CN1223323A - 挖掘工具 - Google Patents

Abstract

本发明的挖掘工具,可防止过大的挖掘负荷集中在该扩径钻头4的轴部18等。在绕轴线O旋转并且承受该轴线O方向打击力的装置3的前端部7,沿周向设有若干个扩径钻头4…,该扩径钻头4…可绕与轴线O之间留出间隔的轴部18朝远离轴线O的外径扩径的方向旋转,并通过与形成在装置3上的凹部8的壁部8B相接而被定位。另外,在装置3的前端部7的轴线O上,设有比扩径钻头更向前端侧突出的辅助钻头5,该辅助钻头5的外径,最好大于扩径钻头4内周端与轴线O之间的径向间隔。

Description

挖掘工具

本发明涉及打锚工程、掘井工程、基础桩工程等土木工程中用于挖掘土砂、岩石等的挖掘工具。

这种挖掘工具，例如有日本特开昭63-11789号公报揭示的型式。该公报揭示的挖掘工具，是在插入挖掘管并由于重锤而获得旋转打击力的装置的前端部，设有一对轴部，该轴部以由上述重锤构成的装置的旋转轴线为对称并与该轴线隔开一定间隔，在这些轴部上分别设有可转动的略半圆形扩径钻头，这些扩径钻头随着借助上述重锤进行的向挖掘方向的旋转，朝着远离轴线的外径扩径的方向绕上述轴部旋转，在彼此侧面相接时被定位，在该状态，这些侧面配置在包含上述轴线的方向。

这样，由扩径钻头扩径的上述挖掘工具，借助上述的旋转打击力，用设在扩径钻头前端面的多个刀片将土砂或岩石破碎，一边挖掘一边在地下前进，随之挖掘管埋入地下。当挖掘管埋入地下预定深度后，使装置朝与上述挖掘方向相反的方向旋转，扩径钻头与上述情形相反地，朝着远离轴线的外径缩径的方向绕轴部旋转，彼此的侧面再次相接时被定位，在该状态，扩径钻头的外径变得小于挖掘管的内径，因此，能把扩径钻头这样缩径后的装置从挖掘管内抽出，仅将挖掘管残留埋设在地下。

但是，该挖掘工具中，如上述那样设在装置前端的扩径钻头，在其侧面相接的状态下被定位而扩径，获得来自重锤的旋转打击力而进行挖掘，来自重锤的旋转力或挖掘时作用在扩径钻头上的负荷中，尤其是作用于挖掘旋转方向后方侧的力，集中于支承扩径钻头的上述轴部，这样，可能有损于扩径钻头的支承刚性，不能进行稳定的挖掘，另外，例如当挖掘时有过大的负荷作用于扩径钻头上时，上述轴部可能会损伤。而且，在挖掘中如果轴部损伤并万一断裂时，扩径钻头从装置上脱落而留在挖掘孔中，要费很多时间和劳力才能将其取出。

另外，上述的挖掘工具中，在扩径钻头扩径，上述侧面彼此相接而被定位的状态下，这些侧面配置在包含装置轴线的方向，也就是说，工具前端的旋转中心位于扩径钻头彼此的接合面上，所以，不容易把刀片设在该旋转中心附近。但是，另一方面，在该工具前端的旋转中心附近，其旋转速度变小，在旋转中心为O，所以，几乎全靠重锤的打击力进行挖掘。因此，如果刀片未设在工具旋转中心附近，则在该部分，扩径钻头的前端面一边挤碎土砂或岩石一边进行挖掘，挖掘效率低，而且促进扩径钻头的磨损等损伤。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其第1目的在于提供一种挖掘工具，该挖掘工具备有借助装置的旋转而扩径的扩径钻头，可防止在该扩径钻头的轴部等有过大的负荷集中。本发明的第2目的是提供一种挖掘工具，该挖掘工具特别能提高工具旋转中心附近的挖掘性能。本发明的第3目的是提供一种挖掘工具，该挖掘工具万一上述轴部损伤，也能防止扩径钻头脱落。

为了实现上述第1目的，本发明的挖掘工具，其特征在于，在绕轴线旋转并且承受该轴线方向打击力的装置的前端部，沿周方向设有若干个扩径钻头，该扩径钻头可绕与上述轴线之间留出间隔的轴部转动，这些扩径钻头，随着上述装置向挖掘方向的旋转，朝着远离上述轴线的外径扩径的方向旋转，通过与形成在装置上的壁部相接而被定位。因此，由于扩径钻头与形成在装置上的壁部相接而被定位，所以，确保扩径时扩径钻头的支承刚性，可进行稳定的挖掘。可防止轴部损伤。

为了实现上述的第2目的，本发明的挖掘工具，其特征在于，在上述装置的前端部的上述轴线上，最好设有比扩径钻头更向前端侧突出的辅助钻头。即，由于设置了这样的辅助钻头，可以把挖掘用的刀片切实地设置在装置前端部的工具旋转中心附近，而且，在挖掘时，该辅助钻头先行，因而成为扩径钻头挖掘已变得容易破碎的土砂、岩石等的形式，可提高挖掘效率，同时进一步减轻扩径钻头的负担。另外，由于上述辅助钻头的外径设定成大于上述扩径钻头内周端与上述轴线之间的径向间隔，所以，万一扩径钻头的轴部损伤时，扩径钻头也不会脱落。

图1是表示本发明一实施例的侧剖视图。

图2是从前端看的正面图，表示图1所示实施例中的扩径钻头4…的扩径状态。

图3是从前端看的正面图，表示图1所示实施例中的扩径钻头4…的缩径状态。

下面，说明本发明的实施例。图1至图3表示本发明一实施例，该实施例的挖掘工具，大体上由通过壳体顶2配置在挖掘管1前端的装置3、配设在该装置3前端部的4个扩径钻头4…和一个辅助钻头5构成。上述装置3大致形成为多级圆柱形，其直径小一级的后端部侧作为柄部6，在该柄部6上安装着图未示的重锤，一边绕其中心轴线O朝挖掘旋转方向T旋转，一边在该轴线O方向前端侧获得打击力。上述壳体顶2焊接在挖掘管1的前端部，其内径比挖掘管1的内径小，上述装置3的前端部7可嵌插在该壳体顶2的内周部，并且，在该前端部7的外周面后端侧，朝着壳体顶2和上述轴线O方向前端侧，形成接合凸部7A，这样，上述装置3可绕轴线O相对于挖掘管1和壳体顶2自由旋转，并且在轴线O方向前端侧一体地前进。

另外，在该装置3的前端部7的外周，沿周方向等间隔地形成4个朝其前端面和外周面开口的凹部8…，上述扩径钻头4分别装在这些凹部8…内，并且，在装置3的中心部，沿上述轴线O形成贯通孔9，该贯通孔9的前端部为多级扩径的形状，成为安装上述辅助钻头5的安装孔10。上述凹部8由底面8A、壁面8B、壁面8C和壁面8D构成，底面8A位于从装置3的前端面后退一级的位置，壁面8B从底面8A立起并与上述前端面相连，朝向挖掘旋转方向T。壁面8C从底面8A立起并与上述前端面相连，朝向外周侧。壁面8D从底面8A立起并与上述前端面相连，朝向挖掘旋转方向T的后方侧。其中，壁面8B、8D，从装置3的前端面侧看，往内周侧及挖掘旋转方向T的后方侧，朝相互交叉成锐角的方向延伸。

在该凹部8的上述壁面8B与壁面8C交叉的角部，从装置3的前端面侧看，形成朝内周侧凹入的凹圆弧面8E，在凹部8的上述底面8A上，形成与该凹圆弧面8E的圆弧中心同轴的安装孔11。在装置3上，形成从上述贯通孔9垂直向外周侧延伸的4个小径空气孔12…，这些空气孔12…沿径向延伸，在离开装置3的前端部7外周面的上述凸部7A稍稍位于前端侧开口，并且，在途中朝轴线O方向前端侧垂直分支，也分别在上述安装孔11的底面上开口。另外，从装置3的前端部7的外周面朝向径向内周侧形成对着轴线O的4个固定孔13…，这些固定孔13…分别在上述安装孔11的内周面，与其切线方向相接地交叉开口。

在装置3内，除了上述空气孔12外，还形成4个大径的空气孔14…，这些空气孔14…从贯通孔9朝前端外周侧倾斜地延伸。这些空气孔14…分别在凹部8…的各底面8A中，在比上述安装孔11靠近挖掘旋转方向T侧的、上述壁面8C与壁面8D交叉的角部附近开口。在装置3的前端部7的外周面上，形成与上述轴线O平行延伸的4条凹槽15…，这些凹槽15…的前端侧在凹部8的底面8A外周侧的挖掘旋转方向T侧的部分上开口，分别与各凹部8…连通。

装在该凹部8内的扩径钻头4的构造是：硬质合金等硬质材料制成的多个刀片17…，安装在收容于凹部8内的块状本体16的前端面16A上，在后端侧，形成轴部18嵌装在上述安装孔11内。在该轴部18上，形成剖面略半圆形的环状槽19，该环状槽19，在轴部18嵌插在安装孔11内、本体16与凹部8的底面8A相接的状态，与安装孔11中的上述固定孔3的位置一致。这样，把轴部18嵌插到安装孔11内，将销20和衬垫21嵌插入上述固定孔13内，用开口环22固定，上述销20与环状槽19接合，扩径钻头4不能脱出，同时，上述本体18在凹部8内可绕轴部16自由转动地支承着。

该扩径钻头4的本体16的前端面16A呈略多边形，在该本体16的外周，形成侧面16B、侧面16C、侧面16D、侧面16E。如图2所示，在扩径钻头4扩径的状态，曲率半径大的凸圆弧状侧面16B朝向外周侧。侧面16C与凹部8的壁面8B相接。如图3所示，在该扩径钻头4缩径的状态，侧面16D、侧面16E分别与凹部8的壁面8C、8D相接。侧面16B与侧面16E略垂直，与其相反侧的侧面16C和侧面16D的交差棱线部，形成凸圆弧面16F，该凸圆弧面16F与轴部18的中心轴同轴，并能与凹部8的凹圆弧面8E滑接。上述前端面16A的侧面16B、16E侧的边缘部，随着趋向这些侧面16B、16E侧，后退地倾斜。在侧面16B上埋设着图未示的小刀片。

安装在上述安装孔10内的辅助钻头5的构造是：在圆盘状本体23的前端面23A和外周面23B上，与上述扩径钻头4同样地，埋设着硬质合金等硬质材料做成的多个刀片17…，同时，在后端侧形成轴部24插入安装孔10内。在该轴部24的外周形成外螺纹部24A，在安装孔10的内周形成与该外螺纹部24A旋合的内螺纹部10A。把外螺纹部24A拧入内螺纹部10A内，辅助钻头5就安装在安装孔10内，固定在装置3的前端部7的轴线O上。这样安装了的辅助钻头5的本体23，如图1所示，比安装在装置3凹部8…内的扩径钻头4…还要位于轴线O方向前端侧，而且，其外径大于从各扩径钻头4…内周端到装置3轴线O之间的径向间隔，这样，该辅助钻头5的本体23，如图1所示，复盖住扩径钻头4的内周侧部分。

在该辅助钻头5的本体23的前端面23A上，沿周方向等间隔地形成4条从其中央朝外周侧延伸的凹槽25…，而且，从轴线O方向前端侧看，该4条凹槽25…与装置3的凹部8的壁面8C垂直。另外，在本体23的外周面23B上，形成沿轴线O方向延伸的多个凹槽26…，其中的4条凹槽26…分别在上述凹槽25…的外周端与各凹槽25…连通。在该辅助钻头5上，形成从轴部24向本体23沿轴线O朝前端侧延伸的空气孔27，该空气孔27在前端侧形成2个分支，朝上述凹槽25…之中的位于相反侧的一对凹槽25、25的内周侧端部开口。

该构造的挖掘工具中，挖掘时借助来自重锤的旋转打击力，装置3朝挖掘旋转方向T旋转时，各扩径钻头4…因挖掘阻力，如图1和图2所示，从前端侧看，绕轴部18朝顺时针方向旋转扩径，由于上述侧面16C与凹部8的壁面8B相接而定位，在该扩径状态，各扩径钻头4…的上述侧面16B…位于以轴线O为中心的一个圆筒面上，该圆筒面的外径大于挖掘管1和壳体顶2的外径。借助来自重锤的旋转打击力，在挖掘管1的前端扩径的扩径钻头4…和配置在装置3前端旋转中心的辅助钻头5，一边破碎砂土、岩石等，装置3一边通过壳体顶2随着挖掘管1前进，进行挖掘。

凹部8的底面8A上的空气孔14的开口部，在扩径钻头4缩径的状态，被该扩径钻头4闭塞，在该扩径钻头4扩径时，如图2所示，露出于侧面16D与凹部8的壁面8D之间。挖掘时，从贯通孔9供给的压缩空气通过空气孔14、27喷出，挖掘时被破碎了的岩粉通过凹槽25、26和凹槽15排出到挖掘管1的后端侧。挖掘结束后，从挖掘管1中拔出挖掘工具时，使装置3朝挖掘旋转方向T的后方侧旋转，如图3所示，各扩径钻头4…绕轴部18朝反时针方向旋转而缩径，上述侧面16D、16E与壁面8C、8D相接而定位。在该缩径状态，各扩径钻头4…的远离上述轴线O的外径，小于装置3前端部7的外径，即，小于挖掘管1和壳体顶2的内径，所以，这时抽出装置3，可以仅将挖掘管1和壳体顶2残留埋设在地下。

上述构造的挖掘工具中，在扩径钻头4…扩径时，其本体16的侧面16C与形成在装置3上的凹部8的壁面8B相接而被定位，挖掘时，作用于扩径钻头4的挖掘负荷，大部分由该装置3的壁面8B承受。因此，本实施例的挖掘工具，与扩径钻头仅由轴部支承的现有挖掘工具相比，可提高该扩径钻头4的支承刚度，可稳定地进行挖掘，同时，挖掘负荷不只是集中在扩径钻头4的轴部18上，因此即使有过大的负荷作用时，轴部18也不会损伤，可防止扩径钻头4脱落等故障。

本实施例中，在扩径钻头4的本体16上，形成凸圆弧面16F，同时在装置3的凹部8内形成凹圆弧面8E，这些凹凸圆弧面8E、16F与轴部18及安装孔11同轴，无论扩径钻头4扩径还是缩径，总能保持接触状态。因此，根据本实施例，为了使扩径钻头扩缩径，能一边绕轴部18自由转动，一边因这些凹凸圆弧面8E、16F接触而将扩径钻头4支承在装置3上，所以，与上述壁面8B的支承共同作用，可更有效地提高扩径钻头4的支承刚性。另外，可更切实地防止挖掘负荷对扩径钻头4的损伤。

本实施例中，在上述装置3的前端，除了扩径钻头4…外，在轴线O上还设有辅助钻头5，该辅助钻头5的本体23比扩径钻头4…还要向前端侧突出，所以，在挖掘时，首先，该辅助钻头5先行，挖掘小径的挖掘孔，然后，后续的扩径钻头4…将该挖掘孔扩开，进行挖掘。因此，根据本实施例，不象已往那样，由于扩径钻头的对接面位于旋转轴线上而不能在旋转中心附近设置刀片。因此，可防止在大挖掘负荷作用的旋转中心，工具产生损耗。而且，如上所述，由先行的辅助钻头5的旋转打击挖掘，在先挖掘的小径的挖掘孔周围，土砂或岩石等变得容易崩溃，后续的扩径钻头4…挖掘该变得容易崩溃的部分，可提高挖掘效率。

本实施例中，突出于前端的辅助钻头5的本体2 3的外径，大于从扩径钻头4…的内周端到装置3轴线O的径向间隔，因此，由于辅助钻头5的本体23复盖扩径钻头4的本体16的前端内周侧，所以，万一有过大的负荷作用在扩径钻头4上而轴部18损坏时，也可防止扩径钻头4向前端侧脱落，这样就可防止花很多的时间和劳力去回收脱落的扩径钻头4。另外，本实施例中，扩径钻头4的本体16，被形成在装置3上的凹部8的上述壁面8B～8D在装置3的周向约束住，所以，能更加可靠地防止扩径钻头4的脱落。而且，这样，辅助钻头5复盖扩径钻头4的内周侧，可抑制挖掘负荷作用到扩径钻头4的本体16的内周侧部分，所以，还可获得能更有效地防止扩径钻头4损伤的优点。

另外，该辅助钻头5的本体23复盖扩径钻头4的本体16前端外周侧的外伸量，就上述轴线O方向而言，如图1所示，从扩径钻头4的本体16前端面16A至辅助钻头5的本体23的后端面之间的间隔，小于扩径钻头4的本体16的后端面到轴部18的环状槽19的距离，就径向而言，如图1至图3所示，辅助钻头5的本体23的外周面23B，最好大于从装置3的轴线O到扩径钻头4的轴部18外周面的径向间隔。这是因为，当过大的负荷作用于扩径钻头4而使轴部18损伤时，在轴部18上，环状槽19的部分因强度小，所以，通常在该部分产生断裂等，因此，如果按上述那样进行设定，万一在环状槽处轴部18产生断裂，扩径钻头4的本体16与辅助钻头5的本体23后端面相接，这样，可切实地防止其脱落。

如上所述，根据本发明，设在装置前端部的扩径钻头，在扩径时与形成在装置上的壁部相接而被定位，所以，挖掘时的负荷可由该壁部承受，可提高扩径钻头的支承刚性，进行稳定的挖掘。同时，可防止挖掘负荷集中在扩径钻头的轴部而引起损伤。另外，在装置前端部的旋转轴线上，设有比上述扩径钻头更向前端侧突出的辅助钻头，尤其能提高工具前端的旋转中心附近的挖掘效率，另外由于该辅助钻头的外径大于扩径钻头内周端与上述轴线之间的径向间隔，可切实防止万一时扩径钻头的脱落。

Claims (3)

1．一种挖掘工具，其特征在于，在绕轴线旋转并且承受该轴线方向打击力的装置的前端部，沿周向设有若干个扩径钻头，这些扩径钻头可绕与上述轴线之间留出间隔的轴部转动，这些扩径钻头，随着上述装置向挖掘方向的旋转，朝远离上述轴线的外径扩径的方向旋转，并通过与形成在上述装置上的壁部相接而被定位。

2．如权利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，在上述装置的前端部的上述轴线上，设有比扩径钻头更向前端侧突出的辅助钻头。

3．如权利要求2所述的挖掘工具，其特征在于，上述辅助钻头的外径，大于上述扩径钻头内周端与上述轴线之间的径向间隔。

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