JP2003236826A - コンクリート穿孔用コアビット及び穿孔方法 - Google Patents
コンクリート穿孔用コアビット及び穿孔方法Info
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Abstract
ビットにおいて、一穴穿孔する毎にコアを取り出す必要
がない作業性の良いコアビットを提供する。 【解決手段】 円筒状の台金1の一端に回転軸と直交す
る作用面が扇形のダイヤモンドチップ2が複数個設けら
れた外径60mm以下のコアビットにおいて、台金1の
内周面とダイヤモンドチップ2の内周面との段差tは、
ダイヤモンドチップ2の内周面の直径dより大きくす
る。また、内周面の一端側には一端側に向かうほど径が
小さくなるテーパー部16や径が小さい細径部を形成す
ることが好ましい。さらに、これらのコアビットを用い
て、マンホールの壁面を穿孔することを特徴とする。
Description
ト構造物などに穴あけ加工を行うコアビット及び穿孔方
法に関するものであり、特に下水管に使用されるマンホ
ールを穿孔するためのコアビット及び穿孔方法に関す
る。
ート構造物を解体する工具の一つとして、図4に示すよ
うな、円筒状の台金の一端にダイヤモンド砥粒を結合材
で結合したチップが複数個接合され、他端には回転装置
に取り付けるための取付部をねじなどで固定できるよう
にしたコアビットが使用される。このコアビットを用い
て構造物を解体する工法の一つとして、図5に示すよう
に多数の穴をつなぎ合わせるように穿孔して不要な構造
物を撤去するものがあり、この穿孔は穴あけそのものが
目的ではなく、切断の代用として用いるものである。
状の台金の一端にチップが接合されているが、穿孔時の
抵抗を小さくして加工速度を向上させ、切れ味を良好に
するために、できるだけチップの幅(半径方向の大き
さ)を小さくする方向にある。この場合、台金の内周面
や外周面が被削材と接すれば抵抗は増し、状況によって
は加工不能になるため、台金の厚みはチップの幅より小
さくして段差が設けられている。しかしながら上記のよ
うな理由によりこの段差もできるだけ小さくしてチップ
の幅を小さくする試みが行われている。
コアビットが数多く使用されるようになってきた。この
一つとして、下水管に使用されるマンホールの耐震工事
が挙げられる。マンホールは地中に埋設されているが、
地震の際に外力が加わるとマンホールの本管と枝管との
接続部などで亀裂が発生し破壊される恐れがある。これ
を防止するために、図6に示すように本管の枝管が接続
されている部分の周囲を切断して空隙を設け、この空隙
に弾性樹脂などを充填して接続させる工法が提案されて
いる。この空隙を形成するために、上記のようなコアビ
ットを用いてマンホールの壁面を周方向に切断する方法
が採られる。
は、穿孔すると必ず被削材のコアが発生し、このコアが
被削材から折れて台金内部に残るため、一穴穿孔する毎
に台金内部から折れたコアを取り除く必要がある。コア
を取り除くには、台金の他端に設けられた装置取付部と
コアビットを分解し、コアビットの他端側からコアを取
り出すのが一般的である。ところが、上記のようなマン
ホールは通常知られているように穴径が1m程度と空間
が狭く、このような中での作業で一穴穿孔する毎にコア
ビットと取付部を分解しコアを取り出すのは容易ではな
く、しかも作業に長時間を要するため作業性が悪くなる
という問題が発生する。
mm、厚みが250mm、内径が1000mmで、枝管
の直径が300mmの場合、枝管が接続されている部分
の本管を直径400mm程度の円周上に連続した穴をあ
けて切断することが行われる。この場合、外径30mm
のコアビットを使用すれば1ヶ所で40穴以上穿孔する
必要がある。このように多数の穴を穿孔するのに一穴毎
に折れたコアを取り出すのは非常に作業性が悪くなる。
特にマンホールは公共の道路などに設置されており、作
業時間も相当の制約があるため作業性の向上が望まれ
る。
解決するものであり、一穴穿孔する毎に台金内部からコ
アを除去する必要がなく、作業空間の限られた現場でも
作業性の良いコアビット及び穿孔方法を提供するもので
ある。
1の特徴は、円筒状の台金の一端に、回転軸と直交する
作用面が扇形のダイヤモンドチップが複数個設けられた
外径60mm以下のコアビットにおいて、前記台金の内
周面と前記ダイヤモンドチップの内周面との段差tは、
前記ダイヤモンドチップの内周面の直径dより大きくし
たことである。
ヤモンドチップの内周面の直径dで決定され、直径dよ
り僅かに小さい径となる。台金内周面とダイヤモンドチ
ップの内周面の段差tをコアの直径より大きくしておけ
ば、台金内部に穿孔完了後の折れたコアが存在していて
も次の穿孔中に発生するコア(被削材から折れていない
コア)と接触することがなく、穿孔作業がスムーズに行
える。すなわち、一穴穿孔する毎に台金内部からコアを
取り出す必要がなく、作業性が向上する。
どうしてもダイヤモンドチップの幅が大きくなってしま
い、あまり幅が大きいと切れ味が悪化する。また、コア
の径が大きくなると被削材から折るのが困難となる。切
れ味を確保し被削材からコアを容易に折ることができる
という観点から、外径は60mm以下のコアビットに適
用できるものとした。このようにコアビットの外径が小
さいため、接合強度を確保し、切れ味及び切粉の排出性
向上の観点から、ダイヤモンドチップの数は2〜6ヶと
するのが好ましい。
から一端に向かって略一定の径の等径部と、前記等径部
に連続する一端側には一端側に向かうほど径が小さくな
るテーパー部とを有し、前記台金の内周面の等径部と前
記ダイヤモンドチップの内周面との段差tは、前記ダイ
ヤモンドチップの内周面の直径dより大きくしたことで
ある。
の内周面との段差tをコアの直径より大きくしておけ
ば、台金内部の等径部に穿孔完了後の折れたコアが存在
していても次の穿孔作業を行うことができる。また、等
径部とダイヤモンドチップの間にはテーパー部があるた
め、穿孔中あるいは穿孔完了後に折れたコアが等径部の
方へスムーズに移動する。しかもこれらのコアが穿孔中
にダイヤモンドチップに接触しないので、穿孔時の振動
が抑制され、ダイヤモンドチップと台金の接合部分にも
接触しないのでダイヤモンドチップが外れるという問題
も発生しない。さらに、テーパー部を形成することで台
金の一端面を広くすることができ、ダイヤモンドチップ
との接合面を大きくすることができる。
面は、台金の回転軸に対して30〜70度とするのが好
ましい。30度以上とするのは、等径部が短くなりすぎ
ないようにするとともに、台金内部のコアがテーパー部
の面上に移動するのを防ぐためであり、70度以下とす
るのはこれ以上大きくなると台金の一端面の肉厚が薄く
なり、強度が弱くなるためである。
から一端に向かって略一定の径の等径部と、前記等径部
に連続する一端側には前記等径部より径が小さい細径部
とを有し、前記台金の内周面の等径部と前記ダイヤモン
ドチップの内周面との段差tは、前記ダイヤモンドチッ
プの内周面の直径dより大きくしたことである。
トと同様であるが、等径部とダイヤモンドチップの間は
等径部に連続したテーパー部とせず、等径部とは段差を
設けて径が小さい細径部としている。よって、等径部と
細径部との境界部にはこれらの面とは略90度で壁面が
形成される。この壁面があるので、台金内部の折れたコ
アは等径部に保持され、ダイヤモンドチップに接触する
ことを防止できる。この形状は、斜め下方向に切り込ん
でいく穿孔作業を行う場合に特に有効である。
差tは、ダイヤモンドチップの内周面の直径dより1m
m以上大きくするのが好ましい。これは、穿孔時に台金
を回転させると内部のコアは等径部で転がるが、振動な
どにより僅かに浮き上がることがあり、この場合にも穿
孔中に発生する被削材から折れていないコアとの接触を
防止できるようにするためである。さらに、台金が上記
のような形状となっていることで、軽量化やダイヤモン
ドチップの接合強度を向上させるなどの効果がある。
周にかけて2層以上で構成され、内周側ほど集中度を大
きくするか、あるいは、内周側ほど結合材の硬度を高く
するのが好ましい。これは以下のような理由による。
下と細く、しかもダイヤモンドチップの幅が大きい。そ
のため、ダイヤモンドチップの外周側と内周側では周速
が大きく異なり、均一に摩耗しにくくなる。内周側では
非常に周速が遅くなり、ダイヤモンド砥粒には大きな力
がかかって脱落しやすくなる。よって上記のように、ダ
イヤモンドチップを外周から内周にかけて2層以上で構
成し、内周側ほど集中度を大きくして砥粒1ヶあたりの
負荷を小さくするのが好ましい。また、内周側ほど結合
材の硬度を高くして摩耗しにくいものとし、ダイヤモン
ド砥粒が脱落しにくいようにすることも好ましい。
て、上記のコアビットを用いて、マンホールを穿孔する
ことを特徴とする。上記のコアビットでは、折れたコア
を一穴毎に台金内部から取り出す必要が無く、マンホー
ルのような狭い空間での作業を効率よく行うことができ
る。なお、使用するコアビットの長さについては、装置
への取付部と台金他端部との間に円筒状のチューブを接
続することで自由に延ばすことが可能であるが、全長を
300mm〜500mmとして使用するのが好ましい。
300mm以上とするのは、壁面を貫通させるために必
要な長さであり、500mm以下とするのは手持ちで作
業する場合にぶれるのを抑制するとともに、マンホール
内の狭い空間でも作業性を向上させるためである。
示す。1は鉄などの金属からなる台金、2はダイヤモン
ド砥粒を金属結合材で結合したダイヤモンドチップであ
る。台金1の一端面3にはダイヤモンドチップ2がろう
付けなどにより接合されている。結合材は樹脂系のレジ
ンボンドやガラス質系のビトリファイドボンドなども適
用できるが、コンクリート特に鉄筋コンクリートの加工
を行うには、切れ味と寿命の点で金属結合材を使用する
のが好ましい。また、ダイヤモンドチップ2の作用面は
回転軸と直交するが、この作用面の形状は扇形としてお
り、幅が通常のものよりも大きいため、切粉の排出性は
悪化しやすい。そのため、切粉の排出性向上の点からダ
イヤモンドチップ2同士の間の溝は外周側になるほど広
がるようにするのが好ましく、上記のようにダイヤモン
ドチップ2の数を2〜6ヶとして等間隔に配置し、溝の
数を確保しておくのが好ましい。なお、ダイヤモンドチ
ップ2の半径方向の幅を部位により異ならせたり、ある
いは少し外周側や内周側にずらせてコアの径を小さくす
ることも可能であるが、穿孔中の振動防止やダイヤモン
ドチップ2を均一に摩耗させる点からダイヤモンドチッ
プ2の幅は一定とし、外周面及び内周面はそれぞれ同一
円周上になるようにするのが好ましい。
って等径部1aが形成されており、等径部1aに連続し
て一端側にはテーパー部が形成されている。このテーパ
ー部は一端に向かうほど径が小さくなるようにテーパー
が付いている。なお、テーパー部の一端側には径が一定
の部分を僅かに設けておいても良い。このようにすれ
ば、台金一端面3の最内周側の強度が向上できる。ダイ
ヤモンドチップ2の外周面は台金1の外周面より外側に
突出するように段差が設けられ、ダイヤモンドチップ2
の内周面は台金1の内周面のもっとも径が小さい部分よ
り内側に突出するように段差が設けられている。
ドチップ2の内周面との段差tは、ダイヤモンドチップ
2の内周面の直径dより大きくなるようにダイヤモンド
チップ2の幅が決められている。このような形状にする
ことで、穿孔後に発生するコアの径はd以下となり、被
削材から折れたコアは等径部1aの部分に移動する。ま
た、穿孔時に台金1が回転しても折れたコアはテーパー
部1bによって台金1内での移動が抑制され、ダイヤモ
ンドチップ2に接触することがない。これにより、ダイ
ヤモンドチップ2に衝撃を与えたり、ろう付け部に接触
して摩耗させることがないので、ダイヤモンドチップ2
が台金1から外れるという問題が防止できる。
径部1cにしたものである。台金1の内周面には他端か
ら一端に向かって等径部1aが形成され、等径部1aよ
り段差を設けて細径部1cを形成している。この細径部
1cは図2のように一定の径としても良いが、図3のよ
うに台金1の一端に向かうほど径が細くなるようなテー
パー面を形成し、その一端側に径が一定の細径部を設け
ても良い。このような形状にすれば、被削材から折れた
コアは等径部1aの部分に移動し、穿孔時に台金1が回
転しても折れたコアは壁面1dによって台金1内での移
動が抑制され、ダイヤモンドチップ2に接触することが
なく、図1のものと同様の効果が得られる。
の構造としている。上記のように本発明のコアビット
は、台金1の内周面の等径部1aとダイヤモンドチップ
2の内周面との段差tは、ダイヤモンドチップ2の内周
面の直径dより大きくなるようにしているため、ダイヤ
モンドチップ2の外周面側と内周面側では周速が2倍以
上差があることになる。そのため、摩耗の状況が外周側
と内周側で大きく異なり、均一に摩耗しないという問題
が起こりやすい。内周側の周速が遅いため砥粒1ヶにか
かる負荷が大きくなるので、内周側が摩耗しにくいよう
な構造とする必要がある。その対策として、幅方向に2
層以上の構造とし、内周側ほど集中度を高くしている。
層の数はチップの幅により適宜決定すればいいが、本発
明のコアビットでは直径60mm以下のものとしている
ので、2層または3層が好ましい。具体的には、内周側
の集中度を外周側に対して1.2〜1.5倍とするのが
好ましい。このようにすればダイヤモンドチップ2が不
均一に摩耗するのを緩和させることが容易にできる。
材の硬度を内周側ほど高くして、結合材が摩耗しにくく
しても同様の効果が得られる。なお、集中度と結合材の
両方を異ならせることもできるのは言うまでもない。
具体的に詳しく説明する。
ンド砥粒をCo−Cu−Snの結合材用粉末と混合した
後、金型に充填して成形し、焼結してダイヤモンドチッ
プ2を製作した。ダイヤモンドチップ2は図1に示すよ
うに作用面が扇形の形状で、外周面のRは15mm、内
周面のRは3.5mm、長さ19mm、幅11.5m
m、高さ7mmとした。ダイヤモンド砥粒の集中度はダ
イヤモンドチップ2全体にわたり45とした。結合材
は、硬度HRBが95のものとした。台金1は直径30
mmの鉄製の棒を材料とし、穴をあけて内周面及び外周
面を切削して図1に示す形状のものを準備した。加工後
のサイズは、外径28mm、等径部1aの内径20m
m、テーパー部1bの角度はコアビットの軸に対して3
0度、テーパー部1bの一端側の内径は8mmである。
この台金1に上記のダイヤモンドチップ2の外周面が台
金1の外周面より1mm外側になるようにして、等間隔
に3ヶをろう付けしてコアビットを製作した。
け、穿孔試験を行った。被削材はマンホールに使用され
るものと同等の鉄筋コンクリートを製作した。この被削
材は、厚みが100mmの板状のもので、耐圧強度は2
4〜34MPaとし、外径6mmの鉄筋を60mm間隔
で配置したものである。なお、鉄筋は厚み方向と直角方
向に平行に配置されている。穿孔条件は、冷却水として
水を使用し、供給量は2L/min、コアビットの回転
速度は1100min−1であり、図5に示すように実
際の穿孔と同様に穴を連続させた方法で行った。
穴の穿孔速度は、穿孔した部分に鉄筋が含まれる部分で
は平均105秒、コンクリートのみの部分では平均39
秒であった。また、15穴連続でコアを取り出すことな
く穿孔することができ、コアがダイヤモンドチップ2や
ろう付け部に接触することもなかった。ダイヤモンドチ
ップ2の摩耗状態については、外周側と内周側で摩耗量
に差があり、使用途中でダイヤモンドチップ2の内周面
と台金1のテーパー部との段差がなくなり切れ味の低下
する現象が見られた。ダイヤモンドチップ2の高さ7m
mのうち最も摩耗していない部分が2mm残った状態で
使用できなくなり、穿孔できた合計長さは14.6mだ
った。
イヤモンド砥粒が同じダイヤモンドチップ2で、集中度
を内周側と外周側で異ならせたものを、実施例1と同じ
台金1にろう付けし、コアビットを製作した。集中度
は、幅11.5mmのうち外周側7.5mmを45と
し、内周側4mmを53とした。
及び条件で穿孔した結果、一穴の穿孔速度は、穿孔した
部分に鉄筋が含まれる部分では平均89秒、コンクリー
トのみの部分では平均33秒であった。また、15穴連
続でコアを取り出すことなく穿孔することができ、コア
がダイヤモンドチップ2やろう付け部に接触することも
なかった。ダイヤモンドチップ2の摩耗状態について
は、外周側と内周側で比較的均一に摩耗させることがで
き、高さ7mmのダイヤモンドチップ2がほとんど無く
なるまで使用することができ、穿孔できた合計長さは1
8.0mだった。
チップ2を準備し、台金1を図2に示す形状のものにろ
う付けしてコアビットを製作した。台金1の細径部1c
の内径は8mm、細径部1cの軸方向長さは10mmと
した。
及び条件で穿孔した結果、一穴の穿孔速度は、穿孔した
部分に鉄筋が含まれる部分では平均87秒、コンクリー
トのみの部分では平均34秒であった。また、15穴連
続でコアを取り出すことなく穿孔することができ、コア
がダイヤモンドチップ2やろう付け部に接触することも
なかった。ダイヤモンドチップ2の摩耗状態について
は、外周側と内周側で均一に摩耗させることができ、高
さ7mmのダイヤモンドチップ2がほとんど無くなるま
で使用することができ、穿孔できた合計長さは17.9
mだった。
ド砥粒、集中度が同じダイヤモンドチップ2で、結合材
の種類を内周側と外周側で異ならせたものを準備し、実
施例1と同じ台金1にろう付けし、コアビットを製作し
た。結合材は、幅11.5mmのうち外周側7.5mm
を硬度HRBが95のものとし、内周側4mmを硬度H
RBが103のものとした。外周側の結合材は、実施例
1〜3のものと同じであり、内周側の結合材は、Coの
割合を増やすことで硬度を高くした。
及び条件で穿孔した結果、一穴の穿孔速度は、穿孔した
部分に鉄筋が含まれる部分では平均93秒、コンクリー
トのみの部分では平均37秒であった。また、15穴連
続でコアを取り出すことなく穿孔することができ、コア
がダイヤモンドチップ2やろう付け部に接触することも
なかった。ダイヤモンドチップ2の摩耗状態について
は、外周側と内周側で均一に摩耗させることができ、高
さ7mmのダイヤモンドチップ2がほとんど無くなるま
で使用することができ、穿孔できた合計長さは18.2
mだった。
ド砥粒をCo−Cu−Snの結合材用粉末と混合した
後、金型に充填して成形し、焼結してダイヤモンドチッ
プ2を製作した。ダイヤモンドチップ2は図4に示すよ
うな形状で、外周面のR15mm、内周面のR12m
m、長さ19mm、幅3.5mm、高さ7mmの扇形と
した。ダイヤモンド砥粒の集中度はダイヤモンドチップ
2全体にわたり45とし、結合材は硬度HRBが95の
ものとした。台金1も図4に示す形状のものを準備し
た。外径28mm、内径24mmで内周面は全体にわた
り同じ径とした。この台金1に上記のダイヤモンドチッ
プ2の外周面が台金1の外周面より1mm外側になるよ
うにして、等間隔に3ヶをろう付けしてコアビットを製
作した。
及び条件で穿孔した結果、一穴の穿孔速度は、穿孔した
部分に鉄筋が含まれる部分では平均65秒、コンクリー
トのみの部分では平均23秒であった。しかし、一穴穿
孔する毎にコアを取り出す必要があり、その作業に数分
要するため非常に作業性が悪かった。また、ダイヤモン
ドチップ2の摩耗が著しく、穿孔できた合計長さは1
2.5mで実施例2や3のコアビットと比較すると、約
2/3の数の穴しか穿孔できなかった。
コアビットは穿孔後の台金内部に残るコアの径を小さく
したので、コアが台金内部に残ったままでも連続した穿
孔作業を行うことができ、一穴毎にコアを取り出す必要
がないので、非常に作業性が向上する。また、台金内周
面にテーパー部や細径部を設けているので、穿孔後の折
れたコアが等径部にスムーズに移動され、ダイヤモンド
チップやそのろう付け部に接触してダイヤモンドチップ
が外れるという問題も防止できる。
図、(b)は(a)のA−A断面図である。
面図、(b)は(a)のB−B断面図である。
面図、(b)は(a)のC−C断面図である。
(b)は(a)のD−D断面図である。
る方法を説明する図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 円筒状の台金の一端に、回転軸と直交す
る作用面が扇形のダイヤモンドチップが複数個設けられ
た外径60mm以下のコアビットにおいて、 前記台金の内周面と、前記ダイヤモンドチップの内周面
との段差tは、前記ダイヤモンドチップの内周面の直径
dより大きいことを特徴とするコアビット。 - 【請求項2】 前記台金の内周面は、他端から一端に向
かって略一定の径の等径部と、前記等径部に連続する一
端側には一端側に向かうほど径が小さくなるテーパー部
とを有し、前記台金の内周面の等径部と前記ダイヤモン
ドチップの内周面との段差tは、前記ダイヤモンドチッ
プの内周面の直径dより大きいことを特徴とする請求項
1記載のコアビット。 - 【請求項3】 前記テーパー部の面は、前記台金の回転
軸に対して30〜70度であることを特徴とする請求項
2記載のコアビット。 - 【請求項4】 前記台金の内周面は、他端から一端に向
かって略一定の径の等径部と、前記等径部に連続する一
端側には前記等径部より径が小さい細径部とを有し、前
記台金の内周面の等径部と前記ダイヤモンドチップの内
周面との段差tは、前記ダイヤモンドチップの内周面の
直径dより大きいことを特徴とする請求項1記載のコア
ビット。 - 【請求項5】 前記ダイヤモンドチップは、外周から内
周にかけて2層以上で構成され、内周側ほど集中度が大
きくなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載のコアビット。 - 【請求項6】 前記ダイヤモンドチップは、外周から内
周にかけて2層以上で構成され、内周側ほど結合材の硬
度が高くなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
に記載のコアビット。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載のコアビ
ットを用いて、マンホールの壁面を穿孔することを特徴
とする穿孔方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002042441A JP3986844B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | コンクリート穿孔用コアビット及び穿孔方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP3986844B2 JP3986844B2 (ja) | 2007-10-03 |
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