JP3844474B2 - ワイヤソー - Google Patents

Description

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。

石材、コンクリート、建材、その他の切断を行なうに際して、超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。

従来のワイヤソーにおいては、ビーズの形状は円筒形であるため、切断加工中における被削材とのビーズの接触面が不確定であり、ビーズ表面のある部分が接触面となって研削に寄与すると、その面が削れることによって研削面として安定してしまい、特定の面ばかりが摩耗する偏摩耗を生じてしまう。その結果、ビーズの断面形状が楕円形となりやすい。
ワイヤソーに関して、ビーズの形状を工夫したものとして、特許文献１に記載されたものがある。

特開平３−１８４７１６号公報

ビーズの断面形状が楕円形となると、切り込み方向に対して不安定となり、加工面が波打つようになる。また、ビーズの研削面が有効に使用されないため、ワイヤソーの寿命が著しく低下する。

ビーズの偏摩耗を防止するために、ワイヤソー自体に撚りを入れたり、加工機械のプーリ軸を互いに傾ける等の手段をとることも可能であるが、ワイヤソー自体に撚りを入れるとワイヤソーの取付が困難となる。また、加工機械のプーリ軸を互いに傾けると、ライナの寿命が短くなる等の問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ビーズの偏摩耗を防止し、ビーズの研削面を有効に利用して優れた研削能力を有するワイヤソーを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、台金の表面に超砥粒を固着して形成され、断面が多角形をなすビーズがワイヤの長手方向に対して間隔をおいて配列され、各ビーズは、多角形をなす断面のそれぞれの角が各ビーズについて同じ方向を向くように配列されたワイヤソーであって、ワイヤソーの両端でワイヤを捻って連結されることを特徴とするワイヤソーである。

この構成によって、ワイヤソーが周回する毎に、断面が多角形をなすビーズの研削面のうち、研削に作用する面が順次入れ替わるため、全ての研削面を有効に研削に使用することができ、ビーズの偏摩耗を防止することができる。そのため、研削性能を良好に維持することができ、ワイヤソーの寿命を向上することができる。
なお、断面が多角形をなすビーズをワイヤの長手方向に対して間隔をおいて配列する際に、全てのビーズを断面が多角形のビーズとしてもよく、あるいは、断面が多角形のビーズの間に円筒形のビーズを適宜配置してワイヤソーを形成してもよい。

本発明は、断面が多角形をなすビーズの面の数の約数ではない数だけビーズの面がずれるようにワイヤを捻って連結されることを特徴とする。

断面が多角形をなすビーズの面の数の約数ではない数だけビーズの面をずらして連結することにより、全ての研削面を作用させることが可能となり、偏摩耗を効果的に防止することができる。これに対し、ビーズの面の数の約数分だけビーズの面をずらして連結すると、特定の面だけが研削に使用され、他の面は研削に使用されないこととなり、偏摩耗を効果的に防止することができない。ただし、１はすべての整数の約数であるので、ここでいう約数には１を含めないものとする。

本発明のワイヤソーにおいては、前記多角形の角数は５以上１０以下であることが好ましい。
３角形であると、研削面の数が少ないためにビーズの寿命が大幅に減少し、４角形であると、４面のうち最大で３面が被削材に接触するため、加工時の抵抗が増える。一方、角数が１１角以上では、角数が多すぎるために、研削中に角が摩耗して円形になりやすく、偏摩耗を防止する効果を得にくくなる。

本発明によると、ビーズの全ての研削面を偏りなく作用させることができるため、偏摩耗を防止して、研削性能を良好に維持することができ、ワイヤソーの寿命を向上することができる。

以下に、本発明のワイヤソーをその実施の形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係るワイヤソーを示す。
図１に示すように、ワイヤソー１においては、台金の表面に超砥粒を固着して形成された、断面が多角形をなすビーズ２が、ワイヤ３の長手方向に対して間隔をおいて配列されている。各ビーズ２は、多角形をなす断面のそれぞれの角が各ビーズ２について同じ方向を向くように配列されている。

このワイヤソー１は、図２に示すように、その両端が連結され、プーリ４によって周回することでビーズ２が被削材を研削する。
本発明のワイヤソーにおいては、図１に示すように、ビーズ２の断面形状を円形ではなく多角形としている。図１においては、多角形の一例として５角形の場合を示しているが、これに限定されるものではない。

図３は、ビーズ２の断面形状の一例を示したものであり、図３（ａ）は５角形の場合を示し、図３（ｂ）は６角形の場合を示す。いずれの場合も、多角形を形成する面に付した番号は面番号を示している。

図３（ａ）に示す５角形の場合には、５の約数は１のみであるので、異なる面番号の面が同じ方向を向くように捻って連結する。例えば、連結部分を挟んで、面番号１の面と、面番号２、３、４、５のいずれかの面が同じ方向を向くようにワイヤ３を捻って連結する。

例えば、連結部分を挟んで、面番号１の面と面番号２の面とが同じ方向を向くように連結すると、１周目の周回のときには、面番号１の研削面が作用するとすれば、連結部分を超えて２周目の周回では面番号２の研削面が作用し、３周目の周回では面番号３の研削面が作用する。以後、面番号４、５の研削面が順次作用して、周回ごとに面番号の異なる研削面が作用するため、研削に作用する面が特定の面に偏ることなく、まんべんなく研削面を使うことができる。面番号３または４のように、面番号１の面の隣の面ではない面と面番号１の面とが同じ方向を向くように連結しても、多角形の角数の回数だけ周回したときには、全ての研削面が偏り無く研削に作用することができる。

図３（ｂ）に示す６角形の場合には、６の約数は１の他に２と３があるので、面番号が２だけ異なる面、あるいは、面番号が３だけ異なる面が同じ方向を向かないように捻って連結する。

このときにも、例えば、連結部分を挟んで、面番号１の面と面番号２の面とが同じ方向を向くように連結すると、１周目の周回のときには、面番号１の研削面が作用するとすれば、連結部分を超えて２周目の周回では面番号２の研削面が作用し、３周目の周回では面番号３の研削面が作用する。以後、面番号４、５、６の研削面が順次作用して、周回ごとに面番号の異なる研削面が作用するため、研削に作用する面が特定の面に偏ることなく、まんべんなく研削面を使うことができる。

しかし、連結部分を挟んで、ビーズ２のある面と面番号が２だけ異なる面が同じ方向を向くように連結すると、特定の面だけが研削面として作用する。例えば、面番号１の面と面番号３の面とが同じ方向を向くように連結すると、１周目の周回のときには、面番号１の研削面が作用するとすれば、２周目の周回では面番号３の面が作用し、３周目の周回では面番号５の面が作用し、４周目の周回では再び面番号１の面が作用する。その結果、面番号２、４、６の面は研削面として作用せず、偏摩耗が発生してしまう。
また、連結部分を挟んで、ビーズ２のある面と面番号が３だけ異なる面が同じ方向を向くように連結しても、特定の面だけが研削面として作用する。例えば、面番号１の面と面番号４の面とが同じ方向を向くように連結すると、１周目の周回のときには、面番号１の研削面が作用するとすれば、２周目の周回では面番号４の面が作用し、３周目の周回では再び面番号１の面が作用する。その結果、面番号２、３、５、６の面は研削面として作用せず、偏摩耗が発生してしまう。

ビーズ２の断面の角数によっては、ワイヤソー１の研削能力が不十分となる場合がある。例えば、ビーズ２の断面が３角形であると、研削面の数が少ないためにビーズの寿命が大幅に減少し、４角形であると、４面のうち最大で３面が被削材に接触するため、加工時の抵抗が増える。一方、角数が１１角以上では、角数が多すぎるために、研削中に角が摩耗して円形になりやすく、偏摩耗を防止する効果を得にくくなる。

図４は、上述した研削面が入れ替わる状況を説明した図である。
図４では、断面が５角形のビーズの場合であって、ワイヤソー１の両端でワイヤ３を連結するときに、ビーズ２のある面とその隣の面とが同じ方向を向くように連結した場合を示している。

図４（ａ）において、１周目ではビーズ２の下方側の３面、すなわち面番号２、３、４の各面が研削面であるとすると、（ｂ）の２周目では面番号３、４、５の各面が研削面であり、（ｃ）の３周目では面番号４、５、１の各面が研削面である。さらに、（ｄ）の４周目では面番号５、１、２の各面が研削面であり、（ｅ）の５周目では面番号１、２、３の各面が研削面であり、（ｆ）の６周目で面番号２、３、４の各面が研削面となって、（ａ）に示す状況と同じとなって、作用する研削面が一巡する。

被削材の加工面にビーズ２で研削した後が残ると、次に被削材に接触するビーズ２は被削材上にできたビーズ２の跡をなぞって研削を行おうとするため、本発明のように、ワイヤソー１の両端を捻って連結しても、ビーズ２の被削材への接触は連続的にスムーズに行われ、研削性能は良好に保たれる。

以下に、研削試験の結果を示す。
全長１５ｍのワイヤソーの両端を捻って結んでエンドレスとしたものをプーリを用いて回転させて、加工速度１ｍ²／Ｈで御影石を研削した。ビーズの断面を従来の丸型としたものと、４角形としたもの、及び５角形としたものについて切れ味を調査した。
図５にその結果を示す。丸型のものと５角形のものとを比較すると、５角形のものは丸型のものより接触面積が若干増加するため、切断抵抗がやや増加するものの、切味はほぼ
同等である。また、５角形のものは丸型のものより偏摩耗が少ないために寿命が向上している。このように、５角形のものでは、切味を良好に維持しつつ偏摩耗を抑制することによって、寿命を向上することが可能である。一方、４角形のものは偏摩耗は少ないが、接触面積がさらに増加するため、切断抵抗が大きく、寿命が短くなっている。

本発明は、ビーズの偏摩耗を抑制したワイヤソーとして利用することができる。

本発明の実施の形態に係るワイヤソーを示す図である。 ワイヤソーの両端が連結されてプーリによって周回する様子を示す図である。 ビーズの断面形状の一例を示す図である。 研削面が入れ替わる状況を説明する図である。 研削試験の結果を示す図である。

符号の説明

１ ワイヤソー
２ ビーズ
３ ワイヤ
４ プーリ

Claims (3)

1. 台金の表面に超砥粒を固着して形成され、断面が多角形をなすビーズがワイヤの長手方向に対して間隔をおいて配列され、各ビーズは、多角形をなす断面のそれぞれの角が各ビーズについて同じ方向を向くように配列されたワイヤソーであって、ワイヤソーの両端でワイヤを捻って連結されることを特徴とするワイヤソー。
2. 断面が多角形をなすビーズの面の数の約数ではない数だけビーズの面がずれるようにワイヤを捻って連結されることを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
3. 前記多角形の角数は５以上１０以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソー。

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