掘削工具および掘削ビット
【課題】地盤の掘削と埋設物の掘削とを連続的に行う場合に、掘削ビットの本体の摩耗を抑えてチップの脱落を防ぎ、確実な掘削を行う。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるカッタリング１１の先端部に、掘削ビット本体２２よりも硬質の掘削チップ２３が掘削ビット本体２２の先端面２５ａから突出するように植設された掘削ビット２１と、保護ビット本体３２よりも硬質の保護チップ３３が保護ビット本体３２の軸線Ｏに対する径方向内外周面３５ｂの少なくとも一方に露出するように植設された保護ビット３１とを設け、この保護ビット３１を、その先端が掘削ビット２１の先端よりも軸線Ｏ方向に後退した位置にあって、軸線Ｏ回りの回転軌跡が掘削ビット２１と重なり合うように配設する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるカッタリング１１の先端部に、掘削ビット本体２２よりも硬質の掘削チップ２３が掘削ビット本体２２の先端面２５ａから突出するように植設された掘削ビット２１と、保護ビット本体３２よりも硬質の保護チップ３３が保護ビット本体３２の軸線Ｏに対する径方向内外周面３５ｂの少なくとも一方に露出するように植設された保護ビット３１とを設け、この保護ビット３１を、その先端が掘削ビット２１の先端よりも軸線Ｏ方向に後退した位置にあって、軸線Ｏ回りの回転軌跡が掘削ビット２１と重なり合うように配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線回りに回転されるカッタリングの先端部に掘削ビットが設けられ、特に軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを連続的に行う場合に用いて好適な掘削工具、およびかかる掘削工具に用いて好適な掘削ビットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような掘削工具および掘削ビットとしては、例えば特許文献１、２に、円筒状をなすケーシング本体の環状端に複数の掘削ビットが配列固定され、これらの掘削ビットのビット本体の中央部には超硬合金よりなる棒状チップを植込んだ掘削刃部材が配置されるとともに、その両脇、または掘削方向を基準にして先行する側には、掘削刃部材に向けて上り傾斜の案内面が形成された一対のガイド片をビット本体の側面に備えるガイド部材が設けられたものが提案されている。ここで、ガイド部材はチップよりも軟質の超硬合金とされている。
【０００３】
また、本発明の発明者らも、特許文献３、４において、軸線回りに回転されるカッタリングの先端に取り付けられる掘削ビットとして、カッタリングの回転方向に沿って先端側に凸となる山型をなすビット本体に硬質のチップを山型に植設したものや、ビット本体の先端部に硬質のチップを先端側に向かうに従い回転方向に向かうように傾けて植設したものを提案している。さらに、これら特許文献３、４では、ビット本体の側面に、ビット本体よりも硬質で、チップと略同等あるいはこれよりも軟質な補助チップを植設することも提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３２２８９３号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７５９６号公報
【特許文献３】特開２０００−２９１３６５号公報
【特許文献４】特開２０００−２９１３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これら特許文献１〜４に記載された掘削ビットでは、超硬合金よりなる棒状あるいは軸状のチップが、その長手方向をカッタリングの軸線方向に向けるようにして鋼材等からなるビット本体に植設されているだけであり、特許文献１、２に記載のように掘削刃部材の両脇や回転方向にガイド部材が設けられていたり、あるいは特許文献３、４に記載のようにビット本体側面に補助チップが設けられていたりしても、これらガイド部材や補助チップ自体が掘削を行うわけではないので、ビット本体の側面が特に埋設物の鉄筋や鋼材部分と摺接することにより摩耗することが避けられず、これに伴いチップが寿命に達する前にビット本体から脱落してしまうことが多かった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを連続的に行う場合に、掘削ビットの本体の摩耗を抑えてチップの脱落を防ぎ、これにより確実な掘削を行うことが可能な掘削工具、およびかかる掘削工具に用いて好適な掘削ビットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の掘削工具は、軸線回りに回転されるカッタリングの先端部に、掘削ビット本体よりも硬質の掘削チップが該掘削ビット本体の先端面から突出するように植設された掘削ビットと、保護ビット本体よりも硬質の保護チップが該保護ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に露出するように植設された保護ビットとが設けられ、この保護ビットは、その先端が上記掘削ビットの先端よりも上記軸線方向に後退した位置にあって、該軸線回りの回転軌跡が上記掘削ビットと重なり合うように配設されていることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の掘削工具では、カッタリングの先端部に掘削ビットと保護ビットとが設けられており、このうち掘削ビットは掘削ビット本体の先端面に掘削チップが突出するように植設させられて、カッタリングが回転しながら前進させられるのに伴いこの掘削チップによって断面円環状の溝を形成しながら軟質層から中硬岩層の地盤と埋設物とを掘削してゆく。さらに、こうして掘削が行われるのに従い、掘削チップが摩耗してその切れ味は鈍ることになるが、これとともに掘削ビット本体の先端面も摩耗して掘削チップの先端部が剥き出しとなり、さらにはこの剥き出しとなった掘削チップの先端部が掘削抵抗によって割損することにより新しい切刃が自生するので、切れ味を回復して効率的な掘削を行うことができる。
【０００８】
そして、上記保護ビットにおいては、カッタリングの軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に露出するように保護チップが保護ビット本体に植設されており、この保護ビットは掘削ビットの先端よりも後退した位置にあって軸線回りの回転軌跡が掘削ビットと重なり合うように配設されているので、軸線方向に先行する掘削ビットによって掘削された上記溝の壁面にこの保護ビットの保護チップが摺接することにより、掘削ビット本体と該壁面との摺接を抑えてその摩耗を防止することができる。また、上述のように掘削ビットが先端側から摩耗して掘削チップの切刃が自生するのに伴い、保護ビットも先端側からその保護ビット本体が摩耗するとともに保護チップが順次脱落してゆくことになるので、掘削チップの切刃の自生が妨げられることはなく、掘削チップの有効長さに亙ってその脱落を防いで確実な掘削を促すことができる。
【０００９】
ここで、主として掘削を行う掘削ビットに対して保護ビットの数は少なくてもよいが、カッタリングの先端部には、掘削ビットの数に対して０．２〜０．８倍の数の保護ビットが設けられるのが望ましく、これよりも少ないと掘削ビットの保護効果が期待できなくなるおそれがある一方、逆に多すぎても掘削時の抵抗の増大を招くおそれがある。同様に、軸線回りの回転軌跡が掘削ビットと重なり合うように配設された保護ビットの径方向内外周面の少なくとも一方に露出した保護チップの端部は、この回転軌跡において掘削ビット本体の径方向に同じ側の内外周面に対して、２ｍｍまでの範囲で突出または後退していることが望ましく、これよりも保護チップが後退していると掘削ビットの保護効果が不十分となる一方、逆に突出しすぎていると掘削抵抗の増大を招くことになる。
【００１０】
また、カッタリングの先端面から掘削ビットの先端までの突出高さＨに対して、保護ビットの先端は、上記軸線方向において掘削ビットの先端から０．２×Ｈ〜０．８×Ｈの範囲で後退しているのが望ましく、これよりも大きく後退していると掘削ビットの先端側が上記溝の壁面と摺接する部分が大きくなって確実な寿命の延長を図ることができなくなるおそれがある一方、逆に上記範囲よりも小さいと、カッタリングの送りや回転方向における掘削ビットと保護ビットとの間隔などによっては、掘削ビットの摩耗に対して保護ビットの摩耗が促進されすぎてその寿命が早期に費えてしまうおそれがある。
【００１１】
さらに、掘削ビットの先端から上記軸線方向において掘削ビット本体に植設された掘削チップの最後端までの長さ、すなわち上記掘削チップの有効長さＬに対しては、この掘削チップの最後端から上記軸線方向における保護ビットの先端までの高さが０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの範囲とされていることが望ましく、これよりも保護ビットの高さが低いとやはり掘削ビットの先端側の摩耗が著しくなって掘削チップを有効に使用することができなくなるおそれがあり、逆にこれよりも保護ビットの高さが高いと保護ビットの摩耗が促進されて保護チップが早期に脱落し、その寿命が短縮してしまうおそれがある。
【００１２】
一方、このような掘削工具に設けられる掘削ビットにあっては、上記掘削ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に、上記掘削チップの一部が露出させられていて、上記保護ビット以外にこの掘削ビット自体によっても掘削ビット本体の摩耗の抑制を図るようにしてもよい。ただし、この場合には、掘削チップの露出した部分が大きすぎると容易に脱落を生じてしまうので、上記掘削ビット本体の径方向内外周面の少なくとも一方からの、上記掘削チップの露出した一部の突出量は、この掘削チップの上記軸線に対する径方向の寸法の１／２以下とされるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の掘削工具によれば、掘削チップの切刃の自生を損なうことなく保護ビットにより掘削ビットの摩耗を抑制して掘削チップの脱落を防止し、軟質層から中硬岩層の掘削と鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを確実に連続して、しかも効率的に行うことが可能となる。また、本発明の掘削ビットによれば、掘削ビット自体にもその摩耗を抑制する効果を与えることができるので、一層効率的な掘削を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ないし図３は本発明の掘削工具の一実施形態を示すものであり、図４ないし図８はこの掘削工具に用いられる本発明の掘削ビットの一実施形態を、図９ないし図１１は保護ビットの一例をそれぞれ示すものである。本実施形態の掘削工具において、カッタリング１１は鋼材等により軸線Ｏを中心とした円環状あるいは円筒状をなし、その軸線Ｏ方向の先端面１２は該軸線Ｏに垂直な平面状とされるとともに、この先端面１２には周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では１５）の凹部１３が形成されていて、これらの凹部１３に上記実施形態の掘削ビット２１と保護ビット３１とが配設されている。
【００１５】
これらの掘削ビット２１と保護ビット３１はいずれも、それぞれカッタリング１１と同様の鋼材よりなる掘削ビット本体２２、保護ビット本体３２に、超硬合金よりなる円柱状の掘削チップ２３、保護チップ３３が植設されて構成されている。さらに、各ビット本体２２，３２はともに、上記カッタリング１１の径方向の厚さと略等しい厚さを有する概略長方形板状の取付部２４，３４と、この取付部２４，３４の長方形面の１の長辺に沿った側面２４ａ，３４ａの長手方向中央部に突出して、この長手方向には取付部２４，３４より短く、かつ厚さは取付部２４，３４よりも厚くされた直方体ブロック状の植設部２５，３５とが一体に形成された構成とされ、この植設部２５，３５にチップ２３，３３が植設されている。
【００１６】
なお、これら掘削ビット２１と保護ビット３１とは、本実施形態では上記取付部２４，３４の厚さ方向の中心を通る平面と、この平面と上記側面２４ａ，３４ａに垂直で上記長手方向の中心を通る平面とに関してそれぞれ対称に形成されている。また、取付部２４，３４の上記長方形面と側面２４ａ，３４ａ以外の３つの側面との交差稜線部、およびこれら３つの側面同士の交差稜線部には面取りが施されているとともに、この取付部２４，３４の長方形面から植設部２５，３５にかけての部分と側面２４ａ，３４ａから植設部２５，３５にかけての部分とは、それぞれ１／４凹円筒面によって連続させられており、取付部２４，３４の上記側面２４ａ，３４ａから植設部２５，３５までの高さは、掘削ビット２１と保護ビット３１とで互いに等しくされている。
【００１７】
このうち、掘削ビット２１は、上記植設部２５の先端面２５ａが扁平した山型をなしていて、その上記長手方向中央部が上記側面２４ａから最も突出して該側面２４ａと平行な平坦面とされるとともに、この中央部から長手方向両端に向けては漸次後退するように形成された傾斜面とされ、この先端面２５ａには上記側面２４ａに垂直とされた互いに平行な多数の凹孔が略千鳥状に穿設されていて、これらの凹孔に長尺円柱状の上記掘削チップ２３が挿入されてろう付けされることにより植設されている。なお、これらの掘削チップ２３は互いに同径で等しい長さを有するものであって、上記平坦面に植設されたものの先端が最も突出しているとともに、傾斜面に植設されたものは該傾斜面の傾斜に合わせてその先端が段階的に後退するようにされている。
【００１８】
また、本実施形態の掘削ビット２１では、こうして植設部２５に植設された掘削チップ２３のうち一部（本実施形態では８つ）の掘削チップ２３ａは、その外周面の一部が、上記カッタリング１１に取り付けられた際にその径方向内外周に向けられる該植設部２５の側面２５ｂからそれぞれ突出して露出させられている。ただし、この掘削チップ２３ａの側面２５ｂからの突出量Ｐは、該掘削チップ２３ａの上記径方向の寸法であるその直径ｄの１／２以下とされ、本実施形態では直径ｄが３ｍｍに対して突出量Ｐが０．７ｍｍと、１／４以下とされている。
【００１９】
一方、保護ビット３１の保護ビット本体３２における植設部３５は、その先端面３５ａが取付部３４の側面３４ａに平行な平面で、該側面３４ａからの突出高さが、掘削ビット２１の側面２４ａからの植設部２５の突出高さよりも小さくされる一方、カッタリング１１の径方向内外周に向けられる両側面３５ｂ間の幅は、掘削ビット２１の植設部２５の両側面２５ｂ間の幅より僅かに大きく、該側面２５ｂから突出して露出した上記掘削チップ２３ａも含めた幅と等しくされている。なお、これら植設部２５，３５の上記長手方向の大きさは、互いに等しくされている。
【００２０】
そして、この保護ビット３１の植設部３５には、上記両側面３５ｂに垂直にそれぞれ多数の凹孔が千鳥状に穿設されていて、これらの凹孔に保護チップ３３が挿入されてろう付けされることにより植設されている。ここで、これらの保護チップ３３は互いに同径で等しい長さであり、かつ掘削チップ２３とも同径で、ただし長さは短くされていて、その先端面を植設部３５の側面３５ｂと面一とするように露出させて植設されている。なお、１つの保護ビット３１に植設される保護チップ３３の数は、掘削ビット２１よりも少なくされている。また、植設部３５の両側面３５ｂに穿設された凹孔の孔底同士の間には十分な間隔があけられている。
【００２１】
このような掘削ビット２１と保護ビット３１とは、上記厚さ方向をカッタリング１１の径方向に向けるとともに上記側面２４ａ，３４ａをカッタリング１１の先端面１２と面一となるようにしてビット本体２２，３２の取付部２４，３４が上記凹部１３に挿入され、溶接等により固着されてカッタリング１１と一体化される。従って、保護ビット３１は、その先端（植設部３５の先端面３５ａ）が掘削ビット２１の先端（先端面２５ａの平坦面に植設された掘削チップ２３の先端）よりも軸線Ｏ方向に後退した位置に配置されることになる。
【００２２】
また、各ビット２１，３１は、そのビット本体２２，３２の取付部２４，３４の上記厚さ方向中心を通る平面が、上記長手方向の中心においてカッタリング１１の径方向の厚さの中心を通る円筒面に接するように配設されている。従って、これら掘削ビット２１と保護ビット３１とは、軸線Ｏ回りの回転軌跡において、保護ビット３１の保護チップ３３が植設されたその植設部３５が掘削ビット２１の掘削チップ２３が植設された植設部２５と重なり合うように配設されることになり、特に本実施形態では、植設部３５の両側面３５ｂと面一に露出した保護チップ３３の先端の間の幅が、掘削ビット２１の植設部２５の両側面２５ｂに露出した上記掘削チップ２３ａの突端の間の幅と一致するように重なり合わされることになる。
【００２３】
さらに、カッタリング１１の先端部には、掘削ビット２１の数よりも少ない数の保護ビット３１が設けられている。より具体的に、本実施形態では、図１に示すようにカッタリング１１の先端部に、周方向に等間隔に近接した３つの凹部１３を１群として、５群の凹部１３がこの近接した間隔よりも大きな間隔で周方向に等間隔に配設されており、各群の両端の凹部１３にそれぞれ掘削ビット２１が、中央の凹部１３に保護ビット３１が配設されていて、カッタリング１１の先端部に、掘削ビット２１の数に対して０．５倍の数、すなわち半分の数の保護ビット３１が設けられることになる。なお、掘削ビット２１同士、および保護ビット３１同士は互いに同形同大である。
【００２４】
このように構成された掘削工具は、軸線Ｏ回りに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されて、軟質層から中硬岩層の地盤の掘削を行うとともに、これと連続して該地盤に埋設された例えば既設の下水道本管のシールドトンネルのような鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削を行い、この下水道本管に後から枝孔を接続したりするのに使用される。そして、上記構成の掘削工具では、カッタリング１１の先端部に、このような掘削を主として行う掘削ビット２１に対して、軸線Ｏ方向に後退した位置に該掘削ビット２１と回転軌跡が重なるように保護ビット３１が設けられており、この保護ビット３１により掘削ビット２１を保護してその掘削チップ２３の脱落を防ぎながら、確実かつ効率的な掘削を行うことが可能となる。
【００２５】
すなわち、こうしてカッタリング１１を軸線Ｏ回りに回転しながら先端側に送り出すと、保護ビット３１よりも先端側に突出した掘削ビット２１が先行して掘削チップ２３により上記地盤や埋設物を掘削し、これらに掘削ビット２１の回転軌跡に応じた断面円環状の溝を形成してゆく一方で、自身は掘削チップ２３と掘削ビット本体２２の植設部２５が先端面２５ａ側から摩耗してゆく。そして、これらが適当に摩耗したところで、掘削チップ２３が先端側で割損して新たな切刃が自生し、これにより切れ味が回復するといった工程が繰り返されることで、掘削効率が維持される。
【００２６】
一方、後続する保護ビット３１においては、その保護チップ３３が保護ビット本体３２の植設部３５においてカッタリング１１の内外周を向く側面３５ｂに露出させられておりこの保護ビット３１の回転軌跡が掘削ビット２１と重ね合わされていることから、これらの保護チップ３３は上記掘削ビット２１によって形成された環状溝の内壁面に摺接することになる。従って、掘削ビット２１の植設部２５の特に後端側においてその側面２５ｂがこの溝の内壁面と摺接することにより摩耗を生じるのを抑えることができ、これにより掘削チップ２３が上述のような正常な切刃の自生ではなく、根本から折れたり脱落したりするような事態を生じるのを防止することができて、上述のような地盤から埋設物を確実に連続して掘削することが可能となる。
【００２７】
特に、上記実施形態の掘削ビット２１では、その掘削ビット本体２２の植設部２５における一部の掘削チップ２３ａが、その外周面の一部分を、カッタリング１１の径方向内外周を向く側面２５ｂから突出させて露出するように植設させられており、これによっても該側面２５ｂの摩耗の抑制を図ることができる。また、この場合において、上記一部の掘削チップ２３ａの側面２５ｂからの突出量Ｐが、この掘削チップ２３ａのカッタリング１１１径方向の寸法（直径ｄ）の１／２以下とされているので、この露出した一部の掘削チップ２３ａが容易に脱落することもない。
【００２８】
なお、本実施形態の掘削ビット２１では、この一部の掘削チップ２３ａも他の掘削チップ２３と同じ長尺円柱状とされているが、例えば図１２に示す上記実施形態の掘削ビット２１の変形例のように正四角柱状など、側面２５ｂに露出する一部の掘削チップ２３ａを他の掘削チップ２３とは異なる形状の柱状あるいは軸状としてもよい。ただし、その場合でも、この一部の掘削チップ２３ａの側面２５ｂからの突出量Ｐは、そのカッタリング１１の径方向における寸法ｄの１／２以下とされるのが望ましい。
【００２９】
また、掘削ビット２１が上述のように先端側から摩耗して掘削チップ２３が割損しながら切刃が自生してゆくと、保護ビット３１の保護ビット本体３２もその植設部３５の先端面３５ａが掘削ビット２１により形成された上記溝の底面に摺接することになって、この先端面３５ａから摩耗してゆくことになる。すると、植設部３５に植設された保護チップ３３も先端面３５ａ側から順次脱落してゆくことになり、これにより掘削チップ２３の先端が軸線Ｏ方向において先端側の保護チップ３３から突出した状態が維持されるので、上述のような掘削チップ２３の切刃の自生を妨げることがなく、その長さの大部分を使い切ることができる。
【００３０】
さらに、このように主たる掘削は掘削ビット２１によって行われ、保護ビット３１はこの掘削ビット２１を不必要な摩耗から保護するものであるのに対し、本実施形態ではこの保護ビット３１の数が掘削ビット２１よりも少なく、掘削ビット２１の半数とされている。従って、保護ビット３１が必要以上に多すぎてその保護チップ３３が上記壁面に摺接することにより掘削抵抗が増大するような事態も防ぐことができ、一層効率的な掘削を促すことが可能となる。
【００３１】
なお、このように掘削抵抗の増大を抑えて効率的な掘削を促すには、保護ビット３１の数は少ないほどよいのであるが、保護ビット３１が少なすぎると掘削ビット２１の摩耗防止による保護効果も少なくなって確実な掘削を行うことができなくなるおそれが生じる。また、逆に保護ビット３１の数が掘削ビット２１の数に対して多すぎると上述のような掘削抵抗の増大を生じるので、保護ビット３１の数は、掘削ビット２１の数の０．２倍〜０．８倍程度の範囲とされるのが望ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、保護チップ３３の先端が面一に露出した保護ビット３１の植設部３５における両側面３５ｂ間の幅が、掘削ビット２１の植設部２５においてその両側面２５ｂに突出して露出した掘削チップ２３ａの突端同士の幅と等しくされており、これら掘削ビット２１と保護ビット３１とが互いの厚さ方向の中心をカッタリング１１の厚さの中心に位置させて配設されているので、植設部２５，３５は、チップ２３ａ，３３も含めて軸線Ｏに対する径方向には互いの回転軌跡が一致するように重なり合わされることになる。このため、掘削ビット２１によって形成した溝の内壁面に過不足なく保護チップ３３を摺接させて掘削ビット２１の保護を図ることができる。
【００３３】
ただし、この回転軌跡において保護チップ３３は掘削ビット２１の植設部２５に対して径方向に必ずしも一致するようにされていなくても、例えば図２に示すようにカッタリング１１の軸線Ｏに対する径方向内外周において、それぞれ２ｍｍ程度の範囲Ａであれば突出していたり、逆に後退していたりしてもよい。すなわち、保護チップ３３がこれよりも大きく掘削ビット２１の掘削ビット本体２２の回転軌跡から突き出していると、この保護チップ３３による掘削量が増大して抵抗も増大する一方、保護チップ３３がこれよりも大きく後退していると、当該保護チップ３３による切削ビット２１の保護効果が不十分となるおそれが生じる。
【００３４】
さらに、図３に示す上記軸線Ｏ方向における掘削ビット２１の先端から保護ビット３１の先端までの後退量Ｂについては、これが大きすぎると、掘削ビット２１の植設部２５の先端側において掘削ビット本体２２の摩耗を抑制することができず、掘削当初における掘削チップ２３の損耗が大きくなって長寿命化を損なうおそれがある。また、逆にこの後退量Ｂが小さすぎると、カッタリング１１の回転速度と送り速度との関係や周方向における掘削ビット２１と保護ビット３１との間隔などによっては、掘削ビット２１によって形成された溝の底面に保護ビット３１が早期に摺接してその摩耗が促進されすぎるおそれがある。このため、上記保護ビット３１の先端は、図３に示すようにカッタリング１１の先端面１２から掘削ビット２１の先端までの突出高さＨに対して、０．２×Ｈ〜０．８×Ｈの範囲で掘削ビット２１の先端から後退しているのが望ましい。
【００３５】
一方、この保護ビット３１の先端は、同図３に示すように掘削ビット２１の先端から軸線Ｏ方向において掘削ビット本体２２の植設部２５に植設された掘削チップ２３の最後端までの長さ、すなわち掘削チップ２３の有効長さＬに対しては、この掘削チップ２３の最後端から軸線Ｏ方向における保護ビット３１の先端までの高さＣが、０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの範囲とされているのが望ましい。すなわち、この掘削チップ２３最後端からの保護ビット３１先端までの高さＣが掘削チップ２３の有効長さＬに対して小さすぎると、やはり掘削ビット２１の先端側において掘削ビット本体２２の摩耗が促進されるおそれがあり、逆にこの高さＣが有効長さＬと同じくらいに大きいと、保護ビット３１先端の摩耗が促進されて保護チップ３３の脱落を生じる上、掘削抵抗の増大を招くことにもなる。
【００３６】
なお、本実施形態では、個々の保護ビット３１の保護ビット本体３２において、その植設部３５の両側面３５ｂに保護チップ３３が露出するように植設されており、これら両側面３５ｂに露出する保護チップ３３の間隔、すなわち植設部３５の幅が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において掘削ビット２１の幅と等しく一致するようにされているが、保護ビット３１として、その植設部３５の径方向内周側を向く側面だけに保護チップ３３が露出するように植設されたものと、径方向外周側を向く側面だけに保護チップ３３が露出するように植設されたものとの２種類を配設するようにして、これらが軸線Ｏ回りの回転軌跡において掘削ビット２１と重なり合うように構成してもよい。
【００３７】
この場合において保護チップ３３は、カッタリング１１の内外周のうち該保護チップ３３が露出したいずれか一方の側において、掘削ビット２１の掘削ビット本体２２における植設部２５の両側面２５ｂのうちこれと同じ側を向く一方に対し、その回転軌跡が上記２ｍｍまでの範囲Ａで突出または後退していればよい。また、この場合に保護ビット３１の保護ビット本体３２における植設部３５は、保護チップ３３が露出した側面３５ｂ側だけに偏って形成されていてもよい。
【００３８】
同様に、掘削ビット２１の掘削ビット本体２２も、本実施形態ではその植設部２５が掘削幅すなわち上記溝の幅と等しい幅を有していて、該植設部２５の先端面２５ａの全面に掘削チップ２３が突出するように植設されているが、例えば上記掘削幅を径方向に２分するように内外周に偏った植設部２５を有する２種類の掘削ビットを周方向に交互に配設したり、あるいは同じ掘削ビットでもカッタリング１１の先端部の内周側と外周側とにずらして交互に配設したりするようにして、これらの掘削ビットにおける掘削チップの軸線Ｏ回りの回転軌跡が重なり合うようにすることで、上記掘削幅の溝を形成するような掘削を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の掘削工具の一実施形態を示す軸線Ｏ方向先端側から見た正面図である。
【図２】図１に示す実施形態における１群の掘削ビット２１および保護ビット３１を示す拡大正面図である。
【図３】図１に示す実施形態におけるカッタリング１１先端の掘削ビット２１および保護ビット３１を示す拡大側面図である。
【図４】図１に示す実施形態に配設される本発明の一実施形態の掘削ビット２１を示す斜視図である。
【図５】図５に示す実施形態の正面図である。
【図６】図５に示す実施形態の側面図である。
【図７】図６における矢線Ｘ方向視の側面図である。
【図８】図６におけるＹＹ断面図である。
【図９】図１に示す実施形態に配設される保護ビット３１の正面図である。
【図１０】図９に示す保護ビット３１の側面図である。
【図１１】図１０における矢線Ｘ方向視の側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の掘削ビット２１の変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１ カッタリング
１２ カッタリング１１の先端面
２１ 掘削ビット
２２ 掘削ビット本体
２３ 掘削チップ
２４ 掘削ビット本体２２の取付部
２５ 掘削ビット本体２２の植設部
２５ａ 植設部２５の先端面
２５ｂ カッタリング１１の径方向内外周を向く植設部２５の側面
３１ 保護ビット
３２ 保護ビット本体
３３ 保護チップ
３４ 保護ビット本体３２の取付部
３５ 保護ビット本体３２の植設部
３５ａ 保護部３５の先端面
３５ｂ カッタリング１１の径方向内外周を向く植設部３５の側面
Ｏ カッタリング１１の軸線
Ａ 保護ビット３１の径方向内外周面の少なくとも一方に露出した保護チップ３３の端部が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において掘削ビット本体２２の径方向に同じ側の内外周面に対して突出または後退する範囲
Ｈ カッタリング１１の先端面１２から掘削ビット２１の先端までの突出高さ
Ｂ 軸線Ｏ方向における掘削ビット２１の先端から保護ビット３１の先端までの後退量
Ｌ 掘削ビット２１の先端から軸線Ｏ方向において掘削ビット本体２２に植設された掘削チップ２３の最後端までの長さ（掘削チップ２３の有効長さ）
Ｃ 掘削チップ２３の最後端から軸線Ｏ方向における保護ビット３１の先端までの高さ
Ｐ 掘削ビット本体２２の径方向内外周面（側面２５ｂ）からの、露出した掘削チップ２３の一部の突出量
ｄ 掘削チップ２３の外径（掘削チップ２３の軸線Ｏに対する径方向の寸法）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線回りに回転されるカッタリングの先端部に掘削ビットが設けられ、特に軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを連続的に行う場合に用いて好適な掘削工具、およびかかる掘削工具に用いて好適な掘削ビットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような掘削工具および掘削ビットとしては、例えば特許文献１、２に、円筒状をなすケーシング本体の環状端に複数の掘削ビットが配列固定され、これらの掘削ビットのビット本体の中央部には超硬合金よりなる棒状チップを植込んだ掘削刃部材が配置されるとともに、その両脇、または掘削方向を基準にして先行する側には、掘削刃部材に向けて上り傾斜の案内面が形成された一対のガイド片をビット本体の側面に備えるガイド部材が設けられたものが提案されている。ここで、ガイド部材はチップよりも軟質の超硬合金とされている。
【０００３】
また、本発明の発明者らも、特許文献３、４において、軸線回りに回転されるカッタリングの先端に取り付けられる掘削ビットとして、カッタリングの回転方向に沿って先端側に凸となる山型をなすビット本体に硬質のチップを山型に植設したものや、ビット本体の先端部に硬質のチップを先端側に向かうに従い回転方向に向かうように傾けて植設したものを提案している。さらに、これら特許文献３、４では、ビット本体の側面に、ビット本体よりも硬質で、チップと略同等あるいはこれよりも軟質な補助チップを植設することも提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３２２８９３号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７５９６号公報
【特許文献３】特開２０００−２９１３６５号公報
【特許文献４】特開２０００−２９１３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これら特許文献１〜４に記載された掘削ビットでは、超硬合金よりなる棒状あるいは軸状のチップが、その長手方向をカッタリングの軸線方向に向けるようにして鋼材等からなるビット本体に植設されているだけであり、特許文献１、２に記載のように掘削刃部材の両脇や回転方向にガイド部材が設けられていたり、あるいは特許文献３、４に記載のようにビット本体側面に補助チップが設けられていたりしても、これらガイド部材や補助チップ自体が掘削を行うわけではないので、ビット本体の側面が特に埋設物の鉄筋や鋼材部分と摺接することにより摩耗することが避けられず、これに伴いチップが寿命に達する前にビット本体から脱落してしまうことが多かった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを連続的に行う場合に、掘削ビットの本体の摩耗を抑えてチップの脱落を防ぎ、これにより確実な掘削を行うことが可能な掘削工具、およびかかる掘削工具に用いて好適な掘削ビットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の掘削工具は、軸線回りに回転されるカッタリングの先端部に、掘削ビット本体よりも硬質の掘削チップが該掘削ビット本体の先端面から突出するように植設された掘削ビットと、保護ビット本体よりも硬質の保護チップが該保護ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に露出するように植設された保護ビットとが設けられ、この保護ビットは、その先端が上記掘削ビットの先端よりも上記軸線方向に後退した位置にあって、該軸線回りの回転軌跡が上記掘削ビットと重なり合うように配設されていることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の掘削工具では、カッタリングの先端部に掘削ビットと保護ビットとが設けられており、このうち掘削ビットは掘削ビット本体の先端面に掘削チップが突出するように植設させられて、カッタリングが回転しながら前進させられるのに伴いこの掘削チップによって断面円環状の溝を形成しながら軟質層から中硬岩層の地盤と埋設物とを掘削してゆく。さらに、こうして掘削が行われるのに従い、掘削チップが摩耗してその切れ味は鈍ることになるが、これとともに掘削ビット本体の先端面も摩耗して掘削チップの先端部が剥き出しとなり、さらにはこの剥き出しとなった掘削チップの先端部が掘削抵抗によって割損することにより新しい切刃が自生するので、切れ味を回復して効率的な掘削を行うことができる。
【０００８】
そして、上記保護ビットにおいては、カッタリングの軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に露出するように保護チップが保護ビット本体に植設されており、この保護ビットは掘削ビットの先端よりも後退した位置にあって軸線回りの回転軌跡が掘削ビットと重なり合うように配設されているので、軸線方向に先行する掘削ビットによって掘削された上記溝の壁面にこの保護ビットの保護チップが摺接することにより、掘削ビット本体と該壁面との摺接を抑えてその摩耗を防止することができる。また、上述のように掘削ビットが先端側から摩耗して掘削チップの切刃が自生するのに伴い、保護ビットも先端側からその保護ビット本体が摩耗するとともに保護チップが順次脱落してゆくことになるので、掘削チップの切刃の自生が妨げられることはなく、掘削チップの有効長さに亙ってその脱落を防いで確実な掘削を促すことができる。
【０００９】
ここで、主として掘削を行う掘削ビットに対して保護ビットの数は少なくてもよいが、カッタリングの先端部には、掘削ビットの数に対して０．２〜０．８倍の数の保護ビットが設けられるのが望ましく、これよりも少ないと掘削ビットの保護効果が期待できなくなるおそれがある一方、逆に多すぎても掘削時の抵抗の増大を招くおそれがある。同様に、軸線回りの回転軌跡が掘削ビットと重なり合うように配設された保護ビットの径方向内外周面の少なくとも一方に露出した保護チップの端部は、この回転軌跡において掘削ビット本体の径方向に同じ側の内外周面に対して、２ｍｍまでの範囲で突出または後退していることが望ましく、これよりも保護チップが後退していると掘削ビットの保護効果が不十分となる一方、逆に突出しすぎていると掘削抵抗の増大を招くことになる。
【００１０】
また、カッタリングの先端面から掘削ビットの先端までの突出高さＨに対して、保護ビットの先端は、上記軸線方向において掘削ビットの先端から０．２×Ｈ〜０．８×Ｈの範囲で後退しているのが望ましく、これよりも大きく後退していると掘削ビットの先端側が上記溝の壁面と摺接する部分が大きくなって確実な寿命の延長を図ることができなくなるおそれがある一方、逆に上記範囲よりも小さいと、カッタリングの送りや回転方向における掘削ビットと保護ビットとの間隔などによっては、掘削ビットの摩耗に対して保護ビットの摩耗が促進されすぎてその寿命が早期に費えてしまうおそれがある。
【００１１】
さらに、掘削ビットの先端から上記軸線方向において掘削ビット本体に植設された掘削チップの最後端までの長さ、すなわち上記掘削チップの有効長さＬに対しては、この掘削チップの最後端から上記軸線方向における保護ビットの先端までの高さが０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの範囲とされていることが望ましく、これよりも保護ビットの高さが低いとやはり掘削ビットの先端側の摩耗が著しくなって掘削チップを有効に使用することができなくなるおそれがあり、逆にこれよりも保護ビットの高さが高いと保護ビットの摩耗が促進されて保護チップが早期に脱落し、その寿命が短縮してしまうおそれがある。
【００１２】
一方、このような掘削工具に設けられる掘削ビットにあっては、上記掘削ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に、上記掘削チップの一部が露出させられていて、上記保護ビット以外にこの掘削ビット自体によっても掘削ビット本体の摩耗の抑制を図るようにしてもよい。ただし、この場合には、掘削チップの露出した部分が大きすぎると容易に脱落を生じてしまうので、上記掘削ビット本体の径方向内外周面の少なくとも一方からの、上記掘削チップの露出した一部の突出量は、この掘削チップの上記軸線に対する径方向の寸法の１／２以下とされるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の掘削工具によれば、掘削チップの切刃の自生を損なうことなく保護ビットにより掘削ビットの摩耗を抑制して掘削チップの脱落を防止し、軟質層から中硬岩層の掘削と鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを確実に連続して、しかも効率的に行うことが可能となる。また、本発明の掘削ビットによれば、掘削ビット自体にもその摩耗を抑制する効果を与えることができるので、一層効率的な掘削を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ないし図３は本発明の掘削工具の一実施形態を示すものであり、図４ないし図８はこの掘削工具に用いられる本発明の掘削ビットの一実施形態を、図９ないし図１１は保護ビットの一例をそれぞれ示すものである。本実施形態の掘削工具において、カッタリング１１は鋼材等により軸線Ｏを中心とした円環状あるいは円筒状をなし、その軸線Ｏ方向の先端面１２は該軸線Ｏに垂直な平面状とされるとともに、この先端面１２には周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では１５）の凹部１３が形成されていて、これらの凹部１３に上記実施形態の掘削ビット２１と保護ビット３１とが配設されている。
【００１５】
これらの掘削ビット２１と保護ビット３１はいずれも、それぞれカッタリング１１と同様の鋼材よりなる掘削ビット本体２２、保護ビット本体３２に、超硬合金よりなる円柱状の掘削チップ２３、保護チップ３３が植設されて構成されている。さらに、各ビット本体２２，３２はともに、上記カッタリング１１の径方向の厚さと略等しい厚さを有する概略長方形板状の取付部２４，３４と、この取付部２４，３４の長方形面の１の長辺に沿った側面２４ａ，３４ａの長手方向中央部に突出して、この長手方向には取付部２４，３４より短く、かつ厚さは取付部２４，３４よりも厚くされた直方体ブロック状の植設部２５，３５とが一体に形成された構成とされ、この植設部２５，３５にチップ２３，３３が植設されている。
【００１６】
なお、これら掘削ビット２１と保護ビット３１とは、本実施形態では上記取付部２４，３４の厚さ方向の中心を通る平面と、この平面と上記側面２４ａ，３４ａに垂直で上記長手方向の中心を通る平面とに関してそれぞれ対称に形成されている。また、取付部２４，３４の上記長方形面と側面２４ａ，３４ａ以外の３つの側面との交差稜線部、およびこれら３つの側面同士の交差稜線部には面取りが施されているとともに、この取付部２４，３４の長方形面から植設部２５，３５にかけての部分と側面２４ａ，３４ａから植設部２５，３５にかけての部分とは、それぞれ１／４凹円筒面によって連続させられており、取付部２４，３４の上記側面２４ａ，３４ａから植設部２５，３５までの高さは、掘削ビット２１と保護ビット３１とで互いに等しくされている。
【００１７】
このうち、掘削ビット２１は、上記植設部２５の先端面２５ａが扁平した山型をなしていて、その上記長手方向中央部が上記側面２４ａから最も突出して該側面２４ａと平行な平坦面とされるとともに、この中央部から長手方向両端に向けては漸次後退するように形成された傾斜面とされ、この先端面２５ａには上記側面２４ａに垂直とされた互いに平行な多数の凹孔が略千鳥状に穿設されていて、これらの凹孔に長尺円柱状の上記掘削チップ２３が挿入されてろう付けされることにより植設されている。なお、これらの掘削チップ２３は互いに同径で等しい長さを有するものであって、上記平坦面に植設されたものの先端が最も突出しているとともに、傾斜面に植設されたものは該傾斜面の傾斜に合わせてその先端が段階的に後退するようにされている。
【００１８】
また、本実施形態の掘削ビット２１では、こうして植設部２５に植設された掘削チップ２３のうち一部（本実施形態では８つ）の掘削チップ２３ａは、その外周面の一部が、上記カッタリング１１に取り付けられた際にその径方向内外周に向けられる該植設部２５の側面２５ｂからそれぞれ突出して露出させられている。ただし、この掘削チップ２３ａの側面２５ｂからの突出量Ｐは、該掘削チップ２３ａの上記径方向の寸法であるその直径ｄの１／２以下とされ、本実施形態では直径ｄが３ｍｍに対して突出量Ｐが０．７ｍｍと、１／４以下とされている。
【００１９】
一方、保護ビット３１の保護ビット本体３２における植設部３５は、その先端面３５ａが取付部３４の側面３４ａに平行な平面で、該側面３４ａからの突出高さが、掘削ビット２１の側面２４ａからの植設部２５の突出高さよりも小さくされる一方、カッタリング１１の径方向内外周に向けられる両側面３５ｂ間の幅は、掘削ビット２１の植設部２５の両側面２５ｂ間の幅より僅かに大きく、該側面２５ｂから突出して露出した上記掘削チップ２３ａも含めた幅と等しくされている。なお、これら植設部２５，３５の上記長手方向の大きさは、互いに等しくされている。
【００２０】
そして、この保護ビット３１の植設部３５には、上記両側面３５ｂに垂直にそれぞれ多数の凹孔が千鳥状に穿設されていて、これらの凹孔に保護チップ３３が挿入されてろう付けされることにより植設されている。ここで、これらの保護チップ３３は互いに同径で等しい長さであり、かつ掘削チップ２３とも同径で、ただし長さは短くされていて、その先端面を植設部３５の側面３５ｂと面一とするように露出させて植設されている。なお、１つの保護ビット３１に植設される保護チップ３３の数は、掘削ビット２１よりも少なくされている。また、植設部３５の両側面３５ｂに穿設された凹孔の孔底同士の間には十分な間隔があけられている。
【００２１】
このような掘削ビット２１と保護ビット３１とは、上記厚さ方向をカッタリング１１の径方向に向けるとともに上記側面２４ａ，３４ａをカッタリング１１の先端面１２と面一となるようにしてビット本体２２，３２の取付部２４，３４が上記凹部１３に挿入され、溶接等により固着されてカッタリング１１と一体化される。従って、保護ビット３１は、その先端（植設部３５の先端面３５ａ）が掘削ビット２１の先端（先端面２５ａの平坦面に植設された掘削チップ２３の先端）よりも軸線Ｏ方向に後退した位置に配置されることになる。
【００２２】
また、各ビット２１，３１は、そのビット本体２２，３２の取付部２４，３４の上記厚さ方向中心を通る平面が、上記長手方向の中心においてカッタリング１１の径方向の厚さの中心を通る円筒面に接するように配設されている。従って、これら掘削ビット２１と保護ビット３１とは、軸線Ｏ回りの回転軌跡において、保護ビット３１の保護チップ３３が植設されたその植設部３５が掘削ビット２１の掘削チップ２３が植設された植設部２５と重なり合うように配設されることになり、特に本実施形態では、植設部３５の両側面３５ｂと面一に露出した保護チップ３３の先端の間の幅が、掘削ビット２１の植設部２５の両側面２５ｂに露出した上記掘削チップ２３ａの突端の間の幅と一致するように重なり合わされることになる。
【００２３】
さらに、カッタリング１１の先端部には、掘削ビット２１の数よりも少ない数の保護ビット３１が設けられている。より具体的に、本実施形態では、図１に示すようにカッタリング１１の先端部に、周方向に等間隔に近接した３つの凹部１３を１群として、５群の凹部１３がこの近接した間隔よりも大きな間隔で周方向に等間隔に配設されており、各群の両端の凹部１３にそれぞれ掘削ビット２１が、中央の凹部１３に保護ビット３１が配設されていて、カッタリング１１の先端部に、掘削ビット２１の数に対して０．５倍の数、すなわち半分の数の保護ビット３１が設けられることになる。なお、掘削ビット２１同士、および保護ビット３１同士は互いに同形同大である。
【００２４】
このように構成された掘削工具は、軸線Ｏ回りに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されて、軟質層から中硬岩層の地盤の掘削を行うとともに、これと連続して該地盤に埋設された例えば既設の下水道本管のシールドトンネルのような鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削を行い、この下水道本管に後から枝孔を接続したりするのに使用される。そして、上記構成の掘削工具では、カッタリング１１の先端部に、このような掘削を主として行う掘削ビット２１に対して、軸線Ｏ方向に後退した位置に該掘削ビット２１と回転軌跡が重なるように保護ビット３１が設けられており、この保護ビット３１により掘削ビット２１を保護してその掘削チップ２３の脱落を防ぎながら、確実かつ効率的な掘削を行うことが可能となる。
【００２５】
すなわち、こうしてカッタリング１１を軸線Ｏ回りに回転しながら先端側に送り出すと、保護ビット３１よりも先端側に突出した掘削ビット２１が先行して掘削チップ２３により上記地盤や埋設物を掘削し、これらに掘削ビット２１の回転軌跡に応じた断面円環状の溝を形成してゆく一方で、自身は掘削チップ２３と掘削ビット本体２２の植設部２５が先端面２５ａ側から摩耗してゆく。そして、これらが適当に摩耗したところで、掘削チップ２３が先端側で割損して新たな切刃が自生し、これにより切れ味が回復するといった工程が繰り返されることで、掘削効率が維持される。
【００２６】
一方、後続する保護ビット３１においては、その保護チップ３３が保護ビット本体３２の植設部３５においてカッタリング１１の内外周を向く側面３５ｂに露出させられておりこの保護ビット３１の回転軌跡が掘削ビット２１と重ね合わされていることから、これらの保護チップ３３は上記掘削ビット２１によって形成された環状溝の内壁面に摺接することになる。従って、掘削ビット２１の植設部２５の特に後端側においてその側面２５ｂがこの溝の内壁面と摺接することにより摩耗を生じるのを抑えることができ、これにより掘削チップ２３が上述のような正常な切刃の自生ではなく、根本から折れたり脱落したりするような事態を生じるのを防止することができて、上述のような地盤から埋設物を確実に連続して掘削することが可能となる。
【００２７】
特に、上記実施形態の掘削ビット２１では、その掘削ビット本体２２の植設部２５における一部の掘削チップ２３ａが、その外周面の一部分を、カッタリング１１の径方向内外周を向く側面２５ｂから突出させて露出するように植設させられており、これによっても該側面２５ｂの摩耗の抑制を図ることができる。また、この場合において、上記一部の掘削チップ２３ａの側面２５ｂからの突出量Ｐが、この掘削チップ２３ａのカッタリング１１１径方向の寸法（直径ｄ）の１／２以下とされているので、この露出した一部の掘削チップ２３ａが容易に脱落することもない。
【００２８】
なお、本実施形態の掘削ビット２１では、この一部の掘削チップ２３ａも他の掘削チップ２３と同じ長尺円柱状とされているが、例えば図１２に示す上記実施形態の掘削ビット２１の変形例のように正四角柱状など、側面２５ｂに露出する一部の掘削チップ２３ａを他の掘削チップ２３とは異なる形状の柱状あるいは軸状としてもよい。ただし、その場合でも、この一部の掘削チップ２３ａの側面２５ｂからの突出量Ｐは、そのカッタリング１１の径方向における寸法ｄの１／２以下とされるのが望ましい。
【００２９】
また、掘削ビット２１が上述のように先端側から摩耗して掘削チップ２３が割損しながら切刃が自生してゆくと、保護ビット３１の保護ビット本体３２もその植設部３５の先端面３５ａが掘削ビット２１により形成された上記溝の底面に摺接することになって、この先端面３５ａから摩耗してゆくことになる。すると、植設部３５に植設された保護チップ３３も先端面３５ａ側から順次脱落してゆくことになり、これにより掘削チップ２３の先端が軸線Ｏ方向において先端側の保護チップ３３から突出した状態が維持されるので、上述のような掘削チップ２３の切刃の自生を妨げることがなく、その長さの大部分を使い切ることができる。
【００３０】
さらに、このように主たる掘削は掘削ビット２１によって行われ、保護ビット３１はこの掘削ビット２１を不必要な摩耗から保護するものであるのに対し、本実施形態ではこの保護ビット３１の数が掘削ビット２１よりも少なく、掘削ビット２１の半数とされている。従って、保護ビット３１が必要以上に多すぎてその保護チップ３３が上記壁面に摺接することにより掘削抵抗が増大するような事態も防ぐことができ、一層効率的な掘削を促すことが可能となる。
【００３１】
なお、このように掘削抵抗の増大を抑えて効率的な掘削を促すには、保護ビット３１の数は少ないほどよいのであるが、保護ビット３１が少なすぎると掘削ビット２１の摩耗防止による保護効果も少なくなって確実な掘削を行うことができなくなるおそれが生じる。また、逆に保護ビット３１の数が掘削ビット２１の数に対して多すぎると上述のような掘削抵抗の増大を生じるので、保護ビット３１の数は、掘削ビット２１の数の０．２倍〜０．８倍程度の範囲とされるのが望ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、保護チップ３３の先端が面一に露出した保護ビット３１の植設部３５における両側面３５ｂ間の幅が、掘削ビット２１の植設部２５においてその両側面２５ｂに突出して露出した掘削チップ２３ａの突端同士の幅と等しくされており、これら掘削ビット２１と保護ビット３１とが互いの厚さ方向の中心をカッタリング１１の厚さの中心に位置させて配設されているので、植設部２５，３５は、チップ２３ａ，３３も含めて軸線Ｏに対する径方向には互いの回転軌跡が一致するように重なり合わされることになる。このため、掘削ビット２１によって形成した溝の内壁面に過不足なく保護チップ３３を摺接させて掘削ビット２１の保護を図ることができる。
【００３３】
ただし、この回転軌跡において保護チップ３３は掘削ビット２１の植設部２５に対して径方向に必ずしも一致するようにされていなくても、例えば図２に示すようにカッタリング１１の軸線Ｏに対する径方向内外周において、それぞれ２ｍｍ程度の範囲Ａであれば突出していたり、逆に後退していたりしてもよい。すなわち、保護チップ３３がこれよりも大きく掘削ビット２１の掘削ビット本体２２の回転軌跡から突き出していると、この保護チップ３３による掘削量が増大して抵抗も増大する一方、保護チップ３３がこれよりも大きく後退していると、当該保護チップ３３による切削ビット２１の保護効果が不十分となるおそれが生じる。
【００３４】
さらに、図３に示す上記軸線Ｏ方向における掘削ビット２１の先端から保護ビット３１の先端までの後退量Ｂについては、これが大きすぎると、掘削ビット２１の植設部２５の先端側において掘削ビット本体２２の摩耗を抑制することができず、掘削当初における掘削チップ２３の損耗が大きくなって長寿命化を損なうおそれがある。また、逆にこの後退量Ｂが小さすぎると、カッタリング１１の回転速度と送り速度との関係や周方向における掘削ビット２１と保護ビット３１との間隔などによっては、掘削ビット２１によって形成された溝の底面に保護ビット３１が早期に摺接してその摩耗が促進されすぎるおそれがある。このため、上記保護ビット３１の先端は、図３に示すようにカッタリング１１の先端面１２から掘削ビット２１の先端までの突出高さＨに対して、０．２×Ｈ〜０．８×Ｈの範囲で掘削ビット２１の先端から後退しているのが望ましい。
【００３５】
一方、この保護ビット３１の先端は、同図３に示すように掘削ビット２１の先端から軸線Ｏ方向において掘削ビット本体２２の植設部２５に植設された掘削チップ２３の最後端までの長さ、すなわち掘削チップ２３の有効長さＬに対しては、この掘削チップ２３の最後端から軸線Ｏ方向における保護ビット３１の先端までの高さＣが、０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの範囲とされているのが望ましい。すなわち、この掘削チップ２３最後端からの保護ビット３１先端までの高さＣが掘削チップ２３の有効長さＬに対して小さすぎると、やはり掘削ビット２１の先端側において掘削ビット本体２２の摩耗が促進されるおそれがあり、逆にこの高さＣが有効長さＬと同じくらいに大きいと、保護ビット３１先端の摩耗が促進されて保護チップ３３の脱落を生じる上、掘削抵抗の増大を招くことにもなる。
【００３６】
なお、本実施形態では、個々の保護ビット３１の保護ビット本体３２において、その植設部３５の両側面３５ｂに保護チップ３３が露出するように植設されており、これら両側面３５ｂに露出する保護チップ３３の間隔、すなわち植設部３５の幅が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において掘削ビット２１の幅と等しく一致するようにされているが、保護ビット３１として、その植設部３５の径方向内周側を向く側面だけに保護チップ３３が露出するように植設されたものと、径方向外周側を向く側面だけに保護チップ３３が露出するように植設されたものとの２種類を配設するようにして、これらが軸線Ｏ回りの回転軌跡において掘削ビット２１と重なり合うように構成してもよい。
【００３７】
この場合において保護チップ３３は、カッタリング１１の内外周のうち該保護チップ３３が露出したいずれか一方の側において、掘削ビット２１の掘削ビット本体２２における植設部２５の両側面２５ｂのうちこれと同じ側を向く一方に対し、その回転軌跡が上記２ｍｍまでの範囲Ａで突出または後退していればよい。また、この場合に保護ビット３１の保護ビット本体３２における植設部３５は、保護チップ３３が露出した側面３５ｂ側だけに偏って形成されていてもよい。
【００３８】
同様に、掘削ビット２１の掘削ビット本体２２も、本実施形態ではその植設部２５が掘削幅すなわち上記溝の幅と等しい幅を有していて、該植設部２５の先端面２５ａの全面に掘削チップ２３が突出するように植設されているが、例えば上記掘削幅を径方向に２分するように内外周に偏った植設部２５を有する２種類の掘削ビットを周方向に交互に配設したり、あるいは同じ掘削ビットでもカッタリング１１の先端部の内周側と外周側とにずらして交互に配設したりするようにして、これらの掘削ビットにおける掘削チップの軸線Ｏ回りの回転軌跡が重なり合うようにすることで、上記掘削幅の溝を形成するような掘削を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の掘削工具の一実施形態を示す軸線Ｏ方向先端側から見た正面図である。
【図２】図１に示す実施形態における１群の掘削ビット２１および保護ビット３１を示す拡大正面図である。
【図３】図１に示す実施形態におけるカッタリング１１先端の掘削ビット２１および保護ビット３１を示す拡大側面図である。
【図４】図１に示す実施形態に配設される本発明の一実施形態の掘削ビット２１を示す斜視図である。
【図５】図５に示す実施形態の正面図である。
【図６】図５に示す実施形態の側面図である。
【図７】図６における矢線Ｘ方向視の側面図である。
【図８】図６におけるＹＹ断面図である。
【図９】図１に示す実施形態に配設される保護ビット３１の正面図である。
【図１０】図９に示す保護ビット３１の側面図である。
【図１１】図１０における矢線Ｘ方向視の側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の掘削ビット２１の変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１ カッタリング
１２ カッタリング１１の先端面
２１ 掘削ビット
２２ 掘削ビット本体
２３ 掘削チップ
２４ 掘削ビット本体２２の取付部
２５ 掘削ビット本体２２の植設部
２５ａ 植設部２５の先端面
２５ｂ カッタリング１１の径方向内外周を向く植設部２５の側面
３１ 保護ビット
３２ 保護ビット本体
３３ 保護チップ
３４ 保護ビット本体３２の取付部
３５ 保護ビット本体３２の植設部
３５ａ 保護部３５の先端面
３５ｂ カッタリング１１の径方向内外周を向く植設部３５の側面
Ｏ カッタリング１１の軸線
Ａ 保護ビット３１の径方向内外周面の少なくとも一方に露出した保護チップ３３の端部が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において掘削ビット本体２２の径方向に同じ側の内外周面に対して突出または後退する範囲
Ｈ カッタリング１１の先端面１２から掘削ビット２１の先端までの突出高さ
Ｂ 軸線Ｏ方向における掘削ビット２１の先端から保護ビット３１の先端までの後退量
Ｌ 掘削ビット２１の先端から軸線Ｏ方向において掘削ビット本体２２に植設された掘削チップ２３の最後端までの長さ（掘削チップ２３の有効長さ）
Ｃ 掘削チップ２３の最後端から軸線Ｏ方向における保護ビット３１の先端までの高さ
Ｐ 掘削ビット本体２２の径方向内外周面（側面２５ｂ）からの、露出した掘削チップ２３の一部の突出量
ｄ 掘削チップ２３の外径（掘削チップ２３の軸線Ｏに対する径方向の寸法）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるカッタリングの先端部に、掘削ビット本体よりも硬質の掘削チップが該掘削ビット本体の先端面から突出するように植設された掘削ビットと、保護ビット本体よりも硬質の保護チップが該保護ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に露出するように植設された保護ビットとが設けられ、この保護ビットは、その先端が上記掘削ビットの先端よりも上記軸線方向に後退した位置にあって、該軸線回りの回転軌跡が上記掘削ビットと重なり合うように配設されていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
上記カッタリングの先端部には、上記掘削ビットの数に対して０．２〜０．８倍の数の上記保護ビットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
上記保護ビットの径方向内外周面の少なくとも一方に露出した上記保護チップの端部は、上記回転軌跡において上記掘削ビット本体の径方向に同じ側の内外周面に対し、２ｍｍまでの範囲で突出または後退していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
上記カッタリングの先端面から上記掘削ビットの先端までの突出高さＨに対して、上記保護ビットの先端が上記軸線方向において上記掘削ビットの先端から０．２×Ｈ〜０．８×Ｈの範囲で後退していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の掘削工具。
【請求項５】
上記掘削ビットの先端から上記軸線方向において上記掘削ビット本体に植設された上記掘削チップの最後端までの掘削チップ有効長さＬに対して、この掘削チップの最後端から上記軸線方向における上記保護ビットの先端までの高さが０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の掘削工具。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の掘削工具に設けられる掘削ビットであって、上記掘削ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方には、上記掘削チップの一部が露出させられていることを特徴とする掘削ビット。
【請求項７】
上記掘削ビット本体の径方向内外周面の少なくとも一方からの、上記掘削チップの露出した一部の突出量が、この掘削チップの上記軸線に対する径方向の寸法の１／２以下とされていることを特徴とする請求項６に記載の掘削ビット。
【請求項１】
軸線回りに回転されるカッタリングの先端部に、掘削ビット本体よりも硬質の掘削チップが該掘削ビット本体の先端面から突出するように植設された掘削ビットと、保護ビット本体よりも硬質の保護チップが該保護ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方に露出するように植設された保護ビットとが設けられ、この保護ビットは、その先端が上記掘削ビットの先端よりも上記軸線方向に後退した位置にあって、該軸線回りの回転軌跡が上記掘削ビットと重なり合うように配設されていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
上記カッタリングの先端部には、上記掘削ビットの数に対して０．２〜０．８倍の数の上記保護ビットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
上記保護ビットの径方向内外周面の少なくとも一方に露出した上記保護チップの端部は、上記回転軌跡において上記掘削ビット本体の径方向に同じ側の内外周面に対し、２ｍｍまでの範囲で突出または後退していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
上記カッタリングの先端面から上記掘削ビットの先端までの突出高さＨに対して、上記保護ビットの先端が上記軸線方向において上記掘削ビットの先端から０．２×Ｈ〜０．８×Ｈの範囲で後退していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の掘削工具。
【請求項５】
上記掘削ビットの先端から上記軸線方向において上記掘削ビット本体に植設された上記掘削チップの最後端までの掘削チップ有効長さＬに対して、この掘削チップの最後端から上記軸線方向における上記保護ビットの先端までの高さが０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の掘削工具。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の掘削工具に設けられる掘削ビットであって、上記掘削ビット本体の上記軸線に対する径方向内外周面の少なくとも一方には、上記掘削チップの一部が露出させられていることを特徴とする掘削ビット。
【請求項７】
上記掘削ビット本体の径方向内外周面の少なくとも一方からの、上記掘削チップの露出した一部の突出量が、この掘削チップの上記軸線に対する径方向の寸法の１／２以下とされていることを特徴とする請求項６に記載の掘削ビット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−３５９３２（Ｐ２００９−３５９３２Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２００９２３（Ｐ２００７−２００９２３）
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（０００１６６６２７）五洋建設株式会社 (364)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（０００１６６６２７）五洋建設株式会社 (364)
【Ｆターム（参考）】
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