JPH08238618A - ドリル工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 岩石、硬質で高強度の混合石材または補強筋
を有する基盤を衝撃力の作用下で経済的に破砕すること
ができ、特に、補強筋を有する基盤中に対して、鉄筋と
の遭遇に際しても穿孔作業を行うことができるドリル工
具を提案する。 【解決手段】 軸線方向に衝撃力を作用させて岩石や補
強筋を有する基盤の破砕作業を行うためのドリル工具
（１）は、硬質金属製カッタープレート（３）を有する
ドリルヘッド（２）と、ドリル工具（１）の全長（ｌ）
の一部に亙って設けられた山部（Ｗ）により限定された
排出溝（６，７）とを具えている。カッタープレート
（３）は、ドリル工具（１）の中心軸線（Ａ）に対して
所定の切削角をなすメインカッター（31）を有し、この
切削角は、前記山部（Ｗ）の勾配（Ｓ）がドリル工具
（１）の中心軸線（Ａ）に対してなす角度（α）とは異
なっている。山部（Ｗ）はその長手方向の少なくとも一
部で所定の質量分布を有し、この質量分布はドリル工具
（１）の中心軸線（Ａ）から山部（Ｗ）の外周に向けて
質量が増大する分布である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、軸線方向に衝撃力を作用させて
岩石や補強筋を有する基盤の破砕作業を行うためのドリ
ル工具に関するものであり、特に、硬質金属製のカッタ
ープレートを有するドリルヘッドと、ドリル工具の全長
の一部に亙って設けられた山部により限定された排出溝
とを具え、前記カッタープレートが、ドリル工具の中心
軸線に対して所定の切削角をなすメインカッターを有
し、該切削角を、前記山部の勾配がドリル工具の中心軸
線に対してなす角度とは異ならせたドリル工具に係るも
のである。

【０００２】

【背景技術】岩石、煉瓦および補強筋を有する基盤、特
に鉄筋コンクリート中に効率よく穿孔を形成するため、
通常はドリル工具が使用される。この種のドリル工具
は、硬質金属製のカッタープレートを有するドリルヘッ
ドと、ドリル工具の全長の一部に亙って延在する排出溝
とを具えている。このようなドリル工具は、通常は、ド
リル工具の回転運動に軸線方向の衝撃力を重畳するハン
マードリル装置と組み合わせて使用される。カッターの
早期消耗に対処するため、軸線方向に衝撃力を作用させ
て岩石や補強筋を有する基盤の破砕作業を行うためのド
リル工具には、山部の勾配がドリル工具の中心軸線に対
してなす角度とは異なる切削角を有するカッターが設け
られている。

【０００３】鉄筋コンクリート基盤の破砕作業に際して
は、ドリル工具が鉄筋と「遭遇」することがあり得る。
鉄筋の衝撃下降により鉄筋の固着が生じ、鉄筋の剪断が
通常は不可能となる。このような場合、開始した穿孔を
断念し、再度の遭遇が生じないことを期待しつつ、その
側方に新たな孔を形成することが必要となる。このよう
な工程は時間を浪費して作業コストを増加させるのみな
らす、鉄筋との遭遇によりドリルヘッドにおけるカッタ
ーの早期消耗を生じる。このような問題点を解消するた
め、従来は、ドリルヘッドに特殊なメインカッターおよ
びサブカッターを設けていた。そして、例えば、ドイツ
特許第829586号明細書には、特殊なチゼル角を有するサ
ブカッターを設けることが記載されている。しかし、こ
のような解決策は決して満足し得るものではなかった。

【０００４】

【発明の開示】したがって、本発明の課題は、上述した
問題や欠点を解消することのできるドリル工具を提案す
ることにある。本発明によるドリル工具は、岩石、硬質
で高強度の混合石材または補強筋を有する基盤を衝撃力
の作用下で経済的に破砕することができ、特に、補強筋
を有する基盤中に対して、鉄筋との遭遇に際しても穿孔
作業を行うことができる構成とする。

【０００５】そして、この課題を解決するため、本発明
は、軸線方向に衝撃力を作用させて岩石や補強筋を有す
る基盤の破砕作業を行うための改良されたドリル工具を
提案するものである。すなわち、本発明は、硬質金属製
のカッタープレートを有するドリルヘッドと、ドリル工
具の全長の一部に亙って設けられた山部により限定され
た排出溝とを具え、前記カッタープレートが、ドリル工
具の中心軸線に対して所定の切削角をなすメインカッタ
ーを有し、該切削角を、前記山部の勾配がドリル工具の
中心軸線に対してなす角度とは異ならせたドリル工具に
おいて、前記山部はその長手方向の少なくとも一部で所
定の質量分布を有し、該質量分布はドリル工具の中心軸
線から山部の外周に向けて質量が増大する分布であるこ
とを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、ドリル工具の装着端部に
負荷された軸線方向の衝撃力が、長手方向の衝撃波とし
て工具を伝播する。本発明によるドリル工具において
は、山部の長手方向の少なくとも一部において、ねじり
衝撃波を長手方向衝撃波により誘起する。その結果、ド
リル工具におけるドリルヘッドのメインカッターが、単
に長手方向の衝撃力を作用させるのみならず、メインカ
ッターの切削力の作用方向にねじり衝撃力を作用させ
る。ねじり衝撃力によりメインカッターの切削力を衝撃
的にバックアップするため、メインカッターの剪断作用
が増幅され、鉄筋であっても効果的に破砕することが可
能である。

【０００７】長手方向の衝撃力と、ねじり衝撃力とがメ
インカッターに同時に負荷されるため、工具の送り方向
のみならず接線方向の分力も作用し、エネルギ的に有利
な衝撃穿孔作業が可能となる。力のベクトル方向が変化
するため、鉱物的な構造材料であっても効率よく破砕す
ることが可能である。本発明によるドリル工具を使用す
る破砕方法では、エネルギ効率が高いために発熱が抑制
され、その結果として、多くの場合には工具の付加的な
冷却が不要となる。この場合には、乾式破砕作業が可能
となり、作業コストの一層の低減が達成される。

【０００８】本発明の好適な実施例においては、山部の
質量の約50〜75％をその外周領域に配置する。

【０００９】山部の質量分布を工具の中心軸線からその
外周に向けて増大させるためには、ほぼ工具の軸線方向
における山部の肉厚を、山部の外周に向けて増大させる
のが望ましい。

【００１０】山部の勾配が工具の中心軸線に対してなす
角度が過大であれば、長手方向衝撃波によりねじり衝撃
波が効果的に誘起されなくなる恐れがある。したがっ
て、本発明の好適な実施例においては、山部の勾配が工
具の中心軸線に対してなす角度を約５〜50゜とする。

【００１１】山部は、ドリル工具の全長の約 1/3〜2/3
に亙って延在させるのが有利である。山部領域が長けれ
ば、長手方向振動およびねじり振動を効果的に発現させ
ることが可能である。この場合には、トルク伝達に供さ
れる接続箇所をドリル工具の十分に長い領域に確保する
ことが可能である。

【００１２】本発明の好適な実施例においては、山部の
質量がドリル工具の中心軸線から山部の外周に向けて増
大する領域で、ドリル工具の残部におけるよりも外径を
大とする。この場合、山部の質量分布が局所的に変化す
ることに起因するドリル工具の曲げ剛性の低下を保証す
ることが可能である。この部分領域は、ねじり振動を負
荷する目的で最適化されたものであるが、外径が大であ
るために所要の曲げ剛性を維持している。ドリル工具に
おける通常の山部が設けられた残余領域は、切削粉を良
好に排出し、音響放射を低減する機能を発揮する。

【００１３】製造技術的見地および使用上の観点から、
直径線上で互いに対向する山部により少なくとも二本の
排出溝を限定し、これらの排出溝はドリル工具の中心軸
線に対して等しい勾配を有すると共に対称断面形状を有
する構成とするのが望ましい。

【００１４】

【最良の実施形態】以下、本発明を図示の実施例につい
て更に詳述する。

【００１５】図１〜図３は、本発明の一実施例によるド
リル工具を示すものである。本実施例によるドリル工具
は、石材や補強筋を有する基盤、特に鉄筋コンクリート
を軸線方向の衝撃力の作用下で破砕するための、いわゆ
る「ヘリカルドリル」であって、全体が参照数字１で表
されている。このヘリカルドリル１は、図１の左側に位
置する前端部にドリルヘッド２を具える。ドリルヘッド
２には、メインカッター31を被着する。このメインカッ
ター31は、ヘリカルドリル１の前端に溶着された硬質金
属製カッタープレート３に形成するのが好適である。ド
リルヘッド２の後方にヘリカル領域４を接続させる。ヘ
リカル領域４は、つる巻き状の山部Ｗにより形成する。
この山部Ｗにより排出溝６，７を限定する。排出溝６，
７は、硬質金属プレートにおける平坦面の両側からヘリ
カルドリル１の全長ｌの一部に亙って延在させ、かつ、
直径線上で相互に対向させて配置する。ヘリカル領域４
の後方に装着端部５を接続させる。この装着端部５は、
ハンマードリル装置（図示せず）におけるチャック内に
挿入可能であり、かつ、トルクを伝達するための継手部
分を具えている。なお、軸線方向の衝撃力は、ヘリカル
ドリル１の後端から工具に伝達可能とする。

【００１６】ドリルヘッド２の硬質金属プレート３にお
ける、ヘリカルドリル１の回転方向で先行するメインカ
ッター31は、ヘリカルドリル１の中心軸線Ａに対して所
定の切削角をなす配置とし、この切削角はヘリカルドリ
ル１の中心軸線Ａに対する山部Ｗの傾斜角αとは異なる
角度とする。山部Ｗは、その全長の少なくとも一部の領
域でその質量が中心軸線Ａから外周部に向けて増大する
断面形状とする。この場合、山部Ｗの質量の約50〜75％
を外周部に分布させるのが好適である。これを達成する
ためには、軸線方向における山部Ｗの肉厚を外周部に向
けて増大させるのが簡便である。ヘリカル領域４の左端
部を示す図２と、その拡大断面を示す図３から明らかな
ように、排出溝６，７の断面形状は略凹状とする。

【００１７】本発明による山部Ｗは、図示例におけるよ
うに、ヘリカル領域４の全体に亙って形成することがで
きる。また、図示しない別の代替的実施例においては、
ヘリカル領域４の全長の一部のみに亙って本発明による
山部Ｗを設ける。この場合には、ドリルヘッド２に山部
Ｗを隣接させて配置することにより、長手方向軸の最適
な送り、切削粉の満足すべき排出および騒音レベルの低
減が達成可能となる。さらに、本発明による山部Ｗは、
その質量がヘリカルドリル１の中心軸線Ａから山部Ｗの
外周に向けて増大する構成とされる。ヘリカル領域４の
後方に装着端部５を接続させる。この場合、本発明によ
る山部Ｗが設けられた部分領域を、排出溝が設けられた
領域および装着端部５に対して例えば摩擦溶接により一
体結合し、当該部分領域における直径をヘリカルドリル
１の残部における直径よりも大とするのが好適である。

【００１８】本発明による山部Ｗがヘリカルドリル１の
中心軸線Ａに対してなす傾斜角αは、約５〜50゜とする
のが好適である。また、ヘリカル領域４の軸線方向長さ
は、ヘリカルドリル１の全長ｌの約 1/3〜2/3 とするの
が好適である。

【００１９】本発明によるヘリカルドリル１は、好適実
施例について説明したように、山部Ｗにより二本の排出
溝６，７を限定する構成とすることができる。しかし、
より多数本の排出溝を設けた構成とすることも可能であ
る。排出溝６，７を限定する山部Ｗは、直径線上で互い
に対向する配置とし、等しい勾配Ｓを有するものとす
る。山部Ｗは、対称断面形状とするのが有利であること
が判明した。

【００２０】本発明においてヘリカルドリル１の前端に
設けられるドリルヘッド２は、特に、そのメインカッタ
ーがヘリカルドリル１の中心軸線Ａに対して負の切削角
をなす削岩ドリルヘッドである。この場合、軸線方向の
衝撃力によって切削時に生じる力がカッターのルーフ形
状により効果的に分散され、カッターの早期の消耗を適
切に防止することが可能である。

【００２１】本発明による山部Ｗを設けたことにより、
ドリル工具における長手方向衝撃波をねじり衝撃波と重
畳させることができる。長手方向衝撃モードと、ねじり
衝撃モードとの結合に基づき、ドリル工具のドリルヘッ
ド２におけるメインカッターは、単に長手方向の衝撃力
を作用させるのみならず、メインカッターの切削力の作
用方向にねじり衝撃力を作用させることも可能である。
ねじり衝撃力によりメインカッターの切削力を衝撃的に
バックアップするため、メインカッターの剪断作用が増
幅され、鉄筋であっても効果的に破砕することが可能で
ある。これは、長手方向の衝撃力と、ねじり衝撃力とが
メインカッターに同時に負荷されるからである。長手方
向の衝撃力とねじり衝撃力を重畳させてメインカッター
に同時に負荷すれば、工具の送り方向のみならず接線方
向の分力も作用するため、エネルギ的に有利な衝撃穿孔
作業が可能となる。力のベクトル方向が変化するため、
鉱物的な構造材料であっても効率よく破砕することが可
能である。本発明によるドリル工具を使用する破砕方法
では、エネルギ効率が高いために発熱が抑制され、その
結果として、多くの場合には工具の付加的な冷却が不要
となる。この場合には、乾式破砕作業が可能となり、作
業コストの一層の低減が達成されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例によるドリル装置を
示す正面図である。

【図２】図２は、同実施例のドリル装置におけるヘリカ
ル領域を示す斜視図である。

【図３】図３は、図１の III−III 線に沿う断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ドリル工具 ２ ドリルヘッド ３ カッタープレート ６，７ 排出溝 31 メインカッター Ａ ドリル工具の中心軸線 Ｓ 山部の勾配（Ｓ） Ｗ 山部 ｌ ドリル工具の全長 α 山部の勾配が工具中心軸線に対してなす角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルティン ペトゥリー スイス国 ツェーハー−9472 グラープス リンデンヴェーク １ (72)発明者 マクシミリアン シュテック スイス国 ツェーハー−9478 アズムース ゲラルンガ（番地なし)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向に衝撃力を作用させて岩石や補
   強筋を有する基盤の破砕作業を行うためのドリル工具
   （１）であって、硬質金属製のカッタープレート（３）
   を有するドリルヘッド（２）と、ドリル工具（１）の全
   長（ｌ）の一部に亙って設けられた山部（Ｗ）により限
   定された排出溝（６，７）とを具え、前記カッタープレ
   ート（３）が、ドリル工具（１）の中心軸線（Ａ）に対
   して所定の切削角をなすメインカッター（31）を有し、
   該切削角を、前記山部（Ｗ）の勾配（Ｓ）がドリル工具
   （１）の中心軸線（Ａ）に対してなす角度（α）とは異
   ならせたドリル工具（１）において、前記山部（Ｗ）は
   その長手方向の少なくとも一部で所定の質量分布を有
   し、該質量分布はドリル工具（１）の中心軸線（Ａ）か
   ら山部（Ｗ）の外周に向けて質量が増大する分布である
   ことを特徴とするドリル工具。
2. 【請求項２】 請求項１記載のドリル工具において、前
   記山部（Ｗ）の質量の約50〜75％がその外周領域に配置
   されていることを特徴とするドリル工具。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のドリル工具にお
   いて、ほぼ工具の軸線方向における前記山部（Ｗ）の肉
   厚が、山部（Ｗ）の外周に向けて増大することを特徴と
   するドリル工具。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載のド
   リル工具において、前記山部（Ｗ）の勾配（Ｓ）がドリ
   ル工具（１）の中心軸線（Ａ）に対してなす角度（α）
   が、約５〜50゜であることを特徴とするドリル工具。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載のド
   リル工具において、前記山部（Ｗ）は、ドリル工具
   （１）の全長（ｌ）の約 1/3〜2/3 に亙って延在する配
   置とされていることを特徴とするドリル工具。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載のド
   リル工具において、山部（Ｗ）の質量がドリル工具
   （１）の中心軸線（Ａ）から山部（Ｗ）の外周に向けて
   増大する領域は、ドリル工具（１）の残部におけるより
   も外径が大とされていることを特徴とするドリル工具。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項に記載のド
   リル工具において、直径線上で互いに対向する山部
   （Ｗ）により少なくとも二本の排出溝（６，７）が限定
   され、これらの排出溝はドリル工具（１）の中心軸線
   （Ａ）に対して等しい勾配（Ｓ）を有すると共に対称断
   面形状を有することを特徴とするドリル工具。