(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーロープと、前記ワイヤーロープに貫通され且つ前記ワイヤーロープ上に互いに離間して配された複数のビーズと、隣り合うビーズ間において前記ワイヤーロープを被覆するプロテクタとを備えたダイヤモンドワイヤーソーであって、
前記ビーズは、筒状の基台と、前記基台の外周面上に設けられた環状のダイヤモンド層とを備え、
前記ダイヤモンドワイヤソーの長手方向における一方の側を第１側、他方の側を第２側としたとき、前記ダイヤモンド層の前記第１側を向いた第１端面には、前記第１側に向かって突出した少なくとも一つの第１凸部と、前記第１側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第１凹部とが形成され、
前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第１凹部を通る断面において、前記第１端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第１側から遠ざかるように傾斜しており、
前記第１端面は、前記少なくとも一つの第１凸部と前記少なくとも一つの第１凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されており、
前記基台は、金属細線を螺旋状に巻いたコイルであり、
前記ダイヤモンド層の前記少なくとも一つの第１凸部は、前記基台の前記第１側の端部と前記中心軸方向において略同一位置に位置することを特徴とするダイヤモンドワイヤソー。
【請求項２】
前記プロテクタの前記ダイヤモンド層に隣接する部分での外径は、前記ダイヤモンド層の外径と同じである請求項１に記載のダイヤモンドワイヤソー。
【請求項３】
前記基台を構成する前記金属細線は、隣り合う金属細線が互いに接触するように巻かれている請求項１又は２に記載のダイヤモンドワイヤソー。
【請求項４】
ワイヤーロープと、前記ワイヤーロープに貫通され且つ前記ワイヤーロープ上に互いに離間して配された複数のビーズと、隣り合うビーズ間において前記ワイヤーロープを被覆するプロテクタとを備えたダイヤモンドワイヤーソーであって、
前記ビーズは、筒状の基台と、前記基台の外周面上に設けられた環状のダイヤモンド層とを備え、
前記ダイヤモンドワイヤソーの長手方向における一方の側を第１側、他方の側を第２側としたとき、前記ダイヤモンド層の前記第１側を向いた第１端面には、前記第１側に向かって突出した少なくとも一つの第１凸部と、前記第１側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第１凹部とが形成され、
前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第１凹部を通る断面において、前記第１端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第１側から遠ざかるように傾斜しており、
前記第１端面は、前記少なくとも一つの第１凸部と前記少なくとも一つの第１凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されており、
前記基台は、金属細線を螺旋状に巻いたコイルであり、
前記プロテクタの前記ダイヤモンド層に隣接する部分での外径は、前記ダイヤモンド層の外径と同じであることを特徴とするダイヤモンドワイヤソー。
【請求項５】
前記基台を構成する前記金属細線は、隣り合う金属細線が互いに接触するように巻かれている請求項４に記載のダイヤモンドワイヤソー。
【請求項６】
ワイヤーロープと、前記ワイヤーロープに貫通され且つ前記ワイヤーロープ上に互いに離間して配された複数のビーズと、隣り合うビーズ間において前記ワイヤーロープを被覆するプロテクタとを備えたダイヤモンドワイヤーソーであって、
前記ビーズは、筒状の基台と、前記基台の外周面上に設けられた環状のダイヤモンド層とを備え、
前記ダイヤモンドワイヤソーの長手方向における一方の側を第１側、他方の側を第２側としたとき、前記ダイヤモンド層の前記第１側を向いた第１端面には、前記第１側に向かって突出した少なくとも一つの第１凸部と、前記第１側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第１凹部とが形成され、
前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第１凹部を通る断面において、前記第１端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第１側から遠ざかるように傾斜しており、
前記第１端面は、前記少なくとも一つの第１凸部と前記少なくとも一つの第１凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されており、
前記基台は、金属細線を螺旋状に巻いたコイルであり、
前記基台を構成する前記金属細線は、隣り合う金属細線が互いに接触するように巻かれていることを特徴とするダイヤモンドワイヤソー。
【請求項７】
前記少なくとも一つの第１凸部及び前記少なくとも一つの第１凹部の周方向の位置が、隣り合うビーズ間で異なる請求項１〜６のいずれかに記載のダイヤモンドワイヤーソー。
【請求項８】
前記ダイヤモンド層の前記第２側を向いた第２端面には、前記第２側に向かって突出した少なくとも一つの第２凸部と、前記第２側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第２凹部とが形成され、
前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第２凹部を通る断面において、前記第２端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第２側から遠ざかるように傾斜しており、
前記第２端面は、前記少なくとも一つの第２凸部と前記少なくとも一つの第２凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されており、
前記第２端面の前記少なくとも一つの第２凸部は、前記第１端面の前記少なくとも一つの第１凹部と周方向において同じ位置に配されており、
前記第２端面の前記少なくとも一つの第２凹部は、前記第１端面の前記少なくとも一つの第１凸部と周方向において同じ位置に配されている請求項１〜７のいずれかに記載のダイヤモンドワイヤソー。
【請求項９】
前記ダイヤモンド層の前記少なくとも一つの第２凸部は、前記基台の前記第２側の端部と前記中心軸方向において略同一位置に位置する請求項８に記載のダイヤモンドワイヤソー。
【請求項１０】
前記プロテクタは、前記ダイヤモンド層に比べて、圧縮変形しやすい材料で構成されている請求項１〜９のいずれかに記載のダイヤモンドワイヤソー。
【請求項１１】
前記ダイヤモンド層の外周面は、前記中心軸と同軸の円筒面である請求項１〜１０のいずれかに記載のダイヤモンドワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤモンドワイヤーソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コンクリート構造物（例えば、各種建築物、橋、高速道路、鉄道高架、ダム、トンネル、煙突、防波堤など）や、鋼鉄製部材（例えば、鉄骨構造物、原子炉圧力容器など）、石材などの被切断物を迅速に切断するためにダイヤモンドワイヤーソーが使用されている。
【０００３】
図１０は、従来のダイヤモンドワイヤーソー（以下、単に「ワイヤソー」という）９００を示した側面図である（例えば特許文献１参照）。内部構造を理解できるように、左側部分は断面図として示している。ワイヤーソー９００は、スチール線を撚ったワイヤーロープ９０２上に、ビーズ９０３を一定間隔で設けたものである。ビーズ９０３は、円筒形状を有する金属製の基台（「台金」と呼ばれることもある）９０５の外周面上に、円筒形状を有するダイヤモンド層９０４を一体化させたものである。ダイヤモンド層９０４は、例えばダイヤモンド砥粒と結合材料との混合物を焼結させた焼結材料からなる。ワイヤーソー９００の隣り合うビーズ９０３間の部分はプロテクタ（保護層）９０７が設けられる。プロテクタ９０７は、ワイヤーロープ９０２を保護するとともに、ビーズ９０３を固定する。ワイヤーソー９００は、被切断物の形状に応じて適宜変形できる程度の可撓性（柔軟性）を有している。特許文献２には、隣り合うビーズ９０３間のプロテクタ９０７内にコイル状のスプリングを埋め込むことにより、ビーズ９０３の移動を抑制したワイヤーソーが記載されている。
【０００４】
ワイヤーソー９００は、ループ状となるように、その両端が接続される。ワイヤーソー９００のループを被切断物に押し付けながら走行させることにより、被切断物を切断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３４７２８号公報
【特許文献２】特開平９−２２５７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ダイヤモンドワイヤソーを用いた切断では、被切断物をより短時間で切断すること（即ち、切断速度が大きいこと）、及び、ダイヤモンドワイヤーソーを長期間使用できること（即ち、寿命が長いこと）が望まれる。
【０００７】
本発明は、切断速度と寿命が向上したダイヤモンドワイヤー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】
【０００８】
本発明のダイヤモンドワイヤーソーは、ワイヤーロープと、前記ワイヤーロープに貫通され且つ前記ワイヤーロープ上に互いに離間して配された複数のビーズと、隣り合うビーズ間において前記ワイヤーロープを被覆するプロテクタとを備える。前記ビーズは、筒状の基台と、前記基台の外周面上に設けられた環状のダイヤモンド層とを備える。前記ダイヤモンドワイヤソーの長手方向における一方の側を第１側、他方の側を第２側としたとき、前記ダイヤモンド層の前記第１側を向いた第１端面には、前記第１側に向かって突出した少なくとも一つの第１凸部と、前記第１側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第１凹部とが形成されている。前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第１凹部を通る断面において、前記第１端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第１側から遠ざかるように傾斜している。前記第１端面は、前記少なくとも一つの第１凸部と前記少なくとも一つの第１凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されている。前記基台は、金属細線を螺旋状に巻いたコイルである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、切断速度と寿命が向上したワイヤーソーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーの側面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーの側面断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズ及びコイルスプリングのみを抽出して示した側面図である。
【図４】図４Ａは、第１端面側から見た、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズの斜視図である。図４Ｂは、第２端面側から見た、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズの斜視図である。
【図５】図５Ａは、第１端面側から見た、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズの正面図である。図５Ｂは、図５Ａの矢印５Ｂ方向から見た、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズの側面図である。図５Ｃは、図５Ｂの矢印５Ｃ方向から見た、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズの下面図である。
【図６】図６Ａは、図５Ａの６Ａ−６Ａ線を含む上下方向面に沿ったビーズの矢視断面図である。図６Ｂは、図５Ｂの６Ｂ−６Ｂ線を含む水平方向面に沿ったビーズの矢視断面図である。
【図７】図７は、第１端面側から見た、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソーを構成するビーズの分解斜視図である。
【図８】図８Ａは、本発明の一実施形態かかるビーズを構成するダイヤモンド層の側面図である。図８Ｂは、本発明の一実施形態かかるビーズを構成するダイヤモンド層の下面図である。
【図９】図９Ａは、本発明の別の実施形態にかかるビーズの上下方向断面図である。図９Ｂは、本発明の更に別の実施形態にかかるビーズの上下方向断面図である。
【図１０】図１０は、従来のダイヤモンドワイヤーソーの一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ワイヤーソーを用いた切断において、切断速度を向上させるためには、例えば、（１）ワイヤーソーの被切断物に対する走行速度を速くする、（２）ワイヤーソーに印加する張力を大きくして、ダイヤモンド層の被切断物に対する押し付け力を大きくする、（３）ワイヤーソーの単位長さ当たりのビーズの個数（以下、「ビーズの密度」という）を増加させる（即ち、ビーズピッチを小さくする）、などの方法が考えられる。
【００１２】
ところが、本発明者らの検討によれば、これらのいずれの方法でも、期待したほどに切断速度及び寿命を向上させることができなかった。
【００１３】
本発明者らは、従来のワイヤーソー９００（図１０参照）が切断速度及び寿命を向上させることが困難である理由を検討するにあたって、従来のワイヤーソー９００が被切断物を切断するメカニズムに着目した。従来のワイヤーソー９００を用いた切断では、ビーズ９０３が被切断物上を走行する。このとき、ビーズ９０３のダイヤモンド層９０４の外周面上の微細な凹凸が、被切断物の表面を削り取る。多数のダイヤモンド層９０４が被切断物の表面を繰り返し削り取ることにより、被切断物が切断される。この現象は、砥石を用いた「研削」と類似する。
【００１４】
例えば回転砥石を用いた研削において、砥石の回転速度を速くすると、発熱が増大し、これが砥石の砥粒を摩耗させ、砥石寿命を短くすることが知られている。また、回転砥石を用いた研削において、切り込み量を増大させると、砥石の砥粒が脱落し、これが砥石寿命を短くすることが知られている。
【００１５】
従来のワイヤーソー９００のダイヤモンド層９０４は、研削における砥石と考えることができる。従って、従来のワイヤソー９００を用いた切断において、ワイヤーソー９００の走行速度を速くする、ダイヤモンド層９０４の押し付け力を大きくする、といった方法では、切断速度を向上させることができないばかりか、発熱が増大し、また、ワイヤーソー９００の寿命が短くなってしまうのである。
【００１６】
研削は、元来、切り込み量が少ない加工方法である。ワイヤーソー９００による切断が、主として研削を利用する限り、寿命を確保しながら切断速度を飛躍的に向上させることは困難である。
【００１７】
また、従来のワイヤーソー９００（図１０参照）では、基台９０５及びダイヤモンド層９０４を含むビーズ９０３は、硬く、剛体とみなすことができ、実質的に変形しない。従って、ワイヤーソー９００の可撓性は、隣り合うビーズ９０３間の部分によって確保されている。ビーズ９０３の密度を増加させると、隣り合うビーズ９０３間の距離が縮小するので、ワイヤーソー９００の可撓性が低下する。これは、ワイヤーソー９００が被切断物の形状に応じて適宜変形することを困難にし、ダイヤモンド層９０４と被切断物との密着性を低下させる。このため、従来のワイヤーソー９００においてビーズ９０３の密度には上限があり、これが切断速度の向上を困難にしていた。
【００１８】
ビーズ９０３の長さ（即ち、ワイヤーソー９００の長手方向に沿った基台９０５の長さＬｂ）を短くすれば、ワイヤーソー９００の可撓性を確保しながら、ビーズ９０３の密度を増加させることができる。しかしながら、この場合には、切断に寄与するダイヤモンド層９０４の長さＬも短くする必要がある。従って、ビーズ９０３の密度の増加による切断速度の向上が、ダイヤモンド層９０４の長さの縮小によって打ち消されるので、切断速度を向上させることは困難である。
【００１９】
以上のような検討を通じて、本発明者らは、ワイヤーソーが主として研削を利用して被切断物を切断する限り、切断速度と寿命とをともに向上させることは困難であるとの結論に到達した。また、従来のビーズ９０３を用いる限り、ワイヤーソーの可撓性を確保しながらビーズ密度を増加させることは困難であり、従って、ビーズ密度の増加によって切断速度を向上させることも困難であるとの結論に到達した。
【００２０】
本発明者らは、このような観点から、研削とは異なる現象を利用して被切断物を切断することができ且つビーズ密度を増加させることもできる新規なビーズを見出して、本発明を完成するに至った。
【００２１】
即ち、本発明のダイヤモンドワイヤーソーは、ワイヤーロープと、前記ワイヤーロープに貫通され且つ前記ワイヤーロープ上に互いに離間して配された複数のビーズと、隣り合うビーズ間において前記ワイヤーロープを被覆するプロテクタとを備える。前記ビーズは、筒状の基台と、前記基台の外周面上に設けられた環状のダイヤモンド層とを備える。前記ダイヤモンドワイヤソーの長手方向における一方の側を第１側、他方の側を第２側としたとき、前記ダイヤモンド層の前記第１側を向いた第１端面には、前記第１側に向かって突出した少なくとも一つの第１凸部と、前記第１側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第１凹部とが形成されている。前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第１凹部を通る断面において、前記第１端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第１側から遠ざかるように傾斜している。前記第１端面は、前記少なくとも一つの第１凸部と前記少なくとも一つの第１凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されている。前記基台は、金属細線を螺旋状に巻いたコイルである。
【００２２】
本発明によれば、ダイヤモンド層の第１端面が、少なくとも一つの第１凸部と少なくとも一つの第１凹部とを備えた滑らかな曲面で構成されている。このため、第１端面が被切断物に衝突すると、第１端面が被切断物の表面を「切削」する。切削によって発生した切り屑は、傾斜した第１凹部にて半径方向の外側に排出される。このように、本発明のダイヤモンドワイヤソーは、被切断物を切削することによって切断するので、切断速度と寿命が向上する。
【００２３】
また、ビーズの基台がコイルからなるので、基台自身が屈曲変形可能である。このため、ダイヤモンドワイヤソーの可撓性を確保したまま、ビーズピッチを短くして、ビーズ密度を向上させることができる。これにより、切断速度が更に向上する。
【００２４】
これらの結果、本発明によれば、切断速度と寿命が向上したワイヤーソーを提供することができる。
【００２５】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記少なくとも一つの第１凸部及び前記少なくとも一つの第１凹部の周方向の位置が、隣り合うビーズ間で異なっていることが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、被切断物が衝突するダイヤモンド層上の位置をビーズごとに異ならせることができるので、切断速度を更に向上させることができる。
【００２６】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記ダイヤモンド層の前記第２側を向いた第２端面には、前記第２側に向かって突出した少なくとも一つの第２凸部と、前記第２側から遠ざかるように後退した少なくとも一つの第２凹部とが形成されていてもよい。この場合、前記ビーズの中心軸を含み且つ前記少なくとも一つの第２凹部を通る断面において、前記第２端面は、内側端縁から外側端縁にいくにしたがって前記第２側から遠ざかるように傾斜していることが好ましい。前記第２端面は、前記少なくとも一つの第２凸部と前記少なくとも一つの第２凹部とをつなぐ滑らかな曲面で構成されていることが好ましい。前記第２端面の前記少なくとも一つの第２凸部は、前記第１端面の前記少なくとも一つの第１凹部と周方向において同じ位置に配されていることが好ましい。前記第２端面の前記少なくとも一つの第２凹部は、前記第１端面の前記少なくとも一つの第１凸部と周方向において同じ位置に配されていることが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、ダイヤモンドワイヤーソーの片摩耗防止の為の回転運動を与えても均一な切断能力が得られる。
【００２７】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記ダイヤモンド層の前記少なくとも一つの第１凸部は、前記基台の前記第１側の端部と前記中心軸方向において略同一位置に位置することが好ましい。また、前記ダイヤモンド層の前記少なくとも一つの第２凸部は、前記基台の前記第２側の端部と前記中心軸方向において略同一位置に位置することが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、基台の長さを短くすることができるので、ビーズ密度が増加することにより、または、ダイヤモンドワイヤーソーの可撓性が向上することにより、切断速度が更に向上する。
【００２８】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記プロテクタは、前記ダイヤモンド層に比べて、圧縮変形しやすい材料で構成されていることが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、プロテクタが半径方向に圧縮変形することにより、ダイヤモンド層が被切断物を切削することによって発生した切り屑を容易に排出することができる。これは、切断速度の向上に有利である。
【００２９】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記プロテクタの前記ダイヤモンド層に隣接する部分での外径は、前記ダイヤモンド層の外径と同じであることが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、切断時にダイヤモンド層が被切断物に衝突してダイヤモンドワイヤーソーが被切断物から飛び跳ねるハンマリング現象や、ダイヤモンド層が被切断物に引っ掛かることによるダイヤモンド層の破損やワイヤーロープの破断が発生する可能性を低減することができる。
【００３０】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記基台を構成する前記金属細線は、隣り合う金属細線が互いに接触するように巻かれていることが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、基台上にダイヤモンド層を容易に形成することができる。
【００３１】
上記の本発明のダイヤモンドワイヤーソーにおいて、前記ダイヤモンド層の外周面は、前記中心軸と同軸の円筒面であることが好ましい。かかる好ましい実施形態によれば、切断時にダイヤモンドワイヤーソーの自転が容易になるとともに、自転時のダイヤモンド層の被切断物荷対する切り込み量が安定するので、切断速度が更に向上する。
【００３２】
以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の部材を備え得る。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態にかかるダイヤモンドワイヤソー（以下、単に「ワイヤーソー」という）１の側面図である。図２は、ワイヤソー１の側面断面図である。図２では、中央のワイヤーロープ２は、断面図ではなく、側面図として示されている。図１及び図２において、矢印Ａは、被切断物（即ち、切断対象物、図示せず）に対するワイヤーソー１の走行方向を示す。以下の説明の便宜のため、ワイヤーソー１の走行方向Ａの側（図１、図２において左側）を「前側」または「第１側」といい、ワイヤーソー１の走行方向Ａとは反対側（図１、図２において右側）を「後ろ側」または「第２側」という。ワイヤーソー１の長手方向に沿った寸法を「長さ」という。
【００３４】
図１及び図２に示されているように、ワイヤーソー１は、芯としてワイヤーロープ２を備える。ワイヤーロープ２は、ビーズ３を保持し、ビーズ３を被切断物に接触させながら移動（走行）させる。ワイヤーロープ２は、制限はないが、複数の鋼線を撚って作成したものを用いうる。ワイヤーロープ２の外径や強度（例えば、破断強度）は、被切断物や切断条件に応じて適宜変更しうる。ワイヤーロープ２は、被切断物の形状に応じて変形できるように可撓性（あるいは柔軟性）を有している。
【００３５】
ワイヤーロープ２が、ビーズ３及びコイルスプリング６を貫通している。図３は、ワイヤソー１からビーズ３及びコイルスプリング６のみを抽出して示した側面図である。ビーズ３及びコイルスプリング６はワイヤーソー１の長手方向に沿って交互に配置されている。互いに隣り合うビーズ３とコイルスプリング６とは接触している。
【００３６】
図４Ａは、前側（第１側）から見たビーズ３の斜視図である。図４Ｂは、後ろ側（第２側）から見たビーズ３の斜視図である。図５Ａは、前側（第１側）から見たビーズ３の正面図である。図５Ｂは、図５Ａの矢印５Ｂ方向から見たビーズ３の側面図である。図５Ｃは、図５Ｂの矢印５Ｃ方向から見たビーズ３の下面図である。図６Ａは、図５Ａの６Ａ−６Ａ線を含む上下方向面に沿ったビーズ３の矢視断面図である。図６Ｂは、図５Ｂの６Ｂ−６Ｂ線を含む水平方向面に沿ったビーズ３の矢視断面図である。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、一点鎖線３ａは、ビーズ３の中心軸である。ビーズ３は、ワイヤーロープ２と同軸となるように、ワイヤーローブ２によって貫通される。図７は、前側（第１側）から見たビーズ３の分解斜視図である。これらの図に示されているように、ビーズ３は、ダイヤモンド層４及び基台５を備える。以下の説明において、中心軸３ａに直交する直線に沿った方向を「半径方向」といい、中心軸３ａの周りを回転する方向を「周方向」という。半径方向において、中心軸３ａから遠い側を「外側」といい、中心軸３ａに近い側を「内側」という。
【００３７】
ダイヤモンド層４は、被切断物に接触しながら被切断物に対して相対的に移動（走行）して、被切断物を切断する。ダイヤモンド層４の強度や耐摩耗性を向上させるため、ダイヤモンド層４は、超砥粒としてダイヤモンド粒子を含む。
【００３８】
ダイヤモンド層４は、中心軸３ａの周りに連続する環状形状を有する。ダイヤモンド層４の外周面（中心軸３ａとは反対側の面）４５は、中心軸３ａと同軸の円筒面である。ダイヤモンド層４は、中心軸３ａ方向の両端に、第１端面４１及び第２端面４２を有する。第１端面４１は走行方向Ａの前側（第１側）を向いた端面であり、第２端面４２は走行方向Ａの後ろ側（第２側）を向いた端面である。
【００３９】
図８Ａはダイヤモンド層４の側面図、図８Ｂはダイヤモンド層４の下面図である。
【００４０】
ダイヤモンド層４の第１端面４１の形状を説明する。
【００４１】
図４Ａ、図５Ｂ、図７、及び図８Ａに示されているように、第１端面４１には、前側（第１側）に向かって突出した２つの第１凸部４１ａと、前側（第１側）から遠ざかるように後退した２つの第１凹部４１ｂとが形成されている。２つの第１凸部４１ａは、中心軸３ａに対して対称位置に配置されている。２つの第１凹部４１ｂも、中心軸３ａに対して対称位置に配置されている。２つの第１凸部４１ａを結ぶ方向と、２つの第１凹部４１ｂを結ぶ方向とは、中心軸３ａ上で直交する。４１１は、第１端面４１の内側の端縁であり、４１２は、第１端面４１の外側の端縁である。
【００４２】
図６Ａに示されているように、中心軸３ａを含み且つ２つの第１凸部４１ａを通る断面において、第１端面４１は、半径方向（即ち、中心軸３ａに直交する直線）に沿っている。
【００４３】
図６Ｂに示されているように、中心軸３ａを含み且つ２つの第１凹部４１ｂを通る断面において、第１端面４１は、内側端縁４１１から外側端縁４１２にいくにしたがって前側（第１側）から遠ざかるように傾斜している。
【００４４】
図示を省略するが、第１凸部４１ａと第１凹部４１ｂとの間において、中心軸３ａを含む面に沿った断面での第１端面４１の傾斜は、図６Ａの状態から図６Ｂの状態へと徐々に変化している。
【００４５】
このように、第１端面４１の中心軸３ａ方向の位置は、第１凸部４１ａと第１凹部４１ｂとで異なる。また、中心軸３ａを含む面に沿った断面において、第１端面４１の傾斜は、第１凸部４１ａと第１凹部４１ｂと異なる。第１端面４１は、このような第１凸部４１ａと第１凹部４１ｂとをつなぐ滑らかな曲面で構成されている。
【００４６】
ダイヤモンド層４の第２端面４２の形状を説明する。
【００４７】
図４Ｂ、図５Ｃ、及び図８Ｂに示されているように、第２端面４２には、後ろ側（第２側）に向かって突出した２つの第２凸部４２ａと、後ろ側（第２側）から遠ざかるように後退した２つの第２凹部４２ｂとが形成されている。２つの第２凸部４２ａは、中心軸３ａに対して対称位置に配置されている。２つの第２凹部４２ｂも、中心軸３ａに対して対称位置に配置されている。２つの第２凸部４２ａを結ぶ方向と、２つの第２凹部４２ｂを結ぶ方向とは、中心軸３ａ上で直交する。４２１は、第２端面４２の内側の端縁であり、４２２は、第２端面４２の外側の端縁である。
【００４８】
図６Ｂに示されているように、中心軸３ａを含み且つ２つの第２凸部４２ａを通る断面において、第２端面４２は、半径方向（即ち、中心軸３ａに直交する直線）に沿っている。
【００４９】
図６Ａに示されているように、中心軸３ａを含み且つ２つの第２凹部４２ｂを通る断面において第２端面４２は、内側端縁４２１から外側端縁４２２にいくにしたがって後ろ側（第２側）から遠ざかるように傾斜している。
【００５０】
図示を省略するが、第２凸部４２ａと第２凹部４２ｂとの間において、中心軸３ａを含む面に沿った断面での第２端面４２の傾斜は、図６Ｂの状態から図６Ａの状態へと徐々に変化している。
【００５１】
このように、第２端面４２の中心軸３ａ方向の位置は、第２凸部４２ａと第２凹部４２ｂとで異なる。また、中心軸３ａを含む面に沿った断面において、第２端面４２の傾斜は、第２凸部４２ａと第２凹部４２ｂと異なる。第２端面４２は、このような第２凸部４２ａと第２凹部４２ｂとをつなぐ滑らかな曲面で構成されている。
【００５２】
第２端面４２の第２凸部４２ａは、第１端面４１の第１凹部４１ｂと、周方向において同じ位置に配置されている。第２端面４２の第２凹部４２ｂは、第１端面４１の第１凸部４１ａと、周方向において同じ位置に配置されている。ダイヤモンド層４の外周面４５の中心軸３ａ方向に沿った寸法（即ち、外周面４５の長さ）Ｌ１（図５Ｂ参照）は、周方向の位置に関わらず一定である。ダイヤモンド層４は、中心軸３ａ方向の位置が周期的に変化しながら、中心軸３ａの周りに環状に連続している。ダイヤモンド層４は、中心軸３ａに対して２回回転対称形状（中心軸３ａの周りに１８０度回転させると回転前の形状に一致する形状）を有している。また、ダイヤモンド層４は前後を反転させても同一の形状を有している。
【００５３】
図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７に示されているように、基台５は、金属製の細線（ワイヤ）をコイル状に巻いて作成されており、全体として中空円筒形状を有している。細線の材料は、制限はないが、例えば鋼を用いることができる。例えば、ばね用ステンレス鋼線、ピアノ鋼線等のばね用鋼線を用いうる。細線の太さは、制限はないが、０．５〜１．３ｍｍが好ましい。基台５を構成する細線は、好ましい実施形態では、図６Ａ、図６Ｂに示されているように中心軸３ａ方向に隣り合う細線が互いに接触してコイル状に巻かれている。これは、基台５上にダイヤモンド層４を形成するのを容易にする。但し、本発明はこれに限定されず、中心軸３ａ方向に隣り合う細線が互いに離間してコイル状に巻かれていてもよい。
【００５４】
基台５の中心軸３ａ方向の寸法（即ち、基台５の長さ）Ｌｂ（図５Ｂ参照）は、制限はないが、本実施形態ではダイヤモンド層４の中心軸３ａ方向の寸法（即ち、ダイヤモンド層４の長さ）Ｌ（図５Ｂ参照）とほぼ同じである。基台５の前側（第１側）の端部は、ダイヤモンド層４の第１端面４１の第１凸部４１ａと、中心軸３ａ方向において略同一位置に位置している。また、基台５の後ろ側（第２側）の端部は、ダイヤモンド層４の第２端面４２の第２凸部４２ａと、中心軸３ａ方向において略同一位置に位置している。即ち、基台５の長さＬｂは、ダイヤモンド層４を搭載するのに必要な最小の長さに設定されている。これにより、ビーズ３の密度を従来と同一にした場合には、隣り合うビーズ３間の長さを大きくすることができるので、ワイヤーソー１の可撓性を向上させることができる。あるいは、隣り合うビーズ３間の長さを従来と同一にした場合には、ビーズ３の密度を増加させることができる。これらはいずれもワイヤーソー１の切断速度を向上させるのに有利である。
【００５５】
但し、基台５は、ダイヤモンド層４から前側及び／又は後ろ側に向かって突出していてもよい。基台５はコイルで構成されているので、それ自身が弾性的に曲げ変形可能である。即ち、本発明のビーズ３は、従来のビーズ９０３と異なり、それ自身が可撓性を有しうる。従って、基台５がダイヤモンド層４よりも長くても、ワイヤーソー１の可撓性を確保しうる。
【００５６】
基台５の外周面上に、上述したダイヤモンド層４が設けられる。ダイヤモンド層４の形成方法は制限はなく、例えば、焼結、ろう付け、電着などの任意の方法を用いうる。焼結方法では、ダイヤモンド粒子を含む材料を基台５上に所定形状に成形して焼成する。ろう付け方法では、ダイヤモンド粒子を基台５上に金属結合材料（例えばニッケル）を用いて固着する。電着方法では、基台５上にメッキ層を形成する際にダイヤモンド粒子を同時に固着させる。ダイヤモンド層４の形成方法は、例えば被切断物の材料等に応じて変更しうる。ダイヤモンド層４に含有されるダイヤモンド粒子の形状や粒径は、例えばダイヤモンド層４の形成方法に応じて変更しうる。ダイヤモンド層４は、ダイヤモンド粒子の他に、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの粒子を含みうる。
【００５７】
図２、図３に戻り、隣り合うビーズ３間には、コイルスプリング６が設けられる。コイルスプリング６は、ビーズ３間の距離を一定に維持する、切断時にはビーズ３が被切断物から受ける衝撃を緩和する、ワイヤロープ２を被切断物から保護する、などの機能を有する。コイルスプリング６は、金属製の細線（ワイヤ）をコイル状に巻いて作成されており、全体として中空円筒形状を有している。細線の材料は、制限はないが、例えば鋼を用いることができる。例えば、基台５と同じ細線を用いて、基材５と同じ内径及び外径を有するコイルスプリング６を作成することができる。コイルスプリング６を構成する細線は、図２、図３に示されているように、ワイヤーソー１の長手方向に隣り合う細線が互いに離間してコイル状に巻かれることが好ましい。これは、ワイヤソー１の可撓性を向上させるのに有利である。本発明では、コイルスプリング６を省略することができる。
【００５８】
ビーズ３及びコイルスプリング６に、これらが交互に配されるように、ワイヤーロープ２を挿入する。このとき、隣り合うビーズ３間で、第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂの周方向の位置が異なっていることが好ましく、更には、図３に示されているように、隣り合うビーズ３間で、第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂの周方向の位置が９０度異なっていることが好ましい。これは、被切断物が衝突するダイヤモンド層４上の位置をビーズ３ごとに異ならせることができるので、切断速度の向上に有利である。このように隣り合うビーズ３間でダイヤモンド層４の周方向の位置が異なる構成は、例えば、一つおきにビーズ３を前後方向の向きを反転させることで実現できる。あるいは、一つおきにビーズ３をワイヤロープ２の周りに９０度回転させることで実現できる。
【００５９】
図１、図２に示されているように、隣り合うビーズ３間の部分にプロテクタ７が設けられる。プロテクタ７は、ワイヤーロープ２、コイルスプリング６、基台５を覆いこれらを保護する、ビーズ３間の距離を一定に維持する、などの機能を有する。ダイヤモンド層４の外周面４５は、プロテクタ７で覆われず、外界に露出される。好ましい実施形態では、プロテクタ７は、ダイヤモンド層４に比べて圧縮変形しやすい材料で構成される。例えば、プロテクタ７の材料として、弾性樹脂を用いることができる。具体的には、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、ウレタン、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーを用いることができる。プロテクタ７が圧縮性を有することにより、切断時にプロテクタ７は適宜圧縮変形することができる。
【００６０】
プロテクタ７は、金型内で上記の樹脂材料を所定形状に成形（例えば、射出成形）することで作成しうる。図１、図２において、プロテクタ７の外表面に形成された凹部７ａは、プロテクタ７を成形する際にコイルスプリング６及びワイヤーロープ２を所定位置に保持するために金型に設けられた治具の痕である。プロテクタ７の成形方法によっては、凹部７ａを省略しうる。
【００６１】
プロテクタ７の外周面の、ワイヤーソー１の長手方向に直交する断面形状は任意であるが、好ましい実施形態では円形である（凹部７ａを除く）。プロテクタ７の外径は、制限はないが、ダイヤモンド層４の外径と同じかこれより小さいことが好ましい。プロテクタ７の外径が、ダイヤモンド層４の外径に比べて小さすぎると、切断時に、プロテクタ７よりも相対的に外向きに突出したダイヤモンド層４が被切断物に衝突して、ワイヤーソー１が被切断物から飛び跳ねたり（この現象を「ハンマリング」という）、ダイヤモンド層４が被切断物に引っ掛かってダイヤモンド層４の破損やワイヤーロープ２の破断が発生したりする可能性が高くなる。従って、プロテクタ７とダイヤモンド層４との外径差は小さいことが好ましく、プロテクタ７（少なくともプロテクタ７のダイヤモンド層４に隣接する部分）はダイヤモンド層４と同じ外径を有していることがより好ましい。特に、ダイヤモンド層４の第１端面４１（更には第２端面４２）は、プロテクタ７で覆われていることが好ましい。
【００６２】
図１、図２では、プロテクタ７の外径は、隣り合うダイヤモンド層４の中央部分で最小であり、ダイヤモンド層４に接近するにしたがって大きくなり、ダイヤモンド層４に隣接する部分でダイヤモンド層４の外径とほぼ同じである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、プロテクタ７の外径は、ワイヤーソー１の長手方向において一定であってもよい。
【００６３】
被切断物を切断するに先だって、ワイヤーソー１を所定の長さに切断し、その両端を接続して、無端状のワイヤーソー１のループを形成する。この際、ワイヤーソー１の一方の端を、他方の端に対してワイヤーロープ２の撚り方向に回転させた（捩った）状態で、ワイヤーソー１の両端を接続する。このようにワイヤーソー１が捩られた状態のワイヤーソー１のループは、被切断物を切断する際、被切断物に対してその長手方向に沿って矢印Ａの向きに走行すると、同時に矢印Ｒの向きに自転する（図１参照）。これによりダイヤモンド層４やプロテクタ７の片摩耗を防止することができる。また、後述するダイヤモンド層４の切削機能を効果的に発現させることができる。
【００６４】
ループ状のワイヤーソー１は、切断装置によって循環駆動される。本発明のワイヤーソー１は、被切断物をワイヤーソー１のループ内に配置してワイヤーソー１に張力を印加して被切断物を切断する引っ張り切断方式、被切断物をワイヤーソー１のループ外に配置してプーリー間に架張されたワイヤーソー１を被切断物に押し当てて被切断物を切断する押し切り方式、のいずれの切断方式にも適用することができる。
【００６５】
本発明のワイヤーソー１は、従来のワイヤーソー９００（図１０参照）に比べて、切断速度と寿命を飛躍的に向上させることができる。本発明者らは、その理由を、概略以下のように考えている。
【００６６】
第１の理由は、ダイヤモンド層４の形状に関連する。本発明では、ダイヤモンド層４の走行方向Ａの前側の第１端面４１は、第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂを備えた滑らかな三次元曲面で構成されている。図４Ａ及び図５Ｃにおいて、例えば第１端面４１が、第１凸部４１ａにて被切断物に衝突した場合を考える。上述したように、ワイヤーソー１は、被切断物に対して走行方向Ａの向きに走行しながら自転する（図１の矢印Ｒ）。従って、時間の経過とともに、第１端面４１と被切断物との衝突位置は、第１凸部４１ａから第１凹部４１ｂに向かって徐々に移動する。第１端面４１の第１凸部４１ａから第１凹部４１ｂへ延びた滑らかな曲面は、例えばドリルの螺旋状の切れ刃と同様に機能して被切断物を「切削」する。被切断物が第１端面４１で切削されることで発生した切り屑は、第１端面４１に沿って第１凹部４１ｂの方へ案内される。第１凹部４１ｂにおいて第１端面４１は、図６Ｂに示したように、内側端縁４１１に比べて外側端縁４１２が後ろ側に位置するように傾斜している。従って、切り屑は、第１凹部４１ｂにて、または第１凹部４１ｂに到達するまでの間に、半径方向の外側に排出される。必要に応じてプロテクタ７が半径方向に圧縮変形して、切り屑の排出経路が形成される。
【００６７】
これに対して、従来のワイヤーソー９００（図１０参照）では、ダイヤモンド層９０４は単純な円筒形状を有している。ダイヤモンド層９０４の、走行方向の前側の端面は、ワイヤーソー９００の長手方向に垂直な環状の平面である。従って、切断時に、ワイヤーソー９００が被切断物に対して走行しながら自転したとしても、ダイヤモンド層９０４の前側の端面が、ドリルの螺旋状の切れ刃と同様の切削機能を発揮することはない。また、ダイヤモンド層９０４の前側の端面が被切断物を仮に「切削」したとしても、切削によって発生した切り屑は当該前側の端面に保持され続け、排出されにくい。従って、切削機能は十分に発揮されない。
【００６８】
このように、本発明のワイヤーソー１は、切断時にワイヤーソー１が自転することを利用して、ダイヤモンド層４で被切断物を「切削」することができる。一般に「切削」は、「研削」に比べて切り込み量が大きい。従って、本発明のワイヤーソー１は、従来のワイヤーソー９００に比べて、切断速度を大幅に向上させることができるのである。
【００６９】
「切削」は、「研削」に比べて、切り込み量が大きいために、被加工物に対する刃物（例えば、切削における切削刃、研削における回転砥石）の相対速度は低く設定され、また、被加工物と刃物との接触面積は小さい。従って、「切削」では、発熱が比較的少ない。これと同様に、本発明のワイヤーソー１は、従来のワイヤーソー９００に比べて、切断時の発熱が抑えられる。これは、ダイヤモンド層４の摩耗を低減し、ワイヤーソー１の長寿命化に有利である。また、切断時に冷却水が不要になるので、例えば原子炉圧力容器を切断するときのように、使用済みの放射能汚染された冷却水の処理が問題になる可能性を低減できる。
【００７０】
本発明のワイヤーソー１は、従来のワイヤーソー９００に比べて、被切削物に対するワイヤーソーの相対速度（送り速度）が低くても、切断速度を高めることができる。また、ワイヤーソー１に印加する張力を大きくして、ダイヤモンド層４の被切断物に対する押し付け力を大きくすることにより、切り込み量を大きくして、切断速度を高めることができる。
【００７１】
従来のワイヤーソー９００（図１０参照）では、ダイヤモンド層９０４の走行方向の前側の端面は走行方向に垂直な平面であるので、当該端面が被切断物に引っ掛かりやすい。このため、ワイヤーソー９００が被切断物から離れるように飛び跳ねるハンマリングを生じ、これが切断速度を低下させることがある。あるいは、ダイヤモンド層９０４が欠け、これがワイヤソー９００の寿命を低下させることがある。本発明のワイヤーソー１では、ダイヤモンド層４の走行方向Ａの前側の第１端面４１が、第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂを備えた滑らかな三次元曲面で構成されているので、ワイヤーソー１が自転することと相俟って、第１端面４１が被切断物に引っ掛かりにくい。この点においても、本発明のワイヤーソー１は、切断速度及び寿命に対して有利である。
【００７２】
ダイヤモンド層４が被切断物を「切削」することによって発生する大量の切り屑は、図６Ｂに示したように、第１端面４１の第１凹部４１ｂが傾斜していることにより、良好に排出される。これは、切断速度の向上や、ダイヤモンド層４の「刃物」としての長寿命化に有利である。
【００７３】
切断時にはプロテクタ７は被切断物や切り屑によって半径方向に圧縮変形しうる。従って、切断していない通常時に、プロテクタ７が第１端面４１をほぼ覆っていても、プロテクタ７が第１端面４１の「切削」機能や切り屑の排出機能を妨げることはない。むしろ、上述したように、プロテクタ７とダイヤモンド層４との外径差が小さいことは、ハンマリングを防止しながら、ダイヤモンド層４を被切削物に強く押し付けることが可能になるので、切断速度の向上に有利である。
【００７４】
本発明のダイヤモンド層４は、従来のダイヤモンド層９０４と同様に、円筒面形状を有する外周面４５を有する。この外周面４５は、被切断物の表面を削り取る。この点で、本発明のダイヤモンド層４は、従来のダイヤモンド層９０４と同様に、被切断物を「研削」をしていると考えることができる。しかしながら、被切断物の切断に対する「研削」の寄与度は、「切削」の寄与度に比べれば格段に小さい。従って、「研削」を行うダイヤモンド層４の外周面４５の長さＬ１（図５Ｂ参照）を小さくしても、これが切断速度を低下させる影響はわずかである。むしろ、ダイヤモンド層４の外周面４５の長さＬ１を小さくして、ビーズ３の密度を増加させる（換言すれば、ビーズ３のピッチを小さくする）ことで、「切削」を行うダイヤモンド層４の数を増加させれば、切断速度を更に向上させることが可能である。
【００７５】
本発明のダイヤモンド層４の外周面４５の長さＬ１は、制限はないが、３ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。これは、従来のダイヤモンド層９０４の一般的な長さＬが６．０ｍｍ〜６．５ｍｍ程度であることを考慮すると、極めて短い。
【００７６】
第２の理由は、ビーズ３の基台５が、金属細線を螺旋状に巻いたコイルであることに関連する。基台５は、環状のダイヤモンド層４を効率的に作成するのに必要不可欠である。本発明では、基台５がコイルであるので、基台５自身が弾性的に屈曲変形することができる。図４Ａ、図５Ｂに示されているように、本発明のダイヤモンド層４の第１端面４１には、第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂが形成されている。従って、基台５の前側（第１側）の端部を、第１端面４１の第１凸部４１ａと、中心軸３ａ方向において略同一位置に配置したとしても、基台５の外周面の一部は、ダイヤモンド層４に覆われることなく、露出される。ダイヤモンド層４よりも前側の、ダイヤモンド層４で覆われていない基台５の部分は屈曲変形が特に容易である。同様に、上述した好ましい実施形態では、図４Ｂ、図５Ｃに示されているように、ダイヤモンド層４の第２端面４２にも、第２凸部４２ａ及び第２凹部４２ｂが形成されている。従って、ダイヤモンド層４よりも後ろ側の、ダイヤモンド層４で覆われていない基台５の部分も屈曲変形が特に容易である。
【００７７】
これに対して、従来のワイヤーソー９００（図１０参照）では、基台９０５は、金属製の円筒状物であるので、実質的に剛体とみなしうる。基台９０５が実質的に変形しないので、ワイヤーソー９００の可撓性を確保するために、隣り合うビーズ９０３間の距離を大きくする必要がある。このため、従来のワイヤーソー９００では、ビーズ９０３の密度の上限は４０〜５０個／ｍ程度である。ビーズ９０３の密度を増加させることができないため、切断速度を向上させることが困難であった。
【００７８】
本発明では、ビーズ３を構成する基台５自身が屈曲変形することができる。このため、従来のワイヤーソー９００と同程度の可撓性を確保すれば足りるのであれば、本発明では隣り合うビーズ３間の距離を小さくすることができる。従って、本発明では、ビーズ３の密度は、５０個／ｍ以上、更には６０個／ｍ以上、特に７０個／ｍ以上が可能である。このように、本発明のワイヤーソー１は、ビーズ３の密度を増加させることができるので、従来のワイヤーソー９００に比べて、切断速度を向上させることができるのである。上述したように、本発明のダイヤモンド層４は、従来のダイヤモンド層９０４と異なり、被切断物を「切削」して切断する。従って、切断速度の向上に対するビーズ密度の増加率の寄与度は、従来に比べて本発明は格段に大きい。
【００７９】
また、隣り合うビーズ３間の距離を従来と同程度にした場合には、ワイヤーソー１の可撓性が向上する。これは、切断時にダイヤモンド層４と被切断物との密着性の向上に有利である。従って、この場合にも、本発明のワイヤーソー１は、従来のワイヤーソー９００に比べて、切断速度を向上させることができる。
【００８０】
一例を挙げれば、従来のワイヤーソー９００（図１０参照）では、ダイヤモンド層９０４は、長さＬが６．５ｍｍ、外径Ｄが１１ｍｍである。基台９０５の長さＬｂは１０〜１２ｍｍである。ビーズ９０３の密度は５０個／ｍ以下である。これに対して、本発明のワイヤーソー１（図５Ｂ参照）では、ダイヤモンド層４は、長さＬが６．５ｍｍ、外周面４５の長さＬ１が３．５ｍｍ、外径Ｄが１１ｍｍである。基台５の長さＬｂは６．５ｍｍである。この場合、従来のワイヤーソー９００と同程度の可撓性を確保するためには、ビーズ３の密度を６７個／ｍ程度に増加させることができる。
【００８１】
上記の実施形態は一例にすぎない。本発明は、上記の実施形態に限定されず適宜変更することができる。
【００８２】
第１端面４１の形状は、上記の実施形態に限定されない。例えば、図６Ａに示されているように、中心軸３ａを含み且つ第１凸部４１ａを通る断面において、第１端面４１は、半径方向に沿っている必要はない。例えば、図９Ａに示されているように、中心軸３ａを含み且つ第１凸部４１ａを通る断面において、第１端面４１は、内側端縁４１１より外側端縁４１２が前側（第１側）に位置するように傾斜していてもよい。あるいは、図９Ｂに示されているように、中心軸３ａを含み且つ第１凸部４１ａを通る断面において、第１端面４１は、内側端縁４１１より外側端縁４１２が後ろ側（第２側）に位置するように傾斜していてもよい。図９Ｂにおいて、第１凸部４１ａでの第１端面４１の傾斜角度は、第１凹部４１ｂでの第１端面４１の傾斜角度（図６Ｂ参照）と同じであってもよく、または、これより大きくても若しくは小さくてもよい。
【００８３】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、第１端面４１の外側端縁４１２を通り、中心軸３ａと直交する直線に対して第１端面４１がなす角度を「すくい角θ」と呼ぶ。すくい角θの正負は、第１端面４１が、図９Ａのように外側端縁４１２より内側端縁４１１が後ろ側（第２側）に位置するように傾斜している場合を正となるように定義される。第１凸部４１ａでの第１端面４１のすくい角θは、例えば被切断物の材料等に応じて適宜変更しうる。例えば、木材やプラスチックのような、粘りがあり、低硬度の材料を切断する場合には、すくい角θは正の値（図９Ａ参照）をとることが好ましく、炭素鋼や鋳鉄などのような、脆く且つ高硬度の材料を切断する場合には、すくい角θは負の値（図９Ｂ参照）をとることが好ましい。
【００８４】
ダイヤモンド層４の第２端面４２の形状は、上記の実施形態（図４Ｂ参照）に限定されない。例えば、従来のダイヤモンド層９０４の後ろ側の端面と同様に、中心軸３ａに直交する平面であってもよい。但し、第２端面４２が上記の実施形態のような三次元曲面を有することは、例えば以下の点で好ましい。第１に、前後方向の向きが不問のビーズを構成することができる。これにより、単一種類のビーズ３を一つおきに前後を逆転してワイヤーロープ２に装着するだけで、図３に示されているように、隣り合うビーズ３間で、第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂの位置を周方向において簡単に異ならせることができる。あるいは、ビーズ３を、前後方向の向きを考慮することなくワイヤーロープ２に装着して、上述したワイヤーソー１を作成することができる。第２に、ダイヤモンド層４よりも後ろ側（第２側）において、上述したように基台５に屈曲変形が容易な領域を形成することができるので、切断速度を向上させることができる。
【００８５】
ダイヤモンド層４の第１端面４１に設けられる第１凸部４１ａ及び第１凹部４１ｂの数、及び、第２端面４２に設けられる第２凸部４２ａ及び第２凹部４２ｂの数は、上記の実施形態のようにそれぞれ２つである必要はなく、１つであってもよく、あるいは、３つ以上であってもよい。但し、同一の端面に設けられる凸部と凹部は同数であることが好ましい。また、凸部と凹部とが周方向に交互に、且つ、中心軸３ａに対して等角度間隔で配置されることが好ましい。
【実施例】
【００８６】
従来のワイヤーソーに対する本発明のワイヤーソーの効果を、実験により確認した。以下にこれを説明する。
【００８７】
本発明のワイヤーソーとして、上述した図１〜図８Ｂに示したワイヤーソー１を用いた（以下、「実施例」という）。従来のワイヤーソーとして、図１０に示したのと同じ構成のワイヤーソーを用いた（以下、「比較例」という）。実施例及び比較例のダイヤモンド層は、超砥粒としてダイヤモンド粒子を用い、基台上に焼結法により形成した。実施例及び比較例のワイヤーソーの各部の寸法等を表１に示す。表１の各寸法に付したアルファベット符号は、図５Ｂ、図１０に示されている。
【００８８】
【表１】
0005831860.tif 000002
【００８９】
実施例は比較例よりビーズ密度が大きいが、ワイヤーソーの可撓性は実施例と比較例とで同等であった。
【００９０】
実施例及び比較例のワイヤーソーを１５ｍの長さに切断した。ワイヤーソーの一方の端を、他方の端に対して回転させた（捩った）状態で、ワイヤーソーの両端を接続して、無端状のワイヤーソーのループを形成した。
【００９１】
ループ状のワイヤーソーを循環駆動する切断装置として、HILTI社製ダイヤモンドワイヤーソー(型式：WS-10E)を用いた。この切断装置が備える駆動モータの最大出力は１１ｋＷであった。
【００９２】
被切断物として、一辺が０．９ｍの正方形の底面を有する、高さ０．６ｍの無筋コンクリート製柱状物を用意した。コンクリートの強度は２４Ｎ／ｃｍ2であった。
【００９３】
実施例及び比較例のワイヤーソーを用いて、上記の被切断物を、その上端から５０ｍｍの位置で水平方向に切断した。切断は、引っ張り切断方式とした。ループ状のワイヤソーを複数のガイドプーリに架け渡した。ガイドプーリの位置をエアシリンダで調整することにより、ワイヤーソーに張力を印加した。エアシリンダの空気圧及びシリンダ内径から計算されるエアシリンダがガイドプーリに印加する力は、実施例及び比較例のいずれにおいても、切断中は１８０ｋｇｆ（１．８２ｋＮ）で一定に維持した。切断時の切断装置の駆動モータの電流値は、実施例及び比較例のいずれにおいても４０Ａで一定に維持した。切断は、実施例及び比較例のいずれにおいても、冷却水を供給しない無給水切断（いわゆる、乾式切断）とした。
【００９４】
実施例及び比較例のループ状のワイヤーソーを用いて、各ワイヤーソーが寿命に至るまで、被切断物を繰り返し切断した。ワイヤーソーが寿命に至ったことは、切断時の音の変化、ワイヤソーの温度、切断の進行の程度等から判断した。実施例及び比較例のワイヤーソーを以下の観点から評価した。
【００９５】
（１）送り速度
被切断物を切断中のワイヤーソーの送り速度（即ち、被切断物に対するワイヤーソーの移動速度）を求めた。
【００９６】
（２）切断速度
切断開始からワイヤーソーの寿命により切断を終了するまでの合計切断面積（ｍ2）と合計切断時間（ｈ）とを求めた。これより、
切断速度＝合計切断面積／合計切断時間
で定義される切断速度（ｍ2／ｈ）を計算した。
【００９７】
（３）寿命
切断開始からワイヤーソーの寿命により切断を終了するまでの合計切断面積（ｍ2）をワイヤーソーの長さ（１５ｍ）で除した値、即ち、
寿命＝合計切断面積／ワイヤーソー長さ
で定義されるワイヤーソーの寿命（ｍ2／ｍ）を計算した。
【００９８】
（４）切断温度
切断開始からワイヤーソーの寿命により切断を終了するまでの間のワイヤーソーの温度を測定し、その最高温度を切断温度とした。温度の測定は、株式会社エー・アンド・デイ社製赤外線放射温度計ＡＤ−５６１１Ａを用いて行った。
【００９９】
実施例及び比較例の結果を表２に示す。
【０１００】
【表２】
0005831860.tif 000003
【０１０１】
実施例と比較例とを比較すると、エアシリンダがガイドプーリを介してワイヤーソーに印加する張力、及び、駆動モータの電流値が同じであるのに、送り速度は、実施例が比較例より小さかった。これは、実施例のワイヤーソーは、比較例のワイヤーソーより、被切断物に対する切断抵抗が大きいことを意味している。上述したように、本発明のワイヤーソー１のダイヤモンド層４は、被切断物を「切削」する。一般に「切削」は、「研削」に比べて、切り込み量が大きく、このため加工抵抗は大きい。送り速度に関する実施例と比較例との相違は、実施例のワイヤーソーが被切断物を「切削」することにより切断していることに起因すると考えられる。なお、実施例及び比較例において、送り速度の値が幅を有しているのは、ワイヤーソーが一定ピッチで離間した複数のビーズを有していること、被切断物の組成が一様でないこと、などにより、送り速度が変動したためである。
【０１０２】
実施例は、比較例に比べて、切断速度及び寿命が向上し、切断温度は低かった。これも、実施例のワイヤーソーが被切断物を「切削」することにより切断しているためであると考えられる。一般に「切削」は、「研削」に比べて切り込み量が大きいので、実施例では、ワイヤーソーの送り速度が遅くても、被切断物を短時間で切断することができる。また、「切削」は、「研削」に比べて発熱が少ない加工法である。このため実施例は、比較例に比べて切断速度が大きく且つ切断温度は低くなった。更に、実施例では、送り速度が遅いことや切断温度が低いことにより、ワイヤーソーの寿命が長くなったのである。
【０１０３】
以上のように、本発明のワイヤーソーは、従来のワイヤーソーに比べて、被切断物を短時間で切断することができ（即ち、切断速度が大きい）、且つ、長寿命であることが確認された。また、本発明のワイヤーソーは、切断時の温度上昇が小さいので、切断時にワイヤーソーを水冷する必要性が低いことも確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の利用分野は、制限はなく、従来のワイヤーソーが用いられていた分野や、従来のワイヤーソーでは切断困難とされていた分野などに広範囲に利用することができる。特に本発明のワイヤーソーは、切断速度が速く、長寿命で、切断時の温度上昇が少ないことから、原子炉格納容器や原子炉圧力容器の解体作業のように、長時間作業が困難で、乾式切断が望まれる用途に好ましく利用することができる。もちろん、冷却水を付与しながら切断を行う給水切断（いわゆる、湿式切断）に本発明のワイヤーソーを利用することもできる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ダイヤモンドワイヤーソー
２  ワイヤーロープ
３  ビーズ
３ａ  ビーズの中心軸
４  ダイヤモンド層
４１  第１端面
４１ａ  第１凸部
４１ｂ  第１凹部
４１１  第１端面の内側端縁
４１２  第１端面の外側端縁
４２  第２端面
４２ａ  第２凸部
４２ｂ  第２凹部
４２１  第２端面の内側端縁
４２２  第２端面の外側端縁
４５  ダイヤモンド層の外周面
５  基台
６  コイルスプリング
７  プロテクタ
【要約】
【課題】ダイヤモンドワイヤーソーの切断速度と寿命を向上させる。
【解決手段】ワイヤーロープ２上に複数のビーズ３が互いに離間して配されている。ビーズ３は、基台５の外周面上に設けられた環状のダイヤモンド層４を備える。ダイヤモンドワイヤーソー１の長手方向における一方の側である第１側を向いたダイヤモンド層４の第１端面４１には、少なくとも一つの第１凸部４１ａと少なくとも一つの第１凹部４１ｂとが形成されている。ビーズ３の中心軸３ａを含み且つ少なくとも一つの第１凹部４１ｂを通る断面において、第１端面４１は、内側端縁４１１から外側端縁４１２にいくにしたがって第１側から遠ざかるように傾斜している。第１端面４１は、少なくとも一つの第１凸部４１ａと少なくとも一つの第１凹部４１ｂとをつなぐ滑らかな曲面で構成されている。基台５は金属細線を螺旋状に巻いたコイルである。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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