JP2013006400A - ドリルビット - Google Patents

Abstract

【課題】穿孔能力の低下を抑制したドリルビットの提供。
【解決手段】中空円筒状に構成されて動力工具に装着される装着部２に同軸一体回転するように固定され、軸方向先端で被削材を切削する胴体部４を備え、胴体部４の先端には、軸方向と直交する方向に平面状に延びる先端平面部４１が設けられ、胴体部４の先端近傍の外周には、軸方向と直交する断面が円形状を成す外周面部４２が設けられ、胴体部４の先端平面部４１と外周面部４２との間には、斜面部４３が設けられ、胴体部４において先端平面部４１と外周面部４２と斜面部４３には、ダイアモンド砥粒５Ａがロウ材５Ｂにより接着され、軸心を通り軸心と一致する断面上において斜面部４３と先端平面部４１との接続箇所から斜面部４３と外周面部４２との接続箇所までの距離は、ダイアモンド砥粒５Ａの粒径の二乃至三倍になるように構成されているドリルビットを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明はドリルビットに関し、特にコンクリート、硬質タイルに穿孔可能なドリルビットにする。

特許文献１に示されるように、略円筒状のボディ部を有し、ボディ部の先端にダイヤモンド砥粒が設けられたドリルビットが公知になっている。このドリルビットでは、円筒状の先端面に位置する先端平面部と、先端平面部から後端側に延びる外周面とにダイヤモンド砥粒が設けられ、このダイヤモンド砥粒により、コンクリート、硬質タイル等の被削材を研削しつつ穿孔している。

特開２０１１−１２１３２３号公報

上述したドリルビットではダイヤモンド砥粒により切削するため、ダイヤモンド砥粒が脱落や磨耗等でなくなってしまうと、その切削能力が低下する。よって本発明は、穿孔能力の低下を抑制したドリルビットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、動力工具に装着されて回転する装着部と、中空円筒状に構成されて該中空円筒の軸心の軸方向後端で該装着部に同軸一体回転するように固定され、該軸方向先端で被削材を切削する胴体部と、を備え、該胴体部において先端には、該軸方向と直交する方向に平面状に延びる先端平面部が設けられ、該胴体部において先端近傍の外周には、該軸方向と直交する断面が円形状を成す外周面部が設けられ、該胴体部において該先端平面部と該外周面部との間には、接続面部が設けられ、該胴体部において該先端平面部と該外周面部と該接続面部には、砥粒が接着剤により接着され、該軸心を通り該軸心と一致する断面上において該接続面部と該先端平面部との接続箇所から該接続面部と外周面部との接続箇所までの距離は、該砥粒の粒径の二乃至三倍になるように構成されているドリルビットを提供する。

また上記課題を解決するために、動力工具に装着されて回転する装着部と、中空円筒状に構成されて該中空円筒の軸心の軸方向後端で該装着部に同軸一体回転するように固定され、該軸方向先端で被削材を切削する胴体部と、を備え、該胴体部において先端には、該軸方向と直交する方向に平面状に延びる先端平面部が設けられ、該胴体部において先端近傍の外周には、該軸方向と直交する断面が円周状を成す外周面部が設けられ、該胴体部において該先端平面部と該外周面部との間には、接続面部が設けられ、該胴体部において該先端平面部と該外周面部と該接続面部には、砥粒が接着剤により接着され、該接続面部は、該外周面部との接続箇所から該先端平面部砥の接続箇所を結ぶ直線上において該砥粒が少なくとも二個並んで構成されているドリルビットを提供する。

これらのような構成によると、接続面部上に二つ以上砥石が配置されるため、砥粒に係る負担を低減して、砥粒の脱落を抑制することができる。また仮に一個の砥粒が脱落したとしても、もう一個砥粒が存在するため、接続面による切削性を担保することができる。

上記構成のドリルビットにおいて、該軸心を通り該軸心と一致する断面上において該先端平面部の長さは、該粒径の一乃至一．六倍になるように構成されていることが好ましい。また該先端平面部は、該半径方向において該砥粒が一乃至一．六個並んで構成されていることが好ましい。

これらのような構成によると、先端平面部に一個以上砥粒が配置されるため、確実に先端平面部で切削を行うことができる。

また該砥粒及び該接着剤は、該接続面部から該接続面部上に配置された該砥粒の最外部までの距離が、該粒径の一．五乃至二倍になるように構成されていることが好ましい。

このような構成によると、接続面上に法線方向において一個以上の砥粒を配置することができ、最外層に位置する砥粒が脱落・剥離したとしても下に位置する砥粒で研削を行うことができる。

また該接着剤は、該先端平面部よりも該接続面部が厚肉に構成されていることが好ましい。

このような構成によると、接続面部における砥粒の保持性が増して砥粒と接着剤との接合強度を高めることができ、砥粒の脱落・剥離を抑制することができる。

また該砥粒はダイヤモンド砥粒であって、♯３０乃至♯２００の粒度であることが好ましい。

このような構成によると、効率的にコンクリートや硬質タイルを切削することができる。

本発明のドリルビットによれば、穿孔能力の低下を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るドリルビッドの側面図。 本発明の実施の形態に係るドリルビッドの先端部分を成型治具に挿入した状態での部分断面図。 本発明の実施の形態に係るドリルビッドを動力工具に装着した状態での側面図。 Ｃ値と穿孔率との関係を示すグラフ。 本発明の実施の形態に係るドリルビッドの先端部分を成型治具に挿入した状態での断面図。 本発明の実施の形態に係るドリルビットを動力工具に装着した状態で動力工具を駆動した状態を示す図。 本発明の実施の形態に係るドリルビットに作業時にかかる力の関係を示す図。 本発明の実施の形態に係るドリルビッドの変形例に係る先端部分を成型治具に挿入した状態での部分断面図。

以下、本発明の実施の形態に係るドリルビットについて、図１乃至図７に基づき説明する。図１に示されるドリルビット１は、動力工具であるインパクトドライバ１Ａ(図３)に装着される装着部２と、装着部２と一体に構成されて装着部２と同軸一体回転する中空円筒状のボディ部４と、装着部２とボディ部４との間に介在する鍔部３とから主に構成されている。

装着部２は、断面が六角形の、いわゆる六角軸であり、図３に示されるように、ドリルビット１をインパクトドライバ１Ａのチャックに装着することができる。この六角形状の大きさは、ＪＩＳ等の所定の規格値に基づき定められている。また、装着部２の軸方向の中央付近には、円周方向に連続した窪み部２ａが形成されている。この窪み部２ａにインパクトドライバ等のいわゆるワンタッチ取り付け機構(図示せず)のボールが嵌合することができる。

鍔部３は、その外径がボディ部４の外径より大径な円板状に構成され、装着部２と同軸上に装着部２及びボディ部４と一体になるように構成されている。鍔部３は、穿孔作業中に発生する粉塵が作業者側に直接飛散するのを低減させる役目を果たすと共に、ドリルビット１における最大穿孔深さを規定している。

ボディ部４は、鍔部３を介して装着部２の回転軸方向一端側に接続されており、中空円筒に構成されて、その円筒の軸心が装着部２の回転軸と同軸になるように配置されている。以下の説明においては、回転軸の軸方向であって装着部２からボディ部４に向かう方向を先端方向、反対を後端方向とし、軸方向と直交する方向を半径方向として説明する。ボディ部４は、その外径（後述の切り刃５の外径）が約１４．５ｍｍを成すように構成されており、後端側に位置する胴部４Ａと胴部４Ａの先端側に位置する先端部４Ｂとから構成されている。胴部４Ａと先端部４Ｂとはいずれも中空円筒状に構成されている。

胴部４Ａは、薄くすることで切削抵抗を低減させながら、強度を保つために肉厚（半径方向厚さ）Ｔが１．５ｍｍ程度に構成されており、後端で鍔部３に接続されている。胴部４Ａにおいてその外周面には、先後端方向を進行方向とする螺旋状の溝４ｂが形成されている。この溝４ｂにより後述の切り刃５でコンクリート等の被削材Ｗ(図３)を切削した時に生成される粉塵を穿孔外に導き排出することが可能になる。また胴部４Ａにおいて鍔部３との接続箇所近傍には、先端側に向けて延びる長円状のコア排出孔４ａが形成されている。

先端部４Ｂは内径及び外径が胴部４Ａと同径に構成されて胴部４Ａの先端側に位置しており、周方向においてコア排出孔４ａと同位置になるように先端部４Ｂの先端位置から後端側に向けて延びる切り欠き４ｂが形成され、その表面に切り刃５が設けられている。切り刃５は図２に示されるように、メッシュ♯３５（メッシュ目開き５００μｍ）のダイヤモンド砥粒５Ａと、ダイヤモンド砥粒５Ａを保持して先端部４Ｂと一体とするロウ材５Ｂとから構成されている。

先端部４Ｂの先端には、軸方向と直交する方向に平面状に延びる先端平面部４１が設けられ、外周には、軸方向と直交する断面が円形状を成すように構成された外周面部４２が設けられ、先端平面部４１と外周面部４２との間には、接続面部である斜面部４３が設けられている。

斜面部４３は、Ｃ０．７で形成されたＣ面から構成されている。上述のように先端部４Ｂの肉厚が胴部４Ａの肉厚Ｔと同値であるため、先端平面部４１の半径方向長さＬ１は、０．８ｍｍとなる。この値は、ダイヤモンド砥粒５Ａの一乃至一．六倍に含まれる値である。また斜面部４３の先端平面部４１との接続箇所から外周面部４２の接続箇所までの距離、即ちボディ部４の軸心を通り軸心と一致する断面上における斜面部４３の長さＬ２は、１．０ｍｍとなり、この値は、ダイヤモンド砥粒５Ａの二倍以上の値である。即ち、先端平面部４１はダイヤモンド砥粒５Ａが半径方向に少なくとも一個配置可能な大きさに構成されており、故にダイヤモンド砥粒５Ａが一個配置されている。斜面部４３は、ダイヤモンド砥粒５Ａが軸心を通り軸心と一致する断面における長さが少なくとも二個配置可能な大きさに構成されており、故にダイヤモンド砥粒５Ａが二個以上配置されている。

切り刃５は、ニッケル金属粉を主成分としたロウ材５Ｂを先端部４Ｂに塗布した後に、ダイヤモンド砥粒５Ａをまぶし、図５に示されるような成形治具１０に形成された凹部１０ａ内に先端部４Ｂを挿入し、その後に加熱することによってロウ材５Ｂによりダイヤモンド砥粒５Ａが成形治具１０で成形された状態で先端部４Ｂに保持される。この成形治具１０において凹部１０ａの形状は、図３に示されるように、先端平面部４１と凹部１０ａの底面及び外周面部４２と凹部１０ａの側面の間の距離Ｌ３が約０．７ｍｍになると共に、凹部１０ａにおいて斜面部４３と対向する箇所がＲ形状を有するように構成する。この状態において、斜面部４３から凹部１０ａのＲ形状部分までの最大距離Ｌ４がダイヤモンド砥粒５Ａ粒径の一．五倍乃至二倍になるように形状化する。このように構成することにより、斜面部４３の表面上にダイヤモンド砥粒５Ａが担持され、その担持されたダイヤモンド砥粒５Ａの更に上にもダイヤモンド砥粒５Ａを配置することができる。即ち、図２に示される斜面部４３においてその法線方向にダイヤモンド砥粒５Ａを一個以上配置することができる。このような構成により、最外層に位置するダイヤモンド砥粒５Ａが脱落・剥離したとしても斜面部４３表面側に位置する砥粒で研削を行うことができる。

また上述のように、先端平面４１から凹部１０ａの底面までの距離Ｌ３に比べて、斜面部４３から凹部１０ａのＲ形状部分までの距離Ｌ４を大きくすることにより、先端平面部４１に比べて斜面部４３に肉厚のロウ材５Ｂを盛ると共に多量のダイヤモンド砥粒５Ａを付着させることができる。これにより、斜面部４３におけるダイヤモンド砥粒５Ａの保持性が増してダイヤモンド砥粒５Ａとロウ材５Ｂとの接合強度を高めることができ、ダイヤモンド砥粒５Ａの脱落・剥離が抑制されて斜面部４３でのダイヤモンド砥粒５Ａの保持性が向上する。

上記構成のドリルビット１において穿孔作業を行った結果、穿孔時に最も負荷がかかるのは先端平面部４１ではなく斜面部４３であることが解った。その理由として、次のことが考えられる。

まずは、インパクトドライバ１Ａへのドリルビット１を取り付け時のガタ、インパクトドライバ１Ａやドリルビット１の寸法精度、ドリルビット１の刃先の振れや真円度により刃先の外周部が中心軸からずれてしまうことである。また図６に示すように、回転時の遠心力によりドリルビット１は、先端が中心軸回りに弧を描くような回転となってしまうため、この状態で穿孔すると、図７に示すようなドリルビット１の下向きの進行方向の矢印Ｓ１に対し、遠心力による径方向の力の矢印Ｓ２、下向きの矢印Ｓ１と径方向の矢印Ｓ２の合成値である斜め下向きの矢印Ｓ３の力が発生する。この矢印Ｓ３の長さから、斜め下向きの力が一番大きくなることがわかる。

以上のことから、先端平面部４１のダイヤモンド砥粒５Ａが脱落等によりなくなっても外周面部４２のダイヤモンド砥粒５Ａが残っていれば穿孔可能であることを実験で確認している。

以上の実験結果に基づき、上述の斜面部４３の最適な値を規定するために、同一形状を成すドリルビットにおいて、斜面部を、Ｃ値が、０．４、０．４５、０．６、０．７の四水準で作成し、それぞれ穿孔率の試験を行った。ここで穿孔率の試験とは、所定の深さの孔を何個形成できるかを調べる試験であり、その試験結果を図４のグラフの縦軸に百分率で縦軸に表記している。この試験結果によると、Ｃ０．４からＣ０．６に変化させたとしても、その穿孔率は３０％程度しか上昇しないが、Ｃ０．６からＣ０．７に変化させると、その穿孔率は４５％も上昇した。従ってＣ値は、０．７以上とすることが好ましい。またＣ値を０．７とすることにより、斜面部４３の長さＬ２は１．０ｍｍとなるがこの値は上述のように少なくともダイヤモンド砥粒５Ａを二個以上配置できる長さである。よって本実施の形態では、Ｃ値を０．７とした。

またＣ値を大きくすると、先端平面部４１の半径方向長さＬ１が小さくなり、半径方向長さＬ１をダイヤモンド砥粒５Ａが一個以上配置可能な長さとすることができなくなるため、過度にＣ値を大きくすることは好ましくない。具体的にはＣ値を１．０以上にすると、半径方向長さＬ１が０．５ｍｍ以下となり、先端平面部４１に一個以上のダイヤモンド砥粒５Ａを配置することができなくなる。よってＣ値は０．７乃至１．０となることが好ましい。この範囲において半径方向長さＬ１は、ダイヤモンド砥粒５Ａの一乃至一．六倍になり、斜面部４３の長さＬ２は、ダイヤモンド砥粒５Ａの二乃至三倍になる。

本発明によるドリルビットは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。例えば、本実施の形態では、メッシュ♯３５のダイヤモンド砥粒を使用したが、これに限らず、メッシュ♯３０〜２００のダイヤモンド砥粒であれば、好適にコンクリートや硬質タイルを研削することができる。また動力工具としてはインパクトドライバについて説明したが、これに限らず回転力を出力するドリル等であれば、いずれも装着して作業を行うことが可能である。

また斜面部４３と先端平面部４１とにおけるロウ材５Ｂの肉厚の差に基づく斜面部４３でのダイヤモンド砥粒５Ａの保持性の向上は、斜面部４３及び先端平面部４１の長さとダイヤモンド砥粒５Ａの粒径との関係に関連せずに成立する。

斜面部４３は、本実施の形態においては平面状に構成したがこれに限らず、例えば図８に示されるように、凹状を成す斜面部１４３としてもよい。このように構成することにより、斜面部１４３の面積を多くすることができ、故にロウ材５Ｂが接着する面積も増えてロウ材５Ｂをより多く盛ることができる。ロウ材５Ｂが多く盛ることができることにより、より多くのダイヤモンド砥粒５Ａを保持することができ、故に斜面部１４３上における切削性能をより確実に確保することができる。

１：ドリルビット １Ａ：インパクトドライバ ２：装着部 ２ａ：窪み部 ３：鍔部
４：ボディ部 ４Ａ：胴部 ４Ｂ：先端部 ４ａ：コア排出孔 切り欠き：４ｂ
５：切り刃 ５Ａ：ダイヤモンド砥粒 ５Ｂ：ロウ材 １０：成形治具 １０ａ：凹部
３１ａ：溝 ４１：先端平面部 ４２：外周面部 ４３：斜面部

Claims (7)

1. 動力工具に装着されて回転する装着部と、
   中空円筒状に構成されて該中空円筒の軸心の軸方向後端で該装着部に同軸一体回転するように固定され、該軸方向先端で被削材を切削するボディ部とを備え、
   該ボディ部において先端には、該軸方向と直交する方向に平面状に延びる先端平面部が設けられ、該ボディ部において先端近傍の外周には、該軸方向と直交する断面が円周状を成す外周面部が設けられ、該ボディ部において該先端平面部と該外周面部との間には、接続面部が設けられ、該ボディ部において該先端平面部と該外周面部と該接続面部には、砥粒が接着剤により接着され、
   該軸心を通り該軸心と一致する断面上において該接続面部と該先端平面部との接続箇所から該接続面部と外周面部との接続箇所までの距離は、該砥粒の粒径の二乃至三倍になるように構成されていることを特徴とするドリルビット。
2. 該軸心を通り該軸心と一致する断面上において該先端平面部の距離は、該粒径の一乃至一．六倍になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のドリルビット。
3. 動力工具に装着されて回転する装着部と、
   中空円筒状に構成されて該中空円筒の軸心の軸方向後端で該装着部に同軸一体回転するように固定され、該軸方向先端で被削材を切削するボディ部とを備え、
   該ボディ部において先端には、該軸方向と直交する方向に平面状に延びる先端平面部が設けられ、該ボディ部において先端近傍の外周には、該軸方向と直交する断面が円周状を成す外周面部が設けられ、該ボディ部において該先端平面部と該外周面部との間には、該中空円筒の半径方向及びと交差する方向に延びる接続面部が設けられ、該ボディ部において該先端平面部と該外周面部と該接続面部には、砥粒が接着剤により接着され、
   該接続面部は、該外周面部との接続箇所から該先端平面部との接続箇所を結ぶ直線上において該砥粒が少なくとも二個並んで構成されていることを特徴とするドリルビット。
4. 該先端平面部は、該半径方向において該砥粒が一乃至一．六個並んで構成されていることを特徴とする請求項３に記載のドリルビット。
5. 該砥粒及び該接着剤は、該接続面部から該接続面部上に配置された該砥粒の最外部までの距離が、該粒径の一．五乃至二倍になるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載のドリルビット。
6. 該接着剤は、該先端平面部よりも該接続面部が厚肉に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載のドリルビット。
7. 該砥粒はダイヤモンド砥粒であって、♯３０乃至♯２００の粒度であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のドリルビット。
   

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