(57)【要約】【課題】コンクリートなどの構造物へ座ぐり穴を加工するための工具において、作業現場の状況に応じて穴の深さや座ぐりの深さを自由に調節することができ、耐久性も高い穴加工用複合工具を提案する。【解決手段】円筒状の台金の一端にダイヤモンドチップが接合されたコアビットと、前記台金の外径より大きい径でテーパー状の取付穴を有する円盤状の基板の片側端面にダイヤモンドチップが接合された研削ホイールを加工用工具とし、両者の間に円筒状で外周面がテーパー状となった部材の円周方向を分割した複数の固定部材を挿入することにより固定して一体化した穴加工用複合工具とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の台金の一端にダイヤモンドチップが接合されたコアビットと、
前記台金の外径より大きい径でテーパー状の取付穴を有する円盤状の基板の片側端面にダイヤモンドチップが接合された研削ホイールと、
円筒状で外周面がテーパー状となった部材の円周方向を分割した複数の固定部材とからなる穴加工用複合工具。
【請求項２】
前記研削ホイールの取付穴のテーパー面及び前記固定部材の外周面は、それぞれの軸方向に対し０．５〜５°の傾きであることを特徴とする請求項１記載の穴加工用複合工具。
【請求項３】
前記分割した複数の固定部材に代え、円筒状で外周面がテーパー状となった部材に円周方向を分割した切溝を設けた固定部材としたことを特徴とする請求項１または２記載の穴加工用複合工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンクリート、石材など硬質脆性材料の穴あけ加工用工具に関するものであり、特に座ぐり穴を有する段付きの穴を形成する加工用工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリートや石材等の硬質脆性材料の穴あけ加工には円筒状の台金の先端部に切刃となるダイヤモンドチップが設けられたコアビットなどの工具が使用される。このコアビットでは、一般に一定の径の穴を形成するのに使用されることが多い。またこの他に、座ぐり穴などを有する段付きの穴加工が行われることがある。例えば、コンクリート構造物に防音壁など他の物体を固定する場合などは、ボルトにより固定される。このボルト固定用の穴として段付きの穴の加工が必要とされる。この場合、最初にコアビットで所定の深さの穴を形成しておき、そのコアビットの直径より大きな研削ホイールなどに交換した後、所定の深さまで座ぐり穴を加工し、段付きの穴とする方法で行われる。
【０００３】
上記の方法では、工具の付け替えが発生するため、非常に手間がかかり作業効率が悪くなる。工具の付け替えに要する工数と時間は全く付加価値を生まず、工期を長引かせるだけの無駄な作業である。そのため、コアビットと研削ホイールが一体になった工具を使用することが考えられる。
【０００４】
このような工具として、コアビットと研削ホイールの台金を一体構造としてダイヤモンドチップを取り付けた工具がある（例えば、特許文献１参照。）。
また、コアビットと研削ホイールの台金をボルトにより固定する構造の工具がある（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、コアビットの台金の外周に研削ホイールを取り付けるためのねじ構造となった取付部を設け、研削ホイールをねじ込んで取り付ける構造の工具がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５０−３７１７５号公報
【特許文献２】
実開昭５２−７８１９３号公報
【特許文献３】
実開昭６３−１６３９１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の工具では必ずしも満足のいく加工ができるものではなかった。まず、台金が一体構造となった工具では、コアビットの作用面と研削ホイールの作用面との距離が固定されてしまい調節が不可能である。そのため、作業現場の状況に応じて穴の深さや座ぐりの深さを調節することができず、予め作業現場の状況に合わせた仕様の工具を準備する必要がある。また、コアビットと研削ホイールのいずれかのダイヤモンドチップが摩耗して使用不可能となった場合、もう一方のダイヤモンドチップは残っていても廃棄するしかなく、無駄を生じてしまう。
【０００７】
また、ねじ構造となった取付部を有する構造の工具では、片方のダイヤモンドチップが摩耗してしまっても交換は可能であるが、複数の取付部を設けることはできないため、コアビットの作用面と研削ホイールの作用面との距離は固定されたままであり、上記同様に作業現場の状況に応じて穴の深さや座ぐりの深さを調節することができない。
【０００８】
これに対し、ボルトにより台金を固定する工具では、ボルトの取付穴を複数設けておくことで、ある程度は作業現場の状況に応じて穴の深さや座ぐりの深さを調節することができ、片方のダイヤモンドチップが摩耗してしまっても交換は可能である。しかしながら、実際に加工する場合にはボルトの締め付け強度が不足したり、ボルト取付用の穴が変形したり、ボルト取付用の穴から破壊する可能性が出てくる。特に、近年ではコアビットの切味を向上すべくダイヤモンドチップを薄くする方向にあり、それにつれて台金の厚みも薄くなっているため、ボルト穴を台金に形成すると台金の強度が著しく低下する。しかも、ボルトで固定した場合には研削ホイールにかかる抵抗がボルトを通じてボルト穴に集中的にかかり、その穴から破壊する可能性が高くなってくる。
【０００９】
以上のようなことから、本発明は、コアビットと研削ホイールとの着脱が容易で、双方の台金の耐久性も低下せず、作業現場の状況に応じて穴の深さや座ぐりの深さを自由に調節することができる穴加工用複合工具を提案するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の穴加工用複合工具の特徴は、円筒状の台金の一端にダイヤモンドチップが接合されたコアビットと、
前記台金の外径より大きい径でテーパー状の取付穴を有する円盤状の基板の片側端面にダイヤモンドチップが接合された研削ホイールと、
円筒状で外周面がテーパー状となった部材の円周方向を分割した複数の固定部材とからなることである。
【００１１】
すなわち、加工用工具として穴加工を行うコアビットとその外周に座ぐり穴加工を行う研削ホイールとを有し、これらの工具を固定するためにコアビットの外周と研削ホイールの取付穴との間に複数のテーパー状の固定部材を挿入した複合工具である。このような構造とすることで、コアビットに接合されたダイヤモンドチップの作用面と研削ホイールに接合されたダイヤモンドチップの作用面との距離を自由に設定して固定することができるので、加工する穴の深さや座ぐり穴の深さを自由に変えることが可能になる。また、コアビットと研削ホイールとの着脱も容易となり、しかもテーパー状の固定部材で固定されているので、加工時に研削ホイールにかかる抵抗により固定部材が締まる方向であり、緩んで外れることもない。加工時の抵抗により固定部材が締まる方向にするには、前記テーパー状の取付穴は、前記基板の前記ダイヤモンドチップが接合されていない端面から接合されている端面に向かって径が小さくなるようにしてやれば良い。なお、固定部材の形状を分割した複数の固定部材に代え、円筒状で外周面がテーパー状となった部材に円周方向に分割した切溝を設けた固定部材とすれば、コアビットと研削ホイールとの着脱がより容易になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の穴加工用複合工具を図１、穴加工用複合工具を構成するものの内、コアビットを図３、研削ホイールを図４、固定部材を図５に示す。またこれらを取り付けたときの断面形状を図２に示す。本発明の穴加工用複合工具は、主にコアビット１、研削ホイール２、複数の固定部材３の３種類で構成される。
【００１３】
図３に本発明の複合工具に用いるコアビットの一例を模式的に示す。コアビット１は、円筒状の台金５の一端にダイヤモンドチップ４がロー付けなどにより固定されていて、台金４の他端側には電動工具などに取り付けるための取付部６が設けられている。台金５は金属製のパイプなどを切削加工されたものであり、ダイヤモンドチップ４はダイヤモンド砥粒とメタルボンドなどの結合材を混合し、成形焼結したものである。
【００１４】
図４に本発明の複合工具に用いる研削ホイールの一例を模式的に示す。研削ホイール２は、円盤状の基板８の片側端面にダイヤモンドチップ７をロー付けなどにより固定したものである。基板８の中心部には取付穴９が形成され、この取付穴９はダイヤモンドチップ７が接合された端面８ａから接合されていない端面８ｂに向かうほど直径が大きくなるテーパー状の穴となっている。このテーパーの角度は工具の使用状況によって適正な範囲に調節すれば良いが、特に回転軸１０に対する角度θ１が０．５〜５°の範囲が望ましい。このようにすることで、加工時に研削ホイールにかかる負荷により固定部材３が緩んで外れ易くなったり、所定の深さの座ぐり穴の加工がし難くなったり、また座ぐり穴の加工そのものも難しくなるという問題が起こらない。基板８の形状は、できるだけ軽量化するとともに固定部材３による固定を確実にするために、取付穴９に近い内周側の部分は厚みが厚くなっており、外周側では厚みを薄くした形状すなわち断面がＴ形のような形状になっている。ダイヤモンドチップ７は直方体状のものが放射状に接合され、その外周側端面７ａは基板８の外周面８ｃより外側に突出しており、内周側端面７ｂは取付穴９より内側に突出している。なお、コアビット１と研削ホイール２を一体に固定したときに、前記の内周側端面７ｂから回転軸心までの距離はコアビット１に設けられたダイヤモンドチップ４の外周面４ａから回転軸心までの距離と同じかやや小さくするのが好ましい。このようにすることで、ダイヤモンドチップ４とダイヤモンドチップ７の間に被削材の削り残しが発生せず、削り残した破片が詰まって回転を阻害するようなトラブルを防止できる。また、上記の例では基板８の片側端面にのみダイヤモンドチップ７を設けたものを例示したが、外周面８ｃにもダイヤモンドチップを設ければ、座ぐり穴の内面をより高精度に仕上げることが容易になる。
【００１５】
図５に本発明の複合工具に用いる固定部材の一例を模式的に示す。固定部材３は、外周面３ａがテーパー状になった円筒状の部材を円周方向を分割するようにその軸方向に切断して分割した形状のものからなる。分割する数は２分割や３分割など特に限定されないが、コアビット１と研削ホイール２を固定する際の作業性の観点からは、３分割か４分割が好ましく、分割された大きさはいずれもほぼ均等に同じ大きさであることが好ましい。内周面３ｂは一定の径であり、コアビット１の台金５の外周面の径と同じである。外周面３ａのテーパーの角度θ２は上記研削ホイール２の取付穴９のテーパー角度θ１と同様の角度とする。
【００１６】
また、前記研削ホイールの取付穴のテーパー面及び前記固定部材の外周面は、それぞれの軸方向に対し０．５〜５°の傾きとすることが好ましく、より好ましくは２〜３°とする。
【００１７】
図６に固定部材の別の例を示す。この固定部材３は、外周面３ａがテーパー状になった円筒状の部材に円周方向を分割するようにその軸方向に切溝を設けたものであり、軸と垂直方向の断面形状はＣ形になっている。このような形状とすれば、コアビット１と研削ホイール２を固定する際の作業性が向上する。
【００１８】
以上のようなコアビット１と研削ホイール２を加工する穴及び座ぐり穴の深さに応じて、お互いに所定の位置関係になるように保持しておき、コアビット１の台金５の外周面と研削ホイール２の取付穴９との隙間に固定部材３を差し込むことにより図１及び図２に示すように一体に固定する。コアビット１の台金５の厚みが薄いと僅かに弾性を有するので、使用中に固定部材３が緩むことが無い。そのためには、台金５の厚みを０．８〜４．０ｍｍとするのが好ましい。より好ましくは、１．５〜４．０ｍｍとする。
【００１９】
なお、固定部材３の外周面３ａ及び内周面３ｂ、それにこれらの面と接する台金５の外周面及び取付穴９の表面は、表面粗さＲａを１μｍ以上１０μｍ以下としておくのが好ましい。このようにすれば、お互いの摩擦抵抗が高くなって固定部材３が外れにくくなるとともに、分解する際には相手を傷つけることなく容易に固定部材３を外すことができる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
本発明の穴加工用複合工具を用いてコンクリートの穴加工を行った。コアビット１の台金５の外周面の直径は３１ｍｍ、内周面の直径は２８ｍｍ、厚みは１．５ｍｍ、ダイヤモンドチップ４の外周面４ａの直径は３２ｍｍ、内周面４ｂの直径は２６ｍｍとした。研削ホイール２の基板８の外周面８ｃの直径は７４ｍｍ、取付穴９の直径は端面８ａ側が３６ｍｍでテーパーの角度θ１は回転軸に対し０．３°、０．５°、２°、３°、５°、６°の６種類のものとした。この基板８に接合されたダイヤモンドチップ７は半径方向の長さが２２ｍｍ、円周方向の長さが６ｍｍで、内周側端面７ｂから回転軸心までの距離は１６ｍｍとした。固定部材３は、外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍ、軸方向長さ２５ｍｍのパイプの外径を上記研削ホイール２の取付穴９のテーパー角度θ１と同じ角度のテーパーθ２が付くように切削し、細くなった側の外径が３６．１５ｍｍとなるように加工した。その後、刃厚２ｍｍの円板カッターにより軸方向に３等分に切断し、図５に示すような形状の固定部材３を製作した。なお、コアビット１の台金５の外周面、研削ホイール２の取付穴９の面、固定部材３の外周面３ａ、及び内周面３ｂの面粗さは、Ｒａが１μｍと１０μｍのものをそれぞれ製作した。
【００２１】
上記のコアビットを用いて、コンクリートの穴加工の試験を行った。コアビットで加工する穴の深さは３００ｍｍ、研削ホイールで加工する座ぐり穴の深さは６０ｍｍとした。テーパーの角度や面粗さが異なるいずれの仕様の工具においても、コアビットと研削ホイールを一体化し電動工具に取り付けるのに３０〜４０秒、そして穴加工及び座ぐり加工を一度に行い、その加工に平均５分１４秒〜５分３０秒を要し、合計で５分４４秒〜６分１０秒を要した。そして、加工を継続した結果、いずれの仕様のものもダイヤモンドチップが完全に無くなるまで台金や基板の破損は見られず、最後まで使用することができた。ただし、テーパー角度θ１及びθ２が６°のものは途中で一度固定部材３をたたき込んでコアビット１と研削ホイール２の固定を確実にしてやる必要があり、このために１５秒程度余分に時間を要した。また、テーパー角度θ１及びθ２が０．３°のものは使用中に固定部材３が強く締まり分解する際に１０秒程度余分に時間を要した。
【００２２】
（実施例２）
次にコアビット１の台金の厚みを変えたものを製作し、比較試験を行った。コアビット１の台金５の外周面の直径は３１ｍｍ、ダイヤモンドチップ４の外周面の直径は３２ｍｍで実施例１と同様にしておき、ダイヤモンドチップ４の厚みはいずれのものも台金５の厚みより１．５ｍｍ厚くなるようにして、厚みの異なるコアビット１を製作した。台金５の厚みは、０．６、０．８、１．５、３．０、４．０、５．０ｍｍの６種類のものとした。研削ホイール２や固定部材３の仕様は実施例１と同じであり、テーパー角度θ１及びθ２は２°とした。
【００２３】
上記のコアビットを用いて、コンクリートの穴加工の試験を行った。試験方法は実施例１と同様である。その結果、コアビットと研削ホイールを一体化し電動工具に取り付けるのに３０〜４０秒であったが、穴加工及び座ぐり加工を行う時間は、台金５の厚みが４．０ｍｍ以下のものはすべて５分３０秒以内であったが、５．０ｍｍのものは６分１０秒を要した。これは台金５の厚みが厚くなり必然的にダイヤモンドチップ４の厚みが増したために抵抗が大きくなって時間がかかったと考えられる。また、回転速度が低下することによる抵抗も大きくなり、途中で固定部材３をたたき込む必要が生じた。また、台金５の厚みが０．６ｍｍ及び０．８ｍｍのものは、試験を繰り返すにつれてコアビット１に僅かに回転振れが発生しており、厚みが０．６ｍｍのものでは試験後に台金５が少し変形しているのが確認された。
【００２４】
（比較例１）
比較例として、コアビット１と研削ホイール２とを一体化せず、それぞれの工具にて穴加工と座ぐり加工を行った。工具の仕様は実施例１と同様である。その結果、コアビット１の取付に２１秒、穴加工に５分１０秒、コアビット１の取り外しに３２秒、研削ホイール２の取り付けに２１秒、座ぐり加工に１分２５秒を要し、合計で７分３７秒を要した。
【００２５】
（比較例２）
実施例１とほぼ同形状のコアビット１及び研削ホイール２をボルトによる固定を行ったもので試験を行った。実施例１と異なる点は、研削ホイール２の取付穴９をテーパーの無い面とし、その直径はコアビット１の台金５の外周面の直径と同様の３１ｍｍにした点、及び研削ホイール２からコアビット１の台金５に貫通するボルト固定穴を３箇所設けた点の２点である。この工具を電動工具に取り付けるのに２０秒、そして穴加工及び座ぐり加工を一度に行い、その加工に平均５分２８秒を要し、合計で５分４８秒を要した。能率については、本発明より僅かに良かったが、ダイヤモンドチップが約１／２摩耗した時点でコアビット１の台金５に設けられたボルト穴が変形し始め、コアビット１と研削ホイール２との固定が不安定になって、回転振れが出始め、最終的には使用不可能となった。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の穴加工用複合工具は、コアビットに対して研削ホイールの位置を自由に設定して固定することができ、それぞれの加工穴に応じた深さの穴加工及び座ぐり加工を一度に行うことができる。そして、固定部材が分割されているので容易に固定や分解ができ、それに要する時間も短いので、高能率の作業が可能になる。また、コアビットの台金の厚みが薄くなっても固定用の穴などを設ける必要がなく、台金が破壊するのを防止できる。さらに、コアビットと研削ホイールのどちらかのダイヤモンドチップが先に摩耗してしまっても、摩耗した方の工具のみ交換すれば使用できるので、工具の無駄も無く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の穴加工用複合工具の一例を示す模式図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図。
【図２】本発明の穴加工用複合工具を組んだ状態を示す断面図。
【図３】本発明に使われるコアビットの一例を示す模式図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図。
【図４】本発明に使われる研削ホイールの一例を示す模式図で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図５】本発明に使われる固定部材の一例を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図６】本発明に使われる固定部材の別の例を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図。
【符号の説明】
１    コアビット
２    研削ホイール
３    固定部材
３ａ  固定部材の外周面
３ｂ  固定部材の内周面
４    ダイヤモンドチップ
４ａ  ダイヤモンドチップの外周面
４ｂ  ダイヤモンドチップの内周面
５    台金
６    取付部
７    ダイヤモンドチップ
７ａ  ダイヤモンドチップの外周側端面
７ｂ  ダイヤモンドチップの内周側端面
８    基板
８ａ  ダイヤモンドチップが接合された端面
８ｂ  ダイヤモンドチップが接合されない端面
８ｃ  基板の外周面
９    取付穴
１０  回転軸
θ１  取付穴のテーパー角度
θ２  固定部材外周面のテーパー角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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