JP5833065B2 - ウエブ切断方法、及びウエブ切断装置 - Google Patents

ウエブ切断方法、及びウエブ切断装置 Download PDF

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Description

本発明はウエブ切断方法、及びウエブ切断装置、特に、搬送されるウエブを切断し、切断したウエブを新たな巻芯に巻き取るウエブ自動巻取機に好適なウエブ切断方法、及びウエブ切断装置に関する。
薄い金属板、紙、プラスチックフィルム等のウエブを利用して物を製造する場合、処理(例えば、塗布、乾燥等)の施されたウエブが巻芯にロール状に巻き取られている。特に、連続的に処理を行うため、ウエブ自動巻取機により連続的に巻芯を切り替えて、ウエブを巻芯にロール状に巻取っている。ウエブ自動巻取機では、一定の長さのウエブを巻芯に巻き取った後、連続走行するウエブを幅方向に切断する。ウエブを切断すると、巻芯(旧巻芯)に巻き取られるウエブと、新たな巻芯(新巻芯)に巻き取られるウエブとに分離される。ウエブを切断することにより、旧巻芯から新巻芯への切り替えが行われるので、ウエブの連続的な巻取が実現される。
上述したように旧巻芯と新巻芯との切り替えに際し、ウエブが幅方向に切断される。そのため、ウエブ自動巻取機にはウエブ切断装置が取付けられている。例えば、特許文献1は、ウエブを切断する際に、切断方向と異なる方向にウエブが破断するのを防止するためのウエブ切断装置を開示する。特許文献1のウエブ切断装置は、一対のロータリーカッタと、ロータリーカッタの上流側と下流側とに設置され各一対のニップローラとを備えている。各一対のニップローラは厚さ方向からウエブを挟圧する。一対のロータリーカッタの刃接触点(切断点)と2つのニップローラの挟持点とが同一面上となるよう、ロータリーカッタと左右各一対のニップローラとが配置されている。
ウエブ切断装置を幅方向に移動させると、ロータリーカッタの切断点が幅方向に移動する。各一対のニップローラによる挟持点が、切断点の移動に伴い上流ウエブと下流ウエブとを挟持しながら移動する。この際、各一対のニップローラによる挟持点が切断点の上流と下流とに存在するので、ウエブを搬送するための張力が、ロータリーカッタの切断点に作用するのを防止できる。
特公平4−72673号公報
特許文献1のウエブ切断装置では、切断点の移動方向の後ろ側では、連続するウエブが上流ウエブと下流ウエブとに分離される。ウエブを巻芯に巻き取るため、ウエブには搬送方向に張力が付与されている。しかしながら、切断点の移動方向の後ろ側の上流ウエブ又は/及び下流ウエブは保持されていないため、意図しない外力(例えば、重力等)が、ウエブの垂直方向から作用する場合がある。外力が切断点の移動方向の後ろ側の上流ウエブ又は/及び下流ウエブに作用すると、上流ウエブ又は/及び下流ウエブがウエブに対して垂直方向に移動する。切断点の移動方向の後ろ側で上流ウエブ又は/及び下流ウエブがウエブに対して垂直方向に移動すると、切断点の移動方向の後ろ側で、下流ウエブと上流ウエブとの間で切断点を中心に開きが生じる。この開きに起因して、切断点の移動方向とウエブの実際の切断方向が一致しなくなる場合、すなわちウエブが破断する問題が発生してしまう場合があることが分かった。特に、80μm以下の厚さのウエブを使用すると、厚さの低下に伴いウエブ自体の剛性が低くなり、ウエブの破断が顕著に起きやすくなる。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ウエブの破断頻度を抑制することができる、ウエブ切断方法、及びウエブ切断装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様によると、ウエブ切断方法は、張力を付与してウエブを搬送する工程と、切断手段による切断点をウエブの幅方向に移動させながら、搬送されるウエブを上流ウエブと下流ウエブとに切断する工程と、を備え、ウエブを切断する工程において、切断点に対してウエブの上流部分とウエブの下流部分とをウエブの厚み方向で挟持し、かつ切断点と上流部分及び下流部分の2つの挟持点とを同一面上に位置させ、かつ切断点のウエブ上での移動方向の後ろ側で、切断された上流ウエブ及び/又は下流ウエブがウエブに対して垂直方向へ移動することを規制する。
好ましくは、切断された上流ウエブ及び/又は下流ウエブが、ガイド部材によりウエブに対して垂直方向へ移動することを規制される。
好ましくは、切断された上流ウエブ及び/又は下流ウエブが、エアの吹き付け及び/又はエアの吸引によりウエブに対して垂直方向へ移動することを規制される。
好ましくは、ウエブが80μm以下の厚さを有する。
好ましくは、ウエブが樹脂で構成される。好ましくは、切断手段が上刃と下刃である。
本発明の別の態様によると、搬送されるウエブを切断して、ウエブを上流ウエブと下流ウエブとに分離するウエブ切断装置であって、切断手段と、切断手段による切断点の両側に配置された2つの一対のニップローラであって、2つの一対のニップローラは切断点に対してウエブの上流部分とウエブの下流部分とをウエブの厚み方向でそれぞれ挟持し、切断点と上流部分及び下流部分の2つの挟持点とを同一面上に位置させている一対のニップローラと、切断点のウエブ上での移動方向の後ろ側に配置され、上流ウエブ及び/又は下流ウエブがウエブに対して垂直方向へ移動することを規制する移動規制機構と、を備える。
好ましくは、移動規制機構は、ガイド部材である。
好ましくは、移動規制機構は、エアを吹き付けるノズル及び/又はエアを吸引するノズルである。
本発明によれば、搬送されるウエブを幅方向に切断する際に、ウエブが破断するのを抑制することができる。
ウエブ切断システムの平面図である。 ウエブ切断装置の要部拡大図である。 ウエブ切断装置の内部拡大図である。 ロータリーカッタの要部拡大図である。 ウエブ切断装置によるウエブの切断前の状態の説明図である。 ウエブ切断装置による切断前の状態の説明図である。 ウエブ切断装置による作用を説明する説明図である。 ウエブ切断装置による作用を説明する説明図である。 ウエブ切断装置による作用を説明する説明図である。 ウエブ切断装置の別の形態を示す要部拡大図である。 ウエブ切断装置の別の形態を示す要部拡大図である。 上流ウエブと下流ウエブとの開きを説明する説明図である。
以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
ウエブ切断装置の好ましい形態を図1〜4に基づいて説明する。図1は装置全体を示す平面図、図2はウエブ切断装置の要部拡大図、図3はウエブ切断装置のケーシングを省略した斜視図、図4はロータリーカッタの要部拡大図である。
ウエブ切断システム100は、ウエブ切断装置1と、ウエブ切断装置1をウエブWの搬送方向(矢印B方向)に対して略直角のウエブWの幅方向(矢印Aの方向)に移動させるための走行装置24を備える。走行装置24は、支持フレーム28と、支持フレーム28に設けられた一対のガイドレール30,30と、一対のガイドレール30,30に移動可能に支持される走行台26とを備える。走行台26はベルト34に連結板33を介して固定される。ベルト34はプーリ32に巻き回される。図示しないプーリ駆動モータによってベルト34が往復移動される。走行装置24の支持フレーム28にラク54が固定される。ウエブ切断装置1は、ホルダ22を介して走行装置24を構成する走行台26に連結される。走行台26を一対のガイドレール30,30に沿って移動させることにより、ウエブ切断装置1、ウエブWの幅方向に移動させることができる。
図2、図3に示すように、ウエブ切断装置1は、上部ケーシング10,11と、下部ケーシング12,14を備えている。上部ケーシング10,11と、下部ケーシング12,14との間にはウエブWの厚みより大きい隙間が設けられている。さらに、上部ケーシング10には上部ガイド板40が設けられ、下部ケーシング14には下部ガイド板42が設けられている。上部ガイド板40と下部ガイド板42との間にはウエブWの厚みより大きい隙間が設けられている。
ウエブ切断装置1の上部ケーシング10,11と、下部ケーシング12,14の内部には上刃と下刃とで構成される一対のロータリーカッタ16,18が設けられている。一対のロータリーカッタ16,18は回転軸36,38を介して上部ケーシング10,11、及び下部ケーシング12,14内に支持される。一対のロータリーカッタ16,18は、ウエブWを挟んで上下にオーバラップ状態で隣接して配置される。一対のロータリーカッタ16,18をほぼ接触する状態でオーバラップさせることでウエブWが切断される。ウエブWが切断される場所が切断点となる。切断手段の一例として、本実施の形態では一対のロータリーカッタ16,18を示したが、これに限定されない。一対のロータリーカッタ16,18に代えて、例えば、レーザー等を使用することができる。なお、上述したように、切断手段はレーザー等であってもよいが、以下はロータリーカッタで説明する。
ロータリーカッタ16,18の一方の側には一対のニップローラ44,46が配置されている。図4に示すように、ロータリーカッタ16,18の他方の側には一対のニップローラ48,50が配置されている。ロータリーカッタ16,18の両側に一対のニップローラ44,46と一対のニップローラ48,50とが配置される。
一対のニップローラ44,46と一対のニップローラ48,50とが回転軸36,38により支持されている。一対のニップローラ44,46と一対のニップローラ48,50とが、ロータリーカッタ16,18に対してウエブWの上流部分とウエブWの下流部分とをウエブWを厚み方向で挟持する。ウエブWを厚み方向で挟持するとは、ウエブWを両面から所定の加圧力で挟み込むこと意味する。ウエブWを両面から挟み込む位置が挟持点となる。一対のニップローラ44,46、及び一対のニップローラ48,50は、ウエブWの種類に応じて、金属、ゴム、プラスチツク等の材料により構成される。
ここで、ウエブWとは、長手方向に連続する帯状の支持体を意味する。ウエブWは、TAC(トリアセチルセルロース)、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂、アルミニウム、銅等の金属で構成される。ウエブWは80μm以下の厚さを有することが好ましい。ウエブWの厚さが小さい場合、破断頻度が増加するので、本実施の形態を適用した場合に、破断頻度を抑制する効果は大きい。ウエブWの厚さに関して、製造されるフィルム製品に応じて適宜選択することができる。また、ウエブWは、例えば、300〜5000mmの幅を有している。ウエブWの幅に関しても、フィルム製品に応じて適宜選択することができる。
図1に示すように、ウエブ切断装置1に配置される一対のロータリーカッタ16,18は、ウエブWの搬送方向に対して所定角度θ(ユニット角度)傾けて配置されている。ユニット角度は、例えば、30°以上85°以下の範囲に調整される。
ウエブ切断装置1は、一対のロータリーカッタ16,18の傾きに沿う前方に、図1、2に示すように、上部ケーシング10,11及び下部ケーシング12,14から上下に傾斜して突設したガイドアーム35,37が設けられている。ウエブ切断装置1がウエブWに向けて一対のガイドレール30,30に沿って移動すると、ガイドアーム35,37が搬送するウエブWを両面から保持し、一対のロータリーカッタ16,18へと案内する。
次に、図面を参照してウエブ切断装置1を利用したウエブ切断方法の動作を説明する。図5はウエブ切断装置よる切断前の状態を示している。ウエブWは、所定の間隔で対向する新しい巻芯5とサポートローラ70との間を通過して、旧い巻芯4に巻き取られている。ウエブWを巻芯4に巻き取ることで、張力を付与してウエブWを搬送している。つまり、ウエブWの長手方向に沿う力で引っ張ることでウエブWを移動させている。ウエブ切断装置1は、ウエブWの幅方向の端部から一定の長さ離間して配置されている。ウエブ切断装置1は待機状態となる。
次に、巻芯4により一定の長さのウエブWを巻き取ると、ウエブWの巻き取りを巻芯4から巻芯5に切り替える。図6に示すように、切り替えに先立ち、ウエブWの切断が行われる。ウエブWの切断箇所が到着すると、ウエブ切断装置1を、ウエブWの幅方向(矢印Aの方向)、すなわち切断装置の移動方向に沿って移動させる。切断装置の移動方向AとウエブWの搬送方向Bとの成す角度は略直角である。ウエブWの搬送方向BとはウエブWの進行する方向を意味する。ウエブWの幅方向とは、ウエブWの一端部から他端部に横切る方向を意味する。なお、本出願において「上流」、「下流」の語は、ウエブWの搬送方向に対して用いられる。ある基準に対してウエブの搬送方向側に位置する場合を「下流」、ウエブの搬送方向と反対側に位置する場合を「上流」と定義される。
ウエブ切断装置1に組み込まれている一対のロータリーカッタ16,18は、ウエブ切断装置1のウエブWの幅方向への移動に伴い、ウエブWの幅方向にウエブWを切断し始める。ウエブ切断装置1がウエブWの幅方向へ移動するので、一対のロータリーカッタ16,18による切断点もウエブWの幅方向に移動する。
ウエブWは、ウエブ切断装置1の移動方向AとウエブWの搬送方向Bとの合成ベクトルの方向に沿って、斜め方向に切断される。この合成ベクトルの方向が、一対のロータリーカッタ16,18による切断点のウエブW上での移動方向となる。切断点のウエブW上での移動方向(矢印Cの方向)は、ロータリーカッタ16,18のユニット角度の方向と略一致することが好ましい。
ウエブ切断装置1でウエブWを切断することにより、切断点のウエブW上での移動方向を基準にウエブWは上流ウエブW1と下流ウエブW2とに分離される。下流ウエブW2は、引き続き巻芯4に巻き取られて、フィルムロールとなる。ウエブ切断装置1が移動し、ウエブWの切断を開始すると、上部ガイド板40と下部ガイド板42の後端が巻芯5のほぼ真下に位置する。上流ウエブW1の切断端部は不安定な挙動を起こすことなく、巻芯5に導かれる。サポートローラ70は上昇して巻芯5に接する。切断された上流ウエブW1は巻芯5の外周面の貼着剤により貼り付けられ巻芯5に巻取られる。
図7,8は、本実施の形態の原理を説明するための概略平面図である。図7に示すように、本実施の形態では一対のロータリーカッタ16,18による切断点CPでウエブWが切断される。切断点CPの上流では、一対のニップローラ48,50によりウエブWが厚み方向で挟持され、挟持点NP1がウエブWの上に存在している。また、切断点CPの下流では、一対のニップローラ44,46によりウエブWが厚み方向で挟持され、挟持点NP2がウエブWの上に存在している。
さらに、切断点CPがウエブWの幅方向に移動すると、挟持点NP1、NP2も切断点CPの移動に同期して移動する。切断点CPと挟持点NP1、NP2との位置関係が維持される。
切断点CPがウエブWの幅方向にさらに移動すれば、ウエブWも巻芯4からの張力が付与されているのでさらに搬送され、切断された上流ウエブW1の先端が巻芯5に到達し、上流ウエブW1の先端を巻芯5に貼り付けられる。上流ウエブW1が巻芯5に巻き取とられる。この巻取りにより、上流ウエブW1に張力が付与され、上流ウエブW1が搬送される。ウエブWが完全に切断され、上流ウエブW1が巻芯5に巻き取られる状態になると、上流ウエブW1はウエブWと見なされる。
切断点CPと挟持点NP1、NP2とは、同一面上に配置されている。ここでいう「同一面」とは、完全に同一な面のみならず、実質的に同一な面も含む。すなわち、切断点CPと挟持点NP1、NP2とを含む仮想的な平面又は略平面が構成されればよい。
切断点CPと挟持点NP1、NP2とが上記の位置関係で配置されている。ウエブWの搬送やウエブWの切断に伴う張力がウエブWに作用していても、挟持点NP1、NP2が切断点CPに張力が作用するのを遮断する。切断点CPのウエブW上の移動方向と、ウエブの実際の切断方向を一致させることができる。ここでの「一致」は完全に一致する場合だけでなく、切断点CPのウエブW上の移動方向に対してウエブの実際の切断方向が±5°の角度以内であれば良い。一方で、ウエブの実際の切断方向が上記の角度大きい場合、いわゆるウエブWが破断したと判断される。
さらに、本実施の形態においては、ウエブWを上流ウエブW1と下流ウエブW2とに切断した後、つまり、切断点CPのウエブW上での移動方向の後ろ側の位置において、上流ウエブW1及び/又は下流ウエブがウエブWに対して垂直方向へ移動するのが規制される。ここで「上流ウエブW1又は/及び下流ウエブW2がウエブWに対して垂直方向へ移動」とは、上流ウエブW1又は/及び下流ウエブW2に何らかの外力(重力等)が作用し、ウエブWと同一平面を構成しない方向へ移動することをいう。「規制」するとは、何もしない場合に比べて垂直方向の移動距離を小さくすることをいう。垂直方向の移動距離は20mm以下とするのが好ましく、10mm以下とすることがより好ましく、理想的には移動距離0mmである。
切断点CPのウエブW上での移動方向の後ろ側とは、切断点を基準に、切断点のウエブW上での移動方向と反対側を意味する。つまり、切断点の移動方向の後ろ側とは、ウエブWが上流ウエブW1と下流ウエブW2とに分離されている側をいう。切断点CPのウエブW上での移動方向の後ろ側は図7,8において矢印Dで示す側を意味する。
上流ウエブW1及び/又は下流ウエブW2がウエブWに対して垂直方向へ移動するのが規制されるので、上流ウエブW1と下流ウエブW2との間で切断点CPを中心とする開きが生じるのを抑制できる。図9において、ウエブ切断装置1の下部ケーシング12が、切断点CPのウエブW上での移動方向の後ろ側に切断点CPから伸びている。ウエブ切断装置1において、上流ウエブW1と下流ウエブW2との間で切断点CPを中心とする開きが生じるのが抑制されているので、ウエブWに破断が生じないと考えられる。ウエブ切断装置1では下部ケーシング12が移動規制機構のガイド部材と機能している。図10に示すように、移動規制機構として下部ケーシング12とは別に板状の部材80でガイド部材を構成することもできる。上流ウエブW1及び/又は下流ウエブW2がウエブWに対して垂直方向へ移動するのが規制される限り、大きさ形状を適宜選択することができる。
図11に示すように、移動規制機構としてガイド部材に代えてノズル90を設けることができる。ノズル90からエアを吹き付けする及び/又はエアを吸引することで上流ウエブ及び/又は下流ウエブが移動することを規制することができる。板状の部材80とノズル90とを同時に使用することができる。
移動規制機構としてガイド部材を使用する場合、ウエブ切断装置1に容易に取付けることができる。移動規制機構としてエアを吹き付けするノズル及び/又はエアを吸引するノズルを使用する場合、外力の値に応じて、規制力を調整することができる。
ここで、「上流ウエブW1と下流ウエブW2との間で切断点CPを中心とする開き」とは、図10に示すように、切断点CPのウエブW上で移動方向の後ろ側で、切断点CPの直後から上流ウエブW1及び/又は下流ウエブW2との間で隙間ができる状態をいう。
上流ウエブW1と下流ウエブW2との間での開きは、ウエブWの幅方向の全域で防止する必要はなく、切断点CPからウエブW上での移動方向の後ろ側の距離Lの間で開きが防止できればよい。つまり、切断点CPを中心とする開きが生じなければ良い。距離Lは、ウエブの規制距離を指す。ガイド板を用いる場合はガイド板の長さ、吹き付け/吸引エアノズルを用いる場合はウエブへのエア吹き付け/吸引長さを指す。距離Lは、切断点CPのウエブW上での移動方向とウエブWの切断方向を一致させてウエブWに破断が生じない範囲で選択すれば良い。距離Lを長くとるほど破断を防止できる方向なので、破断が起きる場合は距離をより長くとれば良い。距離Lは5mm以上とするのが好ましく、10mm以上とすることがより好ましく、50mm以上とすることがより好ましい。
上流ウエブW1又は/及び下流ウエブW2がウエブWに対して垂直方向へ移動することを規制する場合、切断点CPのウエブW上での移動方向の後ろ側で上流ウエブW1又は/及び下流ウエブW2を、切断点における挟持点の加圧力より弱い力で規制することが好ましい。つまり、垂直方向への移動を規制する際に、挟持しないことを含む。切断点における挟持点の加圧力より弱い力で規制することにより、切断点の移動方向の前後でのウエブWの送り速度を厳密に合致させる必要がなくなるからである。さらに、ウエブWの破断頻度が増加するのを抑制することができる。
以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
セルローストリアセテートフィルム(厚さ:40μm、幅:1500mm)を100Nの張力(全幅)、50m/分の速度で搬送した。搬送中にセルローストリアセテートフィルムを切断し、空の巻芯に巻き取った。移動規制機構を備えるウエブ切断装置と移動規制機構を備えないウエブ切断装置とを使用した。本実施例では移動規制機構として下部ケーシングをガイド部材として使用した。移動規制機構を備えるウエブ切断装置においては、ガイド部材の長さ(距離L)を変更した。
ウエブの切断後、ウエブの破断の個数をカウントした。破断個数は、破断長さを定規で測定し、長さが1mm以上のものを1つとカウントした。破断の個数が1以下であれば製品とした優れたレベルでA評価となり、破断の個数が2以上6以下であれば製品として使用可能なレベルでB評価となり、破断の個数が7以上であると製品として使用できないレベルでありC評価となる。表1は、ウエブ切断の条件と評価結果を示す。この表1から移動規制機構を有する場合、破断頻度が抑制されることが理解できる。また、ガイド部材の距離Lが長い場合、距離Lが短い場合に比較して、破断抑制効果が大きいことが理解できる。
Figure 0005833065
1:ウエブ切断装置、16,18:ロータリーカッタ、24:走行装置、44,46,48,50:ニップローラ、10,11:上部ケーシング、12,14:下部ケーシング

Claims (9)

  1. 張力を付与してウエブを搬送する工程と、
    切断手段による切断点を前記ウエブの幅方向に移動させながら、搬送される前記ウエブを上流ウエブと下流ウエブとに切断する工程と、を備え、
    前記ウエブを切断する工程において、前記切断点に対して前記ウエブの上流部分と前記ウエブの下流部分とを前記ウエブの厚み方向で挟持し、かつ前記切断点と前記上流部分及び前記下流部分の2つの挟持点とを同一面上に位置させ、
    かつ前記切断点の前記ウエブ上での移動方向の後ろ側で、切断された前記上流ウエブ及び前記下流ウエブが前記ウエブに対して垂直方向へ移動することを規制するウエブ切断方法。
  2. 切断された前記上流ウエブ及び/又は前記下流ウエブが、ガイド部材により前記ウエブに対して垂直方向へ移動することを規制される請求項1記載のウエブ切断方法。
  3. 切断された前記上流ウエブ及び/又は前記下流ウエブが、エアの吹き付け及び/又はエアの吸引により前記ウエブに対して垂直方向へ移動することを規制される請求項1記載のウエブ切断方法。
  4. 前記ウエブが80μm以下の厚さを有する請求項1から3の何れか1項記載のウエブ切断方法。
  5. 前記ウエブが樹脂で構成される請求項1から4の何れか1項記載のウエブ切断方法。
  6. 前記切断手段が上刃と下刃である請求項1から5の何れか1項記載のウエブ切断方法。
  7. 搬送されるウエブを切断して、前記ウエブを上流ウエブと下流ウエブとに分離するウエブ切断装置であって、
    切断手段と、
    前記切断手段による切断点の両側に配置された2つの一対のニップローラであって、前記2つの一対のニップローラは前記切断点に対して前記ウエブの上流部分と前記ウエブの下流部分とを前記ウエブの厚み方向でそれぞれ挟持し、前記切断点と前記上流部分及び前記下流部分の2つの挟持点とを同一面上に位置させている一対のニップローラと、
    前記切断点の前記ウエブ上での移動方向の後ろ側に配置され、前記上流ウエブ及び前記下流ウエブが前記ウエブに対して垂直方向へ移動することを規制する移動規制機構と、
    を備えるウエブ切断装置。
  8. 前記移動規制機構は、ガイド部材である請求項7記載のウエブ切断装置。
  9. 前記移動規制機構は、エアを吹き付けるノズル及び/又はエアを吸引するノズルである請求項7記載のウエブ切断装置。
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