JP4676051B2 - ドリル工具 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ドリル工具、特に、削岩ドリルであって、差し込み端部を有し、周囲にドリル穿孔屑を排出するための少なくとも２個の螺旋状の排出溝を設けたシャフトと、硬質金属で形成した切り刃を設けたドリルヘッドとを設け、前記切り刃をドリルヘッドの周囲に半径方向に突出させ、またこれら切り刃がヘッド排出溝を互いに分離させ、このヘッド排出溝の数を、このヘッド排出溝が開口する螺旋状の排出溝の数よりも大きくし、少なくとも１対のヘッド排出溝が共通の排出溝に移行するようにしたドリル工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート、組積構造、岩石等に孔を明けるためには、好適には、ドリル工具に硬質金属よりなる切り刃材料の切り刃を有するドリルヘッドを装着する。このドリル工具を手持ちドリル装置に装着し、ドリル工具には回転駆動の他に軸線方向の打撃を加えるようにする。軸線方向の打撃はドリル装置の工具収容部に差し込んだドリル工具のシャフト端部に伝達され、またシャフト及びドリルヘッドを経て加工すべき基礎構造に導入される。このようにして基礎構造は切削、掘削、加工及びチップ状の破砕等を受ける。ドリル工具にはドリル進行速度及びエネルギ消費量に対する高い要求の他に、長い耐用年数も要求される。
【０００３】
従来技術では、通常の使用条件では満足のいくドリル進行速度をこれに見合うエネルギ消費量で行う種々のドリル工具が知られている。通常の使用条件で実現される既知のドリル工具の耐用時間は容認できるものである。このようなドリル工具は例えば、米国特許第４，９０３，７８７号に記載されている。これら既知のドリル工具は手持ちドリル装置のための差し込み端部を設けたシャフトを有する。差し込み端部とは反対側でシャフトにドリルヘッドを設け、このドリルヘッドには４個の切り刃を設け、これら切り刃は星型に配列した硬質金属インサートとして設ける。切り刃はヘッド排出溝を互いに分離し、これらヘッド排出溝はドリル穿孔屑のための２個の排出溝に開口させ、これら排出溝はシャフトの周りを螺旋状に取り巻く。これら既知のドリル工具は小さい及び中間のドリルヘッド直径である限りは、専門的なユーザーが求める要求を満たすことができるが、より大きい直径のドリル工具では依然として改良の余地がある。特に、鉄筋コンクリートに孔を形成する場合、鉄筋に突き当たった際にドリル工具の引っ掛かりで動きが止まる恐れがある。この引っ掛かりにより動きが止まる危険性はドリルヘッドの直径が増加すればするほど増大する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術のドリル工具の欠点を排除するドリル工具を得るにある。即ち、ドリルヘッドの直径に無関係に、また鉄筋コンクリートに孔を形成する際に鉄筋部分でドリルヘッドが引っ掛かって動きが止まる危険性を減少するドリル工具を得るにある。更に、本発明の目的は、少ないエネルギ消費量でドリル進行速度が早く、耐用時間も長いドリル工具を得るにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、ドリル工具、特に、削岩ドリルであって、差し込み端部を有し、周囲にドリル穿孔屑を排出するための少なくとも２個の螺旋状の排出溝を設けたシャフトと、硬質金属で形成した切り刃を設けたドリルヘッドとを設け、前記切り刃をドリルヘッドの周囲に半径方向に突出させ、またこれら切り刃がヘッド排出溝を互いに分離させ、このヘッド排出溝の数を、このヘッド排出溝が開口する螺旋状の排出溝の数よりも大きくし、少なくとも１対のヘッド排出溝が共通の排出溝に移行するようにしたドリル工具において、前記ヘッド排出溝が前記共通排出溝への移行の際に１個の螺旋溝部分を介して接続し、この螺旋溝部分の断面積を共通排出溝の断面積よりも小さくしたことを特徴とする。
【０００６】
同一の排出溝に開口する双方のヘッド排出溝に連通する本発明による螺旋溝部分の構成により、鉄筋に突き当たった際の引っ掛かる傾向を少なくする。例えば、３個の切り刃とこれら切り刃間に配置した３個のヘッド排出溝を有するドリル工具によれば、各ヘッド排出溝はそれぞれに属する排出溝に開口する。これまでの既知のこの種のドリル工具は、回転方向に見て排出溝に直接開口するヘッド排出溝に直接関連してドリルヘッドの周囲に配置した切り刃は軸線方向にドリルヘッド材料から僅かな支持しか受けないという問題があり、螺旋溝部分の幅は溝の軸線方向の幅の比較的大きい部分を占有していた。これに対して本発明によれば、螺旋溝部分はもはや明らかに小さい断面積となっている。従って、周縁切り刃の下方により長い範囲にわたる材料による支持が得られ、螺旋溝部分のヘッド側境界肩部で終端する。このことは、ドリル工具の案内に関して有利に作用する。鉄筋に突き当たった際に、特に、鉄筋を貫通するはめになった際に、鉄筋の後方に短い材料しかないことによる引っ掛かりの危険性が少なくなる。
【０００７】
螺旋溝部分の断面積を小さくするには、シャフトのコア直径が一定である場合には前記螺旋溝部分の開口幅を共通排出溝の開口幅よりも小さくすると好適である。コア直径は、シャフトの周りを螺旋状に取り巻く排出溝の底面におけるシャフト直径に関連する。コア直径が一定であることによってドリル工具のヘッド領域の劣化を回避することができる。
【０００８】
孔におけるドリル工具の案内特性を一向向上しまた鉄筋に対する適合性を向上させるためには、螺旋溝部分の差し込み端部側の境界肩部を共通排出溝の差し込み端部側の境界肩部に連続的に移行させる。これにより、特に鉄筋に突き当たって引っ掛かりにより動きが止まる恐れのある急変的な移行を回避する。
【０００９】
螺旋溝部分の断面積を減少するには、みだりに小さくしてはならず、付属の切り刃によって切り砕いたドリル穿孔屑を螺旋溝部分から排出溝に移送しなければならないことを考慮すべきである。このため、前記螺旋溝部分の断面積を共通排出溝の断面積の約３０％〜約７０％の範囲の大きさとすると有利であることを見出した。
【００１０】
切り刃により生じたドリル穿孔屑を素早く移送するには、ヘッド排出溝が奇数の個数である場合、シャフトを取り巻く排出溝の断面積を互いに異なる大きさにし、少なくとも１対のヘッド排出溝に共通する共通排出溝の断面積を他方の第２排出溝よりも大きくすると好適である。共通排出溝は２個の切り刃によって生ずるドリル穿孔屑を移送しなければならない。従って、共通排出溝の断面積を他方の第２排出溝より大きくすることを考慮に入れる。
【００１１】
ドリル進行速度を速めるとともに鉄筋に突き当たった際に引っ掛かりにより動きが止まる傾向を減少するためには、ドリルヘッドに３個の切り刃を設け、これらの切り刃をドリルヘッドの周縁から半径方向に突出させ、これら切り刃によってそれぞれヘッド排出溝を互いに分離すると好適である。
【００１２】
本発明による他の実施例においては、ドリルヘッドに偶数個の切り刃、例えば、４個の切り刃を設ける。切り刃はドリルヘッドの周囲から半径方向に突出させ、これら切り刃によってヘッド排出溝を互いに分離する。この場合、ドリル排出溝を対毎にそれぞれ１個の共通排出溝に開口させる。負荷を均等にする理由からドリル工具のドリルヘッドは対称的に構成する。各ヘッド排出溝対への移行領域における螺旋溝部分の断面積は各共通排出溝を同一の大きさにする。
【００１３】
本発明ドリル工具の好適な実施例においては、切り刃が奇数の個数である場合、少なくとも２個の切り刃が延在するドリルヘッド部分の軸線方向下方部分を境界肩部で終端させ、これら境界肩部をほぼ同一横断面のレベルに配置する。この構成により、この種の既知のドリル工具よりも短いドリルヘッドにすることができる。偶数個の切り刃の場合、すべての切り刃の軸線方向支持が等しくなるようにほぼ等しい長さにするとよい。
【００１４】
製造上の観点から、前記螺旋溝部分及びヘッド排出溝を少なくとも部分的に同一の断面輪郭となるように形成すると好適である。溝の切削加工は切削工具によって行うことができる。
【００１５】
ドリル工具のヘッドにおける切り刃は、硬質金属製のプレート状のインサートをドリルヘッドの端面に形成した溝孔状の切除部に配置して例えば、溶接によって固定する。本発明の他の実施例においては、前記ドリルヘッド全体を硬質金属により形成する。硬質金属製のヘッドは、シャフト端部に例えば、摩擦溶接等で固定する。硬質金属製のヘッドは、任意のあらゆる形状に形成することができる点で有利である。更に、シャフトへの組み付けも容易である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
図１〜図５において、同一の素子には同一の符号を付して説明する。図１に示す本発明による実施例のドリル工具１の平面図によれば、図２〜図５に示す順次の側面図に関する概要を示すことができる。ドリル工具１はシャフト２を有し、このシャフト２の後方端部にはドリル装置の工具収容部に収容するための差し込み端部を設ける。シャフト２の反対側の端部にはドリルヘッド５を設け、このドリルヘッド５にはドリルヘッドから軸線方向及び半径方向に突出する硬質金属製の切り刃６〜９を支持する。図示の実施例のドリル工具１は、ほぼ星状に配列した放射形状の１個の中心切り刃６と３個の周縁切り刃７〜９を有し、これら周縁切り刃はドリルヘッド５の周縁領域に約１２０°の角度間隔で配列し、ドリルヘッド５から半径方向に突出させる。順次の周縁切り刃７〜９相互間にはそれぞれほぼ軸線方向に延在するヘッド排出溝１０〜１２を設ける。第１ヘッド排出溝１０は周縁切り刃７，８間に設け、矢印Ｒで示すドリル工具の回転方向に見て周縁切り刃８よりも前方に配置する。第２ヘッド排出溝１１は周縁切り刃８，９間に設け、周縁切り刃９に割り当てて周縁切り刃９よりも前方に配置する。第３ヘッド排出溝１２は周縁切り刃７，９間に配置し、周縁切り刃７に割り当てる。ドリルヘッド５の周方向に図ったヘッド排出溝１０〜１２の幅を参照符号ｂで示す。ヘッド排出溝１０〜１２は異なる幅ｂにすることもできる。図示の実施例では、この幅をほぼ等しい幅とする。矢印Ｙ，Ｚ，Ｘ及びＷはドリル工具１の異なる側面図の方向を示し、図２〜図５にこの順序で本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１の矢印Ｙによる側面図において、ドリル工具には参照符号１を付して説明する。図１におけるのと同一の素子には同一の参照符号を付ける。図面から明らかなように、ヘッド排出溝１０及び１２はそれぞれ周縁切り刃８及び７に割り当て、螺旋溝部分１３に連続させる。この螺旋溝部分１３は図面を見る人側とは反対側の側面で排出溝４に開口、この排出溝４はシャフト２の周囲に螺旋状に延在してヘッド排出溝１０，１２に共通に継続する共通排出溝を構成する。図２にはこの共通排出溝４の下方に他の第２排出溝３を示す。これら２個の排出溝３，４はシャフト２の周りに螺旋状に延在し、或る側面から見て軸線方向に交互に入れ代わって現れる。排出溝３，４の断面積及び開口幅は例えば、等しい大きさにする。本発明の他の実施例では共通排出溝の断面積及び開口幅を第２排出溝よりも大きくすることもできる。図２には第２排出溝３の開口幅を参照符号ｗで示す。螺旋溝部分１３は、シャフト２の周りに螺旋状に取り巻く排出溝３よりも小さい断面積を有する。シャフト２のコア直径がほぼ一定である場合には螺旋溝部分１３の開口幅ｓはシャフトの周囲の排出溝３の開口幅ｗよりも小さい。螺旋溝部分１３は２個の肩部１４，１７によって区切られる。差し込み端部側の肩部１４は共通排出溝４の肩部１５に連続する。
【００１９】
螺旋溝部分１３又はこの螺旋溝部分が開口する共通排出溝４の異なる大きさの開口幅ｓ及びｃは図１の矢印Ｘの方向からの側面図から明らかである。螺旋溝部分１３の断面積は共通排出溝４の断面積の約３０％〜約７０％の範囲の大きさとする。螺旋溝部分１３の深さｔは、ドリル公称直径の約１／６〜約１／３の範囲の寸法とする。
【００２０】
図４は図１の矢印Ｘの方向からの本発明によるドリル工具１の側面図である。ドリルヘッド５は軸線方向及び半径方向に突出する切り刃６‐９を有する。この図は軸線方向に延在するヘッド排出溝１０，１１を示す。周縁切り刃８に属するヘッド排出溝１０は螺旋溝部分１３に開口し、この螺旋溝部分１３は共通の排出溝４に移行する。周縁切り刃９に属するヘッド排出溝１１は図面を見る人側とは反対側の側面で第２排出溝３に開口する。シャフト２の周りに螺旋状に巻き付く排出溝４，３の開口幅ｃ又はｗはほぼ等しい大きさである。図４から明らかなように、本発明による螺旋溝部分１３の構成によって、周縁切り刃７〜９の軸線方向下方のドリルヘッド部分は肩部１７〜１９で終端し、これら肩部はすべてドリル工具１の同一横断面の高さに位置する。
【００２１】
最後に図５に図１の矢印Ｗから見たドリル工具の側面図を示す。この側面図にはヘッド排出溝１１を示し、このヘッド排出溝１１は周縁切り刃９に割り当て、また第２排出溝３に直接開口する。周縁切り刃７に属するヘッド排出溝１２及び周縁切り刃８のためのヘッド排出溝１０が開口する共通排出溝４は図面を見る人とは反対側のドリル工具１の側面で始まり、この図では第２排出溝３の下側に示す。
【００２２】
上述したところは１個の中心切り刃及び３個の周縁切り刃を有するドリル工具の実施例につき本発明を説明した。他の構成として、硬質金属切り刃を星型放射状インサートとし、このインサートをシャフトの端面に固定することもできる。この切り刃は中心の尖端からドリルヘッドの周縁に向かって軸線方向に下向きに延在し、ドリルヘッドの周縁で半径方向に突出する。ヘッド排出溝はそれぞれ３個の切り刃間に設ける。３個のヘッド排出溝のうち２個のヘッド排出溝を１個の螺旋溝部分に開口させる。第３のヘッド排出溝は、シャフトを螺旋状に取り巻く第２排出溝に開口させる。更にまた、４個の硬質金属の切り刃を設けることもできる。この場合、２個のヘッド排出溝毎にそれぞれ１個の螺旋溝部分に開口させ、これらの螺旋溝部分をシャフトの周りに設けた排出溝に連続させる。更に本発明の他の実施例においては、ドリルヘッド全体を硬質金属により構成し、シャフトに例えば、溶接によって固定する。ドリルヘッドの一体構成によれば、構成簡単でほとんど任意の所望の形状に形成することができ、また取付も比較的簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明ドリル工具のドリルヘッドの平面図である。
【図２】 図１の矢印Ｙの方向から見た側面図である。
【図３】 図１の矢印Ｚの方向から見た側面図である。
【図４】 図１の矢印Ｘの方向から見た側面図である。
【図５】 図１の矢印Ｗの方向から見た側面図である。
【符号の説明】
１ ドリル工具
２ シャフト
３ 第２排出溝
４ 共通排出溝
５ ドリルヘッド
６ 中心切り刃
7,8,9 周縁切り刃
10,11,12 ヘッド排出溝
13 螺旋溝部分
14,15,17,18 肩部

Claims (12)

1. ドリル工具、特に、削岩ドリルであって、差し込み端部を有し、周囲にドリル穿孔屑を排出するための少なくとも２個の螺旋状の排出溝（３，４）を設けたシャフト（２）と、硬質金属で形成した切り刃（７〜９）を設けたドリルヘッド（５）とを設け、前記切り刃をドリルヘッド（５）の周囲に半径方向に突出させ、またこれら切り刃がヘッド排出溝（１０〜１２）を互いに分離させ、このヘッド排出溝の数を、このヘッド排出溝が開口する螺旋状の排出溝（３，４）の数よりも大きくし、少なくとも１対のヘッド排出溝（１０，１２）が共通の排出溝（４）に移行するようにしたドリル工具において、前記ヘッド排出溝（１０，１２）が前記共通排出溝（４）への移行の際に１個の螺旋溝部分（１３）を介して接続し、この螺旋溝部分の断面積を共通排出溝（４）の断面積よりも小さくしたことを特徴とするドリル工具。
2. 前記螺旋溝部分（１３）の開口幅（ｓ）を共通排出溝（４）の開口幅（ｃ）よりも小さくした請求項１記載のドリル工具。
3. 螺旋溝部分（１３）の差し込み端部側の境界肩部（１４）を共通排出溝（４）の差し込み端部側の境界肩部（１５）に連続的に移行させた請求項１又は２記載のドリル工具。
4. 前記螺旋溝部分（１３）の断面積を共通排出溝（４）の断面積の約３０％〜約７０％の範囲の大きさとした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。
5. ヘッド排出溝（１０〜１２）が奇数の個数である場合、シャフト（２）を取り巻く前記排出溝（３，４）の断面積を互いに異なる大きさにし、少なくとも１対のヘッド排出溝（１０，１２）に共通する共通排出溝（４）の断面積を他方の第２排出溝（３）よりも大きくした請求項１又は４のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。
6. ドリルヘッド（５）に３個の切り刃（７〜９）を設け、これらの切り刃をドリルヘッドの周縁から半径方向に突出させ、これら切り刃によってそれぞれヘッド排出溝（１０〜１２）を互いに分離した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。
7. 切り刃（７〜９）が奇数の個数である場合、少なくとも２個の切り刃（８，９）が延在するドリルヘッド部分の軸線方向下方部分を境界肩部（１８〜１９）で終端させ、これら境界肩部（１８〜１９）をほぼ同一横断面のレベルに配置した請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。
8. 前記ドリルヘッドに偶数個の切り刃を設け、これら切り刃をドリルヘッドの周縁から半径方向に突出させ、また切り刃によってヘッド排出溝を互いに分離し、ヘッド排出溝の対をそれぞれ共通の排出溝に開口させた請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。
9. 各ヘッド排出溝対の移行領域における螺旋溝部分の断面積を各共通排出溝に関して同一の大きさとした請求項８記載のドリル工具。
10. 切り刃が偶数個の場合、切り刃の下方に延在するドリルヘッド部分の軸線方向延長部分を境界肩部で終端させ、これらの境界肩部をすべてドリル工具の同一の横断面のレベルに配置した請求項８又は９記載のドリル工具。
11. 前記螺旋溝部分及びヘッド排出溝を少なくとも部分的に同一の断面輪郭となるように形成した請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。
12. 前記ドリルヘッド全体を硬質金属により形成した請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のドリル工具。

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