JPS61502876A - 製材用帯鋸刃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 製材用帯鋸刃 技」付葺 本発明は、製材用帯鋸刃に関し、より具体的には、この種の帯鋸刃における歯の 形状に関する。その目的は、有効切削耐用時間が比較的長く、切削効率が従来よ りすぐれ、すＪ力消費が少なく且つ切り込み溝中ロスの少ない帯鋸刃の製造を可 能とすることである。

ｆｉン１石虹 木材資源の減少とエネルギーコストの上昇が、より効率のよい木材切削技術に対 する強い要求を生じさせているにもかかわらず、これまで鋸歯の形状の改良に対 してはほとんど配慮がなされてこなかった。これは、鋸歯の設計が、大型の帯鋸 について多年に亘り用いられてきた鋸刃の歯形を決定づけた確立した理論と経験 則に基づく開発され尽くした技術であることに因る。帯鋸の性能の向上は、改良 された鋸刃用合金鋼の使用、特に製材工場で鋸歯の目立てや局部焼入れを可能と する鋼材及び設備の導入により、過去３０年間に亘って着実になされてきた。現 在用いられている強靭な合金は、歯先の破損を少なくし且つ焼入れると耐摩耗性 を有′する。このことはシリカ質に冨む木材を切削する場合は特に重要である。

しかしながら、今までのところ、鋸歯の基本的な形状自体にはあまり変化がもた らされていないのが実情である。

溌訓ｆｌ示 上述の如き開発され尽くした技術状１ｍと経済的環境下において、既存の鋸刃用 合金及び焼入れ技術を用い、歯形を変えると共に歯先硬度を慎重に制御すること により、生産性を３０％も増大させ得ることを発見したことはまさに驚くべきこ とである。本発明は、かかる生産性の向上を実現してみせるものである。

従来のインライン形のスェージ加工された帯鋸刃に採用されてきた台形状即ちフ ラットトップ状の歯形に代えて、本発明により形成された鋸刃は、各歯の歯先の 正面形状が三角状をなし、歯の全体形状は、例えば縦長の五角形状を呈し、１個 の中央頂点と２個の側頂点を有するポインテッドトップ状をなしている。その頂 角（θ）即ち中央頂点の頂角は、好ましくは８０゛乃至１３０゜であり、三角状 歯先の斜辺と底辺のなす両底角（γ）は５０°乃至３０°である。

更に、歯の側面形状におけるすくい角は、従来のそれよりかなり大きくすること が、必須ではないが、好ましい。叩ち、きわめて高密度で且つシリカ分に富む木 材を切削するのに用いられた従来のすくい角はせいぜい２５゛までであったのに 対し、本発明においては３５°を採用している。同様に、食い込みをよくするに は歯先角を小さくすることが好ましく、通常４０°乃至４５°とするのがよいが 、軟質木材用としては３５°程度でもよい。この場合、逃げ角は１５°乃至２０ °となる。

歯先をポインテッドトップ状にすると、使用時における横方向振動の増大を招く ことなく歯の全幅を相当小さくすることができ、その結果、切り込み溝巾ロスを 少なくすることができるので有益である。

最適性能を得るには、本発明に基づいて形成された鋸歯は、高周波誘導焼入れに より歯先硬度を９００ＤＰＮ乃至９２０ＤＰＩＪとすることが勧められる。本発 明において、この硬度を、面倒な破壊硬度検査によらずとも、製材工場において 得る便利な方法があり、それは標準焼入れ鋸刃用鋼を用いること、及び焼戻し色 帯の暗青色層の頂部が、歯の表面において、歯頂下、刃厚の０．５倍から１゜３ 倍の距離に相当する位置に生じるように高周波コイル誘導焼入れ機を調節するこ とである。すべての歯を均等に処理するには、空気流による強制冷却を用いるの が好ましい。

本発明の特性を更によく説明するために、従来の歯形を備えた帯鋸刃の性能と本 発明による歯形を備えたそれとを添付図面を参照しつつ、比較して説明する。し かしながら、先ず第一に、著しく変った新規な歯形の基礎をなす理論的な重要点 について、同じく添付図面を参照しつつ簡単に説明する。

皿九二Ｈ亀星反班 図面において、 第１図は、従来の製材用鋸刃の歯形を示すもので、図Ａは正面形状図、図Ｂは側 面形状図である。

第２図は、第１図と同様の図であるが、本発明に基づいて形成された鋸歯の形状 を示している。

第３図は、本発明に基づいて形成された１個の新規な鋸歯を異なる角度から視た ２個の斜視図Ａ、Ｂを含み、一方、図Ｃは比較正面形状図である。

第４図は、３種類の鋸刃の性能を比較するグラフであって、その上部は時間の経 過に対する最良寸法の鋸屑の生成百分率を示し、その下部は時間の経過に対する 製材用丸太材の送り込み量を示ず。

本溌訓ＬｆＪロ　るための　の−ＩＬ−鋸歯の切削作用を理論的に分析するには 、鋸歯が木材等の不均質な材質内に送り込まれる際に鋸歯に作用する力や鋸屑生 成及び歯の摩耗のメカニズムなどきわめて多様のファクターを考慮に入れなけれ ばならない。当該技術分野の多（の権威者が、かかる分析をなすための種々の要 素について２０以上の基礎的な全（別個の方程式を提示している。当該技術に関 するすぐれた考察の一つは、１９６４年にニューヨークのピー・コツホ　ロナル ド　プレス（Ｐ、　Ｋｏｃｈ、　Ｒｏｎａｌｄ　Ｐｒｅｓｓ、　）により刊行さ れた「ＩＡｏｏｄ　ＭａｃｈｉｎｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ　Ｊなる書籍にみられる 。しかしながら、残念なことに、鋸歯の形状の特定に関する直接的な分析はほと んどなされておらず、かかることは経験則に基づく基準に委ねられている。鋸歯 の有効寿命即ち鋭利状態を保ち得る平均時間に関しては特にそうである。歯を完 全に鋭利にしても、急速に摩耗するのであればほとんど価値がない。従って、は とんどの製材工場では、鋸歯を再目立てする際に、歯形をどのように定めるかに ついて独自の秘訣を持っている専属の鋸歯鑑定人（ｓａｗ　ｄｏｃｔｏｒ　）を 雇用しているのが業界の特徴である。

製材担当者は、歯先の鈍化がすすむにつれて鋸屑の生成に悪影響が出ることを認 識している。このことは、歯先が鈍化するにつれて鋸刃に作用する力が歯先の前 方の木質に生ずる圧縮及び剪断ｔｎ　（ｇを増加させることを指摘（、ている学 術的研究によっても確認されている。

理論上、１１に山には限界歯先ＩＱが存在することが指摘さね、ており、歯先の 摩耗や破損によって限界値を超えると鋸屑の特性に悪影響を及ぼすとされている 。本発明の発明者は、所与の木材送り込み量と鋸刃の種類にズｊする最良の鋸屑 の存在を実証した。それによると、生成した鋸屑の大部分が最良寸、去であると 、鋸刃はよく切れていることが判る。ｒＪＩ＋が摩耗するにつれ、かかる最良形 態の鋸屑の割合は減少し、圧縮されたり破砕されたりした小寸法の鋸屑の割合が 増加する。これらの研究は、「ｌ１ｏｌｚ　ａｌｓ　Ｒｏｈ　ｕｎｄＷｅｒｋｓ ｔｏｆｆ　Ｊ紙の１９７７年第３５号第３０７〜３１０頁にて公表されたｒ　Ｄ ｉｍｅｎＳｉｏｎａｌ　Ｓａｗ　−Ｃｈｉｐ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　：　Ｎｏｎ 　−Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｌａｄｅ　Ｂｅ ｈａｉｖｉｏｕｒ　ｊなる表題の論文に幸す古されている。又、切削作業中に鋸 刃に生ずる金属損失は、所与の時間に生ずる鋸屑中の最良寸法屑の割合によって 示される鋸刃条件と密接な相関関係があることが実証されている。この研究は、 」二記の新聞の１９７９年第３７号第３５３〜３５８頁に掲載されたｒ　Ｎｏｎ 　−Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＳ ａｗｔｏｏｔｈ　讐ｅａｒ　ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＪなる表題の論文にて公表さ れている。

上掲の新聞記事の後の方には更に、鋸歯の金属損失には２つの異なる局面があり 、切削中最初の１５分間に生ずる第一局面においては、金属の１１失は、鋸歯の とがった歯先が材木の固くて削りにくい部分に接触する際に、脆性破壊によって 急激に生し、続くずっと長い時間継続する第二局面においては、金属損失は疲労 に起因して生じ、σ）先が丸くなるにつれて損失率は減少することが報しられて いる。これらの定性的方法による発見は鋸刃の物理的検査により正しいことが確 認されており、且つ上記第一局面における金属損失の大部分は鋸歯の側角部が削 り取られることに因ることも確認されている。これらの研究は以下に列挙する特 性を備えた従来の歯形を有する硬質木材り〕前用の鋸刃を通常の方法で用いて行 ったものである。

製造：　ウノデホルム（Ｌｌｄｄｅｈｏｌｍ）合金の種類：　高ニッケル鋼、Ａ ＳＳＡＢ　５４４５刀肉（ｔ）　：　２．４１ｍｍ 刃中：３５０龍 歯数：２６４個 ピッチ（Ｐ）　：　５７ｍｍ 歯溝深さくｈｔ）　：　２３曹鋺 すくい角（α）　：　２５．０゜ 歯先角（β）　：　４４．０゜ 逃げ角（γ）　：　２１．０゜ 創部スェージ巾（ｆｓ）　：　０．８　ｍ真切り込み溝巾（ｋ）　：　４．１　 ｍ 歯先硬度：　８６００ＰＮ 第１図は、上述の鋸刃の歯形を図示すると共に、上記の特性項目の括弧内の符号 によって各部の角度や寸法を特定するものであ第１図の図Ａは、鋸歯の正面形状 を示し、図Ｂはその側面形状を示す。

図へに明示する如く、従来の歯のスェージ加工された部分は正面形状が台形を呈 し、この台形は、２個の切れ刃端１０，１２及び２個のスェージ加工により生じ た肩部１４．１６によって囲まれている。歯の切れ刃１８は、上記切れ刃端１０ ，１２を結ぶ直線である。

上述の分析から、従来の歯形の両側角部（第１図の図への符号１０．１２）は過 負荷と脆性破壊に対してあまりにも弱く、このような歯形におけるＴＲ（Ｈを少 なくシ得る唯一の方法は、歯先角（β）を大きくする、即ち歯先を鈍くすること であると結論づけられている。事実、第１図に示された標準歯形は、世界中の製 材工場において多年の経験により到達された歯先の破損性と歯先角との最適バラ ンスを示している。

しかしながら、本発明においては、切れ刃両端の角部１０．１２を強化すること 及び歯先角（β）を小さくことの双方が同時に可能である。このことは、１′！ Ｊ先が三角形をなすように第三の中央の頂点（第１図の図への符号３０）を設け 、かくすることにより１“杓先の両側・ポ１の角部の角度を相当大きくして過負 荷と脆性破壊によっては打】傷しにくい強化された角部（第２図符号３２．３４ ）を有するようにすることによって達成できる。かくすることによって、切断力 は２個の代わりに３開の剪断点に分１１々され、且つ切れ刃の播さも相当長くな るので、負荷される応力も著しく減殺され、歯先のすくい角を相当大きくすると 共にこれと対応して歯先角を小さくできるので、木材への食い込みが著しく良好 となる。

即ち鋸刃の切れがずっと良くなる。

第２図は、本発明の歯形（実線で示す）と従来のそれ（破線で示す）を対比する ものである。

歯のスェージ処理された部分は、従来の台形状ではなく、縦長の五角形（頂点３ ０，３４．１４．１６及び３２によって定まる）をなしていることが分かる。中 央の頂点３０の両側に位置する２個の新しい切れ刃３６．３８の各々には、適切 な切削を可能とするべく適当なヘベルクリアランスを設ける必要がある。このク リアランスは第３図に示された新規な歯形の斜視図Ａ及び已に示されており、こ れらのクリアランス面は夫々符号４０と４２によって示されている。

第２図の図Ａに示す如く、両側端の角部３２．３４の角度は、二等辺三角形３０ ，３２．３４の底角として測定され、角（γ）で示されている。

第２図の図Ａを検討すれば、本発明の新規な歯形の他の重要な利点即ち切り込み 溝巾（ｋ）が小さいことが明らかとなる。この切り込み溝巾の減縮は、歯先を傾 斜させて両側端の角部を歯のスェージ処理されたテーパ部より下側に位置させる ことにより生じるものである。

有効歯幅を縮小すると切り込み溝巾ロスはそれだけ小さくなるが、このすＪ果は 、単純な幾何学上の三角形の歯先によって示されるものよりははるかに起きな節 約を可能とする。これは、先ず第−に、歯溝深さくｂｔ）を太き（することなく 切れ刀を効果的に低くしたことにより歯の１ｉｌｌｌ直安定性が増すこと、第二 に三角状の歯先の斜辺３６．３８が切削時における横方向振動に対して歯を安定 される傾向があることに因り、これらの両要素によりスェージ厚さを更に小さく しても、従来の鋸刃と同等の剛直安定性と強度を付与することができる。由の全 幅の総減縮箪は、従来の鋸刃より１５％まで可能であり、木材におけるきわめて 大きな節約を果たす。

本発明によって定まる幾何学的形状の範囲は既に上述したとうりであるが、性能 に関する比較データを示すため、以下に特定の実施例について説明する。この比 較は、以下の３種類の帯鋸刃について行ったものである。

（１）前述した歯形を有する硬度８６０〜８８０ＤＰＮの焼入れ処理をしていな い従来の鋸刃（Ｃ） （１１）新規な五角形状の歯形ををするがその他の点では必ずしも最適条件を満 たしていない鋸刃（Ｍ） （ｉｉｉ　）五角形状を有し且つ上述した最適条件を満たすように構成された鋸 刃（Ｅ） （以下余白） 表Ｉ；刃Ｃ，Ｍ及び巳のパラメータと歯形（Ｃ）　（Ｍ）　（Ｅ） ピンチ（ｐ＞　５７耀ｍ　５７ｍｍ　５７璽東すくい角（α）　２５．０’　３ ０．０°　３０．０゜歯先角（β’）　４４．０°　４０．７°　４２．５゜逃 げ角（γ）　２１．０°　１９，３°　１７．５゜歯溝深さくｈｔ）　２３＋ｎ 　２３ｍｍ　２１ｍｍ歯溝面積（Ｓ）　標準　標準　縮小 硬度（ＤＰＮ　）　焼入れなし　８６０−９０１　９１５これら３種類の刃は、 できるだけ均質になるように選択した硬質の広葉樹（ｔｒｉｓｔａｎｉａ　ｃｏ ｎｆｅｒｔａ　）の丸太材を同一の製材機にかけて用いた。

これらのテストの全結果は、以下の表２に示すとうりであって新規な歯形の優秀 性が実証されている。しかしながら、前に引用した２つの新聞記事の最初の方で 述べられている如く、使用時における刃の性能を説明するためのより説得力のあ る方法は、切削時間（即ち丸太材の供給量）に対する最良寸法の鋸屑生成率をグ ラフに示すことであり、このグラフには、最良寸法の鋸屑の生成率が５０％以下 に落ちたら、鋸刃は取り外して再目立てをすべきであることがしめされている。

第４図は３種類の鋸刃の平均値及び比較試験の詳細を示す線図である。この図か ら、本発明に係る２種類の鋸刃の局面Ｉ　（即ち最適切削）の存続期間は比較す べき鋸刃（Ｍ）よりずっと長いだけでなく、局面Ｈの切削における刃の劣化速度 がきわめて遅いことが分かる。

局面■は最良寸法の鋸屑生成率が５０％以下になると終了し局面■に移る。この 局面■においては、損傷を生じる反生産的な切削が生じる。表２に掲げた各月の 平均有効切削時間は再目立て前の切削時間である。それは局面■の切削の終了時 点と略一致するが、実際は製材工場の作業者が刀を再目立てのために取外す必要 があると判断した時点によって定められる。

本発明による改良の驚くべき効果は表２、第４図のグラフ並びに第４図の一部を なす丸太材の送り込み速度を示す線図から明らかである。

（以下余白） 表２：刃Ｃ，Ｍ及びＥに対する材料送り込みのデータＣ４，３７０，３８４８８ ，３０，５２７３１，，５Ｍ　４．０２　０．４２　１１４　７．６　０．５３ ９　３２．３Ｂ　４．３１　０．４４　１３０　６．４　０．６７３　４０．４ 冒頭に述べた如く、本発明に係る歯を最適に焼入れることは、焼入れを施される べきいずれの歯形についてもきわめて重要である。製材用の大型帯鋸刃の製造に 通常使用される合金鋼は、特性にほとんどばらつきがないこと、及び焼入れ後の 歯の表面の色は最適焼入れがなされているか否かを示す正確な指標として信頼を おけることが判明している。より具体的にいえば、本発明に係る鋸歯の表面には 、高周波焼入れ後、上方に弯曲した暗青色の焼戻し色層が表れ、その中央頂部は 、歯の中央頂点から刃厚の０．６位乃至１．２倍に相当する距離だけ離れたとこ ろに位置し、且つスェージ加工により形成された歯の両側の角部から好ましくは 刃厚の０．２乃至１．２倍に相当する距離だけ離れたところに位置するようにす べきである。この焼戻し色帯の暗青色層の位置は、第３図に符号５０で示されて いる。

表２にまとめた試験に用いたウソデホルム（ｌｌｄｄｅｈｏｌｍ　）スチ−ル製 の鋸刃（Ｅ）における焼戻し色帯の正確な位置は、刃厚の１．０倍に相当する距 離Ａ−Ｄ　（第３図の図Ｃ）分離れ、且つスェージ加工された歯の両側の角部か ら刃厚の０．９倍下のところである。　尚、」二連の比較試験において、刃（Ｍ ）及び（、Ｅ　）は双方共同し誘導焼入れ機を用いて高周波焼入れしたものであ った。

本発明に基づいて形成された特殊な歯形の鋸刃を用いて硬質の広葉樹材について 行った比較試験について上に説明したが、当該技術分野の熟練者なら、切削すべ き木材の特性に適合するように歯形を若干修正することが常に必要であることを 理解する筈である。従って、かなり広範囲の三角形状の歯形を本発明の技術範囲 から逸脱することなく採用することができる。例えば、軟らかく且つシリカ質含 有量のすくない針葉樹（Ｐ、ｒａｄｉａｔａ　）を切削する場合には、歯先をよ り鋭利にした歯を用いることができる。頂角は８０°と小さくても過当であり（ 従って各底角は５０°となる。

）、すくい角は、歯先角が３５゛と小さく逃げ角が２０゛である関係で、３５° と大きくとってもよい。しかしながら、かかる極端な形状の歯は、軟質の木材に ついて使用する場合であっても、前述した如く慎重な焼入れを必要とするが、そ の場合、材料送り込み量は、従来の鋸刃について通用し得るそれよりかなり大き くすることができる。

一方、鋸歯の形状の他の極端な場合として、きわめて固くて切削しにくい種類の 広葉樹又はその他の耐摩耗性の大なる材質を処理するには、頂角を１０３”　と 大きくとり（従って各底角は３０゜と小さくなる。）、すくい角は２６°と小さ くとり、且つ歯先角は４５′と大きくとることが望ましい。通常の場合は、切断 は中程度の密度の硬質木材について行なわれ且つ焼入れも所定どうり行えばよい 。ごの場合、前述した例に示した歯形が差し当たりずくれた歯形であるといえる 。

尚、本発明の新規な鋸刃の歯形の応用範囲は、将来木材以外の他の材料、例えば 金属やプラスチックの処理にまで拡大されるかも知れないことが銘記されるべき である。

ＦＩＧＵＲＥ　１ ＦＩＧＵＲＥ　２ ＦＩＧＬＩＲＥ　４ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡｎＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　Ｐ ＣＴ／ＡＵ　８４１００１６５

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．各歯の正面形状における歯先師が１個の中央頂点と２個の側頂点を有する三 角形をなす、インライン形のスエージ処理した歯を有する製材用鋸刃。
2. ２．前記三角形の頂角カが８０°乃至１３０°であり、両底角が互いに等しく且 つ２０°乃至６０°の範囲にあり、各歯のスエージ処理した部分の正面形状が縦 長状の五角形である請求の範囲第１項に記載の鋸刃。
3. ３．各歯に、その三角形の歯先の前記３個の頂点と切れ刃の近傍の部位の硬度が ９００〜９２０ＤＰＮとなるように焼入れをした請求の範囲第１項に記載の鋸刃 。
4. ４．焼戻し色帯の暗青色層が上向きに弯曲し、その頂部が、前記中央頂点から刃 厚の０．５乃至１．３倍に相当する距離だけ下方に離れて位置する請求の範囲第 ３項に記載の鋸刃。
5. ５．前記焼戻し色帯の暗青色層が上向きに弯曲し、その頂部が前記中央頂点から は刃厚の０．６乃至１．２倍に相当する距離だけ下方に翻れて位置し、且つ歯の スエージ処理された前記２個の側頂点からは刃厚の０．２乃至１．２倍に相当す る距離だけ離れて位置する請求の範囲第３項に記載の鋸刃。
6. ６．各歯が、その側面形状において、すくい角２５°乃至３５°、歯先角４０° 乃至４５°、及び逃げ角１５°乃至２０°を有する請求の範囲第１項に記載の鋸 刃。
7. ７．各歯の歯先部が、その正面形状おいて、１個の中央頂点と２個の側頂点を有 する三角形を形成するように歯頂の両側を斜めに削成する、インライン形のスエ ージ処理した歯を有する製材用鋸刃。
8. ８．前記中央頂点の頂角を８０°乃至１３０°とする請求の範囲第７項に記載の 方法。
9. ９．高周波誘導焼入れ機を用いて、各歯の表面に暗青色の焼戻し色帯が生じ、且 つ該焼戻し色帯が三角形の頂点に向かって突出すると共に、各歯先部を形成する ３個の頂点の各々から刃厚の１／５以下に相当する距離だけ離れて位置するよう に各歯の歯先部に焼入れをする請求の範囲第７項に記載の方法。