JPH1148034A

JPH1148034A - ワイヤソー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1148034A
Application number: JP22004197A
Authority: JP
Inventors: Masa Matsubara; 雅松原; Daichi Yoshida; 大地吉田
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: JP3889126B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビーズとワイヤの接合強度が大きく、軽量で屈
曲性に優れ、ワイヤの損傷と破断を効果的に防止し、石
材、コンクリート、鉄筋コンクリートなどの切断に好適
に用いることができるワイヤソー及びその製造方法を提
供する。【解決手段】超砥粒層の内周にコイルばねを接合したビ
ーズを有することを特徴とするワイヤソー、及び、超砥
粒を含む金属粉末をリング状に圧縮成形した成形体のリ
ング内周面にコイルばねを装着し、加熱焼結により超砥
粒層を形成するとともにコイルばねと超砥粒層を接合し
てビーズとしたのち、ワイヤにビーズを挿通し、固定す
ることを特徴とする該ワイヤソーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソー及びそ
の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ビー
ズとワイヤの接合強度が大きく、軽量で屈曲性に優れ、
ワイヤの損傷と破断を効果的に防止し、石材、コンクリ
ート、鉄筋コンクリートなどの切断に好適に用いること
ができるワイヤソー及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超砥粒を固着した円筒状のビーズが、ス
チールワイヤなどに数珠状に連なって多数個固定された
ワイヤソーは、ビーズソーとも呼ばれ、広く知られてい
る。このようなワイヤソーは、ワイヤの端をつないでエ
ンドレス状とし、張力を与えてプーリ駆動することによ
り、コンクリート構築物の切断や、石材の切断などに使
用される。ワイヤソーによる切断は、ソーブレードによ
る切断に比べて騒音の発生が少なく、装置が簡単であ
り、水中での切断が可能などの特長を有するため広く使
用されている。従来、ビーズとワイヤの接着は、ゴムに
よる接着又はスリーブのかしめにより行われ、さらに、
ワイヤ及びビーズ外周のスリーブの露出面が加硫ゴムに
より被覆されていた。しかし、ビーズ外周面とゴムの接
着力が弱く、使用中に接着破壊を起こして水が浸入し、
錆を発生し、ついにはワイヤの破断に至るおそれがあ
る。また、ビーズ内周面とワイヤをゴムにより接着した
場合、ワイヤソーの使用時にはビーズに大きな力がかか
るため、ビーズとワイヤの接着破壊を起こしてビーズが
回転したり、ワイヤが破断するという事故のおそれがあ
る。スリーブのかしめによりビーズをワイヤに固定した
場合は、かしめた部分に応力が集中するために、ワイヤ
ソーの使用中にワイヤがかしめ部分で破断するという事
故のおそれがある。このようなワイヤソーの損傷を防ぐ
ために、種々の検討が行われている。例えば、実開平６
−２４８２５号公報には、ビーズ台金内周部の摩耗を防
止し得るワイヤソーとして、台金の内周部に硬質クロム
メッキを施したビーズとコイルばねをワイヤに交互には
め込んだワイヤソーが提案されている。また、実開平５
−２９６２７号公報には、ワイヤとビーズの固定強度が
大きく、ワイヤの損傷を防止し得るワイヤソーとして、
ビーズ間にコイルばねを補強材として埋め込んだゴム製
のスペーサをはめ込んだワイヤソーが提案されている。
しかし、スペーサの焼付けや射出成形時にコイルばねを
埋め込む作業は煩雑で手間がかかり、経済的に有利にワ
イヤソーを製造することは困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ビーズとワ
イヤの接合強度が大きく、軽量で屈曲性に優れ、ワイヤ
の損傷と破断を効果的に防止し、石材、コンクリート、
鉄筋コンクリートなどの切断に好適に用いることができ
るワイヤソー及びその製造方法を提供することを目的と
してなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、超砥粒層の内周
にコイルばねを接合したビーズを有するワイヤソーがビ
ーズとワイヤの接合強度が大きく、さらに、超砥粒と金
属粉末からなる圧縮成形体にコイルばねを装填し、加熱
焼結することにより、形成される超砥粒層とコイルばね
が焼結の時に同時に接合され、容易にビーズが得られる
ことを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、（１）超砥粒層の内周
にコイルばねを接合したビーズを有することを特徴とす
るワイヤソー、（２）超砥粒層とコイルばねがロウ材を
介して接合されてなる第(１)項記載のワイヤソー、
（３）ワイヤが合成樹脂又はゴムによって被覆されてな
る第(１)項又は第(２)項記載のワイヤソー、（４）超砥
粒を含む金属粉末をリング状に圧縮成形した成形体のリ
ング内周面にコイルばねを装着し、加熱焼結により超砥
粒層を形成するとともにコイルばねと超砥粒層を接合し
てビーズとしたのち、ワイヤにビーズを挿通し、固定す
ることを特徴とするワイヤソーの製造方法、（５）超砥
粒層とコイルばねを加熱焼結して接合したのち、コイル
ばねと超砥粒層をロウ付けする第(４)項記載のワイヤソ
ーの製造方法、及び、（６）ワイヤにビーズを挿通した
のち、超砥粒層表面部分を除く部分を合成樹脂又はゴム
により被覆するとともにビーズを固定する第(４)項記載
のワイヤソーの製造方法、を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のワイヤソーは、超砥粒層
の内周にコイルばねを接合したビーズを有する。図１
は、本発明のワイヤソーに用いるビーズの製造方法の説
明図である。本発明においては、従来のビーズに用いら
れた円筒状スリーブの代わりにコイルばねを使用する。
図１(ａ)は、コイルばね１の側面図である。使用するコ
イルばねの内径は、ワイヤソーに使用するワイヤの外径
よりもわずかに大きいものを選択する。使用するコイル
ばねの長さには特に制限はなく、ビーズの超砥粒層の長
さとワイヤソーのビーズのピッチ間隔の間の任意の長さ
とすることができる。コイルばねの長さがビーズの超砥
粒層の長さと等しい場合、ワイヤはビーズが存在する部
分のほかはコイルばねでは覆われない。コイルばねの長
さがビーズのピッチ間隔と等しい場合、ワイヤは全面が
コイルばねにより覆われる。使用するコイルばねの形状
には特に制限はなく、例えば、圧縮コイルばね、引張コ
イルばねなどを挙げることができる。使用するコイルば
ねの材料には特に制限はなく、例えば、硬鋼線、ピアノ
線、炭素鋼オイルテンパー線、クロムバナジウム鋼オイ
ルテンパー線、シリコンクロム鋼オイルテンパー線、シ
リコンマンガン鋼オイルテンパー線、ステンレス鋼線な
どを挙げることができる。コイルばねには、超砥粒層を
ロウ付けした後にブラスメッキなどの被覆を施すことが
できる。ブラスメッキなどの被覆を施すことにより、ビ
ーズとゴムなどの被覆材との接着強度を向上することが
できる。

【０００６】図１(ｂ)は、超砥粒圧縮成形体２の平面図
及び側面図である。超砥粒圧縮成形体は、超砥粒と金属
粉末を混合し、リング状に圧縮成形することにより作製
することができる。リング状の超砥粒圧縮成形体は、加
熱焼結により収縮するので、あらかじめ収縮率を考慮し
てその外径を選定することが好ましい。超砥粒圧縮成形
体の内径は、リング内周面にコイルばねを装着できるよ
う、コイルばねの外径よりわずかに大きくすることが好
ましい。超砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥
粒を挙げることができる。金属粉末としては、例えば、
銅、銅合金、コバルト、ニッケル、コバルト−ニッケル
合金、鉄などの粉末を挙げることができる。本発明にお
いては、リング状の超砥粒圧縮成形体をコイルばねに装
着して加熱焼結する。図２は、加熱焼結の状態を示す断
面図である。図２(ａ)に示すように、リング状の超砥粒
圧縮成形体２をコイルばね１に装着して加熱焼結する
と、図２(ｂ)に示すように、リング状の超砥粒圧縮成形
体より超砥粒層３が形成されるとともに、収縮により超
砥粒層は超砥粒圧縮成形体より外径、内径ともに小さく
なり、コイルばねに焼結と同時に接合される。図１(ｃ)
は、超砥粒層がコイルばねに接合された状態を示す側面
図である。本発明において、焼結方法には特に制限はな
く、例えば、マッフル炉、誘電加熱炉、抵抗加熱炉など
を用いて焼結することができる。焼結雰囲気には特に制
限はないが、酸化防止のために、水素ガス、アンモニア
分解ガス、窒素ガス、水素−窒素混合ガス、アルゴンガ
スなどの雰囲気中の焼結、あるいは、真空焼結を行うこ
とができる。超砥粒圧縮成形体の焼結を還元雰囲気中で
行うと、超砥粒層が収縮しやすくなり、コイルばねとの
接合強度が向上するので特に好ましい。

【０００７】本発明においては、ビーズの超砥粒層とコ
イルばねが、ロウ材を介して接合されることが好まし
い。本発明に用いるロウ材には特に制限はなく、例え
ば、銀ロウ、銅ロウ、黄銅ロウ、アルミニウム合金ロ
ウ、りん銅ロウ、パラジウムロウ、金ロウ、ニッケルロ
ウなどを挙げることができる。本発明においては、リン
グ状の超砥粒圧縮成形体を加熱焼結して超砥粒層とした
のち、コイルばねに装着してロウ付けにより接合するこ
とができる。焼結により超砥粒層を作製したのちにコイ
ルばねにロウ付けすることにより、コイルばねの熱劣化
を防止することができる。本発明においては、超砥粒層
とコイルばねを接合してなるビーズをワイヤに挿通し、
ビーズを固定する。超砥粒層とコイルばねを接合してな
るビーズには、あらかじめブラスメッキなどの被覆を施
し、あるいは、接着剤を塗付することができる。ブラス
メッキなどの被覆や接着剤の塗付により、ビーズと合成
樹脂、ゴムなどの被覆材との接着強度を向上することが
できる。本発明において使用するワイヤには特に制限は
なく、例えば、ＪＩＳＧ３５３５に規定されている航
空機用ワイヤロープのような、細素線を撚り合わせた線
状体を、さらに複数本撚り合わせたワイヤを好適に使用
することができる。使用するワイヤの外径は、コイルば
ねの内径よりわずかに細いものとすることが好ましい。
本発明において、ビーズをワイヤに固定する方法には特
に制限はなく、例えば、合成樹脂又はゴムによりビーズ
をワイヤに固定することができる。合成樹脂又はゴムに
よりビーズをワイヤに固定する場合は、同時にワイヤを
合成樹脂又はゴムにより被覆することが好ましい。ワイ
ヤを合成樹脂又はゴムで被覆することにより、ワイヤの
傷と腐食を防ぎ、ワイヤソーの寿命を延ばすことができ
る。

【０００８】本発明において、合成樹脂又はゴムにより
ワイヤを被覆し、ビーズをワイヤに固定する方法には特
に制限はないが、ビーズをワイヤに挿通して金型内に設
置し、金型内に合成樹脂を射出成形し、あるいは、金型
内で生ゴムを加硫することにより、ビーズのコイルばね
とともにワイヤを合成樹脂又はゴムで被覆し、ビーズを
ワイヤに固定することが好ましい。図３は、金型の断面
図である。図３(ａ)は、金型のキャビティの構造を示
す。金型のキャビティ４は、ワイヤソーのビーズのピッ
チ間隔と同じ間隔をおいて設けられたビーズ部５と、ビ
ーズ部を連結するワイヤ部６からなる。キャビティのビ
ーズ部は、ビーズを超砥粒層部分において金型に保持
し、コイルばねの露出部に合成樹脂又はゴム被覆を施す
ための空間を有し、ワイヤ部は、ワイヤに合成樹脂又は
ゴム被覆を施すための空間を有している。ビーズのコイ
ルばねの長さがビーズのピッチ間隔と等しい場合は、金
型のキャビティはビーズ部のみからなる。図３(ｂ)は、
金型にビーズ及びワイヤを設置した状態を示す。ビーズ
７をワイヤ８に挿通し、ビーズをビーズ部に１個ずつ嵌
設し、ビーズ及びワイヤを設置して金型を閉じる。本発
明において、合成樹脂又はゴムによりワイヤを被覆し、
ビーズをワイヤに固定する方法には特に制限はなく、例
えば、上述のようにビーズ及びワイヤを金型内に設置し
たのち、合成樹脂又は生ゴムを射出してビーズ内周面と
ワイヤの間隙並びにワイヤ及びビーズのコイルばねの露
出面に充填し、金型により合成樹脂を冷却して固化し、
あるいは、金型よりの加熱によりゴムを加硫することが
できる。また、ビーズをビーズ部に嵌設する際に、ワイ
ヤ及びビーズのコイルばねの露出面に生ゴムのシートを
被せ、金型を閉じることによりビーズ内周面とワイヤの
間隙並びにワイヤ及びビーズのコイルばねの露出面に生
ゴムを充填し、金型よりの加熱によりゴムを加硫するこ
とができる。合成樹脂が固化し、あるいは、ゴムが加硫
されると、ワイヤ及びビーズのコイルばねの露出面が合
成樹脂又は加硫ゴムによって被覆されるとともに、ビー
ズは合成樹脂又は加硫ゴムの接着効果によってワイヤに
固定される。

【０００９】本発明のワイヤソーにおいては、ビーズに
コイルばねが一体化して接合されているので、ビーズと
コイルばねを交互にワイヤに挿通する必要がなく、作業
の合理化が可能となる。また、超砥粒層がコイルばねに
接合されているので、ビーズの超砥粒層部分以外は自在
に曲げることができ、ワイヤソー全体の屈曲性が向上
し、破断が少なくなる。さらに、ワイヤソー全体が軽量
化し、作業中に機械に与える負荷が低減され、高速運転
が可能となる。本発明に使用する合成樹脂には特に制限
はなく、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂などを挙げる
ことができる。本発明に使用するゴムには特に制限はな
く、例えば、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブ
タジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブ
タジエンゴム、クロロプレンゴムなどを挙げることがで
きる。生ゴムには、加硫剤及び加硫促進剤を配合し、そ
の他必要に応じて、可塑剤、粘着剤、素練促進剤、硬化
剤、発泡剤、補強剤、充填剤、老化防止剤、着色剤、難
燃剤、接着助剤などを配合することができる。

【００１０】

【実施例】以下に、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によりなんら限
定されるものではない。実施例１線径１.１mm、コイル外径７.４mmのピアノ線材（ＳＷ
Ｐ）製のコイルばねを、有効巻数７で長さが１２.５mm
になるよう切断し、図１(ａ)に示す形状のコイルばねと
した。金属粉末に粒度４０／５０の人造ダイヤモンド砥
粒を集中度５０になるよう配合して金型を用いて圧縮成
形し、図１(ｂ)に示すリング状の圧縮成形体を得た。リ
ング状の圧縮成形体にコイルばねを装着し、ダイヤモン
ド砥粒層とコイルばねを焼結の時に同時に接合し、図１
(ｃ)に示す形状のビーズを得た。ダイヤモンド砥粒層の
寸法は、長さ６.５mm、外径１０.２mmであった。このビ
ーズに銀ロウ付けを行い、ビーズを完成した。さらに同
じ操作を繰り返して、同じビーズ１,０００個を作製し
た。ＪＩＳＧ３５３５に規定する、Ａ３号、Ａ７×１
９、外径４.７６mmの炭素鋼ワイヤを長さ１０.０ｍに切
断し、図３に示す形状を有し、ピッチ２５mmで上記のビ
ーズに対応するビーズ部を設け、ワイヤ部の内径が８.
０mmである金型を用いて、ゴムによるビーズのワイヤへ
の固定と、ワイヤ及びビーズのコイルばねの被覆を行っ
た。金型を１６５℃に加熱し、ワイヤの露出面及びビー
ズのコイルばねに生ゴムのシートを巻き付け、ビーズを
金型のビーズ部に嵌設する作業を手早く繰り返して、金
型キャビティのビーズ部とワイヤ部を充たし、直ちに金
型を閉じて加圧し、７分間加硫を行った。同じ操作を繰
り返し、全周１０.０ｍのワイヤソーを完成した。同じ
ワイヤソーを、さらに２本、同様にして作製した。この
ワイヤソーの１本を用いて、鉄筋コンクリートブロック
の切断を行った。鉄筋コンクリートブロックは、１,２
００mm×９００mmの切断面に、直径１６mmの鉄筋４２本
を有し、圧縮強度が４００×１０^-1ＭPaである。使用機
械は、出力１８.５kW、プーリー径８００mm、最大張力
１５０kgf、周速０〜３０ｍ／秒のダイヤモンドワイヤ
ソー切断機であり、切断条件は、周速２０ｍ／秒、水量
７.５リットル／分、切断速度２０mm／分、張力１５０k
gfとした。１本のワイヤソーにより、上記の条件で、鉄
筋コンクリートブロックの切断を２０回行った。２０回
切断後のワイヤソーには、錆の発生やビーズ寄りはもち
ろん、被覆ゴムの接着破壊も認められなかった。ワイヤ
ソーの他の１本を用いて、疲労試験を行った。直径５０
０mmのプーリー２個にワイヤソーをかけ、張力８００k
g、ワイヤソーの速度２０ｍ／秒の条件で３０時間走行
させた。その後、ｎを１〜２０の自然数として、撚り継
ぎ箇所から１５ｎ番目と１５ｎ＋１番目の２個のビーズ
がワイヤ片に接着している試験片２０個を切り出した。
また、疲労試験を行わない残りの１本のワイヤソーから
も、同様にして試験片２０個を切り出した。万能試験機
［(株)島津製作所、ＡＧ−２０ｋＮＣ］を用い、試験片
のビーズをチャックで掴んで、引張速度１０mm／分で試
験を行い、接着破壊に至るまでの最大荷重を求めて接着
強度とした。疲労試験を行わない試験片の接着強度は、
２８２〜３００kgfであった。また、疲労試験後の試験
片の接着強度は、２７０〜２８０kgfであった。実施例２線径１.１mm、コイル外径７.４mmのばね用ステンレス鋼
線（ＳＵＳ３０４）製のコイルばねを、有効巻数１５で
長さが２５.０mmになるよう切断し、図４(ａ)に示す形
状のコイルばねとした。金属粉末に粒度４０／５０の人
造ダイヤモンド砥粒を集中度５０になるよう配合して金
型を用いて圧縮成形し、図１(ｂ)に示すリング状の圧縮
成形体を得た。リング状の圧縮成形体にコイルばねを装
着し、ダイヤモンド砥粒層とコイルばねを焼結の時に同
時に接合し、図４(ｂ)に示す形状のビーズを得た。ダイ
ヤモンド砥粒層の寸法は、長さ６.５mm、外径１０.２mm
であった。このビーズに銀ロウ付けを行い、同じビーズ
を必要数作製した。ＪＩＳＧ３５３５に規定する、Ａ
３号、Ａ７×１９、外径４.７６mmの炭素鋼ワイヤを長
さ１０.０ｍに切断し、上記のビーズを挿通した。コイ
ルばねを自然の状態にしたとき、ワイヤはすべてコイル
ばねにより覆われた状態となった。ピッチ２５mmで上記
のビーズに対応するビーズ部を設け、ワイヤ部の内径が
１０.０mmである金型を用いて、ゴムによるビーズのワ
イヤへの固定と、ビーズのコイルばねの被覆を行った。
金型を１６５℃に加熱し、ビーズのコイルばねに生ゴム
のシートを巻き付け、ビーズを金型に嵌設する作業を手
早く繰り返して、金型キャビティを充たし、直ちに金型
を閉じて加圧し、７分間加硫を行った。同じ操作を繰り
返し、全周１０ｍのワイヤソーを完成した。このワイヤ
ソーを用いて、鉄筋コンクリートブロックの切断を行っ
た。鉄筋コンクリートブロックは、１,２００mm×９０
０mmの切断面に、直径１６mmの鉄筋４２本を有し、圧縮
強度が４００×１０^-1ＭPaである。使用機械は、出力１
８.５kW、プーリー径８００mm、最大張力１５０kgf、周
速０〜３０ｍ／秒のダイヤモンドワイヤソー切断機であ
り、切断条件は、周速２０ｍ／秒、水量７.５リットル
／分、切断速度２０mm／分、張力１５０kgfとした。１
本のワイヤソーにより、上記の条件で、鉄筋コンクリー
トブロックの切断を２０回行った。２０回切断後のワイ
ヤソーには、錆の発生やビーズ寄りはもちろん、被覆ゴ
ムの接着破壊も認められなかった。

【００１１】

【発明の効果】本発明のワイヤソーは、ビーズとワイヤ
の接合強度が大きく、軽量で屈曲性に優れ、ワイヤの損
傷と破断を効果的に防止し、石材、コンクリート、鉄筋
コンクリートなどの切断に好適に用いることができる。
本発明方法によれば、このようなワイヤソーを合理化さ
れた工程により容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のワイヤソーに用いるビーズの
製造方法の説明図である。

【図２】図２は、加熱焼結の状態を示す断面図である。

【図３】図３は、金型の断面図である。

【図４】図４は、本発明のワイヤソーに用いるビーズの
説明図である。

【符号の説明】

１コイルばね２圧縮成形体３超砥粒層４キャビティ５ビーズ部６ワイヤ部７ビーズ８ワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超砥粒層の内周にコイルばねを接合したビ
ーズを有することを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】超砥粒層とコイルばねがロウ材を介して接
合されてなる請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】ワイヤが合成樹脂又はゴムによって被覆さ
れてなる請求項１又は請求項２記載のワイヤソー。
【請求項４】超砥粒を含む金属粉末をリング状に圧縮成
形した成形体のリング内周面にコイルばねを装着し、加
熱焼結により超砥粒層を形成するとともにコイルばねと
超砥粒層を接合してビーズとしたのち、ワイヤにビーズ
を挿通し、固定することを特徴とするワイヤソーの製造
方法。
【請求項５】超砥粒層とコイルばねを加熱焼結して接合
したのち、コイルばねと超砥粒層をロウ付けする請求項
４記載のワイヤソーの製造方法。
【請求項６】ワイヤにビーズを挿通したのち、超砥粒層
表面部分を除く部分を合成樹脂又はゴムにより被覆する
とともにビーズを固定する請求項４記載のワイヤソーの
製造方法。