(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の回転軸の先端にドリルを取り付け、回転軸内部の流路を通じて供給される流体をドリルの先端に向けて噴出させながら穿孔する穿孔機のドリル構造において、前記回転軸の先端を流体噴出口以外は閉塞した円形の平坦面とし、前記平坦面のほぼ中央に流体噴出口を設け、セグメントの形状を、底面形状がほぼ半円形で直径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状、または底面形状がほぼ１／４円形で半径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状、もしくは底面形状がほぼ３／４円形で半径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状として、このセグメントで構成したドリルを前記平坦面に取り付けるとともに、前記破砕作用面にセグメント先端側の断面積が減少する方向の傾斜面を形成したことを特徴とする穿孔機のドリル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、石材、建材、ガラスなどに穿孔を行う穿孔機、とくに小径の穿孔を行う穿孔機のドリル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば建造物のコンクリート壁に化粧板を取り付ける場合、コンクリート壁にアンカーボルト用の小径の孔を多数穿孔する必要がある。このような小径の穿孔機として、回転軸の先端に切削部を有するドリルを取り付けた穿孔機が用いられている。
【０００３】
この種の穿孔機の基本的な構成は、中空の回転軸の先端にドリルを取り付け、回転軸内部の流路を通じて供給される空気や水などの流体を回転軸の先端から噴出させながらドリルを回転させ、切削屑を流体とともに吸引しながら穿孔するものであり、いわゆるノンコアドリルと称されるものである。代表的な従来例として、特公平３−４３６５号公報に記載の穿孔機がある。
【０００４】
この穿孔機におけるドリル構造は、図５（ａ）の底面図および同図（ｂ）の縦断面図に示すように、回転軸５１の先端の切削部５３に窪状先端面５４と側面とにわたって開口するスリット５５を形成するとともに、スリット５５と先端面５４との交差部分に切刃５６を形成したものである。穿孔時には、回転軸５１の流路５２内を通った圧搾空気がスリット５５から噴出し、切刃５６を冷却する。この穿孔機によれば、高速回転下において空気を容易かつ円滑に供給することができて、ドリルの熱劣化を抑制できるとともに、切削能率の向上を図ることができ、また、ドリルの冷却と切削屑の排出、回収のための空気循環が穿孔中維持されるので、全体を通じて良好な穿孔作業を行うことができるとされている。
【０００５】
しかしながら、上記のドリル構造は、穿孔径が１２ｍｍ程度以下のごく小さい場合は切削部内部の被切削材が空気流で排出可能な程度に破砕されるが、穿孔径が１２ｍｍ程度を超えると破砕後の粒径が大きく、切削屑が排出されずに残存する。このような問題に対して本出願人は、被切削材の破砕性を高めたドリル構造を実公平６−２５３０７号公報で提案した。
【０００６】
このドリル構造は、図６（ａ）の底面図および同図（ｂ）の縦断面図に示すように、冷却剤の流路６２を有する回転軸６１の先端の切削部６３にコ字型に開口する開放空間６５を形成するとともに、開放空間６５と先端面６４との交差部分に切刃６６を形成し、さらに、開放空間６５を形成する内壁面に切削部６３の基部中心に向かって傾斜したテーパ面６７を設けたものである。このテーパ面６７を設けたことにより、穿孔径が１２ｍｍ程度を超える場合でも、切削部内部の被切削材がテーパ面６７によって小さく破砕されやすくなる。
【０００７】
また、特開平１１−１０４２５号公報には、図７（ａ）の底面図および同図（ｂ）の縦断面図に示すように、中空の回転軸７１の先端を、冷却剤の噴出口７７を残し閉塞して平坦面７８とし、この平坦面７８にスリット７５を形成した切削部７３を設けたドリル構造が記載されている。このドリル構造は、噴出口７７を回転軸中心からずらすことにより、噴出口７７の詰まりを防止するようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際の穿孔作業において、上記公報に記載のいずれの穿孔機も、ドリル先端の切削部のスリットまたは開口部の大きさが、切削屑を完全に排出させるには不十分であり、切削屑が残存することが避けられない。実公平６−２５３０７号公報に記載の穿孔機の切削部の開口部は、特公平３−４３６５号公報、特開平１１−１０４２５号公報に記載の穿孔機の切削部のスリットに比べると開口面積は大きいが、穿孔径が２０〜２５ｍｍ程度ともなると破砕後の切削屑の大きさもそれだけ大きくなり、切削屑の排出が不完全になりやすい。
【０００９】
また、穿孔径が大きくなると、被切削材と接するドリル先端面の面積が大きくなるので面圧が下がり、穿孔能率が低下する。また、スリットや開口部の形状が複雑なため、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明が解決すべき課題は、小径の穿孔に用いられる穿孔機において、ドリル構造をさらに改良して、切削屑の破砕能力と排出性をより高めることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中空の回転軸の先端にドリルを取り付け、回転軸内部の流路を通じて供給される流体をドリルの先端に向けて噴出させながら穿孔する穿孔機のドリル構造において、前記回転軸の先端を流体噴出口以外は閉塞した円形の平坦面とし、前記平坦面の直径方向と平行な方向に１面または半径方向と平行な方向に２面の破砕作用面を有する超砥粒セグメントで構成したドリルを前記平坦面に取り付けるとともに、前記破砕作用面にセグメント先端側の断面積が減少する方向の傾斜面を形成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の穿孔機のドリル構造は、回転軸の先端の平坦面に取り付けるドリルの破砕作用面が回転軸先端の平坦面の直径方向または半径方向と平行な方向となるようにするとともに、この破砕作用面に切削屑の破砕を促進するための傾斜面を形成したものである。破砕作用面を平坦面の直径方向と平行な方向に１面または半径方向と平行な方向に２面の大きさとし、この破砕作用面に傾斜面を形成することにより、切削屑の破砕に寄与する面積が大きくなって破砕が促進される。また、切削屑が小さく破砕されることに加えて、破砕作用面が平坦面の直径方向または半径方向と平行な方向となっているので、切削屑が回転周速度が速いドリル外周部に移動してさらに細かく破砕され、切削屑がドリル中心部から外周部へ一方向に流れるので、切削屑の排出が良好となる。
【００１３】
ここで、ドリルを構成するセグメントの形状として、▲１▼底面形状がほぼ半円形で直径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状、▲２▼底面形状がほぼ１／４円形で半径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状、▲３▼底面形状がほぼ３／４円形で半径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状とすることができる。このような形状とすることにより、破砕作用面に対面する側が大きく開放され、切削屑が外部に排出されやすくなり、流体噴出口の目詰まりも防止される。
【００１４】
前記の▲１▼の形状のセグメントの場合、このセグメント１個のみでドリルを構成しても穿孔は充分であり、必要に応じて破砕作用面に対向するかたちで小片のセグメントを取り付けても良い。破砕作用面は全体に傾斜を形成してもよく、高さ方向の一部に傾斜を形成するようにしてもよい。▲２▼の形状のセグメントの場合は、扇形のセグメントを対向するかたちで２個配置してドリルを構成するのがよい。破砕作用面は直交する２方向となるが、傾斜面は同じ直径方向となる破砕作用面に形成すれば充分である。▲３▼の形状のセグメントの場合は、このセグメント１個でドリルを構成できる。破砕作用面方向は直交する２方向となる。
【００１５】
セグメントに用いる超砥粒は、従来の超砥粒ドリルに用いられているダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒を用いることができる。これらの砥粒をメタルボンドで結合、保持して所定形状のセグメントとし、このセグメントを回転軸先端の平坦面に接合してドリルとする。流体噴出口はセグメント取り付け面以外の部分に開口するように形成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
本実施形態のドリル構造は、回転軸１の先端の平坦面２に、底面形状が半円形のセグメント１０をろう付けにより接合してドリルとしたものである。セグメント１０は、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで結合、保持したものである。
【００１８】
このドリル構造においては、切削屑を破砕する破砕作用面１１は平坦面２の直径方向となり、この破砕作用面１１の高さ方向下半部に傾斜面１１ａを形成している。傾斜面１１ａの傾斜角は平坦面２に対してほぼ４５度である。回転軸１先端の冷却水噴出口３は、平坦面２のほぼ中心に設けている。
【００１９】
本実施形態のドリル構造は、破砕作用面１１が回転軸１先端の平坦面２の直径方向であり、かつこの破砕作用面１１に傾斜面１１ａが形成されていることにより、切削屑の破砕に寄与する面積が大きくなって切削屑の破砕が促進される。また、切削屑が小さく破砕されることに加えて、破砕作用面１１に対面する側が大きく開放されているので切削屑が外部に排出されやすく、冷却水噴出口３の目詰まりも防止される。
【００２０】
図２は本発明の第２の実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２１】
本実施形態のドリル構造は、回転軸１の先端の平坦面２に、底面形状が３／４半円形のセグメント２０をろう付けにより接合したものである。セグメント２０は第１実施形態のセグメント１０と同様、ダイヤモンドセグメントである。
【００２２】
このドリル構造の場合は、破砕作用面２１は平坦面２の直交する半径方向となり、この破砕作用面２１の全面に傾斜面２１ａを形成している。傾斜面２１ａの傾斜角は平坦面２に対してほぼ１５度である。
【００２３】
本実施形態のドリル構造の場合も、破砕作用面２１の面積は第１実施形態のドリル構造の破砕作用面１１と同じ面積で切削屑の破砕に寄与する面積が大きいので、切削屑の破砕が促進される。また、破砕作用面２１に対面する側が開放されているので切削屑が外部に排出されやすい。
【００２４】
図３は本発明の第３の実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２５】
本実施形態のドリル構造は、底面形状が１／４半円形のセグメント３０ａと３０ｂをもってドリルを構成し、この扇形のセグメント３０ａと３０ｂを対向するかたちで回転軸１先端の平坦面２にろう付けにより取り付けたものである。セグメント３０ａと３０ｂは第１実施形態のセグメント１０と同様、ダイヤモンドセグメントである。
【００２６】
このドリル構造の場合は、それぞれのセグメント３０ａと３０ｂに形成した傾斜面３１ａと３１ｂが破砕作用面３１となり、この破砕作用面３１は平坦面２の直径方向となる。傾斜面３１ａと３１ｂの傾斜角は平坦面２に対してほぼ１５度である。
【００２７】
本実施形態のドリル構造の場合も、破砕作用面３１の面積は第１実施形態のドリル構造の破砕作用面１１と同じ面積で切削屑の破砕に寄与する面積が大きいので、切削屑の破砕が促進される。また、破砕作用面３１となる傾斜面３１ａと３１ｂのそれぞれに対面する側が開放されているので切削屑が外部に排出されやすい。
【００２８】
図４は本発明の第４の実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【００２９】
本実施形態のドリル構造は、底面形状が半円形のセグメント４０ａと凸レンズ形のセグメント４０ｂとでドリルを構成したものである。セグメント４０ａと４０ｂは第１実施形態のセグメント１０と同様、ダイヤモンドセグメントである。
【００３０】
このドリル構造の場合は、セグメント４０ａに形成した傾斜面４１ａが破砕作用面４１となり、この破砕作用面４１は平坦面２の直径方向となる。傾斜面４１ａの傾斜角は平坦面２に対してほぼ３０度である。
【００３１】
本実施形態のドリル構造の場合、セグメント４０ａの機能は第１実施形態のセグメント１０とほぼ同様であり、これに加えてセグメント４０ｂを配置しているので、ドリルのバランスがよくなり、穿孔機の先端部が安定する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏することができる。
【００３３】
（１）穿孔機の回転軸の先端を流体噴出口以外は閉塞した円形の平坦面とし、この平坦面の直径方向と平行な方向に１面または半径方向と平行な方向に２面の破砕作用面を有する超砥粒セグメントで構成したドリルを平坦面に取り付けるとともに、破砕作用面にセグメント先端側の断面積が減少する方向の傾斜面を形成したことによって、切削屑の破砕に寄与する面積が大きくなって破砕が促進される。また、切削屑が小さく破砕されることに加えて、破砕作用面が平坦面の直径方向または半径方向と平行な方向となっているので、切削屑の排出が良好となる。
【００３４】
（２）ドリルを構成するセグメントの形状を、底面形状がほぼ半円形で直径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状、または底面形状がほぼ１／４円形で半径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状もしくは底面形状がほぼ３／４円形で半径方向と平行な方向の破砕作用面に傾斜を形成した形状とすることにより、破砕作用面に対面する側が大きく開放され、切削屑が外部に排出されやすくなり、流体噴出口の目詰まりも防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図である。
【図２】  第２実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図である。
【図３】  第３実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図である。
【図４】  第４実施形態における穿孔機のドリル構造を示す図である。
【図５】  従来の穿孔機のドリル構造の例を示す図である。
【図６】  従来の穿孔機のドリル構造の例を示す図である。
【図７】  従来の穿孔機のドリル構造の例を示す図である。
【符号の説明】
１  回転軸
２  平坦面
３  冷却水噴出口
１０，２０，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ  セグメント
１１，２１，３１，４１  破砕作用面
１１ａ，２１ａ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ  傾斜面
【図１】
0003659854.tif 000002
【図２】
0003659854.tif 000003
【図３】
0003659854.tif 000004
【図４】
0003659854.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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