(57)【要約】      （修正有）【課題】  寿命および切削力をさらに向上させることができるワイヤソー用ビードおよびこのビードを備えたワイヤソーを提供する。【解決手段】金属材からなる中空円筒状のシャンク（１１）と、前記シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層（１２）と、前記金属結合材層によりシャンクの本体部の外周面に固定される研磨材（１３）とを備えるワイヤソー用ビードであって、前記シャンクの本体部の外周面には、少なくとも一つ以上の溝（１９）が形成されており、前記溝は、金属結合材層を構成する金属結合材によって充填されてワイヤソー用ビードを構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材からなる中空円筒状のシャンクと、該シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、該金属結合材層により前記シャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードであって、
前記シャンクの本体部の外周面には、少なくとも一つの溝が形成されており、
前記溝には、前記金属結合材層を構成する金属結合材が充填されることを特徴とするワイヤソー用ビード。
【請求項２】
前記溝は、リング状に形成されることを特徴とする請求項１記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３】
前記シャンクの全体表面積に対する前記溝の面積比率は、５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項４】
前記溝は、前記シャンクの長さ方向に切断したとき、その断面が半円状、三角形状または四角形状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項５】
前記溝は、前記シャンクの長さ方向に切断したとき、その断面が半円状、三角形状または四角形状に形成されることを特徴とする請求項３記載のワイヤソー用ビード。
【請求項６】
前記溝は、０.１〜１.０ｍｍの深さおよび０.１〜２.０ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項７】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項８】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項３記載のワイヤソー用ビード。
【請求項９】
金属材からなる中空円筒状のシャンクと、該シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、該金属結合材層により前記シャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードであって、
前記シャンクの本体部の外周面には、少なくとも一つの溝が形成されており、
前記溝には、前記金属結合材層を構成する金属結合材が充填され、前記溝の全部または一部には、前記研磨材と、前記金属結合材層を構成する金属結合材と、が共に充填されることを特徴とするワイヤソー用ビード。
【請求項１０】
前記溝は、リング状に形成されることを特徴とする請求項９記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１１】
前記シャンクの全体表面積に対する前記溝の面積比率は、５０％以下であることを特徴とする請求項９または１０に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１２】
前記溝は、前記シャンクの長さ方向に切断したとき、その断面が半円状、三角形状または四角形状に形成されることを特徴とする請求項９または１０に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１３】
前記溝は、前記シャンクの長さ方向に切断したとき、その断面が半円状、三角形状または四角形状に形成されることを特徴とする請求項１１記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１４】
前記溝は、０.１〜１.０ｍｍの深さおよび０.１〜２.０ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１５】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項９または１０に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１６】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項１１記載のワイヤソー用ビード。
【請求項１７】
各ビードがワイヤーに所定間隔をおいて固定されるワイヤソーであって、
前記ビードは、請求項１または２に記載のビードであることを特徴とするワイヤソー。
【請求項１８】
各ビードがワイヤーに所定間隔をおいて固定されるワイヤソーであって、
前記ビードは、請求項９または１０に記載のビードであることを特徴とするワイヤソー。
【請求項１９】
金属材からなる中空円筒状のシャンクと、前記シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、前記金属結合材層により前記シャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードであって、
前記研磨材が固定される前記シャンクの前記本体部は、二つ以上の領域からなり、
該各領域の間には、段が形成されており、
切削方向に対して最先端に位置する領域の外径は、他の領域の外径よりも小さいことを特徴とするワイヤソー用ビード。
【請求項２０】
前記本体部の各領域の外周面は、水平であることを特徴とする請求項１９記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２１】
前記本体部の各領域の外周面は、傾斜していることを特徴とする請求項１９記載のワイヤソー用ビード
【請求項２２】
前記外周面の傾斜度は、１５゜以下であることを特徴とする請求項２１記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２３】
前記本体部の各領域は、３〜５個であることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２４】
前記段の高さは、０.０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２５】
前記段の高さは、０.０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２３記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２６】
前記段の高さは、０.０５〜０.５ｍｍであることを特徴とする請求項２４記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２７】
前記段の高さは、０.０５〜０.５ｍｍであることを特徴とする請求項２５記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２８】
前記本体部の各領域は、前記シャンクの長さ方向に０．５乃至３ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項２９】
前記本体部の各領域は、前記シャンクの長さ方向に０．５乃至３ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項２３記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３０】
前記本体部の各領域は、前記シャンクの長さ方向に０．５乃至３ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項２４記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３１】
前記本体部の各領域は、前記シャンクの長さ方向に０．５乃至３ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれか１項に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３２】
前記本体部の外周面には、三角形状、四角形状または半円状の溝が形成されることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３３】
前記本体部の外周面には、三角形状、四角形状または半円状の溝が形成されることを特徴とする請求項２３記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３４】
前記本体部の外周面には、三角形状、四角形状または半円状の溝が形成されることを特徴とする請求項２４記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３５】
前記溝は、前記研磨材の直径よりも小さい大きさを有することを特徴とする請求項３２記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３６】
前記溝は、前記研磨材の直径よりも小さい大きさを有することを特徴とする請求項３３または３４に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３７】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３８】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項２３記載のワイヤソー用ビード。
【請求項３９】
前記金属結合材層は、電気メッキ法またはろう付け法によって前記シャンクに一体に結合されることを特徴とする請求項２４記載のワイヤソー用ビード。
【請求項４０】
各ビードがワイヤーに所定間隔をおいて固定されるワイヤソーであって、
前記ビードは、請求項１９乃至３９のいずれか１項に記載のビードであることを特徴とするワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石材およびコンクリート構造物などを切断するのに用いられるワイヤソーに関し、詳しくは、金属結合材層とシャンクとの接触面積を増加させて金属結合材層の接合強度を一層向上させることができるワイヤソー用ビードおよびワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石材およびコンクリート構造物を切断するための切断工具としては、円状の切断用ソー(以下、サーキュラーソーと称する)およびワイヤソーが用いられる。前記サーキュラーソーとワイヤソーとの最も大きな差異点は、切断する被削材の大きさが制限されるか否かという点である。前記サーキュラーソーは、その切断構造上、その半径以上の厚さを有する被削材を切断することができない。
【０００３】
その反面、前記ワイヤソーは、その長さによって如何なる被削材も容易に切断でき、被削材の厚さおよび形態などに制限を受けない。上記した特性のため、前記ワイヤソーは、石材を採取する切断作業だけでなく、鉄筋コンクリート構造物を解体するための切断作業にも広用される。
【０００４】
図１は、従来のワイヤソーを用いた切断作業を示す概略図である。図１に示すように、ワイヤソーを用いて被削材を切断するためには、被削材３００の近くにガイドレール２１０を設置し、このガイドレール２１０上にワイヤソーマシン２００を滑動自在に取り付けた後、前記被削材３００の切断部位に垂直ホール３０１を貫通形成する。
【０００５】
次に、前記垂直ホール３０１を通して挿入されるワイヤソー１００を前記ワイヤソーマシン２００の駆動プーリ２０１に設置し、電源を印加すると、駆動プーリ２０１が一方向に回転駆動し、この回転動力がワイヤソー１００に伝達されてワイヤソー１００が一方向に移動すると、被削材３００が切断される。
【０００６】
図２(ａ)および図２(ｂ)は、従来のワイヤソーを示した部分詳細図で、図示したように、従来のワイヤソー１００において、多数の鋼線をねじって形成したワイヤー１１０の外周面には、ダイヤモンドチップである多数個のビード１２０が所定間隔をおいて結合される。これらビード１２０のそれぞれは、金属材からなる中空円筒状のシャンク１２１と、その外周面に一体に結合される金属結合材層１２２と、この金属結合材層１２２によって固定される多数個のダイヤモンドＤと、から構成される。
【０００７】
ここで、前記ダイヤモンドＤを支持する金属結合材層１２２は、鉄、コバルトおよびニッケルなどをベースとし、一つあるいはそれ以上の他の金属からなる金属粉末を焼結、ろう付けまたは電気メッキすることで、前記シャンク１２１の外周面に結合される。
【０００８】
前記ワイヤソー１００において、上記のように構成されるビード１２０がワイヤー１１０に所定間隔をおいて結合される。前記ビード１２０の結合方式としては、図２(ａ)に示した樹脂結合方式、または、図２(ｂ)に示したスプリング連結方式などが用いられる。前記樹脂結合方式は、所定間隔をおいて配置された中空円筒状のシャンク１２１の中心にワイヤー１１０を貫通させた状態でシャンク１２１を金型内に設置し、この金型内にポリウレタンまたはゴムなどの樹脂を射出成形して樹脂層１３０を形成することで、前記ワイヤー１１０に所定間隔をおいて配置されたビード１２０とワイヤー１１０とを一体に結合固定する方式である。ここで、前記ビード１２０のシャンク１２１の内周面には、前記樹脂層１３０との結合力を高めるためのらせん溝が形成される。
【０００９】
一方、前記スプリング連結方式は、図２(ｂ)に示すように、ダイヤモンドＤが金属結合材層１２２に装着された中空円筒状のシャンク１２１をワイヤー１１０に所定間隔をおいて嵌め合わせた後、隣接する各シャンク１２１の間の所定間隔を維持するためのスプリング部材１４１をそれぞれ配置する。前記スプリング連結方式では、前記スプリング部材１４１の両端が前記シャンク１２１に直接接しないように、前記シャンク１２１の両端にスペーサー１４２を設ける。
【００１０】
図３は、従来のワイヤソー用ビードを示した断面図である。図３に示すように、ワイヤソー用ビード１２０のシャンク１２１は、研磨材が結合されない先端部１２１ａと、後端部１２１ｂと、外周面に研磨材が結合される本体部１２１ｃとを有し、前記本体部１２１ｃと前記先端部１２１ａとの間、そして、前記本体部１２１ｃと後端部１２１ｂとの間には、段１２１ｄ、１２１ｅがそれぞれ形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の電気メッキ法によってビードを製作する場合、電気メッキされるシャンク１２１の本体部１２１ｃの外周面の状態やメッキ条件などにより、メッキ層とシャンクとの接合力が影響を受ける。電気メッキ法によって製作されたビードは、焼結法によって製作されるビードに比べると、切削時に金属結合材層１２２に発生する負荷によってシャンク１２１から容易に脱落するので、その寿命が短縮するという問題点があった。
【００１２】
また、電気メッキ法によって製作されたビードは、焼結法によって製作されたビードに比べて、ビードの表面が有する集中度が高いため、作業時に負荷がやや高く作用するという問題点があった。
【００１３】
焼結法によって製作されたビードは、金属粉末とダイヤモンド研磨材との混合粉末を成形・焼結することで製作される。したがって、焼結法によると、添加されるダイヤモンド研磨材の量を調節することで、各ダイヤモンドの間の間隔を調節することができる。
【００１４】
しかしながら、電気メッキ法では、シャンクの表面にダイヤモンドが積層された状態でメッキが施されるため、ダイヤモンドは、ビードの表面に非常に高い密度で配置され、各ダイヤモンドの間の間隔が非常に短い。したがって、切断作業時に発生する負荷量がビードの表面に露出された各ダイヤモンドに小さく分布することで、ダイヤモンド研磨材の刃が少しずつ研磨されて鈍る。
【００１５】
したがって、切断作業において、ダイヤモンド研磨材の刃が鈍るにつれて、切断作業による負荷が増加する。一方、ろう付け法によって製作される従来のビードにも、電気メッキ法によって製作されるビードと類似した問題点がある。
【００１６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、寿命をさらに向上させることができるワイヤソー用ビードおよびこのビードを備えたワイヤソーを提供することを目的とする。また、寿命および切削力をさらに向上させることができるワイヤソー用ビードおよびこのビードを備えたワイヤソーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明によるワイヤソー用ビードは、金属材からなる中空円筒状のシャンクと、前記シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、前記金属結合材層によりシャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードであって、前記シャンクの本体部の外周面には、少なくとも一つの溝が形成されており、前記溝は、金属結合材層を構成する金属結合材によって充填されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明によるワイヤソー用ビードは、金属材からなる中空円筒状のシャンクと、前記シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、前記金属結合材層により前記シャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードであって、前記シャンクの本体部の外周面には、少なくとも一つの溝が形成されており、前記溝は、前記金属結合材層を構成する金属結合材によって充填され、前記溝の全部または一部には、前記研磨材と、前記金属結合材層を構成する金属結合材と、が共に充填されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明によるワイヤソー用ビードは、金属材からなる中空円筒状のシャンクと、前記シャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、前記金属結合材層により前記シャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードであって、前記研磨材が固定されるシャンクの本体部は、二つ以上の領域からなり、前記各領域の間には、段が形成されており、切削方向に対して最先端に位置する領域の外径は、他の領域の外径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、シャンクと金属結合材層との間の接合強度を向上することで、寿命が向上したビードおよびこれを含むワイヤソーを提供することができるという効果がある。また、寿命が延長し、切削力が増加したビードおよびこれを含むワイヤソーを提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態について、詳細に説明する。
【００２２】
本発明は、金属材からなる中空円筒状のシャンクと、このシャンクの本体部の外周面に一体に結合される金属結合材層と、この金属結合材層によってシャンクの本体部の外周面に固定される研磨材とを備えるワイヤソー用ビードおよびこのビードを備えるワイヤソーに関するものである。
【００２３】
前記シャンクは、通常、研磨材が結合されない先端部及び後端部と、その外周面に研磨材が結合される本体部とを有し、前記本体部と前記先端部との間、そして、前記本体部と前記後端部との間には、段がそれぞれ形成される。
【００２４】
本発明によるワイヤソー用ビードは、その本体部の外周面に少なくとも一つの溝が形成されるシャンクを含む。前記シャンクの外周面に形成された溝は、金属結合材層を構成する金属結合材によって充填される。
【００２５】
また、前記溝の一部または全部は、研磨材と、金属結合材層を構成する金属結合材と、によって充填される。本発明の溝は、シャンクの円周方向に不連続的に規則または不規則に形成されるか、または、連続的にリング状に形成される。前記溝は、リング状に形成されることが好ましい。
【００２６】
本発明の溝は、その深さが０．１乃至１．０ｍｍとなるように形成されることが好ましく、その幅は、０．１乃至２．０ｍｍとなるように形成されることが好ましい。また、本発明の溝は、シャンクをその長さ方向に切断したとき、その断面が半円状、三角形状または四角形状をなすように形成される。
【００２７】
本発明におけるシャンクの表面で溝が占める面積は、溝の幅によって変わる。シャンクの全体表面積に対する溝の面積比率は、５０％以下であることが好ましい。前記溝の面積比率が全体表面に対して５０％を超える場合、前記金属結合材層の最外表面に固定される研磨材の固定領域が相対的に少なくなり、その結果、ビードが迅速に摩耗する。
【００２８】
一方、本発明による他のワイヤソー用ビードは、その本体部が段によって区画される二つ以上の領域からなるシャンクを含む。すなわち、前記シャンクの本体部は、一つ以上の段を有する。前記各段は、切削方向と垂直に形成されることが好ましい。
【００２９】
前記シャンクの本体部は、切削方向に対して最先端に位置する領域の外径は、他の領域の外径よりも小さい。前記本体部に形成される段は、１個以上であり、２〜４個であることが好ましい。前記段の高さは、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０５〜０．５ｍｍであることが最も好ましい。
【００３０】
前記シャンクの本体部の各領域は、シャンクの長さ方向に０．５乃至３ｍｍの幅を有することが好ましい。前記各領域は、その幅が互いに同一になるように、若しくは、一部または全部が異なるように形成される。
【００３１】
また、前記シャンクの本体部の各領域は、その外周面が水平又は傾斜するように形成される。前記外周面が傾斜して形成される場合、その傾斜度を１５゜以下に設定することが好ましい。
【００３２】
段が形成されるシャンクの本体部の外周面には、多数個の溝が形成される。このとき、溝の形状は、三角形状、四角形状または半円状であることが好ましい。段が形成されるシャンクの本体部の外周面に溝を形成すると、金属結合層とシャンクとの結合が一層強くなるので、ビードの寿命が延長する。
【００３３】
研磨材は、段が形成される本発明のシャンクの本体部の外周面に全体的に固定される。
本発明に使用される研磨材としては、ダイヤモンド粒子が挙げられる。前記研磨材は、溝または/および段が形成される本発明のシャンクの本体部の外周面に電気メッキまたはろう付けによって一体に維持されることが好ましい。
【００３４】
本発明のワイヤソーは、上記のように構成されるビードを含んで構成される。以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図４は、本発明のワイヤソー用ビードをシャンクの長さ方向に切断した断面図である。図４に示すように、本発明によるワイヤソー用ビード１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、シャンク１１、金属結合材層１２および研磨材１３を備える。前記シャンク１１は、金属素材からなるもので、その内部には、長さ方向に貫通する貫通型中空１４が形成されており、この貫通型中空１４には、ワイヤソーのワイヤーが貫通される。前記シャンク１１の外周面には、溝１９が形成されている。
【００３６】
前記溝１９は、シャンク１１の円周方向に不連続的に規則または不規則に形成されるか、または、連続的にリング状に形成される。前記溝１９は、リング状に形成されることが好ましい。本発明の溝１９は、シャンク１１をその長さ方向に切断したとき、その断面が図４(ａ)および図４(ｂ)に示すような三角形状、図４(ｃ)に示すような四角形状、または、図４(ｄ)に示すような半円状をなすように、形成される。
【００３７】
前記金属結合材層１２は、シャンク１１の外周面に一体に結合されており、複数個の研磨材１３は、この金属結合材層１２によってシャンク１１に一体に固定される。前記金属結合材層１２は、シャンク１１に電気メッキ法またはろう付け法によって一体に結合されることが好ましい。
【００３８】
本発明によってシャンクの外周面に溝１９が形成される場合、図４(ａ)に示すように、その溝１９は、金属結合材層を構成する金属結合材のみによって充填されるか、または、図４(ｂ)乃至図４(ｄ)に示すように、前記溝１９の一部または全部は、研磨材１３と、金属結合材層１２を構成する金属結合材と、によって充填される。本発明によって溝１９を形成する場合、金属結合材層とシャンクとの接合面積を増大させることにより、金属結合材層の接合力を向上させ、その結果、ビードの寿命を延長させることができる。
【００３９】
また、図４(ｂ)乃至図４(ｄ)に示すように、溝が少なくとも研磨材の一部を収容する程度の大きさで形成される場合、金属結合材層に含まれる研磨材の高さが変わることもある。このように、研磨材の高さが変わる場合は、切断作業時、前記研磨材１３と被削材との間で作業に寄与する研磨材の数量が減少し、切断負荷が少なくかかるとともに、溝によって高さが変わった研磨材は、後で作業に寄与することで、ビードの寿命を延長させる効果をもたらす。
【００４０】
本発明の溝１９は、その深さが０．１乃至１．０ｍｍとなるように形成されることが好ましく、その幅が０．１乃至２．０ｍｍとなるように形成されることが好ましい。前記各溝１９の幅および深さは、それぞれ同一の大きさ、または、異なる大きさを有する。前記溝１９は、１個以上形成されるが、その数量が増加するほど、金属結合材層とシャンクとの結合力が高くなる。
【００４１】
しかしながら、シャンクの表面で溝が占める面積が過度に大きい場合は、前記金属結合材層の最外表面に固定される研磨材１３の固定領域が相対的に少なくなることで、前記ビードの摩耗が迅速になる。したがって、シャンクの全体表面積に対する溝１９の面積比率は、５０％以下になることが好ましい。
【００４２】
本発明に使用される研磨材１３としては、ダイヤモンド粒子が挙げられる。前記研磨材１３は、溝１９が形成される本発明のシャンクの本体部の外周面に電気メッキまたはろう付けにより一体に維持されることが好ましい。
【００４３】
一方、図５は、本発明によるワイヤソー用ビードをシャンクの長さ方向に切断した図である。図５(ａ)および図５(ｂ)に示すように、本発明によるワイヤソー用ビード４０ａ、４０ｂは、シャンク４１、金属結合材層４２および研磨材４３を備える。前記シャンク４１は、金属素材からなるもので、その内部には、長さ方向に貫通する貫通型中空４４が形成されており、この貫通型中空４４には、ワイヤソーのワイヤーが貫通される。
【００４４】
また、前記シャンク４１は、研磨材が結合されない先端部３１および後端部３２と、その外周面に研磨材が結合される本体部１１１、１１２と、を含み、前記本体部１１１、１１２と前記先端部３１との間、そして、前記本体部１１１、１１２と前記後端部３２との間には、段３１ａ、３２ａがそれぞれ形成されている。
【００４５】
前記シャンク４１の本体部１１１、１１２の外周面には、２個の段４５がそれぞれ形成されている。すなわち、前記研磨材が固定されるシャンクの本体部１１１、１１２の外周面は、２個の段４５によってそれぞれ区画される３個の領域１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃまたは１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃにより構成されている。
【００４６】
図５(ａ)および図５(ｂ)に示すように、研磨材４３が固定されるシャンク４１の本体部１１１の各領域は、水平な外周面を有する。前記各領域は、図５(ａ)に示すように、その外径が切削方向に先端部から後端部に行くにつれて順次大きくなるように形成される。また、図５(ｂ)に示すように、研磨材４３が固定されるシャンク４１の本体部１１２の各領域のうち最も大きい外径を有する領域１１２ｂが中央に位置するように、前記各領域を形成することができる。
【００４７】
一方、前記シャンクの本体部の各領域の外周面は、必ず水平である必要はない。すなわち、図６に示すように、ビード５０のシャンク５１の本体部１１３の各領域１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、傾斜して形成されることもあり、このとき、その傾斜度は、１５゜以下に設定することが好ましい。前記シャンク４１、５１の本体部の領域は、２個以上が好ましく、３〜５個が最も好ましい。すなわち、前記シャンク４１、５１の本体部には、一つ以上の段４５、５５が形成されることが好ましく、２〜４個の段が形成されることが最も好ましい。
【００４８】
図６において、符号５２は、金属結合材層を示し、符号５３は、研磨材を示している。本発明において、シャンクの本体部の領域数が増加するほど、すなわち、段の数が多いほど、ビードの外径側における面積が増加し、金属結合材層とシャンクとの結合力が高くなる。しかしながら、前記段の数が過度に多い場合、切断作業中にワイヤーの方向で発生する衝撃負荷に対するビードの強度が弱くなる。
【００４９】
前記シャンクの本体部に形成される段の高さは、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０５〜０．５ｍｍであることが最も好ましい。前記段の高さがダイヤモンドの高さよりも大きくなると、ビードの最外領域に位置したダイヤモンドに摩耗が発生した後、最外領域の直下部に位置した各ダイヤモンドが露出されず、切断作業が不可能になってビードの寿命が短縮する。
【００５０】
前記本体部を構成する各領域は、シャンク長さ方向に０．５乃至３ｍｍの幅を有することが好ましく、各部分は、互いに異なる幅を有することもできる。本発明によってシャンクの本体部が段を形成する場合、金属結合材層とシャンクとの接合面積が増加することにより、金属結合材層の接合力が向上し、その結果、ビードの寿命が延長する。
【００５１】
また、本発明によってシャンクの本体部に段を形成する場合、研磨材が異なる高さを有することで、切断作業時、前記研磨材と被削材との間で作業に寄与する研磨材の数量が減少し、切断負荷が少なくなるとともに、ビードによる切断速度が増大する効果をもたらす。
【００５２】
また、本発明のように、前記シャンクの本体部を、切削方向に対して最先端に位置する領域が他の領域の外径よりも小さい外径を有するように形成することで、ビードが被削材を切断するために被削材と接触するとき、衝突によって発生する負荷が減少し、切断溝にワイヤーを案内してボンド層の衝撃による損傷および離脱の発生が抑制される。
【００５３】
さらに、本発明では、図７(ａ)、図７(ｂ)および図７(ｃ)に示すように、段６５が形成されるシャンク６１の本体部２１１に多数個の溝２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成することが好ましい。
【００５４】
図７(ａ)は、三角形状の溝２１１ａを有するビード６０ａを示し、図７(ｂ)は、四角形状の溝２１１ｂを有するビード６０ｂを示し、図７(ｃ)は、半円状である溝２１１ｃを有するビード６０ｃを示す。図７の符号"６４"は、"貫通型中空"を示す。
【００５５】
上記のように溝を形成する場合、金属結合材層とシャンクとの結合が一層強くなってビードの寿命が延長される。溝の大きさは、研磨材の直径よりも小さいことが好ましい。これは、溝の直径がダイヤモンドの直径よりも大きい場合、研磨材がその内部に含まれるが、この場合、研磨材が切断作業に寄与しない反面、金属結合材層が被切削部材に接触し、この金属結合材層の寿命が減少する原因になるためである。もちろん、図５(ｂ)に示すように、本体部の外径がシャンクの進行方向に順次増加しない場合だけでなく、図６に示すように、本体部の各領域が傾斜する場合も溝が形成される。
【００５６】
一方、前記研磨材は、段が形成される本発明のシャンクの本体部の外周面全体にかけて固定される。前記研磨材としては、ダイヤモンド粒子が好ましい。前記金属結合材層４２、５２は、シャンク４１、５１の外周面に一体に結合されており、この金属結合材層４２、５２によって複数個の研磨材４３、５３がシャンク４１、５１の外周面に一体に固定される。前記金属結合材層４２、５２は、シャンク４１、５１に電気メッキ法またはろう付け法によって一体に結合されることが好ましい。
【００５７】
一方、図８および図９には、本発明によるワイヤソーの各例が提示されている。本発明によって構成されるビード１０は、図８(ａ)および図９(ａ)に示すように、樹脂層２１、７１によってワイヤー１１０に所定間隔をおいて固定されることで、本発明のワイヤソー２０ａ、７０ａを構成する。
【００５８】
本発明のワイヤソー２０ａ、７０ａでは、本発明のビード１０、４０のシャンク１１、４１の中空部に前記ワイヤー１１０が位置するように金型(図示せず)上に設置した状態で、前記金型内にウレタン樹脂またはゴムなどの樹脂材を射出成形することにより、ビード１０、４０が、この射出成形された樹脂層２１、７１によってワイヤー１１０に所定間隔をおいて固定される。
【００５９】
また、本発明によって構成されるビード１０、４０は、図８(ｂ)および図９(ｂ)に示すように、スプリング２２、７２によってワイヤー１１０に所定間隔をおいて固定されることで、本発明の他のワイヤソー２０ｂ、７０ｂを構成する。前記スプリング部材２２、７２の先端及び後端には、前記シャンク１１、４１の摩耗を減少するためのスペーサー２３、７３がそれぞれ装着される。
【００６０】
上記のように構成される本発明のワイヤソーを使用して被削材を切断する場合、ビードの寿命が長くなり、切削能力もさらに向上する。
【００６１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００６２】
(実施形態１)
本発明によって外周面に溝が形成された中空円筒状のシャンクを準備した。このとき、溝は、リング状に８個を形成し、その幅は、０.１ｍｍ、深さは、０.１ｍｍであった。
【００６３】
上記のように準備したシャンクの外周面に金属結合材を使用して研磨材であるダイヤモンド粒子を固定し、ビードを製作した。このとき、金属結合材によるダイヤモンド粒子の固定は、電気メッキ方式によって行われた。
【００６４】
上記のように製作されたビードを樹脂層によって１ｍ当り４０個ずつ装着し、１０ｍの長さを有するワイヤソー(発明例１)を製作した。
【００６５】
上記のように、本発明によって製作されたワイヤソー(発明例１)、および図３に示すように、シャンクの外周面に溝が形成されない従来のワイヤソー(従来例)を用いて横/縦辺の長さが１ｍ、０.５ｍである配筋率５％の鉄筋コンクリート被削材を２０回ずつ切断した後、その切削性能指数および寿命指数を測定し、その測定結果を下記表１に示した。
【００６６】
このとき、作業条件は、移動速度が２５ｍ/ｓ、切断速度が１ｍ2/Ｈｒであった。
【表１】
2006026894.tif 000003
【００６７】
上記表１に示すように、本発明による発明例１によれば、従来例に比べて切削性能が優れていることが分かる。また、発明例１の場合、ビード表面の金属結合材層の剥離が生じておらず、その結果、寿命が、従来例に比べて２５％延長したことが確認された。
【００６８】
(実施形態２)
シャンクの外周面に形成される溝を４個形成し、その幅を０.５ｍｍ、深さを０.５ｍｍにすることを除けば、実施形態１の発明例１と同様な方法でワイヤソーを製作した。
【００６９】
上記のように製作されたワイヤソー(発明例２)および溝が形成されない従来のワイヤソー(従来例)を用いて、横/縦辺の長さが１ｍ、０.８ｍである大理石材質の被削材を４０回ずつ切断した後、その 切削性能指数 および 寿命指数 を測定し、その測定結果を下記表２に示した。このとき、作業条件は、移動速度が２５ｍ/ｓ、切断速度が１.５ｍ2/Ｈｒであった。
【表２】
2006026894.tif 000004
【００７０】
上記表２に示すように、本発明による発明例２によれば、従来例に比べて切削性能が優れており、長い寿命を有することが分かる。
【００７１】
(実施形態３)
本発明によって外周面に溝が形成された中空円筒状のシャンクを準備した。前記溝の個数は４個であり、溝の幅および深さは、下記表３のように形成した。
【００７２】
上記のように準備した中空円筒状のシャンクの外周面に、ろう付け方式により金属結合材層を研磨材であるダイヤモンド粒子と一緒に接合し、本発明によるビード(発明ビード１)を製作した。
【００７３】
また、上記のように準備した中空円筒状のシャンクの外周面に、電気メッキ方式により金属結合材層を研磨材であるダイヤモンド粒子と一緒に接合し、本発明によるビード(発明ビード２)を製作した。
【００７４】
上記のように製作された発明ビード１および発明ビード２をそれぞれ使用し、ワイヤソー(発明例３)およびワイヤソー(発明例４)を製作した。このとき、ワイヤソー(発明例３および４)は、前記発明ビード１および発明ビード２がスプリング部材によってワイヤーに所定間隔をおいて１ｍ当り４０個ずつ固定されることで、その長さが１０ｍとなるように製作された。
【００７５】
上記のように製作されたワイヤソー(発明例３および４)および従来例を用いて横/縦辺の長さが１ｍ、０.５ｍである配筋率５％の鉄筋コンクリート被削材を２０回ずつ切断した後、その切削性能指数および寿命指数を測定し、その測定結果を下記表４に示した。このとき、作業条件は、移動速度が２５ｍ/ｓ、切断速度が０.５ｍ2/Ｈｒであった。
【表３】
2006026894.tif 000005
【表４】
2006026894.tif 000006
【００７６】
上記表４に示すように、本発明によるワイヤソー(発明例３および発明例４)は、従来例に比べて切削性能に優れており、特に、切断後、ワイヤソーの表面から金属結合材層が脱落する現象が生じないため寿命が長くなり、切断時、作業負荷も減少することが確認された。
【００７７】
(実施形態４)
本発明によって本体部の外周面に段が形成される中空円筒状のシャンクを準備した。前記本体部は、直径の異なる３個の領域からなり、２個の段を含むように形成した。前記３個の領域は、それぞれ２ｍｍの幅を有し、前記段の高さは、それぞれ０.１ｍｍであった。
【００７８】
上記のように準備したシャンクの本体部の外周面に金属結合材を使用して研磨材であるダイヤモンド粒子を固定し、ビードを製作した。このとき、金属結合材によるダイヤモンド粒子の固定は、電気メッキ方式によって行われた。
【００７９】
上記のように製作されたビードを樹脂層によって１ｍ当り４０個ずつ装着し、１０ｍの長さを有するワイヤソーを製作した。
【００８０】
上記のように、本発明によって製作されたワイヤソー(発明例５)、および図３に示すように、シャンクの本体部の外周面に段が形成されないシャンクを使用して製作した従来のワイヤソー(従来例)を用いて横/縦辺の長さが１ｍ、０.５ｍである配筋率５％の鉄筋コンクリート被削材を２０回ずつ切断した後、その 切削性能指数 および 寿命指数を 測定し、その測定結果を下記表５に示した。このとき、作業条件は、移動速度が２５ｍ/ｓ、切断速度が１ｍ2/Ｈｒであった。
【表５】
2006026894.tif 000007
【００８１】
上記表５に示すように、本発明による発明例５によれば、従来例に比べて切削性能が優れていることが分かる。また、発明例５の場合、寿命は、従来例に比べて２５％延長したことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】従来のワイヤソーを用いた切断作業を示す概略図である。
【図２】従来のワイヤソーを示す部分詳細図であって、(ａ)は、ビードが樹脂層によってワイヤーに固定されたワイヤソーを示し、(ｂ)は、ビードがスプリングによってワイヤーに固定されたワイヤソーを示している。
【図３】従来のワイヤソー用ビードを示す断面図である。
【図４】本発明によるワイヤソー用ビードの各例を示す断面図である。
【図５】本発明によるワイヤソー用ビードの他の各例を示す断面図である。
【図６】本発明によるワイヤソー用ビードの他の各例を示す断面図である。
【図７】本発明によるワイヤソー用ビードの他の各例を示す断面図である。
【図８】本発明によるビードがワイヤーに固定されたワイヤソーを示す構成図であって、(ａ)は、ビードが樹脂層によってワイヤーに固定されたワイヤソーを示し、(ｂ)は、ビードがスプリングによってワイヤーに固定されたワイヤソーを示す。
【図９】本発明による他のビードがワイヤーに固定されたワイヤソーを示す構成図であって、(ａ)は、ビードが樹脂層によってワイヤーに固定されたワイヤソーを示し、(ｂ)は、ビードがスプリングによってワイヤーに固定されたワイヤソーを示す。
【符号の説明】
【００８３】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、４０、４０ａ、４０ｂ、５０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ  ビード
２０ａ、２０ｂ、７０ａ、７０ｂ  ワイヤソー
１１、４１、５１、６１  シャンク
１２、４２  金属結合材層
１３、４３  研磨材
１９、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ  溝
４５、５５、６５  段
１１１、１１２、１１３、２１１  本体部
【図１】
2006026894.tif 000008
【図２】
2006026894.tif 000009
【図３】
2006026894.tif 000010
【図４】
2006026894.tif 000011
【図５】
2006026894.tif 000012
【図６】
2006026894.tif 000013
【図７】
2006026894.tif 000014
【図８】
2006026894.tif 000015
【図９】
2006026894.tif 000016