(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付部が形成された基板と、該基板の外周端面に取着されたダイヤモンド層と、を備えたダイヤモンドカッターの製造方法において、前記基板にバインダとボンド粉とを混練したボンドペーストを取着させるボンドペースト取着工程と、該ボンドペースト取着工程の後で所望に穿孔されたスクリーンを前記ボンドペースト取着範囲に被覆するスクリーン被覆工程と、前記ボンドペーストを被覆したスクリーン上から粘性物質を塗布する塗布工程と、該塗布工程の後で前記スクリーンを取り除くスクリーン除去工程と、前記スクリーン除去工程の後で前記スクリーンの小孔を通して粘性物質が付着した前記ボンドペースト面にダイヤモンド砥粒を接触させるダイヤモンド砥粒付着工程と、脱バインダ処理後前記ボンドを溶融させることによって基板とダイヤモンド層を一体に形成してなることを特徴とするダイヤモンドカッターの製造方法。
【請求項２】
取付部が形成された基板と、該基板の外周端面に取着されたダイヤモンド層と、を備えたダイヤモンドカッターであって、前記請求項１記載のダイヤモンドカッターの製造方法によってダイヤモンド層が、ボンド材料により所定間隔でダイヤモンド砥粒が配列されて前記基板に固定されてなることを特徴とするダイヤモンドカッター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイヤモンドカッターの製造方法及びダイヤモンドカッターに係り、特に石材、コンクリートなどの切断に用いるのに好適なダイヤモンドカッターの製造方法及びダイヤモンドカッターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、取り付け部を有する基板の外周にダイヤモンド層が形成されたダイヤモンドカッターは公知である。そして、このようなダイヤモンドカッターとしては、例えば特公昭５５−２２１９４号公報で示されているように、「一時的な結合剤を使用して金属基材表面にダイヤモンド結晶とろう付け用合金の粒子を附着させて組立てたものを造る工程と、該組合せを還元性雰囲気または真空中で約１３００℃以下の温度迄に加熱してろう付け用合金を熔融する工程、該組合せを冷却して該ろう付け用合金を固化させダイヤモンドを基材に結合する工程よりなり、ここに該ろう付け用合金はニッケルおよびコバルトからなる群から選ばれた１種または２種の金属の少なくとも５０重量％、クロムの２〜２６重量％、および硼素、珪素、燐より成る群より選ばれた１種または２種以上の元素の合計１２重量％以下よりなる、金属基材にダイヤモンド結晶を結合する」技術が知られている。
【０００３】
また特開平９−２７２０６０号公報で示されているように、「化学的または物理的に表面処理された前記砥石刃取付部に、有機糊剤と結合材として自溶合金粉末の混合物を塗布し、その後乾燥させ、さらに有機糊剤を塗布し、砥粒を散布し、乾燥させ次いで、非酸化性雰囲気中において９００〜１１５０°Ｃの加熱温度に加熱し、前記自溶合金の融着により前記砥石刃取付部に前記砥粒を固定し、前記加熱温度から徐々に冷却する」技術が知られている。
【０００４】
上記従来技術では、基板等に取着させたボンドペーストにダイヤモンド砥粒を附着させるときに篩を利用したり、直接散布することにより、ダイヤモンド層を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ダイヤモンド砥粒を篩や散布することによっているため、ダイヤモンド層を形成するボンドペーストにダイヤモンド粒子が、一部分に団塊となって附着したり、ダイヤモンド粒子同士が隣接して結合することになり、ダイヤモンド粒子の固着が弱くなるという不都合があった。すなわち、このようにダイヤモンド粒子が団塊になったり、ダイヤモンド粒子が隣接した状態は、ダイヤモンド粒子を固定するためのボンドペーストが、ダイヤモンド粒子の周りに少ない状態となり、ダイヤモンド粒子の固着力の低下を意味するものである。
【０００６】
本発明の目的は、ダイヤモンド層を形成するダイヤモンド粒子が互いに所定間隔をもってダイヤモンド層に固着され、ダイヤモンド粒子の固着強度を高めてダイヤモンド粒子の脱落を防止できるダイヤモンドカッターの製造方法及びダイヤモンドカッターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１のダイヤモンドカッターの製造方法によれば、取付部が形成された基板と、該基板の外周端面に取着されたダイヤモンド層と、を備えたダイヤモンドカッターの製造方法において、前記基板にバインダとボンド粉とを混練したボンドペーストを取着させるボンドペースト取着工程と、該ボンドペースト取着工程の後で所望に穿孔されたスクリーンを前記ボンドペースト取着範囲に被覆するスクリーン被覆工程と、前記ボンドペーストを被覆したスクリーン上から粘性物質を塗布する塗布工程と、該塗布工程の後で前記スクリーンを取り除くスクリーン除去工程と、前記スクリーン除去工程の後で前記スクリーンの小孔を通して粘性物質が付着した前記ボンドペースト面にダイヤモンド砥粒を接触させるダイヤモンド砥粒付着工程と、脱バインダ処理後前記ボンドを溶融させることによって基板とダイヤモンド層を一体に形成してなることにより、解決される。
【０００８】
上記のように、ボンドペースト取着工程の後で所望に穿孔されたスクリーンを前記ボンドペースト取着範囲に被覆するスクリーン被覆工程と、前記ボンドペーストを被覆したスクリーン上から粘性物質を塗布する塗布工程を行なうことにより、ボンドペーストに塗布される粘性物質は、スクリーンを除去すると、スクリーンの小孔が形成された範囲だけとなる。したがって、スクリーンを除去した後でダイヤモンド砥粒を接触させると、ダイヤモンド粒子は、粘性物質が塗布された個所、すなわちスクリーンに形成された小孔の位置に付着することになる。このようにしてスクリーンに形成された小孔にしたがって、ダイヤモンド粒子を所定間隔で付着させたダイヤモンド層を形成することができる。
【０００９】
また、上記課題は、請求項２に係るダイヤモンドカッターによれば、取付部が形成された基板と、該基板の外周端面に取着されたダイヤモンド層と、を備えたダイヤモンドカッターであって、前記請求項１記載のダイヤモンドカッターの製造方法によってダイヤモンド層が、ボンドペーストにより所定間隔でダイヤモンド砥粒が配列されて前記基板に固定されてなることにより、解決される。
【００１０】
このようなダイヤモンド層はボンドペーストにより所定間隔でダイヤモンド砥粒が配列されて前記基板に固定されているダイヤモンドカッターによれば、ダイヤモンド粒子が所定間隔で配置されているために、ダイヤモンド粒子の固着強度が高まる。そして、ダイヤモンド層に均一にダイヤモンド粒子を配置して固着されているために、被切削材に対して均一な切り口となり、切削がスムーズに行なわれることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここでは、ダイヤモンドカッターとしてダイヤモンドチップを用いた例を示すが、これに限定されるものではなく、基板に直接ダイヤモンド層を形成してもよい。本発明のダイヤモンドカッターＣは、基板１０にダイヤモンドチップ２０を取着しており、このダイヤモンドチップは、基台にバインダペーストとボンド粉とを混練したボンドペーストを取着させ、ボンドペースト取着範囲に所望に穿孔されたスクリーンを被覆し、このスクリーン上から粘性物質を塗布し、塗布工程の後でスクリーンを取り除き、スクリーンの穿孔部分から粘性物質が付着したボンドペースト面にダイヤモンド砥粒を接触させ、脱バインダ処理後ボンドを溶融させることによって基板とダイヤモンド層を一体に形成することにより製造することが可能となる。
【００１４】
以上のように、ダイヤモンド砥粒のばらつきがなく、均等に配置することが可能となり、ダイヤモンド層の全ての部分で切削が均等に行うことが可能となる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００１６】
図１乃至図６は本発明に係る実施例を示すものであり、図１はダイヤモンドカッターの一例としてダイヤモンドチップとして適用したときの製造工程を示す説明図、図２乃至図４は製造工程の拡大説明図、図５は製造工程のブロック図、図６はダイヤモンドカッターの一例を示す正面図である。また図７はダイヤモンドカッター製造治具としてのスクリーンの例を示す説明図である。
【００１７】
本例のダイヤモンドカッターＣは、図６で示すように、基板１０と、ダイヤモンドチップ２０と、ダイヤモンド粒子（砥粒）２２と、を主要構成要素としており、ダイヤモンドチップ２０は、基台２１とダイヤモンド粒子（砥粒）２２とを固定するボンドペースト層２３から構成されている。そして上記円形基板１０の外周に、ダイヤモンド粒子（砥粒）２２が取着されたダイヤモンドチップ２０を焼結等により固着している。
【００１８】
本例の基板１０は、鋼製であり、この鋼製基板１０は中心に取付孔１１が形成され、円形形状として形成されている。本例の基板１０は、冷間プレスで成形されている。また、本例の基板１０は、外周端面が同一円の面に形成され、所定間隔で冷却用溝等が形成されているものを用いている。このとき、基板１０の外周端面に若干の凹凸等が形成されている場合には、基台２１を基板外周端面と整合するような形状に成形する。しかし、外周端面に若干の凹凸等が形成されたり、溝を設けていないものを用いても良い。
【００１９】
次に本発明に係るダイヤモンドカッターＣの製造方法について、図１乃至５を参照して説明する。
本発明のダイヤモンドカッターＣは、基板１０にダイヤモンドチップ２０を取着しており、このダイヤモンドチップ２０は、基台２１にバインダペーストとボンド粉とを混練したボンドペースト２３を取着させ、ボンドペースト取着範囲に所望に穿孔されたスクリーン３０を被覆し、このスクリーン３０上から粘性物質４０を塗布し、塗布工程の後でスクリーン３０を取り除き、スクリーン３０の穿孔部分から粘性物質４０が付着したボンドペースト面にダイヤモンド砥粒２２を接触させ、少なくともボンドペースト２３中のバインダを除去した後、ダイヤモンド砥粒２２の周辺部分のボンドを溶融させて基板１０とダイヤモンド層を一体に形成することにより製造する。これをさらに詳細に説明する。
【００２０】
はじめにペースト用バインダとボンド粉とを混練してボンドペースト２３を作成する。ボンドペースト２３を構成するペースト用バインダとボンド粉は、公知の材料を使用するものであり、本例で使用するボンドペースト２３としては、ダイヤとの化学的親和力の高いＴｉ、Ｃｒ等を含むボンドであり、ダイヤに対するボンドの濡れが良く、ダイヤ保持力がかなり強化されている。基台２１（基板１０）との接着力は、ボンドと基台２１（基板１０）が化学的に結合され、溶融に伴う拡散もあるので、接着力は比較的強固となる。具体的にはＣｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系や、Ｎｉロウ系のボンドと、各種のバインダ用ペーストを用いてボンドペーストを形成している。
【００２１】
本例で用いる粘性物質４０としては、例えば、市販の水溶性メチルセルロースを約３．３倍量の水で希釈した有機糊剤、その他糊材等の粘着のある物質を使用する。
【００２２】
なお溶融のボンド合金化は９４０℃〜９８０℃が適正温度範囲であり、ボンドとダイヤの濡れ具合が良好となる。また適正脱脂条件について説明すると、脱脂の昇温速度が速すぎると急激なバインダの分解ガスでボンドとダイヤの飛散が生じる。そこで、真空脱脂はバインダ熱分解温度まで５℃／ｍｉｎで昇温し２０ｍｉｎ保持の条件が有効である。使用金属粉としては、ブロンズ粉が溶融温度が低めで溶融状態が安定している。またＣｕＰの添加をすることにより、濡れ性を改善することができる。
【００２３】
次に図１に示すように、上記混練されたペースト用バインダとボンド粉からなるボンドペースト２３を、ディスペンサなどの射出機や刷毛を使用して、ダイヤモンドチップ２０を構成する基台２１に塗布等により取着する。そして、次に述べるスクリーン３０を固着させないように、若干の所定時間を経過させて、乾燥させる。
【００２４】
次いで、基台２１のボンドペースト２３の取着範囲にスクリーン３０を被覆する。本例のスクリーン３０は、断面コ字状の枠体であり、ボンドペースト２３が取着された基台端部に嵌合可能に形成されている。スクリーン３０はボンドペースト２３の取り付けを考慮して、基台２１より若干大き目で基台２１と略同形状に形成されている。そして、基台２１にスクリーン３０を被覆するように嵌合させる。
【００２５】
なおスクリーン３０は基台端部を連続して被覆するように形成しても良く、或いは所定長さに形成し、この所定長さに形成された複数のスクリーン３０を用いて基台端部を被覆するように構成しても良い。スクリーン３０には、所望箇所に多数の小孔３１が穿孔されており、この小孔３１を介して、粘性物質４０が基台２１に塗布されるように構成されている。
【００２６】
本例のスクリーン３０は、アルミ等の金属から形成されている。このようにスクリーン３０を金属製とすることにより、表面や小孔３１に付着した粘性物質４０を取り除いて再使用することが可能となり、低コスト化を実現するとともに、廃棄物を減少させて環境への影響を抑えることができる。またスクリーン３０を単一金属で形成することにより、リサイクルが可能となり資源の有効利用を図ることが可能となる。
【００２７】
上記スクリーン３０の形状は、上記形状に限定されるものではなく、基台２１（基板１０）の端部形状に合わせて、各種形成するものである。例えば図７（ａ）に示すスクリーン３０は、端部側が薄く中心部に向けて厚みが増した形状の基台２１（基板１０）に用いられるものであり、図７（ｂ）に示すスクリーン３０は、端部がアール形状の基台２１（基板１０）に用いられるものである。さらに図７（ｃ）に示すスクリーン３０は端部側が薄く、且つ端部がアール形状の基台２１（基板１０）に用いられるものである。
【００２８】
また、スクリーン３０は上記金属製に限らず、紙製或いは樹脂フィルム製とすることもできる。紙製や樹脂フィルム製のスクリーン３０とすれば、製造時において、各基台２１（基板１０）に常に新しいスクリーン３０を使用することが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。
【００２９】
そして基台２１に配設されたスクリーン３０に、粘性物質４０をディスペンサなどの射出機や刷毛を使用して塗布する。塗布された粘性物質４０は、スクリーン３０の小孔３１を介して基台２１に付着する。
【００３０】
粘性物質４０を塗布後、基台２１からスクリーン３０を取り外す。スクリーン３０が取り外された基台２１表面には、図３に示すように、スクリーン３０の小孔３１と同様のパターンで粘性物質４０が付着している。
【００３１】
次に基台２１にダイヤモンド砥粒２２を付着させる。ダイヤモンド砥粒２２としては通常４０〜５０メッシュのダイヤモンド粒子を使用する。ダイヤモンド砥粒２２は、図１及び図３に示すように、予め作業台等の上に所定量が載せられており、このダイヤモンド砥粒２２中に前記基台２１の粘性物質４０が付着した側を接触させ、基台２１にダイヤモンド砥粒２２を付着させる。
【００３２】
次に基台２１にダイヤモンド砥粒２２を一体に形成するため、加熱炉の炉内にセットし、排気を行う。処理は、乾燥、昇温、減圧脱脂、溶融、炉冷（真空冷却）、取り出しの順で行なう。なお製造における加熱条件としては、温度１２０℃で乾燥し、５℃／ｍｉｎで昇温し、脱脂は、１８０℃２０ｍｉｎ保持〜３８０℃２０ｍｉｎ保持で行なうと好適である。次に溶融について昇温を３０℃／ｍｉｎで行い、９００℃〜１１００℃で１５ｍｉｎ保持する。次に、炉冷（真空冷却）を行なうが、約７℃／ｍｉｎで行なう。さらに外熱炉体移動を６００℃で行ない、その後取り出す。なお上記では、溶融接合時の炉内真空度１０−５〜１０−６Ｔｏｒｒとしている。
【００３３】
上記製造工程により、基台２１にダイヤモンド粒子を単一層に保持したダイヤモンドチップ２０を得ることができる。そしてこのダイヤモンドチップ２０を基板１０に取着してダイヤモンドカッターＣが形成される。なお上記実施例では複数の基台２１にダイヤモンド砥粒２２を取着させ、基台２１を基板１０に貼着した構成例を示したが、基板１０に直接ダイヤモンド砥粒２２を取着させた構成としても良い。またダイヤモンドカッターＣとしては、円形基板の外周にダイヤモンド層が形成されたダイヤモンドホイール、筒状の一方端面側にダイヤモンドチップを取りつけたコアビット、皿状のダイヤモンドカッター等各種形態のものとすることが可能である。
【００３４】
上記各種形態のダイヤモンドカッターを製造するときも、スクリーンとしては、上記各ダイヤモンド層を形成する構成に合わせて、各種形成するものである。スクリーンの形状をダイヤモンドチップの形状に合わせて構成することにより、所望形状のダイヤモンド砥粒層を取着することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るダイヤモンドカッターの製造方法によれば、ボンドペースト取着工程の後で所望に穿孔されたスクリーンを前記ボンドペースト取着範囲に被覆するスクリーン被覆工程と、前記ボンドペーストを被覆したスクリーン上から粘性物質を塗布する塗布工程を行なうことにより、ボンドペーストに塗布される粘性物質は、スクリーンを除去すると、スクリーンの小孔が形成された範囲だけとなる。したがって、スクリーンを除去した後でダイヤモンド砥粒を接触させると、ダイヤモンド粒子は、粘性物質が塗布された個所、すなわちスクリーンに形成された小孔の位置に付着することになる。このようにしてスクリーンに形成された小孔にしたがって、ダイヤモンド粒子を所定間隔で付着させたダイヤモンド層を形成することができる。
【００３６】
また、本発明のダイヤモンドカッターによれば、ダイヤモンド粒子が所定間隔で配置されているために、ダイヤモンド粒子の固着強度が高まる。そして、ダイヤモンド層に均一にダイヤモンド粒子を配置して固着されているために、被切削材に対して均一な切り口となり、切削がスムーズに行なわれることになる。
【００３７】
さらに、スクリーン部材に形成する小孔の間隔や数を調整することにより、ダイヤモンド粒子を一定間隔で所望数配置することが可能となり、ダイヤモンドカッターにおけるダイヤモンド粒子の配置調整が可能となる。またダイヤモンド粒子が団塊になったり、隣接して配置されることがないために、各ダイヤモンド粒子が溶融ボンドによって確実に基板に固定できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をダイヤモンドカッターの一例としてダイヤモンドチップとして適用したときの製造工程を示す説明図である。
【図２】図１の製造工程の拡大説明図である。
【図３】図１の製造工程の拡大説明図である。
【図４】図１の製造工程の拡大説明図である。
【図５】製造工程のブロック図である。
【図６】ダイヤモンドカッターの一例を示す正面図である。
【図７】ダイヤモンドカッター製造治具としてのスクリーンの例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１  取付孔
２０  ダイヤモンドチップ
２１  基台
２２  ダイヤモンド砥粒
２３  ボンドペースト
３０  スクリーン
３１  小孔
４０  粘性物質
Ｃ  ダイヤモンドカッター
【図１】
0004269018.tif 000002
【図２】
0004269018.tif 000003
【図３】
0004269018.tif 000004
【図４】
0004269018.tif 000005
【図５】
0004269018.tif 000006
【図６】
0004269018.tif 000007
【図７】
0004269018.tif 000008