專利名稱：鉆孔裝置及鉆孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通常是對(duì)混凝土、柏油、花崗巖或大理石等石材以及基巖等脆性材料組成的被挖掘物進(jìn)行鉆孔用的鉆孔裝置及鉆孔方法，特別是對(duì)貼有瓷磚的壁面的瓷磚或接縫等進(jìn)行鉆孔時(shí)使用的、以及對(duì)鋪設(shè)在隧道或下水道等內(nèi)表面上的混凝土壁進(jìn)行鉆孔時(shí)使用的鉆孔裝置及鉆孔方法。
背景技術(shù)：
作為對(duì)已經(jīng)鋪設(shè)的混凝土制的壁進(jìn)行加強(qiáng)的方法，有下述方法首先，給該壁挖出一個(gè)大洞，在該挖了洞的開(kāi)口部設(shè)置鋼制的撐條(結(jié)織鋼筋)，接著，用混凝土固定該撐條與配設(shè)在開(kāi)口部?jī)?nèi)周面上的樁，由此，對(duì)壁全體進(jìn)行加強(qiáng)。這時(shí)的樁通過(guò)容納在開(kāi)口部?jī)?nèi)周面上所設(shè)置的孔中進(jìn)行配設(shè)。
用于配設(shè)該樁的孔，例如如圖11所示，由下述的鉆孔裝置形成，該鉆孔裝置備有通過(guò)在圓筒狀工具本體前端設(shè)置片狀鉆頭80a而成的空心鉆80(鉆孔工具)和讓該空心鉆80圍繞軸線旋轉(zhuǎn)用的馬達(dá)81(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置)，上述鉆頭80a是把超硬合金或超磨料分散配置到燒結(jié)粘合劑材料所得到的結(jié)合相中形成的。
換句話說(shuō)，鉆孔時(shí)，一邊讓設(shè)置在空心鉆80前端的鉆頭80a旋轉(zhuǎn)，一邊將鉆頭80a推壓到被挖掘物的混凝土82上，借此，對(duì)混凝土82鉆孔，形成圓柱狀的芯83。接著，把殘存到混凝土82內(nèi)部的芯83的底部83a折斷之后，拔出芯83。由此，根據(jù)空心鉆80的直徑形成例如直徑為15～50mm程度、深度為50～500mm程度的孔。
另外，為了防止鋪設(shè)在隧道內(nèi)表面上的混凝土壁崩塌，貫通該混凝土壁，穿設(shè)有通到混凝土壁里側(cè)的基巖處的孔，將水泥漿從該孔注入混凝土壁與基巖之間，對(duì)混凝土壁加強(qiáng)。
對(duì)混凝土壁鉆孔時(shí)，對(duì)基巖鉆孔的以往的鑿巖機(jī)由于鑿巖機(jī)的振動(dòng)反而促使崩塌而不采用。取而代之，為了給混凝土制的構(gòu)造物鉆孔，同時(shí)使用如圖11所示的鉆孔裝置。在這種情況下，根據(jù)空心鉆80的直徑，穿設(shè)例如直徑為70～100mm程度的孔。
另外，為了防止隨著外壁貼有瓷磚的建筑物的老化所導(dǎo)致的瓷磚的脫落，對(duì)瓷磚或瓷磚間的接縫鉆孔，形成到達(dá)襯底混凝土壁的孔，把樹(shù)脂從該孔注入快要脫落的瓷磚的里側(cè)，對(duì)瓷磚進(jìn)行固著。對(duì)這樣的瓷磚或瓷磚間的接縫進(jìn)行鉆孔時(shí)，使用例如對(duì)混凝土鉆孔的小型振動(dòng)鉆。
但是，普通的振動(dòng)鉆在鉆孔時(shí)是讓鉆振動(dòng)的，一邊象錘一樣的打碎被挖掘物，一邊鉆孔，因此，反而促使瓷磚脫落，有損傷外壁的缺點(diǎn)。鑒于此，使用備有鉆孔工具和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的鉆孔裝置，上述的鉆孔工具在桿狀或圓筒狀工具本體的前端設(shè)有鉆頭，上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該鉆孔工具圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。
圖示的以往的鉆孔裝置，為了提高以馬達(dá)的給定輸出功率所得到的發(fā)生扭矩，通過(guò)齒輪等降低轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)安裝空心鉆的旋轉(zhuǎn)軸。這里所說(shuō)的輸出功率是指不包括馬達(dá)的內(nèi)部損失而可以從馬達(dá)外側(cè)取出的輸出功率。在通過(guò)齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，該輸出功率因摩擦等減少，但是，最終變換成用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)空心鉆的鉆孔裝置的輸出功率，并將該鉆孔裝置的輸出功率供給鉆孔中。
換句話說(shuō)，假設(shè)挖掘時(shí)由來(lái)自被挖掘物的阻力而施加到空心鉆前端的切線方向的力的總和為Ft，空心鉆的半徑用r表示，則在鉆孔時(shí)讓空心鉆旋轉(zhuǎn)一周所需要作的功可用2πrFt表示，因此，當(dāng)空心鉆在單位時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)fN時(shí)，鉆孔裝置的功率可以用2πrFtfN表示。由于2πfN可表示為角速度ω，rω是空心鉆的外周側(cè)圓周速度v，所以，如果將該關(guān)系表示為2πrFtfN＝vFt，則更明確。但是，由于rFt是使空心鉆旋轉(zhuǎn)所必需的發(fā)生扭矩，因此，當(dāng)該發(fā)生扭矩為T時(shí)，鉆孔裝置的輸出功率與轉(zhuǎn)速和發(fā)生扭矩的乘積成比例，可用P輸出∝TfN表示。
于是，在鉆孔裝置的輸出功率P輸出為某個(gè)一定值的條件下，為了提高發(fā)生扭矩T，雖然存在著因齒輪等引起的輸出功率的傳動(dòng)損失，但是，也要通過(guò)齒輪等降低馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，以降低鉆孔裝置的轉(zhuǎn)速fN。
然而，上述以往的鉆孔裝置具有鉆孔速度慢的缺點(diǎn)。因而，導(dǎo)致發(fā)生工期長(zhǎng)、鉆孔時(shí)所產(chǎn)生的噪音或振動(dòng)使周圍環(huán)境劣化的問(wèn)題。
例如，在進(jìn)行隧道的修補(bǔ)的情況下，必須穿設(shè)多個(gè)500～1000mm深度的孔，但是，在用以往的鉆孔裝置的情況下，穿設(shè)一個(gè)位置的孔，需要大約30分鐘，到穿設(shè)全部的孔結(jié)束，不僅人員開(kāi)支龐大，還需要更多的工程費(fèi)用。
另外，并不限于隧道的混凝土壁，近年來(lái)，還需要進(jìn)行這樣的工程，即對(duì)下水管內(nèi)表面的混凝土壁鉆孔，將耐腐蝕材料注入下水管的里側(cè)。于是，要求開(kāi)發(fā)出能夠沿著長(zhǎng)距離的混凝土壁在短工期內(nèi)穿設(shè)多個(gè)孔的適當(dāng)技術(shù)。
另外，上述以往的鉆孔裝置不用振動(dòng)鉆所采用的打擊振動(dòng)，而是一邊降低鉆孔工具的轉(zhuǎn)速，一邊鉆孔的，因而，與普通的振動(dòng)鉆相比較，還有鉆孔速度慢的缺點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于施工惡劣的建筑物等，有幾乎把外壁的瓷磚都剝落的情況發(fā)生。如果把瓷磚全部剝落，換上新的瓷磚的作業(yè)實(shí)際上非常費(fèi)事，結(jié)果，需要對(duì)剝落的瓷磚的里側(cè)全部注入樹(shù)脂。在這種情況下，必須鉆孔的孔的數(shù)目非常龐大。因而，由于鉆孔時(shí)間增加，導(dǎo)致工期長(zhǎng)、費(fèi)用高的問(wèn)題發(fā)生。由于這種原因，人們希望開(kāi)發(fā)與振動(dòng)鉆相比不遜色、可快速鉆孔、尤其是鉆孔時(shí)的振動(dòng)不會(huì)助長(zhǎng)瓷磚的脫落的、振動(dòng)小的鉆孔裝置。
本發(fā)明的目的是，提供一種可消除打出給定深度的孔所作功中的無(wú)用功，并減少該值，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)被挖掘物鉆孔的鉆孔裝置及鉆孔方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了下述事實(shí)即，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鉆孔工具，該鉆孔工具在具有給定直徑的圓筒狀工具本體前端設(shè)置有鉆頭，該鉆頭是由超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的，并且，以0.6N/mm2以上的給定壓力將上述鉆孔工具的前端推壓到有脆性的被挖掘物、例如混凝土、柏油、花崗巖或大理石等石材、基巖等上進(jìn)行鉆孔時(shí)，在鉆孔工具前端的鉆頭圓周速度為220m/min以下的區(qū)域，打出給定深度的孔所需要的作功與鉆頭的圓周速度一起增加，不論如何增加鉆頭的圓周速度，都不能有效地增加鉆孔速度；同時(shí)本發(fā)明者通過(guò)得到以下知識(shí)獲得本發(fā)明，即當(dāng)鉆頭的圓周速度至少為300m/min以上時(shí)，減少鉆孔所必要的作功，通過(guò)提高鉆頭的圓周速度，可以高速地鉆孔。
換句話說(shuō)，本發(fā)明提供一種鉆孔裝置，該鉆孔裝置包括在桿狀或圓筒狀工具本體的前端設(shè)置有由超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的鉆頭的鉆孔工具；及驅(qū)動(dòng)上述鉆孔工具圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，將被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的上述鉆孔工具的前端推壓到由脆性材料組成的被挖掘物上，對(duì)該被挖掘物進(jìn)行鉆孔，上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成為，在鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將上述鉆孔工具推壓到上述被挖掘物上，同時(shí)保持上述鉆頭外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上。
在本發(fā)明中，是使用在桿狀或圓筒狀的工具本體的前端設(shè)置有鉆頭的鉆孔工具，對(duì)混凝土、柏油、花崗巖或大理石等石材、基巖、瓷磚或其間的接縫等脆性材料組成的被挖掘物進(jìn)行鉆孔的。在這種情況下，一旦以0.6N/mm2以上的給定壓力，將旋轉(zhuǎn)的鉆孔工具前端推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上時(shí)，能夠減少挖掘時(shí)鉆頭受到來(lái)自被挖掘物的阻力，進(jìn)而可減少打出給定深度的孔所必要的作功(下文稱作鉆孔作功量)。于是，通過(guò)增加鉆頭的圓周速度，可提高鉆孔速度。
鉆頭圓周速度為220m/min～300m/min之間的區(qū)域是鉆孔作功量與圓周速度一起急劇減少的區(qū)域，鉆孔速度基本上從鉆頭的圓周速度超過(guò)250m/min的一帶隨鉆頭的圓周速度一起開(kāi)始增加。因此，一旦構(gòu)成鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭外周側(cè)的圓周速度為250m/min以上的鉆孔裝置，則可以隨著圓周速度的增加一起增加鉆孔速度。
另外，一旦構(gòu)成鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭的圓周速度為400m/min以上的鉆孔裝置，則可以不依賴于脆性材料組成的被挖掘物的種類，就可增加鉆孔速度。
另外，一旦用過(guò)大的壓力把鉆頭推壓到被挖掘物上，會(huì)損壞鉆頭，因此，希望以6N/mm2以下的壓力進(jìn)行鉆孔。最好是用3N/mm2程度的壓力推壓鉆頭進(jìn)行鉆孔，這樣可有效地鉆孔。
此外，希望以2000m/min以下的圓周速度進(jìn)行鉆孔。這是因?yàn)椋绻@頭的圓周速度過(guò)于高速，就有可能損壞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的軸承等；特別是，當(dāng)圓筒物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)平衡會(huì)變大，存在著物體受到破壞的危險(xiǎn)；此外，與以往的鉆不同，在鉆孔工具的外周通常不設(shè)置螺旋狀槽等，孔的壁面與鉆孔工具之間是處于閉塞狀態(tài)進(jìn)行鉆孔的，一旦圓周速度高時(shí)，研磨引起的熱量就很難通過(guò)切粉或水、空氣等冷卻劑放出。
再者，在本發(fā)明的鉆孔裝置中，上述鉆孔工具，其直徑最好為3mm以上、200mm以下。在該直徑的鉆孔裝置中，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的增加。
另外，在本發(fā)明的鉆孔裝置中，上述鉆孔工具，其直徑最好為3mm以上、小于15mm。在該直徑的鉆孔裝置中，特別是用桿狀的工具本體打出細(xì)直徑的孔時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
再者，在本發(fā)明的鉆孔裝置中，上述鉆孔工具，其直徑最好為15mm以上、小于50mm。在該直徑的鉆孔裝置中，特別是用圓筒狀的工具本體時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
還有，在本發(fā)明的鉆孔裝置中，上述鉆孔工具，其直徑最好為50mm以上、200mm以下。在該直徑的鉆孔裝置中，特別是用圓筒狀的工具本體時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
另外，在本發(fā)明的鉆孔裝置中，上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置備有使前端部安裝有上述鉆孔工具的旋轉(zhuǎn)軸貫通、與該旋轉(zhuǎn)軸一體地設(shè)置的筒狀轉(zhuǎn)子；及設(shè)置在該轉(zhuǎn)子外周面上的圓筒狀的定子。
于是，在本發(fā)明中，由于鉆孔工具不通過(guò)齒輪而直接安裝在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸上，因此，可消除旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系的作功損失，可使馬達(dá)的輸出功率依照原樣作為鉆孔裝置的輸出功率。進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)鉆孔裝置的小型化。
另外，鉆孔時(shí)，鉆頭在切線方向上其單位面積上需要至少0.2N/mm2程度的力。因此，在直徑為15mm以上、200mm以下的鉆孔工具的前端沿著圓周方向連續(xù)地設(shè)置刃厚為2mm程度的鉆頭時(shí)，根據(jù)鉆孔工具的直徑，至少需要0.14Nm～25Nm程度的扭矩。在該直徑為3mm以上、小于15mm的桿狀或圓筒狀的鉆孔工具的情況下，也需要與前端鉆頭的面積對(duì)應(yīng)的扭矩。在該扭矩作為負(fù)載作用的情況下，為了確保鉆頭圓周速度在300m/min以上，構(gòu)成馬達(dá)的轉(zhuǎn)子或定子的任何一方的構(gòu)成為具有釹、鐵、硼系或釤、鈷系稀土類磁鐵的話，則希望磁鐵的最大磁能積在100kJm-3以上。因此，可容易地將馬達(dá)的扭矩常數(shù)提高到0.1Nm/A以上。而且，能夠?qū)崿F(xiàn)直流馬達(dá)的小型、輕量化，在維持高輸出的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。
另外，也可以在上述旋轉(zhuǎn)軸上，沿軸線穿設(shè)有從旋轉(zhuǎn)軸后端側(cè)貫通到前端側(cè)的工具本體的連通孔。因此，設(shè)置有可從旋轉(zhuǎn)軸側(cè)取出芯用的壓出桿等，將水或空氣等流體從向鉆孔工具的前端送出。
進(jìn)一步，還可以采用這樣的構(gòu)成，將直流電壓供給馬達(dá)的電源設(shè)置有控制部，該控制部檢測(cè)發(fā)生扭矩T與轉(zhuǎn)速fN，調(diào)整施加到直流馬達(dá)上的電壓，以便得到必要的發(fā)生扭矩T或圓周速度。更具體地說(shuō)，當(dāng)施加給直流馬達(dá)的電壓為VM時(shí)，在發(fā)生扭矩T與轉(zhuǎn)速fN之間有VM≅KTT+KffN]]>的關(guān)系成立(KT、Kf為常數(shù))，另外，當(dāng)流過(guò)直流馬達(dá)的電流為IM時(shí)，有T≅KIIM]]>的關(guān)系成立(KI為扭矩常數(shù))，利用這兩個(gè)關(guān)系式，控制部基于馬達(dá)的已知特性曲線，由檢測(cè)出的流為IM的值算出發(fā)生扭矩T，進(jìn)一步由所施加的電壓為VM的值算出轉(zhuǎn)速fN，或者根據(jù)編碼器直接檢測(cè)出轉(zhuǎn)速fN。并且，例如，該控制部還可以采用這樣的構(gòu)成，首先，在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下，調(diào)整電壓為VM的值，使鉆孔工具的圓周速度為3O0m/min以上的給定值，控制以向被挖掘物輸送鉆孔裝置的方式構(gòu)成的鉆孔裝置輸送機(jī)構(gòu)，以0.6N/mm2以上的給定壓力將鉆孔工具向被挖掘物輸送，使鉆孔工具的前端切入被挖掘物，開(kāi)始鉆孔，由此，把扭矩作用到鉆孔工具上的同時(shí)，調(diào)整所施加的電壓為VM的值，保持鉆孔工具的圓周速度為300m/min以上的給定值。
本發(fā)明提供一種鉆孔方法，驅(qū)動(dòng)在圓筒狀工具本體的前端設(shè)置有由超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的鉆頭的鉆孔工具圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，將被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的上述鉆孔工具的前端推壓到由脆性材料組成的被挖掘物上，對(duì)該被挖掘物進(jìn)行鉆孔，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將上述鉆孔工具推壓到上述被挖掘物上，一邊保持上述鉆頭外周側(cè)的圓周速度為3O0m/min以上，一邊對(duì)上述被挖掘物進(jìn)行鉆孔。
在本發(fā)明中，在將旋轉(zhuǎn)的鉆孔工具前端以0.6N/mm2以上的給定壓力推壓到被挖掘物上，挖掘該被挖掘物的狀態(tài)下，通過(guò)保持鉆頭外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上，能夠減少挖掘時(shí)鉆頭受到來(lái)自被挖掘物的阻力，進(jìn)而可將打出給定深度的孔所必要的作功保持為一定，并使其為低值。于是，通過(guò)增加鉆頭的圓周速度，可有效地提高鉆孔速度。
另，一旦用過(guò)大的壓力把鉆頭推壓到被挖掘物上，會(huì)損壞鉆頭，因此，希望以6N/mm2以下的壓力進(jìn)行鉆孔。最好是用3N/mm2程度的壓力推壓鉆頭進(jìn)行鉆孔，這樣可有效地鉆孔。
此外，希望以2000m/min以下的圓周速度進(jìn)行鉆孔。這是因?yàn)?，如果鉆頭的圓周速度過(guò)于高速，就有可能損壞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的軸承等；特別是，當(dāng)圓筒物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)平衡會(huì)變大，存在著物體受到破壞的危險(xiǎn)；此外，與以往的鉆不同，在鉆孔工具的外周通常不設(shè)置螺旋狀槽等，孔的壁面與鉆孔工具之間是處于閉塞狀態(tài)進(jìn)行鉆孔的，一旦圓周速度高時(shí)，研磨引起的熱量就很難通過(guò)切粉或水、空氣等冷卻劑放出。
例如，在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下，調(diào)整鉆孔工具的圓周速度，使其為300m/min以上的給定值。于是，用給定的輸送速度一邊讓鉆孔工具旋轉(zhuǎn)一邊向被挖掘物輸送鉆孔裝置，使鉆孔工具的前端切入被挖掘物，開(kāi)始鉆孔，由此，把扭矩作用到鉆孔工具上的同時(shí)，調(diào)整鉆孔所要的輸出和輸送速度，保持鉆孔工具的圓周速度為300m/min以上的給定值的同時(shí)，進(jìn)行鉆孔。
但是，鉆頭圓周速度為220m/min～300m/min之間的區(qū)域是鉆孔作功量與圓周速度一起急劇減少的區(qū)域，鉆孔速度基本上從鉆頭的圓周速度超過(guò)250m/min的一帶隨鉆頭的圓周速度一起開(kāi)始增加。因此，一旦在鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭外周側(cè)的圓周速度為250m/min以上進(jìn)行鉆孔的話，則可以隨著圓周速度的增加一起增加鉆孔速度。
另外，一旦在鉆孔時(shí)以0.6N/mm2以上的給定壓力，將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭的圓周速度為400m/min以上，進(jìn)行鉆孔的話，則可以不依賴于脆性材料組成的被挖掘物的種類，就能可靠地增加鉆孔速度。
再者，在本發(fā)明的鉆孔方法中，上述鉆孔工具，其直徑最好為3mm以上、200mm以下。在這種情況下，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的增加。
另外，在本發(fā)明的鉆孔方法中，上述鉆孔工具，其直徑最好為3mm以上、小于15mm。在這種情況下，特別是用桿狀的工具本體打出細(xì)直徑的孔時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
再者，在本發(fā)明的鉆孔方法中，上述鉆孔工具，其直徑最好為15mm以上、小于50mm。在這種情況下，特別是用圓筒狀的工具本體時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
還有，在本發(fā)明的鉆孔方法中，上述鉆孔工具，其直徑最好為50mm以上、200mm以下。在這種情況下，特別是用圓筒狀的工具本體時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖，是表示鉆孔裝置一個(gè)例子的側(cè)視圖。
圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖，是用局部剖開(kāi)表示鉆孔裝置的鉆孔裝置本體的側(cè)視圖。
圖3是用于說(shuō)明本實(shí)施例鉆孔裝置支柱部結(jié)構(gòu)的支柱部的斷面圖。
圖4是用于說(shuō)明本實(shí)施例的鉆孔裝置移動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷面圖。
圖5是模式地表示本實(shí)施例的鉆孔裝置的電氣回路的方框圖。
圖6是表示鉆頭圓周速度與扭矩值所規(guī)格化的鉆孔速度的關(guān)系的示意圖。
圖7是表示鉆頭圓周速度與鉆孔裝置鉆孔作功量的關(guān)系的示意圖。
圖8是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的示意圖，是表示鉆孔裝置一個(gè)例子的側(cè)視圖。
圖9是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的示意圖，是用局部剖開(kāi)表示鉆孔裝置的鉆孔裝置本體的側(cè)視圖。
圖10是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的示意圖，是用局部剖開(kāi)表示鉆孔裝置的鉆孔裝置本體的側(cè)視圖。
圖11是用于說(shuō)明以往鉆孔裝置結(jié)構(gòu)的鉆孔裝置的斷面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明的鉆孔裝置。
圖1至圖5示出了本發(fā)明鉆孔裝置的第一實(shí)施例，圖中，符號(hào)1是鉆孔裝置，符號(hào)1a是鉆孔裝置本體，符號(hào)1b是電源，符號(hào)2是由電源1b驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成鉆孔裝置本體1a的本實(shí)施例的直流馬達(dá)(以下稱作直動(dòng)式馬達(dá))。
鉆孔裝置1包括設(shè)置在柏油、混凝土、花崗巖或大理石等石材及基巖等被挖掘物C上的設(shè)置部130；以及可自由旋轉(zhuǎn)地連接在該設(shè)置部130上、可相對(duì)該設(shè)置部130傾斜的支柱部140。鉆孔裝置本體1a與電源1b分體設(shè)置，通過(guò)可自由進(jìn)退地安裝在支柱部140上的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)141支持在該支柱部140上。
另外，鉆孔裝置1的構(gòu)成為，與鉆孔裝置本體1a及電源1b分體地設(shè)置有用于控制鉆孔裝置1的遠(yuǎn)距離控制單元200。在該控制單元200上設(shè)置有轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕161和再起動(dòng)按鈕162，轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕161用于調(diào)整直動(dòng)式馬達(dá)2(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置)的轉(zhuǎn)速，起動(dòng)或停止該直動(dòng)式馬達(dá)2，再起動(dòng)按鈕162是當(dāng)通過(guò)電源連鎖把電源1b輸出的電壓降為零時(shí)再次輸出電壓用的。
直動(dòng)式馬達(dá)2為通過(guò)施加直流電壓而旋轉(zhuǎn)的直流馬達(dá)，如圖2所示，其中心具有圓筒狀的旋轉(zhuǎn)軸11，在該旋轉(zhuǎn)軸11的前端上，在該旋轉(zhuǎn)軸11的前端所形成的螺紋部11a上可自由裝卸地螺紋連接地設(shè)置有適配器12，在該適配器12上可裝卸地安裝有圓筒狀的空心鉆13(鉆孔工具)，使該空心鉆13與旋轉(zhuǎn)軸相互連通。
在這種結(jié)構(gòu)中，適配器12呈中空的大致圓筒狀，其基端側(cè)設(shè)有與旋轉(zhuǎn)軸11的前端螺紋部11a螺紋連接的內(nèi)螺紋部12a，另外，在其前端側(cè)沿旋轉(zhuǎn)軸11的軸線0的方向設(shè)有用于安裝空心鉆13的基端的內(nèi)螺紋部12b。在這里，內(nèi)螺紋部12a是朝向通過(guò)鉆孔時(shí)的旋轉(zhuǎn)能緊固到旋轉(zhuǎn)軸11上的方向形成的。
另外，空心鉆13的結(jié)構(gòu)為，在形成直徑為15～50mm的圓筒狀中空管14(工具本體)的前端安裝有鉆頭15，該鉆頭15設(shè)置成朝圓周方向略為圓環(huán)狀的形式。在這里，鉆頭15是把超硬合金或超磨料(金剛石磨料或CBN磨料)通過(guò)分散配置到使金屬結(jié)合劑或樹(shù)脂結(jié)合劑之類的粘合劑材料燒結(jié)、固化得到的結(jié)合相中形成的?；蛘咴诒煌诰蛭餅榇罄硎那闆r下，通過(guò)電沉積把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的。而且，驅(qū)動(dòng)前端安裝有這樣的鉆頭15的空心鉆13圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，朝軸線方向前端側(cè)輸送，借此挖掘被挖掘物C，形成原柱狀的芯。
在該空心鉆13的基端側(cè)設(shè)置有被安裝到適配器12上的裝卸部13a。該裝卸部13a上沿著空心鉆13的軸線方向形成有與適配器12的內(nèi)螺紋部12b螺紋連接的外螺紋部13b。在這里，外螺紋部13b是朝鉆孔時(shí)空心鉆13的旋轉(zhuǎn)使空心鉆13緊固到適配器12上的方向形成的。
直動(dòng)式馬達(dá)2是不用齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，就可以直接使與旋轉(zhuǎn)軸11直接連接的工具的空心鉆13旋轉(zhuǎn)的直動(dòng)式馬達(dá)，其構(gòu)成為，在鉆孔時(shí)以0.6N/mm2～6N/mm2范圍的壓力，將直徑為15mm以上、小于50mm的空心鉆13壓靠在被挖掘物C上，使其以300m/min～2000m/min的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
另外，直動(dòng)式馬達(dá)2的構(gòu)成為，在殼體16內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子17和圓筒狀定子18，轉(zhuǎn)子17是通過(guò)將覆蓋有例如聚酰亞胺等耐熱樹(shù)脂的線圈卷繞而成的，定子18設(shè)置在該轉(zhuǎn)子17的外周面上，具有永久磁鐵。旋轉(zhuǎn)軸11通過(guò)壓入、插入上述轉(zhuǎn)子17的中心所形成的插通孔17a內(nèi)，一體地固定到轉(zhuǎn)子17上。
在這里，作為定子18的磁鐵，與一般所使用的鐵氧體磁鐵或鋁鎳鈷系磁性合金磁鐵相比較，可以使用小型、輕量就可得到高扭矩的、具有100kJm-3以上的非常高的最大磁能積的釹、鐵、硼系或釤、鈷系稀土類高密度磁鐵。另外，轉(zhuǎn)子17，其直徑為小于其長(zhǎng)度尺寸的值。因此，該實(shí)施例的直動(dòng)式馬達(dá)2的扭矩常數(shù)為0.12Nm/A，在本實(shí)施例中，在發(fā)生扭矩T(單位為Nm)與經(jīng)過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2流動(dòng)的電流IM(單位為A)之間，有T＝0.12×IM-0.6的關(guān)系成立。
在容納直動(dòng)式馬達(dá)2的殼體16的上壁部16a與下壁部16b的內(nèi)側(cè)，分別設(shè)置有用于自由旋轉(zhuǎn)地支持轉(zhuǎn)子12的軸承19a、19b。換句話說(shuō)，軸承19a、19b的構(gòu)成為，支持插通轉(zhuǎn)子17中心的旋轉(zhuǎn)軸11的上下端部附近，并接受作用到旋轉(zhuǎn)軸11以及插入有該旋轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)子17上的推力方向的力與徑向方向的力。
在該直動(dòng)式馬達(dá)2的后端部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸支持臺(tái)20和固定在該旋轉(zhuǎn)軸支持臺(tái)20上的用于容納旋轉(zhuǎn)軸11后端部的上部殼體21，旋轉(zhuǎn)軸支持臺(tái)20可自由旋轉(zhuǎn)地支持機(jī)械密封部38，該機(jī)械密封部38可旋轉(zhuǎn)且液密狀態(tài)地與旋轉(zhuǎn)軸11的后端部連接。
在上部殼體21上形成有與旋轉(zhuǎn)軸11的中心貫通孔11a連通的流路22，該流路22開(kāi)口于上部殼體21的側(cè)方。開(kāi)口于該側(cè)方的開(kāi)口部23上連接有管24，從該管24送入濕式挖掘用冷卻水。
并且，將冷卻水從該管24通過(guò)上部殼體21的流路22，向旋轉(zhuǎn)軸11的中心貫通孔11a導(dǎo)入，之后，送入經(jīng)過(guò)適配器12連接到旋轉(zhuǎn)軸11前端部的空心鉆13內(nèi)，冷卻鉆頭15的挖掘位置。
另外，在上部殼體21上，在其后端部形成有安裝螺紋部31，在該安裝螺紋部31上通過(guò)螺紋擰入固定有蓋32。在該蓋32上，在其中心形成有插通孔34。另外，在上部殼體21上形成有與蓋32的插通孔34及旋轉(zhuǎn)軸11的中心貫通孔11a連通的連通孔35。在這些相互連通的插通孔34、連通孔35及貫通孔11a中插入有壓出桿36。另外，在壓出桿36與蓋32的插通孔34之間設(shè)置有O形圈37，進(jìn)行密封。
符號(hào)25是與旋轉(zhuǎn)軸11接觸的、朝圓周方向配設(shè)到直動(dòng)式馬達(dá)2的殼體16內(nèi)的上方側(cè)的電刷，把直流電壓施加到該電刷25上，就可以供給驅(qū)動(dòng)電流。
把直流電源供給直動(dòng)式馬達(dá)2的電源1b具有電源本體5，而且還備有輸入電纜52，該輸入電纜52具有把電源本體5連接到供給作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的交流源上用的插銷51。在電源本體5上除了設(shè)置主開(kāi)關(guān)53外，還設(shè)置有根據(jù)輸入側(cè)電源的允許電流量，可選擇適當(dāng)?shù)碾娏髁康碾娏髁窟x擇開(kāi)關(guān)54。另外，在這里，雖然圖中未示，但是，在電源本體5上還設(shè)置有其他的鉆孔作業(yè)緊急停止用的開(kāi)關(guān)、用于導(dǎo)入電源冷卻用冷卻水的冷卻水導(dǎo)入口等。
在上述鉆孔裝置本體1a與電源1b之間設(shè)置有電纜7。該電纜7是利用有防水性的防水套74將圖中未示的兩根電流供給線與地線等捆在一起的一根電纜，并且其構(gòu)成為在搬運(yùn)鉆孔裝置本體1a時(shí)，一體地纏繞電流供給線、地線等，上述兩根電流供給線用于將直流電流從電源1b供給直動(dòng)式馬達(dá)2。
進(jìn)一步，在電纜7的鉆孔裝置本體1a側(cè)的一端，設(shè)置有把電流供給線、地線等水密且一體地連接到鉆孔裝置本體1a上的多芯鉆孔裝置本體連接部7a，在電源1b側(cè)的另一端，設(shè)置有把電流供給線、地線等水密且一體地連接到電源1b上的多芯馬達(dá)電源連接部7b。并且防水套74保持水密性地安裝到該鉆孔裝置本體連接部7a與馬達(dá)電源連接部7b上，即使電纜7被水浸漬，其內(nèi)側(cè)的電流供給線、用于控制電源的導(dǎo)線及地線等也能成為防水的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，支柱部140由一對(duì)長(zhǎng)條的支柱板140a、140a構(gòu)成，并且在該支柱板140a彼此之間設(shè)置有沿著該支柱部140的長(zhǎng)度方向的滾珠絲杠91。該滾珠絲杠91由設(shè)置在支柱部140的上下端部近旁的軸承101可旋轉(zhuǎn)地支持。
可自由進(jìn)退地安裝在該支柱部140上的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)141如圖3所示，具有圍繞支柱板140a、140a的周圍設(shè)置的滑動(dòng)箱94；以及固定在該滑動(dòng)箱94上的將滾珠絲杠91擰入該滑動(dòng)箱94內(nèi)的滑動(dòng)部件95。另外，在滑動(dòng)箱94與支柱板5a之間，設(shè)置有可相對(duì)支柱板5a確保圓滑的滑動(dòng)狀態(tài)的滑動(dòng)板96。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠91時(shí)，滑動(dòng)箱94與擰入有該滾珠絲杠91的滑動(dòng)部件95一起相對(duì)支柱部140滑動(dòng)，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)141全體構(gòu)成為沿著支柱部140朝其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
該移動(dòng)方向取決于滾珠絲杠91的旋轉(zhuǎn)方向，借助于滾珠絲杠91的圍繞順時(shí)針或圍繞逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，固定到滑動(dòng)機(jī)構(gòu)141上的鉆孔裝置本體1a由支柱部140支承，相對(duì)被挖掘物C進(jìn)退地移動(dòng)。
該滾珠絲杠91由設(shè)置在支柱部140上端部的移動(dòng)機(jī)構(gòu)160(鉆孔裝置輸送機(jī)構(gòu))轉(zhuǎn)動(dòng)。換句話說(shuō)，如圖4所示，移動(dòng)機(jī)構(gòu)160具有設(shè)置在容納箱103內(nèi)的移動(dòng)用馬達(dá)104，在該移動(dòng)用馬達(dá)104的旋轉(zhuǎn)軸104a上，通過(guò)離合器105連接有驅(qū)動(dòng)帶106。在固定于該驅(qū)動(dòng)帶106與滾珠絲杠91上端部的從動(dòng)皮帶輪102上卷繞有傳遞帶107，借助于該傳遞帶107，可將移動(dòng)用馬達(dá)104的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給滾珠絲杠91，使?jié)L珠絲杠91旋轉(zhuǎn)。在這里，設(shè)置于移動(dòng)機(jī)構(gòu)160的移動(dòng)用馬達(dá)104與卷繞有傳遞帶107的驅(qū)動(dòng)帶106之間的離合器105是借助于磁力產(chǎn)生的磁粉結(jié)合力，通過(guò)以給定力連接彼此的軸的電磁離合器。
于是，移動(dòng)機(jī)構(gòu)160通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠91，使鉆孔裝置本體1a沿支柱部140移動(dòng)。
另外，鉆孔裝置本體1a除了采用滾珠絲杠之外，還可以采用由小齒輪與齒條的組合移動(dòng)的構(gòu)成。
在遠(yuǎn)距離控制單元200上，設(shè)置有為了控制該移動(dòng)機(jī)構(gòu)106而對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)160的移動(dòng)用馬達(dá)104的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行ON·OFF的電源開(kāi)關(guān)108以及用于調(diào)整移動(dòng)用馬達(dá)104旋轉(zhuǎn)速度的速度調(diào)整旋鈕109。
圖5用方框圖模式地示出了鉆孔裝置1的電氣回路的構(gòu)成。如圖5所示，電源1b備有通過(guò)調(diào)整施加給雙向可控硅T的柵極G的觸發(fā)電流的觸發(fā)角，將輸入側(cè)T1的交流電壓相位的一部分周期地輸出給輸出側(cè)T2的相位控制部56；以及對(duì)相位控制部56的輸出側(cè)T2的電壓進(jìn)行整流，將直流電壓施加給直動(dòng)式馬達(dá)2，使電壓脈動(dòng)平滑化的整流部57。
相位控制部56采用這樣的構(gòu)成，具有把來(lái)自例如兩端交流開(kāi)關(guān)等的觸發(fā)電流施加給雙向可控硅T的柵極G的電源控制部58(控制部)，并根據(jù)來(lái)自設(shè)置于遠(yuǎn)距離控制單元200的轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕161的輸入(如圖中的VAL所示)以及來(lái)自再起動(dòng)按鈕162的輸入(如圖中的RES所示)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整觸發(fā)電流的觸發(fā)角，控制向輸出側(cè)T2的輸出。
進(jìn)一步，電源1b備有用于檢查流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流IM的電流檢測(cè)器59，并且具有作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電壓停止裝置的自動(dòng)斷路器，該自動(dòng)斷路器在電流檢測(cè)器59檢測(cè)的電流值超過(guò)閾值時(shí)，就立刻停止電壓的輸出。
整流部57具有可以切去正弦曲線波峰的一部分的對(duì)相位控制部56的輸出電壓進(jìn)行全波整流用的二極管部57a；及電氣地并聯(lián)連接到直動(dòng)式馬達(dá)2上的、對(duì)電壓進(jìn)行整流、使電壓脈動(dòng)平滑化的電容57b。進(jìn)一步，在整流部57上，設(shè)置有當(dāng)直動(dòng)式馬達(dá)2停止時(shí)，能迅速?gòu)碾娙?7放出所儲(chǔ)蓄的電荷的圖中未示的回路。利用所儲(chǔ)蓄的電荷，可以不再次旋轉(zhuǎn)起動(dòng)直動(dòng)式馬達(dá)2。
另外，電源1b還具有由上述手動(dòng)的鉆孔裝置的控制切換成自動(dòng)控制的圖中未示的切換開(kāi)關(guān)。電源控制部58采用這樣的構(gòu)成，當(dāng)切換成自動(dòng)控制時(shí)，根據(jù)所檢測(cè)的流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流IM，由輸入給內(nèi)部所設(shè)置的存儲(chǔ)器內(nèi)的已知的特性曲線數(shù)據(jù)算出發(fā)生扭矩T，進(jìn)一步由觸發(fā)電流觸發(fā)角算出施加到直動(dòng)式馬達(dá)2的電壓VM，算出直動(dòng)式馬達(dá)2的轉(zhuǎn)速、即空心鉆13的轉(zhuǎn)速fN。
除此之外，電源控制部58還采用這樣的構(gòu)成，將信號(hào)傳送給用于控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)160的移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制部160a，對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)160進(jìn)行控制，從而調(diào)整鉆孔裝置本體1a的進(jìn)給速度，即鉆孔速度。并且，通過(guò)調(diào)整觸發(fā)電流的觸發(fā)角，調(diào)整施加到直動(dòng)式馬達(dá)2的電壓VM，同時(shí)，將空心鉆13的圓周速度設(shè)定為300m/min以上的給定值。
下面，說(shuō)明上述構(gòu)成的鉆孔裝置1的作用、以及使用該鉆孔裝置1對(duì)被挖掘物C進(jìn)行鉆孔的作業(yè)。
首先，將位于支柱部140上方側(cè)的鉆孔裝置本體1a定位于被挖掘物C的給定鉆孔位置，使旋轉(zhuǎn)軸11的軸線與給定的鉆孔位置一致，將設(shè)置部130固定在被挖掘物C上。
如果將該鉆孔裝置本體1a設(shè)置于被挖掘物C上，則把鉆孔裝置本體連接部7a連接到鉆孔裝置本體1a，把馬達(dá)電源連接部7b連接到電源1b上，通過(guò)電纜7將鉆孔裝置本體1a與電源1b之間電連接在一起。使電源1b的主開(kāi)關(guān)53處在ON側(cè)，與交流電壓供給側(cè)的允許電流相符合地設(shè)定電流量選擇開(kāi)關(guān)54。按壓再起動(dòng)按鈕162，將直流電壓施加給直動(dòng)式馬達(dá)2的電刷25，使轉(zhuǎn)子17(或定子18)的線圈通電，在轉(zhuǎn)子17高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，為了以濕式進(jìn)行鉆孔，從圖中未示的冷卻水供給裝置經(jīng)過(guò)管24送入冷卻水。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于遠(yuǎn)距離控制單元200上的轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕161，設(shè)定扭矩為零狀態(tài)的此時(shí)的轉(zhuǎn)速，以便在手動(dòng)情況下，使空心鉆13的圓周速度為300m/min以上的給定值。在自動(dòng)控制的情況下，通過(guò)電源控制部58自動(dòng)地調(diào)整施加到直動(dòng)式馬達(dá)2上的電壓VM的值，使空心鉆13的圓周速度為300m/min以上的給定值。
此后，在空心鉆13高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，借助于移動(dòng)機(jī)構(gòu)160使鉆孔裝置本體1a下降，借此，以0.6N/mm2以上的壓力，將連接于旋轉(zhuǎn)軸11前端部上的空心鉆13的鉆頭15推壓到被挖掘物C的表面上，借此，借助于以高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭15，在被挖掘物C上形成環(huán)狀孔H。這時(shí)，在自動(dòng)控制的情況下，通過(guò)以空心鉆13的前端開(kāi)始切削被挖掘物C的鉆孔，在把扭矩施加給空心鉆13的同時(shí)，控制施加到直動(dòng)式馬達(dá)2上的電壓VM的值，將空心鉆13的圓周速度設(shè)定為300m/min以上的給定值。此后，控制所施加的電壓VM的值以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)160，保證鉆孔工具的圓周速度為300m/min以上的給定值，同時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力送入鉆孔工具。
在這樣的鉆孔作業(yè)中，在鉆頭15與用于加強(qiáng)被挖掘物C的鋼筋等硬的加強(qiáng)體接觸、直動(dòng)式馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)突然受到抑制的情況下，感應(yīng)電壓會(huì)突然減少，僅僅變成線圈阻抗，有過(guò)大的電流流過(guò)。因此，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定閾值，如果電流檢測(cè)器59檢測(cè)的電流值超過(guò)閾值，則立刻通過(guò)自動(dòng)斷路器停止相位控制部56的輸出。于是，在鉆頭15與鋼筋等加強(qiáng)體接觸的情況下，立刻停止直動(dòng)式馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)，中斷鉆孔作業(yè)。
這樣，在連鎖驅(qū)動(dòng)、中斷鉆孔作業(yè)的情況下，變換鉆孔的位置，變換到不與鋼筋接觸的位置，再次開(kāi)始作業(yè)。這時(shí)，為了再度使直動(dòng)式馬達(dá)2旋轉(zhuǎn)，按壓再起動(dòng)按鈕162。
此外，在鉆孔作業(yè)中，即使有冷卻水灑到電纜7上，由于電纜7有防水性，因此，不會(huì)引起漏電或斷路等。
由此，如果形成給定深度的環(huán)狀孔H，則讓鉆孔裝置本體1a上升，從孔H中拔出鉆頭15，除去中心的芯，形成樁孔。在這里，當(dāng)從孔H中拔出鉆頭15時(shí)，在空心鉆13內(nèi)殘留有芯的情況下，將壓出桿36向前端側(cè)壓出。
如上述，根據(jù)本實(shí)施例，借助于從旋轉(zhuǎn)軸11直接把旋轉(zhuǎn)力施加給空心鉆13的直動(dòng)式馬達(dá)2，可使空心鉆13以很高的速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使鉆頭15的圓周速度達(dá)到300m/min以上。
在把旋轉(zhuǎn)的空心鉆13的前端以0.6N/mm2以上的給定壓力推壓到被挖掘物C上、挖掘該被挖掘物C的狀態(tài)下，由于能保證鉆頭15的外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上，因此，可以減少挖掘時(shí)鉆頭15受到來(lái)自被挖掘物的阻力，進(jìn)而可減少打出給定深度的孔H所必要的作功。于是，通過(guò)增加鉆頭15的圓周速度，可提高鉆孔速度。
另外，由于空心鉆13的直徑在15mm以上、小于50mm，所以，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
另外，由于是把旋轉(zhuǎn)軸11壓入轉(zhuǎn)子17中心所形成的插通孔17a、進(jìn)行直接固定實(shí)現(xiàn)一體化的，因此，可大幅度地提高鉆孔裝置本體1a全體的剛性，進(jìn)而，能夠使空心鉆13高速旋轉(zhuǎn)，形成孔，與以往情況相比，可大幅度提高其鉆孔速度。結(jié)果，能迅速進(jìn)行鉆孔作業(yè)，實(shí)現(xiàn)有鉆孔作業(yè)的各種施工作業(yè)工期的簡(jiǎn)短化。
根據(jù)上述的本實(shí)施例，由于鉆孔到給定深度所需要的功沒(méi)有無(wú)用功，并減少了其值，所以，可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)被挖掘物鉆孔。
另外，在上述實(shí)施例中，雖然采用了不通過(guò)齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，就將作為鉆孔工具的空心鉆直接安裝到作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的直流馬達(dá)上的結(jié)構(gòu)，但是，在使用前端安裝有超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中所形成的鉆頭的空心鉆、對(duì)脆性材料組成的被挖掘物進(jìn)行鉆孔的情況下，如果是這樣的鉆孔裝置，即一邊以0.6N/mm2以上的壓力把鉆頭推壓到被挖掘物上，一邊使鉆頭的外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、鉆孔，不言而喻，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置既可以是使用了液壓馬達(dá)的裝置，也可以是備有齒輪的裝置，在這里所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以想到的、能夠得到的全部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
下面，利用圖8及圖9說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖中，與圖1～圖5分別對(duì)應(yīng)的部分由于其構(gòu)成完全相同，標(biāo)有相同的符號(hào)，在此省略其說(shuō)明，但是，關(guān)于相同符號(hào)，進(jìn)行與上述第一實(shí)施例完全相同的動(dòng)作，具有相同的功能。特別是在圖8及圖9中，雖然沒(méi)有示出圖3及圖5所示的構(gòu)成，但是，下面描述的第二實(shí)施例，也具有與圖3及圖5所示的構(gòu)成相同的構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，空心鉆213的結(jié)構(gòu)為，在形成直徑為50～200mm的圓筒狀中空管214(工具本體)的前端安裝有鉆頭215，該鉆頭215設(shè)置成朝圓周方向略為圓環(huán)狀的形式。在這里，鉆頭215是把超硬合金或超磨料(金剛石磨料或CBN磨料)通過(guò)分散配置到使金屬結(jié)合劑或樹(shù)脂結(jié)合劑之類的粘合劑材料燒結(jié)、固化得到的結(jié)合相中形成的?；蛘咴诒煌诰蛭餅榇罄硎那闆r下，通過(guò)電沉積把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的。而且，圍繞軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)前端安裝有這樣的鉆頭215的空心鉆213，朝軸線方向前端側(cè)輸送，借此挖掘被挖掘物C，形成原柱狀的芯。
在該空心鉆213的基端側(cè)設(shè)置有被安裝到適配器212上的裝卸部213a。該裝卸部213a上沿著空心鉆213的軸線方向形成有與適配器212的內(nèi)螺紋部212b螺紋連接的外螺紋部213b。在這里，外螺紋部213b是朝鉆孔時(shí)空心鉆213的旋轉(zhuǎn)使空心鉆213緊固到適配器212上的方向形成的。
適配器212呈中空的大致圓筒狀，其基端側(cè)設(shè)有與旋轉(zhuǎn)軸11的前端螺紋部11a螺紋連接的內(nèi)螺紋部212a，另外，在其前端側(cè)沿旋轉(zhuǎn)軸11的軸線0的方向設(shè)有用于安裝空心鉆213的基端的內(nèi)螺紋部212b。此外，內(nèi)螺紋部212a是朝向通過(guò)鉆孔時(shí)的旋轉(zhuǎn)能緊固到旋轉(zhuǎn)軸11上的方向形成的。
直動(dòng)式馬達(dá)2在其中心具有圓筒狀的旋轉(zhuǎn)軸11，在該旋轉(zhuǎn)軸11的前端上，在該旋轉(zhuǎn)軸11的前端所形成的螺紋部11a上可自由裝卸地螺紋連接地設(shè)置有適配器212，在該適配器212上可裝卸地安裝有圓筒狀的空心鉆213(鉆孔工具)，使該空心鉆213與旋轉(zhuǎn)軸相互連通。直動(dòng)式馬達(dá)2是不用齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就可以直接使與旋轉(zhuǎn)軸11直接連接的工具的空心鉆13旋轉(zhuǎn)的直動(dòng)式馬達(dá)，其構(gòu)成為，在鉆孔時(shí)以0.6N/mm2～6N/mm2范圍的壓力，將直徑為50mm以上、小于200mm的空心鉆13壓靠在被挖掘物C上，使其以300m/min～2000m/min的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
如上述，根據(jù)本實(shí)施例，借助于從旋轉(zhuǎn)軸11直接把旋轉(zhuǎn)力施加給空心鉆213的直動(dòng)式馬達(dá)2，可使空心鉆213以很高的速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使鉆頭215的圓周速度達(dá)到300m/min以上。
在把旋轉(zhuǎn)的空心鉆213的前端以0.6N/mm2以上的給定壓力推壓到被挖掘物C上、挖掘該被挖掘物C的狀態(tài)下，由于能保證鉆頭215的外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上，因此，可以減少挖掘時(shí)鉆頭215受到來(lái)自被挖掘物的阻力，進(jìn)而可減少打出給定深度的孔H所必要的作功。于是，通過(guò)增加鉆頭215的圓周速度，可提高鉆孔速度。
另外，由于空心鉆213的直徑在50mm以上、小于200mm，所以，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
另外，由于是把旋轉(zhuǎn)軸11壓入轉(zhuǎn)子17中心所形成的插通孔17a、進(jìn)行直接固定實(shí)現(xiàn)一體化的，因此，可大幅度地提高鉆孔裝置本體1a全體的剛性，進(jìn)而，能夠使空心鉆213高速旋轉(zhuǎn)，形成孔，與以往情況相比，可大幅度提高其鉆孔速度。結(jié)果，能迅速進(jìn)行鉆孔作業(yè)，實(shí)現(xiàn)有鉆孔作業(yè)的各種施工作業(yè)工期的簡(jiǎn)短化。
另外，在上述第二實(shí)施例中，雖然采用了不通過(guò)齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，就將作為鉆孔工具的空心鉆直接安裝到作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的直流馬達(dá)上的結(jié)構(gòu)，但是，在使用前端安裝有超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中所形成的鉆頭的空心鉆、對(duì)脆性材料組成的被挖掘物進(jìn)行鉆孔的情況下，如果是這樣的鉆孔裝置，即一邊以0.6N/mm2以上的壓力把鉆頭推壓到被挖掘物上，一邊使鉆頭的外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、鉆孔，不言而喻，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置即可以是使用了液壓馬達(dá)的裝置，也可以是備有齒輪的裝置，在這里所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以想到的、能夠得到的全部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
下面，利用圖10說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。
在圖10中，符號(hào)301是鉆孔裝置，符號(hào)302是構(gòu)成該鉆孔裝置的作為直流馬達(dá)的直動(dòng)式馬達(dá)(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置)。
直動(dòng)式馬達(dá)302為通過(guò)施加直流電壓而旋轉(zhuǎn)的直流馬達(dá)，如圖所示，其中心具有圓筒狀的旋轉(zhuǎn)軸311，在該旋轉(zhuǎn)軸311的前端上，在該旋轉(zhuǎn)軸311的前端所形成的螺紋部311a上可自由裝卸地螺紋連接地設(shè)置有適配器312，在該適配器312上可裝卸地螺紋連接地設(shè)置有桿狀的鉆孔工具313。
在這種結(jié)構(gòu)中，適配器312呈中空的大致圓筒狀，其基端側(cè)設(shè)有與旋轉(zhuǎn)軸311的前端螺紋部311a螺紋連接的內(nèi)螺紋部312a，另外，在其前端側(cè)沿旋轉(zhuǎn)軸311的軸線0的方向設(shè)有用于安裝鉆孔工具313的基端的內(nèi)螺紋部312b。在這里，內(nèi)螺紋部312a是朝向通過(guò)鉆孔時(shí)的旋轉(zhuǎn)能緊固到旋轉(zhuǎn)軸311上的方向形成的。
另外，鉆孔工具313的結(jié)構(gòu)為，在形成直徑為3～15mm的桿狀工具本體314的前端安裝有鉆頭315。在這里，鉆頭315是把超硬合金或超磨料(金剛石磨料或CBN磨料)通過(guò)分散配置到使金屬結(jié)合劑或樹(shù)脂結(jié)合劑之類的粘合劑材料燒結(jié)、固化得到的結(jié)合相中形成的?；蛘咄ㄟ^(guò)電沉積把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的。而且，圍繞軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)前端安裝有這樣的鉆頭315的鉆孔工具313，朝軸線方向前端側(cè)輸送，借此，對(duì)瓷磚或以瓷磚的接縫的脆性材料組成的被挖掘物鉆孔。
在該鉆孔工具313的基端側(cè)，沿著鉆孔工具313的軸線方向形成有與適配器312的內(nèi)螺紋部312b螺紋連接的外螺紋部313a。在這里，外螺紋部313a是朝鉆孔時(shí)鉆孔工具313的旋轉(zhuǎn)使鉆孔工具313緊固到適配器312上的方向形成的。
直動(dòng)式馬達(dá)302是不用齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，就可以直接使與旋轉(zhuǎn)軸311直接連接的工具的鉆孔工具313旋轉(zhuǎn)的直動(dòng)式馬達(dá)，其構(gòu)成為，在鉆孔時(shí)以0.6N/mm2～6N/mm2范圍的壓力，將直徑為3mm以上、小于15mm的鉆孔工具313壓靠在被挖掘物上，使其以300m/min～2000m/min的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
另外，直動(dòng)式馬達(dá)302的構(gòu)成為，在殼體316內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子317和圓筒狀定子318，轉(zhuǎn)子317是通過(guò)將覆蓋有例如聚酰亞胺等耐熱樹(shù)脂的線圈卷繞而成的，定子318設(shè)置在該轉(zhuǎn)子317的外周面上，具有永久磁鐵。旋轉(zhuǎn)軸311通過(guò)壓入、插入上述轉(zhuǎn)子317的中心所形成的插通孔317a內(nèi)，一體地固定到轉(zhuǎn)子317上。
在這里，作為定子318的磁鐵，與一般所使用的鐵氧體磁鐵或鋁鎳鈷系磁性合金磁鐵相比較，可以使用小型、輕量就可得到高扭矩的、具有100kJm-3以上的非常高的最大磁能積的釹、鐵、硼系或釤、鈷系稀土類高密度磁鐵。另外，轉(zhuǎn)子317，其直徑為小于其長(zhǎng)度尺寸的值。因此，該實(shí)施例的直動(dòng)式馬達(dá)302的扭矩常數(shù)為0.12Nm/A，在本實(shí)施例中，在發(fā)生扭矩T(單位為Nm)與經(jīng)過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)302流動(dòng)的電流IM(單位為A)之間，有T＝0.12×IM-0.6的關(guān)系成立。
在容納直動(dòng)式馬達(dá)302的殼體316的上壁部316a與下壁部316b的內(nèi)側(cè)，分別設(shè)置有用于自由旋轉(zhuǎn)地支持轉(zhuǎn)子312的軸承319a、319b。換句話說(shuō)，軸承319a、319b的構(gòu)成為，支持插通轉(zhuǎn)子317中心的旋轉(zhuǎn)軸311的上下端部附近，并接受作用到旋轉(zhuǎn)軸311以及插入有該旋轉(zhuǎn)軸311的轉(zhuǎn)子317上的推力方向的力與徑向方向的力。
另外，在該直動(dòng)式馬達(dá)302的后端部設(shè)置有用于容納旋轉(zhuǎn)軸311后端部的上部殼體321。
此外，符號(hào)325與旋轉(zhuǎn)軸311接觸的、朝圓周方向配設(shè)到直動(dòng)式馬達(dá)302的殼體316內(nèi)的上方側(cè)的電刷，把直流電壓施加到該電刷325上，就可以供給驅(qū)動(dòng)電流。
把直流電源供給直動(dòng)式馬達(dá)302的電源由蓄電池(圖中未示)、配線部(圖中未示)以及開(kāi)關(guān)部(圖中未示)簡(jiǎn)要地構(gòu)成，蓄電池組裝到用手握持鉆孔裝置301用的把持部303中，配線部用于將該蓄電池與電刷325電連接在一起，開(kāi)關(guān)部與使手指握持把持部前端側(cè)的方式設(shè)置的扳機(jī)331聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行回路的ON·OFF。
下面，說(shuō)明上述構(gòu)成的鉆孔裝置301的作用、以及利用該鉆孔裝置301在瓷磚或以瓷磚的接縫的脆性材料組成的被挖掘物上進(jìn)行鉆孔的作業(yè)。
首先，利用把持部303握住鉆孔裝置301，將鉆孔裝置301定位成旋轉(zhuǎn)軸311的軸線與被挖掘物的給定鉆孔位置一致。一旦把這樣的鉆孔裝置301相對(duì)于被挖掘物定位之后，用手指扳動(dòng)扳機(jī)331，將直流電壓施加給直動(dòng)式馬達(dá)302的電刷325，使轉(zhuǎn)子317(或定子318)的線圈通電，讓轉(zhuǎn)子317高速旋轉(zhuǎn)。在這里，通過(guò)旋轉(zhuǎn)圖中未示的轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕，設(shè)定無(wú)負(fù)載狀態(tài)的此時(shí)的轉(zhuǎn)速，以便在手動(dòng)情況下，使鉆孔工具313的圓周速度為300m/min以上的給定值。在自動(dòng)控制的情況下，自動(dòng)地調(diào)整施加到直動(dòng)式馬達(dá)302上的電壓VM的值，使鉆孔工具313的圓周速度為300m/min以上的給定值。
此后，在鉆孔工具313高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，將連接于旋轉(zhuǎn)軸311前端部的鉆孔工具313的鉆頭315推壓到被挖掘物的表面上，借此，借助于以高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭315，在被挖掘物上形成孔。這時(shí)，在自動(dòng)控制的情況下，通過(guò)以鉆孔工具313的前端開(kāi)始切削被挖掘物的鉆孔，在把扭矩施加給鉆孔工具313的同時(shí)，控制施加到直動(dòng)式馬達(dá)302上的電壓VM的值，將鉆孔工具313的圓周速度設(shè)定為300m/min以上的給定值。此后，控制所施加的電壓VM的值，保證鉆孔工具的圓周速度為300m/min以上的給定值，同時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力送進(jìn)鉆孔工具。在這里，為了讓鉆孔時(shí)的導(dǎo)程角變大，而負(fù)載不增大，將鉆孔工具313的圓周速度提高到使鉆孔工具313的輸送速度變快的程度。
如上文所述，根據(jù)本實(shí)施例，借助于從旋轉(zhuǎn)軸311直接把旋轉(zhuǎn)力施加給鉆孔工具313的直動(dòng)式馬達(dá)302，可使鉆孔工具313以很高的速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使鉆頭315的圓周速度達(dá)到300m/min以上。
在把旋轉(zhuǎn)的鉆孔工具313的前端以0.6N/mm2以上的給定壓力推壓到被挖掘物上、挖掘該被挖掘物的狀態(tài)下，由于通過(guò)保證鉆頭315的外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上，可以減少挖掘時(shí)鉆頭315受到來(lái)自被挖掘物的阻力，進(jìn)而可減少打出給定深度的孔所必要的作功。于是，通過(guò)增加鉆頭315的圓周速度，可提高鉆孔速度。
另外，由于鉆孔工具313的直徑在3mm以上、小于15mm以下，所以，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
另外，由于是把旋轉(zhuǎn)軸311壓入轉(zhuǎn)子317中心所形成的插通孔317a、進(jìn)行直接固定實(shí)現(xiàn)一體化的，因此，可大幅度地提高鉆孔裝置301全體的剛性，進(jìn)而，能夠使鉆孔工具313高速旋轉(zhuǎn)，形成孔，與以往情況相比，可大幅度提高其鉆孔速度。結(jié)果，能迅速進(jìn)行鉆孔作業(yè)，實(shí)現(xiàn)有鉆孔作業(yè)的各種施工作業(yè)工期的簡(jiǎn)短化。
另外，在上述實(shí)施例中，雖然采用了不通過(guò)齒輪等旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，就將鉆孔工具直接安裝到作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的直流馬達(dá)上的結(jié)構(gòu)，但是，在使用前端安裝有超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中所形成的鉆頭的鉆孔工具、對(duì)脆性材料組成的被挖掘物進(jìn)行鉆孔的情況下，如果是這樣的鉆孔裝置，即一邊以0.6N/mm2以上的壓力把鉆孔工具推壓到被挖掘物上，一邊使鉆頭的外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、鉆孔，不言而喻，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置既可以是使用了液壓馬達(dá)的裝置，也可以是備有齒輪的裝置，在這里所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以想到的、能夠得到的全部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
實(shí)驗(yàn)例下面，說(shuō)明利用上述第一實(shí)施例的鉆孔裝置1的鉆孔方法的實(shí)驗(yàn)例。
<實(shí)驗(yàn)例1>
在備有上述構(gòu)成的鉆孔裝置1中，一旦鉆頭15的圓周速度為300m/min以上，實(shí)際上就可減少打出給定深度的孔所必要的鉆孔作功量，實(shí)現(xiàn)鉆孔速度隨著圓周速度的增加一起的增加，下面基于驗(yàn)證這一點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
為了測(cè)定相對(duì)被挖掘物C的鉆孔速度，一邊保持發(fā)生扭矩略為一定值，一邊改變平均每一分鐘的空心鉆13的轉(zhuǎn)速，改變鉆頭15的圓周速度，分別在每種圓周速度下，對(duì)于壓縮強(qiáng)度為JIS標(biāo)準(zhǔn)210kgf/cm2的混凝土組成的被挖掘物C，測(cè)定打出100mm～200mm的給定深度的孔所要的鉆孔時(shí)間。在這里，作為空心鉆13，采用在管14的前端大致沿全周設(shè)置鉆頭15的結(jié)構(gòu)，作為鉆頭15，采用其外徑為25mm、刃厚為2mm、軸向長(zhǎng)度為6mm的、把粒度尺寸為#40/50的高品級(jí)金剛石磨料分散配置到密度為1.76ct/cc的作為金屬結(jié)合劑材料的W-Cu-Sn中所形成的鉆頭。另外，鉆孔時(shí)，讓略接近室溫的冷卻水一邊以3l/min流動(dòng)一邊向下進(jìn)行鉆孔。
表1～表5是無(wú)負(fù)載時(shí)空心鉆13的轉(zhuǎn)速分別為1000rpm、1500rpm、2000rpm、3000rpm、5000rpm的情況下，一邊向被挖掘物C施加給定壓力，一邊送進(jìn)空心鉆13，保持流過(guò)直流馬達(dá)2到達(dá)電流略為恒定，將與要鉆孔時(shí)同樣的扭矩負(fù)載作用到空心鉆13上，測(cè)定此時(shí)的轉(zhuǎn)速與鉆孔時(shí)間的結(jié)果。測(cè)定時(shí)，由于確認(rèn)空心鉆13的狀態(tài)在側(cè)定時(shí)是不變化的，因此，在測(cè)定時(shí)，在測(cè)定的前后，分別以7000rpm程度的轉(zhuǎn)速進(jìn)行確認(rèn)鉆孔。
〔表1〕

〔表2〕

〔表3〕

〔表4〕

〔表5〕

在這些表中，鉆孔時(shí)流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流值大致在28A前后，是一定的。在本實(shí)施例中，由于在發(fā)生扭矩T(單位為Nm)與電流IM(單位為A)之間，有T＝0.12×IM-0.6的關(guān)系成立，因此，在上述表中，可以看出，也能將發(fā)生扭矩保持為一定，使鉆頭15所受來(lái)自被挖掘物C的負(fù)載略為一定。也就是說(shuō)，由于鉆頭15的外徑同為25mm，所以扭矩相等意味著施加到鉆頭15切線方向的力略為一定。但是，一旦鉆頭15向被挖掘物C的進(jìn)刀深度變化時(shí)，與之對(duì)應(yīng)，受來(lái)自被挖掘物的阻力也是變化的，因此，鉆頭15沿切線方向施加的力略為一定意味著無(wú)論鉆頭15向被挖掘物C的進(jìn)刀深度處于大致相同的程度或者不相同，若假如轉(zhuǎn)速高到使空心鉆13或鉆頭15與切粉或被挖掘物C之間的摩擦變大、負(fù)荷增大的話，在轉(zhuǎn)速高的情況下，與轉(zhuǎn)速低的情況相比，至少鉆頭15向被挖掘物C的進(jìn)刀深度不會(huì)變大。
另外，表6是鉆孔時(shí)作用到空心鉆13上的扭矩負(fù)載值為兩個(gè)不同的值，為了在不同的負(fù)載條件下進(jìn)行比較，讓鉆孔時(shí)流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流值為15A和30A的兩種不同的值，并分別保持該電流值略為恒定，對(duì)于無(wú)負(fù)載時(shí)空心鉆13的轉(zhuǎn)速分別為1000rpm、1500rpm、2000rpm、3000rpm、4000rpm、5000rpm的情況，一邊向被挖掘物C作用給定壓力，一邊送進(jìn)空心鉆13，測(cè)定此時(shí)的轉(zhuǎn)速與鉆孔時(shí)間的結(jié)果。
〔表6〕

那么，作為鉆孔裝置進(jìn)行鉆孔的功率的輸出功率P輸出，如上文所述，與轉(zhuǎn)速fN和發(fā)生扭矩T的乘積成比例，并且用P輸出∝TfN表示，因此，如果發(fā)生扭矩T略為一定、轉(zhuǎn)速fN上升、使鉆頭15的圓周速度上升，則輸出功率P輸出與此對(duì)應(yīng)，也上升。在這里，由于一邊保持電流值一定，一邊將施加于鉆頭15上的切線方向的力保持略為一定，在朝切線方向施加略為一定的力FN的同時(shí)進(jìn)行鉆孔，因而，假設(shè)鉆孔時(shí)間為Δt，則打出給定深度L的孔所需要的鉆孔作功量E為E＝2πTfN×Δt×FNL。首先，在沒(méi)有摩擦等引起作功消耗的理想狀態(tài)下，為打出一定深度的孔所必要的鉆孔作功量E可考慮成是不依賴于轉(zhuǎn)速fN的一定值。于是，可以考慮，鉆孔所要的鉆孔時(shí)間Δt隨著輸出功率P輸出的增加而減少，鉆孔速度VH＝L/Δt，與輸出功率P輸出成比例地增加。
在這里，用圖6示出從表1～表6的值算出鉆頭15外周側(cè)的圓周速度與鉆孔速度，并以圓周速度(單位m/min)為橫軸，以鉆孔速度為縱軸劃出曲線的圖。
在這里，雖然表1～表6中說(shuō)到了略為一定，但是，除去經(jīng)過(guò)稍微(2成的程度)變動(dòng)的發(fā)生扭矩值對(duì)鉆孔速度的影響，為了比較鉆孔速度，在圖6中，用鉆孔速度除以鉆孔時(shí)的發(fā)生扭矩值所得到的標(biāo)準(zhǔn)化的量(L/Δt)/T(單位10-3N-1·sec-1)作為鉆孔速度。因此，圖6示出了發(fā)生扭矩值一定、只有鉆頭15的圓周速度變化的情況下的鉆孔速度變化的形式。在圖中菱形點(diǎn)A1及+形點(diǎn)A2是流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流為30A的情況，另外，四邊形點(diǎn)A3是流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流為15A的情況。
從圖可以看出，圓周速度在220m/min以下時(shí)，與預(yù)想的情況相反，即使空心鉆13的圓周速度增加，鉆孔速度也不會(huì)與之成比例地增加。其值基本保留一定，而且，即使流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流、即發(fā)生扭矩不同，其走勢(shì)也無(wú)變化。如上文所述，對(duì)于鉆頭進(jìn)刀深度與發(fā)生扭矩彼此的關(guān)系給出了下面的事實(shí)，在本實(shí)驗(yàn)例中，由于發(fā)生扭矩為一定，其結(jié)果是，圓周速度為300m/min以上時(shí)，雖然鉆孔速度在增加，但是，進(jìn)刀深度不與圓周速度一起發(fā)生改變。
圖7示出了忽略了用于送進(jìn)鉆孔裝置所必要的為一定的作功量，僅僅著眼于利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0，利用E0＝2πTfN×Δt的關(guān)系，從表1～表6的值算出鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E，并以鉆頭15外周側(cè)的圓周速度(單位m/min)為橫軸，以單位深度下的鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量(單位J/mm)為縱軸劃出曲線的圖。在圖中，菱形點(diǎn)A1及+形點(diǎn)A2是流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流為30A左右的情況，另外，四邊形點(diǎn)A3是流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流為15A左右的情況。從圖可以看出，在圓周速度為220m/min以下的區(qū)域，利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0大致與圓周速度成比例地增加。而且，即使流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流不同時(shí)，在各個(gè)圓周速度下的鉆孔作功量E0的值是相同的。這是因?yàn)?，?dāng)鉆頭15的進(jìn)刀深度變大時(shí)，負(fù)載也隨該深度成比例地變大，另一方面，鉆孔所必要的空心鉆13的轉(zhuǎn)速變小，因而，從整體上看，可考慮鉆孔作功量E0沒(méi)有變化?？傊词巩?dāng)把空心鉆13壓靠在被挖掘物C上時(shí)的壓力不同，施加到空心鉆13上的負(fù)載值是變化的，由于在圓周速度為220m/min以下時(shí)，隨著空心鉆13的圓周速度的增加，鉆孔作功量會(huì)增加，因而鉆孔速度不會(huì)增加。
但是，在圖7中，觀察鉆頭的圓周速度高的區(qū)域，可以發(fā)現(xiàn)，在圓周速度為250m/min～300m/min的范圍，利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0隨著圓周速度的增加急劇地減少，至少在圓周速度為300m/min以上的區(qū)域，鉆孔作功量E0下降到圓周速度為220m/min的鉆孔作功量的值的一半以下。結(jié)果，如圖6所示那樣，圓周速度為300m/min以上時(shí)，鉆孔速度與圓周速度一起單調(diào)地增加。
上文所表示的結(jié)果表明，雖然是空心鉆直徑為25mm的情況，但是，使用直徑為15mm以上、小于50mm的空心鉆，以0.6N/mm2以上的給定壓力送進(jìn)該空心鉆的情況下，也能得到類似的測(cè)定結(jié)果，在鉆頭外周側(cè)的圓周速度至少為300m/min以上的情況下，不依賴于空心鉆的直徑，通過(guò)減少鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量，可與圓周速度一起增加鉆孔速度。
如上文所述，以保持進(jìn)刀深度一定為目的，一邊保持發(fā)生扭矩為一定、一邊進(jìn)行鉆孔時(shí)，如果是以往技術(shù)，雖然預(yù)想著鉆孔速度會(huì)隨著鉆頭圓周速度一起單調(diào)地增加。但是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，鉆孔速度并不能隨著圓周速度增加的同時(shí)單調(diào)地增加，當(dāng)鉆頭圓周速度小于220m/min時(shí)，由于鉆孔所需的作功量在增加，所以，不能有效地增加鉆孔速度；進(jìn)一步還發(fā)現(xiàn)，在鉆頭圓周速度為250m/min～300m/min的范圍，鉆孔所需的作功量在減少，因此，當(dāng)鉆頭圓周速度為300m/min以上時(shí)，通過(guò)增加鉆頭的圓周速度，可有效地增加鉆孔速度。因而，根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置與鉆孔方法，可以消除打出給定深度的孔所必要的作功量的無(wú)用功，并將其值減少，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)被挖掘物鉆孔。
<實(shí)驗(yàn)例2>
使用無(wú)負(fù)載時(shí)圓周速度為300m/min以上，鉆孔時(shí)作用有負(fù)載的情況下，鉆頭外周側(cè)的圓周速度為220m/min以下的以往的鉆孔裝置。在此，將本發(fā)明的鉆孔裝置1與以往用的鉆孔裝置的鉆孔速度進(jìn)行比較。換句話說(shuō)，作為以往所使用的鉆孔裝置，預(yù)備市售的的兩種類型的鉆孔裝置A與鉆孔裝置B，對(duì)于壓縮強(qiáng)度為JIS標(biāo)準(zhǔn)210kgf/cm2的混凝土組成的被挖掘物C，進(jìn)行深度為200mm的鉆孔，分別測(cè)定出鉆孔時(shí)間，并進(jìn)行比較。在這里，鉆孔裝置A、鉆孔裝置B及鉆孔裝置1所使用的空心鉆與實(shí)驗(yàn)例所使用的空心鉆相同。
表7示出了在這樣的條件下，對(duì)使用鉆孔裝置A、鉆孔裝置B及鉆孔裝置1進(jìn)行鉆孔的情況下的鉆孔時(shí)間進(jìn)行比較的情況。
〔表7〕

在鉆孔裝置A的情況下，供給17A的電流，當(dāng)轉(zhuǎn)速fN為2500rpm、鉆頭的圓周速度為200m/min、發(fā)生扭矩T為3.2Nm時(shí)，在混凝土被挖掘物上打出深度200mm的孔需要約55秒。
另外，在鉆孔裝置B的情況下，供給9A的電流，當(dāng)轉(zhuǎn)速fN為750rpm、鉆頭的圓周速度為60m/min、發(fā)生扭矩T為7.5Nm時(shí)，在混凝土被挖掘物上打出深度200mm的孔需要約60秒。由于與鉆孔裝置的輸出功率成比例的轉(zhuǎn)速fN與發(fā)生扭矩T之積僅僅是先前敘述的鉆孔裝置例子情況下的7成的程度，因此，不能單純地進(jìn)行比較，假設(shè)轉(zhuǎn)速與發(fā)生扭矩之積相等，在這樣的轉(zhuǎn)速下評(píng)價(jià)鉆孔時(shí)間時(shí)，為40秒的程度。
另一方面，在本發(fā)明鉆孔裝置1的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)速fN為5700rpm、鉆頭的圓周速度為450m/min、發(fā)生扭矩T為1.4Nm時(shí)，在同樣的混凝土被挖掘物上打出深度200mm的孔需要約16秒。
從這些值算出利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量時(shí)，在用鉆孔裝置A的情況下為46.2kJ，在用鉆孔裝置B的情況下為35.3kJ，在用鉆孔裝置1的情況下為13.4kJ，僅僅比較利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量，就能看出，用鉆孔裝置1的情況下為最少。由于送進(jìn)鉆孔裝置所必要的送進(jìn)方向的力與鉆頭切線方向所必要的力成比例，因此，對(duì)鉆孔作功量全體進(jìn)行比較，其順序也不會(huì)發(fā)生變化。
于是，很明顯，在鉆頭圓周速度為300m/min以上進(jìn)行鉆孔時(shí)，鉆孔作功量變小，通過(guò)增加圓周速度，可有效地提高鉆孔速度。
根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)例可知，通過(guò)使鉆頭的圓周速度增加到300m/min以上進(jìn)行鉆孔，可減小鉆孔作功量，縮短鉆孔時(shí)間。
另外，鉆頭圓周速度為220m/min～300m/min之間的區(qū)域是鉆孔作功量與圓周速度一起急劇減少的區(qū)域，鉆孔速度基本上從鉆頭的圓周速度超過(guò)250m/min的一帶隨鉆頭的圓周速度一起開(kāi)始增加。因此，一旦鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭外周側(cè)的圓周速度為250m/min以上進(jìn)行鉆孔的話，即使沒(méi)有明顯的誤差，至少鉆孔速度與圓周速度一起增加。
另外，一旦鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭的圓周速度為400m/min以上進(jìn)行鉆孔時(shí)，則可以不依賴于脆性材料組成的被挖掘物的種類，就能可靠地增加鉆孔速度。
進(jìn)一步，通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)也表示出，即使在備有第二實(shí)施例構(gòu)成的鉆孔裝置1中，一旦鉆頭215的圓周速度為300m/min以上時(shí)，實(shí)際上打出給定深度的孔所必要的鉆孔作功量減少，可隨著圓周速度的增加，提高鉆孔速度。
為了測(cè)定相對(duì)被挖掘物C的鉆孔速度，一邊保持發(fā)生扭矩略為一定值，一邊改變平均每一分鐘的空心鉆213的轉(zhuǎn)速，改變鉆頭215的圓周速度，分別在每種圓周速度下，對(duì)于壓縮強(qiáng)度為JIS標(biāo)準(zhǔn)210kgf/cm2的混凝土組成的被挖掘物C，測(cè)定打出100mm～200mm的給定深度的孔所要的鉆孔時(shí)間。在這里，作為空心鉆213，采用在管214的前端大致沿全周設(shè)置鉆頭215的結(jié)構(gòu)，作為鉆頭215，采用其外徑為75mm、刃厚為2mm、軸向長(zhǎng)度為6mm的、把粒度尺寸為#40/50的高品級(jí)金剛石磨料分散配置到密度為1.76ct/cc的作為金屬結(jié)合劑材料的W-Cu-Sn中所形成的鉆頭。另外，鉆孔時(shí)，與上述實(shí)驗(yàn)例1相同，一邊把給定壓力作用到被挖掘物C上，一邊送進(jìn)鉆頭213，測(cè)定此時(shí)的轉(zhuǎn)速與鉆孔時(shí)間。
結(jié)果可從表1～表6及圖6與圖7所示的值得出。當(dāng)圓周速度在220m/min以下時(shí)，與預(yù)想的情況相反，即使空心鉆213的圓周速度增加，鉆孔速度也不會(huì)與之成比例地增加。其值基本保留一定，而且，即使流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流不同，其走勢(shì)也無(wú)變化。如上文所述，從鉆頭進(jìn)刀深度與發(fā)生扭矩彼此的關(guān)系出發(fā)，結(jié)果可揭示出這樣的事實(shí)，在圓周速度為300m/min以上時(shí)，雖然鉆孔速度在增加，但是，進(jìn)刀深度不與圓周速度一起發(fā)生改變。另一方面，還可以看出，在圓周速度為220m/min以下的區(qū)域，利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0大致與圓周速度成比例地增加。而且，即使流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)2的電流不同時(shí)，在各個(gè)圓周速度下的鉆孔作功量E0的值是相同的。這是因?yàn)?，?dāng)鉆頭215的進(jìn)刀深度變大時(shí)，負(fù)載也隨該深度成比例地變大，這種原因整個(gè)導(dǎo)致鉆孔所必需的空心鉆213的轉(zhuǎn)速變小，因而，從整體上看，可考慮鉆孔作功量E0沒(méi)有變化。總之，即使當(dāng)把空心鉆213壓靠在被挖掘物C上時(shí)的壓力不同，施加到空心鉆213上的負(fù)載值是變化的情況下，由于在圓周速度為220m/min以下時(shí)，隨著空心鉆213的圓周速度的增加，鉆孔作功量會(huì)增加，因而鉆孔速度不會(huì)增加。但是，在圓周速度為250m/min～300m/min的范圍，利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0隨著圓周速度的增加急劇地減少，至少在圓周速度為300m/min以上的區(qū)域，鉆孔作功量E0下降到圓周速度為220m/min的鉆孔作功量的值的一半以下。結(jié)果，圓周速度為300m/min以上時(shí)，鉆孔速度與圓周速度一起單調(diào)地增加。
該測(cè)定結(jié)果表明，雖然是使用空心鉆直徑為75mm的結(jié)構(gòu)的情況，但是，使用直徑為50mm以上、小于200mm以下的空心鉆，以0.6N/mm2以上的給定壓力送進(jìn)該空心鉆的情況下，也能得到類似的測(cè)定結(jié)果，在鉆頭外周側(cè)的圓周速度至少為300m/min以上的情況下，不依賴于空心鉆的直徑，通過(guò)減少鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量，可與圓周速度一起增加鉆孔速度。
從以上實(shí)驗(yàn)例可以得出，在第二實(shí)施例中，將鉆頭的圓周速度增加到300m/min以上進(jìn)行鉆孔，借此，可以減少鉆孔作功量，縮短鉆孔時(shí)間。
另外，鉆頭圓周速度為220m/min～300m/min之間的區(qū)域是鉆孔作功量與圓周速度一起急劇減少的區(qū)域，鉆孔速度基本上從鉆頭的圓周速度超過(guò)250m/min的一帶隨鉆頭的圓周速度一起開(kāi)始增加。因此，一旦鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭外周側(cè)的圓周速度為250m/min以上進(jìn)行鉆孔的話，即使沒(méi)有明顯的誤差，至少鉆孔速度與圓周速度一起增加。
另外，一旦鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力將鉆孔工具推壓到被挖掘物上，同時(shí)保持鉆頭的圓周速度為400m/min以上進(jìn)行鉆孔時(shí)，則可以不依賴于脆性材料組成的被挖掘物的種類，就能可靠地增加鉆孔速度。
除此之外，通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表示出，即使在上述第三實(shí)施例構(gòu)成的情況下，一旦鉆頭315的圓周速度為300m/min以上時(shí)，實(shí)際上打出給定深度的孔所必需的鉆孔作功量減少，可隨著圓周速度的增加，提高鉆孔速度。
為了測(cè)定相對(duì)被挖掘物C的鉆孔速度，一邊保持發(fā)生扭矩略為一定值，一邊改變平均每一分鐘的鉆孔工具313的轉(zhuǎn)速，改變鉆頭315的圓周速度，分別在每種圓周速度下，對(duì)于壓縮強(qiáng)度為JIS標(biāo)準(zhǔn)210kgf/cm2的混凝土組成的被挖掘物C，測(cè)定打出100mm～200mm的給定深度的孔所要的鉆孔時(shí)間。在這里，作為鉆孔工具313，采用在工具本體314的前端安裝有鉆頭315的結(jié)構(gòu)，作為鉆頭315，采用其外徑為6.5mm、軸向長(zhǎng)度為6mm的、把粒度尺寸為#40/50的高品級(jí)金剛石磨料分散配置到密度為1.76ct/cc的作為金屬結(jié)合劑材料的W-Cu-Sn中所形成的鉆頭。另外，鉆孔時(shí)，與上述實(shí)驗(yàn)例1相同，一邊把給定壓力作用到被挖掘物C上，一邊送進(jìn)鉆孔工具313，保持流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)302的電流略為一定值，將與要鉆孔時(shí)相同的扭矩負(fù)載作用到鉆孔工具313上，測(cè)定此時(shí)的轉(zhuǎn)速與鉆孔時(shí)間。
結(jié)果可從表1～表6及圖6與圖7所示的值得出。當(dāng)圓周速度在220m/min以下時(shí)，與預(yù)想的情況相反，即使鉆孔工具313的圓周速度增加，鉆孔速度也不會(huì)與之成比例地增加。其值基本保留一定，而且，即使流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)302的電流不同，即發(fā)生扭矩不同，其走勢(shì)也無(wú)變化。如上文所述，從鉆頭進(jìn)刀深度與發(fā)生扭矩彼此的關(guān)系出發(fā)，結(jié)果可揭示出這樣的事實(shí)，在圓周速度為300m/min以上時(shí)鉆孔速度增加不是由于進(jìn)刀深度與圓周速度一起發(fā)生改變。另一方面，還可以看出，在圓周速度為220m/min以下的區(qū)域，利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0大致與圓周速度成比例地增加。而且，在流過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)302的電流不同時(shí)，在各個(gè)圓周速度下的鉆孔作功量E0的值也依然是相同的。這是因?yàn)?，?dāng)鉆頭315的進(jìn)刀深度變大時(shí)，負(fù)載也隨該深度成比例地變大，這種原因整個(gè)導(dǎo)致鉆孔所必需的空心鉆313的轉(zhuǎn)速變小，因而，從整體上看，可考慮鉆孔作功量E0沒(méi)有變化?？傊词巩?dāng)把鉆孔工具313壓靠在被挖掘物C上時(shí)的壓力不同，施加到鉆孔工具313上的負(fù)載值是變化的情況下，由于在圓周速度為220m/min以下時(shí)，隨著鉆孔工具313的圓周速度的增加，鉆孔作功量會(huì)增加，因而鉆孔速度不會(huì)增加。但是，在圓周速度為250m/min～300m/min的范圍，利用鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量E0隨著圓周速度的增加急劇地減少，至少在圓周速度為300m/min以上的區(qū)域，鉆孔作功量E0下降到圓周速度為220m/min的鉆孔作功量的值的一半以下。結(jié)果，圓周速度為300m/min以上時(shí)，鉆孔速度與圓周速度一起單調(diào)地增加。
該測(cè)定結(jié)果表明，雖然是使用鉆孔工具的直徑為6.5mm的結(jié)構(gòu)的情況，但是，使用直徑為3mm以上、小于15mm的鉆孔工具，以0.6N/mm2以上的給定壓力送進(jìn)該鉆孔工具的情況下，也能得到類似的測(cè)定結(jié)果，在鉆頭外周側(cè)的圓周速度至少為300m/min以上的情況下，不依賴于鉆孔工具的直徑，鉆孔裝置進(jìn)行的鉆孔作功量減少，鉆孔速度與圓周速度一起增加。
從以上實(shí)驗(yàn)例可以得出，在第三實(shí)施例的情況下，也能通過(guò)將鉆頭的圓周速度增加到300m/min以上進(jìn)行鉆孔，來(lái)減少鉆孔作功量，可縮短鉆孔時(shí)間。
工業(yè)上的應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置，可以減少為打出給定深度的孔所必需的作功值，結(jié)果，通過(guò)增加鉆頭的圓周速度，可在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)被挖掘物進(jìn)行鉆孔。
另外，根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置備有讓前端部安裝有鉆孔工具的旋轉(zhuǎn)軸貫通而一體設(shè)置的圓筒狀轉(zhuǎn)子、及設(shè)置在該轉(zhuǎn)子外周面上圓筒狀定子，因此，可以消除采用齒輪等的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系的作功損失，可將馬達(dá)的輸出功率全部作為鉆孔裝置的輸出功率，實(shí)現(xiàn)了鉆孔裝置的小型輕量化，可使鉆孔裝置高速旋轉(zhuǎn)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的鉆孔方法，能夠減少打出給定深度的孔所必要的作功值，通過(guò)增加鉆頭的圓周速度，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)被挖掘物鉆孔。
權(quán)利要求
1.一種鉆孔裝置，包括在桿狀或圓筒狀工具本體的前端設(shè)置有由超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的鉆頭的鉆孔工具；及驅(qū)動(dòng)上述鉆孔工具圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，將被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的所述鉆孔工具的前端推壓到由脆性材料組成的被挖掘物上，對(duì)該被挖掘物進(jìn)行鉆孔，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成為，在鉆孔時(shí)，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將所述鉆孔工具推壓到所述被挖掘物上，同時(shí)保持所述鉆頭外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的鉆孔裝置，其特征是，所述鉆孔工具，其直徑為3mm以上、200mm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的鉆孔裝置，其特征是，所述鉆孔工具，其直徑為3mm以上、小于15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的鉆孔裝置，其特征是，所述鉆孔工具，其直徑為15mm以上、小于50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的鉆孔裝置，其特征是，所述鉆孔工具，其直徑為50mm以上、200mm以下。在該直徑的鉆孔裝置中，特別是用圓筒狀的工具本體時(shí)，能可靠地實(shí)現(xiàn)鉆孔速度的提高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一記載的鉆孔裝置，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置備有使前端部安裝有所述鉆孔工具的旋轉(zhuǎn)軸貫通、與該旋轉(zhuǎn)軸一體地設(shè)置的筒狀轉(zhuǎn)子；及設(shè)置在該轉(zhuǎn)子外周面上的圓筒狀的定子。
7.一種鉆孔方法，驅(qū)動(dòng)在圓筒狀工具本體的前端設(shè)置有由超硬合金或把超磨料分散配置到結(jié)合相中形成的鉆頭的鉆孔工具圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，將被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的所述鉆孔工具的前端推壓到由脆性材料組成的被挖掘物上，對(duì)該被挖掘物進(jìn)行鉆孔，以0.6N/mm2以上的給定壓力，將所述鉆孔工具推壓到所述被挖掘物上，一邊保持所述鉆頭外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上，一邊對(duì)所述被挖掘物進(jìn)行鉆孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7記載的鉆孔方法，其特征是，所述鉆孔工具本體的直徑為3mm以上、200mm以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7記載的鉆孔方法，其特征是，所述鉆孔工具本體的直徑為3mm以上、小于15mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7記載的鉆孔方法，其特征是，所述鉆孔工具本體的直徑為15mm以上、小于50mm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求7記載的鉆孔方法，其特征是，所述鉆孔工具本體的直徑為50mm以上、200mm以下。
全文摘要
通過(guò)下述方式構(gòu)成鉆孔裝置，即，把超磨料分散配置到燒結(jié)粘合劑材料所得到的結(jié)合相中所形成的鉆頭設(shè)置在圓筒狀管的前端，以此為空心鉆，通過(guò)直動(dòng)式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)該空心鉆圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，用旋轉(zhuǎn)的空心鉆的前端對(duì)脆性材料組成的被挖掘物進(jìn)行鉆孔。這時(shí)，在鉆孔時(shí)以0.6N/mm2以上的給定壓力將空心鉆推壓到被挖掘物上的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)空心鉆，使鉆頭外周側(cè)的圓周速度為300m/min以上。
文檔編號(hào)B23B47/00GK1582220SQ0281444
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
發(fā)明者佐藤九州男, 真崎繁, 今岡稔雄 申請(qǐng)人:三菱麻鐵里亞爾株式會(huì)社, 日本金剛石株式會(huì)社