JP4371689B2 - 超砥粒ブレード - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルト、コンクリート、石材、レンガ、セラミックスその他硬質材料を切断するための回転円板式ブレードに関する。さらに詳しくは、金属製基板の外周部及び外周端側面に砥粒を含有してなる回転円板式ブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からコンクリートや石材などを切断するためのブレードには、硬度の高い素材、例えば、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）などの超砥粒を金属製基板台金の外周部及び／または、外周端側壁面に結合材で固着したブレードが使用されている。コンクリートや石材など大型の材料を切断するためのブレードには、切り粉の排出を容易にするため、通常、金属製基板台金の外周部に一定間隔及び幅で、基板の中心から放射状に切り込み溝を設けたセグメント式のブレードが使用され、一般にセグメントソーと呼ばれている。この方式では、各セグメントの外周に研削用砥粒を結合材で固着したチップが使用され、セグメントチップと呼ばれている。
従来のチップは、図４に示すように、砥粒をほぼ均一に埋め込んで使用しているため、外周の切断作用面の摩耗につれて外周端側面も摩耗していき、しかも、厚さ方向に対し凸型になる欠点があった。このように、側面が摩耗して行くと側面が薄くなり、基板の台金が切削対象材料と接触したり、また切削粉の排出悪化を起こすことになる。この現象はセグメント式のブレードに限らず、基板の台金の外周部に砥粒を環状に固着させたコンティニアス式ブレードでも同様に起こる。この結果、外周の切断作用面が寿命に達するより前に、クリアランス不足でブレードが使用不能となるか、切断精度悪化及び切れ味低下が起こることになる。
また、コンクリートやアスファルトの切断において、比較的切断深さが深い場合には、外径の小さいブレードから順に溝を入れ、最終的に必要な深さを得るためのブレードにより切り落としを行うが、このとき、先行ブレードの側面が摩耗したことにより刃厚が薄くなっていた場合、後続ブレードの側面摩耗を促進し、外周の切断作用面が寿命に達する前にクリアランス不足でブレードが使用不能となる。
このような欠点を補うために、両側壁面の砥粒の含有密度を増加させるか、耐摩耗性の高い結合材を使用してサンドイッチ状に積層成形する方法が取られている。例えば、セグメントチップの側面上に、内部に含有されるダイヤモンド砥粒とほぼ同径の耐摩耗性粒子を共存させ表面に分散現出させる方法が提案されている（特公平７−１２５９２号公報）。この方法の耐摩耗性粒子は切削作用がないか、または、非常に弱い材質のものを使用しているため、切れ味の低下を免れない。また、セグメントチップの切断方向に対して直角方向に積層構造にして、この積層構造の両側面層を中間層より砥粒の含有密度を高集中度にするか、または耐摩耗性結合材を使用する方法が提案されている（特開平９−２６７２６７号公報）。しかし、この方法は、積層にするためチップの製造工程が繁雑になり製造コストも上昇する。さらに、硬度の異なる少なくとも２種の砥粒層部材を使用する方法が提案されている（実公昭６０−１２６９４号公報）。この技術は、硬度の低い砥粒は摩耗が大きく、切れ味の維持をできるものではない。
これらの方法では、砥粒がランダムか、ほぼ等間隔密度で配布されていることから、切れ味の維持と厚み寸法維持とを両立して実現することは困難である。
この他、切れ味の変動を一定にするために、セグメント内の砥粒の層をブレードの円周に対して傾斜させる方法が提案されている（特開平３−１６１２７８号公報）。この技術は切れ味の変動を一定にするためには有効であるが、砥粒はランダムに等間隔密度に含有されており、ブレード外周側壁摩耗防止効果は従来品と同程度である。
【特許文献１】
特公平７−１２５９２号公報
【特許文献２】
特開平９−２６７２６７号公報
【特許文献３】
実公昭６０−１２６９４号公報
【特許文献４】
特開平３−１６１２７８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、外周の切断作用面の摩耗寿命によってブレードが使用不能となるまで、外周端側面は実質的に初期の厚さを保ち、チップ外周切断作用面への水回りを改善し、かつ、切れ味が低下しないことを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究の結果、ブレード外周端側面の砥粒層表面に特定の粒径の砥粒を特定のパターンにより配列することによって、前記課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
（１）円板状の基板の外周部にダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を分散砥粒として含有するチップを取り付けてなる超砥粒ブレードにおいて、該基板外周部のチップ側面にチップの内縁からチップの外縁方向に複数の砥粒連結列を一定間隔毎に設け、該砥粒連結列の各列に分散砥粒の１.０〜２.０倍の平均粒径のダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を固着してなることを特徴とする超砥粒ブレード、
（２）分散砥粒の１.０５〜１.５０倍の平均粒径のダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を固着する第１項記載の超砥粒ブレード、
（３）砥粒連結列がチップの内縁から外縁に向かって、放射状に直線又は曲線状態にしてチップ側面にチップの内縁から外縁まで、砥粒連結列を設けた第１項又は第２項記載の超砥粒ブレード、
（４）砥粒連結列がホイールの回転軸に対して４５度以下の傾斜角度で傾斜している第１項又は第２項記載の超砥粒ブレード、及び
（５）円板状の基板がセグメント型であることを特徴とする第１〜４項のいずれかに記載の超砥粒ブレード、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるダイヤモンド砥粒は、例えば天然、または合成ダイヤモンド又は金属被覆合成ダイヤモンドの砥粒などを使用することができる。本発明に用いるダイヤモンド砥粒の粒度及び粒度分布は、例えば、ＪＩＳ Ｂ ４１３０により分級規定されたダイヤモンド砥粒の粒度及び粒度分布のものを、本発明超砥粒ブレードの用途に応じて適宜選択して使用することができる。
本発明に用いる立方晶窒化ホウ素砥粒は、ＣＢＮと略称されるものであって、立方晶窒化ホウ素又は金属被覆立方晶窒化ホウ素を使用することができる。本発明に用いる立方晶窒化ホウ素砥粒の粒度及び粒度分布は、例えば、ＪＩＳ Ｂ ４１３０により分級規定された立方晶窒化ホウ素の粒度及び粒度分布のものを、本発明超砥粒ブレードの用途に応じて適宜選択して使用することができる。
本発明に用いる円板状の基板は、本発明の超砥粒ブレードを支えるものであって、円板状の基板の中心に取り付けられた駆動軸によって回転することができる。通常、円板状の基板の基本構成には金属製円板が使用され、台金、コアまたはベースとも呼ばれる。
【０００６】
本発明の第一態様は本発明に用いる円板状の基板の外周部外縁に砥粒を含有するチップを固着させたものである。
本発明第一態様の超砥粒ブレードは、硬度の極めて高いダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）による砥粒（超砥粒）を結合材とともに含有する砥粒層を円板状の基板の外周部外縁に固着したブレードである。
本発明第一態様の超砥粒ブレードは、円板状の基板の外周部外縁全面に、砥粒層を固着したコンティニアス型、又は、砥粒層を相互に一定の間隔をあけて分割配置したセグメント型にして、固着作製することができる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードに用いるチップは、本発明に用いる砥粒と結合材との混合物を金型、カーボン型などに入れ、圧縮成形し、この粉末の融点以下の温度で加熱加圧して結合固着した焼結体として作製することができる。また、円板状の基板の外周外縁に本発明に用いる砥粒を結合材とともに焼結固着して、又は、チップをろう付け、溶接、接着して作製することができる。
本発明第一態様に用いるチップの結合材は、チップの成形に際して本発明に用いる砥粒間を濡らし強固に形状維持し、また、円板状の基板に砥粒層を強固に固着させることができる。
本発明第一態様に用いるチップの結合材は、本発明の目的を達成できるものであれば、通常超砥粒ブレードに用いることのできるチップの結合材を特に制限することなく、本発明超砥粒ブレードの用途に応じて適宜選択して使用することができる。例えば、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンドなどを使用することができる。
【０００７】
以下に、図面によって本発明をさらに詳細に説明する。図４は、本発明超砥粒ブレードＡとの違いを示す従来品超砥粒ブレードの側面図及び刃先図である。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡは、図１（ａ）に示すようなコンティニアス型、又は図１（ｂ）に示すようなセグメント型のものを使用することができる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡに用いる円板状の基板の外周部外縁には、図２又は図３に示すようなチップ１を固着して設けることができる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡは、切断作用を行う外周部外縁のチップ刃先３と切断作用を補完し切断対象材料の切り粉の排出に寄与する外周部外縁のチップ側面２を有するチップ１を固着することができる。切り粉の排出が不十分であると、チップが発熱し、切れ味が悪化し、ブレードチップ刃先３は切断対象内部へ進行することができなくなる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡは、切り粉の排出をさらによくするために、円板状の基板であるホイール台金Ｃの外周部に一定の間隔ごとに、外周部外縁から基板の中心方向に一定の長さ及び幅の割り溝Ｂを設け、外周部をセグメント型にすることができる。
本発明第一態様に用いるチップ１は、厚さＴが本発明のホイール台金Ｃ外周縁部のホイール台金の厚さＥと同じか、これより大きいものを使用する必要がある。本発明のチップの厚さＴがホイール台金の厚さＥより薄いと、チップ側面が台金の外周縁部より外部に張り出すこと（クリアランス）ができず、切り粉の排出が悪く、かつ、対象材料の切断進行にともなってホイール台金Ｃの外縁部が対象材料と接触し切断進行が困難になる。本発明第一態様に用いるチップの厚さＴ、クリアランスの大きさは、切断対象材料に応じて適宜選択することができる。
本発明第一態様に用いるチップ１のチップ側面２は、リムと呼ばれる部分であって、切断作用を補完し切断対象材料の切り粉を排出し、前記クリアランスを常に保持する重要な機能を有する。チップ側面２の外縁は切削作用面であり、チップ側面２の内縁は基板中心方向に向ってチップ１の端縁であり、この外縁と内縁の間の長さが砥粒層の深さと呼ばれるものであって、チップの高さＸに相当するもので、切断対象材料に応じて適宜選択することができる。
本発明第一態様に用いるチップ側面２には、この機能を現出するために、本発明に用いるチップ１の内縁から外縁方向に向って、一定間隔ごとに砥粒連結列Ｆを設けることができる。該砥粒連結列Ｆの形状は本発明の目的を達成することのできるものであれば、特に制限することなく各種のパターンのものを使用することができる。例えば、図２に示すように、チップ１の内縁から外縁方向に向って放射状に直線又は曲線状態にして、チップ側面２にチップの内縁から外縁まで砥粒連結列Ｆを設けることができる。砥粒を一線状かつ放射状に近い角度に配列することにより同一砥粒数において回転方向に対する砥粒間隔が広くなる。このため、砥粒間隔に起因する切れ味の低下が起こり難くなる。
また、図３に示すように、ホイールの回転方向に対して傾斜角度θが、例えば、３０度又は４５度などで直線又は曲線状にチップ側面２にチップの内縁から外縁まで砥粒連結列Ｆを設けることができる。放射状を傾斜角度０度とした場合、この角度が大きくなるにつれ、回転方向に砥粒が連結した部分が存在することになり、切れ味への影響が懸念されるため、放射状とすることが好ましく、傾斜させた場合でも４５度までにとどめることが望ましい。
【０００８】
本発明第一態様に用いるチップ側面２の砥粒連結列Ｆの形成は、チップ側面用パンチ（圧着用具）に砥粒連結列用の砥粒を接着（仮固定）しておき、チップ両側面用パンチの中間部に、結合材（例えばメタルパウダー）中に均一に分散された砥粒含有混合物を充填し、又は砥粒含有混合物を成形しグリーンコンパクトとして充填し、焼結することによって作製することができる。
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆは、砥粒同士を隣接して列を形成することができる。この隣接砥粒連結列を放射線状とすることで、同一砥粒数において回転方向に対する砥粒間隔が最大となり、切れ味の低下が起こり難くなる。また、隣接する砥粒同士を隔離して配置することもできるが、同一砥粒数における回転方向の砥粒間隔は前記の場合と比較すると狭くなるため、隔離する距離は平均砥粒径以内にとどめることが望ましい。
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆは、ホイールの大きさ、１個のセグメントチップの長さ、及びチップの高さに応じて適宜選択された砥粒連結列の間隔ｄで配置することができる。
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆの砥粒の平均粒径は、チップ中の分散砥粒４の平均粒径の１.０〜２.０倍、好ましくは、１.０５〜１.５０倍のものを使用することができる。砥粒連結列の砥粒の平均粒径がチップ中に含有する分散砥粒の平均粒径の１.０倍未満のものは、側面に現出している分散砥粒よりも突出させることが困難であり、仮に突出させる事ができても埋め込み深さが浅いため、容易に脱落してしまう。また、２.０倍を超えるものは、大き過ぎて、チップ中に含有する分散砥粒の研削効果を引き出すことができない。
【０００９】
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆの砥粒の露出は、図２に示すように、チップ中の分散砥粒４がチップ側面２上に露出している高さと同等、若しくは、それ以上の高さで露出している必要がある。砥粒連結列の砥粒の露出している高さがチップ中に含有する砥粒の露出高さより低いとチップ外周切断作用面への水回りは改善されないため、本発明の効果を発現できない。
本発明第一態様に用いる外周部がセグメント型の超砥粒ブレードＡは、円板状の基板であるホイール台金Ｃの外周部に一定の間隔ごとに、外周部外縁から基板の中心方向に一定の長さ及び幅の割り溝Ｂを設け、外周部のチップ１を分割（セグメント）配置したものである。コンクリートや石材などを切断する場合、切り粉の排出をよくすることができる。このタイプのブレードをセグメントソーと呼んでいる。
【００１０】
【実施例】
以下に、図面による説明とともに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例及び図面によりなんら限定されるものではない。
実施例１
下記仕様のセグメントソーを使用した。
ホイールの外径Ｄが４８０ｍｍ、ホイール台金の厚さＥが２.６ｍｍであり、チップの厚さＴが３.４０ｍｍ、チップの高さＸが１２ｍｍ、チップの長さＬが４０ｍｍ、砥粒連結列の間隔ｄが８ｍｍであり、チップ内縁から外縁方向に放射状に直線状体でチップ側面に砥粒連結列Ｆが形成され、砥粒連結列の砥粒は平均粒径５００μｍ（♯３０）の合成ダイヤモンドを使用し、１砥粒連結列に使用した砥粒数は平均２４個であり、これを隣接砥粒同士が密着するようにパンチに仮固定し、焼結した。チップ中の分散砥粒は平均粒径４００μｍ（♯４０）の合成ダイヤモンドを使用し、結合材Ｃｏ系ボンドによって、砥粒の含有密度が２４０ｍｇ／ｃｍ3のチップを作製した。
切断装置は移動式エンジンカッターを使用した。主軸回転速度は１６２０／分（周速２３２６ｍ／分）とした。切断対象材料は鉄筋径１０ｍｍ、ピッチ１００ｍｍの鉄筋コンクリート舗装を使用した。切り込みは１３０ｍｍの一発切りであり、３８０ｍを連続切断した。切れ味の評価は切断可能送り速度にて比較し、寿命の評価は切断距離に対するチップ摩耗高さにて比較した。
試験結果は、対象とする比較例１のノーマルタイプの結果を１００％とするとき、切れ味は１０６％、寿命は１０５％であった。チップの高さの摩耗は７.６ｍｍ（比較例１は８.０ｍｍ）であり、残存チップの平均厚さは３.３８ｍｍ（比較例１は３.２０ｍｍ）であった。
実施例２
砥粒連結列の間隔ｄが８ｍｍであり、砥粒連結列の傾斜角度θが４５°の傾斜直線とし、１砥粒連結列に使用した砥粒数を平均３４個とした以外は、実施例１と同じ条件で行った。
試験結果は、対象比較例１のノーマルタイプの結果を１００％として、切れ味は１０２％、寿命は１１０％であった。チップの高さの摩耗は７.３ｍｍ（比較例１は８.０ｍｍ）であり、残存チップの平均厚さは３.３９ｍｍ（比較例１は３.２０ｍｍ）であった。
比較例１
砥粒連結列を設けないこと以外は、実施例１と同じ条件で行った。
試験結果は、比較のためのノーマルタイプの基準例として、切れ味は１００％、寿命は１００％とした。高さの摩耗は８.０ｍｍであり、残存厚さは３.２０ｍｍであった。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、超砥粒ブレードの切断作用面の摩耗寿命によってブレードが使用不能となるまで、外周端側面は実質的に初期の厚さを保ち、チップ外周切断作用面への水回りを改善し、かつ、切れ味が低下しない超砥粒ブレードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、コンティニアス型超砥粒ブレードの側面図及び断面図を示す。
図１（ｂ）は、セグメント型超砥粒ブレードの側面図及び断面図を示す。
【図２】図２は、放射直線状砥粒連結列チップの側面図及び刃先図を示す。
【図３】図３は、４５°傾斜直線状砥粒連結列チップの側面図及び刃先図を示す。
【図４】図４は、従来品超砥粒ブレードの側面図及び刃先図を示す。
【符号の説明】
１ チップ
２ チップ側面
３ チップ刃先
４ チップ中の分散砥粒
Ａ 超砥粒ブレード
Ｂ 割り溝
Ｃ ホイール台金
Ｄ ホイールの外径
Ｅ ホイール台金の厚さ
Ｆ 砥粒連結列
ｄ 砥粒連結列の間隔
θ 砥粒連結列の傾斜角度
Ｌ チップの長さ
Ｔ チップの厚さ
Ｘ チップの高さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルト、コンクリート、石材、レンガ、セラミックスその他硬質材料を切断するための回転円板式ブレードに関する。さらに詳しくは、金属製基板の外周部及び外周端側面に砥粒を含有してなる回転円板式ブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からコンクリートや石材などを切断するためのブレードには、硬度の高い素材、例えば、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）などの超砥粒を金属製基板台金の外周部及び／または、外周端側壁面に結合材で固着したブレードが使用されている。コンクリートや石材など大型の材料を切断するためのブレードには、切り粉の排出を容易にするため、通常、金属製基板台金の外周部に一定間隔及び幅で、基板の中心から放射状に切り込み溝を設けたセグメント式のブレードが使用され、一般にセグメントソーと呼ばれている。この方式では、各セグメントの外周に研削用砥粒を結合材で固着したチップが使用され、セグメントチップと呼ばれている。
従来のチップは、図４に示すように、砥粒をほぼ均一に埋め込んで使用しているため、外周の切断作用面の摩耗につれて外周端側面も摩耗していき、しかも、厚さ方向に対し凸型になる欠点があった。このように、側面が摩耗して行くと側面が薄くなり、基板の台金が切削対象材料と接触したり、また切削粉の排出悪化を起こすことになる。この現象はセグメント式のブレードに限らず、基板の台金の外周部に砥粒を環状に固着させたコンティニアス式ブレードでも同様に起こる。この結果、外周の切断作用面が寿命に達するより前に、クリアランス不足でブレードが使用不能となるか、切断精度悪化及び切れ味低下が起こることになる。
また、コンクリートやアスファルトの切断において、比較的切断深さが深い場合には、外径の小さいブレードから順に溝を入れ、最終的に必要な深さを得るためのブレードにより切り落としを行うが、このとき、先行ブレードの側面が摩耗したことにより刃厚が薄くなっていた場合、後続ブレードの側面摩耗を促進し、外周の切断作用面が寿命に達する前にクリアランス不足でブレードが使用不能となる。
このような欠点を補うために、両側壁面の砥粒の含有密度を増加させるか、耐摩耗性の高い結合材を使用してサンドイッチ状に積層成形する方法が取られている。例えば、セグメントチップの側面上に、内部に含有されるダイヤモンド砥粒とほぼ同径の耐摩耗性粒子を共存させ表面に分散現出させる方法が提案されている（特公平７−１２５９２号公報）。この方法の耐摩耗性粒子は切削作用がないか、または、非常に弱い材質のものを使用しているため、切れ味の低下を免れない。また、セグメントチップの切断方向に対して直角方向に積層構造にして、この積層構造の両側面層を中間層より砥粒の含有密度を高集中度にするか、または耐摩耗性結合材を使用する方法が提案されている（特開平９−２６７２６７号公報）。しかし、この方法は、積層にするためチップの製造工程が繁雑になり製造コストも上昇する。さらに、硬度の異なる少なくとも２種の砥粒層部材を使用する方法が提案されている（実公昭６０−１２６９４号公報）。この技術は、硬度の低い砥粒は摩耗が大きく、切れ味の維持をできるものではない。
これらの方法では、砥粒がランダムか、ほぼ等間隔密度で配布されていることから、切れ味の維持と厚み寸法維持とを両立して実現することは困難である。
この他、切れ味の変動を一定にするために、セグメント内の砥粒の層をブレードの円周に対して傾斜させる方法が提案されている（特開平３−１６１２７８号公報）。この技術は切れ味の変動を一定にするためには有効であるが、砥粒はランダムに等間隔密度に含有されており、ブレード外周側壁摩耗防止効果は従来品と同程度である。
【特許文献１】
特公平７−１２５９２号公報
【特許文献２】
特開平９−２６７２６７号公報
【特許文献３】
実公昭６０−１２６９４号公報
【特許文献４】
特開平３−１６１２７８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、外周の切断作用面の摩耗寿命によってブレードが使用不能となるまで、外周端側面は実質的に初期の厚さを保ち、チップ外周切断作用面への水回りを改善し、かつ、切れ味が低下しないことを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究の結果、ブレード外周端側面の砥粒層表面に特定の粒径の砥粒を特定のパターンにより配列することによって、前記課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
（１）円板状の基板の外周部にダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を分散砥粒として含有するチップを取り付けてなる超砥粒ブレードにおいて、該基板外周部のチップ側面にチップの内縁からチップの外縁方向に複数の砥粒連結列を一定間隔毎に設け、該砥粒連結列の各列に分散砥粒の１.０〜２.０倍の平均粒径のダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を固着してなることを特徴とする超砥粒ブレード、
（２）分散砥粒の１.０５〜１.５０倍の平均粒径のダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を固着する第１項記載の超砥粒ブレード、
（３）砥粒連結列がチップの内縁から外縁に向かって、放射状に直線又は曲線状態にしてチップ側面にチップの内縁から外縁まで、砥粒連結列を設けた第１項又は第２項記載の超砥粒ブレード、
（４）砥粒連結列がホイールの回転軸に対して４５度以下の傾斜角度で傾斜している第１項又は第２項記載の超砥粒ブレード、及び
（５）円板状の基板がセグメント型であることを特徴とする第１〜４項のいずれかに記載の超砥粒ブレード、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるダイヤモンド砥粒は、例えば天然、または合成ダイヤモンド又は金属被覆合成ダイヤモンドの砥粒などを使用することができる。本発明に用いるダイヤモンド砥粒の粒度及び粒度分布は、例えば、ＪＩＳ Ｂ ４１３０により分級規定されたダイヤモンド砥粒の粒度及び粒度分布のものを、本発明超砥粒ブレードの用途に応じて適宜選択して使用することができる。
本発明に用いる立方晶窒化ホウ素砥粒は、ＣＢＮと略称されるものであって、立方晶窒化ホウ素又は金属被覆立方晶窒化ホウ素を使用することができる。本発明に用いる立方晶窒化ホウ素砥粒の粒度及び粒度分布は、例えば、ＪＩＳ Ｂ ４１３０により分級規定された立方晶窒化ホウ素の粒度及び粒度分布のものを、本発明超砥粒ブレードの用途に応じて適宜選択して使用することができる。
本発明に用いる円板状の基板は、本発明の超砥粒ブレードを支えるものであって、円板状の基板の中心に取り付けられた駆動軸によって回転することができる。通常、円板状の基板の基本構成には金属製円板が使用され、台金、コアまたはベースとも呼ばれる。
【０００６】
本発明の第一態様は本発明に用いる円板状の基板の外周部外縁に砥粒を含有するチップを固着させたものである。
本発明第一態様の超砥粒ブレードは、硬度の極めて高いダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）による砥粒（超砥粒）を結合材とともに含有する砥粒層を円板状の基板の外周部外縁に固着したブレードである。
本発明第一態様の超砥粒ブレードは、円板状の基板の外周部外縁全面に、砥粒層を固着したコンティニアス型、又は、砥粒層を相互に一定の間隔をあけて分割配置したセグメント型にして、固着作製することができる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードに用いるチップは、本発明に用いる砥粒と結合材との混合物を金型、カーボン型などに入れ、圧縮成形し、この粉末の融点以下の温度で加熱加圧して結合固着した焼結体として作製することができる。また、円板状の基板の外周外縁に本発明に用いる砥粒を結合材とともに焼結固着して、又は、チップをろう付け、溶接、接着して作製することができる。
本発明第一態様に用いるチップの結合材は、チップの成形に際して本発明に用いる砥粒間を濡らし強固に形状維持し、また、円板状の基板に砥粒層を強固に固着させることができる。
本発明第一態様に用いるチップの結合材は、本発明の目的を達成できるものであれば、通常超砥粒ブレードに用いることのできるチップの結合材を特に制限することなく、本発明超砥粒ブレードの用途に応じて適宜選択して使用することができる。例えば、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンドなどを使用することができる。
【０００７】
以下に、図面によって本発明をさらに詳細に説明する。図４は、本発明超砥粒ブレードＡとの違いを示す従来品超砥粒ブレードの側面図及び刃先図である。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡは、図１（ａ）に示すようなコンティニアス型、又は図１（ｂ）に示すようなセグメント型のものを使用することができる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡに用いる円板状の基板の外周部外縁には、図２又は図３に示すようなチップ１を固着して設けることができる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡは、切断作用を行う外周部外縁のチップ刃先３と切断作用を補完し切断対象材料の切り粉の排出に寄与する外周部外縁のチップ側面２を有するチップ１を固着することができる。切り粉の排出が不十分であると、チップが発熱し、切れ味が悪化し、ブレードチップ刃先３は切断対象内部へ進行することができなくなる。
本発明第一態様の超砥粒ブレードＡは、切り粉の排出をさらによくするために、円板状の基板であるホイール台金Ｃの外周部に一定の間隔ごとに、外周部外縁から基板の中心方向に一定の長さ及び幅の割り溝Ｂを設け、外周部をセグメント型にすることができる。
本発明第一態様に用いるチップ１は、厚さＴが本発明のホイール台金Ｃ外周縁部のホイール台金の厚さＥと同じか、これより大きいものを使用する必要がある。本発明のチップの厚さＴがホイール台金の厚さＥより薄いと、チップ側面が台金の外周縁部より外部に張り出すこと（クリアランス）ができず、切り粉の排出が悪く、かつ、対象材料の切断進行にともなってホイール台金Ｃの外縁部が対象材料と接触し切断進行が困難になる。本発明第一態様に用いるチップの厚さＴ、クリアランスの大きさは、切断対象材料に応じて適宜選択することができる。
本発明第一態様に用いるチップ１のチップ側面２は、リムと呼ばれる部分であって、切断作用を補完し切断対象材料の切り粉を排出し、前記クリアランスを常に保持する重要な機能を有する。チップ側面２の外縁は切削作用面であり、チップ側面２の内縁は基板中心方向に向ってチップ１の端縁であり、この外縁と内縁の間の長さが砥粒層の深さと呼ばれるものであって、チップの高さＸに相当するもので、切断対象材料に応じて適宜選択することができる。
本発明第一態様に用いるチップ側面２には、この機能を現出するために、本発明に用いるチップ１の内縁から外縁方向に向って、一定間隔ごとに砥粒連結列Ｆを設けることができる。該砥粒連結列Ｆの形状は本発明の目的を達成することのできるものであれば、特に制限することなく各種のパターンのものを使用することができる。例えば、図２に示すように、チップ１の内縁から外縁方向に向って放射状に直線又は曲線状態にして、チップ側面２にチップの内縁から外縁まで砥粒連結列Ｆを設けることができる。砥粒を一線状かつ放射状に近い角度に配列することにより同一砥粒数において回転方向に対する砥粒間隔が広くなる。このため、砥粒間隔に起因する切れ味の低下が起こり難くなる。
また、図３に示すように、ホイールの回転方向に対して傾斜角度θが、例えば、３０度又は４５度などで直線又は曲線状にチップ側面２にチップの内縁から外縁まで砥粒連結列Ｆを設けることができる。放射状を傾斜角度０度とした場合、この角度が大きくなるにつれ、回転方向に砥粒が連結した部分が存在することになり、切れ味への影響が懸念されるため、放射状とすることが好ましく、傾斜させた場合でも４５度までにとどめることが望ましい。
【０００８】
本発明第一態様に用いるチップ側面２の砥粒連結列Ｆの形成は、チップ側面用パンチ（圧着用具）に砥粒連結列用の砥粒を接着（仮固定）しておき、チップ両側面用パンチの中間部に、結合材（例えばメタルパウダー）中に均一に分散された砥粒含有混合物を充填し、又は砥粒含有混合物を成形しグリーンコンパクトとして充填し、焼結することによって作製することができる。
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆは、砥粒同士を隣接して列を形成することができる。この隣接砥粒連結列を放射線状とすることで、同一砥粒数において回転方向に対する砥粒間隔が最大となり、切れ味の低下が起こり難くなる。また、隣接する砥粒同士を隔離して配置することもできるが、同一砥粒数における回転方向の砥粒間隔は前記の場合と比較すると狭くなるため、隔離する距離は平均砥粒径以内にとどめることが望ましい。
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆは、ホイールの大きさ、１個のセグメントチップの長さ、及びチップの高さに応じて適宜選択された砥粒連結列の間隔ｄで配置することができる。
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆの砥粒の平均粒径は、チップ中の分散砥粒４の平均粒径の１.０〜２.０倍、好ましくは、１.０５〜１.５０倍のものを使用することができる。砥粒連結列の砥粒の平均粒径がチップ中に含有する分散砥粒の平均粒径の１.０倍未満のものは、側面に現出している分散砥粒よりも突出させることが困難であり、仮に突出させる事ができても埋め込み深さが浅いため、容易に脱落してしまう。また、２.０倍を超えるものは、大き過ぎて、チップ中に含有する分散砥粒の研削効果を引き出すことができない。
【０００９】
本発明第一態様に用いる砥粒連結列Ｆの砥粒の露出は、図２に示すように、チップ中の分散砥粒４がチップ側面２上に露出している高さと同等、若しくは、それ以上の高さで露出している必要がある。砥粒連結列の砥粒の露出している高さがチップ中に含有する砥粒の露出高さより低いとチップ外周切断作用面への水回りは改善されないため、本発明の効果を発現できない。
本発明第一態様に用いる外周部がセグメント型の超砥粒ブレードＡは、円板状の基板であるホイール台金Ｃの外周部に一定の間隔ごとに、外周部外縁から基板の中心方向に一定の長さ及び幅の割り溝Ｂを設け、外周部のチップ１を分割（セグメント）配置したものである。コンクリートや石材などを切断する場合、切り粉の排出をよくすることができる。このタイプのブレードをセグメントソーと呼んでいる。
【００１０】
【実施例】
以下に、図面による説明とともに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例及び図面によりなんら限定されるものではない。
実施例１
下記仕様のセグメントソーを使用した。
ホイールの外径Ｄが４８０ｍｍ、ホイール台金の厚さＥが２.６ｍｍであり、チップの厚さＴが３.４０ｍｍ、チップの高さＸが１２ｍｍ、チップの長さＬが４０ｍｍ、砥粒連結列の間隔ｄが８ｍｍであり、チップ内縁から外縁方向に放射状に直線状体でチップ側面に砥粒連結列Ｆが形成され、砥粒連結列の砥粒は平均粒径５００μｍ（♯３０）の合成ダイヤモンドを使用し、１砥粒連結列に使用した砥粒数は平均２４個であり、これを隣接砥粒同士が密着するようにパンチに仮固定し、焼結した。チップ中の分散砥粒は平均粒径４００μｍ（♯４０）の合成ダイヤモンドを使用し、結合材Ｃｏ系ボンドによって、砥粒の含有密度が２４０ｍｇ／ｃｍ3のチップを作製した。
切断装置は移動式エンジンカッターを使用した。主軸回転速度は１６２０／分（周速２３２６ｍ／分）とした。切断対象材料は鉄筋径１０ｍｍ、ピッチ１００ｍｍの鉄筋コンクリート舗装を使用した。切り込みは１３０ｍｍの一発切りであり、３８０ｍを連続切断した。切れ味の評価は切断可能送り速度にて比較し、寿命の評価は切断距離に対するチップ摩耗高さにて比較した。
試験結果は、対象とする比較例１のノーマルタイプの結果を１００％とするとき、切れ味は１０６％、寿命は１０５％であった。チップの高さの摩耗は７.６ｍｍ（比較例１は８.０ｍｍ）であり、残存チップの平均厚さは３.３８ｍｍ（比較例１は３.２０ｍｍ）であった。
実施例２
砥粒連結列の間隔ｄが８ｍｍであり、砥粒連結列の傾斜角度θが４５°の傾斜直線とし、１砥粒連結列に使用した砥粒数を平均３４個とした以外は、実施例１と同じ条件で行った。
試験結果は、対象比較例１のノーマルタイプの結果を１００％として、切れ味は１０２％、寿命は１１０％であった。チップの高さの摩耗は７.３ｍｍ（比較例１は８.０ｍｍ）であり、残存チップの平均厚さは３.３９ｍｍ（比較例１は３.２０ｍｍ）であった。
比較例１
砥粒連結列を設けないこと以外は、実施例１と同じ条件で行った。
試験結果は、比較のためのノーマルタイプの基準例として、切れ味は１００％、寿命は１００％とした。高さの摩耗は８.０ｍｍであり、残存厚さは３.２０ｍｍであった。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、超砥粒ブレードの切断作用面の摩耗寿命によってブレードが使用不能となるまで、外周端側面は実質的に初期の厚さを保ち、チップ外周切断作用面への水回りを改善し、かつ、切れ味が低下しない超砥粒ブレードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、コンティニアス型超砥粒ブレードの側面図及び断面図を示す。
図１（ｂ）は、セグメント型超砥粒ブレードの側面図及び断面図を示す。
【図２】図２は、放射直線状砥粒連結列チップの側面図及び刃先図を示す。
【図３】図３は、４５°傾斜直線状砥粒連結列チップの側面図及び刃先図を示す。
【図４】図４は、従来品超砥粒ブレードの側面図及び刃先図を示す。
【符号の説明】
１ チップ
２ チップ側面
３ チップ刃先
４ チップ中の分散砥粒
Ａ 超砥粒ブレード
Ｂ 割り溝
Ｃ ホイール台金
Ｄ ホイールの外径
Ｅ ホイール台金の厚さ
Ｆ 砥粒連結列
ｄ 砥粒連結列の間隔
θ 砥粒連結列の傾斜角度
Ｌ チップの長さ
Ｔ チップの厚さ
Ｘ チップの高さ
Claims (5)
- 円板状の基板の外周部にダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を分散砥粒として含有するチップを取り付けてなる超砥粒ブレードにおいて、該基板外周部のチップ側面にチップの内縁からチップの外縁方向に複数の砥粒連結列を一定間隔毎に設け、該砥粒連結列の各列に分散砥粒の１.０〜２.０倍の平均粒径のダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を固着してなることを特徴とする超砥粒ブレード。
- 分散砥粒の１.０５〜１.５０倍の平均粒径のダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を固着する請求項１記載の超砥粒ブレード。
- 砥粒連結列がチップの内縁から外縁に向かって、放射状に直線又は曲線状態にしてチップ側面にチップの内縁から外縁まで、砥粒連結列を設けた請求項１又は２記載の超砥粒ブレード。
- 砥粒連結列がホイールの回転軸に対して４５度以下の傾斜角度で傾斜している請求項１又は２記載の超砥粒ブレード。
- 円板状の基板がセグメント型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超砥粒ブレード。
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