JP2023024501A - ロードミリングのためのピックツール - Google Patents

Abstract

【課題】この開示は、ＰＣＤインパクトチップを備えたピックツールに関する。【解決手段】インパクトチップ２０２は、非平面的な第１インターフェースで支持体１０６に接合される。非平面的な第１インターフェースは、半径方向の幅が異なる２つの同軸且つ環状のインターフェース面を備える。【選択図】図１２

Description

発明は、採掘（ｍｉｎｉｎｇ）、ミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）及び掘削に使用するための耐摩耗性ピックツールに関する。特に、ピックツールは、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料を備えるチップを含むことができるが、これに限定されるものではない。

ピックツールは、岩石、アスファルト、石炭、或いはコンクリートなどの硬いものや摩耗性のあるものを破壊、穿孔、その他の方法で分解するために一般的に使用され、道路の再整備、採掘、トレンチング、建設などの用途で使用されうる。

ピックツールは、それらが動作する環境により様々な点で極端な摩耗や故障が発生しうるので、頻繁に交換される必要がある。例えば、道路の再整備作業では、複数のピックツールが回転可能なドラムに取り付け可能であり、ドラムが回転されると道路のアスファルトを砕くことができるようになっている。同様の手法が、炭鉱においてなど、岩石層を砕くのにも用いられうる。

超硬炭化タングステン材料（ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）により形成される作業チップよりも優れた耐摩耗性を有しやすい人工ダイヤモンド材料を含む作業チップを備えるピックツールもある。しかし、合成ダイヤモンドや天然ダイヤモンドは超硬金属炭化物材料（ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｍｅｔａｌ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）よりも脆く且つ耐破砕性に劣る傾向があり、これはピック作業での潜在的な有用性が低くなる傾向がある。

より長い可使時間を有するピックツールを提供する必要がある。

特に、スチール支持体の保護に役立つ超硬金属炭化物インパクトチップを備えたピックツールを、追加コストなしで提供する必要がある。

発明によれば、中心軸、インパクトチップ及び支持体を備え、インパクトチップの近位端は非平面的なインターフェースで支持体に接合され、非平面的なインターフェースは、２つの同軸且つ環状のインターフェース面を備え、外側のインターフェース面の幅は、内側のインターフェース面の幅と同じ又は当該幅よりも小さく、インパクトチップは、その遠位端に超硬質ビットを備えるピックツールが提供される。

この構成はより大きなろう付け面を提供し、それはろう付け後の圧縮応力を増大させる。これは、より高いせん断強度をもたらす。

外側のインターフェース面の幅が内側のインターフェース面の幅と同じ又は当該幅よりも小さい場合、ろう付けプロセスの間ろう付け材料は半径方向内側に流れることが促され、それもまたろう付け後のより高いせん断強度の達成に貢献する。

更に、ピックツール全体の耐摩耗性が大幅に向上する。これは、カーバイドチップが残存する有用な寿命を有するにもかかわらず、スチール支持体の摩耗によりピックツールが故障するという事態を避ける。この構成では、十分な寿命の使用が達成されるので、カーバイドインパクトチップに対してなされた投資が実現される。

また、ろう付けプロセスは、その大きなろう付け面積のために、製造公差の面でより柔軟性がある。またその構成は、より信頼性の高いろう付けプロセスをもたらす。

最後に、溶接品質を検査するためにサンプルを分割する前においてサンプルの準備が必要ないため、ピックツールの品質チェックが一層容易である。

発明の好ましい特徴及び／又は任意の特徴は、従属請求項２から２０において提供される。

ピックツールの非限定的な例示構成が添付の図面を参照して説明され、当該図面において：
図１は、従来技術ピックツールを搭載する典型的なロードミリングマシンの下面を示す。 図２は、従来技術ピックツールの正面斜視図を示す。 図３は、インパクトチップと支持体との間のインターフェースの部分断面とともに図２の従来技術ピックツールの正面斜視図を示す。 図４は、インパクトチップが砕ける前（左）と砕けた後（右）の摩耗した従来技術ピックツールの例を示す。 図５は、発明の一実施形態におけるピックツールの正面斜視図を示す。 図６は、図５のピックツールの断面図を示す。 図７は、図５の正方形Ｅの一部を拡大した図を示し、図２の従来技術ピックの断面も概略的に示す。 図８は、図５のインパクトチップの斜視図を示す。 図９は、図５のインパクトチップの底面図を示す。 図１０は、図５のインパクトチップの側面図を示す。 図１１は、発明の更なる実施形態におけるピックツールの正面斜視図を示す。 図１２は、図１１のピックツールの部分断面図を示す。 図１３は、図１１のインパクトチップの上方からの斜視図を示す。 図１４は、図１１のインパクトチップの下方からの斜視図を示す。 図１５は、図１１のインパクトチップの側面図を示す。 図１６は、図１６のインパクトチップの線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。 図１７は、図１１のピックツールでの使用のための代替インパクトチップの断面図を示す。 図１８は、インパクトチップの更なる代替実施形態の拡大図を示す。

すべての図面において、同じ参照番号は同じ一般的な特徴を示す。

図１は、典型的なロードミリングマシン（ｒｏａｄ－ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ）１０の下側を示す。ミリングマシンは、舗装の新しい層を配置する前に、舗装１２などの層を劣化させるために使用されるアスファルトプレーナー又は舗装プレーナー（ａｎ ａｓｐｈａｌｔ ｏｒ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｐｌａｎｅｒ）であってもよい。複数のピックツール１４が回転可能ドラム１６に取り付けられる。ドラム１６は、ピックツール１４を層１２と係合させる。ベースホルダ１８は、ドラム１６にしっかりと取り付けられ、中間ツールホルダ（図示せず）によって、ピックツール１４が選択的角度で層１２に係合するように、回転の方向からオフセットした角度でピックツール１４を保持しうる。いくつかの実施形態では、ピックツール１４のシャンク（図示せず）がツールホルダ内に回転可能に配置されるが、これは超硬質インパクトチップを備えるピックツール１４には必要ない。

図２及び図３は、従来技術ピックツール１４を示す。ピックツール１４は、概ね釣鐘形状のインパクトチップ２０と、スチール支持体２２とを備える。支持体は、本体部２４と、本体部２４から中心に延びるシャンク２６とを備える。インパクトチップ２０は、支持体２２の一端に設けられた円形凹部２７内に着座する。これは、スチール支持体２２のエッジが常に金属炭化物インパクトチップ２０を取り囲むことを意味する。円形の凹部２７内に配置され薄い円形のディスクとして設けられる典型的なろう付け材料（図示せず）は、インパクトチップ２０を支持体２２に確実に接合する。ピックツール１４は、シャンク２６と、シャンク２６を既知の方法で取り囲むスプリングスリーブ２８とによって、例えばロードミリングマシンの駆動機構に取り付け可能である。スプリングスリーブ２８は、ピックツール１４とツールホルダとの間の相対的な回転を可能にする。

使用において、図４において明らかなように、スチール支持体２２は、特にろう付けの近くで、カーバイドインパクトチップ２０よりも速い速度で浸食される。このエリアにおけるスチールの体積は、使用しているうちに摩耗によって徐々に減少する。最終的には、支持体２２がインパクトチップ２０を十分に支持できなくなり、インパクトチップ２０が折れてしまい、インパクトチップ２０の耐用年数が早期に終了してしまう。

次に、図５から図１０に目を向けると、発明によるピックツールの第１実施形態が概ね１００で示されている。ピックツール１００は、中心軸１０２と、インパクトチップ１０４と、支持体１０６とを備える。スプリングスリーブ２８は、発明に必須ではなく、省略されてもよい。ピックツール１００は、その中心軸１０２を中心に対称である。図６において最もよく見られるように、インパクトチップ１０４は、非平面的なインターフェース１０８で支持体１０６に接合される。重要なことに、インターフェース１０８が２つの同軸且つ環状のインターフェース面１１０、１１２を備える。

支持体１０６は中央突出部又はピン１１４を備え、当該ピン１１４は、第１環状接合面１１６（図７参照）によって囲まれ、第１環状接合面１１６内に半径方向外方に延びる。この実施形態において、中央突出部１１４はボス（ｂｏｓｓ）であり、円筒状本体部１１４ａを備える。しかし、中央突出部１１４の他の形状やプロファイルが想定され、例えば円錐形の突出部又は先端が切り取られた円錐形の突出部又は半球形の突出部などが挙げられる。円筒上本体部１１４ａの直径Θ_Ｐは、好ましくは約５ｍｍであるが、３ｍｍ～１０ｍｍの範囲であってもよい。円筒部１１４ａの高さＨ_１は、好ましくは約２．５ｍｍであるが、１ｍｍ～５ｍｍの範囲であってもよい。中央突出部１１４は、弓状のノッチ１１８によってアンダーカットされてもよい。そのノッチは追加体積部を提供し、当該追加体積部内にろう付け材料が流れ込み、広いろう付けエリアに貢献するのに役立つ。

第１環状接合面１１６は、ショルダー１２２によって、半径方向外側の第２環状接合面１２０に接続される。図７において、ショルダー１２２は最初は弓形で、次に直線状になっている。それは第１及び第２環状接合面１１６、１２０の中間に配置されている。第１及び第２環状接合面１１６、１２０が中心軸１０２に対して垂直に配置されているのに対し、図７に示すように、ショルダー１２２は中心軸１０２に対して鋭角θで配置されている。その角度θは１０～３０度であり、好ましくは約２０度である。

第１及び第２環状接合面１１６、１２０は、第１環状接合面１１６が中央突出部１１４と第２環状接合面１２０との軸方向の中間に位置するように、軸方向に離間している、すなわち段差がある。代わりに、第２環状接合面１２０が中央突出部１１４と第１環状接合面１１６との軸方向の中間に位置することも実現可能であるが、これは、インパクトチップ１０４においてより多くの（より少なくではない）カーバイド材料を必要とする可能性が高いため、好ましい配置ではない。

図８に示すように、インパクトチップ１０４は、支持体１０６の中央突出部１１４を受けるための中央凹部１２４を一端において備える。凹部１２４の内部構成は、一部が半球状、一部が円筒状となっているが、他の形状も可能である。中央突出部１１４及び凹部１２４の役割は、製造の初期段階の間、初期組立体において、インパクトチップ１０４及び支持体１０６の良好な相対位置を確保することである。またそれらは、焼結前の段階で、プレスの間もアシストして素地（ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ）の密度を改良する。しかし、それらは、それらが溶接強度の増大に直接的に寄与しないという点で、発明にとって不可欠ではないので、それらは省略されうる。突出部１１４及び凹部１２４がインパクトチップに含まれるか否かに関わらず、第１及び第２環状インターフェース面１１０、１１２が軸方向にある程度の間隔を空けていることが重要である。

インパクトチップ１０４は、中央凹部１２４を取り囲み、中央凹部１２４から半径方向外側に延びる第３環状接合面１２６を更に備える。またインパクトチップ１０４は、第３環状接合面１２６に接続された半径方向外側の第４環状接合面１２８を備える。

図８及び図９で最もよくわかるように、複数のディンプル１２９が第４環状接合面１２８から突出している。ディンプル１２９は、中心長手軸１０２を中心に、等角度に配置されている。この実施形態では、ディンプルが６個あるため、隣り合うディンプル間の角度間隔Φは６０度となっている。なお、第４環状接合面１２８には、任意の数のディンプルが配置されていてもよい。当該ディンプルは、インパクトチップ１０４と支持体１０６との間に約０．３ｍｍの小さなギャップＧ_１を作るのに役立つ。当該ディンプルは、ろう付けが接合するインパクトチップ１０４の表面積を更に増やし、接合部のせん断強度を更に高める。

支持体１０６と同様に、第２の前記ショルダー１３０は、インパクトチップ１０４の第３及び第４環状接合面１２６、１２８を接続する。

この実施形態において、第１及び第２ショルダー１２２、１３０は平面である。しかし、それらは必ずしもそうである必要はない。第１及び第２環状インターフェース面１１０、１１２の間の構造的リンクが、インパクトチップ１０４と支持体１０６との間のインターフェースの長さを延長することが重要であるが、これがどのように達成されるかは必ずしも重要ではない。例えば、その構造的リンクは、単に環状のインターフェース面１１０、１１２のうちの１つの面取りであってもよいし、或いはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）であってもよい。

インパクトチップ１０４の第３環状接合面１２６と支持体１０６の第１環状接合面１１６とは、互いに向き合っているが、選択自由な任意のディンプル１２９を除いては、それらは互いに対して接していない。更に、インパクトチップ１０４の第４環状接合面１２８と支持体１０６の第２環状接合面１２０とは、互いに向き合っているが、やはり、任意のディンプル１２９を除いては、それらは互いに対して接触していない。インパクトチップ１０４及び支持体１０６は、第１及び第２ショルダー１２２、１３０で測定された約０．２ｍｍのギャップＧ_２だけ離されている。ギャップＧ_２は、ろう付け材（図示せず）がインパクトチップ１０４と支持体１０６との間に着座するためのスペースを提供する。同様に、ギャップＧ_３も、追加のろう付け材（図示せず）がインパクトチップ１０４と支持体１０６との間に着座するためのスペースを提供する。組立体のために、ろう付けはリング又は環体として供給され、それによってこの発明に関してギャップＧ_１とＧ_３における２つのリングが必要となる。しかし、一旦加熱されると、ろう付けが溶けて流れるようになる。Ｇ_１での外側ろう付けリングからのろう付けは、ギャップＧ_２を通ってＧ_３で内側ろう付けリングに向かい、ろう付け接合部の長さを更に増大させる。これは、接合部の強度を大幅に増大させる。実行できるように、２つよりも多い環状のインターフェース面が設けられてもよい。

インパクトチップ１０４は、保護スカート部１３２を備える。この実施形態において、スカート部１３２は、中央凹部１２４、第３環状接合面１２６及び第２ショルダー１３０を包含している。また支持体１０６に接合される場合、スカート部１３２は、突出部１１４、第１環状接合面１１６及び第１ショルダー１２２も包含する。スカート部１３２は、第２及び第４環状接合面１２０，１２８の遭遇部において、支持体１０６と概ね一致して周辺的に終了する。スカート部１３２は、少なくとも２５ｍｍの直径Θ_Ｓ（図１０参照）を有する。好ましくは、直径Θ_Ｓは、包含的に２５ｍｍ～４０ｍｍである。この全般的な構成は重要であり、なぜならばそれはインパクトチップ１０４における同じ体積の炭化物材料に関して、スチール支持体１０６に関してより大きな保護が与えられることを意味するからである。炭化物材料の体積は、追加コスト無しで、単にそれが最も必要とされる場所に再配分されるだけである。注目すべきは、直径Θ_Ｓがその範囲の上限にある場合、インパクトチップ１０４が支持体１０６にわたって半径方向外側に突出し、それによってピックツール１００の摩耗に対するより多大な側面保護を提供する。

この実施形態において、２つの同軸且つ環状インターフェース面１１０、１１２は、半径方向に測定された異なる幅を有する。しかし、インターフェース面１１０、１１２が代替的に同じ幅を持っていてもよいことが想定される。半径方向外側の環状インターフェース面１１２は、半径方向内側の環状インターフェース面１１０よりも幅が小さい方が好ましく、これはろう付け材の半径方向内側への流れを促進し、それによって改善された接合強度を促すからである。半径方向内側の環状インターフェース面１１０は、約１５ｍｍの外径Θ_ＩＲＯ及び約５ｍｍの幅を有する。半径方向外側の環状インターフェース面１１２は、約２５ｍｍの外径と、３ｍｍ～７ｍｍの幅を有する。半径方向外側の環状インターフェース面１１２は、１７ｍｍ～２２ｍｍ（例えば、２５ｍｍ－３ｍｍ＝２２ｍｍ）の内径Θ_ＩＲＯを有する。

明確にするために、半径方向内側の環状インターフェース面１１０は、第１及び第３環状接合面１１６、１２６を備える。半径方向外側の環状インターフェース面１１２は、第２及び第４環状接合面１２０、１２８を備える。

中央凹部１２４と反対側の端部において、インパクトチップ１０４は丸みを帯びた形状を持つ作業面１３４を有し、当該丸みを帯びた形状は、円錐形、半球形、ドーム形、切り落とされた形、又はそれらの組み合わせであってもよい。横方向断面において六角形、四角形及び八角形であるものなど、他の形態のチップが発明の範囲内で想定される。

図１０において最もよくわかるように、インパクトチップ１０４は、全体として、概して釣り鐘形状である。作業面１３４は、インパクトチップ１０４の円筒状の第１本体面１３６内に延び、第１本体面１３６と同一直線上にある。そして第１本体面１３６は、インパクトチップ１０４の湾曲した第２本体面１３８内に延び、第２本体面１３８と同一直線上にある。第１及び第２本体面１３６、１３８は、そこにおいて凹むいかなる外部溝もなく、共に途切れることなく連続する。同様に、支持体１０６は、いかなる種類の外部溝も持たない。

この実施形態において、インパクトチップ１０４は、超硬金属炭化物材料で構成される。いくつかの実施形態において、支持体１０６は、最大で約１７ＭＰａ・ｍ^１／２、最大で約１３ＭＰａ・ｍ^１／２、最大で約１１ＭＰａ・ｍ^１／２、或いは最大で約１０ＭＰａ・ｍ^１／２の破壊靱性を有する超硬金属炭化物材料を備える。いくつかの実施形態において、支持体１０６は、少なくとも約８ＭＰａ・ｍ^１／２又は少なくとも約９ＭＰａ・ｍ^１／２の破壊靱性を有する超硬金属炭化物材料を備える。いくつかの実施形態において、支持体１０６は、少なくとも約２，１００ＭＰａ、少なくとも約２，３００ＭＰａ、少なくとも約２，７００ＭＰａ、或いは少なくとも約３，０００ＭＰａの抗折力（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｒｕｐｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を有する超硬金属炭化材料を備える。

いくつかの実施形態において、支持体１０６は、最大で８ミクロン又は最大で３ミクロンの平均サイズを有する金属炭化物の粒を含む超硬炭化物材料（ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を備える。一実施形態において、支持体１０６は、少なくとも０．１ミクロンの平均サイズを有する金属炭化物の粒を含む超硬炭化物材料を備える。

いくつかの実施形態において、支持体１０６は、最大で１３重量％、最大で約１０重量％、最大で７重量％、最大で約６重量％、或いは最大で３重量％のコバルト（Ｃｏ）などの金属バインダー材料を含む超硬金属炭化物材料を備える。いくつかの実施形態において、支持体１０６は、少なくとも１重量％、少なくとも３重量％、又は少なくとも６重量％の金属バインダーを含む超硬金属炭化物材料を備える。

次に図１１～図１８に目を向けると、発明によるピックツール及び／又はインパクトチップの代替的な実施形態が示されている。これらの実施形態は、以下に説明するように、それらが超硬質ビットを含むという点ですべて共通する。第１実施形態を参照して説明したものと同様の特徴は、同じ参照数字を使用して示されており、簡潔にするために、更なる説明は省略される。

図１１～１６のピックツールは、全般的に２００で示され、中心軸１０２、インパクトチップ２０２、及び支持体１０６を備える。第１実施形態と同様に、ピックツール２００は、その中心軸１０２を中心に対称である。インパクトチップ２０２は、第１実施形態と同様に、概ね釣鐘形状であり、１００度前後である角度β（例えば、図１５参照）で半径方向外側に広がる。インパクトチップ２０２は、支持体１０６に最も近い近位端２０４と、反対の遠位端２０６とを有する。近位端２０４におけるインパクトチップ２０２の構成は、第１実施形態と同じである。遠位端２０６におけるインパクトチップ２０２の構成は大きく異なっており、以下に説明する。

インパクトチップ２０２は、図１２に示すように、本体部２１０に接合される超硬質ビット２０８を備える。本体部２１０の直径Θ_Ｂ（例えば、図１５参照）は、好ましくは約１２ｍｍである。超硬質ビット２０８と本体部２１０との間の接合部は、従来型のろう付け材料によって提供される。

図１７において最もよく分かるように、超硬質ビット２０８は、超硬質ボリューム部２１２と基材部２１４とを備える。超硬質ボリューム部２１２は、基材部２１４の遠位端に対して焼結接合されている。超硬質ボリューム部２１２は、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料を備えるが、代替的に多結晶ｃＢＮ（ＰＣＢＮ）材料を備えうる。超硬質ボリューム部の作業面は、既知の方法で、尖っていたり、丸みを帯びていたり、切り落とされていたりしてもよい。そのように、超硬質ボリューム部は、概して半球状又は円錐状又はピラミッド状又は類似の形状をしていてもよい。超硬質ボリューム部の例は、出願人自身のＥＰ２７９５０６２Ｂ１、ＧＢ２４９０７９５Ａ、ＷＯ２０１４／０４９１４３２Ａ２、及びＷＯ２０１８／１６２４４２Ａ１において示されている。

超硬質ビットの全体的な形状は、概して円形、概して長方形、概してピラミッド型、概して円錐型、概して非対称型、又はそれらの組み合わせであってもよい。

基材部２１４は、通常は円筒形で、典型的には超硬金属炭化物を備える。これは、第１実施形態におけるインパクトチップの材料と同じ材料であってもよい。超硬質ボリューム部２１２と基材部２１４との間のインターフェースは、平面であっても非平面であってもよい。

基材部２１４は、一体的ベース部２１６を含む。図１１～図１６において、ベース部２１６は円錐形の構成を有し、基材部２１４とのインターフェースから離れる方向に半径方向内側に先細りとなり、一定の半径を有する湾曲した頂点で終わる。その錐体の最大高さＨ_１は、約２．３ｍｍである。またベース部２１６は超硬金属炭化物を備える。

図１７において、ベース部２１６は、先端が切り取られた円錐形の構成を有し、基材部２１４とのインターフェースから離れる方向に半径方向内側に向かって先細りになっており、平面状の端面に隣り合う。

両方の実施形態において、インパクトチップ２０２の遠位端２０６は、超硬質ビット２０８のベース部２１６を受容するように対応して形作られる。インパクトチップ２０２は、超硬質ビット２０８を受け入れるための凹部２１８を備える。超硬質ビット２０８の体積の５０％よりもかなり小さい部分がインパクトチップ２０２内に受けられる。凹部２１８の構成は、実施形態に応じて、（先端が切り取られた）逆円錐である。

この接続配置の目的は、超硬質ビット２０８と本体部２１０との間のろう付け接合部の長さを改善することであり、それによってインパクトチップ２０２全体のせん断強度を向上させる。凹部２１８の底部に、ろう付け材料を許容する０．１ｍｍの非常に小さなギャップＧ_４が設けられている。図１６に示した錐の角度αは、典型的には約１２０度である。その錐の（すなわち基部での）最大内径Θ_Ｒは、約９．４ｍｍである。その錐の最大高さＨ_２は、約２．４ｍｍである。

インパクトチップ２０２の弓形側壁２０１は、凹部１８の周縁で、すなわち直径Θ_Ｒの測定位置で、終端する遠位端２０６において面取りされている。側壁２０１の面取り部２０３は、約１．３ｍｍの深さＨ_２を有する。

ピックツール２００の更に別の実施形態において、インパクトチップ２０２と超硬質ビット２０８との間のインターフェースは、平面であり、概して円錐形ではない。対応するインパクトチップ２０２ａが図１８に示される。インパクトチップ２０２の遠位端２０６は、平坦な円形の端面２２０を有する。インパクトチップ２０２の他のすべての特徴は、上述したものと同じままである。

改善された溶接強度を提供する２つの環状インターフェース面１１０、１１２の組み合わせ、及び支持ツール１０６の改善された保護を提供する保護スカート部１３２は、一緒に、使用時におけるピックツール１００の非常に優れた性能をもたらす。注目すべきは、インパクトツール１００の有用な作業寿命（これは時間、切断された又は計画されたメーター切断、操作回数などの点で測定されうる）が延長される。中央突出部１１４及び凹部１３４配置も含められる場合、この優れた性能は、炭化物材料の再配分とわずかな追加コストで取得可能である。

ここで使われるある概念及び用語が簡単に説明される。

ここで使用されているように、ピックツールは物体の機械的に分解（又は破壊）のためのものであり、当該物体は、例えば、非限定的な例として、岩、石炭、カリ（ｐｏｔａｓｈ）、又は他の地質材料、又はコンクリート、又はアスファルトを含む又はから成る地層、岩石、舗装、建築構造物、又は他の物体である。ここで用いられるように、本体を分解又は破壊することは、本体から材料の断片を砕くこと、切断すること、ミリングすること、平削りすること、又は取り除くことを含みうる。ピックツールは、分解されるべき本体に対してピックを駆動するための駆動装置につながれることができ、当該駆動装置においてピックツールに具備される打撃チップが駆動されて本体を打撃する。いくつかの例において、駆動装置は回転可能ドラムを含みうるものであり、当該回転可能ドラムに対して複数のピックツールがつながれる。ピックツールの中には、採掘作業において又は地中に穴を開けるために使用されうるものがあり；例えば、ピックツールは、石炭又はカリを採掘するために又は油及びガス採取作業においてドリルで地中に穴を開けるために使用されうる。いくつかのピックは、路面、例えばアスファルト又はコンクリートを含む路面、を削るために使用されうる。

合成ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、及び多結晶ｃＢＮ（ＰＣＢＮ）材料が、超硬質材料の例である。ここで用いられるように、ＰＣＢＮ材料は立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の粒を含み、当該立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）の粒は、金属又はセラミック材料を含む又は金属又はセラミック材料から本質的に構成されるマトリックス内に分散される。ここで用いられるように、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料は、複数のダイヤモンド粒の集合体を含み、当該集合体のうちのかなりの部分が互いに対して直接的に結合しており、当該集合体においてダイヤモンドの含有量はＰＣＤ材料の少なくとも約８０体積％である。ダイヤモンド粒子間の隙間は、合成ダイヤモンドに関する触媒材料を含みうる充填材で少なくとも部分的に埋められていてもよいし、それらは実質的に空であってもよい。ここで用いられるように、合成ダイヤモンドのための触媒材料は、合成ダイヤモンド又は天然ダイヤモンドが熱力学的に安定する温度及び圧力で、合成ダイヤモンド粒の成長又は合成ダイヤモンド粒又は天然ダイヤモンド粒の直接相互成長を促進することができる。ダイヤモンド用の触媒材料の例は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ、及びこれらを含むある合金である。超硬質材料の他の例は、炭化ケイ素などのセラミック材料又はＣｏ－結合されたＷＣ材料などの超硬炭化物材料を含むマトリクスによって一緒に保持されるｃＢＮ粒又はダイヤモンドを有するある複合材料を含みうる。例えば、あるＳｉＣ結合ダイヤモンド材料は、（ＳｉＣ以外の形態で少量のＳｉを含みうる）ＳｉＣマトリックスに分散される少なくとも約３０体積％のダイヤモンド粒を含みうる。

ここで用いられるように、焼結された多結晶超硬質材料は、多結晶材料が焼結によって形成されるのと同じプロセスで基板に接合されると、「焼結接合」である。ＰＣＤ又はＰＣＢＮなどの多結晶超硬質材料は、ダイヤモンド粒又はｃＢＮ粒を含む原料を、それぞれ、少なくとも約２ＧＰａ、少なくとも約４ＧＰａ、又は少なくとも約５．５ＧＰａの超高圧と、少なくとも約１，０００℃又は少なくとも１，２００℃の高温とで、焼結することで形成されてもよい。非超硬質相又は材料も含みうる原料は、基板の表面に接触して焼結されてもよく、それによって焼結された多結晶材料が焼結プロセスの間に基板に焼結接合されるようになる。焼結工程は、超硬質粒の前駆集合体内の複数の超硬質粒の間に浸入する基板からの溶融したセメント材料を含みうる。基板からの結合材料又はセメント材料は、焼結された超硬質体積内で明らかになってもよく、及び／又は基板からの材料を含む相又は化合物は、接合境界に隣り合う超硬質体積内に存在してもよく、及び／又は超硬質体積からの材料を含む相又は化合物は、接合境界に隣り合う基板の体積において存在してもよい。例えば、基板はコバルト－超硬炭化タングステン（ｃｏｂａｌｔ－ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｃａｒｂｉｄｅ）含んでもよく、タングステン（Ｗ）及び／又はコバルト（Ｃｏ）を含む相又は化合物は超硬質体積において存在していてもよく；及び／又は超硬質材料はダイヤモンドを含んでもよく、高炭素（Ｃ）含有量を示す相又は化合物は基板において存在してもよく；及び／又は超硬質材料はｃＢＮを含んでもよく、ホウ素（Ｂ）及び／又は窒素（Ｎ）を含む相又は化合物は基板において存在してもよい。いくつかの例において、基板から超硬質体積内へのＣｏの侵入（いわゆる「プルーム（ｐｌｕｍｅｓ）」）は接合境界部に存在してもよい。

Claims (20)

1. 中心軸、インパクトチップ、及び支持体を備えるピックツールであって、前記インパクトチップの近位端は、非平面的な第１インターフェースで前記支持体に接合され、前記非平面的な第１インターフェースは、２つの同軸且つ環状のインターフェース面を備え、外側のインターフェース面の幅は、内側のインターフェース面の幅と同じ又は当該幅よりも小さく、前記インパクトチップは、その遠位端で超硬質ビットを備える、ピックツール。
2. 前記インパクトチップは本体部を備え、前記超硬質ビットは第２インターフェースで前記本体部に接合される、請求項１に記載のピックツール。
3. 前記第２インターフェースは平面である請求項２に記載のピックツール。
4. 前記第２インターフェースは、錐形又は先端が除去された錐形である請求項２に記載のピックツール。
5. 前記超硬質ビットは、合成又は天然のダイヤモンド粒又はｃＢＮ粒を含む請求項１～４のいずれか一項に記載のピックツール。
6. 前記超硬質ビットは、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料又は多結晶ｃＢＮ（ＰＣＢＮ）材料を含む請求項５に記載のピックツール。
7. 前記２つの同軸且つ環状のインターフェース面は、前記中心軸に垂直に半径方向外側に延びる請求項１～６のいずれか一項に記載のピックツール。
8. 前記２つのインターフェース面は、非同心であり、軸方向に間隔があけられる請求項１～７のいずれか一項に記載のピックツール。
9. 前記外側の環状インターフェース面は、前記内側の環状インターフェース面よりも前記インパクトチップの近くに軸方向に配置される請求項８に記載のピックツール。
10. 前記支持体は中央突出部を備え、前記インパクトチップは、前記中央突出部を受けるための対応の形状の中央凹部を備える請求項１～９のいずれか一項に記載のピックツール。
11. 前記中央突出部はノッチによってアンダーカットされる請求項１０に記載のピックツール。
12. 前記中央突出部は円筒形本体部を備える請求項１０又は１１に記載のピックツール。
13. 前記支持体は、前記中央突出部を取り囲み且つ前記中央突出部から延びる第１環状接合面を備え、前記第１環状接合面は、半径方向外側の第２環状接合面に接続され、前記インパクトチップは、前記中央凹部を取り囲み且つ前記中央凹部から延びる第３環状接合面を備え、前記インパクトチップは、前記第３環状接合面に接続される半径方向外側の第４環状接合面を更に備え、前記インパクトチップの前記第３環状接合面と前記支持体の前記第１環状接合面とは互いに向かい合い、前記インパクトチップの前記第４環状接合面と前記支持体の前記第２環状接合面とは互いに向かい合う、請求項１０、１１又は１２に記載のピックツール。
14. 前記支持体の前記第１環状接合面は、ショルダーにおいて前記支持体の前記第２環状接合面に接続され、前記ショルダーは前記中心軸に対して傾斜する角度で配置される、請求項１３に記載のピックツール。
15. 前記角度は１０度～３０度であり、好ましくは約２０度である請求項１４に記載のピックツール。
16. 前記インパクトチップ及び前記支持体は、前記ショルダーに沿って測定される少なくとも０．２ｍｍのギャップによって分離される、請求項１４又は１５に記載のピックツール。
17. 前記インパクトチップは、前記本体部に隣り合う保護スカート部を備える請求項２～１６のいずれか一項に記載のピックツール。
18. 前記スカート部は２５ｍｍ～４０ｍｍの直径を有する、請求項１７に記載のピックツール。
19. 前記インパクトチップはディンプルを備える請求項１～１８のいずれか一項に記載のピックツール。
20. 前記ピックツールはロードミリングツールである、請求項１～１９のいずれか一項に記載のピックツール。

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