JP2002526701A - 回転パーカッションドリル、特に表土ドリルのためのドリルコラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、回転衝撃ドリル、特に表土ドリルのためのドリルコラムであって、個々のドリルロッドが雄ねじ（１）を付けた端部と雌ねじ（２）を付けた端部とを有しており、両ねじ山が、負荷を受ける大きい方のフランクと負荷を受けない小さい方のフランクとを１つずつ有しているものに関する。このようなドリルコラムにおいて、特にドリルロッド連結の際の最小のねじ山摩耗を達成するために、ロッド端部がそれぞれ１つのねじ山のない導入部（３）を有していて、これに雄ねじもしくは雌ねじが接続しており、雄ねじ（１）の断面形状が扁平にされた山の頂と円弧状の谷底とを有しており、雌ねじ（２）の断面形状が円弧状の山の頂と扁平な谷底とを有しており、しかも雄ねじ（１）を有するロッド端部に環状肩部（５）が形成されていて、この肩部（５）を介して衝撃作用が後続のドリルロッドに伝達可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、回転衝撃ドリル、特に表土ドリルのためのドリルコラムであって、
個々のドリルロッドが雄ねじを付けた端部と雌ねじを付けた端部とを有しており
、両ねじ山が負荷を受ける大きい方のフランクと負荷を受けない小さい方のフラ
ンクとを１つずつ有しているものに関する。

【０００２】 大型建造物は良好な基礎を必要とするが、地盤が安定した基礎を形成するのに
十分固くないことはしばしば見られる。そのような場合には、地盤にあけた穴に
アンカーを打ち込むことによって地盤を固めなければならない。このような穴を
あける作業を表土ドリルと呼ぶ。

【０００３】 種々の方法が存在するが、通常表土ドリルは回転衝撃式に形成されており、ヘ
ッドハンマー（ドリルハンマー）とダブルドリルコラムを用いる。ドリルロッド
は、ハンマーの衝撃（打撃）とトルクとをドリルビットに伝達できなければなら
ない。また、ドリルロッドは、互いに押し入れることができなければならない。

【０００４】 表土ドリル用に形成されたドリルロッドは、円筒状または円錐状のねじ山によ
って互いに結合される。これらのドリルロッドはこのような応用のために特別に
開発されたが、多数の弱点を有している。以下に重要な弱点を挙げると、 ａ）連結中のねじ山の摩耗 ｂ）ねじ径が比較的大きい場合のセルフロッキング ｃ）雌ねじの内側に位置する端部近傍の比較的小さいねじ径における材料破断

【０００５】 それゆえ本発明の課題は、冒頭に記載した種類のドリルコラムを改善して、上
記の欠点をほぼ取り除くことである。

【０００６】 上記の課題を解決するために本発明では、ロッド端部がそれぞれ１つのねじ山
のない導入部を有していて、これに雄ねじもしくは雌ねじが続いており、雄ねじ
の断面形状が扁平にされた山の頂と円弧状の谷底とを有していて、雌ねじの断面
形状が円弧状の山の頂と扁平な谷底とを有しており、しかも雄ねじを有するロッ
ド端部に環状肩部が形成されていて、この環状肩部を介して衝撃作用が後続のド
リルロッドに伝達可能であるようにした。

【０００７】 本発明によるドリルコラムは、寿命が長く、特にドリルロッドを結合する際の
ねじ摩耗が最小であることを特徴とする。このようなねじ山の構成は、ねじ径が
比較的大きい場合でもセルフロッキングを確実に防止する。

【０００８】 本発明の好適な構成は、負荷を受けない小さい方のフランクがそれぞれ円弧状
に形成されていて、雌ねじの円弧状の山の頂もしくは雄ねじの円弧状の谷底と同
じ半径を有している。これは、フランクにおける応力ピークの低減に寄与する。

【０００９】 別の有利な構成によると、雄ねじの前に配置されている導入部の長さが、それ
ぞれのドリルロッドの外径の少なくとも０．３〜０．３５倍であり、雄ねじの前
に配置されている導入部の長さが、雌ねじの前に配置されている導入部の少なく
とも２倍である。これらの比較的長い導入部は、ねじ山の外側フランクの摩耗を
最小限にすることに寄与する。

【００１０】 さらに、雄ねじを有するロッド端部に設けた環状肩部が他方のロッド端部に向
かって円錐状に傾いており、他方のロッド端部が相補的に形成された端面を有し
ていると有利である。こうすることによって肩部の接触面は拡大されて、ドリル
ハンマーからドリルビットへの良好な衝撃伝達が確保される。この場合、肩部の
傾斜角度は、それぞれのドリルロッドの半径方向面に対して１０°〜２０°であ
ることが好ましい。

【００１１】 本発明によるドリルコラムのドリルロッドは、雄ねじもしくは雌ねじのリード
角がロッドの大きさの全範囲にわたって１２°〜１６°、好ましくは１２．３°
〜１５．８°であると、セルフロッキングを生じることなく迅速かつ簡単に連結
したり取り外したりできる。

【００１２】 別の有利な構成は、ねじ山の負荷を受けるフランクがドリルロッド中軸に対し
て２５°〜３５°傾いているようにした。これは、負荷を受けるフランクに対し
て比較的大きい接触面積を提供するだけでなく、雄ねじを付けたドリルロッドの
導入時にねじ山が、対応する雌ねじを付けた後続ドリルロッドの端部内に位置調
節されるのを補助する。このようにすることによって摩耗はさらに最小化される
。

【００１３】 本発明の別の教理に従い、すべてのドリルロッドはねじ山の深さが等しくて、
１．５ｍｍ〜２．５ｍｍであり、好ましくは約２ｍｍである。それによって工具
コストが最小化される。

【００１４】 さらに別の好適な構成は、ドリルロッドがその外径および内径に関して段階付
けられていて、所定の大きさのドリルロッドがこれより２段階大きいドリルロッ
ドの内部に導入可能であることを特徴とする。このように構成することによって
、互いに入れ子式に押し入れた２個または３個のドリルロッドを有する本発明の
ドリルコラムにより穴をあけることができる。

【００１５】 外径が７５ｍｍ〜１８０ｍｍのドリルロッドについては、最大外径が最小内径
の１．１５〜１．５５倍、好ましくは１．２５〜１．４５倍であることが好都合
である。この場合、雄ねじもしくは雌ねじのフランク径は、１／１．２５×ＡＤ
〜１／１．０５×ＡＤの範囲にあり、ここでＡＤはドリルロッドの外径である。
このようにすることによって、ドリルロッドを次の大きいドリルロッドに導入で
き、それにもかかわらず十分な強度を有することが確保されている。なぜならば
、ドリルロッドの断面は、雌ねじの内側に位置する端部でドリルロッドの外径が
増すに連れて大きくなるからである。

【００１６】 雌ねじの内側に位置する端部における断面が、雄ねじの内側に位置する端部に
おける断面よりも大きいと有利である。なぜならば、衝撃作用が外側肩部を介し
て伝達されるドリルロッドでは、雌ねじを有する端部は雄ねじを有する端部より
も大きい曲げ応力を受けるからである。

【００１７】 ねじの自浄作用を達成するために別の構成では、負荷を受けないフランクがそ
れぞれ円弧状に形成されており、円弧の半径が３．２ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲に
あり、好ましくは約３．８ｍｍである。円弧の半径は、ドリルロッドの大きさの
全範囲にわたって維持される。この構成は、不変なフランク角度と可変なねじ山
の深さと共に、ドリルロッドの大きさの全範囲に対して同一のねじ切り工具を使
用できることを保証する。

【００１８】 別の好適な構成は、ねじ山の数がドリルロッドの外径が増すに連れて増加する
ことを特徴とする。この場合、外径が７５ｍｍ未満のドリルロッドは１条のねじ
山を有し、外径が７５ｍｍ以上で１０５ｍｍ未満のドリルロッドは２条のねじ山
を有し、外径が１０５ｍｍ以上で１４０ｍｍ未満のドリルロッドは３条のねじ山
を有し、さらに外径が１４０ｍｍより大きいドリルロッドは４条のねじ山を有す
ることが好ましい。このようにしても、ドリルロッドの外径が増すとフランクの
負荷を受ける面の拡大が達成される。これによって、ドリルロッドの大きさの全
範囲に同じねじ山の断面形状を使用する場合に、外径（ＡＤ）が増すに連れてリ
ード角が過度に変化しないことが保証される。

【００１９】 さらに、応力集中に基づく材料破断の危険を最小化するために、雄ねじも雌ね
じもすべての移行部において約１ｍｍの移行半径を有することが提案される。

【００２０】 本発明の別の有利な構成および特徴が、従属請求項に記載されている。 以下に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２１】 図１ａおよび図１ｂは、円筒状の雄ねじ１とこれに対応する雌ねじ２を付けた
ドリルロッドの端部の縦断面図を示している。ドリルロッド端部はそれぞれ１つ
の、ねじ山のない導入部３もしくは４を有していて、これに各々のねじが接続し
ている。雄ねじ１の前に配置されている導入部３の長さは、ドリルロッドの外径
ＡＤの約０．３〜０．３５倍であり、雌ねじ２の前に配置されている導入部４の
約２倍である。

【００２２】 さらに、図１ａに示した、回転衝撃ドリル用に作られたドリルロッドの端部に
は、衝撃作用を後続のドリルロッドもしくはドリルビットに伝達するように働く
環状肩部５が形成されているのが見える。肩部５は円錐状に形成されていて、半
径方向面に対して約１５°の傾斜角度を有しており、他方のドリルビット端部は
相補的に面取りされた端面６を有している。

【００２３】 入れ子式に配置された２個以上のドリルビットで穴あけできるように、ドリル
ロッドは大きさが段階付けられていて、所定の大きさのドリルロッドがこれより
２段階大きいドリルロッドの内部に導入できるようになっている。外径ＡＤが７
５ｍｍ〜１８０ｍｍのドリルロッドでは、ドリルロッドの最大外径ＡＤは最小内
径ＩＤの約１．１５〜１．５５倍である。雄ねじもしくは雌ねじのフランク径Ｆ
Ｄは、１／１．２５×ＡＤ〜１／１．０５×ＡＤである。したがって雌ねじ２の
内側に位置する端部における断面は、ドリルビット外径ＡＤが増すに連れて大き
くなる。また、雌ねじ２の内側に位置する端部における断面が、雄ねじ１の内側
に位置する端部における断面よりも大きいことも分かる。この場合、雌ねじ２の
内側に位置する端部に接する部分８と、雄ねじ１の対応する部分７とは、ほぼ等
しい肉厚ＷＡもしくはＷＩを有しており、ドリルロッドの内径ＩＤは雌ねじ２に
向かって円錐状に拡張している。

【００２４】 図２ａおよび図２ｂは、本発明によるドリルコラムのねじ山断面形状を示して
いる。雄ねじ１と雌ねじ２とは、それぞれ負荷を受ける外側フランク９と、負荷
を受けない内側フランク１０とを有している。

【００２５】 雄ねじ１（テーパねじ）は、扁平にされた山の頂１１と円弧状の谷底１２とを
有しており、雌ねじ２（ナットねじ）は円弧状の山の頂１３と扁平な谷底１４を
有している。

【００２６】 負荷を受ける外側フランク９は、ドリルロッド中軸Ｍに対してそれぞれ約３０
°の角度（αＦ）で傾いている。これに対して負荷を受けない内側フランク１０
はそれぞれ円弧状に形成されていて、雌ねじ２の円弧状の山の頂１３もしくは雄
ねじ１の円弧状の谷底１２と等しい半径Ｒを有している。円弧の半径Ｒは３．２
ｍｍ〜４．５ｍｍ、好ましくは約３．８ｍｍである。

【００２７】 雌ねじ２において、扁平な谷底１４からフランク９、１０への移行部が丸凹部
１５として形成されている。丸凹部１５の半径は約１ｍｍである。これに応じて
雄ねじ１では、扁平にされた山の頂１１からフランク９、１０への移行部１６が
円弧状に丸みを付けて形成されており、円弧の半径が丸凹部の半径に等しい。

【００２８】 工具コストを最小化するために、すべてのドリルロッドは同じねじ山を有して
いる。１条のねじ山の深さは８．５ｍｍ〜１０．５ｍｍ、好ましくは約９．５ｍ
ｍである。

【００２９】 図３ａに雄ねじの側面図が示されており、１条のねじ山に対するリード角（α
１）が記入されている。図３ｂでは雄ねじが概略的に示されており、２条のねじ
山に対するリード角（α２）が記入されている。

【００３０】 ねじ山の数は、ドリルロッドの外径に依存している。たとえば、外径が７５ｍ
ｍ未満のドリルロッドは１条のねじ山を有し、外径が７５ｍｍ以上で１０５ｍｍ
未満のドリルロッドは２条のねじ山を有し、外径が１０５ｍｍ以上で１４０ｍｍ
未満のドリルロッドは３条のねじ山を有し、さらに外径が１４０ｍｍより大きい
ドリルロッドは４条のねじ山を有する。

【００３１】 本発明の構成は、上記の好適な実施例に限られるものではない。特にドリルロ
ッドのねじ断面形は円筒状のみならず、円錐状に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１a】 雄ねじを有する本発明のドリルロッド端部の縦断面図である。

【図１b】 雌ねじを有する本発明のドリルロッド端部の縦断面図である。

【図２a】 雄ねじの断面形状の拡大図である。

【図２b】 雌ねじの断面形状の拡大図である。

【図３a】 図２ａとは直径が異なる１条のねじ山を有する本発明によるドリルロッドの雄
ねじの部分の側面図である。

【図３b】 図２ａとは直径が異なる２条のねじ山を有する本発明によるドリルロッドの雄
ねじの部分の側面図である。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転衝撃ドリル、特に表土ドリルのためのドリルコラムであ
   って、個々のドリルロッドが雄ねじ（１）を付けた端部と雌ねじ（２）を付けた
   端部とを有しており、両ねじ山（１、２）が負荷を受ける大きい方のフランク（
   ９）と負荷を受けない小さい方のフランク（１０）とを１つずつ有しているもの
   において、 ロッド端部がそれぞれ１つのねじ山のない導入部（３、４）を有していて、こ
   れに雄ねじもしくは雌ねじが接続しており、雄ねじ（１）の断面形状が扁平にさ
   れた山の頂（１１）と円弧状の谷底（１２）とを有していて、雌ねじ（２）の断
   面形状が円弧状の山の頂（１３）と扁平な谷底（１４）とを有しており、しかも
   雄ねじ（１）を有するロッド端部に環状肩部（５）が形成されていて、この環状
   肩部（５）を介して衝撃作用が後続のドリルロッドに伝達可能であることを特徴
   とするドリルコラム。
2. 【請求項２】 負荷を受けない小さい方のフランク（１０）がそれぞれ円弧
   状に形成されていて、雌ねじ（２）の円弧状の山の頂（１３）もしくは雄ねじ（
   １）の円弧状の谷底（１２）と同じ半径（Ｒ）を有していることを特徴とする請
   求項１記載のドリルコラム。
3. 【請求項３】 雄ねじ（１）の前に配置されている導入部（３）の長さが、
   それぞれのドリルロッドの外径（ＡＤ）の少なくとも０．３〜０．３５倍である
   ことを特徴とする、請求項１または２記載のドリルコラム。
4. 【請求項４】 雄ねじ（１）の前に配置されている導入部（３）の長さが、
   雌ねじ（２）の前に配置されている導入部（４）の少なくとも２倍であることを
   特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載のドリルコラム。
5. 【請求項５】 雄ねじ（１）を有するロッド端部に設けた環状肩部（５）が
   他方のロッド端部に向かって円錐状に傾いており、他方のロッド端部が相補的に
   形成された端面（６）を有していることを特徴とする、請求項１から４のいずれ
   か１項記載のドリルコラム。
6. 【請求項６】 雄ねじ（１）を有するロッド端部に設けた環状肩部（５）が
   、半径方向面に対して１０°〜２０°の傾斜角度で他方のロッド端部に向かって
   円錐状に傾いていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項記載のド
   リルコラム。
7. 【請求項７】 雄ねじもしくは雌ねじ（１、２）のリード角が１２°〜１６
   °であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項記載のドリルコラム
   。
8. 【請求項８】 雄ねじもしくは雌ねじ（１、２）のリード角が１２．３°〜
   １５．８°であることを特徴とする、請求項７記載のドリルコラム。
9. 【請求項９】 負荷を受けるフランク（９）が、ねじ山（１、２）の、それ
   ぞれドリルロッド端部に向いている外側フランクであることを特徴とする、請求
   項１から８のいずれか１項記載のドリルコラム。
10. 【請求項１０】 ねじ山（１、２）の負荷を受ける各々のフランク（９）が
    、ドリルロッド中軸（Ｍ）に対して２５°〜３５°傾いていることを特徴とする
    、請求項１から９のいずれか１項記載のドリルコラム。
11. 【請求項１１】 ドリルロッドのねじ山の深さ（ＧＴ）が１．５ｍｍ〜２．
    ５ｍｍの範囲にあり、好ましくは約２ｍｍであることを特徴とする、請求項１か
    ら１０のいずれか１項記載のドリルコラム。
12. 【請求項１２】 ドリルロッドは大きさに関して外径および内径が段階付け
    られていて、所定の大きさのドリルロッドがこれより２段階大きいドリルロッド
    の内部に導入可能であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項記
    載のドリルコラム。
13. 【請求項１３】 外径（ＡＤ）が７５ｍｍ〜１８０ｍｍのドリルロッドにお
    いて、外径がその最小内径の１．１５〜１．５５倍、好ましくは１．２５〜１．
    ４５倍であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項記載のドリル
    コラム。
14. 【請求項１４】 雄ねじもしくは雌ねじのフランク径（ＦＤ）が１／１．２
    ５×ＡＤ〜１／１．０５×ＡＤの範囲にあり、ここでＡＤはドリルロッドの外径
    であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項記載のドリルコラム
    。
15. 【請求項１５】 雌ねじ（２）の内側に位置する端部における断面が、雄ね
    じ（１）の内側に位置する端部における断面よりも大きいことを特徴とする、請
    求項１から１４のいずれか１項記載のドリルコラム。
16. 【請求項１６】 負荷を受けないフランク（１０）がそれぞれ円弧状に形成
    されており、円弧の半径（Ｒ１）が３．２ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲にあり、好ま
    しくは約３．８ｍｍであることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項
    記載のドリルコラム。
17. 【請求項１７】 雄ねじ（１）と雌ねじ（２）が多条ねじとして形成されて
    いることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項記載のドリルコラム。
18. 【請求項１８】 ねじ山の数がドリルロッドの外径が増すに連れて増加する
    ことを特徴とする、請求項１７記載のドリルコラム。
19. 【請求項１９】 外径が７５ｍｍ未満のドリルロッドは１条のねじ山を有し
    、外径が７５ｍｍ以上で１０５ｍｍ未満のドリルロッドは２条のねじ山を有し、
    外径が１０５ｍｍ以上で１４０ｍｍ未満のドリルロッドは３条のねじ山を有し、
    さらに外径が１４０ｍｍより大きいドリルロッドは４条のねじ山を有することを
    特徴とする、請求項１８記載のドリルコラム。
20. 【請求項２０】 雌ねじ（２）に谷底（１４）からフランク（９、１０）へ
    の移行部が丸凹部（１５）として形成されており、これらの丸凹部の半径が約１
    ｍｍであることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか１項記載のドリルコ
    ラム。
21. 【請求項２１】 雄ねじ（１）で扁平にされた山の頂（１１）からフランク
    （９、１０）への移行部が円弧状に丸みを付けられており、円弧の半径が約１ｍ
    ｍであることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１項記載のドリルコラ
    ム。
22. 【請求項２２】 ねじ山（１、２）が円筒状に形成されていることを特徴と
    する、請求項１から２１のいずれか１項記載のドリルコラム。
23. 【請求項２３】 ねじ山（１、２）が円錐状に形成されていることを特徴と
    する、請求項１から２２のいずれか１項記載のドリルコラム。