(57)【要約】  本発明は、削孔径ｄ２を有する掘削孔２４及びコア径ｄ１を有する掘削コア２３を加工品２２に形成するコアドリル用ビット１０に関し、このコアドリル用ビット１０は１つ又は複数の研削領域１５を有する切削部１１と、管状ドリルシャフト１６を有するドリルシャフト部１２と、切削部１１とドリルシャフト部１２を取り外し可能又は取り外し不能に接続する接続装置１３とを備え、管状ドリルシャフト１６は溶接螺旋管として構成される。【選択図】図１Ａ
2020503181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工製品（２２）に、削孔径（ｄ２）を有する掘削孔（２４）及びコア径（ｄ１）を有する掘削コア（２３）を形成するコアドリル用ビット（１０、４０、６０）であって、
前記コア径（ｄ１）に対応する内径及び前記削孔径（ｄ２）に対応する外径を有する切削リングを形成する１つ又は複数の研削領域（１５、４５、６５）を有する切削部（１１、４１、６１）と、
管状ドリルシャフト（１６、４６、６６）を有するドリルシャフト部（１２、４２、６２）と、
前記切削部（１１、４１、６１）と前記ドリルシャフト部（１２、４２、６２）とを取り外し可能又は取り外し不能に接続する接続装置（１３、４３、６３）とを備え、
前記管状ドリルシャフト（１６、４６、６６）は溶接螺旋管として構成される、
ことを特徴とするコアドリル用ビット（１０、４０、６０）。
【請求項２】
前記管状ドリルシャフト（１６、４６、６６）はＮ≧１が成り立つ個数Ｎの（以下「Ｎ、Ｎ≧１の」と記す）ストリップ材料（３１、５１、７１）から成形され、前記ストリップ材料（３１、５１、７１）のストリップエッジがＮ、Ｎ≧１の螺旋形状接続溶接（３２、５２、７２）により一体的に接合される、ことを特徴とする請求項１に記載のコアドリル用ビット。
【請求項３】
前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（３１）は、シート厚が一定の平坦シートとして構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のコアドリル用ビット。
【請求項４】
前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（５１）は、少なくとも１つの凹部（５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ）を有する平坦シートとして構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のコアドリル用ビット。
【請求項５】
前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（７１）は、成形断面を有する成形シートとして構成され、前記成形シートはシート厚と成形高とを有する、ことを特徴とする請求項２に記載のコアドリル用ビット。
【請求項６】
前記ドリルシャフト（１６、４６）の少なくとも１つの螺旋形状接続溶接（３２、５２）は前記螺旋管の前記成型ストリップ材料（３１、５１）に対して突き出し、前記少なくとも１つの突き出た螺旋形状接続溶接（３２、５２）は継ぎ目材料（３５、５５）を含む、ことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項７】
前記継ぎ目材料（３５、５５）と前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（３１、５１）とは同じ材料特性を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のコアドリル用ビット。
【請求項８】
前記継ぎ目材料（３５、５５）と前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（３１、５１）とは異なる材料特性を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のコアドリル用ビット。
【請求項９】
前記継ぎ目材料（３５、５５）は、前記ストリップ材料（３１、５１）より高い張力又は高い耐摩耗性、あるいは高い張力と高い耐摩耗性との両方を有する、ことを特徴とする請求項８に記載のコアドリル用ビット。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記突き出た螺旋形状接続溶接（５２）は、前記ドリルシャフト（４６）の内側（５４）で前記螺旋管の前記成型ストリップ材料（５１）に対して内方凸部（ΔＩ）を有して突き出る、ことを特徴とする、請求項６乃至９の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記突き出た螺旋形状接続溶接（５２）は、前記ドリルシャフト（４６）の外側（５３）で前記螺旋管の前記成型ストリップ材料（５１）に対して外方凸部（ΔＡ）を有して突き出る、ことを特徴とする、請求項６乃至９の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記螺旋形状接続溶接（３２）は、前記螺旋管の前記成型ストリップ材料（３１）に対して前記ドリルシャフト（１６）の内側（３４）で内方凸部（ΔＩ）を有して及び前記ドリルシャフト（１６）の外側（３３）で外方凸部（ΔＡ）を有して突き出る、ことを特徴とする、請求項６乃至９の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のコアドリル用ビット（１０、４０、６０）のドリルシャフト（１６、４６、６６）を製造するための方法であって、前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（３１、５１、７１）は、螺旋管へと成形され、Ｎ、Ｎ≧１の螺旋形状接続溶接（３２、５２、７２）により当接するストリップエッジで一体的に接合される、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（３１、５１）の前記当接するストリップエッジを、前記Ｎ、Ｎ≧１の螺旋形状接続溶接（３２、５２）により接合する場合に、継ぎ目材料（３５、５５）が使用される、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記継ぎ目材料（３５、５５）は、前記ストリップ材料（３１、５１）より高い張力又は高い耐摩耗性、あるいは前記ストリップ材料（３１、５１）より高い張力と耐摩耗性との両方を有する、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料（３１、５１）の前記当接するストリップエッジを前記螺旋形状接続溶接（３２、５２）により接合する場合に第１の継ぎ目材料及び第２の継ぎ目材料が用いられ、前記第１の継ぎ目材料の材料特性は前記第２の継ぎ目材料の材料特性とは異なる、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載された螺旋管形状のドリルシャフトを有するコアドリル用ビット及び請求項１３に記載されたかかるコアドリル用ビット用の螺旋管形状のドリルシャフトを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアドリル用ビット（以下コアビットと記す）は、切削部とドリルシャフト部とから構成されるコアビット部から成る。切削部は、リング部と、リング部に溶接、はんだ付け、若しくは螺着されるか、又は他の適切な取付方法により固定される、１つ又は複数の研削領域とを備える。ドリルシャフト部は、管状ドリルシャフトと、カバーと、挿入端とを備え、コアビットはこの挿入端によりコアドリルの工具ホルダに固定される。ドリルシャフトは、管状材料から又は長手方向溶接によりストリップエッジで接合されて管へと成型される平坦なストリップ材料からできている。切削部とドリルシャフト部は、接続装置により取り外しできるか又は取り外せないように接続される。切削部とドリルシャフト部の間が取り外せないようなコアビットの場合、切削部のリング部及びドリルシャフトのリング部は一体的に構成してもよく、又はリング部はドリルシャフトに一体的に接続してもよい。
【０００３】
穿孔の際、コアビットはコア径を有する掘削コア及び削孔径を有する掘削孔を加工製品に形成する。研削領域は、コア径に対応する内径と、削孔径に対応する外径とを有する切削リングから構成される。穿孔においては、湿式掘削と乾式掘削を区別する。湿式掘削のためのコアビット（湿式コアビット）の構造は、乾式掘削のためのコアビット（乾式コアビット）の構造と異なる。湿式掘削には、コアビットの研削領域を冷却する冷却流体としての、また掘削孔から掘削屑を排出する洗浄流体としての冷却・洗浄流体が必要である。清浄な冷却・洗浄流体は一般的に掘削コアとドリルシャフトとの間の内側隙間を通じて供給され、掘削屑が混ざった使用済みの冷却・洗浄流体はドリルシャフトと穿孔の間の外側隙間を通じて排出される。
【０００４】
掘削コアとドリルシャフトとの間の内側隙間と、ドリルシャフトと穿孔との間の外側隙間の、両方の隙間を有する湿式コアビットは、掘削の際に切削部のみにより案内され、ドリルシャフト全体としては案内されない。このようにドリルシャフトの案内がないため、掘削の際のコアビットの望ましくない動きが発生し、それが穿孔の質を損ない得る。コアビットの動きが大きいほど、穿孔の幾何形状が円形から大きく違うようになり得る。さらに、掘削コアにより又は穿孔によりドリルシャフトに作用する力によりドリルシャフトの弾性変形が発生し得る。
【０００５】
湿式コアビットの案内に関する改善については、内側隙間及び／又は外側隙間のないコアビットが既知であり、その場合冷却・洗浄流体はドリルシャフトの外側の特殊な搬送チャネル経由で搬送される。これの不利な点は、ドリルシャフトが内側で掘削コアと大きな接触面を有し、外側で穿孔と大きな接触面を有することである。ドリルシャフトの内側及び外側での大きな接触面は、大きな摩擦を発生させる。ドリルシャフトと掘削コアとの間及び／又はドリルシャフトと穿孔との間の摩擦が大きくなるほど、コアドリルの同じ出力についてコアビットの掘削の進捗は遅くなり、ドリルシャフトの寿命は短くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、コアビットをさらに改良し、穿孔の掘削、特に冷却・洗浄流体での湿式掘削の際のドリルシャフトの安定性及び案内を改善することを目的とする。さらに、コアビットの掘削の進捗を加速し、及び／又はドリルシャフトの寿命を延ばすことを目的とする。
【０００７】
上述のコアビットの場合、本発明は、独立項１に記載の技術的特徴によりこの目的を達成する。方法については、本発明は、独立項１３に記載の技術的特徴を有するコアビット用を製造する方法によりこの目的を達成する。さらなる優位性のある改良は、従属項に特定されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、コアビットは、その管状ドリルシャフトが溶接螺旋管として構成されることを特徴とし、溶接螺旋管として構成されたドリルシャフトは螺旋管状ドリルシャフトとも呼ばれる。溶接螺旋管は少なくとも１つの螺旋形状接続溶接を有し、この螺旋形状接続溶接はドリルシャフトの剛性を高める部材として機能し、同じ壁厚の長手方向の継ぎ目溶接又は管状のドリルシャフトと比較してドリルシャフトの剛性を増加させる。あるいは、壁厚がより薄いストリップ材料であっても、完成されたドリルシャフトにおいては長手方向の継ぎ目溶接又は管状ドリルシャフトと同じ剛性を有すこととなるストリップ材料を使用することができる。そのため、溶接螺旋管をドリルシャフトとして使用すると、穿孔の際のドリルシャフトの剛性を向上させ及び／又はドリルシャフトの重量を減少させる。高い剛性を有するドリルシャフトは、掘削の際のドリルシャフトの安定性を改善する。
【０００９】
本発明のコアビットは、１つ又は複数の研削領域を有する切削部と、螺旋管形状のドリルシャフトを有するドリルシャフト部と、切削部とドリルシャフト部とを取り外し可能又は取り外し不能に接続する接続装置とを備える。切削部は、閉鎖切削リングとなる単一の研削領域、又はリングに配置され、中間スペースを伴って切削リングを形成する複数の研削領域を備える。ドリルシャフト部に取り外し可能に接続された切削部を有するコアビットの場合、研削領域に加え、切削部は螺旋管形状又は管状で構成することができるリング部も備える。接続装置は、取り外し可能又は取り外し不能な接続装置として構成される。接続装置が取り外し可能とされるのは、例えば、プラグ接続、ピン接続、又はネジ接続のように、ユーザーが如何なる損傷も与えず接続を取り外しすることができる場合である。接続装置が取り外し不能とされるのは、接続手段、例えば、はんだ継手、溶接継手のように、接合継手に損傷を与えることのみによりユーザーが接続を取り外すことができる場合である。
【００１０】
管状ドリルシャフトはＮ≧１が成り立つ個数Ｎの（以下「Ｎ、Ｎ≧１の」と記す）ストリップ材料から成形されることが好ましく、そこではストリップ材料のストリップエッジが接続溶接数Ｎ、Ｎ≧１の螺旋形状接続溶接により一体的に接合される。ドリルシャフトは１つのストリップ材料（Ｎ＝１）又は複数のストリップ材料（Ｎ≧２）からできており、使用されるストリップ材料の数は螺旋形状接続溶接の数に一致する。螺旋管形状のドリルシャフトの製造において、ストリップ材料は、成形プラントにおいて曲率半径が一定の螺旋管へと継続的に螺旋的に成形され、溶接プラントにおいてそのストリップエッジが溶接される。螺旋管の製造には、成形と溶接が統合されたプラントを使用する方法と、成型と溶接が分離されたプラントを使用する方法が知られている。
【００１１】
本発明の第１の変形態様において、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料はシート厚が一定の平坦シートとして構成される。螺旋管状ドリルシャフトは、シート厚と幅が一定の平坦シートから製造される。この平坦シートは、螺旋管へと成形され、そのストリップエッジで螺旋形状接続溶接により一体接合される。成形されたストリップ材料は、平坦シートのシート厚に対応する一定の壁厚を有する。螺旋形状接続溶接の幾何形状は、溶接の際のプロセス制御に影響され得る。継ぎ目材料を加えることにより、螺旋形状接続溶接がドリルシャフトの内側又はドリルシャフトの外側、あるいはドリルシャフトの内側と外側との両方で、成型ストリップ材料に対して突き出るようにすることができる。
【００１２】
第２の変形態様において、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料は少なくとも１つの凹部を有する平坦シートとして構成される。この凹部は、ストリップ材料が螺旋管に成型される前にシートに形成され、湿式掘削の際に必要な冷却・洗浄流体の搬送チャネルとして機能する。コアビットでの湿式掘削には、研削領域を冷却する冷却流体としての、また掘削孔から掘削屑を排出する洗浄流体としての冷却・洗浄流体が必要である。凹部の数、凹部の幾何形状、及びドリルシャフトの内側及び／又は外側での凹部の配置は、冷却・洗浄流体の量によって調節し得る。ドリルシャフトの内側に配置される凹部は清浄な冷却・洗浄流体の供給に用いられ、ドリルシャフトの外側に配置された凹部は掘削屑が混ざった使用済みの冷却・洗浄流体の排出に使用することができる。本発明のコアビットの凹部はストリップ材料の成形前に形成され、凹部はドリルシャフトの内側に低い製造コストで形成することができる。既知のドリルシャフトにおいて、ドリルシャフトの搬送チャネルの配置が外側に限定されているのは、管状ドリルシャフトの場合に凹部をドリルシャフトの内側に形成するには高い製造コストがかかるためである。
【００１３】
第３の変形態様において、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料は成形断面を有する成形シートとして構成され、この成形シートはシート厚と成形高とを有する。螺旋管形状のドリルシャフトは、プレート状の成形シートから形成される。プレート状の成形シートの長手方向は成形断面の通る方向である。プレート状の成形シートは、様々な成形断面のものが入手可能で且つ好ましい価格で多数使用可能であり、そのためコアビット用のドリルシャフトの費用対効果に優れた製造を可能とする。成形断面はドリルシャフトの内側及び外側に凹部を構成し、これによって冷却・洗浄流体の搬送が可能となる。ドリルシャフトの内側に設けられる凹部は清浄な冷却・洗浄流体の供給に用いられ、ドリルシャフトの外側に設けられる凹部は掘削屑の混ざった使用済みの冷却・洗浄流体の排出に用いられる。成形シートの幾何形状は、必要な冷却・洗浄流体の量によって調節され得る。
【００１４】
コアビットのさらなる好ましい改良として、ドリルシャフトの少なくとも１つの螺旋形状接続溶接は螺旋管の成形ストリップ材料に対して突き出し、少なくとも１つの突き出た螺旋形状接続溶接には継ぎ目材料が含まれる。螺旋管の成形ストリップ材料に対して突き出た螺旋形状接続溶接は、穿孔の際のドリルシャフトの案内を改善する。螺旋形状接続溶接の凸部を調整して、螺旋形状接続溶接はドリルシャフトの外側で掘削孔に対し、及び／又はドリルシャフトの内側では掘削コアと接触するようにする。この突き出た螺旋形状接続溶接により、ドリルシャフトは掘削コアと掘削孔に対し小さな接触面を有し、摩擦は小さい。ドリルシャフトと掘削コアとの間の内側での、及び／又はドリルシャフトと掘削孔との間の外側での摩擦が小さくなるほど、コアドリルの同じ出力に対するコアビットの掘削の進捗が速くなり、ドリルシャフトの寿命が長くなる。螺旋形状接続溶接は、ドリルシャフトの内側とドリルシャフトの外側、又はドリルシャフトの内側と外側の両方で、螺旋管の成形ストリップ材料に対して突き出し得る。螺旋形状接続溶接の凸部を形成するためには継ぎ目材料が必要である。この継ぎ目材料は、ワイヤー、ストリップ、又は粉末の形態であり得る。
【００１５】
湿式掘削及び乾式掘削の際のドリルシャフトの案内が改善されることに加え、螺旋管の成型ストリップ材料に対して突き出た螺旋形状接続溶接は、湿式掘削の際の冷却・洗浄流体の搬送を改善することができる。突き出た螺旋形状接続溶接は冷却・洗浄流体のための搬送螺旋として機能する。突き出た螺旋形状接続溶接はドリルシャフトの内側又は外側での流体の搬送を改善することができる。ドリルシャフトの内側では清浄な冷却・洗浄流体が加工点まで搬送され、ドリルシャフトの外側では掘削屑が混ざった使用済みの冷却・洗浄流体が排出される。ドリルシャフトの内側でのコアビットの回転方向と螺旋形状接続溶接の方向付けが一致する場合、螺旋形状接続溶接は清浄な冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能するコアビット。ドリルシャフトの外側でのコアビットの回転方向と螺旋形状接続溶接の方向付けが一致する場合、螺旋形状接続溶接が掘削屑の混ざった使用済みの冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能するコアビット。
【００１６】
好ましい変形態様において、継ぎ目材料とＮ、Ｎ≧１のストリップ材料とは同じ材料特性を有する。継ぎ目材料とストリップ材料との材料特性が同じであれば、ストリップエッジの溶接の際のつながりが円滑になり、継ぎ目材料はトリップ材料と良好に結合できる。
【００１７】
それに代わる好ましい変形態様において、継ぎ目材料とＮ、Ｎ≧１のトリップ材料とは異なる材料特性を有し、継ぎ目材料がストリップ材料より高い張力又はより高い耐摩耗性、あるいはより高い張力と耐摩耗性との両方を有する。成形ストリップ材料に対して突き出た螺旋形状接続溶接の場合、この接続溶接は穿孔の際にドリルシャフトの案内を可能とする。ドリルシャフトの内側における螺旋形状接続溶接と掘削コアとの間の間隙及び／又は外側における螺旋形状接続溶接と掘削孔との間の間隙が小さいほど、ドリルシャフトの案内が改善される。内側での螺旋形状接続溶接と掘削コアとの間及び／又は外側での螺旋形状接続溶接と掘削孔との間の摩擦は、螺旋形状接続溶接を摩耗させるかもしれず、結果としてドリルシャフトの案内の質は損なわれる。ストリップ材料より高い張力又は耐摩耗性、あるいはより高い張力と耐摩耗性との両方を有する継ぎ目材料を使用すると、螺旋形状接続溶接の特性を変化させることができ、ドリルシャフトの螺旋形状接続溶接による案内がドリルシャフトの使用期間全体において可能な限り長く保証される。
【００１８】
第１の好ましい変形態様において、少なくとも１つの突き出た螺旋形状接続溶接は、ドリルシャフトの内側で螺旋管の成型ストリップ材料に対して内方凸部ΔＩとして突き出る。ドリルシャフトの内側で突き出たこの螺旋形状接続溶接により、コアビットで穿孔する場合に掘削コアでドリルシャフトを案内することが可能になる。さらに、ドリルシャフトの内側で突き出た螺旋形状接続溶接は、コアビットによる湿式掘削の際の清浄な冷却・洗浄流体の加工点までの搬送を効率化することができる。ドリルシャフトの内側でのコアビットの回転方向と螺旋形状接続溶接の方向付けが一致する場合、この螺旋形状接続溶接が清浄な冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能する。
【００１９】
第２の好ましい変形態様において、少なくとも１つの突き出た螺旋形状接続溶接は、ドリルシャフトの外側で螺旋管の成型ストリップ材料に対して外方凸部ΔＡとして突出する。ドリルシャフトの外側で突き出た螺旋形状接続溶接により、コアビットでの穿孔の際に掘削孔でドリルシャフトを案内することが可能になる。さらに、ドリルシャフトの外側で突き出た螺旋形状接続溶接は、コアビットによる湿式掘削の際に掘削屑の混じった使用済みの冷却・洗浄流体の排出を効率化することができる。ドリルシャフトの外側でのコアビットの回転方向と螺旋形状接続溶接の方向付けが一致する場合、螺旋形状接続溶接が掘削屑の混じった使用済みの冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能する。
【００２０】
第３の好ましい変形態様において、少なくとも１つの螺旋形状接続溶接は、ドリルシャフトの内側で内方凸部ΔＩにより、ドリルシャフトの外側で外方凸部ΔＡにより、螺旋管の成型ストリップ材料に対して突き出る。コアビットでの穿孔の際、ドリルシャフトの内側及び外側に突き出た螺旋形状接続溶接により、ドリルシャフトの内側で掘削コアにより、ドリルシャフトの外側で掘削孔により、両方でドリルシャフトを案内することが可能になる。ドリルシャフトの内側及び外側で突き出た螺旋形状接続溶接は、湿式掘削の際にドリルシャフトの内側及び外側での冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能する。接合溶接継ぎ目の方向付けは、螺旋形状接続溶接によりドリルシャフトの内側と外側のどちらで流体の搬送が効率化されるかを決定する。ドリルシャフトの内側での螺旋形状接続溶接の方向付けとコアビットの回転方向とが一致する場合、螺旋形状接続溶接はドリルシャフトの内側での流体の搬送を効率化する。ドリルシャフトの外側での螺旋形状接続溶接の方向付けとコアビットの回転方向とが一致する場合、螺旋形状接続溶接はドリルシャフトの外側での流体の搬送を効率化する。
【００２１】
本発明における、請求項１乃至１２の何れか１つに記載のコアビット用のドリルシャフトを製造する方法は、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料が螺旋管へと成形され、Ｎ、Ｎ≧１の螺旋形状接続溶接により当接するストリップエッジで一体的に接合される、ことを特徴とする。本発明の方法は、コアビット用の螺旋管形状のドリルシャフトの費用対効果の高い製造を可能とする。ストリップ材料は、成形装置において曲率半径が一定の螺旋管へと連続的に螺旋状に成形され、溶接装置においてそのストリップエッジで溶接される。
【００２２】
この方法のさらなる好ましい改良において、継ぎ目材料が使用されるのは、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料の当接するストリップエッジをＮ、Ｎ≧１の螺旋形状接続溶接により接合する場合である。継ぎ目材料は、例えば、ワイヤー、ストリップ、又は粉末の形態とすることができ、成形ストリップ材料に対して突き出た螺旋形状接続溶接を形成する。当接するストリップエッジを一体接合する場合に継ぎ目材料を使用すると、成形ストリップ材料に対して突き出た螺旋形状接続溶接の形成が可能になる。突き出た螺旋形状接続溶接は、穿孔を行う場合ドリルシャフトの内側では掘削コアにより及び／又はドリルシャフトの外側では掘削孔によりドリルシャフトを案内する。螺旋形状接続溶接の幾何形状は、溶接の際のプロセス制御により変化させ得る。継ぎ目材料は、ドリルシャフトの内側又は外側あるいはドリルシャフトの内側と外側との両方に適用することができる。
【００２３】
特に好ましい方法の変形態様において、継ぎ目材料は、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料より高い張力又は高い耐摩耗性もしくはより高い張力と耐摩耗性との両方を有する。ストリップ材料より高い張力又は高い耐摩耗性もしくはより高い張力と耐摩耗性との両方を有する継ぎ目材料を使用すると、螺旋形状接続溶接の特性を変化させることができ、ドリルシャフトの螺旋形状接続溶接による案内がドリルシャフトの使用期間全体において可能な限り長く保証される。
【００２４】
代替の特に好ましい方法の変形態様において、第１の継ぎ目材料及び第２の継ぎ目材料が用いられるのは、Ｎ、Ｎ≧１のストリップ材料の当接するストリップエッジが前記螺旋形状接続溶接により接合され、第１の継ぎ目材料の材料特性が第２の継ぎ目材料の材料特性と異なる場合である。螺旋形状接続溶接の特性は、使用する継ぎ目材料の材料特性により変化され得る。第１の継ぎ目材料は、例えば、ストリップ材料と同じ材料特性を有することができ、溶接の際にストリップエッジ間の円滑なつなぎが実現し、第１の継ぎ目材料はストリップ材料と良好に結合する。第１の継ぎ目材料は、例えば、ストリップ材料より高い張力又は高い耐摩耗性あるいはより高い張力と耐摩耗性との両方を有し、螺旋形状接続溶接の特性を改善することができる。
【００２５】
本発明の実施例を図面に基づき以下で説明する。図面は、実施例を縮小して記載することを意図したものではなく、説明目的に有用となる場合には概略的及び／又は若干の変更を加えて描かれている。同時に、本発明の広義の概念から逸脱することがなければ、実施例の形態及び詳細に様々な変更を加えることができる。本発明の広義の概念は以下で示され及び記載された好ましい実施例のそのままの形態又は詳細に限定されることはなく、又は請求項で記載された発明の趣旨と比較して限定されていることもあり得る技術的範囲に限定されることもない。測定値の範囲が与えられている場合、制限内の特定の値も制限値として開示されていると見做し、使用及び請求が可能とすべきである。簡潔のため、以下では同じ参照番号が同一又は類似の要素あるいは同一若しくは類似の機能を有する要素に付与されている。
【００２６】
図は、以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】取り外し可能な接続装置により接続し得る、切削部と螺旋管形状のドリルシャフト部とを有する本発明のコアビットの、第１の実施例の接続された状態を示す図である。
【図１Ｂ】取り外し可能な接続装置により接続し得る、切削部と螺旋管形状のドリルシャフト部を有する本発明のコアビットの、第１の実施例の取り外された状態を示す図である。
【図２Ａ】図１Ｂの切断線Ａ−Ａに沿った図１の第１のコアビットのドリルシャフト部の長手方向断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのドリルシャフトの詳細の拡大図である。
【図３】取り外しできない接続装置により接続された、切削部と螺旋管形状のドリルシャフト部とを有する、本発明のコアビットの第２の実施例を示す図である。
【図４Ａ】図３の切断線Ａ−Ａに沿った、図３の第２のコアビットの長手方向断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａのドリルシャフトの詳細の拡大図である。
【図５】切削部と螺旋管形状のドリルシャフト部とを有する、本発明のコアビットの第３の実施例を示す図である。
【図６Ａ】図５の切断線Ａ−Ａに沿った、第３の実施例のコアビットの長手方向断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのドリルシャフトの詳細の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１Ａ及び図１Ｂは本発明のコアビット１０の第１の実施例を示し、以下で第１のコアビット１０と記す。この第１のコアビット１０は、切削部１１と、ドリルシャフト部１２と、切削部１１をドリルシャフト部１２に取り外し可能に接続する接続装置１３とを備える。図１Ａは接続状態の第１のコアビット１０を、図１Ｂは取り外された状態の第１のコアビット１０を示す。
【００２９】
切削部１１は、リング部１４と、リング部１４に接続された複数の研削領域１５とを備える。研削領域１５はリングに配置され、中間スペースを有する切削リングを形成する。複数の研削領域１５の代わりに、切削部１１は閉鎖切削リングとして構成される単一の研削領域を有することもできる。研削領域１５はリング部１４に溶接、はんだ付け、若しくは螺着されるか、又は他の適切な取付方法によりリング部１４に固定される。ドリルシャフト部１２は、螺旋管形状のドリルシャフト１６と、カバー１７と、挿入端１８とを備え、第１のコアビット１０はこの挿入端によりコアドリルの工具ホルダに固定される。掘削の際、第１のコアビット１０は掘削軸１９の周りをコアドリルにより駆動され、掘削軸１９と平行な掘削方向２１に加工の対象となる加工製品２２へ進行して入る。第１のコアビット１０は、コア径ｄ１を有する掘削コア２３及び削孔径ｄ２を有する掘削孔２４を加工製品２２に形成する。研削領域１５は、コア径ｄ１に対応する内径と、削孔径ｄ２に対応する外径とを有する切削リングを形成する。
【００３０】
接続装置１３は、組み合わされたプラグ・アンド・ピン接続の形態の、取り外し可能な接続装置として構成され、リング部１４と接続された第１のプラグ接続要素２５と、ドリルシャフト１６と接続された第２のプラグ接続要素２６とを備える。第１及び第２のプラグ接続要素２５、２６はプラグ接続を形成し、ピン接続によりさらに保護される。ピン接続は、Ｔ型スロット２８に挿入される複数のピン要素２７を備える。ピン要素２７は第２のプラグ接続要素２６の外に固定され、Ｔ型スロット２８は第１のプラグ接続要素２５に配置される。切削部１１は、ユーザーにより容易且つ迅速にドリルシャフト部１２に接続することができる。この目的のため、第１のプラグ接続要素２５を有する切削部１１は、ピン要素２７がスロット２８に位置するよう、ドリルシャフト部１２の第２のプラグ接続要素２６に配置される。切削部１１は掘削方向２１に移動し、次に掘削軸１９の周りを回転することにより固定される。
【００３１】
ドリルシャフト１６は、平坦シートの形態のストリップ材料３１から、成型及び溶接により形成された溶接螺旋管として構成される。平坦なストリップ材料３１は、螺旋管へと成型され、螺旋形状接続溶接３２により当接するストリップエッジで接合される。螺旋形状接続溶接３２の部分はドリルシャフト１６の剛性を高める部材として機能し、同じ壁厚の長手方向の継ぎ目溶接又は管状ドリルシャフトと比較して、ドリルシャフト１６の剛性を増加させる。
【００３２】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ｂの切断線Ａ−Ａに沿った図１の第１のコアビット１０のドリルシャフト部１２の長手方向断面図（図２Ａ）及び図２Ａのドリルシャフト１６の詳細の拡大図（図２Ｂ）である。
【００３３】
螺旋形状接続溶接３２は、ドリルシャフト１６の外側３３及び内側３４で成型ストリップ材料３１に対して（その表面上に）突き出る。ドリルシャフト１６の外側３３での螺旋形状接続溶接３２の凸部は外方凸部ΔＡとし、ドリルシャフト１６の内側３４での螺旋形状接続溶接３２の凸部は内方凸部ΔＩとする。
【００３４】
外側３３又は内側３４あるいは外側と内側３３、３４の両方で成型ストリップ材料３１に対して突き出た螺旋形状接続溶接３２を形成することができるように、成型ストリップ材料３１を溶接する場合には、必要な部材容積を供給する継ぎ目材料３５を使用する必要がある。この継ぎ目材料は、粉末、ワイヤー、又はストリップの形態とすることができる。さらに、継ぎ目材料３５の材料特性は、螺旋形状接続溶接３２の所望の特性に適合することができる。
【００３５】
螺旋形状接続溶接３２は、第１のコアビット１０による掘削の際のドリルシャフト１６の案内を改善する。外側３３における螺旋形状接続溶接３２と掘削孔２４との間の間隙及び／又は内側３４における螺旋形状接続溶接３２と掘削コア２３との間の間隙が小さいほど、ドリルシャフト１６の案内が改善される。外側３３における螺旋形状接続溶接３２と掘削孔２４との間及び／又は内側３４における螺旋形状接続溶接３２と掘削コア２３との間の摩擦は、螺旋形状接続溶接３２を摩耗させ、よってドリルシャフト１６の案内の質が損なわれかねない。ストリップ材料３１より高い張力及び耐摩耗性を有する継ぎ目材料を使用することにより、螺旋形状接続溶接３２の特性に影響を与えることができ、ドリルシャフト１６の螺旋形状接続溶接３２による案内をドリルシャフト１６の使用期間全体において可能な限り保証することが可能になる。
【００３６】
図３は、本発明のコアビット４０の第２の実施例を示し、以下で第２のコアビット４０とする。第２のコアビット４０は、切削部４１と、ドリルシャフト部４２と、切削部４１をドリルシャフト部４２に取り外し不能に接続する接続装置４３とを備える。
【００３７】
切削部４１は、コア径ｄ１に対応する内径と、削孔径ｄ２に対応する外径とを有する切削リングを形成する複数の研削領域４５を備える。ドリルシャフト部４２は、螺旋管形状のドリルシャフト４６と、カバー４７と、挿入端４８とを備え、第２のコアビット４０はこの挿入端によりコアドリルの工具ホルダに固定される。研削領域４５は接続装置４３により取り外しできないようにドリルシャフト４６に接続され、この接続装置４３は溶接継手、はんだ継手、又は接合継手として構成される。基本的に、研削領域４５とドリルシャフト４６とを取り外し不能に接続するいかなる接続装置も適している。
【００３８】
ドリルシャフト４６は、凹部を有する平坦シートの形態のストリップ材料５１から成型及び溶接により作られた溶接螺旋管として、螺旋的に構成される。このストリップ材料５１は、螺旋管へと形成され、当接するストリップエッジで螺旋形状接続溶接５２により接合される。
【００３９】
第２のコアビット４０において、切削部４１は、接続装置４３により取り外し不能にドリルシャフト４６に接続された複数の研削領域４５を有する。複数の研削領域４５の代わりに、切削部４１は、閉鎖切削リングとして構成される単一の研削領域を有することもできる。さらに、切削部４１は、研削領域４５とドリルシャフト４６との間に配置されたリング部を有してよい。この際、研削領域４５はリング部に溶接、はんだ付け、若しくは螺着されるか、又は他の適切な取付方法によりリング部に固定され、リング部及びドリルシャフト４６は接続装置により取り外し可能又は取り外し不能に接続される。リング部は、ドリルシャフト４６と同様に、螺旋管形状に構成することができる。しかし、薄いストリップ材料の場合、切削領域４５の固定のために大きな接触面が使用可能なので、壁厚が一定の管状リング部の使用が推奨される。
【００４０】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３の切断線Ａ−Ａに沿った図３の第２のコアビット４０の長手方向断面図（図４Ａ）及び図４Ａのドリルシャフト４６の詳細の拡大図（図４Ｂ）である。
【００４１】
ドリルシャフト４６の螺旋形状接続溶接５２はドリルシャフト４６の外側５３で成型ストリップ材料５１に対して外方ΔＡで突き出し、ドリルシャフト４６の内側５４では成型ストリップ材料５１と実質的に面一になるように構成される。成型ストリップ材料５１を溶接する場合、外側５３に突き出た螺旋形状接続溶接５２を形成するために、必要な体積が確保できるように継ぎ目材料５５を使用する。
【００４２】
継ぎ目材料５５は、粉末、ワイヤー、又はストリップの形態とであり得る。螺旋形状接続溶接５２の特性は、継ぎ目材料５５の材料特性により調整できる。この継ぎ目材料５５の材料特性は、ストリップ材料５１の材料特性と同じでも異なっていてもよい。継ぎ目材料５５とストリップ材料５１との材料特性が同じであれば、ストリップエッジの溶接の際につなぎが円滑になり、継ぎ目材料５５はストリップ材料５１と良好に結合できる。ストリップ材料５１より高い張力及び／又は耐摩耗性を有する継ぎ目材料５５を使用すると、螺旋形状接続溶接５２の特性に影響を与えることができ、ドリルシャフト４６の螺旋形状接続溶接５２による案内がドリルシャフト４６の使用期間全体において可能な限り長く保証される。
【００４３】
第２のコアビット４０において、螺旋管形状のドリルシャフト４６はドリルシャフト４６の外側５３では成型ストリップ材料５１に対して突き出た螺旋形状接続溶接５２を有し、ドリルシャフト４６の内側５４では成型ストリップ材料５１と実質的に面一になるように構成される。それに代えて、螺旋形状接続溶接５２はドリルシャフト４６の内側５４では成型ストリップ材料５１に対して内方凸部ΔＩで突き出てよく、ドリルシャフト４６の外側５３では成型ストリップ材料５１と実質的に面一になるように構成することができる。ドリルシャフト４６の内側５４に突き出た螺旋形状接続溶接５２により、第２のコアビット４０で穿孔する場合には、掘削コア２３でドリルシャフト４６を案内することが可能になる。さらに、内側５４に突き出た螺旋形状接続溶接５２は、湿式掘削の際の清浄な冷却・洗浄流体の供給注入を効率化する。ドリルシャフト４６の内側５４での第２のコアビット４０の回転方向と螺旋形状接続溶接５２の方向とが一致する場合、螺旋形状接続溶接５２が清浄な冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能するコアビット。
【００４４】
第２のコアビット４０による湿式掘削では、研削領域４５を冷却する冷却流体としての、また掘削孔２４から掘削屑を排出する洗浄流体としての、冷却・洗浄流体が必要である。ドリルシャフト４６の外側５３に突き出た螺旋形状接続溶接５２は、掘削孔２４によるドリルシャフト４６の案内に加え、掘削屑の混じった使用済みの冷却・洗浄流体の排出も効率化する。ドリルシャフト４６の外側５３での第２のコアビット４０の回転方向と螺旋形状接続溶接５２の方向とが一致する場合、螺旋形状接続溶接５２が掘削屑の混じった使用済みの冷却・洗浄流体の搬送螺旋として機能する。
【００４５】
ドリルシャフト４６の内側５４に清浄な冷却・洗浄流体を供給させる目的で、第１の凹部５６Ａ、第２の凹部５６Ｂ、及び第３の凹部５６Ｃとされる３つの凹部５６Ａ、５６Ｂ及び５６Ｃがドリルシャフト４６の内側５４に設けられる。これらの凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃは、ストリップ材料５１が螺旋管に成型される前にシートに形成され、第２のコアビット４０による湿式掘削の際に必要な冷却・洗浄流体の搬送チャネルとして機能する。凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃは、掘削コアとドリルシャフトの間の内側隙間が小さな場合に特に必要である。凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃの数、凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃの幾何形状、及びドリルシャフト４６の外側５３及び／又は内側５４における凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃの配置は、冷却・洗浄流体の量によって調節してよい。
【００４６】
ドリルシャフト４６の内側５４に設けられた凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃは清浄な冷却・洗浄流体の供給に用いられ、ドリルシャフト４６の外側５３に配置された凹部は掘削屑が混じった使用済みの冷却・洗浄流体の排出を効率化することができる。第２のコアビット４０の凹部５６Ａ、５６Ｂ、及び５６Ｃはストリップ材料５１の成型前に形成されるので、これらの凹部はドリルシャフト４６の内側５４に低い製造コストで形成することができる。
【００４７】
図５はコアビット本発明のコアビット６０の第３の実施例を示し、以下で第３のコアビット６０とする。この第３のコアビット６０は、切削部６１と、ドリルシャフト部６２と、切削部６１をドリルシャフト部６２に取り外し不能に接続する接続装置６３とを備える。
【００４８】
切削部６１は、リング部６４と、そのリング部６４に溶接、はんだ付け、若しくは螺着されるか、又は他の適切な取付方法によりリング部６４に固定された、複数の研削領域６５とを備える。ドリルシャフト部６２は、螺旋管形状のドリルシャフト６６と、カバー６７と、挿入端６８とを備え、第３のコアビット６０はこの挿入端によりコアドリルの工具ホルダに固定される。
【００４９】
ドリルシャフト６６は、成型及び溶接により波形成形シートの形態のストリップ材料７１でできた溶接螺旋管として構成される。ストリップ材料７１は、螺旋管へと成形され、螺旋形状接続溶接７２により当接するストリップエッジで接合される。螺旋形状接続溶接７２は、ドリルシャフト６６の剛性を高める部材として機能する。
【００５０】
図６Ａ及び図６Ｂは、図５の第３のコアビット６０の、切断線Ａ−Ａに沿った長手方向断面図（図６Ａ）及び図６Ａのドリルシャフト６６の詳細の拡大図（図６Ｂ）である。
【００５１】
ドリルシャフト６６の螺旋形状接続溶接７２はドリルシャフト６６の外側７３及びドリルシャフト６６の内側７４に構成され、成型ストリップ材料７１と実質的に面一である。ストリップ材料７１の成形断面はドリルシャフト６６の外側７３及び内側７４に凹部を成し、第３のコアビット６０で湿式掘削を行う場合、これにより冷却・洗浄流体を搬送することができるコアビット。ドリルシャフト６６の内側７４に位置する凹部は清浄な冷却・洗浄流体の供給に用いられ、ドリルシャフト６６の外側７３に位置する凹部は掘削屑の混じった使用済みの冷却・洗浄流体の排出に用いられる。成形された成形シートの幾何学的な形状は、湿式掘削に必要な流体量によって調節してよい。
【図１Ａ】
2020503181.tif 000003
【図１Ｂ】
2020503181.tif 000004
【図２Ａ】
2020503181.tif 000005
【図２Ｂ】
2020503181.tif 000006
【図３】
2020503181.tif 000007
【図４Ａ】
2020503181.tif 000008
【図４Ｂ】
2020503181.tif 000009
【図５】
2020503181.tif 000010
【図６Ａ】
2020503181.tif 000011
【図６Ｂ】
2020503181.tif 000012
【国際調査報告】
2020503181.tif 000013
2020503181.tif 000014
2020503181.tif 000015
2020503181.tif 000016