CN101500769B - 无芯钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无芯钻头，其具有：安装在穿孔工具的柄部前端的垫片(2)、固定在该垫片(2)上并具有向一侧开口的凹缺部(10)的圆柱状的第一金刚石砂轮体(3)以及设在上述凹缺部(10)内的第二金刚石砂轮体(4)。第二金刚石砂轮体(4)的前端比第一金刚石砂轮体(3)的前端靠近垫片(2)一侧。第一金刚石砂轮体(3)的前端面的内侧优选形成大致研钵状的凹形。

Description

无芯钻头

技术领域

本发明涉及用于在混凝土、砂浆、砖块等上穿孔的无芯钻头。

背景技术

例如，在将空调的室外装置安装到混凝土墙壁上时，首先在混凝土墙壁上穿孔，在该预钻孔中安装铰钉，并利用螺钉将上述室外装置固定到铰钉上。

作为这种用于形成预钻孔的穿孔工具，公知的有电锤钻和金刚钻。电锤钻对混凝土墙壁进行击打，使钻头前端的超硬尖端穿透并粉碎混凝土墙壁而进行穿孔。但是，这种工具的击打声令人厌烦。

相对于此，金刚钻是在构成台座的基座的前端固定金刚石砂轮体，使钻头一边在混凝土墙壁中旋转、摩擦而对表面进行切削一边进行穿孔，因而具有作业声小的优点。

金刚钻由于必须始终持续按压前端的钻头，所以产生摩擦热而变得极热。因此，一般采用向钻头内通水的湿式金刚钻(例如参见专利文献1、2)，但是由于必须形成用于向中心通水的孔，因而钻头必须是中空的。因此，除了必须采用使冷却水在钻头芯部中循环的设备之外，还必须采用除去残留在空心钻头内的混凝土切削渣(磨削粉末)的机构。

相对于此，不通水的干式金刚钻的结构如下：至少一部分设置成实心，前端平坦地形成，并在以铁制成基座的台座上固定金刚石砂轮体。在干式金刚钻中，也不需要水循环设备及除去混凝土渣的机构，具有向一侧开口的切槽状的凹缺部，磨削粉末被从凹缺部排除到外部。

专利文献1：日本实公平5-30891号公报

专利文献2：日本特开平5-245827号公报

但是，以往的无芯钻头(以下简称为“钻头”)具有下述缺点。

(1)在图9(a)中，由于钻头20的基座23是实心的(22是金刚石砂轮体21的凹缺部)，所以是在金刚石砂轮体21的外周侧与中心侧进行切削，外周侧21a的旋转速度和中心侧21b的旋转速度不同。当使上述钻头20旋转而进行穿孔时，外周侧21a的速度快，对混凝土的加工能力高，但中心侧21b的速度慢，加工能力也变低。由于穿孔速度由加工能力低的中心侧的加工能力决定，因而在钻头20崭新的时候，穿孔速度慢。由于在反复进行穿孔作业的期间，钻头20的中心侧逐渐磨损，所以可以在外周侧切削孔，性能提高，但是达到能够发挥预定性能之前需要时间。

(2)虽然钻头的中心侧磨损，性能也随之提高，但是由于钻头的外周侧和内周侧旋转速度不同，在孔15的前端的中心形成切削残留的圆锥形突起部。起初还无妨，但是随着外周侧磨损而导致高度降低、进而变成图9(b)所示的状态时，在金刚石砂轮体21的前端中心侧残留为圆锥形的突起部16的顶部17与基座23接触。由于在基座23上没有金刚石之类的研磨材料，且中心的旋转速度非常慢，所以无法对突起部16进行切削。而且，不仅是对于突起部，在石子等堵塞在中心时也同样。由于无法对中心部分进行切削时穿孔也无法进行，所以不得不反复进行下述的繁琐作业：暂时抽出钻头20，在除去突起部16后再次进行穿孔作业，因而穿孔速度急剧降低。

(3)当从(2)的状态继续进行穿孔时，不仅穿孔速度降低，金刚石砂轮体21的外周部分的高度也降低，但同时基座23(铁制、且没有金刚石粒)的外周面比钻头前端容易磨损，所以如图9(c)所示，该部分也变成锥形。由于钻头20的外周面24还是引导穿孔直进式行进的导向部，所以当反复进行穿孔作业使得导向部分24变短时，直进性变差。当失去直进的引导时，钻头20容易如图9(b)的箭头所示地向阻力小的方向退避。由于混凝土成分不均匀，所以阻力不规则，孔容易弯曲。例如，由于上述的铰钉是笔直地形成的，所以不容易进入弯曲的孔中，而且用于将铰钉保持在孔内的保持力也降低。

发明内容

根据本发明的一个以上实施例，主要提供一种可以从开始使用到使用完毕一直保持基本恒定的穿孔性能的无芯钻头。

根据本发明的第一观点，无芯钻头具备：安装在穿孔工具的柄部前端的垫片；固定在该垫片上并具有向一侧开口的凹缺部的大致环状或圆柱状的第一金刚石砂轮体；以及设在上述凹缺部内的第二金刚石砂轮体；第二金刚石砂轮体形成得比第一金刚石砂轮体低。

根据本发明的第二观点，在第一观点的无芯钻头的基础上，上述第一金刚石砂轮体的前端面的内侧形成大致研钵状的凹形。

根据本发明的第三观点，在第一或第二观点的无芯钻头的基础上，上述第二金刚石砂轮体的高度与上述第一金刚石砂轮体的外周面能够引导穿孔直进性的最小高度大致相等。

根据本发明的第四观点，在第一或第二观点的无芯钻头的基础上，通过穿孔作业在孔中央被切削残留为圆锥形状的突起部的顶部与上述基座接触时所残留的第一金刚石砂轮体的外周面的高度，被设定为能够引导穿孔直进性的最小高度。

根据本发明的第五观点，在第一至第四观点中任一项的无芯钻头的基础上，上述第一金刚石砂轮体和第二金刚石砂轮体设置成不同部件并形成一体。

根据上述第一观点，无芯钻头具备：安装在穿孔工具的柄部前端的垫片；固定在该垫片上并具有向一侧开口的凹缺部的大致环状或圆柱状的第一金刚石砂轮体；以及设在上述凹缺部内的第二金刚石砂轮体；第二金刚石砂轮体形成得比第一金刚石砂轮体低。因此，在反复进行穿孔作业的期间，第一金刚石砂轮体逐渐磨损，不久在孔的前端中央切削残留的圆锥形的突起部顶部与第二金刚石砂轮体接触。由于第二金刚石砂轮体设置在凹缺部内，所以旋转速度慢，突起部顶部也小，可以在短时间内切削掉。这样，可以以第二金刚石砂轮体积极地切削突起部，穿孔速度不会降低。而且，由于以第二金刚石砂轮体切削突起部，所以以第二金刚石砂轮体切削所形成的磨削粉末与以第一金刚石砂轮体切削所形成的磨削粉末呈相同状态，所以不必按照特殊的顺序，可以将两磨削粉末一起排出。因此，从开始使用到使用完毕能一直保持基本恒定的穿孔性能。

根据上述第二观点，上述第一金刚石砂轮体的前端面的内侧形成大致研钵状的凹形。因此，上述前端面的外周缘对混凝土等被穿孔材料的切入良好，而且，钻头外周侧的旋转速度快，与旋转速度慢的内侧相比加工能力高。因此，在开始将无芯钻头按压在混凝土上时，从上述外周缘开始切削，加工能力低的内周侧部分不会与混凝土面接触。因此，从开始使用起，可以以较快的速度进行穿孔。

根据上述第三观点，上述第二金刚石砂轮体的高度与上述第一金刚石砂轮体的外周面能够引导穿孔直进性的最小高度大致相等。因此，在穿孔作业中，可以根据第二金刚石砂轮体的磨损情况获知使用完毕，并且在使用完毕时也可以良好地引导穿孔直进性。

根据上述第四观点，第二金刚石砂轮体因穿孔作业磨损而在孔中央被切削残留为圆锥形状的突起部顶部与上述基座接触时、所残留的第一金刚石砂轮体的外周面的高度，被设定为能够引导穿孔直进性的最小高度。因此，当上述突起部与基座接触时，由于基座不具有穿孔性能，因而穿孔速度显著变慢。而且，可以清晰地目视到基座的露出面。因此，可以切实地获知无芯钻头的使用完毕时间。而且，在使用完毕时也可以通过第一金刚石砂轮体的外周面确保直进性的引导，在使用完毕之前所穿出的孔不会弯曲，因而可以准确地保持铰钉等部件，此外，还可以将第二金刚石砂轮体的量抑制在最小限度。

根据上述第五观点，第一金刚石砂轮体和第二金刚石砂轮体是分体的。被穿孔材料因混凝土、砂浆或轻量砖块之类的石子混入或未混入等导致切削残留的突起部的形状改变，钻头的使用性能也改变，对于这个问题，通过对应被穿孔材料改变第二金刚石砂轮体的组成，可以制成最佳的无芯钻头。

此外，通过对应被穿孔材料改变第一金刚石砂轮体和第二金刚石砂轮体双方的组成，可以制成最适于穿孔的无芯钻头。

其他特征及效果可以从实施例的记载和权利要求书中获知。

附图说明

图1是本发明的无芯钻头的立体图。

图2(a)是无芯钻头的平面图。

图2(b)是无芯钻头的正面图。

图2(c)是无芯钻头的底面图。

图3是上述无芯钻头的开始使用的正面图。

图4是上述无芯钻头的使用过程中的正面图。

图5是从平面表示突起部的切削状态的说明图。

图6是上述无芯钻头的即将使用完毕的正面图。

图7是上述无芯钻头的使用完毕时的正面图。

图8(a)是表示第二金刚石砂轮体的安装状态的剖面图。

图8(b)是表示第二金刚石砂轮体的安装状态的剖面图。

图8(c)是表示第二金刚石砂轮体的安装状态的剖面图。

图9(a)是以往的无芯钻头的使用磨损状态的说明图。

图9(b)是以往的无芯钻头的使用磨损状态的说明图。

图9(c)是以往的无芯钻头的使用磨损状态的说明图。

附图标记说明

1无芯钻头

2垫片

3第一金刚石砂轮体

3a无金刚石部

3b有金刚石部

4第二金刚石砂轮体

10凹缺部

11外周面

具体实施方式

图1是本发明的钻头的立体图，图2(a)是其平面图，图2(b)是图2(a)的正面图，图2(c)是其底面图。

在图1中，附图标记1表示钻头。该钻头1包括：垫片2、设在该垫片2上的第一金刚石砂轮体3以及设在第一金刚石砂轮体3的内侧第二金刚石砂轮体4。

垫片2是铁制的，在一边具有缺圆部的大致长方形的台座部2a的一侧形成外螺纹部5，在另一侧形成凸部6，如图2(b)所示，外螺纹5以能够与穿孔工具的柄部7的前端的内螺纹部8螺合的方式形成。而且，凸部6以能够与在第一金刚石砂轮体3的底部形成的凹部9嵌合的方式形成。

第一金刚石砂轮体3呈具有向外周面开口的凹缺部10的圆柱状，是将金属结合剂(作为一例，以铜锡为基底的合金)粒与金刚石粒混合并进行烧结而成的烧结体。第一金刚石砂轮体3的基部的层3a形成无金刚石粒的无金刚石部，在无金刚石部的前端侧设有有金刚石部3b。上述凹部9在该无金刚石部3a的中心部上形成，在该凹部9中嵌合垫片2的凸部6并进行钎焊固定。无金刚石部3a不具有穿孔能力，由无金刚石部3a和垫片2构成基座100。

另外，第一金刚石砂轮体3的无金刚石部3a是为了通过在其中心部形成用于与垫片2的凸部6嵌合的凹部9来增大垫片2和金刚石砂轮体的接触面积，以使第一金刚石砂轮体3不易与垫片2剥离，所以并不是一定必要的。可以将不具有无金刚石部的第一金刚石砂轮体直接固定到垫片上。而且，虽然第一金刚石砂轮体3的外周面11具有引导穿孔笔直地进行的功能，但是由于无金刚石部3a和垫片不含有金刚石粒，所以其外周面11逐渐磨损，因而无法进行直进引导。

上述凹缺部10从俯视看形成扇形，其基部10a越过钻头1的中心地形成。而且，第一金刚石砂轮体3的前端面的环状外周缘12的内侧内周面13形成大致研钵状的凹形。该大致研钵状的内周面13的倾斜角度形成得与使用以往的钻头20时出现的圆锥状的切削残留下的突起部(在图9(b)中以附图标记16表示)的斜面的倾斜角度大致相等。

第一金刚石砂轮体3的凹缺部10主要是用于将穿孔时所切削掉的混凝土磨削粉末排除到外部的部分，因而不一定非要形成扇形的俯视形状。

第二金刚石砂轮体4也是具有与第一金刚石砂轮体3相同结构的烧结体，具有与第一金刚石砂轮体3的凹缺部10的内侧形状相同的外侧形状，并且形成得比凹缺部10小，且被钎焊固定到露出于第一金刚石砂轮体3的凹缺部10的无金刚石部3a的前端面上。因此，第二金刚石砂轮体4被配置成比第一金刚石砂轮体3的凹缺部10的外侧端部向内侧退回。

而且，第二金刚石砂轮体4形成得比第一金刚石砂轮体3低。即，第二金刚石砂轮体4的轴向的前端位置比第一金刚石砂轮体3的前端靠近垫片2一侧。第二金刚石砂轮体4的高度被设定为：与第一金刚石砂轮体3的外周面11(除了无金刚石部3a以外)能够引导穿孔直进性的最小高度h大致相等。即，第二金刚石砂轮体4的轴向长度比有金刚石部3b的轴向长度短。另外，钻头1的轴向是指钻头1的旋转轴的方向。如果第一金刚石砂轮体3的直径为16毫米左右，则能够引导直进的高度(轴向的长度)最小为6毫米左右。

接着，对上述结构的钻头1的使用状态进行说明。在这里将无金刚石部3a与垫片2一起表示成基座100。另外，在以下的记载中，在第一金刚石砂轮体3不具有无金刚石部3a的实施例中，基座100对应于垫片2。

如图3所示，在穿孔工具的柄部7的前端安装上述结构的钻头1，当使其旋转而如图4所示地将第一金刚石砂轮体3的前端按压在混凝土14上时，混凝土14从其与钻头1接触的部分开始被切削而进行开工加工。15表示该孔。

上述钻头1由于其外周缘12的内周面13形成研钵状，所以钻头1的外周缘12首先与混凝土接触。如图5所示，由于钻头1的外周侧的旋转速度v1快，内周侧的旋转速度v2慢，所以外周侧比内周侧的加工能力高。因此，当开始将钻头1按压在混凝土14上时，从切入良好的外周缘13开始切削，加工能力低的内侧部分不与混凝土14接触。因此，从开始使用起，可以以较快的速度进行穿孔。

不久之后，钻头1的内周面13也与混凝土14接触，在钻头1的整个前端面上进行切削。虽然在钻头1的中心侧出现圆锥形的切削残留的突起部16，并且其逐渐增大，但是由于混凝土14不含有石粉等，所以一旦增大，则因旋转产生的振动等破裂或粉碎后自然地从凹缺部10排出，因而中心侧的能力较小也无妨，对穿孔速度的影响较小。切削后的磨削粉末从凹缺部10经由基座100的侧部被排出到柄部7一侧。由于凹缺部10包含钻头1的中心地形成，所以如图5所示，当旋转一圈时可以覆盖钻头1的整个周面，因而切削后的磨削粉末全部被从凹缺部10排出。

在反复进行穿孔作业的过程中，第一金刚石砂轮体3逐渐磨损，不久之后，如图6所示，混凝土14的突起部16的顶部17与第二金刚石砂轮体4接触。由于第二金刚石砂轮体14包含第一金刚石砂轮体3的中心地形成，所以虽然旋转速度慢，但突起部16的顶部17也较小，因而可以在短时间内切削掉。这样，由于可以以第二金刚石砂轮体4积极地切削突起部16，所以混凝土14的与钻头1接触的外侧部分被第一金刚石砂轮体3切削，内侧部分被第二金刚石砂轮体4辅助性地切削。

进而，随着穿孔的进行，第一金刚石砂轮体3逐渐磨损，如图7所示地第二金刚石砂轮体4的表面没有了平坦部分，该部分也变成研钵状，此时，第一金刚石砂轮体3(除了无金刚石部3a以外)的外周面的高度逐渐接近第二金刚石砂轮体4的各外周面11的高度(即，有金刚石部3b的轴向的前端位置接近第二金刚石砂轮体4的各外周面11的轴向的前端位置)。如图2(b)所示，第二金刚石砂轮体4的高度h(第二金刚石砂轮体4的轴向长度h)被设定为与第一金刚石砂轮体3的外周面11能够引导穿孔直进性的最小长度大致相等。因此，若进一步持续使用，则第一金刚石砂轮体3无法再引导穿孔直进性。而且，即使在使用完毕时，也可以由第一金刚石砂轮体3的外周面11确保直进性的引导，在使用完毕之前，所穿出的孔不会弯曲，因而可以准确地保持铰钉等部件。

另外，如上所述，由于基座100(含有无金刚石部3a)不含有金刚石粒，所以其外周面逐渐磨损，无法引导直进。

根据上述结构的钻头1，可以达到下述的效果。即，在第一金刚石砂轮体3的前端面的内侧形成大致研钵状的内周面13。而且，如图6所示，上述内周面13的倾斜被设定成与使用以往的钻头1时出现的圆锥形的突起部16的斜面的角度大致相等，所以钻头1的前端自始即形成理想的形状。因此，从开始使用起即可以发挥预定的性能而以较快的速度进行穿孔。

而且，虽然开孔作业，在所穿出的孔15的前端的中心出现圆锥形的突起部16，但是当其顶部17与第二金刚石砂轮体4接触时，与混凝土14的钻头1接触的外侧部分被第一金刚石砂轮体3切削，内侧部分被第二金刚石砂轮体4辅助性地切削，所以穿孔速度不会降低。

由于当第二金刚石砂轮体4的表面磨损并变成研钵状时，其高度与第一金刚石砂轮体3的外周面11能够引导穿孔直进性的最小高度大致相同，所以继续穿孔时无法确保直进的引导。因此，根据第二金刚石砂轮体4的磨损情况，可以获知其钻头1的使用限度和更换钻头1的时间。此外，在使用完毕之前所穿出的孔15不会弯曲，因而可以准确地保持铰钉等部件。

另外，当穿孔时在孔15的中央产生的突起部16的顶部17与基座100接触时，第一金刚石砂轮体3(除了无金刚石部3a以外)的外周面11的高度可以调整为能够引导直进性的最小高度h(有金刚石部3b的外周面11的轴向长度可以调整为能够引导直进性的最小轴向长度h)。例如，如图8(a)所示，最好将突起部16的顶部17与基座100接触时的第一金刚石砂轮体3(除了无金刚石部3a以外)的外周面11的高度调整为能够进行引导的最小高度h(有金刚石部3b的外周面的轴向长度最好调整为能够进行引导的最小轴向长度h)。这时，当第一金刚石砂轮体3(除了无金刚石部3a以外)的外周面11的高度变得低于上述高度h时(有金刚石部3b的外周面11的轴向长度变得比上述轴向长度h短时)，如图8(b)所示，可以在基座100上续接不足部分的台阶部18来固定第二金刚石砂轮体4。此外，这时，当第一金刚石砂轮体3(除了无金刚石部3a以外)的外周面11的高度变得比上述高度h高时(有金刚石部3b的外周面11的轴向长度变得比上述轴向的长度h长时)，如图8c)所示，在基座100上形成凹部19并将第二金刚石砂轮体4固定在该凹部19中即可。

根据上述构成，第二金刚石砂轮体4因穿孔作业磨损而在孔中央被切削残留为圆锥形状的突起部16的顶部17与上述基座100接触时所残留的第一金刚石砂轮体3(除了无金刚石部3a)的外周面的高度(有金刚石部3b的外周面11的轴向长度)，被设定为能够引导直进性的最小高度h(轴向长度h)。因此，当上述突起部16与基座100接触时，由于基座100不具有穿孔性能，因而穿孔速度显著变慢。而且，可以清晰地目视到基座100的露出面。因此，可以切实地获知钻头1的使用限度和使用完毕时间。而且，可以将第二金刚石砂轮体4的量抑制在最小限度。

此外，第一金刚石砂轮体3和第二金刚石砂轮体4虽然一体地形成，但是也可以是设置成不同部件并形成一体的结构。在由不同部件形成的情况下，被穿孔材料因混凝土14、砂浆或轻量砖块之类的石子混入或未混入等导致切削残留的突起部的形状改变，钻头1的使用性能也改变，因而通过对应被穿孔材料改变第二金刚石砂轮体4的组成，可以制成最佳的钻头。

虽然参照特定的实施方式详细地说明了本发明，但是对于本领域技术人员而言，显然可以在不脱离本发明精神及范围的条件下进行各种变更或修正。

本申请基于2006年8月10日提出的日本专利申请(特愿2006-217767)，在此引用其内容作为参考。

工业实用性

本发明能够利用在用于在混凝土、砂浆、砖块等中进行穿孔的无芯钻头中。

Claims (5)

1.一种无芯钻头，其具备：

安装在穿孔工具的柄部前端的垫片；

固定在上述垫片上并具有向外表面开口的凹缺部的大致环状或圆柱状的第一金刚石砂轮体；以及

设在上述凹缺部内的第二金刚石砂轮体；

第二金刚石砂轮体的轴向的前端比第一金刚石砂轮体的轴向的前端靠近垫片一侧；

上述第一金刚石砂轮体的前端面的内侧形成研钵状的凹形；

上述凹缺部从俯视看形成扇形，上述凹缺部的基部越过所述钻头的中心地形成；

上述第二金刚石砂轮体具有与上述凹缺部的内侧形状相同的外侧形状；

上述第二金刚石砂轮体包含第一金刚石砂轮体的中心地形成。

2.如权利要求1所述的无芯钻头，其中，

上述第一金刚石砂轮体具有：无金刚石部，其位于轴向的垫片侧，且不具有金刚石粒；和有金刚石部，其位于轴向的前端侧，且具有金刚石粒；

上述第二金刚石砂轮体的轴向长度比上述有金刚石部的轴向长度短。

3.如权利要求1所述的无芯钻头，其中，

上述第二金刚石砂轮体的轴向长度与上述第一金刚石砂轮体的外周面能够引导穿孔直进性的最小的轴向长度大致相等。

4.如权利要求2所述的无芯钻头，其中，

通过穿孔作业在无芯钻头的孔中央被切削残留为圆锥形状的被穿孔材料的突起部顶部与上述无金刚石部接触时、所残留的有金刚石部的外周面的轴向长度，被设定为能够引导穿孔直进性的最小长度。

5.如权利要求1所述的无芯钻头，其中，

上述第一金刚石砂轮体和第二金刚石砂轮体被设置成不同部件并形成一体。

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