JP6592075B2 - ダイヤモンドドリルにドリルビットを接続するための工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、特にドリルビットといった工具を、コアドリル等の機械工具に保持及び固定するための装置であって、機械工具に発生したトルクを工具に伝達するための出力シャフトと、出力シャフトを工具の取付端に脱着可能に接続するための、出力シャフトの周りに位置するユニオンナットとを備えた装置に関する。

いわゆるドリルビットと呼ばれるコアドリルや掘削工具は、コア掘削又は中空コア掘削を行う上で必要不可欠である。基本的にコアドリルは、駆動装置としてトルクを発生させる電気モータと、そのトルクを伝達するための出力シャフトとを備える。ドリルビットは、その切削端にダイヤモンド部位と、その締結端に取付片と、を有する中空体（鋼製ケーシング）から主に構成される。コアドリルで発生したトルクがドリルビットに伝達するように、ドリルビットをコアドリルの出力シャフトにその取付片で締結する。ドリルビットに伝達されたトルクはコアドリルを回転させると、ダイヤモンド部位を有する切削端が回転しながら材料の中へと進み、材料に孔を掘削することができる。掘削対象物は、通常鉱物岩又はコンクリートである。

コアドリルの出力シャフトは通常、構造が簡素なネジを有する。出力シャフト又はコアドリルがこのネジでドリルビットの取付片に接続される。この種のネジ接続は、例えばＢＳインターフェイスと呼ばれる。ドリルビットをコアドリルの出力シャフトに設置し又は出力シャフトから取り外すには、スクリューレンチのような形態の特別な工具が必要となるのが普通である。工具を使用せずに手動で正確にネジを締緩するのは非常に困難であるか、不可能であると言っても良い。コアドリルによってドリルビットに極めて大きなトルクが伝達されることはよくあるが、その場合には出力シャフトとドリルビットとの間のネジに、非常に強い摩擦力による接合が発生することがある。

コアドリルに締結するためのドリルビット用の工具ホルダで、先行技術に基づくネジの形態のものは、例えば特許文献１に記載されている。この場合、ドリルビットのチャック端は外部ネジ付きフランジを、コアドリルのギアシャフトは内部ネジ付きフランジを備える。外部ネジ付きフランジと内部ネジ付きフランジは、ドリルビットをギアシャフトに締結するために、お互い軸方向に締め付けられる。

現在市販されている先行技術の工具ホルダでは、極度のひずみが発生した際に望ましくない影響が起こり得る。例えば、出力シャフトとドリルビットとの間のネジ結合が、コア掘削中の振動と衝撃の結果、緩みを生ずることがあり得る。一方、コア掘削中の振動と衝撃により、多大な労力を費やさなければネジを再び取り外すことができなくなる程の、さらに強力な摩擦力による結合が出力シャフトとドリルビットとの間のネジに生じることがあり得る。掘削粉塵の堆積により発生する汚れ又は外力の影響による変形は、工具ホルダの個別の構成要素に損傷を与え、ひいては工具ホルダの誤作動又は完全な故障につながることがある。

欧州特許出願公開第１４２４１５２号

本発明の目的は、上述の課題を解決することであり、詳細には、特にドリルビットといった工具をコアドリル等の機械工具に保持及び固定するための装置を提供することである。さらにそれを通じて、ドリルビットのコアドリルへの取り付け及びドリルビットのコアドリルからの取り外しの改善とともに、実際のコア掘削中におけるドリルビットのコアドリルへの安定的な保持を確保することである。

この目的は独立請求項１に係る本発明により達せられる。さらなる本発明の具体的な態様は、従属請求項に記載されている。

このため、コアドリル等の機械工具に、特にドリルビットといった工具を保持及び固定するための装置であって、機械工具に発生したトルクを工具に伝達するための出力シャフトと、出力シャフトを工具の取付端に脱着可能に接続するための、ユニオンナットを備えた装置を提供する。

本発明において、出力シャフトは係止リングを備え、ユニオンナットはワッシャーディスクと減衰器とを備える。ワッシャーディスクは係止リングと減衰器との間に位置する。

この構成により、機械工具への工具の取り付け及び機械工具からの工具の取り外しを改善するとともに、工具を使わずに、実際のコア掘削中における機械工具上の工具の安定的な保持を確保することができる。

本発明の１つの優位且つ具体的な態様では、ユニオンナットが工具の受容端に接続された状態で、減衰器にユニオンナットの内面が押し付けられ、結果としてワッシャーディスクが係止リングに摩擦力によって接合されるように押し付けられる。この場合の内面はユニオンナットの外面に実質的に垂直に配置してもよく、その結果その内面が減衰器、ワッシャーディスク、及び係止リングと平行になる。減衰器を使用すると、機械工具の作動中に振動が発生した場合に、ユニオンナットが緩くならないように、出力シャフトと工具がお互いに確実に接続された状態ではなくならないようにできる。

本発明のさらなる優位且つ具体的な態様において、ユニオンナットは内部ネジを備え、工具の受容端は、出力シャフトを工具の受容端に脱着可能に接続するユニオンナットの内部ネジに対応する外部ネジを備える。このように、出力シャフトと工具の受容端は、工具を使用せずに容易にお互い脱着可能に接続することができる。

本発明のさらなる優位且つ具体的な態様において、ユニオンナットはプラスチック製である。これにより、ユニオンナットは、工具の受容端でのネジ止め及び取り外しがより容易にできるようになる。

本発明のさらなる優位且つ具体的な態様において、係止リング及びワッシャーディスクは金属製である。これにより、係止リングとワッシャーディスクの間で好適且つ強力な摩擦力による係合接続が実現する。

さらなる効果は、以下の図面に関する説明の記載から理解される。様々な実施例が図面に記載されている。図面、発明の詳細な説明、及び請求項には、様々な機能の組み合わせが記載されている。当業者は、機能を個別に参照の上、さらなる有意義な組み合わせを都合に合わせて構築することができる。

ドリルビットとして構成された工具に接続された、出力シャフトを備えたコアドリルとして構成された機械工具と、その機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置を示す概略図である。 ドリルビットの取付端及び出力シャフトの接続端の概略図である。 コアドリルの出力シャフト上のユニオンナット及びドリルビットの取付端を備えた、機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置の斜視図である。 ユニオンナットで機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置の斜視図である。 係止リングとワッシャーディスクとを備えた出力シャフトの斜視図である。 機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置の正面図である。 機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置を示す背面図である。 図６の区画線Ａ−Ａに沿った機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置の断面図である。 図６の区画線Ａ−Ａに沿った機械工具に工具を保持及び固定するための本発明の装置のさらなる断面図である。

図１は、工具２に接続された機械工具１の概略図である。この場合の機械工具１は、コアドリルとして構成されている。工具２は、ドリルビットとして構成されている。

コアドリル１は主に、ハウジング３と、駆動装置４と、ギア機構５と、出力シャフト６とを備える。駆動装置４は、電気モータとして導入される。電気モータとして構成された駆動装置４及びギア機構５は、ハウジング３内に完全に収まるように配置される。出力シャフト６は、第１端６ａと、第２端６ｂとを備える。第１端６ａはギア機構５に接続され、さらにギア機構５は電気モータ４に接続されている。出力シャフト６の第２端６ｂは、ハウジング３から突出している。

ドリルビット２は、第１端７ａと第２端７ｂとを有する中空体７を備える。ダイヤモンド部位８は、切削端として第１端７ａに位置する。ダイヤモンド部位８により、鉱物材Ｗに孔を掘削することができる。取付端９は、第２端７ｂに設置される。取付端９は、内側歯部１１を有する中空歯車１０（図２及び９を参照）と、外部ネジ１２（図２、４、５、８、９を参照）とを備える。

電気モータ４で発生したトルクは、ギア機構５で出力シャフト６に伝達され、よって出力シャフト６は回転軸Ｒの周りを回転方向Ｎに回転させられる。

特に図４及び５が示す通り、接続端１３は、出力シャフト６をドリルビット２に接続し、出力シャフト６のトルクをドリルビット２に伝達する際に使用される出力シャフト６の第２端６ｂ（以下で詳述）に設けられる。出力シャフト６の接続端１３は、出力シャフト６に回転不可能に接続された外側歯部１５を有する歯車１４を備える。歯車１４は、対応するよう構成された、ドリルビット２の取付端９の中空歯車１０に嵌入される。従って、取付端９の中空歯車１０の内側歯部１１は、出力シャフト６の歯車１４の外側歯部１５に対応する。図示されていない本発明の１つの実施例では、出力シャフト６の接続端１３が歯車を備えていないことに加え、ドリルビット２の取付端９が中空歯車１０を備えていないことがあり得る。代りに、出力シャフト６の接続端１３で、スプライン、スプラインシャフト、ポリゴン、又はこれらに類似の部位を設けることができる。同様に、ドリルビット２の取付端９で、スプライン、スプラインシャフト、ポリゴン又はこれらに類似するものとして構成された。出力シャフト６の接続端１３を受容するための部位を設けることができる。そのため、出力シャフト６の接続端１３の部材がドリルビット２の取付端９の部材に嵌入し、それにより形状同士の組み合わせによる係止と、出力シャフト６とドリルビット２の間のトルクの伝達ができる。

特に図３で示す通り、コアドリル１にドリルビット２を保持及び固定するための装置２０は第２端、換言すると出力シャフト６の接続端１３に設けられる。ドリルビット２のコアドリル１への容易な取り付け及びドリルビット２のコアドリル１からの容易な取り外し、並びにコア掘削中におけるドリルビット２のコアドリル１での安定的な保持をこの装置２０で確保することができる。この場合の装置２０は、ドリルビット２のコアドリル１への取り付け及びドリルビット２のコアドリル１からの取り外しが工具を使わずに手動でできるように構成されている。

図３、４、５、８、及び９が示す通り、装置２０は、コアドリル１にドリルビット２を保持及び固定するための円筒形のユニオンナット２２と、係止リング２５と、ワッシャーディスク２６と、減衰器２７とを備える。

ユニオンナット２２は、第１端２２ａと、第２端２２ｂと、内側２２ｃと、外側２２ｄとを備える。第１端２２ａの内側２２ｃに内部ネジが位置する。ユニオンナット２２の内部ネジ２３は、対応するドリルビット２の取付端９の外部ネジ１２に対応する。ユニオンナット２２の第２端２２ｂに、ユニオンナット２２の外側２２ｄに垂直に延びる内面２４が設けられる（図８及び９を参照）。

図５が示す通り、係止リング２５は出力シャフト６に堅固に配置されている。この場合の係止リング２５は、ワッシャーディスク２６の前で矢印方向Ｈ向きに配置される。

図８及び９が示す通り、減衰器２７は、ワッシャーディスク２６の後方で矢印方向Ｈ向きに配置されている。この場合の減衰器２７は、ゴム、パーフルオロ化ゴム（ＦＦＫＭ又はＦＦＰＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）といった様々な種類の弾性材料から製造されたＯリングの形態で構成されている。

出力シャフト６からドリルビット２へ電気モータ４で発生したトルクを伝達するために、出力シャフト６にドリルビット２を接続する際には、ドリルビット２の取付端９に出力シャフト６の接続端１３が挿入される（図８及び９を参照）。結果として、出力シャフト６の外側歯部１５がドリルビット２の歯部１１と係合し、よって回転不可能な接続を形成して結果として相互接続される。ユニオンナット２２の内部ネジは、ドリルビット２と出力シャフト６が軸方向で再度分離することを防ぐため（図８及び９を参照）、ドリルビット２の取付端９の外部ネジ１２にネジ止めされている。ユニオンナット２２がドリルビット２の取付端９にネジ留めされると、ユニオンナット２２の内面２４は減衰器２７に押し付けられる。

このように、ドリルビット２の取付端９にユニオンナット２２を締結すると、ユニオンナット２２の係止リング２５と出力シャフト６のワッシャーディスク２６の間に、好ましくは小さな直径の十分な耐摩耗性を有するハードストップにより軸方向の力が働く（矢印方向Ｈと反対方向）。減衰器２７は、このテンショニングシステム（換言すると、ユニオンナット２２と取付端と９で構成されるシステム）であらかじめ規定されたテンションを確実に発生させ、そのプロセスにおいてはドリルビット２の取付端９におけるユニオンナット２２のネジ嵌合の望ましくない緩みから保護する。

Claims (5)

1. ドリルビットである工具（２）をコアドリル等の機械工具（１）に保持及び固定するための装置（２０）であって、
   前記機械工具（１）で発生したトルクを前記工具（２）に伝達するための出力シャフト（６）と、
   前記出力シャフト（６）を前記工具（２）の取付端（９）に脱着可能に接続するための、前記出力シャフト（６）の周りに位置するユニオンナット（２２）と
   を備え、
   前記出力シャフト（６）は係止リング（２５）を備え、前記ユニオンナット（２２）はワッシャーディスク（２６）と減衰器（２７）とを備え、前記ワッシャーディスク（２６）は前記係止リング（２５）と前記減衰器（２７）の間に位置し、前記減衰器（２７）は前記工具（２）の前記ユニオンナット（２２）と前記取付端（９）との間にあらかじめ規定されたテンションを発生させるよう設けられる
   ことを特徴とする装置。
2. 前記ユニオンナット（２２）が前記工具（２）の前記取付端（９）に接続された状態で前記ユニオンナット（２２）の内面（２４）が前記減衰器（２７）に押し付けられ、それにより前記ワッシャーディスク（２６）が前記係止リング（２５）に摩擦力で嵌入されるように押し付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記出力シャフト（６）を前記工具（２）の前記取付端（９）に脱着可能に接続するため、前記ユニオンナット（２２）は、内部ネジ（２３）を備え、前記工具（２）の前記取付端（９）は前記ユニオンナット（２２）の前記内部ネジ（２３）に対応する外部ネジ（１２）を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記ユニオンナット（２２）がプラスチック製である、ことを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも１つに記載の装置。
5. 前記係止リング（２５）及び前記ワッシャーディスク（２６）が金属製である、ことを特徴とする請求項１乃至４の少なくとも１つに記載の装置。

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