JP3819500B2 - 回転打撃螺旋ドリル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルシャフトの長手方向に沿って螺旋状に延びる穿孔屑のための少なくとも１個の主排出溝を設け、シャフト端部に主切り刃プレート及び補助切り刃を設け、前記主切り刃プレート及び補助切り刃をドリルシャフトの端部の前端面に互いにＸ状に配置して固定し、またドリルシャフトの前端面と側面から軸線方向及び半径方向に突出させた回転打撃螺旋ドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転打撃螺旋ドリルは、軸線方向打撃支持回転穿孔装置に差し込んで連結する穿孔工具である。取付、岩石のドリル又は組積体のドリルに関し、このドリルはコンクリート又は組積体に孔又は貫通孔の回転打撃によって形成するのに使用することができる。ドイツ国特許第３０２０２８４号明細書には、固い岩石に穿孔作業を施す螺旋ドリルについて記載しており、このドリルシャフトには螺旋形状のシャフトに沿って延びる穿孔屑のための２個の排出溝を設ける。シャフト端部には硬質金属の切り刃を設け、この切り刃によって基礎に孔を形成するため基礎を砕きかつ削り取る作業を行う。硬質金属切り刃は、シャフト端部の端面に十字状に配置し、端面から軸線方向に突出させる。特に、硬質金属切り刃は一方ではドリルシャフトの直径方向に延びる硬質金属プレートを設け、更に、この硬質金属プレートに対して９０°をなす直径方向に延びる他の硬質金属素子を設ける。硬質金属プレートに設けた主切り刃と補助切り刃との間にはシャフトの軸線にほぼ平行に延びる溝を設け、これらの溝をシャフトの排出溝に合流させる。これらの溝は、基礎の研削作業で生ずる穿孔屑の排出の作用を行う。穿孔工具が孔内で動かなくなるのを防止するよう主切り刃及び補助切り刃はシャフトの側面から半径方向に突出させる。これらの既知の螺旋ドリルは、硬質金属の切り刃を頻繁に交換しなければならない磨耗によってあまりよくない穿孔効率しか得られない。
【０００３】
ヨーロッパ特許第４５２２５５号には、シャフトの直径に沿って配置した主切り刃プレート及び硬質金属ピンとして構成した補助切り刃を設け、これらの切り刃はそれぞれシャフトから軸線方向及び半径方向に突出させる。硬質金属から構成した主切り刃プレートには穿孔工具の主切り刃を設ける。補助切り刃は、主切り刃に対して軸線方向に後退させて配置し、穿孔工具の案内機能のみを行うようにする。この改良した回転打撃螺旋ドリルにおいては、主切り刃と補助切り刃とを互いに９０°の角度をなすよう配置する。配置関係は、穿孔工具の回転方向に関して主切り刃プレートに先行する補助切り刃を９０°よりも大きい角度をなして配置するとともに、主切り刃プレートに後続する補助切り刃を鋭角の角度をなすよう配置する。この実施の形態は、各主切り刃を配置する領域が広がり、主排出溝の入口が広がるという利点が得られる。縮減領域においては、補助切り刃に後続して幅の狭い補助排出溝を設ける。主切り刃プレートおよび隣接切り刃の「Ｘ」配置は主切り刃プレートが位置する拡大した主排出溝によって穿孔屑の排出が良好に行われ、補助切り刃によって十分な案内が保証される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転打撃螺旋ドリルの穿孔効率を一層改善したいという要望が依然としてある。特に、主切り刃プレート及び補助切り刃は特別な要求に応じて最適化するという前提条件がある。従って、回転打撃穿孔装置の軸線方向の打撃によって硬質金属主切り刃プレートの中心部分は、主切り刃プレート又は補助切り刃の周縁領域と同様に他の負荷、主に剪断力を受ける。また、特に、孔明けによっては、回転打撃穿孔装置の打撃エネルギ全体を硬質金属主切り刃プレートの中心部分が受け止めなければならない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、硬質金属主切り刃プレートに加わる異なる負荷を考慮することができる上述の回転打撃螺旋ドリルを得るにある。これにより、穿孔工具の効率を少なくとも維持し、かつ穿孔屑の良好な排出を保証することができる回転打撃螺旋ドリルを得るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明回転打撃螺旋ドリルは、補助切り刃を主切り刃プレートの周縁領域よりも軸線方向又は半径方向又はその双方の方向に一層突出させ、回転打撃螺旋ドリルの回転方向に関して補助切り刃とこの補助切り刃に後続する主切り刃プレートとが９０°よりも小さい角度をなし、各補助切り刃に前記主排出溝を先行させたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、この構成により各補助切り刃につき１個の主排出溝が得られる。更に、本発明による回転打撃螺旋ドリルによれば、補助切り刃を、主切り刃プレートの周縁領域よりも軸線方向又は半径方向又はその双方の方向に突出させる。これにより、補助切り刃は主切り刃の機能を引き継ぎ、穿孔する孔のより大きな掘削要求を達成することができる。補助切り刃には元々材料排除を伴うが、穿孔屑のための幅広の主排出溝をドリル工具の回転方向に関連して補助切り刃と相対配置する。このようにして、排除された材料を主排出溝に直接送られる。穿孔工具の回転方向に関して先行配置した補助切り刃を後続の主切り刃プレートに対して９０°よりも小さい角度をなすよう主切り刃プレート及び補助切り刃をＸの形態に配置することによって主排出溝を拡張することができる。このようにして、穿孔屑の良好な排出が保証される。主切り刃プレートの刃は回転打撃螺旋ドリルの案内機能を満足するだけでなく、作業を最適化することができる。
【０００８】
主切り刃プレートは穿孔工具の案内の負担が軽減される結果として僅かな剪断力を受けるだけとなるため、長手方向の側面に沿ってはめ込まれた主切り刃プレートの劣化の危険性が軽減される。主要な材料排除を処理する補助切り刃はシャフトの直径全体にわたっては設けず、またドリルシャフトの軸線方向の周囲の少なくとも大部分で埋め込む。補助切り刃によって、大きな剪断力が加わるにも係わらず、劣化の危険性が減少する。
【０００９】
穿孔屑の排出を一層良好にするためには、回転打撃螺旋ドリルの回転方向に関して補助切り刃の後方に補助排出溝を設けると好適である。補助排出溝は、先行する補助切り刃と主切り刃プレートとの間の幅の狭い領域に配置する。
【００１０】
補助切り刃による孔の壁からの材料排出によってシャフト端部は側方に転向する傾向がある。穿孔工具の循環のためには、前記主切り刃プレートの半径方向突出量を補助切り刃の半径方向突出量の少なくとも５０％の突出量とすると好適である。このようにして、極めて限定された範囲内でのみのシャフト端部の転向を生じ、十分な循環が保証される。
【００１１】
主切り刃プレートの周縁領域の案内機能を改善するためには、シャフト軸線に平行に延びる主切り刃プレートの側面を湾曲した形状に形成し、ドリルシャフトの側面の湾曲に一致させる。主切り刃プレートのシャフト側面から突出する領域が孔の壁に接触するとき、この主切り刃プレートの側面の湾曲形状のため、孔の内壁にそって摺動し、研削による材料排除には実際上寄与しない。従って、穿孔工具の磨耗は孔の内部では減少する。
【００１２】
孔明けによって、また孔の形成中に回転打撃螺旋ドリルを十分心決めするためには、前記主切り刃プレートの中心領域を周縁領域及び補助切り刃よりも突出させ、好適には、軸線方向に延びる肉厚部を設けると好適である。このようにして、主切り刃プレートの中心領域に極めて高い衝撃荷重を加わえることができるようになる。
【００１３】
本発明の好適な実施例においては、主切り刃プレートをセグメントに分割し、薄くした材料ウェブにより互いに連結する。このようにして、主切り刃プレートに予定の切欠き部分を形成し、より大きい機械的要求を受けるとき、主切り刃プレートが制御不能に破損するのを回避することができる。更に、主切り刃プレートのセグメント構成によって普通高価な特別な硬質金属の材料を節約することができるという効果も得られる。
【００１４】
特に、回転打撃螺旋ドリルの直径が大きい場合には、セグメント化した主切り刃プレートの隆起中心領域からの補助切り刃の距離を材料ウェブの長さよりも大きくすると好適である。このようにして、貫通ドリルのマスターとして構成した穿孔工具は孔の形成による摩擦抵抗を減少することができる。基礎の研削作用を受けない環状領域は極めて安定性が悪く、主導的な主切り刃プレート又はシャフトの側面によって小さく砕かれる。
【００１５】
好適には、主切り刃プレートを耐衝撃性の材料によって構成する。このようにして、特に、回転ドリル装置から穿孔工具に伝達される軸線方向打撃による主切り刃プレートの中心領域に高い打撃荷重が支持される。主要な材料除去に関連する補助切り刃は、主切り刃プレートと同様の硬質材料から形成すると好適である。このようにして、異なる要求に応じて切り刃を最適化することができる。
【００１６】
基礎から対称的な荷重を受けるようにするためには、前記補助切り刃をシャフトの直径方向に互いに対向させて配置し、前端面の中心から等距離に配置するとよい。
【００１７】
主に、材料排除に関連して、補助切り刃は屋根の稜線形状の刃を有する硬質金属プレートとして構成すると好適である。
【００１８】
図１に端面を示す回転打撃螺旋ドリルの実施例は、穿孔屑のための２個の主排出溝４，５を設けたシャフト１を有する。シャフト端部１０において、シャフト１に主切り刃プレート６を設け、この主切り刃プレート６をシャフトの直径にわたって形成した溝９に例えば、はんだ付けによって固着する。主切り刃プレート６は、屋根の稜線形状に形成した硬質金属製の切り刃７を有し、この切り刃７は前端面３から隆起している切り刃頂端縁８はシャフト１の側面２に向かって外方に軸線方向に後退する。前端面には更に、補助切り刃１１を設け、この補助切り刃１１の軸線Ｌを主切り刃プレート６の長手方向に対して角度を付けて配置する。図示の実施例においては、２個の補助切り刃１１を互いに直径方向に配置し、それぞれの長手方向軸線Ｌがシャフト１の直径に整列するようにする。このようにして、主切り刃プレート６と補助切り刃１１はほぼＸの形状をなす。図示の実施例においては、補助切り刃１１を前端面３の中心から等距離の位置に配置する。
【００１９】
補助切り刃１１は、シャフト１の側面２から半径方向に「ｒ」の距離だけ突出させ、この突出量ｒは主切り刃プレート６の半径方向突出量「ｓ」よりも大きくする。主切り刃プレートの半径方向突出量は、補助切り刃の半径方向突出量の少なくとも５０％とする。このようにして、補助切り刃１１は包囲円Ｈを描き、この包囲円Ｈを一点鎖線で示す。回転打撃螺旋ドリルの回転方向Ｒに関して補助切り刃１１を主排出溝４，５に対して相対配置する。補助切り刃１１とこの補助切り刃１１に対して回転方向Ｒに後続する主切り刃プレート６との間に穿孔屑のための補助排出溝１４，１５を設け、好適には、この補助排出溝１４，１５はシャフト１に沿って主排出溝に合流させるとよい。
【００２０】
図１に示すように、軸線に平行に延びる主切り刃プレート６の側面１３を湾曲した形状にする。この側面１３の湾曲は、シャフト１の側面２の曲面と等しくし、好適には、円筒形側面にする。包囲円Ｈを描く補助切り刃１１の軸線に平行な側面１２は刃２２を生ずるよう構成するとよく、この刃２２は研削作用を向上させる。
【００２１】
図２及び図３は本発明による回転打撃ドリル装置の他の実施例を示す。この装置は、穿孔屑のための２個の主排出溝４，５を設けたシャフト１を有し、シャフト端部１０に主切り刃プレート６を設け、この主切り刃プレート６はセグメント構成にする。特に、主切り刃プレート６は中心切り刃１７と周縁セグメント１８とに分割し、この中心切り刃１７と周縁セグメント１８との間を、図４及び図５に詳細に示すように幅の狭い材料ウェブ１９により互いに連結する。中心切り刃１７を周縁セグメント１８よりも突出させ、また中心切り刃１７の中心領域に肉厚部２０を設ける。シャフトの直径方向に延びる溝９において、前端面３の中心領域に切除部１６を設け、この切除部１６に主切り刃プレート６の中心の肉厚部２０を収容する。このようにして主切り刃プレート６は溝９内に形状ロックされる。
【００２２】
補助切り刃１１は主切り刃プレートの周縁セグメント１８よりも軸線方向並びに半径方向に突出させ、補助切り刃１１の中心切り刃１７の隆起領域からの距離は肉薄の材料ウェブ１９の長さよりも大きくする。これにより、周縁セグメント１８は回転打撃ドリル装置の単なる案内機能のみを行う。本来の掘削機能は補助切り刃１１及び中心切り刃１７の小さい部分のみが受け持つ。主切り刃プレートの図示のセグメント形状の実施例による主切り刃プレート６及び特に、中心切り刃１７は、工具に対する軸線方向の打撃によって第１の直線的な軸線方向荷重を受けるとき、主切り刃プレート６は耐衝撃性の高い材料で形成すると好適である。実質的に掘削機能を受け持ちまた高い磨耗力を受ける補助切り刃１１は主切り刃プレート６と同様に硬質材料から形成する。いずれの場合でも、当業者には既知の適当な硬質合金から形成するとよい。
【００２３】
図５から明らかなように、主切り刃プレート６の側面１３又は例えば、図示のセグメント形態の実施例における主切り刃プレートの場合の周縁セグメント１８の側面２３は湾曲形状にする。例えば、側面２３は円筒形側面の一部とし、シャフト１の側面２の曲面に対応させる。
【００２４】
図６及び図７には補助切り刃１１の実施例の２方向からの側面図を示す。図７は、穿孔する孔の内壁に掛合する補助切り刃１１の遊端面１２の方向から見た側面図である。補助切り刃１１には屋根の稜線の形状の切り刃２４を設ける。遊端面１２はやはり切り刃２２を設け、この切り刃２２が作業における研削作用を向上させる。補助切り刃の脚部分２５には例えば、丸みを付け、シャフト１の収容溝２６の底面の形状に適合指せる。補助切り刃の収容溝２６は、図１及び図３に示すように、別個の溝として形成する。このようにして、補助切り刃１１は主切り刃プレート６の調整とは無関係に独立して行うことができる。しかし、補助切り刃１１を１個のみにし、シャフト１の直径方向に延びる収容溝２６に配置し、例えば、はんだ付けによって固定することもできる。
【００２５】
本発明による回転打撃螺旋ドリルによれば、補助切り刃を、主切り刃プレートの周縁領域よりも軸線方向又は半径方向又はその双方の方向に突出させる。これにより、補助切り刃は主切り刃の機能を引き継ぎ、穿孔する孔のより大きな掘削要求を達成することができる。補助切り刃には元々材料排除を伴うが、穿孔屑のための幅広の主排出溝をドリル工具の回転方向に関連して補助切り刃と相対配置する。このようにして、排除された材料を主排出溝に直接送られる。穿孔工具の回転方向に関して先行配置した補助切り刃を後続の主切り刃プレートに対して９０°よりも小さい角度をなすよう主切り刃プレート及び補助切り刃をＸの形態に配置することによって主排出溝を拡張することができる。このようにして、穿孔屑の良好な排出が保証される。主切り刃プレートの刃は回転打撃螺旋ドリルの案内機能を満足するだけでなく、作業を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回転打撃螺旋ドリルの端面図である。
【図２】 本発明による回転打撃螺旋ドリルの他の実施例の部分側面図である。
【図３】 図２の実施例の端面図である。
【図４】 セグメント化した主切り刃プレートの側面図である。
【図５】 図４の主切り刃プレートの頂面図である。
【図６】 本発明による補助切り刃の或る角度から見た側面図である。
【図７】 本発明による補助切り刃の他の角度から見た側面図である。
【符号の説明】
１ シャフト
２ シャフトの側面
３ 前端面
4,5 主排出溝
６ 主切り刃プレート
７ 切り刃
８ 切り刃頂端縁
９ 溝
10 シャフト端部
11 補助切り刃
13 主切り刃プレートの側面
14,15 補助排出溝
16 切除部
17 中心刃
18 周縁セグメント
19 材料ウェブ
20 肉厚部
22 刃
23 周縁セグメントの側面
25 脚部分
26 収容溝

Claims (10)

1. ドリルシャフト（１）の長手方向に沿って螺旋状に延びる穿孔屑のための少なくとも１個の主排出溝（４，５）を設け、シャフト端部（１０）に主切り刃プレート（６）及び補助切り刃（１１）を設け、これらの主切り刃プレート（６）及び補助切り刃（１１）をドリルシャフト（１）の端部の前端面（３）に互いにＸ状に配置して固定し、またドリルシャフト（１）の前端面（３）と側面（２）から軸線方向及び半径方向に突出させた回転打撃螺旋ドリルにおいて、補助切り刃（１１）を主切り刃プレート（６）の周縁領域よりも軸線方向又は半径方向又はその双方の方向に一層突出させ、回転打撃螺旋ドリルの回転方向（Ｒ）に関して補助切り刃（１１）とこの補助切り刃（１１）に後続する主切り刃プレート（６）とが９０°よりも小さい角度をなし、各補助切り刃（１１）に前記主排出溝（４，５）を先行させたことを特徴とする回転打撃螺旋ドリル。
2. 穿孔屑のための補助排出溝（１４，１５）を設け、これらの補助排出溝（１４，１５）を回転打撃螺旋ドリルの回転方向（Ｒ）に関して補助切り刃（１１）の後方に配置した請求項１記載の回転打撃螺旋ドリル。
3. 前記主切り刃プレート（６）の半径方向突出量（ｓ）を補助切り刃の半径方向突出量（ｒ）の少なくとも５０％の突出量とした請求項１又は２記載の回転打撃螺旋ドリル。
4. シャフト軸線に平行に延びる主切り刃プレート（６）の側面（１３；２３）を湾曲した形状に形成し、ドリルシャフト（１）の側面（２）の湾曲に一致させた請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の回転打撃螺旋ドリル。
5. 前記主切り刃プレート（６）の中心領域を周縁領域及び補助切り刃（１１）よりも突出させ、好適には、軸線方向に延びる肉厚部（２０）を設けた請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の回転打撃螺旋ドリル。
6. 主切り刃プレート（６）をセグメント（１７，１８）に分割し、薄くした材料ウェブ（１９）により互いに連結した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の回転打撃螺旋ドリル。
7. セグメント化した主切り刃プレート（６）の隆起中心領域（１７）からの補助切り刃（１１）の距離を材料ウェブ（１９）の長さよりも大きくした請求項５又は６に記載の回転打撃螺旋ドリル。
8. 主切り刃プレート（６）を耐衝撃性の材料により構成し、補助切り刃（１１）を主切り刃プレート（６）と同様に硬質材料で構成した請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の回転打撃螺旋ドリル。
9. 前記補助切り刃（１１）をシャフト（１）の直径方向に互いに対向させて配置し、前端面（３）の中心から等距離に配置した請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の回転打撃螺旋ドリル。
10. 補助切り刃（１１）は屋根の稜線形状の刃（２２，２４）を有する硬質金属プレートとして構成した請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の回転打撃螺旋ドリル。

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