JP2005015216A - 紙管残存材除去装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、芯管に巻回された連続材の供給後の紙管に残存する連続材を当該芯管より除去する紙管残存材除去装置に関し、効率よく残存材を除去すると共に、断裁時の塵埃の発生を防止し、芯管の利用性を確保することを目的とする。
【解決手段】固定部13A,13Bで芯管21の両端で固定された紙管12に対して、その残存材である残紙22部分にレーザ照射手段14でレーザ光14Aを照射して昇華作用によって当該残紙22を軸方向に断裁して芯管21より除去させる構成とする。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯管に巻回された連続材の供給後の紙管に残存する連続材を当該芯管より除去する紙管残存材除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、主に紙製の芯管に巻回された例えば連続用紙に対して印刷やミシン目線等の加工のために供給する場合、当該連続用紙を先端から複数のローラ等に懸架した状態で供給搬送を行うもので、一つの連続用紙の処理後に懸架作業を行わずに次の連続用紙をセットすることから供給側では用紙が残存した状態となる。また、当該用紙が巻回される芯管は再利用されて次の連続用紙が巻回されることから、紙管の残存した用紙を芯管より除去する必要がある。そのため、芯管からの残存用紙の除去に際して塵埃等の発生を防止し、かつ再利用性を確保できることが望まれている。
【0003】
従来、所定の処理後の紙管に対して芯管より残存した連続材である例えば連続シートを除去する装置としては、原始的には直線刃を押下して残存シートを芯管の軸方向で断裁するものであったが、安全性等を考慮した装置が以下の特許文献等で開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−176880号公報
【特許文献2】
特開2001−171911号公報
【0005】
上記特許文献1は、スプールに巻回されている巻取り残紙の紙幅方向に、当該残紙の半径方向に切り込み可能の回転刃を紙幅全長にわたって往復動させ、巻取り残紙を複数層ずつ切開、剥ぎ取り除去することが開示されている。また、上記特許文献2は、巻芯残紙の巻き付いているロールに対して超音波センサにより測定されたロール径に応じて高さ調整された高圧水ノズルから高圧水を噴射して巻芯残紙3を切断してコアと分離することことが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1のように回転刃を使用することは、例えば接着剤が塗布された残紙を断裁する場合に当該回転刃に接着剤が付着して切断困難になってその都度付着した接着剤を拭き取らなければならず、また、残紙が薄くなった場合には再利用するスプール(芯管)の表面に傷を付けて平滑度を悪くして再利用時の適格性に影響を及ぼし、一方でバリ取りを行わなければならないという問題がある。
【0007】
また、上記特許文献1や特許文献2のように、残紙を切断するという状態で断裁することから塵埃を発生させ、作業環境や大気環境に与える影響が大きいという問題がある。さらに、特許文献2のように、高圧水を噴射して断裁することが芯管をぬらすこととなり、再利用のために乾燥させなければならず、また乾燥させた場合に主に紙製の芯管が変形する場合も生じて再利用ができなくなる場合もあるという問題がある。
【0008】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、効率よく残存材を除去すると共に、断裁時の塵埃の発生を防止し、芯管の利用性を確保する紙管残存材除去装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明では、所定の連続材を所定処理のために供給した後の、芯管に連続材が残存した紙管に対し、当該芯管より残存材を除去する紙管残存材除去装置であって、前記紙管における芯管を前記残存材の除去位置で固定する固定手段と、前記固定手段で固定された前記紙管に対して、前記残存材を、当該紙管の半径方向にレーザ光を照射して昇華作用で断裁するレーザ照射手段と、少なくとも、前記固定手段で前記紙管を固定させ、当該紙管および前記レーザ光照射の何れかを当該紙管の軸方向で走査させ、前記残存材を当該軸方向で断裁させる制御を行う制御処理手段と、を有する構成とする。
【0010】
請求項2〜4の発明では、「前記制御処理手段は、前記固定手段の位置データ、前記芯管の形状データを含むデータより、前記レーザ光照射距離を演算する照射距離演算手段を備える」構成であり、
「前記残存材の前記紙管における軸方向への断裁に際して、前記レーザ光照射を当該軸方向に走査させる場合に、前記レーザ照射手段はレーザ光走査手段を備える」構成であり、
「前記残存材の前記紙管における軸方向への断裁に際して、前記紙管をその軸方向に走査させる場合に、当該紙管を軸方向に移動させる送り手段を備える」構成である。
【0011】
このように、固定された紙管に対して、その残存材部分にレーザ光を照射して昇華作用で当該残存材を軸方向に断裁して芯管より除去する。すなわち、レーザ照射により断裁することから残存材が薄い場合であっても芯管に影響を与えることなく、また接着剤が塗布されている場合であっても当該接着剤の影響がなく効率よく残存材を除去することが可能となると共に、昇華作用によって断裁することから断裁時の塵埃の発生を防止することが可能となり、芯管の利用性を確保することが可能となるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図により説明する。なお、本実施形態では、連続材を連続用紙、芯管を樹脂で固めた紙製のものとして説明するが、連続材としては他に連続フィルム、連続テープ(紙製やフィルム等)、ロープ、糸等があり、これを巻回する芯管においても上記紙製の他にプラスチック製、金属製等がある。また、これら連続材を巻回した芯管を紙管と称するもので、当該紙管として紙製に限らず広い概念のものである。
【0013】
図1に、本発明に係る第1実施形態における紙管残存材除去装置の構成図を示す。第1実施形態は、軸方向に残紙を断裁する際の走査を、レーザ照射をスキャンさせて行う場合を示している。図1において、紙管残存材除去装置11は、紙管12が図示しない除去位置(載置ブロック上での位置、図3参照)で当該紙管12の両端より押さえつけて固定する固定手段の一部を構成する固定部13A,13B(固定駆動手段は図示せず、図2および図6参照)を有し、当該固定部13A,13Bの上方にレーザ照射手段14が配置される。
【0014】
上記紙管12は、例えば紙製の芯管21に連続用紙が巻回され、所定処理のために供給された後の連続用紙が残存した残紙22を有するもので、当該芯管21は円筒状のものである。すなわち、上記固定部13A,13Bは、それぞれがその先端が円錐形状であり、芯管21の両端より固定部13A,13Bを嵌合させることによって位置決め固定する。
【0015】
上記レーザ照射手段14は、固定部13A,13Bで固定された紙管12に対して、残紙22を当該紙管12の半径方向にレーザ光を照射し、軸方向に走査させながら昇華作用で断裁するもので、レーザ発生機構31、レーザ光走査手段であるスキャン機構32およびレーザ照射ノズル33を備えた既存のシステムを使用することができる。
【0016】
上記レーザ発生機構31は、例えば既存のレーザ発生の機構によりCOレーザ、YAGレーザ等の適宜選択されたレーザ光を発生させる。また、スキャン機構32は、レーザ加工の種類により、例えば一次元的にレーザ光をスキャンする場合としてはポリゴンミラースキャン機構があり、二次元的にレーザ光をスキャンさせるものとしてはガルバノスキャン機構がある。さらに、レーザ照射ノズル33は、集光レンズとしての例えばfθレンズが備えられ、レーザ光が走査されたときの焦点距離を一定とさせる。
【0017】
なお、上記紙管残存材除去装置11には、レーザ光照射位置の近傍にガス供給手段15が配置され、レーザ光照射時に所定のガス15Aを噴射させるものである。例えば、ガス供給手段15より圧縮空気を噴射するとレーザ断裁を促進させることができ、窒素ガスを噴射すると冷却効果により残紙22の断裁部分の焦げを防止することができるものである。
【0018】
ここで、図2に、図1の紙管残存材除去装置における制御処理手段のブロック構成図を示す。図2に示す制御処理手段41は、少なくとも、上記固定部13A,13Bで紙管12を固定させ、レーザ光照射を当該紙管12の軸方向で走査させ、上記残紙22を当該軸方向で断裁させる制御を行うもので、そのために、制御手段51、バス52、インタフェース(IF)53、固定駆動制御手段54、ガス供給駆動制御手段55、照射距離演算手段56およびレーザ照射制御手段57を適宜備える。
【0019】
また、制御処理手段41には、上記レーザ照射手段14の他に、入力手段42、固定駆動手段43およびガス供給駆動手段44が接続される。上記入力手段42は、例えば上記芯管21の形状データ(長さ、外周半径等)、固定部13A,13Bの初期位置データ、レーザ照射手段14の配置位置データ等の入力や、上記固定部13A,13Bによる固定開始信号、レーザ照射開始信号等の入力を行うためのものである。上記固定駆動手段43は、上記固定部13A,13Bを芯管21に嵌合させるための駆動を行うと共に、当該固定部13A,13Bの位置データを後述の照射距離演算手段56に送出する。そして、ガス供給駆動手段44は、ガス供給手段15に対してガス供給を駆動させるためのものである。
【0020】
上記制御手段51は、このシステムの駆動制御を統括するもので、そのためのプログラムを格納する。上記IF53は、レーザ照射手段14、入力手段42、固定駆動手段43およびガス供給駆動手段44との信号授受の整合性をとるためのものである。上記固定駆動制御手段54は上記固定駆動手段43を駆動させるための制御信号を生成するもので、上記ガス供給駆動制御手段55は上記ガス供給手段15を駆動させるための制御信号を生成する。
【0021】
上記照射距離演算手段56は、固定部13A,13Bの初期位置データおよび移動後の位置データ、上記芯管21の形状データを含むデータやレーザ照射手段14(レーザ照射ノズル33)の配置データより、レーザ光照射距離を演算する。そして、上記レーザ照射制御手段57は、上記入力データ等に基づくレーザ照射位置、照射タイミング、レーザ照射距離に応じたレーザパワー等の制御信号を生成してレーザ照射手段14に送出するものである。
【0022】
続いて、図3に、本発明における紙管残紙除去の原理説明図を示す。図3(A)において、「V」字溝が形成された載置ブロック61が残紙除去位置に配置されるもので、紙管12は当該溝に嵌合状態で載置され、図1に示すように固定部13A,13Bにより芯管21の両端で固定される。そこで、レーザ照射手段14からのレーザ光14Aが残紙22の軸方向に走査照射されることにより、当該残紙22がその半径方向に昇華作用で断裁されるものである。なお、レーザ光14Aの照射距離は図4で説明する。
【0023】
そして、図3(B)に示すように、断裁部分より残紙22が開いて芯管21と当該残紙22とが分離されることにより、当該残紙22が除去され、芯管21を再利用可能とすることができるものである。なお、残紙22に対するレーザ光14Aは、一度の走査で断裁できることが望ましいが、所定回数往復走査させることによっても断裁することができるものである。例えば、図1に示すレーザ照射ノズル33の備える集光レンズによって焦点深度を大とする構成を採用すると焦点距離を変化させずに一度の走査で断裁することができ、焦点深度を大とすることができない場合には往復走査によって例えばレーザパワーを段階的にして徐々に加工距離を深くしていくことで断裁することができるものである。
【0024】
また、図4に、本発明におけるレーザ光照射距離演算の説明図を示す。図4において、固定部13A,13Bは、レーザ照射手段14(レーザ照射ノズル33)の配置位置からの初期位置が入力データ等(初期位置は予め照射距離演算手段56に設定しておいてもよい)で既知であり、紙管12を固定したときに移動したときの位置が上記固定駆動手段43より入力されることから当該固定部13A,13Bからレーザ照射ノズル33までの距離Hが演算で求められる。
【0025】
一方、紙管12における芯管21は、その形状等の入力データ等より外周の直径(または半径)R(R/2)が既知であり、固定部13A,13Bから芯管21までの距離が演算により求められる。したがって、レーザ照射ノズル33より芯管21までの距離Lが演算により求められることから、これを当該レーザ光の照射距離(L)として設定し、これに応じたレーザ光のパワーとする制御信号が制御処理手段41のレーザ照射制御手段57で生成されてレーザ照射手段14に送出されるものである。この場合、レーザ照射手段14内でレンズを可動させることにより焦点距離(照射距離)を可変としてもよい。
【0026】
なお、紙管12における芯管21が一種類の場合には、その外周直径が既知であり、固定部13A,13Bの配置位置をレーザ照射手段14(レーザ照射ノズル33)に対して一定距離で配置させることができることから、レーザ光14Aの照射距離Lを固定とすることとしてもよい。また、使用される芯管21が複数種あり、その種類が予め既知の場合には、各外周直径、これに応じた固定部13A,13Bの位置データを予め格納することによっても、これに応じたそれぞれの照射距離Lを設定格納しておくことが可能であり、芯管21の種類の入力データでレーザ光14Aの照射距離Lを採用することとしてもよい。すなわち、これらの場合には上記制御処理手段41における照射距離演算手段56を不要とさせることができるものである。
【0027】
そこで、図5に、本発明における紙管残紙除去の処理フローチャートを示す。図5において、まず、加工対象の紙管12が載置ブロック61に載置され、使用される芯管21の形状データ等が入力手段42より入力された後に、当該入力手段42より開始信号が入力されると(ステップ(S)1)、固定駆動制御手段54が固定部13A,13Bを芯管21の両端に嵌合させるべく駆動制御信号を生成して固定駆動手段43に送出する(S2)。これにより紙管12は載置ブロック61上で固定状態とされ、当該固定駆動手段43より当該固定部13A,13Bの位置データを入力する。
【0028】
続いて、照射距離演算手段56が、図4で説明したように、固定部13A,13Bの位置、芯管21の外周直径(または外周半径)よりレーザ照射距離を演算する(S3)。そこで、レーザ照射制御手段57は、芯管21の軸方向の長さデータよりレーザ光14Aの照射開始位置よりスキャン距離の制御信号を生成し、上記演算されたレーザ照射距離に応じたパワーのレーザ照射制御信号を生成してレーザ照射手段14に送出すると共に、ガス供給駆動制御手段55がガス供給駆動手段44にガス供給制御信号を送出する(S4)。
【0029】
そして、レーザ照射手段14による残紙22の芯管21の軸方向へのレーザ照射を行わせて当該残紙22を図3(A)に示すように断裁させた後に、固定部13A,13Bによる芯管21の固定を解除するものである(S5)。すなわち、図3(B)に示すように、断裁部分より残紙22が開いて芯管21と当該残紙22とが分離されることにより、当該残紙22が除去され、芯管21を再利用可能とすることができるものである。
【0030】
このように、レーザ照射により断裁することから残紙22が薄い場合であっても芯管21に影響を与えることなく、また接着剤が塗布されている場合であっても当該接着剤の影響がなく効率よく残紙22を芯管21より除去することができると共に、昇華作用によって断裁することから断裁時の塵埃の発生を防止することができ、芯管の利用性を確保することができるものである。
【0031】
次に、図6に、本発明に係る第2実施形態における紙管残存材除去装置の構成図を示す。上記第1実施形態は軸方向に残紙を断裁する際の走査をレーザスキャンにより行う場合を示したが、本第2実施形態は紙管自体を軸方向にスキャンさせる場合である。図6(A)において、走査ステージ62上に載置ブロック61が配置され、当該載置ブロック61の溝方向の両端に垂直可動のための第1および第2シリンダ71A,71Bが配置される。
【0032】
また、第1および第2シリンダ71A,71Bのそれぞれの垂直可動ロッド上には固定材を介して水平可動のための第3および第4シリンダ72A,72Bが設けられる。当該第3および第4シリンダ72A,72Bの水平可動ロッド先端にそれぞれ上記固定部13A,13Bが設けられる。そして、走査ステージ62には上記載置ブロック61の溝方向における水平方向に可動させる第5シリンダ73が設けられるものである。上記第1〜第4シリンダにより固定手段の一部が構成され、上記第5シリンダによりレーザ光走査手段が構成される。
【0033】
すなわち、第1および第2シリンダ71A,71Bは固定部13A,13Bを芯管21の両端に嵌合させる際の高さ調整を行わせるためのもので、第3および第4シリンダ72A,72Bは固定部13A,13Bを芯管21の両端に嵌合固定させる際の水平移動を行わせるためのものである。この場合、レーザ照射手段14は、図6(B)に示すように、レーザ光照射位置を固定状態とすることで足り、特にスキャン機構は必要とはせずに光路変更用のミラー内包部32Aを備えれば足りる。なお、他の構成は上記第1実施形態と同様である。
【0034】
ここで、図7に、図6の紙管残存材除去装置における制御処理手段のブロック構成図を示す。図7に示す制御処理手段41は上記固定駆動制御手段54に代えてシリンダ駆動制御手段58を備え、上記第1〜第5シリンダ71A,71B,72A,72B,73のそれぞれを駆動するシリンダ駆動手段74が固定駆動手段43に代えてIF53に接続されたもので、他の構成は図2と同様である。
【0035】
すなわち、シリンダ駆動制御手段58は、紙管12を固定する場合に第1〜第4シリンダ71A,71B,72A,72Bを駆動すべく駆動制御信号を生成してシリンダ駆動手段74に送出し、レーザ光照射により断裁を行う場合に第5シリンダを駆動すべく駆動制御信号を生成してシリンダ駆動手段74に送出するものである。この場合、第1シリンダ71Aまたは第2シリンダ71Bの位置データがシリンダ駆動手段74より入力されるものである。なお、制御処理手段41において、上記同様に、芯管21の採用如何によっては照射距離演算手段56を省くことができる。
【0036】
なお、残紙22に対するレーザ光14Aは、一度の照射(走査ステージ62の一度の走査)で断裁できることが望ましいが、レーザ照射ノズル33の備える集光レンズの焦点深度の設定によっては所定回数往復走査させることによって断裁することとしてもよいのは上述と同様である。
【0037】
そこで、図8に、図6の紙管残存材除去装置における紙管残紙除去の処理フローチャートを示す。図8において、まず、加工対象の紙管12が載置ブロック61に載置され、使用される芯管21の形状データ等が入力手段42より入力された後に、当該入力手段42より開始信号が入力されると(S11)、これに応じてシリンダ駆動制御手段58が固定部13A,13Bを芯管21の両端に嵌合させるべく第1〜第4シリンダ71A,71B,72A,72Bを駆動する駆動制御信号を生成してシリンダ駆動手段74に送出する(S12)。これにより紙管12は載置ブロック61上で固定状態とされると共に、当該固定駆動手段43より当該固定部13A,13Bの位置データをシリンダ駆動手段74より入力する。
【0038】
続いて、照射距離演算手段56が、図4で説明したように、固定部13A,13Bの位置、芯管21の外周直径(または外周半径)よりレーザ照射距離を演算する(S13)。そこで、レーザ照射制御手段57は、芯管21の軸方向の長さデータよりレーザ光14Aの照射開始位置よりスキャン距離で走査ステージ62を走査させるべく第5シリンダ73を駆動する駆動制御信号を生成して、シリンダ駆動手段74に送出し、上記演算されたレーザ照射距離に応じたパワーのレーザ照射制御信号を生成してレーザ照射手段14に送出すると共に、ガス供給駆動制御手段55がガス供給駆動手段44にガス供給制御信号を送出する(S14)。
【0039】
そして、レーザ照射手段14による残紙22の芯管21の軸方向へのレーザ照射を行って当該残紙22を図3(A)に示すように断裁した後に走査ステージ62を初期位置に戻すべく第5シリンダ73を駆動する駆動制御信号を生成して送出すると共に、固定部13A,13Bによる芯管21の固定を解除するものである(S15)。すなわち、図3(B)に示すように、断裁部分より残紙22が開いて芯管21と当該残紙22とが分離されることにより、当該残紙22が除去され、芯管21を再利用可能とすることができるものである。
【0040】
ところで、紙管12の固定および走査ステージ62の移動を第1〜第5シリンダによる行う場合を示したが、適宜、モータやアクチュエータ等を採用してもよい。
【0041】
このように紙管12側を走査させる場合であっても、上記同様に、レーザ照射により断裁することから残紙22が薄い場合であっても芯管21に影響を与えることなく、また接着剤が塗布されている場合であっても当該接着剤の影響がなく効率よく残紙22を芯管21より除去することができると共に、昇華作用によって断裁することから断裁時の塵埃の発生を防止することができ、芯管の利用性を確保することができるものである。
【0042】
なお、上記第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせた構成としてもよい。すなわち、レーザ光照射の走査と紙管走査とを組み合わせることにより、断裁時間を短縮することができる。特に、レーザ光照射を往復させる場合に有効である。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、固定手段で固定された紙管に対して、その残存材部分にレーザ照射手段でレーザ光を照射して昇華作用によって当該残存材を軸方向に断裁して芯管より除去させることにより、効率よく残存材を除去することができると共に、断裁時の塵埃の発生を防止することができ、芯管の利用性を確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態における紙管残存材除去装置の構成図である。
【図2】図1の紙管残存材除去装置における制御処理手段のブロック構成図である。
【図3】本発明における紙管残紙除去の原理説明図である。
【図4】本発明におけるレーザ光照射距離演算の説明図である。
【図5】本発明における紙管残紙除去の処理フローチャートである。
【図6】本発明に係る第2実施形態における紙管残存材除去装置の構成図である。
【図7】図6の紙管残存材除去装置における制御処理手段のブロック構成図である。
【図8】図6の紙管残存材除去装置における紙管残紙除去の処理フローチャートである。
【符号の説明】
11 紙管残存材除去装置
12 紙管
13 固定部
14 レーザ照射手段
15 ガス供給手段
21 芯管
22 残紙
31 レーザ発生機構
32 スキャン機構
33 レーザ照射ノズル
41 制御処理手段
42 入力手段
43 固定駆動手段
44 ガス供給駆動手段
61 載置ブロック
62 走査ステージ
71〜73 シリンダ
74 シリンダ駆動手段

Claims (4)

  1. 所定の連続材を所定処理のために供給した後の、芯管に連続材が残存した紙管に対し、当該芯管より残存材を除去する紙管残存材除去装置であって、
    前記紙管における芯管を前記残存材の除去位置で固定する固定手段と、
    前記固定手段で固定された前記紙管に対して、前記残存材を、当該紙管の半径方向にレーザ光を照射して昇華作用で断裁するレーザ照射手段と、
    少なくとも、前記固定手段で前記紙管を固定させ、当該紙管および前記レーザ光照射の何れかを当該紙管の軸方向で走査させ、前記残存材を当該軸方向で断裁させる制御を行う制御処理手段と、
    を有することを特徴とする紙管残存材除去装置。
  2. 請求項1記載の紙管残存材除去装置であって、前記制御処理手段は、前記固定手段の位置データ、前記芯管の形状データを含むデータより、前記レーザ光照射距離を演算する照射距離演算手段を備えることを特徴とする紙管残存材除去装置。
  3. 請求項1または2記載の紙管残存材除去装置であって、前記残存材の前記紙管における軸方向への断裁に際して、前記レーザ光照射を当該軸方向に走査させる場合に、前記レーザ照射手段はレーザ光走査手段を備えることを特徴とする紙管残存材除去装置。
  4. 請求項1〜3の少なくとも何れかに記載の紙管残存材除去装置であって、前記残存材の前記紙管における軸方向への断裁に際して、前記紙管をその軸方向に走査させる場合に、当該紙管を軸方向に移動させる送り手段を備えることを特徴とする紙管残存材除去装置。
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