(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状台金の先端部の端面および内外面にそれぞれロウ付け法により砥粒を固着したコアビットにおいて、  前記端面の砥粒配置間隔を砥粒径の１〜２倍にするとともに前記内外面の砥粒配置間隔よりも狭くしたことを特徴とするコアビット。
【請求項２】
円筒状台金の先端部の端面および内外面にそれぞれロウ付け法により砥粒を固着したコアビットにおいて、  前記端面には砥粒径の１〜２倍の間隔で砥粒を配置するとともに、前記内外面には端面から砥粒径の１０〜１５倍の距離範囲に砥粒径の２〜６倍の間隔で砥粒を配置したことを特徴とするコアビット。
【請求項３】
前記砥粒がダイヤモンドまたはＣＢＮであって、その粒径が０．２〜０．６ｍｍの範囲である請求項１，２記載のコアビット。
【請求項４】
前記台金が炭素含有量０．８％以下の鉄系材料である請求項１〜３記載のコアビット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアスファルトやコンクリートのコア抜き、  また地質調査や孔あけなどに使用されるコアビットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コアビットには、アスファルトやコンクリート、また岩などを穿孔するためのダイヤモンドなどからなる砥粒を先端部に固着した台金を備えている。
【０００３】
コアビットの台金の種類は、  加工目的によってそれぞれ異なり、  マトリクスを用いて小粒のダイヤモンドを表面に一層マウントしたサーフェイスセットタイプ、  ダイヤモンド砥粒と金属結合材とを混合して粉末冶金法によって焼結したインプリタイプ、  ダイヤモンド砥粒をニッケルなどの金属を用いて電着法で固着した電着タイプなどが知られている。
【０００４】
図６は従来のインプリタイプのコアビットを示すもので、  ３０は円筒状台金、  ３１は台金３０の先端面に間隔をおいて環状に配置されたダイヤモンドチップ、  ３２は機械の回転軸に取り付けるためのボスである。
【０００５】
使用にあたっては、  機械回転軸の軸心から冷却水を供給しながら高速で回転させると、  ダイヤモンドチップ３１によってコンクリートなどの対象物が円形に切断され、  これによって形成される円筒状のコアを台金３０の内部空間に収納しながら穿孔作業を行う。
【０００６】
近年、このようにセグメントチップを円筒状台金の先端に固着したもののほか、  台金先端部の表面に直に砥粒を固着したコアビットが考えられている。このような構造によって、  セグメントチップの成形やまた台金へのセグメントチップの固着作業が不要となり、  また、  台金の形状を使用目的に応じて比較的自由に成形することができるなどの利点がある。
【０００７】
このように、  台金先端部の表面に直に砥粒を固着する方法として、  いわゆる電気メッキを利用した電着法と銀ロウなどを使用したロウ付け法がある。ここで、  電着法による工具は、  ▲１▼他のボンドタイプの工具に比べ砥粒の突出量が大きいので、  切れ味に優れ高能率研削が可能である、  ▲２▼砥粒密度が高いので、  摩耗変形が少なく加工精度が安定する、  ▲３▼砥粒層が単層の場合、  他のボンドタイプの工具に比べ寿命が短いなどの特徴がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
コアビットには上記した事項のほか、  如何に切粉を効率よく排出するかが重要な性能としてあげられる。コンクリートなどを穿孔する場合、  コアビットの先端で発生した切粉がうまく外部へ排出されないと、  切削能力が極端に落ちるばかりでなく、  甚だしい場合、焼け付きの原因ともなる。特に前記したセグメントタイプのものと異なり、  台金に直に砥粒を固着したものでは、  切粉を排出するための空間（クリアランス）が少なく、  このような現象が顕著である。
【０００９】
本発明において解決すべき課題は、台金表面に砥粒を直に固着したコアビットにおいて、研削能力を落とすことなくかつ切粉の排出が容易な手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究の結果、砥粒の固着をロウ付け法とし、かつ台金先端部の端面と内外面に設けられる砥粒の密度を所定条件にすることでこれを解決できることを知見し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち本発明は、円筒状台金の先端部の端面および内外面にそれぞれロウ付け法により砥粒を固着したコアビットにおいて、  前記端面の砥粒配置間隔を砥粒径の１〜２倍にするとともに前記内外面の砥粒配置間隔よりも狭くしたことを特徴とする。
【００１２】
電着法とロウ付け法は共に砥粒を台金に固着する方法として公知の技術であるが、  電着の場合、  図５（ｂ）に示すように、  結合金属Ｍは砥粒Ｄに接する部分がもっとも薄く、  砥粒と砥粒の間で盛り上がった状態となる。これに対してロウ付けの場合は、  図５（ａ）に示すように、結合金属Ｍは砥粒Ｄに接する部分が最も厚く、砥粒と砥粒の間が窪んだ状態となる。
【００１３】
したがって、ロウ付け法により砥粒Ｄを固着することによって、電着法のものに比べより強固に固着することができるばかりでなく、砥粒と砥粒の間の窪み部分が被加工材との間のクリアランスとなり、この部分を切粉の排出通路とすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の対象とするコアビットでは、台金先端部の端面の砥粒で被加工材が削られ、これによって切粉が発生するが、一般にこの切粉の大きさは、最大でも砥粒の粒径程度で非常に微粒であり、また稀に大きな切粉が発生しても最初の砥粒で発生した切粉は次の砥粒で破壊されるので、切粉は端面の砥粒間隔より小さくなる。
【００１５】
一方台金先端部の内外面は穿孔を進めた場合、被加工材と接触するため、この接触による摩擦が増加しない範囲で砥粒を設けることが必要である。したがって、台金先端部の端面の砥粒配置間隔を内外面の砥粒配置間隔よりも狭く、逆に言うと、内外面の砥粒配置間隔を端面の砥粒配置間隔よりも広くすることにより、内外面部の摩擦を増大させることなく、かつ発生した切粉を被加工材と結合金属との間に形成されたクリアランスから効率良く排出することが可能となる。
【００１６】
本発明者の実験によれば、このような条件を満たすより好ましい砥粒配置は、端面には砥粒径の１〜２倍の間隔とし、内外面には端面から砥粒径の１０〜１５倍の距離範囲に砥粒径の２〜６倍の間隔で砥粒を配置することである。
【００１７】
ここで、端面の砥粒配置間隔が砥粒径よりも小さいと、砥粒が互いに干渉しあって砥粒が被加工材に食い込む量が制限され、加工能率が低下し、砥粒径の２倍より大きくなると、砥粒配置間隔よりも大きい切粉が発生する場合があることが実験的に確認されたからである。
【００１８】
内外面の砥粒を配置する範囲が砥粒径の１０倍より狭いと、１個の砥粒に対する側面の摩擦が増大し、時として脱落し、台金が被加工材と接触して破損することがある。一方、砥粒径の１５倍より広いと、摩擦抵抗が増大し、加工能率が低下する。被加工材との摩擦が抵抗とならない範囲で、台金の被加工材の接触による破損を防ぐためには、上記の範囲が望ましい。
【００１９】
また、内外面の砥粒配置間隔が砥粒径の２倍より小さいと、切粉の排出通路であるロウ材の窪み部分が狭く切粉の排出が困難となり、また、砥粒数が多くなって被加工材との接触抵抗も大きくなり、逆に砥粒径の６倍より大きくなると、１粒の砥粒にかかる抵抗が大きくなるために砥粒の破損、脱落が起こりやすくなり、台金の破損に至ってしまう。
【００２０】
砥粒としてはダイヤモンドやＣＢＮ、その他の超硬質粒子を用い、その粒径は０．２〜０．６ｍｍの範囲であることが望ましい。
【００２１】
粒径が０．２ｍｍよりも小さいと、砥粒の突出量が小さく、切粉の排出通路が小さくなるため、目詰まりや焼付きが起こりやすく、加工能率を著しく低下させ、あるいは加工不能となる。砥粒が０．６ｍｍよりも大きいと、砥粒にかかる抵抗が大きくなり、砥粒の破損および脱落が起こりやすく、台金の破損および加工能率の低下となる。
【００２２】
さらに、コアビットの母材、すなわち台金としては炭素含有量が０．８％以下の鉄系材料が望ましく、炭素鋼やステンレス鋼を使用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の特徴を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるコアビットの全体図、図２は図１に示すコアビットの使用状態を示す断面図、図３は端面の砥粒配置間隔と発生する切粉の大きさの関係を示すグラフ、図４は内外面の砥粒形成範囲と穿孔能力の関係を示すグラフである。
【００２４】
図１を参照して、１０はコアビットで、炭素鋼からなる円筒状台金１２の先端部の端面１２ａ及び内外面１２ｂにそれぞれダイヤモンド砥粒１６，１８が銀ロウ付けにより固着されている。１４は機械の回転軸に取り付けるためのボスである。
【００２５】
本実施の形態では、ダイヤモンド砥粒１６，１８として、粒径Ｄが０．４ｍｍのものを使用している。端面のダイヤモンド砥粒１６は、その配置間隔Ｗ１  を砥粒径Ｄの１倍とし、また内外面のダイヤモンド砥粒１８は、その配置間隔Ｗ２  を砥粒径の３倍としている。さらに内外面のダイヤモンド砥粒１８の形成範囲Ｌ１  は、端面から砥粒径Ｄの１２倍の位置までの範囲とし、この範囲に砥粒１８を固着している。銀ロウによる固着の状況は、先に図５（ａ）で説明した通りである。
【００２６】
本実施の形態においては、下記の手順で上記製品を製造した。
１．合成ゴム系接着剤（ボンドＧ１７：コニシ株式会社製）中に砥材を投入、攪拌し、砥材表面に接着剤を塗布する。
２．金属パイプ（台金）にサインペン（φ０．２ｍｍ）でマーキングする。
３．マーキングは、顕微鏡で覗きながら、所定の位置および間隔で行う。
４．針先で接着剤のついた砥材を一粒取る。
５．マーキングした箇所に、接着剤の付いた砥材をのせる。
６．針先で微調整する。
７．乾燥炉（１２０℃）中に３時間入れて接着剤を乾燥させ、砥材を固定する。
８．銀ロウ（ＴＢ−６０４Ａ：東京ブレイズ株式会社製）を均一に塗布する。
９．ガス燃焼により加熱し、銀ロウを台金に溶着させる。
【００２７】
次いで、図２を参照して上記コアビットにより穿孔作業時の作用について説明する。図２においてはコンクリートのコア抜きの状況を示している。同図において、２０はロウ付け法により施された銀ロウ、Ｃは切粉、矢印は研削液の流れをそれぞれ示す。
【００２８】
コアビット１０のボス１４が図示しない装置に取り付けられて回転すると、端面のダイヤモンド砥粒１６によってコンクリートが円筒状に削られ、台金１２の内部空間にコアを収納しながら穿孔が進む。また、内外面のダイヤモンド砥粒１８によってコンクリートとの周面摩擦が低減される。
【００２９】
主として、端面のダイヤモンド砥粒１６の研削により発生した切粉Ｃは、図２の部分拡大図に示すように、ボス１４から注入された冷却水によって台金１２の外周面に上向きの流れが形成され、これによって切粉は外部に排出される。その際、切粉はロウ付けにより固着された銀ロウ２０中央の窪み部分を通路として、目詰まりを発生させることなく排出される。
【００３０】
砥粒配置間隔と発生する切粉の大きさの関係を示す図３に表すように、砥粒配置間隔がその砥粒径の２倍程度までは、発生する切粉の大きさはほとんどが砥粒径よりも小さい。しかしながら、砥粒配置間隔が砥粒径の２倍を超えると、時として異常に大きな切粉が発生する場合がある。本発明においては、端面の砥粒１６の配置間隔を砥粒径と同じにし、しかも内外面の砥粒１８の配置間隔よりも狭くすることによって、銀ロウ２０中央の窪み部分を通過できないような切粉の発生を防いでいる。
【００３１】
また、内外面の砥粒形成範囲（端面からの距離）と穿孔能力の関係を示す図４に表すように、端面から砥粒径の１０倍程度まで砥粒を設けないと十分に台金と被加工材との摩擦抵抗を低減することができず穿孔能力が劣る。一方、砥粒径の１５倍の距離を過ぎると逆に砥粒と被加工材との摩擦抵抗が大きくなって穿孔能力が低下する。したがって、内外面の砥粒１８は端面から砥粒径の１０〜１５倍までの距離範囲に設けるのが望ましいのが分かる。
【００３２】
〔試験例〕
図１に示した形状のコアビットにおいて端面の砥粒配置間隔、内外面の砥粒形成範囲と砥粒配置間隔を本発明の範囲内で変えた発明品１，２と、端面の砥粒配置間隔、内外面の砥粒形成範囲と砥粒配置間隔が本発明の範囲外である比較品１〜３について、下記の条件でコンクリートの穿孔試験を行った。表１に試験に供したコアビットの仕様と試験結果を示す。
【００３３】
0003606741.tif 000002
【００３４】
【表１】
0003606741.tif 000003
【００３５】
表１からわかるように、端面の砥粒配置間隔、内外面の砥粒形成範囲と砥粒配置間隔が本発明の範囲内である発明品１，２は、比較品１に比べて穿孔能率は１．４〜１．６倍程度高く、切粉の排出状態も良好であった。端面の砥粒配置間隔が本発明の範囲より大きい比較品３は、切粉の大きさが大きくなり、切粉が台金の外に排出されずに目詰まりを起こして穿孔不能になり、内外面の砥粒形成範囲が狭い比較品１は、内外面の砥粒に脱落が発生した。内外面の砥粒配置間隔が本発明の範囲外の比較品２は、切粉の排出が不十分となり、穿孔作業の続行が困難であった。
【００３６】
また、電着により砥粒配列を上記実施の形態と近似した構造としたコアビットと比較したところ、電着コアビットでは、砥粒と砥粒の間の窪み部分がほとんどないため、切粉の排出が十分にできず、時間の経過とともに、穿孔能力の低下が著しかった。さらに、砥粒保持力が弱く、一部砥粒の脱落が確認された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００３８】
（１）台金先端部の端面の砥粒配置間隔を砥粒径の１〜２倍にするとともに内外面の砥粒配置間隔よりも短くすることにより、発生する切粉を効率良く排出することができるようになり、長時間優れた穿孔能力を維持することができる。
【００３９】
（２）端面には砥粒径の１〜２倍の間隔で砥粒を配置するとともに、内外面には端面から砥粒径の１０〜１５倍の範囲に砥粒径の２〜６倍の間隔で砥粒を配置することによって、さらに発生する切粉を効率良く排出することができる。
【００４０】
（３）砥粒としてダイヤモンドまたはＣＢＮ砥粒を用い、またその粒径を０．２〜０．６ｍｍの範囲とすることによりアスファルトやコンクリートの孔あけに適したコアビットとなる。
【００４１】
（４）台金の材質として炭素量０．８％以下の鉄系材料を用いることにより、特に砥粒を容易に結合できる台金となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるコアビットの全体図である。
【図２】図１に示すコアビットの使用状態を示す断面図である。
【図３】端面の砥粒配置間隔と発生する切粉の大きさの関係を示すグラフである  。
【図４】内外面の砥粒形成範囲と穿孔能力の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）はロウ付け法による砥粒の固着状況を示す断面図、（ｂ）は電着法による砥粒の固着状況を示す断面図である。
【図６】従来のコアビットの正面図である。
【符号の説明】
１０  コアビット
１２  台金
１２ａ  端面
１２ｂ  内外面
１４  ボス
１６  端面の砥粒
１８  内外面の砥粒
Ｄ  砥粒の粒径
Ｗ１    端面の砥粒配置間隔
Ｗ２    内外面の砥粒配置間隔
Ｌ１    内外面の砥粒形成範囲
【図１】
0003606741.tif 000004
【図２】
0003606741.tif 000005
【図３】
0003606741.tif 000006
【図４】
0003606741.tif 000007
【図５】
0003606741.tif 000008
【図６】
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