(57)【要約】【課題】  高負荷状態において切断性能および耐久性の良い切断ブレードを提供する。【解決手段】  外周部に設けられた刃部４と、刃部４に開口し中心に向かって延びるスリット６が形成されたスリット部５とを備えた切断ブレード１であって、スリット部５の中心側位置にはスリット５の端部と連続する孔８が形成された孔形成部７が設けられ、孔形成部７は、スリット６から中心に向かう軸上に位置し孔８の内面の一部を構成する孔底面部７Ａと、孔底面部７Ａの孔８内周面方向一端側と他端側とに位置すると共に孔８の中心を通りスリット５から中心に向かう軸と直交する軸上に位置して孔８の内面の一部をそれぞれ構成する第一側面部７Ｂと第二側面部７Ｃとを有し、孔形成部７Ａの孔８内面は滑らかに形成されていると共に、孔底面部７Ａの曲率は０以上かつ第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃの曲率より小さく構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に設けられた刃部と、該刃部に開口し中心に向かって延びるスリットが形成されたスリット部とを備える略円盤状の切断ブレードであって、
該スリット部の中心側端部位置には該スリットの端部と連続する孔が形成された孔形成部が設けられ、該孔形成部は、該スリットから該中心に向かう軸上に位置して該孔の内面の一部を構成する孔底面部と、該孔底面部の該孔内周面方向一端側と他端側とに位置すると共に該孔の略中心又は中心近傍を通り該スリットから該中心に向かう軸と略直交する軸上に位置して該孔の内面の一部をそれぞれ構成する第一側面部と第二側面部とを有し、
該孔形成部の該孔内面は滑らかに形成されていると共に、該孔底面部の曲率は０以上かつ該第一側面部及び該第二側面部の曲率より小さく構成されていることを特徴とする切断ブレード。
【請求項２】
該第一側面部と該第二側面部とはそれぞれ一の円弧若しくは複数の円弧の組み合わせから成立する曲面から構成され、
該底面部は一の円弧若しくは複数の円弧の組み合わせから成立する曲面から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の切断ブレード。
【請求項３】
該底面部と該第一側面部及び該第二側面部とは、該スリットから該中心に向かう軸に対して対称な形状に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の切断ブレード
【請求項４】
該孔は、該スリットから該中心に向かう方向を短径方向とし、該第一側面部から該第二側面部に向かう方向を長径方向とする楕円形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の切断ブレード。
【請求項５】
該孔の短径／長径の値が0.58より大きく1.0より小さい値に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の切断ブレード。
【請求項６】
該孔の短径／長径の値が0.63に設定されていることを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の切断ブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非金属材、あるいは金属材を切断する切断ブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に切断ブレードは、円板状の基板と、その外周縁に形成された複数の刃部から構成されている。この刃部は、例えば切削刃部材である多数のチップを円周方向に所定ピッチで固着し、または外周縁部分に研削材を固着させて構成されている。
【０００３】
この切断ブレードを用いて金属等の被削材を切断加工すると摩擦熱により熱膨張して内部に応力を生じ、変形するため、切断速度、切断面の精度などの切断性能、および切れ味、寿命などの耐久性が低下する。
【０００４】
上記切断ブレードの熱応力の回避に対して、例えば特許文献１に示されるように、円板状の基板に、鍵孔形状及びＵ字形状のスリットが放射状に複数形成されている。このスリットを設けることによりブレード周辺の空気の流れがより乱されるため、被削材との間に発生する摩擦熱により加熱された刃部先端部での冷却効果が高くなっている。さらにスリットが刃部の周方向への熱膨張を吸収してブレードの面外方向の熱変形を抑制でき、またスリットにより切り屑の排出もスムースとなるため、切断性能が向上する。
【特許文献１】特開２０００−２４６６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の回転工具は性能向上による出力パワーが増加の傾向にある。この結果、切断ブレードにかかるトルクは増大し、外周縁に形成された刃部先端部にかかる負荷が増加していた。この負荷の増加に伴い、刃部先端部にかかる荷重はスリットを広げるような変形となってスリットの底孔を形成する孔形成部に応力集中が起こり材料強度を超えると亀裂が発生するおそれがあった。
【０００６】
これに対して特許文献１にも示されているように、スリットの端部である底孔を円形形状とし、その円形の弧の曲率を利用して、スリット端部の応力集中を回避していた。なお、曲率は１／曲率半径で表わされ、曲率が小さい円弧は曲率半径が大きいことを意味する。
【０００７】
しかし、孔形成部の応力が材料強度を超えないように、底孔の曲率を小さくすると底孔の径が大きくなる。その結果、周方向に隣接するスリットに挟まれた刃部の根元が大きくなった底孔に削り取られ、刃部の根元での断面積が減少し、刃先の面外荷重に対する剛性が低下し、刃先に発生する被削材からの反力等で面外方向に振動しやすくなり、切断性能が低下していた。また、逆に曲率を大きくした場合には、底孔が小さくなるため刃部の剛性を保つことはできるが、孔形成部に過大な応力集中が発生し、孔形成部の強度不足により耐久性が低下していた。
【０００８】
そこで本発明は、高負荷状態において切断性能および耐久性の良い切断ブレード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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は外周部に設けられた刃部と、該刃部に開口し中心に向かって延びるスリットが形成されたスリット部とを備える略円盤状の切断ブレードであって、該スリット部の該中心側端部位置には該スリットの端部と連続する孔が形成された孔形成部が設けられ、該孔形成部は、該スリットから該中心に向かう軸上に位置して該孔の内面の一部を構成する孔底面部と、該孔底面部の該孔内周面方向一端側と他端側とに位置すると共に該孔の略中心又は中心近傍を通り該スリットから該中心に向かう軸と略直交する軸上に位置して該孔の内面の一部をそれぞれ構成する第一側面部と第二側面部とを有し、該孔形成部の該孔内面は滑らかに形成されていると共に、該孔底面部の曲率は０以上かつ該第一側面部及び該第二側面部の曲率より小さく構成されている切断ブレードを提供する。
【００１０】
また上記構成の切断ブレードにおいて、該第一側面部と該第二側面部とはそれぞれ一の円弧若しくは複数の円弧の組み合わせから成立する曲面から構成され、該底面部は一の円弧若しくは複数の円弧の組み合わせから成立する曲面から構成されていることが好ましい。
【００１１】
また該底面部と該第一側面部及び該第二側面部とは、該スリットから該中心に向かう軸に対して対称な形状に構成されていることが好ましい。
【００１２】
また該孔は、該スリットから該中心に向かう方向を短径方向とし、該第一側面部から該第二側面部に向かう方向を長径方向とする楕円形状に形成されていることが好ましい。
【００１３】
また該孔の短径／長径の値が0.58より大きく1.0より小さい値に設定されていることが好ましく、最適には、該孔の短径／長径の値が0.63に設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１又は請求項２に記載の切断ブレードによれば、スリットの端部に形成された孔の底面部の曲率を小さくした場合であっても、スリットから切断ブレード中心に向かう方向と直交する方向における孔の径を、底面部の曲率に係る直径より小さくすることができる。従って、孔の底面部の曲率を小さくした場合であっても、隣り合うスリット間における刃部の根元での断面積を確保して刃先の剛性の低下を抑制することができる。刃部の剛性が保たれるため、刃部が面外方向に振動することが抑制される。よって正確に刃部の厚さ分だけ被切削材を切削することができる。また孔の底面部の曲率を小さくし、かつ孔の内面を滑らかに形成しているため、孔内面、特に底面部における応力集中を抑制することができる。故に高負荷がかかったとしても、孔形成部においてクラックや欠けの発生が抑制される。
【００１５】
請求項３に記載の切断ブレードによれば、切断ブレードが時計回り、反時計回りの何れの方向に回転したとしても、同様の切断性能を発揮することができる。
【００１６】
請求項４に記載の切断ブレードによれば、孔を楕円形状に形成することにより、底面部の曲率を第一側面部及び第二側面部の曲率より小さくすることができる。また第一側面部、底面部、及び第二側面部が滑らかな円弧で構成されるため弱点が形成され難くなり応力集中を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の切断ブレードによれば、孔を楕円形状に形成する場合において、少なくとも底面部に作用する応力を低減することができると共に、第一側面部及び第二側面部に作用する応力を許容範囲内に収めることができる。特に請求項６に記載の切断ブレードによれば、底面部と第一側面部及び第二側面部に作用する応力を等しくすることができるため、孔形成部に作用する応力を均一化して孔形成部の耐久性を増すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第一の実施の形態にかかる切断ブレードついて図１及び図２に基づき説明する。図１に示される切断ブレード１は、石材、木材などの非金属材、あるいはアルミニュウム、銅、鉄などの金属材を切断加工する際に使用される切断ブレードであり、中心に取付孔３が穿設され、周縁に刃部４が設けられた円盤状の基板２から構成されている。刃部４は、ダイヤモンド粉末を有して構成されており、被切削材を切削することが可能となっている。
【００１９】
基板２において、刃部４位置から取付孔３に向かう方向、即ち基板２における直径方向となる中心軸Ｇ上にスリット形成部５が規定されている。このスリット形成部５は、基板２の周方向において等間隔かつ複数規定されている。このスリット形成部５及び後述の孔形成部７は何れも同形状であるため、特に言及しない限り一のスリット形成部５及び孔形成部７を代表として説明する。
【００２０】
スリット形成部５には、スリット形成部５を壁としてスリット６が形成されている。またスリット形成部５の取付孔３側の端部には、孔形成部７が規定されており、孔形成部７から孔８が規定されている。この孔８は、その周縁の一部がスリット６に開口しておりスリット６と孔８とから略鍵穴形状を形成している。
【００２１】
図２に示されるように、孔８を形成する孔形成部７は、スリット６から取付孔３（図１）に向かう線である中心軸Ｇ上に位置して孔８の内面の一部を構成する孔底面部７Ａと、孔底面部７Ａの孔８内周面方向一端側と他端側とに位置すると共に孔８の略中心を通り中心軸Ｇと略直交する直交軸Ｈ上に位置して孔８の内面の一部をそれぞれ構成する第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃとを備えて構成されている。
【００２２】
第一側面部７Ｂと第二側面部７Ｃは、その内面部分が何れも同じ曲率を有する曲面から構成されており、孔底面部７Ａは、その内面部分が第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃより小さい曲率を有する曲面から構成されている。なお、曲率は１／曲率半径で表わされ、曲率が小さい円弧は曲率半径が大きいことを意味する。また第一側面部７Ｂと孔底面部７Ａ、第二側面部７Ｃと孔底面部７Ａとは、それぞれの接続箇所でその内面部分が滑らかとなるように接続されている。また孔底面部７Ａと第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃとは、中心軸Ｇに対して対称な形状に構成されているため、切断ブレード１は、図１において時計回り、反時計回りの何れに回転した場合であっても同様な切削能力を発揮することができる。
【００２３】
この切断ブレード１を図示せぬ動力工具、例えば卓上丸鋸に取り付けて、図示せぬ被切削材を切削すべく、図２に示されるように切断ブレード１を時計回りに回転させた場合に、第一刃部４Ａと第一刃部４Ａの左側に位置する第二刃部４Ｂにおいて、先に第一刃部４Ａが被切削材と当接する。これにより第一刃部４Ａには、第二刃部４Ｂへと向かう方向へと応力が発生する。また第一刃部４Ａが被切削材と当接することにより、切断ブレード１の回転が抑制されるが、第二刃部４Ｂにおいては、慣性力により第一刃部４Ａへと向かう方向へと応力が発生する。従って第一刃部４Ａと第二刃部４Ｂとの間に互いに近づく方向の力が発生し、その結果スリット６の幅を狭めようとする力が発生し、この狭めようとする力に対する応力がスリット６の根元部分である孔８を形成する孔形成部７に発生する。
【００２４】
同様に第一刃部４Ａが被切削材を切削して被切削材から離間した時には、第一刃部４Ａに回転方向への力が発生するため、スリット６の幅を拡げようとする力が発生し、この拡げようとする力に対する応力が孔形成部７に発生する。また切断ブレード１で被切削材を切削する際には、刃部４で摩擦熱が発生するがこの摩擦熱により刃部４が膨張するため、スリット６の幅が狭まることになる。
【００２５】
従って孔形成部７では、スリット６の幅の増減、即ち隣り合う第一刃部４Ａと第二刃部４Ｂとの近接離間に伴い孔８を拡げ若しくは狭める様に応力が発生する。この孔形成部７とスリット形成部５との位置関係から、スリット形成部５が近接離間した場合に孔底面部７Ａ位置が支点位置となるため、孔形成部７においては、第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃよりも、孔底面部７Ａにより大きい応力が発生する。
【００２６】
一般の切断ブレードでは、切断時に発生する応力が一箇所に集中することを防止するために、スリットに連なる孔の径を大きく、即ち曲率を小さく形成しているが、第一の実施の形態に係る孔８は、最も大きい応力が作用する孔底面部７Ａのみ曲率を小さくすることによって、孔８を大きく形成することなく、孔底面部７Ａで応力集中が発生することを抑制している。
【００２７】
また図１に示されるように、隣り合う二つのスリット６、６の間に第一刃部４Ａが位置するが、第一刃部４Ａの断面積の最小部分は、隣り合う孔８、８の間となる。孔８においては、その孔底面部７Ａの曲率に係る直径に比べて、その内径が小さく構成されているため、第一刃部４Ａにおける断面積の最小部分を大きくすることができる。刃部４は、切断ブレード１の回転時の衝撃等により基板２の面外方向（刃部４における接線方向及び半径方向の何れとも直交する方向）に振動するが、刃部４において断面積の最小部分は過度に小さくならないため、その面外方向への振動を抑制することができる。
【００２８】
隣り合う刃部４がそれぞれ逆位相で面外方向に振動した場合には、第一刃部４Ａと第二刃部４Ｂとが近接離間した場合と同様に、孔底面部７Ａに応力が発生する。しかし、孔底面部７Ａの曲率が小さくなるように構成されているため、孔底面部７Ａにおいて応力集中が発生することが抑制される。
【００２９】
従って、孔底面部７Ａの曲率を第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃの曲率より小さくすることにより、従来の構成の刃部に比べて刃部４の面外方向への振動を抑制することができると共に、隣り合う刃部４において逆位相での面外方向への振動及び隣り合う刃部４の近接離間した際に孔８の周辺部材である孔形成部７へ作用する応力の応力集中を低減して、切断ブレード１としての耐久性を増すことができる。
【００３０】
次に本発明の第二の実施の形態を図３及び図４に基づき説明する。図３に示される切断ブレード１１は、第一の実施の形態に係る切断ブレード１と略同一の形態であるため、特に異なる部材以外には、第一の実施の形態に係る切断ブレード１の図番に１０を加えてその説明を省略する。
【００３１】
切断ブレード１１においては、その孔１８が、スリット１６から図示せぬ取付孔に向かう方向を短径方向とし、第一側面部１７Ｂから第二側面部１７Ｃに向かう方向を長径方向とする楕円形状となるように孔形成部１７が構成されている。よって第一側面部１７Ｂと第二側面部１７Ｃとは、同形状に構成され、孔底面部１７Ａの曲率は、第一側面部１７Ｂ及び第二側面部１７Ｃの曲率より小さくなるように構成されている。この楕円形状を画成する孔形成部１７において、中心軸Ｇに含まれる長径（ＸＬ）と直交軸Ｈに含まれる短径（ＹＬ）とについては、その比（ＹＬ／ＸＬ）が約０．６３となるように構成されている。
【００３２】
スリット１６の端部に孔１８を形成する孔形成部１７において、孔底面部１７Ａと第一側面部１７Ｂ及び第二側面部１７Ｃとに生じる応力と、ＹＬ／ＸＬとの関係を表すグラフを図４に示す。このグラフにおいて、ＹＬ／ＸＬ＝１．００の状態、即ち孔１８が真円の状態で孔形成部１７に応力を発生させた時に、孔底面部１７Ａでの応力の値を１．０と定義し、この場合に第一側面部１７Ｂでの応力は、孔底面部１７Ａの応力（１．０）に対して０．６の値となる。
【００３３】
ＹＬ／ＸＬの値を１．００（真円の状態）から徐々に小さくしていくと、孔底面部１７Ａに作用する応力は初期の値である１．０から徐々に低減していく。これに対して第一側面部１７Ｂにおいては、ＹＬ／ＸＬの値を小さくしていくと、第一側面部１７Ｂにおける応力の値が徐々に大きくなる。ＹＬ／ＸＬ＝０．６３となった状態で、孔底面部１７Ａと第一側面部１７Ｂに作用する応力の値が何れも約０．９と等しくなる。この状態において孔形成部１７に作用する応力の値は最大でも約０．９となる。よって孔１８が真円の状態（孔形成部１７に作用する応力の最大値が１）よりも、孔１８をＹＬ／ＸＬ＝０．６３となる楕円形状にした方が、刃部１４に起因して孔形成部１７に発生する応力を低減することができ、孔形成部１７における耐久性を増すことができる。
【００３４】
またＹＬ／ＸＬを０．６３よりも更に小さくし、０．５８となったところで第一側面部１７Ｂに作用する応力は１．０となる。よって長径と短径との比を、少なくとも１．００＞ＹＬ／ＸＬ＞０．５８とすることにより、孔１８を真円形状とした場合よりも孔形成部１７に作用する応力を低減して、切断ブレード１１の耐久性を増すことができる。
【００３５】
本発明の切断ブレードは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば第一の実施の形態において、孔底面部７Ａと第一側面部７Ｂ及び第二側面部７Ｃとは、何れも一の円弧から構成されていたが、これに限らず、それぞれ複数の円弧で構成するようにしても良い。この場合に、孔底面部を構成する複数の円弧のそれぞれの曲率は、第一側面部及び第二側面部を構成する円弧の曲率より小さくなるように構成される。
【００３６】
また図５に示されるように、孔形成部２７において、孔底面部２７Ａを曲率０である平面より構成し、第一側面部２７Ｂ及び第二側面部２７Ｃを一又は複数の円弧から構成されていても良い。この場合においても孔底面部２７Ａにおいて応力集中の発生が抑制されて、孔形成部２７の耐久性を増すことができる。また図６に示されるように、少なくとも孔底面部３７Ａの曲率が第一側面部３７Ｂ及び第二側面部３７Ｃの曲率より小さければ、孔底面部３７Ａにおける応力集中を抑制することができる。また図７に示されるように、第一側面部４７Ｂと第二側面部４７Ｃとは必ずしも同形状である必要はなく、少なくとも孔底面部４７Ａよりその曲率が大きければ良い。また図８に示されるように、刃部５４が、いわゆる鋸刃形状であっても本発明に係る孔形成部の形状を適応することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の切断ブレードは、動力工具である丸鋸や卓上丸鋸において切断刃として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明第一の実施の形態に係る切断ブレードの平面図。
【図２】本発明第一の実施の形態に係る切断ブレードの部分詳細図。
【図３】本発明第二の実施の形態に係る切断ブレードの部分詳細図。
【図４】本発明第二の実施の形態に係る切断ブレードにおける孔形成部の形状と応力の関係を示すグラフ。
【図５】本発明第一の実施の形態に係る切断ブレードの第一の変形例に係る部分詳細図。
【図６】本発明第一の実施の形態に係る切断ブレードの第二の変形例に係る部分詳細図。
【図７】本発明第一の実施の形態に係る切断ブレードの第三の変形例に係る部分詳細図。
【図８】本発明第一の実施の形態に係る切断ブレードの第四の変形例に係る部分詳細図。
【符号の説明】
【００３９】
１・・切断ブレード  ２・・基板  ３・・取付孔  ４・・刃部  ４Ａ・・第一刃部
４Ｂ・・第二刃部  ５・・スリット形成部  ６・・スリット  ７・・孔形成部
７Ａ・・孔底面部  ７Ｂ・・第一側面部  ７Ｃ・・第二側面部  ８・・孔
【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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【図７】
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【図８】
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