JP2012127062A

JP2012127062A - 掘削ビット

Info

Publication number: JP2012127062A
Application number: JP2010277293A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ota; 博士太田; Kimiya Hisada; 仁也久田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】ビット本体の先端面における中心軸付近の繰り粉を効率よく排出することができ、削孔速度を高められる掘削ビットを提供する。
【解決手段】円柱状をなし、中心軸Ｏ回りに回転されるビット本体１と、前記ビット本体１の先端面２に突設された複数の掘削チップ３と、前記ビット本体１の先端面２から窪むとともに径方向に延びるように形成された排出溝４と、を備えた掘削ビット１０であって、前記掘削チップ３のうち、前記ビット本体１の中心軸Ｏに最も接近して配設された最内周チップ３１Ａの前記中心軸Ｏ回りの回転軌跡Ｃ_１内に、前記排出溝４の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、削岩機等に取り付けられて地盤や岩盤の掘削に用いられる掘削ビットに関するものである。

この種の掘削ビットとして、例えば、下記特許文献１に示されるように、円柱状をなし、中心軸回りに回転されるビット本体と、前記ビット本体の先端面に突設された複数の掘削チップと、前記ビット本体の先端面から窪むとともに径方向に延びるように形成された排出溝と、を備えたものが知られている。また、この掘削ビットの排出溝は、ビット本体の中心軸と外周面との径方向略中央から径方向外方に向けて延びており、掘削チップが掘削した繰り粉は、該排出溝内を通って外周面側に排出されるようになっている。

特許第３１９０２８７号公報

しかしながら、前記従来の掘削ビットにおいては、ビット本体の先端面における中心軸付近の繰り粉を、効率よく排出することができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ビット本体の先端面における中心軸付近の繰り粉を効率よく排出することができ、削孔速度を高められる掘削ビットを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、円柱状をなし、中心軸回りに回転されるビット本体と、前記ビット本体の先端面に突設された複数の掘削チップと、前記ビット本体の先端面から窪むとともに径方向に延びるように形成された排出溝と、を備えた掘削ビットであって、前記掘削チップのうち、前記ビット本体の中心軸に最も接近して配設された最内周チップの前記中心軸回りの回転軌跡内に、前記排出溝の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。

本発明に係る掘削ビットによれば、ビット本体の先端面に複数の掘削チップが突設されており、これら掘削チップによって掘削ビットの破砕効率が確保されている。そして、これら掘削チップのうち、ビット本体の中心軸に最も接近して配設された最内周チップの前記中心軸回りの回転軌跡内に、排出溝の少なくとも一部が配置されている。

従って、ビット本体が中心軸回りに回転されると、最内周チップが掘削して生じた繰り粉は、該最内周チップの前記回転軌跡内に位置する排出溝部分に回収されることになり、この排出溝内を通って外周面側に排出される。
このように、ビット本体の先端面における径方向中央部の繰り粉の排出性が十分に確保されることから、掘削ビットの削孔速度が高められている。

また、本発明に係る掘削ビットにおいて、前記排出溝は、前記ビット本体の中心軸を挟む外周面同士を連結するように形成されていることとしてもよい。

この場合、排出溝が、ビット本体の中心軸を挟む外周面同士を連結するように形成されているので、この排出溝における径方向中央部で回収された繰り粉は、排出溝内を径方向のうちいずれか流れやすい方向に流れていき、外周面側に排出される。すなわち、排出溝内に回収された繰り粉の排出方向に自由度があることから、繰り粉の排出性がより高められている。

また、本発明に係る掘削ビットにおいて、前記ビット本体を先端面側から見て、前記排出溝は、Ｚ字状又はＳ字状に形成されていることとしてもよい。

この場合、排出溝は、径方向中央部から外周面側に向かうに従い漸次ビット本体の中心軸回りの周回方向のうちいずれかに向けて延びることになるので、排出溝の全長が長くなり、繰り粉の回収量が十分に確保される。これにより、繰り粉の排出性が向上する。

本発明に係る掘削ビットによれば、ビット本体の先端面における中心軸付近の繰り粉を効率よく排出することができ、削孔速度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る掘削ビットを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る掘削ビットを示す側面図である。本発明の一実施形態に係る掘削ビットを示す正面図である。本発明の一実施形態に係る掘削ビットを示す側断面図であり、図３のＡ−Ａ´断面を実線、Ｂ−Ｂ´断面を２点鎖線で示すものである。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る掘削ビットについて説明する。
本実施形態に係る掘削ビット１０は、削岩機等に取り付けられて地盤や岩盤の掘削に用いられるものである。
図１〜図４に示されるように、掘削ビット１０は、円柱状をなし、中心軸Ｏ回りに回転されるビット本体１と、ビット本体１の先端面２に突設された複数の掘削チップ３と、ビット本体１の先端面２から窪むとともに径方向に延びるように形成された排出溝４と、を備えている。

ビット本体１は、鋼材等により形成されており、その外形が中心軸Ｏを中心とした円柱状をなしている。図２において、ビット本体１は、中心軸Ｏ方向に沿う後端部（図２における左側部分）から先端部（図２における右側部分）に向けて、外径が一定とされた小径部１Ａと、該小径部１Ａの先端側に位置するとともに中心軸Ｏを含む断面が凹曲線状をなし、先端側に向かうに従い漸次外径が大きくなる中径部１Ｂと、該中径部１Ｂからさらに先端側に向かうに従い漸次外径が大きくなるテーパ状の大径部１Ｃと、を備えている。大径部１Ｃの先端縁は、ビット本体１の先端面２に交差するように形成されており、この大径部１Ｃと先端面２との交差稜線の位置でビット本体１は最大外径となっている。

また、図１、図３において、ビット本体１の先端面２は、中心軸Ｏを中心とする略円形をなし中心軸Ｏに垂直な平坦面２Ａと、この平坦面２Ａの径方向外方に位置して該平坦面２Ａの全周を囲むように環状をなすゲージ面２Ｂと、を備えている。図２に示すように、ゲージ面２Ｂは、径方向内方から外方に向かうに従い漸次後端側へ向けて傾斜して形成されており、その外縁部が大径部１Ｃの先端縁に交差している。

また、ビット本体１の外周面には、中心軸Ｏ方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて複数の外周溝６が形成されている。図３の正面視に示されるように、外周溝６には、これら外周溝６のうち溝深さが最も深く、その周方向に向かい合う一対の溝壁部分が径方向内方に向かうに従い漸次互いに接近する傾斜面とされ、これら溝壁部分同士を繋ぐ底面部分が、断面凹曲線状に形成されるとともに径方向における平坦面２Ａの外縁部に位置する第１外周溝６Ａと、これら外周溝６のうち溝深さが最も浅く、断面三角形状に形成されるとともに、その底面部分がゲージ面２Ｂにおける径方向中央部に位置する第２外周溝６Ｂと、溝深さがこれら第１、第２外周溝６Ａ、６Ｂの中間とされ、断面円弧状に形成される第３外周溝６Ｃと、が含まれる。

これら外周溝６のうち、第１外周溝６Ａは、ビット本体１の外周面において、中心軸Ｏを挟んで一対形成されている。また、第３外周溝６Ｃは、ビット本体１の外周面においてこれら第１外周溝６Ａ同士の周方向中間にそれぞれ位置するように、中心軸Ｏを挟んで一対形成されている。また、第２外周溝６Ｂは、ビット本体１の外周面における第１外周溝６Ａと第３外周溝６Ｃとの周方向中間にそれぞれ位置するように、中心軸Ｏを挟んで二対形成されている。

図４に示すように、第１外周溝６Ａは、ビット本体１の先端面２に開口するとともに大径部１Ｃから中径部１Ｂの後端部にわたって形成されており、その溝深さが、後端側へ向かうに従い漸次浅くなるように設定されている。また、第３外周溝６Ｃは、先端面２に開口するとともに大径部１Ｃから中径部１Ｂの後端部にわたって形成されており、その溝深さが、中心軸Ｏに平行に一定とされている。また、第２外周溝６Ｂは、先端面２に開口するとともに大径部１Ｃから中径部１Ｂの先端部にわたって形成されており、その溝深さが、中心軸Ｏに平行に一定とされている。

また、ビット本体１の小径部１Ａには、ビット本体１の後端面に開口するとともに先端側に向けて延びる雌ネジ孔５が、中心軸Ｏに同軸に形成されている。雌ネジ孔５の孔底（奥面）は、小径部１Ａと中径部１Ｂとの境界辺りに位置している。この雌ネジ孔５には、削岩機等のロッド（不図示）がねじ込まれて連結される。そして、前記ロッドからビット本体１に中心軸Ｏ回りの回転力と該中心軸Ｏ先端側に向けての推力及び打撃力が伝えられることにより、地盤や岩盤が掘削されて、削孔が形成されるようになっている。

また、雌ネジ孔５の孔底からは、中心軸Ｏに沿って吐出孔５Ａが先端側に向けて中径部１Ｂと大径部１Ｃとの境界辺りまで穿設されていて、この吐出孔５Ａからは先端側に向かうに従い径方向外方に向けて傾斜するように複数のブローホール５Ｂが分岐させられて、後述する排出溝４内に開口させられている。そして、前記ロッド内を通して供給されたエアー等の流体が、吐出口５Ａからブローホール５Ｂを介して先端面２に吐出させられて、掘削で生じた繰り粉を削孔の後方側に排出する。

また、図３において、先端面２の平坦面２Ａとゲージ面２Ｂとには、それぞれ超硬合金等の硬質材料よりなる円柱状の掘削チップ３が複数植設されている。これら掘削チップ３の先端部は、ビット本体１の先端面２から先端側へ向けて突出されており、該先端面２から露出された部分が半球状とされている。本実施形態の掘削チップ３は、所謂ボタンチップとされている。

尚、これら掘削チップ３のうち、平坦面２Ａに植設された掘削チップ３はフェイスチップ３１とされ、ゲージ面２Ｂに植設された掘削チップ３はゲージチップ３２とされる。本実施形態では、これらフェイスチップ３１とゲージチップ３２とは互いに同一形状とされている。

フェイスチップ３１は、平坦面２Ａにおける後述の排出溝４以外の領域に互いに間隔をあけて複数配設されており、これらフェイスチップ３１のうち、中心軸Ｏに最も接近して配設されたものが最内周チップ３１Ａとされる。

ここで、図３に２点鎖線で示す符号Ｃ_１、Ｃ_０は、この最内周チップ３１Ａが中心軸Ｏ回りに回転されたときの回転軌跡（最内周チップ３１Ａの外周面のうち、中心軸Ｏから最も離れた部分における回転軌跡をＣ_１（回転軌跡の外径）、中心軸Ｏに最も接近した部分における回転軌跡をＣ_０（回転軌跡の内径）とする）を表しており、回転軌跡Ｃ_１の直径（外径）ｄ_１は、ビット本体１の大径部１Ｃの外径Ｄに対して、０．３Ｄ〜０．５Ｄの範囲内に設定される。また、回転軌跡Ｃ_０の直径（内径）ｄ_０は、外径Ｄに対して、０．０５Ｄ〜０．１５Ｄの範囲内に設定される。
また、ゲージチップ３２は、ゲージ面２Ｂにおける周方向に隣り合う外周溝６同士の間にそれぞれ配設されている。

また、図３に示すように、ビット本体１を先端面２側から見て、排出溝４は、Ｚ字状をなしているとともに、ビット本体１の中心軸Ｏを挟む外周面同士を連結するように形成されている。詳しくは、排出溝４は、その径方向内方（中央）の中央部分４Ａが、中心軸Ｏ上に位置しているとともに、最内周チップ３１Ａの軸と中心軸Ｏとの軸間方向に対して、略直交するように交差して延びている。

また、排出溝４の中央部分４Ａの両端から曲折するように径方向外方に延びる一対の外側部分４Ｂは、径方向外方に向かうに従い漸次ビット本体１の回転方向Ｔとは反対側（図３における中心軸Ｏ回りの周回方向のうち反時計回り）に向けて延びている。また、排出溝４の外側部分４Ｂの径方向外縁部は、ビット本体１の外周面における第１外周溝６Ａにそれぞれ連なっている。

また、排出溝４は、中心軸Ｏに関して回転対称に形成されてはおらず、また一対の外側部分４Ｂは、互いの長さが異なって設定されている。また、中央部分４Ａの中心（長さ方向及び幅方向の中心）は、中心軸Ｏから偏倚して配置されている。

そして、最内周チップ３１Ａの回転軌跡Ｃ_１、Ｃ_０内に、前記排出溝４の少なくとも一部が配置されている。本実施形態では、排出溝４の中央部分４Ａが回転軌跡Ｃ_１内に配置されているとともに、排出溝４の一対の外側部分４Ｂの径方向内方部分も回転軌跡Ｃ_１内に配置されている。また、排出溝４の中央部分４Ａの一部、及び、一対の外側部分４Ｂのうち全長の長い一方の外側部分４Ｂにおける径方向内方部分の一部が、回転軌跡Ｃ_０内に配置されている。

また、排出溝４は、その延在方向に垂直な断面が凹曲線状に形成されている。また、図４に示すように、排出溝４の溝底は、径方向内方から外方に向かうに従い漸次後端側へ向かって傾斜して形成されており、その外縁部は、中心軸Ｏに沿う断面が凸曲線状とされて第１外周溝６Ａの溝底の先端縁に滑らかに連なっている。

また、図３に示すように、ブローホール５Ｂは、排出溝４内において回転軌跡Ｃ_１の外周上に位置するように開口されている。
また、本実施形態において、掘削チップ３は、排出溝４内及び外周溝６内には配設されておらず、すべての掘削チップ３が先端面２から先端側に向けて突出している。

以上説明したように、本実施形態に係る掘削ビット１０によれば、ビット本体１の先端面２から先端側に突出して複数の掘削チップ３が配設されており、これら掘削チップ３によって掘削ビット１０の破砕効率が十分に確保されている。そして、これら掘削チップ３のうち、ビット本体１の中心軸Ｏに最も接近して配設された最内周チップ３１Ａの中心軸Ｏ回りの回転軌跡Ｃ_１内に、排出溝４の少なくとも一部が配置されている。

従って、ビット本体１が中心軸Ｏ回りに回転されると、最内周チップ３１Ａが掘削して生じた繰り粉は、該最内周チップ３１Ａの回転軌跡Ｃ_１内に位置する排出溝４部分（中央部分４Ａ及び一対の外側部分４Ｂの径方向内方部分）に回収されることになり、この排出溝４内を通ってビット本体１の外周面側に排出される。
このように、ビット本体１の先端面２における径方向中央部（中心軸Ｏ近傍）の繰り粉の排出性が十分に確保されることから、掘削ビット１０の削孔速度が高められている。

さらに、本実施形態では、最内周チップ３１Ａの中心軸Ｏ回りの回転軌跡Ｃ_０内においても、排出溝４の少なくとも一部が配置されている。従って、この最内周チップ３１Ａが掘削して生じた繰り粉のうち、該最内周チップ３１Ａの中心軸Ｏ側に流れる繰り粉が、回転軌跡Ｃ_０内に位置する排出溝４部分（中央部分４Ａの一部及び一方の外側部分４Ｂの径方向内方部分の一部）に回収されることになり、繰り粉の排出性が確実に高められている。

また、排出溝４が、ビット本体１の中心軸Ｏを挟む外周面同士を連結するように形成されているので、この排出溝４における径方向中央部で回収された繰り粉は、排出溝４内を径方向のうちいずれか流れやすい方向の外側部分４Ｂに流れていき、外周面側に排出される。すなわち、排出溝４内に回収された繰り粉の排出方向に自由度があることから、繰り粉の排出性がより高められている。

また、ビット本体１を先端面２側から見て、排出溝４は、Ｚ字状に形成されており、排出溝４は径方向中央部から外周面側に向かうに従い漸次ビット本体１の回転方向Ｔとは反対側に向けて延びることになるので、排出溝４の全長が長くなり、繰り粉の回収量が十分に確保される。また、ビット本体１が回転方向Ｔへ回転するのにともなって、排出溝４内の繰り粉が、削孔面との摩擦抵抗によりビット本体１の外周面側へ向けて案内されやすくなっている。これにより、繰り粉の排出性が向上する。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、ビット本体１を先端面２側から見て、排出溝４がＺ字状に形成されているとしたが、これに限定されるものではなく、排出溝４はＳ字状に形成されていても構わない。この場合、排出溝４は径方向中央部から外周面側に向かうに従い漸次ビット本体１の回転方向Ｔに向けて延びることになるので、排出溝４の全長が長くなり、繰り粉の回収量が十分に確保される。
また、排出溝４の形状は、前述したＺ字状又はＳ字状に限定されるものではない。

また、前述の実施形態では、排出溝４の中央部分４Ａが、中心軸Ｏ上に位置しているとしたが、中央部分４Ａが、中心軸Ｏ上を通らなくても構わない。

また、前述の実施形態では、最内周チップ３１Ａの回転軌跡Ｃ_１、Ｃ_０内に、排出溝４の少なくとも一部が配置されているとしたが、これに限定されるものではない。詳しくは、最内周チップ３１Ａの回転軌跡Ｃ_１内に、排出溝４の少なくとも一部が配置されていればよく、回転軌跡Ｃ_０内に排出溝４が配置されていなくても構わない。ただし、前述したように、回転軌跡Ｃ_０内においても排出溝４の少なくとも一部が配置されることにより、繰り粉の排出性が確実に高められることから、好ましい。
また、最内周チップ３１Ａが、その軸を中心軸Ｏから若干偏倚させつつも、中心軸Ｏ上に配置されていても構わない。この場合においても、排出溝４の少なくとも一部が、回転軌跡Ｃ_１内に配置される。

また、排出溝４は、ビット本体１の中心軸Ｏを挟む外周面同士を連結するように形成されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、排出溝４は、少なくともその一部が回転軌跡Ｃ_１内に配置されていればよいことから、例えば、中央部分４Ａを有しておらず、互いに離間する一対の外側部分４Ｂから構成されることとしてもよい。また、排出溝４が、これら外側部分４Ｂのうちいずれか一方のみからなることとしても構わない。或いは、排出溝４が、中央部分４Ａと、一対の外側部分４Ｂのうちいずれか一方とからなることとしてもよい。

また、前述の実施形態では、掘削チップ３がボタンチップからなることとしたが、これに限定されるものではなく、例えばそれ以外のスパイク状チップや砲弾状チップであってもよい。

１ビット本体
２先端面
３掘削チップ
４排出溝
１０掘削ビット
３１Ａ最内周チップ
Ｃ_１最内周チップの中心軸回りの回転軌跡（回転軌跡の外径）
Ｃ_０最内周チップの中心軸回りの回転軌跡（回転軌跡の内径）
Ｏ中心軸

Claims

円柱状をなし、中心軸回りに回転されるビット本体と、
前記ビット本体の先端面に突設された複数の掘削チップと、
前記ビット本体の先端面から窪むとともに径方向に延びるように形成された排出溝と、を備えた掘削ビットであって、
前記掘削チップのうち、前記ビット本体の中心軸に最も接近して配設された最内周チップの前記中心軸回りの回転軌跡内に、前記排出溝の少なくとも一部が配置されることを特徴とする掘削ビット。
請求項１に記載の掘削ビットであって、
前記排出溝は、前記ビット本体の中心軸を挟む外周面同士を連結するように形成されていることを特徴とする掘削ビット。
請求項２に記載の掘削ビットであって、
前記ビット本体を先端面側から見て、前記排出溝は、Ｚ字状又はＳ字状に形成されていることを特徴とする掘削ビット。