JP2008307625A - チップソー - Google Patents

Abstract

【課題】紙や段ボールなどの比較的柔らかい物を切断する時、チップのエッジをチップソーの回転方向に対し後方に傾斜させると鋸歯の歯先に紙粉が被さることは防げるが、チップソーの回転力が切削物を押し返す方向に働き切削物を押し込む力が必要になり作業者の負担になっている。
【解決手段】チップソーに装着したチップのエッジをチップソーの回転方向に前傾させることで、チップソーの回転力が切削物を引き込むように働く、またチップの切先を鋭利にすることで切削粉を発生させないようにして歯先に切削粉が帽子のように被さるのを防いで切削抵抗を減らし、紙や段ボールなどの切削物の切断面をきれいにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙や段ボール紙などの比較的柔らかい物を切断するチップソーに係わり、前記段ボール紙などを切断するときに発生する切り屑や紙粉を減らして切削抵抗を軽減することを目的としたチップソーに関する

紙や段ボール紙などの比較的柔らかい物を効率的に切削することはできないかとの要望があり、これに対応するために、試験的に一般の木材切削用チップソーで紙や段ボール紙を切断してみると、切断に伴う多量の切り屑や紙粉が発生して切削物に付着する上、切り屑が鋸歯の刃先に帽子のように被さり、その結果切り屑を介して切削作用を受けることになり切削物が鋸歯で切断されずに引き千切られる傾向の分断現象が発生するようになり、切削物の切断面が粗雑に荒くなって悪くなる上、切削抵抗が大きくなるなどの問題点がある。

一方、段ボール材を切断する段ボール専用のチップソーも提案されているが、該紙専用のチップソーは、例えば特許文献１に示すように刃体の切刃面を鋭角にすることで紙粉の発生を少なくし、エッジとなる切刃稜を回転方向に対し前低後高状となるよう後方に傾斜させることで刃体の切刃先部に紙粉が被さることを防いでいるが、切刃稜が回転方向に対し後方に傾斜されているが故に切断時の切削抵抗が大きく切削物を押し返す方向にチップソーの力が働き、これに対抗するため切削物を押すための力が必要になり作業者の負担が大きくなる上、切断終了時点に力が余されてしまうなどの欠点があった。
特許第３１４５６５７号公報

上記特許文献１で例示されるような切削抵抗が大きくなる課題を解決するために、チップソーで紙や段ボール紙などの比較的柔らかい物を切断する時、鋸歯を回転方向に前傾させると切削物を引き込む方向にチップソーの力が働き切削抵抗を小さくできて切削物を軽く押すことが出来るが、反面、鋸歯の刃先に切断に伴う切り屑や紙粉が被さる課題が発生することが切断実験により判明した。

本発明は、丸鋸チップソーにおいて刃先エッジを回転方向に前傾させ、鋭利な切先を備えた鋸刃チップを丸鋸板の鋸歯と一体的に装着したことを最も主要な特徴とするもので、これを具現化するために、第一に、丸鋸板の外周に１０ミリから５０ミリ間隔に複数個成形した鋸歯の取付部に鋸刃チップの刃先エッジが直径線と合わさるようになる状態から回転方向前方側に４０度までに前傾した傾斜姿勢に装着できる鋸刃チップ装着用受面と、切削時の回転モーメントを止めることが出来る鋸刃チップ挿入用取付溝に鋸刃チップを取付たチップソーにおいて、鋸刃チップの刃先エッジがナイフ形状で仕分角が５度から８０度、長さが3ミリから１０ミリの稜線刃面とその先端に先端角１５度から６０度の尖鋭状切先を有し、反対面には鋸刃チップ装着用受面を内包して鋸歯に嵌込むことが出来る嵌合溝を形成し、該嵌合溝両側の接合片で丸鋸板を接着固定するチップを取り付けたことを特徴とするもので、鋸歯の刃先に切削に伴う切り屑や紙粉が被さるのを防ぐ利点がある。

第二に、上記鋸刃チップの両刃面間隔が刃先エッジから丸鋸チップソー回転方向後方に向け広くなり、左右両接合片の厚さが終端部に向け薄くなるよう成形することで鋸刃チップの刃先エッジが切り裂き、両刃面が押し開いた切削物と鋸刃チップの接合片との接触を少なくすることで摩擦抵抗と摩擦熱を低減できる利点がある。

第三に、上記鋸刃チップの表面に摩擦係数の少ない物質をコーティングすることで、鋸刃チップと切削物との摩擦を低減し鋸刃チップの耐久性を向上できる利点がある。

本発明のチップソーは、上記に説明した解決手段とこれに伴う特有の利点を有するものであり、紙や段ボール紙などの比較的軟らかい物を切断する時に発生する切り屑や紙粉をほとんど抑え、鋸歯の刃先に切断に伴う切り屑や紙粉が被さることもなくして切削抵抗を軽減することにより切削物を軽く押すことができる利点がある。

丸鋸板２の外周に、レーザー切断によって鋸歯３に鋸刃チップ５の取付部８、鋸刃チップ５を受止めする鋸歯３の係止部１１、鋸歯３取付部８に形成される取付溝１６を加工する。一方、粉末高速度鋼を原料に金属粉末射出成形法（ＭＩＭ成形法）を採用することによって、先端が尖鋭状の鋭い切先６と刃先エッジ１５下方に凹陥状のかぎ込部１３、また刃先エッジ１５の反対面には嵌合溝９を一体にした形状に成形して、焼結、熱処理することで硬さと靭性を持たせた鋸刃チップ５を製作する。その後、鋸歯３の取付部８に鋸刃チップ５が一体的になるよう嵌合溝９を差込嵌合し接着剤で固着する。

図１は、鋸刃チップ５を丸鋸チップソー１の鋸歯３に差込嵌合して接着剤で固定した側面図である。

図２及び図３は、丸鋸板２の要部を示す図であり丸鋸チップソー１の板厚Ｑが１ミリ、直径Ｒが２５５ミリの外周に鋸歯３間隔Ｓが３５ミリ程度となる複数の鋸歯３の鋸刃チップ５を装着する目的の取付部８に丸鋸板２の直径線Ｋに対し回転方向（矢印方向Ｆ）前方側へγ角２０度前傾した傾斜姿勢の高さＡが4ミリの受面４と、幅Ｄが０．８ミリの係止部１１、並びに取付溝深さＢが１．８ミリで取付溝幅Ｃが１ミリの鋸刃チップ５取付溝１６をレーザー切断機を使って加工する。

図４及び図５に示す鋸刃チップ５は、縦長さＨ１が5ミリ、前後幅Ｗ１が４ミリ、厚さＴ３が１．４ミリ、稜線状刃先エッジ１５の高さＨ３が３．５ミリ、仕分角βが３０度のナイフ状の両刃面７と刃先エッジ１５の先端に先端角αが６０度となる尖鋭状の鋭利な切先６が形成され、下方には、長さＬ１が０．８ミリで高さＨ２が１．５ミリの凹陥状のかぎ込部１３が形成されており、一方刃先エッジ１５の反対面に厚さＳ２が０．２ミリで終端部Ｓ１が０．１ミリの両側接合片１０によってなされる深さＷ２が１．５ミリで溝幅Ｔ２は丸鋸板２の厚さＱよりやや狭くした嵌合溝９となるように形成されている。

この鋸刃チップ５のサイズは上記説明のように非常に小さいものでありながら、切削物を切れ味良く長期に亘って切断する切削性能と過大な切削抵抗に耐え得る強度と靱性が要求されるものであり、粒形４０ミクロン以下の粉末高速度鋼を原料にして金属粉末射出成形法（ＭＩＭ成形法）によって形状成形する。

その後、鋸刃チップ５を脱脂焼結、焼き入れ焼き戻しを行い段ボール紙の切断に適した硬さと靭性を持たせた鋸刃チップ５表面にイオン蒸着法（ＰＶＤ）によって摩擦係数の低いチッ化チタン（ＴｉＮ）をコーティングする。なお、上記形状は、切断条件によって適宜設定する。

上記のように形成して得た鋸刃チップ５を、丸鋸板２の鋸歯３に加工した取付部８に鋸刃チップ５の嵌合溝９内面が鋸刃チップ５装着用受面４に沿うように鋸刃チップ５装着用受面４を内包して鋸歯３に差込み、専用の挿入工具を使い更に押し込むと鋸刃チップ５下部１２が取付溝１６に嵌り込み、かぎ込部１３底面と係止部１１上面が接し鋸刃チップ５の両側接合片１０によって鋸歯３を挟み鋸刃チップ５が鋸歯３と一体的となり挟持固定される。

この時、鋸刃チップ５嵌合溝９の幅Ｔ２より丸鋸板２の鋸歯３厚さＱがやや広いため、鋸刃チップ５の接合片１０が押し広げられることで嵌合溝９奥部に応力が集中するが、鋸刃チップ５嵌合溝９奥面に逃がし部１４を設けることで両側接合片１０の破損を防止できる上、鋸刃チップ５装着用受面４と鋸刃チップ５嵌合溝９奥面が密着して安定性を増すことができる。

丸鋸板２の鋸歯３に差込嵌合して装着した鋸刃チップ５は、離脱方向にハンマー等で叩かないと外すことが不可能なくらいの挟持力で装着されているが、丸鋸チップソー１回転時に発生する遠心力によって不測に鋸刃チップ５が外れるのを防ぐための接着剤を、取付溝１６底部に半円状に形成した凹状の空間１７に溜めることが出来て接着材により鋸刃チップ５下部１２を丸鋸チップソー１に固着させる。

この場合の接着剤は、鋸刃チップ５を差込嵌合して装着した後で行うことができて凹状の空間１７への接着剤の量を少なくして空間１７への接着剤の溜め作業を容易にすることができる。

丸鋸チップソー１で段ボール紙を切断する時は、丸鋸板２の直径線Ｋに対し回転方向（矢印方向Ｆ）前方側へγ角前傾姿勢に傾斜されていることで、まず切先６が段ボール紙の上面に突き刺さるように入り込み、続いて刃先エッジ１５が切り裂き作用して、次いで両刃面７が段ボール紙の切断面を押しつぶし整形しながら開いて進んでいく。

両側接合片１０の厚さＳ２よりＳ１を薄くして終端部幅Ｔ１を鋸刃チップ５の両刃面７間隔Ｔ３より狭くなるよう成形してあるので、鋸刃チップ５の刃先エッジ１５が切り裂き両刃面７が押し開いた切削物の切断面と、鋸刃チップ５の両側接合片１０の接触が少なくなり摩擦抵抗と摩擦熱を低減できる。

また、鋸刃チップ５の表面にイオン蒸着法（ＰＶＤ）によって摩擦係数の少ないチッ化チタン（ＴｉＮ）を表面コーティングすると摩擦抵抗を低減できる上、表面硬度も高くなるので鋸刃チップ５の耐久性を延ばすことができる。

そして、鋸刃チップ５下のかぎ込部１３に鋸歯３の係止部１１が接当位置しているが、係止部１１の前端縁が刃先エッジ１５の前端稜線の下方延長線上に面位置にされて一体的になるよう装着することで、鋸刃チップ５の刃先エッジ１５が切り裂いた段ボール紙の切り屑に係止部１１が引っ掛かるのを防ぐことが出来る。

上記現象が連続して行われる事で丸鋸板２が段ボール紙の切断面と摩擦することを低減でき、摩擦熱による丸鋸板２の金属熱坐屈を防いで切断をスムーズにしている。

鋸歯３受面４と丸鋸板２直径線Ｋの角度γは、鋸刃チップ５の装着角度と同じになり、刃先エッジ１５が丸鋸チップソー１の回転方向へ丸鋸板２の直径線Ｋに対し２０度前傾姿勢にされていることで切断時に段ボール紙を引き込む方向に力が加わり作業者の労力を低減できる。

もし刃先エッジ１５の角度γが丸鋸板２の直径線Ｋに対し回転方向Ｆの後方側に傾斜していると、切断時に丸鋸チップソー１の切削力が段ボール紙を押し返す方向に力が加わり作業者の労力が増大する。

しかし、刃先エッジ１５を丸鋸板２の直径線Ｋに対し回転方向Ｆ前方に４０度以上前傾すると鋸刃チップ５の切先６が段ボール紙を引き込む力が強くなり過ぎて段ボール紙を引き千切る。引き千切られた切り屑が切先６に帽子のように被さり、その結果切り屑を介して切削作用を受けることになり切削物が鋸歯３で切断されずに引き千切られる傾向の分断現象が発生するようになりさらに切れ味が悪くなり段ボール紙の切断面が荒れてくる上、切削音も大きくなる。

押し切り切断のように切断後の切断面の角が鋭利になっていると、この部分で作業者がけがをすることがしばしば起きるが、鋸刃チップ５の切先６の先端角αを６０度とすると段ボール紙の切断面上側をいくらか押しつぶすようになり、切断後の切断面の角に適度な丸みが付き、作業者が指を切るなどの事故を防ぐことができる。

鋸刃チップ５の切先６の先端角αが１５度以下では、切先６の強度が弱くピッキングなどの刃こぼれを起こし易くなる。一方６０度以上にすると鋸刃チップ５の切先６が段ボール紙の切断面上側に突き刺さった時、切断面上側が大きく食い込みつぶれてしまう。

また、鋸刃チップ５の刃先エッジ１５の仕分角βが８０度より大きいと両刃面７が段ボール紙の切断面を押しつぶす力が大きくなり、段ボール紙を押し込む力が必要になり作業者の負担が増える他、刃先エッジ１５の仕分角βが大きくなると鋸刃チップ５の厚みＴ３も比例して厚くなるので厚手の段ボール紙を切断する時には、両刃面７が鋸刃チップ５の厚さＴ３を通過させる幅まで切断面を押し開くことが困難になる。逆に、刃先エッジ１５の仕分角βを小さくするほど鋸刃チップ５の前後幅Ｗ１が長くなり、切断加重が鋸刃チップ５の両側接合片１０に大きく作用して強度が低下する。また、仕分角βが５度以下になると切先６の摩耗が速くなり耐久性も極端に低下する。

鋸刃チップ５の刃先エッジ１５の高さＨ３が３ミリ以下では、切先６の切り込み量に対して切削物を切り開く能力がなくなるが、１０ミリ以上の高さになると鋸刃チップ５の装着安定性が保てなくなる。

丸鋸板２の鋸歯３ピッチ間隔Ｓは、狭くなるほど鋸刃チップ５がたくさん必要になり生産コストが高くなる上、鋸刃チップ５を装着する作業時間も長くなる。また切削抵抗は切削物の中に入っている歯数に比例して大きくなる、特にピッチ間隔Ｓが１０ミリ以下では切削抵抗が増大する。

鋸歯３のピッチ間隔Ｓは、５０ミリ間隔までであれば切断面の状態もほとんど変化しないが、これより広くなると切断面が悪くなる上、鋸刃チップ５に掛かる抵抗が極端に大きくなり鋸歯３が破損を起こすことがある。

丸鋸チップソー１で段ボール紙を切断する時は、丸鋸チップソー１の回転方向Ｆが一定で切削力が鋸刃チップ５を鋸歯３の取付溝１６に押し込む方向に働き、鋸刃チップ５先端に掛かる回転モーメントは、係止部１１で受け止められるので鋸刃チップ５が脱落することはない。

木工用のチップソーで紙や段ボール紙などの比較的柔らかい物を切断すると、多量の切り屑や紙粉が発生するが、ナイフ状のチップソーを使うことで切り屑や紙粉の発生が低減でき切断の作業環境を改善できる上、切断後の紙や段ボール紙内への切り屑や紙粉の混入を防ぐことが出来る。

鋸刃チップのエッジをチップソーの回転方向に前傾させているので、紙や段ボール紙などの切削物をチップソーが引き込む方向に力が働き作業者の労力を低減することも出来る。

また、鋸刃チップが帯鋸と丸鋸どちらにも同じ形状で使用できるのでチップの量産が可能であり、鋸刃チップの価格を安く生産できる利点もある。

丸鋸チップソーの平面図である。 丸鋸歯の一部分拡大斜視図である。 丸鋸歯の一部分拡大側面図である。 鋸刃チップの斜視図である。 鋸刃チップの上面図である。

符号の説明

１ チップソー
２ 鋸板
３ 鋸歯
４ 受面
５ 鋸刃チップ
６ 切先
７ 刃面
８ 取付部
９ 嵌合溝
１０ 接合片
１１ 係止部
１２ 下部
１３ かぎ込み部
１４ 逃がし部
１５ 刃先エッジ
１６ 取付溝
１７ 空間

Claims (3)

1. 丸鋸板の外周に１０ミリから５０ミリ間隔に複数個成形した鋸歯の取付部に鋸刃チップの刃先エッジが丸鋸板の直径線と合わさるようになる状態から回転方向前方側に４０度までに前傾した傾斜姿勢に装着できる鋸刃チップ装着用受面と、切削時の回転モーメントを止めることが出来る鋸刃チップ挿入用取付溝に鋸刃チップを取付た丸鋸チップソーにおいて、鋸刃チップの刃先エッジがナイフ形状で仕分角が５度から８０度、長さが3ミリから１０ミリの稜線刃面とその先端に先端角１５度から６０度の尖鋭状切先を有し、反対面には鋸刃チップ装着用受面を内包して鋸歯に嵌込むことが出来る嵌合溝を形成し、該嵌合溝両側の接合片で丸鋸板を接着固定する鋸刃チップを取り付けたことを特徴とするチップソー。
2. 上記鋸刃チップの両刃面間隔が刃先エッジから回転方向後方に向け広くなり、左右両接合片の厚さは終端部に向け薄くなるよう成形した請求項１のチップソー。
3. 上記鋸刃チップの表面に切削物との摩擦を低減できるような表面コーティングを施した請求項１及び２のチップソー。