KR20160095012A

KR20160095012A - 앵커 구멍의 형성 방법 및 확경 장치

Info

Publication number: KR20160095012A
Application number: KR1020167017309A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 후지타
Original assignee: 에프에스 테크니칼 코포레이션
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2016-08-10
Also published as: EP3085507A4; SG11201608639QA; ES2958520T3; EP3085507B1; RU2658523C2; US20170036373A1; US10661477B2; RU2016141062A; WO2016080107A1; EP3085507A1; CN105939826A; PT3085507T; JPWO2016080107A1

Abstract

본 발명은 원심력에 의해 절삭날부를 직경 방향으로 이동시켜서 확경부를 연삭하는 경우의, 원심력의 적정화를 도모할 수 있는 앵커 구멍의 형성 방법 및 확경 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 콘크리트제의 정착체(2)에 천공한 파일럿 구멍부(3)에, 확경용 드릴 비트(20)를 삽입한 후, 확경용 드릴 비트(20)를 회전시켜, 원심력에 의해 확경용 드릴 비트(20)의 절삭날부(31)를 직경 방향으로 이동시키면서 파일럿 구멍부(3)의 일부를 연삭해서 확경부(4)를 형성하는, 후시공 앵커(100)용의 앵커 구멍(1)의 형성 방법으로서, 확경부(4)를 연삭하기 위하여 가해지는 원심력의 최저값이, 0.75N, 바람직하게는 1.1N이다.

Description

앵커 구멍의 형성 방법 및 확경 장치{ANCHOR HOLE FORMATION METHOD AND DIAMETER EXPANDING DEVICE}

본 발명은, 후시공 앵커가 앵커링되는 앵커 구멍의 형성 방법에 관한 것이며, 특히 파일럿 구멍부의 일부에 확경부를 형성하는 앵커 구멍의 형성 방법 및 확경 장치에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 파일럿 구멍부의 일부에 확경부를 형성하는 앵커 구멍의 형성 방법으로서, 언더컷 드릴 장치를 이용해서 행하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 경우의 앵커 구멍은, 수지계 앵커를 앵커링하기 위한 것이고, 파일럿 구멍은, 비교적 직경이 크게(직경 90㎜ 정도 이상) 형성되어 있다.

언더컷 드릴 장치는, 파일럿 구멍에 삽입되는 중공 원통상의 통체와, 파일럿 구멍의 개구 가장자리부에 착좌(着座)하고, 수용부를 개재해서 통체를 회전 가능하게 지지하는 맞닿음 부재와, 동축 상에 있어서 통체에 슬라이딩 가능하게 걸어 맞추고, 통체와 일체 회전하는 샤프트와, 통체의 선단측에 설치되고, 외주면에 4개의 가이드홈을 갖는 원추대 형상의 콘부와, 샤프트의 선단부에 부착되고, 각 가이드홈에 걸어 맞추는 4개의 암(arm)과, 4개 암의 선단부 외면에 번갈아 설치한 2개의 절삭날 및 2개의 가이드부를 구비하고 있다.

절삭날 및 가이드부는, 샤프트를 끌어 올린 상태에서 통체의 내측에 위치하고 있다. 파일럿 구멍에 삽입한 통체 및 샤프트를 일체 회전시키고, 샤프트를 아래로 이동시켜 가면, 콘부의 가이드홈에 의해 4개의 암이 아래로 이동하면서 외측으로 벌어져 간다. 이것에 의해, 절삭날이 파일럿 구멍의 내주면을 연삭하여, 파일럿 구멍의 바닥부(가장 깊숙한 부분)에 확경부를 형성한다.

일본 특개2005-280243호 공보

이와 같은, 종래의 언더컷 드릴 장치에 의한 확경부의 형성 방법으로는, 장치 구성이 복잡해지기 때문에, 수지계 앵커용의 직경이 굵은 파일럿 구멍(앵커 구멍)에는 적용할 수 있지만, 금속 확장 앵커용의 직경이 가는 파일럿 구멍(앵커 구멍)에는 적용할 수 없는 문제가 있다.

예를 들면, 원심력을 이용해서, 4개의 암을 외측으로 벌어지게 하면, 통체와 샤프트를 일체화할 수 있고, 전체로서 장치 구성의 단순화를 도모할 수 있다. 그러나, 이와 같이 해서, 직경이 가는 파일럿 구멍(앵커 구멍)에 대응시킬 수 있었다고 해도, 각 암에 부여되는 원심력이 충분하지 않으면, 파일럿 구멍을 연삭해서 확경부를 형성할 수는 없다. 또는, 파일럿 구멍의 연삭에 시간을 요해, 작업 효율에 적합한 단시간에 확경부를 형성할 수는 없다.

원심력의 대소는, 부여 대상물의 중량, 회전 반경, 각속도(角速度)의 파라미터로 결정되고, 이 중 중량과 회전 반경은, 형성하는 앵커 구멍의 직경에 따라 제약을 받는다. 또한, 각속도는, 드릴 본체의 회전수에 따라 제약을 받는다.

본 발명은, 원심력에 의해 절삭날부를 직경 방향으로 이동시켜서 확경부를 연삭하는 경우의, 원심력의 적정화를 도모할 수 있는 앵커 구멍의 형성 방법 및 확경 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명의 앵커 구멍의 형성 방법은, 콘크리트제의 정착체에 천공한 파일럿 구멍부에 확경용 드릴 비트를 삽입한 상태에서, 확경용 드릴 비트를 회전시켜, 확경용 드릴 비트의 절삭날부를, 원심력에 의해 직경 방향으로 이동시키면서 파일럿 구멍부의 일부를 연삭해서 확경부를 형성하는, 후시공 앵커용의 앵커 구멍의 형성 방법으로서, 확경부를 연삭하기 위하여 가해지는 원심력의 최저값이, 0.75N인 것을 특징으로 한다.

이 경우, 확경부를 연삭하기 위하여 가해지는 원심력의 최저값이, 1.1N인 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 후술하는 바와 같이, 파일럿 구멍부에 확경 치수가 0.3㎜ 이상(연삭 깊이가 0.15㎜ 이상)인 확경부를 형성할 수 있다. 즉, 확경부를 연삭하기 위하여 가해지는 원심력이, 최저값 0.75N, 보다 바람직하게는 1.1N으로 함으로써, 파일럿 구멍부에 단시간에 적절한 확경부를 형성할 수 있다.

또한, 확경용 드릴 비트의 회전수가, 2500rpm 이상 40000rpm 이하인 것이 바람직하다.

이 경우, 확경용 드릴 비트의 회전수가, 9000rpm 이상 20000rpm 이하인 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 후술하는 바와 같이, 확경용 드릴 비트의 회전수를, 2500rpm 이상 40000rpm 이하로 함으로써, 보다 바람직하게는 9000rpm 이상 20000rpm 이하로 함으로써, 파일럿 구멍부에 대한 확경부의 확경 치수를, 0.5㎜ 이상으로 할 수 있다. 또한, 확경용 드릴 비트의 동력원에 시판의 전동 드릴을 이용해서, 적정한 확경부를 형성할 수 있다.

또한, 하나의 확경부를 형성하기 위한 확경용 드릴 비트의 회전 구동 시간이, 5s 이상 20s 이하인 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 확경용 드릴 비트의 회전 구동 시간, 즉 확경부의 형성 작업 시간을 5s 이상 20s 이하로 함에 의해, 단시간에 작업 효율 좋게 확경부를 형성할 수 있다.

한편, 절삭날부가, 100/120메시 이상 16/18메시 이하의 입자 직경을 갖는 다이아몬드 절삭날로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 절삭날부가, 50/60메시 이상 16/18메시 이하의 입자 직경을 갖는 다이아몬드 절삭날로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 절삭날부에 작용하는 원심력이 비교적 작아도, 파일럿 구멍부의 내주면을 효율 좋게 연삭할 수 있다. 특히, 다이아몬드 절삭날의 연삭 성능에 비용을 가미하면, 절삭날부를 50/60메시 이상 16/18메시 이하로 하는 것이 적절하다.

본 발명의 확경 장치는, 상기한 앵커 구멍의 형성 방법에 이용하는 확경용 드릴 비트와, 확경용 드릴 비트를 회전시키는 전동 드릴로 이루어지는 천공 장치로서, 확경용 드릴 비트는, 확경부를 연삭하는 복수의 절삭날부와, 복수의 절삭날부를, 각각 직경 방향으로 이동 가능하게 유지하는 절삭날 유지부와, 절삭날 유지부를 지지하는 생크부(shank portion)를 구비하고, 복수의 절삭날부는, 회전에 수반하는 원심력에 의해, 절삭날 유지부에 대해 직경 방향으로 외측으로 확개(擴開)하도록 이동하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 따르면, 파일럿 구멍부에 삽입한 상태에서 생크부를 회전시키면, 비트부의 복수의 절삭날부는, 각각 원심력을 받아 직경 방향 외측으로 이동한다. 즉, 절삭날 유지부와 함께 회전하는 복수의 절삭날부는, 원심력에 의해 직경 방향 외측으로 확개하도록 이동하고, 파일럿 구멍부의 일부를 연삭하여 확경시킨다. 이 경우, 복수의 절삭날부를 원심력으로 이동시키는 구성이기 때문에, 구조를 단순화할 수 있다. 또한, 파일럿 구멍부에 삽입되는 복수의 절삭날부는, 절삭날 유지부와 함께 직경 방향으로 집약해서 배치할 수 있어, 직경이 가는 파일럿 구멍부에도 대응(확경)시킬 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 앵커 구멍의 단면도.
도 2는 실시형태에 따른 앵커 구멍의 확경부를 형성하기 위한 확경 장치의 구조도.
도 3은 확경용 드릴 비트의 비트부 주위의 분해 사시도.
도 4는 실시형태에 따른 앵커 구멍에 앵커링되는 후시공 앵커의 구조도.
도 5는 확경용 드릴 비트의 회전수와 절삭날부의 다이아몬드 입자 직경을 변화시켜서 형성된, 확경부의 확경 치수의 시험 결과의 도면.
도 6은 시험에 이용한 절삭날부의 치수 도면.

이하, 첨부의 도면을 참조해서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 앵커 구멍의 형성 방법 및 확경 장치에 대하여 설명한다. 이 앵커 구멍은, 파일럿 구멍부의 안쪽에 확경부를 갖는 것이고, 콘크리트 구체(軀體) 등의 콘크리트제의 정착체에 형성(천공)된다. 이하, 앵커 구멍의 형태에 대하여 상세히 설명함과 함께, 이 앵커 구멍의 확경부를 형성하기 위한 확경용 드릴 비트를 갖는 확경 장치, 및 이 앵커 구멍에 앵커링되는 전용의 후시공 앵커(금속 확장 앵커)에 대하여 설명한다.

도 1은, 실시형태에 따른 앵커 구멍의 단면도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 앵커 구멍(1)은, 콘크리트제의 정착체(2)(예를 들면 콘크리트 구체나 콘크리트 기초)에 형성되어 있다. 앵커 구멍(1)은, 정착체(2)에 천공된 스트레이트 형상의 파일럿 구멍부(3)와, 파일럿 구멍부(3)의 이너부(선단부)에, 파일럿 구멍부(3)보다도 직경이 굵게 형성된 확경부(4)를 갖고 있다. 확경부(4)는, 2개소의 환상 단부(5)를 갖고 파일럿 구멍부(3)로부터 외측으로 뻗어 나온 원통상의 부분으로 구성되어 있다. 또한, 파일럿 구멍부(3)는, 확경부(4)를 사이에 두고 개구부(3a)측의 긴 개구측 구멍부(3b)와, 구멍 바닥측의 짧은 바닥측 구멍부(3c)를 갖고 있다.

이 경우, 파일럿 구멍부(3)는, 코어 드릴, 진동 드릴, 해머 드릴 등으로 천공된다. 또한, 확경부(4)는, 후술하는 확경용 드릴 비트(20)를 갖는 확경 장치(10)에 의해 형성된다. 또, 확경부(4)는, 콘형의 통상(筒狀)이어도 된다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조해서, 확경 장치(10)에 대하여 설명한다. 도 2는, 확경용 드릴 비트(20)를 갖는 확경 장치(10)의 구조도이고, 도 3은, 확경용 드릴 비트(20)의 비트부 주위의 분해 사시도이다. 양 도면에 나타내는 바와 같이, 확경 장치(10)는, 동력원인 핸드헬드의 전동 드릴(11)과, 전동 드릴(11)에 장착한 냉각액 어태치먼트(12)와, 냉각액 어태치먼트(12)에 장착한 확경용 드릴 비트(20)를 갖고 있다. 즉, 확경용 드릴 비트(20)는, 냉각액 어태치먼트(12)의 선단부에 설치한 회전축(13)에 착탈 가능하게 장착되어 있다.

회전축(13)에는, 냉각액의 유로(流路)가 형성되는 한편, 냉각액 어태치먼트(12)는, 도면 밖의 냉각액 공급 장치가 접속되어 있고, 냉각액은, 이 냉각액 공급 장치로부터 냉각액 어태치먼트(12)를 통해 확경용 드릴 비트(20)에 공급된다. 실시형태의 확경 장치(10)에서는, 냉각액 어태치먼트(12)에 천공용 드릴 비트(예를 들면, 다이아몬드 코어 비트)를 장착해서 파일럿 구멍부(3)를 천공한 후, 바람직하게는 천공용 드릴 비트 대신에 확경용 드릴 비트(20)를 장착하고, 파일럿 구멍부(3)의 이너부를 확경하도록 하고 있다.

확경용 드릴 비트(20)는, 선단부에서 파일럿 구멍부(3)의 확경을 행하는 비트부(21)와, 기단측에서 전동 드릴(11)측의 회전축(13)(냉각액 어태치먼트(12))에 착탈 가능하게 장착되고, 선단측에서 비트부(21)를 기부에 있어서 동축 상에 지지하는 샤프트부(22)를 구비하고 있다.

비트부(21)는, 파일럿 구멍부(3)를 연삭하는 2개의 절삭날부(31)와, 2개의 절삭날부(31)를 직경 방향으로 이동 가능하게 유지하는 절삭날 유지부(32)와, 절삭날 유지부(32)를 개재해서 2개의 절삭날부(31)를 지지하는 생크부(33)를 갖고 있다. 이 확경용 드릴 비트(20)로는, 비트부(21)를 파일럿 구멍부(3)에 삽입한 상태에서, 전동 드릴(11)에 의해 확경용 드릴 비트(20)를 회전시킴으로써, 원심력에 의해, 2개의 절삭날부(31)가 직경 방향 외측으로 확개(이동)된다.

샤프트부(22)는, 그 헤더의 부분에서, 냉각액 어태치먼트(12)의 회전축(13)에 나사 결합되어 있다. 샤프트부(22)의 축심부에는, 냉각액용의 샤프트 내 유로(35)가 형성되어 있다. 샤프트 내 유로(35)는, 기단측에서 냉각액 어태치먼트(12)에 연통함과 함께, 선단측에서 후술하는 비트 내 유로(36)에 연통해 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 비트부(21)는, 전술한 바와 같이, 샤프트부(22)의 선단으로부터 연장되는 생크부(33)와, 생크부(33)의 선단에 설치한 원통상의 절삭날 유지부(32)와, 절삭날 유지부(32)에 유지된 2개의 절삭날부(31)를 갖고 있다. 이 경우, 파일럿 구멍부(3)의 내경에 대해, 2개의 절삭날부(31)의 외경은 약간 직경이 작게 형성되어 있다. 또한, 2개의 절삭날부(31)의 외경에 대해, 절삭날 유지부(32)의 외경은 동일하거나 약간 직경이 작게 형성되어 있다. 한편, 생크부(33)의 축심부 및 절삭날 유지부(32)의 내측에는, 상기한 샤프트 내 유로(35)에 연통하는 비트 내 유로(36)가 구성되어 있다. 비트 내 유로(36)에 도입된 냉각액은, 후술하는 절삭날 유지부(32)의 2개의 슬릿부(55)로부터 2개의 절삭날부(31)를 향해서, 파일럿 구멍부(3) 내에 방출된다.

절삭날 유지부(32)는, 2개의 절삭날부(31)를 외주면을 따르도록 유지하는 유지부 본체(41)와, 유지부 본체(41)가 부착되는 유지부 수용부(42)를 갖고 있다. 유지부 수용부(42)는, 기단측이 생크부(33)에 연결되어 있고, 선단측 내주면에는, 유지부 본체(41)가 나사 결합하는 암나사(44)가 형성되어 있다. 실시형태의 것은, 유지부 수용부(42), 생크부(33) 및 샤프트부(22)가 일체로 형성되어 있다.

유지부 본체(41)는, 플랜지 형상의 선단 플랜지부(51)와, 선단 플랜지부(51)에 이어지고, 2개의 절삭날부(31)를 유지하는 원통 유지부(52)와, 원통 유지부(52)에 이어지는 원통 나사부(53)를 갖고 있다. 또한, 유지부 본체(41)는, 선단 플랜지부(51)의 중심부 선단에 설치한 첨탑부(54)와, 원통 유지부(52) 및 원통 나사부(53)의 부분에 형성한 2개의 슬릿부(55)를 갖고 있다. 이 경우, 선단 플랜지부(51), 원통 유지부(52), 원통 나사부(53) 및 첨탑부(54)는, 일체로 형성되어 있다. 또, 첨탑부(54)는, 파일럿 구멍부(3)의 구멍 바닥에 맞닿아서, 비트부(21)의 회전 떨림을 방지한다.

선단 플랜지부(51)와 유지부 수용부(42)는 같은 직경으로 형성되고, 원통 유지부(52)에 유지된 절삭날부(31)를, 미소한 간극을 갖고 축방향으로 끼워 넣듯이 배설(配設)되어 있다. 상세는 후술하지만, 각 절삭날부(31)는, 슬릿부(55)를 통해서 원통 유지부(52)에 유지되어 있고, 이 상태에서 원통 나사부(53)가 유지부 수용부(42)의 암나사(44)에 나사 결합되어 있다. 또한, 2개의 슬릿부(55)는, 원통 유지부(52) 및 원통 나사부(53)의 둘레 방향에 있어서, 180° 점대칭 위치에 형성되어 있다.

각 절삭날부(31)는, 절삭날 유지부(32)의 외주면을 따르도록 설치한 절삭날 본체(61)와, 절삭날 본체(61)의 내측에 돌출 설치된 리브부(62)와, 리브부(62)의 선단에 설치한 빠짐 방지부(63)를 갖고 있다. 절삭날 본체(61)와 빠짐 방지부(63)는, 대략 1/4원호의 단면 형상을 갖고 있고, 리브부(62)가 슬릿부(55)에 대해 직경 방향으로 슬라이딩 가능하게 걸어 맞춰져 있다.

따라서, 절삭날 유지부(32)에 유지된 2개의 절삭날부(31)는, 회전에 의해서 생기는 원심력에 의해, 직경 방향 외측으로 평행 이동하도록 확개한다. 즉, 확개의 초기 상태에 있어서, 절삭날 본체(61)의 내면이 상기한 원통 유지부(52)의 외주면에 접촉하고, 확개의 완료 상태에 있어서, 빠짐 방지부(63)의 외면이 원통 유지부(52)의 내주면에 접촉한다.

절삭날 본체(61)는, 단면이 원호 형상인 다이아몬드의 절삭날로 구성되어 있고, 연삭용의 다이아몬드는 외주부에 설치되어 있다. 이것에 의해, 파일럿 구멍부(3)의 이너부 내주면이 연삭되고, 소정의 확경 치수로 확경된다. 또, 둘레 방향에 있어서, 2개의 절삭날부(31)가 초기 상태에 있는 이 부분의 직경은, 파일럿 구멍부(3)의 직경보다 0.5∼1.0㎜ 정도 직경이 가늘게 형성되어 있어, 비트부(21)의 파일럿 구멍부(3)에의 삽입이 원활하게 행해지도록 되어 있다. 또, 절삭날 본체(61)는, 초경합금 등의 금속의 절삭날이어도 된다.

이 확경용 드릴 비트(20)를 이용한 확경 작업에서는, 우선 확경 장치(10)에 있어서 확경용 드릴 비트(20)를 장착하고, 그 비트부(21)를 파일럿 구멍부(3)에 삽입한다. 비트부(21)의 첨탑부(54)를 파일럿 구멍부(3)의 바닥측 구멍부(3c)에 맞닿도록 삽입하면, 전동 드릴(11)을 구동해서 확경용 드릴 비트(20)를 회전시킨다. 또한 동시에 또는 거의 동시에, 샤프트 내 유로(35) 및 비트 내 유로(36)를 통해서, 절삭날부(31)에 냉각액을 공급한다.

확경용 드릴 비트(20)가 회전하면, 2개의 절삭날부(31)에 원심력이 작용하여, 2개의 절삭날부(31)는 외측으로 확개해 간다. 또한, 비트 내 유로(36)의 선단부로부터 방출된 냉각액도, 원심력에 의해, 2개의 절삭날부(31)의 내측 부분에서 방사상으로 퍼져, 절삭날부(31)의 확개를 촉진한다. 이것에 의해, 회전하는 비트부(21)의 절삭날 본체(61)가, 파일럿 구멍부(3)의 내면을 연삭하여, 파일럿 구멍부(3)의 이너부에 확경부(4)가 형성되어 간다. 머지않아, 빠짐 방지부(63)가 유지부 본체(41)에 의해 위치 규제되고, 또는 소정 시간 경과하면, 확경부(4)가 소정의 확경 치수로 확경된다.

이와 같이, 비트부(21)를 파일럿 구멍부(3)에 삽입해 회전시키는 것만으로, 파일럿 구멍부(3)에 확경부(4)를 간단하며 단시간에 형성할 수 있다. 또한, 2개의 절삭날부(31)를, 원심력에 의해 확개시키는 구성이기 때문에, 장치 구성을 단순화할 수 있다. 또한, 2개의 절삭날부(31)는, 절삭날 유지부(32)와 함께 직경 방향으로 집약해서 배치할 수 있기 때문에, 직경이 가는 파일럿 구멍부(3)에 대해서도 적절한 확경부(4)를 형성할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 파일럿 구멍부(3)의 천공 및 확경부(4)의 연삭에 있어서, 냉각액 어태치먼트(12)를 통해서 냉각액을 공급하도록 하고 있지만(습식), 반드시 냉각액을 이용할 필요는 없다(건식). 예를 들면, 파일럿 구멍부(3)의 천공에서는, 진동 드릴이나 해머 드릴을 이용하고, 확경부(4)의 연삭에서는, 전동 드릴(11)에 확경용 드릴 비트(20)를 직접 장착해서 이용하도록 해도 된다.

다음으로, 도 4를 참조해서, 이와 같이 해서 형성된 앵커 구멍(1)에 정착(앵커링)되는 후시공 앵커에 대하여 설명한다.

도 4는, 후시공 앵커의 구조도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 후시공 앵커(100)는, 앵커 구멍(1)에 삽입되는 원통상의 앵커 본체(111)와, 앵커 본체(111)의 선단측에 설치한 2개의 확개편(112)과, 2개의 확개편(112)을 내측으로부터 확개시키는 콘부(113)를 구비하고 있다. 또한, 후시공 앵커(100)는, 앵커 본체(111)를 앵커 구멍(1)에 삽입했을 때에, 앵커 본체(111)의 확경부(4)에 대응하는 위치에, 복수의 확개편(112)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 2개의 가이드 개구부(114)를 구비하고 있다.

즉, 확경부(4)에 대응하는 앵커 본체(111)의 하부에는, 앵커 본체(111)의 축방향에 직교하도록 2개의 가이드 개구부(114)가 형성되고, 이 2개의 가이드 개구부(114)에, 2개의 확개편(112)이 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 이 경우, 앵커 본체(111)와 2개의 확개편(112)은, 별개로 형성되고, 또한 이들과 콘부(113)도 별개로 형성되어 있다. 그리고, 앵커 본체(111), 2개의 확개편(112) 및 콘부(113)는, 연질의 스틸이나 스테인리스 등으로 구성되어, 소위 금속 확장 앵커를 구성하고 있다.

앵커 본체(111)는, 단차 구비의 내주면을 갖고 원통상으로 형성되고, 연결 볼트 등(도시 생략)이 부착되는 기단측의 볼트 지지부(121)와, 콘크리트의 정착체(2)에 정착되는 선단측의 구체(軀體) 정착부(122)로 일체로 형성되어 있다.

볼트 지지부(121)는, 그 내주면에 암나사부(125)를 갖고 있고, 암나사부(125)에는, 후술하는 콘부(113)의 수나사부(142)가 나사 결합함과 함께, 지지 대상물을 위한 행잉 볼트나 브레이싱 볼트 등의 연결 볼트(일반적으로는, 전나사 볼트)가 스크류인된다. 즉, 암나사부(125)에는, 콘부(113)가 나사 결합함과 함께, 앵커 본체(111)를 앵커 구멍(1)에 정착(앵커링)한 후, 연결 볼트가 부착되도록 되어 있다.

구체 정착부(122)의 내주면에는, 상기한 암나사부(125)에 이어짐과 함께, 후술하는 콘부(113)의 콘부 본체(141)가 헐겁게 삽입되는 유삽(遊揷) 구멍(131)이 형성되어 있다. 또한, 구체 정착부(122)에는, 그 축방향에 직교하도록 상기한 2개의 가이드 개구부(114)가 형성되어 있다. 각 가이드 개구부(114)는, 구체 정착부(122)의 반경 방향으로 관통 형성되어 있고, 2개의 가이드 개구부(114)는, 180° 점대칭 위치에 배설되어 있다. 또한, 각 가이드 개구부(114)는, 확개편(112)과 상보적 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 2개의 가이드 개구부(114)에는, 확경부(4)에 계지(係止)되는 2개의 확개편(112)이, 반경 방향으로 슬라이딩 가능하게 유지되어 있다.

또한, 구체 정착부(122)의 선단부, 즉 앵커 본체(111)의 선단부에는, 2개의 회전 방지 돌기(132)가 설치되어 있다. 2개의 회전 방지 돌기(132)는, 앵커 본체(111)의 선단부에 있어서, 서로 180° 점대칭 위치에 돌출 설치되어 있다. 각 회전 방지 돌기(132)는, 선단이 예각인 돌기로 형성되고, 수나사부(142)(콘부(113))의 조여 넣기에 수반하는 앵커 본체(111)의 연계 회전을 방지한다.

2개의 확개편(112)은, 단면이 직사각형으로 형성되고, 각각 상기한 가이드 개구부(114)에 슬라이딩 가능하게 유지되어 있다. 이 때문에, 2개의 확개편(112)은, 180° 점대칭 위치에 배설되고, 또한 후시공 앵커(100)(앵커 본체(111))를 앵커 구멍(1)에 삽입했을 때의, 확경부(4)에 대응하는 위치에 배설되어 있다. 각 확개편(112)은, 직경 방향의 선단측 반부(半部)가 평면에서 볼 때 부채꼴로 형성되어 있다. 구체적으로는, 확개편(112)의 선단측 반부는, 그 개방 각도가 앵커 본체(111)의 중심으로부터 90°의 각도를 이루도록 형성되어 있다.

한편, 각 확개편(112)의 콘부(113)에 면하는 내단부(內端部)는, 콘부(113)의 테이퍼각을 따른(같은 각도) 경사면(135)을 갖고 있다(도 4의 (a), (c) 참조). 확개편(112)의 내단은, 평탄한 사면(斜面)으로 형성되어 있기 때문에(도 4의 (b) 참조), 콘부(113)는, 확개편(112)에 1개소에서 선 형상으로 접촉하고, 이것을 직경 방향의 바깥쪽으로 슬라이딩 이동시킨다.

한편, 각 확개편(112)의 확경부(4)에 면하는 외단부(外端部)(계지측 단부)는, 앵커 본체(111)(구체 정착부(122))의 외주면을 따른 원호면(136)을 갖고 있다(도 4의 (b) 참조). 그리고, 각 확개편(112)은, 앵커 본체(111)의 외주면에 대해 비돌출 상태로 되도록, 앵커 본체(111)에 가(假)고정되어 있다. 또, 확개편(112)의 단면 형상은, 원형이나 삼각형 등 임의이다.

콘부(113)는, 2개의 확개편(112)을 반경 방향의 바깥쪽으로 슬라이딩시키는 콘부 본체(141)와, 상기한 암나사부(125)에 나사 결합하고, 콘부 본체(141)를 압입하는 수나사부(142)를 갖고 있다. 콘부 본체(141)와 수나사부(142)는 일체로 형성되어 있고, 수나사부(142)를 스크류인해 가면, 콘부 본체(141)는 회전하면서 전진하여, 2개의 확개편(112)의 사이에 압입되어 간다.

수나사부(142)는, 예를 들면 공구 홈 구비의 수나사로 형성되어 있다. 본 실시형태의 후시공 앵커(100)에서는, 예를 들면 토크 클러치 구비의 드라이버 드릴에 드라이버 비트를 장착해서, 수나사부(142)를 스크류인하도록 하고 있다.

콘부 본체(141)는, 수나사부(142)에 이어지는 몸통부(145)와, 몸통부(145)에 이어지는 테이퍼부(146)를 갖고 있다. 테이퍼부(146)는, 선단부를 스페리컬 크라운 형상으로 모따기한 뒤집힌 원추대 형상, 즉 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 테이퍼부(146)의 테이퍼각은, 각 확개편(112)을 정상 위치로부터 압접 위치로 이동시키는 것이고, 비교적 급각도로 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 드라이버 드릴에 의해, 수나사부(142)를 스크류인해 가면, 2개의 확개편(112)은, 각각 직경 방향 바깥쪽으로 슬라이딩 이동한다.

이와 같이, 후시공 앵커(100)에 따르면, 2개의 확개편(112)은, 가이드 개구부(114)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있기 때문에, 콘부(113)를 비교적 작은 토크로 스크류인하는 것만으로, 각 확개편(112)을 반경 방향으로 간단하게 슬라이딩 시킬 수 있다. 즉, 작업자의 숙련도에 관계없이, 앵커링 작업을 간단하며 안정하게 행할 수 있다. 또한, 돌출한 2개의 확개편(112)이, 확경부(4)에 걸리도록 계지되기 때문에, 높은 인발(引拔, pull out) 강도를 확실히 유지할 수 있다.

그런데, 절삭날부(31)에 생기는 원심력을 이용해서, 앵커 구멍(1)에 확경부(4)를 형성하는 확경용 드릴 비트(20)에서는, 절삭날부(31)의 중량이나 회전 반경에 제약을 받기 때문에, 확경용 드릴 비트(20)의 회전수를 올려서 충분한 원심력을 얻을 필요가 있다. 확경용 드릴 비트(20)의 회전수는, 전동 드릴(11)의 회전수에 따르기 때문에, 시판의 전동 드릴(11)을 상정한 경우, 회전수에도 제약이 생긴다. 또한, 비교적 작은 원심력으로, 파일럿 구멍부(3)를 원활하게 연삭하기 위해서는, 절삭날부(31)에 있어서의 다이아몬드의 입자 직경도 문제로 된다.

그래서, 본 실시형태에서는, 절삭날부(31)에 작용하는 원심력의 적정화, 이것에 관련해서 확경용 드릴 비트(20)의 회전수의 적정화 및 절삭날부(31)에 있어서의 다이아몬드 입자 직경의 적정화를 도모하기 위하여, 이하의 시험을 실시했다.

도 5는, 확경용 드릴 비트(20)의 회전수와 절삭날부(31)에 있어서의 다이아몬드 입자 직경을 변화시킨 때의, 확경부(4)의 확경 치수의 시험 결과를 나타내고 있다. 또한, 도 6은, 시험에 이용한 절삭날부의 치수 도면이다. 이 시험에서는, 호칭 직경 M10 사이즈의 후시공 앵커(100)를 정착시키기 위해서, 형성한 파일럿 구멍부(3)에, 확경부(4)를 형성하고 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 각 절삭날부(31)는, 확경용 드릴 비트(20)의 중심으로부터 반경 6.65㎜의 위치를 절삭날면으로 하고, 파일럿 구멍부(3)와의 사이에 0.4㎜의 클리어런스를 마련하고 있다. 즉, 이 시험에 있어서의 파일럿 구멍부(3)의 직경은, 14.1㎜(직경)로 하고 있다. 또한, 원심력에 의한 절삭날부(31)의 이동 치수는, 1.15㎜이고, 이 이동 치수에서 상기한 클리어런스를 감산한 값, 1.15㎜-0.4㎜=0.75㎜가 확경부(4)의 최대 연삭 깊이로 된다. 무엇보다도, 도 5의 시험 결과에서는, 절삭날부(31) 등의 제조 상의 오차가 있기 때문에, 실제의 시험 결과는, 최대 확경 치수가 1.7㎜(최대 연삭 깊이 0.85㎜)로 되었다.

또한, 그 절삭날부(31)(한쪽만)의 중량은, 측정 결과 1.91g(0.00191Kg), 회전 반경(중심(重心)까지의 반경)은, 5.7㎜(0.0057m)이다.

또한, 절삭날부(31)로서, 다이아몬드의 입자 직경이 100/120메시∼16/18메시의 9종류의 것을 이용해서 시험을 행했다. 한편, 확경용 드릴 비트(20)의 회전 구동 시간(전동 드릴(11)의 구동 시간)은, 작업 효율을 고려해서 10초(10s)로 했다. 그리고, 10s 동안에 확경 치수가, 0.3㎜ 이상으로 되는 확경부(4)가 형성되는 것을 적정한 것으로 했다. 즉, 형성된 확경부(4)가, 후시공 앵커(100)의 걸림부로 되도록, 적어도 0.15㎜의 절삭 깊이가 필요해진다(별도 행한 다른 시험에서 확인(또, 콘크리트의 균질성을 고려해서 안전율을 예상하면, 0.25㎜여도 된다)).

도 5의 시험 결과에 나타내는 바와 같이, 확경용 드릴 비트(20)의 회전이 높아짐에 따라서, 확경 치수가 커졌다. 즉, 각속도가 커짐에 따라서, 확경 치수도 커졌다. 또한, 다이아몬드의 입자 직경이 커짐에 따라서, 확경 치수도 커졌다.

구체적으로는, 저속의 2000rpm에서는, 어떤 절삭날부(31)도 확경 치수가 0.3㎜에 달하지 않고, 2500rpm에서, 입자 직경 20/30메시∼16/18메시의 절삭날부(31)에 있어서, 0.3㎜ 이상에 달했다. 3000rpm에서는, 입자 직경 60/80메시∼16/18메시의 절삭날부(31)에 있어서, 0.3㎜ 이상에 달하고, 3500rpm에서는, 입자 직경 80/100메시∼16/18메시의 절삭날부(31)에 있어서, 0.3㎜ 이상에 달했다. 또한, 4000rpm(이상)에서는, 모두 절삭날부(31)에 있어서, 0.3㎜ 이상으로 되었다.

이 결과, 확경용 드릴 비트(20)의 회전수는, 2500rpm 이상, 바람직하게는 3000rpm 이상으로 하는 것이 적정한 것으로 된다. 또한, 다이아몬드의 입자 직경은, 100/120메시∼16/18메시, 절삭 효율 및 비용을 고려하면 50/60메시∼16/18메시가 바람직하다. 한편, 확경용 드릴 비트(20)를 회전시키는 전동 드릴(11)은, 시판품에서 40000rpm가 한계이고, 편의성, 작업 효율 및 비용을 고려하면, 15000rpm 전후가 바람직하다.

따라서, 확경용 드릴 비트(20)의 회전수는, 2500rpm 이상 40000rpm 이하가 적정하고, 보다 바람직하게는 9000rpm 이상 20000rpm 이하로 된다. 또한, 절삭날부(31)의 다이아몬드 입자 직경은, 100/120메시 이상 16/18메시 이하가 적정하고, 보다 바람직하게는 50/60메시 이상 16/18메시 이하로 된다. 또, 이 시험에서는, 작업 효율을 고려하여, 확경용 드릴 비트(20)의 회전 구동 시간을 10s로 했지만, 허용할 수 있는 회전 구동 시간으로서는, 5s∼20s로 하는 것이 바람직하다.

그런데, 확경용 드릴 비트(20)의 회전수와, 절삭날부(31)에 작용하는 원심력과의 관계를 고찰하면,

주지하는 바와 같이, 절삭날부(31)에 사용하는 원심력 : F[N]는, 중량 : m[Kg], 회전 반경 : r[m], 각속도 : ω[rad/s]로 했을 때에,

F=mrω² …(1)

으로 된다.

또한, 각속도 : ω[rad/s]는, 회전수 : f[Hz=1/s]로 했을 때에,

ω=2πf …(2)

로 된다.

따라서, (1) 및 (2)로부터 원심력은,

F=mr(2πf)² …(2)

으로 된다.

여기에서, m=1.91g(0.00191Kg), r=5.7㎜(0.0057m)이므로,

회전수 : 2500rpm에서는, 원심력 : 0.75N, 3000rpm에서는, 원심력 : 1.1N으로 된다. 즉, 원심력을, 최저값 0.75N, 보다 바람직하게는 1.1N으로 함으로써, 파일럿 구멍부(3)에 단시간에 적절한 확경부(4)를 형성할 수 있다.

이 시험에서 형성한 앵커 구멍(1)은, 금속 확장 앵커로서 M10 사이즈의 후시공 앵커(100)용의 것이고, M10 사이즈 이상의 것에서는, 상기 확경용 드릴 비트(20)의 구조 상, 상기한 원심력 이상의 원심력을 작용시키는 것이 가능해진다. 또한, M8이나 M6 사이즈의 후시공 앵커(100)용의 것도, 회전수 등의 조정에 의해, 상기한 원심력 이상의 원심력을 작용시키는 것이 바람직하다.

즉, M10 사이즈 이상의 것(일반적인 사이즈의 것)이면, 절삭날부(31)(절삭날면)에 작용하는 원심력을, 최저값 0.75N, 보다 바람직하게는 1.1N으로 함으로써, 0.15㎜ 이상의 절삭 깊이(0.3㎜ 이상의 확경 치수)가 얻어진다. 이와 같이 형성된 확경부(4)를 갖는 앵커 구멍(1)에 상기한 후시공 앵커(100)를 정착시키면(확개편(112)을 압접시키면), 확경부(4)가 후시공 앵커(100)의 걸림부로 된다.

1 : 앵커 구멍 2 : 정착부
3 : 파일럿 구멍부 4 : 확경부
5 : 환상 단부 10 : 확경 장치
11 : 전동 드릴 20 : 확경용 드릴 비트
21 : 비트부 22 : 샤프트부
31 : 절삭날부 32 : 절삭날 유지부
100 : 후시공 앵커 111 : 앵커 본체
112 : 확개편 113 : 콘부

Claims

콘크리트제의 정착체(定着體)에 천공한 파일럿 구멍부에 확경용 드릴 비트를 삽입한 상태에서, 상기 확경용 드릴 비트를 회전시켜, 상기 확경용 드릴 비트의 절삭날부를, 원심력에 의해 직경 방향으로 이동시키면서 상기 파일럿 구멍부의 일부를 연삭해서 확경부를 형성하는, 후시공 앵커용의 앵커 구멍의 형성 방법으로서,
상기 확경부를 연삭하기 위하여 가해지는 원심력의 최저값이, 0.75N인 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 확경부를 연삭하기 위하여 가해지는 원심력의 최저값이, 1.1N인 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 확경용 드릴 비트의 회전수가, 2500rpm 이상 40000rpm 이하인 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제3항에 있어서,
상기 확경용 드릴 비트의 회전수가, 9000rpm 이상 20000rpm 이하인 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 상기 확경부를 형성하기 위한 상기 확경용 드릴 비트의 회전 구동 시간이, 5s 이상 20s 이하인 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭날부가, 100/120메시 이상 16/18메시 이하의 입자 직경을 갖는 다이아몬드 절삭날로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 절삭날부가, 50/60메시 이상 16/18메시 이하의 입자 직경을 갖는 다이아몬드 절삭날로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커 구멍의 형성 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 앵커 구멍의 형성 방법에 이용하는 확경용 드릴 비트와, 상기 확경용 드릴 비트를 회전시키는 전동 드릴로 이루어지는 확경 장치로서,
상기 확경용 드릴 비트는,
상기 확경부를 연삭하는 복수의 절삭날부와,
상기 복수의 절삭날부를, 각각 직경 방향으로 이동 가능하게 유지하는 절삭날 유지부와,
상기 절삭날 유지부를 지지하는 생크부(shank portion)를 구비하고,
상기 복수의 절삭날부는, 회전에 수반하는 원심력에 의해, 상기 절삭날 유지부에 대해 직경 방향으로 외측으로 확개(擴開)하도록 이동하는 것을 특징으로 하는 확경 장치.