(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口した先端部を有する円筒状本体と、
該円筒状本体と一体的に形成され、５０００ｒｐｍ以上で回転される回転工具に装着するための装着用ねじ穴及びスパナ係合部を有するシャンク部分と、
前記円筒状本体の先端縁、開口した先端部の内周面及び外周面にロー材によりロー付けされた砥粒とを具備し、
前記円筒状本体の先端縁及び外周面には互いに離間した複数の凹部が形成されており、  前記ロー材はＣｕ系合金を主成分とするボンド部材からなり、該ボンド部材はＴｉ，Ａｌ及びこれらの混合物からなる群から選択された物質を含んでおり、
砥粒と砥粒の間の前記ボンド部材最深部表面と突出した砥粒先端との間の距離を砥粒突出高さとするとき、平均砥粒突出高さは平均砥粒直径の３０％以上であり、
平均砥粒間隔は平均砥粒直径の２００％以上であることを特徴とするメタルボンド工具。
【請求項２】
前記Ｃｕ系合金は１０〜３３質量％Ｓｎの青銅、５〜２０質量％Ｚｎの黄銅及び５〜２０質量％Ａｌのアルミニウム青銅からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載のメタルボンド工具。
【請求項３】
前記砥粒はダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ＳｉＣ及び超硬合金紛からなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルボンド工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルボンド工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石材、コンクリート又は壁等に穴あけを行う場合、電気ドリルにダイヤモンドコアビットを装着して行うのが一般的であった。この穴あけ方法によると、ダイヤモンドコアビットの回転数が１０００〜２７００ｒｐｍと低いため、瞬時に石材等に切れ込むことができない。
【０００３】
そのため、中心部にセンタースティックを取り付け、センタースティックを基準としてダイヤモンドコアビットが材料を少し切り込んだところでセンタースティックを外し、コアビットのみで穴あけを行うようにしていた。
【０００４】
このダイヤモンドコアビットはインプリグネイテッド焼結工具であり、ダイヤ突出量が小さいため湿式（穴あけ中に水をかける）でなければ穴あけ能力を発揮できない。
【０００５】
従って、ホースで水をかけながら穴あけを行ったり、或いはダイヤモンドコアビット内部に水を浸したスポンジを挿入し、スポンジから供給される切削水で穴あけを行っていた。
【０００６】
ダイヤモンドコアビットの中心部にセンタースティックを取り付ける代わりに、穴あけすべき材料表面に接着シートを介してガイドリングを取り付け、このガイドリングを基準に電気ドリルに取り付けたダイヤモンドコアビットで穴あけを行うという方法もあった。
【０００７】
上述した従来の穴あけ方法によると、穴あけに手間がかかるのに加えて、湿式で穴あけを行うため室内等の汚してはいけないところでは穴あけが不可能であるという問題があった。
【０００８】
他の穴あけ方法として、石材用ボーリングマシンを被切削剤表面にねじ止めし、インプリグネイティッドタイプのコアドリルで穴あけを行うという方法もあった。
【０００９】
この穴あけ方法によると、石材用ボーリングマシンを被切削剤表面にねじ止めしなければならないため、ねじ穴加工や取り付けに手間がかかるという問題があった。また、上述した方法と同様に湿式で穴あけを行う必要があった。
【００１０】
一方、石材等に形成した穴部の面取りには、従来はディスクグラインダーに小径の砥石を装着し、砥石の刃先角部を使って面取りを行うようにしていた。或いは、ディスクグラインダーに小径のカップホイールを装着し、カップホイールの外周角部で石材等に形成した穴部の面取りを行っていた。
【００１１】
しかし、このような従来の面取り方法によると、砥石又はカップホイールの刃先角部を使用して面取りを行うため、砥石又はカップホイールの寿命が短いとともに面取り加工の出来映えがばらつくという問題があった。さらに、砥石又はカップホイールより小さい穴の面取りは不可能であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、穴あけ位置決め治具を使用せずに、石材又はコンクリート等の硬い材料に容易に穴あけを行うことができるメタルボンド穴あけ工具を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、石材又はコンクリート等の硬い材料に形成した小径穴の面取りが可能なメタルボンド面取り工具を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、開口した先端部を有する円筒状本体と、該円筒状本体と一体的に形成され、５０００ｒｐｍ以上で回転される回転工具に装着するための装着用ねじ穴及びスパナ係合部を有するシャンク部分と、前記円筒状本体の先端縁、開口した先端部の内周面及び外周面にロー材によりロー付けされた砥粒とを具備し、前記円筒状本体の先端縁及び外周面には互いに離間した複数の凹部が形成されており、前記ロー材はＣｕ系合金を主成分とするボンド部材からなり、該ボンド部材はＴｉ，Ａｌ及びこれらの混合物からなる群から選択された物質を含んでおり、砥粒と砥粒の間の前記ボンド部材最深部表面と突出した砥粒先端との間の距離を砥粒突出高さとするとき、平均砥粒突出高さは平均砥粒直径の３０％以上であり、平均砥粒間隔は平均砥粒直径の２００％以上であることを特徴とするメタルボンド工具が提供される。
【００１５】
好ましくは、Ｃｕ系合金は１０〜３３ｗｔ％Ｓｎの青銅、５〜２０ｗｔ％Ｚｎの黄銅及び５〜２０ｗｔ％Ａｌのアルミニウム青銅からなる群から選択される。更に好ましくは、砥粒はダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、ＳｉＣ及び超硬合金紛からなる群から選択される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１を参照すると、本発明のメタルボンド穴あけ工具が装着可能な回転工具２の断面図が示されている。
【００１７】
回転工具２としては、株式会社マキタのモデル９５２０ＢＬ等のディスクグラインダーが採用可能である。これらのディスクグラインダーは、例えば５０００〜１２０００ｒｐｍで高速回転される。
【００１８】
回転工具２の本体４内には概略的に示した直流モータ６、電源部８及びコントロール部１０が収納されている。
【００１９】
直流モータ６の出力軸（図示せず）は軸受１４で支持された笠歯車１２に連結されている。駆動シャフト１６がボール軸受１８及びニードル軸受２０により回転可能に支持されており、駆動シャフト１６と一体的に形成された笠歯車２２が笠歯車１２と噛み合っている。駆動シャフト１６の先端部にはフランジ２４及びねじ部２６が形成されている。
【００２０】
図２を参照すると、駆動シャフト１６のねじ部２６に第１参考例のメタルボンド穴あけ工具３０を装着した状態が示されている。第１参考例のメタルボンド穴あけ工具３０は、図３に最も良く示されるように、開口した先端部３２ａを有する円筒状本体３２と、円筒状本体３２と一体的に形成されたシャンク部分３４とを有している。
【００２１】
メタルボンド穴あけ工具３０の円筒状本体３２及びシャンク部分３４は鋼から形成されている。円筒状本体３２の先端縁３２ｂには複数の（本参考例では６個の）凹部３６が形成されている。
【００２２】
円筒状本体３２の先端縁３２ｂ，先端部３２ａの内周面及び外周面には多数のダイヤモンド砥粒４０がメタルボンド部材３８により接着され固定されている。
【００２３】
本参考例では、円筒状本体３２の先端縁３２ｂから約８ｍｍの内周面及び約１５ｍｍの外周面に多数のダイヤモンド砥粒４０がメタルボンド部材３８により固定されている。
【００２４】
以下、第１参考例のメタルボンド穴あけ工具３０の製造方法について説明する。以下の説明において、％は全て質量％で表すものとし、それ以外の％、例えば原子％（ａｔｍ％）の場合には特に表示する。
【００２５】
２３％Ｓｎの青銅粉末６６％と、Ｔｉ化合物粉末１１％と、有機粘性材料としてのステアリン酸２０％を混練器にてよく撹拌し混練して、ペースト状混合物を得る。
【００２６】
このペースト状混合物を円筒状本体３２の内周面及び外周面にヘラ等を使用して塗布する。メタルボンドの厚さを目標の厚さにするため、厚みゲージ治具で余分な量のペースト状混合物を取り除き、ペースト状混合物を所定の均一な厚さとするのが好ましい。
【００２７】
その後、必要な量のダイヤモンド砥粒をペースト状混合物上に散布し、付着させる。次いで、メタルボンド穴あけ工具３０を真空炉中に入れ、真空度３．９Ｐａまで真空引きし、温度９５０℃で２０分間保持し、メタルボンド穴あけ工具３０を真空炉から取出して常温まで冷却した。
【００２８】
９５０℃で２０分間真空炉中で工具を保持することにより、ペースト状混合物が溶融し、この溶融物が常温に冷却されて固化し、円筒状本体３２に接着される。
【００２９】
Ｔｉは還元力によりダイヤモンド砥粒を濡らす性質があり、青銅によく溶ける。よって、ダイヤモンド砥粒４０はメタルボンド部材３８に化学的に強く固着されるので、ダイヤモンド砥粒４０がメタルボンド部材３８から脱落することが防止される。
【００３０】
図５の拡大断面図に示されるように、隣接する２つのダイヤモンド砥粒４０の間のメタルボンド部材３８最深部表面と突出したダイヤモンド砥粒４０先端との間の距離を砥粒突出高さとするとき、平均砥粒突出高さｇは平均砥粒直径ｄの３０％以上であるのが好ましい。さらに、平均砥粒間隔ｌは平均砥粒直径ｄの２００％以上であるのが好ましい。
【００３１】
このように、ダイヤモンド砥粒４０の平均砥粒突出高さｇを従来の研削工具に比較して大きく取り、平均砥粒間隔ｌを大きく取ることにより、優れた研削性能又は穴あけ性能を発揮することができる。
【００３２】
尚、平均砥粒高さｇの大きさの調整が、ペースト状混合物の塗布厚さでコントロールできるが、一般的にはペースト状混合物の塗布厚さは平均砥粒直径ｄの７０〜１２０％が好ましい。
【００３３】
平均砥粒高さｇは次のような方法で求めた。１個のメタルボンド穴あけ工具３０中の任意の３ヶ所について、１０粒／１ヶ所、計３０粒の砥粒高さを計測し、計測した砥粒高さ値を相加平均したものを平均砥粒高さｇとした。砥粒高さの計測は、局部の顕微鏡拡大による方法を採用した。
【００３４】
ダイヤモンド砥粒の粒度は３０〜４００メッシュにするのが良い。砥粒はダイヤモンド砥粒に限定されるものではなく、ＣＢＮ、炭化ケイ素、又は超硬合金紛の何れをも採用可能である。
【００３５】
銅合金としては１０から３３％Ｓｎの青銅、５〜２０％Ｚｎの黄銅、５〜２０％Ａｌのアルミニウム青銅が使用可能である。特にアルミニウム青銅の場合、加熱時の真空度を高くすると、Ｔｉ化合物紛を無添加でも砥粒をメタルボンドに接着できる。または、加熱時の真空度が低い場合でも、Ｔｉ化合物紛の少量の添加で砥粒をメタルボンドに接着できる。
【００３６】
Ｔｉ化合物紛は５０ａｔｍ％Ａｌ−Ｔｉ（約３６質量％Ａｌ）のＴｉ化合物紛を使用している。Ｔｉの含有量は、メタルボンド部材全体に対して１０〜１５％程度が望ましい。
Ｔｉ化合物紛の粒度は２４０〜３５０メッシュ程度が好ましい。
【００３７】
Ｔｉ化合物紛に変えて、Ｔｉ紛、Ａｌ紛、又はＡｌ化合物紛も使用可能である。Ｔｉ或いはＡｌはその還元力によりセラミック砥粒を濡らす性質があり、銅合金によく溶ける。さらに、銅合金の強度を増強する働きがあるためメタルボンド部材の添加剤として好適である。
【００３８】
有機粘性材料としてはステアリン酸、パラフィン、ポリエチレングリコールなどの単体若しくは混合したものを使用すると良い。
【００３９】
図３を再び参照すると、メタルボンド穴あけ工具３０のシャンク部分３４には装着用のねじ穴４２と、メタルボンド穴あけ工具３０を回転工具２のねじ部２６に装着するためのスパナ係合部４４が形成されている。
【００４０】
円筒状本体３２の基端部には複数の穴４６が形成されている。これらの穴４６は、切削刃部に発生する熱を外気で冷却するための空気取り入れ口として機能する。
【００４１】
メタルボンド穴あけ工具３０を駆動シャフト１６のねじ部２６に装着するときの回転方向は、作動時の駆動シャフト１６の回転方向と逆方向にすべきである。このように設定することにより、穴あけ作業中にメタルボンド穴あけ工具３０が駆動シャフト１６から脱落することが防止される。
【００４２】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、例えばコンクリート製の壁４８に本参考例のメタルボンド穴あけ工具３０で穴あけ作業を行っている状態の説明図である。符号５０は床を示している。
【００４３】
図６（Ａ）に示すように、まずメタルボンド穴あけ工具３０を壁４８の垂線に対して約５〜３０度傾斜させて回転させる。ディスクグラインダー等の回転工具２に装着しているため、メタルボンド穴あけ工具３０は６０００〜１２０００ｒｐｍの回転数で高速回転されるため、壁４８に瞬時に切りこみをつけることができる。
【００４４】
切り込み形成後には、図６（Ｂ）に示すように、メタルボンド穴あけ工具３０を壁４８に対して概略垂直に保ちながら押すか、あるいは切り込み時よりも小さい傾斜角で回転させることにより、壁４８に容易に穴あけをすることができる。
【００４５】
ダイヤモンド砥粒４０のメタルボンド部材３８からの突出高さが高いため、穴あけ作業は水を必要とすることなく乾式で行うことができる。また、作業時の回転数が高いため瞬時に切り込みを形成できるので、穴あけ位置決め治具を使用せずに所定の位置に穴を開けることが可能である。
【００４６】
図７を参照すると、本発明実施形態のメタルボンド穴あけ工具３０Ａの断面図が示されている。図８は図７の平面図である。本実施形態は、第１参考例に比べて肉厚の円筒状本体５２を採用している。第１参考例と同様に、シャンク部５４には装着用のねじ穴５８とスパナ係合部６０が形成されている。
【００４７】
円筒状本体５２の先端縁５２ｂ、先端部５２ａの内周面及び外周面には図に示されるように、多数のダイヤモンド砥粒４０がメタルボンド部材３８により接着固定されている。ダイヤモンド砥粒４０の接着幅は、内周面で先端縁５２ｂから約５〜１０ｍｍ、外周面で約１５〜２０ｍｍ程度が適当である。
【００４８】
図８に最もよく示されるように、本実施形態のメタルボンド穴あけ工具３０Ａは円筒状本体５２の先端縁５２ｂに複数の凹部（溝）５６を有するとともに、その外周面にも複数の溝６２を有している。このように先端縁５２ｂ及び外周面に溝を形成して変化をつけることにより、メタルボンド穴あけ工具３０Ａの切れ味を向上することができる。内周面にも同様な溝を形成してもよい。
【００４９】
図９を参照すると、第２参考例のメタルボンド穴あけ工具３０Ｂの断面図が示されている。本参考例では、円筒状本体６４の外周面全面に渡り、多数のダイヤモンド砥粒４０がメタルボンド部材により接着固定されている。シャンク部分６６には装着用のねじ穴６８が形成されている。
【００５０】
本参考例のメタルボンド穴あけ工具３０Ｂは、円筒状本体６４の外周面全面に多数のダイヤモンド砥粒４０が接着固定されているため、面取り工具として兼用することができる。
【００５１】
図１０を参照すると、第３参考例のメタルボンド面取り工具７０の断面図が示されている。図１１は図１０の平面図である。メタルボンド面取り工具７０は円筒状本体７２と、円筒状本体７２と一体的に形成されたシャンク部分７４を有している。円筒状本体７２及びシャンク部分７４は鋼から形成されている。
【００５２】
円筒状本体７２の外周面全面には、多数のダイヤモンド砥粒４０がメタルボンド部材により接着固定されている。シャンク部分７４は装着用のねじ穴７６とスパナ係合部７８を有している。
【００５３】
図１１に示されるように、円筒状本体７２の外周面には複数の溝８０が形成されている。このように、円筒状本体７２の外周面に溝８０を形成して変化をつけたため、メタルボンド面取り工具７０の切れ味が向上する。
【００５４】
図１２を参照すると、メタルボンド面取り工具７０で面取り作業をしている様子が示されている。石材８２は穴８４を有しており、この穴８４の外周を本参考例のメタルボンド面取り工具７０で容易に面取りをすることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の穴あけ工具では、砥粒はメタルボンドに化学的に強く固着されているので、砥粒がメタルボンドから脱落することなく長時間の安定した穴あけ性能を維持できる。
【００５６】
また、高回転数のディスクグラインダー等に装着して使用されるため、水を使用せずに乾式で穴あけ作業が可能である。さらに、穴あけ位置決め用治具を使用せずに、所定の位置に所望の穴あけ作業を行うことができる。
【００５７】
本発明のメタルボンド面取り工具では、砥粒はメタルボンドに化学的に強く固着されているので、砥粒がメタルボンドから脱落することなく長時間の安定した面取り性能を維持できる。
【００５８】
さらに、メタルボンド面取り工具の外形を小さくすることが可能なので、小径穴の面取りも効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のメタルボンド穴あけ工具が装着されるのに適したディスクグラインダー等の回転工具の概略断面図である。
【図２】  メタルボンド穴あけ工具を装着した状態の回転工具の概略断面図である。
【図３】  第１参考例のメタルボンド穴あけ工具の縦断面図である。
【図４】  図３の平面図である。
【図５】  メタルボンド部の拡大断面図である。
【図６】  図６（Ａ）は穴あけ作業開始時の説明図であり、図６（Ｂ）は初期の切り込みを形成した後の穴あけ作業の説明図である。
【図７】  本発明実施形態のメタルボンド穴あけ工具の縦断面図である。
【図８】  図７の平面図である。
【図９】  第２参考例のメタルボンド穴あけ工具の縦断面図である。
【図１０】  第３参考例のメタルボンド面取り工具の縦断面図である。
【図１１】  図１０の平面図である。
【図１２】  面取り作業の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
２  回転工具
１６  駆動シャフト
２６  ねじ部
３０  メタルボンド穴あけ工具
３２  円筒状本体
３４  シャンク部分
３８  メタルボンド部材
４０  ダイヤモンド砥粒
４２  ねじ穴
４４  スパナ係合部
４８  壁
７０  メタルボンド面取り工具
【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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【図７】
0004566375.tif 000008
【図８】
0004566375.tif 000009
【図９】
0004566375.tif 000010
【図１０】
0004566375.tif 000011
【図１１】
0004566375.tif 000012
【図１２】
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