JP2004124695A

JP2004124695A - 掘削工具

Info

Publication number: JP2004124695A
Application number: JP2003148805A
Authority: JP
Inventors: Morio Kitamura; 北村　精男; Tetsuo Minami; 南　哲夫; Hiroaki Tauchi; 田内　宏明; Yoshio Tsuzuki; 都築　良夫
Original assignee: Giken Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Giken Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】掘削時において土砂から受ける抵抗を軽減して掘削効率の向上を図る。
【解決手段】本発明の掘削工具１は、地盤を掘削するオーガ（図示略）の先端部に接続されるものであって、オーガの先端部に接続される接続部２と、接続部２の外周に固定される二枚の羽根３，３と、各羽根３に取り付けられる複数の掘削爪４，４，…と、を備える。各掘削爪４には接続軸４１が設けられ、かつ、各羽根３には、接続軸４１が着脱自在に嵌合する嵌合孔３１が設けられている。これにより、ホルダ等の部材を介さずとも各掘削爪４を各羽根３に直接取り付けることができるから、掘削効率の向上を図れる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーガの先端部に接続される掘削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤を掘削して縦穴を形成する掘削装置として、例えば、アースオーガが知られている。このアースオーガのオーガの先端部には、オーガヘッドが接続されている。従来のオーガヘッドの構造を、図４に示した。図４（ａ）は、オーガヘッドを示す斜視図であり、図４（ｂ）は、オーガヘッドの回転に伴い地盤を掘削する掘削爪と、掘削爪により掘削された土砂を攪拌する羽根と、の接続構造を示す側面図である。
【０００３】
図４（ａ）に示す通り、オーガヘッド６０は、オーガ（図示略）の先端部に接続されてオーガの回転に伴い回転する接続部６１と、接続部６１の外周に対して左右対称に設けられた二枚のプロペラ状の羽根６３，６３と、二枚の羽根６３，６３の下側に設けられた複数の掘削爪６５，６５，…と、二枚の羽根６３，６３の下側に溶接固定されて複数の掘削爪６５，６５，…を保持する複数のホルダ６７，６７，…と、を具備する。
【０００４】
各掘削爪６５は、掘削爪６５に設けた接続軸をホルダ６７に設けた凹状の軸受に挿入することで各ホルダ６７に接続されたり又はボルト等により各ホルダ６７に接続されている。そして、このオーガヘッド６０においては、オーガの回転力が接続部６１，二枚の羽根６３，６３，…及び複数の掘削爪６５，６５，…等に伝達され、最終的に、複数の掘削爪６５，６５，…等の回転によって地盤を掘削している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構造を具備するオーガヘッド６０には、以下の問題及び不都合がある。
▲１▼羽根６３の上端部と掘削爪６５の下端部との距離Ｙ（図４（ｂ）参照）が大きいため、掘削時において土砂から受ける抵抗（以下「土砂抵抗」という。）が大きい。
▲２▼羽根６３の下側に掘削爪６５及びホルダ６７が具備されているため、羽根６３の下側は凹凸形状となり、掘削時において土砂が凹部に固着しやすく、更なる土砂抵抗を誘導する。
【０００６】
▲３▼羽根６３の下側が凹凸形状なので、掘削された土砂がスムーズに流れず（図４（ｂ）参照）、土砂抵抗が大きい。
▲４▼ホルダ６７の上側に羽根６３が存するので、羽根６３が邪魔になり、ホルダ６７に対して掘削爪６５を着脱し難い。
▲５▼掘削爪６５がホルダ６７を介して羽根６３に接続されるので、各掘削爪６５間の間隔（ピッチＰ（図４（ａ）参照））が各ホルダ６７のサイズ等に依存し、掘削爪６５の増設が困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決できる掘削工具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
地盤を掘削するオーガの先端部に接続される掘削工具であって、
前記オーガの先端部に接続される接続部と、
前記接続部の外周に固定される羽根と、
前記羽根に取り付けられる掘削爪と、
を備え、
前記掘削爪には接続軸が設けられ、かつ、前記羽根には、前記接続軸が着脱自在に嵌合する嵌合孔が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明では、掘削爪には接続軸が設けられ、かつ、羽根には、接続軸が着脱自在に嵌合する嵌合孔が設けられているので、接続軸を嵌合孔に嵌合することにより、掘削爪を羽根に取り付けることができる。つまり、従来のように掘削爪と羽根との間にホルダを介せずとも、掘削爪を羽根に直接取り付けることができる。この場合、以下の作用効果を奏する。
【００１０】
▲１▼羽根の上端部と掘削爪の下端部との距離を、従来の距離Ｙ（図４（ｂ）参照）よりも小さくでき、土砂抵抗を軽減できる。
▲２▼従来掘削爪及びホルダの設けられていた部分を空いた状態にでき、この場合、羽根の下側に凹凸が無くなり、掘削時における掘削工具への土砂の固着を低減できる。
▲３▼▲２▼と同様に、羽根の下側に凹凸が無くなり、掘削した土砂をスムーズに持ち上げることができ、土砂抵抗を軽減できる。
▲４▼ホルダを介さずに掘削爪を羽根に直接取り付けることができるので、掘削爪を羽根に着脱し易い。
▲５▼ホルダを介さずに掘削爪を羽根に直接取り付けることができるので、羽根に対しピッチを狭くした状態で複数の嵌合孔を設ければ、各掘削爪間のピッチを従来より狭くして容易に掘削爪を増設できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削工具において、
前記掘削爪の外径のうち最も大きい外径と前記羽根の厚みとが略同じであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、掘削爪の最大外径と羽根の厚みとが略同じであるから、掘削工具自体をコンパクト化でき、掘削工具自体の取扱いが容易になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の掘削工具において、
前記嵌合孔に挿入可能なブッシュを備え、
前記接続軸は、
前記嵌合孔に前記ブッシュを介して着脱自在に嵌合することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、接続軸が嵌合孔にブッシュを介して着脱自在に嵌合するから、ブッシュを介して掘削爪を羽根に着脱自在に取り付けることができる。ここで、接続軸の外径が異なる掘削爪であっても、その接続軸の外径に対応した内径を有するブッシュを選択することで、接続軸の外径が異なる種々の掘削爪を羽根に取り付けることができ、更には異なる形状を有する種々の掘削爪を羽根に取り付けることができる。
【００１５】
また、掘削爪はブッシュを介して羽根に取り付けられるから、掘削時において掘削爪の受ける土砂抵抗の負荷がブッシュにかかり、ブッシュが損傷する可能性がある。しかし、ブッシュは一般的に安価であるから、この場合、新規のブッシュに交換すればよく、掘削工具に係る修理費用を抑えることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の掘削工具において、
前記嵌合孔は、
前記羽根を貫通していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、嵌合孔は羽根を貫通しているから、嵌合孔の二つの開口のうち、掘削爪の接続軸を嵌合する側の反対側から、接続軸を押し出すことが可能となるとともに接続軸の嵌合深さ等の嵌合状況を把握でき、掘削爪の羽根への着脱が行い易くなる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の掘削工具において、
前記羽根及び前記掘削爪には、互いに係合して前記嵌合孔に対する前記接続
軸の軸周りの回転を規制する係合部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、羽根及び掘削爪には互いに係合する係合部がそれぞれ設けられているので、嵌合孔に対する接続軸の軸周りの回転を規制で
きる。
特に、羽根の嵌合孔の外側部分及び接続軸が嵌合孔に嵌合された状態で掘削爪のうち嵌合孔から突出する部分（例えば、掘削ビット）に、それぞれ係合部を設けることが施工面で好ましい。つまり、嵌合孔及び接続軸に係合部を設けた場合は、嵌合孔内の係合部の形成が困難であるが、羽根の嵌合孔の外側部分に設けることによってその施工が極めて容易となるためである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の掘削工具に係る実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、本実施形態に係る掘削工具は、地盤を掘削するオーガの先端部に接続される掘削工具（オーガヘッド）であって、オーガの回転に伴い同時に回転するものである。
【００２１】
図１（ａ）は本実施形態に係る掘削工具を示す斜視図であり、図１（ｂ）は羽根と掘削爪との接続構造を側面から見た断面図である。図１（ａ）に示す通り、掘削工具１は、オーガ（図示略）の先端部（下端部）に接続される接続部２と、接続部２の外周に固定される二枚の羽根３，３と、二枚の羽根３，３に取り付けられる複数の掘削爪４，４，…と、を具備する。
【００２２】
接続部２は、実際にオーガの先端部に接続される際に接続軸となる軸部２１と、接続部２の下部に固定された二つの先端爪２２，２２（オーガビット）と、軸部２１と先端爪２２，２２とを連結する連結部２３と、を具備する。軸部２１は、多角形からなる柱状であり、オーガの下端部に設けられた凹状の嵌合孔（図示略）に挿入可能な形状に形成されている。なお、接続部２は、前記嵌合孔に軸部２１を挿入した状態で軸部２１の二つの溝部２１ａ，２１ａにピン等の部材を通すことにより、オーガの下端部に固定されるようになっている。
【００２３】
連結部２３は、正面視して下方に向かうにつれて細くなるテーパ状に形成されている。そして、二つの羽根３，３が、連結部２３の中心軸に対して斜めに固定されている。詳しくは、二つの羽根３，３は、所定の厚みを有する略四角形状の部材であって、連結部２３から外側に延出するように左右対称に設けられている。各羽根３は、連結部２３の周方向に対して斜めに固定されており、接続部２の回転方向Ａに沿って上から下に傾斜している。従って、これら二つの羽根３，３は、接続部２の回転に伴い二つの先端爪２２，２２及び複数の掘削爪４，４，…等により掘削した土砂を攪拌しながら下から上に持ち上げる機能を有する（図１（ｂ）参照）。
【００２４】
各羽根３には、略円筒状の四つの嵌合孔３１，３１，…が設けられている。これら四つの嵌合孔３１，３１，…は、各羽根３の長さ方向に沿って並んで設けられている。各嵌合孔３１は、特に図１（ｂ）に示す通り、羽根３の一方の側面から反対側の側面に向かって貫通している。また、各嵌合孔３１には、ブッシュ５が挿入されている。
【００２５】
また、複数の掘削爪４，４，…は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す通り、羽根３の一方の側面から突出するように設けられる部材であって、接続部２の回転に伴い回転移動して地盤を掘削するものである。これら複数の掘削爪４，４，…は、接続部２の回転方向Ａに沿う向きに突出するように、各羽根３に四つずつ取り付けられている。詳細に説明すると、各掘削爪４には、接続軸４１がそれぞれ設けられており、この接続軸４１が、図１（ｂ）に示すように、ブッシュ５を介して羽根３の嵌合孔３１に嵌合している。なお、一の嵌合孔３１には、一の接続軸４１が着脱自在に嵌合する。そして、図１（ａ）に示す通り、各羽根３には四つの嵌合孔３１，３１，…が設けられており、一の羽根３には四つの接続軸４１が嵌合している。このような構成により、一の羽根３には、四つの掘削爪４，４，…が取り付けられている。なお、各掘削爪４の外径のうち最も大きい外径と各羽根３の厚みとが略同じとなっている。従い、各羽根３に各掘削爪４を取り付けた際には、掘削工具１自体をコンパクト化でき、掘削工具１自体の取扱いが容易になる。
【００２６】
なお、上記「ブッシュ５」とは、互いに径の異なるもの同士を接続する部材であって、嵌合孔３１の内径と接続軸４１の外径とが異なる場合に、接続軸４１を適度に嵌合孔３１に嵌合させるための部材である。接続軸４１の外径が嵌合孔３１の内径と略同じである場合には、ブッシュ５を省略して接続軸４１を嵌合孔３１に直接嵌合する構成にしてもよい。また、ブッシュ５は、適宜交換可能である。
【００２７】
そして、実際に、上記構成を具備する掘削工具１を用いて地盤を掘削する際には、接続部２の軸部２１をオーガの下端部に固定する。その後、オーガを回転させることにより掘削工具１にその回転力を伝達させ、掘削工具１を所定の回転方向Ａに沿って回転させる。これにより、掘削工具１が、二つの先端爪２２，２２及び複数の掘削爪４，４，…等により地盤を削りつつ、削られた土砂を二枚の羽根３，３及びオーガ等により攪拌しながら下から上に持ち上げて地盤に縦穴を掘る。掘削作業が終了したら、オーガの回転方向を反対側に変えて掘削工具１を地盤から引き抜くように上昇させる。
【００２８】
なお、羽根３から掘削爪４を取り外す際には、嵌合孔３１から接続軸４１を押し出すための機械、器具、装置その他のものを用い、嵌合孔３１のうち掘削爪４の突出する側の反対側から掘削爪４を押し出す。逆に、羽根３に掘削爪４を取り付ける際には、嵌合孔３１のうち所定の側から接続軸４１を嵌合孔３１の嵌合口に位置合わせするとともに接続軸４１を嵌合孔３１の嵌合口に嵌合させて、そのまま、嵌合孔３１に接続軸４１を押し付けるための機械、器具、装置その他のものを用い、接続軸４１を嵌合孔３１の延在する方向に向かって押し付ける。
【００２９】
以上、本実施形態に係る掘削工具１によれば、以下の作用効果を得ることができる。
▲１▼ホルダを介さずに掘削爪４を羽根３に直接取り付ける構成なので、図１（ｂ）に示す通り、羽根３の上端部と掘削爪４の下端部との距離Ｙ１を、従来の距離Ｙ（図４（ｂ）参照）よりも小さくでき、土砂抵抗を軽減できる。これにより、掘削効率の向上を図れる。
▲２▼従来掘削爪及びホルダ（図４に示す掘削爪６５及びホルダ６７）の設けられていた部分が空いた状態なので、羽根３の下側に凹凸が無くなり、掘削時における掘削工具１への土砂の固着を低減できる。これにより、掘削効率の向上を図れる。
▲３▼▲２▼と同様に、羽根３の下側に凹凸が無いので、図１（ｂ）に示す通り、掘削した土砂をスムーズに持ち上げることができる。これにより、掘削効率の向上を図れる。
【００３０】
▲４▼ホルダを設ける必要が無いので、邪魔になる部材が無く羽根３に対して掘削爪４を着脱し易い。
▲５▼ホルダを介さずに掘削爪４を羽根３に直接取り付けることができるので、羽根３に対しピッチを狭くした状態で更に多くの嵌合孔３１を設ければ、各掘削爪４間のピッチＰ１を従来より狭くして容易に掘削爪４を増設できる。掘削爪４を増設すれば、掘削効率の向上を図れる。
【００３１】
▲６▼ブッシュ５を介して掘削爪４の接続軸４１を羽根３の嵌合孔３１に嵌合する構成なので、接続軸４１の外径が異なる掘削爪４であっても、その接続軸４１の外径に対応した内径を有するブッシュ５を選択することで、接続軸４１の外径が異なる種々の掘削爪４を羽根３に取り付けることができ、更には異なる形状を有する種々の掘削爪４を羽根３に取り付けることができる。
▲７▼ブッシュ５は一般的に比較的安価なものであって、ブッシュ５が、掘削時において掘削爪４の受ける土砂抵抗の負荷を受けて損傷した場合には、新規のブッシュに交換すればよく、掘削工具１に係る修理費用を抑えることができる。
【００３２】
▲８▼羽根３に設けられた嵌合孔３１は羽根３を貫通しているので、嵌合孔３１の二つの開口のうち、掘削爪４の接続軸４１を嵌合する側の反対側から、接続軸４１を押し出すことが可能であるとともに接続軸４１の嵌合深さ等の嵌合状況を把握でき、掘削爪４の羽根３への着脱を行い易い。
▲９▼ホルダが無いので、先端爪２２の下端部から連結部２３の上端部までの高さＨ１を従来の高さＨ（図４（ａ）参照）より短くでき、ホルダが無いことも含めて高さＨ１を短くした際には、掘削工具１の軽量化を図れる。これにより、掘削工具１を容易に扱える。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
例えば、羽根３に設けられた嵌合孔３１の形状を変形させてもよい。図２（ａ）及び図２（ｂ）に、嵌合孔３１の変形例を示す断面図を示した。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）はいずれも羽根３を側面から見たものである。図２（ａ）に示す嵌合孔３２は、羽根３の側面から羽根３の上面に向かって貫通している。また、図２（ｂ）に示す嵌合孔３３は、羽根３の側面から羽根３の下面に向かって貫通している。これらの場合、羽根３の上側又は下側から掘削爪４の接続軸４１を押し出すことが可能であるとともに接続軸４１の嵌合深さ等の嵌合状況を把握でき、掘削爪４の羽根３への着脱を行い易い。
【００３４】
また、羽根３の嵌合孔３１及び掘削爪４の接続軸４１に関して、嵌合孔３１の内周及び接続軸４１の外周が多角形状（例えば、六角形状）とされてもよい（図示略）。この場合、嵌合孔３１に接続軸４１が嵌合すると、嵌合孔３１の内周及び接続軸４１の外周は、互いに係合し合い各々係合部として機能する。そして、この構成により、嵌合孔３１に対する接続軸４１の軸周りの回転を規制できる。なお、嵌合孔３１にはブッシュ５が挿入されてもよいし、挿入されなくてもよい。
【００３５】
また、このような構成に代えて、図１（ｃ）に示すように、嵌合孔３１の内周に断面略四角形状の突起部３４を設け、更に接続軸４１の外周に突起部３４が嵌合可能な凹部４２を設けてもよい。この場合、嵌合孔３１に接続軸４１が嵌合すると、図１（ｃ）に示す通り、突起部３４及び凹部４２は、互いに係合し合い各々係合部として機能する。そして、この構成により、嵌合孔３１に対する接続軸４１の軸周りの回転を規制できる。なお、この構成においても、嵌合孔３１にはブッシュ５が挿入されてもよいし、挿入されなくてもよい。
【００３６】
さらに、嵌合孔３１に対する接続軸４１の軸回りの回転を規制する手段としては、例えば図３に示すように、羽根３のうち嵌合孔３１の外側部分、つまり、嵌合孔３１の入口側における端面の上下にそれぞれ突起部３５、３５を設け、更に、掘削爪４の接続軸４１の先端に設けられた掘削ビット４３の上下に凹部４６、４６を設けてもよい。
この場合、嵌合孔３１に接続軸４１が嵌合すると、突起部３５及び凹部４６は、互いに係合し合い各々係合部として機能する。そして、この構成により、嵌合孔３１に対する接続軸４１の軸回りの回転を規制できる。なお、この構成においても、嵌合孔３１にはブッシュ５が挿入されてもよいし、挿入されなくてもよい。
このように、嵌合孔３１の外側である羽根３及び掘削ビット４３に互いに係合する突起部３５及び凹部４６を設けることによって、図１（ｃ）に示す嵌合孔３１内に突起部３４を設ける場合に比して、その施工が極めて容易となる。
なお、掘削ビット４３は、詳細には、先端に近づくに従って細くなる剣先刃と呼ばれる掘削に優れた形状に形成されており、凹部を有する側断面視略コ字型の爪ホルダ４４と、該爪ホルダ４４の凹部内に嵌め込まれる掘削チップ４５とを備えている。そして、掘削チップ４５の方が爪ホルダ４４よりも硬質な金属で形成されている。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、▲１▼羽根の上端部と掘削爪の下端部との距離を従来よりも小さくでき、土砂抵抗を軽減できる。▲２▼従来掘削爪及びホルダの設けられていた部分を空いた状態にでき、この場合、羽根の下側に凹凸が無くなり、掘削時における掘削工具への土砂の固着を低減できる。▲３▼▲２▼と同様に、羽根の下側に凹凸が無くなり、掘削した土砂をスムーズに持ち上げることができ、土砂抵抗を軽減できる。▲４▼ホルダを介さずに掘削爪を羽根に直接取り付けることができるので、邪魔になる部材が無く掘削爪を羽根に着脱し易い。▲５▼ホルダを介さずに掘削爪を羽根に直接取り付けることができるので、羽根に対しピッチを狭くした状態で複数の嵌合孔を設ければ、各掘削爪間のピッチを従来より狭くして容易に掘削爪を増設できる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、掘削工具自体をコンパクト化でき、掘削工具自体の取扱いが容易になる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、▲１▼接続軸の外径が異なる掘削爪であっても、その接続軸の外径に対応した内径を有するブッシュを選択することで、接続軸の外径が異なる種々の掘削爪を羽根に取り付けることができ、更には異なる形状を有する種々の掘削爪を羽根に取り付けることができる。▲２▼また、掘削爪はブッシュを介して羽根に取り付けられるから、掘削時において掘削爪の受ける土砂抵抗の負荷がブッシュにかかり当該ブッシュが損傷した場合、新規のブッシュに交換すればよく、掘削工具に係る修理費用を抑えることができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、嵌合孔の二つの開口のうち、掘削爪の接続軸を嵌合する側の反対側から、接続軸を押し出すことが可能となるとともに接続軸の嵌合深さ等の嵌合状況を把握でき、掘削爪の羽根への着脱が行い易くなる。
【００４１】
請求項５に記載の発明によれば、嵌合孔に対する接続軸の軸周りの回転を規制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る（ａ）掘削工具を示す斜視図であり、（ｂ）（ｃ）羽根と掘削爪との接続構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）前記羽根に設けられる嵌合孔の変形例を示す断面図である。
【図３】羽根及び掘削爪の変形例を示す斜視図である。
【図４】従来の（ａ）オーガヘッドを示す斜視図であり、（ｂ）羽根と掘削爪との接続構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１　　　掘削工具
２　　　接続部
２１　　　軸部
２２　　　先端爪
２３　　　連結部
３　　　羽根
３１　　　嵌合孔
４　　　掘削爪
４１　　　接続軸
５　　　ブッシュ

Claims

地盤を掘削するオーガの先端部に接続される掘削工具であって、
前記オーガの先端部に接続される接続部と、
前記接続部の外周に固定される羽根と、
前記羽根に取り付けられる掘削爪と、
を備え、
前記掘削爪には接続軸が設けられ、かつ、前記羽根には、前記接続軸が着脱自在に嵌合する嵌合孔が設けられていることを特徴とする掘削工具。
請求項１に記載の掘削工具において、
前記掘削爪の外径のうち最も大きい外径と前記羽根の厚みとが略同じであることを特徴とする掘削工具。
請求項１又は２に記載の掘削工具において、
前記嵌合孔に挿入可能なブッシュを備え、
前記接続軸は、
前記嵌合孔に前記ブッシュを介して着脱自在に嵌合することを特徴とする掘削工具。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の掘削工具において、
前記嵌合孔は、
前記羽根を貫通していることを特徴とする掘削工具。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の掘削工具において、
前記羽根及び前記掘削爪には、互いに係合して前記嵌合孔に対する前記接続軸の軸周りの回転を規制する係合部がそれぞれ設けられていることを特徴とする掘削工具。