JPS5976394A - ２部分構成ドリルビツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ドリルまたはドリルスチールストリングの
下穴端にねじ山によって取付けられる型の、土壌や岩石
に穴を掘削するだめのドリルビットに関するものである
。

２部分構成ドリルビット装置において、ねじ結合の使用
によってビットヘッドをシャンクに結合することは本技
術分野で周知である。この結合は通常、シャンクがビッ
トヘッド中にＪつじ込まれてその底に当接するときまた
はシャンク上の肩部がビットヘッドの環状端に押付は係
合するとき、ビットヘッドとシャンクとの間に堅固な接
触を与える。そのような２部分構成のねじ付ビットが上
扉掘削機に使用されるときには、シャンクとビットヘッ
ド間のねじ山が次第に強く締まり、これによシ境界面に
隣接する領域における引張応力を増大する。その結果と
してシャンク底部の平ｒｉｌｌ内でビットヘッドのスカ
ート部に横疲労破壊および局部的なねじ山かじりを引起
こし１．これにより寸だねじ付シャンクにおける疲労破
壊の発達が促進される。上記問題点の一解決法は１９８
２年６月１日に出願された本発明者の米国特許出願第５
１，９７６号に開示されている。

典型的には、本技術分野で知られた２部分１１ｆ４Ｄ５
゜ねじ付ビットは比較的に長い部分を使用し０組立てら
れると、２部分が適度に強固になり、掘削の過程におい
て発生する曲げモーメントに耐えうるようになっている
。これらの曲げモーメントは必然的に嵌合ねじ山のたわ
みおよび変形を幾分引起こし、これにより上述したねじ
山かじりおよび疲労破壊を悪化する。さらに、ビットと
シャンクの同心度は嵌合するねじ付表面によってのみ制
御されなければならず、そのためにドリルストリングの
回転中心に対するビットの不整合をしばしば生じる。

したがって、この発明の一目的は、Ｊりじ付箋界面を曲
げモーメントから実質的に隔離する、簡単な構造の２部
分構成ねじ付ビットを提供することである。

この発明の別の目的は、嵌合ねじ付表面に無関係にビッ
トとンー）７ンク間に比較的高い同心度を維持するとこ
ろの２部分構成ねじ付ピッ）Ｑ提供することである。

本発明に従って、土壌や岩石に穴を掘削するだめの２部
分構成ドリルビットが提供され、ドリルビットはシャン
ク部分とビット部分を含む。シャンク部分は一端がドリ
ル機構に取付けるために適Ｌｊ：Ｌ−１他端が円筒形状
を有し、かつその外表面にねじ山が形成されている。ビ
ット部分は岩石を掘削するだめに適当に配置され、かつ
シャンク部分のねし山とねじ係合するためてねじ付ボア
が形成されている。シャンク部分のねじ山とねじ付ボア
との間の曲げモーメントを無効にしかつそれらの間に同
心度を維持するだめの機構が設けられている。

本発明の他の目的、特徴および利点（ｌ−１添付図而と
関連する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

第１図を参照すると、シャンク部分１２とビット部分ま
たはビットヘッド１１）ｉ有する２部分構成ビット１０
が示されている。シャンク部分１２はその一端にドリル
捷たはドリルスチールストリング（図示されていない）
に結合するだめの適当な境界面機構２０を有する。シャ
ンク部分の外端１８上には第一の円筒形表面２２．長さ
Ｅを有するねじ山２４、および第二の円筒形表面２６が
形成され、これらは相互に同心に形成されている。

第一の円筒形表面２２はねじ山２１Ｉの内径（谷の径）
よシも小さい外径を有し、第二の円筒形表面２６はねし
山２４の外径よりも大きい外径を有しかつフランジ２５
の外径を構成する。第一の円筒形表面２２とねじ山２１
１との間に肩部２８が形成されている。

ビット部分１１４は標檗のタングステンカーバイドイン
ザー）５０（５つだけ図示されている）および穴清浄用
排出導管５２（１つだけ図示されている）を組込み、導
管う２はシャンク部分１２中に形成された類似導管３１
１および通路′５６と整合する。ビット部分１１Ｉは１
円筒形ボアまだはカウンタボア）１２と、ねじ山２を有
するねじ付ボアと１円筒形ボアｌ１６と、凹形底部ｌ１
ｇとによって取囲まれた空洞ｌＩＯを組込んでいる。ね
じ山Ｉｌｌとボア１４６との間の空洞）↓０に肩部５０
が形成されている、 ボアＩｔ　２、）１Ｇ、ねじ山ｌｌｌ１および肩２８は
、ビット部分がシャンク部分に組付けられるとき、ねじ
山２１↓、＋１１１がねじ係合して締付けられ、その結
果肩部２８が肩部５０と押付は係合し、かつ円筒形表面
２２．２６がボア１１２．１１６とすべり係合するよう
に配置されている。これによシねじ山２１１はねじ山ｕ
ｑに同軸に維持される。円筒形表面２６とボア４２との
間および円筒形表面２２とボア１１６との間のすきまは
比較的に小さくされ。

曲げモーメントがこれらの表面を通して伝達され、嵌合
するねじ山１↓２．１１１１を通しては伝達されないよ
うになっている。これにより円筒形表面２２．２６はボ
アｌＩ６．４２とそれぞれ位置決め係合する。

次に第２図を参照すると、シャンク部分１１２とビット
部分またはビットヘッド１１）↓を有する、典型的な従
来技術の２部分構成ピッｌ−１００が示されている。シ
ャンク部分１１２はその一端１１６にドリルまたはドリ
ルスチールストリングに結合するだめの適当な境界面機
構１２０を有する。あるいは、シャンク部分１１２は、
本技ＩｉＩ：了分野で普通に知られているように、単に
ドリルスチールのセクションの下端でありうる。シャン
ク部分の外端１１８Ｊ二には長さＬ’Ｌのねじ山１２１
１が形成されている。ビット部分１１１と同様に、ビッ
ト部分１１４は標準のタングステンカーバイドインザー
トう０および穴清浄用排出導管５２を組込み、導管′５
２はシャンク部分１１２に形成された類似導管５１１お
よび通路５６と整合する。ビット部分１１１Ｉはねじ山
１１１１↓が形成された空洞および底表面１１１ｇを組
込んでいる。ビット部分１１１１がシャンク部分１１２
に組付けられるとき、ねじ山１２１１、■）■４はねじ
係合して締伺けられ、その結果シャンク部分１１’２の
端１４つが底表面１１１８と押付は係合する。当業者に
は認識されうるように、ビット部分１１１４とシャンク
部分１１２との間で発生する曲げモーメントは嵌合する
ねじ山１２１１、Ｌ　１１１を通らなければならない。

ねじ山１２１１、ｌ　１１　Ｉ＋の長さＬ　Ｌは十分に
長く、ねじ山１２１１．１１１１１が１重大な変形を生
じることなく、岩石掘削環境における掘削過程において
発生する実質的な曲げモーメントに耐えうるようにしな
ければならない。

第５図を参照すると、シャンク部分２１２とビット部分
またはビットヘッド２１４を有する２部分構成ビット２
００が示され、これは下記の点を除いては２部分構成ビ
ット１０に類似している。

ビット部分２１１１の端２１ｇ上に第一の円筒形表面２
２２．長さＥを有するねじ山２２４、および第二の円筒
形表面２２６が形成され、これらは相互に同心に形成さ
れている。肩部２５０が表面２２６に隣接して形成され
かつビット部分２１）４の外周まで延在する。第一の円
筒形表面２２２はねじ山２２１Ｉの内径よりも小さい外
径を有シ１．第二の円筒形表面２２６はねじ山２２Ｉ＋
の外径よりも大きい外径を有する。シャンク部２１２ｉ
ｌ″ｉ、凹形底部２１４８、ねじ山２１１１１、および
円筒形ボアまたはカウンタボア２１Ｉ２で取四捷れた空
／１ｉ１２１１０を組込んでいる。シャンク部分は当接
端２２８で終っている。表面２１１２．２キロ、ねじ山
２ＩＩＩ＋、および当接端２２８．ビット部分がシャン
ク部分に組付けられるとき、ねじ山２２耳、２１１１１
がねじ係合し、その結果当接端２２８が肩部２５０と押
付は係合しかつ円筒形表面２２２．２２６がボア２４６
，２４２とそれぞれすべり係合シ５．これによりそれら
の位置決め係合するように配置さｎている。すべての点
で２部分構成ビット２００は第１図に示しだ２部分構成
ビット１０に類似している。

第１、う図に示した２部分構成ビット１０゜２００の長
さＬは同等の結果を得るだめに第２図に示した長さＬ　
Ｌにほぼ等しくあるべきであるが、嵌合するねじ山２１
１−１４４および２２＋＋−２１１１＋の長さＥはかな
り小さく、単一ねじ山の一部分に適＋Ｑ；する程度に長
ければよい。？ｃｉ７）発明の原理は単一ねし山の少な
くとも一部分からなる嵌合ねじ山を有する２部分構成ド
リルビットで実施されつるが、２つ半のねじ山が好適で
ある。

２部分構成ドリルビットにおいて嵌合するねじ山に及ぼ
す曲げモーメントの影響を解消する装置が開示された。

以上説明した実施態様はこの発明の原理を例示するもの
にすぎない。本開示に基づ°ハて、多くの他の実施態様
がこの発明の精神および範囲から離脱することなしに当
業者に考案されうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による２部分構成ドリルビットの各部
分の軸方向断面図である。 第２図は従来技術による２部分構成ドリルビットの各部
分の軸方向断面図である。 第う図は別形実施態様を示す第１図類１ｕの図であ、乙
。 １０−−ドリルビット、１２−−シャンク部分、ｌ　１
４−−ビット部分、２２．２６一−円筒形表面、２１１
−　ねじ山、２５−−フランジ、２８−一肩部、５０−
−インサート、５２．５１４−一導管、う６−〜通路、
）［０−一空洞、１１２．４６−−ボア、１１１１−−
ねじ山、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　シャンク部分（１２）とビット部分（ｌｌｉ）を
   有する。岩石に穴を掘削するだめの２部分構成ドリルビ
   ットであって、前記シャンク部分は一端が岩石ドリルに
   取付けるために適応し、他端が円筒形状を有しかつその
   外表面にねじ山（２１１）が形成されておシ、前記ビッ
   ト部分は岩石を掘削するために適当に配置されかつ前記
   ねし山（２１＋）とねじ係合するために適に、したねじ
   付ボア（ｌＩＯ）が形成されており、かつ前記ねじ山（
   ２１＋）と前記ねじ付ボア（１↓０）との間の曲げモー
   メントを無効にするだめの機構（２２，２６、）１２．
   ４６）が設けられていることを特徴とする前記２部分構
   成ドリルビット。 ２、　シャンク部分（１２）とピント部分（１勾）を有
   する。岩石に穴を掘削するための２部分構成ドリルビッ
   トであって、前記シャンク部分は一端（１６）が岩石ド
   リルに取付けるために適応し、他端（１ｇ）が円筒形状
   を有しかつその外表面に少なくとも１つのねじ山（２４
   ）が形成されており、前記ビット部分は岩石を掘削する
   ために適当に配置されかつ前記少なくとも１つのねじ山
   （２４）と同軸ねじ係合をするためにねじ付ボア（ｑｏ
   ）が形成されており、かつｈｉ］記ねじ山とＮ７Ｊ記ね
   じ付ボアとの間の曲げモーメントを無効にするだめの機
   構（２２，２６，１１２，１４ら）が設けられているこ
   とを特徴とする前記２部分構成ドリルビット。 う　曲げモーメントを無効にするための機構が。 前記ねじ付ボア（４０）と同軸にＯ１１記ピッＩ・部分
   に形成されたなめらかなボア（１↓６）と。 前記シャンク部分（１２）上に配置されかつ前記ねじ付
   ボア（ｌｌＯ）が前記ねじ山（２１１）とねじ係合して
   いるとき前記なめらかなボア（ｌＪ６）と位置決め係合
   するために適ＵＣ；　Ｌだ位置決め直径（２２）と、か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項捷たは第
   ２項記戦の２部分構成ドリルビット。 ］Ｉ　曲げモーメントを無効にするだめの機構が、１）
   １１記ビット部分において前記ねじ付ボアに隣接して形
   成されたカウンタボア（ｌＩ２）と。 前記ンヤンク部分（１２）上に形成されたフランジ（２
   ６）とからなシ、前記フランジは。 前記ねじ付ボア（１１Ｏ）が前記ねじ山（ｌＩ２）とね
   じ係合しているとき、前記カウンタボア（＋＋　２　）
   と位置決め係合するために適応した外径を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項まだは第２項記載の２
   部分構成ドリルビット０ ５　曲げモーメントを無効にするだめの機構が、前記カ
   ウンタボア（ｌＩ２）と反対側にかつこれと同軸に重言
   ｅねじ付ボア（ｑｏ）に隣接して形成されたなめらかな
   ボア（４６）と、前記シャンク部分（１２）上に配置さ
   れかつ前記ねじ付ボア（ｌｌＯ）が前記ねじ山（２４）
   とねじ係合しているとき前記なめらかなボア（１１６）
   と位置決め係合するために適当した位置決め直径（２２
   ）と、をさらに具備する特許請求の範囲第４項記載の２
   部分構成ドリルビット。 ６　土壌および岩石に穴を掘削するだめの２部分構成ド
   リルビットであって、シャンク部分（１２，２１２）と
   ビット部分（ｉｌｌ、　２１４）全具備し、前記シャン
   ク部分および１１］記ピント部分の一方は選択部分にわ
   たって円筒形状を有しかつその外表面にねじ山（２１１
   、）Ｉ４．２１Ｉｌｌ、２２４）が形）戊されており、
   前記シャンク部分および前記ビット部分の他方には前記
   ねし山とねじ係合するだめに適応したねじ付ボア（４０
   ，２＋１０）が形成されており、前記シャンク部分（１
   ２，２１２）は岩石ドリルに取付けるために適応した端
   （１６，２１６）を有し、前記ビット部分は岩石を掘削
   するために適当に配置されており、かつ前記ねし山と前
   記ねじ付ボアとの間の曲げモーメントを無効にするだめ
   の機構（２６，１＋２．４６．２２．２２６．２４２．
   ２１１６．２２２）を具備することを特徴とする前記２
   部分構成ドリルビット。 ７、　　ＡｉＪ記シャンク部分（１２，２１２）が、前
   記シャンク部分および前記ビット部分の前記一方である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の２部分構
   成ドリルビット。 ８　前記ビット部分（１４，２１１Ｉ）が、前記シャン
   ク部分および前記ビット部分の前記一方であることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の２部分構成ドリル
   ビット。 ９　曲げモーメントを無効にするための機構が、前記シ
   ャンク部分および前記ビット部分の前記一方に配置され
   かつ前記ねじ付ボア（Ｉｔｏ。 ２ヰ０）が前記ねじ山（２１■、１ＩＩｌ、２２Ｌｌ、
   ２ＩｌｌＩ）とねじ係合しているとき位置決め直径と位
   置決め係合するために適応した位置決め直径（１１６，
   ２１＋６）からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項、第７項まだは第８項記載の２部分構成ドリルビッ
   ト。 １０　　曲げモーメントを無効にするだめの機構が。 前記シャンク部分（１２，２１２）および１）１１記ビ
   ット部分（１４，２１１＋）の０１１記他方において前
   記ねじ付ボア（１１０，２１１Ｏ）に隣接して形成され
   だカウンタボア（ｌＩ２．２１１２）と、前記シャンク
   部分および前記ビット部分の前記一方に形成されたフラ
   ンジ（２５）とからな９．前記フランジは、１１Ｊ記ノ
   つし伺ボア（１１０，２１１０）が前記ねし山（２）１
   ．１１１．２２１１．２ＩＩＩＩ）とねじ係合している
   とき、前記カウンタボア（ｌＩ２．２１＋２）と位置決
   め係合するために適応した外径（２６，２２６）を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項、第７項また
   は第８項記載の２部分構成ドリルビット。 １１、　　曲げモーメントを無効にするだめの機構か、
   前記カウンタボアの反対側にかつこれと同軸に前記ねじ
   付ボアに隣接して形成されたなめらかなボア（１１６，
   ２４６）と、前記ねじ山（２１４，１１１１，２２４，
   ２１１１■）に隣接して配置されかつ前記Ｊつじ付ボア
   （１１Ｏ１２１↓０）がＩ’ｌｉｌ記ねし山とりつじ係
   合しているとき前記なめらかなボア（１１６，２１１６
   ）と位置決め係合するだめに適応した位置決め直径（２
   ２゜２２２）と、をさらに具備することを特徴とする特
   許請求の範囲第１０項記載の２部分溝ｌ戊ドリルビット
   。