ダイヤモンドドリルビット
- 【要約】
【課題】 下地への穴あけが短時間で可能であると共に合成樹脂製シートが敷設された下地への穴あけも可能なものを提供すること。
【解決手段】 セグメントＡと台金Ｂとを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリット１を有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔３を有する金属棒であり、前記スリットにより台金の貫通孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状に形成する。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】セグメントと台金とを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリットを有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔を有する金属棒であり、前記スリットにより台金の貫通孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状であることを特徴とするダイヤモンドドリルビット。
【請求項２】セグメントと台金とを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリット並びに中心に冷却剤導入用の導入孔とを有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔を有する金属棒であり、前記スリットにより導入孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状であると共にセグメントの導入孔と台金の貫通孔とが連通していることを特徴とするダイヤモンドドリルビット。
【請求項３】略扇形状をしたスリットの縁が交差して作られる角度が１５°から７０°であることを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤモンドドリルビット。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＡＬＣ板やコンクリートなど建築物の下地に穴をあけるためのドリルビット、さらに詳しくは穴あけ速度が速く、また合成樹脂シートが積層された上記建築物の下地に穴をあけるのに好適なダイヤモンドドリルビットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、建築物の防水工事のひとつとしてシート防水工事が広く行われている。このシート防水工事において、防水シートを固定するための固定金具を設置する機械的固定工法を行う際に下地に穴をあける必要がある。その下地がＡＬＣ板やコンクリートなどである場合には、この下地穴あけ工事は振動ドリル、ロータリーハンマードリルなどを用いるのが一般的である。これは鋼製のドリルビットを回転させながらドリル本体の振動、打撃をドリルビットへ伝えて穴をあけるものであるため、この方法では回転と同時に振動、打撃を与えるため作業時に大きな騒音を発生することになり、特に学校、病院などの改修工事のように現実に建物を使用している状態で工事を行う際に問題となった。
【０００３】この振動、騒音の問題を解決する手段として穴をあける時に振動を与える必要のないダイヤモンドドリルを使う方法がある。ダイヤモンドリルによる穴あけの機構は、ダイヤモンドの砥粒を埋め込んだドリルを8000〜10000rpmで回転させながら、ドリル先端に設けた穴から冷却水や冷却剤を噴出させ、ドリル先端部を冷却しながら下地を切削し穴をあけるものである。この方法ではドリルの冷却や切削屑の排出が順調に行なわれれば振動や打撃を与えなくても下地に穴をあけることが可能となるので作業時における振動や騒音の問題が回避できる。
【０００４】従来のダイヤモンドドリルは図４のように金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合した焼結体からなる円頭状のセグメントＡに断面がほぼ長方形のスリット１を設けたものである。これはＡＬＣ板やコンクリート単体に穴をあけることは可能であるが、穴あけにやや時間を要し、またＡＬＣ板やコンクリートの表面に合成樹脂製のシートを敷設したものに穴をあけた場合に合成樹脂製シートの切削屑がスリットに詰まって冷却水の出口を塞ぎ、冷却ができなくなることでドリル先端が焼けて切削が不可能になるという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＬＣ板やコンクリートからなる下地への穴あけが短時間で可能であり、また合成樹脂製シートが敷設されたＡＬＣ板やコンクリートの下地への穴あけも可能なダイヤモンドドリルビットを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本発明が講じた手段は、請求項１においてはセグメントと台金とを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリットを有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔を有する金属棒であり、このスリットにより台金の貫通孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状に形成したことである。
【０００７】また、請求項２においてはセグメントと台金とを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリット並びに中心に冷却剤導入用の導入孔とを有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔を有する金属棒であり、前記スリットにより導入孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状であると共に台金の貫通孔とセグメントの導入孔とを連通せしめたことである。
【０００８】さらに、請求項３においては略扇形状をしたスリットの縁が交差して作られる角度が１５°から７０°に形成したことである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。セグメントＡは粒度３０〜６０メッシュの人造ダイヤモンドをコバルト、鉄、ニッケル、銅などの金属粉末に対して、０．２〜０．７ｇ／ｍｌの割合で混合したものを所定の形状の型に入れ焼結して製造する。焼結の方法は６００〜８５０℃の低温で３０〜６０分という長時間焼結する方法と、８５０〜１１００℃の高温で１０秒〜３分という短時間で焼結する方法が代表的なものであるが、他にこの中間の条件で焼結する方法もある。
【００１０】人造ダイヤモンドの粒度は３０〜６０メッシュが好ましく、３０メッシュ未満あるいは６０メッシュを超えるものでは良い切削性が得られない。人造ダイヤモンドの混合割合は金属粉末に対して０．２〜０．７ｇ／ｍｌが好ましく、０．２ｇ／ｍｌ未満では良い切削性が得られず、０．７ｇ／ｍｌを超えるものではセグメントＡの強度が低下する。
【００１１】セグメントＡの形状はスリット１を有した円頭形状であり、このセグメントＡの直径に制限はないが、シート防水工事においては４〜８ｍｍのものが多く使われ、また、セグメントＡの長さにも制限がないが、通常直径の１．５〜２．０倍程度である。ダイヤモンドドリルビットで穴あけを行う場合、セグメントＡに冷却剤を供給する必要がある。そのためドリルビットにはその先端に冷却剤を導入するための孔を設けるが、効果的な冷却のためにはその孔の直径は概ねセグメントＡの直径の１／５以上が適当である。
【００１２】冷却剤供給のための孔の出口は開放されることが必要で、請求項１（図１、２）のように冷却剤供給のための孔がセグメントＡに直接形成されておらずセグメントＡの全体にスリット１を有する形式のものは、台金Ｂに形成された貫通孔３の出口がセグメントＡのスリット１によって開放され、請求項２（図３）のように冷却剤供給のための孔となる導入孔２がセグメントＡの中心部に形成されて先端部分にスリット１を有する形式のものは、その導入孔２とスリット１とが連通して導入孔２の出口をスリット１によって開放される。
【００１３】スリット１は中心部近くが狭く、外側が広くなる形状すなわち外周縁が拡開した略扇形状であり、スリット１の縁４の延長線が交差する形状である。そのなかでも特にその交差角度が１５°から７０°であるものが切削屑の排出効率に優れて好ましく、交差角度が１５°未満のものはそれ以上のものに比べて切削屑の排出効率が劣り、また交差角度が７０°超では切削に関わるゼクメントの面積が減少するため切削能力が減少し、スリットの縁が鋭角となるためこの部分が破損、摩耗しなすくなる。
【００１４】台金Ｂは鉄や鋼などのいわゆる金属製の棒状のもので、その略中心部に冷却剤導入用の貫通孔３を有していればその断面形状は円形に限らず多角形などでもよく、その外面は平滑でもネジ山が施されていても良い。その貫通孔３は上端部においてセグメントＡのスリット１又は導入孔２と連通しており、貫通孔３を介して冷却剤をセグメントＡのスリット１又は導入孔２へ供給するように形成されている。この台金ＢはセグメントＡとねじ込みあるいは溶接などで一体化し、台金Ｂをドリルチャックにはさんだり、ドリルシャフトにネジ止めしたりなどして使用する。
【００１５】
【実施例】本発明ドリルビットの製造法を具体的に説明する。コバルト、鉄、ニッケル、銅の金属粉末の混合物に、粒度５０メッシュのダイアモンド砥粒を０．５ｍｇ／ｍｌの割合で混合し、これを直径６ｍｍ、長さ１０ｍｍ、スリットの縁の交差角度が１５°、３０°および７０°となるセグメント金型に詰め、７００℃で４５分間焼結しセグメントを製造した。これとは別に、ＳＵＳ Ｓ４５Ｃ（ステンレス鋼製）の直径４ｍｍの丸棒の中心に直径１．４ｍｍの貫通孔を設けた台金を製造した。この台金と前記のセグメントとを銀ロウで接合しドリルビットとした。
【００１６】このようにして製造したドリルビット（実施例１、２、３）および比較例として従来のドリルビットにおける各部分の寸法（大きさ）を表１に示す。
【表１】【００１７】前記、実施例１、２、３のドリルビットと比較例のドリルビットとを用いて、幅が３３０ｍｍ、厚さが１００ｍｍ、長さが６００ｍｍの道路用コンクリート製品であるところの２種普通ふた２４０（ＪＩＳ Ａ ５３０５）、および表面に厚さが１．５ｍｍのポリ塩化ビニル樹脂製防水シートを接着したＡＬＣ板に夫々穴をあけた。穴あけの条件はドリル回転数８０００回／分とし、冷却剤としてメチルアルコールを約４０％含む水を供給し、ドリルを手で保持し一定のドリルビットをコクリート製ふたおよびＡＬＣ板に押し当て穴をあけた。
【００１８】その結果（穴あけ時間、摩耗量、穴あけの可否）を表２に示す。
【表２】【００１９】実施例１では実施例２に比べてやや長い穴あけ時間を要したが、これはスリットの縁の延長線が交差して作られる角度が３０°の実施例２に対して１５°と狭いため切削屑の排出にやや抵抗があるためと考えられる。実施例３では実施例２に比べて摩耗量が多いが、これはスリットの縁の延長線が交差して作られる角度が３０°の実施例２に対して７０°と広く、スリットの縁の角度が鋭いためこの部分が摩耗したものと考えられる。実施例２では穴あけ時間、摩耗量とも良好な値を示した。このように穴あけ時間、摩耗量に差はあるものの実施例においてはいずれも従来品である比較例に比べ穴あけ時間が大幅に向上した。
【００２０】また、表面にポリ塩化ビニル樹脂製防水シートを敷設したＡＬＣ板への穴あけの場合、実施例のドリルビットにおいては穴あけを行うことができたが、比較例のドリルビットではシート切削屑がスリットに詰まり、冷却不良のため穴あけができなかった。
【００２１】
【発明の効果】本発明はセグメントと台金とを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリットを有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔を有する金属棒であり、前記スリットにより台金の貫通孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状に形成したことで、従来のドリルビットに比べコンクリート板への切削時間が約半分に短縮されたり、また樹脂を積層したコンクリート板への穴あけも可能となった。
【００２２】本発明のドリルビットは従来のものと比べてスリットの形状が異なっており、スリットを設けたダイヤモンドドリルビットを用いて穴をあけると、発生する切削屑はまずスリット内の空間に入り、ついで外周に排出される。しかし、従来の断面がほぼ長方形のスリットの場合には、排出時の抵抗が大きく、切削屑によってスリットが目詰まりし、ドリルビット先端と切削対象物との間に切削屑が入り込んでドリルビットがスリップする状態となり有効な穴あけができなくなる場合がある。この現象は特に合成樹脂のような弾性体に穴をあけるときに著しく、弾性体の切削屑は排出されにくいため、スリット内に滞留し穴あけが不可能となった。
【００２３】これに対し、本発明はスリットの縁の延長線が交差するいわゆる略扇形状のスリットを有しているため、スリット内の空間は中心から外周に向かって徐々に広がっていく構造となり、スリット内に入り込んだ切削屑の外部への排出抵抗が少なく、弾性体を切削しても切削屑が詰まることがない。スリットは切削屑の排出に適した形状であればよく、スリットの断面形状は必ずしも左右対称でなくてもよい。
【００２４】また、本発明の請求項２はセグメントと台金とを一体化したドリルビットであって、セグメントは金属粉末とダイヤモンド砥粒とを混合焼結して製造したスリット並びに中心に冷却剤導入用の導入孔とを有する円頭状のものであると共に台金は中心に冷却剤導入用の貫通孔を有する金属棒であり、前記スリットにより導入孔の出口が開放され、かつスリットは外周縁が拡開した略扇形状であると共に台金の貫通孔とセグメントの導入孔とが連通しているから、切削能力が高く、高強度なドリルビットを提供することが可能となった。
【００２５】スリットは切削屑の排出に作用するため、必ずしもセグメント全体いわゆる先端から末端まですべてに設ける必要はなく、穴あけに関与する先端部分だけに設けてもよい。ただし、この場合は冷却剤供給用の孔すなわち導入孔をセグメント中心にも設ける必要がある。この形態はとくにセグメントの直径が１０ｍｍ以上の大径のものを制作する際に全体の強度を保持するのに有効である。
【００２６】さらに、本発明の請求項３は略扇形状をしたスリットの縁が交差して作られる角度が１５°から７０°であるから切削能力が高く、高強度で摩耗しにくいドリルビットを提供することができる。
【００２７】すなわち、切削屑の排出抵抗を低減させるためにはスリットの縁の延長線が交差して作られる角度が大きくなるスリットを設ければよいが、この角度をあまり大きくするとスリットの面積が増大し、それに比例してドリルビットの断面積が減少するため切削に関与する部分がなくなり切削能力が低下する。さらにスリットの縁が鋭角になるためこの部分が欠け易くなる。発明者らは研究の結果スリットの縁の延長線が交差して作られる角度が１５°から７０°である場合に特に切削能力、耐久性に優れることを見出したのである。
- 【公開番号】特開２０００−２０７２（Ｐ２０００−２０７２Ａ）
【公開日】平成１２年１月７日（２０００．１．７）
【発明の名称】ダイヤモンドドリルビット
- 【出願番号】特願平１０−１７０８２６
【出願日】平成１０年６月１８日（１９９８．６．１８）
【出願人】
【識別番号】００００１００１０
【氏名又は名称】ロンシール工業株式会社
- 【代理人】
【識別番号】１０００６８６０７
【弁理士】
【氏名又は名称】早川 政名 （外２名）
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