JPH01321196A - 丸刃工具およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば磁気テープ、ポリエステルフィルム
、紙、金属箔、金属板等のシート状あるいは板状の物品
の切断に供される丸刃工具およびその製造方法に係わり
、特に、切断される物品の刃物への溶着を防止する技術
に関するものである。

「従来の技術」 従来、上記のような丸刃工具としては、第５図および第
６図に示すものが知られている。

この丸刃工具は、装置本体１１に上シャフト（シャフト
）＋３、下シャフト（シャフト）！５が互いに平行に配
設され、萌記上シャフト１３および萌記下シャフト１５
には、刃先部分がスチール、超硬合金、サーメット、セ
ラミック等からなるリング状のナイフ（リング状刃物）
＋７およびナイフ（すング状刃物）１９がそれぞれ嵌合
して設けられている。

ここで、ナイフ１７は、第６図に示すように、切刃１７
ａと切刃側面１７ｂと切刃外周１７ｃとを備えており、
前記ナイフＩ９は、切刃１９ａと切刃側面１９ｂと切刃
外周１９ｃとを備えている。

そして、前記ナイフ１７と前記ナイフ１９は、切刃側面
１７ｂと切刃側面１９ｂとを所定の圧力で互いに接触さ
せて配設され、前記切刃１７ａと切刃１９ａとによって
磁気テープなどのシート状物品２１を切断するようにな
っている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記丸刃工具により磁気テープなどのような
合成樹脂製あるいは銅の薄板などを切断すると、被切断
材が刃物に溶着するなど切断に支障を来すことが多い。

しかも、上記ナイフ１７゜Ｉ９は、磁気テープなどのよ
うな薄物を切断する場合に、所定の接触圧で互いに接触
させた状態で使用されるから刃先が摩耗し易い。そして
刃先の摩耗による切れ味の低下は、前記した被切断材の
溶着を一層生じ易くし、このため、切断性能が著しく低
下するという問題があった。

そこで、本発明者等は、上記問題点を解決すべく、リン
グ状刃物が超硬合金製の場合と、刃先にセラミックコテ
ィーングを施した場合について、以下に示すような実験
を行った。

まず、ＷＣ−Ｃｏ超硬合金製のナイフ１７とナイフ１９
とを第７図に示すように配設し、ポリエステルフィルム
２１上に磁性体層２３を形成したビデオテープ２５をこ
の図に示すように配設した。

そして、５Ｏ万ｍ切断後、刃先の断面を観察すると、前
記ナイフ！９の刃先断面は第８図に示すようになり、前
記ナイフ１７の刃先断面は第９図に示すようになった。

これらの図に示すように、刃先はかなり摩耗し、切断性
能が著しく低下してしまうのである。

次に、磁性体が塗布されている側に位置するナイフ１９
の切刃側面１９ｂに、第１θ図（ａ）に示すように、厚
さ１．５μｍの’ｒｉＮ層２７層形７し、前記切断条件
と同様の切断を行った。この場合の摩耗は、第１Ｏ図（
ｂ）に示すように、超硬合金からなる切刃外周１９ｃの
摩耗は第８図の場合より小さくなっているが、ＴｉＮが
コティーングされた切刃側面の摩耗は第８図の場合に比
して大きくなった。このため、ナイフが寿命に達した後
に再研磨する場合の研磨式は、第８図の場合に比して却
って大きくなった。すなわち、第８図に示す場合には、
外周面から半径方向内方に向って２μｍだけ研磨すれば
刃先が正常に戻るが、第１Ｏ図の場合には、外周面から
５μｍ研磨しないと刃先は正常には戻らないのである。

このように、刃先にセラミックコティーングを施した場
合には、超硬合金そのものの摩耗は減少し、したがって
、切断性能をある程度は維持することができるものの、
再研磨代が大きくなってしまい、したがって、刃物のラ
ンニングコストが高くなるという新たな問題を招来する
に至ったのである。

「発明の目的」 この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、波切新
材の刃物への溶着および刃先の摩耗を防止することがで
き、その切断性能を大幅に向上させることができ、しか
も、長期にわたってその切断性能を維持して寿命を向上
させることができる丸刃工具およびその製造方法を提供
することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、目的を達成するためになされたもので、互
いに刃先を対向させた一対の硬質合金製リング状刃物の
うち少なくとも一方について、その切刃側面と切刃外周
のうち少なくとも一方に析出生成人工ダイヤモンド被膜
または硬質炭素被膜を形成し、かつ、上記析出生成人口
ダイヤモンド被膜または硬質炭素被膜の厚さを０．２〜
２０μｍとし、その表面荒さを２Ｓ以下としたものであ
る。

また、この発明の丸刃工具の製造方法は、互いに平行に
配設されたシャフトに互いの刃先を対抗させて嵌合され
る硬質合金製リング状刃物の切刃側面または切刃外周に
、化学的または物理的蒸着法などによって析出生成人工
ダイヤモンド被膜または硬質炭素被膜を厚さ０．５〜２
５μｍ形成し、これらリング状刃物の析出生成ダイヤモ
ンド被膜または硬質炭素被膜どうしを互いに擦過させて
該被膜の表面粗さを２Ｓ以下とする。

「作用」 析出生成人工ダイヤモンドや硬質炭素被膜が極めて高い
硬度を有し、耐摩耗性に優れているのは周知のことであ
るが、本発明者等の鋭意研究の結果、それらの被膜が合
成樹脂や銅に対して優れた耐溶着性を有するという知見
を得た。そして、本発明の丸刃工具においては、互いに
刃先を対向させた一対の硬質合金製リング状刃物のうち
少なくとも一方について、その切刃側面と切刃外周のう
ち少なくとも一方に析出生成人工ダイヤモンドまたは硬
質炭素被膜を形成しているため、刃先の摩耗を防止して
その尖鋭さを長期にわたって維持することができる。し
たがって、刃先の切れ味が良く被切断材が刃先に溶着し
にくいことと刃先の優れた耐溶着性との相乗効果により
、被切断材の刃先への溶着を有効に防止することができ
、したがって、切断性能を飛躍的に向上さけろことがで
きる。

しかし、その切断性能を長期にわたって維持することが
でき、寿命を大幅に向上させることができる。

ここで、析出生成ダイヤモンド被膜等の厚さは、必要な
耐摩耗性を得るために０．２μｍ以上とする必要があり
、一方、該被膜の厚さが２０μｍを−Ｌ回ると、被膜に
クラック等が生じ易くなって逆に寿命を低下させる。さ
らに、耐溶着性および耐摩耗性の良否は刃先の表面荒さ
に依存するところが大きく、したがって、析出生成人工
ダイヤモンド等の被膜の表面粗さを２Ｓ以下としてその
表面を鏡面状とする必要がある。

また、そのような精密な表面を得るには、ダイヤモンド
砥粒を用いた通常のラップ仕上げなどでら可能であるが
、本発明の丸刃工具の製造方法では、刃物の表面に形成
した析出生成ダイヤモンド等の被膜どうしを互いに擦過
させることによって、被膜表面を互いの凹凸によって研
磨し、凹凸を除去することができる。したがって、所望
の鏡面状態を容易に得ることができ、しかも、消耗品と
してのダイヤモンド砥石やラップ板を必要としないから
、丸刃工具の製造コストを大幅に低減することができる
。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例について第１図ないし第４図
を参照して説明する。なお、これらの図において、従来
例と同一構成の部分には同一符号を付して、その説明を
省略する。

第１図および第２図は、この発明に係る丸刃工具のナイ
フ１７およびナイフ１９の刃先の概略を示す図である。

これらナイフ１７．１９は、超硬合金等の硬質合金から
なるもので、その実際の形状は、第６図および第７図に
示すものと同一である。なお、ナイフ１７．１９の材質
としては、超硬合金の他にサーメットなどが適宜選定さ
れる。

これらナイフ１７．１９には、切刃側面１７ｂ　、１９
ｂおよび切刃外周１７ｃ　、ｌ　９ｃのうち少なくとも
一方に、析出生成人工ダイヤモンド被膜３１か形成され
ている。そして、この析出生成人口ダイヤモンド被膜３
１の厚さは０，２〜２０μｍとされ、その表面粗さは２
６以下に設定されている。

前記析出生成人工ダイヤモンド被膜３１１よ、以下のよ
うな方法で形成される。すなわち、コーティングしよう
とするナイフを、炭化水素と水素とからなり、熱電子放
射材、高周波によるプラズマ放電、あるいはマイクロ波
によるプラズマ放電等により活性化された加熱反応混合
ガスの流れの中に置き、その表面に人工ダイヤモンドを
析出成長さけて被膜を形成する。この場合の被膜の厚さ
は０゜５〜２５μｍとする。なお、イオンビーム法等に
より硬質炭素被膜を形成させてもよい。

次に、このようにして被膜が形成されたナイフの被膜に
数μｍ程度の加工（例えばダイヤモンド砥粒を使用した
ラップ加工）を施しても良いが、そのような方法で２８
という表面粗さを得ることは容易でなく、このため、本
発明では以下のようにして被膜に鏡面仕上げを施す。

すなわち、ナイフの表面に析出させた被膜どうしを所定
の接触圧で互いに接触させ、一方あるいは双方を回転さ
せつつ回転軸と直交する方向へ往復移動させる。これに
より、析出時に０．２〜５μ程度の凹凸が存在していた
被膜の表面が互いの凹凸により研磨され、凹凸が除去さ
れて２８以下という表面粗さを得る。これによって被膜
の表面は鏡面状となる。

このように、本発明では、被膜どうしを相互に擦り合わ
せることによって極めて精密な表面を容易に得ることが
でき、しかも、消耗品としてのダイヤモンド砥粒やラッ
プ板などを必要としないから、丸刃工具の製造コストを
大幅に低減することができる。

次に、第１図および第２図に前記析出生成人工ダイヤモ
ンド被覆３１の形成箇所の例を示す。

第１図（ａ）は、析出生成人工ダイヤモンド被膜３１が
切刃外周１７ｃ、１９ｃにのみ形成されている例を示し
、第１図（ｂ）は、析出生成人工ダイヤモンド被膜３！
が切刃側面１７ｂ　、１９ｂにのみ形成されている例を
示す。また、第１図（ｃ）は、析出生成人工ダイヤモン
ド被膜３！が切刃側面！７ｂ　、＋　９ｂと切刃外周１
７ｃ　、Ｉ　９ｃとに形成されている例を示し、第１図
（ｄ）は、析出生成人工ダイヤモンド被膜３１が切刃側
面１７ｂ　、＋　９ｂと切刃外周１７ｃ　、Ｉ　９ｃと
に形成されているばかりでなく、切刃１７ａ　、１９ａ
と反対側の側面ｌ　７ｄ　、１９ｄにも形成されている
例を示す。

また、第２図（ａ）ないしくｉ）は、上記第１図（ａ）
ないしくｄ）に示すナイフを上下に組み合わせた例を示
す図である。

第２図（ａ）はナイフ１９の切刃外周１９ｃにのみ析出
生成人工ダイヤモンド被膜３Ｉを形成した例を示す図、
第２図（ｂ）はナイフ１７の切刃外周１７ｃおよびナイ
フ１９の切刃外周１９ｃに析出生成人工ダイヤモンド被
膜３１を形成した例を示す図である。

また、第２図（ｃ）はナイフ１７の切刃側面１７ｂとナ
イフ１９の切刃外周１９ｃとに析出生成人工ダイヤモン
ド被膜３１を形成した例を示す図、第２図（ｄ）はナイ
フ１７の切刃側面１７ｂと切刃外周１７ｃに析出生成人
工ダイヤモンド被膜３１を形成するとともにナイフ１９
の切刃外周１９ｃにも析出生成人工ダイヤモンド被膜３
１を形成した例を示す図である。

さらに、第２図（ｅ）はナイフＩ９の切刃側面菫９ｂと
切刃外周１９ｃとに析出生成人工ダイヤモンド被膜３１
を形成した例を示す図、第２図Ｃｒ）はナイフ１７の切
刃側面１７ｂに析出生成人工ダイヤモンド被膜３１を形
成するとともに、ナイフ１９の切刃側面１９ｂと切刃外
周１９ｃにも析出生成人工ダイヤモンド被膜３１を形成
した例を示す図である。

またさらに、第２図（ｇ）はナイフＩ７の切刃側面１７
ｂと切刃外周１７ｃに析出生成人工ダイヤモンド被膜３
１を形成するとともに、ナイフ１９の切刃側面１９ｂと
切刃外周１９ｃにも析出生成人工ダイヤモンド被＠３１
を形成した例を示す図、第２図（ｈ）はナイフＩ９の切
刃側面１９ｂにのみ析出生成人工ダイヤモンド被膜３１
を形成した例を示す図、第２図（ｉ）はナイフＩ７の切
刃側面！７ｂとナイフ１９の切刃側面１９ｂとに析出生
成人工ダイヤモンド被膜３１を形成した例を示す図であ
る。

なお、上記互いに相対するナイフ１７とナイフ１９とは
、互いに接触する場合と、互いにある間隔を有する場合
とがある。

上記丸刃工具においては、互いに刃先を対向させた一対
のナイフ１７またはナイフ１９のうち少なくとも一方つ
いて、その切刃側面と切刃外周のうち少なくとも一方に
析出生成人工ダイヤモンド被膜３１を形成しているから
、刃先の摩耗を防止してその尖鋭さを長期にわたって維
持することができる。したがって、切れ味が良く被切断
材が刃先に溶着しにくいことと刃先の優れた耐溶着性と
の相乗効果により、被切断材の刃先への溶着を有効に防
止することができる。したがって、切断性能を飛躍的に
向上させることができ、しかも、その切断性能を長期に
わたって維持することができ、寿命を大幅に向上させろ
ことができる。

また、析出生成人工ダイヤモンド被膜３１の表面粗さを
２Ｓ以下としてその表面を鏡面状とすることにより、刃
先の耐溶岩性および耐摩耗性をより一層向上させること
ができ、したがって、切断性能および寿命をさらに向上
さけることができる。

次に、具体的実験例によりこの丸刃工具の作用効果をさ
らに明らかにする。

上記方法で析出生成ダイヤモンド被膜を形成し、かつ、
被膜どうしを互いに擦り合わせることによって被膜の表
面粗さ０．５Ｓ、厚さ０．５μｍの被膜層を設けたもの
について、ビデオテープを５０万ｍ切断し、その後摩耗
状態を測定した。

第３図（ａ）は切刃外周１７ｃ　、１９ｃに析出生成人
工ダイヤモンド被膜３１を形成した場合、第３図（ｂ）
は切刃側面１７ｂ　、１９ｂに析出生成人工ダイヤモン
ド被膜３１を形成した場合、第３図（ｃ）は切刃外周１
７ｃ、１９ｃと切刃側面１７ｂ　、Ｉ　９ｂとに析出生
成人工ダイヤモンド被膜３１を形成した場合の摩耗状態
を示す図である。

これらの図かられかるように、析出生成ダイヤモンド被
＠３１が形成されていない超硬合金の部分は摩耗してい
るが、その量はわずかであり、特に切断時に最ら重要な
切刃部分は摩耗していない。

また、この実験において、ビデオテープの刃先への溶着
は一切生じず、切断性能の低下は全くみられなかった。

第４図は、同様の方法で被膜を形成したものについて、
Ｏ、Ｉ　ｍｎ＋厚の銅板を５００ｋｎ＋切断した後の刃
先断面を示す図である。第４図（ａ）は切刃外周１７ｃ
　、Ｉ　９ｃ　ｔ：Ｆｒ出生成人工ダイヤモンド披被膜
１を形成した場合、第４図（ｂ）は切刃側面１７ｂ　、
Ｉ　９ｂに析出生成人工ダイヤモンド被膜３１を形成し
た場合、第４図（ｃ）は切刃外周！７ｃ。

＋９ｃと切刃側面１７ｂ　、ｌ　９ｂとに析出生成人工
ダイヤモンド被膜３１を形成した場合の摩耗状態を示す
図である。

この実験においても、ダイヤモンド被膜３１の形成され
ていない部分に僅かの摩耗がみられるだけで、切刃の摩
耗やビデオテープの刃先への溶着は一切なく、切断性能
の低下は全くみられなかった。

なお、上記実施例において、上側のナイフ１７と下側の
ナイフ１９との組み合わせは、第２図（ａ）ないしくｉ
）に示しているが、これに限る必要はなく、第１図（ａ
）ないしくｄ）に示す４つの例の全ての組み合わ仕が可
能である。

また、上記実施例においてはナイフ１７．１９に析出生
成人口ダイヤモンド被膜３１を形成しているが、上記と
同様の方法に上りｉカーボンなどの硬質炭素被膜を形成
しても同様の効果を得ることができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、互いに刃先を
対向させた一対の硬質合金製リング状刃物のうち少なく
とも一方について、その切刃側面と切刃外周のうち少な
くとも一方に析出生成人工ダイヤモンド被膜または硬質
炭素被膜を形成し、かつ、析出生成人口ダイヤモンド被
膜または硬質炭素被膜の厚さを０．２〜２０μｍとし、
その表面粗さを２Ｓ以下としているから、被切断材の刃
先への溶着および刃先の摩耗を防止することができ、し
たがって切断性能を飛躍的に向上させることができ、し
かも、その切断性能を長期にわたっ□て維持することが
でき、寿命を大幅に向上させることができろ。

さらに、この発明の丸刃工具の製造方法では、互いに平
行に配設されたシャフトに互いの刃先を対抗させて嵌合
される硬質合金製リング状刃物の切刃側面または切刃外
周に、化学的または物理的蒸着法などによって析出生成
人工ダイヤモンド被膜または硬質炭素被膜を厚さ０．５
〜２５μｍ形成し、これらリング状刃物の析出生成ダイ
ヤモンド被膜どうしを互いに擦過させて該被膜の表面粗
さを２Ｓ以下とするから、所望の鏡面を容易に得ろこと
ができ、しかも、消耗品としてのダイヤモンド砥粒やラ
ップ板を必要としないから、寿命の向上とあいまって工
具費用を大幅に低減することかでさるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示す図であって
、第１図（ａ）ないし同図（ｄ）はそれぞれ析出生成人
工ダイヤモンド被膜を形成したナイフを示す断面図、第
２図（ａ）ないし同図（ｉ）は析出生成人工ダイヤモン
ド被膜が設けられた上側のナイフと下側のナイフを示す
断面図、第３図はビデオフィルムを切断した本発明のナ
イフの摩耗状態を示す断面図、第４図（ａ）ないしくｃ
）は銅板を切断した本発明のナイフの摩耗状態を示す断
面図、第５図は従来の丸刃工具を示す正面図、第６図は
第５図中矢印■部分の拡大図である。 また、第７図は従来の丸刃工具でビデオフィルムを切断
する状態を示す断面図、第８図はビデオフィルム切断後
の下側のナイフの摩耗状態を示す図であって、第８図（
ａ）はその刃先部分の断面図、第８図（ｂ）は第８図（
ａ）中矢印■部分の拡大図、第９図はビデオフィルム切
断後の上側のナイフの摩耗状態を示す図であって、第９
図（ａ）はその刃先部分の断面図、第９図（ｂ）は第９
図（ａ）中矢印■部分の拡大図、第１θ図は切刃側面に
ＴｉＮをコーティングしたナイフの摩耗状態を示す図で
あって、第１０図（ａ）はその刃先部分の断面図、第１
０図（ｂ）は第１Ｏ図（ａ）中矢印Ｘ部分の拡大図であ
る。 １３・・・・・・上シャフト（シャフト）、Ｉ５・・・
・・・下シャフト（シャフト）、！７・・・・・・ナイ
フ（リング状刃物）、＋７ｂ・・・・・・切刃側面、 １７ｃ・・・・・・切刃外周、 １９・・・・・・ナイフ（リング状刃物）、１９ｂ・・
・・・・切刃側面、 １９ｃ・・・・・・切刃外周、 ３１・・・・・・析出生成人工ダイヤモンド被膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行に配設されたシャフトに硬質合金製リ
   ング状刃物が嵌合して設けられた丸刃工具において、互
   いに刃先を対向させた一対のリング状刃物のうち少なく
   とも一方について、その切刃側面と切刃外周のうち少な
   くとも一方に析出生成人工ダイヤモンド被膜または硬質
   炭素被膜を形成し、かつ、上記析出生成ダイヤモンド被
   膜または硬質炭素被膜の厚さを０．２〜２０μｍとし、
   該被膜の表面粗さを２Ｓ以下に設定したことを特徴とす
   る丸刃工具。
2. （２）互いに平行に配設されたシャフトに互いの刃先を
   対抗させて嵌合される硬質合金製リング状刃物の切刃側
   面または切刃外周に、化学的または物理的蒸着法などに
   よって析出生成人工ダイヤモンド被膜または硬質炭素被
   膜を厚さ０．５〜２５μｍ形成し、これらリング状刃物
   の析出生成ダイヤモンド被膜または硬質炭素被膜どうし
   を互いに擦過させて該被膜の表面粗さを２Ｓ以下とする
   ことを特徴とする丸刃工具の製造方法。