JP2002285774A - Excavating method and device - Google Patents

Excavating method and device

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JP2002285774A
JP2002285774A JP2001087779A JP2001087779A JP2002285774A JP 2002285774 A JP2002285774 A JP 2002285774A JP 2001087779 A JP2001087779 A JP 2001087779A JP 2001087779 A JP2001087779 A JP 2001087779A JP 2002285774 A JP2002285774 A JP 2002285774A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-circular excavating method for performing excavation having a regular polygon cross section without damaging the advantage of rotation motion. SOLUTION: In the method for excavating a hole (H) in the form of a regular N-angle of N vertical angles, an excavating means (T) formed in the form of a regular (N-1)-angle inscribed to the excavating regular N-angle is used, the excavating means (T) rotates at a prescribed rotating speed along the orbital circle (R) of a prescribed radius centering an excavating center (O), and rotates around an excavation means center (G) at a prescribed speed to excavate. However, the excavating means (T) in the form of the regular (N-1)-angle uses a blade-like excavation bit or jet. In addition, a regular (N+1)-angular excavating means (T) can be used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボーリング孔の掘
削作業、あるいは機械工作の穿孔加工等において、断面
形状が非円形の孔(通し孔あるいは先止まり孔)を掘削
する方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、
例えば地盤等へのボーリング孔の掘削、あるいは機械工
作での穿孔加工の際に、断面形状が正N角形状(N個の
各頂角が等角で、各辺長が等しい形状)となる様に穿孔
する掘削方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for excavating a hole (through hole or blind hole) having a non-circular cross-sectional shape in a boring hole excavating operation or a boring operation of a machine tool. More specifically, the present invention provides
For example, when excavating a boring hole in the ground or drilling by machine work, the cross-sectional shape becomes a regular N-corner shape (N vertex angles are equiangular and each side length is equal). TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drilling method and apparatus for piercing a hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】先ず、ボーリング孔の掘削作業に関連し
て説明すると、動力を用いて土を掘削する際には、掘削
ビットを回転するのが最も有効な掘削方法の一つであ
る。その際に、掘削の形状は当然円形となる。しかし、
掘削目的によっては円形でない方が望ましい場合もあ
る。例えば、地下鉄その他の鉄道に利用するトンネルに
おいては、四角形断面の方が掘削量に無駄がない(図5
1及び図52参照)。
2. Description of the Related Art First, in connection with the excavation work of a boring hole, when excavating soil using power, rotating an excavation bit is one of the most effective excavation methods. At that time, the shape of the excavation naturally becomes circular. But,
For some excavation purposes, a non-circular shape is desirable. For example, in tunnels used for subways and other railways, a square cross section has less waste in excavation (see FIG. 5).
1 and FIG. 52).

【0003】また、垂直ボーリングによって改良するべ
き地盤における施工部分の全面に亘って掘削を行って地
盤改良を行う場合においては、図53に示す様に、円形
掘削では重複する部分が多い。これに対して、例えば断
面形状が六角形のボーリング孔掘削であれば、図54に
示す様に、全く重複掘削をすること無く、施工すべき箇
所の全面に亘って掘削をすることが可能である。そし
て、重複掘削による無駄なコストを削減する事が出来る
ので、施工コストを大幅に節減することが出来る。
[0003] In addition, when the ground is improved by excavating the entire construction portion of the ground to be improved by vertical boring, as shown in FIG. 53, there are many overlapping portions in circular excavation. On the other hand, for example, in the case of drilling a boring hole having a hexagonal cross-sectional shape, as shown in FIG. 54, it is possible to perform drilling over the entire area to be constructed without performing overlapping drilling at all. is there. And since the useless cost by overlapping excavation can be reduced, construction cost can be greatly reduced.

【0004】この様に、非円形断面の掘削には種々のメ
リットがある。しかし、非円形断面を有する掘削を穿孔
するのに有効な技術は、現時点ではさほど提供されては
いない。
As described above, there are various advantages in excavating a non-circular cross section. However, very little technology is available at this time to drill excavations with non-circular cross-sections.

【0005】また、ボーリング孔掘削における上記の問
題と同様な問題が、機械加工などで母材に通し孔或いは
先止まり孔を切削加工或いは研削加工する場合において
も存在する。そして、非円形断面を有する通し孔或いは
先止まり孔を穿孔するのに有効な技術が現時点では提供
されてはいない点も同様である。
[0005] A problem similar to the above-mentioned problem in boring hole excavation also exists when a through hole or a blind hole is cut or ground in a base material by machining or the like. The same is true with respect to the fact that a technique effective for drilling a through hole or a blind hole having a non-circular cross section has not been provided at present.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した様
な実状に鑑み提案されたものであり、ボーリング掘削に
おいて非円形の断面形状、特に正多角形の断面形状を有
するボーリング孔の掘削を可能とし、且つ、非円形の断
面形状を有する通し孔或いは先止まり孔を切削加工或い
は研削加工によって穿孔することを可能にした掘削方法
及び装置の提供を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned situation, and has been proposed for excavating a non-circular cross-sectional shape, particularly a boring hole having a regular polygonal cross-sectional shape in boring excavation. It is an object of the present invention to provide a drilling method and a drilling method capable of drilling a through hole or a blind hole having a non-circular cross-sectional shape by cutting or grinding.

【0007】[0007]

【知見】発明者は研究の結果、次の様な技術的事項を見
出した。 (A) 半径「(N−1)2 r」の円に内接する正
(N−1)角形を、その円の中心(N−1角形の重心)
を軸に角速度「ω」で自転させつつ、半径「r」の円周
上を角速度「(1−N)ω」で公転させる時、この正
(N−1)角形の掃過範囲は、半径「N(N−2)r」
の円に外接する正N角形状曲線に囲まれた範囲となる。
そして、上記の正(N−1)角形を、軸心(重心)から
頂点を結ぶ長さ「L=(N−1)2 r」の線分とし、
角速度「ω」で自転させつつ半径「r」の円周上を角速
度「(1−N)ω」で公転させると、上記と同様に、正
(N−1)角形の頂点に当たる線分の先端は、半径「N
(N−2)r」の円に外接する正N角形状の曲線を画
き、線分はその内側を掃過する。 (B) また、この線分を、半径「r」との比率が
「(N−1)2 」より小さく、すなわち、線分「L」
の先端が、前記半径「(N―1)2 r」の円に内接す
る正(N−1)角形の頂点より内側(重心寄り)に入っ
た線分とすれば、その先端の軌跡は、N個の頂点を有し
てその頂点間を重心側に湾曲した曲線で連結した形状と
なり、線分はその囲まれた範囲を掃過する。 (C) 一方、半径「(N+1)2 r」の円に内接す
る正(N+1)角形を、その円の中心を軸に角速度ωで
自転させつつ、半径「r」の円周上を角速度「(N+
1)ω」で公転させる時には、この正(N+1)角形の
掃過範囲は、半径「N(N+2)r」の円に外接する正
N角形状の曲線に囲まれた範囲となる。そして、上記と
同様に正(N+1)角形を、重心から頂点に至る線分
「L」としても、正(N+1)角形を掃過することがで
きる。 (D) また、この線分「L」を、半径「r」との比率
が「(N+1)2」より小さく、すなわち、線分の先端
が、前記半径「(N+1)2 r」の円に内接する正
(N+1)角形の頂点より内側(重心寄り)に入った線
分とすれば、その先端の軌跡は、N個のラウンド(R)
を有する頂点と、その頂点間を曲線で連結した閉曲線を
形成し、線分はその囲まれた範囲を掃過する。なお、上
記知見及び本明細書において、角速度に付された正負の
符号は、正符号のついた角速度と負符号のついた角速度
とは、回転方向が互いに反対方向である事を示すために
付されている。
[Knowledge] As a result of research, the inventors have found the following technical matters. (A) The regular (N-1) square inscribed in the circle of radius "(N-1) 2 r" is defined as the center of the circle (the center of gravity of the N-1 square).
When revolving around the circumference of the radius “r” at an angular velocity “(1-N) ω” while rotating at an angular velocity “ω” around the axis, the sweep range of this regular (N−1) square is "N (N-2) r"
Is a range surrounded by a regular N-corner curve circumscribing the circle.
Then, the regular (N-1) square is defined as a line segment having a length "L = (N-1) 2r" connecting the vertex from the axis (center of gravity),
When revolving around the circumference of the radius "r" at the angular velocity "(1-N) ω" while rotating at the angular velocity "ω", similarly to the above, the tip of the line segment corresponding to the vertex of the regular (N-1) square Is the radius "N
A curve of a regular N-gon shape circumscribing the circle of (N-2) r "is drawn, and the line segment sweeps the inside thereof. (B) Also, the ratio of this line segment to the radius “r” is smaller than “(N−1) 2”, that is, the line segment “L”
Is a line segment inside (closer to the center of gravity) a vertex of a regular (N-1) square inscribed in the circle having the radius "(N-1) 2r", the trajectory of the tip becomes It has a shape having N vertices and connected between the vertices by a curve curved toward the center of gravity, and the line segment sweeps over the enclosed area. (C) On the other hand, while rotating a regular (N + 1) square inscribed in a circle having a radius of “(N + 1) 2 r” at an angular velocity ω about the center of the circle, an angular velocity “ (N +
1) When revolving at ω ”, the sweep range of the regular (N + 1) square is a range surrounded by a regular N-corner-shaped curve circumscribing a circle having a radius of“ N (N + 2) r ”. Then, similarly to the above, the regular (N + 1) polygon can be swept even if the regular (N + 1) polygon is a line segment “L” from the center of gravity to the vertex. (D) Also, the ratio of the line segment “L” to the radius “r” is smaller than “(N + 1) 2”, that is, the tip of the line segment is formed into a circle of the radius “(N + 1) 2r”. Assuming that the line segment is inside (closer to the center of gravity) the vertex of the inscribed regular (N + 1) polygon, the trajectory of the tip is N rounds (R)
Are formed, and a closed curve is formed by connecting the vertices with a curve, and the line segment sweeps the enclosed area. In the above findings and the present specification, the positive and negative signs attached to the angular velocities are used to indicate that the rotational directions of the positive and negative angular velocities are opposite to each other. Have been.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した知見
に基づいて創作されたものである。本発明の掘削方法
は、頂角数がN個の概略N角形状の水平断面形状を有す
るボーリング孔を掘削する掘削方法において、正(N−
1)角形状の輪郭を有する掘削ビットをボーリング孔の
中心と同心で半径「r」の円周上を公転させつつ、角速
度「ω」で自転せしめ、前記正(N−1)角形状の掘削
ビットは半径(N−1)2 rの円に内接する輪郭を有
しており、前記正(N−1)角形状の掘削ビットの公転
角速度は「(1−N)ω」となり、前記正(N−1)角
形状の掘削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心
線から離隔する半径方向距離に対する当該掘削ビットの
自転中心から先端までの距離の比率を2(N−1)2
以下で(1/4)(N−1)2 以上の範囲の数値とし
たことを特徴としている(請求項1)。
The present invention has been made based on the above findings. An excavation method according to the present invention is directed to an excavation method for excavating a boring hole having a horizontal cross-sectional shape having a substantially N-sided N-vertex angle, wherein a positive (N-
1) An excavation bit having an angular contour is rotated at an angular velocity "ω" while revolving around a circle having a radius "r" concentrically with the center of the boring hole, and excavating the regular (N-1) square shape. The bit has a contour inscribed in a circle having a radius of (N-1) 2r, and the revolving angular velocity of the regular (N-1) square excavation bit is "(1-N) ω". (N-1) The ratio of the distance from the rotation center of the drill bit to the tip to the radial distance where the rotation center of the square drill bit is separated from the center line of the boring hole is 2 (N-1) 2.
In the following, a numerical value in the range of (1/4) (N-1) 2 or more is set (claim 1).

【0009】また、本発明の掘削装置では、頂角数がN
個の正N角形状の水平断面形状を有するボーリング孔を
掘削する掘削装置において、正(N−1)角形状の掘削
ビットを備え、該掘削ビットは半径(N−1)2 rの
円に内接する輪郭を有しており、ボーリング孔の中心と
同心で半径「r」の円周上を公転しつつ角速度「ω」で
自転し、その公転角速度は「(1−N)ω」となる様に
構成されており、前記正(N−1)角形状の掘削ビット
の自転中心が前記ボーリング孔の中心線から離隔する半
径方向距離に対する当該掘削ビットの自転中心から先端
までの距離の比率が2(N−1)2 以下で(1/4)
(N−1)2 以上の範囲の数値であることを特徴とし
ている(請求項7)。
In the excavator of the present invention, the number of apex angles is N
A drilling apparatus for drilling a boring hole having a horizontal cross-sectional shape of a regular N-corner includes a regular (N-1) square-shaped drilling bit, and the drilling bit is formed into a circle having a radius of (N-1) 2r. It has an inscribed contour, rotates at an angular velocity “ω” while revolving on a circle of radius “r” concentric with the center of the boring hole, and its revolving angular velocity becomes “(1-N) ω”. The ratio of the distance from the center of rotation of the drill bit to the tip to the radial distance in which the center of rotation of the regular (N-1) square drill bit is away from the center line of the boring hole is as follows. 2 (N-1) 2 or less (1/4)
(N-1) 2 It is a numerical value in the above range (claim 7).

【0010】このように構成された本発明の掘削方法及
び掘削装置によれば、例えば上記の比率が(N−1)2
である場合には、前記した知見(A)に基づき、正
(N−1)角形状の掘削ビットが前記線分に相当して正
N角形状の水平断面形状を有するボーリング孔を掃過す
ることが出来、そして、その掃過範囲は、正(N−1)
角形状の掘削ビットによって掘削される。すなわち、正
(N−1)角形状の掘削ビットが、半径「N(N−2)
r」の円に外接する正N角形状の範囲を掃過し、以っ
て、正N角形状のボーリング孔が掘削されるのである。
According to the excavating method and the excavating apparatus of the present invention configured as described above, for example, the above ratio is (N-1) 2
In the case of, based on the knowledge (A) described above, the regular (N-1) square excavation bit sweeps a boring hole having a regular N square horizontal cross-sectional shape corresponding to the line segment. And the sweep range is positive (N-1)
Drilled by a square drill bit. That is, the regular (N-1) square excavation bit has a radius "N (N-2)
The range of the regular N-corner circumscribing the circle of "r" is swept, so that the regular N-corner-shaped boring hole is excavated.

【0011】次に、上記本発明の掘削方法では、頂点を
結ぶ辺が(実質的に)直線である正N角形の断面形状を
有するボーリング孔を掘削するものであるが、ここで、
例えば摩擦杭の様に断面積に比較して断面の周長(断面
形状の輪郭の長さ)を長くしたい場合がある。
Next, in the above-described excavation method of the present invention, a boring hole having a regular N-gonal cross-sectional shape whose side connecting the vertices is (substantially) straight is excavated.
For example, there is a case where it is desired to make the circumferential length of the cross section (the length of the contour of the cross-sectional shape) longer than the cross-sectional area like a friction pile.

【0012】その様な要請に応えるためには、前記知見
(B)に基づき、前記比率を、(N−1)2 よりも小
さく、(1/4)(N−1)2 以上とすれば、掘削ビ
ットの掃過範囲の断面形状が、N個の頂点を有し、且
つ、曲線(ボーリング孔の中心線側に湾曲する湾曲線)
から成る単一の閉じた領域から構成される形状となる。
従って、摩擦杭等の施工に適した断面形状、すなわち断
面積に対して輪郭線の周長が長い形状の断面を有するボ
ーリング孔を掘削することが出来る。
In order to respond to such a demand, based on the knowledge (B), if the ratio is set to be smaller than (N-1) 2 and equal to or larger than (1/4) (N-1) 2 , The cross-sectional shape of the sweep range of the drill bit has N vertices and a curve (curved line that curves toward the center line side of the boring hole)
Is formed from a single closed area consisting of
Therefore, it is possible to excavate a boring hole having a cross-sectional shape suitable for construction of a friction pile or the like, that is, a cross-section in which the circumference of the contour is longer than the cross-sectional area.

【0013】ここで、前記比率が(1/4)(N−1)
2 よりも小さいと、掘削されたボーリング孔の断面積
が複数の閉じた領域から構成される形状となってしま
う。その様な断面形状は、通常のボーリング孔掘削工事
では需要が無い。すなわち、複数の閉じた領域から構成
される断面形状は、施工現場の要請に対して応えるもの
ではない。
Here, the ratio is (1/4) (N-1)
If it is smaller than 2, the cross-sectional area of the drilled hole will be a shape composed of a plurality of closed areas. Such a cross-sectional shape is not required for ordinary drilling work. That is, the cross-sectional shape composed of a plurality of closed regions does not meet the demands of the construction site.

【0014】一方、上記の比率が(N−1)2 を多少
超えたとしても、ボーリング孔掘削工事の施工上は問題
は生じない。その様な場合、N角形の断面形状ではな
く、円形に近い断面形状となる。しかし、上記比率が余
りに大きいと、掘削されたボーリング孔の断面形状は概
略円形となってしまうので、非円形断面を有する掘削を
行う実益に乏しい結果となる。従って、上記比率が2
(N−1)2 を超えない様に設定することが好まし
い。
On the other hand, even if the above ratio slightly exceeds (N-1) 2, there is no problem in the construction of the boring hole excavation work. In such a case, the cross-sectional shape is not circular but a circular shape. However, if the above ratio is too large, the cross-sectional shape of the drilled hole becomes substantially circular, which results in poor profit of performing the drilling having a non-circular cross section. Therefore, when the above ratio is 2
It is preferable to set so as not to exceed (N-1) 2.

【0015】また本発明の掘削方法は、頂角数がN個の
概略N角形状の断面形状を有するボーリング孔を掘削す
る掘削方法において、ロッドに「N−1」本以下のブレ
ードを放射状に配置して構成したブレード状掘削ビット
を用い、該ブレード状掘削ビットのロッドを掘削するべ
きボーリング孔の中心線と同軸のボーリングロッドから
半径方向に離隔して設け、該ロッドを中心にブレード状
掘削ビットを自転しつつ前記ボーリングロッドの周囲を
公転せしめ、前記ブレード状掘削ビットが前記ボーリン
グロッドの周囲を自転する角速度が「ω」である場合に
当該掘削ビットが前記ボーリングロッドの周囲を公転す
る角速度は「(1−N)ω」となり、前記ブレード状掘
削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心線から離
隔する半径方向距離に対する当該掘削ビットの自転中心
から先端までの距離の比率を2(N−1)2 以下で
(1/4)(N−1)2 以上の範囲の数値としたこと
を特徴としている(請求項3)。
Further, in the excavation method of the present invention, in the excavation method of excavating a boring hole having a cross section of a substantially N-sided shape having N apex angles, N-1 or less blades are radially formed on the rod. Using a blade-shaped drilling bit arranged and configured, a rod of the blade-shaped drilling bit is radially separated from a boring rod coaxial with the center line of a boring hole to be drilled, and the blade-shaped drilling bit is centered on the rod. Rotate the bit around the boring rod while rotating the bit, and when the angular velocity at which the blade-shaped drilling bit rotates around the boring rod is ω, the angular velocity at which the drilling bit revolves around the boring rod Is "(1-N) ω", and the radial distance at which the rotation center of the blade-shaped drill bit is separated from the center line of the boring hole The ratio of the distance from the rotation center of the excavation bit to the tip of the excavation bit is set to a numerical value in the range of 2 (N-1) 2 or less and (1/4) (N-1) 2 or more. 3).

【0016】これに対応する本発明の掘削装置は、頂角
数がN個の概略N角形状の断面形状を有するボーリング
孔を掘削する掘削装置において、掘削するべきボーリン
グ孔の中心線と同軸のボーリングロッドと、ロッドに
「N−1」本以下のブレードを放射状に配置して構成し
たブレード状掘削ビットとを有しており、該ブレード状
掘削ビットのロッドは前記ボーリングロッドから半径方
向に離隔して設けられ且つその周囲を自転しつつ公転す
る様に構成されており、前記ブレード状掘削ビットが前
記ロッドの周囲を自転する角速度が「ω」である場合に
当該掘削ビットが前記ボーリングロッドの周囲を公転す
る角速度は「(1−N)ω」となり、前記ブレード状掘
削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心線から離
隔する半径方向距離に対する当該ビットの自転中心から
先端までの距離の比率を2(N−1)2 以下で(1/
4)(N−1)2 以上の範囲の数値としている(請求
項9)。
A corresponding excavator according to the present invention is an excavator for excavating a boring hole having an N-vertical shape and an N-shaped cross section, wherein the boring hole is coaxial with the center line of the boring hole to be excavated. A boring rod, and a blade-shaped drill bit formed by radially arranging "N-1" or less blades on the rod, wherein the rod of the blade-shaped drill bit is radially separated from the boring rod. The blade-shaped excavating bit is configured to revolve around the rod when the angular velocity at which the blade-shaped excavating bit rotates around the rod is “ω”. The angular velocity revolving around the circumference is “(1-N) ω”, and the rotation center of the blade-shaped excavation bit is at a radial distance away from the center line of the boring hole. The ratio of the distance from the rotation center of the bit to the tip of the bit is 2 (N-1) 2 or less (1/1 /
4) (N-1) 2 It is a numerical value in the above range (claim 9).

【0017】このように構成された本発明の掘削方法及
び装置によれば、例えば上記の比率が(N−1)2 で
ある場合には、前記した知見(A)に基づき、ブレード
状掘削ビットが前記線分に相当して正N角形状の水平断
面形状を有するボーリング孔を掃過することが出来、そ
して、その掃過範囲は、掘削ビットによって掘削され
る。すなわち、掘削ビットは、半径「N(N−2)r」
の円に外接する正N角形状の範囲を掃過して正N角形状
のボーリング孔が掘削される。
According to the excavation method and apparatus of the present invention configured as described above, for example, when the above ratio is (N-1) 2, the blade-shaped excavation bit is based on the above knowledge (A). Can sweep a boring hole having a regular N-sided horizontal cross-sectional shape corresponding to the line segment, and the sweep range is drilled by a drill bit. That is, the drill bit has a radius of “N (N−2) r”.
The range of the regular N-corner circumscribing the circle is swept, and a regular N-corner-shaped boring hole is excavated.

【0018】上記本発明の掘削方法では、頂点を結ぶ辺
が(実質的に)直線である正N角形の断面形状を有する
ボーリング孔を掘削するものであるが、ここで、例えば
摩擦杭の様に断面積に比較して断面の周長(断面形状の
輪郭の長さ)を長くしたい場合がある。その様な要請に
応えるためには、前記知見(B)に基づき、前記ブレー
ド状掘削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心線
から離隔する半径方向距離「r」と当該掘削ビットの自
転中心から先端までの距離「L」との比率、或いはモニ
タがボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離
「r」と地盤掘削用の流体の到達距離「L」との比率
を、「(N−1)2 」よりも小さくすれば、掘削ビッ
トの掃過範囲の断面形状が、N個の頂点を有し、且つ、
曲線(ボーリング孔の中心線側に湾曲する湾曲線)から
成る単一の閉じた領域から構成される形状となる。従っ
て、摩擦杭等の施工に適した断面形状、すなわち断面積
に対して輪郭線の周長が長い形状の断面を有するボーリ
ング孔を掘削することが出来る。
In the above-described excavation method of the present invention, a boring hole having a regular N-gonal cross-sectional shape whose side connecting the vertices is (substantially) straight is excavated. In some cases, it is desired to increase the circumferential length of the cross section (the length of the contour of the cross sectional shape) as compared with the cross sectional area. In order to respond to such a demand, based on the knowledge (B), the rotation center of the blade-shaped drilling bit is separated from the center line of the boring hole by a radial distance “r” and the rotation center of the drilling bit. The ratio of the distance “L” to the tip or the ratio of the radial distance “r” at which the monitor is separated from the center line of the boring hole and the reach distance “L” of the fluid for excavating the ground is represented by “(N−1) ) 2 ", the cross-sectional shape of the sweep range of the drill bit has N vertices, and
The shape is formed of a single closed region consisting of a curve (a curved line that curves toward the center line side of the borehole). Therefore, it is possible to excavate a boring hole having a cross-sectional shape suitable for construction of a friction pile or the like, that is, a cross-section in which the circumference of the contour is longer than the cross-sectional area.

【0019】この場合においても、前記比率が(1/
4)(N−1)2 よりも小さいと、掘削されたボーリ
ング孔の断面積が複数の閉じた領域から構成される形状
となってしまい、掘削工事の実情にそぐわない断面形状
となってしまう。
Also in this case, the ratio is (1/1 /
4) If it is smaller than (N-1) 2, the cross-sectional area of the excavated boring hole becomes a shape composed of a plurality of closed areas, and the cross-sectional shape does not match the actual situation of the excavation work.

【0020】一方、上記の比率が(N−1)2 を多少
超えても、掘削工事の施工上は、通常、問題は無く、N
角形状よりも円形に近い断面形状に掘削出来る。しか
し、上記比率が余りに大きいと、掘削されたボーリング
孔の断面形状は概略円形となってしまい、非円形断面を
有する掘削を行う実益が無くなる。そのため、上記比率
は2(N−1)2 を超えないことが好ましい。
On the other hand, even if the above ratio slightly exceeds (N-1) 2, there is usually no problem in the construction of the excavation work.
It is possible to excavate a cross section that is closer to a circle than a square shape. However, if the above ratio is too large, the cross-sectional shape of the drilled borehole becomes substantially circular, and the benefit of excavating with a non-circular cross section is lost. Therefore, it is preferable that the ratio does not exceed 2 (N-1) 2.

【0021】なお、上記ブレード本数は、(N−1)本
を放射状に、その先端が正(N−1)角となるよう円周
方向等間隔に配置するのが好ましい。また、(N−1)
本未満の場合には、それぞれ正(N−1)角のいずれか
の頂角に向けて配置するのが好ましい。
The number of blades is preferably such that (N-1) blades are arranged radially, and their tips are arranged at regular intervals in the circumferential direction so that their tips are at a positive (N-1) angle. Also, (N-1)
In the case where the number is less than the number, it is preferable to dispose them toward any one of the positive (N-1) angles.

【0022】本発明において、正(N−1)角形状の掘
削ビット、ブレード状ビット、掘削用流体の何れを使用
する場合においても、掘削される掘削の断面形状は、正
(N−1)角形が偏心回転によって創成される包絡線で
あって、掘削される正N角形の各頂角には丸みが付き、
また、各辺は厳密な意味において直線とは言い得ない。
しかし、実用上、本発明により掘削される掘削の断面形
状は、正N角形と考えて何ら問題は無い。
In the present invention, regardless of whether a regular (N-1) square excavation bit, a blade-shaped bit, or a drilling fluid is used, the cross-sectional shape of the excavation to be excavated is positive (N-1). The square is an envelope created by eccentric rotation, and each apex of the excavated regular N is rounded,
Also, each side cannot be called a straight line in a strict sense.
However, in practice, the cross-sectional shape of the excavation excavated by the present invention is considered to be a regular N-gon and there is no problem at all.

【0023】そして本発明の掘削方法は、頂角数がN個
の概略N角形状の断面形状を有するボーリング孔を掘削
する掘削方法において、掘削するべきボーリング孔の中
心線と同軸のボーリングロッドと、該ボーリングロッド
に設けられ且つその周囲を回転する様に構成された掘削
用モニタと、該掘削用モニタの周縁部に設けられ且つ該
モニタの周囲を回転しつつ掘削用流体を半径方向に噴射
する「N−1」本以下のノズルとを有し、前記ノズルが
前記モニタの周囲を回転する角速度が「ω」である場合
に前記モニタが前記ボーリングロッドの周囲を回転する
角速度は「(1−N)ω」となり、前記モニタが前記ボ
ーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する
前記掘削用流体の到達距離の比率を2(N−1)2 以
下で(1/4)(N−1)2 以上の範囲の数値とした
ことを特徴としている(請求項5)。
The drilling method according to the present invention is directed to a drilling method for drilling a boring hole having an N-vertical shape and a substantially N-sided cross-sectional shape, wherein the boring rod is coaxial with a center line of the boring hole to be drilled. A drilling monitor provided on the boring rod and configured to rotate therearound; and a drilling fluid provided at a peripheral portion of the drilling monitor and rotating around the monitor to radially inject drilling fluid. When the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”, the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(1 −N) ω ”, and the monitor sets the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance apart from the centerline of the borehole equal to or less than 2 (N−1) 2 (1/4) (N Is characterized in that 1) a numerical value of 2 or more ranges were (claim 5).

【0024】係る方法に対応する本発明の掘削装置は、
頂角数がN個の概略N角形状の断面形状を有するボーリ
ング孔を掘削する掘削装置において、掘削するべきボー
リング孔の中心線と同軸のボーリングロッドと、該ボー
リングロッドに設けられ且つその周囲を回転する様に構
成された掘削用モニタと、該掘削用モニタの周縁部に設
けられ且つ該モニタの周囲を回転しつつ掘削用流体を半
径方向に噴射する「N−1」本以下のノズルとを有し、
前記ノズルが前記モニタの周囲を回転する角速度が
「ω」である場合に、前記モニタが前記ボーリングロッ
ドの周囲を回転する角速度は「(1−N)ω」となり、
前記モニタが前記ボーリング孔の中心線から離隔する半
径方向距離に対する前記掘削用流体の到達距離の比率を
2(N−1)2 以下で(1/4)(N−1)2 以上
の範囲の数値としたことを特徴としている(請求項1
1)。
The excavator of the present invention corresponding to such a method includes:
In a drilling apparatus for drilling a boring hole having a cross-sectional shape of an N-vertical shape having N apex angles, a boring rod coaxial with a center line of a boring hole to be drilled, and a boring rod provided on the boring rod and surrounding the boring rod A drilling monitor configured to rotate, and "N-1" or less nozzles provided at a peripheral portion of the drilling monitor and injecting a drilling fluid in a radial direction while rotating around the monitor; Has,
When the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”, the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(1-N) ω”,
The monitor sets the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance apart from the centerline of the borehole in a range of 2 (N-1) 2 or less and (1/4) (N-1) 2 or more. It is characterized by numerical values.
1).

【0025】係る構成を具備する本発明の掘削方法及び
装置によれば、前記比率を「(N−1)2 」とした場
合には、前記知見(A)に基づき、噴射された掘削用流
体が、前記線分に相当してN個の頂点を有する正N角形
状の水平断面形状を有するボーリング孔を掘削すること
ができる。
According to the excavating method and apparatus of the present invention having the above-described configuration, when the ratio is “(N−1) 2”, the injected excavating fluid is based on the finding (A). However, a boring hole having a regular N-sided horizontal cross-sectional shape having N vertices corresponding to the line segment can be excavated.

【0026】また、前記比率を「(N−1)2 」より
小さくすれば、前記知見(B)に基づき、前記掘削用流
体が掘削する範囲はN個の頂点を有し、かつ曲線からな
る単一の閉じた領域から構成された概略N角形状の断面
を有するので、表面積が大きいことを要求される摩擦杭
等の施工に適した断面形状となる。
If the ratio is smaller than "(N-1) 2", the range where the excavating fluid excavates has N vertices and is formed of a curve based on the knowledge (B). Since it has a substantially N-shaped cross section composed of a single closed region, it has a cross-sectional shape suitable for construction of a friction pile or the like that requires a large surface area.

【0027】この場合においても、前記比率が(1/
4)(N−1)2 よりも小さいと、掘削されたボーリ
ング孔の断面積が複数の閉じた領域から構成される形状
となり、ボーリング孔の断面積の制御が困難となり、掘
削工事の実情にそぐわない断面形状となってしまう。
Also in this case, the ratio is (1 /
4) If it is smaller than (N-1) 2, the cross-sectional area of the drilled hole becomes a shape composed of a plurality of closed areas, and it becomes difficult to control the cross-sectional area of the borehole. The resulting cross-sectional shape will not match.

【0028】一方、上記の比率が(N−1)2 を多少
超えても、掘削工事の施工上は、N角形状というよりも
円形に近い断面形状となることを除けば、通常、問題は
無いと考えられる。しかし、上記比率が余りに大きい
と、掘削されたボーリング孔の断面形状は概略円形とな
ってしまい、非円形断面を有する掘削を行う実益が無く
なる。そのため、上記比率は2(N−1)2 を超えな
いことが好ましい。
On the other hand, even if the above ratio slightly exceeds (N-1) 2, the problem is usually that the excavation work has a cross-sectional shape which is closer to a circle than an N-shape. It is thought that there is not. However, if the above ratio is too large, the cross-sectional shape of the drilled borehole becomes substantially circular, and the benefit of excavating with a non-circular cross section is lost. Therefore, it is preferable that the ratio does not exceed 2 (N-1) 2.

【0029】本発明の掘削方法は、頂角数がN個の概略
N角形状の水平断面形状を有するボーリング孔を掘削す
る掘削方法において、正(N+1)角形状の輪郭を有す
る掘削用モニタをボーリング孔の中心と同心で半径
「r」の円周上を公転させつつ、角速度「ω」で自転せ
しめ、前記正(N+1)角形状の掘削用モニタは半径
「(N+1)2 r」の円に内接する輪郭を有してお
り、前記正(N+1)角形状の掘削用モニタの公転角速
度は「(N+1)ω」となり、前記正(N+1)角形状
の掘削用モニタの自転中心が前記ボーリング孔の中心線
から離隔する半径方向距離に対する当該掘削用モニタの
自転中心から先端までの距離の比率を2(N+1)2
以下で(1/4)(N+1)2 以上の範囲の数値とし
たことを特徴としている(請求項2)。
According to the excavation method of the present invention, a drilling monitor having a regular (N + 1) square contour is provided. While revolving around a circle of radius "r" concentric with the center of the boring hole and rotating at an angular velocity "ω", the excavation monitor of the regular (N + 1) square shape has a circle of radius "(N + 1) 2r". And the revolving angular velocity of the regular (N + 1) square excavation monitor is “(N + 1) ω”, and the rotation center of the regular (N + 1) square excavation monitor is the boring center. The ratio of the distance from the rotation center to the tip of the excavation monitor to the radial distance apart from the center line of the hole is 2 (N + 1) 2
In the following, a numerical value in the range of (1/4) (N + 1) 2 or more is set (claim 2).

【0030】係る方法に対応する本発明の掘削装置は、
頂角数がN個の正N角形状の水平断面形状を有するボー
リング孔を掘削する掘削装置において、正(N+1)角
形状の掘削ビットを備え、該掘削ビットは半径「(N+
1)2 r」の円に内接する輪郭を有しており、ボーリ
ング孔の中心と同心で半径「r」の円周上を公転しつつ
角速度「ω」で自転し、その公転角速度は「(N+1)
ω」となる様に構成されており、前記正(N+1)角形
状の掘削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心線
から離隔する半径方向距離に対する当該掘削ビットの自
転中心から先端までの距離の比率が2(N+1)2 以
下で(1/4)(N+1)2 以上の範囲の数値である
ことを特徴としている(請求項8)。
The excavator of the present invention corresponding to such a method includes:
A drilling apparatus for drilling a boring hole having a regular N-corner horizontal cross-sectional shape having N apex angles has a regular (N + 1) square drill bit, and the drill bit has a radius of “(N +
1) It has a contour inscribed in the circle of 2r ", and revolves around the circumference of the radius" r "concentrically with the center of the boring hole while rotating at an angular velocity" ω ", and its revolution angular velocity is" ( N + 1)
ω ”, and the distance from the center of rotation of the drill bit to the tip with respect to the radial distance of the center of rotation of the regular (N + 1) square drill bit from the center line of the boring hole. The ratio is a numerical value in a range of 2 (N + 1) 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more (claim 8).

【0031】係る構成を有する本発明の掘削方法及び装
置によれば、例えば上記比率が「(N+1)2 」とな
る様に設定すれば、前記知見(C)に基づき、正(N+
1)角形状の掘削ビットが前記線分に相当して半径「N
(N+2)r」の円に外接する正N角形状の断面形状を
掃過し、その範囲(すなわち、N角形状の断面を有する
範囲)を掘削して、断面N角形のボーリング孔を掘削す
ることが出来る。
According to the excavation method and apparatus of the present invention having the above-described configuration, if the above ratio is set to be “(N + 1) 2”, for example, the positive (N +
1) A square excavation bit has a radius “N” corresponding to the line segment.
Sweep the cross-sectional shape of the regular N-gonal shape circumscribing the circle of (N + 2) r ", excavate that range (that is, the range having the N-angled cross-section), and excavate the N-hole-shaped boring hole. I can do it.

【0032】そして、上記比率を「(N+1)2 」よ
り小さくすれば、前記知見(D)に基づいて、正(N+
1)角形状の掘削ビットの掃過範囲は丸みを持ったN個
の頂点を有し曲線によって閉じた領域で構成された形状
の範囲とすることが出来る。その様な断面形状は、表面
積が大きいことを要求される摩擦杭等の施工に適してい
る。
If the ratio is smaller than "(N + 1) 2", based on the finding (D), the positive (N +
1) The sweep range of a square drill bit can be a range of a shape having N rounded vertices and a closed area defined by a curve. Such a cross-sectional shape is suitable for construction of a friction pile or the like that requires a large surface area.

【0033】この場合において、前記比率が(1/4)
(N+1)2 よりも小さいと、掘削されたボーリング
孔の断面積が複数の閉じた領域から構成される形状とな
り、ボーリング孔の断面積の制御が困難となり、掘削工
事の実情にそぐわなくなる恐れが存在する。
In this case, the ratio is (1/4)
If it is smaller than (N + 1) 2, the cross-sectional area of the drilled hole becomes a shape composed of a plurality of closed regions, and it becomes difficult to control the cross-sectional area of the borehole, which may not be suitable for the actual situation of the excavation work. Exists.

【0034】一方、上記の比率が(N+1)2 を多少
超えても、掘削工事の施工上は、N角形状というよりも
円形に近い断面形状となることを除けば、通常、問題は
無いと考えられる。しかし、上記比率が余りに大きい
と、掘削されたボーリング孔の断面形状は概略円形とな
ってしまい、非円形断面を有する掘削を行う実益が無く
なる。そのため、上記比率は2(N+1)2 を超えな
いことが好ましい。
On the other hand, even if the above ratio slightly exceeds (N + 1) 2, there is usually no problem in excavation work except that the cross-sectional shape is closer to a circle rather than an N-sided shape. Conceivable. However, if the above ratio is too large, the cross-sectional shape of the drilled borehole becomes substantially circular, and the benefit of excavating with a non-circular cross section is lost. Therefore, it is preferable that the above ratio does not exceed 2 (N + 1) 2.

【0035】また、本発明の掘削方法は、頂角数がN個
の概略N角形状の断面形状を有するボーリング孔を掘削
する掘削方法において、ロッドに「N+1」本以下のブ
レードを放射状に配置して構成したブレード状掘削ビッ
トを用い、該ブレード状掘削ビットのロッドを掘削する
べきボーリング孔の中心線と同軸のボーリングロッドか
ら半径方向に離隔して設け、該ロッドを中心にブレード
状掘削ビットを自転しつつ前記ボーリングロッドの周囲
を公転せしめ、前記ブレード状掘削ビットが前記ボーリ
ングロッドの周囲で自転する角速度が「ω」である場合
に当該掘削ビットが前記ボーリングロッドの周囲を公転
する角速度は「(N+1)ω」となり、前記ブレード状
掘削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心線から
離隔する半径方向距離に対する当該掘削ビットの自転中
心から先端までの距離の比率を2(N+1)2 以下で
(1/4)(N+1)2 以上の範囲の数値としたこと
を特徴としている(請求項4)。
Further, according to the excavation method of the present invention, in the excavation method for excavating a boring hole having an N-vertical shape and an N-shaped cross section, “N + 1” or less blades are radially arranged on the rod. Using a blade-shaped drilling bit constructed as described above, the rod of the blade-shaped drilling bit is provided radially separated from a boring rod coaxial with the center line of the boring hole to be drilled, and the blade-shaped drilling bit is centered on the rod. When the angular speed at which the blade-shaped excavating bit rotates around the boring rod is ω, the angular speed at which the excavating bit revolves around the boring rod is “(N + 1) ω”, and the radial distance at which the rotation center of the blade-shaped drilling bit is separated from the center line of the boring hole The ratio of the distance from the rotation center of the excavation bit to the tip with respect to the separation is a numerical value in a range of 2 (N + 1) 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more (claim 4).

【0036】係る方法に対応する本発明の掘削装置は、
頂角数がN個の概略N角形状の断面形状を有するボーリ
ング孔を掘削する掘削装置において、掘削するべきボー
リング孔の中心線と同軸のボーリングロッドと、ロッド
に「N+1」本以下のブレードを放射状に配置して構成
したブレード状掘削ビットとを有しており、該ブレード
状掘削ビットのロッドは前記ボーリングロッドから半径
方向に離隔して設けられ且つその周囲を自転しつつ公転
する様に構成されており、前記ブレード状掘削ビットが
前記ロッドの周囲を自転する角速度が「ω」である場合
に当該掘削ビットが前記ボーリングロッドの周囲を公転
する角速度は「(N+1)ω」となり、前記ブレード状
掘削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中心線から
離隔する半径方向距離に対する当該掘削ビットの自転中
心から先端までの距離の比率を2(N+1)2 以下で
(1/4)(N+1)2 以上の範囲の数値としたこと
を特徴としている(請求項10)。
The excavator of the present invention corresponding to such a method includes:
In a drilling apparatus for drilling a boring hole having a cross-sectional shape of an N-vertical shape having a number of apex angles of N, a boring rod coaxial with the center line of the boring hole to be drilled, and "N + 1" or less blades on the rod. A blade-shaped drilling bit arranged radially, wherein a rod of the blade-shaped drilling bit is provided radially apart from the boring rod, and revolves around the periphery thereof while rotating around itself. When the angular velocity at which the blade-shaped excavation bit rotates around the rod is “ω”, the angular velocity at which the excavation bit revolves around the boring rod is “(N + 1) ω”, and the blade The distance from the center of rotation of the drill bit to the tip with respect to the radial distance in which the center of rotation of the drill bit is away from the center line of the boring hole. It is characterized in that the separation ratio is a numerical value in the range of 2 (N + 1) 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more (claim 10).

【0037】上述した構成を具備する本発明において、
例えば前記比率を「(N+1)2」に設定すれば、前記
知見(C)に基づき、ブレード状掘削ビットが前記線分
に相当して半径「N(N+2)r」の円に外接する正N
角形状の断面形状を掃過し、その範囲を掘削して、断面
正N角形状のボーリング孔を掘削することが出来る。
In the present invention having the above configuration,
For example, if the ratio is set to “(N + 1) 2”, based on the knowledge (C), the positive N that the blade-shaped drill bit corresponds to the line segment and circumscribes a circle of radius “N (N + 2) r”
By sweeping the rectangular cross-sectional shape and excavating the area, a boring hole having a regular N-shaped cross-section can be excavated.

【0038】なお、上記ブレード本数は、(N+1)本
を放射状に、その先端が正(N+1)角となるよう円周
方向等間隔に配置するのが好ましい。また、(N+1)
本未満の場合には、それぞれ正(N+1)角のいずれか
の頂角に向けて配置するのが好ましい。
The number of blades is preferably such that (N + 1) blades are arranged radially and are arranged at regular intervals in the circumferential direction so that their tips are at a positive (N + 1) angle. Also, (N + 1)
In the case where the number is less than the number, it is preferable to dispose them toward any one of the positive (N + 1) angles.

【0039】本発明において、例えば前記比率を「(N
+1)2 」より小さく設定すれば、前記知見(D)に
基づき、ブレード状掘削ビットは、N個の頂点を有して
その頂点間を湾曲した曲線で結んだ単一の閉じた曲線内
を掃過し、概略N角形状の水平断面形状を有するボーリ
ング孔を掘削することができる。ここで、前記比率が
「(1/4)(N+1)2 」よりも小さい場合には、
ボーリング孔の断面形状は曲線から成る複数個の閉じた
領域から構成されてしまう。その様な形状は、ボーリン
グ孔掘削という需要に対して好適ではない。従って、前
記比率は「(1/4)(N+1)2 」以上の数値を選
択するべきである。
In the present invention, for example, the above ratio is expressed as “(N
+1) 2 ”, the blade-shaped drilling bit is based on the finding (D) and has a shape of a single closed curve having N vertices and connecting the vertices with a curved curve. It is possible to excavate and drill a boring hole having a horizontal cross-sectional shape of a substantially N-sided shape. Here, when the ratio is smaller than "(1/4) (N + 1) 2",
The cross-sectional shape of the borehole is composed of a plurality of closed regions consisting of curves. Such a shape is not suitable for the demands of drilling a borehole. Therefore, the ratio should be selected to be equal to or more than "(1/4) (N + 1) 2".

【0040】一方、上記の比率が(N+1)2 を多少
超えても、掘削工事の施工上は、N角形状というよりも
円形に近い断面形状となることを除けば、問題は無いと
考えられる。しかし、上記比率が余りに大きいと、掘削
されたボーリング孔の断面形状は概略円形となってしま
い、非円形断面を有する掘削を行う意味が無くなる。そ
のため、上記比率は2(N+1)2 を超えないことが
好ましい。
On the other hand, even if the above ratio slightly exceeds (N + 1) 2, it is considered that there is no problem in excavation work, except that the cross-sectional shape is closer to a circle than an N-sided shape. . However, if the ratio is too large, the cross-sectional shape of the drilled hole becomes substantially circular, and it becomes meaningless to perform the excavation having a non-circular cross section. Therefore, it is preferable that the above ratio does not exceed 2 (N + 1) 2.

【0041】本発明の掘削方法は、頂角数がN個の概略
N角形状の断面形状を有するボーリング孔を掘削する掘
削方法において、掘削するべきボーリング孔の中心線と
同軸のボーリングロッドと、該ボーリングロッドに設け
られ且つその周囲を回転する様に構成された掘削用モニ
タと、該掘削用モニタの周縁部に設けられ且つ該モニタ
の周囲を回転しつつ掘削用流体を半径方向に噴射する
「N+1」本以下のノズルとを有し、前記ノズルが前記
モニタの周囲を回転する角速度が「ω」である場合に前
記モニタが前記ボーリングロッドの周囲を回転する角速
度は「(N+1)ω」となり、前記モニタが前記ボーリ
ング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する前記
掘削用流体の到達距離の比率を2(N+1)2 以下で
(1/4)(N+1)2 以上の範囲の数値としたこと
を特徴としている(請求項6)。
According to the drilling method of the present invention, there is provided a drilling method for drilling a boring hole having a cross section of a substantially N-sided shape having N apex angles, wherein the boring rod is coaxial with a center line of the boring hole to be drilled; A drilling monitor provided on the boring rod and configured to rotate therearound; and a drilling fluid provided at a peripheral portion of the drilling monitor and radially ejecting a drilling fluid while rotating around the monitor. When the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”, the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(N + 1) ω”. And the monitor sets the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance away from the centerline of the borehole to be (1 /) (N + 1) below 2 (N + 1) 2. It is characterized in that a numerical value of more than the range (claim 6).

【0042】係る方法に対応する本発明の掘削装置は、
頂角数がN個の正N角形状の断面形状を有するボーリン
グ孔を掘削する掘削装置において、掘削するべきボーリ
ング孔の中心線と同軸のボーリングロッドと、該ボーリ
ングロッドに設けられ且つその周囲を回転する様に構成
された掘削用モニタと、該掘削用モニタの周縁部に設け
られ且つ該モニタの周囲を回転しつつ掘削用流体を半径
方向に噴射する「N+1」本以下のノズルとを有し、前
記ノズルが前記モニタの周囲を回転する角速度が「ω」
である場合に前記モニタが前記ボーリングロッドの周囲
を回転する角速度は「(N+1)ω」となり、前記モニ
タが前記ボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距
離に対する前記掘削用流体の到達距離の比率を2(N+
1)2以下で(1/4)(N+1)2 以上の範囲の数
値としたことを特徴としている(請求項12)。
The excavator of the present invention corresponding to such a method includes:
In an excavator for excavating a boring hole having a regular N-sided cross-sectional shape having N apex angles, a boring rod coaxial with a center line of the boring hole to be excavated, and a boring rod provided on the boring rod and surrounding the boring rod. A drilling monitor configured to rotate, and "N + 1" or less nozzles provided on the periphery of the drilling monitor and rotating around the monitor and injecting a drilling fluid in a radial direction. And the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”
Where the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is "(N + 1) ω", and the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance the monitor is spaced from the centerline of the borehole To 2 (N +
1) A numerical value in a range of 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more (claim 12).

【0043】上述した様な構成を具備する本発明によれ
ば、例えば上記比率を「(N+1)2 」に設定すれ
ば、前記知見(C)に基づき、掘削するべきボーリング
孔の中心線と同軸のボーリングロッドに設けた掘削用モ
ニタが当該ボーリングロッドの周囲を回転し、掘削用モ
ニタの周縁部に設けられ且つ該モニタの周囲を回転する
ノズルから掘削用流体を噴射してその掘削する範囲は半
径「N(N+2)r」の円に外接する正N角形状の範囲
となる。
According to the present invention having the above-described configuration, for example, if the above ratio is set to "(N + 1) 2", based on the knowledge (C), the center is coaxial with the center line of the boring hole to be excavated. The drilling monitor provided on the boring rod rotates around the boring rod, and the drilling range is obtained by injecting a drilling fluid from a nozzle provided on the periphery of the drilling monitor and rotating around the monitor. The range is a regular N-gonal shape circumscribing a circle having a radius of “N (N + 2) r”.

【0044】そして、上記比率を「(N+1)2 」以
下に設定すれば、前記知見(D)に基づき、噴射された
掘削用流体は知見(D)でいう「線分」に相当し、丸み
を持ったN個の頂点を有し曲線によって閉じられた領域
内を掘削して正N角形状の断面形状を有するボーリング
孔を掘削することができる。ここで、前記比率が「(1
/4)(N+1)2 」よりも小さい場合には、ボーリ
ング孔の断面形状は曲線から成る複数個の閉じた領域か
ら構成されてしまい、ボーリング孔掘削という需要に対
して好適ではない。従って、前記比率は「(1/4)
(N+1)2 」以上の数値を選択するべきである。
If the above ratio is set to "(N + 1) 2" or less, the injected drilling fluid corresponds to the "line segment" described in the knowledge (D) based on the knowledge (D). In this case, a boring hole having N regular vertices can be excavated by excavating an area having N vertices and having an N-shaped cross section. Here, the ratio is “(1
/ 4) (N + 1) 2 ", the cross-sectional shape of the borehole is composed of a plurality of closed regions formed by curves, which is not suitable for the demand of drilling a borehole. Therefore, the ratio is “(1/4)
A value greater than (N + 1) 2 "should be selected.

【0045】一方、上記の比率が(N+1)2 を多少
超えても、掘削工事の施工上は、N角形状というよりも
円形に近い断面形状となることを除けば、問題は無いと
考えられる。しかし、上記比率が余りに大きいと、掘削
されたボーリング孔の断面形状は概略円形となってしま
い、非円形断面を有する掘削を行う意味が無くなる。そ
のため、上記比率は2(N+1)2 を超えないことが
好ましい。
On the other hand, even if the above ratio slightly exceeds (N + 1) 2, it is considered that there is no problem in excavation work, except that the cross-sectional shape is closer to a circle than an N-sided shape. . However, if the ratio is too large, the cross-sectional shape of the drilled hole becomes substantially circular, and it becomes meaningless to perform the excavation having a non-circular cross section. Therefore, it is preferable that the above ratio does not exceed 2 (N + 1) 2.

【0046】なお、ここで、前記ノズルは2個1対で設
け、前記掘削用流体が所謂「交差噴流」を形成するのが
好ましい。交差噴流であれば、掘削用流体の到達距離を
極めて高精度に制御出来るからである。
Here, it is preferable that the nozzles are provided in pairs, and the drilling fluid forms a so-called "cross jet". This is because the crossing jet can control the reach of the drilling fluid with extremely high precision.

【0047】このように、本発明によれば、ブレード状
の掘削ビットあるいはモニタ周縁部に設けたノズルから
噴射される掘削用流体によって正多角形状の掘削が可能
で、地盤に対するボーリング孔の掘削、その他の各種掘
削施工に適用することができる。
As described above, according to the present invention, a regular polygonal shape can be excavated by the excavation fluid ejected from the blade-shaped excavation bit or the nozzle provided on the periphery of the monitor. It can be applied to other various excavation works.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0049】まず、図1〜図21を参照して前記知見
(A)に基づいて正(N−1)角形を回転し正N角形を
創成する(あるいは、正(N−1)角形状の掘削ビット
により正N角形状のボーリング孔を掘削する)方法につ
いて説明する。図1には、各頂点を符号A、B、C、D
で示す正方形(ボーリング孔)Hをその正方形Hに内接
する正三角形(掘削ビット)Tを回転して創成(掘削)
する例が示されている。そして、図2〜図7には、その
正三角形Tによって正四角形孔Hが順次創成される態様
が示されている。
First, referring to FIGS. 1 to 21, a regular (N-1) square is rotated based on the above knowledge (A) to form a regular N (or a regular (N-1) square). A method of excavating a regular N-sided boring hole by using an excavation bit) will be described. In FIG. 1, the vertices are represented by symbols A, B, C, D
A square (boring hole) H is formed by rotating an equilateral triangle (digging bit) T inscribed in the square H (digging).
An example is shown. 2 to 7 show a mode in which a regular square hole H is sequentially created by the regular triangle T.

【0050】図において、正三角形T(正(N−1)角
形状の輪郭を有する掘削ビット)は、1辺が2aの正方
形(ボーリング孔)Hに内接し、その重心(図心)Gが
正方形Hの中心Oから半径「r」の軌道Rを反時計回り
に公転しており、その回転角(公転する角度)をθで示
している。そして、正三角形Tは時計回りに公転速度の
1/3の速度で自転しており、その回転角(自転する角
度)をφで示す。また、正三角形Tの重心Gから頂点P
までの距離Lは、L=a/cos30°であり、また、
正方形Hと正三角形Tの重心(O、G)間距離「r」
は、r=L−a=(sec30°−1)aであってこの
「r」が公転軌道Rの半径となっている。
In the figure, an equilateral triangle T (a drill bit having an outline of a regular (N-1) square shape) is inscribed in a square (boring hole) H having one side 2a, and its center of gravity (center of gravity) G is A trajectory R having a radius “r” is revolved counterclockwise from the center O of the square H, and the rotation angle (revolving angle) is indicated by θ. The equilateral triangle T rotates clockwise at a speed of 1/3 of the revolving speed, and its rotation angle (rotation angle) is indicated by φ. Also, from the center of gravity G of the equilateral triangle T to the vertex P
Is L = a / cos 30 °, and
Distance “r” between the center of gravity (O, G) of the square H and the equilateral triangle T
Is r = La = (sec30 ° -1) a, and “r” is the radius of the orbit R.

【0051】図2は、正三角形Tの頂点Pと重心Gとを
結ぶ線分LがX軸と重なった状態であって、この状態を
回転角θ=0°とする。以下、図3および図4はそれぞ
れθ=45°および90°の回転時を示し、正三角形T
はφ=15°および30°反対方向に回転し、その頂点
Pの軌跡が正方形Hの一辺を形成している。そして、図
5のθ=135°での頂角部は丸みを形成して、図6お
よび図7のθ=180°および270°で次の辺が形成
されている。同様にして正三角形Tの図示しない他の頂
点で各辺が形成され、正方形Hが正方形状に形成され
る。
FIG. 2 shows a state in which a line segment L connecting the vertex P of the equilateral triangle T and the center of gravity G overlaps the X axis, and this state is defined as a rotation angle θ = 0 °. Hereinafter, FIGS. 3 and 4 show the rotation at θ = 45 ° and 90 °, respectively.
Rotates in the opposite directions of φ = 15 ° and 30 °, and the trajectory of the vertex P forms one side of the square H. The vertical corner at θ = 135 ° in FIG. 5 is rounded, and the next side is formed at θ = 180 ° and 270 ° in FIGS. 6 and 7. Similarly, each side is formed at another vertex (not shown) of the equilateral triangle T, and the square H is formed in a square shape.

【0052】図8は、前記図1〜図7で説明した様な正
三角形(掘削ビット)Tを回転した際の頂点Pの軌跡を
包絡線で表現したものである。そして、頂点Pの軌跡が
正方形Hを形成するのが明示されている。なお図8にお
いて、正三角形Tの重心Gの軌跡が、符号G−Tで示さ
れている。ここで、図8で示されているように、創成さ
れる正方形Hは、正三角形Tの偏心回転による包絡線で
あり、その各頂角には丸みが付き、また、各辺は厳密な
意味において直線とは言い得ない。しかし、図8で示す
正方形Hの形状は、ボーリング孔の掘削においては、実
用上、正方形(正4角形)と考えて問題は無い。
FIG. 8 shows the trajectory of the vertex P when the equilateral triangle (digging bit) T is rotated as described with reference to FIGS. 1 to 7 as an envelope. It is clearly shown that the locus of the vertex P forms a square H. In FIG. 8, the trajectory of the center of gravity G of the equilateral triangle T is indicated by a symbol GT. Here, as shown in FIG. 8, the created square H is an envelope due to the eccentric rotation of the equilateral triangle T, and each apex angle is rounded, and each side has a strict meaning. Cannot be called a straight line. However, the shape of the square H shown in FIG. 8 has no problem in drilling a boring hole because it is practically considered to be a square (regular square).

【0053】また、図9には、正方形T4で正五角形H
5が、そして、図10には正五角形T5で正六角形H6
が創成される例が示されている。この場合、軌道円半径
「r」は、両多角形重心間距離(OG)であり、r=a
{sec(π/N)−1}/2 となる。ただし、aは
正N角形の中心Oと一辺間の距離である(図9参照)。
FIG. 9 shows a square T4 and a regular pentagon H
5 and a regular pentagon T5 and a regular hexagon H6 in FIG.
Is shown. In this case, the orbit circle radius “r” is the distance between the two polygonal centers of gravity (OG), and r = a
{Sec (π / N) −1} / 2. Here, a is the distance between the center O of the regular N-gon and one side (see FIG. 9).

【0054】上記の各例により、正(N−1)角形を偏
心回転させて正N角形状が創成されることを説明した
が、後記(図17〜図19)にて詳述するが、正(N−
1)角形の重心(回転中心)と各頂点を結ぶ線分を回転
すれば、同様にその先端は正N角形を描き、その線分を
ブレード状の掘削ビット(或いは掘削流体のジェット)
とすれば、正多角形状のボーリング孔が掘削できること
は、容易に理解できる。図11〜図16は、正三角形状
(図11)から正八角形状(図16)までのボーリング
孔H3〜H8およびカッタ軸の回転中心(重心)の軌道
R3〜R8を、それぞれ示している。
In each of the above examples, it has been described that a regular (N-1) square is eccentrically rotated to create a regular N-sided polygon, which will be described in detail later (FIGS. 17 to 19). Positive (N-
1) By rotating a line segment connecting the center of gravity (center of rotation) and each vertex of the square, the tip similarly draws a regular N-gon, and the line segment is converted into a blade-like drilling bit (or a jet of drilling fluid).
Then, it can be easily understood that a regular polygonal boring hole can be excavated. FIGS. 11 to 16 show boring holes H3 to H8 from a regular triangular shape (FIG. 11) to a regular octagonal shape (FIG. 16) and orbits R3 to R8 of the rotation center (center of gravity) of the cutter shaft, respectively.

【0055】次に、そのカッタによる掘削の実施形態に
ついて、図17〜図21を参照して説明する。なお、こ
こでは正多角形の重心位置に設けられたモニタの周縁部
に、円周方向等間隔に設けたノズルから正多角形の頂点
に向けジェットを噴出して掘削する例で説明するが、重
心位置から放射状に頂点に伸びるブレード状の掘削カッ
タであっても全く同様である。
Next, an embodiment of excavation using the cutter will be described with reference to FIGS. Note that, here, an example will be described in which a jet is ejected from nozzles provided at equal intervals in a circumferential direction toward a vertex of the regular polygon, and excavation is performed on a peripheral portion of the monitor provided at the center of gravity of the regular polygon, The same is true for a blade-shaped excavator that extends radially from the center of gravity to the apex.

【0056】図17〜図21では、角速度ωで半径
「r」の円周上を公転し、角速度3ωで反対方向に自転
して一辺の長さaの正4角形状にボーリング孔を掘削
(改良体造成)する実施形態を例に説明する。図17に
おいて、交差噴流を構成するジェットJ1、J2は単一
の矢印Jで表現しており、ノズルN1、N2も点Nで表
現して、図示を簡略化している。
In FIG. 17 to FIG. 21, a boring hole is excavated in a regular quadrangular shape having a side length a by revolving around the circumference of a radius “r” at an angular velocity ω and rotating in the opposite direction at an angular velocity 3ω. An embodiment in which an improved body is formed) will be described as an example. In FIG. 17, jets J1 and J2 constituting the cross jet are represented by a single arrow J, and the nozzles N1 and N2 are also represented by points N to simplify the illustration.

【0057】図17は、正方形断面を有する改良体10
の造成の1過程を模式的に示す断面図であって、この図
において、ノズルNの軌跡(公転軌跡)TLが構成する
円の半径寸法が「r」であって、ノズルNの初期位置
(図17で示す位置)の座標(x、y)は(r、0)と
なり、これを一般化すると次式(2)、(3)の通りに
なる。 x=r・cosΩt ・・・・ (2) y=r・sinΩt ・・・・ (3) この式(2)、(3)において、符号ΩはノズルNが図
示しないモニタの周囲を回転する角速度(公転角速度)
である。なお、図17で示す初期位置において、ノズル
NからのジェットJはX軸上を左方向に噴射されてお
り、その先端は符号J−Eで示されている。
FIG. 17 shows an improved body 10 having a square cross section.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing one process of the formation of the nozzle N. In this figure, the radius of a circle formed by the trajectory (revolution trajectory) TL of the nozzle N is “r”, and the initial position of the nozzle N ( The coordinates (x, y) of the position (shown in FIG. 17) are (r, 0), and when this is generalized, the following equations (2) and (3) are obtained. x = r · cosΩt (2) y = r · sinΩt (3) In the equations (2) and (3), the symbol Ω denotes an angular velocity at which the nozzle N rotates around a monitor (not shown). (Revolution angular velocity)
It is. At the initial position shown in FIG. 17, the jet J from the nozzle N is jetted leftward on the X-axis, and its tip is indicated by the symbol JE.

【0058】図17において、ノズルNの公転軌跡は、
1辺の長さがaの正三角形が正方形10(1辺の長さが
aの正方形)に常に内接する様に移動している場合にお
ける当該正三角形の重心の軌跡に一致する。
In FIG. 17, the revolution locus of the nozzle N is
This coincides with the locus of the center of gravity of the equilateral triangle when the equilateral triangle having the length of one side a is always inscribed in the square 10 (the square having the length of a side of a).

【0059】図18〜図21は、ジェットJによる切削
の進捗を図示したものであり、符号θはノズルNの公転
した角度を示している。図18は、ノズルNが前記図1
7で示す位置(初期位置)に対して反時計方向にπ/2
(rad)だけ公転した状態を示している。そして、ノ
ズルNは、公転速度Ω(=3ω=(N−1)ω:N=
4)の1/3の角速度「−ω」で反対方向に自転するの
で、そこから噴射されるジェットJは、X軸に対して平
行とはならず、図18で示す様な角度(自転による回転
角度)を有している。そして、ノズルNの公転及び自転
によってジェットJも移動し、その先端J−Eも移動す
る。その結果、図18においてハッチングを付して示す
領域が切削され、地盤改良材と混合される。ここで、当
該改良された領域の断面形状は、従来の円形断面を有す
る改良体では形成し得なかった断面形状となっている。
FIGS. 18 to 21 show the progress of cutting by the jet J, and the symbol θ indicates the angle of the nozzle N revolved. FIG. 18 shows that the nozzle N
Π / 2 counterclockwise with respect to the position indicated by 7 (initial position)
(Rad) shows a state of revolution. Then, the nozzle N has a revolution speed Ω (= 3ω = (N−1) ω: N =
4), the jet J spins in the opposite direction at an angular velocity "-ω" of 1/3, so that the jet J jetted therefrom is not parallel to the X-axis, but at an angle as shown in FIG. (Rotation angle). Then, the jet J moves due to the revolution and rotation of the nozzle N, and the tip JE also moves. As a result, the hatched region in FIG. 18 is cut and mixed with the ground improvement material. Here, the cross-sectional shape of the improved region is a cross-sectional shape that cannot be formed by a conventional improved body having a circular cross-section.

【0060】この際に、切削・改良された領域(ハッチ
ングを付して示す領域)において、点Fと点J−Eとを
結ぶ線分は、Y軸と平行な直線になっている。換言すれ
ば、ジェットJの先端は、Y軸と平行に図中の上方に移
動している。なお、符号TLは公転軌跡を示している。
この段階においても、点Fと点J−Eとを結ぶ線分は、
Y軸と平行な直線となっている。なお図示の簡略化のた
め、図19〜図21においては、改良された領域にハッ
チングを付していない。
At this time, in the cut and improved area (the area indicated by hatching), the line connecting the point F and the point JE is a straight line parallel to the Y axis. In other words, the tip of the jet J moves upward in the figure in parallel with the Y axis. The symbol TL indicates the orbit.
Also at this stage, the line segment connecting the point F and the point JE is
It is a straight line parallel to the Y axis. For simplification of illustration, in FIGS. 19 to 21, improved regions are not hatched.

【0061】図19は、ノズルNが初期位置に対して反
時計方向にθ=π(rad)だけ公転移動した状態を示
している。この段階においては、ジェットJの先端J−
Eは、Y軸に平行に移動した後に、X軸と平行に図中の
時計方向に移動している。図20で示す段階、すなわち
ノズルNが初期位置に対してθ=5π/4だけ公転移動
した段階では、ジェットJの先端J−Eは、X軸と平行
に図中の時計方向へ、さらに移動している。そして、ノ
ズルNがθ=2π(rad)だけ公転移動すると(換言
すれば公転軌跡TL上を1回転すると)、ジェットJの
先端J−Eは図21で示す様な位置に到達する。
FIG. 19 shows a state in which the nozzle N has revolved around the initial position in the counterclockwise direction by θ = π (rad). At this stage, the tip J-
E moves in the clockwise direction in the figure parallel to the X axis after moving parallel to the Y axis. At the stage shown in FIG. 20, that is, at the stage when the nozzle N has revolved around the initial position by θ = 5π / 4, the tip JE of the jet J further moves clockwise in the figure in parallel with the X axis. are doing. Then, when the nozzle N revolves around θ = 2π (rad) (in other words, makes one revolution on the revolution trajectory TL), the tip JE of the jet J reaches a position as shown in FIG.

【0062】なお、図示は省略したが、ノズルNが初期
位置に対してθ=6πだけ公転移動すると、すなわち公
転軌跡TL上を3回転すると、ジェットJの先端J−E
は初期位置Fまで戻り(すなわち、自転を1回転行
い)、正方形断面すなわち正4角形状の断面を有する領
域が切削される。また、図17〜図21において、掘削
された正方形断面10の角部には若干のラウンド(R)
がつくが、直角な角部とラウンドのついた角部との差異
は、実際の施工に際しては無視出来る程度の小さなもの
である。
Although not shown, when the nozzle N revolves around the initial position by θ = 6π, that is, when the nozzle N makes three revolutions on the revolution trajectory TL, the tip JE of the jet J
Returns to the initial position F (that is, performs one rotation), and a region having a square cross section, that is, a square cross section is cut. In FIGS. 17 to 21, a slight round (R) is provided at the corner of the excavated square section 10.
However, the difference between the right-angled corner and the rounded corner is negligibly small in actual construction.

【0063】次に、前記知見(C)に基づく実施形態に
ついて、図22〜図25を参照して説明する。ここで、
図22〜図25の実施形態においては、ボーリング孔の
断面形状(正N角形状)は4角形である。すなわち、N
=4である。なお、正「N+1」(5)角形状の輪郭を
有する掘削ビットで説明するが、正(N+1)角形の重
心から各頂角へ放射状に伸びるブレード状掘削カッタ
(またはジェット)についても全く同様に掘削できるこ
とは、前例の説明と同様である。
Next, an embodiment based on the finding (C) will be described with reference to FIGS. here,
In the embodiments of FIGS. 22 to 25, the cross-sectional shape (regular N-sided shape) of the boring hole is a quadrangle. That is, N
= 4. In addition, although it demonstrates by the drill bit which has a regular "N + 1" (5) square profile, the blade-like drill cutter (or jet) which extends radially from the center of gravity of a regular (N + 1) square to each vertex angle is exactly the same. Excavation is the same as described in the previous example.

【0064】図22〜図25において、正5角形状(正
「N+1」角形状)のカッタP(正(N+1)角形状の
輪郭を有する掘削ビット)は、その重心(図心)Gがボ
ーリング孔Hの中心Oから半径「r」の円周軌道Rを時
計回りに移動(公転)しており、その回転角(公転する
角度)が符号「θ」で示されている。ここで、カッタP
の重心が描く軌跡の半径「r」は、カッタPに外接する
円(図22〜図25では図示せず)の半径の1/25
(すなわち1/(N+1)2)である。換言すれば、正
5角形状のカッタPは、半径25r(すなわち、「(N
+1)2 r」)の円(図22〜図25では図示せず)
に内接する輪郭を有している。一方、カッタPは公転す
ると共に自転をしており、その自転速度は前記公転速度
の1/5(すなわち「1/(N+1)」)の速度であ
り、その回転角(自転する角度)は符号「ψ」で示され
ている。
In FIGS. 22 to 25, a regular pentagonal (positive “N + 1” square) cutter P (a drill bit having a contour of a regular (N + 1) square shape) has a center of gravity (center of gravity) G which is boring. A circular orbit R having a radius “r” is moved clockwise (revolving) from the center O of the hole H, and the rotation angle (revolving angle) is indicated by a symbol “θ”. Where cutter P
The radius “r” of the locus drawn by the center of gravity is 1/25 of the radius of a circle (not shown in FIGS. 22 to 25) circumscribing the cutter P.
(That is, 1 / (N + 1) 2). In other words, the regular pentagonal cutter P has a radius of 25r (that is, “(N
+1) 2 r ") circle (not shown in FIGS. 22 to 25)
. On the other hand, the cutter P revolves and rotates at the same time, and the rotation speed is 1/5 of the revolving speed (that is, "1 / (N + 1)"), and the rotation angle (rotation angle) is the sign. Indicated by “ψ”.

【0065】図22〜図25に示す5角形カッタPの掘
削ビットの掃過範囲を考察するに際して、以下、5角形
カッタPの頂点PE−1の軌跡のみを考慮する。なお図
22〜図25において、符号「IS」で示すのは、完全
に正方形をしたボーリング孔が掘削可能であると仮定し
た場合における断面形状であり、換言すれば、理想的な
断面形状を示している。
In considering the sweep range of the digging bit of the pentagonal cutter P shown in FIGS. 22 to 25, only the locus of the vertex PE-1 of the pentagonal cutter P will be considered below. In FIGS. 22 to 25, the symbol “IS” indicates a cross-sectional shape when it is assumed that a completely square boring hole can be excavated. In other words, the symbol “IS” indicates an ideal cross-sectional shape. ing.

【0066】図22には、カッタPは当初の状態に対し
て270゜公転し、且つ、54゜自転した状態が示され
ている。これにより、カッタPの1つの頂点PE−1
は、原点P−Oから符号「TR−21」で示す軌跡を描
く。
FIG. 22 shows a state where the cutter P has revolved 270 ° and rotated 54 ° with respect to the initial state. Thereby, one vertex PE-1 of the cutter P is obtained.
Draws a trajectory indicated by reference numeral “TR-21” from the origin PO.

【0067】図23の状態では、カッタPは630゜公
転し、且つ、126゜自転している。これにより、カッ
タPの頂点PE−1は、符号「TR−22」で示す軌跡
を描いている。
In the state shown in FIG. 23, the cutter P revolves 630 ° and rotates 126 °. As a result, the vertex PE-1 of the cutter P draws a locus indicated by the symbol “TR-22”.

【0068】図24の状態では、カッタPは1260゜
公転し、且つ、252゜自転している。これにより、カ
ッタPの頂点PE−1は、符号「TR−23」で示す軌
跡を描いている。
In the state shown in FIG. 24, the cutter P revolves 1260 ° and rotates 252 °. As a result, the vertex PE-1 of the cutter P draws a locus indicated by the symbol “TR-23”.

【0069】図25の状態では、カッタPは1800゜
公転し、且つ、360゜自転している。すなわち、カッ
タPは自転により一回転をしているので、その頂点PE
−1は、符号「TR−24」で示す様な閉じた形状の軌
跡を描く。この軌跡TR−24と、理想的な断面形状I
Sとを比較すると、軌跡TR−24(すなわち、カッタ
Pにより掘削される領域の断面形状)は、その4隅部が
円弧状になっている。しかしながら概略4角形状の軌跡
を描いており、実用的には、四角形断面のボーリング孔
を掘削したものと考えて差し支えない。
In the state shown in FIG. 25, the cutter P revolves 1800 ° and rotates 360 °. That is, since the cutter P makes one rotation by rotation, its vertex PE
A value of -1 indicates a locus of a closed shape as indicated by reference numeral "TR-24". This locus TR-24 and the ideal sectional shape I
Comparing with S, the locus TR-24 (that is, the sectional shape of the region excavated by the cutter P) has four corners in an arc shape. However, a roughly quadrangular trajectory is drawn, and in practice, it may be considered that a boring hole having a square cross section has been excavated.

【0070】以上、図22〜図25において、前記知見
(C)に基づく正(N+1)角形による正N角形状孔の
創成を5角形状掘削ビットによる4角形孔の創成を例に
説明し、他の任意N角形状孔についての例は省略した
が、同様に創成することができる。
As described above, in FIGS. 22 to 25, the creation of a regular N-sided hole by a regular (N + 1) square based on the finding (C) will be described by taking the creation of a square-shaped hole by a pentagonal drill bit as an example. Examples of other arbitrary N-shaped holes are omitted, but they can be similarly created.

【0071】次に、前記知見(B)の様に、モニタが前
記ボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離
「r」と、前記地盤掘削用流体の到達距離「L」との比
率を、或いは、前記ブレード状掘削ビットの自転中心が
前記ボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離
と、当該掘削ビットの自転中心から先端までの距離との
比率(すなわち、公転半径と自転中心から掘削ビット先
端までの距離との比L/r)を、(N−1)2 より小
さくすれば、掘削ビットT、Pの掃過範囲の断面形状を
N個の頂点を有して且つ頂点と頂点とを結ぶ辺が湾曲線
で構成されている形状に形成できる。図26〜図31
は、前記比率を(N−1)とした場合において、図17
〜図21で説明した実施形態によって掘削されたボーリ
ング孔の断面形状を示している。ここで、図26はN=
3、図27はN=4、図28はN=5、図29はN=
6、図30はN=7、図31はN=8の場合をそれぞれ
示している。
Next, as described in the above knowledge (B), the monitor calculates the ratio of the radial distance “r” separated from the center line of the borehole to the reach distance “L” of the ground excavating fluid by: Alternatively, the ratio of the radial distance between the center of rotation of the blade-shaped drilling bit and the center line of the boring hole and the distance from the center of rotation of the drilling bit to the tip (that is, the radius of revolution and the rotation center of the drilling bit to the drilling bit). If the ratio L / r to the distance to the tip is smaller than (N-1) 2, the cross-sectional shape of the sweep range of the drill bits T and P has N vertices and Can be formed in a shape in which the side connecting is constituted by a curved line. 26 to 31
FIG. 17 shows the case where the ratio is (N-1).
22 shows a cross-sectional shape of a boring hole excavated according to the embodiment described in FIGS. Here, FIG.
3, FIG. 27 shows N = 4, FIG. 28 shows N = 5, and FIG.
6, FIG. 30 shows the case where N = 7, and FIG. 31 shows the case where N = 8.

【0072】また、図32に前記公転半径「r」と自転
中心から掘削ビット先端までの距離Lとの比率(「モニ
タが前記ボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距
離と、前記地盤掘削用流体の到達距離との比率」、或い
は、「前記ブレード状掘削ビットの自転中心が前記ボー
リング孔の中心線から離隔する半径方向距離と、当該掘
削ビットの自転中心から先端までの距離との比率」)L
/rを「N」とした場合について、N=4の例が示され
ている。
FIG. 32 shows the ratio of the orbital radius "r" to the distance L from the center of rotation to the tip of the drilling bit ("the radial distance from which the monitor is separated from the center line of the boring hole, Or the ratio of the radial distance at which the rotation center of the blade-shaped drilling bit is separated from the center line of the boring hole and the distance from the rotation center of the drilling bit to the tip. ) L
In the case where / r is set to "N", an example of N = 4 is shown.

【0073】なお、図26〜図31の実施形態の説明に
おいて、その他の構成等については、図17〜図21の
実施形態と概略同様である。
In the description of the embodiment shown in FIGS. 26 to 31, the other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIGS.

【0074】上記のように、公転半径「r」と自転中心
から掘削ビット先端までの距離Lとの比率(モニタがボ
ーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離と、前記
地盤掘削用の流体の到達距離との比率、或いは、前記ブ
レード状掘削ビットの自転中心が前記ボーリング孔の中
心線から離隔する半径方向距離と、当該掘削ビットの自
転中心から先端までの距離との比率)L/rを、(N−
1)よりもさらに小さくすれば、掘削ビットT、Pの先
端軌跡を、曲線から成る複数個の閉じた領域から構成さ
れ、且つ前記ボーリング孔の中心に対して対称となる様
な形状とすることが可能である。図34〜図39は、当
該「複数個の閉じた領域」がN個であり、且つ、前記比
率L/rを「1」にした場合における前記図17〜図2
1の実施形態によって創成されたボーリング孔の断面形
状を示している。ここでは、図34はN=3、図35は
N=4、図36はN=5、図37はN=6、図38はN
=7、図39はN=8の場合をそれぞれ示している。な
お、このように前記比率L/rが小さく、先端の軌跡が
複数個の閉じた領域を形成する場合には、ブレード状掘
削ビット(またはジェット)の掃過領域は、前記閉じら
れた領域内にとどまらない。
As described above, the ratio between the revolution radius “r” and the distance L from the center of rotation to the tip of the drill bit (the radial distance at which the monitor is separated from the center line of the boring hole, Or the ratio of the radial distance at which the rotation center of the blade-shaped drilling bit is separated from the center line of the boring hole to the distance from the rotation center of the drilling bit to the tip) L / r. , (N-
If it is smaller than 1), the tip trajectory of the drill bit T, P is made up of a plurality of closed regions consisting of curves and is shaped so as to be symmetric with respect to the center of the boring hole. Is possible. FIGS. 34 to 39 show the cases where the “plurality of closed regions” is N and the ratio L / r is “1”.
1 shows a cross-sectional shape of a boring hole created according to one embodiment. Here, FIG. 34 shows N = 3, FIG. 35 shows N = 4, FIG. 36 shows N = 5, FIG. 37 shows N = 6, and FIG.
= 7, and FIG. 39 shows the case of N = 8. When the ratio L / r is small and the trajectory of the tip forms a plurality of closed regions, the sweeping region of the blade-shaped drill bit (or jet) is within the closed region. It doesn't stop there.

【0075】また、図33は、「複数個の閉じた領域」
が(N+1)個であり、且つ、前記比率を「N−2」に
した場合におけるN=4のボーリング孔の断面形状を示
している。
FIG. 33 shows “a plurality of closed areas”.
Are (N + 1) and the cross-sectional shape of a borehole of N = 4 when the ratio is “N−2”.

【0076】次に、知見(D)に基づく実施形態を図4
0〜図45に示す。図40〜図42は、N=4の正N角
形状のボーリング孔を(N+1)=5本のブレード状掘
削ビットを用い、ブレード状掘削ビットの自転中心がボ
ーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離「r」
と、当該掘削ビットの自転中心から先端までの距離
「L」との比率を/rをそれぞれ27、18および9に
変えた場合を示している。また、図43〜図45は、N
=6の正N角形状のボーリング孔を(N+1)=7本の
ブレード状掘削ビットを用い、前記比率L/rをそれぞ
れ33.75、18および9に変えた場合を示してい
る。この様に、前記比率L/rを(N+1)2 より小
さくして行くと、創成される正N角形状ボーリング孔の
頂角部のラウンド(R)が、漸次大きくなり、花のよう
な形状が形成される。
Next, an embodiment based on the knowledge (D) is shown in FIG.
0 to FIG. FIGS. 40 to 42 show a radius where the rotation center of the blade-shaped drilling bit is separated from the center line of the boring hole using (N + 1) = 5 blade-shaped drilling bits. Direction distance "r"
And the ratio of the distance "L" from the rotation center to the tip of the excavation bit is changed to 27, 18 and 9 respectively. 43 to 45 show N
In this case, the ratio L / r is changed to 33.75, 18 and 9, respectively, using (N + 1) = 7 blade-shaped drilling bits for a regular N-sided boring hole of = 6. As described above, when the ratio L / r is made smaller than (N + 1) 2, the round (R) at the apex of the formed regular N-shaped boring hole gradually increases, and the shape like a flower is obtained. Is formed.

【0077】次に、図46〜図48を参照して、ブレー
ド状掘削ビットを用いて正N角形(例えば正方形:正4
角形)の断面形状を有するボーリング孔を掘削する掘削
装置の実施形態について説明する。
Next, referring to FIGS. 46 to 48, a regular N-gon (for example, square: regular 4)
An embodiment of an excavator for excavating a boring hole having a (square) cross-sectional shape will be described.

【0078】図46および図47は、(特に図46で示
す様な)中央で連結された3本のブレードR1、R2、
R3を有するカッタ或いは掘削ビットT−1を、図1〜
図8で説明した様に自転及び公転して正三角形(掘削ビ
ット:図1〜図8の符号「T」)によるのと同様に、正
方形(正四角形)状のボーリング孔を掘削する実施形態
を説明している。
FIGS. 46 and 47 show three blades R1, R2, centrally connected (particularly as shown in FIG. 46).
The cutter having the R3 or the drill bit T-1 is shown in FIGS.
As described with reference to FIG. 8, an embodiment for excavating a square (square) boring hole by rotating and revolving as in the case of a regular triangle (drilling bit: reference “T” in FIGS. 1 to 8) is used. Explain.

【0079】図46において、全体を符号T−1で示す
ブレード状掘削ビットは、自転中心V−Oを中心として
円周方向に等間隔に配置された3本のブレードR1、R
2、R3を有しており、ブレードR1、R2、R3の各
々には、掘削用のチップBBCが複数設けられている。
ここで、ブレード状掘削ビットT−1の自転中心V−O
は、各ブレードR1〜R3が等長であるから、各ブレー
ドの頂点R1−P、R2−P、R3−Pを結んで出来る
正3角形の重心になる。
In FIG. 46, a blade-shaped excavating bit generally denoted by T-1 has three blades R1 and R arranged at equal intervals in the circumferential direction around the rotation center VO.
2, R3, and each of the blades R1, R2, R3 is provided with a plurality of excavating chips BBC.
Here, the rotation center VO of the blade-shaped drill bit T-1
Is a regular triangular center of gravity formed by connecting the vertices R1-P, R2-P, and R3-P of the blades since the blades R1 to R3 are of equal length.

【0080】前記自転中心V−Oは、ブレード状掘削ビ
ットT−1によって掘削されるボーリング孔Hの中心O
に対し、距離「r」だけ偏心している。ボーリング孔H
の中心Oは、図39において符号100で示すボーリン
グマシンのボーリングロッド60の中心軸と一致してい
る。換言すれば、ブレード状掘削ビットT−1は、その
自転中心V−Oが、図39において符号100で示すボ
ーリングマシンのボーリングロッド60の中心軸Oから
距離「r」だけ離れた円周上を公転しつつ、自転してい
る。
The rotation center VO is the center O of the boring hole H excavated by the blade-shaped excavating bit T-1.
Is eccentric by the distance “r”. Boring hole H
39 coincides with the center axis of the boring rod 60 of the boring machine indicated by reference numeral 100 in FIG. In other words, the blade-shaped excavation bit T-1 has its rotation center VO on the circumference separated by the distance “r” from the center axis O of the boring rod 60 of the boring machine indicated by reference numeral 100 in FIG. While revolving, it is spinning.

【0081】図46および図47に示す実施形態におい
て、ブレード状掘削ビットT−1が自転する角速度が
「ω」である場合に、前記ボーリングロッド60(或い
は、ボーリング孔Hの中心O)の周囲をブレード状掘削
ビットT−1が公転する角速度は「(1−N)ω」であ
る。また、前述した様に、ブレード状掘削ビットT−1
の自転中心V−Oがボーリング孔Hの中心O(或いは、
ボーリングロッド60の中心軸)から離隔する半径方向
距離は「r」であるが、ブレード状掘削ビットT−1の
自転中心V−Oから各ブレードR1、R2、R3の先端
R1−P、R2−P、R3−Pまでの距離は「(N−
1)2 r」となる様に設定されている。その結果、ブ
レード状掘削ビットT−1の掃過範囲、すなわち当該掘
削ビットT−1で掘削されるボーリング孔Hの断面形状
は、半径「N(N−2)r」の円に外接する正4角形状
となる。
In the embodiment shown in FIGS. 46 and 47, when the angular speed at which the blade-shaped drill bit T-1 rotates is "ω", the periphery of the boring rod 60 (or the center O of the boring hole H) is reduced. The angular velocity at which the blade-shaped excavation bit T-1 revolves is “(1-N) ω”. Also, as described above, the blade-shaped drill bit T-1
Is the center O of the boring hole H (or
The radial distance apart from the center axis of the boring rod 60) is “r”, but the tip R1-P, R2- of each blade R1, R2, R3 from the rotation center VO of the blade-shaped drill bit T-1. The distance to P and R3-P is "(N-
1) 2r ". As a result, the sweep range of the blade-shaped excavation bit T-1, that is, the cross-sectional shape of the boring hole H excavated by the excavation bit T-1, is a positive circle circumscribing a circle having a radius “N (N-2) r”. It has a quadrangular shape.

【0082】なお、図46および図47の実施形態にお
けるその他の構成及び作用効果については、図1〜図8
の実施形態と同様である。
Other configurations and operational effects in the embodiment of FIGS. 46 and 47 are described with reference to FIGS.
This is the same as the embodiment.

【0083】さらに、図46および図47と同様に、図
48で示す様な中央で連結された5本のロッドから成る
断面形状を有するカッタ或いは掘削ビットP−1を、図
22〜図25で説明した様に自転及び公転をすれば、図
48において点線で示す形状のカッタ(正三角形状のカ
ッタ:図22〜25の符号「P」)と同様に、正方形
(正四角形)状のボーリング孔が掘削出来る。
Further, similarly to FIGS. 46 and 47, a cutter or drill bit P-1 having a cross-sectional shape composed of five rods connected at the center as shown in FIG. When the rotation and revolving are performed as described, a square (square) boring hole is formed in the same manner as a cutter having a shape indicated by a dotted line in FIG. 48 (an equilateral triangular cutter: symbol “P” in FIGS. 22 to 25). Can be excavated.

【0084】以上の各実施形態の説明では、正N角形状
のボーリング孔の掘削を、(N−1)本のブレード状掘
削ビットまたはジェットを公転とは逆方向に回転する、
あるいは(N+1)本のブレード状掘削ビットまたはジ
ェットを公転と同方向に回転することで掘削する例を示
してきた。しかし、ブレード状掘削ビットまたはジェッ
トは、(N−1)本以下、あるいは(N+1)本以下で
あっても同様にして正N角形状孔の掘削は可能である。
なお、この際、これらの各ビットまたはジェットは、正
(N−1)角形あるいは正(N+1)角形の頂角に向け
て設ける必要がある。
In the description of each of the above embodiments, the excavation of a regular N-sided boring hole is performed by rotating (N-1) blade-shaped excavating bits or jets in a direction opposite to the revolution.
Alternatively, an example of excavating by rotating (N + 1) blade-shaped excavating bits or jets in the same direction as the revolution has been described. However, even if the number of blade-shaped drill bits or jets is (N-1) or less, or (N + 1) or less, drilling of a regular N-shaped hole is possible in the same manner.
At this time, each of these bits or jets needs to be provided toward the apex angle of a regular (N-1) square or a regular (N + 1) square.

【0085】また、図49および図50は、正N角形状
のボーリング孔の掘削に用いる(N−1)角形状の掘削
ビット(図49)またはジェット(図50)にさらに副
次的なビットまたはジェットを追加して構成した実施形
態である。すなわち、図49において、正方形状のボー
リング孔Hを、正3角形状の掘削ビットTによって掘削
するに際し、そのビットTとは60°位相をずらせた副
ビットTaを設けて施工を行う。また、図50に示すジ
ェットによる掘削では、等間隔(120°)の主ジェッ
トJ1〜J3の間に副次的なジェットJa1〜Ja3を
設けて施工している。
FIGS. 49 and 50 show the (N-1) square drilling bit (FIG. 49) or the jet (FIG. 50) which is a secondary bit for drilling a regular N square boring hole. Alternatively, the embodiment is configured by adding a jet. That is, in FIG. 49, when the square boring hole H is excavated by the regular triangular excavation bit T, the sub bit Ta having a phase shifted from the bit T by 60 ° is provided to perform the construction. In the excavation using the jet shown in FIG. 50, the secondary jets Ja1 to Ja3 are provided between the main jets J1 to J3 at equal intervals (120 °) to perform construction.

【0086】以上、図示した前記各実施形態は例示であ
って本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではな
い。例えば、図示した実施形態においては、主として正
4角形断面或いは正5角形断面を有するボーリング孔を
地盤に掘削する場合に関して説明しているが、所望の正
N角形状の断面形状を有する孔を掘削する場合について
も、本発明は広く適用可能である。また、地盤のみなら
ず、非常に硬い岩盤にボーリング孔を掘削する場合や、
或いは機械加工における各種母材への切削、研削または
アブレイシブジェットなどによる穿孔に対しても本発明
を適用することが出来る。そして、本発明は、その他に
も種々の変形、変更が可能である旨を付記する。
The above-described embodiments have been described by way of example only and are not intended to limit the technical scope of the present invention. For example, in the illustrated embodiment, a case in which a boring hole having a regular square or pentagonal section is excavated in the ground is mainly described, but a hole having a desired regular N-sided sectional shape is excavated. In this case, the present invention is widely applicable. In addition, when drilling holes not only in the ground but also in very hard rock,
Alternatively, the present invention can be applied to drilling of various base materials in machining, such as cutting, grinding, or abrasive jet. It is noted that the present invention can be variously modified and changed.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上説明したように構成された本発明に
よれば、正N角形状のボーリング孔を掘削するという、
従来は不可能であった要請に応える事が出来、しかも、
実施或いは施工が容易である。そして本発明は、地盤に
対する孔の掘削にとどまらず、岩盤その他に対する掘
削、あるいは機械加工に対しても適用することができ
る。
According to the present invention constructed as described above, a regular N-sided boring hole is excavated.
It can meet requests that were not possible before, and
Easy to implement or construct. The present invention can be applied not only to excavation of a hole in the ground but also to excavation of a bedrock or the like or machining.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基礎である知見(A)を4角形状孔の
創成を例に説明する図。
FIG. 1 is a diagram for explaining the knowledge (A) that is the basis of the present invention, taking creation of a square hole as an example.

【図2】図1の掘削の創成を説明する図。(θ=0°)FIG. 2 is a diagram illustrating creation of excavation in FIG. 1; (Θ = 0 °)

【図3】図2から回転した状態(θ=45°)を説明す
る図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of rotation from FIG. 2 (θ = 45 °);

【図4】図3から回転した状態(θ=90°)を説明す
る図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of rotation from FIG. 3 (θ = 90 °);

【図5】図4から回転した状態(θ=135°)を説明
する図。
FIG. 5 is a view for explaining a state rotated from FIG. 4 (θ = 135 °);

【図6】図5から回転した状態(θ=180°)を説明
する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of rotation from FIG. 5 (θ = 180 °);

【図7】図6から回転した状態(θ=270°)を説明
する図。
FIG. 7 is a view for explaining a state rotated from FIG. 6 (θ = 270 °);

【図8】図1〜図7に示した回転する掘削ビット先端の
軌跡を包絡線で示す図。
FIG. 8 is a diagram showing the trajectory of the tip of the rotating excavation bit shown in FIGS. 1 to 7 by an envelope.

【図9】知見(C)を五角形状孔の掘削で説明する平面
図。
FIG. 9 is a plan view for explaining knowledge (C) by excavating a pentagonal hole.

【図10】さらに別の例(六角形状孔)を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing still another example (hexagonal hole).

【図11】本発明による三角形状孔の実施形態を示す平
面図。
FIG. 11 is a plan view showing an embodiment of a triangular hole according to the present invention.

【図12】本発明による四角形状孔の実施形態を示す平
面図。
FIG. 12 is a plan view showing an embodiment of a square hole according to the present invention.

【図13】本発明による五角形状孔の実施形態を示す平
面図。
FIG. 13 is a plan view showing an embodiment of a pentagonal hole according to the present invention.

【図14】本発明による六角形状孔の実施形態を示す平
面図。
FIG. 14 is a plan view showing an embodiment of a hexagonal hole according to the present invention.

【図15】本発明による七角形状孔の実施形態を示す平
面図。
FIG. 15 is a plan view showing an embodiment of a heptagonal hole according to the present invention.

【図16】本発明による八角形状孔の実施形態を示す平
面図。
FIG. 16 is a plan view showing an embodiment of an octagonal hole according to the present invention.

【図17】本発明の実施形態による掘削の1過程を模式
的に示す断面図。
FIG. 17 is a sectional view schematically showing one process of excavation according to the embodiment of the present invention.

【図18】図17の実施形態により地盤を切削する1過
程を模式的に示す断面図。
FIG. 18 is a sectional view schematically showing one process of cutting the ground according to the embodiment of FIG. 17;

【図19】地盤を切削する1過程を模式的に示す断面
図。
FIG. 19 is a sectional view schematically showing one process of cutting the ground.

【図20】地盤を切削する1過程を模式的に示す断面
図。
FIG. 20 is a sectional view schematically showing one process of cutting the ground.

【図21】地盤を切削する1過程を模式的に示す断面
図。
FIG. 21 is a sectional view schematically showing one process of cutting the ground.

【図22】本発明のさらに別の実施形態による地盤切削
の1過程を模式的に示す断面図。
FIG. 22 is a sectional view schematically showing one step of ground cutting according to still another embodiment of the present invention.

【図23】図22の掘削の1過程を模式的に示す断面
図。
FIG. 23 is a sectional view schematically showing one process of the excavation in FIG. 22.

【図24】図23から進んだ1過程を模式的に示す断面
図。
FIG. 24 is a sectional view schematically showing one process that has proceeded from FIG. 23;

【図25】図24から進んだ1過程を模式的に示す断面
図。
FIG. 25 is a sectional view schematically showing one process that has proceeded from FIG. 24;

【図26】本発明の他の実施形態による三角形状孔の例
を示す平面図。
FIG. 26 is a plan view showing an example of a triangular hole according to another embodiment of the present invention.

【図27】本発明の他の実施形態による四角形状孔の例
を示す平面図。
FIG. 27 is a plan view showing an example of a square hole according to another embodiment of the present invention.

【図28】本発明の他の実施形態による五角形状孔の例
を示す平面図。
FIG. 28 is a plan view showing an example of a pentagonal hole according to another embodiment of the present invention.

【図29】本発明の他の実施形態による六角形状孔の例
を示す平面図。
FIG. 29 is a plan view showing an example of a hexagonal hole according to another embodiment of the present invention.

【図30】本発明の他の実施形態による七角形状孔の例
を示す平面図。
FIG. 30 is a plan view showing an example of a heptagonal hole according to another embodiment of the present invention.

【図31】本発明の他の実施形態による八角形状孔の例
を示す平面図。
FIG. 31 is a plan view showing an example of an octagonal hole according to another embodiment of the present invention.

【図32】本発明の別の実施形態により掘削されたボー
リング孔の断面形状を示す平面図。
FIG. 32 is a plan view showing a cross-sectional shape of a boring hole excavated according to another embodiment of the present invention.

【図33】本発明のその他の実施形態により掘削された
ボーリング孔の断面形状を示す平面図。
FIG. 33 is a plan view showing a cross-sectional shape of a boring hole excavated according to another embodiment of the present invention.

【図34】本発明のさらに他の実施形態による三角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 34 is a plan view showing an example of a triangular hole according to still another embodiment of the present invention.

【図35】本発明のさらに他の実施形態による四角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 35 is a plan view showing an example of a square hole according to still another embodiment of the present invention.

【図36】本発明のさらに他の実施形態による五角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 36 is a plan view showing an example of a pentagonal hole according to still another embodiment of the present invention.

【図37】本発明のさらに他の実施形態による六角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 37 is a plan view showing an example of a hexagonal hole according to still another embodiment of the present invention.

【図38】本発明のさらに他の実施形態による七角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 38 is a plan view showing an example of a heptagonal hole according to still another embodiment of the present invention.

【図39】本発明のさらに他の実施形態による八角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 39 is a plan view showing an example of an octagonal hole according to still another embodiment of the present invention.

【図40】本発明のさらに他の実施形態による四角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 40 is a plan view showing an example of a square hole according to still another embodiment of the present invention.

【図41】図40に対して公転半径と回転中心から先端
までの距離との比率を変えた例を示す平面図。
FIG. 41 is a plan view showing an example in which the ratio between the revolution radius and the distance from the rotation center to the tip is changed from FIG. 40;

【図42】図40に対して公転半径と回転中心から先端
までの距離との比率を変えた別の例を示す平面図。
FIG. 42 is a plan view showing another example in which the ratio of the revolution radius and the distance from the rotation center to the tip is changed from that of FIG. 40;

【図43】本発明のさらに他の実施形態による六角形状
孔の例を示す平面図。
FIG. 43 is a plan view showing an example of a hexagonal hole according to still another embodiment of the present invention.

【図44】図43に対して公転半径と回転中心から先端
までの距離との比率を変えた例を示す平面図。
44 is a plan view showing an example in which the ratio between the revolution radius and the distance from the rotation center to the tip is changed from that in FIG.

【図45】図43に対して公転半径と回転中心から先端
までの距離との比率を変えた別の例を示す平面図。
FIG. 45 is a plan view showing another example in which the ratio between the revolution radius and the distance from the rotation center to the tip is changed from that in FIG. 43;

【図46】本発明の掘削装置の一実施形態で用いられる
ブレード状掘削ビットを示す平面図。
FIG. 46 is a plan view showing a blade-shaped excavation bit used in an embodiment of the excavator of the present invention.

【図47】図46で示すブレード状掘削ビットを用いて
ボーリング孔を掘削する状態を示す正面断面図。
47 is a front sectional view showing a state in which a boring hole is excavated using the blade-shaped excavating bit shown in FIG. 46.

【図48】ブレード状掘削ビットの形状変数の例を示す
図。
FIG. 48 is a view showing an example of a shape variable of a blade-shaped excavation bit.

【図49】副次的な掘削ビットを設けた実施形態を示す
平面図。
FIG. 49 is a plan view showing an embodiment in which a secondary drill bit is provided.

【図50】副次的なジェットを設けた実施形態を示す平
面図。
FIG. 50 is a plan view showing an embodiment provided with a secondary jet.

【図51】円形断面のトンネルを示す図。FIG. 51 shows a tunnel with a circular cross section.

【図52】四角形断面のトンネルを示す図。FIG. 52 is a view showing a tunnel having a rectangular cross section.

【図53】従来の地盤全面掘削を円形掘削で施工した場
合を示す図。
FIG. 53 is a diagram showing a case in which conventional ground excavation is performed by circular excavation.

【図54】地盤全面掘削を六角形掘削で施工した場合を
示す図。
FIG. 54 is a diagram showing a case where the entire ground excavation is performed by hexagonal excavation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

H・・・掘削 O・・・掘削中心 R・・・軌道円 T、P、T−1・・・カッタ(掘削ビット) G・・・掘削手段重心 r・・・軌道円半径 θ・・・(公転)回転角 φ、ψ・・・掘削手段(自転)回転角 H: Excavation O: Excavation center R: Orbit circle T, P, T-1 ... Cutter (excavation bit) G: Center of gravity of excavation means r: Orbit circle radius θ: (Revolution) rotation angle φ, ψ ... excavation means (rotation) rotation angle

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 頂角数がN個の概略N角形状の水平断面
形状を有するボーリング孔を掘削する掘削方法におい
て、正(N−1)角形状の輪郭を有する掘削ビットをボ
ーリング孔の中心と同心で半径「r」の円周上を公転さ
せつつ、角速度「ω」で自転せしめ、前記正(N−1)
角形状の掘削ビットは半径(N−1)2rの円に内接す
る輪郭を有しており、前記正(N−1)角形状の掘削ビ
ットの公転角速度は「(1−N)ω」となり、前記正
(N−1)角形状の掘削ビットの自転中心が前記ボーリ
ング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する当該
掘削ビットの自転中心から先端までの距離の比率を2
(N−1)2 以下で(1/4)(N−1)2 以上の
範囲の数値としたことを特徴とする掘削方法。
An excavation method for excavating a boring hole having a horizontal cross-sectional shape having an N-vertical shape and an N-vertex angle, wherein a boring bit having a regular (N-1) square-shaped contour is placed at the center of the boring hole. While rotating around the circumference of the radius “r” concentrically with the axis of rotation and rotating at an angular velocity “ω”, the positive (N−1)
The angular drill bit has a contour inscribed in a circle of radius (N-1) 2r, and the revolving angular velocity of the regular (N-1) angular drill bit is "(1-N) ω". The ratio of the distance from the center of rotation of the drill bit to the tip to the radial distance of the center of rotation of the regular (N-1) square drill bit from the center line of the borehole is 2
An excavation method characterized by a numerical value in a range not more than (N-1) 2 and not less than (1/4) (N-1) 2.
【請求項2】 頂角数がN個の概略N角形状の水平断面
形状を有するボーリング孔を掘削する掘削方法におい
て、正(N+1)角形状の輪郭を有する掘削ビットをボ
ーリング孔の中心と同心で半径「r」の円周上を公転さ
せつつ、角速度「ω」で自転せしめ、前記正(N+1)
角形状の掘削ビットは半径「(N+1)2r」の円に内
接する輪郭を有しており、前記正(N+1)角形状の掘
削ビットの公転角速度は「(N+1)ω」となり、前記
正(N+1)角形状の掘削ビットの自転中心が前記ボー
リング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する当
該掘削ビットの自転中心から先端までの距離の比率を2
(N+1)2 以下で(1/4)(N+1)2 以上の
範囲の数値としたことを特徴とする掘削方法。
2. A drilling method for drilling a boring hole having an N-vertical shape and a substantially N-sided horizontal cross-sectional shape, wherein a drilling bit having a regular (N + 1) square contour is concentric with the center of the boring hole. And revolves around the circumference of the radius "r" while rotating at an angular velocity "ω".
The angular drill bit has a contour inscribed in a circle having a radius of “(N + 1) 2r”, and the revolving angular velocity of the positive (N + 1) square drill bit is “(N + 1) ω”, and the positive ( N + 1) The ratio of the distance from the center of rotation of the drill bit to the tip to the radial distance of the center of rotation of the square drill bit from the center line of the borehole is 2
An excavation method characterized by a numerical value in a range of (N + 1) 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more.
【請求項3】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形状
を有するボーリング孔を掘削する掘削方法において、ロ
ッドに「N−1」本以下のブレードを放射状に配置して
構成したブレード状掘削ビットを用い、該ブレード状掘
削ビットのロッドを掘削するべきボーリング孔の中心線
と同軸のボーリングロッドから半径方向に離隔して設
け、該ロッドを中心にブレード状掘削ビットを自転しつ
つ前記ボーリングロッドの周囲を公転せしめ、前記ブレ
ード状掘削ビットが前記ボーリングロッドの周囲を自転
する角速度が「ω」である場合に当該掘削ビットが前記
ボーリングロッドの周囲を公転する角速度は「(1−
N)ω」となり、前記ブレード状掘削ビットの自転中心
が前記ボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離
に対する当該掘削ビットの自転中心から先端までの距離
の比率を2(N−1)2以下で(1/4)(N−1)2
以上の範囲の数値としたことを特徴とする掘削方法。
3. An excavation method for excavating a boring hole having an N-vertical shape and a cross-sectional shape of a substantially N-sided shape, wherein a blade having N-1 or less blades radially arranged on a rod. Using a drill bit, the rod of the blade drill bit is provided radially spaced from a boring rod coaxial with the center line of the boring hole to be drilled, and the blade drill bit is rotated around the rod while rotating. When the angular speed at which the blade-shaped excavating bit rotates around the boring rod is “ω”, the angular speed at which the excavating bit revolves around the boring rod is “(1-
N) ω, and the ratio of the distance from the rotation center of the drill bit to the tip to the radial distance where the rotation center of the blade-shaped drill bit is separated from the center line of the boring hole is 2 (N−1) 2 or less. And (1/4) (N-1) 2
An excavation method characterized by a numerical value in the above range.
【請求項4】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形状
を有するボーリング孔を掘削する掘削方法において、ロ
ッドに「N+1」本以下のブレードを放射状に配置して
構成したブレード状掘削ビットを用い、該ブレード状掘
削ビットのロッドを掘削するべきボーリング孔の中心線
と同軸のボーリングロッドから半径方向に離隔して設
け、該ロッドを中心にブレード状掘削ビットを自転しつ
つ前記ボーリングロッドの周囲を公転せしめ、前記ブレ
ード状掘削ビットが前記ボーリングロッドの周囲で自転
する角速度が「ω」である場合に当該掘削ビットが前記
ボーリングロッドの周囲を公転する角速度は「(N+
1)ω」となり、前記ブレード状掘削ビットの自転中心
が前記ボーリング孔の中心線から離隔する半径方向距離
に対する当該掘削ビットの自転中心から先端までの距離
の比率を2(N+1)2以下で(1/4)(N+1)2
以上の範囲の数値としたことを特徴とする掘削方法。
4. An excavation method for excavating a boring hole having an N-vertical shape and a cross section of a substantially N-corner shape, wherein blade-like excavation is configured by arranging N + 1 or less blades radially on a rod. Using a bit, a rod of the blade-shaped drilling bit is provided radially spaced from a boring rod coaxial with the center line of a boring hole to be drilled, and the boring rod is rotated while rotating the blade-shaped drilling bit around the rod. When the angular velocity at which the blade-shaped excavating bit rotates around the boring rod is “ω”, the angular velocity at which the excavating bit revolves around the boring rod is “(N +
1) ω ”, and the ratio of the distance from the rotation center of the drill bit to the tip to the radial distance in which the rotation center of the blade-shaped drill bit is separated from the center line of the boring hole is 2 (N + 1) 2 or less ( 1/4) (N + 1) 2
An excavation method characterized by a numerical value in the above range.
【請求項5】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形状
を有するボーリング孔を掘削する掘削方法において、掘
削するべきボーリング孔の中心線と同軸のボーリングロ
ッドと、該ボーリングロッドに設けられ且つその周囲を
回転する様に構成された掘削用モニタと、該掘削用モニ
タの周縁部に設けられ且つ該モニタの周囲を回転しつつ
掘削用流体を半径方向に噴射する「N−1」本以下のノ
ズルとを有し、前記ノズルが前記モニタの周囲を回転す
る角速度が「ω」である場合に前記モニタが前記ボーリ
ングロッドの周囲を回転する角速度は「(1−N)ω」
となり、前記モニタが前記ボーリング孔の中心線から離
隔する半径方向距離に対する前記掘削用流体の到達距離
の比率を2(N−1)2 以下で(1/4)(N−1)
2 以上の範囲の数値としたことを特徴とする掘削方
法。
5. A drilling method for drilling a boring hole having an N-vertical shape and a substantially N-sided cross-sectional shape, wherein the boring rod is coaxial with a center line of the boring hole to be drilled, and provided on the boring rod. And a drilling monitor configured to rotate around the drilling monitor, and "N-1" provided at a peripheral portion of the drilling monitor and injecting drilling fluid in a radial direction while rotating around the monitor. And the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(1-N) ω” when the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”.
And the monitor sets the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance away from the center line of the borehole to be (1 /) (N−1) less than or equal to 2 (N−1) 2.
An excavation method characterized by a numerical value in a range of 2 or more.
【請求項6】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形状
を有するボーリング孔を掘削する掘削方法において、掘
削するべきボーリング孔の中心線と同軸のボーリングロ
ッドと、該ボーリングロッドに設けられ且つその周囲を
回転する様に構成された掘削用モニタと、該掘削用モニ
タの周縁部に設けられ且つ該モニタの周囲を回転しつつ
掘削用流体を半径方向に噴射する「N+1」本以下のノ
ズルとを有し、前記ノズルが前記モニタの周囲を回転す
る角速度が「ω」である場合に前記モニタが前記ボーリ
ングロッドの周囲を回転する角速度は「(N+1)ω」
となり、前記モニタが前記ボーリング孔の中心線から離
隔する半径方向距離に対する前記掘削用流体の到達距離
の比率を2(N+1)2 以下で(1/4)(N+1)
2 以上の範囲の数値としたことを特徴とする掘削方
法。
6. A drilling method for drilling a boring hole having an N-vertical shape and a substantially N-sided cross-sectional shape, wherein a boring rod coaxial with a center line of the boring hole to be drilled, and provided on the boring rod. And a drilling monitor configured to rotate around the monitor, and N + 1 or less number of drilling monitors provided at the periphery of the monitor for drilling and radially injecting drilling fluid while rotating around the monitor When the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”, the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(N + 1) ω”.
And the monitor sets the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance away from the center line of the borehole to be (1 /) (N + 1) at 2 (N + 1) 2 or less.
An excavation method characterized by a numerical value in a range of 2 or more.
【請求項7】 頂角数がN個の正N角形状の水平断面形
状を有するボーリング孔を掘削する掘削装置において、
正(N−1)角形状の掘削ビットを備え、該掘削ビット
は半径(N−1)2 rの円に内接する輪郭を有してお
り、ボーリング孔の中心と同心で半径「r」の円周上を
公転しつつ角速度「ω」で自転し、その公転角速度は
「(1−N)ω」となる様に構成されており、前記正
(N−1)角形状の掘削ビットの自転中心が前記ボーリ
ング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する当該
掘削ビットの自転中心から先端までの距離の比率が2
(N−1)2 以下で(1/4)(N−1)2 以上の
範囲の数値であることを特徴とする掘削装置。
7. A drilling apparatus for drilling a boring hole having a horizontal cross-sectional shape of a regular N-sided polygon having N apex angles,
It has a regular (N-1) square drill bit, which has a contour inscribed in a circle of radius (N-1) 2r, and has a radius "r" concentric with the center of the borehole. The orbit is rotated at an angular velocity “ω” while revolving around the circumference, and the orbital angular velocity is configured to be “(1-N) ω”. The ratio of the distance from the rotation center of the drill bit to the tip to the radial distance whose center is separated from the center line of the boring hole is 2
An excavator characterized by a numerical value in a range of (N-1) 2 or less and (1/4) (N-1) 2 or more.
【請求項8】 頂角数がN個の正N角形状の水平断面形
状を有するボーリング孔を掘削する掘削装置において、
正(N+1)角形状の掘削ビットを備え、該掘削ビット
は半径「(N+1)2 r」の円に内接する輪郭を有し
ており、ボーリング孔の中心と同心で半径「r」の円周
上を公転しつつ角速度「ω」で自転し、その公転角速度
は「(N+1)ω」となる様に構成されており、前記正
(N+1)角形状の掘削ビットの自転中心が前記ボーリ
ング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する当該
掘削ビットの自転中心から先端までの距離の比率が2
(N+1)2 以下で(1/4)(N+1)2 以上の
範囲の数値であることを特徴とする掘削装置。
8. A drilling apparatus for drilling a borehole having a horizontal cross-sectional shape of a regular N-sided polygon having N apex angles,
It has a regular (N + 1) square drill bit, which has a contour inscribed in a circle of radius "(N + 1) 2 r", and has a circumference of radius "r" concentric with the center of the borehole. The orbit is rotated at an angular velocity “ω” while revolving upward, and the orbital angular velocity is configured to be “(N + 1) ω”. The center of rotation of the regular (N + 1) angular drill bit is defined by the boring hole. The ratio of the distance from the rotation center of the drill bit to the tip to the radial distance away from the center line is 2
An excavator characterized by a numerical value in a range of (N + 1) 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more.
【請求項9】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形状
を有するボーリング孔を掘削する掘削装置において、掘
削するべきボーリング孔の中心線と同軸のボーリングロ
ッドと、ロッドに「N−1」本以下のブレードを放射状
に配置して構成したブレード状掘削ビットとを有してお
り、該ブレード状掘削ビットのロッドは前記ボーリング
ロッドから半径方向に離隔して設けられ且つその周囲を
自転しつつ公転する様に構成されており、前記ブレード
状掘削ビットが前記ロッドの周囲を自転する角速度が
「ω」である場合に当該掘削ビットが前記ボーリングロ
ッドの周囲を公転する角速度は「(1−N)ω」とな
り、前記ブレード状掘削ビットの自転中心が前記ボーリ
ング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する当該
ビットの自転中心から先端までの距離の比率を2(N−
1)2 以下で(1/4)(N−1)2 以上の範囲の
数値としたことを特徴とする掘削装置。
9. A drilling apparatus for drilling a boring hole having an N-vertical angle and a substantially N-sided cross-sectional shape, wherein a boring rod coaxial with a center line of the boring hole to be drilled, and "N- And a blade-shaped drill bit formed by radially arranging 1 or less blades, wherein a rod of the blade-shaped drill bit is provided radially apart from the boring rod and rotates around its periphery. When the angular velocity at which the blade-shaped excavation bit rotates around the rod is “ω”, the angular velocity at which the excavation bit revolves around the boring rod is “(1 −N) ω ”, and the rotation center of the blade-shaped excavation bit is located ahead of the rotation center of the bit with respect to the radial distance away from the center line of the boring hole. The ratio of the distance to the 2 (N-
1) An excavator having a numerical value in a range of not more than 2 and not less than (1/4) (N-1) 2.
【請求項10】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形
状を有するボーリング孔を掘削する掘削装置において、
掘削するべきボーリング孔の中心線と同軸のボーリング
ロッドと、ロッドに「N+1」本以下のブレードを放射
状に配置して構成したブレード状掘削ビットとを有して
おり、該ブレード状掘削ビットのロッドは前記ボーリン
グロッドから半径方向に離隔して設けられ且つその周囲
を自転しつつ公転する様に構成されており、前記ブレー
ド状掘削ビットが前記ロッドの周囲を自転する角速度が
「ω」である場合に当該掘削ビットが前記ボーリングロ
ッドの周囲を公転する角速度は「(N+1)ω」とな
り、前記ブレード状掘削ビットの自転中心が前記ボーリ
ング孔の中心線から離隔する半径方向距離に対する当該
掘削ビットの自転中心から先端までの距離の比率を2
(N+1)2 以下で(1/4)(N+1)2 以上の
範囲の数値としたことを特徴とする掘削装置。
10. A drilling apparatus for drilling a boring hole having a cross section of a substantially N-sided shape having N apex angles,
A boring rod coaxial with the center line of the boring hole to be drilled, and a blade-shaped drilling bit formed by radially arranging "N + 1" blades or less on the rod, and the rod of the blade-shaped drilling bit is provided. Is provided so as to be radially separated from the boring rod and revolves while rotating around the boring rod, and when the angular velocity at which the blade-shaped excavating bit rotates around the rod is ω The angular velocity at which the drill bit orbits around the boring rod is "(N + 1) ω", and the rotation center of the blade-shaped drill bit is rotated with respect to a radial distance away from the center line of the boring hole. The ratio of the distance from the center to the tip is 2
An excavator characterized by a numerical value in the range of (N + 1) 2 or less and (1/4) (N + 1) 2 or more.
【請求項11】 頂角数がN個の概略N角形状の断面形
状を有するボーリング孔を掘削する掘削装置において、
掘削するべきボーリング孔の中心線と同軸のボーリング
ロッドと、該ボーリングロッドに設けられ且つその周囲
を回転する様に構成された掘削用モニタと、該掘削用モ
ニタの周縁部に設けられ且つ該モニタの周囲を回転しつ
つ掘削用流体を半径方向に噴射する「N−1」本以下の
ノズルとを有し、前記ノズルが前記モニタの周囲を回転
する角速度が「ω」である場合に、前記モニタが前記ボ
ーリングロッドの周囲を回転する角速度は「(1−N)
ω」となり、前記モニタが前記ボーリング孔の中心線か
ら離隔する半径方向距離に対する前記掘削用流体の到達
距離の比率を2(N−1)2 以下で(1/4)(N−
1)2 以上の範囲の数値としたことを特徴とする掘削
装置。
11. A drilling apparatus for drilling a borehole having a cross-sectional shape of an N-vertical shape having N apex angles,
A boring rod coaxial with a center line of a boring hole to be excavated, a drilling monitor provided on the boring rod and configured to rotate around the boring rod, and a monitor provided on a peripheral portion of the drilling monitor and provided on the periphery thereof. `` N-1 '' or less nozzles for injecting drilling fluid in the radial direction while rotating around the monitor, and when the angular speed at which the nozzle rotates around the monitor is `` ω '', The angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(1-N)
ω ”, and the monitor sets the ratio of the reach distance of the drilling fluid to the radial distance apart from the center line of the borehole at 2 (N−1) 2 or less (1/4) (N−
1) An excavator characterized by a numerical value in the above range.
【請求項12】 頂角数がN個の正N角形状の断面形状
を有するボーリング孔を掘削する掘削装置において、掘
削するべきボーリング孔の中心線と同軸のボーリングロ
ッドと、該ボーリングロッドに設けられ且つその周囲を
回転する様に構成された掘削用モニタと、該掘削用モニ
タの周縁部に設けられ且つ該モニタの周囲を回転しつつ
掘削用流体を半径方向に噴射する「N+1」本以下のノ
ズルとを有し、前記ノズルが前記モニタの周囲を回転す
る角速度が「ω」である場合に前記モニタが前記ボーリ
ングロッドの周囲を回転する角速度は「(N+1)ω」
となり、前記モニタが前記ボーリング孔の中心線から離
隔する半径方向距離に対する前記掘削用流体の到達距離
の比率を2(N+1)2 以下で(1/4)(N+1)
2 以上の範囲の数値としたことを特徴とする掘削装
置。
12. An excavator for excavating a boring hole having a regular N-sided cross section having N apex angles, and a boring rod coaxial with a center line of the boring hole to be excavated, and provided on the boring rod. And a drilling monitor configured to rotate around the monitor, and N + 1 or less number of drilling monitors provided at the periphery of the monitor for drilling and radially injecting drilling fluid while rotating around the monitor When the angular velocity at which the nozzle rotates around the monitor is “ω”, the angular velocity at which the monitor rotates around the boring rod is “(N + 1) ω”.
And the monitor sets the ratio of the reach of the drilling fluid to the radial distance away from the center line of the borehole to be (1 /) (N + 1) at 2 (N + 1) 2 or less.
A drilling rig characterized by a numerical value in the range of 2 or more.
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