特許 6209300 アンビルロール、ロータリーカッタ、及びワークの切断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6209300

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】アンビルロール、ロータリーカッタ、及びワークの切断方法

(51)【国際特許分類】

   B26F 1/38 20060101AFI20170925BHJP

   B26F 1/44 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   B26F1/38 A

   B26F1/44 D

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-88643(P2017-88643)

(22)【出願日】2017年4月27日

【審査請求日】2017年5月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000229173

【氏名又は名称】日本タングステン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】吉原 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】毛利 茂樹

【審査官】 塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５５９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４３８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７７５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８８７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２４６０００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２６Ｆ １／３８

Ｂ２６Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超硬合金及びサーメットの少なくとも一方を含む硬質材で構成されるロール表面を備え、
前記硬質材のヤング率が３００〜４００ＧＰａであり、
前記硬質材のビッカース硬さ（Ｈｖ）が８００以上であるアンビルロール。

【請求項2】

前記硬質材の破壊靱性値が１０ＭＰａ・ｍ^１／２以上である、請求項１に記載のアンビルロール。

【請求項3】

超硬合金及びサーメットの少なくとも一方を含む硬質材で構成されるロール表面を備え、
前記硬質材のヤング率が３００〜４００ＧＰａであり、
前記硬質材の破壊靱性値が１０ＭＰａ・ｍ^１／２以上であるアンビルロール。

【請求項4】

切断刃を有するダイカットロールと、
前記ロール表面が前記切断刃に対向するように配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンビルロールと、を備える、ロータリーカッタ。

【請求項5】

前記アンビルロールの前記ロール表面を構成する前記硬質材のヤング率に対する、前記切断刃を構成する硬質材のヤング率の比が、１．３以上である、請求項４に記載のロータリーカッタ。

【請求項6】

切断刃を有するダイカットロールと、
ロール表面が前記切断刃に対向するように配置されるアンビルロールと、を備え、
前記ロール表面は超硬合金及びサーメットの少なくとも一方を含む硬質材で構成され、
前記硬質材のヤング率が３００〜４００ＧＰａであり、
前記ロール表面を構成する前記硬質材のヤング率に対する、前記切断刃を構成する硬質材のヤング率の比が、１．３以上である、ロータリーカッタ。

【請求項7】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンビルロールの前記ロール表面上のワークに、ダイカットロールの切断刃を押し付けて前記ワークを切断する切断工程を有する、ワークの切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンビルロール、ロータリーカッタ、及びワークの切断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイカットロールの切断刃とアンビルロールとの間にワークを挟み込んで、ワークを所望の形状に切断するロータリーカッタが知られている。ロータリーカッタの切断刃及びアンビルロールには、耐摩耗性向上のため硬質材料が用いられている。

【0003】

特許文献１では、カッターの初期作動時の刃先のチッピング（欠け）を抑えるため、内部母材と使用表面層の２層以上の構造を有するアンビルが提案されている。そして、ヤング率の低い材料を用いた内部母材を、高ヤング率の材料を用いた所定の厚さの使用表面層で被覆して、初期作動時の刃先のチッピングを防止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１４３８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ワークの切断に用いられるロータリーカッタは、切断刃の刃先のチッピングを十分に抑制して更なる長寿命化を図ることが求められている。ここで、アンビルロールの耐摩耗性向上の観点からは、高い硬さを有する硬質材料を用いることが有効である。一方で、アンビルロールの硬さが高くなると切断刃の刃先のチッピングが発生し易くなる傾向にある。

【0006】

そこで、本発明は、一つの側面において、耐摩耗性を有しつつ刃先のチッピングを抑制することが可能なアンビルロールを提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、耐摩耗性を有するアンビルロールを備えつつ刃先のチッピングを抑制できるロータリーカッタを提供することを目的とする。本発明は、さらに別の側面において、アンビルロールの摩耗を抑制しつつ刃先のチッピングを抑制できるワークの切断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、一つの側面において、超硬合金及びサーメットの少なくとも一方を含む硬質材で構成されるロール表面を備え、硬質材のヤング率が３００〜４００ＧＰａであるアンビルロールを提供する。

【0008】

上述のアンビルロールは、硬質材で構成されるロール表面を備えることから、耐摩耗性に優れる。また、上記硬質材は、３００〜４００ＧＰａのヤング率を有する。ロール表面がこのような硬質材で構成されることによって、ワークの切断時に切断刃がロール表面およびワークに継続的又は断続的に接触しても、切断刃のチッピングの発生を抑制することができる。

【0009】

上記硬質材のビッカース硬さ（Ｈｖ）は８００以上であってもよい。これによって、耐摩耗性を一層高くすることができる。上記硬質材の破壊靱性値は１０ＭＰａ・ｍ^１／２以上であってもよい。これによって、アンビルロールの耐久性を十分に高くすることができる。

【0010】

本発明は、別の側面において、切断刃を有するダイカットロールと、ロール表面が切断刃に対向するように配置される上記アンビルロールと、備える、ロータリーカッタを提供する。

【0011】

上述のロータリーカッタに備えられるアンビルロールは硬質材で構成されるロール表面を有することから耐摩耗性に優れる。また、アンビルロールのロール表面を構成する硬質材は、３００〜４００ＧＰａのヤング率を有する。ロール表面がこのような硬質材で構成されることによって、ワークの切断時にダイカットロールの切断刃がワーク、又はワーク及びアンビルロールのロール表面に継続的又は断続的に接触しても、切断刃のチッピングの発生を抑制することができる。

【0012】

上記ロータリーカッタにおいて、アンビルロールのロール表面を構成する硬質材のヤング率に対する、切断刃を構成する硬質材のヤング率の比が、１．３以上であってもよい。

【0013】

本発明は、さらに別の側面において、上述のアンビルロールのロール表面上のワークに、ダイカットロールの切断刃を押し付けてワークを切断する切断工程を有する、ワークの切断方法を提供する。このアンビルロールは硬質材で構成されるロール表面を備えることから、耐摩耗性に優れる。また、上記切断工程においてダイカットロールの切断刃がアンビルロールのロール表面に継続的又は断続的に接触しても、切断刃の刃先のチッピングの発生を抑制することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、一つの側面において、耐摩耗性を有しつつ切断刃の刃先のチッピングを抑制することが可能なアンビルロールを提供することができる。本発明は、別の側面において、耐摩耗性を有するアンビルロールを備えつつ切断刃の刃先のチッピングを抑制できるロータリーカッタを提供することができる。本発明は、さらに別の側面において、アンビルロールの摩耗を抑制しつつ切断刃の刃先のチッピングを抑制できるワークの切断方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ロータリーカッタの概略図である。

【図2】ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金における金属成分の含有量とヤング率の関係を示す図である。

【図3】ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金における金属成分の含有量とヤング率の関係を示す図である。

【図4】ロータリーカッタの断面図である。

【図5】ダイカットロールの切断刃及びその近傍の断面を拡大して示す断面図である。

【図6】気孔率とヤング率の関係を示すグラフである。

【図7】市販の硬質材のビッカース硬さとヤング率の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、場合により図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

【0017】

図１は、本実施形態のロータリーカッタの概略図である。図１のロータリーカッタ１００は、アンビルロール１０とダイカットロール２０とを備える。アンビルロール１０及びダイカットロール２０は、それぞれ軸１５及び軸２５を備える。アンビルロール１０とダイカットロール２０は、軸１５と軸２５が互いに平行になるように配置されている。

【0018】

アンビルロール１０は、略円筒形状を有する母材１４と、母材１４の外周面を覆う表面層１３と、を有する。母材１４と表面層１３は、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。表面層１３は超硬合金及びサーメットの少なくとも一方を含む硬質材で構成される。すなわち、アンビルロール１０のロール表面１２（外周面）は上記硬質材で構成される。

【0019】

表面層１３における硬質材に含まれる超硬合金としては、ＷＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−Ｎｉ系合金、ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金等が挙げられる。これらのうち、硬さ及び強度を十分に高くする観点から、硬質材はＷＣ−Ｃｏ系合金であってもよい。一方、チッピングを十分に抑制する観点から、硬質材はＷＣ−Ｎｉ系合金であってもよい。

【0020】

硬質材に含まれるサーメットとしては、金属成分としてＭｏ、Ｎｉ及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、セラミックス成分として炭化物及び窒化物の少なくとも一方を含むものが挙げられる。炭化物としては、例えばＴｉＣが挙げられる。窒化物としては、例えばＴｉＮが挙げられる。サーメットに含まれる金属は、Ｍｏ、Ｎｉ及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む合金であってもよい。サーメットに含まれるセラミックスは、炭化物及び窒化物の少なくとも一方を含む固溶体であってもよい。

【0021】

アンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材のヤング率は３００〜４００ＧＰａである。このようなヤング率を有する硬質材で表面層１３が構成されるアンビルロール１０は、耐摩耗性に優れつつ切断刃２６の刃先のチッピングを抑制することができる。したがって、ロータリーカッタ用のアンビルロールとして好適に用いることができる。硬質材のヤング率は、耐摩耗性を一層高くする観点から、３１０ＧＰａ以上であってもよいし、３２０ＧＰａ以上であってもよい。硬質材のヤング率は、チッピングを十分に抑制する観点から、３８０ＧＰａ未満であってもよいし、３５０ＧＰａ未満であってもよい。

【0022】

本開示におけるヤング率は、縦×横×長さ＝３×４×４０（ｍｍ）の四角柱状に加工した測定用試料を用いて、ＪＩＳ Ｒ １６０１に示される三点曲げ試験によって測定することができる。なお、三点曲げ試験によるヤング率の測定精度を確認するため、ナノインデンテーション法によるヤング率の測定を併用してもよい。

【0023】

アンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材のビッカース硬さ（Ｈｖ）は、例えば８００以上であってもよく、１０００以上であってもよい。ビッカース硬さ（Ｈｖ）を十分に高くすることによってアンビルロール１０の耐摩耗性を十分に高くすることができる。本開示におけるビッカース硬さは、ビッカース硬さ試験機を用いて行う。

【0024】

アンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材のロックウェル硬さ（ＨＲＡ）は、８３．４以上であってもよく、８５以上であってもよい。本開示におけるロックウェル硬さ（ＨＲＡ）は、市販のロックウェル硬さ試験機を用いて測定することができる。なお、本開示においては、ビッカース硬さとロックウェル硬さを纏めて「硬さ」という。

【0025】

アンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材の破壊靱性値は、１０ＭＰａ・ｍ^１／２以上であってもよく、１２ＭＰａ・ｍ^１／２以上であってもよい。これによって、アンビルロール１０の耐久性を十分に高くすることができる。破壊靱性値は、市販の測定装置を用いて、ＪＩＳ Ｒ１６０７：２０１０の圧子圧入法（ＩＦ法）に準じて測定することができる。

【0026】

ロール表面１２を構成する硬質材のヤング率、硬さ及び破壊靱性値は、表面層１３の組成及び気孔率等によって調節することができる。例えば、硬質材において硬質相（例えばＷＣ）に対するバインダ相（例えばＣｏ）の割合が大きくなると、ヤング率及び硬さが小さくなる傾向、及び破壊靱性値が大きくなる傾向にある。また、硬質材において気孔率が大きくなると、ヤング率が小さくなる傾向にある。

【0027】

例えば、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の場合、気孔率は、４〜１５体積％であってもよいし、５〜１０．５体積％であってもよい。気孔率が大きくなり過ぎると強度が低くなる傾向にある。一方、気孔率が小さくなり過ぎると、刃のチッピングが発生し易くなる傾向にある。硬質材の気孔率は、表面層１３の断面をラップ研磨して得られた研磨面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は光学顕微鏡で観察し、画像を画像解析して求めることができる。

【0028】

図２は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金における金属成分（Ｃｏ）の含有量とヤング率の関係を示す図である。図３は、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金における金属成分（Ｎｉ）の含有量とヤング率の関係を示す図である。

【0029】

図２及び図３に示すとおり、硬質材における金属成分の含有量を変えることによって、ヤング率を調節することができる。例えば、硬質材が超硬合金の場合、バインダ相の含有量は５０〜７３体積％程度であってもよい。このように、バインダ相の含有量を一般的な組成よりも多くすることで、ヤング率の調節を容易にすることができる。ただし、硬質材の組成は上述の例に限定されず、組成とともに硬質材中の気孔率を調節してヤング率を所定の範囲に調節してもよい。硬質材がサーメットの場合も、ヤング率が３００〜４００ＧＰａとなるように調整されたものを用いることできる。

【0030】

図１に戻り、表面層１３の厚さは特に限定されず、例えば、１〜１０ｍｍであってもよい。表面層１３は膜状であってもよい。また、別の幾つかの実施形態では、アンビルロール１０の母材１４と表面層１３は、一つの部材で構成されていてもよい。この場合、母材１４と表面層１３は硬質材で構成される。

【0031】

アンビルロール１０の母材１４及び軸１５の材質は限定されず、例えば、合金鋼（熱間工具鋼、冷間工具鋼、耐熱鋼、高張力鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、又はマンガンモリブデン鋼）、或いは工具鋼（炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼又はハイス鋼）であってもよい。

【0032】

アンビルロール１０の表面層１３は、粉末冶金的な手法で形成することができる。例えば、所定の組成を有する粉末を加圧成形して焼結し円筒型の表面層１３を形成してもよい。その後、加熱した表面層１３に母材１４を挿入する、所謂焼き嵌めによってアンビルロール１０を得ることができる。アンビルロール１０の製造方法はこれに限定されず、冷やしばめ、又は圧入等の方法であってもよいし、溶射法又はコールドスプレー法によって母材１４を硬質材料で被覆して表面層１３を形成してもよい。また、硬質材料をガス化して母材１４上に蒸着させて表面層１３を形成してもよいし、液体をコーティングしてメッキのように析出させて表面層１３を形成してもよい。

【0033】

アンビルロール１０とダイカットロール２０は、ダイカットロール２０のロール表面２４とアンビルロール１０のロール表面１２とが対向するように配置される。ダイカットロール２０のロール表面２４の中央部２１には切断刃２６が設けられている。切断刃２６は、超硬合金又はセラミックス等の硬質材で構成される。切断刃２６の寿命の観点から、切断刃２６を構成する硬質材の硬さはアンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材の硬さよりも大きいことが好ましい。切断刃２６のビッカース硬さ（ＨＶ）は、例えば、１２００以上であってもよいし、１４００以上であってもよい。

【0034】

切断刃２６の刃先のチッピングを一層抑制する観点から、アンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材のヤング率に対する、切断刃２６を構成する硬質材のヤング率の比は、例えば１．３以上であってもよく、１．５以上であってもよい。アンビルロール１０及び切断刃２６の耐久性向上の観点から、アンビルロール１０のロール表面１２を構成する硬質材のロックウェル硬さ（ＨＲＡ）に対する、切断刃２６を構成する硬質材のロックウェル硬さ（ＨＲＡ）の比は、１．０〜１．２であってもよく、１．０〜１．１であってもよい。

【0035】

ダイカットロール２０は、ロール表面２４（外周面）に切断刃２６が設けられている。ダイカットロール２０は、両端部に中央部２１よりも一回り大きい外径を有する外縁部２２を有する。ダイカットロール２０は、外縁部２２がアンビルロール１０のロール表面１２と接触しながらＰ２の方向に回転する。一方、外縁部２２よりも内側の中央部２１は、外縁部２２よりも小さい外径を有することから、中央部２１におけるロール表面２４とアンビルロール１０のロール表面１２の間には隙間が生じている。

【0036】

アンビルロール１０が矢印Ｐ１方向に回転するとともにダイカットロール２０が矢印Ｐ２方向に回転することによって、中央部２１のロール表面２４とロール表面１２との間を帯状のワーク４０（被切断部材）が通過する。ここで、ロール表面２４に切断刃２６が設けられているため、ワーク４０がロール表面２４とロール表面１２との間を通過する際、ワーク４０が切断刃２６によって切断される。切断刃２６によって、帯状のワーク４０は所定の形状に切り抜かれる。このような切り抜き加工によって、切断部材４２が製造される。切断部材４２の形状は特に限定されず、切断刃２６の形状に応じて帯状のワーク４０を種々の形状に切り抜くことができる。切断部材４２が切り抜かれたワーク４０には、切断部材４２の形状に対応する切り抜き部４４が形成される。

【0037】

ロータリーカッタ１００によるワーク４０の切断は、切り抜き加工に限定されない。別の幾つかの実施形態では、帯状のワーク４０を短冊状に切断する加工であってもよい。この場合は、切断部材は短冊状の形状を有する。

【0038】

アンビルロール１０は、軸１５を回転中心として、例えば図示されていない軸受に回転可能に支持されている。ダイカットロール２０も、軸２５を回転中心として、例えば図示されていない軸受に回転可能に支持されている。アンビルロール１０及びダイカットロール２０を回転駆動する機構は特に限定されない。例えば、軸１５又は軸２５の一端は回転モータに連結されていてもよい。軸１５及び軸２５の他端同士は、軸１５及び軸２５が互いに逆方向に回転するようにギア連結されていてもよい。モータには、軸１５及び軸２５の回転速度を調節する制御部が接続されていてもよい。

【0039】

図４は、アンビルロール１０及びダイカットロール２０をそれぞれ径方向に沿って切断したときの断面を模式的に示すロータリーカッタ１００の断面図である。ワーク４０は、アンビルロール１０とダイカットロール２０の間を通過して矢印Ｐ３の方向に移動する。ワーク４０はアンビルロール１０とダイカットロール２０の間を通過する際に、ダイカットロール２０のロール表面２４に設けられた切断刃２６によってワーク４０に切り込みが入る。アンビルロール１０とダイカットロール２０の回転、及びワーク４０の移動に伴って切り込みが進展してワーク４０の切り抜き加工（切断加工）がなされる。

【0040】

図５は、切断刃２６を通るようにダイカットロール２０を軸方向に沿って切断したときの切断刃２６及びその近傍を拡大して示す拡大断面図である。本実施形態では、切断刃２６の刃先２６ａにおけるチッピングを抑制することができる。切断刃２６は、ダイカットロール２０のロール本体２７と一体的に形成されていてもよい。この場合、切断刃２６とロール本体２７は同じ材質で形成される。このようなダイカットロール２０は、粉末冶金的な手法で製造することができる。

【0041】

切断刃２６は、ロール本体２７とは別部材としてロール本体２７に取り付けられてもよい。また、別の幾つかの実施形態では、アンビルロール１０と同様に、母材と切断刃を有する表面層とを別々に作製し、略円筒形状の表面層に母材を焼きばめ、冷やしばめ、又は圧入等の方法によって、ロール本体２７を製造してもよい。ロール本体２７は、例えば工具鋼等の鉄系材料で構成されていてもよい。

【0042】

ロータリーカッタ１００は、耐摩耗性を有するアンビルロール１０を備えつつ、刃先２６ａのチッピングを抑制することができる。ロータリーカッタ１００におけるアンビルロール１０は、耐摩耗性を有しつつ刃先２６ａのチッピングを抑制することができる。

【0043】

ロータリーカッタ１００を用いて帯状のワーク４０を切断する切断方法は、アンビルロール１０のロール表面１２上のワーク４０に、ダイカットロール２０の切断刃２６を押し付けてワーク４０を切断する切断工程を有する。ワーク４０としては、不織布、布、紙、プラスチック、樹脂、カーボン、及び金属箔等の薄板状又は箔状のものが例示できる。この切断方法は、上述のロータリーカッタ１００の説明内容に基づいて行うことができる。

【0044】

上述の切断方法によれば、アンビルロール１０の耐摩耗性を維持しつつ刃先２６ａのチッピングを抑制することができる。したがって、安定的にワーク４０の切断加工及び切断部材４２の製造を安定的に継続して行うことができる。

【0045】

以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、アンビルロールは、表面層と母材との間に任意の中間層を備えていてもよい。また、ダイカットロールは、アンビルロールと同様に表面層と母材とを有していてもよいし、中間層を有していてもよい。

【実施例】

【0046】

実施例及び比較例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0047】

（実施例１）
ＷＣ粉末とＣｏ粉末を高速で基材に衝突させる溶射法によって、基材上にＷＣ−２０体積％Ｃｏ系（ＣＩＳ ０１９Ｄ（超硬工具協会規格）分類にてＶＭ−５０に相当する。）の超硬合金で構成される表面層（厚み：１．５ｍｍ）を作製した。

【0048】

表面層の密度、気孔率（ポア量）、ヤング率、ビッカース硬さ及び破壊靱性値の測定を行った。ヤング率は、市販の三点曲げ試験器（島津製作所製、商品名：オートグラフ材料試験機）を用いて測定した。ビッカース硬さは、市販の測定装置（株式会社ＡＫＡＳＨＩ製、商品名：ＭＯＤＥＬ ＡＶＫ Ｎｏ．２３０９５９）を用いて測定した。破壊靱性値は、同装置を用いて、ＪＩＳ Ｒ１６０７：２０１０の圧子圧入法（ＩＦ法）に準じて測定した。気孔率は、表面層の断面をラップ研磨して得られた研磨面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、画像を画像解析して求めた。結果を表１に示す。

【0049】

（比較例１〜４）
比較例１は、超硬合金（ＷＣ−２０体積％Ｃｏ系合金）の焼結体である。この超硬合金のヤング率及び物性値を表１に示す。比較例１の超硬合金は、気孔をほぼ含んでいなかった。比較例２〜４は、焼結法によって作製したＷＣ−２０体積％Ｃｏ系の超硬合金である。比較例２〜４については、超硬合金の製造時に飛散する有機物の材料中への混入量を調節して、意図的に気孔を包含させた。各超硬合金の気孔率、ヤング率及びその他の物性を測定した結果を表１に示す。

【0050】

【表1】

【0051】

表１に示すとおり、気孔率の最も大きい実施例１の表面層は、ヤング率が最も低かったが、ビッカース硬さは比較例１と同等であった。図６は、気孔率とヤング率の関係を示すグラフである。図６に示す結果から、ＷＣ−２０体積％Ｃｏ系超硬合金の場合、気孔率を５〜１０．５％の範囲にすれば、ヤング率が３００〜４００ＧＰａの範囲内になると考えられる。

【0052】

（実施例２）
回転軸を有する円柱状の鉄系の母材の外周面上に、実施例１と同様の溶射法によって表面層（ＷＣ−２０体積％Ｃｏ系の超硬合金）を形成した。表面層の厚さは約１ｍｍ、気孔率は約９体積％であった。

【0053】

回転軸を有するロール本体の中央部の表面上に、所定の形状を有する切断刃を有するダイカットロールを製造した。切断刃は、超硬合金材（ＣＩＳ ０１９Ｄ分類でＶＦ−４０種材）を用いて形成した。アンビルロールのロール表面及び切断刃を構成する硬質材の物性を、実施例１と同様にして測定した。測定結果を表２に示す。表２に示す切断刃のロックウェル硬さは、ビッカース硬さ（Ｈｖ）に換算すると約１４５０である。

【0054】

上述のアンビルロールとダイカットロールを用いて図１に示すようなロータリーカッタを作製した。このロータリーカッタを用いて、チッピング評価試験として、不織布製のワークの切断加工を断続的に行った。なお、断続的な可動は、初期チッピングを起こしやすい使用条件である。また、この評価試験では、初期から高付加条件としてロータリーカッタを稼働した。通常の切断加工の場合、初期の荷重は最大でも１００ｋｇｆであるが、本評価試験では初期から荷重を１５００ｋｇｆとした。そして、切断加工が終わった後の切断刃の刃先におけるチッピングの有無を目視で確認した。結果は表２に示すとおりであった。

【0055】

（実施例３）
回転軸を有する円柱状の鉄系の母材の外周面上に、ＷＣ−６０体積％Ｃｏ系の超硬合金の焼結体で構成される表面層を形成し、アンビルロールを得た。アンビルロールのロール表面の物性を実施例２と同様にして測定した。測定結果を表２に示す。表面層をこのようにして形成したこと以外は実施例２と同様にして、図１に示すようなロータリーカッタを作製し、チッピング評価試験を行った。結果は、表２に示すとおりであった。

【0056】

（比較例５）
回転軸を有する円柱状の鉄系の母材の外周面上に、超硬合金材であるＷＣ−３０体積％Ｃｏ（ＣＩＳ ０１９Ｄ分類でＶＭ−５０種に相当する）の焼結体を用いて円筒を形成し、アンビルロールを得た。このようにして得られたアンビルロールのロール表面の物性を実施例２と同様にして測定した。測定結果を表２に示す。表２に示すアンビルロールのロックウェル硬さ（ＨＲＡ）は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）に換算すると約１２００である。表面層の気孔率はほぼ０％であった。

【0057】

回転軸を有するロール本体の中央部の表面上に、実施例２と同じ形状を有する切断刃を形成してダイカットロールを製造した。切断刃は、超硬合金材（ＣＩＳ ０１９Ｄ分類でＶＦ−４０種に相当する。）を用いて形成した。切断刃の物性を実施例２と同様にして測定した。表２に示す切断刃のロックウェル硬さ（ＨＲＡ）は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）に換算すると約１７００である。

【0058】

このようなアンビルロール及びダイカットロールを用いて、実施例２と同様のロータリーカッタを作製し、切断加工後の刃先におけるチッピングの有無を確認した。結果は表２に示すとおりであった。

【0059】

（比較例６）
比較例５で作製したアンビルロールと、実施例２で作製したダイカットロールとを用いて実施例２と同様のロータリーカッタを作製し、切断加工後の刃先におけるチッピングの有無を確認した。結果は表２に示すとおりであった。

【0060】

（比較例７）
回転軸を有する円柱状の鉄系の母材の外周面上に、超硬合金材（ＣＩＳ ０１９Ｄ分類でＶＭ−５０種に相当する。］を用いて表面層を形成し、アンビルロールを得た。表面層は、ＷＣ−３０体積％Ｃｏ系の超硬合金で構成されていた。アンビルロールのロール表面の物性を実施例２と同様にして測定した。測定結果を表２に示す。表２に示すアンビルロールのロックウェル硬さ（ＨＲＡ）は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）に換算すると約１０５０である。表面層の気孔率はほぼ０％であった。

【0061】

このアンビルロールと、実施例２で作製したダイカットロールとを用いて実施例２と同様のロータリーカッタを作製し、切断加工後の刃先におけるチッピングの有無を確認した。結果は表２に示すとおりであった。

【0062】

【表2】

【0063】

表２には、アンビルロールのロール表面を構成する硬質材のヤング率に対する、切断刃を構成する硬質材のヤング率の比を示している。また、表２には、アンビルロールのロール表面を構成する硬質材のロックウェル硬さに対する、切断刃を構成する硬質材のロックウェル硬さの比も示している。実施例２，３のロータリーカッタは、比較例５〜７よりも、チッピングの発生を十分に抑制できることが確認された。

【0064】

（比較例８）
市販されている超硬合金のビッカース硬さとヤング率の関係を図７に示す。図７には超硬合金における硬質相の粒子の大きさ及び用途毎にプロットの種類を変えて示している。図７に示されるデータの中には、一般耐摩耗用（ＣＩＳ ０１９Ｄ分類で、「ＶＦ−１０」，「ＶＦ−２０」，「ＶＦ−３０」，「ＶＦ−４０」に相当する。）の超硬合金のデータも含まれている（黒塗りの三角形のプロット）。また、耐摩耗及び耐衝撃用（ＣＩＳ ０１９Ｄ分類で「ＶＣ−４０」，「ＶＣ−５０」，「ＶＣ−６０」に相当する。）の超硬合金のデータも含まれている（×印のプロット）。図７にプロットされたデータのヤング率はいずれも４００ＧＰａを超えていた。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本開示によれば、耐摩耗性を有しつつ刃先のチッピングを抑制することが可能なアンビルロールが提供される。また、アンビルロールの耐摩耗性を維持しつつ刃先のチッピングを抑制できるロータリーカッタが提供される。さらに、アンビルロールの耐摩耗性を維持しつつ刃先のチッピングを抑制できるワークの切断方法が提供される。

【符号の説明】

【0066】

１０…アンビルロール、１２…ロール表面、１３…表面層、１４…母材、１５，２５…軸、２０…ダイカットロール、２１…中央部、２２…外縁部、２４…ロール表面、２６…切断刃、２６ａ…刃先、２７…ロール本体、４０…ワーク、４２…切断部材、４４…切り抜き部、１００…ロータリーカッタ。

【要約】

【課題】耐摩耗性を有するアンビルロールを備えつつ刃先のチッピングを抑制できるロータリーカッタを提供すること。
【解決手段】ロータリーカッタ１００は、切断刃２６を有するダイカットロール２０と、ロール表面１２が切断刃２６に対向するように配置されるアンビルロール１０とを備える。アンビルロール１０のロール表面１２は、超硬合金及びサーメットの少なくとも一方を含む硬質材で構成される。硬質材のヤング率は３００〜４００ＧＰａである。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】