JP2007077642A - カッタービット - Google Patents

Abstract

【課題】 土木建設工事等で杭孔の穿孔等に使用されるケ−シングパイプ式掘削装置用カッタービットであって、繰粉による掘削抵抗が少なく、掘削能率が良好で、台金部分の摩耗も少なくてすむカッタービットを提供すること。
【解決手段】 ケ−シングパイプの先端部に該ケ−シングパイプの円周方向に沿って取り付けられる掘削用カッタービットであって、先端部に超硬チップの刃体が固着された頭部と、ケ−シングパイプに固着したホルダに対する固定手段が設けられた脚部とを備え、前記超硬チップの刃体の外周部には、掘削時に先端部から脚部側にかけて所定長さで孔内壁面に摺接して移動する直線状陵縁部が形成されているカッタービット。
【選択図】 図８

Description

本発明は、土木建設工事等で杭孔の穿孔等に使用されるケ−シングパイプ式掘削装置用のカッタービットに関するものである。

土木建設工事においては、断面円形のケ−シングパイプの先端部に、その円周方向に沿って複数のカッタービットを固着した掘削装置が使用されている。この掘削装置は、ケ−シングパイプを地盤に押し付けて所定方向に回転させることにより、先端部に設けた複数のカッタービットで円形孔の掘削を行うケ−シング工法に使用されるものである。図１及び図２は、この種の装置を表すものである。なお、ケ−シングパイプ内の土砂等はハンマーグラブ等の掘削装置により外部へ除去される。この種の掘削装置は、例えば特許文献１、特許文献２等に開示されている。

特開平３−１８３８９２号公報 特開平１１−２５６９７０号公報

上記カッタービットは、従来はケ−シングパイプ２の先端部に溶接等の固着手段で固着されていたが、最近は該ケ−シングパイプ２の先端部に埋設したホルダ５に取り付ける構造のものが多く、カッタービットに摩耗や損傷が発生した場合は、当該ビットをホルダから取り外して、新たなビットを取り付けるようになっている。

この種のケ−シングパイプ式掘削装置による掘削に際しては、カッタービットの先端部の超硬チップによって削り取られた土砂（繰粉）Ｋの大部分が、ケ−シングパイプ２の内側へ流入して外部へ排除されるが、従来の装置は、図２（ｂ）に示すように、カッタービットＢと掘削された孔内壁Ｗとの間に上側が次第に広くなるような隙間Ｓが形成されるため、刃先部で削り取られた繰粉の一部がこの隙間Ｓに流入して次第に押し固められ、掘削抵抗が増大し、掘削速度が低下するという問題点があった。また、ケ−シングパイプ２の外周面と孔内壁Ｗとの間に嵌り込んだ繰粉とケ−シングパイプやカッタービットの脚部等の鋼材部分とが摺接することによって早期摩耗が生じるという問題点もあった。

そこで本発明は、比較的簡単な構造で、掘削時に発生する繰粉がケ−シングパイプ外周面と孔壁との間に流入することを防止することにより、掘削能率の低下を防ぐとともに、カッタービットやケ−シングパイプの早期摩耗を防止できるカッタービットを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、次のような構成とした。すなわち、請求項１に記載の本発明に係る掘削装置は、ケ−シングパイプの先端部に該ケ−シングパイプの円周方向に沿って取り付けられる掘削用カッタービットであって、先端部に超硬チップの刃体が固着された頭部と、ケ−シングパイプに固着したホルダに対する固定手段が設けられた脚部とを備え、前記超硬チップの刃体の外周部には、掘削時に先端部から脚部側にかけて所定長さで孔内壁面に摺接して移動する直線状陵縁部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１の構成のカッタービットであって、前記脚部は、ケ−シングパイプの回転方向前側から見た正面視において頭部側の幅が広く基部側の幅が次第に狭くなるように形成されているものである。さらに、請求項３に記載の発明は、これら請求項１又は２に記載のカッタービットであって、上記超硬チップの刃体が頭部の側面から数ｍｍだけ外側に突出しているものである。

請求項１に記載のカッタービットは、超硬チップの刃体の外周部に、掘削時に掘削時に先端部から脚部側にかけて所定長さで孔内壁面に摺接して移動する直線状陵縁部が形成されているので、カッタービットの刃先部で掘削される繰粉が刃体と孔内壁面との隙間を通ってカッタービットの背面側へ流れることが阻止され、刃体の前側を通ってケ−シングパイプの内側へ流入する。このため、ケ−シングパイプの外周面と掘削された孔壁との間へ繰粉が入り込まず、繰粉による掘削抵抗の増大が防止されるとともに、当該繰粉によるケ−シングパイプやカッタービットの早期摩耗が防止される。

また、請求項２に記載のカッタービットは、上記請求項１の構成に加えて、前記脚部は、ケ−シングパイプの回転方向前側から見た正面視において頭部側の幅が広く基部側の幅が次第に狭くなるように形成されているので、カッタービットの外面と孔内壁面との間の隙間が次第に大きくなり、この隙間に繰粉が存在しても、カッタービットが受ける抵抗は少なくなる結果、掘削抵抗は小さくなり、早期摩耗も生じにくい。さらに請求項３に記載のカッタービットは、硬質刃体である超硬チップが頭部の台金側面から外側に数ｍｍ突出しているので、台金部分の接触抵抗が少なく、切削抵抗が少なくてすむとともに、該頭部の台金部分の摩耗が抑制される。

以下、図面に表された実施形態について具体的に説明する。この掘削装置１は、円筒状のケ−シングパイプ２の先端部に複数のカッタービット３，…が所定間隔で固着されている。ケ−シングパイプ２は公知のもので、後端部に回転装置が取り付けられる。ケ−シングパイプ２の内部には、土砂等の排除のためハンマグラブＨ等の装置が必要に応じて挿入される。これらの基本構造については図１、図２に示された従来の装置とほぼ同様である。

カッタービット３は、ケ−シングパイプ２の先端部にその円周方向に所定の間隔をおいて固着された複数のホルダ５にそれぞれ取り付けられている。カッタービット３は、図３乃至図７に示すように、鋼製の台金１０における概略山形の頭部１２に硬質刃体である超硬チップ１１が植設されている。台金１０の基部１３には、その端部から切り込まれた溝１５が形成されて、該溝の両側部分がそれぞれ脚部１６となっている。この溝１５は、ホルダに係合する係合溝であり、その両側の脚部１６には、ホルダ５に固定するための通孔１７が穿孔されている。一方の脚部に設けられた通孔はいわゆるバカ穴であるが、他方の脚部の通孔はネジ穴となっている。

ホルダ５は、図２（ａ）に示すように、ケ−シングパイプ２の端部に埋め込んだ状態で溶接固着されるもので、概略コ字形のフレーム５ａの内側に平板状の係合部が一体に設けられ、該係合部にはカッタービット３を固定するための穴が穿孔されている。カッタービット３の装着時には、このホルダ５の係合部を溝１５に嵌合する。この嵌合状態では、カッタービット３の通孔１７とホルダ５の穴が重なり合うので、一方の脚部に設けられたバカ穴側から固定用のボルト１８を挿入し、ホルダの係合部を貫通させて反対側の脚部１６のネジ穴に螺着することにより、カッタービット３をホルダ５に固定する。

このカッタービット３は、その二股状の脚部１６のうちの切削面側のもの１６ａの肉厚が他方１６ｂの肉厚よりも大きくなっていて、当該肉厚の大きい方の脚部１６ａでは、頭部側の肉厚が大きく、基部側が小さくなっている。このため、当該脚部１６ａの外側面が傾斜面１６ｃとなっている。この傾斜面１６ｃは、掘削時に掘削された孔内壁に対向する側に設けられている。

カッタービット３の刃体である超硬チップ１１は、頭部の台金１０よりも側方（外側）へ突出している。その突出量ｄは、数ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍ程度（図示例では２ｍｍ）である。そして、この超硬チップ１１の下側には、台金１０の摩耗を防止するための硬化肉盛りを施してもよい。

上記超硬チップ１１は、カッタービットの移動方向の前側に固着されていて、掘削時に外周側となる前記突出部の稜縁部１１ａは、図の上下方向、すなわちビットの先端部から脚部側にかけてケ−シングパイプ２と平行な直線状に形成されている。このため、掘削時には、この稜縁部１１ａの直線状部分が、超硬チップの先端部で掘削された穴内壁面に密着して、この内壁面を削りつつ摺動する。また、超硬チップ１１の掘削時における前面は、内側が後退する傾斜面１１ｂとなっている。

台金１０は、図７に示すように、超硬チップ１１が固着されている前側の幅が広く、後側が次第に狭くなっている。そして、前記脚部１６ａの側面には、後部の肉厚が小さくなるような傾斜面１６ｄが形成されている。一方、台金１０の頭部の上面は、超硬チップ１１が固着されている側の側面部分が最も高く、反対側が次第に低くなる傾斜面２１として形成され、さらに超硬チップ１１と反対側の端縁部には上記傾斜面２１よりも急な２段の傾斜面２２，２３が形成されている。また、超硬チップ１１自体の上面も上記台金の傾斜面に沿うような２段の傾斜面１１ｃ，１１ｄとして形成されている。

このカッタービット３は、前述のように、ケ−シングパイプ２の先端部に所定の間隔で固着したホルダ５，…に取り付けて使用される。カッタービット３には、ケ−シングパイプ２の外周面側を切削するものと、ケ−シングパイプの内周面側を切削するものとの２種類があり（いわゆる右勝手と左勝手）、これらがケ−シングパイプの先端部に交互に取り付けられる。図２（ｂ）と図８では、右勝手と左勝手のものが併記されている。掘削時には、従来の同種のものと同様に、ケ−シングパイプ２の先端部を地盤に押し付けた状態で所定方向（矢印Ａ方向）に回転させつつ掘削を行う。この回転により、カッタービット３がケ−シングパイプ２の円周状を矢印Ａ方向に移動し、その刃先部によって先端部の地盤と、ケ−シングパイプの外周面側と内周面側の地盤が切削され、ケ−シングパイプの円周に沿う溝が形成される。ケ−シングパイプの内側には柱状の土砂等が残るが、これは前述のハンマーグラブ等によって逐次除去される。

掘削によって生じた繰粉は、超硬チップ１１の前面の傾斜面１１ｂに沿って流動して、ケ−シングパイプ２内に導かれ、該ケ−シングパイプパイプ２の内側を通って外部に排出される。超硬チップ１１の掘削側稜縁部１１ａは、掘削される孔内壁面に沿って摺動する直線状に形成されていて、刃体と孔内壁面との間に隙間は生じないので、超硬チップ１１によって削り取られた繰粉は、殆どが当該傾斜面１１ｂに沿ってケ−シングパイプ内部に導かれる。このため、ケ−シングパイプの外周面側に入り込む繰粉の量は少なく、掘削抵抗を異常に増大させたり、早期摩耗をもたらすようなことはない。

さらに、この掘削装置１のカッタービット３は、硬質の刃体１１が台金１０よりも数ｍｍ外側に突出しており、しかも脚部１６の刃体側の側面が、頭部側が広く基部側が狭くなるような傾斜面として形成されていて、台金１０から突出している刃体よりもケ−シングパイプ側に引っ込んでいるので、鋼の部分が掘削面に摺接せず、繰粉による摩擦も少ない。このため、掘削面や土砂による早期摩耗が抑制される。

また、台金の頭部上面は刃体１１側が高く、反対側が低くなる傾斜面となっているので、台金の頭部上面が未切削面に押し付けられることがなく、この部分の摩耗も抑制される。さらに、頭部と脚部１６を含む台金全体が、切削方向前面側の幅が広く、後側が狭くなるように傾斜させて形成されているので、切削された土砂の流れが良く、しかも台金の摩耗も抑制される。なお、図示例では、脚部１６が二股状となっているが、ホルダに強固に固定できるものであれば、ブロック状等、他の形状であってもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明に係るカッタービットは、土木建設工事における地盤の掘削等に好適に使用することができる。

掘削装置の概略を表す外観図である。 従来の掘削装置の先端部の外観図（ａ）及び掘削時の説明図（ｂ）である。 カッタービットの正面図である。 その背面図である。 その左側面図である。 その右側面図である。 その平面図である。 掘削時におけるカッタービットの説明図である。 掘削時における刃先部の下面図である。

符号の説明

１ 掘削装置
２ ケ−シングパイプ
３ カッタービット
５ ホルダ
１０ 台金
１１ 超硬チップ（刃体）
１１ａ 稜縁部

Claims (3)

1. ケ−シングパイプの先端部に該ケ−シングパイプの円周方向に沿って取り付けられる掘削用カッタービットであって、先端部に超硬チップの刃体が固着された頭部と、ケ−シングパイプに固着したホルダに対する固定手段が設けられた脚部とを備え、前記超硬チップの刃体の外周部には、掘削時に先端部から脚部側にかけて所定長さで孔内壁面に摺接して移動する直線状陵縁部が形成されていることを特徴とするカッタービット。
2. 前記脚部が、ケ−シングパイプの回転方向前側から見た正面視において頭部側の幅が広く基部側の幅が次第に狭くなるように形成されている請求項１に記載のカッタービット。
3. 前記超硬チップの刃体が頭部の側面から数ｍｍだけ外側に突出している請求項１又は２に記載のカッタービット。

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