(57)【要約】  回転軸線（２２）回りの回転方向（２１）に回転可能なドリル工具（１０）は、第１端に１つ以上の切断要素（１４）が連結され、その第２端に外側挿入要素（１５）を有する環状部（１３）と、止め肩（５９）と備えた切断部（１１）と、円筒状のドリル軸（１６）を備えたドリル軸部（１２）とを有し、ドリル軸は切断部（１１）に向かう端に端面（３３）を備えた内側挿入要素（１７）を有する。２つの挿入要素（１５，１７）は回転軸線（２２）に平行な挿入方向にてプラグ連結を形成する一方、少なくとも１つのスリット形状の凹所（２６）内に移動可能な少なくとも１つのピン要素（２５）によって付加的に連結可能である。少なくとも１つのピン要素（２５）は内側挿入要素（１７）の外面（２７）に固定され、外側挿入要素（１５）は少なくとも１つのスリット形状の凹所（２）を有する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線（２２）回りの回転方向（２１）に回転可能なドリル工具（１０，７０）であって、
第１端に１つ以上の切断要素（１４）が連結され、第２端に外側挿入要素（１５）を有した環状部（１３）と、止め肩（５９）とを含む切断部（１１，７１）と、
円筒状のドリル軸（１６）を含み、該ドリル軸が一端に前記切断部（１１）に面した端面（３３）を備えた内側挿入要素（１７）を有し、前記２つの挿入要素（１５，１７）が前記回転軸線（２２）に平行な挿入方向にプラグ連結を形成し、少なくとも１つのスロット形状の凹所（２６）内に移動可能な少なくとも１つのピン要素（２５）によって付加的に連結可能である、ドリル軸部（１２，７２）と
を具備し、
前記少なくとも１つのピン要素（２５）は前記内側挿入要素（１７）の外面（２７）に取り付けられ、前記外側挿入要素（１５）は前記少なくとも１つのスロット形状の凹所（２６）を有する、ことを特徴とするドリル工具。
【請求項２】
前記内側挿入要素（１７）の前記端面（３３）は連結状態にて前記外側挿入要素（１５）の前記止め肩（５９）に接触する、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項３】
前記内側挿入要素（１７）の長さ（ｌ2）は前記外側挿入要素（１５）の長さ（ｌ1）よりも長い、ことを特徴とする請求項２に記載のドリル工具。
【請求項４】
前記外側挿入要素（１５）の前記長さ（ｌ1）は少なくとも１８ｍｍである、ことを特徴とする請求項３に記載のドリル工具。
【請求項５】
前記外側挿入要素（１５）の前記長さ（ｌ1）は２８ｍｍよりも長くない、ことを特徴とする請求項４に記載のドリル工具。
【請求項６】
前記外側及び内側挿入要素（１５，１７）はリング形状をなし、前記外側挿入要素（１５）の内径（ｄ1,i）と前記内側挿入要素（１７）の外径（ｄ2,a）との間の差（δradial）は０．１１ｍｍよりも大である、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項７】
前記内側挿入要素（１７）の前記外面（２７）には３つ以上のピン要素（２５）が取り付けられ、前記外側挿入要素（１５）は３つ以上のスロット形状の凹所（２６）を有し、前記凹所（２６）の個数が前記ピン要素（２５）の個数よりも多いか又は等しい、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項８】
前記ピン要素（２５）は前記回転軸線（２２）に直交する方向に沿うピン高さ（Ｈz）を有し、該ピン高さ（Ｈz）が前記ドリル軸（１６）の軸幅（ｂ）の６８％〜８９％に達する、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項９】
前記ピン要素（２５）はピン半径（Ｒz）の円筒状をなし、前記ピン半径（Ｒz）は２．５〜５ｍｍである、ことを特徴とする請求項８に記載のドリル工具。
【請求項１０】
前記スロット形状の凹所（２６）は回転軸線（２２）に直交する横方向スロット（４３）を有し、該横方向スロット（４３）は前記外側挿入要素（１５）の上縁（４５）に接続スロット（４４）を介して接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項１１】
前記横方向スロット（４３）は回転軸線（２２）に平行な方向に沿い前記環状部（１３）から少なくとも３ｍｍの距離（Ａ1,u）を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載のドリル工具。
【請求項１２】
前記環状部（１３）からの前記横方向スロット（４３）の前記距離（Ａ1,u）は５ｍｍよりも長くない、ことを特徴とする請求項１１に記載のドリル工具。
【請求項１３】
前記横方向スロット（４３）は追従領域（４７）及び固定領域（４８）を有し、前記追従領域（４７）は回転方向（２１）に面した側にて前記接続スロット（４４）に接続され、前記固定領域（４８）は前記回転方向（２１）とは反対となる前記接続スロット（４４）の側で前記接続スロット（４４）に接続されている、ことを特徴とする請求項１０に記載のドリル工具。
【請求項１４】
前記追従領域（４７）の幅（Ｂ1）は、ピン半径（Ｒz）に１．５ｍｍを加えた値よりも小さくない、ことを特徴とする請求項１３に記載のドリル工具。
【請求項１５】
前記追従領域（４７）の幅（Ｂ1）は、ピン半径（Ｒz）に３ｍｍを加えた値よりも大きくない、ことを特徴とする請求項１４に記載のドリル工具。
【請求項１６】
前記追従領域（４７）の幅（Ｂ1）及び前記固定領域（４８）の幅（Ｂ2）は同一である、ことを特徴とする請求項１３〜１５の何れかに記載のドリル工具。
【請求項１７】
前記追従領域（４７）の幅（Ｂ1）は、前記固定領域（４８）の幅（Ｂ2）よりも広い、ことを特徴とする請求項１３〜１５の何れかに記載のドリル工具。
【請求項１８】
前記回転軸線（２２）に平行な方向に沿う前記接続スロット（４４）の高さ（ｈ）は少なくとも１０ｍｍである、ことを特徴とする請求項１０に記載のドリル工具。
【請求項１９】
前記回転軸線（２２）に平行な方向に沿う前記接続スロット（４４）の高さ（ｈ）は、１３ｍｍよりも高くない、ことを特徴とする請求項１８に記載のドリル工具。
【請求項２０】
前記環状部（１３）はガイド部（５４）を有し、該ガイド部（５４）は長手軸線（２２）に平行な前記切断要素（１４）の外縁（４１）、内縁（４２）又は外縁（４１）及び内縁（４２）に面一で連なる、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項２１】
回転軸線（２２）に平行な方向に沿う前記ガイド部（５４）の長さ（ｍ）は少なくとも４ｍｍよりも短い、ことを特徴とする請求項２０に記載のドリル工具。
【請求項２２】
前記内側挿入要素（１７）の外面（２４）には突出部（７６）が配置されている一方、前記外側挿入要素（１５）は溝（７５）を有し、前記突出部（７６）及び前記溝（７５）は連結状態にて、軸線方向に形状嵌合連結を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
【請求項２３】
前記突出部（７６）は、軸線方向でみて前記ピン要素２５）と前記ドリル軸（１６）との間に配置され、前記溝（７５）は、前記軸線方向でみて前記スロット形状の凹所（２６）の高さ位置に配置されている、ことを特徴とする請求項２２に記載のドリル工具。
【請求項２４】
前記溝（７５）はリング状をなし、前記回転軸線（２２）に直交する面内に配置されている、ことを特徴とする請求項２３に記載のドリル工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部における交換可能な切断部を備えたドリル工具に関する。
【０００２】
「ドリル工具」の語句は、中空の円筒状ドリル軸及び１つ以上の切断要素を備えた切断部を有する全てのドリル工具、例えばコアドリル工具及びソケットドリル工具を含む。適用に応じて、ドリル工具は付加的に要素、例えば穿孔深さを制限する深さ止めを有することができる。
【背景技術】
【０００３】
ドリル工具は、１つ以上の切断要素を備えた切断部、ドリル軸部及び挿入端を備えた受け入れ部からなる。ドリル工具は、挿入端を介してコアドリル装置の工具受け部に取り付けられ、ドリル作業中、回転軸線回りの回転方向にコアドリル装置によって駆動される。公知のドリル工具は交換可能な刃部を備えたドリル工具と、交換可能な刃部を備えないドリル工具とに分類される。交換可能な刃部を備えたドリル工具の場合、分離可能な連結と分離不能な連結との間でも区分される。例えば、プラグ連結、ねじ連結又は磁石連結等のように、その連結が破壊無しに分離可能なら、連結は分離可能として参照される。例えば、半田連結、溶接連結、リベット連結又は接着的な結合連結等のように、その連結が破壊によってのみ分離可能なら、連結は分離不能として参照される。
【０００４】
米国特許第3,888,320 A号明細書に開示されたドリル工具によれば、切断部及びドリル軸部は分離可能なプラグー捻り連結によって互いに連結されている。切断部は環状部を含み、該環状部はその一端に複数の切断要素が連結され、その第２端に外側挿入要素及び環状の止め肩を有する。ドリル軸部は円筒状のドリル軸を含み、該ドリル軸は内側挿入要素及び切断部に面した端に端面を有する。これら挿入要素は回転軸線に平行な差し込み方向にプラグ連結を形成する。外側挿入要素はその外面に複数のピン要素を有し、これらピン要素は回転軸線に直交する面にて径方向内側に向けられている。内側挿入要素は複数のＬ字形のスロット形状の凹所を有し、これら凹所内にピン要素が挿入されている。Ｌ字形の凹所は回転軸線に直交して延びる横方向スロットと、回転軸線に平行な接続スロットからなり、該接続スロットは横方向スロットを内側挿入要素の下縁に接続している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
交換可能な切断部を備えた公知のドリル工具によれば、プラグ−回転連結が閉じられたとき、切断部とドリル軸部との間には軸線方向の隙間が一方向に存在する。内側挿入要素の端面と外側挿入要素の止め肩との間には隙間が形成され、これにより、ドリル軸部から切断部への力の伝達がピン要素を介してのみ生起される。また、上記隙間は、冷却濯ぎ媒体が作業箇所に完全に運ばれず、代わりに、ドリル工具内の前記隙間に誤って案内されるという事実をもたらす。
【０００６】
交換可能な切断部を備えた公知のドリル工具の他の不具合は、ドリル工具が基盤内で詰まって動かなくなったときに明らかになる。ドリル工具の場合、ドリル作業中、ドリル工具が基盤内にて詰まって動かなくなり、作業者によって解放されなければならないことが屡々起こる。詰まって動かないドリル工具を解放するためには、スタンドガイド型のコアドリル装置の場合、ドリル工具は回転方向とは反対の方向に駆動されなければならず、穿孔方向とは反対向きの牽引力がドリルスタンドによってドリル工具に作用されなければならない。作業者は、レンチの助けを借りてドリル工具を手動で回すことによって基盤からドリル工具を解放しようと試み、同時にドリルスタンドの助けでもってドリル工具を引っ張る。Ｌ字形の凹所の場合、ピン要素が接続スロットの止めに達するまで作業者は回転軸線回りにドリル軸部を回転させる一方、同時にドリルスタンドの手動ホイールを操作し、この結果、ピン要素が接続スロットから抜け出してしまう虞がある。切断部とドリル軸部との間のプラグ−捻り連結が解除されてしまえば、切断部は他のやり方、例えば基盤を取り除くことによって、基盤から解放されなければならない。
【０００７】
本発明の目的は、ドリル作業での安定性や引っ張り負荷に対する耐久性がドリルスタンドによって増加された交換可能な切断部を備えたドリル工具を改良することにある。更にまた、本発明の目的は、基盤から詰まって動かないドリル工具の除去中、プラグ−捻り連結が意図せずに開き、ドリル軸部分が切断部を伴うことなく基盤から取り外されてしまう虞を低減すべきことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上述の目的は、導入部に規定されたドリル工具が独立請求項１の特徴部を備えることによって達成される。好適な実施形態は従属請求項から得られる。
【０００９】
本発明によれば、少なくとも１つのピン要素が内側挿入要素の外面に固定され、外側挿入要素が少なくとも１つのスロット形状の凹所を有している。そして、２つの挿入要素のプラグ連結及び捻り連結は順次又は同時に閉じられる。
【００１０】
本発明の２つの挿入要素におけるプラグー捻り連結は、引っ張り負荷に対する安定性及び耐久性を改善する。スロット形状の凹所を有するドリル工具の部分は、ピン要素が取り付けられたドリル工具の部分よりも、引っ張り負荷に起因した変形を受け易い。交換可能な切断部へのスロット形状の凹所の配置は、安定性に劣る２つのドリル工具の部分が定期的に交換される利点を有する。引っ張り力に起因して変形の虞は、挿入要素の外周におけるスロット形状の凹所の比率が増加すればする程、増加する。外側挿入要素の直径は内側挿入要素の直径よりも大きいので、スロット形状の凹所を得るうえでの外側挿入要素における外周が長くなるか及び／又はその外周上の凹所の比率が小さくなる。スロット形状の凹所が外側挿入要素に備えられているとき、ドリル工具はより安定する。
【００１１】
内側挿入要素へのピン要素の配置及び外側挿入要素へのスロット形状の凹所の配置に起因して、ドリル工具はその内部を密(dense)に構成でき、冷却濯ぎ媒体の誤った方向付けが防止可能となる。ドリル工具の挿入端を通じて供給された冷却濯ぎ媒体は、密なドリル工具の場合、例えばドリル箇所を完全に通過して流れ、切断要素の冷却及びドリル切断屑(drilling cuttings)の除去を確実にする。本発明のドリル工具は作業者にとってプラグ−捻り連結の開閉の監視を可能にする。このような監視は、スロット形状の凹所が内側挿入要素に備えられているとき、不可能であるか、又は、制限された範囲でのみ可能となる。
【００１２】
好適な実施形態において、連結状態にある内側挿入要素の端面は外側挿入要素の止め肩に接触している。ドリル作業中、ドリル軸部から切断部への力の伝達は端面及び止め肩を経て生起する。力の伝達がピン要素を経て生起しないとき、外側挿入要素が変形する虞は低減され、これにより、本発明のドリル工具は高い安定性を有する。止め肩は，リングの形状又は環状部分の形態で構成可能である。環状の止め肩上での端面の平坦な支持に起因して、ドリル工具はその内部が密に構成され、この結果、冷却濯ぎ媒体の誤った方向付けが阻止される。例えば、ドリル工具の挿入端を経て供給される冷却濯ぎ媒体はドリル箇所を通過して完全に流れ、そして、切断要素の冷却及びドリル切削屑(drilling fines)の除去を確実にする。
【００１３】
特に好ましくは、内側挿入要素の長さは外側挿入要素の長さよりも長い。内側及び外側挿入要素の長さの差に起因し、このことは内側挿入要素の端面が外側挿入要素の止め肩に接触し、ドリル作業中、ドリル軸部から切断部への所定の力が伝達されるのを確実にする。
【００１４】
特に好ましくは、外側挿入要素の長さは少なくとも１８ｍｍに達する。外側挿入要素における１８ｍｍの最小の長さにて、切断部に適切な耐久性が確保される。スロット形状の凹所は、ドリルスタンドの助けで借りて、詰まって動かないドリル工具の解放中、その引っ張り応力に切断部が耐える高さにて外側挿入要素に位置付けられている。
【００１５】
特に好ましくは、外側挿入要素の長さは２８ｍｍよりも長くない。外側挿入要素が２８ｍｍまでの長さであれば、引っ張り負荷に対する切断部の耐久性は改善される。外側挿入要素の長さがより長くなっても、引っ張り負荷に対する切断部の耐久に関しての影響は僅かであるか又はその影響はなく、材料や処理のコストの増加を招くだけである。
【００１６】
好適な実施形態において、外側及び内側挿入要素はリングの形態をなし、外側挿入要素の内径と内側挿入要素の外径との間の差は０．１１ｍｍよりも大きい。このことは、外側及び内側挿入要素の隙間に起因して、内側挿入要素の端面が外側挿入要素の止め肩に対して支持されることとなるのを確実にする。ドリル工具はその内部が耐漏に構成され、これにより、切断要素に対する液又はガス状の冷却濯ぎ媒体の供給が確保される。更にまた、コアドリル装置からドリル軸部の端面、そして、切断部の止め肩に所定の力が伝達される。
【００１７】
ドリル工具の好適な実施形態において、内側挿入要素の外面には３つ以上のピン要素が取り付けられ、外側挿入要素は３つ以上のスロット形状の凹所を有し、これら凹所の個数はピン要素の個数よりも多いか又は等しい。本発明のドリル工具によれば、内側挿入要素の端面から外側挿入要素の止め肩への力の伝達及びトルクの伝達が外側挿入要素に対してピン要素を経て生じる。特に好適には、ピン要素はドリル工具の回転軸線回りに均一に分布されている。ピン要素の均一な分布に起因して、凹所に対するピン要素の割り当てがなくなり、１つのピン要素は各凹所に挿入可能である。
【００１８】
スロット形状の凹所の個数は、ピン要素の個数よりも多いか又は等しい。プラグ−捻り連結を閉じるためには、各ピン要素の各々ためにスロット形状の凹所が備えられていなければならない。凹所の個数がピン要素の個数よりも多いドリル工具の構成は切断部の安定性を不必要に減少させる不具合を有する。この構成は非常に大きな直径を備えたドリル工具であれば、好適する。何故なら、このようなドリル工具であれば、外側挿入要素における外周の凹所の比率が小さい直径を有するドリル工具よりも小さいからである。
【００１９】
特に好ましくは、内側挿入要素の外面に６つのピン要素が備えられ、外側挿入要素は６つ以上のスロット形状の凹所を有する。各々が６ｍｍのピン直径を有する６つのピン要素を備えた捻り連結は例えば、５０ｍｍから２５０ｍｍの異なる直径を備えたドリル工具のためのトルクの伝達に好適する。
【００２０】
ドリル工具の好適な実施形態において、ピン要素は回転軸線に直交する方向に沿うピン高さを有し、該ピン高さはドリル軸の軸幅の６８％〜８９％に達する。好ましくは、内側挿入要素の幅はドリル軸の幅の約５０％である。ピン高さが増加すれば、トルク伝達のための領域が増加される。更にまた、引っ張り負荷に対する耐久性が改善される。
【００２１】
特に好ましくは、ピン要素は円形の筒として構成され、２．５ｍｍから５ｍｍのピン半径を備えている。ドリル軸部から切断部へのトルクの伝達は、ピン要素及び外側挿入要素を経て生じる。ピン要素のピン半径が大きくなればなる程、トルクの伝達に要求されるピン要素の個数は少なくなる。
【００２２】
好適な実施形態において、スロット形状の凹所は回転軸線に直交する横方向スロットを有し、該横方向スロットは外側挿入要素の上縁に接続スロットによって接続されている。外側挿入要素は接続スロットの領域で開放した構成となっている。ピン要素は接続ロットを通じて挿入され、接続スロットは回転軸線に対して平行又は傾斜して配置可能である。ピン要素から外側挿入要素へのトルクの伝達は横方向スロット内で生じる。
【００２３】
好ましくは、横方向スロットは、環状部から少なくとも３ｍｍの下側距離を回転軸線に平行にして存している。３ｍｍの最小の距離は、ドリルスタンドの助けを借り、詰まって動かないドリル工具の解放中、引っ張り負荷に対する切断部の適切な耐久性を確保する。
【００２４】
特に好ましくは、環状部からの横方向スロットの下側距離は５ｍｍよりも長くはない。５ｍｍまでの距離であれば、引っ張り負荷に対する切断部の耐久性が改善される。より長い距離は引っ張り負荷に対する切断部の耐久性に僅かに影響するか又は影響せず、材料や処理のコストの増加を招くだけである。
【００２５】
ドリル工具の好適な実施形態において、横方向スロットは追従領域及び固定領域を有し、追従領域は回転方向に面した接続スロットの側にて接続スロットに接続され、固定領域は回転方向と反対側に面した接続スロットの側にて接続スロットに接続されドリル軸部から切断部へのトルクの伝達はピン要素及び追従領域を経て生じる。固定領域は追従領域とは反対の接続スロットの側に配置されている。固定領域は、詰まって動かないドリル工具を基盤から解放中、ドリル軸部と切断部との間のプラグ−捻り連結が意図せずに開く虞を低減する。作業者は、レンチの助けを借りて回転軸線回りにドリル軸部を回し、同時にドリルスタンドの助けを借りてドリル軸部を引っ張ることにより、詰まって動かないドリル工具を基盤から自由にしようと試みる。実際では、ピン要素が横方向スロットに対して停止されたとき、作業者がドリル軸部を最初に引っ張っている。本発明における取り工具のピン要素が追従領域又は固定領域で停止されるなら、プラグー捻り連結が開いてしまう虞はない。本発明のドリル工具の場合、ピン要素が接続スロットにあり、そして、作業者がドリル軸部を正確に引っ張りときのみに、プラグ−捻り連結は開かれる。プラグ−捻り連結が意図せずに開く虞は、Ｌ字形をなしたスロット形状の凹所に比較して大きく減少される。
【００２６】
好ましくは、追従領域の幅はピン半径に１．５ｍｍを加えた値よりも狭くはない。このような追従領域の最小の幅であれば、ドリルスタンドによる引っ張り負荷に対して、切断部に充分な耐久性が確保される。ピン要素は追従領域に接触し、追従領域から抜け出ることはない。
【００２７】
特に好ましくは、追従領域の幅はピン半径に３ｍｍを加えた値よりも広くはない。ピン直径の半分に３ｍｍを加えた値に等しい幅までであれば、ドリルスタンドによる引っ張り負荷に対して切断部の耐久性が改善される。それ以上に広い幅は引っ張り負荷に対する切断部の耐久性に僅かに影響するか、又は、その影響がなく、切断部の安定性を不必要に減少させる。
【００２８】
好適な第１の変形形態において、追従領域の幅及び固定領域の幅は同一である。追従領域及び固定領域はピン半径に５ｍｍを加えた最小の幅を有する。この変形形態は特に、大きな直径を有し、その外周上での横方向スロットの比率が低いドリル工具に推奨される。
【００２９】
好適な第２の変形形態において、追従領域の幅は固定領域の幅よりも広い。追従領域及び固定領域はピン半径に１．５ｍｍを加えた最小幅を有する。この変形形態は特に、小さい直径を有し、外周上での横方向スロットの比率が高いドリル工具に推奨される。
【００３０】
好ましくは、回転軸線に平行な方向に沿う接続スロットの高さは少なくとも１０ｍｍである。少なくとも１０ｍｍの高さにて、ドリルスタンドによる引っ張り負荷に対して切断部に充分な耐久性が確保される。
【００３１】
特に好ましくは、回転軸線に平行な方向に沿う接続スロットの高さは１３ｍｍよりも高くはない。１３ｍｍの高さまでは、ドリルスタンドによる引っ張り負荷に対する切断部の耐久性が改善される。それ以上に高さは、ドリルスタンドに起因した引っ張り負荷に対する切断部の耐久性に僅かに影響するか又はその影響が無く、材料や処理のコストを増加させるだけである。
【００３２】
ドリル工具の改良において、環状部はガイド部を有し、該ガイド部は長手軸線と平行な切断要素の外縁、内縁又は外縁及び内縁に面一にて連なる。切断要素とガイド部との面一な連なりに起因して、ガイド部はドリル作業中、切断要素のためのガイドを形成し、これにより、切断要素を安定化させる。該ガイドはボアホールを囲む基盤の全周に亘ってドリル工具の外面にあるか、又は、ドリルコアの全周に亘ってドリル工具の内面にある。
【００３３】
好ましくは、長手軸線に平行な方向に沿うガイド部の長さは４ｍｍよりも短い。４ｍｍよりも短いガイド部は冷却濯ぎ媒体の供給に多少とも干渉しない。
【００３４】
ドリル工具の好適な実施形態において、内側挿入要素の外面に突出部が配置され、そして、外側挿入要素は溝を有する。連結状態にある突出部及び溝は軸線方向に形状嵌合連結を形成する。ドリル軸部と切断部との間の付加的な形状嵌合連結に起因して、詰まって動かないドリル工具を基盤から解放する際、ドリル軸部と切断部との間の解除可能な連結が意図せずに開く虞を更に減少可能となる。突出部及び溝として形状嵌合連結の構成は簡単且つ確かな連結を可能にし、該連結は切断部からのドリル軸部の分離を困難にする。その連結部の保持力はドリル工具の使用分野に突出部及び溝の幾何学を介して適合可能である。
【００３５】
好ましくは、突出部は軸線方向でみてピン要素とドリル軸との間に配置され、溝は軸線方向でみてスロット形状の凹所のレベルに配置されている。外側挿入要素におけるスロット形状の凹所間には弾性作用を有した部分が形成されている。該弾性作用はスロット形状の凹所の個数及び軸線方向高さ並びに外側挿入要素の長さを介して調整可能である。切断部からドリル軸部を分離するため、外側挿入要素の端面には道具の助けを借りて、軸線方向に力が加えられる。該力の作用に起因して、外側挿入要素の弾性部分は反らされ、突出部と溝との間の形状嵌合連結が解除可能となる。溝から外側挿入要素の止め肩までの距離が増加すればする程、弾性部分の反りが大きくなる。特に好ましくは、溝はリングの形態に構成され、回転軸線に直交する面内に配置されている。リングの形態に構成され、スロット形状の凹所のレベルに自身が配置された溝は、スロット形状の凹所間における外側挿入要素の部分の弾性作用を支援する。
【００３６】
軸線方向は、ドリル工具の回転軸線に平行な方向として規定される。ドリル工具部分の連結状態において、ドリル工具の回転軸線はドリル工具部分、切断部及びドリル軸部の長手軸線に一致する。径方向面は、回転軸線に直交する面として規定され、そして、径方向は、ドリル工具の回転軸線及び／又はドリル工具部分の長手軸線と交差し且つ径方向面内を延びる方向として規定される。
【００３７】
例示的な実施形態
本発明に係る例示的な実施形態が図面を参照して以下に記載される。図面は例示的な実施形態を一定の比率で示すことを必ずしも意図せず、むしろ、作図上の目的に役立つなら、概略的及び／又は僅かに変形して示す。図面から直ちに認識可能な教示からの補足的な特徴に関し、関連の従来技術が参照される。本発明の一般的な概念から逸脱することなく、実施形態の形状及び詳細に関して多数の改善及び変形がなされることに留意すべきである。本明細書、図面及び特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、単独又は如何なる組合せでも、本発明の詳細にとって必須である。更にまた、本件明細書、図面及び／又は特許請求の範囲に開示された少なくとも２つの特徴の如何なる組合せは、本発明の範囲内に含まれる。本発明の一般的な概念は、以下に示され且つ記載された例示的な実施形態の正確な詳細や、特許請求の範囲に請求された目的との比較のうえで制限される１つの目的に限定されない。所定の寸法範囲に関し、前述の制限内の値は、制限値として開示されるべきであり、如何様にも使用可能であり、また、請求項に記載可能である。簡略化を図るため、同一又は同様な機能を備えた同一又は同様な部位には、以下、同一の参照符号が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】切断部及びドリル軸部が非連結状態にある本発明のドリル工具を示した図である。
【図１Ｂ】切断部及びドリル軸部が連結状態にある本発明のドリル工具を示した図である。
【図２Ａ】ドリル工具のドリル軸部を図１Ａ中のＡーＡ面に沿って縦断して示した図である。
【図２Ｂ】ドリル軸部における挿入要素の拡大図である。
【図３Ａ】図１に示されたドリル工具の切断部を縦断して示した図である。
【図３Ｂ】切断部における挿入要素の拡大図である。
【図４Ａ】切断部を図１Ａ中のＢーＢ面に沿って縦断して示した図である。
【図４Ｂ】切断部を図１Ｂ中のＣ−Ｃ面に沿って縦断して示した図である。
【図５】切断部及びドリル軸部を有し、これら切断部及びドリル軸部が引込み安全装置としての付加的な形状嵌合連結を介して連結されてなる、本発明のドリル工具の変形した実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１Ａ，１Ｂは本発明に係るドリル工具１０を示し、該ドリル工具１０は切断部１１を備えている。該切断部１１は分離可能なプラグー捻り連結を介してドリル軸部１２に接続されている。図１Ａは、プラグー捻り連結が開いた非連結状態で切断部１１及びドリル軸部１２を示し、図１Ｂはプラグ−捻り連結が閉じた連結状態で切断部１１及びドリル軸部１２を示す。
【００４０】
切断部１１は環状部１３を含み、該環状部１３はその第１端にて複数の切断要素１４が連結され、その第２端に第１挿入要素１５を有する。ここで、第１挿入要素は外側挿入要素１５として構成されている。切断要素１４は溶接、半田付け又はねじ込みによって環状部１３に取り付けられているか、又は、他の適切な形態のアタッチメントによって環状部１３に取り付けられている。また、切断部１１は複数の切断要素１４を有することに加えて、切断スリーブとして構成化された単一の切断要素を備えることもでき、切断スリーブは環状部１３に連結される。
【００４１】
ドリル軸部１２は円筒状のドリル軸１６を含み、該ドリル軸１６は切断部１１に面する端に第２挿入要素１７を備え、切断部１１とは反対側の端にて受け部１８に連結されている。ここで、第２挿入要素は内側挿入要素１７として構成されている。受け部１８はカバー１９及び挿入端２０を含む。ドリル工具１０は挿入端２０を介してコアドリル装置の工具受けに固定される。ドリル操作中、ドリル工具１０はコアドリル装置によって回転軸線２２回りの回転方向２１に駆動され、回転軸線２２と平行な穿孔方向２３に穿孔すべき基盤内を前進する。回転軸線２２はドリル軸１６の長手軸線及び環状部１３の長手軸線と同軸に延びている。ドリル工具１０は、回転軸線２２と直交する円形の断面を有する。代替的には、本発明に係るドリル工具は例えば多角形断面等の他の適切な断面を有することもできる。
【００４２】
切断部１１はプラグー捻り連結２４を介してドリル軸部１２に連結されている（図１Ｂ）。少なくとも一方向にてプラグ連結を形成する２つの接続要素の連結は「プラグ−捻り連結」として参照され、これにより、互いに嵌合される接続要素は捻り連結によって付加的に連結される。プラグ連結及び捻り連結は順次又は同時に閉じられる。プラグ−捻り連結２４は並進方向及び回転方向に切断部１１及びドリル軸部１２を互いに連結しなければならない。切断部１１は、回転軸線２２回りの回転に対して固定されるのと同様に、穿孔方向２３や穿孔方向２３とは逆向きの並進方向、そして、穿孔方向２３の径方向に対しても固定されていなければならない。
【００４３】
切断部１１は、外側挿入要素１５をドリル軸部１２の内側挿入要素１７上にして差し込まれ、ここでのプラグ連結の挿入方向は回転軸線２２と平行に延びている。挿入要素１５，１７のプラグ連結は穿孔方向２３とは逆向きの並進運動や、回転軸線２２に対する径方向に対して切断部１１を固定する。切断部１１は、回転軸線２２回りの回転を阻止し且つ穿孔方向２３での並進運動を阻止するために、挿入要素１５，１７の回転連結を介して固定されなければならない。回転連結は６つのピン要素２５を含み、これらピン要素２５は６つのスリット形状の凹所２６に挿入される。６つのピン要素２５は内側挿入要素１７の外面２７に取り付けられており、６つのスリット形状の凹所２６は外側挿入要素１５に備えられている。ピン要素２５及び凹所２６は回転軸線２２の回りに均等に分布されている。このような均等な分布に起因して、ピン要素２５と凹所２６との間での割り当てが無くなり、１つのピン要素２５は何れの凹所２６にも挿入可能である。
【００４４】
切断部１１は作業者によってドリル軸部１２に簡単且つ迅速にして取り付け可能である。このため、外側挿入要素１５を備えた切断部１１はドリル軸部１２の内側挿入要素１７上に嵌合され、この際、ピン要素２５がスリット形状の凹所２６内に配置される。切断部１１は嵌合方向に移動され、この後、回転軸線２２回りの回転によって固定される。
【００４５】
図２Ａ，Ｂは、本発明に係るドリル工具１０のドリル軸部１２を図１Ａ中のＡ―Ａ面に沿う縦断面で示す。図２Ａはドリル軸部１２を示し、図２Ｂは内側挿入要素として具体化された第２挿入要素１７の拡大図である。
【００４６】
ドリル軸部１２は円筒状のドリル軸１６及び内側挿入要素１７を含み、これらは一体的に構成されている。一体的な構成に対する代替として、内側挿入要素１７は別体として構成され、この後、ドリル軸１６に連結される。複数のピン要素２５は内側挿入要素１７の外面２７には固定されている。ピン要素２５及び内側挿入要素１７は異なる材料からなり、互いに連結されているか、又は、同一材料からなる。ピン要素２５はエンボス又は貫入(interpenetration)等の成形方法を使用して得られる。
【００４７】
ドリル軸１６は、回転軸線２２に直交する方向に沿う外径ｄa、内径ｄi、ドリル軸幅ｂ,ｂ=(ｄa-ｄi)/2を有する。内側挿入要素１７は回転軸線２２に直交する方向に沿う外径ｄ2,a、内径ｄ2,iを有する。ここで、内側挿入要素１７の内径ｄ2,iはドリル軸１６の内径ｄiに相当し、そして、内側挿入要素１７の外径ｄ2,aはドリル軸１６の外径ｄaよりも小さく、これにより、ドリル軸部１２の外面には環状の段が形成されている。
【００４８】
図２Ｂは、内側挿入要素１７を拡大して示す。内側挿入要素１７は外側面３１と、内側面３２と、端面３３とを含む。ドリル軸１６から内側挿入要素１７への変わり目には環状の止め肩３４が位置付けられている。
【００４９】
内側挿入要素１７は回転軸線２２に平行な方向に沿う長さｌ2及び回転軸線２２に直交する方向に沿う幅ｂ2を有する。ピン要素２５は円筒状をなし、回転軸線２２に平行な方向に沿うピン半径Ｒz、回転軸線２２に直交する方向に沿うピン高さＨzを有する。ピン要素２５の下縁は、内側挿入要素１７の端面３３から距離Ａzを存し、回転軸線２２に直交して位置付けられている。
【００５０】
図３Ａ，Ｂは、図１に示されたドリル工具１０の切断部１１を図１Ａでの図の面と平行な縦断面で示す。ここで、図３Ａは切断部１１の全体を示し、図３Ｂは外側挿入要素１５におけるスリット形状の凹所２６の拡大図を示す。
【００５１】
切断部１１は環状部１３、複数の切断要素１４及び外側挿入要素１５を含む。環状部１３及び外側挿入要素１５は図示の実施形態では一体として構成されている。一体構成の代替として、外側挿入要素１５は別体の部品として構成でき、その後、環状部１３に連結される。
【００５２】
切断要素１４は、回転軸線２２と直交する１つの面上に環状部１３回りのリング形状に配置され、各々が外縁４１及び内縁４２を有する。切断要素１４の外縁４１は外径Ｄaの外側の円を形成し、内縁は内径Ｄiの内側の円を形成する。切断要素１４は基盤にボアホールを形成し、ボアホールは外径Ｄaに相当するボアホール径を有する。ドリル工具１０の内部にて、内径Ｄiに相当するドリルコア径を有したドリルコアが形成される。外側挿入要素１５は回転軸線２２に直交する方向に沿う外径ｄ1,a，内径ｄ1,iを有する。外側挿入要素１５の外径ｄ1,aは外径Ｄaよりも小さく、外側挿入要素１５の内径ｄ1,iは内径Ｄiより大きい。
【００５３】
図３Ｂは、外側挿入要素１５におけるスリット形状の凹所２６の拡大図を示す。スリット形状の凹所２６は、回転軸線２２に直交して配置された横方向スリット４３と、回転軸線２２に平行に配置された接続スリット４４とを含む。接続スリット４４は横方向スリット４３を外側挿入要素１５の上縁４５に接続し、接続スリット４４の領域で上縁４５にて開放されている。ピン要素２５は接続スリット４４を経てスリット形状の凹所２６内に挿入され、回転軸線２２回りの回転によって横方向スリット４３内に移される。横方向スリット４３にて、ピン要素２５から外側コネクタ要素１５にトルクが伝達される。
【００５４】
外側挿入要素１５は回転軸線２２に平行な方向に沿う長さｌ1及び回転軸線２２に直交する方向に沿う幅ｂ1を有する（図４Ａ）。横方向スリット４３は回転軸線２２に直交する方向に沿う幅Ｂ及び回転軸線２２に平行な方向に沿う高さＨを有する。接続スリット４４は、回転軸線２２に直交する方向に沿う幅ｂ及び回転軸線２２に平行な方向に沿う高さｈを有する。接続スリット４４の幅はピン要素２５のピン直径２Ｒzよりも大きく、これより、ピン要素２５は接続スリット４４内に容易に挿入可能である。ピン要素２５の挿入は上縁４５の斜面４６を使用することで容易となる。接続スリット４４の高さは、詰まって動かなくなったドリル工具の解放中、切断部１１が引っ張り負荷に対して十分に耐えるように選択されている。高さｈが余りにも低く選択されたなら、外側挿入要素１５の変形を招く虞がある。
【００５５】
横方向スリット４３は、環状部１３からの下側距離Ａ1,uと、回転軸線２２に平行な上縁４５からの上側距離を有し、該上側距離は接続スリット４４の高さｈに相当する。環状部１３からの下側距離Ａ1,uは、切断部１１がドリルスタンドに起因する引っ張り負荷に対して充分に耐えるように選択されている。下側距離Ａ1,uが余りにも短く選択されたなら、外側挿入要素１５の変形を招く虞がある。
【００５６】
横方向スリット４３は、追従領域４７、固定領域４８及び移行領域４９を含む。留め追従４７及び固定領域４８は、移行領域４９を介して接続スリット４４に接続された状態にあり、ドリル工具１０の回転方向２１でみて接続スリット４４の異なる側に配置されている。追従領域４７は回転方向２１に面した接続スリット４４の側に配置され、固定領域４８は回転方向２１とは逆向きの側に配置されている。ドリル軸部１２から切断部１１へのトルク伝達はピン要素２５及び追従領域４７を介して生起される。詰まって動かないドリル工具を基盤から解放中にあるとき、固定領域４８はドリル軸部１２と切断部１１との間のプラグ−捻り連結２４が意図せずに開く虞を低減する。
【００５７】
追従領域４７は回転軸線２２に直交する方向に沿う幅Ｂ1を有し、追従領域４７の高さは横方向スリット４３の高さＨに相当する。固定領域４８は回転軸線２２に直交する方向に沿う幅Ｂ2を有し、固定領域４８の高さは横方向スリット４３の高さＨに相当する。追従領域４７及び固定領域４８の幅Ｂ1,Ｂ2は、引っ張り負荷が加わった場合、ピン要素２５が横方向スリット４３内に保持され、そして、抜け出すことがないように選択されている。
【００５８】
図４Ａ，４Ｂは、本発明に係るドリル工具１０の切断部１１を図１Ａ中のＢ−Ｂ面に沿って縦断した断面（図４Ａ）、そして、図１Ｂ中のＣ−Ｃ面に沿って縦断した断面（図４Ｂ）を示す。切断部１１は環状部１３、複数の切断要素１４及び外側挿入要素１５を含む。
【００５９】
切断要素１４は母体領域５１及び中立領域５２を含み、母材領域５１は研磨砥粒が加えられた粉体からなり、中立領域５２は研磨砥粒を含まない溶接可能な粉体からなっている。切断要素１４の２部品構造は、環状部１３に切断要素１４を溶接可能とするために必要である。環状部１３は切断要素１４の内縁４２に面一な接続を形成し、切断要素１４の外縁４１に対して後退部(setback)５３を有する。
【００６０】
環状部１３はその内側にガイド部５４及びコア取り外し部５５を含む。コア取り外し部５５は切断要素１４の方向に向けて減少する内径を有する。コア取り外し部５５の傾斜面はドリルコアの取り外しを支援する。ガイド部５４は切断要素１４と面一であり、ドリル作業中、切断要素１４のガイドを形成する。ガイド部５４は回転軸線２２に平行な方向に沿う長さｍを有する。ドリル工具の内部のガイドに対する代替として、ガイド部は外側、又は、外側及び内側に配置することもできる。ガイド部５４の長さｍは４ｍｍよりも短い。４ｍｍよりも短いガイド部は冷却濯ぎ媒体の供給に干渉しないか、又は、実質な程度には干渉しない。
【００６１】
外側挿入要素１５は外側面５６、内側面５７及び端面５８を含む。環状部１３と外側挿入要素１５との間の境界には環状の止め肩５９が位置付けられている。図４Ａに示された切断部１１において、外側挿入要素１５は傾斜外面６０を付加的に含み、該傾斜外面の直径は切断要素１４に向けて増加する。
【００６２】
図４Ｂは切断部１１及びドリル軸部１２を示し、これらはプラグ−捻り連結２４を介して連結され、ここでの連結では、ピン要素２５が横方向スリット４３の固定領域４８に配置されている。連結状態において、ドリル軸部１２はその端面３３が切断部１１の制限止め肩５９に支持されている。外側挿入要素１５の内側面５７と内側挿入要素１７の外側面３１との間には径方向隙間６１が存在する。ここで、外側挿入要素１５の内径ｄ1,iと内側挿入要素１７の外径ｄ2,aとの間の差δradialは全周に亘って０．１１ｍｍよりも大きい。内側挿入要素１７の長さｌ2は外側挿入要素１５の長さｌ1よりも大きく、これにより、軸線方向隙間６２は幅δaxialを有して、外側挿入要素１５の端面５８と内側挿入要素１７の制限止め肩３４との間に形成されている。径方向隙間６１及び軸線方向隙間６２は、内側挿入要素１７の端面３３が外側挿入要素１５の制限止め肩５９に接触し、そして、ドリル作業中、所定の力伝達がドリル軸部から切断部に生起することを確実にする。
【００６３】
図５は本発明に係る付加的な実施形態のドリル工具７０を示し、該ドリル工具は切断部７１と、ドリル軸部７２とを有する。ドリル工具７０は軸線方向に関して、ドリル軸部７２から切断部１１の意図しない解放を妨げる形状嵌合連結が付加的に備えられている点で、ドリル工具１０とは相違する。
【００６４】
切断部７１は外側挿入要素１５及びスリット形状の凹所２６に加えて、第１コネクタユニット７３を含み、ドリル軸部７１は内側挿入要素１７及びピン要素２５に加えて、第２コネクタユニット７４を含む。第１コネクタユニット７３は溝７５を備え、該溝は外側挿入要素１５の内面５７に配置されている。第２コネクタユニット７４は突出部７６を備え、該突出部は内側挿入要素１７の外面２８に配置され、径方向外側に突出している。ドリル工具７０の連結状態において、突出部７６及び溝７５は軸線方向、即ち、ドリル方向２３において、切断部７１とドリル軸部７２との間に形成嵌合連結を形成する。ドリル軸部７２が該切断部１１から分離することに抗して切断部７１は突出部７６及び溝７５を介して固定されている。
【００６５】
突出部７６は、軸線方向でみてピン要素２５とドリル軸部１６との間に配置されている。切断部７１からドリル軸部７２を取り外すために、道具の助けを借りて、外側挿入要素１５の端面に力が加えられる。該力の作用によって、外側挿入要素１５の弾性部分が反らされ、凸の突出部７６と溝７５との間の形状嵌合連結が解除される。内側挿入要素１７の端面３３からの突出部７６の距離が長くなればなるほど、弾性部分の反りは大きくなる。溝７５は環状に形成され、回転軸線２２と直交する面に配置されている。軸線方向でみてスリット形状の凹所２６の高さに配置された環状溝は、スリット形状の凹所２６間での外側挿入要素１５の部分の弾性効果を支援する。
【００６６】
突出部７６及び溝７５によって耐えられる保持力は、突出部７６と溝７５の幾何学を使用して適合させることができる。溝７５内への突出部７６の嵌め込みは作業者にとって可能な限り安楽なものであるべきであり、嵌め込みは傾斜面によって容易になる。例えば、突出部７６の径方向高さ、即ち、その径方向での高さ、突出部７６と内側挿入要素１７との間の接触面及び傾斜角は保持力を調整するための幾何学パラメータとして好適する。
【図１Ａ】
2016504206.tif 000003
【図１Ｂ】
2016504206.tif 000004
【図２Ａ】
2016504206.tif 000005
【図２Ｂ】
2016504206.tif 000006
【図３Ａ】
2016504206.tif 000007
【図３Ｂ】
2016504206.tif 000008
【図４Ａ】
2016504206.tif 000009
【図４Ｂ】
2016504206.tif 000010
【図５】
2016504206.tif 000011
【国際調査報告】
2016504206.tif 000012
2016504206.tif 000013
2016504206.tif 000014
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