(57)【要約】【課題】長寿命化が図られたバンドソー用バンドを提供すること。【解決手段】帯状金属板基材３の両端を接合してエンドレスの環状体に加工された環状バンド本体と、該環状バンド本体における一方の縁端に固定されたダイヤモンド砥粒で形成された切り刃２とで構成されるバンドを有し、該バンドの切り刃２をワークに押し当てながら環状バンド本体を周回転させてワークを切断するバンドソー用バンドであって、ダイヤモンド砥粒による切り刃２が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分６に面取り加工（面取り加工部７）が施されていることを特徴とする。【選択図】図３
2015221470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状金属板基材の両端を接合してエンドレスの環状体に加工された環状バンド本体と、該環状バンド本体における一方の縁端に固定されたダイヤモンド砥粒で形成された切り刃とで構成されるバンドを有し、該バンドの切り刃をワークに押し当てながら環状バンド本体を周回転させてワークを切断するバンドソー用の上記バンドにおいて、
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施されていることを特徴とするバンドソー用バンド。
【請求項２】
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端部分に面取り加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載のバンドソー用バンド。
【請求項３】
縁端部分における面取り加工の寸法が、Ｒ０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のバンドソー用バンド。
【請求項４】
縁端部分における面取り加工面の表面粗さが、Ｒａ０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバンドソー用バンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドソーによるワークの切断技術に係り、特に、砒化ガリウム、ガリウム燐、インジウム燐等の化合物半導体結晶、あるいは、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイア等の酸化物結晶から成る難切削材料若しくは脆性材料で構成されるワークを切断するバンドソー用バンドの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バンドソーは、いわゆる鋸であり、帯状金属板基材の両端を溶接等で接合してエンドレスの環状体に加工された環状バンド本体と該環状バンド本体における一方の縁端に設けられた切り刃とで構成されるバンドを有し、該バンドの切り刃をワークに押し当てながら環状バンド本体を周回転させてワークを切断する装置である。
【０００３】
そして、上記環状バンド本体は、その強度を確保するため基材の材質を鉄やステンレス等の金属とし、多くの場合は、所望の厚みを有するロール状の金属板素材から帯状に切断して帯状金属板基材を作製し、かつ、帯状金属板基材の両端を溶接等で接合してエンドレスの環状体に加工される。また、上記帯状金属板基材の帯幅は、２０〜５０ｍｍ程度が一般的である。
【０００４】
バンドソーの構造においては、環状バンド本体と切り刃とで構成されるバンドが切断の加工圧に負けないようにするため、環状バンド本体は、一対のプーリーによって張力をかけられ、張られた状態で保持され、プーリーが回転することによりバンドが走行する仕組みになっている。
【０００５】
そして、環状バンド本体には、プーリーにより弾性変形させられながら走行するためのしなやかさが求められ、厚みは薄く、１ｍｍ以下、厚くても２ｍｍ程度が一般的である。
【０００６】
また、環状バンド本体の縁端に設けられる切り刃は、切断するワークの種類によって異なる。例えば、木材等比較的切断し易くかつ精度が要求されないワークを切断する場合、そのバンドは、環状バンド本体の縁端を鋸刃状（ギザギザ状）に形付けしたものが用いられる。これは、切断のメカニズムとして、木工用として古くから伝統的に用いられてきた手鋸と同様である。ところが、砒化ガリウム、ガリウム燐、インジウム燐等の化合物半導体結晶、あるいは、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイア等の酸化物結晶で構成されるワークは難切削材料若しくは脆性材料のどちらかであり、上述した単純なバンドでは切断することができない。環状バンド本体の材質である鉄やステンレスの硬度がそもそもワークより低く、物理的に負けてしまったり、あるいは、鋸刃状の切り刃がワークに断続的に接触する衝撃によりワークのカケやヒビ割れを引き起こしてしまったりするからである。
【０００７】
これ等問題を解決するため、難切削材料若しくは脆性材料で構成されるワークを切断するバンドソーは、切り刃として、硬度の高いダイヤモンド砥粒を環状バンド本体の縁端に電着や接着により積層固定したバンドを用いる。ダイヤモンド砥粒の粒径は、数十μｍから数百μｍが一般的である（特許文献１参照）。
【０００８】
一見、環状バンド本体の縁端が鋸刃状（ギザギザ状）をなしていないため、切り刃に見えないが、硬度の高い細かい砥粒が連続的にワークに当たることで切断が進んでいく。
【０００９】
上記切り刃をミクロに観察すれば、非常に細かい鋸刃状と言えるが、ワークへの断続的な衝撃は些少であり、ワークのカケやヒビ割れを引き起こし難い。
【００１０】
ダイヤモンド砥粒は摩耗し、抵抗が大きくなると自然と脱落し、積層されている下層のダイヤモンド砥粒が切り刃として新たに露出し、切れ味を保っていく。
【００１１】
加えて、バンドやワークの発熱による損傷を防止し、切り粉の排出を促進し、かつ、潤滑のため、クーラントと呼ばれる切削油または切削水を掛けながら切断する場合が多い。クーラントが無ければ、いわゆる、焼き付きを起こしてしまう場合がある。
【００１２】
以下、バンドソー用バンドの構造、および、バンドソーの構造とその機能について図面を用いて具体的に説明する。
【００１３】
図１はバンドソー全体の構成説明図、図２（Ａ）はバンドの斜視図、図２（Ｂ）はバンドの断面図である。
【００１４】
まず、バンドソーに組み込まれるバンド（すなわち、バンドソー用バンド）１は、図２（Ａ）〜（Ｂ）に示すように鉄やステンレス等から成る帯状金属板基材３の両端を溶接等により接合してエンドレスの環状体に加工された環状バンド本体５と、該環状バンド本体５における一方の縁端に電着や接着により積層固定されたダイヤモンド砥粒で形成された切り刃２とで構成されている。尚、図２（Ａ）中の符号４は溶接接合部を示している。
【００１５】
また、バンドソー５０は、図１に示すようにプーリー５１とプーリー５２とで構成される一対のプーリーを備える。バンド５４は、一対のプーリーに巻き掛けられ、プーリーが回転することにより走行する仕組みになっている。
【００１６】
上記プーリー５１はプーリー駆動用モーター５５により駆動され、プーリー５２はバンド５４を介し従動回転する。プーリー５２の回転軸近傍に設けられた張力発生装置５６は、バンド５４を引っ張る方向へプーリー５２を押してバンド５４に張力を与える。
【００１７】
張力発生装置５６は、油圧シリンダーによるものや簡易にスプリングや錘を利用したもの等様々である。
【００１８】
ワーク４０は、テーブル５６に積載され、テーブル５６は、ワークテーブル送り用ボールねじ５７とワークテーブル送りモーター５８によりバンド５４に向かって移動するレール（図示せず）に載っており、上記テーブル５６によりワーク４０をバンド５４に押し当ててワーク４０を切断する。
【００１９】
クーラント６２は、クーラントポンプ６１によりバンド５４へ供給される。供給されたクーラント６２は自然とテーブル５６上から溢れ、下方のクーラントタンク６０へ戻る構造になっている場合が多く、クーラントは循環式が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−１８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、この種のバンドソーにおける課題としてバンドの長寿命化が挙げられる。ダイヤモンド砥粒を使用するバンドはコストが高いため、長期に亘って使用できることが望まれるからである。
【００２２】
しかし、バンドの寿命は環状バンド本体の破断という形で発生する。バンドは一対のプーリーによって張力をかけられ、張られた状態で保持され、プーリーが回転することによりバンドが走行する仕組みになっていることから、バンドには、張力とプーリーによる弾性変形という二重のストレスがかかる。そして、バンドの基材である鉄、ステンレスは、これ等ストレスにより金属疲労を蓄積し、破断してしまう。
【００２３】
そこで、本発明が課題とするところは、長寿命化が図られたバンドソー用バンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明者が鋭意研究を行ったところ、バンドの破断は、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分に発生する微細な傷が起点となり、亀裂を生じ、そこから裂け始めることで起こっていることを突き止めるに至った。本発明はこのような技術的発見により完成されている。
【００２５】
すなわち、本発明に係る第１の発明は、
帯状金属板基材の両端を接合してエンドレスの環状体に加工された環状バンド本体と、該環状バンド本体における一方の縁端に固定されたダイヤモンド砥粒で形成された切り刃とで構成されるバンドを有し、該バンドの切り刃をワークに押し当てながら環状バンド本体を周回転させてワークを切断するバンドソー用の上記バンドにおいて、
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施されていることを特徴とし、
第２の発明は、
第１の発明に記載されたバンドソー用バンドにおいて、
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端部分に面取り加工が施されていることを特徴とする。
【００２６】
また、第３の発明は、
第１または第２の発明に記載されたバンドソー用バンドにおいて、
縁端部分における面取り加工の寸法が、Ｒ０．０５ｍｍ以上であることを特徴とし、
第４の発明は、
第１〜第３のいずれかに記載のバンドソー用バンドにおいて、
縁端部分における面取り加工面の表面粗さが、Ｒａ０．１μｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
第１の発明に係るバンドソー用バンドによれば、
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施され、これにより環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分に発生した微細な傷が除去されているため、バンドソー用バンドの寿命を延ばすことが可能となる。
【００２８】
更に、第２の発明に係るバンドソー用バンドによれば、
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端部分にも面取り加工が施され、これにより環状バンド本体を構成する帯状金属板基材がプーリーと接触してもストレスがかかり難い形状になっているため、バンドソー用バンドの寿命を更に延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】バンドソー全体の構成説明図。
【図２】図２（Ａ）はバンドの斜視図、図２（Ｂ）はバンドの断面図。
【図３】図３（Ａ）は環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分に面取り加工が施されていない従来例に係るバンドの断面図、図３（Ｂ）はダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施された本発明に係るバンドの断面図、図３（Ｃ）はダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端部分と反対側の縁端部分の双方に面取り加工が施された本発明の変形例に係るバンドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
破断した多くのバンドソー用バンドについて本発明者が観察し、鋭意研究を行った結果、バンドソー用バンドの破断は、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分に発生する微細な傷が起点となり、亀裂を生じ、そこから裂け始めることで起こるとの結論をするに至った。
【００３２】
そして、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分に発生する微細な傷については、(i)金属板素材である鉄やステンレス板から帯状に切り出して帯状金属板基材を作製するときに切断面の縁端角に付いてしまう微細な傷、(ii)環状バンド本体を構成する帯状金属板基材がプーリーとの接触により発生してしまう微細な傷（すなわち、金属板素材から帯状に切り出して環状バンド本体を構成する帯状金属板基材を作製したときに切断面の縁端角が立った形状をなしていることと、切断面の縁端角が立った形状をなしている環状バンド本体がプーリーにより張力をかけられて該プーリーに喰い込み、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の上記縁端角にストレスがかかることで発生する微細な傷）の２要因に分類することができる。
【００３３】
この対策として、上記(i)を要因として発生する微細な傷については、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分を面取り加工して除去することにより解決され、また、上記(ii)を要因として発生する微細な傷についても、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分を面取り加工してプーリーと接触してもストレスがかからない形状にすれば解決されることを本発明者は見出している。すなわち、バンドソー用バンドの長寿命化を妨げている従来の課題に対しては、金属板素材から切り出されかつ環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の縁端部分について、ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される前に面取り加工を施すことにより解決できることを本発明者は見出している。
【００３４】
図３（Ａ）は、環状バンド本体を構成する帯状金属板基材３の縁端部分６が面取り加工されていない従来例に係るバンドの断面図、図３（Ｂ）は、環状バンド本体を構成しかつダイヤモンド砥粒による切り刃２が形成される帯状金属板基材３の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施された（符号７は面取り加工部を示す）本発明に係るバンドの断面図、図３（Ｃ）は、環状バンド本体を構成しかつダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される帯状金属板基材３の縁端部分と反対側の縁端部分の双方に面取り加工が施された（符号７は面取り加工部を示す）本発明の変形例に係るバンドの断面図をそれぞれ示す。
【００３５】
尚、金属板素材から切り出された上記帯状金属板基材の縁端部分における面取り加工の寸法に関して特に制限はないが、Ｒ０．０５ｍｍ以上であることが望ましい。また、上記帯状金属板基材の縁端部分における面取り加工面の表面粗さに関しても特に制限はないが、Ｒａ０．１μｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
また、上記環状バンド本体を構成する帯状金属板基材の面取り加工を施す部位については、ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分であることを要する。切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分を面取り加工することで、バンドソー用バンドの長寿命化を妨げている上述した(i)の要因を取り除くことが可能となるからである。更に、上記切り刃が形成される環状バンド本体の縁端とは反対側の縁端部分に加え、切り刃が形成される環状バンド本体の縁端部分についても面取り加工を施すことが好ましい。切り刃が形成される環状バンド本体の縁端部分についても面取り加工を施すことにより、バンドソー用バンドの長寿命化を妨げている上述した(i)の要因と(ii)の要因をそれぞれ取り除くことが可能となるからである。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明する。
【００３８】
［実施例１］
ダイヤモンド砥粒による切り刃２が形成される帯状金属板基材３の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施された図３（Ｂ）に示すバンドを用い、このバンドを図１に示すバンドソー装置に組み込んでその寿命を調査した。
【００３９】
尚、適用したバンドソー装置とバンドの詳細、および、バンドソー条件については以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
2015221470.tif 000003
【００４１】
また、バンドソー装置で切断するワークは、直径が約４〜６インチのタンタル酸リチウム単結晶とし、バンドの寿命は上記ワークの切断面積で評価した。
【００４２】
そして、５本のバンド（サンプル♯１〜５）を用いてそれぞれ評価し、切断面積は以下の表２に示すように平均で９０，５７８ｃｍ2であった。
【００４３】
【表２】
2015221470.tif 000004
【００４４】
［実施例２］
ダイヤモンド砥粒による切り刃が形成される帯状金属板基材３の縁端部分と反対側の縁端部分の双方に面取り加工が施された図３（Ｃ）に示すバンドを用いた以外は実施例１と同様の条件とし、その寿命を調査した。
【００４５】
そして、５本のバンド（サンプル♯１〜５）を用いてそれぞれ評価し、切断面積は以下の表３に示すように平均で１４４，３８５ｃｍ２であった。
【００４６】
【表３】
2015221470.tif 000005
【００４７】
［比較例１］
図３（Ａ）に示す帯状金属板基材３の縁端部分６が面取り加工されていない従来例に係るバンドを用いた以外は実施例１〜２と同様の条件とし、その寿命を調査した。
【００４８】
そして、５本のバンド（サンプル♯１〜５）を用いてそれぞれ評価し、切断面積は以下の表４に示すように平均で４０，３７５ｃｍ2であった。
【００４９】
【表４】
2015221470.tif 000006
【００５０】
［確    認］
表５に示すように、比較例１のバンドと比較し、切り刃２が形成される帯状金属板基材３の縁端とは反対側の縁端部分に面取り加工が施された実施例１に係るバンドにおいてはその寿命が２２４．３％延長され、また、切り刃が形成される帯状金属板基材３の縁端部分と反対側の縁端部分の双方に面取り加工が施された実施例２に係るバンドにおいてはその寿命が３５７．６％延長されていることが確認される。
【００５１】
【表５】
2015221470.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係るバンドソー用バンドは従来のバンドソー用バンドと較べて破断され難くその長寿命化が図られているため、砒化ガリウム、ガリウム燐、インジウム燐等の化合物半導体結晶、あるいは、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイア等の酸化物結晶で構成されるワークを切断するバンドソーに組み込まれて使用される産業上の利用可能性を有している。
【符号の説明】
【００５３】
１  バンド（バンドソー用バンド）
２  切り刃
３  帯状金属板基材
４  溶接接合部
５  環状バンド本体
６  縁端部分
７  面取り加工部
４０  ワーク
５０  バンドソー
５１  プーリー
５２  プーリー
５４  バンド（バンドソー用バンド）
５５  プーリー駆動用モーター
５６  張力発生装置
５７  ワークテーブル送り用ボールねじ
５８  ワークテーブル送りモーター
６０  クーラントタンク
６１  クーラント
【図１】
2015221470.tif 000008
【図２】
2015221470.tif 000009
【図３】
2015221470.tif 000010