JP2015009350A - 回転刃及びスリッター - Google Patents

Abstract

【課題】切口向上を図ることができるとともに長寿命化を図ることができる回転刃及びスリッターを提供する。【解決手段】回転した状態で切断対象物Ｓに接触させることによって切断対象物Ｓを切断する回転刃２１を有するカッター部２と、カッター部２に切断対象物Ｓを案内するガイドローラ部３と、切断対象物Ｓを供給する巻出部４と、切断された切断対象物Ｓを回収する巻取部５と、を有し、回転刃２１は、刃先に放電表面処理によって形成された被膜２２を有している。また、被膜２２の表面には微細な鋭利な凹凸が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転刃及びスリッターに関し、特に、切口向上及び回転刃の長寿命化に優れた回転刃及びスリッターに関する。

紙、樹脂フィルム、磁気テープ、金属薄膜等の長尺の帯状部材を連続的に切断する装置は、一般にスリッターと呼ばれている。かかるスリッターは、回転した状態で帯状の切断対象物に接触させることによって該切断対象物を長手方向に沿って切断する回転刃を有している。スリッターにおいて、切断した帯状部材の品質向上や切断効率の向上を図るためには、回転刃の切口向上（切口の高精度化、フレアの低減、切粉の低減等）や耐摩耗性が必要となる。

かかる要求を満たすために、例えば、回転刃を超微粒超硬合金により形成したもの（特許文献１参照）や回転刃の表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の被膜を形成したもの（特許文献２参照）等が既に提案されている。

特開２００４−２９１１３７号公報 特開２０１２−６６３５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような、超微粒超硬合金により形成した回転刃では、エッジを立てやすいものの、欠けやすい、高価である等の問題があった。また、特許文献２に記載されたような、ＤＬＣ被膜を形成した回転刃では、耐摩耗性に優れるものの、被膜が剥がれやすい、エッジが立て難い等の問題があった。

本発明は上述した問題点に鑑み創案されたものであり、切口向上を図ることができるとともに長寿命化を図ることができる回転刃及びスリッターを提供することを目的とする。

本発明によれば、回転した状態で切断対象物に接触させることによって該切断対象物を切断する回転刃において、前記回転刃は、刃先に放電表面処理によって形成された被膜を有する、ことを特徴とする回転刃が提供される。

また、本発明によれば、回転した状態で切断対象物に接触させることによって該切断対象物を切断する回転刃を有するカッター部と、該カッター部に前記切断対象物を案内するガイドローラ部と、前記切断対象物を供給する巻出部と、切断された前記切断対象物を回収する巻取部と、を有するスリッターにおいて、前記回転刃は、刃先に放電表面処理によって形成された被膜を有する、ことを特徴とするスリッターが提供される。

上述した回転刃及びスリッターにおいて、前記被膜は、表面がマイクロメートル単位の極微細な鋭利な凹凸を有していることが好ましい。また、前記回転刃は、上刃と下刃との組み合わせによって構成され、前記被膜は、少なくとも前記上刃の表面及び前記下刃の周側面に形成されていてもよい。また、前記被膜は、前記回転刃の外周部に間欠的に形成されていてもよい。また、前記被膜は、ＴｉＣを含んでいてもよい。

上述した本発明の回転刃及びスリッターによれば、回転刃の刃先に放電表面処理（Micro Spark Coating）を施した被膜を形成したことにより、靱性の高い回転刃の表面に硬くて耐摩耗性に優れた被膜を拡散接合させることができ、刃先の欠損や被膜の剥離を抑制することができる。また、刃先の研磨がしやすいことから、エッジを立てやすく、高精度な切口を得ることができ、しかも、その切口を長時間に亘って維持することができる。すなわち、本発明によれば、回転刃の切口向上を図ることができるとともに長寿命化を図ることができる。

また、回転刃の刃先に放電表面処理を施した被膜を形成したことにより、被膜表面に微細な鋭利な凹凸、すなわち、鋸状の凹凸を形成することができ、高精度な切口を得やすく、その切口を長時間に亘って維持することができる。

本発明の実施形態に係るスリッターの概略全体構成図である。 本発明の実施形態に係る回転刃を示す図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第二実施形態、（ｃ）は第三実施形態、（ｄ）は第四実施形態、（ｅ）は第五実施形態、（ｆ）は第六実施形態、（ｇ）は第七実施形態、を示している。 本発明の実施形態に係る回転刃を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、（ｄ）は第十一実施形態、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図３を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係るスリッターの概略全体構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る回転刃を示す図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第二実施形態、（ｃ）は第三実施形態、（ｄ）は第四実施形態、（ｅ）は第五実施形態、（ｆ）は第六実施形態、（ｇ）は第七実施形態、を示している。

本発明の第一実施形態に係るスリッター１は、回転した状態で切断対象物Ｓに接触させることによって切断対象物Ｓを切断する回転刃２１を有するカッター部２と、カッター部２に切断対象物Ｓを案内するガイドローラ部３と、切断対象物Ｓを供給する巻出部４と、切断された切断対象物Ｓを回収する巻取部５と、を有し、回転刃２１は、刃先に放電表面処理によって形成された被膜２２を有している。

巻出部４は、帯状の切断対象物Ｓを巻き取ったコイルを回転させることによって、切断対象物Ｓを下流に送り出す装置である。ガイドローラ部３は、例えば、巻出部４からカッター部２に切断対象物Ｓを案内する第一ガイドローラ部３１と、カッター部２で切断された切断対象物Ｓを巻取部５案内する第二ガイドローラ部３２と、を有する。ガイドローラ部３（第一ガイドローラ部３１及び第二ガイドローラ部３２）は、それぞれ切断対象物Ｓのテンションを調整しながら下流に搬送する。巻取部５は、切断された切断対象物Ｓをコイルに巻き取る装置である。なお、これらの構成は単なる例示であって、図示した構成に限定されるものではない。

切断対象物Ｓは、例えば、紙、樹脂フィルム、磁気テープ、金属薄膜等の長尺の帯状部材である。スリッター１は、切断対象物Ｓを長手方向に沿って、複数の製品に切断したり、耳（両端）の部分を切り落としたりするために使用される。

カッター部２は、切断対象物Ｓを切断可能な回転刃２１を有している。なお、本実施形態において、「切断」には「剪断」も含まれるものとする。スリッター１は、回転刃２１の形状や種類によって、ゲーベル式ロータリシャスリッター、ギャング式ロータリシャスリッター、レザー式スリッター等に区別される。

ここで、図２（ａ）及び（ｂ）に示した実施形態に係る回転刃２１は、ゲーベル式ロータリシャスリッターの回転刃であり、図２（ｃ）及び（ｄ）に示した実施形態に係る回転刃２１は、ギャング式ロータリシャスリッターの回転刃であり、図２（ｅ）〜（ｇ）に示した実施形態に係る回転刃２１は、レザー式スリッターの回転刃である。

図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、第一実施形態及び第二実施形態に係るゲーベル式ロータリシャスリッターの回転刃２１は、上刃２１ａと下刃２１ｂとの組み合わせによって構成されている。ゲーベル式ロータリシャスリッターでは、上刃２１ａを下刃２１ｂとラップさせて配置し、上刃２１ａの靱性により下刃２１ｂとの接触を保持し、上刃２１ａと下刃２１ｂとの間で切断対象物Ｓを切断するようにしている。かかるゲーベル式ロータリシャスリッターは、薄肉の切断対象物Ｓの切断に適している。

図２（ａ）に示したように、被膜２２は、少なくとも上刃２１ａの表面及び下刃２１ｂの周側面に形成される。ここで、上刃２１ａの「表面」とは、下刃２１ｂと対峙する側の面を意味し、下刃２１ｂの「周側面」とは、回転刃２１を円柱形状と仮定したときの円筒面に相当する面を意味する。図では、説明の便宜上、被膜２２を太線で表示している。上刃２１ａは刃先角度α、下刃２１ｂは刃先角度βを有しており、この刃先角度α，βを調整することにより、所望のエッジを形成することができる。

被膜２２は、放電表面処理（Micro Spark Coating）によって形成される。放電表面処理（Micro Spark Coating）は、微小なパルス放電の繰り返しにより、金属又は導電性のあるセラミックスの被膜を被処理材の表面に形成する加工方法である。放電処理には、例えば、ＴｉＣ（チタンカーバイド）の粉末により形成された電極を使用する。かかる電極を放電加工油中に浸漬させて通電することにより、電極と被処理材との間に微小なエネルギーのパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーによって、溶けた電極の材料を被処理材側の溶けた部分に移行させ、被処理材の表面に被膜２２を形成する。したがって、放電電極にＴｉＣを使用することにより、ＴｉＣを含む被膜２２を容易に形成することができる。

かかる放電表面処理（Micro Spark Coating）によれば、（１）ワーク全体は常温のままで処理を行うため熱歪みによる基材の変形が少ない、（２）基材と被膜の界面で組成が徐々に変化し密着力が高く剥離が起きにくい、（３）マスキング等の前処理なしでの部分処理が可能である、（４）パルス条件を選択することで被膜の構造を緻密からポーラスまで用途に合わせて調整することが可能である、（５）超硬刃のようなバインダー（結合剤）を使用しないことから切粉の凝着を抑制することができる、等の効果を得ることができる。

また、放電表面処理の被膜形成原理によれば、放電条件を調整することにより、被膜２２の表面にマイクロメートル（μｍ）単位の極微細な鋭利な凹凸を形成することができる。したがって、回転刃２１の刃先に鋸状の凹凸を形成することができ、高精度な切口を得やすく、その切口を長時間に亘って維持することができる。

また、ＴｉＣを含む被膜２２を形成することにより、回転刃２１の表面、すなわち、被膜２２の表面への凝着を抑制することができ、回転刃２１の切れ味の鈍りを抑制することができ、回転刃２１の切口精度を長期間に亘って保持することができ、回転刃２１の長寿命化を図ることもできる。

また、特別な前処理が不要であることから、刃物として一般的に使用されている、高速度工具鋼（ＳＫＨ、ハイス鋼）や合金工具鋼（ＳＫＤ、ダイス鋼）に対しても、放電表面処理された被膜２２を容易に形成することができる。したがって、スリッター１に適した条件（靱性、硬度等）を有する金属に対しても被膜２２を容易に形成することができ、刃先の欠損を抑制することができる。さらに、放電表面処理された被膜２２を刃先に形成することにより、回転刃２１として一般的に使用される合金工具鋼（ＳＫＤ、ダイス鋼）よりも安価な金属を回転刃２１として使用することもできる。

また、図２（ａ）に示したように、上刃２１ａの表面及び下刃２１ｂの周側面に被膜２２を形成することにより、上刃２１ａの裏面側及び下刃２１ｂの表面側に削り代を残すことができ、刃先を薄くするための加工を容易に行うことができ、切口精度を容易に向上させることができる。また、被膜２２により回転刃２１を高硬度化することができ、刃先を薄くした場合であっても欠損を生じ難くすることができる。

さらに、被膜２２を形成したことにより、耐摩耗性を向上させることができ、長寿命化を図ることができることから、上刃２１ａと下刃２１ｂとのラップ量や位置精度（クリアランス量）を精密に制御することができるとともに、摩耗による調整（メンテナンス）回数を低減することができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、上述した刃先特性により、上刃２１ａの周側面を下刃２１ｂの周側面に押圧しながら上刃２１ａ及び下刃２１ｂを回転させて、上刃２１ａ及び下刃２１ｂの間にシート部材（フィルムから金属まで）を供給することにより、切断面に切り屑、バリ、フレア、ヒゲ等が少ない平滑な切断面を形成することができ、スリッター用カッターとして高精度・長寿命化を図ることができる。

また、図２（ｂ）に示したように、必要に応じて、下刃２１ｂの表面に被膜２２を形成するようにしてもよい。この場合、下刃２１ｂの表面側の削り代を予め削ってエッジを立たせておくことが好ましい。上述した放電表面処理（Micro Spark Coating）によれば、パルス条件を調整することにより、緻密構造の被膜２２を形成することができることから、エッジの立った回転刃２１に被膜２２を形成することにより、鋭利な刃先を容易に形成することができる。

図２（ｃ）及び（ｄ）に示したように、第三実施形態及び第四実施形態に係るギャング式ロータリシャスリッターの回転刃２１は、上刃２１ａと下刃２１ｂとの組み合わせによって構成されている。ギャング式ロータリシャスリッターでは、矩形断面の上刃２１ａと矩形断面の下刃２１ｂとを一定のクリアランスを設けてラップさせて配置し、上刃２１ａと下刃２１ｂと剪断により切断対象物Ｓを切断するようにしている。かかるギャング式ロータリシャスリッターは、厚肉の切断対象物Ｓの切断に適している。

図２（ｃ）に示したように、第三実施形態における被膜２２は、上述した第一実施形態と同様に、少なくとも上刃２１ａの表面及び下刃２１ｂの周側面に形成される。また、図２（ｄ）に示したように、被膜２２を上刃２１ａの表面及び周側面並びに下刃２１ｂの表面及び周側面に形成するようにしてもよい。

図２（ｅ）〜（ｇ）に示したように、第五実施形態〜第七実施形態に係るレザー式スリッターは、例えば、溝２３ａを有する受ローラ２３と、溝２３ａに挿入される回転刃２１と、を有している。かかるレザー式スリッターの回転刃２１は、図２（ｅ）及び（ｆ）に示したような、裏面に削り代を有する片刃であってもよいし、図２（ｇ）に示したような、表裏両面が削られた両刃であってもよい。

レザー式スリッターの回転刃２１は、一般に、高速になると摩擦熱で高温になり、鋼の焼きが鈍ることで摩耗して切れ味が鈍ることとなる。しかしながら、本実施形態では、刃先に放電表面処理により被膜２２を形成したことにより、耐熱性を向上させることができ、切れ味の鈍りを抑制することができる。

図２（ｅ）に示したように、第五実施形態における被膜２２は、回転刃２１の表面にのみ形成される。また、図２（ｆ）に示したように、被膜２２を形成した片刃の回転刃２１の裏面に被膜２２を形成するようにしてもよい。また、図２（ｇ）に示したように、両刃の回転刃２１の表裏両面に被膜２２を形成するようにしてもよい。なお、図２（ｇ）に示した両刃の回転刃２１において、表面又は裏面のいずれか一方の面にのみ被膜２２を形成するようにしてもよい。

次に、回転刃２１の表面に形成した被膜２２の他の実施形態について説明する。ここで、図３は、本発明の実施形態に係る回転刃を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、（ｄ）は第十一実施形態、を示している。各図は、回転刃２１の表面を示す平面図である。なお、上述した実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図３（ａ）及び（ｂ）に示した実施形態に係る回転刃２１は、回転刃２１の全周に被膜２２を形成したものである。具体的には、図３（ａ）に示した第八実施形態に係る回転刃２１は、回転刃２１の外周に円環状の被膜２２を形成したものである。回転刃２１の中心部には、回転軸に接続するための開口部２４が形成されている。また、図３（ｂ）に示した第九実施形態に係る回転刃２１は、回転刃２１の外周に波状の被膜２２を形成したものである。かかる構成により、高硬質かつ耐摩耗性を有する刃先を容易に形成することができる。

図３（ｃ）及び（ｄ）に示した実施形態に係る回転刃２１は、回転刃２１の外周部に間欠的に被膜２２を形成したものである。具体的には、図３（ｃ）に示した第十実施形態に係る回転刃２１は、回転刃２１の外周に一定の間隔で被膜２２を形成したものである。また、図３（ｅ）に示した第十一実施形態に係る回転刃２１は、回転刃２１の外周に一定の間隔で山形の被膜２２を形成したものである。かかる構成により、高硬質かつ耐摩耗性を有する刃先を容易に形成することができるとともに、被膜２２の放電表面処理を必要最小限に留めることができ、回転刃２１のコストダウンを図ることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ スリッター
２ カッター部
３ ガイドローラ部
４ 巻出部
５ 巻取部
２１ 回転刃
２１ａ 上刃
２１ｂ 下刃
２２ 被膜

Claims (6)

1. 回転した状態で切断対象物に接触させることによって該切断対象物を切断する回転刃において、
   前記回転刃は、刃先に放電表面処理によって形成された被膜を有する、ことを特徴とする回転刃。
2. 前記被膜は、表面がマイクロメートル単位の極微細な鋭利な凹凸を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の回転刃。
3. 前記回転刃は、上刃と下刃との組み合わせによって構成され、前記被膜は、少なくとも前記上刃の表面及び前記下刃の周側面に形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転刃。
4. 前記被膜は、前記回転刃の外周部に間欠的に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転刃。
5. 前記被膜は、ＴｉＣを含む、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転刃。
6. 回転した状態で切断対象物に接触させることによって該切断対象物を切断する回転刃を有するカッター部と、該カッター部に前記切断対象物を案内するガイドローラ部と、前記切断対象物を供給する巻出部と、切断された前記切断対象物を回収する巻取部と、を有するスリッターにおいて、
   前記回転刃は、請求項１〜５の何れか一項に記載された回転刃である、ことを特徴とするスリッター。