JPH10504861A - ドリルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 穿孔性能を改善させると共に製造を簡単化させるために、ドリルヘッドは穿孔ロッド等に接続させるようにした内ネジ（４）を有するソケット（１）と、ソケット（１）の端面に直接取り付けられた個々の断面において矩形の切削部材（３，３’，３”）により形成されたドリル冠（２）とから構成されている。切削部材は矢の形状に配置され、ソケット（１）の端面を含む横断平面に対して一定の角度で延伸しかつその先端（８）がソケット（１）の軸線（５）の区域に配置されでいる１つの切削部材を有している。切削部材は取外すことができないようにソケットに接続されており、ドリルヘッドの端面には少なくとも１つの洗浄孔（１０）を切削部材間の間隙に形成されている。切削部材はソケット（１）と同じ材料から成りかつスチールから形成され、ドリル冠（２）の区域を硬化させてある。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ドリルヘッド 発明の詳細な説明 本発明はドリルヘッドに関するものである。 ドリルパイプ、注入穿孔アンカー等に螺合させるように構成したドリルヘッド は多様な形状のものが公知である。それらは穿孔段階において洗浄（フラッシン グ）媒体の案内に使用しかつ注入穿孔アンカにおいて硬化媒体、例えばモルタル 懸濁液の通路に使用し得る少なくとも１つの洗浄（フラッシング）孔を備えてい る。ドリル冠は半径方向においてドリルヘッドの残りの部分、普通、ソケットよ り突出しているので、形成された穿孔穴の内壁とドリルパイプの外壁面との間に 環状空間が存在し、該環状空間内には例えば洗浄媒体が流れ得る。 これら公知のドリルヘッドの共通の特徴は別個の切削部材によって特徴付けら れるドリル冠の使用であり、切削部材はしばしば超硬金属からなりかつドリル冠 の凹所に半田付けされている。上記のようなドリル冠はしばしばソケツトの半径 方向に膨張した部分によつて形成され、切削部材はこのドリル冠から半径方向に および／または軸線方向に突出する。 ドイツ国特許第ＤＥ２１１６８１４号明細書から、環状ドリル冠が知られてお り、該環状ドリル冠は実質上筒状ソケットからなり、その前面端には全体的に半 径方向に延伸している切削挿入体を備え、穿孔過程中に洗浄媒体がソケットを通 って流れ、該媒体は端面を通りかつ切削挿入体と穿孔穴との間の中間間隙を流出 するので、穿孔過程の結果として生じた岩石粒子はドリルパイプと穿孔穴壁との 間に流れ、その後穿孔穴から流出する。上記ソケットは中空のドリルパイプの端 部に螺合されるように構成されかつその内部に核分裂芯材を備えている。 米国特許第ＵＳ２５０７２２２号明細書から共通半径方向平面に配置されてい る１列の切削部材を端面に支持しているドリルヘッドが知られており、該ドリル ヘッドは中空体として形成され、該中空体は切削部材を支持する端面の方向に末 広がり状になっており、切削部材から離れているその端部にドリルパイプに螺合 されるように構成させた内ネジを備えている。該内ネジは中空室を形成し、該空 中室は実質上軸線方向に平行に延伸し、かつ切削部材を支持する前面端に開口す る洗浄孔を備えている。さらに他の比べ得るドリルヘッドが米国特許第ＵＳ３７ ２６３５１号明細書から公知である。このドリルヘッドは内ネジを備えた円筒状 のソケットからなり、その前端面には共通の半径方向平面に配置されている１列 の切削部材を外側に支持しているドリル冠が配置されており、ドリル冠はソケッ トの中空間隙から来る洗浄媒体用の出口開口部を形成する前端面貫通孔を備えて いる。 これらの公知のドリルヘッドは常にソケットの特別な構成を必要とし、しかも 切削部材等を収容させるための構成だけではなくまた洗浄媒体用の出口開口部を 備える必要もあることで共通している。 そのようなドリルヘッドの有効寿命は洗浄媒体の冷却作用によつて影響を及ぼ され、使用中に高温を受ける位置において非常に強い摩耗が生じる。 その結果、洗浄媒体の流れが可能な限り妨害されずかつ切削部材のまわりに均 一に流れることは解放岩石粒子の迅速な除去のためだけでなくまたドリル冠中の 非常にストレスを受ける部分の冷却のために必須である。また切削刃の形状と大 きさは洗浄過程に関連して決められねばならない。すなわち粒子の不十分な洗浄 は穿孔性能を著しく低下させる。 本発明の目的は上述した形式の従来技術のドリルヘッドを改善し、穿孔効率を 増大させ、製造を簡単化させたドリルヘッドを提供することにある。この目的は 特許請求の範囲１項の特徴部分を有するドリルヘッドによって達成される。 本発明の必須の特徴は穿孔過程中に活動的に作用するドリル冠の部分を直線状 の３つの切削部材によって形成させ、３つの切削部材をそれらの最外端がソケッ トの軸線に対して同中心でありかつソケットの直径より大きい直径を有する円上 に位置するように配置させることにある。ソケットは例えばスリーブ継手、管継 手等の一部分であり、すなわちドリルパイプを延長するためにドリルパイプの端 部に螺合させるように構成した少なくとも１つの内ネジを備える構成部材である 。最も簡単な場合において、ソケットはこの意味においてドリルヘッドの枠内で 利用するために、基本的にはさらに他の準備を必要としない。これは製造過程の 実質的な簡単化を導き、ドリルヘッドの製造に関する限り、延長可能なドリルパ イプの製造に必要である構成部材が使用される。切削部材の配置は全体の穿孔断 面にわたって均一な穿孔作用をもたらし、しかし、それにもかかわらず、簡単な 幾何学的構成を有し、流出状態が妨害されず、良好な冷却作用を有する。それは ドリル冠の非常に使用される部分の均一な冷却を意味し、その結果ドリル冠は従 来のドリル冠に比して高度の穿孔性能を有し、その結果としてコスト減少を引き 起こす。最も簡単な場合においてドリルヘッドはソケットの前端面と直接溶接さ れ、しかも上述した矢状構造を維持する３つの切削部材を有することができる。 少なくとも１つの切削部材はソケットの前端面を含む平面に対して一定の角度下 で配 置されている。この配置は切削部材の先端がソケットの軸線の区域に配置され、 かつ実際にこの先端が穿孔方向に見て突き出したように選定されている。他方に おいて残りの切削部材は上述した平面に対して平行に延伸している。本発明のド リルヘッドの少なくとも１つのフラッシング孔はソケットの軸線に少なくとも隣 接する区域に配置されている。上述したごとく、１つの切削部材の先端はまたこ の軸線の区域に配置されている。これは、どんな場合にも切削工具が穿孔穴断面 の中央区域においてさえも有効であり、その結果フラッシング孔の区域の穴塞ぎ の形成が有効に阻止され、同時に有効な冷却作用を保証することを意味する。最 も簡単な場合において、特許請求の範囲第２項の特徴により、切削部材はソケッ トと同一の材料から形成され、かつスチールから形成され、ドリル冠の区域のみ 、すなわち切削部材は従来の硬化方法を受ける。ドリルヘッドのかかる構成は例 えば注入穿孔アンカーとして、かつしたがって使い捨てドリルヘッドとして利用 し得る。 特許請求の範囲第３項の特徴によれば、切削部材は超硬金属から形成され、こ の実施例は通常のドリルヘッドとして、言い換えれば、一般のドリルパイプ用の くり返し使用可能なドリルヘッドとして使用され得る。 特許請求の範囲第４項の特徴によれば、ソケットの端部に形成される凹部は最 も簡単な方法において形成させることができかつ単に切削部材を取り付けるため の組付けの補助として作用する。 特許請求の範囲第５項の特徴はドリル冠のとくに簡単な構成に関するものであ る。このドリル冠は正方形または三角形の断面形状を有する棒状の切削部材を有 し、切削部材の少なくとも１つの部材の横断面の端部は穿孔方向に位置されてい る。 個々の直線状切削部材は上述したごとく棒状の形状を有することができる。こ の変形例として、支持部材に半田付けされる別個の超硬合金の切削部材、例えば こぶ状突起を備える支持部材から構成する個々の切削部材の直線状構造を有する ことができる。切削部材を備えたかかる支持部材は上記の直線状切削部材と同等 の価値を有し、切削部材はかかる支持部材に交換可能である。特に、個々の直線 状切削部材と、別個の切削部材を備えた支持部材とからなる混合体も考えられ、 いずれの場合にも、これらの直線状切削部材は上述した矢状構造によって配置さ れねばならない。 本発明を以下に添付図面に示した実施例について詳細に説明する。 第１図は本発明によるドリルヘッドの一部縦断側面図である。 第２図は第１図の矢印ＩＩの方向から見たドリルヘッドの側面図である。 第３図は第１図の矢印ＩＩＩの方向から見たドリルヘッドの端面図である。 本発明によるドリルヘッドは実質上ドリルパイプまたはアンカーロッドにドリ ルヘッドを結合する作用をなすソケット１と、実際のドリル冠２を形成する一連 の切削部材３とからなっている。 ソケット１は内側および外側にねじ形状を有する比較的厚い壁の管状部材によ って形成されている。この管状部材はとくに冷間成形法において製造され、外側 のねじ状輪郭は圧延によって形成され、これは図示の実施例において丸ねじに類 似する同じ輪郭を形成するように内側に自由な内部変形を生じさせる。 この丸ねじまたは内ねじ４はドリルパイブまたはアンカーロッドの端部の外ね じにドリルヘッドを螺合させることができる作用を行うので、本発明によるドリ ルヘッドは取り外すことができる。 ドリル冠２を形成する切削部材３の半径方向の最外端はソケット１の軸線５に 対して同中心であって、ソケット１の直径より大きくかつドリルパイプ又はアン カーロッドの部分の直径より大きい直径６を有する円上に配置されている。 実施例は３つの識別可能な個々の切削部材３，３’，３”を示し、該切削部材 ３，３’，３”は第３図に示したように矢形状によって配置されている。切削部 材はプリズム形状の捧からなり、矢じりを形成する切削部材３，３’は傾斜面を 有し、傾斜面はそれらの向い合った端部において互いに接合するように配置され 、それらの傾斜面は共通平面７まで延伸している。断面において矩形の切削部材 ３，３’，３”はそれらの角端の１つがソケット１の端部に対面するようにソケ ット１の端面に対して位置付けされているので、切削部材の横断面を横切る対角 線はソケット１の端面を含む横断平面に対して垂直に延伸する。第３の切削部材 ３”は上述した２つの切削部材３，３”とは対称的にソケット１の端面の平面に 対して平行ではなく、多少の角度をつけて延伸し、実際には半径方向内端８が半 径方向外端８’に対して符号９で示した寸法だけ高く位置するような角度だけ傾 斜している。上述の内端８は軸線５上に位置付けさせめことができ、その結果角 端８”は穿孔作業中に円錐形の面を描く。 切削部材３を簡単に取付けることができるようにするためソケット１の端面に は切削部材を固定させる溝または凹部を設けてあるので、切削部材をソケット１ に溶接させることができる。溶接は、切削部材の配列構造に従って全部で３つの 洗浄孔（フラッシング孔）１０が形成されるような方法で行われることが必要で あり、洗浄孔１０は洗浄媒体を流通させることができるようにソケット１の中空 空間と永続的に連通している。 上述の説明から、本発明による穿孔ヘッドは軸線５の区域に位置するほぼ中心 区域においてほんの少しだけ突出する先端８を有するドリル冠から構成され、更 に全ての切削部材の半径方向の最外端が直径６を有する共通円上に配置されてい ることが明らかである。 本発明によるドリルヘッドを製造するために最も簡単な場合においてソケット １と、矢形構造に従って切断された切削部材３，３’，３”とから始めることが でき、そのさいソケット１の端面には切削部材の配例に対応させかつ切削部材の 取り付けを補助する切込み部又は凹部を形成する。引き続いて切削部材を矢形構 造の形成のためにソケットの端面に溶接させる。ソケット１および切削部材は基 本的には同一材料から形成させることができる。さらに他の行程において、切削 部材は溶接された状態において引き続いて硬化過程を受け、その結果切削部材に は約ＨＲＣ６２の硬度が付与される。 本発明によるドリルヘッドの実質的な利点はソケットを穿孔ロッド、ロックア ンカー、注入穿孔アンカー等に通常使用されているねじ付きスリーブの１部分に させることができ、その結果ドリルヘッドを製造するために、切削部材を除いて 、ロックアンカー、穿孔アンカー等の構成のために必要である部材上に実際に依 存させることができる。従って、この目的のために特別に適合させる部材を準備 することは必要ではない。この方法で製造それたドリルヘッドは例えば注入穿孔 アンカーにおいて使い捨てドリルヘッドとして使用することができる。 しかしながら基本的には切削部材として直接超硬金属の切削部材を利用する可 能性もある。その切削部材を矢形構造においてソケット１に溶接させるかまたは 堅個に半田付けつせる。この方法において同様にまた繰り返し使用するドリルヘ ッドを製造することができる。 しかし、ドリルヘッドの製造は切削部材の配例の矢形構造が残存される限りに おいて、基本的にはどんな方法でも行うことができる。 軸線に近接する中央洗浄孔１０に中央切削部材３”を組み合わせているため、 切削部材の穿孔作用が穿孔断面全体にわたって均一に有効であり、特に中央洗浄 孔の区域においてさえも有効である。この方法によって、中央区域における孔塞 ぎ、及び孔塞ぎによる冷却作用の低下が有効に除去される。 簡単な幾何学的な矢形構造は妨害されない流出状態をもたらすので、穿孔行程 の結果として穿孔された岩石粒子はできるだけ迅速に洗い流すことができる。 均一で好適な洗浄と流出状態に非常に有効な冷却状態とを結合させてあるため 、穿孔性能の増大と穿孔時間の短縮が生じる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中空空間を含みかつ穿孔ロッドまたは穿孔アンカーに接続させるようにし た円筒状のソケット（１）と、該ソケット（１）を越えて半径方向に突出しかつ ソケットの端面に接続させるドリル冠（２）とからなり、ソケット（１）の中空 空間と流体連通しかつソケット（１）の軸線（５）に隣接する区域に配置されて いる少なくとも１つの洗浄孔（１０）をドリル冠（２）に設けた穿孔ヘッドにお いて、 ドリル冠（２）をそれらの最外端がソケット（１）の軸線（５）に対して同中 心でありかつソケット（１）の直径より大きい直径（６）を有する円上に配置さ れるように矢形状にしたがって配置させた３つの直線状切削部材（３，３’，３ ”）によって形成し、 円周区域における洗浄孔（１０）を切削部材（３，３’，３”）により少なく とも部分的に制限させ、 少なくとも１つの切削部材（３”）をソケット（１）の端面を含む平面に対し て一定の角度で延伸させ、 この切削部材（３”）の先端（８）をソケット（１）の軸線（５）の区域に配 置させ、 残りの切削部材（３，３’）を前記平面に対して平行に延伸させたことを特徴 とするドリルヘッド。 ２）切削部材（３，３’，３”）とソケット（１）とをスチールから形成し、 かつ同じ材料から形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のドリ ルヘッド。 ３）切削部材（３，３’，３”）を超硬金属から形成したことを特徴とする請 求の範囲第１項に記載のドリルヘッド。 ４）ソケット（１）の端面には切削部材（３，３’，３”）を取外しできない ように固定させる凹部を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第 ３項のいずれか１項に記載のドリルヘッド。 ５）切削部材を棒状にしかつ正方形または三角形の断面形状にし、切削部材の 少なくとも１つの部材の横断面の角端を穿孔方向に向けたことを特徴とする特許 請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のドリルヘッド。