JP4386355B2

JP4386355B2 - ワイヤーソー

Info

Publication number: JP4386355B2
Application number: JP2004240271A
Authority: JP
Inventors: 敏之塚本; 稔信清水
Original assignee: ALMT Corp
Current assignee: ALMT Corp
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-08-20
Also published as: JP2006055942A

Description

本発明は、石材、コンクリートなどの切断に用いられるワイヤーソーに関する。

従来、石材やコンクリートを切断する工具の一つとして、図４に示すようなワイヤーソーがある。これは、ワイヤーロープ６を芯材として多数のビーズ２を挿通し、被覆部材５などにより固定したものである。具体的には、図４に示すように円筒状の台金４の周囲に超砥粒層３を形成したビーズ２を、ワイヤーロープ６に挿通し、間隔をおいて被覆部材５などにより固定したものであり、超砥粒層３は、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒をメタルボンドなどの結合材で結合させたものである。ワイヤーロープ６にビーズ２を固定する方法としては、台金４の一部を機械的に変形させて固定する方法やワイヤーロープ６とビーズ２の周囲に樹脂やゴムなどの被覆部材５を設けて固定する方法などがあるが、ワイヤーロープの破断防止や製造工程の簡略化などの観点から被覆部材により固定する方法が多用されている。

このワイヤーソーは、一例として、コンクリート構造物の切断に用いられるが、切断を行う場合、図６に示すように被切断物７にワイヤーソー１を巻き付け、ワイヤーソー１をエンドレスの状態に接合し、このワイヤーソー１を切断装置の駆動プーリー８に架ける。そしてこの状態で駆動プーリー８を引っ張ってワイヤーソー１に張力を与えた状態で回転させることにより、被切断物７を切断する。また、駆動プーリー８にはゴムなどが取り付けられており、このゴムとワイヤーソー１との摩擦力により駆動プーリー８の回転力がワイヤーソー１に伝達されて回転させるようになっている。

ところで、ワイヤーソーは上述のように超砥粒層を有するビーズが被覆部材によりワイヤーロープに固定されているが、被覆部材の形状によりワイヤーソーの性能が大きく変わってくる。すなわち、超砥粒層の直径と被覆部材の直径が同じで両者の面が面一になっていると、超砥粒層が被切断物に食いつかず、切れ味不良の原因となる。しかも、ワイヤーソーで切断する面は、図７に示すように曲面や角の部分もあり、これらの部分ではワイヤーソーが曲げられて被覆部材が被切断物と接触することになり、切れ味不良とともに切断抵抗が大きくなるという問題も発生する。これに対し、超砥粒層の直径に対し被覆部材の直径を小さくすると、被切断物に対して超砥粒層は食いつきやすくなり切れ味は良くなるが、超砥粒層部分での抵抗が大きくなりワイヤーソーの回転速度が低下する。この場合、超砥粒層の摩耗速度が速くなり、寿命が短くなるという問題が発生する。しかも、被覆部材の直径が小さくなればなるほど、ビーズをワイヤーロープに固定する力が弱くなり、ビーズがワイヤーロープに対して自転し始めて、その摩擦によりワイヤーロープを破断させるという問題も起こりうる。

このような問題を解決するものとして、特許文献１に記載のワイヤーソーがある。このワイヤーソーは、図５に示すように被覆部材５の中央部５ｂの径を両端部５ａの径より小さくして段差を設け、被切断物の曲面や角部においても被覆部材５が被切断物に接触しにくくすることにより、切断抵抗を低減し、切れ味を改善したものである。（例えば、特許文献１、第１図参照）
実開平２−１９４２６号公報

しかしながら、特許文献１のワイヤーソーでは、切断を継続させて超砥粒層が摩耗してくると、被覆部材の両端にある太径部すなわちビーズの前後の被覆部材と超砥粒層との段差が無くなり、切断装置の駆動プーリーの部分でスリップを起こし、ワイヤーソーを回転させることができなくなる恐れがある。特に、被切断物が鉄筋コンクリートの場合、鉄筋を切断する場合にはワイヤーソーにかかる抵抗が高くなり、非常にスリップが起こりやすくなる。また、ワイヤーソーを回転させることはできても回転速度が遅くなると、超砥粒層の摩耗速度が速くなったり被覆部材の偏摩耗が起こりやすくなり、ワイヤーソーの寿命が大幅に短くなったり駆動プーリーに取り付けられているゴムの異常摩耗が発生する。以上のようなことから、本発明のワイヤーソーは、超砥粒層の摩耗が進行しても駆動プーリーとワイヤーソーとの摩擦抵抗を確保し、スリップを防止することにより、適正な速度で回転させて、超砥粒層や被覆部材の異常摩耗を防止し、寿命を向上させるものである。

本発明のワイヤーソーの第１の特徴は、円筒状の台金の外周に超砥粒層が設けられた複数のビーズがワイヤーロープに挿通され、前記複数のビーズが被覆部材にて前記ワイヤーロープに固定されるとともに、前記ビーズ間の被覆部材の両端部に中央部の径より大きくした太径部を設けることにより前記被覆部材に段差を設けたワイヤーソーであって、
少なくとも前記ビーズの走行方向後側に隣接する太径部は、周方向において断続的に形成されたものであることである。

走行方向後側に隣接する太径部を周方向において断続的に形成することで、超砥粒層が摩耗してもその最後部のエッジが露出する部分が残り、このエッジが切断装置の駆動プーリーとの摩擦抵抗を大きくしてスリップを防止する。切断を継続させていくと、条件にもよるがビーズは砲弾型に摩耗する。そのため、超砥粒層の最後部側が最も直径が大きくなるため、超砥粒層の最後部のエッジがスリップ防止に大きく寄与する。スリップ防止の観点からは、ビーズの走行方向後側の太径部はない方が良いが、太径部がないと被覆部材によりビーズを保持する力が低下し、ワイヤーロープに対してビーズがずれやすくなる問題が発生し、しかも超砥粒層と被覆部材との段差が周方向全体にわたって大きくなるため、切断抵抗が大きくなったりワイヤーソーの振れが大きくなる問題が発生するため、太径部は必要である。

第２の特徴は、前記ビーズの走行方向前側に隣接する太径部は、周方向において断続的に形成されたものであることである。

ビーズの走行方向前側に太径部があることで、超砥粒層と被覆部材との段差が小さくなりワイヤーソーが被切断物と接触しながらスムーズに回転することで、切断抵抗が低減しワイヤーソーの触れも小さくなって安定した切断が可能になる。また、超砥粒層が摩耗して太径部との段差がなくなっても太径部を断続的な形状にしておけば超砥粒層が被切断物に対して食いつきやすくなり、切れ味不良が発生しにくくなる。

第３の特徴は、前記断続的に形成された太径部は、周方向において３〜６ヶに分割されたものであることである。

太径部を断続的に分割する数は、２ヶであると被切断物とワイヤーソーとが接触しながらスムーズに回転する効果が少なくなるため３ヶ以上とするのが好ましい。また、７ヶ以上に分割すると、分割された太径部の１ヶ１ヶが小さくなり強度が不足して、切断中に破損してしまい、太径部を設けた効果を発揮することができなくなるため、６ヶ以下とするのが好ましい。

第４の特徴は、前記台金は、前記超砥粒層に対し走行方向において前後に突出しており、突出した台金の外周に前記太径部が形成されていることである。

このような構造にすることで、太径部で台金を強固に固定できるので、被覆部材によるビーズの保持力が向上し、太径部が断続的に形成されていても保持力が不足するという問題は起こりにくい。

本発明のワイヤーソーによれば、被覆部材によるビーズの保持力を確保した状態で、切断時に超砥粒層が摩耗しても駆動プーリーとワイヤーソーとのスリップを防止することができ、円滑で安定した切断が可能になる。

本発明のワイヤーソーの例を図１および図２に示す。図１の（ａ）は本発明のワイヤーソーの正面図で、一部断面を示しており、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。また、図２は図１のワイヤーソーの斜視図である。図１を参照して、ビーズ２は円筒状の台金４の外周に超砥粒層３が設けられ、超砥粒層３の焼結により接合されている。超砥粒層３は、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒とメタルボンドの原料である金属粉末とを混合した粉末を成形し、台金４とともに焼結される。台金４は超砥粒層３より長さが長く、前後に突出した形状になっている。このビーズ２は、ワイヤーロープ６に挿通され、被覆部材５により間隔をおいて接合固定されている。

ビーズ２間に設けられた被覆部材５は、その両端部すなわちビーズ２の走行方向の前後の部分に太径部５ａが設けられ、中央部５ｂは太径部５ａより径小になっている。太径部５ａは台金４の突出した部分の外周に形成されており、少なくとも台金４の突出した部分の長さより太径部５ａの長さの方が長くなっている。そして、太径部５ａは周方向において断続的に分割された形状になっており、断続的になって切れ目になっている部分５ｃは中央部５ｂから連なる面で構成される。また太径部５ａが分割される数は、３〜６ヶになっている。分割され断続的に形成された太径部５ａの周方向の長さＷ１とその間の切れ目５ｃの周方向の長さＷ２との比率は、被覆部材の種類や超砥粒層の切れ味性能などによって適宜決められるが、周方向における太径部５ａの長さＷ１の和は周長さの２０〜８０％とすることが好ましく、より好ましくは３０〜７０％とする。

本発明のワイヤーソーの別の実施の形態を図３に示す。このワイヤーソーは、ビーズ２の走行方向の後側の太径部５ａのみが周方向において分割された形状になっており、走行方向の前側は従来のワイヤーソーと同様に周方向に連続した形状となっている。その他の部分は、図１のワイヤーソーと同様であるが、ビーズ２の保持力を向上させる点では、この形状にする方が有効である。

本発明のワイヤーソーとして、図１および図３に示すワイヤーソーを作成し、従来のワイヤーソーと比較を行った。
それぞれのワイヤーソーの共通の仕様として、超砥粒層の直径は１０．５ｍｍ、長さは６ｍｍ、ピッチは２５ｍｍ、被覆部材のうち中央部５ｂの直径は７ｍｍ、太径部５ａの直径は９．５ｍｍ、太径部の長さＬは２ｍｍである。その他の相違点のある部分については、表１に示す。

以上のワイヤーソーを小型の切断機に取り付け、鉄筋コンクリートの切断を行い、スリップの発生する状況を確認した。その結果、本発明のワイヤーソーは２つともスリップは発生せず、スムーズに回転させることができた。これに対し、比較例１のワイヤーソーは、走行方向前側の太径部がないため、超砥粒層と被覆部材との段差が大きく、被加工物に食いつきすぎて切断抵抗が大きくなってしまい、スリップが発生してワイヤーソーの回転速度が約４０％低下した。比較例２のワイヤーソーは、特に使用開始時にスリップが発生し、ワイヤーソーの回転速度が約３０％低下した。比較例３のワイヤーソーは、超砥粒層の走行方向後側で被覆部材との段差が大きく、スリップは発生しなかったものの、切断中の振れが大きくなった。また、一部のビーズは走行方向後側にずれる現象が見られ、ビーズの保持力が弱いことがわかった。

本発明のワイヤーソーの例を示す図で、（ａ）は一部断面を含む部分正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。本発明のワイヤーソーを示す斜視図。本発明のワイヤーソーの別の例を示す図で、一部断面を含む部分正面図。従来のワイヤーソーの例を示す図で、一部断面を含む部分正面図。従来のワイヤーソーの別の例を示す図で、一部断面を含む部分正面図。ワイヤーソーにより被加工物を切断する状況を示す図。ワイヤーソーにより被加工物の角部を切断する状況を示す図。

符号の説明

１ワイヤーソー
２ビーズ
３超砥粒層
４台金
５被覆部材
５ａ太径部
５ｂ中央部
５ｃ切れ目部
６ワイヤーロープ
７被加工物
８駆動プーリー
９ガイドプーリー

Claims

円筒状の台金の外周に超砥粒層が設けられた複数のビーズがワイヤーロープに挿通され、前記複数のビーズが被覆部材にて前記ワイヤーロープに固定されるとともに、前記ビーズ間の被覆部材の両端部に中央部の径より大きくした太径部を設けることにより前記被覆部材に段差を設けたワイヤーソーであって、
少なくとも前記ビーズの走行方向後側に隣接する太径部は、周方向において断続的に形成されたものであることを特徴とするワイヤーソー。
前記ビーズの走行方向前側に隣接する太径部は、周方向において断続的に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーソー。
前記断続的に形成された太径部は、周方向において３〜６ヶに分割されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤーソー。
前記台金は、前記超砥粒層に対し走行方向において前後に突出しており、突出した台金の外周に前記太径部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤーソー。