JP2006037613A - 堀削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 孔を掘削した後に、デバイスやロッドはもちろんのこと、アンカー材を挿入設置後にリングビット及びケーシングパイプを、新たに別箇所において孔を掘削する場合に、再利用することができるように、全て回収することができる掘削工具を提供する。
【解決手段】 中心軸線Ｏ回りに回転する共に被掘削物を押圧するデバイス１０を内蔵して円筒状に形成されるケーシングパイプ２０と、前記ケーシングパイプ２０の先端から突出して設けられる掘削部５０を備えた掘削工具１であって、前記掘削部５０は、前記デバイス１０の先端１０ａと前記デバイス１０の先端１０ａ外周に設けられるリングビット４０の先端４０ａとから構成されると共に、前記リングビット４０は前記ケーシングパイプ２０に係合部材３０を介して係合されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、掘削工具に関し、特にケーシング及びリングビット等を備えた、いわゆる二重管式の掘削工具に関する。

一般に、例えば、急斜面の崩壊防止、安定化を目的とする法面の工事や、軟弱な地質や亀裂の発達した地層等の脆弱な地山の改良工事に、二重管式の掘削工具が用いられる（例えば、特許文献１参照）。その二重管式の掘削工具は、広く用いられている削岩機の先端に備えられ、地山の掘削に用いられる。

例えば、図１０の掘削工具の先端断面図に示すように、掘削工具１００の先端に設けられる掘削部１１０の一部を構成するリングビット（ロストビット）１０１は、その後端近傍の周方向に亘って、凹溝１０２が形成される。そして、その凹溝１０２に止め輪１０３を架け渡し、該止め輪１０３を、ケーシングパイプ１０４に固着されるケーシングトップ１０５の凹溝１０６に嵌め込んでリングビット１０１を係止していた。なお、この掘削工具１００にあっては、前記パイプケーシング１０４内に、先端を掘削部として構成される図示されないデバイス（適宜の掘削部となるインナービット等が含まれてもよい。）が内蔵される。なお、符号１０７は、開先を利用した溶接部である。

ところで、上述した掘削工具で地山を掘削した後は、掘削工具の一部を構成するリングビット１０１とケーシングパイプ１０４は掘削された孔に残され、他のデバイスやロッド等については、その掘削された孔から引き抜かれて回収される。そして、そのケーシングパイプ１０４内に薬液等を注入してケーシングパイプ１０４近傍の地質を改良するとともに地山を安定なものとする。

一方、例えば、急斜面の崩壊防止、安定化を目的とする法面工事等では、掘削後適切なアンカー材を挿入する。前記アンカー材は、地山の安定に充分な長さ及び強度を有しており、そのアンカー材が挿入され、そしてそのアンカー材が定着すれば、地山が安定するように設計されている。つまり、アンカー材挿入後に、リングビット及びケーシングパイプを地山に残す必要が無くなる。従って、リングビット及びケーシングパイプにあっても、上述したように、他のデバイスやロッドと同様に引き抜いて回収すれば、再び他の箇所を掘削する場合に利用できて、法面工事等において施工費用の低減が図れる。
特開２０００−８０８８１号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、軟弱な地質や亀裂の発達した地層などの脆弱な地山や急斜面の崩壊防止及び安定化を目的に孔を掘削する二重管式の掘削工具でありながら、孔を形成するように被掘削物を掘削した後に、デバイスやロッドはもちろんのこと、アンカー材を挿入設置後にリングビット及びケーシングパイプを、新たに別箇所において孔を掘削する場合に、再利用することができるように、全て回収することができる掘削工具を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段の掘削工具を提供する。
すなわち、請求項１に係る発明は、中心軸線回りに回転する共に被掘削物を押圧するデバイスを内蔵して円筒状に形成されるケーシングパイプと、前記ケーシングパイプの先端から突出して設けられる掘削部を備えた掘削工具であって、前記掘削部は、前記デバイスの先端に設けられたインナービットの先端と前記インナービットの先端外周に設けられるリングビットの先端とから構成されると共に、前記リングビットは前記ケーシングパイプに溶接された係合部材を介して回転可能に設けられていることを特徴とする。

この発明に係る掘削工具にあっては、デバイスが回転されることによって、該デバイスの先端に設けられたインナービットも回転して掘削部を構成する先端は好適に被掘削物を掘削し、回転されるインナービットの先端外周に設けられたリングビットも被掘削物を好適に押圧して掘削する。加えて、ケーシングパイプは、掘削された孔が崩れないように、その内壁を維持する。そして、この掘削工具にあっては、被掘削物を掘削された後にケーシングパイプを引き抜くと、これと同時に、そのケーシングパイプと係合されるリングビットも引き抜くことができる。従って、被掘削物を好適に掘削することができながら、孔を掘削し終えた後に、掘削工具の先端に設けられた掘削部を構成する種々の部材も、好適に回収することができる掘削工具となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘削工具において、前記リングビットの後端には、前記被掘削物への押圧方向と交差する被押圧面が形成され、該被押圧面は前記デバイスの一部に当接して押圧されることを特徴とする。

この発明に係る掘削工具にあっては、リングビットはデバイスから押圧される。従って、掘削部の一部を構成するリングビットの先端は、被掘削物を好適に掘削できる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の掘削工具において、前記インナービットが、前記デバイスと一体に構成されていることを特徴とする。

この発明に係る掘削工具にあっては、インナービットをデバイスとは別部材として設ける必要が無くなる。従って、掘削工具を生産する上でもコストを削減できる。加えて、掘削する力は別部材を介さずに伝達されることとなって、掘削する力にロスが生じ難くなり、好適に被掘削物を掘削できる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記係合部材が、多分割構造の構成体を周方向に接続して構成されていることを特徴とする。

この発明に係る掘削工具にあっては、リングビットをケーシングパイプの先端に取り付ける場合、分割された前記係合部材を接続すれば簡単に取り付けることができる。従って、リングビットをケーシングパイプに取り付け易くさせ、作業者の作業効率を高める。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記係合部材の内周面と、前記リングビットの外周面とには、それぞれ互いに対応する凹凸部が設けられていることを特徴とする。

この発明に係る掘削工具にあっては、係合部材とリングビットとは、互いに対応するように設けられた凹凸部によって好適に係合する。また、その凹凸部は、互いの接触面積を大きくする。従って、互いの係合を、より確かに強固なものとすることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記ケーシングパイプの内方に前記係合部材と共に溶接されるケーシングシューを設け、前記ケーシングシューの後端には、前記被掘削物への押圧方向と交差する被押圧面が形成され、該被押圧面は前記デバイスの一部に当接して押圧されることを特徴とする。

この発明に係る掘削工具にあっては、ケーシングパイプ内方に設けられたケーシングシュー後端は叩打されるデバイスの一部と当接し、これによって掘削方向に押圧される。従って、ケーシングパイプも掘削された孔に好適に嵌挿されていくこととなる。

この発明に係る掘削工具によれば、軟弱な地質や亀裂の発達した地層などの脆弱な地山や急斜面の崩壊防止及び安定化を目的に孔を掘削する二重管式の掘削工具でありながら、孔を形成するように被掘削物を掘削した後に、デバイスやロッドはもちろんのこと、アンカー材を挿入設置後にリングビット及びケーシングパイプを、新たに別箇所において孔を掘削する場合に再利用することができるように、全て回収することができる。

以下、本発明に係る掘削工具の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
なお、図１は削岩機に設けられる掘削工具の側断面図、図２は図１に示す掘削工具の先端正面図、図３はデバイスの側断面図及び先端正面図、図４はリングビットの側断面図及び先端正面図、図５は係合部材の側断面図、図６はケーシングシューの側断面図、図７はケーシングパイプとリングビットと係合部材との係合を示す側断面図、図８は段部が二つ設けられた掘削工具の側断面図、図９はいわゆるトップザホールハンマーに用いられる場合の掘削工具の側断面図である。

図１に示す掘削工具１は、中心軸線Ｏ回りに回転可能に構成されるデバイス１０の外周を覆うように、該デバイス１０の最大外径より大きな内径で形成された円筒状のケーシングパイプ２０が設けられる。また、前記ケーシングパイプ２０の先端２０ａには、後にも詳述するが、溶接して設けられる係合部材３０を介して係合されるリングビット４０が設けられている。そして、前記係合部材３０と前記ケーシングパイプ２０の内方には、ケーシングシュー３５が開先２８を利用して溶接されている。

さらに、前記デバイス１０の先端１０ａと、前記リングビット４０の先端４０ａとには、図２にも示す先端正面図からも分かるように、適宜な大きさの超硬チップＴを適宜の箇所に埋設して掘削部５０が形成されている。前記掘削部５０は、後にも詳述するが、被掘削物を打壊及び切削し、孔を形成するように掘削する部位である。なお、この掘削工具１の掘削部５０にあっては、デバイス１０の先端１０ａに直接的に超硬チップＴを埋設して掘削部５０を構成したが、これに限定されることなく、前記デバイス１０の先端１０ａに別部材となるインナービットを取り付け、該インナービットの先端に超硬チップＴを埋設して掘削部５０を構成してもよい。

前記デバイス１０は、図３（ａ）の側断面図に示すように、略円柱状に形成されたデバイス本体１１の後方（図では右方）に、駆動機構係合部１２を備える。前記デバイス１０は、図示されないが、デバイス１０の後方に設けられるハンマー機構及び回転機構によって叩打及び回転駆動される。前記デバイス本体１１には、その先端近傍に略円柱断面周方向に突出して前記リングビット４０に係合する複数のスプライン歯１１ａが適宜の間隔で先端から後端にかけて突出して設けられる。そして、前記リングビット４０の内周面に、同様の適宜の間隔に設けられた凹部４３に嵌合して、前記リングビット４０をデバイス１０の周方向回転力を受ける。また、前記デバイス本体１１の中間部には、断面円周方向に突出する突出部１１ｂが設けられる。従って、前記突出部１１ｂの先端（図では左方）は、前記ケーシングシュー３５の後端３５ｃに当接する段部１１ｃが形成されることとなる。これによって、前記デバイス１０は叩打されると、前記ケーシングシュー３５を押圧し、さらにリングビット４０の後端４０ｂを前記ケーシングシュー３５の先端３５ａが押圧し、前記ハンマー機構の叩打を前記リングビット４０まで伝達させることとなる。

また、前記駆動機構係合部１２には、その略円柱断面周方向に、図示されない回転機構に備えられるスプライン歯と嵌合する凹溝１２ａが設けられる。また、駆動機構係合部１２の後端には、前記ハンマー機構からの叩打を受けるロッド１９を嵌挿する嵌挿孔１２ｂが設けられる。さらに、前記デバイス１０の内部は、掘削部５０が好ましく被掘削物を掘削できるように水等を流出可能な流出孔１８が設けられている。前記流出孔１８は、掘削部５０を構成するデバイス先端１０ａに繋がる先端孔１８ａと、土砂を後方に流すようにデバイス本体１１の側部に繋がる側部孔１８ｂとに分かれている。従って、前記デバイス本体１１の側部には、後方に土砂を流し出すことができる流出口１７が、その側部を切り欠くように設けられている。

前記デバイス１０の先端１０ａは、図３（ｂ）の先端正面図に示すように、その正面からの断面が略円状に形成され、その端面１０ａには上述した超硬チップＴが埋設される。また、略円柱状に形成された側壁には切り欠き凹溝１０ｂが周方向等間隔で設けられている。前記切り欠き凹溝１０ｂは、図示するように、正面からの凹溝断面が変形された非対称で形成されている。

前記ケーシングパイプ２０は、掘削する孔の長さに合わせて適宜の長さまで接続されて構成される。前記ケーシングパイプ２０の先端２０ａには、前記係合部材３０と、前記ケーシングシュー３５とを溶接するための開先２８とするため、傾斜部２１が設けられている。

次に、前記デバイス１０の先端１０ａの外周に設けられるリングビット４０について説明する。すなわち、前記リングビット４０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、正面から見た断面が円環状に形成される略円筒状に形成される。具体的には、内径が略均一に形成され、前記デバイス本体１１の先端近傍に設けられるスプライン歯１１ａと嵌合するように凹状に形成された凹部４３が設けられる。また、前記リングビット４０の先端方向（図では左方）には、超硬チップＴが埋設可能な肉厚となる埋設部４１が設けられ、該埋設部４１に超硬チップＴが埋設されて前記掘削部５０の一部を構成している。また、その後端（図では右方）外周には、周方向に連なる凹溝４２が設けられる。前記凹溝４２は、後に説明する係合部材３０に設けられる係合突起３２と係合される部位である。

次に、前記ケーシングパイプ２０とリングビット４０との間に配される係合部材３０とケーシングシュー３５とについて説明する。前記係合部材３０は、図５に示すように、略円環状に形成されて、外径が略均一に形成される。また、その内周面には、先端近傍（図では左方）を周方向に亘って内方に突出して形成される係合突出部３１が形成されると共に、後端近傍も周方向に亘って内方に突出して形成される接着突出部３２が形成される。

また、前記ケーシングシュー３５は、図６に示すように、略円環状に形成されて、内径が略均一に形成される。また、その外周面には、先端近傍（図では左方）を周方向に亘って外方に突出して形成される接着凹部３６が周方向に亘って形成され、後端近傍を前記ケーシングパイプ２０の内径に合わされた外径で側壁３７が形成される。

そして、上述のように形成された、前記ケーシングパイプ２０の先端２０ａには、上述したように開先２８を設けて係合部材３０とケーシングシュー３５とを溶接する。すなわち、図７（ａ）に示すように、まず、先端方向（図では左方）から、リングビット４０、ケーシングシュー３５、ケーシングパイプ２０とが配置され、その外方に、断面円形を半円形とするように縦割り二分割された左右の構成体からなる係合部材３０が配置される。そして、図７（ｂ）に示すように、前記ケーシングパイプ２０の先端２０ａに前記ケーシングシュー３５を嵌め込み、該ケーシングパイプ２０の内周面に前記ケーシングシュー３５の外周面を当接させるようにして溶接される。

さらに、図７（ｂ）に示すように、前記ケーシングシュー３５の先端３５ａに、前記リングビット４０の後端４０ｂを当接させて、そして、上述した縦割り二分割された係合部材３０を、前記リングビット４０とケーシングシュー３５との外周面を覆うように断面円状となるように周方向に接続され、図７（ｃ）に示すように、前記ケーシングパイプ２０の先端２０ａと係合部材３０の後端３０ｂとの間に形成される開先２８によって溶接される。ここで、前記係合部材３０の接着突出部３２と、前記ケーシングシュー３５の接着凹部３６とは好適に嵌合される。従って、前記係合部材３０は、前記ケーシングパイプ２０とケーシングシュー３５とから外れ難いものとなる。なお、前記係合部材３０は、多分割構造の構成体を周方向に接続して構成されるので好適に取り付け可能とされる。

このようにして、前記リングビット４０を前記ケーシングパイプ２０に取り付けると、前記係合部材３０の外周面に設けられた係合突出部３１は、前記リングビット４０の凹溝４２に好適に嵌合され、前記リングビット４０は前記ケーシングパイプ２０に対して回転可能なものとなる。また、前記ケーシングシュー３５は、前記ケーシングパイプ２０の内方に設けられるため、その後端３５ｃが前記ケーシングパイプ２０から突出したように形成されることとなる。

上述のように構成された掘削工具１にあっては、前記デバイス１０がロッド１９を介して前記ハンマー機構によって叩打された場合、叩打される力を前記デバイス１０の一部となる段部１１ｃが、当接する前記ケーシングシュー３５の後端３５ｃを押圧することとなる。また、前記ケーシングシュー３５の先端３５ａが、前記リングビット４０の後端４０ｂを押圧して、その叩打によって受ける押圧力を前記掘削部５０まで伝達させる。従って、前記掘削部５０は、好適に被掘削物を掘削する。また、前記デバイス１０が前記回転機構によって回転された場合、前記デバイス本体１１に設けられるスプライン嵌合によって、該リングビット４０は回転され、前記掘削部５０は好適に被掘削物を掘削する。

図８に示す掘削工具１Ａは、上述した掘削工具１において設けられた前記デバイス１０Ａの係合部材３０に当接する段部１１ｃ以外に、第二の段部１１ｄが設けられた例を示す。つまり、前記デバイス本体１１の段部１１ｃを、前記ケーシングシュー３５の後端３５ｃに当接させるのに加えて、第二の段部１１ｄを、リングビット４０の後端４０ｂに位置する被押圧部４０ｃに当接させる。具体的には、前記デバイス本体１１Ａには、デバイス１１Ａの断面円形を縮径することによって段状の第二の段部１１ｄが設けられ、前記リングビット４０の後端４０ｂに前記パイプケーシング２０の内方に突出して被押圧部４０ｃが設けられる。このように、掘削工具１Ａを構成すれば、前記ハンマー機構によって叩打された力を前記リングビット４０に直接的に伝達させることができて、被掘削物を掘削する際に、より好ましく掘削することができるものとなる。なお、この掘削工具１Ａにあっては、上述した掘削工具１と同様に構成される部分は、同じ符号を付してその説明を省略する。

また、上述した掘削工具１，１Ａは、叩打力を得るためのハンマー機構として、いわゆるダウンザホールハンマー形式のものを採用して構成されたが、図９に示す掘削工具１Ｂは、いわゆるトップザホールハンマー形式のものを採用して構成された例である。この掘削工具１Ｂにあっては、デバイス１０Ｂ内部に設けられる孔が前記掘削部５０近傍まで形成されて、ロッド１９Ｂがデバイス１０Ｂの先端の近くまで嵌挿されている。また、前記ロッド１９Ｂは、上述した掘削工具１，１Ａより、その径を大きくして形成されている。なお、上述した掘削工具１と同様に構成される部分は、同じ符号を付して、その説明を省略する。このように、掘削工具１Ｂを構成すれば、前記ロッド１９Ｂと掘削部５０までの距離を短く構成できて、ハンマー機構によって叩打された力の逃げが少なくできて、より被掘削物を好ましく掘削できるばかりでなく、さらにデバイス１０Ｂが曲がってしまうことを防止することができる。

上述したように構成された掘削工具１，１Ａ，１Ｂは、被掘削物を掘削して孔を形成した後に、アンカー材を配設する。つまり、図１に示す掘削工具１にあっては、被掘削物を掘削して孔を形成した後、前記ロッド１９と共にデバイス１０を後方（図では右方）に引き抜いて回収する。その際、その孔内には、前記ケーシングパイプ２０と、該ケーシングパイプ２０の先端２０ａにケーシングシュー３５を介して一体とされた係合部材３０と、その係合部材３０と係合したリングビット４０とが残される。その後、その残されたケーシングパイプ２０内に、適宜のアンカー材を挿入する。

そして、前記アンカー材を前記ケーシングパイプ２０内に挿入した後に、前記ケーシングパイプ２０の後端を後方（図では右方）に引っ張る。そうすると、そのケーシングパイプ２０と一体とされている前記ケーシングシュー３５及び係合部材３０も後方（図では右方）に引っ張られることとなる。さらに、前記係合部材３０と係合された前記リングビット４０も、その係合によって後方（図では右方）に引っ張られることとなる。従って、上述した前記掘削工具１のうちの残された部材全てが、引き抜かれ、回収される。これによって、引き抜かれた前記掘削工具１は、別の場所において被掘削物を掘削して孔を形成する場合、再度利用できるものとなって、掘削作業にかかるコストの低減にも繋がる。

なお、この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲において適宜の選択が可能である。例えば、前記掘削部５０を拡径するように構成されるものであっても何ら問題のないものとされる。

削岩機に設けられる掘削工具の側断面図である。 図１に示す掘削工具の先端正面図である。 デバイスの側断面図及び先端正面図である。 リングビットの側断面図及び先端正面図である。 係合部材の側断面図である。 ケーシングシューの側断面図である。 ケーシングパイプとリングビットと係合部材との係合を示す側断面図である。 段部が二つ設けられた掘削工具の側断面図である。 いわゆるトップザホールハンマーに用いられる場合の掘削工具の側断面図である。 従来の掘削工具の先端部分を示す図である。

符号の説明

１ 掘削工具
１０ デバイス
１０ａ デバイスの先端
２０ ケーシングパイプ
３０ 係合部材
４０ リングビット
４０ａ リングビットの先端
５０ 掘削部
Ｏ 中心軸線

Claims (6)

1. 中心軸線回りに回転する共に被掘削物を押圧するデバイスを内蔵して円筒状に形成されるケーシングパイプと、前記ケーシングパイプの先端から突出して設けられる掘削部を備えた掘削工具であって、
   前記掘削部は、前記デバイスの先端に設けられたインナービットの先端と前記インナービットの先端外周に設けられるリングビットの先端とから構成されると共に、前記リングビットは前記ケーシングパイプに溶接された係合部材を介して回転可能に設けられていることを特徴とする掘削工具。
2. 前記リングビットの後端には、前記被掘削物への押圧方向と交差する被押圧面が形成され、該被押圧面は前記デバイスの一部に当接して押圧されることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
3. 前記インナービットが、前記デバイスと一体に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
4. 前記係合部材が、多分割構造の構成体を周方向に接続して構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の掘削工具。
5. 前記係合部材の内周面と、前記リングビットの外周面とには、それぞれ互いに対応する凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の掘削工具。
6. 前記ケーシングパイプの内方に前記係合部材と共に溶接されるケーシングシューを設け、
   前記ケーシングシューの後端には、前記被掘削物への押圧方向と交差する被押圧面が形成され、該被押圧面は前記デバイスの一部に当接して押圧されることを特徴とする請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の掘削工具。
   
   

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