JP3290638B2 - 回転円盤カッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石材、コンクリー
ト、建材などの切断加工に使用される回転円盤カッタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】石材、コンクリート、建材などの切断加
工用の回転円盤カッタとして、図９（ａ）に示すような
リム型のカッタ７０、および同図（ｂ）に示すようなセ
グメント型のカッタ８０が用いられている。リム型のカ
ッタ７０は、円盤状の基板７１の外周端面上にダイヤモ
ンド，ＣＢＮなどの超砥粒からなる砥材層７２を連続し
て取り付けたものであり、セグメント型のカッタ８０
は、円盤状の基板８１の外周端面上に砥材層からなる複
数のセグメントチップ８２を一定間隔で配し、各セグメ
ントチップ８２の間の基板外周部にスリット８３を形成
したものである。

【０００３】リム型カッタおよびセグメント型カッタ
は、加工時における振動や騒音、切削性、加工精度など
の点においてそれぞれ長所、短所を有している。リム型
カッタは、加工精度、振動や騒音の点では優れている
が、切削性はセグメント型に比して劣る。セグメント型
カッタは、切削性は優れているが、リム型カッタに比し
て加工精度が劣り、切り込み時の衝撃による振動や騒音
が大きい。

【０００４】このようなリム型カッタおよびセグメント
型カッタのそれぞれの長所を活かし短所を補うものとし
て特開平１１−２８６７０号公報に記載のカッタが提案
されている。このカッタは、基板の外周に連続して取り
付けた砥材層の両側面に、基板の周方向等間隔に細いス
リットを形成するとともに、基板屈曲防止部材を介設し
たものであり、スリットが極細であることから切断精度
が良くなり、切断加工時の振動、騒音が減少するとされ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カッタで被
加工材を切断すると、切断時の衝撃で被加工材に欠け
（チッピング）が発生する。とくに基板内側まで至るス
リットを形成したセグメント型カッタは、砥材層が基板
外周面、基板側面ともに被加工材に断続的に接触するた
め、切断時の衝撃が大きく、カッタに大きな振動が発生
する。このため、一般のセグメント型カッタは直進性が
悪く、チッピングも大きい。これに対して、リム型カッ
タでは切断時の衝撃は小さく、チッピングも小さい。

【０００６】チッピングの発生源は２箇所存在し、一つ
はカッタ進行方向前方のカッティングポイントである。
この部分で発生するチッピングは、セグメントチップの
形状と砥材の粒度によってほぼ決定される。このため、
この部分でのチッピングは細粒砥材のリム型のカッタを
使用することで低減することができる。

【０００７】もう一つの発生源は、カッタ進行方向後方
のフリーポイントである。前方のカッティングポイント
は砥材が被加工材に接触している（食い込んでいる）た
め、カッタはしっかりと固定されているが、後方のフリ
ーポイントでは固定されずに不安定な状態で振動してい
る。この振動により、砥材層側面が被加工材に断続的に
接触（衝突）する。このため、リム型カッタを使用して
もフリーポイントではイレギュラーに大きなチッピング
が発生する。フリーポイントでのチッピングを低減させ
るためには、カッタの振動を小さくする必要がある。

【０００８】上記の特開平１１−２８６７０号公報に記
載のカッタは、スリットが極細であることから通常のセ
グメント型カッタに比べると切断時の振動、騒音は減少
する。しかし、基板内側までに至るスリットを形成して
いることから、リム型カッタに比べると基板強度は低
く、振動による基板の振幅はリム型カッタよりも大きく
なる。また、屈曲防止材が基板半径方向に対して基板回
転方向の後方に傾いているため、屈曲防止材が被加工材
に接触するときに、屈曲防止材先端部が瞬間的に点接触
になり、このため接触時の衝撃が大きく、振動発生が大
きくなる。

【０００９】本発明が解決すべき課題は、回転円盤カッ
タにおいて、基板外周部の砥材層の形状のさらなる改良
により、砥材層が被加工材に接触するときの衝撃を小さ
くして基板の振動をより低減することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の回転円盤カッタ
は、円盤状の基板外周部に環状の砥材層を連続的に形成
し、この環状の砥材層の周方向に間隔をおいて基板内側
に向けて周方向幅が狭くなる形状に砥材層を延出させる
とともに、前記延出させた砥材層の基板回転方向後方側
の辺が基板半径方向と同じ方向となる形状または基板回
転方向後方側に傾斜した形状に、基板回転方向前方側の
辺が基板回転方向前方側に傾斜した形状に形成したこと
を特徴とする。

【００１１】本発明にかかる回転円盤カッタは、基板外
周部に環状の砥材層を連続的に形成した点において基本
的にはリム型のカッタである。本発明においては、この
環状の砥材層の基板内側に砥材層を延出させることによ
り振動防止用の補強部を設けている。この補強部は環状
の砥材層と同一または同種の素材で形成する。この補強
部を設けることで、砥材層から基板に伝播する振動を分
散することができ、基板の振動を減少させることができ
る。また、補強部を設けることで基板の強度を高めるこ
とができ、振動による基板の振幅を小さくすることがで
きる。これにより、リム型カッタでも発生が避けられな
いフリーポイントでのチッピングを減少させることがで
きる。

【００１２】また、補強部を環状の砥材層から基板内側
に延ばして形成することで、切断加工時に補強部が被加
工材に接触し、補強部がアンカーとして作用し、カッタ
を被加工材にしっかりと固定する働きをする。カッタが
固定されると基板の振動が減少するので、これによって
もチッピングを低減させることができる。

【００１３】さらに、基板内側に向けて周方向幅が狭く
なる形状に砥材層を延出させるとともに、この延出させ
た砥材層の基板回転方向後方側の辺が基板半径方向と同
じ方向となる形状または基板回転方向後方側に傾斜した
形状に形成することにより、基板と補強部との隙間に付
着した切粉が基板回転方向の後方に排出されやすくな
る。さらに前方側の辺が基板回転方向前方側に傾斜した
形状とすることにより、補強部が滑らかに被加工材と接
触しかつ離れるため、そのときに発生する振動を小さく
することができる。

【００１４】ここで、補強部の基板との境界部端面に逃
げ角を形成することが望ましい。境界部端面に逃げ角を
形成することにより、補強部と被加工材との接離がより
滑らかになり、そのときに発生する振動をより減少させ
ることができる。また、基板と補強部との隙間に付着し
た切粉が転がりやすくなって切粉がより排出されやすく
なる。

【００１５】また、環状の砥材層の補強部に対応する位
置に、外周から内側に向けて切欠を形成するか、あるい
は、環状の砥材層の補強部に対応する位置に凹部を形成
することができる。環状の砥材層の外周から内側に向け
て切欠を形成することにより、砥材層外周面は断続的に
なるものの、砥材層側面は常に被加工材に接触している
ので、切断加工時の衝撃による基板の振動を低減するこ
とができる。このため、セグメント型カッタと同等の切
れ味で、しかも直進性が高いカッタとすることができ
る。また、環状の砥材層内の補強部に対応する位置に凹
部を形成することにより、接触抵抗を減少させて振動を
抑制するとともに、切粉の排出性を向上させることがで
きる。

【００１６】また、環状の砥材層の基板周方向に間隔を
おいて凹部または溝を形成することができる。環状の砥
材層に形成した凹部または溝は、切粉のポケットとなっ
て切粉の排出性を向上させ、また被加工材との接触面積
が小さくなるので切断加工時の接触抵抗を減少させる効
果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態の回
転円盤カッタを示す正面図である。カッタ１０は、円盤
状の基板１１の外周部に環状の砥材層１２を連続的に形
成し、この環状の砥材層１２の周方向に等間隔に基板１
１内側に向けて三角形状に砥材層を延出させて補強部１
２ａを形成したものである。

【００１８】環状の砥材層１２は、図９に示した従来の
リム型カッタの砥材層と同様な、ダイヤモンド，ＣＢＮ
などの超砥粒からなる砥材層である。補強部１２ａは、
本実施形態では環状の砥材層１２と同じ素材を用いてい
る。補強部１２ａは、三角形状の基板回転方向後方側の
辺１２ｆが基板半径方向とほぼ同じ方向となる形状に形
成している。

【００１９】このような補強部１２ａを設けることで、
環状の砥材層１２から基板１１に伝播する振動を分散す
ることができ、基板１１の振動を減少させることができ
る。また、この補強部１２ａを設けることで基板１１の
強度を高めることができ、振動による基板１１の振幅を
小さくすることができる。

【００２０】また、補強部１２ａを環状の砥材層１２か
ら基板１１の内側に延ばして形成することで、切断加工
時に補強部１２ａが被加工材に接触し、補強部１２ａが
アンカーとして作用し、カッタ１０を被加工材にしっか
りと固定する働きをする。

【００２１】さらに、補強部１２ａの辺１２ｆが基板半
径方向とほぼ同じ方向となる形状に形成することによ
り、基板１１と補強部１２ａとの隙間に付着した切粉が
基板回転方向の後方に排出されやすくなる。とくに辺１
２ｆが基板回転方向（図中矢印で示す）後方側に傾斜し
た形状とすれば（後述する図７参照）、補強部１２ａが
滑らかに被加工材と接触しかつ離れるため、そのときに
発生する振動を小さくすることができる。

【００２２】図２は本発明の第２実施形態の回転円盤カ
ッタを示す正面図である。本実施形態のカッタ２０は、
図１のカッタ１０と同様に基板２１の外周部に環状の砥
材層２２を連続的に形成し、この環状の砥材層２２の周
方向に等間隔に三角形状の補強部２２ａを形成するとと
もに、環状の砥材層２２の補強部２２ａに対応する位置
に、外周から内側に向けて三角形状の切欠２２ｂを形成
したものである。

【００２３】環状の砥材層２２の外周から内側に向けて
切欠２２ｂを形成することにより、切断加工時の衝撃に
よる基板の振動を低減することができ、セグメント型カ
ッタと同等の切れ味で、しかも直進性が高いカッタとす
ることができる。

【００２４】図３は本発明の第３実施形態の回転円盤カ
ッタを示す正面図である。本実施形態のカッタ３０は、
図２のカッタ２０の外周の切欠２２ｂに代えて傾斜の向
きが逆の切欠３２ｂを形成したものである。基板３１、
環状の砥材層３２、補強部３２ａは図２のカッタ２０と
同じである。このカッタ３０では、セグメント型カッタ
のチップに相当する部分の回転方向前方側の角部がほぼ
直角の鋭角になっているので、被加工材に食い込みやす
く、そのため軟らかい材料の切断加工に適している。硬
い材料では食い込みすぎると振動が大きくなるので、硬
い材料に対しては、図２のカッタ２０のようにチップに
相当する部分の回転方向前方側の角部が鈍角になってい
るほうが適している。

【００２５】図４（ａ）は本発明の第４実施形態の回転
円盤カッタを示す正面図であり、同図（ｂ）はＡ−Ａ線
断面図である。本実施形態のカッタ４０は、基板４１、
環状の砥材層４２、補強部４２ａ、外周の切欠４２ｂは
図２のカッタ２０と基本形状は同じであり、補強部４２
ａに砥材層の厚みを薄くした凹部４２ｃを形成したもの
である。この凹部４２ｃは切粉のポケットとなって切粉
の排出性を向上させ、また被加工材との接触面積が小さ
くなるので切断加工時の接触抵抗を減少させる。

【００２６】図５は本発明の第５実施形態の回転円盤カ
ッタを示す正面図である。本実施形態のカッタ５０は、
基板５１、環状の砥材層５２、補強部５２ａ、外周の切
欠５２ｂは図３のカッタ３０と基本形状は同じであり、
補強部５２ａに砥材層の厚みを薄くした凹部５２ｃを形
成したものである。このカッタ５０の凹部５２ｃも図４
のカッタ４０の凹部４２ｃと同様に作用する。

【００２７】図６（ａ）は本発明の第６実施形態の回転
円盤カッタを示す正面図であり、同図（ｂ）はＢ−Ｂ線
断面図である。本実施形態のカッタ６０は、基板６１、
環状の砥材層６２、補強部６２ａは図１のカッタ１０と
基本形状は同じであり、環状の砥材層６２および補強部
６２ａには、基板周方向に等間隔に基板回転方向前方に
傾斜した溝６２ｄを多数形成している。この溝６２ｄは
切粉のポケットとなって切粉の排出性を向上させ、また
被加工材との接触面積が小さくなるので切断加工時の接
触抵抗を減少させる。

【００２８】図７は補強部の形状の別の実施形態を示す
図であり、（ａ）は三角形状の補強部１２ａの基板回転
方向後方側の辺１２ｆが基板回転方向後方側に傾斜した
形状とした例である。補強部１２ａの形状をこのような
三角形状とすることにより、基板１１と補強部１２ａと
の隙間に付着した切粉Ｍが基板回転方向の後方に排出さ
れやすくなる。また、前方側の辺１２ｇを基板回転方向
前方側に傾斜させ、後方側の辺１２ｆを基板回転方向後
方側に傾斜させた形状とすることにより、補強部１２ａ
が滑らかに被加工材と接触しかつ離れるため、そのとき
に発生する振動を小さくすることができる。

【００２９】同図（ｂ）は補強部１２ａの基板１１との
境界部端面に逃げ角を形成した例であり、同図（ｃ）は
（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。同図（ｃ）に示すよう
に、境界部端面１２ｈに逃げ角θを形成することによ
り、基板１１と補強部１２ａとの隙間に付着した切粉が
転がりやすくなって切粉がより排出されやすくなる。ま
た、補強部１２ａと被加工材との接離がより滑らかにな
り、そのときに発生する振動をより減少させることがで
きる。

【００３０】図８は補強部の形状のさらに別の実施形態
を示す図である。タイルや瓦などのチッピングが目立ち
やすい被加工材の場合は、切断加工時の補強部との接触
時間を長くするために、（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、補強部１２ａの形状を台形状として補強部の周方向
幅を広くする。コンクリート、石材のように切断加工時
の切粉が大きい被加工材の場合は、カッタと被加工材の
間に切粉がかみ込まれないないように、かつ切粉の掻き
出しが容易なように、（ｃ）に示すような、補強部１２
ａの辺を内向きに湾曲させた形状とする。逆に切粉が小
さい被加工材の場合は、切粉が舞い上がりすぎないよう
に、（ｄ）に示すような、補強部１２ａの辺を外向きに
湾曲させた形状とする。

【００３１】以下、本発明の効果を確認するために行っ
た実験結果について説明する。実験に供したカッタは、
図１〜図６に示した各カッタ（発明品１〜６）と、図９
（ａ），（ｂ）に示した各カッタ（従来品１，２）であ
り、下記の条件で実験を行った。

【００３２】 実験条件 ・使用カッタ：カッタ外径１０５ｍｍ、基板厚さ１．４ｍｍ 砥材層 ダイヤモンド砥粒、厚み２．０ｍｍ ・使用機械 ：ディスクグラインダ ・被加工材 ：磁器質タイル

【００３３】実験結果を表１に示す。

【表１】

【００３４】表１からわかるように、本発明品のカッタ
（Ｎｏ．１〜６）は従来のリム型カッタ（従来品１）で
も発生するフリーポイントでのチッピングを低減するこ
とができた。とくにＮｏ．１とＮｏ．６のカッタはリム
型カッタ（従来品１）に比して振動が少なく、直進性、
切粉の排出性も良好であった。また本発明品のカッタ
（Ｎｏ．２〜５）は従来のセグメント型カッタ（従来品
２）に比して振動が少なく、直進性も良好であった。ま
た砥材層に凹部または溝を形成した本発明品のカッタ
（Ｎｏ．４〜６）は従来のセグメント型カッタ（従来品
２）に比して切粉の排出性が良好であった。

【００３５】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。

【００３６】（１）基板外周部に連続的に形成した環状
の砥材層の基板内側に砥材層を延出させて補強部を設け
ることにより、砥材層から基板に伝播する振動を分散す
ることができ、基板の振動を減少させることができる。
また、補強部を設けることで基板の強度を高めることが
でき、振動による基板の振幅を小さくすることができ
る。これにより、リム型カッタでも発生が避けられない
フリーポイントでのチッピングを減少させることができ
る。また、切断加工時に補強部が被加工材に接触し、補
強部がアンカーとして作用してカッタを固定し、基板の
振動が減少してチッピングを低減させることができる。

【００３７】（２）補強部の基板との境界部端面に逃げ
角を形成することにより、基板と補強部との隙間に付着
した切粉が転がりやすくなって切粉がより排出されやす
くなる。また、補強部と被加工材との接離がより滑らか
になり、そのときに発生する振動をより減少させること
ができる。

【００３８】（３）基板内側に向けて周方向幅が狭くな
る形状に砥材層を延出させるとともに、この延出させた
砥材層の基板回転方向後方側の辺が基板半径方向と同じ
方向となる形状または基板回転方向後方側に傾斜した形
状に形成することにより、基板と補強部との隙間に付着
した切粉が基板回転方向の後方に排出されやすくなる。
さらに前方側の辺が基板回転方向前方側に傾斜した形状
とすることにより、補強部が滑らかに被加工材と接触し
かつ離れるため、そのときに発生する振動を小さくする
ことができる。

【００３９】（４）環状の砥材層の外周から内側に向け
て切欠を形成することにより、切断加工時の衝撃による
基板の振動を低減することができ、これによりセグメン
ト型カッタと同等の切れ味で、しかも直進性が高いカッ
タとすることができる。また、環状の砥材層内の補強部
に対応する位置に凹部を形成することにより、接触抵抗
を減少させて振動を抑制するとともに、切粉の排出性を
向上させることができる。

【００４０】（５）環状の砥材層の基板周方向に間隔を
おいて凹部または溝を形成することにより、この凹部ま
たは溝が切粉のポケットとなって切粉の排出性を向上さ
せる。また、被加工材との接触面積が小さくなるので、
切断加工時の接触抵抗を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の回転円盤カッタを示
す正面図である。

【図２】 第２実施形態の回転円盤カッタを示す正面図
である。

【図３】 第３実施形態の回転円盤カッタを示す正面図
である。

【図４】 （ａ）は第４実施形態の回転円盤カッタを示
す正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。

【図５】 第３実施形態の回転円盤カッタを示す正面図
である。

【図６】 （ａ）は第６実施形態の回転円盤カッタを示
す正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】 補強部の形状の別の実施形態を示す図であ
る。

【図８】 補強部の形状のさらに別の実施形態を示す図
である。

【図９】 従来の回転円盤カッタを示す正面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０ カッタ １１，２１，３１，４１，５１，６１ 基板 １２，２２，３２，４２，５２，６２ 環状の砥材層 １２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ 補
強部 １２ｆ，１２ｇ 補強部の辺 １２ｈ 境界部端面 ２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ 切欠 ４２ｃ，５２ｃ 凹部 ６２ｄ 溝

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−90425（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−47970（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−28670（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−207633（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−128673（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−43163（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 5/12 B24D 5/04 B24D 3/00 310 B24D 5/00 B28D 1/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状の基板外周部に環状の砥材層を連
   続的に形成し、この環状の砥材層の周方向に間隔をおい
   て基板内側に向けて周方向幅が狭くなる形状に砥材層を
   延出させるとともに、前記延出させた砥材層の基板回転
   方向後方側の辺が基板半径方向と同じ方向となる形状ま
   たは基板回転方向後方側に傾斜した形状に、基板回転方
   向前方側の辺が基板回転方向前方側に傾斜した形状に形
   成したことを特徴とする回転円盤カッタ。
2. 【請求項２】 前記環状の砥材層の前記基板内側に向け
   て延出させた砥材層の基板との境界部端面に逃げ角を形
   成した請求項１記載の回転円盤カッタ。
3. 【請求項３】 前記環状の砥材層の前記基板内側に向け
   て延出させた砥材層に対応する位置に外周から内側に向
   けて切欠を形成した請求項１または２記載の回転円盤カ
   ッタ。
4. 【請求項４】 前記環状の砥材層の前記基板内側に向け
   て延出させた砥材層に対応する位置に凹部を形成した請
   求項１〜３のいずれかに記載の回転円盤カッタ。
5. 【請求項５】 前記環状の砥材層の基板周方向に間隔を
   おいて凹部または溝を形成した請求項１または２記載の
   回転円盤カッタ。