(57)【要約】      （修正有）【課題】素材の違いによる熱膨張係数の差による、ガイドリングと刃との熱膨張による調整変動を生じさせず、切断不良や刃の損傷などを防止できるカッターロールを提供する。【解決手段】最外層より第１深さの段差で落ち込んだ一対の第１段差部２１と、第１深さより深い段差で落ち込んだ一対の第２段差部２２とを有する第１素材で形成される本体部２と、第１段差部に装着される第２素材で形成される第１基材４と、第２段差部に装着される第２素材で形成される第２基材６と、第１基材は本体部の最外層よりも高く突出しており、第１基材の間と最外層で形成される凹部７に装着される第３素材で形成されるカッター部材３と、第２基材の表面に設けられる第３素材で形成されるガイドリング５とを備え、第３素材は第１素材および第２素材よりも高い硬さを有し、第３素材は第１素材および第２素材よりも低い熱膨張係数を有し、カッター部材３は突出刃３１を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１素材で形成される円柱状の本体部であって、前記本体部の最外層より第１深さの段差で落ち込んだ一対の第１段差部と、前記第１深さより深い段差で落ち込んだ一対の第２段差部と、を有する本体部と、
前記一対の第１段差部に装着される、第２素材で形成されるリング形状の一対の第１基材と、
前記一対の第２段差部に装着される、第２素材で形成されるリング形状の一対の第２基材と、
前記一対の第１基材は、前記本体部の前記最外層よりも高く突出しており、前記一対の第１基材の間と前記最外層で形成される凹部に装着される第３素材で形成されるカッター部材と、
前記一対の第２基材の表面に設けられる第３素材で形成される一対のリング形状のガイドリングと、を備え、
前記第３素材は、前記第１素材および前記第２素材よりも、高い硬さを有し、
前記第３素材は、前記第１素材および前記第２素材よりも、低い熱膨張係数を有し、
前記カッター部材は、その表面から突出して切断対象物に押し切り圧力を付与する突出刃を有する、ロータリーカッター用カッターロール。
【請求項２】
前記第１素材および前記第２素材は、同一素材である、請求項１記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項３】
前記第１素材および前記第２素材のそれぞれの熱膨張係数は、１０．０〜１３．０×１０−６／Ｋであり、前記第３素材の熱膨張係数は、５．５〜７．０×１０−６／Ｋである、請求項１又は２記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項４】
前記ガイドリングは、前記カッター部材の表面より第１突出量で突出し、
前記突出刃は、前記カッター部材の表面より第２突出量で突出し、
前記第２突出量は、前記第１突出量よりも所定位置以内で大きく、前記所定値は、−５μｍ〜５μｍである、請求項１から３のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項５】
前記本体部は、所定の回転軸に基づいて回転可能であり、
前記本体部に装着された、前記第１基材、前記第２基材、前記カッター部材および前記ガイドリングにより構成される全体が、前記本体部の回転に合わせて回転し、
前記突出刃は、前記第１突出量と前記第２突出量との差分量によって、前記切断対象物へ押し切り圧力を付与する、請求項４記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項６】
前記第１突出量と前記第２突出量との差分量は、前記ガイドリングの第１突出量の調整に基づいて、調整可能である、請求項５記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項７】
前記本体部の前記凹部に、前記本体部端面から、前記カッター部材が嵌めこまれ、
前記本体部の一対の第１段差部のそれぞれに、前記本体部の両端のそれぞれから、前記一対の第１基材のそれぞれが嵌めこまれ、
前記本体部の一対の第２段差部のそれぞれに、前記本体部の両端のそれぞれから、前記一対の第２基材のそれぞれが嵌めこまれ、
前記一対の第２基材のそれぞれの表面に、前記一対のガイドリングのそれぞれが嵌めこまれて、形成される、請求項１から５のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項８】
前記回転軸から、前記カッター部材の底面までの距離をＸ１とし、前記回転軸から前記ガイドリングの底面までの距離をＸ２とする場合に、
Ｘ１  ＜    Ｘ２
の関係を有する、請求項１から７のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項９】
前記突出刃の高さをＨ１、前記カッター部材であって、前記突出刃を除く厚みをＨ２、前記ガイドリングの厚みをＨ３と、定義する場合に、
（関係式１）Ｈ１＜Ｈ３＜（Ｈ１＋Ｈ２）
更に好ましくは、
（関係式２）（Ｈ２＋０．２×Ｈ１）≦Ｈ３≦（Ｈ２＋０．８×Ｈ１）
が、成立する、請求項１から８のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項１０】
前記第１突出量と前記第２突出量と、の差分量は、切断稼動前に所定値に調整され、
切断稼動開始後での所定の稼動温度範囲における前記差分量は、一定範囲に収まる、請求項１から９のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項１１】
前記稼動温度範囲は、１０℃以上５０℃以下である、請求項１０記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項１２】
前記差分量の前記一定範囲は、１０℃以上５０℃以下の前記稼動温度範囲においては、０．５μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下である、請求項１１記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項１３】
前記第１突出量と前記第２突出量と、の差分量は、切断稼動前に所定値に調整され、
切断稼動開始後においての、前記カッター部材の稼働時間範囲での前記差分量は、一定範囲に収まる、請求項１から１２のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項１４】
前記第１突出量の熱膨張による変化および前記第２突出量の熱膨張による変化のそれぞれは、前記ガイドリングおよび前記カッター部材のそれぞれの熱膨張に加えて、前記本体部、前記第１基材および前記第２基材の熱膨張に依存する、請求項１から１３のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロール。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか記載のロータリーカッター用カッターロールと、前記カッターロールと対になって対向する位置に設けられて、前記突出刃の押し切り圧力を受けるアンビルロールと、を備える、ロータリーカッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージであるアンビルロールの上を通過する切断対象物を、回転体に設けられた刃の押し付けによる押し切りで所定形状に切断するロータリーカッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの筒状の回転体が相互に対向して、回転する間を通過する切断対象物を切断するロータリーカッターが、様々な場面で用いられる。このようなロータリーカッターは、円柱状のアンビルロール（表面は滑らかな曲面状態である）と、これと対向する表面の一部に刃を有するカッターロールとの組み合わせで構成される。カッターロールとアンビルロールとが相互に対向してそれぞれが逆方向に回転し、その間を切断対象物を通過させる。このとき、カッターロールの表面に設けられた刃が、アンビルロールの表面に押し付けられることで、刃は切断対象物へ圧力を付与する。この圧力の付与によって、いわゆる押し切りを行って、ロータリーカッターは、通過する切断対象物を、刃の形状に合わせた所定形状で切断する。
【０００３】
例えば、紙や布などが、切断対象物としてアンビルロールの上を通過する。カッターロールの有する刃は、所定形状を有しており、アンビルロールの上での切断対象物の通過と刃との対向によって、刃の所定形状に合わせて、切断対象物が切断される。例えば、紙や布などの一部を所定形状にくりぬくように切断したい場合には、カッターロールの回転する本体の表面に、くりぬきたい所定形状の刃が設けられる。この刃の所定形状に合わせて、カッターロールは、切断対象物の所定位置を、所定形状にくりぬくように切断する。
【０００４】
このように、切断対象物を通過させると共に回転体であるカッターロールの刃の圧力を受けるアンビルロールとセットで、押し切りを行うロータリーカッターは、幅広い分野で利用されている。紙や布などが切断対象物として、紙や繊維などを使用したおむつやサニタリー用品、布製品であるバッグやマスクなどの所定部材を、カッターロールの回転によって、次々と切断していく。
【０００５】
ここで、切断対象物は、紙や布など様々であるが、刃をアンビルロールに押し付けることで押し切りするので、カッターロールの刃は、硬さの高い素材が用いられる。例えば、硬さが非常に高い超硬合金などが刃の素材として用いられる。一方、カッターロールは、回転体となる本体部を有しているが、超硬合金は高価な素材であるので、切断対象物と直接接触して圧力をかける必要のない本体部は、安価な素材で形成される必要がある。例えば、鉄などの安価な金属素材が用いられる。
【０００６】
カッターロールは、本体部から突出している刃を、アンビルロールに押し当てることで切断対象物を切断していく。このとき、カッターロールであるので、本体部は回転するのに合わせて、刃の部分もこの回転につれてアンビルロールの上を回転しながら通過する。このため、アンビルロールに対して刃の押し当て圧力が最適であることが、アンビルロールの上を通過する切断対象物の切断には重要である。
【０００７】
すなわち、アンビルロールに刃が接触する際に、どの程度の接触圧力を有するかの調整が必要である。刃がアンビルロールに対して突出しすぎている場合には、刃がアンビルロールに強く接触しすぎることになり、刃先が破損してしまう問題が生じる。刃先が破損してしまえば、当然ながら、カッターロールは、切断対象物を確実に切断できなくなる（切断不良を生じさせる）。特にカッターロールを用いる製造工程は、非常に長い切断対象物を次々とカッターロールに送り込み、次々と高速に切断することを求めている。このような状況で、刃先の破損によって切断不良が生じると、前後の製造工程までにも影響を与え、効率よい製品製造が困難となる。
【０００８】
一方、刃のアンビルロールに対する突出量が小さすぎる場合には、刃先が破損する恐れは無いものの、押し当て圧力が弱すぎて、切断対象物を十分に切断できない問題を生じさせる。
【０００９】
このように、カッターロールでは、刃のアンビルロールへの押し当て圧力を決定する、刃の突出量の調整が非常に重要である。加えて、この突出量の調整は非常に微妙である。一方、カッターロールは、アンビルロールの上を回転するので、回転体である本体部から刃のみが突出しているだけでは、本体部の回転軸でしか調整できないとすると、この微妙な突出量の調整は難しく、刃先の破損や刃の圧力不足などがランダムに発生してしまうことになりかねない。
【００１０】
このため、一般的なカッターロールは、回転体の端部にガイドリングが設けられ、ガイドリングがアンビルロールに対向しながら回転体が回転する。ガイドリングは回転体の端部の回転方向全周に設けられているので、ガイドリングはカッターロールの回転において、常にアンビルロールと接触した状態を維持できる。
【００１１】
このため、ガイドリングの突出量と刃の突出量との差分が、刃のアンビルロールに対する突出量（押し当て圧力）を決定できる。多くのカッターロールは、このガイドリングを調整することで、刃のアンビルロールに対する突出量（押し当て圧力）を、調整している。このガイドリングも、アンビルロールと接触しながら回転するので、刃と同様に、超硬合金が用いられる。
【００１２】
このように、回転しながらアンビルロールを通過する切断対象物を切断するカッターロールは、鉄などの安価な素材で形成される本体部と、硬さの高い超硬合金で形成されるガイドリングと刃と、を有している。
【００１３】
しかしながら、本体部を形成する鉄と、刃やガイドリングを形成する超硬合金とは、熱膨張係数が大きく異なる。例えば、本体を形成する鉄材として多く用いられるクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ材）は、熱膨張係数が約１１．２×１０−６／Ｋ程度と大きく、刃先やガイドリングを形成するＷＣ−１５質量％Ｃｏの超硬合金は、約６．０×１０−６／Ｋ程度と小さい。
【００１４】
カッターロールは、大量生産を必要とする工場での製造工程の一部で連続的に用いられるので、稼動時間が長くなればどうしても熱を持つようになってしまう。この熱を持つようになることで、カッターロールは、上述の熱膨張係数に従って膨張していくことになる。このとき、上述の通り、鉄を素材とする本体部と、超硬合金を素材とする刃とガイドリングとでは、異なる膨張を生じさせることになる。この結果、刃のアンビルロールに対する突出量が変化してしまうこともありえる。
【００１５】
一方で、カッターロールの全てを鉄で形成してしまうと、刃やガイドリングの硬さや強度が不十分となり、十分な切断性能を発揮できない。当然に、鉄製では、錆などの耐久性の弱さの問題も有することになる。逆に、カッターロールの全てを超硬合金で形成すると、当然に高価となる上、超硬合金の加工には困難が伴い、製造コストが材料費および加工費の面で増加してしまう。さらに装置重量が大幅に増加するという弊害も生じる。これらは現実的ではない。
【００１６】
以上のことから、多くのロータリーカッターに用いられるカッターロールは、超硬合金を使うべき部分と鉄などで済ませる部分とに分けて構成されることが多い。しかしながら、このような異なる素材で構成することで、上述のような熱膨張係数の違いによる問題が生じることが多い。このため、この熱膨張係数の問題を様々な方向性から解消しようとする技術が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１−０９７６００号公報
【特許文献２】特開２００６−２３９８１５号公報
【特許文献３】特開２００１−０３８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１は、切断稼動を行う工具や金型を含め、周囲温度を一定に保って稼動を行う技術を開示している。この結果、熱膨張による切断時の不具合を生じさせないことを実現しようとしている。
【００１９】
しかしながら、温度を均一にそろえるためには、周囲環境の制御や装置の制御が必要となったり、切断工程を行うのに、温度制御された室内で行わなければならなかったりするなどの問題がある。可動開始直後と、安定可動時の温度変化にも対応できない。大量生産で低コストの切断作業が求められる状況下では、現実的な解ではない。
【００２０】
特許文献２は、アンビルロールとカッターロールとの組み合わせによるロータリーカッターであり、ガイドリングとなるベアラー部に溝を入れて、稼動によってロータリーカッターの温度が上昇する際の放熱を促進させて、熱膨張の影響を抑えようとする技術を開示する。
【００２１】
しかしながら、放熱を促進させるだけでは、熱膨張係数の違いを吸収できるには不十分であり、本体部での熱膨張と、刃とガイドリングでの熱膨張と、の違いによって、刃の突出量の最適な調整が、稼動の進行に従ってずれてしまう問題は残っている。特に、刃の形状が複雑になると、刃とガイドリングの基材である鉄などの本体部の熱膨張によって、結果的に刃の熱膨張とガイドリングの熱膨張とが異なってしまい、ガイドリングによって定められていた最適な刃の突出量が、稼動の進行に伴い狂ってしまう問題も生じる。このため、特許文献２でも、稼動時間の進み具合によって、切断不良を生じたり、刃の損傷を生じたりする問題が残る。
【００２２】
特許文献３は、熱膨張の問題を生じさせないようにするために、回転体の内部に冷媒を通過させる技術を開示する。冷媒を通過させることで、ロータリーカッターの熱上昇を抑える方向で対応しようとする技術である。
【００２３】
しかしながら、冷媒を通すためには、ロータリーカッターの構造が複雑になる上、冷媒を循環させる循環路、熱を持った冷媒を冷却する冷却装置など、ロータリーカッター以外の装置も必要となってしまう問題がある。当然にコストが掛かる上、製造工程のラインに設置する際の制約も多くなり、汎用性がない問題もある。もちろん、冷媒を循環させたとしても、装置内に「温度勾配」はどうしても発生するために、突出量を適正に制御できるとは限らない。また、稼動時間の長短によっては、発熱を抑えきれないこともあり、熱膨張による不具合は生じかねない。
【００２４】
以上のように、従来技術によるアプローチは、いずれも根本的な解決を図ることができない問題があった。
【００２５】
本発明は、超硬合金で形成される刃とガイドリングと、鉄などで形成される本体部と、で構成され、部材のそれぞれがはめ込みによって組み上げられて製造されるカッターロールであって、素材の違いによる熱膨張係数の差による、ガイドリングと刃との熱膨張による調整変動を生じさせず、切断不良や刃の損傷などを防止できるカッターロール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】
【００２６】
上記課題に鑑み、本発明のカッターロールは、第１素材で形成される円柱状の本体部であって、本体部の最外層より第１深さの段差で落ち込んだ一対の第１段差部と、第１深さより深い段差で落ち込んだ一対の第２段差部と、を有する本体部と、一対の第１段差部に装着される、第２素材で形成されるリング形状の一対の第１基材と、一対の第２段差部に装着される、第２素材で形成されるリング形状の一対の第２基材と、一対の第１基材は、本体部の最外層よりも高く突出しており、一対の第１基材の間と最外層で形成される凹部に装着される第３素材で形成されるカッター部材と、一対の第２基材の表面に設けられる第３素材で形成される一対のリング形状のガイドリングと、を備え、第３素材は、第１素材および第２素材よりも、高い硬さを有し、第３素材は、第１素材および第２素材よりも、低い熱膨張係数を有し、カッター部材は、その表面から突出して切断対象物に押し切り圧力を付与する突出刃を有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のカッターロールは、カッターロールを構成する部材の構造によって、ガイドリングの熱膨張と刃の熱膨張との差分を、所定値以下に抑えて、ガイドリングを基準とした刃の突出量の変動を、所定以下に抑えることができる。この結果、稼動開始直後で温度が低いときでも、稼動時間が経過して温度が高くなったときでも、刃の突出量（すなわち、切断対象物への圧力）の変動を、所定幅に抑えて、切断不良を防止できる。当然ながら、刃の損傷も防止できる。
【００２８】
この結果、アンビルロールとセットで用いられるロータリーカッターと成る場合に、長時間の切断稼動にも耐えることができ、切断不良の発生を抑えて、高い精度での切断性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の参考技術におけるカッターロールの正面図である。
【図２】本発明の参考技術におけるカッターロールの組み立てを説明する模式図である。
【図３】本発明の参考技術におけるロータリーカッターの正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるカッターロールの正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるカッターロールの組み立てを示す正面図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるカッターロールの組み立てを示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるカッターロールの側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１におけるロータリーカッターの正面図である。
【図９】本発明の実施の形態１におけるアンビルロールの他のパターンを示す正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における、稼動温度範囲での、第１突出量、第２突出量との熱膨張による変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態２における刃先突出量を定義する模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における温度差と差分量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の第１の発明に係るロータリーカッター用カッターロールは、第１素材で形成される円柱状の本体部であって、本体部の最外層より第１深さの段差で落ち込んだ一対の第１段差部と、第１深さより深い段差で落ち込んだ一対の第２段差部と、を有する本体部と、一対の第１段差部に装着される、第２素材で形成されるリング形状の一対の第１基材と、一対の第２段差部に装着される、第２素材で形成されるリング形状の一対の第２基材と、一対の第１基材は、本体部の最外層よりも高く突出しており、一対の第１基材の間と最外層で形成される凹部に装着される第３素材で形成されるカッター部材と、一対の第２基材の表面に設けられる第３素材で形成される一対のリング形状のガイドリングと、を備え、第３素材は、第１素材および第２素材よりも、高い硬さを有し、第３素材は、第１素材および第２素材よりも、低い熱膨張係数を有し、カッター部材は、その表面から突出して切断対象物に押し切り圧力を付与する突出刃を有する
【００３１】
この構成により、ガイドリングにおける熱膨張による突出量とカッター部材における熱膨張による突出刃の突出量と、の差分量の変化が一定範囲に抑えられる。
【００３２】
本発明の第２の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１の発明に加えて、第１素材および第２素材は、同一素材である。
【００３３】
この構成により、ガイドリングにおける熱膨張による突出量とカッター部材における熱膨張による突出刃の突出量と、の差分量の変化がより減少できる。
【００３４】
本発明の第３の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１又は第２の発明に加えて、第１素材および第２素材のそれぞれの熱膨張係数は、１０．０〜１３．０×１０−６／Ｋであり、第３素材の熱膨張係数は、５．５〜７．０×１０−６／Ｋである。
【００３５】
この構成により、熱膨張係数の相違に合わせた、突出量の差分量を調整できる。
【００３６】
本発明の第４の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、ガイドリングは、カッター部材の表面より第１突出量で突出し、突出刃は、カッター部材の表面より第２突出量で突出し、第２突出量は、第１突出量よりも所定位置以内で大きく、所定値は、−５μｍ〜５μｍである。
【００３７】
この構成により、突出刃が、丁度よい押し切り圧力を、切断対象物に与えることができる。突き出し量がマイナスというのは、ガイドリングが突出刃よりも突出した状態である。切断対象物が低い押し切り圧力で切断できる場合、２層以上の材質を重ねている場合、完全に切断しないハーフカットを行なうなどの場合には、突き出し量がマイナスをとりうる。繊維、紙、不織布などの切断においては、突き出し量が０．５〜５μｍが好ましい。
【００３８】
本発明の第５の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第４の発明に加えて、本体部は、所定の回転軸に基づいて回転可能であり、本体部に装着された、第１基材、第２基材、カッター部材およびガイドリングにより構成される全体が、本体部の回転に合わせて回転し、突出刃は、第１突出量と第２突出量との差分量によって、切断対象物へ押し切り圧力を付与する。
【００３９】
この構成により、カッターロールは、突出刃による押し切り圧力で、切断対象物を押し切ることができる。
【００４０】
本発明の第６の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第５の発明に加えて、第１突出量と第２突出量との差分量は、ガイドリングの第１突出量の調整に基づいて、調整可能である。
【００４１】
この構成により、調整が困難なカッター部材に代わって、ガイドリングが、第１突出量と第２突出量との差分量を容易に調整できる。
【００４２】
本発明の第７の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１から第６のいずれか記載の本体部の凹部に、本体部の表面から、カッター部材が嵌めこまれ、本体部の一対の第１段差部のそれぞれに、本体部の両端のそれぞれから、一対の第１基材のそれぞれが嵌めこまれ、本体部の一対の第２段差部のそれぞれに、本体部の両端のそれぞれから、一対の第２基材のそれぞれが嵌めこまれ、一対の第２基材のそれぞれの表面に、一対のガイドリングのそれぞれが嵌めこまれて、形成される。
【００４３】
この構成により、カッターロールが、容易且つ確実に組み上げられる。
【００４４】
本発明の第８の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１から第６のいずれかの発明に加えて、回転軸から、カッター部材の底面までの距離をＸ１とし、回転軸からガイドリングの底面までの距離をＸ２とする場合に、
Ｘ１  ＜    Ｘ２
の関係を有する。
【００４５】
この構成により、第１突出量と第２突出量との差分量は、カッターロールが熱変化に伴う熱膨張によっても、一定範囲に収まるようになる。
【００４６】
本発明の第９の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１から第８のいずれかの発明に加えて、突出刃の高さをＨ１、カッター部材であって、突出刃を除く厚みをＨ２、ガイドリングの厚みをＨ３と、定義する場合に、（関係式１）Ｈ１＜Ｈ３＜（Ｈ１＋Ｈ２）、更に好ましくは、（関係式２）（Ｈ２＋０．２×Ｈ１）≦Ｈ３≦（Ｈ２＋０．８×Ｈ１）、が、成立する。
【００４７】
この構成により、稼働時間の経過に伴っても、突出量の差分量が一定範囲に収まるようになる。
【００４８】
本発明の第１０の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、第１突出量と第２突出量と、の差分量は、切断稼動前に所定値に調整され、切断稼動開始後での所定の稼動温度範囲における差分量は、一定範囲に収まる。
【００４９】
この構成により、カッターロールが切断稼動によって熱をもって熱膨張しても、第１突出量と第２突出量との差分量が一定範囲に収まるので、稼動が進んで熱をもっても、カッターロールはその切断性能を低下させない。
【００５０】
本発明の第１１の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１０の発明に加えて、稼動温度範囲は、１０℃以上５０℃以下である。
【００５１】
この構成により、通常の切断工程を必要とする製造工程で、カッターロールの切断性能が低下することが減少する。
【００５２】
本発明の第１２の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１１の発明に加えて、差分量の一定範囲は、１０℃以上５０℃以下の稼動温差分量の一定範囲は、１０℃以上５０℃以下の稼動温度範囲においては、０．５μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下である。
【００５３】
この構成により、通常の切断工程を必要とする製造工程で、カッターロールの切断性能が低下することが減少する。
【００５４】
本発明の第１３の発明に係るロータリーカッター用カッターロールでは、第１から第１２のいずれかの発明にくわえて、第１突出量と第２突出量と、の差分量は、切断稼動前に所定値に調整され、切断稼動開始後においての、カッター部材の稼働時間範囲での差分量は、一定範囲に収まる。
【００５５】
この構成により、カッターロールは、必要な稼働時間において、その突出刃の突出量の最適範囲を維持でき、切断性能を低下させにくい。
【００５６】
以下、図面を用いながら実施の形態について説明する。
【００５７】
（実施の形態１）
【００５８】
（参考技術の説明）
まず、ロータリーカッター用カッターロール（以下、「カッターロール」という）の参考技術を説明する。図１は、本発明の参考技術におけるカッターロールの正面図である。図２は、本発明の参考技術におけるカッターロールの組み立てを説明する模式図である。なお、図１、図２に示されるカッターロールは、カッターロールを正面から見ている状態を示しているので、４つの角部の構成が同様である。このため、同じ要素への符号の表示を省略しているが、４つの角部のそれぞれにおいて１０１〜１０５等の符号と同じ形状の要素は、１０１〜１０５等で説明される要素と同等の要素である。
【００５９】
図１は、図２の組み立ての結果組みあがったカッターロール１００を示している。カッターロール１００は、筒状の本体部１０１を、その基本部材として備えている。本体部１０１は、カッターロール１００の芯材となる。本体部１０１は、鉄や鉄系合金などの第１素材で形成される筒状の部材であって、回転軸１１０に基づいて、回転可能である。また、図２より明らかな通り、本体部１０１は、段差が幾つも設けられた形状を有している。
【００６０】
本体部１０１は、本体部１０１の両端のそれぞれに、一対の第１段差部１３０、一対の第２段差部１３１、一対の第３段差部１３２を有している。すなわち、本体部１０１は、段々形状を有した筒状の部材である。本体部１０１に、カッター部材１０２が側面から嵌めこまれ、次に第１基材１０４が側面から嵌め込まれる。
【００６１】
更に、本体部１０１の側面から、ガイドリング１０５が嵌め込まれる。ここで、カッター部材１０２は、図１、図２では、凹部１３４に嵌め込まれた部分のみを示しているが、第１基材１０４によって凹部が形成されてカッター部材１０２がこの凹部に嵌め込まれる。凹部にはめ込まれるというのは構造の説明上のことであり、後述のように製造上は、カッター部材１０２〜第１基材１０４〜ガイドリング１０５の順で嵌め込まれる。
【００６２】
カッター部材１０２は、その表面に突出する突出刃１０３を備えている。カッター部材１０２は、突出刃１０３を切断対象物に押し当てることで、圧力を付与して押し切りで切断する。
【００６３】
また、一対の第１段差部１３０のそれぞれに、一対の第１基材１０４のそれぞれが、本体部１０１の両端のそれぞれから嵌め込まれる。第１基材１０４は、本体部１０１の筒状にあわせたリング形状を有しており、第１段差部１３０も筒状となっているので、この筒状の第１段差部１３０に、リング形状の一対の第１基材１０４のそれぞれが両側から嵌め込まれる。
【００６４】
一対の第１基材１０４のそれぞれが両側からはめ込まれると、次に、一対の第２段差部１３１のそれぞれに、一対のガイドリング１０５のそれぞれが嵌め込まれる。ガイドリング１０５も、筒状の本体部１０１に合わせてリング形状を有しており、第２段差部１３１に嵌め込まれるようにして装着される。ガイドリング１０５が装着されると、第３段差部１３２は、そのままカッターロール１００の両端に残り、回転軸１１０で回転させるための駆動装置への実装などに用いられる。
【００６５】
ここで、本体部１０１は、鉄や鉄合金などの第１素材で形成される。第１基材も、鉄や鉄合金の第１素材や同様の素材である第２素材で形成される。一方、カッター部材１０２とガイドリング１０５のそれぞれは、第１素材および第２素材とは異なる第３素材で形成される。第３素材は、超硬合金などの素材であり、第１素材および第２素材よりも硬さが高い。一方、第３素材は、第１素材および第２素材よりも低い熱膨張係数を有している。
【００６６】
なお、第１素材および第２素材のそれぞれは、鉄鋼材料である、クロムモリブデン鋼、ＳＮＣＭ材、ＳＣ材、ＳＵＪ材などが用いられることが適当である。一方、第３素材としては、ＷＣ＋Ｃｏ系超硬合金、ＷＣ＋Ｎｉ系超硬合金、あるいはこれらにＣｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなどの炭化物や、金属バインダーを足した超硬合金が用いられることが適当である。
【００６７】
ガイドリング１０５およびカッター部材１０２（突出刃１０３）が、カッターロールと対になるアンビルロールに接触しながら回転して、切断対象物を切断する。このため、耐久性はもちろん、切断能力を確保するためにも、ガイドリング１０５およびカッター部材１０２（突出刃１０３）は、超硬合金などの硬さの高い素材で形成される。
【００６８】
一方、第３素材となる超硬合金は、その熱膨張係数が低い。例えば、５．５〜７．０×１０−６／Ｋ（代表的な素材の場合には６．０×１０−６／Ｋ）程度である。一方鉄や鉄合金などの低コストの第１素材や第２素材は、１０．０〜１３．０×１０−６／Ｋ（代表的な素材の場合には１１．２×１０−６／Ｋ）程度の熱膨張係数を有しており、熱膨張係数は、相対的に高い。
【００６９】
図１の矢印Ａ，矢印Ｂは、それぞれカッターロール１００の熱膨張方向を示している。カッターロール１００は、対となるアンビルロールと組み合わされてロータリーカッターとして使用される。ロータリーカッターとして使用される稼動時間において、カッターロール１００は、熱を持つようになり、その温度が上昇する。この結果、カッターロール１００は、矢印Ａ、矢印Ｂに示されるように、カッターロール回転軸を中心に径方向に熱膨張する。なお、カッターロールの長さ方向（図横方向）への膨張は、切断に直接関係しないので考慮しない。ここで、ガイドリング１０５の部分では、熱膨張係数の高い第１素材の径方向の長さは、回転軸１１０を基準とすると短い。一方、カッター部材１０２の部分では、熱膨張係数の高い第１素材（あるいは第２素材）の断面方向の長さは、回転軸１１０を基準とすると長い。
【００７０】
このため、矢印Ａで示されるガイドリング部分の熱膨張による突出量は、矢印Ｂで示されるカッター部材１０２部分の熱膨張による突出量よりも小さくなる。このため、稼動時間が進んで、カッターロール１００の温度が上がるにつれて、突出刃１０３のガイドリング１０５に対しての突出量が、稼動開始時（開始前）よりも大きくなってしまう。
【００７１】
こうなると、稼働中に突出刃１０３のアンビルロールに対する相対的な突出量が大きくなってしまう。
【００７２】
カッターロール１００は、図３に示されるように対となるアンビルロールと組み合わされてロータリーカッターを形成する。図３は、本発明の参考技術におけるロータリーカッターの正面図である。カッターロール１００にアンビルロール２００が接触するように組み合わされて、双方が回転して、その接触面（アンビルロール２００の表面２０１）を、切断対象物が通過する。この通過する切断対象物を、カッターロール１００の突出刃１０３がアンビルロール２００の表面２０１に押し当て圧力を付与することで、切断対象物を押し切りする。
【００７３】
このとき、ガイドリング１０５は、カッターロール１００の両端か近い位置でアンビルロール２００に接触して、カッターロール１００の表面１０８とアンビルロール２００の表面２０１との距離を決める。
【００７４】
この表面１０８と表面２０１との距離は、すなわち、突出刃１０３の表面２０１との距離、すなわち押し当て圧力を決定できる。ロータリーカッター３００では、カッターロール１００のガイドリング１０５によって、突出刃１０３の表面２０１への突出量が、稼動前に最適に調整される。すなわち、ロータリーカッターでの切断稼動開始前に、ガイドリング１０５の突出量の調整によって、突出刃１０３の最適な突出量が調整されている。最適な突出量とは、アンビルロール２００の表面２０１への付与圧力、すなわち通過する切断対象物への付与圧力が最適となる状況である。図１の差分量１２０は、このガイドリング１０５と突出刃１０３の突出量の相対的な差分を示すものである。
【００７５】
稼動開始前に、切断に最適なガイドリング１０５を基準とする突出刃１０３の突出量が調整されている場合には、稼動開始後に上述のようにカッターロール１００が熱を持つことで、突出刃１０３の相対的な突出量が大きくなってしまう。こうなると、突出刃１０３のアンビルロール２００の表面２０１への付与圧力が大きくなりすぎて、例えば鉄材よりも硬さの高い反面で靱性の低い突出刃１０３は、欠けてしまうことがある。こうなれば、当然に切断不良が生じてしまう。大量生産の製造現場では、非常にデメリットが高い。
【００７６】
一方、稼動中の温度上昇による突出量増加を考慮して、稼動前の突出刃１０３のガイドリング１０５を基準とした突出量を少なめにすると、稼動開始後に切断不良が生じてしまい、一定の稼動（暖機運転、デモ運転）時間を経てからでないと、本稼動としてロータリーカッター３００が使用できない問題もある。
【００７７】
稼動前、稼動中のいずれに合わせるにしても、矢印Ａ、矢印Ｂで示されるように、カッター部材１０２での熱膨張とガイドリング１０５での熱膨張が大きく相違することで、切断不良や突出刃１０３の損傷などが生じてしまう。
【００７８】
（全体概要）
本発明の実施の形態１は、参考技術で説明した問題点を解消するものである。カッターロールは、図２で説明したように心材となる本体部の両端側から、必要な部材を嵌め込んで形成する必要がある。このために、ガイドリングやカッター部材を挿入するための凹部を形成する基材などを両端から嵌め込んで形成する必要がある。すなわち、この両端から嵌め込んで形成しなければならない前提で、参考技術で説明した問題点を解決する必要がある。
【００７９】
図４は、本発明の実施の形態１におけるカッターロールの正面図である。図５は、本発明の実施の形態１におけるカッターロールの組み立てを示す正面図である。なお、図５においてはカッター部材３を図面下部のみに記載しているが、上部にも同様の部材はある。一対の第１部材により形成される凹部７を示すために上部にはあえて記載していない。上部に点線で表した中央部の径が小さく、左右の第１部材によって形成される部分が凹部７である。図６は、本発明の実施の形態１におけるカッターロールの組み立てを示す斜視図である。なお、図６は、向かって右側の第１基材、第２基材、ガイドリングを嵌め込んでおり、左側のカッター部材、第１基材、第２基材、ガイドリングを嵌め込む前の状態の模式図である。
【００８０】
なお、図２と同様に、図５は、組み立ての状況を正面から見た状態であり、図４と対照させやすいように示しているが、各部材は、リング形状を有しており、リング形状の部材が、本体部２の両端から嵌めこまれてカッターロール１が組み立てられる。これは、図６により、分かりやすく示されるものである。
【００８１】
図７は、本発明の実施の形態１におけるカッターロールの側面図である。図７の側面図に示されるように、リング形状の部材が嵌めこまれて、カッターロール１の側面（断面）は、円形である。
【００８２】
カッターロール１は、本体部２、カッター部材３、一対の第１基材４、一対の第２基材６、一対のガイドリング５を備えている。図４、図５において、カッターロール１は、４隅に同様の構造と部材（第１基材４、第２基材６、ガイドリング５）を有しているが、見易さのために、符号の付与は省略している。符号は、図４、図５の右上の部分のみに付与している。
【００８３】
本体部２は、鉄や鉄合金などの第１素材で形成される円柱状の部材であり、図４、図５より明らかな通り、段々とした段差を有している。具体的には、本体部２は、その最外層より第１深さの段差で落ち込んだ第１段差部２１と、第１深さより深い段差で落ち込んだ第２段差部２２と、更に深い段差で落ち込んだ第３段差部２３を、備えている。これら第１段差部２１は、本体部２の両端に一対で設けられ（図４では、正面からの見た目を分かりやすくするために、４箇所あるように見えるが、実際には、図７のように本体部２は円筒状であり、後述の第１基材４などはリング形状を有しているので、第１基材４などを嵌めこむ場所となる第１段差部２１、第２段差部２２、第３段差部２３は、本体部２の両側（必ずしも端部に限定されるわけではない）に一対で設けられる。
【００８４】
カッター部材３は、超硬合金などの硬さの高い第３素材で形成され、後述する一対の第１基材４が、本体部２の両側から第１段差部２１に嵌めこまれて形成される、本体部２の表面の凹部７に嵌め込まれる。実際のカッターロール１の製造においては、本体部２の表面の凹部７は、本体部２の両側に設けられる一対の第１段差部２１より突出した最外層に設けられる。このため、最初に、この最外層に、カッター部材３が嵌めこまれるか、片方の第１部材を嵌め込んだ後にカッター部材３が装着される。
【００８５】
円筒状のカッター部材３が、本体部２の側面から嵌め込まれる。その後に、後述するように、第１基材４などが、本体部２の側面から嵌め込まれる。このようにして、図４に示される、実施の形態１におけるカッターロールが構成される。
【００８６】
一対の第１基材４のそれぞれは、鉄や鉄合金などの第２素材で形成されるリング形状の部材であり、図５のように、本体部２の両側から、第１段差部２１にはめ込まれることで装着される。装着後は、図４に示されるように、第１段差部２１に嵌めこまれて、この第１段差部２を埋める。
【００８７】
一対の第２基材６のそれぞれは、鉄や鉄合金などの第２素材で形成されるリング状の部材である。第１基材４と同様に、本体部２に形成されている第２段差部２２に、本体部２の両側から、リング形状である第２基材６が嵌めこまれて、一対の第２基材６のそれぞれが、一対の第２段差部２２のそれぞれに装着される。この第２基材６は、参考技術では設けられなかったものであり、この第２基材６の上（外層）に、後述のガイドリング５が装着される。
【００８８】
なお、第１基材４で用いられる第２素材と第２基材６で用いられる第２素材とは、同じ素材であってもよいし、異種の素材であってもよい。要は、第３素材との区別を明確にするために、第２素材として定義しているだけである。また同様に、第１素材と第２素材とも、同じ素材であってもよいし、異種の素材であってもよい。第１素材、第２素材は、要は、硬さおよび熱膨張係数で大きく異なる第３素材との区別を明確にするための定義である。すなわち、本体部２、第１基材４および第２基材６の全てが同じ素材であってもよいし、一部が同じ素材であってもよいし、それぞれ異なる素材であってもよい。
【００８９】
なお、第２基材６は焼き嵌めや冷やし嵌めで本体部２に固定されていてもよいし、ロールの長さ方向からのボルト締めなどの手段にて固定してもよい。後述のガイドリングをさらに嵌め込むことを考えると、両方の手段で第２基材と本体部を固定することが最もよい。
【００９０】
第２基材６が装着されると、第２基材６の表面に、第３素材で形成されるリング形状のガイドリング５が、同様に本体部２の両側から嵌め込まれる。ガイドリング５は、第３素材で形成される。図５は、はめ込みの様子を示している。はめ込まれると、図４のように、第２基材６の上（外層）に、ガイドリング５が装着される。図４で見ると、円筒状の本体部２の外に、第２基材６が露出しており、その外層に、ガイドリング５が露出している。またガイドリング５より僅かに、突出刃３１が突出していることが分かる。
【００９１】
以上のように、本体部２にカッター部材３が嵌めこまれ、本体部２の一対の第１段差部２１のそれぞれに、本体部２の両側のそれぞれから一対の第１基材４のそれぞれが嵌めこまれ、次いで、本体部２の一対の第２段差部２２のそれぞれに、本体部２の両側のそれぞれから一対の第２基材６のそれぞれが嵌めこまれ、最後に、一対の第２基材のそれぞれの表面に、本体部２の両側のそれぞれから一対のガイドリング５が嵌めこまれて、実施の形態１のカッターロール１が製造される。
【００９２】
図５における矢印は、この、それぞれの部材の嵌め込みを示している。
【００９３】
図４を図１と比較すればわかる通り、実施の形態１におけるカッターロール１は、ガイドリング５の下方（内層）に、第２基材６を備えている。また、カッター部材３は、カッター部材３の表面から突出して、対となるアンビルロールの表面（切断対象物）に押し切り圧力を付与する突出刃３１を備えている。
【００９４】
図４に記載の破線と破線の差分を示す差分量１２は、ガイドリング５と突出刃３１の突出量との差分を示している。この差分量１２が、最適に調整されることで、突出刃３１が、切断対象物に最適な押し切り圧力を付与できる。
【００９５】
ガイドリング５およびカッター部材３（突出刃３１も含めて）は、第３素材で形成される。第３素材は、超硬合金などの硬さの高い素材である。第３素材は、第１素材および第２素材よりも、高い硬さを有している。また第３素材は、第１素材および第２素材よりも、低い熱膨張係数を有する。カッター部材３は、突出刃３１を用いて切断対象物を切断するので、高い硬さの第３素材で形成されることを必要とする。ガイドリング５は、アンビルロールと接触して、カッターロール１とアンビルロールとの距離を調整しつつ、回転の際に接触し続けるので、やはり高い硬さの第３素材を必要とする。このため、ガイドリング５とカッター部材３は、第３素材で形成される。
【００９６】
なお、ガイドリング５とカッター部材３を形成するそれぞれの第３素材は、同一の素材であってもよいし、異なる素材であってもよい。第３素材との定義は、第１素材および第２素材と、その硬さおよび結果としての熱膨張係数が異なることを定義するものであり、素材の物性を厳密に限定するものではない。
【００９７】
図４には、矢印Ｃ、矢印Ｄが示されている。図４から明らかな通り、参考技術の図１と異なり、回転軸１０からカッター部材３の底面までの第１素材での本体部２の径方向の長さと、回転軸１０からガイドリング５の底面までの第１素材および第２素材での本体部２および第２基材６の長さと、は、若干の差があるものの、ほぼ同じ程度になる。カッターロール１が稼動によって熱を持つようになると、熱膨張係数の高い第１素材の本体部２と第２素材の第１基材４および第２基材６とが、熱膨張する（もちろん、第３素材のガイドリング５とカッター部材３も熱膨張する）。
【００９８】
矢印Ｃと矢印Ｄは、この熱膨張を示している。ここで、第１素材および第２素材のそれぞれの熱膨張係数は、１０．０〜１３．０×１０−６／Ｋであり、第３素材の熱膨張係数は、５．５〜７．０×１０−６／Ｋであることが一例として挙げられる。このため、第１素材、第２素材で形成される、本体部２、第１基材４および第２基材６の熱による膨張と、第３素材で形成されるカッター部材３とガイドリング５での熱膨張は異なってくる。
【００９９】
しかしながら、実施の形態１におけるカッターロール１は、参考技術のカッターロール１００と異なり、回転軸１０からカッター部材３の底面までの第１素材での本体部２の長さと、回転軸１０からガイドリング５の底面までの第１素材および第２素材での本体部２および第２基材６の長さと、は、若干の差があるものの、ほぼ同じ程度である。このため、矢印Ｃで示される熱膨張と、矢印Ｄで示される熱膨張との差は、小さい。この結果、カッターロール１が稼動によって熱を持つようになっても、ガイドリング５の突出量と突出刃３１の突出量との差分量１２が、余り変化しない。
【０１００】
この結果、実施の形態１におけるカッターロール１は、稼動前に調整していた差分量１２を、稼動時間にわたって、一定範囲に維持できる。一定範囲に維持されれば、突出刃３１が、アンビルロールに対して付与する押し切り圧力が強くなりすぎることも無いので、突出刃３１が欠けるなどの問題も生じない。あるいは、稼動進行での熱上昇に合わせて、稼動前の突出刃３１の突出量を小さくしておく必要もない。結果として、突出刃３１が欠けることでの稼動時間経過後での切断不良や、突出刃３１の突出量が小さすぎることによる稼動開始直後での切断不良が防止される。
【０１０１】
もちろん、突出刃３１の損傷が防止されることで、カッターロール１（ロータリーカッターそのもの）の、耐久性、使用期間確保も可能となり、使用者側の設備コストを低減できる。この結果、カッターロール１に対する信頼性が向上し、使用者に対するアピールとなる。
【０１０２】
（カッターロールによる切断）
カッターロール１は、回転軸１０を基準に回転する。このとき、対となるアンビルロールと一緒に回転して、回転する間を通過する切断対象物を、突出刃３１の押し切り圧力によって、切断する。
【０１０３】
図８は、本発明の実施の形態１におけるロータリーカッターの正面図である。図８は、図４で説明したカッターロール１に対となるアンビルロール４０が組み合わされたロータリーカッター５０を正面から示している。カッターロール１とアンビルロール４０は、相互に対向しており、対向する部分に切断対象物を通過させる通過領域５１を形成する。
【０１０４】
カッターロール１は、回転軸１０を基準に、矢印Ｆの方向に回転する。同様にアンビルロール４０は、回転軸４２を基準に、矢印Ｇの方向に回転する。この回転によって、通過領域５１に嵌め込まれた切断対象物（紙、布、不織布、金属板、その他など）が、通過できる。図８に示されるとおり、カッターロール１とアンビルロール４０とは、逆方向に回転して、通過領域５１において、切断対象物を通過させる。逆方向回転により、切断対象物を引き込むようにして取り込むからである。
【０１０５】
ここで、カッターロール１とアンビルロール４０との対向距離は、カッターロール１のガイドリング５とアンビルロール４０の硬質部分４５との対向接触によって決定される。アンビルロール４０は、カッター部材を有するものではなく、カッターロール１と対になって、カッター部材３の突出刃３１の押し切り圧力を受ける要素であるので、硬質部４５は、図８のように、アンビルロール４０の表面全体に形成されてもよい。また、切断対象の種類などによっては、あえて硬質部材を設けないことも可能である。
【０１０６】
アンビルロール４０の硬質部４５と、カッターロール１のガイドリング５との接触する距離によって、対向距離が決定される。
また、図９は、本発明の実施の形態１におけるアンビルロールの他のパターンを示す正面図である。図９の上は、ある構成パターンを有するアンビルロール４０Ａを示しており、図９の下は、ある構成パターンを有するアンビルロール４０Ｂを示している。図中に硬質部４５を示しているが、符号を示した部分だけが硬質部４５ではなく、色付き部分が、硬質部４５である。
【０１０７】
アンビルロール４０Ａと、アンビルロール４０Ｂのそれぞれは、硬質部４５の設けられる位置が異なる。アンビルロール４０Ａは、カッターロール１のガイドリング５およびカッター部材３に対向する位置に、硬質部４５を備えている。一方、アンビルロール４０Ｂは、カッターロール１のガイドリング５に対向する位置のみに、硬質部４５を備えている。
【０１０８】
また、アンビルロール４０の硬質部４５も、カッターロール１のガイドリング５と同様に第３素材で形成されている。硬さの高い第３素材で形成されることで、カッターロール１と対向して回転するアンビルロール４０において、カッターロール１と接触する部分での強度と耐久性を確保できる。また、カッターロール１の本体部や第１基材４などと同様に、アンビルロール４０の本体部分は、第１素材や第２素材で形成されれば良い。
【０１０９】
また、突出刃３１は、カッター部材３の表面より突出している。このとき、突出刃３１は、カッター部材３の表面より第２突出量によって、突出している。この第１突出量と第２突出量の差分が、図４に示される差分量１２である。また、突出刃３１が、アンビルロール４０の表面４１に押し切り圧力を付与する必要を有するので、突出刃３１が、ガイドリング５よりも外側に突出している必要がある。このため、第１突出量よりも第２突出量が当然に大きい。
【０１１０】
ここで、第１突出量と第２突出量の差分量１２は、所定値以下であることが好適である。所定値としては、−５μｍ〜５μｍであることが適当である。差分量１２がこの程度であることで、突出刃３１は、アンビルロール４０の表面４１に、強すぎる押し切り圧力を付与することも無く（刃が欠けることが無い）、切断能力が弱すぎることも無い（切断不良を生じさせることもない）。切断対象物が前述のように低い押し切り圧力で切断できる場合、２層以上の材質を重ねている場合、完全に切断しないハーフカットを行なうなどの場合には、突き出し量がマイナスをとりうる。繊維、紙、不織布などの切断においては、突き出し量が０．５〜５μｍが好ましい。
【０１１１】
なお、この差分量１２は、ガイドリング５の第１突出量の調整によって、調整可能である。カッター部材３は、凹部７に嵌め込まれており、突出刃３１は、カッター部材３に一体化して設けられているので、突出刃３１の第２突出量を調整することは困難である。これに対して、ガイドリングは、直径を拡縮可能としておくことで、第１突出量を調整できる。このため、第１突出量の調整によって、差分量１２が調整可能となる。
【０１１２】
上述の通り、カッターロール１は、回転軸１０を基準に回転可能である。このときカッターロール１は、カッター部材３、第１基材４、第２基材６、ガイドリング５も含めた全体として、矢印Ｆの方向に回転する。カッターロール１は、円柱状であるので、回転も円筒状に回転する。同様に、カッターロール１の回転に合わせて、対となるアンビルロール４０も回転軸４１を基準に、矢印Ｇの方向に回転する。双方が回転することで、通過領域５１を、切断対象物が通過する。
【０１１３】
このとき、差分量１２によって、突出刃３１が、切断対象物へ押し切り圧力を付与することで、切断対象物を切断する。
【０１１４】
また、図５の矢印Ｃ，Ｄを用いて説明した通り、回転軸１０からガイドリング５の底面までの長さと、回転軸１０からカッター部材３の底面までの長さとの差は小さい。このため、カッターロール１が熱を持って熱膨張しても、差分量１２の変動範囲が一定範囲に収まる。この結果、稼動開始から稼動終了まで、差分量１２が大きく変化することがなく、稼動開始後の切断不良、稼動中の切断不良、稼動中の突出刃３１の損傷などが、防止される。
【０１１５】
以上のように、実施の形態１におけるカッターロール１は、熱膨張係数の異なる素材を用いて製造されることによる、熱膨張に起因する各種の問題点を防止できる。結果として、カッターロール１の切断性能向上、切断性能維持、耐久性確保、信頼性向上を実現でき、ロータリーカッター５０を用いる製造業者の、製造能力を向上させることができる。
【０１１６】
（実施の形態２）
【０１１７】
次に、実施の形態２について述べる。実施の形態２では、差分量１２の維持の詳細について述べる。
【０１１８】
実施の形態１で述べた通り、図４のような構造を有することで、実施の形態１で示される本発明のカッターロール１は、熱膨張による悪影響を防止できる。これは、差分量１２が、稼動期間にわたって一定範囲に維持されるからである。
【０１１９】
（回転軸からの距離）
図４に示されるように、回転軸１０からカッター部材３の底面までの距離をＸ１とし、回転軸１０からガイドリング５までの距離をＸ２とすると、
Ｘ１  ＜  Ｘ２
の関係が、成立する。
【０１２０】
Ｘ１＜Ｘ２の関係が成立することで、本体部２や第２基材６の熱膨張が生じても、ガイドリング５の突出である第１突出量と、突出刃３１の突出である第２突出量との差分量１２が、一定範囲に収まりやすくなる。
【０１２１】
一方、ロータリーカッター５０の稼動に合わせて熱を持つ場合には、カッターロール１全体で熱を持つ。装置内で多少の相違はあるが鉄材は熱伝導率が高いために、カッターロール１での熱の増加は、全体的に一様であり、偏りは少ない。この状況では、カッター部材３およびガイドリング５の体積、横方向の長さ、底面積などに依存して、熱膨張の影響度が決まる。すなわち、上述の通り、カッター部材３に対する熱膨張の影響度は、ガイドリング５に対する熱膨張の影響度よりも高くなる。
【０１２２】
このため、Ｘ１＜Ｘ２の関係を有していれば、この影響度の違いを吸収でき、カッターロール１の稼動時間経過によって生じる熱での熱膨張で、差分量１２を一定範囲に収めることができる。
【０１２３】
カッター部材３の内層の本体部２の熱膨張が、横方向の長さ、体積、底面積で大きなカッター部材３を押し上げる押し上げ量と、ガイドリング５の内層の本体部２と第２基材６の熱膨張が、横方向の長さ、体積、底面積で小さなガイドリング５を押し上げる押し上げ量とが、Ｘ１＜Ｘ２の予めの関係によって、同等程度になるからである。この結果、当然ながら稼動時間経過前に調整されていた差分量１２に対して、稼動時間経過後での差分量１２が、大きく相違することがなくなるようになる。
【０１２４】
このように、Ｘ１＜Ｘ２の関係を有することで、カッターロール１は、稼動前から稼動時間経過後で、カッターロール１の熱膨張が変化する場合でも、ガイドリング５の第１突出量と突出刃３１の第２突出量との差分量１２が、一定範囲に収まる。
【０１２５】
また、Ｘ１＜Ｘ２の関係だけでなく、次の関係式が成り立つ場合でも、稼動によって熱膨張した場合の、第１突出量と第２突出量との差分量１２が、所定値以内に収まるようになる。
突出刃の高さをＨ１、カッター部材３であって、突出刃３１を除く厚みをＨ２、ガイドリング５の厚みをＨ３と、定義する場合に、
（関係式１）Ｈ１＜Ｈ３＜（Ｈ１＋Ｈ２）
【０１２６】
更に好ましくは、
（関係式２）（Ｈ２＋０．２×Ｈ１）≦Ｈ３≦（Ｈ２＋０．８×Ｈ１）。
【０１２７】
上述のように、Ｘ１とＸ２の関係であるＸ１＜Ｘ２が成立する場合に、稼動時間が経過して、熱膨張が起きても、第１突出量と第２突出量との差分量１２が、所定値以内に収まって、突出刃３１による切断性能が劣化することが防止される。
【０１２８】
しかし、ガイドリング５の厚みは、嵌め込みで形成する際の嵌めしろなどの設定によって変化しうる。この変化によっては、Ｘ１＜Ｘ２という単純な関係式だけでは確定できないこともある。関係式１および関係式２は、この嵌めしろの設定で変化しうるガイドリング５の厚みにも対応して、熱膨張が生じても、第１突出量と第２突出量との差分量１２が所定値以内に収まることを説明している。
【０１２９】
関係式１は、ガイドリング５の厚みを、カッター部材３（突出刃３１を除く）の厚みよりも厚くして、突出刃３１を含むカッター部材３の厚みよりも薄くした場合を示している。このような関係式１でのガイドリング５の厚みとすることで、ガイドリング５と突出刃３１の線熱膨張の総量がほぼ同等になる。この結果、稼働時間が経過して、熱膨張が起きても、第１突出量と第２突出量との差分量１２が、所定値以内に収まって、突出刃３１による切断性能が劣化することが防止される。
【０１３０】
突出刃３１は、焼き嵌めや冷やし嵌めで本体部２と嵌合されるカッター部材３と異なり、稼動時の温度だけで熱膨張・熱収縮する。このため、ガイドリング５と、突出刃３１を含むカッター部材３と、の熱膨張量を合わせるためには、ガイドリング５の厚みＨ３を、カッター部材３（突出刃３１を除く）の厚みＨ１よりも大きく、突出刃３１を含むカッター部材３の厚みであるＨ１＋Ｈ２よりも小さくする必要がある。
【０１３１】
これが関係式１である。
【０１３２】
この関係式１が成立することで、稼働時間が経過することでの熱膨張による、第１突出量と第２突出量との差分量１２が、所定値以内に収まるようになる。
【０１３３】
一方、関係式２で、定義することでも同じ効果が得られる。
【０１３４】
突出刃３１の厚みは、カッターロール１とアンビルロール４０との間を通過して切断される切断対象物の厚みによって、設定を変える必要がある。このため、Ｈ１とＨ２は、一定の比率や一定の差分をもつような設定であるとは限らず、ロータリーカッター全体の重量や、第３素材の使用量、カッター部材３の強度などにも影響を受ける可能性がある。
【０１３５】
Ｈ３とＨ２とを比較した際に、Ｈ２＜Ｈ３は、関係式１で説明した通り必要な条件であるが、Ｈ２にＨ１がどれだけ追加されることによって、Ｈ３との関係を見るかが重要になることもある。これには、適した範囲があり、これが関係式２である。
【０１３６】
この関係式２が成立する場合にも、稼働時間が経過することでの熱膨張による、第１突出量と第２突出量との差分量１２が、所定値以内に収まるようになる。
【０１３７】
（一定範囲の収まり方）
カッターロール１は、対となるアンビルロール４０と組み合わされて、図８のようにロータリーカッター５０として用いられる。ロータリーカッター５０の通過領域５１を切断対象物が通過する際に、切断対象物に突出刃３１が、切断対象物に押し切り圧力を付与して、切断対象物を切断する。
【０１３８】
ロータリーカッター５０の使用においては、切断稼動開始前に、ガイドリング５の第１突出量と突出刃３１の第２突出量との差分量１２が、所定範囲内に調整される。これは、ガイドリング５の第１突出量を調整することで行われる。所定範囲は、既述した通り、−５μｍ〜５μｍであることが好ましい。
【０１３９】
ロータリーカッター５０の稼動開始後では、所定の稼動温度範囲で、ロータリーカッター５０は、切断作業を行う。ここで、所定の稼動温度範囲は、一般的に、１０℃〜５０℃である。もちろん、ロータリーカッター５０（カッターロール１）としては、これの前後の温度においても、その切断性能の維持を確保するようにできているが、切断作業を行う工場での制限や、各部材間の接合を焼き嵌めや冷やし嵌めなどの熱膨張により行なっていることを考慮すると所定の稼動温度は、１０℃以上５０℃以下であることが適当である。
【０１４０】
ロータリーカッター５０が、稼動を開始して、この１０℃から５０℃の範囲で温度を上昇させると、当然に熱膨張を生じさせる。このとき、第１素材および第２素材は、鉄や鉄合金であるので、熱膨張係数が高い。このため、本体部２、第１基材４、第２基材６は、高い熱膨張係数に従って、大きな熱膨張を生じさせる。一方、第３素材は、低い熱膨張係数を有するので、カッター部材３やガイドリング５の熱膨張は、本体部２等に比較して、相対的に小さい。
【０１４１】
このようなそれぞれの熱膨張によって、ガイドリング５の第１突出量と突出刃３１の第２突出量のそれぞれに、違いが段々と生じ始める。しかしながら、実施の形態１のカッターロール１は、図４に示す構成を有することで、第１突出量と第２突出量との差分量１２が、稼動温度範囲内で、一定範囲に収まる。すなわち、稼動温度範囲である、１０℃〜５０℃の間で、第１突出量と第２突出量との差分量１２は、所定範囲の値を維持したままである。言い換えれば、差分量１２の変化量は、所定範囲内で収まることが好ましい。
【０１４２】
ここで、差分量１２は、１０℃以上５０℃以下の稼動温度範囲において、０．５μｍ以下、さらに好ましくは、０．３μｍ以下の範囲に収まることが好ましい（差分量１２の変化量となる所定範囲が、０．５μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．３μｍ以下であることが好ましい）。図１０は、本発明の実施の形態２における、稼動温度範囲での、第１突出量、第２突出量との熱膨張による変化を示すグラフである。図１０のグラフは、比較例として図１に示される比較例と、図４に示される実施例との、カッター温度と刃先突出量との関係を示している。
【０１４３】
なお、図１０および後述の図１２での刃先突出量は、図１１にて定義されている。図１１での刃先突出量は、図４などで説明した第１突出量と第２突出量との差分量１２である。なお、図１１は、本発明の実施の形態２における刃先突出量を定義する模式図である。
【０１４４】
ここで、図１０は、設定温度を２０℃で刃先突出量を１μｍと設定したカッターロールの、温度変化による刃先突出量を示したグラフである。図１０を読み取ればわかる通り、１μｍに設定した刃先突出量はカッターロール１の温度が１０℃と下がったときときには、突出量は０．９μｍであり、５０℃と上昇した場合でも１．２μｍである。すなわち、差分量１２の変化量は０．３μｍである。
【０１４５】
これらを考慮すると、所定の稼動温度範囲において、差分量１２の変化は、０．５μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍの範囲に収まることが好ましい。この範囲に収まれば、図１０の実験を行った際に同時に行った切断実験でも、切断性能が変動しないことが確認された。
【０１４６】
これに対して、従来比較例では、カッターロール１の温度が上がるにつれて、差分量１２が、大きく変化する。このような大きな変化が生じれば、当然に例えば２０℃に設定した突出量と比較して、突出刃３１の突出量が相対的に大きくなりすぎて、既述した通り、突出刃３１の刃先の損傷が生じて、切断不良が生じる原因となってしまう。
【０１４７】
（温度差分と差分量との関係）
図１０では、カッターロール１の温度そのものにおける第１突出量と第２突出量との差分量１２について説明した。ここで、カッターロール１は、本体部２での温度とカッター部材３での温度との変化は異なる。この温度差が、第１突出量や第２突出量に影響を与え、第１突出量と第２突出量との差分量１２も変化する。
【０１４８】
図１２は、本発明の実施の形態２における温度差と差分量との関係を示すグラフである。図１２は、カッター部材３と本体部２との温度差と、突出量（＝差分量１２）との対応を示している。温度差が大きくなるにつれて、突出量（＝差分量１２）も大きくなっている。ここで、温度差が０℃を基準にして、温度差が３５℃に成った場合の突出量（＝差分量１２）の変化量は、０．２６μｍである。このため、本体部２とカッター部材３との温度差が０℃から３５℃の範囲においては、差分量１２の変化量は、３０％以下、更に好ましくは２７％以下であることが好ましい。この範囲であれば、ロータリーカッター５０の稼動時間が経過して、カッターロール１の本体部２とカッター部材３との温度差が増加しても、ガイドリング５の第１突出量と突出刃３１の第２突出量との差分量１２は、一定範囲に収まるからである。
【０１４９】
一定範囲に収まれば、当然ながら、突出刃３１が突出しすぎたり、あるいは引っ込みすぎたりすることも無いので、稼動時間全体に渡って、切断性能が変化したり低下したりすることも無い。
【０１５０】
図１２のグラフは、このように従来比較例と実施例との差を示しており、従来比較例は、温度差によって、突出量の差分量が非常に大きくなっていくのに対して、実施例では一定範囲に収まっていることがわかる。
【０１５１】
このグラフの結果からも、本発明のカッターロール１が、稼動時間経過による温度差の増加にも対応できることが分かる。切断性能が維持されることで、カッターロール１を用いるロータリーカッター５０への信頼度も高まり、加えて、切断作業を行う工場での製造精度、製造コストへの好影響が期待できる。
【０１５２】
（稼動時間の経過への対応）
上述では、稼動温度範囲においても、ガイドリング５の第１突出量と突出刃３１の第２突出量との差分量１２が、一定範囲に収まることを説明した。
【０１５３】
稼動温度範囲と同様に、稼動時間を基準として、この差分量１２が一定に収まることも重要である。例えば、稼動時間が８時間である場合に、この８時間の間に、差分量１２の変化が、一定範囲に収まることが好適である。
【０１５４】
以上、実施の形態１〜２で説明されたカッターロールおよびロータリーカッターは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１５５】
１    カッターロール
２    本体部
３    カッター部材
３１    突出刃
４    第１基材
５    ガイドリング
６    第２基材
７    凹部
１０    回転軸
２１    第１段差部
２２    第２段差部
２３    第３段差部
４０    アンビルロール
４１    表面
４２    回転軸
４５    硬質部
５０    ロータリーカッター
５１    通過領域
１００    カッターロール
１０１    本体部
１０２    カッター部材
１０３    突出刃
１０４    第１基材
１０５    ガイドリング
１１０    回転軸
１３０    第１段差部
１３１    第２段差部
１３２    第３段差部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014121763.tif 000009
【図８】
2014121763.tif 000010
【図９】
2014121763.tif 000011
【図１０】
2014121763.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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