(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において、前記回転軸の先端を流体噴出孔以外は閉塞し、水平断面において円周方向の一部が開放された内部空間を有する超砥粒セグメントを前記閉塞部の外面に取り付けてドリルを構成するとともに、前記回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から前記閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に流体を噴出する流体噴出孔を前記閉塞部に形成し、前記中空部の先端面と前記流体噴出孔の軸線とが直角となるように、前記中空部の先端を円錐状に形成し、前記閉塞部の先端面と前記流体噴出孔の軸線とが直角になるように、前記閉塞部の先端を円錐状に形成し、その頂角が９０〜１７０度であることを特徴とする穿孔機の先端部構造。
【請求項２】
前記流体噴出孔の軸線と前記回転軸の軸線とのなす角度が５〜４５度である請求項１記載の穿孔機の先端部構造。
【請求項３】
前記セグメントの内部空間を形成する内壁面にセグメント先端側の面積が減少する方向の傾斜面を形成した請求項１または２記載の穿孔機の先端部構造。
【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先端部構造に関する。
【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。流体として圧搾空気を用いる乾式穿孔機として、特公平３−４３６５号公報および実公平６−２５３０７号公報に記載の穿孔機がある。
【０００４】
特公平３−４３６５号公報に記載の穿孔機における先端部構造は、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】
実公平６−２５３０７号公報に記載の穿孔機における先端部構造は、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、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。
【０００６】
また、流体としてエアゾール式冷却剤を用いる湿式穿孔機として特開平１１−１０４２５号公報に記載の穿孔機がある。この穿孔機におけるドリル構造は、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、冷却剤の噴出孔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である。このドリル構造は、噴出孔７７を回転軸中心からずらすことにより、噴出孔７７の詰まりを防止するようにしたものである。
【０００７】
また、実開平５−３９９１３号公報には、研削部材中央に貫通孔を備えるとともに、この貫通孔から研削部材の外周部に連結する研削液供給孔を形成した研削穿孔工具が記載されている。この研削穿孔工具では、研削部材の先端面外周部分に研削液が多く供給され、能率よく研削できるとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
実際の穿孔作業において、乾式穿孔機の場合は、回転軸中空部の先端が閉塞されていないので、圧搾空気の噴出口が目詰まりすることはないが、湿式穿孔機の場合は、回転軸中空部の先端が冷却剤噴出孔以外は閉塞されているので、冷却剤噴出孔が目詰まりしやすい。上記の特開平１１−１０４２５号公報に記載の穿孔機は、冷却剤噴出孔を回転軸中心からずらすことにより、噴出孔の詰まりを防止したものであるが、この穿孔機では、噴出孔が回転軸中心からずれているといってもその偏心量は僅かで、冷却剤は切り屑の密度の高い中心付近に噴出されるので切り屑が被加工材に直接当たり、冷却効果が弱くなる。また、ドリル回転時における周速が高く、研削抵抗が最も高い部分であるドリル外周部分に冷却剤が効率的に供給されず、十分な研削能率を得ることができない。また、実開平５−３９９１３号公報に記載の研削穿孔工具は、研削部材に開放空間が形成されていないので、研削部材と被研削材が密着した状態にあり、貫通孔の開口部付近の冷却には効果があるが、その他の部分の冷却効果が著しく悪くなり、また、切り屑が詰まりやすいという問題がある。
【０００９】
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、穿孔機の先端部の構造をさらに改良し、冷却剤の供給を効率化して研削能率をさらに高めることにある。
【００１０】
【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冷却剤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において、前記回転軸の先端を冷却剤噴出孔以外は閉塞し、水平断面において円周方向の一部が開放された内部空間を有する超砥粒セグメントを前記閉塞部の外面に取り付けてドリルを構成するとともに、前記回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から前記閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する冷却剤噴出孔を前記閉塞部に形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の穿孔機においては、回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する噴出孔を閉塞部に形成したことにより、噴出孔から噴出される冷却剤はドリル外周部に向かって噴出されることになり、研削抵抗が最も高い外周部分に冷却剤が効率的に供給され、十分な研削能率を得ることができる。
【００１２】
噴出孔の回転軸中心からの偏心量および傾斜角は、ドリルの外径やセグメントの高さに応じて、冷却剤がドリル外周部分に供給されるように設定する。本発明の対象とする小径の穿孔機の場合は、噴出孔の軸線と回転軸の軸線とのなす角度は、５〜４５度とするのが望ましい。この傾斜角が５度未満では、従来の穿孔機の場合と同様に冷却剤がドリル外周部に効率よく供給されない。一方、傾斜角が４５度を超えて大きくなると、ドリル外周部に向けて噴出させた冷却剤が外周部に滞留しにくくなる。また、回転軸は小径で閉塞部の肉厚も薄いので、この閉塞部に偏心させた状態で４５度を超える大きい傾斜角の孔を設けることは設計上困難を伴う。
【００１３】
冷却剤の噴出孔を傾斜させると噴出孔の長さが長くなるので、その分、冷却剤が噴出孔を通過するときの抵抗が大きくなり、冷却剤の円滑な供給が阻害されることになる。そこで、中空部の先端を円錐状に形成し、その頂角を９０〜１７０度とするのが望ましい。前記したように、噴出孔の傾斜角を５〜４５度とすると、噴出孔の軸線と円錐状の頂面とが直角になるための頂角は９０〜１７０度となる。
【００１４】
また、噴出孔を傾斜させると、回転軸の閉塞部先端面と噴出孔の軸線とが直角にならないので、噴出孔の断面積より開口面積が広くなり、噴出された冷却剤が開口部周囲に広がってドリル外周部に効率的に供給されなくなる。そこで、閉塞部の先端を円錐状に形成し、その頂角を９０〜１７０度とするのが望ましい。前記したように、噴出孔の傾斜角を５〜４５度とすると、噴出孔の軸線と円錐状の頂面とが直角になるための頂角は９０〜１７０度となる。
【００１５】
前記セグメントの内部空間を形成する内壁面には、セグメント先端側の面積が減少する方向の傾斜面を形成するのが望ましい。この内壁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、切削屑の排出性が高まる。
【００１６】
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の閉塞部先端に接合してドリルとする。冷却剤の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。
【００１７】
【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先端部構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
本実施形態の先端部１０の構造は、回転軸１先端の閉塞部２の先端に、円周方向の一部が開放された内部空間を有するセグメント４をろう付けにより接合してドリルを構成したものである。セグメント４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。
【００１９】
この先端部構造においては、回転軸１先端の閉塞部２に、中空部６の先端の中心より偏心した位置から閉塞部２の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する噴出孔３を閉塞部２に形成している。噴出孔３の軸線と回転軸１の軸線とのなす角度θ１は１５度である。噴出孔３を傾斜させて設けたことにより、噴出孔３から噴出される冷却剤がドリルを構成するセグメント４の先端の外周部に向かって噴出されることになり、研削抵抗が最も高いセグメント４の外周部分に冷却剤が効率的に供給され、十分な研削能率を得ることができる。
【００２０】
図２は本発明の第２の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２１】
本実施形態の先端部２０の構造は、第１の実施形態の先端部構造におけるセグメント４に代えて、セグメント５を取り付けたものである。セグメント５は、内部空間を形成する内壁面に、セグメント先端側の面積が減少する方向の傾斜面５ａを形成したものである。この傾斜面５ａを形成したことにより、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、破砕屑の排出性もよくなる。
【００２２】
図３は本発明の第３の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２３】
本実施形態の先端部３０の構造は、第２の実施形態の先端部構造における中空部６先端の形状を変更したものである。冷却剤の噴出孔３を傾斜させた状態で、中空部６先端面と噴出孔３の軸線とが直角になるように、中空部６の先端を円錐状に形成し、その頂面６ａのなす頂角θ２を１５０度としている。このように中空部６の先端を円錐状にすることにより、噴出孔３の長さが第１、第２実施形態の場合よりも短くなり、冷却剤が噴出孔３を通過するときの抵抗が少なくなる。
【００２４】
図４は本発明の第４の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【００２５】
本実施形態の先端部４０の構造は、第３の実施形態の先端部構造における閉塞部２の先端の形状を変更したものである。冷却剤の噴出孔３を傾斜させた状態で、閉塞部７の先端面と噴出孔３の軸線とが直角になるように、閉塞部７の先端を円錐状に形成し、その頂面７ａのなす頂角θ３を１５０度としている。このように閉塞部７の先端を円錐状にして閉塞部７先端面と噴出孔３の軸線とを直角にすることによって、噴出孔３の開口部で冷却剤が広がることがなく、冷却剤はセグメント８の先端の外周部に向かって噴出され、効率的な冷却ができる。また、本実施形態においては、閉塞部７の先端が円錐状をなしているので、セグメント８の底面は閉塞部７の先端の形状に対応した形状になっている。
【００２６】
【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。
【００２７】
（１）回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する噴出孔を閉塞部に形成することにより、噴出孔から噴出される冷却剤はドリル外周部に向かって噴出されることになり、研削抵抗が最も高い外周部分に冷却剤が効率的に供給され、十分な研削能率を得ることができる。
【００２８】
（２）冷却剤の噴出孔を傾斜させた状態で中空部先端面と噴出孔の軸線とが直角になるように中空部の先端を円錐状に形成することにより、中空部から噴出孔への冷却剤の円滑な流入が保たれる。
【００２９】
（３）冷却剤の噴出孔を傾斜させた状態で閉塞部先端面と噴出孔の軸線とが直角になるように閉塞部の先端を円錐状に形成することにより、噴出孔の開口部で冷却剤が広がることがなく、冷却剤はドリル先端の外周部に向かって噴出され、効率的な冷却ができる。
【００３０】
（４）ドリルを構成する超砥粒セグメントの内部空間を形成する内壁面に、セグメント先端側の面積が減少する方向の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、切削屑の排出性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態における穿孔機の先端部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先端部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先端部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先端部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
２，７  閉塞部
３  冷却剤噴出孔
４，５，８  セグメント
５ａ，８ａ  傾斜面
６  中空部
６ａ，７ａ  頂面
１０，２０，３０，４０  穿孔機の先端部
【図１】
0003657165.tif 000002
【図２】
0003657165.tif 000003
【図３】
0003657165.tif 000004
【図４】
0003657165.tif 000005
【図５】
0003657165.tif 000006
【図６】
0003657165.tif 000007
【図７】
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