JP7389557B2 - ストッパ構造体及びこれを備えたドリル体 - Google Patents

Description

本発明は、ストッパ構造体及びこれを備えたドリル体に関する。

コンクリートに、アンカー孔などの削孔を形成するとき、所定深さの削孔となるように、例えば、特許文献１，２のようなストッパ付のドリル体が知られている。

特開２０３－６２８２７号公報 特開２０１４－３９９８１号公報

しかしながら、コンクリートを穿孔する際には、ドリルの振動によって、ストッパがコンクリートの表面に接しても気付きにくく、所定深さよりもさらに掘り進んでしまうことがある。これにより、ストッパがアンカー孔の開口周縁のコンクリートを若干削ってから穿孔動作を止めることになっていた。

また、コンクリート用のアンカー打設においては、穿孔が深すぎればアンカーの打ち込み拡張が不十分となり強度が設計通り発現されない懸念があり、設計通りの深さの穿孔を形成することが重要となることがある。
本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、ストッパ部が穿孔面に接したことを正確に認識することができ、正確な深さの穿孔を施すことができる、ストッパ構造体及びこれを備えたドリル体を提供することを目的とする。

本発明に係るストッパ構造体は、シャンク、及び当該シャンクの先端から延びるドリル部と、を有するドリル部材に取付け可能なストッパ構造体であって、前記ドリル部の外周面に軸方向の位置が固定されるように密着する、弾性変形可能な筒状の緩衝部と、前記ドリル部の軸方向において、前記緩衝部よりも先端側で、当該緩衝部と接するように配置される筒状のストッパ部であって、前記ドリル部に対して軸方向の位置が固定されて取付けられる、ストッパ部と、を備えている。

上記ストッパ構造体において、前記ストッパ部は、前記ドリル部に対して回転可能に取付けることができる。

上記ストッパ構造体は、前記ドリル部の外周において、前記緩衝部よりも後端側で、当該緩衝部塗接するように固定される筒状のワッシャー部をさらに備えることができる。

上記ストッパ構造体において、前記ドリル部材は、前記シャンクと前記ドリル部との間に段差を有し、前記ワッシャー部は、前記段差に係合することで、前記ドリル部に対する軸方向の移動が規制されるように構成することができる。

上記ストッパ構造体において、前記ワッシャー部及びストッパ部は、金属により形成することができる。

上記ストッパ構造体において、前記緩衝部は、ウレタンゴムにより形成することができる。

上記ストッパ構造体において、前記緩衝部は、ショアＡ硬度が９０以上の材料によって形成することができる。

本発明に係るドリル体は、シャンク、及び当該シャンクの先端から延びるドリル部と、を有する、ドリル部材と、上述したいずれかのストッパ構造体と、を備えている。

本発明によれば、ストッパ部がコンクリートの表面に接したことをいち早く感じることができる、ストッパ構造体及びこれを備えたドリル体を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るドリル体の側面図である。 図１のドリル体を先端側から見た図である。 図１のドリル体を後端側から見た図である。 ドリル部材の側面図及び一部拡大図である。 図１のドリル体の一部断面図及び一部拡大図である。 図１のドリル体の一部断面図及び一部拡大図である。 図１のドリル体の組み立て方法を示す断面である。 図１のドリル体の使用方法を示す図である。 実施例に係るストッパ構造体の側面図である。 実施例及び比較例に係るドリル部材の側面図である。 実施例及び比較例に係るドリル体を用いたときに、測定された振動を示すグラフである。 実施例及び比較例に係るドリル体を用いたときの、穿孔後のコンクリートの表面の写真である。

以下、本発明に係るストッパ構造体２０及びこれを備えたドリル体１００の一実施形態について説明する。このドリル体１００は、アンカー部材を固定するためのアンカー孔をコンクリートに形成するために用いられる。

＜１．ドリル体の概要＞
図１はドリル体の側面図、図２はドリル体を軸方向の先端側から見た図、図３はドリル体を軸方向の後端側から見た図である。図１～図３に示すように、本実施形態に係るドリル体１００は、ドリル部材１０と、このドリル部材１０に取付けられるストッパ構造体２０と、を備えている。以下、これらについて、詳細に説明する。

＜２．ドリル部材＞
図４はドリル部材の側面図である。図４に示すように、このドリル部材１０は、棒状のシャンク１と、このシャンク１の先端にシャンク１と同一軸線上に一体的に連結されたドリル部２と、を備えている。シャンク１は、後述するハンマードリル装置２００に連結されるものであり、軸方向の先端側から後端側へ第１大径部１１、第１小径部１２、第２大径部１３、第２小径部１４、及び固定部１５がこの順で一体的に連結されたものである。第１大径部１１、第１小径部１２、第２大径部１３、及び第２小径部１４は、それぞれ円柱状に形成されている。一方、最後端の固定部１５は、六角柱状に形成され、この部分がハンマードリル装置２００に固定される。そして、このハンマードリル装置２００によって、ドリル部材１０は軸周りに回転しながら軸方向に打撃され、穿孔するようになっている。そして、第１大径部１１の先端面から、ドリル部２が突出している。ドリル部２の最大外径は、シャンク１の先端面の外径よりも小さいため、ドリル部２とシャンク１の先端面との境界には第１段差１１１が形成されている。

ドリル部２は、円柱体２１の外周面に螺旋状の溝２２が形成されたものであり、螺旋状の溝２２の縁部が刃として穿孔を行うようになっている。また、図４の拡大図（ｂ）に示すように、円柱体２１の外周面において、上記シャンク１との第１段差１１１から先端側に所定長さだけ離れた位置には、第２段差２３が形成されている。すなわち、この第２段差２３を挟んで円柱体２１の後端側の外径が、先端側の外径よりも大きくなっている。そして、円柱体２１において、第２段差２３から第１段差１１１までの外周面２０１は、テーパ状に形成されており、第１段差１１１にいくにしたがって外径が大きくなるように形成されている。ドリル部２において、このテーパ状に形成されている部位を第１部位２０１と称することとする。

さらに、円柱体２１において、第２段差２３よりも先端側に所定長さだけ離れた位置には、径方向外方に突出する環状の突部２４が形成されている。なお、ドリル部２において、第２段差２３と突部２４との間の部位を第２部位２０２と称し、突部２４よりも先端側を第３部位２０３と称することとする。

＜３．ストッパ構造体＞
次に、ストッパ構造体について、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５及び図６は、ドリル部材に取付けられたストッパ構造体の断面図及び一部拡大図である。

図５及び図６に示すように、このストッパ構造体２０は、ドリル部材１０のドリル部２に取付けられるものであり、軸方向の後端側から先端側へ並ぶワッシャー部３、緩衝部４、及びストッパ部５により構成されている。

図５に示すように、ワッシャー部３は、後述する図９の例のようなクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）、或いはその他適宜な金属によって円筒状に形成されており、ドリル部２が挿通される貫通孔３１が形成されている。そして、このワッシャー部３は、ドリル部２の第１部位２０１に圧入される。図５及びその拡大図に示すように、ワッシャー部３の貫通孔３１の内壁面は、ドリル部２の第１部位２０１と密着するようにテーパ状に形成されており、後端側にいくにしたがって内径が大きくなるなっている。上述したように、第１部位２０１はテーパ状に形成されているため、ワッシャー部３と第１部位２０１とは楔効果により強固に固定され、ワッシャー部３はドリル部２に対して回転不能に固定される。

また、ワッシャー部３の外径は、シャンク１の先端面の外径よりも大きくなっており、ワッシャー部３の後端面３２が、第１段差１１１に係合している。これにより、ワッシャー部３が第１段差１１１よりも後端側に移動するのが規制されている。一方、ワッシャー部３の先端面３３は、ドリル部２の第２段差２３よりもやや後端側に位置している。また、ワッシャー部３の先端面３３の外縁３３１は面取り加工がなされている。

後述するように、ワッシャー部３がドリル部２に挿通された後、ドリル部２においてワッシャー部３から突出する部分は、加締め加工が施されるようになっている。より詳細には、第２段差２３よりも後端部側の部分（以下、加締め部と称する）２３１がワッシャー部３の内径よりも大きくなるように加締め加工が施され、後端にいくにしたがって径が大きくなるようなテーパ状に形成される。これによって、ワッシャー部３はドリル部２の先端側に移動するのが規制される。

次に、緩衝部４について説明する。図６及びその拡大図に示すように、緩衝部４は、ワッシャー部３とほぼ同じ外径を有する円筒状に形成されており、ドリル部２が挿通される貫通孔４１が形成されている。緩衝部４は、後述する図９の例のようなウレタンゴム製のほか、その他の各種ゴム製材料、或いはＰＶＡなどの熱可塑性樹脂などの適宜選択された弾性材料によって形成されているが、後述するように穿孔の際に軸方向に押圧力が作用しても、１～２ｍｍ程度しか圧縮されないような硬度を有している。特に望ましくは、緩衝部４が、ショアＡ硬度が９０以上のウレタンゴム素材で形成されていると、振動吸収能力と、穿孔毎にばらつきなく正確な穿孔長でストップさせるという機能と、を両立させることができる。したがって、ストッパ構造体２０の機能を最も効果的に発現させることができる。

また、緩衝部４の貫通孔４１の内径は、ドリル部２の円柱体２１の外径よりもやや小さく（例えば、１ｍｍ程度小さい）、これによってドリル部２は、緩衝部４の貫通孔４１に圧入されている。すなわち、ドリル部２にワッシャー部３が挿通され、加締め加工が施された後に、緩衝部４が圧入される。但し、緩衝部４はドリル部２に完全に固定されているわけではなく、力を加えることによって回転可能となっている。

緩衝部４の先端面４２は、ドリル部２の突部２４よりもやや後端側に位置している。

続いて、ストッパ部５について説明する。図６及びその拡大図に示すように、ストッパ部５は、緩衝部４よりも大きい外径を有する円筒状に形成されており、ドリル部２が挿通される貫通孔５１が形成されている。ストッパ部５は、ワッシャー部３と同様に後述する図９の例のようなクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）、或いはその他適宜な金属によって形成されている。

また、図５の拡大図（ｂ）に示すように、ストッパ部５の貫通孔５１は、軸方向に先端側から後端側へ並ぶ大径部５１１、小径部５１２、及びテーパ部５１３によって構成されている。小径部５１２はドリル部２の円柱体２１の外径と同じ大きさであり、大径部５１１は小径部５１２よりもやや大きい（例えば、１ｍｍ程度大きい）内径を有しており、ドリル部２の突部２４の外径と同じである。そして、テーパ部５１３は、小径部５１２の後端から後方にいくにしたがって内径が大きくなるように形成されている。テーパ部５１３の後端の内径はテーパ部５１３の先端の内径よりも１ｍｍ程度大きくなっている。

また、ドリル部２の突部２４は、大径部５１１に配置され、大径部５１１と小径部５１２との間の段差に係合するようになっている。これによって、ストッパ部５は、突部２４によって先端側に移動するのが規制されている。

ドリル部２の円柱体２１の外周面はストッパ部５の小径部５１２に接し、突部２４が大径部５１１に接しているため、ストッパ部５は、ドリル部２に対して完全に固定されているわけではなく、軸周りに回転可能となっている。

なお、ドリル部２においては、ストッパ部５よりも先端側の部分において穿孔が行われるため、ドリル部２において、ストッパ部５から先端までの長さが、穿孔長さとなる。したがって、ストッパ構造体２０の軸方向の長さは、所望の穿孔長さをドリル部２に確保するように設定される。

＜４．ドリル体の組み立て方法＞
次に、ドリル体の組み立て方法について、図７を参照しつつ説明する。すなわち、ドリル部材１０に対してストッパ構造体２０を取り付ける。まず、図７（ａ）に示すように、ドリル部２の第１部位２０１にワッシャー部３を圧入する。このとき、ワッシャー部３の後端面３２が第１段差１１１に接するまで圧入する。これに続いて、ドリル部２において、ワッシャー部３の先端面３３から露出する加締め部２３１に対して加締め加工を施し、加締め部２３１の外径をワッシャー部３の内径よりも大きくする。以上の作業により、ワッシャー部３は、ドリル部２に対し軸方向の移動が規制され、さらに上述した楔効果により、ドリル部２に対して回転不能に固定される。

続いて、図７（ｂ）に示すように、ドリル部２に緩衝部４を圧入する。このとき、緩衝部４の後端面がワッシャー部３の先端面３３に接するまで圧入する。

これに続いて、図７（ｃ）に示すように、ドリル部２にストッパ部５を圧入する。このとき、ストッパ部５の貫通孔５１の小径部５１２がドリル部の突部２４に引っかかるが、小径部５１２が突部２４を乗り越えるように、緩衝部４に接触するまでストッパ部５を押し込む。これにより、突部２４はストッパ部５の大径部５１１に配置され、ストッパ部５の先端側への移動が規制される。但し、上記のように、ストッパ部５はドリル部２に対して軸周りに回転可能となっている。こうして、ドリル体１００の組み立てが完了する。

＜５．ドリル体の使用方法＞
次に、上記のように構成されたドリル体１００の使用方法について、図８を参照しつつ説明する。まず、図７（ａ）に示すように、ドリル部材１０のシャンク１を公知のハンマードリル装置２００に接続する。ハンマードリル装置２００は、穿孔中、ドリル部材１０を軸周りに回転させるとともに、軸方向に打撃振動を付与させるようになっている。

そこで作業者は、ドリル体１００を軸周りに回転させるとともに打撃振動を付与しながら、コンクリートＴにドリル体１００を押し付けつつ、アンカー孔Ｔ１を穿孔する。このとき、穿孔は、ドリル部２において、ストッパ部５よりも先端側の部分で行われるが、ストッパ部５、緩衝部４、及びワッシャー部３は、ドリル部２に配置固定されたワッシャー部と先端側への移動が規制されたストッパ部５の間で弾性材である緩衝部がストッパ部５を先端方向に若干押圧する様態でドリル部２の外周面に固定されているため、ストッパ構造体２０がドリル部材１０とともに回転する。

穿孔中、ハンマードリル装置２００を保持する作業者は装置自体が発生させる打撃振動とともに穿孔反力による振動を感じているが、穿孔が進み、ストッパ部５がコンクリートＴの表面に接すると、作業者はストッパ部５がコンクリートＴの表面に当たった感触を検知し、穿孔を中止する。また、ストッパ部５は、コンクリートＴとの摩擦によって、回転が遅くなり、これによって、ドリル部２は、ストッパ部５に対して回転（空回り）するようになる。このように、ストッパ部５の回転が遅くなるため、これを視認することで、作業者は、ストッパ部５がコンクリートＴに接し、所定の長さの穿孔が完了したことを確認することもできる。

その後、作業者はアンカー孔Ｔ１からドリル体１００を引き抜き、ハンマードリル装置２００を停止させる。こうして、アンカー孔Ｔ１の穿孔が完了する。

＜６．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）ハンマードリル装置２００は、ドリル部材１０に対し、回転力のみならず、軸方向の打撃振動を付与する。また、コンクリートＴの穿孔中には、コンクリートＴに不均一に含まれる粗骨材（砂利）、細骨材（砂）、硬化したセメントペースト等によって、ドリル部材１０に不均一な反力が作用する。したがって、穿孔中、ドリル部材１０には、軸方向、周方向、及び径方向の種々の力が作用して振動する。

これに対して、本実施形態に係るストッパ構造体２０には、ストッパ部５とワッシャー部３との間に弾性材料で形成された緩衝部４が設けられており、この緩衝部４がドリル部２に密着しているため、ドリル部材１０が受ける振動を緩衝部４によって吸収することかできる。そのため、緩衝部４よりもシャンク１側に振動が伝達するのを抑制することができる。

したがって、穿孔中に作業者が受ける振動を低減することができ、これによって作業者は、ストッパ部５がコンクリートＴに接したときの振動、つまり穿孔中とは異なる新たな振動をいち早く感じることができる。したがって、所定長さの穿孔の完了後、即座に作業を終了することができる。これにより、正確な長さの穿孔を行うことができる。

（２）緩衝部４によって軸方向に受ける力を緩衝することができるため、例えば、ストッパ部５がコンクリートＴに接した後に、さらにストッパ部５をコンクリートＴに押しつけたとしても、緩衝部４によってストッパ部５がコンクリートＴを押しつける力を緩和することができる。したがって、ストッパ部５がコンクリートＴに接した後に、さらにドリル体１００を押し込んだとしても、ストッパ部５がコンクリートＴの表面を削るのを抑制することができる。

（３）ストッパ部５が、ドリル部材１０に対して回転可能に取り付けられているため、ストッパ部５がコンクリートＴの表面に接すると、ストッパ部５の回転が遅くなる。これにより、作業者は、ストッパ部５がコンクリートＴに接し、所定の長さの穿孔が完了したことを視認することができる。また、ストッパ部５の回転が遅くなるため、ストッパ部５によって、コンクリートＴの表面が削られるのを防止することができる。

＜７．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。但し、以下の変形例は適宜、組み合わせることができる。

ワッシャー部３、緩衝部４、及びストッパ部５の形状は特には限定されず、多角形状に形成されていてもよい。また、これらの軸方向の長さ、外径も特には限定されない。

ワッシャー部３、緩衝部４、及びストッパ部５のドリル部材１０への固定方法は、上記実施形態で示したものに限定されない。上記のように、ワッシャー部３は軸方向及び周方向に移動しないようにドリル部材１０に固定されていればよい。緩衝部４は、上記実施形態のように、ドリル部材１０に回転可能に取り付けられていてもよいが、回転不能に取り付けられていてもよい。

ワッシャー部３は必ずしも必要ではなく、例えば、ドリル部材１０にワッシャー部３が一体的に形成されていれば、緩衝部４をそのまま取り付けることができる。また、ワッシャー部３を設けず、緩衝部４が、軸方向に移動しないようにドリル部材１０に取り付けられるのであれば、そのようにしてもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。

まず、実施例に係るドリル体を準備する。実施例に係るドリル体は、ドリル部材に、図９に示すストッパ構造体が取り付けられたものである。また、ドリル部材としては、図１０（ａ）に示すものを準備した。比較例に係るドリル体は、ストッパ構造体を設けず、図１０（ｂ）に示すドリル部材のみを用いた。

そして、ハンマードリル装置として、日立工機製のＤＨ４２を準備した。また、このハンマードリル装置には、加速度センサを接着剤によって固定し、これを加速度計（東京測定研究所製ＡＲＥ－１００００Ａ）に接続した。そして、実施例及び比較例に係るドリル体を、ハンマードリル装置に接続し、ハンマードリル装置に生じる振動を測定しつつコンクリートの穿孔を行った。作業者は、穿孔中に異なる振動を感じてからさらに２秒間穿孔を行った後、穿孔を終了した。図１１（ａ）が実施例のドリル体を用いたとき、図１１（ｂ）が比較例のドリル体を用いたときに測定された振動（加速度）のグラフである。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を比較すると、実施例は、比較例に比べ、穿孔中にハンマードリル装置に生じる振動が抑制されていることが分かる。そのため、実施例では、比較例に比べ、穿孔中の振動と、ストッパ部がコンクリートに接したときに生じる振動との差異が大きくなっていることが分かる。したがって、実施例を用いると、作業者は、この振動の差異を感じやすくなり、ストッパ部がコンクリートに接したことをいち早く感じれることが分かった。

また、図１２は、穿孔後のコンクリートの表面を写した写真である。実施例を用いた図１２（ａ）と比較例を用いた図１２（ｂ）とを比べると、実施例の方が、コンクリートの表面の削れが少ないことが分かる。これは、ストッパ部がコンクリートを押しつける力を緩衝部によって緩和したからであると考えられる。したがって、実施例を用いることで、コンクリートの表面の余分な削れを防止することもできることが分かった。この穿孔がアンカー孔である場合に、孔の周囲のコンクリートが過分に削れているとアンカーのぐらつき、強度低下につながる懸念もあり、本発明によれば、こうした懸念を低減することが出来る。

１ シャンク
２ ドリル部
３ ワッシャー部
４ 緩衝部
５ ストッパ部
１０ ドリル体
２０ ストッパ構造体

Claims (7)

1. シャンク、及び当該シャンクの先端から延びるドリル部と、を有するドリル部材に取付け可能なストッパ構造体であって、
   前記ドリル部は、らせん状の溝を有し、当該溝の縁部が刃として機能することで穿孔可能に構成され、
   前記ドリル部の外周面に軸方向の位置が固定されるように密着する、弾性変形可能な筒状の緩衝部と、
   前記ドリル部の軸方向において、前記緩衝部よりも先端側で、当該緩衝部と接するように配置される筒状のストッパ部であって、前記ドリル部に対して軸方向の位置が固定されて取付けられる、ストッパ部と、
   を備え、
   前記ストッパ部は、前記ドリル部に対して回転可能に取付けられ、
   当該ストッパ構造体は、前記ドリル部において、前記溝のシャンク側の端部よりも先端側に取り付けられる、ストッパ構造体。
2. 前記ドリル部の外周において、前記緩衝部よりも後端側で、当該緩衝部と接するように固定される筒状のワッシャー部をさらに備えている、請求項１に記載のストッパ構造体。
3. 前記ワッシャー部及びストッパ部は、金属により形成されている、請求項２に記載のストッパ構造体。
4. 前記ドリル部材は、前記シャンクと前記ドリル部との間に段差を有し、
   前記ワッシャー部は、前記段差に係合することで、前記ドリル部に対する軸方向の移動が規制されるように構成されている、請求項２または３に記載のストッパ構造体。
5. 前記緩衝部は、ウレタンゴムにより形成されている、請求項１から４のいずれかに記載のストッパ構造体。
6. 前記緩衝部は、ショアＡ硬度が９０以上の材料によって形成されている、請求項１から５のいずれかに記載のストッパ構造体。
7. シャンク、及び当該シャンクの先端から延びるドリル部と、を有する、ドリル部材と、
   請求項１から６のいずれかに記載のストッパ構造体と、
   を備え、
   前記ドリル部は、らせん状の溝を有し、当該溝の縁部が刃として機能することで穿孔可能に構成されている、ドリル体。