JP2024039239A - ダイカットロール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用を繰り返しても刃の破損や欠損が生じることなく、耐久性に優れたダイカットロール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係るダイカットロール１は、略円柱形状のロール本体２と、該ロール本体２の軸線に沿って配されている回転軸４と、ロール本体２の表面から突出し且つロール本体２と異なる材質で形成されている刃３とを備えている。これにより、刃３の耐久性向上のためには、ロール本体２の材質よりも硬度の高いものを使用することができるし、切断するものの材質によっては刃３の硬度をロール本体２よりも低くすることができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、印刷機械や抜き機械、包装資材機械や衛生用品機械等で使用されるダイカットロール及びその製造方法に関するものである。

紙や布シート等のワークを切断してシート状の製品を製造する際、ダイカットロールとアンビルロールからなる切断装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、ラベル等が印刷されたシート状のワークに切込みや折れ線等を連続して加工するダイカットロールを作製する際に、素材の無駄を最小限に抑制して作製するものを示している。

ダイカットロールは、いわゆるスチール製ダイカットロールが多く、これは冷間ダイス鋼やハイス鋼で製作されている。これらはタングステンカーバイド等、超硬のダイカットロールに比べて安価ではあるが耐久性が低いものとして知られている。そして、このダイカットロールは略円柱形状のロール本体と、このロール本体から突出してワークを切断するための刃で形成されている。

特開２０１１－１１２８４号公報

しかしながら、特許文献１に代表されるダイカットロールは、同材質で形成されている。すなわち、ロール本体と刃とは同材質で形成されている。ダイカットロールが使用されると、刃の先端部分は微細な脱落（欠損）が連続して起こり、摩耗していく。刃の耐久性を高めるため、ロール本体もこれに合わせてなるべく硬い素材で形成することになるが、ロール本体が硬いと、切断時の衝撃が刃に直接伝わってしまい、やはり耐久性の面で心配である。

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、使用を繰り返しても刃の破損や欠損が生じることなく、耐久性に優れたダイカットロール及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、略円柱形状のロール本体と、該ロール本体の軸線に沿って配されている回転軸と、前記ロール本体の表面から突出し且つ前記ロール本体と異なる材質で形成されている刃とを備えたことを特徴とするダイカットロールを提供する。

好ましくは、前記刃の硬度は、前記ロール本体の硬度よりも高い。

好ましくは、前記刃の下側には、前記ロール本体の表面に沿って突出している麓部が形成されている。

好ましくは、前記ロール本体は、前記刃に沿ってその表面が切欠いて延びて形成されている溝部を有している。

また、本発明では、前記ロール本体を形成するロール本体形成工程と、前記ロール本体の表面に前記刃の材質からなる塊状体を形成する塊状体形成工程と、前記塊状体を切削して前記刃を形成する刃形成工程とを備えたことを特徴とするダイカットロールの製造方法を提供する。

好ましくは、前記刃形成工程の際に、前記麓部を形成する。

好ましくは、前記刃形成工程の際に、前記溝部を形成する。

本発明によれば、ダイカットロールのロール本体と刃との材質が異なるため、刃の耐久性向上のためには、ロール本体の材質よりも硬度の高いものを使用することができるし、切断するものの材質によっては刃の硬度をロール本体よりも低くすることができる。また、切断時の衝撃を考慮してロール本体の材質を刃とは異なるようにすることができる。特に、刃の硬度をロール本体の硬度よりも高いものにすれば、ロール本体の硬度が柔らかいので切断時の衝撃が直接刃に伝わって刃の破損を防止でき、さらには刃自体の硬度も高まるので、両者が相俟って刃の耐久性を向上させることができる。

また、刃の下側であって外側に突出する麓部を設けることで、刃の根元にて刃に沿ってゴムやスポンジ等を貼付ける際にそのガイドとして利用することができる。

また、ロール本体に溝部を設けることで、刃の根元にて刃に沿ってゴムやスポンジ等を貼り付けた際に、密着性を弱めて剥離を容易にできるとともに、溝部が有する段差をこれらの剥離の開始箇所とすることができ、剥離作業が容易となる。

また、ロール本体を切削して刃を形成するのではなく、ロール本体に対してその外側から塊状体を盛り付けて形成し、この塊状体を切削して刃を形成するため、ロール本体と刃との材質を異なるものとすることができ、刃の耐久性やロールの衝撃による刃への影響を考慮した製造が可能となる。

本発明に係るダイカットロールの概略斜視図である。 本発明に係るダイカットロールの一例を示す概略正面図である。 図２の例の概略平面図である。 本発明に係るダイカットロールの別の例を示す概略正面図である。 図４の例の概略平面図である。 本発明に係るダイカットロールの製造方法を示すフローチャートである。 塊状体が形成される前のロール本体の概略図である。 塊状体が形成されたロール本体の概略図である。 回転軸とガイドリングが形成されたロール本体の概略図である。 塊状体の高さが調整された後の状態を示す概略図である。

図１に示すように、本発明に係るダイカットロール１は、略円柱形状で母材となるロール本体２と、このロール本体２の表面から突出している刃３とを備えている。ロール本体２は図示しないアンビルロールと一対で使用されるものであり、ラベル等が印刷されたシート状のワーク（不図示）に対し、これら一対のロールで挟み込んで刃３により切断あるいはハーフカットを施すものである。本発明のダイカットロール１は、このような切断装置に対して用いられるものである。ロール本体２は、その軸線に沿って回転軸４が配されている。この回転軸４は、切断装置にダイカットロール１が設置された際にベアリング等で受けられるものとなる。また、ロール本体２の両端部には、ロール本体２の外方に向けて連続して突出しているガイドリング５が形成されている。

ここで、刃３は、ロール本体２と異なる材質で形成されている。このように、ダイカットロール１のロール本体２と刃３との材質を異なるものとすれば、刃３の耐久性向上のためには、ロール本体２の材質よりも硬度の高いものを使用することができるし、切断するものの材質によっては刃３の硬度をロール本体２よりも低くすることができる。また、切断時の衝撃を考慮してロール本体２の材質を刃３とは異なるようにすることができる。特に、刃３の硬度がロール本体２の硬度よりも高いと、ロール本体２の硬度が柔らかいので切断時の衝撃が直接刃３に伝わって刃３の破損を防止でき、さらには刃３自体の硬度も高まるので、両者が相俟って刃３の耐久性を向上させることができるため好ましい。換言すれば、刃３の硬度が高いため、使用による刃３の摩耗（微細な脱落）を減らすことができ、ロール本体２に硬度が低い材料を使用できるので、切断時にかかる刃３への衝撃と振動をロール本体２側で吸収して刃３の微細な欠損を防ぎ、刃３の摩耗を減少させ耐久性が向上する。

切断対象となるワークは、ダイカットロール１とアンビルロールで適度な圧力で挟み込まれて切断されるが、このとき、ロール本体２の硬度が低いとワークの切断性能が低下するおそれがあったが、特にダイカットロールとアンビルロールへの加圧は通常と変わらずにワークを切断できていることが確認できた。一方で、ロール本体２の硬度が低いので、切断音の大きさは減少したため、騒音等による影響を低減できた。これらを考慮すると、切断時の衝撃と振動はロール本体２で適切に吸収でき、結果として刃３の微細な欠損を防ぎ、摩耗を減少させ耐久性を向上することができている。

図２及び図３に示すように、刃３の下側に、ロール本体２の表面に沿って麓部６が突出していてもよい。具体的には、刃３の下側であって外方向きに麓部６は突出している。この麓部６により、刃３の下側は幅広に形成されている。麓部６はロール本体２の表面よりも高い位置にて形成されている。なお、図２では刃３のみ断面図を示している。刃３が枠形状に形成されることがある。この場合、刃３によって切断されたワークがロール本体２にくっついたままとしないように、スプリングの効果を持つゴムやスポンジ等の剥離部材（不図示）が刃３の根元にて刃３に沿って貼付けられることがある。刃３の下側であって外側に突出する麓部６を設けることで、剥離部材を貼付ける際にそのガイド（貼付け位置の目安）として利用することができる。

一方で、図４及び図５に示すように、ロール本体２は、刃３に沿ってその表面が切欠いて延びて形成されている溝部７を有していてもよい。具体的には、平面視にて刃３の両側に、溝部７は形成されている。溝部７は、ロール本体２を切欠いて形成されているため、段差を有している。このようにロール本体２に溝部７を設けることで、上述した剥離部材を貼り付けた際に、ロール本体２の表面に比べて溝部７の底面を粗面化させて密着性を弱めて剥離を容易にできるとともに、溝部７が有する段差をこれらの剥離の開始箇所とすることができ、剥離作業が容易となる。特に、粘着力が強い粘着テープなどを使用して剥離部材を貼付けた場合には、非常に剥がれにくくなるため、剥がす際に無理な力が刃３にかかってしまうことが懸念されるが、溝部７の形成の際にこの密着力を考慮した粗面化処理をすることで、剥離部材の剥がし作業を容易にして、刃３にダメージが与えられてしまうことを防止できる。また、溝部７は剥離部材の貼付け位置のガイドとしても利用でき、剥離部材の剥がし作業の際の開始箇所としても利用でき、剥離部材を使用する際には大変有用である。

上述したようなダイカットロール１は、以下のようにして製造される。まずは、ロール本体２を形成するためのロール本体形成工程が行われる（ステップＳ１）。この工程では、ロール本体２を形成するための材料の選定が行われるが、この際にはこのロール本体２に形成されるべき刃３の材料を考慮しながら行われる。すなわち、ワークの材質が紙であれば刃３の材料は例えば冷間ダイス鋼やコバルト合金粉末であり、ロール本体２の材料は例えばＳＳ４００である。ワークの材質が不織布や耐摩耗性が必要な素材であれば刃３の材料は例えば粉末ハイス鋼であり、ロール本体２の材料は例えばＳ４５ＣやＳＣＭ４３５である。ワークの材質がＰＥＴ等のフィルムであれば、刃３の材料は例えばＨＳＳ粉末やコバルト合金粉末であり、ロール本体２の材料は例えばＳＳ４００である。ワークの材質が食品であれば、刃３の材料は例えばステライト６粉末であり、ロール本体２の材料は例えばステンレス鋼である。ロール本体２の材料を選定後、旋盤切削加工にて当該材料を円柱形状に成形する。その後、必要に応じて各種形状を施す等の加工をする。できあがったロール本体２の表面は滑らかである。これは、滑らかに研削されて形成されていてもよいし、旋盤加工にて滑らかにされていてもよい。このようにしてロール本体形成工程は行われる。なお、刃３としてタングステンを多く含んだ材料を用いることもできる。

また、このロール本体２は、いわゆる焼き入れ（熱処理）がされていない。ロール本体２には刃３のような硬度が必要ないため、このような熱処理は不要となる。熱処理を行うと、経年劣化あるいは経年変化によりロール本体２に膨張や収縮が起こり、ロール本体２が曲がったり歪んだりしてしまう。これは、ガイドリング５に対する刃３の先端の高さや、ガイドリング５と刃３との距離も変わってしまい、切断精度の低下を招いてしまう。本発明に係るダイカットロール１は、ロール本体２が熱処理されていない非熱処理体からなるため、経年劣化を起こさずに長期間安定して使用でき、耐久性も向上する。

次に、塊状体形成工程を行う（ステップＳ２）。この工程は、ロール本体２の表面に刃３の材質からなる塊状体８を形成する工程である。すなわち、図７に示すような何もないロール本体２の表面に対し、図８に示すような塊状体８を形成する。ロール本体形成工程で製造されたロール本体２は円柱状（棒形状）であるが、ここにロール本体２とは異なる材質の塊状体８を形成する。この塊状体８は、例えば金属粉末をレーザークラッディング加工によって必要な量を積層（堆積）させて形成される。このとき、ロール本体２の外周表面は滑らかであるため、レーザークラッディング加工での積層を均一に行うことができる。なお、図９に示すように、ロール本体２に形成されている回転軸４やガイドリング５は、このレーザークラッディング加工を用いて形成してもよいし、各種方法にて形成してもよい。ただ、これら回転軸４やガイドリング５も耐摩耗性を要することから、高硬度の材料で形成する必要がある。このため、刃３を形成するための材料を高硬度にした場合は、塊状体８を形成すると同時に回転軸４やガイドリング５も同じ材料（あるいはロール本体２よりも高硬度で別の材料）で同工程にて形成すれば好ましい。

次に、塊状体８を切削して刃３を形成する刃形成工程を行う（ステップＳ３）。この工程では、まず図１０に示すように、塊状体８の上側を研削する。具体的には、塊状体８の高さをガイドリング５の高さに合わせる。レーザークラッディング加工で溶着された材料（塊状体８）は高低差があるため、これを均一にするためである。そして、マシニングセンター加工により、塊状体８を刃３の形状になるように研削する。ある程度の形状になったら、微細なバリやわずかな塑性変形を考慮して仕上げ研削を行う。この後、刃３の先端を鋭くするため、手彫り仕上げを行う。これにより、刃３がロール本体２の表面に形成される。

このような製造方法では、ロール本体２を切削して刃３を形成するのではなく、ロール本体２に対してその外側から塊状体８を盛り付けて形成し、この塊状体８を切削して刃３を形成するため、ロール本体２と刃３との材質を異なるものとすることができ、刃３の耐久性やロールの衝撃による刃３への影響を考慮した製造が可能となる。

特に、硬度の低い材質をロール本体２に使用することで衝撃や振動を緩和し、耐久性が向上する。また、刃３の材質を硬度の高いものとすることで、その耐久性も向上する。その硬度は、刃３がＨｒｃ４０～Ｈｒｃ７０程度であるのに対し、ロール本体２はＨＢＷ１２０～ＨＢＷ３５０程度である。また、従来のようにロール本体２を研削して刃３やガイドリング５を形成する際は、研削前の形状として、これらを包含するような厚みが必要であったが、レーザークラッディング加工で盛り付けるので材料の無駄を省くことができる。

上述した刃形成工程にて、マシニングセンター加工の際、塊状体８をわずかに残して麓部６を形成してもよい。その効果は、上述したように剥離部材を貼付ける際のガイド（貼付け位置の目安）として利用することができることである。

一方で、上述した刃形成工程にて、マシニングセンター加工の際、ロール本体２の表面まで削って溝部７を形成してもよい。その効果は、上述したように剥離部材の貼付け位置のガイドとしても利用でき、剥離部材の剥がし作業の際の開始箇所としても利用できることである。

本発明のように、ロール本体２に対して別材料を盛り付けて刃３を形成する場合は、ロール本体２の滑らかな表面はそのままであるため、剥離部材を貼付けた際の密着力はかなり強力となる。このため、剥離部材を貼付けるためのテープの粘着力について、特に強力なものを用意することを要せず、利便性が向上する。また、不用になったダイカットロール１について、刃３のみを削除し、ロール本体２を再利用する事が可能である。製造に関して熱処理が不用になったことも併せて、カーボンフリーへの取り組みにも寄与している。

１：ダイカットロール、２：ロール本体、３：刃、４：回転軸、５：ガイドリング、６：麓部、７：溝部、８：塊状体

Claims (7)

1. 略円柱形状のロール本体と、
   該ロール本体の軸線に沿って配されている回転軸と、
   前記ロール本体の表面から突出し且つ前記ロール本体と異なる材質で形成されている刃とを備えたことを特徴とするダイカットロール。
2. 前記刃の硬度は、前記ロール本体の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のダイカットロール。
3. 前記刃の下側には、前記ロール本体の表面に沿って突出している麓部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカットロール。
4. 前記ロール本体は、前記刃に沿ってその表面が切欠いて延びて形成されている溝部を有していることを特徴とする請求項１に記載のダイカットロール。
5. 前記ロール本体を形成するロール本体形成工程と、
   前記ロール本体の表面に前記刃の材質からなる塊状体を形成する塊状体形成工程と、
   前記塊状体を切削して前記刃を形成する刃形成工程とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のダイカットロールの製造方法。
6. 前記刃形成工程の際に、前記麓部を形成することを特徴とする請求項５に記載のダイカットロールの製造方法。
7. 前記刃形成工程の際に、前記溝部を形成することを特徴とする請求項５に記載のダイカットロールの製造方法。

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