(57)【要約】【課題】ダイヤモンド粒子が均一に分布した切削セグメントを有する切削鋸を開示する。【解決手段】ダイヤモンド−金属粉末の混合物を用意する段階と、成形ダイ１１１、１１２の下部に切削鋸の円板形鋼製本体１３１を位置させて支持する段階と、成形パターン１０３内に所定量の前記ダイヤモンド−金属粉末の混合物を投入して所定の形状の切削セグメントに成形する段階と、成形パターン１０３内で成形されるダイヤモンド−金属粉末の混合物を加熱してその中の金属粉末を焼結させる段階と、前記の加熱により、円板形鋼製本体１３１の周辺部に切削セグメントを接合させる段階とを備える。【選択図】　　図６
2004001220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さの円板形鋼製本体の周辺部にダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物で形成された所定の形状の複数個の切削セグメントが一定の間隔で接合された切削鋸において、前記切削セグメントは、所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって予め形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子との混合物を所定の形状に成形し、焼結することによって形成されることを特徴とする切削鋸。
【請求項２】
ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物で形成されて切削鋸用として使用される切削セグメントにおいて、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物が、所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって予め形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子との混合物であることを特徴とする切削セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は切削鋸および切削セグメントに関し、具体的には、石材、金属、コンクリート、アスファルト、煉瓦、土管等の切削に使用される高速切削鋸およびその切削鋸に使用される切削セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、建築や土木工事等の現場において、石材、金属、コンクリート、アスファルト、煉瓦、土管等を切削するための切削工具として円板形状の切削鋸が用いれている。通常、このような切削鋸は、炭素工具鋼や低炭素工具鋼等のような高速工具鋼からなる所定の厚さの円板形鋼製本体と、ダイヤモンド粒子と特定成分の金属粉末とを混合し、その混合物を所定の形状に成形し、同時に高温で焼結することによって形成される、ダイヤモンドと金属粉末の混合物からなる複数個の切削セグメントを有する。切削セグメントは、円板形鋼製本体の周辺部に一定の間隔で溶接することで作製される。
【０００３】
従来、前述のような切削鋸の製造方法は、図１に概略的に示したように、主要製造段階として、所定の大きさのダイヤモンド粒子と所定の大きさ及び成分の金属粉末とを混合してダイヤモンド−金属粉末の混合物を用意する段階と、成形機の成形パターン内で加圧パンチ手段を用いてダイヤモンド−金属粉末の混合物を加圧して所定の形状の切削セグメントに成形する段階と、このように成形された切削セグメントを別途の焼結炉により焼結させる段階と、このように焼結された切削セグメントを別途の溶接装置により円板形鋼製本体の周辺部に一定間隔で溶接する段階とを含んでいる。これらの段階は各々別途の場所で独立に行われる。
【０００４】
また、従来の切削鋸の製造方法は、焼結された切削セグメントらを円板形鋼製本体の周辺部に溶接する前に、その成形時に周辺エッジに不所望に形成されたバリ等を除去するためのバレル研磨段階と、焼結された切削セグメントの内側曲面をそれらが溶接される円板形鋼製本体の外側の曲面と一致させるための丸み付け研削段階とをさらに含む。
【０００５】
また、切削セグメントを円板形鋼製本体の周辺部に一定の間隔で溶接して切削鋸を製造完了した後には、必要に応じて切削セグメントの表面をドレッシングする段階と、このように完成された切削鋸の表面に塗装したり、印を付ける段階とがさらに行われることもある。
【０００６】
前述した従来の製造方法による切削鋸の製造は、通常、前述した製造段階別に、各々分離された場所に独立して設置された成形機、焼結炉、バレル研磨機、丸み付け研削機、溶接機等を用いて行われる。
【０００７】
図２は従来の切削鋸製造装置における切削セグメントを成形するための代表的な成形機を概略的に示したものである。一般的に、この成形機は上下方向に往復移動が可能な複数個のパンチ１２からなる上部パンチ組立体１１を有する上部プレスと、上下方向に往復移動が可能な複数個のパンチ１４からなる下部パンチ組立体１３を有する下部プレスと、これら上下部プレスのパンチの断面形状と対応する断面形状の成形パターン１５を有するダイ組立体１８とを備えている。ダイ組立体１８の上部平面に左右に一つずつ配置された成形材料充填フィーダー１６は、油圧シリンダ１７により水平方向に往復移動可能である。成形材料充填フィーダー１６は別途の粉末材料供給源（図示せず）に連結されている。
【０００８】
従来の製造装置において、前述した成形機の他に、焼結炉、バレル研磨機、丸み付け研削機、溶接機等は各々別途の位置で独立に作業するようにされたものである。これらは、本発明の分野で通常入手可能なものなので、それに対する図示及び詳細な説明は省略する。
【０００９】
前述した従来の製造方法及び製造装置を用いた切削鋸の製造において、まず、所定の大きさのダイヤモンド粒子と所定の大きさ及び成分の金属粉末とを混合してダイヤモンド−金属粉末の混合物を用意する。次に、ダイ組立体１８の上部平面を水平方向に往復移動する成形材料充填フィーダー１６により成形機のダイ組立体１８の成形パターン１５内にダイヤモンド−金属粉末の混合物を充填し、上部パンチ組立体１１を下向きに移動させ、上下方向に往復移動が可能な複数個のパンチ１２によって成形パターン１５内にダイヤモンド−金属粉末の混合物を押圧して所定の形状の切削セグメントを成形する。このとき、下部プレスの下部パンチ組立体１３の上下方向に往復移動が可能な複数個のパンチ１４は所望の位置で停止のままで保持される。
【００１０】
上部パンチ組立体１１を成形パターン１５から離して上向きに移動させ、下部パンチ組立体１３を所定の距離だけ上向きに移動させることで、成形された切削セグメントは、下部パンチ組立体のパンチ１４の上方への移動によって成形パターン１５の外に吐き出される。このように成形され、吐き出された切削セグメントを成形機から焼結位置に移動させ、別途の焼結炉（図示せず）内に投入して、所定の時間の間、所定の温度で焼結させる。このように焼結された切削セグメントを再度溶接位置に移動させ、別途の溶接装置（図示せず）を用いて予め用意した円板形鋼製本体の周辺部に一定の間隔で溶接する。
【００１１】
ところで、焼結された切削セグメントを円板形鋼製本体の周辺部に溶接する前に、その成形時に切削セグメントの周辺エッジに不所望に形成されたバリ等を除去するために別途の位置でバレル研磨を行い、焼結された切削セグメントの内側曲面をそれらが溶接される円板形鋼製本体の外側の曲面と一致させるために、別途の位置で丸み付け研削を行うことが必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の切削鋸の製造方法は、前述したように、ダイヤモンド−金属粉末の混合物を加圧して所定の形状の切削セグメントに成形する段階と、このように成形された切削セグメントを焼結させる段階と、このように焼結された切削セグメントを円板形鋼製本体の周辺部に溶接する段階とが、各々別途の位置で独立に行われる。又、焼結された切削セグメントを円板形鋼製本体の周辺部に溶接する前に、その成形時に切削セグメントの周辺エッジに形成されたバリ等を除去する為のバレル研磨段階と、焼結された切削セグメントの内側曲面を円板形鋼製本体の外側の曲面と一致させるための丸み付け研削段階とを別の場所で独立に行わねばならない。よって、従来の製造方法によれば、製造段階ごとの半製品または中間製品を別途の位置に移動させて別途の装置、器具により引き続いて加工を行わねばならないので、製造時間が長く、材料、エネルギ、人力等を多量に要するという問題がある。
【００１３】
そして、従来の製造装置は各製造段階別に別途の位置に設けられた別途の装置、器具を用いねばならないため、このような装置、器具の設置のための広い空間が必要であり、各装置、器具の設置位置に半製品または中間製品を移動させねばならない不便さがあり、材料、エネルギ、人力等を多量に要するという問題がある。
【００１４】
図３は前述した製造方法により製造された従来の切削鋸における切削セグメントの構造の一部を示す断面図で、図４はそのような切削鋸を用いた切削作業時に切削セグメントの表面が磨耗された状態の一例を示す図と、一部拡大断面図である。
【００１５】
従来の切削鋸は、前述の説明から分かるように、所定の大きさのダイヤモンド粒子と所定の大きさ及び成分の金属粉末とを混合してダイヤモンド−金属粉末の混合物を作った後、このダイヤモンド−金属粉末の混合物を成形パターン内で加圧して所定の形状の切削セグメントに成形し、さらにこの成形された切削セグメントを焼結炉で焼結後、焼結された切削セグメントを円板形鋼製本体の周辺部に溶接することで完成される。
【００１６】
ここで、切削鋸の使用時に、通常、高速回転する切削鋸の周辺部に接合された複数の切削セグメントが切削対象物と接触しながら、主に切削セグメントの中に含有されているダイヤモンド粒子の強力な切削力により切削対象物は切削される。このような切削鋸の切削効率の向上及びその寿命延長のためには、ダイヤモンド−金属粉末の混合物からなる切削セグメント中にダイヤモンド粒子を均一に分布させることが望ましい。又、切削鋸の長時間使用により、切削対象物と接する切削セグメントの表面が漸次磨耗し、その結果、切削セグメントに含有されているダイヤモンド粒子が外に露出する。このように露出したダイヤモンド粒子が、できるだけ長時間切削セグメントから脱離しないように保持することが望ましい。
【００１７】
しかし、従来の切削鋸においては、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合時にダイヤモンド粒子を所望の通り均一に分布させることは困難である。その結果、後続工程において、成形、焼結された切削セグメント内のダイヤモンド粒子の分布が不均一になるという問題がある。又、切削鋸の長時間使用による切削セグメントの磨耗により、露出したダイヤモンド粒子が切削セグメントから脱離しやすいという問題がある。
【００１８】
図３に示すように、従来の切削鋸２０は、円板形状の鋼製本体２１の周辺部に一定の間隔で溶接された切削セグメント２２のダイヤモンドと金属粉末の混合物からなる焼結体内のダイヤモンド粒子２３と金属粉末２４の分布状態が不均一である。よって、長時間使用後には、切削セグメント２２の表面の磨耗状態が不均一になり、切削効率が低下し、切削鋸の寿命を短縮することになる。
【００１９】
また、図４から分かるように、長時間使用後にはダイヤモンドより相対的に硬度の低い金属粉末焼結体２４がダイヤモンドより速く磨耗することにより、ダイヤモンド粒子２３が切削セグメント２２の表面から外に露出する。しかし、従来の切削鋸において、このように露出したダイヤモンド粒子２３は、切削セグメント内の金属粉末焼結体２４との結合力が強くないため、切削作業時の切削対象物との急速な接触による衝撃により、切削セグメント２２の表面から脱離しやすい傾向がある。
【００２０】
勿論、図４から分かるように、矢印の方向に回転する切削セグメント２２の表面に露出したダイヤモンド粒子２３の前方よりも後方で金属粉末焼結体の磨耗がより遅く進行するため、ダイヤモンド粒子２３の後方にはその前方よりも僅かに厚い金属粉末焼結体の残留層２５が形成され、この残留層によって、ある程度ダイヤモンド粒子２３が支持される。それにもかかわらず、本発明者は、ダイヤモンド粒子が切削セグメントの表面から、その大きさの約１／１０〜１／３だけ露出した時にダイヤモンド粒子が脱離する現象を発見した。よって、切削効率が低下し、切削鋸の寿命を短縮することになる。
【００２１】
本発明の目的は、切削セグメントを構成しているダイヤモンド−金属粉末の混合物の焼結体内にダイヤモンド粒子が均一に分布した切削鋸を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、切削鋸の長時間使用時に切削セグメントの磨耗により露出するダイヤモンド粒子が切削セグメントから脱離しにくい切削鋸を提供することにある。
【００２３】
本発明のまた他の目的は、ダイヤモンド−金属粉末の混合物の焼結体内にダイヤモンド粒子が均一に分布した切削鋸用切削セグメントを提供することにある。
【００２４】
本発明のまた他の目的は、切削鋸の長時間使用時に磨耗により露出するダイヤモンド粒子が脱離しにくい切削鋸用切削セグメントを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、所定の厚さの円板形鋼製本体の周辺部に、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物を所定の形状に成形し、焼結することによって形成された複数個の切削セグメントが一定の間隔で接合された切削鋸において、前記切削セグメントが所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって予め形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子との混合物からなる切削鋸を提供する。
【００２６】
また、本発明は、所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子との混合物を所定の形状に成形し、焼結して形成される切削セグメントを提供する。
【００２７】
また、本発明は、所定の厚さの円板形鋼製本体の周辺部にダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物で形成された複数個の切削セグメントが一定の間隔で接合された切削鋸の製造方法において、所定の大きさのダイヤモンド粒子と所定の大きさ及び成分の金属粉末とを混合してダイヤモンド−金属粉末の混合物を用意する段階と；上下方向に往復移動が可能な少くとも一つの上部パンチと、この上部パンチに対応する断面形状の少くとも一つの成形パターンを有する下部ダイ組立体とからなる成形機の下部に切削鋸の円板形鋼製本体を位置させて支持する段階と；前記成形機の成形パターン内に所定量の前記ダイヤモンド−金属粉末の混合物を投入し、その混合物を成形パターン内に押圧することによって所定の形状の切削セグメントに成形する段階と；前記成形パターン内で成形されるダイヤモンド−金属粉末の混合物を加熱して、前記切削セグメントのダイヤモンド−金属粉末の混合物中の金属粉末を焼結させる段階と；前記加熱により、前記下部ダイ組立体の成形パターンの下部に位置させた前記円板形鋼製本体の周辺部に切削セグメントを接合する段階とを備える切削鋸の製造方法を提供する。
【００２８】
また、本発明は、前記成形機の前記成形パターン内に投入された前記ダイヤモンド−金属粉末の混合物を押圧して切削セグメントに成形する段階と、前記ダイヤモンド−金属粉末の混合物を加熱して前記切削セグメントのダイヤモンド−金属粉末の混合物中の金属粉末を焼結させる段階と、前記加熱により、前記円板形鋼製本体の所定の周辺部に切削セグメントを接合する段階とが同時に行われる切削鋸の製造方法を提供する。
【００２９】
また、本発明は、円板形鋼製本体を所定の角度ずつ段階的に回転させて、その本体の周辺部の全体に渡って複数個の切削セグメントを順次接合する段階をさらに備える切削鋸の製造方法を提供する。
【００３０】
また、本発明の切削鋸の製造方法の適用において、前記ダイヤモンド−金属粉末の混合物は、所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって予め形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子とからなることが望ましい。
【００３１】
また、本発明の他の特徴によれば、所定の厚さの円板形鋼製本体の周辺部にダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物で形成された複数個の切削セグメントが一定の間隔で接合された切削鋸の製造装置において、上下方向に往復移動が可能な少くとも一つの上部パンチと；前記上部パンチに対応する断面形状の成形パターンであって、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物を投入してその混合物を所定の形状に成形するための少くとも一つの成形パターンを有する下部ダイ組立体と；前記下部ダイ組立体の成形パターンの下部に前記円板形鋼製本体の所定の周辺部を位置させて円板形鋼製本体を支持するための支持装置とを備える切削鋸の製造装置を提供する。
【００３２】
また、本発明の好適実施例によれば、前記下部ダイ組立体の成形パターン内に投入されたダイヤモンド−金属粉末の混合物を加熱するための加熱手段をさらに備える製造装置を提供する。望ましくは、この加熱手段は電気的な加熱手段であり、より望ましくは、この加熱手段は前記下部ダイ組立体の前記成形パターンの外側に設置された誘導加熱コイルからなる。
【００３３】
また、本発明は、前記下部ダイ組立体の成形パターンの下部に位置する前記円板形鋼製本体の左右両側面又は何れか一方の側面と接するように、前記下部ダイ組立体の成形パターンの下部に配置される少なくとも一つの冷却又は放熱手段をさらに備える製造装置を提供する。
【００３４】
また、本発明は、円板形鋼製本体の周辺部全体に渡って複数個の切削セグメントを順次接合するように円板形鋼製本体を所定の角度ずつ段階的に回転させるための回転手段をさらに備える製造装置を提供する。
【００３５】
本発明の製造装置を用いた切削鋸の製造において、前記ダイヤモンド−金属粉末の混合物は、所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって予め形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子とからなることが望ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適実施例を詳細に説明する。
【００３７】
図５は本発明による切削鋸の製造方法を概略的に示したブロック図である。同図を参照して、本発明の製造方法は、まず、所定の大きさのダイヤモンド粒子と所定の大きさ及び成分の金属粉末とを混合してダイヤモンド−金属粉末の混合物を用意する。このとき、ダイヤモンド粒子と金属粉末は、通常の計量手段を用いて必要量だけ計量し、通常の混合手段を用いて必要に応じて多様な混合比を持つように混合させる。
【００３８】
上下方向に往復移動が可能な上部パンチと、上部パンチに対応する断面形状の成形パターンであって、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物を投入して成形するための少なくとも一つの成形パターンを有する下部ダイ組立体とからなる成形機の下に切削鋸の円板形鋼製本体を位置させて支持する。前述のように用意したダイヤモンド−金属粉末の混合物の所定量を成形機の成形パターン内に投入し、上部パンチで押圧して、所定の形状、すなわち切削セグメントの形状に成形する。上部パンチの断面形状と成形パターンの断面形状は成形されるべき切削セグメントの断面形状と一致する。前述のように、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物を成形パターン内に投入する前に、予め下部ダイ組立体の成形パターンの下部に円板形鋼製本体を位置させて固定すれば、成形パターンの下部には従来の下部プレスの下部パンチの代わりに円板形鋼製本体の周辺部の一部が収まることになる。
【００３９】
本発明の好適実施例によれば、成形機の成形パターン内でダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物を上部パンチで押圧して所定の形状の切削セグメントに成形する時に、そのダイヤモンド−金属粉末の混合物を適当な加熱手段で加熱してその混合物中の金属粉末を焼結させると同時に、前述のように、成形パターンの下部に予め位置させた円板形鋼製本体の周辺部に切削セグメントを接合する。従って、本発明では、このような成形、焼結及び接合作業が同時に行われるため、工程短縮化を図ることができ、従来のようなバレル研磨または丸み付け研削工程は行う必要がない。
【００４０】
加熱手段としては、本発明の製造装置と関連して後述するように、望ましくは電気的な加熱手段が用いられ、より望ましくは成形パターン内のダイヤモンド−金属粉末の混合物を誘導加熱するように下部ダイ組立体の成形パターンの外側に設置された電気コイルが用いられる。この電気コイルには、加熱中、成形機の外側に設置された別途の電力供給源から所定の交流電圧が印加される。印加される電圧は、例えば１００ｋＨｚ〜３５０ｋＨｚの交流電圧５ｋＶ〜３０ｋＶが供給されるが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。
【００４１】
電気的な加熱手段の他の例としては、ダイヤモンド−金属粉末の混合物を押圧して切削セグメントに成形する時、成形機の上部パンチを介して下部ダイ組立体の成形パターン内のダイヤモンド−金属粉末の混合物に直流電圧を印加する電源を用いることもできる。直流電源を用いる場合、例えば３ｋＡ〜２０ｋＡの電流で５Ｖ〜３０Ｖの電圧が印加されるが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。このような交流又は直流電圧の適用時間は例えば５〜３０秒程度であるが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。
【００４２】
前述のように、電気的な加熱を行うと、成形パターン内のダイヤモンド−金属粉末の混合物の温度が６００〜１２００℃に達することで、金属粉末が焼結され、下部ダイ組立体の成形パターンの下部に予め位置させた円板形鋼製本体の周辺部に切削セグメントが接合されることになる。このとき、電気コイルを用いる場合、そのコイルに相当の熱が伝達される。切削セグメントが接合される円板形鋼製本体にも高温の熱が伝達される。その高温の熱のためにコイルが熱変形し、円板形鋼製本体が熱変形したり、焼鈍されて、ねじれや強度の低下等の欠点を招くことになる。このような熱変形または焼鈍を防止するために、コイルと円板形鋼製本体を冷却するのが好ましく、望ましくは、中空の長方形からなる電気コイル内に冷却水を供給してコイルを冷却し、成形パターンの下部に位置する円板形鋼製本体の左右両側面または少なくとも一方の側面と接するように、冷却又は放熱手段を配置する。
【００４３】
前述のように、成形パターン内に投入されたダイヤモンド−金属粉末の混合物を切削セグメントの形状に成形して焼結し、下部ダイ組立体の下部に予め位置させた円板形鋼製本体の周辺部に切削セグメントを接合し後、円板形鋼製本体を所定の角度だけ回転させ、その周辺部の次の位置に前述した方法により他の切削セグメントを接合する。このような作業を繰り返すことで、円板形鋼製本体の周辺部全体に渡って複数個の切削セグメントを順次接合させて切削鋸を完成することができる。
【００４４】
本発明の切削鋸の製造方法の適用において、ダイヤモンド−金属粉末の混合物は所定の大きさ及び成分の金属粉末と、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって予め形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子とからなる。
【００４５】
ダイヤモンド−金属粉末の粒子は、例えば各々１μｍ〜８０００μｍの粒度を持つダイヤモンド粒子を核として、その回りに０．５μｍ〜２００μｍの粒度を持つ金属粉末をコーティングすることによって形成されるが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。
【００４６】
ダイヤモンド−金属粉末の粒子を製造するには、例えば密閉された筒状のチャンバー（図示せず）内に所定の大きさのダイヤモンド粒子を投入し、チャンバー底部の空気注入口から空気を高速でチャンバー内に注入すれば、ダイヤモンド粒子がチャンバー内で浮遊する。このとき、チャンバーの上部に設置されたノズルを通して所定の大きさ及び成分の金属粉末と添加剤を高速でチャンバー内に噴射すると、浮遊しているダイヤモンド粒子の回りに金属粉末が均一にコーティングされる。そうすれば、ほぼ均一な大きさのダイヤモンド−金属粉末の粒子が得られ、必要に応じてダイヤモンド−金属粉末の粒子を所定のメッシュの篩にかけると、より均一な大きさのダイヤモンド−金属粉末の粒子が得られる。
【００４７】
前記のように、所定の大きさのダイヤモンド粒子の回りに所定の大きさ及び成分の金属粉末をコーティングすることによって形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子は、焼結後、通常のダイヤモンド−金属粉末の混合物の焼結体より高硬度を持つ。例えば、ダイヤモンド−金属粉末の粒子は、焼結後、ロックウェル硬度でＨＲＣ　１〜６０の硬度を持つ。ダイヤモンド−金属粉末の粒子と金属粉末との混合物を所定の形状に成形し、焼結することによって形成された切削セグメントは、全体的にＨＲＣ　１〜６０のロックウェル硬度を持つことになる。
【００４８】
図６は本発明の好適実施例による切削鋸の製造装置の主要構造を示す概略図であり、一部断面を示す。本発明と関連して当業界で通常使用されている部分および付属品は図示を省略したが、その部分および付属品が本発明の装置の一部に含まれることは勿論である。
【００４９】
図６に示すように、本発明の製造装置は、少なくとも一つのパンチ１０２を有する上部パンチ組立体１０１と、上部パンチ１０２に対応する断面形状の成形パターンであって、ダイヤモンド粒子と金属粉末の混合物を投入して所定の形状に成形するための少くとも一つの成形パターン１０３を有する下部ダイ組立体１０４とを備える。下部ダイ組立体１０４の下方には、その成形パターンの下部に円板形鋼製本体１３１を位置させ、成形作業時に円板形鋼製本体の周辺部に一つの切削セグメントを接合後、円板形鋼製本体を所定の角度だけ回転させるための円板形鋼製本体支持装置１４１が配置される。図示されていないが、下部ダイ組立体１０４の左右両側の下方には必要に応じて下部ダイ組立体を支持し、下部ダイ組立体の全体の高さを調節する手段が配置される。
【００５０】
図示した例では上部パンチ１０２と成形パターン１０３を一つずつ有するが、これらを複数有することもできるということは当業者には自明である。又、図示しないが、上部パンチ組立体１０１はそれを上下方向に往復移動させるプレスに連結されている。
【００５１】
上部パンチ組立体１０１は、成形作業時にその上部に連結されたプレスにより上下方向に往復移動することが可能であり、それによりパンチ１０２が成形パターン１０３内に進入したり、成形パターン１０３から出ることができる。
【００５２】
下部ダイ組立体１０４は左側ダイ組立体１０５と右側ダイ組立体１０６を有しており、これら左右両側のダイ組立体１０５、１０６は各々その外側端部に連結された油圧シリンダ１０７、１０８により水平方向に所定の距離だけ往復移動が可能である。このような往復移動は、左右両側のダイ組立体１０５、１０６の下部に設置された直線運動ガイド１０９により水平方向に直線状に行われる。左右両側のダイ組立体１０５、１０６の各々の内側には左右両側の成形ダイ１１１、１１２が着脱可能に装着されている。これら左右両側の成形ダイは互いに密着するように移動する時、成形パターン１０３を形成するように、左右両側の成形ダイ１１１、１１２の内側面には凹部が形成される。これに関しては図７と図８を参照してより詳細に説明する。
【００５３】
左右両側の成形ダイ１１１、１１２はボルト１１３のような通常の締結手段により左右両側のダイ組立体１０５、１０６の内側に着脱可能に装着されている。成形作業時に成形パターン１０３内のダイヤモンド−金属粉末の混合物を加熱する加熱手段である電気コイル１１４が左右両側の成形ダイ１１１、１１２を貫通するように設置されている。電気コイル１１４は銅製の中空の長方形状であって、その中空の内部には成形作業時に冷却水が供給される。この電気コイルの両端部は別途の交流電力供給源（図示せず）に接続される。この交流電力供給源は通常の高周波、中周波又は低周波インバーター等のように一般的に入手可能なものである。図示例では一つの電気コイル１１４が一つの成形パターン１０３を囲むように配置されているが、成形パターンを複数個にする場合には各成形パターンごとに電気コイル１１４と同一または類似の電気コイルを配置できることは勿論である。
【００５４】
左右両側の成形ダイ１１１、１１２の直下には冷却又は放熱手段として左右両側の冷却ブロック１１５、１１６が設置されている。これら冷却ブロックには別途の冷却水供給源（図示せず）より冷却水を供給するために、可撓性のパイプ１１７が連結されている。左右両側の冷却ブロック１１５、１１６は必要に応じて何れかを省略することもできる。また、図示例では二つの冷却ブロックが一つの円板形鋼製本体の左右両側面と接するように配置されているが、成形パターンを複数個にして複数個の円板形鋼製本体を成形ダイの下部に配置する場合には複数個の円板形鋼製本体間に冷却ブロック１１５、１１６と同一または類似の構造の冷却ブロックを追加配置できる。
【００５５】
左右両側のダイ組立体１０５、１０６の上部に配置されているのは左右両側の充填フィーダー１１８、１１９であり、これらフィーダーは各々の外側に設置された油圧シリンダ１２０、１２１により水平方向に往復移動可能である。成形作業時にその上部の導管１２２、１２３を通じて別途の成形材料供給源（図示せず）よりダイヤモンド粒子、金属粉末又はそれらの混合物を供給される。
【００５６】
下部ダイ組立体１０４の下方に配置された円板形鋼製本体支持装置１４１は、左右両側の支持ブロック１４２、１４３と、円板形鋼製本体１３１の着脱時に左側支持ブロック１４２を水平方向に往復移動させる油圧シリンダ１４４と、円板形鋼製本体１３１の中心孔に差し込まれてベアリング１４５により回転可能に支持する軸１４６と、この軸１４６を一定の角度ずつ段階的に回転させるステップモータ１４７とを備える。図示例では一つの円板形鋼製本体を左右両側の支持ブロック１４２、１４３で支持するものとなっているが、成形パターンを複数個有する場合には、成形ダイの下部に成形パターン数に対応して配置された複数個の円板形鋼製本体を支持装置によって成形パターンと同じ間隔で支持するように、左右両側の支持ブロックと中間の支持ブロックまたはスペーサを、鋼製本体の間にサンドイッチ式に配置する。
【００５７】
図７は左右両側の成形ダイ１１１、１１２と、その直下に設置された左右両側の冷却ブロック１１５、１１６とを詳細に示す一部拡大断面図である。
【００５８】
図７に示すように、左右両側の成形ダイ１１１、１１２は前述のように、通常のボルト１１３等の締結手段により左右両側のダイ組立体１０５、１０６の内側に各々着脱可能に装着される。これら左右両側の成形ダイ１１１、１１２は、その修理時に容易に分離可能であったり、切削鋸の種類別に大きさが違う切削セグメントを成形する場合、容易に他のサイズの成形ダイに交換可能である。
【００５９】
前述のように、左右両側の成形ダイ１１１、１１２の各々の内側には、これら成形ダイが互いに密着するように移動する時に成形パターン１０３を形成するように凹部が形成されている。又、成形作業時に成形パターン１０３内のダイヤモンド−金属粉末の混合物を加熱する加熱手段である電気コイル１１４が左右両側の成形ダイ１１１、１１２を貫通するように設置されている。
【００６０】
左右両側の成形ダイ１１１、１１２の直下には、前述のように、左右両側の冷却ブロック１１５、１１６が設置されるが、これら冷却ブロックには別途の冷却水供給源より冷却水を供給するために、可撓性のパイプ１１７が連結されている。これら冷却ブロック１１５、１１６は熱伝導率の良い銅製であることが望ましく、熱伝導率に優れた他の金属又は合金で冷却ブロックを製造することもできる。冷却ブロック１１５、１１６の内側面は、成形作業時に円板形鋼製本体１３１の外側面と密着するようになるので、円板形鋼製本体を動かないように固定すると同時に、成形パターンから円板形鋼製本体に伝達される高熱を冷却する。冷却ブロック１１５、１１６は、修理又は交換時に必要に応じてダイ組立体から容易に分離することができるようにボルト１２５によりダイ組立体に装着される。
【００６１】
図８から分かるように、電気コイル１１４は、左右両側の成形ダイ１１１、１１２の凹部１２６、１２７により形成される成形パターン１０３の周囲に隣接して配置されるように、左右両側の成形ダイ１１１、１１２の本体を貫通するように設置される。電気コイルが成形ダイを貫通する部位は点線で表されている。勿論、このような電気コイル１１４が成形ダイを貫通するように設置する時に、通常の絶縁手段（図示せず）を用いて左右両側の成形ダイ１１１、１１２と絶縁される。
【００６２】
図９に概略的に示すように、電気コイル１１４は切削鋸の円板形鋼製本体１３１の周辺部に接合される一つの切削セグメント１３２の外表面を囲むように配置されることで、電圧印加時に切削セグメント１３２を形成するダイヤモンド−金属粉末の混合物中の金属粉末を誘導加熱することになる。切削セグメント１３２を囲んでいるコイルの折曲部をリング形状に突出させることで、現在成形中の切削セグメント１３２の前に位置する、既に成形されて円板形鋼製本体１３１の周辺部に接合された切削セグメント１３３との接触を防止しうる。
【００６３】
次に、本発明の製造装置を用いて切削鋸を製造する方法を説明する。本発明の製造装置は全段階が自動に行われるようにプログラミングされている。勿論、半自動または手動作業も可能である。
【００６４】
まず、所定の大きさのダイヤモンド粒子と所定の大きさ及び成分の金属粉末とを混合してダイヤモンド−金属粉末の混合物を用意し、その混合物を成形材料供給源（図示せず）に充填して充填フィーダー１１８、１１９に供給する。このように、充填フィーダー１１８、１１９に供給された成形材料、すなわちダイヤモンド−金属粉末の混合物は、本発明の装置を作動させると、油圧シリンダ１２０、１２１により水平方向に移動する充填フィーダーにより、左右両側の成形ダイ１１１、１１２の密着により形成された成形パターン１０３に投入される。ダイヤモンド−金属粉末の混合物を成形パターン１０３に投入する前に、切削鋸の円板形鋼製本体１３１を成形ダイ１１１、１１２の下に位置させて支持装置１４１で支持することにより、円板形鋼製本体１３１の所定の周辺部が成形ダイ１１１、１１２の下部の内側に位置することになる。
【００６５】
このように、ダイヤモンド−金属粉末の混合物が成形パターン１０３に投入されると、上部パンチ組立体１０１が下降してパンチ１０２が成形パターン１０３内に挿入され、成形パターン１０３内のダイヤモンド−金属粉末の混合物を加圧して所望の形状の切削セグメントに成形できる。このような成形作業とともに、左右両側の成形ダイ１１１、１１２を貫通するように設置された電気コイル１１４に電圧が印加されて、成形パターン１０３内のダイヤモンド−金属粉末の混合物が誘導加熱される。ダイヤモンド−金属粉末の混合物は、誘導加熱による高熱のため、金属粉末が焼結されると同時に、成形された切削セグメントが成形パターンの下部に既に位置させた円板形鋼製本体１３１の周辺部に接合される。
【００６６】
ダイヤモンド−金属粉末の混合物を誘導加熱する間には、例えば、約６００〜１２００℃の高温が発生する。このような高温が電気コイル１１４と円板形鋼製本体１３１に伝達されるのは好ましくない。このように伝達された高温により加熱された電気コイル１１４と円板形鋼製本体１３１を冷却するため、前述のように、冷却水が電気コイル１１４と冷却ブロック１１５、１１６の内部に流される。
【００６７】
円板形鋼製本体１３１の周辺部に一つの切削セグメントが接合されると、下部ダイ組立体１０４の下方に設置されて円板形鋼製本体１３１を支持している支持装置１４１のステップモータ１４７が所定の角度だけ回転し、それにより、円板形鋼製本体１３１を所定の角度だけ回転させる。円板形鋼製本体１３１の周辺部の次の位置に接合されるべき切削セグメントを成形、焼結して、接合するための作業が前述の通りに繰り返し行われる。このような作業はプログラムにより連続的に行われ、その結果、円板形鋼製本体１３１の周辺部の全体に渡って複数個の切削セグメントが接合されることになる。
【００６８】
図１０は本発明の好適実施例により、ダイヤモンド−金属粉末の粒子と金属粉末の混合物を用いて製造した切削鋸の切削セグメントの一部を示す断面図である。
【００６９】
前述のように、ダイヤモンド−金属粉末の粒子は一定の大きさを持つため、成形、焼結、接合の段階を経て完成された切削鋸１３０の切削セグメント１３３内には図１０に示すように、焼結されたダイヤモンド−金属粉末の粒子１３４が均一に配列される。ダイヤモンド−金属粉末の粒子と金属粉末の混合物で成形された切削セグメントの焼結時には、前述したような誘導加熱によりダイヤモンド−金属粉末の粒子と金属粉末の混合物が６００〜１２００℃に瞬間的に加熱されるので混合物中の金属粉末が焼結され、それと同時にダイヤモンド粒子を囲んでいる金属粉末が一定の深さまで焼結される。よって、ダイヤモンド粒子は高温による影響を殆ど受けないことになる。
【００７０】
例えば、ダイヤモンド−金属粉末の粒子は、各々１μｍ〜８０００μｍの粒径範囲を持つダイヤモンド粒子の回りに０．５μｍ〜２００μｍの粒径範囲を持つ金属粉末をコーティングすることによって形成される。そのように形成されたダイヤモンド−金属粉末の粒子は、焼結後、ロックウェル硬度でＨＲＣ　１〜６０の硬度を持つ。その結果、ダイヤモンド−金属粉末の粒子と金属粉末の混合物を所定の形状に成形し、焼結することによって形成された切削セグメントは、全体的にＨＲＣ　１〜６０のロックウェル硬度を持つことになる。
【００７１】
ダイヤモンド−金属粉末の混合物またはその粒子の製造に用いられる金属粉末は、例えば、主成分として、コバルト、鉄、タングステンの中の少くとも一つを含有し、銅、錫、銅−錫の合金、ニッケル又はチタンの中の少くとも一つをさらに含有する。
【００７２】
図１１は本発明の好適実施例による切削鋸の切削セグメントの磨耗状態を示す図と一部拡大断面図である。図から分かるように、切削鋸１３０の長時間使用後、切削セグメント１３３の磨耗した表面から露出するダイヤモンド粒子の高さはほぼ一定である。
【００７３】
また、ダイヤモンド−金属粉末の粒子１３４において、ダイヤモンドの粒子１３５を囲んでいる金属粉末の焼結体の硬度は高く、ダイヤモンド−金属粉末の粒子は一体で焼結されたものなので、ダイヤモンド粒子と金属粉末の焼結体との間の結合力は優れている。よって、矢印の方向に回転する切削セグメント１３３の表面に露出したダイヤモンド−金属粉末の粒子１３４が使用時に磨耗しても、ダイヤモンド粒子１３５の後部に位置する金属粉末焼結体部分の残留層１３６が相当期間保持されるので、ダイヤモンド粒子１３５を相当期間支持する役割を果たす。実際に、切削作業時に切削セグメント１３３の表面から露出したダイヤモンド粒子１３５は、露出高さがその高さの約３／５になるまでほとんど脱離されることなく保持される。
【００７４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明は、切削セグメントを構成しているダイヤモンド−金属粉末の混合物の焼結体内のダイヤモンド粒子が均一に分布された切削鋸を提供し、長時間使用時にも切削セグメントの磨耗により露出するダイヤモンド粒子が脱離しにくい切削鋸を提供する。
【００７５】
本発明の目的、特徴および利点は、図面と詳細な説明に記述された内容に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱しない範囲内で多様に訂正・変形が可能であることは、この分野の通常の知識を有する者には自明な事実である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する切削鋸を製造するための従来の方法を概略的に示したブロック図である。
【図２】本発明に関する切削鋸を製造するための従来の装置における成形機を示した概略図である。
【図３】従来の切削鋸の切削セグメントの構造の一部を示す断面図である。
【図４】従来の切削鋸の切削セグメントの磨耗状態を示す図と、一部拡大断面図である。
【図５】本発明の好適実施例による切削鋸の製造方法を概略的に示したブロック図である。
【図６】本発明の好適実施例による切削鋸の製造装置の主要構造を示した概略図であり、一部断面を示す。
【図７】本発明の好適実施例による切削鋸の製造装置の主要部分を示した拡大断面図である。
【図８】本発明による切削鋸の製造装置において、切削セグメントの焼結及び接合を行うための加熱手段の配置の一例を示した概略平面図である。
【図９】本発明の切削鋸の製造方法において、加熱手段と切削鋸のみを示した斜視図であり、他の構成は省略されている。
【図１０】本発明の好適実施例による切削鋸の切削セグメントの一部を示した断面図である。
【図１１】本発明の好適実施例による切削鋸の切削セグメントの磨耗状態を示す図と、一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０１…上部パンチ組立体
１０２…上部パンチ
１０３…成形パターン
１０４…下部ダイ組立体
１１１、１１２…成形ダイ
１１４…電気コイル
１１５、１１６…冷却ブロック
１３０…切削鋸
１３１…円板形鋼製本体
１３３、１３３…切削セグメント
１３４…ダイヤモンド−金属粉末の粒子
１３５…ダイヤモンド粒子
１４１…円板形鋼製本体支持装置
１４７…ステップモータ
【図１】
2004001220.tif 000003
【図２】
2004001220.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004001220.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004001220.tif 000008
【図７】
2004001220.tif 000009
【図８】
2004001220.tif 000010
【図９】
2004001220.tif 000011
【図１０】
2004001220.tif 000012
【図１１】
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