JP2006239815A - ロータリーダイカッター - Google Patents

Abstract

【課題】 長時間使用した場合にも、ベアラー部の発熱を抑制でき、ベアラー部の熱膨張による切断不良を防止できるロータリーダイカッターを提供する。
【解決手段】 略円柱状に形成され、平滑な外周面を有するアンビルロール３０と、略円柱状に形成され、その外周面に凸状の切刃部２１とアンビルロール３０と接触するベアラー部２２とを有するダイロール２０とを有し、ダイロール２０とアンビルロール３０とを平行な２軸を中心として互いの外周面を向き合わせて対向配置され、ダイロール２０とアンビルロール３０とが互いに逆方向に回転されるとともに、ダイロール２０とアンビルロール３０との間にワークを挿通させることにより、切刃部２１をワーク上に回動押圧させてワークを所定形状に切断するロータリーダイカッターであって、ベアラー部２２の表面には、放熱用の凹部２５が設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイロールの外周面に設けられた切刃部とアンビルロールとにより、シート状のワークを切断加工するロータリーダイカッターに関する。

従来、不織布、紙、フィルムなどのシート状のワークを所定形状に切断加工するものとして、外周面に凸状の切刃部を有するダイロールとアンビルロールとを有するロータリーダイカッターが提供されている（例えば、特許文献１、特許文献２。）。

図５に従来のロータリーダイカッターの一例を示す。
ロータリーダイカッター１は、ダイロール２とアンビルロール３とを有し、ダイロール２とアンビルロール３とは互いの外周面を対向させて平行に配置されている。
ダイロール２の外周面には凸状の切刃部４が設けられ、外周面の両端部にはその外周面の外径よりも大径とされたベアラー部５が形成されている。アンビルロール３は、その外周面は平滑に形成され、切刃部４と接触する切刃受け部６とベアラー部５と接触するベアラー受け部７とを有する。

ここで、ダイロール２のダイロール２外周面からのベアラー部５の突き出し高さｈ２は、切刃部４の突き出し高さｈ１よりも僅かに低いものとされ、ダイロール２とアンビルロール３とが互いに押し付けられるように配置された際に、ダイロール２のベアラー部５とアンビルロール３のベアラー受け部７とが接触して、この押し付け圧力を受け、ダイロール２の切刃部４とアンビルロール３の切刃受け部６との接触圧力を適切なものとして、シート材の切断を良好に行えるようにされている。

上記の構成のロータリーダイカッター１では、平行に配置されたダイロール２とアンビルロール３とが互いに押し付けられ、ダイロール２のベアラー部５とアンビルロール３のベアラー受け部７とが当接された状態で互いに逆方向に回転されるとともに、このダイロール２とアンビルロール３との間に不織布、紙、フィルムなどのシート状のワークが挿入され、切刃部４と切刃受け部６との間に挟みこまれた部分が切断される。

ここで、切刃部４の突き出し高さｈ１が、ベアラー部５の突き出し高さｈ２よりも低い場合には、切刃部４と切刃受け部６とが十分に接触されず、ワークを切断できなくなってしまう。
一方、切刃部４の突き出し高さｈ１がベアラー部５の突き出し高さｈ２よりもかなり大きい、例えば１０μm以上大きい場合には、ダイロール２とアンビルロール３との押し付け圧力を切刃部４で受けることになるので、切刃部４の破損（チッピング）や、切刃部４が強く押し付けられた切刃受け部６の表面に深い傷が発生し、ワークの切れ残りや切断できなくなることがある。
このように、切刃部４の突き出し高さｈ１とベアラー部５の突き出し高さｈ２との関係はロータリーダイカッター１の切断能力に大きな影響を与えるものである。
特開平０７−２２７９８号公報 特開２０００−１１７６９９号公報

ところで、ダイロール２とアンビルロール３とが接触する部分は、切刃部４と切刃受け部６及びベアラー部５とベアラー受け部７の２箇所であるが、ベアラー部５とベアラー受け部７との接触面積が、切刃部４と切刃受け部６との接触面積に比べて大きいものとされている。ここで、ダイロール２とアンビルロール３とは、互いに当接された状態でそれぞれ逆方向に回転されているので、上記の接触部分はその摩擦によって発熱しており、特に接触面積の大きいベアラー部５では、その発熱量が大きくベアラー部５自体が温度上昇することがある。また、ダイロール２が回転されることで、ダイロール２の軸部とその軸受部となるベアリング部との間の摩擦によって発熱し、この熱がベアラー部５に伝わり、ベアラー部５が温度上昇することもある。

ベアラー部５が温度上昇するとその熱膨張により、ベアラー部５の突き出し高さｈ２が大きくなる。ここで、ベアラー部５の突き出し高さｈ２が切刃部４の突き出し高さｈ１より大きくなった場合には、上述のように切刃部４と切刃受け部６とが十分に接触されず、ワークを切断できなくなってしまうといった問題があった。この場合には、ロータリーダイカッターでの切断を一時中断し、ベアラー部５を十分冷却した後に再度稼動すれば切断可能となるが、切断を中止及び再開する作業には多くの時間と労力が必要となり、生産効率が落ちるので、工業上、大きな問題となっていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、長時間使用した場合にも、ベアラー部の発熱を抑制でき、ベアラー部の熱膨張による切断不良を防止できるロータリーダイカッターを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、この発明は、略円柱状に形成され、平滑な外周面を有するアンビルロールと、略円柱状に形成され、その外周面に凸状の切刃部と前記アンビルロールと接触するベアラー部とを有するダイロールとを有し、前記ダイロールと前記アンビルロールとが平行な２軸を中心として互いの外周面を向き合わせて対向配置され、前記ダイロールと前記アンビルロールとが互いに逆方向に回転されるとともに、前記ダイロールと前記アンビルロールとの間にワークを挿通させることにより、前記切刃部を前記ワーク上に回動押圧させて前記ワークを所定形状に切断するロータリーダイカッターであって、 前記ベアラー部の表面には、放熱用の凹部が設けられたことを特徴とする。

上記のロータリーダイカッターにおいては、ベアラー部の表面に放熱用の凹部が設けられているので、ベアラー部の表面積が大きく、ベアラー部が摩擦により発熱した場合にその熱の外部への放熱が促進されるので、ベアラー部自体が温度上昇することが防止でき、熱膨張によってベアラー部の突き出し高さが切刃部の突き出し高さより大きくならず、ワークの切断不良の発生を防止することができる。
したがって、ロータリーダイカッターでの切断を一時中断することなく、長時間連続して切断できるので、生産効率を大きく向上させることができる。

また、ベアラー部とベアラー受け部の接触面積が小さくなるので、摩擦による発熱自体を抑えることができるとともに、ダイロール及びアンビルロールの回転駆動トルクを小さくできる。
また、ベアラー部に放熱用の凹部を設けた構成であるので、別途冷却手段を付与することなく、ベアラー部の熱膨張が抑えられ、ロータリーダイカッターの構造が簡単であるとともに、その製作コストを低くすることができる。

また、前記凹部を、前記ベアラー部の外周に沿って形成された溝とすることにより、凹部の加工が簡単となりその加工コストを一層低減できるとともに、ベアラー部が円周方向で連続してベアラー受け部と接触するので、切刃部と切刃受け部の接触圧力を一定に保持することができ、切断条件を安定させることができる。

したがって、本発明においては、長時間使用した場合にも、ベアラー部の発熱を抑制でき、ベアラー部の熱膨張による切断不良を防止できるロータリーダイカッターを提供することができる。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１に本発明の第一の実施形態であるロータリーダイカッター１１を示す。
ロータリーダイカッター１１は、円柱状をなすダイロール２０とアンビルロール３０とで構成されている。

ダイロール２０は、超硬合金等で構成され、ダイロール２０の外周面２０Ａには、凸状の切刃部２１が形成されており、ダイロール２０の外周面２０Ａの両端部には、外周面２０Ａの外径よりも大径とされたベアラー部２２が一体に形成されている。また、ダイロール２０の両端部には、ダイロール２０の軸線Ｎに沿って延びるように、ダイロール２０の外径よりも小さな径とされた軸部２３が設けられている。

切刃部２１は、ダイロール２０の径方向外側に突出した切刃２４により構成され、切刃２４は超硬合金等の硬質材料からなり、ダイロール２０の径方向外側に向うに従いその厚みが漸次小さくなるように形成され、本実施形態においては、その先端部の幅は３０μｍ程度とされている。
そして、切刃部２１は、本実施形態においては、ダイロール２０の外周面２０Ａの周方向に沿って延びる２つの直線部２１Ａとこの２つの直線部２１Ａの端部を半円弧状に結んだ２つの円弧部２１Ｂとを有し、長円状の刃型を形成している。

ベアラー部２２は、外周面２２Ａが軸線Ｎを中心とする円筒面とされ、本実施の形態においてはその幅Ｗが１０ｍｍであり、ダイロール２０の外周面２０Ａからの突き出し高さｈ２は、切刃部２１の突き出し高さｈ１に対してわずかに、例えば１から３μｍだけ小さくされている。
ベアラー部２２の外周面２２Ａには、外周面２２Ａの周方向に沿った環状の溝２５が軸線Ｎ方向に間隔をあけるとともに、ベアラー部２２の側面からも間隔をあけて２本平行して形成されている。溝２５の底部は円弧状に形成されており、溝２５の幅は、例えば２．５ｍｍとされている。

アンビルロール３０は、超硬合金等または鋼材等で構成され、その外周面３０Ａが軸線Ｍを中心とする円筒状に形成されるとともに、平滑な面とされている。アンビルロール３０の外周面３０Ａの両端部は、ダイロール２０のベアラー部２２と接触するベアラー受け部３２とされ、このベアラー受け部３２の内側が、ダイロール２０の切刃部２１と接触する切刃受け部３１とされている。
アンビルロール３０の両端部には、アンビルロール３０の軸線Ｍに沿って延びるように、アンビルロール３０の外径よりも小さな径とされた軸部３３が設けられている。

ダイロール２０の外周面２０Ａとアンビルロール３０の外周面３０Ａとが互いに対向され、ダイロール２０のベアラー部２２とアンビルロール３０のベアラー受け部３２とが当接するように、かつ、互いの軸線Ｍ、Ｎが平行になるように配置されている。そして、ダイロール２０の軸部２３とアンビルロール３０の軸部３３とが、ベアリングボックス（図示せず）に回転可能に支持されるとともに、駆動装置（図示せず）に連結されていて、この駆動装置により、ダイロール２０及びアンビルロール３０は、それぞれ図１に示す矢印Ｘ、Ｙ方向に回転駆動される。

上記の構成のロータリーダイカッターにおいては、ダイロール２０とアンビルロール３０とが図１に示す矢印Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ回転され、ダイロール２０とアンビルロール３０との間に上記回転方向Ｘ，Ｙの接線方向に沿ってシート状のワーク、例えば不織布や紙、セロファンなどのシート材が挿入され、切刃部２１の切刃２４とアンビルロール３０の切刃受け部３１との間でワークを挟み切るようにして、このワークから刃型がなす形状と同じ形状をした部分が切断される。

そして、このようにして切断されたシート状のワークは、ダイロール２０及びアンビルロール３０の後方に配置されたサクションロール（図示せず）に巻きかけられ、これにより、切断された部分の内側が抜き取られるとともに、シート状のワークの残りの部分が巻き取られて処理されることとなる。

ここで、アンビルロール３０のベアラー受け部３２と当接されるベアラー部２２の外周面２２Ａには溝２５が形成されており、外周面２２Ａの接触面積は溝２５が形成されていないものよりも小さく（本実施形態においては、１／２）されているので、摩擦による発熱を防止することができる。
また、ベアラー部２２の外周面２２Ａに溝２５が形成されており、ベアラー部２２に蓄積された熱を放熱する表面積が大きいので、発生した熱を外部に放出することが促進され、ベアラー部２２自体の温度上昇を抑えることができる。

したがって、ベアラー部２２が熱膨張することが抑えられるので、この熱膨張によってベアラー部２２の突き出し高さｈ２が切刃部２１の突き出し高さｈ１よりも大きくなることが防止され、ワークの切断不良を防止することができる。また、ベアラー部２２を冷却するために、切断を途中で中止する必要がないので、切断の中止及び再開作業に要する時間と労力を削減でき、生産効率を向上させることができる。
また、ベアラー部２２とベアラー受け部３２との接触面積が小さくなるので、ダイロール２０及びアンビルロール３０の回転駆動トルクを小さくできる。

さらに、本実施の形態では、放熱用の凹部が円周方向に沿った溝２５であるので、この溝２５の加工が容易であり、その加工コストを低減できる。
また、溝２５がベアラー部２２の外周面２２Ａに沿って形成されており、ベアラー部２２が円周方向で連続してベアラー受け部３２と接触するので、切刃部２１と切刃受け部３１の接触圧力を一定に保持することができ、切断条件を安定させることができる。

図２に本発明の第二の実施形態であるロータリーダイカッターを示す。
このロータリーダイカッター４１においては、ダイロール２０のベアラー部２２の外周面２２Ａに設けられる放熱用の凹部として、ベアラー部２２の円周方向に対して傾斜し、ベアラー部２２の一方の側面から他方の側面へ延びた溝４５が円周方向に等間隔かつ軸線Ｎに対して等しい傾斜角で複数形成されている。ここで、溝４５の２つの側壁とダイロール２０の軸線Ｎ方向に延びる直線との交点間の距離Ｌは、ベアラー部２２の幅Ｗよりも小さいものとされている。

上記の構成のロータリーダイカッターでは、放熱用の凹部がベアラー部２２の一方の側面から他方の側面へ延びた溝４５であるので、ベアラー部２２とベアラー受け部３２との接触部が、ベアラー部２２の幅方向で移動し、ベアラー部２２の一部が局所的に摩耗されるのを防止できる。また、ベアラー部２２が局所的に発熱することを防止でき、ベアラー部２２内部での歪の発生を防止することができる。よって、ベアラー部２２の寿命を長くすることができる。

同様に、ベアラー受け部３２がベアラー部２２と接触する部分が幅方向で移動するので、ベアラー受け部３２の一部が優先的に摩耗してベアラー受け部３２の一部に凹みが発生するのを防止でき、ベアラー受け部３２の寿命を長くすることができる。特に、ベアラー受け部３２がベアラー部２２よりも硬度の低い材料で構成されている場合には、効果的である。

また、溝４５の２つの側壁とダイロール２０の軸線Ｎ方向に延びる直線との交点間の距離Ｌは、ベアラー部２２の幅Ｗよりも小さいものとされているので、ベアラー受け部３２とベアラー部２２の外周面の溝４５以外の部分とが継続的に接触し、切刃部２１と切刃受け部３１の接触圧力が大きく変動するのを防止できる。

図３に本発明の第三の実施形態であるロータリーダイカッターを示す。
このロータリーダイカッター５１においては、ダイロール２０のベアラー部２２の外周面２２Ａに設けられる放熱用の凹部として、ベアラー部２２の円周方向に延びる溝５５がベアラー部２２の幅方向の中央部に一箇所形成されている。ここで、溝５５の底部は平面状に形成され、つまり溝５５はコの字状に形成されており、溝５５の幅は、例えば３ｍｍとされている。

上記の構成のロータリーダイカッターでは、放熱用の凹部がベアラー部２２の幅方向の中央部に一箇所形成された溝５５であるので、ベアラー部２２自体の剛性を確保することができ、ベアラー部２２の変形を防止することができる。また、円周上に延びる溝５５であるので、その加工が容易であり、加工コストを低減することができる。
また、溝５５の底部が平面状とされているので、円弧状とされているものに比べてその表面積を大きくすることができ、放熱を促進することができるとともに、ベアラー部２２が摩耗した場合でも、溝５５がなくならずに放熱面積を確保することができる。

なお、本実施の形態においては、ベアラー部に設けられた凹部として溝が形成されたもので説明したが、これに限定されることなく、例えばベアラー部の外周面に小さな孔状の凹部を複数設けたりしても良く、ベアラー部の外周面の表面積が大きくなり、ベアラー部からの放熱面積が大きくなっていればよい。
また、ベアラー部に対して、エアを吹き付けるエアブロー装置を別途設けても良い。ベアラー部にエアを吹き付けることにより、ベアラー部に形成された凹部の内部に滞留するエアを除去できるので、さらに放熱効率を向上することができる。
また、本実施の形態においては、刃型の形状を長円状としたが、この形状はその目的に合わせて任意に決定しても良い。また、切刃を断続的に設けることにより、シート状のワークに任意の形状のミシン目を入れることも可能である。

以下に、本発明の実施例を用いて比較試験を行うことにより、本発明の有効性を検証した。
試験に供したロータリーダイカッターは、ダイロールがＨＲＡ硬度９０である超微粒超硬合金で構成され、アンビルロールがＨＲＡ硬度８７である一般超硬合金で構成されており、ロール径が１６０ｍｍ、バレル幅が４００ｍｍ、ベアラー部の幅Ｗを１５ｍｍ、ベアラー部のダイロール外周面からの突き出し高さｈ２が１０ｍｍとされている。

実施例としては、図１に示す第一の実施形態であるロータリーダイカッターとし、ベアラー部に、幅が４ｍｍ、深さが２ｍｍの環状の溝を２本設けられたものとした。比較例としては、図５に示す従来のロータリーダイカッターを試験に供した。
φ５０ｍｍの油圧シリンダによってロールの両端部をそれぞれ２ＭＰａで押圧して、アンビルロールとダイロールを押し付けた状態で、回転数５００ｒｐｍで回転させ、ベアラー部の温度変化を測定して評価した。

試験結果を図４に示す。
比較例においては、回転開始からベアラー部の温度が上昇し、３０分経過後には２℃以上、４５分経過後には３℃以上上昇し、時間経過とともにベアラー部の温度が上昇していた。一方、実施例においては、時間経過にともなうベアラー部の温度上昇は認められず、回転開始直後から７０分経過後においても略一定の温度であった。
この試験結果から、本発明の実施例によれば、ロータリーダイカッターを長時間使用しても、ベアラー部の温度上昇がなく、ベアラー部の熱膨張による切断不良が防止できることが確認された。

本発明の第一の実施形態であるロータリーダイカッターの正面図である。 本発明の第二の実施形態であるロータリーダイカッターの正面図である。 本発明の第三の実施形態であるロータリーダイカッターの正面図である。 比較試験の結果を示すグラフである。 従来のロータリーダイカッターの説明図である。

符号の説明

１１、４１、５１ ロータリーダイカッター
２０ ダイロール
２１ 切刃部
２２ ベアラー部
２５、４５、５５ 溝（凹部）
３０ アンビルロール

Claims (2)

1. 略円柱状に形成され、平滑な外周面を有するアンビルロールと、略円柱状に形成され、その外周面に凸状の切刃部と前記アンビルロールと接触するベアラー部とを有するダイロールとを有し、前記ダイロールと前記アンビルロールとが平行な２軸を中心として互いの外周面を向き合わせて対向配置され、前記ダイロールと前記アンビルロールとが互いに逆方向に回転されるとともに、前記ダイロールと前記アンビルロールとの間にワークを挿通させることにより、前記切刃部を前記ワーク上に回動押圧させて前記ワークを所定形状に切断するロータリーダイカッターであって、
   前記ベアラー部の表面には、放熱用の凹部が設けられたことを特徴とするロータリーダイカッター。
2. 請求項１記載のロータリーダイカッターにおいて、
   前記凹部は、前記ベアラー部の外周の周方向に沿って形成された環状の溝であることを特徴とするロータリーダイカッター。

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