JP2004338083A

JP2004338083A - 帯鋸ブレード

Info

Publication number: JP2004338083A
Application number: JP2004128885A
Authority: JP
Inventors: Robert C Hayden Sr; シー．ヘイデン，シニアロバート
Original assignee: Kapman AB
Current assignee: Kapman AB
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US20070193427A1; US20040255749A1

Abstract

【課題】単位長さ当たりの切削歯部の個数をこれまで可能であったよりも多数とする一方で、困難な材料を切削する能力を依然として維持する帯鋸ブレードを提供する。
【解決手段】本発明は、帯板部と、それから突出する各歯部(11a〜c、12a〜c、13a〜c、14a〜c、15a〜c、16a〜c、17a〜c、18a〜c)とを備えた帯鋸ブレードであって、上記各歯部は反復主要群にて配置され、各主要群は反復形状的下位群および反復アサリ出し下位群を備える帯鋸ブレードに関する。各形状的下位群は、高位および低位という少なくとも２種類の異なる高さの歯部(11a〜18a、11b〜18b、11c〜18c)を備え、且つ、偶数個の歯部を備える。各アサリ出し下位群は、通常的左側アサリ出し、中間的左側アサリ出し、アサリなし、中間的右側アサリ出しおよび通常的右側アサリ出しという少なくとも５種類の歯部(11a〜16a、17a〜14b、15b〜12c、13c〜18c)を備え、且つ、６個の歯部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯板部(strip)とそれから突出する歯部とを備えた帯鋸ブレード(bandsaw blade)であって、各歯部は反復主要群(反復メイングループ:recurring main groups)にて配置され、各主要群は反復形状的下位群(反復形状的サブグループ:recurring geometrical subgroup)および反復アサリ出し下位群(反復アサリ出しサブグループ:recurring setting subgroup)を含む帯鋸ブレードに関する。

金属製の棒状部材および構造材(profiles)などの硬質材料を切断すべく帯鋸が使われてきており、その主な利点は、帯鋸の厚みは丸鋸よりも薄寸であることから上記材料の無駄が少なくなることである。しかし工具刃先に対する送り力の抵抗が大きいときに主として帯鋸ブレードはその捩れ剛性を喪失するという不都合があり、これまでは用途が限られていた。これが意味する処は、必要な送り力とブレードを捩り得る他の力成分とを減少する目的で多くの歯部の形状および配置が示唆されてきたということである。斯かる公知の配置としては、直線状であり且つ他の歯部よりも長寸であるという幾つかの歯部によりブレードの側方を案内すると共に、等しくない高さおよび幅を有する各歯部により、切削部を厚寸かつ狭幅の数個の切屑へと分割するという“三重切屑(Triple Chip)”形態が挙げられる。

鋸ブレードの歯付き刃先に対する結果的な横力(lateral forces)の影響を減少するひとつの手法は、大きな横力を有する歯部を一対毎に逆にアサリ出し(setting)することである。もしそれらの間の距離が十分に小さければ、それらは殆ど常に両者ともに切削部内に在ると共に、それらの個々の横力は相互に平衡する。しかし距離が小さいということは、固体断片を切断するときに多数の歯部が同時に切削を行うことで結果的に大きな送り力となり不都合であることを意味し、または、各歯部に対する送り力が小さくなり切断が非効率となり摩耗が過剰となることを意味する。

別の問題は、一致して作用する多くの送り力に対して面内剛性(in-plane stiffness)が低いことから振動のリスクが大きくなり、もし多数の歯部が等距離で切断を行うと、振動、騒音、粗面が引き起こされると共にブレード寿命が短くなることである。ブレード寿命が短くなるのは、振動による歯部刃先(tooth edge)の損傷の結果である。また、数個のみの歯部が同時に切断を行うと横力は平衡せず、被加工材の仕上げにおいて表面が波状となる。この故に、被加工材に対しては最小限で３個の切削歯部が接触すべきであるという“経験則”が常に在る。

これらの問題によれば明確な作業に対してさえも最適な帯鋸を設計することが困難となり、異なる厚み、硬度および形状の被加工材を包含する種々の作業に対して帯鋸が使用されるなら尚更である。斯かる状況に対しては、多数の歯部配置が示唆されてきた。歯部高さの差は、硬質材料においては合理的な切削速度を維持し乍ら側方案内をするだけでなく更に長寸の数個の歯部により切断の殆どを行い、且つ、柔軟材料においては全ての歯部が能動的に切断を行うべく使用されてきた。

また歯部距離(tooth distances)の差は、同時的な過剰切断を行わずに、振動を回避し且つ各対毎に等しい高さの歯部を配置すべく用いられる。而してアサリ(setting)の差は、切り溝幅の部分(the kerf width)を多数の切屑へと分割し、切屑の形成を改善すると共にその厚みを大きくすべく用いられる。右方向−アサリなし−左方向という３通りのアサリ幅が伝統的であるが、５通り以上のものも行われ、その場合に低位歯部(lower teeth)は高位歯部(higher teeth)よりも大きなアサリ幅を有する。

合理的な生産のために各歯部は、研削、フライス削り、打抜成形およびアサリ出しを行う各工具の幅に対応する反復群で配置されるべきである。反復群が長すぎると更に大寸の工具および更に大寸の機械が必要になるが、それらは非常に高価であるか通常は利用できない。

特許文献１などにより示唆された多くの歯部配置は、その幾つかは複雑で実際には製造困難であるが、３通りの見地、すなわち、可変歯部高さ−可変間隔−可変アサリ出し量の全てにおける差を利用している。

特許文献２に係る発明は金属帯鋸に対する歯部を設計するひとつの手法に関するが、該手法は、硬質および柔軟材料の両方に対して等しく有用であり、種々の材料に対して先に公知である鋸よりも振動が少なく、且つ、高精度で製造され得るほど単純である。しかし能動的に切削する歯部の個数は、更に小寸の区画を切削するときに僅かながら振動の問題に繋がる。また切削性能も改善され得る。

多くのアサリ出しパターンは、異なる幅にアサリ出しされた歯部を含む。可変アサリ出しレベルの概念は、それ自体では特許されないが、殆どの特許において特定の幾何学的形状およびアサリ出し形状の一部として通常的に含まれている。提案されたこれらのパターンの多くは、異なる歯部高さ、ピッチおよびアサリ幅(setting widths)を反復的主要群における限定数の歯部に組み合わせることであり、反復的主要群の長さは通常的には歯部形成装置すなわちアサリ出し装置の能力により制限される。特許文献１から明らかな処の第19実施例および特許文献３に依れば、反復群は５個のみの歯部から成る。これによれば、非常に疎らなピッチの帯鋸ブレードに対して反復群の最大長さは約0.125m (5インチ)に制限される。

米国特許第4727788号明細書(US, A, 4727788) 米国特許第6269722号明細書(US, B1, 6269722) 米国特許第5410935号明細書(US, A, 5410935)

本発明の第1の目的は、ブレードの単位長さ当たりの切削歯部の個数をこれまで可能であったよりも多数とする一方で、困難な材料を切削する能力を依然として維持する帯鋸ブレードを創案するに在る。本発明の第2の目的は、先行技術の帯鋸ブレードと比較して、小寸区画を切削する際の少ない振動による優れた性能と、更に長い切削寿命とを示す帯鋸ブレードを創案するに在る。本発明の第3の目的は、被加工材の優れた表面仕上げを与える帯鋸ブレードを創案するにある。

故に本発明は、帯板部と、それから突出する各歯部とを備えた帯鋸ブレードであって、上記各歯部は反復主要群にて配置され、各主要群は反復形状的下位群および反復アサリ出し下位群を備える帯鋸ブレードにおいて、
各形状的下位群は、高位および低位という少なくとも２種類の異なる高さの歯部を備えると共に該群内において当該高さパターンが反復するという高さパターンを規定し、各高位歯部はほぼ等しい高さであり且つ各低位歯部は上記高位歯部の高さよりも低いほぼ等しい高さであり、各形状的下位群は偶数個の歯部を備え、
各アサリ出し下位群は、通常的左側アサリ出し、中間的左側アサリ出し、アサリなし、中間的右側アサリ出しおよび通常的右側アサリ出しという少なくとも５種類の歯部を備えると共に該群内において当該アサリ出しパターン自体が反復するというアサリ出しパターンを規定し、各通常的アサリ出し歯部はほぼ等しいアサリ出しであると共に各中間的アサリ出し歯部は上記通常的アサリ出し歯部のアサリ出しよりも小さいほぼ等しいアサリ出しであり、各アサリ出し下位群は６個の歯部を備える、帯鋸ブレードから成る。

各形状的下位群の歯部の個数は６により割り切れないものとされ得る。各低位歯部はアサリ出し以前において任意の高位歯部よりも少なくとも0.1mmだけ低位(lower)であり得る。上記中間的アサリ出し歯部の各々のアサリ出しは上記通常的アサリ出し歯部の各々のアサリ出しの40〜60％であり得る。

各形状的下位群における第1歯部は高位歯部とされ得る。各形状的下位群における１個置きの歯部は高位歯部であり得る。各形状的下位群における第2歯部および１個置きの歯部は低位歯部であり得る。上記主要反復群における第1歯部は第1反復形状的下位群における第1歯部であり且つ第1反復アサリ出し下位群における第1歯部であり得る。

各アサリ出し下位群における第1歯部はアサリなし歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第1歯部およびその後における該歯部から第３番目毎の歯部はアサリなし歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第2歯部およびその後における該歯部から第３番目毎の歯部は左側にアサリ出しされた歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第3歯部およびその後における該歯部から第３番目毎の歯部は右側にアサリ出しされた歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第5歯部およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は中間的に左側にアサリ出しされた歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第3歯部およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は中間的に右側にアサリ出しされた歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第2歯部およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は通常的に左側にアサリ出しされた歯部であり得る。各アサリ出し下位群における第6歯部およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は通常的に右側にアサリ出しされた歯部であり得る。全てのアサリ出し歯部の方向は逆とされ得ると共に、左側は右側となり右側は左側となる。

帯鋸の歯部の製造における第1の操作は、研削(grinding)、フライス削り(milling)または打抜き(blanking)により鋼鉄帯片の縁部に歯部を切り出すことである。上記歯部は、異なる高さおよび異なるピッチ距離、すなわち、各歯部間の可変間隔により異なる形状外観を有し得る。本発明に依れば高さにおける差が必要であり、異なる歯部ピッチは本発明の最適な利点を達成するのを助力する。一般的にそうである様に上記鋼鉄帯片が２種類の合金から作成されるなら、歯部もしくは歯部先端は高速度鋼から作成される一方、ブレードの本体もしくは基材は硬化された耐疲労材料から作成される。但し多くの場合、更に大きな耐摩耗性を獲得すべく歯部先端上には炭化タングステン先端が溶接もしくは半田付けされる。各歯部は次に、アサリなしのままとされる歯部を除き、各歯部をいずれかの側へと打突することでアサリ出しされる。

本発明に依れば、高さおよびピッチについての下位群すなわち形状的下位群(geometrical subgroup)を、上記特許文献２（米国特許第6269722号(US, B1, 6269722)）に対して提供された如きアサリ出しに対する短寸下位群に組み合わせることで反復的主要群が達成される。本発明に対しては、形状的下位群が可変ピッチであり単純ピッチ(straight pitches)でないことが重要である。単純ピッチのブレードは６枚歯であるアサリ出し下位群の長さに等しい反復群長さを有するのみであることから、本発明の基本利点のひとつが無効とされる。上記形状的下位群は６により割り切れる偶数個の歯部を含んではならず、または、最大反復群長さは形状的下位群長さに対してのみ等しい。

図１は、夫々が異なるピッチにより高位(H)および低位(L)という２つの異なる高さを有する８個の歯部11a〜18aから成る反復形状的下位群を備えた本発明に係る帯鋸ブレード1の一部を示している。上記形状的下位群は、通常的左側アサリ出し(NL)、中間的左側アサリ出し(ML)、アサリなし(O)、中間的右側アサリ出し(MR)および通常的右側アサリ出し(NR)という５通りのアサリ出し形式を有する６個の歯部11a〜16aから成る短寸的反復下位群と組み合わされる（図２および図４を参照）。金属に対する鋸ブレードでは一般的である如く、アサリ出しに先立ち、各歯部の前側掬い面(front rake face)は帯側部に対して直交する。第1歯部11aは高位かつアサリなしであり、第2歯部12aは低位かつ通常的左側アサリ出しであり、第3歯部13aは高位かつ中間的右側アサリ出しであり、第4歯部14aは低位かつアサリなしであり、第5歯部15aは高位かつ中間的左側アサリ出しであり、第6歯部16aは低位かつ通常的右側アサリ出しである。６個(HO-LNL-HMR-LO-HML-LNR)から成るこの群においては如何なる２個の歯部も高さおよびアサリ出しの同一組み合わせを有さず、且つ、６通りの可能的組み合わせの各々は一度だけ生じている。

第2のアサリ出し下位群は第7歯部17aから開始すると共に再び高位かつアサリなしであり、且つ、第8歯部18aは再び低位かつ通常的左側アサリ出しである。この第2アサリ出し下位群は、(HO-LNL-HMR-LO-HML-LNR)のアサリ出しパターンを有する歯部17a〜14bから成る。第3のアサリ出し下位群は歯部15b〜12cから成り、且つ、第4のアサリ出し下位群は歯部13c〜18cから成る。これらの３個の形状的下位群および４個のアサリ出し下位群により、２４個の歯部を含む長さを有する主要反復群が構成される。もし形状的下位群が１０個の歯部を備えるなら、主要反復群は３０個の歯部を含む長さを有する。６により割り切れない偶数個の歯部という要件に従いながら、形状的下位群は可及的に多数個の歯部を含むことが望ましい。上記下位群の長さに対する唯一の制限は、歯部形成装置(toothing equipment)のサイズ制限である。たとえば上記形状的下位群の長さが0.1m(４インチ)であり且つ歯部ピッチ・パターンが2/3可変ピッチ、すなわち歯部間隔が0.0125m乃至0.0083m(0.5インチ乃至0.333インチ)で変化するのであれば、それは殆ど10個の歯部を含む。上記主要反復群は長さが0.3m(12インチ)であり30個の歯部を含むが、これは上記特許文献１（米国特許第4727788号(US, A, 4727788)）もしくは上記特許文献３（米国特許第5410935号(US, A, 5410935)）のいずれに記述された比較可能ブレードに対しても６倍の長さである。これにより、ブレードが反復揺動的な振動パターンを生成するという傾向は相当に低減される。

本発明に依れば、低位歯部は高位歯部よりも更にアサリ出しされるという概念が利用される。上記特許文献２（米国特許第6269722号(US, B1, 6269722)）から明らかな処と比較すると、切削のための送り力(feed cutting forces)を増加させることなく６個毎の歯部において能動的に切削する歯部の個数が３個から５個に増加することで、困難な材料を切削する能力が維持される。切削歯部を３個から５個に増加することで、小寸区画を切削する性能は大きく改善される、と言うのも、更に多数の歯部が被加工材と接触したままとなり且つ個々の歯部に関する力は減少されるからである。通常的アサリ出し低位歯部および中間的アサリ出し高位歯部により除去される切屑の幅は、これまで広幅アサリ出し高位歯部により除去された切屑の幅の半分であることから、各歯部に関する横力は半分となり且つ更に多数個の歯部に分散される結果、側方振動は少なくなり且つ表面仕上げが改善される。

上記特許文献２（米国特許第6269722号(US, B1, 6269722)）に係る標準生産のブレードの性能を本発明に係る改変ブレードのそれと比較すべく、試験が行われた。試験されたブレードの全ては、同一の生産処理からのものとし、他のパラメータによる影響を排除した。上記試験は２つの別個の範疇に分類され、第1の範疇は大きな断面積を有する種々の材料におけるブレードの全体的性能を評価することであり、第2の範疇は歯部損傷を引き起こすことが既知である小寸区画を切削するときの性能を評価することである。全ての試験系列に対しては、標準生産ブレード(Ref A)および本発明に係る改変アサリ出しパターンを備えたブレード(Ref B)が試験された。各ブレードは以下の仕様を有していた：

試験１
各ブレードに対し、合計で１２回の切削が行われた。切削毎に、垂直力および騒音レベルが測定かつ記録された。上記の力はニュートン単位で測定され且つ騒音レベルはデシベル単位で測定された。騒音レベルは、切削部における振動レベルに対応する。

期待された様に切削力は非常に類似し且つ供試ブレードに対する騒音レベルは顕著に低く、振動の低減に関する本発明の効果が確認された。

試験２
各ブレードに対し、合計で９回の切削が行われた。垂直切削力および騒音レベルが測定かつ記録された。被加工材は欠け(chipping)を引き起こすことが既知である丸形および正方形の管材であり、通常は上記標準Ref Aブレードは適用されないものである。

試験の間、本発明に従いアサリ出しされたRef Bブレードに対する垂直切削力および騒音レベルは全体的に低かった。ブレードの動作が激しい(tough)ほど、Ref Bブレードの性能がより良好であることは明らかである。

上記各ブレードは断片へと切断され、立体顕微鏡により歯部の欠けに対して検査された。各歯部は、全く損傷されていない0％の値の歯から、刃先が完全に欠けた値100％の歯部に亙り評価された。２つのブレードに対する結果は以下の通りである：

これらの結果からは、本発明に従い改変されたRef Bに対する欠け損傷は先行技術に基づくRef Aブレードに対するよりも42〜50％だけ少ないことが極めて明らかである。また全ての試験の結果からは、本発明はその目的の全てを達成することが極めて明らかである。

本発明は本明細書中に示された実施形態に限定されるのでなく、添付の特許請求の範囲に従い変更され得る。

図１は、反復主要群の歯部を備えた本発明に係る帯鋸ブレードの主要部分の側面図である。図２は、反復アサリ出し下位群の歯部を備えた図１の帯鋸ブレードの主要部分の小部分(subpart)の平面図である。図３は、先行技術の帯鋸ブレードの一部をそのアサリ出し形態と共に示す概略的断面図である。図４は、図２に係る小部分をそのアサリ出し形態と共に示す概略的断面図である。

符号の説明

１…帯鋸ブレード
１１ａ…高位アサリなし歯部
１２ａ…低位通常的左側アサリ出し歯部
１３ａ…高位中間的右側アサリ出し歯部
１４ａ…低位アサリなし歯部
１５ａ…高位中間的左側アサリ出し歯部
１６ａ…低位通常的右側アサリ出し歯部

Claims

帯板部と、それから突出する各歯部(11a〜c、12a〜c、13a〜c、14a〜c、15a〜c、16a〜c、17a〜c、18a〜c)とを備えた帯鋸ブレードであって、上記各歯部は反復主要群にて配置され、各主要群は反復形状的下位群および反復アサリ出し下位群を備える帯鋸ブレードにおいて、
各形状的下位群は、高位(11a〜c、13a〜c、15a〜c、17a〜c)および低位(12a〜c、14a〜c、16a〜c、18a〜c)という少なくとも２種類の異なる高さの歯部(11a〜18a、11b〜18b、11c〜18c)を備えると共に該群内において当該高さパターンが反復するという高さパターンを規定し、各高位歯部はほぼ等しい高さであり且つ各低位歯部は上記高位歯部の高さよりも低いほぼ等しい高さであり、各形状的下位群は偶数個の歯部を備え、
各アサリ出し下位群は、通常的左側アサリ出し(12a、18a、16b、14c)、中間的左側アサリ出し(15a、13b、11c、17c)、アサリなし(11a、14a、17a、12b、15b、18b、13c、16c)、中間的右側アサリ出し(13a、11b、17b、15c)および通常的右側アサリ出し(16a、14b、12c、17c)という少なくとも５種類の歯部(11a〜16a、17a〜14b、15b〜12c、13c〜18c)を備えると共に該群内において当該アサリ出しパターン自体が反復するというアサリ出しパターンを規定し、各通常的アサリ出し歯部はほぼ等しいアサリ出しであると共に各中間的アサリ出し歯部は上記通常的アサリ出し歯部のアサリ出しよりも小さいほぼ等しいアサリ出しであり、各アサリ出し下位群は６個の歯部を備えることを特徴とする、帯鋸ブレード。
各形状的下位群の歯部の個数は６により割り切れない、請求項１記載の帯鋸ブレード。
各低位歯部(12a〜c、14a〜c、16a〜c、18a〜c)はアサリ出し以前において任意の高位歯部(11a〜c、13a〜c、15a〜c、17a〜c)よりも少なくとも0.1mmだけ低位である、請求項１または２に記載の帯鋸ブレード。
前記中間的アサリ出し歯部(15a、13b、11c、17c、13a、11b、17b、15c)の各々のアサリ出しは前記通常的アサリ出し歯部(12a、18a、16b、14c、16a、14b、12c、17c)の各々のアサリ出しの40〜60％である、請求項１から３のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各形状的下位群における第1歯部(11a〜c)は高位歯部である、請求項１から４のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各形状的下位群における１個置きの歯部(11a〜c、13a〜c、15a〜c、17a〜c)は高位歯部である、請求項１から５のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各形状的下位群における第2歯部(12a〜c)および１個置きの歯部(12a〜c、14a〜c、16a〜c、18a〜c)は低位歯部である、請求項１から６のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
前記主要反復群における第1歯部(11a)は第1反復形状的下位群における第1歯部であり且つ第1反復アサリ出し下位群における第1歯部である、請求項１から７のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第1歯部(11a、17a、15b、13c)はアサリなし歯部である、請求項１から８のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第1歯部(11a、17a、15b、13c)およびその後における該歯部から第３番目毎の歯部(14a、12b、18b、16c)はアサリなし歯部である、請求項１から９のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第2歯部(12a、18a、16b、14c)およびその後における該歯部から第３番目毎の歯部(15a、13b、11c、17c)は左側にアサリ出しされた歯部である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第3歯部(13a、11b、17b、15c)およびその後における該歯部から第３番目毎の歯部(16a、14b、12c、18c)は右側にアサリ出しされた歯部である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第5歯部(15a、13b、11c、17c)およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は中間的左側アサリ出しされた歯部である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第3歯部(13a、11b、17b、15c)およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は中間的右側アサリ出しされた歯部である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第2歯部(12a、18a、16b、14c)およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は通常的左側アサリ出しされた歯部である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
各アサリ出し下位群における第6歯部(16a、14b、12c、18c)およびその後における該歯部から第６番目毎の歯部は通常的右側アサリ出しされた歯部である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。
全てのアサリ出し歯部の方向が逆とされ、上記左側が右側とされ、上記右側が左側とされた、請求項１から１６のいずれか一項に記載の帯鋸ブレード。