JP4201778B2 - 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、超砥粒層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、ビーズの形状は円柱形であり、このビーズの表面に砥粒が不規則または疎らに点在するように固着されており、ワイヤの端を撚ってつなぐことによって、これらのビーズが自転するようにして、ビーズ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。

しかし、実際には円柱形のビーズを効果的に自転させることは難しく、切断加工中における被削材とのビーズの接触面は不確定であり、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、ビーズに偏摩耗を生じて短寿命となる。
ビーズに偏摩耗が生じると、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。

偏摩耗したビーズを使用前の円柱状の形状に修正するために、ワイヤソーの撚り回数を変化させたり、加工機械のプーリ軸を互いに傾けたりする等の手段をとることも可能であるが、ワイヤソーの撚り回数を変化させるとワイヤソーの機械への取付けが困難となる。また、加工機械のプーリ軸を互いに傾けると、ライナ（ワイヤソーを受ける部分）の寿命が短くなる等の問題がある。

ビーズの偏摩耗防止を目的として、ビーズに螺旋溝を形成させて、自転性を向上させたワイヤソーが、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されている。

特開平１−１３５４１４号公報 特開平２−２７９２１０号公報 特開平３−１８４７１６号公報 特開平３−２８１１１８号公報 実開平３−７５９３３号公報

しかし、ビーズに溝を設けると、鉄筋を含む被削材を切断する場合、鉄筋を噛み込んでビーズに欠けが生じる。また、ビーズに溝を設けることによって、ビーズを自転させる効果は得られるものの、溝があるために、使用代が低下し、寿命が低下する。

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、円筒状台金の表面に超砥粒層を固着して形成された、断面が円形であるビーズがワイヤの長手方向に間隔を置いて配置され、前記ビーズの軸方向に超砥粒が螺旋状に配列されていることを特徴とするワイヤソーである。
ビーズの長手方向に砥粒が螺旋状に配列されていることにより、ビーズが被削材と接触した際に、螺旋状に配列された超砥粒が抵抗となってビーズの自転を促進する。そのため、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することができるため、研削性能に優れ、寿命が向上する。

本発明においては、砥粒の螺旋状配列の中心軸と、ビーズの前方最端面とのなす角が、４０度以上８０度以下であることを特徴とする。
砥粒の螺旋状配列の中心軸と、ビーズの前方最端面とのなす角が、４０度未満であると、被削材を切断する方向と砥粒配列の方向とが垂直に近くなって、砥粒の抵抗が大きくなりすぎて、ビーズの自転を引き起こすための抵抗として有効に機能しない。一方、この角度が８０度を越えると、被削材を切断する方向と砥粒配列の方向となす角度が小さすぎて、ビーズの自転性が低下する。

本発明においては、ビーズの前方最端面における砥粒配列幅は、砥粒の２個分以上１０個分以下であることを特徴とする。
ビーズの前方最端面における砥粒配列幅が砥粒の２個分未満であると、砥粒１個にかかる負荷が大きくなり、砥粒が脱落しやすくなる。一方、砥粒の１０個分を超えると、砥粒が切刃としてではなく、抵抗として作用してしまうため好ましくない。

本発明においては、砥粒の螺旋状配列の幅は、ビーズの前方最端面側から後方最端面側に向かって狭くし、ビーズの後方最端面における砥粒配列幅は、ビーズの前方最端面における砥粒配列幅の１／３倍以上２／３倍以下であることを特徴とする。
砥粒の螺旋状配列の幅を、ビーズの前方最端面側から後方最端面側に向かって狭くすることにより、ビーズの前方最端面側での異常摩耗を防止することができる。
ビーズの後方最端面における砥粒配列幅が、ビーズの前方最端面における砥粒配列幅の１／３倍未満であると、ビーズの後方部が前方部より摩耗しやすく、２／３倍を超えると、ビーズの前方部が後方部より摩耗しやすくなり、均一摩耗が得られない。

本発明においては、ビーズの後方最端面における砥粒の螺旋状配列の間隔は、ビーズの前方最端面における砥粒配列幅の２倍以上５倍以下であることを特徴とする。
ビーズの後方最端面における砥粒の螺旋状配列の間隔が、ビーズの前方最端面における砥粒配列幅の２倍未満であると、砥粒配列の間隔が狭くなって砥粒が効果的な抵抗として機能せず、十分な自転効果が得られない。一方、５倍を超えると、砥粒配列の間隔が広くなりすぎて異常摩耗が発生し、偏摩耗となる。

本発明によると、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実現することができる。

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（ａ）はワイヤソーの全体図であり、図１（ｂ）はワイヤソーの進行方向側からビーズを見たときのビーズの拡大図であり、図１（ｃ）はワイヤソーの進行方向に対して垂直な方向から見たときのビーズの拡大図である。

ワイヤソー１においては、ワイヤ２に円柱形のビーズ３が多数個固定されており、ワイヤ２にはゴム被覆がなされている。ビーズ３は、ビーズ台金４の外周に砥粒層５を設けることによって形成されている。ワイヤソー１の進行方向側からビーズ３を見たときには、複数の砥粒６が集合し、この砥粒集合体が円周方向に間隔を置いて配置されている。砥粒６は、図１（ｃ）に示すように、ビーズ３の側面において螺旋状となるように配列されている。ここで、螺旋状の配列とは、砥粒列１０が、ワイヤソー１の進行方向に対して、所定の傾きを有するように複数形成されていることを意味する。

図１（ｂ）に示す、ワイヤソー１の進行方向側からビーズ３を見たときのビーズ３の端面（以下、「前方最端面」という）における砥粒６の配列幅Ａは、砥粒の２個分以上１０個分以下としている。ビーズ３の前方最端面８において砥粒６を２個以上集合させて配列することにより、負荷の大きい前方最端面８において、砥粒６の１個あたりの負荷を小さくしている。

図１（ｃ）に示す砥粒列１０は、砥粒列１０の中心軸７と、ビーズ３の前方最端面８とがなす角θが、４０度以上８０度以下となるように形成されている。この範囲に設定することで、図２に示すように、ビーズ３が被削材と接触する際に、砥粒６が抵抗となって、矢印の方向にビーズ３が回転する。

図１（ｃ）において、ワイヤソー１の進行方向について後側のビーズ３の端面（以下、「後方最端面」という）における砥粒６の配列幅Ｂは、前方最端面８における砥粒６の配列幅Ａの１／３倍以上２／３倍以下としている。
また、図１（ｃ）において、ビーズ３の後方最端面９における砥粒６の配列間隔Ｃは、前方最端面８における砥粒６の配列幅Ａの２倍以上５倍以下としている。

以下に、具体的な試験例を示す。
砥粒列１０の中心軸７と、ビーズ３の前方最端面８とがなす角θを変化させて、砥粒６の砥粒列１０を形成したワイヤソーを作製し、図３に示すように、使用途中での円柱形の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１に示す。

試験結果を図４に示す。
この結果から、砥粒列１０の中心軸７と、ビーズ３の前方最端面８とがなす角θは、４０度以上８０度以下であるときに、偏摩耗が有効に抑制されていることがわかる。

図５に、ビーズの前方最端面８における砥粒配列幅を変化させたときの、砥粒保持力と切れ味を示す。砥粒保持力は、ビーズの前方最端面８における砥粒配列幅が、砥粒の２個分以上であるときに良好であり、切れ味は、ビーズの前方最端面８における砥粒配列幅が、砥粒の１０個分以下であるときに良好である、従って、砥粒保持力と切れ味のいずれをも良好とするためには、ビーズの前方最端面８における砥粒配列幅は、砥粒の２個分以上１０個分以下とするのが良いことがわかる。

図６に、砥粒の螺旋状配列の幅を変化させたときのビーズの摩耗状態を示す。
図６（ａ）は、ビーズ３の砥粒層５の後方最端面９における砥粒配列幅を、ビーズ３の砥粒層５の前方最端面８における砥粒配列幅の１／３倍未満としたものであり、ビーズ３の後方側での摩耗が激しいため、均一摩耗が得られない。図６（ｂ）は、ビーズ３の砥粒層５の後方最端面９における砥粒配列幅を、ビーズ３の砥粒層５の前方最端面８における砥粒配列幅の１／３倍以上２／３倍以下としたものであり、ビーズ３の前方側と後方側とで摩耗のバランスが良い。図６（ｃ）は、ビーズ３の砥粒層５の後方最端面９における砥粒配列幅が、ビーズ３の砥粒層５の前方最端面８における砥粒配列幅の２／３倍を超えるようにしたものであり、ビーズ３の前方側での摩耗が激しいため、均一摩耗が得られない。

図７は、ビーズの後方最端面９における砥粒列１０の間隔を変化させたときの自転効果を示す。ここで、自転効果とは、ワイヤソー１を切断機にて回転させた時、ビーズ３が中心を軸に回転する速度として定義されるものである。ビーズの後方最端面９における砥粒列１０の間隔が、ビーズの前方最端面８における砥粒配列幅の２倍未満であると、砥粒配列の間隔が狭くなって砥粒が効果的な抵抗として機能せず、十分な自転効果が得られない。また、ビーズの前方最端面８における砥粒配列幅の５倍を超えても十分な自転効果が得られない。

本発明によると、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。 本発明の実施の形態に係るワイヤソーの機能を示す図である。 ビーズの外形の形状を示す図である。 砥粒列の中心軸と、ビーズの前方最端面とがなす角を変化させたときの偏摩耗を示す図である。 ビーズの前方最端面における砥粒配列幅を変化させたときの、砥粒保持力と切れ味を示す図である。 砥粒列の幅を変化させたときのビーズの摩耗状態を示す図である。 ビーズの後方最端面における砥粒列の間隔を変化させたときの自転効果を示す図である。

符号の説明

１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３ ビーズ
４ ビーズ台金
５ 砥粒層
６ 砥粒
７ 砥粒列の中心軸
８ 前方最端面
９ 後方最端面
１０ 砥粒列

Claims (4)

1. 円筒状台金の表面に超砥粒層を固着して形成された、断面が円形であるビーズがワイヤの長手方向に間隔を置いて配置され、
   前記ビーズの軸方向に所定の間隔で砥粒の螺旋状配列が形成され、
   この砥粒の螺旋状配列の幅は、ビーズの前方最端面側から後方最端面側に向かって狭く、ビーズの後方最端面における砥粒配列幅は、ビーズの前方最端面における砥粒配列幅の１／３倍以上２／３倍以下であることを特徴とするワイヤソー。
2. 前記砥粒の螺旋状配列の中心軸と、ビーズの前方最端面とのなす角が、４０度以上８０度以下であることを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
3. ビーズの前方最端面における砥粒配列幅は、砥粒の２個分以上１０個分以下であることを特徴とする請求項１または２記載のワイヤソー。
4. ビーズの後方最端面における砥粒の螺旋状配列の間隔は、ビーズの前方最端面における
   砥粒配列幅の２倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤソー。

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