JP2002256789A

JP2002256789A - 掘削ビット

Info

Publication number: JP2002256789A
Application number: JP2001052707A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hayashi; 猛林; Kimiya Hisada; 仁也久田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP4061849B2

Abstract

(57)【要約】【課題】掘削部２の損耗の均一化を促すことによって
ビット寿命の延長を図るとともに、伝達される動力によ
り効率的な掘削を行うことが可能な掘削ビットを提供す
る。【解決手段】動力伝達手段７の先端に取り付けられる
取付部３が後端側に設けられるとともに、先端側には動
力伝達手段７から伝達された動力によって掘削を行う掘
削部２が設けられた掘削ビットであって、掘削部２にお
いて、その内周部９を外周部８よりも、掘削部２のゲー
ジ径Ｇに対して突出量ｔ＝０．０２×Ｇ〜０．０７×Ｇ
で先端側に一段突出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンマーや掘削ロ
ッドのような動力伝達手段の先端に取り付けられて動力
を受け、この動力によってその先端側に設けられた掘削
部により掘削を行う掘削ビットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の掘削ビットとしては、例えば後
端側に軸状の取付部が設けられるとともに先端側には多
数の硬質チップが植設された円盤状の掘削部が設けら
れ、動力伝達手段としてのＤＴＨ（ダウンザホール）ハ
ンマーの先端部に設けられた略円筒状の嵌合部内周に上
記取付部が嵌合することによってＤＴＨハンマーの先端
に取り付けられて、このＤＴＨハンマーから伝達される
動力（回転打撃力）により地盤等を掘削する、いわゆる
ＤＴＨビットが知られている。また、掘削ロッドの先端
に取り付けられる掘削ビットとしては、底部外面にやは
り硬質チップが植設されて掘削部が設けられた概略有底
円筒状のビット本体を有し、その円筒部内周の取付穴が
取付部とされて上記掘削ロッドの先端部が螺合・当接さ
れ、この掘削ロッドを介して伝達される動力（やはり回
転打撃力）により掘削を行うものも、一般的に知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
掘削ビットで掘削を行う場合には、上記掘削部において
外周側の方が内周側よりも掘削量が多くなるため上記硬
質チップの摩耗などの損耗の進行が大きく、通常は内周
側の硬質チップが未だ使用可能であるにも拘わらず、外
周側の硬質チップの寿命で当該掘削ビットの寿命が決定
されてしまうという問題があった。また、動力伝達手段
としての上記ハンマーや掘削ロッドの打撃面の径は、上
記掘削部の外径（ゲージ径）よりも小さく、このため伝
達された打撃力が掘削部の外周側まで十分に伝播せず、
掘削速度が制限されるなど効率的な掘削が阻害されると
いう問題もあった。

【０００４】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、掘削部の損耗の均一化を促すことによってビ
ット寿命の延長を図るとともに、伝達される動力により
効率的な掘削を行うことが可能な掘削ビットを提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、動力伝達手
段の先端に取り付けられる取付部が後端側に設けられる
とともに、先端側には上記動力伝達手段から伝達された
動力によって掘削を行う掘削部が設けられた掘削ビット
であって、上記掘削部において、その内周部を、段差部
を介して外周部より一段先端側に突出させ、この段差部
による突出量ｔを当該掘削部のゲージ径Ｇに対して突出
量ｔ＝０．０２×Ｇ〜０．０７×Ｇの範囲としたことを
特徴とする。従って、このような掘削ビットにおいて
は、掘削部の内周部が先端側に一段突出させられている
ことにより、この突出した内周部が外周部よりも先行し
て掘削を行い、これによって崩壊しやすくなった地盤等
を掘削部の外周側が掘り広げるようにして削孔が形成さ
れることとなるので、動力伝達手段から伝達された掘削
部の内周側に集中する動力によって効率的な先行掘削を
行うことができる一方、掘削部の外周部への負荷を低減
して内周部との損耗の均一化を図ることができる。ただ
し、この掘削部の内周部が外周部よりも突出する突出量
ｔが該掘削部の大きさ、すなわちゲージ径Ｇに対して小
さすぎると、内周部が外周部に対して十分に先行せずに
上述の作用効果が確実に奏功されず、逆にこの突出量ｔ
が大きすぎると、先行する内周部への負荷が大きくなり
すぎて却って損耗が不均一となるおそれが生じるので、
この突出量ｔはゲージ径Ｇに対してｔ＝０．０２×Ｇ〜
０．０７×Ｇとされる。

【０００６】また、掘削部の突出した内周部の外径Ｈ
は、上記掘削部のゲージ径Ｇに対してＨ＝０．５０×Ｇ
〜０．８０×Ｇの範囲とされるのが望ましく、これより
も内周部の外径Ｈが大きいと、先行して掘削される削孔
の径も大きくなって内周部の外周側での損耗が著しくな
ることにより却ってビット寿命の短縮を招くおそれがあ
り、逆にこの内周部の外径Ｈが上記範囲よりも小さい
と、外周部への負荷が十分に低減されずにやはり上述の
作用効果が十分得られなくなるおそれがある。さらに、
より具体的には、当該掘削ビットが上述したＤＴＨビッ
トである場合にように、上記動力伝達手段が、先端部に
略円筒状の嵌合部を有するハンマーであって、上記取付
部が、この嵌合部の内周に嵌合可能な軸状とされるとき
には、上記掘削部の突出した内周部の外径Ｈは、上記嵌
合部の外径と略等しくされるのが望ましく、一方、当該
掘削ビットが掘削ロッドに取り付けられる場合であっ
て、すなわち上記動力伝達手段が、先端部に雄ねじ部ま
たは雌ねじ部が形成された掘削ロッドであって、上記取
付部は、この掘削ロッドの雄ねじ部または雌ねじ部に螺
合する雌ねじ部または雄ねじ部と、上記掘削ロッドの先
端部が当接可能な当接部とを備えたものであるときに
は、上記掘削部の突出した内周部の外径Ｈは、この当接
部の径と略等しくされるのが望ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明を上述
のＤＴＨビットに適用した場合の一実施形態を示すもの
である。本実施形態においてビット本体１は、先端側に
向かうに従い外径が段階的に拡径する軸線Ｏを中心とし
た概略多段円柱状をなし、その先端部は円盤状とされて
いて、この先端部の先端面に掘削部２が設けられるとと
もに、後端側は軸状とされて取付部３とされている。こ
こで、この取付部３は、さらに最後端側の小径のシャン
ク部４とその先端側の一段拡径した係合部５とから構成
されており、この係合部５の外周には、上記軸線Ｏに平
行に延びる凹溝５Ａが周方向に等間隔に複数形成されて
いる。そして、この取付部３には、円筒状の嵌合部６が
先端部に形成されたハンマー７が動力伝達手段としてこ
の嵌合部６を嵌合させて取り付けられ、この嵌合部６の
内周に形成された複数の突条６Ａ…が上記凹溝５Ａ…と
係合することにより、ハンマー７からビット本体１に上
記軸線Ｏ回りの回転力が与えられるとともに、取付部３
の後端面すなわち上記シャンク部４の後端面４Ａには、
ハンマー７から軸線Ｏ方向先端側に向けて打撃力が与え
られる。

【０００８】一方、ビット本体１の円盤状の先端部に設
けられる上記掘削部２においては、その外周部８が、内
周側に向かうに従い段階的に傾斜が緩やかになる複数の
円錐面状の傾斜部８Ａ…によって先端側に隆起するよう
に形成されるとともに、内周部９は、軸線Ｏに略平行に
延びる段差部９Ａを介してこの外周部８よりも一段先端
側に略円板状に突出するように当該掘削部２と一体に形
成されていて、この段差部９Ａによる内周部９の突出量
ｔは、当該掘削部２の外径すなわちゲージ径Ｇに対して
０．０２×Ｇ〜０．０７×Ｇの大きさとされている。ま
た、この段差部９Ａによって突出した内周部９の外径Ｈ
は、上記ゲージ径Ｇに対して０．５０×Ｇ〜０．８０×
Ｇの範囲とされていて、特に本実施形態では上記ハンマ
ー７先端部の円筒状の嵌合部６の外径Ｄと略等しくされ
ている。なお、上記内周部９の段差部９Ａよりも内周側
は、内周側に向けて２段の傾斜部９Ｂを介してさらに隆
起した後、軸線Ｏに垂直な円環状の平坦部９Ｃを経て傾
斜部９Ｄにより後端側に陥没し、軸線Ｏの周りの中心部
で再び軸線Ｏに垂直な平坦部９Ｅとなるように形成され
ている。そして、この掘削部２の上記段差部９Ａを除い
た、外周部８の傾斜部８Ａ…、内周部９の傾斜部９Ｂ，
９Ｄおよび平坦部９Ｃ，９Ｅには、超硬合金等の硬質合
金よりなるボタン状のチップ１０が多数植設されてい
て、これらのチップ１０…によって掘削が行われる。

【０００９】また、この内周部９の上記傾斜部９Ｂから
外周部８を渡って掘削部２の外周にかけては、軸線Ｏか
ら放射状に複数条（本実施形態では３条）の凹溝１１Ａ
…が周方向に等間隔に形成されるとともに、これらの凹
溝１１Ａ…の間には、内周部９の上記平坦面９Ｃの外周
縁からやはり掘削部２の外周にかけて、凹溝１１Ａ…と
同数の複数条（やはり本実施形態では３条）の凹溝１１
Ｂ…が、周方向に凹溝１１Ａ…と交互かつ等間隔になる
ように放射状に形成されている。さらに、この掘削部２
の外周には、これら凹溝１１Ａ…，１１Ｂ…の外周端に
それぞれ連通するようにして、軸線Ｏに平行に後端側に
延びる複数条（本実施形態では６条）の凹溝１２…が周
方向に等間隔に形成されており、掘削時に掘削部２によ
って生成されたくり粉（ズリ）が、上記凹溝１１Ａ…，
１１Ｂ…から凹溝１２…を介して後端側に排出されるよ
うになされている。さらにまた、当該ビット本体１の上
記取付部３から掘削部２にかけては、軸線Ｏに沿って噴
出孔１３が形成されており、この噴出孔１３は掘削部２
内において３つに分岐してそれぞれ上記凹溝１１Ａ…の
内周側に開口させられており、上記ハンマー７側からフ
ットバルブ１４を介して供給される圧縮空気が、この噴
出孔１３から掘削部２の先端側に噴出されて、上記くり
粉を効率的に排出可能とされている。

【００１０】従って、このように構成された掘削ビット
においては、その掘削部２の内周部９が外周部８よりも
上記突出量ｔだけ先端側に突出しているため、掘削の際
にはまずこの内周部９が先行して削孔を形成し、これに
よって崩落しやすくなった地盤を後続する外周部８が直
ぐに崩して掘削するとともに、先行する内周部９が掘削
する地盤も掘削しやすくしてゆくような形態となる。し
かも、シャンク部４の後端面４Ａに与えられるハンマー
７からの打撃力は、掘削部２においてその内周部９に集
中するように伝播するから、上記構成の掘削ビットによ
れば効率的な掘削を行うことが可能となる。その一方
で、掘削量が多くなる外周部８では、そのチップ１０…
に作用する負荷の低減を図ることができて摩耗等による
損耗を抑えることができるので、内周部９のチップ１０
…との寿命の均一化を図って、掘削部２に植設されたす
べてのチップ１０…が均等に摩耗するまで当該掘削ビッ
トの寿命を延長することができる。

【００１１】さらに、この内周部９の突出量ｔは、掘削
部２のゲージ径Ｇに対してｔ＝０．０２×Ｇ〜０．０７
×Ｇの範囲とされており、上述のような効率的な掘削を
図りつつも、確実にチップ１０…の損耗等を均一化する
ことができる。すなわち、この突出量ｔがゲージ径Ｇに
対して０．０２×Ｇを下回るほど小さいと、掘削部２の
内外周部９，８が平坦に近くなり、上述の内周部９によ
る先行掘削によって外周部８の損耗を十分に抑制するこ
とができなくなり、逆に突出量ｔが０．０７×Ｇを上回
るほど大きいと、内周部９だけがその外径Ｈに応じた径
の削孔を形成するのと変わらなくなり、この内周部９に
おいてチップ１０の損耗が著しくなって却ってビット寿
命が損なわれるおそれがある。

【００１２】また、本実施形態では、この突出する内周
部９の外径Ｈが上記ゲージ径Ｇに対して０．５０×Ｇ〜
０．８０×Ｇの範囲とされており、これによっても効率
的な掘削とチップ１０…の損耗の均一化とを図ることが
できる。すなわち、この内周部９の外径Ｈがゲージ径Ｇ
に対して０．５０×Ｇを下回るほど小さいと、この内周
部９によって先行掘削される削孔の径も小さくなって地
盤が崩落しやすくなる部分も小さくなり、外周部８の特
に掘削量が多い外周側のチップ１０…の損耗を確実に抑
えることができなくなるおそれがある一方、逆に外径Ｈ
がゲージ径Ｇに対して０．８０×Ｇを上回るほど大きい
と、内周部９の外周側のチップ１０…のの掘削量が多く
なって負荷が増大し、このチップ１０…の損耗によりビ
ット寿命が却って短縮されてしまうおそれが生じる。

【００１３】さらに、本実施形態では、この掘削ビット
が、動力伝達手段としてのハンマー７の先端部に設けら
れる円筒状の嵌合部６に嵌合可能な軸状の取付部３を備
えたＤＴＨビットであって、その掘削部２の突出した内
周部８の上記外径Ｈが、この嵌合部６の外径Ｄとも略等
しくされている。しかるに、このようなＤＴＨビットで
は、上記取付部３後端のシャンク部４の後端面４Ａに与
えられる打撃力は、取付部３が軸状であってその長さが
長く、またビット本体１が先端側に向けて拡径している
こととも相俟って、先端側に向けて外周側に拡散しなが
ら伝播することとなり、掘削部２の先端面における拡散
範囲は、取付部３が嵌合したハンマー７の嵌合部６の外
径Ｄと概ね等しくなる。従って、このハンマー７の嵌合
部６の外径Ｄに合わせて突出する内周部９の外径Ｈを設
定することにより、上記打撃力を有効に先行掘削に利用
して一層効率的な掘削を図ることができるのである。た
だし、この内周部９の外径Ｈは、厳密に嵌合部６の外径
Ｄと等しくされる必要はなく、例えば外径Ｈが外径Ｄに
対して０．７×Ｄ〜１．３×Ｄの範囲内にあればよい。

【００１４】次に、図３ないし図５は、本発明を、図示
されない動力伝達手段としての掘削ロッドの先端に取り
付けられる掘削ビットに適用した場合の一実施形態を示
すものである。本実施形態において、そのビット本体２
１は軸線Ｏを中心とした外形略有底円筒状をなしてい
て、このビット本体２１の後端側の円筒部分の内周部は
上記掘削ロッドの先端部が取り付けられる取付穴２２と
されて本実施形態における取付部とされており、この取
付穴２２の内周面には、上記掘削ロッドの先端外周部に
形成される雄ねじ部に螺合する雌ねじ部２３が形成され
て掘削ロッドから回転力が与えられるるとともに、取付
穴２２の穴底部２４は本実施形態における当接部とされ
て軸線Ｏに垂直な平坦面とされ、この穴底部２４に掘削
ロッドの先端面が当接させられて軸線Ｏ方向先端側への
打撃力が与えられる。

【００１５】一方、こうして掘削ロッド先端に取り付け
られた状態で先端側（図３および図５において右側）を
向く上記有底円筒の底部は掘削部２５とされ、その外周
面が先端側に向かうに従い漸次拡径するように形成され
るとともに、先端面は、その外周部２６が内周側に向か
うに従い先端側に向けて隆起する円錐面状の傾斜部とさ
れ、かつ内周部２７は、この外周部から一段突出する段
差部２７Ａと、この段差部２７Ａの先端から内周側に向
かうに従い先端側に隆起するやはり円錐面状の傾斜部２
７Ｂと、この傾斜部２７Ｂの内周側にあって軸線Ｏに垂
直とされた平坦部２７Ｃとからビット本体２１に一体に
形成されていて、これら外周部２６がなす傾斜部と内周
部２７の傾斜部２７Ｂおよび平坦部２７Ｃには超硬合金
等の硬質材料よりなる複数のボタン状のチップ２８…が
植設されており、上記段差部２７Ａによる内周部２７の
突出量ｔは、掘削部２５のゲージ径Ｇに対して０．０２
×Ｇ〜０．０７×Ｇの範囲とされている。また、掘削部
２５の内周部２７の外径Ｈはゲージ径Ｇに対して０．５
０×Ｇ〜０．８０×Ｇの範囲とされ、かつ上記取付穴２
２の穴底部２４の径ｄと略等しくされている。

【００１６】なお、本実施形態でも、掘削部２５の先端
面には内周部２７の上記平坦面２７Ｃから当該掘削部２
５の外周にかけて複数条（３条）の凹溝２９Ａ…が軸線
Ｏに対して放射状に周方向に等間隔に形成されるととも
に、これらの凹溝２９Ａ…の間には、内周部２７の上記
傾斜部２７Ｂから掘削部２５の外周面にかけて延びる複
数条（３条）の凹溝２９Ｂ…が周方向に凹溝２９Ａ…と
交互かつ等間隔に軸線Ｏに対して放射状に形成されてい
る。さらに、掘削部２５の外周には、上記凹溝２９Ａ…
に先端が連通して軸線Ｏに平行に延びる凹溝２９Ｃ…が
凹溝２９Ｂ…の間に周方向に交互に形成される一方、取
付穴２２の穴底部２４から先端側に向けては、軸線Ｏに
沿って噴射孔３０が形成され、この噴射孔３０は先端側
で分岐して、上記凹溝２９Ａ…の内周側と上記凹溝２９
Ｂ…の軸線Ｏ方向中央部に開口させられて、上記掘削ロ
ッドを介して供給される圧縮空気を掘削部２５の先端側
へ噴出可能とされている。

【００１７】従って、このように構成された掘削ビット
においても、掘削部２５の内周部２７が外周部２６より
も突出量ｔ分先端側に一段突出していることにより、効
率的な掘削が図られるとともに、これら内外周部２７，
２６でのチップ２８…の損耗の均一化を促してビット寿
命を延長することができる。なお、本実施形態では、こ
の掘削部２５の突出した内周部２７の外径Ｈが、取付穴
２２の掘削ロッド先端が当接する穴底部２４の径ｄと略
等しくされているが、これは、このように取付部が取付
穴２２とされて、その穴底部２４に当接した掘削ロッド
から動力（打撃力）が伝えられる掘削ビットでは、この
打撃力が拡散することなく直接的に掘削部２５の内周部
２７に集中して伝播されるからである。ただし、この場
合でも、上記外径Ｈは径ｄに、厳密に等しくされる必要
はなく、この穴底部２４の径ｄすなわち掘削ロッド先端
部に当接する当接部の径に対し、０．７×ｄ〜１．３×
ｄの範囲とされればよい。また、このように動力伝達手
段としての掘削ロッドの先端に取り付けられる掘削ビッ
トにおいては、上記実施形態とは逆に、掘削ロッドの先
端部に取付穴が形成されてその内周部に雌ねじ部が形成
されるとともに、掘削ビットの後端部は軸状の取付部と
されてその外周に雄ねじ部が形成され、これら雌雄ねじ
部を螺合させて掘削ロッド先端部に取り付けられるもの
もあり、本発明はそのようなものにも適用可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
掘削部のゲージ径Ｇに対して所定の突出量ｔで先端側に
一段突出した内周部が先行して掘削を行った後を外周部
によって掘削するため、効率的な掘削を行うことができ
るとともに、外周部と内周部とで損耗の均一化を図って
ビット寿命の延長を促すことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をＤＴＨビットに適用した場合の一実
施形態を示す側面図である。

【図２】図１の実施形態を先端側からみた正面図であ
る。

【図３】本発明を掘削ロッドの先端に取り付けられる
掘削ビットに適用した場合の一実施形態を示す側面図で
ある。

【図４】図３に示す実施形態を先端側からみた正面図
である。

【図５】図３に示す実施形態の側断面図である。

【符号の説明】

１，２１ビット本体２，２５掘削部３取付部６嵌合部７ハンマー（動力伝達手段）８，２６掘削部２，２５の外周部９，２７掘削部２，２５の内周部１０，２８チップ２２取付穴（取付部）２４取付部２２の穴底部Ｏビット本体１，２１の軸線Ｇゲージ径Ｈ内周部９，２７の外径Ｄハンマー７の嵌合部６の外径ｄ穴底部２４の径ｔ内周部９，２７の突出量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動力伝達手段の先端に取り付けられる取
付部が後端側に設けられるとともに、先端側には上記動
力伝達手段から伝達された動力によって掘削を行う掘削
部が設けられた掘削ビットであって、上記掘削部におい
ては、その内周部が、段差部を介して外周部より先端側
に一段突出させられ、この段差部による突出量ｔが、当
該掘削部のゲージ径Ｇに対して突出量ｔ＝０．０２×Ｇ
〜０．０７×Ｇの範囲とされていることを特徴とする掘
削ビット。
【請求項２】突出した上記内周部の外径Ｈが、上記掘
削部のゲージ径Ｇに対してＨ＝０．５０×Ｇ〜０．８０
×Ｇの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記
載の掘削ビット。
【請求項３】上記動力伝達手段が、先端部に略円筒状
の嵌合部を有するハンマーであって、上記取付部は、こ
の嵌合部の内周に嵌合可能な軸状とされるとともに、上
記掘削部の突出した内周部の外径Ｈが、上記嵌合部の外
径と略等しくされていることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の掘削ビット。
【請求項４】上記動力伝達手段が、先端部に雄ねじ部
または雌ねじ部が形成された掘削ロッドであって、上記
取付部は、この掘削ロッドの雄ねじ部または雌ねじ部に
螺合する雌ねじ部または雄ねじ部と、上記掘削ロッドの
先端部が当接可能な当接部とを備え、上記掘削部の突出
した内周部の外径Ｈが、この当接部の径と略等しくされ
ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の掘削ビット。