JP2007268650A - ダイカットロール - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカットロールにおいて、ダイカッターあるいはアンビルロールのたわみによる切断不良を解消すること。
【解決手段】表面に凸状押切刃１を設けたダイカッター２とアンビルロール３とからなり、シート状のワークをダイカッター２とアンビルロール３との間に挿通し、ダイカッター２の凸状押切刃１をアンビルロール３の表面に回転押圧して押圧切断を行うダイカットロールにおいて、調整ネジ１３の操作によりダイカッター２側のホルダー１１をＸ軸方向に移動させ、ダイカッター２とアンビルロール３のそれぞれの回転軸を交差状態に配置するようにした。また、ダイカッター２とアンビルロール３のそれぞれの回転軸の交差角度は調整ネジ１３の操作により調整可能とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、紙、布、皮革材、金属箔等のシート状のワークの裁断、切断、切り抜き、溝入れ等の押圧切断に使用するダイカットロールに関する。

本明細書においては、ダイカットロールによるシート状のワークの裁断、切断、切り抜き、溝入れ等の押圧切断を単に「押圧切断」と称する。

ダイカットロールは、通常、図７に示すように、シート状のワーク４を最終形状に押圧切断するために裁断物の形状に突出した断面が凸状の押切刃１を表面に設けたダイカッター２と、押切刃１とともにシート状のワーク４を押圧するアンビルロール３とからなる。そして、シート状のワーク４を、回転駆動するダイカッター２とアンビルロール３との間に挿通し、その走行中に、ダイカッター２の押切刃１をアンビルロール３の表面に押圧してシート状のワーク４を所定の製品形状に押圧切断するものである。

このダイカットロールによるシート状のワークの切断は、他の方式、例えば、金型の上下運動による切断と比較して、切断速度において、格段に優れているという利点がある。

ところが、ワーク４は、ダイカッター２とアンビルロール３との間に挟まれて押圧されて切断されるため、ダイカッター２とアンビルロール３、とくに、ダイカッター２はワーク４からの反力を受けて、図８に示されるように、端部Ｂを支点として、押圧切断時にダイカッター２およびアンビルロール３はワーク４と反対側にたわむことになる。この現象を「たわみ」と称する。

このたわみの量は、ロール長さＬが長くなるに従って著しくなり、図８におけるダイカットロールの中央部Ａにおいてはたわみ量が大きくなるために、押切刃１の刃先はアンビルロール３表面に充分に押圧されなくなり、図９に示すように、ワーク４の幅方向の中央部分に、切り残し、切リムラ等の切断不良を生じる（図９の７の部分）。

従来から、このダイカットロールにおけるダイカッターのたわみによるワークの切断不良の問題を解消するために種々の方策が提案されている。

例えば、特許文献１には、アンビルロールの中央部の径を大きくすることにより、ダイカッターがたわんでも、押切刃がアンビルロールの表面に充分に到達できるようにしたダイカットロールが示されている。これによって、稼働直後には中央部付近の切断圧力が確保されるために良好に切断できる。しかし、ダイカッターの押切刃の摩耗の進行には対応できず、摩耗が進行すると中央部付近には切断のための押圧力がかからなくなり、切断不良の状態を生じる。

また、特許文献２には、台紙と剥離紙を粘着剤により接合したタック紙の剥離紙のみを押圧切断する押切刃としてのフレキシブルアンビルダイによる打抜装置において、打抜部以外のロールの軸方向に対し、フレキシブルアンビルダイを装着したダイロールの軸方向を傾斜させ、走行方向と垂直な一直線上に打抜くべき横線が整列している場合であっても、打抜刃に荷重が集中しないようにしたダイカットロールが記載されている。しかし、この技術は打抜刃に荷重を集中させず、小さい荷重で押圧切断を行うための手段であり、ダイカッターおよびアンビルロールに荷重が加わることによる、ロール中央部（図８のＡ部）におけるたわみ、およびそれに起因する押圧切断不良は避けられない。

また、特許文献３には、ダイカッターとアンビルロールの軸端に、相互に逆方向に傾斜したテーパー周面を形成したベアラーを設け、それぞれのテーパー周面を接触せしめ、一方のロールを軸方向に移動することで押切刃の突き出し量をコントロールし、押切刃の押圧力不足に対応できるようにした構造が開示されている。しかしながら、この構造のものでは、ロール全面の押切刃の突き出し量が一様に調整される。したがって、たわみが小さいロール端部（図８のＢ部）では過剰な突き出し量になるために押切刃の刃部に早期摩耗やチッピングを生じさせることになる。そのために押切刃の不均一摩耗や、ダイカッターのたわみによる部分的な押切刃の押圧力不足の解決策にはなりえない。
実開平０４−０２８９９９号公報 特開平０７−０３２２９９号公報 特開平０８−２４３９９７号公報

本発明の課題は、シート状のワークを押圧切断するための凸状押切刃を表面に設けたダイカッターと、このダイカッターの押切刃を受けるアンビルロールとからなり、シート状ワークをダイカッターとアンビルロールの間に挿通せしめて、ダイカッターの押切刃のアンビルロール表面への押圧によってワークから所定形状のものを押圧切断するに当たって、ダイカッターあるいはアンビルロールのたわみによる切断不良を解消するための手段を提供することにある。

本発明は、ダイカッターのたわみ、あるいはダイカッター表面の押切刃の押圧力不足に対して、ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸を相互に交差状態に配置することによって、ダイカッターのたわみによりアンビルロールへの押圧力不足となる押切刃の箇所（図８のＡ部）に、相対するアンビルロールの表面をあてがうようにして、その箇所の押切刃の押圧力を補い、これによって、ワークの切断不良をなくすものである。

以下に、便宜的に図７に示す３次元の座標系を用い、
１．シート状のワーク４の進行方向をＸ軸方向
２．ロールの軸方向をＹ軸方向
３．シート状のワーク４の厚み方向をＺ軸方向
と定義して説明する。

本発明において、ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸を交差状態に配置とは、図７で言えば、ダイカッター２とアンビルロール３をＺ軸方向から見た場合のそれらの回転軸の交差角度θが０でない（＝平行でない）ことを意味する。すなわち、Ｚ軸方向より本発明のダイカットロールを見た場合は、図１に示すようにダイカッター２とアンビルロール３のそれぞれの回転軸の交差角度θが０でない。また、この状態をＹ軸方向から見ると図２のように見える。

以下に交差角度θが０の場合と、交差角度θが０と異なる角度θ１を持つ場合を比較する。

交差角度θ＝０の場合は、先に図８で説明したように、ダイカッター２およびアンビルロール３は、ロール長Ｌが長くなるほどロールが端部Ｂを支点としてワーク４の切断反力によりＺ軸方向にたわみ、中央部Ａが最もアンビルロール３とダイカッター２の距離が離れるために切断圧力が不足して、押圧切断の際に中央部Ａの切断圧力の不足によりワーク４の切れが悪くなる。そこで、切断圧力を確保するために、Ｚ方向から圧力５を加えることにより、切断圧力を高めるのが一般的である。圧力はロールの端部に設けるガイドリング、ロール（円周上に刃がない部分）、ロールをフレームに固定しているホルダーのいずれかに加える。

圧力を加えることにより切断圧力は増加し、中央部Ａもよく切れるようになる。ところが、ロールのたわみが小さく、切断圧力が高いロールの端部Ｂでは、加圧しなくても充分に切断できる。そこに余分な圧力を加えることにより、端部Ｂ付近で押切刃１の摩耗やチッピングなどを進めてしまい、結果的に全体の押切刃１の寿命が短くなる。

これに対して、交差角度θ＝θ１（≠０）の場合は、Ｚ方向からみた図１に示すように、ダイカッター２の回転軸がアンビルロール３の回転軸とＺ軸方向から見て交わる点（以下「最接近点」と表記する。）Ｃが、最も切断圧力が高くなり、ロールの端部に近づくに連れて低くなる。ワークの厚みは基本的に一定のために、ダイカッター２とアンビルロール３の距離が接近しているほど切断時の圧力は高くなり、逆に離れるほど低くなる。この最接近点Ｃをロールの中央部（図８のＡ部）に設定することにより、ロールの長手方向全体にわたって切断圧力が均等に近くなり、切断圧力不足や、過剰な圧力による押切刃のチッピングなどが起こらずに、押切刃の長寿命化を実現できる。

このように、ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸の交差角度θをθ＝θ１（≠０）にすることに加えて、ダイカッターとアンビルロールの切断圧力を調整することによって、ロールの中央部（図８のＡ部）の切断圧力を補うことができる。このＺ軸方向の切断圧力を調整する機構はダイカッターおよびアンビルロールのいずれかに設ければ良い。

ダイカッターとアンビルロールの交差角度θ１は、０°＜θ１≦３°が適当である。３°を超えると、ロールを保持する調芯ベアリングの許容範囲から外れるために、実施が困難となる。

また、Ｚ軸方向の切断圧力は、押切刃の刃先の条件などにもよるが、５０ＭＰａ以下が適当であり、これを超えると、ダイカッターの押切刃の刃先のチッピングや割れ、早期摩耗の原因となる。

ロール中央部付近への切断圧力を確保でき、ロール長が長く、ダイカッターあるいは、アンビルロールのたわみ量が大きい場合でも長期間の良好な切断が持続できる。

さらには、ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸の交差角度を調整する機構および切断圧力を加える機構を設ければ、切断状況に合わせた切断圧力の設定が可能となり、長寿命が得られ、押切刃の刃先のチッピングを防止することができる。

以下、実施例によって、本発明の実施の形態を説明する。

図３は、ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸のうち、ダイカッターの回転軸をワークの走行方向に移動可能にして、ダイカッターとアンビルロールの両回転軸の交差状態を構成するダイカットロールの外観を示す図である。

同図において、剛性の高い金属からなるフレーム１０に、ダイカッター２およびアンビルロール３はホルダー１１を介して取り付けられており、ダイカッター２の片端の支持軸は、調整ネジ１３を動かすことによりワークの進行方向（Ｘ軸）に可動な構造となっている。

図４は、このダイカッター２の片端の支持軸の移動機構をＹ軸方向から見た図である。図４中の（ａ）はダイカッター２とアンビルロール２の両回転軸の交差角度θをθ＝０と設定した場合で、（ｂ）は調整ネジ１３により両回転軸を相対的に交差状態としたθ≠０に設定した場合の模式図である。

押圧切断時の切断圧力を増す目的でＺ軸方向に加圧を行う場合は、ダイカッターおよびアンビルロールの少なくとも一方にＺ軸方向への加圧を行う部材又は機構を設ける。具体的にはボルト、エアシリンダー、アクチュエータ、バネ、テーパブロックなどを用いればよく、その他の手段でも一定の圧力を加えられればその手段は問わない。

本実施例ではアクチュエータを使用した。図５は、アンビルロール３の軸受け部分にＺ軸方向の切断圧力調整機構として設けたアクチュエータ１２をＹ軸方向から見た図である。本実施例ではアンビルロール３側にＺ軸方向に圧力を掛けるために、アンビルロール３の両端にそれぞれアクチュエータ１２を設けた。

図３〜図５に示すように、フレーム１０にダイカッター２用、アンビルロール３用の軸受けを有するホルダー１１を設けて装置の本体とした。軸受けには、調芯ベアリングを使用した。ダイカッター２およびアンビルロール３はロール材としてＳＮＣＭ材を用い、ダイカッター２の押切刃１の刃先部分を含む外周部は粉末冶金法により作製したＷＣの平均粒径が０．２５μｍでＷＣ−３質量％Ｃｏの組成を有するリング状の超硬合金を用い、前記ロール材に焼きばめにて固定した。また、ダイカッター２側には両端部にガイドリング６を設けた。

ダイカッター２側のホルダー１１は、上述のとおりＸ軸方向に移動可能な構造であり、その移動はホルダー１１脇の調整ネジ１３にて行う。このほかに、図面には示していないが、ワークを送るための送り装置をダイカットロールの前後に設置する。

以上の構成において、ロール長Ｌが６００ｍｍのダイカットロールによって、幅５５０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン不織布のワークから、裁断製品を得た。図６はダイカッター２の外周部を展開した形状を示す。このダイカッター２の押切刃１によって、１回転で２個の裁断製品を得るようにした。

（実施例）
アンビルロール３とダイカッター２のＺ軸方向から見た交差角度θ１を０．５゜になるようにダイカッター２の角度調整を行い、アクチュエータ１２を作動して切断を行った。その際は、ダイカッター２とアンビルロール３の両回転軸の位置がＺ軸方向から見て同一線上にある状態から、調整ネジ１３の操作によりダイカッター２側のホルダー１１をＸ軸方向に移動させることによって角度調整を行った。Ｚ軸方向の切断圧力は０．８ＭＰａとした。

運転条件は、１分間にダイカッターとアンビルロールを１００回転させ、１分間に２００のワークの押圧切断を行った。

１００時間稼働後、ワークの中央部に切り残しが生じ始めた。そこで、交差角度θ１を１゜に調整し直したところ、そこからさらに２５０時間調整を行うことなく押圧切断できた。

その後に、ワークの押圧切断状態を見ながら段階的に交差角度θ１を２゜まで大きくしたところ、結果的に４００時間の使用が可能であった。

その後も交差角度θ１を段階的に大きくして、θ１＝３°でワークの押圧切断状態が悪くなった時点で、アクチュエータ１２により２ＭＰａの圧力をかけ、ワークの押圧切断具合を見ながら段階的に３ＭＰａまで圧力を負荷していった。その結果、６００時間稼働後にもまだ良好な押圧切断を行うことができた。

（比較例）
前記実施例で用いたダイカッターの押切刃の刃先を再研磨し、実施例と同様の押切刃の状態とした。

作業条件は、まず、ダイカッターとアンビルロールを平行（交差角度θ＝０）に調整して実験を行った。

運転条件は、１分間にダイカッターとアンビルロールを１００回転させ、１分間に２００のワークの押圧切断を行った。

アクチュエータ１２により０．８ＭＰａの圧力をかけて運転を始めた。運転直後は、全体に良好な押圧切断ができた。

しかしながら、５０時間稼働したところで、ワークの中央部に切り残しが生じるようになった。この時点で、アクチユエーター１２によって、１ＭＰａの圧力を負荷し、ワークの押圧切断具合を見ながら５ＭＰａまで段階的に圧力を増加した。その結果、１８０時間稼働したところで、ロール端部近傍の押切刃が貝殻状のチッピングを起こして押圧切断不能となった。原因は、ロール端部近傍の押切刃は、充分切断圧力があるにもかかわらず、アクチュエータにより余分な圧力が加えられたためである。

上記に示した実施例と比較例との比較により、本発明のダイカットロールは、その寿命において優れた性能を示すことが確認できた。

本発明のダイカットロールは布、不織布、繊維織物、紙、プラスチック、樹脂、高分子、金属箔など各種シートの押圧切断に利用できる。

本発明のダイカットロールを、ダイカッターとアンビルロールが重なる方向から見た模式図である。 本発明のダイカッターとアンビルロールを軸方向から見た模式図である。 本発明のダイカットロールの構成図である。 ダイカッターとアンビルロールの回転軸の向きを変える機構の一例を示す。 加圧機構としてアクチュエータを具したダイカットロールの側面図である。 ダイカッターの外周部の展開図である。 一般的なダイカットロールの模式図である。 ダイカッターとアンビルロールにたわみが起こる状態の模式図である。 一般的なダイカットロールにおける、切断不良が生じている状態の模式図である。

符号の説明

１ 凸状の押切刃
２ ダイカッター
３ アンビルロール
４ ワーク（被切断物）
５ 切断圧力
６ ガイドリング
７ 従来のダイカットロールでの切断不良の発生箇所
１０ フレーム
１１ ホルダー
１２ アクチュエータ
１３ 調整ネジ

Claims (3)

1. 表面に凸状押切刃を設けたダイカッターとアンビルロールとからなり、シート状のワークをダイカッターとアンビルロールとの間に挿通し、ダイカッターの凸状押切刃をアンビルロールの表面に回転押圧して押圧切断を行うダイカットロールにおいて、
   ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸を交差状態に配置して、ダイカッターおよびアンビルロールのたわみによる切断不良を防止するダイカットロール。
2. ダイカッターとアンビルロールのそれぞれの回転軸の交差角度を調整可能とした請求項１に記載のダイカットロール。
3. シート状のワークの押圧切断時の切断圧力を増すために、ダイカッターまたはアンビルの少なくとも一方に圧力を付与する機構を設けた請求項１または請求項２に記載のダイカットロール。

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