JP4333007B2 - ロータリーダイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するダイの外周面に形成された刃型とローラとの間で被加工物を挟み込んで被加工物を加工するロータリーダイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のロータリーダイは、図４の斜視図に示すように、略円柱形状をなすダイ１とローラ２とが、それぞれの軸線Ａ１、Ａ２を互いに平行としておのおのの軸部３、４が図示しないベアリングボックスに支持され、かつ、やはり図示しない駆動装置に連結されて矢線Ｒ１、Ｒ２方向に回転可能とされたものであって、ダイ１の外周面１Ａには、この外周面から軸線Ａ１に対する径方向外周側に隆起する刃型６が形成されている。このように構成されるロータリーダイは、回転するダイ１とローラ２との間に被加工物Ｓを挟み込むようにして送り込むことで、ダイ１の刃型６とローラ２の外周面との間で被加工物Ｓを挟み込んで加工するものである。
ロータリーダイとしては、例えば図４に示すように、ダイ１の刃型６が切刃形状をなし、上記のようにして刃型６とローラ２の外周面との間に被加工物Ｓを挟み込むことで、被加工物Ｓを刃型６と同形状の周縁を有する形状に切断するものや、例えば被加工物Ｓとして複層の被加工物を用い、この被加工物Ｓを刃型６とローラ２の外周面との間に挟み込むことで各層を圧着して、被加工物Ｓに刃型６と同形状の圧着部を形成するもの、また刃型６の表面に凹凸を形成し、刃型６とローラ２の外周面との間に被加工物Ｓを挟み込んでエンボス加工を施し、被加工物Ｓに刃型６と同形状のエンボス加工部を形成するものなどがある（圧着加工やエンボス加工と同時に切断加工を行う構成としてもよい）。
また、ローラ２としては、図４に示すように外周面が円柱周面形状をなすローラ（このようなローラをアンビルという）のほか、ダイ１と同様に、外周面に刃型が形成されたダイを用いることもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ダイ１の刃型６は、被加工物Ｓに対して加工を施す部分と同形状に形成されるものである。ここで、例として、図５に、被加工物に対して長円の周縁に沿った形状に加工を施すダイ１１の正面図を示し、図６に、図５に示すダイ１１の刃型１６の平面展開図（軸方向の片側半分のみ）を示す。図５において、ダイ１１の軸線は一点鎖線Ａ３で示している。図６において、Ｘで示す方向はダイ１１の周方向を示し、Ｙで示す方向はダイ１１の軸方向を示している。ここで、図６では、刃型１６において、ダイ１１の周方向の一端の、軸方向の中間位置を原点としている。
刃型１６は、被加工物Ｓに対して、ダイ１１の周方向の微小範囲で接触することになるが、刃型１６は、通常周方向の各部で形状が異なるために、軸線方向における刃型１６と被加工物Ｓとの接触面積もそれぞれ周方向の各部で差が生じる。この例では、図６に示すように、刃型１６の周方向の端部と周方向の中間位置とでは、周方向の微小範囲（幅ｄＸで示す範囲）での表面積（被加工物Ｓとの接触面積）に差が生じる。このため、被加工物Ｓの加工時に、刃型１６によって被加工物Ｓを押圧する力（加工圧）が均一にならず、部分的に被加工物の裁断不良、圧着不良、エンボスの転写不良等の加工不良が発生するなど、被加工物Ｓの加工品質にばらつきが生じてしてしまうという問題があった。ここで、具体例として、図７のグラフに、刃型１６のＸ方向の二箇所（Ｘ＝１０の部分とＸ＝１００の部分）におけるＺ方向応力（被加工物Ｓに対する加工圧力）の、Ｙ方向（軸方向）の分布を示す。このように、刃型１６において被加工物Ｓとの接触面積が広い部分（Ｘ＝１０の部分）では、刃型１６によって被加工物Ｓを押圧する力が分散するためにＺ方向応力が低くなり、また刃型１６において被加工物Ｓとの接触面積が小さい部分（Ｘ＝１００の部分）では、刃型１６によって被加工物Ｓを押圧する力が集中するためにＺ方向応力が高くなる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、刃型の全範囲にわたって被加工物の加工品質を均一にすることができるロータリーダイを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のロータリーダイは、軸線回りに回転される円柱状のダイの外周面に、この外周面から隆起するように形成された刃型が設けられ、この刃型と前記ダイの外周面に対向して設けられるローラとの間で被加工物を挟み込んで前記被加工物を加工するロータリーダイにおいて、前記ダイの刃型の表面に、前記被加工物と接触しうる複数の突起が形成され、該突起は、前記ダイの周方向の各部において、前記刃型が形成される範囲の大きい部分では前記被加工物との接触面積が小さくされ、前記刃型が形成される範囲の小さい部分では前記被加工物との接触面積が大きくされて、前記刃型は、前記ダイの周方向の各部で、前記ダイと前記ローラとの間に挟み込まれる前記被加工物との接触面積が等しくされ、あるいは前記ダイは、前記刃型として、前記被加工物のうち実際に製品となる部分の加工に作用する実加工刃型に加え、さらに前記被加工物において製品として用いない部分に接触し得る捨て刃型を有し、前記ダイの周方向の各部において、前記実加工刃型の前記被加工物との接触面積の小さい部分では、接触面積の大きい部分よりも前記捨て刃型の前記被加工物との接触面積が大きくとられて、前記刃型は、前記ダイの周方向の各部で、前記ダイと前記ローラとの間に挟み込まれる前記被加工物との接触面積が等しくされていることを特徴としている。
【０００６】
本発明のロータリーダイにおいては、ダイの周方向の各部で、刃型の、ダイとローラとの間に挟み込まれる被加工物との軸線方向における接触面積が等しくされているので、刃型の全範囲にわたって被加工物の加工がほぼ等しい圧力で行われることになり、刃型の全範囲にわたって被加工物の加工品質を均一にすることができる。
また、従来のロータリーダイでは、刃型の各部で被加工物に対する加工圧が異なるために刃型が偏摩耗しやすく、この場合には刃型を再研磨する際に研磨代を大きくとる必要があり、再研磨に手間がかかるとともに、再研磨できる回数が少なくなってダイの寿命が短くなってしまう。
本発明のロータリーダイは、刃型の全範囲にわたって被加工物に対する加工圧をほぼ等しくすることができるので、刃型に偏摩耗が生じにくく、再研磨する際の研磨代を小さくすることができるので、再研磨が容易になるとともに、再研磨可能な回数を増やすことができる。
【０００７】
ここで、例えばエンボス加工に用いるダイのように、ダイを、刃型の表面に被加工物と接触し得る複数の突起が形成された構成とした場合には、突起は、ダイの周方向の各部において、刃型が形成される範囲の大きい部分では被加工物との接触面積を小さくし、刃型が形成される範囲の小さい部分では被加工物との接触面積を大きくして、ダイの周方向の各部で、刃型の、ダイとローラとの間に挟み込まれる被加工物との接触面積を等しくしてもよい。
また、例えば、刃型として、被加工物のうち実際に製品となる部分の加工に作用する実加工刃型に加え、さらに被加工物において製品として用いない部分に接触し得る捨て刃型を設けて、ダイの周方向の各部において、実加工刃型の被加工物との接触面積の小さい部分では、接触面積の大きい部分よりも捨て刃型と被加工物との接触面積を大きくとって、ダイの周方向の各部で、刃型の、ダイとローラとの間に挟み込まれる被加工物との接触面積を等しくしてもよい。これにより、刃型（実使用刃型及び捨て刃型）の全範囲で被加工物に対する加工圧が均一になるので、実使用刃型の各部で被加工物との加工圧を均一にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〔第一の実施の形態〕
以下より、本発明の第一の実施の形態であるロータリーダイについて、図を用いて説明する。ここで、本実施の形態にかかるロータリーダイは、図４に示す従来のロータリーダイとほぼ同様の構成からなり、特にダイの形状に特徴を有するものであるので、以下では主にダイについて説明する。図１は本実施の形態にかかるロータリーダイに用いるダイ２１の形状を示す正面図である。
ダイ２１は、略円柱形状をなし、その外周面２１Ａには、この外周面から軸線Ａ４に対する径方向外周側に隆起する刃型２６が形成されている。本実施の形態では、ダイ２１として、刃型２６を、ダイ２１の周方向に長く形成される長円状に形成して、図５に示した従来のダイ１１と同様に、被加工物に対して長円の周縁に沿った形状に加工を施す構成としている。
【０００９】
このダイ２１は、図２の一部拡大正面図に示すように、刃型２６の表面に複数の突起２７が形成されており、回転するダイ２１とローラ２との間に被加工物Ｓを挟み込むようにして送り込むことで、ダイ２１の刃型６に設けた突起２７が形成するパターンを被加工物Ｓの表面に転写するエンボス加工に用いられるものである（エンボス加工と同時に圧着加工も可能な構成としてもよい）。
突起２７は、ダイ２１の周方向の各部において、刃型２６の形成される範囲の大きい部分では、被加工物Ｓとの接触面積（先端面の面積）が小さくされ、刃型２６が形成される範囲の小さい部分では被加工物Ｓとの接触面積が大きくされて、ダイ２１の周方向の各部で、刃型２６の、ダイ２１とローラ２との間に挟み込まれる被加工物Ｓとの軸線方向における接触面積がほぼ等しくされている。
【００１０】
本実施の形態では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、突起２７を、その外周側を向く先端面が、ダイ２１の軸に沿って形成される二辺２７ａと、周方向に沿って形成される二辺２７ｂとを有する略四角柱形状に形成している。そして、各突起２７において、軸に沿った辺２７ａの長さＨ、軸方向に隣接する突起２７間の間隔Ｉ、及び周方向に隣接する突起２７の、例えば工具回転方向に位置する辺２７ｂ間の間隔Ｊをそれぞれ等しくし、各突起２７の、周方向の辺２７ｂの長さＫだけを変えることで、突起２７の表面積を変えている。
具体的には、図２（ａ）に示すように、ダイ２１の周方向の各部において、刃型２６の形成される範囲の大きい部分では、各突起２７の周方向に沿って形成される辺２７ｂの長さをＫ１とすると、図２（ｂ）に示すように、刃型２６の形成される範囲の小さい部分では、辺２７ｂの長さを、突起２７の先端面の面積が、当該部分において刃型２６の形成される範囲に応じた面積となる長さＫ２（＞Ｋ１）としている。
【００１１】
このようなダイ２１は、略円筒形状をなし、外周面に刃型が形成されるダイにおいて、砥石等を用いて刃型に溝を切って突起２７を形成することで製造することができる。具体的には、刃型に、ダイの径方向に沿った幅Ｉの溝を、ダイの軸方向に間隔Ｈをあけて形成し、さらに、ダイの軸方向に沿い、かつ当該部分での刃型の形成される範囲の大きさに応じた幅（間隔Ｊから幅Ｋを引いた幅）の溝を、ダイの周方向に間隔Ｊをあけて形成することで、上記のように突起２７が配置されたダイ２１を製造することができる。
【００１２】
そして、このロータリーダイによれば、刃型２６は、ダイ２１の周方向の各部で、突起２７の被加工物Ｓとの軸線方向における接触面積がほぼ等しくされているので、刃型２６の全範囲にわたって加工圧を均一にすることができ、被加工物Ｓの加工品質を均一にすることができる。また、刃型２６の全範囲で加工圧が均一になるため、刃型２６に偏摩耗を生じにくくすることができ、刃型２６の再研磨が容易で、且つ研磨代を小さくして、再研磨可能な回数を増やすことができ、ダイの寿命を延長させることができる。
【００１３】
〔第二の実施の形態〕
以下より、本発明の第二の実施の形態であるロータリーダイについて、図３を用いて説明する。ここで、本実施の形態にかかるロータリーダイは、図４に示す従来のロータリーダイとほぼ同様の構成からなり、特にダイの形状に特徴を有するものであるので、以下では主にダイについて説明する。図３は本発明の第二の実施の形態のロータリーダイに用いるダイ３１の形状を示す正面図である。
ダイ３１は、略円柱形状をなし、その外周面３１Ａには、この外周面から軸線Ａ５に対する径方向外周側に隆起する台地状の刃型３６が形成されている。
そして、刃型３６は、被加工物Ｓのうち、実際に製品として使用する部分の加工に用いる実加工刃型３７と、製品としては使用しない部分に接触する捨て刃型３８とを有している。ここで、捨て刃型３８の外周面３１Ａからの突出量は、実加工刃型３７の突出量と等しくされている。
【００１４】
ダイ３１の周方向の各部において、軸線方向における実加工刃型３７の被加工物Ｓとの接触面積の小さい部分では、接触面積の大きい部分よりも、捨て刃型３８と被加工物Ｓとの接触面積が大きくとられており、これによって刃型３６は、ダイ３１の周方向の各部で、ダイ３１とローラ２との間に挟み込まれる被加工物Ｓとの軸線方向における接触面積がほぼ等しくされている。
本実施の形態では、実加工刃型３７を、底辺がダイ３１の軸に略平行とされる三角形状に形成し、捨て刃型３８を、実加工刃型３７を逆向きにして周方向に半分に分割した形状のものを、実加工刃型３７を軸方向の両側に配置している。
そして、実加工刃型３７と捨て刃型３８は、ダイ３１において、自身の底辺と相手の頂点との周方向の位置を一致させて設けられている。ここで、本実施の形態では、本発明の概念をわかりやすくするために、刃型３６の形状を単純な形状にしているが、実際にはさらに複雑な形状にも適用することが可能である。
【００１５】
このように構成されるロータリーダイは、第一の実施の形態に示したロータリーダイ２１と同様に、回転するダイ３１とローラ２との間に被加工物Ｓを挟み込むようにして送り込むことで、ダイ３１の実加工刃型３７とローラ２の外周面との間に被加工物Ｓを挟み込んで、被加工物Ｓに、実加工刃型３７と同形状の圧着部を形成するものである（実加工刃型３７の表面に凹凸を形成することでエンボス加工も可能となる）。
【００１６】
このロータリーダイによれば、刃型３６は、ダイ３１の周方向の各部で、軸線方向における刃型３６の被加工物Ｓとの接触面積がほぼ等しくされているので、刃型３６（実加工刃型３７及び捨て刃型３８）の全範囲で被加工物Ｓに対する加工圧が均一になる。すなわち、実使用刃型３７の全範囲にわたって被加工物Ｓに対する加工圧を均一にして、実加工刃型３７の全範囲にわたって加工品質を一定にすることができる。
【００１７】
ここで、上記各実施の形態では、被加工物Ｓにエンボス加工または圧着加工を施す例を示したが、刃型の外周縁に切刃を形成して、これらの加工と同時に被加工物Ｓの切断を行う構成としてもよい。
また、上記各実施の形態では、ローラ２を略円柱形状のものとしたが、これに限られることなく、例えばそれぞれのダイと刃型が鏡像関係をなすダイを設けてもよい。これによって、被加工物の両面から、エンボス加工、圧着加工、切断加工を施す構成とすることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のロータリーダイによれば、刃型の各部で被加工物との接触面積を等しくして、刃型の全範囲で被加工物に対する加工圧を均一にすることができ、被加工物の加工品質を均一にすることができる。また、刃型に偏摩耗を生じにくくすることができるので、刃型の再研磨が容易で、且つ研磨代を小さくして、再研磨可能な回数を増やすことができ、ダイの寿命を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施の形態にかかるロータリーダイに用いるダイの形状を示す正面図である。
【図２】 本発明の第一の実施の形態にかかるロータリーダイにもちいるダイの形状を示す図であって、図２（ａ）は刃型の周方向の端部の拡大正面図、図２（ｂ）は刃型の周方向の中間部分の拡大正面図である。
【図３】 本発明の第二の実施の形態にかかるロータリーダイに用いるダイの形状を示す正面図である。
【図４】 従来のロータリーダイの要部の構成を示す斜視図である。
【図５】 従来のロータリーダイに用いられるダイの形状を示す正面図である。
【図６】 従来のロータリーダイに用いられるダイの、刃型の平面展開図である。
【図７】 図６に示す刃型の各部での加工圧の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
２ ローラ ２１、３１ ダイ
２１Ａ、３１Ａ 外周面 ２６、３６ 刃型
２７ 突起 ３７ 実加工刃型
３８ 捨て刃型
Ｓ 被加工物

Claims (2)

1. 軸線回りに回転される円柱状のダイの外周面に、この外周面から隆起するように形成された刃型が設けられ、この刃型と前記ダイの外周面に対向して設けられるローラとの間で被加工物を挟み込んで前記被加工物を加工するロータリーダイにおいて、
   前記ダイの刃型の表面に、前記被加工物と接触しうる複数の突起が形成され、
   該突起は、前記ダイの周方向の各部において、前記刃型が形成される範囲の大きい部分では前記被加工物との接触面積が小さくされ、前記刃型が形成される範囲の小さい部分では前記被加工物との接触面積が大きくされて、
   前記刃型は、前記ダイの周方向の各部で、前記ダイと前記ローラとの間に挟み込まれる前記被加工物との接触面積が等しくされていることを特徴とするロータリーダイ。
2. 軸線回りに回転される円柱状のダイの外周面に、この外周面から隆起するように形成された刃型が設けられ、この刃型と前記ダイの外周面に対向して設けられるローラとの間で被加工物を挟み込んで前記被加工物を加工するロータリーダイにおいて、
   前記ダイは、前記刃型として、前記被加工物のうち実際に製品となる部分の加工に作用する実加工刃型に加え、さらに前記被加工物において製品として用いない部分に接触し得る捨て刃型を有し、
   前記ダイの周方向の各部において、前記実加工刃型の前記被加工物との接触面積の小さい部分では、接触面積の大きい部分よりも前記捨て刃型の前記被加工物との接触面積が大きくとられて、
   前記刃型は、前記ダイの周方向の各部で、前記ダイと前記ローラとの間に挟み込まれる前記被加工物との接触面積が等しくされていることを特徴とするロータリーダイ。

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