JP2018144112A - Wire saw cutting method and device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はワイヤーソー切断方法及びその装置に関し、特に切断効率を大幅に向上して作業時間を短縮できるようにした方法及び装置に関する。 The present invention relates to a wire saw cutting method and apparatus, and more particularly to a method and apparatus capable of greatly improving cutting efficiency and shortening work time.
最近、原子力発電所の廃炉問題が注目を集めているが、かかる廃炉には建屋などの鉄筋コンクリート構造物、金属構造物の安全な解体を必要とする。建屋などの解体には爆破、ウォータージェットあるいは切断ブレードなど種々な方法が知られているが、廃炉建屋、発電設備解体にはワイヤーソーを用いた切断方法も提案されている。 Recently, the decommissioning problem of nuclear power plants has attracted attention, but such decommissioning requires safe dismantling of reinforced concrete structures such as buildings and metal structures. Various methods such as blasting, water jets or cutting blades are known for dismantling buildings, but a cutting method using a wire saw has also been proposed for dismantling decommissioning buildings and power generation facilities.
例えば、複数の超硬質ビーズを所定のピッチで付設してなるワイヤーソーをステンレス製熱交換器に巻き付け、ワイヤーソーに100〜180kgfの張力を掛けながらワイヤーソーを3〜10m/secの速度で走行させることによってステンレス製熱交換器を切断解体するという方法が知られているが(特許文献1)、かかる設定条件にて異なる寸法、又は材質の構造物を切断解体した場合、期待されるような効率的切断が行えず、放射線量の高い放射線管理区域内での長い作業時間を必要とし、放射線の被爆が懸念される。 For example, a wire saw in which a plurality of ultra-hard beads are attached at a predetermined pitch is wound around a stainless steel heat exchanger, and the wire saw is run at a speed of 3 to 10 m / sec while applying a tension of 100 to 180 kgf to the wire saw. Although a method of cutting and disassembling a stainless steel heat exchanger is known (Patent Document 1), as expected when cutting and disassembling structures of different dimensions or materials under such setting conditions Efficient cutting is not possible, requiring a long working time in a radiation control area with a high radiation dose, and there is concern about radiation exposure.
これに対し、本件出願人らは、切削用ビーズのシャンクを、送り方向後方になるにつれて外径が増大するように凸状に膨出する曲面形状を少なくとも一部に有する形状とし、シャンクの曲面形状部分の外表面に切削ダイヤモンドの層を形成し、複数の切削用ビーズをワイヤーに所定のピッチで付設してなるワイヤーソーを複数のガイドプーリーと駆動プーリーとの間に無端状に掛け渡し、鉄筋コンクリート構造物などの切断対象物に押し付けるとともに、このワイヤーソーを5〜20m/secの範囲内で駆動モータのトルクが最大となるような速度でもって走行させ、切断対象物を切断する技術を提案するに至った(特許文献2)。 On the other hand, the present applicants made the shank of the cutting bead a shape having at least a curved surface shape that bulges in a convex shape so that the outer diameter increases toward the rear in the feed direction, and the curved surface of the shank A layer of cutting diamond is formed on the outer surface of the shape portion, and a wire saw formed by attaching a plurality of cutting beads to the wire at a predetermined pitch is spanned endlessly between a plurality of guide pulleys and a driving pulley, Proposes a technique to cut the cutting object by pressing it against the cutting object such as a reinforced concrete structure and running the wire saw at a speed that maximizes the torque of the drive motor within a range of 5 to 20 m / sec. (Patent Document 2).
特許文献2記載のワイヤーソー切断方法は特許文献1記載の方法に比較して作業時間を短縮できることが確認されているが、切断理論が明確ではなく、切断物の材質がコンクリートや各種金属など多様で、大きさなども異なるものからなる原子力発電所の構造物の切断解体に適用するためにはワイヤーソー切断理論を詳細に解析し適正な条件を確立し、切断効率を大幅に向上させ、又使用するワイヤーの切断可能な寿命を延長することによって切断作業時間をさらに短縮することが望まれている。
Although it has been confirmed that the wire saw cutting method described in Patent Document 2 can shorten the work time compared with the method described in
本発明はかかる状況においてなされたもので、ワイヤーソーの切断効率を大幅に向上し且つワイヤー寿命を延長することによって作業時間を短縮できるようにしたワイヤーソー切断方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in such a situation, and an object of the present invention is to provide a wire saw cutting method capable of shortening the working time by greatly improving the wire saw cutting efficiency and extending the wire life.
そこで、本発明に係るワイヤーソー切断方法は、ワイヤーに複数の切削用ビーズを所定のピッチで付設してなるワイヤーソーを複数のガイドプーリーと駆動プーリーとの間に無端状に掛け渡し、ワイヤーソーを切断対象物に押し付けるとともにワイヤーソーを走行させて切断対象物を切断するにあたり、切断対象物に接触している個々の切削用ビーズの切断力となるワイヤーの張力によって決まるビーズの押付け力ベクトルとワイヤーソーの走行速度によって決まる速度ベクトルとの合成ベクトルの指向方向が重要であることに注目し、切削用ビーズが効率良く切断対象物を切断するような最適切断方向ベクトルに近づくように、切削用ビーズの押付け力及びワイヤーソーの走行速度の両方又は一方を設定し又は調整する、好ましくは切断中に任意に設定し又は調整するようにしたことを特徴とする。 Therefore, in the wire saw cutting method according to the present invention, a wire saw in which a plurality of cutting beads are attached to a wire at a predetermined pitch is spanned between a plurality of guide pulleys and a drive pulley in an endless manner. When pressing the wire against the object to be cut and running the wire saw to cut the object to be cut, the bead pressing force vector determined by the wire tension that becomes the cutting force of each cutting bead contacting the object to be cut and Focusing on the importance of the direction of the combined vector with the speed vector determined by the traveling speed of the wire saw, and for cutting so that the cutting beads approach the optimal cutting direction vector that efficiently cuts the object to be cut. Set or adjust bead pressing force and / or wire saw travel speed, preferably during cutting Characterized in that so as to arbitrarily set or adjusted.
また、本発明に係るワイヤーソー切断装置は、ワイヤーソーによって切断対象物を切断するワイヤーソー切断装置において、ワイヤーに複数の切削用ビーズを所定のピッチで付設してなる無端状のワイヤーソーと、該ワイヤーソーを切断対象物に押し付けるとともに上記ワイヤーソーの走行を案内する複数のガイドプーリーと、最高速度14m/sを限度として上記ワイヤーソーを走行させるような最小の外周径を有する駆動プーリーと、該駆動プーリーの回転トルクがワイヤーの走行速度3〜14m/sの間で一定でかつ最大となるように上記駆動プーリーを回転駆動させ得る駆動モータと、上記駆動プーリーに張力を作用させる引張り手段と、上記切削用ビーズの押付け力ベクトルT1とワイヤーソーの走行速度ベクトルF1との合成ベクトルC1の指向方向が切削用ビーズの切断対象物への押付け力の方向に近づくように、切削用ビーズの押付け力及びワイヤーソーの走行速度の両方又は一方を切断中に走行を停止することなく任意に設定し又は調整し得るコントローラと、を備えたことを特徴とする。 Moreover, the wire saw cutting device according to the present invention is an endless wire saw formed by attaching a plurality of cutting beads to a wire at a predetermined pitch in a wire saw cutting device that cuts an object to be cut with a wire saw, A plurality of guide pulleys for pressing the wire saw against an object to be cut and guiding the traveling of the wire saw; and a driving pulley having a minimum outer diameter that allows the wire saw to travel up to a maximum speed of 14 m / s; A drive motor capable of rotating the drive pulley so that the rotational torque of the drive pulley is constant and maximum between 3 and 14 m / s of the wire traveling speed, and a tension means for applying tension to the drive pulley; The combined vector of the pressing force vector T1 of the cutting beads and the traveling speed vector F1 of the wire saw Arbitrary without stopping the traveling during cutting of either or both of the pressing force of the cutting beads and the traveling speed of the wire saw so that the direction of C1 approaches the direction of the pressing force of the cutting beads to the cutting object And a controller that can be set or adjusted.
ここで、ワイヤーソーの仕事を解析する。図1に示されるように、駆動プーリーの回転数(rpm)をA、ワイヤーソーを引く力(kgf)をF、ワイヤー張力(kgf)をT、切断対象物へのワイヤーソーの接触長(m)をL、ワイヤーソーの走行速度(m/s)をVとすると、ワイヤーソーの1秒間の仕事量はW=F×V、である。
Fは切断対象物に接触している個々の切削用ビーズがワイヤーソーの走行を停止させようとする力の総和である。
ワイヤーの走行時に切断対象物に接触している切削用ビーズに掛かる力の大きさと向きを表すベクトルを分析すると、1)駆動プーリーの回転によって発生するワイヤーソーを引く力Fの分力のベクトル(F1)、2)ワイヤーにかかるテンションTによって個々の切削ビーズにかかる分力のベクトル(T1)、3)分力ベクトルT1によって生まれる個々の切断ビーズの切断対象物にかかる押し付ける分力のベクトル(P1)、4)分力ベクトルT1によって生まれる個々の切断ビーズの走行方向への分力のベクトル(S1)となり、個々の切断ビーズが持つ切断力の方向と大きさを表すベクトル(C1)はF1+S1ベクトル(切削ビーズ走行方向)と個々の切削ビーズが切断対象物を押さえる分力ベクトル(P1)の合成となる。このベクトルC1は個々の切削用ビーズ11が持つ切断力として働く。
図5において個々の切削ビーズ11の切断で発生した切削屑12が切断の経過に伴って切断対象物の切削面に滞留し、これが個々の切削用ビーズ11の進行を妨げる力(k1)となる。
また、図2の(a)〜(c)に示されるように、切断で発生した切削屑12が切断の経過に伴って切断対象物の切削面に滞留すると、切削屑12と切削用ビーズ11の摩擦及び切削用ビーズ11の高速走行による摩擦によって熱13が発生し、これがワイヤーソーの仕事の損失となる。ワイヤーソーの総重量は切断に必要な力の大きさからすると、十分に無視することができる大きさである。ただ、水中切断の場合には無視できない大きさの抵抗(M)が加わることがある。
Here, the work of the wire saw is analyzed. As shown in FIG. 1, the rotation speed (rpm) of the drive pulley is A, the force (kgf) for pulling the wire saw is F, the wire tension (kgf) is T, and the contact length of the wire saw to the object to be cut (m ) Is L, and the wire saw traveling speed (m / s) is V, the work amount of the wire saw for one second is W = F × V.
F is the total sum of the forces of the individual cutting beads that are in contact with the object to be cut to stop the wire saw.
Analyzing the vector representing the magnitude and direction of the force applied to the cutting beads that are in contact with the cutting object when the wire is running, 1) the vector of the force F of the force F that pulls the wire saw generated by the rotation of the drive pulley ( F1), 2) vector of force applied to each cutting bead by tension T applied to the wire (T1), 3) vector of force applied to the cutting object of each cutting bead generated by component force vector T1 (P1) 4) A vector (S1) of the component force in the running direction of each cutting bead generated by the component force vector T1, and a vector (C1) representing the direction and magnitude of the cutting force of each cutting bead is the F1 + S1 vector. (Cutting bead traveling direction) and a component force vector (P1) in which each cutting bead holds the object to be cut. This vector C1 serves as a cutting force of each
In FIG. 5, the
Further, as shown in FIGS. 2A to 2C, when the
すなわち、ワイヤーソーの仕事は概ね次の関係式によって表すことができる。
W=F×V={(C1×V+k1×V)×ビーズの数}+摩擦による発熱
ここで、FはTに起因し、Tは切断対象物に接触する切削用ビーズ個々に与えた合成力(C1)と切削用ビーズの進行を妨げる力(k1)の総和に近似的に等しい。切断対象物の切断距離Lに与えた仕事Wが切断に変わるには合成力(C1)を増大させることが重要である。
そのためには、1)滞留切削屑を排除してk1を小さくすること、2)滞留切削屑を排除し、切削用ビーズを円滑に回転させること、3)張力(T)を上昇させて切断面方向への分力を集中させること、4)切削用ビーズ個々の運動エネルギーは1/2・(C1+k1)V2であるので、走行速度を低減させること、が重要であると理解できる。つまり、切削用ビーズの押付け力を大きくし、走行速度を落とし、切削屑を排除し、摩擦熱を少なくすれば、飛躍的に切断エネルギーに変換できる。
しかし、切削用ビーズの押付け力を無限に大きくし、走行速度を限りなくゼロに落とすと、切削ビーズの効率的切断を生む適正なベクトル方向よりも切断対象物方向に向く為、ワイヤー走行による切削ビーズの切断対象物への過度な衝突現象が生じ、場合によってはワイヤーの破断、切削ビーズの過度な摩耗の原因となる為、走行速度VとC1の調和が重要である。
That is, the work of the wire saw can be generally expressed by the following relational expression.
W = F × V = {(C1 × V + k1 × V) × number of beads} + heat generation due to friction Here, F is caused by T, and T is a synthetic force applied to each cutting bead contacting the object to be cut. It is approximately equal to the sum of (C1) and the force (k1) that hinders the progress of the cutting beads. In order for the work W given to the cutting distance L of the object to be cut to change to cutting, it is important to increase the combined force (C1).
To that end, 1) remove the accumulated cutting waste and reduce k1, 2) eliminate the accumulated cutting waste, rotate the cutting beads smoothly, and 3) increase the tension (T) to cut the cut surface. It can be understood that it is important to concentrate the component force in the direction, and 4) to reduce the traveling speed because the kinetic energy of each cutting bead is 1/2 · (C1 + k1) V 2 . That is, if the pressing force of the cutting beads is increased, the traveling speed is decreased, the cutting waste is eliminated, and the frictional heat is reduced, the cutting energy can be dramatically converted.
However, if the pressing force of the cutting beads is increased infinitely and the traveling speed is reduced to zero as much as possible, the cutting bead is directed to the cutting object direction rather than the appropriate vector direction that produces efficient cutting bead cutting. The excessive collision phenomenon of the bead to the object to be cut occurs, which may cause breakage of the wire and excessive wear of the cutting bead. Therefore, it is important to match the traveling speed V and C1.
また、切削用ビーズの全周に付着するダイヤモンド砥粒が切断進行に伴い適切に脱落して切削能力を維持するように、ワイヤーソーには予め捻じりを与えて切削用ビーズをワイヤー廻りに回転させながら走行させるのがよいことは既知である。 In addition, the wire saw is pre-twisted and the cutting beads are rotated around the wire so that the diamond abrasive grains adhering to the entire circumference of the cutting beads are properly dropped as the cutting progresses to maintain the cutting ability. It is known that it is better to run while running.
本発明の特徴の1つは切削用ビーズの押付け力ベクトルとワイヤーソーの走行速度ベクトルの合成ベクトルの指向する方向が切削用ビーズの切断対象物に対する適正な切断の方向に近づくように、切削用ビーズの押付け力及びワイヤーソーの走行速度の両方又は一方を設定又は調整、好ましくは切断中に任意に設定又は調整するようにした点にある。 One of the features of the present invention is that cutting is performed so that the direction of the combined vector of the pressing force vector of the cutting bead and the traveling speed vector of the wire saw approaches the appropriate cutting direction of the cutting bead with respect to the cutting target. It is in the point that either or both of the pressing force of the beads and the traveling speed of the wire saw are set or adjusted, preferably arbitrarily set or adjusted during cutting.
これにより、切断効率を大幅に向上でき、例えば原子力発電所の建屋を短時間で解体することができるので、放射線被爆の懸念を解消できる。
また、本発明の切断方法は原子力発電所の建屋の解体に限定されず、橋梁、大型プラント、大型建造物などの解体に適用することができる。
なお、切削用ビーズの適正な(最適な)切断方向は切断対象物の物性によって異なるので、切断対象物の物性に応じて予め求めるのが好ましいが、切断中に観察される切断の速度や切断の状況に応じて切削用ビーズの押付け力及びワイヤーソーの走行速度の両方又は一方を設定し又は調整することによって、ビーズの押付け力ベクトルとワイヤーソーの走行速度ベクトルとの合成ベクトルの指向方向を切削用ビーズの適正な(最適な)切断方向に近づけるようにすることもできる。
Thereby, cutting efficiency can be improved significantly, for example, since the building of a nuclear power plant can be demolished in a short time, the concern of radiation exposure can be eliminated.
Further, the cutting method of the present invention is not limited to the demolition of a building of a nuclear power plant, but can be applied to the demolition of a bridge, a large plant, a large building, and the like.
Note that the appropriate (optimal) cutting direction of the cutting beads varies depending on the physical properties of the object to be cut, and it is preferable to obtain in advance according to the physical properties of the object to be cut. By setting or adjusting the pressing force of the cutting beads and / or the traveling speed of the wire saw according to the situation, the direction of directing the combined vector of the pressing force vector of the beads and the traveling speed vector of the wire saw can be changed. It is also possible to approach the proper (optimal) cutting direction of the cutting beads.
切削用ビーズの押付け力はワイヤーソーの張力の大きさと切断面に接触する切削用ビーズの数とによって決まり、ワイヤーソーの張力は大きければ大きいほど切削用ビーズの切断対象物への押付け力を大きくすることができる。しかし、ワイヤーソーの張力を大きくすると、ワイヤーの破断による事故が懸念される。そこで、ワイヤーソーの破断強度に安全率を乗じた大きさを上限とするのがよい。 The pressing force of the cutting bead is determined by the tension of the wire saw and the number of cutting beads in contact with the cutting surface. The higher the tension of the wire saw, the greater the pressing force of the cutting bead on the object to be cut. can do. However, when the tension of the wire saw is increased, there is a concern about an accident due to the breakage of the wire. Therefore, the upper limit is preferably a size obtained by multiplying the breaking strength of the wire saw by the safety factor.
例えば、現在流通しているワイヤーソーはロープ径がφ5mm前後で切削ビーズ径φ9〜12mm、切削ビーズ長2〜8mm、破断強度2000kgfのものが多い。かかるワイヤーソーを採用する場合、安全率50%とし、ワイヤーソーの張力の上限を1000kgfとし、それ以下の範囲内で大きな張力を加えるのが好ましい。特に、切断の状況に応じてワイヤーソーの張力を切断中に適宜に調整できるようにするのがよい。 For example, many wire saws currently in circulation have a rope diameter of about 5 mm, a cutting bead diameter of 9-12 mm, a cutting bead length of 2-8 mm, and a breaking strength of 2000 kgf. When such a wire saw is employed, it is preferable that the safety factor is 50%, the upper limit of the tension of the wire saw is 1000 kgf, and a large tension is applied within the range below that. In particular, it is preferable that the tension of the wire saw can be appropriately adjusted during cutting according to the cutting situation.
ワイヤーソーの走行速度は上述のように低速であるほど、切断エネルギーに向上できるとともに、切削屑がワイヤーソーに付着して排出されるので、3m/sec以上とする。
この走行速度3m/sec以上としたのは前述したように切削ビーズの適した切削方向ベクトルよりも過度に下方に向くことにより切削ビーズが過度に被切削物に衝突することとなり、ワイヤーの破断や切削ビーズの過度な摩耗が極端に発生する限界下限速度である。
走行速度が14m/secを超えると、図2の(d)に示されるように、ワイヤーソーの切削用ビーズ11が切断対象物の切断面から浮き上がる現象が起きることが判明した。つまり、図3に示されるように、ワイヤーソーの走行による運動エネルギーはワイヤー速度の増加に伴って増大するが、走行速度が14m/secを超えると、熱エネルギーが飛躍的に増加するものの、切断エネルギーは実質的に増加しないことが判明した。そこで、ワイヤーソーの走行速度を3m/sec以上14m/sec以下の範囲内から選択される速度とするのが好ましい。
As the traveling speed of the wire saw is lower as described above, the cutting energy can be improved and the cutting waste adheres to the wire saw and is discharged, so that the traveling speed is set to 3 m / sec or more.
The traveling speed of 3 m / sec or more is that the cutting bead collides with the work piece excessively as a result of being directed too far below the suitable cutting direction vector of the cutting bead as described above. This is the lower limit speed limit at which excessive wear of the cutting beads occurs extremely.
It has been found that when the traveling speed exceeds 14 m / sec, a phenomenon that the wire
具体的には、切断対象物が金属の場合、走行速度を10m/sec以下、切削用ビーズの個々の押付け力を平均3kgf/個以上とするのがよく、コンクリートの場合には走行速度を14m/sec以下、切削用ビーズの個々の押付け力を平均1.5kgf/個以上とするのがよい。 Specifically, when the object to be cut is a metal, the traveling speed should be 10 m / sec or less, and the individual pressing force of the cutting beads should be 3 kgf / average or more. In the case of concrete, the traveling speed is 14 m. / Sec or less, and the pressing force of each cutting bead is preferably 1.5 kgf / piece or more on average.
ところで、切削屑は粉流体の挙動を示し、切削用ビーズと切断面との間に滞留すると、切削用ビーズと滞留切削屑が擦れ合い、摩擦熱が発生し、エネルギー損失を招来する。また、切削屑の滞留量が多くなると、切削用ビーズの最適な接触を阻害したり、最悪は雨天時の自動車走行のタイヤのハイドロプレーニング現象のように切削用ビーズが切削屑の上に浮き上がる現象を起こす。従って、切断効率が大幅に向上し、単位時間当りの切断量が多くなると、切削屑の発生量も大幅に増大するので、切削屑をどのように排出するかが重要となってくる。 By the way, the cutting waste shows the behavior of the powder fluid, and if it stays between the cutting bead and the cut surface, the cutting bead and the staying cutting waste rub against each other to generate frictional heat, resulting in energy loss. In addition, when the amount of accumulated cutting waste increases, the optimum contact of the cutting beads is obstructed, or in the worst case, the cutting beads float on the cutting waste, such as the hydroplaning phenomenon of a car tire in the rain. Wake up. Accordingly, when the cutting efficiency is greatly improved and the amount of cutting per unit time is increased, the amount of cutting waste generated is also greatly increased, so how to discharge the cutting waste becomes important.
そこで、ワイヤーソーの走行経路を集塵カバーで覆い、集塵カバーのワイヤーソーの走行手前側からエアーを送給して切断面に滞留する切削屑を切断面から離脱させ、ワイヤーソーの走行側から離脱した切削屑とともにエアーを吸引し、切削屑をフィルターによって分離した後、吸引したエアーの全部又は一部を集塵カバー内に戻して送給エアーに利用する。このとき、エアーの送給速度や吸引速度をワイヤーソーの走行速度よりも高速として切削屑が円滑に排出されるようにし、しかもエアーの吸引量を送給量よりも多くなるようにすると、集塵カバーに囲まれた領域が減圧され、切削屑などの粉塵が周囲に飛散するのを防止できる。
また、ワイヤーソーに切削剤を与え、ワイヤーソーの冷却と洗浄をするとともに、切削用ビーズの摩擦を少なくするが、上述の送給エアーを利用して切削剤を与えるようにすることもできる。切削剤には適量の水、界面活性剤及び潤滑剤を用いることができ、これを送給エアーを利用してワイヤーソーに吹き付けるようにするのがよい。
Therefore, the traveling path of the wire saw is covered with a dust collecting cover, air is fed from the front side of the wire saw traveling on the dust collecting cover, and the cutting waste staying on the cutting surface is separated from the cutting surface, so that the traveling side of the wire saw The air is sucked together with the cutting swarf that has been removed, and the cutting swarf is separated by a filter. Then, all or a part of the sucked air is returned to the dust collecting cover and used for the supply air. At this time, if the air feeding speed and suction speed are higher than the wire saw traveling speed so that the cutting waste is discharged smoothly, and the air suction amount is larger than the feeding amount, the air is collected. The area surrounded by the dust cover is decompressed, and dust such as cutting dust can be prevented from being scattered around.
In addition, a cutting agent is applied to the wire saw to cool and wash the wire saw and reduce the friction of the cutting beads. However, the cutting agent can be applied using the above-described supply air. Appropriate amounts of water, surfactant, and lubricant can be used as the cutting agent, and it is preferable to spray this onto the wire saw using the supply air.
本発明に係るワイヤーソー切断方法は乾式切断に適用するとその効果が大きいが、湿式切断にも適用することができる。
また、本発明に係るワイヤーソー切断方法は図4に示されるような引き切り方式であってもよく、図6に示されるような押し切り方式であってもよく、解体現場の状況に応じて選択するのがよい。
The wire saw cutting method according to the present invention has a large effect when applied to dry cutting, but can also be applied to wet cutting.
Further, the wire saw cutting method according to the present invention may be a drawing method as shown in FIG. 4 or may be a push-off method as shown in FIG. 6 and is selected according to the situation of the dismantling site. It is good to do.
また、ワイヤーソーの切削用砥粒はダイヤモンド砥粒が好ましいが、他の超硬質砥粒であってもよい。切削用砥粒は焼結、メッキ、ロウ付けによって切削用ビーズのシャンクに固着することができる。 The wire saw cutting abrasive grains are preferably diamond abrasive grains, but may be other super hard abrasive grains. The cutting abrasive grains can be fixed to the shank of the cutting beads by sintering, plating, or brazing.
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図4及び図5は本発明に係るワイヤーソー切断装置の好ましい実施形態を示す。図において、ワイヤーソー10は例えば破断強度の2000kgfのワイヤーにビーズ径φ10mm(φ9〜13mm)、シャンク長8mm(2〜8mm)の切削用ビーズ11を40〜100個/m、間隔をあけて固定して構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the drawings. 4 and 5 show a preferred embodiment of the wire saw cutting device according to the present invention. In the figure, the wire saw 10 is fixed to a wire having a breaking strength of 2000 kgf, for example, with 40 to 100 beads / m of cutting
このワイヤーソー10は両端が接続されて無端状に組み立てられ、ワイヤーソー10は切断対象物、例えば鉄筋コンクリート構造物30に切断予定のラインによって掛けわたされ、左右のガイドプーリー21を経て駆動プーリー20に無端状にかつ捻じりを与えられて張架されている。
The wire saw 10 is assembled endlessly with both ends connected, and the wire saw 10 is hung by a line to be cut on an object to be cut, for example, a reinforced
駆動プーリー20には広範囲の回転域で一定の回転トルクを発生するサーボモータ等の駆動モータ22の駆動軸が直接又は減速ギア群を経て連結され、又駆動プーリー20には引っ張り機構23が緩衝装置32を介して設けられ、駆動モータ22及び引っ張り機構23はワイヤーソー10の張力が1000kgf以下の範囲内の張力になり、これによって1個の切削用ビーズ11の押付け力が1.5kgf以上の大きさとなり、又ワイヤーソー10の走行速度を3m/sec以上14m/sec以下の範囲内から選択される速度となるようにコントローラ24によって制御されるようになっている。
緩衝装置32は駆動プーリー20の引っ張り力Tがワイヤー走行により脈動するのを防止し、所定の引っ張り力に実質的に一定に維持されるようにコントロールするものである。
A drive shaft of a drive motor 22 such as a servo motor that generates a constant rotational torque in a wide range of rotation is connected to the drive
The
また、切断対象物20にはワイヤーソー10の走行経路を覆って集塵カバー25が設けられ、集塵カバー25には集塵カバー25内にエアーを送給する送給口28がワイヤーソー10の走行手前側に形成され、ワイヤーソー10の走行側には集塵カバー25内のエアーを吸引する吸引口26が形成され、吸引口26にはバッグフィルターなどの除塵装置27が設けられ、除塵後のエアーの一部が送給口28に戻されるようになっている。
ここで、送給口28からのエアーの送給速度や吸引口26からのエアー吸引速度はワイヤーソー10の走行速度よりも高速に設定され、しかもエアーの吸引量がエアーの送給量よりも多くなるように設定される。
Further, the object to be cut 20 is provided with a
Here, the air feeding speed from the feeding
今、図5に示されるように、切削用ビーズ11の押付け力ベクトルP1とワイヤーソー10の走行速度ベクトルF1+S1の合成ベクトルをC1としたとき、ワイヤーソー10の走行速度ベクトルをF1+S1からF1’+S1に低下させると、合成ベクトルC1’は押付け力の方向に近づく。また、切削用ビーズ11の押付け力を大きくすると、同様に、合成ベクトルは押付け力の方向に近づけることができる。
Now, as shown in FIG. 5, when the combined vector of the pressing force vector P1 of the cutting
そこで、送給口28から集塵カバー25内にエアーを送給し、吸引口26からエアー吸引して切削屑12を排出し、同時に、コントローラ24によって駆動モータ22の回転数を低くなるように、又引っ張り機構23の張力Tを大きくなるように制御することによって切断対象物30を効率よく、短時間で切断することができ、且つ切削屑12を順次切断面から排出することにより切削ビーズが円滑に回転し、ビーズの片摩耗が解消、又切削屑によるビーズの摩耗も軽減され切削ビーズの切削寿命も長くなった。
本件発明者らの実験によれば、30mmφ×10本の鉄筋を配筋した1m×1mのコンクリートブロックを、ワイヤー張力を100kg、ワイヤーソー10の走行速度9m/sで切断したところ、15分で乾式切断できることが確認された。
Therefore, air is fed from the
According to the experiments by the present inventors, a 1 m × 1 m concrete block with 30 mmφ × 10 reinforcing bars was cut at a wire tension of 100 kg and a traveling speed of the wire saw 10 of 9 m / s. It was confirmed that dry cutting was possible.
図6は第2の実施形態を示し、図において図4と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では4つのガイドプーリー21と駆動プーリー20とによってワイヤーソー10を押し切り方向に掛け渡しており、このように押し切り方式で切断することもできる。
本件発明者らの実験によれば、30cm×30cmの機械構造用炭素鋼S35Cのブロックを切断したところ、25分で切断できることが確認された。なお、金属材料の場合には発熱が多くなるので、ノズル29によって冷却水を噴霧するのがよい。
FIG. 6 shows a second embodiment, in which the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding parts. In this example, the wire saw 10 is stretched in the push-off direction by the four
According to the experiments by the present inventors, when a block of carbon steel for mechanical structure S35C having a size of 30 cm × 30 cm was cut, it was confirmed that the block could be cut in 25 minutes. In the case of a metal material, heat generation increases, so it is preferable to spray cooling water with the
10 ワイヤーソー
11 切削用ビーズ
12 切削屑
20 駆動プーリー
21 ガイドプーリー
22 駆動モータ
23 引っ張り機構
24 コントローラ
30 切断対象物
DESCRIPTION OF
Claims (7)
切削用ビーズ(11)の押付け力ベクトル(T1)とワイヤーソーの走行速度ベクトル(F1)との合成ベクトル(C1)の指向方向が切削用ビーズ(11)の最適切断方向ベクトルに近づくように、切削用ビーズ(11)の切断対象物への押付け力及びワイヤーソー(10)の走行速度の両方又は一方を設定し又は調整するようにしたことを特徴とするワイヤーソー切断方法。 A wire saw in which a plurality of cutting beads are attached to a wire at a predetermined pitch is passed between a plurality of guide pulleys and a drive pulley in an endless manner, pressing the wire saw against the object to be cut and running the wire saw. When cutting the object to be cut,
In such a manner that the orientation direction of the combined vector (C1) of the pressing force vector (T1) of the cutting bead (11) and the traveling speed vector (F1) of the wire saw approaches the optimum cutting direction vector of the cutting bead (11). A wire saw cutting method characterized by setting or adjusting both or one of the pressing force of the cutting beads (11) to the cutting object and the traveling speed of the wire saw (10).
ワイヤーに複数の切削用ビーズ(11)を所定のピッチで付設してなる無端状のワイヤーソー(10)と、
該ワイヤーソー(10)を切断対象物(30)に押し付けるとともに上記ワイヤーソー(10)の走行を案内する複数のガイドプーリー(21)と、
最高速度14m/secを限度として上記ワイヤーソー(10)を走行させるような最小の外周径を有する駆動プーリー(20)と、
該駆動プーリー(20)の回転トルクがワイヤーの走行速度3〜14m/secの間で一定でかつ最大となるように上記駆動プーリー(20)を回転させ得る駆動モータ(22)と、
上記駆動プーリー(20)に張力を作用させる引張り手段(23)と、
上記切削用ビーズ(11)の押付け力ベクトル(T1)とワイヤーソー(10)の走行速度ベクトル(F1)との合成ベクトル(C1)の指向方向が切削用ビーズ(11)の切断対象物への押付け力の方向に近づくように、切削用ビーズ(11)の押付け力及びワイヤーソー(10)の走行速度の両方又は一方を切断中にワイヤーソーの走行を維持したまま任意に設定し又は調整し得るコントローラ(24)と、
を備えたことを特徴とするワイヤーソー切断装置。
In a wire saw cutting device that cuts an object to be cut with a wire saw,
An endless wire saw (10) formed by attaching a plurality of cutting beads (11) to a wire at a predetermined pitch;
A plurality of guide pulleys (21) for pressing the wire saw (10) against the object to be cut (30) and guiding the traveling of the wire saw (10);
A drive pulley (20) having a minimum outer diameter that allows the wire saw (10) to travel up to a maximum speed of 14 m / sec;
A drive motor (22) capable of rotating the drive pulley (20) so that the rotational torque of the drive pulley (20) is constant and maximum between a traveling speed of the wire of 3 to 14 m / sec;
Tension means (23) for applying tension to the drive pulley (20);
The directing direction of the combined vector (C1) of the pressing force vector (T1) of the cutting bead (11) and the traveling speed vector (F1) of the wire saw (10) is directed to the cutting object of the cutting bead (11). Either or both of the pressing force of the cutting beads (11) and the traveling speed of the wire saw (10) are set or adjusted while maintaining the traveling of the wire saw during cutting so as to approach the direction of the pressing force. A controller (24) to obtain;
A wire saw cutting device comprising:
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