(57)【要約】【課題】穿孔加工時に、振動を抑制して穿孔作業を安定させて負担を軽減できる。【解決手段】穿孔用カッター１０は、カッター軸１１の先端にハブ１２を介して、円筒状で先端面にカッタービット１８を配列した内側シェル１６を設け、内側シェルの外周面に相対回転可能で外径をカッタービット１８の外径と同一の位置に形成した外側シェル１７を設けた。外側シェル１７の先端のテーパ面１７ｂは内側シェル１６のカッタービット１８よりも基端側に位置する。内側シェル１６と外側シェル１７の間にラジアルベアリング２１を設けた。内側シェル１６はハブ１２を介してカッター軸１１に連結し、外側シェル１７とハブ１２との間にスラストベアリング２１を設けた。内側シェル１６の回転中心軸上にセンタードリル１４を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッター軸の先端に円筒状のシェルを備え、該シェルの先端面にカッタービットを配列させてなる穿孔用カッターにおいて、
前記シェルは、円筒状に形成されていて先端面に前記カッタービットが配列された内側シェルと、該内側シェルの外周面に相対回転可能に設けられていてその外径が前記カッタービットの外径と同一に形成された外側シェルとを備え、前記外側シェルの先端は前記内側シェルのカッタービットよりも基端側に位置することを特徴とする穿孔用カッター。
【請求項２】
前記内側シェルと外側シェルの間にラジアルベアリングが設けられている請求項１に記載された穿孔用カッター。
【請求項３】
前記内側シェルはハブを介して前記カッター軸に連結されており、前記外側シェルとハブまたは内側シェルとの間にスラストベアリングが設けられている請求項１または２に記載された穿孔用カッター。
【請求項４】
前記円筒状のシェルの回転中心軸上にはセンタードリルが設けられ、該センタードリルは前記カッタービットよりも先端側に突出している請求項１乃至３のいずれか１項に記載された穿孔用カッター。
【請求項５】
カッター軸の先端に、円筒状に形成されていて先端面にカッタービットが配列された内側シェルと、該内側シェルの外周面に相対回転可能に設けられた外側シェルとを備えたシェルを設けた穿孔用カッターの穿孔方法であって、
前記内側シェルのカッタービットで被削材を切削加工し、その後、前記被削材の加工面に外側シェルが当接した状態で、更に前記内側シェルのカッタービットによる被削材の切削加工を行うようにした穿孔用カッターの穿孔方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばパイプラインや下水管等の各種管類やその他の被削材に穿孔するための穿孔用カッター及び穿孔用カッターによる穿孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設の流体管路に穿孔する際に用いる穿孔用カッターとして、例えば特許文献１や２に記載されたホールカッターまたはシェルカッターが知られている。
特許文献１に記載されたシェルカッターは、円筒状の切削シェルの先端面に切削加工用の歯がリング状に形成され、この切削シェルは基端部がヘッド部分を介してシャフトに接続され、ヘッド部分に切削シェルがボルト等によって一体に固定されている。また、シャフトには円筒状の切削シェルの回転軸線上に装着されて一体回転するセンタードリルが設けられている。
そのため、シャフトが軸受で支持されて回転すると、ヘッド部分を介してセンタードリルと切削シェルとが一体に回転し、センタードリルによって管体の側壁に穴を開け、これを切削ガイドとして切削シェルで管体の側壁を切削して略円形に穴を開ける。
特許文献２に記載されたホールカッターも同様な構成と機能を備えている。
【０００３】
このような従来の一般的な穿孔用カッター１は、図７に示すように、円筒状のシェル２の先端にカッタービット３がリング状に配列されており、シェル２の基端側に固定されたハブ４にはカッター軸５が装着されている。シェル２の回転中心には、カッター軸５と同軸にセンタードリル６が固定され、センタードリル６はカッタービット３の切削ガイドとなるべく、カッタービット３より先端側に突出している。
なお、本明細書に示す穿孔用カッター１において、ガス管等の被削材を切削する方向の端部側を先端、先端側といい、これと反対側を基端、基端側というものとする。
【０００４】
このような穿孔用カッター１を用いて、既設のガス管等のパイプライン８を分岐する加工穴を形成する場合、活管分岐工法（ノーブロー工法）を用い、図８に示すように、穿孔用カッター１のセンタードリル６でパイプライン８を穿孔し、更にセンタードリル６にガイドされてこのドリル６と同軸に配設された円筒状のシェル２のカッタービット３でパイプライン８を切削加工する。
そして、穿孔用カッター１をパイプライン８の管体側壁に対して回転切削させながら進行させることで、円筒形状をなす管体側壁を切断してポテトチップス状の切断片が得られる。
【０００５】
ところで、上述した従来の穿孔用カッター１では、カッタービット３で切削されたパイプライン８の管体側壁の加工穴が円筒状のシェル２の外周面に接触しないようにカッタービット３をシェル２の外周面より若干外側に突出させて間隙ｋを形成している。一方、図７に示すように、穿孔用カッター１は駆動軸５が駆動源の駆動力を受けて回転駆動し、ハブ４の基端側に設けた軸受９によって進退可能に支持されている。駆動軸５は軸受９との間に若干の隙間を有しており、この隙間分だけ駆動軸５の長手方向に直交する方向に可動とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４３８２３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２１０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、穿孔用カッター１でパイプライン８の管体側壁を切削加工する際、切削が進むと、カッター軸５が軸受９に対して大きく下方に突出した状態になるため、切削抵抗によってカッタービット３と管体側壁との接触状態が不安定になることがあり、カッタービット３と管体側壁との断続的な接触によってシェル２と管体側壁との間隙ｋの隙間分だけ軸受９を支点として振れて、びびり振動や騒音（びびり音）が発生することがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、穿孔加工時に、振動を抑制して穿孔作業を安定させて切削時の負担を軽減できるようにした穿孔用カッター及び穿孔方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による穿孔用カッターは、カッター軸の先端に円筒状のシェルを備え、該シェルの先端面にカッタービットを配列させてなる穿孔用カッターにおいて、シェルは、円筒状に形成されていて先端面にカッタービットが配列された内側シェルと、該内側シェルの外周面に相対回転可能に設けられていてその外径がカッタービットの外径と同一に形成された外側シェルとを備え、外側シェルの先端は内側シェルのカッタービットよりも基端側に位置することを特徴とする。
また、本発明による穿孔用カッターの穿孔方法は、カッター軸の先端に、円筒状に形成されていて先端面にカッタービットが配列された内側シェルと、該内側シェルの外周面に相対回転可能に設けられた外側シェルとを設けたシェルを備え、内側シェルのカッタービットで被削材を切削加工し、その後、被削材の加工面に外側シェルが当接した状態で、更に内側シェルのカッタービットによる被削材の切削加工を行うようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、被削材を穿孔する際、まず先端側に突出する内側シェルのカッタービットで被削材を穿孔切削し、これに遅れて外側シェルが被削材の加工面に当接することで、穿孔用カッターは外側シェルが被削材の加工面に当接して軸受として支持され、内側シェルのカッタービットで更に切削加工する際、カッタービットの切削時の振動は外側シェルと被削材の加工面との当接部で受け止められて吸収され、カッター軸を支点とするびびり振動は低減され、騒音やびびり音は抑制される。
【００１１】
また、内側シェルと外側シェルの間にラジアルベアリングが設けられていることが好ましい。
内側シェルを高速回転させてカッタービットで被削材を切削すると共に、ラジアルベアリングを介して外側シェルは静止状態に支持されるから、外側シェルと被削材の加工穴との当接部で振動を受けてびびり振動を抑制することができる。
【００１２】
また、内側シェルはハブを介してカッター軸に連結されており、外側シェルとハブまたは内側シェルとの間にスラストベアリングが設けられていてもよい。
穿孔用カッターを進行させて被削材に穿孔する際、被削材の加工穴に当接する外側シェルにかかる推力をスラストベアリングで受けることができる。
【００１３】
また、円筒状のシェルの回転中心軸上にはセンタードリルが設けられ、該センタードリルはカッタービットよりも先端側に突出していてもよい。
穿孔用カッターで被削材を穿孔切削する際、まずセンタードリルが被削材に食い込んで切削することで、センタードリルを切削ガイドとしてカッタービットによる穿孔切削をブレ止めして行える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による穿孔用カッター及びその穿孔方法によれば、切削加工時に内側シェルに設けられたカッタービットによって被削材の切削加工が行われると共に、被削材の加工面に外側シェルが接触することで支持されるため穿孔用カッターの振動を受けて低減できる。そのため、穿孔用カッターのカッター軸にかかる振動による負荷や負担が小さく穿孔用カッターを長寿命化できる。
また、切削時の振動によるカッタービットの被削材の加工面への食い込みが低減されるため、穿孔用カッターの回転トルクを安定化できて振動音やビビリ音等の騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による穿孔用カッターの要部縦断面図である。
【図２】図１に示す穿孔用カッターでパイプラインの側面を穿孔する工程を示す縦断面図である。
【図３】穿孔用カッターでパイプラインの側面を穿孔する工程であって、外側シェルが加工穴に当接した状態を示す縦断面図である。
【図４】穿孔用カッターでパイプラインの管体側壁を穿孔する前の待機状態と穿孔状態とを示す説明図である。
【図５】パイプラインの管体側壁に設けた加工穴に上部及び下部フィッティングを連結した状態を示す斜視図である。
【図６】実施形態による穿孔用カッターの変形例を示す内側シェルと外側シェルの構成を示す要部縦断面図である。
【図７】従来の穿孔用カッターの縦断面図である。
【図８】従来の穿孔用カッターでパイプラインの管体側壁を穿孔する工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による穿孔用カッターについて説明するが、上述した従来技術と同一の部材には同一の符号を用いて説明する。
図１に示す穿孔用カッター１０は、図示しない駆動源から動力を伝達されるカッター軸１１の先端側に円板状のハブ１２が設けられ、ハブ１２の外周端部には円筒状のシェル１３が連結されている。また、ハブ１２の回転中心に形成した中央孔１２内にはセンタードリル１４が固着されており、このセンタードリル１４はカッター軸１１と同軸に連結されている。センタードリル１４はシェル１３よりも先端側に突出していて、パイプライン８の管体側壁に穿孔する際の切削ガイドとなる位置決め用のドリルである。
また、カッター軸１１は後述する穿孔機２３に設けた軸受１５に支持されており、軸受１５とカッター軸１１との間にはカッター軸１１のわずかな揺動、振れを許す小さな隙間が設けられている。
【００１７】
また、ハブ１２の外周側の下面には全周に亘って段差状の切欠部１２ａが形成されており、この切欠部１２ａに略円筒状のシェル１３が装着されている。
シェル１３は、それぞれ略円筒状に形成された内側シェル１６と外側シェル１７が二重管状に重ねられて構成されている。シェル１３の内周側に設けられた内側シェル１６は基端部が幅広となって切欠部１２ａでハブ１２に固着され、ハブ２と一体に回転可能とされている。
内側シェル１６の先端面には所定間隔で複数のカッタービット１８が固定されており、これらカッタービット１８の外周側部分は内側シェル１６の外周面よりも若干外側に突出しており、カッタービット１８の外周端と内側シェル１６の外周面との間には若干の間隙ｋが形成されている。
そして、カッター軸１１と内側シェル１６及びセンタードリル１４はカッター軸１１を中心に回転するものであり、センタードリル１４は内側シェル１６の回転中心軸上に位置する。
【００１８】
また、内側シェル１６の外周側に配設された外側シェル１７は、その基端部においてスラストベアリング２０を介してハブ１２に連結されている。更に、外側シェル１７は内周面に凹部１７ａが形成され、この凹部１７ａと内側シェル１６の外周面との間にラジアルベアリング２１が設けられている。
そのため、カッター軸１１と一体に内側シェル１６が回転しても外側シェル１７は静止状態に保持可能である。また、外周シェル１７の外周面はカッタービット１８の外周端とほぼ同一外径に形成されている。換言すれば、外側シェル１７は間隙ｋとほぼ同一の厚みを有するといえ、また、外側シェル１７の外径は内側シェル１６で切削される後述の加工穴２６の内径と同一径であるといえる。
【００１９】
また、外側シェル１７の先端部は内側シェル１６に設けたカッタービット１８に届かない程度に短い位置にあるものとし、外側シェル１７の先端部は内側シェル１６に向けて傾斜するテーパ面１７ｂとされている。そして、テーパ面１７ｂと内側シェル１６との間、また外側シェル１７とスラストベアリング２０を設けたハブ１２との間にダストシールが設けられている。
【００２０】
本実施形態による穿孔用カッター１０は上述の構成を備えており、次に穿孔用カッター１０による穿孔方法を図１乃至図５に基づいて説明する。
従来技術と同様に、例えば既設本管としてガス管のパイプライン８が配設され、その管体側壁に加工穴２６を開けてガス管の分岐管を接合する場合、まず、パイプライン８に直交する方向から穿孔用カッター１０によって加工穴２６を開けるために、図４に示すように、パイプライン８に穿孔用カッター１０を備えた穿孔機２３を取り付ける。
【００２１】
図４において、穿孔用カッター１０を備えた穿孔機２３は、一点鎖線で示す待機位置にある穿孔用カッター１０のカッター軸１１及びシェル１３の外周に沿ってフレーム２７が形成されている。一方、パイプライン８に形成されるべき加工穴２６を覆う位置には分岐管３１用の上部フィッティング２８がパイプライン８の上部に装着されている。そして、上部フィッティング２８の上端部とフレーム２７の先端部との間には、側部に突出するゲートバルブ２９が互いに連通して設置されている。
【００２２】
パイプライン８の下側部分には、下部フィッティング３０が装着されており、上部フィッティング２８と連結されてパイプライン８の加工穴２６の開口予定部分を気密に包囲して分岐管３１を構成している。
穿孔用カッター１０はフレーム２４とゲートバルブ２９と上部フィッティング２８を通してパイプライン８まで進退可能とされ、図４において、穿孔用カッター１０は一点鎖線で示す位置は待機位置であり、実線で示す位置は穿孔位置であるものとする。
【００２３】
図１及び図４において、穿孔用カッター１０は待機位置において、軸受１５の近傍に穿孔用カッター１０が設置されており、カッター軸１１を回転させてシェル１３及びセンタードリル１４を一体に回転させながら、パイプライン８まで降下させる。そして、最初にセンタードリル１４がパイプライン８の管体側壁に食いついて穿孔切削する。
これによって穿孔用カッター１０はパイプライン８の管体側壁に位置決めされることになる。続いて図２に示すように、回転する内側シェル１６のカッタービット１８によってセンタードリル１４の周囲の管体側壁が略円形に穿孔切削される。
このとき、内側シェル１６はカッター軸１１及びハブ１２と一体に回転するが、外側シェル１７はラジアルベアリング２１が介在するため静止状態に保持される。
【００２４】
すると、穿孔用カッター１０の回転する内側シェル１６のカッタービット１８によって水平方向に延びる円筒状の管体側壁が断続切削され、内側シェル１６とセンタードリル１４が次第に管体側壁に食い込む。管体側壁の加工穴２６はカッタービット１８の外周面で略円形に切削されるため、内側シェル１６と管体側壁の加工穴２６との間に若干の間隙ｋが残る。
【００２５】
そして、更に穿孔用カッター１０で管体側壁の穿孔を進めると、図３に示すように、外側シェル１７の外周面が管体側壁の加工穴２６に当接することで穿孔用カッター１０が加工穴２６に拘束される。その後は、当接する外側シェル１７と加工穴２６を支持部、即ち軸受として、内側シェル１６のカッタービット１８による管体側壁の穿孔切削が行われる。
そのため、カッター軸１１が降下することで軸受１５からシェル１３が離れて振動し易くなるが、外側シェル１７と加工穴２６との当接部を新たな軸受として管体側壁の穿孔切削が行われるため、切削加工時にカッタービット１８が管体側壁に接触する際に生じる振動を外側シェル１７と加工穴２６の当接部で吸収して抑制し、穿孔用カッター１０に発生するびびり振動を低減できる。
また、穿孔用カッター１０を降下させて管体側壁の穿孔切削を進めると、外側シェル１７は加工穴２６に当接して擦るためカッター軸１１方向に推力がかかるが、この推力はスラストベアリング２０によって受け止められる。
【００２６】
図４に示すように、管体側壁は円筒周面形状であるから穿孔用カッター１０の繰り出しが進むにつれて切削位置が変化し、穿孔用カッター１０によってパイプライン８の管体側壁を完全に切断すると加工穴２６が開けられ、切断片は湾曲したポテトチップ片状になる。そして、切断片を回収する。
すると、パイプライン８の管体側壁に形成された加工穴２６からガスが上部フィッティング２８内に噴出するが、このガスはゲートバルブ２９によって止められる。そして、上部フィッティング２８の上面開口をＯリングと蓋によって閉塞させる。こうして、図５に示すように、パイプライン８に加工穴２６を形成して上部及び下部フィッティング２８，３０からなる分岐管３１を形成できる。
【００２７】
なお、本実施形態による穿孔用カッター１０において、略円筒状の内側シェル１６及び外側シェル１７からなる二重管のシェル１３に関し、内側シェル１６のカッタービット１８により近い位置に外側シェル１７のテーパ面１７ｂが位置することが、加工穴２６の切削加工時におけるびびり振動をより早い段階で低減することができて好ましい。一方、カッタービット１８で切削された切り屑が外側シェル１７のテーパ面１７ｂを擦過して損傷するおそれがあるため、カッタービット１８から若干基端側に後退した位置にテーパ面１７ｂを装着してもよい。
【００２８】
上述のように本実施形態による穿孔用カッター１０によれば、パイプライン８の穿孔時に発生するカッター軸１１の軸受１５付近を軸とする振動を、外側シェル１７と加工穴２６の加工面とが当接する位置で受けることで低減できる。そのため、軸受１５の部分でカッター軸１１にかかる振動による負荷を軽減できて、穿孔機２３を長寿命化できる。
また、パイプライン８の穴加工時の振動によるカッタービット１８の加工穴２６への食い込みを低減できて穿孔用カッター１０の回転トルクの安定化による振動音やびびり騒音の低減を達成できる。
【００２９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で上述した実施形態の構成を適宜変更することができる。
例えば、図６に示す変形例による穿孔用カッター３２は、内側シェル１６と外側シェル１７の間にラジアルベアリング２１を設けておらず、外側シェル１７とハブ１２との間にスラストベアリング２０を設けないで、内側シェル１６の外側に外側シェル１７を装着している。この場合、内側シェル１６と外側シェル１７の間、外側シェル１７とハブ１２の間に、例えば潤滑オイル等の潤滑剤３３を設けて相対回転可能としてもよい。
また、ラジアルベアリング２１とスラストベアリング２０のいずれか一方のみを設置するようにしてもよい。
また、外側シェル１７は、ハブ１２との間にスラストベアリング２０を設ける構成に代えて、内側シェル１６との間にスラストベアリング２０を設けてもよい。
【００３０】
また、上述の実施形態では、穿孔用カッター１０、３２のシェル１３の回転中心位置に内側シェル１６のカッタービット１８より先端側に突出するセンタードリル１４を装着したが、センタードリル１４は必ずしも設けなくてもよく、内側シェル１６のカッタービット１８で直接パイプライン８の管体側壁を穿孔加工してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
８  パイプライン
８ａ  加工面
１０、３２  穿孔用カッター
１１  カッター軸
１２  ハブ
１４  センタードリル
１３  シェル
１６  内側シェル
１７  外側シェル
１８  カッタービット
２０  スラストベアリング
２１  ラジアルベアリング
２３  穿孔機
２６  加工穴
２７  フレーム
２８  上部フィッティング
３０  下部フィッティング
【図１】
2014128854.tif 000003
【図２】
2014128854.tif 000004
【図３】
2014128854.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014128854.tif 000008
【図７】
2014128854.tif 000009
【図８】
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