ソーワイヤー、ワイヤーソーマシンおよびソーワイヤーの製造方法
【課題】 細小化と長寿命化とを両立させる、あるいはワイヤーソーマシンを用いた切断作業を自動化することに寄与するソーワイヤーおよびワイヤーソーマシンを開発する。
【解決手段】 撚線からなる素線(11)と、その素線(11)を貫通させて等間隔に配置される台筒(12)と、その台筒(12)を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒(12)および前記素線(11)を固定するコーティング剤(14)とを備えるソーワイヤーとする。 前記素線(11)は、直径が４ｍｍ以下の鋼製の撚線であり、 前記台筒(12)の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒(13)を備える。また、ドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、その回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段とを備えたワイヤーソーマシンとする。
【解決手段】 撚線からなる素線(11)と、その素線(11)を貫通させて等間隔に配置される台筒(12)と、その台筒(12)を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒(12)および前記素線(11)を固定するコーティング剤(14)とを備えるソーワイヤーとする。 前記素線(11)は、直径が４ｍｍ以下の鋼製の撚線であり、 前記台筒(12)の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒(13)を備える。また、ドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、その回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段とを備えたワイヤーソーマシンとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製あるいはアスファルト製等の構造物である被削物を切断する際に用いられて特に好適なワイヤーソー及びそれを用いた切断装置及び切断工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリート製あるいはアスファルト製等の建造物の補強や撤去のための切断には、ワイヤーソー（ワイヤーソーマシン）が用いられてきた。
このワイヤーソーは、可撓性のある金属製のワイヤーに、円筒形の台筒に砥粒を固定した刃体（通称「ビーズ」）を所定間隔毎に固定したソーワイヤーを切断刃とし、このソーワイヤーを環状に高速走行させる工具である。前記の「砥粒」にダイヤモンドを採用したソーワイヤーは、切断性能に優れている。
【０００３】
一般のソーワイヤーについて、図８および図９を用いて説明する。
炭素鋼のワイヤー１００と、そのワイヤー１００に対して一定間隔をおいて嵌装される円筒状の円筒刃体２００，２００・・・と、その円筒刃体２００をワイヤー１００に固定する固定リング３００，３００と、前記刃体２００，２００の間を埋めるようにしてワイヤー１００の外周に被覆形成されたワイヤー被覆部材５００とからなる。
円筒刃体２００は、超硬質の砥粒Ｗが焼結された切削用砥粒層をその外周に固定している。また、ワイヤー被覆部材５００は、ゴムやプラスチック等からなる。
【０００４】
円筒刃体２００が設けられる周期Ｐは、約２５ｍｍ程度とされるものが一般的である。
ワイヤー被覆部材５００は、切断作業時の外力からワイヤー１００を保護するとともに、円筒刃体２００が切削抵抗にて動かないようにする役割をなす。
固定リング３００とワイヤー１００との固着を確実なものとするため、固定リング３００の内周にはネジ部３１０を設けているが、そのネジ部３１０とワイヤー１００との間にも前記ワイヤー被覆部材５００が浸入し、ワイヤー１００との固着を更に確実なものとしている。
【０００５】
以上のようなソーワイヤーＢを用いたワイヤーソーは、被削物Ｃに巻き掛け、無端状に連結した後、駆動プーリ７００を回転駆動して、ワイヤーソーＢを走行させることによって、被削物Ｃを切断する。駆動プーリ７００は、駆動装置７１０とともにテーブル８００の上を被削物Ｃから離れるように移動可能であり、切断時にワイヤーソーＢに常に一定の張力を付与し、切削面に円筒刃体２００を常に切込ませる。
【０００６】
前述した「刃体」の形成において、「台筒」に対する「砥粒」の固定方法としては、メタルボンド式、電気メッキにて電着式、ロウ剤を使って反応させて固定する溶着式などがある。
メタルボンド式は、金属粉末をプレスして焼結させるためのプレス代が必要となるため、台筒の外径寸法を小さくすることに限界がある。一般の技術では、だいたい８ｍｍが最小外径である。工具の寿命としては、一般的には金属粉末焼結をメタルボンド式が最も長い。
電着式では、台筒に通電してメッキ材を積出させるため、台筒の最小外径寸法の制限が緩く、ワイヤーの径（４〜５ｍｍ）に合わせて台筒の外径寸法を小さくすることができる。しかし、熱膨張によって砥粒が台筒から外れやすいので、工具寿命が短いという問題がある。電気メッキの制御水準を高めていけば、工具寿命をある程度延ばすことも技術的には可能であるが、コストメリットがなく実用性に乏しい。
【０００７】
なお、溶着式に関しては、特許文献１に記載されるような技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１０９１３９号公報
【０００８】
特許文献１に記載された技術では、台金の表面に各種金属、合金をメッキもしくは溶着することにより、台金と砥粒層の接着状態が向上し、砥粒層の剥離が防止できる、とある。現状では、円筒刃体の外径が１０．５ｍｍのものが一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ダイヤモンドを砥粒とするソーワイヤーを用いたワイヤーソーマシンは、切断対象が石英ガラス、鋳物における型のメンテナンスなどに広がりつつある。このようなニーズでは、最小外径の小さなソーワイヤーが求められることが多く、現状では、電着式にて対応せざるを得ない。そのため、工具寿命が短いという欠点を伴ったままである。最小外径の小さなソーワイヤーであることを求められない場合にはメタルボンド式で対応できるが、切断対象が金属である場合には不向きである。
また、特許文献１に記載された技術では、所望される最小外径を達成しつつ長寿命化を図るには、十分な技術ではない。
更に、電着式の欠点として、工具寿命が突然来てしまうので予測ができない、という問題がある。このため、ワイヤーソーマシンを用いた切断作業を自動化することが困難だった。
【００１０】
なお、「ワイヤーソー × 自動化」というキーワードにて特許出願文献を検索し、特開平１０−４４１４３号公報など3件の文献を得た。しかし、ワイヤーソーマシンを自動化する技術とは無関係であった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、細小化と長寿命化とを両立させる、あるいはワイヤーソーマシンを用いた切断作業を自動化することに寄与するソーワイヤーおよびワイヤーソーマシン関連技術を開発することにある。
請求項１および請求項２に記載の発明は、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーを提供することを目的とする。
請求項３から請求項９に記載の発明は、切断作業を自動化することに寄与するワイヤーソーマシンを提供することを目的とする。
請求項１０から請求項１２に記載の発明は、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するため、以下のような発明を提供する。
【００１３】
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、撚線からなる素線(11)と、 その素線(11)を貫通させて等間隔に配置される台筒(12)と、 その台筒(12)を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒(12)および前記素線(11)を固定するコーティング剤(14)とを備えるソーワイヤーに係る。
前記素線(11)は、直径が４ｍｍ以下の鋼製の撚線であり、 前記台筒(12)の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒(13)を備えたことを特徴とする。いわゆる「溶着式」のソーワイヤーである。
【００１４】
（用語説明）
「素線」について、「直径が４ｍｍ以下の鋼製」という限定をしたのは、直径が４ｍｍ以下の撚線は、ステンレス製が一般的であり、ソーワイヤーとしては張力が低くて不向きだったからである。直径が１〜２ｍｍの鋼製の撚線が、多くの用途に採用可能性がある。
【００１５】
「台筒」としては、例えばステンレス鋼にて製造とした場合には、銅メッキまたは真鍮メッキを施したものとしている。コーティング剤との親和性を高め、ソーワイヤー全体としての強度を高めるためである。メッキをしない場合には接着剤を使用することもできるが、塗膜の厚さを制御するには銅メッキまたは真鍮メッキのほうが簡便である。
「コーティング剤」としては、一般的には合成ゴムである。
【００１６】
「砥粒」はダイヤモンドを採用することが一般的である。砥粒の台筒への固定方法は、例えば以下の通りである。台筒の表面に、バインダーを含んだ粉末のロウ剤をまぶし、バインダーが乾かないうちに砥粒を付着させ、熱処理によってロウ付けするという手順である。 その後、真空炉の中で、素線の材質および砥粒（ダイヤモンド）との馴染みがよいロウ剤を用い、摂氏1000度程度まで上昇させ、溶かし、冷却する。
【００１７】
（作用）
上記したようなソーワイヤーが提供されることにより、電着式でしか製造できなかった細いソーワイヤーにおいて、長寿命化を達成できる。また、被切断物が金属であっても対応可能である。
また、それに伴い、ワイヤーソーマシンの用途が格段に広がることに寄与する。
【００１８】
（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のソーワイヤーを限定したものであり、
前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施したことを特徴とする。
【００１９】
（用語説明）
「セラミック系コーティング」とは、TiN、TiAIN などである。セラミック系コーティングを行うと、ソーワイヤーの寿命が延びることが判明した。このため、細いソーワイヤーでも、長寿命化に寄与する。
【００２０】
（請求項３）
請求項３に記載の発明は、 無端処理したソーワイヤー(10)と、 そのソーワイヤー(10)を架け渡す複数のプーリと、 その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリ(23)を回転させるドライブモータ(24)と、 そのドライブモータ(24)の回転状態データを検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段(25)とを備えたワイヤーソーマシンに係る。
その寿命判定手段(25)は、ドライブモータ(24)の回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤー(10)の寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータ(24)の停止信号を出力する。
前記ソーワイヤー(10)は、 撚線からなる鉄鋼製の素線(11)と、 その素線(11)を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒(13)を備えた台筒(12)と、 その台筒(12)を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒(12)および前記素線(11)を固定するコーティング剤(14)とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
（用語説明）
「回転状態データおよび寿命の相関関係データ」とは、本願のワイヤーソーマシンに用いるソーワイヤーにて被切断物を連続的に計測し、ソーワイヤーの寿命との相関関係を得たデータである。「回転状態データ」とは、代表的にはドライブモータ(24)を駆動させるための電流値である。ソーワイヤーをいわゆる溶着式としたことにより、「回転状態データおよび寿命の相関関係データ」との関係を把握できるようになった。
なお、電着式では細いソーワイヤーの製造が可能であるものの、そもそもの寿命が短い上に、砥粒やメッキが突然剥がれ落ちることがあり、寿命と回転状態データとの相関関係データを把握することが困難であった。
【００２２】
（作用）
撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたソーワイヤーを形成し、無端処理する。そして、そのソーワイヤーを複数のプーリに架け渡し、ドライブモータを回転させることによってソーワイヤーを回転させる。これによって、被切断物の切断が可能となる。
切断中は、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算し、ソーワイヤーが寿命に達していないかどうかを判断する。寿命である場合には、ドライブモータの回転を停止させる。
以上により、ソーワイヤーが寿命に達したら自動的に運転を停止でき、たとえばドライブモータの無負荷運転やワイヤーソーマシンの損傷などを未然に防止する。
【００２３】
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明における溶着式ソーワイヤーの代わりに、メタルボンド式ソーワイヤーを採用した構成をなす。
【００２４】
（作用）
メタルボンド式ソーワイヤーを採用することによって、請求項２に記載のワイヤーソーマシンにて可能な細いソーワイヤーを採用したワイヤーソーマシンを提供することはできないものの、溶着式よりも長寿命のソーワイヤーを採用することができる。しかも、そのワイヤーソーマシンには寿命判定手段が備えられているので、ソーワイヤーが寿命に達したら自動的に運転を停止でき、たとえばドライブモータの無負荷運転やワイヤーソーマシンの損傷などを未然に防止する。
また、この技術は、切断作業の自動化に寄与する。
【００２５】
（請求項５）
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４にて記載したワイヤーソーマシンと異なり、遠隔操作装置(30)を構成要件に備える。
すなわち、 無端処理したソーワイヤー(10)と、 そのソーワイヤー(10)を架け渡す複数のプーリ(21,22,23)と、 その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリ(23)を回転させるドライブモータ(24)と、 そのドライブモータ(24)の回転状態データを検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データを送信する送信手段(26)と、 その送信手段(26)から送信された回転状態データを受信して前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定が可能な遠隔操作装置(30)とを備える。 その遠隔操作装置(30)は、前記ソーワイヤー(10)の寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータ(24)の回転を停止させる停止信号を送信可能であり、 前記ドライブモータ(24)は、前記停止信号を受信することによって停止可能なワイヤーソーマシンに係る。
【００２６】
（用語説明）
「遠隔操作装置」とは、前記送信手段から送信された回転状態データを受信する受信手段、前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段、その寿命判定手段の判定結果を出力または送信する判定結果出力手段を備えた演算装置、例えばパーソナルコンピュータである。ここで、「寿命判定手段」とは、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定して入力し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算を実行し、寿命か否かを判定する手段であり、例えば前記のパーソナルコンピュータにおいて実行される。
【００２７】
（作用）
無端処理されたソーワイヤーを複数のプーリに架け渡し、ドライブモータを回転させることによってソーワイヤーを回転させる。 被切断物の切断中は、ドライブモータの回転状態データを回転状態検出手段が継続的に測定し、その回転状態検出手段が検出する回転状態データを遠隔操作装置に送信する。
遠隔操作装置は、送信手段から送信された回転状態データを受信してソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定が可能である。ソーワイヤーの寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータの回転を停止させる停止信号を送信する。すると、ドライブモータは、前記停止信号を受信することによって停止させる。
ワイヤーソーマシンおよび被切断物と離れた場所からワイヤーソーマシンを操作可能となるので、操作者に危険がおよばないような場所で使用できる。
【００２８】
（請求項６）
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
（作用）
ソーワイヤーにいわゆる溶着式を採用したので、ソーワイヤーの径が細いものでも採用することができ、結果としてワイヤーソーマシンの小型化に寄与する。ソーワイヤーの径が太いと、切断工程において反力が大きく、プーリやそれを支える部品などに強度が要求され、結果としてワイヤーソー全体を小型化することが困難だからである。
【００３０】
（請求項７）
請求項７に記載の発明もまた、請求項５に記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにメタルボンド式にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
（作用）
ソーワイヤーにいわゆるメタルボンド式を採用したので、長寿命のワイヤーソーマシンを提供することができる。したがって、遠隔操作に係るワイヤーソーマシンを長時間連続して使用することができる。
【００３２】
（請求項８）
請求項８に記載の発明は、請求項３から請求項７のいずれかに記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、前記ソーワイヤーは、前記砥粒の表面にセラミック系コーティングを施したことを特徴とする。
【００３３】
（請求項９）
請求項９に記載の発明は、請求項３から請求項８のいずれかに記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、複数のプーリは、３つとし、 ドライブプーリ以外のプーリに挟まれた区間を切断部して構成したことを特徴とする。
【００３４】
ドライブプーリ以外のプーリは、互いの間隔を変更することができる機構を採用していることが望ましい。「切断部」の大きさを変えることができると、被切断物の大きさによって適切なサイズに変更できるからである。
【００３５】
（請求項１０）
請求項１０に記載の発明は、 撚線からなる直径4ミリメートル以下の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置される台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えるソーワイヤーの製造方法に係る。
すなわち、台筒の表面に、バインダーを含んだ粉末のロウ剤をまぶし、バインダーが乾かないうちにダイヤモンド砥粒を付着させ、熱処理によってロウ付けする台筒作成手順と、 素線の材質およびダイヤモンド砥粒との馴染みがよいロウ剤を用いて真空炉内で加熱した後に冷却する加熱冷却手順と、 その加熱冷却手順を経た台筒を素線に通し、素線にテンションを掛けながら可撓性樹脂をコーティングするコーティング手順とを含んだソーワイヤーの製造方法である。
【００３６】
（用語説明）
「バインダー」としては、たとえば、炭化水素系バインダー、アクリル系バインダーなどを用いる。
「ロウ剤」としては、たとえば、活性化銀ロウ、ニッケルロウなどを用いる。
【００３７】
（請求項１１）
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のソーワイヤーの製造方法を限定したものである。
すなわち、前記台筒にはステンレス鋼を採用し、前記コーティング剤には合成ゴムを採用するとともに、 前記台筒作成手順の前または後に、当該台筒に銅または真鍮のメッキを施すメッキ手順を含むこととしたことを特徴とする。
【００３８】
（用語説明）
銅または真鍮のメッキを施すのは、コーティング剤として採用した合成ゴムとの馴染みが良いからである。
メッキ手順は、台筒作成手順の前または後のいずれでもよいが、ダイヤモンド砥粒が台筒に固定された後のほうが、製造上は合理的であることが多い。
【００３９】
（請求項１２）
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１のいずれかに記載のソーワイヤーの製造方法を限定したものである。
すなわち、前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施す砥粒コーティング手順を含むことしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーを提供することができた。
請求項３から請求項９に記載の発明によれば、切断作業を自動化することに寄与するワイヤーソーマシンを提供することができた。
請求項１０から請求項１２に記載の発明によれば、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーの製造方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本願発明を、実施形態および図面を用いて更に詳しく説明する。ここで使用する図面は図1から図７である。
【００４２】
（図1）
図1に示すのは、本発明の実施形態に係るソーワイヤー１０である。このソーワイヤー１０は、撚線からなる素線１１と、 その素線１１を貫通させて等間隔に配置される台筒１２と、 その台筒１２を多数配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒１２および前記素線１１を固定するコーティング剤１４とからなる。
【００４３】
前記素線１１は、図１中の直径（ｄ）が４ｍｍ以下の鋼製の撚線である。直径が１〜２ｍｍの鋼製の撚線が、多くの用途に採用される。
前記台筒１２の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒１３を備える。この砥粒１３は、本実施形態においてはダイヤモンドチップが採用される。
【００４４】
台筒１２は、ステンレス鋼にて製造し、銅メッキまたは真鍮メッキを施している。コーティング剤との親和性を高め、ソーワイヤー全体としての強度を高めるためである。
コーティング剤１４は、合成ゴムを採用している。コーティング剤１４が施された状態のソーワイヤー１０の直径（Ｄ）は、例えば、ｄ＝２ｍｍの場合に約４ｍｍとなる。
【００４５】
上記したようなソーワイヤー１０は、電着式でしか製造できなかった細いソーワイヤーに比べて長寿命化を達成できる。また、メタルボンド式のソーワイヤーには不向きである金属の被切断物であっても対応可能である。
これに伴い、ワイヤーソーマシンの用途が格段に広がることに寄与する。
【００４６】
（図２）
図２は、図1に示したソーワイヤー１０を採用した、本発明の実施形態に係るワイヤーソーマシン２０を概念的に示したものである。
このワイヤーソーマシン２０は、無端処理したソーワイヤー１０と、 そのソーワイヤー１０を架け渡す３つのプーリ２１，２２，２３と、 それらプーリのうちの一つであるドライブプーリ２３を回転させるドライブモータ２４と、 そのドライブモータ２４の回転状態データである電流値を検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段２５とを備える。
その寿命判定手段２５は、ドライブモータ２４の電流値を継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤー１０の寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータ２４の停止信号を出力する。
【００４７】
前記ソーワイヤー１０を採用したワイヤーソーマシン２０を用いて、被切断物を切断しながらドライブモータ２４の回転状態データを継続的に測定すると、抵抗値が少ない状態から大きな状態へ変化する初期段階、抵抗値の変化がほとんど無い安定段階、抵抗値が再び変化して大きくなる遷移段階に分かれる。これらのデータを蓄積し、前記した寿命判定手段２５の一部である記憶装置に記憶させておく。
【００４８】
回転状態検出手段が初期段階または安定段階であると判断する場合には、制御用信号出力手段は、ドライブモータ２４に対して特に信号を発しない。そのため、ワイヤーソーマシン２０は継続的に運転される。
回転状態検出手段が遷移段階に移行したと判断した場合には、制御用信号出力手段がドライブモータ２４の停止信号を出力する。ワイヤーソーマシン２０を停止させたら、ソーワイヤー１０を交換する。
【００４９】
もし、ソーワイヤー１０が破断すると同時に、ワイヤーに通されていた台筒がワイヤーの鞭打ち運動とともに弾丸状になって飛散する。この飛散する台筒は、現場の作業者にとっては非常に危険である。あるいは、ソーワイヤー１０が破断するとワイヤーソーマシン２０と被切断物とが接触するなどして、ワイヤーソーマシン２０に大きな負担が掛かり、破損するおそれもある。
本実施形態に係るワイヤーソーマシン２０は、ソーワイヤー１０の破断を未然に防止する。
【００５０】
なお、被切断物がコンクリートなどである場合には、このワイヤーソーマシン２０のソーワイヤーは、メタルボンド式ソーワイヤーを採用することもできる。前記した溶着式のソーワイヤー１０よりも長寿命となる。
【００５１】
（図３）
図3に示すのは、遠隔操作装置３０を備えることによって遠隔操作が可能なワイヤーソーマシン２０である。
すなわち、 ドライブモータ２４の回転状態データを検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データを送信する送受信手段２６と、 その送受信手段２６から送信された回転状態データを受信してソーワイヤー１０の寿命を判定する寿命判定が可能な遠隔操作装置３０とを備える。
この遠隔操作装置３０は、前記ソーワイヤー１０の寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータ２４の回転を停止させる停止信号を送信可能であり、 前記ドライブモータ２４は、前記送受信手段２６によって当該停止信号を受信し、それによって停止可能である。
【００５２】
「遠隔操作装置」とは、前記送信手段から送信された回転状態データを受信する受信手段、前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段、その寿命判定手段の判定結果を出力または送信する判定結果出力手段を備えたパーソナルコンピュータである。ドライブモータの回転状態データ（電流値）を継続的に測定して入力し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算を実行し、寿命か否かを判定する前記パーソナルコンピュータにおいて実行される。
【００５３】
本実施形態によれば、ワイヤーソーマシン２０および被切断物と離れた場所からワイヤーソーマシン２０を操作可能となるので、操作者に危険がおよばない場所にて使用できる。
【００５４】
（図４）
図４は、切断部２９のサイズを変更可能なワイヤーソーマシン２０を示す。
テンションプーリ２１，２２の位置を拡げたり、狭めたりするのであるが、各プーリに架け渡された無端のソーワイヤーは一定のテンションが必要なので、ドライブプーリ２３の位置も変更される。
なお、こうしたプーリの位置変更が可能な機構については、一般的な技術であるので図示を省略する。
【００５５】
図４に示す実施形態によれば、被切断物のサイズに応じて適切な切断部の寸法に調整が可能である。
【００５６】
（図５）
図５に示すのは、ワイヤーソーマシンと被切断物との関係を図示した例である。
壁４１に近接して床に固定された被切断物４０は、その壁４１と、その壁４１の反対側に位置させた駆動機構５０との間に架け渡されるソーワイヤー１０によって切断される。
壁４１には、テンションプーリ２１が、上下動可能であるように上下動用レール４２に固定されている。
また、ドライブプーリ２３が固定された駆動機構５０には、そのドライブプーリ２３を駆動させるモータを内蔵するとともに、ドライブプーリ２３を上下動させることが可能なリンク機構をも備えている。
【００５７】
以上のように構成されるワイヤーソーマシンによれば、被切断物４０を縦に切断することができる。例えば、原子炉内において解体が必要な構造物に応用できる。
なお、前述した遠隔操作装置を備えたワイヤーソーマシンであれば、作業者が被切断物４０に近づかなくても作業が可能である。
【００５８】
（図６）
図６は、電着式で作製したダイヤモンド砥石と、溶着式で作製したダイヤモンド砥石（シングルレイヤー）とを性能比較したものである。
いずれも回転式の砥石であり、同じ切削物を切削した場合における抵抗値および寿命までの時間をグラフ化している。
【００５９】
この図６からは、電着式においては寿命が短く、抵抗値の変化を継続的に捉えていても、いつ寿命に達するのかを把握することは困難である。一方、溶着式においては、遷移領域、安定領域、加速領域が現れるので、安定領域から加速領域に移行した辺りを寿命として捉えることができる。
この原理を用いたのが、前述した寿命判定手段である。
【００６０】
（図７）
図７においては、ダイヤモンド砥粒の表面に対するセラミック系コーティングを施したソーワイヤー（TiN−１−＃４０、TiALN−１−＃４０）、施さないソーワイヤー（ＭＢＳ９６０−１−＃４０）、コーティングを施さずに特殊な熱処理を施したソーワイヤー（Ｉ．Ｎｉｘ−１−＃４０）の4種類について、被切断対象に対するドライブモータの電流値を測定したものである。
【００６１】
寿命と判定されるまでの回数を比較すると、セラミック系コーティングを施さないソーワイヤー（ＭＢＳ９６０−１−＃４０）は１８４回で寿命となり、コーティングを施さずに特殊な熱処理を施したソーワイヤー（Ｉ．Ｎｉｘ−１−＃４０）は２１４回で寿命となった。
しかし、TiNのセラミックコーティングを施したソーワイヤーは２３４回、TiALNのセラミックコーティングを施したソーワイヤーは３２５回まで、寿命が延びた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本願発明は、ワイヤーソーマシンを用いる建築土木業、石英ガラスなどの硬質材料を切断する必要のある製造業、鋳鉄を用いる製造業における金型のメンテナンス業、ワイヤーソーマシンを自動化する生産技術や情報処理に関するサービス業などにおいて、利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係るソーワイヤーの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る遠隔操作可能なワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【図４】切断部のサイズを変更可能なワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【図５】ワイヤーソーマシンと被切断物との関係を示す側面図である。
【図６】電着式のダイヤモンド砥石と溶着式のダイヤモンド砥粒との性能比較をしたグラフである。
【図７】砥粒（ダイヤモンド）の表面にセラミック系コーティングを施した場合の寿命測定のグラフである。
【図８】従来のソーワイヤーを示す断面図である。
【図９】従来のワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ ソーワイヤー １１ 素線
１２ 台筒 １３ 砥粒（ダイヤモンドチップ）
２０ ワイヤーソーマシン ２１，２２ テンションプーリ
２３ ドライブプーリ ２４ ドライブモータ
２５ 寿命判定手段 ２６ 送受信手段
２８ カバー ２９ 切断部
３０ 遠隔操作装置 ３５ 寿命判定手段
４０ 被切断物 ４１ 壁
４２ 上下動用レール
５０ 駆動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製あるいはアスファルト製等の構造物である被削物を切断する際に用いられて特に好適なワイヤーソー及びそれを用いた切断装置及び切断工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリート製あるいはアスファルト製等の建造物の補強や撤去のための切断には、ワイヤーソー（ワイヤーソーマシン）が用いられてきた。
このワイヤーソーは、可撓性のある金属製のワイヤーに、円筒形の台筒に砥粒を固定した刃体（通称「ビーズ」）を所定間隔毎に固定したソーワイヤーを切断刃とし、このソーワイヤーを環状に高速走行させる工具である。前記の「砥粒」にダイヤモンドを採用したソーワイヤーは、切断性能に優れている。
【０００３】
一般のソーワイヤーについて、図８および図９を用いて説明する。
炭素鋼のワイヤー１００と、そのワイヤー１００に対して一定間隔をおいて嵌装される円筒状の円筒刃体２００，２００・・・と、その円筒刃体２００をワイヤー１００に固定する固定リング３００，３００と、前記刃体２００，２００の間を埋めるようにしてワイヤー１００の外周に被覆形成されたワイヤー被覆部材５００とからなる。
円筒刃体２００は、超硬質の砥粒Ｗが焼結された切削用砥粒層をその外周に固定している。また、ワイヤー被覆部材５００は、ゴムやプラスチック等からなる。
【０００４】
円筒刃体２００が設けられる周期Ｐは、約２５ｍｍ程度とされるものが一般的である。
ワイヤー被覆部材５００は、切断作業時の外力からワイヤー１００を保護するとともに、円筒刃体２００が切削抵抗にて動かないようにする役割をなす。
固定リング３００とワイヤー１００との固着を確実なものとするため、固定リング３００の内周にはネジ部３１０を設けているが、そのネジ部３１０とワイヤー１００との間にも前記ワイヤー被覆部材５００が浸入し、ワイヤー１００との固着を更に確実なものとしている。
【０００５】
以上のようなソーワイヤーＢを用いたワイヤーソーは、被削物Ｃに巻き掛け、無端状に連結した後、駆動プーリ７００を回転駆動して、ワイヤーソーＢを走行させることによって、被削物Ｃを切断する。駆動プーリ７００は、駆動装置７１０とともにテーブル８００の上を被削物Ｃから離れるように移動可能であり、切断時にワイヤーソーＢに常に一定の張力を付与し、切削面に円筒刃体２００を常に切込ませる。
【０００６】
前述した「刃体」の形成において、「台筒」に対する「砥粒」の固定方法としては、メタルボンド式、電気メッキにて電着式、ロウ剤を使って反応させて固定する溶着式などがある。
メタルボンド式は、金属粉末をプレスして焼結させるためのプレス代が必要となるため、台筒の外径寸法を小さくすることに限界がある。一般の技術では、だいたい８ｍｍが最小外径である。工具の寿命としては、一般的には金属粉末焼結をメタルボンド式が最も長い。
電着式では、台筒に通電してメッキ材を積出させるため、台筒の最小外径寸法の制限が緩く、ワイヤーの径（４〜５ｍｍ）に合わせて台筒の外径寸法を小さくすることができる。しかし、熱膨張によって砥粒が台筒から外れやすいので、工具寿命が短いという問題がある。電気メッキの制御水準を高めていけば、工具寿命をある程度延ばすことも技術的には可能であるが、コストメリットがなく実用性に乏しい。
【０００７】
なお、溶着式に関しては、特許文献１に記載されるような技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１０９１３９号公報
【０００８】
特許文献１に記載された技術では、台金の表面に各種金属、合金をメッキもしくは溶着することにより、台金と砥粒層の接着状態が向上し、砥粒層の剥離が防止できる、とある。現状では、円筒刃体の外径が１０．５ｍｍのものが一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ダイヤモンドを砥粒とするソーワイヤーを用いたワイヤーソーマシンは、切断対象が石英ガラス、鋳物における型のメンテナンスなどに広がりつつある。このようなニーズでは、最小外径の小さなソーワイヤーが求められることが多く、現状では、電着式にて対応せざるを得ない。そのため、工具寿命が短いという欠点を伴ったままである。最小外径の小さなソーワイヤーであることを求められない場合にはメタルボンド式で対応できるが、切断対象が金属である場合には不向きである。
また、特許文献１に記載された技術では、所望される最小外径を達成しつつ長寿命化を図るには、十分な技術ではない。
更に、電着式の欠点として、工具寿命が突然来てしまうので予測ができない、という問題がある。このため、ワイヤーソーマシンを用いた切断作業を自動化することが困難だった。
【００１０】
なお、「ワイヤーソー × 自動化」というキーワードにて特許出願文献を検索し、特開平１０−４４１４３号公報など3件の文献を得た。しかし、ワイヤーソーマシンを自動化する技術とは無関係であった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、細小化と長寿命化とを両立させる、あるいはワイヤーソーマシンを用いた切断作業を自動化することに寄与するソーワイヤーおよびワイヤーソーマシン関連技術を開発することにある。
請求項１および請求項２に記載の発明は、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーを提供することを目的とする。
請求項３から請求項９に記載の発明は、切断作業を自動化することに寄与するワイヤーソーマシンを提供することを目的とする。
請求項１０から請求項１２に記載の発明は、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するため、以下のような発明を提供する。
【００１３】
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、撚線からなる素線(11)と、 その素線(11)を貫通させて等間隔に配置される台筒(12)と、 その台筒(12)を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒(12)および前記素線(11)を固定するコーティング剤(14)とを備えるソーワイヤーに係る。
前記素線(11)は、直径が４ｍｍ以下の鋼製の撚線であり、 前記台筒(12)の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒(13)を備えたことを特徴とする。いわゆる「溶着式」のソーワイヤーである。
【００１４】
（用語説明）
「素線」について、「直径が４ｍｍ以下の鋼製」という限定をしたのは、直径が４ｍｍ以下の撚線は、ステンレス製が一般的であり、ソーワイヤーとしては張力が低くて不向きだったからである。直径が１〜２ｍｍの鋼製の撚線が、多くの用途に採用可能性がある。
【００１５】
「台筒」としては、例えばステンレス鋼にて製造とした場合には、銅メッキまたは真鍮メッキを施したものとしている。コーティング剤との親和性を高め、ソーワイヤー全体としての強度を高めるためである。メッキをしない場合には接着剤を使用することもできるが、塗膜の厚さを制御するには銅メッキまたは真鍮メッキのほうが簡便である。
「コーティング剤」としては、一般的には合成ゴムである。
【００１６】
「砥粒」はダイヤモンドを採用することが一般的である。砥粒の台筒への固定方法は、例えば以下の通りである。台筒の表面に、バインダーを含んだ粉末のロウ剤をまぶし、バインダーが乾かないうちに砥粒を付着させ、熱処理によってロウ付けするという手順である。 その後、真空炉の中で、素線の材質および砥粒（ダイヤモンド）との馴染みがよいロウ剤を用い、摂氏1000度程度まで上昇させ、溶かし、冷却する。
【００１７】
（作用）
上記したようなソーワイヤーが提供されることにより、電着式でしか製造できなかった細いソーワイヤーにおいて、長寿命化を達成できる。また、被切断物が金属であっても対応可能である。
また、それに伴い、ワイヤーソーマシンの用途が格段に広がることに寄与する。
【００１８】
（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のソーワイヤーを限定したものであり、
前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施したことを特徴とする。
【００１９】
（用語説明）
「セラミック系コーティング」とは、TiN、TiAIN などである。セラミック系コーティングを行うと、ソーワイヤーの寿命が延びることが判明した。このため、細いソーワイヤーでも、長寿命化に寄与する。
【００２０】
（請求項３）
請求項３に記載の発明は、 無端処理したソーワイヤー(10)と、 そのソーワイヤー(10)を架け渡す複数のプーリと、 その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリ(23)を回転させるドライブモータ(24)と、 そのドライブモータ(24)の回転状態データを検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段(25)とを備えたワイヤーソーマシンに係る。
その寿命判定手段(25)は、ドライブモータ(24)の回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤー(10)の寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータ(24)の停止信号を出力する。
前記ソーワイヤー(10)は、 撚線からなる鉄鋼製の素線(11)と、 その素線(11)を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒(13)を備えた台筒(12)と、 その台筒(12)を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒(12)および前記素線(11)を固定するコーティング剤(14)とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
（用語説明）
「回転状態データおよび寿命の相関関係データ」とは、本願のワイヤーソーマシンに用いるソーワイヤーにて被切断物を連続的に計測し、ソーワイヤーの寿命との相関関係を得たデータである。「回転状態データ」とは、代表的にはドライブモータ(24)を駆動させるための電流値である。ソーワイヤーをいわゆる溶着式としたことにより、「回転状態データおよび寿命の相関関係データ」との関係を把握できるようになった。
なお、電着式では細いソーワイヤーの製造が可能であるものの、そもそもの寿命が短い上に、砥粒やメッキが突然剥がれ落ちることがあり、寿命と回転状態データとの相関関係データを把握することが困難であった。
【００２２】
（作用）
撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたソーワイヤーを形成し、無端処理する。そして、そのソーワイヤーを複数のプーリに架け渡し、ドライブモータを回転させることによってソーワイヤーを回転させる。これによって、被切断物の切断が可能となる。
切断中は、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算し、ソーワイヤーが寿命に達していないかどうかを判断する。寿命である場合には、ドライブモータの回転を停止させる。
以上により、ソーワイヤーが寿命に達したら自動的に運転を停止でき、たとえばドライブモータの無負荷運転やワイヤーソーマシンの損傷などを未然に防止する。
【００２３】
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明における溶着式ソーワイヤーの代わりに、メタルボンド式ソーワイヤーを採用した構成をなす。
【００２４】
（作用）
メタルボンド式ソーワイヤーを採用することによって、請求項２に記載のワイヤーソーマシンにて可能な細いソーワイヤーを採用したワイヤーソーマシンを提供することはできないものの、溶着式よりも長寿命のソーワイヤーを採用することができる。しかも、そのワイヤーソーマシンには寿命判定手段が備えられているので、ソーワイヤーが寿命に達したら自動的に運転を停止でき、たとえばドライブモータの無負荷運転やワイヤーソーマシンの損傷などを未然に防止する。
また、この技術は、切断作業の自動化に寄与する。
【００２５】
（請求項５）
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４にて記載したワイヤーソーマシンと異なり、遠隔操作装置(30)を構成要件に備える。
すなわち、 無端処理したソーワイヤー(10)と、 そのソーワイヤー(10)を架け渡す複数のプーリ(21,22,23)と、 その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリ(23)を回転させるドライブモータ(24)と、 そのドライブモータ(24)の回転状態データを検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データを送信する送信手段(26)と、 その送信手段(26)から送信された回転状態データを受信して前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定が可能な遠隔操作装置(30)とを備える。 その遠隔操作装置(30)は、前記ソーワイヤー(10)の寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータ(24)の回転を停止させる停止信号を送信可能であり、 前記ドライブモータ(24)は、前記停止信号を受信することによって停止可能なワイヤーソーマシンに係る。
【００２６】
（用語説明）
「遠隔操作装置」とは、前記送信手段から送信された回転状態データを受信する受信手段、前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段、その寿命判定手段の判定結果を出力または送信する判定結果出力手段を備えた演算装置、例えばパーソナルコンピュータである。ここで、「寿命判定手段」とは、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定して入力し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算を実行し、寿命か否かを判定する手段であり、例えば前記のパーソナルコンピュータにおいて実行される。
【００２７】
（作用）
無端処理されたソーワイヤーを複数のプーリに架け渡し、ドライブモータを回転させることによってソーワイヤーを回転させる。 被切断物の切断中は、ドライブモータの回転状態データを回転状態検出手段が継続的に測定し、その回転状態検出手段が検出する回転状態データを遠隔操作装置に送信する。
遠隔操作装置は、送信手段から送信された回転状態データを受信してソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定が可能である。ソーワイヤーの寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータの回転を停止させる停止信号を送信する。すると、ドライブモータは、前記停止信号を受信することによって停止させる。
ワイヤーソーマシンおよび被切断物と離れた場所からワイヤーソーマシンを操作可能となるので、操作者に危険がおよばないような場所で使用できる。
【００２８】
（請求項６）
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
（作用）
ソーワイヤーにいわゆる溶着式を採用したので、ソーワイヤーの径が細いものでも採用することができ、結果としてワイヤーソーマシンの小型化に寄与する。ソーワイヤーの径が太いと、切断工程において反力が大きく、プーリやそれを支える部品などに強度が要求され、結果としてワイヤーソー全体を小型化することが困難だからである。
【００３０】
（請求項７）
請求項７に記載の発明もまた、請求項５に記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにメタルボンド式にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
（作用）
ソーワイヤーにいわゆるメタルボンド式を採用したので、長寿命のワイヤーソーマシンを提供することができる。したがって、遠隔操作に係るワイヤーソーマシンを長時間連続して使用することができる。
【００３２】
（請求項８）
請求項８に記載の発明は、請求項３から請求項７のいずれかに記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、前記ソーワイヤーは、前記砥粒の表面にセラミック系コーティングを施したことを特徴とする。
【００３３】
（請求項９）
請求項９に記載の発明は、請求項３から請求項８のいずれかに記載のワイヤーソーマシンを限定したものである。
すなわち、複数のプーリは、３つとし、 ドライブプーリ以外のプーリに挟まれた区間を切断部して構成したことを特徴とする。
【００３４】
ドライブプーリ以外のプーリは、互いの間隔を変更することができる機構を採用していることが望ましい。「切断部」の大きさを変えることができると、被切断物の大きさによって適切なサイズに変更できるからである。
【００３５】
（請求項１０）
請求項１０に記載の発明は、 撚線からなる直径4ミリメートル以下の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置される台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えるソーワイヤーの製造方法に係る。
すなわち、台筒の表面に、バインダーを含んだ粉末のロウ剤をまぶし、バインダーが乾かないうちにダイヤモンド砥粒を付着させ、熱処理によってロウ付けする台筒作成手順と、 素線の材質およびダイヤモンド砥粒との馴染みがよいロウ剤を用いて真空炉内で加熱した後に冷却する加熱冷却手順と、 その加熱冷却手順を経た台筒を素線に通し、素線にテンションを掛けながら可撓性樹脂をコーティングするコーティング手順とを含んだソーワイヤーの製造方法である。
【００３６】
（用語説明）
「バインダー」としては、たとえば、炭化水素系バインダー、アクリル系バインダーなどを用いる。
「ロウ剤」としては、たとえば、活性化銀ロウ、ニッケルロウなどを用いる。
【００３７】
（請求項１１）
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のソーワイヤーの製造方法を限定したものである。
すなわち、前記台筒にはステンレス鋼を採用し、前記コーティング剤には合成ゴムを採用するとともに、 前記台筒作成手順の前または後に、当該台筒に銅または真鍮のメッキを施すメッキ手順を含むこととしたことを特徴とする。
【００３８】
（用語説明）
銅または真鍮のメッキを施すのは、コーティング剤として採用した合成ゴムとの馴染みが良いからである。
メッキ手順は、台筒作成手順の前または後のいずれでもよいが、ダイヤモンド砥粒が台筒に固定された後のほうが、製造上は合理的であることが多い。
【００３９】
（請求項１２）
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１のいずれかに記載のソーワイヤーの製造方法を限定したものである。
すなわち、前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施す砥粒コーティング手順を含むことしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーを提供することができた。
請求項３から請求項９に記載の発明によれば、切断作業を自動化することに寄与するワイヤーソーマシンを提供することができた。
請求項１０から請求項１２に記載の発明によれば、細小化と長寿命化とを両立させるソーワイヤーの製造方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本願発明を、実施形態および図面を用いて更に詳しく説明する。ここで使用する図面は図1から図７である。
【００４２】
（図1）
図1に示すのは、本発明の実施形態に係るソーワイヤー１０である。このソーワイヤー１０は、撚線からなる素線１１と、 その素線１１を貫通させて等間隔に配置される台筒１２と、 その台筒１２を多数配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒１２および前記素線１１を固定するコーティング剤１４とからなる。
【００４３】
前記素線１１は、図１中の直径（ｄ）が４ｍｍ以下の鋼製の撚線である。直径が１〜２ｍｍの鋼製の撚線が、多くの用途に採用される。
前記台筒１２の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒１３を備える。この砥粒１３は、本実施形態においてはダイヤモンドチップが採用される。
【００４４】
台筒１２は、ステンレス鋼にて製造し、銅メッキまたは真鍮メッキを施している。コーティング剤との親和性を高め、ソーワイヤー全体としての強度を高めるためである。
コーティング剤１４は、合成ゴムを採用している。コーティング剤１４が施された状態のソーワイヤー１０の直径（Ｄ）は、例えば、ｄ＝２ｍｍの場合に約４ｍｍとなる。
【００４５】
上記したようなソーワイヤー１０は、電着式でしか製造できなかった細いソーワイヤーに比べて長寿命化を達成できる。また、メタルボンド式のソーワイヤーには不向きである金属の被切断物であっても対応可能である。
これに伴い、ワイヤーソーマシンの用途が格段に広がることに寄与する。
【００４６】
（図２）
図２は、図1に示したソーワイヤー１０を採用した、本発明の実施形態に係るワイヤーソーマシン２０を概念的に示したものである。
このワイヤーソーマシン２０は、無端処理したソーワイヤー１０と、 そのソーワイヤー１０を架け渡す３つのプーリ２１，２２，２３と、 それらプーリのうちの一つであるドライブプーリ２３を回転させるドライブモータ２４と、 そのドライブモータ２４の回転状態データである電流値を検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段２５とを備える。
その寿命判定手段２５は、ドライブモータ２４の電流値を継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤー１０の寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータ２４の停止信号を出力する。
【００４７】
前記ソーワイヤー１０を採用したワイヤーソーマシン２０を用いて、被切断物を切断しながらドライブモータ２４の回転状態データを継続的に測定すると、抵抗値が少ない状態から大きな状態へ変化する初期段階、抵抗値の変化がほとんど無い安定段階、抵抗値が再び変化して大きくなる遷移段階に分かれる。これらのデータを蓄積し、前記した寿命判定手段２５の一部である記憶装置に記憶させておく。
【００４８】
回転状態検出手段が初期段階または安定段階であると判断する場合には、制御用信号出力手段は、ドライブモータ２４に対して特に信号を発しない。そのため、ワイヤーソーマシン２０は継続的に運転される。
回転状態検出手段が遷移段階に移行したと判断した場合には、制御用信号出力手段がドライブモータ２４の停止信号を出力する。ワイヤーソーマシン２０を停止させたら、ソーワイヤー１０を交換する。
【００４９】
もし、ソーワイヤー１０が破断すると同時に、ワイヤーに通されていた台筒がワイヤーの鞭打ち運動とともに弾丸状になって飛散する。この飛散する台筒は、現場の作業者にとっては非常に危険である。あるいは、ソーワイヤー１０が破断するとワイヤーソーマシン２０と被切断物とが接触するなどして、ワイヤーソーマシン２０に大きな負担が掛かり、破損するおそれもある。
本実施形態に係るワイヤーソーマシン２０は、ソーワイヤー１０の破断を未然に防止する。
【００５０】
なお、被切断物がコンクリートなどである場合には、このワイヤーソーマシン２０のソーワイヤーは、メタルボンド式ソーワイヤーを採用することもできる。前記した溶着式のソーワイヤー１０よりも長寿命となる。
【００５１】
（図３）
図3に示すのは、遠隔操作装置３０を備えることによって遠隔操作が可能なワイヤーソーマシン２０である。
すなわち、 ドライブモータ２４の回転状態データを検出する回転状態検出手段と、 その回転状態検出手段が検出する回転状態データを送信する送受信手段２６と、 その送受信手段２６から送信された回転状態データを受信してソーワイヤー１０の寿命を判定する寿命判定が可能な遠隔操作装置３０とを備える。
この遠隔操作装置３０は、前記ソーワイヤー１０の寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータ２４の回転を停止させる停止信号を送信可能であり、 前記ドライブモータ２４は、前記送受信手段２６によって当該停止信号を受信し、それによって停止可能である。
【００５２】
「遠隔操作装置」とは、前記送信手段から送信された回転状態データを受信する受信手段、前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段、その寿命判定手段の判定結果を出力または送信する判定結果出力手段を備えたパーソナルコンピュータである。ドライブモータの回転状態データ（電流値）を継続的に測定して入力し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算を実行し、寿命か否かを判定する前記パーソナルコンピュータにおいて実行される。
【００５３】
本実施形態によれば、ワイヤーソーマシン２０および被切断物と離れた場所からワイヤーソーマシン２０を操作可能となるので、操作者に危険がおよばない場所にて使用できる。
【００５４】
（図４）
図４は、切断部２９のサイズを変更可能なワイヤーソーマシン２０を示す。
テンションプーリ２１，２２の位置を拡げたり、狭めたりするのであるが、各プーリに架け渡された無端のソーワイヤーは一定のテンションが必要なので、ドライブプーリ２３の位置も変更される。
なお、こうしたプーリの位置変更が可能な機構については、一般的な技術であるので図示を省略する。
【００５５】
図４に示す実施形態によれば、被切断物のサイズに応じて適切な切断部の寸法に調整が可能である。
【００５６】
（図５）
図５に示すのは、ワイヤーソーマシンと被切断物との関係を図示した例である。
壁４１に近接して床に固定された被切断物４０は、その壁４１と、その壁４１の反対側に位置させた駆動機構５０との間に架け渡されるソーワイヤー１０によって切断される。
壁４１には、テンションプーリ２１が、上下動可能であるように上下動用レール４２に固定されている。
また、ドライブプーリ２３が固定された駆動機構５０には、そのドライブプーリ２３を駆動させるモータを内蔵するとともに、ドライブプーリ２３を上下動させることが可能なリンク機構をも備えている。
【００５７】
以上のように構成されるワイヤーソーマシンによれば、被切断物４０を縦に切断することができる。例えば、原子炉内において解体が必要な構造物に応用できる。
なお、前述した遠隔操作装置を備えたワイヤーソーマシンであれば、作業者が被切断物４０に近づかなくても作業が可能である。
【００５８】
（図６）
図６は、電着式で作製したダイヤモンド砥石と、溶着式で作製したダイヤモンド砥石（シングルレイヤー）とを性能比較したものである。
いずれも回転式の砥石であり、同じ切削物を切削した場合における抵抗値および寿命までの時間をグラフ化している。
【００５９】
この図６からは、電着式においては寿命が短く、抵抗値の変化を継続的に捉えていても、いつ寿命に達するのかを把握することは困難である。一方、溶着式においては、遷移領域、安定領域、加速領域が現れるので、安定領域から加速領域に移行した辺りを寿命として捉えることができる。
この原理を用いたのが、前述した寿命判定手段である。
【００６０】
（図７）
図７においては、ダイヤモンド砥粒の表面に対するセラミック系コーティングを施したソーワイヤー（TiN−１−＃４０、TiALN−１−＃４０）、施さないソーワイヤー（ＭＢＳ９６０−１−＃４０）、コーティングを施さずに特殊な熱処理を施したソーワイヤー（Ｉ．Ｎｉｘ−１−＃４０）の4種類について、被切断対象に対するドライブモータの電流値を測定したものである。
【００６１】
寿命と判定されるまでの回数を比較すると、セラミック系コーティングを施さないソーワイヤー（ＭＢＳ９６０−１−＃４０）は１８４回で寿命となり、コーティングを施さずに特殊な熱処理を施したソーワイヤー（Ｉ．Ｎｉｘ−１−＃４０）は２１４回で寿命となった。
しかし、TiNのセラミックコーティングを施したソーワイヤーは２３４回、TiALNのセラミックコーティングを施したソーワイヤーは３２５回まで、寿命が延びた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本願発明は、ワイヤーソーマシンを用いる建築土木業、石英ガラスなどの硬質材料を切断する必要のある製造業、鋳鉄を用いる製造業における金型のメンテナンス業、ワイヤーソーマシンを自動化する生産技術や情報処理に関するサービス業などにおいて、利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係るソーワイヤーの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る遠隔操作可能なワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【図４】切断部のサイズを変更可能なワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【図５】ワイヤーソーマシンと被切断物との関係を示す側面図である。
【図６】電着式のダイヤモンド砥石と溶着式のダイヤモンド砥粒との性能比較をしたグラフである。
【図７】砥粒（ダイヤモンド）の表面にセラミック系コーティングを施した場合の寿命測定のグラフである。
【図８】従来のソーワイヤーを示す断面図である。
【図９】従来のワイヤーソーマシンを示す概念図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ ソーワイヤー １１ 素線
１２ 台筒 １３ 砥粒（ダイヤモンドチップ）
２０ ワイヤーソーマシン ２１，２２ テンションプーリ
２３ ドライブプーリ ２４ ドライブモータ
２５ 寿命判定手段 ２６ 送受信手段
２８ カバー ２９ 切断部
３０ 遠隔操作装置 ３５ 寿命判定手段
４０ 被切断物 ４１ 壁
４２ 上下動用レール
５０ 駆動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撚線からなる素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置される台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えるソーワイヤーであって、
前記素線は、直径が４ｍｍ以下の鉄鋼製の撚線であり、
前記台筒の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒を備えたことを特徴とするソーワイヤー。
【請求項２】
前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載のソーワイヤー。
【請求項３】
無端処理したソーワイヤーと、
そのソーワイヤーを架け渡す複数のプーリと、
その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリを回転させるドライブモータと、
そのドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、
その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段とを備え、
その寿命判定手段は、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータの停止信号を出力するものであり、
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とするワイヤーソーマシン。
【請求項４】
無端処理したソーワイヤーと、
そのソーワイヤーを架け渡す複数のプーリと、
その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリを回転させるドライブモータと、
そのドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、
その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段とを備え、
その寿命判定手段は、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータの停止信号を出力するものであり、
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにメタルボンド式にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とするワイヤーソーマシン。
【請求項５】
無端処理したソーワイヤーと、
そのソーワイヤーを架け渡す複数のプーリと、
その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリを回転させるドライブモータと、
そのドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、
その回転状態検出手段が検出する回転状態データを送信する送信手段と、
その送信手段から送信された回転状態データを受信して前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定が可能な遠隔操作装置とを備え、
前記遠隔操作装置は、前記ソーワイヤーの寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータの回転を停止させる停止信号を送信可能であり、
前記ドライブモータは、前記停止信号を受信することによって停止可能としたことを特徴とするワイヤーソーマシン。
【請求項６】
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のワイヤーソーマシン。
【請求項７】
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにメタルボンド式にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のワイヤーソーマシン。
【請求項８】
前記ソーワイヤーは、前記砥粒の表面にセラミック系コーティングを施したことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれかに記載のワイヤーソーマシン。
【請求項９】
複数のプーリは、３つとし、
ドライブプーリ以外のプーリに挟まれた区間を切断部して構成したことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれかに記載のワイヤーソーマシン。
【請求項１０】
撚線からなる直径4ミリメートル以下の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置される台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えるソーワイヤーの製造方法であって、
台筒の表面に、バインダーを含んだ粉末のロウ剤をまぶし、バインダーが乾かないうちにダイヤモンド砥粒を付着させ、熱処理によってロウ付けする台筒作成手順と、
素線の材質およびダイヤモンド砥粒との馴染みがよいロウ剤を用いて真空炉内で加熱した後に冷却する加熱冷却手順と、
その加熱冷却手順を経た台筒を素線に通し、素線にテンションを掛けながら可撓性樹脂をコーティングするコーティング手順とを含んだソーワイヤーの製造方法。
【請求項１１】
前記台筒にはステンレス鋼を採用し、前記コーティング剤には合成ゴムを採用するとともに、
前記台筒作成手順の前または後に、当該台筒に銅または真鍮のメッキを施すメッキ手順を含むこととした請求項１０に記載のソーワイヤーの製造方法。
【請求項１２】
前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施す砥粒コーティング手順を含むことしたことを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれかに記載のソーワイヤーの製造方法。
【請求項１】
撚線からなる素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置される台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えるソーワイヤーであって、
前記素線は、直径が４ｍｍ以下の鉄鋼製の撚線であり、
前記台筒の表面には、ロウ剤にて固定した砥粒を備えたことを特徴とするソーワイヤー。
【請求項２】
前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載のソーワイヤー。
【請求項３】
無端処理したソーワイヤーと、
そのソーワイヤーを架け渡す複数のプーリと、
その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリを回転させるドライブモータと、
そのドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、
その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段とを備え、
その寿命判定手段は、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータの停止信号を出力するものであり、
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とするワイヤーソーマシン。
【請求項４】
無端処理したソーワイヤーと、
そのソーワイヤーを架け渡す複数のプーリと、
その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリを回転させるドライブモータと、
そのドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、
その回転状態検出手段が検出する回転状態データによって前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定手段とを備え、
その寿命判定手段は、ドライブモータの回転状態データを継続的に測定し、予め記憶してある回転状態データおよびソーワイヤーの寿命の相関関係データとの比較演算し、寿命であると判定した場合にはドライブモータの停止信号を出力するものであり、
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにメタルボンド式にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とするワイヤーソーマシン。
【請求項５】
無端処理したソーワイヤーと、
そのソーワイヤーを架け渡す複数のプーリと、
その複数のプーリのうちの一つであるドライブプーリを回転させるドライブモータと、
そのドライブモータの回転状態データを検出する回転状態検出手段と、
その回転状態検出手段が検出する回転状態データを送信する送信手段と、
その送信手段から送信された回転状態データを受信して前記ソーワイヤーの寿命を判定する寿命判定が可能な遠隔操作装置とを備え、
前記遠隔操作装置は、前記ソーワイヤーの寿命が寿命に達したと判定した場合には、ドライブモータの回転を停止させる停止信号を送信可能であり、
前記ドライブモータは、前記停止信号を受信することによって停止可能としたことを特徴とするワイヤーソーマシン。
【請求項６】
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにロウ剤にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のワイヤーソーマシン。
【請求項７】
前記ソーワイヤーは、 撚線からなる鉄鋼製の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置されるとともにメタルボンド式にて固定した砥粒を備えた台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のワイヤーソーマシン。
【請求項８】
前記ソーワイヤーは、前記砥粒の表面にセラミック系コーティングを施したことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれかに記載のワイヤーソーマシン。
【請求項９】
複数のプーリは、３つとし、
ドライブプーリ以外のプーリに挟まれた区間を切断部して構成したことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれかに記載のワイヤーソーマシン。
【請求項１０】
撚線からなる直径4ミリメートル以下の素線と、 その素線を貫通させて等間隔に配置される台筒と、 その台筒を配置した状態で可撓性樹脂をコーティングすることによってその台筒および前記素線を固定するコーティング剤とを備えるソーワイヤーの製造方法であって、
台筒の表面に、バインダーを含んだ粉末のロウ剤をまぶし、バインダーが乾かないうちにダイヤモンド砥粒を付着させ、熱処理によってロウ付けする台筒作成手順と、
素線の材質およびダイヤモンド砥粒との馴染みがよいロウ剤を用いて真空炉内で加熱した後に冷却する加熱冷却手順と、
その加熱冷却手順を経た台筒を素線に通し、素線にテンションを掛けながら可撓性樹脂をコーティングするコーティング手順とを含んだソーワイヤーの製造方法。
【請求項１１】
前記台筒にはステンレス鋼を採用し、前記コーティング剤には合成ゴムを採用するとともに、
前記台筒作成手順の前または後に、当該台筒に銅または真鍮のメッキを施すメッキ手順を含むこととした請求項１０に記載のソーワイヤーの製造方法。
【請求項１２】
前記砥粒の表面には、セラミック系コーティングを施す砥粒コーティング手順を含むことしたことを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれかに記載のソーワイヤーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１６１９７３（Ｐ２００８−１６１９７３Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５４０１８（Ｐ２００６−３５４０１８）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（５０７００２２１７）エヌシーダイヤモンド株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（５０７００２２１７）エヌシーダイヤモンド株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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