JP6668178B2 - セグメントチップ - Google Patents

Description

本発明は、石材、鉄筋コンクリート、アスファルトなどの切断作業に使用されるセグメント型ブレードやコアビットを構成するセグメントチップに関する。

石材、鉄筋コンクリート、アスファルトなどの切断作業に使用されるダイヤモンドセグメント型のブレードやコアビットにおいては、切断作業中のセグメントチップ先端の磨耗形状の変化は切断能率に大きく影響を与えることが知られている。

このような問題を解決するため、従来、砥粒チップ層と金属チップ層とを交互に重層した刃先部を有する「石材加工用カッター」などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−１４６７５７号公報

特許文献１記載の「石材加工用カッター」は、ダイヤモンドチップの構造が単層であるブレード比べると、切れ味が良好で、寿命も長くなるものであるが、市場においては、切れ味の更なる向上及び寿命の延長が要請されている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、長期間に亘って優れた切れ味を維持することができる、長寿命のセグメントチップを提供することにある。

本発明のセグメントチップは、３層以上の奇数層の砥材層を備えたセグメントチップであって、当該セグメントチップの厚み方向の端面から数えて偶数番目に位置する砥材層が、超砥粒を含む部分と、前記超砥粒を含まない部分と、を備え、
前記偶数番目に位置する砥材層の外周面が、前記超砥粒を含まない部分のみを備えたことを特徴とする。なお、前記超砥粒とは、ダイヤモンド砥粒、ｃＢＮ砥粒をいう。

本発明に係るセグメントチップを使用して形成したセグメント型ブレードを用いて被削材（例えば、鉄筋コンクリートなど）を切断すると、切断作業の開始後、当該セグメントチップの厚み方向の端面から数えて偶数番目に位置する砥材層が、奇数番目に位置する砥材層よりも早く摩耗することとなり、セグメントチップの刃先部において、偶数番目に位置する砥材層の外周領域に、溝が形成される。この結果、切断作業中に発生する切粉が、セグメントチップの溝の部分に集約され、切粉の排出性が向上するため、加工負荷が低減され、優れた切れ味が得られるとともに、長期間に亘って優れた切れ味を維持することができ、長寿命を実現することができる。

また、偶数番目に位置する砥材層に超砥粒を含まない部分が存在することにより、セグメントチップの靱性が高まり、衝撃に対する耐久性が向上する。

ここで、前記偶数番目に位置する砥材層において、前記超砥粒を含む部分の体積の割合が、前記超砥粒を含む部分の体積と前記超砥粒を含まない部分の体積との合計体積（当該偶数番目の砥材層全体の体積）の５％〜７０％であることが望ましい。

なお、前記超砥粒を含む部分の体積が、前記超砥粒を含まない部分の体積の５％未満であると、セグメントチップの刃先部に形成される溝が深くなって、奇数番目に位置する砥材層の欠けによる偏摩耗や寿命低下が生じ易くなり、７０％を超えると、セグメントチップの刃先部に形成される溝が浅くなって切れ味の低下が生じるので、前述した５％〜７０％の範囲（望ましくは２０％〜５０％の範囲）が好適である。

一方、前記偶数番目に位置する砥材層が、複数の貫通孔が開設された多孔板と、前記多孔板の貫通孔に充填された砥粒部と、で形成されたものであることが望ましい。

さらに、前記セグメントチップにおいては、前記偶数番目に位置する砥材層の外周面が、前記超砥粒を含まない部分のみを備えた構成としている。

本発明により、長期間に亘って優れた切れ味を維持することができる、長寿命のセグメントチップを提供することができる。

本発明に関連する参考実施形態であるセグメントチップを使用したセグメント型ブレードを示す側面図である。 図１に示すセグメント型ブレードの一部拡大図である。 図２中のＡ−Ａ線における断面図である。 図３中のＢ−Ｂ線における断面図である。 図３中のＣ−Ｃ線における断面図である。 図３に示すセグメントチップの断面形状が切断作業の開始後に変化した状態を示す断面図である。 図６中の矢線Ｄ方向から見た図である。 本発明の実施形態であるセグメントチップを使用したセグメント型ブレードの一部を示す側面図である。 図８中の矢線Ｅ方向から見た図である。 図９中のＦ−Ｆ線における断面図である。

以下、図１〜図７に基づいて、本発明に関連する参考実施形態であるセグメントチップ１０及びこれを用いて形成したセグメント型ブレード１００について説明する。図１，図２に示すように、セグメント型ブレード１００は、台金３０の外周に沿って複数のセグメントチップ１０を所定間隔ごとに固着することによって形成されている。図３に示すように、セグメントチップ１０は、その厚みＴ方向に重なり合うように形成された３つの砥材層１１，１２，１３を有している。３つの砥材層１１，１２，１３のそれぞれの厚みは互いに同じである。

セグメントチップ１０の厚みＴ方向の一方の端面１０ａから数えて１番目及び３番目に位置する砥材層１１，１３は全体的に超砥粒２０を含んでおり、ボンドはＷ，ＷＣ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｕなどで構成される組成である。また、セグメントチップ１０の端面１０ａから数えて２番目に位置する砥材層１２は、超砥粒２０を含む部分１２ａと、超砥粒２０を含まない部分１２ｂと、を備えている。砥材層１２において超砥粒２０を含む部分１２ａの組成は砥材層１１，１３の組成と同じである。

図３，図４に示すように、砥材層１２は、複数の円形の貫通孔４１が千鳥状に開設された金属板４０（例えば、パンチングメタルなどの多孔鋼板）を基材とし、それぞれの貫通孔４１に砥材層１１，１３と同じ組成の砥材を充填することによって形成されている。

本実施形態においては、金属板４０の厚みは０．５ｍｍ、貫通孔４１の内径は３．０ｍｍ、セグメントチップ１０の長さＨ方向の貫通孔４１の配置間隔は貫通孔４１の内径の１．０倍〜１２．０倍（例えば、９ｍｍ）であり、高さＸ方向の貫通孔４１の配置間隔は貫通孔４１の１．０倍〜４．０倍（例えば、５ｍｍ）であるが、これらの数値に限定するものではない。

図１に示すセグメント型ブレード１００を用いて被削材（例えば、鉄筋コンクリートなど）を切断すると、切断作業の進行に伴い、セグメント型ブレード１００の刃先部（セグメントチップ１０の外周部）が摩耗していく。セグメントチップ１０の場合、図３，図４に示すように、セグメントチップ１０の端面１０ａから数えて２番目に位置する砥材層１２は、超砥粒２０を含む部分１２ａと、超砥粒２０を含まない部分１２ｂ（貫通孔４１以外の部分）と、を備えているため、２番目に位置する砥材層１２が、１番目及び３番目に位置する砥材層１１，１３よりも早く摩耗することとなる。

このように、切断作業の進行に伴って砥材層１１，１３より砥材層１２が早く摩耗することにより、図６に示すように、セグメントチップ１０の刃先部においては、２番目に位置する砥材層１２の外周領域に、溝Ｍが形成される。この結果、切断作業中に発生する切粉がセグメントチップの溝Ｍの部分に集約され、切粉の排出性が向上するため、加工負荷が低減され、従来のセグメントチップより優れた切れ味が得られるとともに、長期間に亘って優れた切れ味を維持することができ、長寿命を実現することができる。

また、２番目に位置する砥材層１２に超砥粒２０を含まない部分１２ｂが存在することにより、セグメントチップ１０の靱性が高まり、衝撃に対する耐久性が向上する。

さらに、砥材層１２は図４に示すような構造であることにより、切断作業中の砥材層１２の外周領域には、図７に示すように、セグメントチップ１０の長さＨ方向に沿って超砥粒２０を含む部分１２ａと、超砥粒２０を含まない部分１２ｂと、が交互に現れ、この状態が長期間に亘って維持されるので、長寿命化に有効である。

次に、本発明に関連する参考実施例について説明する。比較例（１）、実施例（１）〜（５）及び従来例（１）に係るセグメントチップを使用して形成されたセグメント型ブレードを用いて、表１及び表２に示す条件にて、アスファルトの切断試験を行い、偏摩耗の有無を調査したところ、表２の最右欄に示すような結果が得られた。

表２に示す試験結果から以下のことが分かる。
（１）偶数番目の砥材層中の超砥粒を含む部分の体積割合が０％の場合は、偏摩耗が発生し使用不能となった。
（２）偶数番目の砥材層中の超砥粒を含む部分の体積割合が５％以上の場合は、偏摩耗が発生せず従来例よりも切れ味が向上した。
（３）偶数番目の砥材層中の超砥粒を含む部分の体積割合が２０％〜５０％の場合は、切れ味が良好である。
（４）偶数番目の砥材層中の超砥粒を含む部分の体積割合が７５％以上の場合は、切れ味が低下する。

なお、前述したセグメントチップ１０は、３層の砥材層１１，１２，１３を備えているが、砥材層の層数は限定されないので、３層以上の奇数層（例えば、５層あるいは７層など）の砥材層を備えたセグメントチップとすることもできる。また、図１〜図３及び表１，表２などに基づいて説明したセグメントチップ１０などは本発明に関連するセグメントチップを例示するものであり、本発明のセグメントチップは前述した参考実施形態及び参考実施例に係るセグメントチップに限定されない。

次に、図８〜図１０に基づいて、本発明の実施形態であるセグメントチップ５０及びこれを使用したセグメント型ブレード２００について説明する。なお、セグメントチップ５０を構成する部分において、前述したセグメントチップ１０を構成する部分と同じ構造、機能を有する部分については、図１〜図７中の符号と同符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、セグメント型ブレード２００は、台金３０の外周に沿って複数のセグメントチップ５０を所定間隔ごとに固着することによって形成されている。図９，図１０に示すように、セグメントチップ５０は、その厚みＴ方向に重なり合うように形成された３つの砥材層５１，５２，５３を有している。

セグメントチップ５０の厚みＴ方向の一方の端面５０ａから数えて１番目及び３番目に位置する砥材層５１，５３は全体的に超砥粒２１を含んでおり、ボンドはＷ，ＷＣ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｕなどで構成される組成である。

一方、図１０に示すように、セグメントチップ５０の端面５０ａから数えて２番目に位置する砥材層５２は、超砥粒２１を含む部分５２ａと、超砥粒２１を含まない部分５２ｂと、を備えている。砥材層５２において超砥粒２１を含む部分５２ａの組成は砥材層５１，５３の組成と同じである。また、図９に示すように、セグメントチップ５０の端面５０ａから数えて２番目に位置する砥材層５２の外周面５２ｓは、超砥粒２１を含まない部分５２ｂのみを備えている。

図１０に示すように、砥材層５２は、複数の円形の貫通孔４３が千鳥状に開設された金属板４２（例えば、パンチングメタルなどの多孔鋼板）を基材とし、それぞれの貫通孔４３に砥材層５１，５３と同じ組成の砥材を充填することによって形成されている。また、砥材層５２の外周面５２ｓは、金属板４２において貫通孔４３が存在しない部分のみが現れている。

セグメントチップ５０においては、金属板４２の厚みは０．５ｍｍ、貫通孔４３の内径は２．５ｍｍ、セグメントチップ５０の長さＨ方向の貫通孔４３の配置間隔は貫通孔４３の内径の１倍〜１５倍（例えば、６ｍｍ）であり、高さＸ方向の貫通孔４３の配置間隔は貫通孔４３の１倍〜４倍（例えば、３ｍｍ）であるが、これらの数値に限定するものではない。

図８に示すセグメント型ブレード２００を用いて被削材（例えば、鉄筋コンクリートなど）を切断すると、切断作業の進行に伴い、セグメント型ブレード２００の刃先部（セグメントチップ５０の外周部）が摩耗していく。セグメントチップ５０の場合、図９，図１０に示すように、セグメントチップ５０の端面５０ａから数えて２番目に位置する砥材層５２の外周面５２ｓは、超砥粒２１を含まない部分５２ｂのみ（金属板４２のみ）で形成されているため、切断作業開始後、比較的短時間のうちに、２番目に位置する砥材層５２は、１番目及び３番目に位置する砥材層５１，５３よりも速やかに摩耗し、砥材層５２の外周面５２ｓに、図６に示す溝Ｍと同様の溝（図示せず）が形成される。

この結果、切断作業中に発生する切粉がセグメントチップ５０の砥材層５２の外周面５２ｓの溝部分に集約され、切粉の排出性が向上するため、加工負荷が低減され、切断作業の初期段階から、従来のセグメントチップより優れた切れ味が得られる。

切断作業開始後の時間経過に伴い、砥材層５１，５２，５３の摩耗が進むと、砥材層５２の外周には、その周方向に沿って、超砥粒２１を含む部分５２ａと超砥粒２１を含まない部分５２ｂとが交互に現れ、図６及び図７に示すような状態となる。従って、切断作業中に発生する切粉がセグメントチップ５０の砥材層５２の外周の溝部分に集約され、切粉の排出性が向上するため、加工負荷が低減され、長期間に亘って優れた切れ味を維持することができ、長寿命も実現することができる。

また、セグメントチップ５０の端面５０ａから数えて２番目に位置する砥材層５２に超砥粒２１を含まない部分５２ｂが存在することにより、セグメントチップ５０の靱性が高まるので、衝撃に対する耐久性も向上する。

なお、前述したセグメントチップ５０は、３層の砥材層５１，５２，５３を備えているが、砥材層の層数は限定されないので、３層以上の奇数層（例えば、５層あるいは７層など）の砥材層を備えたセグメントチップとすることもできる。また、図８〜図１０に基づいて説明したセグメントチップ５０は本発明の一例を示すものであり、本発明のセグメントチップは前述したセグメントチップ５０に限定されない。

本発明のセグメントチップは石材、鉄筋コンクリート、アスファルトなどの切断作業に使用されるセグメント型ブレードやコアビットなどを製造する産業分野において広く利用することができる。

１０，５０ セグメントチップ
１０ａ，５０ａ 端面
１１，１２，１３，５１，５２，５３ 砥材層
１２ａ，５２ａ 超砥粒を含む部分
１２ｂ，５２ｂ 超砥粒を含まない部分
２０，２１ 超砥粒
３０ 台金
４０，４２ 金属板
４１，４３ 貫通孔
１００，２００ セグメント型ブレード
Ｈ 長さ
Ｍ 溝
Ｔ 厚み
Ｘ 高さ

Claims (3)

1. ３層以上の奇数層の砥材層を備えたセグメントチップであって、当該セグメントチップの厚み方向の端面から数えて偶数番目に位置する砥材層が、超砥粒を含む部分と、前記超砥粒を含まない部分と、を備え、
   前記偶数番目に位置する砥材層の外周面が、前記超砥粒を含まない部分のみを備えたことを特徴とするセグメントチップ。
2. 前記偶数番目に位置する砥材層において、前記超砥粒を含む部分の体積の割合が、前記超砥粒を含む部分の体積と前記超砥粒を含まない部分の体積との合計体積の５％〜７０％である請求項１記載のセグメントチップ。
3. 前記偶数番目に位置する砥材層が、複数の貫通孔が開設された多孔板と、前記多孔板の貫通孔に充填された砥粒部と、で形成された請求項１または２記載のセグメントチップ。

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