WO2016158879A1 - 掘削工具 - Google Patents

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WO2016158879A1
WO2016158879A1 PCT/JP2016/059972 JP2016059972W WO2016158879A1 WO 2016158879 A1 WO2016158879 A1 WO 2016158879A1 JP 2016059972 W JP2016059972 W JP 2016059972W WO 2016158879 A1 WO2016158879 A1 WO 2016158879A1
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tip
tool
excavation
tool body
axis
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PCT/JP2016/059972
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French (fr)
Inventor
田中　邦彦
博士 太田
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
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    • 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
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • 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
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids

Definitions

  • the present invention relates to an excavation tool in which an excavation tip is attached to the outer periphery of a tip end portion of a tool main body rotated about an axis.
  • Patent Document 1 discloses the implantation direction of the outermost cemented carbide button-shaped implant blade (excavation tip) into the bit holder (tool body), and the bit vertical axis (axis). In addition, it is described that is arranged to be tilted outward and tilted in the same direction as the bit rotation direction (tool rotation direction). According to such an excavation tool, it is possible to prevent the occurrence of breakage and the like by avoiding bending stress acting on the excavation tip due to rotation of the tool body during excavation.
  • the cutting edge is re-polished to restore the drilling performance.
  • re-polishing is performed by arranging the rotation axis of the re-grinding wheel perpendicularly to the tip center line of the excavation tip.
  • the rotation axis of the regrinding wheel is arranged with reference to the axis of the tool body.
  • the implantation direction of the excavation tip into the tool main body is inclined to the outside of the tool main body and the tool rotation direction, and the tip center line of the excavation tip is the tool main body. It is difficult to accurately arrange the rotational axis of the regrinding wheel with reference to the axis of the tool body when the rotational position of the regrinding wheel is relative to the axis of the tool. For this reason, the cutting edge of the excavation tip is re-polished to strain and is likely to be damaged, and the life of the excavation tool after re-polishing may be shortened.
  • the present invention has been made under such a background, and improves the workability of re-polishing even in an excavation tool in which the excavation tip is inclined to the outer peripheral side of the tool body and the tool rotation direction side as described above.
  • the aim is to provide a drilling tool capable of this.
  • an excavation tool has an excavation tip attached to an outer peripheral portion of a tip surface of a tool body rotated around an axis,
  • the excavation tip is inclined so that the tip center line goes to the outer peripheral side of the tool body and the tool rotation direction side as it goes to the tip end side in the axial direction.
  • a flat seating surface perpendicular to the tip center line is formed at least adjacent to the tool rotation direction side of the excavation tip mounting portion.
  • the tip center line of the excavation tip is inclined toward the tool rotation direction side toward the tip end side in the axial direction as in the excavation tool described in Patent Document 1,
  • the bending stress acting on the excavation tip can be reduced.
  • the flat seating surface perpendicular to the tip center line of the excavation tip is formed adjacent to the excavation tip mounting portion on the outer peripheral portion of the tip surface of the tool body, the excavation tip is re-polished. In this case, accurate re-polishing can be performed by arranging the rotation axis of the re-grinding grindstone with reference to this seating surface.
  • the seat surface moves from the mounting portion toward the outer peripheral side of the tool body and the tool rotation direction side. Since the tool body is inclined toward the rear end side in the axial direction of the tool body, a large space can be secured on the outer peripheral side of the cutting edge of the excavation tip and on the tool rotation direction side. Therefore, it is possible to efficiently discharge the dust through this space, suppress wear of the tool body, prevent the excavation tip from dropping, and perform stable excavation over a long period of time.
  • the excavation tip attached to the outer peripheral portion of the tip surface of the tool body as described above so as to overlap with the portion having the maximum outer diameter at the tip portion of the tool body in the axial direction,
  • the portion of the tool body tip portion having the maximum outer diameter can be protected from contact with the inner periphery of the excavation hole by the excavation tip to suppress the progress of wear on the tool body tip portion outer periphery. Accordingly, it is possible to prevent the excavation tip attached to the outer peripheral portion of the tip surface of the tool body from dropping off early due to the wear of the tool body tip, thereby further extending the tool life.
  • the cutting edge of the excavation tip can be accurately re-polished to prevent the occurrence of defects and the like while suppressing bending stress acting on the excavation tip, and a long-life excavation tool Can be provided.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows one Embodiment of this invention. It is the front view which looked at embodiment shown in FIG. 1 from the axial direction front end side. It is a side view of the X direction view in FIG. FIG. 3 is a partial side view as viewed in the Y direction in FIG. 2. It is ZQZ sectional drawing in FIG.
  • the tool body 1 is formed of a steel material or the like and has a substantially bottomed cylindrical shape centering on the axis O, and the bottomed portion is a tip portion (right side portion in FIGS. 4 and 5).
  • a female screw portion 2 is formed on the inner periphery of a cylindrical portion (skirt portion) which is a rear end portion (left side portion in FIG. 5).
  • Such an excavation tool has a rotational force in the tool rotation direction T around the axis O transmitted from the excavator through the excavation rod connected to the female screw portion 2, thrust in the axis O direction, and impact.
  • the ground is excavated by the excavation tip 3 attached to the tip by force.
  • the outer peripheral surface of the front end portion of the tool body 1 is a conical surface centered on the axis O after the cross section along the axis O increases in diameter in a concave curve shape from the rear end side in the axis O direction toward the front end. It is formed so as to further expand the diameter. Further, the distal end surface of the tool main body 1 is reduced in diameter as the inclination with respect to the axis O is steeper toward the distal end side than the conical surface formed by the distal end side of the outer peripheral portion of the distal end portion except for a seating surface described later.
  • the gauge surface 4 is a conical surface centering on the axis O, and the inner peripheral portion of the tip surface on the inner peripheral side of the gauge surface 4 is a flat face surface 5 perpendicular to the axis O. .
  • the excavation tip 3 is attached to the gauge surface 4 and the face surface 5.
  • the excavation tip 3 is made of a material harder than the tool body 1 such as a cemented carbide.
  • the rear end portion having a columnar shape centering on the tip center line C and the cutting edge of the tip end portion having a hemispherical shape with the same diameter as the rear end portion having the center on the tip center line C are integrally formed. It is a sintered button tip.
  • a plurality of concave holes having a circular cross section as the attachment portion 6 of the excavation tip 3 are provided on the face surface 5 in parallel with the axis O, that is, perpendicular to the face surface 5 with a gap in the circumferential direction and radial direction (this embodiment) Eight in the form) are formed.
  • the excavation tip 3 is inserted and attached by brazing, press-fitting, or the like with the rear end portion inserted into the attachment portion 6 and the cutting edge protruding from the face surface 5.
  • the plurality of excavation tips 3 thus attached to the face surface 5 are arranged so that the rotation trajectories around the axis O of the blade edges overlap each other and cover the substantially entire face surface 5.
  • a plurality of (9 in this embodiment) circular holes having a circular cross section are formed as attachment portions 7 at intervals in the circumferential direction on the gauge surface 4, and the excavation tip 3 is placed behind these attachment portions 7.
  • the end portion is inserted and the cutting edge is protruded from the gauge surface 4 and is planted and attached by brazing or press fitting.
  • the mounting portions 7 of these gauge surfaces 4 have a plane P that is located on the opposite side of the tool rotation direction T with respect to the plane in which the center line of the concave hole is parallel to the plane including the axis O of the tool body 1. It is disposed so as to extend to the outer peripheral side of the tool main body 1 as it is located on the top side in the direction of the axis O.
  • the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 is also inclined toward the outer peripheral side of the tool body 1 as shown in FIG. 5 as the tip center line C goes to the front end side in the axis O direction.
  • the inclination angle of the tip center line C of the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 of the gauge surface 4 in the tool rotation direction T is perpendicular to the axis O and formed by the cutting edge of the excavation tip 3.
  • the inclination angle ⁇ with respect to the axis O when viewed from the straight direction passing through the center of the axis is preferably in the range of 5 ° to 20 °, more preferably in the range of 10 ° to 15 °.
  • a planar seat surface 8 perpendicular to the tip center line C of the excavation tip 3 attached to each attachment portion 7 of the gauge surface 4 is provided.
  • these seating surfaces 8 extend from the side slightly opposite to the tool rotation direction T of the mounting portion 7 toward the tool rotation direction T, and the gauge surface 4 on the side opposite to the tool rotation direction T.
  • the crossing ridge line part of the mounting part 7 is a semi-elliptical shape and extends so as to partially cut out the outer peripheral part of the face surface 5 on the tool rotation direction T side. 8 is open.
  • the maximum outer diameter formed by the rotation locus around the axis O of the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 of the gauge surface 4 is set to be larger than the maximum outer diameter of the tool body 1. ing. That is, the diameter of the cylinder circumscribing the excavation tip 3 of the gauge surface 4 with the axis O as the center is the diameter of the outer peripheral edge of the gauge surface 4 (the gauge surface 4 and the tool main body, which is the maximum outer diameter in the tool body 1 in this embodiment). 1 of the outer peripheral surface of the tip end portion of the tip end portion of the outer periphery of the tip end portion of the tip end portion of the outer periphery of the tip end portion. As shown in FIG. 2, the cutting edge of the excavation tip 3 on the gauge surface 4 slightly protrudes from the tool body 1.
  • the seating surface 8 where the mounting portion 7 that is a concave hole is opened is the direction of the axis O as it goes from the mounting portion 7 to the outer peripheral side of the tool body 1 and the tool rotation direction T side, as will be described later. 4 and the outer peripheral edge of the gauge surface 4 that has the maximum outer diameter at the tip of the tool body 1, and the mounting portion 7 is formed as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the gauge surface 4 is formed to a position slightly beyond the outer peripheral edge on the rear end side in the axis O direction. Accordingly, the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 also slightly overlaps with the outer peripheral edge of the gauge surface 4, which is the portion having the maximum outer diameter, at the distal end portion of the tool body 1 in the axis O direction.
  • each attachment portion 7 of the gauge surface 4 is provided on the outer peripheral surface of the distal end portion of the tool body 1 formed so as to increase in diameter from the rear end side in the axis O direction toward the distal end side.
  • Flour discharge grooves 9 are formed on the T side so as to cross and open the seating surfaces 8 respectively. These discharge grooves 9 are inclined in the same direction as the inclination of the tip center line C in a side view so as to be directed to the opposite side of the tool rotation direction T toward the rear end side in the axis O direction.
  • Three sets of 9B and 9C are formed in this order toward the opposite side of the tool rotation direction T.
  • the first discharge groove 9A and the second discharge groove 9B adjacent to the opposite side to the tool rotation direction T of the first discharge groove 9A are open on the tool rotation direction T side of the seating surface 8. Is formed to extend toward the tip end side in the axis O direction as it crosses the seat surface 8 at an obtuse angle and toward the tool rotation direction T, and a wall surface 10 that intersects the gauge surface 4 and the face surface 5 is formed.
  • the wall surface 10 is inclined toward the outer peripheral side of the tool body 1 slightly toward the tool rotation direction T side and toward the rear end side in the axis O direction, and the first and second discharge grooves 9A. , 9B also open across the wall 10.
  • a blow hole 11 extending toward the outer peripheral side of the tool main body 1 as it goes from the center of the bottom surface of the cylindrical portion (skirt portion) of the rear end portion toward the front end side in the axis O direction is formed in the front end portion of the tool main body 1 in the circumferential direction.
  • three are formed at equal intervals.
  • Each of these blow holes 11 opens in the face surface 5 on the inner peripheral side of the tool body 1 of the opening in the gauge surface 4 of the third discharge groove 9C.
  • a communication groove 12 having a U-shaped cross section is formed between the opening on the face surface 5 of these blow holes 11 and the opening on the gauge surface 4 of the third discharge groove 9C opening on the outer peripheral side thereof.
  • the outer periphery of the rear end portion of the tool body 1 is formed so as to have a diameter larger than that of the portion between the tool main body 1 and the tip portion.
  • the maximum outer diameter of the expanded rear end portion is set smaller than the diameter of the outer peripheral edge of the gauge surface 4 that is the maximum outer diameter of the tool body 1 described above.
  • the diameter-enlarged portion of the rear end portion of the tool main body 1 has an axial line O on the rear end side in the axial line O direction of the rear end positions of the first to third discharge grooves 9A to 9C in the circumferential direction. Concave grooves 13 extending in parallel are formed.
  • the excavation tip 3 attached to the gauge surface 4 that is the outer peripheral portion of the distal end surface of the tool main body 1 has the tool main body 1 as its tip center line C moves toward the front end side in the axis O direction. It is also inclined so as to go to the outer peripheral side of the tool and to the tool rotation direction T side. Therefore, the bending stress due to the rotational force in the tool rotation direction T is received and relaxed as a compressive stress in the tip center line C direction, and breakage of the excavation tip 3 can be prevented.
  • the planar seating surface 8 perpendicular to the tip center line C of the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 is formed adjacent to the attachment portion 7 of the excavation tip 3 on the gauge surface 4. ing. For this reason, the excavation tip 3 is worn to some extent even though the tip center line C is inclined to the outer periphery side of the tool body 1 and the tool rotation direction T side and the axis O of the tool body 1 is twisted.
  • re-polishing can be performed accurately by using the seating surface 8 as a reference. Specifically, instead of disposing the rotation axis of the regrinding wheel perpendicular to the chip center line C, repolishing may be performed by disposing the regrinding wheel parallel to the seating surface 8.
  • the cutting edge of the excavation tip 3 can be prevented from being re-polished due to distortion, and a high chipping resistance can be secured to the cutting edge after re-polishing. For this reason, it is possible to perform stable excavation over a long period of time together with the fact that breakage or the like can be prevented from occurring in the excavation tip 3 due to the rotational force in the tool rotation direction T as described above. It is possible to provide a long-life drilling tool.
  • the excavation tip 3 attached to the gauge surface 4 on the outer peripheral portion of the tip surface of the tool body 1 has an outer peripheral edge of the gauge surface 4 which is a portion having the maximum outer diameter at the tip portion of the tool body 1. They are arranged so as to overlap in the direction of the axis O and to be located slightly further to the rear end side in the direction of the axis O than the outer peripheral edge. Further, the excavation tip 3 is disposed on the tool rotation direction T side of the outer peripheral edge of the gauge surface 4 left between the seat surface 8 and the discharge groove 9.
  • the outer peripheral edge of the gauge surface 4 forming the maximum outer diameter of the tip of the tool body 1 is protected by the excavation tip 3 itself from contact with the inner periphery of the excavation hole excavated by the excavation tip 3. Wear can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the excavation tip 3 planted on the gauge surface 4 which is the maximum outer diameter portion from falling off early due to wear of the tool body 1 and to further extend the tool life. .
  • the seat surface 8 is formed adjacent to at least the tool rotation direction T side of the attachment portion 7 on the gauge surface 4 on the outer peripheral portion of the tip surface of the tool body 1.
  • the tip center line C of the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 of the gauge surface 4 is inclined to the outer peripheral side of the tool body 1 and the tool rotation direction T side as it goes to the front end side in the axis O direction as described above. is doing. Therefore, the seating surface 8 perpendicular to the tip center line C is inclined toward the rear end side in the axis O direction from the mounting portion 7 toward the outer peripheral side of the tool body 1 and the tool rotation direction T side. A large space is ensured on the tool rotation direction T side and the outer peripheral side of the excavation tip 3 as compared with the case where the conical gage surface 4 is left as it is.
  • the flour generated by the excavation tip 3 attached to the gauge surface 4 is pushed out by the excavation tip 3 by the rotation of the tool body 1 and the tool rotation direction T side and the outer peripheral side described above. Efficient discharge from space. Therefore, it is possible to prevent such dusting from staying on the seating surface 8, and it is possible to prevent a situation in which the tool body 1 is worn by the dusting and the excavation tip 3 is removed early.
  • discharge grooves 9 are formed on the outer periphery of the distal end portion of the tool body 1 whose diameter has been expanded, and these discharge grooves 9 are formed in the tool rotation direction of the mounting portion 7 on the gauge surface 4 as described above. It opens to the seating surface 8 formed adjacent to the T side. For this reason, in particular, the dust that is pushed out in the tool rotation direction T by the cutting edge of the excavation tip 3 can be discharged from the discharge groove 9 to the rear end side of the tool body 1, and the tool body 1 is worn by the dusting. Can be more reliably prevented.
  • the discharge grooves 9 of these dusts are inclined so as to go to the opposite side of the tool rotation direction T toward the rear end side in the axis O direction.
  • the powder is pushed out to the rear end side of the tool body 1, and further passes through a concave groove 13 formed in the rear end portion of the tool body 1 whose diameter has been further expanded, between the excavation rod and the excavation hole on the rear end side of the tool body 1. Discharged into the space. Therefore, the flour discharged from the seat surface 8 to the discharge groove 9 can be quickly removed from between the tool body 1 and the excavation hole, and the resistance during excavation can be reduced.
  • the inclination direction of these discharge grooves 9 is the same as the inclination direction of the tip center line C of the excavation tip 3 attached to the attachment portion 7 formed on the gauge surface 4 as described above.
  • the wall thickness of the tool body 1 between the mounting portion 7 formed as a concave hole and the discharge groove 9 adjacent in the circumferential direction can be made relatively uniform, and the flow flowing through the discharge groove 9 can be made uniform. It is possible to prevent the excavation tip 3 from dropping off early due to abrasion due to powder.
  • the third discharge groove 9 ⁇ / b> C having a deep groove length and a long groove length is connected to the blow hole 11 formed at the tip of the tool body 1, and the communication groove 12 on the face surface 5. It communicates through. And at the time of excavation, the compressed air supplied through the excavation rod is ejected from the blow hole 11 to the communication groove 12, so that the flour discharged in the third discharge groove 9C can be pushed out to the rear end side. According to this embodiment, it is possible to more efficiently discharge the flour.
  • a button tip having a hemispherical cutting edge is used as the excavating tip 3
  • a ballistic drilling tip having a bullet-shaped cutting edge or a rear end portion of the cutting edge is a truncated cone.
  • the excavation tip 3 attached to the attachment portion 6 of the face surface 5 is also in the tool rotation direction T side as the tip center line C moves toward the front end side in the axis O direction, as in the excavation tool described in Patent Document 1. It may be inclined.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION it is possible to prevent the occurrence of defects and the like by accurately repolishing the cutting edge of the drilling tip while suppressing the bending stress acting on the drilling tip, and it is possible to provide a long-life drilling tool It becomes.

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Abstract

　本発明の掘削工具は、軸線回りに回転される工具本体の先端面の外周部（ゲージ面）に掘削チップが取り付けられている。この掘削チップは、そのチップ中心線が軸線方向先端側に向かうに従い工具本体の外周側と工具回転方向側に向かうように傾斜しているとともに、工具本体の先端面の外周部には、掘削チップの取付部の少なくとも工具回転方向側に隣接して、チップ中心線に垂直な平面状の座面が形成されている。

Description

掘削工具
　本発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に掘削チップが取り付けられた掘削工具に関する。
　本願は、２０１５年４月３日に、日本に出願された特願２０１５－０７７０２６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　このような掘削工具として、例えば特許文献１には、最外側の超硬合金製のボタン状植刃（掘削チップ）のビットホルダー（工具本体）への植え込み方向を、ビットの縦軸（軸線）に対して外方に傾斜させるとともに、ビットの回転方向（工具回転方向）と同一方向へ傾けて配置したものが記載されている。このような掘削工具によれば、掘削時の工具本体の回転により掘削チップに作用する曲げ応力を回避して折損等が発生するのを防止することができる。
実公昭６３－０４０５４４号公報
　ところで、このような掘削工具では、掘削チップにある程度の摩耗が生じると、刃先に再研磨を施して掘削性能を復元させている。通常、このような再研磨は、掘削チップのチップ中心線に再研磨砥石の回転軸線を垂直に配置して行われる。チップ中心線が工具本体の軸線を含む平面上にある一般的な掘削工具では、再研磨砥石の回転軸線は工具本体の軸線を基準に配置される。
　しかしながら、特許文献１に記載された掘削工具のように、掘削チップの工具本体への植え込み方向が工具本体の外方と工具回転方向とに傾斜していて、掘削チップのチップ中心線が工具本体の軸線に対して捩れの位置関係にあるときには、工具本体の軸線を基準に再研磨砥石の回転軸線を正確に配置することは困難となる。このため、掘削チップの刃先が歪に再研磨されてしまって欠損を生じ易くなり、再研磨後の掘削工具の寿命が短縮されてしまうおそれがある。
　本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように掘削チップが工具本体の外周側と工具回転方向側とに傾斜した掘削工具においても、再研磨の作業性を向上させることが可能な掘削工具を提供することを目的としている。
　上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の一態様である掘削工具は、軸線回りに回転される工具本体の先端面の外周部に掘削チップが取り付けられ、上記掘削チップは、そのチップ中心線が上記軸線方向先端側に向かうに従い上記工具本体の外周側と工具回転方向側に向かうように傾斜しているとともに、上記工具本体の先端面の外周部には、上記掘削チップの取付部の少なくとも工具回転方向側に隣接して、上記チップ中心線に垂直な平面状の座面が形成されていることを特徴とする。
　このように構成された掘削工具では、特許文献１に記載された掘削工具と同様に掘削チップのチップ中心線が軸線方向先端側に向かうに従い工具回転方向側に向かうように傾斜しているので、掘削チップに作用する曲げ応力を緩和することができる。一方で、工具本体の先端面の外周部における掘削チップの取付部に隣接して、掘削チップのチップ中心線に垂直な平面状の座面が形成されているので、掘削チップの再研磨を行う際には、この座面を基準に再研磨砥石の回転軸線を配置することによって正確な再研磨を行うことが可能となる。このため、工具本体の軸線とチップ中心線とが捩れの位置関係にあっても、掘削チップの刃先が歪に再研磨されて欠損し易くなるのを防ぐことができ、掘削工具の寿命を延長することができる。
　ところで、特許文献１に記載された掘削工具のように最外側の掘削チップが工具回転方向にも傾斜していると、この最外側の掘削チップによって破砕されて生成された繰り粉（掘削屑）は、該掘削チップの傾斜に沿って工具回転方向側に案内されるように流れ出る。ところが、掘削チップはその工具回転方向側において工具本体の先端面に覆い被さるように傾斜しているため、流れ出た繰り粉が排出され難く、このような繰り粉によっても工具本体の先端面外周部や外周面の特に掘削チップの取付部周辺に摩耗が生じて、掘削チップが脱落するおそれもある。
　そこで、上記座面を、上記掘削チップの取付部の少なくとも工具回転方向側に隣接して形成することにより、この座面は、取付部から工具本体の外周側と工具回転方向側とに向かうに従い工具本体の軸線方向後端側に傾斜することになるので、掘削チップの刃先の外周側と工具回転方向側とに大きなスペースを確保することができる。従って、このスペースを介して繰り粉を効率的に排出して工具本体の摩耗を抑え、掘削チップの脱落を防いで長期に亙って安定した掘削を行うことが可能となる。
　さらに、特にこのような場合には、上記工具本体の外周部に、上記掘削チップの取付部の工具回転方向側において上記座面に開口する繰り粉の排出溝を形成することにより、上述のように掘削チップの刃先の工具回転方向側のスペースに排出された繰り粉を排出溝からさらに効率的に排出して工具本体の摩耗の一層の抑制を図ることができる。
　さらにまた、上述のように工具本体の先端面の外周部に取り付けられる上記掘削チップを、上記工具本体の先端部において最大外径をなす部分と上記軸線方向において重なり合うように配置することにより、この工具本体先端部の最大外径をなす部分を掘削孔の内周との接触から掘削チップによって保護して工具本体先端部外周の摩耗の進行を抑えることができる。従って、このような工具本体先端部の摩耗により、この工具本体の先端面外周部に取り付けられた掘削チップが早期に脱落するのを防いで、工具寿命の一層の延長を図ることが可能となる。
　以上説明したように、本発明によれば、掘削チップに作用する曲げ応力を抑えつつ、掘削チップの刃先を正確に再研磨して欠損等の発生を防止することができ、長寿命の掘削工具を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態を軸線方向先端側から見た正面図である。 図２におけるＸ方向視の側面図である。 図２におけるＹ方向視の部分側面図である。 図２におけるＺＱＺ断面図である。
　図１ないし図５は本発明の一実施形態を示す。本実施形態において、工具本体１は、鋼材等によって形成され、軸線Ｏを中心とした概略有底円筒状をなしており、その有底部が先端部（図４、図５における右側部分）とされるとともに、後端部（図５における左側部分）とされる円筒部（スカート部）の内周には雌ネジ部２が形成されている。このような掘削工具は、上記雌ネジ部２に連結された掘削ロッドを介して掘削装置から伝達される軸線Ｏ回りの工具回転方向Ｔへの回転力と軸線Ｏ方向先端側への推力および打撃力により、先端部に取り付けられた掘削チップ３によって地盤を掘削する。
　工具本体１の先端部の外周面は、軸線Ｏ方向後端側から先端側に向かうに従い、軸線Ｏに沿った断面が凹曲線状をなして拡径した後、軸線Ｏを中心とする円錐面状をなしてさらに拡径するように形成されている。また、工具本体１の先端面は、その外周部が後述する座面を除いて、先端部外周面の先端側がなす円錐面よりも軸線Ｏに対する傾斜が急角度で先端側に向かうに従い縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のゲージ面４とされるとともに、このゲージ面４よりも内周側の先端面の内周部は軸線Ｏに垂直な平面状のフェイス面５とされている。
　これらゲージ面４とフェイス面５には、上記掘削チップ３が取り付けられている。掘削チップ３は、超硬合金等の工具本体１よりも硬質な材料により形成されている。本実施形態ではチップ中心線Ｃを中心とした円柱状をなす後端部と、このチップ中心線Ｃ上に中心を有する後端部と同径の半球状をなす先端部の刃先とが一体に焼結されたボタンチップである。
　このうち、フェイス面５には、掘削チップ３の取付部６として断面円形の凹孔が、軸線Ｏに平行すなわちフェイス面５に垂直に、周方向と径方向に間隔をあけて複数（本実施形態では８つ）形成されている。掘削チップ３はこれらの取付部６に後端部を挿入させるとともに刃先をフェイス面５から突出させて、ロウ付けや圧入等により植設されて取り付けられている。こうしてフェイス面５に取り付けられた複数の掘削チップ３は、互いの刃先の軸線Ｏ回りの回転軌跡が重なり合って該フェイス面５の略全体を覆うように配設されている。
　また、ゲージ面４にも周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では９つ）の断面円形の凹孔が取付部７として形成されており、これらの取付部７に掘削チップ３が後端部を挿入させるとともに刃先をゲージ面４から突出させて、ロウ付けや圧入等により植設されて取り付けられている。ただし、これらゲージ面４の取付部７は、その凹孔の中心線が工具本体１の軸線Ｏを含む平面に平行で僅かに当該平面に対して工具回転方向Ｔの反対側に位置する平面Ｐ上に位置して軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い工具本体１の外周側に延びるように配設されている。
　従って、これに伴い該取付部７に取り付けられる掘削チップ３も、そのチップ中心線Ｃが軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い、図５に示すように工具本体１の外周側に向かうように傾斜するとともに、図４に示すように工具回転方向Ｔ側に向かうようにも傾斜する。このゲージ面４の取付部７に取り付けられる掘削チップ３のチップ中心線Ｃの工具回転方向Ｔへの傾斜角は、図４に示したように軸線Ｏに垂直で掘削チップ３の刃先がなす半球の中心を通る直線方向から見たときの該軸線Ｏに対する傾斜角θとして、５°～２０°の範囲が望ましく、１０°～１５°の範囲がより望ましい。
　そして、工具本体１の先端面の外周部であるゲージ面４には、このゲージ面４の各取付部７に取り付けられた掘削チップ３のチップ中心線Ｃに垂直な平面状の座面８が、該取付部７にそれぞれ隣接して形成されている。これらの座面８は、本実施形態では取付部７の工具回転方向Ｔとは僅かに反対側から工具回転方向Ｔ側に向けて延びていて、工具回転方向Ｔとは反対側のゲージ面４との交差稜線部は半楕円形をなしているとともに、工具回転方向Ｔ側ではフェイス面５の外周部を部分的に切り欠くように延びており、凹孔である取付部７はこの座面８に開口している。
　さらに、本実施形態では、ゲージ面４の取付部７に取り付けられた掘削チップ３の軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす最大外径が、工具本体１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。すなわち、軸線Ｏを中心としてゲージ面４の掘削チップ３に外接する円筒の直径が、本実施形態では工具本体１において最大外径となるゲージ面４の外周縁の直径（ゲージ面４と工具本体１の先端部外周面のうち軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い円錐面状をなして拡径する部分との交差稜線が位置する円の直径）よりも大きくされて、軸線Ｏ方向先端側から見て図２に示すようにゲージ面４の掘削チップ３の刃先が工具本体１から僅かにはみ出している。
　さらにまた、本実施形態では、凹孔である取付部７が開口する座面８は、後述するように取付部７から工具本体１の外周側と工具回転方向Ｔ側とに向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に傾斜して、工具本体１の先端部において最大外径となる上記ゲージ面４の外周縁と交差することになり、図３および図４に示すように取付部７は、このゲージ面４の外周縁を軸線Ｏ方向後端側において僅かに越えた位置にまで形成されている。従って、この取付部７に取り付けられる掘削チップ３も、工具本体１の先端部において最大外径をなす部分であるゲージ面４の外周縁と軸線Ｏ方向において僅かに重なり合う。
　なお、上述のように軸線Ｏ方向後端側から先端側に向かうに従い拡径するように形成された工具本体１の先端部の外周面には、ゲージ面４の各取付部７の工具回転方向Ｔ側において座面８にそれぞれ交差して開口するように、繰り粉の排出溝９が形成されている。これらの排出溝９は、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの反対側に向かうように、側面視においてチップ中心線Ｃの傾斜と同じ向きに傾斜しており、取付部７が９つである本実施形態では、溝深さが浅くて溝長さが短い１つの第１の排出溝９Ａと、溝深さが深くて溝長さも長い第２、第３の２つの排出溝９Ｂ、９Ｃとが、工具回転方向Ｔの反対側に向けてこの順に３組形成されている。
　このうち、第１の排出溝９Ａと、この第１の排出溝９Ａの工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する第２の排出溝９Ｂとが開口する座面８の工具回転方向Ｔ側には、座面８と鈍角に交差して工具回転方向Ｔ側に向かうに従い軸線Ｏ方向先端側に向けて延び、ゲージ面４およびフェイス面５に交差する壁面１０が形成されている。この壁面１０は、工具本体１の外周側に向けては、僅かに工具回転方向Ｔ側に向かいつつ軸線Ｏ方向後端側に向かうように傾斜しており、第１、第２の排出溝９Ａ、９Ｂはこの壁面１０にも交差して開口している。
　一方、工具本体１の先端部には、後端部の円筒部（スカート部）の底面中央部から軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い工具本体１の外周側に向けて延びるブロー孔１１が周方向に等間隔に本実施形態では３つ形成されている。これらのブロー孔１１はそれぞれ第３の排出溝９Ｃのゲージ面４における開口部の工具本体１内周側においてフェイス面５に開口している。さらに、これらのブロー孔１１のフェイス面５における開口部と、その外周側に開口する第３の排出溝９Ｃのゲージ面４における開口部との間には断面Ｕ字状の連通溝１２が形成されている。
　さらにまた、本実施形態では、工具本体１の後端部の外周が、先端部との間の部分よりも一段拡径するように形成されている。ただしこの拡径した後端部の最大外径は、上述した工具本体１の最大外径となるゲージ面４の外周縁の直径よりは小さく設定されている。
　さらに、この工具本体１の後端部の拡径した部分には、周方向において上記第１～第３の排出溝９Ａ～９Ｃの後端の位置の軸線Ｏ方向後端側に、軸線Ｏに平行に延びる凹溝１３が形成されている。
　このように構成された掘削工具では、工具本体１の先端面の外周部であるゲージ面４に取り付けられた掘削チップ３が、そのチップ中心線Ｃが軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い工具本体１の外周側に向かうとともに工具回転方向Ｔ側に向かうようにも傾斜している。そのため、工具回転方向Ｔへの回転力による曲げ応力をチップ中心線Ｃ方向への圧縮応力として受け止めて緩和し、掘削チップ３に折損等が生じるのを防ぐことができる。
　上記構成の掘削工具では、ゲージ面４における掘削チップ３の取付部７に隣接して、この取付部７に取り付けられる掘削チップ３のチップ中心線Ｃに垂直な平面状の座面８が形成されている。そのため、チップ中心線Ｃが工具本体１外周側と工具回転方向Ｔ側とに傾斜していて、工具本体１の軸線Ｏとは捩れの位置関係にあるにも関わらず、掘削チップ３がある程度摩耗して再研磨を行う際には、この座面８を基準とすることにより正確に再研磨を行うことができる。具体的には、再研磨砥石の回転軸線をチップ中心線Ｃに垂直に配置するのに代えて、座面８に平行に配置して再研磨を行えばよい。
　従って、上記構成の掘削工具によれば、掘削チップ３の刃先が歪に再研磨されてしまうのを防いで、再研磨後の刃先に高い耐欠損性を確保することができる。このため、上述のように工具回転方向Ｔへの回転力によって掘削チップ３に折損等が生じるのを防ぐことができるのと相俟って、長期に亙って安定した掘削を行うことが可能な長寿命の掘削工具を提供することが可能となる。
　しかも、本実施形態では、工具本体１の先端面外周部のゲージ面４に取り付けられた掘削チップ３が、工具本体１の先端部において最大外径をなす部分であるゲージ面４の外周縁と軸線Ｏ方向において重なり合って、この外周縁よりも僅かに軸線Ｏ方向後端側にまで位置するように配置されている。また、掘削チップ３が座面８および排出溝９の間に残されたゲージ面４の上記外周縁の直ぐ工具回転方向Ｔ側に配設されている。これにより、この工具本体１先端部の最大外径をなすゲージ面４の外周縁を、掘削チップ３により掘削される掘削孔の内周との接触から掘削チップ３自体によって保護して工具本体１の摩耗を抑制することができる。従って、この最大外径部であるゲージ面４に植設された掘削チップ３が工具本体１の摩耗によって早期に脱落するのを防ぐことができ、さらに工具寿命の延長を図ることが可能となる。
　さらに、本実施形態では、上記座面８が、工具本体１の先端面外周部のゲージ面４における取付部７の少なくとも工具回転方向Ｔ側に隣接して形成されている。ここで、ゲージ面４の取付部７に取り付けられる掘削チップ３のチップ中心線Ｃは、上述のように軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い工具本体１の外周側と工具回転方向Ｔ側とに傾斜している。そのため、このチップ中心線Ｃに垂直な座面８は、取付部７から工具本体１の外周側と工具回転方向Ｔ側とに向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に傾斜することになり、この掘削チップ３の工具回転方向Ｔ側と外周側には、上述のような円錐面状のゲージ面４がそのまま残されている場合と比べて大きなスペースが確保される。
　このため、本実施形態によれば、ゲージ面４に取り付けられた掘削チップ３によって生成された繰り粉を、工具本体１の回転によって掘削チップ３により押し出して工具回転方向Ｔ側と外周側の上記スペースから効率的に排出することができる。従って、このような繰り粉が座面８上に滞留するのを防ぐことができて、繰り粉により工具本体１が摩耗して掘削チップ３の早期脱落を生じるような事態も防ぐことができる。
　さらにまた、本実施形態では、工具本体１の拡径した先端部外周に排出溝９が形成されており、これらの排出溝９は、上述のようにゲージ面４における取付部７の工具回転方向Ｔ側に隣接して形成された座面８に開口している。このため、特に掘削チップ３の刃先によって工具回転方向Ｔ側に押し出された繰り粉を、この排出溝９から工具本体１の後端側に排出することができ、繰り粉による工具本体１の摩耗を一層確実に防止することが可能となる。
　しかも、これらの繰り粉の排出溝９は、本実施形態では軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの反対側に向かうように傾斜しているので、排出溝９に排出された繰り粉は工具本体１の後端側に押し出され、さらに拡径した工具本体１の後端部に形成された凹溝１３を通して工具本体１よりも後端側の上記掘削ロッドと掘削孔との間の空間に排出される。従って、座面８から排出溝９に排出された繰り粉を、速やかに工具本体１と掘削孔との間から除去することができ、掘削時の抵抗の低減を図ることができる。
　しかも、これらの排出溝９の傾斜の向きは、上述したようにゲージ面４に形成された取付部７に取り付けられる掘削チップ３のチップ中心線Ｃの傾斜の向きと同じである。このため、凹孔として形成される取付部７と、その周方向に隣接する排出溝９との間の工具本体１に肉厚を比較的均一にすることができ、排出溝９内を流れる繰り粉による摩耗によっても掘削チップ３が早期に脱落するのを防ぐことができる。
　また、これらの排出溝９のうち、溝深さが深くて溝長さも長い第３の排出溝９Ｃは、工具本体１の先端部に形成されたブロー孔１１に、フェイス面５において連通溝１２を介して連通している。そして、掘削時には上記掘削ロッドを通して供給された圧縮空気等をブロー孔１１から連通溝１２に噴出することにより、第３の排出溝９Ｃに排出された繰り粉を後端側に押し出すことができるので、本実施形態によれば、さらに効率的な繰り粉の排出を図ることができる。
　なお、本実施形態では、掘削チップ３として刃先が半球状をなすボタンチップを用いた場合について説明したが、刃先が砲弾状をなすバリスティックタイプの掘削チップや、刃先の後端部が円錐台状をなして先端部が半径の小さな半球状をなすスパイクタイプの掘削チップを取付部６、７に取り付けた掘削工具に本発明を適用することも勿論可能である。
　また、フェイス面５の取付部６に取り付けられる掘削チップ３も、特許文献１に記載された掘削工具と同様に、そのチップ中心線Ｃが軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い工具回転方向Ｔ側に傾斜していてもよい。
　本発明によれば、掘削チップに作用する曲げ応力を抑えつつ、掘削チップの刃先を正確に再研磨して欠損等の発生を防止することができ、長寿命の掘削工具を提供することが可能となる。
　１　工具本体
　２　雌ネジ部
　３　掘削チップ
　４　ゲージ面(工具本体１の先端面の外周部）
　５　フェイス面
　６、７　取付部
　８　座面
　９（９Ａ～９Ｃ）　排出溝
　１０　壁面
　１１　ブロー孔
　１２　連通溝
　１３　凹溝
　Ｏ　工具本体１の軸線
　Ｔ　工具回転方向
　Ｃ　チップ中心線

Claims (4)

  1. 　軸線回りに回転される工具本体の先端面の外周部に掘削チップが取り付けられ、
    　上記掘削チップは、そのチップ中心線が上記軸線方向先端側に向かうに従い上記工具本体の外周側と工具回転方向側に向かうように傾斜しているとともに、
    　上記工具本体の先端面の外周部には、上記掘削チップの取付部に隣接して、上記チップ中心線に垂直な平面状の座面が形成されている掘削工具。
  2. 　上記座面は、上記掘削チップの取付部の少なくとも工具回転方向側に隣接して形成されている請求項１に記載の掘削工具。
  3. 　上記工具本体の外周部には、上記掘削チップの取付部の工具回転方向側において上記座面に開口する繰り粉の排出溝が形成されている請求項２に記載の掘削工具。
  4. 　上記掘削チップは、上記工具本体の先端部において最大外径をなす部分と上記軸線方向において重なり合っている請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の掘削工具。
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