JP5102000B2 - スリッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、比較的薄い帯状の被切断部材を、長さ方向に沿って複数条に切断するための丸刃を用いたスリッタ装置に関し、特に帯状の被切断部材を複数条に切断して、１ｍｍ以下の幅の狭い帯状体を得ようとするときに用いてより有益となるスリッタ装置に関する。

比較的薄い帯状の被切断部材を、長さ方向に沿って複数条に切断するための丸刃を用いたスリッタ装置は、たとえば文献１、文献２等に開示されているものがある。
これらのスリッタ装置においては、図９に示すように、一方の回転軸４１には、複数のリング状の丸刃５１が刃先を同一方向にして嵌装されており、他方の回転軸４２には、フランジ部５４と円筒段部５５とからなる複数の刃物ホルダー５３が同一方向に嵌装され、刃物ホルダー５３の円筒段部５５には薄丸刃５２と弾性部材５６とが嵌装されている。この状態で弾性部材５６は圧縮され、その弾性力によって薄丸刃５２は刃物ホルダー５３のフランジ部５４側の側面に圧接されて保持されている。その弾性部材として、文献１ではコイルスプリングが、文献２では皿バネが用いられている。また、これら文献には記載されていないが、Ｏリング等も一般的に用いられている。そして、薄丸刃５２の刃先とリング状の丸刃５１の刃先とを上下にかみ合わせ、少なくとも一方の回転軸を軸線方向に移動させて両刃先を押し付けている。この状態で弾性部材５６は更に圧縮され、その弾性力によって両刃先間には圧接力が与えられている。この圧接力を被切断部材が最適に切断できるように調整して、両回転軸を互いに反対方向に回転させることにより、回転軸間に通された帯状の被切断部材を長さ方向に沿って複数条に精度よく切断することができる。

特開２００６− ６１９８９号公報 特開２００６−２４７７９７号公報

ところが、前記従来のスリッタ装置において、帯状の被切断部材を例えば１ｍｍの極細幅に複数条に切断しようとする場合には、以下のような問題が生じる。
まず、刃物ホルダー５３の軸線方向の幅Ｌは、被切断部材の幅と同じにしなければならないため１ｍｍとなるが、円筒段部５５の幅Ｗはさらに狭くなる。その円筒段部５５に薄丸刃５２と弾性部材５６とを装着しなければならいことから、弾性部材５６の圧縮量の調整範囲は僅かしか得ることができなくなる。一方、帯状の被切断部材を複数条に切断する場合は、条数が増すに伴って軸方向の刃物の累積ピッチ誤差が大きくなってくる。これらのことから、複数条に切断する場合は、弾性部材５６の僅かな圧縮量の調整範囲で累積ピッチ誤差を吸収して且つ最適に切断されるために必要な圧接力を得ることは困難になる。
また、円筒段部５５に装着される薄丸刃５２も、その板厚を薄くしなければならないことから、刃先の剛性を保つことができなくなるため、弾性部材５６は圧縮されず、その結果、薄丸刃５２はリング状の丸刃５１との圧接部のみが撓んで回転振れが発生し、被切断部材を精度良く切断することができなくなる。

そこで、本発明者らは、薄丸刃５２を所定の角度で皿型に形成して、皿型の傾斜角が小さくなる軸線方向の撓み量によって弾性力を得て、これによって弾性部材を用いずに最適に切断されるために必要な圧接力を得ることができないか試みた。
この場合、円筒段部５５には薄丸刃５２のみが装着されるので、薄丸刃５２の板厚は刃先の剛性を保つことができる程度に厚くすることができるようになる。
ところが、板厚を厚くすると弾性力の変化量が大きくなる。また、スリッタ装置においては、切断条数が増えるに従って軸方向の刃物の累積ピッチ誤差が増加することと、薄丸刃５２の軸線方向の高さの誤差によって、薄丸刃５２間の撓み量のバラツキが大きくなってくるという現象が起きる。これらのことから、撓み量に対して弾性力の変化量が大きい薄丸刃をそのまま利用したのでは、圧接力のバラツキが大きくなり、また撓み量を調整することによって行う圧接力の微調整も困難になるため、最適な切断条件を得ることができない場合が多くなるという問題があった。

以上のことから、刃物ホルダーの円筒段部にコイルスプリングや皿バネなどの弾性部材を装着する方法や、弾性部材を用いずに単純に皿型にした薄丸刃を用いる方法等によって、被切断部材を１ｍｍ以下の幅に複数条に精度よく切断することはきわめて困難であると言わざるを得なかった。

本発明は、上述したような従来のスリッタ装置の欠点に鑑みてなされたものであり、比較的薄い被切断部材を複数条に切断して、１ｍｍ以下の幅の狭い帯状体を得ようとするときにも、また、幅の広い帯状体を得ようとするときであっても従来のような弾性部材を用いずに精度よく切断することができるスリッタ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前述の課題を解決するため、第１の回転軸と第２の回転軸を備え、第１の回転軸には、
フランジ部と円筒段部とからなる複数の刃物ホルダーが同一姿勢で嵌装され、複数の刃物ホルダーの円筒段部には、所定の角度で皿型に形成されている薄丸刃が該刃先を同一方向にして嵌装され、
第２の回転軸には、複数のリング状丸刃が嵌装され、薄丸刃の弾性力によりその刃先とリング状丸刃の刃先とを圧接させた圧接部を設けて、第１の回転軸と第２の回転軸とを互いに反対方向に回転させて、第１の回転軸と第２の回転軸との間に通された帯状の被切断部材を長さ方向に沿って複数条に切断するスリッタ装置において、被切断部材を１ｍｍ以下の切断幅に切断するために、刃物ホルダーの軸線方向の幅は１ｍｍ以下に形成され、薄丸刃の厚みは、薄丸刃の圧接部のみが撓むことがないように、薄丸刃の刃先の剛性を保つ厚さに形成され、皿型に形成されている薄丸刃の傾斜面には、複数の薄丸刃の軸線方向の高さの誤差と、複数の薄丸刃間の累積ピッチ誤差を吸収して、所定の圧接力の範囲になるように、弾性力及びその変化の割合を低減させるための複数の通し孔が開けられていることを特徴とするスリッタ装置とする。

これにより、薄丸刃の刃先の剛性を保ちながら、薄丸刃の傾斜面に開けられた複数の通し孔によって薄丸刃の弾性力の変化量を低減することができるので、被切断部材を１ｍｍ以下の幅で複数条に切断する場合でも、最適な圧接力を得ることができるようになり、精度よく切断することができるようになる。また、切断する幅を広くしたい場合は、第１の回転軸では隣接するホルダー間に、第２の回転軸では隣接するリング状の丸刃間にそれぞれ所定の幅のスペーサを装着する等で可能になる。
また、刃物ホルダーの円筒段部にはコイルスプリングや皿バネ等の弾性部材が不要になるので、部品点数を削減することができ、組立も容易になる。

また、複数の通し孔は、丸孔或いは薄丸刃の円周方向に対して同一方向に傾いている長孔といった簡易な形状にすることができる。

本発明によれば、比較的薄い帯状の被切断部材を１ｍｍ以下の複数条の幅の狭い帯状体に切断するためのスリッタ装置としても、また、一般的な幅の広い帯状体に切断するためのスリッタ装置としても利用することができる。また、通し孔の加工はレーザー加工もしくはプレス加工等で容易にできるので、材質や厚さ等が異なる多様な被切断部材の切断に適した形状の通し孔を開けた薄丸刃を揃えることができるようになる。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図８を用いて説明してゆく。
図１は本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃の形状を示す正面図で、図２は図１におけるＡ−Ａの拡大部分断面図である。図３は本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃の別の実施形態を示す正面図である。図４は本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃の別の実施形態を示す正面図である。図５は本発明に係るスリッタ装置を説明するためのスリッタ装置の正面図である。図６は本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃とリング状の丸刃の関係を説明するための図５におけるＢ部詳細断面図である。図７は本発明に係るスリッタ装置の刃先の圧接力を測定する方法を説明するための図であり、図８は図７に示した方法により実験を行ったときの薄丸刃の撓み量と圧接力の関係を示す線図である。

図１及び図２に示すように、薄丸刃３は、弾性力を得るために所定の角度θで皿型に傾斜して形成され、その弾性力を低減させるための同一形状の複数の丸孔１０が、同心円上に等間隔に開けられている。
図５及び図６に示すように、第１の回転軸１には切断条数に応じて複数の刃物ホルダー５が嵌装されている。そして、刃物ホルダー５は、その軸線方向の幅が被切断部材の切断幅と同じに形成され、その円筒段部７には皿型に形成された薄丸刃３が嵌装されている。
また、第１の回転軸１に嵌装された複数の刃物ホルダー５の両端には、軸線方向のスリット位置に対応させたカラー２０ａ、２０ｂが嵌装されており、ナット２２を締め付けることによって刃物ホルダー５が固定されている。
この状態において、薄丸刃３は、その内側傾斜面３ａが、隣接する刃物ホルダー５のフランジ部６の外周側端６ａに押し付けられ、傾斜角θが小さくなる方向に撓んでいる。これにより薄丸刃３は空転しないように保持されている。

第２の回転軸２には切断条数に応じて複数のリング状の丸刃４が嵌装されている。そして、リング状の丸刃４は、その軸線方向の幅が、被切断部材の切断幅と同じに形成され、外周面の一端に、薄丸刃の刃先を逃がすための刃先逃がし部４ａが設けられている。
また、第２の回転軸２に嵌装された複数のリング状の丸刃４の両端には、軸線方向のスリット位置に対応させたカラー２１ａ、２１ｂが嵌装されており、ナット２３を締め付けることによってリング状の丸刃４が固定されている。

次に、本発明に係るスリッタ装置の刃先の圧接力調整方法について、図５及び図６により説明する。
まず、薄丸刃３の刃先８とリング状の丸刃４の刃先９とが接触しないように、薄丸刃３の刃先８をリング状の丸刃４の刃先逃がし部４ａに向けて挿入し、両刃先が上下にかみ合わされた状態で、両回転軸を図示しないスリッタ本体に平行になるように取付ける。
その後、少なくとも一方の回転軸を軸線方向に移動させて、薄丸刃３の刃先８とリング状の丸刃４の刃先９とを圧接させる。
これにより、薄丸刃３の内側傾斜面３ａは、隣接する刃物ホルダー５のフランジ部６の外周側端６ａから離れ、薄丸刃３は皿型の傾斜角θが更に小さくなる方向に撓み量を増加させていく。
この撓み量を調整することで、被切断部材が複数条に最適に切断できるための薄丸刃３の弾性力による圧接力を得ることができる。ここで、薄丸刃３の刃先８とリング状の丸刃４の刃先９とを圧接させたときの薄丸刃３の弾性力と圧接力は等しいので、以下圧接力と表記する。

次に、本実施形態のスリッタ装置の薄丸刃３により、圧接力が低減され、被切断材が複数条に最適に切断されるために必要な圧接力が得られることを示す実験結果について説明する。
実験は、図７に示すように、刃物ホルダー５の円筒段部７に薄丸刃３を装着し、薄丸刃３の刃先８に圧接力Ｐを加えて撓み量を測定する方法で行った。
薄丸刃３は、比較的薄い被切断部材を１ｍｍの幅の狭い帯状体に切断するために、外径１０８ｍｍ、内径７５ｍｍ、板厚０．４ｍｍ、皿型に傾斜させた角度θを４°とし、刃物ホルダー５の幅Ｌは１ｍｍ、円筒段部７の幅Ｗは０．５ｍｍ、フランジ部の高さＨは３．５ｍｍとした。

まず実験１として、孔無しの場合と、φ６ｍｍの丸孔を同心円上に等間隔に１５個設けた場合、及びφ６ｍｍの丸孔を同心円上に等間隔に３０個設けた場合の３種類の薄丸刃について比較測定した。
また、実験１では最適に切断されるために必要な圧接力の範囲を４００ｇ〜５００ｇとした。これは、比較的薄い被切断部材を１ｍｍの幅の狭い帯状体に切断する場合に、その圧接力は、被切断部材の厚みや材質等によって異なるが、３００ｇ〜６００ｇ程度が多いことから、その中央値（４５０ｇ）を平均的な圧接力とし、この圧接力に対して精度よく最適に切断するための許容範囲を±５０ｇとして設定したことによる。

その実験結果を図８に示した線図を用いて説明する。図中のＡ線は孔無しの薄丸刃の場合であり、Ｂ線はφ６ｍｍの丸孔を１５個設けた薄丸刃の場合であり、Ｃ線はφ６ｍｍの丸孔を３０個設けた薄丸刃の場合である。線図より、孔無しの薄丸刃（Ａ線）の場合に比べて、丸孔を１５個（Ｂ線）、丸孔を３０個（Ｃ線）と増やすにつれて圧接力が低減され、圧接力の変化量も低減されていることがわかる。

ところで、刃物ホルダー５やリング状の丸刃４の軸方向の幅精度は±１μｍとしているが、切断条数が増えるに従って生じる軸方向の刃物の累積ピッチ誤差は、例えば切断条数が２０条の場合最大２０μｍになることもある。また、複数の薄丸刃の皿型の軸方向の高さの誤差は最大１００μｍになることもあり、これらの誤差を合計した１２０μｍがこの場合の薄丸刃の撓み量の最大誤差となり得る。
そのため、孔無しの薄丸刃（Ａ線）の場合、最も撓み量が小さい薄丸刃の圧接力を４００ｇ（Ｐ１）とした時に、その撓み量は１３２μｍ（Ｌ１）になるが、最も撓み量が大きい薄丸刃では、その撓み量は１３２μｍ＋１２０μｍ＝２５２μｍ（Ｌ２）となるので、そのときの圧接力は５５０ｇ（Ｐ２）となって圧接力のバラツキの範囲は１５０ｇに達し、被切断部材が最適に切断されるために必要な弾性力の範囲である４００ｇ〜５００ｇを超えてしまう。
これに対しφ６ｍｍの丸孔を３０個設けた薄丸刃（Ｃ線）の場合では、最も撓み量が小さい薄丸刃の圧接力を４００ｇ（Ｐ１）とした時に、その撓み量は２６５μｍ（Ｌ１’）になるが、最も撓み量が大きい薄丸刃では、その撓み量は２６５μｍ＋１２０μｍ＝３８５μｍ（Ｌ３）となるので、そのときの圧接力は４８４ｇ（Ｐ３）となって圧接力のバラツキの範囲は８４ｇに低減され、被切断部材が最適に切断されるために必要な圧接力の範囲である４００ｇ〜５００ｇを満足する結果となった。

この結果から、撓み量のバラツキの範囲が同じ場合、φ６ｍｍの丸孔を３０個設けた薄丸刃（Ｃ線）の方が孔無しの薄丸刃（Ａ線）に対して圧接力の変動範囲を５６％に低減できるという顕著な効果を得ることができた。

次に実験２は薄丸刃３の通し孔を図３に示すように、同心円に対して同一方向に傾いている幅１ｍｍの長孔を円周方向に等間隔で２４個設けた形状の場合について測定を行った。その実験結果を図８の線図Ｄで示す。
この場合、圧接力が更に低減されるようになり、圧接力を更に低くしなければならない被切断材を切断する場合に使用できるようになる。

以上のことから、本発明によれば、薄丸刃はその刃先の剛性を保ちながら、薄丸刃の圧接力が低減されて被切断部材が複数条に最適に切断されるために必要な圧接力を得ることができるようになるので、帯状の被切断部材を１ｍｍ以下の幅に精度よく切断することが可能になる。

尚、上記実験では皿型に傾斜させた角度θを４°としたが、これに限るものではなく、最適に切断されるために必要な圧接力を得ることができる皿型の浅い角度であればよい。

また、上記実験では薄丸刃の通し孔をφ６ｍｍの丸孔が１５個の場合や３０個の場合及び長孔を同心円上に等間隔に設けた場合で説明したが、これに限るものではなく、例えば図４に示すように径の異なる２種類の丸孔を、それぞれ別の同心円上に等間隔に開けることでも構わないし、刃先の精度が狂うことなく維持される形状であれば楕円孔やその他の形状の孔でも構わない。
また、同心円上に設けられた通し孔の間隔は等間隔でなくてもよく、最適に切断されるために必要な圧接力を得ることができる間隔であればよい。
被切断部材の材質や厚さ等が異なる多様な被切断材に応じて、通し孔の形状、通し孔の数、通し孔の位置等を変更することで適宜対処することが可能になる。

本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃の形状を示す正面図。 図１におけるＡ−Ａの拡大部分断面図。 本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃の別の実施形態を示す正面図。 本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃の別の実施形態を示す正面図。 本発明に係るスリッタ装置を説明するためのスリッタ装置の正面図。 本発明に係るスリッタ装置の薄丸刃とリング状の丸刃の関係を説明するための図５におけるＢ部詳細図。 本発明に係るスリッタ装置の刃先の圧接力を測定する方法を説明するための図。 図７に示した方法により実験を行ったときの薄丸刃の撓み量と圧接力の関係を示す線図。 従来技術のスリッタ装置を説明するためのスリッタ装置の正面図。

符号の説明

１ 第１の回転軸
１ａ 第１の回転軸１のフランジ部
２ 第２の回転軸
２ａ 第２の回転軸２のフランジ部
３、５２ 薄丸刃
３ａ 薄丸刃３の内側傾斜面
４、５１ リング状の丸刃
４ａ 刃先逃がし部
５、５３ 刃物ホルダー
６、５４ フランジ部
６ａ フランジ部６の外周側端
７、５５ 円筒段部
８ 薄丸刃３の刃先
９ リング状の丸刃４の刃先
１０ 通し孔
２０ａ、２０ｂ カラー
２１ａ、２２ａ カラー
２２，２３ 押えナット

Claims (3)

1. 第１の回転軸と第２の回転軸を備え、前記第１の回転軸には、フランジ部と円筒段部とからなる複数の刃物ホルダーが同一姿勢で嵌装され、前記複数の刃物ホルダーの前記円筒段部には、所定の角度で皿型に形成されている薄丸刃が該刃先を同一方向にして嵌装され、前記第２の回転軸には、複数のリング状丸刃が嵌装され、前記薄丸刃の弾性力により前記薄丸刃の刃先と前記リング状丸刃の刃先とを圧接させた圧接部を設けて、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを互いに反対方向に回転させて、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間に通された帯状の被切断部材を長さ方向に沿って複数条に切断するスリッタ装置において、
   前記被切断部材を１ｍｍ以下の切断幅に切断するために、
   前記刃物ホルダーの軸線方向の幅は１ｍｍ以下に形成され、
   前記薄丸刃の厚みは、該薄丸刃の前記圧接部のみが撓むことがないように、前記薄丸刃の刃先の剛性を保つ厚さに形成され、
   前記皿型に形成されている薄丸刃の傾斜面には、複数の前記薄丸刃の軸線方向の高さの誤差と、複数の前記薄丸刃間の累積ピッチ誤差を吸収して、所定の圧接力の範囲になるように、前記弾性力及びその変化の割合を低減させるための複数の通し孔が開けられていることを特徴とするスリッタ装置。
   
2. 前記複数の通し孔は丸孔であることを特徴とする請求項１に記載のスリッタ装置。
3. 前記複数の通し孔は前記薄丸刃の円周方向に対して同一方向に傾いている長孔であることを特徴とする請求項１に記載のスリッタ装置。