特許 6903528 切断ブレード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6903528

(24)【登録日】2021年6月25日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】切断ブレード

(51)【国際特許分類】

   B24D 5/12 20060101AFI20210701BHJP

   B24D 5/06 20060101ALI20210701BHJP

   B28D 1/24 20060101ALI20210701BHJP

   B28D 7/02 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   B24D5/12 Z

   B24D5/06

   B28D1/24

   B28D7/02

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-173133(P2017-173133)

(22)【出願日】2017年9月8日

(65)【公開番号】特開2019-48342(P2019-48342A)

(43)【公開日】2019年3月28日

【審査請求日】2019年9月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004293

【氏名又は名称】株式会社ノリタケカンパニーリミテド

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(72)【発明者】

【氏名】熊本 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼尾 浩二

(72)【発明者】

【氏名】池尻 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 浩孝

【審査官】 山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５０９８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０１８１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０００２９７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２７７４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１８１１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｄ ３／００ − ９９／００

Ｂ２８Ｄ １／２４

７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円板状の基板の外周に複数のセグメントチップを一定間隔に配置し、前記基板の円周方向に隣り合う前記セグメントチップの間の前記基板に、前記基板の外周側が開口し、前記基板の中心に向かって凹状をなし、前記基板の円周方向に対向する一対の直線状の内縁部を備えたスリットを有する切断ブレードであって、
前記スリットは、前記基板の円周方向に対向する一対の直線状の内縁部の間隔である当該スリットの幅が前記スリットの底部側から開口端側に向かって連続的に減少している部分を備え、前記スリットの底部の側面視形状（前記基板の側面に垂直な方向から見た形状）は一対の前記内縁部に内接する円の一部をなし、前記スリットの内縁部と底部との境界部分に変曲面や段差部が存在せず、滑らかに連続している切断ブレード。

【請求項2】

前記スリットにおいて、前記基板の円周方向に沿って対向する一対の内縁部のうち、当該切断ブレードの回転方向の後方側に位置する内縁部が前記基板の半径方向と平行をなす請求項１記載の切断ブレード。

【請求項3】

前記スリットにおいて、前記基板の円周方向に沿って対向する一対の内縁部のなす角度が１０度〜５０度である請求項１または２記載の切断ブレード。

【請求項4】

前記スリットの開口端から底部までの距離が異なる複数種類のスリットを備えた請求項１〜３の何れかに記載の切断ブレード。

【請求項5】

前記スリットの開口端の開口幅が１．５ｍｍ〜５ｍｍである請求項１〜４の何れかに記載の切断ブレード。

【請求項6】

前記スリットの底部の側面視形状が直径５ｍｍ〜１２ｍｍの円の一部をなす請求項１〜５の何れかに記載の切断ブレード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、土木建設業の作業現場において、アスファルト、鉄筋コンクリート、石材などの切断作業に使用される切断ブレードに関する。

【背景技術】

【0002】

土木建設業の作業現場において、アスファルトや鉄筋コンクリートの切断作業に使用される切断ブレードとして、例えば、図１０に示すようなものがある。この切断ブレード５０は、ダイヤモンド砥粒を金属粉末で焼結して形成されたセグメントチップ５１を、円板状の基板５２の外周に一定間隔ごとに固着することによって形成されている。また、基板５２の外周部分において、基板５２の円周方向に隣り合うセグメントチップ５１，５１の間にはそれぞれスリット５３が開設されている。

【0003】

スリット５３の側面視形状はＵ字形状であってもよいが、スリット底部の応力集中を緩和するため、従来、図１０に示すように、スリット５３の底部（基板５２の中心寄りの部分）に丸孔５４を設けた所謂「キースリット」が広く採用されている。

【0004】

一方、本発明に係る切断ブレードのように基板のスリットに特徴のある従来の切断ブレードとして、例えば、特許文献１，２に記載された切断ブレードがある。特許文献１記載の切断ブレードにおいては、それぞれのスリットの底部の丸穴を楕円形の孔にして、スリット底部の曲率を大きくすることにより応力集中を緩和する機能の向上が図られている。しかしながら、スリット底部をこのような構造にすると、外力が加わったときの応力集中位置が、曲率が最も小さくなる楕円の小径側に発生し易くなるため、クラック発生の防止に有効とは言えない。

【0005】

また、特許文献２記載の切断ブレードにおいては、それぞれのスリットの底部に、切断ブレードの回転方向に延びる騒音低減用ホールを設けることにより、切断ブレードの空転時に発生する騒音の低減が図られている。このスリット形状であれば、空転時の風切り音に含まれる２ＫＨｚの耳障りな周波数域の音圧が低下するので、騒音対策としては有効である。

【0006】

しかしながら、特許文献２記載の切断ブレードにおいては、ブレードの回転方向に対し、スリットの騒音低減用ホールはチップ後方下部まで侵入した形状であるため、チップ後方部の基板の剛性が低くなり、切断作業中にチップ自体の振動が発生し、切断作業中の騒音は一般品の切断ブレードと大差がないのが実状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−１６０４１６号公報

【特許文献2】特開２０１５−３９７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一般にアスファルト道路などの切断作業においては、道路面に沿って移動可能な台車に切断ブレードを回転駆動するエンジンを搭載した自走式の切断機が使用されている。このような自走式の切断機による切断作業における切断深さは、アスファルト層の厚みにもよるが、１０ｃｍ〜６０ｃｍ程度であり、切断作業中にアスファルト層に形成される溝部分は、その溝幅に対し、溝深さが深いという特徴がある。

【0009】

自走式の切断機による切断作業においては、切断部分への冷却水の供給が行われるが、加工点への注水効率を高めるため、主軸スピンドルから冷却水を供給し、切断ブレードの回転時に生じる遠心力を利用して注水する方法が一般的である。

【0010】

切断作業中に発生する切粉混じりの汚泥水は切断機のカバーに取り付けられたバキューム装置によって吸引し、所定の場所へ回収されているが、近年、切断ブレードの性能向上及び切断機の高馬力化により切断速度が速くなっているため、冷却水の供給量に比べ、切粉の排出量が増大し、切粉の取り残しが問題となっている。

【0011】

一般に、自走式の切断機に使用する冷却水はタンクに貯留した状態で運搬車に載せて作業現場に搬入し、ポンプを用いて切断機に供給されているので、供給可能な総水量は冷却水タンクの容量の範囲内に限られる。このため、前記問題を解決する手段として、冷却水の供給量を増やすことが考えられるが、それにも限度があり、また、冷却水の供給量を増やすと、相対的に切断距離が短くなってしまうため、有効な手段とはいえない。

【0012】

図１０に示す従来の切断ブレード５０においては、スリット形状が「キースリット」であるため、スピンドル（図示せず）から放出された冷却水は遠心力で基板５２の側面を伝わって刃先（セグメントチップ５１の外周側）に向かって流動するが、スリット５３の丸孔５４に流れ込むと、丸孔５４と直線部５３が接合した段差部分で冷却水の流動が妨げられ、冷却水の一部が基板５２の側面に流れ込み、セグメントチップ５１と基板５２の接合部の段差に留まってしまうので、ポンプから供給された冷却水が加工点付近に効率良く供給されないという現象が生じている。

【0013】

この結果、切粉に対する冷却水の供給量が減少し、汚泥の濃度が高まり、相対的に、切粉に対するバキューム装置の吸引力が不足するので、切断溝に切粉が残ったり、バキューム装置の内面に付着した切粉が落下して大きな汚泥塊が路面に堆積したりするという問題が生じている。

【0014】

一方、特許文献１記載の切断ブレードにおいては、スリットの底部に楕円形孔が設けられ、特許文献２記載の切断ブレードにおいては、スリットの底部に切断ブレードの回転方向に延びる騒音低減用ホールを設けられているが、これらのスリットは冷却水を効率良く刃先に誘導する作用を有していないので、切断作業中に発生する切粉の取り残しをなくすことができない。

【0015】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、冷却水を効率良く刃先に誘導することができ、切粉の排出機能に優れた切断ブレードを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明に係る切断ブレードは、円板状の基板の外周に複数のセグメントチップを一定間隔に配置し、前記基板の円周方向に隣り合う前記セグメントチップの間の前記基板に、前記基板の外周側が開口し、前記基板の中心に向かって凹状をなし、前記基板の円周方向に対向する一対の直線状の内縁部を備えたスリットを有する切断ブレードであって、
前記スリットは、前記基板の円周方向に対向する一対の直線状の内縁部の間隔である当該スリットの幅が前記スリットの底部側から開口端側に向かって連続的に減少している部分を備え、前記スリットの底部の側面視形状（前記基板の側面に垂直な方向から見た形状）は一対の前記内縁部に内接する円の一部をなし、前記スリットの前記内縁部と前記底部との境界部分に変曲面や段差部が存在せず、滑らかに連続していることを特徴とする。ここで、前記「スリットの幅」とは、前記基板の円周方向におけるスリットの寸法（基板の円周方向における内縁部の間隔）をいう。

【0017】

前記切断ブレードの場合、前記スリットにおいて、前記基板の円周方向に沿って対向する一対の内縁部のうち、当該切断ブレードの回転方向の後方に位置する内縁部が前記基板の半径方向と平行をなすようにすることができる。

【0018】

前記切断ブレードの場合、前記スリットにおいて、前記基板の円周方向に沿って対向する一対の内縁部のなす角度が１０度〜５０度であることが望ましい。

【0019】

なお、前記角度が１０度未満であると冷却水の水圧を高めるのに十分な流速が得られず、前記角度が５０度を超えると、スリット内に流入した冷却水がスリットの開口端から流出するときの抵抗が増大し、注水効率が低下するので、前記角度は１０度〜５０度であることが望ましい。

【0020】

前記切断ブレードにおいては、前記スリットの開口端から底部までの距離が異なる複数種類のスリットを備えることができる。

【0021】

前記切断ブレードにおいては、前記スリットの開口端の開口幅が１．５ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましい。

【0022】

前記開口幅が１．５ｍｍ未満であるとスリットが狭すぎて、水流の抵抗が増大し、刃先に十分な水流を供給することができなくなり、切粉と冷却水との混合状態が悪化する傾向が生じ、前記開口幅が５ｍｍを超えると、冷却水の流速を高める効率が低下し、従来のＵ字形状のスリットと同等の性能しか得られなくなるので、前記開口幅は１．５ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましい。

【0023】

前記切断ブレードにおいては、前記スリットの底部の側面視形状が直径５ｍｍ〜１２ｍｍの円の一部をなすものであることが望ましい。

【0024】

前記直径が５ｍｍ未満であると、スリット部分の容積が小さくなり、スピンドルから供給され基板側面を伝わってスリットまで流動してきた冷却水の捕捉量が少なくなるので、刃先への供給量が不足し、前記直径が１２ｍｍを超えると、回転方向に隣り合うスリットまでの距離が短くなるので、セグメントチップに基板側面と交差する方向の力が加わったときの基板の剛性が不足し、曲がり切れなどの不具合が発生し易くなるので、前記直径は５ｍｍ〜１２ｍｍであることが望ましい。

【発明の効果】

【0025】

本発明により、冷却水を効率良く刃先に誘導することができ、切粉の排出機能に優れた切断ブレードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態である切断ブレードを示す側面図である。

【図2】図１に示す切断ブレードの一部拡大図である。

【図3】図２に示す切断ブレードのスリット付近の一部拡大図である。

【図4】図１中のＡ−Ａ線における端面図である。

【図5】図１に示す切断ブレードによる切断作業を示す一部省略垂直断面図である。

【図6】切断試験に使用した切断ブレードの寸法及びその他のデータを示す図表である。

【図7】切断試験結果を示す図表である。

【図8】その他の実施形態である切断ブレードの一部を示す側面図である。

【図9】その他の実施形態である切断ブレードの一部を示す側面図である。

【図10】従来の切断ブレードの一部を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図１〜図９に基づいて本発明の実施形態である切断ブレード１００，２００，３００について説明する。

【0028】

初めに、図１〜図７に基づいて切断ブレード１００について説明する。図１〜図４に示すように、切断ブレード１００は、円板状の基板１０の外周に複数のセグメントチップ１１を一定間隔に配置し、基板１０の円周方向に隣り合うセグメントチップ１１，１１の間の基板１０に、基板１０の外周側が開口し、基板１０の中心１０ｃに向かって凹状をなすスリット１２を有している。切断ブレード１００は、スリット１２の幅１２ｗが、スリット１２の底部１２ｂ側から開口端１２ａ側に向かって連続的に減少している部分を備えている。以下、スリット１２を、従来の「キースリット」に対して「ノズル型スリット」と記すことがある。

【0029】

各スリット１２において、基板１０の円周方向に沿って対向する一対の直線状の内縁部１２ｃ，１２ｄのうち、当該切断ブレード１００の回転方向Ｒの後方側に位置する内縁部１２ｃが基板１０の半径方向１０ｒと平行をなしている。なお、スリット１２の幅１２ｗは、基板１０の円周方向におけるスリット１２の寸法（基板１０の円周方向における内縁部１２ｃ，１２ｄの間隔）を意味している。

【0030】

各スリット１２において対向する一対の内縁部１２ｃ，１２ｄのなす角度１２θは１０度〜５０度の範囲内で任意に設定可能であるが、本実施形態においては、スリット１２の内縁部１２ｃ，１２ｄのなす角度１２θを１５度に設定している。

【0031】

各スリット１２の開口端１２ａの開口幅１２ｅは１．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で任意に設定可能であるが、本実施形態では開口幅１２ｅを３ｍｍに設定している。

【0032】

図３に示すように、スリット１２の底部１２ｂの側面視形状（基板１０の側面に垂直な方向から視た形状）は内縁部１２ｃ，１２ｄに内接する円Ｃの一部をなしている。詳しくは、図３に示すように、スリット１２を側面視したとき、円Ｃは、開口端１２ａ側から中心１０ｃ側（図１参照）に向かって連続的に拡幅する２本の直線として表れる内縁部１２ｃ，１２ｄに内接している。即ち、円Ｃは、側面視形状が２本の直線をなす内縁部１２ｃ，１２ｄの内接円に相当する。

【0033】

内縁部１２ｃ，１２ｄと底部１２ｂとの境界部分には、変曲面や段差部などの不連続部分が存在せず、滑らかに連続している。円Ｃの直径１２ｆは５ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内で任意に設定可能であるが、本実施形態では円Ｃの直径１２ｆを８ｍｍに設定している。

【0034】

図５に示すように、切断ブレード１００を用いてアスファルト道路Ｄの切断作業を行った場合、スピンドル軸（図示せず）から供給された冷却水は遠心力により、基板１０の側面を伝わって外周側へ流動し、矢線Ｗで示すように、各スリット１２の底部１２ｂから開口端１２ａに向かって流動するが、スリット１２は、その幅１２ｗが、スリット１２の底部１２ｂ側から開口端１２ａ側に向かって連続的に減少した部分を備えた「ノズル型スリット」であるため、冷却水がスリット１２内を開口端１２ａ側に向かって流動する過程にて、冷却水の流速が大きく加速され、開口端１２ａから放出されるときの水圧は急激に上昇し、冷却水は強烈な圧力で加工点Ｐに流れ込む。

【0035】

これにより、加工点Ｐの近傍で発生する切粉及び汚泥と冷却水とは十分に混合され、バキューム装置（図示せず）によって速やかに回収される。従って、切断溝Ｍに切粉が残ったり、バキューム装置の内面に付着した切粉が落下して、大きな汚泥塊がアスファルト道路Ｄ上に堆積したりすることがない。

【0036】

このように、切断ブレード１００は、幅１２ｗが、スリット１２の底部１２ｂ側から開口端１２ａ側に向かって連続的に減少した部分を備えた「ノズル型スリット」であるスリット１２を備えているため、切断作業中に冷却水を効率良く刃先に誘導することができ、加工点Ｐなどで発生する切粉を効率良く排出することができる。

【0037】

次に、図６，図７に基づいて、本発明の実施形態に係る切断ブレードである「開発品１」、「開発品２」及び比較対象の切断ブレードである「比較１」〜「比較４」について行った切断実験の内容及びその結果について説明する。

【0038】

実験に使用した切断ブレード（評価ブレード）の寸法及びその他のデータは図６に示す通りである。図６中に記載した「寸法：１８”×４０Ｌ×３．６Ｔ×１２Ｘ×３０Ｎ」中のＬ，Ｔ，Ｘは、それぞれ図２，図４中に示すセグメントチップ１１の各部分の寸法を示し、Ｎは基板外周のセグメントチップ１１の配置個数を示している。また、図６中に示す「角度」、「開口幅」、「底部径」及び「深さ」は、それぞれ、図３中に示す「角度θ」、「開口幅１２ｅ」、「直径１２ｆ」及び「深さ１２ｇ」を表している。

【0039】

「開発品１」、「開発品２」に係る切断ブレード及び「比較１」〜「比較４に係る切断ブレードをそれぞれ台車式の切断機に取り付け、下記の切断条件に基づいて、被削材であるアスファルトの切断を行った。
ブレード回転速度：３０００ｍ／ｍｉｎ
切込み：１５ｃｍ
切断距離：２００ｍ／ブレード

【0040】

前述した図６中に示す各切断ブレードによる切断実験の結果はそれぞれ図７に示す通りである。「開発品１」及び「開発品２」は、切断作業中の刃先への水回りが良く、セグメントチップ表面のクリーニング性、冷却性が向上し、図１０に示す従来の「キースリット」型の切断ブレード５０より切断速度が１０〜２０％向上した。また、開発品１」及び「開発品２」は、切断作業中に、切粉と冷却水との混合が十分に行われ、バキューム装置で安定して回収されるので、切断溝内の切粉の詰まりや切粉の残留は殆ど発生しなかった。

【0041】

従来品である「比較１」については、切断溝に切粉の詰まりがあり、機械に付着した切粉が、時折、塊となって路面上に堆積した。また、「キースリット」の円形部分と直線状の内縁部が対向した部分との境界部分の基板側面に、円周方向の筋が見られ、冷却水の一部が流れを遮られ、基板の側面側に流れる現象が生じた。

【0042】

「比較２」は、スリットの開口端が狭いので、刃先部への冷却水の供給量が不足し、目詰まりを起こし、切粉が噴き上がる現象が発生した。

【0043】

「比較３」は、「比較１」と同等の切断速度であるが、冷却水の圧力向上が十分でなく、切断溝への切粉の詰まりが見られた。

【0044】

「比較４」は、「比較２」のスリットの開口端が広がった構造を有するが、供給される冷却水の量に対し、スリットの開口端の開口幅が広過ぎるため、圧力を向上させるような貯水効果が不足し、切粉と冷却水との混合効果が低下し、切断溝内に切粉の詰まりが見られた。

【0045】

これに対し、本発明の実施形態に係る切断ブレードである「開発品１」及び「開発品２」は、前述したように、刃先部への水回りが良く、切粉の詰まりも発生しなかった。

【0046】

次に、図８，図９に基づいて、本発明のその他の実施形態である切断ブレード２００，３００について説明する。なお、切断ブレード２００，３００において、図１〜図５に示す切断ブレード１００と共通する部分については、図１〜図５中の符号と同符号を付して説明を省略する。

【0047】

図８に示す切断ブレード２００においては、スリット２２の内縁部２２ｃ，２２ｄのなす角度２２θが４５度、スリット２２の底部２２ｂの直径２２ｆが１１ｍｍ、スリット２２の開口端２２ａの開口幅２２ｅが３ｍｍ、開口端２２ａから底部２２ｂまでのスリット２２の深さが２１ｍｍに設定されている。

【0048】

図８に示すように、切断ブレード２００においては、スリット２２の側面視形状が、底部２２ｂから開口端２２ａに向かって大きく絞られた形状となっているので、切断作業中、スリット２２の開口端２２ａから放出される冷却水の水圧は、図１に示す切断ブレード１００より高くなり、切粉と冷却水の混合効率が高まるので、切粉の排出機能に優れている。

【0049】

次に、図９に示す切断ブレード３００においては、スリットの開口端から底部までの深さ及び対向する内縁部のなす角度がそれぞれ異なる複数種類のスリット１２，３２が基板１０の外周方向に沿って交互に配置されている。スリット１２の開口端１２ａから底部１２ｂまでの深さ１２ｇは、スリット３２の開口端３２ａから底部３２ｂまでの深さ３２ｇより大である。また、スリット１２の対向する内縁部１２ｃ，１２ｄのなす角度１２θは、スリット３２の対向する内縁部３２ｃ，３２ｄのなす角度３２θより小である。

【0050】

図９に示す切断ブレード３００においては、基板１０の円周方向に隣り合うスリット１２，３２の底部１２ｂ，３２ｂの距離が離れた状態となっているので、基板１０のスリット１２，３２間の曲げ強度が高くなり、アスファルトなどの切断作業中に、斜断が発生難くなる。

【0051】

なお、図１〜図９に基づいて説明した切断ブレード１００，２００，３００は本発明に係る切断ブレードを例示するものであり、本発明に係る切断ブレードは、前述した切断ブレード１００，２００，３００に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明に係る切断ブレードは、アスファルト、鉄筋コンクリート、石材などの切断作業用工具として、土木建設業などの産業分野において広く利用することができる。

【符号の説明】

【0053】

１０ 基板
１０ｃ 中心
１０ｒ 半径方向
１１ セグメントチップ
１２，２２，３２ スリット
１２ａ，２２ａ，３２ａ 開口端
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ 底部
１２ｃ，１２ｄ，２２ｃ，２２ｄ，３２ｃ，３２ｄ 内縁部
１２ｅ，２２ｅ 開口幅
１２ｆ，２２ｆ 直径
１２ｇ，２２ｇ，３２ｇ 深さ
１００，２００，３００ 切断ブレード
１２θ，２２θ，３２θ 角度
Ｃ 円
Ｄ アスファルト道路
Ｍ 切断溝
Ｐ 加工点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】