JP2012057310A - 掘削ビット - Google Patents

Abstract

【課題】ゲージチップの削孔性能の高さを長期に亙って維持する。
【解決手段】ビット軸線Ｏを中心としたビット本体１先端部外周のゲージ面２Ｂに、先端側に向かうに従い外周側にチップ中心線Ｃが傾斜するゲージチップ３Ｂが植設され、ゲージチップ３Ｂの先端部には、チップ中心線Ｃに沿った断面が先端側に向かうに従い曲率半径が段階的に小さくなる凸曲線状をなす少なくとも２段の凸曲面部３ｂ、３ｃが形成され、ビット軸線Ｏを中心として凸曲面部３ｂ、３ｃにビット本体１の外周側から接する仮想円筒面の直径は、チップ中心線Ｃ方向最後端の第１凸曲面部３ｂの第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１と、そのチップ中心線Ｃ方向先端側に隣接する第２凸曲面部３ｃの第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２とが、ゲージ面２Ｂの後端縁の直径Ｄ０より大きくされるとともに、直径Ｄ１が直径Ｄ２以上とされる。
【選択図】図５

Description

本発明は、削岩機等に取り付けられて地盤や岩盤の掘削に用いられる掘削ビットに関するものである。

この種の掘削ビットとして、特許文献１には、鋼製台金の頭部に超硬チップの刃体を設けてなるロックビットにおいて、超硬チップの刃体が、台金に埋設される円柱状の取り付け部と、該取り付け部の上端部に形成された穿孔部とからなり、この穿孔部が、先端側ほど順次曲率半径が小さくなるが半径が少なくとも１ｍｍ以上の半球帯を複数個積み重ねた形状に形成されているものが記載されている。

特許文献１によれば、このようなロックビットでは、刃体の穿孔部が形状的に最も強靭で、かつ対摩耗性に優れる半球体であるので、強度的に優れており、また、刃体が半球体であるので、どの方位で岩盤に当たってもその半径が変わらず、穿孔速度の低下が生じにくく、さらに、穿孔部が上側が次第に径が小さくなるような複数の半球体を積み重ねた形状となっているので、全体的には先端部の径が次第に小さくなるような形状となり、穿孔速度を大きくすることができるとされている。

また、特に、最外側の刃体（ゲ−ジボタン）は、取り付け部の軸芯をビットの軸芯に対し２５〜５０度外向きに傾斜させるとともに、積み重ねられる半球体の回転対称軸を外向きに傾斜させておくことにより、外周部のチップ体積を増大させ、摩耗変形を減少させて穿孔速度低下に対する抵抗性を向上させることができるとの記載も特許文献１にはなされている。

特開平７−２９３１７３号公報

ところで、このような掘削ビットでは、上記最外側の刃体すなわちゲージチップは、その先端部が地盤や岩盤を掘削して削孔を形成することにより摩耗してゆくとともに、こうして形成された削孔の内周面に、台金すなわちビット本体の外周側を向く部分が摺接することにより、この内周面を拡げるように掘削しつつ、自身はこの外周側を向く部分からも摩耗してゆく。

しかしながら、上記特許文献１に記載の掘削ビット、特にゲージチップの積み重ねられる半球体の回転対称軸をビット本体の外向きに傾斜させたものでは、先端部の半球体がビット本体の外周側にも突き出して削孔の内周面に摺接することになるため、ゲージチップはこの先端部の半球体が先端側からも外周側からも摩耗してゆくことになる。このため、先端部の径の小さな半球体による削孔性能の高さが長続きせず、早期に削孔速度が低下してしまうおそれがあった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、ゲージチップの削孔性能の高さを長期に亙って維持することが可能な掘削ビットを提供することを目的としている。

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、ビット軸線を中心とした外形略円柱状のビット本体の先端部外周に、外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜するゲージ面が形成され、このゲージ面に、先端側に向かうに従い外周側に向けてチップ中心線が傾斜するようにゲージチップが植設された掘削ビットにおいて、上記ゲージ面から突出する上記ゲージチップの先端部には、上記チップ中心線に沿った断面が先端側に向かうに従い曲率半径が段階的に小さくなる凸曲線状をなす少なくとも２段の凸曲面部が形成されており、上記ビット軸線を中心としてこれらの凸曲面部に上記ビット本体の外周側から接する仮想円筒面の直径は、上記チップ中心線方向最後端の第１凸曲面部に接する第１仮想円筒面の直径Ｄ１と、この第１凸曲面部の上記チップ中心線方向先端側に隣接する第２凸曲面部に接する第２仮想円筒面の直径Ｄ２とが、上記ゲージ面の後端縁の直径Ｄ０よりも大きくされているとともに、上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１が上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２以上とされていることを特徴とする。

このように構成された掘削ビットでは、まず、ビット本体のゲージ面から突出するゲージチップの先端部において、少なくとも２段すなわち複数段の凸曲面部が、そのチップ中心線に沿った断面が先端側に向かうに従い曲率半径が段階的に小さくなる凸曲線状をなしており、つまり最先端の凸曲面部の上記曲率半径が最も小さくなるので、地盤や岩盤に応力を集中させやすくなって破砕性を高めることができ、削孔性能の向上を図ることができる。また、このうちチップ中心線方向最後端の第１凸曲面部とその先端側に隣接する第２凸曲面部とは、その上記仮想円筒面（第１、第２仮想円筒面）の直径Ｄ１、Ｄ２がビット本体のゲージ面後端縁の直径Ｄ０よりも大きくされているので、削孔の内周面を掘削する際にビット本体が先に摩耗することはない。

そして、その一方で、チップ中心線方向後端側の第１凸曲面部は、その上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１が先端側に位置する第２凸曲面部の上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２以上とされており、従ってこれら第１、第２凸曲面部の間では、Ｄ１＞Ｄ２の場合には、後端側の第１凸曲面部が削孔の内周面に摺接して掘削しつつ先に摩耗してゆくことになる。ここで、この第１凸曲面部はチップ中心線に沿った断面がなす凸曲線の曲率半径が大きくて耐摩耗性が高いため、第１凸曲面部の外周側からの摩耗が第２凸曲面部に至るのを抑制することができる。また、たとえＤ１＝Ｄ２の場合でも、こうして第１凸曲面部の耐摩耗性が高いことによって第２凸曲面部の摩耗も抑制されるので、これにより、先端側の第２凸曲面部による上述のような削孔性能の高さは長期的に維持したまま掘削を行うことが可能となる。

なお、ゲージチップの先端部に３段以上の凸曲面部を形成した場合、上記第２凸曲面部の先端側に隣接する第３凸曲面部以降の凸曲面部は、これらの凸曲面部に外周側から接する仮想円筒面の直径が先端側の凸曲面部ほど小さくなっているのが望ましいが、そのチップ中心線に沿った断面がなす凸曲線の曲率半径が先端側の凸曲面部ほど小さくなっていれば、必ずしも仮想円筒面の直径は先端側ほど小さくなっていなくてもよい。

これは、たとえ第３以降の凸曲面部に接する第３以降の仮想円筒面の直径が第１、第２仮想円筒面の直径Ｄ１、Ｄ２よりも大きくされていて、これら第３以降の凸曲面部が先に摩耗したとしても、結果的に最後に残る第１、第２凸曲面部では上述のように第１凸曲面部の外周側からの摩耗が抑えられることにより、第２凸曲面部による高い削孔性能を長期的に維持することができるからである。

一方、上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１が上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２よりも大きくされている場合には、上記第１凸曲面部と上記第２凸曲面部との境界部に上記ビット本体の外周側から接する仮想円筒面の直径Ｄ３は、上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２よりもさらに小さくされていることが望ましい。直径Ｄ１、Ｄ２がＤ１＞Ｄ２である場合、第１、第２凸曲面部が外周側から摩耗してゆくときには第１凸曲面部が外周側から摩耗してゆくが、直径Ｄ２、Ｄ３をＤ２＞Ｄ３とすることにより、第１仮想円筒面のビット軸線に対する直径Ｄ１が第２仮想円筒面の直径Ｄ２に達したときに、上記境界部を経て連続的に摩耗するのではなく、先に第２凸曲面部が削孔の内周面に摺接してこれを掘削しながら外周側から摩耗してゆくことになるので、ビット本体外周側に曲率半径の小さな断面凸曲線状の形状が維持された第２凸曲面部によって削孔内周面の掘削を行うことができ、この内周面の掘削においても高い削孔性能を回復することが可能となる。

なお、上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１と上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２は１００％〜１０５％の範囲とされるのが望ましい。これら第１、第２仮想円筒面の直径の比率Ｄ１／Ｄ２が１００％よりも小さいと、第２凸曲面部画題１凸曲面部よりも外周側に突出することになってしまって外周側の摩耗も第２凸曲面部から始まってしまい、上述のようなこの第２凸曲面部による高い削孔性能を長期的に維持することができなくなる一方、限られた大きさのゲージチップにおいて、逆にこれら第１、第２仮想円筒面の直径Ｄ１、Ｄ２の比率を上記範囲より大きくするには、第２凸曲面部の断面がなす凸曲線の曲率半径を小さくして、この第２凸曲部自体を小さくしなければならず、外周側からの摩耗が第２凸曲面部に達する前に先端側からの摩耗で第２凸曲面部が摩滅してしまうおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、ゲージチップにおいて耐摩耗性と高い削孔性能とを両立することができ、これにより長期に亙って効率的な掘削を安定して行うことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態の正面図である。 図１に示す実施形態の断面図である。 図１に示す実施形態の先端部の拡大断面図である。

図１ないし図５は、本発明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、鋼材等により形成されてその外形がビット軸線Ｏを中心とした略円柱状をなしている。具体的に、本実施形態ではビット本体１の外形は、その後端部（図１において左上側部分、図２および図４においては左側部分）から先端部（図１において右下側部分、図２および図４においては右側部分）に向けて、外径が一定の小径部１Ａから先端側に向けて外径が漸次大きくなるテーパ部１Ｂを経て小径部１Ａよりも僅かに大きな一定外径とされた大径部１Ｃに至り、次いで先端側に向かうに従い外径が漸次小さくなった後にビット軸線Ｏに沿った断面が凹曲線をなすようにして外径が大きくなるくびれ部１Ｄを介して、このくびれ部１Ｄからさらに先端側に向かうに従い外径が大きくなる拡径部１Ｅがビット本体１の先端面２に交差するように形成されており、この先端面２と拡径部１Ｅとの交差稜線の位置でビット本体１は最大外径Ｄ０となる。

この先端面２は、その中央部がビット軸線Ｏを中心とする円形で該ビット軸線Ｏに垂直な平坦面２Ａとされるとともに、この平坦面２Ａ外周側のビット本体１先端部外周において上記拡径部１Ｅと交差する部分は、外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜するゲージ面２Ｂとされている。なお、このゲージ面２Ｂがビット軸線Ｏに沿った断面において平坦面２Ａに対してなす傾斜角は３０°〜４０°の範囲とされている。そして、これら先端面２の平坦面２Ａとゲージ面２Ｂとには、それぞれ超硬合金等の硬質材料よりなる掘削チップ３が植設されており、平坦面２Ａに植設された掘削チップ３はフェイスチップ３Ａとされるとともに、ゲージ面２Ｂに植設された掘削チップ３がゲージチップ３Ｂとされる。

なお、ビット本体１の上記拡径部１Ｅ外周面には、先端面２のゲージ面２Ｂ外周からくびれ部１Ｄ先端側にかけて、繰り粉の排出溝４がビット軸線Ｏ方向に延びるように形成されている。この排出溝４は、本実施形態では、周方向に幅広の複数（２つ）の排出溝４Ａと幅狭の複数（３つ）の排出溝４Ｂとが、周方向に間隔を開けて形成されたものとされており、ゲージチップ３Ｂはゲージ面２Ｂにおける各排出溝４の間において周方向に排出溝４と交互に配設されている。

また、ビット本体１の後端面から先端側に向けては、ビット軸線Ｏ回りの回転力と該ビット軸線Ｏ先端側に向けての推力および打撃力を当該掘削ビットに与えるロッドがねじ込まれて連結される雌ネジ孔５が、上記大径部１Ｃ部分に孔底が位置するように形成されていて、こうして連結されたロッドから与えられる上記回転力、推力および打撃力が上記掘削チップ３に伝えられることにより、地盤や岩盤が掘削されて削孔が形成される。

さらに、この雌ネジ孔５の孔底からは、ビット軸線Ｏに沿って吐出孔５Ａが先端側に向けてくびれ部１Ｄと拡径部１Ｅとの境界辺りまで穿設されていて、この吐出孔５Ａからは先端側に向かうに従い外周側に向けて傾斜するように複数のブローホール５Ｂが分岐させられて、先端面２の平坦面２Ａと排出溝４のうち少なくとも１つずつの排出溝４Ａ、４Ｂとに開口させられており、上記ロッド内を通して供給されたエアー等の流体が吐出口５Ａからブローホール５Ｂを介して吐出させられて、掘削で生じた繰り粉を削孔の後方側に排出するようになされている。

一方、上記フェイスチップ３Ａとされる掘削チップ３とゲージチップ３Ｂとされる掘削チップ３とは、本実施形態では略同形状とされていて、その後端部がチップ中心線Ｃを中心とした円柱状をなす植設部３ａとされ、この植設部３ａが、ビット本体１の先端面２の上記平坦面２Ａとゲージ面２Ｂとにそれぞれ垂直に形成された断面円形の植設孔２ａに圧入等により固着されることで、フェイスチップ３Ａとゲージチップ３Ｂとは、それぞれそのチップ中心線Ｃを平坦面２Ａとゲージ面２Ｂとに垂直にして植設されている。従って、フェイスチップ３Ａのチップ中心線Ｃはビット軸線Ｏに平行とされ、またゲージチップ３Ｂのチップ中心線Ｃは先端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜させられることになる。

さらに、これらの掘削チップ３のうち少なくともゲージチップ３Ｂの先端部には、チップ中心線Ｃに沿った断面が先端側に向かうに従い曲率半径が段階的に小さくなる凸曲線状をなす少なくとも２段の凸曲面部が形成されており、本実施形態では第１、第２の２段の凸曲面部３ｂ、３ｃが形成されている。なお、本実施形態ではフェイスチップ３Ａの先端部にも同様に第１、第２の２段の凸曲面部３ｂ、３ｃが形成されている。

これらの第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃは、例えば特許文献１に記載された刃体と同様に、先端側の第２凸曲面部３ｃが後端側の第１凸曲面部３ｂよりも半径の小さなともに半球状とされたものを、その中心がともにチップ中心線Ｃ上に位置するようにして重ね合わされたような形状をなすものであって、第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃが重なり合う円周状の境界部３ｄは、チップ中心線Ｃに沿った断面が凹曲線をなす凹曲面部によって滑らかに連続するようにされている。ただし、このうち第２凸曲面部３ｃは半球よりも小さな球状とされている。

そして、このように先端部に２段の第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃが形成されたゲージチップ３Ｂが、上述のようにそのチップ中心線Ｃをビット本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜させていることにより、このゲージチップ３Ｂ先端部の第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃもビット本体１の外周側に傾けられて、そのビット軸線Ｏからの最大外径がビット本体１の上記最大外径つまり先端面２のゲージ面２Ｂ後端縁の拡径部１Ｅとの交差稜線の直径Ｄ０よりも僅かに大きくなるようにされている。

すなわち、ビット軸線Ｏを中心としてゲージチップ３Ｂのこれら第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃにビット本体１の外周側から接する仮想円筒面を想定したとき、図５に示すように第１凸曲面部３ｂに接する第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１と第２凸曲面部３ｃに接する第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２とが、ビット本体１の最大外径であるゲージ面２Ｂ後端縁の直径Ｄ０よりも大きくされている。そして、さらにゲージチップ３Ｂの第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃ間においては、上記第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１が第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２以上とされており、本実施形態では図５に示すように直径Ｄ１が直径Ｄ２よりも大きくされている。

なお、本実施形態では、これら第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃの外径の比率、つまり上記第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１と第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２は１００％〜１０５％の範囲とされている。また、第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃの外径とビット本体１の最大外径である上記直径Ｄ０との比率は、第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１との比率Ｄ１／Ｄ０が１０２％〜１０５％の範囲とされるのが望ましく、第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２との比率Ｄ２／Ｄ０は１００％を超えて１０５％以下の範囲とされるのが望ましい。

一方、本実施形態では、上述のようにチップ中心線Ｃに沿った断面が凹曲線をなす凹曲面部によって滑らかに連続するようにされた第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃの境界部３ｄにビット本体１の外周側から接する仮想円筒面Ｐ３の直径Ｄ３は、本実施形態の掘削ビットで最大外径とされる第１凸曲面部３ｂの直径Ｄ１よりは小さく、さらに第２凸曲面部３ｃに接する仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２よりも小さくされている。

すなわち、ゲージチップ３Ｂの先端部のビット軸線Ｏに対して外周側を向く部分は、先端側に向けて、少なくとも第１凸曲面部３ｂにおいて最も外周側に凸となって上記最大の直径Ｄ１となった後、内周側に後退して境界部３ｄにおいて直径Ｄ３となり、さらに先端側に向けて第２凸曲面部３ｃにおいて再び外周側に凸となって、上記直径Ｄ１よりも小さいか等しい上記直径Ｄ２となり、しかる後にゲージチップ３Ｂ最先端のチップ中心線Ｃに至るようにされている。

このような構成の掘削ビットによれば、まずゲージチップ３Ｂの先端部が、先端側に向けて曲率半径が段階的に小さくなる複数段の凸曲面部３ｂ、３ｃが形成されており、すなわちビット本体１に植設される植設部３ａの半径に対してゲージチップ３Ｂ最先端の第２凸曲面部３ｃの曲率半径（半径）を小さくすることができるので、例えばこの先端部が植設部３ａの半径と等しい半径の単一の半球状とされた一般的なボタンチップと比べ、地盤や岩盤への応力集中を生じさせやすくなる。このため、高い破砕性を得ることができて削孔性能を向上させることができ、効率的な掘削を行うことが可能となる。

その一方で、ゲージチップ３Ｂ先端部の後端側の第１凸曲面部３ｂにおいては、この第１凸曲面部３ｂに外周側から接する第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１が、ビット本体１の最大外径Ｄ０やゲージチップ３Ｂの境界部３ｄに接する仮想円筒面Ｐ３の直径Ｄ３よりも大きく、また第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２に対しても等しいか、これより大きくされているので、上記ゲージチップ３Ｂ最先端の第２凸曲面部３ｃやフェイスチップ３Ａによって形成された削孔の内周面には、まず少なくともこの第１凸曲面部３ｂが摺接して該内周面を掘削してゆき、自身は摩耗してゆくことになる。

ところが、この第１凸曲面部３ｂは、そのチップ中心線Ｃに沿った断面がなす凸曲線の曲率半径が第２凸曲面部３ｃよりも大きくされていて、第２凸曲面部３ｃのような地盤や岩盤への応力集中は小さい反面、表面が緩やかに湾曲していて自身への応力や負荷の集中も小さく、高い耐摩耗性を確保することができる。従って、そのような第１凸曲面部３ｂが削孔の内周面に摺接することにより、この内周面との摺接によるゲージチップ３Ｂの摩耗を抑制して第２凸曲面部３ｃによる上述のような高い破砕性を長期に亙って維持することが可能となる。

また、たとえ第１、第２仮想円筒面Ｐ１、Ｐ２の直径Ｄ１、Ｄ２が等しくても、こうして第１凸曲面部３ｂの上記断面がなす凸曲線の曲率半径が第２凸曲面部３ｃより大きくされているのに伴い、図３に示すように軸線Ｏ方向先端側から見たときにも、第１凸曲面部３ｂの曲率半径が第２凸曲面部３ｃよりも大きくされて、第２凸曲面部３ｃが第１凸曲面部３ｂに内接するように配設することができる。このため、削孔の内周面には専ら第１凸曲面部３ｂが摺接することになって、第２凸曲面部３ｃの早期の摩耗は抑制することが可能となる。

そして、これら第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃに接する第１、第２仮想円筒面Ｐ１、Ｐ２の直径Ｄ１、Ｄ２がビット本体１の最大外径Ｄ０よりも大きくされており、従って、上述のように第１凸曲面部３ｂによってゲージチップ３Ｂの摩耗が長期に亙って抑制された後、あるいはこれと同時に第２凸曲面部３ｃが削孔の内周面に摺接することになり、ビット本体１が摺接するのはさらにその後になる。このため、上記構成の掘削ビットによれば、このビット本体１の摩耗により、例えば先端側に向かうに従い外径が大きくなる拡径部１Ｅが逆に先端側に向かうに従い外径が小さくなる逆テーパとなって掘削不可能となるのを抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態では、上述のように第１凸曲面部３ｂの第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１の次に第２凸曲面部３ｃの第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２が大きくされた上で、これら第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃの境界部３ｄに外周側から接する仮想円筒面Ｐ３の直径Ｄ３は，これらの直径Ｄ１、Ｄ２より小さくされている。従って、本実施形態では、第１凸曲面部３ｂが摩耗した後に第２凸曲面部３ｃが摩耗することになるが、この第２凸曲面部３ｃが摩耗し始める際には、第１凸曲面部３ｂから連続して摩耗が進行するのではなく、境界部３ｄを飛び越えて第２凸曲面部３ｃが削孔の内周面に摺接することにより、この内周面を掘削しつつ自身が摩耗してゆくことになる。

このため、第１凸曲面部３ｂの摩耗が境界部３ｄを経て第２凸曲面部３ｃに連続してゆく場合のようにゲージチップ３Ｂによる削孔内周面の掘削の切れ味が徐々に鈍ってゆくのではなく、第１凸曲面部３ｂが摩耗して第２凸曲面部３ｃが掘削し始めるときには、未摩耗の曲率半径の小さな第２凸曲面部３ｃの外周側を向く部分が掘削に用いられることになる。従って、こうして第２凸曲面部３ｃにより削孔内周面が掘削されるときにはゲージチップ３Ｂによる切れ味が回復されるので、本実施形態の掘削ビットによれば一層効率的な地盤や岩盤の掘削を促すことができる。

なお、上述のように先端側の凸曲面部ほど曲率半径が段階的に小さくされた掘削チップ３では、例えば地盤や岩盤の性状によって所望の削孔性能を得ることができないことが判明した際には、その先端部を再研磨して地盤や岩盤の性状に応じた形状に修正することも可能である。すなわち、掘削チップ３の上記形状よりも高い耐摩耗性を要する地盤や岩盤を掘削する場合には、第２凸曲面部３ｃを再研磨して先端部全体を曲率半径の大きな第１凸曲面部３ｂによりボタンチップ状に形成すればよく、逆により高い破砕性が要求される場合には、第１凸曲面部３ｂの表面を第２凸曲面部３ｃに滑らかに連なるチップ中心線Ｃを中心とした円錐台面状等に再研磨して、いわゆるスパイク状や砲弾状に先端部を形成すればよい。

ここで、上述のように第１凸曲面部３ｂに接する第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１と，これよりも小さな第２凸曲面部３ｃに接する第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２は、本実施形態のように１００％〜１０５％の範囲とされるのが望ましい。これは、この比率Ｄ１／Ｄ２が１００％より小さいと第２凸曲面部３ｃが第１凸曲面部３ｂよりも外周側に突出してしまうことになる一方、比率Ｄ１／Ｄ２が大きすぎると、第２凸曲面部３ｃの曲率半径が第１凸曲面部３ｂの曲率半径に対して小さくなりすぎてしまって、すなわち第２凸曲面部３ｃ自体が小さくなるおそれがあり、応力集中による破砕性は向上しても、削孔を形成する際の先端側からの摩耗で第２凸曲面部３ｃが早期に摩滅してしまうおそれがあるからである。

なお、これら第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃに接する第１、第２仮想円筒面Ｐ１、Ｐ２の直径Ｄ１、Ｄ２とビット本体１の上記直径Ｄ０との比率は、上述のように第１仮想円筒面Ｐ１の直径Ｄ１との比率Ｄ１／Ｄ０が１０２％〜１０５％の範囲とされるのが望ましく、また第２仮想円筒面Ｐ２の直径Ｄ２との比率Ｄ２／Ｄ０は１００％を超えて１０５％以下の範囲とされるのが望ましい。すなわち、比率Ｄ１／Ｄ０やＤ２／Ｄ０が小さすぎると、これら第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃが摩耗し始めてから直ぐにビット本体１のゲージ面２Ｂが摩耗して削孔速度の低下および逆テーパの促進を招くおそれがある一方、これらの比率Ｄ１／Ｄ０やＤ２／Ｄ０が大きすぎても、ゲージチップ３Ｂの先端部がゲージ面２Ｂから大きく突出することになって、掘削時の抵抗等によりゲージチップ３Ｂの欠損を招くおそれが生じる。

ところで、本実施形態では、このゲージチップ３Ｂの先端部に第１、第２の２段の凸曲面部３ｂ、３ｃを形成した場合について説明したが、３段以上の凸曲面部を形成するようにしてもよい。この場合には、第２凸曲面部３ｃよりも先端側の凸曲面部は、チップ中心線Ｃに沿った断面における曲率半径が先端側の凸曲面部ほど段階的に小さくなるが、外周側から接するビット軸線Ｏを中心とした仮想円筒面の直径は、後端側の第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃに接する第１、第２仮想円筒面Ｐ１、Ｐ２の直径Ｄ１、Ｄ２がＤ１≧Ｄ２となっていれば、これよりも先端側に隣接する凸曲面部も段階的に小さくなるのが望ましいのであるが、必ずしもそうなっていなくてもよい。

これは、たとえ３段目以降の凸曲面部に接する仮想円筒面の直径が第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃに接する第１、第２仮想円筒面Ｐ１、Ｐ２の直径Ｄ１、Ｄ２より大きくされていても、この先端側の３段目以降の凸曲面部が削孔を形成するとともにこの削孔の内周面に摺接することにより先に摩耗してしまうため、結果的に上記実施形態と同様の第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃが形成された先端部と同じ形状のゲージチップ３Ｂとなってしまうからである。

なお、上記実施形態では、第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃを、チップ中心線Ｃ上に中心を有する異なる半径の半球状としたが、チップ中心線Ｃに沿った断面においてなす凸曲線の曲率半径が、先端側の第２凸曲面部３ｃが後端側の第１凸曲面部３ｂより小さくされていれば、例えば同断面において楕円状や長円状の凸曲線をなす凸曲面部とされていてもよい。また、上記直径Ｄ１、Ｄ２がＤ１≧Ｄ２とされていれば、例えば先端側の第２凸曲面部３ｃの中心はチップ中心線Ｃからずれていたりしてもよい。

さらに、本実施形態ではビット本体１の先端面２中央部の平坦面２Ａに植設されたフェイスチップ３Ａもゲージチップ３Ｂと同じように第１、第２凸曲面部３ｂ、３ｃを有するものとされているが、フェイスチップ３Ａについては通常のボタンチップやスパイク状チップ、砲弾状チップであってもよい。

１ ビット本体
２ ビット本体１の先端面
２Ｂ ゲージ面
３ 掘削チップ
３Ａ フェイスチップ
３Ｂ ゲージチップ
３ａ 植設部
３ｂ 第１凸曲面部
３ｃ 第２凸曲面部
３ｄ 境界部
Ｏ ビット軸線
Ｃ チップ中心線
Ｐ１ ビット軸線Ｏを中心として第１凸曲面部３ｂにビット本体１の外周側から接する仮想円筒面
Ｐ２ ビット軸線Ｏを中心として第２凸曲面部３ｃにビット本体１の外周側から接する仮想円筒面
Ｐ３ ビット軸線Ｏを中心として境界部３ｄにビット本体１の外周側から接する仮想円筒面
Ｄ０ ビット本体１のゲージ面２Ｂ後端縁の直径
Ｄ１ 仮想円筒面Ｐ１の直径
Ｄ２ 仮想円筒面Ｐ２の直径
Ｄ３ 仮想円筒面Ｐ３の直径

Claims (3)

1. ビット軸線を中心とした外形略円柱状のビット本体の先端部外周に、外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜するゲージ面が形成され、このゲージ面に、先端側に向かうに従い外周側に向けてチップ中心線が傾斜するようにゲージチップが植設された掘削ビットにおいて、上記ゲージ面から突出する上記ゲージチップの先端部には、上記チップ中心線に沿った断面が先端側に向かうに従い曲率半径が段階的に小さくなる凸曲線状をなす少なくとも２段の凸曲面部が形成されており、上記ビット軸線を中心としてこれらの凸曲面部に上記ビット本体の外周側から接する仮想円筒面の直径は、上記チップ中心線方向最後端の第１凸曲面部に接する第１仮想円筒面の直径Ｄ１と、この第１凸曲面部の上記チップ中心線方向先端側に隣接する第２凸曲面部に接する第２仮想円筒面の直径Ｄ２とが、上記ゲージ面の後端縁の直径Ｄ０よりも大きくされているとともに、上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１が上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２以上とされていることを特徴とする掘削ビット。
2. 上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１が上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２よりも大きくされるとともに、上記第１凸曲面部と上記第２凸曲面部との境界部に上記ビット本体の外周側から接する仮想円筒面の直径Ｄ３は、上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２よりも小さく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。
3. 上記第１仮想円筒面の直径Ｄ１と上記第２仮想円筒面の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２が、１００％〜１０５％の範囲と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。

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