(57)【要約】【課題】チップの脱落や欠損及び摩耗を防止して寿命延長を図ることができるとともに、削孔速度を上昇させることができる掘削工具を提供する。【解決手段】工具本体１１の先端に複数のチップ２０が植設された掘削部１３が形成され、掘削部１３の外径Ｄが９５ｍｍ以下とされた掘削工具１０であって、掘削部１３には、工具本体１１先端側を向くフェイス部１４と、フェイス部１４の外周端に配置されてフェイス部１４と傾斜するように交差したゲージ部１５とが設けられ、ゲージ部１５に植設されたゲージチップ２１は軸線Ｏと角度θで交差する方向を向くように配置され、ゲージチップ２１の直径ｄ１と外周チップ２２の直径ｄ２との比が、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されるとともに、ゲージチップ２１の個数ｎ１と外周チップ２２の個数ｎ２との比が、０．３７５≦ｎ２／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されていることを特徴とする。【選択図】図１
2007277946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる工具本体を有し、該工具本体の先端に、硬質部材で構成された複数のチップが植設された掘削部が形成され、該掘削部の外径が９５ｍｍ以下とされた掘削工具であって、
前記掘削部には、前記工具本体先端側を向くフェイス部と、該フェイス部の外周端に配置されて前記フェイス部と傾斜するように交差したゲージ部とが設けられており、
前記ゲージ部に植設された前記チップがゲージチップとされ、前記フェイス部の最外周に植設された前記チップが外周チップとされ、
前記外周チップは、該外周チップの先端が前記工具本体先端側に向くように配置され、前記ゲージチップは、該ゲージチップの先端が前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向外側に前記軸線と角度θで交差する方向を向くように配置され、
前記ゲージチップの直径ｄ１と前記外周チップの直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されるとともに、
前記ゲージチップの個数ｎ１と前記外周チップの個数ｎ２との比ｎ２／ｎ１が、０．３７５≦ｎ２／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
軸線に沿って延びる工具本体を有し、該工具本体の先端に、硬質部材で構成された複数のチップが植設された掘削部が形成され、該掘削部の外径が９５ｍｍ以下とされた掘削工具であって、
前記掘削部には、前記工具本体先端側を向くフェイス部と、該フェイス部の外周端に配置されて前記フェイス部と傾斜するように交差したゲージ部とが設けられており、
前記ゲージ部に植設された前記チップがゲージチップとされ、前記フェイス部の最外周に植設された前記チップが外周チップとされ、
前記外周チップは、該外周チップの先端が前記工具本体先端側に向くように配置され、前記ゲージチップは、該ゲージチップの先端が前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向外側に前記軸線と角度θで交差する方向を向くように配置され、
前記ゲージチップの直径ｄ１と前記外周チップの直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されるとともに、
前記ゲージチップの個数ｎ１と前記外周チップの個数ｎ２及び前記第２外周チップの個数ｎ３との比（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１が、０．３７５≦（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されていることを特徴とする掘削工具。
【請求項３】
前記角度θが、３５°≦θ≦４０°の範囲内に設定され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】
前記チップは、タングステンカーバイトを主成分とした焼結合金で構成されており、その硬度Ｈが、ＨＲＡ９０≦Ｈ≦ＨＲＡ９１の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル、砕石等の土木工事等において、地盤を掘削する際に用いられる掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤や土砂を掘削する掘削工具として、軸線に沿って延びる円柱状をなす工具本体と、この工具本体の先端に配置された超硬合金等の硬質材料からなる複数のチップとで構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
図５及び図６に従来の掘削工具の一例を示す。この掘削工具は、図５及び図６に示すように、軸線Ｏに沿って延びる概略円柱状をなす工具本体１を有している。
【０００３】
工具本体１の先端側（図６において右側）には、超硬合金等の硬質材料からなる複数のチップ２が植設された掘削部３が形成されている。ここで、チップ２は概略円柱状をなしており、その一端が半球状に形成されている。
掘削部３には、軸線Ｏに直交するフェイス部４とこのフェイス部４の外周端に連なり工具本体１径方向外側に向かうにしたがい漸次工具本体１後端側へと後退するように傾斜したゲージ部５とが設けられている。ゲージ部５のフェイス部４に対する傾斜角度θは、図６に示すように、θ＝３０°とされている。
【０００４】
また、ゲージ部５には４つの掘削屑排出溝６が形成されており、４分割された部分それぞれに２つのチップ２が植設されていて、ゲージ部５全体で８つのチップ２が配置されている。このゲージ部５に植設されたチップ２がゲージチップ２Ａとされている。
フェイス部４は、その最外周に植設された２つの外周チップ２Ｂと、この外周チップ２Ｂよりも内周側に植設された２つの内周チップ２Ｃとを備えている。また、フェイス部４には、工具本体１の後端側まで連通する流体排出孔７が２つ穿設されている。
【０００５】
このような構成とされた掘削工具は、工具本体１の後端側に掘削ロッドが接続され、この掘削ロッドを介して掘削機械から回転力、打撃力及び推進力が与えられて、先端に配置した複数のチップ２によって岩盤を掘削するものである。
【特許文献１】実開昭５２−１００００１号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２５４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような掘削工具において掘削部の外径Ｄが９５ｍｍ以下の場合には、ゲージ部がフェイス部に傾斜するように配置されているので、ゲージ部に植設されたゲージチップとフェイス部の最外周に植設された外周チップとが、図６に示すように、チップの後端側が互いに干渉してしまうことになる。このため、ゲージチップと外周チップとを周方向で異なる位置に配置する必要があり、ゲージチップと外周チップの個数や配置が制限されることになり、図５及び図６に示す掘削工具では、ゲージチップを８つ、外周チップを２つ配置している。さらに、フェイス部には掘削時に発生する掘削屑を排出するための流体排出孔が穿設されているので、この流体排出孔を避けるようにフェイス部の内周チップ及び外周チップを配置しなければならず、外周チップの配置及び個数がさらに制限される。
【０００７】
このように外周チップの個数が少なくなっているので、ひとつの外周チップに作用する負荷が大きくなり、外周チップが破損してしまうおそれがあった。特に、外周側に配置されるチップは、回転軌跡が長くなって掘削時の負荷が大きいため、個数が少ない場合には破損しやすい傾向にある。
また、外周チップを多く配置するためにチップの埋め込み深さを短くすることが考えられるが、この場合にはチップを強固に固定できずに掘削時にチップが外れてしまうおそれがあった。
【０００８】
さらに、チップの個数が制限された場合には、ひとつのチップによって多くの岩盤等を掘削することになり、チップの摩耗が著しくなって、この掘削工具の寿命が短くなってしまうといった問題があった。
また、チップの個数が少ないために削孔速度を上昇させることができず、掘削作業を効率良く行うことができなかった。
【０００９】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、ゲージ部に植設されたゲージチップとフェイス部の最外周に植設された外周チップの配置やサイズを調整することにより、チップの脱落、欠損及び摩耗を防止して寿命延長を図ることができるとともに、削孔速度を上昇させることができる掘削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明に係る掘削工具は、軸線に沿って延びる工具本体を有し、該工具本体の先端に、硬質部材で構成された複数のチップが植設された掘削部が形成され、該掘削部の外径が９５ｍｍ以下とされた掘削工具であって、前記掘削部には、前記工具本体先端側を向くフェイス部と、該フェイス部の外周端に配置されて前記フェイス部と傾斜するように交差したゲージ部とが設けられており、前記ゲージ部に植設された前記チップがゲージチップとされ、前記フェイス部の最外周に植設された前記チップが外周チップとされ、前記外周チップは、該外周チップの先端が前記工具本体先端側に向くように配置され、前記ゲージチップは、該ゲージチップの先端が前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向外側に前記軸線と角度θで交差する方向を向くように配置され、前記ゲージチップの直径ｄ１と前記外周チップの直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されるとともに、前記ゲージチップの個数ｎ１と前記外周チップの個数ｎ２との比ｎ２／ｎ１が、０．３７５≦ｎ２／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されていることを特徴としている。
【００１１】
この構成の掘削工具においては、ゲージ部に植設されたゲージチップの直径ｄ１とフェイス部の最外周に植設された外周チップの直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が０．８３以上とされているので、外周チップの大きさが確保されて外周チップの早期摩耗による掘削工具の短寿命化を防止することができる。また、ｄ２／ｄ１が１．０以下とされているので、外周チップが不必要に大きくなることがなく、外周チップの個数を確保することができる。
【００１２】
また、前記ゲージチップの個数ｎ１と前記外周チップの個数ｎ２との比ｎ２／ｎ１が、０．３７５≦ｎ２／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されているので、外周チップの個数が確保されて削孔速度を上昇させることができるとともに、ゲージチップ及び外周チップの埋め込み深さを不必要に短くすることなくそれぞれ配置することができ、これらのチップの脱落を防止することができる。
【００１３】
つまり、この構成の掘削工具においては、外周チップの個数を多く配置するためにチップの埋め込み深さを短くする必要があり、チップの保持力が低下してしまうことになるが、外周チップの個数が増加するために１つの外周チップに作用する負荷が小さくなり、チップの脱落が防止されることになるのである。
【００１４】
また、本発明に係る掘削工具は、軸線に沿って延びる工具本体を有し、該工具本体の先端に、硬質部材で構成された複数のチップが植設された掘削部が形成され、該掘削部の外径が９５ｍｍ以下とされた掘削工具であって、前記掘削部には、前記工具本体先端側を向くフェイス部と、該フェイス部の外周端に配置されて前記フェイス部と傾斜するように交差したゲージ部とが設けられており、前記ゲージ部に植設された前記チップがゲージチップとされ、前記フェイス部の最外周に植設された前記チップが外周チップとされ、前記外周チップは、該外周チップの先端が前記工具本体先端側に向くように配置され、前記ゲージチップは、該ゲージチップの先端が前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向外側に前記軸線と角度θで交差する方向を向くように配置され、前記ゲージチップの直径ｄ１と前記外周チップの直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されるとともに、前記ゲージチップの個数ｎ１と前記外周チップの個数ｎ２及び前記第２外周チップの個数ｎ３との比（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１が、０．３７５≦（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されていることを特徴としている。
【００１５】
この構成の掘削工具においては、外周チップの直径ｄ２に対して前記外周チップよりもｄ２／２以下だけ内側に第２外周チップが配置されているので、この第２外周チップの外周側部分においても外周チップが配置された部分を掘削することができる。そして、前記ゲージチップの個数ｎ１と前記外周チップの個数ｎ２及び前記第２外周チップの個数ｎ３との比（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１が、０．３７５≦（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されているので、外周チップ及び第２外周チップの個数が確保されて削孔速度を上昇させることができるとともに、ゲージチップ及び外周チップ、第２外周チップの埋め込み深さを不必要に短くすることなく配置することができ、これらのチップの脱落を防止することができる。
【００１６】
ここで、前記角度θを３５°以上とすることにより、ゲージチップが従来よりも外周側に向けられることになり、掘削に寄与する部分が大きくなって削孔速度を上昇させて効率良く掘削作業を行うことができる。また、前記角度θを４０°以下とすることにより、工具本体に埋め込まれたゲージチップの後端と外周チップの後端とが干渉することを防止できる。
【００１７】
また、前記チップを、タングステンカーバイトを主成分とした焼結合金で構成し、その硬度Ｈを、ＨＲＡ９０≦Ｈ≦ＨＲＡ９１の範囲内に設定することにより、チップによって岩盤等を確実に掘削でき、削孔速度を上昇させて掘削作業を効率良く行うことができる。さらに、高硬度に設定されているのでチップの耐摩耗性が向上し、この掘削工具のさらなる寿命延長を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ゲージ部に植設されたゲージチップとフェイス部の最外周に植設された外周チップの配置やサイズを調整することにより、チップの脱落や欠損及び摩耗を防止して寿命延長を図ることができるとともに、削孔速度を上昇させることができる掘削工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の第１の実施形態について添付した図面を参照して説明する。図１から図３に本発明の第１の実施形態である掘削工具を示す。
この掘削工具１０には、図１から図３に示すように、軸線Ｏに沿って延びる概略多段円柱状をなす工具本体１１が備えられており、この工具本体１１の後端側（図２及び図３において左側）には、工具本体１１を図示しない掘削ロッドに装着するための取付孔１２が形成されている。
【００２０】
この工具本体１１の先端側（図２及び図３において右側）には、岩盤等の被掘削物に直接衝突して被掘削物を破壊する掘削部１３が形成されている。掘削部１３の外径Ｄは、Ｄ≦９５ｍｍとされており、本実施形態では、Ｄ＝６４ｍｍとされている。
掘削部１３は、工具本体１１先端側に向かうにしたがい外径が漸次拡大するように形成されており、工具本体１１の先端側外周面は、軸線Ｏに平行な基準線に対して角度αで傾斜するようなテーパ面とされている。
【００２１】
また、掘削部１３の先端面には、軸線Ｏと直交した円形をなすフェイス部１４と、このフェイス部１４の外周端に連設されて工具本体１１径方向外側に向かうにしたがい漸次工具本体１１後端側へと後退するように傾斜したゲージ部１５とが設けられている。ここで、ゲージ部１５のフェイス部１４に対する傾斜角度θは、３５°≦θ≦４０°の範囲内に設定されており、本実施形態においてはθ＝４０°とされている。
【００２２】
ゲージ部１５の外周側部分には、軸線Ｏに沿うように延びる４つの掘削屑排出溝１６が周方向に９０°間隔で形成されており、これら掘削屑排出溝１６によってゲージ部１５が４分割されている。また、４分割された部分には、前記掘削屑排出溝１６よりも小さな補助溝１７がそれぞれに形成されており、これら補助溝１７も周方向に９０°間隔で配置されている。
【００２３】
また、前記フェイス部１４には流体排出孔１８が穿設されており、本実施形態では、図１に示すように２つの流体排出孔１８が穿設されている。この流体排出孔１８は、図３に示すように工具本体１１後端側に向かうにしたがい漸次軸線Ｏに近接するように延びて、前記取付孔１２と同軸状に穿設された連結孔１９に連通されている。つまり、工具本体１１には、工具本体１１後端側から先端側にかけて貫通するように、取付孔１２と連結孔１９と流体排出孔１８とが連設されているのである。
【００２４】
そして、これらゲージ部１５及びフェイス部１４には、硬質材料で構成された複数のチップ２０が植設されている。このチップ２０は、図３に示すように概略円柱状をなしており、その先端部が半球状等の凸曲面状に形成され、後端部が円柱状に形成されている。円柱状に形成されたチップ２０の後端部が掘削部１３の表面に形成された嵌合孔に挿入されて焼き嵌め等を行うことにより、チップ２０が掘削部１３に植設されることになる。
なお、本実施形態においては、チップ２０は、タングステンカーバイトを主成分とした焼結合金で構成されており、その硬さ（ロックウェル硬さ：スケールＡ）Ｈが、ＨＲＡ９０≦Ｈ≦ＨＲＡ９１の範囲内となるように設定されている。
【００２５】
ゲージ部１５には、４つの掘削屑排出溝１６によって４分割された部分のそれぞれに２つずつチップ２０が植設されていて、ゲージ部１５全体では８つのチップ２０が植設されており、これらゲージ部１５に植設されたチップ２０がゲージチップ２１とされる。ここで、ゲージチップ２１は、フェイス部１４に対して傾斜したゲージ部１５表面に対してチップ２０がなす円柱の中心軸が直交するように植設されており、チップ２０がなす円柱の中心軸が工具本体１１の軸線Ｏに対して傾斜して配置され、チップ２０先端部が工具本体１１径方向外側に向けられている。また、これら８つのゲージチップ２１は、軸線Ｏを中心とする円周上に並ぶように配置されている。
【００２６】
フェイス部１４の最外周部分には、前記ゲージチップ２１の径方向内側に隣接するように４つのチップ２０が植設されていて、これらチップ２０が外周チップ２２とされている。これら外周チップ２２は、前記ゲージチップ２１との干渉を防止するために、前記掘削屑排出溝１６が形成された部分の内周側部分に配置されている。これら４つの外周チップ２２は、その中心軸が軸線Ｏを中心とする１つの円周上に並ぶように配置されている。
この外周チップ２２の内周側には、さらに２つのチップ２０が植設されていて内周チップ２３とされている。２つの内周チップ２３は、軸線Ｏからの径方向距離が異なる位置に配置されており、本実施形態では、図１に示すように、フェイス部１４に６つのチップ２０が植設されており、これらフェイス部１４の内周チップ２３、外周チップ２２は、フェイス部１４に直交するように、すなわち軸線Ｏに対して平行に植設されている。
【００２７】
このようにゲージチップ２１がゲージ部１５表面に対して直交するように配置され、外周チップ２２及び内周チップ２３がフェイス部１４に直交して軸線Ｏと平行に配置されるとともに、ゲージ部１５がフェイス部１４に対して傾斜角度θで傾斜するように配置されているので、ゲージチップ２１がなす円柱の中心軸は軸線Ｏに対して角度θ＝４０°で傾斜するように配置されることになる。
【００２８】
そして、前記ゲージチップ２１の直径ｄ１と前記外周チップ２２の直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１は、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されており、本実施形態においては、ｄ２／ｄ１＝１．０とされていてゲージチップ２１と外周チップ２２とは同一径とされている。
また、前記ゲージチップ２１の個数ｎ１と前記外周チップ２２の個数ｎ２との比ｎ２／ｎ１は、０．３７５≦ｎ２／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されており、本実施形態においては、ゲージチップ２１の個数ｎ１＝８、外周チップ２２の個数ｎ２＝４とされ、ｎ２／ｎ１＝０．５とされている。
なお、外周チップ２２の先端はゲージチップ２１の先端より僅かに工具本体１１先端側に突出するように植設されている。
【００２９】
このように構成された掘削工具１０は、取付孔１２に、掘削機械（図示なし）に装着された掘削ロッド（図示なし）が挿入されて、掘削機械に備えられた打撃装置によって駆動され、掘削工具１０に掘削ロッドを介して回転力、打撃力及び推力が伝達され、掘削工具１０の先端に形成された掘削部１３によって岩盤等の被掘削物を破壊して掘削するものである。この掘削作業においては、流体排出孔１８からエア等の流体が吐出され、被掘削物を破壊して生成された掘削屑を前記掘削屑排出溝１６及び補助溝１７を介して掘削工具１０の後端側へと排出する。
【００３０】
この構成の掘削工具１０によれば、ゲージチップ２１の直径ｄ１と外周チップ２２の直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定されており、より具体的には、ｄ２／ｄ１＝１．０とされているので、外周チップ２２の大きさが確保されて外周チップ２２が早期に摩耗することが防止されるとともに、外周チップ２２の剛性が確保されて外周チップ２２の破損を防止でき、この掘削工具１０の寿命延長を図ることができる。
さらに、外周チップ２２が不必要に大きくないので、外周チップ２２とゲージチップ２１とが干渉することが防止されて外周チップ２２の個数を確保でき、ひとつの外周チップ２２に過大な負荷が作用して破損してしまうことを防止できる。
【００３１】
また、ゲージチップ２１の個数ｎ１と外周チップ２２の個数ｎ２との比ｎ２／ｎ１が、０．３７５≦ｎ２／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定され、より具体的には、ｎ２／ｎ１＝０．５とされているので、外周チップ２２の個数が十分に確保されて削孔速度を上昇させることができ、掘削作業を効率良く行うことができる。
さらに、ゲージチップ２１及び外周チップ２２の干渉が防止されて、これらの埋め込み深さを不必要に短くすることなく配置することができ、ゲージチップ２１及び外周チップ２２を強固に固定してこれらゲージチップ２１及び外周チップ２２の脱落を防止することができる。
【００３２】
また、ゲージチップ２１の軸線Ｏに対する傾斜角度θが、３５°≦θ≦４０°の範囲内に設定され、より具体的には、θ＝４０°とされているので、ゲージチップ２１が工具本体１１の径方向外側に向けられることになり、ゲージチップ２１が破砕する岩盤の破砕領域がより外周側に拡大し、ひいては削孔速度の上昇に繋がり効率良く掘削作業を行うことができる。また、工具本体１１に埋め込まれたゲージチップ２１の後端部分と外周チップ２２の後端部分とが不必要に干渉することを防止でき、外周チップ２２の個数を確保できる。
【００３３】
また、チップ２０が、タングステンカーバイトを主成分とした焼結合金で構成されており、その硬さ（ロックウェル硬さ：スケールＡ）Ｈが、ＨＲＡ９０≦Ｈ≦ＨＲＡ９１の範囲内となるように設定されているので、チップ２０によって岩盤等を確実に掘削でき、削孔速度を上昇させて掘削作業を効率良く行うことができるとともに、チップ２０の耐摩耗性が向上し、この掘削工具１０のさらなる寿命延長を図ることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態である掘削工具１０について説明する。図４に、本発明の第２の実施形態である掘削工具１０を示す。なお、第１の実施形態と共通する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
この第２の実施形態である掘削工具１０では、フェイス部１４の最外周に植設された外周チップ２２及び外周チップ２２の内周側に植設されたチップ２０の配置が、第１の実施形態と異なっている。
【００３５】
この掘削工具１０においては、フェイス部１４の最外周に３つの外周チップ２２が、その中心軸を軸線Ｏを中心とした１つの円周上に位置させて配置されており、軸線Ｏ回りの回転軌跡において外周チップ２２の内周側に隣接するように、前記外周チップ２２よりも外周チップ２２の直径ｄ２の半分以下だけ内周側に中心軸が位置するようにして、第２外周チップ２４が配置されている。
【００３６】
換言すると、外周チップ２２の中心と軸線Ｏとの径方向距離Ｒ１と第２外周チップ２４の中心と軸線Ｏとの径方向距離Ｒ２との差（Ｒ１−Ｒ２）が、０＜（Ｒ１−Ｒ２）≦ｄ２／２とされているのである。この第２外周チップ２４の内周側には、外周チップ２２よりも前記直径ｄ２の半分よりも内周側に位置するように１つの内周チップ２３が植設されている。第２の実施形態では、図４に示すように、フェイス部１４に５つのチップ２０が植設されている。
【００３７】
より具体的には、この第２の実施形態においては、第１の実施形態における４つの外周チップ２２のうちのひとつが外周チップ２２の直径ｄ２に対してｄ２／２以下だけ内周側に移動されて第２外周チップ２４とされ、内周チップ２３のひとつが取り外されたものである。また、この第２外周チップ２４の直径や長さは、外周チップ２２及び内周チップ２３と等しくされている。
【００３８】
そして、前記ゲージチップ２１の直径ｄ１と前記外周チップ２２の直径ｄ２との比ｄ２／ｄ１は、第１の実施形態と同様に、０．８３≦ｄ２／ｄ１≦１．０の範囲内に設定され、より具体的にはｄ２／ｄ１＝１．０とされている。
また、ゲージチップ２１の個数ｎ１と外周チップ２２の個数ｎ２及び第２外周チップ２４の個数ｎ３との比（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１は、０．３７５≦（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１≦０．６６７の範囲内に設定されており、本実施形態においては、ゲージチップ２１の個数ｎ１＝８、外周チップ２２の個数ｎ２＝３、第２外周チップ２４の個数ｎ３＝１とされ、（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１＝０．５とされている。
【００３９】
この構成の掘削工具１０によれば、第２外周チップ２４が配置されていても、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、外周チップ２２の内周側に隣接するように、外周チップ２２の直径ｄ２の半分以下だけ内周側に第２外周チップ２４が配置されているので、この第２外周チップ２４の外周側部分においても外周チップ２２が配置された部分を掘削することができる。言い換えると、前記第１の実施形態である掘削工具は、この第２の実施形態においてｎ３＝０としたものである。
【００４０】
また、ゲージチップ２１の個数ｎ１と外周チップ２２の個数ｎ２及び第２外周チップ２４の個数ｎ３との比（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１は、０．３７５≦（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１≦０．６６７の範囲内となるように設定されており、本実施形態においては、ゲージチップ２１の個数ｎ１＝８、外周チップ２２の個数ｎ２＝３、第２外周チップ２４の個数ｎ３＝１とされ、（ｎ２＋ｎ３）／ｎ１＝０．５とされているので、外周チップ２２及び第２外周チップ２４の個数が確保されて削孔速度を上昇させることができるとともに、外周チップ２２及び第２外周チップ２４に大きな抵抗が負荷されることがなくこれら外周チップ２２及び第２外周チップ２４の破損を防止できる。さらに、ゲージチップ２１、外周チップ２２及び第２外周チップ２４の埋め込み深さを不必要に短くすることなく配置することができ、これらゲージチップ２１及び外周チップ２２、第２外周チップ２４の脱落を防止することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態である掘削工具について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
ゲージチップの個数を８つのものとして説明したが、これに限定されることはなく、ゲージチップの個数に特に制限はない。例えば、ゲージチップの個数を６つとして、外周チップを３つ、あるいは２つ配置したものであってもよい。
【００４２】
また、内周チップの個数や配置には特に制限はなく、掘削条件等を考慮して適宜設定することが好ましい。
また、掘削屑排出溝や補助溝の個数や配置についても、本実施形態に制限されることはなく、掘削条件等を考慮して適宜設定することが好ましい。
【実施例１】
【００４３】
本発明の効果を確認するために評価試験を行った。以下に、評価試験の結果について説明する。
まず、ゲージチップの個数ｎ１と外周チップの個数ｎ２及び第２外周チップの個数ｎ３との関係について比較実験を行った。工具本体は、前述した第１の実施形態と同形状のものとして、外周チップの個数ｎ２及び第２外周チップの個数ｎ３を変化させた複数の掘削工具を製作した。これらの掘削工具を用いて、被掘削物として硬質砂岩に対して掘削作業を行い、削孔速度と掘削工具の寿命を評価した。
【００４４】
比較試験結果を表１に示す。なお、掘削工具の寿命については、掘削して得られた掘削孔の長さで表示した。併せて、掘削工具の寿命の形態についても評価した。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
外周チップが２個のみ配置された従来例においては、削孔速度は小さく、かつ、チップが早期に摩耗してしまい掘削工具の寿命も３９０ｍと短いものであった。
また、外周チップが６個配置された比較例１においては、掘削時にチップが脱落してしまい、寿命が２３９ｍと短くなっている。これは、外周チップを多く配置するために、チップの埋め込み深さが短くなってチップの保持力が低下したためと判断される。
【００４７】
一方、本発明例１から本発明例４においては、削孔速度が従来例に比べて約１．２〜１．５倍となって効率良く掘削作業ができることが確認された。また、掘削工具の寿命も約１．５〜２．０倍と向上されている。特に、外周チップを３つ、第２外周チップを１つ配置した本発明例２においては、削孔速度、寿命ともに最高値を示しており、従来例に比べて格別な効果を奏することが確認された。
この比較試験の結果から、外周チップの個数ｎ２及び第２外周チップの個数ｎ３を本発明の範囲内に設定することにより、効率良く掘削作業を行うことができるとともに、チップが脱落することなく寿命が長く安定した掘削工具を提供することができることが確認された。
【実施例２】
【００４８】
次に、ゲージチップの直径と外周チップの直径の関係について比較実験を行った。工具本体は、前述した第１の実施形態と同形状のものとして、ゲージチップの直径ｄ１と外周チップの直径ｄ２との関係を変化させた複数の掘削工具を製作した。なお、外周チップの個数は４個とした。これらの掘削工具を用いて、被掘削物として硬質砂岩に対して掘削作業を行い、削孔速度と掘削工具の寿命を評価した。
【００４９】
比較試験結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
ゲージチップの直径ｄ１＝１１ｍｍ、外周チップの直径ｄ２＝８ｍｍとした比較例２においては、外周チップの欠損によって掘削工具の寿命が２２７ｍと短くなっている。
一方、本発明例５、６、３においては、チップの欠損は発生せず、チップの摩耗によって寿命となり、寿命自体も６１６ｍ、７１５ｍ、６８６ｍと長くなっている。
この比較試験の結果から、ゲージチップの直径ｄ１と外周チップの直径ｄ２との関係を本発明の範囲内に設定することにより、チップが欠損することなく寿命が長く安定した掘削工具を提供することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態である掘削工具の正面図である。
【図２】図１に示す掘削工具の側面図である。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ´断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である掘削工具の正面図である。
【図５】従来の掘削工具の正面図である。
【図６】図５におけるＸ−Ｘ´断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  掘削工具
１１  工具本体
１３  掘削部
１４  フェイス部
１５  ゲージ部
２０  チップ
２１  ゲージチップ
２２  外周チップ
２４  第２外周チップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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