JP2002052527A - 岩状物用のドリル - Google Patents

岩状物用のドリル

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JP2002052527A
JP2002052527A JP2001189195A JP2001189195A JP2002052527A JP 2002052527 A JP2002052527 A JP 2002052527A JP 2001189195 A JP2001189195 A JP 2001189195A JP 2001189195 A JP2001189195 A JP 2001189195A JP 2002052527 A JP2002052527 A JP 2002052527A
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drill
spiral
drill head
shaft
head
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JP2001189195A
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English (en)
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Stefan Miescher
ミーシェル ステファン
Fritz Mark
マルク フリッツ
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/02Twist drills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • B28D1/146Tools therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
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    • B23B2226/75Stone, rock or concrete

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管状素子を直接固定するための形状的な制約
にもかかわらず、大きな切り刃の固定面を有するねじり
剛性が高く、かつ削孔屑を十分排出することができる岩
状物用のドリルを得る。 【解決手段】 切り刃6を設けかつ硬質材料で構成した
ドリルヘッド5と、螺旋溝2を構成する少なくとも1個
の螺旋突条7を設けたシャフト3とを有する岩状物用の
ドリルにおいて、螺旋溝の軸線方向の長さに沿う螺旋溝
2の自由空間を、ドリルヘッド5から軸線方向に離れる
につれて大きくなるようにする。好適には、コア直径1
2に関連する螺旋突条7の高さを、ドリルヘッド5の方
向に向かうにつれて円錐状に先細にする。また、螺旋の
横断面で見て螺旋突条の高さ以外はほぼ等しい形状と
し、ドリルヘッド5に軸線方向に隣接する領域における
シャフト3の螺旋突条の高さを減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、管状素子による直
接組み付けを行なうのに好適なコンクリート及びレンガ
のような岩状物に削孔するため、目的に応じて少なくと
も部分的な回転及び打撃を使用する手工具装置に使用す
るドリルに関するものである。
【0002】通常、岩状物用ドリルは、切り刃を設けか
つ硬質材料で構成したドリルヘッドと、螺旋溝を構成す
る少なくとも1個の螺旋突条を設けたシャフトとを有す
る。この螺旋溝は、螺旋突条の高さ、シャフトのコア直
径の内側の螺旋部断面、ドリルの外径に応じて構成され
る。
【0003】
【従来の技術】ドイツ国特許公開打19720589号
には、柔らかいプレート状材料例えば、絶縁プレートを
個々のれんがにより構成した基礎構造に固定する装置に
ついて記載されている。この場合、削孔した組付け孔に
挿入した管状素子によってプレート状材料を基礎構造に
固定する。この組付け孔を形成するのに使用するドリル
は、螺旋状の螺旋溝を設けたシャフトと、軸線方向にシ
フトした位置にある案内尖端とを有し、この案内尖端が
ドリルヘッドを案内孔内に偏心案内することによって、
ドリルヘッドの半径方向外側の切り刃でドリル直径より
も大きい組付け孔を削孔する。従って、ドリル自体は螺
旋状の螺旋溝を設けたシャフト及びドリルヘッドを管状
素子に挿通可能にし、削孔作業の際に直接組付けを行な
うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなド
リル削孔の際には、削孔屑として溜まるドリルで研削除
去した材料を管状素子から排出する問題がある。シャフ
トと管状素子の内径との間の狭い間隙は、研削除去した
材料を排出するための自由空間としては小さく、従っ
て、管状素子の内部に場合によっては削孔粉塵が堆積
し、最終的にドリルのかみつきを生ずる。このような削
孔屑は、高い摩擦モーメントを生じ、回転数低下によっ
て直接組付け時間が長くなり、ドリル及び手工具装置の
摩耗が激しくなる。
【0005】このため、このようなドリルは、シャフト
及びドリルヘッドの直径に関連する形状的な理由から、
組付け孔を形成するにはシャフトのねじり剛性が低く、
また硬質金属製の切り刃を固定するドリルヘッドの固定
面が小さい岩状物用のドリルとするのが一般的である。
【0006】更に、螺旋部の傾斜角度が異なるドリルも
知られているが、やはりドリル直径よりも大きい孔を削
孔することはできない。
【0007】ドイツ国特許公開第19707608号に
は、円錐状の孔を削孔するドリルが記載されており、こ
の場合、特にねじ連結を行なうのに適用されるものであ
る。このため、ドリルは尖端まで円錐状にテーパが付い
た螺旋溝付きシャフトを有する。このようなドリルはや
はり、ドリル直径よりも大きい孔を削孔することはでき
ない。
【0008】従って、本発明の目的は、管状素子を直接
固定するための形状的な制約にもかかわらず、大きな切
り刃の固定面を有するねじり剛性が高く、かつ削孔屑を
十分排出することができる岩状物用のドリルを得るにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、切り刃を設けかつ硬質材料で構成したド
リルヘッドと、螺旋溝を構成する少なくとも1個の螺旋
突条を設けたシャフトとを有する岩石用のドリルにおい
て、前記螺旋溝の軸線方向の長さに沿う螺旋溝の自由空
間を、ドリルのドリルヘッドから軸線方向に離れるにつ
れて大きくなるようにしたことを特徴とする。好適に
は、製造を簡単にすることができるようにするため、コ
ア直径関連する螺旋突条の高さを、ドリルヘッドの方向
に向かうにつれて円錐状に先細にする。
【0010】このような構成は、削孔屑の運動量モーメ
ント及び螺旋部と削孔屑との相対回転数の差によって削
孔屑の停滞を生ずるという認識に基づいている。特に、
ドリルヘッドから遠い側の領域においては、クーロン
(静電)摩擦によって螺旋部から削孔屑に伝達される回
転モーメントで増大する運動量モーメントによって搬送
される削孔屑の容積は減少し、削孔屑は密集度が高ま
り、最終的に削孔屑は停止してしまう。極端な場合、密
集した削孔屑がシャフトと一緒に回転し、その後に生ず
る削孔屑が急激な温度上昇と結びついて一層密集するこ
とになり、最終的に強制的に爆発的な破裂で放出される
ことになる。
【0011】回転又は打撃運動によって岩状物から材料
を研削除去する際に、削孔屑の個々の粒子は高い運動エ
ネルギを持ち、これら粒子はそれ自身旋回することなく
最大排出速度でドリルヘッドから離れた螺旋突条に放出
される。従って、好適な実施例においては、螺旋突条を
ドリルヘッドの方向に向かって螺旋突条の高さをゼロと
なるまで延在させる。
【0012】ドリルヘッドから軸線方向に延在する螺旋
突条の高さが円錐状の拡開することによって、螺旋溝の
横断面は、シャフトを構成する螺旋溝の端縁におけるね
じれ量よりも相当急激に増大する。軸線方向の排出速度
のねじれにより生ずる排出は螺旋溝の横断面の増大によ
って相殺される。これにより、螺旋部の円錐状の構成
は、削孔屑の密集及び停滞を阻止する。
【0013】管状素子による直接組付けを適用するた
め、螺旋突条の高さを減少し、管状素子の内径並びに案
内尖端の周りの偏心運動によって、ヘッド領域の直径を
コア直径に等しくすると好適である。
【0014】好適には、ドリルヘッドの領域においてコ
ア直径が全体的な直径をとるようにする。この構成によ
り、シャフトに関連して最大ねじり剛性が得られ、ドリ
ルヘッドに関連して硬質材料のプレート又は硬質材料の
ヘッドを固定するための直径を十分な大きさにすること
ができる。所定の負荷が加わった際にドリルに対する応
力が低下するため、耐用寿命が向上する。
【0015】このような構成にすることによって、管状
素子の直接組付けのためのドリルを実現でき、コンクリ
ートのような硬い岩状物に対しても適用できる。このた
め、長い及び/又は細いドリルを使用することもでき
る。
【0016】鏡対称のドリルヘッドに関して好適な角度
が30゜のドリルの2個の螺旋突条は、矩形断面で幅が
狭いものとすると好適であり、これにより、所定の外径
で、また所定の螺旋溝断面で、最適な作動条件の下で掘
削した岩状物は、排出量に関して約2倍の量の削孔屑を
排出することができる排出するのに最大のコア直径にす
ることができる。
【0017】ドリルヘッドは、差込み式の硬質材料プレ
ートを装備するか、又はドリルヘッド全体を硬質材料に
より構成し、硬質材料は他のドリル部分にろう付けする
か、又は摩擦溶接する。ドリル軸線に対して偏心させた
尖端は軸線方向にほぼ平行な案内領域に移行させ、ドリ
ルヘッドは偏心尖端のために形成した案内孔に案内す
る。この案内領域に対して、案内尖端の偏心方向に隣接
した半空間に少なくとも1個の半径方向外側に配置した
切り刃を設け、この切り刃によって本来の組付け孔を形
成する。ドリルヘッドを偏心案内することによって、ド
リルヘッド自体よりも相当大きな直径の組付け孔を形成
することができる。
【0018】半径方向外側の切り刃は隣接するシャフト
の直径まで延在させ、管状素子を収容するための、組付
け孔とシャフトのドリルヘッドに隣接する領域との間の
自由空間を生ずることができる。
【0019】好適な実施例においては、隣接のシャフト
直径まで延在する半径方向外側の切り刃に対して軸線に
対して傾斜した面取り部としての軸線方向の移行領域を
構成し、管状素子の直接組付けを行なった後に、ドリル
を引き抜く際に管状素子内にドリルヘッドを入り込ます
導入端縁として作用するようにする。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、図面につき本発明の好適な
実施の形態を説明する。
【0021】図1に示すように、岩状物用のドリル1に
は、両側の螺旋突条によって螺旋溝2を設けたシャフト
3と、手工具装置に連結するための収容領域4と、半径
方向外側端縁に切り刃6を有する超硬質材料で構成した
ドリルヘッド5とを設ける。2重の螺旋突条7はドリル
ヘッド5に向かって軸線に対して30゜の角度で先細の
テーパをなすよう延在させ、螺旋溝はドリルヘッド6に
達しないようにする。ドリルヘッド5には尖端8を設
け、この尖端8をドリル1の軸線A上に配置する。この
尖端8に対して軸線方向に平行な案内領域9を連続させ
る。半径方向外側の切り刃6をシャフト3に隣接する領
域において半径方向に延在させ、このシャフトに隣接す
る領域からシャフト3まで軸線方向の面取り部10を設
ける。
【0022】図2及び図3に示すように、螺旋突条7の
高さはシャフト3のコア直径12に対する外径11の差
として決まり、この螺旋突条7によって螺旋溝2が構成
される。ドリルヘッドに隣接する領域における図1のII
‐II線上の断面(図2a)又は円X(図2b)での螺旋
突条の高さは、ドリルヘッドから遠い側の領域における
図1のIII‐III線上の断面(図3a)又は円Y(図3
b)での高さよりも小さく、これらの領域においてコア
直径12は互いに等しい。螺旋突条7は、図1の円X,
Yの垂直断面を図2b及び図3bに詳細を示す。
【0023】図4に示すように、組付け素子に連結した
管状素子13にドリル1を挿入し、岩石15に形成した
組付け孔14に部分的に配置し、ドリルヘッド5の尖端
8が偏心量Eだけ組付け孔14の案内孔で偏心した状態
で案内領域を案内孔に導入し、ドリルのシャフトと組付
け孔14の内壁との間で管状素子13のための自由空間
を生ぜしめ、この自由空間によってドリル1が管状素子
13から抜き出す際に面取り部10を介してドリルヘッ
ド5を管状素子13の端面に引き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による岩状物用ドリルの側面図であ
る。
【図2】 (a)は図1のII‐II線上の断面図、(b)
は図1の円Xの部分の詳細を示す縦断面図である。
【図3】 (a)は図1のIII‐III線上の断面図、
(b)は図1の円Yの部分の詳細を示す縦断面図であ
る。
【図4】 図1の直接組み付け用の管状素子にドリルを
使用する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ドリル 2 螺旋溝 3 シャフト 4 収容領域 5 ドリルヘッド 6 切り刃 7 螺旋突条 8 尖端 9 案内領域 10 面取り部 11 外径 12 コア直径 13 管状素子 14 組付け孔 15 岩石

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切り刃(6)を設けかつ硬質材料で構成
    したドリルヘッド(5)と、螺旋溝(2)を構成する少
    なくとも1個の螺旋突条(7)を設けたシャフト(3)
    とを有する岩状物用のドリルにおいて、前記螺旋溝の軸
    線方向の長さに沿う螺旋溝(2)の自由空間を、ドリル
    (1)のドリルヘッド(5)から軸線方向に離れるにつ
    れて大きくなるようにしたことを特徴とするドリル。
  2. 【請求項2】 コア直径(12)に関連する螺旋突条
    (7)の高さを、ドリルヘッド(5)の方向に向かうに
    つれて円錐状に先細の形状にした請求項1記載のドリ
    ル。
  3. 【請求項3】 螺旋の横断面で見て螺旋突条の高さ以外
    はほぼ等しい形状とし、ドリルヘッド(5)に軸線方向
    に隣接する領域におけるシャフト(3)の螺旋突条の高
    さを減少させた請求項1又は2記載のドリル。
  4. 【請求項4】 2個の螺旋突条(7)のテーパの角度を
    20゜〜40゜の範囲の一定の角度とした請求項1乃至
    3のうちのいずれか一項に記載のドリル。
  5. 【請求項5】 前記螺旋溝の断面形状がほぼ直角の角度
    が付いた形状にした請求項1乃至4のうちのいずれか一
    項に記載のドリル。
  6. 【請求項6】 前記螺旋突条(7)がドリルヘッド
    (5)の方向に軸線方向に延在し、シャフト(3)のド
    リルヘッド(5)に隣接する軸線方向領域でコア直径
    (12)が全体的な外径(11)を占めるようにした請
    求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載のドリル。
  7. 【請求項7】 前記ドリルヘッド(5)の半径方向外側
    の切り刃(6)を軸線方向の面取り部(10)を経てシ
    ャフト(3)の軸線方向に隣接する領域の外径(11)
    に移行するようにした請求項1乃至6のうちのいずれか
    一項に記載のドリル。
  8. 【請求項8】 ドリル(1)の軸線に対して偏心した尖
    端(8)を前記ドリルヘッド(5)に設けた請求項1乃
    至7のうちのいずれか一項に記載のドリル。
  9. 【請求項9】 前記尖端(8)に対して軸線方向に平行
    な案内領域(9)を連続させた請求項8記載のドリル。
  10. 【請求項10】 孔に挿入する管状素子(13)の直接
    組付けを行なうのに使用できるようドリル(1)を形成
    した請求項1乃至9のうちのいずれか一項に記載のドリ
    ル。
JP2001189195A 2000-06-30 2001-06-22 岩状物用のドリル Pending JP2002052527A (ja)

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DE2000131968 DE10031968A1 (de) 2000-06-30 2000-06-30 Bohrer für Gestein
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