(57)【要約】【課題】カッターローラに歪みや変形が生じ難いガラス繊維切断装置の製造方法を提供する。【解決手段】回転軸Ｘに対して放射状に取り付けられたカッター刃３０によりガラス繊維を切断するガラス繊維切断装置１００の製造方法であって、カッター刃３０が取り付けられる管部材１０を加熱することにより、管部材１０の内部空間Ｓを拡大させる加熱工程と、内部空間Ｓが拡大された状態で、当該内部空間Ｓに回転シャフト２０を挿通する挿通工程と、回転シャフト２０が挿通された管部材１０を冷却することにより、内部空間Ｓを収縮させ、回転シャフト２０の外周面２０ａに管部材１０の内周面１０ｂを着脱不可能に固定する固定工程と、を包含する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して放射状に取り付けられたカッター刃によりガラス繊維を切断するガラス繊維切断装置の製造方法であって、
前記カッター刃が取り付けられる管部材を加熱することにより、前記管部材の内部空間を拡大させる加熱工程と、
前記内部空間が拡大された状態で、当該内部空間に回転シャフトを挿通する挿通工程と、
前記回転シャフトが挿通された前記管部材を冷却することにより、前記内部空間を収縮させ、前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面を着脱不可能に固定する固定工程と、
を包含するガラス繊維切断装置の製造方法。
【請求項２】
前記固定工程において、前記管部材と前記回転シャフトとを溶接する請求項１に記載のガラス繊維切断装置の製造方法。
【請求項３】
前記固定工程における前記管部材と前記回転シャフトとの溶接箇所は、前記回転軸方向における両端部、及び当該両端部の間の少なくとも一箇所であり、前記両端部の間の溶接は、プラグ溶接である請求項２に記載のガラス繊維切断装置の製造方法。
【請求項４】
前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面が着脱不可能に固定した状態において、前記管部材の肉厚ａと、前記管部材の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たす請求項１〜３の何れか一項に記載のガラス繊維切断装置の製造方法。
【請求項５】
前記回転シャフトの外径ｄが、ｄ  ≧  １０ｍｍである請求項１〜４の何れか一項に記載のガラス繊維切断装置の製造方法。
【請求項６】
回転軸に対して放射状に取り付けられたカッター刃によりガラス繊維を切断するガラス繊維切断装置であって、
前記カッター刃が取り付けられる管部材と、
前記管部材の内部空間に挿通される回転シャフトと、
を備え、前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面が着脱不可能に固定した状態で、前記管部材と前記回転シャフトとが溶接されているガラス繊維切断装置。
【請求項７】
前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面が着脱不可能に固定した状態において、前記管部材の肉厚ａと、前記管部材の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たす請求項６に記載のガラス繊維切断装置。
【請求項８】
前記回転シャフトの外径ｄが、ｄ  ≧  １０ｍｍである請求項６又は７に記載のガラス繊維切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッター刃によりガラス繊維を切断するガラス繊維切断装置の製造方法、及びガラス繊維切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維を切断して得られるガラスチョップドストランドは、強化プラスチックの補強材料として広く用いられる。ガラスチョップドストランドは、ガラス繊維ストランドを巻き取ったガラス繊維ケーキからガラス繊維ストランドを引き出しながら所定の長さにカッターで切断することにより得られる。
【０００３】
上記のガラス繊維ストランドの切断工程は、上流から供給されるガラス繊維ストランドを、回転するゴムローラとカッターローラの間に連続的に供給することにより行われる。カッターローラには、切断刃が等間隔で回転軸を中心に放射状に取り付けられており、ガラス繊維ストランドがカッターローラとゴムローラとの間に供給されると、ガラス繊維ストランドはカッターローラの切断刃によって一定の長さのガラスチョップドストランドに切断される。
【０００４】
一般に、カッターローラとして、刃受け部の外周にスリット溝を放射状に形成し、このスリット溝に切刃の下端部を挿入して切刃が取り付けられたものが使用されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載されるカッターローラは、刃受け部が、軸部と一体になっている固定刃受け部と、当該固定刃受け部の両側又は片側の軸部に着脱可能に固定されている円筒刃受け部とから形成され、当該刃受け部の両端及び固定刃受け部と円筒刃受け部との間に刃受け部より硬い材質のリングを設け、刃受け部のスリット溝に取り付けた切刃の下端部をリングに接触係合させている。これにより、切刃の切断荷重をリングで支持し、刃受け部のスリット溝の摩耗を減らしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１の切断装置は、刃受け部のスリット溝の摩耗を減らすものであっても、切刃自体の摩耗を減らすものではない。従って、切刃が摩耗した場合には、摩耗した切刃を刃受け部のスリット溝から抜き取って新たな切刃に交換する必要がある。そして、この交換作業は、円筒刃受け部を軸部から取り外して行うことになる。ところが、一旦取り外した円筒刃受け部を軸部に再装着すると、円筒刃受け部と軸部との間に隙間が生じる場合がある。円筒刃受け部と軸部との間に隙間が生じると、ガラス繊維の切断中に切断荷重に伴う応力集中によってカッターローラに歪みが生じ、その結果、スリット溝が変形して切断中に切刃が折れたり、ガラス繊維の切断面の平坦度が低下し易くなる。また、スリット溝に切刃が入り難くなることによって、摩耗時の切刃の交換に手間が掛かる等の問題が発生する虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、カッターローラに歪みや変形が生じ難いガラス繊維切断装置の製造方法、及びガラス繊維切断装置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】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係るガラス繊維切断装置の製造方法の特徴構成は、
回転軸に対して放射状に取り付けられたカッター刃によりガラス繊維を切断するガラス繊維切断装置の製造方法であって、
前記カッター刃が取り付けられる管部材を加熱することにより、前記管部材の内部空間を拡大させる加熱工程と、
前記内部空間が拡大された状態で、当該内部空間に回転シャフトを挿通する挿通工程と、
前記回転シャフトが挿通された前記管部材を冷却することにより、前記内部空間を収縮させ、前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面を着脱不可能に固定する固定工程と、
を包含することにある。
【０００９】
本構成のガラス繊維切断装置の製造方法によれば、上記の加熱工程、挿通工程、及び固定工程を実行することにより、管部材が回転シャフトに焼き嵌められるため、管部材の内周面と回転シャフトの外周面との間に隙間が発生せず、両者が密着して一体化したものとなる。その結果、ガラス繊維の切断時にカッター刃から管部材に伝達される押圧力や捩れ力を回転シャフトでも受け持つことができ、管部材の歪みや変形を防止することができる。従って、カッター刃が取り付けられる管部材を頻繁に交換する必要がなくなり、長期に亘って使用可能なガラス繊維切断装置を得ることができる。
【００１０】
本発明に係るガラス繊維切断装置の製造方法において、
前記固定工程において、前記管部材と前記回転シャフトとを溶接することが好ましい。
【００１１】
本構成のガラス繊維切断装置の製造方法によれば、固定工程において、管部材と回転シャフトとを溶接することで、管部材と回転シャフトとの一体性がさらに高まるため、より大きな押圧力や捩れ力に対しても耐え得るガラス繊維切断装置を得ることができる。また、溶接であれば、回転シャフトの表面に穴を開けずに管部材を回転シャフトに固定できるため、管部材を交換した後も回転シャフトを再利用することができる。
【００１２】
本発明に係るガラス繊維切断装置の製造方法において、
前記固定工程における前記管部材と前記回転シャフトとの溶接箇所は、前記回転軸方向における両端部、及び当該両端部の間の少なくとも一箇所であり、前記両端部の間の溶接は、プラグ溶接であることが好ましい。
【００１３】
本構成のガラス繊維切断装置の製造方法によれば、管部材と回転シャフトとの溶接箇所を、回転軸方向における両端部とすることで、特に、捩れ力によって管部材が回転方向に変形する（ずれる）ことを防止することができる。また、管部材と回転シャフトとの溶接箇所として、両端部の間の少なくとも一箇所をプラグ溶接することで、特に、押圧力によって、管部材が半径方向に変形する（凹む）ことを防止することができる。
【００１４】
本発明に係るガラス繊維切断装置の製造方法において、
前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面が着脱不可能に固定した状態において、前記管部材の肉厚ａと、前記管部材の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たすことが好ましい。
【００１５】
本構成のガラス繊維切断装置の製造方法によれば、管部材の肉厚ａと、管部材の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たすことで、管部材の捩れ耐性及び押圧耐性を向上させることができ、その結果、管部材の歪みや変形に起因した刃折れ、ガラス繊維の切断面の平坦度低下、管部材交換の手間の問題を解決することができる。また、カッター刃の基部を取り付けるために管部材の外周面から深い切込みを入れても管部材の剛性が保たれるため、カッター刃の取り付け剛性が向上し、管部材からのカッター刃の脱落を防止することができる。
【００１６】
本発明に係るガラス繊維切断装置の製造方法において、
前記回転シャフトの外径ｄが、ｄ  ≧  １０ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
本構成のガラス繊維切断装置の製造方法によれば、回転シャフトの外径ｄが、１０ｍｍ以上であれば、回転シャフトの剛性が高まるため、ガラス繊維の切断時にカッター刃から管部材に伝達される押圧力や捩れ力により発生する管部材の歪みや変形を防止することができる。
【００１８】
上記課題を解決するための本発明に係るガラス繊維切断装置の特徴構成は、
回転軸に対して放射状に取り付けられたカッター刃によりガラス繊維を切断するガラス繊維切断装置であって、
前記カッター刃が取り付けられる管部材と、
前記管部材の内部空間に挿通される回転シャフトと、
を備え、前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面が着脱不可能に固定した状態で、前記管部材と前記回転シャフトとが溶接されていることにある。
【００１９】
本構成のガラス繊維切断装置によれば、上述のガラス繊維切断装置の製造方法と同様の優れた作用効果を奏することができる。すなわち、管部材の内周面と回転シャフトの外周面との間に隙間が発生せず、管部材と回転シャフトとが溶接により一体化されているため、ガラス繊維の切断時にカッター刃から管部材に伝達される押圧力や捩れ力により発生する管部材の歪みや変形を防止することができる。また、カッター刃が取り付けられる管部材を頻繁に交換する必要がないため、ガラス繊維切断装置を長期に亘って使用することができる。
【００２０】
本発明に係るガラス繊維切断装置において、
前記回転シャフトの外周面に前記管部材の内周面が着脱不可能に固定した状態において、前記管部材の肉厚ａと、前記管部材の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たすことが好ましい。
【００２１】
本構成のガラス繊維切断装置によれば、上述のガラス繊維切断装置の製造方法と同様の優れた作用効果を奏することができる。すなわち、管部材の肉厚ａと、管部材の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たすことで、管部材の捩れ耐性及び押圧耐性を向上させることができ、その結果、管部材の歪みや変形に起因した刃折れ、ガラス繊維の切断面の平坦度低下、管部材交換の手間の問題を解決することができる。また、深いスリットを管部材に形成し、カッター刃の基部を管部材の外周面から深い位置に取り付けることができるため、カッター刃の取り付け剛性が向上し、管部材からのカッター刃の脱落を防止することができる。
【００２２】
本発明に係るガラス繊維切断装置において、
前記回転シャフトの外径ｄが、ｄ  ≧  １０ｍｍであることが好ましい。
【００２３】
本構成のガラス繊維切断装置によれば、上述のガラス繊維切断装置の製造方法と同様の優れた作用効果を奏することができる。すなわち、回転シャフトの外径ｄが、１０ｍｍ以上であれば、回転シャフトの剛性が高まるため、ガラス繊維の切断時にカッター刃から管部材に伝達される押圧力や捩れ力により発生する管部材の歪みや変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置の回転軸に沿う方向の縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置の一部切欠き正面図である。
【図４】図４は、本発明のガラス繊維切断装置の製造方法の説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置の回転軸と交差する方向の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のガラス繊維切断装置の製造方法、及びガラス繊維切断装置について、図１〜図５を参照して説明する。ただし、説明の便宜上、初めにガラス繊維切断装置について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００２６】
＜ガラス繊維切断装置＞
図１は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置１００の斜視図である。図２は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置１００の回転軸Ｘに沿う方向の縦断面図である。図３は、本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置１００の一部切欠き正面図である。本実施形態のガラス繊維切断装置１００は、別に設けられた表面がゴム材料で覆われたゴムローラ（図示せず）と一緒に使用される。そして、このガラス繊維切断装置１００は、管部材１０と、回転シャフト２０とを備える。
【００２７】
〔管部材〕
管部材１０は、ガラス繊維を切断するカッター刃３０が取り付けられ、カッター刃３０の切断荷重を受け持つ土台となる。管部材１０には、図３中の切欠き部に示すように、長手方向及び周方向に沿って多数のスリット１１が等間隔で設けられ、当該スリット１１に対応する位置にカッター刃３０が取り付けられる。スリット１１へのカッター刃３０の取り付け方としては、スリット１１にカッター刃３０の基部を差し込んで固定する直接的な取り付け方式であってもよいし、スリット１１に板バネを予め差し込んでおき、当該板バネの間にカッター刃３０を差し込んで固定する間接的な取り付け方式であってもよい。スリット１１に直接的又は間接的に取り付けられたカッター刃３０は、回転シャフト２０の回転軸Ｘの方向から見ると、当該回転軸Ｘに対して放射状に配列されている。
【００２８】
管部材１０に設けられるスリット１１の深さは、管部材１０の厚みに対して５０％以上とすることが好ましい。スリット１１の深さが管部材１０の厚みに対して５０％未満の場合、スリット１１に直接的又は間接的に差し込んだカッター刃３０が回転中に抜け落ちる虞がある。なお、スリット１１の深さを管部材１０の厚みに対して１００％、すなわち、管部材１０の厚み方向に貫通した状態に設定すれば、カッター刃３０をスリット１１の奥まで差し込むとカッター刃３０の基端部が管部材１０の内部空間に対して露出し、カッター刃３０の取り付け状態の確認が容易となるため好ましい。
【００２９】
管部材１０のサイズ及び材質は、製造するガラスチョップドストランドに応じて適切に選択又は設定される。管部材１０のサイズについては、図２及び後述する図４（ａ）中の記号ａ〜ｄ、Ｍ、Ｌを参照して説明する。管部材１０の長さＬは、通常１００ｍｍ以上に設定されるが、ガラスチョップドストランドの生産性を考慮すると、１５０ｍｍ以上が好ましい。管部材１０の長さＬは、後述する回転シャフト２０の長さに対して、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。管部材１０の外径ｂは、通常２０〜３００ｍｍに設定されるが、３０〜２５０ｍｍが好ましく、４０〜２３０ｍｍがより好ましい。管部材１０の内径ｃは、通常１０〜２９０ｍｍに設定されるが、２０〜２４０ｍｍが好ましく、３０〜２２０ｍｍがより好ましい。管部材１０の材質は、各種ステンレス鋼、クローム鋼、鉄鋼、チタン等の耐熱性を有する硬質の金属が好ましい。管部材１０に取り付けるカッター刃３０の材質は、管部材１０の材質と同じものであっても構わないが、耐久性を考慮すると、タングステンカーバイド等の超硬合金がより好ましい。この場合、カッター刃３０の定期交換の頻度が減少し、ガラスチョップドストランドの生産性が向上する。
【００３０】
〔回転シャフト〕
回転シャフト２０は、管部材１０の内部空間Ｓに挿通されることで、図１及び２に示すように、管部材１０と一体化される。回転シャフト２０は、管部材１０と一体化した状態で、回転シャフト２０の一端が駆動用モーター（図示せず）に連結され、これにより、回転軸Ｘの回りにガラス繊維切断装置（カッターローラ）１００が回転可能となる。回転シャフト２０の回転速度は、ガラス繊維切断装置（カッターローラ）１００のサイズ、ガラス繊維の処理量、ガラスチョップドストランドの製造量、ガラスチョップドストランドの特性、管部材１０に取り付けられたカッター刃３０の状態等に応じて適宜調整される。回転シャフト２０の形態は、中実の円筒形状であるが、図１及び２に示すように、端部が段状に加工されていても構わない。回転シャフト２０の全長は特に限定されないが、管部材１０が装着される部位２１の長さ（有効長）Ｍは管部材１０の長さＬよりも大きく設定される。回転シャフト２０の管部材１０が装着される部位の外径ｄは、回転シャフト２０の外周面２０ａが管部材１０の内周面１０ｂに密着する大きさに設定される。このような大きさに設定すれば、管部材１０の内周面１０ｂと回転シャフト２０の外周面２０ａとの間に隙間が発生せず、管部材１０と回転シャフト２０とが着脱不可能となって両者の一体性を高めることができる。なお、「着脱不可能」とは、管部材１０と回転シャフト２０とを容易に分離できない状態を意味する。従って、長期使用によって劣化した管部材１０を交換するために、例えば、管部材１０を細かく切断した上で回転シャフト２０の表面から引き剥がすことや、管部材１０を万力にセットし、回転シャフト２０にスライディングハンマーを接続して管部材１０から回転シャフト２０を引き抜くことが可能である。
【００３１】
本発明のガラス繊維製造装置１００は、管部材１０と回転シャフト２０との一体性をより高めるため、管部材１０を回転シャフト２０に溶接する。溶接により管部材１０と回転シャフト２０との一体性がより高まると、ガラス繊維の切断時にカッター刃３０から管部材１０に伝達される押圧力や捩れ力により発生する管部材１０の歪みや変形を防止することができる。なお、管部材１０と回転シャフト２０との溶接については、後述の「ガラス繊維製造装置の製造方法」において詳細に説明する。回転シャフト２０の材質は、大きな回転トルクに耐え得る高剛性の金属材料であれば特に限定されないが、管部材１０との溶接適合性を考慮すると、管部材１０の材質と同じ金属材料とすることが好ましい。
【００３２】
＜ガラス繊維切断装置の製造方法＞
図４は、本発明のガラス繊維切断装置１００の製造方法の説明図である。ガラス繊維切断装置１００は、以下に説明する加熱工程、挿通工程、及び固定工程の各工程を実施することにより製造される。
【００３３】
〔加熱工程〕
加熱工程では、図４（ａ）に示すように、管部材１０を加熱することにより、管部材１０の内部空間Ｓ（内径ｃ）を拡大させる。管部材１０の加熱は、管部材１０の膨張率（内径ｃの増加率）が０．０５〜０．２％、好ましくは０．１〜０．１５％となるように行われる。上記の膨張率を達成するための管部材１０の加熱温度は、管部材１０の材質によって多少のばらつきはあるが、４００〜６００℃が好ましく、４５０〜５５０℃がより好ましい。ここで、加熱温度とは、管部材１０の表面温度を意味する。加熱温度が４００℃未満の場合、管部材１０の内部空間Ｓを十分に拡大させることができない。加熱温度が６００℃を超えると、高熱のため管部材１０が変形する虞がある。管部材１０の加熱方法としては、管部材１０の外表面近傍にガスバーナーを配置し、ガスバーナーの火炎を用いた直火による直接加熱が好ましいが、管部材１０の外表面近傍に電気ヒーターを配置して行う電気的加熱も可能である。管部材１０の加熱は、管部材１０の全長に亘って行われるが、特に管部材１０の表面温度が低下しやすい管部材１０の両端付近を重点的に加熱しておくと、次の挿通工程が容易となる。
【００３４】
〔挿通工程〕
挿通工程では、図４（ａ）に示すように、加熱により管部材１０の内部空間Ｓが拡大した状態で、管部材１０の一方の開口部から内部空間Ｓに回転シャフト２０が挿通される。加熱前の管部材１０の内径ｃは回転シャフト２０の外径ｄより小さいものであるが、加熱後の管部材１０の内径ｃは、内部空間Ｓの膨張によって回転シャフト２０の外径ｄより大きくなっているため、管部材１０の内部空間Ｓに回転シャフト２０を挿通することが可能となる。なお、加熱後の管部材１０の内径ｃと回転シャフト２０の外径ｄとの差が１０μｍ以上あれば、挿通工程は手作業でも容易に行うことができるが、加熱後の管部材１０の内径ｃと回転シャフト２０の外径ｄとの差が１０μｍ未満である場合は、油圧プレス等を用いて回転シャフト２０を管部材１０の内部空間Ｓに圧入してもよい。
【００３５】
〔固定工程〕
固定工程では、図４（ｂ）に示すように、内部空間Ｓに回転シャフト２０が挿通された状態で管部材１０を冷却する。管部材１０の冷却は自然冷却とすることができるが、管部材１０の外周面１０ａに冷風を当てるなどして強制的に冷却するものであってもよい。管部材１０の冷却により、管部材１０の内部空間Ｓが狭くなり、回転シャフト２０の外周面２０ａに管部材１０の内周面１０ｂが密着した状態となる。その結果、管部材１０の内周面１０ｂと回転シャフト２０の外周面２０ａとの間に隙間が発生せず、管部材１０と回転シャフト２０とが着脱不可能となって両者の一体性が高まる。このような管部材１０と回転シャフト２０との一体性が高まったガラス繊維製造装置１００によってガラス繊維を切断すれば、切断時にカッター刃３０から管部材１０に伝達される押圧力や捩れ力により発生する管部材１０の歪みや変形を防止することができる。従って、カッター刃３０が取り付けられる管部材１０を頻繁に交換する必要がなくなり、ガラス繊維製造装置１００を長期に亘って使用することができる。
【００３６】
ところで、管部材１０を冷却して回転シャフト２０と管部材１０とが密着した状態となった後、図１及び３に示すように、管部材１０の外周面１０ａにカッター刃３０を取り付ければ、そのままガラス繊維の切断に使用することができるが、管部材１０と回転シャフト２０との一体性をより高めるため、固定工程において、管部材１０と回転シャフト２０とを溶接しておくことが好ましい。溶接の利点としては、回転シャフト２０の表面に穴を開けずに管部材１０を回転シャフト２０に固定できることにある。このため、長期使用によって劣化した管部材１０を交換した後も回転シャフト２０を再利用することができる。管部材１０と回転シャフト２０との溶接箇所は、図４（ｃ）に示すように、回転軸Ｘ方向における両端部（Ｗ１、Ｗ２）、及び当該両端部の間の少なくとも一箇所（Ｗ３）とすることが好ましい。例えば、回転軸Ｘ方向における両端部においては周方向全域にライン状又はスポット状に溶接（Ｗ１、Ｗ２）が施され、当該両端部の間においては均等な角度間隔（例えば、１８０°間隔で２箇所、１２０°間隔で３箇所等）でスポット状に溶接（Ｗ３）が施される。溶接（Ｗ１、Ｗ２）は、アーク溶接、レーザー溶接、スポット溶接等によって行うことができる。溶接（Ｗ３）は、管部材１０の一部を刳り抜いて溶接孔１２を形成し、当該溶接孔１２に溶接材料を溶着させるプラグ溶接によって行うことができる。溶接箇所を回転軸Ｘ方向における両端部（Ｗ１、Ｗ２）とすることで、特に、捩れ力によって管部材１０が回転方向に変形する（ずれる）ことを防止することができる。また、両端部の間の少なくとも一箇所（Ｗ３）をプラグ溶接することで、特に、押圧力によって管部材１０が半径方向に変形する（凹む）ことを防止することができる。なお、溶接（Ｗ３）を１箇所とすることにより、回転シャフト２０が溶接の熱により軟化する確率を小さくすることができる。両端部の間の少なくとも一箇所の溶接箇所（Ｗ３）については、管部材１０の中央付近（Ｗ１とＷ３との距離：Ｗ２とＷ３との距離＝２：３〜３：２）とすることが好ましい。
【００３７】
＜管部材と回転シャフトとの関係＞
ガラス繊維切断装置１００において、ガラス繊維の切断時にカッター刃３０から管部材１０に伝達される押圧力や捩れ力により発生する管部材１０の歪みや変形を防止するためには、管部材１０及び回転シャフト２０として適切なものを選択するか、あるいは両者のサイズ関係を適切に調整することが重要となる。本発明者らは、鋭意研究の結果、サイズの異なる管部材と回転シャフトとの組み合わせを種々検討し、管部材１０の歪みや変形を防止するのに最適な管部材１０と回転シャフト２０とのサイズの関係を見出した。
【００３８】
図５は、管部材１０に回転シャフト２０を挿通した状態にある本発明の実施形態にかかるガラス繊維切断装置１００であり、回転軸Ｘと交差する方向の横断面図である。なお、図５では、説明簡略化のため、カッター刃３０は省略してある。
【００３９】
図５は、回転シャフト２０の外周面２０ａに管部材１０の内周面１０ｂが着脱不可能に固定した状態を示してある。この状態において、管部材１０の肉厚ａと、管部材１０の外径ｂとの関係が、ａ／ｂ  ≧  ０．１を満たすように、管部材１０を選択又は調整することが好ましい。例えば、肉厚ａが１０〜１５ｍｍとなるように、さらに外径ｂが５０〜１００ｍｍとなるように、管部材１０を選択又は調整する。この場合、管部材１０の肉厚ａと管部材１０の外径ｂとの比率ａ／ｂは、０．１〜０．３となり、上記の関係を満たすものとなる。このような管部材１０の選択又は調整を行えば、管部材１０の捩れ耐性及び押圧耐性を向上させることができ、その結果、管部材１０の歪みや変形に起因した刃折れ、ガラス繊維の切断面の平坦度低下、管部材１０の交換の手間の問題を解決することができる。また、深いスリット１１を管部材１０に形成し、カッター刃３０の基部を管部材１０の外周面から深い位置に取り付けることができるため、カッター刃３０の取り付け剛性が向上し、管部材１０からのカッター刃３０の脱落を防止することができる。
【００４０】
また、回転シャフト２０の外径ｄが、ｄ  ≧  １０ｍｍとなるように、回転シャフト２０を選択又は調整することが好ましい。なお、図５では、回転シャフト２０の外周面２０ａに幹部材１０の内周面１０ｂが密着しているため、回転シャフト２０の外径ｄは管部材１０の内径ｃと等しくなる。このような回転シャフト２０の選択又は調整を行えば、回転シャフト２０の剛性が高まるため、ガラス繊維の切断時にカッター刃３０から管部材１０に伝達される押圧力や捩れ力の発生による管部材１０の歪みや変形を防止することができる。
【実施例】
【００４１】
本発明のガラス繊維切断装置の製造方法に従ってガラス繊維切断装置（カッターローラ）を製造し、耐久性について確認した。カッターローラの構成部材である管部材、回転シャフト、及びカッター刃として、以下の部材［１］〜［３］を準備した。
［１］管部材（中空構造体）
材質：ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）
サイズ：長さ１００ｍｍ、内径１１．６ｍｍ、外径１５ｍｍ、肉厚１．６９ｍｍ
［２］回転シャフト（中実構造体）
材質：ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）
サイズ：長さ（有効長）１００ｍｍ、外径１１．７ｍｍ
［３］カッター刃
材質：ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）
サイズ：長さ８８ｍｍ、高さ１８ｍｍ、刃幅１．１ｍｍ
【００４２】
管部材の外表面全体に、管部材を貫通するカッター刃取り付け用のスリット（１．１×２５ｍｍ）を周方向及び長手方向に規則的に多数形成し、さらに管部材の長手方向中央付近の外表部に、管部材を厚み方向に貫通するプラグ溶接用の溶接孔（直径６ｍｍ）を互いに対向する位置に二箇所形成した（１８０°配置）。この管部材の外表面を、ガスバーナーで約５分間加熱した（推定加熱温度：約５００℃）。引き続いて、管部材の内部空間に回転シャフトを直ちに挿通した。回転シャフトの挿通作業は手作業で容易に行うことができた。次に、回転シャフトが挿通された管部材の外表面に冷風を当て、管部材を手で触ることができる程度まで冷却した。これにより、回転シャフトの外周面に管部材の内周面が密着し（焼き嵌め）、両者の一体化物が得られた。さらに、この一体化物の両端部における管部材と回転シャフトとの境界部、及び管部材の長手方向中央付近に設けた溶接孔に対して溶接を行った。最後に、管部材の外表面のスリットにカッター刃を装着し、実施例のカッターローラを完成させた。このカッターローラを使用し、ガラス繊維の切断作業（ガラスチョップドストランドの製造）を継続的に行ったところ、切断作業開始から約２０００時間経過した後もカッターローラに歪みや変形は生じておらず、刃折れ等の問題は起こらなかった。
【００４３】
ちなみに、回転シャフトへの管部材の固定を焼き嵌めではなく、ボルト留めによって行っている従来のカッターローラでは、ガラス繊維の切断作業開始から約１０００時間経過後にカッターローラの中央付近に歪みが発生し、スリットが変形して一部のカッター刃が脱落した。このため、ガラス繊維の切断作業を中断し、カッターローラの管部材を交換することが必要となった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のガラス繊維切断装置の製造方法、及びガラス繊維切断装置は、ガラス繊維を切断してガラスチョップドストランドに加工する用途で利用されるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０                管部材
１０ｂ              管部材の内周面
２０                回転シャフト
２０ａ              回転シャフトの外周面
３０                カッター刃
１００              ガラス繊維切断装置（カッターローラ）
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３    溶接箇所
Ｓ                  管部材の内部空間
【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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