JP2020131422A - 刃及び刃の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃、及び、刃の製造方法を提供する。【解決手段】円筒状の本体２０の外周部に形成される複数の刃３０の製造方法であって、原盤ロール母材２１上に、快削性合金のめっき層３１を形成する工程と、快削性合金のめっき層３１を切削加工し、刃３０を形成する工程と、を備え、形成された刃３０のピッチＰが0.5mm以下となることを特徴とする、刃３０の製造方法。【選択図】図４
Description
本発明は、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃、及び、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃を得ることができる刃の製造方法に関するものである。
フィルム状の材料を多条に切断する装置の手法として、シェア刃方式、ギャング刃方式等が使われている。シェア刃方式は２枚の丸刃の外周を僅かに交差させ、その２枚の刃の間を、フィルム状被切断材を通してせん断により切断する方式である。
また、その他の切断手法として、スコアカット方式が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。スコアカット方式は外周に丸刃をもつ刃付ローラーと円柱形の下ロールを平行に配置し、この２つのロール刃の間に被切断材を挟んだ状態で押付け、両ロールを回転させることにより、被切断材を押し切る方式である。
さらに、別の切断手法として、上刃と下刃を同じ刃を用いる技術（例えば、特許文献２に記載の切断装置を参照。）が挙げられる。この手法では、刃先を接触させるか又はわずかに隙間を空けた状態で、被切断材を挟むことで、金属板等の切断を行った場合でもカエリがなく、高精度な切断を行うことができる。
また、その他の切断手法として、スコアカット方式が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。スコアカット方式は外周に丸刃をもつ刃付ローラーと円柱形の下ロールを平行に配置し、この２つのロール刃の間に被切断材を挟んだ状態で押付け、両ロールを回転させることにより、被切断材を押し切る方式である。
さらに、別の切断手法として、上刃と下刃を同じ刃を用いる技術（例えば、特許文献２に記載の切断装置を参照。）が挙げられる。この手法では、刃先を接触させるか又はわずかに隙間を空けた状態で、被切断材を挟むことで、金属板等の切断を行った場合でもカエリがなく、高精度な切断を行うことができる。
ただし、これらの切断装置に用いられる刃は、切断の精度を高めるべく、刃先の幅が狭く、刃先の角度も小さくしているため、刃の耐久性が低く、長期間の使用が難しいという問題があった。
刃の耐久性向上を図るため、例えば、刃先の角度を大きめにする技術や、刃先に強度の高い金属のめっきを施す技術（例えば特許文献３を参照。）等が知られている。
しかしながら、刃先の角度を大きくした場合には、切断の精度が低下するおそれがあり、刃先に強度の高い金属のめっきを施す技術については、使用期間が長くなると、めっきが剥がれて刃の耐久性が低下し、同じ刃を長期間使い続けることは難しい。
しかしながら、刃先の角度を大きくした場合には、切断の精度が低下するおそれがあり、刃先に強度の高い金属のめっきを施す技術については、使用期間が長くなると、めっきが剥がれて刃の耐久性が低下し、同じ刃を長期間使い続けることは難しい。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃、及び、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、円筒状の本体の外周部に形成された複数の刃について、上記の課題を解決するべく検討を重ねた結果、刃に快削性合金を用いることで、刃先の強度をある程度高めることができる点に着目した。そして、さらに鋭意研究を重ねた結果、刃先の表面に合金めっき等を施すのではなく、刃の全体を快削性合金から形成することによって、刃先の強度を高めることができるとともに、刃の加工性が高くなるため刃先の寸法精度が向上し、精度の高い切断が可能になり、長期間の使用も可能となることを見出した。
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）円筒状の本体の外周部に形成された複数の刃であって、前記刃の全体が快削性合金からなることを特徴とする、刃。
（２）前記快削性合金が、ニッケル−リン合金であることを特徴とする、（１）に記載の刃。
（３）前記刃のビッカース硬度が、475以上であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の刃。
（４）前記刃は、先端平均幅が0.005mm以下であり、刃先角度が30°以下であり、刃の高さのばらつきが±0.001mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の刃。
（５）前記刃は、刃先の内周側に鎬部を有し、該鎬部は、鎬長が前記刃の高さより小さく、且つ、鎬角度が30°未満であることを特徴とする、（４）に記載の刃。
（６）円筒状の本体の外周部に形成される複数の刃の製造方法であって、原盤ロール母材上に、快削性合金のめっき層を形成する工程と、前記快削性合金のめっき層を切削加工し、刃を形成する工程と、を備え、形成された刃のピッチが0.5mm以下となることを特徴とする、刃の製造方法。
（１）円筒状の本体の外周部に形成された複数の刃であって、前記刃の全体が快削性合金からなることを特徴とする、刃。
（２）前記快削性合金が、ニッケル−リン合金であることを特徴とする、（１）に記載の刃。
（３）前記刃のビッカース硬度が、475以上であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の刃。
（４）前記刃は、先端平均幅が0.005mm以下であり、刃先角度が30°以下であり、刃の高さのばらつきが±0.001mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の刃。
（５）前記刃は、刃先の内周側に鎬部を有し、該鎬部は、鎬長が前記刃の高さより小さく、且つ、鎬角度が30°未満であることを特徴とする、（４）に記載の刃。
（６）円筒状の本体の外周部に形成される複数の刃の製造方法であって、原盤ロール母材上に、快削性合金のめっき層を形成する工程と、前記快削性合金のめっき層を切削加工し、刃を形成する工程と、を備え、形成された刃のピッチが0.5mm以下となることを特徴とする、刃の製造方法。
本発明によれば、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃を提供することが可能となる。また、本発明によれば、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃の製造方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて具体的に説明する。なお、図面では、説明の便宜のため、実際の寸法とは異なる比率で、各構成部材の寸法を示している。
ここで、図１は、本発明の刃の一実施形態を正面から見た状態を、模式的に示したものであり、図２は、図１の刃の一部を拡大して見た状態を、模式的に示したものである。図３は、本発明の一実施形態に係る刃を回転軸方向から見た状態を模式的に示したものである。図４は、本発明の刃の製造方法の一実施形態の流れを説明するための図である。図９は、本発明の刃の他の実施形態について、刃の一部を拡大してみた状態を模式的に示したものである。
ここで、図１は、本発明の刃の一実施形態を正面から見た状態を、模式的に示したものであり、図２は、図１の刃の一部を拡大して見た状態を、模式的に示したものである。図３は、本発明の一実施形態に係る刃を回転軸方向から見た状態を模式的に示したものである。図４は、本発明の刃の製造方法の一実施形態の流れを説明するための図である。図９は、本発明の刃の他の実施形態について、刃の一部を拡大してみた状態を模式的に示したものである。
（刃）
まず、本実施形態の刃について説明する。
本実施形態に係る刃は、図１に示すように、円筒状の本体２０の外周部に形成された複数の刃３０である。
そして、本実施形態に係る刃３０は、その全体が快削性合金からなる。
刃３０の刃先や表面だけでなく、全体を快削性合金から形成することによって、刃先の耐久性を大きく高めることができるとともに、快削性合金を用いているため、刃の加工性が高く、刃先の寸法精度を高めることが可能となる結果、高精度な切断と、耐久性とを両立することができる。さらに、時間の経過により刃の切れ味や切断精度が低下した際には、再び形状加工することによって再び切れ味や切断精度を再び高めることができるため、長期間の使用も可能となる。
まず、本実施形態の刃について説明する。
本実施形態に係る刃は、図１に示すように、円筒状の本体２０の外周部に形成された複数の刃３０である。
そして、本実施形態に係る刃３０は、その全体が快削性合金からなる。
刃３０の刃先や表面だけでなく、全体を快削性合金から形成することによって、刃先の耐久性を大きく高めることができるとともに、快削性合金を用いているため、刃の加工性が高く、刃先の寸法精度を高めることが可能となる結果、高精度な切断と、耐久性とを両立することができる。さらに、時間の経過により刃の切れ味や切断精度が低下した際には、再び形状加工することによって再び切れ味や切断精度を再び高めることができるため、長期間の使用も可能となる。
ここで、前記快削性合金とは、切削性に優れる合金のことであり、例えば、ニッケル−リン合金、硬質銅合金が挙げられる。また、これらの快削性合金の中でも、ニッケル−リン合金を用いることが好ましい。強度が高いため、刃の加工性だけでなく、刃の耐久性についてもより高めることができるためである。
なお、「刃３０の全体が快削性合金からなる」とは、前記刃３０の全て（表面だけでなく内部まで）が快削性合金のみで構成されていることをいう。ただし、前記快削性合金からなる場合であっても、不可避的不純物を含むことは許容される。ここで、不可避的不純物については、前記刃３０の製造時に不可避的に含まれる成分であり、その含有量は合計で1質量％以下となる。
なお、「刃３０の全体が快削性合金からなる」とは、前記刃３０の全て（表面だけでなく内部まで）が快削性合金のみで構成されていることをいう。ただし、前記快削性合金からなる場合であっても、不可避的不純物を含むことは許容される。ここで、不可避的不純物については、前記刃３０の製造時に不可避的に含まれる成分であり、その含有量は合計で1質量％以下となる。
また、前記快削性合金からなる刃３０は、そのビッカース硬度が、475以上であることが好ましく、500以上であることがより好ましく、550以上であることが特に好ましい。前記ビッカース硬度を475以上とすることで、刃の耐久性をより高めることができるためである。
なお、前記刃３０のビッカース硬度の測定は、市販のビッカース硬度計を用いて計測された値である。
なお、前記刃３０のビッカース硬度の測定は、市販のビッカース硬度計を用いて計測された値である。
さらに、本実施形態に係る刃３０は、刃の耐久性を維持しつつ、高精度な切断を行える観点から、その高さが０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、前記刃３０の高さＴとは、図２に示すように、後述する土台部分３２（刃以外の基盤部分）から突出した刃先の長さのことである。
なお、前記刃３０の高さＴとは、図２に示すように、後述する土台部分３２（刃以外の基盤部分）から突出した刃先の長さのことである。
さらにまた、本実施形態に係る刃３０は、高精度な切断を可能とする観点から、それぞれ刃の先端３０ａが小さく、寸法精度が高いことが好ましい。
具体的には、前記刃３０は、先端平均幅が0.005mm以下であり、刃先角度が30°以下であり、刃３０の高さのばらつきが±0.001mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることが好ましく、先端平均幅が0.002mm以下であり、刃先角度が25°以下であり、刃３０の高さのばらつきが±0.0005mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることがより好ましい。
具体的には、前記刃３０は、先端平均幅が0.005mm以下であり、刃先角度が30°以下であり、刃３０の高さのばらつきが±0.001mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることが好ましく、先端平均幅が0.002mm以下であり、刃先角度が25°以下であり、刃３０の高さのばらつきが±0.0005mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることがより好ましい。
前記刃３０の先端平均幅については、図２に示すように、刃の先端３０ａの前記本体の回転軸方向に沿った幅Ｗのことであり、それぞれの刃における全周の最大先端幅Ｗについて測定し、全ての刃の平均値を先端平均幅としている。
前記刃３０の刃先角度については、図２に示すように、前記刃３０の刃先が形成する角度αのことである。
前記刃の高さのばらつきについては、狙いとする刃の高さ値Ｘに対して、任意に選択した5個の刃のうち、最も高い刃の高さ値Ｘ１との差、最も低い刃の高さ値Ｘ２との差のことであり、具体的には、狙いとする高さ値Ｘに対して、Ｘ１が＋0.001mm以内、Ｘ２が−0.001mm以内であることを、±0.001 mmと表現している。
前記刃先ピッチ精度については、図１に示すように、前記刃３０の形成されるピッチＰについて、狙いとする刃先ピッチＰに対して、幅方向に任意に選択した5個の刃を周方向4カ所計測し、そのうち、最も大きなピッチＰ１との差、最も小さなピッチＰ２との差のことであり、具体的には、狙いとする刃先ピッチＰに対して、Ｐ１が＋0.001mm以内、Ｐ２が−0.001mm以内であることを、±0.001mmと表現している。
前記刃３０の刃先角度については、図２に示すように、前記刃３０の刃先が形成する角度αのことである。
前記刃の高さのばらつきについては、狙いとする刃の高さ値Ｘに対して、任意に選択した5個の刃のうち、最も高い刃の高さ値Ｘ１との差、最も低い刃の高さ値Ｘ２との差のことであり、具体的には、狙いとする高さ値Ｘに対して、Ｘ１が＋0.001mm以内、Ｘ２が−0.001mm以内であることを、±0.001 mmと表現している。
前記刃先ピッチ精度については、図１に示すように、前記刃３０の形成されるピッチＰについて、狙いとする刃先ピッチＰに対して、幅方向に任意に選択した5個の刃を周方向4カ所計測し、そのうち、最も大きなピッチＰ１との差、最も小さなピッチＰ２との差のことであり、具体的には、狙いとする刃先ピッチＰに対して、Ｐ１が＋0.001mm以内、Ｐ２が−0.001mm以内であることを、±0.001mmと表現している。
また、前記刃３０は、図９に示すように、刃先３４の内周側に鎬部３３を有することが好ましい。前記鎬部３３とは、前記刃３０の一部であって、前記刃先角度αとは異なる延在角度（鎬角度β）を有し、且つ、刃先３４の内周側（図９では下側）に位置する部分のことである。前記刃３０が鎬部３３を有することによって、刃と刃の間を通る切断品への接触抵抗を軽減することができる。
さらに、前記鎬部は、図９に示すように、鎬長Ｕが前記刃の高さＨより小さく、且つ、鎬角度βが30°未満であることが好ましい。前記刃先３４を形成する点からは、前記鎬長Ｕは、前記刃の高さＨより小さくする必要があり、前記鎬角度βを30°未満とすることで、切断品を通過させる空間が広がり、切断品への接触抵抗を減らすことができるためである。同様の観点から、前記刃の高さＨに対する前記鎬長Ｕ（鎬長Ｕ／刃の高さＨ×100％）は、35％〜90％であることがより好ましく60％〜90％であることがさらに好ましく、また、前記鎬角度βは、0〜10°であることがより好ましい。
さらに、前記鎬部は、図９に示すように、鎬長Ｕが前記刃の高さＨより小さく、且つ、鎬角度βが30°未満であることが好ましい。前記刃先３４を形成する点からは、前記鎬長Ｕは、前記刃の高さＨより小さくする必要があり、前記鎬角度βを30°未満とすることで、切断品を通過させる空間が広がり、切断品への接触抵抗を減らすことができるためである。同様の観点から、前記刃の高さＨに対する前記鎬長Ｕ（鎬長Ｕ／刃の高さＨ×100％）は、35％〜90％であることがより好ましく60％〜90％であることがさらに好ましく、また、前記鎬角度βは、0〜10°であることがより好ましい。
上述した刃３０の各種寸法を確認する方法については、特に限定はされないが、当該刃の表面に紫外線硬化型樹脂を滴下した後、紫外線を照射し硬化させることで、当該刃の転写物を得ることができる。その後、硬化させた転写物を適宜切り出し、顕微鏡観察や寸法測定することで各種寸法を確認することが可能である。これは、直接的に刃の寸法を測定している訳ではないが、紫外線硬化樹脂が当該刃の表面形状に倣い硬化することで当該中間品の形状を精度よく転写できているため、簡易的に当該刃の形状を確認することに有効である。
なお、本実施形態に係る刃３０は、上述したように刃３０の全体が快削性合金からなるが、図１に示すように、前記刃が形成される土台部分３２についても、刃３０と同様に快削性合金から構成することもできる。刃３１と土台部分３２とが一体化するため、刃３０の強度をより高めることができる。
ただし、本発明では、前記土台部分３２の形成については特に限定はされず、前記本体２０上に刃３０が直接される構成とすることもできる。
ただし、本発明では、前記土台部分３２の形成については特に限定はされず、前記本体２０上に刃３０が直接される構成とすることもできる。
本実施形態に係る刃３０は、図１に示すように、刃つきローラー１０の一部として、円筒状の本体２０の外周部に形成された状態で、対象物の切断が行われる。
前記円筒状の本体２０を、回転軸Ｃを中心に回転させることで、本実施形態に係る刃３０についても回転する。そして、回転している本実施形態に係る刃３０に対象物を接触させることで、対象物の切断が行われる。
前記円筒状の本体２０を、回転軸Ｃを中心に回転させることで、本実施形態に係る刃３０についても回転する。そして、回転している本実施形態に係る刃３０に対象物を接触させることで、対象物の切断が行われる。
本実施形態に係る刃３０は、円盤状の形状を有する。図３は、本実施形態に係る刃３０の回転軸方向から見た状態を模式的に示したものである。本実施形態に係る刃３０については、円盤状であること以外に特に限定はされない。例えば、図３に示すように、刃先が円弧を描くような形状とすることができる。
なお、前記本体２０については、円筒状であり、本実施形態に係る刃３０が外周面に形成できるものであれば特に限定はされない。
例えば、前記本体２０として、ステンレスや、鋼、高強度の合金、高強度の金属等、の強度及び耐久性の高い材料を用いることがきる。
また、前記本体２０の寸法についても、切断装置の種類や要求される性能等に応じて適宜選択することができる。
例えば、前記本体２０として、ステンレスや、鋼、高強度の合金、高強度の金属等、の強度及び耐久性の高い材料を用いることがきる。
また、前記本体２０の寸法についても、切断装置の種類や要求される性能等に応じて適宜選択することができる。
（刃の製造方法）
次に、本実施形態に係る刃の製造方法について説明する。
本実施形態に係る刃の製造方法は、図４に示すように、円筒状の本体２０の外周部に形成される複数の刃３０の製造方法であって、原盤ロール母材２１上に、快削性合金のめっき層３１を形成する工程（図４（ａ）、（ｂ））と、前記快削性合金のめっき層３１を切削加工し、刃３０を形成する工程（図４（ｃ）、（ｄ））と、を備え、形成された刃３０のピッチＰが0.5mm以下となる。
上述の工程（図４（ａ）〜（ｄ））を経ることによって、刃３０の形成ピッチＰが0.5mm以下と細かい場合であっても、全ての刃３０の寸法精度が高く、高精度な切断が可能な刃を得ることができる。また、得られた刃３０は、全てが快削合金からなることから、加工がしやすい上に、耐久性が高く、長期間の使用も可能となる。
次に、本実施形態に係る刃の製造方法について説明する。
本実施形態に係る刃の製造方法は、図４に示すように、円筒状の本体２０の外周部に形成される複数の刃３０の製造方法であって、原盤ロール母材２１上に、快削性合金のめっき層３１を形成する工程（図４（ａ）、（ｂ））と、前記快削性合金のめっき層３１を切削加工し、刃３０を形成する工程（図４（ｃ）、（ｄ））と、を備え、形成された刃３０のピッチＰが0.5mm以下となる。
上述の工程（図４（ａ）〜（ｄ））を経ることによって、刃３０の形成ピッチＰが0.5mm以下と細かい場合であっても、全ての刃３０の寸法精度が高く、高精度な切断が可能な刃を得ることができる。また、得られた刃３０は、全てが快削合金からなることから、加工がしやすい上に、耐久性が高く、長期間の使用も可能となる。
本実施形態に係る刃の製造方法は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、原盤ロール母材２１上に、快削性合金のめっき層３１を形成する工程を備える。
本工程（図４（ａ）、（ｂ））によって、前記刃３０の元となるめっき層３１を形成することができる。
本工程（図４（ａ）、（ｂ））によって、前記刃３０の元となるめっき層３１を形成することができる。
前記原盤ロール母材２１は、前記めっき層３１の下地となる部材であり、後に刃つきローラー１０の本体２０となる（図４（ｄ））。
なお、前記原盤ロール母材２１は、ロール（円筒）状の形状を有しているが、例えば、母材の表面を切削加工したり、研削加工することによって形成することができる。
なお、前記原盤ロール母材２１は、ロール（円筒）状の形状を有しているが、例えば、母材の表面を切削加工したり、研削加工することによって形成することができる。
前記原盤ロール母材２１については、材料として、例えばステンレスや高強度炭素鋼等の公知の合金を用いることができ、剛性、コスト、切削性、快削性合金めっきとの密着性等を考慮して、適宜選択することが可能である。
また、前記めっき層は、前記刃３０の元となるものであり、快削性合金からなる。
なお、前記めっき層は、組成成分として快削性合金のみからなるが、不可避的不純物は含有し得る。
なお、前記めっき層は、組成成分として快削性合金のみからなるが、不可避的不純物は含有し得る。
前記めっき層を形成するためのめっき方法については、特に限定はされない。例えば、無電解めっきや、電気めっき等の公知のめっき方法を適宜用いることができる。
また、前記めっき層の快削性合金については、ニッケル−リン合金、硬質銅合金が挙げられ、これらの中でも、ニッケル−リン合金を用いることが好ましい。刃の加工性や、刃の耐久性をより高めることができるためである。
また、前記めっき層の快削性合金については、ニッケル−リン合金、硬質銅合金が挙げられ、これらの中でも、ニッケル−リン合金を用いることが好ましい。刃の加工性や、刃の耐久性をより高めることができるためである。
また、本実施形態に係る刃の製造方法は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、前記快削性合金のめっき層３１を切削加工し、刃３０を形成する工程を備える。
本工程（図４（ｃ）、（ｄ））によって、前記原盤ロール母材２１（本体２０）上に、刃３０を形成することができる。
本工程（図４（ｃ）、（ｄ））によって、前記原盤ロール母材２１（本体２０）上に、刃３０を形成することができる。
本工程については、特に限定はされないが、図４（ｃ）に示すように、前記めっき層３１を円柱状に切削加工する工程（円柱加工工程）と、図４（ｄ）に示すように、円柱状に切削加工されためっき層３１をさらに切削加工し、刃３０を形成する工程（形状加工工程）とに、さらに分けることができる。
前記円柱加工工程（図４（ｃ））では、形成されためっき層３１の表面を切削加工し、めっき層３１が円柱状の形状となるようにする。図４（ｂ）に示すように、めっき層３１を形成しただけでは、表面形状が均一ではなく、そのまま高い寸法精度で刃３０を形成することは困難である。そのため、前記めっき層３１を、一旦、均一な円筒状に加工することによって、その後に続く形状加工工程（図４（ｄ））をより高精度に行うことができる。
前記円柱加工工程（図４（ｃ））において前記めっき層３１を切削加工する方法については、めっき層３１を円柱状に形成できる方法であれば、特に限定はされない。例えば、図４（ｃ）に示すように、旋盤によるバイト加工により切削加工を行うことができ、その際のバイト４１の先端は、Ｒ形状のダイヤモンドバイト等を用いることができる。ただし、前記バイト加工の種類については、特に限定はされず、その他の公知のバイト加工を適宜選択することができる。
なお、前記円柱表面加工の際は、前記めっき層３１の表面を切削しすぎると、前記原盤ロール母材２１の表面が露出したり、めっき層から刃を形成することができないくらいに薄くなるため、めっき層３１の厚さと、形成される刃３０の高さと、円柱表面加工後のめっき層の厚さを考慮する必要がある。例えば、形成される刃３０の高さを0.24mmとする場合には、めっき厚さを0.35mm以上とし、円柱表面加工時には0.05mm程度の表面をバイトで研削することで、0.3mm程度の厚さのめっき層３１となるように円柱状加工できる。
前記形状加工工程（図４（ｄ））では、円柱加工されためっき層３１の表面をさらに切削加工し、対象とする複数の刃３０を形成する。図４（ｄ）に示すように、めっき層３１を形成しただけでは、表面形状が均一ではなく、そのまま高い寸法精度で刃３０を形成することは困難である。
前記形状加工工程（図４（ｄ））において前記めっき層３１を切削加工する方法については、刃の先端幅Ｗ、刃先角度α、刃間ピッチＰ等を、高い精度で制御できる方法であれば、特に限定はされない。例えば、ダイヤモンド工具を用いた精密切削加工装置によって形状加工を実施できる。
前記ダイヤモンド工具については、例えば図４（ｄ）に示すように、断面が台形でテーパー形状の工具４２を用いることができる。前記工具４２のテーパー角度は刃３０の刃先角度の寸法精度を高める観点から、該刃先角度に近い角度を有することが好ましい。
前記ダイヤモンド工具については、例えば図４（ｄ）に示すように、断面が台形でテーパー形状の工具４２を用いることができる。前記工具４２のテーパー角度は刃３０の刃先角度の寸法精度を高める観点から、該刃先角度に近い角度を有することが好ましい。
また、本実施形態の製造方法によって得られた刃３０は、全てが快削性合金から構成されているため、長期間の使用により刃先が摩耗したり、変形した場合等には、再度、前記形状加工を実施することで、前記刃先を摩耗前の状態へ戻すことができる。
なお、本実施形態の製造方法は、必要に応じて、刃３０の硬度を調整するために、熱処理工程をさらに実施することもできる。
熱処理の条件は、特に限定はされない。例えば、300〜350℃、で60分以上の熱処理とすることができる。
熱処理の条件は、特に限定はされない。例えば、300〜350℃、で60分以上の熱処理とすることができる。
また、本実施形態の製造方法は、上述した工程以外にも、公知の条件（例えば、形成された刃の表面処理工程等）を適宜実施することが可能である。
（切断装置）
次に、本実施形態に係る切断装置について説明する。
本実施形態の切断装置は、上述した本発明の刃を有する。本発明の刃を用いることによって、高精度な切断が可能であるとともに、刃の耐久性が高く、長期間の使用が可能となる。
次に、本実施形態に係る切断装置について説明する。
本実施形態の切断装置は、上述した本発明の刃を有する。本発明の刃を用いることによって、高精度な切断が可能であるとともに、刃の耐久性が高く、長期間の使用が可能となる。
本実施形態に係る切断装置の種類については、特に限定はされない。例えば、シェア刃方式、ギャング刃方式、スコアカット方式等の切断装置とすることができる。
これらの切断装置の中でも、本発明の刃による効果をより発揮できる観点からは、スコアカット方式の切断装置とすることが好ましい。
これらの切断装置の中でも、本発明の刃による効果をより発揮できる観点からは、スコアカット方式の切断装置とすることが好ましい。
なお、本発明の刃を、スコアカット方式の切断装置に用いる場合には、刃つきローラーの刃として用いることが好ましく、シェア刃方式又はギャング刃方式の切断装置に用いる場合には、上刃及び／又は下刃として用いることが好ましい。
次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
ステンレスの原盤ロール母材（SUS440C、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち12mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて形状加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は31個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は550である。
ステンレスの原盤ロール母材（SUS440C、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち12mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて形状加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は31個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は550である。
（実施例２）
実施例１と同様の条件で刃を作製した後、300℃で1時間の熱処理を施すことで、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は31個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は900である。
実施例１と同様の条件で刃を作製した後、300℃で1時間の熱処理を施すことで、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は31個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は900である。
（実施例３）
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち4mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用い、形状加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.005mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は550である。
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち4mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用い、形状加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.005mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は550である。
（実施例４）
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち3mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて刃先の形状加工を行った後、テーパー角度8度のダイヤモンド工具を用いて鎬部の加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、鎬角度は8°、鎬長さは0.2mm、ビッカース硬度は550である。
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち3mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて刃先の形状加工を行った後、テーパー角度8度のダイヤモンド工具を用いて鎬部の加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、鎬角度は8°、鎬長さは0.2mm、ビッカース硬度は550である。
（実施例５）
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち3mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて刃先の形状加工を行った後、テーパー角度8度のダイヤモンド工具を用いて鎬部の加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、鎬角度は8°、鎬長さは0.15mm、ビッカース硬度は550である。
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち3mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて刃先の形状加工を行った後、テーパー角度8度のダイヤモンド工具を用いて鎬部の加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、鎬角度は8°、鎬長さは0.15mm、ビッカース硬度は550である。
（実施例６）
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち3mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて刃先の形状加工を行った後、テーパー角度8度のダイヤモンド工具を用いて鎬部の加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、鎬角度は8°、鎬長さは0.1mm、ビッカース硬度は550である。
ステンレスの原盤ロール母材（SUS304、直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち3mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、該母材に無電解めっきを施し、平均厚さが0.35mmのニッケル−リン合金の層を形成した。その後、Ｒ形状のバイトによって、合金層を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用いて刃先の形状加工を行った後、テーパー角度8度のダイヤモンド工具を用いて鎬部の加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、鎬角度は8°、鎬長さは0.1mm、ビッカース硬度は550である。
（比較例１）
金属製の円形刃（材質：SKH51）を5枚準備した。刃軸に対し、ディスタンスピース（又は、スペーサ）、刃、ディスタンスピースの順に積層し、所定の刃の間隔で、ローラー状の本体に組み付けた。
刃の寸法は、円の直径が98mm、厚さが0.5mmであった。
金属製の円形刃（材質：SKH51）を5枚準備した。刃軸に対し、ディスタンスピース（又は、スペーサ）、刃、ディスタンスピースの順に積層し、所定の刃の間隔で、ローラー状の本体に組み付けた。
刃の寸法は、円の直径が98mm、厚さが0.5mmであった。
（比較例２〜４）
銅からなる原盤ロール母材（直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち4mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、Ｒ形状のバイトによって、母材を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用い、形状加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
比較例２のサンプルでは、得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.005mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は180である。
比較例３のサンプルでは、得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.035mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は180である。
比較例４のサンプルでは、得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は180である。
銅からなる原盤ロール母材（直径：98mm、軸方向の長さ：70mm（そのうち4mmの長さ範囲に刃を形成））を用意し、Ｒ形状のバイトによって、母材を円柱状に表面加工した後、テーパー角度25度のダイヤモンド工具を用い、形状加工を行い、サンプルとなる刃を得た。
比較例２のサンプルでは、得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.005mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は180である。
比較例３のサンプルでは、得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.035mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は180である。
比較例４のサンプルでは、得られた刃の数は11個、先端平均幅は0.002mm、刃先角度は25°、ビッカース硬度は180である。
＜評価＞
実施例１〜３及び比較例１〜４のサンプルについて、使用前の、刃の寸法状態（刃先角度、刃先ピッチ精度、先端平均幅、硬度）について、顕微鏡及び写真を用いて確認及び測定した。結果を表２に示す。
さらに、実施例及び比較例の各サンプルについては、上述した刃の寸法状態の測定に加えて、以下（１）及び（２）の評価も行った。
実施例１〜３及び比較例１〜４のサンプルについて、使用前の、刃の寸法状態（刃先角度、刃先ピッチ精度、先端平均幅、硬度）について、顕微鏡及び写真を用いて確認及び測定した。結果を表２に示す。
さらに、実施例及び比較例の各サンプルについては、上述した刃の寸法状態の測定に加えて、以下（１）及び（２）の評価も行った。
（１）刃の高さのばらつき
サンプルごとに、5つの刃（ｎ１〜ｎ５）を任意に選択し、刃の表面に紫外線硬化型樹脂を滴下した後に紫外線を照射し硬化させることで、当該刃の転写物を得ることにより、選択した刃の高さについて観察及び測定を行った。測定結果を表１に示す。
表１の結果から、実施例の各サンプルについては、刃の高さのばらつきがないことがわかった。一方、比較例２〜４については、0.004mm程度のばらつきが生じることがわかった。
サンプルごとに、5つの刃（ｎ１〜ｎ５）を任意に選択し、刃の表面に紫外線硬化型樹脂を滴下した後に紫外線を照射し硬化させることで、当該刃の転写物を得ることにより、選択した刃の高さについて観察及び測定を行った。測定結果を表１に示す。
表１の結果から、実施例の各サンプルについては、刃の高さのばらつきがないことがわかった。一方、比較例２〜４については、0.004mm程度のばらつきが生じることがわかった。
（２）刃先ピッチ精度
サンプルごとに、5つの刃（ｎ１〜ｎ５）を任意に選択し、狙った刃先ピッチ（表２の平均刃先ピッチ）からのばらつきを刃先ピッチの精度として測定した。測定結果を表２に示す。また、刃先ピッチのばらつきは、刃の周方向に沿って4カ所（0°、90°、180°、270°）の位置で測定しており、その測定結果をグラフにプロットして図５及び図６に示している。表２では、全20個のデータ（5つの刃×周方向の4カ所）のうち、最も大きなピッチと最も小さなピッチとの差を刃先ピッチ精度として表示している。
表２、図５及び図６の結果から、実施例の各サンプルのピッチのばらつきは、比較例２〜４のサンプルのピッチのばらつきに比べて、半分以下であり、刃先ピッチ精度が大きく改善されていることがわかった。
サンプルごとに、5つの刃（ｎ１〜ｎ５）を任意に選択し、狙った刃先ピッチ（表２の平均刃先ピッチ）からのばらつきを刃先ピッチの精度として測定した。測定結果を表２に示す。また、刃先ピッチのばらつきは、刃の周方向に沿って4カ所（0°、90°、180°、270°）の位置で測定しており、その測定結果をグラフにプロットして図５及び図６に示している。表２では、全20個のデータ（5つの刃×周方向の4カ所）のうち、最も大きなピッチと最も小さなピッチとの差を刃先ピッチ精度として表示している。
表２、図５及び図６の結果から、実施例の各サンプルのピッチのばらつきは、比較例２〜４のサンプルのピッチのばらつきに比べて、半分以下であり、刃先ピッチ精度が大きく改善されていることがわかった。
また、実施例１〜６及び比較例２〜４のサンプルの刃については、ステンレス製のローラー（S45C、直径30mm）に組み付け、スコアカット方式の切断装置内の刃付ローラーとして用いた。なお、比較例１については、そのサンプルをスコアカット方式の切断装置内の刃付ローラーとして用いた。
そして、各サンプルの刃を用いたスコアカット方式の切断装置によって、PETフィルム（東洋紡A4300、厚さ：50μm、幅：4mm）を切断した。なお、切断装置によるフィルムの切断は、100mの長さまで実施した。フィルム切断を行った後、以下（３）〜（５）の評価を行った。
そして、各サンプルの刃を用いたスコアカット方式の切断装置によって、PETフィルム（東洋紡A4300、厚さ：50μm、幅：4mm）を切断した。なお、切断装置によるフィルムの切断は、100mの長さまで実施した。フィルム切断を行った後、以下（３）〜（５）の評価を行った。
（３）フィルム切断の可否
切断装置によるフィルムの切断を、100mまで実施できたか否かについて目視にて確認を行った。
評価については、100mのフィルムの切断を確認できた場合には○、100mのフィルムの切断を確認できたものの切りにくかった場合には▲、100mのフィルムの切断を確認できなかった場合には×とし、結果を表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例２〜４のサンプルについては、切断後のフィルムの状態を撮影し、図７及び８に示す。
切断装置によるフィルムの切断を、100mまで実施できたか否かについて目視にて確認を行った。
評価については、100mのフィルムの切断を確認できた場合には○、100mのフィルムの切断を確認できたものの切りにくかった場合には▲、100mのフィルムの切断を確認できなかった場合には×とし、結果を表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例２〜４のサンプルについては、切断後のフィルムの状態を撮影し、図７及び８に示す。
（４）フィルム切断後の刃のダメージ
切断装置によるフィルムの切断を行った後、刃のダメージがあるか否かをマイクロスコープによって観察した。
評価については、フィルムの切断を行った後に刃の損傷がなかった場合には○、フィルムの切断を行った後に刃の損傷があった場合には×とし、結果を表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例２〜４のサンプルについては、切断前後の刃の状態を撮影し、図７及び８に示す。
切断装置によるフィルムの切断を行った後、刃のダメージがあるか否かをマイクロスコープによって観察した。
評価については、フィルムの切断を行った後に刃の損傷がなかった場合には○、フィルムの切断を行った後に刃の損傷があった場合には×とし、結果を表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例２〜４のサンプルについては、切断前後の刃の状態を撮影し、図７及び８に示す。
（５）フィルムの切断精度
切断装置によるフィルムの切断を行った後、切断されたフィルムの状態を、顕微鏡によって観察した。
評価については、100mのフィルムの中で、切断幅のばらつきが0.002mm以下の場合には○、切断幅のばらつきが0.002mmを超える場合には×とし、表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例２〜４のサンプルについては、切断されたフィルムの一部の状態を撮影し、図７及び８に示す。
切断装置によるフィルムの切断を行った後、切断されたフィルムの状態を、顕微鏡によって観察した。
評価については、100mのフィルムの中で、切断幅のばらつきが0.002mm以下の場合には○、切断幅のばらつきが0.002mmを超える場合には×とし、表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例２〜４のサンプルについては、切断されたフィルムの一部の状態を撮影し、図７及び８に示す。
表２及び図５〜８の結果から、実施例の各サンプルの刃を用いた場合には、フィルム切断前の刃の寸法精度に優れ、フィルム切断後の刃の耐久性にも優れ、フィルムの切断精度についても優れる結果が得られることがわかった。
一方、比較例１のサンプルの刃を用いた場合には、切断前の刃の寸法精度及びフィルムの切断精度について、劣る結果を示すことがわかった。これは、刃の寸法精度が低いことに加えて、刃をロールに組み付けた際の精度に問題があったと思われる。
また、比較例２〜４のサンプルの刃を用いた場合には、切断前の寸法精度には優れるものの、フィルム切断を十分に行うことができず、耐久性が低い結果となった。
一方、比較例１のサンプルの刃を用いた場合には、切断前の刃の寸法精度及びフィルムの切断精度について、劣る結果を示すことがわかった。これは、刃の寸法精度が低いことに加えて、刃をロールに組み付けた際の精度に問題があったと思われる。
また、比較例２〜４のサンプルの刃を用いた場合には、切断前の寸法精度には優れるものの、フィルム切断を十分に行うことができず、耐久性が低い結果となった。
本発明によれば、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃を提供することが可能となる。また、本発明によれば、高精度な切断が可能であるとともに、耐久性が高く、長期間使用できる刃の製造方法を提供することが可能となる。
１０ 刃付ローラー
２０ 本体
２１ 原盤ロール母材
３０ 刃
３１ めっき層
３２ 土台部分
３３ 鎬部
３２ 刃先
４１ バイト
４２ 工具
Ｐ 刃先ピッチ
Ｗ 刃の先端の幅
Ｔ 刃の高さ
α 刃先角度
β 鎬角度
Ｕ 鎬長
２０ 本体
２１ 原盤ロール母材
３０ 刃
３１ めっき層
３２ 土台部分
３３ 鎬部
３２ 刃先
４１ バイト
４２ 工具
Ｐ 刃先ピッチ
Ｗ 刃の先端の幅
Ｔ 刃の高さ
α 刃先角度
β 鎬角度
Ｕ 鎬長
Claims (6)
- 円筒状の本体の外周部に形成された複数の刃であって、
前記刃の全体が快削性合金からなることを特徴とする、刃。 - 前記快削性合金が、ニッケル−リン合金であることを特徴とする、請求項１に記載の刃。
- 前記刃のビッカース硬度が、475以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の刃。
- 前記刃は、先端平均幅が0.005mm以下であり、刃先角度が30°以下であり、刃の高さのばらつきが±0.001mm以内であり、刃先ピッチ精度が±0.001mm以内であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の刃。
- 前記刃は、刃先の内周側に鎬部を有し、
該鎬部は、鎬長が前記刃の高さより小さく、且つ、鎬角度が30°未満であることを特徴とする、請求項４に記載の刃。 - 円筒状の本体の外周部に形成される複数の刃の製造方法であって、
原盤ロール母材上に、快削性合金のめっき層を形成する工程と、
前記快削性合金のめっき層を切削加工し、刃を形成する工程と、を備え、
形成された刃のピッチが0.5mm以下となることを特徴とする、刃の製造方法。
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