(57)【要約】【課題】基板の厚さと重量増加を抑えつつ、放熱性を高めて切削能力と耐久性の向上を図ることができるカッターを提供すること。【解決手段】円板状の基板２の外周部に切断部（複数のチップ３）を有するカッター１において、前記基板２に複数の凹部６を形成し、該凹部６を前記基板２の中心を起点とする放射方向に複数配置する。ここで、前記凹部６を前記基板２上に規則的に配列する。又、前記凹部６を前記基板２の両面に形成するとともに、該凹部６を基板２の両面において互いに規則的にズラして配置する。更に、前記凹部６を半球状とし、この凹部６を前記基板２の外周の前記チップ３との接合部（接合層５）にも形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の基板の外周部に切断部を有するカッターにおいて、
前記基板に複数の凹部を形成し、該凹部を前記基板の中心を起点とする放射方向に複数配置したことを特徴とするカッター。
【請求項２】
前記凹部を前記基板上に規則的に配列したことを特徴とする請求項１記載のカッター。
【請求項３】
前記凹部を前記基板の両面に形成するとともに、該凹部を基板の両面において互いに規則的にズラして配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のカッター。
【請求項４】
前記切断部を、前記基板とは別体に形成され、前記基板に接合されるチップとし、前記凹部を前記基板の外周の前記チップとの接合部にも形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のカッター。
【請求項５】
前記凹部を半球状としたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のカッター。
【請求項６】
前記凹部の直径を前記基板の径方向幅の１／３以下に設定したことを特徴とする請求項５記載のカッター。
【請求項７】
前記切断部の外周に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のカッター。
【請求項８】
前記基板の外周部に、前記チップの基部に沿うスリットを形成したことを特徴とする請求項４記載のカッター。
【請求項９】
駆動源と、請求項１〜８の何れかに記載のカッターを含んで構成されることを特徴とする切断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円板状の基板の外周部に切断部を有する成るカッターとこれを備えた切断機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切断機に使用されるカッターの一例を図７及び図８に示す。
【０００３】
図７は従来のカッターの正面図、図８は図７のＤ−Ｄ線断面図であり、図示のカッター１０１は、円板状の基板１０２の外周部に複数（図示例では８つ）のチップ１０３を接合して構成されている。ここで、各チップ１０３は、切刃を構成する砥粒層１０４と該砥粒層１０５を基板１０２の外周に接合する接合層１０５によって構成されているが、当該カッター１０１が鋳鋼、コンクリート、モルタル、陶磁器、石材等の硬質材の切断に供されるものである場合には、そのチップ１０３には、ダイヤモンドや窒化物、炭化物等を砥粒とし、それらの砥粒をＷ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ等の金属粉から成るボンドで燒結法によって一体化したもの、或は砥粒をＮｉ等の金属の中に電着法によって固定したものが使用される。尚、基板１０２の中心部には、当該カッター１０１を不図示の切断機に取り付けるための取付孔１０２ａが形成されている。
【０００４】
斯かるカッター１０１は、高速で回転駆動されながら連続使用されることが多いため、チップ１０３の砥粒層１０４は被削材との摺擦に伴う摩擦熱によって高温となり、その熱が接合層１０５を介して基板１０２に伝達されるが、特に乾式下での鉄筋等の金属の切断においてはそれが著しい。そして、切断時間の経過と共にチップ１０３への蓄熱が進むと、砥粒層１０４が劣化して切削能力が低下する。
【０００５】
又、カッター１０１が高温となると、基板１０２の変形が発生し易く、短寿命となるといった問題もあった。又、図７に示すように、円板状の基板１０２の外周部の切断部が基板１０２とは別体に設けられ、基板１０２に接合されたチップ１０３から成る場合には、チップ１０３部分が高温となると、接合層１０５のボンド自身が軟化して砥粒の保持力が低下するため、チップ１０３部分が脱落してカッター１０１の寿命が低下し、特に砥粒にダイヤモンドを含むカッターにおいては、ダイヤモンド自身が空気中の酸素と反応して炭化するため、その本来の硬さが消失し、その切削能力が失われてしまう場合があった。
【０００６】
そこで、騒音対策と併せて基板にその中心から径方向外方に向かって放射状に延びる螺旋状の溝を設けたカッターや、基板に穴を開けたカッターが開発されている。
【０００７】
又、カッターによる被削材の切断によって発生する切粉の多くはカッターの回転方向後方へと飛散するが、被削材への切り込み深さがチップの厚さ以上となったときには、一部の切粉は基板と被削材との隙間を抜けて排出される。
【０００８】
ところが、残りの切粉は、基板と被削材との間に詰まり易く、この詰まった切粉がカッターと被削材の側面との間で摺擦を繰り返すため、切削負荷が増大したり、基板の損傷を招く等の現象が発生する。
【０００９】
そこで、チップでカッターの基板の両面に外周がチップ接合部分或はその近傍に接するドーナツ状の浅い溝を設けることによって、カッターを石材等の被削材に対して深く切り込んだ状態で切削を行う場合に発生し易い被削材と基板との擦れ合いを軽減する提案がなされている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−０８０４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来開発されたカッターのうち、基板にその中心から径方向外方に向かって放射状に延びる螺旋状の溝を設けたカッターは、主に電気電子部品を取り付けるセラミックス基板の加工に使用されるダイヤモンドカッターであって、基板に放射状に形成された凹凸に沿って冷却水を流すことによって、切断作業において発生する摩擦熱を除去して過熱による不具合の発生を防ぐようにしている。
【００１１】
ところが、上記ダイヤモンドカッターには基板に螺旋状の溝が形成されているため、その溝の部分の厚さが薄く、切り込み力を上げて切削量を増やそうとすると、基板の側面方向の負荷に対する強度が不十分となる。このため、基板の強度不足を補うために基板の厚さを増す必要があり、この結果、カッター自身の重量が増加するとともに、チップ部分の厚さが厚くなって切削性能の改善効果が減少してしまう。
【００１２】
又、基板に穴を開けたカッターにあっては、穴によって基板の強度が下がり、これを補うために基板の厚さを厚くする必要があるため、上記と同様の問題が発生する。
【００１３】
更に、特許文献１において提案されたカッターにおいては、基板の両面に形成されたドーナツ状の浅い溝部分は切削負荷に十分耐え得る強度と剛性を確保するに十分な肉厚を備えている必要があり、結果的に基板の厚さが厚くなって切削抵抗の増大を招くという問題が発生する。
【００１４】
近年、切断機は、高能率化のために高回転、高出力化の傾向にあり、これに伴ってカッターへの負荷も増加している。このような傾向に対処するにはカッターの基板の強度向上が求められるため、基板の厚さが必然的に厚くなって重量も増加し、同時に切り込み幅も増加する。このため、切削抵抗が大きくなって発熱量も増え、カッターの刃先の損傷が進み易く、作業能率の向上を阻害する要因となっていた。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、基板の厚さと重量増加を抑えつつ、放熱性を高めて切削能力と耐久性の向上を図ることができるカッターとこれを備えた切断機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、円板状の基板の外周部に切断部を有するカッターにおいて、前記基板に複数の凹部を形成し、該凹部を前記基板の中心を起点とする放射方向に複数配置したことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記凹部を前記基板上に規則的に配列したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記凹部を前記基板の両面に形成するとともに、該凹部を基板の両面において互いに規則的にズラして配置したことを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記切断部を、前記基板とは別体に形成され、前記基板に接合されるチップとし、前記凹部を前記基板の外周の前記チップとの接合部にも形成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記凹部を半球状としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記凹部の直径を前記基板の径方向幅の１／３以下に設定したことを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記切断部の外周に凹凸部を形成したことを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記基板の外周部に、前記チップの基部に沿うスリットを形成したことを特徴とする。
【００２４】
請求項９記載の発明は、駆動源と、請求項１〜８の何れかに記載のカッターを含んで切断機を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の発明によれば、凹部を基板の中心を起点とする放射方向に複数配置したため、複数の凹部によって基板の断面係数が大きくなり、該基板の曲げ剛性が高められて側面方向の切削負荷に対する基盤の変形が抑えられる。この結果、基板に要求される剛性に対して該基板の厚さを薄くして軽量化を図ることができ、該基板の外周の切断部の厚さも薄くして切削抵抗及び発熱量を低く抑えることができ、カッターの切削能力と耐久性の向上を図ることができる。又、複数の凹部によって基板の放熱面積が増えるため、カッターの冷却が促進され、過熱に伴うチップの脱落等が防がれてカッターの耐久性の向上が図られる。
【００２６】
請求項２記載の発明によれば、凹部を基板上に規則的に配列したため、該凹部による剛性アップと冷却性能向上の効果が基板の全範囲に亘って均等に得られる。
【００２７】
請求項３記載の発明によれば、凹部を基板の両面に形成したため、該凹部による基板の剛性アップと冷却性能向上の効果が倍加する。そして、基板の両面が均等な冷却条件となるため、基板の熱による片面方向への変形（反り）が防がれる。又、チップと被削材との間に排出される切粉を基板の両面の凹部で効果的に吸収した後に飛散させることができ、切粉の詰まりを防いでカッターの切削能力を高めることができる。更に、凹部を基板の両面において互いに規則的にズラして配置したため、基板の両面において凹部同士が重なることによって基板に肉厚の薄い箇所が発生することがなく、基板の強度低下が防がれる。
【００２８】
請求項４記載の発明によれば、凹部を基板の外周のチップとの接合部にも形成したため、凹部による楔効果によってチップの接合強度が高められる。
【００２９】
請求項５記載の発明によれば、凹部を半球状としたため、凹部の周囲に応力集中が発生することがなく、基板の亀裂による損傷が確実に防がれる。
【００３０】
請求項６記載の発明によれば、凹部の直径を基板の径方向幅の１／３以下に設定したため、凹部を基板の中心を起点とする放射方向に複数配置して前記効果を得ることができる。
【００３１】
請求項７記載の発明によれば、チップの外周に凹凸部を形成したため、該チップと被削材との連続接触を避けることができ、発熱量を低く抑えることができるとともに、断続切削状態を作り出すことによって鋸刃と同様の切削状態を実現して切削効率の向上を図ることができる。又、チップを断続切削が可能な凹凸形状とすることによって、チップへの蓄熱を抑制することができ、特に乾式下での作業において、切削熱による砥粒の酸化に起因する切削性能の低下とチップの温度上昇に伴う強度低下を防ぐことができる。
【００３２】
請求項８記載の発明によれば、基板の外周部に、チップの基部に沿うスリットを形成したため、各チップに大きな切削抵抗が作用しても、基板外周部のチップの基部に応力集中が発生せず、応力集中に伴う亀裂の発生を防いで基板の耐久性の向上を図ることができる。
【００３３】
請求項９記載の発明によれば、切断機において、カッターの厚さと重量増加を抑えつつ、該カッターの放熱性を高めて切削能力と耐久性の向上を図ることができ、高い作業能率を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３５】
図１は本発明に係る切断機の正面図であり、図示の切断機１０は、モータを駆動源とする電気式のものであって、そのハウジング１１には駆動源である不図示のモータが内蔵されている。そして、モータの出力軸１２の端部には、本発明に係る円板状のカッター１が取り付けられており、このカッター１の上半部はギヤカバー１３によって覆われている。
【００３６】
又、前記ハウジング１１には、作業者が把持すべきハンドル部１１ａが設けられており、このハンドル部１１ａの基部には、前記モータへの通電をＯＮ／ＯＦＦして当該切断機１０を起動／停止するためのスイッチ１４が設けられている。
【００３７】
更に、ハウジング１１にはベース１５が取り付けられており、このベース１５の底面は、前記カッター１の回転方向に直交する方向（図１の左右方向）に延びている。
【００３８】
而して、以上の構成を有する切断機１０を用いて被削材Ｗを切断するには、図示のようにベース１５の底面を被削材Ｗ上に載置し、スイッチ１４をＯＮしてモータを駆動してカッター１を図示矢印ａ方向（時計方向）に回転させながら、ハウジング１１のハンドル部１１ａを把持して切断機１０を被削材Ｗの表面に沿って図示矢印ｂ方向（図１の左方）に移動させる。すると、被削材Ｗは、回転するカッター１によって切断される。
【００３９】
ここで、本発明に係る前記カッター１の実施の形態を以下に説明する。
【００４０】
＜実施の形態１＞
図２は本実施の形態に係るカッターの正面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ部拡大詳細図である。
【００４１】
本実施の形態に係るカッター１は、円板状の基板２の外周部に切断部を構成する複数（図示例では８つ）のチップ３を接合して構成されている。ここで、各チップ３は、切刃を構成する砥粒層４と該砥粒層４を基板２の外周に接合する接合層５によって構成されている。
【００４２】
ところで、上記基板２の中心部には、当該カッター１を図１に示す切断機１０のモータ出力軸１２に取り付けるための取付孔２ａが形成されており、該基板２の両面には、複数の半球状の凹部６が当該基板２の中心を起点とする放射方向に規則的に配列されて設けられている。
【００４３】
ここで、複数の凹部６は、図３に示すように、基板２の両面において互いに規則的にズラして配置されている。又、図３に示すように、凹部６は基板２の外周の接合層５に臨む部分にまで形成されており、その直径ｄは基板２の径方向幅Ｂの１／３以下（ｄ≦Ｂ／３）に設定され、図２に示すように基板２の中心から径方向外方へ延びる１本の放射線につき各４つの凹部６が配列されている。
【００４４】
又、本実施の形態に係るカッター１においては、各チップ３の外周には山形を成す凹凸部７が形成され、基板２の外周部には、各チップ３の基部に沿うスリット８がそれぞれ形成されている。尚、各スリット８の端部は円弧状に丸くなっている。
【００４５】
而して、本実施の形態に係るカッター１においては、半球状の凹部６を基板２の中心を起点とする放射方向に複数配置したため、複数の凹部６によって基板２の断面係数が大きくなり、該基板２の曲げ剛性が高められて側面方向の切削負荷に対する基板２の変形が抑えられる。この結果、基板２に要求される剛性に対して該基板２の厚さを薄くして軽量化を図ることができるとともに、該基板２の外周に接合されるチップ３の厚さも薄くして切削抵抗及び発熱量を低く抑えることができ、当該カッター１の切削能力と耐久性の向上を図ることができる。そして、本実施の形態では、凹部６の直径ｄを基板２の径方向幅Ｂの１／３以下（ｄ≦Ｂ／３）に設定したため、凹部６を基板２の中心を起点とする放射方向に複数（本実施の形態では、１本の放射線上に４つ）配置することができ、基板２の外周の接合層５に臨む部分にまで凹部６が形成されている。
【００４６】
そして、本実施の形態では、凹部６を半球状としたため、該凹部６の周囲に応力集中が発生することがなく、基板２の亀裂による損傷が確実に防がれて該基板２の耐久性、延いてはカッター１の寿命の延長が図られる。
【００４７】
又、複数の凹部６によって基板２の放熱面積が増えるため、カッター１の冷却が促進され、過熱に伴う砥粒の脱落等が防がれてカッター１の耐久性の向上が図られる。そして、本実施の形態では、凹部６を基板２上に規則的に配列したため、該凹部６による剛性アップと冷却性能向上の効果が基板２の全範囲に亘って均等に得られる。
【００４８】
更に、本実施の形態では、凹部６を基板２の両面に形成したため、該凹部６による基板２の剛性アップと冷却性能向上の効果が倍加する。そして、基板２の両面が均等な冷却条件となるため、基板２の熱による片面方向への変形（反り）が防がれる。又、チップ３と被削材Ｗとの間に排出される切粉を基板２の両面の凹部６で効果的に吸収した後に飛散させることができ、切粉の詰まりを防いでカッター１の切削能力を高めることができる。そして、凹部６を基板２の両面において互いに規則的にズラして配置したため、基板２の両面において凹部６同士が重なることによって基板２に肉厚の薄い箇所が発生することがなく、基板２の強度低下が防がれる。
【００４９】
又、本実施の形態では、凹部６を基板の外周の接合層５に臨む部分にまで形成したため、接合層５においては、図３に示すように、基板２の凹部６に接合層５のボンドが充填され、回転による遠心力によってチップ３を径方向外方へ飛び出させようとする力が凹部６による楔効果によって拘束され、これによってチップ３の基板２への接合強度が高められる。
【００５０】
更に、本実施の形態に係るカッター１においては、図４に示すように、各チップ３の外周に山形状の凹凸部７を形成したため、該チップ３と被削材Ｗとの連続接触を避けることができ、発熱量を低く抑えることができるとともに、断続切削状態を作り出すことによって鋸刃と同様の切削状態を実現して切削効率の向上を図ることができる。又、チップ３を断続切削が可能な凹凸形状とすることによって、該チップ３への蓄熱を抑制することができ、特に乾式下での作業において、切削熱による砥粒の酸化に起因する切削性能の低下とチップ３の温度上昇に伴う強度低下を防ぐことができる。
【００５１】
そして、基板２の外周部に、チップ３の基部に沿うスリット８を形成したため、各チップ３に大きな切削抵抗が作用しても、基板２の外周部のチップ３の基部に応力集中が発生せず、応力集中に伴う亀裂の発生を防いで基板２の耐久性の向上を図ることができる。
【００５２】
従って、以上の構成と作用を有するカッター１を備えた図１に示す切断機１０によれば、カッター１の厚さと重量増加を抑えつつ、該カッター１の放熱性を高めて切削能力と耐久性の向上を図ることができ、高い作業能率を確保することができる。
【００５３】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係るカッターを図５及び図６に基づいて説明する。
【００５４】
図５は本実施の形態に係るカッターの正面図、図６は図５のＣ部拡大詳細図であり、これらの図においては図２〜図４に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５５】
本実施の形態に係るカッター１’においても、前記実施の形態１に係るカッター１と同様に、基板２の両面に複数の半球状の凹部６が当該基板２の中心を起点とする放射方向に規則的に配列されているが、凹部６の配列パターンが実施の形態１のそれとは若干異なっている。即ち、本実施の形態では、基板２の中心から径方向外方へ延びる放射線上に３つ又は４つの凹部を配列し、凹部の３つの配列と４つの並列を周方向に交互に繰り返すパターンを採用している。
【００５６】
又、本実施の形態に係るカッター１’においては、図６に詳細に示すように、各チップ３’の外周には波形を成す凹凸部７’が形成され、基板２の外周部には、各チップ３’の基部に沿うスリット８がそれぞれ形成されている。
【００５７】
而して、本実施の形態に係るカッター１’の基本構成は前記実施の形態１に係るカッター１と同じであるため、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５８】
尚、上記実施の形態では、円板状の基板の外周部の切断部が、基板とは別体に形成され基板に接合される複数のチップから成る構成を有するカッターとしたが、例えば、１つのチップが外周全域に亘った形状を有するものであっても良く、又、基板の外周部自身が切断部となるような構成を有するカッターであっても良い。
【００５９】
更に、上記実施の形態では、切断機を図１に示すようにベース１５を有する構成をした切断機を用いて説明したが、ベースを有さない一般的にディスクグラインダと呼ばれる切断機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る切断機の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るカッターの正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図２のＢ部拡大詳細図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るカッターの正面図である。
【図６】図５のＣ部拡大詳細図である。
【図７】従来のカッターの正面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１’    カッター
２          基板
２ａ        基板の取付孔
３，３’    チップ
４          砥粒層
５          接合層
６          凹部
７，７’    チップの凹凸部
８          基板のスリット
１０        切断機
１１        ハウジング
１１ａ      ハウジングのハンドル部
１２        モータ出力軸
１３        ギヤカバー
１４        スイッチ
１５        ベース
Ｗ          被削材
【図１】
2008105137.tif 000003
【図２】
2008105137.tif 000004
【図３】
2008105137.tif 000005
【図４】
2008105137.tif 000006
【図５】
2008105137.tif 000007
【図６】
2008105137.tif 000008
【図７】
2008105137.tif 000009
【図８】
2008105137.tif 000010