JPH071274Y2 - 紙管切断機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、紙管を自動的に切断する紙管自動切断機に関
するものである。

〔従来の技術〕

巻取り原反等の巻芯には紙管が用いられるが、このよう
な巻芯は、長尺の原材料としての紙管を所定の長さに分
断して製造されている。

従来、長尺の紙管を分断する作業は、加工する紙管に対
するカッター刃の移動位置決め、該刃の加圧及び切断完
了の判断を全て人手で行っており、加工時に紙管を支持
するマンドレルについては回転するものも回転しないも
のもある。そして、マンドレルが回転しないものにおい
ては、マンドレルを切断機の機体に対して回転阻止する
ための凹凸係合部の凹部と凸部との位置合わせを人手に
より行う必要があった。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような従来の作業では、カッター刃の
水平移動位置決めに関する位置精度が悪く、切断位置の
誤差は±1mm程度で、しかも作業性も悪い。また、カッ
ター刃の切断完了の判断がむずかしい。そして、カッタ
ー刃の紙管への押圧は人手によるため、作業性が悪く、
特に、回転するマンドレルを用いる形式のものでは、紙
管切断箇所の最内周が切り離される切断完了時点を精確
に検知することが困難で、刃先を直接マンドレルの外周
に押し当ててしまう事態を避け難いため、カッター刃の
寿命が短い。一方、マンドレルが回転しないものにおい
ては、回転阻止用のピン等の位置合わせがあらかじめ必
要であり、作業性が悪いといった問題点もあった。

本考案は、このような従来の問題点の解決を図ろうとす
るもので、紙管切断作業の自動化による簡略化と確実化
を図り、併せて紙管切断精度の向上をも図ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本考案は、紙管の一端を保
持するチャック装置と、これに自動継手を介して接続す
る回転駆動装置と、前記チャック装置にベアリングを介
して支持されるマンドレルと、該マンドレルと凹凸係合
部で係脱するマンドレルの回転阻止装置とよりなる紙管
回転操作部と、紙管を切断するカッター刃を上記紙管回
転操作部に沿って移動位置決めするカッター刃移動装置
と、上記カッター刃を所定の条件のもとで上記紙管に押
圧するカッター刃押圧装置とよりなるカッター操作部
と、紙管の切断完了を上記のマンドレルとカッター刃と
の接触で電気的に検出する検出装置とを有する紙管切断
機を要旨とするものである。

そして、上記凹凸係合部における凸部をスプリング負荷
された位置決めピンとしてもよい。

〔作用〕

本考案の紙管切断機では、その紙管回転操作部におい
て、チャック装置が紙管の端部を挟持し、回転を阻止さ
れたマンドレルの外周面を案内面として回転駆動装置の
回転駆動により紙管を回転させる。一方、カッター操作
部では、カッター刃移動装置がカッター刃をマンドレル
に沿い所定の距離ずつ送り、その位置でカッター刃押圧
装置が回転する紙管の外周面にカッター刃を押し当てて
切断する。そして切断完了がマンドレルとカッター刃と
の接触で電気的に検知され、カッター刃が戻されてその
位置での切断作業が完了する。次いで、カッター刃移動
装置は、カッター刃をまた所定距離送って紙管に押し当
てては切断する動作を繰り返し、長尺の紙管を所定の長
さの管に分断する作用が行われる。

また、凹凸係合部における凸部をスプリング負荷された
位置決めピンとしたものでは、当初、係合位置が合って
いないと、位置決めピンが押し込まれているためマンド
レルが紙管と供回りするが、すぐに係合位置でスプリン
グ負荷力により凹凸係合部の係合が行われ、マンドレル
の回転が阻止される。

〔実施例〕

次に、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は切断機の全体平面図、第２図はその側面図であ
る。これらの図に示すように、この紙管切断機は、概括
的には、被加工物としての紙管Ｗを外周に嵌挿支持する
マンドレル１と紙管Ｗをその一端で保持して回転させる
チャック装置２とを備える紙管回転操作部Ａと、紙管Ｗ
の外周面にカッター刃を押し当てるカッター操作部Ｂと
から成っている。紙管回転操作部Ａは、架台３の上部一
端に取付けられた主軸回転駆動装置４とその他端に取付
けられた回転阻止装置５を備えており、主軸回転駆動装
置４には主軸を回転させる主軸モータ41と、主軸モータ
41により減速機42を介して駆動される回転主軸43とが設
けられ、また、回転阻止装置５にはマンドレル１の端部
と係合してその一端側を支持するテーパーコーン51と、
テーパーコーン51をその軸線方向に移動操作させる加圧
シリンダ52とが設けられている。

この紙管切断機では、回転主軸43の端部にオルダム継手
６を介してチャック装置２が接続されており、このチャ
ック装置２が紙管Ｗの端部を位置決めし、挟持して回転
主軸43の回転を紙管Ｗに伝達する回転力伝達手段を構成
している。

第３図は上記紙管回転操作部Ａの詳細を示す部分拡大側
面図（一部は断面で示す）、第４図はそのIV−IV矢視断
面図であって、両図に示すように、チャック装置２は、
紙管Ｗの一端を位置決めするフランジ部21、それを挟ん
で両側に配置した継手接続部22及びグリップ部23、グリ
ップ部23の先端に設けた軸部24を備えている。そして、
グリップ部23には軸線方向に沿い円周方向等間隔に設け
られた複数の切欠き25（この例では３箇所）が形成され
ており、これらの切欠き25に板バネ材からなるグリップ
刃26がネジ止めされて取付けられている。グリップ刃26
のグリップ縁には鋸刃状の凹凸が形成されており、この
凹凸がグリップ縁と紙管Ｗ内周面とが係合して回転する
時の滑り止めの役割を果たす。そして、グリップ刃26は
それぞれ放射方向に対して傾斜して取付けられている
が、これは紙管Ｗのチャック装置２に対する着脱とチャ
ック装置２から紙管Ｗへの回転力の伝達を考慮してのも
のであって、挿脱のために第４図に実線矢印で示す方向
に紙管Ｗを回転させると、グリップ刃26の先端側が撓ん
で紙管Ｗの挿入を容易にするとともに、同図に点線矢印
で示す方向にチャック装置２が駆動された場合には、回
転力を紙管Ｗに伝達する働きをする。なお、チャック装
置２のグリップ部23の構成は、上記のものに限るもので
はなく、他の適宜の構成のものを採用することができ、
例えば、エアチャック等を用いることもできる。

更に、チャック装置２のグリップ部23先端の小径の軸部
24には、ボールベアリング27を介してマンドレル１の一
端が支持されている。

一方、回転阻止装置５側のテーパーコーン51は、その先
端面に開口する軸線方向のピン孔53を形成され、各ピン
孔53には位置決めピン54が嵌合されている。第５図はこ
の部分の詳細を示す斜視図であって、同図に示すよう
に、テーパーコーン51の端面とマンドレル１の端面に
は、それぞれそれらの軸心を中心として等半径の円周上
に複数個の位置決めピン54とその係合孔11とが向かい合
って配置されている。当然ながら、テーパーコーン51の
外周円錐面55は、マンドレル１の端面から内向きに形成
された内周円錐面12と係合して、マンドレル１の心出し
を行う機能を果たす。そして、加圧シリンダ52のシリン
ダ軸は適宜の手段（例えば、キーとキー溝、スプライン
係合等）で回り止めされて、回転を阻止されているた
め、シリンダ軸に取付けられたテーパーコーン51もまた
回転を阻止されていることになる。

第６図は、このテーパーコーン51の変形例を示すもの
で、この例では、ピン孔53aは位置決めピン54aを摺動可
能なやや大径の孔とされ、孔内には位置決めピン54aを
ピン孔53aの外方へ押し出すようにスプリング負荷する
ピン加圧スプリング56aが収容されている。なお、同図
において、符号57aは位置決めピン54aの抜止め板を示
す。

このような紙管回転操作部Ａの構成に対して、カッター
操作部Ｂは、第１図に示すように、カッタースライド部
７、カッター部８及びカッター送り機構９から構成され
ている。カッタースライド部７は、両端をブラケットに
支持されて、マンドレル１に沿うように平行に延びる一
対のスライドレール71を備えている。これらのスライド
レール71の間には、両端を前記ブラケットに回転自在に
支持されて送りネジ軸91が取付けられており、この送り
ネジ軸91の一端には、刃物送りサーボモータ92が取付け
られている。カッター部８を構成するスライドブロック
81は、送りネジ軸91にボールネジにより接続され、刃物
送りサーボモータ92の回転による送りネジ軸91の回転で
スライドレール71に案内されて移動可能とされている。

第７図はカッター操作部Ｂの詳細を示す斜視図であっ
て、同図に示すように、このカッター操作部Ｂは、マン
ドレル１に沿いカッター刃84を所定の距離ずつ送りなが
ら繰り返し移動させるカッター刃移動手段を構成するも
のであって、スライドブロック81の一側に、加圧支点82
を中心に揺動する刃物ホルダー83が設けられており、そ
の先端にカッター刃84が取付けられている。刃物ホルダ
ー83の他端はエアシリンダ85のロッドに接続されてお
り、エアシリンダ85の伸縮によりカッター刃84をマンド
レル１に対して接近あるいは離隔させる動きを行う。刃
物送りサーボモータ92は、詳しくはカップリング93を介
して送りネジ軸91に接続されており、また、同サーボモ
ータ92の回転軸に取付けられたプーリ94に巻掛けたベル
ト95を経てロータリーエンコーダ96に回転が伝達される
構成とされている。当然ながら、ロータリーエンコーダ
96の出力は、操作盤の制御信号となり、スライドブロッ
ク81の停止位置決めに用いられる。そして、紙管Ｗの一
端を位置決めするフランジ部21の端面をカッター刃原点
とする刃物送り制御が行われる。

なお、本実施例においては、図示してはいないが、カッ
ター部８と紙管回転操作部Ａとは相互に電気的に絶縁さ
れ、両者の間に微弱な電圧が印加されており、したがっ
て、カッター刃84のマンドレル１への接触による通電を
検知して、両者の接触を確認することができる。そし
て、この検知信号は、後述の操作に於ける切断完了時期
の検知に用いられる。ところで、この検知手段は、この
ほかに、抵抗値を測定する等の他の電気的手段とするこ
とも可能である。

次に、上述のように構成された紙管切断機の操作につい
て述べると、まず、加工に先立ち、紙管Ｗをマンドレル
１の外周に嵌めるべく、加圧シリンダ52を縮小させてマ
ンドレル１の一端とテーパーコーン51との位置決めピン
54を介しての係合を解除する。この状態で、マンドレル
１はオルダム継手６の連結点を軸に回転主軸42に対して
第１図に示すように一定の角度θだけ開くことが可能と
なるので、このように開いた状態で紙管Ｗをチャック装
置２のフランジ部21端まで嵌め込む。その際、紙管Ｗを
第４図に実線矢印で示す方向に回しながらチャック装置
２に押し込むと、チャック装置２のグリップ刃23は撓ん
で縮径し、紙管Ｗの挿入を円滑にする。なお、同図にお
いて、点線の矢印は回転主軸駆動時のチャック装置２の
回転方向を示す。次に、紙管Ｗの嵌まったマンドレル１
を原位置に戻し、係合孔11と位置決めピン54の位置をマ
ンドレル１を捩じることによって合わせ、加圧シリンダ
52を伸長させて、テーパーコーン51をマンドレル１の端
面に押し付ける。

ところで、第６図に示すテーパーコーン51の変形例の場
合は、マンドレル１を原位置に戻し、係合孔11と位置決
めピン54aの位置を合わせることなく加圧シリンダ52を
伸長させて、テーパーコーン51aをマンドレル１の端面
に押し付ける。すると、テーパーコーン51aの位置決め
ピン54aはピン加圧スプリング56aのバネ力に抗してピン
孔53a内に押し込まれ、マンドレル１とテーパーコーン5
1aの内・外周テーパー面12,55aが互いに当接してマンド
レル１の心だしが行われる。なお、この状態でたとえテ
ーパーコーン51aとマンドレル１との位置決めピン54aを
介しての係合が確立されていなくても、両者の係合は、
スタートの際にマンドレル１が軸線回りに若干回転する
ことにより自動的に確立される。

このようにして段取りが終わると、次に、第８図のフロ
ーチャートに示すような手順で一連の自動加工操作が行
われる。このフローに於ける入力条件は、供給紙管寸法
ｘ、紙管切断寸法ｙ及び紙管切断設定個数ｚであって、
これらの値は操作盤10のカウンターにプリセットされ
る。

同チャートに示すように、このフローは、紙管の左端を
カッター刃原点として操作盤10のスタートボタンのオン
で開始し、以下、詳細なフローについては説明を省略す
るが、同チャートに示す順序をたどって終了する。な
お、フロー中のα移動は、作業進方向の位置に対するボ
ールネジ部のバックラッシュの影響を除去するために行
うものであり、また、カッター刃84とマンドレル１との
接触をＴ秒間保つのは、カッター刃84とマンドレル１と
が接触した状態で、少なくとも紙管Ｗを１回転させて、
その最内周を完全に切断するようにするためである。

なお、バネ負荷の位置決めピン54aを用いた変形例にあ
っては、主軸モータ起動時にマンドレル１が軸線回りに
若干回転することにより、前述のようにテーパーコーン
51aとマンドレル１との位置決めピン54aを介しての係合
動作が自動的に行われる点を除いては、同様のフローを
たどる。

上述の実施例及び変形例によれば、紙管Ｗの切断を自動
的に行うことができるわけであるが、切断時には、マン
ドレル１を回転させずに紙管Ｗのみを回転させる方式を
採っているので、カッター刃84の寿命を大幅に向上させ
ることができる効果が得られるほか、紙管Ｗの切断完了
をカッター刃84とマンドレル１とに流した電流により検
知しているので、検知が確実となり、このこともカッタ
ー刃84の寿命の向上に役立つとともに、人為的判断ミス
による切断未完了に対応してのやり直し操作等がなくな
り、作業性が向上する。また、人が常時付いている必要
もなくなる。さらに、マンドレル１の固定及び回転止め
をバネ負荷のピン54aで行う変形例にあっては、位置決
めピン54aの人手による位置合わせ操作を必要としなく
なり、加工のための段取り時間の減少をはかることもで
きる。

以上、本考案を一実施例に基づき詳述したが、本考案は
上述の実施例のみに限定されるものではなく、実用新案
登録請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に各部の具
体的構成を変更して実施可能なものであることは言うま
でもない。そのいくつかの例については既に上記説明中
で述べたとおりである。

〔考案の効果〕

上述の本考案によれば、紙管の一端をチャック装置で保
持し、回転阻止装置によりマンドレルの回転を阻止して
紙管のみを回転させる方式を採り、しかも、切断完了時
のカッター刃とマンドレルの接触を電気的に瞬時に検知
する検知装置を紙管の切断完了の検知に用いているの
で、カッター刃の損傷を防ぎ、その寿命を大幅に向上さ
せることができる効果が得られる。また、マンドレルに
沿いカッター刃を所定の距離ずつ送っては位置決めする
カッター刃移動装置と該刃をその位置で紙管に押圧する
カッター刃押圧装置とを設けて、紙管の切断を自動的に
行うことができるようにしているので、作業の容易化、
自動化による大幅な加工時間の短縮が可能となるばかり
でなく、切断精度の向上も可能となる効果が得られる。

そして、マンドレルと回転阻止装置の凹凸係合部におけ
る凸部をスプリング負荷された位置決めピンとしたもの
にあっては、位置決めピンとそれに対する係合孔との位
置合わせをようしないため、操作が簡単となり、作業性
を良好にすることができる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての切断機の全体平面
図、第２図はその側面図、第３図はその紙管回転操作部
の詳細を一部断面で示す部分拡大側面図、第４図はその
IV−IV矢視断面図、第５図はテーパーコーンとマンドレ
ルとの係合部の詳細を示す斜視図、第６図はテーパーコ
ーンの変形例を示す一部拡大断面図、第７図はカッター
操作部の詳細を示す斜視図、第８図はこの装置の加工動
作を示すフローチャートである。 １…マンドレル、２…チャック装置、３…架台、４…主
軸回転駆動装置、５…回転阻止装置、６…オルダム継
手、７…カッタースライド部、８…カッター部、９…カ
ッター送り機構、10…操作盤、11…係合孔、12…内周円
錐面、21…フランジ部、22…継手接続部、23…グリップ
部、24…軸部、25…切欠き、26…グリップ刃、27…ベア
リング、41…主軸モータ、42…減速機、43…回転主軸、
51,51a…テーパーコーン、52…加圧シリンダ、53,53a…
ピン孔、54,54a…位置決めピン、55,55a…外周円錐面、
56a…ピン加圧スプリング、57a…抜止め板、71…スライ
ドレール、81…スライドブロック、82…加圧支点、83…
ホルダー、84…カッター刃、85…エアシリンダ、91…送
りネジ軸、92…刃物送りサーボモータ、93…カップリン
グ、94…プーリ、95…ベルト、96…ロータリーエンコー
ダ、Ｗ…紙管、Ａ…紙管回転操作部、Ｂ…カッター操作
部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】紙管の一端を保持するチャック装置と、こ
   れに自在継手を介して接続する回転駆動装置と、前記チ
   ャック装置にベアリングを介して支持されるマンドレル
   と、該マンドレルと凹凸係合部で係脱するマンドレルの
   回転阻止装置とよりなる紙管回転操作部と、 紙管を切断するカッター刃を上記紙管回転操作部に沿っ
   て移動位置決めするカッター刃移動装置と、上記カッタ
   ー刃を所定の条件のもとで上記紙管に押圧するカッター
   刃押圧装置とよりなるカッター操作部と、 紙管の切断完了を上記のマンドレルとカッター刃との接
   触で電気的に検出する検出装置と を有する紙管切断機。
2. 【請求項２】上記凹凸係合部における凸部をスプリング
   負荷された位置決めピンとした請求項１記載の紙管切断
   機。