JP2011255444A - 極薄チップソー - Google Patents

Abstract

【課題】 全体厚を非常に薄くし、高速で鋭利に被切断材を切断することができ、しかも寿命が長く、消費電力も従来に比べて減少させるようにする。
【解決手段】 円板状台金２の外周に鋸歯３が一定間隔で形成され、各鋸歯３の前側部分に形成された台座４にチップ５が固着されたチップソー１において、チップ５の先端から台座４の前端までの高さ（Ｈ）とチップ５の先端から台座４の後端までの長さ（Ｌ）との関係がＨ＜Ｌとなされ、且つＨ：Ｌ＝１：１〜３．５であり、前記高さ（Ｈ）とチップ幅（Ｗ）との関係がＨ：Ｗ＝１：０．６〜３．０の範囲となされている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、全体的な厚みが非常に薄い極薄チップソーに関する。

図６〜図８に示すように、一般的にチップソー５１は、円板状台金５２の外周に鋸歯５３が一定間隔で形成され、該鋸歯５３の回転方向（矢印B方向）側には段状の台座５４が設けられ、該台座５４には超硬チップ５５等が固着または接合等されていた。

そして、従来のチップソー５１において、前記チップ５５は、その高さ（Ｈ）と長さ（Ｌ）との関係がＨ＞Ｌであって、当該チップソー５５の径方向に長い、いわゆる縦長形状となっており、また台座５４もこれに対応する形状となっていた。このような縦長形状になっているのは、この形状で前記台座５４への固着方法が技術的に確立され、且つ十分な固着強度が保持されていたからである。また、チップを形成する研削盤も前記Ｈ＞Ｌのチップ形状で容易に製作されるようになっており、更に、チップの外縁部を研削することで再研磨も容易に行えるようになっていた。

特開平５−２８５７２３号公報 特開平６−２４６５３５号公報 特開２０００−８４７３１号公報 特開２０００−２５４８２２号公報 特開２００８−１８８７１２号公報

しかしながら、前述したＨ（高さ）＞Ｌ（長さ）のチップ５５が固着されたチップソー５１の場合、チップ５５の幅Wを狭くして切削抵抗を抑えようとしてもチップ側面のラジアル角度αｒが大きく確保できない上、チップ５５がＨ（高さ）＞Ｌ（長さ）の形状であるため、チップ５５の刃先から刃室５６の刃底５６ａまでの距離Ｊが長くなり、その結果、チップソー全体として十分な強度が確保し難いという問題があった。そのため、このようなチップソーを製作しても、寿命が非常に短くなり、またチップ５５の再研磨を重ねるごとに当該チップソー５１の外径が大幅に減少することから、切断可能範囲が非常に狭くなってしまうという欠点もあった。そのため、このようなチップソーは非常に薄肉の被切断材にしか使用できないというのが実情であった。

また、チップ幅を薄くしつつ、台金強度を保つために、台金の刃部近傍を含む外周領域の厚みだけを台金本体部の厚みやチップの幅よりも薄くしたチップソーが知られているが、該チップソーにおいても、チップはＨ（高さ）＞Ｌ（長さ）の形状であったため、前述した従来の一般的な形態のチップソーと同様の問題がある上、台金の外周領域の厚みだけを薄くするために、台金の加工工程が大幅に増加するという問題があった。

この他、チップの長手方向を切削工具の走行方向と同方向とし、チップの最外周縁から刃室（チップポケット）の最凹部までの長さを、チップの長手方向長さと同等かそれより短くし更に前記刃室の全周縁を大きい滑らかな円弧状形状としたチップソーも知られている。

前記チップソーでは、チップは横長形状となされているものの、その目的は刃室の深さを浅くすると共に、刃室の周縁形状を大きい半径の滑らかな円弧状にするということ等によって、台金の応力集中を低減するというものであり、前述した従来の一般的なチップソーに関する問題を直接的に解消するものでなく、またチップソー自体の厚みを薄くするという主旨のものでもなかった。更に、チップソーの構造が一般的なものに比べて非常に複雑であったため、その製造に多大な手間とコストとがかかるという欠点があった。

また、ダイヤモンド層を有する横長形状のチップを備えたチップソーも知られているが、該チップソーは、チップをその短辺側部が台金の径方向となるようにして台金に固着し、前記短辺側部にダイヤモンド層を形成することで高価なダイヤモンド層の形成範囲を狭くするようにしたものであり、チップソー自体の厚みを薄くするものではなかった。

本発明の目的は、全体厚を非常に薄くし、高速で鋭利に被切断材を切断することができ、しかも寿命が長く、消費電力も従来に比べて少ない極薄チップソーを提供することにある。

本発明の発明者は、チップ並びに鋸歯を含む台金からなるチップソー全体を薄くするために、従来のチップソーとは全く異なった技術的思想に基づいて下記の本願発明を完成をさせたものである。

請求項１記載の本発明は、円板状台金の外周に鋸歯が一定間隔で形成され、各鋸歯の前側部分に形成された台座にチップが固着されたチップソーにおいて、チップ先端から台座の前端までの高さ（Ｈ）とチップ先端から台座の後端までの長さ（Ｌ）との関係がＨ＜Ｌとなされ、且つＨ：Ｌ＝１：１〜３．５であり、前記高さ（Ｈ）とチップ幅（Ｗ）との関係がＨ：Ｗ＝１：０・６〜３．０の範囲であることを特徴とするものである。また、前記Ｈ：Ｗは、より好ましくは１：０・６〜２．０の範囲である。より詳細には、Ｌは１より大きく、１以下の場合にはチップの接合面積が小さくなって、接合強度が不足する一方、Ｌが３．５を超える場合にはチップが外周逃げ面側に大きくなり、その結果、鋸歯数を増やせないという不都合があり、そのため、前記Ｈ：Ｌ＝１：１〜３．５の範囲が好ましい。また、Ｈ：Ｗは前記１：０・６〜３．０の範囲とすることで、チップ側面のラジアル角度を大きく維持しつつ、チップソー全体を薄くでき、前記０．６未満の場合にはチップソー全体として薄くなり過ぎて、被切断材の切断ができないこととなり、前記３．０を超える場合には薄いチップソーにはならず、より好適には２．０以下の範囲で特に良好な薄さとなる。

なお、本発明のチップソーは、金属材料の切断を主目的としているが、他の材料の切断にも用いることもできる。

請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載のチップソーについて、台座が側面から見て凹弧状となされ、これに接合されるチップの下面部が前記台座の凹弧状に対応する凸弧状となされ、チップはその先端の刃先を頂点として側面から見て略扇形となされていることを特徴とするものである。

なお、前記台座面の凹弧およびこれに接合されるチップの下面部の凸弧は、０．６５Ｒ〜３．０Ｒの範囲が好適である。

請求項３記載の本発明は、前記請求項１または請求項２記載のチップソーについて、台金の各鋸歯間における刃室の後壁上部が切欠されて、刃室の開口部が広げられていることを特徴とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、チップ先端から台座の前端までの高さ（Ｈ）とチップ先端から台座の後端までの長さ（Ｌ）との関係をＨ＜Ｌであって、Ｈ：Ｌ＝１：１（超過）〜３．５とすることで、チップの台座への接合強度を十分に確保すると共に、前記高さ（Ｈ）とチップ幅（Ｗ）との関係をＨ：Ｗ＝０・６〜３．０とすることで、チップ側面のラジアル角度（αｒ）を大きく維持したまま、チップを含むチップソー全体の厚さを非常に薄く製作することができ、そのため種々の材質や形状を有する多様な被切断材を従来に比べて非常に高速且つ強固に切断することが可能となる。

そして、前述したように、非常に薄い本発明のチップソーは、被切断材との接触が少なく、そのためチップの磨耗や欠けが大幅に抑制され、また被切断材の切断に伴う切削抵抗の増加も抑えることができるため、従来に比べて寿命も大幅に延長することができる。

また、請求項１記載の本発明によれば、前述したように、高速でスムーズに被切断材を切断することができるため、切断機の消費電力を大幅に低減させ得る。また被切断材の切り屑も従来に比べて少量となるため、資源的にも有利である。

請求項２記載の本発明によれば、台座が側面から見て凹弧状となされ、これに接合されるチップの下面部が前記台座の凹弧状に対応する凸弧状となされているため、台座におけるチップをより安定的に固着または接合等することができ、しかもチップの接合面積をより広くすることができるため、チップの接合強度を更に向上させることができる。

また、チップはその先端の刃先を頂点として側面から見て略扇形となされているため、チップ自体の形状が従来に比べて非常に小さく、しかも前述した切削抵抗の少ない鋭利な切断が可能となる上、使用時において、チップを再研磨する場合、チップの前側の刃部を研磨することとなるため、当該チップソー全体の外径はほとんど減少せず、そのため従来のように、切断範囲が再研磨によって大幅に狭まるという問題も解消される。

請求項３記載の本発明に係るチップソーは、刃室の開口部だけが広げられた構造であるため、台金自体の強度はそのまま維持されつつ、刃室内で丸くなった被切断材の切り屑が該刃室から即座に排出されてゆくため、厚みのある被切断材でも切断性能を低下させることなく、高速で素早い切断が行え、切断作業の更なる効率化を図ることができる。

本発明に係るチップソーの側面図である。 同チップソーの正面図である。 図１におけるA部の拡大図である。 図３における鋸歯の正面図である。 本発明のチップソーにおける鋸歯部分の拡大斜視図である。 従来のチップソーの鋸歯部分の側面図である。 図６における一つの鋸歯の拡大図である。 図７の鋸歯の正面図である。

次に、本発明を金属切断用チップソーに適用した場合の実施形態について、図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

図１〜図３および図５に示すように、チップソー１は、円板状台金２の外周に鋸歯３が一定間隔で形成され、各鋸歯３の前側（チップソーの回転方向Ｂ側）部分に形成された台座４にチップ５が固着または接合等されたものである。

図３および図５に示すように、鋸歯３の台座４は側面から見て凹弧状となされ、該台座４に接合されたチップ５は、その下面部が台座４に対応する凸弧面５ｂとなされている。そして、チップ５はその先端５ａの刃先を頂点として側面から見て略扇形であって、先端５ａから斜め後方（チップソーの回転方向Ｂと反対側）へ下がるように外周逃げ面８が形成され、先端５ａから斜め下後方に僅かに角度をつけて刃部９が形成されている。また、台金２の鋸歯３間における刃室６の後壁６ａの上部に切欠部７が形成されて、刃室６の開口部６ｂが広げられている。また、図中６ｃは顎部を示す。

図３〜図５に示すように、チップ５の先端５ａから台座４の前端４ａまでの高さ（Ｈ）とチップ５の先端５ａから台座４の後端４ｂまでの長さ（Ｌ）との関係がＨ＜Ｌとなされ、且つ前記高さ（Ｈ）とチップ幅（Ｗ）との関係がＨ≦Ｗとなされている。そして、好適には、Ｈ：Ｌが１：１（超過）〜３．５であり、Ｈ：Ｗが１：０．６〜３．０の範囲とするものである。また、前記切欠部７の幅Ｗ２は好ましくは２ｍｍ以下であり、チップ５の側面のラジアル角度αｒは好ましくは５０分以上である。
なお、前記Ｈ：Ｗはより好ましくは１：０．６〜２．０の範囲である。

以下に本実施形態に係るチップソー１と図６〜図８に示した従来のチップソーとを比較した切断試験について説明する。

後述の各試験において使用した本実施形態に係るチップソーの仕様は以下の通りである。すなわち、チップ高さ（Ｈ）＝１．１ｍｍ、チップ長さ（Ｌ）＝２．６ｍｍ、チップ幅（W）＝１．２ｍｍ、切欠部Ｗ２＝０．７ｍｍ、台金厚み（ｔ）＝０．９４ｍｍ、チップ側面のラジアル角度（αr）＝１度のチップ形状がチドリである外径（D）＝１８０ｍｍ、鋸歯数＝４０

（切断試験１）充電式携帯電動切断機による切断試験

パナソニック社製の充電パワーカッター型式ＥＺ３５１１Ｘ（回転数＝３，４００回転／分）に、前記本発明のチップソーと下記比較形態のチップソーとをセットして、ＳＳ材等辺山形鋼５０×５０×６．０厚（被切断材）をその頂部を上向きにしてクランプに固定して、切断した。

比較形態のチップソーは、外径１８０ｍｍ、チップ幅１．７ｍｍ、台金厚さ１．４ｍｍ、チップ高さ３．５ｍｍ、チップ長さ１．７５、鋸歯数４０である。

そして、切断機を予めフル充電しておいて、本実施形態と比較形態の各チップソーを用いて、それぞれ電気をすべて消費してパワーダウンし、切断できなくなるまでの切断回数（切断した被切断材の本数）と切断当初のおける一回の切断所要時間を測定した。その結果を下記表１に示す。

表１の切断試験結果を比較すると、比較対象のチップソーでは、一回のフル充電で２４カット（２４本）の切断が行え、切断試験当初における被切断材一本あたりの切断所要時間が１７秒であった。これに対して、本実施形態に係るチップソーでは、一回のフル充電で被切断材を３５カット行え、しかも切断試験当初における被切断材一本あたりの切断所要時間が１１秒であった。したがって、本実施形態のチップソーは比較形態のチップソーに比べて、１１カット多く切断でき、一回の切断所要時間も６秒速いことが確認された。以上要するに、本願発明のチップソーの方が比較形態のチップソーよりも速く且つ多数の切断が行えるということが立証された。

（切断試験２）１００V電源式携帯電動切断機による切断試験

新ダイワ防塵カッター型式B18N（回転数＝４，３００回転／分）に、前記本発明のチップソーと下記比較例のチップソーとをセットし、その切断機を谷テック社製型式QV192のクイックバイスに取り付けた上、ＳＳ材等辺山形鋼５０×５０×６．０厚（被切断材）をその頂部を上向きにして切断した。

比較形態１のチップソーは、外径１８０ｍｍ、チップ幅１．８５ｍｍ、台金厚さ１．５ｍｍ、チップ高さ５．５ｍｍ、チップ長さ２．００ｍｍ、鋸歯数３６である。

比較形態２のチップソーは、外径１８０ｍｍ、チップ幅１．４０ｍｍ、台金厚さ１．１ｍｍ、チップ高さ４．４ｍｍ、チップ長さ１．９５ｍｍ、鋸歯数４０である。

そして、切断試験は、被切断材へのチップソーの切り込みができなくなるか、或いは切断面が著しく悪化するまでの切断数（寿命）と切断試験初期における１回の切断時間および電力値を計測することにより、行った。その試験結果を表２に示す。

前記試験結果によれば、本実施形態に係るチップソーの方が、比較形態１および２のチップソーよりも被切断材を切断したカット数が非常に多く、しかも短時間で少ない消費電力によって切断を行えたことが認められる。

（切断試験３）極薄材料の切断試験

谷テック社製のトライアスロンカッター型式TAC１９２切断機（回転数＝３，８００回転／分）に、前記本発明のチップソーと下記比較形態のチップソーとをセットし、トタン波板小波、幅７００×厚さ０．１９を、その幅方向へスライド切断した。

比較形態のチップソーは、外径１８０ｍｍ、チップ幅１．８５ｍｍ、台金厚さ１．４ｍｍ、チップ高さ３．５ｍｍ、チップ長さ１．７５ｍｍ、鋸歯数４０である。

そして、切断試験初期における切断所要時間を測定した。その結果を表３に示す。

前記試験結果から明らかなように、本実施形態のチップソーの方が比較形態のチップソーの約半分の速度で切断が行えることが認められた。また、比較形態のチップソーによる切断の場合、切れ味そのものが悪く、そのため、被切断材である波板が激しく振動して切断作業自体が非常に困難な状況であったのに対し、本実施形態のチップソーでは波板の振動はほとんどなく、スムーズに切断作業が行えた。

（切断試験４）厚肉材料の切断試験

切断機１として新ダイワ防塵カッター型式B18N（回転数＝４，３００回転／分）、切断機２として谷テック社製のトライアスロンカッター型式TAC１９２切断機（回転数＝３，８００回転／分）を用いて、これらにそれぞれ前記本発明のチップソーと下記比較形態１および２のチップソーとをセットし、それらの切断機を谷テック社製型式QV192のクイックバイスに取り付けた上、Ｓ４５C丸棒φ４５（被切断材）を切断した。

比較形態１のチップソーは、外径１８０ｍｍ、チップ幅１．８５ｍｍ、台金厚さ１．５ｍｍ、チップ高さ５．５、チップ長さ２．００、鋸歯数３６である。

比較形態２のチップソーは、外径１８０ｍｍ、チップ幅１．４０ｍｍ、台金厚さ１．１ｍｍ、チップ高さ４．４ｍｍ、チップ長さ１．９５ｍｍ、鋸歯数４０である。

そして、切断試験は、被切断材への切断初期における切断所要時間を測定することにより、行った。その試験結果を表２に示す。

前記試験結果によれば、いずれの切断機による場合でも、本実施形態に係るチップソーの方が、比較形態１および２のチップソーよりも被切断材を速く切断していることが認められた。

本発明のチップソーによれば、どのような被切断材でも素早く切削抵抗も少なく、且つ少ない消費電力で簡単に切断することが可能となるため、幅広い利用が期待できる。

１ チップソー
２ 円板状台金
３ 鋸歯
４ 台座
４ａ 台座の前端
４ｂ 台座の後端
５ チップ
５ａ チップの先端
H チップ高さ
L チップ長さ
W チップ幅

Claims (3)

1. 円板状台金の外周に鋸歯が一定間隔で形成され、各鋸歯の前側部分に形成された台座にチップが固着されたチップソーにおいて、チップ先端から台座の前端までの高さ（Ｈ）とチップ先端から台座の後端までの長さ（Ｌ）との関係がＨ＜Ｌとなされ、且つＨ：Ｌ＝１：１〜３．５であり、前記高さ（Ｈ）とチップ幅（Ｗ）との関係がＨ：Ｗ＝１：０．６〜３．０の範囲である、請求項１記載のチップソー。
2. 台座が側面から見て凹弧状となされ、これに接合されるチップの下面部が前記台座の凹弧状に対応する凸弧状となされ、チップはその先端の刃先を頂点として側面から見て略扇形となされている、請求項１記載のチップソー。
3. 台金の各鋸歯間における刃室の後壁上部が切欠されて、刃室の開口部が広げられている、請求項１又は請求項２記載のチップソー。

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