JP4639852B2

JP4639852B2 - ロータリーダイカッター

Info

Publication number: JP4639852B2
Application number: JP2005059073A
Authority: JP
Inventors: 訓明荒川; 利彦金山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP2006239816A

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３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、ベアラー部５のダイロール２外周面からの突き出し高さ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よりも著しく大きい場合、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、ロータリーダイカッター１では、ダイロール２とアンビルロール３とが互い押圧された状態で、互いに逆方向に回転されており、ダイロール２とアンビルロール３との接触部分で摩耗が生じる。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、切刃部４と切刃受け部６との接触面積は、ベアラー部５とベアラー受け部７との接触面積に比べて小さいものとされている。したがって、切刃部４とベアラー部５とが同じ材質、つまり同じ硬度を有し、同じ耐摩耗性を有している場合には、切刃部４が優先的に摩耗されてしまう。また、同様に、アンビルロール３の切刃受け部６とベアラー受け部７とが同じ硬度を有する場合には、切刃受け部６が優先的に摩耗されることになる。

そして、このように切刃部４又は切刃受け部６が優先的に摩耗された場合には、切刃部４と切刃受け部６との接触圧力が不十分となり、ワークが切断できなくなる。この場合には、ダイロール２を再研磨して、切刃部４の突き出し高さｈ１とベアラー部の突き出し高さｈ２との相対位置関係を修正したり、アンビルロール３を再研磨して、アンビルロール３の外周面を平滑にしたりするなどの処置が必要となる。これらの処置を行う際には、ロータリーダイカッター１での切断を中止する必要があり、その生産効率が著しく阻害される。また、これらの処置に掛かる時間と労力が無駄となるといった問題があった。

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、切刃部や切刃受け部が摩耗しても良好にワークを切断でき、寿命の長い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、前記ベアラー部の前記ダイロールの外周面からの突き出し高さは、前記切刃部の突き出し高さに対して小さく、かつ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押圧され、前記切刃部および前記アンビルロールの外周面に形成された切刃受け部と、前記ベアラー部および前記アンビルロールの外周面に形成されたベアラー受け部と、がそれぞれ互いに接触した状態で、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、前記ダイロールと前記アンビルロールとが互いに押圧された状態において、前記切刃部と前記切刃受け部との接触面積は、前記ベアラー部と前記ベアラー受け部との接触面積と比較して小さく、前記切刃部の硬度をＨ１とし、前記ベアラー部の硬度をＨ２とし、前記切刃受け部の硬度をＨ３とし、前記ベアラー受け部の硬度をＨ４とした場合に、Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈ３で、かつＨ３＞Ｈ４の関係を有することを特徴とする。
また、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、前記切刃部の硬度をＨ１とし、前記ベアラー部の硬度をＨ２とし、前記アンビルロールの外周面に形成された前記切刃部と接触する切刃受け部の硬度をＨ３とし、前記アンビルロールの外周面に形成された前記ベアラー部と接触するベアラー受け部の硬度をＨ４とした場合に、少なくとも、Ｈ１＞Ｈ２またはＨ３＞Ｈ４のいずれかの一方の関係を有していても良い。

上記のロータリーダイカッターにおいては、切刃部の硬度Ｈ１とベアラー部の硬度Ｈ２とがＨ１＞Ｈ２の関係を有する場合には、切刃部がベアラー部よりも耐摩耗性に優れており、ベアラー部が優先的に摩耗されるので、切刃部およびベアラー部が摩耗しても、切刃部の突き出し高さｈ１とベアラー部の突き出し高さｈ２の相対位置が大きく変化せず、ワークを良好に切断することができる。また、切刃受け部の硬度Ｈ３とベアラー受け部の硬度Ｈ４とがＨ３＞Ｈ４の関係を有する場合には、ベアラー受け部が優先的に摩耗するので、切刃部が摩耗した場合でも、切刃部と切刃受け部の接触圧力が低下せず、ワークを良好に切断することができる。

したがって、上記のロータリーダイカッターにおいては、長期間の使用により切刃部または切刃受け部が摩耗しても、切刃部と切刃受け部との接触圧力を保持できるので、ワークの切断が良好に行うことができる寿命の長いロータリーダイカッターを提供することができる。また、上記のロータリーダイカッターでは、ダイロールやアンビルロールを再研磨する必要がなく、その労力と時間を節減できるとともに、ロータリーダイカッターでの切断を中止する必要がないので、その生産効率を向上することができる。

また、前記切刃部のＨＲＡ硬度Ｈ１と前記ベアラー部のＨＲＡ硬度Ｈ２との差を２以上とすることにより、ベアラー部が切刃部よりも確実に優先的に摩耗され、切刃部の突き出し高さｈ１がベアラー部の突き出し高さｈ２よりも小さくならず、切刃受け部と切刃部との接触圧力の低下を防止でき、長時間切断した場合でもワークを良好に切断することができる。一方、前記切刃部のＨＲＡ硬度Ｈ１と前記ベアラー部のＨＲＡ硬度Ｈ２との差を５以下とすることにより、ベアラー部の摩耗にともなって切刃部も適当に摩耗され、切刃部がベアラー部に対して大きく突き出されることがないので、切刃部と切刃受け部の接触圧力の過大な増加を防止でき、切刃部がチッピングしたり、切刃受け部の表面が損傷したりするトラブルを防止でき、ロータリーダイカッターの寿命を向上することができる。

また、前記切刃受け部のＨＲＡ硬度Ｈ３と前記ベアラー受け部のＨＲＡ硬度Ｈ４との差を２以上とすることにより、ベアラー受け部が切刃受け部よりも確実に優先的に摩耗され、切刃受け部と切刃部との接触圧力の低下を防止でき、長時間切断した場合でもワークを良好に切断することができる。一方、前記切刃受け部のＨＲＡ硬度Ｈ３と前記ベアラー受け部のＨＲＡ硬度Ｈ４との差を５以下とすることにより、ベアラー受け部の摩耗にともなって切刃受け部も適当に摩耗され、切刃受け部がベアラー受け部に対して大きくせり出さず、切刃部と切刃受け部の接触圧力の過大な増加を防止でき、切刃部がチッピングしたり、切刃受け部の表面が損傷したりするトラブルを防止でき、ロータリーダイカッターの寿命を向上することができる。

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、その外周面２０Ａが軸線Ｎを中心とした円筒状に形成され、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。
ここで、本実施形態においては、切刃部２１は、ＷＣ（タングステンカーバイド）の粒子径が１μｍ以下とされた超微粒超硬合金で構成されており、そのＨＲＡ硬度（ロックウェルＡスケール硬さ）は９０とされている。

ベアラー部２２は、本実施形態においてはその幅が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。
ここで、本実施形態においては、ベアラー部２１は、一般超硬合金で構成されており、そのＨＲＡ硬度は８７とされている。
したがって、切刃部２１のＨＲＡ硬度Ｈ１とベアラー部２２のＨＲＡ硬度Ｈ２との関係は、Ｈ１−Ｈ２＝３とされている。

アンビルロール３０は、その外周面３０Ａが軸線Ｍを中心とした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。
ここで、切刃受け部３１とベアラー受け部３２とは一般超硬合金で構成され、そのＨＲＡ硬度は８７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。

ロータリーダイカッター１１では、ダイロール２０とアンビルロール３０とが互い押圧された状態で、互いに逆方向に回転されており、この摺動により、ダイロール２０とアンビルロール３０との接触部分で摩耗が生じる。ダイロール２０とアンビルロール３０とは、切刃部２１と切刃受け部３１、ベアラー部２２とベアラー受け部３２の２箇所で接触されており、切刃部２１と切刃受け部３１との接触面積は、ベアラー部２２とベアラー受け部３２との接触面積と比較して小さく、摩耗しやすい状態にある。

しかし、上記の構成のロータリーダイカッター１１では、切刃部２１が、ＨＲＡ硬度がベアラー部２２に比べて高く摩耗しにくい材料で構成されているので、切刃部２１がベアラー部２２よりも優先的に摩耗することが防止される。よって、切刃部２１の突き出し高さｈ１とベアラー部２２の突き出し高さｈ２の相対位置関係を保った状態で切刃部２１とベアラー部２２の摩耗が進行するので、長時間切断を行っても、ワークを良好に切断することができる。したがって、ダイロール２０を再研磨する必要がなく、その労力と時間を節減できるとともに、ロータリーダイカッター１１での切断を中止する必要がないので、その生産効率を向上することができる。

また、上記の構成のロータリーダイカッター１１では、使用によって切刃部２１及びベアラー部２２が摩耗した場合でも、切刃部２１の突き出し高さｈ１とベアラー部２２の突き出し高さｈ２の相対位置関係を保っているので、アンビルロール３０だけを交換した場合でも、ワークの切断を良好に行うことができる。また、平滑な外周面を有するアンビルロール３０の切刃受け部３１とベアラー受け部３２とは同一の材質で構成されているので、アンビルロール３０自体を一体ものとして形成することも、例えば全体を鋼材で形成することもできる。鋼材の場合には、ＨＲＣ硬度（ロックウェルＣスケール硬さ）を測定して調整しても良い。

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、切刃部２１とベアラー部２２とは同一の材質、例えば、超微粒超硬合金で構成されており、切刃部２１のＨＲＡ硬度Ｈ１とベアラー部２２のＨＲＡ硬度Ｈ２は等しく、そのＨＲＡ硬度は９０とされている。
一方、アンビルロール３０の切刃受け部３１は超微粒超硬合金で構成され、そのＨＲＡ硬度Ｈ３は９０とされ、ベアラー受け部３２は一般超硬合金で構成され、そのＨＲＡ硬度Ｈ４は８７とされている。
すなわち、切刃受け部３１のＨＲＡ硬度Ｈ３とベアラー受け部３２のＨＲＡ硬度Ｈ４との関係は、Ｈ３−Ｈ４＝３とされている。

上記の構成のロータリーダイカッター４１では、切刃受け部３１が、ＨＲＡ硬度がベアラー受け部３２に比べて高く摩耗しにくい材料で構成されているので、切刃受け部３１がベアラー受け部３２よりも優先的に摩耗することが防止される。よって、ダイロール２０の切刃部２１がベアラー部２２よりも優先的に摩耗された場合でも、アンビルロール３０のベアラー受け部３２が切刃受け部３１よりも優先的に摩耗されるので、切刃部２１と切刃受け部３１との接触圧力が適正に保持され、ワークを良好に切断することができる。したがって、アンビルロール３０を再研磨する必要がなく、その労力と時間を節減できるとともに、ロータリーダイカッター４１での切断を中止する必要がないので、その生産効率を向上することができる。

また、上記の構成のロータリーダイカッター４１では、ダイロール２０の切刃部２１とベアラー部２２を同一の材質で構成しており、ダイロール２０のロール本体の外周に、切刃部２１とベアラー部２２が一体成形された超硬合金製の円筒を冷やし嵌めすることにより、ダイロール２０を形成できるので、その製作コストを低減することができる。

なお、本実施形態においては、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。
比較例として、切刃部２１、ベアラー部２２、切刃受け部３１、ベアラー受け部３２を同一の材質、一般超硬合金で構成されたロータリーダイカッターを試験に供した。
また実施例として、第一の実施形態で示した、切刃部２１が、ＨＲＡ硬度が９０である超微粒超硬合金で構成され、ベアラー部２２と切刃受け部３１とベアラー受け部３２とが、ＨＲＡ硬度が８７である一般超硬合金で構成されたロータリーダイカッター１１を試験に供した。
この試験には、ワークとして厚さ１００μｍの不織布を、長さ２００ｍｍ、幅１００ｍｍの長円状のサンプルに切断し、その切断枚数におけるワークの切断状況を確認することによって評価した。

試験結果を表１に示す。

比較例においては、切断枚数が３０００万枚となった時点で、サンプルの輪郭線の一部がワークと切断されていない切れ残りが発生しており、切断枚数が４０００万枚となった時点ではワークの切断ができない状況であった。一方、実施例においては、切断枚数が４０００万枚になった時点においても切れ残りは発生せず、良好にワークの切断を行うことができた。
この試験結果から、実施例によれば、長時間安定してワークを良好に切断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。従来のロータリーダイカッターの正面図である。

符号の説明

１１、４１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
３０アンビルロール
３１切刃受け部
３２ベアラー受け部

Claims

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、前記ベアラー部の前記ダイロールの外周面からの突き出し高さは、前記切刃部の突き出し高さに対して小さく、かつ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押圧され、前記切刃部および前記アンビルロールの外周面に形成された切刃受け部と、前記ベアラー部および前記アンビルロールの外周面に形成されたベアラー受け部と、がそれぞれ互いに接触した状態で、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、
前記ダイロールと前記アンビルロールとが互いに押圧された状態において、前記切刃部と前記切刃受け部との接触面積は、前記ベアラー部と前記ベアラー受け部との接触面積と比較して小さく、
前記切刃部の硬度をＨ１とし、前記ベアラー部の硬度をＨ２とし、前記切刃受け部の硬度をＨ３とし、前記ベアラー受け部の硬度をＨ４とした場合に、
Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈ３で、かつＨ３＞Ｈ４の関係を有することを特徴とするロータリーダイカッター。
請求項１記載のロータリーダイカッターにおいて、
前記切刃受け部のＨＲＡ硬度Ｈ３と前記ベアラー受け部のＨＲＡ硬度Ｈ４とが、
２≦Ｈ３−Ｈ４≦５であることを特徴とするロータリーダイカッター。