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ドリル工具製造方法 - 特開平9−1281 | j-tokkyo
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【発明の名称】 ドリル工具製造方法
【発明者】 【氏名】ゼーンレイン ディーター

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 加工しにくくうまく動作できないような基礎、特にハンマードリルのための岩石ドリル工具で動作するため、工具用棒状部材(11)又は中間加工品から変形プロセスで掘削螺旋条部(3)を設けるドリル工具を製造する方法において、前記掘削螺旋条部(3)は、前記工具用棒状部材(11)又は中間加工品の差し込み端部(2)とヘッド領域(4)との間の領域に設け、前記ヘッド領域には前記掘削螺旋条部(3)を形成しないでおき、前記ヘッド領域の軸線方向長さ(l)は、掘削螺旋条部(3)の領域における工具の最大直径(d)の少なくとも10%の長さを有するものとして構成したことを特徴とするドリル工具製造方法。
【請求項2】 前記ドリル工具(1,100,101)の掘削螺旋条部のないヘッド領域(4)の直径(t)を、前記掘削螺旋条部(3)の領域におけるドリル工具の直径(d)にほぼ対応させた請求項1記載のドリル工具製造方法。
【請求項3】 ヘッド領域(4)の直径(t)を減少させた請求項1又は2に記載のドリル工具製造方法。
【請求項4】 前記ヘッド領域(4)の輪郭は、少なくとも2個の互いに対向する例えば、互いに平行に延びる平坦面(10)を有するものとして構成した請求項3記載のドリル工具製造方法。
【請求項5】 ドリル工具(100)の前記ヘッド領域(4)に少なくとも2個の互いに対向しかつ工具尖端部に向かって軸線方向に延びる溝(9)を設け、これらの溝(9)を、前記掘削螺旋条部(3)の山間に構成される掘削溝(8)にほぼ連続するよう開口させた請求項3又は4記載のドリル工具製造方法。
【請求項6】 ドリル工具(1,100,101)のヘッド領域(4)の加工は前記掘削螺旋条部(3)の製造と同時に行う請求項3乃至5のうちのいずれか一項に記載のドリル工具製造方法。
【請求項7】 前記掘削螺旋条部(3)の製造及び場合によってはヘッド領域(4)の加工を冷間転造加工又は半熱間転造加工で行う請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載のドリル工具製造方法。
【請求項8】 工具用棒状部材(11)又は中間加工品の転造加工は、1個又はそれ以上の変形加工メント(20,21,22)により構成した転造ロール、平面状ジョー転造装置又はセグメントジョー転動装置を使用して行う請求項7記載のドリル工具製造方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工しにくくうまく動作できないような基礎、特にハンマードリルのための岩石ドリル工具で動作するため、工具用棒状部材又は中間加工品から変形プロセスで掘削螺旋条部を設けるドリル工具を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】加工しにくくうまく動作できない基礎特に、岩石、コンクリート、及び組積み物を加工するには、通常ドリル工具を組み込み、このドリル工具の尖端部の刃をに硬質材料で構成する。この刃は、大部分は硬質金属素子により構成し、工具尖端部の前面側及び/又はヘッド側に差し込み、はんだ付け又は他の方法で固着する。これらの既知のドリル工具には掘削螺旋条部を設け、この掘削螺旋条部は刃から差し込み端部に隣接する位置まで設ける。掘削螺旋条部の山間には掘削溝を形成し、この掘削溝は穿孔屑をドリル工具の領域から運び出す作用を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】掘削螺旋条部の製造は、種々の異なる技術で行うことができる。例えば、加熱した棒状の工具用部材又は中間製品のねじり加工もしくは傾斜転造、又は切削加工によって行う。掘削螺旋条部は転造プロセスによっても製造することができる。転造プロセスは例えば、転造ロール、平坦ジョー転造装置、又はセグメントジョー転造装置は、ねじ製造において知られており、またコスト的には経済的でないことが顕著である。転造プロセスで製造したドリル工具によっては、勾配が一定の掘削螺旋条部は、刃を有する硬質金属素子を収容すべき工具尖端部まで延びている。この硬質金属素子は硬質金属プレートにより構成して工具尖端部のスリットに差し込むか、硬質金属型部分によって構成して工具尖端部の窪みに固着する。
【0004】勾配を一定にして延びる掘削溝が存在するため、硬質金属素子用のスリット又は窪みの領域の壁厚は位置毎に極めて変化する。従って、硬質金属プレート又は硬質金属型部分は、ドリル工具の直径の下に工具尖端部に異なる強度で装着されることになる。硬質金属プレート又は硬質金属型部分の安定した装着は、ドリル工具の耐用寿命にとって極めて重要である。従って、転造プロセスで製造した掘削螺旋条部を有するドリル工具が、要求の厳しくない家庭用電動工具として売られているのは不思議ではない。家庭用電動工具の用途では、この既知のドリル工具は、一般的に普通の打撃穿孔装置と組み合わせて使用する場合、工具尖端部に軸線方向打撃による比較的僅かなエネルギが基礎に伝達されねばならない。更に、これらの既知のドリル工具は、主に軽量組積み物の加工用として使用され、従って、「組積み穿孔具」の表示の下に売られている。
【0005】専門的な用途では、普通ハンマードリル装置に組み込んで使用し、例えば、電気空気的に軸線方向打撃力を発生しての比較的大きいエネルギをドリル工具に伝達する。この軸線方向打撃は工具尖端部の刃から基礎に伝達する。このことから、刃を支持する硬質金属プレート又は硬質金属型部分の差し込みには高い応力が発生し、転造プロセスで製造した螺旋条部を有する既知のドリル工具は、早期に使い物にならなくなる。
【0006】従って、本発明の目的は、専門的な用途に耐用寿命が長い加工しにくくうまく動作しない基礎のためのドリル工具を製造する方法を得るにある。更に、製造を経済的に行うことができる方法を得るにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため、本発明は、加工しにくくうまく動作できないような基礎、特にハンマードリルのための岩石ドリル工具で動作するため、工具用棒状部材又は中間加工品から変形プロセスで掘削螺旋条部を設けるドリル工具を製造する方法において、前記掘削螺旋条部は、前記工具用棒状部材又は中間加工品の差し込み端部とヘッド領域との間の領域に設け、前記ヘッド領域には前記掘削螺旋条部を形成しないでおき、前記ヘッド領域の軸線方向長さは、掘削螺旋条部の領域における工具の最大直径の少なくとも10%の長さを有するものとして構成したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】掘削螺旋条部を製造する際に、ドリル工具の刃を収容するヘッド領域には掘削螺旋条部を形成しないで残しておく本発明方法によって、ドリル工具のヘッド領域は一定の形状を維持し、このことにより、刃を支持する硬質金属プレートのためのスリット又は硬質金属型部分のための窪みに隣接する領域の壁厚を一様に形成することができ、従来既知のドリル工具のように、同一のねじれ角度で延在する掘削溝によって脆弱化することがない。このことによって、硬質金属プレート又は硬質金属型部分を極めて安定して嵌合することができる。この安定した嵌合によって、硬質金属プレート又は硬質金属型部分は、ハンマードリル装置によって生ずる高い打撃エネルギを基礎に対して良好に伝達することができ、早期に嵌合状態から外れることがない。本発明方法によって製造したハンマードリルのためのドリル工具の耐用寿命は向上し、要求の高いユーザーをも満足させることができる。
【0009】本発明方法の好適な実施例においては、前記ドリル工具の掘削螺旋条部のないヘッド領域の直径を、前記掘削螺旋条部の領域におけるドリル工具の直径にほぼ対応させる。このようにすると、工具用棒状部材又は中間加工品に螺旋条部を変形加工プロセスで形成することができるようになり、工具用棒状部材又は中間加工品の螺旋条部を形成した領域の直径よりも大きな直径のヘッド領域にすることができ、形成した螺旋条部を包囲する直径よりも大きくすることができる。このように構成したドリル工具のヘッド領域によっては、硬質金属プレートをヘッド領域に完全に装着することができ、また工具の外周からほんの僅かに突出する突出部を生ずることができる。
【0010】本発明方法の他の好適な実施例においては、ヘッド領域の直径を減少させる。この方法によれば、工具ヘッドは圧縮され、刃を支持する硬質金属プレートの装着性は向上する。これにより、工具の穿孔効率は向上する。
【0011】工具ヘッドの圧縮は、例えば、互いに平行に延びる平坦面を有するものとして構成することによっても達成することができる。この構成により、穿孔屑の穿孔孔からの排出を良好に行うことができ、穿孔効率が向上する。
【0012】更に、本発明の他の好適な実施例においては、ドリル工具の前記ヘッド領域に少なくとも2個の互いに対向しかつ工具尖端部に向かって軸線方向に延びる溝を設け、これらの溝を、前記掘削螺旋条部の山間に構成される掘削溝にほぼ連続するよう開口させる。この軸線方向に延びる溝は刃を支持する硬質金属プレートの装着性をそれほど損なうことはなく、穿孔屑の排出能力を向上する。
【0013】ドリル工具のヘッド領域の加工は、例えば、別個の工程方法で掘削螺旋条部を製造することができる。しかし、掘削螺旋条部の製造と同時にヘッドの変形加工を行うと好適である。この変形加工は同一の装置で行うことができ、また何ら新たな調整は必要でなく、従って、一層製造が簡単になる。
【0014】掘削螺旋条部の製造及び場合によって工具ヘッドの加工は、冷間転造加工又は半熱間転造加工によって行うと有利である。この方法によれば、工具用棒状部材又は中間加工品の加工において高い温度に加熱する必要はなない。この方法によれば、製造時間を短縮することができ、必要なエネルギ消費を減少することができる。更に、加熱及び再冷却のために材料応力、寸法精度の誤差及び同期誤差が少なくなる。
【0015】工具用棒状部材又は中間加工品の転造加工は、1個又はそれ以上の変形加工メントにより構成した転造ロール、平面状ジョー転造装置又はセグメントジョー転造装置を使用して行うと好適である。このような装置の原理はねじ製造の分野から既知であり、実証済みである。特に、大量生産のためのこのような既知の装置は適しており、また連続生産を行うこともできる。
【0016】
【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
【0017】図1に本発明によるドリル工具の第1の実施例を参照符号1を付して説明する。このドリル工具1は、詳細には示さない回転伝達溝及び保護用溝を有する差し込み端部2と、掘削螺旋条部3と、この掘削螺旋条部3間に延在する掘削溝8と、及び工具尖端部5とを有し、この工具尖端部5は刃7が突出する硬質金属プレート6を収容する構成とする。通常は、工具尖端部5には図示しないスリットを設け、このスリット内に硬質金属プレート6をはんだ付けするか又は他の技術で固着する。本発明方法で製造したドリル工具1はヘッド領域4を有し、このヘッド領域4に硬質金属プレート6を嵌合し、また掘削螺旋条部3に連続させる。硬質金属プレート6の代わりに、工具尖端部5の窪みに硬質金属型部を装着し、刃をこの尖端部から突出させることもできる。
【0018】ドリル工具1のヘッド領域4は軸線方向長さlを有し、この長さlは、掘削螺旋条部3の領域におけるドリル工具1の最大直径dの少なくとも10%とし、掘削螺旋条部3又はこの掘削螺旋条部3のピッチ間に延びている掘削溝8が存在しないものとする。普通に差し込むドリル工具はヘッド領域4の軸線方向長さlを掘削螺旋条部3を支持する領域の長さよりも長くしない。本発明によるドリル工具1の図示の実施例では、掘削螺旋条部3の領域の最大直径dはヘッド領域4におけるドリル工具1の直径dよりも大きい。このことにより、掘削螺旋条部3の螺旋状の構成によって材料排除を行うことができる。
【0019】図2において、ドリル工具1を製造するため本発明による実施例によって転造加工する工具棒状部材11又は中間製品を示す。この差し込み端部2は既に形成してあり、詳細には示さない回転伝達溝及び保護溝を設けてある。この工具棒状部材の転造加工を施す掘削螺旋条部の領域には、軸線方向の長さ全体にわたり工具尖端部5まで、後で掘削螺旋条部を設けたドリル工具のヘッド領域4が有する直径を有するものとする。
【0020】図3は、図2に示す工具棒状部材から転造加工工具で製造したドリル工具1を示す。図示の転造加工工具は、螺旋状セグメント20とヘッド形成ディスク21とにより構成する。螺旋状セグメント20によって工具棒状部材に所要の数及びピッチの螺旋条部3を有する所要の掘削螺旋形状を形成する。これにより、変形で生じた材料排除は、ドリル工具1の掘削螺旋条部3の領域に直径dを与える。ヘッド形成ディスク21は、ドリル工具1のヘッド領域4を軸線方向の長さlにわたり把持し、このヘッド領域の直径変化を阻止する。この特別な構成により、ヘッド形成ディスク21は、ヘッド領域4には螺旋を形成せず、元の形状を保持するのを確実にする。
【0021】図4は工具用棒状部材の一部を示し、掘削螺旋条部を形成する領域に対向して肉厚のヘッド領域4を設ける。特に、工具用棒状部材11のヘッド領域4の直径tは、掘削螺旋条部を製造した後に、図5に示すように、掘削螺旋条部3の領域におけるドリル工具1の最大直径dに対応するよう選択する。これにより、ドリル工具は、掘削螺旋条部3を支持する領域から工具尖端部5まで同一直径となる。これらの場合、転造加工工具のヘッド形成ディスクにおいて開口には触れないようにしておき、この開口の直径は、工具用棒状部材11のヘッド領域4が拡大して直径tとなるようにする。工具用棒状部材のヘッド領域4の直径を適当に選択することによって、螺旋を設けた工具のヘッド領域は、工具の螺旋領域の直径よりも僅かに確実に大きくすることができる。更に、ヘッド直径は、最大で刃を支持する硬質金属プレートの包囲円直径に対応することができる。
【0022】図6には、本発明方法の変更例によって製造したドリル工具100を示す。このドリル工具100は、やはり詳細には示さない回転伝達溝及び保護溝を有する差し込み端部2を設ける。掘削螺旋条部3は、螺旋セグメント20によって構成し、この螺旋セグメント20によりドリル工具100のヘッド領域4は加工しないでおく。工具尖端部5は、転造加工工具のヘッド形成ディスク21に配置しておく。螺旋セグメント20とヘッド形成ディスク21との間にはヘッドセグメント22を配置し、このヘッドセグメント22によって、図示のドリル工具100のヘッド領域4の特別な形状を形成することができる。
【0023】図7及び図8には、変更例のドリル工具のヘッド領域4の2種類の実施例を示す。図7の実施例では、ヘッド領域4には、少なくとも2個の互いに直径方向に対向する2個の工具尖端部に向かって軸線方向に延びる溝9を設け、これらの溝9のうちの一方のみを図示する。これらの軸線方向に延びる溝9は転造加工工具のヘッドセグメント22によって形成する。従って、掘削螺旋条部3間に延びている掘削溝8から軸線方向に延びる溝9まで連続していることに注意すべきである。図6及び図7から、ヘッド領域4はドリル工具の掘削螺旋条部を設ける領域と同一直径であることがわかる。この実施例のドリル工具は、太いヘッド領域を有する工具棒状部材から製造することができる。
【0024】図8に示すドリル工具101の実施例では、掘削螺旋条部3を設けた領域に対向して僅かに小さい直径のヘッド領域4を設ける。この実施例は、図1のドリル工具1に対応する。図1の実施例とは、例えば、平坦に型押し、少なくとも2個の互いに対向する平坦面10を設けた点が異なり、図8には一方の平坦面10のみを示す。平坦面10を型押しすることによって、ヘッド領域4の直径は僅かに大きくなり、ドリル工具101の掘削螺旋条部を設けた領域の直径に近似するようになる。このヘッド領域4の製造は、図6に示す転造加工装置で行うが、所要のヘッド形状のヘッドセグメントに変更する。この平坦面10は転造加工で掘削螺旋条部を製造するのに続いて型押し装置によって製造することができる。ドリル工具101の掘削螺旋条部のないヘッド領域4の平坦面の型押しによって、刃7を支持する硬質金属プレート6を極めて良好に装着するすることができ、この硬質金属プレート6はドリル工具の周囲から僅かに突出する突出部を有する。
【0025】本発明方法のこの実施例を実施するための転造加工装置においては、冷間変形プロセス又は半熱間変形プロセスの転造加工装置で行うと好適である。例えば、工具棒状部材又は半加工品の転造工程に対して、1個又はそれ以上の変形セグメントよりなる円筒状ローラ、平面状ジョー転造装置、又はセグメントジョー転造装置を使用することができる。
【0026】
【発明の効果】掘削螺旋条部を製造する際に、ドリル工具の刃を収容するヘッド領域には掘削螺旋条部を形成しないで残しておく本発明方法によって、ドリル工具のヘッド領域は一定の形状を維持し、このことにより、刃を支持する硬質金属プレートのためのスリット又は硬質金属型部分のための窪みに隣接する領域の壁厚を一様に形成することができ、従来既知のドリル工具のように、同一のねじれ角度で延在する掘削溝によって脆弱化することがない。このことによって、硬質金属プレート又は硬質金属型部分を極めて安定して嵌合することができる。この安定した嵌合によって、硬質金属プレート又は硬質金属型部分は、ハンマードリル装置によって生ずる高い打撃エネルギを基礎に対して良好に伝達することができ、早期に嵌合状態から外れることがない。本発明方法によって製造したハンマードリルのためのドリル工具の耐用寿命は向上し、要求の高いユーザーをも満足させることができる。
【出願人】 【識別番号】591010170
【氏名又は名称】ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト
【出願日】 平成8年(1996)6月17日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 暁秀 (外4名)
【公開番号】 特開平9−1281
【公開日】 平成9年(1997)1月7日
【出願番号】 特願平8−155482