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発明の名称 複合ドリル工具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−296518
公開日 平成10年(1998)11月10日
出願番号 特願平10−68461
出願日 平成10年(1998)3月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 暁秀 (外5名)
発明者 フランツ ポップ / ハインツ ビスピング / トーマス ベルツ
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ドリルと、そのシャフト(2)に対して解除可能に結合された付加素子(6)とを具え、前記シャフト(2)の前端に穿孔カッター(3)が配置されると共に外周に送りねじ(4)が設けられている複合ドリル工具において、前記付加素子(6)が少なくとも1個の弾性プラスチック部材(9)を含み、該プラスチック部材(9)は前記シャフト(2)を通すための貫通孔(10)を有し、前記シャフト(2)に対する意に反しての軸線方向変位から保護されると共に40Nm以下のトルクが作用する際に一体回転するよう、シャフト(2)上に摩擦結合及び/又は形状結合により保持されることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項2】 請求項1記載の複合ドリル工具において、前記プラスチック部材(9)における貫通孔(10)の内径(i)が、前記シャフト(2)の直径(d)の約0.35〜0.85倍であることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項3】 請求項1又は2に記載の複合ドリル工具において、前記プラスチック部材(9)の肉厚(l)が、シャフト(2)の長さの約15%以上であり、かつシャフト(2)の長さ以下であることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項4】 請求項1〜3の何れか一項に記載の複合ドリル工具において、前記プラスチック部材(9)は、ショアA硬度が約50〜100であり、かつ伸度が150%以上の熱可塑性エラストマ又は網状エラストマから形成されていることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項5】 請求項1〜4の何れか一項に記載の複合ドリル工具において、前記プラスチック素子(9)は、その外径(a)が内径(i)の約1.5〜5倍であることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項6】 請求項5記載の複合ドリル工具において、前記弾性プラスチック部材(9)は、内径(h)がプラスチック部材(9)の外径(a)よりも小さく、かつ、硬度がプラスチック部材(9)よりも高い保持スリーブ(7)内に保持されることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項7】 請求項6記載の複合ドリル工具において、前記保持スリーブ(7)は、穿孔カッター(3)側における軸線方向端部に切削部(11)等のマーキング手段を具えることを特徴とする複合ドリル工具。
【請求項8】 請求項7記載の複合ドリル工具において、前記切削部(11)等のマーキング手段と穿孔カッター(3)との軸線方向距離が、前記少なくとも1個のプラスチック部材(9)のシャフト(2)に沿う軸線方向変位によって調整可能であることを特徴とする複合ドリル工具。
発明の詳細な説明
【0001】
【技術分野】本発明は、ドリルと、ドリルシャフトに対して解除可能に結合された付加素子とを具え、ドリルシャフトの前端に穿孔カッターが配置されると共に外周に送りねじが設けられている複合ドリル工具に関するものである。
【0002】
【背景技術】複合ドリル工具は、ドリル装置のための回転駆動が可能な工具であり、ドリルと付加素子を具えるものである。通常、付加素子は軸線方向にオフセットさせてドリルシャフト上に配置され、シャフトとの結合状態でトルク伝達を可能とする。付加素子は、例えば、フライスヘッド又は座ぐりヘッドとすることができる。複合ドリル工具を使用する場合、先ずドリルで穿孔し、その穿孔プロセスの最終段階で深部又は凹所を基盤又は接続構造部材の表面に切削加工する。上述の構成を有する既知の複合ドリル工具では、フライスヘッド又は座ぐりヘッドがドリルシャフトに対して溶接又は一体成形により恒久的に結合している。したがって、所要直径を有する孔を加工するためには、所要直径のドリルを有する特定の複合ドリル工具が必要とされる。より大径の凹所又は深部を形成する場合にも別個の複合ドリル工具が必要とされる。さらに、ドリル及びフライスを有する複合工具は、任意の組み合わせで入手可能ではない。フライスヘッド、座ぐりヘッド等の付加素子やドリルが損傷した場合、複合ドリル工具全体が使用不能となり、複合ドリル工具全体を交換しなければならない。
【0003】ヨーロッパ特許第0086452号明細書に開示されている複合工具は、単一作業工程で基盤に穿孔を形成すると共に、固定すべき絶縁プレートの表面に座ぐり孔を加工することができる。この既知の複合ドリル工具はドリルとフライスヘッドとを有し、そのフライスヘッドはドリルシャフトにねじ結合されている。すなわち、フライスヘッドとドリルシャフトとの間の結合は解除可能である。この場合にはドリルを所要直径のフライスヘッドと組合わせて使用可能であり、逆に、所要直径のドリルをフライスヘッと組合わせて使用することも可能である。さらに、フライスヘッド又はドリルが摩耗又は損傷した場合、その部分のみを交換することが可能である。ドリルとフライスヘッドとの間の解除可能な結合のため、ドリルシャフトは送りねじに連なる外周領域に外ねじを具えている。シャフトに配置された係止肩部により、フライスヘッドを軸線方向の所定位置に固定することが可能である。金属製フライスヘッドは、ドリルに対してねじ結合するため、ドリルシャフト外周の外ねじに適合する内ねじ孔を有する。フライスヘッドの軸線方向位置を変更するために、フライスヘッドと係止肩部との間に適切な厚さのスペーサーディスクを配置することができる。
【0004】この既知の複合ドリル工具は、ドリルシャフトと、例えば、フライスヘッド等の付加素子との間における解除可能な結合の実施形態に対して有利であり、ねじ結合が解除されることによりフライスヘッドおよびドリルが必要に応じて個別的に交換可能である。当然のことながら、ねじ結合はさほど堅固ではない。特に、軸線方向の衝撃力が負荷されるドリル装置と組合わせて使用する場合、ねじ結合の耐久性はドリルの寿命よりも遥かに低い。したがって、軸線方向の衝撃力が作用する結果として、ドリルシャフト及び/又はフライスヘッドの使用期間中に結合ねじが損傷する場合がある。その結果、フライスヘッドがシャフトから解除できなくなり、あるいは、ねじ結合の解除に際してねじが著しく損傷するためにフライスヘッド及び/又はドリルが再び相互に、あるいは他のドリル又はフライスヘッドと結合できなくなる。既知の複合ドリル工具においては、特別に形成したドリルが必要である。すなわち、ドリルシャフトにおける送りねじに連なる外周領域に外ねじを設けなければならない。ねじで締結した搬送ヘッドを軸線方向で固定するため、シャフトのねじ部分の端部には係止肩部が必要とされる。それにより、ドリルの製造工程が複雑化すると共に複合ドリル工具自体もは高価となる。
【0005】
【発明の課題】上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明の課題は、もっぱらドリルの耐用寿命によって全体の耐用年数が決定される複合ドリル工具を提案することにある。本発明によれば、互いに解除可能に結合したドリルと付加素子とを有する複合ドリル工具が得られる。その結合は、衝撃ドリル装置又はハンマードリルに負荷される軸線方向の衝撃力に対して十分に耐えるものでなければならない。本発明は、特別に形成したドリルを必要とせず、種々の構成の付加素子を市販のドリルに対して容易かつ確実に結合することのできる複合ドリル工具を提案するものである。本発明による複合ドリル工具は、簡便かつ安価に製造し得るものとする。さらに、使用者は、所要の直径及び機能を有する任意の複合ドリル工具を容易に構成できるものとする。
【0006】
【課題の解決手段】この課題を解決するため、本発明による複合ドリル工具は、例えば削岩用とすることのできるドリルを具える。このドリルは、前端に穿孔カッターを有する。さらに、複合ドリル工具は、送りねじを有するシャフトと、ドリルシャフトに対して解除可能に結合された付加素子とを具える。付加素子は、少なくとも1個の弾性プラスチック部材を具える。この弾性プラスチック部材は、ドリルシャフトを通すための貫通孔を具え、シャフトに対する意に反しての軸線方向変位から保護されると共に40Nm以下のトルクが作用する際に一体回転するよう、シャフト上に摩擦結合及び/又は形状結合により保持されるものとする。
【0007】本発明においては、付加素子が1個又は複数個の弾性プラスチック部材を具え、そのプラスチック部材はドリルのシャフトと結合し得るよう、軸線方向の貫通孔を有する。シャフトは、プラスチック部材における貫通孔を通じて変位し、摩擦結合及び/又は形状結合によって一体回転し得るよう、シャフトに対して軸線方向に固定される。付加素子は、例えばねじプレスを用いてドリルシャフト上に取り付ける。ねじプレスは、付加素子の取り外しにも使用可能である。プラスチック部材は弾性を有するため、付加部材は種々の直径のドリルと組合わせて使用することができる。ねじ及び係止肩部を有する特別のシャフトを有するドリルは、もはや不要である。付加素子は、市販されているドリルのシャフトに対して簡単に押圧固定することができる。その結果、複合ドリル工具の簡便かつ安価な製造が可能となる。付加部材は、不要時には取り外すことができる。ドリルは、従来のドリルと実質的に同一の構成とすることができる。プラスチック部材の弾性により、付加素子とシャフトとの結合は、7J以下の衝撃エネルギーが負荷される場合、作動中の複合ドリル工具に毎分4000回以下の周波数で及ぼされる軸線方向衝撃力に対して十分な耐久性を実現するkとが可能である。その結果、複合ドリル工具の耐用寿命は、もっぱらドリルの耐用年数によって決定される。そして、付加素子が損傷した場合には付加素子のみを容易に交換することができ、ドリルが故障した場合にも任意の直径を有する新たなドリルを付加素子と組合わせて使用することができる。
【0008】プラスチック部材における貫通孔の内径は、ドリルシャフトの直径の約0.35〜0.85倍とするのが有利である。この場合、付加素子は基本的に圧入嵌合によりドリルシャフトに対して固定する。圧入嵌合は、弾性プラスチック部材をドリルの送りねじに沿う形状結合によって補完することができる。
【0009】所望のトルク伝達を実現するため、プラスチック部材の肉厚は、シャフトの長さの約15%以上とし、かつシャフトの長さ以下とするのが有利である。単一のプラスチック部材の場合、その肉厚はプラスチック部材の軸線方向寸法と一致する。付加素子が複数のプラスチック部材を含む場合には、全体の肉厚は各プラスチック部材の軸線方向寸法の総和に相当する。
【0010】付加素子とドリルシャフトとの間の結合部は、作動中に複合ドリル工具に及ぼされる軸線方向衝撃力に対する耐久性を実現するに十分な弾性を有すると共に、シャフトとの間の十分な摩擦結合強度を実現する材料から構成する。そのような材料としては、DIN53505に基づくショアA硬度が約50〜100であり、DIN53504に基づく伸度が約150%以上である熱可塑性エラストマ又は網状エラストマが極めて適している。
【0011】伝達可能なトルク値及び付加素子の軸線方向の位置決め安定性を勘案して、プラスチック素子は、その外径を内径の約1.5〜5倍以下とするのが有利である。
【0012】本発明による複合ドリル工具の有利な実施形態において、弾性プラスチック部材は、内径がプラスチック部材の外径よりも小さく、かつ、硬度がプラスチック部材よりも高い保持スリーブ内に保持されるものとし、保持スリーブは金属製とするのが有利である。この場合、プラスチック部材は圧入嵌合によって保持スリーブ内に保持される。圧入嵌合は、保持スリーブの内面を適切に形成することにより形状結合で補完可能となり、保持スリーブと少なくとも1個のプラスチック部材との間における一体回転結合はさらに強固となる。
【0013】複合ドリル工具の付加素子は種々の機能を発揮することができる。例えば、付加素子をフライスヘッド又は座ぐりヘッドとして形成することができる。本発明による複合ドリル工具の別の実施形態においては、付加素子を深部ストッパとして作用させることができる。多目的用途のため、保持スリーブは穿孔カッター側における軸線方向端部に切削部等のマーキング手段を具えることができる。この場合、単一の付加部材で複数の機能を発揮することができる。特に、付加素子は保持スリーブの外面が平滑であるため、穿孔作業に際して、基盤から離間させて配置した構造部材を介して側方からのガイド機能を分担させることができる。
【0014】保持スリーブに配置した切削部等のマーキング手段と穿孔カッターとの軸線方向距離を、少なくとも1個のプラスチック部材のシャフトに沿う軸線方向変位により調節可能とすることができる。シャフトにおける付加部材の軸線方向の高さを決定するために、スペーサーディスクは不要である。付加部材は、基本的に圧入嵌合だけでシャフトに固定される。
【0015】
【実施の形態】以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【0016】本発明に係る複合ドリル工具は、図1に全体が参照数字1で表わされており、その細部は図2に示すとおりである。この複合、複合ドリル工具1は例えば削岩用のドリルを具え、そのドリルシャフト2の前端にカッター3が配置されている。ドリルシャフト2は、カッター3からシャフト後端における差し込み端部5まで延在する送りねじ4を有する。差し込み端部5を例えば円筒形状とし、固定ジョーチャックを有する衝撃ドリル装置に装着可能とすることができる。図示の実施形態では、商品名SDS+工具ホルダとして市販されているハンマードリル装置用の工具ホルダを対象として差し込み端部5を形成する。
【0017】ドリルシャフト2には、カッター3と対向する前端に切削部11を有する付加素子6を固定する。付加素子6は、円筒形状の金属スリーブ7に固定されたプラスチック部材9を介して、シャフト2に対して解除可能に結合する。ドリルシャフト2は、プラスチック部材9の中心に設けられた軸線方向の貫通孔10に通す。貫通孔10の内径iは、ドリルシャフト2の外径dよりも小とする。プラスチック部材9は、シャフト2に乗り上げる際に外径を半径方向に拡張できない。すなわち、プラスチック部材9が剛性の金属スリーブ7で圧入嵌合により保持されているからである。圧入嵌合は、金属スリーブ7の内径hをプラスチック部材9の外径aより小とすることによって達成する。プラスチック部材9の圧入嵌合は、図示のように、金属スリーブ7の内面8の適切な形状に基づく形状結合により補完することができる。
【0018】付加素子6とドリルのシャフト2との間の結合は基本的に摩擦結合によって実現し、プラスチック部材9はより大きな直径dを有するシャフト2によって圧縮される。プラスチック部材9の圧縮は、図1において、貫通孔10の縁部領域の肉厚増加によって示される。摩擦結合は形窄結合によって補完され、その形状結合はプラスチック部材9の弾性材料が送りねじ4のピッチ間で圧縮されることによって生ずる。例えば、ねじプレスを用いて付加素子6をドリルのシャフト2に取り付けると共に、付加素子6の切削部11からカッター3までの軸線方向距離を調整することができる。ねじプレスの代わりに、適切に形成したレバー工具を使用することも可能であり、その場合にはレバー工具により所要の圧力を加えることができる。
【0019】プラスチック部材9の軸線方向寸法は全体の肉厚lに加わる。肉厚Iは、シャフト2の長さの約15%以上とし、かつ、シャフトの長さよりも小とする。内径iに対するプラスチック部材9の外径aの比率は約1.5〜5倍とする。貫通孔10の内径iは、ドリルシャフト2の直径に約0.35〜0.85の係数を乗じた値とする。摩擦結合及び/又は形状結合により保持される付加素子6は、軸線方向に固定されると共に40Nm以下のトルクを伝達するように設計される。プラスチック部材9は、DIN53505に基づくショアA硬度が約50〜100、DIN53504に基づく伸度が約150%以上の熱可塑性エラストマ又は網状エラストマから形成する。
【0020】図1に示すように、付加部材6の切削部11は金属スリーブ7の前端に配置される。金属スリーブ7は、例えば、側方ガイドとして機能する平滑な外面13を有する。図示のように深部ストッパとして作用する付加素子6の場合、金属スリーブの前端には外面13を包囲する環状フランジとして構成された係止肩部12を配置することができる。図1に示した複合ドリル工具1は、切削部11と環状フランジ12とを有する付加素子6を具える。その結果、複合ドリル工具1は単一作業工程における穿孔と、切削又はマーキングに適しており、環状フランジ12は深部ストッパとなる。言うまでもなく、付加素子は機能素子の一部だけを分担することもできる。例えば、付加素子の前端をドリルシャフトに向けて円錐状に形成し、その円錐状領域に切削部を配置することができる。このように形成するのは、付加素子がフライスヘッドであり、これによって基盤または接続構造部材に深部を切削加工できるからである。図1に示した実施形態と同様、付加素子の前端に環状カッターを配置することも可能であり、この環状カッターは深部停止機能を有するマーキングカッターとして作用する。さらに、付加素子の別の実施形態も可能であることは勿論である。それらの付加素子は、本発明に従い複合ドリル工具に対するドリルのシャフトと結合することができる。




 

 


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