ力は、巻取の開始時の（ウェブリールの重量が軽いときの）ニップ力からウェブリールがその最終直径に到達する巻取の終了時まで、巻取の開始時のニップ力の１５％以上３０％以下の量で、または２０％以上２８％以下の量で増加させることができる。例えば、２５％または約２５％だけ増加させることができる。この目的のために、ロジック制御ユニット１３は、巻取機械の動作中に、第２支持ドラム９の移動を制御するソフトウェアを備え得る。これにより、第２支持ドラム９とウェブリール３との間のニップ１０におけるニップ力は、巻取の開始時のニップ力からウェブリール３の巻取の終了時まで、巻取の開始時のニップ力の１５％以上３０％以下の量で増加する。この場合、第２支持ドラム９とウェブリール３との間のニップ１０におけるニップ力は、一定のレベルに保たれるのではなく、曲線に従うことになる。したがって、本方法は、ウェブリール３と第２支持ドラム９との間のニップ１０におけるニップ力が、巻取中に、ウェブリール３の巻取の開始時のニップ力からウェブリールがその最大直径に到達する巻取の終了時まで、巻取の開始時のニップ力の１５％以上３０％以下の量で増加するように、好適には、巻取の開始時の前記ニップ力の２０％以上２８％以下の量で増加するように、実施され得る。これは、ロジック制御ユニット１３により制御され得る。したがって、ロジック制御ユニットは、ウェブリール３と第２支持ドラム９との間のニップ１０におけるニップ力を、巻取中に、ウェブリール３の巻取の開始時のニップ力からウェブリールがその最大直径に到達する巻取の終了時まで、巻取の開始時のニップ力の１５％以上３０％以下の量で増加させる命令を有するソフトウェアを備え得る。ロジック制御ユニット１３は、第２アクチュエータ１１の鉛直方向部材１１ａを介して第２支持ドラムの鉛直方向移動を制御するため、この効果を達成することができる。

各スプール２は、巻取中に、回転軸を中心として回転する。好適には、巻取プロセスは、第１支持ドラム４が、巻取プロセス全体を通じて、スプール２の回転軸の鉛直方向レベルよりも下方の鉛直レベルに位置する回転軸を中心として回転するような態様で実施される。第１支持ドラム４は、巻取プロセス全体を通じて、ウェブリールを少なくとも部分的に下方から支持することとなる。

好適には、本発明による方法は、ウェブリール３が水平方向平面に沿って移動するにつれて、第２支持ドラム９もウェブリール３に追従して水平方向に沿って移動するように実施される。これにより、第２支持ドラム９の回転軸からの直線とウェブリール３の回転軸とは、少なくともウェブリール３がその最終直径の２５％に到達した時点から少なくともウェブリール３がその最終直径の９５％に到達する時点まで、水平平面に対して一定の角度のままである。最終直径は、例えばウェブの材料や意図される最終製品等の多くの要因に応じて変化し得る。多くの典型的なケースにおいて、最終直径は、ティッシュペーパーウェブにより形成されたウェブリールについて３～４ｍの範囲にあり得る。ただし、最終直径の値は、３ｍ未満および４ｍを超える等の他の数値を取り得る。多くの場合、最終直径は、３．５ｍまたは３．６ｍであり得る。ウェブ材料が不織布材料である場合、最終直径は、１ｍ～３ｍの範囲にあり得る。典型的な値は、例えば１．２ｍまたは１．５ｍである。しかしながら、ティッシュペーパーについても不織布についても、最終直径は、ここで挙げた値から逸脱し得るとともに、これらの値は、一部の典型例としてのみ理解されたい。ティッシュペーパーウェブから作製されるウェブリールの軸方向幅は、５．６ｍ～６．０ｍであり得るが、５．６ｍ未満の幅および６ｍを超える幅等の他の幅も可能である。不織布材料から作製されるウェブリールの軸方向幅は、多くの異なる数値を取り得るが、典型的な値は、多くの場合２．２ｍ～５ｍの範囲にあり得る。ウェブリールの軸方向幅は他の数値を取り得ることを理解されたい。

図３は、図２ａおよび図２ｂの構成と比較して少し異なった構成において、どのように巻取が実施され得るかを示す。図３の構成において、第２支持ドラムは、スプール２の真下にはなく、第１支持ドラム４に対するのと同一の角度である角度αで配置されている。

図４は、図３の構成と同様の構成を示すが、ここでの角度αは図３より小さく、約４５°であり得る。図４の構成において、第２支持ドラム９は、スプール２の回転軸の真下に位置していない。その代わりに、第２支持ドラム９の回転軸とスプール２の回転軸との間の直線は、水平平面に対して、角度αに等しい、すなわち４５°または約４５°であり得る角度βを形成している。

図５は、第１支持ドラムに対する角度αが、運転中においてかなり小さく保たれ、第２支持ドラムがスプール２の鉛直方向において真下で動作する稼働構成を示す。

水平平面と第１支持ドラム４の回転軸及びウェブリール３の回転軸からの直線との間の角度αは、一定に、例えば４５°に保たれ得る。しかしながら、一部の適用例について、巻取動作中に、角度αを動作中に減少または増加するように変更することが好適であり得る。ロジック制御ユニット１３は、これにより、角度αが減少または増加する所定の曲線にしたがって変化するように、角度αを巻取中に制御するように設計されたソフトウェアを備え得る。これは、ウェブリール３の直径に応じたものとしてもよい。

本発明によるドフィング、すなわち新しいウェブリール３を作製するためにスプールを交換することについて、図６～図１３を参照して説明する。

図６に、巻取が行われている第１ウェブリール３が所定のサイズに到達し、第２ウェブリールの巻取を開始すべきタイミングである状況を示す。図７では、第１支持ドラム４が、新しいスプール２に係合すべく上方に移動していることが分かる。図８を参照すると、切断装置１６が所定位置に移動している。図９において、新しいスプール２が、所定位置に向けて前方に移動している。図１０において、ウェブＷは、それが第１ウェブリール３に到達する手前の地点で切断されている。新しいリールスプール２にウェブを吹き付けるために吹付装置が採用され得る。

図１１に、切断後の状況を示す。切断装置１６は、もう開放しており、第２支持ドラム９は新しい位置に移動し、今は第１ウェブリール３に対するブレーキとして機能してウェブリール３を減速または停止させている。

図１２において、切断装置１６は、移動してアイドリング位置に戻り、ウェブリール３は停止している、またはその回転速度が非常に遅くなっている。

図１３では、どのように第２支持ドラム９が水平方向および鉛直方向に移動することにより、第２ウェブリール３に接触するかが分かる。そして、第２支持ドラム９は、第２ウェブリール３の支持を開始することができる。

ドフィングに関して、第２支持ドラムは、その位置を、巻取が行われているウェブリール３に対して水平方向に変化させることになる。しかしながら、少なくともウェブリール３がその最終直径の２５％に到達した時点から少なくともウェブリール３がその最終直径の９０％に到達する時点まで、スプール２が移動するにつれて、第２支持ドラム４を、好適には、巻取中に水平方向に移動させることにより、第２支持ドラム９の水平方向における位置が、巻取が行われているウェブリール３のスプール２の位置に対して一定であり続けるようにすべきである。好適には、巻取が行われているウェブリール３のスプール２の回転軸と、第２支持ドラム９の回転軸とが、少なくともウェブリール３がその最終直径の２５％に到達した時点から少なくともウェブリール３がその最終直径の９０％に到達する時点まで、同一の鉛直方向平面に保たれるようにすべきである。

本発明による方法および本発明による巻取機械は、オンライン巻取およびオフライン巻取の両方に使用することができる。

本発明により、巻取プロセスにおいて巻取を高い安定性を以て実施できる。機械の種々の構成が可能であるため、機械は多くの異なる製品に適合可能である。

以上、本発明を巻取方法と巻取機械という観点から説明したが、それらのカテゴリーは、同一の発明の異なる側面を反映しているに過ぎないと理解されたい。したがって、機械は、本発明による方法を実施するように設計されている。

Claims (22)

1. ティッシュペーパー材料または不織布材料のウェブ（Ｗ）をスプール（２）に巻き取って連続したウェブリール（３）を前記スプール（２）に形成する方法であって、巻取を行う各ウェブリール（３）に対して、前記ウェブ（Ｗ）が、第１支持ドラム（４）の外周の一部に亘ってガイドされ、前記第１支持ドラム（４）と巻取を行っている前記ウェブリール（３）との間に形成された巻取ニップ（５）を通過し、前記第１支持ドラム（４）が前記ウェブリール（３）に作用することにより、ニップ力が前記巻取ニップ（５）において発生し、巻取を行っている前記ウェブリール（３）は、巻取中に、巻取を行っている前記ウェブリール（３）とともにニップ（１０）を形成するように配置された第２支持ドラム（９）により支持される方法において、
   前記巻取ニップ（５）における前記ニップ力が測定され、
   前記ウェブリール（３）の直径が大きくなるにつれて、前記ウェブリール（３）の巻取が行われている前記スプール（２）を、巻取中に水平平面に沿って移動させることにより、水平方向において、前記第１支持ドラム（４）と前記スプール（２）との間の距離が増加し、
   前記第２支持ドラム（９）を、前記ウェブリール（３）と前記第２支持ドラム（９）との間のニップ力が維持される程度に前記ウェブリール（３）に対する接触を維持しつつ、鉛直方向下方に移動させて前記ウェブリール（３）の増加するサイズに適合させ、
   前記ウェブリール（３）の直径が大きくなるにつれて、前記第１支持ドラム（４）を鉛直方向下方に移動させるとともに、前記巻取ニップ（５）において測定された前記ニップ力が実質的に設定値に、または所定の上値と所定の下値との範囲内に留まる程度に移動させる、ことを特徴とする方法。
2. 各ウェブリール（３）の巻取中に、前記設定値または前記所定の上値および前記所定の下値は、ウェブリール（３）の巻取の開始時から前記ウェブリール（３）の完成まで、巻取の開始時におけるそれぞれの値の３％以上１０％以下の量で増加するように設定される、請求項１に記載の方法。
3. 各ウェブリール（３）の巻取中に、前記設定値または前記所定の上値および前記所定の下値は、ウェブリール（３）の巻取の開始時から前記ウェブリール（３）の完成まで、巻取の開始時におけるそれぞれの値の３％以上１０％以下の量で減少するように設定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記所定の上値および前記所定の下値は、固定した設定値に関連して設定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記ウェブリール（３）の直径が大きくなるにつれて、前記第１支持ドラム（４）を下方に移動させることにより、前記巻取ニップ（５）における前記ニップ力は、固定した設定値から２％の逸脱の範囲内に留まる、請求項１に記載の方法。
6. 少なくともウェブリール（３）がその最終直径の２０％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の９５％に到達する時点まで、水平平面と前記第１支持ドラム（４）の回転軸及び前記ウェブリール（３）の回転軸からの直線との間の角度が、一定に保たれる、請求項１に記載の方法。
7. 前記角度は、４０°以上５０°以下の範囲にあり、好適には４５°である、請求項６に記載の方法。
8. 前記ウェブリール（３）と前記第２支持ドラム（９）との間の前記ニップ力が測定されるとともに設定値と比較され、測定した前記ニップ力が前記設定値から逸脱する場合、前記第２支持ドラム（９）を、鉛直方向において前記設定値からの逸脱を修正するのに必要な方向に移動させるとともに、測定した前記ニップ力が前記設定値から４％を超えて、好適には２％を超えて逸脱しなくなるまで移動させる、請求項１に記載の方法。
9. 前記ウェブリール（３）と前記第２支持ドラムとの間の前記ニップ（１０）における前記ニップ力を、巻取中に、ウェブリール（３）の巻取の開始時から前記ウェブリールがその最終直径に到達する巻取の終了時まで、巻取の開始時の前記ニップ力の１５％以上３０％以下の量で増加させる、好適には、２０％以上２８％以下の量で増加させる、請求項１に記載の方法。
10. 各スプール（２）は、巻取中に回転軸を中心として回転し、前記第１支持ドラム（４）は、巻取プロセス全体を通じて前記スプール（２）の前記回転軸の鉛直方向レベルよりも下方の鉛直方向レベルに位置する回転軸を中心として回転する、請求項１に記載の方法。
11. 前記ウェブリール（３）が水平方向平面に沿って移動するにつれて、前記第２支持ドラム（９）も前記ウェブリール（３）に追従して水平方向に移動することにより、少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の９５％に到達する時点まで、水平平面と前記第２支持ドラム（９）の回転軸及び前記ウェブリール（３）の回転軸からの直線との間の角度が、実質的に一定であり続ける、請求項１に記載の方法。
12. 巻取が行われている第１ウェブリール（３）が所定のサイズに到達して第２ウェブリールの巻取を開始するタイミングになったとき、前記第１支持ドラム（４）は、鉛直方向上方に移動して新しいスプール（２）に係合し、前記ウェブは、それが前記第１ウェブリール（３）に到達する手前の地点で切断され、前記第２支持ドラム（９）を前記第１ウェブリール（３）に対するブレーキとして機能させて、前記ウェブリール（３）の回転を減速または停止させる、請求項１に記載の方法。
13. 前記第２支持ドラム（９）が前記第１ウェブリール（３）に対してブレーキとして機能した後、前記第２支持ドラム（９）を、前記第２ウェブリール（３）に接触するまで水平方向および鉛直方向に移動させて、前記第２ウェブリール（３）の支持を開始する、請求項１２に記載の方法。
14. 少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の９０％に到達する時点まで、前記スプール（２）が移動するにつれて、前記第２支持ドラム（９）を巻取中に水平方向において移動させることにより、前記第２支持ドラムの水平方向における位置が、巻取が行われている前記ウェブリール（３）の前記スプール（２）の位置に対して一定であり続ける、請求項１に記載の方法。
15. 巻取が行われている前記ウェブリール（３）の前記スプール（２）は、回転軸を中心として回転し、前記第２支持ドラム（９）は、回転軸を中心として回転し、前記スプール（２）の前記回転軸と前記第２支持ドラム（９）の前記回転軸とは、少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の２５％に到達した時点から少なくとも前記ウェブリール（３）がその最終直径の９０％に到達する時点まで、同一の鉛直方向平面内に保たれる、請求項１４に記載の方法。
16. 巻取が行われている第１ウェブリール（３）が所定のサイズに到達して第２ウェブリール（３）の巻取を開始するタイミングになったとき、前記第１支持ドラム（４）を鉛直方向上方に移動させ、前記第２ウェブリール用の新しいスプール（２）を、これが前記第１支持ドラム（４）により下方から支持される位置に向けて移動させる、請求項１～１５のいずれかに記載の方法。
17. ティッシュペーパー材料または不織布材料のウェブ（Ｗ）をスプール（２）に巻き取って連続したウェブリールを前記スプール（２）に形成するための巻取機械（１）であって、前記巻取機械（１）は、巻取ニップ（５）において巻取リール（３）に対して作用するように配置された第１支持ドラム（４）であって、鉛直方向において上方および下方に移動可能である第１支持ドラム（４）と、前記第１支持ドラム（４）に作用的に接続して前記第１支持ドラム（４）を鉛直方向において移動させることができる第１アクチュエータ（６）と、ガイドレール構造体（７）であって、これに沿ってウェブリール（３）がその直径が増加するにつれて水平方向に移動可能であるガイドレール構造体（７）と、前記ウェブリール（３）に対して作用することができるとともに、前記ウェブリール（３）に対してニップ（１０）を形成するように配置された第２支持ドラム（９）と、を備え、前記第２支持ドラム（９）は、水平方向および鉛直方向の両方に移動可能であり、前記第２支持ドラム（９）は、前記第２支持ドラム（９）を鉛直方向および水平方向に移動させることができる第２アクチュエータ（１１）に作用的に接続する、または前記第２支持ドラム（９）は、前記第１アクチュエータに作用的に接続することにより、前記第１アクチュエータ（６）が前記第２支持ドラム（９）を鉛直方向および水平方向に移動させることができる、巻取機械（１）において、
    前記巻取機械（１）は、ロジック制御ユニット（１３）であって前記第１アクチュエータ（６）に接続して前記第１アクチュエータ（６）を制御可能であるロジック制御ユニット（１３）と、前記巻取ニップ（５）におけるニップ力を測定するとともに前記巻取ニップ（５）における前記ニップ力を表す信号を前記ロジック制御ユニット（１３）に送信するように配置された少なくとも１つの巻取ニップ力センサ（１４）と、をさらに備え、前記ロジック制御ユニット（１３）は、前記巻取ニップ（５）における前記ニップ力についての設定値を少なくとも１つの前記巻取ニップ力センサ（１４）からの前記信号と比較して、前記巻取ニップ力センサ（１４）からの前記信号が、前記巻取ニップ（５）における前記ニップ力が設定力から逸脱していること、または前記ニップ力についての所定の低値と所定の高値とからなる範囲の外にあることを示す場合、前記第１支持ドラム（４）を前記設定力からの逸脱を修正するのに必要な方向に移動させる命令を前記第１アクチュエータ（６）に送信する命令を有するソフトウェアを備える、ことを特徴とする巻取機械（１）。
18. 前記所定の低値および前記所定の高値は、前記巻取ニップ（５）についての固定した設定値に関連して設定される、請求項１７に記載の巻取機械（１）。
19. 前記巻取ニップ（５）における前記ニップ力についての前記所定の低値および前記所定の高値は、巻取中に、前記直径の関数として変化し、前記直径は、前記ロジック制御ユニット（１３）により、機械速度、時間、およびウェブ厚さの関数として計算される、請求項１７に記載の巻取機械（１）。
20. 前記巻取機械（１）は、少なくとも１つのニップ力センサ（１５）をさらに備え、前記ニップ力センサ（１５）は、前記第２支持ドラム（９）と前記ウェブリール（３）との間の前記ニップ（１０）における前記ニップ力を測定し、前記第２支持ドラム（９）と前記ウェブリール（３）との間の前記ニップ力を表す信号を前記ロジック制御ユニット（１３）に送信するように配置され、前記ロジック制御ユニット（１３）は、前記ニップ力についての設定値を少なくとも１つの前記ニップ力センサ（１５）からの前記信号と比較して、前記ニップ力センサ（１５）からの前記信号が、前記ニップ力が所定の低値と所定の高値とからなる範囲の外にあることを示す場合、前記第２支持ドラム（９）を移動させる命令をアクチュエータに送信する命令を有するソフトウェアを備える、請求項１７に記載の巻取機械（１）。
21. 前記巻取機械は、新しいウェブリール（３）の巻取が行われる際に前記ウェブ（Ｗ）を切断するための切断装置（１６）をさらに備える、請求項１７に記載の巻取機械（１）。
22. 前記ロジック制御ユニット（１３）は、前記ウェブリール（３）と前記第２支持ドラム（９）との間の前記ニップ（１０）における前記ニップ力を、巻取中に、ウェブリール（３）の巻取の開始時から前記ウェブリールがその最終直径に到達する巻取の終了時まで、巻取の開始時の前記ニップ力の１５％以上３０％以下の量で増加させる命令を有するソフトウェアを備える、請求項１７に記載の巻取機械（１）。