JP2007091427A - ウェブの接合装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】煩雑な監視作業を要せずに旧ウェブと新ウェブとの接合ができ、接合精度を向上させるとともに、ウェブの品質を向上させる。
【解決手段】旧ロール24に巻回されたウェブ32を走行させながら、ウェブ32の末端部と新ロール28に巻回されたウェブ44の先端部とを接合手段14によって接合するウェブの接合方法である。新ロールの位置から接合手段による接合位置まで新ロールのウェブ44の先端部を挟持部材68により挟持しながら搬送するとともに、新ロールの位置から接合位置までのウェブのたるみ量が略一定になるように制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明はウェブの接合装置及び方法に係り、特に、プラスチック、紙、金属箔等の薄板帯状材(以下、「ウェブ」と称する)の新旧ロールの端部を突合わせ状態で接合するウェブの接合装置及び方法に関する。
従来例のウェブの接合装置(たとえば、特許文献1、2等参照)はウェブのターレット装置、ウェブの接合ユニット、及びウェブの搬送装置から構成されているものが多い。このうち、ウェブのターレット装置は、旧ロールと新ロールとの位置を配置転換させて、ウェブを接合ユニットに順次供給するものである。ウェブの接合ユニットは、巻き戻されている旧ロールのウェブ末端部と巻き戻しが開始される新ロールのウェブ先端部とを、ウェブを連続供給しながら接合するものである。
ところで、ウェブの搬送装置は、ターレット装置と接合ユニットとの間に設けられている。このウェブの搬送装置は、巻き戻しが開始される新ロールのウェブ先端部を、接合前に接合ユニットの接合位置まで予め搬送させておくものである。特許文献1に記載のウェブの搬送装置は、ターレット装置と接合ユニットとの間に無端状のチェーンを周回移動可能に設け、このチェーンに連結した小型のクリップで新ロールのウェブ先端部を部分的に挟持させたのち、チェーンを周回移動させて、ウェブ先端部を接合位置まで搬送するようにしている。
この改良技術とする特許文献2に記載のウェブの搬送装置は、ウェブの先端部全幅の全域を挟持部材で挟持させて搬送するようにしたもので、ウェブの挟持力が強くなるので、ウェブが挟持部材から外れることなく、ウェブ搬送位置からズレることなく搬送でき、新ロールのウェブの先端部を接合位置に円滑にかつ確実に搬送することができるとされている。
特公昭48−38461号公報 特開平9−315635号公報
しかしながら、従来のウェブの搬送装置においては、ターレット装置と接合ユニットとの間でのウェブのたるみにより各種の問題点を生じている。たとえば、ウェブのたるみが過大であった場合、ウェブが床等に接触して傷を生じたり、汚染が付着したりし、品質上の欠陥となり、一方、ウェブのたるみが過小であった場合、ウェブが破断する事故も生じ、いずれも好ましくない。
また、ウェブのたるみによっては、ウェブが接合ユニットのドラム(切断ドラム等)と擦れ合い、静電気を発生させ、そのためにウェブが幅方向にズレたり、ウェブに汚染(ダスト等)が付着したりし品質上の欠陥となる。この対策として、除電機を導入したが、顕著な改善は見られなかった。
更に、ウェブのたるみ量は、ターレット装置のロール(ウェブを巻回したロール)の径にも依存し、時々刻々変化するので、現状ではビデオカメラ等により作業者がウェブのたるみ状態を監視し、不適切な状態であった場合にウェブの搬送速度を調整しており、作業が煩雑であるという問題点もあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、煩雑な監視作業を要せずに旧ウェブと新ウェブとの接合をすることができ、ウェブのたるみ量を適切に制御することにより、接合精度を向上させるとともに、ウェブの品質を向上させることのできるウェブの接合装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、旧ロールに巻回された帯状可撓性支持体を走行させながら、該旧ロールの帯状可撓性支持体の末端部と新ロールに巻回された帯状可撓性支持体の先端部とを接合手段によって接合するウェブの接合方法において、前記新ロールの位置から前記接合手段による接合位置まで前記新ロールの帯状可撓性支持体の先端部を挟持部材により挟持しながら搬送するとともに、前記新ロールの位置から前記接合位置までの前記帯状可撓性支持体のたるみ量が略一定になるように制御することを特徴とするウェブの接合方法を提供する。
また、このために、本発明は、帯状可撓性支持体が巻回された旧ロール及び新ロールを巻戻し可能に支持し、所定角度毎に回転可能なターレット手段と、前記旧ロールの帯状可撓性支持体の末端部と前記新ロールの帯状可撓性支持体の先端部とを接合する接合手段と、前記ターレット手段の位置から前記接合手段による接合位置まで前記新ロールの帯状可撓性支持体の先端部を挟持部材により挟持しながら搬送する搬送手段と、前記ターレット手段の位置から前記接合手段による接合位置まで前記新ロールの帯状可撓性支持体のたるみ量が略一定になるように制御するたるみ量制御手段と、を備えたことを特徴とするウェブの接合装置を提供する。
本発明によれば、新ロールの位置から接合位置までのウェブのたるみ量が略一定になるように制御されるので、煩雑な監視作業を要せずに旧ウェブと新ウェブとの接合をすることができ、接合精度を向上させるとともに、ウェブの品質を向上させることができる。
ここで、「ウェブのたるみ量」とは、厳密には、ウェブの両端部における支持位置の座標(水平位置及び垂直位置)より材料力学の懸垂線(カテナリ)の式より、非線形の2階微分方程式を解くことにより求められる値であるが、本明細書においては、ウェブの両端部における支持位置間におけるウェブの全長よりウェブの両端部における支持位置間の直線距離を引いた値を「ウェブのたるみ量」として使用するものとする。
また、ウェブのたるみ量が略一定になるとは、ターレット手段の位置から接合手段による接合位置までウェブのたるみ量が同一となる場合のみならず、たとえば、前半ではたるみ量が80mmであり、中半ではたるみ量が150mmであり、後半ではたるみ量が50mmである場合のように、目視で判別つかない程度のレベルをも含む。
本発明において、前記新ロールの位置からの距離と前記新ロールの外径とより定めた最適搬送速度にしたがって前記帯状可撓性支持体の搬送速度を制御し、これにより前記帯状可撓性支持体のたるみ量を略一定にすることが好ましい。このように、ロールの位置からの距離とロールの外径とより定めた最適搬送速度にしたがってウェブの搬送速度を制御すれば、容易にウェブのたるみ量を制御できる。
このウェブの搬送速度を制御は、コンピュータ手段を使用した自動制御のみならず、たとえば、新ロールの位置からの距離と新ロールの外径とに対応する最適搬送速度を記載した表を操作盤の近傍に設け、この表の値にしたがってオペレータがウェブの搬送速度を調節する手動方式の制御であってもよい。
また、本発明において、前記挟持部材と前記新ロールとの距離をx(mm)と、前記新ロールの外径をD(mm)と、巻芯の外径をd(mm)と、前記挟持部材の搬送速度をy(mm/分)と、Aを所定の定数とした場合に、y=A(D―d)・xとなるように前記挟持部材の搬送速度を制御することが好ましい。このように、本発明者は、挟持部材と新ロールとの距離と、新ロールの外径より最適な挟持部材の搬送速度を得る関係式を見出した。これにより、容易にウェブのたるみ量を制御できる。この関係式の詳細は後述する。
以上説明したように、本発明によれば、新ロールの位置から接合位置までのウェブのたるみ量が略一定になるように制御されるので、煩雑な監視作業を要せずに旧ウェブと新ウェブとの接合をすることができ、接合精度を向上させるとともに、ウェブの品質を向上させることができる。
以下、添付図面に従って、本発明に係るウェブの接合装置及び方法の好ましい実施の形態について詳説する。図1は、本発明の実施の形態に係るウェブの接合装置10の全体図である。図1に示されるように、ウェブの接合装置10は、ターレット手段であるターレット装置12、接合手段であるウェブの接合ユニット14、及び、搬送手段であるウェブの搬送装置16から構成される。
ターレット装置12は、ターレットアーム18を有しており、このターレットアーム18は、支柱20に軸22を支点として回転可能に設けられている。ターレットアーム18の一方端には、ウェブの巻き戻しが終了する旧ロール24が軸26に回転可能に支持され、また他方端にはウェブの巻き戻しが開始される新ロール28が軸30に回転可能に支持されている。旧ロール24からはウェブ32が巻き戻されている。このウェブ32は、ガイドローラ34、36に転接されてウェブの接合ユニット14に導かれている。
ウェブの接合ユニット14は、図2に示されるように、切断ドラム38、切断接合ドラム40、及び接合ドラム42から構成され、各々が図1に示される機枠43に設置されている。これらのドラム38、40、42は、図示しない駆動モータからの動力によって同期して回転される。ウェブ32は、切断ドラム38と切断接合ドラム40及び接合ドラム42との間に挿通されて、図示しない巻取装置に巻き取られるようにされている。
新ロール28からのウェブ44の先端は、後述するウェブの搬送装置16によって新ロール28の位置からウェブの接合ユニット14の位置まで搬送されたのち、図2に示されるように、切断ドラム38に吸着されて接合準備完了の状態に待機されている。図2において、切断ドラム38にはカッター46が取り付けられている。このカッター46は、図3に示されるように、切断接合ドラム40に設けられた切断部48でウェブ32、44を重ねて切断するためのものである。
また、切断ドラム38の表面の平坦部には、通気孔50、50…が形成され、これらの通気孔50、50…は、回転中空軸52に形成された通気孔54に連通されている。回転中空軸52には、図示しない吸気装置及び送気装置が連結されている。吸気装置が駆動されると、ウェブ44の先端部近傍が図2に示されるように通気孔50、50…に吸着保持され、送気装置が駆動されると、図4に示されるウェブ44の切断屑45が切断ドラム38から離脱される。
接合ドラム42には、吸気孔56が形成されている。この吸気孔56は、回転中空軸58に形成された通気孔60に連通され、回転中空軸58には、図示しない吸気装置が連結されている。吸気装置が駆動されると、接合テープ62が吸気孔56に吸着保持される。接合テープ62は、図1に示されるテープ供給装置64から供給される。
このウェブの接合ユニット14は、旧ロール24からのウェブ32の末端部33(図3参照)が接合ユニット14に近づくと駆動するように制御される。すなわち、図3に示されるように、各々のドラム38、40、42が図中矢印で示される方向に駆動され、先ず、切断ドラム38のカッター46と切断接合ドラム40の切断部48とでウェブ32、44を重ねて切断する。
そして、図4に示されるように、ウェブ32の後端部近傍とウェブ44の先端部とを接合テープ62で接着するとともに、この接合テープ62を切断接合ドラム40と接合ドラム42とで挟み込んで圧着する。これにより、ウェブ32の端部とウェブ44の先端部とが図5に示されるように、接合テープ62で突合わせ接合される。したがって、ウェブの送り出しを停止することなく、ウェブ32、44を連続的に巻き戻すことができる。なお、符号32Aは、ウェブ32側の切断屑である。また、符号35は、ガイド板である。
ところで、前述したウェブの搬送装置16は、図1に示されるように、移動手段である無端状チェーン66、66(一方側のチェーンは図示せず)の周回装置と、このチェーン66、66に連結された挟持部材68とから構成される。チェーン66、66は、ウェブ44の幅よりも広い間隔で設置されており、複数のスプロケット70、70…を介して新ロール28の下方位置から接合ユニット14の接合位置の範囲で図中矢印で示される方向に周回移動される。符号71は、チェーン66の駆動用スプロケットで、このスプロケット71は機枠43に取り付けられている。
挟持部材68は図6に示されるように、2本の長尺状プレート72、74から構成される。これらのプレート72、74は、ともにウェブ44の幅よりも広めに形成され、ウェブ44の先端部44Aの全幅を全域に亘り挟持できるように形成されている。プレート72はその一端が、ヒンジ76を介してプレート74に開閉自在に連結されるとともに、その他端には爪部78が固定されている。
この爪部78は、プレート72が閉じられると、プレート72側に固定されたフック部80に係止される。これにより、プレート72、74が閉じられた状態で係止される。また、プレート72の内側面には、複数の針82、82…が千鳥状に突設され、これらの針82、82…に対応したプレート74の内側面には針82、82…が挿入される穴部84、84…が形成されている。
ウェブ44は、このプレート72、74で挟持されると、図7に示されるように、針82で穿孔されてプレート72、74に対するスリップが防止される。なお、図6において、符号86は、プレート74をチェーン66、66に連結するための連結治具である。
次に、本発明の特徴部分であるたるみ量制御手段について説明する。このたるみ量制御手段は、ターレット装置12の位置からウェブの接合ユニット14による接合位置までの新ロール28のウェブ66のたるみ量が略一定になるように制御する制御手段である。なお、ウェブ66のたるみ量とは、既述した通りである。
このたるみ量制御手段は、ターレット装置12の軸26、30を回転駆動させる図示しない駆動手段、チェーン66の駆動用スプロケット71を回転駆動させる図示しない駆動手段、挟持部材68の走行位置を検出する図示しない複数のセンサ、及びこれらが連結されている図示しない制御手段(CPU等)より構成される。
そして、このたるみ量制御手段は、挟持部材68と新ロール28(軸30の中心)との距離をx(mm)と、新ロール28の外径をD(mm)と、巻芯の外径をd(mm)と、挟持部材68の搬送速度をy(mm/分)と、Aを所定の定数とした場合に、y=A(D―d)・xとなるように挟持部材68の搬送速度を制御するようにプログラミングされている。
上記の式の導出過程について、以下に説明する。
先ず、CADを使用し、新ロール28の外径を300〜900mmまで変化させ、新ロール28のウェブ44の送出位置から挟持部材68までの最短距離を作図した。図8は、この作図を示すもので、(A)は、新ロール28の外径が300mmの状態を示し、(B)は、新ロール28の外径が600mmの状態を示し、(C)は、新ロール28の外径が900mmの状態を示す。
次いで、図8の結果より、横軸に挟持部材68の位置(0〜4400mm)を、縦軸にウェブ44の送出位置から挟持部材68までの最短距離(初期値=0)をプロットしたグラフを作成した(図9)。この図9によれば、新ロール28の外径が300mmと900mmとでは、最短距離が最大で430mm差を生じることが判った。
次いで、新ロール28の外径300mmを基準条件として、他条件(外径400〜900mm)との差分を算出し、この差分を縦軸に、挟持部材68の位置(0〜4400mm)を横軸にプロットしたグラフを作成した(図10)。この図10によれば、挟持部材68の位置が3000mm以上では、差分がほぼ一定になることが判った。この原因は、位置3000mm近傍において、ウェブ44が補助ロールに接触し、軌道が共通化するためと考えられる。
次いで、新ロール28の外径の各条件ごとに、挟持部材68の位置0mmと3000mmの2点を直線で結んだグラフを作成した(図11)。この図11において、各直線の傾き(1次微分)を読み取ることにより、新ロール28の各外径ごとの補正速度(補正関数)が求まる。
次いで、新ロール28の外径Dの各条件と300mmとの径差を横軸に、これに対応する補正速度を縦軸にプロットしたグラフを作成した(図12)。この図12によれば、各点はほぼ直線上に並び、全ての径の補正は1つの式「y=0.0002379(D―300)・x」で表せることが判った。ただし、300は、巻芯の外径dに相当する。
確認のため、この式により補正を行い、新ロール28の外径Dの300〜900mmにおいて、横軸に挟持部材68位置(0〜4400mm)を、縦軸にウェブ44の送出位置から挟持部材68までの最短距離(初期値=0)をプロットしたグラフを作成した(図13)。
以上を纏めると、CADによる図面検討により、ウェブ44の送出位置から挟持部材68までの距離と新ロール28の外径との関係を明らかにした。そして、これを補正することにより、新ロール28の巻径の全範囲(300〜900mm)におけるウェブ66のたるみ量をほぼ一定に制御することが連続的に保証可能になった。
次に、以上のように構成されたウェブの搬送装置16の作用について説明する。先ず、搬送装置16のチェーン66、66を周回移動させて、挟持部材68(プレート72、74)を図1に示されるように新ロール28の下方位置に位置させる。
次いで、新ロール28のウェブ44の先端部44Aを新ロール28から所定量巻き戻す。次いで、図6に示されるようにプレート72を開放して、プレート72とプレート74との間にウェブ44の先端部44Aを挿入する。
そして、プレート72を閉じて爪部78をフック82に係止させて、プレート72とプレート74とでウェブ44の全幅を全域に亘り挟持する。これにより、ウェブ44の搬送準備作業が終了する。
次いで、チェーン66、66を周回移動させて挟持部材68(プレート72とプレート74)を移動させる。これにより、ウェブ44は新ロール28から巻き戻されていき、そして、ウェブ44の先端部44Aが接合ユニット14の接合位置、すなわち、図2に示される位置に位置した時に移動を停止させる。そして、ウェブ44の先端部近傍を切断ドラム38に吸着させる。これによって、ウェブ44は接合準備完了の状態に待機される。
この挟持部材68の移動において、たるみ量制御手段により、ウェブ66のたるみ量がほぼ一定になるように制御される。したがって、煩雑な監視作業を要せずに旧ウェブと新ウェブ44との接合をすることができ、接合精度を向上させるとともに、ウェブの品質を向上させることができる。
また、本実施の形態では、ウェブ44の先端部全幅の全域をプレート72、74で挟持させて搬送するようにしたので、ウェブ44の挟持力が強くなる。更に、ウェブ44は、針82によってスリップすることなくプレート72、74間に固定される。したがって、本実施の形態では、ウェブ44がプレート72、74から外れることなく、かつ、ウェブ44が搬送位置からズレることなく、ウェブ44を搬送することができるので、ウェブ44を接合位置に円滑にかつ確実に搬送することができる。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態は、たるみ量制御手段における制御方法が異なるのみで、他の構成は同一である。既述の実施形態においては、挟持部材68の搬送速度yを数式により算出して制御したが、本実施形態においては、挟持部材68の新ロール28の位置からの距離と新ロール28の外径とより実測により求めた最適搬送速度(ウェブ66のたるみ量がほぼ一定になるような速度)にしたがってウェブ44を搬送する。
図14は、実測により求めた最適搬送速度を示す表である。表の縦覧は、挟持部材68の新ロール28の位置からの距離(時間も記載)であり、初期値(=0mm又は0秒)から4800mm(28.2秒)まで段階的に設定されている。表の横覧は、新ロール28の外径範囲であり、300mmから900mmまで100mm刻みで段階的に設定されている。
たるみ量制御手段(CPU等)のメモリには、この図14の内容が書き込まれており、現時点の挟持部材68の位置と新ロール28の外径範囲によりウェブ44の搬送速度が段階的の切り替わるようにされている。なお、既述したように、コンピュータ手段(CPU等)を使用した自動制御のみならず、たとえば、新ロール28の位置からの距離と新ロール28の外径とに対応する最適搬送速度を記載した表を操作盤の近傍に設け、この表の値にしたがってオペレータがウェブの搬送速度を調節する手動方式の制御であってもよい。
本実施形態によっても、たるみ量制御手段により、ウェブ66のたるみ量がほぼ一定になるように制御される。したがって、煩雑な監視作業を要せずに旧ウェブと新ウェブ44との接合をすることができ、接合精度を向上させるとともに、ウェブの品質を向上させることができる。
以上、本発明に係るウェブの接合装置及び方法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
たとえば、本実施形態の例では、挟持部材68の位置の全区間において、1次の式によりウェブ44の搬送速度を制御するようにしたが、挟持部材68の位置区間を複数の区間に分割し、それぞれの区間において直線近似式を求め、この複数の式によりウェブ44の搬送速度を制御する、多直線近似の手法を採用することもできる。
また、本実施形態の例では、ウェブの接合ユニット14において、切断ドラム38、切断接合ドラム40、及び接合ドラム42の3ドラム構成が採用されているが、切断ドラム38、切断接合ドラム40、接合ドラム42、及びニップドラムの4ドラム構成を採用することもできる。この場合、ウェブの突合わせ接合には切断接合ドラム40を使用せず、接合ドラム42とこれに対向配置されるニップドラムで行うこととなる。
本発明のウェブの接合装置の構成図 ウエブの接合ユニットの構造図 接合ユニットの動作説明図 接合ユニットの動作説明図 接合ユニットの動作説明図 ウェブの挟持部材の実施の形態を示す斜視図 図6に示したウェブの挟持部材の断面図 新ロールのウェブの送出位置から挟持部材までの最短距離を示すCAD図 図8の結果をプロットしたグラフ 新ロール外径の基準条件と他条件との差分をプロットしたグラフ 図10における挟持部材の位置0mmと3000mmの2点を直線で結んだグラフ 新ロール外径の径差と補正速度との関係をプロットしたグラフ 挟持部材の位置とウェブの送出位置から挟持部材までの距離との関係プロットしたグラフ 実測により求めた最適搬送速度を示す表
符号の説明
10…ウェブの接合装置、12…ターレット装置、14…ウェブの接合ユニット、16…ウェブの搬送装置、24…旧ロール、28…新ロール、32、44…ウェブ、66…チェーン、68…挟持部材

Claims (6)

  1. 帯状可撓性支持体が巻回された旧ロール及び新ロールを巻戻し可能に支持し、所定角度毎に回転可能なターレット手段と、
    前記旧ロールの帯状可撓性支持体の末端部と前記新ロールの帯状可撓性支持体の先端部とを接合する接合手段と、
    前記ターレット手段の位置から前記接合手段による接合位置まで前記新ロールの帯状可撓性支持体の先端部を挟持部材により挟持しながら搬送する搬送手段と、
    前記ターレット手段の位置から前記接合手段による接合位置まで前記新ロールの帯状可撓性支持体のたるみ量が略一定になるように制御するたるみ量制御手段と、
    を備えたことを特徴とするウェブの接合装置。
  2. 前記たるみ量制御手段は、前記挟持部材の前記ターレット手段の位置からの距離と前記新ロールの外径とより定めた最適搬送速度にしたがって前記搬送手段の搬送速度を制御することを特徴とする請求項1に記載のウェブの接合装置。
  3. 前記たるみ量制御手段は、前記挟持部材の前記ターレット手段の位置からの距離をx(mm)と、前記新ロールの外径をD(mm)と、巻芯の外径をd(mm)と、前記搬送手段の搬送速度をy(mm/分)と、Aを所定の定数とした場合に、y=A(D―d)・xとなるように前記搬送手段の搬送速度を制御することを特徴とする請求項1に記載のウェブの接合装置。
  4. 旧ロールに巻回された帯状可撓性支持体を走行させながら、該旧ロールの帯状可撓性支持体の末端部と新ロールに巻回された帯状可撓性支持体の先端部とを接合手段によって接合するウェブの接合方法において、
    前記新ロールの位置から前記接合手段による接合位置まで前記新ロールの帯状可撓性支持体の先端部を挟持部材により挟持しながら搬送するとともに、前記新ロールの位置から前記接合位置までの前記帯状可撓性支持体のたるみ量が略一定になるように制御することを特徴とするウェブの接合方法。
  5. 前記新ロールの位置からの距離と前記新ロールの外径とより定めた最適搬送速度にしたがって前記帯状可撓性支持体の搬送速度を制御し、これにより前記帯状可撓性支持体のたるみ量を略一定にすることを特徴とする請求項4に記載のウェブの接合方法。
  6. 前記挟持部材と前記新ロールとの距離をx(mm)と、前記新ロールの外径をD(mm)と、前記挟持部材の搬送速度をy(mm/分)と、巻芯の外径をd(mm)と、Aを所定の定数とした場合に、y=A(D―d)・xとなるように前記挟持部材の搬送速度を制御することを特徴とする請求項4に記載のウェブの接合方法。
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