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技術 チップ接合方法及び鋸刃

出願人 株式会社アマダホールディングス株式会社アマダミヤチ
発明者 橋本智幸中村栄喜亀井公司
出願日 2015年2月6日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-022208
公開日 2016年8月12日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2016-144835
状態 特許登録済
技術分野 鋸引き 木材用鋸盤の構成部品、付属品
主要キーワード 先端角θ 導電ケーブル 突起列 断面扇形 略三角柱形状 硬質チップ 電気抵抗溶接装置 接合強度試験
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年8月12日)のものです。
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図面 (11)

課題

鋸刃製造コストの削減を図りつつ、硬質チップ24の接合強度不足による不具合発生率を低減すること。

解決手段

鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を相対的に加圧した状態で、第1電極28と第2電極34との間に溶接電流通電して電気エネルギーを供給することにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24の接触部周辺のみをジュール熱によって仮接合し、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を相対的に加圧した状態で、第1電極28と第2電極34との間に溶接電流を通電して高い電気エネルギーを供給することにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24をジュール熱によって溶融させて、硬質チップ24を鋸刃台金20の鋸歯22側へ相対的に押し込むことで、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に接合すること。

概要

背景

近年、帯鋸刃等の鋸刃鋸刃本体である鋸刃台金の各鋸歯は、先端部(各鋸歯の先端部)に、超硬又はサーメット等の硬質材料からなる硬質チップを備えることが多くなっている。また、鋸刃台金の鋸歯の先端部に硬質チップを接合する際には、ロウ付けの他に、電気抵抗溶接が用いられている。そして、図8(a)(b)を参照して、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に硬質チップ14を電気抵抗溶接によって接合するための従来の手法について簡単に説明する。なお、図8中、「L」は、左方向、「R」は、右方向、「U」は、上方向、「D」は、下方向をそれぞれ指している。

鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に形成した鋸歯凹部12aが上方向を向いた状態で、第1電極バイス電極)16によって鋸刃台金10を水平方向(左右方向)から把持(保持の一例)する。続いて、第2電極(チップ電極)18の先端部に形成した電極凹部18aと、鋸刃台金10の鋸歯12に形成した鋸歯凹部12aによって円柱形状の硬質チップ14を垂直方向(上下方向)から把持する。換言すれば、硬質チップ14の外周面を鋸刃台金10の鋸歯12の鋸歯凹部12aに面接触させた状態で、第2電極18の電極凹部18aによって硬質チップ14を保持する。これにより、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に硬質チップ14を接合するための準備(硬質チップ14の接合準備)を行うことができる。

硬質チップ14の接合準備を行った後に、第2電極18を第1電極16側へ加圧して、換言すれば、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対して硬質チップ14を加圧する。そして、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対して硬質チップ14を所定の圧力で加圧した状態で、第1電極16と第2電極18との間に溶接電流直流又は交流の溶接電流)を通電して電気エネルギーを供給する。これにより、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部と硬質チップ14をジュール熱抵抗熱)によって溶融させて、硬質チップ14を鋸刃台金10の鋸歯12側へ相対的に押し込むことで、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に接合することができる。なお、硬質チップ14の相対的な押し込み量が所定の押し込み量に達した後、又は溶接電流の通電時間が所定の通電時間を経過した後に、第1電極16と第2電極18との間の溶接電流の通電を停止する。

続いて、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対して硬質チップ14を加圧した状態で、鋸刃台金10と鋸歯12の先端部と硬質チップ14との接合部(接合部を含む)の温度が下がるまで放置する。そして、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対する硬質チップ14の加圧を解除して、第1電極16による把持状態を解除する。これにより、鋸歯12の先端部に硬質チップ14を備えた鋸刃台金10を、第1電極16から取り外すことができる。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1から特許文献3に示すものがある。

概要

鋸刃の製造コストの削減をりつつ、硬質チップ24の接合強度不足による不具合発生率を低減すること。 鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を相対的に加圧した状態で、第1電極28と第2電極34との間に溶接電流を通電して電気エネルギーを供給することにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24の接触部周辺のみをジュール熱によって仮接合し、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を相対的に加圧した状態で、第1電極28と第2電極34との間に溶接電流を通電して高い電気エネルギーを供給することにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24をジュール熱によって溶融させて、硬質チップ24を鋸刃台金20の鋸歯22側へ相対的に押し込むことで、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に接合すること。

目的

本発明は、前述の問題を解決することができる、新規チップ接合方法等を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

鋸刃における鋸刃台金鋸歯の先端部に、硬質材料からなる硬質チップ電気抵抗溶接によって接合するためのチップ接合方法において、第1電極によって保持された前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に対して、第2電極によって保持された前記硬質チップを相対的に加圧した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に溶接電流通電して電気エネルギーを供給することにより、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップの接触部周辺のみをジュール熱によって仮接合する1次通電工程と、前記1次通電工程の終了後に、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に対して前記硬質チップを相対的に加圧した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に溶接電流を通電して、前記1次通電工程における電気エネルギーよりも高い電気エネルギーを供給することにより、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップをジュール熱によって溶融させて、前記硬質チップを前記鋸刃台金の前記鋸歯側へ相対的に押し込むことで、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に接合する2次通電工程と、を具備したことを特徴とするチップ接合方法。

請求項2

前記1次通電工程の終了後でかつ前記2次通電工程の開始前に、前記鋸刃台金に対して前記硬質チップを相対的に加圧しかつ前記第1電極と前記第2電極との間の溶接電流の通電を停止した状態で、所定時間放置することにより、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップとの仮接合部周辺に生じた熱を放熱する放置工程を具備したことを特徴とする請求項1に記載のチップ接合方法。

請求項3

前記2次通電工程の終了後に、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に対して前記硬質チップを相対的に加圧した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に溶接電流を通電することにより、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップとの接合部周辺をジュール熱によって加熱して焼鈍する3次通電工程を具備したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチップ接合方法。

請求項4

前記1次通電工程において、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップを線接触させた状態で、前記第1電極と前記第2電極との間の溶接電流の通電を開始することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載のチップ接合方法。

請求項5

前記硬質チップの形状は、円柱形状であって、前記硬質チップの外径寸法は、前記鋸刃台金の厚み寸法の0.5〜2.0倍になっていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のチップ接合方法。

請求項6

前記硬質チップの形状は、円柱形状以外の形状であって、前記硬質チップの断面積は、前記鋸刃台金の厚み寸法の0.5〜2.0倍を直径とする仮想の円の断面積の範囲内になっていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のチップ接合方法。

請求項7

鋸刃台金の鋸歯の先端部に硬質材料からなる硬質チップが請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のチップ接合方法によって接合されていることを特徴とする鋸刃。

技術分野

0001

本発明は、帯鋸刃丸鋸刃等の鋸刃における鋸刃台金鋸歯の先端部に、硬質材料からなる硬質チップ電気抵抗溶接によって接合するためのチップ接合方法等に関する。

背景技術

0002

近年、帯鋸刃等の鋸刃の鋸刃本体である鋸刃台金の各鋸歯は、先端部(各鋸歯の先端部)に、超硬又はサーメット等の硬質材料からなる硬質チップを備えることが多くなっている。また、鋸刃台金の鋸歯の先端部に硬質チップを接合する際には、ロウ付けの他に、電気抵抗溶接が用いられている。そして、図8(a)(b)を参照して、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に硬質チップ14を電気抵抗溶接によって接合するための従来の手法について簡単に説明する。なお、図8中、「L」は、左方向、「R」は、右方向、「U」は、上方向、「D」は、下方向をそれぞれ指している。

0003

鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に形成した鋸歯凹部12aが上方向を向いた状態で、第1電極バイス電極)16によって鋸刃台金10を水平方向(左右方向)から把持(保持の一例)する。続いて、第2電極(チップ電極)18の先端部に形成した電極凹部18aと、鋸刃台金10の鋸歯12に形成した鋸歯凹部12aによって円柱形状の硬質チップ14を垂直方向(上下方向)から把持する。換言すれば、硬質チップ14の外周面を鋸刃台金10の鋸歯12の鋸歯凹部12aに面接触させた状態で、第2電極18の電極凹部18aによって硬質チップ14を保持する。これにより、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に硬質チップ14を接合するための準備(硬質チップ14の接合準備)を行うことができる。

0004

硬質チップ14の接合準備を行った後に、第2電極18を第1電極16側へ加圧して、換言すれば、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対して硬質チップ14を加圧する。そして、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対して硬質チップ14を所定の圧力で加圧した状態で、第1電極16と第2電極18との間に溶接電流直流又は交流の溶接電流)を通電して電気エネルギーを供給する。これにより、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部と硬質チップ14をジュール熱抵抗熱)によって溶融させて、硬質チップ14を鋸刃台金10の鋸歯12側へ相対的に押し込むことで、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に接合することができる。なお、硬質チップ14の相対的な押し込み量が所定の押し込み量に達した後、又は溶接電流の通電時間が所定の通電時間を経過した後に、第1電極16と第2電極18との間の溶接電流の通電を停止する。

0005

続いて、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対して硬質チップ14を加圧した状態で、鋸刃台金10と鋸歯12の先端部と硬質チップ14との接合部(接合部を含む)の温度が下がるまで放置する。そして、鋸刃台金10の鋸歯12の先端部に対する硬質チップ14の加圧を解除して、第1電極16による把持状態を解除する。これにより、鋸歯12の先端部に硬質チップ14を備えた鋸刃台金10を、第1電極16から取り外すことができる。

0006

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1から特許文献3に示すものがある。

先行技術

0007

特開2011−167807号公報
特開2011−255444号公報
特開2001−277043号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、硬質チップ(硬質チップ14)の材料は非常に高価であり、材料コストが高くなる。また、硬質チップを切れ刃形状(最終形状)に成形するための研磨加工の時間(研磨時間)が長く、研磨コストが高くなる。そのため、従来から、硬質チップの体積(例えば、硬質チップの外径寸法)を小さくして、硬質チップの材料コストの削減、及び硬質チップを切れ刃形状に成形するための硬質チップの研磨コストの削減、換言すれば、鋸刃の製造コストの削減を図りたいという要望がある。

0009

一方、硬質チップの接合強度試験を行った結果、硬質チップの体積を小さくすると、硬質チップの接合強度平均値が低下して、硬質チップの接合強度不足による不具合発生率が高くなることが確認された。即ち、現状の実施品である硬質チップ(外径寸法が鋸刃台金の厚み寸法の2.5倍)と、比較品である硬質チップ(外径寸法が鋸刃台金の厚み寸法の1.5倍)を用意し、鋸刃台金の鋸歯の先端部に実施品を接合した場合(従来例の場合)と比較品を接合した場合(比較例の場合)について接合強度試験を行った。その結果をまとめると図9に示すように、比較例の場合には、従来例の場合に比べて、硬質チップの接合強度の平均値が低下していることが確認された。従来例の場合には、硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率が1%であるのに対して、比較例の場合には、硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率が10%であることが確認された。これらは、硬質チップの体積(又は硬質チップの外径寸法)が小さくなったことにより、鋸刃台金の鋸歯の先端部と硬質チップの接触面積接合面積)が減少したことの他に、硬質チップのオーバーヒートを招き易くなって、適切な接合を行う条件範囲が狭まったことによるものと考えられる。なお、一例として、硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率とは、硬質チップの接合強度が50kgf未満になる発生率のことをいい、50kgfは、硬質チップの接合状態を安定させるための基準の接合強度である。図9は、硬質チップの接合強度が50kgf未満の発生率、50以上100kgf未満の発生率、100以上150kgf未満の発生率、150以上200kgf未満の発生率、及び200以上250kgf未満の発生率を表している。

0010

また、従来例の場合には、硬質チップにクラックが発生することはないものの、図10(a)(b)(c)に示すように、比較例の場合には、硬質チップが鋸刃台金の厚さ方向に対して傾いた状態で接合され、硬質チップにクラックが発生するケースがあることが確認された。これは、溶接電流の通電中における硬質チップの温度分布ヒートバランス)に偏り(鋸刃台金の厚さ方向の偏り)が発生した状態で、硬質チップが鋸刃台金の鋸歯側へ相対的に押し込まれたことによるものと考えられる。

0011

つまり、硬質チップの体積を小さくして、鋸刃の製造コストの削減を図りつつ、硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率を低減し、かつ硬質チップにおけるクラックの発生を防止することは困難であるという問題がある。

0012

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規なチップ接合方法等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

0013

本発明の第1の特徴は、鋸刃における鋸刃台金の鋸歯の先端部に、硬質材料からなる硬質チップを電気抵抗溶接によって接合するためのチップ接合方法において、第1電極によって保持された前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に対して、第2電極によって保持された前記硬質チップを相対的に加圧した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間、換言すれば、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップとの間に溶接電流を通電して電気エネルギーを供給することにより、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップの接触部周辺(接触部を含む)のみをジュール熱(抵抗熱)によって仮接合(溶着)する1次通電工程(仮接合工程)と、前記1次通電工程の終了後に、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に対して前記硬質チップを相対的に加圧した状態で、前記第1電極と前記第2電極との間に溶接電流を通電して、前記1次通電工程における電気エネルギーよりも高い電気エネルギーを供給することにより、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップをジュール熱によって溶融させて、前記硬質チップを前記鋸刃台金の前記鋸歯側へ相対的に押し込むことで、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部に接合(本接合)する2次通電工程(本接合工程)と、を具備したことを要旨とする。

0014

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲の記載において、「保持」とは、狭義の保持の意だけでなく、支持及び把持を含む広義の保持の意である。

0015

本発明の第1の特徴によると、前記1次通電工程において前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップとの間に電流通路としての仮接合部(溶着部)が形成されるため、前記2次通電工程において、前記鋸刃台金の前記鋸歯の先端部と前記硬質チップとの間の初期電気抵抗を低く安定させることができる。これにより、前記2次通電工程における前記硬質チップの温度分布(ヒートバランス)を前記鋸刃台金の厚さ方向(前記硬質チップの軸方向)に沿って均一な状態に近づけて、前記硬質チップの接合を安定させることができる。

0016

本発明の第2の特徴は、鋸刃において、鋸刃台金の鋸歯の先端部に硬質材料からなる硬質チップが本発明の第1の特徴からなるチップ接合方法によって接合されていることを要旨とする。

0017

本発明の第2の特徴によると、本発明の第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。

発明の効果

0018

本発明によれば、前記2次通電工程における前記硬質チップの温度分布を前記鋸刃台金の厚さ方向に沿って均一な状態に近づけて、前記硬質チップの接合を安定させることができるため、前記硬質チップの体積を小さくしても、前記硬質チップの接合強度を十分に確保しつつ、前記鋸刃台金の厚さ方向に対する前記硬質チップの傾きを低減することができる。よって、本発明によれば、前記硬質チップの材料コストの削減、及び切れ刃形状に成形するための硬質チップの研磨コストの削減、換言すれば、前記鋸刃の製造コストの削減を図りつつ、前記硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率を低減し、かつ前記硬質チップにおけるクラックの発生を防止することができる。

図面の簡単な説明

0019

図1は、本発明の実施形態に係るチップ接合方法を説明する模式図であって、鋸刃台金の左面側(厚さ方向の一方側)から見た図である。
図2は、本発明の実施形態に係るチップ接合方法を説明する模式図であって、鋸刃台金の鋸歯の掬い面側から見た図である。
図3(a)は、本発明の実施形態の変形例1を説明する模式図、図3(b)は、本発明の実施形態の変形例2を説明する模式図であって、図3(a)(b)は、鋸刃台金の左面側から見た図である。
図4(a)は、本発明の実施形態の変形例3を説明する模式図、図4(b)は、本発明の実施形態の変形例4を説明する模式図であって、図4(a)(b)は、鋸刃台金の左面側から見た図である。
図5は、本発明の実施形態に係るチップ接合方法における1次通電工程の終了後の様子を示す写真図であって、鋸刃台金の右面側(厚さ方向の他方側)から見た写真図である。
図6は、発明例の場合における硬質チップの接合強度と発生率との関係を示すグラフ図である。
図7(a)(b)(c)は、発明例の場合における硬質チップの接合状態を示す写真図、図7(a)は、鋸刃台金の鋸歯の掬い面側から見た写真図、図7(b)は、鋸刃台金の左面側から見た写真図、図7(c)は、鋸刃台金の右面側から見た写真図である。
図8(a)(b)は、鋸刃台金の鋸歯の先端部に硬質チップを電気抵抗溶接によって接合するための従来の手法を説明する模式図であって、図8(a)は、鋸刃台金の鋸歯の掬い面側から見た図、図8(b)は、鋸刃台金の左面側から見た図である。
図9は、従来例の場合と比較例の場合における硬質チップの接合強度と発生率との関係を示すグラフ図である。
図10(a)(b)(c)は、比較例の場合における硬質チップの接合状態を示す写真図、図10(a)は、鋸刃台金の鋸歯の掬い面側から見た写真図、図10(b)は、鋸刃台金の左面側から見た写真図、図10(c)は、鋸刃台金の右面側から見た写真図である。

実施例

0020

本発明の実施形態、実施形態の変形例、及び実施例について図面を参照して説明する。なお、図面中、「L」は、左方向、「R」は、右方向、「U」は、上方向、「D」は、下方向をそれぞれ指している。

0021

図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係るチップ接合方法は、帯鋸刃又は丸鋸刃等の鋸刃(図示省略)における鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に円柱形状の硬質チップ24を電気抵抗溶接によって接合するため方法であって、(i)接合準備工程、(ii)1次通電工程(仮接合工程)、(iii)放置工程(放熱工程)、(iv)2次通電工程(本接合工程)、(v)3次通電工程(焼鈍工程)、及び(vi)台金取り外し工程を具備している。また、本発明の実施形態に係るチップ接合方法の実施には、電気抵抗溶接装置26が用いられている。

0022

本発明の実施形態に係るチップ接合方法における各工程の具体的な内容を説明する前に、電気抵抗溶接装置26の構成について簡単に説明する。

0023

電気抵抗溶接装置26は、装置本体(図示省略)を具備しており、この装置本体には、鋸刃台金20を水平方向(左右方向)から把持(保持の一例)する第1電極(バイス電極)28が設けられており、この第1電極28は、鋸刃台金20との間の電気抵抗(接触抵抗)を低くするため、銅合金により構成されている。また、装置本体における第1電極28の上方には、溶接ヘッド30が上下方向へ移動可能に設けられており、この溶接ヘッド30は、シリンダ等のアクチュエータ32の駆動により上下方向(鉛直方向)へ移動するものである。更に、溶接ヘッド30には、硬質チップ24を保持する第2電極(チップ電極)34が設けられており、この第2電極34は、硬質チップ24との間の電気抵抗を低くするため、銅合金により構成されている。第2電極34の先端部(下端部)には、硬質チップ24の外周面に対応した形状の電極凹部34aが形成されている。そして、装置本体の適宜位置には、第1電極と第2電極との間に溶接電流(直流又は交流の溶接電流)を通電して電気エネルギーを供給する溶接電源36が設けられている。溶接電源36の電極端子36aは、導電ケーブル38を介して第1電極28に接続されており、溶接電源36の電極端子36bは、導電ケーブル40を介して第2電極34に接続されている。なお、溶接ヘッド30の移動方向は上下方向(鉛直方向)になっているが、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に形成した平坦面22aに対して略垂直方向であれば、上下方向でなくても構わない。

0024

続いて、本発明の実施形態に係るチップ接合方法における各工程の具体的な内容について説明する。

0025

(i)接合準備工程
鋸刃台金20の鋸歯22の平坦面22aが上方向を向いた状態で、第1電極28によって鋸刃台金20を水平方向から把持する。続いて、アクチュエータ32の駆動により溶接ヘッド30を下方向へ移動させることにより、第2電極34の電極凹部34aと鋸刃台金20の鋸歯22の平坦面22aによって円柱形状の硬質チップ24を垂直方向(上下方向)から把持する。換言すれば、硬質チップ24の外周面を鋸刃台金20の鋸歯22の平坦面22aに左右方向(鋸刃台金20の厚さ方向)に沿って線接触させた状態で、第2電極34の電極凹部34aによって硬質チップ24を保持する。これにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に硬質チップ24を接合するための準備(接合準備)を行うことができる。

0026

ここで、鋸刃台金20は、例えば、ばね鋼等の合金鋼からなり、硬質チップ24は、例えば、超硬又はサーメット等の硬質材料からなるものである。また、硬質チップ24の外径寸法Sは、鋸刃台金20の厚み寸法Tの0.5〜2.0倍になっている。鋸刃台金20の厚み寸法Tの0.5倍以上にしたのは、0.5倍未満であると、硬質チップ24の体積が小さくなって、2次通電工程時における接合温度が安定せず、また、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24の接触面積(接合面積)が小さくなって、硬質チップ24の接合強度を十分に確保することが困難になるからである。鋸刃台金20の厚み寸法Tの2.0倍以下にしたのは、2.0倍を超えると、硬質チップ24の材料コスト及び研磨コストが増大するからである。

0027

(ii)1次接合工程(仮接合工程)
接合準備工程の終了後に、アクチュエータ32の駆動により溶接ヘッド30及び第2電極34を下方向(第1電極16側)へ加圧して、換言すれば、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を下方向へ加圧する。そして、アクチュエータ32の駆動により鋸刃台金20に対して硬質チップ24を所定の圧力で下方向へ加圧した状態で、溶接電源36によって第1電極28と第2電極34との間、換言すれば、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との間に溶接電流を通電して電気エネルギーを供給する。これにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24をジュール熱によって溶融させて、硬質チップ24を鋸刃台金20の鋸歯22側へ相対的に押し込むことで、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に仮接合(溶着)する。換言すれば、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24の接触部周辺(接触部を含む)のみをジュール熱によって仮接合する。なお、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との接触部周辺のみを仮接合した後に、第1電極28と第2電極34との間の溶接電流の通電を停止する。

0028

ここで、1次通電工程において、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24を線接触させた状態で、第1電極28と第2電極34との間の溶接電流の通電を開始している。また、一例として、1次通電工程における溶接電流は、600〜800A(アンペア)であって、1次通電工程における第1電極28と第2電極34との間の通電時間は、20〜50ミリ秒間であって、鋸刃台金20に対する硬質チップ24の押し込み量は、0.1mm以下である。

0029

(iii)放置工程(放熱工程)
1次接合工程の終了後に、アクチュエータ32の駆動により鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を所定の圧力で下方向へ加圧しかつ第1電極28と第2電極34との間の溶接電流の通電を停止した状態で、所定時間(例えば、1秒間)放置する。これにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との仮接合部周辺(仮接合部を含む)に生じた熱を放熱することができる。

0030

(iv)2次通電工程(本接合工程)
放置工程の終了後に、アクチュエータ32の駆動により鋸刃台金20に対して硬質チップ24を所定の圧力で下方向へ加圧した状態で、溶接電源36によって第1電極28と第2電極34との間に溶接電流を通電して、1次通電工程における電気エネルギーよりも高い電気エネルギーを供給する。これにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24をジュール熱によって溶融させて、硬質チップ24を鋸刃台金20の鋸歯22側へ相対的に押し込むことで、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に接合(本接合)することができる。なお、硬質チップ24の相対的な押し込み量が所定の押し込み量に達した後、又は溶接電流の通電時間が所定の通電時間を経過した後に、第1電極28と第2電極34との間の溶接電流の通電を停止する。

0031

ここで、一例として、2次通電工程における溶接電流は、800〜1200A(アンペア)であって、2次通電工程における第1電極28と第2電極34との間の通電時間は、0.1〜0.3秒間であって、鋸刃台金20に対する硬質チップ24の押し込み量は、0.1〜0.3mmである。

0032

(v)3次通電工程
2次通電工程の終了後に、アクチュエータ32の駆動により鋸刃台金20に対して硬質チップ24を所定の圧力で下方向へ加圧した状態で、溶接電源36によって第1電極28と第2電極34との間に溶接電流を通電する。これにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップとの接合部周辺(接合部を含む)をジュール熱によって加熱して焼鈍することができる。なお、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップとの接合部周辺を加熱した後に、第1電極28と第2電極34との間の溶接電流の通電を停止する。

0033

ここで、一例として、3次通電工程における溶接電流は、500〜700A(アンペア)であって、2次通電工程における第1電極28と第2電極34との間の通電時間は、0.7〜1.0秒間サイクルである。

0034

(vi)台金取り外し工程
3次通電工程の終了後に、アクチュエータ32の駆動により鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対して硬質チップ24を所定の圧力で下方向へ加圧した状態で、鋸刃台金20と鋸歯22の先端部と硬質チップ24との接合部周辺の温度が下がるまで放置する。そして、アクチュエータ32の駆動により溶接ヘッド30を上方向へ移動させて、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に対する硬質チップ24の加圧を解除し、第1電極28による把持状態を解除する。これにより、鋸歯22の先端部に硬質チップ24を備えた鋸刃台金20を、第1電極28から取り外すことができる。

0035

なお、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に硬質チップ24を接合した後に、鋸刃台金20の残りの鋸歯22の先端部に対しても、本発明の実施形態に係るチップ接合方法によって硬質チップ24を接合する。また、鋸刃台金20の各鋸歯22の先端部に硬質チップ24を接合した後に、各硬質チップ24の掬い面側、逃げ面側、左面側、及び右面側に対して研磨加工を行うことにより、各硬質チップ24を切れ刃形状(最終形状)に成形する(仕上げる)。

0036

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

0037

1次通電工程において、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との間に電流の通路としての仮接合部(溶着部)が形成されるため、2次通電工程において、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部の表面に形成された酸化膜異物混入等の外的要因による影響を少なくして、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との間の初期の電気抵抗を低く安定させることができる。特に、2次通電工程を開始する前に、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との仮接合部周辺に生じた熱を放熱しているため、2次通電工程において、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との間の初期の電気抵抗をより安定させることができる。これにより、2次通電工程における硬質チップ24の温度分布(ヒートバランス)を左右方向(鋸刃台金20の厚さ方向)に沿って均一な状態に近づけて、硬質チップ24の接合(接合状態)を安定させることができる。

0038

1次通電工程において、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24を線接触させた状態で、第1電極28と第2電極34との間の溶接電流の通電を開始しているため、1次通電工程において、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との間の初期の電気抵抗を安定させることができる。これにより、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との間に左右方向に沿って連続した仮接合部を形成することができ、硬質チップ24の接合をより安定させることができる。

0039

鋸刃台金20が0.7重量%以上のカーボンを含有する場合には、2次通電工程において鋸刃台金20が局所的に焼き入れされるが、3次通電工程において鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップとの接合部周辺を焼鈍のためにジュール熱によって加熱しているため、鋸刃台金20の金属組織を安定させて、鋸刃台金20の硬度下げることができる。

0040

従って、本発明の実施形態によれば、2次通電工程における硬質チップ24の温度分布を左右方向(鋸刃台金20の厚さ方向)に沿って均一な状態に近づけて、硬質チップ24の接合をより安定させることができるため、硬質チップ24の体積(又は硬質チップ24の外径寸法)を小さくしても、硬質チップ24の接合強度を十分に確保しつつ、鋸刃台金20の厚さ方向に対する硬質チップ24の傾きを低減させることができる。よって、本発明の実施形態によれば、硬質チップ24の材料コストの削減、及び切れ刃形状に成形するための硬質チップ22の研磨コストの削減、換言すれば、鋸刃の製造コストの削減を図りつつ、硬質チップ24の接合強度不足による不具合の発生率を低減し、かつ硬質チップ24におけるクラックの発生を防止することができる。

0041

鋸刃台金20が0.7重量%以上のカーボンを含有する場合であっても、鋸刃台金20の金属組織を安定させて、鋸刃台金20の硬度を下げることができるため、鋸刃の破損を防止して、鋸刃の寿命を向上させることができる。

0042

(本発明の実施形態の変形例)
図3(a)に示すように、本発明の実施形態の変形例1においては、円柱形状の硬質チップ24(図2参照)に代えて、三角柱形状の硬質チップ42を用いている。この場合には、第2電極34の電極凹部34aの形状は、硬質チップ42の外側面(外周面)に対応した形状を呈しており、硬質チップ42の外側面が鋸刃台金20の鋸歯22の先端部に線接触するように、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部には、凸曲面22bが形成されている。

0043

図3(b)に示すように、本発明の実施形態の変形例1においては、円柱形状の硬質チップ24に代えて、略三角柱形状(三角柱形状に近似した形状)の硬質チップ44を用いている。この場合には、第2電極34の電極凹部34aの形状は、硬質チップ44の外側面に対応した形状を呈しており、硬質チップ44の外側面が鋸刃台金20の鋸歯22の平坦面22aに線接触するように、硬質チップ44の少なくともいずれかの外側面(変形例1においては各外側面)には、左右方向へ延びた突起列突起部)44aが形成されている。硬質チップ44の突起列44aの先端角θは、160〜176度になっていることが好ましい。硬質チップ44の突起列44aの先端角θを176度以下にしたのは、176度を超えると、1次通電工程において硬質チップ44の外側面が鋸刃台金20の鋸歯22の平坦面22aに面接触するおそれがあるからである。硬質チップ44の突起列44aの先端角θを160度以上としたのは、160度未満であると、硬質チップ44の接合後における硬質チップ44の研磨量を十分に低減することが困難になるからである。

0044

図4(a)に示すように、本発明の実施形態の変形例3においては、円柱形状の硬質チップ24に代えて、扇柱形状(断面扇形状)の硬質チップ46を用いている。この場合には、第2電極34の電極凹部34aの形状は、硬質チップ46の外側面(外周面)に対応した形状を呈している。

0045

図4(b)に示すように、本発明の実施形態の変形例4においては、円柱形状の硬質チップ24に代えて、半円柱形状の硬質チップ48を用いている。この場合には、第2電極34の電極凹部34aの形状は、硬質チップ48の外側面(外周面)に対応した形状を呈している。また、本発明の実施形態の変形例4においては、先行の鋸歯22(図示省略)と第2電極34との干渉を回避するために、鋸歯22の平坦面22aを水平方向に対して傾斜させた状態で、第1電極28(図1及び図2参照)によって鋸刃台金20を把持している。

0046

なお、硬質チップ42(44,46,48)の断面積は、鋸刃台金20の厚み寸法の0.5〜2.0倍を直径とする仮想の円の断面積の範囲内になっている。これは、硬質チップ24の外径寸法S(図2参照)を規定した理由と同じ理由によるものである。

0047

そして、本発明の実施形態の変形例1から変形例4においては、硬質チップ42(44,46,48)の形状が硬質チップ24に比べて切れ刃形状(最終形状)に近いため、硬質チップ42(44,46,48)の接合後における硬質チップ42(44,46,48)の研磨量を十分に低減できる。そのため、本発明の実施形態の変形例1から変形例4においては、硬質チップ42(44,46,48)の材料コストの他に、硬質チップ42(44,46,48)の研磨コストを削減でき、鋸刃の製造コストのより一層の削減を図ることができる。

0048

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、次のように種々の態様で実施可能である。例えば、鋸刃台金20が0.5重量%以下のカーボンを含有する場合には、3次通電工程を省略しても構わない。また、鋸歯22の先端部に硬質チップ24を備えた鋸刃台金20を第1電極28から取り外した後に、鋸刃台金20の鋸歯22の先端部と硬質チップ24との接合部付近に対して再度焼鈍処理を施しても構わない。

0049

そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態及び実施形態の変形例に限定されないものでなく、鋸刃台金20の鋸歯22(各鋸歯22)の先端部に硬質材料からなる硬質チップ24(42,44,46,48)が本発明の実施形態に係るチップ接合方法によって接合された帯鋸刃又は丸鋸刃等の鋸刃にも及ぶものである。

0050

(本発明の実施例)
現状の実施品である硬質チップ(外径寸法が鋸刃台金の厚み寸法の2.5倍)よりも小径の硬質チップ(外径寸法が鋸刃台金の厚み寸法の1.5倍、比較品である硬質チップと同じもの)を用意し、本発明の実施形態に係るチップ接合方法によって小径の硬質チップを接合した。また、本発明の実施形態に係るチップ接合方法における1次通電工程の終了後においては、図5に示すように、鋸刃台金の鋸歯の先端部と小径の硬質チップとの間に仮接合部(溶着部)が形成されていることが確認された。

0051

そして、発明の実施形態に係るチップ接合方法によって小径の硬質チップを接合した場合(発明例の場合)について接合強度試験を行った。その結果をまとめると、図6に示すようになる。発明例の場合には、硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率が0%であることが確認された。また、図示は省略するが、硬質チップの外径が鋸刃台金20の厚み寸法の0.5〜2.0倍になっている場合には、同様の結果を得ることが確認された。なお、一例として、硬質チップの接合強度不足による不具合の発生率とは、硬質チップの接合強度が50kgf未満になる発生率のことをいい、50kgfは、硬質チップの接合状態を安定させるための基準の接合強度である。図6は、硬質チップの接合強度が50kgf未満の発生率、50以上100kgf未満の発生率、100以上150kgf未満の発生率、150以上200kgf未満の発生率、及び200以上250kgf未満の発生率を表している。

0052

また、図7(a)(b)(c)に示すように、発明例の場合には、硬質チップにクラックが発生することはないことが確認された。また、図示は省略するが、硬質チップの外径が鋸刃台金20の厚み寸法の0.5〜2.0倍になっている場合には、硬質チップにクラックが発生することはないことが確認された。

0053

20鋸刃台金
22鋸歯
22a平坦面
24硬質チップ
26電気抵抗溶接装置
28 第1電極
30溶接ヘッド
32アクチュエータ
34 第2電極
34a 電極凹部
36溶接電源
38導電ケーブル
40 導電ケーブル
42 硬質チップ
44 硬質チップ
44a突起列
46 硬質チップ
48 硬質チップ

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