JP5318338B2

JP5318338B2 - ノンコアドリルビット

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Publication number: JP5318338B2
Application number: JP2006217767A
Authority: JP
Inventors: 琢磨野中; 直英村上; 和久盛田
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: CN101500769B; JP2008037058A; EP2050550A4; US8047193B2; KR20090073080A; US20100260562A1; AU2007282390A1; EP2050550B1; EP2050550A1; CN101500769A; WO2008018559A1

Description

本発明はコンクリート、モルタル、ブロック等に穿孔するためのノンコアドリルビットに関する。

例えば、エアコンの屋外装置をコンクリートの壁に取り付ける場合、まずコンクリート壁に穿孔し、この下孔にアンカーを取り付け、アンカーに上記屋外装置をネジ止め固定することが行われる。

このような下孔を形成するための穿孔工具にはハンマードリルやダイヤモンドドリルが知られている。ハンマードリルは、コンクリート壁に打撃を加え、ビットの先端の超硬チップを突き刺して砕きながら穿孔するものである。しかし、この工具は打撃音がうるさい。

これに対し、ダイヤモンドドリルは台座を構成するベースの先端にダイヤモンド砥石体を固定したもので、コンクリートの壁にビットを回転させながら擦り付けて表面を削りつつ孔を穿つので、作業音が静かである点において優れている。

ところで、ダイヤモンドドリルは先端のビットを常に押し続けなければならないので摩擦熱が発生して高熱になる。このため、ビット内に水を通す湿式（特許文献１、２参照）が一般的であるが、中心に水を通すための孔を形成する必要があるため、ビットは中空にしなければならない。したがって、コアドリルビットでは冷却用の水を循環するための設備が必要となるほか、中空ビット内に残ったコンクリートの削りカス（研削粉）を除去する手段が必要となる。

これに対し、水を通さない乾式のダイヤモンドドリルは、少なくとも一部分が中実に設けられて先端が平坦に形成され、鉄をベースとした台座の上にダイヤモンド砥石体を固定する構成であり、水循環設備やコンクリートのカス除去手段も不要であるが、一側に開口するすり割り状の凹欠部を備え、研削粉は凹欠部から外部に除去するようになっている。
実公平５−３０８９１号公報特開平５−２４５８２７号公報

しかしながら、従来のノンコアドリルビット（以下単にビットという）には次のような欠点があった。（１）図９（ａ）においてビット２０のベース２３は中実である（２２はダイヤモンド砥石体２１の凹欠部）ため、ダイヤモンド砥石体２１の外周側と中心側で削ることになるが、外周側２１ａの回転速度と中心側２１ｂの回転速度は異なる。上記ビット２０を回転させて穿孔すると、外周側２１ａの速度は速いのでコンクリートに対する加工能力は高いが、中心側２１ｂの速度は遅いので加工能力も低くなる。穿孔速度は加工能力の低い中心側の加工能力で決まるため、ビット２０が新しいうちは穿孔速度が遅い。穿孔作業を繰り返すうちにビット２０の中心側が摺り減ってくるので、外周側で孔を削ることができるようになり、性能が向上するが、所定の性能が発揮できるようになるまでに時間がかかる。（２）ビットの中心側が減ると性能も向上するが、ビットの外周側と内周側の回転速度の違いにより孔１５の先端の中心には削り残しの円錐形状の突起部ができてしまう。初めのうちはよいが、外周側が磨り減って高さが低くなっていき、同図（ｂ）のような状態になると、ダイヤモンド砥石体２１の先端中心側に円錐形に残った突起部１６の頂部１７がベース２３に当たってしまう。ベース２３にはダイヤモンドのような研磨材はなく、中心の回転速度は非常に遅いから、突起部１６の削りはなかなか進まない。また、突起部ではなく、石などが中心に詰まってしまった場合も同様である。中心部分が削られないと穿孔も進まないから、いったんビット２０を引き出して突起部１６を除去して再び穿孔作業をするという煩瑣な作業を繰り返さなければならないので、穿孔速度は急速に落ちてしまう。（３）（２）の状態からさらに穿孔を続けると、穿孔速度が低下するだけでなく、ダイヤモンド砥石体２１の外周部分の高さが低くなるが、同時にベース２３（鉄製でダイヤモンドの粒はない）の外周面はビット先端よりも摩耗しやすいので、同図（ｃ）のように、この部分もテーパ状になってしまう。ビット２０の外周面２４は、穿孔が直進的に進むようにガイドするガイド部でもあるから、穿孔作業が繰り返されてガイド部分２４が短くなってしまうと、直進性が悪くなる。直進のガイドが失われると、ビット２０は矢印のように抵抗が小さい方に逃げたがる。コンクリートの成分は均一ではないから、抵抗も不規則であり、孔は曲がってしまいやすい。例えば前述のアンカーは真直状に形成されているので、曲がった孔には入りにくくなり、またアンカーを孔内に保持する保持力も落ちてしまう。

本発明は、上記問題点を解消し、主に使い始めから使い終わりまでほぼ一定の穿孔性能を保持することができるノンコアのドリルビットを提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、穿孔工具のシャンクの先端に取り付けられるベースと、該ベースに固定されて一側に開口する凹欠部を有する略環状又は円柱状の第１のダイヤモンド砥石体と、上記凹欠部内に設けられた第２のダイヤモンド砥石体とを有し、上記凹欠部は第１のダイヤモンド砥石体の中心を含むように形成され、第２のダイヤモンド砥石体は、第１のダイヤモンド砥石体の凹欠部の内側形状と同じ外側形状で、かつ凹欠部の開口部分において内側にセットバックし、しかも第１のダイヤモンド砥石体の中心を含むように形成されているとともに、第２のダイヤモンド砥石体は、第１のダイヤモンド砥石体よりも低いことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記第１のダイヤモンド砥石体の先端面の内側は略すり鉢状の凹形状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、上記第１のダイヤモンド砥石体と第２のダイヤモンド砥石体とは別部材として設けられて一体化されたものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３において、上記第１のダイヤモンド砥石体及び第２のダイヤモンド砥石体は、メタルボンドの粒とダイヤモンド粒とを混合して焼結した焼結体であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、穿孔工具のシャンクの先端に取り付けられるベースと、該ベースに固定されて一側に開口する凹欠部を有する略環状又は円柱状の第１のダイヤモンド砥石体と、上記凹欠部内に設けられた第２のダイヤモンド砥石体とを有し、上記第２のダイヤモンド砥石体は、第１のダイヤモンド砥石体の凹欠部の内側形状と同じ外側形状で、かつ凹欠部の開口部分において内側にセットバックし、しかも第１のダイヤモンド砥石体の中心を含むように形成されている構成であるから、穿孔作業を繰り返すうちに第１のダイヤモンド砥石体が磨り減っていき、やがて孔の先端中央に削り残された円錐状の突起部頂部が第２のダイヤモンド砥石体に接触するようになる。第２のダイヤモンド砥石体は凹欠部内に設けられているので、回転速度は遅いが、突起部の頂部も小さいので、短時間で削り落とされる。このように、第２のダイヤモンド砥石体で突起部を積極的に削ることができるので、穿孔速度は落ちない。また、突起部を第２のダイヤモンド砥石体で削っているから、第２のダイヤモンド砥石体で削った研削粉は第１のダイヤモンド砥石体で削った研削粉と同様な状態を呈しており、特別な手順を必要とせずに両研削粉の排出を併せて行うことができる。したがって、使い始めから使い終わりまでほぼ一定の穿孔性能を保持することができる。

請求項２に係る発明によれば、第１のダイヤモンド砥石体の先端面の内側は略すり鉢状に形成されているので、上記先端面の外周縁はコンクリート等の被穿孔材に対する食い込みがよく、また、ビットの外周側の回転速度は速く、回転速度が遅い内側に比べて加工能力は高い。したがって、ノンコアドリルビットをコンクリートに押し付け始めたとき、上記外周縁から削りが始まり、加工能力の低い内周側部分はコンクリート面には当たらない。このため、使いはじめから速い速度で穿孔することができる。

請求項３に係る発明によれば、第１のダイヤモンド砥石体と第２のダイヤモンド砥石体が別体であると、被穿孔材がコンクリートやモルタルや軽量ブロックのように石が混入しているものであるか、混入していないものであるか等によって削り残しの突起部の形状が変わり、ビットの使い勝手が変わってくるので、被穿孔材に対応して第２のダイヤモンド砥石体の組成を変えることによって最適なものにすることができる。

請求項４に係る発明によれば、第１のダイヤモンド砥石体及び第２のダイヤモンド砥石体は、いずれも焼結体であるから、一体化させやすい。

また、被穿孔材に応じて第１のダイヤモンド砥石体と第２のダイヤモンド砥石体との双方の組成を変えることにより、穿孔に最適なものにすることができる。

図１は本発明に係るビットの斜視図、図２（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図であり、同図（ｃ）はその底面図である。

上図において、符号１はビットを示す。このビット１は、ベース２と、該ベース２に設けられた第１のダイヤモンド砥石体３と、第１のダイヤモンド砥石体３の内側に設けられた第２のダイヤモンド砥石体４とから構成されている。

ベース２は鉄製で、一辺に欠円部を有する略長方形の台座部２ａの一側に雄ネジ部５を、他側に凸部６を形成したもので、雄ネジ部５は図２（ｂ）に示すように、穿孔工具のシャンク７の先端の雌ネジ部８に螺合可能に形成されている。また、凸部６は第１のダイヤモンド砥石体３の底部に形成された凹部９に嵌合可能に形成されている。

第１のダイヤモンド砥石体３は、一側に開口する凹欠部１０を有する円柱状をなし、メタルボンド（一例として銅すずをベースとした合金）の粒とダイヤモンド粒とを混合して焼結した焼結体であるが、第１のダイヤモンド砥石体３の基部の層３ａはダイヤモンド粒のないダイヤ無層となっている。そして、上記凹部９はこのダイヤ無層３ａの中心部に形成され、この凹部９にベース２の凸部６を嵌合してロウ付け固定されている。ダイヤ無層３ａに穿孔能力はないので、この部分は機能的にはベース２の一部を構成するものである。

なお、第１のダイヤモンド砥石体３のダイヤ無層３ａは、その中心部にベース２の凸部６に嵌合するための凹部９を形成してベース２とダイヤモンド砥石体との接触面積を大きくしてベース２から第１のダイヤモンド砥石体３が剥がれにくくするためのものであるから、必ずしも必要ではない。ダイヤ無層のない第１のダイヤモンド砥石体を直接にベースに固定してもよい。さらに、第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１は穿孔が真直に進むようにガイドする機能を有するが、ダイヤ無層３ａとベースはダイヤモンド粒を含まないので、その外周面１１は徐々に磨り減ってしまうから、直進のガイドはできない。

また、上記凹欠部１０は平面視扇形に形成され、その基部１０ａはビット１の中心Ｏを越えるように形成されている。さらに、第１のダイヤモンド砥石体３の先端面のリング状外周縁１２の内側の内周面１３は略すり鉢状の凹形状に形成されている。この略すり鉢状の内周面１３の傾斜角度は、従来のビット１を使ったときにできる円錐状の削り残しによる突起部（図６に符号１６で示す）の斜面の傾斜角度と略等しくなるように形成されている。

第１のダイヤモンド砥石体３の凹欠部１０は、主に穿孔時に削り取られたコンクリートの研削粉を外部に排除するための部分であるから、必ずしも平面視扇形に形成されている必要はない。

次に、第２のダイヤモンド砥石体４も第１のダイヤモンド砥石体３と同じ構成の焼結体で、第１のダイヤモンド砥石体３の凹欠部１０の、内側形状と同じ外側形状を有するとともに、凹欠部１０よりも小さく形成され、第１のダイヤモンド砥石体３の凹欠部１０に露出したダイヤ無層３ａの先端面にロウ付け固定されている。したがって、第２のダイヤモンド砥石体４は第１のダイヤモンド砥石体３の凹欠部１０の外側の端部よりも内側にセットバックするように配置されている。

また、第２のダイヤモンド砥石体４は第１のダイヤモンド砥石体３よりも低く形成されている。その高さは、第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１（ダイヤ無層３ａを除く。以下同じ）が穿孔の直進性をガイドできる最低の高さｈと略等しくなるように設定され、第１のダイヤモンド砥石体３の直径が１６ｍｍ程度であれば、直進をガイドできる高さは最低６ｍｍ前後である。

次に、上記構成のビット１の使用態様について説明する。なお、ここではダイヤ無層３ａもベース２の一部として簡略に記載する。

図３のように穿孔工具のシャンク７の先端に上記構成のビット１を取り付け、これを回転させて図４のように第１のダイヤモンド砥石体３の先端をコンクリート１４に押し付けると、コンクリート１４はビット１との接触部分から削られて孔開け加工がなされていく。１５はその孔を示す。

ところで、上記ビット１は、外周縁１２の内周面１３はすり鉢状に形成されているので、まずビット１の外周縁１２がコンクリート１４に接触する。図５に示すように、ビット１の外周側の回転速度ｖ１は速く、内周側の回転速度ｖ２は遅いから、外周側の方が内側に比べて加工能力は高い。したがって、ビット１をコンクリート１４に押し付け始めたとき、食いこみのよい外周縁１２から削りが始まり、加工能力の低い内側部分はコンクリート１４面には当たらない。このため、使いはじめから速い速度で穿孔することができる。

やがてビット１の内周面１３もコンクリート１４に接触し、ビット１の先端全面で削りが進むことになる。ビット１の中心側では円錐形の削り残し突起部１６ができ、これが成長していくが、コンクリート１４には石粉などが含まれているので、成長すると回転による振動などで割れたり砕けたりして自然に凹欠部１０から排出されるので、中心側の能力は小さくてもよく、穿孔速度への影響は小さい。削られた研削粉は凹欠部１０からベース２の側部を経てシャンク７側に排出される。凹欠部１０はビット１の中心を含むように形成されているから、図５のように、１回転したときにビット１の全周面をカバーできるので、削られた研削粉はすべて凹欠部１０から排出される。

穿孔作業を繰り返すうちに第１のダイヤモンド砥石体３が磨り減っていき、やがて図６のようにコンクリート１４の突起部１６の頂部１７が第２のダイヤモンド砥石体４に接触するようになる。第２のダイヤモンド砥石体４は第１のダイヤモンド砥石体３の中心を含むように形成されているので、回転速度は遅いが、突起部１６の頂部１７も小さいので、短時間で削り落とされる。このように、第２のダイヤモンド砥石体４で突起部１６を積極的に削ることができるので、コンクリート１４のビット１に当たる外側部分は第１のダイヤモンド砥石体３によって削られ、内側部分は第２のダイヤモンド砥石体４によって補助的に削られていく。

さらに、穿孔が進み、第１のダイヤモンド砥石体３が磨り減って図７のように第２のダイヤモンド砥石体４の表面に平らな部分がなくなり、ここもすり鉢状になってくると、第１のダイヤモンド砥石体３の外周面の高さは第２のダイヤモンド砥石体４の各外周面１１の高さにだんだん近づく。図２（ｂ）に示されるように、第２のダイヤモンド砥石体４の高さｈは、第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１が穿孔の直進性をガイドできる最低の高さと略等しくなるように設定されているから、それ以上使い続けると、第１のダイヤモンド砥石体３自体が穿孔直進性をガイドすることができなくなる。また、使い終わったときでも第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１により直進性のガイドが確保され、使い終るまで穿たれた孔は曲がることがないので、アンカー等の部材を正しく保持することができる。

なお、上述のように、ベース２（ダイヤ無層３ａを含む）はダイヤモンド粒を含まないので、その外周面は徐々に磨り減ってしまい、直進のガイドはできない。

上述の構成のビット１によれば、次のような効果が期待できる。すなわち、第１のダイヤモンド砥石体３の先端面の内側には略すり鉢状の内周面１３が形成されている。しかも、図６に示されるように、上記内周面１３の傾斜は、従来のビット１を使ったときにできる円錐状の突起部１６の斜面の角度と略等しくなるように形成されているから、ビット１の先端ははじめから理想的な形状となっている。したがって、使い初めから所定の性能を発揮して速い速度で穿孔することができる。

また、孔開け作業に伴い、穿たれた孔１５の先端の中心には円錐状突起部１６ができるが、その頂部１７が第２のダイヤモンド砥石体４に当たると、コンクリート１４のビット１に当たる外側部分は第１のダイヤモンド砥石体３によって削られ、内側部分は第２のダイヤモンド砥石体４によって補助的に削られるので、穿孔速度は落ちることがない。

さらに、第２のダイヤモンド砥石体４の表面が磨り減ってすり鉢形になってしまうと、その高さは第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１が穿孔の直進性をガイドできる最低の高さとほぼ等しくなるから、それ以上の穿孔は直進のガイドを担保できないということになる。したがって、第２のダイヤモンド砥石体４の減り具合をみて、そのビット１の使用限度とビット１交換の時期を知ることができる。また、使い終わるまで穿たれた孔１５は曲がることがないので、アンカー等の部材を正しく保持することができる。

なお、穿孔時に孔１５の中央に発生した突起部１６の頂部１７がベース２に接触したときに第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１の高さが直進性をガイドできる最低の高さｈとなるように調整してもよい。例えば、図８（ａ）に示したように、突起部１６の頂部１７がベース２に接触したときの第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１の高さがガイド可能な最低の高さｈとなるように調整するのが最も望ましい。このときに第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１の高さが上記高さｈよりも低くなってしまうときは、同図（ｂ）のように、ベース２に不足分の段部１８を継ぎ足して第２のダイヤモンド砥石体４を固定し、また、このときに第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１の高さが上記高さｈよりも高くなってしまうときは、同図（ｃ）のように、ベース２に凹部１９を形成してそこに第２のダイヤモンド砥石体４を固定するようにすればよい。

上記構成によれば、穿孔作業により第２のダイヤモンド砥石体４が摩耗して孔の中央に円錐形状に削り残された突起部１６の頂部１７が上記ベース２に接触したときに残った第１のダイヤモンド砥石体３の外周面１１の高さは、直進性をガイドできる最低の高さｈに設定されているから、使い終わったときにも直進性のガイドが確保される。また、上記突起部１６がベース２に接触すると、ベース２には穿孔性能はないから、穿孔速度が著しく遅くなる。また、ベース２の露出面ははっきりと視認できる。したがって、ビット１の使用限度と使い終わりの時期を確実に知ることができる。また、第２のダイヤモンド砥石体４の量も最小限に抑えることができる。

また、第１のダイヤモンド砥石体３と第２のダイヤモンド砥石体４とは一体に成形してもよいが、別部材として設けられて一体化された構成でもよい。別部材によって成形の場合には、被穿孔材がコンクリート１４やモルタルや軽量ブロックのように石が混入しているものであるか、混入していないものであるかによって削り残し突起部の形状が変わり、ビット１の使い勝手も変わってくるので、被穿孔材に対応して第２のダイヤモンド砥石体４の組成を変えることにより、最適なものにすることができる。

本発明に係るノンコアドリルビットの斜視図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ上記ノンコアドリルビットの平面図、正面図及び底面図上記ノンコアドリルビットの使い始めの正面図上記ノンコアドリルビットの使い途中の正面図突起部の削り態様を平面から示した説明図上記ノンコアドリルビットの使い終りちかくの正面図上記ノンコアドリルビットの使い終り時の正面図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ第２のダイヤモンド砥石体の取付態様を示す断面図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のノンコアドリルビットの使用による摩耗状態の説明図

１ノンコアドリルビット
２ベース
３第１のダイヤモンド砥石体
４第２のダイヤモンド砥石体
１０凹欠部
１１外周面

Claims

穿孔工具のシャンクの先端に取り付けられるベースと、該ベースに固定されて一側に開口する凹欠部を有する略環状又は円柱状の第１のダイヤモンド砥石体と、上記凹欠部内に設けられた第２のダイヤモンド砥石体とを有し、第２のダイヤモンド砥石体は、第１のダイヤモンド砥石体の凹欠部の内側形状と同じ外側形状で、かつ凹欠部の開口部分において内側にセットバックし、しかも第１のダイヤモンド砥石体の中心を含むように形成されているとともに、第２のダイヤモンド砥石体は、第１のダイヤモンド砥石体よりも低いことを特徴とするノンコアドリルビット。
上記第１のダイヤモンド砥石体の先端面の内側は略すり鉢状の凹形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のノンコアドリルビット。
上記第１のダイヤモンド砥石体と第２のダイヤモンド砥石体とは別部材として設けられて一体化されたものであることを特徴とする、請求項１又は２記載のノンコアドリルビット。
上記第１のダイヤモンド砥石体及び第２のダイヤモンド砥石体は、メタルボンドの粒とダイヤモンド粒とを混合して焼結した焼結体であることを特徴とする、請求項３に記載のノンコアドリルビット。