JP4784404B2 - ロータリーダイ及びロータリーダイの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸線回りに回転するダイの外周面に形成された刃部と、この刃部に対向する受部材によってシート状の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と、その製造方法に関する。

従来、シート状の被加工物を所定の形状で切断する切断加工や、積層した複数の被加工物を押圧して被加工物同士を圧着する圧着加工や、被加工物に凹凸のエンボスを形成するエンボス加工に、ロータリーダイが用いられている。この種のロータリーダイは外周面に刃部が形成されるとともに軸線回りに回転自在とされ、例えば、ロータリーダイと互いに平行な軸線回りに回転自在とされたアンビルロール等の受部材との間に被加工物を挟み込んで、この刃部と受部材によりシート状の被加工物に切断等の加工をすることができるようになっている。

このように構成されたロータリーダイにより、例えば、シート状の被加工物を切断して製品を得る場合、隣接する製品間に端材が生じて製品歩留まりが低下するのを抑制するため、隣接する製品の境界部分をひとつの切刃（刃部）で切断することで端材の発生を抑制することが一般的に行なわれている。
しかし、このような切断方法によると、切刃による切断位置がわずかでもずれると、隣接する製品を切込んで製品不良が発生し、却って製造コストを押し上げるという問題があった。

そこで、隣接する製品間に切断代を設け、製品形状に合わせて製品毎に形成された切刃を複数配置して、切刃の位置がずれても製品への傷つきを抑制して切断することが行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、この場合、ひとつの製品を切断する切刃と隣接する製品を切断する切刃は、ふたつの切刃が隣接して延設されることとなり、その結果、切刃の加工が非常に困難であり、ロータリーダイの製造コストが増大するという問題があった。
また、ロータリーダイの刃部に一部でも欠けが発生すると、切刃を再研磨、場合によってはロータリーダイ全体を交換したりしなければならず、生産全体への大きな影響が出るという問題があった。
このことは、切断に関わらず、エンボス加工や圧着加工等に関しても同様である。
特開平１１−１８８６９８号公報

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ロータリーダイの外周面に軸方向に隣接して周方向に延設される周方向刃対が容易に加工可能なロータリーダイとその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に記載の発明は、軸線回りに回転される円柱状のダイの外周面に、前記外周面から隆起する刃部を備え、前記刃部と、前記刃部と対向する受部材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であって、前記軸線に沿って延びる回転軸と、前記回転軸が挿入可能な孔を有して前記軸線方向に分割された複数のダイ構成体とを備え、前記刃部は、前記軸線方向に隣接する前記ダイ構成体の互いに対向する側端部の外周面に、それぞれ周方向に形成される２つの周方向刃体が隣接配置されることにより構成される周方向刃対を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ロータリーダイの製造方法であって、前記複数のダイ構成体を前記軸線方向に分割した状態で、前記側端部に前記周方向刃対の谷部を構成する面を形成することを特徴とする。

この発明に係るロータリーダイによれば、ダイが軸線方向に分割された複数のダイ構成体から構成され、刃部が、軸線方向に隣接するダイ構成体の互いに対向する側端部の外周面に、それぞれ周方向に形成される２つの周方向刃体が隣接配置されることにより構成される周方向刃対を備えているので、例えば、請求項３の製造方法のように、複数のダイ構成体を軸線方向に分割した状態で、側端部に周方向刃対の谷部を構成する面を形成する製造方法を採ることにより、周方向刃体の間に形成される谷部を構成する加工が困難な面を、ダイを分割した状態で、容易に加工することができる。
その結果、ロータリーダイの加工精度の向上や製造コスト削減が可能となる。

また、ダイが複数のダイ構成体として分割して構成されているので、例えば、刃部に部分的な摩耗や欠け等の破損が生じた場合に、該当するダイ構成体のみを容易に修理し、又は該当するダイ構成体のみを交換することができるのでメンテナンスを容易にすることができる。また、一部のダイ構成体を交換することで、ロータリーダイの刃部形状を容易に変更することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のロータリーダイであって、前記刃部は、前記ダイ構成体において、前記周方向刃体と交差し、前記周方向に隣接して前記軸線方向に延設される２つの軸方向刃体から構成される軸方向刃対を備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、ロータリーダイの製造方法であって、前記側端部に前記周方向刃体の谷部を構成する面を形成した前記複数のダイ構成体に、前記回転軸を挿入して固定した後、これらダイ構成体の外周面に前記軸線方向に延びる軸方向溝を形成して、前記周方向刃体と交差し前記周方向に隣接して前記軸線方向に延設される２つの軸方向刃体から構成される軸方向刃対の間の谷部を構成する面を形成することを特徴とする。

この発明に係るロータリーダイによれば、刃部が、前記周方向刃体と交差するとともに、ダイの外周面に周方向に隣接して軸方向に延設される軸方向刃対を備えているので、シート状の被加工物を、長手方向で切断又は加工することができ、被加工物を効率的に加工することができる。

そして、このようにダイ構成体が軸線方向に分割された構成のロータリーダイを製造する場合であっても、請求項４に記載の製造方法によれば、ダイ構成体に回転軸を挿入して固定した後に、ダイ構成体に軸方向刃対の谷部を構成する軸方向溝を形成するため、ロータリーダイが一体で製造される場合と同様の精度及び製造コストで軸方向刃対を加工することができる。

本発明に係るロータリーダイ及びロータリーダイの製造方法によれば、周方向刃対が、ダイを軸線方向に分割して構成されたダイ構成体の側端部の外周面に、軸方向に隣接して周方向に延接される２つの周方向刃体として形成されるので、周方向刃体の間の周方向刃対の谷部を構成する面が容易に加工可能とされ、その結果、ロータリーダイを容易に製造することができる。
また、ダイ構成体に回転軸を挿入して固定した後に、軸方向刃対の谷部を構成する軸方向溝を形成するので、ロータリーダイが一体で製造される場合と同様の精度及び製造コストで軸方向刃対を加工することができる。
その結果、ロータリーダイの製造コストを低減することが可能となる。

以下、図１、図２を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るロータリーダイカッター１が、シート状の被加工物Ｓを所定の形状で切断する状態を示したものであり、符号２はロータリーダイを、符号３は切刃部（刃部）示している。

ロータリーダイカッター１は、図１に示すように、円柱状に形成されたロータリーダイ２とアンビルロール（受部材）４とを備え、ロータリーダイ２とアンビルロール４は、それぞれの軸部２５、４５が図示しないベアリングボックスに支持され、かつ図示せぬ駆動装置に少なくとも一方の軸部２５（４５）が連結されており、ロータリーダイ２は、軸線Ｏ１回りに矢印Ｒ１で示される方向に、アンビルロール４は、軸線Ｏ２回りに矢印Ｒ２で示される方向にそれぞれ回転可能とされている。

また、ロータリーダイ２は、図２に示すように、例えば、超硬合金製のダイ２０と、鋼製の回転軸２５とを備えており、ダイ２０には、回転軸２５が嵌挿されるとともに、外周面２Ａから軸線Ｏ１に対する径方向外方に突出するように隆起した切刃部３が、被加工物Ｓから切断する製品Ｗの形状に合わせて延設され、この切刃部３の径方向外方の先端部分は刃先とされている。

ダイ２０は、軸線Ｏ１方向に分割された複数のダイ構成体２１により構成され、ダイ構成体２１は、この実施の形態においては、図２に示す複数のダイ構成体２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅから構成され、ダイ構成体２１ａ、２１ｅは、ダイ２０の軸線Ｏ１方向の両端に配置され、ダイ構成体２１ｂ、２１ｃ、２１ｄはダイ２０の軸線Ｏ１方向の中央寄りにダイ構成体２１ａ、２１ｅに挟まれて配置されている。
また、それぞれのダイ構成体２１には、回転軸２５が嵌挿される孔２４が形成されている。

ダイ構成体２１のうち、ダイ構成体２１ａ、２１ｅには、それぞれベアラ２２ａ、２２ｅが周方向に形成され、切刃部３とともにベアラ２２ａ、２２ｅがアンビルロール４の外周面４Ａに当接するようになっており、ダイ構成体２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、それぞれの外周面に切刃部３を備えている。

この実施の形態において、切刃部３は、ダイ２０の外周面２Ａに形成され、周方向に延設する周方向刃部３２と、周方向刃部３２と直角に交差し軸方向に延設する軸方向刃部３６とから構成されており、周方向刃部３２は、図２（ｂ）に示すように、Ｖ字状に形成された周方向刃体３２ａと、軸線Ｏ１方向に隣接する２つのダイ構成体２１ｂと２１ｃ、２１ｃと２１ｄの互いに対向する側端部３５の外周面２Ａにそれぞれ形成される一対（２つ）の周方向刃体３２ａ、３２ａが互いに隣接配置されることにより形成される周方向刃対３２ｃから構成されている。
また、軸方向刃部３６は、図２（ｃ）に示すように、ダイ２０の外周面２ＡにＶ字状に形成された２つの軸方向刃体３６ａが、周方向に隣接して軸線Ｏ１方向に延設されることにより形成される軸方向刃対３６ｃを備えている。

ダイ構成体２１ｂ、２１ｃ、２１ｄには、それぞれの両側端部３５、３５に周方向に延設する周方向刃体３２ａ、３２ａと、この周方向刃体３２ａ、３２ａと直角に交差して軸線Ｏ１方向に延設される軸方向刃体３６ａが複数形成され、この実施の形態においては、軸方向刃部３６は、全て軸方向刃対３６ｃとされている。

また、軸線Ｏ１方向に隣接して配置されるダイ構成体２１ｂと２１ｃ、２１ｃと２１ｄのそれぞれ互いに対向する側端部３５の外周面２Ａに形成され、軸線Ｏ１方向に隣接する１対（２つ）の周方向刃体３２ａ、３２ａにより形成される周方向刃対３２ｃの谷部を構成する周方向溝３３が、軸線Ｏ１方向に隣接して配置されるダイ構成体２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの間に形成される。

次に、上記実施形態のロータリーダイカッター１の作用について説明する。
ロータリーダイ２とアンビルロール４を、少なくとも一方の軸部２５（４５）が駆動部に接続された図示せぬ駆動装置の駆動によって、それぞれ軸線Ｏ１、Ｏ２回りに矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転させる。そして、回転するロータリーダイ２とアンビルロール４の間に、シート状の被加工物Ｓを送り込むことによって、ロータリーダイ２とアンビルロール４が回転するとともにこの間を被加工物Ｓが走行することとなり、切刃部３とアンビルロール４の外周面４Ａとで被加工物Ｓが押圧されつつ挟み込まれて、切刃部３で所定形状の製品Ｗが切断される。

ついで、上記の構成からなるロータリーダイ２の製造方法について、図３から図７に基づいて説明する。
〔第１の製造工程〕
図３は、本実施形態のロータリーダイ２の第１の製造工程を示す図である。
ロータリーダイ２を構成する５つのダイ構成体２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅに対応する第１工程のダイ構成体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを成形する。
第１工程のダイ構成体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅは、ダイ２０を軸線Ｏ１方向の所定位置で分割し、例えば、円環状の素材にそれぞれ回転軸２５を挿入するための孔２４を形成する。

ダイ２０の中央寄りに配置される第１工程のダイ構成体２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、図４に示すように、円環状に形成されるとともに、周方向刃体３２ａの一方側の面が両側端部３５に面取り３５ａとして形成されており、後の工程で、２点鎖線で示した軸方向溝３７、凹部３９が形成されることによって、周方向刃体３２ａ及び軸方向刃対３６ｃが形成される。
また、第１工程のダイ構成体２３ａ、２３ｅには、ベアラ２２ａ、２２ｅを成形する。

ダイ構成体２１が、例えば、超硬合金で構成される場合には、超硬合金を圧粉する状態で、例えば孔２４、外周面、端面を第１工程のダイ構成体２３に近い形状に成形することが好ましく、圧粉状態の第１工程のダイ構成体２３を成形した後に、焼成工程、研削、又は放電加工等によって回転軸２５を嵌挿可能な程度の精度とする。
このようにして形成された面取り３５ａは、軸線Ｏ１方向に隣接するダイ構成体２１の互いに対向する側端部３５の外周面２Ａにそれぞれ周方向に形成される周方向刃体３２ａの対向する側の面を構成するとともに、２つのダイ構成体２１ｂと２１ｃ、２１ｃと２１ｄが隣接配置されることにより周方向刃対３２ｃの谷部を構成する周方向溝３３となる。

ここで、第１工程のダイ構成体２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの外周面の外径は、ダイ２０として用いる場合の切刃部３の刃先を構成するため、ダイ構成体２１ａ、２１ｅのベアラ２２ａ、２２ｅの外径と略同径とされ、側端部３５に形成される面取り３５ａの端面と交差する位置、周方向刃対３２ｃの谷部を構成する周方向溝３３の底の軸線Ｏ１からの距離は、第１工程のダイ構成体２３ａ、２３ｅの外周面（ベアラ２２ａ、２２ｅ以外の部分）と略同径に成形されることが好ましい。

〔第２の製造工程〕
次に、第１工程のダイ構成体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを軸線Ｏ１方向に隣接配置させるとともに、孔２４に回転軸２５を挿入し、第１工程のダイ構成体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを回転軸２５に固定する。
図５は、第１工程のダイ構成体２３に回転軸２５が挿入された状態の第２の製造工程におけるロータリーダイ２０Ａを示す図である。
第１工程のダイ構成体２３と回転軸２５の固定方法については、例えば、キー又は位置決めピンで位置決めするとともにボルト等の固定部材で固定する。また、焼き嵌めや冷し嵌め等によって固定してもよい。

〔第３の製造工程〕
図６は、回転軸２５が挿入された状態の第１工程のダイ構成体２３に、軸方向刃部３６を形成した第３の製造工程におけるロータリーダイ２０Ｂを示す図である。
第２の製造工程におけるロータリーダイ２０Ａの外周面の軸線Ｏ１方向に、軸方向刃対３６ｃの谷部を構成する軸方向溝３７を所定の数だけ成形する。このようにして、ロータリーダイ２の軸方向刃対３６ｃの谷部を構成する面を構成する軸方向溝３７が形成される。
成形に際しては、研削、放電加工等の工法を用いることが可能である。

〔第４の製造工程〕
図７は、完成状態のロータリーダイ２を示す図である。
第３の製造工程におけるロータリーダイ２０Ｂは、その後、周方向刃体３２ａと、軸方向刃体３６ａで区画され、切刃部３で切断しない製品に該当する部分に凹部３９を形成する。
凹部３９を形成することにより、周方向刃体３２ａと軸方向刃体３６ａの刃先が形成される。
凹部３９の形成は、例えば、研削、放電加工等によって行ない、必要に応じて、表面処理を施す。

この発明に係るロータリーダイ２及びその製造方法によれば、ダイ２０が軸線Ｏ１方向に分割された複数のダイ構成体２１から構成され、切刃部３が、軸線Ｏ１方向に隣接するダイ構成体２１の互いに対向する側端部３５の外周面２Ａに、それぞれ周方向に形成される２つの周方向刃体３２ａが隣接配置されることにより構成される周方向刃対３２ｃを少なくとも１つ備えているので、複数のダイ構成体２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを軸線Ｏ１方向に分割した状態で、側端部３５に周方向刃対３２ｃの谷部を構成する面を形成することができ、周方向刃体３２ａの間に形成される周方向刃対３２ｃの谷部を構成する加工困難な面を、ダイ２０を分割した状態で加工できるので、容易に加工することができる。
その結果、ロータリーダイ２の加工精度の向上や製造コスト削減が可能となる。

ダイ２０が複数のダイ構成体２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅとして分割して構成されているので、例えば、切刃部３に部分的な摩耗や欠け等の破損が生じた場合に、該当するダイ構成体２１のみを容易に修理し、又は該当するダイ構成体２１のみを交換することができるのでメンテナンスを容易にすることができる。また、一部のダイ構成体２１を交換することで、ロータリーダイ２の刃部形状を容易に変更することができる。

また、ダイ構成体２１の孔２４に回転軸２５を挿入して固定した後に、ダイ構成体２１に軸方向刃対３６ｃの谷部を構成する軸方向溝３７を形成するため、ダイ２０が軸線Ｏ１方向に分割された複数のダイ構成体２１から構成されていても、ロータリーダイ２が一体で製造される場合と同様の精度及び製造コストで軸方向刃対３６ｃを加工することができる。

以上、本発明に係るロータリーダイカッター１の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上記実施の形態においては、切刃部３が周方向刃部３２及び軸方向刃部３６をともに備え、全ての周方向刃部３２が周方向刃対３２ｃとされ、全ての軸方向刃部３６が軸方向刃対３６ｃとされる場合について説明したが、切刃部３として周方向刃部３２のみを備えたスリッタタイプとして構成することも可能である。

また、ロータリーダイ２の外周面２Ａに延設される周方向刃対３２ｃのうち、少なくとも１つは、周方向刃対３２ｃの谷部において２つのダイ構成体２１に分割され、２つのダイ構成体２１の互いに対向する側端部３５の外周面２Ａに、それぞれ周方向に形成される、２つの周方向刃体３２ａが隣接配置されることにより構成されることが必要とされるが、全ての周方向刃対３２ｃの谷部を構成する周方向溝３３において、ロータリーダイ２がダイ構成体２１に分割されていなくともよい。
また、ダイ構成体２１の軸線Ｏ１方向の分割を、周方向刃対３２ｃの谷部以外の部分で行なうことも可能である。

上記実施の形態においては、周方向刃部３２がロータリーダイ２の外周面２Ａに軸線Ｏ１に対して直角に形成されるとともに、軸方向刃部３６が周方向刃部３２に直角に交差する場合について説明したが、周方向刃部３２は、ロータリーダイ２の外周面２Ａにおいて回転方向に対して、所定角度を以って形成される部分を備えてもよく、また、軸方向刃部３６については、周方向刃部３２と直角以外の角度で交差してもよい。

また、上記実施の形態においては、全ての周方向刃体３２ａと軸方向刃体３６ａが切刃とされる場合について説明したが、周方向刃体３２ａ、軸方向刃体３６ａは、必ずしも切刃とされる必要はない。また、ロータリーダイ２の周方向、軸方向の一方又は双方に、エンボス加工用の刃部やミシン目のための刃部が形成されていてもよい。

また、上記実施の形態においては、受部材がアンビルロール４により構成される場合について説明したが、受部材を平板や曲面板等によって構成することも可能である。
また、周方向刃部３２が、ダイ構成体２１の側端部３５以外の部分に周方向刃部を備え、又は軸方向刃部３６が軸方向刃対３６ｃを構成しない単一の軸方向刃体３６ａを備えていても、本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

本発明の一実施形態のロータリーダイカッターを示す図である。 本発明の一実施形態のダイを示す図であり、（ａ）は、ロータリーダイを示す図であり、（ｂ）は、矢視ＩＩｂにおける断面を、（ｃ）は、矢視ＩＩｃにおける断面を示す図である。 本発明の一実施形態のロータリーダイの製造方法を説明する図であり、第１の製造工程におけるロータリーダイを示す斜視図である。 本発明の一実施形態の第１工程のダイ構成体を示す図である。 本発明の一実施形態のロータリーダイの製造方法を説明する図であり、第２の製造工程におけるロータリーダイを示す斜視図である。 本発明の一実施形態のロータリーダイの製造方法を説明する図であり、第３の製造工程におけるロータリーダイを示す斜視図である。 本発明の一実施形態のロータリーダイの製造方法を説明する図であり、完成状態のロータリーダイを示す斜視図である。

符号の説明

Ｏ１ 軸線
Ｓ 被加工物
１ ロータリーダイカッター
２ ロータリーダイ
２Ａ 外周面
３ 切刃部（刃部）
４ アンビルロール（受部材）
２１、２１ａ〜２１ｅ ダイ構成体
２４、２４ａ〜２４ｅ 孔
２５ 回転軸
３２ 周方向刃部
３２ａ 周方向刃体
３２ｃ 周方向刃対
３３ 周方向溝
３５ 側端部
３６ 軸方向刃部
３６ａ 軸方向刃体
３６ｃ 軸方向刃対
３７ 軸方向溝

Claims (4)

1. 軸線回りに回転される円柱状のダイの外周面に、前記外周面から隆起する刃部を備え、
   前記刃部と、前記刃部と対向する受部材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であって、
   前記軸線に沿って延びる回転軸と、
   前記回転軸が挿入可能な孔を有して前記軸線方向に分割された複数のダイ構成体とを備え、
   前記刃部は、前記軸線方向に隣接する前記ダイ構成体の互いに対向する側端部の外周面に、それぞれ周方向に形成される２つの周方向刃体が隣接配置されることにより構成される周方向刃対を備えていることを特徴とするロータリーダイ。
2. 請求項１記載のロータリーダイであって、
   前記刃部は、前記ダイ構成体において、前記周方向刃体と交差し、前記周方向に隣接して前記軸線方向に延設される２つの軸方向刃体から構成される軸方向刃対を備えていることを特徴とするロータリーダイ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のロータリーダイの製造方法であって、
   前記複数のダイ構成体を前記軸線方向に分割した状態で、前記側端部に前記周方向刃対の谷部を構成する面を形成することを特徴とするロータリーダイの製造方法。
4. 請求項３に記載のロータリーダイの製造方法であって、
   前記側端部に前記周方向刃体の谷部を構成する面を形成した前記複数のダイ構成体に、前記回転軸を挿入して固定した後、これらダイ構成体の外周面に前記軸線方向に延びる軸方向溝を形成して、前記周方向刃体と交差し前記周方向に隣接して前記軸線方向に延設される２つの軸方向刃体から構成される軸方向刃対の間の谷部を構成する面を形成することを特徴とするロータリーダイの製造方法。
   
   

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