(57)【要約】  本発明は、回転負荷および打撃負荷のための削岩ドリル（１）であって、ドリルヘッド（２）と、送り螺旋部（３）と、シャンクと、ドリル長手軸線（Ｌ）とを有しており、ドリルヘッド（２）は、前後の側面（１０ａ、１０ｂ）を備えた少なくとも１つのサブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）を有しており、サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）は、質量重心（Ｍ）とカッティングエッジ（１１）とを備えており、質量重心（Ｍ）とカッティングエッジ（１１）とは、第１平面（Ｅ１）を規定しており、サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）の前側面（１０ａ）は、第２平面（Ｅ２）を規定しており、サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）の後側面（１０ｂ）は、第３平面（Ｅ３）を規定している。ドリル長手軸線（Ｌ）は、第１交点（Ｓ１）で第１平面（Ｅ１）と交差しており、ドリル長手軸線（Ｌ）は、第２交点もしくは第３交点（Ｓ２、Ｓ３）で第２平面（Ｅ２）および／または第３平面（Ｅ３）と交差しており、ドリル長手軸線（Ｌ）および第１平面（Ｅ１）は、削岩ドリル（１）の送り方向（ｘ）で第１鋭角（１）を成しており、ドリル長手軸線（Ｌ）と第２平面および／または第３平面（Ｅ２、Ｅ３）は、削岩ドリル（１）の送り方向（ｘ）で第２鋭角および／または第３鋭角（２、３）を成している。
2010504864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転負荷および打撃負荷のための削岩ドリル（１）であって、ドリルヘッド（２）と、送り螺旋部（３）と、シャンクと、ドリル長手軸線（Ｌ）とを有しており、前記ドリルヘッド（２）は、前後の側面（１０ａ、１０ｂ）を備えた少なくとも１つのサブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）を有しており、前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）は、質量重心（Ｍ）とカッティングエッジ（１１）とを有しており、前記質量重心（Ｍ）と前記カッティングエッジ（１１）とは、第１平面（Ｅ１）を規定しており、前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）の前記前側面（１０ａ）は、第２平面（Ｅ２）を規定しており、前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）の前記後側面（１０ｂ）は、第３平面（Ｅ３）を規定している形式のものにおいて、
前記ドリル長手軸線（Ｌ）は、前記第１平面（Ｅ１）と第１交点（Ｓ１）において交差しており、前記ドリル長手軸線（Ｌ）は、前記第２平面（Ｅ２）および／または前記第３平面（Ｅ３）と第２交点もしくは第３交点（Ｓ２、Ｓ３）において交差しており、前記ドリル長手軸線（Ｌ）と前記第１平面（Ｅ１）とは、当該削岩ドリル（１）の送り方向（ｘ）で第１鋭角（α１）を成しており、前記ドリル長手軸線（Ｌ）と前記第２平面および／または前記第３平面（Ｅ２、Ｅ３）とは、当該削岩ドリル（１）の送り方向（ｘ）で第２鋭角および／または第３鋭角（α２、α３）を成していることを特徴とする、削岩ドリル。
【請求項２】
前記第１平面（Ｅ１）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α１）は、約１０°から２５°までであることを特徴とする、請求項１記載の削岩ドリル。
【請求項３】
前記第２平面（Ｅ２）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α２）は、約５°から２０°までであることを特徴とする、請求項１または２記載の削岩ドリル。
【請求項４】
前記第３平面（Ｅ３）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α３）は、約５°から２０°までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項５】
前記第１平面（Ｅ１）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α１）は、前記第２平面（Ｅ２）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α２）よりも大きいことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項６】
前記第１平面（Ｅ１）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α１）は、前記第３平面（Ｅ３）と前記ドリル長手軸線（Ｌ）との間の前記角度（α３）よりも大きいことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項７】
前記第１交点（Ｓ１）は、当該削岩ドリル（１）の前記送り方向（ｘ）で見て、前記質量重心（Ｍ）の前方に位置していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項８】
前記第１交点（Ｓ１）は、ドリル先端（１４）と前記質量重心（Ｍ）との間に位置していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項９】
前記第１平面（Ｅ１）、前記第２平面（Ｅ２）および／または前記第３平面（Ｅ３）は、当該削岩ドリル（１）の回転方向（ｗ）に傾斜していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項１０】
当該削岩ドリル（１）の前記回転方向（ｗ）で見て、前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）の前記カッティングエッジ（１１）の前方に、切粉のための導出通路（７）が配置されており、該導出通路（７）は、前記ドリルヘッド（２）の端面（８）から前記送り螺旋部（３）に通じていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項１１】
前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）は、前記ドリルヘッド（２）に形成された溝（６）内に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項１２】
前記溝（６）のフランク（１５ａ、１５ｂ）は、第４平面および第５平面（Ｅ４、Ｅ５）を規定しており、該第４平面および第５平面（Ｅ４、Ｅ５）は、前記ドリル長手軸線（Ｌ）との第４交点および第５交点（Ｓ４、Ｓ５）を有していることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項１３】
前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）は、前記ドリル長手軸線（Ｌ）に対して鏡面対称に配置されていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項１４】
当該削岩ドリル（１）は、メインカッティングエレメント（４）を有していることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【請求項１５】
前記サブカッティングエレメント（５ａ、５ｂ）は、全体超硬合金ヘッドの構成部材であることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の削岩ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載の上位概念に基づく削岩ドリルに関する。
【０００２】
背景技術
国際公開第２００１／０８８３２１号パンフレットより、ドリルヘッドと、送り螺旋部と、シャンクと、ドリル長手軸線とを有する、回転負荷および打撃負荷のための削岩ドリルが公知であり、この場合、ドリルヘッドは、前後の側面を備えた少なくとも１つのサブカッティングエレメントを有しており、このサブカッティングエレメントは、質量重心とカッティングエッジとを備えており、この場合、この質量重心とカッティングエッジとは、第１平面を規定しており、この場合、サブカッティングエレメントの前側面は、第２平面を規定しており、この場合、サブカッティングエレメントの後側面は、第３平面を規定している。このような削岩ドリルは、サブカッティングエレメントもしくはサブカッティングプレートの耐用期間に関して改善されることが望まれている。
【０００３】
本発明の課題は、削岩ドリルを改良して、単数もしくは複数のサブカッティングエレメントに関して長い耐用期間を有するものを提供することである。
【０００４】
この課題は、請求項１の上位概念に記載の構成から出発し、請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。従属請求項には、有利で実用的な改良形を記載した。
【０００５】
本発明による削岩ドリルは、ドリル長手軸線を有しており、このドリル長手軸線は、第１平面と第１交点において交差していて、かつこのドリル長手軸線は、第２平面および／または第３平面と第２交点もしくは第３交点において交差しており、この場合、ドリル長手軸線と第１平面とは、削岩ドリルの送り方向で第１鋭角を成しており、またこの場合、ドリル長手軸線と第２平面および／または第３平面とは、削岩ドリルの送り方向で第２鋭角および／または第３鋭角を成している。このような、穿孔駆動中にサブカッティングエレメントに作用する合力（概ね削岩ドリルのハンマ衝撃によって生じる軸方向の分力と、削岩ドリルの回転によって生じる接線方向の分力とから合成されている）の方向に対する、サブカッティングエレメントの方向調整によって、上述の合力が、サブカッティングエレメントの質量重心方向に案内されることで、サブカッティングエレメントの寸法設定を変化させることなく、その耐用期間を著しく延長することができる。したがって本発明の主要点は、ハンマ穿孔駆動中にサブカッティングエレメントに作用する力に対する、サブカッティングエレメントの空間的な方向調整である。この場合、カッティングエレメントが送り方向から傾倒することによって、耐用期間の向上が達成され、この場合、カッティングエレメントは、前側面および／または後側面で斜めに嵌め込まれることによって、カッティングエレメントの質量重心がカッティングエッジを通る力ベクトル上に位置するように傾倒される。
【０００６】
本発明によれば、第１平面は、ドリル長手軸線に対して約１０°から２５°までの角度（α１）で位置決めされている。これによって、慣用的な全ての負荷状況において、サブカッティングエレメントの最適な方向調整が実現される。
【０００７】
さらに本発明によれば、第２平面および／または第３平面は、ドリル長手軸線に対して約５°から２０°までの角度（α２、α３）で位置決めされている。これによって、サブカッティングエレメントの最適な粗調整が実現される。
【０００８】
本発明によれば、第１平面とドリル長手軸線との間の角度（α１）は、第２平面および／または第３平面とドリル長手軸線との間の角度（α２、α３）よりも大きい。この角度差によって、サブカッティングエレメントを保持する溝からの、サブカッティングエレメントの脱落が回避される。というのも、サブカッティングエレメントが駆動中に行う打撃は、溝内でサブカッティングエレメントを制動またはロックするように作用する傾倒を引き起こすからである。
【０００９】
さらに本発明によれば、第１交点が削岩ドリルの送り方向で見て質量重心の前方に位置し、かつ特に第１交点がドリル先端と質量重心との間に位置するように、サブカッティングエレメントが位置決めされている。これによって、ドリルヘッドのコンパクトな構造が保証される。
【００１０】
さらに本発明によれば、削岩ドリルの回転方向で見て、サブカッティングエレメントのカッティングエッジの前方に、切粉のための導出通路が配置されており、この導出通路は、ドリルヘッドの端面から送り螺旋部へ通じている。これによって、効果的に機能するサブカッティングエレメントの前方で、良好な切りくずの搬出もしくは切粉の搬出が保証されている。
【００１１】
本発明によれば、サブカッティングエレメントは、ドリルヘッドに形成された溝内に嵌め込まれている。これによって、サブカッティングエレメントの簡単で効果的な固定が実現される。
【００１２】
本発明によれば、溝のフランクは、第４平面と第５平面とを規定しており、これらの第４平面ならびに第５平面は、ドリル長手軸線との第４交点ならびに第５交点を有している。溝のこのような斜めの方向調整によって、公知のカッティングエレメントの、本発明による方向調整もしくは位置決めが実現される。
【００１３】
さらに本発明によれば、サブカッティングエレメントは、ドリル長手軸線に対して鏡面対称に配置されている。これによって、削岩ドリルのほぼ対称的な負荷が実現される。
【００１４】
最後に、本発明によれば、サブカッティングエレメントを、全体超硬合金ヘッド（超硬ソリッドドリル）の構成部材として形成されている。
【００１５】
以下に、略示した実施例に基づいて、本発明による発明の詳細を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による削岩ドリルを示す側面図である。
【図２】図１に示した削岩ドリルを、ドリルヘッドから見て示す平面図である。
【００１７】
図１には、削岩ドリル１を側面図で示した。ここでは、図面には、大体において単に削岩ドリル１の上位半部を示した。削岩ドリル１は、ドリルヘッド２と、ドリルヘッド２に続く、２つの送り螺旋溝３ａ、３ｂを備えた送り螺旋部３と、図示していないシャンクとを有している。削岩ドリル１は、ドリル長手軸線Ｌを有しており、このドリル長手軸線Ｌ上で、駆動中に削岩ドリル１は送り方向ｘに打撃送りを行う。同時に、削岩ドリル１は、駆動中にドリル長手軸線Ｌを中心として回転方向ｗで回転する。ドリルヘッド２は、メインカッティングエレメント４と、２つのサブカッティングエレメント５ａ、５ｂ（図２も参照）とを備えている。メインカッティングエレメント４と、サブカッティングエレメント５ａ、５ｂは、いわゆるカッティングプレートとして超硬合金から形成されている。回転方向ｗで見て、サブカッティングエレメント５ａの前方に、第１導出通路７が配置されており、この第１導出通路７を介して、概ねサブカッティングエレメント５ａによって生じる図示していない切りくずおよび／または切粉が、ドリルヘッド２の端面８から送り螺旋溝３ａに送られる。回転方向ｗで見て、サブカッティングエレメント５ａの後方に、第２導出通路９が配置されており、この第２導出通路９を介して、概ねメインカッティングエレメント４によって生じる図示していない切りくずおよび／または切粉が、ドリルヘッド２の端面８から送り螺旋溝３ａに送られる。サブカッティングエレメント５ａは、前側面１０ａと、後側面１０ｂと、外側面１０ｃと、内側面１０ｄ（図２参照）と、カッティングエッジ１１と、カッティングエッジ１１の前方に位置するすくい面１２と、カッティングエッジ１１の後方に位置する逃げ面１３とを有している。さらにサブカッティングエレメント５ａは、質量重心Ｍを有している。この質量重心Ｍとカッティングエッジ１１とによって、第１平面Ｅ１が規定される。この第１平面Ｅ１に、長手方向中心軸線Ｌが、第１交点Ｓ１において交差しており、この場合、交点Ｓ１は、本実施例においては、送り方向ｘで見て、ドリル先端１４と、サブカッティングエレメント５ａの質量重心Ｍとの間に位置している。ドリル長手軸線Ｌと平面Ｅ１とは、第１交差角度α１＝２１°を成して交差している。サブカッティングエレメント５ａの前側面１０ａは、第２平面Ｅ２を規定しており、この第２平面Ｅ２に、ドリル長手軸線Ｌが、第２交点Ｓ２において交差しており、この場合、第２平面Ｅ２とドリル長手軸線Ｌとは、交差角度α２＝１０°を成して延びている。サブカッティングエレメント５ａの後側面１０ｂは、第３平面Ｅ３を規定しており、この第３平面Ｅ３に、ドリル長手軸線Ｌが、第３交点Ｓ３において交差しており、この場合、平面Ｅ３とドリル長手軸線Ｌとは、交差角度α３＝１０°を成して延びている。溝６のフランク１５ａ、１５ｂは、別の２つの平面Ｅ４およびＥ５を規定しており、これらの２つの平面Ｅ４、Ｅ５は、互いに平行に延びている。この場合、平面Ｅ４と平面Ｅ２とは、実質的に重なり合っていて、したがってドリル長手軸線Ｌに対して角度α４＝α２＝１０°を成している。したがって、平面Ｅ４にドリル長手軸線Ｌが交差している交点Ｓ４も、交点Ｓ２に相当する。同様に、平面Ｅ５は、平面Ｅ３と実質的に重なり合っていて、したがってドリル長手軸線Ｌに対して角度α５＝α３＝１０°を成している。したがって、平面Ｅ５にドリル長手軸線Ｌが交差している交点Ｓ５も、交点Ｓ３に相当する。回転駆動中および打撃駆動中に、サブカッティングエレメント５ａは、平面Ｅ１で、発生する合力ＦＲ（いわゆるハンマ衝撃である軸方向の分力ＦＡと、削岩ドリルの回転によって発生する接線方向の分力ＦＴとから合成される）に対抗している。発生する合力ＦＲの力ベクトルに対する、サブカッティングエレメント５ａの、ほぼ正面の、もしくはほぼ１８０°回動した方向調整によって、サブカッティングエレメント５ａは、カッティングエッジ１１における負荷を最適に吸収することができる。というのも、衝撃力が、サブカッティングエレメント５ａの質量重心Ｍに向けられるからである。これによって、従来慣用の、ハンマ穿孔駆動中に高い剪断負荷もしくは曲げ負荷を受ける、ドリル長手軸線に対して平行に向けられたサブカッティングエレメントとは異なって、区域Ｚにおける割れの発生が効果的に防止される。というのも、打撃面１２にわずかな側方負荷しか生じないからである。したがって、サブカッティングエレメント５ａは、斜めに設置され、かつ側面１０ａおよび１０ｂで両側に嵌め込まれたカッティングプレートとして機能する。上述のこの構成が、同様に、削岩ドリル１の第２のサブカッティングエレメント５ｂにも当てはまる。
【００１８】
図２には、図１に示した削岩ドリル１を、図１に示した矢印ＩＩ方向から見た平面図で示した。図面を判り易くするために、図１について説明したサブカッティングエレメント５ａに関してのみ符号を付して、詳しく示した。サブカッティングエレメント５ｂは、ドリル長手軸線Ｌに対して鏡面対称に形成されている。
【００１９】
本発明は、図示した、または説明した実施例に限定されるものではない。むしろ本発明は、権利を保護する特許請求の範囲に記載の範囲内で、改良形を含むものとする。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2010504864.tif 000006
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