JPS6016692A - 回転ビツト - 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】 発明の技術分野 本発明は地中掘削装置に関し、エフ詳しくはダイヤモン
ド切削部材を組込んだ回転ビットに関する０ 先行技術の説明 掘削装置にダイヤモンドを使用することによく知ら扛て
いる。最近、単結晶ダイヤモンド（ＳＣＤ）及び多結晶
ダイヤモンド（ＰＣＤ　）ともに合成ダイヤモンドが種
々の会社から商業的に入手可能になってきており、種々
の利点が認識さ扛て掘削装置等に使用される工うにな−
ってきている。例えば、天然のダイヤモンドビットはロ
ーラコーンピットの場合の圧壊作用と比べるとむしろ引
掻（ｐｌｏｗ）作用で掘削全行うものであり、一方、合
成ダイヤモンドは剪断作用により切削する傾向にあるＯ
岩盤掘削の場合には、例えば圧壊よりも剪断の方が岩に
作用するのにＬり小さいエネルギーでよいと考えられて
いる。

最近、種々の合成ダイヤモンドが商業的に入手可能にな
ってきており、その中には多結晶ダイヤモンドがある。

結晶ダイヤモンド［（１１１）。

（１１０）、（１００）平面で優先的に破断じ、多結晶
ダイヤモンド（ＰＯＤ）は等方性があって微小なスケー
ルでこの間じ破断を示し、従って大きなスケールの激し
い破断に至らない↓うになっている。

その結果、耐研摩性を備えた切削上促進する鋭角性を保
持することができる。このようなダイヤモンドは例えば
米国特許第３，９１３，２８０号、同第３．７４５，６
２３号、同第３，８１６，０８５号、同第４，１０４，
３４４号、同第４，２２４，３８０号に記載さｎている
０概して、ＰＣＤ製品は合成の及び／又は適切な寸法の
天然のダイヤモンド結晶から熱及び圧力をかけて溶剤又
は触媒の下で作られて多結晶構造音形成する。ＰＣＤ製
品の一形体においては、多結晶構造は隣接の結晶が相互
に固着されていない空間内に本質的に分布さｆした焼結
補助剤ケ富んでいる０ 池の形体においては、例えば米国特許第３．７４５，６
２３号、同第３，８１６，０８５号、同第３，９１３，
２８０号、同第４，１０４，２２３号、同第４，２２４
，３８０号に記載さ八ているように、合成ダイヤモンド
焼結製品は多孔性であり、その二うな多孔は非ダイヤモ
ンド材又は少くともその一部全溶解させる↓うにして得
られ、これについては前述の米国特許第３．７４５，６
２３号、同第４，１０４，３４４号、同第４，２２４，
３８０号に記載さｎている。簡便のために、そのような
部材は米国特許第４，２２４，３８０号に参照されてい
るように多孔性ＰＣＤと呼ばれることができる。

多結晶ダイヤモンドは単個のコンバクトナ部材として又
は固めら７１．；７Ｃ炭化タングステン（ＷＣ）支持部
に支持部わた薄いＰＣＤ片として掘削製品に使用さ扛て
いる。−形体においては、ＰＣＤ片は直径約１３．３ｍ
ｍ、長さ約３＋＋＋ｍの円筒スラップに支持さ！１次カ
ッター面の断面が約０．５から０．６　ｍａｎＯもので
ある。他の形体においては、スタッドカッターとしてＰ
ＣＤ片が直径約３ｍｍから１３．３ｍ＋ｎ、全長２６ｍ
ｍの炭化タングヌテン物質に支持さ：ｒしたものである
。カッターに面するこ７ｔらのＰＣＤ片は掘削装置Ｖこ
おいて軟いものから手渡の岩盤に使用する目的の掘削装
置に使用さオｔている。

種々の幾何学的形状のＰＣＤ部材が天然ダイヤモンドに
代って掘削装置のある応用例で使用て几ている。しかし
ながら、所定のカラットの寸法又は重量のダイヤモンド
片とじて使用さ几るＰＣＤ部材には幾つ〃・の問題点が
ある。概して、種々の形状や等級で人手さ２する天然ダ
イヤモンドは型内の予め定められた位置に配置さｎ、そ
して工具の製造は従来公知のいろいろの技術奮の使して
行わｎる。その結果、ダイヤモンド？所定の位置に保持
する炭化金属母材が形成さｎ、この母相はしばしばクラ
ウンと呼ば才し、と肚は金属母材形成工程中に形成式牡
る金属的及び機械的な固着によって鋼ブランクに数句け
られる。天然ダイ・ヤモンドは金属母材形成時の加熱処
理に十分堪えら扛るほどに熱的に安定である。

上記処理において、天然ダイヤモンドは予め定めらｎた
単一の向きに聚面會設定され、又は含浸即ちダイヤモン
ドが母材中に粒状又は微粒子形捧で分イ１コ芒れるよう
にすることもできる。

初期のＰＣＤ部材については、ＰＣＤ部材特に炭素バッ
キング上のＩ−’　ＣＤ片が母材となるビットのクシラ
ンを焼成するのに使用さ几る温度において熱的に不安定
となりがらであジ、天然ダイヤモンドと同じ工つな処理
を行うとＰＣＤ部材が激変する結果Ｋｌるという掘削装
置製造上の問題があったＯ 熱的に不安定なＰＣＤ製品を用いて掘削装置を作るため
に、カッター金形成するＰＣＤＣＤ片材母材定するため
にろう付は技術が使用さｆｔた。そのような掘削装置の
製造の際に、ろう付は材及び処理は温度がＰＣＤ部材を
激変させないようにすることが必要であった。その結果
、ＰＯＤ部材が金属母材から分離し、掘削部材の性能に
悪影響を与えていた。

熱的に安定な例えば多孔性のＰＣＤ部材の出現により、
そのよう７ｚＰＣＤ部材奮天然ダイヤモンドと同じよｆ
）な処理で母材中に表面設定することが可能になると信
じらｆｌ、、　、Ｊ：って掘削工具の製造が簡単になり
、さらにＰ　ＣＤ　ｉ’；ｌｉ材は天然ダ・ｒヤモンド
と比べて研摩しにくく且つ固）汀の弱い破断面がないと
信じられたので掘削工具の性能が改善されることになる
。

最近の多孔性ＰＣＤ部材に関する文献ｆよＰ　ＣＤ部材
が表面設定されることケ示唆している。多孔性ＰＣＤ部
材及び約１２００℃まで安だであると言わｆるそのよう
なものは円柱状や二角形等の植種の形状で入手可能とな
っている。例えば三角形状のものは重さ約０３カラツト
、−辺４ｏＩｍ、厚さ約２．６　ｍｍである。先行技術
においては三角形状多孔性ＰＣＤ部材はその尖糀１がビ
ット母材面かられずかに露出されて、即ち隣接のビット
母桐面から０、５　ｍｎＩ↓９少く突出させて表面設定
さ、！することができることが示唆でｔている。もつと
カラットの大きい三角形状合成ダイヤモンド、ぜｌえば
一辺が６胴で厚’ｇ　３．７　ｍｍのものも入手可能で
あるが、そのＬうなダイヤモンドは上述の露出度に対し
てはすすめられるものではない。もろい岩の場合には、
先行技術は三角形状ＰＣＤ部材が金属母材↓すも完全に
中のほうに設定されるべきであるとしている。軟くても
ろくない岩の場合には、先行技術は三角形状ＰＯＤ部材
がその基部Ｖｔ材のほぼレベル面において半径方向の向
きで設定さｎるべきであるとしている。このように示唆
される露出の程度は切削すべき岩盤のタイプに従うもの
である。

しかしながら、実際にその工うな配置を行うのは困難な
場合が多い。掘削作用の動態を考えればその工うな困難
が理解されよう。通常の掘削作用においては、それが鉱
業であれ、コアリングであれ、又は油井掘削であれ、水
や空気や掘削泥のような流体が工具の中を通ってポンプ
で給送さｔ、工具面を貫通して放射状に吐出され、外面
（ゲージ）の回りに放射状に流れて穴内を上昇して戻る
ようになっている。掘削流体は工具切削面を清浄にする
とともに切削面をいくらか冷却するものである。切削さ
ｎた穴壁とビット本体との間のクリアランスが十分でな
いと切削片は、特に岩盤が軟くてもろい場合には切削面
から除去さ扛ることかできなくなる。従って、切削さｆ
′Ｎ、た穴壁面と工具面との間のクリアランスが相対的
に小さくて且つチップ清浄化のための方策が施こさ牡て
いないと、ビットの清浄化の問題が起る。

考慮すべき他の要因にドリルビットにかかる重量、普通
はドリルストリングの重量及び原理的にはドリルカラー
の重量、並びにピッＩｆ穴底から持上げようとする流体
の作用である。例えば、ダイヤモンドビットの下方の圧
力はビット上方の圧力エリ１，０００　ｐａｔも高くな
って流体圧リフトを生じさせるというレポートがあり、
このＷＬ体圧リフトは掘削時に加えられた負荷の５０係
？越えることもあると言わｎている。

熱的に安定なＰＣＤ部材を表面にセットしたドリルビッ
トの観察から驚くべき次のことが明らかになりた０即ち
、ドリルピッ）ｋ穴内で運転して切削面が十分に露出さ
れた後で、且つ金属母材の表面の一部が摩耗し友後にお
いてさえ、ビットの進入速度が度々低下することがある
０ドリルビツト奮調べてみるとＰＣＤ部材が予期しｔ以
上に摩耗している。ビットの進入速度は普通ドリルスト
リングの重量を増加するかピッ）ｋ交換するかして増大
できるものである。ドリルストリングの重量を付加する
ことは応力を増加させてドリルストリング？摩耗させる
のであまり好ましくない。さらに、ピッｌ−交換するこ
とは、通常の掘削の経済性が単位進入深さ当Ｖの価格で
評価されるので高くつくことになる。価格計′ｎはビッ
トの価格プラス掘削したフィート数で割ったトリップ時
間及び掘削時間を含むリグ価格を考慮したものである。

明らかに、熱的に安定なＰＣＤ部材を有し、合理的な価
格で製造さｎることができ、且つビットの寿命を延命し
且つ進入速度の優扛た性能の掘削工具を得ることが望ま
しいことである。

さらに、熱的に安定なＰＣＤ部材を有し、該部材が長い
ランイン時間なしに切削を行うことができるように工具
面に配置さｎ、切削部材と岩盤との間に十分なりリアラ
ンスを提供して掘削流体を有効に流し且つ片削片を除去
することができる工うにした掘削装置？得ることが望ま
しい。

ダイヤモンドビットのランインは有効な切削が始る前に
三角形カッターのチップ又はポインｉ顕出させるために
必要なことである。チップのロス量は天然ダイヤモンド
の全露出とほぼ等しい０従って、天然ダイヤモンドと比
べると、合成ダイヤモンドにはかなり大きな初期露出が
必要であるＯ従って、掘削中の予期さ扛る摩耗を収容す
るため、ランイン時にチップ除去を許容するｆこめ、及
び必要な流牡のクリアランスを得るために、実質的な初
期クリアランスが必要である。

さらに、ＰＣＤ部材の通常の摩耗以外の損失を防止する
ことによって工具の寿命をかなり延長させるために、熱
的に安定な予め定められたジオトリのＰＣＤ部材の母相
への支持及び配置がＰＣＤ部材を母材により有効に係止
させるようにした掘削工具の出現が待几れている０ さらに、熱的に安定なＰＣＤ部材がドリルビットの重量
、ビットトルク又は掘削流体の流扛又は圧力を実質的に
大きく増加させることなく特定の岩盤に使用できるよう
に工具に取付けら扛、且つ同様の掘削条件下で従来のも
のエリ高い進入速度で掘削することのできる掘削工具を
得ることが望ましい。

発明の開示 本発明による回転ビットはビット面を備え、このビット
面には複数個の歯が配置さ扛、歯の各々はダイヤモンド
切削部材を含んでいる。このダイヤモンド切削部材は円
柱体の切片形状に形成さ扛ることを特徴とする。この切
片形状には少くとも１個の平坦面が含まれ、この平坦面
が少くとも部分的に歯の先行表面を形成する。

さらに特定すれば、円柱体切片は分割された半円柱体又
は四分の一円柱体からなる。ダイヤモンド切削部材は円
柱の長手に沿って延びる長手軸線を有することを特徴と
し、半円柱体切片の場合には前記平坦面は円柱の直径に
沿って延びる平坦面である。切片が完全円柱体の四分の
一円柱体の場合には、この四分の一円柱体切片は円柱の
長手軸線に沿って延びる尖端全歯む。各場合に、ダイヤ
モンド切削部材の四分の−・刊柱捧切片の尖蝙及び半円
柱体切片の平坦面が歯の露出さ７した先行面として作用
し、且つ流体通路に隣接して配置さ扛て全体的に又は部
分的に流体通路の一縁又は壁全形成する。この↓つな改
善の結果として、切削効率、清浄及び冷却効率に優ｎ且
つ先行技術において回転ビットに使用されていた完全円
柱体部材の場合エリも鈍くなったＶ摩耗したすしにくい
切削歯が円柱体部材全使用して得られる。

実施例の説明 本発明は回転ビットに使用さｎる歯の改善に係り、さら
に詳しくはダイヤモンド切削部材、特に円柱体の多結晶
合成ダイヤモンド（ＰＣＤ）から得らｆＬ　Ｉｔダイヤ
モンド切削部材を含む歯の改善に係る。完全な円柱体の
ダイヤモンド部材は商業的に入手可能であるが、円柱体
切片形状（ｓｅｇｍｅｎｔ　）のダイヤモンド部材は商
業的に手に人扛ることができない。そのような合成ダイ
ヤモンドは完全に円柱体形状に形成さｎており、−喝部
にその長手軸線に対して直角な平面であり、且つ他端部
は円錐ドーム形状に形成さ牡ている０このような合成ダ
イヤモンドは上述の外形形状で種々の寸法のものが商業
的に入手可能である。

本発明にエリ、完全な円柱体ダイヤモンド部材が部分的
に分割さ牡て円柱体切片全形成し、この円柱体切片が回
転ビットの歯肉に軸線方向に配置さｎる０この部分分割
さｎた円柱体切片ダイヤモンド部材は工９少い材料のダ
イヤモンドで摩耗さ扛にくい切削部材となる０このよう
な本発明ニよるダイヤモンド切削部材の一例が第１図に
明らかにさ扛ている。

第１図は本発明の第１実施例の断面図でおムダイヤモン
ド切削部材１２？取付けた歯１０が示さｎている。ダイ
ヤモンド切削部材１２は回転ビットの炭化タングステン
母材１４内に軸線方向に配置される。言い換えｎば、ダ
イヤモンド切削部材１２の長手軸線１６が歯１０の位置
するビ・ソト表面１Ｂに対してほぼ直角に向いて配置さ
れる０ビット表面１Ｂは回転ビットのクラウンのビット
面であることができ、又はビットのクラウンの隆起部又
はそこに配置さＩｆ”Ｌ’ｊパッドの優勢面であること
ができる。いずれの場合にも、ピッ１［面１８は以下の
説明では歯１０が配置される基面としてとらえることが
できるものである。

第２図にＬ９明らかな工うに、ダイヤモンド切削部材１
２は普通入手可能な完全円柱体形状の多結晶合成ダイヤ
モンド（ＰＣＤ　）部材のほぼ四分の一円柱体、即ち９
０度分の分割さｎた扇形円柱体である。この分割さｎｍ
ＰｃＤ切削部材１２は従来のレーザーカッター會使用し
て切断されることができる。例えば、完全円柱本形状の
ダイヤモンド素材の長手軸線に平行に９０度毎に深刻み
が行わｎる。レーザーはダイヤモンド部材全貫通切断す
るのに使用さ壮ることができるけｎども、深刻みにエリ
ダイヤモンド部材にレーザー切断平面のほぼ延長面に沿
って進行する破断を生じさせら牡ることが可能であるこ
とが分つ友。例えば、１／−ザーにまず完全な円柱体形
状のダイヤモンド部材の長手に沿って１ミリメートルか
それ以下の深さだけ切断する。そして、その直径方向対
向部を同様に切断する。すると、円柱体部材は二つの半
休に分割することができ、これらの半体はさらに刻み及
び衝撃力を使用してダイヤモンド部材を破断させること
にエリ四分の−にすることができる。

ダイヤモンド切削部材１２は第２図に示されるように歯
ｌＯ内に配置さｎ１即ち、半径方向の表面２２を形成さ
せた分割平面即ちレーザー切断面に１９形成される尖端
２０が、歯１（ｌ形成させた回転ビットの回転によって
定義される歯１０の先行又は前進方向に向けて配置さｎ
る。

第１図に戻って、ダイヤモンド切削部材１２の一部はビ
ット表面１８の上方に露出さ牡、前述の尖端２０が歯１
０が図面の平面上を動くときにダイヤモンド切削部材１
２の最先部を形成しているのが分る。表面２２は二面角
を形成し、通常の切削作動時の歯１０の運動の接線方向
はほぼ二面角の二等分線に沿っ７ｊものである。図示の
例においては、尖端２０の直前方には通路２４が形成き
れていて適切な水路又はコレクタとして使用することが
できる。このようにして、先行面２２及び尖端２０μ通
路２４付近に又は直ぐ隣接して配置さｎることができて
第１図に示さｒる工うに通路２４の一方の壁又はその一
部全形成し、よって通常の掘削中に供給さ扛て通路２４
から流出する加圧流体が歯ｌＯの切削面、特にダイヤモ
ンド切削部材１２の先行面２２及び尖＠２０金冷却し且
つ清浄にするようにすることができる。

さらに図示の例においては、歯１０は後方支持部２６１
有し、この後方支持部２６は回転ビットの母材１４と一
体な母材で形成さ扛且つダイヤモンド部材１２の後方面
に沿ってビット表面１８上方に延びている。後方支持部
２６の傾斜はダイヤモンド切削部材１２の円錐頂面２８
の傾斜と一致し、ダイヤモンド切削部材１２０匹分の一
円面となっている反対端面部は母相１４内に埋めこまれ
る。しかしながら、後方支持部２６の正確な形状や配置
は本発明の精神と範囲を離れることなく変えらｎ得るこ
とに理解さｎ、ｌ：う。例えば、直径の大きいダイヤモ
ンド部材１２の場合には、隆起し友後方支持部２６に必
要ではなく、ダイヤモンド切削郵相１２は埋込みスタッ
ドのよりにビット表面１８上方に覆わｆ′Ｌなんものな
く突出することになる０細いダイヤモンド部拐１２の場
合Ｉ／ｃは、第１図に示さ肚る後方支持部２６よりも強
大なものとなり、ダイヤモンド部材１２の安面２８の傾
斜とに異った傾斜を与えることができて円錐面２８及び
先行面２２の頂部及びその後方でさらに補強母材追加部
分會与えることができる。

第２図は第１図の歯１０が複列即ち三ツ組形状に配置さ
′ｉｔているところを示している平面図である。即ち、
歯１０ａ及び１０ｂを含む第１列の後方に歯１０ｃを詮
む後方の第２列が続いていて、歯１０ｃは＠　１０　ａ
及び１（）ｂの９間の中間に配置さ扛る。従って、岩盤
掘削中に歯１０　ａ　＊　ＩＯｂ。

１０ｃが前進すると、各歯肉に組こまれたダイヤモンド
切削部材１２は効率工〈重複し合って回転ビットの回転
とともに一様な環状切削を行う。第４図は１４１図及び
第２図の歯全備え文コアリングピットの平面図であり、
その上うな複列の歯のパッド３０上の配列を示し、集合
的に参照記号３２で示されている。

回転ビット３４μ内側ゲージ４４及び外側ゲージ３６を
診み、内側ゲージ及び外側ゲージは水路３１で連通さｎ
ている。各パッド３０は第４図に示さ扛るように内側ゲ
ージ４４において又はその近くから、ビット面をほぼ放
射状に延び、二岡のパッドに分岐さ扛て外側ゲージ３６
まで縛びている。二股のパッドはコレクタ３３によって
分離さし、コレクタ３３は適切にゲージコレクタ３５又
はジ４・ンクスロット３７に迎通さ扛る。もちろん、第
４図に示さ几た特定のビット以外のタイプのコアリング
ビットや石油掘削ビットも第１図から第３図の歯の使用
を説明するために使用されることができる。従って、本
発明は特定のビットのスタイルや回転ビットの種類に限
定されるものではない０ 第３図を参照すると、第１図及び第２図の歯を利用した
ビットの肩部からゲージへの移行が説明さ扛る０参照記
号３４で示されるビットはビット３４で掘削される穴の
直径を定めて維持する作用の垂直円筒部分即ち外側ゲー
ジ３６を有している。

ゲージ３６の下方では、ビット３４に設計条件に応じた
曲線に沿ってビットの中心に向がって内方に傾斜してい
る。第４図のコアリングビットの例においては、第５図
にビットの半分の輪郭が示されており、外方肩部３８、
ノーズ４０．及び内方肩部４２を有する単純な楕円形状
である。コアの内径は従って内側ゲージ４４で規定され
る。第３図に戻って、外側ゲージ３６は半円柱体切片４
６を取付けたものとして示されており、この半円柱体切
片４６は丸い円筒面４８がゲージ３６のビット表面５０
上に露出さｆ且っ平坦な長手面５２がビット３４の母材
５４内に埋めこまれるように取付けら扛ている。この半
円柱体切片ダイヤモンド部材４６は第４図のゲージ３６
上に断面として明確に示されている。

外測ゲージ３６から外方肩部３８に移ると、第４図に示
されるような歯３２は四分の一円柱体切片部材を有する
ものであり、第３囚ではその背面を見せたダイヤモンド
部材５６．５８として示されている。各ダイヤモンド部
材５６はそのような部材が配置さｎる各点におけるビッ
ト表面に対する直角によりて規定さ扛る直角方向に延び
るようニヒット３４内に配置さｎる。

この実施例においては、各ダイヤモンド部材’５６．５
８１−１等しい寸法だけ、即ち２．７　ミ！Ｊメートル
（０，１０５インチ）だけビット表面から露出している
。外側ゲージ３６に最も近い方のダイヤモンド部材５６
は外側ゲージ３６の始まりに隣接する位置で外方肩部３
８に配置され、その部材の半径方向最外方延長点即ち頂
部６０は外側ゲージ３６のダイヤモンド部材、特定すれ
はダイヤモンド部材４６のビット３４の長手回転軸線か
らの半径方向の距離に等しい寸法だけビット３４の長手
回転軸線から半径方向に延びている。例えば、実施例に
おいては、ゲージダイヤモンド４６はビット表面５０上
０．６４ミリメートル（０，０２５インチ）突出してい
る。肩部のダイヤモンド５６はビット表面５０上２．７
ミリメードル（０，１０５インチ）だけ突出しているが
、こｎは第１歯としてダイヤモンド部材５６の半径方向
最外方露出部分がゲージダイヤモンド４６のビット３４
の回転軸線からの半径方向の距離と等しくなるようなゲ
ージ３６からの距離のところでビット面に配置さｎる。

このようにして、第４図のビットのゲージの平面図であ
る第６図に示さ扛る↓うに、複列のゲージダイヤモンド
４６ａは第４図に示さ牡るタイプ＋（１）パッド３０に
対応するタイプｌゲージコラム上にゲージレベル６２に
おいて又はわずか下方において配置さｎる。ゲージダイ
ヤモンド４６ｂＵタイプＨのパッドに対応して配置され
、ゲージダイヤモンド４６ｃはタイプｌのパッドに対応
するゲージ部分に配置きれる。この工うにして、ゲージ
ダイヤモンド４６ａから４６ｃは第６図から分るように
千鳥のパターンで配置さ扛、工ってビットが回転する際
に効率の良い高密度の切削部材配置を提供する。ゲージ
ダイヤモンド４６ａ、４６ｂの上方にはブローチ即ちキ
ツカーとして表面設定された従来の天然ダイヤモンドが
あり、これは例えば６パーカラツトのオーダーの大きさ
のものである。同一ゲージ部分内の複列のダイヤモンド
部材はゲージダイヤモンド４６の長さで定義されるユニ
ット距離のほぼ半分だけ相互にすら一４ｎているが、次
に隣接するゲージ部分の歯の隣接列は隣接するパッドの
ゲージダイヤモンドの対応する列からユニット距離の四
分の−で始るように配置さｎる。言換えｎば、タイプｌ
パッドは相互に半ユニット分ずつず扛た二列？有するゲ
ージダイヤモンド４６ａに対応し、タイプ１１パツドは
同様に相互に半ユニット分ずｎ＊二列？有し且つタイプ
ｌのゲージダイヤモンド４６ａと比べて四分の一ユニッ
ト分だけゲージに沿って下方にすらさｎたゲージダイヤ
モンド４６ｂに対応する〇 第７図を参照すると、本発明の第２実施例が示さｎてお
す、歯は６６で示さ扛、半円柱体切片６８が組みこま扛
、こｎｕ第１図及び第２図の第１実施例と同様な方法で
母材１４に一部埋めこま扛且つ一部そこから延長さｎる
。第８図の平面図からよく分るように、ＰＣＤ部材６Ｂ
は半円柱表面７０及び先行平面７２を有し、これは上述
したように完全円柱体′に直径に沿って破断することに
よって形成さｎたものである。

第７図において、ダイヤモンド部材６８　ｆ！この部材
６８の頂点７６を形成する円錐ドーム状表面７６もよん
でいる。母材と一体的に形成された後方支持部７８は表
面７４からビット面１８へ滑らかに接続さ扛てダイヤモ
ンド部材６８が受ける切削力に対してダイヤモンド部材
６８を接線方向に補強支持する。第８図の平面図に示さ
れる工うに、後方支持部７８はピット面１８上点８０−
Ｊでテーパーを付けて形成さ扛、工っで歯６６に対して
流線形状平面輪郭を形成させる。

第７図に示さ扛る工うに、ダイヤモンド部材６８は母材
１４に形成さ扛た通路８ｏに直ｉ接して配置さ扛て通路
８ｏの−１！ｌ１ｌｋ形成し、この通路は必要に応じて
水路又はコレクタとして作用し、こｇについては第１図
の実施例で述べ１こ通りである。

第８図の第２実施例は、第２図を参照して説明したもの
と同様に、二列のｊＩ１６６ａ　、６６ｂ及びこれに続
く列の歯６６ｃからなっている。歯６６ｃは通常の切削
時の接線運動方向に対して規定さ７’Ｌる歯６６ａ、６
６ｂ間の距離のほぼ中間に位置さ扛る。このような複列
の歯は第４図全参照して説明したものと同様に石油掘削
ビットやコアリングビットに配設さｎることかできる。

薗６６は従って母材１４内に配置され且つ第１図及び第
２図の歯１０と同様にしてビットに取付けて使用さ扛る
。

しかしながら、第６図に示妊扛る歯６６は明らかにより
広い切削面を備え、そしてダイヤモンド部材６８は第１
実施例のダイヤモンド部拐１２と比べると２倍のダイヤ
モンド材料を要し且つ構造が強大になっている。従って
、より大きな切削バイトが必要とさｎる応用、ダイヤモ
ンド部材により大きな構造的強度が必要とされる応用等
においては、第２実施例の半柱体扇形切片ダイヤモンド
部材６８は第１実施例のさらに分割賂ｎだダイヤモンド
切削部拐、ｃりさらに有効に使用さ扛ることができよう
。

本発明の精神と範囲を離れる仁となく多くの変化や変形
を行うことができる。例えば、柱体扇形切片部材は母材
内に直角に埋こまれて示さｎているけ扛ども、デザイン
の要求に応じて前方又は後方にレーキ會つけることがで
きることは容易に理解さｎるであろう。従って、以上説
明した実施例は例として示されたものであって特許請求
の範囲に記載された本発明を限定するものではないと理
解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による柱体の扇形切片ダイヤモンドを含
む歯の断面図、第２図に第１図に示されるタイプの３個
の歯の平面図、Ｉ！３図は第１図の歯を含む回転ビット
のゲージから肩部への移行部分を示す断面図、第４図は
第１図及び第２図の歯を含むコアリングビットの縮小平
面図、第５図に第４図のコアリングビットの半分の輪郭
を示す図、第６図は第４図のコアリングビットの第３図
の内容ｖｉ″含むゲージから肩部への移行部分を示す平
面図、第７図は本発明の第２実施例の歯の断面図、第８
図は第７図に示されるタイプの３個の歯の平面図でちる
。 １０・３２・６６・・・・・・歯、１２・５６・５８・
６　Ｂ　−−−−−−ダイヤモンド部材、１４・・・・
・・母材、１８・・・・・・ビット面、２ｏ・・・・・
・尖備、２２・７２・・・・・・表面、２４・８ｏ・・
・・・・通路、２Ｇ・７Ｂ・・・・・・後方支持部、３
４・・・・・・回転ビらト。 特許出願人 ツートン　クリステンセン。 インコーホレイティド 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 図面の浄書（内容に変更なし） ７ １ 手続補正書（方式） 昭和５９年７月坤日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第５１２６５号 ２、発明の名称 回転ビット ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 （外　４　名） ６、補正の対象 （１）　願書の「出願人の代表者」の欄（２）委任状 （３）図　面 ７、補正の内容 （１１、（２＋　別紙の通り （３）図面の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 （１）　訂正願書　１通 （２）委任状及び訳文　各１通 （３）浄書図面　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ビット面を備え、該ビット面には複数個の歯が配
   置され、該歯の各々は長手軸線を有するダイヤモンド切
   削部材を含み、該ダイヤモンド切削部材は円柱体の切片
   形状に形成され、該切片形状には少くとも一個の平坦面
   が含まれ、該平坦面が少くとも部分的に前記歯の先行表
   面を形成することを特徴とする回転ビット。 ２、前記ダイヤモンド切削部材の柱体形状は円柱体であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転ビ
   ット。 ３、ダイヤモンド切削部材の円柱体切片形状は半円柱体
   形状であり、前記平坦面は前記円柱体の直径に旧って延
   びる平坦面であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の回転ビット０４、前記平坦面は前記歯の前記平
   坦面を形成するために向きｔ有し且つ露出されているこ
   と全特徴とする特許請求の範囲第３項記載の回転ビット
   。 ５、前記ダイヤモンド切削部材の円柱体切片形状は１８
   ０度より小さい二面内金形成する尖端を有するものであ
   ること全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転ビ
   ット。 ６、前記ダイヤモンド切削部材の円柱体切片形状は完全
   円柱体の四分の一円柱体切片であり、前記尖端は前記長
   手軸線に沿って延びることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の回転ビット。 ７、前記ダイヤモンド切削部材は前記各尖端がダイヤモ
   ンド切削部材の先行部分となるように各歯肉に配置さす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の回転ビ
   ット。 ８、前記歯の運動の接線方向は前記尖端を形成する前記
   二面角のほぼ二等分線に沿って延びることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項記載の回転ビット。 ９、前記歯には前記ダイヤモンド切削部材の後方にダイ
   ヤモンド切削部材に隣接してダイヤモンド切削部材の後
   方面とほぼ適合する後方支持部が配置され、該後方支持
   部は前記ダイヤモンド切削部材の前記後方面から前記ビ
   ット面へ傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の回転ビット。 １０、前記ダイヤモンド切削部材は前記ビット面に前記
   歯の前方に形成される隣接流体通路の一壁をなすことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転ビット。 １１、該回転ビットはゲージ及び傾斜肩部會含み、前記
   歯は前記ゲージ近くで前記肩部に配置され且つ前記ビッ
   ト面上方に第１の予め定められた距離だけ延び、前記ゲ
   ージには該ゲージの前記ビット面上方に第２の予め定め
   られた距離で配置さｔ′した切削部材を含み、該ビット
   は長手回転軸線を有し、前記ゲージに配置されてその上
   方に延びる前記切削部材の前記長手回転軸線からの半径
   方向の距離は前記肩部に配置された前記ダイヤモンド切
   削部材の最外方部の前記長手回転軸線からの半径方向の
   距離にほぼ等しく、前記肩部の前記最上方部のダイヤモ
   ンド切削部材は、前記ゲージの前記切削部材の前記長手
   回転軸線からの前記距離及び前記最上方部のダイヤモン
   ド切削部劇の前記長手回転軸線からの前記距離がほぼ等
   しくなる↓うに前記ゲージの次に前記肩部に配置さ扛る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転ビッ
   ト。 １２、ビット面を備え、該ビット面には複数個の歯が配
   置され、該歯の各々内には柱体形状多結晶ダイヤモンド
   切削部材が取付けられ、該ダイヤモンド切削部材は円柱
   体の切片形状に形成され、前記柱体形状の一端部は円錐
   切片状に形成さ扛、前記ダイヤモンド切削部材の前記円
   柱体切片形状は少くとも一個の平坦面を備え、前記ダイ
   ヤモンド切削部材の前記平坦面は前記歯肉に向きケ有し
   て配置されて少くとも部分的に該ビットが回転するとき
   に普通の切削作動の際の前記歯の運動の方向によって規
   定される前記歯の先行面を形成し、工って前記柱状ダイ
   ヤモンド切削部材による切削効率及びビットの寿命が改
   善されることを特徴とする回転ビット。 １３、前記ダイヤモンド切削部材の前記円柱体切片は半
   円柱体であり、工って前記円柱の直径に沿って延びる平
   坦な先行面が形成されることを特徴とする特許 １４　前記ダイヤモンド切削部材の前記円柱体切片は四
   分の一円柱体であり、よって尖端及び該尖端の後方に二
   面角全形成する二個の先行面が形成さ扛、該二面角はほ
   ぼ９０度であることを特徴とする特許請求の範囲第１２
   項記載の回転ビット。 １５、前記柱状ダイヤモンド切削部材は前記尖端に沿っ
   て延びる長手軸線荀有し、前記ダイヤモンド切削部材は
   前記長手軸線が前記ビット面にほほ直角となるように前
   記ビット面に対する向きを有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１４項記載の回転ビット０ １６、前記ビット面には前記ダイヤモンド切削部材の直
   ぐ前方に通路が形成され、前記尖端は前記通路に配置さ
   牡て少くとも部分的にその通路の隣接壁を形成すること
   全特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の回転ビット
   。 １７、前記ビット面には一体的に後方支持部が形Ｅラ情 成さ牡て前記ビ・ソト面から前記ダイヤモンド切削部材
   の後方面に傾斜状に延びることを特徴とする特許請求の
   範囲第１６項記載の回転ビット。 １８、前記ビット面上に露出された前記ダイヤモンド切
   削部材の一端部は錐体切片形状に形成さ几、該錐体切片
   形状の傾斜が前記後方支持部の傾斜とほぼ一致すること
   全特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の回転ビット
   。 １９、前記歯は前記ビット面に複数の列で配置さ几、数
   列は対をなして関連する第１及び第２の列全形成し、該
   第１及び第２列内の歯間の空間の距離はほぼ一定であり
   、前記第２列のｍａ記歯は前記ビットが回転するときの
   普通の切削作動中の前記歯の接線運動によって規定さ扛
   る前記第１列の歯の後方に配置さ扛、前記第２列の前記
   歯は前記第１列の前記歯間のほぼ中間に配置さｎｌよっ
   て前記第１列及び前記第２列の歯が該ビットの回転に際
   して前記第１列又は前記第２列のみによって形成さｎる
   歯の密度で得ｃ）ｆ′ＬるものよＶ工９高い効率の歯の
   密度で一様な環状切跡奮切削し、前記第２列の歯が前記
   第１列の歯の間及び後方のギャップで前記第１列の歯の
   後方に従うことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記
   載の回転ピット。