(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、なるべく、穿孔時に発生するスライム(くり粉)の排出性を向上させるためには、各刃体(チップ)における当該穿孔ビットの回転方向の反対方向側から直ぐにスライム(くり粉)を排出する排出溝を形成する複数の排出溝面を形成し、しかも排出溝面の周方向の幅を広く確保する必要がある。
【0005】
しかし、排出溝面の周方向の幅を広く確保すると、削孔中のガイド面となる台金の周方向の長さが小さくなり、回転しながら振動により前後方向に振動する穿孔ビットの直進性が低下する。
【0006】
特に、高価な超硬合金製刃体を採用した穿孔ビットでは、超硬合金製の刃体(チップ)数が少ないほどコスト低減効果が大きい。このように刃体数を減らした場合には、硬質の岩に対しては打撃力が大きくなるものの、刃体(チップ)数が少ないことにより、芯ズレ、すなわち回転軸がずれやすくなる。このため、台金の最外周側面であるガイド面が担う直進性のガイド機能が重要となり、なるべくガイド面の周方向の長さを大きく確保する必要が生じる。
【0007】
そこで、本発明は、スライム(くり粉)の排出性を確保しつつもガイド面の周方向の長さを大きく確保して直進性を向上させた、穿孔ビットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明の穿孔ビットは、台金に複数の刃体が設けられ、回転により前記複数の刃体が当る位置をずらしながら前後方向の振動により穿孔対象物に対し衝撃を与えて穿孔を行う穿孔ビットであって、前記台金は、
削岩機やロックボルト等の先端部が連結される連結面と、複数の刃体が配置される刃体保持面と、前記連結面と前記刃体保持面との間で、穿孔時に直進性を保つための当該穿孔ビットの中心を軸とした周側面を有する複数のガイド面と、前記各ガイド面の間に前記各ガイド面より窪み、穿孔時に発生するスライムを排出する排出溝を形成する複数の排出溝面とからなる外周側面と、を有し、前記刃体保持面は、前記複数の刃体が設けられた位置を中心として、前記複数のガイド面における当該穿孔ビットの回転方向の周方向長が、前記ガイド面における当該穿孔ビットの反回転方向の周方向長より長くなるように、前記複数の刃体を配置する、ことを特徴とする穿孔ビットである。
これにより、スライム(くり粉)の排出性を確保しつつもガイド面の周方向の長さを確保することが可能となり、穿孔ビットの直進性を向上させることができる。
また、前記刃体保持面は、当該穿孔ビットの軸心方向に対し垂直な平面からなり、その平面形状の前記刃体保持面に、前記窪み部分に複数の刃体を嵌めてロウ付けにより固着する刃体保持座部が形成されており、前記刃体保持座部における当該穿孔ビットの反回転方向側の端部は、当該穿孔ビットの反回転方向側の前記ガイド面と前記排出溝面との境界線上に位置する、ようにしても良い。
このようにした場合、排出溝は、刃体保持座部における当該穿孔ビットの反回転方向側の端部から直ぐに開始するので、さらに、スライム(くり粉)の排出性をさらに向上させることができる。
また、前記各ガイド面における当該穿孔ビットの回転方向側に、その回転方向に向かって突出し、先端部が90度以下の鋭角をなす鋭角条部を設ける、ようにしても良い。
このようにした場合、回転する鋭角条部により穿孔時のスライム(くり粉)をかき集めることが可能になるので、さらに、よりスライム(くり粉)の排出性を向上させることができる。
また、前記複数の刃体は、刃先の長手方向中央が前方に円弧状に突出した形状である、ようにしても良い。
このようにした場合、打撃時に、複数の刃体にかかる応力を緩和することが可能となるので、さらに、複数の刃体の寿命を延命させることができると共に、穿孔作業時の負担も軽減することが可能となる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の穿孔ビットでは、複数の刃体の最外部の刃先先端から、当該穿孔ビットの軸心方向と平行に連結面方向に延長した延長線を基準として、ガイド面における当該穿孔ビットの回転方向の周方向長を、ガイド面における当該穿孔ビットの反回転方向の周方向長より長くした、すなわち各刃体を反回転方向にずらしたので、穿孔ビットの先端側において、回転に伴って各刃体を反回転方向に移動したスライム(くり粉)が、近くに存在する排出溝内に入りやすくなる。これにより、スライム(くり粉)の排出性を確保しつつもガイド面の周方向の長さを確保することが可能となり、穿孔ビットの直進性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る穿孔ビットの実施形態1〜3を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
実施形態1.
図1(a),(b)は、それぞれ、実施形態1の穿孔ビットAの平面図、I−I線断面図である。また、
図2(a),(b)は、それぞれ、
図1に示す実施形態1の穿孔ビットAの左側面図、右側面図である。
【0013】
実施形態1の穿孔ビットAは、例えば、削岩機や自穿孔ロックボルト等の先端に装着されるもので、
図1(a),(b)および
図2(a),(b)に示すように、台金1にいわゆるハウス形チップと呼ばれる複数(本実施形態では、便宜上、例えば、3つとする)の刃体2a〜2cが設けられ、回転により複数の刃体2a〜2cが当る位置をずらしながら、前後方向の振動により硬質または軟質等各種の岩盤等の穿孔対象物に対し衝撃を与えて穿孔を行う穿孔ビットである。
【0014】
ここで、穿孔ビットAの回転数は、例えば、1分間に200回転程度であり、前後方向の振動による打撃数は、1分間に約1800回程度であり、回転数の9倍であり、1回の打撃で40度ずつの穿孔ビットAが回転することにより、刃体2a〜2cが当る位置を回転させ、9回の打撃で1回転する。
【0015】
ここで、ハウス形チップである刃体2a〜2cは、例えば、炭化タングステン等の超硬合金から構成されている。そのため、刃体2a〜2cは、高価であり、1回限りの使用を前提とする自穿孔ロックボルト用の穿孔ビットでは、なるべく、刃体2a〜2cの数を減らすことが要求されている。また、刃体2a〜2cは、鋭角に形成された先端を有している。
【0016】
台金1は、削岩機やロックボルト等の先端部(図示せず)が連結される連結面11と、当該穿孔ビットAの軸心方向に対し垂直な平面に複数の刃体2a〜2cが配置される刃体保持面12と、連結面11と刃体保持面12との間に、穿孔(削孔)時に直進性を保つため当該穿孔ビットAの中心Cを軸とした周側面を有する複数のガイド面13a1〜13a3と、そのガイド面13a1〜13a3より窪み、穿孔時に発生するスライムを排出するための複数の排出溝13b11〜13b31を形成する排出溝面13b1〜13b3が設けられた外周側面13と、を有する。
【0017】
連結面11には、
図1(b)に示すように、圧縮空気圧送用の中空孔(図示せず)を備えた削岩機のロッドや中空ロッドからなるロックボルト等の先端部(図示せず)が螺合するネジ穴等の連結穴11aが形成されている。そして、連結穴11aの先端には、削岩機やロックボルト等の中空孔(図示せず)を介して送られてくる圧縮空気を各ブローホール13b12〜13b32に分岐するための圧縮空気溜り11a2が設けられている。
【0018】
刃体保持面12は、複数の刃体2a〜2cを、当該穿孔ビットの中心Cに対し120度の角度で複数の刃体2a〜2cの中心側を離して配置し、ロウ付け等により固着するため、当該穿孔ビットの中心Cから120度の角度で刃体2a〜2cの幅で拡がる断面凹形状の刃体保持座部121が形成されている。
【0019】
そして、本実施形態1の刃体保持面12では、複数の刃体2a〜2cを、各刃体2a〜2cの配置位置を基点として、ガイド面13a1〜13a3における当該穿孔ビットAの回転方向αの周方向長が、ガイド面13a1〜13a3における当該穿孔ビットAの反回転方向βの周方向長より長くなるように配置している。つまり、言い方を替えれば、複数の刃体2a〜2cは、それぞれ、刃体保持面12に、ガイド面13a1〜13a3における周方向の中央位置より、当該穿孔ビットの反回転方向β側にずれた位置に、それぞれ、配設されてロウ付けにより固着されている。
【0020】
例えば、刃体2bの場合、
図2(b)に示すように、当該刃体2bの最外部の刃先先端から当該穿孔ビットAの軸心方向と平行に延長した延長線13a2CLを基準として、ガイド面13a2における当該穿孔ビットAの回転方向αの周方向長13a2L1が、ガイド面13a2における当該穿孔ビットAの反回転方向βの周方向長13a2L2より長くなるように、刃体保持面12に配置されている。なお、他の刃体2a,2cも、前述のような刃体2bと同様な位置にしている。
【0021】
そのため、実施形態1の穿孔ビットAでは、複数の刃体2a〜2cの配置位置を中心として、ガイド面13a1〜13a3における当該穿孔ビットAの回転方向αの周方向長が、ガイド面13a1〜13a3における当該穿孔ビットAの反回転方向βの周方向長より長くなるので、回転に伴って各刃体2a〜2cを反回転方向βに移動したスライム(くり粉)が、近くに存在する排出溝13b11〜13b31内に入りやすくなる。このため、スライム(くり粉)の排出性を確保しつつもガイド面13a1〜13a3の周方向の長さを確保することが可能となり、穿孔ビットAの直進性を向上させることができる。
【0022】
また、実施形態1の穿孔ビットAでは、刃体保持座部121における当該穿孔ビットAの反回転方向β側の端部121a1〜121c1を、当該穿孔ビットAの反回転方向β側のガイド面13a1〜13a3と排出溝面13b1〜13b3との境界線上に位置させている。
【0023】
そのため、実施形態1の穿孔ビットAでは、穿孔ビットAの直進性を確保するためガイド面13a1〜13a3における当該穿孔ビットAの回転方向の周方向長を確保した場合でも、刃体保持座部121における当該穿孔ビットAの反回転方向β側の端部121a1〜121c1から直ぐに排出溝面13b1〜13b3が開始するので、複数の刃体2a〜2cの打撃によって粉砕され、各刃体2a〜2c上を反回転方向βに移動するスライム(くり粉)の排出性を向上させることができる。
【0024】
また、実施形態1の穿孔ビットAの排出溝面13b1〜13b3には、
図2(b)に示すように、進行方向、すなわち刃体保持面12の方向に傾斜して形成されたブローホール13b12と、進行方向とは反対の退行方向、すなわち連結面11の方向に傾斜して形成されたブローホール13b22,13b32とを有する。そのため、3つのブローホール13b12〜13b32からは、進行方向とその反対方向の退行方向に、スライムを排出するための圧縮空気が排出されるため、当該穿孔ビットAの回転と相俟って、スライムを効果的に排出することができる。
【0025】
図3は、実施形態1の穿孔ビットAにロックボルトBを連結してなる自穿孔ロックボルトの形態で穿孔を行っている状態を示す図である。
【0026】
図3に示すように、実施形態1の穿孔ビットAでは、台金1の外周側面13の形状が、先端側である刃体保持面12から後端側である連結面11側に向かうに従い細くなるように直線的にテーパー状に傾斜しているので、穿孔ビットAの軸心方向に対し垂直な段部が形成されている台金のものと比較すると、自穿孔ロックボルトを引き戻そうとした場合には、スライムが削孔壁と穿孔ビットAまたはロックボルトBとの間を移動し易くなり、自穿孔ロックボルトの引き戻し操作が円滑になり、操作性(作業性)が向上する。
【0027】
なお、実施形態1の穿孔ビットAでは、刃体保持座部121上に、複数の刃体2a〜2cを3つ設けて説明したが、本発明では、これに限らず、2つでも、さらには、4つ以上設けても勿論かまわない。このことは、後述する他の実施形態でも同様である。
【0028】
また、実施形態1の穿孔ビットAでは、
図1(a)に示すように、刃体保持座部121上に、当該穿孔ビットAの中心Cに対し120度の角度で複数の刃体2a〜2cの中心側を離して配置して固着して説明したが、本発明では、これに限らず、
図4(a)に示すように、さらに、現在の刃体2a〜2cの中心側の隙間(空間)を埋めるように、さらに、刃体2dを追加しても良いし、あるいは
図4(b)に示すように、
図1(a)に示す複数の刃体2a〜2cより長い複数の刃体2a’〜2c’を使用して、中心Cの位置まで刃体2a’〜2c’が存在するようにしても勿論よい。このようにした場合、現在の刃体2a〜2cの中心側の隙間(空間)も炭化タングステン等の超硬合金から構成された刃体2dで埋まるので、
図1に示す穿孔ビットAよりも、穿孔ビットAの中心C部分における穿孔能力を向上させることができる。なお、
図4(a)に示す場合、刃体2dは、刃体2a〜2cと同一素材および同一寸法のものを使用しており、
図1に示す穿孔ビットAにて使用した刃体2a〜2cと同じ刃体を使用できるので、この点で、
図4(b)に示すものより製造が簡単であるという利点もある。
【0029】
また、実施形態1の穿孔ビットAでは、
図2(a),(b)に示すように、排出溝面13b1〜13b3に、進行方向に傾斜して形成されたブローホール13b12と、進行方向とは反対方向に傾斜して形成されたブローホール13b22,13b32とを有するものとして説明したが、本発明では、3つのブローホール13b12〜13b32の傾斜角度は任意であり、全て進行方向に傾斜していても良いし、あるいは全て進行方向とは反対方向に傾斜していても良いし、さらには、1つだけ進行方向とは反対方向に傾斜していても勿論よい。
【0030】
実施形態2.
次に、本発明の実施形態2の穿孔ビットA’について説明する。
【0031】
図5(a),(b)は、それぞれ、本発明の実施形態2の穿孔ビットA’の平面図、正面図である。
【0032】
図5(a),(b)に示すように、実施形態2の穿孔ビットA’では、各ガイド面13a1’〜13a3’における当該穿孔ビットA’の回転方向α側に、その回転方向αに向かって突出し、先端部が90度以下の鋭角をなす鋭角条部13a11’〜13a31’を設けたことを特徴としている。なお、各ガイド面13a1’〜13a3’は、実施形態2の穿孔ビットA’の中心Cを軸とする周側面を有する。それ以外の構成は、
図1に示す実施形態1の穿孔ビットA’と同じであるので、同一符号を付して説明する。
【0033】
そして、本実施形態2の穿孔ビットA’では、各ガイド面13a1’〜13a3’における当該穿孔ビットA’の反回転方向β側は、実施形態1の穿孔ビットA’と同様に、構成している。
【0034】
そのため、本実施形態2の穿孔ビットA’では、各ガイド面13a1’〜13a3’の間に形成される複数の排出溝面13b1’〜13b3’の形状は、各ガイド面13a1’〜13a3’における当該穿孔ビットA’の回転方向α側に、その回転方向αに向かって突出する鋭角条部13a11’〜13a31’を設けたことにより、
図5(a)に示すように、例えば、釣り針形状またはフック形状等の鋭角条部13a11’〜13a31’を先端として反り返った左右非対称の湾曲面を形成することになる。
【0035】
そのため、実施形態2の穿孔ビットA’によれば、実施形態1の穿孔ビットA’と同様に、スライム(くり粉)の排出性を確保しつつもガイド面13a1’〜13a3’の周方向の長さを確保することが可能となり、穿孔ビットA’の直進性を向上させることができると共に、刃体保持座部121における当該穿孔ビットA’の反回転方向β側の端部121a1〜121c1から排出溝面13b1’〜13b3’が開始するので、複数の刃体2a〜2cの打撃によって粉砕されたスライム(くり粉)の排出性を向上させることができる。
【0036】
特に、本実施形態2の穿孔ビットA’では、各ガイド面13a1’〜13a3’における当該穿孔ビットA’の回転方向α側に、その回転方向αに向かって突出し、先端部が90度以下の鋭角をなす鋭角条部13a11’〜13a31’を設けたため、穿孔ビットA’が回転方向αに回転した際、回転する鋭角条部13a11’〜13a31’により穿孔時のスライム(くり粉)をかき集めることが可能になるので、よりスライム(くり粉)の排出性を向上させることができる。
【0037】
なお、本実施形態2の穿孔ビットA’では、
図5(a)に示すように、各ガイド面13a1’〜13a3’の間に形成される各排出溝面13b1’〜13b3’の形状が左右非対称の湾曲面を形成するように説明したが、本発明では、これに限らず、例えば、
図6(a)に示すように、各ガイド面13a1’〜13a3’における当該穿孔ビットA’の回転方向α側に、その回転方向αに向かって突出し、先端部が90度以下の鋭角をなす横断面3角形状の鋭角条部13a11”〜13a31”を設けるようにしても勿論よい。
【0038】
また、本実施形態2の穿孔ビットA’でも、
図6(b)に示すように、
図5(a)に示す複数の刃体2a〜2cより長い複数の刃体2a’〜2c’を使用して、複数の刃体2a’〜2cが中心にまで存在するようにしても勿論よい。
【0039】
実施形態3.
次に、本発明の実施形態3の穿孔ビットA”について説明する。
【0040】
図7は、実施形態3の穿孔ビットA”の正面図である。
【0041】
前記実施形態1,2の穿孔ビットA、A’の複数の刃体2a〜2c,2a’〜2c’では、
図1〜
図6に示すように、直線的な刃先により説明したが、実施形態3の穿孔ビットA”では、
図7に示すように、複数の刃体2a”〜2c”の刃先が円弧状、すなわち刃先の長手方向中央が前方に円弧状に突出した形状に形成したことを特徴としている。なお、複数の刃体2a”〜2c” の刃先の長手方向中央が前方に円弧状に突出した点以外の構成は、前述の実施形態1,2の穿孔ビットA、A’と同じなので、同一構成要素には、同一符号を付して説明を省略する。
【0042】
そのため、実施形態3の穿孔ビットA”では、前述の実施形態1,2の穿孔ビットA、A’と同様に、スライム(くり粉)の排出性を確保しつつもガイド面13a1’〜13a3’の周方向の長さを確保することが可能となり、穿孔ビットA”の直進性を向上させることができると共に、刃体保持座部121における当該穿孔ビットA”の反回転方向β側の端部121a1〜121c1から排出溝面13b1〜13b3が開始するので、複数の刃体2a〜2cの打撃によって粉砕されたスライム(くり粉)の排出性を向上させることができる。
【0043】
特に、実施形態3の穿孔ビットA”では、
図7に示すように、複数の刃体2a”〜2c”の刃先長手方向中央が前方に円弧状に突出した形状に構成されているので、穿孔ビットA”による打撃時に、複数の刃体2a”〜2c”にかかる応力を緩和することが可能となり、複数の刃体の寿命を延命させることができると共に、穿孔作業時の負担も軽減することが可能となる。