JP2007283473A - ドリル、穿孔用壁面保護部材及び穿孔方法 - Google Patents

ドリル、穿孔用壁面保護部材及び穿孔方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アンカーの定着力を格段に高め得る底が広がった拡底穴を穿設する。
【解決手段】ドリル本体１１と、同本体１１の先端に取付けられる高硬度のチップ１２とから成り、このチップ１２は、幅寸法Ｗが本体径寸法Ｄよりも大きくて山形の刃部１４を備え、壁体に底が広がった拡底穴を穿設できるように、幅方向中心線上に設けた切削点１４ａがドリル本体の軸心Ｘに対して左右片側にずれた偏心状態でドリル本体１１に取付けた。このドリルを、予めあけた下穴に挿入して底面を切削することにより拡底穴を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明はドリル本体の先端に高硬度のチップを取付けて構成されるドリル、このドリルによる穿孔時に壁面を保護する壁面保護部材、及びドリルを用いて壁体に穿孔する方法に関するものである。
コンクリートその他の壁体に穴をあけるドリルは、図１５,１６に示すようにドリル本体(シャンク)１の先端に、超硬合金等によって幅寸法Ｗがドリル本体径寸法(最大径部分の直径寸法)Ｄよりも大きい板状に形成された高硬度のチップ２をろう付け等により取付けて構成される。図１５中の３はドリルドライバにつかみ固定されるチャック部である。
チップ２は、一般的には基板部４の先端に、ドリル本体１の先端から突出して切削作用を行う山形の刃部５が設けられて成り、刃部５の山形の頂点(切削点)５ａがドリル本体１の軸心Ｘ上に位置する状態で同本体１に取付けられる。
刃部５の両側縁部には側刃６,７が形成され、チップ取付状態でこの両側刃６,７が本体外周側に均等に突出する。
以上のドリル構成は、たとえば特許文献１に開示されている。
特開２００５−２７９８５３号公報
このような従来のドリルでは、図１７〜図１９に示すように壁体Ａに対して全長に亘って径が同じストレートの穴Ｂしか形成することができない。なお、図１７〜図１９においては、図の簡略化のためにドリル本体１を単なる丸軸状に表示している。
このため、たとえば図１８に示すように穿設された穴Ｂ内にアンカー７を挿入・拡開させて定着させ、これにアンカーボルト８を止め付けて器具や構造材を取付ける工事を行う場合に、穴Ｂに対するアンカー７の定着力が必ずしも十分ではなく、被取付物の取付状態が不安定となる問題があった。
この問題は、図示のような所謂メカニカルアンカー工法に限らず、穴内に合成樹脂系の接着材を充填してアンカーを固定するケミカルアンカー工法をとる場合にもあり、この点の改善が望まれていた。
そこで本発明は、アンカーの定着力を格段に高め得る底が広がった拡底穴を穿設することができるドリル、穿孔用壁面保護部材及び穿孔方法を提供するものである。
請求項１の発明(ドリル)は、ドリル本体の先端に、幅寸法が本体径寸法よりも大きい高硬度のチップを、チップ幅方向の中心線がドリル本体の軸心に対して左右片側にずれた偏心状態で取付けてなるものである。
請求項２の発明は、請求項１の構成において、ドリル本体に取付けられる基板部の先端に、山形でその頂点に切削点を備えた刃部を設けてチップを形成し、このチップを、上記切削点がドリル本体の軸心に対して左右片側にずれた偏心状態でドリル本体に取付けたものである。
請求項３の発明は、請求項２の構成において、チップの刃部の左右両側縁部に側刃を、ドリル本体の外周側に突出し、かつ、切削点の偏心によってこの突出量が異なる状態で設け、この左右両側側刃のうち、上記突出量が大きい側刃の高さ寸法を他方の側刃よりも小さく設定したものである。
請求項４の発明は、請求項３の構成において、高さ寸法が小さい側刃の下側付根部分を円弧状に形成したものである。
請求項５の発明(穿孔用壁面保護部材)は、請求項１乃至４のいずれか１項のドリルの外周に遊嵌状態で嵌め込まれる筒状に形成し、かつ、ドリルによって切削された穴の開口縁部を覆う頭部を設けたものである。
請求項６の発明(穿孔方法)は、壁体にストレートの下穴を切削した後、この下穴の底面を請求項１乃至４のいずれか１項のドリルで切削することにより、穴底が広がった拡底穴を形成するものである。
請求項７の発明(穿孔方法)は、請求項１乃至４のいずれか１項のドリルによって壁体に所望深さのストレート穴を切削した後、引き続きドリル全体を外周側に振りながら切削することにより、穴底が広がった拡底穴を形成するものである。
請求項８の発明は、請求項６または７の穿孔方法において、トリルに頭付き筒状の穿孔用壁面保護部材を遊嵌状態で嵌め込み、ドリルによって切削された穴の開口縁部をこの保護部材の頭部で覆った状態で拡底穴の切削を行うものである。
本発明のドリルによると、チップをドリル本体に対して芯ずれ状態で取付けているため、穿孔時にチップがこの芯ずれ分の偏心回転(本体に対して外周側に振れながら回転)する。
従って、請求項６の発明のように、予めあけたストレートの下穴内でこのドリルを回転させると、穴底が広がった拡底穴を穿設することができる。
あるいは、請求項７の発明のように、このドリルによってストレート穴を切削した後、引き続きドリル全体を外周側に振りながら切削することによって大径の底穴を形成し、同様の拡底穴を穿設することができる。
従って、メカニカルアンカー工法またはケミカルアンカー工法を実施する場合に、上記拡底穴によってアンカーを強固に定着させることができるため、器具や構造材等の取付状態の安定性を高めることができる。
また、請求項７の発明によると、穴全体の周面にチップの偏心回転による凹凸が形成されるため、アンカー定着力を高める点で有利となる。
ところで、本発明においてチップ形状はとくに限定されないが、請求項２〜４の発明のように山形の刃部を備えたチップを用い、このチップを、刃部の頂点である切削点が本体軸心からずれる状態で取付けることにより、切削点が穴底面に点接触し、偏心回転の抵抗が少なくなる。従って、チップが偏心回転し易くなるため、拡底穴を自然にかつスムーズに切削することができる。
また、請求項３の発明のように、チップの左右両側に側刃を設け、この両側刃のうち、切削点の偏心によってドリル本体からの突出量が大きい側刃の高さ寸法を他方の側刃の高さ寸法よりも小さく設定すると、この側刃が穴周面に深く食い込むことによって、穴周面の凹凸が際立って形成されることが発明者によって実証された。従って、この発明によると、アンカー定着力を一層高めることができる。
この場合、請求項４の発明のように、高さ寸法の小さい側刃の下側付根部分、つまり荷重を支持する部分を円弧状に形成することにより、この側刃の荷重支持力を高め、その破損を極力防止できることも確認された。
一方、請求項５,８の発明(穿孔用壁面保護部材、穿孔方法)によると、穴切削時のドリルの振れ(とくに請求項７のように拡底穴を切削するための人為的な振れ)に対して、保護部材の頭部によって壁面の穴開口縁部を保護し、その損傷を防止することができる。このため、切削された穴の外観上の体裁が良いものとなる。
本発明の実施形態を図１〜図１４によって説明する。
第１実施形態(図１〜図７参照)
ドリルの基本構成は図１５〜図１９に示す従来ドリルと同じである。
すなわち、このドリルは、ドリル本体１１の先端に、超硬合金等によって幅寸法Ｗがドリル本体径寸法(最大径部分の直径寸法)Ｄよりも大きい板状に形成された高硬度のチップ１２をろう付け等により取付けて構成している。
また、チップ１２は、基板部１３の先端に、ドリル本体１の先端から突出して切削作用を行う山形の刃部１４を設けて成り、この刃部１４の両側縁部に側刃１５,１６を形成している。
このドリルにおいては、独自の構成として、チップ１２を、その中心線(刃部１４の頂点である切削点１４ａ通る直線)Ｙがドリル本体１の軸心Ｘに対して左右片側にずれる偏心状態で同本体１に取付けている。図中、αはこの芯ずれ量を示す。
従って、このドリルの場合、チップ取付状態で、両側刃１５,１６が本体外周側に異なる寸法で突出している。
なお、芯ずれ量αは、たとえばメカニカルアンカー用の穴を穿設する場合でいうと、本体径寸法Ｄ＝１６ｍｍ、チップ幅寸法Ｗ＝２０ｍｍのドリルで１．０ｍｍ前後とすればアンカー定着力の点で十分有効であることが発明者によって実証された。
このドリル構成とすると、図２に示すように、穿孔時にチップ１２が芯ずれ量α分だけ本体１１に対して外周側に振れながら回転する偏心回転を行うため、この偏心回転によってチップ幅Ｗ以上の直径の穴を穿設することができる。
この点の具体的な作用と効果を、メカニカルアンカー工法に実施した場合を例にとって説明する。なお、図２,４,５においてドリル本体１１を単なる丸軸状に簡略化して表示している。
まず、図３に示すように従来のストレートドリルを用いて壁体Ａにストレートの下穴Ｃ１をアンカー打ち込み深さよりも少し短い長さで切削する。
次いで、図４に示すように下穴Ｃ内にこのドリルを挿入し、チップ１２を下穴底面に押し付けながら回転させる二次切削を行う。
この二次切削時に、図２に示すチップ１２の偏心回転により、図５に示すように下穴Ｃ１の底面に下穴直径よりも大きな底穴Ｃ２が連続して穿設され、全体として図６に示すように底が広がった拡底穴Ｃが穿設される。
この場合、この実施形態で示した、山形の刃部１４を備えたチップ１２を用いると、刃部１４の山形の頂点(切削点)１４ａが穴底面に点接触し、偏心回転の抵抗が少なくなるため、チップが偏心回転し易くなる。このため、拡底穴Ｃ,Ｅを自然にかつスムーズに切削することができる。
そして、図７に示すようにアンカー７をこの拡底穴Ｃに挿入し拡開させると、アンカー７が下穴Ｃ１の直径よりも大きく拡開し、底穴周面に圧接して定着することとなる。
従って、図１８に示すようにアンカー７をストレートの穴Ｂ内で周面との圧接力のみによって定着させる場合と比較して、アンカー７の定着力を高めることができる。
これにより、図７に示すようにアンカーボルト８をアンカー７にねじ込んで器具や構造材を取付けた場合に、その取付け状態の安定性が格段に向上する。
この点の作用効果は、上記メカニカルアンカー工法に限らず、穴内に合成樹脂系の接着材を充填してアンカーを固定するケミカルアンカー工法をとる場合にも同様に得ることができる。
第２実施形態(図８〜図１０参照)
第２実施形態は、拡底穴を穿設する他の方法を示す。トリルそのものの構成は第１実施形態と同じである。
第１実施形態では、予め切削した下穴Ｃ１内でドリルを回転させて底穴Ｃ２を形成する工程をとったのに対し、第２実施形態においては、図８に示すように直接このドリルによってストレート穴Ｅ１を切削した後、引き続き図９に示すようにドリル全体を外周側に振りながら(上下もしくは左右に傾け、あるいは弧を描くように回しながら)回転させることにより、図１０に示すように底穴Ｅ２を連続して形成する方法をとっている。
この方法によっても、底穴Ｅ２がストレート穴Ｅ１よりも大きな径で穿設されるため、第１実施形態と基本的に同じ拡底穴Ｅを形成することができる。
この場合、第１実施形態の方法と比較して、穴全体の周面にチップ１２の偏心回転による凹凸(図示省略)が形成されるため、アンカー定着力を高める点で有利となる。
第３実施形態(図１１〜図１４参照)
第３実施形態は、チップ１２の他の構成を示す。
(Ｉ) 基板部１３の先端に山形の刃部１４を設けてチップ１２を構成する点、
(ＩＩ) このチップ１２を偏心状態でドリル本体１１に取付ける点、
(ＩＩＩ) 刃部１４の両側縁部に側刃１５,１６をドリル本体外周側に突出する状態で設ける点、
(ＩＶ) この両側刃１５,１６の突出量が切削点１４ａの偏心によって異なる点
は第１実施形態と同じである。
第３実施形態においては、両側刃１５,１６のうち、突出量が大きい側刃１６の高さ寸法h２を他方の側刃１５の高さ寸法h１よりも小さく(たとえばほぼ半分に)設定している。以下、高さ寸法の大きさに合わせて両側刃１５,１６を大側刃、小側刃という。
このように構成すると、小側刃が穴周面に深く食い込むことにより、図１３,１４に示すように穴周面の凹凸が際立って形成されることが発明者によって実証された。従って、アンカー定着力を一層高めることができる。
この場合、図示のように小側刃１６の下側付根部分、つまり荷重を支持する部分１６ａを円弧状に形成することにより、小側刃１６の荷重支持力を高め、その破損を極力防止できることも発明者によって確認された。
また、この実施形態においては、トリル本体１１に頭付き筒状の穿孔用壁面保護部材１７８を遊嵌状態で嵌め込んでおき、ドリルによって穴Ｅをある程度切削した段階でこの保護部材１７を穴開口部に挿入し、開口縁部を頭部１７ａで覆った状態で引き続き穴切削を行う方法をとっている。
保護部材１７は、鉄、アルミニウム等の金属、または硬質プラスチックにて形成し、その軸部の外径寸法を切削しようとする穴Ｅの径とほぼ同等に設定している。
こうすれば、穴切削時のドリルの振れ(とくに第２実施形態の方法において底穴Ｅ２を切削するためのドリルの人為的な振れ)に対して、保護部材１７の頭部１７ａによって穴Ｃ,Ｅ(下穴Ｃ１またはストレート穴Ｅ１)の開口縁部を保護し、その損傷を防止することができる。このため、切削された穴Ｅの外観上の体裁が良いものとなる。
ところで、本発明は、刃部が山形でなくフラットで、その中心に突起状の切削点を設けたチップを用いるドリルにも適用することができる。この場合にも、基本的に上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
本発明の第１実施形態にかかるドリルの先端部の側面図である。 同ドリルの偏心回転状況を説明するための図である。 同ドリルによる穿孔工程の１を示す図である。 穿孔工程の２を示す図である。 穿孔工程の３を示す図である。 穿孔完了状態を示す図である。 アンカーを穴に定着させ、アンカーボルトを取付けた状態を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる穿孔方法による穿孔工程の１を示す図である。 穿孔工程の２を示す図である。 穿孔完了状態を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかるドリルの先端部の側面図である。 同ドリルのチップの斜視図である。 同ドリルによる穿孔状況を説明するための図である。 同穿孔完了状態を示す図である。 従来のドリルの斜視図である。 同ドリル先端部の拡大図である。 従来のドリルによる穿孔状況を示す図である。 アンカーを穴に定着させた状態を示す図である。 アンカーにアンカーボルトを取付けた状態を示す図である。
符号の説明
１１ ドリル本体
１２ チップ
１３ チップの基板部
１４ チップの刃部
１４ａ 刃部の切削点
１５,１６ 側刃
１６ａ 側刃の下側付根部分
１７ 穿孔用壁面保護部材
１７ａ 同部材の頭部
Ｘ ドリル本体の軸心
Ｙ チップの幅方向中心線
α ドリル本体軸心に対する切削点の芯ずれ量
Ａ 壁体
Ｃ１ 下穴
Ｃ２ 底穴
Ｃ 拡底穴
Ｅ１ ストレート穴
Ｅ２ 底穴
Ｅ 拡底穴

Claims (8)

  1. ドリル本体の先端に、幅寸法が本体径寸法よりも大きい高硬度のチップを、チップ幅方向の中心線がドリル本体の軸心に対して左右片側にずれた偏心状態で取付けてなることを特徴とするドリル。
  2. ドリル本体に取付けられる基板部の先端に、山形でその頂点に切削点を備えた刃部を設けてチップを形成し、このチップを、上記切削点がドリル本体の軸心に対して左右片側にずれた偏心状態でドリル本体に取付けたことを特徴とする請求項１記載のドリル。
  3. チップの刃部の左右両側縁部に側刃を、ドリル本体の外周側に突出し、かつ、切削点の偏心によってこの突出量が異なる状態で設け、この左右両側側刃のうち、上記突出量が大きい側刃の高さ寸法を他方の側刃よりも小さく設定したことを特徴とする請求項２記載のドリル。
  4. 高さ寸法が小さい側刃の下側付根部分を円弧状に形成したことを特徴とする請求項３記載のドリル。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドリルの外周に遊嵌状態で嵌め込まれる筒状に形成し、かつ、ドリルによって切削された穴の開口縁部を覆う頭部を設けたことを特徴とする穿孔用壁面保護部材。
  6. 壁体にストレートの下穴を切削した後、この下穴の底面を請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドリルで切削することにより、穴底が広がった拡底穴を形成することを特徴とする穿孔方法。
  7. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドリルによって壁体に所望深さのストレート穴を切削した後、引き続きドリル全体を外周側に振りながら切削することにより、穴底が広がった拡底穴を形成することを特徴とする穿孔方法。
  8. トリルに頭付き筒状の穿孔用壁面保護部材を遊嵌状態で嵌め込み、ドリルによって切削された穴の開口縁部をこの保護部材の頭部で覆った状態で拡底穴の切削を行うことを特徴とする請求項６または７記載の穿孔方法。
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