JP2004353174A - 掘削爪 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削効率に優れ、かつ、掘削チップの欠損及び掘削爪自体の欠落を防止することのできる掘削爪を提供する。
【解決手段】オーガヘッド１の掘削方向先端に設けられて、地盤を掘削する先端掘削爪６は、掘削方向先端に設けられるシャンク部６２と、このシャンク部の先端に後部が掘削方向に対して斜めに埋設されて支持される掘削チップ６３とを備える。そして、掘削チップ６３は、略板状に形成され、シャンク部６２の回転軸中心から外側に偏心した異なる位置で凸となる２つの頂点部６４、６４を有している。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する掘削手段の掘削方向先端に設けられて、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いる。
例えば図３（ａ）に示すように、オーガヘッド１００は、オーガの下端部に接続される接続部１０１と、接続部１０１の先端部に着脱自在に取り付けられ、地盤を掘削する１つの先端掘削爪１０２と、接続部１０１の外周に設けられて接続部１０１の軸方向に略直交するように延出する二枚のプロペラ状の羽根１０３、１０３と、羽根１０３、１０３に設けられた複数の周方向掘削爪１０４，…と、羽根１０３、１０３に設けられて複数の周方向掘削爪１０４，…を着脱自在に保持する複数のホルダ１０５，…とを備えている。
一方、先端掘削爪１０２Ａとして、接続部１０１の先端部において下方にそれぞれ突出し、かつ、左右に独立して２つ設けられる場合も知られている（例えば、特許文献１、図４（ａ）参照）。
【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】
しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示す先端掘削爪１０２は、先端が山形状の掘削チップ１０７がシャンク部１０６の先端に、その後部が埋設されて支持されており、掘削チップ１０７の頂点部１０８がシャンク部１０６の略中央に位置しているので、この頂点部１０８には回転トルクによる力が発生しない。すなわち、１つの頂点部１０８が回転することによって地盤を掘削するので地盤にかかる力が１点となる。そのため、地盤を破砕せず頂点部１０８のみが押し込まれていくことになり、地盤次第で割れることはあるものの掘削効率が悪い。
また、この先端掘削爪１０２は、掘削チップ１０７の表裏面において、左右両面のうち片方の面がそれぞれ表面に露出するように切欠部１０９が２つ形成され、シャンク部１０６は凹凸形状をなしている。そのため、掘削時に切欠部１０９、１０９によって形成された凸部分１１０、１１０が地盤に接触し易く、土砂から受ける抵抗が大きくなるので、土砂がスムーズに流れず掘削効率が低下する。さらに、上述のように掘削チップ１０７の表裏面において、左右両面のうち片方の面が表面に露出していることから、掘削時にこれらそれぞれの露出面に土砂から衝撃を受け、掘削チップ１０７に欠損が生じ易い。
【０００５】
一方、特許文献１及び図４（ａ）に示すオーガヘッド１００Ａのように、２つの先端掘削爪１０２Ａ、１０２Ａが設けられる場合には、これら先端掘削爪１０２Ａ、１０２Ａは接続部１０１の先端部より下方にそれぞれ突出し、かつ、左右に独立して設けられているので、接続部１０１が回転することによって２つの先端掘削爪１０２Ａ、１０２Ａの間に掘削による土砂が侵入し易く、土砂による抵抗が大きくなり掘削効率が低下するという問題がある。
また、このような先端掘削爪１０２Ａは、図４（ｂ）に示すように、先端に凹部を有するシャンク部１０６Ａに掘削チップ１０７Ａが嵌め込まれて構成されており、掘削時に掘削チップ１０７Ａが受ける衝撃は、凹部を形成する２つの面（図４（ｂ）中、ａ面とｂ面）で吸収されることになり、掘削チップ１０７Ａが露出される部分が多いため、掘削による掘削チップ１０７Ａの欠損が大きい。
さらに、これら２つの先端掘削爪１０２Ａ、１０２Ａは接続部１０１から下方に突出して左右に独立して設けられているため、強度が小さく先端掘削爪１０２Ａ自体の欠落が生じ易い。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、掘削効率に優れ、かつ、掘削チップの欠損及び掘削爪自体の欠落を防止す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。
【０００７】
【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１、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転する掘削手段（例えば、オーガヘッド１）の掘削方向先端に設けられて、地盤を掘削する掘削爪（例えば、先端掘削爪６）であって、
前記掘削手段の掘削方向先端に設けられるシャンク部６２と、このシャンク部の先端に後部が掘削方向に対して斜めに埋設されて支持される掘削チップ６３とを備え、
前記掘削チップは、略板状に形成され、前記シャンク部の回転軸中心から外側に偏心した異なる位置で凸となる２つの頂点部６４、６４を有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、シャンク部と該シャンク部の先端に後部が掘削方向に対して斜めに埋設されて支持される掘削チップとを備え、掘削チップは、略板状に形成され、シャンク部の回転軸中心から外側に偏心した異なる位置に２つの頂点部を有しているので、これら２つの頂点部が地盤に対して２点で接触し加圧することになる。そのため、従来のようにシャンク部の略中心の１点で地盤を掘削する場合（図３（ａ）、（ｂ）参照）に比して、掘削手段の回転により回転トルクが生じることから、地盤をねじる方向に力が働き、地盤を容易に破砕することができ、あるいは、地盤を回転方向外側へと容易に移動させることができ、よって掘削効率に優れる。
しかも、シャンク部の先端に２つの頂点部を有する掘削チップが埋設されていることから土砂による抵抗が小さくなる。すなわち、従来の図４（ａ）、（ｂ）に示すように２つの掘削爪が、シャンク部の先端から下方に突出し、かつ、左右に独立して設けられている場合には、２つの掘削爪の間に土砂が入り込むことによって土砂による抵抗が大きかったが、本発明では掘削チップの後部がシャンク部に埋設されて支持されているので２つの頂点部間に土砂が入り込んだとしても土砂による抵抗を小さく抑えることができる。
さらに、掘削チップが上述のように埋設されていることから、土砂から受ける衝撃を吸収する面が多くなり、掘削チップの欠損を低減することができる。また、特に、掘削チップが回転方向を向くように掘削方向に対して斜めに埋設した場合には、掘削時に、地盤から掘削チップにかかる力を掘削チップの強度上有利な圧縮方向に伝えることができる。すなわち、例えば、掘削チップが掘削方向に対して略平行に埋設されている場合には、地盤から、掘削チップを曲げる方向に力がかかるため、掘削チップに欠損が生じることがあったが、本発明では掘削チップに対して圧縮方向に力がかかるため、この点においても掘削チップの欠損を防ぐことができる。
さらに、このように掘削チップの欠損を低減することができることから、従来に比して掘削チップの厚みを薄くすることも可能となる。加えて、図４（ａ）、（ｂ）に示す掘削爪に比して、掘削爪自体の強度も上げることができ、その欠落も防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、請求項１に記載の掘削爪において、
前記掘削チップのうち、前記頂点部を含む切削部６５ａの形状が略三角屋根形状であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明によれば、切削部の形状が略三角屋根形状であるので、切削部が地盤内に食い込み易く、回転による掘削に好適となる。
【００１１】
請求項３の発明は、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、請求項１又は２に記載の掘削爪において、
前記掘削チップが前記シャンク部の側面より外側に突出していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明によれば、掘削チップがシャンク部の側面より外側に突出しているので、掘削チップの突出した部分によってシャンク部の側面が覆われて保護される。よって、シャンク部の側面が地盤に接触することによる摩耗を防ぐことができ、シャンク部の交換頻度の低減につながる。
また、スタビライザとしての機能を有するので、掘削チップが地盤に対してぶれずに、確実に接触し安定して掘削することが可能となる。
【００１３】
請求項４の発明は、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載の掘削爪において、
前記シャンク部の外周面には掘削方向に向けて湾曲した溝部６２ａが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明によれば、シャンク部の外周面には湾曲した溝部が形成されているので、地盤内にシャンク部が食い込み易くなり、また、掘削による土砂を溝部に沿って下から上へと持ち上げることができる。そのため、土砂から受ける抵抗を小さくすることができ、この点においても掘削効率の低下を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。
本発明に係る掘削爪は、例えば地盤を掘削するアースオーガの先端部に接続される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オーガヘッドの構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、オーガヘッド１は、アースオーガ（図示しない）の先端部（下端部）に接続されてアースオーガの回転に伴い回転する本体部２と、本体部２の掘削方向先端部（下端部）に固定されて地盤を掘削する本発明の掘削爪（以下、先端掘削爪６と言う）と、本体部２の外周に設けられて本体部２の軸方向に略直交するように延出する二枚のプロペラ状の羽根３、３と、羽根３、３に設けられた複数の周方向掘削爪５，…と、羽根３、３内に組み込まれた複数の周方向掘削爪５，…を着脱自在に保持する複数のホルダ４，…とを備えている。
【００１７】
本体部２は、実際にアース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の下部に固定されて、軸部２１と先端掘削爪６とを連結する連結部２２とを備えている。
軸部２１は、多角形状からなる柱状であり、アース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、本体部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、アースオーガの下端部に固定されるようになっている。
連結部２２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おり、下端部には、本発明の先端掘削爪６を着脱自在に保持する嵌合孔（図示しない）が形成されている。また、連結部２２の下端部の外周面には、この外周面から嵌合孔まで貫通するピン孔（図示しない）が連結部２２の径方向に形成されている。
【００１８】
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２２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、該羽根３の長手方向に沿って３つのホルダ４，…がそれぞれ溶接されている。
ホルダ４は、内部に周方向掘削爪５の接続軸（図示しない）が挿入される嵌合孔４ａが形成されている。
周方向掘削爪５は、ホルダ４に挿入される接続軸と、該接続軸の先端に設けられて地盤に対して接触する掘削部５１とを備えている。
【００１９】
本発明に係る先端掘削爪６は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、連結部２２の嵌合孔に挿入される接続軸６１と、該接続軸６１の先端に設けられるシャンク部６２と、このシャンク部６２の先端に後部が掘削方向に対して斜めに埋設されて支持される掘削チップ６３とを備えている。
【００２０】
接続軸６１は、多角柱状をなしており、その外周面には径方向に貫通するピン孔６１ａが形成されている。すなわち、接続軸６１が連結部２２の嵌合孔に挿入された状態で連結部２２のピン孔と接続軸６１のピン孔６１ａとが重なり合うようになっており、これらピン孔６１ａにピン（図示しない）が挿入されることによって接続軸６１が連結部２２に接続される。
【００２１】
シャンク部６２は接続軸６１の下端部に設けられ、その外周面には掘削方向に向けて上下に湾曲した流線状の溝部６２ａが形成されている。また、シャンク部６２の下端部は略板状になっており、この略板状部分には、掘削チップ６３が嵌め込まれる側断面視略コ字型状の凹部（図示しない）が左右に２つ形成されている。
このように掘削チップ６３が嵌め込まれるシャンク部６２の下端部が略板状になっていることから、先端掘削爪６を地盤に押し込んでいく際に、土砂抵抗を受けにくくすることができ、地盤への食い込みが良くなる。
【００２２】
掘削チップ６３は、シャンク部６２の回転軸中心から外側に偏心した異なる位置で凸となる２つの頂点部６４、６４を有している。すなわち、掘削チップ６３は、頂点部６４を有する側断面視略コ字型状をなした２つの掘削刃６５、６５を備え、これら２つの掘削刃６５、６５がシャンク部６２の下端部において回転軸中心に対して左右対称に設けられている。
【００２３】
掘削刃６５は、具体的に、シャンク部６２の下端部を覆い、上記１つの頂点部６４を有する切削部６５ａと、シャンク部６２の側面を覆う保護部６５ｂとを備えている。切削部６５ａは、略三角屋根形状であり、頂点部６４よりも内側（シャンク部６２の回転軸中心側）部分及び外側部分が、頂点部６４で最下端位置となるように、それぞれ上向きに傾斜している。
また、これら掘削刃６５、６５は、掘削に優れるように、それぞれの刃先が回転方向を向くように掘削方向に対して斜めに埋設されている。例えば図２（ａ）では、右側の掘削刃６５の刃先は前側を向き、左側の掘削刃６５の刃先は後側を向いている。
なお、掘削チップ６３及びシャンク部６２は、ともに金属製であるが、掘削チップ６３の方がシャンク部６２よりも硬質な金属で形成されている。
【００２４】
ここで、地盤を掘削する際には、まず、オーガを回転させ、オーガヘッド１が所定の回転方向に沿って回転することによって、先端掘削爪６の２つの頂点部６４、６４がそれぞれ地盤に対して接触するとともに、オーガヘッド１の回転により回転トルクが生じることから、一方の頂点部分６４と他方の頂点部分６４とが互いに地盤をねじる方向に加圧することにより、地盤を破砕し、あるいは、地盤を回転方向外側へと移動させる。
また、この際に、羽根３に設けられた複数の周方向掘削爪５，…によっても地盤が掘削され、これら先端掘削爪６及び複数の周方向掘削爪５，…により上述のようにして地盤を掘削していき縦穴を掘る。なお、削られた土砂は、シャンク部６２の溝部６２ａを介して、二枚の羽根３、３及びオーガ等により攪拌されながら下から上へと持ち上げられる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態の先端掘削爪６によれば、シャンク部６２と該シャンク部６２の先端に後部が掘削方向に対して斜めに埋設されて支持される掘削チップ６３とを備え、掘削チップ６３はシャンク部６２の回転軸中心から外側に偏心した異なる位置に２つの頂点部６４、６４を有しているので、これら２つの頂点部６４、６４が地盤に対して２点で接触し加圧することになる。そのため、オーガヘッド１の回転により回転トルクが生じることから、地盤をねじる方向に力が働き、地盤を容易に破砕することができ、あるいは、地盤を回転方向外側へと容易に移動させることができ、よって掘削効率に優れる。
しかも、掘削チップ６３の後部がシャンク部６２に対して斜めに埋設されて支持されているので、２つの頂点部６４、６４間に土砂が入り込んだとしても従来に比して土砂による抵抗を小さく抑えることができる。さらに、土砂から受ける衝撃を吸収する面も多く、また、掘削時に地盤から掘削チップ６３に受ける力を掘削チップ６３の強度上有利な圧縮方向に伝えていくことができ、掘削チップ６３の欠損を低減することができる。また、このことから掘削チップ６３の厚みを薄くすることも可能となる。加えて、掘削爪６自体の強度も上げることができ、その欠落も防止することができる。
【００２６】
シャンク部６２の外周面には湾曲した溝部６２ａが形成されているので、地盤内にシャンク部６２が食い込み易くなり、また、土砂を溝部６２ａに沿って下から上へと持ち上げることができ、土砂から受ける抵抗を小さくすることができる。
さらに、掘削刃６５は、シャンク部６２の側面よりも外側に突出する保護部６５ｂを備えているので、保護部６５ｂによってシャンク部６２の側面が覆われ保護されるため、シャンク部６２の側面の摩耗を防ぐことができ、シャンク部６２の交換頻度の低減につながる。また、スタビライザとしての機能を有するので、掘削チップ６３が地盤に対してぶれずに、安定して掘削することが可能となる。
【００２７】
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。
また、上述の先端掘削爪６は接続軸６１を備え、接続軸６１が連結部２２に着脱自在に保持される着脱式であったが、例えば、連結部２２に直接、溶接固定する溶接式としても良い。
さらに、本発明の先端掘削爪６は、先端にオーガヘッド１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。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、２つの頂点部が地盤に対して２点で接触し加圧することになり、掘削手段の回転により回転トルクが生じることから、地盤を破砕する方向に力が集中して地盤を容易に破砕することができ、あるいは、地盤を回転方向外側へと容易に移動させることができ、掘削効率に優れる。
しかも、２つの頂点部間に土砂が入り込んだとしても土砂による抵抗を小さく抑えることができる。
さらに、土砂から受ける衝撃を吸収する面が多く、また、掘削時に地盤から掘削チップに受ける力を掘削チップの強度上有利な圧縮方向に伝えることができ、掘削チップの欠損を低減することができる。また、掘削チップの厚みを薄くすることも可能となる。加えて、掘削爪自体の強度も上げることができ、その欠落も防止することができる。
【００２９】
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、切削部が地盤内に食い込み易く、回転による掘削に好適である。
【００３０】
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、シャンク部の側面が地盤に接触することによる摩耗を防ぐことができ、シャンク部の交換頻度の低減につながる。また、スタビライザとしての機能を有するので、掘削チップが地盤に対してぶれずに、安定して掘削することが可能となる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、地盤内にシャンク部が食い込み易くなり、また、掘削による土砂を溝部に沿って下から上へと持ち上げることができ、土砂から受ける抵抗を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る掘削爪が取り付けられ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を示したものであり、（ａ）は正面から見た場合の斜視図、（ｂ）は側面から見た場合の斜視図、（ｃ）は下面から見た場合の斜視図である。
【図３】（ａ）は従来例の掘削爪が取り付けられたオーガヘッドの斜視図、（ｂ）は従来例の掘削爪の斜視図である。
【図４】（ａ）は従来例の掘削爪が取り付けられたオーガヘッドの斜視図、（ｂ）は従来例の掘削爪の斜視図である。
【符号の説明】
１ オーガヘッド（掘削手段）
６ 先端掘削爪（掘削爪）
６２ シャンク部
６２ａ 溝部
６３ 掘削チップ
６４ 頂点部
６５ａ 切削部

Claims (4)

1. 回転する掘削手段の掘削方向先端に設けられて、地盤を掘削する掘削爪であって、
   前記掘削手段の掘削方向先端に設けられるシャンク部と、このシャンク部の先端に後部が掘削方向に対して斜めに埋設されて支持される掘削チップとを備え、前記掘削チップは、略板状に形成され、前記シャンク部の回転軸中心から外側に偏心した異なる位置で凸となる２つの頂点部を有していることを特徴とする掘削爪。
2. 前記掘削チップのうち、前記頂点部を含む切削部の形状が略三角屋根形状であることを特徴とする請求項１に記載の掘削爪。
3. 前記掘削チップが前記シャンク部の側面より外側に突出し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. 前記シャンク部の外周面には掘削方向に向けて湾曲した溝部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の掘削爪。

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