(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状台金の表面に超砥粒層が形成された、断面が円形である円柱形ビーズがワイヤの長手方向に間隔を置いて配置され、前記円柱形ビーズが任意の個数配置される毎に、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が３以上１０以下である多角形状ビーズが配置されていることを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記多角形状ビーズは、その断面形状が、三角形、五角形、七角形、九角形のいずれかを基本としたルーローの定幅形であることを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記多角形状ビーズは、その頂点の方向を順次変化させて、ワイヤの長手方向に間隔を置いて配置されてい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】
前記多角形状ビーズにおける被削材に近い２つの頂点を結ぶ直線と、前記多角形状ビーズが接触する前記被削材の表面と、のなす角度が、１０°以上６０°以下の範囲で順次変化するように前記多角形状ビーズが配置されていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソー。
【請求項５】
前記多角形状ビーズ１個に対して、前記円柱形ビーズが３個以上６個以下の割合で配置されてい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、超砥粒層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】
従来のワイヤソーにおいては、ビーズの形状は円柱形であり、ワイヤの端を撚ってつなぐことによって、これらのビーズが自転するようにして、ビーズの特定の面ばかりが摩耗することのないようにしている。
しかし、実際には円柱形のビーズを効果的に自転させることは難しく、切断加工中における被削材とのビーズの接触面は不確定であり、ビーズ表面のある部分が接触面となって研削に寄与すると、その面が削れることによって研削面として安定してしまい、特定の面ばかりが摩耗する偏摩耗を生じてしまう。その結果、ビーズに偏摩耗を生じて短寿命となる。
ビーズの偏摩耗を防止することを目的としたワイヤソーが、特許文献１に記載されている。また、本発明者は、断面が多角形のビーズによって構成されるワイヤソーを発明し、このワイヤソーが特許文献２において開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５６６３５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のワイヤソーは、超砥粒ビーズの間に、これより大粒径の超砥粒を用いたビーズを配置することによってビーズの偏摩耗を抑制しようとするものであるが、一旦偏摩耗を起こしたビーズは、被削材との接触面においてさらに摩耗が進行するため、偏摩耗を十分に抑制することができない。
ビーズに偏摩耗が生じると、切り込み方向に対して不安定となり、加工面が波打つようになる。また、ビーズの研削面が有効に使用されないため、ワイヤソーの寿命が著しく低下する。
また、特許文献２記載のワイヤソーは、断面が多角形のビーズが円柱形のビーズの自転を促進させるものではなく、メビウスの輪のように結ばれて、研削面が強制的に順番に入れ替わって使用されることによって、偏摩耗を防止するものである。そのため、結合時の面合わせの制約が生じてしまう。
【０００６】
ビーズの偏摩耗を防止するために、ワイヤソーの撚り回数を変化させたり、加工機械のプーリ軸を互いに傾けたりする等の手段をとることも可能であるが、ワイヤソーの撚り回数を変化させるとワイヤソーの機械への取付けが困難となる。また、加工機械のプーリ軸を互いに傾けると、ライナ（ワイヤソーを受ける部分）の寿命が短くなる等の問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ビーズの偏摩耗を防止し、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有する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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明のワイヤソーは、円筒状台金の表面に超砥粒層が形成された、断面が円形である円柱形ビーズがワイヤの長手方向に間隔を置いて配置され、前記円柱形ビーズが任意の個数配置される毎に、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が３以上１０以下である多角形状ビーズが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
円柱形ビーズが任意の個数配置される毎に、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が３以上１０以下である多角形状ビーズが配置されていることによって、強制的に円柱形ビーズの自転が促進され、円柱形ビーズの特定の面だけが被削材に接触することによる偏摩耗を防止することができる。
この多角形状ビーズは、その断面形状が、三角形、五角形、七角形、九角形のいずれかを基本としたルーローの定幅形とすることができる。
【００１０】
本発明においては、前記多角形状ビーズは、その頂点の方向を順次変化させて、ワイヤの長手方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とする。
多角形状ビーズが、その頂点の方向を順次変化させて配置されているため、多角形状ビーズが被削材に接触するたびに、この多角形状ビーズより後に被削材に接触する円柱形ビーズの接触面がずれる。そのため、円柱形ビーズは、被削材との接触面が偏ることがない。
【００１１】
本発明においては、前記多角形状ビーズにおける被削材に近い２つの頂点を結ぶ直線と、前記多角形状ビーズが接触する前記被削材の表面と、のなす角度が、１０°以上６０°以下の範囲で順次変化するように前記多角形状ビーズが配置されていることを特徴とする。
上記の角度が１０°未満であると、多角形状ビーズが被削材と接触する支点から被削材に垂直に引いた直線と、多角形状ビーズの重心の位置とが近すぎて、円柱形ビーズに対して強制的に自転を起こさせる機能が低下する。また、６０°を超えても同様に、多角形状ビーズが被削材と接触する支点から被削材に垂直に引いた直線と、多角形状ビーズの重心の位置とが近すぎて、円柱形ビーズに対して強制的に自転を起こさせる機能が低下する。
【００１２】
本発明においては、前記多角形状ビーズ１個に対して、前記円柱形ビーズが３個以上６個以下の割合で配置されていることを特徴とする。
多角形状ビーズ１個に対して、円柱形ビーズが３個未満で配置されていると、多角形状ビーズによる自転促進の効果は十分に得られるが、円柱形ビーズが占める割合が少ないために、作用面積が低下して寿命が激減する。また、自転効果が高すぎてワイヤソー全体が不安定な状態となり、振動が発生しやすくなる。その一方、多角形状ビーズ１個に対して、円柱形ビーズが６個を超えて配置されているときは、円柱形ビーズが占める割合が多いため作用面積が多く、摩耗量は減少するものの、多角形状ビーズが占める割合が少ないために、自転作用が十分に得られず、偏摩耗が発生し、寿命が低下する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、円柱形ビーズの自転が促進され、円柱形ビーズの特定の面だけが被削材に接触することによる偏摩耗を防止することができ、ビーズの偏摩耗を防止し、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有する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】
【００１４】
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層が形成された、断面が円形である円柱形ビーズ２が、ワイヤ３の長手方向に対して間隔をおいて配列されている。この円柱形ビーズ２が任意の個数配置される毎に、断面がルーローの定幅形である定幅形ビーズ４が配置されている。
【００１５】
定幅形ビーズ４の断面の一例を図２に示す。この例は、三角形を基本としたルーローの定幅形の場合であり、この定幅形は、図２（ａ）に示すように、三角形の３つの頂点Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれを中心として描かれた弧であるａ、ｂ、ｃによって囲まれた図形である。この図形は、図２（ｂ）に示すように、１つの頂点と、これに対応する弧との間の距離ｈがいずれも等しいという性質を持っている。
なお、本発明における定幅形ビーズ４の断面は、ここで示した三角形を基本としたルーローの定幅形に限らず、同様の方法で五角形、七角形、九角形を基本として作られる定幅形であってもよい。
【００１６】
定幅形ビーズ４は、その頂点の方向を順次変化させて、ワイヤ３の長手方向に間隔を置いて配置されており、その詳細を図３に示す。
定幅形ビーズ４を、図１に示すワイヤ３の左側から右側に向かって順次配置するものとすると、第１番目の定幅形ビーズ４は、被削材に近い２つの頂点Ｂ、Ｃが水平となるように配置される。次に、第２番目の定幅形ビーズ４は、被削材に近い２つの頂点Ｂ、Ｃを結ぶ直線が水平方向となす角が、所定の角度θをなすように配置される。次に、第３番目の定幅形ビーズ４は、被削材に近い２つの頂点Ｂ、Ｃを結ぶ直線が水平方向となす角が、所定の角度２θをなすように配置される。このように、被削材に近い２つの頂点Ｂ、Ｃを結ぶ直線が水平方向となす角が、３θ、４θとなるように、頂点の方向を順次変化させて配置される。
【００１７】
上記のように定幅形ビーズ４を配置すると、定幅形ビーズ４が被削材と接触するたびに、この定幅形ビーズ４より後に被削材に接触する円柱形ビーズ２は強制的に回転させられることとなる。そのため、この定幅形ビーズ４より後に被削材に接触する円柱形ビーズ２の被削材との接触面が、この定幅形ビーズ４より前に被削材に接触する円柱形ビーズ２の接触面に対してずれる。このような円柱形ビーズ２の接触面のずれが順次生じるため、円柱形ビーズ２の研削に作用する面が特定の面に偏ることなく、まんべんなく研削面を使うことができるため、円柱形ビーズ２の偏摩耗を防止することができる。
【００１８】
このように、本発明のワイヤソーにおいては、定幅形ビーズ４に、円柱形ビーズ２の自転を促進させる機能を持たせ、この定幅形ビーズ４を適宜の間隔に配置して、円柱形ビーズ２の研削面をまんべんなく使用できるようにしている。
図３に示す、被削材に近い２つの頂点Ｂ、Ｃを結ぶ直線が水平方向となす角の角度であるθは、１０°以上６０°以下としている。この範囲をはずれると、定幅形ビーズ４が被削材と接触する支点から被削材に垂直に引いた直線５と、定幅形ビーズ４の重心の位置とが近すぎて、円柱形ビーズ２に対して強制的に自転を起こさせる機能が低下するからである。
【００１９】
以上の説明においては、多角形状ビーズが定幅形ビーズ４である場合に限定しているが、多角形状ビーズは、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が３以上１０以下であるものとしてもよい。この形状の一例を図４に示す。
図４には、四角形を基本としたものを示しており、四角形の頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを凸状の弧ａ、ｂ、ｃ、ｄで結んだ形状となっている。断面がこのような形状を持つビーズを用いても、円柱形ビーズ２に対して強制的に自転を起こさせることができる。
【００２０】
図５に基づいて、角数が奇数の多角形を基本とした場合と、角数が偶数の多角形を基本とした場合とについて、研削抵抗の発生の違いについて説明する。
ワイヤソーを用いて被削材６を研削する場合には、ワイヤソーに接触する部分の被削材６は半円状に削られる。定幅形ビーズ４は、角数が奇数の多角形を基本としたものであるため、図５（ａ）に示すように、定幅形ビーズ４の頂点の１つであるＡが被削材に接触しているときは、その反対側は頂点ではなく弧になっており、被削材とは接触しない。従って、ここで研削抵抗が発生することはない。
【００２１】
一方、角数が偶数の多角形を基本としたものでは、図５（ｂ）に示すように、多角形状ビーズ７の頂点の１つであるＡが被削材に接触しているときは、その反対側も頂点Ｃとなっており、ここで研削抵抗が発生しやすい。この状況は、断面が楕円形のものについても同様である。従って、定幅形ビーズ４のように、角数が奇数の多角形を基本としたものは、角数が偶数の多角形を基本としたものや、楕円のものに比べて、研削抵抗が発生しにくいという利点がある。
【００２２】
以下に、具体的な試験例を示す。
試験条件を表１に示す。
【００２３】
【表１】
0004416749.tif 000002
【００２４】
試験結果を図６、図７に示す。
図６に、円柱形ビーズのみを配置したものと、円柱形ビーズの間に楕円形ビーズを配置したものと、円柱形ビーズの間に定幅形ビーズ配置したものとを比較して示す。楕円形ビーズを配置したワイヤソーでは、楕円形ビーズを１ｍあたり１０個（１０個／ｍ）配置しており、定幅形ビーズ配置したワイヤソーでは、定幅形ビーズを１ｍあたり１０個（１０個／ｍ）配置している。
楕円形ビーズを配置したものは、円柱形ビーズのみを配置したものよりも偏摩耗が抑制されて寿命が長いが、これと同じ割合で定幅形ビーズを配置したものは、偏摩耗抑制の効果が大きいため寿命が更に伸びている。
【００２５】
図７に、定幅形ビーズを配置する割合を変えたときの試験結果を示す。定幅形ビーズを１ｍあたり１０個（１０個／ｍ）配置したものが最も寿命が長いのに対して、定幅形ビーズを１ｍあたり５個（５個／ｍ）配置したものや、定幅形ビーズを１ｍあたり２０個（２０個／ｍ）配置したものは、これより寿命が短い。
定幅形ビーズを１ｍあたり１０個（１０個／ｍ）配置したものは、定幅形ビーズ１個に対して円柱形ビーズが３個の割合で配置されていることに相当し、定幅形ビーズを１ｍあたり５個（５個／ｍ）配置したものは、定幅形ビーズ１個に対して円柱形ビーズが７個の割合で配置されていることに相当し、定幅形ビーズを１ｍあたり２０個（２０個／ｍ）配置したものは、定幅形ビーズ１個に対して円柱形ビーズが１個の割合で配置されていることに相当する。
【００２６】
定幅形ビーズを１ｍあたり２０個（２０個／ｍ）配置したものは、定幅形ビーズによる自転促進の効果は十分に得られるが、定幅形ビーズが多くなりすぎて、円柱形ビーズが占める割合が少ないために、作用面積が低下して寿命が低下している。また、定幅形ビーズを１ｍあたり５個（５個／ｍ）配置したものは、定幅形ビーズが占める割合が少ないために、自転作用が十分に得られず、偏摩耗が発生し、寿命が低下している。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ビーズの偏摩耗を防止し、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有す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】
【００２８】
【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】定幅形ビーズの断面形状を示す図である。
【図３】定幅形ビーズの配置の様子を示す図である。
【図４】多角形状ビーズの一例を示す図である。
【図５】多角形状ビーズによる研削抵抗の発生を説明するための図である。
【図６】試験結果を示す図である。
【図７】試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ワイヤソー
２  円柱形ビーズ
３  ワイヤ
４  定幅形ビーズ
５  直線
６  被削材
７  多角形状ビーズ
【図１】
0004416749.tif 000003
【図２】
0004416749.tif 000004
【図３】
0004416749.tif 000005
【図４】
0004416749.tif 000006
【図５】
0004416749.tif 000007
【図６】
0004416749.tif 000008
【図７】
0004416749.tif 000009