(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ貫通孔を有する台金表面にダイヤモンド砥粒をロウ付け法により固着した研削部材をワイヤロープに所定間隔で配置したワイヤソーにおいて、前記台金の少なくとも進行方向先端側に進行方向に向かって本体部よりも縮径するテーパ部を形成し、さらに同テーパ部に連続して同テーパ部の最小径と同径のエッジ部を形成し、前記台金の本体部の砥粒配置間隔を砥粒径の２〜６倍とし、かつテーパ部の砥粒配置間隔を砥粒径の１〜２倍として、前記台金の本体部の砥粒配置間隔よりもテーパ部の砥粒配置間隔を狭くしたことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記台金のテーパ部の傾斜角が２０〜６０度の範囲である請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記砥粒がダイヤモンドまたはＣＢＮ砥粒であって、その粒径が０．２〜０．６ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載のワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリートや岩などの切断に使用するワイヤソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートや石材などの硬質材を切断する工具として、従来よりワイヤソーが使用されている。このワイヤソーは図８に示すように、台金５０の外周に電着法やメタル焼結法によって形成したリング状の砥粒部５１を有する環状の研削部材５２を鋼製のワイヤロープ５３に一定間隔で配設した基本構造を有し、ワイヤロープ５３の端部をつないでエンドレスの輪状体とし、さらに、研削部材５２間のワイヤロープ５３の外周をゴムや合成樹脂などの被覆材５４で覆ってスぺーサ部５５を形成したものである。
【０００３】
近年上記構造の研削部材に加え、円筒状の台金に直接ダイヤモンドやＣＢＮ砥粒を電着法あるいはロウ付け法により固着した研削部材が考えられている。このような直付けの研削部材は、台金表面にリング状の砥粒層を形成した従来のものに比べ、砥粒層の形成が簡単であるばかりでなく、砥粒分布を調整することができるので安定した切れ味が得られ、また低コストで製造できるなどの優れた特徴を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９はこの直付けの研削部材を示す断面図で、同図に示すように、円筒状の台金５７の外周面にダイヤモンド砥粒５９が固着されている。ところが台金５７がこのような円筒状であると、コンクリートや岩など硬質の被削材へ衝突する際の衝撃が強くなり、先端部のダイヤモンド砥粒５９が脱落したり、甚だしい場合、台金５７そのものが変形、損傷する場合もある。
【０００５】
この問題に対して、切断方向に対して３０°以下のテーパ角を有する台金を配設したワイヤソーが特開平７−２９９７２７号公報に提案されている。台金部をテーパ状にすることによって台金部は点接触的に作用することになり、衝撃が緩和されるとされている。しかしながら、このワイヤソーの場合は、衝突時の衝撃は小さくなるものの、テーパ部の先端においてダイヤモンド砥粒を十分にろう付けすることができず、先端の砥粒が脱落しやすいという問題が依然として残されている。
【０００６】
本発明が解決すべき課題は、比較的簡単な構造で研削能力と耐久性に優れたワイヤソーを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、ワイヤ貫通孔を有する台金表面にダイヤモンド砥粒をロウ付け法により固着した研削部材をワイヤロープに所定間隔で配置したワイヤソーにおいて、前記台金の少なくとも進行方向先端側に進行方向に向かって本体部よりも縮径するテーパ部を形成し、さらに同テーパ部に連続して同テーパ部の最小径と同径のエッジ部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
電着法とロウ付け法は共に砥粒を台金に直に固着する方法として公知であるが、電着の場合、図７（ｂ）に示すように、結合金属Ｍは砥粒Ｄに接する部分がもっとも薄く、砥粒と砥粒の間で盛り上がった状態となる。これに対しロウ付けの場合は、図７（ａ）に示すように、結合金属Ｍは砥粒Ｄに接する部分が最も厚く、砥粒と砥粒の間が窪んだ状態となる。
【０００９】
したがって、ロウ付け法により砥粒Ｄを固着することによって、電着法によるものに比べ、より強固に砥粒を固着することができるばかりでなく、砥粒と砥粒の間の窪み部分が被削材との間のクリアランスとなり、この部分を切粉の排出通路とすることも可能となる。
【００１０】
また、台金の少なくとも進行方向先端側に進行方向に向かって本体部よりも縮径するテーパ部を形成することによって、このテーパ部が被削材に接触し、続けて本体部が接触するようになり、被削材と研削部材との接触時における衝撃が緩和され、砥粒の脱落や台金の変形を効果的に防止することが可能となる。さらに、これによって、耐久性が向上するばかりでなく、衝撃によるぶれが緩和され加工精度を上げることが可能となる。またテーパ部を設けることによって、研削部材の移動とともに切粉が研削部材後方に容易に排出されるという効果もある。
【００１１】
また、同テーパ部に連続して同テーパ部の最小径と同径のエッジ部を設けることによって、テーパ部の最小径部分における砥材をロウ材で強固に固定することができ、また同最小径部分にかかる衝撃を緩和することとなり、エッジ部の補強とエッジ部に固着された砥粒の脱落を効果的に防止することが可能となる。
【００１２】
ダイヤモンドなどの砥粒は台金の本体部とテーパ部の表面にロウ付け法により固着されるが、その際、本体部の砥粒配置間隔よりもテーパ部の砥粒配置間隔を狭く、特に、本体部の砥粒配置間隔を砥粒径の２〜６倍とし、かつテーパ部の砥粒配置間隔を砥粒径の１〜２倍とするのが望ましい。
【００１３】
このようにテーパ部の砥粒配置間隔を本体部の砥粒配置間隔よりも狭く、すなわち砥粒の配置を密とすることにより、切削のメインとなるテーパ部での研削能率を向上させることが可能となる。テーパ部の砥粒配置間隔が狭すぎると、切粉の排出通路であるロウ材の窪み部分が狭くなって切粉の排出が困難となる。また広過ぎると、研削にかかわる砥材数が少なくなるため研削能率が低下し、また１個の砥粒にかかる衝撃も大きくなるために砥粒の破損、脱落が起こりやすくなり、研削能率を一層低下させることとなる。
【００１４】
また、本体部の砥粒配置間隔が砥粒径の２倍より小さいと、切粉の排出通路であるロウ材の窪み部分が狭く切粉の排出が困難となり、また、砥粒数が多くなって被削材との接触面積が大きくなって接触抵抗が大きくなり、研削能率を低下させてしまい、逆に砥粒径の６倍より大きくなると、１粒の砥粒にかかる抵抗が大きくなるために砥粒の破損、脱落が起こりやすくなり、台金の破損、さらにはワイヤソーの破断に至ってしまう。
【００１５】
このように、ロウ付け法によって砥粒配置間隔をコントロールする具体的手段としては、ＮＣ制御やマスキングにより行うことができる。
【００１６】
台金のテーパ部の傾斜角は、砥粒径や台金寸法によっても異なるが、２０〜６０度の範囲であることが望ましい。この角度が２０度未満であると、被削材との接触時において研削部材にかかる衝撃が大きくなり、その結果砥粒や台金の破損となる。さらに研削部材とともに切粉が移動してしまい、目詰まりや焼付きを生じる結果となる。また６０度を超えると、衝撃は台金に吸収されずに砥粒自体にかかり、砥粒が脱落してしまう結果となる。
【００１７】
台金に固着させる砥粒の種類は、被削材や加工形状、条件などによっても異なり、特に限定されないが、橋脚などの鉄筋コンクリートの切断の場合、ダイヤモンドまたはＣＢＮ砥粒であって、その粒径が０．２〜０．６ｍｍの範囲であることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態におけるワイヤソーを示す全体図、図２は図１に示すワイヤソーの研削部材の砥粒の配置を示す模式図、図３は同じく研削部材の台金のみを示す拡大図である。
【００１９】
ワイヤソー１０は、研削部材１１間のワイヤロープ２１の外周をゴムの被覆材３１で覆ったものである。本実施形態においては、研削部材１１を構成する台金１２を、本体部１２ａの両端部に本体部１２ａよりも縮径するテーパ部１２ｂを形成し、さらに同テーパ部１２ｂに連続して同テーパ部１２ｂの最小径と同径のエッジ部１２ｃを形成したものとし、この台金１２の本体部１２ａと同テーパ部１２ｂの表面に、ロウ付けによりダイヤモンド砥粒１３を固着させている。
【００２０】
台金１２は炭素量０．１７％の炭素鋼であり、図２に示すように中心部にワイヤロープ２１を通すための貫通孔１２ｄを有している。台金１２の本体部１２ａと同テーパ部１２ｂの表面にロウ付けにより固着されたダイヤモンド砥粒１３は、粒径０．４ｍｍのダイヤモンド砥粒で、本体部１２ａの砥粒配置間隔は１．０ｍｍ、テーパ部１２ｂの砥粒配置間隔は０．５ｍｍである。
【００２１】
このように台金１２にテーパ部１２ｂを設け、このテーパ部１２ｂの砥粒配置間隔Ｌｂを本体部１２ａの砥粒配置間隔Ｌａよりも狭くすることにより、切削のメインとなるテーパ部１２ｂにおいて切粉が効率的に排出され、研削能率が向上するばかりでなく、１個の砥粒にかかる衝撃が緩和されて、砥粒の脱落、台金の破損を防ぐことが可能となる。
【００２２】
図４はテーパ部１２ｂの砥粒配置間隔と研削性能の関係を示すグラフで、テーパ部１２ｂの砥粒配置間隔が砥粒径よりも狭い場合は、研削性能は高いものの、切粉の排出通路であるロウ材の窪み部分が狭くなって切粉の排出が困難となり、また砥粒配置間隔が砥粒径の２倍を超えると、切削にかかわる砥粒数が少なくなって、同図に示すように、研削性能が低下する。
【００２３】
台金１２のテーパ部１２ｂの傾斜角θは、実験的に最適な値を決めることができる。図５はテーパ角θと研削部材への衝撃および切粉の排出能力の関係を示すグラフであり、同図に示すように、テーパ角θが２０度未満であると、被削材との接触時における研削部材にかかる衝撃が大きくなり、その結果、砥粒や台金の破損につながる。
【００２４】
【実施例】
図１に示した本実施形態のワイヤソー（発明品）と、本実施形態のワイヤソーと台金の形状は同じであるが砥粒を電着により固着したワイヤソー（比較品）と、図８に示した従来のワイヤソー（従来品）とを用いて、切削試験を行った。
【００２５】
0003657124.tif 000002
【００２６】
発明品の研削部材の製造手順
１．合成ゴム系接着剤（ボンドＧ１７：コニシ株式会社製）中に砥材を投入、攪拌し、砥材表面に接着剤を塗布する。
２．台金にサインペン（φ０．２ｍｍ）でマーキングする。
３．マーキングは、顕微鏡で覗きながら、所定の位置および間隔で行う。
４．針先で接着剤のついた砥材を一粒取る。
５．マーキングした箇所に、接着剤の付いた砥材をのせる。
６．針先で微調整する。
７．乾燥炉（１２０℃）中に３時間入れて接着剤を乾燥させ、砥材を固定する。８．銀ろう（ＴＢ−６０４Ａ：東京ブレイズ株式会社）を均一に塗布する。
９．ガス燃焼により加熱し、銀ロウを台金に溶着させる。
【００２７】
試験条件
・機械    ：原マシナリー  ＨＷ−２０００
・周速    ：１５００ｍｍ／ｍｉｎ
・切断速度：２．０ｍ2 ／Ｈｒ
・被削材  ：天山御影石
【００２８】
試験結果を図６に示す。同図からわかるように、従来品の切れ味および寿命を１００とした場合、発明品の切れ味は従来品の約１．５倍、寿命は約１．２倍に向上している。砥粒を電着により固着した比較品は、切れ味は従来品より優れているが、寿命は従来品より低下している。この理由は、砥粒の固着力が小さいことによるものであり、ロウ付けによる優位性が確認された。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏することができる。
【００３０】
（１）台金の少なくとも進行方向先端側に進行方向に向かって本体部よりも縮径するテーパ部を形成し、さらに同テーパ部に連続して同テーパ部の最小径と同径のエッジ部を形成することによって、比較的簡単な構造で研削能力と耐久性に優れたワイヤソーが得られる。
【００３１】
（２）台金本体部の砥粒配置間隔を砥粒径の２〜６倍とし、かつテーパ部の砥粒配置間隔を砥粒径の１〜２倍とすることによって、切削のメインとなるテーパ部および本体部において切粉が効率的に排出されて研削能率が向上する。さらに、１個の砥粒にかかる衝撃が緩和され、砥粒の脱落、台金の破損を防ぐことができる。
【００３２】
（３）台金のテーパ部の傾斜角を特定の範囲とすることによって、被削材と研削部材との接触時における衝撃が柔らぎ砥粒の脱落や台金の変形を効果的に防止することができ、また衝撃によるぶれが緩和され加工精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態におけるワイヤソーを示す全体図である。
【図２】  図１に示すワイヤーソーの研削部材の砥粒の配置を示す模式図である。
【図３】  図１に示すワイヤーソーの研削部材の台金のみを示す拡大図である。
【図４】  台金テーパ部の砥粒配置間隔と研削性能の関係を示すグラフである。
【図５】  テーパ角と研削部材への衝撃および切粉の排出能力の関係を示すグラフである。
【図６】  試験結果を示す図である。
【図７】  （ａ）はロー付け法による砥粒の固着状況を示す断面図、（ｂ）は電着法による砥粒の固着状況を示す断面図である。
【図８】  従来のワイヤーソーを示す全体図である。
【図９】  直付けの研削部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ワイヤソー
１１  研削部材
１２  台金
１２ａ  本体部
１２ｂ  テーパ部
１２ｃ  エッジ部
１２ｄ  貫通孔
１３  ダイヤモンド砥粒
２１  ワイヤロープ
θ  テーパ部の傾斜角
Ｌａ，Ｌｂ  砥粒配置間隔
【図１】
0003657124.tif 000003
【図２】
0003657124.tif 000004
【図３】
0003657124.tif 000005
【図４】
0003657124.tif 000006
【図５】
0003657124.tif 000007
【図６】
0003657124.tif 000008
【図７】
0003657124.tif 000009
【図８】
0003657124.tif 000010
【図９】
0003657124.tif 000011