JP2002013379A

JP2002013379A - 掘削工具

Info

Publication number: JP2002013379A
Application number: JP2000356323A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tofun; 和夫藤墳; Kimiya Hisada; 仁也久田; Kazuyoshi Yoshida; 和由吉田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-01-18
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP3750516B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インナーロッドからの打撃力を伝達する伝達
面を大きく確保してこの伝達面が単位面積当たりの荷重
を低減し、硬岩帯を削孔する場合などでもこの伝達面の
摩耗を抑える。【解決手段】円筒状のケーシングパイプ１１の先端
に、概略有底円筒状なす掘削ビット２１を、その底部２
１Ａを先端側に向けて同軸かつその軸線Ｏ回りに回転可
能に取り付けるとともに、ケーシングパイプ１１内に挿
入されたインナーロッドの先端には、掘削ビット２１の
内周部に軸線Ｏ方向に挿脱自在とされるとともに挿入状
態において掘削ビット２１と軸線Ｏ回りに一体回転可能
とされるデバイス２０を取り付け、掘削時にこのデバイ
ス２０の先端面２０Ｄが掘削ビット２１の底部２１Ａの
後端側を向く面２１Ｅに当接可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状のケーシン
グパイプ内に挿入されたインナーロッドの先端に掘削ビ
ットが取り付けられて、この掘削ビットにより削孔を形
成しつつその削孔内に上記ケーシングパイプを挿入して
ゆく掘削工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の掘削工具として、本発明の発明
者らは、先に特願平１１−３２４６４７号において図１
１に示すようなものを提案している。この掘削工具で
は、ケーシングパイプ１の先端にリングビット２が軸線
Ｏ回りに回転自在に取り付けられるとともに、このケー
シングパイプ１内に挿入されたインナーロッド（図示
略）の先端にはインナービット３がその先端を上記リン
グビット２の内周から突出させて取り付けられ、このイ
ンナービット３はリングビット２に対して軸線Ｏ回りに
係合可能かつ軸線Ｏ方向に後端側から挿脱自在とされて
いる。また、このインナービット３はその外径が後端側
に向けて拡径する多段状に形成されており、先端側の段
部４はリングビット２の後端部５に、また後端側の段部
６はケーシングパイプ１の先端に接合されたケーシング
トップ７の後端部８にそれぞれ当接可能とされている。

【０００３】しかして、このような掘削工具において
は、上記インナーロッドに軸線Ｏ回りの回転力と該軸線
Ｏ方向先端側に向けての打撃力とを与えることにより、
上記回転力によってインナービット３とリングビット２
とが一体に回転させられるとともに、上記打撃力は直接
的にインナービット３に、また上記段部４，６から後端
部５，８を介してリングビット２とケーシングパイプ１
とにも伝えられ、こうして回転打撃力を受けるリングビ
ット２とインナービット３とによって削孔が形成される
一方、打撃力だけを受けるケーシングパイプ１がこの削
孔内に挿入されてゆく。また、所定の深さまで削孔が形
成されてケーシングパイプ１が挿入された後は、上記イ
ンナービット３ごとインナーロッドを引き抜くことによ
り、先端にリングビット２を残したままケーシングパイ
プ１によって削孔の内周を保護してその崩落を防いだり
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
上記掘削工具においては、インナーロッドからインナー
ビット３に与えられた打撃力が上記段部４と後端部５を
介してリングビット２に伝えられるようになされている
が、このインナービット３は、所定の内径のケーシング
パイプ１内を通して挿入されるものであるため、その外
周に形成可能な段部４の大きさは自ずと制限されざるを
得ない。従って、この段部４とこれが当接するリングビ
ット２の後端部５との当接面、すなわち上記打撃力を伝
達する伝達面もあまり大きく確保することはできず、こ
れとは逆に上記打撃力によってこの伝達面が受ける単位
面積当たりの荷重は大きくなるため、例えば削孔を形成
すべき地層の途中に硬岩帯が存在していてこれら段部４
と後端部５とに過大な荷重が作用すると、その上記伝達
面に著しい摩耗が生じてその後の打撃力の伝達効率が損
なわれ、工具寿命の短縮を招くおそれがある。

【０００５】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、インナーロッドからの打撃力を伝達する伝達
面を大きく確保してこの伝達面が単位面積当たりの荷重
を低減し、硬岩帯を削孔する場合などでもこの伝達面の
摩耗を抑えることが可能な掘削工具を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、円筒状のケ
ーシングパイプの先端に、概略有底円筒状なす掘削ビッ
トを、その底部を先端側に向けて同軸かつその軸線回り
に回転可能に取り付けるとともに、上記ケーシングパイ
プ内に挿入されたインナーロッドの先端には、上記掘削
ビットの内周部に上記軸線方向に挿脱自在とされるとと
もに挿入状態において該掘削ビットと上記軸線回りに一
体回転可能とされるデバイスを取り付け、掘削時にこの
デバイスの先端面が上記掘削ビットの底部の後端側を向
く面に当接可能となるようにしたことを特徴とする。従
って、このように構成された掘削工具においては、掘削
時には上記掘削ビットにインナーロッドからデバイスを
介して回転力が与えられるとともに、このデバイスの先
端面と掘削ビット底部の後端側を向く面とが上記伝達面
として打撃力が与えられるので、従来のようなインナー
ビット外周の段部を介しての伝達に比べて大きな伝達面
積を確保することができる。なお、削孔後にはこのデバ
イスごとインナーロッドを引き抜くことにより、従来の
掘削工具のリングビットと同様に掘削ビットを先端に残
したままケーシングパイプを削孔内に挿入した状態とす
ることができる。

【０００７】ここで、このような有底円筒状の掘削ビッ
トを備えた掘削工具において、削孔時に生成されるくり
粉を効率的に削孔内から排出するには、上記デバイスの
外周に上記ケーシングパイプ内を後端側に向けて延びる
凹溝を形成するとともに、上記掘削ビットには、上記底
部の先端側を向く面に開口して上記挿入状態において上
記凹溝に連通する連通路を形成し、これら連通路から凹
溝を介してくり粉をケーシングパイプ内を通して排出す
るのが望ましい。また、上記掘削ビットの底部の先端側
を向く面を、その中央部が先端側に一段突出するように
形成すれば、この中央部が先に食い付くことによって崩
落し易くなった地層を、この中央部の周りの部分によっ
て掘り進んで削孔を形成することができ、効率的な掘削
を図ることができる。さらに、上記デバイスとインナー
ロッドとの間にダウンザホールハンマーを介装して、こ
のダウンザホールハンマーによってデバイスを打撃する
ことにより、上記掘削ビットとケーシングパイプとに上
記軸線方向先端側に向けての打撃力を与えるようにすれ
ば、ケーシングパイプには引っ張り力しか作用しなくな
るので、削孔の深さが深かったり粘度層を掘削したりす
るような場合や、あるいはケーシングパイプの肉厚を十
分に確保することができないような場合でも、確実な掘
削を行うことが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は、本発明の第１
の実施形態を示すものである。本実施形態においてケー
シングパイプ１１は、必要に応じて順次継ぎ足される円
管状のパイプ本体１２…の先端に円筒状のケーシングト
ップ１３が溶接により同軸に取り付けられて構成され、
このケーシングパイプ１１の内周には、先端にスタビラ
イザー１４を備えた中空のインナーロッド１５が、やは
り必要に応じて順次継ぎ足されて上記ケーシングパイプ
１１の中心軸線Ｏと同軸に挿入される。また、このイン
ナーロッド１５の最後端には、掘削時に軸線Ｏ回りに回
転方向Ｔに向けての回転力と軸線Ｏ方向先端側に向けて
の打撃力とを該インナーロッド１５に与えるドリフター
のシャンクロッド１６が、スイベル１７を介して連結さ
れるとともに、ケーシングパイプ１１最後端のパイプ本
体１２には、その後端部を保護する保護キャップ１８を
介して該ケーシングパイプ１１に上記打撃力のみを与え
るフロントアダプター１９が上記スイベル１７との間に
介装されている。そして、このインナーロッド１５の先
端の上記スタビライザー１４先端にはデバイス２０が取
り付けられるとともに、このデバイス２０のさらに先端
には、掘削ビット２１がその先端をケーシングトップ１
３の先端から突出させて設けられている。

【０００９】ここで、図３に示すように、上記ケーシン
グトップ１３は、その後端部が、先端部に対して内外径
とも一段縮径するように形成されるとともに、その後端
縁には後端側に向けて漸次拡径するテーパ部１３Ａが形
成されており、この後端部を最先端のパイプ本体１２の
内周に嵌挿した上で、上記先端部の後端を該パイプ本体
１２の先端に突き合わせて溶接されることにより取り付
けられている。また、このケーシングトップ１３の先端
部はその内外径がパイプ本体１２の内外径と略等しくさ
れ、この先端部の内周面の先端側の端部には、先端側に
向けて漸次拡径するテーパ面状に面取りされた傾斜面１
３Ｂが形成されるとともに、この傾斜面１３Ｂよりも後
端側の該先端部における軸線Ｏ方向略中央には、この内
周面を該軸線Ｏ回りに周回するように環状溝２２が形成
されており、この環状溝２２は、その溝底の位置が軸線
Ｏに対する径方向において上記傾斜面１３Ｂの先端側の
最も拡径した位置と略等しくされるとともに、その軸線
Ｏ方向の幅は溝深さよりも十分大きくされ、軸線Ｏを含
む断面おいて上記径方向に偏平した内周側に開口する
「コ」字状をなしている。

【００１０】一方、上記デバイス２０は外径が３段に拡
縮径する外形略多段円筒状をなしていて、そのうち後端
側段部は最小径部とされ、この後端側段部の外周には、
上記スタビライザー１４先端の雌ネジ部にねじ込まれる
雄ネジ部２０Ａが形成されている。また、このデバイス
２０外周の中央段部は最大径部とされて、その外径はケ
ーシングパイプ１１の上記パイプ本体１２の内径よりも
小さく、かつケーシングトップ１３の上記後端部の内径
よりは大きくされており、この中央段部の先端側を向く
面は、ケーシングトップ１３の上記テーパ部１３Ａがな
すテーパ角と等しい角度で先端側に向かうに従い漸次縮
径するテーパ部２０Ｂとされていて、掘削時にはこれら
のテーパ部１３Ａ，２０Ｂが互いに当接された状態とさ
れる。なお、この多段円筒状をなすデバイス２０の内周
部２０Ｃは、該デバイス２０の全長に亙って略等しい内
径とされている。

【００１１】さらに、上記テーパ部２０Ｂよりも先端側
の段部は、その外径が上記ケーシングトップ１３の後端
部内に嵌挿可能な大きさとされており、この先端側段部
の外周には、溝深さの浅い複数条（本実施形態では３
条）の係合溝２３と、これよりも溝深さの深いやはり複
数条（本実施形態では係合溝２０と同数の３条）の凹溝
２４とが、それぞれ軸線Ｏに平行に延びるように、かつ
周方向に互いに等間隔となるように、しかも、係合溝２
３の回転方向Ｔ側に凹溝２４が隣接するように形成され
ている。このうち、係合溝２３は、その先端がデバイス
２０の先端面２０Ｄに開口して均一な深さで後端側に延
びた後に上記中央段部の手前で外周側に切れ上がるよう
に形成されている一方、凹溝２４は、やはりデバイス２
０の先端面２０Ｄに開口して上記係合溝２３よりも僅か
に深い均一な深さで後端側に延びた後、上記中央段部の
後端側で僅かに外周側に切れ上がってこの中央段部の後
端側を向く面に開口するように形成されている。なお、
各凹溝２４…の底面には、上記内周部２０Ｃから外周側
に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して分岐させ
られた分岐孔２０Ｅが開口させられている。さらに、こ
のデバイス２０の上記先端面２０Ｄは、軸線Ｏに垂直な
平坦面に形成されている。

【００１２】また、上記掘削ビット２１は、概略有底円
筒状に形成されており、その底部２１Ａの外径はケーシ
ングパイプ１１の外径よりも大きくされるとともに、円
筒部２１Ｂは、外径がケーシングトップ１３の上記先端
部の内周に嵌挿可能、かつ内径はデバイス２０の上記先
端側段部が嵌挿可能な大きさとされ、上記底部２１Ａを
先端側に向けるとともに、円筒部２１Ｂをケーシングト
ップ１３の上記先端部の内周とデバイス２０の上記先端
側段部の外周との間に画成される円筒状の間隙部に嵌挿
させて、上記軸線Ｏと同軸にケーシングパイプ１１の先
端に取り付けられている。ここで、上記底部２１Ａの先
端側を向く面、すなわち当該掘削ビット２１の先端面２
１Ｃは、その中央部２１Ｄが先端側に向けて略円板状に
一段突出するように形成されており、この中央部２１Ｄ
の先端面およびその外周縁と、該中央部２１Ｄの周りの
上記先端面２１Ｃおよびその周縁とに、超硬合金等の硬
質材料により形成されたチップ２５が多数植設されてい
る。なお、本実施形態ではこのチップ２５は、該掘削ビ
ット２１の表面から突出する先端部が球面状の頂部を有
する略円錐状のスパイクタイプのものとされている。

【００１３】さらにまた、この掘削ビット２１の上記円
筒部２１Ｂの外周面には、その軸線Ｏ方向中央よりも僅
かに後端側に、該軸線Ｏを中心としてこの外周面を軸線
Ｏ回りに周回するように延びる環状溝２６が形成されて
おり、この円筒部２１Ｂをケーシングトップ１３の先端
部内周に嵌挿することによってこの環状溝２６とケーシ
ングトップ１３の内周面の上記環状溝２２とが合致して
画成される環状孔２７には、軸線Ｏに対する径方向に弾
性変形可能な係止部材２８が介装されている。ここで、
上記環状溝２６は、軸線Ｏを含む断面おいて外周側に開
口する「コ」字状をなし、その溝深さは上記環状溝２２
よりも深くされるとともに軸線Ｏ方向の溝幅は環状溝２
２よりも十分小さくされており、従ってこれら環状溝２
２，２６によって画成される上記環状孔２７は、環状溝
２６が環状溝２２の軸線Ｏ方向略中央部に位置した状態
において、該軸線Ｏを含む断面が上記径方向に偏平した
Ｔ字状をなすように形成される。

【００１４】また、上記係止部材２８は、本実施形態で
はバネ鋼等の適当な弾性と十分な強度とを備えた材質に
よって形成された円環を周方向に一部切り欠いた形状
の、いわゆるＣ型止め輪であって、その断面は、上記環
状溝２６に嵌合可能な軸線Ｏ方向の幅と環状溝２６の溝
深さに等しい上記径方向の厚さとを有する方形状に形成
されており、さらに該係止部材２８に負荷がかかってい
ない自然状態において、該係止部材２８の外径は、円筒
部２１Ｂの外径やケーシングトップ１３の先端部の内径
よりも大きく、軸線Ｏを中心とした環状溝２２の溝底面
の内径と略等しくなるように設定されるとともに、この
自然状態における係止部材２８の内径は、軸線Ｏを中心
とした環状溝２６の溝底面の外径よりも大きく、かつ円
筒部２１Ｂの外径よりは小さくなるように設定されてい
る。従って、環状孔２７に介装された係止部材２８は略
上述の自然状態とされ、全周的に、その径方向内周部側
が軸線Ｏ方向に環状溝２６に嵌合するとともに、外周部
側は環状溝２２内に突出してその溝底面に摺接した状態
とされる。

【００１５】さらに、この円筒部２１Ｂの内周面には、
上記底部２１Ａの後端側を向く面、すなわちこの円筒部
２１Ｂ内周の底面２１Ｅから軸線Ｏに平行に後端側に延
びる突条２９が、デバイス２０の上記係合溝２３…と同
数（本実施形態では３条）、周方向に等間隔に形成され
ている。これらの突条２９…は、それぞれその周方向の
幅が上記係合溝２３の幅と略等しくされるとともに、上
記円筒部２１Ｂの内周面からの突出高さは係合溝２３の
デバイス２０先端側段部外周面からの溝深さよりも僅か
に小さな高さで均一とされていて、これらの突条２９…
を係合溝２３…に収容することにより、デバイス２０
は、その先端側段部が掘削ビット２１の円筒部２１Ｂ内
周に挿脱自在とされ、かつ挿入状態においては上記回転
方向Ｔに向けて掘削ビット２１と一体回転可能とされ
る。

【００１６】一方、上記底部２１Ａには、上記底面２１
Ｅの中央部から先端側に向けて一段凹む断面円形の凹所
３０が形成されてデバイス２０の内周部２０Ｃに連通可
能とされており、この凹所３０から上記先端面２１Ｃに
かけては、軸線Ｏに平行な１の噴出孔３０Ａが上記中央
部２１Ｄ内周側の軸線Ｏから僅かに外周側に外れた位置
に開口するように、また先端側に向かうに従い外周側に
向かうように傾斜した３つの噴出孔３０Ｂ…が上記中央
部２１Ｄの周りの先端面２１Ｃ内周に周方向に等間隔に
開口するように、それぞれ形成されている。そして、こ
の掘削ビット２１の底部２１Ａの上記底面２１Ｅもま
た、デバイス２０の上記先端面２０Ｄと同様に軸線Ｏに
垂直な平坦面とされている。

【００１７】さらにまた、この底部２１Ａには、上記底
面２１Ｅの外周側縁部において上記突条２９…の回転方
向Ｔ側に隣接する位置から上記先端面２１Ｃにかけて、
軸線Ｏに直交する断面が周方向に延びる長円状をなす貫
通孔３１…が、それぞれ軸線Ｏ方向には該軸線Ｏに平行
に延びるように形成されている。ここで、これらの貫通
孔３１…は、それぞれその周方向の長さが上記凹溝２４
の周方向の長さと略等しくされるとともに、その内周面
のうち外周側を向く部分までの軸線Ｏからの距離が上記
凹溝２４の外周側を向く底面までの軸線Ｏからの距離と
略等しく、またこの内周面のうち内周側を向く部分まで
の軸線Ｏからの距離はデバイス２０の上記先端側段部の
外径と略等しくなるようにされていて、後述する挿入状
態において上記凹溝２４に連通する本実施形態において
の連通路とされている。なお、これらの貫通孔３１…
は、上記先端面２１Ｃにおいては、先端側に一段突出す
る円板状の上記中央部２１Ｄの外周面とこの中央部２１
Ｄの周りの先端面２１Ｃ部分とが交差する円周上に開口
させられていて、この貫通孔３１の内周側の部分は上記
中央部２１Ｄの外周面を切り欠くようにしてこの中央部
２１Ｄの先端面にまで延設されている。

【００１８】このような掘削工具においては、ケーシン
グパイプ１１先端のケーシングトップ１３内周に、上述
のように環状溝２６に係止部材２８が装着された掘削ビ
ット２１の上記円筒部２１Ｂを先端側から嵌挿すること
により、この係止部材２８がケーシングトップ１３の先
端側内周の傾斜面１３Ｂに乗り上げて案内されるように
弾性的に縮径するので、さらにそのまま円筒部２１Ｂを
後端側に挿入すると、上記環状溝２６がケーシングトッ
プ１３内周の環状溝２２と合致したところで、係止部材
２８がその弾性によって拡径することにより元の自然状
態に復帰してその外周部が環状溝２２側に嵌まり込み、
これら環状溝２２，２６によって画成された環状孔２７
に係止部材２８が介装された状態で、掘削ビット２１
は、その上記底部２１Ａがケーシングパイプ１１の先端
開口部を塞ぐように先端側に向けられて、該ケーシング
パイプ１１の先端に上記軸線Ｏと同軸に取り付けられ
る。従って、この状態で掘削ビット２１はケーシングパ
イプ１１に対し、軸線Ｏ回りには回転自在とされるとと
もに、軸線Ｏ方向先端側に向けては係止部材２８が環状
溝２２の先端縁に当接したところでその移動が拘束され
て係止される。

【００１９】そして、こうしてケーシングパイプ１１の
先端に掘削ビット２１が取り付けられた状態で、先端に
上記デバイス２０が取り付けられたインナーロッド１５
を回転方向Ｔに回転させつつケーシングパイプ１１内に
後端側から挿入して、上記テーパ部１３Ａ，２０Ｂ同士
が当接するまで前進させることにより、上記係合溝２３
…に突条２９…が嵌め込まれながらデバイス２０の先端
側段部が掘削ビット２１の円筒部２１Ｂ内周に挿入され
る。従って、この挿入状態においてデバイス２０は、上
記回転方向Ｔに掘削ビット２１と係合して一体回転可能
とされるとともに、ケーシングパイプ１１とはテーパ部
１３Ａ，２０Ｂの当接によって軸線Ｏ方向先端側に一体
に前進可能とされる。しかして、このとき掘削ビット２
１は、軸線Ｏ方向後端側に向けては上記底面２１Ｅがデ
バイス２０の上記先端面２０Ｄに当接したところでその
軸線Ｏ方向後端側に向けての移動が拘束されるようにな
されており、すなわち掘削時に上記挿入状態においてこ
の掘削ビット２１を地層に接地した状態で、デバイス２
０の先端面２０Ｄが掘削ビット２１の底部２１Ａの後端
側を向く上記底面２１Ｅに当接可能とされている。ま
た、上記挿入状態において、ともに上記係合溝２３と突
条２９との回転方向Ｔ側に隣接するデバイス２０の凹溝
２４と掘削ビット２１の貫通孔３１とは、周方向の位置
が一致して上述のように互いに連通させられることとな
る。

【００２０】従って、この状態で上記シャンクロッド１
６からスイベル１７、インナーロッド１５およびスタビ
ライザー１４を介してデバイス２０に回転打撃力を与え
ることにより、掘削ビット２１には上記係合溝２３…お
よび突条２９…を介しての回転力と上記先端面２０Ｄお
よび底面２１Ｅを介しての打撃力とが伝えられ、その上
記先端面２１Ｃに植設されたチップ２５…により削孔が
形成されるとともに、ケーシングパイプ１１には上記フ
ロントアダプター１９からの打撃力と上記テーパ部１３
Ａ，２０Ｂを介しての打撃力とが伝えられ、掘削ビット
２１によって形成された上記削孔にこのケーシングパイ
プ１１が挿入されてゆく。なお、掘削中は、上記スイベ
ル１７からインナーロッド１５およびスタビライザー１
４の内周部を通してデバイス２０の内周部２０Ｃに圧縮
空気等が供給され、掘削ビット２１の上記凹所３０から
噴出孔３０Ａ，３０Ｂ…を通って削孔内に噴出させられ
るとともに、掘削時に生成されたくり粉は、この圧縮空
気等により、互いに連通した上記貫通孔３１…から凹溝
２４…を介してケーシングパイプ１１内のデバイス２０
の後端側に送り出され、さらにこのケーシングパイプ１
１内のインナーロッド１５との間を通ってスイベル１７
から排出される。また、掘削後は、デバイス２０ごとイ
ンナーロッド１５を後退させてケーシングパイプ１１か
ら引き抜くことにより、掘削ビット２１を孔底に残した
まま削孔内にケーシングパイプ１１が挿入された状態と
することができる。

【００２１】このように、上記構成の掘削工具において
は、掘削時にデバイス２０の先端面２０Ｄが掘削ビット
２１の底部２１Ａの後端側を向く底面２１Ｅに当接可能
とされていて、デバイス２０に与えられた打撃力はこれ
ら先端面２０Ｄから底面２１Ｅに伝えられることとな
り、すなわち該先端面２０Ｄと底面２１Ｅとが打撃力の
伝達面となる。このため、従来のインナービットとリン
グビットとの外周に設けられた段部や後端部を伝達面と
して打撃力を伝えるのに比べ、デバイス２０の内周部２
０Ｃや掘削ビット２１の凹所３０の開口面積を除いても
この伝達面の面積を大きく確保することができ、従って
この伝達面に作用する単位面積当たりの荷重は低減する
ことができるので、例えば削孔を形成すべき地層の途中
に硬岩帯が存在していたりして、掘削時に過大な荷重が
これらの伝達面に作用したとしても摩耗が生じたりする
のを防ぐことができ、デバイス２０や掘削ビット２１の
寿命の延長を図ることができるとともに、所定の深さま
で削孔を形成してケーシングパイプ１１を挿入するまで
効率的な掘削を行うことができる。

【００２２】しかも、本実施形態では、これら伝達面と
される先端面２０Ｄと底面２１Ｅとがともに軸線Ｏに垂
直な平坦面とされているので、軸線Ｏ方向先端側に作用
する打撃力をより確実かつ効率的に伝達することが可能
となるとともに、過大な荷重によるこれらの伝達面の変
形や摩耗なども一層効果的に防止することができる。加
えて、本実施形態では、こうしてデバイス２０から掘削
ビット２１への打撃力の伝達面が外周側の段部や後端部
ではなく内周側の上記先端面２０Ｄと底面２１Ｅとされ
ることにより、デバイス２０から掘削ビット２１に上記
回転力を伝達する上記係合溝２３…と突条２９…との係
合面積も大きくすることができ、これによって回転力も
より確実かつ効率的に伝達することが可能となるととも
に、これらの係合面の上記回転力による単位面積当たり
の荷重の低減も図ることができるので、これらが相俟っ
てデバイス２０や掘削ビット２１の一層の長寿命化およ
び掘削の効率化を促すことが可能となる。

【００２３】一方、本実施形態では、デバイス２０の上
記係合溝２３…の回転方向Ｔ側に隣接して凹溝２４…が
設けられるとともに、掘削ビット２１の底部２１Ａには
その先端面２１Ｃに開口する貫通孔３１…が連通路とし
て上記突条２９…の回転方向Ｔ側に隣接するように形成
されていて、これらの突条２９…を係合溝２３…に収容
してデバイス２０を掘削ビット２１の円筒部２１Ｂに挿
入した状態で、これらの貫通孔３１…と凹溝２４…とが
連通するようになされており、掘削時に生成されるくり
粉がこれら貫通孔３１…および凹溝２４…を通ってケー
シングパイプ１１内を後端側に排出可能とされている。
従って、本実施形態によれば、その底部２１Ａがケーシ
ングパイプ１１の先端を覆うように有底円筒状の掘削ビ
ット２１が取り付けられる上記構成の掘削工具にあって
も、掘削時に削孔の孔底で生成されるくり粉を効率的に
後端側に送り出して確実に排出することができ、より円
滑な掘削を促すことが可能となる。

【００２４】また、本実施形態では、多数のチップ２５
…が植設されて削孔を形成する上記掘削ビット２１の先
端面２１Ｃの中央部２１Ｄが、その周りの部分に対して
先端側に一段突出するように形成されており、削孔の孔
底にはまずこの突出した中央部２１Ｄが該孔底の中央部
に先に食い付き、これによって崩壊し易くなったその周
囲の部分を中央部２１Ｄの周りの先端面２１Ｃ部分が掘
削するような形態となるため、さらに効率的な掘削を促
すことができる。しかも、本実施形態では、上述のよう
に掘削ビット２１の先端面２１Ｃに開口する上記貫通孔
３１…が、この中央部２１Ｄの外周面とその周りの部分
とが交差する円周上に開口させられていて、その内周側
の部分がこの中央部２１Ｄの先端面にまで延設されてい
るので、この中央部２１Ｄによる掘削によって生成され
たくり粉も、この貫通孔３１…から凹溝２４…に送り出
して確実に後端側に排出することができる。

【００２５】次に、図４ないし図９を参照して本発明の
第２〜第４の実施形態について説明する。ただし、これ
ら第２〜第４の実施形態において、上記第１の実施形態
と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略す
る。まず、図４および図５に示すのは本発明の第２の実
施形態に係わる掘削ビット４１であって、この掘削ビッ
ト４１は、第１の実施形態の掘削ビット２１に代えてケ
ーシングパイプ１１の先端に取付可能とされており、第
１の実施形態の掘削ビット２１ではその先端面２１Ｃに
植設されるチップ２５が上述のようなスパイクタイプの
もののみとされているのに対し、このスパイクタイプの
チップ２５…に加えて、先端が切妻状をなすチップ４２
が複数（本実施形態では３つ）、その先端稜線部が軸線
Ｏから放射状に延びるようにして上記先端面２１Ｃの外
周部に周方向に等間隔に植設されていることを特徴とす
る。しかるに、このような掘削ビット４１を備えた第２
の実施形態の掘削工具においては、上記チップ４２を設
けることにより、主たる掘削に供される上記チップ２５
…の摩耗の進行を抑えることができるので、工具寿命の
さらなる延長を図ることができる。

【００２６】また、上記第１、第２の実施形態では、そ
の掘削ビット２１の先端面２１Ｃの中央部２１Ｄが先端
側に一段突出するように形成されるとともに、デバイス
２０の凹溝２４に連通する連通路として上記先端部２１
Ａを貫通する貫通孔３１が掘削ビット２１に形成されて
いたが、図６および図７に示す本発明の第３の実施形態
や図８および図９に示す本発明の第４の実施形態では、
その概略有底円筒状をなす掘削ビット５１，５２の底部
５１Ａ，５２Ａの先端側を向く面、すなわち先端面５１
Ｂ，５２Ｂが先端側に突出する中央部を有することがな
く、しかもこの底部５１Ａ，５２Ａに貫通孔３１が形成
される代わりに、該掘削ビット５１，５２の外周に上記
先端面５１Ｂ，５２Ｂに開口して後端側に延びる凹溝５
３が形成されており、この凹溝５３がデバイス５４の外
周に形成された凹溝２４に連通する連通路とされてい
る。従って、これら第３、第４の実施形態では、掘削ビ
ット５１，５２の円筒部５１Ｃ，５２Ｃの内周部に挿入
される上記デバイス５４の先端部までには凹溝２４が延
設されることはなく、このデバイス５４先端部には、上
記円筒部５１Ｃ，５２Ｃ内周の突条２９…を収容して回
転方向Ｔに係合せしめる係合溝２４…が形成されている
だけである。

【００２７】ここで、上記第３の実施形態においては、
上記凹溝５３として、掘削ビット５１の底部５１Ａ外周
に４条の凹溝部５３Ａ…が周方向に等間隔に形成される
とともに、円筒部５１Ｃの外周には３条の凹溝部５３Ｂ
…がやはり周方向に等間隔に形成され、このうち各一つ
ずつの凹溝部５３Ａ，５３Ｂはその周方向の位置が一致
するようにされている。また、デバイス５４の外周に
は、掘削ビット５１の円筒部５１Ｃ内周に挿入される部
分よりも後端側に、３条の上記凹溝２４…がその周方向
の位置を上記挿入状態において上記凹溝部５３Ｂ…に合
わせるように形成されており、これによって上記凹溝５
３が凹溝２４に連通可能とされている。なお、この第３
の実施形態においては、掘削ビット５１の上記先端面５
１Ｂにも、軸線Ｏから放射状に延びて外周側に向かうに
従い深くなる複数条の凹溝部５３Ｃ…が形成されてお
り、これらの凹溝部５３Ｃ…の少なくとも一部の外周
は、上記凹溝部５３Ａの先端に連通させられているとと
もに、掘削ビット５１の上記凹所３０から放射状に分岐
する上記噴出孔３０Ｂ…は、この凹溝部５３Ｃ…に開口
させられている。

【００２８】一方、上記第４の実施形態においては、掘
削ビット５２の外周に、その底部５２Ａから円筒部５２
Ｃにかけて軸線Ｏ方向に延びる３条の上記凹溝５３…が
形成されており、これらの凹溝５３…とデバイス５４外
周の３条の凹溝２４…とが周方向の位置を合わせて連通
するようにされている。なお、これら第３、第４の実施
形態において、上記デバイス５４の後端部には、図示さ
れないインナーロッドまたはその先端に取り付けられた
スタビライザーの先端部に形成される雄ネジ部がねじ込
み可能な雌ネジ部５４Ａが形成されている。また、上記
ケーシングトップ１３の先端部から後端部に向けてその
内周が縮径する部分は、これら第３、第４の実施形態で
は軸線Ｏに沿った断面が凹曲線を有して後端側に向かう
に従い漸次縮径するようにされている。従って、このよ
うに構成された第３、第４の実施形態の掘削工具におい
ても、掘削時にはデバイス５４の上記先端面２０Ｄが掘
削ビット５１，５２の底部５１Ａ，５２Ａの後端側を向
く上記後端面２１Ｅに当接可能とされることにより、第
１の実施形態と同様に工具寿命の延長および効率的な掘
削を図ることができるのは勿論、この掘削時に生成され
たくり粉は、上記凹溝５３（凹溝部５３Ａ〜５３Ｃ）…
を介してこれに連通するデバイス５４外周の凹溝２４…
に送り出されるので、円滑なくり粉の排出を促すことが
できる。

【００２９】次に、図１０は、本発明の第５の実施形態
を示すものであり、上記第１の実施形態と共通する部分
については、やはり同一の符号を配して説明を省略す
る。この第５の実施形態においては、図１に示した第１
の実施形態のスタビライザー１４に代えてダウンザホー
ルハンマー６１がデバイス２０とインナーロッド１５と
の間に介装されており、スイベル１７からこのインナー
ロッド１５の内周部を通して供給される圧縮空気によ
り、このダウンザホールハンマー６１がデバイス２０を
打撃して掘削ビット２１とケーシングトップ１３とに打
撃力が与えられるようになされている。従って、ケーシ
ングパイプ１１は、第１の実施形態では、デバイス２０
からの打撃もあるものの、その後端がフロントアダプタ
ー１９によって打撃されることにより、専ら削孔内に押
し込まれるようにして挿入されていたのに対し、この第
５の実施形態では、先端のケーシングトップ１３が上記
テーパ部１３Ａ，２０Ｂを介してデバイス２０によって
打撃されることのみにより、削孔内に引き込まれるよう
にして挿入されることとなる。

【００３０】このように構成された第５の実施形態によ
れば、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることがで
きるのは勿論、ケーシングパイプ１１には引っ張り力し
か作用しないので、削孔の深さが深かったり粘度層を掘
削したりするような場合や、あるいはケーシングパイプ
１１の肉厚を十分に確保することができないような場合
でも、確実な掘削を行うことが可能となる。すなわち、
専らケーシングパイプ１１を後端側から打撃することに
よって削孔内に挿入する第１の実施形態による掘削にお
いては、例えば一般的には削孔の深さが４５〜５０ｍ以
上、また粘土層においては１７〜１９ｍ以上と深くなる
と、地盤から作用する圧力によってそれ以上ケーシング
パイプ１１を削孔に挿入することが困難となり、無理に
打撃力を与えて挿入させようとして過大な圧縮力が作用
すると、ケーシングパイプ１１の特にパイプ本体１２に
十分な肉厚が確保されていなければ、ケーシングパイプ
１１に座屈が生じたりするおそれがある。

【００３１】ところが、これに対してこの第５の実施形
態の掘削工具による掘削においては、このケーシングパ
イプ１１の削孔内への挿入が、削孔の孔底側に位置する
上記ダウンザホールハンマー６１からの打撃力によって
行われるため、ケーシングパイプ１１は孔底側から削孔
内に引き込まれるようにして挿入されることとなる。し
かるに、このようなケーシングパイプ１１のパイプ本体
１２やケーシングトップ１３を構成する金属材（一般に
は鋼材）は、圧縮による座屈に対する強度よりも引っ張
りによる破断等に対する強度の方が一般的に高く、従っ
て削孔の深さが深くなった場合に大きな打撃力を与えて
も損傷することがなく、たとえ粘土層を掘削する場合で
も第１の実施形態より深い削孔内にケーシングパイプ１
１を挿入することが可能となるのである。また、逆に同
じ深さの削孔に挿入するのであれば、第１の実施形態に
比べて比較的安価な肉厚の薄いケーシングパイプ１１を
使用することができ、経済的である。なお、このような
ダウンザホールハンマー６１を用いた第５の実施形態に
おいても、これに加えて第１の実施形態と同様にドリフ
ターのシャンクロッド１６からスイベル１７およびフロ
ントアダプター１９を介して、ケーシングパイプ１１の
後端側からも打撃力を与えるようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ケーシングパイプの先端に取り付けられた概略有底円筒
状の掘削ビットの底部の後端側を向く面に、この掘削ビ
ットの円筒部の内周に挿脱自在とされて該掘削ビットを
一体回転せしめるデバイスの先端面を当接可能とするこ
とにより、このデバイスに与えられる打撃力の掘削ビッ
トへの伝達面積を大きく確保して、例えば掘削すべき地
層に硬岩帯などが存在していてこの伝達面に過大な荷重
が作用した場合でも、その摩耗や変形を抑えて工具寿命
の延長を図るとともに、この打撃力を効率的に掘削ビッ
トに伝達することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す側断面図であ
る。

【図２】図１に示す実施形態を先端側からみた拡大正
面図である。

【図３】図２におけるＸＯＸ断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係わる掘削ビット
４１を示す側面図である。

【図５】図４に示す掘削ビット４１の正面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態を示す側断面図であ
る（ただし、ケーシングパイプ１１の下側は図示が略さ
れている。）。

【図７】図６におけるＹＹ断面図である（ただし、ケ
ーシングパイプ１１は図示が略されている。）。

【図８】本発明の第４の実施形態を示す側断面図であ
る（ただし、ケーシングパイプ１１の下側は図示が略さ
れている。）。

【図９】図８におけるＺＺ断面図である（ただし、ケ
ーシングパイプ１１は図示が略されている。）。

【図１０】本発明の第５の実施形態を示す側断面図で
ある。

【図１１】本発明の発明者らが先に提案した掘削工具
の先端部の側断面図である。

【符号の説明】

１１ケーシングパイプ１５インナーロッド２０，５４デバイス２０Ｄデバイスの先端面２１，４１，５１，５２掘削ビット２１Ａ，５１Ａ，５２Ａ掘削ビットの底部２１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｃ掘削ビットの円筒部２１Ｃ，５１Ｂ，５２Ｂ掘削ビットの底部の先端側を
向く面２１Ｄ掘削ビットの底部の先端側を向く面の中央部２１Ｅ掘削ビットの底部の後端側を向く面２３係合溝２４凹溝２５，４２チップ２９突条３１貫通孔（連通路）５３凹溝（連通路）６１ダウンザホールハンマーＯ軸線Ｔ掘削時の回転方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田和由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Ｆターム(参考） 2D029 DC01 EC00 PA07 PB05 PC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のケーシングパイプの先端に、概
略有底円筒状なす掘削ビットがその底部を先端側に向け
て同軸かつその軸線回りに回転可能に取り付けられると
ともに、上記ケーシングパイプ内に挿入されたインナー
ロッドの先端には、上記掘削ビットの内周部に上記軸線
方向に挿脱自在とされるとともに挿入状態において該掘
削ビットと上記軸線回りに一体回転可能とされるデバイ
スが取り付けられ、掘削時にこのデバイスの先端面が上
記掘削ビットの底部の後端側を向く面に当接可能とされ
ていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】上記デバイスの外周には上記ケーシング
パイプ内を後端側に向けて延びる凹溝が形成されるとと
もに、上記掘削ビットには、上記底部の先端側を向く面
に開口して上記挿入状態において上記凹溝に連通する連
通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の掘削工具。
【請求項３】上記掘削ビットの底部の先端側を向く面
は、その中央部が先端側に一段突出させられていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工
具。
【請求項４】上記デバイスとインナーロッドとの間に
はダウンザホールハンマーが介装されていて、このダウ
ンザホールハンマーによってデバイスが打撃されること
により、上記掘削ビットとケーシングパイプとに上記軸
線方向先端側に向けての打撃力が与えられることを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の掘削
工具。