JP2001295576A - ビット装置 - Google Patents

ビット装置

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JP2001295576A
JP2001295576A JP2000110099A JP2000110099A JP2001295576A JP 2001295576 A JP2001295576 A JP 2001295576A JP 2000110099 A JP2000110099 A JP 2000110099A JP 2000110099 A JP2000110099 A JP 2000110099A JP 2001295576 A JP2001295576 A JP 2001295576A
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Japan
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shaft
cutter
side split
bearing member
split bearing
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Pending
Application number
JP2000110099A
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English (en)
Inventor
Akio Nishiyama
昭雄 西山
Osamu Nakamura
収 中村
Kazutaka Kanda
一隆 神田
Seidai Arai
政大 荒井
Kunio Komaki
邦雄 小巻
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Japan Oil Gas and Metals National Corp
Original Assignee
Japan National Oil Corp
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    • 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
    • E21B10/08—Roller bits
    • E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2352/00—Apparatus for drilling

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベアリング機構の摩耗を極力低減させること
ができ、ひいては長寿命化を図ることのできるビット装
置を提供する。 【解決手段】 カッティング刃を有するカッター部材３
がシャフト２に対して回転可能に軸支され、カッター部
材３とシャフト２との間にベアリング機構５が介在さ
れ、ベアリング機構５が少なくともラジアル方向の荷重
を受けるラジアルベアリング６と軸方向の荷重を受ける
スラストベアリング７とを備え、ラジアルベアリング６
がシャフト側分割ベアリング部材６Ａとカッター部側分
割ベアリング部材６Ｂとから構成され、シャフト側分割
ベアリング部材６Ａとカッター部側分割ベアリング部材
６Ｂとが互いに相対回転可能に衝合しまたは摺接されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カッティング刃を
有するカッター部材がシャフトに対して回転可能に軸支
され、カッター部材とシャフトとの間にベアリング機構
が介在されているビット装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、カッティング刃を有するカッ
ター部材がシャフトに対して回転可能に軸支され、カッ
ター部材とシャフトとの間にベアリング機構が介在され
ているビット装置、例えばトリコンビット装置が知られ
ている。
【０００３】そのベアリング機構は、少なくともラジア
ル方向の荷重を受けるラジアルベアリングと軸方向の荷
重を受けるスラストベアリングとから概略なっている。
そのラジアルベアリング、スラストベアリングの材料に
は、そのビット装置使用時の掘削衝撃に対して耐久性を
有するベリリウム銅合金、ハードメタル合金が使用され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トリコ
ンビット装置による掘削中にオイルシールが破れて泥水
がベアリング機構の内部に侵入することがあり、泥水に
含まれている硬い粒子がベアリング機構の内部に侵入す
ることによって、ベリリウム銅合金、ハードメタル合金
が摩耗し、従来のトリコンビット装置はそのベアリング
機構の摩耗に起因してその寿命が総じて短いという問題
がある。
【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、ベアリング機構の摩耗
を極力低減させることができ、ひいては長寿命化を図る
ことのできるビット装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のビット
装置は、カッティング刃を有するカッター部材がシャフ
トに対して回転可能に軸支され、前記カッター部材と前
記シャフトとの間にベアリング機構が介在されているも
のにおいて、前記ベアリング機構が少なくともラジアル
方向の荷重を受けるラジアルベアリングと軸方向の荷重
を受けるスラストベアリングとを備え、前記ラジアルベ
アリングがシャフト側分割ベアリング部材とカッター部
側分割ベアリング部材とから構成され、前記シャフト側
分割ベアリング部材と前記カッター部側分割ベアリング
部材とが互いに相対回転可能になされていることを特徴
とする。
【０００７】請求項２に記載のビット装置は、請求項１
に記載のものにおいて、前記シャフトと一体回転するよ
うに前記シャフト側分割ベアリング部材に前記シャフト
に形成された係合部に係合する被係合部が形成されてい
ることを特徴とする。
【０００８】請求項３に記載のビット装置は、請求項１
に記載のものにおいて、前記カッター部材と一体回転す
るように前記カッター部側分割ベアリング部材に前記カ
ッター部材に形成された係合部に係合する被係合部が形
成されていることを特徴とする。
【０００９】請求項４に記載のビット装置は、請求項１
に記載のものにおいて、前記シャフト側分割ベアリング
部材と前記カッター部側分割ベアリング部材との隙間が
３０ミクロンメートルから３００ミクロンメートルまで
の範囲であることを特徴とする。
【００１０】請求項５に記載のビット装置は、請求項１
に記載のものにおいて、前記ラジアルベアリングが５質
量％から２０質量％のコバルト物質を含有する炭化タン
グステン物質を主成分とした超硬合金であることを特徴
とする。
【００１１】請求項６に記載のビット装置は、請求項５
に記載のものにおいて、前記シャフト側分割ベアリング
部材と前記カッター部側分割ベアリング部材との少なく
とも一方でかつ前記両部材どうしの衝合面にダイヤモン
ド被膜が形成されていることを特徴とする。
【００１２】請求項７に記載のビット装置は、カッティ
ング刃を有するカッター部材がシャフトに対して回転可
能に軸支され、前記カッター部材と前記シャフトとの間
にベアリング機構が介在されているものにおいて、前記
ベアリング機構が少なくともラジアル方向の荷重を受け
るラジアルベアリングと軸方向の荷重を受けるスラスト
ベアリングとを備え、前記スラストベアリングがシャフ
ト側分割ベアリング部材とカッター部側分割ベアリング
部材とから構成され、前記シャフト側分割ベアリング部
材と前記カッター部側分割ベアリング部材とが互いに相
対回転可能に摺接されていることを特徴とする。
【００１３】請求項８に記載のビット装置は、請求項７
に記載のものにおいて、前記シャフトと一体回転するよ
うに前記シャフト側分割ベアリング部材に前記シャフト
に形成された係合部に係合する被係合部が形成されてい
ることを特徴とする。
【００１４】請求項９に記載のビット装置は、請求項７
に記載のものにおいて、前記カッター部材と一体回転す
るように前記カッター部側分割ベアリング部材に前記カ
ッター部材に形成された係合部に係合する被係合部が形
成されていることを特徴とする。
【００１５】請求項１０に記載のビット装置は、請求項
７に記載のものにおいて、前記シャフト側分割ベアリン
グ部材と前記カッター部側分割ベアリング部材との摺接
隙間が３０ミクロンメートルから３００ミクロンメート
ルまでの範囲であることを特徴とする。
【００１６】請求項１１に記載のビット装置は、請求項
７に記載のものにおいて、前記スラストベアリングが５
質量％から２０質量％のコバルト物質を含有する炭化タ
ングステン物質を主成分とした超硬合金であることを特
徴とする。
【００１７】請求項１２に記載のビット装置は、請求項
１１に記載のものにおいて、前記シャフト側分割ベアリ
ング部材と前記カッター部側分割ベアリング部材との少
なくとも一方でかつその摺接面にダイヤモンド被膜が形
成されていることを特徴とする。
【００１８】請求項１３に記載のビット装置は、請求項
３又は請求項９に記載のものにおいて、前記被係合部が
溝又は切り欠きからなることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるトリコンビ
ット装置の部分拡大図であり、この図１において、１は
ビットレグ部である。このビットレグ部１の先端にはシ
ャフト２が設けられ、シャフト２にはカッター部材３が
回転可能に支承されている。そのカッター部材３にはカ
ッター刃（カッティングツース）４が適宜箇所に設けら
れている。
【００２０】そのシャフト２とカッター部材３との間に
は、ベアリング機構５が設けられている。そのベアリン
グ機構５は、ラジアル方向の荷重を受けるラジアルベア
リング（ラジアルブッシング）６、スラスト方向の荷重
を受けるスラストベアリング（スラストワッシャ）７、
ラジアル方向の荷重を受けるラジアルベアリング（ノー
ズピンブッシング）８、ボールベアリング９から構成さ
れている。
【００２１】そのベアリング機構５には図示を略すグリ
ース貯油室からグリース供給通路１０、１１を介してグ
リースが供給される。カッター部材３には特殊オイルシ
ール部材１２が設けられ、これによりグリースが外部に
洩れ出ないようにされている。
【００２２】ラジアルベアリング６、８は円筒状のシャ
フト側分割ベアリング部材６Ａ、８Ａと円筒状のカッタ
ー部側分割ベアリング部材６Ｂ、８Ｂとから構成されて
いる。スラストベアリング７は円盤状のシャフト側分割
ベアリング部材７Ａと円盤状のカッター部側分割ベアリ
ング部材７Ｂとから構成されている。このラジアルベア
リング６、８、スラストベアリング７の材料には超硬合
金が用いられている。
【００２３】その超硬合金は、硬質成分としての炭化タ
ングステン物質を主成分とし、ニッケル、鉄、コバルト
等の金属物質を結合剤に用いて焼結により形成された複
合材料である。その結合剤にはコバルト物質を用いるの
が特に耐久性の観点から望ましい。また、硬質成分に
は、炭化チタンや炭化タンタル等の４ａ、５ａ、６ａ族
の炭化物、又は炭素窒化物が含まれていることもある。
【００２４】ここで、結合剤の含有量が５質量％以下で
あると、超硬合金それ自体の強度が低下し、ベアリング
が破壊され易くなる。逆に、結合剤の含有量が多くなる
と、ベアリングの摺動が滑らかでなくなり、また、泥水
中の酸やアルカリによって腐食し易くなり、ベアリング
の寿命が低下する。
【００２５】結合剤の含有量が２０質量％以上でも、従
来のベリリウム銅合金よりも寿命は長いが、超硬合金の
コストが高いため、コストメリットの観点から結合剤の
含有量を２０質量％以上とするのは望ましくなく、結合
剤の含有量は５質量％から２０質量％までの範囲内であ
ることが望ましい。
【００２６】シャフト側分割ベアリング部材６Ａには、
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すようにその下部に半径方
向に向かって延びる一対のＵ字溝６ａ、６ｂが形成され
ている。シャフト側分割ベアリング部材６Ａはシャフト
２に嵌合され、その一対のＵ字溝６ａ、６ｂはシャフト
２に形成された係合部（図示を略す）と係合される被係
合部としての役割を果たす。このシャフト側分割ベアリ
ング部材６Ａの外周面６ｃにはダイヤモンドコーティン
グが施されている。
【００２７】カッター部側分割ベアリング部材６Ｂに
は、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）に示すようにその下部に半
径方向に向かって延びる一対のＵ字溝６ｄ、６ｅが形成
されている。カッター部側分割ベアリング部材６Ｂはカ
ッター部材３の凹所に収容され、その一対のＵ字溝６
ｄ、６ｅは凹所に形成された係合部（図示を略す）と係
合される被係合部としての役割を果たす。そのカッター
部側分割ベアリング部材６Ｂの内周面６ｆにもダイヤモ
ンドコーティングが施されている。
【００２８】そのシャフト側分割ベアリング部材６Ａと
カッター部側分割ベアリング部材６Ｂとは互いに相対回
転可能に衝合してシャフト２に嵌合され、内周面６ｆに
形成されたダイヤモンドコーティングと外周面６ｃに形
成されたダイヤモンドコーティングとが摩擦摺接するも
のとなっている。
【００２９】シャフト側分割ベアリング部材８Ａにも、
図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、同様にその下部
に半径方向に向かって延びる一対のＵ字溝８ａ、８ｂが
形成されている。シャフト側分割ベアリング部材８Ａは
シャフト２に嵌合され、その一対のＵ字溝８ａ、８ｂは
シャフト２に形成された係合部（図示を略す）と係合さ
れる被係合部としての役割を果たす。このシャフト側分
割ベアリング部材８Ａの外周面８ｃにも同様にダイヤモ
ンドコーティングが施されている。
【００３０】カッター部側分割ベアリング部材８Ｂに
も、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示すように、同様にその
下部に半径方向に向かって延びる一対のＵ字溝８ｄ、８
ｅが形成されている。カッター部側分割ベアリング部材
８Ｂはカッター部材３の凹所に収容され、その一対のＵ
字溝８ｄ、８ｅは凹所に形成された係合部（図示を略
す）と係合される被係合部としての役割を果たす。その
カッター部側分割ベアリング部材８Ｂの内周面８ｆにも
ダイヤモンドコーティングが施されている。
【００３１】そのシャフト側分割ベアリング部材８Ａと
カッター部側分割ベアリング部材８Ｂとは互いに相対回
転可能にシャフト２に嵌合され、内周面８ｆに形成され
たダイヤモンドコーティングと外周面８ｃに形成された
ダイヤモンドコーティングとが摩擦摺接するものとなっ
ている。
【００３２】そのダイヤモンドコーティングは気相成長
法（ＣＶＤ法）によって形成され、その膜厚は１ミクロ
ンメートル以上でかつ５０ミクロンメートル以下である
ことが望ましい。その膜厚が１ミクロンメートル以下で
あると、膜が摩滅することにより摺動特性（滑らかに回
転する特性）が低下し、５０ミクロンメートル以上であ
ると、膜が剥離しやすくなってかえってベアリングの寿
命が低下するからである。このダイヤモンドコーティン
グを施す前に、外周面６ｃ、８ｃ、内周面６ｆ、８ｆを
予め研磨して鏡面状態にするか、ダイヤモンドコーティ
ング後にこのダイヤモンドコーティング膜を研磨して鏡
面状態とすれば、より一層摺動特性を向上させることが
できる。
【００３３】図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図
３（Ｂ）においては、シャフト側分割ベアリング部材６
Ａ、８Ａの底部に被係合部として一対のＵ字溝６ａ、６
ｂ、８ａ、８ｂを形成することにしたが、図４（Ａ）、
図４（Ｂ）、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、そ
のシャフト側分割ベアリング部材６Ａ、８Ａの底部に被
係合部として半径方向に延びる一対のＲ溝（円弧状溝）
６ａ’、６ｂ’８ａ’、８ｂ’を形成しても良い。ま
た、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）
においては、カッター部側分割ベアリング部材６Ｂ、８
Ｂの底部に被係合部として一対のＵ字溝６ｄ、６ｅ、８
ｄ、８ｅを形成することにしたが、図４（Ｃ）、図４
（Ｄ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）に示すように、そのカ
ッター部側分割ベアリング部材６Ｂ、８Ｂの底部に被係
合部として半径方向に延びる一対のＲ溝６ｄ’、６
ｅ’、８ｄ’、８ｅ’を形成しても良い。
【００３４】更に、カッター部側分割ベアリング部材６
Ｂ、８Ｂの底部に被係合部としてのＵ字溝６ｄ、６ｅ、
８ｄ、８ｅを設ける代わりに、図６（Ａ）〜図６
（Ｄ）、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示すように、カッタ
ー部側分割ベアリング部材６Ｂ、８Ｂの外周面６ｇ、８
ｇにシャフト２が延びる方向に沿って平行に延びる被係
合部としての切り欠き６ｈ、８ｈを形成し、カッター部
材３の凹所にこの切り欠き６ｈ、８ｈと係合する係合部
を形成しても良い。
【００３５】シャフト側分割ベアリング部材７Ａ、カッ
ター部側分割ベアリング部材７Ｂには、図８（Ａ）〜図
８（Ｄ）に示すように、その外周面７ａに切り欠き７ｂ
が形成されていると共に、その表面７ｃにダイヤモンド
コーティング膜が施されている。シャフト側分割ベアリ
ング部材７Ａはシャフト２の凹所に嵌合され、カッター
部側分割ベアリング部材７Ｂはカッター部材３の凹所に
嵌合されている。そのシャフト側分割ベアリング部材７
Ａの表面７ｃとカッター部側分割ベアリング部材７Ｂの
表面７ｃとは互いに対向されて摺接する摺接面とされ、
シャフト側分割ベアリング部材７Ａとカッター部側分割
ベアリング部材７Ｂとは互いに相対回転可能となってい
る。
【００３６】また、シャフト側分割ベアリング部材６
Ａ、８Ａの底部に被係合部としてのＵ字溝６ａ、６ｂ、
８ａ、８ｂを設ける代わりに、図９（Ａ）ないし図９
（Ｄ）、図１０（Ａ）ないし図１０（Ｄ）に示すよう
に、シャフト側分割ベアリング部材６Ａ、８Ａの内周面
６ｉ、８ｉにシャフト２が延びる方向に沿って平行に延
びる被係合部としてのＲ字形状溝６ｊ、８ｊを形成して
も良い。更に、シャフト側分割ベアリング部材６Ａの内
周面６ｉにＲ字形状溝６ｊを形成する代わりに、図９
（Ｅ）、図９（Ｆ）に示すように、Ｕ字溝６ｋを形成し
ても良いし、図９（Ｇ）、図９（Ｈ）に示すように、シ
ャフト側分割ベアリング部材６Ａの周壁にＶ字形状切り
欠き６ｌを形成しても良い。
【００３７】シャフト側分割ベアリング部材６Ａ、８Ａ
とカッター部側分割ベアリング部材６Ｂ、８Ｂとの間の
衝合隙間、シャフト側分割ベアリング部材７Ａとカッタ
ー部側分割ベアリング部材７Ｂとの間の摺接隙間は３０
ミクロンメートルから３００ミクロンメートルの範囲内
であることが望ましい。
【００３８】一般に、ベアリング機構の衝合隙間、摺接
隙間（クリアランス）は円滑な回転を保証するために、
１０ミクロンメートル以下が望ましいとされているが、
トリコンビット装置では、カッティング刃４がカッター
部材３に不均一に点在されて配置されており、ラジアル
方向、スラスト方向等に各種の力（トルク）が働くの
で、分割ベアリング部材間のクリアランスが３０ミクロ
ンメートル以下であると、回転が不自由となって止まる
か、又は異常に大きなトルクがカッター部材３に加わっ
て超硬合金からなるベアリング機構５が破壊されること
が実験により明らかになった。
【００３９】また、カッター部材３の回転の自由度を向
上させるために、分割ベアリング部材間のクリアランス
を３００ミクロンメートル以上に設定すると、ベアリン
グ部材同士の接触面積が小さくなり、その結果、接触面
圧が大きくなって、かえって超硬合金からなるベアリン
グ機構５が破壊されることが実験により明らかになっ
た。
【００４０】本発明によれば、シャフト側分割ベアリン
グ部材６Ａ〜８Ａはシャフト２と一体回転し、カッター
部側分割ベアリング部材６Ｂ〜８Ｂはカッター部材３と
一体回転し、シャフト側分割ベアリング部材６Ａ〜８Ａ
とカッター部側分割ベアリング部材６Ｂ〜８Ｂとの間の
耐摩耗性の高い部分が接触しながら回転することになる
ので、ビット装置による掘削中に、オイルシールが破れ
て、泥水がベアリング機構５に侵入したとしても、シャ
フト側分割ベアリング部材６Ａ〜８Ａとシャフト２との
相対回転、カッター部材側分割ベアリング部材６Ｂ〜８
Ｂとカッター部材３との相対回転が阻止され、その摩耗
が抑制される。
【００４１】この発明の実施の形態では、シャフト側分
割ベアリング部材６Ａ〜８Ａ、カッター部側分割ベアリ
ング部材６Ｂ〜８Ｂの双方に被係合部を設ける構成とし
たが、シャフト側分割ベアリング部材６Ａ〜８Ａとカッ
ター部側分割ベアリング部材６Ｂ〜８Ｂとのいずれか一
方に被係合部を設ける構成としても良く、例えば、図１
１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）
に示すように、シャフト側分割ベアリング部材６Ａ、８
Ａに被係合部を設けない構成とすることもできるし、図
１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示すように、シャフト側分
割ベアリング部材７Ａ、カッター部側分割ベアリング部
材７Ｂの双方に被係合部を設けない構成とすることもで
きる。
【００４２】更に、これらの発明の実施の形態では、ダ
イヤモンドコーティングの被膜を衝合面、摺接面に設け
ることにしたが、ダイヤモンドコーティングを必ずしも
衝合面、摺接面に設けなくても良い。
【００４３】以下に、本発明に係わるベアリング機構と
従来のベアリング機構との比較実験結果を示す。
【００４４】図１４はこの比較実験に用いた実験装置１
３を示す。この実験装置１３はシャフト２に対応する回
転軸部１３Ａを有する固定部１３Ｂと、カッター部材３
に対応する回転部１３Ｃとからなっている。この固定部
１３Ｂ、回転部１３Ｃの間にベアリング部を形成し、こ
のベアリング部にラジアルベアリング６、８、スラスト
ベアリング７、ボールベアリング９をセットし、固定部
１３Ｂにはラジアル荷重１４Ａを加え、回転部１３Ｃに
はスラスト荷重１４Ｂを加える。
【００４５】従来のベアリング品としては、ベリリウム
銅合金からなるベアリングを用いた。超硬合金からなる
ベアリング品は、そのコバルト（Ｃｏ）の含有量を６質
量％、１２質量％、４質量％、３０重量％のに設定して
実験を行うことにした。ベアリングのクリアランスは、
５０、１５０、２５０、１０、３００ミクロンメートル
に設定して実験を行うことにした。そのコバルト（Ｃ
ｏ）の含有量に４質量％、３０重量％を選定したのは、
本発明品との比較のためである。また、ベアリングのク
リアランスに１０、３００ミクロンメートルを選定した
のも本発明品との比較のためである。
【００４６】掘削条件は次の通りである。回転部１３Ｃ
の回転数は毎分７０回転とし、被削材には炭素鋼を用い
て、ベアリング部に泥水（ＫＣｌリグネート標準液）が
侵入するようにし、スラスト荷重１４Ｂ、ラジアル荷重
１４Ａの値を１０トンとした。
【００４７】また、寿命の評価にはベアリングのガタツ
キ量を用い、ガタツキ量が０．２ｍｍに達した時点で寿
命とした。
【００４８】この実験結果を表１に示す。
【００４９】なお、この実験では、本発明品、比較品の
分割ベアリング部材では、固定部１３Ｂ、回転部１３Ｃ
の係合部に係合する被係合部ありタイプのもの、被係合
部なしタイプもの各種を準備し、各分割ベアリング部材
が固定部１３Ｂ、回転部１３Ｃに対して相対回するも
の、しないものにより実験を行った。また、分割ベアリ
ング部材の嵌合面、摺接面にはダイヤモンドコーティン
グの被膜は形成されていない。
【００５０】
【表１】
【００５１】この実験の結果、従来品は４時間で寿命に
達したが、本発明品はいずれも６０時間以上の寿命を保
った。比較品は従来品よりも寿命が長いものがあった
が、本発明品よりはいずれも寿命が短く、製造コスト、
信頼性の観点から望ましくないことがわかった。
【００５２】次に、表１の本発明品の嵌合面、摺接面に
ダイヤモンドコーティングの被膜を施して実験を行うこ
とにした。表１の本発明品として、本発明品４、６、７
を選定した。本発明品６、７は比較のために用い、その
ダイヤモンドコーティングの膜厚は０．５ミクロンメー
トル、８０ミクロンメートルとした。また、本発明品４
のダイヤモンドコーティングの膜厚は５、２０、５０ミ
クロンメートルとした。また、ダイモンドコーティング
に類似のダイヤモンド結合を内在する炭素質膜（ダイヤ
モンドライクカーボン：ＤＬＣ）を２ミクロンメートル
被覆したものも本発明品として実験した。
【００５３】その結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
【００５５】この実験の結果、比較品は従来品よりも長
寿命ではあったが、本発明品に較べて明らかに寿命が短
かった。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、ラジアルベアリング、
スラストベアリングをシャフト側分割ベアリング部材と
カッター部側分割ベアリング部材とから構成し、シャフ
ト側分割ベアリング部材とカッター部側分割ベアリング
部材との間で互いに相対回転させる構成としたので、掘
削中に泥水がビット装置の内部に侵入したとしてもラジ
アルベアリングの嵌合面、スラストベアリングの摺接面
に入りにくくなり、ベアリング機構の摩耗を極力低減で
きることとなって、その分ビット装置の長寿命化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるビット装置のベアリング機構
の要部拡大図である。
【図２】 図１に示すラジアルベアリング（ラジアルブ
ッシング）の説明図であって、（Ａ）はそのラジアルベ
アリングのシャフト側分割ベアリング部材の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング部材の
側面図、（Ｃ）はそのラジアルベアリングのカッター部
側分割ベアリング部材の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）に示す
カッター部側分割ベアリング部材の側面図である。
【図３】 図１に示すラジアルベアリング（ノーズピン
ブッシング）の説明図であって、（Ａ）はそのラジアル
ベアリングのシャフト側分割ベアリング部材の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング部材の
側面図、（Ｃ）はそのラジアルベアリングのカッター部
側分割ベアリング部材の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）に示す
カッター部側分割ベアリング部材の側面図である。
【図４】 図２に示すラジアルベアリング（ラジアルブ
ッシング）の変形例の説明図であって、（Ａ）はそのラ
ジアルベアリングのシャフト側分割ベアリング部材の平
面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング
部材の側面図、（Ｃ）はそのラジアルベアリングのカッ
ター部側分割ベアリング部材の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）
に示すカッター部側分割ベアリング部材の側面図であ
る。
【図５】 図１に示すラジアルベアリング（ノーズピン
ブッシング）の変形例の説明図であって、（Ａ）はその
ラジアルベアリングのシャフト側分割ベアリング部材の
平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリン
グ部材の側面図、（Ｃ）はそのラジアルベアリングのカ
ッター部側分割ベアリング部材の平面図、（Ｄ）は
（Ｃ）に示すカッター部側分割ベアリング部材の側面図
である。
【図６】 図１に示すラジアルベアリング（ラジアルブ
ッシング）のカッター部側分割ベアリング部材の変形例
の説明図であって、（Ａ）はカッター部側分割ベアリン
グ部材の外周面にその周回り方向に等間隔に３個の被係
合部を形成した場合を示し、（Ｃ）はカッター部側分割
ベアリング部材の外周面にその周回り方向に１個の係合
部を形成した場合を示し、（Ｂ）は（Ａ）に示すカッタ
ー部側分割ベアリング部材の側面図、（Ｄ）は（Ｃ）に
示すカッター部側分割ベアリング部材の側面図を示す。
【図７】 図１に示すラジアルベアリング（ノーズピン
ブッシング）のカッター部側分割ベアリング部材の変形
例の説明図であって、（Ａ）はカッター部側分割ベアリ
ング部材の外周面にその周回り方向に等間隔に３個の被
係合部を形成した場合を示し、（Ｃ）はカッター部側分
割ベアリング部材の外周面に１個の係合部を形成した場
合を示し、（Ｂ）は（Ａ）に示すカッター部側分割ベア
リング部材の側面図、（Ｄ）は（Ｃ）に示すカッター部
側分割ベアリング部材の側面図を示す。
【図８】 図１に示すスラストベアリングの説明図であ
って、（Ａ）は外周面にその周回り方向に等間隔に４個
の被係合部が形成された分割ベアリング部材の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）に示す分割ベアリング部材の側面図、
（Ｃ）は外周面に１個の被係合部が形成された分割ベア
リング部材の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）に示す分割ベアリ
ング部材の側面図である。
【図９】 図１に示すラジアルベアリング（ラジアルブ
ッシング）のシャフト側分割ベアリング部材の変形例の
説明図であって、（Ａ）は内周面に一対の被係合部が形
成されたシャフト側分割ベアリング部材の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング部材の
縦断面図、（Ｃ）は内周面に１個の被係合部が形成され
たシャフト側分割ベアリング部材の平面図、（Ｄ）は
（Ｃ）に示すシャフト側分割ベアリング部材の縦断面
図、（Ｅ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング部
材の変形例を示す平面図であり、（Ｆ）は（Ｅ）に示す
シャフト側分割ベアリング部材の半断面図であり、
（Ｇ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング部材の
更に他の変形例を示す平面図であり、（Ｈ）は（Ｇ）に
示すシャフト側分割ベアリング部材の側面図である。
【図１０】 図１に示すラジアルベアリング（ラジアル
ピンブッシング）のシャフト側分割ベアリング部材の変
形例の説明図であって、（Ａ）は内周面に一対の被係合
部が形成されたシャフト側分割ベアリング部材の平面
図、（Ｂ）は（Ａ）に示すシャフト側分割ベアリング部
材の縦断面図、（Ｃ）は内周面に１個の被係合部が形成
されたシャフト側分割ベアリング部材の平面図、（Ｄ）
は（Ｃ）に示すシャフト側分割ベアリング部材の縦断面
図である。
【図１１】 図１に示すラジアルベアリング（ラジアル
ブッシング）の被係合部なしタイプのシャフト側分割ベ
アリング部材の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すシ
ャフト側分割ベアリング部材の縦断面図である。
【図１２】 図１に示すラジアルベアリング（ラジアル
ピンブッシング）の被係合部なしタイプのシャフト側分
割ベアリング部材の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示
すシャフト側分割ベアリング部材の縦断面図である。
【図１３】 図１に示すスラストベアリングの被係合な
しタイプの分割ベアリング部材の平面図であり、（Ｂ）
は（Ａ）に示す分割ベアリング部材の縦断面図である。
【図１４】 本発明に係わるベアリング機構の実験装置
の概要図である。
【符号の説明】
２ シャフト ３ カッター部材 ５ ベアリング機構 ６ ラジアルベアリング６ ７ スラストベアリング７ ６Ａ シャフト側分割ベアリング部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小巻 邦雄 神奈川県中郡大磯町大磯116−１ Ｆターム(参考） 3J011 AA01 BA02 BA09 EA01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カッティング刃を有するカッター部材が
    シャフトに対して回転可能に軸支され、前記カッター部
    材と前記シャフトとの間にベアリング機構が介在されて
    いるビット装置において、 前記ベアリング機構が少なくともラジアル方向の荷重を
    受けるラジアルベアリングと軸方向の荷重を受けるスラ
    ストベアリングとを備え、前記ラジアルベアリングがシ
    ャフト側分割ベアリング部材とカッター部側分割ベアリ
    ング部材とから構成され、前記シャフト側分割ベアリン
    グ部材と前記カッター部側分割ベアリング部材とが互い
    に相対回転可能になされていることを特徴とするビット
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のビット装置において、
    前記シャフトと一体回転するように前記シャフト側分割
    ベアリング部材に前記シャフトに形成された係合部に係
    合する被係合部が形成されていることを特徴とする。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のビット装置において、
    前記カッター部材と一体回転するように前記カッター部
    側分割ベアリング部材に前記カッター部材に形成された
    係合部に係合する被係合部が形成されていることを特徴
    とする。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のビット装置において、
    前記シャフト側分割ベアリング部材と前記カッター部側
    分割ベアリング部材との隙間が３０ミクロンメートルか
    ら３００ミクロンメートルまでの範囲であることを特徴
    とする。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載のビット装置において、
    前記ラジアルベアリングが５質量％から２０質量％のコ
    バルト物質を含有する炭化タングステン物質を主成分と
    した超硬合金であることを特徴とする。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のビット装置において、
    前記シャフト側分割ベアリング部材と前記カッター部側
    分割ベアリング部材との少なくとも一方でかつ前記両部
    材どうしの衝合面にダイヤモンド被膜が形成されている
    ことを特徴とする。
  7. 【請求項７】 カッティング刃を有するカッター部材が
    シャフトに対して回転可能に軸支され、前記カッター部
    材と前記シャフトとの間にベアリング機構が介在されて
    いるビット装置において、 前記ベアリング機構が少なくともラジアル方向の荷重を
    受けるラジアルベアリングと軸方向の荷重を受けるスラ
    ストベアリングとを備え、前記スラストベアリングがシ
    ャフト側分割ベアリング部材とカッター部側分割ベアリ
    ング部材とから構成され、前記シャフト側分割ベアリン
    グ部材と前記カッター部側分割ベアリング部材とが互い
    に相対回転可能に摺接されていることを特徴とするビッ
    ト装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のビット装置において、
    前記シャフトと一体回転するように前記シャフト側分割
    ベアリング部材に前記シャフトに形成された係合部に係
    合する被係合部が形成されていることを特徴とする。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載のビット装置において、
    前記カッター部材と一体回転するように前記カッター部
    側分割ベアリング部材に前記カッター部材に形成された
    係合部に係合する被係合部が形成されていることを特徴
    とする。
  10. 【請求項１０】 請求項７に記載のビット装置におい
    て、前記シャフト側分割ベアリング部材と前記カッター
    部側分割ベアリング部材との摺接隙間が３０ミクロンメ
    ートルから３００ミクロンメートルまでの範囲であるこ
    とを特徴とする。
  11. 【請求項１１】 請求項７に記載のビット装置におい
    て、前記スラストベアリングが５質量％から２０質量％
    のコバルト物質を含有する炭化タングステン物質を主成
    分とした超硬合金であることを特徴とする。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のビット装置におい
    て、前記シャフト側分割ベアリング部材と前記カッター
    部側分割ベアリング部材との少なくとも一方でかつその
    摺接面にダイヤモンド被膜が形成されていることを特徴
    とする。
  13. 【請求項１３】 請求項３又は請求項９に記載のビット
    装置において、前記被係合部が溝又は切り欠きからなる
    ことを特徴とする。
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