(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤコード織物を切断するための焼入れ工具鋼の可撓性剪断切断刃であって、
剪断切断刃は、周面、該周面と交差する第１及び第２の側面、周面と第１及び第２の側面との交差部に位置する第１及び第２の刃先、及び第１及び第２の側面から離隔して周面から深さ方向に内方に延びるスロットを有し、スロットが第１及び第２の刃先を支持する第１及び第２の可撓性片持ちばね部分を形成し、スロットの第１及び第２の側面からの距離及び周面からの深さにより、第１又は第２の可撓性片持ちばね部分が、第１又は第２の刃先に印加される切断力に応答して撓曲することを特徴とする、タイヤコード織物を切断するための可撓性剪断切断刃。
【請求項２】
支持材料がスロット内に位置する請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項３】
予め圧縮した支持材料がスロット内に位置する請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項４】
支持材料は延伸ポリウレタンストリップである請求項３の可撓性剪断切断刃。
【請求項５】
剪断切断刃は棒状体であり、スロットは第１及び第２の刃先に沿って横方向に連続して延びる請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項６】
予め圧縮したポリウレタンの支持ストリップがスロット内に位置する請求項５の可撓性剪断切断刃。
【請求項７】
剪断切断刃は円形ディスクであり、スロットは円形の周面から半径方向内方に延びる環状スロットである請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項８】
支持材料がスロット内に位置する請求項７の可撓性剪断切断刃。
【請求項９】
支持材料は予め圧縮したポリウレタンストリップである請求項８の可撓性剪断切断刃。
【請求項１０】
撓曲は凹状の交錯領域で生じる請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項１１】
予め圧縮したポリウレタンの支持ストリップがスロット内に位置する請求項１０の可撓性剪断切断刃。
【請求項１２】
周面及び第１の側面にタングステンカーバイドのインサートを有し、第１の刃先がそれらの面の交差部にある請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項１３】
予め圧縮したポリウレタンの支持ストリップがスロット内に位置する請求項１２の可撓性剪断切断刃。
【請求項１４】
第１の刃先はタングステンカーバイドのインサートの側方膨出部である請求項１２の可撓性剪断切断刃。
【請求項１５】
予め圧縮したポリウレタンの支持ストリップがスロット内に位置する請求項１４の可撓性剪断切断刃。
【請求項１６】
剪断切断刃は円形ディスクであり、スロットは円形の周面から半径方向内方に延びる環状スロットであり、撓曲は凹状の交錯領域で生じ、予め圧縮したポリウレタンの支持ストリップがスロット内に位置する請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項１７】
複数のスロットが側面から離隔して周面から内方に延びるため、複数の刃先を支持する複数の可撓性片持ちばね部分が形成される請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項１８】
スロットの深さは０．６３５ｃｍ（０．２５インチ）乃至２．５４ｃｍ（１インチ）であり、スロットは側面から０．６３５ｃｍ（０．２５インチ）乃至１．２７ｃｍ（０．５インチ）離隔している請求項１の可撓性剪断切断刃。
【請求項１９】
タイヤコード織物剪断切断装置であって、
周面、該周面と交差する第１及び第２の側面、及び周面と第１及び第２の側面との交差部に位置する第１及び第２の刃先を有する第１の剪断切断刃と、
周面、該周面と交差する第１及び第２の側面、及び周面と第１及び第２の側面との交差部に位置する第１及び第２の刃先を有する第２の剪断切断刃とより成り、
第２の剪断切断刃の第１及び第２の側面から離隔して周面から深さ方向に内方に延びるスロットにより第１及び第２の可撓性片持ちばね部分が形成され、スロットの第１及び第２の側面からの距離及び周面からの深さにより、第１又は第２の可撓性片持ちばね部分が、材料切断時に第１の剪断切断刃により第１又は第２の刃先に印加される切断力に応答して撓曲するタイヤコード織物剪断切断装置。
【請求項２０】
第２の剪断切断刃は焼入れ工具鋼であり、スロットは第２の剪断切断刃の第１及び第２の刃先に沿って横方向に連続して延び、ばね部分の撓曲は凹状の交錯領域で生じる請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２１】
支持材料がスロット内に位置する請求項２０の剪断切断装置。
【請求項２２】
支持材料は予め圧縮したポリウレタンである請求項２１の剪断切断装置。
【請求項２３】
第１及び第２の剪断切断刃は焼入れ工具鋼の長い棒状体であり、スロットは第２の剪断切断刃の第１及び第２の刃先に沿って横方向に連続して延び、予め圧縮したポリウレタンのストリップがスロット内に位置する請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２４】
第１及び第２の剪断切断刃は焼入れ工具鋼の円形ディスクであり、第１及び第２の剪断切断刃の周面は円形であり、第２の剪断切断刃のスロットは円形の周面から半径方向内方に延びる環状スロットであり、第１又は第２の片持ちばね部分の撓曲は凹状の交錯領域で生じる請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２５】
第１及び第２の剪断切断刃は焼入れ工具鋼の円形ディスクであり、第１及び第２の剪断切断刃の周面は円形であり、第２の剪断切断刃のスロットは円形の周面から半径方向内方に延びる環状スロットであり、予め圧縮した支持材料がスロット内に位置する請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２６】
第１及び第２の剪断切断刃は焼入れ工具鋼の円形ディスクであり、第１及び第２の剪断切断刃の周面は円形であり、第２の剪断切断刃のスロットは円形の周面から半径方向内方に延びる環状スロットであり、第１又は第２の片持ちばね部分の撓曲は凹状の交錯領域で生じ、予め圧縮した支持材料がスロット内に位置する請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２７】
第１の剪断切断刃は焼入れ工具鋼の棒状体であり、第２の剪断切断刃は焼入れ工具鋼の円形ディスクであり、第２の剪断切断刃の周面は円形であり、第２の剪断切断刃のスロットは円形の周面から半径方向内方に延びる環状スロットであり、第１又は第２の片持ちばね部分の撓曲は凹状の交錯領域で生じ、予め圧縮した支持材料がスロット内に位置する請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２８】
支持材料は予め圧縮したポリウレタンのストリップである請求項１９の剪断切断装置。
【請求項２９】
第１の剪断切断刃を第１及び第２の側面から離隔して周面から深さ方向に内方に延びるスロットは第１及び第２の可撓性片持ちばね部分を形成し、スロットの第１及び第２の側面からの距離及び周面からの深さにより、第１又は第２の可撓性片持ちばね部分が、材料切断時に第２の剪断切断刃により第１又は第２の刃先に印加される切断力に応答して撓曲する請求項１９の剪断切断装置。
【請求項３０】
第１の剪断切断刃を円形の周面から半径方向に内方に延びる環状スロットは第１及び第２の可撓性片持ちばね部分を形成し、第１又は第２の可撓性片持ちばね部分は第２の剪断切断刃により第１又は第２の刃先に印加される切断力に応答して撓曲する請求項２９の剪断切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、一般的に、切断刃とかかる切断刃を備えた切断装置に関し、さらに詳細には、タイヤコード織物切断用の可撓性剪断切断刃及びかかる可撓性剪断切断刃を備えた剪断切断装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
タイヤコード織物切断用の切断刃及び装置は、本願の出願人により出願され、本願の一部として引用する特開平７−２８５１８２に記載されている。コードにより補強され、カレンダー加工された未加硫エラストマーのタイヤ織物の切断またはスリッティングは、タイヤデザインの進歩につれてより困難な仕事になっている。均一間隔の平行なコードはナイロン、ポリエステル、アラミド繊維の小径ストランドにより製造可能であるが、最も人気があり、最も切断し難い織物は、依然としてスティールコードにより補強された織物である。スティールコードは、それぞれ独立したフィラメントであれ、撚り合わせた多数のフィラメントであれ、またこれら２つを混合したものであれ、小径で硬く、切断が困難になっている。この困難をさらに増加させるのは、織物をバイアスカットする角度がより鋭く小さくなる傾向である。これらの角度は現在、５度程度のものである。その結果、織物シートの切断部及び個々のフィラメントの切断部が長いものになる。タイヤトレッド幅の増加も、シートを長い切断部で切断しなければならない原因となっている。織物切断用の切断刃がオーバーラップし、小さい角度で切断される小径で硬いフィラメントがオーバーラップする切断刃の間に捕捉されると、フィラメントがクリーンにカットされずに引き裂かれ、また、織物の未加硫エラストマーの基板が崩れることがある。
【０００３】
タイヤ織物の切断には、多種多様な装置が使用される。装置は、ディスクまたはホイールとも呼ばれる２つの円形切断刃と、アンビルまたはバーを有する円形切断刃とを備えている。円形の回転切断刃とディスク及びアンビルとを有する装置は通常、切断時に、対を成す切断刃に互いに反対方向の力を加えて強制的に接触させるためのエアシリンダーを備えている。別種の装置は、長い剛性剪断刃またはギロチン刃を使用する。この装置は、１つの固定刃と１つの可動刃とを用いる。この装置は、切断刃が液圧で作動されて、固定刃に本質的に平行な垂直平面内で上下に移動するよく知られた金属剪断装置に類似する。長い可動刃は、液圧で作動されて半径方向に往復運動するアームに装着されているため、アームが可動切断刃を移動させて固定刃と接触させるまでは、２つの切断刃は本質的に垂直平面内にない。対を成すこれらの棒状ビーム切断刃は、切断プロセスで互いにオーバーラップし、約１乃至４度の傾斜ピンチ角を用いる。傾斜角は垂直平面内にあり、刃の正面図において明らかである。切断刃は水平な平面内で本質的に平行であり、交錯ピンチ角はほとんど０である。小さなギャップまたは干渉が切断点を与える。交錯ピンチ角は刃の頂面図で見られる角度である。刃が反っている場合、交錯角は、切断の最初の半分では非常に小さく、切断の中央部を過ぎると負の値となる。２０３．２ｃｍ（８０インチ）の刃の反りが０．０１２７ｃｍ（０．００５）インチあると、ピンチ角は約０．００３度であり、これは微小で取るに足らない値である。この反りは、切断ピンチ角を与えるのではなくて長い切断刃の機械による撓曲を補償するものである。
【０００４】
切断点は、切断刃の一方の端部から反対の端部へ徐々に移動する。剪断刃の長さは、約５メートルまたは約１６フィートかそれよりも長い。剪断刃は、同じような長さの剛性の刃ホルダーに装着される。刃ホルダーは、ぴったりと嵌合した刃がホルダーと同じ反りを有するように反っている、即ちアーチ状である。ホルダーは、例えば、７．６２ｃｍ（３インチ）×７．６２ｃｍ（３インチ）の鋼製の棒状体であり、長さ方向に配置されたボルトが刃をホルダーに引張っている。ジャッキねじまたはプッシュプルボルトにより、切断刃に最初の反りを与えるだけでなく、繰返し使用した後の刃の反りを補正することができる。ジャッキねじまたはプッシュプルボルトにより、刃を反りのないように取付けて、可動切断刃が固定切断刃と本質的に平行になるようにしてもよい。これらのボルトにより、使用後に生じた不整列または摩耗を補正することもできる。整列関係にするための最初の補正及びその後の補正は、時間がかかり、労働集約的である。時として、非常に薄い紙を実際に徐々に切断して、刃の水平方向の整列関係をチェックし調整することがある。切断が刃の一端で進行中の場合、刃のもう一方の端部は垂直平面内で１０．１６ｃｍ（４インチ）も離れていることがある。高品質の切断を維持する必要があれば、定期的に運転を停止して定期的に調整しなければならない。種々のタイヤ織物切断装置に用いる多種多様な切断刃のうち、剛性取付けの長い棒形切断刃は最大の動的応力を反復して受ける。これらの応力により、刃が局部的に破損し、切断品質が低下することになる。特に刃先が鈍くなった時、互いに叩き合うために刃に大きな応力が生じるだけでなく、装置の他の構成要素にも大きな応力が発生する。米国特許第５，４２３，２４０号に記載されたタングステンカーバイドの側方膨出型切断刃は、長さが５メートルの動的応力が最大の剛性切断刃を含む、記載された全装置で成功裏に使用されている。しかしながら、側方膨出型切断刃だけでなくカーバイドの任意の切断刃は全て、もろくて割れやすいと考えられるため、それらの使用には幾分のためらいがある。長い剛性の切断刃及びタイヤ織物切断用の他の切断刃にかかる応力を減少することが最も望ましいが、その理由は、切断刃それ自体が摩耗し裂け目を生じるだけでなく、装置の軸受、歯車及び他の部品にも摩耗及び破裂の問題があるからである。
【０００５】
【発明の概要】
簡言すると、本発明は、切断の初期品質を改善するだけでなく長期間使用した後でも高品質の切断を可能にするタイヤコード織物切断用の可撓性剪断切断刃を提供する。本発明によると、剪断切断刃の耐久性及び寿命が増加し、関連装置の寿命が増加するが、その理由は、剪断切断刃及び関連装置にかかる動的な力または応力が減少するからである。可撓性は、刃先を含む片持ちアームまたはばね部分を形成する、剪断切断刃の刃先に近いところに離隔して設けた比較的深いスロットまたはチャンネルにより与えられる。片持ちアームは、対をなす刃と接触する際、アームにかかる力に応答して局部的に撓曲し、切断作業が終了すると通常位置に戻る。スロットは、そのまま、即ち、何も詰めずに使用するか、または、ポリウレタンのような支持材料を充填して片持ち部分の撓曲を抑制または減少させ、アームの降伏強さを超える力による望ましくない永続的な撓曲を阻止することができる。延伸ポリウレタンストリップのような予め圧縮した材料をスロットに充填すると有利である。本発明の特徴である可撓性を備えていない剛性の切断刃では、切断刃同士がたとえ僅かに干渉した場合でも実質的な力が発生し、それらが全て支持枠に伝達される。可撓性剪断切断刃では、片持ちばね部分の撓曲により応力の一部が吸収される。撓曲は、移動する小さな交錯切断領域において、剛性の切断刃よりも望ましくは目立ったピンチ角で生じる。交錯領域は、切断が進行するに従って、棒状の刃の一方の端部からもう一方の端部へ移動する。交錯切断領域は凹状または皿形であり、撓曲の大きさが交錯領域の外縁部のゼロ値から中央の大きな値まで変化する。可撓性のディスク状剪断切断刃には、短くて本質的に静止状態の凹状交錯領域が与えられる。可撓性のディスク及びアンビル棒状剪断切断刃は同じ利点を有する。これら全ての剪断切断刃の片持ちばね部分またはアームを所望の如く適当に撓曲させるには、負荷点及びその両側における剪断切断刃の特定形状の撓曲を実際に測定すればよい。可撓性剪断切断刃に焼入れ工具鋼を用いると、剪断切断刃の使用時に片持ちばね部分に望ましくない永続的な撓曲を起こさないようにする高い降伏強さが得られる。
【０００６】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１は、ラジアルタイヤ織物の製造装置１を示す。スティールコード補強、カレンダー加工のタイヤプライ織物２は、ステーション３で切断される。未加硫エラストマーシートには、複数の平行なスティールコードが埋め込まれている。これらのコードは、単体のフィラメントかまたは撚合わして単体のストランドにした複数のフィラメントでよい。これら全ては、現在、硬い高張力鋼で作られるのが一般的である。タイヤの品質、強度及び耐久性の進歩は、補強用コード及びコードの配向に関連があるが、これらにより織物の切断が一段と困難になっている。ステーション３では、織物は、例えば平行なコードの方向に対して５度から９０度の角度で切断される。コードのこのバイアス角は益々鋭角になっており、その結果、切断セグメントの長さが大きくなっている。このステーションでは、図２、３、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ及び４Ｅに示すような一対の切断刃、図５に示す２つのディスク形切断刃、または図６に示すディスクとアンビルの進行タイプを用いることができる。バイアスカットしたセグメントは、コンベア４上に落下し、ステーション５において、端部を揃えられ、継目を接合されて、長い連続シートまたはウェッブになる。連続ウェッブは、コンベアベルト７により移動され、切断ステーション８を通過する際、織物の移動方向に平行に切断されて２つの連続ウェッブとなり、リール９、１０に巻き取られる。リールが織物で満杯になると、スプライシングを一時的に停止して、満杯のリールを空のリールと取り替える。満杯のリールはその後、タイヤ製造プロセスの下流に移動される。ステーション８の切断機構は、図５に示す２つのディスク形切断刃か、または図６に示すディスクとアンビルでよい。スティールコードで補強されたタイヤプライ織物を製造するために、押出し方法も使用される。その方法では、複数の平行な小径スティールコードの周りに未加硫エラストマーが押出される。本発明の切断工具は、かかる織物切断用としても好適である。かかる織物の切断に使用する棒状切断刃及びディスクと棒状の切断刃は、現在の押出しシートが最も幅広のカレンダー加工シートほど幅が広くないため、短いものでよい。
【０００７】
図２及び３を参照して、該図は、２つの長ビーム剪断切断刃の小さな中間部分を示す。図２に示すオフセット部分では、第１及び第２の刃の本体は、互いに接触した関係でオーバーラップしている。切断刃が切断するタイヤ織物は図示しない。織物を既に切断したかまたは未だ切断していない切断刃の他の部分（図示せず）は、図示の部分の前及び後に続く。これらの刃は、４８０ｃｍ（１６フィート）または６００ｃｍ（２０フィート）と長いものである。第１の固定または静止したスティールの本体より成る切断下刃１１は、その刃の長さ方向に沿って延びるタングステンカーバイドの長い縦方向の側方膨出インサート１２を有する。この刃は、例えば、米国特許第５，４２３，２４０号に詳細に記載された切断刃でよい。好ましくは、ロックウェルＣ硬度が約６０乃至６７の範囲にある焼入れ工具鋼で製造された第２の、協働する長い可撓性スティール本体より成る切断刃１３は、刃の長さ全体に沿って設けた一連の嵌込みボルト１５、１６により長い剛性スティール可動刃ホルダー１４に装着されている。刃先１７は刃１３の長さ方向に延びて、刃１１の側方膨出部１２と協働し、織物を切断する。本発明の切断刃１３の可撓性は、刃の長さ方向に沿って連続して延びる横方向に開いた周スロット１８により与えられる。スロット１８は、外周面１９から本体の深さ方向に内方へ延び、側面２０に隣接してその面から離隔している。刃先１７は、周面１９と側面２０との交差部にある。スロットと側面２０との間の刃のセグメントは、刃先１７を含む片持ちばね部分２０である。この部分２１は、２つの刃が一端から他端へ織物を切断する間、ばね部分に切断力が加わると、移動する凹状交錯切断領域において局部的に撓曲する。この片持ちばね部分２１は、撓曲力がなくなると弾性回復する。ばね部分に外向きの力を加える予め圧縮された支持材料のような材料２２をこのスロットに充填すると、さらに別の利点が得られる。これらの長い刃のオーバーラップは、切断終了後で５．０８ｃｍ（２インチ）または７．６２ｃｍ（３インチ）、織物の幅に亘って増加する。切断刃の間に捕捉されるタイヤ織物の損傷をなくすか減少させ、また切断力を維持するために、刃の側部に逃げポケット２３を設けるのが普通である。片持ちばね部分２４により周面１９と側面２６との交差部に刃先２５を与えられるように、切断刃を逆にしてもよい。
【０００８】
切断刃の詳示する図３を再び参照して、スロットの幅はａ、スロットの深さ、即ち、片持ちばね部分の長さはｂ、片持ちばね部分の根元部の幅はｃ、また逃げポケットを画定する肩部の長さはｔで示すことに注意されたい。本発明の長いスティール製可撓性切断刃の特別の例として、ロックウェルＣ硬度が約６０乃至６３の焼入れ工具鋼の刃に、幅が約０．１５９ｃｍ（０．０６２５インチ）、深さが１．９０５ｃｍ（０．７５インチ）のスロットを切削して、根元部の幅ｃが０．６３５ｃｍ（０．２５インチ）、長さｂが１．９０５ｃｍ（０．７５インチ）の片持ちばね部分２１を形成した。肩部ｄの長さは０．０５０８ｃｍ（０．０２０インチ）であった。この切断刃は、長さが約５メートル、幅が３０ミリメートル（１．１８インチ）、高さが８０ミリメートル（３．１５インチ）であった。ショアー押込み硬度計のＡ硬度が８３で、幅が１．９０５ｃｍ（０．７５インチ）、厚さが０．１９８ｃｍ（０．０７８インチ）のポリウレタンの平坦なベルト（MacMaster Companyのカタログの部品番号第６０７５Ｋ１４）をある長さに切断して、厚さ０．１５２ｃｍ（０．０６０インチ）に延伸し、少しずつスロット１８内に押し込んだ。ポリウレタンの平坦なベルトまたはストリップは、延伸されると収縮、即ち、厚さが圧縮された。狭いスロット内に挿入されると、元の形状に戻ろうとする。スロット内で拘束されているため完全な原状復帰ができないため、このベルトは、片持ちばね部分を支持するだけでなく、その部分に外向きの力を加える。切断時にこのばね部分に反対方向の力が加わると、ばね部分の撓曲に抗して減少させる反力が発生する。支持されるか予め圧縮応力を与えられたばね部分は、降伏するか永続的に変形することなく、支持のないばね部分と比較して大きな力に耐えることができる。焼入れ工具鋼と比べて降伏強さが小さいスティール製の切断刃の片持ちばね部分に予め圧縮応力を与えるこの方法を用いると非常に有利である。上述したようにポリウレタンには特定の利点があるが、スロットに挿入される他の予め圧縮された材料も、撓曲、従って変形に抵抗する利点を有することを理解されたい。予め圧縮されない支持材料をスロット内に挿入しても、ばね部分には予め圧縮応力がかからないが、この材料は、ばね部分が幾分移動した後、その部分の撓曲に抵抗する。切断刃の設計者は、スロットの深さ及びスロットから側面までの距離だけでなく、支持材料の特性をもう１つの手段として用いて、片持ちばね部分の撓曲またはばね率を制御することができる。スロットを充填することで得られるもう１つの利点は、撓曲に影響を与える可能性のある材料の刃片がスロットから出ないことである。
【０００９】
しかしながら、スロットが充填されているかそうでないかには無関係に、片持ちばね部分により与えられる可撓性には本質的な利点が存在することを理解されたい。切断にとって重要な凹状交錯接触領域は、この可撓性により得られるものである。この領域は、特にタイヤコード織物の実際の切断を監視していても、裸眼では見分けることができない。最大の撓曲は、交錯領域の中心部で最大約０．０２５４ｃｍ（０．０１０インチ）であり、その中心の両側ではゼロに向かって減少する。本発明の可撓性棒状切断刃のセグメントについて行った撓曲テストでは、片持ちばね部分に、敏感で正確なダイアルケージに隣接して、力が印加された。この例では、約０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）の撓曲最大値が負荷点で測定された。撓曲の大きさは、負荷点から離れる方向に移動する点においてダイアルゲージで測定され、小さな値へ減少して、中央から１インチ以上離れたところで０値の読みが得られた。これは、可撓性切断刃の使用時に撓曲が小さな凹状交錯接触領域で発生し、中心点の両側では気付く程度のピンチ角が存在することを示すものである。本発明の特徴である可撓性を備えていない従来技術の剛性切断刃は、撓曲が刃の長さ全体に亘って分布すると思われる。その結果、大きな力が切断刃に沿って分布するだけでなく支持枠に伝達される。現在の装置は、これらの大きな力に耐えるように設計されている。本発明の切断刃の特性により、有意な利点を有する装置の再設計が可能であると考えられる。
【００１０】
図２及び３に示す上述の可撓性切断刃の肩部ｄの長さを小さく、例えば、０．０５０８ｃｍ（０．０２０インチ）にすると、立証可能な動作上の利点が得られる。従来技術の切断刃の上のｄのような肩部の長さは、０．２０３ｃｍ（０．０８０インチ）か１．２７ｃｍ（０．５インチ）である。従来技術の切断刃の肩部を長くすると、切断刃がオーバーラップして擦り合う時の接触領域が大きくなる。織物の切断に向けられるべき力が、互いに擦り合う切断刃の大きな接触領域で消費され無駄にされる。可撓性切断刃の肩部の長さを小さくできるため、小さな接触領域で失われる力が格段に少なくなるから、より効率的な切断が可能となる。切断時、この肩部は織物と擦り合う。肩部ｄを約０．０５０８ｃｍ（０．０２０インチ）またはそれ以下に減少させると、オーバーラップする切断刃間の織物の擦り合う量が減少して、高品質の切断が可能となり、織物の崩れまたは他の損傷が少なくなる。肩部を安全に、即ち、使用時に切断刃の欠けを生ぜしめることなく、減少できるのは、可撓性切断刃が撓曲し、また叩き合いがないためである。図３に示すような、刃先からのポケットまでの距離または後退距離ｅは、剛性切断刃よりも大きくする必要がある。剛性切断刃の範囲は、約０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）乃至０．２０３ｃｍ（０．０８０インチ）である。可撓性切断刃では、その距離は可撓性切断刃の最大撓曲により増加するはずである。
【００１１】
切断刃は多数回の切断サイクルを経験することを理解されたい。切断刃は全て、鈍くなって切れなくなり、最終的に研がなければならない。片持ちアームまたはばね部分は、何十万回または何百万回もの撓曲を受けるため、過剰な応力だけでなく金属疲労により破損する可能性がある。焼入れ工具鋼の本体を有する適正に設計された切断刃は、これらの需要を満たすものと予想される。かかる切断刃は、既に焼入れを行った刃にスロットを切削して製造すると有利である。最初にスロットを切削した後、焼入れを行う方法は、切断刃の使用寿命を減少させる歪み及び残留応力を発生させる危険がある。高温に加熱した後、急冷して、恐らく応力を除去するため、焼入れプロセスそれ自体は、重要な設計パラメータを一貫して得るのを困難にする。特定の寸法を有する上述のスロットは、焼入れ工具鋼に、０．１５９ｃｍ（１６分の１インチ）幅のBorizon CBN研摩ホイールで切削された。このホイールは、立方晶の窒化ホウ素材料で作られている。ダイアモンドの研摩ホイールを使用することも可能である。ホイールが切断刃の長さ方向に移動する際、ホイールと刃に冷却流体をスプレーしながら、刃の長さに沿って小さな切断を繰り返し行う。冷却流体は、過熱及び硬度の減少を防止するものである。研摩ホイールは、スロットに、疲労による破損の危険性を増加させる高い応力点となりうる鋭角の根元部が形成されないように、小さな曲率を備える必要がある。疲労による破損の危険性は、スロットが充填されていない時の方が大きい。この危険性は、ポリウレタンストリップをスロット内に配置すると減少する。
【００１２】
次いで、図４は、切断上刃が可動で、切断下刃が固定された、長い棒状切断刃の多数の異なる組み合わせを示す断面図である。図４Ａにおいて、静止状態の切断下刃３０は、周面と側面とにタングステンカーバイドのインサート３６を有する。幾つかのカーバイド製切断刃は、これらの表面の交差部に刃先を有する。この図は、側方に膨出した刃先を示す。焼入れ工具鋼の切断上刃３２は、ポリウレタンストリップ３４、３４’が挿入された２つのスロット３３、３３’を有する。この実施例の複数のスロットは、複数の片持ちばね部分３５、３５’と、複数の刃先３６、３６’を周面３７、３７’と側面３８、３８’との交差部に有する。刃先が鈍くなると、切断刃を切り換えて、新しい鋭い刃先が長い側方膨出部を有するタングステンカーバイドの長い切断刃と係合するようにする。これは、鈍くなった切断刃を研ぐために送り出す必要のあるユーザーにとって１つの利点である。２つのスロットは、最大で４個の異なる片持ちばね部分と、４個の刃先を提供する。可撓性切断刃は破損などを減少することにより側方膨出部を有するタングステンカーバイドの切断刃の寿命を増加させる顕著な効果を有するが、タングステンカーバイドの直角に切断した刃と対で用いると同じ利点が得られる。
【００１３】
図４Ｂにおいて、スティールの切断下刃４０は、タングステンカーバイドの側方膨出インサート４１及び、さらに重要なことは、タングステンカーバイドの側方膨出インサートとポリウレタンインサート４４とを含む片持ちばね部分４３を画定するスロット４２を有する。かかる切断刃の長さ３０ｃｍ（１フィート）のテスト部分は、タングステンカーバイドの膨出インサートの刃先から０．６８６ｃｍ（０．２７０インチ）の距離のところに切削された幅が０．１５９ｃｍ（１６分の１インチ）で深さが１．５８８ｃｍ（８分の５インチ）のスロットを有する。厚さ０．１５９ｃｍ（１６分の１インチ）、幅０．７８７ｃｍ（０．３１０インチ）のポリウレタンストリップがスロットに挿入された。切断刃に７２６．４ｋｇ（１６００ポンド）の負荷を加えると、負荷点で０．０１０２ｃｍ（０．００４インチ）、負荷点から２．５４ｃｍ（１インチ）の所で０．００２３ｃｍ（０．０００９インチ）の撓曲が発生した。１８１６ｋｇ（４０００ポンド）の負荷を加えたところ、負荷点で０．０２５４ｃｍ（０．０１０インチ）、負荷点から約２．５４ｃｍ（１インチ）離れた所で約０．００１２７ｃｍ（０．０００５インチ）の撓曲が発生した。２つの負荷での交錯角はそれぞれ、０．１７度及び０．３４３度であった。切断刃４０は、ポリウレタンストリップ４７を充填したスロット４６を有する焼入れ鋼の切断上刃４５と対を成す。この実施例では、可撓性の切断上刃と切断下刃とを図示した。片持ちばね部分４８と刃先４９とを有する切断上刃４５は、図２及び３に示すものと同じ切断刃でよい。切断下刃４０は通常は焼入れ工具鋼で作られていないが、その理由は、タングステンカーバイドのインサートが通常、切断刃にろう付けされるからである。ろう付け温度が工具鋼の硬度を緩和するほど十分に高いため、焼入れ工具鋼を用いる理由はない。切断刃４０の降伏強さは切断刃４５の降伏強さよりも低いため、ポリウレタンインサートの使用は、それを焼き戻し工具鋼の切断刃に挿入するよりも重要であるかもしれない。対を成す２つの切断刃の可撓性により、支持装置に伝達される力がさらに減少し、切断刃の切断効率及び寿命がさらに向上する。
【００１４】
図４Ｃにおいて、切断下刃５０は刃先５１を有する。この切断刃は焼入れ工具鋼で作られており、当該技術分野で知られた典型的な剛性棒状切断刃を代表するものである。切断刃５１は、スロット５３とポリウレタンインサート５４とを有する焼入れ工具鋼の切断刃５２と対を成す。スロットは、側面から離隔して周面から内方に本体の深さ方向に延びるため、切断力に応答して撓曲するばね部分５５が形成される。このばね部分５５は片持ちばねであり、５６は、周面５７と側面５８との交差部の刃先である。この実施例は、タングステンカーバイドの側方膨出部を有する切断刃とは異なる、広く用いられている焼入れ工具鋼の剛性切断刃と可撓性切断刃との使用例を示す。
【００１５】
図４Ｄの切断刃６０は、金属でないポリウレタンの支持ストリップのインサート６２を備えたスロット６１と、片持ちばね部分６３と、側面６５と周面６６との交差部の刃先６４とを有する。焼入れ工具鋼の可動切断上刃７０はスロット７１、７１’を有し、これらのスロットは共に切断刃の周面と側面とで片持ちばね部分７２、７２’を提供する。この実施例において、スロット７１だけがポリウレタンストリップインサート７３を有する。スロット７１’にはインサートはなく、切断刃のユーザーには一方の側または他方の側を使用するオプションが与えられる。切断下刃は２つの片持ちばね部分と、４つの刃先とを有するが、切断上刃は４つの片持ちばね部分と４つの刃先とを有する。
【００１６】
片持ちばね部分またはアームは、切断刃本体の縦方向のノッチだけで形成することも可能である。適正に設計された切断刃ホルダーは、刃先を有する片持ちばね部分に隣接するスロットを形成する。図４Ｅにおいて、焼入れ工具鋼の長い可動棒状切断刃８０は、Ｌ字形の取付け棒状体８１に固着されている。この切断刃は、離隔したボルト（図示せず）により取付け棒状体に固定される。Ｌ字形取付け棒状体の短いアーム８２は、スロットを形成するために切断刃に切込まれたノッチ８３内に延びる。片持ちばね部分８４は、周面８６と側面８７との交差部に刃先８５を有する。延伸状態かそうではないかに無関係に、ポリウレタンストリップ８８は、切断刃を取付け棒状体にボルト付けする前または後の何れかに、スロットに挿入可能である。この実施例において、ポリウレタンストリップ、特に、延伸ストリップをスロット内に組み込んで、ばね部分に外向きの力を加える予め圧縮したインサートとするのが容易であろう。予め圧縮したインサートにより、相互作用する片持ちばね部分の所望の撓曲特性をより良く制御することができる。
【００１７】
図５において、タングステンカーバイドの環状側方膨出インサート９１が第１の本体に取付けられた回転可能な円形またはディスク状の切断刃９０は、ボルト９３、９４より回転可能な取付けプレート９２に固着されている。焼入れ工具鋼の回転可能な円形切断刃９５は、ボルト９７、９８により取付けプレート９６に固着されている。開いた環状スロット９９は、第２の本体の周面１００から半径方向内方に延びて、周面１００と側面１０３との交差部に刃先１０２を有する円形の片持ちばね部分１０１を形成する。ポリウレタンのＯリング１０４がスロット９９内に挿入されると、主として、スロットをクリーンな状態に保ち、長いそして／または幅広のポリウレタンスリップによる支持と比較して少ない量の支持を与える。取付けプレートは、離隔した軸線上で反対方向に回転する軸にキー止めされるため（図示せず）、切断刃は、当該技術分野で知られた態様でオーバーラップし互いに接触する。切断刃は、エアシリンダーにより約２８０乃至８００ポンドの範囲で変化する力で矢印で示すように強制的に接触させられる。これらの切断刃及びそれらを使用する切断装置は、ただ１個または２個のラジアルタイヤのベルトを形成するに十分に狭い押出しスティールコード織物の切断に特に有用である。
【００１８】
図５の可撓性切断刃の一例として、深さ１．９６９ｃｍ（０．７７５インチ）、幅０．１５９ｃｍ（１６分の１インチ）のスロットを、焼き入れ工具鋼の厚さ１．２７ｃｍ（２分の１インチ）、直径１７．７８ｃｍ（７インチ）の切断刃に切削した。スロット９９の取付けプレートから離れた外側面は、切断刃の側面から約０．５５６ｃｍ（３２分の７インチ）離れており、厚さ０．５５６ｃｍ（３２分の７インチ）の円形の片持ちばね部分が形成された。直径０．３０５ｃｍ（０．１２０インチ）のポリウレタンのＯリングが、約１０％圧縮された状態で、Ｏリングを収容するために頂部が末広がりのスロット内に挿入された。片持ちばね部分の撓曲が、種々の負荷を与えられた負荷点で、敏感なダイアルゲージによって測定された。６３．６ｋｇ（１４０ポンド）の負荷（１）では、撓曲は０．００３８ｃｍ（０．００１５インチ）、１２７．１ｋｇ（２８０ポンド）の負荷（２）では、０．００５１ｃｍ（０．００２インチ）、１９０．７ｋｇ（４２０ポンド）の負荷（３）では、０．００７６ｃｍ（０．００３インチ）、２８８．３ｋｇ（６３５ポンド）の負荷（４）では０．０１０２ｃｍ（０．００４インチ）、３８４．５ｋｇ（８４７ポンド）の負荷（５）では０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）であった。負荷点から２．８５８ｃｍ（１．１２５インチ）離れた所の撓曲は、４２０ポンドの負荷（３）で０と測定された。棒状と棒状の切断刃と同様に、ディスクとディスク、ディスクとアンビルの切断刃は織物切断の際は凹状切断交錯接触領域を有する。ディスクとディスクの切断作業では、切断領域が回転する切断刃の間で本質的に静止状態であるため、静止した凹状交錯域が多くなる。
【００１９】
図６は、図５の切断下刃と同一の可撓性切断刃組立体１０５と対を成す、タングステンカーバイドの側方膨出インサート１０７を有するアンビルまたは棒状切断刃１０６を示す。アンビル切断下刃は、図４Ａの切断下刃を短くしたものである。図６の矢印は、切断刃に加わる力を示す。これらの力は約２８０乃至８００ポンドの範囲で変化する。再び、可撓性切断刃を、タングステンカーバイドの直角に切断したアンビル切断刃または焼入れ工具鋼のアンビル切断刃と対にしてもよい。可撓性ディスク状切断刃は、図４Ｅの取付け棒状体のようなＬ字形断面を有する取付けプレートと協働する円形ノッチを有し、スロットと片持ちばね部分とが形成される。厚過ぎて単一の中央スロットを有する２つの可撓性片持ちばね部分を形成できないディスク、アンビルまたは長い棒状の切断刃は、可撓性片持ちばね部分を形成するために切断刃の両側に近いところに２つのスロットを有するように形成することができる。大きな厚いディスク状切断刃は、切断刃を形成するようにボルト止めすると、連続する開いた環状スロットを与える２つの円形部分として形成することができる。支持インサートを２つの部分の間のスロットに介在させてもよい。織物切断用のオーバーラップする２つの切断刃を備えた装置では、それらの切断刃のうち少なくとも一方が可撓性切断刃でなければならない。しかしながら、両方の切断刃を可撓性切断刃にすると、織物の切断だけでなく装置の設計においてさらに別の利点が得られる。
【００２０】
図５及び６に示すディスク状切断刃は、通常、直径が１２．７ｃｍ（５インチ）乃至５８．４２ｃｍ（２３インチ）であるが、それよりも小さくまたは大きくすることもできる。タングステンカーバイドの側方膨出部分を有する切断刃に対して作動させる時は、約２度の逃げ角を与えるために可撓性切断刃を刃先から半径方向内方に皿状にくぼませる必要がある。この逃げは、可撓性切断刃の刃先がタングステンカーバイドの膨出部を有する切断刃の側部の刃先と接触状態であり続けるようにするため必要である。この逃げがなければ、刃先でなくて可撓性切断刃の側部がカーバイド製切断刃の膨出した刃先と接触し、高品質の切断ができないであろう。ディスクとディスク及びディスクと棒状の切断刃は、タイヤ織物を横断して切断する可動の搬送体が織物の幅方向に移動するにつれてその織物を切断する搬送体に取付けることができる。本発明のディスクとディスク及びディスクと棒状の対を成す可撓性切断刃によると、織物を幅方向にわたって両方の移動方向で切断することができる。これは、凹状切断交錯接触領域が、切断刃が互いに平行にセットされた時でも両方向に所望のピンチ角を与えるからである。通常の剛性切断刃では、ピンチ角は対をなす回転切断刃の軸をオフセットすることにより与えられる。通常の切断刃のピンチ角は、ただ１つの切断方向において有用である。ディスクとアンビルの組み合わせでは、可撓性切断刃は鋭さの寿命が長い。
【００２１】
本発明の切断刃の片持ちばね部分の厚さ及び長さは、切断刃のスロットの幅及び深さと、切断刃の切断側からのスロットの距離より決まる。切断刃の全ての組み合わせにおいて、片持ちばね部分は、切断刃の作動時に十分に凹状の交錯切断領域を形成するように撓曲することが重要である。最大の撓曲点から測定可能な撓曲が存在しない両側の点までのこの領域の長さは、切断刃のサイズ、発生する力及び使用する材料により、約１５．２４ｃｍ（６インチ）から２．５４ｃｍ（１インチ）またはそれ以下の範囲で変化する。片持ちばね部分は可撓性を備える、即ち、切断時に撓曲し、撓曲する力がなくなると通常位置に復帰することが重要である。ばね部分の撓曲及び他の特性は、スロットに材料が挿入されておればその材料の特性による影響を受ける。スロットに予め圧縮した材料を挿入してばね部分に予め圧縮応力を与える利点については上述した。これを任意の可撓性切断刃で利用できることがわかる。両方の切断刃がスロットを有し、両方が片持ちばね部分を有する場合は、両方の切断刃のばね部分が撓曲することを理解されたい。
【００２２】
好ましい実施例を織物の難しい切断を行うための工具として説明したが、それらは可撓性切断刃に付随する利点を備えた形で他の材料の切断にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、コードにより補強されたタイヤ織物のシート材料をバイアスカットし、バイアスカットした織物をスプライシングして連続するシート材料を形成し、これを切断またはスリッティングして狭いウェブにするための幾つかのステーション及びそれらの関連機械装置を示す概略的な斜視図である。
【図２】図２は、ギロチンビームまたはシザーカッターの長い剪断上刃及び下刃をオフセットして示す断片的な断面端面図である。
【図３】図３は、図２の円で囲った部分の拡大図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図２に示すビームまたはシザー切断刃の組み合わせの一例を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２に示すビームまたはシザー切断刃の組み合わせの一例を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図２に示すビームまたはシザー切断刃の組み合わせの一例を示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図２に示すビームまたはシザー切断刃の組み合わせの一例を示す断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図２に示すビームまたはシザー切断刃の組み合わせの一例を示す断面図である。
【図５】図５は、タイヤ織物を切断する２つの回転可能なディスク形切断刃の断面図である。
【図６】図６は、回転可能なディスク形切断刃及び縦方向の棒状体またはアンビルを示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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