JP3075093B2 - 掘削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアンカー工事・各種さく
井工事・基礎杭工事などの土木工事において土砂・岩石
等の掘削に用いられる掘削工具に関し、より詳しくは土
砂を掘削するブロックが掘削中に縮径して土砂等を掘削
できなくなることが無いように掘削工具を改良する技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記掘削工具の一例として、特願平３−
７１９９号に記載されたものがある。この掘削工具は特
開昭６３−１１７８９号公報に記載されている掘削装置
の耐久性を向上させることを目的として発明されたもの
で、図３から図６に示すように、この掘削工具９０は、
掘削パイプ３０内に挿通させられるデバイス１０と、こ
のデバイス１０の底面１０ａに取り付けられた一対のブ
ロック２０とを備えている。

【０００３】図３に示すように、前記デバイス１０は、
外周面にスプライン溝１２を備えた小径部１０Ａと、前
記ブロック２０の軸部分２１を挿入する一対の挿入孔１
１を備えた大径部１０Ｂとを備えており、図示されない
ハンマシリンダの回転力が前記スプライン溝１２を介し
て伝達されるとともに、やはり図示されないハンマの軸
線方向の衝撃力が前記掘削パイプ３０と係合するフラン
ジ１３の上面１３ａに加えられるようになっている。ま
た、このデバイス１０の底面１０ａには、デバイス１０
の軸線に対して対称かつ平行に一対の挿通孔１１が穿設
されている。

【０００４】前記ブロック２０は、図３から図６に示す
ように、前記デバイス１０の挿通孔１１内に嵌入させら
れる軸部分２１と、この軸部分２１の先端に一体に設け
られた前記デバイス１０の外周面とほぼ同半径の円筒状
外周面２２ｂを有する半円形断面の本体部分２２と、こ
の本体部分２２の掘削方向の先端面に多数植設された超
硬合金などの耐摩耗性材料により形成された多数のビッ
ト２３とを備えている。（図４および図５においてはビ
ット２３の図示を省略している。）そしてこのブロック
２０は、その平坦な端面２２ａが互いに対向した状態
で、その軸部分２１が前記デバイス１０の挿通孔１１に
回動自在に嵌入され、かつ係合ピン１７により所定寸法
だけ軸線方向に摺動自在とされた状態で抜け止めされて
いる。

【０００５】そして、デバイス１０をハンマシリンダに
より図３中に矢印Ｘで示す掘削方向に回転させると、本
体部分２２が土砂等に対する掘削抵抗を受けて軸部分２
１を回転軸として自転するが、図４に示すようにその平
坦な端面２２ａの一部が互いに当接してその自転が停止
し、その平坦な端面２２ａの一端部がデバイス１０の外
周面１０ｂより所定量だけ半径方向外側に突出する拡径
状態となる。そして、本体部分２２のデバイス１０の外
周面１０ｂより突出した部分は外周刃Ａとして機能し、
土砂等を掘削して穿設した孔の壁面を掘削する役目を果
たす。さらに、デバイス１０に加えられたハンマの衝撃
力およびハンマシリンダの回転力はデバイス１０を介し
てブロック２０に伝えられ、もってブロック２０はその
先端面に植設された多数のビット２３により土砂等を破
砕して掘削し、地中を前進する。この際、掘削された土
砂等は、図３に示すようにデバイス１０に貫設された空
気孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃを介して供給されるととも
に排気口１５ｄから吹き出される、ハンマが落下する際
に吐き出された圧縮空気の流れに乗って排出溝１４内を
移動させられ、さらに掘削パイプ３０内を通って上方に
排出される。

【０００６】掘削終了後、ハンマシリンダを掘削方向と
は逆方向に回転させると、各ブロック２０は土砂等との
摩擦力により掘削時とは逆の方向に自転し、図５に示す
ように、本体部分２２の円弧状の外周部２２ｂがデバイ
ス１０の外周面１０ｂよりも反径方向内側に位置させら
れる縮径状態となる。これにより、この掘削工具９０を
掘削パイプ３０内から上方に引き抜くことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の掘削工具９０においては、図７にビット２３を省略
して示すように、それぞれのブロック２０の軸部分２１
の軸線Ｃ２・Ｃ３とそれぞれの本体部分２２の平坦な端
面２２ａとの距離Ｌ１・Ｌ２が等しく設定されている。
これにより、図８にビット２３を描いて示すように、拡
径状態となった一対のブロック２０のそれぞれの平坦な
端面２２ａは、デバイス１０の軸線Ｃ１をその平面上に
含むように延びることとなる。

【０００８】一方、ビット２３をブロック２０の本体部
分２２の先端面に植設するに当たっては、強度上の問題
から、本体部分２２の平坦な端面２２ａからある程度離
れた位置にビット２３を植設せざるを得ない。これによ
り、図８に示すように、従来の切削工具９０において
は、ブロック２０が拡径状態となった時にブロック２０
に植設されたビット２３のいずれもが、デバイス１０の
軸線Ｃ１上もしくはその近傍部分に位置することができ
ない。したがって、従来の掘削工具９０を用いて岩石を
掘削する際には、掘削する岩石のデバイス１０の軸線Ｃ
１に対向する部分を良好に掘削することができず、残っ
た岩芯が掘削抵抗となって効率よく岩石を掘削すること
ができないという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、掘削す
る岩石のデバイスの軸線に対向する部分をも良好に掘削
することができる掘削工具を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明
の、ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの回転力を受
けるデバイスと、前記デバイスの掘削方向前方側の底面
にその中心に対して対称に穿設された一対の挿通孔にそ
れぞれ回動自在に嵌入させられる軸部分、および前記軸
部分に固定されるとともにその先端面にビットが植設さ
れた略半円形状断面の本体部分とを有するブロックを一
対備え、前記一対のブロックは、前記軸部分が前記デバ
イスの挿通孔にそれぞれ嵌入させられるときに前記本体
部分の平坦な端面同士が互いに対向するようにされると
ともに、前記デバイスの回転に伴って土砂との掘削抵抗
によりその軸部分を軸として自転させられ、かつ前記デ
バイスが掘削方向に回転する際には前記本体部分の一部
が前記デバイスの外周面よりも半径方向外側に突出した
状態で前記本体部分の平坦な端面同士が互いに当接する
拡径状態となり、前記デバイスが反掘削方向に回転する
際にはその本体部分が前記デバイスの外周面よりも半径
方向内側に位置する縮径状態となるように、前記本体部
分が前記軸部分に偏心して取り付けられてなる掘削工具
において、前記一対のブロックの内の、一方のブロック
の前記本体部分の平坦な端面と前記軸部分の軸線との距
離を、このブロックの前記軸部分の軸線と前記デバイス
の軸線との距離よりも大きく設定し、かつこのブロック
の拡径状態となったときにこのブロックの先端面の前記
デバイスの底面の中心と対向する部分もしくはその近傍
部分にビットを植設したことを特徴とする掘削工具によ
って達成することができる。

【００１１】

【作用】本発明の掘削工具においては、一対のブロック
の内の、一方のブロックの本体部分の平坦な端面と軸部
分の軸線との距離を、このブロックの軸部分の軸線とデ
バイスの底面の中心との距離よりも大きく設定している
ので、このブロックが拡径状態となったときにこのブロ
ックの先端面のデバイスの底面の中心と対向する部分も
しくはその近傍部分に、強度上の問題を生じることなく
ビットを植設することができる。そして、一対のブロッ
クが拡径状態となったときに、一方のブロックのデバイ
スの底面の中心と対向する部分もしくはその近傍部分に
植設されたビットは、掘削する岩石のデバイスの底面の
中心と対向する部分もしくはその近傍部分を破砕しなが
ら掘削するので、岩芯を残すことなく岩石を掘削するこ
とができる。

【００１２】

【実施例】本発明に係る掘削工具の１実施例を、以下に
図面に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本実施
例の掘削工具の一対のブロックをビットの図示を省略し
た状態で示す正面図、図２は本実施例の掘削工具の一対
のブロックが拡径状態となった時のビットの配置を説明
する正面図である。なお、従来の掘削工具と同一の部分
には同一の符号を使用する。

【００１３】本実施例の掘削工具は、一対のブロックの
内の、一方のブロックの本体部分の平坦な端面と軸部分
の軸線との距離を、このブロックの軸部分の軸線とデバ
イスの底面の中心との距離よりも大きく設定し、かつこ
のブロックが拡径状態となったときにこのブロックの先
端面の前記デバイスの底面の中心と対向する部分もしく
はその近傍部分にビットを植設したこと以外は、前述し
た従来の掘削工具と同一の構造を有している。これによ
り以下の説明においてはその特徴部分のみを詳細に説明
するものとする。

【００１４】すなわち図１にビット２３の図示を省略し
て示すように、本実施例の掘削工具１００においては一
対のブロックの内、図示左方側のブロック２０Ｌの平坦
な端面２２ａとその軸部分２１Ｌの軸線Ｃ２との距離Ｌ
１が、その軸部分２１Ｌの軸線Ｃ２とデバイス１０の底
面の中心Ｃ１との距離Ｌ３よりも大きくされている。そ
して、図示右方側のブロック２０Ｒの平坦な端面２２ａ
とその軸部分２１Ｒの軸線Ｃ３との距離Ｌ２が、その軸
部分２１Ｒの軸線Ｃ３とデバイス１０の底面の中心Ｃ１
との距離Ｌ３よりも小さくされている。

【００１５】これにより、前記一対のブロック２０Ｒ・
２０Ｌが拡径状態となる時には、図２に示すように互い
に当接する両ブロック２０Ｒ・２０Ｌの平坦な端面２２
ａはデバイス１０の底面の中心Ｃ１とはオフセットした
位置に位置する。したがって、前記ブロック２０Ｌの先
端面の、デバイス１０の底面の中心Ｃ１に対向する部分
もしくはその近傍部分に、平坦な端面２２ａに接近しす
ぎて強度上の問題を生じることなくビットを植設するこ
とができる。そして本実施例においては、図２に示すよ
うに、ビット２３をその中心がデバイス１０の底面の中
心Ｃ１に対してわずかに半径方向外側にオフセットする
ように植設されている。

【００１６】したがって、本実施例の掘削工具１００に
おいては、デバイス１０がハンマシリンダにより掘削方
向に回転させられるとともにデバイス１０にハンマによ
る衝撃力が付与されると、拡径状態においてブロック２
０Ｌの先端面のデバイス１０の底面の中心Ｃ１に対向す
る部分の近傍に植設されたビット２３が、掘削する岩石
のデバイス１０の底面の中心Ｃ１に対向する部分の回り
を回転して破砕しながら掘削するので、岩芯を残すこと
なく岩石を掘削することができる。これにより、岩石を
掘削する際に岩芯を残すことなく掘削することができる
から、岩芯が掘削抵抗となって掘削のスピードが低下す
ることが無い。

【００１７】

【発明の効果】本発明の掘削工具においては、一対のブ
ロックの内、一方のブロックの本体部分の平坦な端面と
軸部分の軸線との距離を、このブロックの軸部分の軸線
とデバイスの底面の中心との距離よりも大きく設定して
いるので、このブロックが拡径状態となったときにこの
ブロックの先端面のデバイスの底面の中心と対向する部
分もしくはその近傍部分に、強度上の問題を生じること
なくビットを植設することができる。そして、拡径状態
となったときにデバイスの底面の中心と対向する部分も
しくはその近傍部分に植設されたビットは、掘削する岩
石のデバイスの底面の中心と対向する部分を破砕しなが
ら掘削するので、岩芯を残すことなく岩石を掘削するこ
とができ、もって掘削効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の掘削工具の一対のブロックをビット
の図示を省略した状態で示す正面図である。

【図２】本実施例の掘削工具の一対のブロックが拡径状
態となった時のビットの配置を説明する正面図である。

【図３】従来の掘削工具の全体縦断面図である。

【図４】図３に示す掘削工具のブロックが拡径した状態
を説明する正面図である。

【図５】図３に示す掘削工具のブロックが縮径した状態
を説明する正面図である。

【図６】図３に示す掘削工具の作動を説明する斜視図で
ある。

【図７】図３に示す掘削工具のブロックの形状を説明す
る正面図である。

【図８】従来の掘削工具の一対のブロックが拡径状態と
なった時のビットの配置を説明する正面図である。

【符号の説明】

Ｃ１ デバイスの底面の中心 Ｃ２ ブロックの軸部分の軸線 Ｃ３ ブロックの軸部分の軸線 Ｌ１ ブロックの軸部分の軸線とブロックの平坦な端面
との距離 Ｌ２ ブロックの軸部分の軸線とブロックの平坦な端面
との距離 Ｌ３ ブロックの軸部分の軸線とデバイスの底面の中心
との距離 １０ デバイス １０Ａ 小径部 １０Ｂ 大径部 １１ 挿通孔 １２ スプライン溝 １３ フランジ １３ａ フランジ上面 １４ 排出溝 １５ａ 空気孔 １５ｂ 空気孔 １５ｃ 空気孔 １５ｄ 排気口 １７ 係止ピン １８ 貫通孔 ２０ ブロック ２０Ｒ ブロック ２０Ｌ ブロック ２１ 軸部分 ２１Ｒ 軸部分 ２１Ｌ 軸部分 ２２ 本体部分 ２２ａ 平坦な端面 ２２ｂ 外周円筒面 ２３ ビット ３０ 掘削パイプ ９０ 従来の掘削工具 １００ 本発明に係る掘削工具

フロントページの続き (72)発明者 佐分利 明弘 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱マテリアル株式会社 岐阜 製作所内 (56)参考文献 特開 平５−71288（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−169690（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−250190（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/32

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と、前記デバイスの掘削方向前方
   側の底面にその中心に対して対称に穿設された一対の挿
   通孔にそれぞれ回動自在に嵌入させられる軸部分、およ
   び前記軸部分に固定されるとともにその先端面にビット
   が植設された略半円形状断面の本体部分とを有するブロ
   ックを一対備え、前記一対のブロックは、前記軸部分が
   前記デバイスの挿通孔にそれぞれ嵌入させられるときに
   前記本体部分の平坦な端面同士が互いに対向するように
   されるとともに、前記デバイスの回転に伴って土砂との
   掘削抵抗によりその軸部分を軸として自転させられ、か
   つ前記デバイスが掘削方向に回転する際には前記本体部
   分の一部が前記デバイスの外周面よりも半径方向外側に
   突出した状態で前記本体部分の平坦な端面同士が互いに
   当接する拡径状態となり、前記デバイスが反掘削方向に
   回転する際にはその本体部分が前記デバイスの外周面よ
   りも半径方向内側に位置する縮径状態となるように、前
   記本体部分が前記軸部分に偏心して取り付けられてなる
   掘削工具において、 前記一対のブロックの内の、一方のブロックの前記本体
   部分の平坦な端面と前記軸部分の軸線との距離を、この
   ブロックの前記軸部分の軸線と前記デバイスの軸線との
   距離よりも大きく設定し、かつこのブロックの拡径状態
   となったときにこのブロックの先端面の前記デバイスの
   底面の中心と対向する部分もしくはその近傍部分にビッ
   トを植設したことを特徴とする掘削工具。