(57)【要約】      （修正有）【課題】筒状ドリルを改善することにより、切削効率を高めて切削コアを確実にくり抜き切り屑詰まりを防止し、また、それに加えて集塵機能を改善することにより、切削コアを含む切り屑の吸引効率を高めた穿孔集塵システムとするものである。【解決手段】駆動源１０，２０により回転する主軸を中空主軸１２とし、その中空主軸１２の先端にチャック１６を介して筒本体の先端に刃部１０６を有する筒状ドリル１０１を取り付け、前記中空主軸１２内の通路１２ｏ後端に集塵機構５０を連結し、前記駆動源で中空主軸を介して筒状ドリルを回転させながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが前記中空主軸内の通路１２ｏを通して集塵機構５０へ吸引回収されるようにし、前記筒状ドリル１０１は、前記筒本体の軸心と筒本体の先端面に開口する孔部１０３の軸線が偏心して構成されていること。【選択図】図１
2011235407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により回転する主軸を中空主軸とし、その中空主軸の先端にチャックを介して先端に刃部を有する筒状ドリルを取り付け、前記中空主軸内の通路後端に集塵機構を連結し、前記駆動源で中空主軸を介して筒状ドリルを回転させながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが前記中空主軸内の通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにし、
前記筒状ドリルが、軸心回りに回転される筒本体と、その筒本体の先端面に開口する孔部と、その孔部および前記筒本体の外周面により形成される壁部と、その壁部の先端面から切欠され前記孔部に連通する切欠部と、その切欠部が前記壁部の先端面に交わる部位に形成または保持される刃部とを備え、かつ、前記刃部は、軸心方向の先端に形成される底刃と、その底刃の内側端部を通りつつ、すくい面と稜線を介して交わる内側側面とを備え、前記内側側面は、前記底刃の内側端部を通る回転軌跡を円筒底面とし前記軸心に沿う仮想の内筒側面に対して、前記筒本体の回転反対方向に向かうにつれて離れる方向に傾斜していることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
上記筒本体の軸心は、前記孔部の軸線とずれて構成されていることを特徴とする請求項１記載の穿孔装置。
【請求項３】
上記筒状ドリルの刃部は、前記壁部の最も厚い部位に形成または保持されていることを特徴とする請求項２記載の穿孔装置。
【請求項４】
上記中空主軸が単筒構造からなり、その単筒主軸の先端にチャックを介して前記筒状ドリルが取り付けられ、単筒主軸の後端に集塵機構が連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の穿孔装置。
【請求項５】
上記中空主軸が内通路と外通路からなる２重筒構造からなり、その２重筒主軸の先端にチャックを介して先端に前記筒状ドリルが取り付けられ、前記主軸の外通路に圧縮空気を送り込む給気機構を連結するとともに内通路の後端に集塵機構を連結し、前記外通路を介して送気される圧縮空気をドリル刃部まわりから内通路へ吸気しながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが内通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の穿孔装置。
【請求項６】
上記駆動源がハウジング内に配設された中空モータであって、そのロータ内に前記中空主軸が回転可能に連結されることを特徴とする請求項４又は５記載の穿孔装置。
【請求項７】
上記駆動源がハウジング内に配設された中空モータと送りモータとの組み合せであり、その中空モータのロータ内に前記中空主軸が回転可能に連結され、送りモータにより前記中空主軸を進退動させて筒状ドリルをピッチ送りするようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は穿孔装置に関し、詳しくは筒状ドリルを使用した穴あけ加工用であって、被削材（ワーク）が繊維強化複合材料、特に航空機の主翼素材や車両用の車体素材であるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの非金属材料、あるいはＡｌ合金等の穴あけ加工に好適な穿孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＦＲＰ素材にドリル穿孔する場合は、加工中に切断された微細な炭素繊維が切削粉となって切り屑に大量に混在し、それが作業場に飛散した場合には作業環境を著しく悪化することになる。そのため、作業者が防塵服や防塵マスクを着用するなどの対応をしているが、人体に有害な炭素繊維の微粉であることから、より確実な切り屑の回収が要請されている。
従来、作業環境を改善する目的で、中空状の機械主軸（スピンドル）の先端に筒状ドリルを取り付け、穿孔加工中に生成される切り屑を筒状ドリルのシャンクと機械主軸の中空部（吸引孔）を通して集塵機へ吸引回収する工具が提案されていた（特許文献１）。
また、同じく筒状ドリルを使用する工具において、切り屑の発生量を低減させるために、筒状ドリルで被削材をくり抜き、そのくり抜かれた切削コアがドリル孔を通して真空吸引装置で吸引されるようにすることも提案されていた（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−３５６５３号全文公報
【特許文献２】特開平２−２３７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２のような従来技術においては、機械主軸の中空部に接続された集塵機により切り屑を吸引回収することが説明されているが、切り屑の確実な吸塵は困難である。
すなわち、従来技術にあっては、集塵機からの吸引力によりドリル刃部まわりから外気を導入することにより吸引作用が生起されるものであるため、穿孔の初期は切り屑が筒状ドリルに吸引されるかも知れないが、穿孔が進みドリル刃部が被削材に入るに従い吸引力が低下することになるため、切り屑がドリル周りに溢れ出るので実用性に乏しいものである。
【０００５】
特に、特許文献２のような最後に切削コアがくり抜かれる工具においては、その切削コアを吸引装置で切り屑と共に吸引することは著しく困難である。
すなわち、特許文献２の図３に記載されるように、チップ１３の内側が孔１０ａの内周面より軸心Ｏ側に突出しているので穿孔中に発生した切り屑が孔１０ａのチップ１３近傍に詰まる状況（切り屑詰まり）が生じ易く、それに伴って切削効率が低下するとともに切削抵抗が増大して刃部が折損するという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記従来不具合を解消すべく穿孔加工中に発生する切削コアを含めた切り屑を確実に集塵回収することが可能な穿孔装置を提供することを目的とする。併せて使用上の実用性が高い穿孔装置とするものである。
具体的には、筒状ドリルを改善することにより、切削効率を高めて切削コアを確実にくり抜き、切り屑詰まりを防止し、また、それに加えて集塵機能を改善することにより、切削コアを含む切り屑の吸引効率を高めた穿孔集塵システムとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯る本発明の穿孔装置は、駆動源により回転する主軸を中空主軸とし、その中空主軸の先端にチャックを介して先端に刃部を有する筒状ドリルを取り付け、前記中空主軸内の通路後端に集塵機構を連結し、前記駆動源で中空主軸を介して筒状ドリルを回転させながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが前記中空主軸内の通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにし、前記筒状ドリルが、軸心回りに回転される筒本体と、その筒本体の先端面に開口する孔部と、その孔部および前記筒本体の外周面により形成される壁部と、その壁部の先端面から切欠され前記孔部に連通する切欠部と、その切欠部が前記壁部の先端面に交わる部位に形成または保持される刃部とを備え、かつ、前記刃部は、軸心方向の先端に形成される底刃と、その底刃の内側端部を通りつつ、すくい面と稜線を介して交わる内側側面とを備え、前記内側側面は、前記底刃の内側端部を通る回転軌跡を円筒底面とし前記軸心に沿う仮想の内筒側面に対して、前記筒本体の回転反対方向に向かうにつれて離れる方向に傾斜していることを特徴とする（請求項１）。
本発明によれば、回転する底刃によってくり抜かれる被削材（切削コア）は、底刃の内側端部の回転軌跡を円筒底面とし軸心に沿う円筒側面をもった円筒状（短円柱状）に形成されるが、前記刃部の構造、すなわち底刃の内側側面の傾斜によって、切削コアを刃部の回転反対方向に排出し易くして切り屑詰まりを防止する。
【０００８】
上記筒本体の軸心は、前記孔部の軸線とずれて構成させることが好ましく（請求項２）、それにより、刃部によりくり抜かれる切削コアと筒本体の壁部の間に隙間が形成されるので切削コアの流動性、排出性を高める。また、筒状ドリルの切削性を高め、かつ刃部の耐久性をたかめるために、上記筒状ドリルの刃部は、前記壁部の最も厚い部位に形成または保持されているようにする（請求項３）。
そして、上記筒状ドリルによれば、切削コアの流動・排出性が改善されるので、該切削コアを含む切り屑の吸引を補助する圧縮空気の給気を省略することも可能になり、その場合には、上記中空主軸を単筒構造とすることもよい。すなわち、上記中空主軸が単筒構造からなり、その単筒主軸の先端にチャックを介して前記筒状ドリルが取り付けられ、単筒主軸の後端に集塵機構が連結されている構成とする（請求項４）。
【０００９】
しかしながら、上記切り屑のより高い集塵性を確保するためには、圧縮空気を送気する給気機構を組み入れることも任意であり、その実施形態の一つとして２重筒構造（２重筒主軸）を採用する。すなわち、上記中空主軸が内通路と外通路からなる２重筒構造からなり、その２重筒主軸の先端にチャックを介して先端に前記筒状ドリルが取り付けられ、前記主軸の外通路に圧縮空気を送り込む給気機構を連結するとともに内通路の後端に集塵機構を連結し、前記外通路を介して送気される圧縮空気をドリル刃部まわりから内通路へ吸気しながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが内通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにする（請求項５）。
【００１０】
本発明の実施形態（請求項５）によれば、駆動源により回転する筒状ドリルが被削材（ワーク）を切り込みながら穿孔加工するときに、給気機構より給気された圧縮空気がドリル刃部の周壁から筒状ドリル内へ圧送されるので、主軸の内通路を介して筒状ドリル内に生じる吸引力と相俟って、穿孔時の切り込みにより発生する微細な切り屑が主軸の内通路を通して集塵機構へ吸引回収される。そして、穿孔加工の進行により被削材がドリル刃部によりくり抜かれ、穿孔完了時にはくり抜かれた芯材である前記切削コアが形成されるが該切削コアもまた切り屑と共に筒状ドリル内から内通路を通して集塵機構へ回収される。
【００１１】
一方、上記駆動源は、単筒主軸または二重筒主軸を回転させる回転モータであれば特に種類や構造に制約されるものではないが、装置の小型化を考慮すれば、装置のハウジング内に配設される中空モータを採用することが好ましく、その場合には、中空モータのロータに前記単筒主軸または２重筒主軸を回転可能に組み込むようにする（請求項６）。
また、好ましい実施形態として駆動源は前記中空モータと送りモータの組み合せがよく、それにより被削材の厚さや材質等に対応した自動送りが可能である。その中空モータと送りモータとの組み合せにおいては、両モータを同軸上に配設してコンパクトな構造とし、或いは製作性を考慮して、送りモータが前記中空モータに近接する下位に配設された構造とし、いずれの構造においても、その送りモータの駆動により送り機能により中空モータを進退動させて中空主軸および筒状ドリルをピッチ送りするようにする（請求項７）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、筒状ドリルの改良形状により、被削材からくり抜かれる切削コアは、筒本体の壁部との間に隙間が形成され、また刃部の回転反対方向に排出され易くなり、切削コアの流動性、排出性を高めるので切り屑詰まりが防止される。したがって、切り屑の吸引を補助する圧縮空気の給気を省略した単筒主軸の採用も可能になる。
一方、中空主軸を改善する２重筒主軸を採用すれば、その２重筒主軸の外通路から筒状ドリルのドリル刃部まわりへ圧縮空気を給気することにより、穿孔加工時に発生する切り屑および切削コアを確実に筒状ドリル内へ送り込むので、中空主軸の内通路の吸引機能を強化して集塵効果を高め作業環境を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例装置を一部切欠して概要を示した側面図。
【図２】（ａ）は筒状ドリルの正面図、（ｂ）は（ａ）における矢印Ｉｂ方向視の側面図、（ｃ）は同矢印Ｉｃ方向視の側面図。
【図３】（ａ）は筒状ドリルの刃部およびその近傍の斜視図、（ｂ）は図２（ａ）に示す先端面の拡大図。
【図４】被削材を穿孔加工する終端の状態を示す装置先端部の拡大側面図。
【図５】本発明の第２実施例装置を一部切欠して概要を示した側面図。
【図６】被削材を穿孔加工する途中の状態を示す装置先端部の拡大側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の穿孔装置の実施形態を、手持式ドリル装置Ａの場合について図面により説明すれば、図１〜図４は中空主軸として単筒主軸を採用した第１実施例を示し、図５〜図６は２重筒主軸を採用した第２実施例を示している。
先ず第１実施例を説明すると、図１は当該装置Ａの要部を一部切欠して概要を示した側面図であり、ハウジング１内に駆動源としての中空モータ１０及び送りモータ２０を装備した構造を例示する。
ハウジング１は、略矩形状の筐体であって、その内底面に前後方向（図における左右方向をいう）へ延びるレール２を左右（図における奥行方向をいう）に間隔をおいて敷設し、そのレール２上に中空モータ１０の摺動ブロック３を摺動可能に搭載する。また、ハウジング１内には、図示省略するが、レール２の上方に複数本の案内部材を設け、その案内部材に中空モータ１０の上部を摺動可能に支持している。
それにより、中空モータ１０は、ハウジング１内の略中央域に前後動可能に配設されている。
送りモータ２０は、ハウジング１の後部底面に設置し、前記中空モータ１０を前後進退動させるように該モータ１０と係合している。
【００１５】
上記中空モータ１０及び送りモータ２０は、特にその種類に制約はないが中空モータ１０にはサーボモータを使用し、送りモータ２０にはネジ軸一体型のパルスモータを使用する場合を例示している。
中空モータ１０は、モータケース１１内の中空軸部分に機械主軸（スピンドル）を一体的に備えるが、該主軸として軸心に沿って貫通する通路１２ｏのみを形成した単筒主軸１２とし、該主軸１２の外周面をロータ１３に一体的に結合して回転可能に組み込まれる。
送りモータ２０は、その回転駆動軸２１に連結された送りネジ２２を前記中空モータ１０の底面下に延設し、中空モータ１０の底部に設けた図示省略の送りナットに前記送りネジ２２を螺合させ、この送りモータ２０の回転により中空モータ１０を前後方向へ進退動させるものである。
【００１６】
単筒主軸１２は、先端にコレットチャック１６を設け該チャック１６により筒状ドリル１０１を着脱交換できるように取り付け、集塵機構５０に接続する集塵ホース５１を接続する。
筒状ドリル１０１は、シャンク１０７を含めて細い中空円筒状（パイプ状）にするとともに先端部に刃部１０６を形成して、全長に渉り孔部１０３を形成した構造であり、そのシャンク１０７をコレットチャック１６でもって単筒主軸１２に取り付けることにより孔部１０３と前記通路１２ｏとを直線状に連通させる。なお、この筒状ドリル１０１の詳細については後述する。
【００１７】
上記中空モータ１０の先端には、前記単筒主軸１２の先端に設けたコレットチャック１６の前方を覆う第１フード１７を設け、また、ハウジング１の先端には、第１フード１７の前方を覆う第２フード４を取り付け、第１フード１７は第２フード４に摺動可能に嵌め合うように取り付ける。すなわち、第１フード１７及び第２フード４によりコレットチャック１６に取り付けた筒状ドリル１０１の外周を覆って保護している。
なお、第１フード１７及び第２フード４は、モータケース１１、ハウジング１と一体に形成することもよいが、好ましくは別部材として着脱可能に取り付ける。
【００１８】
一方、上記単筒主軸１２の後端には、連結具３５を取り付け、その連結具３５に集塵ホース５１を介して集塵機構５０を接続する。
なお、この連結具３５は、アーム３６を中空モータ１０のケース１１より突設した回り止め１９に掛止させ、それによって回転が阻止されるようにしている。
集塵機構５０は、吸引機能を備えた集塵機５０ａとそれから延出された集塵ホース５１等で構成され、その集塵ホース５１を前記単筒主軸１２に接続して吸引させることにより、該主軸１２の通路１２ｏを介し筒状ドリル１０１の孔部１０３先端に強力な吸引力を生起させ、その吸引作用により刃部１０６の穿孔時に発生する切り屑等を集塵機５０ａに回収するものである。この集塵機構５０は、好ましくは集塵機５０ａにサイクロン５２を内蔵させた構成とし、それにより回収する切り屑等をさらに効率よく吸塵するようにする。
【００１９】
なお、図１に示す符号５３は、電源や制御部を組込んだコントローラであり、このコントローラ５３により動作制御される前記中空モータ１０及び送りモータ２０が配線コード５４、５５により結線されている。
また、ドリル装置Ａは手持式の場合を例示していることから、図１に示すように、ハウジング１の上面には持ち運びする際の手提げ用ハンドル５を付設し、底面には、穿孔加工時に支え手となる把手杆６及び中空モータ１０、送りモータ２０の起動・停止を制御する操作杆７を設けておき、その操作杆７によりコントローラ５３を操作するようにする。すなわち、ドリル装置Ａは手持式であるが、穿孔本体部である中空モータ１０等に集塵機構５０及びコントローラ５３など付属機器を接続してシステム化された装置を例示している。
【００２０】
上記筒状ドリル１０１の詳細を図２及び図３により説明すれば、図２において、筒状ドリル１０１は、筒本体１０２と、その筒本体１０２の先端面１０２ａに開口する孔部１０３と、その孔部１０３及び筒本体１０２の外周面１０２ｂにより形成される壁部１０４と、その壁部１０４の先端面１０２ａから切欠され孔部１０３に連通する切欠部１０５と、その切欠部１０５と壁部１０４の先端面１０２ａとが交わる部位に形成される刃部１０６とを主に備えて構成されている。
この筒状ドリル１０１は、シャンク１０７をコレットチャック１６でもって単筒主軸１２に取り付けることにより、中空モータ１０の回転力が伝達され筒本体１０２が軸心Ｏ回りに回転され（図２（ａ）矢印方向）、被削材の穿孔加工を行うことができる。
【００２１】
筒本体１０２は、超硬合金もしくは高速度工具鋼から略軸状体に構成され、先端面１０２ａに刃部１０６を備え、外周面１０２ｂは、先端面１０２ａから後端に向かうにつれて外径が縮径するバックテーパ１０２ｃが、先端面１０２ａから所定の範囲に形成されている。バックテーパ１０２ｃが形成されることにより、筒本体１０２の軸方向の送り運動をスムーズに行うことができる。
【００２２】
本実施例では、筒本体１０２の軸心Ｏと直交する断面（軸直角断面）に対する先端面１０２ａの傾斜角θ１（図２（ｂ）参照）は２〜１０°として構成されている。それにより、筒状ドリル１０１の切削能率と加工精度を両立できる。なお、先端面１０２ａの傾斜角θ１が２°より小さくなるにつれ、切削中の切込み深さが小さくなり切削能率が低下する傾向がみられる。一方、傾斜角θ１が１０°より大きくなるにつれ、壁部１０４がたわみ易くなり、びびり振動が生じて加工精度が低下する傾向がみられる。
【００２３】
筒本体１０２の先端面１０２ａに形成された孔部１０３は、切削中の切り屑が収容される部位となり、本実施例では、筒本体１０２の軸直角断面において、孔部１０３は断面輪郭線が略円形に形成されている。また、孔部１０３は、筒本体１０２の先端面からシャンク１０７に亘って同一径で、軸心Ｏと平行に貫通形成されている。それにより、穿孔中に発生した切り屑を孔部１０３から吸引して周囲に切り屑が飛散することを防止できる。
【００２４】
なお、筒本体１０２の軸直角断面において、筒本体１０２の外周面１０２ｂにおける断面輪郭線の面積Ｓと孔部１０３の断面輪郭線の面積ｓとの比率（ｓ／Ｓ）は、０．５〜０．８が好適とされる。これにより、切り屑詰まりの抑制と壁部１０４の剛性の確保とを両立できる。なお、比率（ｓ／Ｓ）が０．５より小さくなるにつれ、切削される被削材の量が増すため、切り屑の発生量が増加し、切り屑詰まりが生じ易くなる傾向がみられる。一方、０．８より大きくなるにつれ、壁部１０４の厚さが薄くなり壁部１０４の剛性が低下する傾向がみられる。
【００２５】
さらに孔部１０３は、その軸線ｃが筒本体１０２の軸心Ｏとずれた位置に形成されており、先端面１０２ａにおいては、孔部１０３の軸線ｃは、筒本体１０２の後端に向かって軸心Ｏから下降傾斜する部位（図２（ａ）及び図２（ｂ）上側、図２（ｃ）紙面奥側）に位置している。その孔部１０３及び筒本体１０２の外周面により壁部１０４が形成されている。その孔部１０３の軸線ｃと筒本体１０２の軸心Ｏとのずれにより、壁部１０４の厚さは、図２（ａ）に示すように、回転方向に沿って不均一なものとなっている。
【００２６】
ここで、孔部１０３の軸線ｃと筒本体１０２の軸心Ｏとのずれ量（以下「偏心量」と称す）は、筒本体１０２の外径Ｄにもよるが、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好適とされる。また、筒本体１０２の外径Ｄに対する偏心量ａの比率（ａ／Ｄ）は、０．８以下が好適とされる。これにより、切り屑詰まりの抑制と壁部１０４の剛性の確保とを両立できる。なお、偏心量が０．０１ｍｍより小さくなると、底刃１０６ａによって円筒状にくり抜かれる被削材の円筒側面（後述する）と孔部１０３との隙間（逃げ）が小さくなるため、切り屑詰まりが生じ易くなる。また、偏心量が０．５ｍｍを超えるか、比率ａ／Ｄが０．８を超えると、偏心させた側（図２（ａ）上側）の壁部１０４の厚さが薄くなり折損し易くなる。
【００２７】
切欠部１０５は、壁部１０４の先端面１０２ａから切欠され孔部１０３に連通しており、切削中の切り屑を孔部１０３へと導く部位である。切欠部１０５は、先端面１０２ａにおける壁部１０４の最も厚い部位（軸心Ｏ方向の先端視において、軸線ｃを始点として軸心Ｏを通る直線ｓと壁部１０４とが交わる部位。図２（ａ）下側。）を始点として終端１０５ａまで、回転方向（図２（ａ）矢印方向）に所定の開口幅で切欠されている。なお、切欠部１０５の終端１０５ａは、外周面１０２ｂから軸心Ｏに向かって形成されるのではなく、軸心Ｏ及び軸線ｃを通る平面と孔部１０３の内周面とが交わる線に向かって外周面１０２ｂから形成されている。それにより、回転反対方向（図２（ａ）矢印反対方向）における壁部１０４の厚さを、刃部１０６から切欠部１０５の終端１０５ａまで漸次薄くすることができる。
【００２８】
また、本実施例では、壁部１０４に対する中心角θ２（図２（ａ）参照）は約２４０°に設定されているが、中心角θ２は９０°〜２７０°（切欠部１０５に対する中心角は２７０°〜９０°）の範囲で適宜設定できる。これにより、切り屑詰まりの抑制と求心性の確保とを両立できる。なお、中心角θ２が９０°より小さくなるにつれ、求心性が低下するとともに壁部１０４の剛性が低下し折損し易くなる傾向がみられる。一方、中心角θ２が２７０°より大きくなるにつれ、切欠部１０５の開口幅が狭くなるため、切削中に生じた切り屑が切欠部１０５に侵入し難くなり、切り屑詰まりが生じ易くなる傾向がみられる。
【００２９】
また、切欠部１０５の軸方向における底刃１０６ａからの長さｌは、０．１ｍｍ以上かつ被削材の厚さ以下が好適である。これにより、切削能率の向上と壁部１０４の剛性の確保とを両立できる。なお、切欠部１０５の長さｌが０．１ｍｍより短くなるにつれ、切削中の切込み深さを大きくし難いため、切削能率が低下する傾向がみられる。一方、切欠部１０５の長さｌが被削材の厚さより長くなるにつれ、壁部１０４の剛性が低下し、びびり振動が生じ易くなるとともに折損し易くなる傾向がみられる。
【００３０】
刃部１０６は、軸心Ｏ方向の先端に形成される底刃１０６ａを備えて構成されている。底刃１０６ａは、切欠部１０５と壁部１０４の先端面１０２ａとが交わる部位に、筒本体１０２の軸直角断面と平行に形成されている。また刃部１０６は、底刃１０６ａと外周コーナ１０６ｂを介して交わる外周刃１０６ｃを備えている。外周刃１０６ｃは、切欠部１０５と筒本体１０２の外周面１０２ｂとの交差稜線１０２ｄ（図２（ｃ）参照）につながった直刃として、軸心Ｏに平行に形成されている。
【００３１】
ここで、刃部１０６の逃げ面１０６ｄの逃げ角θ３（図２（ｃ）参照）は２°〜１０°が好適とされる。これにより、逃げ面摩耗の減少と刃先強度の確保とを両立できる。なお、逃げ角θ３が２°より小さくなるにつれ、逃げ面摩耗が増加し易くなる傾向がみられる。逃げ角θ３が１０°より大きくなるにつれ、刃先強度が低下し底刃１０６ａの欠損が生じ易くなる傾向がみられる。
【００３２】
次に、図３により筒状ドリル１０１の刃部１０６及びその近傍について詳細に説明すれば、図３（ａ）に示すように、刃部１０６は、底刃１０６ａの内側端部１０６ｅを通りつつ、すくい面１０６ｆと稜線１０６ｇを介して交わる内側側面１０６ｈを備えて構成されている。その内側側面１０６ｈは、図３（ｂ）に示すように、底刃１０６ａの内側端部１０６ｅを通る回転軌跡ｒを円筒底面とし軸心Ｏに沿う仮想の円筒側面（軸心Ｏに沿って回転軌跡ｒを紙面手前側から紙面奥側に連続させて得られる面）に対して、筒本体１０２の回転反対方向（図２（ａ）矢印反対方向）に向かうにつれて離れる方向に傾斜している。
なお、図３（ｂ）に示すように、筒状ドリル１０１は、軸心Ｏ方向の先端視において、底刃１０６ａの内側端部１０６ｅにおける孔部３の断面輪郭線の接線ｔと底刃１０６ａとは直交して構成されている。
【００３３】
上記筒状ドリル１０１は、軸心Ｏ回りに回転させることにより、底刃１０６ａによって被削面が削られて被削材がくり抜かれるので、くり抜かれる被削材の形状は、底刃１０６ａの内側端部１０６ｅの回転軌跡ｒを円筒底面とし軸心Ｏに沿う円筒側面をもった円筒状となる。内側側面１０６ｈは筒本体１０２の回転反対方向（図２（ａ）矢印反対方向）に向かうにつれて離れる方向に傾斜しているので、この傾斜によって、刃部１０６の回転反対方向（図２（ａ）矢印反対方向）に逃げが与えられ、切り屑を排出し易くする。これにより、筒状ドリル１０１の切り屑詰まりを防止できる。また、内側側面１０６ｈの傾斜は、孔部１０３の軸線ｃを筒本体１０２の軸心Ｏに対してずらして孔部１０３を筒本体１０２に穿孔することにより形成されるので、筒状ドリル１０１を容易に製造することができ生産性を向上できる。
【００３４】
また、刃部１０６は、壁部１０４の最も厚い部位（孔部１０３の軸線ｃを始点として軸心Ｏを通る直線ｓが壁部１０４と交わる部位）に形成されているので、刃部１０６の回転反対方向の壁部１０４の内周面に逃げを与えることができる。その結果、刃部１０６の回転反対方向の壁部１０４と被削材との摩擦を避けることができるため、底刃１０６ａの内側端部１０６ｅを被削材に安定して送り込むことができ切削性を向上できる。
【００３５】
さらに、壁部１０４は、刃部１０６から切欠部１０５の終端１０５ａまで漸次薄肉に形成されているので、くり抜かれる被削材と筒状ドリル１０１とが干渉することを抑制できる。その結果、切削中の筒状ドリル１０１の偏心やびびり振動を抑制でき折損を防止できる。
【００３６】
なお、上記実施例では、軸心Ｏ方向の先端視において、底刃１０６ａの内側端部１０６ｅにおける孔部１０３の断面輪郭線の接線ｔと底刃１０６ａと交差角θ４を直交（９０°）して構成させ、また、壁部１０４に対する中心角θ２が約２４０°に設定される場合について説明したが、それに限定されるものではなく次のように変更することもよい。
（１）壁部１０４に対する中心角θ２を１８０°とすること。これにより、切欠部１０５の開口幅を向上させることができるので、切り屑を切欠部１０５から孔部１０３へ導かれ易くして切り屑詰まりを抑制できる。
（２）交差角θ４が９０°を超える角度、好ましくは、９０°＜θ４＜１００°とすること。これにより、切削性と工具寿命とを両立できるとともに切り屑厚さを薄くすることができ、切削抵抗の変動を小さくすることができ、びびり振動も抑制できる。
（３）軸心Ｏ方向の先端視において、底刃１０６ａを凹曲湾状に形成すること。これにより、底刃１０６ａは、内側端部１０６ｅ及び外周コーナ１０６ｂの双方が先行して被削材に切り込むため切削性を向上できる。
（４）孔部１０３を、筒本体１０２の先端面１０２ａから後端に亘って内径を拡径状に形成すること。これにより、切削中に孔部１０３へ導かれた切り屑を後端側へ排出し易くすることができ切り屑詰まりをさらに効率よく防止できる。
【００３７】
上述した第１実施例のドリル装置Ａを用いた穿孔作業の加工状況を図１及び図４により説明すれば、被削材ＷとしてＣＦＲＰに穴あけする場合を示し、被削材Ｗの表面には該面に沿って固定される治具６０が取り付けられ、その治具６０にドリル装置Ａがセットされる。
治具６０は、必ずしも限定される構造ではないが、空洞部６１を有する支持筒構造を例示し、その先端面に前記筒状ドリル１０１と軸心を一致させて該ドリル１０１を差込み可能な挿入口６２を開口していると共に外気を導入する吸気孔６３を開孔している（図４参照）。
また、治具６０の先端外周には前記ハウジング１の前部に突設した第２フード４の先端部を嵌め合い、かつ若干の回動により係止させるロック縁６５を設けている。
【００３８】
而して、作業者が把手杆６及び操作杆７を持って、第２フード４を治具６０の先端部に嵌め合いロック縁６５に係止することによりドリル装置Ａを治具６０にセットし、次いで操作杆７に付属する起動スイッチ７ａをＯＮさせることにより穿孔加工が開始する。
先ず、送りモータ２０の起動により、中空モータ１０と共に筒状ドリル１０１が前進して治具６０の挿入口６２から空洞部６１内に進入する。
次いで適時のタイミングで、中空モータ１０が起動し単筒主軸１２を介して筒状ドリル１０１が設定された回転数をもって回転し、さらに上記筒状ドリル１０１が前進し刃部１０６が被削材Ｗに接触して穿孔加工つまり穴あけ加工が開始する。
【００３９】
すなわち、図４に示すように、被削材Ｗを刃部１０６の回転によりそのコア部分を残しながら外周を切削しながら進行する。その穿孔加工に伴い刃部１０６の周辺に切り屑が発生するが、その切り屑は、集塵機構５０による孔部１０３内の負圧状態による強い吸引力によって、刃部１０６の周辺、つまり先端面１０２ａおよび切欠部１０５を通して孔部１０３内へ確実に吸入され、該孔部１０３から単筒主軸１２の通路１２ｏ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収される。
【００４０】
そして、穿孔加工の終端までの間は前記切り屑の集塵回収が同様に続行し、その加工終端においては、被削材Ｗからコア部分がくり抜かれて孔部１０６より小径の円筒状（短柱状）チップである切削コアＰが形成されるが、その切削コアＰもまた孔部１０３内の負圧状態による強い吸引力によって切り屑と共に孔部１０３から通路１２ｏ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収される。
したがって、この第１実施例によれば、穿孔加工中において、発生する切り屑および切削コアを確実に回収することができるので、作業環境を改善することができる。また、中空主軸が単筒構造であることから、単筒主軸１２の外径を小さくすることができるので中空モータ１０を小型化できる。
【００４１】
なお、上記中空モータ１０及び送りモータ２０の起動タイミングなどの動作設定は、コントローラ５３により設定されるもので、前記加工状況の説明と必ずしも一致する必要はなく適宜に変更することも任意である。特に、中空モータ１０の回転数や送りモータ２０の送り速度および送り量などは被削材Ｗの材質や厚さを考慮して設定される。
また、操作杆７には一つの起動スイッチ７ａのみを設けた場合を図示しているが、中空モータ１０と送りモータ２０の起動スイッチを個別に設け、作業者の判断で穿孔作業の進行状況に合わせ両モータ１０，２０を適時に起動させるようにすることもよい。
【００４２】
次に、図５及び図６により、手持式ドリル装置Ａ’の中空主軸として２重筒主軸１２’を採用した第２実施例を説明する。
なお、筒状ドリル１０１の形状や、中空モータ１０、送りモータ２０、集塵機構５０については第１実施例の各部材と同一であるので、説明の重複を避けるため同一部材については図中に同一符号を付してできるだけ説明を省略する。
【００４３】
２重筒主軸１２’は、外周に複数本の突条を形成した内筒１４を外筒１５に挿着接合させた一体構造で、その内筒１４内の中空孔を内通路１２ａとし、内筒１４と外筒１５との間に空隙孔を外通路１２ｂとするものである。
この２重筒主軸１２’は、先端にコレットチャック１６を設け、該チャック１６により筒状ドリル１０１を着脱交換できるように取り付け、後端には二股連結具３５’を介して給気機構４０に接続する給気ホース４１及び前述した集塵機構５０に接続する集塵ホース５１を接続する。
【００４４】
上記中空モータ１０の先端には、コレットチャック１６の前方を覆う第１フード１７、ハウジング１の先端には、第１フード１７の前方を覆う第２フード４を取り付けることは第１実施例と同様であるが、筒状ドリル１０１の周りに形成される先端通路１８には、前記２重筒主軸１２’の外通路１２ｂと連通させている。すなわち、前記コレットチャック１６には、前記２重筒主軸１２’の外通路１２ｂと先端通路１８とを連通させる通孔１６ａを開口しておく。
【００４５】
給気機構４０は、圧縮空気を生成するコンプレッサ４０ａとそれから延出された給気ホース４１等で構成され、その給気ホース４１より中空モータ１０内の２重筒主軸１２’へ供給し、該主軸１２’の外通路１２ｂを通して筒状ドリル１０１の刃部１０６の周りへ送気するものである。この給気機構４０は、好ましくは圧縮空気を、冷却器を介して冷却させた状態で送気させ、その冷却空気により中空モータ１０及び筒状１０１の刃部１０６を空冷するようにする。それにより、刃部の切削効率を保持させるとともに切り屑を細かい固形状となるようにして集塵性を高めるようにする。
【００４６】
上記ドリル装置Ａ’を用いた穿孔作業は、第１実施例と同様に、被削材Ｗの表面に固定される治具６０にドリル装置Ａ’をセットして開始するが、その治具６０には、筒状ドリル１０１を差込む挿入口６２の他に該挿入口６２の外周に複数の通気孔６４を開孔している。したがって、２重筒主軸１２’の外通路１２ｂを通り第１フード１７の先端通路１８へ送気された圧縮空気は、先端通路１８から第２フード４内および前記通気孔６４を介して治具６０の空洞部６１内へ給気される。
【００４７】
而して、作業者が把手杆６及び操作杆７を持って、第２フード４を治具６０の先端部に嵌め合いロック縁６５に係止することによりドリル装置Ａ’を治具６０にセットし、次いで操作杆７に付属する起動スイッチ７ａをＯＮさせることにより穿孔加工が開始する。
先ず、送りモータ２０の起動により、中空モータ１０と共に筒状ドリル１０１が前進して治具６０の挿入口６２から空洞部６１内に進入する。
次いで適時のタイミングで、中空モータ１０が起動し２重筒主軸１２’を介して筒状ドリル１０１が設定された回転数をもって回転するとともに給気機構４０の給気ホース４１から２重筒主軸１２の外通路１２ｂへ供給される圧縮空気が先端通路１８、通気孔６４を通って空洞部６１内に送気され、また、集塵機構５０により吸塵ホース５１及び２重筒通路１２’の内通路１２ａを介して孔部１０３内を吸気して負圧状態にする。
【００４８】
さらに上記筒状ドリル１０１が前進し、刃部１０６が被削材Ｗに接触して穿孔加工、つまり、被削材Ｗを刃部１０６の回転によりそのコア部分を残しながら外周を切削しながら進行する。その穿孔加工に伴い刃部１０６の周辺に切り屑が発生するが、その切り屑は、集塵機構５０による孔部１０３内の負圧状態と、給気機構４０から給気された圧縮空気による空洞部６１内の圧力上昇とによる強い吸引力によって、刃部１０６の周辺、つまりドリル先端および切欠部１０５を通して孔部１０３内へ確実に吸入され、該孔部１０３から２重筒主軸１２’の内通路１２ａ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収される。
【００４９】
そして、穿孔加工の終端までの間は前記切り屑の集塵回収が同様に続行し、その加工終端においては、被削材Ｗからコア部分がくり抜かれてその切削コアＰもまた前記圧縮空気の給気と孔部１０３内の負圧状態による強い吸引力によって切り屑と共に孔部１０３から内通路１２ａ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収されることは、第１実施例と同様であるが、それよりもより効率的に確実に回収される。
すなわち、この第２実施例によれば、集塵機構５０における吸引回収機能だけでなく、給気機構４０から圧縮空気を刃部１０６周りに給気する機能が付加されているので、集塵機構５０による切り屑および切削コアＰの吸引回収機能が一層強化され、穿孔作業中における作業環境が改善される。
【００５０】
上記実施の形態においては、被削材としてＣＦＲＰの場合を説明したが、それに限られるものではなくＦＲＰその他の繊維強化複合材料を対象とすることもよく、あるいは強度の高い刃部を備えた筒状ドリルを使用する場合にはＡｌ合金その他の金属材料を対象とすることもよい。また、被削材によっては切削コアがくり抜かれずに切り屑だけが発生する穿孔加工に適用することも任意である。
【００５１】
また、上記実施の形態では、駆動源として回転モータ（中空モータ）１０および送りモータ２０の二つを搭載した場合を示したが、必ずしもその必要はなく、送りモータ２０を省略することも任意であり、しかも、手持式ドリル装置の場合を例示したがそれに制約されるものではない。さらに、第２実施例においては、筒状ドリル１０１の外周を第１フード１７、第２フード４のフード部材で覆って圧縮空気の給気通路を形成した場合を例示したが、それに代用できる通路が治具側に形成されている場合には、それらフード部材を省略することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ：第１実施例のドリル装置            Ａ’：第２実施例のドリル装置
１０：中空モータ                        １１：モータケース
１２：単筒主軸                        １２ｏ：単筒主軸内の通路
１２’：２重筒主軸                      １２ａ：内通路
１２ｂ：外通路                            １４：内筒
１５：外筒                              １６：コレットチャック
２０：送りモータ                        ４０：給気機構
４１：給気ホース                        ５０：集塵機構
５１：集塵ホース                          Ｐ：切削コア
１０１：筒状ドリル                      １０２：筒本体
１０２ａ：先端面                        １０２ｂ：外周面
Ｏ：筒本体の軸心                    １０３：孔部
ｃ：孔部の軸線                      １０４：壁部
１０５：切欠部                          １０６：刃部
１０７：シャンク
【図１】
2011235407.tif 000003
【図２】
2011235407.tif 000004
【図３】
2011235407.tif 000005
【図４】
2011235407.tif 000006
【図５】
2011235407.tif 000007
【図６】
2011235407.tif 000008