JP4139876B2

JP4139876B2 - 鋸ブレード用歯型

Info

Publication number: JP4139876B2
Application number: JP2000529934A
Authority: JP
Inventors: コーブ，ウイリアム，ビー; ミルトン−ベノイト，ジョン; ハンプトン，ステフェン; ホルステン，ジェイムズ
Original assignee: アーウィン・インダストリアル・ツール・カンパニー
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP2002501841A; US6167792B1; EP1105265A4; CA2320904A1; WO1999038661A1; CA2320904C; EP1105265B1; EP1105265A1; AU2488999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは鋸ブレードに係り、より詳しくは、切れ端や小片（chips）（以下、「切れ端等」と称す）を各歯のガレットエリア（gullet area：歯と歯の間の凹部）から容易に排出でき、且つ、強度の高い歯を提供できる（有する）歯型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で鋸歯の形状・輪郭を表現するのに用いられる用語は、ISO（国際標準化機構）４８７５/１−１９７８で定義されているものに従って解釈されたい。また、「有効ガレット半径」という表現は、鋸歯の歯を上に向けた状態で、ガレットエリアの最左点から、ガレット深さが最大になる点までの水平距離を意味するものと解釈されたい。
【０００３】
多くの場合、特に、製造工程・製造現場においては、木、プラスチック、金属等の材料を最大供給速度で切断することが望まれる。しかし、ある材料を鋸ブレードに供給する速度は、ブレードの歯に発生する応力と、ブレードの切断動作により生ずる粒子や切れ端等を歯と歯の間のガレットエリアから排出する速度に大きく依存する。
【０００４】
従来の歯型では、有効ガレット半径は比較的小さい（典型的には歯ピッチの約２５％未満である）。また、ガレット深さは一般的には歯ピッチの約４０％から約５０％の間であり、すくい角面（rake face:レーキ角面、傾斜面）の長さがガレット深さ（高さ）の約半分を占める。このように有効ガレット半径が比較的小さいこと及びすくい角面長さが比較的長いことにより、せん断応力が鋸ブレードの各歯の基部に集中する。その応力の大きさはしばしば、切断工程中に歯を鋸ブレードからせん断し、欠損（破損）させる程に大きい。
【０００５】
上記の様な形状・輪郭を有する公知の歯型の他の問題点は、切断工程中、長いすくい角面と小さいガレット半径の組み合わせがバリア（障壁）となり、切れ端等がガレットエリアから流出するのを妨げることである。これにより、切断工程中に生成される切れ端等がガレットエリアに停滞してしまう（詰まる）可能性が生ずる。そうなると、鋸ブレードの切断効率が低下する。この問題を解決するためには、材料供給時に材料が鋸を通過する速度またはブレードの切断速度を下げなければならない。しかし、それでは製造効率が低下してしまう。
【０００６】
上記に鑑み、本発明は、従来の鋸ブレード歯の上記問題点を解決することができる歯形状・輪郭を有する鋸ブレードを提供することを目的とする。
【０００７】
より詳しくは、本発明は切れ端等の排出性能の改善した鋸歯形成・輪郭を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、ブレードに沿って設けられた複数の歯により構成される切断エッジを有する鋸ブレードを提供する。各歯は先端、すくい角面、レリーフ面（relief surface）及び湾曲基部面からなり、１つの歯の先端と隣の歯の先端との距離が歯ピッチ距離となる。また、各歯の先端と、隣接する歯との間の湾曲基部面とにより、最大ガレット深さが決まる。さらに、各歯のすくい角面と湾曲基部面により、有効ガレット半径が決まる。
【０００９】
従来の鋸ブレードより優れた切れ端・小片排出性能を発揮するために、本発明の鋸歯形状・輪郭の有効ガレット半径はピッチ距離の約２５％より大きく、且つ、最大ガレット深さの５５％より大きい。このように大きな半径を有するガレットエリア部分は歯の先端に向かって上に延び、よって、小さな垂直すくい角面しか残らない。従って、ブレードの歯と歯の間から切れ端等が流出する（排出される）のを妨げるバリアを最小にすることができる。切れ端等の排出性能をさらに改善するために、歯の形状・輪郭を、ピッチ距離と歯の高さとの関係が最適になるように決定してもよい。好ましくは、本発明の鋸ブレードのガレット深さはピッチ距離の約４０％より大きい。
【００１０】
上記に加え、各鋸歯は、第１レリーフ角度を有する第１レリーフ面と、第１レリーフ角度より大きな第２レリーフ角度を有する第２レリーフ面を有してもよい。第１レリーフ面は歯の先端から鋸ブレードの切断方向とは反対の方向に延びる。第２レリーフ面は第１レリーフ面から延びる。好ましくは、第１レリーフ角度は約３５度であり、第２レリーフ角度は約４５度から約５５度の間である。第１及び第２レリーフ角度はブレードの切断方向にほぼ垂直な面から計測される。第２レリーフ面の存在と、第２レリーフ角度が第１レリーフ角度より大きいことにより、隣接する歯と歯の間のガレットエリアが増大する。これは、第１レリーフ角度しか有さない構成によるガレットエリアと比較したときに言えることである。このようにガレットエリアが大きくなると、隣接する歯と歯の間に切れ端等が詰まる虞が減少する。切れ端等が集まるガレットエリアが大きくなるからである。また、ガレットエリアが大きくなると、切断工程中、切れ端等がガレットエリアに進入する速度と排出する速度の平衡が保たれる。
【００１１】
公知の鋸ブレードより優れた切れ端等の排出能力を提供することに加え、鋸歯の耐応力性能を最大限にすることも望まれる。従って、本発明の鋸ブレードの歯は、比較的短いすくい角面（好ましくはガレット深さの２５％未満）を有すると共に、湾曲基部面により区画形成されるすくい角面に接線的に接する大きな半径を有する。短いすくい角面と大きな半径により、鋸歯の耐応力能力が向上する。これは、ガレット深さを大きくすることなく、最大応力が作用する各歯の基部における歯の幅を大きくしているからである。従って、切断工程中、歯がせん断・破損する可能性が減少する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の鋸ブレードを示している。符号１０が付けられたこの鋸ブレードは、複数の鋸歯１２により区画形成される切断エッジを有する。各歯１２は、先端１４と、すくい角面１６と、これから図１に矢印Ａで示される鋸ブレードの切断方向とは反対の方向に上記先端から延びるレリーフ面（隆起面）１８とを有する。歯１２は切断エッジに沿って所定間隔で設けられ、１つの歯の先端と隣の歯の先端によりピッチ距離Ｐが決定される。湾曲基部面２０が１つの歯１２のすくい角面１６と次の歯のレリーフ面１８との間に形成される。図１に示されるように、すくい角面１６は基部面２０の接線面である（基部面２０に接線接触する）。すくい角面１６、湾曲基部面２０及びレリーフ面１８により、ガレットエリア２２が形成される。また、有効ガレット半径Ｒeffはすくい角面１６と湾曲基部面２０により決定される。Ｒeffは、鋸ブレード１０を図１の状態で見た場合、ガレットエリア２２の最左点から、ガレット深さＨが最大になる点までの水平距離である。
【００１３】
図１に示されるように、レリーフ面１８は、歯１２の先端１４から延びる第１レリーフ面２４と、第１レリーフ面から延びる第２レリーフ面２６とを有する。第２レリーフ面２６は、湾曲基部面２０により決定される半径Ｒ１に対して接線面となる。第１レリーフ面２４及び第２レリーフ面２６は、それぞれ、第１レリーフ角度θ１及び第２レリーフ角度θ２を有する。これらレリーフ角度は鋸ブレード１０の切断方向Ａに平行な面から計測している。好ましくは、第２レリーフ角度θ２は第１レリーフ角度θ１より大きく、よって、ガレットエリア２２の大きさは、第１レリーフ面しかない場合より大きくなる。
【００１４】
図１に示された本発明の実施形態では、有効ガレット半径Ｒeffはピッチ距離Ｐの約２５％より大きく、好ましくはピッチ距離Ｐの約３０％に等しい。また、有効ガレット半径Ｒeffはガレット深さＨの約５５％より大きく、好ましくはガレット深さの約６５％から８５％の間の値であり、最も好ましくはガレット深さの約８１％に等しい。さらに、歯１２の先端１４と、すくい角面が湾曲基部面２０の半径Ｒ２に接線接触する点２８との間のすくい角面１６の長さは好ましくは、ガレット深さの２５％より小さい。このようにすくい角面の長さが比較的短いので、半径Ｒ２を最大限大きくとることができ、よって、歯の基部における応力を最小にすることができる。
【００１５】
図１に示されるように、切断工程中、鋸ブレード１０により生成される切れ端等は、隣接する歯１２同士の間のガレットエリア２２に流れ込む。切断工程が進行するのに伴い、切れ端等はガレットエリア２２から排出されなければならない。新たに生成される切れ端等がガレットエリア２２に入ることができるようにするためである。大きな有効ガレット半径Ｒeff、比較的短いすくい角面１６、第１及び第２レリーフ面２４及び２６、並びに湾曲基部面２０がガレットエリア２２を区画形成し、切れ端等がガレットエリア２２へスムースに出入りできるようになっている。
【００１６】
本発明の鋸ブレードの第２の実施形態は図２に示されており、符号１１０が付けられている。この鋸ブレード１１０は多くの点で上述した第１実施形態の鋸ブレード１０に似ている。従って、同じような部分・要素については、第１実施形態で用いた符号の前に「１」を付けた符号を用いている。鋸ブレード１１０が鋸ブレード１０と異なるのは、有効ガレット半径Ｒeffがピッチ距離Ｐの約３６％であり、ガレット深さＨの約７７％であることである。また、ガレット深さはピッチ距離Ｐの約４６％である。
【００１７】
図２に示されるように、レリーフ面１１８は、歯１１２の先端１１４から延びる第１レリーフ面１２４と、第１レリーフ面から延び、湾曲基部面１２０の半径Ｒ１０１に接線接触する第２レリーフ面１２６とを有する。第１及び第２レリーフ面１２４及び１２６はそれぞれ第１及び第２レリーフ角度θ１０１及びθ１０２より決定される。第１及び第２レリーフ角度は鋸ブレード１１０の切断方向に平行な面から計測している。好ましくは、第２レリーフ角度θ１０２は第１レリーフ角度θ１０１より大きい。図示例では、第１レリーフ角度θ１０１は約３５度であり、第２レリーフ角度θ１０２は約４５度である。
【００１８】
本発明の鋸ブレードの第３実施形態が図３に示されており、符号２１０がつけられている。この鋸ブレード２１０は多くの点で上述した第１実施形態の鋸ブレード１０に似ている。従って、同じような部分・要素については、第１実施形態で用いた符号の前に「２」を付けた符号を用いている。鋸ブレード２１０が鋸ブレード１０と異なるのは、有効ガレット半径Ｒeffがピッチ距離Ｐの約４１％であり、ガレット深さＨの約７９％であることである。また、ガレット深さはピッチ距離Ｐの約４６％である。
【００１９】
レリーフ面２１８は歯２１２の先端２１４から延びる第１レリーフ面２２４と、第１レリーフ面から延び、湾曲基部面２２０の半径Ｒ２０１に接線接触する第２レリーフ面２２６とを有する。第１及び第２レリーフ面２２４及び２２６はそれぞれ鋸ブレード２１０の切断方向に平行な面から計測された第１及び第２レリーフ角度θ２０１及びθ２０２を有する。好ましくは第２レリーフ角度θ２０２は第１レリーフ角度θ２０１より大きい。図示例では、第１レリーフ角度θ２０１は約３５度であり、第２レリーフ角度θ２０２は約５５度である。
【００２０】
本発明の鋸ブレードの第４実施形態が図４に示されており、符号３１０がつけられている。この鋸ブレード３１０は多くの点で上述した第１実施形態の鋸ブレード１０に似ている。従って、同じような部分・要素については、第１実施形態で用いた符号の前に「３」を付けた符号を用いている。鋸ブレード３１０が鋸ブレード１０と異なるのは、すくい角面３１６が正のすくい角θrakeを有していることである。このすくい角は鋸ブレード３１０の切断方向Ａにほぼ垂直な面から計測している。尚、図示例では上記すくい角θrakeは正の値を取っているが、本発明はこの点において図示例に限定されない。即ち、すくい角θrakeはゼロでもよいし、負の値でもよい。いずれの場合も本発明の範囲に包含される。
【００２１】
図４に示された実施形態は他の実施形態と以下の点でも異なる。即ち、第４実施形態では、湾曲基部面３２０が半径Ｒ３０１と半径Ｒ３０２とこれらを繋ぐ直線部分Ｌ３０１との組み合わせにより区画形成されている。また、レリーフ面３１８は、レリーフ角度θ３０１を有する第１レリーフ面３２４と、半径Ｒ３０３を有する第２レリーフ面３２６とからなる。図示例では、半径Ｒ３０３は第１レリーフ面３２４に接線接触すると共に、湾曲基部面３２０により決定される半径Ｒ３０１に接線接触する。また、半径Ｒ３０３は湾曲基部面３２０の半径Ｒ３０１に対して凸である。尚、本発明はこの点に関し図示例に限定されない。即ち、半径Ｒ３０３は凸でもよいし凹でもよい。また、半径Ｒ３０３は第１レリーフ面３２４あるいは湾曲基部面３２０に接線接触しなくてもよい。さらに、上記の説明及び図面においては湾曲基部面３２０が半径Ｒ３０１、半径Ｒ３０２及び直線部分Ｌ３０１により構成されているが、本発明はこの点に関し図示例に限定されない。即ち、湾曲基部面３２０は任意の半径（曲面）及び直線（平面）の組み合わせにより構成されてよい。そのような構成も本発明の範囲に包含される。加えて、図示例ではレリーフ面３１８が直線状の第１レリーフ面３２４と曲線状の第２レリーフ面３２６とから構成されているが、本発明はこの点において図示例に限定されない。例えば、任意の曲線及び直線状の面の組み合わせによりレリーフ面３１８を形成してよい。そのような構成も本発明の範囲に包含される。
【００２２】
図２−図４を参照すると、切断工程中、切れ端等が鋸ブレード１１０、２１０、３１０により生成され、それぞれのブレードのガレットエリアに流入する。切断工程が続くと（進行すると）、切れ端等はガレットエリアから排出されねばならない。そうしなければ、新たに生成される切れ端等がガレットエリアに流入できないからである。（従来のものより）大きな有効ガレット半径Ｒeff、比較的短いすくい角面、第２レリーフ面１２６、２２６及び３２６の大きな角度または半径、並びに、各ブレードの湾曲基部面１２０、２２０及び３２０により、公知の鋸ブレードのガレットエリアより大きなガレットエリアが形成される。ガレットエリアが大きくなると、鋸ブレードは大量の切れ端等を受け入れ且つ排出することができるようになり、よって、ブレードをより高速で駆動することができるようになる。さらに、湾曲基部面の半径が大きくなっているので、ブレードの歯の耐応力性能が向上する。なぜなら歯の基部における応力集中が減少する（最小になる）からである。このことにより、歯がブレードから欠けたり、せん断されたりする可能性を小さくすることができる。よって、ブレードの歯は材料を高速で切断することができる（通常、高速切断をすると、大きな応力が歯に作用するが）。
【００２３】
上記において本発明の好適な実施形態が図示され且つ説明されたが、種々の変形や変更等が本発明の範囲内で可能である。本発明は上記において例示的に説明・図示されたのであり、上記の説明には限定的な意図はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の鋸ブレードの拡大部分側面図である。
【図２】図２は図１の鋸ブレードの代替実施形態の拡大部分側面図である。
【図３】図３は図１の鋸ブレードの代替実施形態の拡大部分側面図である。
【図４】図４は図１の鋸ブレードの代替実施形態の拡大部分側面図である。

Claims

ブレードに沿って設けられた複数の歯により形成される切断エッジを有する鋸ブレードであって、上記各歯は、先端と、その先端に近接したすくい角面と、そのすくい角面における上記先端と反対側に配置された湾曲基部面と、上記先端における上記すくい角面と反対側に配置された少なくとも一つのレリーフ面とを有し、各歯の上記先端と隣の歯の先端によりピッチ距離が規定され、各歯の上記湾曲基部面と先端により最大ガレット深さが規定され、各歯の上記すくい角面と湾曲基部面により、上記ピッチ距離の約３０％以上であり、且つ、上記最大ガレット深さの約５５％より大きい有効ガレット半径が規定され、上記すくい角面は、その長さが上記最大ガレット深さの約１０％〜約２５％の間の値に形成されることを特徴とする鋸ブレード。
各歯の上記すくい角面が、正の値のすくい角を有する請求項１記載の鋸ブレード。
各歯の上記少なくとも一つのレリーフ面は、上記先端における上記すくい角面と反対側に配置された第１レリーフ面と、その第１レリーフ面における上記先端と反対側に配置された第２レリーフ面とを備え、上記第１レリーフ面は、連続的に配置された歯の上記先端間を延びる面に対して第１リリーフ角度で形成され、上記第２レリーフ面は、上記面に対して、上記第１リリーフ角度より大きく、且つ、約３５度〜約５５度の間の値である第２リリーフ角度で形成される請求項１記載の鋸ブレード。
上記第１レリーフ角度は約３５度である請求項３記載の鋸ブレード。
上記第２レリーフ角度は約４５度である請求項３記載の鋸ブレード。
上記湾曲基部面が半径部分（曲面）と直線部分（平面）の組み合わせにより形成される請求項１記載の鋸ブレード。
上記有効ガレット半径は上記最大ガレット深さの約６５％以上である請求項１記載の鋸ブレード。
上記最大ガレット深さは上記ピッチ距離の約４０％よりも大きい請求項１記載の鋸ブレード。
上記湾曲基部面が少なくとも一つの半径（曲面）により形成され、上記湾曲基部面の一端部は、上記半径が上記すくい角面の近接側端部と相接することにより規定され、上記すくい角面の上記近接側端部は、上記半径の接線とほぼ等しい請求項１記載の鋸ブレード。
ブレードに沿って設けられた複数の歯により形成される切断エッジを有する鋸ブレードであって、上記各歯は、先端と、その先端に近接して延出するすくい角面と、そのすくい角面における上記先端と反対側に配置された湾曲基部面と、上記先端における上記すくい角面と反対側に配置された少なくとも一つのレリーフ面とにより形成されるガレットエリアを有し、各歯及びそれと隣り合う歯により、それら歯の上記先端間を延出するピッチ距離が規定され、各歯の上記湾曲基部面と上記先端によりガレット深さが規定され、各歯の上記すくい角面と湾曲基部面により有効ガレット半径が規定され、上記各歯は更に、切断工程中に切れ端等が上記ガレットエリアから排出されることを容易にするための第１手段を備え、その第１手段は、上記有効ガレット半径を上記ピッチ距離の約３０％以上、且つ、上記最大ガレット深さの約５５％より大きくすることにより形成され、また、上記各歯は、上記歯の耐応力能力を向上させるための第２手段を備え、その第２手段は、上記最大ガレット深さの約１０％〜約２５％の長さを有する上記すくい角面により形成されることを特徴とする鋸ブレード。
上記すくい角面が正の値のすくい角を有し、そのすくい角は、連続的に配置された歯の上記先端間を延びる面に対してほぼ垂直な面から計測された角度である請求項１０記載の鋸ブレード。
上記湾曲基部面が、上記すくい角面に接線接触する第１半径（曲面）と、一端で上記第１半径に接線接触する第２半径（曲面）により形成される請求項１０記載の鋸ブレード。
上記第１手段は更に、上記先端における上記すくい角面と反対側に配置された第１レリーフ面と、その第１レリーフ面における上記先端と反対側に配置された第２レリーフ面とにより形成され、上記第１レリーフ面は、連続的に配置された歯の上記先端間を延びる面に対して第１リリーフ角度で形成され、上記第２レリーフ面は、上記面に対して、上記第１リリーフ角度より大きく、且つ、約３５度〜約５５度の間の値である第２リリーフ角度で形成される請求項１０記載の鋸ブレード。
上記第１手段は更に、上記第１リリーフ角度を約３５度以上とすることにより形成される請求項１３記載の鋸ブレード。
上記第１手段は、上記有効ガレット半径を上記最大ガレット深さの約６５％〜約８５％の間の値にすることにより形成される請求項１０記載の鋸ブレード。
上記第２手段は更に、上記湾曲基部面に近接する上記すくい角面の一端部を、上記湾曲基部面の接線とほぼ等しくすることにより形成される請求項１０記載の鋸ブレード。
上記第１手段は更に、上記先端における上記すくい角面と反対側に配置された第１レリーフ面と、その第１レリーフ面における上記先端と反対側に配置された第２レリーフ面とにより形成され、上記第１レリーフ面は、連続的に配置された歯の上記先端間を延びる面に対して第１リリーフ角度を規定し、上記第２レリーフ面は、少なくとも一つの半径（曲面）により形成される湾曲面により形成される請求項１０記載の鋸ブレード。