(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材からなるカッタチップを有する掘削工具において、
前記カッタチップは、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成された刃部を有し、かつ、前記カッタチップの少なくとも何れか一の側部には、前記刃部に設けられた切れ刃と鈍角をなす側部傾斜面が形成され、掘削方向に面する正面が、前記すくい角をなすすくい面に対して傾斜しつつシャンクの正面と平滑に連続しており、前記刃部および前記側部傾斜面ならびに掘削方向に面する正面に前記硬質材が露出されていると共に、シャンクに内装させた前記管材の外周面が前記シャンクに保持されていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させてカッタチップを構成する耐摩耗性部材において、
平坦なすくい面と、このすくい面と鈍角をなすように形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面とがなす切れ刃と鈍角をなすように少なくとも何れか一の側部に形成された側部傾斜面とを有し、前記すくい面は、前記カッタチップの掘削方向に向くシャンクの正面との間に前記逃げ面との鈍角を小さくする態様で角度を変えて傾斜しつつ前記シャンクの正面と平滑に連続する前側傾斜面が介在され、前記すくい面、前記逃げ面、前記側部傾斜面および前記前側傾斜面に前記硬質材を露出させると共に、前記管材をシャンクに内装させつつ前記管材の外周面を前記シャンクに保持させることを特徴とする耐摩耗性部材。
【請求項３】
硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材からなるカッタチップを有する掘削工具において、
前記カッタチップは、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成された刃部を有しており、前記刃部に前記硬質材が露出されていると共に、シャンクに内装させた前記管材の外周面が前記シャンクに保持され、前記カッタチップの少なくとも何れか一の側部には、前記刃部に設けられた切れ刃に連続して鈍角をなす傾斜面を有しつつ前記刃部を保護するための保護部材が備えられていることを特徴とする掘削工具。
【請求項４】
硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させてカッタチップを構成する耐摩耗性部材において、
平坦なすくい面と、このすくい面と鈍角をなすように形成された逃げ面とを有しており、前記すくい面および前記逃げ面に前記硬質材を露出させると共に、前記管材をシャンクに内装させつつ前記管材の外周面を前記シャンクに保持させ、少なくとも何れか一の側部には、前記すくい面と前記逃げ面とがなす切れ刃に連続して鈍角をなす傾斜面を有しつつ前記側部を覆う保護部材を有することを特徴とする耐摩耗性部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削工具、及び、耐摩耗性部材に関し、特に、超硬合金等の硬質材を利用したカッタチップを備える掘削工具、及び、カッタチップを始めとする各種用途に適用可能な耐摩耗性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、特許第２９０１２０２号公報によって開示されたものが知られている。この公報には、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材が記載されている。この耐摩耗性部材を製造するに際しては、金属等からなる管材の内部に、超硬合金等からなる棒状の硬質材を挿入する。また、このような硬質材が内挿された管材を複数束ねる。そして、管材の集合体の開口上部にろう材を載置し、連続水素炉内等において、管材の集合体の周囲をろう付け雰囲気にする。これにより、各管材の内部において、硬質材と管材の内周面とが、各管材同士の当接部において、互いに隣り合う各管材同士がろう付けされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような耐摩耗性部材では、部材全体に大きな衝撃が加わった場合、衝撃による力は、各管材内部の硬質材のそれぞれに分散して作用する。従って、各管材内部の硬質材に作用する衝撃は小さく、また、各管材内部の硬質材に折損（クラック）等が生じたとしても、耐摩耗性部材の全体が折損してしまうおそれは極めて小さい。しかしながら、上述したように構成された耐摩耗性部材を、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削する掘削工具のカッタチップ等として適用した場合、次のような問題が生じる。
【０００４】
すなわち、コンクリート障害地盤等を掘削するような場合、地中には、Ｈ鋼杭やＰＣ杭といった鉄骨、鉄筋等の障害物が不規則に存在している。従って、掘削工具（カッタチップ）の掘削方向を一定に保ったとしても、カッタチップには、障害物がランダムな方向から衝突することになる。そして、このように障害物がランダムな方向からカッタチップに衝突するような場合、カッタチップのコーナにおいて、管材と内部の硬質材とが、また、硬質材を内挿させた管材同士が剥離してしまうことがあった。この点で、従来の耐摩耗性部材、すなわち、掘削工具のカッタチップには、耐久性の面で問題が存在していた。
【０００５】
そこで、本発明は、容易にカッタチップの長寿命化を図ることができる掘削工具、及び、容易に長寿命化を図ることができる耐摩耗性部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による掘削工具は、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材からなるカッタチップを有する掘削工具において、カッタチップは、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成された刃部を有し、かつ、カッタチップの少なくとも何れか一の側部には、刃部に設けられた切れ刃と鈍角をなす側部傾斜面が形成され、掘削方向に面する正面が、前記すくい角をなすすくい面に対して傾斜しつつシャンクの正面と平滑に連続しており、前記硬質材を、前記刃部および前記側部傾斜面に露出させると共に、前記管材をシャンクに内装させつつその外周面が前記シャンクに保持されていることを特徴とする。
【０００７】
この掘削工具は、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削する際に用いると好適なものであり、耐摩耗性部材からなるカッタチップを有する。耐摩耗性部材は、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させたものである。この場合、耐摩耗性部材の上面（刃部のすくい面）は、例えば平坦に成形される。また、この上面と鈍角をなすように、耐摩耗性部材には第１の傾斜面（刃部の逃げ面）が形成される。これにより、カッタチップの刃部のすくい面は平坦になる。また、すくい面（上面）と逃げ面（第１の傾斜面）との境界に刃部の切れ刃が設けられることになり、切れ刃と略直交する方向が掘削工具の掘削方向となる。更に、この耐摩耗性部材の側部には、上面（すくい面）と第１の傾斜面（逃げ面）との境界、すなわち、刃部の切れ刃と鈍角をなすように第２の傾斜面が形成される。これにより、掘削工具は、少なくとも何れか一の側部に切れ刃と鈍角をなす傾斜面を有することになる。
【０００８】
このように構成された掘削工具は、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができる刃部を有することになる。そして、被削対象に対して、切れ刃と直交する方向を掘削方向として一定に保ちつつ、掘削作業中に、すくい角を負に保つことにより、カッタチップの折損を容易に減少させることができる。また、逃げ角を正に保つことにより、掘削抵抗を減少させることができる。
【０００９】
ここで、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削するような場合、地中には、様々な障害物が不規則に存在していることから、掘削方向を一定に保ったとしても、カッタチップには、障害物がランダムな方向から衝突することになる。これに対して、この掘削工具では、カッタチップの少なくとも何れか一の側部に、刃部の切れ刃と鈍角をなす傾斜面が形成されている。従って、障害物が刃部に対して本来の掘削方向とは異なる方向から衝突しても、当該傾斜面が逃げ面として機能することになるので、コーナ等において、管材と内部の硬質材とが、また、硬質材を内挿させた管材同士が剥離してしまうことを極めて効果的に防止可能となる。従って、この掘削工具によれば、障害物が不規則に存在している被削対象を掘削したとしても、容易にカッタチップの長寿命化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明による耐摩耗性部材は、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させてカッタチップを構成する耐摩耗性部材において、平坦なすくい面と、このすくい面と鈍角をなすように形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面とがなす切れ刃と鈍角をなすように少なくとも何れか一の側部に形成された側部傾斜面とを有し、前記すくい面は、前記カッタチップの掘削方向に向くシャンクの正面との間に前記逃げ面との鈍角を小さくする態様で角度を変えて傾斜しつつ前記シャンクの正面と平滑に連続する前側傾斜面が介在され、前記すくい面、前記逃げ面、前記側部傾斜面および前記前側傾斜面に前記硬質材を露出させると共に、前記管材をシャンクに内装させつつ前記管材の外周面を前記シャンクに保持させることを特徴とする。
【００１１】
本発明による掘削工具は、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材からなるカッタチップを有する掘削工具において、カッタチップは、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成された刃部を有しており、前記硬質材を、前記刃部に露出させると共に、前記管材をシャンクに内装させつつその外周面が前記シャンクに保持され、カッタチップの少なくとも何れか一の側部には、前記刃部に設けられた切れ刃に連続して鈍角をなす傾斜面を有しつつ刃部を保護するための保護部材が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
この掘削工具も、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削する際に用いると好適なものであり、耐摩耗性部材からなるカッタチップを有する。耐摩耗性部材は、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させたものである。この場合、耐摩耗性部材の上面（刃部のすくい面）は、例えば平坦に成形される。また、この上面と鈍角をなすように、耐摩耗性部材には傾斜面（刃部の逃げ面）が形成される。これにより、カッタチップの刃部のすくい面は平坦になる。また、すくい面と逃げ面との境界にカッタチップの切れ刃が設けられることになり、切れ刃と直交する方向が掘削工具の掘削方向となる。更に、この耐摩耗性部材、すなわち、カッタチップの側部のうち、少なくとも何れか一方には、刃部を保護するための保護部材が備えられている。
【００１３】
このように構成された掘削工具も、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができる刃部を有することになる。そして、被削対象に対して、切れ刃と直交する方向を掘削方向として一定に保ちつつ、掘削作業中に、すくい角を負に保つことにより、カッタチップの折損を容易に減少させることができる。また、逃げ角を正に保つことにより、掘削抵抗を減少させることができる。
【００１４】
更に、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削するような場合、掘削方向を一定に保ったとしても、カッタチップには、障害物がランダムな方向から衝突することになるが、カッタチップの側部は、刃部を保護する保護部材によって覆われている。従って、コーナ等において、管材と内部の硬質材とが、また、硬質材を内挿させた管材同士が剥離してしまうことが極めて効果的に防止される。従って、この掘削工具によっても、障害物が不規則に存在している被削対象を掘削したとしても、容易にカッタチップの長寿命化を図ることが可能となる。
【００１５】
本発明による耐摩耗性部材は、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させてカッタチップを構成する耐摩耗性部材において、平坦なすくい面と、このすくい面と鈍角をなすように形成された逃げ面とを有しており、前記硬質材を、前記すくい面および前記逃げ面に露出させると共に、前記管材をシャンクに内装させつつその外周面を前記シャンクに保持させ、少なくとも何れか一の側部には、前記すくい面と前記逃げ面とがなす切れ刃に連続して鈍角をなす傾斜面を有しつつ前記側部を覆う保護部材とを有していることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による掘削工具、及び、耐摩耗性部材の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による掘削工具の第１実施形態を示す概略構成図である。また、図２は、第１実施形態に係る掘削工具を、図１におけるII方向からみた正面図である。これらの図に示す掘削工具１は、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削する際に用いると好適なものであり、シャンク３０によって保持されるカッタチップ１０を有する。カッタチップ１０は、硬質材１１が内挿された管材１２を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材Ｍからなる（図２参照）。この場合、硬質材１１として、例えば、超硬合金、サーメット、セラミック等を棒状に成形したものが用いられる。また、管材１２としては、例えば、５０％Ｆｅ−５０％Ｎｉ等の金属等からなり、円形、矩形、多角形等の断面形状を有するものが用いられる。
【００１８】
カッタチップ１０を構成する耐摩耗性部材Ｍを製造するに際しては、まず、複数の管材１２の内部に硬質材１１を挿入し、硬質材１１が内挿された管材１２を複数束ねる。そして、このような管材１２の集合体の開口上部に銀ろう等のろう材１３を載置し、連続水素炉内等において、管材１２の集合体の周囲をろう付け雰囲気にする。これにより、各管材１２の内部において、硬質材１１と管材１２の内周面とが、各管材１２同士の当接部において、互いに隣り合う各管材１２同士がろう付けされ、各硬質材１１、各管材１２等が容易に一体化される。
【００１９】
このようにして構成される耐摩耗性部材Ｍでは、超硬合金、サーメット、セラミック等を小径棒状に成形した硬質材１１が用いられる。また、ろう付け作業に際しては、各硬質材１１の外周が金属等の管材１２によって覆われることになる。この結果、耐摩耗性部材Ｍを利用した各種部材では、一部の硬質材１１において折損（クラック）が生じても、当該折損がブロック内に留まり、全体の折損には至らないことから、その寿命を容易に長期化することができる。
【００２０】
カッタチップ１０は、このように構成された耐摩耗性部材Ｍを次のように成形することにより、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成された刃部１４を有する。すなわち、耐摩耗性部材Ｍの一端面は平坦に成形される。これにより、カッタチップ１０の刃部１４には、平坦なすくい面（上面）１５が含まれることになる。また、耐摩耗性部材Ｍには、一端面と鈍角をなすように第１の傾斜面が形成される。これにより、カッタチップ１０の刃部１４には、すくい面１５と鈍角θをなす逃げ面１６が含まれることになる。そして、すくい面（上面）１５と逃げ面（第１の傾斜面）１６との境界に切れ刃１７が形成される。また、図１において白抜矢印で示すように、切れ刃１７と直交する方向が掘削工具１０の掘削方向となる。
【００２１】
更に、耐摩耗性部材Ｍは、第１の傾斜面（逃げ面１６）の反対側において角部が斜めに掘削され、これにより、カッタチップ１０は、シャンク３０の正面３０ａと平滑に連続する前側傾斜面１８を有することになる。これに加えて、耐摩耗性部材Ｍの両方の側部には、図２に示すように、一端面と第１の傾斜面との境界、すなわち、刃部１４の切れ刃１７と鈍角φをなすように第２の傾斜面が形成される。これにより、カッタチップ１０は、その両方の側部に切れ刃１７と鈍角φをなす側部傾斜面１９を有することになる。各側部傾斜面１９は作業中に、図２に示すように、被削対象Ｏと正の側面逃げ角γをなす。また、シャンク３０にも、カッタチップ１０の各側部傾斜面１９と平滑に連続する傾斜面３０ｂが形成される。
【００２２】
このように構成された掘削工具１を利用し、地中掘削機等によって掘削作業を行う際、被削対象Ｏに対して、切れ刃１７と直交する方向、すなわち、図１において白抜矢印で示す掘削方向を一定に保ちながら作業が行われる。この際、掘削工具１は、上述したように構成されていることから、図１に示すように、掘削方向に対するすくい角αを負とし、かつ、逃げ角βを正とすることができる。このように、掘削作業中に、すくい角αを負に保つことにより、カッタチップ１０の折損を容易に減少させることができる。また、逃げ角βを正に保つことにより、掘削抵抗を減少させることができる。
【００２３】
ここで、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削するような場合、地盤等の被削対象Ｏには、Ｈ鋼杭やＰＣ杭等の鉄筋、捨石といった様々な障害物が不規則に存在している。従って、掘削工具１を、例えばシールド掘削機、アースオーガーオールケーシング工法機といった地中掘削機等に取り付けて、掘削方向を一定に保ったとしても、カッタチップ１０には、障害物がランダムな方向から衝突することになる。これに対して、掘削工具１では、カッタチップ１０の両方の側部に切れ刃１７と鈍角φをなす側部傾斜面１９が形成されている。従って、障害物がカッタチップ１０に対して本来の掘削方向とは異なる方向から衝突しても、側面逃げ角γが正となり、各側部傾斜面１９が逃げ面として機能することになる。これにより、コーナ等において、管材１２と内部の硬質材１１とが、また、硬質材１１を内挿させた管材１２同士が剥離してしまうことを極めて効果的に防止可能となる。このように、掘削工具１によれば、障害物が不規則に存在している被削対象Ｏを掘削したとしても、容易にカッタチップ１０の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２４】
なお、掘削作業中にカッタチップ１０の全体に大きな衝撃が加わったとしても、衝撃による力は、各管材１２内部の硬質材１１のそれぞれに分散して作用する。従って、各管材１２内部の硬質材１１に作用する衝撃は小さく、各管材１２内部の硬質材１１に折損（クラック）等が生じたとしても、カッタチップ１０の全体が折損するおそれは極めて小さいことはいうまでもない。また、掘削作業を繰り返すにつれて、カッタチップ１０の管材１２は摩耗するので、このカッタチップ１０は、いわゆるセルフシャープニング作用をも発揮する。
【００２５】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明による掘削工具の第２実施形態を示す概略構成図である。また、図４は、第２実施形態に係る掘削工具を、図３におけるIV方向からみた正面図である。同図に示す掘削工具１Ａも、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削する際に用いると好適なものであり、上述した第１実施形態に係る掘削工具１と同様に、シャンク３０Ａに保持されたカッタチップ１０を有する。カッタチップ１０は、掘削工具１について説明したものと同一構造を有する。すなわち、カッタチップ１０は、硬質材１１が内挿された管材１２を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材Ｍからなる（図４参照）。そして、カッタチップ１０は、平坦なすくい面（上面）１５と、すくい面１５と鈍角θをなす逃げ面（傾斜面）１６と、すくい面１５と逃げ面１６の境界に形成された切れ刃１７とからなる刃部１４を有する。更に、カッタチップ１０には、シャンク３０Ａの正面と平滑に連続する前側傾斜面１８が形成されている。
【００２６】
一方、第２実施形態に係る掘削工具１Ａでは、図３及び図４に示すように、シャンク３０Ａの両方の側部に、上側半分程度の領域を覆うように、刃部１４を保護するための保護部材２０が備えられている。保護部材２０は、超硬合金等からなる平板等をろう付等によって固着させるか、若しくは、超硬合金等の硬質粒子、セラミック材等を含有する素材を溶射等によって平面状に肉盛するかして、掘削工具１Ａの両方の側部に備えられる。保護部材２０の縁部は、カッタチップ１０のすくい面（上面）１５、逃げ面１６、及び、前側傾斜面１８と平滑に連続するように成形される。また、保護部材２０の両方の側縁部には、図４に示すように、切れ刃１７と鈍角をなすように傾斜面２１が形成される。各傾斜面２１は作業中に、図４に示すように、被削対象Ｏと正の側面逃げ角γをなす。
【００２７】
このように構成された掘削工具１Ａを利用する際も、被削対象Ｏに対して、切れ刃１７と直交する方向、すなわち、図３において白抜矢印で示す掘削方向を一定に保ちながら作業を行う。この際、掘削工具１Ａは、上述したように構成された刃部１４を有することから、図３に示すように、掘削方向に対するすくい角αを負とし、かつ、逃げ角βを正とすることができる。このように、掘削作業中に、すくい角αを負に保つことにより、カッタチップ１０の折損を容易に減少させることができる。また、逃げ角βを正に保つことにより、掘削抵抗を減少させることができる。
【００２８】
更に、例えば、コンクリート障害地盤等を掘削するような場合、掘削方向を一定に保ったとしても、カッタチップ１０には、障害物がランダムな方向から衝突することになるが、カッタチップ１０の側部は、刃部１４を保護する保護部材２０によって覆われている。加えて、保護部材２０の側縁部に切れ刃１７と鈍角をなす傾斜面２１が形成されているので、障害物がカッタチップ１０に対して本来の掘削方向とは異なる方向から衝突しても、側面逃げ角γが正となり、保護部材２０の各傾斜面２１が逃げ面として機能することになる。従って、コーナ等において、管材１２と内部の硬質材１１とが、また、硬質材１１を内挿させた管材１２同士が剥離してしまうことが極めて効果的に防止される。従って、掘削工具１Ａによれば、障害物が不規則に存在している被削対象Ｏを掘削したとしても、容易にカッタチップ１０の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明による掘削工具、及び、耐摩耗性部材は、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、本発明では、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材の上面を平坦にし、上面と鈍角をなすように第１の傾斜面を形成し、上面と第１の傾斜面との境界と鈍角をなすように第２の傾斜面を形成する。これにより、カッタチップの刃部は、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成され、カッタチップの側部には、切れ刃と鈍角をなす傾斜面が設けられる。
【００３０】
また、本発明では、硬質材が内挿された管材を複数束ねて一体化させた耐摩耗性部材の上面を平坦にし、上面と鈍角をなすように傾斜面を形成し、少なくとも何れか一の側部に保護部材が備えられている。これにより、掘削工具の刃部は、掘削方向に対するすくい角を負とし、かつ、逃げ角を正とすることができるように形成され、カッタチップの少なくとも何れか一の側部には、刃部を保護するための保護部材が設けられる。
【００３１】
この結果、容易にカッタチップの長寿命化を図ることができる掘削工具、及び、容易に長寿命化を図ることができる耐摩耗性部材の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による掘削工具の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す掘削工具を図１におけるII方向からみた正面図である。
【図３】本発明による掘削工具の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す掘削工具を図３におけるIV方向からみた正面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…掘削工具、１０…カッタチップ、１１…硬質材、１２…管材、１３…ろう材、１４…刃部、１５…すくい面、１６…逃げ面、１７…切れ刃、１８…前側傾斜面、１９…側部傾斜面、２０…保護部材、２１…傾斜面、３０，３０Ａ…シャンク、Ｍ…耐摩耗性部材、Ｏ…被削対象、α…すくい角、β…逃げ角、γ…側面逃げ角。
【図１】
0004502480.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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