【発明の詳細な説明】
メーソンリードリルビットおよび挿入方法技術分野
本発明はメーソンリードリルビット（ｍａｓｏｎｒｙ ｄｒｉｌｌ ｂｉｔ）
に関し、特に、柔らかい金属（ソフトメタル）でできたドリル本体と、該ドリル
本体の作用端部内に挿入された、硬化されたカーバイド製のメーソンリードリル
ビットインサートとを有するメーソンリードリルビットに関する。発明の背景
カーバイド製のチップが付けられたメーソンリードリルは良く知られている。
タングステンカーバイドまたは他の硬化された材料で製造されたビットは、金属
製シャンクの作用端部におけるスロット内に挿入され、ペーストまたは他の材料
を用いて適所に保持される。このペースト等は、カーバイドインサートがスロッ
ト内に鑞（ろう）づけされるときに、取って代わられる。しかしながら、このよ
うな従来の手法は非常に不正確な面を有している。カーバイドインサートがスロ
ット内で正確に方向づけされないし、鑞づけがきれいにできないからである。米
国特許第３,４４７,６１６号明細書によれば、ドリルの本体に対して横方向に延
びるスロット（ドリル本体の端部に設けられる）内に装架された着脱可能なブレ
ードを有するドリルが開示されている。ブレードは、その両面にそれぞれ一部を
有するハブを備えている。ハブは、上記スロットに形成された開口内に嵌合する
。このとき、ブレードはスロット内で正しく方向決めされる。
米国特許第４,３１４,６１６号明細書によれば、前方部分（リーディング部分
）に硬いインサートを有するダイキャスト製のメーソンリードリルが開示されて
いる。硬化されたインサートは、内部でドリル本体が鋳造されるべきダイの中に
置かれる。ドリル本体は、溶融金属によってインサートの周囲の適所に鋳造され
る。溶融金属は、インサートと、該インサート上に位置付けられた相互係止手段
とを実質的に取り囲む。インサートは、熱膨張率の差のもとに、ドリル本体の金
属の収縮によってスロット内の適所に保持される。発明の概要
本発明は、カーバイドインサートを有するメーソンリードリルビットのための
方法および装置に関する。本発明のドリルビットは、作用端部に横方向のスロッ
トを有する細長い円柱状の本体を備える。硬化されたカーバイドインサートは、
それぞれの側部から突出する突起を有しており、該突起は上記スロット内に圧入
され、カーバイドインサートを鑞づけのために適所に保持する。
より詳細に言えば、本発明は、少なくとも一つの排出用のスパイラル溝を有す
る円柱状のドリル本体を備えている。該スパイラル溝は、ドリル本体の軸方向長
さに沿い、該ドリル本体のシャンクへ向かって延びている。シャンクとは反対側
の、ドリル本体の頂部は、横方向のスロットを有している。該スロットは、硬化
されたドリルビットインサートを受ける。硬化されたインサートは、リーディン
グ（前方）カッティング部分を有している。リーディングカッティング部分は、
互いに反対向きの二つのカッティングエッジを備えている。インサートは、第１
および第２の平坦面を有している。該平坦面のそれぞれには、横方向のスロット
内でインサートを正しく方向づけ且つ保持するための手段が位置付けられている
。スロット内にインサートを保持するための手段は、それぞれの平坦面から外方
に突出する突起を含んでいる。突起の突出する距離は、該突起全体の長さを通し
て等しい。これらの突起は、鑞づけ材料が硬化インサートと横方向スロットとの
間に入って該インサートをスロット内に確実に付着させることを許容している。
本発明によれば、
メーソンリードリルビットであって、
一つの端部にて該先端部を横切るように横方向に延びているスロットと、反対
側の端部に形成されたシャンクと、を有する細長い円柱状のドリル本体にして、
前記横方向のスロットから前記シャンクへと向かって前記ドリル本体の外面に沿
って形成された少なくとも一つのスパイラル溝をさらに有するドリル本体と、
前記横方向のスロット内に鑞づけされるドリルビットインサートにして、
底面）と、
第１および第２の平坦面と、
前記第１および第２の平坦面に連なる第１および第２の側面と、
リーディングクラウンチップにして、そこから前記第１および第２の側面
へと向かって下方に延びる第１および第２の上面の起点となるリーディングクラ
ウンチップと、
前記第１および第２の上面の互いに反対側の側部に沿って形成された第１
および第２のカッティングエッジと、
を備えるドリルビットインサートと、
を含むメーソンリードリルにおいて、
前記ドリルビットインサートがさらに、前記第１および第２の平坦面のそれぞ
れから垂直に突出する少なくとも一つの突起を備えており、
該インサートと横方向のスロットとの間の間隙内に鑞づけ材料が充填されるよ
うになされている、メーソンリードリルビットが提供される。図面の簡単な説明
同様の部分には同様の参照符号を付して示している添付図面を参考にしながら
以下の説明を読むことにより、本発明をいっそう深く理解できるであろう。
図１は、本発明による組み立てられたドリルビットの正面図である。
図２は、本発明における硬化ドリルビットインサートの平坦面を示すための斜
示図であり、各平坦面には二つの突起が設けられている。
図２Ａは、図２に示すドリルビットインサートの平面図である。
図３は、本発明における別の硬化ドリルビットインサートの平坦面を示すため
の斜示図であり、各平坦面には一つの突起が設けられている。
図４は、図３に示す硬化ドリルビットインサートの平面図である。
図５は、本発明における円柱状のドリル本体の斜示図である。
図６は、ドリル本体の横方向スロット内にドリルビットインサートが取り付け
られたところを示す平面図である。
図７は、軸方向に沿ってわずかに寸法変化をつけた硬化ドリルビットインサー
トの正面図である。
図８は、各平坦面の全高にわたって突起が延びている、図２に示したインサー
トの変形例を示す。望ましい実施例の詳細な説明
図１を参照すると、本発明によるメーソンリードリルビット１０が示されてい
る。本発明によるメーソンリードリルビットは、円柱状のドリル本体１１と、シ
ャ
ンク１７と、硬化されたドリルビットインサート２０とを備えている。ドリルビ
ットインサート２０は、図５に示すようにドリル本体の作用端部に位置付けられ
た横方向のスロット２６内に挿入されている。ドリル本体１１は、標準的な規格
のスチール材料で作られており、一般的には、硬化されたカーバイドドリルビッ
トインサート２０よりも柔らかい。ドリル本体１１は、少なくとも一つの排出用
スパイラル溝１５を有しており、このスパイラル溝１５はドリル本体１１の長さ
に沿ってシャンク１７に向かって下方に延びている。スパイラル溝１５は、作用
端部とは反対側にある、滑らかな表面を有するシャンク１７の部分にまでは伸長
しておらず、シャンク１７は適当なドリルの受け入れ端部内に挿入することがで
きる。軸方向に延びるドリル本体１１には、図６に示すように、第２のスパイラ
ル溝１８を設けてもよい。該第２のスパイラル溝１８は、第１のスパイラル溝１
５の反対側にてドリル本体の作用端部から下方に延びている。ドリルビットイン
サート上に二つの個別のカッティングエッジが設けられる場合に、二つのスパイ
ラル溝が必要となろう。これらのスパイラル溝は、ドリル作業によって切削され
た材料の屑を排出させることができる。この屑は、硬化ドリルビットインサート
２０によって被ドリル加工材料から切削され、カッティングエッジから離れるよ
うに相対的に移動する。それによって、切削屑はビットによるカッティング作業
の邪魔にならない。
円柱状のドリル本体１１は、図５に示すように、その作用端部にて、横方向に
延びるスロット２６を有している。スロット２６は、ミリング加工により形成さ
れており、ドリルビットインサート２０を挿入できるようになっている。横方向
スロット２６は、ドリルビットインサート２０がぴったり嵌まる幅を有している
。スロット２６は、滑らかなチャネル側壁２７および２８を有しており、ドリル
ビットインサート２０が容易にスロット２６内に滑入できるようになっている。
軸方向に延びるドリル本体１１とシャンク１７とは、スチールのような中実材料
で構成されている。かかる材料は、硬化ドリルビットインサート２０をスロット
２６内に適当に挿入することができるほどに十分な可鍛性を有しているが、一方
で、該インサートとしっかりと係合するのに十分なほどの抵抗力も有している。
ドリルビットインサート２０は、プレスを用いてスロット２６内に押し込められ
る。
このときの力は、カーバイド製のインサートをスロット内に完全に挿入するのに
十分な大きさであり、図２Ａに示したようなリブまたは突起２１、２２が横方向
スロット２６の側壁２８と係合し、同様にして突起２３、２４が側壁２７に係合
する。突起２１、２２、２３、２４は硬化されたカーバイド材料で作られており
、インサートがスロット内に正しく挿入されたときには側壁２７、２８に傷を付
ける。このように側壁の面に傷を付けることにより、ドリルビットがスロット内
に確実にぴったりと嵌合し、続いての鑞づけにより完全な取り付けを正しく行う
ことができる。
横方向スロット２６はベース部分２６ａを有しており、該ベース部分２６ａは
、側壁２７、２８に対して完全には垂直でない。ベース部分２６ａは、上述した
ように、ミリング加工によって形成されている。しかしながら、ベース部分２６
ａをドリル本体１１内に形成する際、側壁２７、２８の底部エッジを越えてシャ
ンク１７の方へ向かい下方に延びるわずかな湾入部分または曲がり部分を有する
ようにしてもよい。そうすると、ドリルビットインサート２０をスロット２６内
に押し入れたとき、先に述べた湾入部分または曲がり部分によって、インサート
２０のすぐ下に小さなスペースが形成される。このスペース内には、ドリルビッ
トインサートは入り込んでいない。このスペースは、鑞づけ材料が第１の平坦面
２９において突起２１と２２との間に流れ、第２の平坦面３０において突起２３
と２４との間に流れることを可能にする。さらに、鑞づけ材料はドリルビットイ
ンサート２０の下方にも流れるので、スロット２６内のドリルビットインサート
は鑞づけ材料によって完全に取り囲まれ、該スロット２６内に確実に取り付けら
れる。
ドリルビットインサート２０は、摩耗に対して抵抗性のある、硬化された材料
で作られる。インサートを形成するのに用いられる望ましい材料はタングステン
カーバイドである。この材料は、硬く、摩耗抵抗性があり、鑞づけにも適してい
る点で望ましい。
図２および図３に示した硬化ドリルビットインサート２０は、互いに平行な第
１および第２の平坦面２９、３０と、第１および第２の側面３３、３４と、クラ
ウンチップ２５と、該クラウンチップ２５から両側へと下方に延びるカッティン
グエッジ３２、３１とを有している。第１および第２の上面１３、１４が、クラ
ウンチップ２５から第１および第２の側面３４、３３へと延びている。第１およ
び第２の上面１３、１４は、前方カッティングエッジと後方トレーリングエッジ
とを有している。カッティングエッジは、図示状態においてビットが時計方向に
回転するときに、インサートのリーディングエッジとなる。第１の上面１３上に
おいて、前方カッティングエッジ３２は、第１の上面１３と平坦面３０とによっ
て画成されるエッジに沿って形成される。第１の上面１３と平坦面２９とによっ
て画成されるエッジは、第１の上面１３の後方エッジを形成する。第２の上面１
４においては、第２の上面１４と平坦面２９とによって画成されるエッジに沿っ
て、前方カッティングエッジが形成される。第２の上面１４に沿って形成される
反対側のエッジは、第２の上面１４における後方エッジとなる。
図３および図８に示すように、ドリルビットインサート２０の底面１２は、わ
ずかに傾斜をつけられたエッジを有するようにしてもよい。エッジに傾斜をつけ
ることにより、ドリルビットインサート２０をスロット２６内に挿入しやすくな
っている。横方向スロット２６が、図５に示すような曲がりを有していないベー
ス部分２６ａを備えている場合、ドリルビットの底面１２を傾斜させるとよい。
もしスロットのベース部分２６ａが側壁２７、２８に垂直であったとしたら、底
面１２に傾斜を設けることにより、突起（リブ）を二つ設けたときの該突起（リ
ブ）間に鑞づけ材料が流れ込みやすくなり、エアポケットができるのを防ぐ。そ
れによって、突起（リブ）の全長にわたって鑞づけ材料が中実な状態で満たされ
る。図５に示すように曲がったベース部分２６ａが利用される場合には、底面１
２に傾斜を設ける必要はない。
カッティングエッジ３１、３２は、クラウンチップ２５から、ビットのリーデ
ィング回転エッジに沿って、互いに反対の方向へ、第１および第２の側面３４、
３３に向かって下方に延びている。第２の平坦面３０および第１の平坦面２９を
側面３３、３４に対して垂直でないようにし、半径方向のレリーフ（浮き彫り）
を形成し（望ましくは約５度）、それによって、第１の上面１３がカッティング
エッジ３２から平坦面３０に向かってわずかに後方に傾斜するようにして、カッ
ティングエッジ３１、３２を形成することができる。上述したようにカッティン
グエッ
ジに半径方向のレリーフを与えることにより、ドリルビットは、ドリル加工され
るメーソンリー材料に切り込みやすくなる。側面３３、３４もまた、わずかな軸
方向のレリーフ（約１度）を有するようにしてもよく、それによって、エッジ３
２、３１のカッティング作用を増進させ、穴をあけようとするときに側面のエッ
ジが引っ掛かるのを防ぐことができる。
図示されたメーソンリードリルビットは、シャンク端部の方から見て時計方向
に回転するドリルビットとしてデザインされている。突起（リブ）は、リーディ
ングカッティングエッジのある側とは反対側のトレーリング面に形成されている
。図２から理解できるように、ドリルビットが時計方向に回転する態様のもので
ある場合において、リーディングカッティングエッジ３２の下方に当たる、平坦
面３０の半面には、突起（リブ）は形成されていない。しかしながら、カッティ
ングエッジ３１のトレーリング側となる、平坦面３０の反対側の半面には、突起
（リブ）が形成されている。かかるデザインは、平坦面２９においても同様であ
る。すなわち、図２に示すように、突起２３、２４は、上面１３の下方には形成
されているが、上面１４の下方には形成されていない。
硬化ドリルビットインサートの前側および後側の平坦面２９、３０のそれぞれ
において、図２Ａに示すように、上述のごとくトレーリング側の半面にて該半面
から外方に突出する突起２１、２２および２３、２４が設けられている。平坦面
２９、３０から外方に突出している、図２Ａにおける突起２１、２２、２３、２
４と、図３および図４における突起４１、４２とは、ドリルビットインサートを
鑞づけのためにスロット２６内の適所に配向し且つ保持するのに十分な突出高さ
を有している。突起のそれぞれが、ドリルビットをスロット２６内に挿入可能と
し且つドリルビット２０に対して引き続き適当な鑞づけが行われるよう配向可能
とするものである限り、一つまたはそれ以上の突起を各平坦面に設けることがで
きる。軸方向に延びるドリル本体１１内の適所に保持されるべく、ドリルビット
インサート２０正しく且つ確実にしっかりと鑞づけされなければならない。突起
４１、４２は、スロット２６内でインサート２０を配向決めし、また、ドリルビ
ット２０の回りに十分に鑞づけ材料がゆきわたるようにすることにより、該イン
サート２０がスロット２６内にしっかりと確実に取り付けられるようにする。望
ま
しくは、突起４１、４２は、それぞれの平坦面から約０．２０３ｍｍ（０．００
８インチ）の高さだけ突出し、それによって、スロット側壁２７、２８とドリル
ビット２０との間に約０．０７６ｍｍ（０．００３インチ）の隙間が与えられて
いる。突起２１、２２、２３、２４は、ビットの中心軸の回りをカッティングエ
ッジ３１、３２が時計方向に回転するときにそのカッティング作用を邪魔しない
ような位置に位置決めされる。
図３に示すように、それぞれ一つの突起４１および４２が、平坦面２９、３０
のそれぞれにおいて、カッティングエッジがある側とは反対側の半面に位置付け
られるようにすることができる。このようにして、本発明のドリルビットには、
各平坦面に少なくとも一つの突起が形成される。突起は、プレス工程において、
インサートに一体化された一部として各平坦面２９、３０上に形成されるように
してもよい。ドリルビットの突起の長さは、大ざっぱに言って、ドリルビットの
底面１２とそれぞれの上面におけるカッティングエッジとの間に広がる平坦面２
９、３０の垂直高さの１／２である。このように突起が短くされていることによ
り、鑞づけ材料が突起の間および突起の周囲に容易に流れ、スロット２６のベー
ス部分２６ａに至ることができる。スロットのベース部分２６ａは、いくらか角
度をつけられ、または曲線をつけられているので、鑞づけ材料は、図２に示す二
つの突起の間のスペースを通って流れ、その領域内にエアポケットができるのを
防ぐことができる。もし、図８におけるように、横方向スロット２６内にドリル
ビットインサート２０をより確実にしっかりと保持させるべく、より長い突起を
用いる場合には、突起間のスペースや突起の周囲における鑞づけ材料の流動性が
十分なものとなるように、鑞づけ材料として、より濃度が薄いものを使用しても
よい。
突起の幅は、望ましくは、６．３５ｍｍ（１／４インチ）のドリルビットに対
して約０．７６２ｍｍ（０．０３インチ）、１２．７ｍｍ（１／２インチ）のド
リルビットに対して約１．５２４ｍｍ（０．０６インチ）とされ、それによって
、横方向スロットの側壁２７、２８（図５）に対する十分な接触面が与えられ、
ドリルビットはスロット内に取り付けられる。ドリルビットインサートがスロッ
ト２６内に挿入されるとき、突起は側壁２７、２８をわずかに変形させ、その箇
所
にくぼみを形成する。しかしながら、この変形はわずかなものであり、インサー
ト２０は適当に固定されるべく、スロット内で鑞づけされなければならないこと
に変わりはない。
突起の幅および外方への突出高さは、鑞づけ材料（望ましくは銅と銀との合金
）がスロット２６内に流動してドリルビット２０を取り囲み、該ドリルビットを
軸方向ドリル本体１１の作用端部内に効果的に鑞づけするのに十分なものとしな
ければならない。望ましくは、鑞づけ材料が開口内を流動できるように０．０７
６ｍｍ（０．００３インチ）の隙間を設け、それによって、適当な鑞づけ領域を
確保し、収縮による孔の発生を最少にする。インサート２０とスロット壁２７、
２８との間に設けられる隙間と、突起２１、２４の実際の外方への突出高さとの
差（０．０７６ｍｍ（０．００３インチ）と０．２０３ｍｍ（０．００８インチ
）との差）は、インサートをスロット内に挿入したときの、前述した側壁のわず
かな変形を考慮したものである。鑞づけ材料は、インサート２０とスロット壁２
７、２８との間の隙間内およびスロット内に挿入されたカーバイド製インサート
の下方の隙間内の全体に充填され、望ましくはその厚さは、最大で０．２０３ｍ
ｍ（０．００８インチ）、最小で０．０７６ｍｍ（０．００３インチ）とされる
。
実際には、突起２１、２２、２３、２４を有する、本発明による硬化ドリルビ
ットインサート２０は、軸方向ドリル本体１１の作用端部に位置付けられたチャ
ネル状のスロット２６内に強制的に挿入される。突起は、スロットの側壁２７、
２８を横方向にわずかに変形させ、それによって、張力でインサートを適所に保
持する。ドリルビットインサートは、いったん適所に保持されると、銅の合金で
ある鑞づけ材料を用いてスロット内に鑞づけされる。この鑞づけ材料は、十分な
品質と流動性を有し、ドリルビットインサートの周囲および下方に流れて該イン
サートをスロット内に固定する。鑞づけ材料は、メーソンリードリルビットを繰
り返し使用してもクラック（割れ）や摩滅が生じないよう十分に堅いものとする
必要がある。クラックや摩滅が生じると、ドリルビットインサート２０がスロッ
ト２６から抜けてしまうおそれがあるからである。鑞づけにより形成された接合
部には、充填物がある厚さになって存在する。望ましくは、本発明における鑞づ
けのための接合部の厚さは、０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）以下に維持され
る。
したがって、鑞づけ材料の流動は良好であり、収縮による孔の発生も抑制される
。
望ましくは、本発明における硬化ドリルビットインサート２０は、各平坦面に
ひとつまたはそれ以上の突起（リブ）を有しており、合計して少なくとも二つ以
上の突起（リブ）を備えていることになる。図２に示すように、各平坦面に少な
くとも二つの突起（リブ）を用いることにより、カーバイド製インサートをスロ
ット２６内に挿入したとき、該インサートはスロット２６内で適正に配向された
状態を維持し、スロット内でねじれたりすることはない。インサートを軸方向ド
リル本体の横方向スロット内に適正に配向させることにより、該インサートは適
所で正しく鑞づけされ、それにより、鑞づけは完全な補強となり、収縮による孔
の発生は最少とされ、適当な接合部厚さが得られ、鑞づけの全体的強度が向上す
る。ドリルビットインサート２０を適正に配向することにより、カッティングエ
ッジ３１、３２のカッティング性能も向上する。
これまでの詳細な説明は、主として理解を明確にするために行われ、不要な限
定をもたらすものではない。本発明の精神または請求の範囲の内容を離れること
なく、当業者をこれまでの説明から多くの変形例を理解することができるであろ
う。
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