JP3150904B2

JP3150904B2 - 切断用ブレード及びその製造方法

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Publication number: JP3150904B2
Application number: JP13581996A
Authority: JP
Inventors: 正範松川
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1996-05-02
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-05-02
Also published as: JPH09295271A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートや石
材等を切断する際に使用するポータブル電動工具やポー
タブルエンジンカッター等に用いられる切断用ブレード
に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートや石材などを切断する場
合、従来より、ポータブル電動工具やポータブルエンジ
ンカッターなどの切断装置が使用されている。これらの
切断装置には、被切断物に応じてダイヤモンドカッター
などの各種切断用ブレードを取り付けて切断作業が行わ
れている。

【０００３】ポータブル電動工具等の切断装置を使用し
てコンクリートなどを切断する場合、作業中に大きな騒
音、振動が発生するため、作業者や切断装置だけでな
く、周囲にも悪影響を及ぼす。

【０００４】これに対処するため、従来より、切断用ブ
レード自体の構造に工夫がなされ、切断作業中に発生す
る振動、騒音を抑制する構造を有する多種多様の切断用
ブレードが開発されている。このような切断用ブレード
が、例えば、実開昭５８−７０８６９号公報、実開昭５
９−１２８３５８号公報、実開平５−８５５４７号公
報、特開昭５９−１０７８６０号公報などに開示されて
いる。

【０００５】実開昭５８−７０８６９号公報に開示され
ているブレードは、複数の鋼板を重ねて接着剤で貼り合
わせた構造を有する。

【０００６】また、実開昭５９−１２８３５８号公報に
開示されている切断砥石基板は、２枚の外側板の間に材
質の異なる中間板を挟み、これらを点溶接して一体化し
ている。

【０００７】実開平５−８５５４７号公報に開示されて
いる切断用ブレードは、２枚の鋼板を貼り合わせて基板
を形成し、基板の貼り合わせ面に、基板と同心円状の環
状溝を設けている。

【０００８】特開昭５９−１０７８６０号公報に開示さ
れているダイヤモンドカッター用ディスクは、低ヤング
率の中間層（金属または合金）を介して複数の鋼板を冶
金的に結合させている。

【０００９】これらの切断用ブレードは、構造的に若干
の相違はあるもの、いずれも砥粒層と基板とをロウ付け
またはレーザ溶接により固着するもので、２枚の鋼板ま
たは異種の金属板を貼り合わせた構造、あるいはこれら
の金属板の間に空気層を設けることにより、切断作業中
に発生する振動を減衰させ、全体の振動を抑制してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】実開昭５８−７０８６
９号公報に開示されているブレードは、接着剤の樹脂が
ロウ付け時の熱で劣化してしまい、騒音抑制効果が少な
くなる。また、同時焼結法では、通常８００°Ｃ以上の
高温中で砥粒層の焼結処理をするため、接着剤では燃焼
してしまい、このブレードを同時焼結法に応用すること
はできない。

【００１１】実開昭５９−１２８３５８号公報に開示さ
れている切断砥石基板は、基板を構成する鋼板の側面が
通常旋盤や研磨加工で仕上げられているため、２枚の鋼
板を合わせただけでは騒音減衰のための空隙が形成され
ない。このため、２枚の鋼板をスポット溶接で貼り合わ
せ、スポット溶接により一体化させた部分以外に空隙を
形成しているが、スポット溶接に手間と時間を要し高コ
ストである。また、スポット溶接された部分は一体化し
ているため、この部分から振動が伝播し、騒音減衰効果
が小さい。

【００１２】同時焼結法では焼結時に加熱するため、砥
粒層と基板の熱膨張係数の差により基板が変形して歪み
を生ずる。この歪みを抑えるため、焼結中に焼成型で基
板を圧延しなければならない。このとき、当該切断砥石
基板の場合、スポット溶接部以外の空隙も圧延により一
体化するため、騒音抑制効果がなくなる。さらに、スポ
ット溶接部が焼結時の熱で劣化してしまい、強度が低下
する。

【００１３】さらに、実開平５−８５５４７号公報に開
示されている切断用ブレードは、基板と同心円状の環状
溝を設けるために旋盤等を使用しなければならず、手間
と時間を要し、高コストである。同時焼結法では焼結に
よる基板の歪みが発生するが、当該切断用ブレードで
は、同心円状の環状溝があるため、特にこの部分に大き
な基板歪みが発生し、この歪みを除去することが困難で
ある。

【００１４】また、特開昭５９−１０７８６０号公報に
開示されているダイヤモンド切断用ー用ディスクについ
ては、低ヤング率の中間層の存在により基板の強度が低
下することがある。これに対処するためには基板を厚く
すればよいが、基板を厚くすると砥粒層も厚くする必要
があるため、結果的に切削性が悪くなり、実用的ではな
い。また、中間層を設けても鋼板全体が接着され空隙が
存在しないため、騒音抑制効果が低い。

【００１５】このように、従来の切断用ブレードは騒音
抑制効果が十分でなく、また同時焼結法によって製造す
ることができない。同時焼結法は砥粒層の焼結と基板へ
の接着を同時に行えるため、砥粒層と基板とをロウ付け
またはレーザ溶接で接着する方法に比べると、工程の数
を削減でき低コストである。また、接着強度もロウ付け
法等に比較して強く安全であるというメリットがあるた
め、同時焼結法によって製造可能であり且つ消音効果が
高い切断用ブレードが求められている。

【００１６】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、騒音、振動抑制効果が高く、同時焼結法によって製
造可能な切断用ブレードを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、空間を介して対向配置された複数の基板
の外周部に砥粒層を焼結法により固着成形した切断用ブ
レードにおいて、前記砥粒層よりも焼結温度が高い金属
粉末を焼結することにより形成され、点状、同心円状、
渦巻き状、放射状のいずれか、またはこれらの組合せ状
態に配置された金属層によって前記複数の基板を接着し
たことを特徴とする。

【００１８】切断作業中に発生する衝撃は、ブレードの
刃先より基板に振動として伝達されるため、従来の基板
では刃先から基板に伝達された振動が増幅されて大きな
騒音が発生する。本発明の切断用ブレードでは、基板が
複数の金属板を貼り合わせた構造であり、内部空隙を有
する金属層または粒界に空隙を有する金属層によってこ
れらの金属板を接着しているため、砥粒層の焼結熱によ
っても失活せず、かつ、空隙を有する金属層が振動の伝
達を弱めるクッションの役目をし、振動を減衰させる。
また、金属板間において、接着剤としての金属層がない
部分には金属内よりも大きな空隙が存在するため、この
空隙と金属層内の微小空隙との相乗作用によって、切断
作業中に発生する振動を減衰させる効果が高い。

【００１９】ここで、金属層を点状、同心円状、渦巻き
状、放射状のいずれか、またはこれらの組合せ状態に配
置することができる。本発明の切断用ブレードの基板を
構成する金属板間において、金属層の配置は様々なパタ
ーンが考えられるが、点状、同心円状、渦巻き状、放射
状のいずれか、またはこれらの組合せ状態に配置するこ
とにより、切断条件に合わせて、最適な騒音抑制効果を
提供できるという効果がある。

【００２０】金属層を点状に配置した場合は、３ｋＨｚ
〜１０ｋＨｚ程度の高い周波数の騒音に対して抑制効果
が高いため、高回転の機械を使用して浅切込みの切断作
業を行うときに有効である。

【００２１】同心円状に配置した場合は、１．５ｋＨｚ
〜８ｋＨｚの中程度の周波数の騒音に対して抑制効果が
高いため、特定周波数成分において強い騒音を発生する
ような定置式の機械を使用して石材等の切断作業を行う
ときに有効である。

【００２２】渦巻き状に配置した場合は、１．０ｋＨｚ
〜９ｋＨｚの広範囲な周波数の騒音に対して抑制効果が
高いため、手持ち式の電動工具を使用して、種々の被削
材を切断するときに有効である。

【００２３】放射状に配置した場合は、０．５ｋＨｚ〜
４ｋＨｚの低い周波数の騒音に対して抑制効果が高いた
め、低回転の機械を使用して、深切込みの切断作業を行
うときに有効である。

【００２４】また、金属層を点状、同心円状、渦巻き
状、放射状の組合せ状態に配置することにより、各配置
形状の利点を重合させることができるため、低い周波数
から高い周波数に至る広範囲の周波数を含む騒音に対し
て抑制効果が高い。

【００２５】ここで、金属層の空隙の大きさとしては１
μｍ〜４０μｍが望ましい。切断用ブレードによる切断
作業中に発生する騒音、振動は被切断物の材質等によっ
て多少異なるが、その周波数は約０．５ｋＨｚ〜１０ｋ
Ｈｚ程度であるため、金属層に介在する空隙の大きさを
１μｍ〜４０μｍの範囲、特に６μｍ〜２０μｍの範囲
とすることにより、この周波数の騒音、振動を効果的に
減衰させることができる。なお、金属層内に介在する空
隙の大きさは、金属粉末の粒度、調合割合、砥粒層との
焼結温度差等の条件を変化させることにより変えること
ができる。

【００２６】また、金属層の内部空隙率は１％〜３０％
が望ましい。空隙率が高過ぎると相対的に接着剤が少な
くなるため接着力が低下し、空隙率が低過ぎると振動を
そのまま伝えるため、騒音、振動減衰効果が低下する。
このため、空隙率を１％〜３０％の範囲内、特に５％〜
１５％の範囲とすると、接着力を低下させることなく、
優れた騒音、振動減衰効果が得られる。

【００２７】同時焼結法における焼結熱によって内部空
隙あるいは粒界空隙を形成する金属層形成用の金属粉末
は、砥粒層よりも焼結温度が高いという条件が必要で、
コバルト粉末、銅粉末、ニッケル粉末、錫粉末、タング
ステン粉末、またはこれらの混合物を使用することがで
きる。

【００２８】コバルト粉末は嵩密度が低いため金属層内
の空隙量を大きくすることができ、銅粉末は金属粒子間
空隙を多く含むため防振効果が高く、ニッケル粉末は拡
散係数が大きいため金属間化合物を形成して固有振動数
を変化させることにより防振効果を生ずる。

【００２９】また、錫粉末は低融点であるため焼結温度
付近においては、完全に溶融した状態となり、他の金属
粉末中へ移動するとともに、他の金属粉末の表面を被覆
して、金属粉末同士を接着する。このため、錫粉末が存
在していた元の場所は空隙に変わることとなる。また、
低ヤング率の錫により、他の金属粉末の表面を被覆する
ことは防振効果を高める役目も果たす。

【００３０】さらに、タングステン粉末を含むことによ
り、タングステン粉末がブリッジの役割を果たすため、
金属層内に介在する空隙の大きさを安定化させるという
補助的な効果がある。

【００３１】また、金属粉末が還元法、電解法のいずれ
かで製造されたものであることを特徴とする。還元法で
製造された金属粉末としては、コバルト粉末、ニッケル
粉末、タングステン粉末、チタン粉末があり、鎖状に結
合した微細な粉末という特徴がある。電解法で製造され
た金属粉末としては、銅粉末、銀粉末があり、樹枝状で
比表面積が大きく、成形性、焼結性に富むという特徴が
ある。

【００３２】このとき、金属粉末の平均粒径を１μｍ〜
４０μｍとすることにより、騒音、振動減衰効果が高い
ものとなり、またブレード製造工程において基板に発生
する熱変形をハンマリングにより修正できるという効果
が得られる。

【００３３】この切断用ブレードは、対向配置される基
板のいずれかの対向面に不要部分をマスキングした状態
で接着剤をスプレーし、この接着剤上に金属粉を撒いて
固定し、次いで、前記基板を対向配置した状態で、同基
板の外周部に砥粒層をコールドプレスで固定し、これら
を焼成炉で焼成することによって、前記砥粒層を固着成
形するとともに、前記金属粉を反応させて内部に空隙を
形成するとともに、前記複数の基板を接着することによ
って製造できる。

【００３４】同時焼結法は砥粒層の焼結と基板への接着
を同時に行えるため、砥粒層と基板とをロウ付け等によ
り接着する方法より工程数を削減でき、低コストであ
る。また、接着強度もロウ付け法等に比較して強く安全
である。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１は第１実施形態である切断用ブレードの正
面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１に示す
切断用ブレードの製造プロセスを示すブロック説明図、
図４は切断時の騒音測定結果を示すグラフである。

【００３６】図１，２において、１０は切断用ブレー
ド、１１は基板、１１ａ及び１１ｂは基板１１を構成す
る鋼板、１２は金属層、１３ａ，１３ｂは金属層１２内
の空隙、１４は鋼板１１ａと１１ｂとの間の空隙、１６
は砥粒層である。

【００３７】本実施形態の切断用ブレード１０において
は、円板形状をした２枚の鋼板１１ａ及び１１ｂの間に
接着層でもある金属層１２を形成し、鋼板１１ａ及び１
１ｂの間に空隙１４を介在させた状態で接着して基板１
１を形成している。また金属層１２内には空隙１３ａ，
１３ｂが存在するが、空隙１３ａは金属粉末内にある空
隙であり、空隙１３ｂは金属粉末の粒界にある空隙を示
す。

【００３８】切断用ブレード１０による切断作業中に発
生する衝撃は、砥粒層１６より基板１１に振動として伝
達されるが、空隙１３ａ，１３ｂ，１４が振動の伝達を
弱めるクッションの役目をし、振動を減衰させる。特
に、金属層１２内の空隙１３ａ，１３ｂは、従来のもの
と比べ振動の伝播を阻止し振動減衰効果に優れる。これ
によって、切断作業中に発生する振動、騒音は従来のも
のに比較して大幅に減少する。

【００３９】切断用ブレード１０では、図１に示すよう
に金属層１２を振動により動いている部分（腹）を接着
しているため、騒音抑制効果が高く、また金属層１２自
体は少量であっても振動を減衰させる効果が顕著であっ
た。

【００４０】また、切断用ブレード１０では、金属層１
２を回転軸を中心として同心円状に配置したため、１．
５ｋＨｚ〜８ｋＨｚの中程度の周波数の騒音に対する抑
制効果が高い結果が得られた。なお、金属層１２を配置
する場所は、振動モードの解析により求めた有効な部分
である。

【００４１】ここで、切断用ブレード１０では、金属層
１２内に介在する内部空隙１３ａの平均直径を６μｍと
し、また粒界の空隙１３ｂの平均直径を２０μｍとして
いる。切断用ブレード１０による切断作業中に発生する
騒音や振動は、被切削物の材質等によって異なるが、そ
の周波数は約０．５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度であるた
め、空隙１３ａの平均直径を６μｍとし粒界の空隙１３
ｂを２０μｍとすることにより、この範囲の騒音、振動
も効果的に減衰させることができた。なお、金属層１２
内に介在する空隙のサイズは、金属粉末の粒度、調合割
合、砥粒層との焼結温度差等の製造条件を変化させるこ
とにより変えることができる。

【００４２】また、金属層１２の空隙率を５％〜１５％
としている。金属層１２内の空隙率が１５％以上である
と相対的に接着剤が少なくなるため接着力が低下し、空
隙率が５％以下であると振動をそのまま伝えやすくなる
ため、騒音、振動減衰効果が低下する。このため、空隙
率を１％〜３０％の範囲内、特に５％〜１５％とするこ
とにより、接着力を損なうことなく優れた騒音、振動減
衰効果が得られた。

【００４３】切断用ブレード１０では、基板１１を構成
する鋼板１１ａ，１１ｂ間の金属層１２を同時焼結法に
よって形成するが、金属粉としてコバルト２２．５％〜
２７．５％、銅２５％〜３０％、ニッケル３０％〜３５
％、錫５％〜１０％、タングステン５％〜１０％を含ん
でいる。このような配合比率とすることにより、砥粒層
１６に適合する温度で焼結することにより、有効な空隙
１３ａ，１３ｂを安定して確保できるという効果があ
る。ただし、金属粉の種類、配合比率は、これに限定す
るものではないので、他の金属粉を使用したり、配合比
率を変えることもできる。

【００４４】また、金属層１２を形成する金属粉は、還
元法と電解法によって製造したものを使用しているた
め、粉末中に空隙を多く含んでおり、消音効果が高い。
そのほか、金属粉はアトマイズ法や粉砕法により製造し
たものを使用することも可能であり、その場合は金属粉
末の粒界に空隙を多くする必要があるため、針状や角状
などの不規則な形状をした金属粉末を選定することが望
ましい。なお、金属層１２を形成する金属粉の平均粒径
を２０μｍとしたことにより、騒音、振動抑制効果が高
いものとなり、またブレード製造工程において基板に発
生する熱による変形をハンマリングにより修正できると
いう効果が得られた。

【００４５】次いで、図３を参照して、切断用ブレード
１０の製造方法について説明する。図３に示すように、
まず、鋼板１１ａ，１１ｂを製造し（４０）、鋼板１１
ａ，１１ｂの対向面に金属粉を仮接着して（４１）、両
者を貼り合わせて基板１１を作る。具体的には、鋼板１
１ａ，１１ｂの対向面において、接着剤不要部分をマス
キングしておき、必要な部分にだけ接着剤をスプレーに
より塗布し、これに金属粉をばらまくことにより金属粉
を接着剤中に固定する。また、これとは別に砥粒層の調
合を行っておく（４２）。

【００４６】この後、基板１１の外周部に砥粒層１６を
コールドプレスにより固定し（４３）、これらを、焼結
炉内で所定温度で焼成する（４４）。これによって、砥
粒層１６が合金化し、砥粒層１６は基板１１の外周部に
接着される。このとき、鋼板１１ａ，１１ｂ間の金属粉
も表面が活性化し、溶融と拡散により鋼板１１ａ，１１
ｂ面に接着するため、金属層１２内には同時に微細で均
一な空隙１３ａ，１３ｂが形成される。

【００４７】このあとは、焼結によって生じた基板１１
の歪み取りを行い（４５）、基板１１に塗装を施し（４
６）、砥粒層１６の研磨を行う（４７）。そして、出来
上がった切断用ブレード１０は梱包され（４８）、出荷
される（４９）。

【００４８】このように切断用ブレード１０では、基板
１１とその外周の砥粒層１６との接着および金属層１２
の形成を同時焼結によって行うことにより、騒音抑制効
果が高く、安全性に優れた切断用ブレードを安価に提供
できた。なお、この製造工程は従来の同時焼結法による
ダイヤモンドカッタ等の製造工程と同じであり、特殊な
設備が不要であるため応用分野が広く、低コストであ
る。

【００４９】次に、切断用ブレード１０による切断試験
結果について説明する。表１に示すように、切断用ブレ
ード１０（ＮＯ１）と、比較のための２種類の切断用ブ
レード（ＮＯ２，ＮＯ３）を使用して切断試験を行っ
た。各切断用ブレードの寸法および基板構造については
表１に示す通りである。また、切断試験の条件は表２に
示す通りである。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】このような切断試験を行い、切断時の騒音
を実際に測定したところ、図４のような結果が得られ
た。このグラフより、切断用ブレード１０（ＮＯ１）の
切断時に発生する騒音は音圧９１ｄＢであり、他の２種
類の切断用ブレード（ＮＯ２，ＮＯ３）がそれぞれ９７
ｄＢ，９９ｄＢであるのと比較すると最も小さいことが
分かる。

【００５３】切断用ブレード１０による切断作業では騒
音と同時に振動も抑制できるため、作業者や切断装置の
負担が減少するだけでなく、周囲に与える悪影響も減少
し、作業環境の改善にも有効である。

【００５４】次に、図５に基づき第２実施形態の切断用
ブレード２０について説明する。切断用ブレード２０で
は、金属粉を含有する金属層２１を基板２２に渦巻き状
に配置している。他の部分の構造については、前記の切
断用ブレード１０と全く同様である。金属粉を含有する
金属層２１を渦巻き状に配置したことにより、１．０ｋ
Ｈｚ〜９ｋＨｚの広範囲な騒音に対して抑制効果が高
く、手持ち式の電動工具で種々の被削材を切断するとき
に有効である。

【００５５】次に、図６に基づき第３実施形態の切断用
ブレード３０について説明する。切断用ブレード３０で
は、金属粉を含有する金属層３１を基板３２に点状に挟
持させている。他の部分の構造については、前記の切断
用ブレード１０と全く同様である。金属粉を含有する金
属層３１を点状に配置したことにより、３．０ｋＨｚ〜
１０ｋＨｚの高周波の騒音に対して、抑制効果が高く、
高回転の機械で浅切込みの切断を行うときに有効であ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏すること
ができる。

【００５７】（１）切断用ブレードの基板を、内部空隙
または粒界に空隙を有する金属層によって接着したこと
により、切断作業中の騒音、振動を大幅に抑制すること
ができる。

【００５８】（２）本発明の切断用ブレードは、同時焼
結法によって製造できるため、製造工程がシンプルであ
る。

【００５９】（３）本発明の切断用ブレードは、同時焼
結法で形成した金属層により接着するため接着力が強
く、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態である切断用ブレードを示す正面
図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ付近における断面図である。

【図３】図１に示す切断用ブレードの製造プロセスを示
す説明図である。

【図４】切断時の騒音測定結果を示すグラフである。

【図５】第２実施形態である切断用ブレードを示す正面
図である。

【図６】第３実施形態である切断用ブレードを示す正面
図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０切断用ブレード１１，２２，３２基板１１ａ，１１ｂ鋼板１２，２１，３１金属層１３，１３ａ，１３ｂ，１４空隙１６砥粒層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−55455（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−107860（ＪＰ，Ａ) 特開平６−312314（ＪＰ，Ａ) 特開平８−85066（ＪＰ，Ａ) 実開平４−97652（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 5/00 B24D 5/12 B24D 3/00 310 B24D 3/00 340

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】空間を介して対向配置された複数の基板
の外周部に砥粒層を焼結法により固着成形した切断用ブ
レードにおいて、前記砥粒層よりも焼結温度が高い金属
粉末を焼結することにより形成され、点状、同心円状、
渦巻き状、放射状のいずれか、またはこれらの組合せ状
態に配置された金属層によって前記複数の基板が接着さ
れていることを特徴とする切断用ブレード。
【請求項２】前記金属層内の空隙の大きさが１μｍ〜
４０μｍである請求項１記載の切断用ブレード。
【請求項３】前記金属層内の空隙率が１％〜４０％で
ある請求項１または２記載の切断用ブレード。
【請求項４】前記金属層を形成する金属粉末が、コバ
ルト粉末、銅粉末、ニッケル粉末、錫粉末、タングステ
ン粉末のうちの少なくとも１種類を含む請求項１から３
のいずれかに記載の切断用ブレード。
【請求項５】前記金属粉末が還元法、電解法のいずれ
かで製造されたものである請求項１から４のいずれかに
記載の切断用ブレード。
【請求項６】対向配置される基板のいずれかの対向面
に不要部分をマスキングした状態で接着剤をスプレー
し、この接着剤上に金属粉を撒いて固定し、次いで、前
記基板を対向配置した状態で同基板の外周部に砥粒層を
コールドプレスで固定し、これらを焼成炉で焼成するこ
とによって前記砥粒層を固着成形し、かつ前記金属粉を
反応させて内部に空隙を形成するとともに前記複数の基
板を接着する切断用ブレードの製造方法。