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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-07
(45)【発行日】2023-11-15
(54)【発明の名称】掘削用チップ及び掘削用ビット
(51)【国際特許分類】
E21B 10/02 20060101AFI20231108BHJP
E21B 10/48 20060101ALI20231108BHJP
【ＦＩ】
E21B10/02
E21B10/48
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2020075515
(22)【出願日】2020-04-21
(65)【公開番号】P2021172998
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2022-12-09
(73)【特許権者】
【識別番号】591167810
【氏名又は名称】株式会社和工
(74)【代理人】
【識別番号】110000431
【氏名又は名称】弁理士法人高橋特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】梅澤 吉見
【審査官】高橋 雅明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０３１１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１４０５７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０９７２６３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｂ １０／０２
Ｅ２１Ｂ １０／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円錐の側面を周方向全域に亘って等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形或いは正五角形となっており、隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ）及び頂点（１Ｄ）にはアールが形成されており、
リングビット（１０）の半径方向中央の領域と半径方向外方の領域と半径方向中央の領域より半径方向内側の領域の各々に配置され、リングビット（１０）の半径方向中央の領域に配置されたチップ（１Ｘ）の先端部１Ａの突出方向が掘削方向と一致する様に配置されており、リングビット（１０）の半径方向外方の領域に配置されたチップ（１Ｙ）の先端部１Ａの突出方向が掘削方向に対して半径方向外方に傾斜した方向となる様に配置されており、リングビット（１０）の半径方向中央の領域より半径方向内側の領域に配置されたチップ１Ｚ（チップ）の先端部１Ａの突出方向は掘削方向に対して半径方向内方に傾斜した方向となる様に配置されていることを特徴とする掘削用チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、岩盤等の掘削に用いられる掘削用ビット（リングビット、インナービット）と、それに設けられる超硬チップに関する。
【背景技術】
【0002】
掘削用ビットで用いられる超硬チップはタングステン粒子をコバルトで結合した材料で製造されており、コバルト含有量が多いと耐衝撃性（靭性）に優れて破損し難いチップとなり、タングステン含有量が多いと硬くて耐摩耗性に優れ、固い岩盤も切削可能なチップとなる。
従来の超硬チップとして、球状のラウンドチップ、円錐形のスパイクチップ、円錐形の頂部が球状に構成されたセミボタン、断面形状が不等辺五角形のハウスチップ（断面がハウス形状のチップ）、長手方向寸法が長いハウスチップをビットで直交して配置したクロスチップ、２種類の円錐を組み合わせたダブルコニカルチップ、円錐形の側面（傾斜面）が球面或いはアールが形成されているバリスティック（バリスティックボタン）チップ、バリスティックチップの側面におけるアールをさらに大きくしたパラボリックチップ、セミボタンチップをより先鋭な形状（尖った或いはシャープな形状）のスパイクチップ、その他が存在する。
従来の超硬チップとして、球状のラウンドチップ、円錐形のスパイクチップ、円錐形の頂部が球状に構成されたセミボタン、断面形状が不等辺五角形のハウスチップ（断面がハウス形状のチップ）、長手方向寸法が長いハウスチップをビットで直交して配置したクロスチップ、２種類の円錐を組み合わせたダブルコニカルチップ、円錐形の側面（傾斜面）が球面或いはアールが形成されているバリスティック（バリスティックボタン）チップ、バリスティックチップの側面におけるアールをさらに大きくしたパラボリックチップ、セミボタンチップをより先鋭な形状（尖った或いはシャープな形状）のスパイクチップ、その他が存在する。
【0003】
これ等のチップは、ハウスチップ、クロスチップを除き、回転体形状に構成されている。
しかし、回転体形状であるため、チップの頂部を硬い岩盤に食い込ませることができても、曲面で構成されているチップ側面（例えば円錐形状の傾斜面）で岩盤を切り裂くことは困難である。
しかし、回転体形状であるため、チップの頂部を硬い岩盤に食い込ませることができても、曲面で構成されているチップ側面（例えば円錐形状の傾斜面）で岩盤を切り裂くことは困難である。
【0004】
出願人は、先に軟質岩や粘土層を効率良くボーリングすることが可能なハウスチップを提案している（特許文献１参照）。係るハウスチップは、全体が不等辺五角形の平板状に形成され、平坦部上部の二つの斜面が不等長であり、不等辺五角形の平面がビット回転方向に対して垂直に配置されている。しかし、係るハウスチップは軟質岩や粘土層を効率良く切削することは出来るが、全体形状が平板状であるため、回転体形状のチップの様にチップ頂部を硬い岩盤に食い込ませることは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】実用新案登録第２５２８８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、容易にチップ頂部を硬い岩盤に食い込ませることが出来て、しかも側面で地盤や岩盤を効率的に切削することが出来る掘削用チップと、それを用いた掘削用ビットの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の掘削用チップ（１）は、
円錐の側面を周方向全域に亘って等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形或いは正五角形となっており、
隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）及び頂点（１Ｄ）にはアールが形成されており、
リングビット（１０）の半径方向中央の領域と半径方向外方の領域と半径方向中央の領域より半径方向内側の領域の各々に配置され、リングビット（１０）の半径方向中央の領域に配置されたチップ（１Ｘ）の先端部１Ａの突出方向が掘削方向と一致する様に配置されており、リングビット（１０）の半径方向外方の領域に配置されたチップ（１Ｙ）の先端部１Ａの突出方向が掘削方向に対して半径方向外方に傾斜した方向となる様に配置されており、リングビット（１０）の半径方向中央の領域より半径方向内側の領域に配置されたチップ１Ｚ（チップ）の先端部１Ａの突出方向は掘削方向に対して半径方向内方に傾斜した方向となる様に配置されていることを特徴としている。
また本発明の掘削用チップは、
円錐の側面を周方向全域に亘って等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形或いは正五角形となっており、
隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）及び頂点（１Ｄ）にはアールが形成されており、
インナービット（２０）の半径方向について中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域と中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域の中間の領域の各々に配置され、インナービット（２０）の半径方向について中心軸近傍の領域に配置されたチップチップ（１Ｐ）は先端部１Ａの突出方向が掘削方向と一致しており、インナービット（２０）の半径方向外方の領域に配置されるチップ（１Ｑ）は先端部（１Ａ）の突出方向が掘削方向に比較して半径方向外方に傾斜した方向となる様に配置されており、インナービット（２０）の半径方向について中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域の中間の領域に配置されるチップ（１Ｒ）は先端部（１Ａ）の突出方向が半径方向外方の領域に配置される前記チップ（１Ｑ）の先端部（１Ａ）の突出方向と掘削方向との間の傾斜方向となる様に配置されていることを特徴としている。
円錐の側面を周方向全域に亘って等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形或いは正五角形となっており、
隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）及び頂点（１Ｄ）にはアールが形成されており、
リングビット（１０）の半径方向中央の領域と半径方向外方の領域と半径方向中央の領域より半径方向内側の領域の各々に配置され、リングビット（１０）の半径方向中央の領域に配置されたチップ（１Ｘ）の先端部１Ａの突出方向が掘削方向と一致する様に配置されており、リングビット（１０）の半径方向外方の領域に配置されたチップ（１Ｙ）の先端部１Ａの突出方向が掘削方向に対して半径方向外方に傾斜した方向となる様に配置されており、リングビット（１０）の半径方向中央の領域より半径方向内側の領域に配置されたチップ１Ｚ（チップ）の先端部１Ａの突出方向は掘削方向に対して半径方向内方に傾斜した方向となる様に配置されていることを特徴としている。
また本発明の掘削用チップは、
円錐の側面を周方向全域に亘って等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形或いは正五角形となっており、
隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）及び頂点（１Ｄ）にはアールが形成されており、
インナービット（２０）の半径方向について中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域と中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域の中間の領域の各々に配置され、インナービット（２０）の半径方向について中心軸近傍の領域に配置されたチップチップ（１Ｐ）は先端部１Ａの突出方向が掘削方向と一致しており、インナービット（２０）の半径方向外方の領域に配置されるチップ（１Ｑ）は先端部（１Ａ）の突出方向が掘削方向に比較して半径方向外方に傾斜した方向となる様に配置されており、インナービット（２０）の半径方向について中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域の中間の領域に配置されるチップ（１Ｒ）は先端部（１Ａ）の突出方向が半径方向外方の領域に配置される前記チップ（１Ｑ）の先端部（１Ａ）の突出方向と掘削方向との間の傾斜方向となる様に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0010】
上述の構成を具備する本発明のチップ（１）によれば、全体形状は回転体（例えば円錐）の側面を周方向について等間隔に面取りした形状であり、回転体形状をベースとしているため、従来の回転体形状をしたチップと同様に、チップ頂部を食い込ませて硬い岩盤でも掘削することが出来る。
一方、本発明のチップ（１）では、隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）がエッジとして機能して掘削対象である岩盤、地盤を切り裂くことが出来る。そのため、従来の回転体形状のチップに比較して、掘削対象である岩盤、地盤の切削量が多くなり、岩盤や地盤を効率的に切削することが出来る。
すなわち本発明によれば、従来の回転体形状チップの利点と、非回転体形状のチップの利点を併せ持つことが出来る。
一方、本発明のチップ（１）では、隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）がエッジとして機能して掘削対象である岩盤、地盤を切り裂くことが出来る。そのため、従来の回転体形状のチップに比較して、掘削対象である岩盤、地盤の切削量が多くなり、岩盤や地盤を効率的に切削することが出来る。
すなわち本発明によれば、従来の回転体形状チップの利点と、非回転体形状のチップの利点を併せ持つことが出来る。
【0011】
また本発明のチップ（１）は、横断面が六角形或いは五角形となる様に側面を円周方向全域に亘って面取りしているため、面取りされた各面が受ける衝撃力が小さくなり、その分だけチップ（１）の衝撃吸収性が向上する。
そして、衝撃吸収性が向上することにより、本発明のチップ（１）は掘削対象である岩盤或いは地盤に突き刺さり易く、しかも破損し難い（欠け難い）という性質を有している。
そして、衝撃吸収性が向上することにより、本発明のチップ（１）は掘削対象である岩盤或いは地盤に突き刺さり易く、しかも破損し難い（欠け難い）という性質を有している。
【0012】
さらに本発明のチップ（１）では、隣接した面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）にアールが形成されているため、当該境界線（１Ｃ）をエッジとして硬い岩盤を切り裂く際に、当該エッジの破損を抑制することが出来る。
或いは本発明のチップ（１）では頂部（１Ｄ）にアールが形成されているため、当該アールの大きさを適宜選定することにより、掘削対象である岩盤或いは地盤に適した構造を選択することが出来る。例えば頂部（１Ｄ）のアールを小さく構成すれば、掘削対象である岩盤、地盤に食い込み易くなる。一方、頂部（１Ｄ）のアールを大きく構成すれば、削孔速度は遅くなるが、チップ頂部が破損し難くなる。
或いは本発明のチップ（１）では頂部（１Ｄ）にアールが形成されているため、当該アールの大きさを適宜選定することにより、掘削対象である岩盤或いは地盤に適した構造を選択することが出来る。例えば頂部（１Ｄ）のアールを小さく構成すれば、掘削対象である岩盤、地盤に食い込み易くなる。一方、頂部（１Ｄ）のアールを大きく構成すれば、削孔速度は遅くなるが、チップ頂部が破損し難くなる。
【0013】
また本発明のビット（１０）では、上述したチップ（１）が先端部（地中側端部）に埋設されているため、チップ（１）の頂部を掘削対象である岩盤或いは地盤に食い込ませると共に、チップ（１）の面取りした部分の境界線（１Ｃ：稜線）がエッジとして機能して掘削対象である岩盤、地盤を切り裂くため、掘削対象である岩盤、地盤に良好に食い込みつつ、効率的に切削するので、掘削が効率的に行われる。
さらに、半径方向外方の領域に配置されたチップ（１）における１本の前記境界（１Ｃ：稜線）がビット（１０）の外周面（１０Ａ）よりも半径方向外方に突出しているため、当該境界（１Ｃ）と接触する岩盤或いは地盤は切削される。そして境界（１Ｃ）で切削される分だけ、岩盤或いは地盤とビット（１０）との摩擦が減少して、回転駆動源からの回転がビット（１０）へ良好に伝達される。
さらに、半径方向外方の領域に配置されたチップ（１）における１本の前記境界（１Ｃ：稜線）がビット（１０）の外周面（１０Ａ）よりも半径方向外方に突出しているため、当該境界（１Ｃ）と接触する岩盤或いは地盤は切削される。そして境界（１Ｃ）で切削される分だけ、岩盤或いは地盤とビット（１０）との摩擦が減少して、回転駆動源からの回転がビット（１０）へ良好に伝達される。
【0014】
ここで、リングビット（１０）の円周方向について隣接する前記半径方向外方の領域のチップ（１）の間には溝（１１：掘削された排泥用の溝）が形成されている。前記チップ（１）により岩盤や地盤は切削されるので、溝（１１）のビット回転方向前方の領域は岩盤や地盤と接触して破損する恐れはない。しかし、ビット回転方向後方の領域は、岩盤や地盤と接触して破損する可能性がある。
これに対して本発明において、溝（１１）のビット回転方向後方に硬装盛部分（１２）を設けていれば、硬装盛部分（１２）によりビット回転方向後方の領域の破損を防止することが出来て、ビット（１０）の長寿命化が期待できる。
これに対して本発明において、溝（１１）のビット回転方向後方に硬装盛部分（１２）を設けていれば、硬装盛部分（１２）によりビット回転方向後方の領域の破損を防止することが出来て、ビット（１０）の長寿命化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明のチップの第１実施形態を示す側面図である。
【図3】本発明のチップの第２実施形態を示す側面図である。
【図5】本発明のチップの第３実施形態を示す側面図である。
【図7】本発明のチップの第４実施形態を示す側面図である。
【図9】本発明に係るリングビットの実施形態を示す図である。
【図11】本発明に係るインナービットの実施形態を示す図である。
【図13】チップ横断面における周方向の一部の範囲のみを面取りした場合の不具合を説明するための図である。
【図15】チップ横断面の周方向の全域に亘って面取りがされない場合の不具合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、本発明のチップの第１実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
図１、図２に示す第１実施形態に係るチップ１は、先端部１Ａと円柱状の後端部１Ｂが一体に形成されており、先端部１Ａと後端部１Ｂの回転軸Ｃ１は共通している。先端部１Ａは、円錐側面を周方向全域に亘って、且つ先端部１Ａの中心軸Ｃ１方向の略々全域に亘って、等間隔に面取りした部分が形成され、面取りした部分の横断面形状は正六角形となっている。換言すれば、先端部１Ａの中心軸方向の概略全域が正六角錐状に形成されている。
チップ１における円柱状の後端部１Ｂは、リングビット或いはインナービットにおけるチップ取付孔１３、１４（図１０、図１２）に埋設され、公知技術により強固に取り付けられる。
図１、図２では明示されていないが、隣接した面取りした部分の境界線１Ｃ（６本の稜線）には微小なアールが形成され、チップ１の頂点１Ｄにもアールが形成されている。
ここで、チップの材質としては、タングステン粒子をコバルトで結合した材料が使用されている。
最初に、本発明のチップの第１実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
図１、図２に示す第１実施形態に係るチップ１は、先端部１Ａと円柱状の後端部１Ｂが一体に形成されており、先端部１Ａと後端部１Ｂの回転軸Ｃ１は共通している。先端部１Ａは、円錐側面を周方向全域に亘って、且つ先端部１Ａの中心軸Ｃ１方向の略々全域に亘って、等間隔に面取りした部分が形成され、面取りした部分の横断面形状は正六角形となっている。換言すれば、先端部１Ａの中心軸方向の概略全域が正六角錐状に形成されている。
チップ１における円柱状の後端部１Ｂは、リングビット或いはインナービットにおけるチップ取付孔１３、１４（図１０、図１２）に埋設され、公知技術により強固に取り付けられる。
図１、図２では明示されていないが、隣接した面取りした部分の境界線１Ｃ（６本の稜線）には微小なアールが形成され、チップ１の頂点１Ｄにもアールが形成されている。
ここで、チップの材質としては、タングステン粒子をコバルトで結合した材料が使用されている。
【0017】
回転体形状である円錐の側面を面取りした形状のチップ１で掘削すると、従来の回転体形状と同様に、チップ１の頂部を食い込ませることが出来るので、硬い岩盤でも容易に掘削することが出来る。一方、隣接した面取りした部分の境界線１Ｃ（稜線）はエッジとして機能するので、当該エッジにより岩盤、地盤を切り裂くことが出来る。そのため、従来の回転体形状のチップに比較して岩盤、地盤の切削量が多く、岩盤や地盤を効率的に切削することが出来る。換言すれば、第１実施形態に係るチップ１は、従来の回転体形状チップの利点と、非回転体形状のチップの利点を併せ持っている。
第１実施形態に係るチップ１は、先端部１Ａの周方向全域に亘って、且つ、中心軸１Ｃ方向の概略全域に亘って、横断面が六角形になる様に、側面を等間隔に面取りしている。そのため、掘削の際に面取りされた各々の面が受ける衝撃力が小さくなり、チップ１全体として衝撃吸収性が向上する。そして、先端部１Ａを横断面が正六角形となる様に面取り連れたチップ１は、その頂部１Ｄが岩盤或いは地盤に突き刺さり易くなり、しかも破損し難い。
さらに、図示の第１実施形態のチップ１は、隣接した面取りした部分の境界線１Ｃ（稜線）にアールが形成されているため、境界線１Ｃをエッジとして作用して硬い岩盤を切り裂く際に破損を抑制することが出来る。
同様にチップ１の頂部１Ｄにもアールが形成されており、そのアールの大きさ（曲率半径）を掘削対象である岩盤或いは地盤に対応して適宜選定することにより、掘削に最適な構造を達成することが出来る。ここで、頂部１Ｄのアール（の曲率半径）を小さく設定すれば、掘削対象である岩盤、地盤に食い込み易くなる。一方、頂部１Ｄのアール（の曲率半径）を大きく設定すれば、削孔速度は遅くなるが、チップ頂部１Ｄが破損し難くなる。
第１実施形態に係るチップ１は、先端部１Ａの周方向全域に亘って、且つ、中心軸１Ｃ方向の概略全域に亘って、横断面が六角形になる様に、側面を等間隔に面取りしている。そのため、掘削の際に面取りされた各々の面が受ける衝撃力が小さくなり、チップ１全体として衝撃吸収性が向上する。そして、先端部１Ａを横断面が正六角形となる様に面取り連れたチップ１は、その頂部１Ｄが岩盤或いは地盤に突き刺さり易くなり、しかも破損し難い。
さらに、図示の第１実施形態のチップ１は、隣接した面取りした部分の境界線１Ｃ（稜線）にアールが形成されているため、境界線１Ｃをエッジとして作用して硬い岩盤を切り裂く際に破損を抑制することが出来る。
同様にチップ１の頂部１Ｄにもアールが形成されており、そのアールの大きさ（曲率半径）を掘削対象である岩盤或いは地盤に対応して適宜選定することにより、掘削に最適な構造を達成することが出来る。ここで、頂部１Ｄのアール（の曲率半径）を小さく設定すれば、掘削対象である岩盤、地盤に食い込み易くなる。一方、頂部１Ｄのアール（の曲率半径）を大きく設定すれば、削孔速度は遅くなるが、チップ頂部１Ｄが破損し難くなる。
【0018】
図１、図２の第１実施形態では、円錐形を断面６角形となる様に先端部１Ａの側面を面取りしてチップ１を形成しているが、当該円錐形の側面は単一の傾斜（テーパー）となっている。換言すれば、先端部１Ａは円錐形のスパイクチップに面取りを施した形状である。
それに対して図３、図４の第２実施形態に係るチップ１－１は、２種類の円錐を組み合わせて側面が構成されているダブルコニカルチップに面取りを施した形状に構成されている。
図３、図４において第２実施形態に係るチップは全体を符号１－１で示されており、切削部である先端部１－１Ａと円柱状の後端部１－１Ｂが一体に形成されている。第１実施形態に係るチップ１と同様に、チップ１－１の先端部１－１Ａは、回転体である円錐の側面を周方向全域に亘って、且つ、中心軸Ｃ１の方向の概略全域に亘って、等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形となっている。
それに対して図３、図４の第２実施形態に係るチップ１－１は、２種類の円錐を組み合わせて側面が構成されているダブルコニカルチップに面取りを施した形状に構成されている。
図３、図４において第２実施形態に係るチップは全体を符号１－１で示されており、切削部である先端部１－１Ａと円柱状の後端部１－１Ｂが一体に形成されている。第１実施形態に係るチップ１と同様に、チップ１－１の先端部１－１Ａは、回転体である円錐の側面を周方向全域に亘って、且つ、中心軸Ｃ１の方向の概略全域に亘って、等間隔に面取りした部分が形成されており、面取りした部分の横断面形状が正六角形となっている。
【0019】
上述した通り、第２実施形態のチップ１－１において、先端部１－１Ａの側面の傾斜（テーパー）は２種類の異なる数値となっており、先端側（図３の左側）の面取りの傾斜は後端側（図３の右側）の面取りの傾斜に比較して、中心軸Ｃ１と為す傾斜角度が大きい。隣接した面取りした部分の境界線１－１Ｃも折れ曲がった６本の稜線で構成されている。
第１実施形態と同様に、境界線１－Ｃには微小なアールが形成されており、チップ１－１の頂点１－１Ｄにもアールが形成されている。
図示の第２実施形態に係るチップ１－１におけるその他の構成、作用効果は、図１、図２の第１実施形態と同様である。
第１実施形態と同様に、境界線１－Ｃには微小なアールが形成されており、チップ１－１の頂点１－１Ｄにもアールが形成されている。
図示の第２実施形態に係るチップ１－１におけるその他の構成、作用効果は、図１、図２の第１実施形態と同様である。
【0020】
次に、図５、図６を参照して第３実施形態を説明する。
第３実施形態に係るチップ１－２は、図１、図２の実施形態と同様な形状である。ただし、図１、図２では、面取りを施した先端部１Ａの横断面形状が正六角形であるのに対して、図５、図６の第３実施形態では、面取りを施した先端部１－２Ａの横断面形状が正五角形である。
図５、図６におけるチップ１－２は、図１、図２のチップ１と同様な形状をしているが、図１、図２のチップ１の先端部１Ａの横断面形状が正六角形であるのに対して、図５、図６のチップ１－２における先端部１－２Ａの横断面形状は正五角形となっている。すなわち、チップ１－２の先端部１－２Ａは概略正五角錐形状である。
図示の第３実施形態に係るチップ１－２におけるその他の構成、作用効果は、図１～図４の第１実施形態、第２実施形態と同様である。
第３実施形態に係るチップ１－２は、図１、図２の実施形態と同様な形状である。ただし、図１、図２では、面取りを施した先端部１Ａの横断面形状が正六角形であるのに対して、図５、図６の第３実施形態では、面取りを施した先端部１－２Ａの横断面形状が正五角形である。
図５、図６におけるチップ１－２は、図１、図２のチップ１と同様な形状をしているが、図１、図２のチップ１の先端部１Ａの横断面形状が正六角形であるのに対して、図５、図６のチップ１－２における先端部１－２Ａの横断面形状は正五角形となっている。すなわち、チップ１－２の先端部１－２Ａは概略正五角錐形状である。
図示の第３実施形態に係るチップ１－２におけるその他の構成、作用効果は、図１～図４の第１実施形態、第２実施形態と同様である。
【0021】
次に、図７、図８を参照して、第４実施形態を説明する。
図７、図８の第４実施形態に係るチップ１－３は、図３、図４のチップ１－１と同様に、先端部１－３Ａは２種類の円錐を組み合わせ且つ面取りを施した形状である。ただし、図３、図４では、先端部１－１Ａの横断面形状が正六角形であるのに対して、図７、図８の第３実施形態では、先端部１－３Ａの横断面形状が正五角形である。
図示の第４実施形態に係るチップ１－３におけるその他の構成、作用効果は、図３、図４の第２実施形態と同様である。
図７、図８の第４実施形態に係るチップ１－３は、図３、図４のチップ１－１と同様に、先端部１－３Ａは２種類の円錐を組み合わせ且つ面取りを施した形状である。ただし、図３、図４では、先端部１－１Ａの横断面形状が正六角形であるのに対して、図７、図８の第３実施形態では、先端部１－３Ａの横断面形状が正五角形である。
図示の第４実施形態に係るチップ１－３におけるその他の構成、作用効果は、図３、図４の第２実施形態と同様である。
【0022】
ここで、同一サイズのチップ１では、先端部１Ａ、１－１Ａの横断面形状が正六角形のチップ１、１－１の方が、先端部１－２Ａ、１－３Ａの横断面形状が正五角形のチップ１－２、１－３に比較して、面取りを施した部分（面取りを施した各面）における面積が小さく、そのため、掘削の際に面取りされた各面が受ける衝撃力が小さくなり、チップ１の衝撃吸収性が向上する。ただし、横断面形状正五角形のチップ１－２、１－３も実施可能である。
ここで、図示の実施形態に係るチップ１、１－１、１－２、１－３において、先端部１Ａ、１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａの横断面形状は正六角形或いは正五角形である。先端部１Ａ、１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａの横断面形状は正六角形或いは正五角形である理由について、以下に説明する。
ここで、図示の実施形態に係るチップ１、１－１、１－２、１－３において、先端部１Ａ、１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａの横断面形状は正六角形或いは正五角形である。先端部１Ａ、１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａの横断面形状は正六角形或いは正五角形である理由について、以下に説明する。
【0023】
例えば図１３、図１４に示す様に、チップ１の先端部１Ａの横断面において、周方向の一部の範囲Ｐのみに面取りを施した場合（２箇所のみ面取りして、他の部分は円形断面に形成した場合）には、面取りした一部の範囲Ｐにおける境界線Ｐ１（稜線）のみにエッジ１Ｃが形成される。
ビットについて後述する様に、掘削用ビットにおいて、エッジ１Ｃを半径方向外方に位置させることが要求される。しかし、チップ１のビットへの埋め込みは手作業で行われており、微小なチップ１のエッジ１Ｃを正確に半径方向外方に位置させることは困難である。そのため、円周方向の一部の範囲Ｐ内のＰ１にのみ形成されているエッジ１Ｃをビットの半径方向外方に配置させることが困難である。
それに対して、先端部１Ａに面取りを施した部分の横断面形状が正六角形（図１～図４）或いは正五角形（図５～図８）であれば、不正確な手作業であっても、何れかのエッジ１Ｃをビット１０の半径方向外方に位置させることが出来る。
ビットについて後述する様に、掘削用ビットにおいて、エッジ１Ｃを半径方向外方に位置させることが要求される。しかし、チップ１のビットへの埋め込みは手作業で行われており、微小なチップ１のエッジ１Ｃを正確に半径方向外方に位置させることは困難である。そのため、円周方向の一部の範囲Ｐ内のＰ１にのみ形成されているエッジ１Ｃをビットの半径方向外方に配置させることが困難である。
それに対して、先端部１Ａに面取りを施した部分の横断面形状が正六角形（図１～図４）或いは正五角形（図５～図８）であれば、不正確な手作業であっても、何れかのエッジ１Ｃをビット１０の半径方向外方に位置させることが出来る。
【0024】
また、先端部１Ａ、１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａの横断面形状を正六角形或いは正五角形に形成するためには、先端部１Ａ、１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａの周方向全周（周方向全域）に亘って面取りしなければならない。
例えば、図１５で示す様に、先端部１Ａの円周方向の全周に亘って面取りがされておらず、円錐における回転形状が残存している場合（面取りされない部分が存在する場合）には、面取りした部分Ｑ１と面取りしていない部分Ｑ２との境界Ｑ３がエッジとして作用する。しかし、係る境界（エッジ）Ｑ３は、面取りされていない部分の曲面よりも半径方向外方には突出しないので、エッジとして作用することが出来ず、切削効果の向上が期待できないからである。
さらに、先端部１Ａの横断面形状が正六角形或いは正五角形の様な正多角形であり、中心点（中心軸Ｃ１）に対して点対称な形状であるのは、横断面形状が不等辺多角形状或いは中心点に対して非対称な図形であると、隣接する面取りの境界線（稜線：エッジ）が周方向について等間隔に配置されない。そのため、掘削抵抗が周方向について不均一となり、真直に掘削することが出来ないからである。
例えば、図１５で示す様に、先端部１Ａの円周方向の全周に亘って面取りがされておらず、円錐における回転形状が残存している場合（面取りされない部分が存在する場合）には、面取りした部分Ｑ１と面取りしていない部分Ｑ２との境界Ｑ３がエッジとして作用する。しかし、係る境界（エッジ）Ｑ３は、面取りされていない部分の曲面よりも半径方向外方には突出しないので、エッジとして作用することが出来ず、切削効果の向上が期待できないからである。
さらに、先端部１Ａの横断面形状が正六角形或いは正五角形の様な正多角形であり、中心点（中心軸Ｃ１）に対して点対称な形状であるのは、横断面形状が不等辺多角形状或いは中心点に対して非対称な図形であると、隣接する面取りの境界線（稜線：エッジ）が周方向について等間隔に配置されない。そのため、掘削抵抗が周方向について不均一となり、真直に掘削することが出来ないからである。
【0025】
次に、本発明の掘削用ビットの実施形態について説明する。
先ず図９、図１０を参照して、リングビットに係る実施形態を説明する。
図９、図１０において、リングビット１０は概略円筒形状に形成されている。リングビット１０の先端側（図１０で右側）は、後端側（図１０で左側）よりも外径が大径であり、円環形状の先端部（地中側端部：図１０の右側端部）はリングビット１０における掘削部を構成する。
リングビット１０の掘削部（図１０の右側端部）には、図９で示す様に、リングビット１０の半径方向中央の領域と、半径方向外方の領域と、前記半径方向中央の領域と前記半径方向外方の領域の中間の領域が設けられている。そして、各領域には、円周方向に等間隔でチップ１が配置される。ここで、半径方向中央の領域は、半径方向について、半径方向外方の領域と半径方向中央の領域より半径方向内側の領域との間に位置している。
図９、図１０におけるチップ１は、図１～図８を参照して説明した第１～第４実施形態に係るチップ１、１－１、１－２、１－３の何れかより、その用途に応じて適宜選択することが出来る。
先ず図９、図１０を参照して、リングビットに係る実施形態を説明する。
図９、図１０において、リングビット１０は概略円筒形状に形成されている。リングビット１０の先端側（図１０で右側）は、後端側（図１０で左側）よりも外径が大径であり、円環形状の先端部（地中側端部：図１０の右側端部）はリングビット１０における掘削部を構成する。
リングビット１０の掘削部（図１０の右側端部）には、図９で示す様に、リングビット１０の半径方向中央の領域と、半径方向外方の領域と、前記半径方向中央の領域と前記半径方向外方の領域の中間の領域が設けられている。そして、各領域には、円周方向に等間隔でチップ１が配置される。ここで、半径方向中央の領域は、半径方向について、半径方向外方の領域と半径方向中央の領域より半径方向内側の領域との間に位置している。
図９、図１０におけるチップ１は、図１～図８を参照して説明した第１～第４実施形態に係るチップ１、１－１、１－２、１－３の何れかより、その用途に応じて適宜選択することが出来る。
【0026】
図９、図１０において、リングビット１０の半径方向中央の領域に配置されるチップを符号１Ｚ、半径方向外方の領域に配置されるチップを符号１Ｙ、前記半径方向中央の領域（チップ１Ｚが配置されている領域）と前記半径方向外方の領域（チップ１Ｙが配置されている領域）の中間の領域に配置されるチップを符号１Ｚで示す。ただし、チップ１Ｘ、１Ｙ、１Ｚは同一のチップであり、配置されるビット上の位置や向きが異なるのみである。
図９において、チップ１Ｘは計３個、チップ１Ｙは計１２個、チップ１Ｚは計３個が配置されており、チップ１Ｘ、１Ｙ、１Ｚの各々は、配置されるそれぞれの領域（半径方向中央の領域、半径方向外方の領域、半径方向中央の領域より半径方向内側の領域）において円周方向に等間隔で配置されている。
チップ１Ｘ、１Ｙ、１Ｚは、円柱状の後端部１Ｂ（１－１Ｂ、１－２Ｂ、１－３Ｂ）をビット１０における断面円形のチップ取付孔１３（図１０）に埋設し、先端部１Ａ（１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａ）を先端面から突出させて、公知技術によりリングビット１０に固定している。
図９において、チップ１Ｘは計３個、チップ１Ｙは計１２個、チップ１Ｚは計３個が配置されており、チップ１Ｘ、１Ｙ、１Ｚの各々は、配置されるそれぞれの領域（半径方向中央の領域、半径方向外方の領域、半径方向中央の領域より半径方向内側の領域）において円周方向に等間隔で配置されている。
チップ１Ｘ、１Ｙ、１Ｚは、円柱状の後端部１Ｂ（１－１Ｂ、１－２Ｂ、１－３Ｂ）をビット１０における断面円形のチップ取付孔１３（図１０）に埋設し、先端部１Ａ（１－１Ａ、１－２Ａ、１－３Ａ）を先端面から突出させて、公知技術によりリングビット１０に固定している。
【0027】
チップ１Ｘ（半径方向中央の領域に配置されるチップ）は、先端部１Ａの突出方向が掘削方向（或いは、中心軸Ｃ２方向）と一致している。チップ１Ｙ（半径方向外方の領域に配置されるチップ）は、先端部１Ａの突出方向が掘削方向と半径方向外方の中間の斜め方向である。チップ１Ｚ（半径方向中央の領域より半径方向内側の領域に配置されるチップ）の先端部１Ａの突出方向は、掘削方向と半径方向内方の中間の斜め方向である。
各領域に配置されるチップ１の方向をこの様に設定することにより、地盤、岩盤掘削を効率的に行うことが出来る。
各領域に配置されるチップ１の方向をこの様に設定することにより、地盤、岩盤掘削を効率的に行うことが出来る。
【0028】
ここで、リングビット１０の半径方向外方の領域に配置されるチップ１Ｙにおいて、リングビット１０の半径方向外方に位置する１本の稜線１Ｃがリングビット１０の外周面１０Ａより半径方向外方に突出している。例えば、リングビット１０の外形寸法が１００ｍｍであれば、稜線１Ｃがリングビット１０の外周面１０Ａより半径方向外方に突出している寸法は１ｍｍ程度である。
半径方向外方に突出している１本の稜線１Ｃが、リングビット１０の外周面１０Ａよりも半径方向外方における（掘削するべき）岩盤や地盤を切削する。そして稜線１Ｃが岩盤や地盤を切削ことにより、リングビット１０による掘削効率が向上する。
また、当該１本の稜線Ｃ１以外の稜線も、リングビット１０の掘削方向前方に位置する岩盤や地盤を切削する。
リングビット１０の半径方向中央の領域に配置されるチップ１Ｘ、半径方向中央の領域より半径方向内側の領域に配置されるチップ１Ｚは、それぞれのチップ１Ｘ、１Ｚにおける全ての稜線１Ｃ（エッジ、正六角形は６本、正五角形は５本）が、リングビット１０の掘削方向前方における地盤、岩盤の切削に寄与している。
半径方向外方に突出している１本の稜線１Ｃが、リングビット１０の外周面１０Ａよりも半径方向外方における（掘削するべき）岩盤や地盤を切削する。そして稜線１Ｃが岩盤や地盤を切削ことにより、リングビット１０による掘削効率が向上する。
また、当該１本の稜線Ｃ１以外の稜線も、リングビット１０の掘削方向前方に位置する岩盤や地盤を切削する。
リングビット１０の半径方向中央の領域に配置されるチップ１Ｘ、半径方向中央の領域より半径方向内側の領域に配置されるチップ１Ｚは、それぞれのチップ１Ｘ、１Ｚにおける全ての稜線１Ｃ（エッジ、正六角形は６本、正五角形は５本）が、リングビット１０の掘削方向前方における地盤、岩盤の切削に寄与している。
【0029】
また、リングビット１０の円周方向について、半径方向外方の領域に配置されるチップ１Ｙの間には、排泥のための溝１１が全周で合計６本形成されている。
そして、排泥溝１１のリングビット回転方向（反時計方向）後方には硬装盛部分１２が設けられている。
なお、地盤や岩盤の掘削の際には、リングビット１０の内部空間に後述するインナービット２０を配置する。
そして、排泥溝１１のリングビット回転方向（反時計方向）後方には硬装盛部分１２が設けられている。
なお、地盤や岩盤の掘削の際には、リングビット１０の内部空間に後述するインナービット２０を配置する。
【0030】
図９、図１０において、リングビット１０の先端には、図１～図８で説明したチップ１～１－３（第１～第４実施形態に係るチップ）の何れかが埋設されているため、チップ１の頂部１Ｃが掘削対象である岩盤或いは地盤に容易に食い込ませることが出来る。それと共に、チップ１の面取りした部分の境界１Ｃ（稜線）がエッジとして機能して、掘削対象である岩盤、地盤を切り裂く。その結果、リングビット１０によれば、チップを岩盤、地盤に良好に食い込ませ、且つ、チップにより岩盤、地盤を切り裂いて、効率的な掘削が行われる。
さらに、半径方向外方の領域に配置されたチップ１Ｙにおいて、前記境界１Ｃ（稜線）がリングビット１０の外周面１０Ａよりも半径方向外方に突出しているため、リングビット１０が回転した際に、当該境界１Ｃ（エッジ）が全域に亘って岩盤等を切削する。リングビット１０の外周面と接触する岩盤或いは地盤が切削されて、リングビット１０の外周面と岩盤或いは地盤との摩擦が減少する。そして、図示しない回転駆動源からの回転がリングビット１０へ効率良く伝達される。
全域に亘って岩盤等を切削する境界１Ｃ（エッジ）を有するチップ１Ｙ（半径方向外方の領域に配置されたチップ）では、当該境界１Ｃが破損する（チップの割れ、欠けが生じる）恐れがあるが、チップ１の材料を適宜選択して、例えば靭性に富んだ材料を用いれば、エッジ１Ｃの破損を防止して、リングビット１０の長寿命化することが期待できる。
さらに、半径方向外方の領域に配置されたチップ１Ｙにおいて、前記境界１Ｃ（稜線）がリングビット１０の外周面１０Ａよりも半径方向外方に突出しているため、リングビット１０が回転した際に、当該境界１Ｃ（エッジ）が全域に亘って岩盤等を切削する。リングビット１０の外周面と接触する岩盤或いは地盤が切削されて、リングビット１０の外周面と岩盤或いは地盤との摩擦が減少する。そして、図示しない回転駆動源からの回転がリングビット１０へ効率良く伝達される。
全域に亘って岩盤等を切削する境界１Ｃ（エッジ）を有するチップ１Ｙ（半径方向外方の領域に配置されたチップ）では、当該境界１Ｃが破損する（チップの割れ、欠けが生じる）恐れがあるが、チップ１の材料を適宜選択して、例えば靭性に富んだ材料を用いれば、エッジ１Ｃの破損を防止して、リングビット１０の長寿命化することが期待できる。
【0031】
上述した様に、図９、図１０のリングビット１０において、チップ１Ｘ、チップ１Ｙ、チップ１Ｚの突出方向は異なっており、掘削に際して、効率良く地盤、岩盤を掘削できるように構成されている。
そしてリングビット１０では、半径方向外方の領域のチップ１Ｙについて、円周方向に隣接するチップ１Ｙ間には排泥のための溝１１が形成されている。係る排泥溝１１のリングビット回転方向後方の領域は、岩盤や地盤と接触して破損する可能性がある。
図９、図１０のリングビット１０では、排泥溝１１のリングビット回転方向（反時計方向）後方に硬装盛部分１２が設けられており、排泥溝１１の破損を防止することが出来る。
そしてリングビット１０では、半径方向外方の領域のチップ１Ｙについて、円周方向に隣接するチップ１Ｙ間には排泥のための溝１１が形成されている。係る排泥溝１１のリングビット回転方向後方の領域は、岩盤や地盤と接触して破損する可能性がある。
図９、図１０のリングビット１０では、排泥溝１１のリングビット回転方向（反時計方向）後方に硬装盛部分１２が設けられており、排泥溝１１の破損を防止することが出来る。
【0032】
次に図１１、図１２を参照して、インナービット２０に係る実施形態を説明する。
図１１、図１２で示すインナービット２０は、鋼材等の金属材料により一体に形成され、軸線Ｃ３を中心とした回転体形状であり、リングビット１０の内部空間に挿入し、図示しない機構により固定可能に構成されている。インナービット２０の先端側（図１２で右側部分）は、後端側（図１２で左側部分）よりも外径が大径であり、先端部（先端面、地中側端部）はインナービット２０における掘削部を構成する。
インナービット２０の先端部（掘削部）において、半径方向について、中心軸近傍の領域と、半径方向外方の領域と、前記中心軸近傍の領域と前記半径方向外方の領域の中間の領域には、それぞれ、円周方向に等間隔でチップ１が配置される。それぞれの領域に配置されるチップ１は、リングビット１０と同様に、図１～図８に示す第１～第４実施形態のチップ１（チップ１～１－３）の何れかが選択される。
図１１、図１２で示すインナービット２０は、鋼材等の金属材料により一体に形成され、軸線Ｃ３を中心とした回転体形状であり、リングビット１０の内部空間に挿入し、図示しない機構により固定可能に構成されている。インナービット２０の先端側（図１２で右側部分）は、後端側（図１２で左側部分）よりも外径が大径であり、先端部（先端面、地中側端部）はインナービット２０における掘削部を構成する。
インナービット２０の先端部（掘削部）において、半径方向について、中心軸近傍の領域と、半径方向外方の領域と、前記中心軸近傍の領域と前記半径方向外方の領域の中間の領域には、それぞれ、円周方向に等間隔でチップ１が配置される。それぞれの領域に配置されるチップ１は、リングビット１０と同様に、図１～図８に示す第１～第４実施形態のチップ１（チップ１～１－３）の何れかが選択される。
【0033】
図１１、図１２において、インナービット２０の半径方向について、中心軸近傍の領域に配置されるチップを符号１Ｐ、半径方向外方の領域に配置されるチップを符号１Ｑ、前記中心軸近傍の領域（チップ１Ｐが配置される領域）と半径方向外方の領域（チップ１Ｑが配置される領域）の中間の領域に配置されるチップを符号１Ｒで表示する。換言すれば、チップ１Ｐ、１Ｑ、１Ｒは同一のチップであるが、配置される領域が異なっている。なお、チップ１Ｒの配置される位置は、厳密に定義すると２種類に分けられる。
図１１において、チップ１Ｐは２個、チップ１Ｑは６個、チップ１Ｒは４個が配置されており、チップ１Ｐ、１Ｑはそれぞれの領域において円周方向について等間隔に配置されている。
図１１において、チップ１Ｐは２個、チップ１Ｑは６個、チップ１Ｒは４個が配置されており、チップ１Ｐ、１Ｑはそれぞれの領域において円周方向について等間隔に配置されている。
【0034】
チップ１Ｐ（中心軸近傍の領域に配置されるチップ）は先端部１Ａの突出方向が掘削方向（中心軸Ｃ３方向）と一致している。チップＱ（半径方向外方の領域に配置されるチップ）とチップ１Ｒ（中心軸近傍の領域と半径方向外方の領域の中間の領域に配置されるチップ）における先端部１Ａの突出方向は、掘削方向或いはインナービット２０の中心軸方向に対して傾斜した方向となっている。地盤、岩盤の掘削を効率的に行うためである。
ここで、インナービット２０の半径方向外方の領域に配置されるチップ１Ｑにおける１本の稜線１Ｃ（エッジ）がインナービット２０の外周面２０Ａより半径方向外方に突出しており、当該稜線１Ｃ全域で岩盤、地盤を切削することが出来る。これにより、切削効率を向上している。
図１１、図１２において、チップ１Ｑの間には、掘削された排泥のための溝１５が形成されている。そして図１１、図１２における符号１６は、切削水或いは圧縮エア等の流体の供給通路を示している。図示しない供給源から供給される切削水或いは圧縮エア等の流体は供給通路１６内を流れ、インナービット２０の先端部（掘削部）から地盤や岩盤に向けて噴射される。
図１１、図１２に示す実施形態のインナービット２０におけるその他の構成及び作用効果は、図１～図１０の実施形態と同様である。
ここで、インナービット２０の半径方向外方の領域に配置されるチップ１Ｑにおける１本の稜線１Ｃ（エッジ）がインナービット２０の外周面２０Ａより半径方向外方に突出しており、当該稜線１Ｃ全域で岩盤、地盤を切削することが出来る。これにより、切削効率を向上している。
図１１、図１２において、チップ１Ｑの間には、掘削された排泥のための溝１５が形成されている。そして図１１、図１２における符号１６は、切削水或いは圧縮エア等の流体の供給通路を示している。図示しない供給源から供給される切削水或いは圧縮エア等の流体は供給通路１６内を流れ、インナービット２０の先端部（掘削部）から地盤や岩盤に向けて噴射される。
図１１、図１２に示す実施形態のインナービット２０におけるその他の構成及び作用効果は、図１～図１０の実施形態と同様である。
【0035】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示のチップはスパイクチップに面取りを施した形状、或いは、ダブルコニカルチップに面取りを施した形状に構成されているが、その他の回転体形状のチップに面取りを施して、その横断面を正六角形或いは正五角形に形成することも可能である。
例えば、図示のチップはスパイクチップに面取りを施した形状、或いは、ダブルコニカルチップに面取りを施した形状に構成されているが、その他の回転体形状のチップに面取りを施して、その横断面を正六角形或いは正五角形に形成することも可能である。
【符号の説明】
【0036】
１・・・チップ
１Ａ・・・チップの先端部
１Ｂ・・・チップの後端部
１Ｃ・・・境界線（隣接した面取りした部分の境界線、稜線）
１Ｄ・・・頂点
１０・・・リングビット
１０Ａ・・・リングビット１の外周面
２０・・・インナービット
２０Ａ・・・インナービットの外周面
１１・・・排泥用の溝
１２・・・硬装盛部分
１Ａ・・・チップの先端部
１Ｂ・・・チップの後端部
１Ｃ・・・境界線（隣接した面取りした部分の境界線、稜線）
１Ｄ・・・頂点
１０・・・リングビット
１０Ａ・・・リングビット１の外周面
２０・・・インナービット
２０Ａ・・・インナービットの外周面
１１・・・排泥用の溝
１２・・・硬装盛部分
【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13】
【図14】
【図15】