JP2017133328A - カッタービット - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性と耐衝撃性の何れにも優れたカッタービットを提供する。
【解決手段】地盤１の掘削に使用されるカッタービット４であって、地盤１に接触させられるチップ部材１５と、チップ部材１５を支持するシャンク部材１６を備え、シャンク部材１６には、チップ部材１５の掘削進行方向の前方に配置された前ガード片２１と掘削進行方向の後方に配置された後ガード片２２を有し、それら前ガード片２１と後ガード片２２との間にチップ部材１５を挿入させて支持するインサート溝部２０が形成され、チップ部材１５は、相対的に硬度の高い硬チップ片２５と相対的に硬度の低い軟チップ片２６とを掘削進行方向に向かって交互に積層させた構造であり、かつ、インサート溝部２０に挿入されたチップ部材１５において、硬チップ片２５と前ガード片２１との間および硬チップ片２５と後ガード片２２との間に軟チップ片２６が配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、トンネル掘削用シールド掘削機、トンネルボーリングマシンやアースオーガやケーシングオーガ等の各種掘削機のオーガヘッドや、回転圧入施工する杭やケーシング等の先端に取付けられるカッタービットに関する。特に本発明は、地盤が岩盤などの非常に硬い場合に用いられる、超硬合金製のチップ部材を備えるカッタービットに関する。

岩盤などの掘削用のカッタービットには、硬質岩盤等の掘削に対応するため、超硬合金製のチップ部材を備えたものが使用されている。ここで、チップ部材に用いられる超硬合金として、相対的に硬度の高い硬チップ部材と相対的に硬度の低い軟チップ部材が知られている。しかしながら、硬チップ部材は、摩耗しにくいが、靭性が低く欠損しやすいという難点がある。一方、軟チップ部材は、靭性が高く欠損しにくいが、摩耗しやすいという難点がある。特に、圧入機を用いた施工では、地中への押し込み力が大きく取れるため、これら硬チップ部材と軟チップ部材についての難点が顕著に現れる。

かかる難点を補うべく、例えば特許文献１、２には、台金（本体）に硬チップと軟チップを掘削進行方向に対して横並びに取り付けたカッタービットが開示されている。また例えば特許文献２、３には、台金（本体）に硬チップと軟チップを掘削進行方向に向かって交互に並べて取り付けたカッタービットが開示されている。さらに特許文献４には、軟チップに硬チップを埋め込んだ構造のカッタービットが開示されている。これら特許文献１〜４のカッタービットは、軟チップと硬チップを組み合わせることにより、耐摩耗性と耐衝撃性の両立を図っている。

特開平７−２６９２９３号公報 実開平５−１６８９７号公報 特開平９−７８９８６号公報 特開２００６−２４１６８１号公報

しかしながら、特許文献１〜４のカッタービットは、軟チップや硬チップの露出部分が多く、掘削の際に岩盤などから受ける衝撃でチップが欠損しやすいという問題があった。特に特許文献１、２のように、硬チップと軟チップを横並びに取り付けたカッタービットは、掘削の際に石等が硬チップに直接当たり、硬チップが欠損しやすい。またカッタービットは、掘削進行方向とは逆向きに移動させながら地盤と接触させられて使用される、いわゆる逆回転で使用されることがあるが、かかる逆回転の場合でも、硬チップの欠損の少ないカッタービットの出現が望まれていた。

したがって本発明の目的は、耐摩耗性と耐衝撃性の何れにも優れたカッタービットを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、地盤の掘削に使用されるカッタービットであって、地盤に接触させられるチップ部材と、前記チップ部材を支持するシャンク部材を備え、前記シャンク部材には、前記チップ部材の掘削進行方向の前方に配置された前ガード片と掘削進行方向の後方に配置された後ガード片を有し、それら前ガード片と後ガード片との間に前記チップ部材を挿入させて支持するインサート溝部が形成され、前記チップ部材は、相対的に硬度の高い硬チップ片と相対的に硬度の低い軟チップ片とを掘削進行方向に向かって交互に積層させた構造であり、かつ、前記インサート溝部に挿入された前記チップ部材において、前記硬チップ片と前記前ガード片との間および前記硬チップ片と前記後ガード片との間に前記軟チップ片が配置され、前記インサート溝部から突出する前記チップ部材の部分において、前記硬チップ片の掘削進行方向の前方および前記硬チップ片の掘削進行方向の後方が前記軟チップ片で覆われていることを特徴とする、カッタービットが提供される。

本発明のカッタービットにあっては、シャンク部材に形成されたインサート溝部にチップ部材が挿入されて支持されており、チップ部材の掘削進行方向の前方に前ガード片が配置され、掘削進行方向の後方に後ガード片が配置されている。また、インサート溝部から突出するチップ部材の部分において、硬チップ片の掘削進行方向の前方および硬チップ片の掘削進行方向の後方が軟チップ片で覆われている。そのため、掘削の際に岩盤や石等から受ける衝撃を、いわゆる正回転の場合は前ガード片と軟チップ片で受け止めることができ、いわゆる逆回転の場合は後ガード片と軟チップ片で受け止めることができる。そのため、掘削の際に寸法の大きな石等が硬チップに直接当たることが無く、硬チップを欠損しにくい。

本発明のカッタービットにおいて、前記チップ部材の下面には、地盤に最も近い突先部と、前記突先部から掘削進行方向の前方に向かって地盤から離れる前方傾斜面と、前記突先部から掘削進行方向の後方に向かって地盤から離れる後方傾斜面が形成されており、前記突先部は前記硬チップ片に形成され、前記前方傾斜面は、前記硬チップ片と、前記硬チップ片と前記前ガード片との間に配置された前記軟チップ片とに跨って形成され、前記後方傾斜面は、前記硬チップ片と、前記硬チップ片と前記後ガード片との間に配置された前記軟チップ片とに跨って形成されていても良い。また、掘削進行方向に関し、前記硬チップ片と前記前ガード片との間に配置された前記軟チップ片の厚さが、前記硬チップ片と前記後ガード片との間に配置された前記軟チップ片の厚さよりも大きくなっていても良い。また、前記硬チップ片と前記軟チップ片が焼結されていても良い。また、掘削進行方向と直交する横方向に関して、前記チップ部材は前記シャンク部材よりも外側にはみ出していても良い。

本発明によれば、掘削の際に硬チップ片に作用する岩盤からの反力を軟チップ片で緩和して、その反力をチップ部材全体で分散して受けることにより、硬チップ片の欠損を防止することができる。また、前ガード片および後ガード片により、石や岩の破片などがチップ部材に直接衝突することが防止され、さらに、石や岩の破片などから受ける衝撃を軟チップ片で緩和することにより、硬チップ片に加わる衝撃を小さくできる。また、シャンク部材に形成されたインサート溝部にチップ部材が挿入されて支持されていることにより、チップ部材はインサート溝部に挿入されてしっかりと支持されることとなる。このように、本発明によれば、耐摩耗性と耐衝撃性を両立でき、長寿命で切れ味が持続し、交換回数も少なくできるので、作業効率が著しく向上する。特に、圧入機を用いた施工では、地中への押し込み力を大きく取ることができるので、硬質岩盤等の掘削を効果的に行うことが可能となる。また、摩耗が少なくなり、切れ味が持続することにより、掘削時間が短くなり、工期短縮と工費削減になる。さらに長寿命化が図れ、使用するビット数が抑えられ、コストダウンになる。また、ビット交換の手間が少なくなり、省力化ができる。また、掘削の際に側壁に対しても硬チップ片が接触しており、カッタービットのサイドも摩耗しにくい。

地盤の掘削の一例として鋼管杭の回転圧入（ジャイロプレス工法（株式会社技研製作所、新日鐵住金株式会社の登録商標））を示す説明図である。 杭の先端（下端）の拡大図である。 本発明の実施の形態に係るカッタービットの側面図である。 本発明の実施の形態に係るカッタービットの平面図である。 本発明の実施の形態に係るカッタービットの先端部分の拡大図である。 カッタービットの変形例の側面図である。 地盤の掘削の他の一例として鋼矢板杭の圧入（硬質地盤クリア工法）を示す説明図である。 オーガヘッドの拡大図である。 オーガヘッドの他の実施の形態の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、オーガヘッドに装着されるカッタービットの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下の実施の形態では、円筒形状の鋼管杭からなる杭３の先端に本発明の実施の形態に係るカッタービット４を取り付けた場合を例示して説明する。

図１は、地盤１を掘削する施工の一例として、圧入機２によって、杭３を地盤１に回転圧入する場合（ジャイロプレス工法（株式会社技研製作所、新日鐵住金株式会社の登録商標））を示している。圧入機２は、チャック部１０に杭３を把持して回転させながら、メインシリンダ１１の稼働によって杭３を下降させることにより、回転圧入する構成となっている。

図２に示すように、杭３の先端（下端）には、リング１２を介して、本発明の実施の形態に係るカッタービット４が適当な間隔を空けて複数箇所に円周上に取り付けられている。なお図示の形態では、杭３の先端（下端）に合計９個のカッタービット４が等間隔に装着されている。杭３の回転によってこれらカッタービット４で地盤１を円筒状に掘削しながら、杭３が下降することにより、杭３が地盤１に回転圧入されていく。

図３、４に示すように、カッタービット４は、地盤１に接触させられるチップ部材１５と、チップ部材１５を支持するシャンク部材１６を備えている。なお、図３〜５において、図面左方向が掘削進行方向（掘削進行方向の前方）であり、図面右方向が掘削進行方向と逆向きの方向（掘削進行方向の後方）である。圧入機２のチャック部１０によって杭３が正回転させられた場合は、カッタービット４は、掘削進行方向（図３〜５中の左方向）に移動し、杭３が逆回転させられた場合は、カッタービット４は、掘削進行方向と逆向きの方向（図３〜５中の右方向）に移動する。

シャンク部材１６は、例えば鋼材からなる。シャンク部材１６の下面には、チップ部材１５を支持するインサート溝部２０が形成されている。チップ部材１５をこのインサート溝部２０に下から挿入することにより、チップ部材１５がシャンク部材１６の下面に固定されている。インサート溝部２０は、チップ部材１５の掘削進行方向の前方に配置される前ガード片２１と掘削進行方向の後方に配置された後ガード片２２を有しており、それら前ガード片２１と後ガード片２２との間に、チップ部材１５が挿入されて支持されている。図４に示されるように、掘削進行方向と直交する横方向に関して、チップ部材１５はシャンク部材１６よりも両外側にはみ出している。

チップ部材１５は、相対的に硬度の高い硬チップ片２５と相対的に硬度の低い軟チップ片２６とを掘削進行方向に向かって交互に積層させた構造を有している。これら硬チップ片２５と軟チップ片２６はいずれも超硬合金製の板部材であり、硬チップ片２５と軟チップ片２６を積層させて焼結（拡散接合）することにより、一体化されている。なお、チップ部材１５はインサート溝部２０に挿入されてロウ付けされることによって、チップ部材１５とシャンク部材１６が一体化されている。

図示の形態では、一枚の硬チップ片２５を中央にして、その前後に一枚ずつの軟チップ片２６をそれぞれ積層させた構造であり、インサート溝部２０に挿入されたチップ部材１５において、硬チップ片２５と前ガード片２１との間および硬チップ片２５と後ガード片２２との間に軟チップ片２６がそれぞれ配置されている。すなわち、硬チップ片２５と前ガード片２１との間には軟チップ片２６が存在し、硬チップ片２５と前ガード片２１とは直接接触していない。同様に、硬チップ片２５と後ガード片２２との間にも軟チップ片２６が存在し、硬チップ片２５と後ガード片２２とは直接接触していない。また、これら一枚の硬チップ片２５および二枚の軟チップ片２６は、下方に行くほど掘削進行方向の前方に位置するように僅かに傾斜して設けられている。

シャンク部材１６のインサート溝部２０は、チップ部材１５の全体を挿入させる深さを有しておらず、チップ部材１５の一部は、シャンク部材１６の下面よりもさらに下方に突出している。チップ部材１５を構成する一枚の硬チップ片２５と二枚の軟チップ片２６の上下方向の長さは、いずれもインサート溝部２０の深さよりも長くなっており、インサート溝部２０から下方に突出するチップ部材１５の部分において、硬チップ片２５の掘削進行方向の前方および硬チップ片２５の掘削進行方向の後方はいずれも軟チップ片２６で覆われている。

ただし、チップ部材１５の下面においては、前後方向の中央に硬チップ片２５の下面が露出し、硬チップ片２５の掘削進行方向の前方および後方に軟チップ片２６の下面がそれぞれ露出した状態になっている。

また、チップ部材１５の下面には、地盤１に最も近い突先部３０と、この突先部３０から掘削進行方向の前方に向かって地盤１から徐々に離れるように傾斜した前方傾斜面３１と、突先部３０から掘削進行方向の後方に向かって地盤から徐々に離れるように傾斜した後方傾斜面３２が形成されている。突先部３０は、チップ部材１５において最下部となる部位であり、杭３が正回転および逆回転させられた場合に、地盤１に向かって最も強い力で接触させられる部位である。

突先部３０は硬チップ片２５に形成されており、地盤１から受ける最大の反力が、硬チップ片２５に作用するようになっている。前方傾斜面３１は、硬チップ片２５と、硬チップ片２５と前ガード片２１との間に配置された軟チップ片２６とに跨って形成されている。また、後方傾斜面３２は、硬チップ片２５と、硬チップ片２５と後ガード片２２との間に配置された軟チップ片２６とに跨って形成されている。

図３に示すように、掘削進行方向に関して、前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の厚さ（前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の板厚）ａ、硬チップ片２５の厚さ（硬チップ片２５の板厚）ｂ、硬チップ片２５と後ガード片２２との間に配置された軟チップ片２６の厚さ（硬チップ片２５と後ガード片２２との間に配置された軟チップ片２６の板厚）ｃは、ａ≒ｂ、ａ＞ｃの関係になっている。すなわち、前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の厚さａは、硬チップ片２５と後ガード片２２との間に配置された軟チップ片２６の厚さｃよりも大きく設定されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係るカッタービット４を先端に取り付けた杭３を圧入機２のチャック部１０で把持し、杭３を回転させながら、メインシリンダ１１の稼働によって杭３を下降させることにより、杭３が地盤１に回転圧入される。この場合、杭３が正回転することにより、硬チップ片２５に形成された突先部３０が地盤１に向かって押し付けられながら、掘削進行方向（図３〜５中の左方向）に移動し、これにより、地盤１の掘削が行われる。

図１に示すように、一般的に、地盤１中には、砂等の軟らかい地盤３５、玉石地盤３６、岩盤３７などの各種層が混在し、変化に富んでいる。各層の種類によってカッタービット４に要求される性能は異なり、例えば、玉石地盤３６では石等から受ける衝撃が大きく、耐衝撃性が要求される。岩盤３７では衝撃は少なくなるが、硬さが増すので耐摩耗性が必要になる。また、特に、圧入機による杭施工のように地盤１を縦方向に掘削する場合、掘削された岩の破片（ズリ）が削孔穴に溜まり、それもカッタービット４への抵抗、衝撃の原因となり、シールド等の横方向の掘削に比べてダメージを受けやすい。また縦方向の掘削の場合は、油圧力のような機械的荷重に機械重量と杭重量とがプラスされるので、横方向の掘削よりも原理的に大きな力がカッタービット４にかかり、負荷が大きく、よりハードになる。本発明の実施の形態に係るカッタービット４を用いることにより、これら軟らかい地盤３５、玉石地盤３６、岩盤３７などの各種層をいずれも円滑に掘削することが可能となる。

例えば、相対的に硬度の高い硬チップ片２５に形成された突先部３０によって、硬い岩盤３７を効果的に掘削することができる。この場合、岩盤３７に硬チップ片２５が接触することにより、摩耗が防止される。一方、このように硬い岩盤３７を掘削する場合、岩盤３７を掘削したことによる反力が硬チップ片２５に作用することになる。しかしながら、本発明の実施の形態に係るカッタービット４は、チップ部材１５が、相対的に硬度の高い硬チップ片２５と相対的に硬度の低い軟チップ片２６とを交互に積層させた構造を有している。このため、硬チップ片２５に作用する岩盤３７からの反力が軟チップ片２６で緩和され、岩盤３７からの反力をチップ部材１５全体で分散して受けることができ、硬チップ片２５の欠損が防止される。この場合、硬チップ片２５と前ガード片２１との間および硬チップ片２５と後ガード片２２との間はいずれも軟チップ片２６が存在しており、硬チップ片２５と前ガード片２１および後ガード片２２は直接接触していない。このため、硬チップ片２５に作用する岩盤３７からの反力が軟チップ片２６で緩和された状態でシャンク部材１６に伝わることとなる。

また、玉石地盤３６や岩盤３７を掘削する場合、杭３の回転に伴って、玉石地盤３６中に含まれる石や、岩盤３７を掘削して生じた岩の破片（ズリ）などが削孔穴に溜まり、それらがカッタービット４に衝突する。しかしながら、杭３が正回転している場合は、チップ部材１５の掘削進行方向の前方に配置された前ガード片２１により、石や岩の破片などがチップ部材１５に直接衝突することが防止される。さらに、インサート溝部２０から下方に突出するチップ部材１５の部分においては、硬チップ片２５の掘削進行方向の前方は軟チップ片２６で覆われている。そのため、杭３の正回転に伴って石や岩の破片などから受ける衝撃を、前ガード片２１や軟チップ片２６で緩和することにより、硬チップ片２５に加わる衝撃を小さくでき、硬チップ片２５の欠損が防止される。

また、掘削中、杭３の正回転の継続が困難となり、一時的に杭３を逆回転させることが必要になる場合もある。かかる場合も、チップ部材１５の掘削進行方向の後方に配置された後ガード片２２により、石や岩の破片などがチップ部材１５に直接衝突することが防止される。さらに、インサート溝部２０から下方に突出するチップ部材１５の部分においては、硬チップ片２５の掘削進行方向の後方も軟チップ片２６で覆われている。そのため、杭３の逆回転に伴って石や岩の破片などから受ける衝撃を、後ガード片２２や軟チップ片２６で緩和することにより、硬チップ片２５に加わる衝撃を小さくでき、同様に硬チップ片２５の欠損が防止される。

なお、掘削中に杭３を逆回転させるのは一時的であり、杭３を正回転させている時間に比べれば、杭３を逆回転させる時間は短い。本発明の実施の形態に係るカッタービット４にあっては、前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の厚さａが、硬チップ片２５と後ガード片２２との間に配置された軟チップ片２６の厚さｃよりも大きく設定されている。このため、時間的に長い正回転時において、大きい厚さａを持った軟チップ片２６によって硬チップ片２５に加わる衝撃を十分に低減できるといった利点がある。

さらに、砂等の軟らかい地盤３５、玉石地盤３６、岩盤３７のいずれを掘削する場合も、シャンク部材１６に形成されたインサート溝部２０にチップ部材１５が挿入されて支持されていることにより、掘削中チップ部材１５はインサート溝部２０に挿入されてしっかりと支持されることとなる。このように、本発明の実施の形態に係るカッタービット４は、耐摩耗性と耐衝撃性を両立でき、長寿命で切れ味が持続し、交換回数も少なくできるので、作業効率が著しく向上する。特に、圧入機２を用いた施工では、地中への押し込み力を大きく取ることができるので、硬質岩盤等の掘削を効果的に行うことが可能となる。また、摩耗が少なくなり、切れ味が持続することにより、掘削時間が短くなり、工期短縮と工費削減になる。さらに長寿命化が図れ、使用するビット数が抑えられ、コストダウンになる。また、ビット交換の手間が少なくなり、省力化ができる。また、掘削の際に側壁に対しても硬チップ片２５が接触しており、カッタービット４のサイドも摩耗しにくい。

なお、チップ部材１５を構成する硬チップ片２５と軟チップ片２６は、互いに焼結することにより一体化されている。例えば、硬チップ片２５と軟チップ片２６をロウ付けで接合した場合、掘削で発生する摩擦熱により、ロウ付けの接合強度が低下して硬チップ片２５と軟チップ片２６との接合がもたなくなり、硬チップ片２５に作用する岩盤３７からの反力が軟チップ片２６で緩和されずに、硬チップ片２５に局所的に力が集中して欠損しやすい。しかるに、本発明の実施の形態に係るカッタービット４では、硬チップ片２５と軟チップ片２６が焼結によって一体化されているので、ロウ付けに比べて熱に強く摩擦熱によっても強度の低下が少ないため、硬チップ片２５に作用する岩盤３７からの反力が軟チップ片２６で確実に緩和され、硬チップ片２５の欠損が防止される。

また、図４に示したように、掘削進行方向と直交する横方向に関して、チップ部材１５はシャンク部材１６よりも両外側にはみ出しているので、地盤１を掘削する際の抵抗が小さいといった利点がある。すなわち、チップ部材１５がシャンク部材１６から外側にはみ出していない、いわゆるツライチ（面一）の場合、チップ部材１５とシャンク部材１６の側面全体が地盤１と接触し、接触面積が大きいことから抵抗が大きくなり、機械側の力が大きく必要となる（力がとられる）。その結果、掘削能力（速度）の低下を招き、工期が長くなる。しかるに、図４に示したように、チップ部材１５がシャンク部材１６よりも両外側にはみ出していることにより、そのような問題が解消される。また、シャンク部材１６の摩耗が防げるため、寿命が短くなることや、さらにチップ部材１５の保持が弱くなることを防げる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

図６は、カッタービットの変形例の側面図である。この図６に示すカッタービット４ａは、先に図３、４に示したカッタービット４に比べ、シャンク部材１６が軽量化されている。シャンク部材１６を軽量化することにより、コストダウンを図ることができる。また、チップ部材１５の摩耗が進みシャンク部材１６までも摩耗するようになった場合、図３、４に示したカッタービット４に比べてシャンク部材１６が細いので、同じ荷重を加えた場合に、摩耗によって露出するようになったシャンク部材１６の面圧が高くなり、掘削効率を高くできる。

また、例えば図１では、掘削の一例として、圧入機２によって、鋼管からなる杭３を地盤１に回転圧入する場合（ジャイロプレス工法（株式会社技研製作所、新日鐵住金株式会社の登録商標））について説明したが、本発明のカッタービットは、トンネル掘削、トンネルボーリングマシン等の各種掘削などにも適用できる。

図７は、地盤１を掘削する施工の他の一例として、圧入機２’によって、鋼矢板からなる杭３’を地盤１に圧入する場合（硬質地盤クリア工法）を示している。この圧入機２’は、オーガヘッド１３によって地盤１を先行掘削し、あるいは掘削しつつ、メインシリンダ１１’の稼働によってチャック部１０’に把持した杭３’を下降させることにより、圧入する構成となっている。

図８に示すように、オーガヘッド１３の先端（下端）には、本発明の実施の形態に係るカッタービット４’が複数箇所に取り付けられており、オーガヘッド１３の回転によって、これらカッタービット４’で地盤１を掘削するようになっている。図９は、オーガヘッド１３の他の実施の形態を示し、この図９に示すオーガヘッド１３の先端（下端）にも同様に、本発明の実施の形態に係るカッタービット４’が複数箇所に取り付けられ、オーガヘッド１３の回転によって、これらカッタービット４’で地盤１を掘削するようになっている。これらオーガヘッド１３に装着されるカッタービット４’についても、本発明は好適に適用される。図１０（ａ）に、図８に示すオーガヘッド１３に装着されるカッタービット４’を例示し、図１０（ｂ）、（ｃ）に、図９に示すオーガヘッド１３に装着されるカッタービット４’を例示する。

また、図示の形態では、一枚の硬チップ片２５の前後にそれぞれ一枚ずつの軟チップ片２６を積層させた三層構造のチップ部材１５を例示したが、三層以上の多層構造としても良い。ただし、三層以上の多層構造とする場合であっても、インサート溝部２０に挿入されたチップ部材１５において、硬チップ片２５と前ガード片２１との間および硬チップ片２５と後ガード片２２との間にはいずれも軟チップ片２６が存在し、硬チップ片２５と前ガード片２１および硬チップ片２５と後ガード片２２は直接接触しないようにする。これにより、硬チップ片２５に作用する岩盤３７からの反力が軟チップ片２６で緩和された状態でシャンク部材１６に伝わることとなり、岩盤３７からの反力をチップ部材１５全体で分散して受けることができ、硬チップ片２５の欠損が防止される。

なお、前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の厚さａと硬チップ片２５の厚さｂがほぼ等しい（ａ≒ｂ）形態を例示したが、前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の厚さａ、硬チップ片２５の厚さｂ、硬チップ片２５と後ガード片２２との間に配置された軟チップ片２６の厚さｃの関係は、硬チップ片２５と軟チップ片２６の硬度差や、逆回転の頻度などによって適宜設定される。一般的には、杭３を正回転させている時間に比べて逆回転させる時間は短く、また、正回転時に掘削進行方向の前方からの衝撃をより大きく受けるので、その衝撃から硬チップ片２５をガードするために、前ガード片２１と硬チップ片２５との間に配置された軟チップ片２６の厚さａを十分大きくすることが望ましい。

また、図５中に示したように、チップ部材１５の下面において、硬チップ片２５の入り口高さｘが大きければ、正回転時に地盤１と硬チップ片２５の下面との間に入り込む石や岩の破片の寸法が大きくなり、硬チップ片２５に当たる石や岩の破片の寸法も大きくなる、つまり質量も大きくなるので、エネルギーが大きくなり、衝撃も大きくなる。このため、硬チップ片２５の入り口高さｘは０〜ｂ／２が好ましい。また、硬チップ片２５と軟チップ片２６を焼結する場合、硬チップ片２５と軟チップ片２６の間にＮｉやＮｉＰなど（板や粉末状）を入れても良いし、入れなくても良い。硬チップ片２５と軟チップ片２６の間にＮｉやＮｉＰなどを入れると、残留応力が緩和されるとともに、接着性能が上がるという効果がある。

本発明は、地盤を掘削する施工分野において有用である。

１ 地盤
２ 圧入機
３ 杭
４ カッタービット
１０ チャック部
１１ メインシリンダ
１２リング
１３ オーガヘッド
１５ チップ部材
１６ シャンク部材
２０ インサート溝部
２１ 前ガード片
２２ 後ガード片
２５ 硬チップ片
２６ 軟チップ片
３０ 突先部
３１ 前方傾斜面
３２ 後方傾斜面
３５ 軟らかい地盤
３６ 玉石地盤
３７ 岩盤
ａ 前ガード片と硬チップ片との間に配置された軟チップ片の厚さ
ｂ 硬チップ片の厚さ
ｃ 硬チップ片と後ガード片との間に配置された軟チップ片の厚さ
ｘ 入り口高さ

Claims (5)

1. 地盤の掘削に使用されるカッタービットであって、
   地盤に接触させられるチップ部材と、前記チップ部材を支持するシャンク部材を備え、
   前記シャンク部材には、前記チップ部材の掘削進行方向の前方に配置された前ガード片と掘削進行方向の後方に配置された後ガード片を有し、それら前ガード片と後ガード片との間に前記チップ部材を挿入させて支持するインサート溝部が形成され、
   前記チップ部材は、相対的に硬度の高い硬チップ片と相対的に硬度の低い軟チップ片とを掘削進行方向に向かって交互に積層させた構造であり、かつ、前記インサート溝部に挿入された前記チップ部材において、前記硬チップ片と前記前ガード片との間および前記硬チップ片と前記後ガード片との間に前記軟チップ片が配置され、
   前記インサート溝部から突出する前記チップ部材の部分において、前記硬チップ片の掘削進行方向の前方および前記硬チップ片の掘削進行方向の後方が前記軟チップ片で覆われていることを特徴とする、カッタービット。
2. 前記チップ部材の下面には、地盤に最も近い突先部と、前記突先部から掘削進行方向の前方に向かって地盤から離れる前方傾斜面と、前記突先部から掘削進行方向の後方に向かって地盤から離れる後方傾斜面が形成されており、
   前記突先部は前記硬チップ片に形成され、
   前記前方傾斜面は、前記硬チップ片と、前記硬チップ片と前記前ガード片との間に配置された前記軟チップ片とに跨って形成され、
   前記後方傾斜面は、前記硬チップ片と、前記硬チップ片と前記後ガード片との間に配置された前記軟チップ片とに跨って形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のカッタービット。
3. 掘削進行方向に関し、前記硬チップ片と前記前ガード片との間に配置された前記軟チップ片の厚さが、前記硬チップ片と前記後ガード片との間に配置された前記軟チップ片の厚さよりも大きいことを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のカッタービット。
4. 前記硬チップ片と前記軟チップ片が焼結されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカッタービット。
5. 掘削進行方向と直交する横方向に関して、前記チップ部材は前記シャンク部材よりも外側にはみ出していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカッタービット。

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