JPS6332955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は地盤掘削用工具に関し、特にダイヤモ
ンドカツテイング機素を組込んだ回転ビツトに関
する。

＜従来技術＞ 掘削用製品にダイヤモンドを用いることは周知
である。最近単結晶ダイヤモンド（SCD）及び
多結晶質ダイヤモンド（PCD）の両者を含む合
成ダイヤモンドが種々のメーカから販売されて掘
削用製品に用いられ成果を挙げている。たとえば
天然ダイヤモンドビツトはローラコーンビツトの
場合のような破砕ではなくむしろプラウ作用によ
る掘削をもたらし、一方合成ダイヤモンドは剪断
作用によるカツトを行なう。たとえば岩石層の場
合には剪断の方が圧縮よりも岩石を砕くのに少な
いエネルギですむと信じられている。

更に最近においては、種々の合成ダイヤモンド
製品が市販され、その中のいくつかのものは多結
晶質製品として入手可能である。

結晶質ダイヤモンドは１１１，１１０及び１０
０の面上で優先的に破壊し易く一方PCDは等方
性を有するのでこれと同じへき（劈）開を呈する
が微細な規模においてであつて、従つて破局的な
大規模なへき（劈）開破壊に対して抵抗性を有す
る。この結果鈍磨が防がれ鋭利性が保持されるの
でカツテイングが容易となる。このような製品は
たとえば米国特許3913280；3745623；3816085；
4104344及び4224380に記載されている。

一般時にPCD製品は合成ダイヤモンド及び／
又は適宜な大きさの天然ダイヤモンド結晶を溶
剤／触媒を用いて熱と圧力の下で多結晶質構造と
なすことによつて製造される。その一つの形態に
おいては、多結晶質構造は隣接する結晶が相互に
結合されていない広く分布した間隙を含む。

たとえば米国特許3745623；3816085；
3913280；4104223及び4224380に記載されたもう
一つの形態においては、得られたダイヤモンド焼
結製品は多孔質であり、この多孔性はたとえば米
国特許3745623；4104344及び4224380に開示され
たように非ダイヤモンド物質又は少なくともその
一部を溶解することによつて得られる。便宜上こ
れらの物質を米国特許4224380において呼称され
ているように多孔性PCDと称する。

多結晶質ダイヤモンドはドリル製品の中に個々
の機素として又は接合されたタングステンカーバ
イト（WC）の支持体上に支持された比較的薄い
PCDテーブルとして用いられている。そのPCD
材料は一つの態様として直径約13.3mm、長さ約３
mmの円筒状スリング上に約0.5〜0.6mmの断面を有
する、カツタの面上のPCDテーブルによつて支
持されている。もう一つの態様の柱状カツタにお
いては、PCDテーブルは直径13.3mm、全長26mmの
約３mmのタングステンカーバイドの円筒状支持体
によつて支持されている。これらの円筒状PCD
テーブルを具えたカツタは軟弱乃至は中程度の硬
さの地層用のドリル製品に用いられている。

ドリル製品の或る分野においては天然ダイヤモ
ンドの代りに種々の幾何学形状をした個々の
PCD機素が用いられている。しかしながら特定
のカラツト又は重量の個々の片として用いられる
PCD機素には或る問題があつた。一般的に、入
手し得る種々の形状とグレードの天然ダイヤモン
ドは成形鋳型の所定位置に配置され、種々の公知
技術によつて工具の製造が行なわれる。この結果
ダイヤモンドを所定の個所に保持した金属カーバ
イドのマトリツクスが形成される。このマトリツ
クスはクラウンと称せられ、この金属マトリツク
スの形成工程の間に行なわれる治金的及び機械的
結合によつてスチール片に固定される。天然ダイ
ヤモンドは熱的に充分に安定であつて、金属マト
リツクス形成の際の加熱工程に耐え得る。

この叙上の処理において、天然ダイヤモンドは
所定の配列に従つて表面にセツトされるか又は
“埋入”される。即ちダイヤモンドは破片又は細
かい粒子の形でマトリツクス中に分布せしめられ
る。

初期のPCD機素においては、ドリル製品の製
造の際に問題が起つた。何故ならばPCD機素特
にカーバイド支持体上のPCDテーブルは金属マ
トリツクスビツトクラウンの焼成に用いられる温
度において熱的に不安定となる傾向があり、その
結果天然ダイヤモンドに対して行なわれていたの
と同じ処理を行なつた場合このPCD機素は破局
的な破壊を来たすからである。この破局的な破壊
はPCD機素の形成の際に焼結補助剤として用い
られる金属又は合金の膨張による熱応力クラツク
のためと信じられている。

熱的に不安定なPCD製品を用いるマトリツク
スを円筒状PCDテーブルを具えたカツタに固定
するのにろう付け技術が用いられた。ろう付け材
料と処理工程はドリル用工具の製造の際にPCD
機素の破局的破壊を来たすような温度に達しない
ように用いられた。しかしその結果はPCD材料
が金属マトリツクスからしばしば分離し、このド
リル用工具の性能に悪影響を与えた。

熱的に安定なPCD機素、特に多孔性PCD材料
の出現によつて、天然ダイヤモンドと殆んど同じ
やり方で該機素を金属マトリツクスの表面にセツ
トすることができ、これによつてドリル工具の製
造工程を簡単化でき且つ性能の向上ができるもの
と信じられている。なぜならばPCD機素は鈍磨
し難く又天然ダイヤモンドに比し固有の脆弱な劈
開面が少ないと云う利点を有しているものと信じ
られているからである。

多孔性PCD材料に関する最近の文献によれば
該機素は表面に取付けられることを示唆してい
る。約1200℃までの温度に安定と称されている円
筒状及び三角形状などの種々の形状のPCD材料
が入手可能である。三角形状の材料は約0.3カラ
ツトの重量で一辺の長さが４mm、厚さが約2.6mm
の寸法を有している。先行技術によれば、この三
角形状の多孔性PCD材料は岩石ドリル用として、
最小の点露出、即ち隣接する金属マトリツクスの
上に0.5mm以下の露出で表面上にセツトされるこ
とが示唆されている。一辺の長さが６mm、厚さが
3.7mmの１カラツト以上の大きな三角形状合成ダ
イヤモンドもまた入手可能となつた。しかしこの
ダイヤモンドの露出度について何等の好適条件も
示されていない。カツタの摩耗の大きい岩石に対
してはこの三角形状機素は金属マトリツクスの下
に完全に埋入されるべきことが先行技術によつて
示唆されている。一方軟かい非摩耗性の岩石に対
してはこの三角形状機素は略々金属マトリツクス
の高さに基礎と共に半径方向に配列されるべきこ
とが先行技術によつて示唆されている。このよう
に好ましい露出度は掘削されるべき岩石層のタイ
プによつて異なる。

これらの機素の設置に伴ういくつかの困難性が
存する。この困難性は掘削作業の力学を考察する
ことによつて理解できるであろう。鉱道掘進、鉱
石採取又は油井掘削などの通常の掘削作業におい
ては、水、空気又は掘削泥土が工具の中心を通つ
て圧入され、工具の前面を放射状に貫通してその
外周面（ゲージ）の周囲に放射状に吹き出しそし
て孔を上昇して戻る。この掘削液は掘削屑を工具
面から清掃し、又或る程度カツタ面を冷却する。
掘削される地層とビツトとの間の間隙が不充分な
場合、特に地層が軟かいかもろい場合には掘削屑
は工具面から清掃されない。従つてもし切削面と
地層との界面と工具本体の面との間の間隙が比較
的小さく、そしてチツプの清掃のために何等の手
段も設けられていないならばビツト清掃の問題が
生ずる。

考慮すべきその他の因子としてはドリルビツト
上の重量、即ち通常はドリルストリングの重量及
び主としてドリルカラーの重量、並びに該ビツト
を底から押上げようとする液の影響がある。たと
えば、ダイヤンドビツトの下の圧力はビツト上の
圧力に比べて1000psi程度高く、これによつて水
力的上昇が生じ、或る場合にはこの水力的上昇力
は掘削中に加えられる荷重の50％を越えることが
報告されている。

表面にセツトされた熱的に安定なPCD機素を
有するドリルビツトにおいては孔の中でビツトを
稼動することによつて金属マトリツクスの表面部
分が摩耗して切削面が充分に露出した後であつて
も、掘進速度が往々にして減少すると云う驚くべ
き事実が観察される。ビツトの検査の結果、
PCD機素の予期しない摩損が見られる。普通、
掘進速度（ROP）はドリルストリングに重量を
加えたリビツトを交換することによつて増加する
ことが可能である。ドリルストリングに重量を加
えることは掘削リグの応力と摩耗を増加させるの
で一般的には好ましくない。更に普通の場合掘削
の経済性は掘進１フイート当りのコストで表わさ
れるのでビツトの取外し又は交換は高価なものと
なる。このコスト計算はビツトのコストに取外し
時間及び掘削時間を含むリグのコストを加えたも
のを掘削フイート数で割つた値を求める。

以上の説明から明らかなように熱的に安定な
PCD機素を具え、納得のゆくコストで作られ、
そしてビツトの寿命が長く又掘進速度の充分に大
きい掘削工具を提供することが望まれている。

工具の表面に配置され、長いならし運転時間を
要せずして切削を行うことができる熱的に安定な
PCD機素を具えた掘削工具、及び掘削機素と地
層との間に効果的な掘削液の流れのためと切削屑
の清掃のための充分な間隙を提供する前述の工具
を提供することも望まれている。

PCDダイヤモンドビツトにおけるならし運転
は有効な掘削が始まる前に三角形状のカツタの先
端即ちポイントを破壊するのに必要である。この
先端の損失量は天然ダイヤモンドの全露出と略々
等しい。従つて合成ダイヤモンドの場合には天然
ダイヤモンドに比し非常に大きい初期露出が必要
である。それ故、掘削作業中の予定された摩耗を
考慮し、ならし運転中の先端部の除去を可能にな
し、更に必要な流れの間隙を提供するために実質
的な初期間隙が必要となる。

もう一つの利点は所定の幾何学形状をなす熱的
に安定なPCD機素が金属マトリツクス中に効果
的に固定されるように配置され且つ支持され、こ
れによつて通常の摩耗による以外のPCD機素の
損失を防止することによつて充分に寿命の長い掘
削工具を提供することである。

ドリルストリングの重量、ビツトのトルクの有
意な増加又は掘削液流又は圧力の有意な増加をも
たらすことを要しないで特定の地層において使用
可能であり、且つ同一の掘削条件の下で従来のビ
ツトよりも高いROP（掘進速度）で掘削可能であ
るように工具に取付け固定された熱的に安定な
PCD機素を具えた掘削工具を提供することも望
まれる。

本発明はそれぞれが多結晶質ダイヤモンドカツ
テイング機素を具備する複数の歯を有する回転ビ
ツドの改良である。回転ビツドの面に配置された
それぞれの歯は回転ビツドのマトリツクス材料か
ら作られてPCD機素を含む涙滴形状の突出物を
含んで構成される。歯のマトリツクス材料は回転
ビツド自体のマトリツクス材料と一体に形成され
る。歯は回転ビツドの面から立上がり、すなわち
盛上つて歯の周囲に盛上つたカラーを形成してい
る楕円形状のベースによつて特に形状上の特徴と
される。歯は、歯中に配置されたPCD機素に接
触する一般的に円形の円錐形切片を有する前方パ
ツドを形成するために楕円形状のベースから一体
的に延びる。前方パツドは又PCD機素の先導面
に実質的に一致する後方面を有する。歯はさらに
楕円形状ベースと一体に形成されてベースから立
上つている、すなわち盛上つている後方支持部を
含む。この後方支持部はPCD機素の後方面に接
触し、後方面と実質的に一致している。後方支持
部はPCD機素の後方面からビツド面上の１点に
向けて次第に細くなり、それによつて歯はビツト
面から全体として涙滴形状の突出部を形成する。
涙滴形状の本体は楕円形状のベースによつて囲ま
れ、それによつて回転ビツトのマトリツクス材料
は機素の下方部分上のPCD機素のそれぞれの横
方向の側面上およびその周囲に配置されて、回転
ビツト面上のマトリツクス材料の量を実質的に増
加させることなしに回転ビツト面に機素を固定し
ている。

＜実施例＞ 本発明およびその複数の実施例は添付図面を参
照した下記記載によりより良く理解することがで
きる。

本発明は回転ビツトにおけるダイヤモンド歯設
計の改良である。ダイヤモンド回転ビツトの有効
な寿命は、ダイヤモンドカツテイング機素を長期
間回転カツテイングビツトの表面に保持し且つダ
イヤモンドカツテイング機素への損失と早期の損
傷や破損を避けることによつてダイヤモンドカツ
テイング機素の有効な寿命を最大にする歯の設計
を用いることによつて、延ばすことができる。

ダイヤモンドカツテイング機素の有効寿命を延
ばすために、複数の三角形プリズム形状の合成多
結晶質ダイヤモンドが回転ドリルのビツト面から
最大限に露出される。しかしながらこのような複
数のダイヤモンドがビツト面からより多く露出さ
れる程、ビツト面に埋没され固定されるダイヤモ
ンドの部分は少くなる。このようなダイヤモンド
カツテイング機素の固定と保持の程度はダイヤモ
ンド面につながる延長部に前方パツドと後方支持
部の形状を与えることによつて増大することはで
きるけれど、本発明では、ダイヤモンドカツテイ
ング機素の主要面の前面に一実施例ではふくらん
だパツド部を有する涙滴形状のカツテイング歯の
ベースの周囲および別の涙滴形状の歯の尾部を形
成する後方支持部の少くとも一部分の周囲に一般
的に楕円形状のカラーを形成することによつて保
持の確実性をさらに改良する。かくして後述の平
面図の歯は歯の中部区域の周囲に延びる一般的に
楕円形のカラーを有する涙滴形状の歯の形状と外
観を呈する。この事はダイヤモンドを最大限に露
出させることを可能にし、一方回転ビツト面にダ
イヤモンドを固定する附加的に結合されるマトリ
ツクス材料を設けており、ビツト面から突出する
このようなマトリツクス材料を最小量用いてい
る。

本発明は添付図面を参照して前記一般的説明を
解釈することによつてより良く理解することがで
きる。

第１図において総括的に番号１０が付されてい
る歯の軸断面図は第２図の線−により取られ
たものである。歯１０は前方パツド１６と後方支
持部１８を形成するために回転ビツト面１２から
一体に延びているマトリツクス材料と組合された
多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素１４によ
つて構成されていることを特徴とする。前方バツ
ド１６と後方支持部１８の性質に関しては本発明
と同一の出願人によつて同日に発明の名称「回転
ビツト」で出願された特許出願により詳しく記載
されている。しかしながら第１図の歯はビツト面
１０が高さ22だけ延びて一体に形成された楕円形
状のカラー２０が付加されている点で前記特許出
願に記載されているものと異なる。

第１図は又破線で２番目の同様に三角プリズム
形状であるが小さいダイヤモンド機素２８を示
す。。このダイヤモンド機素２８はダイヤモンド
機素１４と実質的に同じ形状であるが、より小さ
い寸法の他の代用カツテイング機素として歯１０
の中に含めることができる。特にダイヤモンド機
素２８は商標ゲオセツト（GEOSET）2102の名
称でゼネラルエレクトリツク社によつて製造され
た多結晶質ダイヤモンド石から通常作られ、一方
大きい方のカツテイング機素１４は商標ゲオセツ
ト（GEOSET）2103の名称でゼネラルエレクト
リツク社によつて製造された大きな多結晶質ダイ
ヤモンド石から同様に形作られたものである。ゲ
オセツト2102の大きさは幅4.0mm、厚さ2.6mmであ
り、一方ゲオセツト2103の大きさは幅6.0mm厚さ
3.7mmである。かくして同じ歯１０がビツト面１
２上に同じ露出輪郭を有して何れかのダイヤモン
ドカツテイング機素を交換して収容することがで
きる。小さい方のダイヤモンド機素２８の場合に
は、小さい方のダイヤモンド機素２８に付加的な
後方支持部を与えるために支持部１８は部分３０
を通つて一体に連続されており、大きなダイヤモ
ンド機素が用いられる他の実施例においては前記
部分３０は外されて大きなダイヤモンド機素１４
によつて代えられる。何れの場合にも、ダイヤモ
ンド機素１４，２８の少くとも2.7mmがビツト面
１２上に露出される。

第２図の平面図に良く示されるように、歯１０
は一般的に三角形プリズム形状の多結晶質ダイヤ
モンド機素１４によつて主として特徴とされる主
本体部分を有する。ダイヤモンド機素１４，２８
は、機素１４，２８の頂部端縁部２４がカツテイ
ングすなわちドリル作用中の歯１０の通常の移動
方向に一般的に一直線に揃えられることを意味す
るように規定されている歯１０の内で接線方向で
セツトされる。すなわち歯１０の移動の一般的方
向はビツト回転によつて規定されて第２図に図示
されるように、矢印３１で示された線にほぼ平行
に右方から左方への方向である。ダイヤモンド機
素１４，２８の頂部端縁部２４は実線で図示さ
れ、一方その側部２５とベース２６は第２図では
破線で示され、第１図では破線と実線で示され
る。一般的に楕円形のカラー２０が歯１０の主本
体、特にダイヤモンド機素１４，２８を完全に囲
んでいる。第１図の軸断面図と第１図の線−
による第３図の縦断面図によく示されているよう
に、カラー２０は追加的に一体に形成されたマト
リツクス材料を与えるために豫め選定された高さ
だけビツト面１２から延びている。前記マトリツ
クス材料はダイヤモンド機素１４，２８をビツト
面１２内により確実に埋没させるために通常の金
属粉冶金学技術によつてビツト面１２と一体に形
成される。しかしながらダイヤモンド機素１４，
２８の最大限の量が第３図に良く図示されている
ようにどのようなマトリツクス材料によつてもカ
バーされないダイヤモンド機素の実質的な部分を
残してビツト面１２の上方に延びている。しかし
一体に形成されたマトリツクス材料の最小の量を
加えることによつて、カラー２０が、ダイヤモン
ド機素１４，２８をビツト面１２に固定するため
の付加的な横方向、前方向および後方向の支持を
ダイヤモンド機素１４，２８に提供する。ビツト
面１２は事実上主ビツト本体を形成するビツトの
面あるいはクラウンの表面であるだろうし、ある
いは、バツドの本体あるいはクラウン上に盛上つ
た部分として構築されてもよいだろう。ビツト面
１２はかくして一般的にその上に歯１０が配置さ
れる基礎表面として理解されるだろう。

かくして第２図に示されるように歯１０は、三
角プリズム形状ダイヤモンド機素の周囲に配置さ
れた一般的に楕円形のカラーを有する涙滴形状の
歯として一般的に記される独特の幾何学的形状を
形成する。

第５図には本発明の第２実施例の平面図であ
り、この実施例において第１図から第３図の実施
例に関連して記載されたタイプと一般的に同じタ
イプのダイヤモンドカツテイング機素３２が総括
的に番号３４によつて示されている歯の中に接線
方向にセツトされる。簡単にするために、ただ１
種類の大きさのダイヤモンド機素３２が第４〜第
６図の実施例に示される。しかしながら多様な大
きさを有する複数のダイヤモンド機素が、第１〜
第３図に関連して例示された技術によつて、第４
〜第６図の実施例の接線セツトされる設計の中に
包含されてもよいということが明確に理解される
べきであろう。機素３２の接線セツトとは、第５
図で矢印３８で示されたビツト回転によつて規定
された歯３４の正常な移動の方向での先導表面と
して側壁３６が与えられるように歯３４の内側に
ダイヤモンド機素３２が配置されることとして定
義される。

第５図の線−による断面図である第４図に
おいて示されるように、歯３４はダイヤモンド機
素３２の先導表面３６と実質的に一致して接触し
ている後方表面を有し、且つビツト面４２のマト
リツクス材料と一体に形成されている前方パツド
４０を含む。ビツド面４２はベース表面として取
られ、そのベース表面上に歯３４が配置され、且
つビツド面４２は、必ずしも限定されるものでは
ないが、ドリルビツトのクラウンの表面、すなわ
ちドリルビツト上のバツドすなわち盛上つた区域
を含む。ダイヤモンド機素３２は後方支持部４４
によつて補強され、すなわち支えられる。第２実
施例の歯の設計は、第５図の平面図においてよく
示されているようにダイヤモンド機素３２を実質
的に囲んで閉じ込めている一般的に楕円形カラー
４６を特に特徴とする。かくして、矢印３８の方
向での接線支持が実質的に前方パツド４０と後方
支持部４４によつて与えられるけれども、カラー
４６かダイヤモンド機素３２の両側面上の横方向
支持を与え、それによつて、一体に歯３４を形成
し且つビツト面から上方に延びているマトリツク
ス材料内にダイヤモンド機素３２を確実に埋め込
んで固定している。

第５図の線−による断面図である第６図に
示されるように、接線セツト機素３２によつて移
動方向３８内に向けて与えられたカツテイング表
面３６が、第３図に示された同形状の半径方向セ
ツト機素と比較して実質的に増大されている。ダ
イヤモンド機素３２は第６図においてその先導表
面３６をビツト面の平面に実質的に垂直にして図
示され且つ実質的に全面にわたつて長方形として
図示されているけれども、歯３４内のPCD機素
３２の方位は、設計の選択によつて前方あるいは
後方への何れかの傾斜によつて特徴とされる先導
表面３６を与えるために第４図で示されたものよ
り前方又は後方へのいずれかに傾けられていると
よい。

加へて、前方パツド４０は第４図および第５図
において、真円のシリンダのハーフ切片と図示さ
れている。しかし前方パツド４０が第１〜３図の
第１実施例に関して示された前方パツド１６によ
つて想像される形状に傾斜されていてもよく、か
くして正円錐形のハーフ切片から形成されてもよ
いということは完全に本発明の範囲内である。加
えて両方の前方パツド１６，４０は露出するダイ
ヤモンドカツテイング機素の接触して対応する先
導表面の全体あるいは一部分において、ダイヤモ
ンドカツテイング機素の先導表面を部分的にのみ
越えて延びてもよい。さらに、前方パツド４０あ
るいは１６がそれぞれその位置に配置され対応す
るダイヤモンドカツテイング機素と接触するカラ
ー４６および２０の先導部分を実質的にあるいは
完全に除去していてもよいということも本発明の
範囲内である。さらに第４〜６図の実施例の後方
支持部４４が第５図でも最もよく見れるように丸
い端部４８を有するプラツトフオーム状のランプ
として示されているけれども、次第に細くなる後
方支持部４４用として他の輪郭のものも又用いる
ことができる。例えば図示した実施例に示される
ように、端縁部５０でテーパを始める代りに、テ
ーパを端部４８に向けての１個の表面ランプを形
成するためにPCD機素３２の先導端縁部におい
て始めることができる。同様に後方支持部４４は
第５図の平面図において示された丸い後方端縁部
４８を具備する代りに第２図の平面図に良く示さ
れた実施例の場合と同様な方法でビツト面４２上
の一点へ向けて次第に細くさせることもできる。

第７図は総括的に番号５２が付された孔明けビ
ツト中に見られる本発明によつて改良された歯の
略示斜視図である。前記孔明けビツト５２は孔明
けビツト５２のノーズ部、フランク部および肩部
を越えて半径方向にすなわち放射状に配置され且
つ通常の方法でゲージ部５８に沿つて縦方向に連
続した複数のパツド部を有する柄５４を具備す
る。複数のパツド部５６は複数のチヤンネル６０
によつてそれぞれ分離さており、このチヤンネル
６０は通常の設計による水のコースおよび収集部
として役立つ。図示して実施例において、孔明け
ビツト５２はそれぞれのバツド部５６上に１列に
なつた複数の歯６２を含む。それぞれの歯６２内
のダイヤモンドカツテイング機素は、チヤンネル
６０に隣接したパツド部の端縁上あるいはその近
くで、ビツト５２の回転によつて規定される接線
方向にほぼ一直線に揃えられたそれぞれの歯６２
の後方支持部に配置される。かくしてダイヤモン
ドカツテイング機素の最大の量が露出されて有効
なカツテイング作用のために提供され、一方通常
は硬質炭化タングステンであるマトリツクス材料
の最小量がダイヤモンドカツテイング機素をビツ
ト面に固定するのに役立ち、取去られなければな
らず且つもしそうでなければダイヤモンド機素の
直接のカツテイング作用を妨害するマトリツクス
材料の量を最小にしている。

第８図は本発明により設計された歯が結合され
た石油ビツト、すなわち石油ドリルの斜視図であ
る。この石油ビツト６６は同様に通常の柄６８と
その上に複数の歯７２が配置された複数のパツド
部を有するように設計される。ここにおいても再
び、複数の歯は一列に形成されているけれども、
他の複数列や複合したパターンで設けることもで
きる。第８図で示した特定の設計において、複数
のパツド部７０はゲージ部７４から縦方向にビツ
ト面を越えて延び、ビツト６６のノーズ部と頂点
で隣接するパツド部と組合される。それから複数
のパツド部はビツト６６の頂点と中心に延びる１
個のパツドを形成するために一体化される。複数
のパツド部７０か１個のパツド部に一体化される
処では、パツド部は複数列の歯を具備してビツト
センタに向けて連続して形成される。前述の場合
と同様に、複数のバツド部７０は通常の一連の水
路７６によつて互いに境界を定められて分離され
ており、水路７６はビツト６６の中心に設けられ
た通常の複数のノズル（図示せず）と組合された
複数のバツド部７０の合致点に発する隣接収集部
７８に連通する。ビツト６６は又公知の方法でゲ
ージ部７４に規定された通常のジヤンクスロツト
８０を含む。

前述のように、ビツト６６上の複数の歯７２は
通常の粉未冶金技術を用いて対応するバツド部７
０の表面８２上に延びるバツト部のマトリツクス
材料に一体に形成される。それぞれの歯７２の後
方支持部は、ビツトの回転によつて規定される一
般的に接線方向で、可能な場合に隣接した水路７
６あるいは収集部７８によつて規定されて、対応
するバツド部７０の先導端縁部あるいはその近傍
に位置決めされた歯７２のダイヤモンドカツテイ
ング機素と一直線に揃えられる。

多くの修正や変更か本発明の技術思想と範囲を
逸脱することなく当業者によつて行われてよい。
例えば、本発明の歯は回転する複数のビツト、代
表的には回転ビツトに見られるけれど、このよう
にダイヤモンドを支承している歯は、カツテイン
グ工具あるいはグラインデイング工具の表面にダ
イヤモンドカツテイング機素を確実に保持するこ
とが有益であるような他の多くの応用分野に用い
ることができることを理解するべきである。図示
した特定の実施例では、一般的に三角でプリズム
状のダイヤモンドカツテイング機素を用いるよう
に示されている。しかし他の幾何学的形状を特許
請求の範囲を逸脱することなしに本発明の一般化
した歯設計に適用することができることを理解す
るべきである。したがつて、図示した実施例は説
明を明瞭にした実例をのみを目的として示された
ものであつて特許請求の範囲に規定された本発明
を限定するものと解釈すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて改良された半径方向セ
ツトのダイヤモンド機素を具備した歯の縦断面図
である。第２図は第１図に示した歯の平面図であ
る。第３図は第１図の線−による断面図であ
る。第４図は第５図の線−による、本発明に
よつて改良された接線方向セツトのダイヤモンド
機素を具備した歯の第２実施例を示す回転するビ
ツトの断面図である。第５図は第４図に示した歯
の平面図である。第６図は第５図の線−によ
る断面図である。第７図は本発明の複数の歯を結
合している孔明けビツトの略示斜視図である。第
８図は本発明の複数の歯を結合している石油ビツ
トの斜視図である。 １０，３４……歯、１２，４２……回転ビツド
面、１４，３２……カツテイング機素、１６，４
０……前方バツド、１８，４４……後方支持部、
２０，４６……カラー、２５……側部、２６……
ベース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゲージ部と面を形成する複数の部分を有する
   マトリツクス本体部材を含んで成り、前記面が複
   数の水路を有して隣接する水路間にパツド手段を
   形成しており、前記それぞれパツド手段がマトリ
   ツクスを形成する間に、マトリツクス中に直接載
   置されて間隔をあけて配置されている複数の合成
   多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素を有し、
   前記カツテイング機素のそれぞれがカツテイング
   面を具備して所定の幾何学形状をしていると共に
   約1200℃迄熱的に安定であり、且つ前記パツド手
   段の本体マトリツクスの内側に収容されている部
   分と、前記パツド手段の表面上に延びて前記カツ
   テイング機素のカツテイング面を形成するように
   作られている部分とを有し、マトリツクス材料が
   前記パツド手段上に延びて間隔をあけて配置され
   た複数の歯を形成し、前記複数のカツテイング機
   素の少くとも幾つかが前記歯中に位置決めされて
   おり、前記複数の歯の少くとも幾つかが組合され
   たカツテイング機素の後部に接触する後方支持部
   を有し、該後方支持部を有する前記複数の歯の少
   くとも幾つかが前記パツド手段上に延び且つ、組
   合されたカツテイング機素の少くとも幾つかの前
   記カツテイング面に接触して完全にカバーするマ
   トリツクス材料から成る前方パツドを有し、前記
   カツテイング機素の後部への前記歯の長さが前記
   前方パツドの長さより長く作られており、前記複
   数のカツテイング機素が側表面を有し、前記カツ
   テイング機素の少くとも幾つかの側表面の少くと
   も一部分がパツド上にあつて、少くとも部分的に
   露出されており、前記複数のカツテイング機素の
   カツテイング面を形成するそれぞれの部分が対応
   するパツドの表面上に0.5mm以上延びている地盤
   掘削用回転ビツト。 ２ 前記カツテイング機素が多孔性合成多結晶質
   ダイヤモンドである特許請求の範囲第１項記載の
   回転ビツト。 ３ 前記複数の歯の少くとも幾つかが少くとも歯
   の側面上にカラー手段を有し、該カラー手段が前
   記カツテイング機素の少くとも幾つかの側表面の
   少くとも一部分に接触している特許請求の範囲第
   １項記載の回転ビツト。 ４ 前記ビツトがコアービツトである特許請求の
   範囲第１項記載の回転ビツト。 ５ 前記複数のカツテイング機素の少くとも幾つ
   かが、前記前方パツドが前記パツドと水路の接合
   部にあるように位置決めされている特許請求の範
   囲第１項記載の回転ビツト。 ６ 前記カラー手段が前記前方パツドの前方から
   前記歯の側面に沿つて前記カツテイング機素の後
   部に向つて延びる特許請求の範囲第３項記載の回
   転ビツト。 ７ 前記カツテイング機素が三角形状であり、前
   方面、近接した側面、ベース面および後方面を有
   し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マト
   リツクス中に収容されており、前記前方面が前記
   カツテイング機素のカツテイング面を形成するよ
   うに作られている特許請求の範囲第１項記載の回
   転ビツト。 ８ 前記カツテイング機素が三角形状であり、前
   方面、側面、ベース面および後方面を有し、前記
   側面が完全に露出して前記カツテイング機素の頂
   部表面を形成する頂点を形成する特許請求の範囲
   第１項記載の回転ビツト。 ９ 前記ベース面が前記マトリツクスの本体内に
   収容され、前記側面が歯の一部を形成するカラー
   手段によつて係合されている特許請求の範囲第８
   項記載の回転ビツト。 １０ 前記それぞれの頂点が前記歯に対して放射
   方向に向けられている特許請求の範囲第８項記載
   の回転ビツト。 １１ 前記頂点が前記歯に対して切線方向に向け
   られている特許請求の範囲第８項記載の回転ビツ
   ト。 １２ 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
   少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
   許請求の範囲第１項記載の回転ビツト。 １３ ゲージ部と面を形成する複数の部分を有す
   るマトリツクス本体部材を含んで成り、前記面が
   複数の水路を有して隣接する水路間にパツド手段
   を形成しており、前記それぞれパツド手段がマト
   リツクスを形成する間に、マトリツクス中に直接
   載置されて間隔をあけて配置されている複数の合
   成多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素を有
   し、前記カツテイング機素のそれぞれが所定の幾
   何学形状をしていると共に約1200℃迄熱的に安定
   であり、且つ前記パツド手段の本体マトリツクス
   の内側に収容されている部分と、前記パツド手段
   の表面上に延びる前方部分と側面とを有し、前記
   前方部分が前記カツテイング機素のカツテイング
   面を形成しており、マトリツクス材料が前記パツ
   ド手段上に延びて間隔をあけて配置された複数の
   歯を前記カツテイング機素の側面と前方部分の一
   般的に後方に形成しており、前記歯のそれぞれが
   前方の前方パツド部分と後方支持部を有し、前記
   側面の少くとも一部分が前記組合された歯の側面
   に沿つて露出されており、それぞれの前記歯用の
   後方支持部が前記歯の長さおよび前記前方パツド
   の長さよりも長く作られており、前記前方パッド
   が前記カツテイング機素の少くとも幾つかのカツ
   テイング面の少くとも一部分に接触してカバーし
   ており、前記複数のカツテイング機素のカツテイ
   ング面を形成するそれぞれの部分が対応するパツ
   ドの表面上に0.5mm以上延びている地盤掘削用回
   転ビツト。 １４ 前記カツテイング機素が三角形状であり、
   前方面、近接した側面、ベース面および後方面を
   有し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マ
   トリツクス中に収容されており、前記前方面が前
   記カツテイング機素のカツテイング面を形成する
   ように作られている特許請求の範囲第１３項記載
   の回転ビツト。 １５ 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
   少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
   許請求の範囲第１３項記載の回転ビツト。 １６ ゲージ部と面を形成する複数の部分を有す
   るマトリツクス本体部材と、前記マトリツクス本
   体部材の前記面のマトリツクス中に載置されて間
   隔をあけて配置された複数の合成結晶質ダイヤモ
   ンドカツテイング機素を含んで成り、前記面が複
   数の水路を有し、前記カツテイング機素のそれぞ
   れが所定の幾何学形状していると共に約1200℃迄
   熱的に安定であり、前記カツテイング機素のそれ
   ぞれが前方カツテイング面、側面および後方部分
   を有し、前記面の全てと後方部分が前記マトリツ
   クス本体部材の上方に延び、前記カツテイング機
   素のそれぞれが前記マトリツクス本体部材内に収
   容された部分を有し、前記面上の前記カツテイン
   グ機素の少くとも幾つかが歯内に載置されてお
   り、前記歯の複数が前記面上にあり、前記カツテ
   イング機素の少くとも幾つかを収容するためにマ
   トリツクス材料から形成されており、前記複数の
   歯の少くとも幾つかが、前記カツテイング機素の
   全後方部分に接触する後方支持部と、前記カツテ
   イング機素に接触して前記カツテイング面を完全
   にカバーする前方パツド手段を有し、前記後方支
   持部が前記前方パツドの長さに対して少くとも等
   しい長さを有し、前記カツテイング機素の前方
   面、側面および後方部分が前記カツテイング機素
   がその中に載置されている前記マトリツクスの表
   面上に0.5mm以上延びている地盤掘削用回転ビツ
   ト。 １７ 前記カツテイング機素が三角形状であり、
   前方面、近接した側面、ベース面および後方面を
   有し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マ
   トリツクス中に収容されており、前記前方面が前
   記カツテイング機素のカツテイング面を形成する
   ように作られている特許請求の範囲第１６項記載
   の回転ビツト。 １８ 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
   少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
   許請求の範囲第１６項記載の回転ビツト。 １９ ゲージ部と面を形成する複数の部分を有す
   るマトリツクス本体部材と、前記本体部材のマト
   リツクス形成中に前記ビツトのマトリツクス中に
   直接載置されて間隔をあけて配置されている複数
   の合成多結晶質ダイヤモンドカツテイング機素を
   含んで成り、前記カツテイング機素のそれぞれが
   所定の幾何学形状をしていると共に、カツテイン
   グ面を形成するように作られた前方面、側面およ
   び後方面を有し、且つ約1200℃迄熱的に安定であ
   り、前記カツテイング機素は歯内に支えられてお
   り、前記歯の複数が複数のカツテイング機素を支
   えるために前記ビツト面上に設けられており、前
   記カツテイング機素の前記前方面、側面および後
   方面がビツト面のマトリツクスの上方に延びてお
   りそれぞれの歯が、前記前方面および後方面の全
   てをカバーし、一方側面の少くとも一部が露出さ
   れているマトリツクス材料の本体を有し、前記カ
   ツテイング面を形成するように作られている前記
   カツテイング機素の少くとも前面がその中にカツ
   テイング機素が載置されているビツト表面のマト
   リツクスの上方に0.5mm以上延びている地盤掘削
   用回転ビツト。 ２０ 前記カツテイング機素が三角形状であり、
   前方面、近接した側面、ベース面および後方面を
   有し、前記ベース面の少くとも一部が前記本体マ
   トリツクス中に収容されており、前記前方面が前
   記カツテイング機素のカツテイング面を形成する
   ように作られている特許請求の範囲第１９項記載
   の回転ビツト。 ２１ 前記歯が、前記カツテイング機素の側面の
   少くとも一部分に接触するカラー手段を有する特
   許請求の範囲第１９項記載の回転ビツト。