JPS6092590A - ボ−リング用ビツト - 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】 本発明は軟岩堀さく用のビットに係わるものである。

粒状のダイヤモンドに替えて焼結ダイヤモンドを切刃に
用いたポーリング用ビットは、砂岩、頁岩、石灰岩など
の比較的に軟質の岩屑を掘さくするに適し、高速間さく
が可能のため油井の掘さく、炭鉱の試掘やガス抜き掘さ
くなどに賞月される。

第１図は焼結ダイヤモンドを用いたビットの構成と作用
とを説明する一部縦断面図である。

焼結ダイヤモンドは微粒のダイヤモンドを焼結した層２
に超硬合金の裏打３を施して構成され、径十数粍、厚さ
数粍の円板状のブランク１がビット用として供給される
（これを以下チップと称する。）ビットはチップ１を基
体４に取付けて構成し、ビット先端を岩屑５に押付けて
、回転により矢印６の方向に動けば焼結ダイヤモンド層
２の稜角が岩石を砕いて、掘さくが進行する。

チップ１を基体４に取付けるには裏面すなわち超硬合金
３の面をろう付けする。このためにビット基体４の先端
にはチップ１を受ける平面８を有する突起部７を設ける
。突起部７は切刃２にかかる堀さく抵抗力を受止め、ま
た突起部の間の空間９は岩屑を運んで排出する冷却水の
流路となる。軟質岩の堀さくに伴う岩屑は大粒の破片で
あるから、流路は大きな断面積を要する。

第１図のように突起部７を有する一体構造の基体４は形
状が複雑なために製作費が嵩む。形状寸法の異なるビッ
トごとにそれぞれの治工具を要し、それ等の管理も必要
である。また複数個のチップをそれぞれ基体上所定の位
置にろう付けするには熟練した技能ないし特殊の設備、
治具を必要とする。

これ等の難点を改良する方法としていわゆるスタッド式
の構成になるビットが提案された。

第２図のように超硬合金の円柱１０の先端にチップ１３
を取付けた「スタッド」を用意し、基体の先端に設けた
穴に円柱部を挿入しろう付けなどにより固定してビット
を完成する。基端の先端にはスタッドを受入れる穴があ
れば足り、突起部７が不要であるから形状は単純で製作
は容易である。チップ１３を取付けた第２図のスタッド
は、ビットの完成形状、寸法に関係なく、規格化して量
産することができる。基体の穴にスタッドを挿入するこ
とによりチップの位置は定って移動する怖れがないので
ろう付けの作業も容易である。

このようにスタッド式の構成は、前述の難点のすべてを
一応解決するが、現在市場に供給されている第２図のよ
うなスタッドを使用するビットはなお問題を残している
。

第１にはスタッド先端部が摩耗し難いことである。第２
図において岩屑に作用するのはチップ１３の外周縁であ
り、スタッドの先端１１は岩屑に接触しない。これがビ
ットの掘さく作用に必要な条件である。この条件を維持
するにはチップの減耗に相応してスタッドの先端が摩耗
しなければならない。しかるにスタッド先端の面積が大
きいｔこめにその摩耗はチップの減耗に追随し難い傾向
があり、摩耗が進むにつれて面積は増大するのでこの傾
向は顕著になる。結果はスタッド先端が岩屑に当って摩
擦するのみで焼結ダイヤモンドチップによる堀さく作用
が失われる。乙のｔこめ、チップはさほど減耗せずして
ビットは早期に寿命に達する。

第２には基体にスタッドを植設する位置がサイトレーキ
角に依存することがある。チップは負の掬い角をもって
岩屑に当るようバックレーキ角ａ１サイトレーキ角βで
与えられる傾きをもってビット基体に取付ける。バック
レーキは第２図αに示すように一定の角度に定めてスタ
ッドが作られている。サイトレーキβは基体に挿入した
スタッドを回転すれば変わるので、任意の角度に設定す
ることができる。第３図はスタッド１０を取付けたビッ
トの一部横断面図で、１２はビットの回転中心を示す。

１３はスタッド上のチップで、その外側稜角すなわち横
切刃１４はビットの回転により円１５の軸跡を描く。点
線１３′はサイトレーキ角のより大きい場合のチップ位
置で、横切刃１４′の軌跡円は１５よりも大径の１５′
となる。しかるに横切刃の軌跡円は掘さくされる穴の径
に相当し、ビット仕様として指定される寸法であるから
１５．１５’のように変化することは許されない。すな
わちスタッドを回転してサイトレーキ角を任意に設定す
ることはできない。逆にサイトレーキの角度によってス
タッドを挿入する穴の位置（中心１２からの距離）を定
めなければならない。

第３にはスタッドを基体の穴に挿入固定して組立を完了
した後に基体の外周を、スタッドの一部を含めて、削り
落さなければならない。基体はチップ横切刃の軌跡円１
５　（まｔこは１５′、以下略）よりも大きいことは不
可であるから、基体の外周を削って所定寸法に収めるが
、第３図に明らかなようにスタッド円柱の一部は円１５
の外方に出ているので、この部のスタッドを同時に削る
ことになる。スタッドは超硬合金製のため旋削は不可で
、研削加工を行わなければならない。

本発明は以上の諸問題を解決して、スタッド構成の特長
を最高度に発揮するポーリング用ビットを提供すること
を目的とする。

従来のスタッド方式における上述の諸問題は、第２図の
スタッド円柱の径がチップの径りも大きい乙と、および
チップをスタッド円柱の側面に取付けであることに起因
する。チップを取付けるために、バックレーキ角αに傾
いた平面を円柱面に削り出しであるが、これを便宜上円
柱の側面にチップを取付けた形と称する。このスタッド
構成は第１図の突起部７に相当してチップ背後に十分な
強度を確保する意図から出たものであろう。前述のよう
にこの部は堀さく抵抗に耐える強度を要するもので、チ
ップ背後の超硬合金部が十分に大きくなるよう、スタッ
ド円柱の径を大きく、またチップ取付面の削り込みを最
小限にとどめたのが第２図のスタッドの構成であること
は明らかである。

しかしチップ背後のスタッド断面積が大きいことば、デ
ツプの減耗に応じて大量の超硬合金が摩耗しなければな
らないことを意味し、スタッド先端の摩耗がチップの減
耗に追随し得なくなる。また、大径のスタッドの側面に
チップを取付けろため、スタッドを回転するとチップは
大きく振り廻され、ビット径１５が変化することは第３
図について述べたところである。おなじく第３図に明ら
かなように、スタッド円柱１゜の一部がビットの作用円
１５の外に出るため、この部を削り落す必要を生じたの
も大径のスタッド円柱の側面にチップを取付けた構成に
起因する。

本発明においてはスタッドの超硬合金円柱の径はチップ
の径に等しく、これを大きく削り込んでチップをスタッ
ド円柱の中心線附近に置く。

第８図はその一部横断面図で、スタッド円柱２゜はチッ
プ２３と同径であり、チップを取付ける面２８は甚だ後
退している。その位置は、チップ外側の稜角すなわち横
切刃２４と、スタッド円柱の中心２６と、ビットの回転
中心１２との３点が直線２７上にならぶ条件により定め
る。

なおこの条件におけるサイトレーキ角βａは、実用され
るサイトレーキ角の範囲の中心値とする。この構成にお
いてはチップ２３の背後のスタッド断面積は第８図およ
び後述する第６図。

第７図にも明らかなように非常に小さいので、ビットの
堀さく過程において適度に摩耗してチップの減耗に追随
し、スタッド先端が岩屑と摩擦して堀さくを妨げる怖れ
がない。また第８図のスタッドの円２０は横切刃２４の
軌跡円２５すなわちビット径の円に内接し、その接点に
横切刃２４が位置するので、スタッドを若干回転しても
円２５の径の変化は微少であり、実用的に用いられるサ
イトレーキ角の範囲内ではその変化は呼称ビット径の公
差の範囲を出ない。スタッド円柱２０は円２５の内部に
あって、ビット径より外方に出張ることがないので基体
の仕上加工において超硬合金のスタッドを削る必要がな
い。実際には基体の径は切刃部の径よりも小さくすると
すれば、スタッドの一部を削る乙とになるが、削る量は
第３図の従来の構成におけろよりもはるかに少産でよく
、またスタッドの根部が基体中心線に近づくよう傾けた
構成を採ればスタッドを削る必要が全くない。

以上のように本発明のスタッド構成ビットは、従来のス
タッド構成法の欠点をすべて解決する。

ただ本発明のスタッドはチップ背後の断面積が小さく、
強度を無視した構造のようにも思われる。従来のスタッ
ドにおいては、第４図の側面のようにチップ１３の背後
１７は十分の強度を保つに足る厚さを有するに対し、第
６図の側面の本発明のスタッドにおけるチップ２３の背
後の部２７は薄く、スタッド２０の基部で支持した場合
間さく抵抗力２８により折損する怖れもある。

しかし第７図のようにスタッド２０を基体２９に深（挿
入すれば堀さく抵抗力２８はほとんど直接的に基体２９
に伝えられて、スタッド自体の強度はさほど必要ではな
い。第７図は基体の先端面３０から、円形のチップの半
分を突出させた配置である。従来のスタッドにおいては
第７図のようにチップ１３の端１９がスタッド円柱面１
０よりも外方に突出しているためにこの部を基体３１の
穴３２に挿入することはできず、チップ１３はその全面
を基体の先端面３３の外に置くことになる。これを前提
条件として、チップ背後に大きな断面積が必要となるも
のである。逆にチップ背後に十分の断面積をとればチッ
プの端１９が障害となって基体への挿入深さが制限され
るという悪循環となる。本発明はこの悪循環を断つこと
ができる。

従来のスタッドは第４図のようにチップ背後に十分に大
きな超硬合金部を配したもので、乙の構成は第１図の基
本原理図における突起部７にも類似し、合理的で妥当と
するのが一応の常識であろう。本発明はこの常識を破っ
て、−見強度不足で危険とも思われる第６図の形状のス
タッドも、基体に深く挿入できるために十分に安全で、
焼結ダイヤモンドの特性を高度に発揮するポーリング用
ピットを構成し得ることを立証したものであり、これに
より第７図に示すように従来の構成における諸々の欠点
を取除いてビット設計の自由度を増大し、製造工程を簡
略化し、製造費を縮減する効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結ダイヤモンドを用いた従来のビットの一部
の断面図、第２図は従来のスタッド式ビットの一本のス
タッドの斜視図、第３図はスタッドを取付けたビットの
一部の横断面図、第４図はスタッドの側面図、第５図は
第４図のスタッドを基体に挿入固定した縦断側面図、第
６図は本発明に係るビットに用いるスタッドの側面図、
第７図は第６図のスタッドを基体に挿入固定した縦断側
面図である。 第１図 第３図 １　事件の表示 特願昭５８−２０１２１１号 ２　発明の名称 ポーリング用ピット ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 旭ダイヤモンド工業株式会社 ４代理人 ５　補正命令の日付　昭和５９年１月１１日（発送日　
昭和５９年１月３１日） ６　補正の対象 明細書全文 ７　補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超硬合金製円柱の先端に焼結ダイヤモンドブランクがバ
   ックレーキ角に等しく傾けて取付けられているスタッド
   を、ビット基体先端面に穿った穴に挿入固定して成るポ
   ーリング用ビットにおいて、前記超硬合金製円柱の径が
   チップの径に等しく、チップ中心を通るビット横断面に
   おいてサイトレーキ角を実用される角度範囲の中心値に
   定めた時に、ビット中心とスタッド円柱中心とを結ぶ直
   線上にチップ横切刃が位置するようにチップの位置を定
   めて取付けたスタッドを、該横断面がビット基体先端面
   とほぼ一致する深さに、基体に挿入固定したポーリング
   用ビット。