JPH09158657A - カッタービット及びカッタービットブロックアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より少ししか品質管理不合格品及び早期故障
を生じず、より長くより一様な有効寿命を提供するコン
ケーブカッタービットを提供する。 【解決手段】 カッタービット10であって：第１端部18
と; 第１端部18とは反対側の第２端部20と; 第１端部中
の凹所38と; 第１端部の犠牲的拘束部17と; 凹所の周囲
の第１面46、第１面46から半径方向外側にあり、かつ第
１端部の犠牲的拘束部17から半径方向内側にある第２面
46、及びその第１面46と第２面46との間に延出する横断
面44と、により画定される環状チャネル又はポケット42
と; 凹所の周囲であって環状チャネル又はポケット42内
で結合材料によりビット本体に固定される少なくとも１
つのカッターインサートと; を有するビット本体を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えばはんだ付け又
はろう付けによって、第１材料と少なくとも１つの追加
の材料を結合する製品(article) に関し、この追加の材
料の少なくとも一部分が犠牲的拘束部(sacrificial con
straint)を含む。好ましくは、これらの２つの材料は実
質的に異なる熱膨張率（ＣＴＥ）を有する。より好まし
くは、第１材料は少なくとも１つの超硬合金(cemented
carbide)を含み、超硬合金と実質的に異なるＣＴＥを有
する少なくとも１つの追加の材料は犠牲的拘束部として
機能する。犠牲的拘束部は、実質的により少ししか品質
管理不合格品がなく、より少ししか早期に生じ得る故障
がない製品の製造を促進して、同じ用途のために設計さ
れた従来技術の製品と比べてより長くてより一様な有効
寿命を製品に提供する。より詳細には、本発明は、掘削
機と共に使用するためのカッタービットに関する。更に
詳細には、本発明はコンケーブ（凹形）カッタービッ
ト、好ましくは回転可能なものに関し、例えば長壁剪断
機、連続採掘機、トレンチャー（溝堀機）、道路粉砕機
(road milling machine)、オーガー、及び鋸のような掘
削機とともに使用する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】掘削機に
使用された幾つかの従来のカッタービットは、単一の切
削要素を前端部に使用する。この特定の適用性では、例
えば地層のような基体に突き当って、それを切削するか
又は破砕するカッタービットの有効な切削要素を形成す
るのは、この単一の切削要素だけである。カッタービッ
トの前端のバランスは、破砕された又は切削された材料
をカッタービットのパス（通路）から押し動かす。

【０００３】掘削機と共に使用するための別のスタイル
のカッタービットには、コンケーブカッタービットがあ
る。代表的なコンケーブカッタービットは拡張された直
径部分を有し、該直径部分はその前端に凹部を含む。例
えば、超硬合金化タングステンカーバイド(cemented tu
ngsten carbide) のような硬い材料のカッター要素が凹
部の外周部を囲んで、カッター要素は略円形又はリング
形状を示す。コンケーブカッタービットの一例はモーレ
ル(Morrell) 等の米国特許第５，０７８，２１９号によ
り示される。このようなカッタービットの他の例はゲー
ル(Gale)の米国特許第５，３３３，９３８号により示さ
れる。

【０００４】カッター要素は、モーレル等により示され
たように単一片のリングの形態を取ることができる。典
型的には、カッター要素はコバルト超硬合金化タングス
テンカーバイドから作られ、ビット本体は鋼から作られ
る。カッター要素はろう付けにより鋼ビット本体に固定
されるので、最低限でもカーバイドカッター要素とカッ
タービット本体の表面との間にろう付け接合部が存在す
る。

【０００５】コバルト超硬合金化タングステンカーバイ
ドのようなカーバイドは、鋼の熱膨張率のほぼ１／２か
ら１／３である熱膨張率を有する。熱膨張のこの差のた
めに、ろう付け動作後に冷却すると異なる割合で収縮す
る。収縮のこの差により、鋼ビット本体、超硬合金化タ
ングステンカーバイドカッター要素、若しくはろう付け
接合部、又はこれらを組み合わせたものの中に応力を生
じることがある。続いて、これらの応力は鋼ビット本
体、超硬合金化タングステンカーバイドカッター要素、
若しくはろう付け接合部、又はこれらを組み合わせたも
のの中にひび割れ（クラック）を生じることがある。

【０００６】鋼ビット本体、超硬合金化タングステンカ
ーバイドカッター要素、若しくはろう付け接合部、又は
これらを組み合わせたものの中に生じるひびのような粗
悪な品質により、ビットは廃物（スクラップ）として放
棄され得る。ひび割れ又はろう付け応力が生じることに
より、結局使用中にコンケーブカッタービットの早期故
障が起こり得る。カッタービットが、品質管理検査に合
格できないこと又は実際の使用で早期に故障することに
より十分に機能できないということが望ましくないこと
は、明白である。

【０００７】カッター要素はまた複数のセグメント（部
分）の形をとって、セグメントが互いに隣接して端と端
をつないだ関係に配置され、完全なリングを形成するこ
ともできる。しかしながら、ひび割れ及びろう付け応力
の存在は、単一片のリング形状のカッター要素を有する
カッタービットと比較して、複数のカッターインサート
セグメントを使用することで減少されないことがわかっ
た。カッター要素が複数のセグメントを含むこれらのカ
ッタービットの場合、各セグメントは、そのセグメント
の端部面が隣接するカッター要素の該セグメントに対応
する端部面付近にあるがそこから僅かに離間されて配置
される。過去において、その間隔距離は約０．５ｍｍ
（０．０２０インチ）であった。

【０００８】ろう付け中、ろう付け合金は隣接カッター
要素セグメントの対向端部同士の間を流れて、隣接カッ
ター要素セグメントの対向端部面同士の間に連続的ろう
付け合金を形成する。ろう付け合金は、各々の超硬合金
化タングステンカーバイドカッター要素セグメントと鋼
カッタービット本体との間にも存在する。

【０００９】ろう付けオペレーション後に初期冷却する
と、隣接カッター要素セグメントのそれぞれの対向端部
面同士間のろう付け接合部は、カッター要素セグメント
とカッタービット本体との間のろう付け接合部が凝固す
るのと同様に凝固する。しかしながら、この点において
鋼カッタービット本体及びカッター要素セグメントは室
温まで更に冷却しなくてはならない。

【００１０】カッタービット及びカッター要素セグメン
トが冷却及び収縮し続けると、鋼ビット本体とカッター
要素セグメントとの間の収縮率の差は、それらがまるで
１片だったかのように鋼ビット本体、ろう付け部、及び
カッター要素セグメント中に応力を生成する。応力は、
カッター要素セグメント若しくはろう付け部のいくつか
又はその両方にひび割れが入るほど大きくなることがあ
る。

【００１１】このように、ろう付け応力、ろう付け接合
部のひび割れ、及びカッター要素セグメントのひび割れ
に伴う問題は、単一のリング形状カッター要素か、又は
連続ろう付け接合部が隣接セグメントの対向端部面同士
の間に形成する複数のセグメントを含むカッター要素、
のいずれかを有するコンケーブカッタービットに対して
存在することが明白になる。

【００１２】従って、鋼ビット本体、カッター要素、又
はろう付け接合部、好ましくはそれらの組み合わせ物中
に応力を生じないか、又は少なくともそれらを減少する
改良コンケーブカッタービットを提供することが所望さ
れる。従って、このようなコンケーブカッタービットは
より少ししか品質管理不合格品及び早期故障を生じず、
より長くより一様な有効寿命を提供する。

【００１３】上記記載した困難を扱う１つのアプローチ
がビーチ（Beach)の名で発行された米国特許第５，４５
６，５２２号に示され、それは軸方向前端部に凹部を含
むビット本体を有するコンケーブカッタービットに関す
る。複数のカッターインサートは、凹部の開口端部の周
囲でビット本体にろう付けされる。カッターインサート
は、ギャップが隣接カッターインサート同士の間に存在
し、そのギャップがあらゆる隣接カッターインサート同
士の間に連続的なろう付け接合部を形成しないように十
分な大きさを有するような方法で離間される。

【００１４】別の新規で異なるアプローチが本発明より
構成される。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の実施の形態は、
例えばはんだ付け又はろう付けにより第１材料と少なく
とも１つの追加材料を結合する製品に関し、この追加材
料の少なくとも一部分が犠牲的拘束部を含む。好ましく
は、少なくとも２つの該材料は、実質的に異なる熱膨張
率（ＣＴＥ）を有する。より好ましくは、第１材料は、
少なくとも１つの超硬合金を含み、少なくとも１つの追
加材料は該超硬合金と実質的に異なるＣＴＥを有する。
犠牲的拘束部の少なくとも一部分は、犠牲的拘束部とし
て機能する。犠牲的拘束部は、実質的により少ししか品
質管理不合格品がなく、より少ししか早期に生じ得る故
障がない製品の製造を促進して、同じ用途のために設計
された従来技術の製品と比べてより長くてより一様な有
効寿命を製品に提供する。犠牲的拘束部はまた、例えば
機械加工により使用前か、又は例えば摩擦により使用中
に製品から意図的に除去され得る。

【００１６】製品は、第１材料及び少なくとも１つの追
加材料を含むか、それらから実質的に成る。単数又は複
数の追加材料は、第１端部、該第１端部の反対側の第２
端部、該第１端部から半径方向外側に向かって延出する
犠牲的拘束部、内周部の第１面により画定される環状チ
ャネルか又はポケット、該第１面から半径方向外側に向
かい、該犠牲的拘束部から半径方向内側に向かう第２
面、及びその間に延出する横断面を有するように形成さ
れ得て、第１材料のインサート又は第１材料の複数のイ
ンサートは、はんだ又はろう付け合金により環状チャネ
ル又はポケット内の本体に固定される。

【００１７】本発明の実施の形態では、犠牲的拘束部
を、ビーチ(Beach) の名で発行された米国特許第４，７
２５，０９８号に開示されるような円錐ビットと関係し
て使用することができる。このような例では、ハードフ
ェーシング材料(hard facing material)を、例えば環状
リング又はカラーと交換可能であり、環状リング又はカ
ラーは犠牲的拘束部である延出部分により画定される環
状グルーブ又はチャネルに嵌合する。犠牲的拘束部は使
用前に除去されるか、又は使用中に磨耗して環状リング
又はカラーを露出し、これは優れた磨耗耐性を円錐形の
ビットの周囲に付与する。

【００１８】本発明の別の実施の形態では、犠牲的拘束
部は、グラハム（Graham) 等の名で発行された米国特許
第５，４１７，４７５号に開示されるような円錐カッタ
ービットに関係して使用することができる。このような
例では、保持部材は例えば犠牲的拘束部により画定され
る環状グルーブ又はチャネルに嵌合する環状リング又は
カラー中に配置され得る。犠牲的拘束部は使用前に除去
されるか、又は使用中に磨耗して環状リング又はカラー
を露出し、これは内側インサートの周りの磨耗を減少す
ることによりより優れた磨耗耐性を円錐ビットの周囲に
付与する。

【００１９】更に、本発明の別の実施の形態は、実質的
により少ししか品質管理不合格品及早期故障を生じずよ
り長くより一様な有効寿命を提供するコンケーブカッタ
ービットに関する。該コンケーブカッタービットは、第
１端部と、該第１端部の反対側の第２端部と、該第１端
部の凹所と、第１端部の半径方向外側に向かって延出す
る部分と、該凹所の周囲で第１面により画定される環状
の環チャネル又はポケットと、該第１面から半径方向外
側に向かい、第１端部で半径方向外側に向かって延出す
る犠牲的拘束部から半径方向内側に向かう第２面と、第
１面と第２面の間に延出する横断面とを有するビット本
体と、ろう付け合金によりビット本体に凹所の周囲で且
つ環状チャネル又はポケット内で固定されるカッターイ
ンサート又は複数のカッターインサートと、を含むか、
それから実質的に成るか、又はそれから成る。

【００２０】改良コンケーブカッタービットを例えば長
壁剪断機、連続採掘機、トレンチャー（溝堀機）、オー
ガー、道路粉砕機、及び鋸のような掘削機とともに使用
することができ、ここでカッタービットは減少されたろ
う付け応力を有するか、それを全く有さない。

【００２１】本発明の一つの形態では、回転可能なカッ
タービットは、両側の第１及び第２端部を有するビット
本体と、該第１端部で端部開口された凹所とを含むか実
質的にそれらから成るか又はそれらから成る。本体の第
１端部は拡大されて、端部開口凹所に周囲から離れて環
状チャネル又はポケットを有し、このチャネル又はポケ
ットはカッターインサート又は複数のカッターインサー
トを受け取る。カッターインサート又は複数のカッター
インサートは環状チャネル又はポケット内にろう付け合
金により固定される。カッターインサート又は複数のカ
ッターインサートは、ろう付け後、冷却すると、環状チ
ャネル又はポケット内のろう付け接合部とカッターイン
サート又は複数のカッターインサートが共に、凹所の開
口端部で環状チャネル又はポケットを定義するビット本
体の半径方向に延出する周囲材料又は犠牲的拘束部によ
り、残留圧縮応力で拘束されるようにサイズ設定され
る。次に、カッタービット本体を有するカッタービット
は、少なくとも約４０から好ましくは約４２までのロッ
クウェル「Ｃ」硬度まで鋼を硬化するために加熱され、
焼入れされて焼もどされる。熱処理はまた、ろう付け合
金、鋼、又はカッターインサート若しくは複数のカッタ
ーインサートを同時に焼なまし（アニーリング）して残
留応力を減少するか軽減する。

【００２２】本発明の別の形態では、カッタービットブ
ロックアセンブリは、ボアを含むブロックとビット本体
を有するカッタービットとを含むか、それらから実質的
になるか、又はそれらから成る。ビット本体は両側の第
１及び第２端部と第１端部で端部開口された凹所とを含
む。本体の第１端部は拡大され、カッターインサート又
は複数のカッターインサートを受け取るための環状チャ
ネル又はポケットを端部開口された凹所に周囲から離れ
て有する。ビット本体はブロックのボアと係合してブロ
ック内にカッタービットを保持するリテーナを有する。
本体の第１端部が拡大され、カッターインサート又は複
数のカッターインサートを受け取るためのグルーブを端
部開口された凹所に周囲から離れて有する。カッターイ
ンサート又は複数のカッターインサートは、ビット本体
に凹所の開口端部のグルーブにろう付けすることにより
グルーブ内に固定される。カッターインサート又は複数
のカッターインサートは、ろう付け後、冷却されると、
ろう付け接合部及びグルーブを有するカッターインサー
ト又は複数のカッターインサートが共に、凹所の開口端
部でグルーブを定義するビット本体の犠牲的拘束部〔周
辺材料〕により残留圧縮応力で拘束されるようにサイズ
設定される。次に、カッタービット本体を有するカッタ
ービットは、少なくとも約４０から好ましくは約４２ま
でのロックウェル「Ｃ」硬度まで鋼を硬化するために加
熱され、焼入れされて焼もどされる。熱処理は、ろう付
け合金、鋼、又はカッターインサート若しくは複数のカ
ッターインサートを同時にアニーリングして残留応力を
減少するか軽減する。

【００２３】本明細書に説明的に開示される本発明は、
本明細書に特に開示されない要素、ステップ、構成部
分、成分がない場合にも適切に実施され得る。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明のこれらの及び他の特徴、
態様、及び利点は、下記記載、請求項、及び添付図面を
参照してより良く理解されることになるだろう。

【００２５】図面を参照すると、図１乃至図４は参照番
号１０を有する発明のコンケーブカッタービットの実施
の形態の１つの特定の形態を示す。コンケーブカッター
ビットは３つの主要部、即ちカッター要素１２、ビット
本体１４、及びリテーナークリップ１６を含む。

【００２６】ビット本体１４は図１に示されるように中
心長手方向軸Ａ−Ａに対してほぼ対称的である。ビット
本体１４は軸方向の第１端部１８及び軸方向の第２端部
２０を有する。記載より明白になるように、カッタービ
ット１０の第１端部１８は基体(substrate) に突き当た
ってその基体を切削するか又は破砕する。従って、第１
端部１８はカッタービット１０の衝突端部とみなされ得
る。好ましくは円柱形の一体的なシャンク２２はビット
本体１４の第２端部２０付近に存在する。好ましくは、
円錐台形状の一体的なヘッド２４はビット本体１４の第
１端部１８付近にある。

【００２７】円柱シャンク２２は好ましくは環状グルー
ブ２６を具備し、環状グルーブ２６がリテーナクリップ
１６を支持する。図は、えくぼ（dimple) クリップと呼
ばれる好適なリテーナクリップ１６を示す。エングル(E
ngle) 等の米国特許第３，５１９，３０９号及びオーク
（Oakes)等の米国特許第３，７５２，５１５号は、それ
ぞれこのようなリテーナクリップについて記載する。

【００２８】しかしながら、他のリテーナ構造も本発明
と共に使用するのに適していることは認識される。例え
ば、ビット本体の後部付近のチャネル中で支持される圧
縮可能な細長い円筒部材を含む長いリテーナを本発明と
共に使用することができる。「ＭＮ−Ｂ合金鋼組成物か
ら製造されるビット本体を有する採掘／建築ツールビッ
ト(MINING/CONSTRUCTION TOOL BIT HAVING BIT BODY FA
BRICATED FROM MN-B STEEL ALLOY COMPOSITION) 」と題
されたグリーンフィールド(Greenfield)の米国特許第
４，８８６，７１０号及び「カッタービット及び先端(C
UTTER BIT AND TIP)」と題されたスティフラー(Stiffle
r)等の米国特許第４，９１１，５０４号は、それぞれポ
イントアタック(point attack;一点集中) スタイルのツ
ールに使用された長いリテーナについて説明する。

【００２９】実施では、ブロック２８のようなホルダー
のボア（穴）中にカッタービットのシャンクを押し込む
と、好適なリテーナクリップ１６の半径方向外側に向か
って突起するバンプ３０は、ブロック２８の円筒ボア３
４中の環状内部グルーブ３２と位置合わせする。その後
でコンケーブカッタービット１０はブロック２８に対し
て自由に回転することができる。

【００３０】実施の形態の特定の形態はホルダー又はブ
ロック２８に対して回転できるカッタービット１０を呈
するが、本発明の範囲を回転可能なカッタービット限定
することを意図するわけではない。本出願人は、本発明
の実施の形態が回転不能カッタービット（即ち、回転可
能カッタービットと同様にそのホルダーに対して回転し
ないカッタービット）を含むことを考慮している。回転
不能カッタービットに関しては、カッタービットは、複
数のカッター要素が使用される時に、カッター要素の一
部分又は１つのカッター要素がすり減っていると、ホル
ダーに対して別の位置へカッタービットを角度割り出し
(index) して、切削のためにすり減っていない部分又は
カッター要素を露出できるように角度割り出しすること
ができる。

【００３１】ビット本体１４は好ましくは軸方向の第１
端部１８付近に凹所３８を含む。凹所３８の面は好まし
くは直円錐を定義する。直円錐以外の他の幾何学的形状
も本発明の範囲内にある。凹所３８の開口部は好ましく
は略円形であり、それはカッタービット本体１４の周囲
エッジ４０から半径方向内側に向かいカッタービット本
体１４の第１端部１８付近の位置から開始する。

【００３２】ビット本体１４は凹所３８の開口部の周辺
に周辺領域を有し、この領域は好ましくは環状チャネル
又はポケット４２を含み、犠牲的拘束部１７として作用
する。環状チャネル又はポケット４２はコンケーブ部分
３８の開口部の周辺を囲む。環状チャネル又はポケット
４２は横断面（底面）４４と長手方向面４６とを有し、
これらの面は交差する。横断面４４は、コンケーブカッ
タービット１０の長手方向軸Ａ−Ａと略直交する。長手
方向面４６は、コンケーブカッタービット１０の長手方
向軸Ａ−Ａと略平行する。

【００３３】環状チャネル又はポケット４２はカッター
要素１２をビット本体１４と連結する好適な方法である
が、実施の形態の範囲、更にその事では発明の範囲をチ
ャネル又はポケットの使用に限定することは意図されな
い。本出願人は、カッター要素１２（例えば、カッター
要素を含むセグメント）を、ろう付け、はんだ付け、溶
接、又は他の連結手段により凹所の開口部の周囲を囲む
平面に固定することができることを考慮している。カッ
ター要素１２又はカッター要素１２のセグメントはまた
凹所の開口部を囲む周囲領域中に含まれる穴（ボア又は
ホール）中に収容可能である。一方、本発明はまた、改
良される品質、即ち生産歩留り（即ち、製造される製品
数の部又は割合として品質基準に合う製品数）を促進す
るために少なくともカッタービットの組み立て中に犠牲
的拘束１７の存在を考慮する。例えば、本発明のコンケ
ーブビットの実施の形態を用いたカッタービット本体の
生産歩留りは実質的に約１００％であった。反対に、従
来技術のカッタービット本体に対する生産歩留りは約８
０％であった。

【００３４】円錐台ヘッド２４は好ましくは円柱ショル
ダー３６を具備し、円柱ショルダー３６がブロック２８
の第１面４８と係合してカッタービット１０がブロック
のボア（穴）中へ遠くに移動しすぎないように援助す
る。ショルダーの後方にある円錐台面部分は、ブロック
のボアのマウス４９と対応し動作中にそれと係合する。

【００３５】本発明の実施の形態を図示されて本明細書
中に記載された特定のカッタービットに限定することは
意図されない。カッタービット本体の実施の形態は、例
えばカッタービットのシャンクが四角形、五角形、六角
形、七角形、八角形、また断面が非円柱形(acylindrica
l)のような他の形態及び幾何学を呈し、その対応する四
角形や又は非円筒形のボアにより回転不能方法で保持さ
れ得る。

【００３６】或いは、カッタービットのシャンク及びブ
ロックのボアは円筒形とするが、カッタービットを更に
角度割り出しできる回転不能方法でブロック中に保持で
きる。このタイプの構成の一例は、「デュアル角度割り
出し能力を有する溝堀ツールアセンブリ(TRENCHING TOO
L ASSEMBLY WITH DUAL INDEXING CAPABILITY) 」と題さ
れたビーチ(Beach) 等の米国特許第５，００７，６８５
号に示されるメカニズムを使用するために、カッタービ
ットのシャンクの背面及びブロックの背面を変更するこ
とであり、即ち鋸歯状の角度割り出し座金（ワッシャ）
はシャンクに回転不能に保持され、ブロックの背部の刻
み目で係合される。

【００３７】図により示された実施の形態の特別な形態
では、カッター要素１２は好ましくは８個の別個のカッ
ターインサートを含み、その各々を参照番号５０で示
す。カッターインサート５０は好ましくは弧状であり、
約１７８°、好ましくは４４°の好適なインクルーデッ
ド・アングル（総合角度、included angle) 「α」を有
する。カッターインサート５０は好ましくは略平らな頂
部面５２、略平らな底部面５４、略弧状の外側面５６、
略弧状の内側面５８、及び略平らな両端部面６０、６２
を有する。カッターインサート５０の各面は隣接面と交
差して、比較的鋭い角部を形成する。略平らな頂部面５
２により画定される平面と略平らな底部面５４により画
定される平面は平行であってもよい。しかしながら、頂
部面５２により画定される平面と底部面５４により画定
される平面との間の角度は約３０°かそれよりも大き
く、好ましくは改良エッジ強度のために約１５°かそれ
よりも大きくすることができる。頂部面５２、底部面５
４、及び端部面６０、６２が内側面５８の方向に向かう
に従って内側方向にテーパするように内側面５８の全体
の寸法は外側面５６の全体の寸法よりも小さいことは好
ましい。

【００３８】カッターインサートの外径、又は複数のカ
ッターインサートにより画定される外径と、それに対応
するビット本体の環状チャネル又はポケットカッターの
直径との間の間隔は、カッタービットの製造を促進して
実質的に約１００％の生産歩留りを得るようなものとす
るべきである。同様に、犠牲的拘束部１７の厚みは、カ
ッター要素及び犠牲的拘束部内に残留応力が存在する間
に犠牲的拘束部を損ねることなくカッタービットの製造
を促進するようなものとするべきである。実施の形態の
好適な特定の形態では、カッターインサートの外径、又
は複数のカッターインサートにより画定される外径と、
それに対応するビット本体の環状チャネル又はポケット
カッターの直径は、約３０５０μｍ（１２０ｍｉｌｓ）
未満、好ましくは２０３０μｍ（８０ｍｉｌｓ）未満、
より好ましくは７６０μｍ（３０ｍｉｌｓ）未満だけ相
違する。しかしながら、カッタービットの第１端部の環
状チャネル又はポケットカッター内に位置決めされるカ
ッターインサートの直径、又は複数のカッターインサー
トにより画定される直径と、それに対応するビット本体
の環状チャネル又はポケットカッターの直径との間の特
定の寸法間隔に発明の範囲を限定することは意図してい
ない。該間隔の主な特徴は、鋼本体とカッターインサー
トとの間のろう付け接合部の凝固中かその後、犠牲的拘
束部がカッターインサート又は複数のカッターインサー
トを拘束して、ろう付け接合部又は超硬合金化タングス
テンカーバイドカッター要素、又はその両方中のひび割
れを最小化するか又はそれを防止するように、間隔が十
分に狭くされるべきであるということである。

【００３９】図３（Ｂ）と参照すると、ろう付け接合部
７０はインサート５０の内側面５８とチャネル４２の長
手方向面４６との間に存在する。ろう付け接合部７０は
各カッターインサート５０の底部面５４とチャネルの横
断面４４との間に存在する。

【００４０】図５を参照すると、参照番号８０として概
略的に示されるカッターインサートの代替スタイルが示
される。カッターインサート８０は好ましくは略弧状の
形であり、カッターインサート５０のインクルーデッド
・アングルと同様の好適なインクルーデッド・アングル
を有する。カターインサート８０は好ましくは略平らな
頂部面８２、略平らな底部面８４、略弧状の外側面８
６、略弧状の内側面８８、及び略平らな両端部９０、９
２を有する。カッターインサート８０の面同士の交点は
好ましくは丸みがある。

【００４１】カッターインサート８０はカッターインサ
ート５０に関する方法と同様の方法でカッタービット１
０のチャネル４２内に位置決めされる。ギャップの存在
及び離間関係でのカッターインサート８０の位置決め
は、カッターインサート５０の場合のそれと同じであ
る。

【００４２】セメント、セラミック、及びセラミック及
び／又は金属の複合材料のような他の硬質材料も許容で
きるが、好適な材料はコバルトベースの超硬合金化タン
グステンカーバイドを含み、より好ましくはカッターイ
ンサート５０及び８０用のコバルトベースの超硬合金化
タングステンカーバイドのグレード（等級）は、約９
０．５重量％の大粒のタングステンカーバイドと９．５
重量％のコバルトとを含む組成物である。

【００４３】他のろう付け合金も許容可能であるが、カ
ッタービット１０用の好適なろう付け合金は、下記組成
物、即ち約５０重量％の銀、約２０重量％の銅、約２８
重量％の亜鉛、及び約２重量％のニッケル、を有する銀
ベースのろう付け合金である。好適なろう付け合金は、
約１２２０℃の固相線及び約１３０５℃の液相線を有す
る。このろう付け合金は、（米国）溶接協会(American
Welding Society)（Ａ５．８）仕様のＢＡｇ−４ Ａ−
５０Ｎにより知られている。この好適なろう付け合金
は、ハンディ＆ハーマン(Handy & Harman)よりブレーズ
（Braze)５０５として市販されている。

【００４４】本発明は発明のある種の好適な変形を参照
してかなり詳細に記載されたが、他の変形も可能であ
り、それは本明細書の考察や又は開示される発明の実施
により当業者に明白になるであろう。

【００４５】例えば、犠牲的拘束部はまた、ビーチの名
で発行された米国特許第４，７２５，０９８号に開示さ
れるような円錐形ビットと関連して使用され得る。この
ような例では、ハードフェーシング（表面硬化）材料を
例えば環状リング又はカラーと交換可能であり、これは
延出部分により画定される環状グルーブ又はチャネルに
嵌合する。発明者がコンケーブカットビットの実施の形
態に関して考慮すると、延出部分は犠牲的に使用され
る。即ち、延出部分は使用中に磨耗して環状リング又は
カラーを露出し、これは優れた磨耗耐性を円錐形のビッ
トの周囲に付与する。

【００４６】本発明の別の実施の形態では、犠牲的拘束
部をグラハム等の名で発行された米国特許第５，４１
７，４７５号で開示されるような円錐形のビットと関連
して使用することができる。このような例では、保持(r
etaining) 部材を例えば環状リング又はカラー中に配置
してもよく、これは犠牲的拘束部により画定される環状
グルーブ又はチャネルに嵌合する。犠牲的拘束部は、使
用中に磨耗して環状リング又はカラーを露出し、これは
内側インサートの周りの磨耗を減少することにより優れ
た磨耗耐性を円錐ビットの周囲に付与する。

【００４７】従って、特許請求の精神及び範囲は、本明
細書中に含まれた好適なバージョンの記載に限定される
わけではない。

【００４８】本発明の他の特定の実施の形態は本明細書
を考慮するか又は開示した発明を実施することにより当
業者に明白になるだろう。明細書、コンケーブビットの
実施の形態の特定の形態、及び他の実施の形態は単に例
示的なものとしてみなされ、発明の真の範囲及び精神は
クレームにより示されることが意図される。

【００４９】本願により参照された全特許及びドキュメ
ントは本願に援用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンケーブカッタービットの特定の実
施の形態の側面図であり、カッタービットはブロックに
取り付けられており、ここでブロックは、カッタービッ
トとブロックとの間の連結を説明するように部分断面図
で示される。

【図２】図１に示されたカッタービットの端面図であ
る。

【図３】（Ａ）はリテーナクリップを有さない、図１の
特定の実施の形態の側面図を示し、カッターインサート
とビット本体との間の連結を示すようにビット本体の一
部分が断面図で示され、（Ｂ）はカッタービットの一部
分の拡大図であり、カッターインサートとビット本体と
の間のろう付け接合部を示すように、一部分が断面図で
示される。

【図４】図１のカッターインサートの斜視図である。

【図５】図１のものと同様のコンケーブカッタービット
本体と一緒に使用するたの変更カッターインサートの斜
視図である。

【符号の説明】

１０ コンケーブカッタービット １２ カッター要素 １４ ビット本体 １６ リテーナクリップ １７ 犠牲的拘束部 １８ 第１端部 ２０ 第２端部 ２２ 円柱シャンク ３８ 凹所 ４０ 周囲エッジ ４２ 環状チャネル又はポケット

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタービットであって、 第１端部と、 第１端部とは反対側の第２端部と、 第１端部中の凹所と、 第１端部の犠牲的拘束部と、 凹所の周囲の第１面と、第１面から半径方向外側にあ
   り、かつ第１端部の犠牲的拘束部から半径方向内側にあ
   る第２面と、その第１面と第２面との間に延出する横断
   面と、により画定される環状チャネル又はポケットと、 凹所の周囲であって環状チャネル又はポケット内で結合
   材料によりビット本体に固定される少なくとも１つのカ
   ッターインサートと、 を有するビット本体を含むカッタービット。
2. 【請求項２】 カッタービットが回転可能である請求項
   １のカッタービット。
3. 【請求項３】 少なくとも１つのインサートが複数のカ
   ッターインサートを含み、そのカッターインサートの各
   々が略弧状である請求項１のカッタービット。
4. 【請求項４】 カッターインサートの各々が少なくとも
   約１７８°のインクルーデッド・アングルを有する請求
   項３のカッタービット。
5. 【請求項５】 カッターインサートの各々がコバルトベ
   ースの超硬合金化タングステンカーバイドからつくら
   れ、ビット本体が鋼から作られる請求項１のカッタービ
   ット。
6. 【請求項６】 コバルトベースの超硬合金化タングステ
   ンカーバイドが約９０．５重量％のタングステンカーバ
   イドと約９．５重量％のコバルトとを含む請求項５に記
   載のカッタービット。
7. 【請求項７】 結合材料が、約５０重量％の銀、約２０
   重量％の銅、約２８重量％の亜鉛、及び約２重量％のニ
   ッケルを含むろう付け合金を含む請求項１のカッタービ
   ット。
8. 【請求項８】 ビット本体がその第２端部付近に略円柱
   シャンクを含み、シャンクがその中にグルーブを含み、
   シャンク中のグルーブがリテーナを支持する請求項１の
   カッタービット。
9. 【請求項９】 カッタービットブロックアセンブリであ
   って、 中にボアを含むブロックと、 ビット本体を有するカッタービットと、を含み、 該ビット本体が、 第１端部と、 第１端部とは反対側の第２端部と、 第１端部中の凹所と、 第１端部の犠牲的拘束部と、 凹所の周囲に第１面、第１面から半径方向外側にあり、
   かつ第１端部の犠牲的拘束部から半径方向内側にある第
   ２面、及びその第１面と第２面との間の横断面、により
   画定される環状チャネル又はポケットと、 凹所の周囲であって環状チャネル又はポケット内で結合
   材料によりビット本体に固定される少なくとも１つのカ
   ッターインサートと、 ブロックのボアと係合してブロックにカッタービットを
   保持するリテーナと、 を有する、 カッタービットブロックアセンブリ。
10. 【請求項１０】 少なくとも１つのインサートが複数の
    カッターインサートを含み、カッターインサートの各々
    が略弧状である請求項９のカッタービットブロックアセ
    ンブリ。
11. 【請求項１１】 カッターインサートの各々が少なくと
    も約１７８°のインクルーデッド・アングルを有する請
    求項９のカッタービットブロックアセンブリ。
12. 【請求項１２】 カッターインサートの各々が、コバル
    トベースの超硬合金化タングステンカーバイドから作ら
    れ、ビット本体が鋼から作られる請求項９のカッタービ
    ットブロックアセンブリ。
13. 【請求項１３】 コバルトベースの超硬合金化タングス
    テンカーバイドが、約９０．５重量％のタングステンカ
    ーバイドと約９．５重量％のコバルトとを含む請求項９
    のカッタービットブロックアセンブリ。
14. 【請求項１４】 結合材料が、約５０重量％の銀、約２
    ０重量％の銅、約２８重量％亜鉛、及び約２重量％のニ
    ッケルを含むろう付け合金を含む請求項９のカッタービ
    ットブロックアセンブリ。
15. 【請求項１５】 ビット本体がその第２端部付近に略円
    柱シャンクを含み、該シャンクがその中にグルーブを含
    み、シャンク中のグルーブがリテーナを支持する請求項
    ９のカッタービットブロックアセンブリ。
16. 【請求項１６】 カッタービットがブロックに関して回
    転可能である請求項９のカッタービットブロックアセン
    ブリ。
17. 【請求項１７】 基体に突きあたるカッタービットであ
    って、 突きあたり端部を有する細長い本体と、 突きあたり端部に隣接する犠牲的拘束部と、 ビット本体に犠牲的拘束部で連結される少なくとも１つ
    のインサートと、 を含むカッタービット。
18. 【請求項１８】 ビット本体がその突きあたり端部にキ
    ャビティを含み、キャビティが犠牲的拘束部により画定
    される開口端部を有する請求項１７のカッタービット。
19. 【請求項１９】 キャビティの形状がコンケーブである
    請求項１８のカッタービット。
20. 【請求項２０】 犠牲的拘束部が、ビット本体の長手方
    向軸に略直交する横断面を具備し、少なくとも１つのカ
    ッターインサートが横断面と連結される請求項１９のカ
    ッタービット。
21. 【請求項２１】 犠牲的拘束部が、ビット本体の長手方
    向軸に略平行な長手方向面を更に具備し、少なくとも１
    とのインサートが長手方向面と連結される請求項１７の
    カッタービット。
22. 【請求項２２】 少なくとも１つのインサートが細長い
    本体の突き当たり端部の第２の内側インサートの周りに
    保持部材を含む請求項１７のカッタービット。
23. 【請求項２３】 少なくとも１つのインサートが、突き
    あたり端部から軸方向に離間された環状リング又はカラ
    ーを含み、また細長い本体の突きあたり端部に第２イン
    サートを更に含む請求項１７のカッタービット。
24. 【請求項２４】 カッタービットが円錐ビットを含む請
    求項２２のカッタービット。
25. 【請求項２５】 カッタービットが円錐ビットを含む請
    求項２３のカッタービット。