(57)【要約】【課題】刃先に加わる荷重を調整し得るロータリーカッターユニットを提供する。【解決手段】ロータリーカッターユニットは、円周面を備えた胴部と、円周面に位置し、切断形状を備えた切断刃とを有するカッターロールと、切断刃を受ける円周面を備えた胴部を有するアンビルロールと、アンビルロールの円筒面でカッターロールの刃先を受けるように、カッターロールおよびアンビルロールを保持する支持フレームと、カッターロールの軸とアンビルロールの軸とが互いに近づく方向または離れる方向にカッターロールおよびアンビルロールの少なくとも一方に荷重を加える圧電機構と、機構を駆動する駆動電圧を出力する駆動装置とを備える。【選択図】図１
2017177300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周面を備えた胴部と、前記円周面に位置し、切断形状を備えた切断刃とを有するカッターロールと、
前記切断刃を受ける円周面を備えた胴部を有するアンビルロールと、
前記アンビルロールの前記円筒面で前記カッターロールの刃先を受けるように、前記カッターロールおよび前記アンビルロールを保持する支持フレームと、
前記カッターロールの軸と前記アンビルロールの軸とが互いに近づく方向または離れる方向に前記カッターロールおよび前記アンビルロールの少なくとも一方に荷重を加える圧電機構と、
前記圧電機構を駆動する駆動電圧を出力する駆動装置と
を備えたロータリーカッターユニット。
【請求項２】
前記カッターロールの回転位相を検出し、前記回転位相に関する情報を出力する位相検出装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記回転位相に関する情報に基づき前記駆動電圧を変化させる、請求項１に記載のロータリーカッターユニット。
【請求項３】
前記カッターロールの軸と前記アンビルロールの軸とが互いに近づく方向または離れる方向に前記カッターロールおよび前記アンビルロールの少なくとも一方に荷重を加える加圧機構をさらに備える請求項１または２に記載のロータリーカッターユニット。
【請求項４】
前記圧電機構は、前記カッターロールの軸と前記アンビルロールの軸とが互いに近づく方向に前記カッターロールおよび前記アンビルロールの少なくとも一方に荷重を加える請求項１から３のいずれかに記載のロータリーカッターユニット。
【請求項５】
前記圧電機構は、前記カッターロールの軸と前記アンビルロールの軸とが互いに遠ざかる方向に前記カッターロールおよび前記アンビルロールの少なくとも一方に荷重を加える請求項１から３のいずれかに記載のロータリーカッターユニット。
【請求項６】
前記カッターロールをそれぞれ回転可能に支持し、前記支持フレームに取り付けられた一対の第１ベアリングと、前記アンビルロールをそれぞれ回転可能に支持し、前記支持フレームに取り付けられた一対の第２ベアリングとをさらに備える請求項４または５に記載のロータリーカッターユニット。
【請求項７】
前記圧電機構は一対の圧電素子を備え、
前記一対の圧電素子は、前記カッターロールの一対の第１ベアリングと前記アンビルロールの一対の第２ベアリングとの間にそれぞれ位置している請求項６に記載のロータリーカッターユニット。
【請求項８】
前記圧電機構は一対の圧電素子を備え、
前記一対の圧電素子は、前記カッターロールの一対の第１ベアリングおよび前記アンビルロールの一対の第２ベアリングよりも外側にそれぞれ位置している請求項６に記載のロータリーカッターユニット。
【請求項９】
前記位相検出装置は、ロータリーエンコーダーである請求項２に記載のロータリーカッターユニット。
【請求項１０】
前記位相検出装置は前記カッターロールの軸に取つけられたカムと、カムによって押下されるスイッチを含む請求項２に記載のロータリーカッターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、帯状の薄手の布、紙、樹脂、不織布などを、所定の形状に押切り加工によって、連続的に切断するロータリーカッターユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば使い捨ておむつや生理用ナプキンなどの製造過程で、不織布や樹脂フィルムを所定のパターンに切断し、あるいは複数の不織布の積層体や不織布と樹脂フィルムとの積層体を所定のパターンに切断するためにロータリーカッターユニットが用いられる。
【０００３】
ロータリーカッターユニットは、切断形状の刃先を胴部に有するカッターロールおよび胴部に刃先の受けを有するアンビルロールの２つのロールを、近接あるいは接触した状態で互いに逆向きに回転させ、両者間に挟まれた帯状の被切断材を押切る。帯状の被切断材は、通常連続的に２ロール間に供給され、ロータリーカッターユニットはこれを連続的に押切ることができるために、高速切断、連続切断に適している。
【０００４】
また、ロール間には押切りの荷重を加える場合がある。例えば、布や不織布の切断等ロールの自重のみが与える荷重で切断に必要な荷重が不足する場合に用いられる。この荷重は、特許文献５の００３４段落に記載されているように、２つのロールの中心を結ぶ方向と平行に（文献中では「アンビルロールとダイロールを押し付けた状態」と記載されている）加えられる。
【０００５】
一方、カッターロールの刃先にあたる部分は、長寿命化に対応するために、硬質な材料、例えば超硬合金などで形成されることが多い（たとえば特許文献１）。
【０００６】
硬質な材料で刃先を形成することで、カッターロールは、その刃先を研磨するまでの稼働期間が延ばせ、生産性を高めることができる。ただし、硬質材料はたとえば鉄材に比べて靱性が低いため、刃先が欠損しやすくなる。
【０００７】
刃先の欠損は、刃先に過大な荷重がかかることにて発生する。刃先の欠損は、被切断材を十分に切断可能な荷重を超えた荷重が刃先に集中する場合に起こりやすい。
【０００８】
刃先に加えられる荷重は、切断に十分な程度であることが必要であるが、この「切断に十分な荷重」の値は使用中に一定でない。本開示では、ロータリーカッターの胴部における円周面において、一定の回転（たとえば、ロールの１０°回転）によりワークを挟み切断する部分のことを、便宜的に「円周箇所」と呼ぶ。一定の回転によって、被切断材中の切断される部分が長ければ、「円周箇所での刃先が密である」と表現し、切断される部分が短ければ「円周箇所での刃先が疎である」と表現する。例えば、図５に示すような刃先のパターンがカッターロールに設けられている場合、Ａで示す領域は、「円周箇所での刃先が密」であり、Ｂで示す領域は、「円周箇所での刃先が疎」である。このため、Ａで示す領域において、切り残しが生じないように荷重を高めた場合、Ｂで示す領域では刃先がアンビルロールに必要以上に強く押し当てられるために、刃先が欠損しやすくなる。この課題を解決するために、現在まで様々な工夫がなされている。
【０００９】
特許文献２には、円周箇所で切断パターンが無い部分には、直接切断に影響しない「捨て刃」を設けて、この課題を解決する提案がなされている。この捨て刃により、刃先に極端な応力集中を避け、チッピングを防止しやすくなる。
【００１０】
特許文献３では、刃先の表面に複数の突起を設け被切断材との接触面積を調整することで、円周方向の接触面積をほぼ等しくする提案がなされている。
【００１１】
特許文献４では、チッピングしやすい部分の刃先パターンの高さを変える（低くする）ことで、欠損を防ぐ提案がなされている。チッピングしやすい刃先部分にかかる荷重を、刃先を低くすることにより他の部分に分散し、チッピングを防ぐ。
【００１２】
特許文献５では、特許文献２に開示されている捨て刃を設けた上で、刃先パターンが最も密になる箇所のみ捨て刃を設けない構造とすることで、刃先パターンが最も密になる部分にのみ刃先に十分な荷重を加えられる構造が提案されている。捨て刃を設けていない部分は、刃先の荷重が確保されるために切残しが生じにくく、捨て刃のある部分はチッピングしにくくなると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０３−２４６０００号公報
【特許文献２】特開平１１−１８８６９９号公報
【特許文献３】特開２００２−０５２４９６号公報
【特許文献４】特開２００４−２９１１２７号公報
【特許文献５】特開２００４−２９１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来技術によって刃先の欠損は抑制され得るが、なお以下の課題が残る。
（１）捨て刃や突起を用いても、円周上で連続的に切断に必要な荷重が変わる刃先パターン（ほとんどの実生産で一般的である）に合わせて適当な荷重を刃先に与え続けることは困難である。
（２）捨て刃や突起による欠損防止措置、あるいは刃先高さを変えるような方法は、仮に使用開始時に良好に切断でき、刃先の欠損が起こらない状態であったとしても、切断の途中で、刃先の摩耗、運転速度の変更、被切断材の厚さや材質の変更があった場合や、温度環境などに変化があった場合に、それに対して荷重のパターンを変えることは困難である。
（３）荷重の調整をする場合、加圧シリンダの発生荷重を加減するような、ロール全体に対する調整しか行えない。
（４）捨て刃や突起による欠損防止措置、あるいは刃先高さを変えるような方法では、設計段階で想定した良好な切断が完成後に行えなかった場合、調整に時間がかかり、稼働率が低下する。
【００１５】
これらの課題は、ロール間への荷重を加える機構が加圧シリンダなどに実質的に限られている点にも起因する。加圧シリンダなどの装置は、油圧駆動や気体圧駆動であるために応答速度は十分でない。たとえば、数１００〜数１０００ＲＰＭで回転中のカッターロールが１回転する間に加圧力を急速に上げて、元に戻すというような駆動を行うことは困難である。カムなどの機械的機構により荷重を増減させることも考えられるが、この場合、カッターロールを含む構造物の重量による慣性力が大きく働くため、荷重増減の応答が十分に早くできないことおよび振動の問題を生じ得ることなどが考えられる。
【００１６】
上述のように、現在まで、刃先に加わる荷重を調整する工夫は、刃先のパターンなどのロール上の工夫にそのほとんどが集中しており、これは油圧シリンダのような応答速度の低い加圧機構のみを用いていることにも起因している。
【００１７】
本願はこのような課題に鑑み、新規な構造により刃先に加わる荷重を調整し得るロータリーカッターユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
ロータリーカッターユニットは、円周面を備えた胴部と、前記円周面に位置し、切断形状を備えた切断刃とを有するカッターロールと、前記切断刃を受ける円周面を備えた胴部を有するアンビルロールと、前記アンビルロールの前記円筒面で前記カッターロールの刃先を受けるように、前記カッターロールおよび前記アンビルロールを保持する支持フレームと、前記カッターロールの軸と前記アンビルロールの軸とが互いに近づく方向または離れる方向に前記カッターロールおよび前記アンビルロールの少なくとも一方に荷重を加える圧電機構と、前記圧電機構を駆動する駆動電圧を出力する駆動装置とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本開示によれば、応答性に優れた圧電機構を用いることによって、シリンダなどと異なり、カッターロールが１回転する間にカッターロールへ加える荷重を変化させることが可能なロータリーカッターユニットが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１はロータリーカッターユニットの第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態の動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は、カッターロール１０に設けられた切断刃１０ｅの展開図を示し、（ｂ）は被切断物を切断するのに必要な荷重を示し、（ｃ）は加圧機構４０であるシリンダが発生させる荷重を示し、（ｄ）は圧電機構が発生させる荷重を示し、（ｅ）は切断刃に加わる荷重を示す。
【図３】図３はロータリーカッターユニットの第２の実施形態を示す模式図である。
【図４】第２の実施形態の動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は、カッターロール１０に設けられた切断刃１０ｅの展開図を示し、（ｂ）は被切断物を切断するのに必要な荷重を示し、（ｃ）は圧電機構が発生させる荷重を示し、（ｄ）は切断刃に加わる荷重を示す。
【図５】図５は、カッターロールにおける切断刃の密度を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本開示のロータリーカッターユニットの第１の実施形態の構造を示す模式図である。ロータリーカッターユニット１０１は、カッターロール１０と、アンビルロール２０と、ベアリング機構３０と、加圧機構４０と、圧電機構５０と、位相検出装置６０と、制御装置７０と、駆動装置８０と、支持フレーム９０とを備える。
【００２２】
カッターロール１０は、円周面１０ｃを有する胴部１０ｂと、胴部１０ｂの両端面にそれぞれ接続されており、円周面１０ｃの軸と一致する軸を備えたシャフト１０ａと、円周面１０ｃに位置し、所望の切断形状を備えた切断刃１０ｅとを有する。また、カッターロール１０は、切断刃１０ｅを挟んで円周面１０ｃに設けられた一対のガイドリング１０ｄを有する。ガイドリング１０ｄのそれぞれは、円周面１０ｃの一端全周に設けられており、円周面１０ｃの表面から所定の高さを有している。ガイドリング１０ｂ高さは、円周面１０ｃの表面から切断刃１０ｅの先端までの高さとほぼ同じ高さに設定される。
【００２３】
アンビルロール２０は、円周面２０ｃを有する胴部２０ｂと、胴部２０ｂの両端面にそれぞれ接続されており、円周面２０ｃの軸と一致する軸を備えたシャフト２０ａとを有する。円周面２０ｃは、カッターロールの切断刃１０ｅを受ける。また、切断刃１０ｅを受けるとは、切断刃１０ｅがアンビルロール２０の円周面２０ｃに接触する場合、および、間隙を介して切断刃１０ｅが円周面２０ｃに近接する場合を含む。
【００２４】
ベアリング機構３０は、ベアリング３０ａとベアリングを収納するベアリングボックス３０ｂを含む。ベアリング機構３０は、カッターロール１０およびアンビルロール２０にそれぞれ２個ずつ設けられている。一対のベアリング（第１ベアリング、第２ベアリング）３０ａが、カッターロール１０のシャフト１０ａおよびアンビルロール２０のシャフト２０ａをそれぞれ回転可能に支持する。ベアリング３０ａを収納したベアリングボックス３０ｂは、支持フレーム９０に取り付けられている。具体的には、上述したように、カッターロール１０の切断刃１０ｅがアンビルロール２０の円周面２０ｃに接触、または、間隙を介して近接して支持フレーム９０に保持されるように、カッターロール１０のシャフト１０ａおよびアンビルロール２０のシャフト２０ａに設けられたベアリング機構３０が支持フレームに取り付けられている。
【００２５】
加圧機構４０は、カッターロール１０の軸１０ｉとアンビルロール２０の軸２０ｉとが互いに近づく方向にカッターロール１０およびアンビルロール２０の少なくとも一方を加圧する。加圧機構４０は、例えば、油圧、空気圧などのシリンダ、機械式加圧装置、スプリング等である。ボルト締め等により、支持フレーム９０からベアリング機構３０に一定の荷重が加えられる方法でも加圧機構４０と同様の効果を得ることができる。本実施形態では、加圧機構４０として一対のシリンダがカッターロール１０の軸１０ｉおよびアンビルロール２０の軸２０ｉを含む平面上において、アンビルロール２０とは反対側に設けられており、カッターロール１０を支持フレームに取り付けているベアリングボックス３０ｂを加圧する。これにより、カッターロール１０の軸１０ｉがアンビルロール２０の軸２０ｉに近づくように荷重を受ける。
【００２６】
圧電機構５０は、一対の圧電素子を含み、カッターロール１０の軸１０ｉとアンビルロール２０の軸２０ｉとが互いに離れる方向にカッターロール１０およびアンビルロール２０の少なくとも一方を加圧する。圧電素子は電気機械変換素子であり、プラスの駆動電圧を印加することにより、圧電素子はベアリングボックスに荷重を加える。
【００２７】
圧電素子は、他の加圧機構やアクチュエータに比べ、発生荷重を大きくできる、応答速度が速いなどの特徴を備えている。このため、従来のロータリーカッターユニットでは実現が困難であったカッターロールの回転位相に応じて荷重を調整することが可能となる。本実施形態では、圧電機構５０は、カッターロール１０の一対のベアリングボックス３０ｂとアンビルロール２０の一対のベアリングボックス３０ｂとの間にそれぞれ位置している。図１に示すように、加圧機構４０がカッターロール１０に加える荷重Ｐ１に対して、圧電素子にプラスの駆動電圧を印加した場合、圧電機構５０は荷重Ｐ１とは逆の方向に荷重Ｐ２を加える。
【００２８】
位相検出装置６０は、カッターロール１０の回転位相を検出し、回転位相に関する情報を出力する。位相検出装置６０は、例えば、ロータリーエンコーダーであり、カッターロール１０のシャフト１０ａに取り付けられ、シャフト１０ａの回転位相を検出する。以下において説明するように、位相検出装置６０は少なくともカッターロール１０の回転位相の原点等、１回転における所定の角度を検出できればよい。このため、位相検出装置６０は、例えば、シャフトに取り付けられたカムおよびカムによって押下されるスイッチによって構成してもよい。また、カッターロール１０をサーボモーター等位相制御が可能なモーターによって駆動する場合には、モーターなどの駆動源が位相検出装置６０を含んでいてもよい。
【００２９】
駆動装置８０は、圧電機構５０を駆動する駆動電圧を生成する。具体的には駆動装置８０は可変電圧を生成する電源回路を含み、上述したように、プラスの駆動電圧またはマイナスの駆動電圧を生成し、圧電機構５０へ出力することにより、圧電素子から荷重Ｐ２を発生させる。
【００３０】
制御装置７０は、位相検出装置６０から回転位相に関する情報を受け取り、駆動装置８０に駆動電圧を発生させる指令を出力する。制御装置７０は、プログラマブルコントローラ等のマイコン等である。
【００３１】
ロータリーカッターユニット１０１において、カッターロール１０のシャフト１０ａには、図示しない歯車やプーリーなどが設けられ、モーター等の駆動源からの回転駆動力が歯車やベルトによってシャフト１０ａに伝達される。これによりカッターロール１０が回転する。アンビルロール２０は、例えば、ガイドリング１０ｄの接触面から受ける摩擦力によってカッターロール１０と反対の方向に回転する。アンビルロール２０のシャフト２０ａにも駆動源からの回転駆動力が伝達され、カッターロール１０の回転に同期して、アンビルロール２０も自転してもよい。
【００３２】
カッターロール１０およびアンビルロール２０が回転している状態でカッターロール１０およびアンビルロール２０の間に被切断物である帯状の布、紙、不織布、樹脂、金属箔等を通過させることによって、切断刃１０ｅによって被切断物が切断される。
【００３３】
カッターロールの切断刃１０ｅの耐久性を高めるために、切断刃１０ｅを超硬合金によって構成してもよい。超硬合金としては、例えば、ＷＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−Ｎｉ系合金、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を添加した合金を用いることができる。この場合、ガイドリング１０ｄも超硬合金で構成することが好ましい。アンビルロール２０の胴部２０ｂも超硬合金によって構成してもよい。カッターロール１０およびアンビルロール２０の部材は、鉄鋼材料である、クロムモリブデン鋼、炭素鋼、高炭素クロム軸受鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼などを用いることができる。複数の鉄鋼材料を用いたカッターロール１０の構成については、例えば、出願人の特開２０１４−１２１７６３号公報に開示されている。カッターロール１０およびアンビルロール２０において、胴部は内部に空間を有する円筒形状であってもよいし、空間のない円柱の材料によって構成されていてもよい。また、胴部とシャフトとは一体に成形されていてもよいし、別の部材であてもよい。
【００３４】
次に図２を参照しながら、ロータリーカッターユニット１０１の動作を説明する。図２（ａ）は、カッターロール１０に設けられた切断刃１０ｅの展開図を示し、（ｂ）は被切断物を切断するのに必要な荷重を示し、（ｃ）は加圧機構４０であるシリンダが発生させる荷重Ｐ１を示し、（ｄ）は圧電機構５０が発生させる荷重Ｐ２を示し、（ｅ）は切断刃に加わる荷重を示す。（ａ）から（ｅ）に示すグラフにおいて、横軸は、例えば、カッターロールの１回転分の位相を示す。また、（ａ）の縦軸は基準点からの切断刃の位置を示し（ｂ）から（ｅ）は荷重を示す。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４において、円周箇所での切断刃の刃先が密である。したがって、図２（ｂ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４において、切断刃の刃先にかけられる荷重を大きくすることが好ましい。加圧機構４０であるシリンダがカッターロール１０に加える荷重Ｐ１は、図２（ｃ）に示すように一定である。荷重Ｐ１の働く方向と、圧電機構５０の荷重Ｐ２の働く方向とは互いに逆向きであり、打ち消し合うことを考慮し、図２（ｄ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間以外において圧電機構５０の発生させる荷重が、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４区間において圧電機構５０の発生させる荷重よりも大きくなるように、駆動装置８０が発生する駆動電圧を設定する。つまり、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間とそれ以外の区間とで駆動電圧を変化させる。これにより、ｔ１〜ｔ４の区間以外の区間おいて、圧電機構５０の荷重Ｐ２を強め、ｔ１〜ｔ４の区間において、荷重Ｐ２を弱める。切断刃に係る荷重は、荷重Ｐ１と荷重Ｐ２との差分であるから、これにより、図２（ｅ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間において荷重を強めることができる。一般に圧電素子は、数十ｋＨｚ程度の振動が可能であるため、例えば、カッターロールを数百回転／秒で回転させる場合でも、一回転の複数の箇所で荷重が変化するように、圧電機構５０を駆動することが可能である。
【００３６】
また、ロータリーカッターユニット１０１を長時間動作させることによって、例えば、位相範囲Ｒ２に対応する切断刃の刃先だけが他の箇所に比べて大きく摩耗した場合、位相範囲Ｒ２に対応する区間の駆動電圧だけを小さくしたり、マイナスの電圧を印加するようにすることによって、位相範囲Ｒ２の区間の荷重だけをさらに高めることが可能である。これによって、切断刃が不均一に摩耗する場合でも、刃先に加えられる荷重が均一になるように動作させることができる。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、応答性に優れた圧電機構を用いることによって、シリンダなどと異なり、カッターロール１０が１回転する間にカッターロール１０へ加える荷重を変化させることが可能となる。したがって、円周箇所に応じた所望の荷重を常に切断刃の刃先に加えることが可能となる。つまり、円周箇所の刃先の密度によらず、カッターロール１０に設けられた切断刃の任意の位置において、適切な荷重を加えることが可能となる。よって、切断刃の位置によって、荷重が不足したり、過剰となったりすることがなく、切り残しや切断不良の箇所がなく、かつ、過剰な荷重による刃先の欠損が抑制されたロータリーカッターユニットによる切断が実現し得る。圧電機構の動作の際、慣性力がほとんど働かないため、圧電機構による荷重の変化によって振動等が生じることもない。
【００３８】
また、圧電機構を駆動する駆動電圧は連続的に変化させることが可能であるため、荷重も連続的に変化させることができる。この駆動電圧は、駆動装置８０によって任意に変化させることが可能であるため、ロータリーカッターユニット設置時の試運転における調整、運転速度の変更、被切断物の厚さや材質の変更、使用環境の温度の変化等に応じて、簡単に刃先の荷重を変化させることが可能である。
【００３９】
また、本実施形態によれば、圧電機構５０を駆動するための駆動電圧を、切断刃の部分的な摩耗に応じて変化させ、全体として均一な荷重をかけることが可能となる。よって、部分的な摩耗が生じても、切断不良が生じたり、過剰な荷重による、摩耗箇所以外における刃先の欠損の可能性を高めることなく、安定した切断動作を行うことが可能となる。これにより、本実施形態のロータリーカッターユニットによれば、カッターロール１０の寿命およびロータリーカッターユニット１０１の連続運転時間を長くすることができ、ロータリーカッターユニット１０１のメンテナンスの頻度を少なくしたり、メンテナンスによる製造の中断を減らしたりすることができる。特に、ロータリーカッターユニットの特徴である高い生産性をより高めることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図３は本開示のロータリーカッターユニットの第２の実施形態を示す模式図である。ロータリーカッターユニット１０２は、加圧機構４０を備えておらず、圧電機構５０がカッターロール１０の一対のベアリング機構３０およびアンビルロール２０の一対のベアリング機構３０の外側にそれぞれ位置している点で第２の実施形態のロータリーカッターユニット１０２と異なる。
【００４１】
図３に示すように、圧電機構５０は、支持フレームの一部とカッターロール１０の一対のベアリング機構３０との間に位置している。圧電機構５０にプラスの駆動電圧を印加した場合、圧電機構５０は、カッターロール１０の軸１０ｉとアンビルロール２０の軸２０ｉとが互いに近づく方向にカッターロール１０に荷重Ｐ２を加える。
【００４２】
図４を参照しながら、ロータリーカッターユニット１０２の動作を説明する。図４（ａ）は、カッターロール１０に設けられた切断刃１０ｅの展開図を示し、（ｂ）は被切断物を切断するのに必要な荷重を示し、（ｃ）は圧電機構５０が発生させる荷重Ｐ３を示し、（ｄ）は切断刃に加わる荷重を示す。（ａ）から（ｄ）に示すグラフにおいて、横軸は例えば、カッターロールの１回転分の位相を示す。また、（ａ）の縦軸は基準点からの切断刃の位置を示し（ｂ）から（ｄ）は、荷重を示す。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４において、円周箇所での切断刃の刃先が密である。したがって、図４（ｂ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４において、切断刃の刃先にかけられる荷重を大きくすることが好ましい。図４（ｃ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間において圧電機構５０の発生させる荷重が、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４以外の区間において圧電機構５０の発生させる荷重よりも大きくなるように、駆動装置８０が発生する駆動電圧を設定する。つまり、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間とそれ以外の区間とで駆動電圧を変化させる。これにより、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間において、圧電機構５０の荷重Ｐ２を強め、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４以外の区間において、荷重Ｐ２を弱める。よって、図４（ｄ）に示すように、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間において切断刃に係る荷重を強めることができる。
【００４４】
このように本実施形態において、圧電機構５０に駆動電圧を印加することによって、第１の実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
本開示のカッターロール、アンビルロールおよびこれらを備えたロータリーカッターユニットには種々の改変が可能である。例えば、第１の実施形態では、加圧機構４０は、カッターロール１０のベアリングボックス３０ｂに荷重を加えていたが、アンビルロール２０のベアリングボックス３０ｂに荷重を加えてもよい。また、第３の実施形態では、圧電機構５０は、カッターロール１０のベアリングボックス３０ｂに荷重を加えていたが、アンビルロール２０のベアリングボックス３０ｂに荷重を加えてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、位相検出装置の例としてロータリーエンコーダーを示した。位相検出装置としてカムおよびスイッチを用いる場合には、位相検出装置は、例えば、カッターロールの原点のみを検出する。カッターロールが１回転するのに要する時間はカッターロールの回転速度によって決まるため、原点のタイミングおよび回転速度が分かれば、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４に対応するｔ１〜ｔ４の区間のタイミングを決定することができる。
【００４７】
また、第１および第２の実施形態では、圧電機構５０の圧電素子にプラスの駆動電圧を印加していたが、マイナスの駆動電圧を印加し、切断刃に係る荷重を調節してもよい。例えば、第１の実施形態のロータリーカッターユニット１０１の場合、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間における荷重Ｐ２が位相範囲Ｒ１〜Ｒ４以外の区間における荷重Ｐ２よりも小さくなるようにすればよい。小さい「荷重」には圧電素子の収縮に荷重Ｐ２と逆向き変位が含まれる。例えば、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４以外の区間では、駆動電圧をゼロに設定し、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間にマイナスの駆動電圧を印加してもよい。第２の実施形態のロータリーカッターユニット１０２の場合には、例えば、圧電機構５０に電圧をかけない状態で、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４の区間に必要な荷重が切断刃にかけられるように、シリンダー等により、支持フレーム９０からベアリング機構３０に一定の荷重が加えられるにしておき、位相範囲Ｒ１〜Ｒ４以外の区間にマイナスの駆動電圧を圧電機構５０に印加することによって、切断荷重を弱めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本開示のロータリーカッターユニットは、種々の分野における帯状の布、紙、不織布、樹脂、金属箔等の被切断物を所望の形状に切断するのに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４９】
１０          カッターロール
１０ａ、２０ａ        シャフト
１０ｂ、２０ｂ        胴部
１０ｃ、２０ｃ        円周面
１０ｄ        ガイドリング
１０ｅ        切断刃
１０ｉ、２０ｉ        軸
２０          アンビルロール
３０          ベアリング機構
３０ａ        ベアリング
３０ｂ        ベアリングボックス
４０          加圧機構
５０          圧電機構
６０          位相検出装置
７０          制御装置
８０          駆動装置
９０          支持フレーム
１０１、１０２      ロータリーカッターユニット
２０１        アンビルロール
２１０        胴部
Ｒ１          位相範囲
Ｒ２          位相範囲
Ｒ３          位相範囲
Ｒ４          位相範囲
【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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