(57)【要約】  レイズボーリング（上向き穿孔）用ドリルのステム用のステムガードは、装置に取り付け可能な摩耗パッドを少なくとも１つ有する。摩耗パッドアセンブリを構成するため、少なくとも１つの耐摩耗素材が少なくとも１つの摩耗パッドに結合される。摩耗パッドアセンブリは、ステムに対ししっかりと固着される。装置を保護するための摩耗パッドアセンブリの形成方法は、少なくとも１つの耐摩耗素材を提供するステップを含む。少なくとも１つの耐摩耗素材は、少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを形成するため、保護材と結合される。少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリが装置に取り付けられ、その少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリは、装置を摩耗から保護するために装置に固定される。【選択図】図１
2016523322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置を保護するための摩耗パッドアセンブリを形成する方法であって、
少なくとも１つの耐摩耗素材を提供するステップ、
少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを形成するために、前記少なくとも１つの耐摩耗素材を保護素材に結合するステップ、
前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを前記装置に取り付けるステップ、及び
前記装置を摩耗から保護するために、前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを前記装置に固定するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記耐摩耗素材が、超硬合金、セラミック、又は他の素材、及びその組み合わせからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記超硬合金が、炭化タングステンである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記耐摩耗素材が、結合前に接着剤で被覆される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記保護素材が、ゴム、ネオプレン、ポリマー、又は合成ゴムからなるグループから選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記保護素材が、約２０ｍｍから約２００ｍｍの厚さを有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記結合するステップが、前記耐摩耗素材及び保護素材を、組み立てられた摩耗パッドを形成するために型に挿入し及びホットプレスすることを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記結合するステップが、前記耐摩耗素材及び保護素材を、化学的に接合することを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
複数の耐摩耗素材が前記少なくとも１つの摩耗パッド上に固定される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを前記装置に固定する前記ステップが、複数の摩耗パッドアセンブリを前記装置に固定することを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを前記装置に取り付けるステップに先立って、未強化のゴムの層が前記少なくとも１つの摩耗パッドの下側に塗布されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを前記装置に取り付けるステップに先立って、前記装置が接着剤の被覆により被覆されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを固定する前記ステップが、前記装置及び取り付けられた少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを、５０°Ｃから３５０°Ｃの温度下及び１気圧から１５気圧の気圧下に置くことを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法に従って製作された、少なくとも１つの摩耗ガードアセンブリを備える、装置用のステムガード。
【請求項１５】
前記装置がステムを有するレイズボーリング用ドリルであり、前記少なくとも１つの摩耗パッドが前記ステムに固定される、請求項１４に記載のステムガード。
【請求項１６】
前記ステムを摩耗から保護するために前記ドリルのステムに固定する少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを含むレイズボーリング用ドリル用のステムガードであって、前記少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリが保護素材に結合された少なくとも１つの耐摩耗素材を含み、前記耐摩耗素材及び前記保護素材のそれぞれが、請求項１から１３のいずれか一項で個別に規定される、レイズボーリング用ドリル用のステムガード。
【請求項１７】
前記ドリルの前記ステムに固定された、請求項１４又は１６に記載のステムガードを含む、レイズボーリング用ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステムに固定された少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを有するステムガード及び、少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステム上に溶接されたパッドか、又はシャフト内の軸方向に機械加工され表面硬化溶接若しくは粉粒状炭化物の溶接によって埋め戻される溝のどちらかによって、レイズボーリング（上向き穿孔）用ドリル（ｒａｉｓｅ  ｂｏｒｅ  ｄｒｉｌｌ）のステムに摩耗保護を提供することが知られている（図１参照）。これらの現存するステムの摩耗保護方法は、全て製造工程の中で過度の局所加熱を利用する。局所加熱によって熱レベルの上昇が起こり、ステムの保全が損なわれ、破壊の早発を引き起こす。また、ステムに超硬合金ボタンを圧着する過去の試みは、「ダウンザホール」工法の探査用ドリルヘッドと同様、孔を掘削した後にシャフトが屈曲してボタンの脱落を許すことによって、失敗してきた。
【発明の概要】
【０００３】
ある実施形態では、レイズボーリング（上向き穿孔）用ドリル用のステムガードは、ドリルのステムに固定された少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを含み、当該少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリは、自身に固定された少なくとも１つの耐摩耗素材を含む。
【０００４】
別の実施形態では、装置を保護するための摩耗パッドアセンブリの形成方法は、少なくとも１つの耐摩耗素材を提供するステップを含む。少なくとも１つの耐摩耗素材は、少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリを形成するため、保護材と結合される。少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリが装置に取り付けられ、その少なくとも１つの摩耗パッドアセンブリは、装置を摩耗から保護するために装置に固定される。
【０００５】
前述の要約は、以下の実施形態の詳細な説明と同様、付属の図面と関連付けて読むことによってより良く理解されるであろう。説明される実施形態は、示されるとおりの正確な配置や道具に限定されるものではないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】既知のレイズボーリング（上向き穿孔）用ドリルの透視図である。
【図２】レイズボーリング（上向き穿孔）用ドリル用ステムガードの実施形態の透視図である。
【図３】図２のステムガードの平面図である。
【図４】図３をＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。
【図５】図４のＢ部の拡大図である。
【図６】図３をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図７】図６のＤ部の拡大図である。
【図８】ステムガードの別の実施形態の平面図である。
【図９】ステムガードの摩耗パッドアセンブリの平面図である。
【図１０】図９をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】図９をＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。
【図１２】本実施形態の方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図２を参照すると、レイズボーリング（上向き穿孔）用ドリル又は、保護され得る部位を有する任意の他の装置であることができる、装置１０が示される。ドリルは、ドライブステム１２を有する。ステム１２は、（図示せぬ）ドリルパイプとのネジ接続を提供するため、上端１４にテーパのついた、ねじ切りされた開口部を有する。ステムは、下端１６に（図示せぬ）カッターアセンブリを取り付けることができる、安定化ユニットとして機能する。ステムは、例えばＫＳＡ３０（改正ＡＩＳＩ規格：４３４０）といった鋼鉄から製作することができる。ＫＳＡ３０は、溶接などいかなる局所加熱にも曝されない仕様とされている。
【０００８】
ステム１２は、軸長１８及び、軸長１８に沿って伸び且つステムの周囲に間隔をおいて配置された複数の摩耗パッドアセンブリ２０を有する。図２及び図３に示されるように、ステム１２は複数の摩耗パッドアセンブリ２０を受容する複数の窪み２２を備える。
【０００９】
図４及び図５を参照すると、各摩耗パッドアセンブリ２０は摩耗パッド３０に固定された少なくとも１つの耐摩耗素材２４を備える。耐摩耗素材２４は、例えば炭化タングステン又はセラミックといった、超硬合金であることができる。また、耐摩耗素材２４は、ゴム及び、超硬合金又は他の素材の組み合わせであることもできる。また、超硬合金と、鋼鉄や白鋳鉄などの鉄系材料とを鋳造方法によって接合する複合材料であることもできる。耐摩耗素材は、素材の等級やアセンブリの剛性に応じて、摩耗寿命や耐衝撃性の改善という恩恵を提供する。他の耐摩耗素材も使用できることは、認識されるべきである。
【００１０】
図６及び図７で示されるとおり、摩耗パッド３０はステム１２に取り付けが可能で、少なくとも１つの耐摩耗素材２４を受容する。図８で示されるとおり、複数の耐摩耗素材２４が単一の摩耗パッドに固定されることができる。また、耐摩耗素材２４のそれぞれが、単一の摩耗パッドに取り付けられることも、認識されるべきである。
【００１１】
摩耗パッド３０は、ゴムやネオプレン、ポリマー、合成ゴムといった保護材で作られる。パッド３０は、ステムの外周摩耗を防ぎ、（図示せぬ）レイズボーリング（上向き穿孔）用カッターヘッドが引き上げられるときの安定を補助するため、安定ステムに結合される。
【００１２】
その接合方法、並びに衝突及びシャフト屈曲／移動の間の衝撃吸収性及びエネルギー分散によって、ネオプレン及び他の可撓性を持つ保護材が使用される。これによって、超硬合金部品にかかる応力によるエネルギーは減少する。パッドは幾分の弾力性を備え、それによってカーバイドの破断の可能性を制限する。
【００１３】
摩耗パッドアセンブリ２０は、ステムへの接合に先立って製造される。アセンブリ２０は、以下で更に説明されるように、超硬合金部品が内部に成形された、ネオプレン又はゴムのパッド３０を備える。パッド３０は、２０ｍｍから２００ｍｍの厚さを有することができる。
【００１４】
図９から図１１で示されるように、超硬合金部品２４は上表面２６及び下表面２８を有する。再び図５から図７を参照すると、上表面２６はボール孔に晒される方に位置する。更に本明細書で説明されるように、下表面２８は、摩耗パッド３０の上側３２に取り付けられる。
【００１５】
素材（例えば未強化ゴム）層３６は、摩耗パッド３０の底部３４に固定することができる。この層３６は、ネオプレンの、ステムの鋼鉄面への接合の技術を補助する。
【００１６】
図１２を参照すると、装置保護のための摩耗パッドアセンブリを形成する方法５０が示される。摩耗パッドアセンブリは、耐摩耗素材、例えばステップ５２の超硬合金を提供することによって形成される。超硬合金は、グリットブラスト加工及び脱脂洗浄されている。次に、一層の接着プライマー、例えばケムロック２０５（Ｌｏｒｄ  Ｃｏｒｐ、ケーリー、ノースカロライナ州）が塗布され、続いて一層の接着剤３８、ケムロック２２０（Ｌｏｒｄ  Ｃｏｒｐ、ケーリー、ノースカロライナ州）が塗布される。
【００１７】
次のステップ５４では、耐摩耗素材２４は、摩耗パッド３０との化学的接合によって摩耗パッド３０に結合されるか、又は接着剤によって被覆された超硬合金部品を型に入れ、その型にネオプレン若しくはゴムのビードを添加することによって強化される。次に、超硬合金及びネオプレンはホットプレスされ、アセンブルされたパッドを成形する。幾つかの超硬合金部品が単一の摩耗パッドと成形されることができることは、認識されるべきである。しかし、単一の超硬合金が１つの摩耗パッドと成形されることもできるだろう。摩耗パッド３０には、未強化ゴムの層３６を塗布することもできる。
【００１８】
ステップ５６では、ステム１２の窪み２２が摩耗パッドアセンブリを受容するための準備がなされる。ステムの窪みの表面は、グリットブラスト加工及び脱脂によって準備される。一層の接着プライマー、例えばケムロック２０５（Ｌｏｒｄ  Ｃｏｒｐ、ケーリー、ノースカロライナ州）が塗布される。成形された摩耗パッドアセンブリの取り付けを準備するため、次に一層の接着剤４０、例えばケムロック２２０（Ｌｏｒｄ  Ｃｏｒｐ、ケーリー、ノースカロライナ州）が窪みの表面又は摩耗パッド３０の下面に塗布される。
【００１９】
摩耗パッドアセンブリ２０は、ステップ５８で各窪みに摩耗パッドアセンブリを挿入することによって、装置に取り付けられる。この後、接合された摩耗パッドアセンブリは、ステムに固着するため、例えばナイロンといった素材をステムと摩耗パッドアセンブリとに巻きつけることなどにより圧迫される。
【００２０】
ステップ６０では、摩耗パッドアセンブリは、ステムを低圧、低温の条件に置くことによって、ステムに対してしっかりと固着される。例えば、約５０°Ｃから約３５０°Ｃの温度及び約１気圧から１５気圧の気圧で、ステムガードをステムに取り付けるプロセスは完了する。
【００２１】
低加熱／無加熱で摩耗保護具を取り付ける製品を使用することで、ステムの全体的な寿命は向上する。また、超硬合金をアセンブリに合体させることで、さらなる耐摩耗性能の向上が達成される。
【００２２】
本実施形態は、具体的な態様に関連して説明されたものであり、他の多くの変形形態、変更形態、その他の使用法は、当業者には明白であろう。したがって、好ましくは、本開示が限定されるのは本明細書の具体的な実施形態によってではなく、以下の特許請求の範囲によってのみである。
【図１】
2016523322.tif 000003
【図２】
2016523322.tif 000004
【図３】
2016523322.tif 000005
【図４】
2016523322.tif 000006
【図５】
2016523322.tif 000007
【図６】
2016523322.tif 000008
【図７】
2016523322.tif 000009
【図８】
2016523322.tif 000010
【図９】
2016523322.tif 000011
【図１０】
2016523322.tif 000012
【図１１】
2016523322.tif 000013
【図１２】
2016523322.tif 000014
【国際調査報告】
2016523322.tif 000015
2016523322.tif 000016
2016523322.tif 000017