JP2882069B2 - 掘削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンカーの各種工事、
各種さく井工事、あるいは各種基礎杭孔工事等におい
て、地盤や土砂を掘削する際に用いられる掘削工具に係
わり、特に、超硬チップ等からなるビットを数多く植設
することのできる掘削工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤、土砂等を掘削する掘削工具
の一つとして、特開昭６３ー１１７８９号公報に記載の
ものが知られている。

【０００３】この掘削工具は、図５ないし図７に示すよ
うに、ハンマ（図示せず）の衝撃力およびハンマシリン
ダ１の回転力を受けるデバイス２の底面に、該デバイス
２の中心に対して点対称にそれぞれブロック軸３ａ，３
ｂを軸回りに回転自在にかつ抜け止めして嵌入し、それ
ぞれのブロック軸３ａ，３ｂの先端部に、前記デバイス
２の径とほぼ同径の略半円形状をなしかつ先端面に多数
のビット４…が植設されたブロック５ａ，５ｂを、互い
の直状端面６ａ，６ｂを対向させて設け、前記ブロック
軸３ａ，３ｂの位置を、前記デバイス２が掘削方向に回
転した際に、前記両ブロック５ａ，５ｂのそれぞれ一方
の端部が共にデバイス２の外周面より所定の掘削量分だ
け突出し、かつその際に両ブロックの直状端面６ａ，６
ｂが互いに当接するように、デバイス２の中心から偏心
させてなるものである。

【０００４】そして、前記のような掘削工具では、デバ
イス２をハンマシリンダ１により掘削方向に回転させる
と、ブロック５ａ，５ｂが掘削抵抗を受けながらブロッ
ク軸３ａ，３ｂを軸として回動し、ブロック５ａ，５ｂ
の直状端面６ａ，６ｂの一端部がデバイス２の外周面よ
り所定量だけ突出するとともに、直状端面６ａ，６ｂの
一部が互いに当接してブロック５ａ，５ｂの回動が停止
し、この状態で、ブロック５ａ，５ｂがデバイス２の回
転力を受けて、ビット４…により地中を掘削し、さら
に、ハンマの衝撃力により地中を前進する。

【０００５】この際、掘削した土砂等は、ハンマシリン
ダ１内をハンマピストンが落下する際に吐き出される圧
縮空気がデバイス２の底面に設けた空気孔８ａ，８ｂか
ら吹き出されることにより当該掘削工具先端から離間さ
れ、その後デバイス２に設けた排出溝９ａを経由して掘
削パイプ９内に移り、そこからさらに上方へ排出され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記掘削工
具においては、図７に示すようにブロック５ａ，５ｂの
デバイス２の外周面よりも外方へ突出する一端部（以
下、外周刃Ａと称す）によって地中を掘削するものであ
るため、ブロック５の外周刃Ａの位置に数多くのビット
４を植設することが掘削の能力を高める上で好ましい
が、ビット４の数を増やすとブロックに植設されるビッ
ト間の間隔（肉厚）が少なくなるので、従来構造の掘削
工具では、外周刃Ａの位置にビット４の数を増やすには
制限があった。本発明はこのような背景に鑑みて成され
たものであり、その目的とするところは、ブロックに植
設すべきビットの数を増加し得て、掘削の能力を高める
ことのできる掘削工具を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め本発明は、ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの回
転力を受けるデバイスの底面に、該デバイスの中心に対
して点対称にそれぞれブロック軸を軸回りに回動自在に
嵌入し、それぞれのブロック軸の先端部に、前記デバイ
スの径とほぼ同径の略半円形状をなしかつ先端面にビッ
トが植設されたブロックをそれぞれの直状端面を対向さ
せて設け、前記ブロック軸の位置を、前記デバイスが掘
削方向に回転した際に、前記両ブロックのそれぞれ一方
の端部が共にデバイスの外周面より所定の掘削量分だけ
突出し、かつそのブロックの拡径時の際に両ブロックの
直状端面が互いに当接するようデバイスの中心から偏心
させてなる掘削工具において、前記ブロックの先端面
を、ブロック軸側に位置して当該ブロック軸に直交する
平面と、これら平面の円弧状の稜線からデバイスの外周
側に向けて下り勾配に傾斜する第１の傾斜面と、これら
第１の傾斜面の外側の円弧状の稜線からデバイスの外周
側に向けて下り勾配に傾斜する第２の傾斜面とから構成
し、しかも、前記第１の傾斜面と第２の傾斜面との間に
段差を設けたものである。

【０００８】

【作用】本発明の掘削工具にあっては、ブロック先端の
平面の円弧状の稜線からデバイスの外周側に向けて下り
勾配に傾斜する第１の傾斜面と、これら第１の傾斜面の
外側の円弧状の稜線からデバイスの外周側に向けて下り
勾配に傾斜する第２の傾斜面との間に段差を設けている
ために、この段差によってこれら傾斜面に植設されるビ
ット間の肉厚を十分確保することが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を
参照して説明する。

【００１０】図に示す掘削工具も、基本的には、図５な
いし図７に示す掘削工具と同様に、ハンマの衝撃力およ
びハンマシリンダの回転力を受けるデバイス１０の底面
に、該デバイス１０の中心に対して点対称にそれぞれブ
ロック軸２０を軸回りに回動自在に嵌入し、それぞれの
ブロック軸２０の先端部に、前記デバイス１０の径とほ
ぼ同径の略半円形状をなしかつ先端面にビット２１が植
設されたブロック２２をそれぞれの直状端面２２ａを対
向させて設け、前記ブロック軸２０の位置を、前記デバ
イス１０が掘削方向に回転した際に、前記両ブロック２
２のそれぞれ一方の端部が共にデバイス１０の外周面よ
り所定の掘削量分だけ突出し、かつそのブロック２２の
拡径時の際に両ブロック２２の直状端面２２ａが互いに
当接するようデバイス１０の中心から偏心させてなる基
本構成となっている。

【００１１】しかし、本発明においては、ブロック２２
の先端面（底面）を、ブロック軸２０側に位置して当該
ブロック軸２０に直交する平面２２ｂと、これら平面２
２ｂの円弧状の稜線からデバイス１０の外周側に向けて
下り勾配に傾斜する第１の傾斜面２２ｃと、これら第１
の傾斜面２２ｃの外側の円弧状の稜線からデバイス１０
の外周側に向けて下り勾配に傾斜する第２の傾斜面２２
ｄとから構成し、しかも、前記第１の傾斜面２２ｃと第
２の傾斜面２２ｄとの間に段差２２ｆを設けたことを最
大の特徴としている。

【００１２】以下、これら掘削工具の主要部材について
より具体的に説明すると、まず、前記デバイス１０は、
その底面と外周面との間に、圧縮空気を吹き出す空気孔
１０ａに連通する切欠部１０ｂが設けられるとともに、
デバイス１０の外周面には、前記切欠部１０ｂに連通し
て掘削屑を上方に排出するための排出溝１０ｃが形成さ
れている。

【００１３】また、デバイス１０の底面には、ブロック
軸２０を挿入する挿入孔１１が設けられるとともに、こ
の挿入孔１１は、デバイス１０の中心からずらされてか
つデバイス１０の中心に対して点対称になるように形成
されている。そして、この挿入孔１１にはブロック軸２
０が回転自在にかつ抜け止めされて嵌入されており、ま
たこのブロック軸２０の抜け止めは、例えばデバイス１
０の外周からブロック軸２０に向けて挿入される係止ピ
ン１５等によって行われるものである。

【００１４】次いで、ブロック軸２０とブロック２２の
構成について説明すると、これらブロック軸２０とブロ
ック２２とは互いに直交して設けられたもので、ブロッ
ク軸２０とブロック２２とを一体に形成しても良く、ま
た別体に構成しボルト等で連結しても良いものである。

【００１５】より具体的には、前記各ブロック２２は底
面視略扇状（実施例では半円形状）に形成された同一形
状のもので、その扇状の半径はデバイス１０の半径と略
同じ値に設定されている。そして、これらブロック２２
は直状端面２２ａを互いに対向させてしかもそれらブロ
ックの円弧部（外周部）２２ｇが全体で略円を形成する
ように配されるものである。

【００１６】ところで、前記ブロック２２の先端面に
は、第１および第２の傾斜面２２ｃ、２２ｄとは別に、
デバイス１０が掘削方向に回転した際に、このデバイス
１０の外周面より突出するブロック２２の直状端面２２
ａの端部に、回転方向前方に向かうに従って下り勾配に
傾斜して形成された第３の傾斜面２２ｅが形成されてお
り、また、この第３の傾斜面２２ｅには当該傾斜面、２
２ｅに対して略垂直にビット２１が植設されている。

【００１７】なお、ブロック２２の先端面に形成された
各傾斜面２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの垂直軸に対する傾斜
角は、この実施例では４５°に設定されるが、この傾斜
角はこれに限定されるものではなく、ブロック２２の形
状、大きさ、デバイス１０の回転速度等により適宜設定
されるものである。

【００１８】一方、前記ブロック２２の平面２２ａ及び
第１ないし第３の傾斜面２２ｃ、２２ｄ、２２ｅに植設
されるビット２１としては、例えば超硬チップ等からな
るものが適用されており、また、第１および第２の傾斜
面２２ｃ、２２ｄに植設される各ビット２１の軸線Ｘー
Ｘ、ＹーＹは、図１に示すように、それぞれ平行になる
ように構成されている。

【００１９】なお、実施例では、図３に示すように、第
３の傾斜面２２ｅに位置するビット２１は、その頂点Ｒ
が、前記両ブロック２２のそれぞれ一方の端部が共にデ
バイスの外周面より所定の掘削量分だけ突出させた位置
において、ブロック外面の曲率に沿って延ばした延長線
ＺーＷよりも外方に位置するように設定されて設けられ
ている。

【００２０】また実施例では、前記両ブロック２２の平
面２２ｂと直状端面２２ａとの間には、両ブロック２２
のそれぞれ一方の端部が共にデバイス１０の外周面より
所定の掘削量分だけ突出している時に、互いに対向配置
されてブロック２２の中心にデバイス１０と同心円状の
凹部２５を形成する凹陥部２５ａがそれぞれ形成されて
いる。この凹陥部２５ａは、実施例では、円形状の底部
とこの底部より上方に向かうに従い傾斜したテーパ面と
から構成されているが、この形状は実施例に限定される
ものではない。

【００２１】なお、図中符号３０は掘削パイプを示す。

【００２２】次に、前記構成の掘削工具の作用について
説明する。

【００２３】前記のような掘削工具において、デバイス
１０を掘削方向に回転させると、該ブロック２２は掘削
抵抗によりブロック軸２０を中心に自転し、ブロック２
２の直状端面２２ａの一端がデバイス１０の外周面より
突出し、この部分が外周刃Ａとして機能する（図３参
照）。

【００２４】また、前記ブロック２２が自転するとき、
各ブロックの直状端面２２ａが相互に当接し、これが互
いにストッパの機能を果たして、各ブロックのそれ以上
の自転を規制する。この状態でブロック２２がデバイス
１０の回転力を受けて前記外周刃Ａ等により地中を掘削
する。

【００２５】この際、ハンマピストンが落下することに
より、圧縮された空気が、空気孔１０ａから吹き出さ
れ、掘削された掘削屑を除去する。

【００２６】空気孔１０ａの先端には、排出溝１０ｃに
連通する切欠部１０ｂが形成されているので、圧縮空気
の一部が直接図４矢印に示すごとく流れ、掘削屑の排出
を補助して掘削された掘削屑を効率的に除去することが
できる。

【００２７】また、掘削時において個々のブロック２２
には、凹陥部２５ａが形成されて、ブロック２２の拡径
時にそれらの中心位置に凹部２５が形成されるため、穿
孔時にブロック２２が岩盤にくい込む形態となり、掘削
中にがた付きが生じにくく良好な掘削が行えるととも
に、凹部２５で生じる推進力の分力Ｆａが、図３に示す
ように、半径方向に作用して外周刃Ａに作用する力Ｆｂ
に対抗するように働くため、首折れを有効に防止するこ
とができるとともに、工具寿命を長くすることができ
る。

【００２８】また、実施例では、ブロック２２の第３の
傾斜面２２ｅに植設されたビット２１の頂点を、前記両
ブロック２２のそれぞれ一方の端部が共にデバイスの外
周面より所定の掘削量分だけ突出させた位置において、
ブロック外面の曲率に沿って延ばした延長線ＷーＺより
も外方に位置させたので、掘削時において、ブロック２
２に衝撃力が加わった場合に、デバイス１０の半径方向
外方の向きに力を負荷させることができ、外周刃Ａに作
用する力を負担させることができるといった利点があ
る。

【００２９】しかも、実施例では、穿孔状態において、
２個の各々のブロック２２の回転方向の進み側に面する
位置を下り勾配に傾斜する第３の傾斜面２２ｅとし、か
つ当該第３の傾斜面２２ｅに略垂直にビット２１を植設
しているために、ビット２１は回転方向の力にも対抗す
ることが可能になり、ビット２１の耐力が向上するとと
もに、ビット２１の破損や脱落が防止される。

【００３０】また、実施例においては、ブロック先端の
平面２２ｂの円弧状の稜線からデバイス１０の外周側に
向けて下り勾配に傾斜する第１の傾斜面２２ｃと、これ
ら第１の傾斜面２２ｃの外側の円弧状の稜線からデバイ
スの外周側に向けて下り勾配に傾斜する第２の傾斜面２
２ｄとの間に段差２２ｆを設けているために、これら傾
斜面２２ｃ、２２ｄに植設されるビット２１間の肉厚を
確保することができるので、ビット２１の数を多く植設
することが可能になり、掘削効率の向上を図ることがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ロック先端の平面の円弧状の稜線からデバイスの外周側
に向けて下り勾配に傾斜する第１の傾斜面と、これら第
１の傾斜面の外側の円弧状の稜線からデバイスの外周側
に向けて下り勾配に傾斜する第２の傾斜面との間に段差
を設けているために、これら傾斜面に植設されるビット
間の肉厚を十分確保することができ、ビットの数を多く
植設することが可能になり、掘削工具の掘削能力の向上
を図ることができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘削工具の一部を切欠した側面図である。

【図２】掘削工具のブロックを縮径した状態を示す平面
図である。

【図３】掘削工具のブロックを拡径した状態を示す平面
図である。

【図４】デバイスとブロックの斜視図である。

【図５】従来技術の掘削工具を示す断面図である。

【図６】従来技術の掘削工具のブロックを縮径した状態
を示す平面図である。

【図７】従来技術の掘削工具のブロックを拡径した状態
を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ デバイス １１ 挿入孔 ２０ ブロック軸 ２１ ビット ２２ ブロック ２２ａ 直状端面 ２２ｂ 平面 ２２ｃ 第１の傾斜面 ２２ｄ 第２の傾斜面 ２２ｅ 第３の傾斜面 ２５ 凹部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの
   回転力を受けるデバイスの底面に、該デバイスの中心に
   対して点対称にそれぞれブロック軸を軸回りに回動自在
   に嵌入し、それぞれのブロック軸の先端部に、前記デバ
   イスの径とほぼ同径の略半円形状をなしかつ先端面にビ
   ットが植設されたブロックをそれぞれの直状端面を対向
   させて設け、前記ブロック軸の位置を、前記デバイスが
   掘削方向に回転した際に、前記両ブロックのそれぞれ一
   方の端部が共にデバイスの外周面より所定の掘削量分だ
   け突出し、かつそのブロックの拡径時の際に両ブロック
   の直状端面が互いに当接するようデバイスの中心から偏
   心させてなる掘削工具において、前記ブロックの先端面
   は、ブロック軸側に位置して当該ブロック軸に直交する
   平面と、これら平面の円弧状の稜線からデバイスの外周
   側に向けて下り勾配に傾斜する第１の傾斜面と、これら
   第１の傾斜面の外側の円弧状の稜線からデバイスの外周
   側に向けて下り勾配に傾斜する第２の傾斜面とを具備
   し、しかも、前記第１の傾斜面と第２の傾斜面との間に
   は段差が設けられていることを特徴とする掘削工具。