JP2019217648A - コアビット用ダイヤモンドチップ - Google Patents

Abstract

【課題】切削速度を増して切削効率を向上させると共に、寿命をさせたコアビット用のダイヤモンドチップを提供する。【解決手段】ダイヤモンドチップ１１は、コバルト粉Ｃo90％、ブロンズ粉Cu-Sn10％程度の金属粉に粒径が＃40/50のダイヤモンド砥粒を配合した比較的硬い層Ａと、Ｃo60％、ブロンズ粉Cu-Sn40％程度の金属粉に＃40/50の砥粒Ｄ1と、＃30/40の砥粒Ｄ2を混合したダイヤモンド砥粒を配合した比較的軟らかい層Ｂを交互に積層した5層構造をなす。【選択図】図６

Description

本発明は、コアドリルに取付けられ、コンクリート構造物を穿孔するのに用いるコアビット、より詳しくは上部にコアドリルへの取付部を備えた円筒状のシャンクと、該シャンクの開口端部に周方向に適宜の間隔を存して固着されるダイヤモンドチップよりなるコアビットの前記ダイヤモンドチップに関する。

図１は、コアビット１の従来例の正面図、図２は、同コアビット１の底面図で、コアビット１は、上部に取付部としてのネジ部２を備えた円筒形状のシャンク３と、該シャンク３の開口端部に一定間隔で固着される略円弧状のダイヤモンドチップ４よりなり、該ダイヤモンドチップ４は一般に、コバルト粉Ｃoとブロンズ粉Cu-Snよりなる金属粉にダイヤモンド砥粒を配合して成形され、コンクリート構造物を穿孔するのに用いるコアビット１のダイヤモンドチップ４に用いるダイヤモンド砥粒としては、粒径の最適サイズが＃40/50、すなわち0,635〜0.508mmとされる。

ダイヤモンドチップに関してはまた、成形時にコンクリート構造物の切削面に当たる底面円周方向に凹凸を付して穿孔時に切り込みがブレないようにしたチップも知られる。

図１及び図２に示す従来のコアビット１では、コンクリート構造物に切り込んでいく際、一般的な錐のように、回転中心となるセンターがないため、径方向に蛇行しながら切り込んでいく傾向があり、そのため例えば５mm幅のチップを用いた場合、切溝の幅が5.2〜5.4程度mm程度と大きくなり(図３参照)、0.2〜0.4程度の必要以上に余分な切り込みが行われるため穿孔効率上問題があった。

これに対し、底面円周方向に凹凸を付した前述のチップでは、穿孔時にブレや蛇行を生じ難い利点があるが、こうした利点があるのは、新品の使用開始から僅かな間で、コンクリート構造物を1ｍ位も切削すると、凹凸が消滅して従来の普通のチップの形態と変わりがなくなる。長時間使用できるようにするために溝を深くし、凸部を高くして該凸部が摩耗しても溝が残るようにした場合、凸部が脆くなり、切削中折損し易くなる不具合を生ずる。

本発明は、切削速度を増して切削効率を高めると共に、寿命を向上させたコアビット用のダイヤモンドチップを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、円筒形状のシャンクと、金属粉にダイヤモンド砥粒を配合して成形され、前記シャンクの開口端部に周方向に適宜の間隔を存して固着されるダイヤモンドチップよりなるコアビットの前記ダイヤモンドチップであって、該ダイヤモンドチップは、第１の金属粉にダイヤモンド砥粒を配合した比較的硬い層（以下、Ａ層という）と、第２の金属粉にダイヤモンド砥粒を配合した比較的軟らかい層（以下、Ｂ層という）をシャンクの径方向に積層した構造をなすことを特徴とし、
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、比較的軟らかいＢ層は、両側より比較的硬いＡ層で挟み込んで積層された構造をなすことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記Ａ層に配合されるダイヤモンド砥粒は、粒径が＃40/50である一方、前記Ｂ層に配合されるダイヤモンド砥粒は、粒径が＃40/50と＃30/40の砥粒を混合したものよりなることを特徴とする。

請求項１に係る発明によると、切削時、Ａ層もＢ層もダイヤモンド砥粒を脱落させながら摩耗するが、摩耗量はＢ層の方がＡ層に比べ多いため、硬軟のＡ、Ｂ両層間に段差を生ずる。段差を生ずると、Ａ層が主として切削を行うようになり、Ａ層によるコンクリート構造物切削面への単位面積当たりの加圧力が増すことにより、切削面に食い込んで切削を行うようになり、ブレや蛇行が生じ難くなる。これによりコンクリート構造物に環状に切り込まれる切溝の幅が低減し、切削が必要以上に余分に行われなくなって切削速度が増し、穿孔効率が向上する。

前記段差は大きくなり過ぎると、Ｂ層のコンクリート構造物切削面への加圧力が小さくなって摩耗し難くなり、Ａ層の摩耗がある程度進行するまでＢ層の砥粒は脱落しないで保持される。Ａ層の摩耗がある程度進行し、両者の段差が少なくなってＢ層のコンクリート構造物への加圧力が増し、Ｂ層による切削が進むと該Ｂ層の砥粒が脱落する。砥粒が脱落すると、比較的軟らかいＢ層の摩耗が速まって、その摩耗量は比較的硬いＡ層より多くなり、両層の段差が大きくなる。大きくなり過ぎた段差は、前述するように、Ａ層の摩耗により解消されるようになり、これにより硬いＡ層と軟らかいＢ層の段差がほぼ一定になるように維持される。このためブレや蛇行を生ずることなく切削効率が向上し、チップの寿命も向上して長期間安定した切削性能が維持されるようになる。

請求項２に係る発明によると、複数条の硬いＡ層でコンクリート構造物の切削面をしっかりと押えることにより、切り込み時にブレがより一層生じ難くなると共に、Ａ層間のＢ層においてほぼ一定の深さの窪みができるようになる。

砥粒の粒径と金属の摩耗は、両者のバランスが必要とされ、バランスが悪く、摩耗し易い金属材料に配合される砥粒の粒径を大きくした場合、切削時、Ａ層間に挟まれるＢ層の砥粒が脱落し難くなる。砥粒が脱落し難くなると、Ａ、Ｂ層間の段差の拡大が防止され、有効であるが、大なる粒径の砥粒のみ使用すると、Ｂ層での切削効率が低下する。請求項３に係る発明は、この点を考慮して粒径の大なる砥粒のみならず、粒径の小なる砥粒を併用し、これによりＡ、Ｂ層間での段差を適正に保持させて、切削効率の低下を防止させるようにしたものである。

コアビットの正面図。 同底面図。 従来のダイヤモンドチップにより穿孔されるコンクリート構造物の断面図。 本発明に係るダイヤモンドチップの拡大した斜視図。 同チップの模式的な拡大断面図。 切削時の摩耗の進行状況を示す模式図。 図４及び図５に示すダイヤモンドチップにより穿孔されるコンクリート構造物の断面図。

以下、本発明の実施形態に係るコアビット用ダイヤモンドチップについて図面により説明する。
図４は、図１に示すコアビット１のダイヤモンドチップ４に代えて用いるダイヤモンドチップ１１の斜視図、図５は同縦断面図で、コバルト粉Ｃoとブロンズ粉Cu-Snよりなる金属粉にダイヤモンド砥粒を配合して成形され、比較的硬いＡ層と、比較的軟らかいＢ層を交互に積層した５層構造をなしている。

Ａ層は、例えばコバルト粉Ｃo90％、ブロンズ粉Cu-Sn10％程度の第１の混合金属粉にダイヤモンド砥粒としてコンクリート構造物１２を切削するのに好適とされる＃40/50、すなわち、粒径が0.635〜0.508mmの砥粒Ｄ1を配合して成形され、またＢ層は、例えばコバルト粉Ｃo60％、ブロンズ粉Cu-Sn40％程度の第２の混合金属粉に前記＃40/50の砥粒Ｄ1と、＃30/40、すなわち粒径が0.846〜0.635mmの砥粒Ｄ2を混合したダイヤモンド砥粒を配合して成形される。

なお図５において、粒径＃40/50の砥粒Ｄ1は便宜上、全て同じサイズに描いているが、実際には＃40/50の範囲の砥粒Ｄ1が用いられる。粒径＃30/40の砥粒Ｄ2も同様である。
Ｂ層では、比較的大きな粒径Ｄ2の＃30/40のダイヤモンド砥粒はＡ層により両側より挟まれて脱落し難いが、Ａ層の摩耗が進行し、Ｂ層との段差が少なくなるのに伴いＢ層によるコンクリート構造物への切削が進むようになり、これによりＢ層の砥粒Ｄ2が脱落する。砥粒Ｄ2が脱落すると、軟らかい金属材料で成形されるＢ層の摩耗がＡ層よりも速くなり、Ｂ層での窪みが増加する。窪みが増加してＡ、Ｂ両層間での段差が大きくなると、Ａ層での摩耗がある程度進行するまでＢ層での摩耗量が減少し、この繰り返しによりＡ、Ｂ両層間での段差がほぼ一定に維持されるようになる。

Ｂ層ではまた、＃30/40の砥粒と共に配合される比較的粒径の小さな＃40/50の砥粒が併用する＃30/40の砥粒による切削効率の低下を補う。

図６は、コンクリート構造物１２を切削するときのダイヤモンドチップ１１の摩耗状況を示すもので、チップ１１は新品時にはＡ層もＢ層も底面のコンクリート構造物への切削面が面一をなしているが、切削開始から切削が進むにつれＡ、Ｂ両層は、砥粒を脱落させながら摩耗するが、摩耗は軟らかい金属材料で成形されるＢ層の方がＡ層よりも進むため、Ｂ層が窪み、Ａ、Ｂ両層間に段差が形成されるようになる。この段差は前述し、かつ図示するようにほぼ一定に維持されるようになる。

図７は、図４に示すダイヤモンドチップ１１を用いたコアビットによる穿孔を示すもので、３か所の硬い層Ａが切削面をしっかりと押え込んで切削することにより、ブレや蛇行を生ずることなく穿孔が行われ、そのため５mm幅のチップを用いた場合、切溝の幅が５mmより若干大きな程度の範囲に収まり、必要以上の余分な切削がほとんど行われなくなることにより図３に示すものに比べ切削速度が上がり、切削効率が向上する。

前記実施形態のダイヤモンドチップ１１は、硬い層Ａと軟らかい層Ｂが交互に配置される５層構造をなしているが、別の実施形態では、Ｂ層を挟む３層構造で構成され、更に別の実施形態では硬軟の２層構造又は４層構造で構成される。偶数の複数層で構成される場合、Ａ層で挟み込まれないＢ層が生ずる。こうしたＢ層では、摩耗及び砥粒の脱落が大きくなることが予想されるが、Ａ層による切削効率及びチップの寿命向上に多少なりとも寄与するものである。

前記実施形態ではまた、金属粉としてコバルト粉Ｃoとブロンズ粉Cu-Snを配合したものを使用しているが、これ以外の材質の金属粉を用いることも可能であり、Ｂ層で用いる砥粒Ｄ1も＃40/50以外の他の粒径の砥粒を用いることが可能であり、その配合割合も任意に変えることができる。

符合の説明

１１・・ダイヤモンドチップ
１２・・コンクリート構造物
Ａ層・・比較的硬い層
Ｂ層・・比較的軟らかい層
Ｄ1、Ｄ2・・砥粒

Claims (3)

1. 円筒形状のシャンクと、金属粉にダイヤモンド砥粒を配合して成形され、前記シャンクの開口端部に周方向に適宜の間隔を存して固着されるダイヤモンドチップよりなるコアビットの前記ダイヤモンドチップであって、該ダイヤモンドチップは、第１の金属粉にダイヤモンド砥粒を配合した比較的硬い層と、第２の金属粉にダイヤモンド砥粒を配合した比較的軟らかい層をシャンクの径方向に積層した構造をなすことを特徴とするコアビット用ダイヤモンドチップ。
2. 比較的軟らかい層Ｂは、両側より比較的硬い層Ａで挟み込んで積層された構造をなすことを特徴とする請求項一記載のコアビット用ダイヤモンドチップ。
3. 前記層Ａに配合されるダイヤモンド砥粒は、粒径が＃40/50である一方、前記層Ｂに配合されるダイヤモンド砥粒は、粒径が＃40/50と＃30/40の砥粒を混合したものよりなることを特徴とする請求項１又は２記載のコアビット用ダイヤモンドチップ。