JP2004278253A - 掘削爪 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削爪が摩耗しても交換頻度が少なく長期間使用することができ、コスト削減を図ることのできる掘削爪を提供する。
【解決手段】地盤Ｇを掘削する掘削爪１０は、掘削刃（第１の掘削刃１６や第２の掘削刃１７）を少なくとも２つ以上有し、中心軸線Ｘを中心に回転させて取り付けることによって各掘削刃１６、１７が地盤Ｇに対してそれぞれ掘削可能とされる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削する掘削爪に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、硬質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。このアースオーガに設けられているオーガスクリューの先端部には、硬質地盤を掘削するオーガヘッドが接続されており、オーガヘッドには掘削爪が接続されている。
ここで、掘削爪とオーガヘッドの接続構造としては、掘削爪を直接オーガヘッドに溶接固定する溶接式が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、爪保持部としてのホルダをオーガヘッドに溶接固定し、固定されたホルダに掘削爪を着脱自在に保持させる着脱式も一般的であり、着脱式の掘削爪とそのホルダの接続構造としては、例えば、掘削爪に設けた接続軸を、この接続軸を収納可能にホルダに形成された凹状の軸収納部に挿入して接続する挿入式のものや、掘削爪をホルダにボルトで接続するボルト式のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２９８６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような掘削工具で硬質地盤を掘削する際には、掘削爪は地盤に対して常に一方向のみ接触するように構成されているので、地盤に接触する一部分のみが摩耗していく。このように摩耗することにより掘削爪と地盤との接触面積が大きくなり、掘削爪の性能が低下してしまう。そのため、掘削爪は、摩耗していない部分が大半残っているにもかかわらず、新しい掘削爪に交換しなければならずコスト高となってしまう。
しかも、掘削爪の交換は、上述の特許文献１のように掘削爪が溶接式によりオーガヘッドに固定されている場合には、ガス切断した後に、再び新しい掘削爪を溶接することによって行っている。そのため、その交換作業に時間がかかるという問題がある。
一方、掘削爪がオーガヘッドに着脱式により固定されている場合には、その交換作業は容易であるが、掘削爪が摩耗する摩耗量は変わらないため交換頻度は改善されない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、掘削爪が摩耗しても交換頻度が少なく長期間使用することができ、コスト削減を図ることのできる掘削爪を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、例えば、図２及び図４に示すように、地盤Ｇを掘削する掘削爪１０であって、
掘削刃（例えば、第１の掘削刃１６、第２の掘削刃１７）を少なくとも２つ以上有し、
中心軸線Ｘを中心に回転させて取り付けることによって各掘削刃が前記地盤に対してそれぞれ掘削可能とされることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、中心軸線を中心に回転させて取り付けることによって各掘削刃が地盤に対してそれぞれ掘削可能とされるので、地盤を掘削する一つの掘削刃が摩耗した場合に、他の掘削刃を地盤側に配置させて掘削させることができる。したがって、従来のように地盤に接触する一部分のみが摩耗した場合でも、すぐに掘削爪を交換する必要がなく、交換頻度を減らすことができ、よってコスト削減につながる。
【０００８】
なお、各掘削刃は中心軸線に対して略対称であることが好ましく、中心軸線に対して略対称とすることにより、各掘削刃の強度を常に同程度に保つことができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の掘削爪において、
前記掘削刃が第１の掘削刃と第２の掘削刃とであり、前記中心軸線を中心に１８０°回転させて取り付けることによって、前記第１の掘削刃又は前記第２の掘削刃が前記地盤に対してそれぞれ掘削可能とされることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明によれば、中心軸線を中心に１８０°回転させて取り付けることによって、第１の掘削刃又は第２の掘削刃がそれぞれ地盤に対して掘削可能とされるので、第１の掘削刃が摩耗した場合に、摩耗していない第２の掘削刃を使用することができ、掘削効率に優れるとともに交換頻度を減らすことができる。
【００１１】
請求項３の発明は、例えば、図２及び図３に示すように、請求項１又は２に記載の掘削爪において、
保持部（例えば、ホルダ４）の内部に着脱自在に設けられ、前記掘削刃を先端部に有する接続軸１１を備え、
前記保持部及び前記接続軸には、前記保持部の内部に前記接続軸が挿入された状態で保持部に対する接続軸の回転を規制することによって、前記掘削刃のうちの一つの掘削刃が前記地盤に接触するように固定する回り止め手段（例えば、回り止め部１３、嵌合孔４ａ）が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明によれば、保持部及び接続軸には、該接続軸の回転を規制する回り止め手段が設けられているので、この回り止め手段が接続軸の回転を規制することによって一つの掘削刃が地盤側に配置され固定される。そして、この掘削刃によって地盤を掘削し摩耗した場合に、接続軸を保持部から取り出して接続軸を回転させるとともに掘削刃を回転させて、この状態で保持部の内部に挿入することによって、他の掘削刃が地盤側に配置され固定される。したがって、従来のように地盤を掘削する一部分のみが摩耗した場合でも、すぐに掘削爪を交換する必要がなく、交換頻度を減らすことができ、よってコスト削減につながる。
また、上述のように各掘削刃の地盤に対する配置は、保持部から接続軸を取り出して回転させた後に、再び保持部に挿入することによって変更することができるので、その操作も容易である。
【００１３】
請求項４の発明は、例えば、図２及び図３に示すように、請求項３に記載の掘削爪において、
前記保持部及び前記接続軸には、前記保持部の内部に挿入された接続軸が保持部から抜けることを防止する抜け止め手段（例えば、抜け止め軸部１５、リテーナ１５ａ、抜け止め孔部４ｂ）が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明によれば、抜け止め手段によって接続軸が保持部から抜けることを確実に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る掘削爪を備えたオーガヘッドの斜視図、図２は、掘削爪の斜視図、図３は、掘削爪がホルダに装着された状態の要部を示す上断面図、図４は、掘削爪が地盤を掘削する際の、掘削爪の地盤に対する配置を示す側断面図である。
本発明に係る掘削爪は、例えば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）に好適に使用される。まず、この掘削爪を備えた掘削工具の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、掘削工具１は、オーガ（図示しない）の先端部（下端部）に接続されてオーガの回転に伴い回転する接続部２と、接続部２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３、３と、二枚の羽根３、３の下側に設けられた複数の掘削爪１０，…と、二枚の羽根３、３の下側に溶接固定されて複数の掘削爪１０，…を着脱自在に保持する複数のホルダ（保持部）４，…とを備えている。
【００１７】
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、軸部２１の下部に固定された二つの先端爪２２、２２と、軸部２１と先端爪２２とを連結する連結部２３とを備えている。
軸部２１は、多角形状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に挿入可能な形状に形成されている。なお、接続部２は、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。
【００１８】
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。
羽根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。また、羽根３の下面には、羽根３の長さ方向に沿って３つのホルダ４，…がそれぞれ溶接されている。
【００１９】
ホルダ４は、図３に示すように、内部に掘削爪１０の接続軸１１（後述する）が挿入される嵌合孔４ａが形成されている。この嵌合孔４ａは、接続軸１１（すなわち、後述する回り止め部１３、抜け止め軸部１５、支持部１４）よりも若干大きめの略同形状の窪みであり、接続軸１１が嵌合するようになっている。具体的には、嵌合孔４ａは後述する回り止め部１３の切欠部１３ａ、１３ａが嵌め込まれるように基端部側において凸状で、その中央部分には、抜け止め軸部１５のリテーナ１５ａが係合する抜け止め孔部４ｂが形成されている。
【００２０】
本発明に係る掘削爪１０は、ホルダ４に対して着脱自在に設けられ地盤Ｇを掘削するものである。
掘削爪１０は、図２及び図３に示すように、ホルダ４に挿入される接続軸１１と、該接続軸１１の先端に設けられて地盤Ｇに対して接触する掘削部１２とを備えている。
【００２１】
接続軸１１は、ホルダ４の嵌合孔４ａに嵌合した状態で、嵌合孔４ａに対する接続軸１１の回転を規制する回り止め部１３と、掘削部１２の基端部を支持する支持部１４と、支持部１４と回り止め部１３との間に介在されて嵌合孔４ａに挿入された接続軸１１がホルダ４から抜けるのを防止する抜け止め軸部１５とを備えている。つまり、接続軸１１は、ホルダ４から取り出された状態で回転可能であり、この状態で回転することによって掘削部１２もともに回転し、掘削部１２の地盤Ｇに対して接触する向きが変更できるようになっている。
【００２２】
回り止め部１３は、その底面が略楕円となる柱状で、両側面に切欠部１３ａ、１３ａが形成された上断面視略Ｔ字型である。すなわち、回り止め部１３の基端部側が凸状である。そして、この回り止め部１３が、略同形状をなしたホルダ４の嵌合孔４ａ内に嵌め込まれることによって回り止めされる。したがって、回り止め部１３と嵌合孔４ａとで本発明の回り止め手段が構成されている。
【００２３】
抜け止め軸部１５は、回り止め部１３に接続されており、回り止め部１３の径よりも若干小さく形成されている。抜け止め軸部１５の外側面には、ホルダ４の嵌合孔４ａに形成された抜け止め孔部４ｂに係合する突起部１５ｂを有したリテーナ１５ａが固定されている。すなわち、嵌合孔４ａに挿入された状態で、リテーナ１５ａの突起部１５ｂが抜け止め孔部４ｂに係合することによって、接続軸１１がホルダ４から抜けないように固定される。したがって、抜け止め軸部１５とリテーナ１５ａと、抜け止め部４ｂとで本発明の抜け止め手段が構成されている。
【００２４】
掘削部１２は、図２及び図４（ａ）に示すように、中心軸線Ｘに対して略対称な第１の掘削刃１６と第２の掘削刃１７とを有している。すなわち、これら第１の掘削刃１６又は第２の掘削刃１７は、接続軸１１の回転に伴って中心軸線Ｘを中心に回転することにより地盤Ｇに対してそれぞれ掘削可能となるように構成されている。
【００２５】
具体的に、掘削部１２は、図２に示すように、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いる。すなわち、掘削部１２は中心軸線Ｘに対して左右略対称な形状で、図４（ａ）に示すように側断面視略五角形状である。そして、その五角形の先端を形成する一方の片部が上述の第１の掘削刃１６であり、他方の片部が第２の掘削刃１７とされており、掘削時にこれら第１の掘削刃１６又は第２の掘削刃１７が地盤Ｇに接触するようになっている。
なお、ここで示した第１の掘削刃１６と第２の掘削刃１７とは、掘削方向に対する逃げ角がそれぞれ等しくなっているが、必ずしも等しくなくても良い。例えば、第１の掘削刃１６の逃げ角が１５°で、第２の掘削刃１７の逃げ角が２０°であっても良く、それぞれの逃げ角が約５°〜３０°の範囲であれば良い。
【００２６】
このような掘削部１２は、凹部を有する側断面視略コ字型の爪ホルダ１２１と、該爪ホルダ１２１の凹部内に埋め込まれる爪部１２２とから構成され、耐衝撃性に優れている。なお、爪ホルダ１２１及び爪部１２２は、ともに金属製であるが、爪部１２２の方が爪ホルダ１２１よりも硬質な金属で形成されている。
【００２７】
次に、本発明に係る掘削爪１０を備えた掘削工具１によって地盤Ｇを掘削する際の手順について説明する。
まず、図３に示すように、ホルダ４の嵌合孔４ａに掘削爪１０の接続軸１１を挿入していき、接続軸１１を嵌合孔４ａに嵌合させる。このとき、回り止め部１３の切欠部１３ａは嵌合孔４ａの凸状部分に嵌め込まれるとともに、抜け止め軸部１５のリテーナ１５ａが抜け止め孔部４ｂに係合することによって、接続軸１１がホルダ４に固定される。また、支持部１４も嵌合孔４ａ内に挿入されて、掘削部１２のみが嵌合孔４ａから突出するようになる。
さらに、接続軸１１をホルダ４に固定した状態では、接続軸１１は回転不可となり、掘削部１２の第１の掘削刃１６が地盤Ｇ側に配置され、地盤Ｇに対して掘削可能となるように固定される（図４（ａ）参照）。
【００２８】
このようにして掘削爪１０が接続された掘削工具１は、接続部１１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１０，…により地盤Ｇを掘削しつつ、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Ｇに縦穴を掘る。ここで、掘削爪１０の掘削部１２は、第１の掘削刃１６が地盤Ｇ側に配置されているので、第１の掘削刃１６が地盤Ｇを掘削することになる。
【００２９】
このように第１の掘削刃１６によって地盤Ｇを掘削していき、第１の掘削刃１６がある程度摩耗したら、接続軸１１をホルダ４から取り出す。
そして、接続軸１１を１８０°回転させることによって第１の掘削刃１６と第２の掘削刃１７とを反転させて第２の掘削刃１７が地盤Ｇ側に配置される向きに保持しながら、接続軸１１をホルダ４の嵌合孔４ａに挿入して上述のように嵌合させることによって接続軸１１をホルダ４に固定する。
このように接続軸１１をホルダ４に固定した状態では、接続軸１１は回転不可となり、掘削部１２の第２の掘削刃１７が地盤Ｇ側に配置され固定されるので、第２の掘削刃１７が地盤Ｇを掘削していく（図４（ｂ）参照）。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態の掘削爪１０によれば、中心軸線Ｘを中心に１８０°回転させることによって、第１の掘削刃１６又は第２の掘削刃１７が地盤Ｇに対してそれぞれ掘削可能とされるので、第１の掘削刃１６が摩耗した場合に接続軸１１を回転させることによって、摩耗していない第２の掘削刃１７を使用することができ、掘削効率に優れるとともに交換頻度を減らすことができ、コスト削減につながる。
また、第１の掘削刃１６及び第２の掘削刃１７は中心軸線Ｘに対して略対称であるので、各掘削刃１６、１７の強度を常に同程度に保つことができる。
【００３１】
さらに、ホルダ４の嵌合孔４ａに接続軸１１が嵌合する構成であるので、ホルダ４に対する接続軸１１の着脱が簡易である。しかも、回り止め部１３が嵌合孔４ａに嵌合することにより、接続軸１１の回転が規制されて第１の掘削刃１６が地盤Ｇ側に配置され、その後、嵌合孔４ａから接続軸１１を取り出して接続軸１１を回転させた状態で嵌合孔４ｂに挿入することによって、第２の掘削刃１７が地盤Ｇ側に配置されるので、各掘削刃１６、１７の地盤Ｇに対する配置を容易に変更することができる。
また、接続軸１１の抜け止め軸部１５のリテーナ１５ａを抜け止め孔部４ｂに係合することによって、接続軸１１がホルダ４から抜けることを確実に防止することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上述の掘削爪１０は、例えば図５に示すような形状の掘削爪１０Ａとしても良い。この掘削爪１０Ａは、その爪ホルダ１２１Ａが側断面視クの字型の形状であり、爪部１２２Ａは、クの字型の爪ホルダ１２１Ａの凹部内に埋め込まれている。
また、例えば図６に示すような掘削爪１０Ｂとしても良い。この掘削爪１０Ｂは、爪ホルダ１２１Ｂの先端に開口孔１２３Ｂが形成されており、爪部１２２Ｂが開口孔１２３Ｂから突出するように埋め込まれている。
【００３３】
また、上述の掘削爪１０は接続軸１１を備え、ホルダ４に着脱自在に保持される着脱式であったが、例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すように、羽根３に直接、溶接固定する溶接式としても良い。この掘削爪１０Ｃは、接続軸１１を有しない掘削部１２Ｃのみを備えている。なお、図７において上述の掘削爪１０と同様の構成部分については同様の符号を付している。
【００３４】
また、掘削爪１０の掘削部１２は、２つの掘削刃（第１の掘削刃１６と第２の掘削刃１７）を備え、接続軸１１を１８０°回転させることによって２つの掘削刃１６、１７がそれぞれ地盤Ｇに対して掘削可能となるように構成したが、掘削刃を３つ以上備える構成としても良い。この場合、接続軸１１を回転する毎に各掘削刃を使用することができるので、交換頻度の低減及びコスト削減の面でさらに有利となる。
【００３５】
また、上述の掘削爪１０において、回り止め部１３の形状は上述した形状に限らず、例えば、底面が四角形状となる柱状であっても良い（図示しない）。さらに、回り止め部１３の外側面に軸方向に延在する多数の溝部を形成したものとしても良い（図示しない）。なお、回り止め部１３の形状の変更に伴って嵌合孔４ａの形状も適宜変更するようにする。
【００３６】
また、ホルダ４から接続軸１１が抜けることを防止する抜け止め手段として、抜け止め軸部１５に固定されたリテーナ１５ａと抜け止め孔部４ｂとによって構成したが、これに限らず、例えば、ホルダ４にピン孔を形成しておき、接続軸１１をホルダ４に嵌合させた後にピン孔からピンを挿入する構成としても良い。さらに、例えば、ホルダ４にリングが嵌め込まれる溝を形成しておき、この溝にリングを嵌め込む構成としても良い。
【００３７】
また、本発明の掘削爪１０は、掘削工具１としてのオーガヘッドの羽根３、３に溶接されたホルダ４，…に設けられるものとしたが、これに限らずオーガヘッドの先端爪２２、２２に適用しても良い。
さらに、本発明の掘削爪１０は、先端にオーガヘッドを備えたオーガを有する掘削装置に適用したが、他の形状の掘削装置に適用しても良い。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、中心軸線を中心に回転させて取り付けることによって各掘削刃が地盤に対して掘削可能されるので、地盤に接触する一部分のみが摩耗した場合でも、すぐに掘削爪を交換する必要がなく、交換頻度を減らすことができ、よってコスト削減につながる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、第１の掘削刃が摩耗した場合に中心軸線を中心に回転させて取り付けることによって、摩耗していない第２の掘削刃を使用することができ、掘削効率に優れるとともに交換頻度を減らすことができる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、各掘削刃の地盤に対する配置は、保持部から接続軸を取り出して回転させた後に、再び保持部の内部に挿入することによって変更することができる。よって、その操作が容易となる。
【００４１】
請求項４の発明によれば、請求項３と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、抜け止め手段によって接続軸が保持部から抜けることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る掘削爪を備えたオーガヘッドの斜視図である。
【図２】本発明に係る掘削爪の一例を示したもので、掘削爪の斜視図である。
【図３】本発明に係る掘削爪がホルダに装着された状態の要部を示す上断面図である。
【図４】本発明に係る掘削爪が地盤を掘削する際の、掘削爪の地盤に対する配置を示したもので、（ａ）は、第１の掘削刃が地盤側に配置された状態を示す側断面図、（ｂ）は、第１の掘削刃が摩耗した後、第２の掘削刃が地盤側に配置された状態を示す側断面図である。
【図５】本発明に係る掘削爪の変形例を示す側断面図である。
【図６】本発明に係る掘削爪のその他の変形例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明に係るその他の変形例の掘削爪を備えたオーガヘッドの正面図、（ｂ）は、（ａ）の掘削爪の側断面図である。
【符号の説明】
４ ホルダ（保持部）
４ａ 嵌合孔（回り止め手段）
４ｂ 抜け止め孔部（抜け止め手段）
１０ 掘削爪
１１ 接続軸
１３ 回り止め部（回り止め手段）
１５ 抜け止め軸部（抜け止め手段）
１５ａ リテーナ（抜け止め手段）
１６ 第１の掘削刃（掘削刃）
１７ 第２の掘削刃（掘削刃）
Ｇ 地盤
Ｘ 中心軸線

Claims (4)

1. 地盤を掘削する掘削爪であって、
   掘削刃を少なくとも２つ以上有し、
   中心軸線を中心に回転させて取り付けることによって各掘削刃が前記地盤に対してそれぞれ掘削可能とされることを特徴とする掘削爪。
2. 前記掘削刃が第１の掘削刃と第２の掘削刃とであり、前記中心軸線を中心に１８０°回転させて取り付けることによって、前記第１の掘削刃又は前記第２の掘削刃が前記地盤に対してそれぞれ掘削可能とされることを特徴とする請求項１に記載の掘削爪。
3. 保持部の内部に着脱自在に設けられ、前記掘削刃を先端部に有する接続軸を備え、
   前記保持部及び前記接続軸には、前記保持部の内部に前記接続軸が挿入された状態で保持部に対する接続軸の回転を規制することによって、前記掘削刃のうちの一つの掘削刃が前記地盤に対して掘削可能となるように固定する回り止め手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削爪。
4. 前記保持部及び前記接続軸には、前記保持部の内部に挿入された接続軸が保持部から抜けることを防止する抜け止め手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の掘削爪。

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