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技術 刃物

出願人 株式会社シーエスティー宮川工業株式会社
発明者 八木徳男宮川治郎
出願日 2016年7月28日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-149034
公開日 2018年2月1日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2018-015847
状態 未査定
技術分野 石材または石材類似材料の加工 研磨体及び研磨工具 穴あけ工具
主要キーワード 切断機器 長方形平板状 溝内面 平坦面状 細片状 難加工材 使用開始後 切断対象物
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(2018年2月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

保有する切削粒子を余さず切断に利用することにより,長期にわたり切断性能を維持できるようにした刃物を提供すること。

解決手段

本構成の刃物は,板状の基材3を有し,基材3の板面内方向に移動しつつ,基材3の端面7が切断対象物に押し当てられることで切断対象物を切断する切断具であって,基材3の両板面(5,6)上の,端面7に臨む範囲内に,切削粒子を含む切削粒子層4がコーティングされており,基材3は,その厚みの範囲内に,切削機能を有する層を含まない単層であるとともに,厚さが0.2〜2mmの範囲内で,材質アルミ,銅,亜鉛,及びこれらの合金のいずれか1つであるのものであり,基材3の端面7は,その厚みの範囲内に,切断対象物へ向かって突出した箇所のない平坦面であるものである。

概要

背景

従来のこの種の刃物として,特許文献1に記載されている「砥粒固着ドリル」を挙げることができる。同文献の砥粒固着ドリルは,ダイヤモンドその他の砥粒切削粒子)を固着してなる砥粒層刃先部に備えるものである。同文献ではこの砥粒固着ドリルにより,ガラスシリコンなどの硬く脆い材料を良好に切削することができるとしている。一般的にこの種の切削工具では,工具鋼ステンレス鋼その他の高硬度素材工具本体として用いられる。特許文献1ではドリル本体の素材についての言及はないが,そこに従来技術として挙げられている特開平11−165313号公報では「高速度鋼」を挙げている。このような素材のものの先端付近の部分だけに砥粒層が設けられているのが従来の刃物である。

概要

保有する切削粒子を余さず切断に利用することにより,長期にわたり切断性能を維持できるようにした刃物を提供すること。本構成の刃物は,板状の基材3を有し,基材3の板面内方向に移動しつつ,基材3の端面7が切断対象物に押し当てられることで切断対象物を切断する切断具であって,基材3の両板面(5,6)上の,端面7に臨む範囲内に,切削粒子を含む切削粒子層4がコーティングされており,基材3は,その厚みの範囲内に,切削機能を有する層を含まない単層であるとともに,厚さが0.2〜2mmの範囲内で,材質アルミ,銅,亜鉛,及びこれらの合金のいずれか1つであるのものであり,基材3の端面7は,その厚みの範囲内に,切断対象物へ向かって突出した箇所のない平坦面であるものである。

目的

すなわちその課題とするところは,保有する切削粒子を余さず切断に利用することにより,長期にわたり切断性能を維持できるようにした刃物を提供する

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

板状の基材を有し,前記基材の板面内方向に移動しつつ,前記基材の端面が切断対象物に押し当てられることで切断対象物を切断する刃物であって,前記基材の両板面上の,前記端面に臨む範囲内に,切削粒子を含む切削粒子層コーティングされており,前記基材は,その厚みの範囲内に,切削機能を有する層を含まない単層であるとともに,厚さが0.2〜2mmの範囲内で,材質アルミ,銅,亜鉛,及びこれらの合金のいずれか1つであるのものであり,前記基材の端面は,その厚みの範囲内に,切断対象物へ向かって突出した箇所のない平坦面であることを特徴とする刃物。

請求項2

請求項1に記載の刃物であって,前記切削粒子層は,前記切削粒子を含む金属めっき層であることを特徴とする刃物。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の刃物であって,前記基材は,面内回転移動により切断対象物を切断する円板状のものであり,その円周面が前記端面であることを特徴とする刃物。

請求項4

請求項1または請求項2に記載の刃物であって,前記基材は,面内往復移動により切断対象物を切断するものであり,その面内往復移動と平行な方向の縁辺が前記端面であることを特徴とする刃物。

請求項5

請求項1または請求項2に記載の刃物であって,前記基材は,軸回り回転運動により切断対象物を切断する円筒形状のものであり,その軸方向の一方の端部が前記端面であることを特徴とする刃物。

技術分野

0001

本発明は,切断対象物を切断する刃物に関する。さらに詳細には,基材切削粒子とを有し,基材の移動により切削粒子で切断対象物の切断対象箇所を除去することにより切断対象物を切断する刃物に関するものである。

背景技術

0002

従来のこの種の刃物として,特許文献1に記載されている「砥粒固着ドリル」を挙げることができる。同文献の砥粒固着ドリルは,ダイヤモンドその他の砥粒(切削粒子)を固着してなる砥粒層刃先部に備えるものである。同文献ではこの砥粒固着ドリルにより,ガラスシリコンなどの硬く脆い材料を良好に切削することができるとしている。一般的にこの種の切削工具では,工具鋼ステンレス鋼その他の高硬度素材工具本体として用いられる。特許文献1ではドリル本体の素材についての言及はないが,そこに従来技術として挙げられている特開平11−165313号公報では「高速度鋼」を挙げている。このような素材のものの先端付近の部分だけに砥粒層が設けられているのが従来の刃物である。

先行技術

0003

特開2012−206340号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら前記した従来の技術には,切削能力を維持できる寿命が短いという問題点があった。従来の刃物では,切削の実施により,先端の切刃の箇所の砥粒層が摩滅していくことは避け得ない。切刃の箇所の砥粒層がなくなってしまえばその後は,ドリル本体の素材の切削能力に頼るのみとなってしまう。このため寿命が短いのである。なお特許文献1では,ドリルの螺旋溝溝内面には砥粒層を設けないことによって,切粉の付着を防止し,切刃からの砥粒層の脱落を防止できるとしている(同文献の[0009]等)。しかしそれでも,切刃の箇所の砥粒層だけしか切削に寄与しないことに変わりはない。このため,ドリルにおける切刃よりも根本側の位置の砥粒層は切削に寄与できず,寿命の短さに繋がっているのである。

0005

本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,保有する切削粒子を余さず切断に利用することにより,長期にわたり切断性能を維持できるようにした刃物を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様における刃物は,板状の基材を有し,基材の板面内方向に移動しつつ,基材の端面が切断対象物に押し当てられることで切断対象物を切断する切断具であって,基材の両板面上の,端面に臨む範囲内に,切削粒子を含む切削粒子層コーティングされており,基材は,その厚みの範囲内に,切削機能を有する層を含まない単層であるとともに,厚さが0.2〜2mmの範囲内で,材質アルミ,銅,亜鉛,及びこれらの合金のいずれか1つであるのものであり,基材の端面は,その厚みの範囲内に,切断対象物へ向かって突出した箇所のない平坦面であるものである。

0007

上記態様における刃物では,切断対象物を切断する際に,基材の両板面上の切削粒子層の箇所で,切削粒子による切断対象物の切削が行われる。そして,切断対象物のうち,切削粒子層により切削される箇所の間の細片状となる部分は,基材の端面との摩擦により除去される。このため,刃物の厚さ全体にわたって切断対象物が除去されていく。一方,切断の進行とともに,刃物の基材および切削粒子層もともに摩滅していく。このため,刃物の端面はほぼ平坦面状に維持される。これにより本態様の刃物は,切削粒子層がなくなるまでその切削能力を維持する。

0008

上記態様における刃物ではさらに,切削粒子層を,切削粒子を含む金属めっき層とすることができる。電着めっきもしくは無電解めっきにより金属めっき層を形成することで,めっき金属とともに切削粒子を基材の板面上に固定することができる。

0009

上記態様における刃物ではまた,基材は面内回転移動により切断対象物を切断する円板状のものであり,その円周面が切断の端面であることとすることができる。あるいは,基材は面内往復移動により切断対象物を切断するものであり,その面内往復移動と平行な方向の縁辺が切断の端面であることとすることができる。もしくは,基材は,軸回り回転運動により切断対象物を切断する円筒形状のものであり,その軸方向の一方の端部が切断の端面であることとすることもできる。

発明の効果

0010

本構成によれば,保有する切削粒子を余さず切断に利用することにより,長期にわたり切断性能を維持できるようにした刃物が提供される。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態に係る円板状の刃物の平面図および断面図である。
実施の形態に係る刃物の新品時および使用開始後における断面図である。
実施の形態に係る長方形平板状の刃物の平面図および断面図である。
実施の形態に係る円筒状の刃物の斜視図である。

実施例

0012

以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,図1に示す刃物1として本発明を具体化したものである。図1の刃物1は,円板形状のものである。刃物1の中央部には,切断機器シャフトに取り付けるための取付穴2が形成されている。刃物1はさらに,基材3にコーティング層4を形成してなるものである。コーティング層4は,円板形状の基材3における,取付穴2のある中心付近ではなく,縁辺寄りの箇所に形成されている。すなわちコーティング層4は,基材3の表側の主面5および裏側の主面6の縁辺寄りの部分と,端面7とを覆っている。

0013

上記の刃物1の基材3の材質は,アルミ,銅,亜鉛,及びこれらの合金のいずれか1つである。ただし純度は,一般的にこれらの材質の薄板材として提供されている程度のものでよい。特別に高純度のものにしてもよいが,そのようにする必要はない。また基材3は,その厚さ方向の全体が単一の層である。すなわち基材3は,材質の異なる複数の層を積層したものではない。また,上記の金属もしくは合金による均一な成分のものであり,次述する切削粒子を含んではいない。そして,基材3の端面7は平坦面である。すなわち,端面7のうち厚さ方向の一部に,半径方向に突出しているような箇所はない。基材3の厚さT1は,0.2〜2mmの範囲内である。

0014

コーティング層4は,切削粒子を含む金属電着層である。切削粒子とは,加工対象物を切削する能力を有する微粒子であり,通常は研磨材として提供されているものである。切削粒子の具体例としては,ダイヤモンド,立方晶窒化硼素アルミナ炭化珪素炭化硼素(B4C),ベンガラ(Fe2O3),酸化クロム(Cr2O3),セリア(CeO2),ジルコニアチタニアシリカ酸化マグネシウム,等が挙げられる。電着する金属としては,ニッケルコバルト,銅,亜鉛等が挙げられる。金属の種類により無電解めっきが可能な場合には電着に替えて無電解めっきでもよい。コーティング層4の厚さT2は,特に限定するものではないが,例えば10〜100μm程度が好ましい。また,切削粒子の目付量としては20〜200g/m2の範囲内が望ましい。

0015

上記の刃物1による切断対象物の切断は,次のようにして行われる。すなわち,刃物1は,その取付穴2にて切断機器のシャフトに取り付けられた状態で使用される。取り付け状態で刃物1は,機器側からの駆動により面内回転させられる。この回転により刃物1の基材3およびコーティング層4は,基材3の板面内方向に移動することとなる。このように刃物1が回転している状態で,刃物1の縁辺8を切断対象物に押し当てることで,切断対象物が切断される。

0016

切断に際しては,コーティング層4の切削粒子により切断対象物の一部が局所的に掻き取られる。これにより切断が進行していく。この切断の進行により,コーティング層4も摩滅していく。最初に切断に寄与するのは,コーティング層4のうち基材3の端面7上の部分である。このため切断開始後ほどなくして,図2に示されるようにこの部分のコーティング層4はなくなってしまう。この状態では,基材3の端面7と刃物1の縁辺8とが一致する。

0017

この状態になった以後における刃物1の切削粒子による切削は,その厚さ方向の両端のコーティング層4の部分のみで行われる。しかしながらその間の基材3の部分でも,切断対象物が除去されていく。切断対象物のうち,コーティング層4による2箇所の切断で細片状となった部分が基材3と激しく摩擦するからである。このため実際には,あたかも基材3の部分にも切削能力があるかのように切断が進行していく。むろん,それとともに基材3も摩滅していく。

0018

このため刃物1は,図2下段の状態となった後も,切断を続行することにより,コーティング層4と基材3とがほぼ並行して半径方向に摩滅していく。このため刃物1は,縁辺8が平坦である状態を維持しつつ次第に半径が縮小していく。こうして刃物1は,コーティング層4がなくなるまでその切断能力を維持する。このため刃物1では,コーティング層4の切断能力を余すことなく有効活用できる。なお,刃物1は,図2の下段の状態となってから新たな切断対象物の切断を開始することもできる。

0019

刃物1による上記の切断が良好に行われる要因として,基材3の材質と厚さを挙げることができる。まず材質について言えば,適度に硬く,かつ硬すぎない材質のものであることがその要因である。基材3にある程度の強度が必要なことは論を待たないが,硬すぎてもいけない。基材3が硬すぎると(例えば鋼),切断の際に,コーティング層4の摩滅に対して基材3がなかなか摩滅しないこととなる。このため,刃物1の縁辺8にて,コーティング層4がなくなっても基材3が残り,残った基材3が単独で切断対象物を押す状況となる。しかしこれでは切断が進行しない。基材3は単独で切削能力を有する形状のものではないためである。前述の基材3の材質として挙げたものであれば,硬さが適度であるため,切断対象物を良好に切断することができる。

0020

また,上記の各材質のうちでも特にアルミ,銅については,熱伝導率が高いという点でも基材3の材質として優れている。上記のように基材3の端面7は切断中に切断対象物と激しく摩擦するが,熱伝導率が高ければ摩擦による局所的な温度上昇が軽くて済むからである。もし,鋼あるいはステンレス鋼のように熱伝導率が低いものを基材3に用いると,切断中における基材3の端面7からの熱の放散が不十分となる。このため,局所的な温度上昇により,まだ残っているコーティング層4が劣化してはげ落ちてしまったりする。これでは十分な切削能力を発揮し得ない。なお亜鉛については,アルミ,銅ほどではないが鋼よりは熱伝導率が高い。このように前述の基材3の材質として挙げたものは,熱伝導率という点でも優れている。

0021

次に厚さについて言えば,薄すぎず,かつ厚すぎないことがその要因である。基材3が薄すぎては刃物1として必要な強度を持ち得ないことは論を待たないが,厚すぎてもいけない。基材3が厚すぎると,両コーティング層4による切断で細片状となる部分の幅が広いということになる。このため,切削能力のない基材3による摩擦では当該細片状の部分を除去できないのである。これでは切断ができない。基材3の厚さが前述の範囲内であれば,切断対象物を良好に切断することができる。その範囲内では薄いほど,切断可能な対象物の種類が多い。

0022

上記のように本形態の刃物1では,基材3の材質と厚さが適切であるため,多くの切断対象物を良好に切断することができる。厚さが1.5mm以下であれば,硬質材とされるような対象物でも切断できる。特に1.0mm以下であれば,例えば,CFRP繊維強化プラスチック)のような難加工材であっても良好に切断することができる。上記において,コーティング層4は金属電着層,もしくは無電解めっき層であることとしたが,これらに限られない。切削粒子を基材3の表面上に固定した層であれば何でもよい。例えば,接着剤を基材3の表面上にスプレーしてその上に切削粒子を散布して固定した層でもよい。または,切削粒子のコロイド溶液を基材3の表面上に塗布して乾燥させた層でもよい。さらには,ガスデポジション成膜法により基材3の表面上に形成した切削粒子の堆積層であってもよい。

0023

また本発明は,図1に示した円板形状の刃物1に限定されるものではない。図3に示す平板状の刃物9にも適用できる。図3の刃物9は,長方形の平板状の基材10を用い,その一辺寄りの箇所にコーティング層4を形成したものである。長方形状の刃物9は,コーティング層4が形成されている縁辺11と平行に往復移動(板面内方向の移動)させられつつ,縁辺11を切断対象物に押し当てることで,切断対象物を切断するものである。

0024

あるいは本発明は,図4に示す円筒状の刃物12にも適用できる。図4の刃物12は,円筒形状の基材13を用い,その軸方向の一方の端部寄りの箇所にコーティング層4を形成したものである。図4中のA−A箇所の断面図が図3の左側の断面図と同じような形になる。すなわち刃物12におけるコーティング層4は,円筒形状の基材13の外側面と内側面との両方にわたって形成されている。円筒形状の刃物12は,その円筒形状の中心軸回り回転移動(板面内方向の移動)させられつつ,その端部14を切断対象物に押し当てることで,切断対象物を切断するものである。すなわち刃物12により切断対象物は,円形切り抜かれることとなる。

0025

以上詳細に説明したように本実施の形態の刃物(1,9,12)では,基材(3,10,13)として,一定の形状を維持し,それでいて鋼や超硬合金ほどには硬くない金属あるいはその合金の薄板材を用いている。そしてこの基材の両板面上に,切削粒子を含む薄層であるコーティング層4を設けている。このような構造の刃物を板面内方向に移動させつつ,切断対象物にそのコーティング層4側の端部(8,11,14)を押し当てることで,両側のコーティング層4の箇所およびその間の基材の箇所で切断対象物が除去されるようにしている。これにより,コーティング層4の切削粒子を余さず切断に利用でき,長期にわたり切断性能を維持できる刃物が実現されている。

0026

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,図1等に示した取付穴2については,図示した形状に限らず,切断機器側の構成に合わせた形状であれば何でもよい。図3図4に示した刃物(9,12)の場合も,切断機器への取付箇所の形状については,切断機器側の構成に合わせた適宜の形状でよい。

0027

1刃物
3基材
4コーティング層(切削粒子層)
5 表側の主面
6 裏側の主面
9 刃物
10 基材
12 刃物
13 基材
T1 基材の厚さ

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