JP2007253267A - Wire saw - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a wire saw that is used when cutting stone, concrete, building materials, and the like.
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。 When cutting stone, concrete, building materials, or the like, a wire saw is used in which a large number of cylindrical beads, to which a superabrasive layer is fixed, are connected in a rosary shape to a steel wire or the like. Such a wire saw is used for cutting the above-mentioned work material by connecting the ends of the wire into an endless shape and applying a tension to drive the pulley.
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、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。
ビーズの偏摩耗を防止することを目的としたワイヤソーが、特許文献1に記載されている。また、本発明者は、断面が多角形のビーズによって構成されるワイヤソーを発明し、このワイヤソーが特許文献2において開示されている。
In conventional wire saws, the bead shape is cylindrical, and twisting the ends of the wire will allow these beads to rotate so that only certain surfaces of the beads do not wear. ing.
However, in practice, it is difficult to rotate the cylindrical beads effectively, and the contact surface of the beads with the work material during the cutting process is indeterminate, and a part of the bead surface is ground as a contact surface. If it contributes, it will become stable as a grinding surface because the surface will be shaved, and the partial wear which only a specific surface wears will arise. As a result, the beads are unevenly worn and have a short life.
A wire saw for preventing uneven wear of beads is described in Patent Document 1. Further, the inventor of the present invention invented a wire saw constituted by beads having a polygonal cross section, and this wire saw is disclosed in
特許文献1記載のワイヤソーは、超砥粒ビーズの間に、これより大粒径の超砥粒を用いたビーズを配置することによってビーズの偏摩耗を抑制しようとするものであるが、一旦偏摩耗を起こしたビーズは、被削材との接触面においてさらに摩耗が進行するため、偏摩耗を十分に抑制することができない。
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。
また、特許文献2記載のワイヤソーは、断面が多角形のビーズが円柱形のビーズの自転を促進させるものではなく、メビウスの輪のように結ばれて、研削面が強制的に順番に入れ替わって使用されることによって、偏摩耗を防止するものである。そのため、結合時の面合わせの制約が生じてしまう。
The wire saw described in Patent Document 1 tries to suppress uneven wear of beads by arranging beads using superabrasive grains having a larger particle diameter between the superabrasive beads. Since the wear-induced beads further wear on the contact surface with the work material, uneven wear cannot be sufficiently suppressed.
When uneven wear occurs on the beads, the beads become unstable with respect to the cutting direction, and the machined surface becomes wavy. In addition, since the ground surface of the beads is not used effectively, the life of the wire saw is significantly reduced.
In addition, the wire saw described in
ビーズの偏摩耗を防止するために、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。 In order to prevent uneven wear of the beads, it is possible to take measures such as changing the number of twists of the wire saw or tilting the pulley shaft of the processing machine, but if the number of times of twisting of the wire saw is changed, the wire saw It becomes difficult to install the machine on the machine. Further, if the pulley shafts of the processing machine are tilted with respect to each other, there is a problem that the life of the liner (the part that receives the wire saw) is shortened.
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wire saw having excellent grinding ability by preventing uneven wear of beads and effectively utilizing the grinding surface of beads. .
以上の課題を解決するために、本発明のワイヤソーは、円筒状台金の表面に超砥粒層が形成された、断面が円形である円柱形ビーズがワイヤの長手方向に間隔を置いて配置され、前記円柱形ビーズが任意の個数配置される毎に、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が3以上10以下である多角形状ビーズが配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the wire saw of the present invention has cylindrical beads having a superabrasive grain layer formed on the surface of a cylindrical base metal and having a circular cross section arranged at intervals in the longitudinal direction of the wire. Each time an arbitrary number of the cylindrical beads are arranged, a polygon having a cross-section other than a circle and connecting each vertex of the polygon with a convex arc and having a corner number of 3 to 10 Shaped beads are arranged.
円柱形ビーズが任意の個数配置される毎に、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が3以上10以下である多角形状ビーズが配置されていることによって、強制的に円柱形ビーズの自転が促進され、円柱形ビーズの特定の面だけが被削材に接触することによる偏摩耗を防止することができる。
この多角形状ビーズは、その断面形状が、三角形、五角形、七角形、九角形のいずれかを基本としたルーローの定幅形とすることができる。
Each time an arbitrary number of cylindrical beads are arranged, a polygonal bead having a cross-section other than a circle and connecting each vertex of a polygon with a convex arc, and having a corner number of 3 to 10 By being arranged, rotation of the cylindrical beads is forcibly promoted, and uneven wear due to only a specific surface of the cylindrical beads coming into contact with the work material can be prevented.
The polygonal beads may have a fixed width of a rouleau based on any one of a triangular shape, a pentagonal shape, a heptagonal shape and a nine-sided shape.
本発明においては、前記多角形状ビーズは、その頂点の方向を順次変化させて、ワイヤの長手方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とする。
多角形状ビーズが、その頂点の方向を順次変化させて配置されているため、多角形状ビーズが被削材に接触するたびに、この多角形状ビーズより後に被削材に接触する円柱形ビーズの接触面がずれる。そのため、円柱形ビーズは、被削材との接触面が偏ることがない。
In the present invention, the polygonal beads are arranged at intervals in the longitudinal direction of the wire by sequentially changing the apex direction.
Since the polygonal beads are arranged with their apex direction changed in sequence, each time the polygonal beads come into contact with the work material, the cylindrical beads contact the work material after this polygonal bead. The face is off. Therefore, the cylindrical bead does not have a biased contact surface with the work material.
本発明においては、前記多角形状ビーズの配置角度が、10°以上60°以下の範囲で順次変化するように配置されていることを特徴とする。
上記の角度が10°未満であると、多角形状ビーズが被削材と接触する支点から被削材に垂直に引いた直線と、多角形状ビーズの重心の位置とが近すぎて、円柱形ビーズに対して強制的に自転を起こさせる機能が低下する。また、60°を超えても同様に、多角形状ビーズが被削材と接触する支点から被削材に垂直に引いた直線と、多角形状ビーズの重心の位置とが近すぎて、円柱形ビーズに対して強制的に自転を起こさせる機能が低下する。
In this invention, it arrange | positions so that the arrangement | positioning angle of the said polygonal bead may change sequentially in the range of 10 degrees or more and 60 degrees or less.
If the angle is less than 10 °, the straight line drawn perpendicularly to the work material from the fulcrum where the polygonal bead contacts the work material and the position of the center of gravity of the polygon bead are too close, and the cylindrical bead The function of forcibly causing rotation is reduced. Similarly, even if the angle exceeds 60 °, the straight line drawn perpendicularly to the work material from the fulcrum where the polygonal bead contacts the work material is too close to the position of the center of gravity of the polygon bead, and the cylindrical bead The function of forcibly causing rotation is reduced.
本発明においては、前記多角形状ビーズ1個に対して、前記円柱形ビーズが3個以上6個以下の割合で配置されていることを特徴とする。
多角形状ビーズ1個に対して、円柱形ビーズが3個未満で配置されていると、多角形状ビーズによる自転促進の効果は十分に得られるが、円柱形ビーズが占める割合が少ないために、作用面積が低下して寿命が激減する。また、自転効果が高すぎてワイヤソー全体が不安定な状態となり、振動が発生しやすくなる。その一方、多角形状ビーズ1個に対して、円柱形ビーズが6個を超えて配置されているときは、円柱形ビーズが占める割合が多いため作用面積が多く、摩耗量は減少するものの、多角形状ビーズが占める割合が少ないために、自転作用が十分に得られず、偏摩耗が発生し、寿命が低下する。
In the present invention, the cylindrical beads are arranged in a ratio of 3 to 6 with respect to one polygonal bead.
If less than three cylindrical beads are arranged for one polygonal bead, the effect of promoting rotation by the polygonal beads can be sufficiently obtained. The area is reduced and the service life is drastically reduced. Further, the rotation effect is too high, and the entire wire saw becomes unstable, and vibration is likely to occur. On the other hand, when more than six cylindrical beads are arranged with respect to one polygonal bead, since the ratio of the cylindrical beads is large, the working area is large and the wear amount is reduced. Since the proportion occupied by the shape beads is small, sufficient rotation cannot be obtained, uneven wear occurs, and the life is shortened.
本発明によると、円柱形ビーズの自転が促進され、円柱形ビーズの特定の面だけが被削材に接触することによる偏摩耗を防止することができ、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。 According to the present invention, the rotation of the cylindrical beads is promoted, and it is possible to prevent uneven wear due to only a specific surface of the cylindrical beads coming into contact with the work material. A wire saw having excellent grinding ability can be realized by effectively using the grinding surface.
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、円筒状台金の表面に超砥粒層が形成された、断面が円形である円柱形ビーズ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。この円柱形ビーズ2が任意の個数配置される毎に、断面がルーローの定幅形である定幅形ビーズ4が配置されている。
Below, the wire saw of this invention is demonstrated based on the embodiment.
FIG. 1 shows a wire saw according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in the wire saw 1,
定幅形ビーズ4の断面の一例を図2に示す。この例は、三角形を基本としたルーローの定幅形の場合であり、この定幅形は、図2(a)に示すように、三角形の3つの頂点A、B、Cのそれぞれを中心として描かれた弧であるa、b、cによって囲まれた図形である。この図形は、図2(b)に示すように、1つの頂点と、これに対応する弧との間の距離hがいずれも等しいという性質を持っている。
なお、本発明における定幅形ビーズ4の断面は、ここで示した三角形を基本としたルーローの定幅形に限らず、同様の方法で五角形、七角形、九角形を基本として作られる定幅形であってもよい。
An example of a cross section of the fixed-
The cross-section of the constant-
定幅形ビーズ4は、その頂点の方向を順次変化させて、ワイヤ3の長手方向に間隔を置いて配置されており、その詳細を図3に示す。
定幅形ビーズ4を、図1に示すワイヤ3の左側から右側に向かって順次配置するものとすると、第1番目の定幅形ビーズ4は、被削材に近い2つの頂点B、Cが水平となるように配置される。次に、第2番目の定幅形ビーズ4は、被削材に近い2つの頂点B、Cを結ぶ直線が水平方向となす角が、所定の角度θをなすように配置される。次に、第3番目の定幅形ビーズ4は、被削材に近い2つの頂点B、Cを結ぶ直線が水平方向となす角が、所定の角度2θをなすように配置される。このように、被削材に近い2つの頂点B、Cを結ぶ直線が水平方向となす角が、3θ、4θとなるように、頂点の方向を順次変化させて配置される。
The fixed-
If the fixed-
上記のように定幅形ビーズ4を配置すると、定幅形ビーズ4が被削材と接触するたびに、この定幅形ビーズ4より後に被削材に接触する円柱形ビーズ2は強制的に回転させられることとなる。そのため、この定幅形ビーズ4より後に被削材に接触する円柱形ビーズ2の被削材との接触面が、この定幅形ビーズ4より前に被削材に接触する円柱形ビーズ2の接触面に対してずれる。このような円柱形ビーズ2の接触面のずれが順次生じるため、円柱形ビーズ2の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ため、円柱形ビーズ2の偏摩耗を防止することができる。
When the fixed-
このように、本発明のワイヤソーにおいては、定幅形ビーズ4に、円柱形ビーズ2の自転を促進させる機能を持たせ、この定幅形ビーズ4を適宜の間隔に配置して、円柱形ビーズ2の研削面をまんべんなく使用できるようにしている。
図3に示す、被削材に近い2つの頂点B、Cを結ぶ直線が水平方向となす角の角度であるθは、10°以上60°以下としている。この範囲をはずれると、定幅形ビーズ4が被削材と接触する支点から被削材に垂直に引いた直線5と、定幅形ビーズ4の重心の位置とが近すぎて、円柱形ビーズ2に対して強制的に自転を起こさせる機能が低下するからである。
As described above, in the wire saw of the present invention, the fixed-
The angle θ between the straight line connecting the two apexes B and C close to the work material shown in FIG. 3 and the horizontal direction is 10 ° or more and 60 ° or less. If it is out of this range, the
以上の説明においては、多角形状ビーズが定幅形ビーズ4である場合に限定しているが、多角形状ビーズは、断面が円以外であって多角形の各頂点を凸状の弧で結んだ形状であり、角数が3以上10以下であるものとしてもよい。この形状の一例を図4に示す。
図4には、四角形を基本としたものを示しており、四角形の頂点A、B、C、Dを凸状の弧a、b、c、dで結んだ形状となっている。断面がこのような形状を持つビーズを用いても、円柱形ビーズ2に対して強制的に自転を起こさせることができる。
In the above description, the polygonal bead is limited to the fixed-
FIG. 4 shows a shape based on a quadrangle, which has a shape in which the vertices A, B, C, and D of the quadrangle are connected by convex arcs a, b, c, and d. Even if beads having such a cross section are used, the
図5に基づいて、角数が奇数の多角形を基本とした場合と、角数が偶数の多角形を基本とした場合とについて、研削抵抗の発生の違いについて説明する。
ワイヤソーを用いて被削材6を研削する場合には、ワイヤソーに接触する部分の被削材6は半円状に削られる。定幅形ビーズ4は、角数が奇数の多角形を基本としたものであるため、図5(a)に示すように、定幅形ビーズ4の頂点の1つであるAが被削材に接触しているときは、その反対側は頂点ではなく弧になっており、被削材とは接触しない。従って、ここで研削抵抗が発生することはない。
Based on FIG. 5, the difference in generation of grinding resistance will be described between a case where a polygon having an odd number of corners is basically used and a case where a polygon having an even number of corners is basically used.
When the
一方、角数が偶数の多角形を基本としたものでは、図5(b)に示すように、多角形状ビーズ7の頂点の1つであるAが被削材に接触しているときは、その反対側も頂点Cとなっており、ここで研削抵抗が発生しやすい。この状況は、断面が楕円形のものについても同様である。従って、定幅形ビーズ4のように、角数が奇数の多角形を基本としたものは、角数が偶数の多角形を基本としたものや、楕円のものに比べて、研削抵抗が発生しにくいという利点がある。
On the other hand, in a polygon based on an even number of polygons, as shown in FIG. 5 (b), when A which is one of the vertices of the
以下に、具体的な試験例を示す。
試験条件を表1に示す。
Specific test examples are shown below.
Table 1 shows the test conditions.
試験結果を図6、図7に示す。
図6に、円柱形ビーズのみを配置したものと、円柱形ビーズの間に楕円形ビーズを配置したものと、円柱形ビーズの間に定幅形ビーズ配置したものとを比較して示す。楕円形ビーズを配置したワイヤソーでは、楕円形ビーズを1mあたり10個(10個/m)配置しており、定幅形ビーズ配置したワイヤソーでは、定幅形ビーズを1mあたり10個(10個/m)配置している。
楕円形ビーズを配置したものは、円柱形ビーズのみを配置したものよりも偏摩耗が抑制されて寿命が長いが、これと同じ割合で定幅形ビーズを配置したものは、偏摩耗抑制の効果が大きいため寿命が更に伸びている。
The test results are shown in FIGS.
FIG. 6 shows a comparison between a case where only cylindrical beads are arranged, a case where elliptical beads are arranged between cylindrical beads, and a case where constant-width beads are arranged between cylindrical beads. In the wire saw in which the elliptical beads are arranged, 10 elliptical beads (10 pieces / m) are arranged per 1 m, and in the wire saw in which the fixed-width type beads are arranged, 10 pieces of constant-width beads (10 pieces / meter) are arranged. m) It is arranged.
The one with the oval beads has a longer life than the one with only the cylindrical beads, and the life is longer. The life is further extended because of the large.
図7に、定幅形ビーズを配置する割合を変えたときの試験結果を示す。定幅形ビーズを1mあたり10個(10個/m)配置したものが最も寿命が長いのに対して、定幅形ビーズを1mあたり5個(5個/m)配置したものや、定幅形ビーズを1mあたり20個(20個/m)配置したものは、これより寿命が短い。
定幅形ビーズを1mあたり10個(10個/m)配置したものは、定幅形ビーズ1個に対して円柱形ビーズが3個の割合で配置されていることに相当し、定幅形ビーズを1mあたり5個(5個/m)配置したものは、定幅形ビーズ1個に対して円柱形ビーズが7個の割合で配置されていることに相当し、定幅形ビーズを1mあたり20個(20個/m)配置したものは、定幅形ビーズ1個に対して円柱形ビーズが1個の割合で配置されていることに相当する。
FIG. 7 shows the test results when the ratio of arranging the fixed-width beads is changed. The one with 10 fixed-width beads per meter (10 / m) has the longest life, whereas the one with 5 fixed-width beads (5 / m) per meter or a constant width A product in which 20 beads (20 pieces / m) are arranged per 1 m has a shorter life.
The arrangement of 10 fixed-width beads (10 / m) per 1 meter corresponds to the arrangement of 3 cylindrical beads per 1 fixed-width bead. The arrangement of 5 beads per meter (5 / m) corresponds to the arrangement of 7 cylindrical beads per 1 fixed-width bead, and 1 m of fixed-width beads. The arrangement of 20 per unit (20 / m) corresponds to the arrangement of one cylindrical bead with respect to one constant-width bead.
定幅形ビーズを1mあたり20個(20個/m)配置したものは、定幅形ビーズによる自転促進の効果は十分に得られるが、定幅形ビーズが多くなりすぎて、円柱形ビーズが占める割合が少ないために、作用面積が低下して寿命が低下している。また、定幅形ビーズを1mあたり5個(5個/m)配置したものは、定幅形ビーズが占める割合が少ないために、自転作用が十分に得られず、偏摩耗が発生し、寿命が低下している。 When 20 fixed-width beads are arranged per meter (20 pieces / m), the effect of promoting rotation by the fixed-width beads can be obtained sufficiently, but the number of fixed-width beads increases so much that the cylindrical beads are Since the ratio occupied is small, the working area is reduced and the life is reduced. In addition, in the case where 5 fixed-width beads are arranged per meter (5 / m), since the ratio of the fixed-width beads occupies a small amount, the rotation effect cannot be obtained sufficiently, uneven wear occurs, and the service life is increased. Has fallen.
本発明は、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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a wire saw that prevents uneven wear of beads and has an excellent grinding ability by effectively using the ground surface of the beads.
1 ワイヤソー
2 円柱形ビーズ
3 ワイヤ
4 定幅形ビーズ
5 直線
6 被削材
7 多角形状ビーズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire saw 2 Cylindrical bead 3
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