JPS6128077B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6128077B2 JPS6128077B2 JP53131453A JP13145378A JPS6128077B2 JP S6128077 B2 JPS6128077 B2 JP S6128077B2 JP 53131453 A JP53131453 A JP 53131453A JP 13145378 A JP13145378 A JP 13145378A JP S6128077 B2 JPS6128077 B2 JP S6128077B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- cutter
- groove
- cross
- holding mechanism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/20—Roller bits characterised by detachable or adjustable parts, e.g. legs or axles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C43/00—Assembling bearings
- F16C43/02—Assembling sliding-contact bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2352/00—Apparatus for drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は削岩ドリル・ビツト、特にこのビツト
に回転カツターを保持するための軸受及び保持機
構に係わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a rock drilling drill bit, and more particularly to a bearing and retention mechanism for retaining a rotating cutter on the bit.
回転ドリリングの成功は海底の油田及びガス井
の発見を可能にしたが、回転ロツク・ビツトこそ
この成功を可能にした重要な発明であつた。初期
のドラグ・ビツトでは商業的に掘削できるのは柔
軟な地層に限られたが、H.R.ヒユーズの発明に
なる米国特許第930759号に開示の2コーン式ロツ
ク・ビツトはテキサス州ボーモントに近いスピン
ドルトツプ・フイールドの硬い岩盤を比較的容易
に掘削した。1910年代のこの古い発明は現代の回
転ロツク・ビツトに比較して深さも速度もはるか
に劣るものであつた。即ち、開発当初のヒユー
ズ・ビツトで数日はかかつた深さを現代のバイト
なら数時間で掘削できる。掘削可能な深度も今日
ではフイート単位ではなくマイル単位である。
種々の改良がロツク・ビツトの性能を飛躍的に向
上させたのである。 The success of rotary drilling made it possible to discover oil and gas wells under the sea, and the rotary lock bit was the key invention that made this success possible. While early drag bits could only be drilled commercially in soft formations, the two-cone locking bit invented by HR Hughes and disclosed in U.S. Pat. - The hard rock of the field was excavated relatively easily. This old invention from the 1910s was far less deep and fast than modern rotating lock bits. In other words, modern bits can dig in a few hours to a depth that took several days with the original fuse bit. Today, drilling depths are measured in miles rather than feet.
Various improvements have dramatically improved the performance of lock bits.
開発当初のヒユーズ・ビツトは回転カツター
と、摩擦軸受面と、カツター内に保持されるよう
に螺条を設けたリング式保持装置とを具備した。
耐用寿命の長いシールを設けるのが困難なため、
比較的大きい潤滑油タンクが必要であつた。1930
年代までには非密閉式のコロ軸受を有するドリ
ル・ビツトが主流となり、密閉注油式ドリル・バ
イトにとつて代わつた。このようなドリル・ビツ
トはルイス・Eガーフイールド等の米国特許第
2030442号に開示されている。 The fuse bit at the beginning of its development was equipped with a rotating cutter, a friction bearing surface, and a ring-type retaining device with a thread to be held within the cutter.
Due to the difficulty of providing long-life seals,
A relatively large lubricating oil tank was required. 1930
By the 1990s, drill bits with non-sealed roller bearings had become mainstream, replacing sealed and lubricated drill bits. Such drill bits are known from Lewis E. Garfield et al.
It is disclosed in No. 2030442.
G.O.アトキンソン等は漏れが極めて少なく、
小さい潤滑油タンクしか必要としないシールに関
して米国特許第3075781号を取得した。圧力補償
装置はシールを挾む両側の圧力差をできるだけ小
さくしてシールの確実性を高める改良であり、こ
の圧力補償装置及び圧力逃がしシステムの最も新
しいものはスチユアート・C.ミルサツプス・ジ
ユニアの米国特許第3942596号に開示されてい
る。また、E.M.ギヤルは究極的に摩擦軸受をド
リル・ビツトに再び採用可能にするOリング式シ
ールに関して米国特許第3397928号を取得した。
新しい軸受の構成はS.R.スケールズの米国特許第
3922038号に開示されている。このビツトは円筒
状摩擦軸受と、上記ルイス・E.ガーフイールド
等の特許に開示されているのと類似の玉軸受で保
持されるカツターとを具備する。 GO Atkinson etc. have extremely low leakage.
Granted US Patent No. 3,075,781 for a seal that requires only a small lubricant tank. A pressure compensator is an improvement that increases the reliability of the seal by minimizing the pressure difference between the two sides of the seal, and the most recent version of this pressure compensator and pressure relief system is the U.S. patent of Stuart C. Millsaps Giunia. No. 3942596. EM Gear has also been awarded US Patent No. 3,397,928 for an O-ring seal that ultimately allows friction bearings to be reintroduced to drill bits.
The new bearing configuration is covered by SR Scales' U.S. patent.
It is disclosed in No. 3922038. The bit includes a cylindrical friction bearing and a cutter held in a ball bearing similar to that disclosed in the Lewis E. Garfield et al. patent cited above.
注油式ロツク・ビツト軸受に玉軸受を使用する
ことには固有の欠点がある。玉自体または玉が配
置されている軌道面が損傷すると金属粒子が摩擦
軸受に進入し、殆ど例外なく軸受を破損させる結
果となる。金属粒子は多くの場合シール・リング
を損傷させ、潤滑油損失及び軸受の急速な破損を
招く。軌道輪に穿孔してこれに玉を導入し、プラ
グを熔接して玉を保持しなければならないから、
ビツトが複雑になり、それだけ製造誤差を生ずる
可能性も大きくなる。ロツク・ビツトこそ破損に
対する許容度が低くしかも経費のかかる掘削作業
の焦点とも言うべきものである。 There are inherent disadvantages to using ball bearings in lubricated lock bit bearings. Damage to the balls themselves or to the raceway surfaces on which they are arranged allows metal particles to enter the friction bearing, almost invariably resulting in bearing failure. Metal particles often damage seal rings, leading to loss of lubricant and rapid failure of the bearing. The ball must be inserted into the bearing ring by drilling, and a plug must be welded to hold the ball in place.
As the bits become more complex, the possibility of manufacturing errors also increases. Lock bits are the focus of expensive excavation operations with low tolerance for damage.
公知のロツク・ビツトにも玉軸受やコロ軸受を
採用せず、完全に摩擦式の軸受及び保持機構を利
用するものがあり、開発当初のヒユーズ・ビツト
でも摩擦軸受だけが採用された。次に摩擦軸受だ
けを採用するビツトのいくつかを簡単に紹介す
る。 Some well-known lock bits do not use ball bearings or roller bearings, but instead utilize completely friction-type bearings and holding mechanisms, and fuse bits at the time of development also only used friction bearings. Next, we will briefly introduce some bits that use only friction bearings.
F.L.スコツトは米国特許第1803679号に於いて
弾性スナツプ・リングでカツターを保持するよう
に構成した注油式のテーパ状摩擦ロツク・ビツト
軸受を開示している。J.C.ライト等は米国特許第
2049581号に於いて、ビツトの脚部または頭部に
着脱自在に連結された軸受ピンにスナツプ・リン
グで回転自在に取付けたカツターを開示してい
る。また、W.G.グリーンの米国特許第2814465号
は適当な手段によつて接合されたテーパ円筒状部
分を含み、保持リングによつてカツターに固定さ
れた注油式摩擦軸受を開示している。エドワー
ド・B.ウイリアムズ・ジユニアの米国特許第
3844363号には、カツター及びシヤフトを摩擦軸
受と共にロツク・ビツトに保持するロツク・リン
グが開示されている。E.M.ギヤルの米国特許第
3361494号にはテーパ円筒部分を有する摩擦軸受
を摩擦プラグ・ロツク及びピン・ロツク保持シス
テムと共に開示している。初期に見られた螺条付
きリング保持装置が最近再び見直されている例と
してマードツク等の米国特許第3971600号があ
る。しかし、今日商業的に成功を収めているロツ
ク・ビツトはいずれも玉軸受保持機構を利用して
いる。 FL Scotto, in U.S. Pat. No. 1,803,679, discloses an oil-lubricated tapered friction lock bit bearing configured to retain a cutter with a resilient snap ring. JC Wright et al. has a U.S. patent no.
No. 2049581 discloses a cutter that is rotatably attached by a snap ring to a bearing pin that is detachably connected to the leg or head of a bit. Also, U.S. Pat. No. 2,814,465 to WG Green discloses an oil-lubricated friction bearing that includes tapered cylindrical sections joined by suitable means and secured to the cutter by a retaining ring. Edward B. Williams Giunia U.S. Patent No.
No. 3,844,363 discloses a lock ring that holds the cutter and shaft in a lock bit with friction bearings. US patent for EM gear
No. 3,361,494 discloses a friction bearing having a tapered cylindrical portion, along with a friction plug lock and a pin lock retention system. An example of an earlier threaded ring retainer that has recently been revisited is Murdock et al., US Pat. No. 3,971,600. However, all of today's commercially successful lock bits utilize ball bearing retention mechanisms.
螺条付き保持リングにはその実用を制約する原
因になつていると思われるいくつかの欠点があ
る。螺条は応力発生構造として作用し、カツター
と咬合させた状態で回転しないようにリングを固
定しなければならない。従つてビツトの頭部に穿
孔しなければならないのが普通である。スナツ
プ・リングは応力を発生させる溝構造を具備する
場合が多く、掘削作業中に組立溝内へ引つ込んで
意図に反してカツター脱落を招く虞れがある。例
えば孔ぐりの時に起こるようにカツターに内向き
にスラスト荷重が加わると、リングの負荷によつ
て生ずる応力がリングを組立溝へ圧入し、その結
果カツターが脱落する虞れがある。 Threaded retaining rings have several drawbacks that appear to limit their practical use. The threads act as stress-generating structures and must secure the ring against rotation while in occlusion with the cutter. Therefore, it is common to have to drill a hole in the head of the bit. Snap rings often have a groove structure that creates stresses that can pull into the assembly groove during excavation operations, causing the cutter to unintentionally dislodge. If the cutter is subjected to an inward thrust load, as occurs, for example, when drilling holes, the stress caused by the load on the ring may force the ring into the assembly groove, resulting in the cutter falling out.
本発明の目的は密閉され且つ注油される軸受及
び圧力補償システムと共に回転自在なカツターを
具備するロツク・ビツト用の改良された摩擦軸受
及びスナツプ・リング保持機構を提供することに
ある。好ましいスナツプ・リングはカツターに形
成したスナツプ・リング保持溝及びカツターを支
持する軸受ピンに前記溝と整列するように形成し
た溝との双方の溝に嵌入できる断面が円形のスナ
ツプ・リングである。これらの溝は好ましくは円
形または半円形の底壁を具備し、一方の溝は少く
ともリングの断面厚と同じ深さの組立溝であり、
他方の溝はリングの断面厚よりも浅い保持溝であ
る。カツターに外向きに(即ち孔壁にむかつて)
スラスト荷重が作用すると、リングと組立溝の間
に間隙を生ずるが、カツターに内向きにスラスト
荷重が作用すると、リングは組立溝と保持溝の間
に閉じ込められる。リングは組立溝のオフセセツ
ト縁または組立溝の縁に形成した傾斜壁により発
生する円錐状力分布の作用下に外向きに保持溝内
へ圧入される。即ち、この円錐状力分布がリング
を保持溝へ圧入し、リングが意図に反して組立溝
内へ移動して連携のカツターが脱落するのを防止
する。カツターにスラスト荷重が加わる時、組立
溝の縁からこれと対向する保持溝の縁までの距離
はリングの断面厚よりも小さいからカツターの保
持はさらに確実になる。 It is an object of the present invention to provide an improved friction bearing and snap ring retention mechanism for a lock bit having a rotatable cutter with a sealed and lubricated bearing and pressure compensation system. A preferred snap ring is a snap ring having a circular cross section that can fit into both a snap ring retaining groove formed in the cutter and a groove aligned with the groove formed in a bearing pin supporting the cutter. The grooves preferably have a circular or semi-circular bottom wall, one groove being an assembly groove of at least the same depth as the cross-sectional thickness of the ring;
The other groove is a retaining groove that is shallower than the cross-sectional thickness of the ring. outward to the cutter (i.e. against the hole wall)
When a thrust load is applied, a gap is created between the ring and the assembly groove, but when a thrust load is applied inward to the cutter, the ring is trapped between the assembly groove and the holding groove. The ring is pressed outward into the retaining groove under the influence of a conical force distribution generated by the offset edges of the assembly groove or by the inclined walls formed on the edges of the assembly groove. That is, this conical force distribution presses the ring into the retaining groove and prevents the ring from moving unintentionally into the assembly groove and causing the associated cutter to fall out. When a thrust load is applied to the cutter, the distance from the edge of the assembly groove to the opposite edge of the holding groove is smaller than the cross-sectional thickness of the ring, so that the cutter can be held more securely.
以下添付図面に従つて本発明のその他の目的、
構成要件及び利点をも明らかにする。 Other objects of the present invention according to the accompanying drawings below:
It also identifies configuration requirements and benefits.
第1図に示す本発明の削岩ドリル・ビツト11
には多くの場合熔接によつて接合される3つのヘ
ツド部分15で形成した本体13が含まれる。本
体13の頂部には(図示しない)公知のドリル・
ストリングに接続するための螺条17を形成して
ある。各ヘツド部分15は自由端を内下方にむけ
た片持ちばり方式のシヤフトまたは軸受ピン19
を具備する。各軸受ピン19にはほぼ円錐形のカ
ツター21を回転自在に取付ける。カツター21
は外側に砕岩歯23を、内側に軸受ピン19を取
付けるための中心孔または軸受孔25をそれぞれ
具備する。軸受ピン19に形成された摩擦軸受部
材及びカツター軸受孔25は潤滑油通路27と連
通している(軸受面処理については米国特許第
3397928号及び第4012238号を参照されたい)。圧
力補償装置29及びこれと連携する通路は潤滑油
とノズル32を通過した後ビツトを囲む周囲流体
との圧力差を制限する潤滑油タンクを構成する
(1976年5月17日付を以てスチユアート・C.ミル
サツプス・ジユニアの名で出願された米国出願第
687131号“削岩ドリル・ビツト用潤滑油圧補償装
置”を参照されたい)。軸受ピン基部に於いて各
軸受ピン19とカツター21の間に配置したOリ
ング・シール31が潤滑油の流出及び地孔流体の
流入を防止する(Oリング・シールに関する米国
特許第3397928号及び潤滑油に関する米国特許第
3935114号を参照されたい)。 Rock drilling drill bit 11 of the present invention shown in FIG.
It includes a body 13 formed of three head portions 15, often joined by welding. A known drill (not shown) is installed on the top of the main body 13.
A thread 17 is formed for connection to the string. Each head portion 15 is a cantilevered shaft or bearing pin 19 with its free end facing inward and downward.
Equipped with. A substantially conical cutter 21 is rotatably attached to each bearing pin 19. cutter 21
has rock crushing teeth 23 on the outside and a center hole or bearing hole 25 for mounting the bearing pin 19 on the inside. The friction bearing member formed in the bearing pin 19 and the cutter bearing hole 25 communicate with a lubricating oil passage 27 (for bearing surface treatment, see U.S. Patent No.
3397928 and 4012238). The pressure compensator 29 and its associated passage constitute a lubricating oil tank which limits the pressure difference between the lubricating oil and the ambient fluid surrounding the bit after passing through the nozzle 32 (Stuart C., dated May 17, 1976). U.S. Application No. filed in the name of Milsatpus dijunia
687131 “Lubrication Hydraulic Compensator for Rock Drill Bits”). O-ring seals 31 located between each bearing pin 19 and cutter 21 at the base of the bearing pins prevent lubricating oil from flowing out and underground fluids from entering (U.S. Pat. No. 3,397,928 for O-ring seals and U.S. patent on oil
3935114).
第3,4及び5図に示すように、軸受ピン19
の円筒面34に環状組立溝33を形成する。溝3
3は中心線41上に位置する点を中心とする半円
形底部分35を具備する。外側壁37及び内側壁
39は半円形底部分35から軸受ピン19の表面
に至る。尚ここに言う外側壁37とは軸受ピン1
9の内端または先端43から遠い方の側壁37は
直線的であり、軸受ピン19及びカツター21の
(図示しない)共通軸心に対して垂直である。内
側壁39は軸受ピン19の軸心と直交する平面に
対して好ましくは15゜の角度αを形成し、軸受ピ
ン19の軸心に対して非直交の円錐状スラスト面
または傾斜壁である。この内側壁39は半円形底
部分35の直径よりも大きい溝33への入口を形
成し、以下に述べるように有利なスラスト面であ
る。 As shown in FIGS. 3, 4 and 5, the bearing pin 19
An annular assembly groove 33 is formed in the cylindrical surface 34 of. Groove 3
3 has a semi-circular bottom portion 35 centered at a point located on the centerline 41. An outer wall 37 and an inner wall 39 extend from the semicircular bottom portion 35 to the surface of the bearing pin 19 . The outer wall 37 referred to here is the bearing pin 1.
The side wall 37 remote from the inner end or tip 43 of 9 is straight and perpendicular to the common axis (not shown) of the bearing pin 19 and cutter 21. The inner wall 39 forms an angle .alpha. of preferably 15 DEG with respect to a plane orthogonal to the axis of the bearing pin 19 and is a conical thrust surface or an inclined wall that is non-orthogonal to the axis of the bearing pin 19. This inner wall 39 forms the entrance to the groove 33 which is larger than the diameter of the semi-circular bottom portion 35 and is an advantageous thrust surface, as discussed below.
カツター21の軸受孔25内に前記溝33と整
列する保持溝45を形成する。溝45は外側壁4
6及び内側壁50を具備する。尚、外側壁46は
軸受ピン19の先端43から遠隔の側壁である。
断面図に於いて側壁46は上述の溝33の底部3
5の半径とほぼ等しい半径の4分円に相当する円
弧状を呈する。溝45の深さは円弧の半径よりも
大きい。第4図の断面に於いて、内側壁50は一
端が小さい半径を介して側壁46の4分円弧とつ
ながる直線から成り、他端はテーパ状または円錐
状摩擦先端軸受52を形成する。溝33及び45
は互いに整列して弯曲底を有する不規則形状の環
状孔を限定するように配置する。この環状孔に、
弯曲した輪郭と好ましくは円形の断面形状を有す
るスナツプ・リング47を配置する。スナツプ・
リング47は弾性金属、好ましくはピアノ線で形
成され、その環径を圧縮したり拡張したりできる
ようにギヤツプ49を含んでいる(第2図)。リ
ング47の環径は弛緩させると拡張して溝45へ
嵌入するように設定する。リング47の断面直径
は溝33の半円形部分35の直径とほぼ等しい。 A holding groove 45 aligned with the groove 33 is formed in the bearing hole 25 of the cutter 21. The groove 45 is located on the outer wall 4
6 and an inner wall 50. Note that the outer wall 46 is a side wall remote from the tip 43 of the bearing pin 19.
In the cross-sectional view, the side wall 46 is located at the bottom 3 of the groove 33 mentioned above.
It has an arc shape corresponding to a quarter circle with a radius approximately equal to the radius of 5. The depth of the groove 45 is greater than the radius of the arc. In the cross-section of FIG. 4, the inner wall 50 consists of a straight line that connects at one end with a quarter arc of the side wall 46 through a small radius, and at the other end forms a tapered or conical friction tip bearing 52. Grooves 33 and 45
are arranged in alignment with each other to define an irregularly shaped annular hole having a curved bottom. In this annular hole,
A snap ring 47 is provided having a curved profile and preferably a circular cross-sectional shape. Snap・
Ring 47 is formed of resilient metal, preferably piano wire, and includes a gap 49 to allow its diameter to be compressed or expanded (FIG. 2). The diameter of the ring 47 is set so that it expands and fits into the groove 45 when relaxed. The cross-sectional diameter of the ring 47 is approximately equal to the diameter of the semicircular portion 35 of the groove 33.
組立溝33の深さは少くともリング47の断面
直径と等しく設定する。このように設定すれば、
軸受ピン19にカツター21を組立てるためにリ
ング47を溝33内へ完全に引込めることができ
る。保持溝45の深さはリング47の断面直径1/
2よりは大きく、断面直径よりは小さい。この深
さはリング47の断面直径の1/2よりも好ましく
は0.127mm〜0.508mm(0.005インチ〜0.020イン
チ)の“オフセツト”と呼ばれる量(図中Sで示
す)だけ大きい。従つて、リング47の断面中心
線51は軸受ピン円筒面34及び保持溝縁よりも
同じ量だけ外側に位置することになる。 The depth of the assembly groove 33 is set to be at least equal to the cross-sectional diameter of the ring 47. If you set it like this,
The ring 47 can be completely retracted into the groove 33 in order to assemble the cutter 21 on the bearing pin 19. The depth of the retaining groove 45 is equal to the cross-sectional diameter of the ring 47 1/
2 and smaller than the cross-sectional diameter. This depth is preferably greater than one-half the cross-sectional diameter of ring 47 by an amount referred to as an "offset" (indicated by S in the figure) of 0.127 mm to 0.508 mm (0.005 inch to 0.020 inch). Therefore, the cross-sectional center line 51 of the ring 47 is positioned outward by the same amount from the bearing pin cylindrical surface 34 and the retaining groove edge.
軸受ピン19にカツター21を取付けるには、
(図示しない)工具を使用してリング47を溝3
3へ圧入する。次いでカツター21を一部だけ軸
受ピン19に挿着し、工具を取外す。次いで第4
図ようにテーパ状先端軸受52の対向面が咬合す
るまでカツター21を外方へ押圧して軸受ピン1
9に圧接させる。リング47が嵌入できるように
溝45を溝33と整列させる。第4図ではリング
47が溝45の側壁46と当接し、側壁50とは
接触していない。溝33の側壁39もリング47
が保持溝45へ移動できるように間隙C1だけリ
ング47から離れている。リング47の中心線5
1は軸受ピン19の面34より外側の位置へ好ま
しくは0.127〜0.508mm(0.005インチ〜0.020イン
チ)だけずれている。 To attach the cutter 21 to the bearing pin 19,
Using a tool (not shown), insert the ring 47 into the groove 3.
Press fit into 3. Next, only a portion of the cutter 21 is inserted into the bearing pin 19, and the tool is removed. Then the fourth
As shown in the figure, press the cutter 21 outward until the opposing surfaces of the tapered tip bearing 52 engage with each other, and press the bearing pin 1.
9. Groove 45 is aligned with groove 33 so that ring 47 can fit therein. In FIG. 4, ring 47 is in contact with side wall 46 of groove 45 and not in contact with side wall 50. In FIG. The side wall 39 of the groove 33 also has a ring 47
is spaced apart from the ring 47 by a gap C 1 to allow movement into the retaining groove 45 . Center line 5 of ring 47
1 is offset outwardly from surface 34 of bearing pin 19, preferably by 0.005 inch to 0.020 inch.
中心線41及び51は軸受ピン軸心と直交する
共通平面上に位置せず、中心線51は中心線41
よりも先端43に近接している。間隙C1を設定
したから、カツター21は軸受ピン19に沿つて
内方へ第5図図示の位置まで移動できる。リング
47は溝45の側壁46と溝33の側壁39の隅
部との間に閉じ込められる。円錐状またはテーパ
状スラスト軸受52の対向面間に間隙C2が現わ
れる。 The center lines 41 and 51 are not located on a common plane perpendicular to the bearing pin axis, and the center line 51 is located on the same plane as the center line 41.
It is closer to the tip 43 than the tip 43. Having set the gap C1 , the cutter 21 can be moved inwardly along the bearing pin 19 to the position shown in FIG. Ring 47 is trapped between the sidewall 46 of groove 45 and the corner of sidewall 39 of groove 33. A gap C 2 appears between the opposing surfaces of the conical or tapered thrust bearing 52 .
カツター21を第5図図示位置まで挿着した状
態では、組立溝33の壁39のオフセツト環状縁
からこれと対向する保持溝45の外壁46までの
距離はスナツプ・リング47の厚さまたは断面直
径よりも小さい。即ち第5図に於いてスナツプ・
リング47の断面直径はX+Yであり、壁39の
縁からこれと対向する溝46の隅部に至る距離は
前記X+Yよりも短かい距離Xである。従つてカ
ツター21を挿者すればリング47は組立溝33
へ引込むことができずそのまま保持溝45内に保
持され、カツター21の脱落が防止される。 When the cutter 21 is inserted to the position shown in FIG. smaller than In other words, in Figure 5, the snap
The cross-sectional diameter of the ring 47 is X+Y, and the distance from the edge of the wall 39 to the opposite corner of the groove 46 is a distance X that is shorter than said X+Y. Therefore, if the cutter 21 is inserted, the ring 47 will fit into the assembly groove 33.
The cutter 21 cannot be pulled into the holding groove 45 and is held as it is in the holding groove 45, thereby preventing the cutter 21 from falling off.
次に作用態様を説明する。最も一般的な掘削条
件に於いては第4図に示すように軸受ピン19に
挿着されたカツター21に外向きスラスト荷重が
作用する。軸受52のテーパ面が咬合し、その結
果リング47と溝33の壁37との間に間隙C3
が生ずるから、リング47には外力が作用しな
い。小さい孔を穿つ場合、カツター21に内向き
スラスト荷重が作用することもあり、この内向き
スラスト荷重はカツター21を軸受ピン19から
内側へ押し込もうとする。しかしこの作用は第5
図に示すように側壁46と側壁39の間でスラス
ト荷重の伝達を行うリング47によつて抑制され
る。内側壁39はスラスト面として作用し、圧縮
反動力を提供する。 Next, the mode of action will be explained. Under the most common excavation conditions, an outward thrust load acts on the cutter 21 inserted into the bearing pin 19, as shown in FIG. The tapered surfaces of the bearing 52 engage, resulting in a gap C 3 between the ring 47 and the wall 37 of the groove 33.
occurs, so no external force acts on the ring 47. When drilling a small hole, an inward thrust load may act on the cutter 21, and this inward thrust load tends to push the cutter 21 inward from the bearing pin 19. However, this effect is the fifth
As shown in the figure, the thrust load is suppressed by a ring 47 that transmits the thrust load between the side wall 46 and the side wall 39. The inner wall 39 acts as a thrust surface and provides a compressive reaction force.
内側壁39を角度αだけ傾斜するように形成し
たから、カツター21の回転軸心に対して斜めに
同じ角度αを形成する力の成分F(第6図)が発
生する。即ち、溝33の特殊な形状により、リン
グ47を外方へ拡圧してカツター21の溝45へ
嵌入させる3次元的な円錐状力分布Fが発生す
る。これはリング47が圧縮されて軸受ピン19
の溝33へ嵌入し、カツター21が脱落するのを
防止するように作用する。 Since the inner wall 39 is formed to be inclined by the angle α, a force component F (FIG. 6) is generated which forms the same angle α obliquely with respect to the axis of rotation of the cutter 21. That is, the special shape of the groove 33 generates a three-dimensional conical force distribution F that expands the ring 47 outward and causes it to fit into the groove 45 of the cutter 21. This is because the ring 47 is compressed and the bearing pin 19
The cutter 21 is fitted into the groove 33 of the cutter 21 and acts to prevent the cutter 21 from falling off.
第6図は組立溝33の両側壁37,39を互い
に平行に且つ角度αだけ傾斜させた点で第4図及
び第5図の構成とは異なる第2構成である。第6
図ではテーパ壁39がリング47の表面に垂直な
力成分Fを作用させてリング47を保持溝45内
へ圧入するから、“オフセツト”は比較的小さ
く、場合によつては不必要である。 FIG. 6 shows a second configuration that differs from the configurations in FIGS. 4 and 5 in that both side walls 37 and 39 of the assembly groove 33 are parallel to each other and inclined at an angle α. 6th
Since the tapered wall 39 is shown exerting a force component F perpendicular to the surface of the ring 47 to force the ring 47 into the retaining groove 45, the "offset" is relatively small and may be unnecessary.
第7図には組立溝33の両側壁37,39を互
いに平行に且つ軸受ピン19の中心線に対して垂
直に形成した第3構成を示した。ここでは溝33
の縁または外壁39はリング47の中心線51か
ら、円筒状軸受面34との“オフセツト”に等し
い距離に於いてリング47と咬合する。カツター
に内向きスラスト荷重が加わるとリング47の表
面と直角に斜め方向から力成分Fがリング47に
作用してこれを保持溝45へ圧入する。 FIG. 7 shows a third configuration in which both side walls 37 and 39 of the assembly groove 33 are formed parallel to each other and perpendicular to the center line of the bearing pin 19. Here groove 33
The edge or outer wall 39 engages the ring 47 at a distance from the centerline 51 of the ring 47 equal to the "offset" of the cylindrical bearing surface 34. When an inward thrust load is applied to the cutter, a force component F acts on the ring 47 from an oblique direction perpendicular to the surface of the ring 47, forcing it into the holding groove 45.
第4図及び第5図の好ましい構成は第6図及び
第7図の構成要件を組合わせたものであり、溝3
3の(壁37ではなく)壁39をテーパさせ、
“オフセツト”構成も採用している。オフセツト
量Sの好ましい範囲としては、角度αを好ましく
は15゜とした時に鋭い縁端部ではなく面39がリ
ング47と接触するように設定すればよい。鋭い
縁端部はリング47を急速に摩耗させるから、こ
のように面接触させれば摩耗を軽減する上で好都
合である。 The preferred configuration of FIGS. 4 and 5 combines the configuration features of FIGS. 6 and 7, with groove 3
Taper the wall 39 (instead of the wall 37) of 3;
An “offset” configuration is also adopted. A preferable range of the offset amount S is such that when the angle α is preferably 15°, the surface 39, rather than the sharp edge, comes into contact with the ring 47. This surface contact is advantageous in reducing wear since sharp edges cause rapid wear on the ring 47.
第4図乃至第7図に示す3つの構成はいずれも
既に第5図に関連して述べたようにカツター損失
を最少限に抑制する構成要件を含んでいる。即
ち、リング47の断面厚X+Yは軸受ピン19に
挿着されたカツター21に内向きスラスト荷重が
加わつた時の壁39の縁端部からこれと対向する
溝46の隅部に至る距離Xよりも大きい。 All three configurations shown in FIGS. 4-7 include the configuration to minimize cutter loss, as already described in connection with FIG. In other words, the cross-sectional thickness X+Y of the ring 47 is determined from the distance X from the edge of the wall 39 to the corner of the groove 46 facing it when an inward thrust load is applied to the cutter 21 inserted into the bearing pin 19. It's also big.
以上の説明から明らかなように、本発明は顕著
な利点を伴なう種々の改良を提供するものであ
る。摩擦保持機構を含む注油摩擦軸受面から成る
軸受構造を採用したから、構成が単純化され、確
実性が高められる。また、上述のようなスナツ
プ・リング及び溝構造を採用したから、カツター
が脱落する虞れは殆どない。リングの中心線と組
立溝に近い軸受面との間に上述のようなオフセツ
トを設定したから、斜め方向の力成分が作用して
リングの保持溝へ圧入する。カツターに内向きス
ラスト荷重が作用すると角部のないスラスト面が
リングと咬合するから、摩耗軽減の点で好都合で
ある。また、前記スラスト面を傾斜させたから、
カツターに内向きスラスト荷重が作用するとスナ
ツプ・リングが保持溝へ圧入される。リングの外
形及び厚さが溝のそれよりも小さいから、カツタ
ーを確実に保持することができる。 As can be seen from the foregoing description, the present invention provides various improvements with significant advantages. The use of a bearing structure consisting of an oil-lubricated friction bearing surface that includes a friction retention mechanism simplifies the configuration and increases reliability. Furthermore, since the above-described snap ring and groove structure are adopted, there is almost no possibility that the cutter will fall off. Since the above-mentioned offset is set between the center line of the ring and the bearing surface near the assembly groove, an oblique force component acts to press the ring into the holding groove. When an inward thrust load is applied to the cutter, the thrust surface without corners engages with the ring, which is advantageous in terms of reducing wear. Furthermore, since the thrust surface is inclined,
When an inward thrust load is applied to the cutter, the snap ring is pressed into the retaining groove. Since the outer shape and thickness of the ring are smaller than those of the groove, the cutter can be held securely.
以上本発明を1実施例に従つて説明したが、当
業者には明白なように、本発明はこの実施例に制
限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で種々の改変が可能である。 Although the present invention has been described above according to one embodiment, as is obvious to those skilled in the art, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.
第1図は本発明のロツク・ビツト実施例を一部
断面で示す部分正面図であり、第2図は第1図図
示ロツク・ビツトの軸受シヤフトまたはピンにカ
ツターを回転自在に保持するスナツプ・リングの
全体図であり、第3図は第1図図示カツター及び
軸受ピンの一部を示す拡大縦断面図であり、第4
図は第1図に於いてスナツプ・リングの断面を囲
んでいるカツター及び軸受ピンの部分を、軸受ピ
ンに挿着されたカツターに外向きスラスト荷重が
作用している状態で示す部分縦断面図であり、第
5図は軸受ピンに挿着されたカツターに内向きス
ラスト荷重が作用している状態で示す第4図と同
様な部分縦断面図であり、第6図はカツターに内
向きスラスト荷重が作用している状態で第2構成
を示す部分縦断面図であり、第7図はカツターに
内向きスラスト荷重が作用している状態で第3構
成を示す部分縦断面図である。
11……ドリル・ビツト、13……本体、15
……ヘツド、19……軸受ピン、21……カツタ
ー、23……砕岩歯、29……圧力補償装置、3
1……Oリング・シール、33……組立溝、45
……保持溝、47……スナツプ・リング、S……
オフ・セツト量。
FIG. 1 is a partial front view, partially in section, of an embodiment of the lock bit of the present invention, and FIG. FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view showing a part of the cutter and bearing pin shown in FIG. 1;
The figure is a partial vertical sectional view showing the cutter and bearing pin that surround the cross section of the snap ring in Figure 1, with an outward thrust load acting on the cutter inserted into the bearing pin. Fig. 5 is a partial vertical cross-sectional view similar to Fig. 4 showing an inward thrust load acting on the cutter inserted into the bearing pin, and Fig. 6 shows an inward thrust load acting on the cutter. FIG. 7 is a partial vertical cross-sectional view showing the second configuration under a load, and FIG. 7 is a partial vertical cross-sectional view showing the third configuration under an inward thrust load on the cutter. 11...Drill bit, 13...Main body, 15
... Head, 19 ... Bearing pin, 21 ... Cutter, 23 ... Rock crushing tooth, 29 ... Pressure compensator, 3
1... O-ring seal, 33... Assembly groove, 45
...Retaining groove, 47...Snap ring, S...
Offset amount.
Claims (1)
に支持する少くとも1つの片持ちばり式軸受ピン
を具備する削岩ビツトに於いて、 前記ピンの内向きスラスト面を含む摩擦軸受部
材が前記カツターと前記ピンとの間に設けられ、
前記カツター及びピンのいずれか一方に組立溝
が、他方に前記組立溝と整列する保持溝がそれぞ
れ形成され、前記溝内にスナツプ・リングが配置
されていることと、 前記保持溝の深さがリングの断面厚よりも小さ
く、前記組立溝の深さが少くともリングの断面厚
と等しく、前記組立溝、保持溝及びスナツプ・リ
ングが、カツターにスラスト荷重が作用した時、
リングを保持溝へ閉じ込めるような形状をなすこ
とと、 特徴とするカツター保持機構。 2 前記保持溝の深さをリングの断面厚よりは小
さく、断面厚の1/2よりは大きくすることによ
り、カツターに対するスラスト荷重が除かれると
リングと咬合してこれを保持溝へ圧入するオフセ
ツト縁を限定することを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載のカツター保持機構。 3 前記カツターに内向きスラスト荷重が作用し
ている時の、組立溝のオフセツト環状部分からこ
れと対向する保持溝縁までの距離を、リングの断
面厚よりも小さくすることによつてリングを保持
溝内に保持することを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載のカツター保持機構。 4 前記溝の底壁を弯曲させ、前記リングの断面
が弯曲輪廓を呈するように構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第3項に記載のカツター保持
機構。 5 前記リング及び前記溝底壁の断面をほぼ円形
及び半円形にそれぞれ形成したことを特徴とする
特許請求の範囲第4項に記載のカツター保持機
構。Claims: 1. A rock drilling bit comprising at least one cantilevered bearing pin rotatably supporting a sealed and lubricated cutter, the friction comprising the inward thrust surface of said pin; a bearing member is provided between the cutter and the pin,
An assembly groove is formed on one of the cutter and the pin, and a retaining groove aligned with the assembly groove is formed on the other, and a snap ring is disposed within the groove, and the retaining groove has a depth. smaller than the cross-sectional thickness of the ring, the depth of the assembly groove is at least equal to the cross-sectional thickness of the ring, and the assembly groove, the retaining groove, and the snap ring are formed when a thrust load is applied to the cutter;
The cutter holding mechanism features a shape that traps the ring in the holding groove. 2 By making the depth of the retaining groove smaller than the cross-sectional thickness of the ring but larger than 1/2 of the cross-sectional thickness, an offset is created that engages the ring and presses it into the retaining groove when the thrust load on the cutter is removed. The cutter holding mechanism according to claim 1, characterized in that the cutter holding mechanism has a limited edge. 3. When an inward thrust load is applied to the cutter, the ring is held by making the distance from the offset annular portion of the assembly groove to the opposite retaining groove edge smaller than the cross-sectional thickness of the ring. The cutter holding mechanism according to claim 1, wherein the cutter holding mechanism is held within a groove. 4. The cutter holding mechanism according to claim 3, wherein the bottom wall of the groove is curved so that the cross section of the ring has a curved circumference. 5. The cutter holding mechanism according to claim 4, wherein the ring and the groove bottom wall have substantially circular and semicircular cross sections, respectively.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US84664377A | 1977-10-28 | 1977-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5471703A JPS5471703A (en) | 1979-06-08 |
| JPS6128077B2 true JPS6128077B2 (en) | 1986-06-28 |
Family
ID=25298514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13145378A Granted JPS5471703A (en) | 1977-10-28 | 1978-10-24 | Cutter holding system of rock drill bite |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5471703A (en) |
| BR (1) | BR7804925A (en) |
| CA (1) | CA1092092A (en) |
| FR (1) | FR2407332A1 (en) |
| GB (1) | GB1599378A (en) |
| MX (1) | MX148614A (en) |
| NL (1) | NL7809269A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3837625C1 (en) * | 1988-11-05 | 1989-11-02 | Man Roland Druckmaschinen Ag, 6050 Offenbach, De | |
| US4978147A (en) * | 1990-04-27 | 1990-12-18 | Vetco Gray Inc. | Elastomeric lockdown and shearout device |
| CN103939023B (en) * | 2014-04-30 | 2017-02-15 | 天津立林钻头有限公司 | Roller bit, tool for installing roller bit check ring and installing method of check ring |
-
1978
- 1978-05-31 GB GB24709/78A patent/GB1599378A/en not_active Expired
- 1978-06-02 CA CA304,646A patent/CA1092092A/en not_active Expired
- 1978-07-31 BR BR7804925A patent/BR7804925A/en unknown
- 1978-09-12 NL NL7809269A patent/NL7809269A/en not_active Application Discontinuation
- 1978-09-19 FR FR7826841A patent/FR2407332A1/en not_active Withdrawn
- 1978-09-26 MX MX175013A patent/MX148614A/en unknown
- 1978-10-24 JP JP13145378A patent/JPS5471703A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2407332A1 (en) | 1979-05-25 |
| BR7804925A (en) | 1979-05-29 |
| JPS5471703A (en) | 1979-06-08 |
| CA1092092A (en) | 1980-12-23 |
| MX148614A (en) | 1983-05-18 |
| NL7809269A (en) | 1979-05-02 |
| GB1599378A (en) | 1981-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3678883A (en) | Worn bearing indicator | |
| US4793719A (en) | Precision roller bearing rock bits | |
| US4923020A (en) | Rock bit with rigid face seals and recessed energizers | |
| US4168868A (en) | Sealing system for an earth boring cutter | |
| US4344658A (en) | Earth boring drill bit with snap ring cutter retention | |
| US4277109A (en) | Axial compression positive rock bit seal | |
| CA2312151C (en) | Rock bit cone retention system | |
| US5853245A (en) | Rock bit cutter retainer with differentially pitched threads | |
| US4491428A (en) | Earth boring drill bit with snap ring cutter retention | |
| US4978147A (en) | Elastomeric lockdown and shearout device | |
| US4181377A (en) | Rock bit having an improved cone retention system | |
| US5655611A (en) | Earth-boring bit with improved bearing seal | |
| US3307645A (en) | Reverse bearing bit | |
| US4236764A (en) | Earth boring drill bit with snap ring cutter retention | |
| JPS6128077B2 (en) | ||
| US4161343A (en) | Cone retainer for a rotary rock bit | |
| US1715547A (en) | Drill-pipe coupling | |
| US4511008A (en) | Rotary cutter drill bit with permanent snap ring cutter retention | |
| JPS6128076B2 (en) | ||
| US7066287B2 (en) | Mud debris diverter for earth-boring bit | |
| CA1093065A (en) | Earth boring drill bit with snap ring cutter retention | |
| US3963282A (en) | Cantilevered roller separator for rock bit bearings | |
| EP2054582B1 (en) | Stabilized seal for rock bits | |
| CA1050006A (en) | Bearing separator and sealing system for rock bit | |
| JP2004190758A (en) | Casing pipe connection structure |