(57)【要約】【課題】初期の切れ味を維持しつつ、長寿命化を図ることができるカッターとその製造方法を提供すること。【解決手段】円板状の基板の外周部に、砥粒層４を有するチップ３を接合して成るカッターにおいて、前記砥粒層４を前記チップ３の径方向及び厚さ方向に連続して配置する。又、砥粒層４をチップ３の周方向に複数配置する。更に、砥粒層４をチップ３の両側面に露出させる。そして、斯かるカッターの製造方法として、有機材料から成るシートの表面に砥粒を接着する工程と、表面に砥粒が接着されたシートを成形型内に配置する工程と、シートが配置された成形型内に金属粉と結合剤を充填する工程と、砥粒と金属粉及び結合剤を成形型内で燒結する工程を経てチップ３を成形し、該チップ３を基板の外周に接合する方法を採用する。【選択図】図４
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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、砥粒層を有するチップを接合して成るカッターにおいて、
前記砥粒層を前記チップの径方向及び厚さ方向に連続して配置したことを特徴とするカッター。
【請求項２】
前記砥粒層を前記チップの周方向に複数配置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】
前記砥粒層を前記チップの両側面に露出させ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】
円板状の基板の外周部に、砥粒層を有するチップを接合して成るカッターの製造方法であって、
有機材料から成るシートの表面に砥粒を接着する工程と、表面に砥粒が接着されたシートを成形型内に配置する工程と、シートが配置された成形型内に金属粉と結合剤を充填する工程と、砥粒と金属粉及び結合剤を成形型内で燒結する工程を経てチップを成形し、該チップを基板の外周に接合することを特徴とするカッターの製造方法。
【請求項５】
前記シートを燒結温度よりも低い融点を有する材料で構成し、燒結によって該シートを焼失させることを特徴とする請求項４記載のカッターの製造方法。
【請求項６】
駆動源と、請求項１〜３記載のカッター又は請求項４又は５記載の製造方法によって製造された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複数のチップを接合して成るカッターとその製造方法及び該カッター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は、一般的に鋼板から成る円板状の基板の外周部に切刃であるチップを接合して構成されるが、鋳鋼、コンクリート、モルタル、陶磁器、石材等の硬質材を切断するカッターのチップは、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等の金属粉と結合剤で燒結によって一体化して構成されている。ここで、従来のカッターの製造工程を図１０に示すが、従来は砂粒と金属粉及び結合剤を混合した後、これらを成形型に流し込んで充填し（チップ成形工程１）、これらを成形型内で焼結して一体化することによってチップを成形し（チップ成形工程２）、このチップを基板の外周に接合することによってカッターを製造していた。
【０００３】
斯かるカッターの性能は、長寿命化と切り味に分類され、これらの性能は基板の外周に配されたチップの結合剤の材質と砥粒の量及び形状によってほぼ決定される。
【０００４】
カッターの長寿命化を図るためには、結合剤として高強度で高耐摩耗性且つ砥粒の保持力が大きいものを使用し、同一のチップ面での砥粒による研削を可能な限り長く持続させることによって達成される。
【０００５】
ところが、カッターの長寿命化を図るために砥粒の保持力を高めると、砥粒が脱落しにくくなり、同じ砥粒で研削が継続されるために該砥粒の切れ味が次第に悪くなり、研削性能が低下する傾向が見られる。
【０００６】
他方、カッターの切れ味の向上を図るためには、結合剤による砥粒の保持力を意図的に低下させて砥粒を積極的に脱落させ、新しい砥粒で研削を促進させれば良いが、砥粒の脱落によってチップの摩耗が大きくなるためにカッターの寿命が低下する傾向となる。
【０００７】
ところで、特許文献１には、回転基板の外周面上に、作用砥粒が金属結合材によって外周方向に所定間隔をおいて突出固着して成る切断砥石が提案されており、この切断砥石は、窯業系サイディングボード等の硬くて切粉の発生量の多い材料の切断を可能とするために、砥粒層を１個又は集合した複数個の超砥粒の１層とし、作用砥粒間の間隔を作用砥粒の粒径以上としたことを特徴としている。
【特許文献１】特開平１０−１１８９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のようにカッターのチップは、ダイヤモンド等の砥粒を金属粉と結合剤に混合し、これらを成形型内で焼結して一体化することによって得られるが、粒径及び比重が異なる砥粒と金属粉を攪拌してもチップ内に砥粒を均一に分散させることは困難である。このため、同じカッターであっても、砥粒の多いチップと少ないチップが混在し、同じチップ内でも砥粒の密度の高い箇所と低い箇所が存在し、チップが早期に磨耗したり、砥粒が早期に脱落する等、所望の切断性能を得ることができないことが多いという問題があった。
【０００９】
又、特許文献１において提案された切断砥石では、超砥粒の保持力を確保することが困難であるとともに、超砥粒が脱落すると切断砥石の磨耗が急激に進行してしまうという問題がある。更に、このような切断砥石の製造に際して超砥粒を等間隔に配置することは難しく、生産性が悪いという問題もある。
【００１０】
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、初期の切れ味を維持しつつ、長寿命化を図ることができるカッターとその製造方法及び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】
【００１１】
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、砥粒層を有するチップを接合して成るカッターにおいて、前記砥粒層を前記チップの径方向及び厚さ方向に連続して配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記砥粒層を前記チップの周方向に複数配置したことを特徴とする。
【００１３】
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、前記砥粒層を前記チップの両側面に露出させたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、円板状の基板の外周部に、砥粒層を有するチップを接合して成るカッターの製造方法として、有機材料から成るシートの表面に砥粒を接着する工程と、表面に砥粒が接着されたシートを成形型内に配置する工程と、シートが配置された成形型内に金属粉と結合剤を充填する工程と、砥粒と金属粉及び結合剤を成形型内で燒結する工程を経てチップを成形し、該チップを基板の外周に接合することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記シートを燒結温度よりも低い融点を有する材料で構成し、燒結によって該シートを焼失させることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、駆動源と、請求項１〜３記載のカッター又は請求項４又は５記載の製造方法によって製造された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】
【００１７】
請求項１〜３記載の発明によれば、砥粒層をチップの径方向及び厚さ方向に連続して配置したため、各チップには砥粒が所定の位置に整然と均一に分散し、又、切断作業によってチップの外周面及び両側面が磨耗しても、チップの外周面及び両側面には同じように配置された新しい砥粒が現れるため、カッターには初期の切れ味が維持される。又、各チップには砥粒が均一に分散するため、これらの砥粒の結合強度が高められて脱落が防がれ、これによってカッターの長寿命化が図られる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、シートの表面に予め砥粒を接着しておき、このシートを成形型内に配置するようにしたため、その配置の仕方によって砥粒をチップ内で或る程度自由に配置することができ、これによって砥粒層をチップの径方向及び厚さ方向に連続して配置することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、焼結時にシートが焼失することによって、該シートの表面に接着されていた砥粒が強固に結合され、その脱落が防がれてカッターの長寿命化が図られる。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、切断機において、初期の切れ味を維持しつつ、カッターの長寿命化を図ることができ、切断作業を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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動式のものであって、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
而して、以上の構成を有する切断機１０を用いて石材等の被切断材Ｗを切断するには、図示のようにベース１５の底面を被切断材Ｗ上に載置し、スイッチ１４をＯＮしてモータを起動し、該モータによってカッター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を被切断材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、被切断材Ｗは、回転するカッター１によって切断される。
【００２６】
次に、本発明に係る前記カッター１の構成を図２及び図３に基づいて説明する。
【００２７】
図２は本発明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（ａ）はチップの平面図、図４（ｂ）は同チップの正面図である。
【００２８】
本実施の形態に係るカッター１は、鋼板から成る円板状の基板２の外周部に複数（図示例では１２）の扇形のチップ３を接合して構成されている。ここで、図３に示すように、各チップ３の厚みｔ１は、基板２の厚みｔ２よりも大きく設定されている（ｔ１＞ｔ２）。これは、チップ３と被切断材Ｗとの接触が積極的に行われることによって基板２の被切断材Ｗとの接触抵抗を減らし、当該カッター１の発熱による変形や切断速度の低下を防ぐためである。
【００２９】
又、基板２の外周部の隣接するチップ３の間には、切断時の切粉の排出効率を高めるための溝２ａが形成されている。尚、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円孔状の取付孔２ｂが形成されている。
【００３０】
而して、カッター１による被切断材Ｗの切断においては、各チップ３の角部３ａが被切断材Ｗに断続的且つ衝撃的に接触することによって該被切断材Ｗの切断が行われるため、この角部３ａには高い耐磨耗性と耐熱性及び耐衝撃性が要求される。又、切断に際しては各チップ３の外周面と両側面も被切断材Ｗと接触するため、これらに対しても高い耐磨耗性と耐熱性及び耐衝撃性が要求され、これらの要求を満足させるには各チップ３内に砥粒を均一に分散させる必要がある。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、図４に示すように、各チップ３において砥粒を含む砥粒層４を径方向及び厚さ方向に連続して配置した。具体的には、径方向に放射状に延びる円筒状の
５つの砥粒層４をチップ３の周方向に適当な間隔で配置するとともに、これらの砥粒層４をチップ３の両側面に露出させた。
【００３２】
このように各チップ３に砥粒層４を径方向及び厚さ方向に連続して配置して成るカッター１の製造方法を図５及び図６を参照しながら以下に説明する。尚、図５（ａ）は外表面に砥粒を接着して成るシートの平面図、図５（ｂ）は同シートの正面図、図６は本発明に係るカッターの製造方法を示す工程図である。
【００３３】
カッター１の製造に際しては、図６に示すチップ成形工程１〜４を経て図４に示すチップ３が成形される。
【００３４】
即ち、融点が焼結温度（８５０〜８７０℃）よりも低い１５０〜３００℃のプラスチックのシート５を図５に示すように円筒状に丸め、その外表面に接着剤を塗布し、ダイヤモンド等の多数の砥粒６をシート５の外表面に接着する（チップ成形工程１）。
【００３５】
次に、外表面に砥粒６が接着された複数のシート５を不図示の成形型内に放射状に且つ周方向に適当な間隔を設けて配置し（チップ成形工程２）、その成形型内にＷ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ等の金属粉と結合剤（ボンド）を流し込んで充填する（チップ成形工程３）。そして、シート５に接着された砥粒６と金属粉及び結合剤を成形型内で８５０〜８７０℃の温度で加圧燒結することによってこれらを一体化し（チップ成形工程４）、図４に示すようなチップ３を成形する。この焼結においては、シート５の融点は１５０〜３００℃と焼結温度８５０〜８７０℃よりも低いため、このシート５は焼結によって焼失し、このシート５の外表面に接着されていた砥粒６は金属粉と結合剤から成るボンドに強固に結合される。従って、チップ３においては、成形型内に当初シート５が配置されていた位置に砥粒層４が図４に示すように形成される。
【００３６】
以上の工程を経て複数のチップ３が成形されると、これらのチップ３を基板２の外周に等角度ピッチ（本実施の形態では１２のチップ３を３０°ピッチ）で接合することによって、図２及び図３に示すようなカッター１が得られる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係るカッター１においては、砥粒層４をチップ３の径方向及び厚さ方向に連続して配置したため、各チップ３には砥粒６が所定の位置に整然と均一に分散し、又、切断作業によってチップ３の外周面及び両側面が磨耗しても、チップ３の外周面及び両側面には同じように配置された新しい砥粒６が現れるため、カッター１には初期の切れ味が維持される。具体的には、切削によって各チップ３の外周面が磨耗しても、この外周面には円筒状の砥粒層４が常に露出し（図４（ａ）参照）、又、チップ３の両側面が磨耗しても、これらの両側面には縞状の砥粒層４が常に露出するため、カッター１には初期の切れ味が維持される。尚、チップ３の両側面においては、初期状態では該チップ３の側面に対して曲率を有する砥粒層４が当接することによって５本の縞が現れるが（図４（ｂ）参照）、側面の磨耗が進行すると、円筒状の各砥粒層４が２つに分断される結果、各側面には倍の１０本の縞が現れる。この場合、チップ３の各側面における砥粒層４の面積比率は初期状態よりも増加するため、カッター１の切れ味と磨耗特性が低下することがない。
【００３８】
又、各チップ３には砥粒６が均一に分散するため、これらの砥粒６の結合強度が高められて脱落が防がれ、これによってカッター１の長寿命化が図られる。
【００３９】
更に、本発明に係る製造方法によれば、シート５の表面に予め砥粒６を接着しておき、このシート５を成形型内に配置するようにしたため、その配置の仕方によって砥粒６をチップ内で或る程度自由に配置することができ、これによって砥粒層４をチップ３の径方向及び厚さ方向に連続して配置することができる。例えば、図７に示すように、チップ３内に波形の１層の砥粒層４を周方向に配置し、或いは図８に示すように、チップ３内に波形の２層の砥粒層４を周方向に配置することも可能である。又、図９に示すように、図４に示した円筒状の砥粒層４を９０°傾け、円筒状の砥粒層４がチップ３を幅方向に貫通するよう構成することもできる。尚、図７〜図９において、（ａ）はチップの平面図、（ｂ）は同チップの正面図である。
【００４０】
而して、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、初期の切れ味を維持しつつ、カッター１の長寿命化を図ることができ、切断作業を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る切断機の正面図である。
【図２】本発明に係るカッターの正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係るカッターのチップの平面図である。
【図５】（ａ）は外表面に砥粒を接着して成るシートの平面図、（ｂ）は同シートの正面図である。
【図６】本発明に係るカッターの製造方法を示す工程図である。
【図７】(ａ)は別形態に係るチップの平面図、（ｂ）は同チップの正面図である。
【図８】(ａ)は別形態に係るチップの平面図、（ｂ）は同チップの正面図である。
【図９】(ａ)は別形態に係るチップの平面図、（ｂ）は同チップの正面図である。
【図１０】従来のカッターの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      カッター
２      基板
２ａ    基板の溝
２ｂ    基板の取付孔
３      チップ
３ａ    チップの角部
４      砥粒層
５      シート
６      砥粒
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      被切断材
【図１】
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【図２】
2008110433.tif 000004
【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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