(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタ−ビット本体に設けられたチップ座には、超硬合金からなる掘削チップがろう付けされ、この掘削チップの底面側には、摩耗量を感知する耐熱、耐寒性のある超音波プロ−ブを受入れる取付け穴が穿設されるようにした掘削用のカッタ−ビットにおいて、
前記超音波プロ−ブは、横波の超音波を送信受信するもので、軸中心線を基準にして、掘削チップの先端方向に向かう屈折角θが３０°〜６０°の範囲内で設定され、しかも、その一端側では、接触媒質を介して掘削チップの底面に接触し、また、その他端側では、ケ−ブルの導出口を備えた支持円筒体が接続され、しかも、この円筒体が取付け穴の開口端に設けられた取付け板側に備えられた耐熱性及び耐震性のある弾性体によって支持されるようにしたことを特徴とする掘削用のカッタ−ビット。
【請求項２】
請求項１に記載された掘削チップの底面には、前記超音波プロ−ブの先端面よりも大きめの座ぐり穴が設けられている請求項１記載の掘削用のカッタ−ビット。
【請求項３】
請求項１に記載された取付け穴は、チップ座側で盲穴になっており、前記超音波プロ−ブの接触媒質が盲穴を構成する部分を介して掘削チップに接触している請求項１記載の掘削用のカッタ−ビット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、掘削用のカッタ−ビットに関し、特に、横波超音波を送信受信する超音波プロ−ブが備えられることにより、掘削チップの摩耗量を正確に感知できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波を利用した摩耗検知用の掘削ビットとしては、例えば、縦波の超音波を発信する超音波振動子が取付け穴内で弾発的に支持されるようにした実開平４−１２５８５号公報などが開示されている。そして、超音波振動子を受入れる取付け穴は、掘削チップの先端方向に向って穿設されるような構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した構成では、超音波を送信受信した場合、その種類が縦波であろうと横波であろうと掘削チップの摩耗部で反射する際には、縦波→横波→縦波とモ−ド変換を起こして、パルス波形が極めて多い多重エコ−になることから、実際の刃先摩耗量に対応した反射ピ−クの判定が極めて難しくなって、実用上で使用制限されるという問題点があった。
【０００４】
また、この構成では、カッタ−ビットの形状が著しく制約され、強度不足を招く問題点もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、カッタビット本体に設けられた取付け穴内には、横波超音波を送信受信する超音波プロ−ブが組込まれるようにしたものである。
【０００６】
すなわち、取付け穴内にある超音波プロ−ブは、その一端側では、接触媒質を介して掘削チップの底面に接触し、また、その他端側では、ケ−ブルの導入口を備えた支持円筒体が接続され、しかも、この円筒体が取付け穴の開口端に設けられた取付け板側に備えられた耐熱性及び耐震性のある弾性体によって支持されるように構成したものである。この場合、超音波プロ−ブは、屈折波を得るため、掘削チップの先端に向って３０°〜６０°の屈折角θを構成するようになっている。
【０００７】
また、掘削チップの底面には、ろう付け時におけるろうの拡がりを防止するため、超音波プロ−ブの先端面の径よりも大きめの座ぐり穴が設けられている。
【０００８】
さらに、カッタビット本体に設けられた取付け穴は、チップ座側で盲穴になっており、前記超音波プロ−ブの接触媒質が盲穴を構成する部分を介して掘削チップに接触するように構成されてもよいものである。
【０００９】
【作用】
本発明の掘削用のカッタ−ビットは、超音波プロ−ブによって、掘削チップの先端近辺には、横波超音波のパルスを入射、反射させ、有効なエコ−を選択的に捕捉するものである。したがって、刃先摩耗量は、追尾電子システムによる時間関数として、素早く感知できるものである。この場合、屈折波の屈折角は、３０°〜６０°の範囲内に設定されるが、これによって、縦波の出現が防止され、純粋な横波のみとなることから、摩耗ピ−クの判定が極めて容易になる。この屈折角は、超硬合金の音速及び超音波プロ−ブの接触媒質の音速により、スネルの法則を用いて計算できる。
【００１０】
また、超音波プロ−ブは、取付け穴内では、支持円筒体を介して、弾性体で支持されることから、確実な取付けが可能になっている。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明掘削用のカッタ−ビットにおける一実施例について、図を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、掘削用のカッタ−ビットにおける要部の断面図であり、カッタ−ビット本体１の一端には、チップ座２が設けられ、このチップ座２内には、掘削チップ３がろう付けされるようになっている。また、このチップ座２の底面には、耐熱、耐寒性のある超音波プロ−ブ４を受入れる取付け穴５が穿設されている。
【００１３】
そして、前記超音波プロ−ブ４は、横波の超音波を送信受信できるように構成されているもので、その一端側が取付け穴５の掘削チップ３側にあって、耐熱性のある接触媒質を介して掘削チップ３の底面の座ぐり穴６に接触している。この場合、横波の超音波の周波数は、０．５〜１０ＭＨｚ、望ましくは１〜５ＭＨｚである。これは、１ＭＨｚより低いとエコ−ピ−クが拡がることから測定精度が低下し、１０ＭＨｚよりも大きいと減衰が大きくなって、エコ−ピ−クが消失する可能性を配慮したものである。また、前記接触媒質は、例えば、グリセリン系の粘性流動体あるいは蜂蜜などからなっており、掘削チップ刃先の擦過熱によっても耐えられるように１５０℃までの耐熱性があることが好ましい。さらに、座ぐり穴６は、超音波プロ−ブ４の先端部分よりも幾分大きめになっている。これは、掘削チップ３のろう付け時のろうの拡がりを防止するためである。なお、超音波プロ−ブ４と掘削チップ３との間には、ろう材が１〜２ｍｍ残存していても、上記特性を失うものではない。
【００１４】
さらに、前記超音波プロ−ブ４は、軸中心線を基準にして、掘削チップの先端方向に向かう屈折角θが３０°〜６０°の範囲内で設定されるとともに、その他端側には、回転防止付きの支持円筒体７の一端に連結されるようになっている。この場合、屈折角θを３０°〜６０°の範囲にしたのは、縦波の出現を防止して、純粋な横波のみとするためであり、これによって摩耗ピ−クの判定が極めて容易になるからである。この屈折角は、超硬合金の音速及び超音波プロ−ブの接触媒質の音速により、スネルの法則を用いて計算できるものである。また、この支持円筒体７には、超音波プロ−ブ４からのケ−ブル８の導出口９が設けられている。さらに、このケ−ブル８は、カッタ−ビット本体１のケ−ブル穴１０内にあって、本体外に延びている。
【００１５】
また、この支持円筒体７は、その他端が前記取付け穴５の掘削チップ３の反対側に設けられた取付け板１１側に備えられた耐熱性及び耐震性のある弾性体例えば弾性ゴム１２によって弾発的に支持されている。この場合、前記超音波プロ−ブ４及び支持円筒体７の接続は、図３の断面図で見られるように、円形側面を面取りした形状の回り止め手段が採用されている。
【００１６】
また、前記弾性ゴム１２は、バネなどでもよいが、図示の場合、前記取付け板１１の凸出円筒部１３内に配置されるようになっている。そして、支持円筒体７及び凸出円筒部１３の接続は、図４の断面図で見られるように、円形側面を面取りした形状の回り止め手段が採用されている。さらに、超音波プロ−ブ４及び取付け板１１には、Ｏリング１４がそれぞれ設けられることによって、接触媒質のリ−ク防止、確実な固定が図られている。
【００１７】
なお、前記取付け板１１は、図２で示されているように、ボルト１５によって、カッタ−ビット本体１に取付けられるようになっている。また、カッタ−ビット本体１の先端逃げ面側には、前記掘削チップ３に対して、摩耗防止用の補助チップ１６及び硬化肉盛金１７が設けられている。
【００１８】
図７は、他の実施例を示したもので、チップ座２に対する取付け穴５が盲穴に構成され、これに伴ってカッタ−ビット本体１部分が残存するものである。この場合も、超音波プロ−ブ４の特性が活かされ、有効に機能する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、取付け穴５内に超音波プロ−ブ４が組込まれ、横波の超音波が屈折波として、チップ摩耗先端部に送信受信される構成を採ったものである。したがって、摩耗先端部からの反射によって得られた帰還エコ−のシフト量によって、刃先摩耗量が時間関数として正確に、しかも容易に求められるいう利点を有する。
【００２０】
また、超音波プロ−ブ４は、屈折角θの設定、支持円筒体７及び弾性体１２の配置などの取付け構成から、安定した精度で機能することが期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明掘削用のカッタ−ビットの一実施例を示す要部の断面図、
【図２】図１の下面側からみた要部の底面図、
【図３】図１中のＡ−Ａ線に沿って得られる一部断面図、
【図４】図１中のＢ−Ｂ線に沿って得られる一部断面図、
【図５】図１中のＣ−Ｃ線に沿って得られる一部断面図、
【図６】図１中のＤ−Ｄ線に沿って得られる一部断面図、
【図７】本発明掘削用のカッタ−ビットの他の実施例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１    カッタ−ビット本体
２    チップ座
３    掘削チップ
４    超音波プル−ブ
５    取付け穴
６    座ぐり穴
７    支持円筒体
８    ケ−ブル
１１  取付け板
１２  弾性ゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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