JP2019537517A - 切刃組立体 - Google Patents

Abstract

複合材プレースメント装置において使用するためのカッタ組立体が、切断インサートを取り付けるための取付け面を有するホルダを有する。第１の末端部および第２の末端部が、取付け面上に形成され、第１の脚部が、第１の末端部と第２の末端部との間に延在する。第１の段部および第２の段部が、切断インサート上に形成され、第１の立ち上がり面が、第１の段部と第２の段部との間に延在する。切断インサートがホルダ内に取り付けられたときに、２つの末端部が２つの段部に接触し、第１の脚部が第１の立ち上がり面に接触して、２つの末端部と２つの段部との間の接触面積よりも大きい取付け面と切断インサートとの間の接触面積を形成する。【選択図】図１

Description

本デバイスは、複合材料が切刃組立体に対して移動している間にその複合材料が切断される複合材プレースメント装置（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍａｃｈｉｎｅ）において使用するための、高性能の切刃組立体に関する。

複合材プレースメント装置における従来の高性能のバイメタル切刃組立体は、２つの材料を互いに接合するための突合わせ結合部(joint)または重ね合わせ結合部で互いにろう付けされた、鋼製の取付け体と、より硬い炭素またはダイヤモンドの複合材の切断インサートと、を利用する。結合部が切断力にさらされたときに、接合線に沿って破損が生じる恐れがある。そのような破損は、材料が切断インサートに垂直に移動している間にその材料が切断される切断処理において生じる可能性が最も高い。数回の切断の後、切断インサートは鈍くなり、交換されることを必要とする。

切断インサートとホルダとの間の接合線に垂直な強い切断力にさらされることが可能なバイメタルのカッタ組立体を有することが望ましい。
さらに、切断インサートが使用によって鈍くなった後で再刃付けされ得るバイメタルのカッタ組立体を有することが望ましい。

本発明の一実施形態によれば、複合材プレースメント装置内で使用するためのカッタ組立体が提供される。カッタ組立体は、切断インサートを取り付けるための取付け面を有するホルダと、切断インサートと、取付け面上に形成された第１の末端部および第２の末端部、ならびに第１の末端部と第２の末端部との間に延在する第１の脚部と、切断インサート上に形成された第１の段部および第２の段部、ならびに第１の段部と第２の段部との間に延在する第１の立ち上がり面と、を備え、切断インサートがホルダ内に取り付けられたときに、第１および第２の末端部が第１および第２の段部に接触し、第１の脚部が第１の立ち上がり面と接触して、第１および第２の末端部と第１および第２の段部との間の接触面積よりも大きい取付け面と切断インサートとの間の接触面積を形成する。

カッタ組立体の分解斜視図である。 カッタ組立体において使用されるラビリンス結合部（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｊｏｉｎｔ）の分解断面図である。 カッタ組立体の側断面図である。

次に図面を参照すると、図１は、カッタ組立体１０の分解斜視図である。カッタ組立体１０は、適用面上に置かれている複合材料を切断するために、複合材プレースメント装置において使用され得る。カッタ組立体１０は、金属製のホルダ１２と、ホルダ１２に取り付けられ得る切断インサート１５とを備える。金属製のホルダ１２は、炭素鋼などの延性のある材料から形成されてもよく、切断インサート１５は、ホルダ１２よりも硬い材料から形成された刃を含むことができ、かつ、ホルダ１２にろう付けされ得る。切断インサート１５は、カーバイド、または多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）などのダイヤモンド複合材料から形成されてもよく、または、ＰＣＤもしくは他の硬い被覆で覆われる他の材料から形成されてもよい。窒化チタン（ＴｉＮ）、ＴｉＡＬＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＡＬ２０３、ＣＢＮ、炭化タングステン、物理蒸着ダイヤモンド（ＰＶＤ）、および化学蒸着ダイヤモンド（ＣＶＤ）などがあるがこれらに限定されない市販の被覆も使用され得る。他の材料も、ホルダ１２および切断インサート１５に使用され得る。

ホルダ１２は、ホルダ１２の一方の側部から他方の側部まで延在する梁１７を含む。梁１７の一方の側に第１の窓１８が形成され、梁の他方の側に第２の窓１９が形成される。ホルダの他の形態および形状も使用され得る。切断インサート１５は、第１の窓１８内に延在するように、梁１７に取り付けられ得る。以下でより詳細に説明されるように、梁の下側部分に脚部（ｌｅｇ）２９が形成される。脚部２９は、インサート１５が梁１７に取り付けられたときにインサート１５に横方向の支持を提供する。図示されていないレバーなどのアクチュエータが、第２の窓１９に係合して、複合材プレースメント装置における切断組立体の動作に必要とされる上下運動でカッタ組立体を駆動し得る。他の作動方法が使用されてもよい。

図２は、カッタ組立体１０において使用されるラビリンス結合部の分解断面図である。ラビリンス結合部２０は、梁１７上の鉤状輪郭部（ｈｏｏｋ ｐｒｏｆｉｌｅ）３１、および、インサート１５上の階段状輪郭部（ｓｔｅｐ ｐｒｏｆｉｌｅ）３２を含み得る。梁１７上の鉤状輪郭部３１は、切断インサート１５のための取付け面３３を形成することができ、かつ、噛み合い(bite)部分２１、曲り部分２２、および軸(shank)部分２３を含む。噛み合い部分２１は、その端部上に形成された第１の末端部（ｆｏｏｔ）２４を有することができ、曲り部分２２は、その内表面上に形成された第２の末端部２５を有することができ、軸部分２３は、その端部上に形成された第３の末端部２６を有することができる。曲り部分２２上の第２の末端部２５は、第１の末端部２４および第３の末端部２６よりも高い位置にあり、噛み合い部分２１上の第１の末端部２４は、軸部分２３の第３の末端部２６よりも高い位置にある。第１の脚部２８が、梁１７上で第１の末端部２４から第２の末端部２５まで延在し、第２の脚部２９が、梁上で第２の末端部２５から第３の末端部２６まで延在する。第２の脚部２９は、第１の脚部２８よりも長い。３つの末端部２４、２５、および２６の幅は、互いにおおよそ等しい。第１の脚部２８および第２の脚部２９は、取付け面３３上で互いに平行であり、かつ、第１の末端部２４、第２の末端部２５、および第３の末端部２６に対してそれぞれ垂直である。第２の脚部２９の下端部が第３の末端部２６の左端部と交わる位置に、角部または最下部支点４３が形成される。

梁１７上の鉤状輪郭部３１は、第１の段部３４、第２の段部３５、および第３の段部３６を含むインサート１５上の階段状輪郭部３２と係合しかつ嵌合する。インサート上の第１の段部３４は、第２の段部３５よりも低い位置にあり、また、第１の段部３４は、第３の段部３６よりも高い位置にある。第３の段部３６は、第２の段部３５よりも低い位置にある。インサート１５上の第１の立ち上がり面３８が、第１の段部３４から第２の段部３５まで延在し、インサート上の第２の立ち上がり面３９が、第２の段部３５から第３の段部３６まで延在する。第２の立ち上がり面３９は、第１の立ち上がり面３８よりも大きい。３つの段部３４、３５、および３６の幅は、互いにおおよそ等しい。第１の立ち上がり面３８および第２の立ち上がり面３９は、互いに平行であり、第１の段部３４、第２の段部３５、および第３の段部３６は、第１の立ち上がり面３８および第２の立ち上がり面３９に垂直である。

梁１７上の３つの末端部２４〜２６は、インサート上の３つの段部３４〜３６と嵌合する。梁上の３つの末端部２４〜２６の合計幅は、インサート上の３つの段部３４〜３６の合計幅に等しく、かつ、切断インサートの厚さ４０に等しくてもよい。足し合わせられたときの第１の立ち上がり面３８および第２の立ち上がり面３９の長さは、切断インサート１５の厚さ４０よりも大きい。

切断インサート１５は、第３の段部３６から切断インサート１５の底部までの測定された長さＬを有し、この切断インサート１５の長さは、切断インサートが交換されることを必要とする前に、切断インサートが少なくとも３回再刃付け(re-sharpened)されることを可能にする。点線４４〜４６は、それぞれ、１回目、２回目、および３回目の再刃付けをされた後の切断インサート１５のおおよその輪郭を示す。

図３は、複合材プレースメント装置４７内のカッタ組立体１０の側断面図である。ラビリンス結合部２０は、複合材プレースメント装置４７において使用されるときに、ホルダ１２の梁１７上の切断インサート１５の２方向の支持を可能にする。ラビリンス結合部２０は、梁１７上の３つの末端部２４〜２６、インサート上の３つの段部３４〜３６、ならびに、梁１７上の第１の脚部２８とインサート上の第１の立ち上がり面３８との間の接触、および梁上の第２の脚部２９とインサート１５上の第２の立ち上がり面３９との間の接触によって形成される。ラビリンス結合部２０は、鉤の噛み合い部分２１が切断インサート１５の第１の立ち上がり面３８に係合して、梁１７に対するインサート１５の揺動を防止することを可能にする。梁１７上の鉤状輪郭部３１の軸部分２９は、切断インサート１５上の第２の立ち上がり面３９に当接して、梁１７に対するインサート１５の側方運動を防止する。

切断インサート１５は、取付け体１２の梁１７上で所定の位置にろう付けされ得る。ラビリンス結合部２０は、切断インサート１５と梁１７との間のろう付け／接合の強度を高めるために、より大きい表面積を提供する。インサート１５上の第１の段部３４と第２の段部３５との間の第１の立ち上がり面３８、および、第２の段部３５と第３の段部３６との間の第２の立ち上がり面３９は、インサート１５と梁１７との間の接触面積を、段部３４〜３６および末端部２４〜２６の水平表面間だけの接触面積と比較して２倍超にする。これは、切断インサート１５と梁１７とを互いに接合するろう付け材料のための増大した表面積を提供し、その結果、第１、第２、および第３の末端部２４〜２６と第１、第２、および第３の段部３４〜３６との間のろう付け接合と比較して、大きなろう付け接合部が形成される。

使用に際して、複合材料４２を適用面上に適用するために、カッタ組立体１０のうちの１つまたは複数が、複合材プレースメント装置４７内に取り付けられ得る。各切断組立体１０は、材料が適用面に送達されるときに複合材料４２を断ち切るために、切断方向５６に駆動されることにより、アンビル４８と協働して動作する。切断インサート１５のためのラビリンス結合部２０は、切断中に切断インサート１５のための横方向の機械的支持を提供することにより、インサート１５と梁１７との間に完全性の高い継手を提供する。図３に示されるように、複合材料４２は、切断インサート１５の真下で、左から右へ、材料方向５０に駆動され得る。切断インサート１５は、複合材料４２が毎分１２７０ｃｍ（５００インチ）から４８２６ｃｍ（１９００インチ）の速度で切断組立体１０を通って移動している間に、複合材料４２を切断することができる。

複合材料４２が切断されているときの材料方向５０における複合材料４２の移動は、図３に示されるように、切断方向５６とは反対の上向きの力５２と材料方向に平行な右向きの横向きの力５４とを切断インサート１５に及ぼす。上向きの力５２は、梁１７の第１、第２、および第３の末端部２４〜２６の切断インサート１５上の第１、第２、および第３の段部３４〜３６への当接によって対抗される。横向きの力５４に応答した切断インサート１５の横方向運動は、インサートの第２の立ち上がり面３９と梁１７の第２の脚部２９との当接によって対抗される。右向きの横向きの力５４はまた、梁１７の軸部分２３上の最下部支点４３の周りでインサート１５に揺動または枢動する力をもたらし、この力は、インサート１５の上部を梁１７から離れるように左へ回転または揺動させる傾向がある。最下部支点４３の周りでの切断インサート１５の揺動運動は、インサートの第１の立ち上がり面３８と梁１７の噛み合い部分２１との係合によって、また具体的には梁１７の第１の脚部２８に対するインサートの第１の立ち上がり面３８の当接によって、防止される。

このように、本デバイスについて説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって定められるような本デバイスの範囲に含まれる様々な修正および変更が、当業者には思い浮かぶであろう。

Claims (20)

1. 複合材プレースメント装置内で使用するためのカッタ組立体であって、
   切断インサートを取り付けるための取付け面を有するホルダと、
   切断インサートと、
   前記取付け面上に形成された第１の末端部および第２の末端部、ならびに前記第１の末端部と前記第２の末端部との間に延在する第１の脚部と、
   前記切断インサート上に形成された第１の段部および第２の段部、ならびに前記第１の段部と前記第２の段部との間に延在する第１の立ち上がり面と、
   を備え、前記切断インサートが前記ホルダ内に取り付けられたときに、前記第１および第２の末端部が前記第１および第２の段部に接触し、前記第１の脚部が前記第１の立ち上がり面と接触して、前記第１および第２の末端部と前記第１および第２の段部との間の接触面積よりも大きい前記取付け面と前記切断インサートとの間の接触面積を形成する、カッタ組立体。
2. 前記取付け面上に形成された第３の末端部、および前記第２の末端部と前記第３の末端部との間に延在する第２の脚部と、
   前記切断インサート上に形成された第３の段部、および前記第２の段部と前記第３の段部との間に延在する第２の立ち上がり面と、
   をさらに備え、前記切断インサートが前記ホルダ内に取り付けられたときに、前記第１、第２および第３の末端部が前記第１、第２および第３の段部に接触し、前記第１の脚部および前記第２の脚部が前記第１の立ち上がり面および前記第２の立ち上がり面にそれぞれ接触して、ラビリンス結合部を形成し、前記ラビリンス結合部が、前記取付け面と前記切断インサートとの間の接触面積を増大させる、請求項１に記載のカッタ組立体。
3. 前記ホルダ内に形成された第１の窓、および前記第１の窓の上部に沿って形成された梁をさらに備え、
   前記切断インサートのための前記取付け面が、前記梁上に形成され、前記切断インサートが、前記梁から前記第１の窓内へ延在する、請求項２に記載のカッタ組立体。
4. 前記ラビリンス結合部によって形成される前記接触面積が、前記取付け面の前記第１、第２、および第３の末端部と前記インサートの前記第１、第２、および第３の段部との間の合計の接触面積の２倍を超える、請求項２に記載のカッタ組立体。
5. 前記取付け面の前記第２の脚部と前記第３の末端部との間の角部に形成された最下部支点をさらに備え、前記インサートの前記第１の立ち上がり面と前記取付け面の前記第１の脚部との接触により前記最下部支点の周りでの前記切断インサートの揺動運動が防止される、請求項２に記載のカッタ組立体。
6. 前記取付け面の前記第２の脚部に対する前記インサートの前記第２の立ち上がり面の当接部をさらに含み、前記ホルダおよび前記切断インサートの切断方向に垂直な方向における前記切断インサートの運動が前記当接部によって防止される、請求項２に記載のカッタ組立体。
7. 前記切断インサート上の前記第１の立ち上がり面および前記第２の立ち上がり面が、互いに平行であり、かつ前記切断インサート上の前記第１、第２、および第３の段部に垂直である、請求項２に記載のカッタ組立体。
8. 前記取付け面上の前記第１および第２の脚部が、互いに平行であり、かつ前記取付け面上の前記第１、第２、および第３の末端部に垂直である、請求項２に記載のカッタ組立体。
9. 前記第１の立ち上がり面が、前記第１の段部から前記第２の段部までの測定された長さを有し、前記第２の立ち上がり面が、前記第２の段部から前記第３の段部までの測定された長さを有し、前記第１の立ち上がり面および前記第２の立ち上がり面の長さが足し合わせられたときの長さが、前記切断インサートの厚さよりも大きい、請求項２に記載のカッタ組立体。
10. 前記第３の段部から前記インサートの底部までの測定された一定の長さを有する前記切断インサートをさらに備え、前記切断インサートの前記一定の長さが、前記切断インサートが交換されることを必要とする前に少なくとも３回再刃付けされることを可能にする、請求項２に記載のカッタ組立体。
11. 複合材料が複合材プレースメント装置を通ってアンビルに対して移動している間に前記複合材プレースメント装置内で前記複合材料を切断するためのカッタ組立体であって、
    切断インサートを取り付けるための取付け面を有するホルダと、
    切断インサートと、
    前記取付け面上に形成された第１の末端部および第２の末端部、ならびに前記第１の末端部と前記第２の末端部との間に延在する第１の脚部と、
    前記切断インサート上に形成された第１の段部および第２の段部、ならびに前記第１の段部と前記第２の段部との間に延在する第１の立ち上がり面と、
    を備え、前記切断インサートが前記ホルダ内に取り付けられたときに、前記第１および第２の末端部が前記第１および第２の段部に接触し、前記第１の脚部が前記第１の立ち上がり面に接触して、前記第１および第２の末端部と前記第１および第２の段部との間の接触面積よりも大きい前記取付け面と前記切断インサートとの間の接触面積を形成し、前記ホルダおよび前記切断インサートが前記複合材料を切断するために前記アンビルに対して切断方向に駆動されるときに、前記インサートが、前記複合材プレースメント装置を通る前記複合材料の移動に対して垂直に移動している、カッタ組立体。
12. 前記複合材プレースメント装置を通る前記複合材料の前記移動が、前記切断方向に垂直であり、前記複合材料が、前記切断方向に垂直な横向きの力を前記切断インサートに及ぼす、請求項１１に記載のカッタ組立体。
13. 前記取付け面上に形成された第３の末端部、および前記第２の末端部と前記第３の末端部との間に延在する第２の脚部と、
    前記切断インサート上に形成された第３の段部、および前記第２の段部と前記第３の段部との間に延在する第２の立ち上がり面と、
    をさらに備え、前記第１、第２および第３の末端部が、前記第１、第２および第３の段部に接触し、前記第１の脚部および前記第２の脚部が、前記第１の立ち上がり面および第２の立ち上がり面にそれぞれ接触し、それにより前記切断インサートが前記ホルダ内に取り付けられて、ラビリンス結合部を形成し、前記ラビリンス結合部が、前記取付け面の前記第１、第２、および第３の末端部と前記インサートの前記第１、第２、および第３の段部との間の合計の接触面積の２倍を超える接触面積を形成する、請求項１１に記載のカッタ組立体。
14. 前記取付け面の前記第２の脚部と前記第３の末端部の間の角部に形成された最下部支点をさらに備え、複合材料が前記複合材プレースメント装置を通って移動している間に前記複合材料を切断することによって、前記切断インサートに横向きの力が作用し、前記インサートの前記第１の立ち上がり面と前記取付け面の前記第１の脚部との接触により、前記最下部支点の周りでの前記切断インサートの揺動運動が防止される、請求項１３に記載のカッタ組立体。
15. 前記切断方向に垂直な、前記複合材プレースメント装置を通る前記複合材料の前記移動が、前記切断方向に平行かつ反対の上向きの力を前記切断インサートに及ぼす、請求項１１に記載のカッタ組立体。
16. 前記切断インサートにかかる前記上向きの力が、前記インサート上の前記第１、第２、および第３の段部に当たる前記取付け面上の前記第１、第２、および第３の末端部によって対抗される、請求項１５に記載のカッタ組立体。
17. 前記切断インサートにかかる前記横向きの力が、前記取付け面の前記第２の脚部に対する前記インサートの前記第２の立ち上がり面の接触によって対抗される、請求項１４に記載のカッタ組立体。
18. 前記ラビリンス結合部が、前記切断インサート１５および前記梁１７を互いに接合するための増大した表面積を提供し、前記ホルダの前記第１、第２、および第３の末端部と前記インサートの前記第１、第２、および第３の段部との間に形成される結合部と比較して増大した結合部が形成される、請求項１３に記載のカッタ組立体。
19. 前記切断インサートを前記ホルダに結合するろう付け接合部をさらに含む、請求項１８に記載のカッタ組立体。
20. 前記切断インサートが、前記複合材料が毎分１２７０ｃｍ（５００インチ）から４８２６ｃｍ（１９００インチ）の速度で前記複合材プレースメント装置を通って移動している間に、前記複合材料を切断することができる、請求項１１に記載のカッタ組立体。

Images