JP2018031167A - Drilling tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温環境下においても安定して削孔を行うための削孔器具に関する。 The present invention relates to a drilling tool for stably drilling a hole even in a high temperature environment.
一般的に、削孔器具として、鋼製の削孔ビットに超硬合金やセラミックス等の硬質材料からなるチップ(以下、「超硬チップ」という。)が植設されたものが用いられている。この超硬チップの取り付け方法として、最も一般的なものは、削孔ビットに超硬チップが嵌合するチップ穴を穿設し、当該チップ穴に超硬チップを嵌合してロウ付けする方法や、焼き嵌め法がある。 Generally, a drilling tool in which a chip made of a hard material such as cemented carbide or ceramics (hereinafter referred to as “carbide chip”) is implanted in a steel drilling bit is used. . The most common method of attaching this carbide tip is to drill a tip hole into which a carbide tip is fitted into a drill bit, and then to braze by fitting the carbide tip into the tip hole. There is a shrink fitting method.
しかしながら、上記ロウ付け法や焼き嵌め法で超硬チップを固定した工具は、長時間の加工を行った場合や、加工対象物が高温の場合は、工具自体が高温に加熱されるため、超硬チップが熱応力で損傷したり、脱落したりするという問題点があった。たとえば、溶鉱炉の出銑孔は、溶解した銑鉄の出銑が終わった時に再度閉塞して次の溶解作業に移行するが、この出銑孔の開口や、閉塞時における開口部の平坦化(閉塞用のマッドガンの先端部が出銑孔開口周縁部に密着するように平坦化する必要がある)を削孔ビットで行う場合は、炉壁が高温であるから、超硬チップをロウ付けしたビットや焼き嵌めしたビットを使用すると、超硬チップがすぐに脱落するという問題点がある。 However, a tool with a cemented carbide tip fixed by the brazing method or shrink-fit method described above will be heated to a high temperature when processed for a long time or when the workpiece is at a high temperature. There was a problem that the hard chip was damaged or dropped out by thermal stress. For example, the pit of the blast furnace is closed again when the molten pig iron is discharged, and the next melting operation is started. The opening of the pit and the flattening of the opening at the time of closing (blocking) When the drilling bit is used to flatten the tip of the mud gun for use with the drilling bit, the bit must be brazed with a cemented carbide tip. When using a bit that has been shrink-fitted, the carbide tip will fall off immediately.
この問題に対し、掘削工具においてチップが脱落しにくい固定方法として、特許文献1に開示されているような方法が知られている。この方法は、チップの基端部の側面に凹凸形状を形成し、この側面を覆うように溶接する方法である。 In order to solve this problem, a method disclosed in Patent Document 1 is known as a fixing method in which a tip is not easily dropped in an excavation tool. In this method, an uneven shape is formed on the side surface of the base end portion of the chip, and welding is performed so as to cover the side surface.
一方で、ダイヤモンドを含む材料からなる削孔器具としては、マイクログラインダー等に用いられる、ダイヤモンド砥粒を含む材料から構成される小型のビット(以下、「ダイヤモンドビット」と呼ぶ。)が存在している。しかし、これらの削孔器具は上述のように小型であり、更に電着法や溶着法によってダイヤモンドの砥粒を含む材料を母体部材の先端近傍の表面に固定したものである。そのため、母体部材に固定されたダイヤモンド砥粒がダイヤモンドビットを使用するにつれて脱落し少なくなっていくことにより、削孔速度が顕著に減少するという問題があった。 On the other hand, as a drilling tool made of a material containing diamond, there is a small bit (hereinafter referred to as “diamond bit”) made of a material containing diamond abrasive grains, which is used for a micro grinder or the like. Yes. However, these drilling tools are small as described above, and further, a material containing diamond abrasive grains is fixed to the surface near the tip of the base member by an electrodeposition method or a welding method. Therefore, there has been a problem that the drilling speed is remarkably reduced because the diamond abrasive grains fixed to the base member drop off and decrease as the diamond bit is used.
特許文献2では、間接的に加熱する手段を備えた圧力セルに非ダイヤモンド炭素物質を入れ、加熱および加圧を行うことにより、焼結助剤や触媒の添加なしに直接変換でダイヤモンド多結晶体を製造する方法、およびその方法により製造されるダイヤモンド多結晶体について開示されている。また、特許文献2において、上述の製造方法で製造されるダイヤモンド多結晶体は、単結晶ダイヤモンドのような劈開性がなく、どの方向の荷重に対しても安定した強度および硬度を有するので、切削工具等の工業的利用に適した材料が得られる旨が記載されている。 In Patent Document 2, a non-diamond carbon material is placed in a pressure cell equipped with a means for indirectly heating, and heating and pressurization are performed, so that a diamond polycrystalline body can be directly converted without adding a sintering aid or a catalyst. And a polycrystalline diamond produced by the method are disclosed. Further, in Patent Document 2, the polycrystalline diamond produced by the above-described production method has no cleaving property like single crystal diamond and has stable strength and hardness with respect to loads in any direction. It describes that a material suitable for industrial use such as tools can be obtained.
しかし、自然に産出するダイヤモンドや、ダイヤモンド多結晶体を含む材料を用いて、地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下においても安定して削孔を行うことのできる削孔器具はこれまで製造されていない。 However, it is stable even in high-temperature environments, such as when deeply drilling the ground or the bottom of the sea floor using naturally produced diamonds or materials containing diamond polycrystals, or when the workpiece is hot. No drilling tool capable of drilling has been manufactured so far.
自然に産出するダイヤモンドや、ダイヤモンド多結晶体を含む材料を用いて、地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下においても安定して削孔を行うことのできる削孔器具を構成するには、削孔器具自体が高温に加熱された際に、突起部が削孔ビットから脱落しないような構成となっている必要がある。そのため、一般的に用いられている、チップ穴に超硬チップを嵌合してロウ付けする方法や、焼き嵌め法を利用することができないという問題がある。 Stable drilling even in high-temperature environments, such as when drilling deeply on the ground or the bottom of the sea floor using diamonds produced naturally or materials containing diamond polycrystals, or when the workpiece is hot In order to configure a hole drilling instrument that can perform the drilling, it is necessary to have a configuration in which the protrusion does not fall off the hole drilling bit when the hole drilling instrument itself is heated to a high temperature. Therefore, there is a problem that it is not possible to use a generally used method of fitting a cemented carbide chip into a chip hole and brazing, or a shrink fitting method.
また、特許文献1に開示される方法を用いる場合には、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部の側面に細かな凹凸形状を設け、この側面を覆うように溶接を行う必要がある。しかし、ダイヤモンドを含む材料は凹凸形状の加工が難しく、かつ溶接に適した材料でないことにより、溶接によって強固に固定することができない。そのため、衝撃力および回転力が加えられる削孔ビットの先端に用いた場合には、削孔中に当該ダイヤモンドを含む材料からなる突起部が外れてしまう可能性があるという問題があった。 Moreover, when using the method disclosed by patent document 1, it is necessary to provide a fine uneven | corrugated shape in the side surface of the projection part which consists of a material containing a diamond, and to weld so that this side surface may be covered. However, a material containing diamond is difficult to be processed into a concavo-convex shape and cannot be firmly fixed by welding because it is not a material suitable for welding. For this reason, when used at the tip of a drilling bit to which an impact force and a rotational force are applied, there is a problem in that a protrusion made of a material containing diamond may be detached in the drilling.
加えて、調査を行うために地面を深く(例えば、マントルまで)削孔する目的においては、地面を掘り進むごとに周囲の温度が上昇していくことと、長時間の削孔により削孔器具自体が高温となってしまうことにより、削孔を続けていくと既存の削孔器具では掘り進むことのできない深度および高温環境が存在するという問題がある。また、地面を深く削孔する場合には、削孔ビットを交換する際等に、深くまで掘り進んだビットを引き上げる作業に非常に高いコストがかかってしまうという問題がある。そのため、現存する削孔器具よりも深くまで削孔ができ、かつ耐久性の良い削孔器具が求められているという課題がある。 In addition, for the purpose of drilling deep in the ground for investigation (for example, up to the mantle), the surrounding temperature rises every time the ground is dug, and the drilling tool itself due to long drilling. However, when drilling is continued, there is a problem that there is a depth and high temperature environment that cannot be dug by existing drilling tools. Further, when drilling a deep hole in the ground, there is a problem that it takes a very high cost to pull up the bit that has been dug deeply when exchanging the drill bit. Therefore, there is a problem that there is a demand for a drilling tool that can drill deeper than existing drilling tools and has good durability.
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部を用いて、例えば地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や加工対象物が高温の場合等の高温環境下においても安定して削孔を行うことができ、かつ、削孔による衝撃や回転で削孔ビットに取り付けられた突起部が脱落することがないよう強固に固定された削孔器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points. For example, when a projecting portion made of a material containing diamond is used to deeply drill the ground or the bottom of the seabed, or when the workpiece is hot. Drilling holes that can be stably drilled even in high-temperature environments such as, and that are firmly fixed so that the projections attached to the drilling bit do not fall off due to impact or rotation due to drilling The purpose is to provide equipment.
本発明の削孔器具は、掘削機のロッドに取り付け可能となっており、外面に凹部が複数設けられた削孔ビットと、各前記凹部に取り付け可能となっており、中空部分が設けられている複数の突起部固定用部材と、各前記突起部固定用部材に設けられた中空部分に、その先端が突出するよう挿入される複数の突起部と、を備え、各前記突起部が前記削孔ビットの外面から突出するよう各前記突起部固定用部材が前記削孔ビットの各前記凹部に取り付けられており、各前記突起部の材料はダイヤモンドを含むこと特徴とする。 The drilling tool of the present invention can be attached to a rod of an excavator, and can be attached to each of the recesses with a drilling bit provided with a plurality of recesses on the outer surface, provided with a hollow portion. A plurality of projecting portion fixing members, and a plurality of projecting portions that are inserted into the hollow portions provided in the projecting portion fixing members so that their tips protrude. Each protrusion fixing member is attached to each recess of the drill bit so as to protrude from the outer surface of the hole bit, and the material of each protrusion includes diamond.
このような削孔器具によれば、耐久性に優れたダイヤモンドを含む材料からなる突起部を、中空部分が設けられた突起部固定用部材を用いて、削孔ビットの外面に設けられた凹部に突起部が突出するように取り付けることにより、加工が難しく、溶接に適していない材料であり溶接によって強固に固定することのできないダイヤモンドを含む材料からなる突起部を削孔ビットに強固に固定することができる。また、固定に際して融点の低いロウ材を使用せず、熱膨張を利用する焼き嵌め法とも異なっているため、例えば地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下でも突起部が脱落せず、安定して削孔を行うことができる。 According to such a drilling device, the protrusion made of a material containing diamond having excellent durability is formed into the recess provided on the outer surface of the drill bit using the protrusion fixing member provided with the hollow portion. By attaching the protrusion so that the protrusion protrudes, the protrusion made of a material containing diamond that is difficult to process and is not suitable for welding and cannot be firmly fixed by welding is firmly fixed to the drill bit. be able to. Also, it does not use a brazing material with a low melting point for fixing, and is different from the shrink-fitting method using thermal expansion. For example, when deeply drilling the ground or the bottom of the seabed, or when the workpiece is hot Even in a high temperature environment, the protrusions do not fall off and stable drilling can be performed.
本発明の削孔器具においては、各前記突起部は、その先端の断面形状の大きさよりも基端の断面形状の大きさが大きくなるよう連続的もしくは不連続的に変化する形状となっており、各前記突起部固定用部材は、各前記突起部が挿入される前記中空部分の内面と、各前記突起部の外面とが少なくとも一部の領域において接触するような形状となっていてもよい。 In the drilling device of the present invention, each projection has a shape that changes continuously or discontinuously so that the size of the cross-sectional shape of the proximal end is larger than the size of the cross-sectional shape of the distal end. Each of the protrusion fixing members may have a shape such that the inner surface of the hollow portion into which the protrusion is inserted and the outer surface of the protrusion are in contact with each other in at least a partial region. .
本発明の削孔器具においては、各前記突起部は、その断面形状が楕円形状または多角形形状となっていてもよい。 In the drilling device of the present invention, each of the protrusions may have an elliptical shape or a polygonal cross-sectional shape.
この場合には、各前記突起部の断面形状が楕円形状であり、前記楕円形状の長軸が伸びる方向と前記削孔ビットの周方向が略一致するよう各前記突起部が各前記突起部固定用部材により前記削孔ビットに取り付けられていてもよい。 In this case, the cross-sectional shape of each projection is elliptical, and each projection is fixed to each projection so that the direction in which the major axis of the elliptical shape extends and the circumferential direction of the drill bit substantially coincide. It may be attached to the drilling bit by a member for use.
本発明の削孔器具においては、各前記凹部および各前記突起部固定用部材は、それぞれ、各前記突起部固定用部材が各前記凹部に螺合されるような形状となっており、各前記突起部固定用部材が螺合により各前記凹部に取り付けられるようになっていてもよい。 In the drilling tool of the present invention, each of the recesses and each of the protrusion fixing members is shaped such that each of the protrusion fixing members is screwed into each of the recesses. The protrusion fixing member may be attached to each of the recesses by screwing.
本発明の削孔器具においては、各前記凹部の断面形状の大きさは、各前記突起部固定用部材の断面形状の大きさと略同一となっており、各前記突起部固定用部材が各前記凹部の内部に溶接により取り付けられていてもよい。 In the drilling device of the present invention, the size of the cross-sectional shape of each of the recesses is substantially the same as the size of the cross-sectional shape of each of the protrusion fixing members, and each of the protrusion fixing members is You may attach by welding inside the recessed part.
本発明の削孔器具においては、各前記突起部は、その底面および側面のうち少なくとも一方の全体または一部の領域に細かな凹凸が設けられていていてもよい。 In the drilling device of the present invention, each protrusion may be provided with fine irregularities on the whole or a part of at least one of the bottom surface and the side surface.
本発明の削孔器具においては、各前記突起部の材料としてのダイヤモンドがダイヤモンド単相の多結晶体からなっていてもよい。 In the hole drilling tool of the present invention, the diamond as the material of each of the protrusions may be made of a diamond single-phase polycrystal.
本発明の削孔器具によれば、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部を用いることにより従来の削孔器具よりも耐久性を向上させることができ、かつ、突起部は熱や掘削時の衝撃で脱落しないよう強固に削孔ビットに固定することができ、よって高温環境下においても安定して削孔を行うことができる。 According to the drilling tool of the present invention, durability can be improved as compared with the conventional drilling tool by using a protrusion made of a material containing diamond, and the protrusion can be affected by heat or impact during excavation. The hole can be firmly fixed to the drill bit so as not to drop off, and therefore the hole can be stably drilled even in a high temperature environment.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1乃至図7は、本実施の形態に係る削孔器具を示す図である。このうち、図1は、本発明の実施の形態による削孔器具の削孔ビットの側面図であり、図2は、図1に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置を示すための上面図である。また、図3は、図2に示す削孔ビットのA−O−Aライン矢視による縦断面図である。また、図4は、図3の右上に示す突起部が取り付けられた部分を拡大した縦断面図であり、図5は図4に示す突起部が取り付けられた部分を各部材ごとに分解した状態を示す縦断面図である。また、図6は、本発明の実施の形態における突起部を取り付ける機構の他の例を示す縦断面図であり、図7は本実施の形態における削孔器具の削孔ビットに取り付けられる突起部の配置の他の例を示す上面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 7 are views showing a drilling device according to the present embodiment. Among these, FIG. 1 is a side view of a drill bit of a drilling tool according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for illustrating the arrangement of protrusions attached to the drill bit shown in FIG. It is a top view. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the drill bit shown in FIG. 2 taken along the line A-O-A. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view of a portion where the protrusion shown in the upper right of FIG. 3 is attached, and FIG. 5 is a state where the portion where the protrusion shown in FIG. 4 is attached is disassembled for each member. FIG. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another example of the mechanism for attaching the protrusion in the embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows the protrusion attached to the drill bit of the hole drilling tool in the present embodiment. It is a top view which shows the other example of arrangement | positioning.
本実施の形態による削孔器具は、中空の筒状部材であるパイプロッド(図示せず)と、このパイプロッドの先端に着脱自在に取り付けられ、先端側に複数の刃体等の突起部22が設けられている削孔ビット20とを備えている。ここで、パイプロッドの後端は掘削機に取付可能となっており、パイプロッドが掘削機に取り付けられたときに当該掘削機により打撃力および回転力がパイプロッドに与えられるようになっている。このような削孔器具の削孔ビット20や突起部22の構成の詳細について以下に説明する。
The drilling device according to the present embodiment is a hollow cylindrical member pipe rod (not shown), and is detachably attached to the tip of the pipe rod, and a plurality of blades and
図3等に示すように、削孔ビット20はその後端面が開口するような中空形状のものとなっており、この削孔ビット20の後端側の外周面には、パイプロッドの先端側に設けられた雌ネジ部分等の被取付部に着脱自在に取付可能な雄ネジ部分等の取付部28が設けられている。また、図1および図2に示すように、削孔ビット20の側面には6つの削孔粉粒(切削屑)の排出溝25が設けられている。図2に示すように、各排出溝25は円弧形状となっている。
As shown in FIG. 3 and the like, the
削孔ビット20の先端側の外面(図2において参照符号20aおよび20bで表示)には、断面形状が略円形の複数の凹部24が設けられており、各凹部24の内側面には後述する突起部固定用部材23を取付可能とするための雌ネジ部分等の被取付部24aが形成されている。各凹部24の深さは、各凹部24の底面に各突起部22の底部が当接した際に当該突起部22が削孔ビット20の先端側の外面から突出するような深さとなっている。後述するように、各突起部固定用部材23の雄ネジ部分等の取付部23aを各凹部24の雌ネジ部分等の被取付部24aに取り付けることによって、各突起部22の底部が各凹部24の底面に押圧固定されるようになっている。この各凹部24の底面には、その表面が細かな凹凸を備えるように、表面の加工または粗面化処理、あるいはその両方が行われていてもよい。
A plurality of
各突起部固定用部材23は、その外側面には雄ネジ部分等の取付部23aが形成されているとともに、内部には中空部分が設けられている。本実施の形態では、中空部分の断面形状は、各突起部22の上下方向(図5における上下方向)の中間部分近傍の断面形状に略一致するようになっている。また、各突起部固定用部材23の内側面23bには、その表面が細かな凹凸を備えるように、表面の加工または粗面化処理、あるいはその両方が行われていてもよい。
Each
各突起部固定用部材23の厚みは、各凹部24の深さよりも小さくなるよう形成されており、各凹部24の深さは、上述したように、各凹部24の底面に各突起部22の底部が当接した際に当該突起部22の先端が削孔ビット20の先端側の外面から突出するような大きさとなっている。このことにより、各突起部22の先端が各突起部固定用部材23の上面から突出するように取り付けることができる。
The thickness of each
各突起部22はダイヤモンドを含む材料(例えばダイヤモンド単体でもよい)から構成されており、各突起部22は、各突起部固定用部材23に挿入されたときに当該突起部固定用部材23から抜け出さない形状となっている。本実施の形態においては、各突起部22は、その先端の断面形状が小さく、基端に向かうに従ってその断面形状が漸次拡径される略弾頭形状となっている。言い換えると、各突起部22の側面22aは各凹部24の底面に対して直交する方向に対して傾斜している。上述したように、本実施の形態においては、突起部固定用部材23の中空部分の断面形状は、各突起部22の上下方向(図5における上下方向)の中間部分近傍の断面形状に略一致するようになっているため、突起部固定用部材23の中空部分の断面形状は、傾斜している各突起部22の側面22aに係合するように傾斜した形状となっている。このため、各突起部22の傾斜した側面22aは、各突起部固定用部材23の中空部分の内側面23bと嵌合される。
Each
各突起部22の高さは、上述したように、その底部が各凹部24の底面に当接した際に、各突起部22の先端が削孔ビット20の外面よりも突出するような高さとなっている。このことにより、各突起部22が嵌合された各突起部固定用部材23の外周に設けられた雄ネジ部分等の取付部23aを、削孔ビット20に設けられた各凹部24の内側面に形成されている雌ネジ部分等の被取付部24aと係合させ、各突起部固定用部材23を削孔ビット20に固定する際に、各突起部22の底部と各凹部24の底面が押圧固定されるようになる。
As described above, the height of each
また、各突起部22の側面22aおよび底部のうち少なくとも一方には、その表面の全体または一部の領域が細かな凹凸を備えるように、表面の加工または粗面化処理(例えばブラスト処理)、あるいはその両方が行われている。このことにより、従来の超硬合金等からなるなめらかな側面22aを備えた各突起部22と比較して、各突起部22の側面22aと各突起部固定用部材23の中空部分の内側面23bとの間および各突起部22の底部と各凹部24の底面の間に作用する摩擦力が大きくなる。そのため、削孔時の衝撃力や回転力等によって、削孔ビット20に取り付けられた各突起部22の自転(すなわち、各突起部22の先端と底部の中心とを貫く軸を中心とした各突起部22の回転)が抑えられるとともに、各突起部22を各突起部固定用部材23から脱落しにくくすることができるようになっている。また、この各突起部22の自転および脱落を防ぐ効果は、各突起部22の側面22aの細かな凹凸を備えた領域と、各突起部固定用部材23の中空部分の内側面23bとの接触面積、および各突起部22の底部の細かな凹凸を備えた領域と、各凹部24の底面との接触面積が大きいほど高い効果を奏するため、上記の効果を最大限活用するためには、各突起部22の側面22aおよび底部のより広い領域に細かな凹凸を設けることが好ましい。
Further, at least one of the
上述のような、各突起部22の表面のうち少なくとも一部の領域に細かな凹凸を設けることで得られる効果に加えて、各突起部22の断面形状を楕円形状とすることにより、このような各突起部22を用いた削孔器具の性能を更に向上させることができる。より詳細には、各突起部22の断面形状が正円形状である場合には、各突起部22の側面22aと突起部固定用部材23の中空部分の内側面23bとの間に働く摩擦力および押付け力と、各突起部22の底部と凹部24の底面の間に働く摩擦力および押付け力とによって各突起部22の自転および脱落を防止するようになっているのに対し、各突起部22の断面形状が楕円形状である場合においては、正円形状の場合に働く摩擦力および押付け力に加えて、各突起部22と、各突起部固定用部材23とが嵌合したときに、各突起部22が、各突起部固定用部材23に対して自由に回転することができない幾何学的な形状となっていることにより生じる、突起部22の自転を防止する力(以下、「断面の形状により各突起部22の自転を防止する力」と呼ぶ。)を利用して各突起部22の自転および脱落を更に抑えることができるようになる。
In addition to the effect obtained by providing fine irregularities in at least a part of the surface of each
なお、摩擦力および押付け力に加えて、断面の形状により各突起部22の自転を防止する力を利用して各突起部22の自転および脱落を防止するという複合的な効果を得るためには、各突起部22の断面形状を必ずしも楕円形状とする必要はない。各突起部22の断面形状が、正円形状以外の形状、たとえば四角形形状や六角形形状等の多角形形状や、星形形状であっても、各突起部22の断面形状と、この断面形状に略一致するよう形成された中空部分を備えた各突起部固定用部材23が嵌合したときに、各突起部22の断面形状が、各突起部固定用部材23の中空部分の断面形状に対して自由に回転することができない幾何学的な形状となっていればよい。
In addition to the frictional force and the pressing force, in order to obtain the combined effect of preventing the rotation and dropping of each
さらに、各突起部22の断面形状が多角形等のように角を備えておらず、楕円形状のように断面形状がなめらかな曲線から構成されている場合には、各突起部22は多角形形状における角のような削孔時の衝撃力や回転力等により摩耗しやすい個所を持たないため、各突起部22の自転および脱落をさらに防ぐことができるようになる。
Further, when the cross-sectional shape of each
また、削孔ビット20の先端面20aには、当該削孔ビット20の後端に取り付けられたパイプロッドから供給される高圧エアもしくは高圧エアおよび水を吐出するための吐出孔26が設けられている。
Further, a
また、パイプロッドは掘削機に取り付けられるようになっており、掘削機によってパイプロッドに打撃力および回転力が与えられることにより、このパイプロッドの先端に取り付けられた削孔ビット20によって地盤に穴が掘削されるようになっている。
Further, the pipe rod is attached to the excavator. When the excavator applies a striking force and a rotational force to the pipe rod, the
なお、図6に示すような各突起部22を取り付ける機構の他の例のように、各凹部24の内側面および各突起部固定用部材23の外側面にネジ部分等の取付部や被取付部が形成されておらず、各突起部固定用部材23を溶接により各凹部24に取り付けることができるようになっていてもよい(溶接個所を図6において参照符号23cで表示)。この場合には、溶接する際に発生する熱を各突起部22に伝達させることなく、各突起部固定用部材23の外側面と各凹部24の内側面とを溶接するために、各凹部24および各突起部固定用部材23の断面形状の大きさがネジ等で取り付ける場合よりも大きく形成されていることが好ましい。
In addition, as in another example of a mechanism for attaching each
また、図6に示すような突起部22を取り付ける機構の他の例を用いることにより各突起部固定用部材23を溶接により各凹部24に取り付ける場合には、各突起部固定用部材23の外側面と各凹部24の内側面とが接触する周に沿って一周溶接することにより、各突起部固定用部材23を各凹部24に固定してもよいし、各突起部固定用部材23の外側面と各凹部24の内側面とが接触する周上の数か所を溶接することにより、各突起部固定用部材23を各凹部24に固定してもよい。
In addition, when each
なお、各突起部22の断面形状が正円形状でない場合(例えば楕円形状である場合)には、図7に示すような配置で各突起部22を削孔ビット20に取り付ける。具体的には、各突起部22の断面形状である楕円形状の長軸が伸びる方向と、削孔ビット20の周方向とが略一致するように取り付ける。このことにより、たとえば楕円形状の長軸の延びる方向と削孔ビット20の径方向とを略一致させた場合と比較して、削孔性能を向上させることができる。
In addition, when the cross-sectional shape of each
本発明の削孔器具に用いるダイヤモンドとして、超高圧高温下でグラファイト型層状構造の炭素物質から焼結助剤や触媒の添加なしに変換焼結されたダイヤモンドからなる多結晶体であって、ダイヤモンドの平均粒径が100nm以下、純度が99%以上のダイヤモンド多結晶体が用いられてもよい。この場合、ダイヤモンド多結晶体として、平均粒径が20nm以下であり、硬度が70GPa以上であり、多結晶体の任意方向のX線回折の(220)回折強度(I(220))の(111)回折強度(I(111))に対する比率I(220)/I(111)が0.1以上であるものが用いられてもよい。 The diamond used in the drilling tool of the present invention is a polycrystalline body composed of diamond obtained by conversion and sintering from a carbon material having a graphite-type layer structure under an ultrahigh pressure and high temperature without adding a sintering aid or a catalyst. A polycrystalline diamond having an average particle diameter of 100 nm or less and a purity of 99% or more may be used. In this case, the polycrystalline diamond has an average particle diameter of 20 nm or less, a hardness of 70 GPa or more, and (111) of (220) diffraction intensity (I (220) ) of X-ray diffraction in an arbitrary direction of the polycrystalline body. ) The ratio I (220) / I (111) to the diffraction intensity (I (111) ) may be 0.1 or more.
このダイヤモンド多結晶体を製造する方法の一例を、図10に示すダイヤモンド多結晶体を製造する方法に使用する高温高圧セルの縦断面図を用いて説明する。この高温高圧セルの外部はランタンクロマイト(LaCrO3)からなる容器であり、内部には試料61が収められるようになっている。本例では2つの試料61が高温高圧セルの中にセットできるようになっている。この試料61はダイヤモンドの原料となる非ダイヤモンド炭素、たとえば黒鉛(グラファイト)を所定の形状に形成したものである。この試料61の形状がほぼそのまま、合成される多結晶体の形状となる。ここでは、黒鉛を円柱状に形成したものであり、図10には円柱の軸線に沿って半分に切断した断面が示されている。試料61の周りにはアルカリハライド物質である塩化ナトリウムの粉末62を配しており、さらにその周りを酸化マグネシウム63(MgO)で包んである。さらに酸化マグネシウム63の層の外側にレニウム(Re)よりなるヒーター64が設けられ、当該ヒーター64の外部にはジルコニア(ZrO2)よりなる断熱材65が設けられている。レニウムのような高融点金属からなるヒーターに電流を流して発熱させることで、試料61が間接加熱でありながらも効果的かつ安定に加熱されるようになっている。また、試料61とヒーター64の間には、高温でも安定なアルカリハライド物質である塩化ナトリウムの粉末62を配しているので、試料61あるいは生成されたダイヤモンド多結晶体はヒーター64から絶縁されるとともに加圧時にもその表面は保護される。高温高圧セルの上下にはモリブデン(Mo)からなる電極66があり、ヒーター64を加熱するための電力が外部から供給されるようになっている。そして、断熱材65の周囲には酸化マグネシウム又は酸化コバルトの圧力媒体67が、電極66の上下には外部はランタンクロマイト(LaCrO3)の圧力媒体68がそれぞれ設けられている。そして、高温高圧セルのほぼ中心には試料61の温度を測定するためのタングステン・レニウムの熱電対69が設けられている。図10に示すように試料61や各種圧力媒体を装填し、この高温高圧セルをマルチアンビル型加圧装置に入れて加圧する。加圧装置により加えられる荷重は高温高圧セルの圧力媒体を通して、ほぼ静水圧として試料に加えられる。同時に、電極66を通してヒーター64に電力を供給して試料61を加熱する。試料に加わる圧力は、ロードセル等で出力される加圧装置により加えられる荷重と加圧面の角度および面積より求めることができ、試料61の温度は近くに設けられた熱電対69によって把握できる。所定の温度および圧力で一定時間保持することにより、試料61を多結晶体に合成する。合成後、例えば600℃程度に保って減圧を行うと良質な焼結体を得るのに特に効果的である。
An example of the method for producing the polycrystalline diamond will be described with reference to a longitudinal sectional view of a high-temperature and high-pressure cell used in the method for producing the polycrystalline diamond shown in FIG. The outside of the high-temperature and high-pressure cell is a container made of lanthanum chromite (LaCrO 3 ), and the
上述のダイヤモンド多結晶体を製造する方法は、触媒や焼結助剤を加えることなく純度の高い原料物質から純度の高い多結晶体を合成するので、透明度が高く物性に優れた多結晶体を得られるという効果を奏する。また、この製造方法により得られるダイヤモンド多結晶体は、極めてよく焼結された多結晶焼結体であり、単結晶ダイヤモンドのような劈開性がなく、どの方向の荷重に対しても安定した強度・硬度を有することを特徴とする。 The above-described method for producing a diamond polycrystalline body synthesizes a polycrystalline body having a high purity from a raw material having a high purity without adding a catalyst or a sintering aid, so that a polycrystalline body having high transparency and excellent physical properties can be obtained. The effect is obtained. In addition, the polycrystalline diamond obtained by this manufacturing method is an extremely well-sintered polycrystalline sintered body, which is not cleaved like single crystal diamond and has a stable strength against any load in any direction. -It has a hardness.
以上のような構成からなる本実施の形態の削孔器具によれば、各突起部22はダイヤモンドを含む材料から構成されており、各突起部22は、その中空部分の断面形状が各々の突起部22の上下方向における中間部分とほぼ一致している各突起部固定用部材23に嵌合され、当該突起部固定用部材23が削孔ビット20へ設けられた各凹部24へ取り付けられている。このように、各突起部22の固定には熱を利用しておらず、かつ機械的に強固に固定されているため、例えば地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下でも、各突起部22が削孔ビット20より脱落することなく、安定した削孔を行うことができるようになる。
According to the drilling tool of the present embodiment configured as described above, each
なお、本実施の形態による削孔器具は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。 In addition, the hole drilling instrument by this Embodiment is not limited to the aspect as mentioned above, A various change can be added.
図11に示す変形例のように、各突起部22の断面形状が四角形形状である場合には、この四角形形状の対角線の延びる方向と削孔ビット20の周方向とがほぼ一致するように、各突起部22を削孔ビット20に取り付ける。このことにより、削孔器具の削孔性能を向上させることができる。
As in the modification shown in FIG. 11, when the cross-sectional shape of each
また、図12に示す他の変形例のように、各突起部22の断面形状が六角形形状である場合には、この六角形形状の複数の対角線のうち、その長さが最も長い対角線が伸びる方向と削孔ビット20の周方向とがほぼ一致するように、各突起部22を削孔ビット20に取り付ける。このことにより、たとえば六角形形状の複数の対角線のうち、その長さが最も長い対角線が伸びる方向と削孔ビット20の径方向とを略一致させた場合と比較して、削孔性能を向上させることができる。
In addition, when the cross-sectional shape of each
なお、各突起部22を削孔ビット20へ取り付ける際の各突起部22の配置は、上述の例に限定される必要はなく、各突起部22の断面形状において一番あるいは比較的鋭い部分(例えば、四角形であれば四隅)が向いている方向と削孔ビット20の周方向とが一致するように各突起部22を取り付けるものであればよい。この場合にも、一番あるいは比較的鋭い部分が向いている方向と削孔ビット20の周方向に対して垂直な方向とを略一致させた場合と比較して、削孔性能を向上させることができる。
The arrangement of the
さらに、図11および図12に示すように、各突起部22および各突起部固定用部材23の断面形状が、削孔時の衝撃力や回転力等により摩耗しやすい、例えば角のような部分を備えている場合には、図13や図14に示すように、摩耗しやすい例えば角のような部分に面取り加工を行って湾曲させることで、当該箇所の摩耗を防止しつつ、各突起部22の自転および脱落を更に防ぐことができる。
Furthermore, as shown in FIGS. 11 and 12, the cross-sectional shape of each
本実施例においては、各突起部固定用部材23の底面の端部が各凹部24の端部と略同一の高さとなっているが、わずかに突き出ていたりへこんだりしていてもよい。この場合には、削孔器具が美観上すぐれたものとなり、各突起部固定用部材23の早期摩耗等も生じにくいものとなる。
In the present embodiment, the end of the bottom surface of each
また、各突起部固定用部材23に設けられるねじ部は、多条ねじから構成されていてもよい。この場合には、少ない回転数によって各突起部固定用部材23を削孔ビット20から分離させることができる。また、ねじが多条構造であることにより許容応力が高くなるため、削孔時に強い衝撃等が与えられる各突起部固定用部材23の耐久性を高めることができる。
Moreover, the thread part provided in each protrusion
また、各突起部固定用部材23は、各凹部24の内側面に設けられた雌ネジ部分等の被取付部24aに螺合するものであるから、その底面にスパナ等の工具をかけるためのレンチフラット、係合用ピン穴等の係合手段を設けておいてもよい。このことにより、各突起部固定用部材23の螺合および取り外しが容易となり、削孔器具の利便性を向上させることができる。
Further, each
また、各突起部22の側面22aおよび各突起部固定用部材23の中空部分の内側面23bが全体にわたって傾斜側面を有さなくてもよい。代わりに、例えば図8および図9に示すように、各突起部22の基端にはフランジ部22bが設けられていてもよい。この場合にも、各突起部22の形状に適合する各突起部固定用部材23を用いることで、フランジ部22bの底部を各凹部24の底面に押圧固定することができる。
Moreover, the
20 削孔ビット
20a 先端面
20b 傾斜面
22 突起部
22a 側面
22b フランジ部
23 突起部固定用部材
23a 取付部
23b 内側面
23c 溶接部
24 凹部
24a 被取付部
25 排出溝
26 吐出孔
28 取付部
61 試料
62 塩化ナトリウムの粉末
63 酸化マグネシウム
64 ヒーター
65 断熱材
66 電極
67、68 圧力媒体
69 熱電対
20
Claims (8)
各前記凹部に取り付け可能となっており、中空部分が設けられている複数の突起部固定用部材と、
各前記突起部固定用部材に設けられた中空部分に、その先端が突出するよう挿入される複数の突起部と、
を備え、
各前記突起部が前記削孔ビットの外面から突出するよう各前記突起部固定用部材が前記削孔ビットの各前記凹部に取り付けられており、各前記突起部の材料はダイヤモンドを含むことを特徴とする削孔器具。 A drilling bit that can be attached to a rod of an excavator and has a plurality of recesses on the outer surface;
A plurality of protrusion fixing members that are attachable to each of the recesses and provided with a hollow portion;
A plurality of protrusions that are inserted into the hollow portions provided in the protrusion fixing members, so that their tips protrude;
With
The protrusion fixing members are attached to the recesses of the drill bit so that the protrusions protrude from the outer surface of the drill bit, and the material of the protrusion includes diamond. Drilling equipment.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016163575A JP2018031167A (en) | 2016-08-24 | 2016-08-24 | Drilling tool |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7381395B2 (en) | 2020-04-21 | 2023-11-15 | 株式会社和工 | Drilling tips and drilling bits |
-
2016
- 2016-08-24 JP JP2016163575A patent/JP2018031167A/en active Pending
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