JP2002321192A - カッターロール - Google Patents

カッターロール

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JP2002321192A
JP2002321192A JP2001127989A JP2001127989A JP2002321192A JP 2002321192 A JP2002321192 A JP 2002321192A JP 2001127989 A JP2001127989 A JP 2001127989A JP 2001127989 A JP2001127989 A JP 2001127989A JP 2002321192 A JP2002321192 A JP 2002321192A
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roll
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JP2001127989A
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Hirohisa Taniguchi
裕久 谷口
Yoshitaka Tarujima
吉鷹 樽島
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TANIGUCHI KINZOKU NETSUSHORI K
TANIGUCHI KINZOKU NETSUSHORI KOGYOSHO KK
Original Assignee
TANIGUCHI KINZOKU NETSUSHORI K
TANIGUCHI KINZOKU NETSUSHORI KOGYOSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工しづらく高価なサニタリーロールのよう
なカッターロールを、容易に製造し、安価に提供できる
ようにする。 【解決手段】 カッターロール本体を、超硬特殊鋼材で
構成されるカッター部と一般鋼材で構成される支持部と
に分けて部品構成し、前記カッター部及び前記支持部と
の間の接合面に拡散インサート材を介在させて組立て加
圧し拡散熱処理接合して成ることを特徴とするカッター
ロール。カッター部を中空円筒状とし、その内部で接触
する支持部をテーパ面とすることにより、加圧を確実と
し接合強度を大として、超鋼素材を最小量化することも
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属接合面に拡散
接合用インサート材を介在させ、熱処理炉内で拡散熱処
理することにより金属同士を接合する技術に関し、特に
工具鋼のような特殊金属を一般鋼材と組合わせて接合す
ることによりカッターロールを容易に製造し、安価に提
供できるようにしたカッターロールに関する。
【0002】
【従来の技術】カッターロール、例えば女性用ウィスパ
ーを切断加工するサニタリーロールは、SKD11のよ
うな高級工具鋼や特殊刃物鋼を用いて製造されている。
この製造は円筒ないし円柱状の材料表面に雄又は雌の刃
を付け、その両端に適宜軸受け部を形成し回転可能のロ
ール状とするようなものである。
【0003】高級工具鋼や刃物鋼は、S45Cのような
一般鋼材と比べて格別硬度が高く加工しづらい。また、
一般鋼材と比べて格別高価である。このため、従来のカ
ッターロールは加工が大変であるのみならず、相当割高
とならざるを得なかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑みて、拡散接合技術を適用して、サニタリーロー
ルや印刷ロール等のカッターロールを容易に製造し、低
コストで提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできる本発明のカッターロールは、ロール本体を、超
鋼特殊鋼材で構成されるカッター部と一般鋼材で構成さ
れる支持部とに分けて部品構成し、前記カッター部及び
前記支持部との間の接合面に拡散接合用インサート材を
介在させて組立て加圧し拡散熱処理接合して成ることを
特徴とする。
【0006】本発明では、刃を付けねばならない所、又
は特殊鋼材としなければならない部分のみをSKD11
等の特殊鋼材とし、その他の部分を全てS45C等の一
般鋼材とし、超鋼素材の使用量を最小限とし、その分材
料価格を割安に抑える。従って特殊鋼使用量を少なくす
ることができ、製品コストを低下できる。また一般鋼材
は超鋼特殊鋼材と比べて格別加工し易く、軸受け部分等
加工の必要な部分を容易に加工することができ、カッタ
ーロールを容易、安価に製造することができる。
【0007】また、本発明は、円筒形のカッターロール
本体を、超硬特殊鋼材で構成される中空のカッター部と
その内部にテーパ面をもって接触される一般鋼材製の中
子部とで構成し、前記カッター部及び前記中子部との間
の接合面に拡散接合用インサート材を介在させて組立て
加圧し拡散熱処理接合して成ることを特徴とする。
【0008】本発明では、超硬特殊鋼材で構成される中
空のカッター部とその内部にテーパ面をもって接触され
る中子部で構成し、その接合面に拡散接合用インサート
材を介在させて組立て加圧し拡散熱処理するので、加圧
確実にして強固な接合が可能となる。
【0009】インサート材としては、融点降下作用のあ
る元素B、P、VとNi、Fe、C、Siをフラックス
と樹脂状バインダーで所定配合比率で混練りし、ペース
ト状としたものや、これを箔状に加工したもの等を使用
できる。熱処理炉としては、例えばN2 ガス噴流式の真
空熱処理炉を用い、適時適所焼入れ加工を施しつつ熱処
理接合できる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1〜図3は、本発明の一実施形
態を示す説明図で、図1はカッターロールの正面図、図
2は熱処理炉におけるカッターロール配置の説明図、図
3は熱処理炉における熱処理温度の説明図である。
【0011】図1のように、本例のカッターロール1
は、ウィスパーカット用のサニタリロールで、円筒(円
柱)状の中央カッター部2と、その両端に接合されたカ
ッター支持部3、4で構成される。カッター部2の材料
はSKD11とする。支持部3、4の材料はS45Cと
する。カッター部2の外表面には、ウィスパーカット用
の雄又は雌の刃5が彫刻されている。ウィスパー加工ラ
インでは、雌雄一対のカッターロール1が刃5を合わせ
て対向配置され、その間にカット用の生地が流され、カ
ッターロール1が回転され、連続的な布地切断が実行さ
れる態様である。このために、支持部3、4には、軸受
け3a、4aが加工され、ここに図示しないベアリング
が固定される。前記カッター部2及びカッター支持部
3、4は、前記カッターロール1の部品として構成され
る。
【0012】以上のように部品構成されたカッターロー
ル1は、その接合面6、7にペースト状のインサート材
を介在させ、図示の形に組合わされ熱処理される。イン
サート材としては、融点降下作用のある元素B、P、V
とNi、Fe、C、Siをフラックスと樹脂状バインダ
で所定配合比率で混練りしたペースト状のものを使用し
た。これを箔状に加工したものを使用することもでき
る。
【0013】図2に示すように、N2 ガス噴流式の真空
熱処理炉8には、金属トレー9が配置されている。その
中にCCMプレート10が配置されている。プレート1
0上に容器11が配置されている。容器11内の液12
中には、上下をCCMブロック13、14に挟まれてカ
ッターロール1が立て形姿勢で固定されている。カッタ
ーロール1の固定姿勢は、上段ブロック14で接合面
6、7が加圧される状態とする。
【0014】図3に示すように、熱処理炉8中での熱処
理温度は、まず10-3Torrにて650℃まで上昇さ
せ20分間保温し、次いで900℃まで昇温し1時間保
温する。次いでインサート材を十分溶融できる温度10
70℃まで上昇させ3時間保持して1次拡散を行う。次
いで溶融温度より30℃低い拡散温度で4時間保持し安
定した2次拡散を行う。その後、900℃まで冷却後、
2BarのN2 ガスで急冷焼入れし、処理を終了する。
【0015】加熱温度を650℃、900℃、1070
℃へと段階的に上昇させたのは、カッターロール1の熱
容量に関連して、形状歪を発生させないための手段であ
り、より熱容量の小さい製品では、段階数を減少させ、
かつ保温時間を縮小することもできる。融点温度(1次
拡散温度)1070℃では、インサート材は溶融し、拡
散する。2次拡散温度1040℃では、インサート材は
凝結した状態で接合面に対しては拡散する。1次及び2
次の拡散処理によって十分な拡散が行われ接合面に対応
する部材、即ちカッター部2とカッター支持部3、4が
相互に強固に結合される。本拡散接合による接合力は、
一般的な半田の比ではなく、電気溶接に近い極めて強力
な接合力となる。
【0016】異種金属の接合では、拡散に伴って発生す
る接合界面での合金層や熱膨張係数の差による応力とい
った接合に付随した問題で接合部6、7の性能低下を招
かない接合技術が必要である。このため、一般に拡散接
合部での空隙量30%以下の工法、拡散接合部での継手
効率50%以下の工法が要求されるところである。しか
るに本例では、これらの値を10%以下とできることが
実証された。
【0017】以上により、本例では、図1に示すカッタ
ーロール1において、各接合面に対応する部材、即ちカ
ッター部2及びカッター支持部3、4にフラックスたる
元素、B、P、V、Ni、Fe、C、Siが拡散され、
接合部6、7が強固に拡散接合される。実機による耐久
テストの実施結果によれば、メーカ希望の耐久寿命72
0時間に対し、1000時間連続使用に耐えることがで
きた。
【0018】カッター支持部3、4の軸受け加工は極め
て容易である。即ち、軸受け3a、4a構成前の円筒素
材を普通旋盤にかけ、通常工具で通常通り加工すれば良
い。SKD11素材の使用量は一体物に比べて1/5程
度で済む。熱処理炉8による熱処理加工には手間を要す
るが、同時に大量生産できるので、一個当りの加工費は
比較的安価となる。これらの結果、SKD11の軸受け
加工に要する手間と素材費節約に要する費用の和が、熱
処理費用を大きく上回り、その差が本発明の大きなメリ
ットとなる。
【0019】図4は、本発明の他の実施形態を示すカッ
ターロールの縦断面図である。図示のように、本例のカ
ッターロール15は、中空円筒のカッター部16と、そ
れを支持する一対のカッター支持部17、18で部品構
成されている。カッター部16の内面はテーパ面に形成
され、図上段のカッター支持部17の接合端には、カッ
ター部16のテーパ面に対して嵌入されるテーパ突起部
17aが形成され、図下方への押圧によってテーパ面で
圧力が発生するよう構成されている。また、図下方のカ
ッター支持部18には、その接合面にリング状の突起1
8aが形成され、カッター部16側のリング状凹部に対
して嵌合されるようになっている。
【0020】本例のカッターロール15は、接合部1
9、20にインサート材を介在させ、図2及び図3で示
したと同様の拡散熱処理を行うことにより、各部品を強
固に拡散接合することができる。
【0021】本例では、カッター部16を中空としたの
で、その分素材使用量を減少することができる。また、
カッター部16を中空とし接合面積を少なくした分だけ
強度低下するのを突起17a、18aで補って、十分な
接合強度を持たせることができる。
【0022】図5は、本発明のさらに他の実施形態を示
すカッターロールの縦断面図である。図示のように、本
例のカッターロール19は、中空のカッター部20と、
それを支持する一対のカッター支持部21、22で構成
されている。図上方のカッター支持部21は、一端に一
方の軸受けを有し、他端はカッター部20の内面に形成
されたテーパ面に接し貫通するテーパ面を備えた棒状部
材21aの先端に他方の軸受けを備えている。他方の支
持部22は、一端面が前記カッター部20の一端面と接
触され、その内部はテーパ面とされて前記棒状部材21
aに挿通された形とされる。
【0023】本例では、図下方のカッター支持部22の
下端面を図2で示した下方のCCMブロック13で支持
し、上方のカッター支持部21を加圧用のCCMブロッ
ク14で加圧支持することにより、各接合面を均一に、
確実に加圧固定することができ、各接合面にインサート
材を介在させて熱処理することにより、確実な拡散接合
を得ることができる。
【0024】本例では、SKD11のような超硬物特殊
鋼を素材とするカッター部20の容量を最小限にするこ
とができ余計な加工を施さないので、素材単価をより安
く抑えることができる。各接合面はテーパ面による確実
な加圧力をもって行えると共に、十分な接合面積を有す
るので、十分な接合強度が得られる。
【0025】図4及び図5で示したように、各部品の接
合面は、接合強度をより大とするよう種々工夫すること
ができる。例えば、一方の表面に複数のリング状の凹凸
を設け、他方の面にその凹凸に対応して接触する凹凸を
設けたものや、リング状でなく線状の凹凸を対応させる
もの等である。ただし、この場合、超硬特殊鋼側にも凹
凸の加工を施さなければならないのでリングや線の数は
最小限の数とすることが好ましい。
【0026】この他の接合面の形成方式としては、表面
粗度を適切にする、即ちインサート材が適切に介在され
るよう1μm〜10μm程度とする等の手法がある。い
ずれにしても、拡散接合によって強度大となること、熱
処理をするとき部品間の接合面を加圧できることが条件
とされるならばいずれの手法も適用できる。
【0027】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形
して実施できる。例えば、異種金属の例としてSKD1
1とS45Cの接合例を示したが、他の金属同士の接合
であってもよく、3種以上の金属を組合せ接合すること
もできる。
【0028】
【発明の効果】以上の通り本発明は、カッターロール本
体を、超鋼特殊鋼材で構成されるカッター部と一般鋼材
で構成されるカッター支持部とに分けて部品構成し、前
記カッター部及び前記支持部との間に拡散接合用インサ
ート材を介在させて組立て加圧し拡散熱処理接合して成
ることを特徴とするカッターロールであるので、サニタ
リロールのようなカッターロールを容易に製造し低コス
トで提供することができる。
【0029】また、本発明は円筒形のロール本体を、超
鋼特殊鋼材で構成される中空のカッター部とその内部に
テーパ面をもって接触される一般鋼材製の中子部とで構
成し、前記カッター部及び前記中子部との間の接合面に
拡散接合用のインサート材を介在させて組立て加圧し拡
散熱処理接合して成ることを特徴とするカッターロール
であるので、熱処理中確実な加圧が行われ確実な接合を
行える。カッターロールを容易に製造し、低コストで提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すカッターロールの正
面図である。
【図2】熱処理炉におけるカッターロール配置の説明図
である。
【図3】熱処理炉における熱処理温度の説明図である。
【図4】本発明の他の実施形態を示すカッターロールの
縦断面図である。
【図5】本発明のさらに他の実施形態を示すカッターロ
ールの縦断面図である。
【符号の説明】
1、15、19 カッターロール 2、16、19、20 カッター部 3、4、17、18、21、22 カッター支持部 3a、4a 軸受け 5 刃 6、7、19、20 接合部 8 熱処理炉 9 金属トレー 10 CCMプレート 11 容器 12 液 13、14 CCMブロック 17a テーパ突起 18a リング状の突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C060 AA01 BA03 BB18 BB20 BD03 BD04 4E067 AA02 AB12 AD03 BA05 BB02 DA13 DA17 DB01 EB00 EB05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カッターロール本体を、超硬特殊鋼材で
    構成されるカッター部と一般鋼材で構成される支持部と
    に分けて部品構成し、前記カッター部及び前記支持部と
    の間の接合面に拡散接合用インサート材を介在させて組
    立て加圧し拡散熱処理接合して成ることを特徴とするカ
    ッターロール。
  2. 【請求項2】 円筒形のカッターロール本体を、超硬特
    殊鋼材で構成される中空のカッター部とその内部にテー
    パ面をもって接触される一般鋼材製の中子部とで構成
    し、前記カッター部及び前記中子部との間の接合面に拡
    散接合用インサート材を介在させて組立て加圧し拡散熱
    処理接合して成ることを特徴とするカッターロール。
JP2001127989A 2001-04-25 2001-04-25 カッターロール Ceased JP2002321192A (ja)

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