JP2016124088A - ロータリーダイカッター - Google Patents

Abstract

【課題】切刃部リングに滑りや割損を生じたりすることがないのは勿論、切刃部リングや切刃接触リングを容易に着脱する。
【解決手段】ダイカットロール１とアンビルロールとを備えたロータリーダイカッターであって、ダイカットロール１においては、円柱状のダイカッター軸１１の外周に、外周部に切刃部１２Ａが形成された円筒状の切刃部リング１２が嵌合しており、ダイカッター軸１１の内部には、切刃部リング１２の内周側に、圧力流体を保持して外周側に膨張可能な圧力室１４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸線回りに互いに反対向きに回転するダイカットロールのダイカッター軸外周に嵌合した切刃部リングの切刃部と、アンビルロールのアンビル軸外周に嵌合した切刃接触リングとの間で、ワークを切断するロータリーダイカッターに関するものである。

このようなロータリーダイカッターの特にダイカットロールにおいては、ダイカッター軸は安価で比較的軽量な鋼材等により形成する一方で、切れ味と耐摩耗性が要求される切刃部リングは超硬合金等の硬質材料により形成し、ダイカッター軸の外周に切刃部リングを嵌合させて、対向するアンビルロールとの間でワークを切断するようにしたものが知られている。ところが、単にダイカッター軸に切刃部リングを嵌合させただけでは、ワークの切断時に切刃部リングが滑りを生じてしまい、切断された製品の加工精度を損なうおそれがある。

そこで、特許文献１には、締め代を有して嵌め合わされたダイカッター軸と切刃部リングとの合わせ面にそれぞれ係止凹部を対峙して形成し、これらの係止凹部にスプリングピン等の係止部材を挿入したものが提案されている。また、特許文献２には、ダイカットロールのようなロールにおいて、焼き嵌めや冷やし嵌めにより切刃部リングが嵌装されるダイカッター軸の外周面に凹所を形成して、この凹所に弾性体を圧縮して収容することが提案されている。

特開平７−２５６５９７号公報 特開平１０−０３７９４６号公報

しかしながら、これら特許文献１、２に記載されたロータリーダイカッターのように、焼き嵌めや冷やし嵌めのような締め代を有する嵌合によってダイカッター軸に切刃部リングを取り付けたものでは、切刃部リングの着脱に加熱や冷却が可能な専用の設備を要することになり、例えば切刃部に摩耗、損傷が生じた切刃部リングを容易に交換することは難しい。また、ダイカットロールの切刃部が接触するアンビルロールにおいても、同様にアンビル軸の外周に切刃接触リングを嵌合させたものでは、切刃部の接触によって損傷が生じた切刃接触リングを交換するのは困難となる。

さらに、特許文献１に記載されたロータリーダイカッターのように、切刃部リングに係合凹部を形成したものでは、超硬合金等の硬質であるために靱性に乏しい切刃部リングに嵌合によって強い応力が作用すると、係合凹部から切刃部リングに割損が生じるおそれもある。一方、特許文献２に記載されたようにウレタンやゴム等の弾性体によって切刃部リングのずれを防止しようとしても、ワーク切断時に大きな負荷が作用すると切刃部リングは容易に滑りを生じてしまうことになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃部リングに滑りや割損を生じたりすることがないのは勿論、切刃部リングや切刃接触リングを容易に着脱することが可能なロータリーダイカッターを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、第１に、ダイカットロールとアンビルロールとを備えたロータリーダイカッターであって、上記ダイカットロールにおいては、円柱状のダイカッター軸の外周に、外周部に切刃部が形成された円筒状の切刃部リングが嵌合しており、上記ダイカッター軸の内部には、上記切刃部リングの内周側に、圧力流体を保持して外周側に膨張可能な圧力室が形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、第２に、ダイカットロールとアンビルロールとを備えたロータリーダイカッターであって、上記アンビルロールにおいては、円柱状のアンビル軸の外周に、上記ダイカットロールの切刃部が接触する円筒状の切刃接触リングが嵌合しており、上記アンビル軸の内部には、上記切刃接触リングの内周側に、圧力流体を保持して外周側に膨張可能な圧力室が形成されていることを特徴とする。

このように構成されたロータリーダイカッターにおいては、上記圧力室に保持された圧力流体の圧力を減じて圧力室を膨張させていない状態で切刃部リングや切刃接触リングをダイカッター軸やアンビル軸の外周に嵌合し、しかる後に圧力流体に圧力を加えて圧力室を外周側に膨張させることにより、これら切刃部リングや切刃接触リングを内周側から押圧して固定することができる。このため、リングを嵌合する際の締め代が小さくてもワークの切断時に滑りが生じるのを防ぐことができ、リングの着脱を容易に行うことができるとともに、リングに係合凹部などを形成する必要もなく、例えば切刃部リングが超硬合金製であっても割損が発生するのを防ぐことができる。

ここで、このようなロータリーダイカッターのダイカットロールにおいては、ダイカッター軸の軸線方向において上記切刃部の両外側に、外周面が上記軸線を中心とする円筒面状をなすベアラー部が形成され、このベアラー部がアンビルロールの外周面に接触しつつワークの切断を行うことが多い。そこで、このような場合には、上記ダイカッター軸の外周に、円筒状のべアラー部リングを上記切刃部リングの両端部に嵌合させるとともに、上記ダイカッター軸の内部には、複数の上記圧力室を、上記切刃部リングの内周側と上記ベアラー部リングの内周側とに互いに隔絶して形成することにより、これらベアラー部リングの着脱も容易とすることができる。アンビルロールにおいても同様に、アンビル軸の外周に、円筒状のベアラー受けリングが切刃接触リングの両端部に嵌合している場合には、上記アンビル軸の内部に、複数の上記圧力室を、切刃接触リングの内周側とベアラー受けリングの内周側とに互いに隔絶して形成してもよい。

そして、特にこのように複数の圧力室を切刃部リングの内周側とベアラー部リングの内周側とに互いに隔絶して形成した場合には、これらの圧力室の膨張量を調整可能とすることにより、ベアラー部リングの外周面に対する切刃部リングの切刃部の径方向における突出量を調整することができる。従って、例えば切刃部に摩耗が生じたときに突出量を大きくすることにより、切刃部を再研磨せずとも切れ味を回復してワークの切断を続行することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、切刃部リングや切刃接触リングのワーク切断時の滑りや割損を生じることなく、これら切刃部リングや切刃接触リングをダイカッター軸やアンビル軸に容易に着脱することができ、摩耗が生じたりしたリングを簡単に交換可能として効率的なワークの切断作業を行うことができる。

本発明の一実施形態のロータリーダイカッターにおけるダイカットロールの一部破断側面図である。 図１における矢線Ａ方向視の端面図である。 図１に示す実施形態のアンビルロールの一部破断側面図である。

図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態のロータリーダイカッターは、図１および図２に示すように軸線Ｏ１を中心とする多段円柱状をなすダイカットロール１と、図３に示すように軸線Ｏ２を中心とするやはり多段円柱状のアンビルロール２とを備えており、これらダイカットロール１とアンビルロール２とが、その軸線Ｏ１、Ｏ２を上下に平行にして図示されないカッター装置本体に該軸線Ｏ１、Ｏ２回りに互いに反対向きに回転可能に支持される。

ダイカットロール１は、軸線Ｏ１方向の中央部１１Ａが最も大きな一定の外径とされるとともに両端部１１Ｂ、１１Ｃは中央部１１Ａよりも小径とされた多段円柱状のダイカッター軸１１と、このダイカッター軸１１の上記中央部１１Ａ外周に嵌合する互いに等しい一定内径の円筒状の切刃部リング１２および一対のベアラー部リング１３を備えている。このようなダイカットロール１は、ダイカッター軸１１の上記両端部１１Ｂ、１１Ｃが上述のようにカッター装置本体に支持され、このうち一方の端部１１Ｂが駆動手段に連結されて軸線Ｏ１回りに回転駆動させられる。

同様に、アンビルロール２も、軸線Ｏ２方向の中央部２１Ａが最も大きな一定の外径とされるとともに両端部２１Ｂ、２１Ｃは中央部２１Ａよりも小径とされた多段円柱状のアンビル軸２１と、このアンビル軸２１の上記中央部２１Ａ外周に嵌合する互いに等しい一定内径の円筒状の切刃接触リング２２および一対のベアラー受けリング２３とを備えている。

このアンビル軸２１の中央部２１Ａの軸線Ｏ２方向の長さはダイカッター軸１１の中央部１１Ａの軸線Ｏ１方向の長さとは略等しくされ、アンビルロール２は、これら中央部１１Ａ、２１Ａの軸線Ｏ１、Ｏ２方向の位置が略一致するようにアンビル軸２１の両端部２１Ｂ、２１Ｃがカッター装置本体に支持されて、軸線Ｏ２回りに回転させられる。

ダイカッター軸１１は鋼材等の弾性変形可能な金属材料により形成される一方、切刃部リング１２およびベアラー部リング１３は超硬合金、高速度工具鋼、ダイス鋼等のダイカッター軸１１よりも硬質な材料によりそれぞれ一体に形成されており、軸線Ｏ１方向において切刃部リング１２はダイカッター軸１１の上記中央部１１Ａのさらに中央に、一対のベアラー部リング１３はこの切刃部リング１２の両端部に配設される。一対のベアラー部リング１３の軸線Ｏ１方向の長さは互いに等しく、切刃部リング１２の軸線Ｏ１方向の長さは各ベアラー部リング１３の長さよりも大きくされている。

切刃部リング１２の外周面には、切断するワークの形状に合わせた切刃部１２Ａが外周側に突出するように形成されるとともに、ベアラー部リング１３の外周面には、軸線Ｏ１からの外径が上記切刃部１２Ａの外周端の外径と略等しい円筒面状をなすベアラー部１３Ａが、それぞれのベアラー部リング１３の軸線Ｏ１方向の外側に形成されている。なお、これら切刃部１２Ａとベアラー部１３Ａとの間における切刃部リング１２とベアラー部リング１３の外周面は、切刃部１２Ａおよびベアラー部１３Ａよりも小さな互いに等しい外径の略面一な軸線Ｏ１を中心とした円筒面とされるとともに、切刃部１２Ａの内側における切刃部リング１２の外周面は、切刃部１２Ａとベアラー部１３Ａとの間よりも僅かに小さな外径の軸線Ｏ１を中心とした円筒面とされている。

また、アンビルロール２においては、アンビル軸２１が鋼材等の弾性変形可能な金属材料により形成されるとともに、切刃接触リング２２およびベアラー受けリング２３は超硬合金、高速度工具鋼、ダイス鋼等のアンビル軸２１よりも硬質な材料によりそれぞれ一体に形成されている。切刃接触リング２２はアンビル軸２１の上記中央部２１Ａの中央に配設されて切刃部リング１２の切刃部１２Ａが接触するとともに、ベアラー受けリング２３はその両端部に配設されてベアラー部リング１３のベアラー部１３Ａが接触する。従って、軸線Ｏ２方向において切刃接触リング２２は、軸線Ｏ１方向において切刃部リング１２の切刃部１２Ａが設けられた範囲以上の範囲に設けられ、同じく軸線Ｏ２方向において各ベアラー受けリング２３は、軸線Ｏ１方向において各ベアラー部リング１３のベアラー部１３Ａが設けられた範囲以上の範囲に設けられる。

さらに、これら切刃接触リング２２とベアラー受けリング２３同士は内外径が互いに等しい一定の径とされており、従ってアンビル軸２１に嵌合した切刃接触リング２２とベアラー受けリング２３の外周面は軸線Ｏ２を中心とした面一な円筒面をなしている。これら切刃接触リング２２とベアラー受けリング２３の外径は、ダイカットロール１の切刃部１２Ａおよびベアラー部１３Ａの外径と略等しくされている。

そして、ダイカッター軸１１の内部には、その上記中央部１１Ａの外周側に圧力室１４が形成されるとともに、アンビル軸２１の内部にも、やはりその上記中央部２１Ａの外周側に圧力室２４が形成されていて、これらの圧力室１４、２４は圧力流体を保持して外周側に膨張可能とされている。また、各圧力室１４、２４は、圧力流体路１５、２５を介して圧力調整手段１６に接続されている。

このうち、ダイカットロール１には、中央部１１Ａの外周に嵌合した切刃部リング１２の内周側と、この切刃部リング１２の両端部に嵌合した一対のベアラー部リング１３の内周側とに、それぞれ圧力室１４Ａ、１４Ｂが形成されていて、すなわち複数（３つ）の圧力室１４Ａ、１４Ｂが形成されており、これらの圧力室１４Ａ、１４Ｂは互いに隔絶されている。また、これらの圧力室１４Ａ、１４Ｂには、それぞれに圧力流体路１５Ａ、１５Ｂが連通していて、やはり互いに隔絶された独立した圧力調整手段１６Ａ、１６Ｂが接続されている。

切刃部リング１２の内周側の圧力室１４Ａは、外周側に膨張していない状態においては軸線Ｏ１に沿った断面が図１に示すように該軸線Ｏ１方向に長手方向を有する一定の大きさの長方形状をなして、ダイカッター軸１１の中央部１１Ａ内部の外周側を軸線Ｏ１を中心に周回するように形成されている。また、圧力室１４Ａは、軸線Ｏ１方向においては切刃部リング１２の切刃部１２Ａが形成された範囲を超えるとともに、切刃部リング１２自体の長さは超えない範囲に延びるように形成されている。

さらに、ベアラー部リング１３の内周側の圧力室１４Ｂも、膨張していない状態では軸線Ｏ１に沿った断面において軸線Ｏ１方向に長手方向を有する互いに等しい一定の大きさの長方形状をなしている。これらの圧力室１４Ｂは、径方向においては圧力室１４Ａと等しい位置に、軸線Ｏ１方向にはベアラー部リング１３の長さを超えない範囲で、軸線Ｏ１を中心に周回するように形成されている。

さらにまた、圧力流体路１５Ａ、１５Ｂは、各圧力室１４Ａ、１４Ｂの軸線Ｏ１方向の中央から内周側に延びた後、軸線Ｏ１に平行にダイカッター軸１１の他方の端部１１Ｃに向けて延びて、この他方の端部１１Ｃに設けられた上記各圧力調整手段１６Ａ、１６Ｂに接続されている。圧力室１４から圧力流体路１５を介して圧力調整手段１６にかけては圧力流体として作動油が充密されており、本実施形態では油圧によって圧力室１４が膨張する。

これらの圧力調整手段１６（１６Ａ、１６Ｂ）は、圧力流体路１５（１５Ａ、１５Ｂ）に連通する軸線Ｏ１に平行な一定内径の断面円形の圧力調整室１６ａと、この圧力調整室１６ａに同軸に連通して上記他方の端部１１Ｃにおけるダイカッター軸１１の端面に開口する圧力調整室１６ａよりも大径の雌ネジ孔１６ｂと、この雌ネジ孔１６ｂに外周部が螺合するとともに内周部には圧力調整室１６ａより小径の雌ネジが形成されたネジ部材１６ｃと、このネジ部材１６ｃ内周部に螺合する雄ネジ部が一端部に形成されるとともに他端部には上記圧力調整室１６ａの内周面に液密に嵌合するピストン部が一体に形成された調整ピストン１６ｄとを備えている。

従って、圧力室１４が膨張していない状態から、調整ピストン１６ｄをネジ部材１６ｃ内周部にねじ込んでゆくと、ピストン部が圧力調整室１６ａ内で前進して作動油が加圧され、これに伴い圧力室１４が肉厚の薄いダイカッター軸１１の中央部１１Ａの外周側へと膨張する。また、調整ピストン１６ｄのねじ込み量を調整することにより、圧力室１４の膨張量も調整可能とされる。

さらに、アンビルロール２においても、切刃接触リング２２の内周側と各ベアラー受けリング２３の内周側に、軸線Ｏ２方向に互いに隔絶された圧力室２４Ａ、２４Ｂが径方向においては等しい位置に形成されており、このうち切刃接触リング２２の内周側の圧力室２４Ａは軸線Ｏ２方向および径方向においてダイカッター軸１１の圧力室１４Ａと略等しい範囲に形成されている。また、これらの圧力室２４Ａ、２４Ｂの軸線Ｏ２方向中央部にも、それぞれ圧力流体路２５Ａ、２５Ｂが接続され、各圧力流体路２５Ａ、２５Ｂは内周側に延びた後に軸線Ｏ２に平行にアンビル軸２１の他端部２１Ｃに延びて、ダイカットロール１と同様の構成の図示を略する圧力調整手段１６に接続されている。

このような構成のロータリーダイカッターでは、ダイカットロール１とアンビルロール２の圧力調整手段１６において調整ピストン１６ｄを圧力調整室１６ａから後退させ、圧力室１４、２４に保持された圧力流体の圧力を減じて圧力室１４、２４を膨張させていない状態で、切刃部リング１２およびベアラー部リング１３と切刃接触リング２２およびベアラー受けリング２３をダイカッター軸１１の中央部１１Ａとアンビル軸２１の中央部２１Ａに嵌合させる。そして、圧力調整手段１６の調整ピストン１６ｄをねじ込んで圧力調整室１６ａで前進させると、各圧力室１４（１４Ａ、１４Ｂ）、２４（２４Ａ、２４Ｂ）が膨張して中央部１１Ａ、２１Ａの外周面が外周側に膨らみ、切刃部リング１２およびベアラー部リング１３と切刃接触リング２２およびベアラー受けリング２３とが内周側から押圧されて固定される。

従って、これら切刃部リング１２、ベアラー部リング１３や切刃接触リング２２、ベアラー受けリング２３を嵌合させるときの締め代が無かったり、小さかったりしても、ワークの切断時にはダイカッター軸１１やアンビル軸２１に強固に固定することができ、切刃部リング１２、ベアラー部リング１３や切刃接触リング２２、ベアラー受けリング２３を交換するのが容易になって効率的である一方で、切断時にこれらのリングに滑りが生じて切断精度が損なわれるのを防ぐことができる。また、切刃部リング１２やベアラー部リング１３に取付のための係合凹部などを形成する必要もないので、これらが超硬合金のような材料であっても、割損が生じるようなこともない。

また、本実施形態のダイカットロール１においては、切刃部１２Ａが形成された切刃部リング１２とベアラー部１３Ａが形成されたベアラー部リング１３とが個別に成形されてダイカッター軸１１に嵌合しているとともに、ダイカッター軸１１には複数の圧力室１４Ａ、１４Ｂが互いに隔絶して形成されて、これら切刃部リング１２とベアラー部リング１３の内周側に配設されている。このため、ベアラー部１３Ａにのみ摩耗が生じたときには、切刃部リング１２を取り外すことなくベアラー部リング１３だけを交換することができ、また切刃部１２Ａが摩耗したときでも一方のベアラー部リング１３だけを取り外せば切刃部リング１２を交換することができるので、さらに効率的である。これは、本実施形態のアンビルロール２においても同様である。

そして、さらに本実施形態では、このように互いに隔絶して形成された複数の圧力室１４Ａ、１４Ｂのそれぞれに圧力調整手段１６Ａ、１６Ｂが個別に備えられていて、各圧力室１４Ａ、１４Ｂの膨張量が調整可能とされている。このため、例えば切刃部１２Ａが僅かに摩耗して切れ味が低下したときには、切刃部リング１２の内周側の圧力室１４Ａの膨張量を大きくして切刃部１２Ａを外周側に突き出すことにより、切刃部リング１２を取り外して再研磨を行うことなく切れ味を回復させることができ、切刃部１２Ａの１回の刃付け当たりの寿命を延長することが可能となる。また、逆に切刃部１２Ａの突き出しが大きくて早期に摩耗が生じるおそれがあるような場合には、ベアラー部リング１３の内周側の圧力室１４Ｂの膨張量を大きくすることにより、相対的に切刃部１２Ａの突き出し量を小さくすればよい。

さらにまた、本実施形態のロータリーダイカッターでは、アンビルロール２のアンビル軸２１にも切刃接触リング２２の内周側に圧力調整手段１６を備えた圧力室２４（２４Ａ）が形成されている。従って、この圧力室２４Ａを膨張させることにより、切刃接触リング２２を外周側に膨らませることができるので、例えばダイカッター軸１１の上記圧力室１４Ａの膨張による切刃部１２Ａの突き出しと併せて切刃接触リング２２を外周側に膨らませることにより、切刃部１２Ａが摩耗したときの切れ味を効果的に回復させることができる。また、このアンビルロール２のアンビル軸２１においては、各ベアラー受けリング２３の内周側にも上記圧力室２４Ａと隔絶された圧力室２４Ｂが形成されているので、これらの圧力室２４Ｂによってベアラー受けリング２３の外周側への突き出し量を調整することにより、切刃部１２Ａの切れ味を調整することもできる。

ただし、ダイカットロール１において切刃部リング１２およびベアラー部リング１３の固定のためだけであれば、ダイカッター軸１１の中央部１１Ａに単一の圧力室をこれら切刃部リング１２およびベアラー部リング１３の内周側に形成して、これらをまとめて固定するようにしてもよい。同様に、アンビルロール２においても切刃接触リング２２およびベアラー受けリング２３の固定のためだけであれば、アンビル軸２１の中央部２１Ａに単一の圧力室を切刃接触リング２２およびベアラー受けリング２３の内周側に形成して、これらをまとめて固定するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、ダイカットロール１のダイカッター軸１１と、アンビルロール２のアンビル軸２１の双方に圧力室１４、２４が形成されているが、例えばダイカッター軸１１の内部にだけ圧力室１４を形成して、アンビルロールは、切刃接触リングやベアラー受けリングがアンビル軸と別体にされていない一体型のアンビルロールであったり、アンビル軸に嵌合しただけのものであったりしてもよい。また、これとは逆に、アンビルロール２のアンビル軸２１にだけ圧力室２４を形成して、ダイカットロールは一体型のものであったり、切刃部リングやベアラー部リングがダイカッター軸に嵌合しただけのものであったりしてもよい。

１ ダイカットロール
２ アンビルロール
１１ ダイカッター軸
１２ 切刃部リング
１２Ａ 切刃部
１３ ベアラー部リング
１３Ａ ベアラー部
１４（１４Ａ、１４Ｂ）、２４（２４Ａ、２４Ｂ） 圧力室
１６ 圧力調整手段
２１ アンビル軸
２２ 切刃接触リング
２３ ベアラー受けリング
Ｏ１ ダイカッター軸１１の軸線
Ｏ２ アンビル軸２１の軸線

Claims (5)

1. ダイカットロールとアンビルロールとを備えたロータリーダイカッターであって、上記ダイカットロールにおいては、円柱状のダイカッター軸の外周に、外周部に切刃部が形成された円筒状の切刃部リングが嵌合しており、上記ダイカッター軸の内部には、上記切刃部リングの内周側に、圧力流体を保持して外周側に膨張可能な圧力室が形成されていることを特徴とするロータリーダイカッター。
2. 上記ダイカッター軸の外周には、円筒状のベアラー部リングが上記切刃部リングの両端部に嵌合しているとともに、上記ダイカッター軸の内部には、複数の上記圧力室が、上記切刃部リングの内周側と上記ベアラー部リングの内周側とに互いに隔絶されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーダイカッター。
3. ダイカットロールとアンビルロールとを備えたロータリーダイカッターであって、上記アンビルロールにおいては、円柱状のアンビル軸の外周に、上記ダイカットロールの切刃部が接触する円筒状の切刃接触リングが嵌合しており、上記アンビル軸の内部には、上記切刃接触リングの内周側に、圧力流体を保持して外周側に膨張可能な圧力室が形成されていることを特徴とするロータリーダイカッター。
4. 上記アンビル軸の外周には、円筒状のベアラー受けリングが上記切刃接触リングの両端部に嵌合しているとともに、上記アンビル軸の内部には、複数の上記圧力室が、上記切刃接触リングの内周側と上記ベアラー受けリングの内周側とに互いに隔絶されて形成されていることを特徴とする請求項３に記載のロータリーダイカッター。
5. 上記圧力室の膨張量が調整可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のロータリーダイカッター。

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