JPH08344B2 - 回転穿孔工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば石材、コンクリート、磁器タイ
ル、ガラス、セラミック等の硬質非金属材への穴開けに
用いられる穿孔工具に関する。

〔従来の技術〕

この種の回転穿孔工具では、穿孔時の摩擦熱による切
削刃の損耗が激しいため、切削刃の寿命低下抑制の観点
から水や空気等の液体を供給して冷却する手段が講じら
れているが、水の場合には懸濁水によって作業周辺が汚
損され、また、空気の場合には汚水による汚損は避けら
れるものの、切削飛散や冷却効率の低さ等の欠点がある
ことから、水を霧化したいわゆるミストが両者の利点を
併せ持つ最適流体として採用されるようになった。

従来、工具本体に装着される回転ドリルにはその長手
方向に貫通孔が形成され、回転ドリルの先端に固着され
る切削刃には回転ドリルの貫通孔に連通して噴出口が形
成されている。そして、工具本体の外部に設けられるミ
スト供給装置によってミストが工具本体内部へ供給さ
れ、回転ドリルの貫通孔を案内されて切削刃から噴出さ
れるようになっている。

ミスト供給装置としては、コンプレッサー等のエアー
源からの圧縮空気を案内する圧縮空気通路に水タンクに
接続された吸水管を臨ませ、圧縮空気の速度による負圧
作用によって水を吸引し霧化させる構造となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種の穿孔工具では、良好な穿孔状態を
得るには通常、ドリル回転数が数千回転の能力が要求さ
れる。そして、このような高速回転では、非穿孔状態に
おいても遠心力作用によって空気の切削刃への通り抜け
が悪く、穿孔時には空気の流動抵抗がさらに高まる。

このため、上述のような構造のミスト供給装置を有す
るものでは、水の吸引作用を空気流速のみに頼るため、
空気流速の低下によってミスト生成能力が落ち、冷却不
足で依然として摩擦熱による切削刃の早期損耗を来して
いた。

一方、実公昭47−26456号公報には、切削液の貯留さ
れているタンクの表面に高圧気体回路から分岐した切削
剤加圧回路により圧力を加えて強制的に切削液を押し出
し、高圧気体回路中を流れる高圧気体に混合してミスト
を生成する技術が提供されており、また、実公昭47−18
29号公報には、タンク内の切削液を切削液加圧装置によ
り汲み上げて加圧し、高圧空気留の中に強制的に混合し
てミストを生成する技術が提供されている。

上記各公報によって提供されているものは何れもミス
ト生成能力が流速に依存しない。

しかしながら、これは何れもタンクの液面から上方に
切削液を取り出す構造であるため、タンクの姿勢を水平
にして用いる必要があり、作業姿勢によって工具本体の
傾斜が変化する穿孔工具に上記技術を用いた場合には、
タンクを工具本体とは別体に設置し、コンプレッサー等
のエアー源からの配管とともにタンクと工具本体との間
に液体を通す配管が必要となり、作業性が機動性に問題
があった。

本発明は、このような問題点を解決し、ドリルの高速
回転下での切削刃の冷却を効率よく行うことができると
ともに、作業性や機動性に優れた回転穿孔工具を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的のため、軸方向の貫通孔を有する
とともに先端に切削刃を有する回転ドリルを備え、ミス
ト供給装置で生成された冷却流体としてのミストを前記
回転ドリルに導いて前記切削刃から噴出させるようにし
て成る回転穿孔工具であって、その特徴は、前記ミスト
供給装置は工具本体の外部に取付られるとともに、エア
ー源からの圧縮空気の圧力を受けて移動する摺動体が内
部に嵌合されこの摺動体の移動加圧により吐出口から水
が吐出する給水タンクと、前記吐出口から吐出される水
を前記エアー源に連通されたエアー共通部を通って供給
される圧縮空気に合流させて霧化するミスト生成部とか
ら成る点にある。

〔作用〕

この発明によれば、同一のエアー源からの圧縮空気が
それぞれ、給水タンクとエアー供給部に送られる。給水
タンク内の水は圧縮空気の圧力を受けて給水タンク内部
を移動する摺動体により加圧され、吐出口から強制的に
吐出されてミスト生成部に送られる。これと並行してエ
アー供給部からの空気がミスト生成部に流入し、水と合
流して水が霧化される。ミスト生成部で生成されたミス
トは回転ドリルへ導かれ、切削刃から噴出させられる。

〔実施例〕

第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示す。

工具本体２には、軸方向の貫通孔４を有する回転ドリ
ル６が装着されており、この回転ドリル６は電源やエア
ー源等による駆動手段をもって回転駆動されるようにな
っている。回転ドリル６の先端には、貫通孔４に連通し
た噴出口８を有する例えばダイヤモンド粒の焼結体で形
成される切削刃10が固着されている。

また、工具本体２の上面にはミスト供給装置12が設置
されている。このミスト供給装置12は基本的に前端に吐
出口14を有する筒状の給水タンク16と、この給水タンク
16に並設された単管としてのエアー供給部18及び吐出口
14とエアー供給部18が合流するミスト生成部20とから構
成される。給水タンク16はカートリッジタイプとして例
えばバンド22、24等で容易に着脱できるように固定する
ことができる。給水タンク16の後端には給気管26が接続
されており、この給気管26の他端とエアー供給部18の後
端はそれぞれ、コンプレッサー等のエアー源28の送気管
30の端部に分岐状態で接続されている。

このため、給水タンク16とエアー供給部18には同圧の
圧縮空気が送られる。

給水タンク16には、筒状をなすタンク本体32の前後端
にそれぞれ、封止板34、36がねじ込み等の手段をもって
設置されている。各封止板34、36にはそれぞれ、Ｏリン
グ38、40が嵌められており、タンク本体32の気密性ない
し水密性を保持できるようになっている。また、タンク
本体32の内部には、給気管26からの空気圧で作動する摺
動体42が設置されている。この摺動体42には、摺動時の
気密性が保持されるようにＯリング44が２個嵌められて
いる。

摺動体42を設けることによって、工具本体２の使用状
態による給水タンク16の傾斜に拘らず水Ｗは吐出に良好
な状態に保持される。

給気管26は、例えば一端がタンク本体32内に臨むよう
に封止板36に螺合されるプラグ46と、送気管30に接続さ
れる短管48及びこれらが接続するカプラ50とから構成で
きる。また、吐出口14は、例えば一端がタンク本体32内
に臨むように封止板34に螺合されるカプラ52と、このカ
プラ52に接続される吐出管54とから構成することができ
る。

エアー源28からの圧縮空気は送気管30の端部で分岐さ
れてエアー供給部18と、給水タンク16とに送られる。圧
縮空気が給気管26を経てタンク本体32内に流入すると、
その圧力で摺動体42が矢印Ｌ方向に移動する。摺動体42
の摺動により、タンク本体32に溜められてた水Ｗは吐出
口14から強制的に吐出される。また、タンク本体32の前
端をなす封止板34には、水Ｗを充填するための充填口56
が形成されており、この充填口56はキャップ58で閉塞さ
れている。カートリッジタイプとして用いない場合に
は、空になった状態で充填口56から水が充填される。こ
の場合、充填圧により摺動体42は矢印Ｌの方向と逆方向
に押し戻される。

摺動体42の移動によって吐出される水Ｗとエアー供給
部18からの圧縮空気はミスト生成部20へ送られる。ミス
ト生成部20は、例えばケーシング60と、このケーシング
60に取り付けられる水量調整器62及びミストの流れを開
閉する開閉コック64とから構成することができる。水量
調整器62には、ケーシング60に固定して案内筒66が形成
され、この案内筒66には、下方にニードル68を有する調
整ツマミ70が螺合されている。調整ツマミ70にはナット
72が螺合されており、このナット72によって調整ツマミ
70は案内筒66に対し任意の位置でロックされる。ケーシ
ング60の内面にはニードル68を案内するノズル74が形成
されている。ノズル74は、吐出口14の吐出管54の先端に
連通されるとともに、その先端をエアー供給部18内に臨
まされている。従って、調整ツマミ70を操作することに
よってエアー供給部18への注水量が調整される。なお、
この例において、ニードル68の先端角は実験結果を踏ま
えて約９゜に設定されている。一方、開閉コック64に
は、エアー供給部18の圧縮空気の開閉ないしその流量調
整を可能に形成されたコック本体76が設置され、このコ
ック本体76には操作ハンドル78が固定されている。開閉
コック64の操作によって、ミストＭの開閉並びにその流
量調整がなされる。ミスト生成部20で生成されたミスト
Ｍはエアー供給部18の先端部を経て工具本体２の内部へ
供給される。

このように、給水タンク16の水を同一エアー源28から
分岐した圧縮空気で加圧したエアー供給部18内へ強制的
に送る構造としたので、エアー供給部20内の空気圧が変
動すると、その変動圧が給水タンク16の水にも作用して
加圧し吐出を制御する。従って回転ドリル６の高速回転
下での遠心力ないし穿孔時の通気抵抗によるエアー供給
部18内の空気流速の低下に拘わらずミスト生成を行うこ
とができる。また、給水タンク16を工具本体２に固定す
るカートリッジタイプないしコンパクトタイプとするこ
とにより、穿孔作業における工具本体２の取扱が容易と
なり、作業性の向上を図ることができる。

次に、工具本体２の内部構造と、ミスト供給装置12で
生成されたミストＭが工具本体２に導かれ、回転ドリル
を経て切断部材８から噴出される過程を第４図に基づい
て説明する。

工具本体２の内部には、後半部側に軸方向の貫通孔10
8を有するとともに前半部側に貫通孔108に連通するテー
パ状の装着孔110を有する中空部材112がラジアル玉軸受
114、116を介して回転可能に設置されている。中空部材
112先端部には装着孔110をもって、回転ドリル６が固定
されている。

これらの中空部材112と回転ドリル６とによって回転
流路系118が形成されている。工具本体２の上方側に
は、軸方向の貫通孔120を有するミスト導入管122が設置
されており、このミスト導入管122の上端にはミスト供
給装置12の先端部としてのエアー供給部18の先端部が接
続される。ミスト導入管122を開口端として固定流路系1
24が形成されている。そして回路流路系118と固定流路
系124とは接続体126で連通されている。

中空部材112の後半部側には歯車128が固定されてい
る。中空部材112の下方には並行して、図示しない駆動
部材によって回転駆動される従動軸130がラジアル玉軸
受132、134を介して回転可能に設置されている。従動軸
130の一端側には中空部材112の歯車128に噛み合う歯車1
36が固定されており、他端側には駆動部材の駆動歯車に
噛み合う歯車138が固定されている。

従って、駆動部材の動作により従動軸30を介して中空
部材112が回転駆動される。

回転ドリル６の後端部には装着孔110に対応するテー
パシャンク部6aが形成されており、また、このテーパシ
ャンク部6aの端部と装着孔110の奥部にはそれぞれ、中
空部材112の逆回転方向をもって螺合する雄ねじ部6b、
雌ねじ部110aが形成されている。これにより、回転ドリ
ル６は空回りと抜け落ちが阻止された状態で中空部材11
2に装着される。工具本体２の先端部と中空部材112の先
端部間には、工具本体２の内部への切削層の進入を阻止
するための封止部材140が設置されている。

回転流路系118と固定流路系124とを連通させる接続体
126は、回転流路系118の開口端部である中空部材112の
後端部に圧入される凸状の回転部材142と、この回転部
材142に回転流路系118の軸方向をもって螺合されるとと
もに他端側を軸受144に支持される固定部材146とから成
っている。

固定部材146には、回転流路系118の流路軸方向に連通
孔146aが形成されるとともに、容積の大きい溜め部146b
を介して連通孔146aと直交方向に雌ねじ孔146cが形成さ
れている。雌ねじ孔146cには雄ねじが形成されたミスト
導入管122の先端部122aが固定されている。これによ
り、固定流路系124が回転流路系118の開口端に、回転流
路系118の軸方向をもって連通された状態となる。

固定部材146の連通孔146aには、中空部材112の装着孔
110に至る長さを有するとともに先端部が細口のテーパ
状に形成された細管148が圧入されている。また、回転
ドリル６の貫通孔４には、その後端部側の径大域にスペ
ーサ部材150を介して細管152が細管148に連通状態に設
置されている。

細管152の先端部も細管148と同様に細口のテーパ状に
形成されている。

ところで、ミストの場合、水の粒子が遠心力の作用を
受けて霧化状態の消失が生じるので回転系域での供給距
離はできるだけ短く、また供給系路の径はある程度小さ
い方が良い。この観点から、細管148によって回転域で
の供給距離が短縮され、また、細管152によって回転ド
リル６の貫通孔４における径大域での遠心力による不都
合が回避される。

接続体126の回転部材142と固定部材146との内方の対
向面間には、シール部材としてのＯリング154が設置さ
れており、外方の対向面間にはスラスト玉軸受156が設
置されている。

また、中空部材112と固定部材146との対向面間にはＯ
リング158が設置されている。回転部材142はスペーサ部
材160によって端面が中空部材112の端面より若干突出す
る状態に位置決めされる。このため、Ｏリング158の径
はＯリング154の径より大きく、２段階のシール構造と
なっている。

Ｏリング154、158によってミストＭの逆流による漏洩
が防止され、流路軸方向の一定以上の押圧負荷によるＯ
リング154、158の摩耗がスラスト軸受156によって阻止
される。このため、ミストＭの漏洩による供給効率の低
下や短絡などの不都合が回避されるとともに、良好なシ
ール性が長期に亘って維持される。

以上の構造により、ミスト供給装置１からのミストＭ
は固定流路系124で工具本体２の内部へ導かれ、接続体1
26によって回転流路系118の開口端へ直接案内される。
従って、供給系路全体に亘って霧化状態を良好に維持さ
れて案内され、切削刃10から噴出される。

これにより、コンクリート等の被加工材162への穿孔
時、良好な冷却性によって切削刃10の摩擦熱による損耗
が抑制される。

なお、この例においては、接続体126の回転部材142の
中空部材112の開口端部として一体に成形することもで
きる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、エアー源から導入された圧縮空気
の圧力で給水タンク内部に嵌合する摺動体を移動させ、
この摺動体を介して給水タンク内の水を加圧して吐出口
から吐出させてミスト生成部へ供給し、エアー源に連通
されたエアー供給部を通って供給される圧縮空気に合流
させて霧化しているため、回転ドリルの高速回転下にお
ける遠心力ないし穿孔時の通気抵抗によるエアー供給部
の流速の低下や給水タンクの姿勢に影響されることなく
安定したミストの生成を行うことができる。

その結果、切削刃の効率的な冷却を行うことができる
ので切削刃の早期損耗を抑制することができ、作業コス
トの低減を図ることができる。

また、給水タンクを工具本体の外部に取り付けて使用
することができるため、工具本体にはエアー源を接続す
るだけで良く、穿孔工具の取扱いが容易となって作業性
や機動性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る回転穿孔工具の一部
省略斜視図、第２図及び第３図はそのミスト供給装置部
分における要部断面図で、第２図は給水タンク及びエア
ー供給部の断面図、第３図はミスト生成部の断面図、第
４図は工具本体の内部構造を示す断面図である。 Ｍ……ミスト、Ｗ……水、２……工具本体、４……貫通
孔、 ６……回転ドリル、10……切削刃、12……ミスト供給装
置、 14……刃出口、16……給水タンク、18……エアー供給
部、 20……ミスト生成部、28……エアー源、42……摺動体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向の貫通孔を有するとともに先端に切
   削刃を有する回転ドリルを備え、ミスト供給装置で生成
   された冷却流体としてのミストを前記回転ドリルに導い
   て前記切削刃から噴出させるようにして成る回転穿孔工
   具において、 前記ミスト供給装置は工具本体の外部に取付けられると
   ともに、エアー源からの圧縮空気の圧力を受けて移動す
   る摺動体が内部に嵌合されこの摺動体の移動加圧により
   吐出口から水が吐出する給水タンクと、 前記吐出口から吐出される水を前記エアー源に連通され
   たエアー供給部を通って供給される圧縮空気に合流させ
   て霧化するミスト生成部とから成ることを特徴とする回
   転穿孔工具。