JP2007248203A - 切断性評価方法及び回転刃の寿命評価方法並びに切断性試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】タイル等の被切断材の切断され易さを的確に評価することができる切断性評価方法及びそのための切断性試験機と、回転刃の寿命を的確に予測することができる回転刃の寿命評価方法とを提供する。
【解決手段】 回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、切り進んだ距離Ｌと切断面の面積Ｓとの少なくとも一方を測定し、この測定結果に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とする切断性評価方法。例えば、Ｌ／Ｐ・ｔ又はＳ／Ｐ・ｔを計算し、この計算値に基づいて評価を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイルなどの被切断材の切断され易さを評価する方法と、タイルなどを切断する回転刃の寿命を評価する方法とに関する。また、本発明は、上記切断性評価方法に採用するのに好適な切断性試験機に関する。

タイルや石材、サイディングなどを現場で施工する場合、現場寸法に応じて切断することが行われるのが通常である。

なお、特開平６−４７７３２号には、石材を回転刃で切断する場合に、モータの電流値が一定値以上になったならば回転刃のドレッシングを行うことが記載されているが、石材の切断性や回転刃の寿命予測を行うことは開示していない。
特開平６−４７７３２号

タイル、石材、サイディング等の切断性評価はコストや効率の点で重要な指標であるが、回転刃切断機においてその評価試験機や評価方法はなんら見あたらない。

タイル等の被切断物が切りやすいかどうかは、切る人の感覚的な評価に頼らざるを得なく、数値化できないため比較が難しい。また、評価精度を上げるためには多くの人の評価を聞く必要があり、時間が掛かる。

切断刃の評価としては切れ味については感覚評価に頼らざるを得ず、耐久性は刃が切れなくなるか、磨滅して刃がなくなるまで切断を繰り返す必要があった。

本発明は上記の問題点を解決し、タイル等の被切断材の切断され易さを的確に評価することができる切断性評価方法及びそのための切断性試験機と、回転刃の寿命を的確に予測することができる回転刃の寿命評価方法とを提供することを目的とする。

請求項１の切断性評価方法は、回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、切り進んだ距離Ｌと切断面の面積Ｓとの少なくとも一方を測定し、この測定結果に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とするものである。

請求項２の切断性評価方法は、請求項１において、Ｌ／Ｐ・ｔ又はＳ／Ｐ・ｔもしくはこれらの逆数を算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とするものである。

請求項３の切断性評価方法は、回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、切り進んだ距離Ｌと切断に要した消費電力Ｗとを測定し、この測定結果に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とするものである。

請求項４の切断性評価方法は、請求項３において、消費電力Ｗは、切断時の通電電力Ｗ_２と無負荷時の通電電力Ｗ_１との差であり、Ｗ／Ｌ又はＬ／Ｗを算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とするものである。

請求項５の切断性評価方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、被切断材がタイル、石材又はサイディングであることを特徴とするものである。

請求項６の回転刃の寿命評価方法は、回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、切断面の面積Ｓと切断に要した消費電力Ｗとを測定し、この測定結果に基づいて回転刃の寿命を評価することを特徴とするものである。

請求項７の回転刃の寿命評価方法は、請求項６において、消費電力Ｗは、切断時の通電電力Ｗ_２と無負荷時の通電電力Ｗ_１との差であり、Ｗ／Ｓ又はＳ／Ｗを算出し、この算出値に基づいて回転刃の寿命を評価することを特徴とするものである。

請求項８の被切断材の切断性試験機は、モータと、該モータによって回転駆動される回転刃と、該回転刃に切り進み方向に所定圧力を加えるプッシャと、切断中における該モータの電圧及び電流値の表示又は出力手段とを備えてなるものである。

請求項１，３の切断性評価方法によると、タイル等の被切断材の切断され易さを定量的に評価することができる。

この場合、請求項２のように、Ｌ／Ｐ・ｔ、Ｓ／Ｐ・ｔもしくはこれらの逆数を算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを正確に評価することができる。また、請求項４のようにＷ／Ｌ又はＬ／Ｗを算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを正確に評価することができる。

この方法は、請求項５の通り、タイル、石材又はサイディングの切断され易さの評価に好適である。

タイル、石材又はサイディング等のカタログやパンフレット、梱包体、施工要領書などに上記評価法に基づいた算出値を記載しておくと、このタイル、石材又はサイディングを用いた施工時の作業性を判断することができる。

請求項６の回転刃の寿命評価方法によると、回転刃の寿命を定量的に評価することができる。この場合、請求項７の通り、Ｗ／Ｓ又はＳ／Ｗを算出し、この算出値に基づいて回転刃の寿命を正確に評価することができる。

なお、被切断材の厚さが既知である場合には、面積Ｓを測定するに際し切断長さを測定すれば足りる。

これらの評価方法は、請求項８の切断性試験機を用いて容易に行うことができる。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係る切断性評価方法及び回転刃の寿命評価方法を実施するのに好適な本発明の切断性試験機の一例を示す斜視図である。なお、以下の説明では被切断材をタイルとしているが、石材やサイディング等についても適用できる。

マシンテーブル１の上面にガイドレール２が取り付けられ、このガイドレール２に沿ってスライダ３が該マシンテーブル１上を往復移動可能に設置されている。このスライダ３上にモータ４が設置され、このモータ４の回転軸に回転刃５が取り付けられている。回転刃５の上側には、切削屑の飛散防止用のカバー６が設置されている。

マシンテーブル３の上面に、ガイドレール２と平行にスリット７が設けられており、回転刃５の下縁は、該スリット７内に入り込んでいる。

マシンテーブル１の一端から立上板８が立設され、スライダ３から立上板９が立設されている。これらの立上板８，９間に油圧シリンダ等よりなるプッシャ１０が架設されている。プッシャ１０のシリンダの後端が立上板８に固定され、ピストンロッド１１の先端が固着されている。プッシャ１０へは油圧ポンプ（図示略）から油圧が供給される。

モータ４には制御盤（図示略）を介して給電される。この制御盤にはモータ制御回路のほか、プッシャ１０用の油圧ポンプの制御回路も設置されている。モータ制御回路からは、印加電圧と通電電流の表示信号の出力ラインが引き出されており、電圧計、電流計及び記録計に接続されている。

被切断材としてのタイルは、マシンテーブル１上に配置され、必要に応じ適宜のクランプによって固定される。回転刃５をモータ４によって回転させ、プッシャ１０のピストンロッド１１を定速で突出させることにより、被切断材を定速で切断する。

請求項１，２の方法では、プッシャ１０によって所定圧力Ｐを回転刃５に与えて被切断材を切り進み、所定時間ｔの間に切り進んだ距離Ｌと切断面の面積Ｓとの少なくとも一方を測定し、被切断材の切断され易さを評価する。

請求項２の方法では、Ｌ／Ｐ・ｔ又はＳ／Ｐ・ｔもしくはこれらの逆数を算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを評価する。被切断材が切断され易い程、Ｌ／Ｐ・ｔ又はＳ／Ｐ・ｔの算出値は大きくなり、その逆数は小さくなるので、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを定量的に評価することができる。

請求項３，４の方法では、プッシャ１０により回転刃５に所定圧力Ｐを与え、所定時間ｔの間、被切断材を切り進ませ、この間に切り進んだ距離Ｌと、切断に要した消費電力Ｗを測定する。この消費電力Ｗは、好ましくは、切断時の通電電力Ｗ_２と、被切断材を切断せずに回転刃５を空転させたときの通電電力Ｗ_１との差、即ち、Ｗ＝Ｗ_２−Ｗ_１である。Ｗ／Ｌが小さいほど（又は、Ｌ／Ｗが大きいほど）、被切断材は切断され易いので、Ｗ／Ｌ又はＬ／Ｗの算出値に基づいて被切断材の切断され易さを定量的に評価することができる。

タイルの寸法と切断され易さから、タイル１枚当りの切断作業時間が特定されるから、多数のタイル（ｎ枚）を切断するに要する切断作業時間を推定評価することができる。

また、例えば１軒の家にタイル張り施工する場合、タイル張り面積と、上記のタイル切断され易さとから、当該家のタイル張り施工に際して必要となるタイル切断作業時間も概略的に推定することもできる。

上記圧力Ｐを異ならせて検量関係を求めておくことにより、目標とする切断作業時間からプッシャの圧力を設定することもできる。

請求項６，７の回転刃寿命評価方法では、プッシャ１０により回転刃５に所定圧のＰを与え、所定時間ｔの間、被切断材を切り進み、Ｗ／Ｓ又はＳ／Ｗを算出し、この算出に基づいて回転刃５の寿命評価を行う。

この寿命評価方法を詳細に説明する。

まず、複数枚の同一のタイルＡを回転刃５に圧力Ｐを加えて次々と切断して行く。そして、１枚の回転刃によって合計何枚のタイルＡを切断することができたかカウントし、この枚数をＮ_Ａとする。この間の１枚のタイルＡを切断するのに要した消費電力Ｗと１枚のタイルの切断面積Ｓ（タイルの切断方向の一辺の長さと厚みの積として求められる。）との比Ｗ／Ｓの平均値を求める。なお、この平均値は、例えばすべてのタイルの切断面積と、Ｎ_Ａ枚のタイル切断に要した消費電力とから算出される。（このＷ／Ｓは、タイルＡをこの品番の回転刃によって切断する場合における、単位切断面積当りの消費電力ということになる。）このようにして、タイルＡを上記回転刃で切断する場合のＷ／ＳとＮ_Ａとの関係をまず求める。この場合のＷ／Ｓは、タイルＡについてのものであるので、［Ｗ／Ｓ］_Ａと表記することにする。

次に、同様にして、別のタイルＢを上記回転刃と同一品番の回転刃で何枚（Ｎ_Ｂ枚）切断できるか試験し、タイルＢをこの回転刃で切断する場合の［Ｗ／Ｓ］_ＢとＮ_Ｂとの関係を求める。

さらに、タイルＣ，Ｄ，……………を上記回転刃と同一品番の回転刃で何枚（Ｎ_Ｃ枚、Ｎ_Ｄ枚）切断できるか試験し、タイルＢをこの回転刃で切断する場合の［Ｗ／Ｓ］_Ｃ，［Ｗ／Ｓ］_Ｄ，……………とＮ_Ｃ，Ｎ_Ｄ……………との関係を求める。これにより、Ｗ／ＳとＮとの検量関係を求めておく。一般に、Ｗ／Ｓが小さいほどＮは大きいことになる。

しかる後、評価対象となるタイルＸの１枚又は複数枚をこの回転刃で切断し、［Ｗ／Ｓ］_Ｘを算出する。この［Ｗ／Ｓ］_Ｘを上記検量関係に当てはめることにより、このタイルＸについてはこの品番の回転刃を用いるときに切断することができるタイルの総数（Ｎ）が求められる。この切断できるタイルの総数（Ｎ）が回転刃の寿命ということになる。

なお、タイルの厚みが既知であれば、この総数（Ｎ）から、何メートルの長さにわたってタイルを切断することができるかを算出することができ、この切断可能長さも回転刃の寿命とすることができる。

上記回転刃（回転刃Ｉとする。）とは別の品番の回転刃（回転刃IIとする。）を用いてタイルＡを切断する場合には、この回転刃IIを用いて１枚又は複数の少数枚のタイルＡを試験的に切断してみる。そして、この場合の［Ｗ／Ｓ］_Ａ，IIを回転刃Ｉのときの値［Ｗ／Ｓ］_Ａ，Ｉと対比し、両者の比率を前記Ｎ_Ａ（回転刃ＩでタイルＡを切断できる枚数）に乗じることにより、回転刃IIでタイルＡを切断できる枚数が求まる。この値が回転刃IIの寿命ということになる。また、タイルＡの厚みと一辺の長さから、回転刃IIでタイルＡを何メートルの長さにわたって切断することができるかを算出することができ、この長さも回転刃IIの寿命として扱うことができる。

また、このような回転刃の寿命値は、回転刃の切れ易さの評価値として扱うこともできる。

実施例１
第１図に示す本発明の試験機での切断速度評価と官能試験評価の相関調査及び加工エネルギーの調査を行った。

あらかじめ官能試験で切断しやすさを評価したタイルを準備し、本評価試験機との相関関係を調べた。官能評価は１０人に実際にカッターで切断した時の切りやすさを５点満点で評価してもらい、１０人の平均点を切りやすさの官能指標とした。本試験機の条件は、プッシャ圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２、切り込み時間５ｓｅｃとした。回転刃は直径１０５ｍｍのダイヤモンドカッターであり、回転数は９０００ｒｐｍである。

その結果を表１及び第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。タイルの大きさは２２５×６０×１４ｍｍである。なお、官能試験における評価の得点は次の通り設定した。
非常に切りやすい：５点
切りやすい ：４点
普通 ：３点
切りにくい ：２点
非常に切りにくい：１点

表１及び第２図から明らかな通り、官能による切りやすさと本試験機での切断速度は高い相関があることが分かり、切りやすさの評価として本試験機で測定した単位圧力当りの切断速度（ｍｍ／（ｋｇ／ｃｍ^２）・ｓｅｃが有用であることを示している。また、加工エネルギー値も数値化して比較できる。

実施例２
第１図に示す試験機において、回転刃５として直径１０５ｍｍのダイヤモンドカッターを用い、上記タイルＡを次々と切断し、１枚のタイルで合計何メートルの長さにわたってタイル切断可能であるか測定した。

なお、回転刃の回転数は９０００ｒｐｍ、プッシャ圧力は３ｋｇ／ｃｍ^２とした。切断時の消費電力Ｗを切断長さＬで除したＷ／Ｌを算出した。

タイルＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅについても同様の試験行った。

結果を表２及び第３図に示す。第３図の通り、当然ながら、Ｗ／Ｌが小さく切断され易いものほど１枚の回転刃で長い距離を切断することができることが認められた。

実施例３
３個の回転刃Ｆ、Ｇ、Ｈを用意し、これらのうち上記タイルＤを切断するのに最も適したものは何であるか選定する試験を行った。各回転刃の直径はいずれも１０５ｍｍである。

第１図に示す試験機に回転刃Ｆ、Ｇ又はＨを取り付け、回転数９０００ｒｐｍ、プッシャ圧力３ｋｇ／ｃｍ^２、切り込み時間５ｓｅｃとし、圧力１ｋｇ／ｃｍ^２当りの切断速度ｍｍ／（ｋｇ／ｃｍ^２）・ｓｅｃと単位長さの切断に要する消費電力Ｗ／Ｌ（Ｗ／ｃｍ）を算出した。

前記実施例２でタイルを切断する場合の寿命は〔寿命（ｍ）〕＝３８６．８３／〔消費電力（Ｗ／Ｌ）〕^{１．８２０９}であったので、この式にあてはめることにより、各回転刃Ｆ、Ｇ、ＨでタイルＤの切断可能長さ（寿命）を推定してみた。その結果を表３に示す。

その結果、表２，３の通り、切断速度は回転刃Ｈが最も速く、加工効率に優れるが、反面消費電力が大きく、また刃の磨滅も速いため経済性に欠けることが認められた。また、回転刃Ｆは切断速度が遅いが経済性に優れることが明らかになった。実際の施行に際しては、このデータを基にして、経済性を優先させるか、作業性を優先させるか勘案し、回転刃を適切に選択することができる。

切断性試験機の斜視図である。 実験結果を示すグラフである。 実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ マシンテーブル
４ モータ
５ 回転刃
１０ プッシャ

Claims (8)

1. 回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、
   切り進んだ距離Ｌと切断面の面積Ｓとの少なくとも一方を測定し、
   この測定結果に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とする切断性評価方法。
2. 請求項１において、Ｌ／Ｐ・ｔ又はＳ／Ｐ・ｔもしくはこれらの逆数を算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とする切断性評価方法。
3. 回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、
   切り進んだ距離Ｌと切断に要した消費電力Ｗとを測定し、
   この測定結果に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とする切断性評価方法。
4. 請求項３において、消費電力Ｗは、切断時の通電電力Ｗ_２と無負荷時の通電電力Ｗ_１との差であり、
   Ｗ／Ｌ又はＬ／Ｗを算出し、この算出値に基づいて被切断材の切断され易さを評価することを特徴とする切断性評価方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、被切断材がタイル、石材又はサイディングであることを特徴とする切断性評価方法。
6. 回転刃をモータで回転させると共にプッシャによって切り進み方向に所定圧力Ｐを加え、所定時間ｔの間、被切断材を切断し、
   切断面の面積Ｓと切断に要した消費電力Ｗとを測定し、
   この測定結果に基づいて回転刃の寿命を評価することを特徴とする回転刃の寿命評価方法。
7. 請求項６において、消費電力Ｗは、切断時の通電電力Ｗ_２と無負荷時の通電電力Ｗ_１との差であり、
   Ｗ／Ｓ又はＳ／Ｗを算出し、この算出値に基づいて回転刃の寿命を評価することを特徴とする回転刃の寿命評価方法。
8. モータと、
   該モータによって回転駆動される回転刃と、
   該回転刃に切り進み方向に所定圧力を加えるプッシャと、
   切断中における該モータの電圧及び電流値の表示又は出力手段と
   を備えてなる被切断材の切断性試験機。

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