JP2020111902A - 掘削用ビット - Google Patents

Abstract

【課題】水穴から吐出された液体の流れを制御する。【解決手段】掘削用ビット１は、中心軸線Ｌ１周りに回転されるビット本体２と、ビット本体２上に形成されて掘削カッター５が固着された複数のブレード３と、ビット本体２の表面に開口されて液体が流通する複数の水穴８と、を備え、複数の水穴８の少なくとも一つである調整用水穴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。【選択図】図１

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。

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。

特開昭６１−０４０９９０号公報 特表２０１５−５３０２６３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本実施形態に係る掘削用ビットの正面図である。 本実施形態に係る掘削用ビットの断面図である。 調整用水穴の水穴断面を説明するための一部断面図である。 調整用水穴の水穴断面を説明するための一部正面図である。 調整用水穴の水穴断面を説明するための一部正面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (4)

1. 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、
   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。
2. 前記調整用水穴は、前記複数のブレードにより形成された溝に開口しており、
   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。
3. 前記調整用水穴は、前記複数のブレードにより形成された溝に開口しており、
   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。
4. 前記ブレードは、頂面と、前記頂面の前記掘削用ビットの回転方向前方に位置する前側面と、前記頂面の前記回転方向後方に位置する後側面と、を有し、
   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。
   

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