JP3652761B2 - 加工工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、岩石、組積物等の材料を加工するための穿孔およびたがね作用のうちの少なくとも一方を行う加工工具であって、支持体と、この支持体の加工側端部に設けた凹所（１ａ）に収容し、硬質金属、硬質材料等により形成した切刃体とを有する穿孔及び／又はたがね加工工具に関するものである。なお、本明細書中用語「穿孔及び／又はたがね加工工具」は、穿孔およびたがね作用のうちの少なくとも一方を行う加工工具を意味するものとする。
【０００２】
【従来の技術】
特にコンクリート、岩石、組積物等の材料を加工するのに使用する既知の工具は、管状又は円筒形のスチール製支持体を設け、この支持体の加工側端部に硬質金属、硬質材料等で形成した切刃体を設けている。材料の加工のため、切刃体を支持体の加工側から少なくとも軸線方向及び付加的に複数個の半径方向に突出させている。
【０００３】
工具は、穿孔工具又はたがね工具のいずれかの単独機能の工具として構成することもでき、また双方の機能を行う工具としても構成することができる。用途に応じて支持体は異なる構成にすることができる。穿孔工具並びに穿孔兼たがね工具の場合、支持体には切削屑を搬出するための例えば、螺旋形式の搬出手段を設けるのが一般的である。このような搬出手段例えば、螺旋条は純粋のたがね工具の場合省略することができる。
【０００４】
切刃体も同様に、用途に応じて種々の形式にすることができる。一般に普及している形式としては切刃プレートとして構成している。特別な用途では、例えば、十字状の切刃体として構成することがあり、工具軸線に直交する横断面でみて十字状の形状となり、また十字の脚部を異なる角度をなすように構成することもできる。
【０００５】
すべての工具に共通しているのは、切刃体を形状的にロックして収容する凹所を支持体に設けることである。このような凹所は切刃体の形状に適合させる。例えば、切刃プレートの形状の切刃体の場合には支持体の加工側端部にスリットを設け、このスリットに切刃プレートを圧入する。凹所内に切刃体をはんだ接合により固定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、支持体及び切刃体の材料を完全に異なる特性のものにすると、双方の部分の熱膨張係数が大きく異なることになってしまう。このことは、これらの部分のはんだ接合に悪影響をもらたし、ひずみを生じ、特にはんだ接合の側面により大きなひずみを発生する。このようなひずみは、一方でははんだ付けした箇所に亀裂を生じ、他方では切刃体を損傷することにもなる。更に、切刃体の剥離及び折損等の工具の損傷を招くことにもなる。
【０００７】
発生するひずみに関連する上述の欠点は、切刃体の寸法決めが相当困難となり、より大きい厚さの切刃体を装備するため、加工工具はより大きい寸法になってしまう点である。
【０００８】
しかし、上述の処置では上述の欠点は完全に排除することはできず、全体の重量を軽減する上で新たな欠点となる。この新たな欠点としては、切刃体を収容する凹所の大きさが大きくなるため支持体の加工側端部の強度が低下する点である。また製造技術の点でも新たな欠点を生ずる。即ち、工具の寸法毎に支持体に凹所を形成する固有のタイプの装置を用意する必要がある点である。全体的な欠点としては、切刃体の材料の経済性即ち、適正なコストを無視している点である。加工工具の寸法がより大きくなることによって切刃体の大きな厚みが大きくなるため、加工工具のコストが著しく上昇することになる。このようなコスト上昇に関しては、材料の必要量が増大するにつれて切刃体のコストが指数関数的に上昇することに注意されたい。使用する材料の量が２倍になるとコストが２倍になるのではなく、数倍にもなってしまう。
【０００９】
ドイツ国特許第４０１１８８号には、より大きな寸法の加工工具が記載されており、この工具は単独の連続した切刃体を使用するのではなく、支持体の直径にわたり、均等に分割した複数個の切刃体を設けている。この工具によれば、側面が減少することによって異なる熱膨張係数により発生するひずみも減少し、従って、個別の切刃プレートの厚さを小さい寸法にすることができる。特別の方法によれば、切刃体の材料費の点で有利となる。しかし、材料費に関して得られるこのような利点は、既知の加工工具の製造コストが高くなることで相殺されてしまう。即ち、単に１個の切刃体ではなく複数個の切刃体を個別に位置決めして固定しなければならないからである。
【００１０】
従って、本発明の目的は、材料費の観点からもまた加工の観点からも経済的に製造でき、また寿命を長くすることができる加工工具を得るにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明穿孔及び／又はたがね加工工具は、前記切刃体に、この切刃体を個別の部分に分割する間隙を生ずる少なくとも１個の開き継ぎ目を設け、これら開き継ぎ目を前記切刃体の工具軸線に平行に切刃体の工具軸線方向長さ全体に沿って設けたことを特徴とする。なお、本明細書中用語「開き継ぎ目」とは切刃体を個別の部分に分割する間隙を意味するものと理解されたい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明により設けた開き継ぎ目は例えば、工具軸線に平行に延びたものとすることができ、切刃体を機能的部分に分割し、これら切刃体の各々が個別の切刃体として振る舞うようにすることができる。発生するひずみの観測は、個別の分割部分のひずみを観測する。切刃体の寸法の測定は、切刃体の工具軸線に直交する方向に測った全体の幅ではなく、個別の分割部分の幅を考慮して測定する。切刃体の寸法は相当減少し、従って、切刃体の材料費が減少する。この結果、切刃体全体の大幅なコスト低下が得られる。切刃体の個別の分割部分間を連結する開き継ぎ目は、切刃体を支持体に連結することを保証し、通常の支持体に装備することができる。これに関する製造コストの増大は発生しない。
【００１３】
この構成によって発生する製造技術に関する利点としては、切刃体のための収容凹所は、異なる寸法の加工工具に対しても常に同一にすることができる点であり、切刃体を一定の厚さのものとして選択することができる。切刃体の収容凹所のための寸法を一貫したものにすることは、脱落の恐れが少なくなり、より大きい加工工具によっても支持体の加工側端部の強度低下も少なくなる。
【００１４】
切刃体は、支持体に固定するため、位置決めに必須の装備としての一体の構造体とみなすことができ、個別の分割部分の支持体へはんだ付けによる固定は別個に行うことができる。本発明による開き継ぎ目は、切刃体を支持体に固定するのに積極的な作用を必要とせず、逆に個別の分割部分を機能的に区分できるという効果が得られる。
【００１５】
上述したように、開き継ぎ目は、切刃体の材料を薄くすることによって少なくとも１個残した残存ウェブ部により構成する。材料を薄くすることにより、残存するウェブ部は切刃体の厚さの中間に位置する。材料を薄くする輪郭は種々の構成にすることができる。開き継ぎ目の側面に対するウェブ部の移行部は直角又は鈍角の角度をなす。鈍角の角度をなす場合、切刃体の側面に対して材料を薄くした残存ウェブ部はＶ字状に開いた輪郭を有する。
【００１６】
材料を薄くすることにより開き継ぎ目を構成することの利点は、はんだを収容するためのリザーバを生じ、このことは支持体に切刃体を固定するのに有利である。これにより従来知られている欠点を除去することができる。即ち、はんだ付け作業での僅かな隙間を生じて不十分な連結を生じてしまうという欠点を回避できる。
【００１７】
はんだ溜まりとしての開き継ぎ目の機能によれば二つの利点がある。一つは切刃体の製造で得られる開き継ぎ目をはんだで充填することができ、従って、切刃体とはんだとが完全に適合する。従って、加工工具の製造を簡略化することができる。もう一つは、加工工具に開き継ぎ目を製造することによりはんだが開き継ぎ目に引き込まれ、この結果、従来の方法に比べてはんだの位置決めが簡略化される点である。
【００１８】
残存ウェブ部は切刃体の工具軸線に平行な長さに沿って連続したウェブ又は中断したウェブとして構成することができる。連続ウェブの場合、切刃体の工具軸線に沿って平行に存在する。中断するウェブの場合、工具軸線に平行な長さに沿って複数個の部分に区分され、例えば、切刃体の各端部領域にそれぞれ２個のウェブとして分割する。
【００１９】
開き継ぎ目に予定した特性が得られるようにするため、本発明の好適な実施例においては、工具軸線に直交する方向に測った残存ウェブ部の肉厚を、切刃体の工具軸線に直交する方向に測った厚さの約０．１〜０．５倍とする。この構成の残存ウェブ部によれば、個別の分割部分を機能的に互いに分離し、従って、切刃体全体を個別の機能特性に分割することができる。
【００２０】
更に、本発明の好適な実施例においては、複数個の開き継ぎ目を設け、これら開き継ぎ目により、切刃体の工具軸線に直交する方向に測った幅を等分する。好適には、２個の開き継ぎ目を設けて３個の分割部分を生ずるようにする。３個の分割部分の場合、中間の分割部分に中心尖端を設ける。
【００２１】
本発明による開き継ぎ目の配置は、切刃体を異なる特性に仕上げることができる。例えば、切刃体には、中心尖端に向かって鈍角をなす加工側端部の切刃端縁を設ける。また既知の寸法の普通の切刃体に本発明による開き継ぎ目を設けることができる。
【００２２】
本発明による実施例によれば、開き継ぎ目は特別な形態の切刃体に適用することができる。例えば、切刃体に極めて鋭い切刃端縁を設けることができる。
【００２３】
本発明の好適な実施例によれば、開き継ぎ目に隣接する領域で前記加工側の切刃端縁に角度を付けて形成し、開き継ぎ目の一方の側面から他方の側面への移行部の指向性を同じにしない。この点に関して、開き継ぎ目に隣接する領域で前記加工側の切刃端縁に、工具軸線に対して鈍角の角度をなすよう形成することができる。
【００２４】
より切削力のある形態の切刃体を構成するため、開き継ぎ目の領域で前記切刃体にオフセットした切刃端縁を設けるとよい。
【００２５】
更に、前記切刃端縁の開き継ぎ目の領域には軸線方向にオフセットした段部を設けるとよい。このような形態は、特に強調した中心尖端によって加工工具の心決めを容易にする。
【００２６】
更に、本発明の好適な実施例においては、開き継ぎ目の領域で前記切刃端縁を逆向きの角度のオフセットを設ける。角度の大きさは任意に変更することができ、切刃体の外側の領域にも切断端縁が合流する尖端を設けることができる。
【００２７】
加工工具を低コストで行うため、切刃体は切刃プレートとして構成すると好適である。
【００２８】
より大きい寸法の加工工具又は大きな効果が要求される加工工具に関しては、前記切刃体を十字状切刃体として構成するとよい。
【００２９】
本発明による開き継ぎ目は、切刃体を焼結によって製造する際の拡散防止の効果的な方法となり、開き継ぎ目により分離した領域に異なる特性を付与することができる。従って、用途に応じて特性を適合させた切刃体にすることができる。例えば、切刃体の外側の分割部分に高い硬度を付与することができ、一方中心の分割部分は靱性を強調したものにすることができる。また適合する合金を付加して焼結により切刃体を製造することもできる。
【００３０】
【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。
【００３１】
図１に示す本発明による工具は支持体１と切刃体２とを有する。切刃体２は、支持体１の収容部１ａに形状嵌合させて収容する。切刃体２は、工具軸線Ｚに平行に延びている２個の開き継ぎ目２ａを設け、この継ぎ目２ａは材料を薄くしてウェブ２ｂを残すことによって形成する。切刃体の加工側端部に切刃端縁２ｃを設け、これら切刃端縁２ｃは互いに中心尖端２ｄに向かって鈍角をなすように延び、また開き継ぎ目２ａの両側では同一方向の指向性を持たせる。図１に明示するように、切刃体２の幅を開き継ぎ目２ａにより３個の部分に区分する。
【００３２】
図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）には、支持体１を省略して図１の切刃体２のみを示し、材料を薄くして形成した残存ウェブ部２ｂを有する開き継ぎ目２ａ並びに中心尖端２ｄを構成する切刃端縁２ｃを設ける。拡大して示した図２の（ｃ）には開き継ぎ目２ａのウェブ部２ｂを明示する。更に、端面図としての図２（ｂ）に示すように、開き継ぎ目２ａのウェブ部２ｂは、切刃体２の厚さの中心に位置し、この部分を図２（ｄ）に拡大して示す。
【００３３】
図３には、例えば、材料を薄くして２個の残存ウェブ部３ｂを形成することにより生じた開き継ぎ目３ａを有する切刃体３を示す。切刃端縁３ｃは鈍角をなすよう延びて中心尖端３ｄを構成し、開き継ぎ目３ａの領域における切刃端縁３ｃは、互いに角度をなして隣接する領域を設ける。
【００３４】
図３の（ｃ）には開き継ぎ目３ａのウェブ部３ｂの部分を拡大して示す。図３のｂに示すように、ウェブ部３ｂは切刃体３の厚さの中心位置に配置し、この様子を図３の（ｄ）に拡大して示す。
【００３５】
図４の（ａ）及び（ｂ）には、２個の開き継ぎ目４ａ及び残存ウェブ部４ｂを有する切刃体４を示す。切刃端縁４ｃは鈍角をなすよう延び、また中心尖端４ｄを形成する。図４の（ａ）に示すように、切刃体４の尾端部４ｅは凹面状に湾曲させる。
【００３６】
図５の（ａ）及び（ｂ）には、２個の開き継ぎ目５ａ及び残存ウェブ部５ｂを有する切刃体５を示す。切刃端縁５ｃは鈍角をなすよう延び、また中心尖端５ｄを形成する。図５の（ａ）に示すように、切刃体５の尾端部５ｅは凸面状に湾曲させる。
【００３７】
切刃体３，４，５の両側から中心尖端に向うの切刃端縁３ｃ，４ｃ，５ｃの開き継ぎ目３ａ，４ａ，５ａに直接隣接する領域には、図３〜図５に示すように、互いに角度なすよう形成する。即ち中心尖端３ｄ，４ｄ，５ｄを有する切刃端縁の両側の切刃端縁３ｃ，４ｃ，５ｃの継ぎ目３ａ，４ａ，５ａに直接隣接する領域は工具軸線に平行な軸線対して鈍角の角度をなすよう、中心尖端とは反対の尾端部側に折れて延在する。
【００３８】
図４及び図５に示す切刃体４，５の尾端部の構成は、支持体と切刃体４，５との間の適正位置決めのための心決めを行うことができるという利点がある。このことは、工具の製造並びに使用の点で有利である。このような製造によってはんだ付け作業のための適正位置決めは容易となる。工具の使用の際には、中心に指向する力の成分が発生し、このことははんだ接合部における剪断応力を減少する利点がある。
【００３９】
図６（ａ），（ｂ）には、２個の開き継ぎ目６ａ及び残存ウェブ部６ｂを有する切刃体６を示す。切刃端縁６ｃには、開き継ぎ目６ａの領域で軸線方向にオフセットした段部を設け、中心尖端６ｄを設ける。
【００４０】
図７（ａ），（ｂ）には、２個の開き継ぎ目７ａ及び残存ウェブ部７ｂを有する切刃体７を示す。切刃端縁７ｃは、開き継ぎ目７ａの領域で逆向きの角度をなすようにし、中心尖端７ｄを設ける。
【００４１】
図８（ａ），（ｂ）の切刃体８は、十字状切刃として構成する。材料を薄くした残存ウェブ部８ｂを有する開き継ぎ目８ａが、切刃体８を４個の脚部８ｃと、１個の中心尖端８ｄとに区分する。
【００４２】
図９（ａ），（ｂ）に示す切刃体９には、脚部９ｃとベース部９ｅとの間に残存ウェブ部９ｂを有する開き継ぎ目９ａを設ける。ベース部９ｅには中心尖端９ｄを配置する。
【００４３】
図１０の（ａ），（ｂ）及び図１１の（ａ），（ｂ）に示す切刃体１０，１１の開き継ぎ目１０ａ，１１ａには、拡大した残存ウェブ部１０ｂ、１１ｂを設ける。図１０の切刃体１０は、開き継ぎ目１０ａ間の部分を本体平面の内側で加工方向に向かって材料を薄くして残存させる。図１１の切刃体１１は、開き継ぎ目１１ａ間の部分を本体平面の内側で加工方向とは逆方向に向かって材料を薄くして残存させる。更に、図１１ａに示すように、切刃体１１には、側方部分１１ｅの開き継ぎ目１１ａに向かう移行部が鈍角をなすように形成する。開き継ぎ目１１ａは両側の側方部分１１ｅに対してＶ字状に開く。切刃体１０，１１の中間の部分には中心尖端１０ｄ，１１ｄを設ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】支持体及び切刃体を有する本発明による加工工具の一部断面とする側面図である。
【図２】図１の加工工具の第１実施例の切刃体を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図、（ｃ）は（ａ）のサークルＡの部分の拡大部分側面図、（ｄ）は（ｂ）のサークルＢの部分の拡大部分端面図である。
【図３】本発明による切刃体の第２実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図、（ｃ）は（ａ）のサークルＣの部分の拡大部分側面図、（ｄ）は（ｂ）のサークルＤの部分の拡大部分端面図である。
【図４】本発明による切刃体の第３実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図５】本発明による切刃体の第４実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図６】本発明による切刃体の第５実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図７】本発明による切刃体の第６実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図８】本発明による切刃体の第７実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図９】本発明による切刃体の第８実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図１０】本発明による切刃体の第９実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図１１】本発明による切刃体の第１０実施例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【符号の説明】
１ 支持体
2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 切刃体
2a,3a,4a,5a,6a,7a,8a,9a,10a,11a 開き継ぎ目
2b,3b,4b,5b,6b,7b,8b,9b,10b,11b 残存ウェブ部
2c,3c,4c,5c,6c,7c,8c,9c,10c,11c 切刃端縁
2d,3d,4d,5d,6d,7d,8d,9d,10d,11d 中心尖端
9e ベース部

Claims (17)

1. コンクリート、岩石、組積物の材料を加工するための穿孔およびたがね作用のうちの少なくとも一方を行う加工工具であって、支持体（１）と、この支持体の加工側端部に設けた凹所（１ａ）に収容し、硬質金属、硬質材料により形成した切刃体（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１）とを有する加工工具において、前記切刃体（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１）には、この切刃体を個別の部分に分割する間隙を生ずる少なくとも１個の開き継ぎ目（２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ）を設け、これら開き継ぎ目を前記切刃体（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１）の工具軸線（Ｚ）に平行に切刃体の工具軸線方向長さ全体に沿って設けたことを特徴とする加工工具。
2. 前記開き継ぎ目（２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ）は、材料を薄くすることにより残存させた少なくとも１個の残存ウェブ部（２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂ）により構成した請求項１記載の加工工具。
3. 切刃体（２）の工具軸線（Ｚ）に平行に切刃体の工具軸線方向長さに沿って１個の残存ウェブ部（２ｂ）を設けた請求項２記載の加工工具。
4. 切刃体（３）の工具軸線（Ｚ）に平行に切刃体の工具軸線方向長さに沿って少なくとも２個の分割した残存ウェブ部（３ｂ）を設けた請求項２記載の加工工具。
5. 工具軸線（Ｚ）に直交する方向に測った残存ウェブ部（２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂ）の肉厚を、切刃体（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１）の工具軸線に直交する方向に測った厚さの約０．１〜０．５倍とした請求項２乃至４のうちのいずれか一項に記載の加工工具。
6. 複数個の開き継ぎ目（２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａ，１０ａ，１１ａ）を設け、これら開き継ぎ目により、切刃体（２，３，４，５，６，７，１０，１１）の工具軸線に直交する方向に測った幅を等分に分割した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の加工工具。
7. ２個の開き継ぎ目（２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａ，１０ａ，１１ａ）により３個の部分に切刃体を分割した請求項６記載の加工工具。
8. 中央の部分に中心尖端（２ｄ，３ｄ，４ｄ，５ｄ，６ｄ，７ｄ，１０ｄ，１１ｄ）を設けた請求項７記載の加工工具。
9. 切刃体（２，３，４，５，６，７）には、両側から中心尖端（２ｄ，３ｄ，４ｄ，５ｄ，６ｄ，７ｄ）に向かって延在する加工側端部の切刃端縁（２ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃ，７ｃ）相互が鈍角をなすよう切刃端縁を設けた請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の加工工具。
10. 両側から中心尖端に向う前記加工側の切刃端縁（３ｃ，４ｃ，５ｃ）が開き継ぎ目（３ａ，４ａ，５ａ）に隣接する領域で中心尖端側とは反対の尾端部側に折れて延在するよう形成した請求項９記載の加工工具。
11. 開き継ぎ目（３ａ，４ａ，５ａ）に隣接する領域で中心尖端側とは反対の尾端部側に折れて延在する前記加工側の切刃端縁（３ｃ，４ｃ，５ｃ）が、工具軸線（Ｚ）に平行な軸線対して鈍角の角度をなすよう折れて延在する構成とした請求項１０記載の加工工具。
12. 前記切刃体（６，７）の中心尖端に向う切刃端縁は、開き継ぎ目（６ａ，７ａ）の隣接領域で工具軸線方向に段差を生ずるオフセット切刃端縁（６ｃ，７ｃ）を有するものとして構成した請求項９記載の加工工具。
13. 前記工具軸線方向に段差を生ずるオフセット切刃端縁（６ｃ）は開き継ぎ目（６ａ）の隣接領域で工具軸線方向に直交する方向に延在するものとして構成した段部請求項１２記載の加工工具。
14. 前記工具軸線方向に段差を生ずるオフセット切刃端縁（７ｃ）は、開き継ぎ目（７ａ）の隣接領域で中心尖端側とは反対の尾端部側に折れて延在し、工具軸線に平行な軸線に対して鈍角の角度をなすよう延在するものとして構成した請求項１２記載の加工工具。
15. 前記切刃体（２，３，４，５，６，７，９，１０，１１）を切刃プレートとして構成した請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の加工工具。
16. 前記切刃体（８）を十字状切刃体として構成した請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の加工工具。
17. 前記切刃体（２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１）の分割した各部分は、硬度又は靱性に関してそれぞれ互いに異なる特性を有するものとして構成した請求項６乃至１６のうちのいずれか一項に記載の穿孔及び／又はたがね加工工具。

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