(57)【要約】【課題】  ビーズの回転やずれの発生とワイヤの破断を抑制し、被覆材に亀裂が生じるのを防止して、切断性能に優れ長寿命化が可能なワイヤソーを提供する。【解決手段】  ワイヤソー１においては、円筒状台金の表面に超砥粒を固着して形成されたビーズ２と、スプリング３とがワイヤ４の長手方向に対して交互に配置され、ゴムや樹脂等の柔軟性材料からなる被覆５が設けられている。ビーズ２の台金端面とスプリング３の端面とは接着されて一体構造となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状台金の表面に超砥粒を固着したビーズとスプリングとをワイヤロープに交互に配置し、柔軟性材料で被覆して形成されたワイヤソーにおいて、前記ビーズの台金端面と前記スプリング端面とを接着したことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記ビーズの台金端面と前記スプリング端面とを平面加工したことを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記接着がろう材によりなされる際には、銀を主成分とした低温ろう材によって接着されることを特徴とする請求項１または２記載のワイヤソー。
【請求項４】
前記ビーズの台金と前記スプリングとを接着してなる部分の長さが、前記ビーズの台金の長さの２倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤソー。
【請求項５】
前記ビーズの台金の外径に対する前記スプリングの外径が８０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石材、コンクリート、建材、その他の切断を行なう際に用いられるワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
石材、コンクリート、建材、その他の切断を行なうに際して、超砥粒を固着した円筒状のビーズが、スチールワイヤなどに数珠状に連なって多数個固定されたワイヤソーが用いられている。このようなワイヤソーは、ワイヤの端をつないでエンドレス状とし、張力を与えてプーリ駆動することにより、上記の被削材の切断などに使用される。
【０００３】
従来、ビーズとワイヤの接着は、ゴムによる接着又はスリーブのかしめにより行われ、さらに、ワイヤ及びビーズ外周のスリーブの露出面が加硫ゴムにより被覆されていた。しかし、ビーズ外周面とゴムの接着力が弱く、使用中に接着破壊を起こして水が浸入し、錆を発生してワイヤの破断に至っていた。
【０００４】
また、ビーズ内周面とワイヤをゴムにより接着した場合、ワイヤソーの使用時にはビーズに大きな力がかかるため、ビーズとワイヤの接着破壊を起こしてビーズが回転したり、ワイヤが破断するという事態が生じていた。また、スリーブのかしめによりビーズをワイヤに固定した場合は、かしめた部分に応力が集中するために、ワイヤソーの使用中にワイヤがかしめ部分で破断しやすかった。
【０００５】
このようなワイヤソーの損傷を防ぐために、種々の検討が行われている。例えば、特許文献１には、スリーブ部材の内面とワイヤロープ表面およびスリーブ部材と研削部材の少なくとも両端面とをゴムと金属接着用の接着剤で加硫接着し、ワイヤロープの表面に銅、亜鉛をメッキし、高温でこれを拡散させて伸線されたスチールコードを用いたワイヤソーが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、超砥粒を固着した円筒状のビーズをワイヤに固定したワイヤソーであって、ビーズの少なくともゴムと接する面にブラスメッキが施され、ビーズがゴムによりワイヤに固定されてなることを特徴とするワイヤソーが開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、円筒形状の台金の外周面に形成されたメタル層よりも外側に位置する両端部には環状の溝が形成され、メタル層が形成された中央部には一定間隔に通孔が形成され、ビーズが相互に一定間隔に離間して配置され、ワイヤが複数のビーズの複数の台金の中心孔に挿通されて配置されている金型中に合成樹脂が押し出されることにより形成され、複数のビーズとワイヤとを柔軟性を持たせて一体的に連結する合成樹脂層を備えたワイヤソーが開示されている。
【０００８】
しかし、このようなワイヤソーにおいても、金属研削部材とゴムとでは強度が全く異なり、最も屈曲する研削部材の端面に負荷が集中するため、ワイヤソーの屈曲に対して研削部材とゴムスリーブとの間に繰り返し疲労が加わりゴムに亀裂が発生する。また、研削部材に加わる負荷はスリーブ部材の内面に加硫されたゴムの強度のみによって保持されるため、使用時に加わる大きな負荷に対しては保持力が弱く、ビーズの緩みや空回りが発生する。これは、ビーズ内面のゴムだけの保持力では強度不足であることに起因するものである。
【０００９】
また、特許文献４には、予めゴムまたは樹脂を被覆したスチールコードに、複数のダイヤモンドビーズを所定間隔で固定し、それぞれのダイヤモンドビーズ間に、樹脂やゴムのような可撓性材料をスペーサーとして配設したワイヤソーが開示され、さらに、上記スチールコードにダイヤモンドビーズの金属製芯金をかしめ加工で固定したワイヤソー、及び上記スチールコードにダイヤモンドビーズの金属製芯金をかしめ加工で固定し、それぞれのダイヤモンドビーズ間に、コイルバネをスペーサーとして配設したワイヤソーが開示されている。
【００１０】
しかし、このワイヤソーでも、金属研削部材とゴムとでは強度が異なるために、最も屈曲する研削部材の端面に負荷が集中することによる亀裂の発生を防止することはできない。また、スチールコードにビーズをかしめ加工で固定すると、ビーズの金属製芯金の端部で屈曲が起こり、スチールコードが疲労破壊を起こす。また、ビーズとコイルバネ間に繰り返し応力が加わり、ゴムに亀裂が発生する。
【００１１】
【特許文献１】実公平５−２４４１３号公報
【特許文献２】特開平９−３２３２１４号公報
【特許文献３】特許第２５０２８７２号公報
【特許文献４】特開平９−１５５６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、従来のワイヤソーにおいては、ビーズをワイヤに固定する方法として、大別して、
（１）ビーズまたはワイヤに接着処理やメッキ処理を施してゴムとの密着を図る方法
（２）ビーズ台金に溝加工または穴加工し、被覆材で固定してビーズの固定を図る方法
（３）ビーズ台金をワイヤにかしめて固定する方法
がある。
【００１３】
しかし、（１）の方法はビーズそのものをワイヤに固定する方法であり、ビーズ端面に負荷が集中する。また（２）の方法では、ビーズとスプリングとの間に隙間を生じ、ゴムの亀裂が発生しやすい。さらに、（３）の方法では、ビーズに加わる負荷をビーズ単独で受けており、ビーズ台金をワイヤにかしめることによってビーズ台金端部からワイヤソーが破断しやすい。
【００１４】
このように、従来のワイヤソーはいずれも屈曲に対して弱く、これによる問題点が充分に解決されているとは言えない。
【００１５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ビーズの回転やずれの発生とワイヤの破断を抑制し、被覆材に亀裂が生じるのを防止して、切断性能に優れ長寿命化が可能なワイヤ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】
【００１６】
以上の課題を解決するために、本発明は、円筒状台金の表面に超砥粒を固着したビーズとスプリングとをワイヤロープに交互に配置し、柔軟性材料で被覆して形成されたワイヤソーにおいて、前記ビーズの台金端面と前記スプリング端面とを接着したことを特徴とするワイヤソーである。
【００１７】
ビーズの台金端面とスプリング端面とを接着して一体構造としたことにより、ワイヤソーが屈曲してもビーズとスプリングとの間に大きな負荷が集中することがなく、ビーズの緩みによる回転やずれが生じず、ビーズの飛散を防止することができる。
また、ビーズとスプリングとを一体構造としたことにより、ビーズとスプリングとの間に隙間を生じることがなく、ゴム等の被覆材に亀裂が生じにくく、亀裂に水が進入することによってワイヤが錆びて劣化しワイヤが破断することを防止できる。
この接着は溶接によってもよく、あるいはろう材を用いて接着してもよい。
【００１８】
本発明は、前記ビーズの台金端面と前記スプリング端面とを平面加工したことを特徴とする。
ビーズの台金端面とスプリング端面とを平面加工したことにより、ビーズの台金端面とスプリング端面とを接着して一体構造とする際に、接着強度を高めることができる。
【００１９】
本発明においては、前記接着がろう材によりなされる際には、銀を主成分とした低温ろう材によって接着されていることを特徴とする。
ビーズの台金上に形成された超砥粒層に高温が加わると砥粒を保持しているボンド材が熱劣化を起こし砥粒の保持強度が低下するため砥粒の脱落が起こり、寿命が低下するが、銀を主成分とした低温ろう材を用いることにより、超砥粒層の性能を損なうことなくビーズとスプリングとを接着することが可能となる。ここで、低温ろう材として、銀を３０％〜６０％含み、銅を２０％〜４０％含む組成のものを用いることができる。組成をこの範囲内とすることにより、台金及びスプリングと濡れ性が良く、ろう材の回りがよく、６５０℃から７８０℃程度の低温で接着することができる。
銀及び銅の含有率が上記の範囲を下回ると、接着温度が高くなりボンド材が熱劣化を起こすため好ましくなく、逆に、上記の範囲を上回ると、接着強度が低下するため、好ましくない。
【００２０】
本発明は、前記ビーズの台金と前記スプリングとを接着してなる部分の長さが、前記ビーズの台金の長さの２倍以上５倍以下であることを特徴とする。
ビーズの台金とスプリングとを接着してなる部分の長さを、ビーズの台金の長さの２倍以上としたことにより、ビーズに加わる負荷の２倍以上の負荷を、ビーズの台金とスプリングとを接着してなる部分で受けることができ、負荷の集中を有効に防止することができる。ビーズの台金とスプリングとを接着してなる部分の長さが、ビーズの台金の長さの２倍未満であると、接着により一体構造とした部分の長さが短いために負荷の集中を有効に防止することができない。一方、ビーズの台金とスプリングとを接着してなる部分の長さが、ビーズの台金長さの５倍を超えると、超砥粒層の間隔が遠くなりワイヤソーの曲率が小さくなるとスプリングがワ−クと接触し切断抵抗となり能率が低下したり、またスプリングが摩耗しワイヤ−が破断するため好ましくない。
【００２１】
本発明は、前記ビーズの台金の外径に対する前記スプリングの外径が８０％以上１００％以下であることを特徴とする。
スプリングの外径をビーズの台金の外径以下とすることにより、ワイヤソーが屈曲してもスプリングが切断抵抗となることがなく、切断性能を良好に維持することができる。また、ビーズの台金の外径に対するスプリングの外径が８０％を下回ると、ビ−ズとの接触面積が不足すると同時にワイヤ−の保護が弱くなり好ましくない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、ビーズの台金端面とスプリング端面とを接着して一体構造としたことにより、ワイヤソーが屈曲してもビーズとスプリングとの間に大きな負荷が集中することがなく、ビーズの緩みによる回転やずれが生じず、ビーズの飛散を防止することができる。
【００２３】
また、ビーズとスプリングとを一体構造としたことにより、ビーズとスプリングとの間に隙間を生じることがなく、ゴム等の被覆材に亀裂が生じにくく、亀裂に水が進入することによってワイヤが錆びて劣化しワイヤが破断することを防止できる。
その結果、切断性能に優れ長寿命化が可能なワイヤソーを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明のワイヤソーをその実施の形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係るワイヤソーを示す。
図１に示すように、ワイヤソー１においては、円筒状台金の表面に超砥粒を固着して形成されたビーズ２と、ワイヤ４の外周に螺旋状に形成されたスプリング３とがワイヤ４の長手方向に対して交互に配置され、ゴムや樹脂等の柔軟性材料からなる被覆５が設けられている。ビーズ２の台金端面とスプリング３の端面とはろう材で接着されて一体構造となっている。
ビーズ２の台金とスプリング３とを接着してなる部分の長さは、ビーズ２の台金の長さの２倍以上５倍以下となるように形成されている。ここで、ビーズ２の台金とスプリング３とを接着してなる部分の長さとは、図１における寸法Ａを意味し、ビーズ２の台金の長さとは図１における寸法Ｂを意味する。また、ビーズ２の台金の外径とは、図１における寸法Ｃを意味し、スプリング３の外径とは図１における寸法Ｄを意味する。
【００２５】
この構成のワイヤソーにおけるビーズ２の固定の強固さを確認するために、以下の寸法及び仕様でワイヤソーを作製した。
ワイヤソーの寸法  φ１１×６Ｌ×２５Ｐ
（ビーズ台金の外径８ｍｍ、ビーズ台金の長さ１０ｍｍ、ビーズ台                    金の長さとスプリングの長さとの合計値２５ｍｍ）
ワイヤ            φ５．０鋼線（普通Ｚ撚り）
スプリング        φ７．６×φ５．２
被覆材            ＳＢＲ系ゴム
砥粒層            砥粒  合成ダイヤモンド  ＃４０／５０  Ｃ＝５０
ボンド材  ニッケル系メタルボンド
表１に、ビーズの処理方法を変えて形成されたワイヤソーのテスト品を示す。
【００２６】
【表１】
2005103713.tif 000003
【００２７】
表１において、ワイヤ接着処理とは、ワイヤ表面に合成樹脂系接着剤を塗布する事である。また、ビ−ズ処理方法における接着剤処理とは合成樹脂系接着剤をビーズ内周面に塗布することを意味し、その後、ワイヤにビ−ズとスプリングを交互に配置しゴムを充填してワイヤ−ソ−を形成する。従って、ビーズの台金端面とスプリング端面とをろう材により接着して一体構造としたのはテスト品４のみである。
テスト品４では、組成がＡｇ５６％，Ｃｕ２２％，Ｓｎ５％，Ｚｎ１７％のろう材を用いた。
これらのテスト品に対して、ビーズのゴム部分に対して伸縮荷重を加えて、ゴム亀裂発生の有無を調査した。
使用した機械は、仕様が１００Ｖ、８Ａ、７６０Ｗ、１１００ｍｉｎ-1の電動ドリルであり、図２に示すように、ワイヤソー１を屈曲させて固定治具１１で固定し、被覆材に伸縮荷重が加わるようにセットして電動ドリル１２を取り付けてワイヤソー１を回転させ、試験開始から３０分毎に被覆材の亀裂状況を調査した。
【００２８】
また、これらのテスト品を用いて切断試験を行った。
使用した切断機械及び被削材は以下の通りである。
【００２９】
【表２】
2005103713.tif 000004
ワイヤソー長さ：７ｍ
ワイヤソー最小Ｒ：Ｒ２５０
【００３０】
以上の、ビーズのゴム部分に対するゴム亀裂発生の調査結果を、表３及び図３に示す。
【００３１】
【表３】
2005103713.tif 000005
【００３２】
テスト品１ではビ−ズとゴムの接着が悪く、ゴム亀裂発生と同時にビ−ズ端面上のゴムめくれが起こる。また、テスト品２ではビ−ズ端面上のゴムめくれの発生はなく、ゴム亀裂についてもテスト品１やテスト品３に比べて少ないが、試験時間が９０分を超えて長くなると発生するようになる。テスト品３ではビ−ズ端面上のゴムめくれの発生はないが、ゴム亀裂が起こる。これに対して、テスト品４ではゴムめくれ、ゴム亀裂ともに発生しなかった。
【００３３】
次に、切断試験後のビ−ズずれ、ゴム亀裂発生の状況を調査した。ここで、ビ−ズずれとはビ−ズがゴムから剥離して進行方向、回転方向に動く状態のことをいう。
調査結果を表４及び図４に示す。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
テスト品１ではゴム亀裂、ビ−ズのずれとも特に多く、テスト品２ではテスト品１よりも、ゴム亀裂、ビ−ズのずれが少なくなるものの発生は見られた。また、テスト品３ではビ−ズのずれは起こらなかったが、ゴム亀裂が発生し、テスト後のビ−ズ端部にはワイヤ−素線切れが数本見られた。これに対し、テスト品４ではゴム亀裂、ビ−ズのずれともに発生しなかった。
【００３６】
次に、切断性能試験の結果を表５及び図５に示す。ここでは、テスト品４のビ−ズとスプリング接着時の熱影響を確認するための切断テストを行なった。切味は単位時間あたりの切断量（ｍ2／ｈｒ）で求めた。また、Ｄ摩耗量は各テスト品ともに１２ｍ2切断後のビ−ズ外径摩耗量で比較した。
【００３７】
【表５】
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【００３８】
表５においては、切味指数、Ｄ摩耗量指数のいずれも、テスト品２の数値を１００とした指数で表している。テスト品２とテスト品４の切断性能は切味、Ｄ摩耗ともに３％以内であり、同等であった。これにより、本実施例に示すろう付けを行っても、切断性能に影響のないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、石材、コンクリート、建材、その他の切断を行なう際に用いられるワイヤソーとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るワイヤソーを示す図である。
【図２】ビーズのゴム部分に対して伸縮荷重を加えて、ゴム亀裂発生の有無を調査する試験の配置図である。
【図３】ビーズのゴム部分に対するゴム亀裂発生の調査結果を示す図である。
【図４】切断試験後のビ−ズずれ、ゴム亀裂発生の状況を調査した結果を示す図である。
【図５】切断性能試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ワイヤソー
２  ビーズ
３  スプリング
４  ワイヤ
５  被覆
１１  固定治具
１２  電動ドリル
【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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