JP4477397B2 - ドリル工具およびこれを用いた下孔の内周面の切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート等の躯体に形成された孔の内周面の一部を切削するためのドリル工具およびこれを用いた下孔の内周面の切削方法に関する。

コンクリート等の躯体にアンカーや異形棒鋼等の棒材を施工する方法としては、ドリルなどの穿孔機械を用いて下孔を形成し、清掃後、この下孔にモルタルや樹脂等の接着材を注入し、棒材を挿入して固着させる方法が広く用いられている。この際、下孔の内周面の一部を切削して目荒らししておけば、下孔の内周面に対する接着材の付着力が高まる。このための目荒らし用治具としては、例えば下記のものがある。

特許文献１には、回転体の半径方向に突出および退去が可能なようにブレードを配置し、ブレードの背後からクサビ状部材を当接させることで、ブレード先端が孔の内周面に圧接されるようにした拡孔器具が記載されている。
特許文献２には、棒状の本体の軸方向片側半面に切削用チップを１箇所以上備えた治具が記載されている。
特許文献３には、シャフトから半径方向に突出するよう、シャフトの長手方向に沿って配列された一連の切削要素とを具え、装着端部に近接する側で互いに隣接する一対の切削要素間の間隔を、装着端部から離間する側で互いに隣接する一対の切削要素間の間隔よりも大としたドリル工具が記載されている。
特許文献２，３に記載の工具は、切削用チップが工具本体の片側に配設されているので、工具本体を回転させた時に回転軸が揺動し、切削用チップが孔の内周面を切削するようになっている。
特許文献４には、下孔の内壁面と略同径の外周面に、螺旋軌道上に沿って複数個の超硬合金あるいはダイヤモンドからなる超硬チップを突設した施工切削ビットが記載されている。
特開昭６０−２４７５０７号公報 特開平３−１８２３０５号公報 特開平１０−４４１３５号公報 特許第３４０４３０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の拡孔器具の場合、ブレードを孔の内周面に対して進退させる機構が複雑であり、耐久性に劣るとともに、製造が難しく、価格が高いという問題がある。
特許文献２，３，４に記載されたような工具では、せいぜいチップの突出高さ程度しか切削することができず、孔の内周面に形成される凹部の深さをあまり深くすることはできない。このため、孔が大径（例えば直径９０ｍｍ）である場合に、凹部があまり浅いとアンカーなどの棒材を固着させる強度の改善効果が低くなる。しかし、チップをあまり高く突出させるとチップに加わる衝撃が大きくなり、耐久性が悪化するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、孔の内周面を切削して深い凹部を容易に形成することが可能なドリル工具およびこれを用いた下孔の内周面の切削方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、長尺棒状のシャンクの中途部の外周に前記シャンクに対して回動自在な円環状のガイドプレートが装着され、前記シャンクは、前記ガイドプレートを下孔の内周面に当接させ、前記下孔に対して前記ガイドプレートが停止した状態でも回転可能であり、前記シャンクの先端には前記シャンクより大径のヘッドが設けられ、このヘッドの側面にはヘッドの周方向に沿って形成された環状のリブが１または複数突設されており、これらのリブの突端縁には切刃が突出配置されていることを特徴とするドリル工具を提供する。
上記ドリル工具において切刃は、ヘッドの周方向に沿う角度がリブごとにずれるように配置されていることが好ましい。
また、前記切刃の前記シャンクの中心軸線からの高さが、リブごとに前記ヘッドの基端から先端に向かって大きくなっている構成を採用することも可能である。
前記ヘッドは、前記シャンクに対して着脱可能になっていることが好ましい。
また、本発明は、上記の本発明のドリル工具を用いて下孔の内周面を切削する方法であって、前記ドリル工具をヘッド側から下孔に挿入し、前記ガイドプレートを下孔の内周面に当接させ、前記下孔に対して前記ガイドプレートが停止した状態で前記シャンクを回転させながら、前記ガイドプレートを支点として前記下孔に対して前記シャンクを傾け、前記切刃によって前記下孔の内周面を切削することを特徴とする下孔の内周面の切削方法を提供する。

本発明のドリル工具によれば、ガイドプレートを下孔の内周面に当接させることにより、ガイドプレートを軸受けとしてシャンクを回転させながら下孔に対してシャンクを傾け、切刃を孔の内周面に圧接させてこれを切削することが可能となる。従って、下孔の内周面を切刃の突出高さよりも深く切削することが容易に行える。
ヘッドがシャンクよりも大径なので、ガイドプレートを支点としてヘッドを揺動させやすい。しかもシャンクを孔径よりも細く形成することができるので、治具の軽量化が可能である。リブの間が凹溝となるので、切粉の排出も容易となる。
アンカーボルト等を躯体に施工する際に、下孔の目荒らしを効率よく実施できる。工具本体に対して切刃を突出及び後退させるための機構が不要であり、構造を単純化して耐久性を向上することができる。
孔が大径（例えば直径９０ｍｍ程度又はそれ以上）であっても、充分に深い凹部を形成することができ、アンカーボルトなどを施工する際に下孔の目荒らしを効果的に実施することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１（ａ）は、本発明のドリル工具の一形態例を示す図面である。図１（ｂ）は、本形態例のドリル工具の先端側を拡大して示した部分切欠断面図である。図２は、図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う切断面からヘッドの先端側を図示した断面図である。
図３（ａ）は、本形態例のドリル工具の使用状態の一例を示す図面である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す作業によって孔の内周面に凹部が形成された様子の一例を示す図面である。
図４（ａ）は、本形態例のドリル工具の使用状態の第２例を示す図面である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す作業によって孔の内周面に凹部が形成された様子の第２例を示す図面である。

図１，図２に示すように、本形態例のドリル工具１０は、長尺棒状のシャンク２０と、このシャンク２０の中途部の外周に装着された円環状のガイドプレート３５と、前記シャンク２０の先端に設けられた前記シャンク２０より大径のヘッド１１とを有する。ヘッド１１、シャンク２０、ガイドプレート３５は、剛性を有する金属等から構成することができる。

ここで、シャンク２０は、先端側（ヘッド１１が設けられる側）の第１シャンク２１と基端側（回転工具４０が接続される側）の第２シャンク３１とを接続することにより構成されている。第２シャンク３１の基端３１ｂ側には、ハンマードリルなどの回転工具４０を接続するための工具接続部３７（ここでは六角棒状の継手）が設けられている。

ヘッド１１の側面には、該ヘッド１１の周方向に沿って形成された環状のリブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが複数突設されている。さらに、これらのリブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの突端縁には切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃが突出配置されている。環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ同士の間では、ヘッド１１の外周面は環状の凹溝１４となっている。

ここで、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、ヘッド１１の先端部１１ａと基端部１１ｂとの間に複数設けられている。ここでは環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの本数は３本であるが、本発明において特に限定されるものではない。また、環状リブの本数を１本とすることも可能である。
なお、図面および以下の説明では、便宜的区別のため、環状リブの符号をヘッド１１の先端部１１ａ側から基端部１１ｂ側に向かって順に１５ａ，１５ｂ，１５ｃとして区別した。
本形態例においては、各環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは径を同じくしてあり、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの径は、図１（ａ）に示すように、コンクリート等の躯体１に穿設された下孔２の径（内径）よりも小さくなるように選択されている。

環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの幅と凹溝１４の幅との比は、特に限定されるものではないが、例えば図３に示すように段々に環状溝３を形成する場合には、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの幅：凹溝１４の幅の比を比較的小さくすることが好ましい。
また、図４に示すように、それぞれの環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって切削された環状溝３をつなげて、より大きな拡径部４を形成する場合には、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの幅：凹溝１４の幅の比を比較的大きくすることが好ましい。

切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃとしては、例えば超硬合金等からなる切削用チップを用いることができる。なお、図面および以下の説明では、便宜的区別のため、切刃の符号を環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの符号に対応するように、ヘッド１１の先端部１１ａ側から基端部１１ｂ側に向かって順に１６ａ，１６ｂ，１６ｃとして区別した。
図２に示すように、切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、各リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃにつき、等間隔に複数（図示例では９０°間隔で４個）植設されている。また、切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、隣接するリブ（１５ａと１５ｂ，１５ｂと１５ｃ）との間で環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの周方向に３０°ずつずらして配置されている。すなわち、切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃはすべて回転方向に沿う角度がずれるように配置されている。これにより、ドリル工具１０を回転させたときに、切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃが一個ずつ下孔２の内周面に当接されるようになり、シャンク２０を介して伝達された回転工具４０の駆動力を有効に利用し、切削能率を高くすることができる。

ヘッド１１の内部には、先端側と基端側との間を貫通するように第１シャンク挿入穴１２が形成されている。第１シャンク２１の先端２１ａ側には、ヘッド１１の第１シャンク挿入穴１２に挿入可能な挿入部２２が形成されている。挿入部２２には第１シャンク挿入穴１２側の雌ネジ部１２ａに螺合する雄ネジ部２２ａが形成されている。ヘッド１１と第１シャンク２１とは、両ネジ部１２ａ，２２ａの螺着により連結できるようになっている。
図１，図２に示すように、ヘッド１１の基端部１１ｂおよび第１シャンク２１の外周には、ヘッド１１と第１シャンク２１とが連結された状態で露出される位置に、それぞれ一対の平面切欠部１３，２３が形成されている。これにより、上記ネジを締結または緩める際に平面切欠部１３，２３に工具（図示略）を当接させてヘッド１１および第１シャンク２１を挟みつけることができ、ヘッド１１と第１シャンク２１との脱着作業を容易に実施できるようになっている。

第１シャンク２１の基端２１ｂ側には、第２シャンク３１の先端３１ａの挿入部３２が挿入可能な第２シャンク挿入穴２４が形成されている。第２シャンク３１の挿入部３２には第２シャンク挿入穴２４側の雌ネジ部２４ａに螺合する雄ネジ部３２ａが形成されている。第１シャンク２１と第２シャンク３１とは、両ネジ部２４ａ，３２ａの螺着により連結できるようになっている。
図１に示すように、第１シャンク２１の基端２１ｂ側および第２シャンク３１の先端３１ａ側の外周には、第１シャンク２１と第２シャンク３１とが連結された状態で露出される位置に、それぞれ一対の平面切欠部２５，３３が形成されている。これにより、上記ネジを締結または緩める際に平面切欠部２５，３３に工具（図示略）を当接させて第１シャンク２１および第２シャンク３１を挟みつけることができ、第１シャンク２１と第２シャンク３１との脱着作業を容易に実施できるようになっている。

ヘッド１１と第１シャンク２１と接続するネジ部１２ａ，２２ａおよび第１シャンク２１と第２シャンク３１と接続するネジ部２４ａ，３２ａにおけるネジ山の巻き方向は、回転工具４０によってドリル工具１０を回転させたときに当該ネジ部１２ａ，２２ａ，２４ａ，３２ａが緩まないように、ドリル工具１０の回転方向に回すことでネジが締まるような方向となっている。

第２シャンク３１には、第１シャンク２１と第２シャンク３１とが連結された状態で第１シャンク２１の基端２１ｂとの間に間隔を隔ててフランジ部３４が突設されている。
ガイドプレート３５は、透孔３５ａを有する円環状の部材である。このガイドプレート３５は、第１シャンク２１の基端２１ｂと第２シャンク３１のフランジ部３４との間に、多少のクリアランスを介して挟み込むことにより、シャンク２０に対して回動自在に保持されている。
ガイドプレート３５の透孔３５ａの内面と、この透孔３５ａ内面に接触する第２シャンク３１の摺り合わせ部３６（フランジ部３４とネジ部３２ａとの間）の外周面は、メタル受けにより、滑らかに回動するようになっている。

次に、本形態例のドリル工具１０の作用を説明する。
図１に示すように、工具接続部３７を介してドリル工具１０を回転工具４０に接続し、図３に示すように、躯体１に穿設された下孔２にドリル工具１０をヘッド１１側から挿入する。さらに、ガイドプレート３５を下孔２の内周面に当接させながら、上述の回転工具４０によってドリル工具１０を回転させる。この際、ガイドプレート３５が軸受けとなるので、下孔２に対してガイドプレート３５が停止したとしても、シャンク２０はガイドプレート３５の透孔３５ａ内で円滑に回転することができる。

ガイドプレート３５を支点として、下孔２に対してシャンク２０を傾けることにより、切刃１６ａ〜１６ｃを下孔２の内周面に圧接させて下孔２の内周面を切削することができる。ヘッド１１先端を振り回すように揺動させることにより、下孔２の内周面を周方向にまんべんなく切削することができる。このようにして切刃１６ａ〜１６ｃの突出高さよりも深く切削することが容易に実施できる。
例えば、図３（ｂ）では、下孔２の底面２ａから開口２ｂに向かって徐々にドリル工具１０の挿入長さを短くすることにより、下孔２の内周面に多数の環状溝３を段々に形成することができる。

この下孔にアンカーや異形棒鋼等の棒材を施工する方法としては、下孔の清掃後、この下孔に棒材を挿入し、下孔の内周面と棒材との隙間にモルタルや樹脂等の接着材を注入して固着させることにより実施できる。また、下孔にモルタルや樹脂等の接着材を注入した後に棒材を挿入して固着させる場合もある。
このように多数の環状溝３を形成することにより、下孔の内周面を目荒らししておけば、下孔の内周面に対する接着材の付着力が高まり、前記棒材をより強固に施工することができる。

また、図４（ａ），図４（ｂ）では、ヘッド１１を上下にも揺動させることにより、それぞれの環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって切削された環状溝３をつなげて、より大きな拡径部４を形成する場合には、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの幅：凹溝１４の幅の比を比較的大きくすることが好ましい。
なお、この場合は、ガイドプレート３５に対してシャンク２０が遊動しやすいように、第１シャンク２１の基端２１ｂと第２シャンク３１のフランジ部３４の隙間を大きめにすることが好ましい。

本形態例のドリル工具によれば、シャンクの中途部に設けられたガイドプレートを支点としてシャンクを回転させながら下孔に対して傾けることができる。これにより、下孔の内周面を切刃の突出高さよりも深く切削することが容易に行える。
ヘッドがシャンクよりも大径なので、ガイドプレートを支点にしたヘッドの揺動が容易である。しかもシャンクを孔径よりも細く形成することができるので、治具の軽量化が可能である。リブの間の凹溝を通して切粉の排出も容易となる。
アンカーボルト等を躯体に施工する際に、下孔の目荒らしを効率よく実施できる。工具本体に対して切刃を突出及び後退させるための機構が不要であり、構造を単純化して耐久性を向上することができる。

各リブの突端縁に切刃が複数、突出配置されているので、環状溝を形成する際に、下孔の内周面の同じ部位に複数の切刃が順次圧接し、切削の能率を一層高くすることができる。

ヘッドがシャンクに対して着脱可能になっているので、下孔の径や凹部の寸法（幅や深さなど）に応じた適切なヘッドに交換することにより、種々の条件に対応して作業することができ、かつ効率的な作業が可能である。また、切刃が摩耗や折損した場合でもヘッドを交換して使用し続けることができる。
ガイドプレートも第１シャンクと第２シャンクとの接続を外すことにより、交換可能であるので、下孔の径など応じて適当なガイドプレートに交換することができる。

次に、図５を参照しながら、本発明の改変例のドリル工具を説明する。
図５（ａ）は、改変例のドリル工具を示す図面である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すドリル工具を用いて孔の内周面に形成された凹部の一例を示す図面である。
図５（ａ），（ｂ）において、図１〜図４で用いた符号と同一の符号は、図１〜図４に示した構成と同一又は同様のものであることを示し、重複する説明を省略する。

図５に示すドリル工具１０においては、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの半径がヘッド１１の基端部１１ｂ側よりも先端部１１ａ側に向かって大きくなるようになっている。これにより、シャンク２０の回動軸線を中心とした切刃１６ａ，１６ｂ，１６ｃの回動半径がヘッド１１の基端から先端に向かって大きくなっている。
ヘッド１１が下孔２に容易に挿入されるためには、環状リブ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの半径はいずれも、内周面を切削する前の直孔の段階での下孔２の内径よりも小さくなっていることが望ましい。

このように構成されたドリル工具１０を用いた場合でも、ガイドプレート３５を支点として、下孔２に対してシャンク２０を傾けることにより、切刃１６ａ〜１６ｃを下孔２の内周面に圧接させて下孔２の内周面を切削することができる。ヘッド１１先端を振り回すように揺動させ、さらにヘッド１１を上下にも揺動させることにより、下孔２の内周面を周方向にまんべんなく切削し、さらに切削によって生じる環状溝３をつなげて、図５に示すように、下孔２の底面２ａ側の径が大であるテーパ状の拡径部５を形成することができる。

以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、シャンクの中途部にガイドプレートを回動自在な装着する構成としては、上記実施例のようにメタル受けとすることに限定されるものではなく、他の構成のベアリングを採用することも可能である。

本発明は、コンクリート等の躯体に形成された孔の内周面の一部を切削することに利用することができる。例えば、アンカーボルトや棒鋼、杭などを接着固定する際に、下孔の内周面の目荒らしに利用することができる。

（ａ） 本発明のドリル工具の一形態例を示す図面である。 （ｂ） 図１（ａ）に示すドリル工具の先端側を拡大して示した部分切欠断面図である。 図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う切断面からヘッドの先端側を図示した断面図である。 （ａ） 図１に示すドリル工具の使用状態の一例を示す図面である。 （ｂ） 孔の内周面に凹部が形成された様子の一例を示す図面である。 （ａ） 図１に示すドリル工具の使用状態の第２例を示す図面である。 （ｂ） 孔の内周面に凹部が形成された様子の第２例を示す図面である。 （ａ） 本発明のドリル工具の改変例を示す図面である。（ｂ） 図５（ａ）に示すドリル工具を用いて孔の内周面に形成された凹部の一例を示す図面である。

符号の説明

１０…ドリル工具、１１…ヘッド、１５ａ〜１５ｃ…リブ、１６ａ〜１６ｃ…切刃、２０…シャンク、３５…ガイドプレート。

Claims (5)

1. 長尺棒状のシャンクの中途部の外周に前記シャンクに対して回動自在な円環状のガイドプレートが装着され、前記シャンクは、前記ガイドプレートを下孔の内周面に当接させ、前記下孔に対して前記ガイドプレートが停止した状態でも回転可能であり、前記シャンクの先端には前記シャンクより大径のヘッドが設けられ、このヘッドの側面にはヘッドの周方向に沿って形成された環状のリブが１または複数突設されており、これらのリブの突端縁には切刃が突出配置されていることを特徴とするドリル工具。
2. 前記切刃は、ヘッドの周方向に沿う角度がリブごとにずれるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のドリル工具。
3. 前記切刃の前記シャンクの中心軸線からの高さが、リブごとに前記ヘッドの基端から先端に向かって大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のドリル工具。
4. 前記ヘッドが前記シャンクに対して着脱可能になっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のドリル工具。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のドリル工具を用いて下孔の内周面を切削する方法であって、前記ドリル工具をヘッド側から下孔に挿入し、前記ガイドプレートを下孔の内周面に当接させ、前記下孔に対して前記ガイドプレートが停止した状態で前記シャンクを回転させながら、前記ガイドプレートを支点として前記下孔に対して前記シャンクを傾け、前記切刃によって前記下孔の内周面を切削することを特徴とする下孔の内周面の切削方法。

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