(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に螺旋部（２）を形成すると共に、螺旋形状の内面を有する中空軸（３）と、
該中空軸の一端に設けた、硬質材料で形成した切断ビット（４）を有する孔開けヘッド（５）と、
携帯型工具と結合して共に回転するためのものであって、該工具内での軸線方向への移動を限られたものとすることを可能とする固定用シャンクとを具え、
該中空軸を少なくとも部分的に中空となった粘弾性材料で満たすツイストドリル。
【請求項２】
前記螺旋部（２）を三つの起点を有する三重螺旋として形成した請求項１記載のツイストドリル。
【請求項３】
前記螺旋部（２）の外側断面形状がドリル軸線（Ａ）に対して三角対称形を有する請求項２記載のツイストドリル。
【請求項４】
前記孔開けヘッドがドリル軸線（Ａ）に対して三角対称形を有する切断ビット（４）を有する請求項３記載のツイストドリル。
【請求項５】
前記各螺旋溝（１１）が二本の螺旋溝（１１）の間に配置したウェブ状の螺旋フィレット（１２）に沿って前記螺旋部（２）の半径方向外側領域で逃げ部を形成する請求項４記載のツイストドリル。
【請求項６】
半径方向に延在する螺旋フィレット（１２）の円周方向の厚さ（Ｄ）が軸（３）の厚さ（Ｗ）とその２倍の厚さとの間にある請求項５記載のツイストドリル。
【請求項７】
前記螺旋部（２）の外側断面形状内に描いた円の半径（Ｋ）が螺旋部半径（Ｒ）の０．４倍〜０．６倍である請求項１記載のツイストドリル。
【請求項８】
少なくとも部分的に螺旋部（２）を形成すると共に、螺旋形状の内面を有する中空軸（３）と、該中空軸の一端に設けた、硬質材料で形成した切断ビット（４）を有する孔開けヘッド（５）と、携帯型工具と結合して共に回転するためのものであって、該工具内での軸線方向への移動を限られた者とすることを可能とする固定用シャンクとを具え、該中空軸を少なくとも部分的に中空となった粘弾性材料で満たすツイストドリルの製造方法であって、
一種類の金属および合金で形成した管状のブランクを、その外側および内側に螺旋部（２）を形成するために整形を行う工程と、
前記軸（３）を形成するために、外側および内側の螺旋部を設けた前記ブランクを所定の長さに切断する工程と、
前記軸（３）の両端に、それぞれ個別に形成した孔開けヘッドとシャンク（６）を強固に結合する工程とを具えるツイストドリルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石や、コンクリートおよび煉瓦のような石の類似物を削って除去するために捩り荷重および衝撃荷重を受けるツイストドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述したような形式のツイストドリルは、例えば建設現場において、携帯型の工具、自動型の動力工具および、ロボット操作型の動力工具に用いる。
【０００３】
ツイストドリルは、少なくとも部分的に螺旋部を形成した軸、石材を除去するために、硬質材料を形成した、あるいは硬質材料で形成したインサートを設けた孔開けヘッドおよび、軸の孔開けヘッドを固定した側の端部とは反対側の端部に設けたシャンクを含む。通常、シャンクには導入用および固定用の溝を設けており、シャンクは動力工具と共に結合して回転し、かつ、動力工具との相対的な軸線方向への移動を制限することができるように動力工具内に収容される。冷却液の導入または塵の除去のような特殊な機能を考慮する場合には特別なシャンクを用いる。
【０００４】
通常、少なくとも軸には螺旋部を設け、シャンクは円筒形ブランクの機械加工または整形によって軸と一体な部品として形成する。ツイストドリルの製造は、要求されるドリル長さおよびドリル径の範囲が広いため、やや高価なものとなる。さらに、中空でない材料で形成したツイストドリルは相対的に重い。それゆえ、こうしたツイストドリルを建設現場で使用する場合、多数の異なるツイストドリルが必要となり、これらをまとめたときの重量により輸送が非常に困難なものとなる。
【０００５】
フランス国特許第1,083,326号は地盤穴開け装置(an earth borer)を開示し、その軸には曲げ加工した金属シートで形成した螺旋状のフィレットを管上に配置して形成している。
【０００６】
欧州特許第541942号はさく井配管を開示し、配管を採鉱作業用の使い捨て工具として形成している。この配管は硬質材料で形成したインサートを有する穴開けヘッドおよび、急傾斜で延在する螺旋部として形成した中空軸を含み、これらを冷間加工による一体成形部品として形成している。
【０００７】
米国特許第6,102,142号はエラストマー材料で形成したリングを有する孔開けロッドを開示する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、携帯型工具に用いる軽量で効率的なツイストドリルを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、広い範囲のドリル長およびドリル径において単純な方法により製造することのできるツイストドリルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらおよび他の目的は、後に明確になるであろうが、少なくとも部分的に螺旋部を形成すると共に、螺旋状の内面を有する中空軸を含むツイストドリルを提供することによって達成される。このツイストドリルはさらに前記軸の一端に設けた、硬質材料の切断ビットを有する孔開けヘッドおよび、前記軸の他端に設けた、携帯型工具と結合して共に回転するものであって、該工具内での軸線方向への移動を限られたものとすることを可能とするためのシャンクを含む。
【００１１】
螺旋部を外側のみならず内側にも設けた中空軸は非常に軽量であり、ビットへの衝撃荷重とねじり荷重の複合荷重を加えるものとなり、これは衝撃型の回転式携帯型工具を用いたときに材料の除去量の増加をもたらす。管状ブランクの整形による螺旋状に形成した内面を有する螺旋形の中空軸の形成には、整形工程中に、軸の整形のための管状の冷間圧延機が使用できる。孔開けヘッドおよびシャンクは軸の両端に溶接、ろう付けおよび類似の結合工程によって固定されるが、これらの方法は全て異なる組み合わせで使用可能である。製造工程においては、中空軸を通して冷却液を導入または除去可能な物質を圧送するための特別なシャンクを使用することもできる。
【００１２】
螺旋部は45°以上の急激な初期角で形成することが有利であり、これは軸に十分大きな軸線方向の衝撃荷重成分を伝達することを可能とする。また、従来型の二つの起点を有する(two-start)二重螺旋に代えて、孔開けする材料の高効率による除去と空けた孔へのドリルの良好な案内を確実なものとする、三つの起点を有する(three-start)三重螺旋を形成することが有利である。
【００１３】
螺旋部の外側断面形状はドリル軸線に対して三角対称であることが有利であり、このことは全ての方向における軸の高い曲げ断面係数と、開けた孔の壁面に沿ったツイストドリルの均一な案内をもたらす。
【００１４】
同様に孔開けヘッドもビットに対しては、ドリル軸線に対する三角対称であることが有利であり、これは螺旋部の対称な遷移を確実なものとする。
【００１５】
螺旋部の外側断面形状による螺旋溝は窪んだ曲線であることが有利であり、これは螺旋溝の断面積を増加させ、それによって輸送体積を増加させる。
【００１６】
螺旋部の半径方向外側領域において、ウェブ状の螺旋フィレットが各螺旋溝の間に延在することが有利である。それによって螺旋溝は内側から閉鎖し、溝の間の割れによる腐食を制限することとなる。
【００１７】
半径方向に向かう螺旋フィレットの周方向厚さは中空軸の直径と等しい値と、その２倍の値との間の範囲にあることが有利である。
【００１８】
外側断面形状内に描いた円の半径は螺旋部半径の0.4倍〜0.6倍の値であることが有利である。このことは螺旋溝の十分な断面積における適切な捩りトルクの伝達を保証する。
【００１９】
中空軸は遠心力を与えて中空状にした粘弾性材料で満たすことが有利であり、これはツイストドリルの振動の減衰をもたらす。粘弾性材料で最も可能な範囲で振動の無い材料で形成した中空軸の充填により、穿孔中に誘起される主モード振動に関しての追加的な減衰または除去が達成される。使用した充填用の粘弾性材料は、主モードの周波数帯域にわたる動作温度範囲での高い減衰値を有する。
【００２０】
少なくとも部分的に螺旋部を形成し、螺旋状の内面を有する中空軸を含み、前記軸の一端に設けた、硬質材料の切断ビットを有する孔開けヘッドおよび、前記軸の他端に設けた、携帯型工具と結合して共に回転し、かつ該工具内での限られた軸線方向への移動を可能とするためのシャンクを含むツイストドリルは複数の工程で製造する。
【００２１】
第一の工程では、金属または合金で形成した管状のブランクを、外側および内側の螺旋部を形成するために、好ましくは３チーク型冷間圧延機で整形する。第二の工程では、外側および内側に螺旋部を設けた前記ブランクを、軸を形成するために所定の長さで切断する。第三の工程では、この軸の両端に、別個に形成した孔開けヘッドおよびシャンクを、好ましくはTIG溶接、レーザ溶接またはろう付けによって結合する。
【００２２】
前述した製造工程は、標準化した孔開けヘッドおよびシャンクを利用することにより、異なる寸法および任意に選択した長さを有するツイストドリルの製造を確実なものとする。
【００２３】
最終工程においては、「環境保護型(green)」の加工品として形成した孔開けヘッドを軸と結合するが、この結合は「環境保護型(green)」の孔開けヘッドの焼結工程と並行してろう付けによって行うことが効果的である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴として考えられる、本発明の新規な特色は、添付の請求項で述べる。しかしながら、本発明自体は、追加の利点および目的と共にその動作モードに関しては、以下の好適な実施形態の詳細な説明を添付図面を参照して読んだときに最も良く理解されよう。
【００２５】
図に示す、本発明に係るツイストドリル1は、螺旋部2を形成すると共に螺旋形の内面を有する中空軸3、軸3の一端に設けた孔開けヘッド5および、軸3の他端に設けたシャンク6を含む。孔開けヘッド5は、硬質材料で形成した切断ビット4に対して対称に形成している。シャンク6には導入用の溝7および固定用の溝8を設け、またシャンク6には、環状の継ぎ目9，9'によってシャンク6の材料と軸を噛み合わせて、軸3との強固で適切な係合を形成している。三つの起点を有する三重螺旋部2を、急傾斜の螺旋で、かつ開始角αを50°のものとして形成する。中空軸3は、遠心力によって中空となった粘弾性材料10で満たす。
【００２６】
図2に示すように、螺旋部2の外側断面形状は、ドリル軸線Aに対して三角対称形を有する。螺旋部2の外側断面形状の螺旋溝11の外形は、多数の窪んだ曲線を形成する。各螺旋溝11は、螺旋部2の半径方向外側領域に、ウェブ状の螺旋フィレット12に沿って逃げ部を形成する。フィレット12は二本の螺旋溝11の間に配置され、軸3の壁の幅Wと一致する厚さDを有する。螺旋部2の外側断面形状内に描いた円の半径Kは、螺旋部の半径Rの半分である。
【００２７】
好適な実施形態を参照して本発明を図示ならびに記述したが、これらは本発明を単に図示したものに過ぎず、また本発明を限定するものとして構成したものではなく、しかも本発明の種々の変形は当業者には自明である。したがって、本発明は開示した実施形態またはその詳細に限定されるものではなく、また本発明は添付した請求項により定義した本発明の精神ならびに範囲内での全ての変形および／または他の実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るツイストドリルの側面図である。
【図２】  図１のII-II線に沿った断面図である。
【符号の説明】
1  ツイストドリル
2  螺旋部
3  軸
4  切断ビット
5  孔開けヘッド
6  シャンク
7  導入用の溝
8  固定用の溝
9  環状の継ぎ目
10  粘弾性材料
11  螺旋溝
12  フィレット
【図１】
0004366044.tif 000002
【図２】
0004366044.tif 000003