JP2006015485A - ロータリーカッタードラムおよびこれを備えたロータリーカッターユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 より単純なロータリー切削ユニットを提供すること。
【解決手段】 ロータリーアンビルロール６と、該ロータリーアンビルロール６に対面するように配設されたロータリーカッタードラム４とを具備するロータリー切削ユニット２において、ロータリーカッタードラムが、概ね円筒状の半径方向外方に面した第１と第２の表面９ａ、９ｂと、第１と第２の表面と一体的に形成され、第１と第２の表面を軸方向に分離するように配設された切刃部材１０とを具備し、切刃部材が、第１と第２の表面の最小直径部分から半径方向外方に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で突き出している。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、概ね円筒状の第１と第２の表面を有した少なくとも１つのカッター部を含む多相材料(multiphase material)から形成された少なくとも１つの部分を具備するロータリー切削装置に関する。前記カッター部は、前記第１と第２の表面と一体的に形成され、突出し、前記第１と第２の表面を分離するように配設された少なくとも一つの切刃部材を具備している。前記第１，第２の表面および前記切刃部材は、前記カッター部の一体的部分である。本発明は、また、こうしたロータリーカッターとアンビルロールとを具備するロータリー切削装置に関する。

こうしたロータリーカッターおよびロータリー切削ターユニットは、図５及び６に示されている「サンドビックＣＲＣ(Carbide Rotary Cutter)」の商標名でサンドビック社から市販されている。公知となっているこの種のロータリーカッターは、切れなくなったカッターを研ぐ際に、ドラムから鋼製のインサートを取り外さなければならいないという問題がある。さらに、インサートは、ドラムにねじ締めされており、このねじ締め作業と研磨前のインサートを外すためのねじの緩め作業とが煩雑な作業となっている。

図５、６に示すように、ロータリー切削ユニットＡは、ロータリーアンビルドラムＣと協働すると共に、超硬合金、セラミック、金属粉体といった多相材料(multiphase material)から形成されたロータリーカッタードラムＢを具備する。ロータリーカッタードラムＢは、また、少なくとも１つの切刃部材Ｆの両側に表面Ｅａ、Ｅｂを有したカッター部Ｄを具備し、切刃部材Ｆは表面Ｅａ、Ｅｂから突出している。切刃部材Ｆの半径方向外側の外周部は、表面Ｅａ、Ｅｂよりも大きな直径を有し、表面Ｅａから６ｍｍ〜１４ｍｍ突出しており、外周部に切刃エッジを形成している。ロータリーカッタードラムＢは、電動モータ（不図示）等の駆動装置に連結するようにした軸Ｇを具備している。

表面Ｅａ、Ｅｂの外周には、カッター部Ｄの表面Ｅａ、Ｅｂよりも大きな直径を有した一対の環状突き合わせ部材Ｈａ、Ｈｂが配設されている。

更に、環状突き合わせ部材Ｈａ、Ｈｂは、前記切刃部材Ｆの半径方向の外周部と実質的に同じ直径を有している。環状突き合わせ部材Ｈａ、Ｈｂは、並んで位置し、カッタードラムＢの回転をアンビルに伝達する。これによってアンビルはカッタードラムＢとは反対方向に回転する。

図６において、表面Ｅａ、Ｅｂは隠されており（外部に露出していない）、すなわち、これらは、ネジＫにより表面Ｅａ、Ｅｂに取り付けられた鋼製、プラスチック製またはゴム製のインサートＪａ、Ｊｂにより覆われている。従って、インサートの外面が外側に露出しており、インサートは切刃部材Ｆの一部をなしていない（すなわち、それらは、切刃部材に関して一体的に形成されていない）。また、切刃部材Ｆは、切刃部材の外周部から拡開するように延びるサイド部を具備している。一方のサイド部はインサートＪａの外表面に向けて延設され、他方のサイド部はインサートＪｂの外表面に向けて延設されている。サイド部の双方は、切刃部材がインサートの下側の表面Ｅａ、Ｅｂと一体的（一体品）に形成されているから、インサートの外表面を通過して半径方向内側に延設されている。。インサートの外表面を半径方向外方へ通過する切刃部材の半径方向の寸法は、切削すべき材料によって選択されるが、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲となっている。半径方向に配向された孔Ｌａが、切刃部材の内側の本体に形成されている。インサートＪａには対応の孔Ｌｂが形成されている。カッター部Ｄには切刃部材Ｆの軸方向外側に孔Ｌｃが形成されており、インサートＪｂの対応位置に孔Ｌｄが形成されている。

これらの孔Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、本体の中で軸方向に形成された通路Ｍに連通しており、孔Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、適当な弁を備えた不図示の制御ユニットにより、真空源および／または過圧源（代替的に大気圧でもよい）に選択的に接続される。

孔Ｌａ、Ｌｃには、Ｏリングまたは多の適当なガスケット（図示せず）が設けられており、インサートＪａ、Ｊｂに対してシールして、該インサートと表面Ｅａ、Ｅｂとの間からの漏れを防止するようになっている。

ドラムＢ、Ｃは、図５において矢印で示す方向に回転する。織物Ｎが、ドラムＢ、Ｃの間でロータリー切削装置Ａに導入される。織物が表面Ｅａを覆うインサートＪａに付着するように、孔Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは真空源に接続される。連続する回転の間、織物は切刃部材により該切刃部材の形状に切削される。それと殆ど同時に、孔Ｌａ、Ｌｂは、過圧源または大気圧源に接続され、切削された製品がインサートＪａから解離され、コンベアベルト（図示せず）等により移送される。不要な切れ端Ｐ、すなわち織物の残りが表面Ｅｂを覆うインサートＪｂに付着してドラムＢと共に回転するように、孔Ｌｃ、Ｌｄは引き続き真空源に接続されている。切削された品物Ｑが、前記不要な切れ端から確実に分離されると、孔Ｌｃ、Ｌｄは過圧源または大気圧源に接続され、不要な切れ端Ｐが解離、収集される。

インサートＪａ、Ｊｂが表面Ｅａ、Ｅｂにねじ止めされる代わりに、それらが接着されることもできる。この場合、インサートは、発泡材料から形成されることができる。

米国特許第５９６７００９号には、鋼製のドラムに複数の切刃を一体形成したロータリーカッターが開示されている。このドラムの切刃には、そのサイズに制限があるという欠点がある。と言うのは、半径方向に１／４インチ（６．２５ｍｍ）よりも突出しているこの種の切刃は、過大なモーメントが切刃に作用してクラックを生じるからである。一方、０．１インチ（２．５ｍｍ）よりも小さく突出する切刃は加工できない。

米国特許第５９６７００９号明細書

本発明の目的は、より単純なロータリー切削装置を提供することである。

この発明は、既述のロータリー切削装置において、切刃部材が、最小直径を有した前記第１と第２の表面から半径方向外方に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で突き出すようにすることにより達成される。

こうして、図５、６のインサートＪａ、Ｊｂは不要となる。更に、切刃部材の機械加工は、より少なくなる。

ふさわしくは、切刃部材の外周は、一対の切刃エッジと、この切刃エッジの各々から前記表面へ向けて延びる傾斜部とを適宜具備しており、傾斜部は、切刃部材の半径方向の突き出し量の少なくとも５０％まで延設されている。代替的に、前記傾斜部は、前記切刃部材の半径方向の突き出し量の実質的に全てに亘って延設するようにしてもよい。こうして、迅速かつ容易に研削が可能となり、鋭角な隅部はなくなる。更に、切刃の寿命は長くなり、従って、ロータリー切削装置の寿命も長くなる。

非常に小さい軸方向の距離をもつことができるため、前記切刃エッジの間のランド面は肉眼では見ることができないということに、注意されるべきである。

好ましくは、複数の開口が、制御可能な圧力の気体源に関係するようになっているカッター部に形成されており、少なくとも１つの開口部が実質的に前記切刃部材に配設されている。こうして、従来可能であったよりも多くの孔を面に設けることが可能となり、所望の孔分布を達成する可能性が広がり、一層効果的な織物の結合と、一層効果的な前記表面からの切削物品および／または廃棄される不要な切れ端の解離が達成される。更に、従来技術における表面と鋼製インサートとの間からの漏れをなくすことができる。

ふさわしくは、少なくとも１つの環状部材がロータリーアンビルドラムに当接するようになっており、この環状部材は、前記表面から前記切刃部材と同じ距離の直径を有している。こうして、環状突き合わせ部材とアンビルとの間および切刃部材とアンビルとの間の最適な接触が得られる。

好ましくは、少なくとも１つの前記カッター部および少なくとも１つの前記環状部材は、中実軸に対して一体部品をなす。

代替的に、少なくとも１つの前記カッター部および少なくとも１つの環状部材は、内径を規定する内面を有し、軸上に配置される単一スリーブに一体となっている。

代替的に、前記少なくとも１つのカッター部および１つの前記環状部材は一体化された部分を構成し、一方、他の環状部材は、内径を規定する内面を有するスリーブの分離した部分を構成する。この分離した部分は、前記スリーブを形成するために、軸上に配置されるようになっている。

代替的に、前記少なくとも１つのカッター部および前記少なくとも１つの環状部材は、内径を規定する内面を有したスリーブの分離した部分を構成する。この分離した部分は、前記スリーブを形成するために軸上に配置されるようになっている。

こうして、ロータリーカッターの異なる選択が可能となる。
前記スリーブの壁厚は、前記内面の直径と、最小直径を有する前記第１又は第２の表面との間の距離により規定される。前記壁厚は、ふさわしくは１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲とすることができる。こうして、ロータリー切削装置の生産のための多相材料が従来のロータリーカッターと比較して少なくできる。

以下に、本発明の好ましい実施形態が、添付された図面を参照することによってより詳細に説明される。

図１Ａは、ロータリーカッタードラム４を具備するロータリーカッターユニット２を示している。ロータリーカッタードラム４は、ロータリーアンビルドラム６と共に作用するように配置され、超硬合金、セラミックス、金属粉末等の多相材料(multiphase material)からつくられている。

ドラム４は概して中実であり、超硬合金やセラミックス等の多相材料から一体物として作られた一対の環状突き合わせ部材１２ａ、１２ｂを有している。ロータリーカッタードラム４には、環状突き合わせ部材１２ａ、１２ｂの間で軸方向に配設されたカッター部８が設けられている。カッター部は、少なくとも１つの無端状の切刃部材１０の両側で、外方に露出した表面９ａ、９ｂを有している。切刃部材は、表面９ａ、９ｂから半径方向外側に突出している。切刃部材１０の半径方向外側の外周は、表面９ａ、９ｂよりも大きな直径を有している。

切刃部材１０は、表面９ａから１〜５ｍｍ突出しており、その半径方向外周で切刃エッジが形成されている。ロータリーカッタードラム４は、電動モータ（図示せず）等の駆動ユニットに連結される軸１１を備えている。

表面９ａ、９ｂの外周は、カッター部８の表面９ａ、９ｂよりも大きな直径を有した一対の環状突き合わせ部材１２ａ、１２ｂを備えている。

更に、突き合わせ部材１２ａ、１２ｂは、切刃部材１０の半径方向外周部分と略等しい直径を有している。環状突き合わせ部材１２ａ、１２ｂは、並んで配置され、アンビルドラム６に対してロータリーカッタードラム４の回転を伝達して、アンビルがロータリーカッタードラム４の回転方向とは反対方向に回転するようになっている。

半径方向を向いた複数の孔１６ａが、切刃部材１０の軸方向内側でカッター部８に形成されている。また、複数の孔１６ｂは、カッター部８において切刃部材１０の軸方向外側に形成されている。

孔１６ａ、１６ｂは、軸方向に延びる通路１８に連通している。孔１６ａ、１６ｂは、また、適当な弁を備えた不図示の制御ユニットにより、真空源および／または過圧源（代替的に大気圧でもよい）に選択的に接続されている。

図１Ｂは、本発明の第２の実施形態によるロータリーカッタードラム４Ａを示している。ロータリーカッタードラム４Ａは、ロータリーカッターニットを形成するために、ロータリーアンビルドラム６と関係して作用するように配置されている。本実施形態によれば、ドラム４は軸部分１７ａと、スリーブ部１７ｂとから構成され、スリーブ部１７ｂは少なくとも１つの切刃部材１０と、カッター部８の両側部に配設された環状突き合わせ部材１２ａ、１２ｂとを有している。軸部分１７ａは好ましくは鋼製であり、一方、スリーブ部１７ｂは、好ましくは多相材料から形成される。スリーブ部１７ｂは内面１７ｃを有しており、その直径は軸部分１７ａの外周面１７ｄの直径よりも僅かに小さくなっている。

スリーブ部１７ｂは、圧入によって軸部分１７ａに取り付けられる。これは、軸部分１７ａを嵌めあわせるために、軸部分１７ａを冷たい雰囲気に晒すことによって行われる。
一方、スリーブ部１７ｂは軸部分１７ａ上を容易に摺動することができるようになり、スリーブ部の対応する孔と軸部分が互いに一列に整列されることができる。

例えば、切刃部材１０が切れなくなったために、スリーブ部１７ｂの補修が必要となったときに、スリーブ部１７ｂが軸部分１７ａ上で冷却処理され後に、軸部分１７ａからスライドさせながら抜去される。

図１Ｃに示すように、スリーブ部１７ｂは３つの部分、つまりカッター部８を備える切刃部１７ｅと、突き合わせ部材１２ａ、１２ｂを備える２つの分離した部分１７ｆ、１７ｇに分けることができる。

図１Ｄに示すように、ドラム４Ｂのスリーブ部１７ｂを２つの部分に分割することもでき、カッター部８と一方の突き合わせ部材１２ａとを一つの部分１７ｈとし、他方の突き合わせ部材１２ｂを第２の部分１７ｉとして構成する。

図２〜４は、図１Ａ〜１Ｄに示した実施形態の切刃部材１０、表面９ａ、９ｂおよび一方の環状突き合わせ部材１２ａを示している。切刃部材１０は、１ｍｍ〜５ｍｍの半径方向の寸法ｄを以て、同じ直径を有している表面９ａ、９ｂから半径方向外方へ突き出ている。これらの表面が異なる直径を有している場合には、切刃部材１０は、表面９ａ、９ｂのうち小さい直径を有している表面から１ｍｍ〜５ｍｍの半径方向の寸法ｄを以て半径方向外方へ突き出させることができる。言い換えると、切刃部材１０は、表面９ａ、９ｂの最小直径の部分から１ｍｍ〜５ｍｍの半径方向の寸法ｄを以て半径方向外方へ突き出させることができる。環状突き合わせ部材１２ａは、実質的に同じ高さとすることができる。すなわち、環状突き合わせ部材１２ａは、表面９ａから半径方向に切刃部材１０と実質的に同じ位置とすることができる。然しながら、切削される織物の材料によっては、突き合わせ部材１２ａと切刃部材１０の半径方向の寸法は、−０．５ｍｍ〜＋０．５ｍｍの範囲で寸法差１９を設けることができる。図３、４において、寸法差１９は正の値として示されている。

図１Ａ〜１Ｄに示した実施形態は、従来技術に関連する図５、６を参照して既述したように切削が行われる。然しながら、図２に示すように、本発明によれば、孔１６ａ、１６ｂを切刃部材１０に近接させて配設することもできる。これは、インサートＪａ、Ｊｂと、表面Ｅａ、Ｅｂとの間からの漏れの問題が生じるため、図５、６に示す従来技術では不可能であった。

図３に示すように、切刃部材１０の半径方向外側の切刃エッジは、ランド部２０ｃによって軸方向に離間した一対の切刃２０ａ、２０ｂを具備している。切刃２０ａ、２０ｂの両側において、サイド部２１は、それぞれ半径方向内側に延びて表面９ａ、９ｂに達している。このサイド部２１は、傾斜部２２と、切刃の製造を容易にする凹状に湾曲した部分２４とを具備し、これによりその強度が最適となるようになっている。傾斜部２２は、表面９ａ、９ｂに向かって広がっている。

ランド部２０ｃは、例えば１μｍ〜０．５ｍｍとすることができ、肉眼では見ることができないということに注意すべきである。

図４の実施形態によれば、改良された切刃部材１０Ａは、傾斜部２２と、概ね半径方向に形成された垂直部２６とを具備している。然しながら、半径方向に延びている垂直部２６は、切刃部材１０の高さの半分よりも小さくなっている。

アンビルドラムに係合する第１の実施形態によるカッタードラムを具備したロータリー切削ユニットの斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるカッタードラムの分解斜視図である。 図１Ｂのカッタードラムの更に分解した斜視図である。 本発明の第３の実施形態によるカッタードラムの図１Ｃと同様の図である。 図１Ａ〜図１Ｄのドラムの部分拡大図である。 本発明による切刃部材と突き合わせ部材との間の第１の空間的関係を示す図２の部分拡大図である。 本発明による切刃部材と突き合わせ部材との間の第２の空間的関係を示す図３と同様の図である。 織物を切断する従来技術のロータリーカッターユニットの斜視図である。 図５で使用される従来技術のカッタードラムの分解斜視図である。

符号の説明

２ ロータリー切削ユニット
４ ロータリーカッタードラム
６ ロータリーアンビルドラム
８ カッター部
１２ａ 環状突き合わせ部材
１２ｂ 環状突き合わせ部材
１０ 切刃部材

Claims (20)

1. 多相材料から形成されたカッター部を具備するロータリーカッタードラムにおいて、
   概ね円筒状の半径方向外方に面した第１と第２の表面と、
   前記第１と第２の表面と一体的に形成され、前記第１と第２の表面を軸方向に分離するように配設された切刃部材とを具備し、
   前記切刃部材が、前記第１と第２の表面の最小直径部分から半径方向外方に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で突き出しているロータリーカッタードラム。
2. 前記切刃部材が、半径方向外側部分と、該半径方向外側部分から前記第１と第２の表面に向けてそれぞれ延びる第１と第２のサイド部とを含み、前記第１と第２のサイド部は、その半径方向内側部分において前記第１と第２の表面に接続されている請求項１に記載のロータリーカッタードラム。
3. 前記切刃部材の半径方向外周縁部は、軸方向に離間した第１と第２の切刃を含み、第１と第２の切刃から第１と第２のサイド部が延設されており、
   前記第１と第２のサイド部は、前記第１と第２の切刃から拡開するように、かつ、前記切刃部材の半径方向外側への突出寸法の少なくとも中間まで延びる第１と第２の傾斜部を含む請求項１に記載のロータリーカッタードラム。
4. 前記第１と第２の傾斜部は、実質的に前記第１と第２の表面まで延びている請求項３に記載のロータリーカッタードラム。
5. 前記カッター部は、圧力源に接続するようにした半径方向に形成した複数の開口部を含み、少なくとも１つの開口部が切刃部材に配設されている請求項３に記載のロータリーカッタードラム。
6. 前記カッター部に対して同軸に設けられ、前記切刃部材と概ね同じ高さの外周当接面を有した環状突き合わせ部材を更に具備する請求項１に記載のロータリーカッタードラム。
7. 前記カッター部が実質的に中実の軸を具備する請求項６に記載のロータリーカッタードラム。
8. 前記カッター部および環状突き合わせ部材が、軸に装着される単一の中空スリーブを形成する単一部品をなす請求項６に記載のロータリーカッタードラム。
9. 前記突き合わせ部材が第１の突き合わせ部材を形成し、前記ドラムは、軸方向に離間した第２の突き合わせ部材を更に具備し、前記第１と第２の突き合わせ部材の一方が、前記カッター部と共に単一部品をなし、前記第１と第２の突き合わせ部材の他方が前記カッター部から分離している部品をなす請求項６に記載のロータリーカッタードラム。
10. 前記突き合わせ部材が第１の突き合わせ部材を形成し、前記ドラムは、軸方向に離間した第２の突き合わせ部材を更に具備し、前記第１と第２の突き合わせ部材の双方が前記カッター部から分離している部品をなす請求項６に記載のロータリーカッタードラム。
11. 前記スリーブの壁厚は、該スリーブの内面から該スリーブの最小外径部までの半径方向距離により定義され、該壁厚は１ｃｍ〜１０ｃｍである請求項８に記載のロータリーカッタードラム。
12. 前記第１と第２の表面が同一直径である請求項１に記載のロータリーカッタードラム。
13. ロータリーアンビルロールと、該ロータリーアンビルロールに対面するように配設されたロータリーカッタードラムとを具備するロータリーカッターユニットにおいて、
    前記ロータリーカッタードラムが、
    概ね円筒状の半径方向外方に面した第１と第２の表面と、
    前記第１と第２の表面と一体的に形成され、前記第１と第２の表面を軸方向に分離するように配設された切刃部材とを具備し、
    前記切刃部材が、前記第１と第２の表面の最小直径部分から半径方向外方に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で突き出しているロータリーカッターユニット。
14. 前記切刃部材が、半径方向外側部分と、該半径方向外側部分から前記第１と第２の表面に向けてそれぞれ延びる第１と第２のサイド部とを含み、前記第１と第２のサイド部は、その半径方向内側部分において前記第１と第２の表面に接続されている請求項１３に記載のロータリーカッターユニット。
15. 前記切刃部材の半径方向外周縁部は、軸方向に離間した第１と第２の切刃を含み、第１と第２の切刃から第１と第２のサイド部がそれぞれ延設されており、
    前記第１と第２のサイド部は、前記第１と第２の切刃から拡開するように、かつ、前記切刃部材の半径方向外側への突出寸法の少なくとも中間までそれぞれ延びる第１と第２の傾斜部を含む請求項１３に記載のロータリーカッターユニット。
16. 前記第１と第２の傾斜部は、実質的に前記第１と第２の表面まで延びている請求項１５に記載のロータリーカッターユニット。
17. 前記カッター部は圧力源に接続するようにした半径方向に形成した複数の開口部を含み、少なくとも１つの開口部が切刃部材に配設されている請求項１５に記載のロータリーカッターユニット。
18. 前記カッター部に対して同軸に設けられ、前記切刃部材と概ね同じ高さの外周当接面を有した環状突き合わせ部材を更に具備する請求項１３に記載のロータリーカッターユニット。
19. 前記カッター部が実質的に中実の軸を具備する請求項１８に記載のロータリーカッターユニット。
20. 前記カッター部および環状突き合わせ部材が、軸に装着される単一の中空スリーブを形成する単一部品をなす請求項１８に記載のロータリーカッターユニット。

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