JP2019529137A - コアドリル用ビット - Google Patents

Abstract

コアドリル用ビット１は、管軸１２と、電動工具３５にコアドリル用ビットを装着するための管軸１２の近位端に配置された装着プラットフォーム３４と、管軸１２の遠位端に配置された研削領域３を備えた環状切削部２とを備える。コアドリル用ビット１は、トランスポンダ２４と、管軸１２のスリット２７をさらに備える。スリット２７は、トランスポンダ２４のスリットアンテナ２６を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、研削領域を有するコアドリル用ビットに関する。

コアドリル用ビットを操作する機械工具は、特許文献１に記載されている。コアドリル用ビットは、機械工具に近い側に識別手段を有する。機械工具は識別手段を読み取ることができ、最適なトルク／速度の組み合わせを設定する。

研削領域を有するコアドリル用ビットは特許文献２に記載されている。コアドリル用ビットは、管状の軸と、管状の軸に解放可能に装着された、研削領域を備えた環状切削部とを有する。

米国特許第７２１０８７８号明細書 欧州特許第２８８６２３０号明細書

本発明の新規性を有するコアドリル用ビットは、台金（シャンク）とも呼ばれる管軸と、電動工具にコアドリル用ビットを装着するために管軸の近位端に配置された装着プラットフォームと、管軸の遠位端に配置された、研削領域を備えた環状切削部とを備える。コアドリル用ビットは、トランスポンダ（応答機）と、管軸のスリットとをさらに備える。このスリットは、トランスポンダのスリットアンテナを形成する。

コアドリル用ビットは主に鋼体であり、無線信号を遮断する。そのため、トランスポンダの問合せ装置との通信は非効率的である。トランスポンダは、特許文献１にあるように、管軸の外側そして問合せ装置から見えるように装着することができる。しかし、このトランスポンダは劣悪な作業条件下では損傷を受け得る。

本発明の新規性を有するコアドリル用ビットは、信号強度を向上させるスリットアンテナを有する。スリットアンテナは堅牢な構造である。トランスポンダは、アンテナと接触又は隣接する位置で収納することができる。スリットの一端は、トランスポンダと接触することが好ましい。

本発明の好ましい態様において、スリットは非金属材料で充填されている。管軸の受入室は、研削要素を冷却するための水で流すことができるように閉鎖されている。

好ましい態様において、管軸は鋼製である。管軸の非金属のスリット又は差し込み部は、アンテナを形成する。

好ましい態様において、トランスポンダは無線信号に応答し、スリットの長さはこれらの無線信号の波長の４分の１又は半分に対応する。アンテナは、１つの搬送周波数にのみ応答するトランスポンダに合わせる。無線信号の搬送周波数は、０．４Ｇｈｚから５．０ＧＨｚまでの範囲でよい。より低い周波数及び高い周波数は、多大な信号損失につながる。

好ましい態様において、トランスポンダは受動型のトランスポンダであり、その搬送周波数は０．８ＧＨｚから１．０Ｇｈｚまでの範囲である。このトランスポンダは電源を持たず、大幅な小型化が可能である。周波数帯域は、信号対雑音比に最適である。

本発明の態様において、トランスポンダは環状切削部に装着されている。環状切削部は、管軸に解放可能に装着することができる。それぞれの環状切削部にトランスポンダを備えることができる。そのため、環状切削部の交換を識別することができる。

本発明の態様において、管軸は内側スリーブを有し、環状切削部は内側スリーブを周方向に覆う外側スリーブを有する。トランスポンダは外側スリーブに配置され、内側スリーブに面する。トランスポンダは２つのスリーブの間に配置され、周囲の環境から守られる。スリットの端は、このように内側スリーブでトランスポンダと接続されることが好ましい。トランスポンダは、機械的安定を目的とした非金属材料、例えばエポキシ樹脂に封入してもよい。

好ましい態様において、装着プラットフォームは、管軸の受入室に開口する吸水口を有する。研削領域は、冷却材を必要とする。流水による冷却は、信頼性が高く効率的である。切削領域に水を案内する最も容易な方法は、水を管軸の受入室に噴射することである。

好ましい態様において、トランスポンダは、１つ又はそれ以上の環状切削部固有の識別子と、環状切削部の種別識別子と、使用されていない研削領域の高さと、コアドリル用ビットの操作パラメータと、を含む保存データを有する記録媒体を有する。

図面を参照しながら本発明の実施例を以下で説明する。図面は実施例を必ずしも縮尺通りに示してはいないが、説明目的に有用であるときには、概略的及び／又は若干の変更を加えた形態で描かれている。図面から直に明らかな教示への追加事項については、関連技術に言及している。これに関連して、実施例の形態及び詳細に多くの変更を本発明の要旨から逸脱することなく加えることができる。発明の詳細な説明、図面、及び請求項に開示された本発明の技術的特徴は、単独及び組み合わせで本発明の改良に重要となり得る。

さらに、発明の詳細な説明、図面、及び／又は請求項に開示された少なくとも２つの特徴の組み合わせは、本発明の範囲内である。本発明の要旨は以下で示され及び記載された好ましい実施例のそのままの形態又は詳細に限定されることはなく、又は請求項に記載された要旨と比較して限定され得る要旨に限定されない。寸法について、記載された限定された値は、制限値として開示されたものであり、必要により使用して、所望により記載してもよい。簡潔にするため、以下では同一若しくは類似の要素又は同一若しくは類似の機能を有する要素に同じ参照番号が付与されている。

発明の詳細な説明において、近位及び遠位という用語は、機械工具に対する軸沿いの相対位置を参照位置として示すのに用いる。近位とは機械工具により近いという意味であり、遠位とは機械工具からより遠いという意味である。

交換可能な切削部を有するドリル用ビットを示す図である。 図１のドリル用ビットを底部から見た図である。 図１のドリル用ビットのＩＩＩ−ＩＩＩ面の断面である。 図３のドリル用ビットのＩＶ−ＩＶ面の断面である。 機械工具に装着されたドリル用ビットを示す図である。

図面については、最初に図１について説明する。図１は本発明のコアドリル用ビット１を示す。コアドリル用ビット１は、壁、天井といったような、コンクリート若しくはその他の鉱物材料でできた構造物に円形孔を穿孔するためのものである。コアドリル用ビット１は、内側の円筒状コアは傷つけずに環状孔を研削することにより、構造物を穿孔する。

コアドリル用ビット１は、支持体５の遠位端当接面４に固定された環状切削部２を有し、この環状切削部２は１つ又は複数の研削領域３を有する。支持体５は、短い薄壁円筒管であることが好ましい。支持体５の壁厚は、支持体５の内径６及び外径７より相当小さい。壁厚８は数ミリメートルの範囲内であり、直径は２ｃｍを超え、例えば、５ｃｍを超えることもある。遠位端当接面４は、壁厚及び直径に対応する寸法の円環である。研削領域３は、支持体５の遠位端当接面４に固定される。すなわち、研削領域３は円環の円周沿いに配置される。

支持体５まで遠位端にある小平面９は、鉱物性構造物を研削する活性的な小平面９である。この活性的な小平面９は平坦である。小平面９により画定される平面は、コアドリル用ビット１の長手方向軸１０と垂直である。全ての研削領域３の能動小平面９は、同じ平面Ｅに配置されている。活性的な小平面９は、平面Ｅ内で湾曲して円環の湾曲に合致するか、又は研磨プロセスを最適化するよう形作ってよい。研削領域３は、プリズム体の形状でよい。研削領域３の厚さ１１、具体的には径方向寸法は、支持体５の壁厚８よりも縁の分だけ大きいことが好ましい。支持体５は、孔の壁に接触せずに、研削領域３により研削される環状孔に入り込むことができる。この縁は５ｍｍ、例えば２ｍｍ未満である。

研削領域３は、ダイヤモンドのような非常に硬質な粒子と、合成ダイヤモンドと、金属又はセラミックスでできた支持母材に埋め込まれた多結晶ダイヤモンドと、を含む複合材でできていることが好ましい。硬質粒子の直径は、サブミリメートルから数ミリメートルまでの範囲である。硬質粒子は任意に配置しても、又は支持母材内に層状に配置してもよい。支持母材はコアドリル用ビット１の使用中に摩耗して、新しい硬質粒子を連続的に表出させる。そのため、環状切削部２は、研削領域３が完全に摩耗するまで使用することができる。

環状切削部２は、台金（シャンク）と呼ばれる管軸１２に解放可能に装着されることが好ましい。管軸１２は、高さ１４の円筒状の受入室１３を有する。管軸１２の径方向寸法は、環状切削部２の径方向寸法と同じ又はほぼ同じである。管軸１２は、基本的に長手方向軸１０沿いに環状切削部２を延ばしただけであり、管軸１２の高さ１４にまで掘削孔の深さを深くすることができる。管軸１２は堅牢である必要があり、そのため鋼製であることが好ましい。管軸１２の壁１６の厚さ１５は、長手方向軸１０沿いの圧力及び長手方向軸１０の周りのトルクに耐えるように選択される。管軸１２の壁厚１５は、環状切削部２の壁厚１５と同じ又はほぼ同じでよい。環状切削部２と管軸１２の内径６と外径７は同じ又はほぼ同じでよい。壁厚１５は、研削領域３の厚さ１１よりも縁部分だけ小さいことが好ましい。

環状切削部２は、管軸１２に装着及び脱着することができるようにして、新たな環状切削部２と交換できるようにすることが好ましい。機械的な留め付け機構１７は、形状同志の噛み合いにより、環状切削部２を管軸１２と係合させる。一例として示された機械的な留め付け機構１７は、基本的にフランジ付きブッシングである。環状切削部２は、その近位端に外側スリーブ１８を備える。管軸１２は、その遠位端に内側スリーブ１９が配置される。内側スリーブ１９は、密に外側スリーブ１８に嵌装されている。図１は、説明目的のみで、その下の内側スリーブ１９が見えるように部分的に切断された外側スリーブ１８を示している。内側スリーブ及び外側スリーブは、円筒形であることが好ましい。内側スリーブ１９の外径は、外側スリーブ１８の内径とほぼ等しい。外側スリーブ１８は、長手方向軸１０沿いに、管軸１２の壁１６により形成されるフランジ又はショルダ２０に対して当接する。内側スリーブ１９は、支持体５によりそれぞれ形成されるショルダに対して一様に当接する。内側スリーブ１９は、外径を凹ませることにより壁１６に形成し得る。内側スリーブ１９と壁１６の内径は等しくてよく、環状切削部２の内径と等しいことが好ましい。外側スリーブ１８は、内径を大きくするために支持体５に凹みをつけることにより形成してよい。外径は不変のままで支持体５と等しくてよく、管軸１２と等しいことが好ましい。

機械的な留め付け機構１７は、バヨネット式ロックが備えられる。バヨネット式ロックは、一端に開放され、湾曲又は傾斜したカム２１を有し、そこにピン２２が係合する。開口端に近い部分において、カム２１はピン２２を主に長手方向軸１０沿いに案内する。その他の部分において、カム２１はピン２２を主に長手方向軸１０の周りで案内する。最初の長手方向の案内と周方向における回転方向の案内の切り替えが、環状切削部２が長手方向軸１０沿いに離脱しないよう環状切削部２を保護する。カム２１は、スリット又は溝として導入し得る。示されている例では、カム２１が外側スリーブ１８にあり、ピン２２は内側スリーブ１９にある。例えば、特許文献２から、異なる機械的な留め付け機構が既知であり、かかる機構は環状切削部２を係止するために使用することができる。

環状切削部２は、読み取り可能な記録媒体２３を備える。この読み取り可能な記録媒体２３は読み出し専用でよい。読み出し専用データは、切削部２に関する情報を含む。データは切削部に関し、具体的には最初に使用する前の研削領域の高さ、研削領域の数及び寸法、研削領域の材料組成、並びに切削部の直径等を記述的する。最適圧力、最適回転速度、最適洗浄水量、最大圧力、最大回転速度、最小洗浄水量等、最適な運転条件又は限定された運転条件に関するデータを含むか、またそのようなデータを記述的するものであってよい。データには、環状切削部の種別識別子が含まれてよい。種別識別子は、切削部２に関する記述的なデータ又は別の参照リストにある切削部の運転条件に関する記述的なデータを調べるに十分な指標となるものである。このデータは、各切削部２固有の識別子を含んでよい。固有の識別子は、切削部２が他の如何なる切削部に取り替えられても、同じ種類のものであっても判別が可能である。読み取り可能な記録媒体２３は、読み出し専用でも又はデータの書き込みが可能でもよい。書き込み可能なデータは、使用期間、作用するトルク及び圧力、使用された機械工具等、最新の使用状況に関するデータを含み得る。

環状切削部２は、記録媒体２３に接続されたトランスポンダ２４を有する。トランスポンダ２４は、記録媒体からのデータを読み出し、無線信号経由でそのデータを送信することができる。問合わせ装置２５は、トランスポンダ２４に要求を無線信号経由で送信する。トランスポンダ２４は、データを記録媒体から読み取り、無線信号経由でデータを送信することにより要求に応答する。無線信号の搬送周波数は好ましくは０．４Ｇｈｚ（ギガヘルツ）より高く、例えば、０．８ＧＨｚより高く、そして５．０Ｇｈｚ未満、好ましくは２．０Ｇｈｚ未満、例えば、１．０Ｇｈｚ未満である。

トランスポンダ２４は、受動型のトランスポンダであることが好ましい。環状切削部２は、トランスポンダ２４及び記録媒体２３を動作させるための電源を有していない。トランスポンダ２４は、問合わせ装置２５により発せられる無線信号により電力を供給される。トランスポンダ２４は、データの読み取り及び送信に十分なエネルギーを無線信号から得る容量型の電力バッファを有し得る。トランスポンダ２４と記録媒体２３は、一体の統合部品としてよい。この統合部品は、例えば、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）装置である。特にこのＲＦＩＤ装置は、工業、科学、及び医療用（ＩＳＭ）無線帯域の中の１つの帯域で無線信号に応答する。

管軸１２は、トランスポンダ２４に接続されたアンテナ２６を有する。アンテナ２６は、トランスポンダ２４との無線信号のカップリングの改善により無線通信の効率を向上させる。このアンテナ２６は、管軸１２の金属体にスリット２７として形成される。スリット２７の長さは、搬送周波数の波長の４分の１又は半分に等しい。スリット２７は、遠位端２８と、近位端２９とを有する。遠位端２８は、内側スリーブ１８又は内側スリーブ１８の近位縁３０に位置する。遠位端２８は、４分の１の波長のスロットのために開けられている。遠位端２８が閉じられ、よって内側スリーブ１８はその遠位縁３１沿いに周方向で閉じていることが好ましい。スリット２７は直線でよい。スリット２７は、長手方向軸１０に対して平行又は傾斜している。スリット２７は管軸１２を完全に貫く、すなわち、スリット２７の径方向寸法すなわち深さは管軸１２の壁厚１５と等しい。

トランスポンダ２４は、スリット２７の遠位端２８に隣接する外側スリーブ１８に装着される。スリット２７は長手方向軸１０沿いに部分的にトランスポンダ２４と重なっても、又はトランスポンダ２４のすぐ近くまで延びていてもよい。トランスポンダ２４は外側スリーブ１８の内側３２に装着され、その結果トランスポンダ２４は内側スリーブ１９と別のスリーブ１８との間に、少なくとも部分的に収納されることが好ましい。内側３２は、トランスポンダ２４のポケットを形成するように凹みをつけてもよい。

スリット２７は非金属充填材料、例えば、高分子材料で充填される。この充填材料は、スリット２７から洗浄水が漏れるのを防ぐ。非金属充填材料の誘電特性によりスリット２７の長さを調整し、この非金属充填材料中で無線信号の４分の１又は半分に合わせる。

コアドリル用ビット１は、機械工具３５に装着するための装着プラットフォーム３４を有する。装着プラットフォーム３４は、コアドリル用ビット１にトルクを伝達する歯車を備えてよい。機械工具３５は、長手方向軸１０の周りでトルクを、長手方向軸１０沿いに圧力を発生させる。図示されている機械工具３５は、スピンドル３７を駆動する回転駆動部３６を有する。装着プラットフォーム３４は、解放可能にスピンドル３７に装着することができる。小さなコアドリル用ビット１は手持ち機械工具３５で操作できる一方、大きなコアドリル用ビット１ではトルク及び圧力に耐えるためにリグ３８が必要である。リグ３８は、長手方向軸１０沿いにコアドリル用ビット１を昇降させるための持上げ構造３９を有する。例えば、持上げ構造３９は、回転駆動部３６のハウジング４０及びスピンドル３７を持ち上げるラック・アンド・ピニオンである。持上げ構造３９は、手動又は自動で操作することができる。機械工具３５の操作部４１は、長手方向軸１０沿いにコアドリル用ビット１に働く圧力を監視又は制御することができる。

装着プラットフォーム３４は、研削領域３を水で洗浄するための吸水口４２を有する。吸水口４２は長手方向軸１０に配置されることが好ましく、受入室１３へと延びる。給水装置３３は、吸水口４２に接続される。給水装置３３は操作部４１により操作することができる。

Claims (13)

1. コアドリル用ビット（１）であって、
   管軸（１２）と、
   前記コアドリル用ビットを電動工具（３５）に装着するための、前記管軸（１２）の近位端に配置された装着プラットフォーム（３４）と、
   前記管軸（１２）の遠位端に配置された研削領域（３）を備えた環状切削部（２）と、
   トランスポンダ（２４）と、
   前記トランスポンダ（２４）のスリットアンテナ（２６）を形成する、前記管軸（１２）のスリット（２７）と
   を備える、コアドリル用ビット。
2. 前記スリット（２７）は非金属材料で充填されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコアドリル用ビット。
3. 前記管軸（１２）は鋼製である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコアドリル用ビット。
4. 前記トランスポンダ（２４）は無線信号に応答し、前記スリット（２７）の長さは前期無線信号の波長の４分の１又は半分に対応する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
5. 前記無線信号の搬送周波数は０．４Ｇｈｚから５．０ＧＨｚまでの範囲である、ことを特徴とする請求項４に記載のコアドリル用ビット。
6. 前記トランスポンダ（２４）は受動型のトランスポンダ（２４）であり、その搬送周波数は０．８ＧＨｚから１．０Ｇｈｚまでの範囲である、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
7. 前記スリット（２７）の一端（２８）は、前記トランスポンダ（２４）と接触するか、又は近接している、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
8. 前記トランスポンダ（２４）は前記環状切削部（２）に装着されている、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
9. 前記環状切削部（２）は解放可能に前記管軸（１２）に装着されている、ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
10. 前記管軸（１２）は内側スリーブ（１８）を有し、前記環状切削部（２）は前記内側スリーブ（１８）を周方向に覆う外側スリーブ（１９）を有し、前記トランスポンダ（２４）は前記外側スリーブ（１９）に装着されるとともに前記内側スリーブ（１８）に面する、ことを特徴とする請求項９に記載のコアドリル用ビット。
11. 前記スリット（２７）の端（２８）は前記内側スリーブ（１８）に存在する、ことを特徴とする請求項１０に記載のコアドリル用ビット。
12. 前記装着プラットフォーム（３４）は、前記管軸（１２）の受入室（１３）に開放された吸水口（４２）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
13. 前記トランスポンダ（２４）は、１つ又はそれ以上の前記環状切削部（２）固有の識別子と、前記環状切削部（２）の種別識別子と、使用されていない研削領域（３）の高さと、前記コアドリル用ビット（１）の操作パラメータと、を含む保存データを有する記録媒体（２３）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
    
    

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