WO2014136727A1 - 掘削ビット - Google Patents

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WO2014136727A1
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WO
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groove
excavation
bit body
reaming
bit
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PCT/JP2014/055313
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English (en)
French (fr)
Inventor
中村　和由
博士 太田
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/36—Percussion drill bits
    • E21B10/38—Percussion drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids

Definitions

  • the present invention relates to an excavation bit in which an excavation tip is disposed at a tip portion of a bit body that is rotated around an axis to form an excavation hole in a rock or the like.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-043549 filed in Japan on March 5, 2013 and Japanese Patent Application No. 2014-021674 filed in Japan on February 6, 2014. The contents thereof are incorporated herein.
  • the rear end portion of the bit body is a cylindrical skirt portion, and the tip end portion of the bit body is reamed with a larger diameter than the tip side portion of the skirt portion. It is considered to be a part.
  • An excavation tip for excavating the rock mass is disposed on the front end surface of the reaming portion, and the earth and sand crushed by the excavation tip when the excavation hole is formed is sent to the rear of the reaming portion on the outer periphery of the reaming portion.
  • a flouring groove is formed.
  • a large-diameter portion is formed at the rear end portion of the skirt portion, the diameter of the skirt portion being larger on the outer peripheral side than the tip side portion.
  • the recessed part is formed so that it may dent in the front end side from the rear-end surface of a skirt part, and the said cutting blade is formed in the intersection ridgeline part of this recessed part and the rear-end surface of a skirt part .
  • a groove extending from the concave portion toward the front end in the axial direction is formed on the outer periphery of the large diameter portion, and this groove communicates with the flouring groove at the tip of the skirt portion, and the reaming portion of the reaming portion passes through the flouring groove. The earth and sand sent to the rear is discharged.
  • the present invention has been made under such a background, and does not cause a reduction in the performance of dusting discharge when forming a drilling hole, and is reliable and reliable after the drilling hole is formed to a predetermined depth. It is an object of the present invention to provide a drill bit that can efficiently pull out a bit body from a drill hole and collect it.
  • one aspect of the excavation bit of the present invention is an excavation bit that forms an excavation hole in a rock mass, and the tip of the bit body that is rotated around an axis.
  • a reaming portion having a diameter larger than that of the rear end portion of the bit body is formed in the portion, and a drilling tip is disposed at a front end portion of the reaming portion.
  • the outer peripheral portion of the reaming portion extends in the axial direction.
  • a flouring groove is formed, and a communication groove communicating with the dusting groove is formed from the outer peripheral portion of the reaming portion to the rear end portion of the reaming portion.
  • the rear end portion of the bit body has a smaller diameter than the large diameter reaming portion formed at the front end portion, so that the earth and sand sent to the rear of the reaming portion through the flouring groove can be smoothly discharged. It is possible to reduce the excavation resistance by preventing the dust discharge performance from being impaired. Further, when the bit body is pulled out from the excavation hole, it is possible to suppress clogging of earth and sand between the bit body rear end portion and the hole wall.
  • the communication groove which communicates with the above-mentioned flouring groove is formed from the outer peripheral part to the rear end part of the reaming part, when the bit body is retracted when being pulled out from the drilling hole, the rear end part of the bit body The earth and sand collected on the outer periphery is fed into the flouring groove through this communication groove. For this reason, even when an excavation hole is formed in a rock having high collapsibility, the collapsed earth and sand can be efficiently discharged to the tip side of the bit body, and the bit body can be reliably pulled out and collected. .
  • the rear end portion of the bit body is the cylindrical skirt portion as described above, the male screw portion at the tip of the excavation rod is screwed into the female screw portion formed on the inner periphery thereof.
  • the bit body is rotated during excavation. Therefore, especially when the bit body is pulled out from the excavation hole, when it is pulled out while rotating in the same direction as the rotation direction during excavation, at least excavation of the intersecting ridge line between the communication groove and the rear end surface of the reaming portion.
  • the intersecting ridge line located on the rear side in the rotational direction of the bit body at the time may be located on a plane parallel to the axis or on a plane including the axis.
  • the bit body when the bit body is pulled out from the excavation hole and collected by making the width of the communication groove in the circumferential direction of the bit body larger than the width of the dusting groove, the rear end of the bit body A lot of earth and sand around the part can be taken into the communicating groove and efficiently discharged into the flouring groove.
  • the communication groove communicates with the plurality of flouring grooves adjacent in the circumferential direction.
  • the communication groove is formed so that the groove depth from the rear end surface of the reaming portion gradually increases as it goes to the rear side in the rotation direction of the bit body during excavation. In the case of pulling out while rotating in the rotation direction, a lot of earth and sand can be accommodated in a portion where the groove depth is deep, and efficient discharge can be promoted.
  • the communication groove so as to extend in a direction inclined with respect to the axis, even when the bit body is pulled out from the drilling hole without rotating, it is formed on the outer periphery of the rear end portion of the bit body.
  • the accumulated earth and sand are fed into the flouring groove so as to be guided by the inclination of the communication groove. For this reason, the earth and sand collected on the outer periphery of the rear end portion of the bit body can be efficiently discharged to the front end side without rotating the bit body, and the bit body can be reliably recovered.
  • the communication groove is formed to be inclined as described above, the communication groove is inclined to the rotation direction of the bit body at the time of excavation as it goes to the tip end side in the axial direction.
  • the communication groove is inclined to the rotation direction of the bit body at the time of excavation as it goes to the tip end side in the axial direction.
  • the inclination angle that is, the intersection ridge line between the communication groove and the outer peripheral surface of the reaming portion is relative to the axis when viewed from the radially outer peripheral side with respect to the axis. It is desirable that the inclination angle to be formed is in the range of 25 ° to 70 °.
  • this inclination angle is smaller than the above range, the communication groove becomes too close to the axis, whereas if larger than the above range, the communication groove is almost perpendicular to the axis. In both cases, when the bit body is pulled out, it may be difficult to efficiently guide and discharge the earth and sand to the flouring groove.
  • the excavation bit is a reaming bit that is used to expand an excavation hole previously formed by normal excavation, and the outer diameter of the reaming part is larger than that of the general excavation bit.
  • the inclination angle may be less than 25 °.
  • at least the cross ridge line located on the rear side in the rotation direction of the bit body during excavation is on a plane parallel to the axis or including the axis It may be located above.
  • the bit body is pulled out from the excavation hole after completion of excavation while maintaining the dust discharge performance when forming the excavation hole and reducing the excavation resistance.
  • earth and sand collected on the outer periphery of the rear end of the bit body can be efficiently discharged from the flouring groove, and the bit body can be reliably recovered.
  • FIG. 7 is a side view (plan view) as viewed in the direction of arrow X in FIG. 6. It is a side view (bottom view) of the arrow line Y direction view in FIG.
  • FIG. 10 is a side view of the distal end portion of the bit body of the embodiment shown in FIG. 9 as viewed in the direction of arrow Y in FIG. 10. It is a side view at the time of forming an excavation hole by embodiment shown in FIG.
  • the excavation bit of this embodiment is called a reaming bit that is inserted into a small-diameter excavation hole formed in advance and expands the excavation hole to a large diameter.
  • the bit body 11 is formed integrally with a metal material such as a steel material and has a substantially bottomed multistage cylindrical shape with the axis O as the center.
  • the rear end portion of the bit body 11 (lower right portion in FIG. 1 and left portion in FIG. 3) is a cylindrical skirt portion 12 having a constant outer diameter, and the front end side of the skirt portion 12 (in FIG. 1).
  • a reaming portion 13 having an outer diameter larger than that of the skirt portion 12 is formed on the upper left side (right side in FIG. 3).
  • a pilot portion 14 having a smaller diameter than the skirt portion 12 is formed on the distal end side of the reaming portion 13 so as to protrude along the axis O of the bit body 11.
  • the front end surface 13A of the reaming portion 13 has a truncated cone shape centering on the axis O that is inclined toward the rear end side as the whole moves toward the outer peripheral side.
  • the pilot portion 14 is formed integrally with the reaming portion 13 at the center of the tip surface 13A, and is formed on the tip side of the small-diameter portion 14A with a small-diameter portion 14A centering on an axis O having a constant outer diameter connected to the tip surface 13A.
  • the large-diameter portion 14B having a slightly larger diameter than the small-diameter portion 14A is formed in a multistage columnar shape.
  • the outer diameter of the large-diameter portion 14B is smaller than the outer diameter of the skirt portion 12 and is sized to be inserted into a small-diameter excavation hole formed in advance.
  • a plurality of excavation tips 15 made of a cemented carbide harder than the bit body 11 are disposed on the distal end surface 13A of the reaming portion 13 respectively.
  • the excavation tip 15 in this embodiment is a button tip in which a cylindrical rear end portion and a convex spherical tip portion having a center on the center line of the rear end portion are integrally formed.
  • the excavation tip 15 is formed by shrink-fitting, press-fitting, or brazing the rear end portion into a circular hole formed in the front end surface 13A, so that the center line is perpendicular to the front end surface 13A and the front end portion is the front end surface. It is made to protrude from 13A.
  • a female screw portion is formed on the inner peripheral surface of the skirt portion 12, and a male screw portion at the tip of a drilling rod (not shown) is screwed into the female screw portion.
  • the bit body 11 uses the thrust and striking force toward the front end side in the direction of the axis O transmitted from the rock drill through this excavation rod, and the above-mentioned excavation by the rotational force around the axis O in the rotation direction T during excavation.
  • the rock is crushed and excavated by the tip 15, and a small-diameter excavation hole formed in advance is expanded.
  • the screwing direction of the male screw portion into the female screw portion is the same as the rotation direction T of the bit body 11 during excavation, so that the screwing between the female screw portion and the male screw portion is not loosened by the rotational force during excavation. Is set to
  • a blow hole 16 extends from the bottom surface of the inner peripheral portion of the skirt portion 12 toward the distal end side in the reaming portion 13, and the blow hole 16 is, for example, in the radial direction with respect to the axis O on the distal end surface 13 A of the reaming portion 13.
  • the plurality of excavation tips 15 implanted in the distal end surface 13A avoids these blow holes 16 so that the rotation trajectory around the axis O is slightly away from the axis O toward the outer peripheral side. It is planted so as to continue to the outer peripheral edge of 13A.
  • the outer peripheral surface 13B of the reaming portion 13 has a frustoconical surface centered on the axis O inclined toward the inner peripheral side toward the rear end side with a gentler inclination than the inclination formed by the front end surface 13A with respect to the axis O. It is said that. Further, the rear end surface 13C of the reaming portion 13 is steeper than the inclination of the outer peripheral surface 13B, for example, an axis that is inclined substantially the same as the inclination of the front end surface 13A and is inclined toward the inner peripheral side toward the rear end side. It is in the shape of a truncated cone with O as the center, and forms a concave curve in cross section at the rear end thereof and continues to the outer peripheral surface of the skirt portion 12.
  • the dusting groove 17 has a concave curved surface shape such as a concave cylindrical surface having a center line extending in the direction of the axis O, and the flouring groove 17 having the same shape and size is circumferential. Are formed at equal intervals.
  • a communication groove 18 communicating with the flouring groove 17 is formed from the outer peripheral surface 13B to the rear end surface 13C of the reaming portion 13.
  • the communication groove 18 of the present embodiment is the rotation direction of the bit body 11 during excavation among the intersecting ridgelines M and N with the rear end surface 13C of the reaming portion 13 like the communication groove 18 shown on the right side of FIG.
  • An intersecting ridge line M located on the rear side of T is located on a plane Q parallel to the axis O.
  • this intersection ridgeline M may be located on the plane containing the axis line O like 2nd Embodiment mentioned later.
  • the communication groove 18 of the present embodiment has a circumferential width larger than the circumferential width of the flouring groove 17.
  • the communication groove 18 of the present embodiment has a plurality of flouring grooves 17 adjacent to each other in the circumferential direction among the plurality of flouring grooves 17 formed on the outer peripheral portion of the reaming portion 13 at intervals in the circumferential direction. Also communicate.
  • the nine flouring grooves 17 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the reaming portion 13, whereas the communication groove 18 is formed in the circumferential direction.
  • Three communicating grooves 18 respectively communicating with two flouring grooves 17 adjacent to each other are formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • a total of three flouring grooves 17 where the communication grooves 18 do not communicate are formed.
  • the intersecting ridge line M is the rotation of the intersecting ridge line between the flouring groove 17 on the rear side in the rotational direction T and the outer peripheral surface 13B of the reaming portion 13 among the two flouring grooves 17 communicated with the communication groove 18. It is substantially connected to the intersecting ridge line on the rear side in the direction T.
  • the wall surface facing the rotation direction T of the communication groove 18 connected to the intersecting ridge line M has a concave curved surface extending toward the rotation direction T side toward the inner peripheral side of the bit body 11.
  • the bottom surface of the communication groove 18 facing the outer peripheral side of the bit body 11 is also formed in a concave curved surface shape.
  • the width in the direction of the axis O of the outer peripheral surface 13B of the reaming portion 13 left between the two flouring grooves 17 communicating with the communication groove 18 is the axis O of the outer peripheral surface 13B between the other flouring grooves 17. It is smaller than the width of the direction.
  • the intersecting ridge line N between the communication groove 18 on the rotation direction T side and the rear end face 13C of the reaming portion 13 is cut off toward the tip end side of the bit body 11 in a convex curve toward the rotation direction T side.
  • the two flouring grooves 17 communicated with each other intersects the intersecting ridge line between the flouring groove 17 on the rotation direction T side and the rear end surface 13C of the reaming portion 13.
  • the excavation bit (reaming bit) having such a configuration has a small diameter formed in advance by being given thrust and striking force toward the front end side in the axis O direction and rotational force in the rotational direction T as described above.
  • the rock around the excavation hole is crushed by the excavation tip 15 disposed on the tip surface 13A of the reaming portion 13 to become earth and sand, and the excavation hole is expanded.
  • This earth and sand is pushed out to the outer periphery of the skirt portion 12 through the flouring groove 17 by compressed air supplied to the blow hole 16 and ejected from the excavation rod during excavation, and is discharged to the rear end side of the bit body 11.
  • the pilot body 14 is inserted into the small-diameter excavation hole to guide the bit body 11.
  • the excavation bit having the above-described configuration it is not necessary to form a large-diameter portion for providing a cutting blade at the rear end portion of the bit body unlike the conventional retrack bit.
  • the rear end portion of the bit body 11 is a skirt portion 12 having a constant outer diameter, the earth and sand fed from the flouring groove 17 to the rear end side is clogged with such a large diameter portion. Can be discharged to the rear end side of the bit main body 11 without causing any problems. Therefore, it is possible to prevent the dust discharge performance from being impaired and to form an efficient excavation hole with less excavation resistance.
  • the bit body 11 When the bit body 11 is recovered after the excavation hole has been expanded to a predetermined depth, the bit body 11 is pulled out toward the rear end side in the axis O direction while rotating in the same direction as the rotation direction T during excavation. The earth and sand remaining between the skirt portion 12 and the excavation hole can be discharged from the communication groove 18 to the tip side of the reaming portion 13 through the flouring groove 17. Therefore, according to the excavation bit having the above configuration, the bit body 11 can be reliably recovered from the excavation hole.
  • the outer diameter difference or the outer diameter ratio between the skirt portion 12 and the larger diameter reaming portion 13 is larger. growing. For this reason, it is possible to ensure a long intersection ridgeline M, N between the communication groove 18 and the rear end face 13C of the reaming portion 13, and at least one of the intersection ridgelines M, N is on the plane Q or the axis parallel to the axis O Even if it is located on a plane containing O, the earth and sand can be surely scraped into the communication groove 18 and sent out to the flouring groove 17.
  • the circumferential width of the communication groove 18 is larger than the circumferential width of each flouring groove 17, a large amount of earth and sand is taken into the communication groove 18 and fed into the flouring groove 17, and the efficiency. Can be discharged. Furthermore, in the present embodiment, one continuous communication groove 18 communicates with each of the multiple flouring grooves 17 adjacent to each other in the circumferential direction among the multiple powdering grooves 17, and thus is taken into the communication groove 18. A large amount of earth and sand can be dispersed in these dusting grooves 17 and discharged more efficiently. Even if the communicating grooves 18 do not communicate with some of the dusting grooves 17 as described above, The main body 11 can be reliably recovered. However, the communicating grooves 18 may be formed so as to communicate with all the flouring grooves 17.
  • the communication groove 18 is formed so that the groove depth from the rear end surface 13C of the reaming portion 13 becomes gradually deeper toward the rear side in the rotation direction T of the bit body 11 during excavation. .
  • the communication groove 18 is formed so that the groove depth from the rear end surface 13C of the reaming portion 13 becomes gradually deeper toward the rear side in the rotation direction T of the bit body 11 during excavation.
  • the pilot part 14 in this embodiment has a larger width in the axis O direction of the large diameter part 14B than the small diameter part 14A. For this reason, when expanding a small-diameter excavation hole, the advantage that the bit main body 11 can be guided stably is also acquired.
  • FIGS. 4 to 8 show a second embodiment of the present invention.
  • the excavation bit of the second embodiment is also a reaming bit for expanding a small-diameter excavation hole formed in advance as in the first embodiment, and the same reference numerals are used for parts common to the first embodiment. Is arranged.
  • each of the plurality of (9) flouring grooves 17 formed on the outer peripheral portion of the reaming part 13 is formed so that one communication groove 18 communicates with each other. 18 are also formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the communication groove 18 of this embodiment is the rotation direction of the bit main body 11 at the time of excavation among intersection ridgelines M and N with the rear-end surface 13C of the reaming part 13 like the communication groove 18 shown on the left side of FIG.
  • the intersecting ridge line M located on the rear side of T is located on the plane P including the axis O.
  • the communication groove 18 of the present embodiment also has a circumferential width larger than the circumferential width of the flouring groove 17.
  • the intersecting ridge lines M and N are respectively outer in the circumferential direction than the intersecting ridge line between the flouring groove 17 and the outer peripheral surface 13 ⁇ / b> B of the reaming portion 13. It is formed so that it may be located in.
  • the intersecting ridge line N on the rotation direction T side may be located on a plane parallel to the axis O as shown in FIG. 6 and is a convex curve toward the rotation direction T side as in the first embodiment. And may be cut off at the tip end side of the bit body 11.
  • the intersecting ridge line M is located slightly behind the intersecting ridge line of the flouring groove 17 and the outer peripheral surface 13B of the reaming portion 13 in the rotational direction T.
  • the intersection ridge line N between the communication groove 18 on the rotation direction T side and the rear end face 13C of the reaming portion 13 is larger than the interval between the intersection ridge line M and the flouring groove 17 in the rotation direction. It is formed so as to be located on the T side.
  • the communication groove 18 gradually becomes deeper as the groove depth from the rear end surface 13C of the reaming portion 13 goes to the rear side in the rotational direction T during excavation, and cuts to the outer peripheral side behind the rotational direction T. It is formed so as to reach the intersection ridge line M.
  • the cross ridge line between the communication groove 18 connecting the rear ends of the cross ridge lines M and N in the axis O direction and the rear end face 13C of the reaming portion 13 extends toward the rear end side in the axis O direction toward the rear side in the rotation direction T. ing.
  • the bit body 11 is rotated in the direction of rotation T during excavation, as in the first embodiment.
  • the earth and sand remaining between the skirt portion 12 and the excavation hole is discharged from the communication groove 18 to the front end side of the reaming portion 13 through the flouring groove 17.
  • the communication groove 18 communicates with every flouring groove 17, clogging with earth and sand is less likely to occur in the flouring groove 17.
  • the circumferential width of the communication groove 18 is larger than the circumferential width of the flouring groove 17, a large amount of earth and sand is taken into the communication groove 18, fed into the flouring groove 17, and discharged. Can do.
  • the rotational direction T between the communication groove 18 and the rear end face 13C of the reaming portion 13 and the crossed ridgelines M and N on the rear side thereof are located on both outer sides in the circumferential direction of the flouring groove 17. Therefore, the earth and sand taken in the communication groove 18 can be uniformly fed into the flouring groove 17.
  • the groove depth from the rear end surface 13C of the reaming portion 13 of the communication groove 18 gradually increases toward the rear side in the rotational direction T of the bit body 11 during excavation.
  • the communication groove 18 that is wider than the flouring groove 17 as described above has a circumferential interval between the intersecting ridge line M on the rear side in the rotation direction T and the flouring groove 17 on the rotation direction T side. Since it is smaller than the interval between the intersecting ridge line N and the flouring groove 17, the earth and sand accommodated on the rear side in the rotation direction T can be discharged without leaving the communication groove 18.
  • FIG. 9 to FIG. 13 show a third embodiment of the present invention
  • FIG. 13 shows a case where an excavation hole H is formed in the rock mass G according to this embodiment.
  • the excavation bit of this embodiment is not a reaming bit for expanding a small-diameter excavation hole formed in advance as in the first and second embodiments. It is used to form.
  • the bit body 1 is formed integrally with a metal material such as a steel material and has a substantially bottomed multistage cylindrical shape with the axis O as the center.
  • the bit body 1 has a rear end (upper left portion in FIG. 9, left portion in FIGS. 11 and 13) having a cylindrical skirt portion 2 having a constant outer diameter and a bottomed bottom portion.
  • 1 is a reaming portion 3 having an outer diameter larger than that of the skirt portion 2 (a lower right portion in FIG. 9 and a right portion in FIGS. 11 and 13).
  • the outer diameter difference and the outer diameter ratio between the skirt portion 2 and the reaming portion 3 are smaller than those in the first and second embodiments.
  • the pilot portion is not formed at the tip of the bit body 1.
  • a conical frustum-shaped gauge surface 3A is formed with an axis O inclined toward the rear end side toward the outer peripheral side, and the inner peripheral side of the gauge surface 3A Is formed with a face surface 3 ⁇ / b> B that forms a circle centered on the axis O and faces the tip perpendicular to the axis O.
  • the outer peripheral surface 3C of the reaming portion 3 connected to the rear end side of the gauge surface 3A has a truncated cone shape centering on the axis O inclined toward the inner peripheral side toward the rear end side, provided that the axis O Is inclined more gently than the inclination of the gauge surface 3A.
  • the rear end surface 3D of the reaming portion 3 on the rear end side of the frustoconical outer peripheral surface 3C is formed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the skirt portion 2 in a cross section along the axis O, for example. ing.
  • a button chip as a drilling chip 4 is planted on the gauge surface 3A and the face surface 3B of the reaming unit 3 with its center line perpendicular to the gauge surface 3A and the face surface 3B.
  • a plurality of gauges are provided so as to protrude from the gauge surface 3A and the face surface 3B.
  • the blow holes 5 are opened at two locations at equal intervals from the axis O in the diameter direction with respect to the axis O on the face surface 3B.
  • the plurality of excavation tips (face tips) 4 planted on the face surface 3B have their rotational trajectories around the axis O so as to avoid the blow holes 5 from positions slightly away from the axis O toward the outer peripheral side. It is planted so as to continue to the outer peripheral edge of the face surface 3B.
  • a plurality of flouring grooves 6 having a concave curved bottom surface are provided at equal intervals in the circumferential direction (eight in this embodiment). Is formed.
  • the diameter of the circle inscribed in the bottom surface of the flouring groove 6 with the axis O of the bit body 1 as the center is larger than the diameter of the face surface 3B forming a circle and is substantially equal to the outer diameter of the skirt portion 2.
  • excavation tips (gauge tips) 4 implanted in the gauge surface 3A are arranged at equal intervals between the openings of the flouring grooves 6 to the gauge surface 3A, and outside the face surface 3B.
  • the excavation tip 4 planted at the periphery is disposed on the inner peripheral side of the opening of every other flouring groove 6 in the circumferential direction.
  • a communication groove 7 that opens to the rear end surface 3D of the reaming portion 3 and communicates with the flouring groove 6 is formed from the outer peripheral portion to the rear end portion of the reaming portion 3.
  • the communication groove 7 in this embodiment extends in a direction inclined with respect to the axis O.
  • one communication groove 7 of the same shape and the same size is formed for each flouring groove 6 so as to communicate with the plurality of flouring grooves 6, respectively.
  • the grooves 7 are formed at intervals so as not to communicate with the dusting grooves 6 other than the communicated dusting grooves 6 and other communication grooves 7.
  • each communication groove 7 is directed to the axis O so as to go in the rotation direction T from the position on the rear side in the rotation direction T and the rear end side in the axis O direction of the flouring groove 6 to be communicated. As viewed from the radially outer peripheral side, it extends with an inclination with respect to the axis O, but does not reach the gauge surface 3A, but is cut off at the approximate center of the outer peripheral surface 3C in the direction of the axis O.
  • the inclination angle ⁇ formed by the intersecting ridge line L between the communication groove 7 and the outer peripheral surface 3C of the reaming portion 3 with respect to the axial line O when viewed from the radial outer peripheral side with respect to the axial line O is in the range of 25 ° to 70 °. In this embodiment, the angle is 30 °.
  • the groove depth from the outer peripheral surface 3C of the communication groove 7 is shallower than the groove depth from the outer peripheral surface 3C of the flouring groove 6.
  • the portion where the communication groove 7 rises to the outer peripheral surface 3C has a concave curved surface shape such as a concave arc when viewed from the direction along the intersecting ridgeline L, and is directed toward the rotation direction T toward the front end side in the axis O direction.
  • a wall surface extending in the rotation direction T is formed along the intersecting ridge line L.
  • the bottom surface of the communication groove 7 facing the outer peripheral side of the bit body 1 is formed in a convex curved surface shape such as a convex cylindrical surface having a center line parallel to the axis O, or a flat surface in contact with the convex cylindrical surface.
  • the bit main body 1 is directed toward the front end side in the axis O direction via the excavation rod R.
  • the rock mass G is crushed by the excavation tip 4 planted on the gauge surface 3A and the face surface 3B at the tip of the bit body 1 to become earth and sand.
  • This earth and sand is pushed out to the outer periphery of the skirt portion 2 through the flouring groove 6 by compressed air supplied from the excavation rod R to the blow hole 5 and ejected from the face surface 3B during excavation. Discharged.
  • the reaming portion 3 of the reaming portion 3 is not affected by the collapsed earth and sand C staying between the skirt portion 2 at the rear end of the bit body 1 and the hole wall W of the excavation hole H. Since the communication groove 7 that is open to the rear end surface 3D and communicates with the flouring groove 6 is formed from the outer peripheral part to the rear end part, the earth and sand C are discharged from the communication groove 7 as the bit body 1 moves backward. It is fed into the groove 6.
  • the communication groove 7 communicates with the dusting groove 6 while extending in a direction inclined with respect to the axis O. For this reason, even if the bit body 1 is simply pulled out along the axis O, the earth and sand C are fed into the flouring groove 6 so as to be guided along the wall surface connected to the intersecting ridge line L of the communication groove 7. It is discharged to the front end side of the main body 1. Therefore, also in this embodiment, the earth and sand C can be discharged
  • the communication groove 7 is inclined so as to be directed to the rotation direction T of the bit body 1 during excavation and communicates with the flouring groove 6 toward the tip end side in the axis O direction of the bit body 1. Yes. Therefore, when the bit body 1 is pulled out from the excavation hole H, if the bit body 1 is moved backward in the same rotation direction T as during excavation so as not to loosen the threaded engagement between the female screw portion and the male screw portion, The earth and sand C fed into the groove 7 is discharged to the front end side of the bit body 1 through the flouring groove 6 while being pushed out to the front end side as the bit body 1 rotates. Thus, the bit body 1 can be reliably recovered.
  • the communication groove 7 is cut off at the approximate center of the reaming portion 3 in the direction of the axis O and intersects the outer peripheral surface 3C at the intersecting ridge line L.
  • the intersecting ridge line L is also on the front side of the axis O direction. As it goes, it is inclined toward the rotation direction T of the bit body 1 during excavation. Therefore, when the bit body 1 is pulled out, the earth and sand that has collapsed on the outer periphery of the reaming portion 3 can be scraped into the communication groove 7 with the intersecting ridge line L as a cutting edge and discharged to the tip side through the flouring groove 6. Further, the clearance between the reaming portion 3 and the hole wall W of the excavation hole H can be secured, and the bit body 1 can be collected more smoothly.
  • the communication groove 7 is cut off at substantially the center in the axis O direction of the reaming part 3, so that a sufficient thickness is provided between the flouring grooves 6 adjacent in the circumferential direction at the tip of the reaming part 3.
  • the holding strength of the excavation tip 4 planted on the gauge surface 3A of this portion is not impaired.
  • a sufficient perimeter can be ensured also in the intersecting ridge line portion between the gauge surface 3A and the outer peripheral surface 3C of the reaming portion 3 having the maximum outer diameter in the bit body 1, a hole for forming the excavation hole H is provided. Bending can also be suppressed.
  • the inclination angle ⁇ formed by the intersecting ridge line L between the communication groove 7 and the outer peripheral surface 3C of the reaming portion 3 with respect to the axial line O when viewed from the radially outer side with respect to the axial line O is 25 ° to It is within the range of 70 °, and this also makes it possible to efficiently discharge the earth and sand C when the bit body 1 is pulled out. That is, if the inclination angle ⁇ is smaller than the above range, the wall surface of the communication groove 7 becomes too close to the axis O, and conversely if the inclination angle ⁇ is larger than the above range, the wall surface of the communication groove 7 is perpendicular to the axis O. In any case, for example, when the bit body 1 is retracted along the axis O, it may be difficult to efficiently feed the earth and sand C along the communication groove 7 into the flouring groove 6. Occurs.
  • the skirt portions 2 and 12 of the rear ends of the bit bodies 1 and 11 are formed in a cylindrical shape having a constant outer diameter centered on the axis O. 11 A portion having a large diameter is formed on the outer periphery of the skirt portions 2 and 12 as long as the diameter is sufficiently smaller than the reaming portions 3 and 13 at the front end portion and does not prevent the clogging of the earth and sand or clogging. May be.
  • the present invention relates to an excavation bit in which an excavation tip is disposed at the tip of a bit body that is rotated around an axis to form an excavation hole in a rock or the like.
  • a reaming portion having a diameter larger than that of the rear end portion of the bit body is formed at the front end portion of the bit body rotated around the axis, and the excavation tip is provided at the front end portion of the reaming portion.
  • a flouring groove extending in the axial direction is formed on the outer peripheral portion of the reaming portion, and the flouring groove extends from the outer peripheral portion of the reaming portion to the rear end portion of the reaming portion.

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Abstract

　軸線（Ｏ）回りに回転させられるビット本体（１１）の先端部に後端部よりも大径のリーミング部（１３）が形成されていて、このリーミング部（１３）の先端部に掘削チップ（１５）が配設されており、リーミング部（１３）の外周部には軸線（Ｏ）方向に延びる繰り粉溝（１７）が形成されるとともに、リーミング部（１３）の外周部から後端部にかけては繰り粉溝（１７）に連通する連通溝（１８）が形成されている。

Description

掘削ビット
　本発明は、軸線回りに回転させられるビット本体の先端部に掘削チップが配設されて岩盤等に掘削孔を形成する掘削ビットに関するものである。
　本願は、２０１３年３月５日に日本で出願された特願２０１３－０４３５４９号と、２０１４年２月６日に日本で出願された特願２０１４－０２１６７４号とに基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
　このような掘削ビットによる削孔作業において、所定の深さまで掘削孔が形成された後は、ビット本体を掘削孔から引き抜いて回収する。ところが、崩壊性の高い岩盤に掘削孔を形成した場合には、掘削孔の孔壁が崩れてビット本体の後端側に土砂が溜まり、ビット本体を掘削孔から抜き出すことができなくなることがある。そこで、このような場合には、例えば特許文献１に記載されているように、ビット本体の後端部に切刃が設けられたリトラックビットが用いられている。
日本国特許第４７０９２２６号公報
　ここで、このようなリトラックビットでは一般的に、ビット本体の後端部が円筒状のスカート部とされるとともに、ビット本体の先端部はスカート部の先端側の部分よりも大径のリーミング部とされている。このリーミング部の先端面には岩盤を掘削する掘削チップが配設されているとともに、リーミング部の外周には、掘削孔を形成する際に掘削チップによって破砕された土砂をリーミング部の後方に送り出す繰り粉溝が形成されている。
　さらに、スカート部の後端部には、スカート部の先端側の部分よりも外周側に拡径する大径部が形成されている。そして、この大径部には、スカート部の後端面から先端側に凹むように凹部が形成されていて、この凹部とスカート部の後端面との交差稜線部に上記切刃が形成されている。また、大径部の外周には凹部から軸線方向先端側に延びる溝が形成されており、この溝は、スカート部の先端において上記繰り粉溝に連通していて、繰り粉溝を通してリーミング部の後方に送り出された土砂を排出するようにされている。
　しかしながら、このようなリトラックビットでは、こうしてスカート部の後端の大径部に溝を形成してはいるものの、スカート部の全体がリーミング部よりも小径とされた通常の掘削ビットと比較すると、大径部によって繰り粉排出性能が低下することが避けらなくなり、掘削孔を形成する際に掘削抵抗の増大を招くおそれがある。また、ビット本体を掘削孔から引き抜くときにも、大径部と孔壁との間に土砂が詰まるおそれがあるとともに、スカート部のうちの大径部とリーミング部との間の部分に土砂が滞留すると、この滞留した土砂を繰り粉溝から効率よく排出するのが困難となって、ビット本体を回収できなくなるおそれがある。
　本発明は、このような背景の下になされたもので、掘削孔を形成するときに繰り粉排出性能の低下を招くことがないとともに、所定の深さまで掘削孔が形成された後は確実かつ効率的にビット本体を掘削孔から引き抜いて回収することが可能な掘削ビットを提供することを目的としている。
　上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の掘削ビットの一態様は、岩盤に掘削孔を形成する掘削ビットであって、軸線回りに回転させられるビット本体の先端部にビット本体の後端部よりも大径のリーミング部が形成されていて、このリーミング部の先端部に掘削チップが配設されており、上記リーミング部の外周部には上記軸線方向に延びる繰り粉溝が形成されているとともに、上記リーミング部の外周部からリーミング部の後端部にかけては、上記繰り粉溝に連通する連通溝が形成されている。
　このような掘削ビットでは、ビット本体の後端部は、先端部に形成された大径のリーミング部よりも小径となるため、繰り粉溝を通してリーミング部の後方に送り出された土砂を円滑に排出することができ、繰り粉排出性能が損なわれるのを防いで掘削抵抗の低減を図ることができる。また、ビット本体を掘削孔から引き抜くときに、ビット本体後端部と孔壁との間に土砂が詰まるのも抑えることができる。
　そして、リーミング部の外周部から後端部にかけては、上記繰り粉溝に連通する連通溝が形成されているので、掘削孔から引き抜くときにビット本体を後退させると、ビット本体の後端部の外周に溜まった土砂は、この連通溝を介して繰り粉溝に送り込まれる。このため、崩壊性の高い岩盤に掘削孔を形成した場合でも、崩れた土砂を効率的にビット本体の先端側に排出することができ、ビット本体を確実に引き抜いて回収することが可能となる。
　ここで、一般的にビット本体の後端部が上述したような円筒状のスカート部である場合には、その内周に形成された雌ネジ部に掘削ロッド先端の雄ネジ部がねじ込まれて掘削時にビット本体が回転させられる。そこで、特にビット本体を掘削孔から引き抜く際にも掘削時の回転方向と同じ方向に回転させながら引き抜くような場合には、上記連通溝と上記リーミング部の後端面との交差稜線のうち少なくとも掘削時の上記ビット本体の回転方向後方側に位置する交差稜線は、上記軸線に平行な平面上または上記軸線を含む平面上に位置していてもよい。ビット本体の回転により、この交差稜線に連なる連通溝の溝壁に沿って土砂を掻き込んで繰り粉溝に案内することができる。
　また、このような場合には、ビット本体の周方向における上記連通溝の幅を上記繰り粉溝の幅より大きくすることにより、ビット本体を掘削孔から引き抜いて回収する際に、ビット本体後端部の周りの多くの土砂を連通溝に取り込んで、繰り粉溝に効率的に排出することができる。例えば、上記リーミング部の外周部に、複数の上記繰り粉溝が周方向に間隔をあけて形成されている場合には、上記連通溝を、周方向に隣接する複数の上記繰り粉溝に連通するように形成することにより、連通孔に取り込んだ多くの土砂を複数の繰り粉溝に分散して送り込んで一層効率的に排出することができる。
　さらに、上記連通溝は、掘削時の上記ビット本体の回転方向後方側に向かうに従い、上記リーミング部の後端面からの溝深さが漸次深くなるように形成することによっても、ビット本体を掘削時の回転方向に回転させながら引き抜く場合には、溝深さが深い部分に多くの土砂を収容して効率的な排出を促すことができる。
　一方、上記連通溝を、上記軸線に対して傾斜する方向に延びるように形成することにより、特にビット本体を回転させずに掘削孔から引き抜くような場合でも、ビット本体の後端部の外周に溜まった土砂は、連通溝の傾斜に案内させられるようにして繰り粉溝に送り込まれる。このため、ビット本体を回転させなくてもビット本体後端部外周に溜まった土砂を効率的に先端側に排出することができ、やはり確実にビット本体を回収することが可能となる。
　また、このように連通溝を傾斜させて形成する場合には、該連通溝を、軸線方向先端側に向かうに従い、掘削時のビット本体の回転方向に向かうように傾斜させることにより、上述のようにビット本体を引き抜くときにも掘削時の回転方向に回転させることで、このビット本体の回転によっても連通溝から繰り粉溝に土砂を案内することができ、より一層効率的な土砂の排出を促すことが可能となる。
　なお、上述のように連通溝を傾斜させた場合には、その傾斜角、すなわち上記連通溝と上記リーミング部の外周面との交差稜線が上記軸線に対する径方向外周側から見て該軸線に対してなす傾斜角は、２５°～７０°の範囲内とされるのが望ましい。ビット本体を回転させずに引き抜く場合には、この傾斜角が上記範囲よりも小さいと連通溝が軸線と平行に近くなりすぎる一方、逆に上記範囲よりも大きいと連通溝が軸線に垂直に近くなりすぎて、いずれもビット本体を引き抜くときに土砂を効率的に繰り粉溝に案内して排出することが困難となるおそれが生じる。
　ただし、例えば当該掘削ビットが、通常の掘削によって先に形成された掘削孔を拡孔するために用いられるリーミングビットであって、一般的な掘削ビットと比べてリーミング部の外径がビット本体後端部の外径よりも大きく、掘削孔とビット本体後端部との間に滞留する土砂も多くなる場合には、ビット本体を掘削時の回転方向に回転させながら引き抜くことを考慮して、上記傾斜角は２５°未満であってもよい。上述のように連通溝とリーミング部の後端面との交差稜線のうち少なくとも掘削時の上記ビット本体の回転方向後方側に位置する交差稜線が、上記軸線に平行な平面上または上記軸線を含む平面上に位置していてもよい。
　以上説明したように、本発明の掘削ビットの一態様によれば、掘削孔を形成する際の繰り粉排出性能を維持して掘削抵抗を低減しつつ、掘削終了後にビット本体を掘削孔から引き抜く際にはビット本体の後端部外周に溜まった土砂を効率的に繰り粉溝から排出することができ、確実にビット本体を回収することが可能となる。
本発明の第１の実施形態を示す後端外周側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を後端側から見た背面図である。 図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。 本発明の第２の実施形態を示す先端外周側から見た斜視図である。 図４に示す実施形態を後端外周側から見た斜視図である。 図４に示す実施形態を後端側から見た背面図である。 図６における矢線Ｘ方向視の側面図（平面図）である。 図６における矢線Ｙ方向視の側面図（底面図）である。 本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。 図９に示す実施形態の正面図である。 図１０における矢線Ｘ方向視の側面図である。 図９に示す実施形態のビット本体先端部の図１０における矢線Ｙ方向視の側面図である。 図９に示す実施形態によって掘削孔を形成する際の側面図である。
　図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態の掘削ビットは、予め形成された小径の掘削孔に挿通されて、この掘削孔を大径に拡孔するリーミングビットと称されるものである。本実施形態において、ビット本体１１は、鋼材等の金属材料により一体に形成されて軸線Ｏを中心とした概略有底の多段円筒状をなしている。
　このビット本体１１の後端部（図１において右下側部分、図３において左側部分）は一定外径の円筒状のスカート部１２とされるとともに、このスカート部１２の先端側（図１において左上側、図３において右側）にはスカート部１２よりも外径が大径のリーミング部１３が形成されている。さらに、このリーミング部１３の先端側には、スカート部１２よりも小径のパイロット部１４がビット本体１１の軸線Ｏに沿って突出するように形成されている。
　本実施形態において、リーミング部１３の先端面１３Ａは、全体が外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜する軸線Ｏを中心とした円錐台面状とされている。パイロット部１４は、この先端面１３Ａの中央にリーミング部１３と一体に形成され、先端面１３Ａに連なる一定外径の軸線Ｏを中心とした小径部１４Ａと、この小径部１４Ａの先端側に形成された小径部１４Ａより僅かに大径の大径部１４Ｂとを備えた多段円柱状に形成されている。この大径部１４Ｂの外径は、スカート部１２の外径よりも小さく、予め形成された小径の掘削孔に挿入可能な大きさとされている。
　また、リーミング部１３の先端面１３Ａには、ビット本体１１よりも硬質の超硬合金等よりなる掘削チップ１５がそれぞれ複数ずつ配設されている。本実施形態における掘削チップ１５は、円柱状の後端部とこの後端部の中心線上に中心を有する凸球面状の先端部とが一体に形成されたボタンチップである。この掘削チップ１５は、上記先端面１３Ａに形成された円形孔に上記後端部が焼き嵌めや圧入、ロウ付けされることにより、それぞれ上記中心線を先端面１３Ａに垂直として先端部を先端面１３Ａから突出させて植設されている。
　一方、スカート部１２の内周面には雌ネジ部が形成されており、この雌ネジ部に、図示されない掘削ロッドの先端の雄ネジ部が螺合させられる。ビット本体１１は、この掘削ロッドを介して削岩機から伝播される軸線Ｏ方向先端側への推力および打撃力と、掘削時の回転方向Ｔへの軸線Ｏ回りの回転力とにより、上記掘削チップ１５によって岩盤を破砕して掘削し、予め形成された小径の掘削孔を拡孔してゆく。雌ネジ部への雄ネジ部のねじ込み方向は掘削時のビット本体１１の回転方向Ｔと同じであり、掘削時の回転力によって雌ネジ部と雄ネジ部との螺合が緩むことがないように設定されている。
　さらに、スカート部１２の内周部の底面からリーミング部１３内にはブロー孔１６が先端側に向けて延びており、このブロー孔１６はリーミング部１３の先端面１３Ａにおいて例えば軸線Ｏに対する径方向に間隔をあけた複数箇所に開口させられている。先端面１３Ａに植設される複数の掘削チップ１５は、これらのブロー孔１６を避けるようにして、互いの軸線Ｏ回りの回転軌跡が、軸線Ｏから僅かに外周側に離れた位置から先端面１３Ａの外周縁まで連続するように植設されている。
　リーミング部１３の外周面１３Ｂは、先端面１３Ａが軸線Ｏに対してなす傾斜よりも緩やかな傾斜で、後端側に向かうに従い内周側に向けて傾斜する軸線Ｏを中心とした円錐台面状とされている。また、リーミング部１３の後端面１３Ｃは、この外周面１３Ｂの傾斜よりも急勾配で、例えば先端面１３Ａの傾斜と略等しい傾斜で、後端側に向かうに従い内周側に向けて傾斜する軸線Ｏを中心とした円錐台面状とされ、その後端で断面凹曲線状をなしてスカート部１２の外周面に連なっている。
　さらに、リーミング部１３の外周面１３Ｂには、先端面１３Ａからリーミング部１３の後端面１３Ｃに亙って軸線Ｏ方向に延びる複数条（本実施形態では９条）の繰り粉溝１７が形成されている。本実施形態における繰り粉溝１７は、その底面が軸線Ｏ方向に延びる中心線を有する凹円筒面等の凹曲面状をなしており、同形同大のこのような繰り粉溝１７が周方向に等間隔に形成されている。
　そして、リーミング部１３の外周面１３Ｂから後端面１３Ｃにかけては、上記繰り粉溝１７に連通する連通溝１８が形成されている。ここで、本実施形態の連通溝１８は、図２の右側に示す連通溝１８のようにリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線Ｍ、Ｎのうち、掘削時のビット本体１１の回転方向Ｔの後方側に位置する交差稜線Ｍが、軸線Ｏに平行な平面Ｑ上に位置している。なお、この交差稜線Ｍは、後述する第２の実施形態のように軸線Ｏを含む平面上に位置していてもよい。
　また、本実施形態の連通溝１８は、その周方向の幅が、繰り粉溝１７の周方向の幅よりも大きくされている。特に、本実施形態の連通溝１８は、周方向に間隔をあけてリーミング部１３の外周部に形成された複数の繰り粉溝１７のうち、さらに周方向に隣接した複数の繰り粉溝１７にも連通している。
　具体的に、本実施形態では、上述のようにリーミング部１３の外周部に９条の繰り粉溝１７が周方向に等間隔に形成されているのに対して、連通溝１８は、周方向に隣接する２条ずつの繰り粉溝１７にそれぞれ連通する３条の連通溝１８が周方向に等間隔に形成されている。なお、これらの連通溝１８の間には、連通溝１８が連通していない繰り粉溝１７が合計３条形成されている。
　さらに、上記交差稜線Ｍは、連通溝１８が連通した２条の繰り粉溝１７のうちの回転方向Ｔ後方側の繰り粉溝１７とリーミング部１３の外周面１３Ｂとの交差稜線のうち、回転方向Ｔ後方側の交差稜線に略連なっている。なお、この交差稜線Ｍに連なる連通溝１８の回転方向Ｔを向く壁面は、ビット本体１１の内周側に向かうに従い回転方向Ｔ側に延びる凹曲面状をなしている。
　また、ビット本体１１の外周側を向く連通溝１８の底面も凹曲面状に形成されている。
　さらに、連通溝１８が連通する２条の繰り粉溝１７の間に残されるリーミング部１３の外周面１３Ｂの軸線Ｏ方向の幅は、他の繰り粉溝１７の間の外周面１３Ｂの軸線Ｏ方向の幅よりも小さくされている。また、回転方向Ｔ側の連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線Ｎは、回転方向Ｔ側に向かうに従い凸曲線を描いてビット本体１１の先端側に切れ上がり、連通溝１８が連通した２条の繰り粉溝１７のうちの回転方向Ｔ側の繰り粉溝１７とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線に交差している。
　このような構成の掘削ビット（リーミングビット）は、上述のように軸線Ｏ方向先端側に向けての推力および打撃力と回転方向Ｔへの回転力とが与えられることにより、予め形成された小径の掘削孔の周りの岩盤が、リーミング部１３の先端面１３Ａに配設された掘削チップ１５によって破砕されて土砂となり、掘削孔を拡孔する。この土砂は、掘削時に掘削ロッドからブロー孔１６に供給されて噴出する圧縮空気により、繰り粉溝１７を通してスカート部１２の外周に押し出され、ビット本体１１の後端側に排出させられる。さらに、掘削時には、パイロット部１４が小径の掘削孔に挿入されることによってビット本体１１を案内する。
　このとき、上記構成の掘削ビットにおいては、従来のリトラックビットのようにビット本体の後端部に切刃を設けるための大径部を形成する必要がない。特に本実施形態では、ビット本体１１の後端部が一定外径のスカート部１２とされているので、繰り粉溝１７から後端側に送り出された土砂を、このような大径部によって詰まりを生じることなくビット本体１１の後端側に排出することができる。従って、繰り粉排出性能が損なわれるのを防いで、掘削抵抗の少ない効率的な掘削孔の形成を図ることができる。
　そして、所定の深さまで掘削孔が拡孔された後にビット本体１１を回収するときには、特にビット本体１１を掘削時の回転方向Ｔと同じ方向に回転しつつ軸線Ｏ方向後端側に引き抜くことにより、スカート部１２と掘削孔との間に残存する土砂を連通溝１８から繰り粉溝１７を通してリーミング部１３の先端側に排出することができる。従って、上記構成の掘削ビットによれば、確実にビット本体１１を掘削孔から回収することができる。
　また、本実施形態のリーミングビットのように、小径の掘削孔を大径に拡孔する掘削ビットでは、スカート部１２とこれよりも大径のリーミング部１３との外径差や外径比が大きくなる。このため、連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線Ｍ、Ｎを長く確保することができ、これらの交差稜線Ｍ、Ｎの少なくとも一方が軸線Ｏに平行な平面Ｑ上または軸線Ｏを含む平面上に位置していても、確実に土砂を連通溝１８に掻き込んで繰り粉溝１７に送り出すことができる。
　さらに、本実施形態では、連通溝１８の周方向の幅が個々の繰り粉溝１７の周方向の幅よりも大きいので、多くの土砂を連通溝１８に取り込んで繰り粉溝１７に送り込み、効率的に排出することができる。さらにまた、本実施形態では、複数条の繰り粉溝１７のうち周方向に隣接する２条ずつの繰り粉溝１７に１条の連通溝１８が連通しているので、こうして連通溝１８に取り込んだ多くの土砂を、これらの繰り粉溝１７に分散して一層効率的に排出することができ、上述のように一部の繰り粉溝１７に連通溝１８が連通していなくても、ビット本体１１を確実に回収することができる。ただし、すべての繰り粉溝１７に連通溝１８が連通するように形成されていてもよい。
　さらにまた、本実施形態において連通溝１８は、リーミング部１３の後端面１３Ｃからの溝深さが、掘削時のビット本体１１の回転方向Ｔ後方側に向かうに従い漸次深くなるように形成されている。このため、特にビット本体１１を掘削時の回転方向Ｔに回転させながら引き抜くことにより、溝深さが深い連通溝１８の回転方向Ｔ後方側の部分に多くの土砂を収容して一層効率的な排出を促すことができる。
　なお、本実施形態におけるパイロット部１４は、大径部１４Ｂの軸線Ｏ方向の幅が小径部１４Ａよりも大きい。このため、小径の掘削孔を拡孔するときに、安定してビット本体１１を案内できるという利点も得られる。
　次に、図４ないし図８は、本発明の第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態の掘削ビットも、第１の実施形態と同様に予め形成された小径の掘削孔を拡孔するリーミングビットであり、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。
　本実施形態では、リーミング部１３の外周部に形成された複数条（９条）の繰り粉溝１７のそれぞれに１条ずつの連通溝１８が連通するように形成されており、これらの連通溝１８同士も周方向に等間隔をあけて形成されている。また、本実施形態の連通溝１８は、図６の左側に示す連通溝１８のように、リーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線Ｍ、Ｎのうち、掘削時のビット本体１１の回転方向Ｔの後方側に位置する交差稜線Ｍは軸線Ｏを含む平面Ｐ上に位置している。
　さらに、本実施形態の連通溝１８も、その周方向の幅が、繰り粉溝１７の周方向の幅よりも大きくされている。具体的に、本実施形態における連通溝１８は、図６に示すように上記交差稜線Ｍ、Ｎが、繰り粉溝１７とリーミング部１３の外周面１３Ｂとの交差稜線よりも周方向のそれぞれ外側に位置するように形成されている。なお、回転方向Ｔ側の交差稜線Ｎは、図６に示すように軸線Ｏに平行な平面上に位置していてもよく、第１の実施形態のように回転方向Ｔ側に向かうに従い凸曲線を描いてビット本体１１の先端側に切れ上がっていてもよい。
　ただし、周方向のうち上記回転方向Ｔの後方側では、上記交差稜線Ｍが繰り粉溝１７とリーミング部１３の外周面１３Ｂとの交差稜線の僅かに回転方向Ｔ後方側に位置しているのに対し、回転方向Ｔ側では、この回転方向Ｔ側の連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線Ｎが、上記交差稜線Ｍと繰り粉溝１７との間隔よりも大きく回転方向Ｔ側に位置するように形成されている。
　さらに、本実施形態でも、連通溝１８はリーミング部１３の後端面１３Ｃからの溝深さが掘削時の回転方向Ｔ後方側に向かうに従い漸次深くなり、この回転方向Ｔの後方で外周側に切れ上がって上記交差稜線Ｍに達するように形成されている。交差稜線Ｍ、Ｎの軸線Ｏ方向の後端を結ぶ連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線は、回転方向Ｔの後方側に向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に向けて延びている。
　このような第２の実施形態の掘削ビット（リーミングビット）でも、所定の深さまで掘削孔が拡孔した後は、第１の実施形態と同様に特にビット本体１１を掘削時の回転方向Ｔと同じ方向に回転しつつ軸線Ｏ方向後端側に引き抜くことにより、スカート部１２と掘削孔との間に残存した土砂を連通溝１８から繰り粉溝１７を通してリーミング部１３の先端側に排出することができる。また、本実施形態においては、すべての繰り粉溝１７ごとにそれぞれ１条の連通溝１８が連通しているので、繰り粉溝１７に土砂の詰まりが生じるようなことも少ない。
　また、本実施形態でも、連通溝１８の周方向の幅が繰り粉溝１７の周方向の幅よりも大きいので、多くの土砂を連通溝１８に取り込んで繰り粉溝１７に送り込み、排出することができる。特に、本実施形態では、連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの回転方向Ｔとその後方側の両方の交差稜線Ｍ、Ｎが、繰り粉溝１７の周方向の両外側に位置しているので、連通溝１８に取り込んだ土砂を満遍なく繰り粉溝１７に送り込むことができる。
　さらに、本実施形態でも、連通溝１８のリーミング部１３の後端面１３Ｃからの溝深さが、掘削時のビット本体１１の回転方向Ｔ後方側に向かうに従い漸次深くなるので、ビット本体１１を掘削時の回転方向Ｔに回転させながら引き抜くことにより、溝深さが深い回転方向Ｔ後方側の部分に多くの土砂を収容して効率的な排出を促すことができる。このとき、上述のように繰り粉溝１７よりも幅広とされた連通溝１８は、回転方向Ｔ後方側の上記交差稜線Ｍと繰り粉溝１７との周方向の間隔が、回転方向Ｔ側の上記交差稜線Ｎと繰り粉溝１７との間隔よりも小さいので、こうして回転方向Ｔ後方側に収容された土砂を連通溝１８内に残すことなく排出することができる。
　次に、図９ないし図１３は本発明の第３の実施形態を示すものであり、図１３はこの実施形態によって岩盤Ｇに掘削孔Ｈを形成する場合を示すものである。本実施形態の掘削ビットは、第１、第２の実施形態のように予め形成された小径の掘削孔を拡孔するリーミングビットではなく、専ら予め掘削孔が形成されていない岩盤に掘削孔を形成するのに用いられるものである。
　本実施形態においても、ビット本体１は、鋼材等の金属材料により一体に形成されて軸線Ｏを中心とした概略有底の多段円筒状をなしている。このビット本体１の後端部（図９において左上側部分、図１１および図１３において左側部分）は一定外径の円筒状のスカート部２とされるとともに、有底の底部とされるビット本体１の先端部（図９において右下側部分、図１１および図１３において右側部分）は、スカート部２よりも外径が大径とされたリーミング部３とされている。ただしこれらスカート部２とリーミング部３との外径差や外径比は、第１、第２の実施形態よりも小さい。また、ビット本体１の先端にパイロット部は形成されていない。
　リーミング部３の先端部外周には、外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜する軸線Ｏを中心とした円錐台面状のゲージ面３Ａが形成されるとともに、このゲージ面３Ａの内周側には、軸線Ｏを中心とした円形をなして軸線Ｏに垂直に先端側を向くフェイス面３Ｂが形成されている。また、ゲージ面３Ａの後端側に連なるリーミング部３の外周面３Ｃは、後端側に向かうに従い内周側に向けて傾斜する軸線Ｏを中心とした円錐台面状とされ、ただしその軸線Ｏに対する傾斜はゲージ面３Ａの傾斜よりも緩やかとされている。さらに、この円錐台面状の外周面３Ｃよりも後端側のリーミング部３の後端面３Ｄは、例えば軸線Ｏに沿った断面において凹曲線をなしてスカート部２の外周面に接するように形成されている。
　リーミング部３の上記ゲージ面３Ａとフェイス面３Ｂには、本実施形態においても掘削チップ４としてボタンチップが、その中心線をゲージ面３Ａおよびフェイス面３Ｂに垂直にして植設され、先端部をゲージ面３Ａおよびフェイス面３Ｂから突出させてそれぞれ複数ずつ配設されている。また、ブロー孔５は、フェイス面３Ｂにおいて軸線Ｏに対する直径方向に該軸線Ｏから等間隔をあけた２箇所に開口させられている。フェイス面３Ｂに植設される複数の掘削チップ（フェイスチップ）４は、このブロー孔５を避けるようにして互いの軸線Ｏ回りの回転軌跡が、軸線Ｏから僅かに外周側に離れた位置からフェイス面３Ｂの外周縁まで連続するように植設されている。
　さらに、リーミング部３の外周部には、第１、第２の実施形態と同様に底面が凹曲面状をなす繰り粉溝６が周方向に等間隔に複数条（本実施形態では８条）形成されている。なお、ビット本体１の軸線Ｏを中心として繰り粉溝６の底面に内接する円の直径は、円形をなすフェイス面３Ｂの直径よりは大きく、スカート部２の外径と略等しくされている。また、ゲージ面３Ａに植設される掘削チップ（ゲージチップ）４は、これらの繰り粉溝６のゲージ面３Ａへの開口部の間に等間隔に配設されるとともに、フェイス面３Ｂの外周縁に植設される掘削チップ４は、周方向に１つおきの繰り粉溝６の開口部の内周側に配設されている。
　さらに、リーミング部３の外周部から後端部にかけては、該リーミング部３の後端面３Ｄに開口して上記繰り粉溝６に連通する連通溝７が形成されている。そして、本実施形態における連通溝７は、軸線Ｏに対して傾斜する方向に延びている。本実施形態においても第２の実施形態と同様に複数条の繰り粉溝６にそれぞれ連通するように各繰り粉溝６ごとに１つずつ同形同大の連通溝７が形成され、各連通溝７は、連通した繰り粉溝６以外の繰り粉溝６や他の連通溝７とは連通しないように間隔をあけて形成されている。
　また、各連通溝７は、連通する繰り粉溝６の回転方向Ｔ後方側かつ軸線Ｏ方向後端側の位置から、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い回転方向Ｔに向かうように、軸線Ｏに対する径方向外周側から見て軸線Ｏに対して傾斜して延びており、ただしゲージ面３Ａにまでは至らずに、軸線Ｏ方向において外周面３Ｃの略中央で切れ上がっている。この連通溝７とリーミング部３の外周面３Ｃとの交差稜線Ｌが軸線Ｏに対する径方向外周側から見て該軸線Ｏに対してなす傾斜角θは２５°～７０°の範囲内とされるのが望ましく、本実施形態では３０°とされている。
　なお、連通溝７の外周面３Ｃからの溝深さは、繰り粉溝６の外周面３Ｃからの溝深さよりは浅くされている。また、連通溝７が外周面３Ｃに切れ上がる部分は、上記交差稜線Ｌに沿った方向から見て凹円弧等の凹曲面状をなしており、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い回転方向Ｔに向けて延びる回転方向Ｔを向いた壁面が交差稜線Ｌに沿って形成されている。さらに、連通溝７のビット本体１外周側を向く底面は、軸線Ｏに平行な中心線を有する凸円筒面等の凸曲面状、または該凸円筒面に接する平面状とされている。
　図１３に示すように、このような第３の実施形態の掘削ビットによって岩盤Ｇに掘削孔Ｈを形成する際に、掘削ロッドＲを介してビット本体１に軸線Ｏ方向先端側に向けての推力および打撃力と回転方向Ｔへの回転力とを与えると、ビット本体１先端のゲージ面３Ａとフェイス面３Ｂに植設された掘削チップ４によって岩盤Ｇが破砕されて土砂となる。この土砂は、掘削時に掘削ロッドＲからブロー孔５に供給されてフェイス面３Ｂから噴出する圧縮空気により、繰り粉溝６を通してスカート部２の外周に押し出され、さらにビット本体１の後端側に排出させられる。
　そして、このように所定の深さまで掘削孔Ｈを形成した後に、掘削ロッドＲごとビット本体１を掘削孔Ｈから引き抜いて回収する際、たとえ岩盤Ｇが崩壊性の高いものであって、図１３に示したように崩壊した土砂Ｃがビット本体１後端部のスカート部２と掘削孔Ｈの孔壁Ｗとの間に滞留していても、上記構成の掘削ビットにおいては、リーミング部３の外周部から後端部にかけて、後端面３Ｄに開口して繰り粉溝６に連通する連通溝７が形成されているので、ビット本体１が後退するのに伴い土砂Ｃは連通溝７から繰り粉溝６に送り込まれる。
　特に、この第３の実施形態では、上記連通溝７が、軸線Ｏに対して傾斜する方向に延びつつ繰り粉溝６に連通している。このため、ビット本体１を軸線Ｏに沿って真っ直ぐ引き抜くだけでも、土砂Ｃは、連通溝７の上記交差稜線Ｌに連なる壁面に沿って案内されるようにして繰り粉溝６に送り込まれ、ビット本体１の先端側に排出させられる。従って、本実施形態においても、効率的に土砂Ｃを排出することができる。
　さらに、本実施形態では、上記連通溝７は、ビット本体１の軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い、掘削時のビット本体１の回転方向Ｔ向かうように傾斜して繰り粉溝６に連通している。従って、ビット本体１を掘削孔Ｈから引き抜く際に、雌ネジ部と雄ネジ部との螺合が緩まないように掘削時と同じ回転方向Ｔにビット本体１を回転しつつ後退させると、連通溝７に送り込まれた土砂Ｃはビット本体１の回転に伴い先端側に押し出されながら繰り粉溝６を介してビット本体１の先端側に排出させられるので、一層効率的な土砂Ｃの排出を促して確実なビット本体１の回収を図ることができる。
　さらにまた、本実施形態では、連通溝７は軸線Ｏ方向にリーミング部３の略中央で切れ上がって交差稜線Ｌにおいて外周面３Ｃに交差しており、この交差稜線Ｌも軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い掘削時のビット本体１の回転方向Ｔに向けて傾斜することになる。従って、ビット本体１を引き抜く際には、この交差稜線Ｌを切刃としてリーミング部３の外周に崩壊した土砂も連通溝７に掻き込み、繰り粉溝６を通して先端側に排出することができるので、リーミング部３と掘削孔Ｈの孔壁Ｗとの間のクリアランスを確保して一層円滑なビット本体１の回収を図ることができる。
　その一方で、こうして連通溝７がリーミング部３の軸線Ｏ方向略中央で切れ上がっていることにより、リーミング部３の先端部では周方向に隣接する繰り粉溝６の間に十分な肉厚を確保することができ、この部分のゲージ面３Ａに植設される掘削チップ４の保持強度が損なわれたりすることはない。また、ビット本体１において最大外径となるリーミング部３のゲージ面３Ａと外周面３Ｃとの交差稜線部にも十分な周長を確保することができるので、掘削孔Ｈを形成する際の穴曲がりも抑制することができる。
　さらに、本実施形態では、連通溝７とリーミング部３の外周面３Ｃとの上記交差稜線Ｌが軸線Ｏに対する径方向外周側から見て該軸線Ｏに対してなす傾斜角θが、２５°～７０°の範囲内とされており、これによってもビット本体１を引き抜く際に土砂Ｃを効率的に排出することが可能となる。すなわち、傾斜角θが上記範囲よりも小さいと連通溝７の壁面が軸線Ｏに平行に近くなりすぎ、また逆に傾斜角θが上記範囲よりも大きいと連通溝７の壁面が軸線Ｏに垂直に近くなりすぎ、いずれの場合にも例えばビット本体１を軸線Ｏに沿って後退させた際には土砂Ｃを連通溝７に沿って効率的に繰り粉溝６に送り込むことが困難となるおそれが生じる。
　なお、上記第１ないし第３の実施形態では、ビット本体１、１１後端部のスカート部２、１２が軸線Ｏを中心とした一定外径の円筒状とされているが、ビット本体１、１１先端部のリーミング部３、１３よりも十分小径であって、土砂の排出を妨げたり詰まりを生じたりすることがなければ、スカート部２、１２の外周に大径となる部分が形成されていてもよい。
　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は、上述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
　本発明は、軸線回りに回転させられるビット本体の先端部に掘削チップが配設されて岩盤等に掘削孔を形成する掘削ビットに関する。本発明の掘削ビットによれば、軸線回りに回転させられるビット本体の先端部にビット本体の後端部よりも大径のリーミング部が形成されていて、このリーミング部の先端部に掘削チップが配設されており、上記リーミング部の外周部には上記軸線方向に延びる繰り粉溝が形成されているとともに、上記リーミング部の外周部からリーミング部の後端部にかけては、上記繰り粉溝に連通する連通溝が形成されていることにより、掘削孔を形成する際の繰り粉排出性能を維持して掘削抵抗を低減しつつ、掘削終了後にビット本体を掘削孔から引き抜く際にはビット本体の後端部外周に溜まった土砂を効率的に繰り粉溝から排出することができ、確実にビット本体を回収することが可能となる。従って、産業上の利用可能性を有する。
　１、１１　ビット本体　２、１２　スカート部　３、１３　リーミング部　３Ａ　ゲージ面　３Ｂ　フェイス面　３Ｃ、１３Ｂ　リーミング部３、１３の外周面　３Ｄ、１３Ｃ　リーミング部３、１３の後端面　４、１５　掘削チップ　５、１６　ブロー孔　６、１７　繰り粉溝　７、１８　連通溝　１３Ａ　リーミング部１３の先端面　１４　パイロット部　Ｏ　ビット本体１、１１の軸線　Ｐ　軸線Ｏを含む平面　Ｔ　掘削時のビット本体１、１１の回転方向　Ｌ　連通溝７とリーミング部３の外周面３Ｃとの交差稜線　Ｍ　回転方向Ｔ後方側の連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線　Ｎ　回転方向Ｔ側の連通溝１８とリーミング部１３の後端面１３Ｃとの交差稜線　θ　交差稜線Ｌが軸線Ｏに対する径方向外周側から見て軸線Ｏに対してなす傾斜角

Claims (8)

  1. 　岩盤に掘削孔を形成する掘削ビットであって、
    　軸線回りに回転させられるビット本体の先端部にビット本体の後端部よりも大径のリーミング部が形成されていて、このリーミング部の先端部に掘削チップが配設されており、上記リーミング部の外周部には上記軸線方向に延びる繰り粉溝が形成されているとともに、上記リーミング部の外周部からリーミング部の後端部にかけては、上記繰り粉溝に連通する連通溝が形成されている掘削ビット。
  2. 　上記連通溝と上記リーミング部の後端面との交差稜線のうち少なくとも掘削時の上記ビット本体の回転方向後方側に位置する交差稜線は、上記軸線に平行な平面上または上記軸線を含む平面上に位置している請求項１に記載の掘削ビット。
  3. 　上記ビット本体の周方向における上記連通溝の幅が上記繰り粉溝の幅よりも大きい請求項２に記載の掘削ビット。
  4. 　上記リーミング部の外周部には、複数の上記繰り粉溝が周方向に間隔をあけて形成されているとともに、上記連通溝は、周方向に隣接する複数の上記繰り粉溝に連通している請求項３に記載の掘削ビット。
  5. 　上記連通溝は、掘削時の上記ビット本体の回転方向後方側に向かうに従い、上記リーミング部の後端面からの溝深さが漸次深くなる請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の掘削ビット。
  6. 　上記連通溝は、上記軸線に対して傾斜する方向に延びている請求項１に記載の掘削ビット。
  7. 　上記連通溝は、上記軸線方向先端側に向かうに従い、掘削時の上記ビット本体の回転方向に向かうように傾斜している請求項６に記載の掘削ビット。
  8. 　上記連通溝と上記リーミング部の外周面との交差稜線が上記軸線に対する径方向外周側から見て該軸線に対してなす傾斜角が２５°～７０°の範囲内とされている請求項６または請求項７に記載の掘削ビット。
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