JP2004516206A - ウエブの巻き取り装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
この発明は、ウエブの巻き取り装置及び方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
一般的に、薄いポリエステル・フォイル又はその他のシート材料のようなウエブは、連続工程で製造され、最終製品は、貯蔵及び輸送のためロールに巻き取られる。
【0003】
ウエブをロールに巻き取る動作中、ロールへの均一な巻き取り(すなわち、凹凸やしわがない)を保障し、ロール上のウエブの各層間にできるだけ空気を取り込まないことが望まれている。
【0004】
ミクロンサイズ程度の厚さと最大1000m/minまでの速度での(極端に)薄いフィルムにとって、問題は深刻である。
【0005】
従来技術においては、ウエブ、特に薄いウエブの場合は、通常、ニップ・ローラ(パックロールとも言われる)を用いて高速(すなわち、数百m/min以上)で巻き取られ、過度の空気の巻き込みを防止する。
【0006】
文献「強制的に負荷をかけられたニップ・ローラによる空気取り込み」(Y. Bae Chang、F. W. Chambers、 J. J. Shelton、ウエブ処理研究センタ、オクラホマ州立大学、05/1994)の第33−35頁には、以下のことが教示されている。
【0007】
(aa)高速運転での空気取り込み量を一定水準以下に維持するために、最も効果的な方法は、パックロールの直径を小さくすることである。
【0008】
(bb)パックロール(又はその覆い)が巻き取りロールより柔らかく、あまりに多くの空気が取り込まれる場合、より硬い材料をパックロールに使用することにより問題は解決され得る。
【0009】
(cc)取り込み空気量は、ニップの負荷を増大させることによって効果的に減少しない。前記負荷があまりに増大すると、その他の巻き取りの問題が発生し得る。
【0010】
さらに、この文献は、パックロールのサイズを小さくすることの実用上の問題又は限界があり得る、例えば、パックロールがあまりに細いと、該パックロールは、非常に曲がり易くなる恐れがある、ことを教示している。しかしながら、空気取り込みの重要性のために細長いパックロールを設計することを示唆し、概略図を用いて2つの可能な設計変更例を示している。最初の図は、ロールと巻き取りロールとの間の細長いロールを示しており、ウエブは、ロールから細長いロールを経て、続いて巻き取りロールへと通過する。2番目の図は、2つのロールと巻き取りロールとの間の細長いロールを示しており、ウエブは、2つのロールの一方から細長いロールを経て、続いて巻き取りロールへと通過する。
【0011】
しかしながら、この文献は、これらの原則を実践するのに十分なヒントを示していない。すなわち、解決も言及もされていない実用上の問題がいくつかある。細長いロールは、その小さい直径のせいで曲がり易くなっているので、第1の問題点は、ロールと巻き取りロールとの間の細長いロールの正しい位置を保障することにある。別の問題点は、細長いロール及びロールの接線速度が、ウエブの摩擦を避けるために、その長さ全体にわたってその間の各点において一致することを保障することにある。また、別の問題点は、巻き取りロールにウエブを巻き取る前に、ウエブの展開を保障することにある。すなわち、いったん巻き取りロールに巻き取られると、ウエブにしわが残ってしまう恐れがある。さらなる問題点は、ウエブの巻き取りの簡単な開始を可能にすることにある。困難性は、ロールと細長いロールとの間、及び細長いロールと巻き取りロールとの間をウエブに通過させることにある。さらに別の問題点は、結果として一様に空気を排除することになる巻き取りロールの幅全体にわたって圧力分布を適用することにある。
【0012】
本発明の目的は、これらの問題を克服する、ウエブを巻き取りロールに巻き取る装置及び方法を提供することにある。
【0013】
(発明の概要)
本発明の目的は、良好なかつ一様な空気排除、歪みのないウエブ、良好なウエブの展開ばかりでなく、巻き取りの簡単な開始を保障し、それによって巻き取りの速度及び品質を向上させる、巻き取りロールにウエブを巻き取る装置及び方法を提供することにある。
【0014】
この目的は、クレーム1に係る装置及びクレーム16に係る方法により達成される。好ましい実施態様が従属クレームに明示されている。
【0015】
(発明の詳細な説明)
図1a−1eは、巻き取りロールへの巻き取り開始を許すオープン状態から(最大1000m/minまでの)高速度での(ポリエステル・ウエブで略ミクロン単位までの)薄いウエブの高品質な巻き取りを保障する作動位置までの、本発明に係る好ましい実施態様の動作を示している。
【0016】
図1aは、オープン位置にある本発明に係る装置を示す。ポリエステル・フォイルのようなウエブ1は、矢印Fで示される搬送方向から到達する。装置がオープン位置にある時、ウエブは、例えば、(固定されている)アイドラ・ロール(an idle roll)10を経由して(低い位置に配置されている)巻き取りロール2に向けて転送される。アイドラ・ロール10と巻き取りロール2との間の経路は、手動又は自動どちらかでの巻き取りロール2へのウエブ1の巻き取りが簡単に開始できるようにするために、自由である。第1組のロール(3、8、9)は、前記経路の一方の側に設けられている。前記第1組のロールは、第1可動キャリッジ11(不図示)により運ばれる。細長いロール5を備えている第2組のロール(4、5、6、7)は、前記通路に対して前記第1組のロールの反対側に設けられている。前記第2組のロールは、第2可動キャリッジ(不図示)により運ばれる。
【0017】
いったん巻き取りロール2へのウエブ1の巻き取りが開始されると、第1キャリッジ11は、アイドラ・ロール10と巻き取りロール2との間に延在するウエブ1の一部分に向けてロール3がウエブ1に当接する位置まで移動する。この状態が図1bに示されている。ウエブ1に当接する前に、ロール3は、ウエブ1の移動の速度と方向に実質的に対応する接線速度を持ち及び方向に回転させられていることが好ましい。事情によっては、ロール8及び9は、ウエブ1に当接しないように示されている。
【0018】
図1bの段階になったとき、第2キャリッジ12は、ウエブ1に向け、ロール3とロール4が狭いが互いに接触はしない規定された位置まで移動する。この状態は、図1cに示されている。動作時間を節約するために、このステップ(すなわち、第2キャリッジ12をウエブ1に向けて移動すること)は、キャリッジ11のウエブ1への移動に存する先のステップと同時に実現されてもよい。第1キャリッジ11と第2キャリッジ12の同時移動は、実に好ましい。図1cの位置において、細長いロール5は、ロール4の下で、わずかにロール3に向けて配置されていることが好ましい。すなわち、細長いロール5は、ロール4に当接しているが、ロール3には当接していない。ロール4も細長いロール5もウエブ1に当接していない。第1キャリッジ11のロール8と9及び第2キャリッジ12のロール6と7は、ウエブに包囲されているあご(a jaw)を形成するように配置される。さらに正確に言えば、第2キャリッジ12のロール7は、実質的に第1キャリッジ11のロール8とロール9との間であって、狭くはあるがそれらのロール8、9と接触することなく配置されることが好ましい。第2キャリッジ12のロール6は、第1キャリッジ11のロール8の下であって、ロール8に接近して配置されることが好ましい。したがって、ウエブ1は、ロール9に当接させられ、ロール9からロール7に、ロール7からロール8に、ロール8からロール6に、波形を形成するように、通過させられる。ロール6、7、8及び9により画成されるあごは、ウエブ1に包囲されると、巻き取り張力を、あまりに低いかあまりに高いであろう入力張力から分離する。前記あごを形成するロールの数を変更することはできる。さらに、ウエブ1に当接する前に、ロール6、7、8及び9は、(前記ロールとウエブ1との間の摩擦を避けるように)ウエブ1の速度及び方向に対応する接線速度を持ち及び方向にそれぞれ回転させられることが好ましい。それで、(もし、前記ロールがアイドラ・ローラであったならば、発生し得る)前記ロールにより当接される瞬間におけるウエブ1の過度の張力が避けられる。最大2mまでの幅を有し、最大1000m/minまでの速度で搬送されるウエブ1にとって、ロール6、7、8及び9が約120mmの直径を有することは有利である。
【0019】
ロール6は、ウエブ1がロール6からロール3へ実質的に水平方向に通過するように、ロール3から水平方向に間隔を置いて配置されていることが好ましい。さらに、ロール3とロール4は、図3との関係で説明がなされるように、これらのロール間の位置の相対的変動を避けるために、この位置で連動させられることが好ましい。
【0020】
図1cの段階になったとき、ロール4は、ウエブ1の速度に対応する接線速度を持つとともに、ロール3と同じ方向に回転させられていることが好ましい。結果として、ロール4は、細長いロール5がロール4に当接するので、摩擦駆動により細長いロール5を回転させる。次に、細長いロール5は、該ロール5がウエブ1を介してロール3に当接するまで、ロール4の外周に沿って上方へ移動させられる。したがって、細長いロール5は、(ウエブ1を介して)ロール3とロール4との両方に当接状態になり、結果として、細長いロール5は、ロール3とロール4とにより正確に位置決めされる。ウエブ1は、いまや、ロール3から細長いロール5へそして続いて巻取りロール2へと通過する。細長いロール5の軸及び巻き取りロール2の軸は、ほぼ垂直な面に含まれることが好ましい。この状態が、図1dに示されている。
【0021】
図1dの段階になったとき、キャリッジ11とキャリッジ12とにより形成されるブロックが、細長いロール5が巻き取りロール2に(好ましくは、該ロール2の頂部に)当接するまで降下させられる(すなわち、全体としてロール組立体を構成する)。この状態が、図1eに示されている。図1eからわかるように、ロール3とロール4は、巻き取りロール2に当接しない。この降下は、例えば、垂直方向に移動可能な主キャリッジ(不図示)により達成され得る。キャリッジ11とキャリッジ12とはこの主キャリッジ上に水平方向に摺動可能に(図1a−1cに関連して説明されたウエブ1へ向けてのキャリッジの移動を可能とするため)搭載されている。細長いロール5が巻き取りロール2に当接する直前に、好ましくは約10mmの離れた所で、ロール3とロール4の回転駆動は、いまやアイドラ・ロールとして作動するように、停止されることが好ましい。これは、クラッチ機構の切り離しにより典型的に達成され得る。装置が図1eの位置にあるとき、該装置は、ウエブ1を巻き取りロール2に効率的に巻き取る公称位置にある。また、細長いロール5は、ニップ・ローラとして作動する。
【0022】
図1aから図1eまでのこれらのステップ各々の間ずっと、巻き取りロール2の回転速度は、装置の種々のロールによるウエブ1がずれる間ウエブ1の通路の長さが変化するので、ウエブ1の略一定の張力を維持するように変化させられることが好ましい。例えば、これは、図1c、1d及び1eに関連して説明されたステップの間、ロール6におけるウエブ1により作用させられる力の関数として巻き取りロール2の回転速度を制御することにより達成され得る。
【0023】
さて図2を参照して、ロール3とロール4との間の細長いロール5の正確な位置決めを保証する機構が説明される。図2は、装置が図1cの位置にあるときのロール3と4及び細長いロール5に関連する装置の一部分のみを示している。細長いロール5(その軸が31で示されている)は、対応する複動加圧シリンダ(a double acting pressure cylinder)19を介して各端部を保持されている。もっと正確に言えば、細長いロール5の各端部は、それぞれの加圧シリンダ19のロッド20の端部に関節式に連結されている。加圧シリンダ19は、下方に向かって延在するそのロッド20とともに、ほぼ垂直に延在することが好ましい。各加圧シリンダ19は、それぞれのピボット・リンク28を介してキャリッジ12に連結されているそれぞれのアーム27の端部に固定されていることが好ましい。ピボット・リンク28は、アーム27の中間部位に配列されていることが好ましい。各アーム27の反対の端部は、それぞれの加圧シリンダ25のロッド26にピボット・リンク29を介して連結されている。加圧シリンダ25は、それぞれのピボット・リンク30を介してキャリッジ12に両方とも連結されている。加圧シリンダ25は、ほぼ水平に延在することが好ましい。この構造は、加圧シリンダ19と25を制御することにより、細長いロール5の水平位置及び垂直位置を変更することを許す。したがって、図1bの位置から図1cの位置まで通過するとき、細長いロール5は、ロール4の下に、すなわち、細長いロール5がウエブ1に当接することなく、加圧シリンダ19と25のロッド20と26をいっぱいに伸びた位置にもたらすことにより、正しく位置決めされている。続いて、図1cの位置から図1dの位置へ通過させるために、ロッド20が引き込まされ、それで、細長いロール5は、該ロール5がウエブ1を介してロール3にも当接するまで、ロール4の外周に沿って進む。この動作中、加圧シリンダ25の圧力は、過度の力を加えることなく細長いロール5をロール4に当接した状態に維持するために、公知の方法で制御される。いったん細長いロール5がロール3に当接すると、細長いロール25が加圧シリンダ19の牽引力(the pulling forces)を介してロール3と4によってのみ位置決めされるように、これ以上は加圧シリンダ25にいかなる圧力も加えられないことが好ましい。
【0024】
巻き取り中、すなわち、図1eの位置にあるとき、加圧シリンダ19は、巻き取りロール2の幅に関係なく、細長いシリンダ5の両端部をロール3と4との当接状態を維持するように引き込められたままである。
【0025】
ロール3と4に関して、ロール3、4は、それぞれの支持体13及び14に両者とも回転可能に取り付けられている。ロール3、4の軸は、17、18で示されている。支持体13及び14は、すでに述べたようにロール3をロール4と連動させる連動機構を画成するように協力し合う。これについては、図3に関連して詳細に説明されるであろう。支持体13は、キャリッジ11に垂直方向に摺動可能に取り付けられており(案内手段は図示されていない)、例えば、複動加圧シリンダ21を介して垂直に配置されている。同様に、支持体14は、キャリッジ12に垂直方向に摺動可能に取り付けられており(案内手段は図示されていない)、例えば、複動加圧シリンダ23を介して垂直に配置されている。それで、加圧シリンダ21及び23は、下方に向かって延在するそれぞれのロッド22及び24とともに並行かつ垂直に延在している。加圧シリンダ19、20及び21は、巻き取りロール2の直径の増加分を自動的に吸収する。しかしながら、これらの加圧シリンダは、例えば、数ミリメータに相当する確定され、検出された距離以上にロール3及び4及び細長いロール5を持ち上げるためにしか使用されない。次いで、完全なブロックがキャリッジ11とキャリッジ12とから形成される。該ブロックは、前記確定された高さ分持ち上げられこの新しい位置に閉じ込められる。一方、加圧シリンダ19、21及び23は、ロール3及び4を細長いロール5に当接状態に及び細長いロール5を巻き取りロール2に当接状態に維持する。それから後、加圧シリンダ19、21及び23は、完全なブロックが再度持ち上げられること等の後に、前記確定された距離からさらに引き込まされるまで、巻き取りロール2の直径の変動分を再度吸収する。
【0026】
さて、図3を参照して、ロール3とロール4との連動機構について説明する。該連動機構は、図1c−1eに示される装置の状態で作動する。図3は、(その軸が17で示されている)ロール3を運ぶ支持体13の下方部分及び(その軸が18で示されている)ロール4を運ぶ支持体14の下方部分を示す概略側面図である。支持体13の下方部分は、支持体14に向かって横に延びるアーム13aを示す。溝15が、アーム13aの自由端に配列されている。支持体14の下方部分は、支持体13に向かって横に延びるアーム14aを示す。突出部16がアーム14aの自由端に配列されている。アーム14aの自由端の形状は、アーム13aの自由端の形状に合致している。より詳細には、突出部16が溝15に嵌合している。突出部16は、溝15との係合を容易にするため、面取りされた縁部を有することが好ましい。したがって、装置が図1cの位置に来ると、支持体13と支持体14は連動する。さらに、支持体13と支持体14の両者は、例えば、キャリッジ11及び12に作用する手段により、互いの横方向の離脱を避けるように、連動されて維持される。このようにして、支持体13と支持体14の両者は、1つの剛体ブロックを形成し、支持体11と支持体12との間の水平又は垂直の相対的振動が排除される。
【0027】
ここで、機械工学的観点から、ロール3とロール4、細長いロール5と巻き取りロール2の間の関係について説明する。装置が図1eの位置、すなわち、効率的に巻き取る公称位置にあるとき、細長いロール5は、ニップ・ローラとして作動する。細長いロール5の直径は、ウエブ1と巻き取りロール2との間に空気を巻き込むことを最小限に抑えるために、できるだけ小さいことが好ましい。したがって、細長いロール5は、その長さ全体にわたって撓み易くなっている。また、ロール3とロール4がない状態では、該細長いロール5は、巻き取りの間巻き取りロール2上で湾曲したり、振動したりする恐れがある。共振さえも発生する恐れがある。細長いロール5の湾曲及び振動の2つは、逆に、ウエブ1の摩擦、ウエブ1の張力変動、及び空気巻き込みに関してばかりでなくウエブ1の拡開に関する悪影響、を含む細長いロール5と巻き取りロール2との間の接線速度差を招く。したがって、巻き取り中の細長いロール5の湾曲及び振動を避けることは好ましい。その目的のために、ロール3と4は、巻き取り中、該ロール3及び4と巻き取りロール2の間に挟むように、細長いロール5の上半分の外周側面に位置する。さらに、ロール3と4は、細長いロール5を支持することを可能とするため、細長いロール5より硬いことが好ましい。それは、好ましくは、ロール3と4が細長いロール5より大きい直径を有することで得られる。ロール3と4は、細長いロール5の直径の1〜6倍、好ましくは3倍の直径を有することが好ましい。ロール3と4は、同じ直径を有し、同じ垂直高さに配置されることが好ましい。さらに、ウエブ1に巻き付けられる(本実施態様における)ロール3の表面は、滑らかであり、その表面は、金属製であり、磨かれており、その粗さRt(すなわち、表面の最高点と最低点との間の差)は、25μmより小さいか等しいことが好ましい。その場合に、ウエブ1は、ロール3の表面に接触することなく空気力学的境界層上に浮く。これは、拡開作用を招く。同様に、ロール4の表面は、ロール3と同程度に滑らかであることが有利である。細長いロール5は、巻き取りロール2の表面に従う弾性被膜を有するコアであることが好ましい。最大2mまでの幅を有する細長いロール5及び最大1000m/minまでの速度で搬送されるウエブ1に対して、細長いロール5が約50mmの直径を有し、ロール3と4がそれぞれ約150mmの直径を有することが有利である。したがって、ロール3と4は、それらの間に細長いロール5を正確に位置決めすることを可能とする。その結果として、細長いロール5は、巻き取りロール2に正しく位置決めされ、さらに、ロール3と4は、巻き取り中、動的安定性を提供する。
【0028】
図1dにおける細長いロール5と巻き取りロール2との間の距離は、小さいことが好ましい。その結果、図1dの位置から図1eの位置へ通過するのに必要とされる時間が少なく、したがって、細長いロール5がまだ巻き取りロール2に当接していないとき、該細長いロール5がロール3と4の下で湾曲し、振動する可能性のある時間を制限する。ロール3と4の間に細長いロール5を正しく位置決めすることを保証する機構は、図3に関連してより正確に説明されるであろう。
【0029】
すでに述べたように、図1cの位置に到達すると、支持体13と14は、連動することが好ましく、(図1d、1eに対応する)後続するステップにおいて連動したままであるので、ロール3と4との間の相対的移動、より詳細には、振動が巻き取り中避けられる。したがって、ロール3と4との間の前記相対的移動すなわち振動により引き起こされ得る細長いロール5の望ましくない湾曲や振動が避けられる。
【0030】
さらに、装置は、図1eの位置にあるとき、連動されている支持体13と14を有するキャリッジ11と12により形成されるブロックの、したがって、巻き取りロール2に対して相対的な、ロール3と4及び細長いロール5の横移動、より詳細には、横振動を避けるように設計されている。しかしながら、ロール3と4及び細長いロール5により形成されるユニットの垂直位置は、図2に関連して説明されたように、巻き取り中増大するにつれて、巻き取りロール2の直径に適合する。加圧シリンダ21と23は、巻き取りロール2と細長いロール5との間の調整可能な接触圧力を規定し、起こり得る垂直振動を吸収するために、空気圧で働くタイプからなることが好ましい。加圧シリンダ19も、空気圧で働くタイプからなることが好ましい。既に述べたように、ウエブ1は、ロール6からロール3へほぼ水平に通過することが好ましい。その結果、(巻き取りロール2からの流出による)たまたま残っているロール3及び細長いロール5の垂直移動すなわち振動は、ウエブ1がロール3へ垂直に供給されるような場合、ウエブ1の張力の大幅な変動を引き起こさない。
【0031】
図1eの位置において、細長いロール5に関連する作用力は、以下のように分布される。
【0032】
(連動されている)ロール3と4の重さWは、細長いロール5を経由して巻き取りロール2により支持されている。ロール3と4は、同じ重さを有することが好ましい。しかしながら、少なくとも、ロール3と4の重さWの少量ΔWは、前記ロール3と4の各端部に配置されている加圧シリンダにより支持されることが好ましい。前記加圧シリンダは、各端部で少量の半分、すなわち、ΔW/2、を上方に牽引する。巻き取りロール2上の細長いロール5により加えられる圧力は、細長いロール5の中間で最大であり、その縁部に向かって漸次減少することを達成するのに十分であるように量ΔWが選択されることが好ましい。それにもかかわらず、加圧シリンダ21と23の牽引力ΔW/2は、細長いロール5がウエブ1の全幅にわたって巻き取りロール2に当接したままであるように制限される。結果として、ウエブ1と巻き取りロール2との間の空気取り込みを減少させる細長いロール5の効率は、細長いロール5の巻き取りロール2との当接領域において、ウエブ1の縁部に向けて中間からウエブ1と巻き取りロール2との間で捕らえられる空気の排除を容易にするようにさらに改善される。実際に、各端部の加圧シリンダ21と23により発達したΔW/2の上方牽引力は、(各端部で)異なるタイプの加圧シリンダ21と23に、W/2の上方への一定の力を含む第1の圧力(a)及び(W/2−ΔW/2)の下方への力を含む第2の圧力(b)を供給することにより達成されることが好ましい。したがって、ロール3と4の各端部の合力は、上方に向けられているΔW/2である。
【0033】
細長いロール5のロール3と4への当接に関して、細長いロール5を介して巻き取りロール2により支持されているロール3と4の重量の少なくとも一部に起因する細長いロール5のロール3と4への反力は、できるだけ小さく維持されることが好ましい。ロール3と4は、細長いロール5の湾曲及び振動をまさに防止し、その正しい位置決めを保障する。したがって、細長いロール5とロール3との間のウエブ1の圧縮は、小さく維持され、結果として、ウエブ1を傷つけることを防止する。その観点から、細長いロール5の軸によって区切られ、ロール3の軸を含んでいる半平面と細長いロール5の軸によって区切られ、ロール4の軸を含んでいる半平面との間の角度は、できるだけ小さい、例えば130°であることが好ましい。結果として、細長いロール5のロール3と4への作用力は、関連があるとすれば、巻き取りロール2から細長いロール5に加えられる所定の作用力に対して最小限に抑えられる。
【0034】
実際に、巻き取りロール2は、それ自身の重量により、及び該ロール2がその端部で支持されているという事実により、下方にわずかに弓状に曲がる。しかしながら、適切に設計されているならば、巻き取りロール2は、細長いロール5より、及びロール3と4より硬く、結果として、巻き取りロール2は、細長いロール5及びロール3と4ほどに下方に曲がることはない。それで、実際に、ロール3と4及び細長いロール5は、前述したように、少なくともウエブ1の幅全体にわたって細長いロール5を支持し続けている巻き取りロール2と同じ量で弓状に曲がる。しかしながら、加圧シリンダ19が、巻き取りロール2のいかなる幅に対しても、細長いロール5の両端部領域がロール3と4に当接することを保証するのに十分な細長いロール5の各端部での上向の力を作り出すことが好ましい。
【0035】
細長いロール5は、図1eに示されるように,巻き取りロール2の頂部に当接すること(又は、他の実施態様においては、巻き取りロール2が細長いロール5の頂部に当接すること)が好ましい。したがって、巻き取りロール2及び細長いロール5の接線速度ばかりでなく細長いロール5とロール3の接線速度も、ウエブ1の幅の各点に対し実質上一致している。それで、ウエブ1上の摩擦は、全く発生しない。細長いロール5が横方向に巻き取りロール2に当接する(したがって、ロール3と4は、細長いロール5を横方向側面に位置する)ならば、このことは達成されない。事実、ロール3と4は、(それらが同じに設計されているならば、)略同じ一定量でそれぞれ下方に弓状に曲がる。また、巻き取りロール2は、それに巻き取られるウエブ1によりその直径が増大すると、さらに変動する別の量で下方に曲がる。結果として、ロール3と4は、その全長にわたって巻き取りロール2上に細長いロール5を正しく位置決めをせず、ロール3と細長いロール5との間及び細長いロール5と巻き取りロール2との間の接線速度ベクトルに差を生み、したがって、ウエブ1の摩擦を引き起こす。さらに、細長いロール5は、該細長いロール5が一方でロール3と4及び他方で巻き取りロール2との間でその長さ全体にわたってもはや正しく挟まれないとき、たとえわずかでも振動し得る。
【0036】
別の好ましい実施態様では、今まで述べてきたものと同じであるが、図1a−図1eの装置と比較して一部修正されたステップを有する装置が提案されている。装置の開始位置は、図1aと同一である。第1キャリッジ11と第2キャリッジ12の移動は、図1aから図1cへの通過に関して先に述べたと同様に遂行されるが、横方向の移動距離は、装置が図1cのものに代わって図4の状態に到達するように修正されている。次いで、図1cから図1dへの通過に関して先に述べたように、細長いロール5は、ロール3に接触するまで、ロール4に沿って移動させられる。次いで、(上記のようにその支持体13と14が連動されることにより)第1キャリッジ11と第2キャリッジ12により形成されるブロックが、図1dの位置へ、次いで図1eの位置へ行くために横方向に場所を変える。
【0037】
さらに好ましい実施態様では、同様の装置が提案されている。該装置は、水平方向に追従する空間を稼ぐことを許す。図1a−図1eに関連して示された実施態様において、ロール3は、ほぼ垂直に並べられて示されているロール8と9に対して横にシフトされている。同様に、ロール4と細長いロール5は、同様にほぼ垂直に並べられて示されているロール6と7に対して横にシフトされている。したがって、装置が図1aのような開状態にあるとき、該装置は、水平方向に多少の場所を占める。例えば、1つのキャリッジにロール3を、別のキャリッジにロール8と9を取り付けることは可能である。両者は、横に移動可能である。同様に、ロール4と細長いロール5は、1つのキャリッジに取り付けられ得る。また、ロール6と7は、別のキャリッジに取り付けられる。両者は、横に移動可能である。したがって、装置が、図1aの先の実施態様で示されるように、開状態にあるとき、アイドラ・ロール10と巻き取りロール2との間のウエブ1の通路の一方の側にロール3、8及び9をほぼ垂直に並べることは可能である。また、前記通路の他方の側にロール3、8及び9をほぼ垂直に並べることが可能である。したがって、ロール8と9をロール3から前もって分離しておく水平距離及びロール4と細長いロール5をロール6と7から前もって分離しておく水平距離を節約することは可能である。次に、ロール3及びロール8と9を運ぶ2つのキャリッジは、ウエブ1に当接するために該ウエブ1に向けて同時に移動され得る。続いて(すなわち、最終的には同時に)ロール4、細長いロール5及びロール8と9を運ぶ2つのキャリッジは、ロール3と4及び細長いロール5が先に図1cで示されている位置まで、ウエブ1に向けて同時に移動され得る。この段階で、ロール8と9及びロール6と7は、ウエブ1に対して閉じられた前記あごを形成する。しかし、前記あごは、このとき、図5に示されるように、ロール3と4及び細長いロール5とほぼ垂直に並べられている。ロール6は、垂直位置に関し、ロール3と4よりわずかに上にある。この位置から、ロール8と9のキャリッジ及びロール6と7のキャリッジは、水平方向に同時にシフトされ、図1cに示される位置に達する。続いて、前記実施態様の次のステップが順当に実行される。しかしながら、前記シフトを動作させる前に、先の実施態様において図1cで述べられた装置の位置から図1dの位置へ進むことに関して述べられたステップを前もって達成することが可能である。
【0038】
先に述べられた異なる実施態様において、装置が公称巻き取り位置(すなわち、図1eに示される位置)にあるとき、ウエブ1は、ロール3と細長いロール5との間を通過し、続いて、細長いロール5と巻き取りロール2との間を通過する。あるいは、巻き取りロール2にウエブ1を巻き取るために、ロール3と4及び細長いロール5を備える装置において、異なる通路を介してウエブ1を通すことが可能である。
【0039】
例えば、図6aに示されるように、ウエブ1は、最初に、ロール4と細長いロール5との間を、次いでロール3と細長いロール5との間を、最後に細長いロール5と巻き取りロール2との間を通過する。この場合、装置は、巻き取りロール2に巻き取り中、細長いロール5がウエブ1の通路の一方の側に配置され、巻き取りロール2に巻き取り中、ロール3と4がウエブ1の通路の他方の側に配置されている開位置を有することが好ましい。次に、(例えば、ロール3と4及び細長いロール5をその位置が固定され得る巻き取りロール2に向けて移動させることにより、又は、細長いロール5及び巻き取りロール2をその位置が固定され得るロール3と4に向けて移動させることにより)装置がその公称巻き取り位置にもたらされると、ウエブ1は、適宜に通されるであろう。
【0040】
図6bに示されるように、ウエブ1は、また、ロール3と細長いロール5との間又はロール4と細長いロール5との間を通過することなく、細長いロール5と巻き取りロール2との間を直接通過することもできる。この場合、装置は、巻き取りロール2に巻き取り中、ロール3と4及び細長いロール5が全てウエブ1の通路の同じ側に配置される開位置を有することが好ましい。さらに、ロール3と4及び細長いロール5は、公称巻き取り位置においてそれらにすでに対応する相対的位置を有していることが好ましい。次に、(例えば、ロール3と4及び細長いロール5をその位置が固定され得る巻き取りロール2に向けて移動させることにより、又は、巻き取りロール2をその位置が固定され得る細長いロール5及びロール4と5に向けて移動させることにより)装置が公称巻き取り位置にもたらされると、ウエブ1は、適宜に通されるであろう。
【0041】
図6a及び6bの実施態様において、装置は、やはり、細長いロール5を、公称巻き取り位置で、ロール3と4との間に自動的に位置決めする手段を有することが好ましい。さらに、巻き取りロール2が可動である場合、巻き取りロール2の直径に適合させるために、該巻き取りロール2が公称巻き取り位置で巻き取り中移動することが好ましい。
【0042】
図1−5に関連して説明された実施態様において、装置が公称巻き取り位置にあるとき、ウエブ1は、ロール3と細長いロール5との間を、次いで細長いロール5と巻き取りロール2との間を通過する。さらに、ロール3と4及び細長いロール5は、開位置から公称巻き取り位置へ移動可能であり、巻き取りロール2の位置は固定されている。簡単に通すことを許すために、その位置が固定されているか又は可動であるロールを規定する別の可能性がある。例えば、公称巻き取り位置に到達するために、ロール4と細長いロール5が固定され(しかしながら、装置は、やはり、前記公称巻き取り位置で、細長いロール5をロール3と4との間に自動的に位置決めする手段を有することが好ましい。)、ロール3と巻き取りロール2が可動である配置を有することが可能である。次いで、巻き取りロール2が、巻き取りロール2の直径に適合するために、公称巻き取り位置で巻き取り中、移動することが好ましい。
【0043】
本発明の前記実施態様において、巻き取りロール2にウエブ1を巻き取るロール3と4及び細長いロール5を備えている3ロールシステムが、ロール6、7、8及び9により形成されるあごから独立して使用され得ることが理解されるべきである。
【0044】
本発明は、また、現在ある若干の生産ラインに対応する、略水平な(例えば、±10°、特に、±5°、好ましくは、ぴったり水平な)面でのロール3、4及び5の配列に対して適している。
【0045】
図7は、水平なロール配列を開示している。フィルムは、ロール3と5との間を、次いでロール5と2との間を通過する。矢印は、巻き取りロール2の回転を示している。示されている事例において、第1ロール(3)は、上部ロールであり、一方、第2ロール(4)は、下部ロールである。このような平面配列は、広幅のライン、典型的には、5−15m幅のライン、特に7−11m幅のラインに適している。そのような場合に、ロール5の直径は、例えば、150−300mm、好ましくは、200−280mmとなるまで変動され得る。一方、ロール3と4の直径は、例えば、300−900mm、好ましくは、420−500mmとなり得る。構成材料は、前記したものと同じであってもよい。ロール4と5は、ロールを制約する複動シリンダを含むどのようなタイプのものからなってもよい。ロールは、また、分化されていてもよい、すなわち、分離されたロールからなっていてもよい。
【0046】
水平配列の場合、ロール3、4及び5は、図8の実施態様に従って配列され得る。図8に示されるように、ロール3と5を運ぶ1つのキャリッジ32があり、一方、ロール4は、キャリッジ32に摺動可能に取り付けられることが好ましい、独立したキャリッジ33に取り付けられている。キャリッジ32は、キャリッジ34にそれ自身摺動可能に取り付けられている。キャリッジ34は、機械キャリッジであり、巻き取りロール2の直径が増大すると引き込まされる。矢印は、各キャリッジの移動を示している。
【0047】
図9は、上記実施態様に上面図である。ロール5は、端部回転軸、すなわちシャフト35a及び35bを備えている。該回転軸35a及び36bは、滑りテーブル(sliding tables)36a及び36bに搭載されている。滑りテーブルは、互いに直交するそれぞれ2つの滑りレール(sliding rails)を備えている。したがって、滑りテーブルが、遊び滑りテーブルであるので、回転軸35a及び35bは、2次元内を自由に移動することができる。テーブルは、キャリッジ32と連結されている。このことは、ロール5が巻き取りロール2に当接すると、ロール3、4及び2に対するロール5の自動センタリングによるロール3、4及び2と一様に接触することを許す。
【0048】
図10は、上記実施態様の拡大側面図である。シャフト35aは、第1にロール5内へ十分な長さ、例えば、ロール5の直径の1−3倍、延在している。シャフト35a及びロール5は、(転がり)軸受(不図示)を介して接続されている。シャフト35aは、そのもう一方の端部で、滑りテーブル36aに接続されている。滑りテーブルは、1つは、キャリッジ32に固定され、もう1つは、滑り要素を示している2つの構成要素で概略的に表されている。シャフト35aと滑りテーブル36aとの間の接続は、玉継手(a ball−joint)37aを介して行われている。この玉継手は、ロール(3)、(4)及び(2)に対するロール(5)の自動調心機能を保証するように、テーブルとシャフトとの間の完全な角度の自由を保証することを許す。シャフト35aは、レバー38aに接続されている。レバーのねらいは、シャフト35a及び結果としてロール5に曲げモーメントを適用することにある。レバーは、そのもう一方の端部で、移動ピストン(a displacing piston)39aに接続されている。該移動ピストン39aは、好ましくは加圧シリンダであり、矢印F1に従ってレバー28aの一方の端部を移動させる。次に、レバーは、シャフト35aに、結果としてロール5に、矢印F2で示される曲げモーメントを作用させる。移動ピストン39aは、また、滑りレール40aにさらに接続されている。該滑りレール40aは、(第3半平面(the third half−plane)のように略水平である)ラインに沿って自由に移動し得る。滑りテーブル36a及び滑りレール40aは、関節連結された棒41aで接続されている。移動可能な状態は、図11に概略的に示されている。該図11において、A1及びA2は、ピストン39及び玉継手37aの最初の位置を、A3及びA4は、平行移動後の位置を、A3及びA5は、さらに回転後の位置を示している。したがって、ロール5のロール3、4及び2の間の自動中心への自由移動は、単純にロール5の移動に従うレバー38a及びピストン39aからなる曲げ機構により弱められない。
【0049】
同じ設備が別のシャフト35bに対しても利用可能である。両設備は、平行なやり方で、又は、必要ならば、異なった手順に従って稼動される。
【0050】
この実施態様は、水平な設備に限られず、どのようなシステムにも適用することができることに留意されたい。図1−6に示されるシステムにも適用され得ることは明白である。
【0051】
図12は、さらに別の実施態様を示している。該実施態様では、ロールは、シリンダ19と25に関して上述のシステムと同じシステムを備えている。ここでは、シリンダ42aと43aは、キャリッジ32に固定されている。これらのシリンダは、ロール5の端部に水平及び垂直な力を適用することを可能とする。
【0052】
公称巻き取り位置において、シリンダ39a、b及び42a、bは、ロール5をロール3と4とそれらの全長にわたって密接かつ一様な接触状態にするために、それぞれ、曲げモーメント及び水平面の力を、好ましくは両方一緒に、適用し得る。ロール3と4は、ロール5が一致しなければならない非直線的な曲げラインを確実に有する。
【0053】
ロール交換構造において、シリンダ39a、b及び42a、bが曲げモーメント及び水平面の力を適用することが非常に有益である。実際、このステップ中、ロール5は、かなり早い公称速度で回転しているが、巻き取りロール2に当接してはいない。そのような場合、全般的な安定性及びそれによるフィルムの品質に有害となり得る振動の恐れがある。曲げモーメント及び水平な力が適用されると、ロール5は、その全長にわたって、ロール3と4に向けて押し込まれ、したがって、振動を大幅に減少させられる。
【0054】
通しモードで、ロール3が引き込まれた位置にあるとき、シリンダ43a、bは、ロール5をロール4と2に接触状態に押し込むために、垂直力を加える。
【0055】
図13は、1つの実行可能な通し手順を示している。
【0056】
ステップ1(図13a).ウエブ1は、ロール3とロール4及び5との間を通過する。ロール3を運ぶキャリッジ33は、上方位置にある。次に、ウエブは、補助ロール46Bを最初に通り過ぎ、芯(core)2’に巻き付けられている。タレット47は、芯2と2’、及び補助ロール46Aと46Bを備えている。このことは、タレットの上側で手動による通しを可能にする。
【0057】
ステップ2(図13b).キャリッジ34は、移動させられ、ロール2に近づけられる。それで、ロール4、5及び2は、接触状態になる。その時、ラインの速度は、例えば、150m/minであり得る。
【0058】
ステップ3(図13c).キャリッジ33は、ロール3をロール5に接触状態にすべく降下される。その時、ラインの速度は、増加され得る。
【0059】
ステップ4(図13d).キャリッジ32は、移動させられ、芯2から離される。また、タレットは、360°反時計まわりに回転させられる。
【0060】
ステップ5(図13e).キャリッジ32は、再びロール2に向けて移動させられる。切断機構(不図示)が従来の方法で作動され、ウエブを切断し、ウエブを芯2に巻き取らせる。
【0061】
また、以下のような順序であっても可能である。
ステップ1、ステップ4、ステップ2、ステップ3又はステップ1、ステップ4、ステップ3、ステップ2。
【0062】
図14は、1つの実行可能なロール交換手順である。
【0063】
ステップ1(図14a).キャリッジ32は、移動させられ、巻き取られたロール2から離される。
【0064】
ステップ2(図14b).タレットは、180゜反時計まわりに回転させられる。
【0065】
ステップ3(図14c).キャリッジ32は、再び芯2’に向けて移動させられる。切断機構(不図示)が従来の方法で作動され、ウエブを切断し、ウエブを芯2’に巻き取らせる。
【0066】
さらに別の実施態様では、駆動トルクが、フィルムが挟まれる場合、該フィルムに作用するせん断力を防止するように、定格状態の下で、ロール3、4及び5の少なくとも1つに適用される。この実施態様は、図1a、1b又は1c(ロールがウエブの引き裂きを避けるために、開始手順において、回転させられる。)に関して先に説明されたものとは異なる。このことは、回転摩擦に打ち勝つことを可能とする。
【0067】
図15は、そのような実施態様を開示している。システムは、ここでは“垂直”システムである。ウエブ1は、ロール3と5との間を通過する。ロール4(ウエブに直接接触しないロール)は、駆動ベルト49により駆動されるプーリ48に結合されている。ベルト49は、それ自身プーリ50により駆動され、該プーリ50自身は、さらにベルト51に駆動される。ベルト51は、モータ(不図示)のシャフトに接続されているプーリ52により駆動される。該モータ自身は、キャリッジ12に固定されている。2つの関節連結されたレバー49aと51aは、プーリ50を支持し、ベルトを緊張させることを可能とする。より正確には、レバー49aは、ロール4に関節連結された一端及びレバー51aに関節連結された他端を有する。レバー51aは、プーリ52の中心と同じ位置でさらに関節連結されている。このシステムは、慣性質量を大きく増すことなく、ロール4の移動に従う。したがって、慣性質量は、一定のままである。
【0068】
さらに、2つのプーリ48と50の直径が同一である場合、ロール4の回転速度に与える(例えば、使い古したロール2による)ロール4のあり得る垂直移動の影響は何もない。
【0069】
回転摩擦を減少させる装置は、上記装置(垂直型又は水平型)のいずれにも適用され得る。
【0070】
いろいろな変更が、その精神から離れることなく、本発明に対してもたらされ得る。例えば、ロール3と4に接触する補足的なロールを有することもあり得る。これは、図16に示されている。事実、多数ロールの配列が適用され得る。
【0071】
もちろん、本発明は、上述の実施態様に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1a】
本発明に係る装置のロールの概略側面図であり、該装置の動作を説明している。
【図1b】
本発明に係る装置のロールの概略側面図であり、該装置の動作を説明している。
【図1c】
本発明に係る装置のロールの概略側面図であり、該装置の動作を説明している。
【図1d】
本発明に係る装置のロールの概略側面図であり、該装置の動作を説明している。
【図1e】
本発明に係る装置のロールの概略側面図であり、該装置の動作を説明している。
【図2】
ロールとキャリッジとの間の機械的連結部を示す概略側面図である。
【図3】
連動する支持部の下方部分の概略側面図である。
【図4】
本発明の別の実施態様の概略側面図である。
【図5】
本発明のさらに別の実施態様の概略側面図である。
【図6a】
本発明に係る装置のロールを介してウエブが縫うように通り抜ける、ほかに取り得る事例を示す。
【図6b】
本発明に係る装置のロールを介してウエブが縫うように通り抜ける、ほかに取り得る事例を示す。
【図7】
本発明の別の実施態様の概略図である。
【図8】
図7の実施態様のさらに進んだ概略図である。
【図9】
図7の実施態様の上面図である。
【図10】
図7の実施態様の拡大側面図である。
【図11】
図7の実施態様に係る1つのロールの移動の事例を示す。
【図12】
図7の実施態様のさらに進んだ概略図である。
【図13a】
図7の実施態様のための1つの取り得る縫い取り手順を示す。
【図13b】
図7の実施態様のための1つの取り得る縫い取り手順を示す。
【図13c】
図7の実施態様のための1つの取り得る縫い取り手順を示す。
【図13d】
図7の実施態様のための1つの取り得る縫い取り手順を示す。
【図13e】
図7の実施態様のための1つの取り得る縫い取り手順を示す。
【図14a】
図7の実施態様のための1つの取り得るロール交換手順を示す。
【図14b】
図7の実施態様のための1つの取り得るロール交換手順を示す。
【図14c】
図7の実施態様のための1つの取り得るロール交換手順を示す。
【図15】
本発明の別の実施態様を示す。
【図16】
本発明のさらに別の実施態様を示す。
Claims (16)
- 巻き取りロール(2)に少なくとも1枚のウエブ(1)を巻き取り、少なくとも、互いにかつ前記巻き取りロール(2)に平行な、第1のロール(3)、第2のロール(4)及び第3のロール(5)を備え、公称巻き取り位置を有する装置を使用する装置であって、該公称巻き取り位置においては、
前記第1及び第2のロール(3、4)及び前記巻き取りロール(2)は、各々、前記第3のロール(5)に接触し、
前記第1のロール(3)と前記第2のロール(4)との間、前記第1のロール(3)と前記巻き取りロール(2)との間、及び前記第2のロール(4)と前記巻き取りロール(2)との間の接触はいずれもなく、
前記第3のロール(5)の軸で区切られ、前記第1のロール(3)の軸(17)を含む第1の半平面と前記第3のロール(5)の軸で区切られ、前記第2のロール(4)の軸(18)を含む第2の半平面との間で規定される第1の角度は、180°より小さく、
前記第3のロール(5)の軸で区切られ、前記巻き取りロール(2)の軸を含む第3の半平面と前記第3のロール(5)の軸で区切られ、交線を含む第4の半平面との間で規定される第2の角度は、90°より大きく、前記交線は、前記第1の角度の二等分線面と前記第1のロール(3)の軸(17)及び前記第2のロール(4)の軸(18)とを含む面との間の交線として規定され、
前記公称巻き取り位置においては、
駆動トルクが、前記装置の回転抵抗を相殺するために、前記ウエブ(1)の方向に回転させるように、ロール(3)、(4)及び(5)の少なくとも1つに適用されることを特徴とする装置。 - ロール(3)、(4)及び(5)は、前記第3の半平面に直交しない、好ましくは前記第3の半平面に略平行な方向に沿って自由に移動することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記公称巻き取り位置においては、ロール(3)、(4)及び(5)の少なくとも1つの駆動手段は、ベルト及びプーリシステムを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記システムは、前記少なくとも1つの駆動ロールにプーリ(48)を備え、前記プーリは、ベルト(49)を介して第2のプーリ(50)に接続され、該プーリ(50)自身は、ベルト(51)を介して第3のプーリ(52)に接続され、前記第3のプーリ(52)は、モータにより駆動されることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- プーリ(48)と(50)は、レバー(49a)でつながれ、また、プーリ(50)と(52)は、レバー(51a)でつながれ、前記レバーは、プーリ(50)で関節連結され、それによって、プーリ(50)は、プーリ(48)及び(52)に対して自由に移動し得ることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- レバー(49a)は、その方向に沿ってロール(3)、(4)及び(5)が自由に移動する共通の方向に略直交し、好ましくは、前記第3の半平面に略直交することを特徴とする請求項5に記載の装置。
- レバー(51a)は、レバー(49a)に略直交することを特徴とする請求項5又は6に記載の装置。
- プーリ(48)と(50)は、同じ直径を有することを特徴とする請求項4ないし7のいずれかに記載の装置。
- レバー(49a)、プーリ(48)及び(50)、及びベルト(49)の総質量は、前記少なくとも1つの駆動ロールの質量の10%以下であることを特徴とする請求項3ないし8のいずれかに記載の装置。
- 前記システムのモータは、据え置き型であることを特徴とする請求項3ないし9のいずれかに記載の装置。
- 前記ウエブ(1)は、前記第1と第3のロール(3、5)との間を、続いて、前記第3のロール(5)と巻き取りロール(2)との間を通過し、しかし、前記第2のロール(4)と前記第3のロール(5)との間は通過せず、
前記第2のロール(4)及び第1のロール(3)の少なくとも1つが駆動され、前記第3のロール(5)は、前記第2のロール(4)又は第1のロール(3)の外周に沿って走らされ、それによって、前記第2のロール(4)又は第1のロール(3)は、前記第3のロール(5)を、前記ウエブ(1)の方向及び速度に略対応する方向に及び接線速度で、摩擦駆動により回転させることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の装置。 - 前記第2のロール(4)のみが駆動されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 第1及び第2のロール(3、4)が駆動されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記第3の半平面は、略垂直であることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の装置。
- 前記第3の半平面は、略水平であることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の装置。
- 請求項1ないし15のいずれかに記載の装置を使用して、巻き取りロール(2)に少なくとも1枚のウエブ(1)を巻き取る方法。
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