【発明の詳細な説明】
高速切断ベルト
技術分野
本発明は概して切断装置に関し、特に高速切断ベルトと、種々の骨材または非
骨材、自然石、および鋼製または非鋼製の補強材を有する複合建築資材を切断す
るための構造とに関する。
背景技術
木を切り倒し、切断し、枝を切り落とすのに一般的にチェーンソーが用いられ
る。チェーンソーと、発動機と、木材切断用チェーンソーを構成する連結要素と
が多く開発されてきた。チェーンソーの鋼製の切断リンクは発動機の駆動軸に接
続された駆動スプロケットにより駆動される速い速度で鋼製の案内バーに沿って
摺動する。案内バーは案内レールにより側面を形成された案内スロットを備えた
長円形の案内エッジを備えた板状部材である。鋸チェーンは相互に接続される中
央リンクと側部リンクとの対から作製される。中央リンクは案内溝内で摺動する
垂下小身を有し、側部リンクは案内レール上で摺動する底縁部を有する。
側部リングの各対の側部リンクの一つとして一般的に提供される切断リンクは
前を向いた切断エッジの形に形成された上方または外方へ延びる部分を有する。
これら切断エッジは木材本体と係合し、木材のチップを切り出す。
チェーンソーを用いた木材切断工程全体は木材に係合しチップを排出する素早
く動くチェーンに反応した金属を叩く金属上での金属摺動を含む。磨耗の問題は
非常に大きく、望ましい耐磨耗性を有す
る硬質金属、望ましい耐疲労性を有する延性金属などを提供する金属処理技術に
より大部分はこれまでに解決されている。これら全てにより妥当な寿命期待値で
妥当な費用で商業的に可能な木材切断工具、すなわちチェーンソーの製造が可能
となる。
コンクリート、石および他の硬くて壊れやすい材料を切断するには木材を切断
するのに用いたものとは異なるタイプの切断エッジが必要となる。一般的に上記
材料は結合工業ダイヤモンド粒子を含浸せしめられた金属マトリックスからなる
小さな切断ブロックで切断される。上記切断ブロックは切断工具、すなわち円形
ブレードの外周または鋼性ケーブルに取り付けられる。円形ブレードが最も一般
的に用いられる。
円形鋸にはないがチェーンソーでは遭遇する幾つかの問題がある。鋸チェーン
・案内システムには互いに摺動し合う多くの部品がある。側部リンクと中央リン
クとはリベットまたはピン上で互いに枢動し、側部リンクの底縁部は案内バーの
レール上で摺動し、中央リンクの駆動小身は案内バーの溝内で摺動する。一方、
上記技術により骨材切断での場合ではない木材切断でのこの摺動関係が可能とな
る。
セメントや石を切断するときには骨材媒体から細かい粒子が発生し、塵が発生
し、鋸チェーンおよびその部品上に溜まる。この塵はバーの摺動部品とチェーン
のリンクとの間に至り、研磨剤として作用し、鋼表面の最も硬い部分を素早く磨
耗する。また硬い骨材を切断したときに発生する熱が非常に大きいため、同様の
鋼対鋼の摺動が係合部品間で”研磨剤”のタイプの磨耗を生じる。これは部品間
で生じた広範囲の熱のために生じる固有溶接作用(inherent welding action)で
ある。この溶接工程中に材料のビードが形成され、粒子として離れる。或る時間
を越えると係合面が直ぐに磨耗する。
しかしながら上記問題は二次的なものである。主な問題は寿命が十分な切断要
素を提供することである。切断要素が或る期間、鋸チェーンに保持されなければ
、動いている部品または摺動している部品が直ぐに磨耗することは明らかに重要
でない。骨材の切断に望ましい切断要素はダイヤモンド含浸金属マトリックスで
ある。この材料で切断リンク全体を作製するのは現実的ではない。またチェーン
の金属部品の大きさで切断可能な最も狭い幅が決まるのでチェーンソーの使用は
切断面の作業幅を制限する。
幾つかの従来の特許は上記問題を解決しようとしている。フィッシュ(Fish)の
米国特許第4,603,678 号は石切断装置を開示しており、この石切断装置は地中の
石内の溝を切断するための可撓性を有する連続切断ベルトを有する。この石切断
装置はメインフレームと、該メインフレームに枢動可能に取り付けられたジブと
、メインフレームおよびジブに回転可能に取り付けられた整列された滑車と、駆
動される係合滑車周りで且つその内で延びる可撓性を有する連続切断ベルトと、
少なくとも一つの滑車を回転する回転手段とを有する。可撓性を有する連続切断
ベルトは互いに離間した複数の研磨切断要素を有し、この研磨切断要素はベルト
の頂部および側部を横切るように延びる。ベルトの強度はベルトの長さ方向を通
って延びる可撓性を有するケーブルにより与えられる。
フィッシュ(Fish)の米国特許第4,679,541 号はフィッシュ(Fish)の米国特許第
4,603,678 号の一部継続出願の特許であり、ジブの頂縁部および底縁部の溝と、
該溝内で開口する出口手段とを有する実施形態について特許が請求され、溝とベ
ルトとの間で水が散乱せしめられ、ベルトが溝を通るときに潤滑し、振動を小さ
くする。作動中、結果的にジブから散乱せしめられた水は溝の外側であって石内
の切断溝内を通り、石の切断片を洗い流し、作動が改善せいめられ
る。
スコット(Scott)他の米国特許第4,920,947 号は骨材を切断するためのチェー
ンソーを開示しており、これは熱処理された鋼からなる相互に接続された中央リ
ンクと側部リンクとの対からなる鋸チェーンを有する。或る対の側部リンクがダ
イヤモンド含浸マトリックス切断ブロックを支持し、これらブロックはレーザー
ビームが焦点合わせされ連結部に沿って軌道を描いて回る工程中に側部リンクに
レーザー溶接され、支持している側部リンクの鋼材料内に応力が生じることが避
けられる。案内バーは切断工程で生じた骨材塵を洗い流すために案内バーのエッ
ジ周面上の間隔を開けた位置にある案内バーの溝に水を向けるための或るパター
ンの包囲通路を備える。
スコット(Scott)他の米国特許第4,971,022 号は上記スコット(Scott)他の米国
特許第4,920,947 号に関連しており、骨材用の切断チェーンの詳細を含む。切断
リンク構造は折り畳まれた板状部材であり、これは離間した側部プレート部分お
よびオーバーヘッド接続ウェブへと形成される。側部プレート部分は従来の鋸チ
ェーンの側部リンクと同様に機能し、案内バーのレール上に載る。
ベル(Bell)他の米国特許第5,184,598 号は骨材を切断するための関節鋸チェー
ンを開示している。鋸チェーンは側部リンク対に固定された切断ブロックと、連
続した切断ブロック間にあって側部リンク対に形成または取り付けられたガード
とを有する。このガード部分は切断ブロックと実質的に同じ高さに延び、切断ブ
ロックのエッジを物体への衝突から保護する。
スコット(Scott)他の米国特許第5,215,072 号は骨材を切断するための切断要
素・鋸チェーンを開示しており、これは鋸チェーンの移動軸に対して傾斜した支
持面上にダイヤモンドメッシュを保持した左右の支持リンクを有する鋸チェーン
を具備する。研磨粒子含浸
メッシュは切断すべき材料にその後方エッジ近傍でのみ接触する。消耗材料は含
浸メッシュと支持面との間に存在する。含浸メッシュは支持リンクの側部に沿っ
て下方へと延び、一定の切り口幅を維持する。
本発明は種々の骨材および非骨材、自然石、鋼製または非鋼製の補強部材を有
する複合建築資材を切断するための高速研磨ベルトである。手持ちおよび／また
は取付け型工具の両方としての使用に設計されるならば、それは高い割合のプラ
スチック化合物および合成物を含む。案内バーはシステムの根源的な部品である
。一体型水分配システムはベルト状のキャリアを水に浮かせるのを助け、したが
って研磨剤および摩擦に関連する磨耗と結果としての馬力損失を最小に維持しつ
つ冷却および洗浄が行われる。ベルトは金属製ケーブルを具備し、これは一つま
たはそれ以上の無限ループを形成し、ケーブルに機械的に取り付けられたダイヤ
モンド含浸セグメントを有する。駆動滑車は金属製キャストであり、加熱式に吹
き付けられる引張コーティングを許容するために機械加工される。
図１は本発明のベルト式切断システムを上から見た斜視図である。
図２は本発明の切断ベルト用の案内バーの側面図である。
図３は本発明の切断ベルト用の案内バーの頂面図である。
図４は本発明の切断ベルト用の案内バーの端面図である。
図５は本発明のベルト式切断システム用のバー先端の側面図である。
図６は切断ベルト表面の平面図である。
図７は本発明の部分的に切り取った切断ベルトの側面図である。
図８は本発明の切断ベルトの第一実施形態の断面図である。
図９は本発明の切断ベルトの第二実施形態の平面図である。
図１０は本発明の切断ベルトの第二実施形態の側面断面図である。
図１１は本発明の切断ベルトの第二実施形態の断面図である。
図１２は本発明の切断ベルトの第三実施形態の平面図である。
図１３は本発明の切断ベルトの第三実施形態の側面断面図である。
図１４は本発明の切断ベルトの第三実施形態の断面図である。
図１５は本発明の切断ベルトおよび案内バーに対する切断ベルトの関係を示し
た断面図である。
図面の図１にはベルトを基礎とした切断システム全体を参照番号１０で示した
。図１は案内バー２７を有する切断システム１０の斜視図であり、案内バー２７
、バー先端３０および駆動滑車２９上に切断ベルト２８が取り付けられる。駆動
滑車２９はＶ字形駆動部内に引張コーティング（図示せず）を有してもよく、ま
たインサート部材（図示せず）を有してもよい。本発明のベルト式切断システム
１０は消耗部品であり、最終的にはチェーンを基礎とした従来のシステムの交換
部品である。
ベルト式切断システム１０を駆動するのに用いる油圧モータとそれに関連した
油圧システムとはニューヨーク州バッファロー14240所在のポストオフィスボッ
クス681 のRGC 社が製造・販売している発動機(Power Head)の一部であり、一般
的な用語でのみ記載する。好適実施形態では修正型HYDRA CUTTER C150（図示せ
ず）を用いた。システムを作動するのに必要な油圧油は馬力16hpで流量8GPMで圧
力2500psi であり、必要な水は流量1 〜2GPMで圧力400psiである。従来の切断機
として切断システム用のダイヤモンドセグメントを備えたチェーンソーを用いた
。
部品の名称は１〜３の切断ベルト２８のセレクション、１〜３の
バー先端３０のセレクション、１〜２の案内バー２７および１の駆動滑車２９で
ある。ベルト式切断システム１０は一つの一体的な特徴のために上記発動機が作
動することを要求する。この特徴は工具の始動／停止中のベルトと工具の切断動
作とを制御する。自動緊張システム(AUTO TENSIONING SYSTEM)は操作者の入力を
検出し、比例してベルト２８を引っ張る。好適実施形態において示した同一部品
は初めに改造目的で現在のModel C150発動機上で用いられる。
ベルト式切断システム１０は同様のタイプの消耗部品からなり、これら消耗部
品は現在の発動機上のチェーン式切断システムの部品に取って代わる。
ベルト２８は特性を高めるために充填剤を伴いポリエーテルを基材としたポリ
ウレタン熱可塑性エラストマー、または特性を高めるために充填剤を伴いポリエ
ーテルを基材としたポリウレタン熱硬化エラストマーから作製される。ベルト２
８を作製するのには遠心注型プロセスまたは射出成形プロセスを用いることがで
きる。
案内バー２７はポリエーテルを基材としたマトリックス複合材料であるポリウ
レタン熱可塑性エラストマーから作製される。強度向上のためにカーボンファイ
バが中心に配置され、要求された機械特性を得るために編組される。また引抜成
形プロセスも用いられる。さらにＶ溝４８内に加熱式に吹き付けられた硬くて光
沢のあるコーティングを有する押出成形されたアルミニウム製の案内バー２７を
用いてもよい。
バー先端３０は要求された特性を高めるために充填剤を伴いポリエーテルを基
礎としたポリウレタン熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性エラストマーから作
製される。また圧力注型プロセスおよび射出成形プロセスが用いられる。
駆動滑車２９は上記引張コーティングを支持するためにアルミニ
ウム合金から作製される。ベルト２８に対する動力は多くの”確実な”係合点を
伴って上記引張コーティングまたはインサート部材との係数の大きな摩擦により
伝達されるので、チェーンの７６個の駆動リンクと１４個の歯を有する駆動スプ
ロケットとの両方でのピッチ変化に伴う問題をさらに排除できる。耐磨耗性が高
い一体部品の非回転バー先端３０は従来のシステムで現在経験する問題の主要な
部分を排除する。チェーンソーのバーのバー先端式ベアリングの内側通路とスプ
ロケットとを一つの交換可能な部品に取り替えることで最も厳しい作動条件の幾
つかの下で切断システムの他の全ての特徴が助けられる。
案内バー２７はシステム内の別の消耗部品であり、一体型水分配システムを提
供し、この一体型水分配システムは要求された水をベルト２８の下側へ運ぶため
のデュアル貯留部からなる。水分配システムは水入口３５と貯留部用の栓３５と
貯水部３２と水出口３３とを具備する。貯留部３２内に嵌まるバー先端の小身３
１が水出口３３を介して水をバー先端３０内のＶ溝５１に供給し、バー先端３０
を案内バー２７と適合した状態に保持する。
セグメントを備えたベルト２８は例えばウレタンのような耐磨耗性が高い重合
材料４３で包まれ、この重合材料４３は切断工程中に加工品に接触し、またベル
ト２８を案内バー２７のＶ溝４８に押しつけるように案内し、切断工具の動作が
非常に安定し非常に整然とし非常に滑らかとなる。案内バー２７はシステムの別
の消耗部品であり、必要な水を供給するためのデュアル貯水部３２からなる一体
型水分配システムを提供する。二つの貯留部３２は案内バー２７を他の全ての案
内バーとは異なる独特なものとし、給水ポンプと排水ポート、すなわち水出口３
３との間の圧力降下を最小とすることが可能となる。潤滑・冷却用の水４６は案
内バー２７のＶ溝４８のレ
ール表面（角度90度のＶ）内へ貯留部３２から散乱し、切断中に案内バー２７周
りでベルト２８を浮かせる。圧力下で流体を用いてベルト２８を浮かせることに
より、案内バー２７は市場の他の全ての案内バーと異なるものとなる。
水出口３３は少なくとも六つのポートへの加工圧力での水流を均衡させるよう
な大きさであり、貯留部３２からの流れの割合は流れの50〜75％がバー先端３０
へ散乱するように調節される。このため最小の馬力損失でベルトをバー先端３０
周りで自由に回転できると共にシステムを冷却し且つ洗い流し続ける。
図６〜図１４はベルト２８の詳細を示している。図６〜図８に示した第一実施
形態はベルト２８を形成するための基材として平坦で鋼製のリボン４２の引張部
材を用いる。図９〜図１１に示した第二実施形態はベルト２８を形成するための
基材としてワイヤケーブル４４の引張部材を用いる。セグメントの損失は一つの
接続点で連結される一つの引張部材を用いることで防止され、設計上の寿命期待
値が最小でも二倍となる。両端部を突合わせコネクタ内に挿入し、高強度／低温
溶融金属を用いて突合わせコネクタ内ではんだ付けし連結するか、要求された一
体性を得るために予め定められた間隔でケーブルコネクタを圧着するかのいずれ
かにより両端部が連結される。
引張部材４２または４４は成形工程前に緊張せしめられ、ベルト２８の適切な
寸法決めを確実なものとする。ベルト２８の第一特定例の引張部材４２は0.025c
m ×0.521cm(0.010inch ×0.205inch)幅のステンレス鋼製の平坦なベルトであり
、１００個のマトリックス４０のセグメントがベルト２８の頂部に等間隔で真鍮
付けされている。研磨マトリックス４０のセグメントは１００個のセグメントの
各々の間に0.521cm(0.250inch)の間隔を開けられている。ベルト２
８の第二特定例の引張部材４４は直径0.159cm(1/16inch)のワイヤロープの連続
ループであり、１００個のマトリックス４０のセグメントが固定部材４５に取り
付けられ且つ真鍮製シム素材(shim stock)で引張部材４４に真鍮付けされた。マ
トリックス４０のセグメントは例えばコバルト、鉄、ニッケル、炭化物および工
業用ダイヤモンドの組成物から形成される。
それから引張部材４２または４４の組立体は緊張せしめられた状態で成形型内
に配置される。それからウレタン４３が組立体全体を覆うように成形される。微
粒子材料を排除するために浮彫り部４１が成形され、これはセグメント間の中央
に位置する。特定例の浮彫り部４１は長さ0.318cm(0.125inch)×幅0.0521cm(0.2
05inch)×深さ0.0762cm(0.030inch)であり、ベルト２８当たり５０個の浮彫り部
４１が形成される。製造メーカーのイニシャル３８およびベルトの型表示３９が
ベルト２８の頂面に成形される。マトリックス４０のセグメントおよび引張部材
４２および４４の各々はウレタン４３で十分に包囲される。上記二つの特定例で
はマトリックス４０のセグメントの幅は0.521cm(0.205inch)であり、長さは縁か
ら縁までで1.435cm(0.565inch)であった。マトリックス４０のセグメントの幅は
0.470cm から0.521cm(0.185inch から0.250inch)までの範囲であればよい。研磨
面３７からウレタン製の”Ｖ字形”ベルト２８の底部までのマトリックス４０の
セグメントの高さは0.447cm(0.176inch)であった。引張部材４４を備えたベルト
２８の第二の例では、ベルト２８は特に固定部材４５の底部の両側に0.051cm(0.
020inch)の厚さのウレタンを有する。本願ではウレタンを用いることとポリウレ
タンを用いることとは同義である。
図１２〜図１４は第三実施形態を示しており、ここではワイヤケーブル製の引
張部材が用いられ、この引張部材は連続ループ内に包
まれているため二重覆いが形成され、固定部材４５は該固定部材４５を通って走
る並設された二つのワイヤケーブル４４を有し、ワイヤケーブル４４は固定部材
４５に圧着されている。二つのワイヤケーブル４４の端部は交差して配置され、
包み組み継ぎされる（図示せず）。好適実施形態の例のベルト２８の全高は0.63
0cm(0.248inch)であり、幅は0.521cm(0.205inch)であり、固定部材４５の長さは
0.635cm(0.250inch)であり、固定部材４５の幅は0.521cm(0.205inch)であった。
図１２〜図１４には示していないが浮彫り部４１を設けてもよい。さらに製造メ
ーカーのイニシャル３８およびベルトの型表示３９をマトリックス４０のセグメ
ント間の一つの空間に設ける。
成形ベルト２８は概して一般目的用(GP)、生コンクリート用(GC)および重鋼用
(HS)といった少なくとも三つのバージョンで製造される。ベルトの型表示３９は
ベルトの目的を表示する。本発明のベルト式切断システム１０は多目的で使用可
能な効率のよい切断工具であり、建設、改築、保守、打ち壊しおよび救助で用い
られる。このシステムは強化コンクリート（予め緊張せしめられているケーブル
、鉄筋またはワイヤ）、自然石、ビルディング用タイル、コンクリートブロック
、軽石および石複合材を切断する。このシステムは全深さ40.64cm(16inch)まで
のプランジ研削、コーナー切断（ドア、窓および空調部用の四角形コーナー切断
はドリル加工および切断し過ぎを排除する）、底部切断（軽量の携帯性および手
持ち移動性により壁の底部または基部までの奇麗な切断が可能となる）、ノッチ
切断（突合わせコーナーや角度を有するいかなる大きさのノッチをも奇麗に素早
く切断される）、およびトリム切断（最大40.64cm(16inch)までのトリム切断ま
たは伸縮継ぎ目切断は一つの工具の多目的性を向上する）に用いられる。
以下はチェーン式石スラブ用鋸の従来の装置と本発明のベルト式切断システム
１０との比較であり、これは以下を開示している。ベルト／チェーン／石スラブ用鋸
−比較
ａ．質量が小さい／慣性を小さくすることでベルト２８を従来の装置よりも40
％ほど速く走らせることが可能となる。
ｂ．遠心効果が小さい／ベルトが角度90°の”Ｖ字形”の案内レール内にある
のでベルトの暴れが最小となる。
ｃ．幅が狭い／材料の排除が少ないことは少ない馬力および少ない清掃を意味
する。
ｄ．セグメント高さが低い／幅に対するベルト高さの縦横比はベルトを安定さ
せる。
ｅ．コストが安い／システムが望ましく且つ経済的に有利である。
ｆ．縦横比が小さい／ベルトの力学的な制御を良好なものとする。
ｇ．側部隙間の早期の損失が小さい／制限手段および制御手段が提供される。
ｈ．選択肢が少ない／”間違った”ベルトを使用したときの分野問題が狭まる
。
ｉ．頻繁に緊張する必要が少ない／自動緊張システムを設計した。
ｊ．各ベルトのデザインに対する公知の寿命期待値のための設計／断面のデザ
インおよび処理されたプラスチックは広範な試験を通して公知の質を提供する。
ｋ．設計込み式色彩コード化・部品番号システム／ベルト製造メーカーは工程
の一部として部品番号等を備えつつ所望の色でベルトを成形できる。案内バー／チェーン式における案内バー／ベルト式における案内バー
ａ．重量全体が軽い／工具は軽いほど使用するには快適である。
ｂ．バー幅が狭い／これはずっと幅狭の切断部品を許容する。
ｃ．ベルト安定性が高い／バー２７の頂部および底部を角度90度の”Ｖ字形”
の溝４８の構成に変えた。
ｄ．水圧降下が小さい／全ての供給路を拡大した。
ｅ．水制御手段を導入した／バーがデュアル貯水部を有し、それを”枯らす”
ことなく従来のシステムよりも均一に水を分配する。
ｆ．一定水運搬システムを導入した／工具に連結すべきいかなる給水も可能と
なり、正確な流れおよび作業圧が運ばれる。
ｇ．バーレールの磨耗を最小に抑えた／レール上でのベルトの移動は逃げる加
圧水に対する抵抗となるため、ベルトを水上で走らせ、切断微粒子がレールやベ
ルトの領域に入らないようにする。
ｈ．先端の領域における問題を排除した／多部分からなる回転式スプロケット
先端に代わって消耗可能な非回転式バー先端３０を設計した。バー先端／先端スプロケット
ａ．スプロケット先端バー問題を排除した／ベルトを”Ｖ字形”の溝５１に押
しつけて案内するという部品の機能を低減し、バー先端３０上でのベルト２８の
磨耗に関連する摺動摩擦を小さくした。
ｂ．消耗可能な寿命期待値に対する設計／種々の処理プラスチックおよび金属
の試験により我々は公知の寿命に対して必要な特性を決定できる。
ｃ．再利用に対する設計／全てのプラスチックが環境上の理由で再利用可能で
ある。
本発明の機械的利点に加えてチェーン式切断システムに対する多
くの安全上の利点がある。
ａ．作業に特化して設計された部品は、その意図した機能を実行するために本
切断システムの各部品に比例した責任を課す。この結果、他の部品から独立して
システム内の各部品の寿命期待値を決定できるため、引張部材（平坦な鋼製のリ
ボン４２、ワイヤケーブル４４）に対する安全性の信頼性が高い設計要因を提供
する。
ｂ．部品点数を劇的に少なくしたので切断システム内に潜在的に存在する欠陥
箇所の数が少なくなる。これ、すなわち部品点数を全体的に少なくすることはベ
ルト式切断システムで議論される最も重要な安全性の局面である。
ｃ．切断部品の質量を劇的に小さくしたので最終的には疲労を大きくし且つ寿
命期待値全体を短くしてしまう引張部材上に作用する遠心力が小さくなる。
ｄ．切断部品の幅を狭めることで切断工程中の材料の排除が最小となり、結果
として操作者が常に受ける光沢のある加工表面の条件が減少する。
ｅ．耐研磨性を有する重合ベルトの障害頂面が制限されたので切断動作中にベ
ルトが”引っ掛かる”潜在的可能性が実際に排除され、結果的に切断動作が滑ら
かとなり、引張部材に対する引張が最小となる。
ｆ．自動緊張システムにより切断部品を頻繁に再緊張することが排除される。
従来の切断システムは工具の操作者により指示された間隔で緊張を手動で調節す
る手段を提供し、これは切断部品を平らでないセグメント磨耗に晒し、その結果
、規則的な再緊張が起こらなかったときに工具からチェーンが投げ出されてしま
うこととなる。
チェーン式切断システムに対するベルト式切断システムの安全上
の利点に加えて多くの機械的利点がある。
ａ．最も消耗する部品はベルト２８とバー先端３０である。選択肢が限られた
ベルト２８で多種類の骨材を切断するのに”一般目的用”のセグメント接着／マ
トリックス４０が用いられ、工具で可能な切断応用例の20〜80％を満たす。
ｂ．生および研磨骨材コンクリート、ブリック、ブロック、プレキャスト中空
コア床および天井パネル等のような人工のビルディング製品を切断するのに第二
の”研磨”タイプのセグメント接着／マトリックスが用いられ、上記応用例の10
〜30％を満たす。
ｃ．鋼内容物と共に又はなしで硬い骨材を切断するのに第三の”硬い骨材・鋼
”タイプのセグメント接着／マトリックスが用いられ、上記応用例の10〜50％の
バランスを満たす。
ｄ．（2.54cm(1inch)までの直径を有する）鉄筋を積んだコンクリート製品お
よび予め緊張された高強度鋼ケーブルを内部に有する製品を切断する。
ｅ．ずっと広い範囲の材料を切断するための三つの”ベルト”の狭い選択幅。
（10〜20％の応用重複が設計に組み込まれる。）
ｆ．本発明のベルト式切断システムは各消耗可能な部品間の直接磨耗関係を提
供するために開発された。
ｇ．冷却・洗浄用の水４６を入力することでベルト２８が案内バー２７周りで
のその偏倚運動全体にわたり水上に浮かべられ、作動中に流体力学的にベルト２
８を浮かべている。
ｈ．ベルト２８に対する動力が確実な多くの係合点がなく高摩擦係数の滑車２
９により伝達されるため、さらにチェーンと駆動スプロケット歯との両方の上の
ピッチ変化に伴う問題が排除される。
ｉ．セグメントを備えたベルト２８は切断工程中に加工品に接触する高耐磨耗
性重合体材料で全体的に覆われ、またベルトを案内バ
ー２７の”Ｖ字形”溝４８に押しつけて案内し、その結果、非常に安定した非常
に整然とした非常に滑らかな切断工具動作となる。
ｊ．高耐磨耗性を有する一部品からなる非回転バー先端３０は従来のシステム
で現在経験する主な問題を排除する。チェーンソーのバー先端ベアリング、内側
通路およびスプロケットを一つの交換可能な部品と交換することで切断システム
１０の他の全ての局面が助けられる。
ｋ．案内バー２７はシステムの他の消耗部品であり、必要な水を供給するため
のデュアル貯留部３２からなる一体型の水分配システムを提供する。これら二つ
の貯留部３２は案内バー２７を他の全ての案内バーとは明らかに異なるものとし
、給水口と排水ポートの水出口３３との間の圧力降下を最小とできる。
ｌ．水４６は貯留部３２の領域から案内バー２７の溝４８の面に分配され、切
断中に案内バー２７周りでベルト２８を浮かせる。案内バー２７およびバー先端
３０上での或る圧力下でのベルト２８の流体力学的な浮遊により本システムが市
場における従来の案内バー全てに対して明らかに独特なものとなる。さらにバー
先端３０からベルト２８が離れるように”持ち上げる”という流体原理を用いる
ことで回転先端ホイールの必要性が排除される。
ｍ．少なくとも六つの出口３３に対する作業圧力での水量を比例し、流れの50
〜70％がバー先端３０に散乱されるように貯留部からの流れの割合が調節される
ような”大きさ”に排水ポートの水出口３３がされる。このためベルト２８は最
小の馬力損失でバー先端３０周りで自由に回転でき、システムを冷却し洗浄し続
ける。
ｎ．全成形部品を色でコード化することにより似た部品の誤認に関する問題が
排除される。
ｏ．全消耗部品は在庫制御を目的とするこれらのそれぞれの部品
番号で明確に認識される。
ｐ．全消耗部品はその中に成形されたそれぞれの再利用シンボルを有し、それ
は新しい交換部品を購入する際の”代用クレジット(token credit)”として製造
メーカーに戻される。
本発明のベルト式切断システム１０の性能上の利点は、
ａ．切断エッジでの馬力要求は20％ほど小さくなり、20％の幅縮小に比例する
。
ｂ．切断部品の幅を0.635 から0.508(0.250inch から0.200inch)まで狭くした
ことで20％ほど切断率が増し、0.445cm(0.175inch)でも可能である。
ｃ．1251smpm(表面メートル毎分)(4100sfpm（表面フィート毎分)に対して1525
smpm(5000sfpm)でベルト２８を走らせることにより18％ほど切断速度が増す。
ｄ．結果的な性能が見積もり38％ほど増す。これは直接的に生産性および製品
価値の増大に等しい。
ｅ．操作者圧力検出ベルト緊張システムにより切断部品ベルト２８が安定する
。切断中に操作者が努力するほどベルトがきつくされ、停止する。この停止は操
作者が工具を”戻し”て、工具を働かせることの表示である。
ｆ．駆動滑車２９、案内バー２７、バー先端３０およびベルト２８の部品間の
公知の磨耗関係により”最終使用者”は確実に切断作業を見積もることができ、
同時に正確な見積もりから利益を得ることができる。
ｇ．摩擦駆動システムの静かな動作は従来のチェーン式切断システムで分かっ
ているノイズ減少問題をさらに高める。
ｈ．ベルト２８に関節継ぎ目がないのでマトリックス４０のセグメントがさら
に安定する。このためセグメントが加工品と接触して
潜在的な切断ダイヤモンドを損失して早期に磨耗したときにセグメントが上方に
”傾斜”すると、これら継ぎ目から生じる過剰な磨耗パターンが最小にせしめら
れる。
ｉ．マトリックス４０のセグメントの全長は、その新しい切断幅に比例され、
ダイヤモンド切断部品を安定させる一助となり、それはさらにセグメント頂部の
早期の磨耗を減少する。
ｊ．マトリックス４０のセグメントの外形は両端部で弧を描き、このセグメン
トが切断材料上で”引っ掛からない”ようにする。
本発明はその好適実施形態に関連して設計されるが、本発明の多くの変形およ
び変更が本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく当業者には可能であ
る。例えば各サブ組立体にポリウレタンの代わりに他のタイプの材料を用いても
よい。したがって添付の請求の範囲は本発明の真の精神および範囲内にある上記
変形および変更全てをカバーすることを意図する。読者は添付の請求の範囲およ
びこれらの法的な均等物により本発明の範囲を決定することを要求され、与えら
れた例によっては決定されない。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９７年１１月１０日
【補正内容】
中、結果的にジブから散乱せしめられた水は溝の外側であって石内の切断溝内を
通り、石の切断片を洗い流し、作動が改善せいめられる。フィッシュ(Fish)およ
びスタンディッシュ(Standish)の米国特許第5,181,503 号はこれら石切断鋸の別
の改良バージョンを開示している。
スコット(Scott)他の米国特許第4,920,947 号は骨材を切断するためのチェー
ンソーを開示しており、これは熱処理された鋼からなる相互に接続された中央リ
ンクと側部リンクとの対からなる鋸チェーンを有する。或る対の側部リンクがダ
イヤモンド含浸マトリックス切断ブロックを支持し、これらブロックはレーザー
ビームが焦点合わせされ連結部に沿って軌道を描いて回る工程中に側部リンクに
レーザー溶接され、支持している側部リンクの鋼材料内に応力が生じることが避
けられる。案内バーは切断工程で生じた骨材塵を洗い流すために案内バーのエッ
ジ周面上の間隔を開けた位置にある案内バーの溝に水を向けるための或るパター
ンの包囲通路を備える。
スコット(Scott)他の米国特許第4,971,022 号は上記スコット(Scott)他の米国
特許第4,920,947 号に関連しており、骨材用の切断チェーンの詳細を含む。切断
リンク構造は折り畳まれた板状部材であり、これは離間した側部プレート部分お
よびオーバーヘッド接続ウェブへと形成される。側部プレート部分は従来の鋸チ
ェーンの側部リンクと同様に機能し、案内バーのレール上に載る。
ベル(Bell)他の米国特許第5,184,598 号は骨材を切断するための関節鋸チェー
ンを開示している。鋸チェーンは側部リンク対に固定された切断ブロックと、連
続した切断ブロック間にあって側部リンク対に形成または取り付けられたガード
とを有する。このガード部分は切断ブロックと実質的に同じ高さに延び、切断ブ
ロックのエッジを物体への衝突から保護する。
ベルト式切断システム１０を駆動するのに用いる油圧モータとそれに関連した
油圧システムとはニューヨーク州バッファロー14240 所在のポストオフィスボッ
クス681 のRGC 社が製造・販売している発動機(Power Head)の一部であり、一般
的な用語でのみ記載する。好適実施形態では修正型HYDRA CUTTER C150（図示せ
ず）を用いた。システムを作動するのに必要な油圧油は394W/LPMで圧力183kg/cm2
（馬力16hpで流量8GPMで圧力2500psi）であり、必要な水は流量3.8 〜7.6LPMで
圧力28kg/cm2（流量1 〜2GPMで圧力400psi）である。従来の切断機として切断シ
ステム用のダイヤモンドセグメントを備えたチェーンソーを用いた。
部品の名称は１〜３の切断ベルト２８のセレクション、１〜３のバー先端３０
のセレクション、１〜２の案内バー２７および１の駆動滑車２９である。ベルト
式切断システム１０は一つの一体的な特徴のために上記発動機が作動することを
要求する。この特徴は工具の始動／停止中のベルトと工具の切断動作とを制御す
る。自動緊張システム(AUTO TENSIONING SYSTEM)は操作者の入力を検出し、比例
してベルト２８を引っ張る。好適実施形態において示した同一部品は初めに改造
目的で現在のModel C150発動機上で用いられる。
ベルト式切断システム１０は同様のタイプの消耗部品からなり、これら消耗部
品は現在の発動機上のチェーン式切断システムの部品に取って代わる。
ベルト２８は特性を高めるために充填剤を伴いポリエーテルを基材としたポリ
ウレタン熱可塑性エラストマー、または特性を高めるために充填剤を伴いポリエ
ーテルを基材としたポリウレタン熱硬化エラストマーから作製される。ベルト２
８を作製するのには遠心注型プロセスまたは射出成形プロセスを用いることがで
きる。
案内バー２７はポリエーテルを基材としたマトリックス複合材料
であるポリウレタン熱可塑性エラストマーから作製される。強度向上のためにカ
ーボンファイバが中心に配置され、要求された機械特
請求の範囲
１．種々の骨材および非骨材、自然石ならびに鋼製または非鋼製の補強材料を
備えた複合建築資材を切断するための高速切断ベルト（図６〜図１４）であって
、プラスチック要素(43)と、引張部材基材(42,44)と、該引張部材基材(42,44)に
永久的に取り付けられた複数の切断手段(40)とを具備し、該切断手段(40)は焼結
金属粉末と工業用ダイヤモンドのマトリックスを具備し、該切断手段(40)が前記
引張部材基材(42,44)に沿って離間した高速切断ベルトにおいて、前記プラスチ
ック要素(43)は前記引張部材基材(42,44)と前記切断手段(40)との上に成形され
、これら引張部材基材(42,44)および切断手段(40)を覆い、これにより可撓性を
有する連続切断ベルトを形成し、該切断ベルトは角度90度のＶ字形の底部と内面
と内側面と平坦な外側頂面とにより規定される五角形断面（図８、図１１、図１
４および図１５）を有し、前記切断ベルトは切断動作中にベルトが回転するとき
に載る前記案内バー(27)および駆動滑車(29)より広くないことを特徴とする高速
切断ベルト。
２．前記引張部材基材(42)はステンレス鋼製の平坦なベルト(42)からなり、マ
トリックス切断セグメント(40)が該ベルトの頂面に等間隔で離間した関係（図６
、図７）で真鍮付けされることを特徴とする請求項１に記載の切断ベルト（図７
、図８）。
３．前記平坦なベルト(42)が0.205cm(0.010inch)の厚さ×0.521cm（0.205inch
）の幅を有することを特徴とする請求項２に記載の切断ベルト（図７、図８）。
４．前記引張部材基材(44)が固定部材(45)を通って走るワイヤロープからなる
連続ループ(44)からなり、前記マトリックス切断セグメント(40)が該固定部材(4
5)に真鍮付けされることを特徴とする請
求項１に記載の切断ベルト（図９〜図１４）。
５．前記ワイヤロープからなる連続ループ(44)が0.0356cmと0.160cm との間（
0.014inch と0.063inch との間）の範囲内の直径を有し、前記ワイヤロープの両
端が永久的に互いに連結され、成形前に緊張されることを特徴とする請求項４に
記載の切断ベルト（図９〜図１４）。
６．前記ワイヤロープは突合わせコネクタの内側で両端で連結されるか、或い
は多数の巻きが機械的に連結されないかのいずれかであることを特徴とする請求
項５に記載の切断ベルト（図９〜図１４）。
７．前記切断べルト（図１２〜図１４）は二重ワイヤロープの連続ループ（図
１４）からなり、前記マトリックス切断セグメント(40)は固定部材(45)に真鍮付
けされ、前記ワイヤロープ(44)は該固定部材(45)を通って走り、前記プラスチッ
ク要素(43)内に成形されることを特徴とする請求項１に記載の切断システム。
８．種々の骨材および非骨材、自然石ならびに鋼製または非鋼製の補強材を備
えた複合建築資材を切断するための高速切断ベルトであって、ワイヤロープの連
続ループ(44)からなる引張部材基材を具備し、両端が永久的に互いに連結され、
成形前に緊張され、固定部材(45)を有する等間隔で離間した複数のマトリックス
切断セグメント(40)を具備し、前記ワイヤロープ(44)が前記固定部材(45)を通っ
て走り、前記マトリックス切断セグメント(40)が前記固定部材(45)に真鍮付けさ
れ、前記ワイヤロープ(44)に圧着される高速切断ベルトにおいて、プラスチック
要素(43)が前記引張部材基材(44)および前記切断手段(40)上に成形され、これら
引張部材基材(44)と切断手段(40)とを覆い、これにより可撓性を有する連続切断
ベルトを形成し、前記切断ベルトが角度90度のＶ字形の底部と内面と平坦な側面
と平坦な外側頂面とにより画成される五角形断面（図１４、図１５）を有し、前
記切断ベルトは該ベルトが切断動作中に回転するときに載る前記案内バー(27)お
よび駆動滑車(29)より広くないことを特徴とする高速切断ベルト（図１２〜図１
４、図１５）。
９．前記ワイヤロープ(44)は0.0356cmと0.160cm との間（0.014inch と0.063i
nch との間）の範囲内の直径を有し、前記マトリックス切断セグメント(40)は本
質的にコバルト、ニッケル、炭化物および工業用ダイヤモンドの合成物からなる
ことを特徴とする請求項８に記載の切断ベルト（図１２〜図１４）。
１０．前記引張部材基材が前記固定部材(45)を通って走り且つ前記固定部材(4
5)に取り付けられた二重ワイヤロープの連続ループ（図１２〜図１４）からなり
、前記ワイヤの端部で重ねられ、前記プラスチック要素(43)内に成形されたとき
に締結部を提供することを特徴とする請求項８に記載の切断ベルト（図１２〜図
１４）。
１１．前記固定部材(45)が前記二重ワイヤ引張部材基材(44)を平行に分かれた
位置（図１４）に維持する形状であり、前記固定部材(45)が約0.635cm(0.250inc
h)の長さで約0.295cm(0.116inch)の高さで約0.521cm(0.205inch)の幅であること
を特徴とする請求項１０に記載の切断ベルト（図１２〜図１４）。
【図１】
【手続補正書】
【提出日】１９９８年１１月２０日
【補正内容】
請求の範囲
１．種々の骨材および非骨材、自然石ならびに複合建築資材を切断するための
高速切断ベルトであって、プラスチック要素(43)と、引張部材基材(42,44)と、
該引張部材基材(42,44)に永久的に取り付けられた複数の切断手段(40)とを具備
し、該切断手段(40)は焼結金属粉末と工業用ダイヤモンドのマトリックスとを具
備し、該切断手段(40)が前記引張部材基材(42,44)に沿って離間した高速切断ベ
ルトにおいて、前記プラスチック要素(43)は前記引張部材基材(42,44)と前記切
断手段(40)との上に成形され、これら引張部材基材(42,44)および切断手段(40)
を覆い、これにより可撓性を有する連続切断ベルトを形成し、該切断ベルトは角
度90度のＶ字形の底部と内面と内側面と平坦な外側頂面とにより規定される五角
形断面を有し、前記切断ベルトは切断動作中にベルトが回転するときに載る前記
案内バー(27)および駆動滑車(29)より広くないことを特徴とする高速切断ベルト
。
２．前記引張部材基材(42)はステンレス鋼製の平坦なベルト(42)からなり、マ
トリックス切断セグメント(40)が該ベルトの頂面に等間隔で離間した関係で真鍮
付けされることを特徴とする請求項１に記載の切断ベルト。
３．前記引張部材基材(44)が固定部材(45)を通って走るワイヤロープからなる
連続ループ(44)からなり、前記マトリックス切断セグメント(40)が該固定部材(4
5)に真鍮付けされることを特徴とする請求項１に記載の切断ベルト。
４．前記切断ベルトは二重ワイヤロープの連続ループからなり、前記マトリッ
クス切断セグメント(40)は固定部材(45)に真鍮付けされ、前記ワイヤロープ(44)
は該固定部材(45)を通って走り、前記プラスチック要素(43)内に成形されること
を特徴とする請求項１に記載の切断ベルト。
５．前記固定部材(45)が前記二重ワイヤロープ(44)を平行に分かれた位置に維
持する形状であることを特徴とする請求項４に記載の切断ベルト。
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フロントページの続き
(72)発明者 フィッシャー，ジーン エー.
アメリカ合衆国，フロリダ 34640，ウエ
ストラルゴ，オーバーブルック ストリー
ト 464
(72)発明者 ポウ，エドウィン シー.
アメリカ合衆国，ジョージア 30174，ス
ワニー，アーバー ウェイ 718
【要約の続き】