JP2876191B2 - ダイヤモンドワイヤーソー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、石材・コンクリート
等の切断に使用されるダイヤモンドワイヤーソーであっ
て特に耐久性の高いダイヤモンドワイヤーソーに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のダイヤモンドワイヤーソーは、図
７に示すように基体（３）上にダイヤモンド粒子等の超
砥粒を電着または金属焼結によって砥材層（５）を形成
した環状の研削部材（２）をワイヤーロープ（１）に所
定間隔で挿着し、研削部材（２）とワイヤーロープ
（１）との間およびワイヤーロープ（１）上の隣接する
研削部材（２）間を可撓性被覆材（４）（好ましくはゴ
ム素材）で接合した構造を有している。たとえば、上記
の構造はヨーロッパ特許公開公報第１６０６２５号に開
示されているとおりである。この種のダイヤモンドワイ
ヤーソーは、石材、コンクリート等の切断に際して装置
や経費が比較的安価であり、良好な寸法精度が得られる
ので広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構造を有す
るダイヤモンドワイヤーソーは、通常図８に示すように
使用される。まず、ダイヤモンドワイヤーソー（１０）
をループ状に形成し、石材、コンクリート等被加工物
（１１）切断部分に沿って前記ダイヤモンドワイヤーソ
ー（１０）を配置し、適当なガイドプーリー（１３）を
介して駆動プーリー（１２）と係合させる。

【０００４】以上のようにセットし、例えば油圧により
Ａ位置にある駆動プーリー（１２）をＢ位置方向、つま
りダイヤモンドワイヤーソーが被加工物（１１）を圧接
する方向に圧力を加えた状態で駆動プーリー（１２）を
駆動し、被加工物（１１）の切断箇所に冷却水を供給し
ながらダイヤモンドワイヤーソーを２５〜３０ｍ／ｓの
高速で走行させる。この際、研削部材のダイヤモンド砥
材層が衝撃的に被加工物に接して、微小破砕をしながら
切断が進行する。

【０００５】このように使用されるため、ダイヤモンド
ワイヤーソーには張力をはじめ衝撃力や屈曲力等の各種
の機械的外力が加わる。ダイヤモンドワイヤーソーは上
述したように図７のような構成になっているため、この
機械的外力は最終的にはダイヤモンドワイヤーソーのワ
イヤーロープ（１）に加えられることになる。しかしな
がら、ワイヤーロープはその外周部を単にゴム被覆部材
で被覆されているのみであるから、必ずしもその間の接
合強度が十分でなく、剥離の発生やゴム被覆部材による
ワイヤーロープの補強が十分でないという問題点があっ
た。

【０００６】即ち、ダイヤモンドワイヤーソーに対して
加えられる繰り返し撓みや衝撃等の機械的外力によって
ゴム被覆部材（４）と研削部材（２）との間、及びゴム
被覆部材（４）とワイヤーロープ（１）との間で剥離が
生ずる。剥離が生ずると研削部材（２）が回転や移動を
起こし基体（３）がワイヤーロープ（１）と摩擦するた
め、ワイヤーロープの早期損傷を招くことがあった。さ
らに、切断時の冷却及び切り屑の除去のため冷却水が使
用されるので、前記剥離箇所から水が侵入し、ワイヤー
ロープが発錆し、比較的短い時間で切断するという問題
点があった。また、ゴム被覆部材によるワイヤーロープ
の補強が十分でないため、未だ研削部材の砥材層が残っ
ているにも拘らず断線し、短寿命となる問題点があっ
た。

【０００７】本発明の解決すべき課題は、このような従
来のダイヤモンドワイヤーソーが有する欠点を解消する
ことにあって、ワイヤーロープとゴム被覆部材との接合
強度を向上させることにある。これによって、本発明の
目的は、ワイヤーロープの機械的損傷や発錆による化学
的損傷を抑制し長寿命の耐久性のあるダイヤモンドワイ
ヤーソーを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤーロー
プとゴム被覆部材の接合強度を向上させ、損傷や発錆を
防ぐとともに有効にワイヤーロープを補強するために次
のような構成とした。すなわち、本発明に従ったダイヤ
モンドワイヤーソーは、ワイヤーロープ上に環状の研削
部材を所定間隔をおいて挿入配置し、研削部材とワイヤ
ーロープとの間およびワイヤーロープ上の研削部材間を
ゴム弾性部材で接合したダイヤモンドワイヤーソーにお
いて、ワイヤーロープは鋼線に銅または黄銅のメッキを
施したスチールコードであり、ワイヤーロープの素線間
および／またはストランド間の空隙に占めるゴム弾性体
の比率が２０％以上であり、ゴム弾性体はドライゴムと
液状ゴムとを含んでいることを特徴とするものである。

【０００９】図９はワイヤーロープの断面図の一例であ
る。ワイヤーロープは、通常炭素含有量０．４〜１．０
％の鋼線又はステンレス（Ｓｕｓ３０４）鋼線製であ
り、細素線（２１）を複数本撚り合せて線条体ストラン
ド（２２）を形成し、更にこのストランドを複数本撚り
合せて構成されている。従って、ワイヤーロープには、
素線間の空隙（２３・２３’）やストランド間の空隙
（２４）がワイヤーロープ外周部から独立して存在して
いる。

【００１０】図１は、本発明の一具体例であってダイヤ
モンドワイヤーソーの研削部材部分を除く軸に垂直な断
面図である。図９はワイヤーロープの断面の各部分を説
明する断面図である。図１の具体例では、ゴム被覆部材
はワイヤーロープの外周部のみならず、図９に示したワ
イヤーロープ内に独立して存在する空隙、ストランド間
の空隙（２４）及び素線間の空隙（２３・２３’）略全
域にわたってゴム弾性体が充填されワイヤーロープと強
固に接合している構造を示す。

【００１１】

【作用】ワイヤーロープに所定間隔で設けられた研削部
材が被切断物に圧接された状態で走行移動させられて被
切断物の切断が行われる。この際、ワイヤーロープに
は、張力を始めとし衝撃力・摩擦抵抗等の種々の力が作
用する。この他ワイヤーロープには、ガイドプーリーや
駆動ローラーで屈曲されるので曲げ応力が加わる。以上
の諸応力により、ワイヤーロープは疲労し、ゴム弾性体
と研削部材・ワイヤーロープ間に剥離が生じその部分か
ら研削時に使用する冷却水が侵入しワイヤーロープが発
錆し、遂にはダイヤモンドワイヤーソーの破断事故を発
生するに到る

【００１２】しかしながら、本発明のダイヤモンドワイ
ヤーソーは、ワイヤーロープのストランド間及び／又は
素線間に成形工程においてゴム被覆部材が充填され、続
く加硫工程において加硫接着によってワイヤーロープと
ゴム被覆部材とが強固に接合される。従来技術のダイヤ
モンドワイヤーソーは、ゴム被覆部材がワイヤーロープ
の外周面のみを被覆しワイヤーロープ内面の空隙にまで
入っていないので接合面積が少なく剥離が発生し易い。

【００１３】これに対し、本発明のダイヤモンドワイヤ
ーソーは、ゴム被覆部材がワイヤーロープの内部空隙、
ストランド間及び／又はストランドの構成素線間にまで
入り込み、ワイヤーロープに複雑な形状を呈しながら絡
みついて物理的な楔効果をもたらし、強固に接合してい
るので容易に剥離できない。また、完成したダイヤモン
ドワイヤーソーでは、ゴム被覆部材は加硫されているの
でゴム弾性体となり、ストランド間及び／又はストラン
ドの構成素線間のゴム被覆部材によってダイヤモンドワ
イヤーソーの可撓性が損なわれることはない。

【００１４】以上から、剥離が生じ難いので研削部材の
回転・前後移動が防止されワイヤーロープを摩擦するこ
とがなく断線の発生が抑制される。また剥離することが
抑制されるから冷却水の侵入の機会も少なく発錆し難い
ので長寿命のダイヤモンドワイヤーソーが得られる。一
方、屈曲に対してもワイヤーロープにゴム弾性体が絡み
ついているため、ワイヤーロープの疲労に対しても有効
に補強できる。従って、耐久性の優れたダイヤモンドワ
イヤーソーが得られる。

【００１５】一般に、ダイヤモンドワイヤーソーの製造
は、金型の所定位置にワイヤーロープと研削部材をセッ
トし、通常の圧縮成形法、プレス成形法、射出成形法等
でゴム被覆部材を成形し加硫接着して製作する。上述の
ワイヤーロープの空隙にゴム弾性体が充填し楔効果を発
揮させる手段としては、 ．ゴム被覆部材の材料に流動性のよい材料を使用する
方法 ．高圧成形、高温成形等特殊な成形条件で加工する方
法 ．ワイヤーロープの形付率の大きなものを使用する方
法。 等各種の方法があり其々の方法についての得失を考慮し
て選定する。

【００１６】しかし、本発明の要点は何れの方法におい
ても、ワイヤーロープの空隙にゴム被覆部材を入り込ま
せ加硫接合することによって、ワイヤーロープとゴム弾
性体を絡ませ如何に強固に接合できるかという事につき
るのであり方法はどの方法でも具現化できればよい。

【００１７】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。ここで
は、その一例としてゴム弾性体の配合組成を変化させ未
加硫ゴムの成形時における流動性を向上する方法を実施
した。具体的には、ゴム弾性体の流動性を向上させ且つ
物理的強度の低下を抑制するため表１のように主剤とな
るドライゴムに低分子量の液状ゴムを配合した試料Ａ〜
Ｅの５種類の試料を作成して評価した。ここに試料Ａは
従来使用されているものであって、比較のための試料で
ある。

【００１８】

【表１】

【００１９】表２は試料Ａ〜Ｅの５種類について、その
物性を評価したものである。液状ゴムの配合比率が高く
なるに従って、粘度、引張り強度、ゴム硬度は低下し、
流動性、伸びは増加する。接着性については、液状ゴム
の比率が０〜２０％の範囲では、大きな変化は見られな
かった。

【表２】

【００２０】一方、ワイヤーロープにはゴム被覆部材と
の接合力を向上させるために、鋼線に銅、黄銅等のメッ
キを施したスチールコードを用いることが好ましい。ま
た、鋼線上に銅を７０％その上に亜鉛を３０％メッキ
し、高温でこの２者を拡散させて伸線されたスチールコ
ード（例えばタイヤ用スチールコードとして使用される
コード）でワイヤーロープを形成すれば、接合強度向上
の観点からより一層好適である。

【００２１】そこで、ワイヤーロープの仕様として 素 線 ： ０．３２ｍｍφ黄銅メッキ鋼線 構 成 ： ［芯ストランド］＋［側ストランド］ （１＋６＋１２）＋６×（１＋６＋１２） より方 ： 普通Ｚより ロープ径： ４．７６ｍｍφ 引張強度： １６８０ｋｇ／本 の７×１９ＢＧ／Ｏ，油なし品を選定した。

【００２２】このワイヤーロープに所定の研削部材を挿
通し、２５．０ｍｍ間隔になるよう金型の所定位置にセ
ットし、前記５種類のゴム被覆部材を用い、そのゴム被
覆部材に４００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけ通常の圧縮成
形法により形成した。その後、温度１６０度、１０分間
の加硫条件下で加硫を行つて其々のゴム被覆部材試料に
対応する５種類のダイヤモンドワイヤーソーを形成し
た。

【００２３】これら５種類のダイヤモンドワイヤーソー
各３本について、ゴムの流動性を調べるため軸に垂直に
切断しゴム被覆部材のワイヤーロープ空隙への充填状況
を観察した。結果を図１〜図５及び表３に示す。

【００２４】図１は、ストランド間及び素線間の空隙に
全てゴム弾性体が充填された状態を示す模式図である。
図２は、ストランド間及び素線間の一部の空隙にゴム弾
性体が充填された状態を示す模式図である。素線間の空
隙中外周に近い方がゴム弾性体の充填率が高く芯ストラ
ンドにおいては、素線間にゴム弾性体が殆ど充填されて
いない。図３は、ストランド間及び素線間の一部の空隙
にゴム弾性体が充填された状態を示す模式図である。素
線間の空隙中外周に近い方がゴム弾性体の充填率が高
い。図４は、ストランド間の一部及び素線間の一部の空
隙にゴム弾性体が充填された状態を示す模式図である。
圧縮成形圧力の加え方やワイヤーロープの状態により一
定のパターンを形成するものでない。図５はワイヤーロ
ープの空隙に殆どゴム弾性体が充填されていない状態を
示す模式図である。

【００２５】

【表３】

【００２６】更に、それぞれのダイヤモンドワイヤーソ
ーついて、図６（ａ）（ｂ）のような装置を用いて屈曲
試験を行った。図６（ａ）に示すようにダイヤモンドワ
イヤーソー（３０）の一方端を台の上で固定し、ダイヤ
モンドワイヤーソー（３０）の他方端は揺動装置（３
１）を通じてローラーを介して７．８ｋｇの重量の錘
（３２）に繋ぎ荷重を与えた。図６（ｂ）に示すように
ダイヤモンドワイヤーソー（３０）の中間部においては
４個の固定ローラーによって湾曲されており、４個の固
定ローラー（３３）間に設置された２個の揺動ローラー
（３４）によっても湾曲されている。これらの２個の揺
動ローラー（３４）は、図６（ｂ）の矢印で示される方
向に往復移動することにより揺動ローラー（３４）に介
在するダイヤモンドワイヤーソー（３０）がその方向に
揺り動かされ屈曲される。

【００２７】このように屈曲を繰り返して行い、ワイヤ
ーロープとゴム弾性体が剥離しワイヤーロープが破断す
るまでの回数を測定した。その結果、表４のように実施
例の試料Ｂ・Ｃ・Ｄ・Ｅで製作したダイヤモンドワイヤ
ーソーは、ゴム弾性体がワイヤーロープの空隙内を２０
％以上充填しており楔効果を発揮するため比較例の試料
Ａの破断回数より耐久性が約２５％向上した。

【００２８】

【表４】

【００２９】なお、ゴム被覆部材をワイヤーロープの空
隙に十分充填させるため他の成形方法（高温法・高圧
法）を用いて充填し、加硫処理後の接合強度を高めたダ
イヤモンドワイヤーソーについて、屈曲試験により耐久
性を調べた結果、略同様の評価結果を得た。

【００３０】更に、前記仕様のワイヤーロープの芯スト
ランド部分にアラミド繊維を使用した複合コードについ
てもゴム被覆部材の流動性の影響を調べた。その結果、
ゴム被覆部材の試料Ａと試料Ｂ〜Ｅ間には耐久性が前述
のように約２５％と顕著な向上は見られなかったものの
約１０％向上した。これは、芯ストランド部分にアラミ
ド繊維を使用するため、ストランド間の空隙が、当初か
らアラミド繊維で充填されているからであり、側ストラ
ンドの素線間の空隙にゴム被覆部材が充填されるからで
ある。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、ワ
イヤーロープにゴム弾性体が入り込み、楔効果によって
ワイヤーロープとゴム弾性体を強固に接合することがで
きる。そのため、石材、コンクリート等の切断に使用さ
れる、耐久性の優れた長寿命のダイヤモンドワイヤーソ
ーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の断面図

【図２】一実施例の断面図

【図３】一実施例の断面図

【図４】比較例の断面図

【図５】比較例の断面図

【図６】屈曲試験装置の説明図

【図７】従来例の縦断面図

【図８】ダイヤモンドワイヤーソーの使用方法説明図

【図９】ワイヤーロープの断面図

【符号の説明】

１ ワイヤーロープ ２ 研削部材 ３ 基体 ４ ゴム弾性体 ５ 砥石層 １０ ダイヤモンドワイヤーソー １１ 被切断物 １２ 、１３ 駆動及びガイドプーリー ２１ ワイヤーロープ素線 ２２ ストランド ２３、２３’ 素線間の空隙 ２４ ストランド間の空隙 ２５ ワイヤーロープの外周部 ３０ ダイヤモンドワイヤーソー ３１ 揺動装置 ３２ 錘 ３３ 固定ローラー ３４ 可動ローラー

フロントページの続き (72)発明者 藤本 雄平 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 大阪ダイ ヤモンド工業株式会社内 審査官 森川 元嗣 (56)参考文献 特開 平６−39632（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−63931（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−2519（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23D 61/18 B28D 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤーロープ上に環状の研削部材を所
   定間隔をおいて挿入配置し、研削部材とワイヤーロープ
   との間およびワイヤーロープ上の研削部材間をゴム弾性
   部材で接合したダイヤモンドワイヤーソーにおいて、 ワイヤーロープは鋼線に銅または黄銅のメッキを施した
   スチールコードであり、ワイヤーロープの素線間および
   ／またはストランド間の空隙に該空隙の２０％以上の部
   分にわたってゴム弾性体が充填しており、前記ゴム弾性
   体はドライゴムと液状ゴムとを含んでいることを特徴と
   するダイヤモンドワイヤーソー。