JP2004330551A

JP2004330551A - 研削穿孔工具

Info

Publication number: JP2004330551A
Application number: JP2003128040A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Nakayabu; 朋己中藪
Original assignee: Goei Seisakusyo Co Ltd
Current assignee: Goei Seisakusyo Co Ltd
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-06
Also published as: JP3854587B2

Abstract

【課題】研削穿孔工具の寿命を長くでき、また、研削穿孔の作業効率も低下しない研削穿孔工具を提供することにある。
【解決手段】中空にして流路４を有する回転軸２と、前記回転軸２の先端面に取り付けられ、前記流路４に連通する溝部５を有する研削部３とを備えた研削穿孔工具１であって、前記溝部５は、前記研削部３の軸方向に直交する断面の円周方向の少なくとも一部が開放されるように、前記研削部３の先端面から基端面まで形成され、前記溝部５の基端面近傍には、前記溝部５内に突出する突出部６を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリ−ト、石材、建材、ガラスなどの被研削部材に小径の研削穿孔を施す際に使用される研削穿孔工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建造物のコンクリート壁に化粧版を取り付ける場合、コンクリート壁にアンカーボルト用の小径の孔を多数研削穿孔する必要がある。このような小径の研削穿孔には、研削穿孔工具を先端に取り付けた穿孔機が用いられる。
【０００３】
また、研削穿孔の研削穿孔作業は、例えば、以下のように行われる。まず、図５に示すように、穿孔機４１のケーシング４２内部に設けられたモータ軸４３に止着部４４を介して研削穿孔工具２１を取り付ける。次に、ケーシング４２の先端部に設けられた回収室４５をコンクリート壁面Ｋに当接し、研削穿孔工具２１の先端を穿孔位置に合わせる。次に、研削穿孔工具２１の内部に空気や水等の冷却流体を供給し、研削穿孔工具２１の先端から冷却流体を噴出させながら、研削穿孔工具２１を、例えば２０００ｒｐｍ程度で高速回転させる。次に、コンクリート壁面Ｋに研削穿孔工具２１を、例えば、７ｍｍ／分程度の送り速度で押し付けて、コンクリート壁面Ｋに小孔Ｈを穿設する。この時、回収室内４５に流入してくるコンクリートコア屑は冷却流体と共に吸引管４６で吸引しながら排出する。
【０００４】
そして、研削穿孔工具としては、図７（ａ）に示すように、回転軸３２の先端に砥粒で構成された複数の円弧状の研削部３３が取り付けられた研削穿孔工具３１が提案されている。各研削部３３は、一定間隔を開けて設けられ、複数の溝部３５を形成している。各溝部３５は、回転軸３２内部の流路３４から供給される冷却流体を研削部３３に供給し、また、その溝部３５を介して冷却水及びコンクリート研削屑とを一緒に排出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、研削穿孔工具３１は、図７（ｂ）に示すように、研削穿孔時に回転軸３２（流路３４）の内部にコンクリートコア３７が形成されることとなり、そのコンクリートコア３７を取り除く作業が必要であった。特に、小径の研削穿孔にあっては、コンクリートコア３７の取り除きの作業時間が、研削穿孔の作業時間よりも長くなってしまい、研削穿孔の作業効率が低下するという問題があった。
【０００６】
そして、前記の問題を解決するために、研削穿孔時にコンクリートコアが生じない、いわゆるノンコアドリルと称されるものが提案されている。このようなノンコアドリルの例として、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、中空にして流路２４を有する回転軸２２の平端面２２ａを冷却流体の噴出孔２４ａ以外は閉塞し、この平端面２２ａに溝部２５を有する研削部２３を取り付けて構成し、回転軸２２（流路２４の先端面）の中心より偏心した位置から平端面２２ａの周縁位置に向けて斜め方向に噴出孔２４ａを形成すると共に、流路２４の先端面と噴出孔２４ａの軸線とが直角になるように、流路２４の先端面を円錐状に形成した研削穿孔工具２１が提案されている。この研削穿孔工具２１は、噴出孔２４ａを回転軸２２の中心からずらすことにより、コンクリートコア屑が噴出孔２４ａ内へ浸入するのを防止したものである。また、噴出孔２４ａを斜め方向に形成することにより、研削抵抗の最も高い部分である研削部２３の外周部に冷却流体が供給されるようにしたものである。さらに、流路２４の先端面を円錐状に形成することにより、流路２４から噴出孔２４ａへの冷却流体の流入を円滑にしたものである。（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２８００４７５号公報（第１頁左欄２〜１２行、図４、図６）
【特許文献２】
特開２００１−２３２６２８号（段落番号［００１０］、［００１１］、［００１３］、［００２７］、［００２８］、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６（ａ）、（ｂ）に示す研削穿孔工具２１では、冷却流体の噴出孔２４ａが回転軸２２中心からずれているといっても、その偏心量は僅かであり、研削部２３の溝部２５に開口していることに変わりはないので、研削部２３の溝部２５で破砕されたコンクリートコア屑が噴出孔２４ａ内に浸入するのを完全に防止することができず、目詰まりが発生する。また、この目詰まりにより、冷却流体が研削部２３に効率よく供給されず、十分な研削穿孔能力を得ることができなくなる。その結果、研削穿孔に長時間を費やし、研削穿孔の作業効率が低下する、また、研削部２３の砥粒も脱落しやすくなり、研削穿孔工具２１の寿命が短くなるという問題があった。また、回転軸２２の２ヶ所（流路２４、噴出孔２４ａ）に穴を形成する必要があり、加工が煩雑で作業コストが高くなるという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、研削穿孔工具の寿命を長くでき、また、研削穿孔の作業効率も低下しない研削穿孔工具を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、中空にして流路を有する回転軸と、前記回転軸の先端面に取り付けられ、前記流路に連通する溝部を有する研削部とを備えた研削穿孔工具であって、前記溝部は、前記研削部の軸方向に直交する断面の円周方向の少なくとも一部が開放されるように、前記研削部の先端面から基端面まで形成され、前記溝部の基端面近傍には、前記溝部内に突出する突出部を有する研削穿孔工具として構成したものである。
【００１１】
前記構成によれば、研削穿孔時に回転軸の回転と共に研削部が回転して被研削部材としての例えばコンクリートを研削すると、研削部の円周方向の少なくとも一部が開放されるように、研削部の先端面から基端面まで形成された溝部内に、その溝幅の径を有するコンクリートコアが徐々に形成されるように研削される。そして、被研削部材の穿孔が進行する共に（被研削部材への研削穿孔工具の押し付けにともなって）、溝部内のコンクリートコアは、研削部の回転によって、その円周方向に移動し、その移動の間に溝部の破砕作用面によって小さく破砕される。そして破砕されたコンクリートコアは、回転軸の流路から供給され溝部を介して供給される冷却流体と共に、研削部の円周方向に溝部を介して排出される。なお、コンクリートコアは、溝部内をその研削部の基端面に向かって移動したときに、突出部により、それ以上移動することができないようになっている。
【００１２】
また、溝部の基端面近傍に溝部内に突出する突出部を有することにより、溝部内に形成されたコンクリ−トコアが、突出部にあたり、小さく破砕される。そして、破砕されたコンクリートコアが、冷却流体と共に、研削部の円周方向に溝部を介して排出される。さらに、回転軸内部の流路を通じて供給される冷却流体は、突出部にあたり、研削部の円周方向に流れ、研削抵抗の最も高い研削部の先端面の外周部に供給される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記突出部の基端側には、前記流路に向かって傾斜する傾斜面が形成されている研削穿孔工具として構成されている。
【００１４】
前記構成によれば、突出部の基端側には、流路に向かって傾斜する傾斜面が形成されていることにより、回転軸内部の流路を通じて供給される冷却流体は、突出部の傾斜面に沿って研削部の円周方向に流れ、研削抵抗の最も高い研削部の先端面の外周部に供給されやすくなる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記研削部の軸方向に直交する断面において、前記溝部の溝幅が、前記研削部の円周方向に向けて拡大するように形成されている研削穿孔工具として構成したものである。
【００１６】
前記構成によれば、溝部の溝幅が拡大するように形成されていることにより、コンクリートコアの破砕に寄与する面積が大きくなって、破砕が促進され、破砕されたコンクリートコアの排出性もよくなる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記研削部の軸方向に平行する断面において、前記溝部の溝深さが、前記研削部の先端面から基端面に向かって縮小するように形成されている研削穿孔工具として構成したものである。
【００１８】
前記構成によれば、溝部の溝深さが先端面から基端面に向かって縮小するように形成されていることにより、コンクリートコアの破砕に寄与する面積が大きくなって、破砕が促進され、破砕されたコンクリートコアの排出性もよくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は研削穿孔工具の構成を示す斜視図、図２（ａ）は研削穿孔工具の先端側面図、（ｂ）は基端側面図、図３は図１のＡ−Ａ線の断面図、図４（ａ）は研削部の作動状態を示す概略図、（ｂ）〜（ｄ）は研削部の他の実施形態を示す先端端面図である。
【００２０】
図１に示すように、研削穿孔工具１は、中空にして流路４を有する回転軸２と、前記回転軸２の先端面に取り付けられ、前記流路４に連通する溝部５を有する研削部３とを備える。以下、各構成について説明する。
【００２１】
（回転軸２）
回転軸２は、図５に示すように、その基端部が穿孔機４１のモータ軸４３の先端に止着部４４を介してネジ嵌合により取り付けられている。また、モータ軸４３への取り付け方法は、図５の構成に限定されず、モータ軸４３の回転が研削穿孔工具１の回転軸２に効率よく伝達できる公知の方法が用いられる。したがって、図１においては、回転軸２は、外径３〜２０ｍｍ程度の略円筒体で構成されているが、使用する穿孔機の構成によって、回転軸２の形状及び大きさは適宜選択され、角柱体であってもよいし、外周面にモータ軸と嵌合するための凹凸部が形成されていてもよい。なお、回転軸２はステンレス等の金属で構成されることが好ましい。
【００２２】
また、図３に示すように、回転軸２の内部に形成される流路４は、回転軸２の中心位置に軸方向に沿って基端面２ｂから先端面２ａまで貫通するように形成される。図３においては、ストレート状の流路４であって、流路４の外径は変化させていないが、基端面２ｂから先端面２ａに向かって縮径または拡径したテーパ状の流路であってもよい（図示せず）。
【００２３】
また、回転軸２の外径に対する流路４の外径の割合は、被研削部材（コンクリート等の硬質材）の種類、研削穿孔の際の回転軸２（研削穿孔工具１）の回転速度等によって適宜選択されるが、２０〜５０％が好ましい。２０％未満であると研削部３の冷却不足が発生しやすく、５０％を超えると回転軸２自体の強度が不足して、前記の回転速度（例えば、２０００ｒｐｍ程度の高速回転速度）に回転軸２が耐えられず破損等が発生する危惧がある。
【００２４】
前記のように流路４を構成することにより、研削穿孔の際に、冷却流体Ｗは、流路４を通じて供給され、回転軸２の先端面２ａの中心位置から後記する溝部５を介して（突出部６に沿って）研削部３の外周部に向けて噴出される。冷却流体Ｗとしては、水、油、圧搾空気等が好ましく、また、研削液を混合したものでもよい。
【００２５】
（研削部３）
研削部は、砥粒をメタルボンドで結合、保持して所定形状にしたものである。砥粒としてはダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等を用いることができ、砥粒の平均粒子径は３５０〜６００μｍ程度のものが使用され、被研削部材によって適宜選択される。図１〜図３に示すように、研削部３の形状は略円筒形で、その外径は、被研削部材の穿孔径によって適宜選択され、例えば、５〜３０ｍｍ程度である。また、研削部３は、その基端面３ｂが前記回転軸２の先端面２ａに一体成形やろう付け等により接合されている。
【００２６】
また、研削部３には、図１〜図３に示すように、その軸方向に直交する断面において円周方向の少なくとも一部が開放されるように溝部５が形成され、その溝部５が研削部３の先端面３ａから基端面３ｂまで形成されている。
【００２７】
これにより、図４（ａ）に示すように、研削穿孔時に発生するコンクリートコア７は、従来の研削穿孔工具３１で発生するコンクリートコア３７（図７（ｂ）参照）に比べて、その径が小さくなる。そして、図３に示すように、コンクリートコアは、研削部３の回転によって、その円周方向に移動し、その移動する間に溝部５の破砕作用面５ａにより小さく破砕され、溝部５を介して、回転軸２の流路４から供給される冷却流体Ｗと共に、研削部３の円周方向に排出される。その結果、従来のように、研削穿孔の際にコンクリートコアが残ることがなく、コンクリートコアの取り除き作業が必要なくなり、研削穿孔の作業効率が低下することがない。
【００２８】
また、溝部５は、図２（ａ）に示すように、研削部３の円周の一方が開放するように先端面３ａの中心部に直径方向に沿って角状溝が形成され、図２（ｂ）、図３に示すように、研削部３の軸方向に沿って先端面３ａから基端面３ｂまで直線状に形成されている。しかしながら、溝部５は、破砕作用面５ａを有し、流路４と連通して流路４から供給される冷却流体Ｗで研削部３を冷却できる構成であれば、特に限定されない。
【００２９】
例えば、図１〜図３に示すように、溝部５は、研削部３の基端面３ｂにおいて流路４の全てが溝部５に開口するように、溝幅ｄは流路４の外径より大きい幅に、溝深さは所定の深さに設定されているが、溝幅ｄ、溝深さｈを、流路４の一部が開口される寸法に設定してもよい、また、図４（ｂ）に示すように、溝部５を、研削部３の先端面３ａの中心部（直径方向）からずれた位置に形成してもよい。さらに、図４（ｃ）に示すように、溝部５を、研削部３の円周の２ケ所が開放された、研削部３を軸方向に二分するように形成してもよい。
【００３０】
また、溝部５の形状は、角状溝に限定されず、Ｖ字溝またはＵ字溝等（図示せず）でもよいが、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、溝幅ｄが研削部３の円周方向に向けて拡大するようにテーパ面が形成されている形状が好ましく、これにより、コンクリートコアの破砕に寄与する面積が大きくなって、破砕が促進され、コンクリートコア屑の排出性もよくなる。また、図４（ｄ）に示すように、テーパ面（傾斜角は、例えば、約１０度）は片側だけでもよく、これにより、成形型のコストダウンが可能となる。
【００３１】
また、溝部５の形態は直線状の溝部５に限定されず、研削部３の先端面３ａから基端面３ｂに向かって溝深さｈが縮小するように形成されている形態が好ましく（図３の５ａ点線部参照）、これによりコンクリートコアの破砕に寄与する面積が大きくなって、破砕が促進され、コンクリートコア屑の排出性もよくなる。さらに、クランク状の溝、波状の溝、らせん状の溝等でもよい。
【００３２】
また、溝部５は、図３に示すように、その基端面近傍には溝部５内に突出する突出部６を有する。これにより、溝部５内に形成されたコンクリ−トコアが、この突出部６にあたり、小さく破砕される。また、回転軸２内部の流路４を通じて供給される冷却流体Ｗがこの突出部６にあたり、冷却流体Ｗの流出方向が、研削部３の円周方向になる。そして、破砕されたコンクリートコア屑が、前記冷却流体Ｗの流れに沿って、溝部５を介して、研削部３の円周方向に排出され、流路４内に侵入しない。その結果、従来のように、研削穿孔の際にコンクリートコアが流路４内に残ることがなく、コンクリートコアの取り除き作業が必要なくなり、研削穿孔の作業効率が低下することがない。
【００３３】
また、研削部３の円周方向に流出した冷却流体Ｗが、研削部３の研削抵抗の高い部分（研削部３の先端面３ａの外周部）に効率よく供給されるため、研削部３の冷却効率が向上する。その結果、研削部３の研削穿孔能力が低下することがなく、研削穿孔の作業効率が低下せず、また、研削穿孔工具の寿命が長くなる。
【００３４】
また、突出部６の形成位置は、研削部３の基端面３ｂに接するように形成されているが、前記溝部５内を移動してきたコンクリ−トコアを小さく破砕する破砕作用と、破砕されたコンクリートコア屑を排出する排出作用と、冷却流体Ｗの流出方向を研削部３の円周方向に規制する規制作用とを有していれば、研削部３の基端面３ｂから所定間隔を有する位置（溝部５の基端面近傍）に形成することができる。
【００３５】
また、突出部６の断面形状は、研削部３の軸方向に平行な断面において、前記破砕作用、排出作用を有する面（破砕・排出面６ａ）を研削部３の先端面３ａ側に形成し、前記規制作用、排出作用を有する面（傾斜面６ｂ）を研削部３の基端面３ｂ側に形成した、略三角形状をなしている。しかしながら、前記のコンクリートコアの破砕作用と、コンクリートコア屑の排出作用と、冷却流体Ｗの流出方向の規制作用とを有していれば、略三角形状に限定されず、例えば、台形形状を有してもよい。
【００３６】
また、突出部６の基端側に形成される前記規制作用、排出作用を有する面が、流路４に向かって傾斜する傾斜面６ｂとして形成されていることにより、冷却流体Ｗが、研削部３の円周方向に流れ、先端面３ａの外周部に供給されやすくなる。その結果、研削部３の冷却効率、研削穿孔能力がより向上し、研削穿孔の作業効率が低下しない。また、研削穿孔工具１の寿命が長くなる。さらに、コンクリ−トコア屑が流路４内に流入するのをより防止できる。
【００３７】
また、突出部６の傾斜面６ｂの傾斜角θは、流路４からの冷却流体Ｗの供給量と、研削部３の外周部での冷却効率および溝部５内のコンクリートコア屑の排出効率から決定され、例えば、約４５度に設定するのが好ましい。さらに、突出部６の破砕・排出面６ａにおいても、図３においては、溝部５の軸方向に垂直に形成されているが、コンクリートコア屑の排出性を考慮して、流路４側に傾斜していてもよい。破砕・排出面６ａが流路４側に傾斜しても、前記研削部３の円周方向への冷却流体Ｗの流れによって、流路４内にコンクリートコア屑が流入することはない。
【００３８】
つぎに、本発明の研削穿孔工具１の使用方法について説明する。図５に示すように、本発明の研削穿孔工具１は、穿孔機４１のケーシング４２内部に設けられたモータ軸４３に止着部４４を介して研削穿孔工具１を取り付ける。次に、ケーシング４２の先端部に設けられた回収室４５をコンクリート壁面Ｋに当接し、研削穿孔工具１の先端を穿孔位置に合わせる。
【００３９】
次に、図３に示すように、研削穿孔工具１の回転軸２の基端面２ｂから流路４内部に空気や水等の冷却流体Ｗを供給し、回転軸２の先端面２ａで流路４に連通する溝部５を介して冷却流体Ｗを研削部３内に供給する。そして、溝部５の基端面近傍に形成された突出部６に沿って、研削部３の円周方向に冷却流体Ｗを噴出させながら、研削穿孔工具１を、例えば２０００ｒｐｍ程度で高速回転させる。すると、研削部３の先端面３ａによって、コンクリ−トが溝部５内にコンクリートコア７を形成するように研削される（図４（ａ）参照）。
【００４０】
次に、コンクリート壁面Ｋに研削穿孔工具１を、例えば、７ｍｍ／分程度の送り速度で押し付けると、溝部５内のコンクリートコアが研削部３の回転によって研削部３の円周方向に移動し、その移動の間に破砕作用面５ａ（図４（ａ）参照）で小さく破砕されてコンクリートコア屑となり、コンクリートコア屑は前記溝部５に沿って流れてくる冷却流体Ｗと共に、研削部３の回転によって研削部３の円周方向に排出される。なお、コンクリートコア７は、その先端部分が溝部５内の突出部６に接触することで、それ以上移動せず、また突出部６（破砕・排出面６ａ）により破砕されることとなり、流路４を塞ぐことはない。また、研削部３の円周方向に流出した冷却流体Ｗは研削部３の外周に沿って流れ、研削抵抗の最も高い先端面３ａの外周部に供給され、研削部３を冷却すると共に研削穿孔能力を高める。
【００４１】
そして、図５に示すように、回収室内４５に流入してくるコンクリートコア屑は冷却流体と共に吸引管４６で吸引しながら排出し、コンクリート壁面Ｋに小孔Ｈを穿設する。
【００４２】
なお、本発明は、前記の記載及び図面に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得る。
【００４３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明においては、前記溝部は、前記研削部の軸方向に直交する断面の円周方向の少なくとも一部が開放されるように、前記研削部の先端面から基端面まで形成され、前記溝部の基端面近傍には、前記溝部内に突出する突出部を有することにより、研削穿孔工具の寿命を長くでき、また、研削穿孔の作業効率も低下しない研削穿孔工具を提供することができた。
【００４４】
また、本発明においては、前記突出部の基端側には、前記流路に向かって傾斜する傾斜面が形成されていることにより、研削穿孔工具の寿命をより長くでき、また、研削穿孔の作業効率もより向上した研削穿孔工具を提供することができた。
【００４５】
また、本発明においては、前記溝部の溝幅が、前記研削部の円周方向に向けて拡大するように形成されていることにより、研削穿孔の作業効率がより向上した研削穿孔工具を提供することができた。
【００４６】
また、本発明においては、前記溝部の溝深さが、前記研削部の先端面から基端面に向かって縮小するように形成されていることにより、研削穿孔の作業効率がより向上した研削穿孔工具を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削穿孔工具の構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の研削穿孔工具の先端側面図、（ｂ）は基端側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の研削部の作動状態を示す概略図、（ｂ）〜（ｄ）は研削部の他の実施形態を示す先端端面図である。
【図５】穿孔機の先端部の部分断面図である。
【図６】（ａ）は従来の研削穿孔工具の構成を示す先端側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図７】（ａ）は従来の研削穿孔工具の斜視図、（ｂ）は研削部の作動状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１研削穿孔工具
２回転軸
２ａ、３ａ先端面
２ｂ、３ｂ基端面
３研削部
４流路
５溝部
５ａ破砕作用面
６突出部
６ａ破砕・排出面
６ｂ傾斜面
７コンクリートコア
ｄ溝幅
ｈ溝深さ
θ 傾斜角
Ｗ冷却流体

Claims

中空にして流路を有する回転軸と、
前記回転軸の先端面に取り付けられ、前記流路に連通する溝部を有する研削部とを備えた研削穿孔工具であって、
前記溝部は、前記研削部の軸方向に直交する断面の円周方向の少なくとも一部が開放されるように、前記研削部の先端面から基端面まで形成され、
前記溝部の基端面近傍には、前記溝部内に突出する突出部を有することを特徴とする研削穿孔工具。
前記突出部の基端側には、前記流路に向かって傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研削穿孔工具。
前記研削部の軸方向に直交する断面において、前記溝部の溝幅が、前記研削部の円周方向に向けて拡大するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研削穿孔工具。
前記研削部の軸方向に平行する断面において、前記溝部の溝深さが、前記研削部の先端面から基端面に向かって縮小するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の研削穿孔工具。