JP5645225B2 - 積層成形システムおよび積層成形方法 - Google Patents

積層成形システムおよび積層成形方法 Download PDF

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本発明は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムおよび積層成形方法に関するものである。
積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムについては、特許文献1および特許文献2に記載されたものが知られている。特許文献1は、搬送用のフィルムが上下に配置され、その間に積層成形される被積層材等が挟まれ、搬送用のフィルムの移動とともに被積層材等や積層成形された積層成形品が移動されるものである。そして特許文献1において積層成形装置は、真空チャンバ内で加圧膜により加圧を行う積層成形装置とその後工程に設けられたプレス装置の2つのバッチ式の装置からなっている。は特許文献1の積層成形装置では、積層成形された積層成形品は、元々所定の長さに切断されているので、そのまま後工程へ搬出される。従って連続状態の積層成形品を後工程で切断するようなことは想定されていない。
一方特許文献2は、搬送用のフィルムが上下に配置されておらず、連続した帯状の連続積層体の積層成形を行うものである。そして積層成形装置の後工程には、ピンチローラやチャックユニットが設けられ、積層成形装置で積層された連続積層体が送られるようになっている。従って連続積層体をチャックユニットにより挟んで所定距離後方に向けて移動させることにより、送りピッチを正確にすることが可能である。そしてまた特許文献2については、連続積層体を後工程において切断装置により切断することが記載されている。
特開2008−93928号公報(0014、0015、図1) 特開2008−272899号公報(請求項1、図1、図4)
しかしながら特許文献1では、巻き取りロールによる巻き取りのみによって搬送用のフィルムを引張って同時に積層材や積層成形品を移動させるので、積層成形装置内における被積層材等の位置決め精度および定寸送り精度の点でサーボモータを用いたものよりも劣る。これらを解消しようとするためにフィルム搬送用の巻き取りロールを駆動するモータをサーボモータにすることも考えられるがコストアップになる。また特許文献1は当初から被積層材等が切断されているので後工程には切断装置が設けられておらず、連続した帯状の積層成形品を切断装置により切断する場合は想定されていない。
一方特許文献2は、連続積層体をピンチローラ(ニップロール)とチャックユニットの組み合わせにより前方(後工程)へ送るものであり、特には先端側が切断された連続積層体を前方へ送ることができるものである。しかし特許文献2は、複数のピンチローラが設けられていて構造が複雑となっており、またピンチローラの駆動手段がサーボモータであるのでコストアップに繋がるものであった。また特許文献2等のピンチローラを使用したものでは、ピンチローラを回転させて連続積層体を送る際に、フィルム間の空気がピンチローラによりしごかれて前記連続積層体の被積層材とフィルムの間に送られる場合があるという問題があった。更にピンチローラは、前記積層品の上面を所定圧により押圧するので、前記連続積層体の種類によっては製品に影響が出る恐れもあった。
そこで本発明は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムおよび積層成形方法において、積層成形装置から搬出された積層成形品を比較的低コストで撓み等を発生させずに精度よく移送することが可能な積層成形システムおよび積層成形方法を提供することを目的とする。そして特には先端側が切断された帯状の積層成形品を移送する際に、帯状の積層成形品に撓み等を発生させずに良好に後工程に移送することが可能な積層成形システムおよび積層成形方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の積層成形システムは、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムにおいて、積層成形装置の他側に設けられ積層成形装置で積層成形された積層成形品の少なくとも下方に設けられ、積層品成形の移送方向と同方向の他側へ向けてベルトが移動可能なベルト移動装置と、前記積層成形品と前記ベルトとを把持して他側へ向けて移送可能な把持移送装置とが設けられたことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の積層成形システムは、請求項1において、前記ベルト移動装置のベルトは循環移動可能なエンドレスベルトであり、ベルト移動装置には駆動源が設けられていないことを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の積層成形方法は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形方法において、積層成形装置から搬出された積層成形品は、積層成形品の少なくとも下方に設けられたエンドレスベルトとともに把持移送装置により把持されて前記エンドレスベルトの移送方向と同方向の他側へ向けて移送されることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の積層成形方法は、請求項3において、前記積層材または被積層材の少なくとも一方は連続した帯状であり、積層成形後の積層成形品は帯状であり、前記把持移送装置の後工程で切断されることを特徴とする。
本発明の積層成形システムおよび積層成形方法は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムにおいて、積層成形装置の他側に設けられ積層成形装置で積層成形された積層成形品の少なくとも下方に設けられ、積層品成形の移送方向と同方向の他側へ向けてベルトが移動可能なベルト移動装置と、と、前記積層成形品と前記ベルトとを把持して他側へ向けて移送可能な把持移送装置とが設けられているので、比較的低コストで特には帯状の積層成形品を良好に後工程に移送することができる。
本実施形態の積層成形システムにおいて、被積層材等を積層成形装置に移送する前の状態を示す概略説明図である。 本実施形態の積層成形システムにおいて、被積層材等を積層成形装置にて積層成形している状態を示す概略説明図である。 本実施形態の積層成形システムにおいて、積層成形品を後工程に向けて移送した後の状態を示す概略説明図である。 本実施形態の積層成形システムの平面図である。 従来の積層成形システムの積層成形品等の移送を示す概略説明図である。
本実施形態の積層成形システム11について、図1ないし図4を参照して説明する。本実施形態の積層成形システム11は、積層材M1と被積層材を積層成形装置12の一側から搬入して積層成形装置12で積層成形し、前記積層成形装置12の他側から搬出して後工程に移送するものである。積層成形装置12は、上盤13に対して下盤14が相対向して近接離間可能であって、上盤13と下盤14が閉鎖された際に図示しない真空ポンプにより真空吸引される真空チャンバが形成されるようになっている。そして上盤13の下面に設けられ加熱可能な熱板16または下盤14の上面に設けられ加熱可能な熱板17の一方には加圧エアにより膨出する膜体であるダイアフラム18が取付けられている。またダイアフラム18が設けられていない熱板16には弾性板であるゴム膜19が貼付けられている。
本実施形態では、積層成形装置12の一側(前工程側であって図1において右側)には積層材と被積層材を積層成形装置12に搬入するため移送装置の一部が設けられている。移送装置としては、積層材である帯状のフィルムM1を供給するための巻き出しロール20と被積層材である帯状の基板層が付着したフィルムM2を供給するための巻き出しロール21が設けられている。ここでは積層材の巻き出しロール20は上方に設けられ、被積層材の巻き出しロール21は下方に設けられるが、上下の配置は逆でもよい。上方の巻き出しロール20および下方の巻き出しロール21は、トルクモータやサーボモータまたはブレーキ等により制御され、移送される帯状フィルムM1や基板層が付着したフィルムM2に張りを与えられるようになっている。そして上方の巻き出しロール20からの帯状のフィルムM1、下方のロールからの基板層が付着したフィルムM2はそれぞれローラ22,23により向きが変えられ、両者がほぼ接合した形で前記積層成形装置12に搬入されるようになっている。
積層成形装置12の他側(後工程側であって図1において左側)には、積層成形装置12にて積層成形された積層成形品M3を搬出し、後工程へ移送するため移送装置の一部が設けられている。積層成形装置12の他側(後工程側)の移送装置は、積層成形品M3と同方向にベルトが移動可能なベルト移動装置24と、積層成形された前記積層成形品M3と前記ベルト移動装置24のベルトとを共に把持して他側(後工程)へ向けて移送可能な把持移送装置25とが設けられている。
本実施形態の前記ベルト移動装置24のベルトは循環移動するエンドレスベルト26であり、ベルト移動装置24には駆動源が設けられていない。従ってベルト移動装置24のコストを低減することができる。ベルト移動装置24は、フィル積層成形品M3とエンドレスベルト26の上面26aが当接可能な位置関係に設けられている。ベルト移動装置24の積層成形装置12側の部分には、積層成形品M3の移送方向と直交する方向に回転軸27aが設けられ、前記回転軸27aににエンドレスベルト26が巻き付けられるの第1プーリ27が取付けられている。またベルト移動装置24の反積層成形装置12側の部分には、積層成形品M3の移送方向と直交する方向に回転軸28aが設けられ、前記回転軸28aには、エンドレスベルト26が巻き付けられる第2プーリ28が取付けられている。前述のようにベルト移動装置24には駆動源が設けられていないので、第1プーリ27と第2プーリ28はそれぞれ従動回転自在に設けられている。そして前記第1プーリ27と第2プーリ28との間には積層成形品M3の移送方向と同方向に向けて上側のエンドレスベルト26が移動可能となるようにエンドレスベルト26が掛け渡されている。
エンドレスベルト26の幅は、把持移送装置25によって積層成形品M3の側端部とエンドレスベルト26の側端部が重ねて同時に把持できるよう、積層成形品M3の幅と略同じに設けられている。しかし把持移送装置25により重ねて同時に把持できれば、エンドレスベルト26と積層成形品M3の幅はいずれか一方のほうがやや広いものであってもよい。またエンドレスベルト26の材質はゴム、エラストマ、樹脂、布等からなり、積層成形品M3と接触する表面側は粗地にすることが望ましい。なお把持移送装置25による把持や移動の邪魔にならない範囲で、上側のエンドレスベルト26の下方を板や回転するローラにより支承し、エンドレスベルト26が下方に垂れないようにしてもよい。また本実施形態のベルト移動装置24に駆動源を設け、エンドレスベルト26を積層成形品M3と同期させて移動させるようにしてもよい。また本実施形態におけるベルトは、従動移動し通常一方方向のみに移動するエンドレスベルト26であるが、始端部と終端部のあるベルトでもよい。その場合は、一方方向のみに移動させ続けることはできないから、駆動手段かまたは把持移送装置25により後工程へ向けて移動させたベルトを元の位置に戻す必要がある。
本実施形態でベルト移動装置24が設けられるのは、移送される積層成形品M3の下面側だけである。しかしベルト移動装置24は、移送される積層成形品M3に対して上方または下方の少なくとも一方に設けられていればよい。上下に設ける場合は、把持移送装置25により上方のベルト、積層成形品M3、下方のベルトを同時に挟んで、積層成形品M3を移動させる。また上方のみにベルト移動装置を設ける場合は、下方に把持移送装置の移動に邪魔にならない幅の台やローラなどの積層成形品M3を載置するための手段を設ける必要がある。
次に把持移送装置25について記載すると把持移送装置25は、移送される積層成形品M3の送り方向に対して両側にそれぞれ設けられる。把持移送装置25は、図示しないアクチュエータにより開閉するチャック29a,29bが設けられ、チャックが閉じた際にエンドレスベルト26と積層成形品M3の両側の側端部を同時に把持または開放可能となっている。また把持移送装置25のチャック29a,29bは図示しないアクチュエータにより、図4に示されるようにガイド31に沿って、積層成形品M3の移動方向と同じ方向に前進移動可能および後退移動可能となっている。把持移送装置25のチャック29a,29bが前進移動および後退移動する際の移動ストロークSは、帯状のフィルムM1および帯状の基板層が付着したフィルムM2、積層成形品M3の1回の送り量となる。また把持移送装置25の移動ストロークSと前記ベルト移動装置24との関係については、ベルト移動装置24の第1プーリ27と第2プーリ28の間に、チャック29a,29bの前進開始位置D(待機位置)と停止位置Eの両方が設けられている。即ち前進開始位置Dにおいてチャック29a,29bがそれぞれ上面側のエンドレスベルト26と積層成形品M3を把持可能なように設けられており、停止位置Eにおいてチャック29a,29bがそれぞれ上面側のエンドレスベルト26と積層成形品M3を開放可能なように設けられている。なおベルト移動装置24の長さを延長して、ベルト移動装置24の第1プーリ27と第2プーリ28の間で、把持移送装置25が2回以上のストローク前進移動可能としてもよい。その場合把持移送装置25のチャック29a,29bは、移動可能な回数だけ順次前進してから次に一度に前進開始位置へ戻る。
本実施形態では把持移送装置25およびベルト移動装置25の他側(後工程側)には、切断装置30が設けられている。本発明にとって切断装置30は必須ではなく、切断装置30の種類も限定されないが、連続した帯状の積層成形品M3と積層成形品M3の間のフィルムの部分を切断して、個別の積層成形品M3に分離するものである。本実施形態では積層成形品M3に完全に張りが与えられていない状態で切断するために上下から刃により切断を行う切断装置30が用いられる。なお積層成形品M3の先端側(後工程側)を何か別の把持装置やローラ等で引張って積層成形品M3に張りを与えた状態で切断装置30により切断を行うものでもよい。切断装置30の他側(後工程側)には別のベルト移動装置32があり、切断された積層成形品M3は前記別のベルト移動装置32の上に載せられて個別に後工程へ搬送される。
次に図1ないし図5により本実施形態の積層成形システム11を用いた積層成形方法について説明する。まず図1に示されるように、積層材である帯状のフィルムM1と被積層材である帯状の基板層が付着したフィルムM2は、下側の帯状の基板層が付着したフィルムM2に対して、上側の帯状のフィルムM1が重ねられた形で移送装置である把持移送装置25の引張りにより積層成形装置12内の加圧位置Aへ搬入される。この際の移動距離は、把持移送装置25の移動ストロークSに相当し、積層成形装置11の加圧位置Aに正確に帯状の基板層が付着したフィルムM2等を移動させることができる。なお被積層材については、下方のフィルム上に単独の基板層を後から載置するものでもい。また積層材は加熱んいより溶融するフィルムが好ましく、絶縁性のフィルムの他、感光性フォトレジストフィルム等であってもよく、その場合はPETフィルム等の保護フィルムが剥離されてから、被積層材に重ねられ貼着される場合もある。または積層成形装置12内への溶融樹脂の付着防止や搬送を目的として積層成形装置12の一側から他側に向けて被積層材と積層材の上下または下方にそれぞれキャリアフィルムを搬送させるようにしてもよい。またキャリアフィルムを使用する場合は、被積層材と積層材は切断されたものでもよいが、本発明に有効なものは、被積層材と積層材の長さが移動ストロークSと同等以上の場合である。なお前記各例において、被積層材と積層材はどちらが上方でどちらが下方でもよい。
そして積層成形装置12では、一側から帯状のフィルムM1と帯状の基板層が付着したフィルムM2が搬入されると、図2に示されるように、上盤13と下盤14が閉鎖されて真空チャンバが形成され、真空チャンバは真空ポンプにより真空吸引される。この際に帯状の基板層が付着したフィルムM2のうちの基板層の部分が真空チャンバ15内の加圧位置Aに収納され、基板層と基板層の間のフィルムのみの部分が真空チャンバの入口と出口側のシール部材15の部分で挟持される。そして真空チャンバ内では被積層材と積層材には上下の熱板から伝熱がなされ積層材の樹脂の溶融が進行する。また膜体であるダイアフラム18は裏面側が吸引されていて、帯状のフィルムM1と帯状の基板層が付着したフィルムM2に接触しないようになっている。そして次に真空チャンバ内が所定の真空度になるかおよび/または所定時間が経過するとダイアフラム18の裏面側に加圧空気を導入し、帯状のフィルムM1と帯状の基板層が付着したフィルムM2を所定時間加圧して積層を行い積層成形品M3とする。なお積層成形品M3は厚さが薄くて容易に撓む性質のものである。そして加圧が完了すると真空チャンバ内を常圧に戻し、真空チャンバを開放する。
次に図3に示されるように把持移送装置25のチャック29a,29bにより前回に積層成形された積層成形品M3とエンドレスベルト26の両側の側端付近を同時に把持した上で前進開始位置Dから他側の停止位置Eまで移動ストロークSだけ所定の速度で移動させる。そのことにより積層成形装置12内で積層成形が完了した積層成形品M3はベルト移動装置24のエンドレスベルト26上の取出位置Bに移動される。また取出位置Bに停止していた積層成形品M3は、エンドレスベルト26とともに移動されて後工程の処理位置Cへ移動される。この際に把持移送装置25によりエンドレスベルト26を他側(後工程側)へ移動されることができるので、ベルト移動装置24に駆動手段を設けなくてもよい。
これらの際に積層成形品M3の先端側が切断されており、先端側を引張ることができないと、従来は図5に示されるような浮き上がり現象が積層成形品M3に生じることがあった。このような積層成形品M3の浮き上がり現象が発生すると次の切断装置30で積層成形品M3を正確な寸法に切断できないといった問題が発生する。しかし本実施形態では、取出位置Bに停止していた積層成形品M3は、把持移送装置25によりエンドレスベルト26とともに把持されて同時に後工程へ移送されるので、図5に示されるような浮き上がり現象を生じることがない。
そして把持移送装置25のチャック29a,29bが停止位置Eに停止すると積層成形品M3は処理位置Cに移動され、切断装置30が作動され、前端側の積層成形品M3の切断を行う。切断された積層成形品M3は、別のベルト移動装置21により後工程へ向けて移送される。またはそれ以外に別の吸着装置等により上方から吸着して別の位置に移動させてもよい。また把持移送装置25は、停止位置Eにおいてチャック29a,29bを開放した状態のまま最初の前進開始位置Dまで移動ストロークS分だけ後退移動される。この際にベルト移動装置24のエンドレスベルト26と、エンドレスベルト26上の取出位置Bに載置されている積層成形の完了した積層成形品M3は移動しないことは言うまでもない。
なおキャリアフィルムを使用する場合は、把持移送装置25のチャック29a,29bの移動範囲の手前側でキャリアフィルムの巻取りを行ってから積層成形品M3のみを把持移送装置25のチャック29a,29bにより把持して移送させることが望ましい。
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明の積層成形システム11は、バッチ式の積層成形装置12により加圧を行うものが望ましいが、図1等の実施形態に限定されるものではない。積層成形装置としては、上盤の加圧面と下盤の加圧面にそれぞれゴム等の可撓性膜や緩衝材が張られ、前記上盤と下盤の間で積層材と被積層材を積層成形するものでもよい。または図1等の実施形態または前記の例において、ゴム膜の表面に薄いステンレス板等の金属板を設けたものでもよい。これらの場合にも積層成形装置は、真空チャンバを備えることが望ましいが、真空チャンバ外で加圧を行うものでもよい。更には積層成形装置は1台に限定されず、図1等の積層成形装置の後工程に更に積層成形品M3を平坦にする平坦化プレスを設けたものでもよい。その場合、平坦化プレスの後工程に本発明のベルト移動装置24や把持移送装置25が設けられる。更には積層成形装置は、積層材と被積層材の上下にそれぞれ加圧ロールが設けられ、回転する加圧ロールの間を積層材と被積層材が通過する際に積層される連続式のロールラミネータであってもよい。連続式のロールラミネータの場合は本発明のベルト移動装置24や把持移送装置25との間にダンサーロール等の緩衝機構が設けられることが望ましい。
11 積層成形システム
12 積層成形装置
24 ベルト移動装置
25 把持移送装置
26 エンドレスベルト
29a,29b チャック
A 加圧位置
B 取出位置
C 処理位置
D 前進開始位置
E 停止位置
M1 帯状のフィルム
M2 帯状の基板層が付着したフィルム

Claims (4)

  1. 積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムにおいて、
    積層成形装置の他側に設けられ積層成形装置で積層成形された積層成形品の少なくとも下方に設けられ、積層品成形の移送方向と同方向の他側へ向けてベルトが移動可能なベルト移動装置と、
    前記積層成形品と前記ベルトとを把持して他側へ向けて移送可能な把持移送装置とが設けられたことを特徴とする積層成形システム。
  2. 前記ベルト移動装置のベルトは循環移動可能なエンドレスベルトであり、ベルト移動装置には駆動源が設けられていないことを特徴とする請求項1に記載の積層成形システム。
  3. 積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形方法において、
    積層成形装置から搬出された積層成形品は、積層成形品の少なくとも下方に設けられたエンドレスベルトとともに把持移送装置により把持されて前記エンドレスベルトの移送方向と同方向の他側へ向けて移送されることを特徴とする積層成形方法。
  4. 前記積層材または被積層材の少なくとも一方は連続した帯状であり、積層成形後の積層成形品は帯状であり、前記把持移送装置の後工程で切断されることを特徴とする請求項3に記載の積層成形方法。
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