JP4486677B2 - ウェブ張力ゼロ化機構を有するコルゲータ糊付機 - Google Patents

Description

本出願は、２００４年３月２日に出願された米国特許仮出願番号６０／５４９，５１８の優先権を主張するものである。

発明の背景
発明の分野
本発明は、走行中のウェブのウェブ張力ゼロ化機構に関する。具体的には、コルゲータ糊付機に使用されるこのような機構であって、糊付機において糊塗布ロールに対する走行ウェブの位置及び整列を、走行ウェブ内の張力又は張力変化と無関係に制御できる機構に関する。
段ボール複合体は多数の用途を有する。特に望ましくは、頑強で、寸法及び構造面で完全性が高いため、包装用に用いられる。

一般に、段ボール複合体は、比較的平坦又は平滑な輪郭を有する、第１面及び第２面を形成するシート状のボール紙材と、これら第１面シートと第２面シートとの間に挟まれた波形シートから構成され、波形シートの両面に設けられる段の頂部は隣接する面のシートに糊付される。この複合体は通常、まず既知の技術又は従来の技術により、波形シートの一方の側（の段の頂部）を第１面シートに糊付けして片面段ボール紙又はウェブを得ることにより製作される。次いでこの片面段ボールはコルゲータ糊付機に供給され、波形シートの第１面シートとは反対側に露出する段の頂部に糊が塗布されることにより、第２面シートがその上に実際に結合され、上述のようなサンドウィッチ状の構造が形成される。
この方法を実行する際、第１面シートとは反対側に露出する段の頂部に糊を塗布するために、従来型のコルゲータ糊付機が用いられてきた。このような従来型のコルゲータ糊付機を図１に「従来技術」として示す。図１において符号１０’で示す従来型の糊付機では、走行する片面波形ウェブ５（又は簡単に、ウェブ）が送達アイドラローラ１２’に向かって糊付機１０’に接近する。動作時に、走行するウェブ５は、このローラ１２’をまわり、一般に蛇行状の経路を経てウェブ位置決めローラ１４’に送達され、該ローラをまわり、よってウェブ位置決めローラ１４’と糊塗布ローラ１６’との間の間隙１８’を通過する。ウェブ５は、露出する段の頂部６が糊塗布ローラ１６’に面するように方向付けられたこの間隙１８’を通って搬送され、よってウェブ５が間隙１８’を通過する際に、糊塗布ローラ１６’の外周面上の薄い糊膜４に接触させることによって、ウェブ上の露出する段の頂部６に糊を塗布することができる。糊膜は、従来の手段、又はここで参照することにより本明細書に包含する米国特許第６６０２５４６号に記載されているようにして、糊塗布ローラ１６’の外面上に適用される。片面ウェブの露出する段の頂部への糊塗布の別の態様が、例えば、上掲の米国特許第６６０２５４６号に記載されている。本発明の目的のためには、露出する段の頂部６への糊塗布に、間隙１８’、したがって糊塗布ローラ１６’及びウェブ位置決めローラ１４’それぞれの外周面の間の距離を精密に制御することにより、適切な圧力で頂部６を糊塗布ローラ１６’の表面上の糊膜４に接触させることが必要であることに言及すれば十分であろう。過度な圧力は段を潰す可能性があり、過小な圧力は糊の塗布が不十分となるか、又は全く塗付されない結果となり得る。

図１に示す従来型の糊付機１０’においては、送達アイドラローラ１２’とウェブ位置決めローラ１４’の両方が、同じ支持腕部２０’に回動可能に搭載されており、支持腕部２０’の近位端は糊付機の基礎部材４０’の回動ジョイント２２’に取り付けられる。支持腕部２０’を回動可能に取り付ける理由は、間隙１８’の幅を調整できるように、ウェブ位置決めローラ１４’の位置を塗布ローラ１６’に対して調整可能にするためである。従来は、軸まわりの回転を除き、ローラ１２’とローラ１４’とが互いに対して移動不可能であることに注意されたい。また、送達アイドラローラ１２’の回転軸が、ウェブ位置決めローラ１４’の回転軸よりも回動ジョイント２２’から遠くに位置することに注意されたい。この重要性について後述する。
圧力制御器５０’が糊付機に搭載されており、動作可能に支持腕部２０’に結合されることにより間隙１８’の幅を調整するために支持腕部２０’を起動する。このように、制御器５０’が、位置決めローラ１４’により塗布ローラ１６’に頂部６を押し付ける際の圧力を調整する。このような従来型構造の大きな問題点は、走行するウェブ５の張力が、送達アイドラローラ１２’及びウェブ位置決めローラ１４’のそれぞれに、互いに等しくない反対方向に作用するモーメントＭ_１及びＭ_２を生じさせ、それが糊付機の基礎部材４０’に対して回動する支持腕部２０’上に作用することである。モーメントＭ_１及びＭ_２が等しくない理由は、各々がほぼ同じ正味の力（ウェブ張力に起因する）から得られるものの、支持腕部２０’の転心（回動ジョイント２２’）から各モーメントの作用点（ローラ１２’及びローラ１４’の回転軸）までを計測して得られる各モーメントの梃子の腕の長さが異なるためである。これらの等しくないモーメントＭ_１及びＭ_２のベクトル和は、モーメントＭ_１の方向に作用する正味有効モーメントＭ_３で、これは支持腕部２０’、したがって位置決めローラ１４’を、塗布ローラ１６’の方へ回動させる。

その結果、圧力制御器５０’は、段の頂部６への最適な糊塗布を達成するために、間隙幅を調整することに加えて、ウェブ５の張力に基づく位置決めローラ１４’にかかるこの回動力を補償しなければならない。これは、従来型の糊付機の圧力制御器５０’にとって大きな重荷となる。加えて、走行中のウェブ５の張力に突然の変化又は予測できない変化が生じる場合、圧力制御器５０’の対応は、位置決めローラ１４’にかかる張力による回動力に結果として生じる変化を補償できるほど迅速でない。また、圧力制御器５０’による補償が過剰又は不足の場合があり、その結果、段６に塗布される糊が過剰又は過小となって、或いは段６が実質的につぶれてしまい、片面波形ウェブに有意な伸びが生じ得る。ウェブのこのような伸びは、意図された目的には使用不可能又は販売不可能であり、多量の材料廃棄物、利益喪失及び／又は消費者価格の増大をもたらす。
或いは、従来型の糊付機１０’において、過度の圧力又は力により、１つ又は一連のハードストップを用いて支持腕部２０’を糊塗布ローラ１６’の方へバイアスすることにより、位置決めローラ１４’を動作中に固定絶対位置に維持する場合がある。このバイアス力は、ウェブ張力（又は張力変化）がバイアス力を打ち消してローラ１４’の固定位置をそらすには不十分であるように設定される。このような設計は、間隙１８’の幅も、位置決めローラ１４’によって塗布ローラ１６’から段の頂部６上に加わる圧力も、糊付機の動作中に測定も制御もできず、固定されるという点で制限される。

本技術分野において、ウェブ張力の変化がコルゲータ糊付機の動作に影響を与えることのないように、走行中の片面ウェブ５における張力の影響をゼロ化する機構又は方法が求められている。最も望ましくは、このような機構又は方法により、ウェブ張力の変化が完全に補償されるだけでなく、走行ウェブのベースライン張力又は定張力が完全に補償されることにより、張力が一定であるか又は変化するかに関係なく、糊付機はウェブ張力を能動的に補償する必要がない。

本発明の概要
アイドラローラ及びウェブ位置決めローラを備え、それら２つのローラが協働して機内に蛇行するウェブ経路を少なくとも部分的に定義するコルゲータ糊付機が提供される。糊付機の動作中、位置決めローラの位置は、所定の範囲内で自由に調整可能である。糊付機は更に、ウェブの張力から生じてウェブ位置決めローラに作用する力を打ち消すことにより、そのような力が上記所定の範囲内において位置決めローラの位置に実質的に作用することをなくすのに有効な、ウェブ張力ゼロ化機構を有する。
また、動作中に外周面上で材料のウェブを搬送するためのウェブ位置決めローラ、動作中にウェブ位置決めローラの位置を調整する手段、及びウェブの張力から生じてウェブ位置決めローラにかかる力を打ち消すことにより、ウェブの張力から生じて調整手段にかかる力を実質的ゼロにするのに有効なウェブ張力ゼロ化機構を備えたコルゲータ糊付機が提供される。
また、動作中に外周面上で材料のウェブを搬送するためのウェブ位置決めローラ、及びウェブ位置決めローラに平行な、動作中に外周面上に糊膜が提供される糊塗布ロールを備え、位置決めローラと糊塗布ローラのそれぞれの外周面の間に間隙が画定される、コルゲータ糊付機が提供される。また、糊付機の動作中に間隙の幅を調整するための手段が設けられる。糊付機は、糊付機の動作中にウェブ張力から生じて間隙幅調整手段にかかる力が実質的にゼロになるように構成される。

本発明の好適な実施形態の詳細な説明
本明細書において、支持腕部２０ａ及び２０ｂ、横つなぎ材２５等の全ての構成要素又は部材は、開示されるコルゲータ糊付機においてこれら構成要素又は部材にかかる力の下で剛性であり、実質的に非弾性の構成要素又は部材であると考えられる。このような構成要素又は部材は全て、本開示内容を読めば本技術分野の当業者には明らかであるように、従来の方法により、従来の材料を用いて製作可能である。
図２に、本発明によるウェブ張力ゼロ化機構を組み込んだコルゲータ糊付機の第一の実施形態を示す。このコルゲータ糊付機１０は、送達アイドラローラ１２、ウェブ位置決めローラ１４、及び糊塗布ローラ１６を、それぞれに対応する上述のローラとほぼ類似の配置で備えている。動作時に、ウェブ５は、送達アイドラローラ１２に向かい、このローラ１２の外周上を運搬され、次いでウェブ位置決めローラ１４に向かい、このローラ１４の外周上を搬送される。この搬送経路が概して蛇行していることにより、間隙１８を通過する際にウェブ５は、その段が糊塗布ローラ１６に向くように方向付けられ、糊塗布ローラ１６の外周面に対して押し付けられ、よって通過するウェブ５の露出された段の頂部に所望のレベルの糊塗布が行われる。

更に図２に示すように、送達アイドラローラ１２は第１の支持腕部２０ａに回転可能に取り付けられ、第１の支持腕部２０ａの近位端は糊付機１０の基部４０（又は糊付機の基部を共に構成する剛結合された部材）の支持回動ジョイント２２ａに取り付けられている。ウェブ位置決めローラ１４は第２の支持腕部２０ｂに回転可能に取り付けられ、第２の支持腕部２０ｂの近位端が糊付機１０の基部４０の第２の支持回動ジョイント２２ｂに取り付けられている。支持腕部２０ａ及び２０ｂの各々は、それぞれの回動ジョイントに定義されるそれぞれに対応する支持回動軸を中心に、糊付機１０の基部４０に対して独立して回動可能である。例示的一実施形態において、支持回動ジョイント２２ａ及び２２ｂの各々は、糊付機１０の動作中、それぞれローラ１２、１４の重心（回転軸）のほぼ真下に位置するか、又は垂直に位置合わせされており、よってこれらのローラ質量が、それぞれの支持腕部２０ａ、２０ｂの回動ジョイントの周囲に、圧力制御器５０による補償を必要とする有意なモーメントを発生させることがない（後述）。別の構成では、支持腕部２０ａ、２０ｂが互いに独立して回動可能である限り、支持腕部２０ａ、２０ｂの各々を近位端で同じ回動ジョイントに（例えば同じ軸に）回動可能に取り付けるか、又は同軸に位置あわせした回動ジョイントに回動可能に取り付けることができる（後述する横つなぎ材２５使用の場合を除く）。
この段落では、第１及び第２の支持腕部２０ａ、２０ｂから横方向に延びてこれら腕部を連結する横つなぎ材２５が設けられた場合を説明する。横つなぎ材２５の第１の端部は第１の支持腕部２０ａの第１の連結回動ジョイント２６に回転可能に取り付けられ、その第２の端部は第２の支持腕部２０ｂの第２の連結回動ジョイント２７に回転可能に取り付けられている。したがって、横つなぎ材２５は、第１及び第２の支持腕部２０ａ、２０ｂの各々に対し、それぞれの連結回動ジョイント２６、２７を中心に自由に回転運動可能であり、他方の端部が別の支持腕部に取り付けられていなければ、横つなぎ材２５は各支持腕部の各連結回動ジョイントを中心に自由に回転できるような構成である。横つなぎ材２５の形状は、アイドラローラ１２及び位置決めローラ１４の回転軸の、それぞれの支持回動ジョイント２２ａ及び２２ｂに対する位置に基づいて、ウェブ張力によりアイドラローラ１２に生じた、位置決めローラ１４に生じたモーメントよりも大きいモーメントが、機械的に相殺され、ウェブ張力に起因する力に基づいて両支持腕部の平衡が得られるように選択される。

図２ａには、ウェブ５がアイドラローラ１２及び位置決めローラ１４の外周上を蛇行する経路に沿って進む際に、ウェブ張力から生じて上記機械的システム上に作用する力を表す、力−部材の線図を示す。図２ａには、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂ、横つなぎ材２５、並びにローラ１２及び１４に加えて、第１及び第２の支持回動ジョイント２２ａ及び２２ｂ、並びに第１及び第２の連結回動ジョイント２６及び２７が示されている。図２ａにおいて、力Ｆ_１及びＦ_２（ウェブ張力により生じた力）によって生成されるモーメントを平衡させるため、横つなぎ材２５の支持腕部への取り付け点（第１及び第２の連結回動ジョイント２６及び２７の位置）は、第１の支持腕部２０ａの梃子の腕が第２の支持腕部２０ｂの梃子の腕よりも長いことによる、第１の支持腕部の第２の支持腕部２０ｂに対する機械的利益を補償するように選択される。
図２ａに用いられる変数を以下のように定義する。
ｄ_１＝第１の回動ジョイント２２ａからアイドラローラ１２の軸までの距離。
ｄ_２＝第２の回動ジョイント２２ｂから位置決めローラ１４の軸までの距離。
ｄ_３＝第１の回動ジョイント２２ａから第１の連結回動ジョイント２６までの距離。
ｄ_４＝第２の回動ジョイント２２ｂから第２の連結回動ジョイント２７までの距離。
Ｆ_１＝ウェブ張力によりアイドラローラ１２にかかる力であって、ウェブ経路により水平に作用する力。
Ｆ_２＝ウェブ張力により位置決めローラ１４にかかる力であって、ウェブ経路により水平に作用する力。
Ｆ_３＝動作中に横つなぎ材２５によって第１の支持腕部２０ａにかかる圧縮力。
Ｆ_４＝動作中に横つなぎ材２５によって第２の支持腕部２０ｂにかかる圧縮力。
θ_Ａ＝横つなぎ材２５と距離ｄ_１との間に規定される鋭角。
θ_Ｂ＝横つなぎ材２５と距離ｄ_２との間に規定される鋭角。
α ＝距離ｄ_１と水平線との間の内角。
β ＝距離ｄ_２と水平線との間の内角。

平衡時、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂの各々におけるモーメントの和はゼロでなければならない。ローラ１２と１４とが、上記のようにそれぞれの支持回動ジョイント２２ａ及び２２ｂの上方で垂直に位置合わせされる場合、距離ｄ_１及び距離ｄ_２は共にほぼ垂直方向に向いて互いに平行であり、角度α及び角度βは約９０度となり、角度θ_Ａとθ_Ｂとは同じ角度となる。したがって、第１の支持腕部２０ａに対し、次式が得られる。

第２の支持腕部２０ｂに対しては次式が得られる。

力Ｆ_１及びＦ_２の大きさは、同じウェブ張力に基づいているために等しい。また、動作中、逆向きに作用する力Ｆ_１及びＦ_２が共に第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂを圧縮しようとするため、横つなぎ材２５は圧縮され、平衡した状態では横つなぎ材２５内の力Ｆ_３及びＦ_４の大きさは必ず等しくなる。これらの関係から、平衡時の式として更に以下の２つの式が得られる。
式３： Ｆ_１＝Ｆ_２
式４： Ｆ_３＝Ｆ_４
式３及び式４を式１に代入して次式が得られる。
式５： Ｆ_２ｄ_１−Ｆ_４ｄ_３
式２を式５に代入して次式が得られる。
式６： Ｆ_４（ｄ_４/ｄ_２）ｄ_１＝Ｆ_４ｄ_３
Ｆ_４項を消約し、式を整理すると次式が得られる。
式７： （ｄ_４/ｄ_２）＝（ｄ_３/ｄ_１）
上の式７において、力の項は全て消約され、式７を満足する限り、ウェブ５の張力に関係なく、本発明によって第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂに平衡状態が達成される。

望ましくは、ローラ１２及び１４の各々は、糊付機の動作中、各ローラの回転軸がそれぞれの支持回動ジョイント２２ａ又は２２ｂと垂直方向に整列していることにより、ローラの質量に基づくモーメントが支持腕部２０ａ又は２０ｂのいずれかに生じることを回避するように設定される。何らかの理由により、特定の用途においてこれらのローラの一方又は両方に別の形状を持たせることが望ましいか、又は必要であることが判明した場合、この影響により支持腕部に生じる質量に基づくモーメントを考慮することが明らかに必要である。加えて、距離ｄ_１及びｄ_２が平行になるように設定されない場合、角度α及びβの両方が９０度になることはなく、角度θ_Ａ及びθ_Ｂは必ずしも一致しなくなる。この場合、力Ｆ_１〜Ｆ_４各々の、対応する距離ｄ_１又はｄ_２に対する直角の力成分を計算し、これらの直角の力成分値を用いて上記と類似の方程式系を解き、そのような特定の用途における横つなぎ材２５の適切な形状を決定する必要が生じる。このような三角法による計算は、本技術分野の当業者であれば、過度の実験を行うことなく所与の方程式系について行うことができる。
当業者であれば、上記で言及した距離ｄ_１〜ｄ_４の各々は、それぞれに定義される点間の直線距離として測定されるものであることが分かるであろう。例えば、ｄ_１は、第１の回動ジョイント２２ａ（回動軸）と送達アイドラローラ１２の回転軸との間の直線距離であり、ｄ_２は、第２の回動ジョイント２２ｂ（回動軸）とウェブ位置決めローラ１４の回転軸との間の直線距離であり、ｄ_３は、第１の回動ジョイント２２ａの軸と第１の連結回動ジョイント２６の軸との間の直線距離であり、ｄ_４は、第２の回動ジョイント２２ｂの軸と第２の連結回動ジョイント２７の軸との間の直線距離である。これは、対応する第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂの実際の経路又は形状とは無関係に、即ちそれらが真っ直ぐな部材であっても湾曲した部材であっても成立する。また本明細書において、支持腕部２０ａと２０ｂが平行又は実質的に平行と言う場合、第１の支持腕部２０ａについては対応する距離ｄ_１に沿って引いた想像線を、第２の支持腕部２０ｂについては対応する距離ｄ_２に沿って引いた想像線を示すと理解されたい。支持腕部２０ａ及び２０ｂが真っ直ぐな部材である場合、これらの想像線は、その支持腕部と実質的に共直線性となり、実際の支持腕部と、その腕部上の２点間の直線距離との区別は小さくなる。しかし、支持腕部を湾曲した部材にする場合、支持腕部の平行性並びに角度θ_Ａ及び角度θ_Ｂは、本段落に述べるように、直線距離ｄ_１及びｄ_２それぞれに対して測定しなければならない。

ここで、実際の力の項（Ｆ_１〜Ｆ_４）の全てが上記の式７から消去されることについて再び言及する。この結果、本発明に基づく機構は、ウェブ５内の定張力に起因するウェブ張力の影響をゼロにするのに有効であるのみでなく、糊付機１０の外的因子によるウェブ張力の変化、場合によっては予期しない又は突然の変化があろうとも、アイドラローラ１２及び位置決めローラ１４を支持する糊付機１０の第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂの間に、横つなぎ材２５によって確立された平衡（ウェブ張力の影響に基づく）に影響を全く又はほぼ与えないという利点を持つ。したがって、位置決めローラ１４の絶対位置がウェブ張力に起因する力又はモーメントに作用することを防ぐために、糊付機１０の動作中に該絶対位置を固定する必要はなく、且つ本発明により、ローラ１４は、糊付機の動作中、支持回動ジョイント２２ｂを中心に弧状に、所定の範囲内で自由に浮動することが許される。よって、ローラ１４は、糊付機１０の動作中、所定の範囲内で自由に調整が可能である。
図２及び図４に示すように、圧力又は間隙測定制御器５０は第２の支持腕部２０ｂに連結される。この第２の支持腕部２０ｂは、制御器５０がなければ、上述のように糊付機の動作中に自由に調整可能である。制御器５０は、位置決めローラ１４と塗布ローラ１６との間の間隙１８の幅、及び／又はローラ１４により塗布ローラ１６に面する段にかかる圧力を精密に測定することにより、段の頂部６が通過する際に最適な糊の塗布を行うことを可能にする。圧力制御器５０はウェブ５内の張力を補償する必要がなく、またウェブ張力に突然の又は予期しない大きな変化が生じても、その動作又は間隙１８の精密な測定が妨害されたり又は影響されたりすることがない。このことは、従来型の糊付機に比べて大きな利点となる。第一に、制御器５０は、非常に高精度なモータ、サーボ、空圧シリンダ等、或いはこれら又は他の従来型の機械式又は空圧式又は油圧式測定装置の適切な組合せを備えることができ、よってローラ１４の位置、並びにローラ１４により塗布ローラ１６に面するウェブ５にかかる押し付け力の非常に高精度な測定を行うことが可能であり、広範囲にわたる異なる段の大きさ（例えば、Ａ段からＥ段まで、又はそれより小さい寸法）について、精密で動的な間隙測定制御が得られ、段に対して最適な糊塗布を達成できる。従来は、制御器５０に非常に高精度な測定構成要素を用いることには、ウェブ張力に起因する比較的大きな力、及びこれらの力の突然の大きな変化に制御器５０が耐え、且つこれらを補償する必要があり、問題が多かった。本発明によれば、これらの大きな力は機械式にゼロ化されるか、又は補償されてしまうので、以前可能であったよりも、精度且つ感度の高い測定装置を制御器５０に用いることができ、本発明に基づく機械では、ウェブ張力とは無関係に、非常に精度の高い間隙の動的測定制御を行うことができる。

第二に、ウェブ張力の突然の変化又は予期しない変化に起因する、圧力制御器５０の補償過剰又は補償不足に連関する使用不能なウェブ材料の大きな伸びは、そのような変化が、位置決めローラ１４又は制御器５０に実質的に影響を与えたり、それらに正味力を誘発したりすることがもはやないので、実質的に除去される。場合によっては、圧力制御器５０を第一支持腕部２０ａに連結させて、間隙１８の幅を調整することもできるが、あまり望ましくない。
当業者であれば、アイドラローラ１２及び位置決めローラ１４の回転軸が、それぞれの垂直平面内で、それぞれの支持回動ジョイント２２ａ及び２２ｂのすぐ上方に位置合わせされる場合、これらのローラの質量が、制御器によって補償されなければならない支持腕部２０ａ及び２０ｂに対するモーメントをゼロ化することに寄与することが分かるであろう。しかしながら、動作中、位置決めローラ１４、よってアイドラローラ１２（距離ｄ_１とｄ_２とが平行であると仮定して）が、連関する支持回動ジョイント２２ａ、２２ｂとの垂直平面外の点へ位置調整される場合、制御器５０は、その結果として支持腕部２０ａ及び２０ｂに誘発されるモーメントを補償することにより、ローラ１４の所望の位置に対するそのようなモーメントの影響を打ち消さなければならない。これは、結果として生じるモーメント、更にそれより重要なこととしてこれらのモーメントを打ち消すのに必要な力が、ローラ１２及び１４の質量並びに本システムの構造に基づく、位置決めローラ１４の位置の既知の関数であるか、又は導出可能な関数であり、すべて所定の糊付機１０の既知の変数であるので、制御器５０の設計をそれほど困難にするものではない。例えば開示する実施形態に示すような本発明に基づくゼロ化機構は、走行するウェブ５内の張力から生じて機械の部材（例えば、ローラ１２及び１４、並びに支持腕部２０ａ及び２０ｂ）にかかる力及びモーメントを打ち消すか、又は実質的にゼロにするのに有効であり、これにより、上記のような所定の範囲内で、これらの力がローラ１４の位置に影響を及ぼすことはない。これらの力が打ち消されるので、糊付機１０は、所定の範囲における位置決めローラ１４の相対的位置に基づいて、ローラ質量に起因するモーメントから生じる予測可能な力を考慮し、補償することができ、糊付機１０の動作中、制御器５０は、間隙１８の有効な測定を行うことができる。

上記所定の範囲は糊付機及びその特定の用途に基づいて変化するが、概して十分に広く、広範囲に亘る段の大きさ、及びこの糊付機に適合する各段の大きさに対する広範囲に亘る圧縮率を許容する。その所定の範囲は、例えば、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０インチの弧長とすることができ、制御器５０は、このような範囲内で間隙の精密な動的測定制御を行うことができる。
図２は側面図であり、一般に、コルゲータ糊付機１０は、横方向に延びる送達アイドラローラ１２の対向端に位置する２つの「第１の」支持腕部２０ａと、横方向に延びるウェブ位置決めローラ１４の対向端に位置する２つの「第２の」支持腕部２０ｂとを有することが理解されよう（図３参照）。図示の実施例においては、図３に示すように、ローラ１２及びローラ１４の各々が、それぞれ軸方向に延びる横軸３１、３２によって回転可能に支持されており、これらの横軸は、対向端において対をなす「第１の」支持腕部２０ａ又は対をなす「第２の」支持腕部２０ｂ上に支持される。本実施例においては、適切な横つなぎ材２５が設けられ、各つなぎ材２５は、糊付機１０の一方の側の隣接する第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂの組合せを連結し、上述のように、ウェブ張力の影響をゼロ化するのに適切な形状を有する。別の構成の糊付機では、糊付機１０の一方の側のみで、それぞれ図２に示す第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂのような単独の支持腕部に片持ち式に支持された軸上に、ローラ１２及び１４の各々を回転可能に支持することができる。この場合、横つなぎ材２５は糊付機１０の一方の側のみに設けられ、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂを連結する。

図２では、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂは、ほぼ同一の水平面、即ちほぼ同じ高さに位置する対応する支持回動ジョイント２２ａ及び２２ｂで糊付機１０の基部４０に取り付けられている。しかしながら、これは必須でない。図４に示すように、第２の支持腕部２０ｂを、第１の支持腕部２０ａの回動ジョイントとは異なる高さに位置する回動ジョイントにおいて糊付機の基部４０に取り付けることが可能であり、場合によってはその方が好ましい。図２と図４とを比べれば明らかなように、結果として、ローラ１２と１４との相対位置が変わらないとすると、第１及び第２の連結回動ジョイント２６と２７との間の傾斜が異なる。しかしながら、式７が満足される限り（支持腕部２０ａと２０ｂとが平行と仮定すれば）、結果として得られる機構はウェブ張力の影響をゼロ化するのに有効であり、これによって位置決めローラ１４に正味力がかかることはなく、通過する段の頂部６に糊が塗布される際に間隙１８の幅を精密に測定する制御器の能力に影響が及ぶことはない。
このように、前述の説明から、本発明によれば、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂ、横つなぎ材２５、第１及び第２の回動ジョイント２２ａ及び２２ｂ、並びに第１及び第２の連結回動ジョイント２６及び２７の形状が全て協働することにより有効なウェブ張力ゼロ化機構が提供され、それにより、アイドラローラ１２及び位置決めローラ１４各々に対するウェブ張力の影響が効果的に打ち消される。換言すれば、本段落で言及した構成要素の形状は、本発明により、ローラ１２及び１４との接触を通じて生じたウェブ５内の張力により、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂに作用するモーメントが効果的に機械的に打ち消され、それによりそのようなモーメントのベクトル和がゼロに等しくなるか又はほぼ等しくなるように選択される。前記説明から、横つなぎ材２５は、このような効果が得られるようにローラ１２及び１４を動的に連結することが分かる。（「動的に連結」とは、ローラ１２とローラ１４とが、これらの相対的位置が静的でないように、すなわち、中間的構成要素によって許容される範囲で互いに対して移動可能であるように、中間的に連結される一連の機械部材又は構成要素を通じて連結されていることを意味する。）その結果、走行中のウェブ５の張力にどのような変化が生じても、第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂのそれぞれに逆向きに作用するモーメントの大きさに等しい変化が生じ、正味効果は、これらのモーメントが打ち消される結果、過渡的なウェブ張力の影響による位置決めローラ１４の位置の変化が正味ゼロになる。したがって、圧力制御器に対し、ウェブ張力の影響の結果として生じる正味力は無いか、又は実質的に無く、制御器は、間隙１８の幅の制御（ローラの質量に基づく予測可能なモーメントの補償）のみを行う。

このことは、糊付機において段の大きさを変更する際に特に重要である。異なる大きさの段を使用する場合、間隙１８の幅と、位置決めローラ１４によって段６に（糊塗布ローラ１６に対して）かけられる圧力とを精密に測定することが、そのような大きさの全てに確実に正確な量の糊を塗布するのに重要である。
本発明による糊付機は、上記のウェブ張力ゼロ化構造を組み込んでいるので、ウェブ張力、又は糊付機の外部因子によるウェブ張力の突然の変化に関わらず、且つそれとは無関係に、間隙１８を非常に精密に測定することが可能である。

ウェブ張力ゼロ化機構の上記説明は、アイドラローラ１２及びウェブ位置決めローラ１４を支持する第１及び第２の支持腕部２０ａ及び２０ｂに回転可能に連結される、横方向に延びる横つなぎ材２５に関連して行った。しかしながら、本発明に基づくウェブ張力ゼロ化機構は、このような構造に限られるものではない。例えば、複数の部材からなる連結システムを組み込むことにより、アイドラローラ１２と位置決めローラ１４、または第１及び第２支持腕部２０ａと２０ｂとを動的に連結し、よって本明細書に述べたようにウェブ張力に起因する力を有効に打ち消すことが可能で、そのような構成を考慮することができ、従って本発明は単一の横つなぎ材２５に限られるものではない。また本開示内容を読んだ当業者であれば、本明細書に述べるようなウェブ張力ゼロ化効果を得るために、他の機械的連結又は連結システムを確立することが可能であり、よって位置決めローラ１４に動作可能に連結される制御器５０が、糊付機１０の動作中、ウェブ張力に起因する力から遮蔽されることが明らかであろう。本発明は、このような機械的連結及び連結システムの全てを包含すると考えられる。ここに開示される構造は、本発明の例示実施形態を説明するために提供されている。
精密な間隙測定制御を、上述ではウェブ位置決めローラ１４の位置の調整に関して説明した。別の構成として、ウェブ位置決めローラ１４の位置を固定し、糊ローラ１６の位置を調整することにより間隙測定制御を達成することを考慮できる。しかしこの構造は、糊付機の動作中に糊塗布ローラ１６の位置を調整することに付随する複雑性のため、それ程望ましくない。例えば、塗布ローラ１６の外周面に適用される糊膜４の厚さも、最適に糊を塗布するために、通常、例えば上記特許文献である米国特許第６６０２５４６号に開示された方法によって精密に測定される。このように、塗布ローラ１６の相対的位置を調整するために、同特許に記載の糊トレイ及び等圧アセンブリ等の、多数の他の機械構成要素の相対的位置も付随的に調整する必要がある。例えば、１つの方法では、塗布ローラに付随する全ての構成要素を１アセンブリに組み込み、このアセンブリを位置決めローラ１４に対して平行移動させる軌道システムを設ける。しかしながら、このような調整は、糊膜を適用する構成要素の精度を損ない、加えて糊付機製造に余計な複雑性及びコストをもたらす。少なくともこれらの理由から、静止回転軸上に固定された塗布ローラ１６の位置に対して位置決めローラ１４の位置を調整し、ここに開示するウェブ張力ゼロ化機構を組み込むことにより、位置決めローラ又はこれに付随する連結部材上に作用するウェブ張力に起因する力を打ち消すことが望ましい。

本明細書では、ウェブ張力ゼロ化機構をコルゲータ糊付機１０への適用に関して説明したが、基本的な発明は、走行する材料ウェブを搬送するか、又は操作する処理装置又はその他機械における過渡的なウェブ張力の影響の、ゼロ化又は打ち消しに適用することができる。本技術分野の当業者であれば、本開示内容に基づき、過度の実験を行うことなしに、本明細書の技術を他のそのような処理装置又は機械に適用することにより、有効なウェブ張力ゼロ化機構を作成することができる。
本発明を特定の実施形態に関して記述したが、特許請求の範囲に規定される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示内容に基づいてそれら実施形態に種々の変更又は変形が可能であることが理解されよう。

先行技術によるコルゲータ糊付機を示す。 本発明の第１の実施形態によるコルゲータ糊付機の側面図である。 動作中の図２のコルゲータ糊付機の一部の部材の、力−部材線図を図２の対応する部材の上に重ね合わせたものである。 図２のコルゲータ糊付機の上面斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるコルゲータ糊付機の側面図である。

Claims (19)

1. 互いに協働して機内に蛇行状のウェブ経路を少なくとも部分的に画定するアイドラローラ及びウェブ位置決めローラを備えるコルゲータ糊付機であって、前記位置決めローラの位置は前記糊付機の動作中に所定の範囲内で糊塗布ローラに対して自由に調整可能であり、前記糊付機は更に、前記ウェブ内の張力から生じてウェブ位置決めローラ上に作用する力を打ち消すことにより、前記力が前記所定の範囲内で前記位置決めローラの位置に実質的に作用することをなくすのに有効なウェブ張力ゼロ化機構を備え、
   前記ウェブ張力ゼロ化機構が、前記糊付機に回動可能に取り付けられる第１の支持腕部、及び前記糊付機に回動可能に取り付けられる第２の支持腕部を備え、前記アイドラローラが前記第１の支持腕部に回転可能に取り付けられ、前記位置決めローラが前記第２の支持腕部に回転可能に取り付けられ、
   前記ウェブ張力ゼロ化機構が更に、前記第１の支持腕部と前記第２の支持腕部との間に延びる、前記第１の支持腕部と前記第２の支持腕部とにそれぞれ回動可能に結合される横つなぎ材を備える、コルゲータ糊付機。
2. 前記ウェブ張力ゼロ化機構が、前記所定の範囲内のいずれにおいても、前記力が前記位置決めローラの位置に実質的に作用することをなくすのに有効である、請求項1に記載の糊付機。
3. 前記ウェブの前記アイドラローラ及び前記ウェブ位置決めローラとの接触により作用するウェブ張力に起因する力の和がゼロにほぼ等しくなるように、前記アイドラローラ及び前記ウェブ位置決めローラが動的に連結される、請求項1に記載の糊付機。
4. 前記ウェブ張力ゼロ化機構が、ウェブ内の張力の変化とは無関係に、前記ウェブ内の張力から生じて前記ウェブ位置決めローラ上にかかる力を打ち消すのに有効である、請求項１に記載のコルゲータ糊付機。
5. 前記横つなぎ材の形状が、前記糊付機の動作中にウェブ張力に起因する力に基づいて機械的平衡状態が確立されるように選択されることにより、アイドラローラ、ウェブ位置決めローラ、第１及び第２の支持腕部、並びに横つなぎ材として定義されるシステムに誘導される全てのモーメントの和が、ウェブ張力の結果ゼロにほぼ等しくなる、請求項１に記載の糊付機。
6. 前記第１の支持腕部が、第１の回動軸を定義する第１の支持回動ジョイントで前記糊付機に回動可能に取り付けられ、前記第２の支持腕部が、第２の回動軸を定義する第２の支持回動ジョイントで前記糊付機に回動可能に取り付けられる、請求項１に記載の糊付機。
7. 前記第１の回動軸及び前記アイドラローラの回転軸の両方を通して、且つそれらに直角に引かれる第１の線と、前記第２の回動軸及び前記位置決めローラの回転軸の両方を通して、且つそれらに垂直に引かれる第２の線とが平行である、請求項６に記載の糊付機。
8. 前記位置決めローラの回転軸が、前記第２の回動軸上でほぼ垂直に位置合わせされる、請求項６に記載の糊付機。
9. 前記アイドラローラの回転軸が、前記第１の回動軸上でほぼ垂直に位置合わせされる、請求項６に記載の糊付機。
10. 前記ウェブ位置決めローラの回転軸に平行な回転軸を有する糊塗布ローラを更に備え、前記ウェブ位置決めローラと前記糊塗布ローラとが両者間の間隙を画定し、前記蛇行状のウェブ経路が、前記位置決めローラの外周面上を周って前記間隙を横断する、請求項１に記載の糊付機。
11. 前記ウェブ位置決めローラに動作可能に結合され、前記糊付機の動作中における前記間隙の幅及び／又は前記ウェブ位置決めローラが前記ウェブを前記糊塗布ローラに対して押し付ける圧力を測定するのに有効な圧力制御器を更に備える、請求項１０に記載の糊付機。
12. 前記ウェブ張力ゼロ化機構が、前記糊付機の動作中にウェブ張力に起因する力が前記圧力制御器にかかることを実質的に防止するのに有効である、請求項１１に記載の糊付機。
13. 前記アイドラローラの回転軸が、前記位置決めローラの回転軸より上方に位置する、請求項１に記載の糊付機。
14. コルゲータ糊付機であって、前記糊付機の動作中に外周面上で材料のウェブを搬送するウェブ位置決めローラ、前記糊付機の動作中に前記ウェブ位置決めローラの位置を糊塗布ローラに対して調整する調整手段、及び前記ウェブ内の張力から生じてウェブ位置決めローラにかかる力を打ち消すことにより、ウェブ張力に起因する力が前記調節手段に実質的にかからないようにするのに有効であるウェブ張力ゼロ化機構を備え、
    前記ウェブ張力ゼロ化機構が、前記糊付機に回動可能に取り付けられる第１の支持腕部、前記糊付機に回動可能に取り付けられる第２の支持腕部、及び前記第１の支持腕部に回転可能に取り付けられるアイドラローラを備え、前記位置決めローラが前記第２の支持腕部に回転可能に取り付けられ、前記アイドラローラと前記位置決めローラとが協働して前記糊付機を通る蛇行状のウェブ経路を少なくとも部分的に画定し、
    前記ウェブ張力ゼロ化機構が更に、前記第１の支持腕部と前記第２の支持腕部との間に延びる、前記第１の支持腕部と前記第２の支持腕部とにそれぞれ回転可能に接合される横つなぎ材を備える糊付機。
15. 前記ウェブ張力ゼロ化機構が、前記糊付機の動作中、ウェブ内の張力の変化とは無関係に、ウェブ張力から生じる力が前記調整手段に実質的にかからないようにするのに有効である、請求項１４に記載の糊付機。
16. 前記ウェブ位置決めローラに平行な糊塗布ローラを更に備え、前記ウェブ位置決めローラと前記糊塗布ローラとがそれらの間の間隙を画定しており、前記糊付機の動作中、前記ウェブ位置決めローラの外周面上を搬送される前記ウェブの経路が前記間隙を横断し、前記調整手段が、前記位置決めローラの位置を調整することにより、前記糊付機の動作中に、前記間隙の幅を測定するのに有効である、請求項１４に記載の糊付機。
17. 前記横つなぎ材の形状が、前記糊付機の動作中にウェブ張力に起因する力に基づいて機械的平衡状態が確立されるように選択され、これにより、アイドラローラ、ウェブ位置決めローラ、第１及び第２の支持腕部、及び横つなぎ材として定義されるシステムに誘導される全てのモーメントの和が、ウェブ張力の結果ゼロにほぼ等しくなる、請求項１４に記載の糊付機。
18. コルゲータ糊付機であって、前記糊付機の動作中、外周面上で材料のウェブを搬送するウェブ位置決めローラ、前記糊付機の動作中に外周面上に糊膜を配置するのに適した糊塗布ローラであって、その外周面と前記位置決めローラの外周面の間に間隙を画定する糊塗布ローラ、並びに前記糊付機の動作中に前記間隙の幅を調整する間隙幅調整手段、及び前記ウェブ内の張力から生じてウェブ位置決めローラにかかる力を打ち消すことにより、前記糊付機の動作中ウェブ張力から生じる力が前記間隙幅調整手段に実質的にかからないようにするのに有効であるウェブ張力ゼロ化機構を備え、
    前記ウェブ張力ゼロ化機構が、前記糊付機に回動可能に取り付けられる第１の支持腕部、前記糊付機に回動可能に取り付けられる第２の支持腕部、及び前記第１の支持腕部に回転可能に取り付けられるアイドラローラを備え、前記位置決めローラが前記第２の支持腕部に回転可能に取り付けられ、前記アイドラローラと前記位置決めローラとが協働して前記糊付機を通る蛇行状のウェブ経路を少なくとも部分的に画定し、
    前記ウェブ張力ゼロ化機構が更に、前記第１の支持腕部と前記第２の支持腕部との間に延びる、前記第１の支持腕部と前記第２の支持腕部とにそれぞれ回転可能に接合される横つなぎ材を備える、コルゲータ糊付機。
19. 前記間隙幅調整手段が、前記糊付機の動作中に所定の範囲内で前記ウェブ位置決めローラの位置を調整するように前記ウェブ位置決めローラに動作可能に連結される、請求項１８に記載の糊付機。

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