(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される軸部と、この軸部の先端に設けられた基部と、この基部に取り付けられた複数個の刃とを有し、前記基部は前記軸部の回転軸を中心とする円周方向に間隔をおいて配置され前記軸部の回転と共に相互に同一円周上を回転する複数個の領域から構成され、前記各領域の回転方向の前方の面に、前記刃が前記軸部の回転軸に交差する方向に向き且つその刃先が前記基部の回転方向の前方を向くように複数個配置されており、前記各領域には、前記刃の相互間に切り屑を排出するための溝が形成されていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記基部の前面はその回転中心を頂点とし円錐面状をなし、前記円錐面に前記複数個の刃が回転直径方向に並置されていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記基部には、その最外部に配置された刃の刃先の回転円上に位置するように罫引用の刃が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物に穴を開口するドリルに関し、特に、木、樹脂又は金属若しくは合金等の被加工物に大きな穴を１度で開口するドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木、樹脂又は金属若しくは合金等の被加工物に穴を開口する手段としては、ドリルがある。図５（ａ）は従来のドリルを示す模式図であり、（ｂ）は従来のドリルの下面図であり、図５はホールソードリルを示す模式図である。
【０００３】
従来のドリルでは、図５（ａ）に示すように、動力伝達するためのシャフト１０３が接続された基部１００の外周に刃１０２が形成されている。この基部１００の下面の中心部にはセンタ１０１が形成されている。図５（ｂ）に示すように、基部１００のセンタ１０１から外周に亘って刃１０２が形成されている。
【０００４】
また、ホールソードリルは、図６に示すように、動力伝達するためのシャフト１０３が接続され、所望の穴径に形成されたコ字形状に形成されたフレーム１０４の先端部に刃１０５が設けられている。このフレーム１０４を回転させて、被加工物Ｗの切削領域１０６を切削して大きな穴をあけるものである。
【０００５】
一方、土木分野では大きな穴を開口するために竪穴掘削用ビットが使用されている（特許第１３８６７０４号公報、特許第１１４５３３１号公報、特許第１５３４０５１号公報、特許第１１５０８２９号公報）。
【０００６】
特許第１３８６７０４号公報の竪穴掘削用ビットは、主カッタを切削形カッタに形成し、主カッタを被掘削面に対して垂直に配置し、その刃先を補カッタの刃先より下方に位置させることにより、深い溝の掘削を可能にすると共に、掘削トルクを減少させるものである。
【０００７】
特許第１１４５３３１号公報の竪穴掘削用ビットは、主カッタを切削形カッタに形成し、主カッタを被掘削面に対して垂直に配置し、その刃先を補カッタの刃先より下方に位置させ、かつ少なくとも１つの刃間に排土溝を設けて、深い溝の掘削を可能にすると共に、掘削トルクを減少させるものである。
【０００８】
特許第１５３４０５１号公報の竪穴掘削用ビットは、主カッタをビットの公転により自転して掘削、排土を交互に行える回転形カッタとし、かつその刃先を補カッタの刃先より下方に位置させ、主カッタを被掘削面に対して垂直に配置して深い溝の掘削を可能にし、かつ掘削トルクを低減するものである。
【０００９】
特許第１１５０８２９号公報の竪穴掘削用ビットは、リバースサーキュレーション工法等で使用する掘削用のブレードビットに、上反角とすくい角とを有する回転カッタ及び補カッタを設けて、主カッタを被掘削面に対して垂直に配置し、軟岩層を必要最小限の掘削トルクで掘削できるようにするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のドリルでは、１つの刃１０２の刃渡りが長く（基部１００の半径に相当）、開口する穴の大きさが大きくなる程加工時の加工抵抗が大きくなるため、大口径の穴をあけるには、強度が高い材料をドリルに使用する必要があり、コストが嵩むという問題点がある。また、加工時の動力源の発生トルクの限界もあり、大口径の穴をあけるためのドリルがなく、加工できる穴の直径大きさが制限されている。
【００１１】
また、ホールソードリルでは、大きな穴を開口することができるものの、穴をあけたときに円板状の打抜板１０７が残ることがあるため、開口後に打抜板１０７を刃１０５の内部から取出す必要が生じ、連続加工することができないという問題点がある。また、加工後に発生する屑は打抜板１０７と切り屑との２つであるため、夫々個別に処分する必要があり、作業性が劣るという問題点がある。
【００１２】
一方、土木分野で大きな穴を開口するために使用される竪穴掘削用ビット（特許第１３８６７０４号公報、特許第１１４５３３１号公報、特許第１５３４０５１号公報、特許第１１５０８２９号公報）では、先端が尖った主カッタを被掘削面に対して垂直に配置して掘削するため、主カッタはせん断力を受けると共に、主カッタ先端に生じる加工抵抗が大きくなるという問題点がある。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、小さな加工抵抗で大きな穴を１度の加工で開口できると共に、打抜板が刃部に残ることがなく連続使用することができ、かつ作業性が優れたドリルを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るドリルは、回転駆動される軸部と、この軸部の先端に設けられた基部と、この基部に取り付けられた複数個の刃とを有し、前記基部は前記軸部の回転軸を中心とする円周方向に間隔をおいて配置され前記軸部の回転と共に相互に同一円周上を回転する複数個の領域から構成され、前記各領域の回転方向の前方の面に、前記刃が前記軸部の回転軸に交差する方向に向き且つその刃先が前記基部の回転方向の前方を向くように複数個配置されており、前記各領域には、前記刃の相互間に切り屑を排出するための溝が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、前記基部の前面はその回転中心を頂点とし円錐面状をなし、前記円錐面に前記複数個の刃が回転直径方向に並置されていることが好ましい。
【００１６】
また、本発明においては、前記基部と前記軸部は着脱可能であることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明においては、前記基部には、その最外部に配置された刃の刃先の回転円上に位置するように罫引用の刃が設けられていることが好ましい。
【００１８】
本発明においては、回転駆動される軸部と、この軸部の先端に設けられた基部と、この基部の前面にその回転直径方向に適長間隔をおいて配置され基部回転方向に刃先が向くように基部に取付けられた複数個の刃とを有し、隣接する刃を回転直径方向から見て一部が重なるように配置することにより、刃は従来のようにせん断力を受けることなく、かつ中心に配置された刃から順次被加工物に接するため、開口予定の穴の内部を切削加工により開口することができるので、大きな穴を開口する際にも、大きな切削抵抗が生じることなく、開口することができる。また、切削加工により穴が開口されるため、加工領域は切り屑のみが発生するので、切り屑のみを処分するだけで済み、屑の処理の負担が軽減し、作業性が向上する。更に、例えば、ホールソードリルのように、円板状の打抜板を取出す必要がないため、大口径の穴を連続加工することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係るドリルについて添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の第１実施例に係るドリルを示す斜視図であり、（ｂ）は同じくその刃の配置を示す模式図である。
【００２０】
本実施例に係るドリルは、図１（ａ）に示すように、軸部１の先端部に基部２が設けられるように軸部１と基部２とが一体に形成されている。軸部１は基部２に対して径細に形成されている。この基部２は前面３が平面であり、この前面３の中心に先端が尖ったセンタ４が形成されている。このセンタ４を中心として基部２には対称な２つの扇状の領域２０ａ、２０ｂが基部２の直径方向に形成されている。扇状の２つの領域２０ａ、２０ｂの間は空間３０になっており、ここから切り屑が排出される。各領域２０ａ、２０ｂに共通する１辺には夫々例えば、超硬合金からなる基部２の径より小さい刃渡りの刃６が例えば、３個間隔をあけて前面３から所定の高さ分だけ高くして基部２の回転方向と同一方向に刃先を向けて階段状に取付けられている。即ち、夫々領域２０ａ、２０ｂに配置された刃６は各領域２０ａ、２０ｂで刃先の向きが１８０°異なるように配置されている。この刃６の刃先の位置はいずれも基部２の中心軸側から縁部に向かうに伴い回転方向側に突出し、本ドリルで切削する穴の直径方向から見た場合、各刃６は隣接する刃６と１部重なっている。なお、この刃６と刃６とは離間して設けられており、その間には切り屑を排出するための溝１０が形成されている。これにより、切削中に発生する切り屑を前面３から傾斜部３ｂへと容易に移動し外部に排出することができる。これにより、切り屑の刃６への目詰まりを防止することができる。
【００２１】
また、図１（ｂ）に示すように、先端が鋭角に形成された罫引５がセンタ４を中心にして領域２０ａ、２０ｂの縁部の対称な位置に基部２の最外部に配置された刃６の刃先の回転円上に位置するように配置されている。
【００２２】
本実施例においては、基部２が軸部１により伝達された回転トルクにより回転し、被加工物にドリルを接近させると、先ずセンタ４及び罫引５により穴の中心及び外周が切削される。次に、ドリルを被加工物に押しつけると、刃６が被加工物に接触して、基部２の回転方向にセンタ４と罫引５との間の領域を切削する。このとき、各領域２０ａ、２０ｂに溝１０を挟んで複数個配置した刃６により、開口予定の穴の内部を切削し、その切り屑は溝１０から排出される。刃６は面一に配置されているので、開口された穴の底部は平坦になる。
【００２３】
本実施例においては、刃６による切削加工により穴が開口されるため、加工領域は切り屑のみが発生するので、切り屑のみを処分するだけで済み、屑の処理の負担が軽減する。更に、例えば、ホールソードリルのように、円板状の打抜板を取出す必要がないため、大口径の穴を連続加工することができる。
【００２４】
本発明の第２実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。図２（ａ）は本発明の第２実施例に係るドリルを示す斜視図であり、（ｂ）は同じくその刃の配置を示す模式図である。なお、図１に示す第１実施例と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２５】
本実施例においては、第１実施例と比較して、図２（ａ）に示すように、基部２の形状、図２（ｂ）に示すように、軸部１と基部２とが着脱可能であること及びセンタ４がない点で異なり、それ以外は第１実施例と同様の構成である。
【００２６】
本実施例に係るドリルにおいては、図２（ａ）に示すように、基部２は回転中心を頂点にし円錐面状をなしている。この円錐面３ａを有する扇状に区画された領域２０ａ、２０ｂが基部２の回転中心を中心として２つ対称に形成されている。各領域２０ａ、２０ｂに共通する１辺には夫々例えば、超硬合金からなる刃６が例えば、６個溝１０を挟んで基部２の回転方向に刃先を向けて階段状に取付けられている。また、各刃６の端面は円錐面３ａと平行になるように面一に取付けられている。この刃６の刃先の位置は基部２の中心軸側から縁部に向かうに伴い回転方向側に突出し、基部２を直径方向から見た場合、各刃６は隣接する刃６と１部重なっている。罫引５は領域２０ａ、２０ｂの縁部に基部２の最外部に配置された刃６の刃先の回転円上に位置するように基部２の回転中心に対して対称な位置に取付けられている。更に、軸部１には中心軸を通るように突出部１ａが設けられており、これを基部２に設けられた穴に嵌入した状態で基部２の回転中心と罫引５とを結ぶ線上に位置するように取付けられた例えば、２本のボルト７により着脱可能に接続される。
【００２７】
本実施例においては、基部２は回転中心を頂点にし円錐面状をなしており、この円錐面３ａを有する扇状に区画された領域２０ａ、２０ｂが基部２の回転中心を中心として２つ対称に形成され、この領域２０ａ、２０ｂに刃６を複数個溝１０を挟んでこの刃６の刃先の位置を基部２の中心軸側から縁部に向かうに伴い回転方向側に突出させ、基部２を直径方向から見た場合、各刃６が隣接する刃６と１部重なるように配置することにより、被加工物に穴を開口する際に、センタ４から外に向かって順次刃６が被加工物に当たるようになるため、刃６が全て同時に被加工物に接触することがなくなり、１度に全ての刃６で切削することがないため、加工抵抗が一度に生じることがなく、加工抵抗は徐々に増加する。このため、加工抵抗が軽減され大口径の穴をあけることができる。
【００２８】
また、ボルト７により軸部１と基部２とが着脱可能であるので、開口する穴の直径に応じた基部２を用意することができるため、種々の穴の加工に対応することができると共に、軸部１と基部２とを一体に製作する必要がなくなるので、コストを低減することができる。なお、本実施例では、ボルト７により接続しているが、ボルト７の数はこれに限定されるものではなく、また、接続方法もこれに限定されるものではなく、他の接続方法を適宜選択することができる。
【００２９】
次に、本実施例の変形例について添付の図面を参照して詳細に説明する。図３は本発明の第２実施例の変形例を示す断面図である。第２実施例においては、刃６の向きを斜面に沿うように設置したが、本変形例では、第２実施例と比較して、図３に示すように、刃６の向きを軸部１の軸方向に垂直な向きとして、センタ４が形成された中央部から外縁に向かって刃６の高さを段々に異ならせて配置されている点で異なり、それ以外の構成は第２実施例と同様の構成である。なお、この変形例においても、刃６の端部は空ける穴の直径方向に対して一致させるか、又は一部が重なるように配置する。
【００３０】
本変形例においては、センタ４が形成された中央部から外縁に向かって刃６の高さを段々に異ならせて配置されているため、中央部に配置された刃６から順次被加工物に接触して切削し穴を開口する。これにより、刃６が全て同時に被加工物に接触することがなくなり、１度に全ての刃６で切削することがないため、加工抵抗が一度に生じることがなく、加工抵抗は徐々に増加する。このため、加工抵抗が軽減され大口径の穴をあけることができる。
【００３１】
本発明の第３実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。図４（ａ）は本発明の第３実施例に係るドリルを示す正面図であり、（ｂ）は同じくその刃の配置を示す模式図であり、（ｃ）は刃の配置を示す模式図である。なお、図１に示す第１実施例と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３２】
本実施例においては、第１実施例と比較して、図４（ａ）に示すように、前面３に配置される刃６の数、センタ４の位置、図４（ｂ）に示すように、突出部１ａが形成された軸部１と基部２とがボルト７により着脱可能であること及び図４（ｃ）に示すように、刃６が軸部１の中心軸と平行な線に対して１０°中心軸に傾けて配置されている点で異なり、それ以外の構成は第１実施例と同様の構成である。
【００３３】
本実施例においては、基部２は傾斜部３ｃを有して刃６を取付ける部分を形成しており、傾斜部３ｃの底部で軸部１を支持するように構成されている。センタ４を中心にして罫引５を結ぶ線上に取付けられた２本のボルト７により突出部１ａが形成された軸部１とこの突出部１ａが嵌合可能な嵌合部（図示せず）を有する基部２とが着脱可能に接続されている。刃６は基部２に形成された２つの領域の共通する１辺に夫々階段状に軸部１の中心軸に平行な線に対して１０°中心軸に傾いて取付けられている。また、刃６は基部２を直径方向から見た場合、各刃６は隣接する刃６と１部重なるように配置されている。刃６の下部３２は前面３から軸部１の上面まで延設されると共に、一番外周側に配置される刃６は基部２の外縁を覆うようなＬ字部３１を有している。
【００３４】
このように上述の構成にすることにより、被加工物に対して穴加工した場合、刃６の取付け角度が中心軸に平行な線に対して１０°中心軸に傾いているため、切り屑排出性がよく、切削抵抗を更に軽減して穴加工をすることができる。
【００３５】
また、本実施例においては、刃６が前面３に対して面一に基部２の回転方向に刃先が向くように刃６を複数個溝１０を挟んで配置して切削により穴を開口するので、大きな穴を開口する際には、圧縮力だけを受けてせん断力を受けることなく、かつ大きな切削抵抗が生じることなく穴を開口することができる。
【００３６】
更に、本実施例においては、刃６の刃先の向きを基部２の回転方向としているため、加工抵抗は従来のようにせん断力として作用するのではなく、圧縮応力として作用し、刃６の強度を有効に利用することができると共に、刃先の欠けを減少させることができる。
【００３７】
また、本実施例においては、ボルト７により軸部１と基部２とが着脱可能であるので、開口する穴の直径に応じた基部２を用意することができるため、種々の穴の加工に対応することができると共に、軸部１と基部２とを一体に製作する必要がなくなるので、コストを低減することができる。なお、本実施例では、ボルト７により接続しているが、ボルト７の数はこれに限定されるものではなく、また、接続方法もこれに限定されるものではなく、他の接続方法を適宜選択することができる。
【００３８】
更に、本実施例においては、隣接する刃６の端部を一部重なるような構成としたが、回転方向から見て刃６の端部が離間しなければ、穿孔部は全て切り屑になるため、刃６の端部を回転方向から見て揃えるように一致させてもよい。
【００３９】
上述のいずれの実施例においても、ドリルの加工対象物は特に限定されるものではなく、木、樹脂又は金属若しくは合金等を加工することができる。
【００４０】
また、上述のいずれの実施例においても、刃６の配置については、特にこれに限定されるものではなく、他の構成とすることもできる。また、刃６は超硬合金に限定されるものではなく、サーメット又はセラミックすることができ被加工物に応じて刃６を種々選択することができる。更に、基部２に対して刃６を固定式のものに限定されるものではなく、刃６を機械的に固定する交換可能な構成とすることもできる。これにより刃６が交換可能となり、スローアウェイチップを刃６として使用することができ、作業性及び工具寿命を向上させることができるため、加工コストを低減することができる。更にまた、基部２の中心から外側に向かって配置される刃６の硬さを変えて各刃６における切削抵抗を均一にすることができる。これにより、大口径な穴であっても切削抵抗をより一層低減して加工を行うことができる。なお、基部２に配置される刃６の数は特に限定されるものではなく、被加工物、軸部１の材質、基部２の材質、刃６の材質及び加工条件等により適宜選択することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明においては、回転駆動される軸部と、この軸部の先端に設けられた基部と、この基部の前面にその回転直径方向に適長間隔をおいて配置され基部回転方向に刃先が向くように基部に取付けられた複数個の刃とを有し、隣接する刃を回転直径方向から見て一部が重なるように配置することにより、刃は従来のようにせん断力を受けることなく、かつ中心に配置された刃から順次被加工物に接するため、開口予定の穴の内部を切削加工により開口することができるので、大きな穴を開口する際にも、大きな切削抵抗が生じることなく、開口することができる。また、切削加工により穴が開口されるため、加工領域は切り屑のみが発生するので、切り屑のみを処分するだけで済み、屑の処理の負担が軽減し、作業性が向上する。更に、例えば、ホールソードリルのように、円板状の打抜板を取出す必要がないため、大口径の穴を連続加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例に係るドリルを示す斜視図であり、（ｂ）は同じくその刃の配置を示す模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２実施例に係るドリルを示す斜視図であり、（ｂ）は同じくその刃の配置を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例の変形例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第３実施例に係るドリルを示す正面図であり、（ｂ）は同じくその刃の配置を示す模式図であり、（ｃ）は刃の配置を示す模式図である。
【図５】（ａ）は従来のドリルを示す模式図であり、（ｂ）は従来のドリルの下面図である。
【図６】ホールソードリルを示す模式図である。
【符号の説明】
１；軸部、  ２、１００；基部、  ３；前面、  ３ａ；円錐面、  ３ｂ、３ｃ；傾斜部、  ４、１０１；センタ、  ５；罫引、  ６、１０２、１０５；刃、  ７；ボルト、  １０；溝、  ２０ａ、２０ｂ；領域、  ３０；空間、  ３１；Ｌ字部、  ３２；下部、  １０３；シャフト、  １０４；フレーム、  １０６；切削領域、  １０７；打抜板
【図１】
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【図２】
0003633383.tif 000003
【図３】
0003633383.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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