JPS6128076B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6128076B2
JPS6128076B2 JP53131452A JP13145278A JPS6128076B2 JP S6128076 B2 JPS6128076 B2 JP S6128076B2 JP 53131452 A JP53131452 A JP 53131452A JP 13145278 A JP13145278 A JP 13145278A JP S6128076 B2 JPS6128076 B2 JP S6128076B2
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JP
Japan
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cutter
ring
groove
pin
wall
Prior art date
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Expired
Application number
JP53131452A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5471702A (en
Inventor
Emu Gyaru Edowaado
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hughes Tool Co
Original Assignee
Hughes Tool Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Tool Co filed Critical Hughes Tool Co
Publication of JPS5471702A publication Critical patent/JPS5471702A/en
Publication of JPS6128076B2 publication Critical patent/JPS6128076B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/20Roller bits characterised by detachable or adjustable parts, e.g. legs or axles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/22Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00Assembling bearings
    • F16C43/02Assembling sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2352/00Apparatus for drilling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は削岩ドリル・ビツト、特にこのビツト
に回転カツターを保持するための軸受及び保持機
構に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a rock drilling drill bit, and more particularly to a bearing and retention mechanism for retaining a rotating cutter on the bit.

回転ドリリングの成功は海底の油田及びガス井
の発見を可能にしたが、回転ロツク・ビツトこそ
この成功を可能にした重要な発明であつた。初期
のドラグ・ビツトでは商業的に掘削できるのは柔
軟な地層に限られたが、H.R.ヒユーズの発明に
なる米国特許第930759号に開示の2コーン式ロツ
ク・ビツトはテキサス州ボーモントに近いスピン
ドルトツプ・フイールドの硬い岩盤を比較的容易
に掘削した。1910年代のこの古い発明は現代の回
転ロツク・バイトに比較して深さも速度もはるか
に劣るものであつた。即ち、開発当初のヒユー
ズ・ビツトで数日を要した深さを現代のビツトな
ら数時間で掘削できる。掘削可能な深度も今日で
はフイート単位ではなくマイル単位である。種々
の改良がロツク・ビツトの性能を飛躍的に向上さ
せたのである。
The success of rotary drilling made it possible to discover oil and gas wells under the sea, and the rotary lock bit was the key invention that made this success possible. While early drag bits could only be drilled commercially in soft formations, the two-cone locking bit invented by HR Hughes and disclosed in U.S. Pat. - The hard rock of the field was excavated relatively easily. This old invention from the 1910s was far inferior in depth and speed to modern rotary lock bites. In other words, modern bits can be excavated to depths that took several days with the original fuse bit in just a few hours. Today, drilling depths are measured in miles rather than feet. Various improvements have dramatically improved the performance of lock bits.

開発当初のヒユーズ・ビツトは回転カツター
と、摩擦軸受面と、カツター内に保持されるよう
に螺条を設けたリング式保持装置とを具備した。
耐用寿命の長いシールを設けるのが困難なため、
比較的大きい潤滑油タンクが必要であつた。1930
年代までには非密閉式のコロ軸受を有するドリ
ル・ビツトが主流となり、密閉注油式ドリル・ビ
ツトにとつてかわつた。このようなドリル・ビツ
トはルイス・E.ガーフイールド等の米国特許第
2030442号に開示されている。
The fuse bit at the beginning of its development was equipped with a rotating cutter, a friction bearing surface, and a ring-type retaining device with a thread to be held within the cutter.
Due to the difficulty of providing long-life seals,
A relatively large lubricating oil tank was required. 1930
By the 1990s, drill bits with non-sealed roller bearings had become mainstream, replacing sealed and lubricated drill bits. Such drill bits are known from Lewis E. Garfield et al.
It is disclosed in No. 2030442.

G.O.アトキンソン等は漏れが極めて少なく、
小さい潤滑油タンクしか必要としないシールに関
して米国特許第3075781号を取得した。圧力補償
装置はシールを挾む両側の圧力差をできるだけ小
さくしてシールの確実性を高める改良であり、こ
の圧力補償装置及び圧力逃がしシステムの最も新
しいものはスチユアート・C.ミルサツプス・ジ
ユニアの米国特許第3942596号に開示されてい
る。また、E.M.ギヤルは究極的に摩擦軸受をド
リル・ビツトに再び採用可能にするOリング式シ
ールに関して米国特許第3397928号を取得した。
新しい軸受の構成はS.R.スケールズの米国特許第
3922038号に開示されている。このビツトは円筒
状摩擦軸受と、上記ルイス・E.ガーフイールド
等の特許に開示されているのと類似の玉軸受で保
持されるカツターとを具備する。
GO Atkinson etc. have extremely low leakage.
Granted US Patent No. 3,075,781 for a seal that requires only a small lubricant tank. A pressure compensator is an improvement that increases the reliability of the seal by minimizing the pressure difference between the two sides of the seal, and the most recent version of this pressure compensator and pressure relief system is the U.S. patent of Stuart C. Millsaps Giunia. No. 3942596. EM Gear has also been awarded US Patent No. 3,397,928 for an O-ring seal that ultimately allows friction bearings to be reintroduced to drill bits.
The new bearing configuration is covered by SR Scales' U.S. patent.
It is disclosed in No. 3922038. The bit includes a cylindrical friction bearing and a cutter held in a ball bearing similar to that disclosed in the Lewis E. Garfield et al. patent cited above.

注油式ロツク・ビツト軸受に玉軸受を使用する
ことには固有の欠点がある。玉自体または玉が配
置されている軌道面が損傷すると金属粒子が摩擦
軸受に進入し、殆ど例外なく軸受を破損させる結
果となる。金属粒子は多くの場合シール・リング
を損傷させ、潤滑油損失及び軸受の急速な破損を
招く。軌道輪に穿孔してこれに玉を導入し、プラ
グを熔接して玉を保持しなければならないから、
ビツトが複雑になり、それだけ製造誤差を生ずる
可能性も増大する。ロツク・ビツトこそ、破損に
対する許容度が低くしかも経費のかかる掘削作業
の焦点とも云うべきものである。
There are inherent disadvantages to using ball bearings in lubricated lock bit bearings. Damage to the balls themselves or to the raceway surfaces on which they are arranged allows metal particles to enter the friction bearing, almost invariably resulting in bearing failure. Metal particles often damage seal rings, leading to loss of lubricant and rapid failure of the bearing. The ball must be inserted into the bearing ring by drilling, and a plug must be welded to hold the ball in place.
As the bits become more complex, the possibility of manufacturing errors also increases. Lock bits are the focus of expensive excavation operations with low tolerance for damage.

公知のロツク・ビツトにも玉軸受やコロ軸受を
採用せず、完全に摩擦式の軸受及び保持機構を利
用するものがあり、開発当初のヒユーズ・ビツト
でも摩擦軸受だけが採用された。次に摩擦軸受だ
けを採用するビツトのいくつかを簡単に紹介す
る。
Some well-known lock bits do not use ball bearings or roller bearings, but instead utilize a completely friction-type bearing and holding mechanism, and fuse bits at the beginning of development also only used friction bearings. Next, we will briefly introduce some bits that use only friction bearings.

F.L.スコツトは米国特許第1803679号に於いて
弾性スナツプ・リングでカツターを保持するよう
に構成した注油式のテーパ状摩擦ロツク・ビツト
軸受を開示している。J.C.ライト等は米国特許第
2049581号に於いてビツトの脚部または頭部に着
脱自在に連結された軸受ピンにスナツプ・リング
で回転自在に取付けたカツターを開示している。
また、W.G.グリーンの米国特許第2814465号は適
当な手段によつて接合されたテーパ円筒状部分を
含み、保持リングによつてカツターに固定された
注油式摩擦軸受を開示している。エドワード・B.
ウイリアムズ・ジユニアの米国特許第3844363号
にはカツター及びシヤフトを摩擦軸受と共にロツ
ク・ビツトに保持するロツク・リングが開示され
ている。E.M.ギヤルの米国特許第3361494号には
テーパ円筒部分を有する摩擦軸受を摩擦プラグ・
ロツク及びピン・ロツク保持システムと共に開示
している。初期に見られた螺条付きリング保持装
置が最近再び見直されている例としてマードツク
等の米国特許第3971600号がある。しかし、今日
商業的に成功を収めているロツク・ビツトはいず
れも玉軸受保持機構を利用している。
FL Scotto, in U.S. Pat. No. 1,803,679, discloses an oil-lubricated tapered friction lock bit bearing configured to retain a cutter with a resilient snap ring. JC Wright et al. has U.S. Patent No.
No. 2049581 discloses a cutter rotatably attached to a bearing pin detachably connected to the leg or head of a bit with a snap ring.
Also, U.S. Pat. No. 2,814,465 to WG Green discloses an oil-lubricated friction bearing that includes tapered cylindrical sections joined by suitable means and secured to the cutter by a retaining ring. Edward B.
Williams Genia, U.S. Pat. No. 3,844,363, discloses a lock ring that holds a cutter and shaft in a lock bit with friction bearings. EM Gear's U.S. Patent No. 3,361,494 describes a friction bearing with a tapered cylindrical portion as a friction plug.
A lock and pin lock retention system is disclosed. An example of an earlier threaded ring retainer that has recently been revisited is Murdock et al., US Pat. No. 3,971,600. However, all of today's commercially successful lock bits utilize ball bearing retention mechanisms.

螺条付き保持リングにはその実用を制約する原
因と考えられるいくつかの欠点がある。螺条は応
力発生構造として作用し、カツターと咬合させた
状態で回転しないようにリングを固定しなければ
ならない。従つてビツトの頭部に穿孔しなければ
ならないのが普通である。
Threaded retaining rings have several drawbacks that may limit their practical use. The threads act as stress-generating structures and must secure the ring against rotation while in occlusion with the cutter. Therefore, it is common to have to drill a hole in the head of the bit.

スナツプ・リングは応力を発生させる溝構造を
具備する場合が多く、掘削作業中に組立溝内へ引
つ込むことにより意図に反してカツター脱落を招
く虞れがある。例えば孔ぐりの時に起こるような
カツターに内向きスラスト荷重が作用すると、リ
ングの負荷によつて生ずる応力がリングを組立溝
へ圧入し、その結果、カツターが脱落する虞れが
ある。
Snap rings often have a groove structure that generates stress, which can cause the cutter to unintentionally dislodge if pulled into the assembly groove during excavation operations. If an inward thrust load is applied to the cutter, as occurs, for example, when drilling holes, the stress caused by the load on the ring may force the ring into the assembly groove, with the result that the cutter may fall out.

本発明の目的は密閉され且つ注油される軸受及
び圧力補償システムと共に回転自在なカツターを
具備するロツク・ビツト用の改良された摩擦軸受
及びスナツプ・リング保持機構を提供することに
ある。好ましいスナツプ・リングはカツターに形
成したスナツプ・リング保持溝及びカツターを支
持する軸受ピンに前記溝と整列するように形成し
た溝との双方の溝に嵌入できる断面が円形のスナ
ツプ・リングである。これらの溝は好ましくは円
形または半円形の底壁を具備し、一方の溝は少く
ともリングの断面厚と同じ深さの組立溝であり、
他方の溝はリングの断面厚よりも浅い保持溝であ
る。カツターに外向きに(即ち孔壁にむかつて)
スラスト荷重が作用すると、リングと組立溝の間
に間隙を生ずるが、カツターに内向きスラスト荷
重が作用すると、リングは組立溝と保持溝の間に
閉じ込められる。リングは組立溝のオフセツト縁
または組立溝の縁に形成した傾斜壁により発生す
る円錐状力分布の作用下に外向きに保持溝内へ圧
入される。即ち、この円錐状力分布がリングを保
持溝へ圧入し、リングが意図に反して組立溝内へ
移動して連携のカツターが脱落するのを防止す
る。カツターにスラスト荷重が作用した時、組立
溝の縁からこれと対向する保持溝の縁に至る距離
はリングの断面厚よりも小さいから、カツターの
保持はさらに確実になる。
It is an object of the present invention to provide an improved friction bearing and snap ring retention mechanism for a lock bit having a rotatable cutter with a sealed and lubricated bearing and pressure compensation system. A preferred snap ring is a snap ring having a circular cross section that can fit into both a snap ring retaining groove formed in the cutter and a groove aligned with the groove formed in a bearing pin supporting the cutter. The grooves preferably have a circular or semi-circular bottom wall, one groove being an assembly groove of at least the same depth as the cross-sectional thickness of the ring;
The other groove is a retaining groove that is shallower than the cross-sectional thickness of the ring. outward to the cutter (i.e. against the hole wall)
When a thrust load is applied, a gap is created between the ring and the assembly groove, but when an inward thrust load is applied to the cutter, the ring is trapped between the assembly groove and the holding groove. The ring is pressed outward into the retaining groove under the influence of a conical force distribution generated by the offset edges of the assembly groove or by the inclined walls formed on the edges of the assembly groove. That is, this conical force distribution presses the ring into the retaining groove and prevents the ring from moving unintentionally into the assembly groove and causing the associated cutter to fall out. When a thrust load is applied to the cutter, the distance from the edge of the assembly groove to the opposite edge of the holding groove is smaller than the cross-sectional thickness of the ring, so that the cutter can be held more reliably.

以下添付図面に従つて本発明のその他の目的、
構成要件及び利点をも明らかにする。第1図に示
す本発明の削岩ドリル・ビツト11には多くの場
合熔接によつて接合される3つのヘツド部分15
で形成した本体13が含まれる。本体13の頂部
には(図示しない)公知のドリル・ストリングに
接続するための螺条17を形成してある。各ヘツ
ド部分15は自由端を内下方にむけた片持ちばり
式のシヤフトまたは軸受ピン19を具備する。各
軸受ピン19にはほぼ円錐形のカツター21を回
転自在に取付ける。カツター21は外側に砕岩歯
23を、内側に軸受ピン19を取付けるための中
心孔または軸受孔25をそれぞれ具備する。軸受
ピン19に形成された摩擦軸受部材及びカツター
軸受孔25は潤滑油通路27と連通している(軸
受面処理については米国特許第3397928号及び第
4012238号を参照されたい)。圧力補償装置29及
びこれと連携する通路は潤滑油とノズル32を通
過した後ビツトを囲む周囲流体との圧力差を制限
する潤滑油タンクを構成する(1976年5月17日付
を以てスチユアート・C.ミルサツプス・ジユニ
アの名で出願された米国出願第687131号“削岩ド
リル・ビツト用潤滑油圧補償装置”を参照された
い)。軸受ピン基部に於いて各軸受ピン19とカ
ツター21の間に配置したOリング・シール31
が潤滑油の流出及び地孔流体の流入を防止する
(Oリング・シールに関する米国特許第3397928号
及び潤滑油に関する米国特許第3935114号を参照
されたい)。
Other objects of the present invention according to the accompanying drawings below:
It also identifies configuration requirements and benefits. The rock drilling drill bit 11 of the present invention shown in FIG. 1 includes three head sections 15, often joined by welding.
It includes a main body 13 formed of. The top of the body 13 is provided with a thread 17 for connection to a conventional drill string (not shown). Each head portion 15 includes a cantilevered shaft or bearing pin 19 with its free end directed inwardly and downwardly. A substantially conical cutter 21 is rotatably attached to each bearing pin 19. The cutter 21 has rock crushing teeth 23 on the outside and a center hole or bearing hole 25 for mounting the bearing pin 19 on the inside. The friction bearing member formed in the bearing pin 19 and the cutter bearing hole 25 communicate with the lubricating oil passage 27 (for bearing surface treatment, see U.S. Pat. No. 3,397,928 and U.S. Pat.
4012238). The pressure compensator 29 and its associated passage constitute a lubricating oil tank which limits the pressure difference between the lubricating oil and the ambient fluid surrounding the bit after passing through the nozzle 32 (Stuart C., dated May 17, 1976). (See U.S. Application No. 687131, “Lubricating Hydraulic Compensator for Rock Drill Bits,” filed in the name of Millsaps Giunia). O-ring seal 31 placed between each bearing pin 19 and cutter 21 at the base of the bearing pin
prevents the escape of lubricating oil and the inflow of downhole fluids (see U.S. Pat. No. 3,397,928 for O-ring seals and U.S. Pat. No. 3,935,114 for lubricating oils).

第3,4及び5図に示すように、軸受ピン19
の円筒面34に環状組立溝33を形成する。溝3
3は中心線41上の点を中心とする半円形底部分
35を具備する。外側壁37及び内側壁39は半
円形底部分35から軸受ピン19の表面に至る。
尚ここに云う外側壁37とは軸受ピン19の内端
または先端43から遠い方の側壁を指す。外側壁
37は直線的であり、軸受ピン19及びカツター
21の(図示しない)共通軸心に対して垂直であ
る。内側壁39は軸受ピンの軸心と直交する平面
に対して好ましくは15゜の角度αを形成し、軸受
ピンの軸心に対して非直交の円錐状スラスト面ま
たは傾斜壁である。この内側壁39は半円形底部
分35の直径よりも大きい溝33への入口を形成
し、以下に述べるように有利なスラスト面であ
る。
As shown in FIGS. 3, 4 and 5, the bearing pin 19
An annular assembly groove 33 is formed in the cylindrical surface 34 of. Groove 3
3 has a semi-circular bottom portion 35 centered at a point on the centerline 41. An outer wall 37 and an inner wall 39 extend from the semicircular bottom portion 35 to the surface of the bearing pin 19 .
The outer wall 37 referred to herein refers to the side wall farther from the inner end or tip 43 of the bearing pin 19. The outer wall 37 is straight and perpendicular to a common axis (not shown) of the bearing pin 19 and cutter 21. The inner wall 39 forms an angle .alpha. of preferably 15 DEG with a plane perpendicular to the axis of the bearing pin and is a conical thrust surface or sloped wall non-orthogonal to the axis of the bearing pin. This inner wall 39 forms the entrance to the groove 33 which is larger than the diameter of the semi-circular bottom portion 35 and is an advantageous thrust surface, as discussed below.

カツター21の軸受孔25内に前記溝33と整
列する保持溝45を形成する。溝45は外側壁4
6及び内側壁50を具備する。尚、外側壁46は
軸受ピン19の先端43から遠い方の側壁であ
る。断面図に於いて側壁46は上述の溝33の底
部35の半径とほぼ等しい半径の4分円に相当す
る円弧状を呈する。溝45の深さは円弧の半径よ
りも大きい。第4図の断面に於いて内側壁50は
一端が小さい半径を介して側壁46の4分円弧と
つながる直線から成り、他端はテーパ状または円
錐状摩擦先端軸受52を形成する。
A holding groove 45 aligned with the groove 33 is formed in the bearing hole 25 of the cutter 21. The groove 45 is located on the outer wall 4
6 and an inner wall 50. Note that the outer wall 46 is the side wall farther from the tip 43 of the bearing pin 19. In the cross-sectional view, the side wall 46 has an arc shape corresponding to a quadrant with a radius approximately equal to the radius of the bottom portion 35 of the groove 33 described above. The depth of the groove 45 is greater than the radius of the arc. In the cross-section of FIG. 4, the inner wall 50 consists of a straight line that connects at one end with a quarter arc of the side wall 46 through a small radius, and at the other end forms a tapered or conical friction tip bearing 52.

溝33及び45は互いに整列して弯曲底を有す
る不規則形状の環状孔を限定するように配置す
る。この環状孔に弯曲した輪廓と好ましくは円形
の断面を有するスナツプ・リング47を配置す
る。スナツプ・リング47は弾性金属、好ましく
はピアノ線で形成され、その環径を圧縮したり拡
張したりできるようにギヤツプ49を含んでいる
(第2図)。リング47の環径は弛緩させると拡張
して溝45へ嵌入するように設定する。リング4
7の断面直径は溝33の半円形部分35の直径と
ほぼ等しい。
Grooves 33 and 45 are arranged in alignment with each other to define an irregularly shaped annular hole with a curved bottom. In this annular hole is placed a snap ring 47 having a curved rim and preferably a circular cross section. Snap ring 47 is formed of resilient metal, preferably piano wire, and includes a gap 49 to allow its ring diameter to be compressed or expanded (FIG. 2). The diameter of the ring 47 is set so that it expands and fits into the groove 45 when relaxed. ring 4
The cross-sectional diameter of 7 is approximately equal to the diameter of the semicircular portion 35 of the groove 33.

組立溝33の深さは少くともリング47の断面
直径と等しく設定する。このように設定すれば、
軸受ピン19にカツター21を組立てるためにリ
ング47を溝33内へ完全に引込めることができ
る。保持溝45の深さはリング47の断面直径の
1/2よりは大きく、断面直径よりは小さい。この
深さは第4図に矢印で示すようにリング47の断
面直径の1/2よりも好ましくは0.127mm〜0.508mm
(0.005インチ〜0.020インチ)の“オフセツト”
量(図中Sで示す)だけ大きい。従つてリング4
7の断面中心線51は軸受ピン円筒面34及び保
持溝縁よりも同じ量だけ外側に位置することにな
る。
The depth of the assembly groove 33 is set to be at least equal to the cross-sectional diameter of the ring 47. If you set it like this,
The ring 47 can be completely retracted into the groove 33 in order to assemble the cutter 21 on the bearing pin 19. The depth of the retaining groove 45 is equal to the cross-sectional diameter of the ring 47.
It is larger than 1/2 but smaller than the cross-sectional diameter. This depth is preferably 0.127 mm to 0.508 mm, as shown by the arrow in FIG.
(0.005 inch to 0.020 inch) “offset”
(indicated by S in the figure). Therefore ring 4
The cross-sectional center line 51 of No. 7 is located outside the bearing pin cylindrical surface 34 and the retaining groove edge by the same amount.

軸受ピン19にカツター21を取付けるには
(図示しない)工具を使用してリング47を溝3
3へ圧入する。次いでカツター21を一部だけ軸
受ピン19に挿着し、工具を取外してから、第4
図のようにテーパ状先端軸受ピン52の対向面が
咬合するまでカツター21を外方へ押圧して軸受
ピン19に圧接させる。リング47が嵌入できる
ように溝45を溝33と整列させる。第4図では
リング47が溝45の側壁46と当接し、側壁5
0とは接触していない。溝33の側壁39もリン
グ47が保持溝45へ移動できるように間隙C1
だけリング47から離れている。リング47の中
心線51は軸受ピン19の面34より外側の位置
へ好ましくは0.127mm〜0.508mm(0.005インチ〜
0.020インチ)だけずれている。
To attach the cutter 21 to the bearing pin 19, use a tool (not shown) to insert the ring 47 into the groove 3.
Press fit into 3. Next, insert only a portion of the cutter 21 into the bearing pin 19, remove the tool, and then insert the cutter 21 into the bearing pin 19.
As shown in the figure, the cutter 21 is pressed outward until the opposing surfaces of the tapered tip bearing pin 52 engage with each other to press against the bearing pin 19. Groove 45 is aligned with groove 33 so that ring 47 can fit therein. In FIG. 4, the ring 47 abuts the side wall 46 of the groove 45, and the side wall 5
There is no contact with 0. The side wall 39 of the groove 33 is also provided with a gap C 1 so that the ring 47 can move into the retaining groove 45.
The distance from ring 47 is only 1. The centerline 51 of the ring 47 is preferably 0.127 mm to 0.508 mm (0.005 inch to
0.020 inch).

中心線41及び51は軸受ピン軸心と直交する
共通平面上に位置せず、中心線51は中心線41
よりも先端43に近接している。間隙C1を設定
したから、カツター21は軸受ピン19に沿つて
内方へ第5図図示の位置まで移動できる。リング
47は溝45の側壁46と溝33の側壁39の隅
部との間に閉じ込められる。円錐状またはテーパ
状スラスト軸受52の対向面間に間隙C2が現わ
れる。
The center lines 41 and 51 are not located on a common plane perpendicular to the bearing pin axis, and the center line 51 is located on the same plane as the center line 41.
It is closer to the tip 43 than the tip 43. Having set the gap C1 , the cutter 21 can be moved inwardly along the bearing pin 19 to the position shown in FIG. Ring 47 is trapped between the sidewall 46 of groove 45 and the corner of sidewall 39 of groove 33. A gap C 2 appears between the opposing surfaces of the conical or tapered thrust bearing 52 .

カツター21を第5図図示位置まで挿着した状
態では、組立溝33の壁39のオフセツト環状縁
からこれと対向する保持溝45の外壁46までの
距離はスナツプ・リング47の厚さまたは断面直
径よりも小さい。即ち、第5図に於いてスナツ
プ・リング47の断面直径はX+Yであり、壁3
9の縁からこれと対向する溝46の隅部に至る距
離は前記X+Yよりも短かい距離Xである。従つ
てカツター21を挿着すればリング47は組立溝
33へ引込むことができず、そのまま保持溝45
内に保持され、カツター21の脱落が防止され
る。
When the cutter 21 is inserted to the position shown in FIG. smaller than That is, in FIG. 5, the cross-sectional diameter of the snap ring 47 is X+Y, and the wall 3
The distance from the edge of groove 9 to the opposite corner of groove 46 is a distance X that is shorter than the above-mentioned X+Y. Therefore, when the cutter 21 is inserted, the ring 47 cannot be pulled into the assembly groove 33, but remains in the holding groove 45.
This prevents the cutter 21 from falling off.

次に作用態様を説明する。最も一般的な掘削条
件下では第4図に示すように軸受ピン19に挿着
されたカツター21に外向スラスト荷重が作用す
る。軸受52のテーパ面が咬合し、その結果、リ
ング47と溝33の壁37との間に間隙C3が生
ずるから、リング47には外力が作用しない。小
さい孔を穿つ場合、カツター21に内向きスラス
ト荷重が作用することもあり、この内向きスラス
ト荷重はカツター21を軸受ピン19から内側へ
押し込もうとする。しかしこの作用は第5図に示
すように側壁46と側壁39の間でスラスト荷重
の伝達を行うリング47によつて抑制される。内
側壁39はスラスト面として作用し、圧縮反動力
を提供する。
Next, the mode of action will be explained. Under the most common excavation conditions, an outward thrust load acts on the cutter 21 inserted into the bearing pin 19, as shown in FIG. Since the tapered surfaces of the bearing 52 interlock, and as a result, a gap C 3 is created between the ring 47 and the wall 37 of the groove 33, no external force acts on the ring 47. When drilling a small hole, an inward thrust load may act on the cutter 21, and this inward thrust load tends to push the cutter 21 inward from the bearing pin 19. However, this effect is suppressed by a ring 47 that transmits the thrust load between the side walls 46 and 39, as shown in FIG. The inner wall 39 acts as a thrust surface and provides a compressive reaction force.

内側壁39を角度αだけ傾斜するように形成し
たから、カツター21の回転軸心に対して斜めに
同じ角度αを形成する力の成分F(第6図)が発
生する。即ち、溝33の特殊な形状により、リン
グ47を外方へ拡圧してカツター21の溝45へ
嵌入させる3次元的な円錐状力分布が発生する。
これはリング47が圧縮されて軸受ピン19の溝
33へ嵌入し、カツター21が脱落するのを防止
するように作用する。
Since the inner wall 39 is formed to be inclined by the angle α, a force component F (FIG. 6) is generated which forms the same angle α obliquely with respect to the axis of rotation of the cutter 21. That is, the special shape of the groove 33 generates a three-dimensional conical force distribution that expands the ring 47 outward and causes it to fit into the groove 45 of the cutter 21.
This acts to prevent the ring 47 from being compressed and fitting into the groove 33 of the bearing pin 19, thereby preventing the cutter 21 from falling off.

第6図は組立溝33の両側壁37,39を互い
に平行に且つ角度αだけ傾斜させた点で第4図及
び第5図の構成と異なる第2構成である。第6図
ではテーパ壁39がリング47の表面に垂直な力
成分Fを作用させてリングを保持溝45内へ圧入
するから、“オフセツト”は比較的小さく、場合
によつては不必要である。
FIG. 6 shows a second configuration that differs from the configurations in FIGS. 4 and 5 in that both side walls 37 and 39 of the assembly groove 33 are parallel to each other and inclined at an angle α. In FIG. 6, the tapered wall 39 exerts a force component F perpendicular to the surface of the ring 47 to force the ring into the retaining groove 45, so the "offset" is relatively small and may be unnecessary. .

第7図には組立溝33の両側端37,38を互
いに平行に且つ軸受ピン中心線に対して垂直に形
成した第3構成を示した。ここでは溝33の縁ま
たは外壁39はリング47の中心線51から、円
筒状軸受面34との“オフセツト”に等しい距離
に於いてリング47と咬合する。カツター21に
内向きスラスト荷重が加わると、リング47の表
面と直角に斜め方向から力成分Fがリング47に
作用してリング47を保持溝45へ圧入する。
FIG. 7 shows a third configuration in which both ends 37 and 38 of the assembly groove 33 are formed parallel to each other and perpendicular to the center line of the bearing pin. Here, the edge or outer wall 39 of the groove 33 engages the ring 47 at a distance from the centerline 51 of the ring 47 equal to the "offset" with the cylindrical bearing surface 34. When an inward thrust load is applied to the cutter 21, a force component F acts on the ring 47 from an oblique direction perpendicular to the surface of the ring 47, forcing the ring 47 into the holding groove 45.

第4図及び第5図の好ましい構成は第6図及び
第7図の構成要件を組合わせたものであり、溝3
3の(壁37ではなく)壁39をテーパさせ、
“オフセツト”構成も採用している。オフセツト
量の好ましい範囲としては、角度αを好ましくは
15゜とした時に鋭い縁部ではなく面39がリング
47と接触するように設定すればよい。鋭い縁部
はリング47を急速に摩耗させるから、このよう
に面接触させれば摩耗を軽減する上で有意義であ
る。
The preferred configuration of FIGS. 4 and 5 combines the configuration features of FIGS. 6 and 7, with groove 3
Taper the wall 39 (instead of the wall 37) of 3;
An “offset” configuration is also adopted. As a preferable range of the offset amount, the angle α is preferably
It is sufficient to set the ring 47 so that the surface 39 contacts the ring 47 instead of the sharp edge when the angle is 15 degrees. Sharp edges cause ring 47 to wear rapidly, so this surface contact is beneficial in reducing wear.

第4図乃至第7図に示す3つの構成はいずれも
第5図に関連して述べたようにカツター損失を最
少限に抑制する構成要件を含んでいる。即ち、リ
ング47の断面厚X+Yは軸受ピン19に挿着さ
れたカツター21に内向きスラスト荷重が作用し
た時の壁39の縁部からこれと対向する溝46の
隅部に至る距離Xよりも大きい。
The three configurations shown in FIGS. 4 through 7 all include the configuration requirements for minimizing cutter loss, as described in connection with FIG. 5. In other words, the cross-sectional thickness X+Y of the ring 47 is greater than the distance big.

以上の説明から明らかなように、本発明は顕著
な利点を伴う種々の改良を提供するものである。
摩擦保持機構を含む注油摩擦軸受面から成る軸受
構造を採用したから、構成が単純化され、確実性
が高められる。また、上述のようなスナツプ・リ
ング及び溝構造を採用したから、カツターが脱落
する虞れは殆どない。リングの中心線と組立溝に
近い軸受面との間に上述のようなオフセツトを設
定したから、斜め方向の力成分が作用してリング
を保持溝へ圧入する。カツターに内向きスラスト
荷重が作用すると、角部のないスラスト面がリン
グと咬合するから、摩耗軽減の点で好都合であ
る。また、前記スラスト面を傾斜させたから、カ
ツターに内向きスラスト荷重が作用するとスナツ
プ・リングが保持溝へ圧入される。リングの外形
及び厚さが溝のそれよりも小さいから、カツター
を確実に保持することができる。
As can be seen from the foregoing description, the present invention provides various improvements with significant advantages.
The use of a bearing structure consisting of an oil-lubricated friction bearing surface that includes a friction retention mechanism simplifies the configuration and increases reliability. Furthermore, since the above-described snap ring and groove structure are adopted, there is almost no possibility that the cutter will fall off. Since the above-mentioned offset is set between the center line of the ring and the bearing surface near the assembly groove, an oblique force component acts to press the ring into the retaining groove. When an inward thrust load is applied to the cutter, the thrust surface without corners engages with the ring, which is advantageous in terms of reducing wear. Furthermore, since the thrust surface is inclined, the snap ring is press-fitted into the holding groove when an inward thrust load is applied to the cutter. Since the outer shape and thickness of the ring are smaller than those of the groove, the cutter can be held securely.

以上本発明を1実施例に従つて説明したが、当
業者には明白なように、本発明はこの実施例に制
限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で種々の改変が可能である。
Although the present invention has been described above according to one embodiment, as is obvious to those skilled in the art, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のロツク・ビツト実施例を一部
断面で示す部分正面図であり、第2図は第1図図
示ロツク・ビツトの軸受シヤフトまたはピンにカ
ツターを回転自在に保持するスナツプ・リングの
全体図であり、第3図は第1図図示カツター及び
軸受ピンの一部を示す拡大縦断面図であり、第4
図は第1図に於いてスナツプ・リングの断面を囲
んでいるカツター及び軸受ピンの部分を、軸受ピ
ンに挿着されたカツターに外向きスラスト荷重が
作用している状態で示す部分縦断面図であり、第
5図は軸受ピンに挿着されたカツターに内向きス
ラスト荷重が作用している状態で示す第4図と同
様な部分縦断面図であり、第6図はカツターに内
向きスラスト荷重が作用している状態で第2構成
を示す部分縦断面図であり、第7図はカツターに
内向きスラスト荷重が作用している状態で第3構
成を示す部分縦断面図である。 11……ビツト、13……本体、15……ヘツ
ド、19……軸受ピン、21……カツター、23
……砕岩歯、29……圧力補償装置、31……O
リングシール、33……環状組立溝、45……保
持溝、47……スナツプ・リング、S……オフセ
ツト量。
FIG. 1 is a partial front view, partially in section, of an embodiment of the lock bit of the present invention, and FIG. FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view showing a part of the cutter and bearing pin shown in FIG. 1;
The figure is a partial vertical sectional view showing the cutter and bearing pin that surround the cross section of the snap ring in Figure 1, with an outward thrust load acting on the cutter inserted into the bearing pin. Fig. 5 is a partial vertical cross-sectional view similar to Fig. 4 showing an inward thrust load acting on the cutter inserted into the bearing pin, and Fig. 6 shows an inward thrust load acting on the cutter. FIG. 7 is a partial vertical cross-sectional view showing the second configuration under a load, and FIG. 7 is a partial vertical cross-sectional view showing the third configuration under an inward thrust load on the cutter. 11... Bit, 13... Main body, 15... Head, 19... Bearing pin, 21... Cutter, 23
... Rock crushing tooth, 29 ... Pressure compensator, 31 ... O
Ring seal, 33... Annular assembly groove, 45... Holding groove, 47... Snap ring, S... Offset amount.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 密閉され且つ注油されるカツターを回転自在
に支持する少くとも1つの片持ちばり式軸受ピン
を具備する削岩ビツトに於いて、 前記ピンの内向きスラスト面を含む摩擦軸受部
材が前記カツターと前記ピンとの間に設けられて
いることと、 前記カツター及びピンのいずれか一方に組立溝
が、他方に前記組立溝と整列する保持溝がそれぞ
れ形成されていることと、 互いに整列する前記両溝内にスナツプ・リング
が配置されていることと、 前記保持溝の深さが前記リングの断面厚よりも
小さいことと、 前記組立溝が少くとも前記リングの断面厚と等
しい深さ並びに外側壁と内側壁とを有し、該内側
壁は切頭円錐面を有し、該円錐面はピンの軸に垂
直な平面に対して選択角度αで傾斜してスナツ
プ・リングと係合し、且つ前記円錐が内側へスラ
ストして前記スラスト面から離れる時に、前記軸
に対して斜めの力成分を発生してスナツプ・リン
グを保持溝へ圧入することと、 を特徴とするカツター保持機構。 2 密閉され且つ注油されるカツターを回転自在
に支持する少くとも1つの片持ちばり式軸受ピン
を具備する削岩ビツトに於いて、 前記ピンの内向きスラスト面を含む摩擦軸受部
材が前記カツターと前記ピンとの間に設けられて
いることと、 前記ピンに組立溝が、前記カツターに前記組立
溝と整列する保持溝がそれぞれ形成されているこ
とと、 互いに整列する前記両溝内にスナツプ・リング
が配置されていることと、 前記保持溝の深さがリングの断面厚よりも小さ
いことと、 前記組立溝が少くともリングの断面厚と等しい
深さ並びに内外側壁を有することと、 前記ピンの面と組立溝の内側壁とが隅部で交差
することと、 前記内側壁が、ピンの軸に垂直な平面に対して
選択角度αで傾斜している切頭円錐面を有してス
ナツプ・リングと係合し、前記円錐が内側へスラ
ストして前記スラスト面から離れる時にスナツ
プ・リングを保持溝へ圧入することと、 を特徴とするカツター保持機構。 3 密閉され且つ注油されるカツターを回転自在
に支持する少くとも1つの片持ちばり式軸受ピン
を具備する削岩ビツトに於いて、 前記ピンの内向きスラスト面を含む摩擦軸受部
材が前記カツターと前記ピンの間に独占的に設け
られていることと、 前記密閉を横切る両側の圧力差を制御する調圧
装置が前記注油のための系内に設けらけれている
ことと、 前記カツター及びピンのいずれか一方に弯曲底
壁を有する組立溝が、他方に前記組立溝と整列し
且つ弯曲底壁を有する保持溝がそれぞれ形成され
ていることと、 前記両溝内に弯曲断面輪郭を有するスナツプ・
リングが配置されていることと、 前記保持溝が少くともリングの断面厚の半分に
等しい深さとスナツプ・リングと係合する弯曲外
壁とを有することと、 前記組立溝が少くともリングの断面厚に等しい
深さ並びに内外側壁を有することと、 前記組立溝の内側壁はピンの軸に垂直な平面に
対して選択角度αで傾斜している切頭円錐面を有
し、前記円錐が内側へスラストして前記スラスト
面から離れる時にスナツプ・リングを保持溝の弯
曲外壁に対して圧入することと、 を特徴とするカツター保持機構。 4 密閉され且つ注油されるカツターを回転自在
に支持する少くとも1つの片持ちばり式軸受ピン
を具備する削岩ビツトに於いて、 前記ピンの内向きスラスト面を含む摩擦軸受部
材が前記カツターと前記ピンとの間に独占的に設
けられていることと、 前記密閉を横切る両側の圧力差を制御する調圧
装置が前記注油のための系内に設けられているこ
とと、 前記ピンに実質的に円形の底部を有する組立溝
が、前記カツターに前記組立溝と整列し且つ実質
的に円形の側壁を有する保持溝がそれぞれ形成さ
れていることと、 前記両溝内に円形断面を有するスナツプ・リン
グが配置されていることと、 前記保持機構が少くともリングの断面厚の半分
に等しい深さを有することと、 前記組立溝が少くともリングの断面厚に等しい
深さ並びに内外側壁を有することと、 前記ピンの面と組立溝の内壁とが隅部で交差す
ることと、 前記内壁はピンの軸に垂直な平面に対して選択
角度αで傾斜する切頭円錐面を有し、スナツプ・
リングと縁部接触ではなく面接触を行うことと、 を特徴とするカツター保持機構。
Claims: 1. A rock drilling bit comprising at least one cantilevered bearing pin rotatably supporting a sealed and lubricated cutter, the friction comprising the inward thrust surface of said pin; a bearing member is provided between the cutter and the pin; an assembly groove is formed in one of the cutter and the pin, and a holding groove aligned with the assembly groove is formed in the other; a snap ring is disposed in the grooves that are aligned with each other; the depth of the retaining groove is less than the cross-sectional thickness of the ring; and the assembly groove is at least equal to the cross-sectional thickness of the ring. a depth, an outer wall and an inner wall, the inner wall having a truncated conical surface, the conical surface being inclined at a selected angle α with respect to a plane perpendicular to the axis of the pin to engage the snap ring. When the cone is engaged and the cone is thrust inwardly and away from the thrust surface, a force component is generated oblique to the shaft to press the snap ring into the retaining groove. Retention mechanism. 2. A rock drilling bit comprising at least one cantilever bearing pin rotatably supporting a sealed and lubricated cutter, wherein a friction bearing member including an inward thrust surface of the pin is connected to the cutter. an assembly groove is formed on the pin, and a holding groove is formed on the cutter that is aligned with the assembly groove, and a snap ring is provided in both grooves that are aligned with each other. the depth of the retaining groove is less than the cross-sectional thickness of the ring; the assembly groove has a depth and inner and outer walls at least equal to the cross-sectional thickness of the ring; the surface and the inner wall of the assembly groove intersect at a corner, said inner wall having a truncated conical surface inclined at a selected angle α with respect to a plane perpendicular to the axis of the pin; A cutter retention mechanism comprising: engaging a ring and press-fitting the snap ring into a retention groove as the cone thrusts inwardly away from the thrust surface. 3. A rock drilling bit having at least one cantilever bearing pin rotatably supporting a sealed and lubricated cutter, wherein a friction bearing member including an inward thrust surface of the pin is connected to the cutter. provided exclusively between the pins; a pressure regulator for controlling the pressure difference on both sides across the seal is provided within the lubrication system; and the cutter and the pin. an assembly groove having a curved bottom wall on one side, and a retaining groove aligned with the assembly groove and having a curved bottom wall on the other side; and a snap having a curved cross-sectional profile in both grooves.・
a ring is disposed; the retaining groove has a depth equal to at least one-half the cross-sectional thickness of the ring and a curved outer wall for engaging the snap ring; and the assembly groove has a depth equal to at least one-half the cross-sectional thickness of the ring; and having inner and outer walls equal to the depth of A cutter holding mechanism characterized by: press-fitting a snap ring into a curved outer wall of a holding groove when the cutter is thrust and separated from the thrust surface. 4. A rock drilling bit comprising at least one cantilever bearing pin rotatably supporting a sealed and lubricated cutter, wherein a friction bearing member including an inward thrust surface of the pin is connected to the cutter. a pressure regulating device for controlling the pressure difference on both sides across the seal is provided within the lubrication system; and substantially between the pin and the pin; an assembly groove having a circular bottom in the cutter, and a retaining groove formed in the cutter that is aligned with the assembly groove and having substantially circular side walls; a ring is disposed; the retaining feature has a depth equal to at least half the cross-sectional thickness of the ring; and the assembly groove has a depth at least equal to the cross-sectional thickness of the ring and inner and outer walls. the face of the pin and the inner wall of the assembly groove intersect at a corner; the inner wall has a frusto-conical surface inclined at a selected angle α with respect to a plane perpendicular to the axis of the pin;
A cutter holding mechanism that makes surface contact with the ring rather than edge contact, and is characterized by the following.
JP13145278A 1977-10-28 1978-10-24 Cutter holding system of rock drill bite Granted JPS5471702A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US84664277A 1977-10-28 1977-10-28

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JPS5471702A JPS5471702A (en) 1979-06-08
JPS6128076B2 true JPS6128076B2 (en) 1986-06-28

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JP13145278A Granted JPS5471702A (en) 1977-10-28 1978-10-24 Cutter holding system of rock drill bite

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BR7804960A (en) 1979-05-29
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