(57)【要約】【課題】  ビーズの偏摩耗を防止して、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有し、寿命を向上することが可能なワイヤソーを提供する。【解決手段】  ワイヤソーにおいては、ワイヤに円柱形ビーズ３が多数個固定されており、円柱形ビーズ３が任意の個数配置される毎に、断面が多角形の多角形ビーズ４が配置されている。多角形ビーズ４に替えて、断面が楕円形の楕円形ビーズ５を配置してもよく、多角形ビーズ４と楕円形ビーズ５とを混合して配置してもよい。楕円形ビーズ５では、砥粒層８の楕円の長軸側領域に硬質層１０が設けられている。また、多角形ビーズ４では、砥粒層９の角側の領域に硬質層１０が設けられている。この硬質層１０は、砥粒層８、９の結合材を硬化させたものであってもよく、あるいは、砥粒層８、９の他の部分より集中度を高めて形成したものであってもよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状台金の表面に砥粒を固着して形成された、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、断面が楕円形の楕円形ビーズ、または断面が多角形の多角形ビーズが配置され、前記楕円形ビーズまたは多角形ビーズは互いに位相角度が異なるように配置され、前記楕円形ビーズの砥粒層の長軸側領域または前記多角形ビーズの角側の領域に砥粒層の他の部分より耐摩耗性が高い硬質層が設けられていることを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記硬質層は、砥粒層の結合材を硬化させたもの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】
前記硬質層は、砥粒層の他の部分より集中度を高めたものであることを特徴とする請求項１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、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】
従来のワイヤソーの一例を図６に示す。図６（ａ）はワイヤソーの全体図であり、図６（ｂ）はその部分拡大図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
従来のワイヤソー５１においては、ワイヤ５２に円柱形ビーズ５３が多数個固定されており、ワイヤ５２にはゴム被覆がなされている。円柱形ビーズ５３は、ビーズ台金５４の外周に砥粒層５５を設けることによって形成されている。
【０００４】
ワイヤソー５１は、図７（ａ）に示すように、ワイヤ５２の端を撚ってつなぐことによって、被削材６０の切断に用いられる。このときの捻りにより、あるいは案内プーリの取り回しによって、これらの円柱形ビーズ５３が自転するようにして、図７（ｂ）に示すように、円柱形ビーズ５３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。
【０００５】
しかし、ワイヤ送り速度、ワイヤ張力、被削材の状態、被削材の配筋（鉄筋の太さ、鉄筋の配列ピッチ等）、骨材の材質等の条件によって、円柱形ビーズ５３の自転が十分に行われないと、図７（ｃ）に示すように、斜線で示す部分のみが摩耗する偏摩耗が発生する。このような偏摩耗が発生すると、使用されない砥粒層が残ったまま寿命となるため、寿命が低下する。
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。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５６６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このワイヤソーは、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。
【０００８】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、ビーズの偏摩耗を防止して、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有し、寿命を向上すること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】
【０００９】
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砥粒を固着して形成された、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、断面が楕円形の楕円形ビーズ、または断面が多角形の多角形ビーズが配置され、前記楕円形ビーズまたは多角形ビーズは互いに位相角度が異なるように配置され、前記楕円形ビーズの砥粒層の長軸側領域または前記多角形ビーズの角側の領域に砥粒層の他の部分より耐摩耗性が高い硬質層が設けられていることを特徴とするワイヤソーである。
【００１０】
楕円形ビーズまたは多角形ビーズが配置されていることにより、円柱形ビーズの自転が促進されて偏摩耗が抑制されるが、さらに、楕円形ビーズの砥粒層の長軸側領域または多角形ビーズの角側の領域に硬質層が設けられていることにより、これらの領域での耐摩耗性が高まるため、楕円形ビーズまたは多角形ビーズが研削を重ねても、その形状が円柱形ビーズに近づくことを防止できる。そのため、ビーズの自転がいつまでも持続され、寿命が向上する。
硬質層は、砥粒層の結合材を硬化させて形成することができ、あるいは、砥粒層の他の部分より集中度を高めて形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ビーズの偏摩耗を防止することができるため、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有し、寿命を向上すること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】
【００１２】
以下に、本発明のワイヤソーをその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係るワイヤソーを示す。
ワイヤソー１においては、ワイヤ２に円柱形ビーズ３が多数個固定されており、円柱形ビーズ３が任意の個数配置される毎に、断面が多角形の多角形ビーズ４が配置されている。多角形ビーズ４に替えて、断面が楕円形の楕円形ビーズを配置してもよく、多角形ビーズ４と楕円形ビーズとを混合して配置してもよい。ワイヤ２にはゴム被覆がなされている。
【００１３】
図２に、円柱形ビーズ、楕円形ビーズ、多角形ビーズの構造を示す。
図２（ａ）に示す円柱形ビーズ３は、ビーズ台金６の外周に、断面外形が円形となる砥粒層７を設けることによって形成されている。図２（ｂ）に示す楕円形ビーズ５は、ビーズ台金６の外周に、断面外形が楕円形となる砥粒層８を設けることによって形成されている。図２（ｃ）に示す多角形ビーズ４は、ビーズ台金６の外周に、断面外形が多角形となる砥粒層９を設けることによって形成されている。
【００１４】
図２（ｂ）に示す楕円形ビーズ５では、砥粒層８の楕円の長軸側領域に中心側から外周側に向けて放射状に硬質層１０が設けられている。また、図２（ｃ）に示す多角形ビーズ４では、砥粒層９の角側の領域に中心側から外周側に向けて放射状に硬質層１０が設けられている。この硬質層１０は、砥粒層８、９の結合材を硬化させたものであってもよく、あるいは、砥粒層８、９の他の部分より集中度を高めたものであってもよい。
【００１５】
楕円形ビーズ５または多角形ビーズ４は、互いに位相角度が異なるように配置されている。ここで、位相角度が異なるとは、楕円形ビーズ５の長軸方向、あるいは多角形ビーズ４の角の方向が同一方向ではなく、互いに異なる方向を向くことをいう。このように楕円形ビーズ５または多角形ビーズ４を配置すると、これらのビーズの自転が行われやすい。
【００１６】
次に、図３を用いて、本発明のワイヤソーの動作について説明する。
ここでは、多角形ビーズ４を用いた場合を示しており、図３（ａ）のように、多角形ビーズ４が被削材２０に接触すると、多角形ビーズ４から被削材２０に対して、ワイヤ張力による被削材２０への切り込み力２１が作用するとともに、この反力２２が多角形ビーズ４と被削材２０との接触点２３において、被削材２０から多角形ビーズ４へ作用する。
多角形ビーズ４には、図３（ｂ）に示すように、捻りモーメント２４が作用することにより、多角形ビーズ４は自転して、図３（ｃ）に示すように、被削材２０と接触する位置が入れ替わる。
【００１７】
このように、多角形ビーズ４を配置したことによって多角形ビーズ４が自転し、その後被削材２０に接触する円柱形ビーズ３の自転が促進されるため、ビーズの偏摩耗を防止することができる。しかし、多角形ビーズ４も研削を重ねるに従って、図４に示すように、角側の領域が摩耗して円柱ビーズに近づく。この点を考慮して、本発明のワイヤソーでは、図５に示すように、砥粒層９の角側の領域に硬質層１０が設けており、これによって、角側の領域の摩耗が少なく、研削を重ねても多角形ビーズ４は多角形の形状を維持し続ける。そのため、ビーズの自転がいつまでも持続されることとなり、寿命が向上する。
【００１８】
以上は、多角形ビーズ４を用いた場合について説明したが、楕円形ビーズ５を用いても同様であり、楕円形ビーズ５の場合には、砥粒層８の楕円の長軸側領域に硬質層１０が設けられていることによって、長軸側領域の摩耗が少なく、研削を重ねても楕円形ビーズ５は楕円形の形状を維持し続ける。そのため、ビーズの自転がいつまでも持続されることとなり、寿命が向上する。
【００１９】
以下に、具体的な試験例を示す。
図１に示す構造のワイヤソーの一例として、円柱形ビーズ３が任意の個数配置される毎に、断面が楕円形の楕円形ビーズ５が配置されたワイヤソーを作製し、切断試験を行なった。作製したワイヤソーの超砥粒層の仕様を表１に示す。ここでは、硬質層は、砥粒層の他の部分より集中度を高めることによって形成されている。
【００２０】
【表１】
2007061939.tif 000003
【００２１】
表１において、発明品の楕円形ビーズ５の硬質層の厚みは、砥粒の平均粒径の３倍である１．２ｍｍとしている。
上記のワイヤソーについて、図８に示すように、使用途中での円柱形のビーズと楕円形ビーズの外径の最大値Ｄと最小値ｄを測定し、そのアスペクト比（ｄ／Ｄ×１００）を求めた。
試験条件を表２に示す。
【００２２】
【表２】
2007061939.tif 000004
【００２３】
試験結果を図９に示す。Ｎｏ．１は円柱形ビーズ３のみで構成したワイヤソーについての結果を示す。このワイヤソーは自転効果が少なく、試験後の円柱形ビーズ３は偏摩耗してアスペクト比が７５％になった。
【００２４】
次に、Ｎｏ．２−１とＮｏ．２−２は、円柱形ビーズ３と、硬質層１０を持たない楕円形ビーズ５で構成したワイヤソーであり、このワイヤソーについて、楕円形ビーズ５の個数を１ｍ当たり２個から６個の範囲で配置したときの５本のワイヤソーについての結果を示す。Ｎｏ．２−１に円柱形ビーズ３のアスペクト比を、Ｎｏ．２−２に硬質層１０を持たない楕円形ビーズ５のアスペクト比を示す。楕円形ビーズ５を配置することにより、円柱形ビーズ３のアスペクト比は、Ｎｏ．１の７５％から、Ｎｏ．２−１で示すように、８０％〜９５％に改善されている。また楕円形ビーズ５の配置を２個／ｍから５個／ｍに増加させると、８０％から９５％に改善されている。
【００２５】
次に、Ｎｏ．３−１とＮｏ．３−２は、円柱形ビーズ３と、本発明の硬質層１０を設けた楕円形ビーズ５で構成したワイヤソーであり、このワイヤソーについて、楕円形ビーズ５の個数を１ｍ当たり２個から６個の範囲で配置したときの５本のワイヤソーについての結果を示す。Ｎｏ．３−１に円柱形ビーズ３のアスペクト比を、Ｎｏ．３−２に硬質層１０を設けた楕円形ビーズ５のアスペクト比を示す。硬質層１０を設けた楕円形ビーズ５を配置することにより、円柱形ビーズ３のアスペクト比は、Ｎｏ．１で示す円柱形ビーズ３のアスペクト比７５％から、Ｎｏ．３−１で示すように８５％〜１００％に改善されている。また楕円形ビーズ５の配置を２個／ｍから５個／ｍに増加させると、８５％から１００％に改善されている。
【００２６】
ここで、Ｎｏ．３−２で示す、本発明の硬質層１０を持つ楕円形ビーズ５を配置したワイヤソーは、楕円形ビーズ５のアスペクト比が、楕円形ビーズ５の個数を２個／ｍ〜５個／ｍに変化させた場合には７５％〜７２％である。一方、Ｎｏ．２−２で示す、硬質層１０を持たない楕円形ビーズ５を配置したワイヤソーは、楕円形ビーズ５のアスペクト比が楕円形ビーズ５の個数を２個／ｍ〜５個／ｍに変化させた場合には８０％〜７７％であり、その形状が円柱形ビーズ３に近づいている。
この結果から、硬質層１０を持つ楕円形ビーズ５は、硬質層１０を持たない楕円形ビーズ５に比較して楕円形状を維持している。
【００２７】
また、円柱形ビーズ３と、円柱形ビーズ３が７個配置される毎に断面が楕円形の楕円形ビーズ５が配置されたワイヤソーにおいて、円柱形ビーズ３と楕円形ビーズ５の集中度を同じにして、楕円形ビーズ５の結合材を硬化させて硬質層を形成したワイヤソーと、円柱形ビーズ３と、円柱形ビーズ３が７個配置される毎に断面が六角形の多角形ビーズ４が配置されたワイヤソーにおいて、多角形ビーズ４の結合材を硬化させて硬質層を形成したワイヤソーを製作し試験を行った。その結果を図１０に示す。結合材を硬化させて硬質層を形成した場合にも、集中度を高めて硬質層を形成した場合と同様の効果が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、ビーズの偏摩耗を防止することができるため、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有し、寿命を向上することが可能な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】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係るワイヤソーを示す図である。
【図２】円柱形ビーズ、楕円形ビーズ、多角形ビーズの構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るワイヤソーの動作を示す図である。
【図４】従来の多角形ビーズの摩耗の様子を示す図である。
【図５】砥粒層の角側の領域に硬質層が設けられた多角形ビーズの摩耗の様子を示す図である。
【図６】従来のワイヤソーの一例を示す図である。
【図７】従来のワイヤソーを用いた研削の様子を示す図である。
【図８】使用途中での円柱形のビーズと楕円形ビーズの形状を示す図である。
【図９】試験結果を示す図である。
【図１０】試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ワイヤソー
２  ワイヤ
３  円柱形ビーズ
４  多角形ビーズ
５  楕円形ビーズ
６  ビーズ台金
７、８、９  砥粒層
１０  硬質層
２０  被削材
２１  切り込み力
２２  反力
２３  接触点
２４  捻りモーメント
【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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【図９】
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【図１０】
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