JPS5811511Y2

JPS5811511Y2 - 刃物装置

Info

Publication number: JPS5811511Y2
Application number: JP4795479U
Authority: JP
Inventors: 孝次郎近藤
Original assignee: 日立金属株式会社
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1983-03-04
Also published as: JPS55147289U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、上下一対の刃物を用いて紙、フィルムなどの
シート材料を切断する刃物の構造に関するものである。

一般の機械装置におけるのと同様に、この種の刃物につ
いても装置をできるだけ小型で軽量なものとすることが
望まれている。

この要求に対して刃物を細く軽いものとすることが有効
である。

しかし、一方このことは同時に刃物の剛性を損うことに
なり、切断時に生じる刃物の撓みが大きくなるために、
しばしば切断力の著しい増大を招いたり、あるいは確実
な切断を失う結果となるという技術的隘路があったので
ある。

本考案は、切断時に生じる刃物の変形を考慮したうえで
、より軽量でより小型の刃物を提供することを目的とす
るもので゛ある。

上下一対の刃物を用いる装置の一般的な構造を第１図お
よび第２図に示す。

上刃１および下刃２はそれぞれ真直な刃先１ｅ、２ｅを
もち、上刃光１ｅは下刃光２ｅに対して、せん新月ａだ
け傾いている。

上刃１はせん新月ａを一定に保つように支持あるいは案
内されながら下方向へ駆動され、上下の刃物の間にある
被切断材３を左（Ａ側）より右（Ｂ側）へと順次切断す
る。

このような刃物において、装置を軽量、小型なものとす
るためには、刃物を細く、軽くして、またせん新月を小
さくして上刃の行程を少なくすることが有効である。

しかし、このようにして装置を軽量、小型化することに
は、次のような技術的隘路があったのである。

切断時に刃物にかかる切断反力によって、刃物にその剛
性に応じた撓みを生ずることは避は得ない。

この様子を示したのが第３図である。両端を支持あるい
は固定された刃物は切断反力Ｆによって、切断位置に拘
わらず常に相対的に凹となる向きに撓みを生ずるために
、切り始め側（Ａ側）では、あらかじめ設定されたせん
新月が増す方向に変形し、また切り終り側（Ｂ側）では
、せん新月を減少するように変形する。

さてこのような構造の刃物において、せん新月と切断力
とが反比例する関係にあることは既に広く知られている
。

この関係は切断力をＦ、せん新月をａとすればと表わすことができる。

すなわち、せん新月が大きければ切断力は小さく、逆に
せん新月の小さい場合は大きな切断力を必要とするので
ある。

したがって、切断力よって刃物が、このような変形を
受ける結果として、切り始め側（Ａ側）では切断力は小
さく、切り終り側（Ｂ側）では増大する傾向をもつ。

すなわち切断位置と切断力との関係は、第４図に示すよ
うに変動するのである。

切断力の変動は以上に述べた理由によって生ずるもので
あるから、刃物を細くして剛性を小さくすること、ある
いはせん新月を小さくして刃物の行程を少なくすること
は、いずれもこの傾向を著しくする結果となる。

実際には第４図において、点Ｐで示した切断力が最大と
なる個所によって、刃物の軽量、小型化は制約を受ける
ことになるのである。

点Ｐに示す限度を越えて刃物の剛性を小さくしたり、あ
るいはせん新月を小さくすることは、せん新月の減少と
切断力の増加との相乗的効果によって切断力を著しく増
大させる結果となってしまうのである。

本考案は、刃物のこのような変形によって、切断力が変
動することを避けるために、切断時に刃物に生じる変形
を予測し、あらかじめこの変形とは逆方向に刃先形状を
成形あるいは反りをつけることによって、切断力を切断
全幅にわたって均一化しようとするものである。

切断力によって刃物がどのような変形を受けるのかは、
刃物の剛性、設定されたせん新月および被切断材の切断
抵抗により計算あるいは実験によって知ることができる
から、これにもとづいて最適の刃先形状を決定すること
が可能である。

しかし、このような手順によって厳密に方形を決めなく
ても、切断時に刃物が受ける変形は常に相対的に凹の向
きであるから、逆に凸となるように近似円弧あるいはそ
の他の加工の容易なゆるやかな曲線とすれば、少なくと
も第４図における点Ｐの切断力が最大となる位置での切
断力を減少させることができる。

刃先形状を相対的に凹とすることを上刃、下刃の双方に
ついて実施することは、必ずしも必要ではない。

第１図に示したように、下刃２は通常、被切断材の案内
としても使用されるから、真直な刃先形状のほうがよい
。

したがってこのような場合、上刃の刃先の側において、
上下刃の双方の剛性を補償するような反りをつけておく
ことができる。

次にこの考案の実施例について、第５図ないし第７図に
よって説明する。

この型式の刃物はロータリーカッターと呼ばれており、
回転刃（上刃）１１゜固定刃（下刃）１２はいずれも左
右の側板４Ｌ、４Ｒによって支承されている。

回転刃１１の切断幅は３ＱＱｍｍで、その刃先１１
ｅは固定刃の刃先１２ｅに対して３・５′（頃いてせ
ん新月をなしている。

切断力方向（第７図において上下方向）に対する回転刃
１１の剛性（断面２次モーメント）は４００ｍｍ４、固
定刃１２は１２０００ｍｍ’である。

回転刃、固定刃の双方の刃先１１ｅ、１２ｅと・も・直
線的にせん新月を形成している。

従来の刃物では、厚さＱ、１ｍｍの上質紙１枚を切断す
るために回転刃に加えるトルクは４〜８ｋｇ−（１）と
大きく変動し、厚さ０．０７ｍｍの上質紙を２枚重ねて
切断しようとしても、回転刃の切り終り部分で所要トル
クが著しく増大し、２０ｋｇ−０ｍ以上のトルクを加え
ても切断することができなかった。

これに対して本考案にもとづいて、回転刃々先１１ｅ
を固定刃１２側へ０．５ｍｍだけゆるやかに凸形状とし
たものでは、厚さＱ、１ｍｍの上質紙を切断するために
必要なトルクは５〜６ｋｇ−ｃｍと従来のものに比較し
て著しく安定した傾向を示し、厚さ０．０７ｍｍの上質
紙を２枚重ねても１６ｋｇ−ｃｍのトルクで切断するこ
とができた。

このように本考案にもとづいて刃先形状をわずかに改め
ることで、厚い紙であっても比較的安定に切断できるよ
うになることは、用途に応じて刃物の剛性をさらに小さ
くし、あるいはせん新月を小さくすることの可能性を与
えるものであり、刃物の軽量、小型化あるいは駆動装置
の負荷の軽減に益するものである。

一方このような刃物装置では、従来より上下刃の相互の
刃先を交叉圧接させて、確実な噛み合いを得ることが広
く行なわれている。

このことを図面によって、さらに詳しく説明すると、第
８図および第９図は、このような構造をもつ刃物装置を
示す。

下刃２２はその両端に備えたピン２３によって回転支持
されており、ばね２４によってその刀先２２ｅを上刃
２１に圧接している。

相互の刃先２１ｅ、２２ｅは切り終り端（Ｂ側）におい
て、わずかに干渉するように角度すをもって斜めに取り
付けられている。

上刃２１を切断方向に駆動すれば、上刃２１のもつせん
新月と相まって、上下刃の刃先２１ｅ、２２ｅは相互に
交叉圧接しつつ切断を行なう。

このとき双方の刃先の圧接方向の真直度に幾分の誤差が
存在していても、相互の刃先が交叉圧接することによっ
て、確実に噛み合って切断を行なうことが可能である。

通常この噛み合いの角度すは２〜５分程度の前回で用い
られており、これよりも著しく大きい噛合は、相互の刃
先にかじりを生じて滑らかな噛δ合いが失われてしまい
、またこれよりも著しくノ」さい場合は、その役目を果
さない。

したがって、このように相互の刃先を交叉圧杉する構造
のものでは、刃物の剛性を小さくした噛合は、切断力と
せん新月との相互的な影響と間開に、刃先の圧接力によ
る噛み合い角度の変化を１慮に入れなくてはならない。

第１０図はこのことを模式的に示したものである。

圧接方向に真直に力［工された刃先をもつ刃物２１．２
２は、相互の交接、０Ｑによって、下刃３２に取り付け
られたばね２４による圧接力を受けるため、その反力に
よって両刃は撓み変形を生じる。

第１０図に示したものでは、刃物は交接点Ｑに対してそ
の両側を支持、押圧されているため、刃物は常に相対的
に凹となるように変形を受ける。

この結果、あらかじめ設定された噛み合い角度に比較し
て、切り始め側（Ａ側）では噛み合いの角度は減少し、
切り終り側（Ｂ側）では増加する傾向を示す。

実際には下刃を圧接するためのばねの取り付けの構造、
位置によって、刃物の変形様式は異なる。

しかし、確実な切断を得るためには刃先の圧接力をあま
り小さくすることはできないから、刃物の剛性をある限
度以下すれば、噛み合い角度の変動が大きくなることは
免れ得ない。

本考案は、この方向の刃物の変形についてもあらかじめ
予測して、刃先形状をこれと逆方向に成形あるいは反り
をつけることによって、低剛性の刃物であっても噛み合
い角度を均一化し、確実でしかも滑らかな切断を得るこ
とを可能とするものである。

圧接力によって刃物がどのような変形を受けるのかは、
刃物の剛性と圧接力とよる計算あるいは実験によって知
ることができるから、これにもとづいて最適の刃先形状
を決定することが可能である。

しかし、このような手順によって厳密に月形を決めなく
ても、刃物の受ける変形と逆向きに近似円弧あるいはそ
の他の加工の容易な曲線とすれば、変形に基因する噛み
合い角度の極端な変動は補正され、滑らかな噛み合いを
得ることができる。

上下刃の交叉圧接した構造の刃物の場合の本考案の実施
例について、第１１図にもとづいて説明する。

刃幅３ＱＱｍｍ、刃先の圧接力を１ｋｇとしたとき、
圧接方向の刃物の剛性（断面２次モーメント）が、上下
刃とも８ＱＱｍｍ４程度以上ある場合は特別な障害は
生じない。

しかし、第１１図のように下刃３２を薄くして軽量、小
型化をはかり、断面２次モーメントを４０ｍｍ’とし
た場合は、下刃の刃先が真直な形状であれば、圧接力に
よる撓みを生じて切り始めでは切断できず、切り終りで
は刃先同志がかじって上刃３１を駆動できなくなってし
まった。

これに対して本考案にもとづいて、下刃３２の刃先を上
刃３１に対して中央部で０．５ｍｍだけ凸になるように
反りをつけた結果、切断全幅にわたって滑らかにしかも
確実に切断できるようになった。

以上に説明したように、本考案は上下ブ対の刃物を用い
てシート材料を切断する装置において、刃物に生ずる撓
みを補償する向きにあらかじめ変形を与えておくという
簡単な構成によって、これまで用いられてきた装置を軽
量で小型なものとするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は刃物の一般的構造を示す斜視図、第２図は第１
図の正面図、第３図は切断力による刃物の変形を示す模
式図、第４図は切断位置と切断力との関係を示すグラフ
、第５図は本考案の実施例を説明するためのロータリー
カッターの斜視図、第６図は第５図の正面図、第７図は
第６図のＰ−Ｐ断面図、第８図は刃先の交叉圧接する刃
物の一般的構造を示す斜視図、第９図は第８図の上面図
、第１０図は圧接力による刃物の変形を示す模式図、第
１１図は本考案の実施例を説明するための刃物装置の斜
視図。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

両端を支持あるいは固定された上下一対の刃物の一方の
刃先は他方に対して傾いており、両刃光は相互に交叉圧
接しつつシート状材料を切断する装置において、切断時
に刃物に生ずる撓みを補償するように、あらかじめ刃物
の一方あるいは双方に相互の刃物の移動方向に対して凸
となる向きに反りをつけた構造を特徴とする刃物装置。