JPH11151674A

JPH11151674A - ダイヤモンド砥石

Info

Publication number: JPH11151674A
Application number: JP16414498A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Hoshino; 明文星野; Tatsu Fukuda; 達福田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイヤモンド砥石の寿命を落とさずに切断速
度を向上でき、かつ製造容易なダイヤモンド砥石を提供
する。【解決手段】ダイヤモンド砥粒(51)を結合剤(52)によ
って結合してなるダイヤモンド砥粒結合体(4) を刃部
(3) とするダイヤモンド砥石において、ダイヤモンド砥
粒結合体(4) に孔や溝等でなる切欠部(6) を有すると共
に、切欠部(6) に黒鉛(5) を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド砥石
に係り、特に鉄系部材とコンクリート等の硬質部材との
複合構造物の切断等に好適なダイヤモンド砥石に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイヤモンド砥石は、コンクリー
ト、ガラス等の高硬度な無機系部材の切断及び研削に使
用される。ところが鉄筋コンクリート等、鉄系部材と高
硬度部材との複合構造物の切断に際しても、その最高硬
度ゆえにダイヤモンド砥石が多用されている。ワイヤソ
ーを例に述べる。

【０００３】第１例は、図１５に示すように、ニッケ
ル、コバルト等の結合剤５２にダイヤモンド砥粒５１を
埋設して結合した刃部５３を金属スリーブ５４の外周に
固着し、金属スリーブ５４を所定間隔でワイヤ５５の外
周に多数挿通したワイヤソー５０である。このワイヤソ
ー５０は刃部５３とウレタンスペーサ５６との間に溝５
７を有している。

【０００４】上記ワイヤソー５０は、例えば図１６に示
すように、非切断体となる鉄筋構造物６０の外周に巻回
され、ノズル６１からの切断液で冷却されつつ、駆動装
置６２によって回転駆動され、鉄筋構造物６０を切断す
る。尚、切断時は、アンカ６３に一端を固定されたテン
ションワイヤ６４によって駆動装置６２が引っ張られ、
これによってワイヤソー５０は切断張力を得ている。

【０００５】ところが第１例では、切断時の切断抵抗と
摩擦とによって非切断体６０に接するダイヤモンド砥粒
５１が高温となり、特に発熱温度が鉄筋である鋼のＡ₁
変態点以上となると、ダイヤモンド砥粒５１の炭素が鋼
に拡散し、発熱温度の上昇に伴い拡散量が急増し硬化す
ると共に、ダイヤモンド砥粒５１の表面が黒鉛化して脆
くなる。このため、ダイヤモンド砥粒５１の消耗が大き
く、ワイヤソー５０の寿命が短くなる問題がある。発熱
温度を抑制するには切断速度を小さくすればよいが、こ
の場合、切断時間が長くなる問題がある。

【０００６】第２例は、図１７に示すように、刃部５３
と第２刃部７１とを交互に有するワイヤソー７０である
（例えば、実開平１−１１００１９号公報）。第２刃部
７１は、合成樹脂を結合剤７３としてタングステン炭化
物や窒化硼素等のセラミックス系超硬粒子７２を結合し
てある。即ち鉄筋構造物６０の切断時、刃部５３はコン
クリートの切断を担当し、一方、第２刃部７１は鉄筋の
切断を担当することがもくろまれている。

【０００７】ところが第２例では切断時に不向きな切断
も生ずる。即ち刃部５３による鉄筋切断と、第２刃部７
１によるコンクリート切断が同時に生ずる。従ってこれ
ら不向きな切断による夫々の摩耗や破損が少なくないの
で、ワイヤソー７０の寿命が不十分となっている。また
配筋率（鉄筋構造物６０中の鉄筋の比率）の違いによっ
て、ダイヤモンド砥粒５１とセラミックス系超硬粒子７
２とのそれぞれの消耗が異なるため、ワイヤソー７０の
寿命が刃部５３及び第２刃部７１の夫々の寿命の内、い
ずれか短い方に依存するという不安定要素がある。

【０００８】第３例は、図示しないが、ダイヤモンド砥
粒５１の表面に非晶質炭素層を形成したものである（例
えば特開平４−１９００１号、特開平４−６３６０６号
公報）。第３例によれば、高硬度な非晶質炭素層の厚さ
をサブミクロンから数十μｍ程度にすることによって、
鋼材切断において良好な耐摩耗性が得られるとされてい
る。

【０００９】ところが第３例では、非晶質炭素層が薄い
ときは炭素層が早期に摩滅するためにダイヤモンド砥粒
５１による鉄筋切断が主となり、寿命が不十分となる。
一方、非晶質炭素層が厚いときは、鉄筋とコンクリート
との断続切断によって硬度の小さい炭素層が剥離し、同
様に寿命が不十分となる。

【００１０】第４例は、第１〜第３例の問題を解消する
ものとして、本出願人が先に提案したものである（特願
平７−２７８２２１号公報）。これは、図１８に示すよ
うに、結合剤８５にダイヤモンド砥粒８６と黒鉛粒子８
７とを埋設して結合した刃部８４を金属スリーブ８２の
外周に固着し、金属スリーブ８２をスペーサ８３を介し
てワイヤ５５の外周に多数挿通したワイヤソー８０であ
る。尚、このワイヤソー８０は金属スリーブ８２、８２
間、即ちスペーサ８３の外周が溝８８となっている。黒
鉛粒子８７は刃部８４に対して２〜３０％の含有割合で
ある。溝８８は、切断液の供給通路となると共に、切断
粉の排出通路ともなっている。鉄筋切断時には黒鉛粒子
８７が磨耗粉となって鉄筋とダイヤモンド砥粒８６との
接触部に供給され、薄い膜を形成し化学反応を低減させ
る。従って、第１〜第３例のものよりもこのダイヤモン
ド砥粒８６の方が小さな消耗となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように第４例は、
第１〜第３例のダイヤモンド砥石よりもさらに長寿命で
あるが、黒鉛の（また非晶質炭素もその）硬度が大変低
いため、黒鉛粒子８７を分散させた分だけ、例えばダイ
ヤモンド砥粒８６の刃部８４での固着力が低下してお
り、その分、摩耗及び損傷が大きくなる。即ち第４例に
はさらに改良すべき箇所が多々有る。

【００１２】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
鉄筋構造物の切断において、ダイヤモンド砥石の寿命を
落とさずに切断速度を向上でき、かつ製造容易なダイヤ
モンド砥石を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るダイヤモンド砥石の第１発明は、ダイ
ヤモンド砥粒５１を結合剤５２によって結合してなるダ
イヤモンド砥粒結合体４を刃部３とするダイヤモンド砥
石において、ダイヤモンド砥粒結合体４に孔や溝等でな
る切欠部６を有すると共に、切欠部６に黒鉛５を有する
ことを特徴としている。

【００１４】上記第１発明によれば、高硬度のダイヤモ
ンド砥粒結合体４と硬度の低い黒鉛５とを分離させたた
め、鉄筋構造物切断時には磨耗した黒鉛５が磨耗粉とな
って鉄筋構造物と切断中のダイヤモンド砥粒結合体４と
の接触部に供給され、黒鉛５が接触部で黒鉛膜を形成
し、ダイヤモンドと鉄筋との直接接触を低減させる。こ
の黒鉛膜は鉄と化学反応を起こし難いため、鉄の硬化を
阻止し、ダイヤモンド砥石の消耗を低減させる。しかも
た黒鉛５の自己潤滑性によって切断時のダイヤモンドの
温度上昇を押さえると共にダイヤモンドの炭素の拡散速
度を低下させ、かつダイヤモンド砥粒の表面の黒鉛化を
阻止する。このためダイヤモンド砥粒５１の消耗をさら
に低減させる。従ってダイヤモンド砥石が長寿命化す
る。またダイヤモンド砥粒５１の消耗が低減するため、
ダイヤモンド砥粒結合体４のダイヤモンド砥粒の突き出
し量を維持することができ、切断能力の低下を防止でき
る。またダイヤモンド砥粒結合体４を黒鉛５に邪魔され
ることなく基体（図１の符号２参照）に溶着でき、固設
し易い。またダイヤモンド砥粒結合体４と黒鉛５とを夫
々個別に生産できるため、製造し易く、歩留りもよい。
また黒鉛５がダイヤモンド砥粒結合体４よりも早期に摩
耗しても、黒鉛５を交換すればよく、経済的である。

【００１５】第２発明は、上記第１発明のダイヤモンド
砥石において、切欠部６はダイヤモンド砥粒結合体４の
ほぼ中央部に位置することを特徴としている。

【００１６】上記第２発明によれば、刃部３の先端の両
端が高強度のダイヤモンド砥粒結合体４となるため、切
断時の刃部３の欠損を防止することができ、ダイヤモン
ド砥石の寿命が向上する。

【００１７】第３発明は、ダイヤモンド砥粒５１を結合
剤５２によって結合してなるダイヤモンド砥粒結合体４
を刃部３とするダイヤモンド砥石において、ダイヤモン
ド砥粒結合体４に孔や溝等でなる切欠部６を有すると共
に、切欠部６に滑材を有するか、切欠部６に互いに異な
る滑材の混合物を有するか、又は切欠部６に互いに異な
る滑材を並べて有することを特徴としている。

【００１８】上記第３発明によれば、次のような作用効
果を奏する。黒鉛５は鉄への炭素の拡散を抑え、かつダ
イヤモンドの黒鉛化を抑える作用の他、滑材としての作
用するものであり、滑材の一種でもある。滑材は摩擦熱
を下げ、これによりダイヤモンド砥粒の消耗を低減させ
る。そこで第３発明は、各種滑材を独立させ、異なる滑
材を混合させ、又は異なる滑材を並べて切欠部６に設け
たものである。このようにすると、滑材が切断時のダイ
ヤモンド砥粒５１の温度上昇を抑え、ダイヤモンド砥石
の消耗を低減させる。尚、滑材が黒鉛５を含むと、ダイ
ヤモンド砥粒の表面の黒鉛化を抑え、ダイヤモンド砥粒
の消耗をさらに低減させることは第１、第２発明の作用
効果で説明したとおりである。

【００１９】

【発明の実施の形態及び実施例】以下に、本発明に係る
ダイヤモンド砥石の実施例を図１〜図１４及び表１を参
照し説明する。

【００２０】図１は円盤式ダイヤモンド砥石１の正面図
である。これは、円盤状の金属製基体２の外周に多数の
刃部３を等ピッチで溶着したものである。刃部３はダイ
ヤモンド砥粒結合体４と黒鉛５とから構成される。ダイ
ヤモンド砥粒結合体４は、前記従来技術の欄で説明した
第１例のように、結合剤５２にダイヤモンド砥粒５１を
埋設して結合したものである。そしてダイヤモンド砥粒
結合体４の一部に切欠部６を設け、この切欠部６に黒鉛
５を埋設したものである。切断時は砥石１を回転させ、
刃部３の外周面を鉄筋構造物に当接させて鉄筋構造物を
切断する。以下、刃部３の各種実施例を述べる。

【００２１】図２は、第１実施例なる刃部３ａの斜視図
である。ダイヤモンド砥粒結合体４の上面中央部は所定
深さのＵ字形の切欠部６を有し、この切欠部６に黒鉛５
がエポキシ系樹脂等によって埋設され接合されている。
刃部３ａの下端辺は長さＷに渡って金属製基体２の外周
に溶着され、溶着強度が補償されている。

【００２２】鉄筋構造物を切断するときは、刃部３ａの
外周面が被切断物に当接して摺動する。このとき黒鉛５
の表面が磨耗し、磨耗粉となって鉄筋構造物とダイヤモ
ンド砥粒結合体４との接触部に供給され、黒鉛膜を形成
してダイヤモンドと鉄との間で生じる化学反応を抑制
し、ダイヤモンド砥粒５１の消耗を低減させる。同時に
黒鉛５の自己潤滑性によって切断時のダイヤモンド砥粒
５１の温度上昇を抑制し、ダイヤモンドの炭素の鉄筋へ
の拡散速度を低下させてダイヤモンド砥粒５１の消耗を
低減させ、またダイヤモンド砥粒５１の表面の黒鉛化を
阻止する。このため、刃部３ａの摩耗寿命が延長すると
共に、ダイヤモンド砥粒５１の突出量が維持され、切断
能力の低下を抑えられる。また刃部３ａの円周方向の両
端部がダイヤモンド砥粒結合体４であるため高強度であ
り、従って使用時に欠損の恐れが少ない。尚、黒鉛５は
砥石１の使われ方によって耐衝撃強度の高い材料が求め
られる。また、黒鉛５の凝着による焼きつきは黒鉛５の
急速な損耗を起こすため、適度の潤滑性を合わせ持つ必
要がある。この場合、等方性の高強度黒鉛やボロン化黒
鉛を用いるのが良い。これらは耐酸化性、耐磨耗性や潤
滑性に優れ、特に有効に作用する。

【００２３】図３は、第２実施例なる刃部３ｂの斜視図
であり、２分割したダイヤモンド砥粒結合体４ａ、４ｂ
の間の空隙６ｂに黒鉛５を埋設してある。これは切欠部
６の加工が困難な場合であり、このように、黒鉛５を金
属製基体２に直接接合することも可能である。刃部３ｂ
は、黒鉛５の高さが刃部３ｂの全高と等しいため、刃部
３ｂの全高に渡って無駄なく使用できる。

【００２４】図４は、第３実施例の刃部３ｃの斜視図で
あり、ダイヤモンド砥粒結合体４の中央部に金属製基体
２の半径方向に縦孔６ｃを設け、この縦孔６ｃに黒鉛５
を埋設してある。従って刃部３ｃの下端辺は長さＷに渡
って溶着できる。

【００２５】図５は、第４実施例の刃部３ｄの斜視図で
あり、ダイヤモンド砥粒結合体４の側面中央部に横孔６
ｄを設け、この横孔６ｄに黒鉛５を埋設してある。鉄筋
コンクリートは外側がコンクリートであるから、切断開
始時に、ダイヤモンド砥粒結合体４とコンクリートとの
接触する機会を幾らかでも多くしたもので、その分、刃
部３ｄの寿命を延長できる。

【００２６】図６は、第５実施例の刃部３ｅの斜視図で
あり、ダイヤモンド砥粒結合体４の上面の回転方向の両
端部に所定深さのＵ字形の切欠部６、６を設け、それぞ
れの切欠部６、６に黒鉛５を埋設したものである。従っ
て、切断時に充分な量の黒鉛５を供給することができ、
刃部３ｅの寿命を延長できる。

【００２７】図７は、第６実施例の刃部３ｆの斜視図で
あり、ダイヤモンド砥粒結合体４の回転方向の両側面に
所定深さの切欠部６、６を設け、それぞれの切欠部６、
６に黒鉛５を接合したものである。

【００２８】図８は、第７実施例の刃部３ｇの斜視図で
あり、ダイヤモンド砥粒結合体４の回転方向の両側面に
黒鉛５、５を全高に渡って接合したものである。

【００２９】図９は、ワイヤソー式ダイヤモンド砥石１
０の側面図である。ワイヤソー１０はダイヤモンド砥粒
結合体４を有する円筒の刃部３をワイヤ５５に順次挿通
する共に、それぞれの刃部３の間にスペーサ７を介装し
てある。刃部３は、上記実施例と同様、ダイヤモンド砥
粒結合体４と、黒鉛５とで構成し、ダイヤモンド砥粒結
合体４も、前記同様、結合剤５２にダイヤモンド砥粒５
１を埋設して結合したものである

【００３０】図１０は、第８実施例の刃部３ｈの断面図
であり、上記ワイヤソー１０の刃部３の第１実施例でも
ある。ダイヤモンド砥粒結合体４の長手方向の中央部に
は所定深さのＵ字形の環状溝６ｈが設けられ、環状溝６
ｈ内に黒鉛５が埋設され、エポキシ系樹脂等によって接
合されている。鉄筋構造物切断時には上記ブレード式ダ
イヤモンド砥石１と同様に黒鉛５の作用によってダイヤ
モンド砥粒結合体４の寿命を延長する効果を発揮する。

【００３１】図１１は、第９実施例の刃部３ｉの断面図
であり、上記ワイヤソー１０の刃部３の第２実施例でも
ある。ダイヤモンド砥粒結合体４の一端面に環状に黒鉛
５を接合したものである。

【００３２】図１２は、第１０実施例の刃部３ｊの断面
図であり、上記ワイヤソー１０の刃部３の第３実施例で
もある。ダイヤモンド砥粒結合体４の両端部に環状の黒
鉛５、５を接合したものである。

【００３３】図１３は、コアドリル式ダイヤモンド砥石
２０の斜視図である。金属製円筒基体２１の先端部には
刃部３ｋが円周上に等ピッチで溶着されており、それぞ
れの刃部３ｋはダイヤモンド砥粒結合体４と、その上面
中央部に設けられたＵ字形の切欠部６に埋設した黒鉛５
とから構成されている。鉄筋構造物に穴を穿つときに用
いられる。ダイヤモンド砥粒結合体４の寿命を延長する
作用、効果については上記実施例と同一なので説明は省
略する。

【００３４】以下、切断試験成績を説明する。試験条件
は以下の通り。（１）試験砥石：円盤式ダイヤモンド砥石である。（２）切断条件：周速は２０００m/min 、押し付け力は
３５kg、冷却水量は１０l/min 、切り込み量は１５０mm
である。（３）被切断材：鉄筋コンクリートであり、鉄筋の直径
は２５mm、ピッチは３００mmである。コンクリートの圧
縮強度は３６０kg/cm²である。（４）比較用の従来の刃部：黒鉛なしの刃部（即ち従来
の第１例の刃部）、平均粒径３μｍの黒鉛粒子８７を体
積％で６％混入した刃部（即ち従来の第４例の刃部）、
及び３０％混入させた刃部（同じく従来の第４例の刃
部）の３種である。（５）本発明に係る刃部：図１４に示すように、ダイヤ
モンド砥粒結合体４の刃部３の幅Ｌに対して中央部の
（１／３）Ｌの幅で設けられたＵ字形の切欠部６に黒鉛
５を埋設したもの。黒鉛５のダイヤモンド砥粒結合体４
に対する表面比率は１０〜４０％である。

【００３５】試験結果は、表１の切断速度、磨耗量の比
較表に示す通り、本発明に係る試験刃部３は、従来の刃
部よりも切断速度、磨耗量共に優れた結果を示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】尚、黒鉛５は上記の通り、ダイヤモンドの
黒鉛化を抑える作用の他、滑材としての作用も有する。
つまり黒鉛５は滑材の一種である。滑材は摩擦熱を下げ
る。そこで滑材を独立させ、互いに異なる滑材を混合さ
せ、又互いに異なる滑材を並べて切欠部６に設けても構
わない。このようにすると、滑材が切断時のダイヤモン
ド砥粒５１の温度上昇を抑え、ダイヤモンド砥石の消耗
を低減させる。尚、滑材が液体ならば固体滑材（黒鉛５
を含む）に含有させることになる。

【００３８】滑材が固体ならば、前記の通り、切欠部６
に滑材を独立させ、互いに異なる滑材を混合させ、又互
いに異なる滑材を並べて有することが好ましく、そして
固体滑材としては、金、銀、鉛、窒化ボロン、テルル化
モリブデン、テルル化タングステン、テルル化ニオブ、
テルル化タンタル、テルル化ジルコニウム、テルル化チ
タン、セレン化タングステン、セレン化チタン、セレン
化ジルコニウム、セレン化モリブデン、αセレン化タン
タル、βセレン化ニオブ、β硫化タンタル、二硫化ジル
コニウム、二硫化ニオブ、二硫化チタン、二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、三酸化モリブデン、三フッ
化樹脂、よう化ビスマス、よう化ニッケル、よう化カド
ミウム、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、フッ化リチウ
ム、フッ化ナトリウム、一酸化鉛、酸化コバルト、酸化
亜鉛、酸化すず、酸化カドミウム、酸化タングステン、
水酸化リチウム、臭化カドミウム、硫化すず、亜酸化
銅、窒化けい素、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
カーボネート、ポリアセタール、ポリイミド、ナイロン
6,6 、その他のほぼ総ての固体滑材を適用できる。尚、
ピロリン酸鉄、ピロリン酸亜鉛、ピロリン酸すず等の酸
化物系滑材は経年変化する等の問題を有するため、その
使用は適宜決定するのが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】円盤式ダイヤモンド砥石の正面図である。

【図２】第１実施例なる刃部の斜視図である。

【図３】第２実施例なる刃部の斜視図である。

【図４】第３実施例なる刃部の斜視図である。

【図５】第４実施例なる刃部の斜視図である。

【図６】第５実施例なる刃部の斜視図である。

【図７】第６実施例なる刃部の斜視図である。

【図８】第７実施例なる刃部の斜視図である。

【図９】ワイヤソー式ダイヤモンド砥石の側面図であ
る。

【図１０】第８実施例なる刃部の側面断面図である。

【図１１】第９実施例なる刃部の側面断面図である。

【図１２】第１０実施例なる刃部の側面断面図である。

【図１３】コアドリル式ダイヤモンド砥石の斜視図であ
る。

【図１４】本発明に係る試験用刃部の斜視図である。

【図１５】従来のワイヤソー式ダイヤモンド砥石の第１
例の側面断面図である。

【図１６】ワイヤソーを用いた切断装置の説明図であ
る。

【図１７】従来のワイヤソー式ダイヤモンド砥石の第２
例の側面断面図である。

【図１８】従来のワイヤソー式ダイヤモンド砥石の第４
例の側面断面図である。

【符号の説明】

１…円盤式ダイヤモンド砥石、２…金属製基体、３、３
ａ〜３ｋ…刃部、４…ダイヤモンド砥粒結合体、５…黒
鉛、５１…ダイヤモンド砥粒、５２…結合剤、６…切欠
部、６ｂ…空隙、６ｃ…縦孔、６ｄ…横孔、６ｈ…環状
溝、７…スペーサ、１０…ワイヤソー式ダイヤモンド砥
石、２０…コアドリル式ダイヤモンド砥石、２１…金属
製円筒基体、５５…ワイヤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２８Ｄ 1/08 Ｂ２８Ｄ 1/08 1/14 1/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤモンド砥粒(51)を結合剤(52)によ
って結合してなるダイヤモンド砥粒結合体(4) を刃部
(3) とするダイヤモンド砥石において、ダイヤモンド砥
粒結合体(4) に孔や溝等でなる切欠部(6) を有すると共
に、切欠部(6)に黒鉛(5) を有することを特徴とするダ
イヤモンド砥石。
【請求項２】切欠部(6) はダイヤモンド砥粒結合体
(4) のほぼ中央部に位置することを特徴とする請求項１
記載のダイヤモンド砥石。
【請求項３】ダイヤモンド砥粒(51)を結合剤(52)によ
って結合してなるダイヤモンド砥粒結合体(4) を刃部
(3) とするダイヤモンド砥石において、ダイヤモンド砥
粒結合体(4) に孔や溝等でなる切欠部(6) を有すると共
に、切欠部(6)に滑材を有するか、切欠部(6) に互いに
異なる滑材の混合物を有するか、又は切欠部(6) に互い
に異なる滑材を並べて有することを特徴とするダイヤモ
ンド砥石。