(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸鋸切断機における丸鋸カバーの下部に冷媒溜めを設けて、これに液状の冷媒を溜め、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた丸鋸によるワークの切断中に、ワークを切削し終えた各鋸刃を冷媒溜めの冷媒中に浸漬させて冷却すると共に、その浸漬時に前記冷媒保持手段に冷媒を保持した鋸刃が次にワークを切削する際に当該鋸刃の切削熱による前記保持冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃を冷却することを特徴とする丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法。
【請求項２】
丸鋸切断機における丸鋸カバーの内部にミスト状の冷媒を供給して、このミスト状冷媒により丸鋸の鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた各鋸刃を湿潤し、丸鋸によるワークの切断中に各鋸刃の切削熱によるミスト状冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して当該鋸刃を冷却することを特徴とする丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法。
【請求項３】
前記冷媒が水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法。
【請求項４】
前記冷媒がエタノールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法。
【請求項５】
前記冷媒保持手段が、各鋸刃の前面所要部に形成した凹窪部からなることを特徴とする請求項１に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法。
【請求項６】
前記冷媒保持手段が、各鋸刃の表面所要部にセラミックスを溶射して形成した多孔質層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法及びこの冷却方法を実施するのに好適な丸鋸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
丸鋸切断機においては、高速加工などにみられるように、生産性を上げるために切削条件は益々厳しい状況になるばかりでなく、製品の性能アップのために、難削材を加工する頻度も増加している。この結果、切断加工時に鋸刃は非常な高温となり、これに起因して、加工精度の低下、ワーク切断面の性状の悪化、工具寿命の短命化などが生じている。
【０００３】
その対策として、切削油を丸鋸の鋸刃部分に供給して鋸刃を冷却する方法が従来より採られてきたが、近年、地球環境に配慮した加工が提案され、切削油を使用しない工具冷却方法、例えば冷風による冷却方法なども開発されてはいるが、未だ実用的な対策とはなっていない。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し得る丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法を提供することを目的とする。更に本発明は、上記の冷却方法を実施するのに好適な丸鋸を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法は、丸鋸切断機における丸鋸カバー３の下部に冷媒溜め４を設けて、これに液状の冷媒を溜め、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた丸鋸１によるワークＷの切断中に、ワークＷを切削し終えた各鋸刃８を冷媒溜め４の冷媒中に浸漬させて冷却すると共に、その浸漬時に前記冷媒保持手段に冷媒を保持した鋸刃８が次にワークＷを切削する際に当該鋸刃８の切削熱による前記保持冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃８を冷却することを特徴とする。ここで、「切削熱」とは、「切削に伴う加工点の剪断と摩擦による発熱」のことであり、以降の「切削熱」も同じである。
【０００６】
請求項２に係る発明の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法は、丸鋸切断機における丸鋸カバー３の内部にミスト状の冷媒を供給して、このミスト状冷媒により丸鋸１の鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた各鋸刃８を湿潤し、丸鋸１によるワークＷの切断中に各鋸刃８の切削熱によるミスト状冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して当該鋸刃８を冷却することを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項１又は２に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法において、前記冷媒が水であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、請求項１又は２に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法において、前記冷媒がエタノールであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５は、請求項１に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法において、前記冷媒保持手段が、各鋸刃８の前面所要部に形成した凹窪部９からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項６は、請求項１又は２に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法においてにおいて、前記冷媒保持手段が、各鋸刃８の表面所要部にセラミックスを溶射して形成した多孔質層１２からなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１において、１は丸鋸切断機における揺動型や直線移動型の鋸フレーム２に軸支されて回転駆動される丸鋸で、切断位置にあるワークＷに対し進退移動して切断を行う。３は丸鋸カバー３で、丸鋸１の所要部を覆うように鋸フレーム２に設けられている。丸鋸カバー３は、両側一対の側面視略円弧状側板３ａ，３ａと、両側板３ａ，３ａの外周縁部をつなぐ外周板部３ｂとからなるもので、この丸鋸カバー３の下部には両側板３ａ，３ａと外周板部３ｂとの間に水溜め４が形成されている。尚、水溜め４は、これに水を溜めた状態で丸鋸１の各鋸刃８が十分に浸漬し得る深さに形成される。
【００１３】
丸鋸１は、丸鋸本体５の外周縁部に刃体６を周方向所定ピッチで形成すると共に、各刃体６に超硬チップ７を取り付けてなるもので、各刃体６とこれに取り付けられた超硬チップ７とによって鋸刃８を構成している。各超硬チップ７には、旋回方向前面側で、チップ７の刃先を形成する第１すくい面７ａと隣接する第２すくい面７ｂの中央部分に、水を保持する保持手段としての凹窪部９が形成されている。この凹窪部９は、丸鋸１の回転時に各鋸刃８が水溜め４に溜められた水中を通過する際に水を汲み入れて保持し、ワークＷの切削点（加工点）まで運ぶためのものである。１０は超硬チップ７の逃げ面を示す。
【００１４】
上記のような丸鋸１を備えた丸鋸切断機によってワークＷの切断を行うにあたり、図１に示すように、丸鋸カバー３の下部に形成された水溜め４に水を溜めて、丸鋸１の回転時に各鋸刃８が水溜め４内の水中に浸漬できるようにしておく。しかして、丸鋸１の回転に伴って各鋸刃８がワークＷを切削する時、その切削に伴う加工点の剪断と摩擦による発熱（以降単に、「切削熱」という）によって、各鋸刃８、特に超硬チップ７の先端は例えば７００℃程度の高温になるが、ワークＷを切削し終えた一つの超硬チップ７が水溜め４まで旋回して来ると、この超硬チップ７は水溜め４を通過中に水中に浸漬して水冷され、そしてこの時チップ７の表面部分に水が若干付着されると共に、チップ７前端面の凹窪部９に水が汲み入れられる。
【００１５】
上記のように水溜め４で水冷された超硬チップ７が次にワークＷを切削する時まで、このチップ７の凹窪部９内に入っている水は遠心力によって凹窪部９内に保持される。しかして、この超硬チップ７がワークＷを切削する時、前記のような切削熱により、チップ７の表面部分に保持された水及び凹窪部９内の水が蒸発し、これらの水が蒸発する時の気化熱として超硬チップ７の熱が奪われることになり、これによって超硬チップ７自体が高温になるのが防止され、即ち超硬チップ７が常に１００℃以下に維持され、同時に超硬チップ７の強度と硬さの低下が抑制される。この結果として、工具寿命が延ばされる。
【００１６】
丸鋸カバー３の水溜め４への水の供給は、丸鋸カバー３の上部側に水供給ホースを配管装備して、そのホースにより自動的に行うようにしてもよいし、あるいは丸鋸１の停止時に杓などによる手作業によって行うこともできる。
【００１７】
上記実施形態では、冷媒として水を利用しているが、気化熱の大きな冷媒としては水の他、エタノールが挙げられる。冷媒がエタノール１００％の液である場合、単位時間当たりの蒸発量が水の約３．６倍、水５０％とエタノール５０％の混合液の場合、単位時間当たりの蒸発量が水の約２．０倍であった。水が１ｋｇ蒸発したとすると、水の気化熱は２２５０ｋＪ／ｋｇであるため、２２５０ｋＪの熱の除去が可能となる。エタノール１００％液の場合は、同一条件下で３．６ｋｇ（＝１ｋｇ×３．６）蒸発することになり、エタノールの気化熱は８６０ｋＪ／ｋｇであるため、約３１００ｋＪ（＝８６０ｋＪ×３．６）の熱の除去が可能になる。実際に使用するときは、コスト面からは冷媒としては水が選択されるが、これをエタノールにすれば、約１．４倍（＝３１００ｋＪ÷２２５０ｋＪ）ほど冷却効率が上がる。
【００１８】
図３に示す丸鋸１のように、各超硬チップ７の前端面所要部に凹窪部９（水保持手段）を形成していることにより、各超硬チップ７は、水溜め４を通過する際にその水を凹窪部９に確実に汲み入れて保持できると共に、そのまま次の加工点（切削箇所）まで有効に運ぶことができる。図４に示す丸鋸１１は、保持手段として、各鋸刃８を形成する超硬チップ７の前面側で刃先部（第１すくい面７ａ）を除く領域に、セラミックスなどを溶射して薄い（厚さ１〜数μｍ程度）多孔質層１２を形成したものである。
【００１９】
上記のような多孔質層１２からなる保持手段では、丸鋸１が回転して各鋸刃８が水溜め４に溜められた水中を通過する際に、水溜め４内の水が多孔質層１２に含浸されて保持される。この多孔質層１２に含浸された水は、超硬チップ７の熱によって当該多孔質層１２の全域から蒸発し、その時の気化熱により超硬チップ７の熱が有効に奪われて、そのチップ７の温度が効果的に下がることになる。
【００２０】
図５は、図１の丸鋸切断機と同様な丸鋸１及び丸鋸カバー３を示しているが、ここに示す丸鋸カバー３には水溜め４を設けておらず、この水溜め４に代えて、丸鋸カバー３の上部にミスト噴射ノズル１３を挿入配備し、このミスト噴射ノズル１３により、丸鋸カバーの内部に水ミストを噴射供給して、丸鋸１の鋸刃８を湿潤するようにものである。このミスト噴射ノズル１３は水ミスト供給装置１４に接続されている。この水ミスト供給装置１４には、従来のオイルミスト供給装置をそのまま使用することができる。
【００２１】
したがって、この丸鋸切断機によってワークＷの切断を行う際に、ミスト噴射ノズル１３により丸鋸カバー３の内部に水ミストを供給し、丸鋸カバー３内部を水ミスト状態にして丸鋸１の鋸刃８表面を湿潤すると、濡れた鋸刃８の超硬チップ７がワークＷを切削する時にその切削熱によって、チップ７表面に付着した水分が蒸発し、この水分が蒸発する時の気化熱として超硬チップ７の熱が奪われることになり、これによって超硬チップ７自体が高温になるのが防止されると同時に、超硬チップ７の強度と硬さが維持される。この結果として、工具寿命が延ばされることになる。
【００２２】
この実施形態の場合も、ミストとしては、水ミストに限らず、エタノールなど水以外の液体がミスト化されたものを使用することができる。
【００２３】
以上説明した実施形態の丸鋸４は、各鋸刃８が、丸鋸本体５の外周縁部に周方向所定ピッチで形成された刃体６と各刃体６に取りつけられた超硬チップ７とから構成されるものであるが、本発明に係る丸鋸は、そのような構成に限らず、丸鋸本体の外周縁部に周方向所定ピッチで直接に鋸刃を形成したもの、つまり超硬チップをもたない丸鋸でもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の冷却方法によれば、丸鋸の鋸刃を冷却してその温度を低く保ことによる効果、即ち、
▲１▼  丸鋸の鋸刃の幾何学的形状とサイズを安定させて切断加工精度を高めることができる。
▲２▼  ワークの切断面の性状を改善できる。
▲３▼  鋸刃の強度と硬度の低下を抑制し、工具寿命を極力延ばすことができる。などの効果を、鋸刃冷却のために切削油を使用しない、地球環境に優しい全くクリーンな気化熱利用の冷却方法を以て得ることができる。また、冷風冷却法に比べて冷却システムの設備コストやランニングコストを大幅に低減することができ、その経済的効果は甚大である。
【００２５】
特に請求項１に係る発明は、丸鋸カバー下部に冷媒溜めを設けてこれに液状冷媒を溜めておき、ワークを切削し終えた各鋸刃を冷媒溜めに浸漬させて冷却すると共に、その浸漬時に各鋸刃表面に設けた冷媒保持手段に冷媒を保持した鋸刃が次にワークを切削する際に当該鋸刃の切削熱による前記保持冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃を冷却する方法であるから、液状冷媒への浸漬による冷却と液状冷媒の気化熱利用による冷却の二段冷却によって、鋸刃をきわめて効果的に冷却することができるとともに、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けることにより、液状の冷媒を丸鋸カバー内から加工点まで有効に運ぶことができて、各鋸刃をより効果的に冷却をすることができる。
【００２６】
また請求項２に係る発明は、丸鋸カバーの内部にミスト状の冷媒を供給して、このミスト状冷媒により丸鋸の鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた各鋸刃を湿潤し、各鋸刃の切削熱によるミスト状冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃を冷却する方法であって、丸鋸カバーを特別な構造にしたり、丸鋸側に特別な加工を施すことなく、既存の丸鋸カバー及び丸鋸をそのまま活用して、鋸刃を効果的に冷却することができるとともに、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けることにより、ミスト状の冷媒を丸鋸カバー内から加工点まで有効に運ぶことができて、各鋸刃をより効果的に冷却をすることができる。
【００２７】
尚、請求項３に記載の方法によれば、請求項１及び請求項２に係る発明をより経済的に実施することができ、また請求項４に記載の方法によれば、冷却効率をより一層高めることができる。
【００２９】
請求項５に記載のように、冷媒保持手段を、各鋸刃の前面所要部に形成した凹窪部からなるものとすれば、特に請求項１の冷却方法を実施する場合に有効で、液状の冷媒を各鋸刃に確実に保持させることができる。
【００３０】
請求項６に記載のように、冷媒保持手段を、各鋸刃の表面所要部にセラミックスを溶射して形成した多孔質層からなるものとした場合には、液状又はミスト状の冷媒を鋸刃の表面の広い領域に容易に保持して効率的に蒸発させ，冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を説明する丸鋸切断機の側面図である。
【図２】  同上の丸鋸切断機の正面図である。
【図３】  丸鋸の一つの鋸刃を示す拡大斜視図で、保持手段が凹窪部からなる場合を示す。
【図４】  図３と同様に丸鋸の一つの鋸刃を示す拡大斜視図で、保持手段が多孔質層からなる場合を示す。
【図５】  他の一実施形態を説明する丸鋸切断機の側面図である。
【図６】  同上の丸鋸切断機の正面図である。
【符号の説明】
１              丸鋸
３              丸鋸カバー
４              水溜め
５              丸鋸本体
６              刃体
７              超硬チップ
８              鋸刃
９              凹窪部（保持手段）
１２            多孔質層（保持手段）
【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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【図６】
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