JP7213692B2 - bit for drilling - Google Patents
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Description
本発明は、回転することで穴をあける掘削用ビットに関する。 The present invention relates to a drilling bit that drills holes by rotating.
従来、地盤を掘削して穴をあける工具として、PCDビットやPDCビット等の掘削用ビットが用いられている(例えば、特許文献1参照)。掘削用ビットは、ビット本体に、PDCカッター等の掘削カッターが固着された複数のブレードが形成されて構成されている。掘削用ビットには、表面に開口されて泥水などの液体が流通する複数の水穴が形成されている。そして、水穴に液体を供給しながら掘削用ビットを回転することで、掘削用ビットは、水穴から液体を吐出しながら地盤等を掘削して穴をあける。このとき、掘削用ビットにより掘削した切粉は、隣り合うブレードにより形成された溝に溜まり、水穴から吐出された液体は、溝に溜まった切粉を外部に排出する。水穴から吐出された液体は、掘削用ビットの温度を低下させたり、地盤との摩擦係数を低下させたりする機能も有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, drilling bits such as PCD bits and PDC bits have been used as tools for drilling a hole in the ground (see
ところで、切粉は、局所的に溜まりやすい。しかしながら、従来の掘削用ビットでは、水穴が真円状に形成されているため、水穴から吐出される液体の流れを制御することができない。このため、切粉を適切に排出できない場合がある。 By the way, chips tend to accumulate locally. However, in the conventional drilling bit, since the water hole is formed in a perfect circle, the flow of the liquid discharged from the water hole cannot be controlled. For this reason, chips may not be discharged appropriately.
そこで、本発明は、水穴から吐出された液体の流れを制御することができる掘削用ビットを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a drilling bit capable of controlling the flow of liquid discharged from a water hole.
本発明に係る掘削用ビットは、回転することで穴をあける掘削用ビットであって、中心軸線周りに回転されるビット本体と、ビット本体上に形成されて掘削カッターが固着された複数のブレードと、掘削用ビットの表面に開口されて液体が流通する複数の水穴と、を備え、複数の水穴の少なくとも一つである調整用水穴は、当該調整用水穴の中心軸線に対して直交するとともに最もビット本体の表面側に位置する水穴断面が、非真円形に形成されている。 A drilling bit according to the present invention is a drilling bit that drills a hole by rotating, and includes a bit body that rotates around a central axis, and a plurality of blades that are formed on the bit body and to which drilling cutters are fixed. and a plurality of water holes opened in the surface of the drilling bit and through which the liquid flows, wherein at least one of the plurality of water holes, the adjustment water hole, is perpendicular to the central axis of the adjustment water hole. In addition, the cross section of the water hole closest to the surface of the bit body is formed in a non-perfect circle.
この掘削用ビットでは、調整用水穴の水穴断面が非真円形であるため、水穴断面が真円形である場合に比べて、調整用水穴から吐出される液体の流れを変えることができる。このため、調整用水穴の水穴断面の形状を適宜設定することによって、水穴から吐出される液体の流れを制御することができる。これにより、例えば、水穴から所定方向に液体を吐出させることで、所定位置から切粉を外部に流したり、所定位置の温度を低下させたり、所定位置の地盤との摩擦係数を低下させたりすることができる。 In this drilling bit, since the water hole cross section of the adjustment water hole is non-circular, the flow of the liquid discharged from the adjustment water hole can be changed as compared with the case where the water hole cross section is perfectly circular. Therefore, by appropriately setting the cross-sectional shape of the adjustment water hole, the flow of the liquid discharged from the water hole can be controlled. As a result, for example, by discharging liquid from a water hole in a predetermined direction, chips can flow from a predetermined position to the outside, the temperature at a predetermined position can be lowered, and the coefficient of friction with the ground at a predetermined position can be reduced. can do.
調整用水穴は、複数のブレードにより形成された溝に開口しており、水穴断面の少なくとも一部は、当該調整用水穴が開口された溝の延在方向に沿って延びていてもよい。この掘削用ビットでは、水穴断面の少なくとも一部が、当該調整用水穴が開口された溝の延在方向に沿って延びているため、調整用水穴から吐出された液体を調整用水穴から溝に沿うように流すことができる。これにより、溝から切粉を適切に排出することができる。 The adjustment water hole opens into a groove formed by a plurality of blades, and at least a part of the cross section of the water hole may extend along the extending direction of the groove in which the adjustment water hole is opened. In this drilling bit, at least a part of the cross section of the water hole extends along the extending direction of the groove in which the adjustment water hole is opened. can flow along As a result, chips can be appropriately discharged from the groove.
調整用水穴は、複数のブレードにより形成された溝に開口しており、水穴断面は、当該調整用水穴が開口された溝の延在方向に突き出る突出部を有してもよい。この掘削用ビットでは、水穴断面が、当該調整用水穴が開口された溝の延在方向に突き出る突出部を有するため、調整用水穴から吐出された液体を調整用水穴から溝に沿うように流すことができる。これにより、溝から切粉を適切に排出することができる。 The adjustment water hole opens into a groove formed by a plurality of blades, and the cross section of the water hole may have a protrusion projecting in the extending direction of the groove in which the adjustment water hole is opened. In this drilling bit, since the cross section of the water hole has a protruding portion that protrudes in the extending direction of the groove in which the adjustment water hole is opened, the liquid discharged from the adjustment water hole flows along the groove from the adjustment water hole. can flow. As a result, chips can be appropriately discharged from the groove.
ブレードは、頂面と、頂面の掘削用ビットの回転方向前方に位置する前側面と、頂面の回転方向後方に位置する後側面と、を有し、調整用水穴は、ブレードの頂面、前側面、及び後側面の少なくとも一つに開口していてもよい。この掘削用ビットでは、調整用水穴が、ブレードの頂面、前側面、及び後側面の少なくとも一つに開口しているため、調整用水穴から吐出された液体をブレードの頂面、前側面、及び後側面の少なくとも一つに沿って流すことができる。これにより、溝から切粉を適切に排出することができるとともに、ブレードの温度を低下させることができる。 The blade has a top surface, a front side located forward in the rotational direction of the drilling bit on the top surface, and a rear side located rearward in the rotational direction of the top surface, and the adjustment water hole is located on the top surface of the blade. , the front side, and/or the rear side. In this drilling bit, the adjusting water hole is open to at least one of the top surface, the front side surface, and the rear side surface of the blade, so that the liquid discharged from the adjusting water hole is discharged through the top surface, the front side surface, and the rear side surface of the blade. and along at least one of the posterior sides. As a result, chips can be properly discharged from the grooves, and the temperature of the blade can be lowered.
本発明によれば、水穴から吐出された液体の流れを制御することができる。 According to the present invention, the flow of liquid ejected from the water hole can be controlled.
以下、図面を参照して、実施形態に係る掘削用ビットを説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 A drilling bit according to an embodiment will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る掘削用ビット1は、中心軸線L1周りに回転されることで、地盤等を掘削して穴をあけるための工具である。なお、掘削用ビット1の回転方向を、回転方向Rという。掘削用ビット1は、ビット本体2と、複数のブレード3と、複数の水穴8と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
ビット本体2は、中心軸線L1に沿って延びる円柱状に形成されている。ビット本体2の先端部(図2の左側端部)には、複数のブレード3が形成されており、ビット本体2の基端部(図2の右側端部)には、掘削用ビット1を回転させる回転装置(不図示)が接続される。
The
ビット本体2の内部には、泥水等の液体が流通する液体供給路7が形成されている。液体供給路7は、ビット本体2の内部に形成された穴である。液体供給路7は、中心軸線L1に沿って、ビット本体2の基端から先端側に向けて延びている。液体供給路7は、ビット本体2の先端まで形成されていない。
Inside the
ブレード3は、正面視において、中心軸線L1から遠ざかる方向に延びている。なお、正面視とは、ビット本体2の先端部側から中心軸線L1に沿って見た視方向である。ブレード3は、正面視において、直線状に形成されていてもよく、曲線状に形成されていてもよい。図1に示す掘削用ビット1では、ブレード3は、正面視において、回転方向Rに湾曲しながらビット本体2の外周まで延びている。
The
複数のブレード3は、複数の長ブレード3Aと、複数の短ブレード3Bと、により構成される。図1に示す掘削用ビット1では、複数のブレード3は、4本の長ブレード3Aと、4本の短ブレード3Bと、により構成される。
The
長ブレード3Aは、正面視において、ビット本体2の中央部からビット本体2の外周端まで延びるブレードである。長ブレード3Aは、中心軸線L1上に配置されていてもよく、中心軸線L1上に配置されていなくてもよい。また、隣り合う長ブレード3Aは、繋がっていてもよく、離れていてもよい。短ブレード3Bは、正面視において、ビット本体2の中央部から離れた位置からビット本体2の外周端まで延びている。つまり、短ブレード3Bは、長ブレード3Aよりも短い。そして、各短ブレード3Bは、隣り合う一対の長ブレード3Aの間の、当該一対の長ブレード3Aから離間された位置に配置されている。なお、一対の長ブレード3Aの間に、複数の短ブレード3Bが配置されてもよく、短ブレード3Bが配置されなくてもよい。
The
ブレード3には、複数の掘削カッター5が固着されている。具体的に説明すると、ブレード3は、頂面3aと、頂面3aの回転方向R前方に位置する前側面3bと、頂面3aの回転方向R後方に位置する後側面3cと、を有する。そして、掘削カッター5は、頂面3a及び前側面3bから露出するようにブレード3に埋め込まれた状態で、ブレード3に固着されている。掘削カッター5としては、例えば、ダイヤモンド焼結体(PCD、PDC)カッター等が用いられる。
A plurality of excavating
掘削用ビット1には、複数のブレード3により溝4が形成されている。詳しく説明すると、隣り合うブレード3の間には、ビット本体2の表面である底面9が形成されている。そして、隣り合うブレード3の間に位置する底面9と、底面9の回転方向R前方に位置するブレード3の後側面3cと、底面9の回転方向R後方に位置するブレード3の前側面3bとにより、溝4が形成されている。溝4は、掘削カッター5等で掘削した切粉を掘削用ビット1の外周側に排出するためのもので、ジャンクスロット等とも呼ばれる。図1に示す掘削用ビット1では、短ブレード3Bと当該短ブレード3Bの回転方向R前方及び後方に位置する一対の長ブレード3Aとの間に、溝4が形成されている。
A
水穴8は、掘削用ビット1の表面1aに開口されて液体が流通する。水穴8は、液体供給路7から掘削用ビット1の表面1aまで、ビット本体2を貫通する穴である。このため、液体供給路7に液体が供給されることで、水穴8から掘削用ビット1の表面1aに液体が吐出される。水穴8は、掘削用ビット1の表面1aの如何なる位置に形成されてもよいが、複数のブレード3により形成された溝4に開口していることが好ましい。水穴8が溝4に開口している場合、水穴8は、溝4を構成する底面9にのみ開口していてもよく、溝4を構成する頂面3a、前側面3b、及び後側面3cの少なくとも一つにのみ開口していてもよく、溝4を構成する底面9と頂面3a、前側面3b、及び後側面3cの少なくとも一つとに開口していてもよい。
The
複数の水穴8の少なくとも一つは、調整用水穴10となっている。全ての水穴8が調整用水穴10であってもよく、一部の水穴8のみが調整用水穴10であってもよい。なお、調整用水穴10も、水穴8と同様に、水穴8が溝4に開口している場合、水穴8は、溝4を構成する底面9にのみ開口していてもよく、溝4を構成する頂面3a、前側面3b、及び後側面3cの少なくとも一つにのみ開口していてもよく、溝4を構成する底面9と頂面3a、前側面3b、及び後側面3cの少なくとも一つとに開口していてもよい。
At least one of the plurality of
図3に示すように、調整用水穴10は、当該調整用水穴10の中心軸線L2に対して直交するとともに最も掘削用ビット1の表面1a側に位置する水穴断面10aが、非真円形に形成されている。非真円形とは、真円形以外のあらゆる形状をいう。一部の水穴8のみが調整用水穴10である場合、調整用水穴10以外の水穴8の水穴断面は、真円形であってもよい。水穴断面10aは、穴の断面であるため、掘削用ビット1によりその全周が形成されるものである。図3に示した水穴断面10aの位置よりも掘削用ビット1の表面1a側では、調整用水穴10の断面が一部切り欠かれて、掘削用ビット1により全周が形成されない。このため、図3に示した水穴断面10aの位置よりも掘削用ビット1の表面1a側では、調整用水穴10の中心軸線L2に対して直交する水穴断面10aが形成されない。
As shown in FIG. 3, the
水穴断面10aは、非真円形であれば如何なる形状であってもよい。調整用水穴10が溝4に開口している場合、水穴断面10aの少なくとも一部は、当該調整用水穴10が開口された溝4の延在方向に沿って延びていてもよい。また、調整用水穴10が溝4に開口している場合、水穴断面10aは、当該調整用水穴10が開口された溝4の延在方向に突き出る突出部を有してもよい。このような水穴断面10aの形状としては、例えば、楕円状、三角状等が挙げられる。
The
図4に示す調整用水穴10の水穴断面10aは、その一部が、当該調整用水穴10が開口された2本の溝4のそれぞれの延在方向に沿って延びるように、角が丸まった三角形状に形成されている。この場合、水穴断面10aの二つの丸まった角が、当該調整用水穴10が開口された溝4の延在方向に突き出る突出部10bとなる。
A water
図5に示す調整用水穴10の水穴断面10aは、その一部が、当該調整用水穴10が開口された1本の溝4の延在方向に沿って延びるように、楕円形に形成されている。この場合、水穴断面10aの長軸側の先端部が、当該調整用水穴10が開口された溝4の延在方向に突き出る突出部10bとなる。
A water
このように構成される掘削用ビット1は、例えば、まず、複数のブレード3及び複数の水穴8が形成されたビット本体2を、カーボン型を用いて焼結し、その後、ビット本体2に掘削カッター5を固着させることにより、製造することができる。
For example, the
このように、本実施形態に係る掘削用ビット1では、調整用水穴10の水穴断面10aが非真円形であるため、水穴断面10aが真円形である場合に比べて、調整用水穴10から吐出される液体の流れを変えることができる。このため、調整用水穴10の水穴断面10aの形状を適宜設定することによって、調整用水穴10から吐出された液体の流れを制御することができる。これにより、例えば、調整用水穴10から所定方向に液体を吐出させることで、所定位置から切粉を外部に流したり、所定位置の温度を低下させたり、所定位置の地盤との摩擦係数を低下させたりすることができる。
As described above, in the
また、水穴断面10aの少なくとも一部が、当該調整用水穴10が開口された溝4の延在方向に沿って延びていることで、又は、水穴断面10aが、当該調整用水穴10が開口された溝4の延在方向に突き出る突出部10bを有することで、調整用水穴から吐出された液体を調整用水穴10から溝4に沿うように流すことができる。これにより、溝4から切粉を適切に排出することができる。
In addition, at least part of the water
例えば、図4に示す調整用水穴10の場合は、調整用水穴10から吐出された液体を、短ブレード3Bと当該短ブレード3Bの回転方向R前方に位置する長ブレード3Aとの間に形成された溝4に沿うように、且つ、短ブレード3Bと当該短ブレード3Bの回転方向R後方に位置する長ブレード3Aとの間に形成された溝4に沿うように、流すことができる。
For example, in the case of the
例えば、図5に示す調整用水穴10の場合は、調整用水穴10から吐出された液体を、短ブレード3Bと当該短ブレード3Bの回転方向R後方に位置する長ブレード3Aとの間に形成された溝4に沿うように、流すことができる。
For example, in the case of the
また、調整用水穴10が、ブレード3の頂面3a、前側面3b、及び後側面3cの少なくとも一つに開口していることで、調整用水穴10から吐出された液体をブレード3の頂面3a、前側面3b、及び後側面3cの少なくとも一つに沿って流すことができる。これにより、溝4から切粉を適切に排出することができるとともに、ブレード3の温度を低下させることができる。
In addition, since the
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ブレード3は、長ブレード3A及び短ブレード3Bの双方で構成されていなくてもよく、何れか一方のみであってもよい。また、水穴断面10aの突出部10bの位置、形状、数等は、液体を流す方向等に応じて適宜設定することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the
1…掘削用ビット、1a…表面、2…ビット本体、3…ブレード、3A…長ブレード、3B…短ブレード、3a…頂面、3b…前側面、3c…後側面、4…溝、5…掘削カッター、7…液体供給路、8…水穴、9…底面、10…調整用水穴、10a…水穴断面、10b…突出部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
中心軸線周りに回転されるビット本体と、
前記ビット本体上に形成されて掘削カッターが固着された複数のブレードと、
前記掘削用ビットの表面に開口されて液体が流通する複数の水穴と、を備え、
前記複数の水穴の少なくとも一つである調整用水穴は、当該調整用水穴の中心軸線に対して直交するとともに最も前記ビット本体の表面側に位置する水穴断面が、非真円形に形成されている、
掘削用ビット。 A drilling bit that drills a hole by rotating,
a bit body rotated about a central axis;
a plurality of blades formed on the bit body and having excavating cutters secured thereto;
a plurality of water holes that are opened in the surface of the drilling bit and through which liquid flows;
The adjusting water hole, which is at least one of the plurality of water holes, has a non-perfect circular cross section that is perpendicular to the central axis of the adjusting water hole and located closest to the surface side of the bit body. ing,
Bit for drilling.
前記水穴断面の少なくとも一部は、当該調整用水穴が開口された前記溝の延在方向に沿って延びている、
請求項1に記載の掘削用ビット。 The adjustment water hole opens into a groove formed by the plurality of blades,
at least part of the cross section of the water hole extends along the extending direction of the groove in which the adjustment water hole is opened;
A drilling bit according to claim 1.
前記水穴断面は、当該調整用水穴が開口された前記溝の延在方向に突き出る突出部を有する、
請求項1に記載の掘削用ビット。 The adjustment water hole opens into a groove formed by the plurality of blades,
The water hole cross section has a projecting portion projecting in the extending direction of the groove in which the adjustment water hole is opened,
A drilling bit according to claim 1.
前記調整用水穴は、前記ブレードの前記頂面、前記前側面、及び前記後側面の少なくとも一つに開口している、
請求項1~3の何れか一項に記載の掘削用ビット。 the blade has a top surface, a front side surface located forward of the top surface in the rotational direction of the drilling bit, and a rear side surface located rearward of the top surface in the rotational direction;
The adjustment water hole opens to at least one of the top surface, the front side surface, and the rear side surface of the blade,
A drilling bit according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4の何れか一項に記載の掘削用ビット。A drilling bit according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の掘削用ビット。A drilling bit according to claim 5.
請求項5又は6に記載の掘削用ビット。A drilling bit according to claim 5 or 6.
請求項7に記載の掘削用ビット。A drilling bit according to claim 7.
前記調整用水穴の少なくとも一部は、前記隣り合う前記長ブレードと、前記隣り合う前記長ブレードの間に配置された前記短ブレードと、の間の2本の前記溝のそれぞれの延在方向に沿って延びている、 At least a part of the adjustment water hole extends in the extending direction of each of the two grooves between the adjacent long blades and the short blades arranged between the adjacent long blades. extending along
請求項7又は8に記載の掘削用ビット。A drilling bit according to claim 7 or 8.
前記調整用水穴の少なくとも一部は、前記長ブレードと、前記長ブレードに隣り合う前記短ブレードと、の間の1本の前記溝の延在方向に沿って延びている、 At least part of the adjustment water hole extends along the extending direction of the groove between the long blade and the short blade adjacent to the long blade,
請求項7又は8に記載の掘削用ビット。A drilling bit according to claim 7 or 8.
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