JP2001113405A - ダイヤモンドドリル用シャンクユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 刃先が焼けず、切り粉によって切削が妨げら
れることのない、乾式用のダイヤモンドドリル用シャン
クユニットを提供することを目的とする。 【解決手段】 ダイヤモンドドリル用シャンクユニット
Ａが、工具の回転軸側に取着するシャンク部２と、先端
にダイヤモンドドリルＢを取着するための取着部１ａを
備えて上記シャンク部２に対して軸方向に後退自在に配
置されるスライディング部材１と、シャンク部２とスラ
イディング部材１を軸方向に所定寸法だけ移動可能に且
つ両者が一体的に回転するよう連結する連結手段と、シ
ャンク部とスライディング部材との間に介装され、シャ
ンク部の回転に起因して該シャンク部に対してスライデ
ィング部材を軸方向に後退動作させて、該スライディン
グ部材を微振動させる微振動手段と、スライディング部
材をシャンク部側に付勢する付勢手段Ｓとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削部にダイヤモ
ンド粒を点在させたダイヤモンドドリル用として最適な
ダイヤモンドドリル用シャンクユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、切削効率の高さに鑑みて、また、小さな粒のダイヤ
モンド粒を強固に切削部に点在させる信頼性の高い技術
が確立したことから、切削部にダイヤモンド粒を点在さ
せたダイヤモンドドリルが、いろいろな分野で多用され
るようになった。

【０００３】そして、このダイヤモンドドリルの場合に
は、切刃となるダイヤモンドが熱に弱い特性を有するた
め、また切り粉の排出と刃先に付着しようとする切り粉
の排除を考慮して、切削中、ダイヤモンドドリルの刃先
部分に切削用の冷却水を供給しつつ加工をおこなってい
るのが、一般的であった。しかしながら、このように、
刃先部分に切削水を供給するような湿式のドリルの場
合、吸水のための付帯装置等が大がかりとなり、また、
冷却水に起因して、切削作業時にその周辺に切り粉が混
入した冷却水が飛散して、周辺を汚すと言う点において
問題があった。

【０００４】しかしながら、冷却水を使用しない所謂
「乾式」で切削をおこなうと、連続的に重切削をおこな
おうとすると、刃先が焼けてしまい、高価なダイヤモン
ドからなる切刃に損傷を与え、また、刃先を切り粉が包
むように付着して、切削性能が低下する。

【０００５】本発明は、このような状況下においてなさ
れたもので、乾式でおこなっても、ダイヤモンドドリル
の刃先が焼けることがなく、且つ切り粉によって切削が
妨げられることのない、ダイヤモンドドリル用シャンク
ユニットを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、刃先に０．２
０〜０．４０ｍｍ程度の振幅の微振動を付与すると、切
刃を形成するダイヤモンドには損傷を与えず且つ切刃が
自生作用で常に良好な状態を保ちつつ切削できるという
「現象」を、発明者が長年の研究の結果見つけ出し、こ
の現象に着目してなし得たものであって、本発明にかか
るダイヤモンドドリル用シャンクユニットは、先端方に
ダイヤモンドドリルを取着し、基端部を駆動工具の回転
軸に取着するダイヤモンドドリル用シャンクユニットで
あって、このダイヤモンドドリル用シャンクユニット
が、工具の回転軸側に取着するシャンク部と、先端にダ
イヤモンドドリルを取着するための取着部を備えて上記
シャンク部に対して軸方向に後退自在に配置されるスラ
イディング部材と、上記シャンク部とスライディング部
材を軸方向に所定寸法だけ移動可能に且つ両者が一体的
に回転するよう連結する連結手段と、上記シャンク部と
スライディング部材との間に介装され、シャンク部の回
転に起因して該シャンク部に対してスライディング部材
を軸方向に後退動作させて、該スライディング部材を微
振動させる微振動手段と、上記スライディング部材をシ
ャンク部側に付勢する付勢手段とを有することを特徴と
する。

【０００７】しかして、このように構成されたダイヤモ
ンドドリル用シャンクユニットによれば、上記シャンク
部が駆動工具によって回転させられると、この回転は連
結手段を介してスライディング部材に伝達されるととも
に、このスライディング部材の回転によって微振動手段
が微振動をおこし、シャンク部に対してスライディング
部材を軸方向に後退動作させることによって、該スライ
ディング部材を微振動させることができる。従って、こ
のスライディング部材の先端にダイヤモンドドリルを取
着しておくと、ダイヤモンドドリルは回転するととも
に、その際微振動を起こし、微振動中の該スライディン
グ部材がシャンク部に対して後退動作したときに、刃先
と被切削物との間の僅かの隙間に、切り粉が入り込むこ
とにより、刃先のダイヤモンドで形成される切刃に、強
い自生作用が生じる。この結果、ダイヤモンドドリル
は、振動により刃先に損傷を受けることがなく、しかも
切り粉を有効に排出することができ、自生作用によって
形成される切刃によって常に効果的に切削することが可
能となる。また、微振動により強い自生作用が生じる
が、この自生作用は、従来のものに比べて刃先の回転数
を下げても依然継続して生ずることから、この結果、回
転数を下げた状態での良好な切削が可能となり、従っ
て、回転数の低減により、発熱によるダイヤモンドの
「焼け」を防止することができる。なお、この明細書に
おいて、「微振動」とは、０．２０〜０．４０ｍｍ程度
の範囲内の振幅の振動を言い、駆動工具の把手を握って
いても、振動していることの実感がない程度の振動とな
る。なお、これ以上振幅が大きくなると、ダンヤモンド
の刃先に損傷を与える可能性が生じ、また、これ以下の
振幅だと上述した本発明の特有の顕著な効果が得難い。

【０００８】本発明にかかるダイヤモンドドリル用シャ
ンクユニットにおいて、上記微振動手段が、シャンク部
側にスライディング部材側の当接面に対峙するよう形成
された当接面と、上記スライディング部材側の当接面
と、上記二つの当接面のいずれかの面に設けられた微小
寸法の段差部と、上記二つの当接面の間に当接して自転
且つ公転するよう配置された複数のボールと、これらボ
ールを上記二つの当接面の間に所定の状態を維持して保
持するリテーナと、上記ボールの外周面に当接し、上記
シャンク部およびスライディング部材と相対的に回転差
を有するボール摺接面を備えた駆動部材とを有するよう
な構成であると、微振動を生じさせる起振手段として
は、耐久性のある且つコンパクトに実施できるシンプル
な構成となる点で、好ましい形態となる。

【０００９】また、本発明にかかるダイヤモンドドリル
用シャンクユニットにおいて、上記二つの当接面の各外
周部に、外方に傾斜した傾斜面が形成され、この傾斜面
に上記段差部が形成されているような構成にすることが
でき、かかる場合には、加工し易い且つボールを常に外
周側に安定して位置せしめる構成となる。

【００１０】また、本発明にかかるダイヤモンドドリル
用シャンクユニットにおいて、上記段差部が傾斜面の３
箇所に互いに離間して形成され、且つ微振動の振幅範囲
が略０．２〜０．４ｍｍになるような段差部に形成され
ていると、上述した振幅の振動が得られる好ましい構成
となる。

【００１１】また、本発明にかかるダイヤモンドドリル
用シャンクユニットにおいて、上記付勢手段がコイルス
プリングであって、該コイルスプリングの外周方に、該
コイルスプリングをカバーするインナースリーブを配置
した構成にすると、該コイルスプリングが回転によって
その外周にある部材と接触するのを防止でき、特に、ダ
イヤモンドドリルの場合、３０００〜５０００ｒｐｍの
高速回転となるため、コイルスプリングの上記接触によ
る磨耗あるいは発熱等が効果的に防止できる構成とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例にかかるダ
イヤモンドドリル用シャンクユニットついて、図面を参
照しながらより具体的に説明する。図１（ａ）はダイヤ
モンドドリルを先端に取着した本発明の実施例にかかる
ダイヤモンドドリル用シャンクユニットを軸中心から右
半分を断面して内部の構造を表した図、（ｂ）はダイヤ
モンドドリルの先端方の構成を示す（ａ）のＩ−Ｉ矢視
図、図２は内部の構造を表すべく図１（ａ）に示すダイ
ヤモンドドリル用シャンクユニットの右半分を、図１
（ａ）とは周方向において９０度異なる面で断面して示
した図、図３は図２の III−III 矢視図、図４（ａ）は
図２のIV−IV矢視図、（ｂ）はスライディングヘッドの
上端面と傾斜面のみを示すｂ矢視で断面した断面図であ
る。

【００１３】図１において、Ａはダイヤモンドドリル用
シャンクユニット、Ｂはダイヤモンドドリル用シャンク
ユニットの取着部に取着されるダイヤモンドドリルであ
る。そして、このダイヤモンドドリル用シャンクユニッ
トＡは、先端部（図１（ａ）において左方）にスライデ
ィングヘッド（請求項の「スライディング部材」に相
当）１が配置され、このスライディングヘッド１の先端
方には、ダイヤモンドドリルＢを取着するための連結部
１ａが形成されている。この連結部１ａには、おねじ部
１ｒが形成され、このおねじ部１ｒにダイヤモンドドリ
ルＢの取着部に形成されているめねじ部が螺合する。そ
して、このダイヤモンドドリル用シャンクユニットＡ
は、基端部（図１（ａ）において上方）に、該基端部を
駆動工具（例えば、電動ドリルあるいは空圧ドリル等）
の回転軸に取着（連結）するための、シャンク部２を有
する。正確には、このシャンク部２は、駆動工具に対し
て、該駆動工具側のチャックあるいはコレット等の取着
手段を介して取着される。そして、このシャンク部２
は、先端部に別体として製造されたコア３を一体になる
ように螺着しているが、別の実施例として、コア３をシ
ャンク部２と予め一体に形成してもよい。このコア３
は、図３に図示するように、円筒状の胴部３ａを有し、
この胴部３ａの外周方には、上記スライディングヘッド
１の基端部１ｂが軸方向（図１において上下方向）に所
定寸法だけ摺動可能に、同芯円状に配置されている。そ
して、該スライディングヘッド１の上記コア３の胴部３
ａと摺接する部分には、矩形断面の開口部１ｃが形成さ
れており、この開口部１ｃを貫通するよう、基端が上記
コア３の胴部３ａに植設（固着）された全体形状が直方
体状のトルクキー４が配設されている。この実施例で
は、上記トルクキー４は、図３に図示するように、上記
胴部３ａに、断面視において周方向に１８０度間隔で、
２箇所植設されている。これらトルクキー４の外周端
（外周面）には、円筒状のインナースリーブ５がその内
周面との間に、隙間が形成されるような状態で配置され
ている。このインナースリーブ５は、後述するコイルス
プリングＳの外径方向への位置決め機能を果している。
また、図３あるいは図２に図示するように、上記開口部
１ｃに対して断面視において周方向に９０度ずれた位置
には、別の開口部１ｄがコア３に形成され、この開口部
１ｄの下端部には、固定ピン６がコア３外周面から外径
方に延設され、コイルスプリングＳの下端を保持してい
る。この固定ピン６の外周端とインナスリーブ５との間
には隙間が形成されている。このコイルスプリングＳ
は、上記開口部１ｄ内に位置して、上端が上記スライデ
ィングヘッド１の該開口部１ｄの上端に当接して、コア
３に対して該スライディングヘッド１を基端側に押圧し
ている。また、上記インナースリーブ５には内方に向け
て位置決めピン７が固設され、この位置決めピン７は該
インナースリーブ５を上記スライディングヘッド１に固
定している。また、上記スライディングヘッド１の上端
面１ｕの外周縁部には、図１，２あるいは図４（ｂ）に
図示するような外方に向かって下がる傾斜面１ｆが形成
されるとともに、その傾斜面１ｆの周方向の３箇所に
は、微振動（振幅がこの実施例の場合略０．３５ｍｍの
微振動：傾斜面１ｆの角度によって振幅は変化する）を
生じさせるための、微小寸法（この実施例では略「０．
３ｍｍ」）の段差部１Ｂが形成されている。また、上端
面１ｕと軸方向に対峙するようコア３側の当接面３ｄが
形成され、この当接面３ｄの外周部に、上記傾斜面１ｆ
に対応する略同じ傾斜角からなる傾斜面３ｆを有する。
そして、上記上端面１ｕと当接面３ｄの間、より正確に
は、上記傾斜面１ｆと傾斜面３ｆとの間には、鋼球（ボ
ール）８が周方向に３箇所配設され、該鋼球８をその位
置状態が保持されるようリング状のリテーナ９が配設さ
れている。このリテーナ９は、リング状の周方向３箇所
に、軸方向（軸芯方向）に貫通する保持穴８ａが形成さ
れることによって、上記鋼球８を所定位置に保持する。
また、リテーナ９の幅、つまり径方向の寸法は、上記鋼
球８の径より小さく、この実施例では略１／２程度の寸
法に構成することによって、鋼球８が上記傾斜面１ｆ，
３ｆ間で保持された状態において、該鋼球８の外周面８
ｂがリテーナ９から外径方に突出した状態となるように
構成されている。そして、この突出した鋼球８の外周面
８ｂに内周面１０ｂが当接するよう、円筒状のアウタス
リーブ１０が配設されている。そして、このアウタスリ
ーブ１０の上下端部には、上端ではコア３との間、下端
ではスライディングヘッド１との間において、相対的に
スライディングヘッド１およびコア３を、アウタスリー
ブ１０に対して、相対的に回転自在に連結（保持）す
る、メタル軸受け１１Ａ，１１Ｂが配設されている。ま
た、このアウタスリーブ１０の下端には、アウタスリー
ブ１０とスライディングヘッド１との間に塵芥（切り粉
等）が侵入するのを防止する、スライディングヘッド１
との間にゴム性の保護カバー１２が配設されている。

【００１４】なお、図５に図示するように、上記アウタ
スリーブ１０の外周面には、該アウタスリーブ１０の回
転を阻止し、鋼球８に自転と公転を与えるための回り止
めロッド１４が配置されている。また、図２，図５にお
いて、参照番号１５は鋼球８の摺接部分にグリースを供
給するためのグリースニップルを示す。

【００１５】しかして、このように構成された本ダイヤ
モンドドリル用シャンクユニットＡは、以下のように作
用する。即ち、ダイヤモンドドリルによって、コンクリ
ート等を穿孔しようとする場合、まず、ダイヤモンドド
リル用シャンクユニットＡの取着部１ａにダイヤモンド
ドリルＢを螺着する。そして、電動式ドリル等の駆動工
具に上記ダイヤモンドドリル用シャンクユニットＡのシ
ャンク部２を取着すれば、穿孔の際に、以下のように、
ダイヤモンドドリルに微振動が付与される。具体的に
は、上記シャンク部２が、駆動工具（図示せず）の回転
軸によって回転させられると、該シャンク部２と一体に
螺着されているコア３が該シャンク部２と一体に回転す
るとともに、トルクキー４を介して、スライディングヘ
ッド１も同様に回転する。この際、ダイヤモンドドリル
ＢがコイルスプリングＳのスプリング力に抗して被穿孔
物側に押圧されると、その押圧力によって、上記鋼球８
が、上記対峙する上記上端面１ｕの傾斜面１ｆと当接面
３ｄの傾斜面３ｆによって、外径方に押し出された状態
となる。このため、鋼球８は、アウタスリーブ１０の内
周面１０ｂと当接（摺接）した状態となる結果、該鋼球
８はアウタスリーブ１０によって自転および公転させら
れて、傾斜面１ｆ，３ｆに対して相対的に回転する。こ
の回転の際、傾斜面１ｆに形成されている段差部１Ｂに
よって、上記コイルスプリングＳの押圧力と相まって、
軸方向にも往復動的に移動（微振動）する。この結果、
この鋼球８と上記傾斜面１ｆで当接しているスライディ
ングヘッド１が軸方向に微振動することになる。このた
め、スライディングヘッド１先端に一体的に取着されて
いるダイヤモンドドリルＢが、回転とともに軸方向への
微振動を起こす。該微振動下において、該スライディン
グヘッド１がシャンク部２（コア３）に対して軸方向に
後退動作したときに、ダイヤモンド粒の刃先と被切削物
との間の僅かの隙間に、切り粉が入り込むことにより、
刃先のダイヤモンドからなる切刃に、強い自生作用が生
じる。この結果、ダイヤモンドドリルは、微振動である
ことに起因して、刃先に損傷を受けることがないことは
勿論、上記自生作用によって形成されるシャープな切刃
によって、常に良好な状態で切削することが可能とな
る。また、上記微振動によって切り粉を有効に外部に排
出することができ、上記自生される切刃と相まって、乾
式のダイヤモンドドリルによっても、高効率の切削が可
能となる。

【００１６】なお、微振動の振幅については、本実施例
では、略０．３５ｍｍであるが、０．２〜０．４ｍｍ程
度の範囲であれば、本願発明の所望の作用効果を得るこ
とができるものと思料する。従って、上記段差部１Ｂの
寸法あるいは上記傾斜角１ｆを適宜変更することによっ
て、上記振幅の微振動を得るよう構成することになる。

【００１７】また、上記実施例に代えて、図６に図示す
るように、シャンク部２のコア３側の連接部分の寸法を
延設して、この延設した部分に、シャンク部２に対し
て、回転自在にカプラー２０を配設するとともに、この
カプラー２０から先端側に向けて、通気穴２２を、シャ
ンク部２，コア３，スライディングヘッド１にかけて形
成することによって、ダイヤモンドドリルＢの軸中心に
形成された通気穴２３と連通させて、先端の切削屑をこ
れら通気穴２３，２２を介して、カプラー２０から外部
の図示しないダスト吸収装置に吸引するよう構成しても
よい。かかる場合には、塵芥を周囲に飛散させることな
く穿設作業ができる点で好ましい構成となる。なお、こ
の実施形態も図１に示す実施形態と発明の効果を奏する
ための基本的構成は同じである。

【００１８】

【発明の効果】本発明にかかるダイヤモンドドリル用シ
ャンクによれば、乾式のダイヤモンドドリルを用いて
も、ダイヤモンドドリルの刃先が焼けることがなく、且
つ切り粉によって切削が妨げられることのない、高効率
の切削が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例にかかるダイヤモンドドリル
用シャンクの構成を示す図で、（ａ）はダイヤモンドド
リルを先端に取着した本発明の実施例にかかるダイヤモ
ンドドリル用シャンクユニットを軸中心から右半分を断
面して内部の構造を表した図、（ｂ）はダイヤモンドド
リルの先端方の構成を示す（ａ）のＩ−Ｉ矢視図であ
る。

【図２】 内部の構造を表すべく図１（ａ）に示すダイ
ヤモンドドリル用シャンクユニットの右半分を、図１
（ａ）とは周方向において９０度異なる面で断面して示
した図である。

【図３】 図２の III−III 矢視図である。

【図４】 微振動発生部分の構成示す図で、（ａ）は図
２のIV−IV矢視図、（ｂ）はスライディングヘッドの上
端面と傾斜面のみを示すｂ矢視で断面した断面図であ
る。

【図５】 回り止めロッドの取着状態を示す図２のＶ−
Ｖ矢視断面図である。

【図６】 他の実施形態のダイヤモンドドリル用シャン
クユニットの構成を示す先端にダイヤモンドドリルを取
着した状態で右半分を断面した図である。

【符号の説明】

Ａ……ダイヤモンドドリル用シャンクユニット Ｂ……ダイヤモンドドリル Ｓ……コイルスプリング １……スライディングヘッド １ａ……取着部 ２……シャンク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端方にダイヤモンドドリルを取着し、
   基端部を駆動工具の回転軸に取着するダイヤモンドドリ
   ル用シャンクユニットであって、 このダイヤモンドドリル用シャンクユニットが、 工具の回転軸側に取着するシャンク部と、先端にダイヤ
   モンドドリルを取着するための取着部を備えて上記シャ
   ンク部に対して軸方向に後退自在に配置されるスライデ
   ィング部材と、上記シャンク部とスライディング部材を
   軸方向に所定寸法だけ移動可能に且つ両者が一体的に回
   転するよう連結する連結手段と、上記シャンク部とスラ
   イディング部材との間に介装され、シャンク部の回転に
   起因して該シャンク部に対してスライディング部材を軸
   方向に後退動作させて、該スライディング部材を微振動
   させる微振動手段と、上記スライディング部材をシャン
   ク部側に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする
   ダイヤモンドドリル用シャンクユニット。
2. 【請求項２】 前記微振動手段が、前記シャンク部側
   に、前記スライディング部材側の当接面に対峙するよう
   形成された当接面と、上記スライディング部材側の当接
   面と、上記二つの当接面のいずれかの面に設けられた微
   小寸法の段差部と、上記二つの当接面の間に当接して自
   転且つ公転するよう配置された複数のボールと、これら
   ボールを上記二つの当接面の間に所定の状態を維持して
   保持するリテーナと、上記ボールの外周面に当接し、上
   記シャンク部およびスライディング部材と相対的に回転
   差を有するボール摺接面を備えた駆動部材とを有するこ
   とを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドドリル用シ
   ャンクユニット。
3. 【請求項３】 前記二つの当接面の各外周部に、外方に
   傾斜した傾斜面が形成され、この傾斜面に前記段差部が
   形成されていることを特徴とする請求項２記載のダイヤ
   モンドドリル用シャンクユニット。
4. 【請求項４】 前記段差部が傾斜面の３箇所に互いに離
   間して形成され、且つ微振動の振幅範囲が略０．２〜
   ０．４ｍｍになるような段差部に形成したことを特徴と
   する請求項２又は３記載のダイヤモンドドリル用シャン
   クユニット。
5. 【請求項５】 前記付勢手段がコイルスプリングであっ
   て、該コイルスプリングの外周方に、該コイルスプリン
   グをカバーするインナースリーブを配置したことを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか１の項に記載のダイヤモ
   ンドドリル用シャンクユニット。