JP2017066706A - 掘削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削効率の向上を図るとともにパイロットビットの損耗を抑える。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるとともに軸線Ｏ方向先端側に向けて打撃力を受けるパイロットビット１の外周に円環状のリングビット９が、ケーシングパイプ１３の先端部に軸線Ｏ回りに回転自在かつ軸線Ｏ方向先端側に係止されて着脱可能に取り付けられ、パイロットビット１の外周面とリングビット９の内周面は、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な円錐面状の接触面３、１０を備え、パイロットビット１の接触面３よりも後端側の外周面とケーシングパイプ１３の内周面は軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに当接可能な円錐面状の当接面２、１４を備え、軸線Ｏに沿った断面において当接面２、１４が軸線Ｏに対してなす傾斜角αよりも接触面３、１０がなす傾斜角βが小さく設定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、軸線回りに回転させられるパイロットビットの外周に円環状のリングビットが一体に回転可能に取り付けられて掘削を行う掘削工具に関するものである。

このような掘削工具として、例えば特許文献１には、円筒状のケーシングパイプの先端部に円環状のリングビットがケーシングパイプの軸線回りに回転自在、かつ軸線方向先端側に係止されつつ軸線方向に進退可能に取り付けられるとともに、ケーシングパイプ内に挿入される伝達部材の先端にはパイロットビット（インナービット）が取り付けられたものが提案されている。

ここで、パイロットビットの外周面には、ケーシングパイプの先端部内周に突設されたケーシングパイプ側当接部に軸線方向先端側に向けて当接可能な第１の当接部と、リングビットに形成されたケーシングパイプ側当接部よりも内径の小さなリングビット側当接部に軸線方向先端側に向けて当接可能な第２の当接部とが形成されている。さらに、パイロットビットは、リングビットに対して軸線回りに係合可能とされている。

このような掘削工具は、掘削装置とハンマーから上記伝達部材を介してパイロットビットに軸線回りの回転力と軸線方向先端側に向けた打撃力および推力が与えられることにより、パイロットビットとリングビットとが一体に回転、前進し、その先端部に取り付けられた硬質の掘削チップによって岩盤等を掘削する。さらに、こうして掘削された掘削孔には、上記第１の当接部にケーシングパイプ側当接部が当接したケーシングパイプが非回転のまま前進して挿入される。

特許第４８８７８５７号公報

ところで、このような掘削工具においては、掘削終了後に少なくともパイロットビットを伝達部材とともにケーシングパイプから引き抜いて回収することにより再利用するために、パイロットビットの第１、第２の当接部とケーシングパイプ側当接部およびリングビット側当接部とは、軸線に対する傾斜角が比較的大きなテーパ面とされている。軸線方向先端側に進退可能にケーシングパイプ先端部に取り付けられたリングビットは、パイロットビットの第１の当接部からリングビット側当接部に与えられた打撃力によって所定の範囲で僅かに前進して岩盤等を破砕する。

しかしながら、そのような掘削工具では、パイロットビットからリングビットに打撃力が伝わる際に、これらのビットが互いに反発し合うことになるため、エネルギーの伝達効率が低下して打撃力が損なわれ、引いては掘削効率の低下を招くことになる。また、リングビットからの反発力によってパイロットビットが損耗してしまい、再利用しようとしていたパイロットビットの寿命が短くなるおそれもある。そして、これらの問題は、特に近年の打撃力は小さく抑えつつ打撃の周期を短くして掘削を行う高周波数用のハンマーを用いた掘削において、打撃の頻度が例えば２倍くらいに高くなるために顕著となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特に高周波数用のハンマーを用いた掘削において、パイロットビットからリングビットへの打撃エネルギーの伝達効率を維持して掘削効率の向上を図るとともに、パイロットビットの損耗を抑えることが可能な掘削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるとともに上記軸線方向先端側に向けて打撃力を受けるパイロットビットの外周に、円環状のリングビットが着脱可能に取り付けられた掘削工具であって、上記リングビットは、上記軸線を中心とする円筒状のケーシングパイプの先端部に該軸線回りに回転自在、かつ上記軸線方向先端側に係止されて取り付けられており、上記パイロットビットの外周面と上記リングビットの内周面は、上記軸線方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な円錐面状の接触面を備え、上記パイロットビットの上記接触面よりも後端側の外周面と上記ケーシングパイプの内周面は、上記軸線方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに当接可能な円錐面状の当接面を備え、上記軸線に沿った断面において、上記当接面が該軸線に対してなす傾斜角よりも、上記接触面が該軸線に対してなす傾斜角が小さく設定されていることを特徴とする。

このように構成された掘削工具では、パイロットビットに与えられた打撃力は、パイロットビットの外周面とリングビットの内周面に備えられた互いに密着可能な円錐面状の上記接触面を介してリングビットに伝達されるが、上記軸線に沿った断面において、この接触面が該軸線に対してなす傾斜角は、パイロットビットの接触面よりも後端側の外周面とケーシングパイプの内周面に備えられた同じく軸線方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに当接可能な円錐面状の当接面の傾斜角よりも小さく設定されているので、これら接触面同士の密着強度を、当接面同士よりも大きくすることができる。

従って、傾斜角が比較的大きな従来のパイロットビットの第１の当接部とリングビット側当接部のように単に当たって接するのではなく、このように接触面同士が強固に密着することにより、パイロットビットとリングビットを緩みなく一体化させることができ、これらの接触面を介して効率的にリングビットに打撃力のエネルギーを伝達することが可能となる。また、こうしてパイロットビットとリングビットが一体化することにより、リングビットからパイロットビットに反発力が作用することもなくなり、パイロットビットの損耗を抑制することができる。従って、特に高周波数用のハンマーを用いた掘削においても、効率的な掘削とパイロットビットの寿命延長を図ることができる。

一方、パイロットビットに与えられる推力および打撃力は、上記当接面を介してケーシングパイプにも伝達されるので、特許文献１に記載された掘削工具と同様に、リングビットと一体にケーシングパイプを前進させて掘削孔にケーシングパイプを挿入することができる。ただし、ケーシングパイプは掘削孔が崩壊することから保護する目的で掘削孔内に挿入されるので、リングビットのようにパイロットビットとともに回転する必要はなく、むしろ回転すると不要な回転力を要することになるのに対し、当接面が上記軸線に沿った断面において該軸線に対してなす傾斜角は、接触面がなす傾斜角よりも大きく設定されるので、ケーシングパイプは回転方向にはパイロットビットと一体化することがなく、従って不要な回転力が発生することもない。

ここで、上記接触面が上記軸線に沿った断面において該軸線に対してなす傾斜角は４５°未満に設定されていることが望ましい。このように傾斜角が４５°未満であると、軸線に沿った断面において円錐面状の接触面がなす角度は９０°未満の鋭角となるので、接触面の径方向の密着強度を一層確実に確保することができる。

さらに、この接触面が上記軸線に沿った断面において該軸線に対してなす傾斜角は、４５°未満のうちでも６°〜２０°の範囲内に設定されるのが望ましい。この傾斜角が２０°を上回ると、４５°未満であっても打撃力によってリングビットがパイロットビット外周から抜け外れてしまうおそれがあり、傾斜角が６°を下回ると、パイロットビットを回収するためにリングビットから引き抜くのが困難となるおそれが生じる。

また、上述のようにパイロットビットとリングビットが一体化することにより、パイロットビットに与えられた回転力もそのままリングビットに伝達して一体に軸線回りに回転させることも可能となる。ただし、上述のような接触面同士の密着だけでは、回転方向に対してはリングビットに滑りが生じるおそれがあるので、上記パイロットビットの外周面と上記リングビットの内周面には、上記接触面とは上記軸線方向に離れた位置に、上記軸線方向に延びて互いに嵌合する突条部と凹溝部が形成することにより、接触面の接触面積を損なうことなく、パイロットビットとリングビットを確実に一体回転させることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、パイロットビットからリングビットへの打撃エネルギーの伝達効率を維持するとともにパイロットビットの損耗を抑えることができ、特に高周波数用のハンマーを用いた掘削において、掘削効率の向上を図りつつパイロットビットの寿命を延長するとともに、不要な回転力を要することなくケーシングパイプを掘削孔に挿入することができる。

本発明の一実施形態におけるパイロットビットとリングビットを示す斜視図である。 図１に示す実施形態の正面図である。 図２におけるＺＺ断面図である。 図１に示す実施形態のパイロットビットの正面図である。 図４におけるＺＺ断面図である。 図１に示す実施形態のリングビットの正面図である。 図６に示すリングビットと、ケーシングトップの一部破断側面図である。

図１ないし図７は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、パイロットビット１は、鋼材等の金属材料により軸線Ｏ方向先端側（図３および図５において左側）が一段大径とされた軸線Ｏを中心とする有底の略多段円筒状に形成され、小径の後端部は、図示されない高周波数用のハンマーが取り付けられる雄ネジ部が外周に形成されたシャンク部１Ａとされている。

また、このシャンク部１Ａよりも先端側のパイロットビット１の先端部は、先端側に向けて３段に縮径するように形成されている。このうち最も後端の大径部１Ｂとその次の中径部１Ｃとの間には、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のパイロットビット側当接面２が形成されるとともに、中径部１Ｃと最先端の小径部１Ｄとの間に、やはり軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のパイロットビット側接触面３が形成されている。

そして、図３に示すように軸線Ｏに沿った断面において、上記パイロットビット側当接面２が該軸線Ｏに対してなす傾斜角αよりも、パイロットビット側接触面３が該軸線Ｏに対してなす傾斜角βが小さく設置されている。ここで、本実施形態では同図３に示すように、パイロットビット側当接面２は、軸線Ｏに平行な方向の長さＡが、この長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｂ以下となるように形成され、すなわち軸線Ｏに対してなす傾斜角αが４５°以上となるように形成されており、これとは逆に、パイロットビット側接触面３は、軸線Ｏに平行な方向の長さＣが、この長さＣ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｄよりも長くなるように形成されていて、軸線Ｏに対してなす傾斜角βが４５°未満とされている。

なお、パイロットビット側接触面３の上記長さＣは、パイロットビット側当接面２の上記長さＢよりも十分に長く、パイロットビット側接触面３の上記半径Ｄは、パイロットビット側当接面２の上記半径Ｂよりも僅かに大きくなるように設定されている。また、上記大径部１Ｂ、中径部１Ｃ、および小径部１Ｄの外周面は、それぞれ軸線Ｏを中心とした一定の外径の円筒面とされており、このうち中径部１Ｃの軸線Ｏ方向の長さは、大径部１Ｂや小径部１Ｄよりも僅かに長く設定されている。

さらに、このパイロットビット１の先端部外周には、周方向に等間隔に複数条（本実施形態では４条）の排出溝４が、パイロットビット１の先端面から先端部の後端面に亙って形成されている。これらの排出溝４は、掘削によって発生した繰り粉（掘削屑）を排出する物であって、軸線Ｏに直交する断面において外周側に開口するＵ字状をなし、その外周側を向く底面４Ａは図５に示すように後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜している。

また、パイロットビット１の先端面には、これらの排出溝４のパイロットビット１先端面への開口部から内周側に向けて軸線Ｏと間隔をあけた位置にまで、それぞれ噴出溝５が形成されている。一方、上述のように有底円筒状とされたパイロットビット１の内周部には、その底面から上記噴出溝５に開口するように延びる噴出孔６Ａが形成されていて、上記ハンマーから排出された圧縮空気等が噴出孔６Ａから噴出し、上記繰り粉を噴出溝５から排出溝４に案内してパイロットビット１の後端側に排出する。

さらに、パイロットビット１の先端面には、上記噴出溝５を除いて本実施形態では軸線Ｏに垂直な平面状をなす中央部のフェイス面と、後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜する外周部のゲージ面とが形成されている。そして、これらフェイス面とゲージ面には、噴出溝５を避けるようにして、パイロットビット１よりも硬質な超硬合金等からなる掘削チップ７がフェイス面およびゲージ面に垂直に植設されている。

さらにまた、パイロットビット１の上記小径部１Ｄの外周面には、外周側に突出する円弧板状の突条部８が、パイロットビット側接触面３から先端側に僅かな間隔をあけて離れた位置に、周方向に等間隔に複数条（本実施形態では４条）、軸線Ｏ方向に延びるように形成されている。これらの突条部８は、本実施形態では上記排出溝４の周方向の一端（図２および図４に示すように正面視において反時計回り方向の端部）から延びており、ゲージ面の掘削チップ７は、この突条部８に亙って植設されている。また、パイロットビット１の内周部からは、小径部１Ｄの先端部外周において、これらの突条部８の上記周方向の一端側にも開口するように噴出孔６Ｂがそれぞれ形成されている。

このようなパイロットビット１の外周には、図６および図７に示すような円環状（円筒状）のリングビット９が着脱可能に取り付けられる。このリングビット９も鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心として形成されていて、その後端部の内周面には、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のリングビット側接触面１０が形成されている。

そして、このリングビット側接触面１０は、軸線Ｏに沿った断面において、該軸線Ｏに対してパイロットビット側接触面３と等しい傾斜角βをなしており、すなわちパイロットビット側接触面３と同じく軸線Ｏに平行な方向の長さＣが、この長さＣ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｄよりも長くなるように形成されて、軸線Ｏに対して４５°未満の傾斜角βをなすように形成されている。従って、リングビット９は、図３に示すようにこのリングビット側接触面１０をパイロットビット側接触面３に密着させ、軸線Ｏ方向にパイロットビット１の先端面からパイロットビット側接触面３の後端に亙って取り付けられる。

また、リングビット９の先端部の内周面は、パイロットビット１の小径部１Ｄよりも僅かに大きな内径を有しており、この先端部の内周面には、パイロットビット１の突条部８よりも周方向に僅かに幅広の凹溝部１１が、周方向に等間隔に突条部８と同数、軸線Ｏ方向にリングビット９の先端面から上記リングビット側接触面１０に向けて貫通して延びるように形成されて、突条部８と互いに嵌合可能とされている。

さらに、このリングビット９の先端面も、軸線Ｏに垂直な内周部のフェイス面と、後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜する外周部のゲージ面とを備え、これらフェイス面とゲージ面にリングビット９よりも硬質な超硬合金等からなる掘削チップ７が垂直に植設されている。なお、リングビット９の先端部の外周面には、ゲージ面に植設された掘削チップ７の間に凹溝９Ａが形成されている（図１では図示略。）。

一方、リングビット９の外周面には、その先端面のゲージ面と後端面とから軸線Ｏ方向に間隔をあけた位置に、外周側に「コ」字状に開口するリングビット側係止溝１２Ａが全周に亙って形成されている。また、このリングビット側係止溝１２Ａよりも後端側のリングビット９の外周部は、リングビット側係止溝１２Ａに対して外周側に突出した環状のリングビット側係止部１２Ｂとされており、その外径はリングビット９の先端部よりも小径とされ、また軸線Ｏ方向の長さはリングビット側係止溝１２Ａより短く設定されている。なお、このリングビット側係止部１２Ｂの後端外周部には面取りが施されている。

さらにまた、本実施形態では、上述のようにリングビット９が取り付けられたパイロットビット１の外周に、軸線Ｏを中心とする円筒状のケーシングパイプ１３が配設されている。このケーシングパイプ１３は、このような円筒状のパイプ本体１３Ａの先端部に、同じく軸線Ｏを中心とする円筒状のケーシングトップ１３Ｂが溶接等により接合されて一体化されたものであり、パイプ本体１３Ａはパイロットビット１の大径部１Ｂの外径よりも大きな内径を有していて、掘削孔の深さに応じて複数のパイプ本体１３Ａが後端側にやはり溶接等により順次継ぎ足されてゆく。

ケーシングトップ１３Ｂは、その後端部の外径が先端部よりも一段小さく形成されていて、その段差部に最先端のパイプ本体１３Ａの先端部が嵌め入れられて接合されている。また、このケーシングトップ１３Ｂの後端部の内径は、パイロットビット１の大径部１Ｂの外径よりも僅かに小さく、中径部１Ｃの外径よりは僅かに大きく設定されている。そして、ケーシングトップ１３Ｂの後端面の内周部には、パイロットビット１のパイロットビット側接触面３よりも後端側に形成された上記パイロットビット側当接面２と互いに当接可能なケーシングパイプ側当接面１４が形成されている。

すなわち、このケーシングパイプ側当接面１４も、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状に形成されており、図３に示したように軸線Ｏに沿った断面において、軸線Ｏに対してなす傾斜角αは、パイロットビット側当接面２の傾斜角αと等しく、パイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０がなす傾斜角βよりも大きな角度とされている。さらに、本実施形態では、このケーシングパイプ側当接面１４の軸線Ｏに沿った断面における軸線Ｏに平行な方向の長さＡが、この長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｂ以下となるように形成されていて、上記傾斜角αは４５°以上とされている。

また、ケーシングトップ１３Ｂの先端部の外径は、パイプ本体１３Ａの外径と等しく設定されるとともに、リングビット９の最大外径となる先端部の外径よりは小さく設定されている。このケーシングトップ１３Ｂの先端内周部には先端側に向けて順に、内周側に「コ」字状に開口するケーシングパイプ側係止溝１５Ａと、このケーシングパイプ側係止溝１５Ａに対して内周側に突出したケーシングパイプ側係止部１５Ｂとが、全周に亙って形成されている。

これらケーシングパイプ側係止溝１５Ａおよびケーシングパイプ側係止部１５Ｂは、軸線Ｏ方向の長さがリングビット側係止溝１２Ａおよびリングビット側係止部１２Ｂとそれぞれ等しく設定され、ケーシングパイプ側係止溝１５Ａの内径はリングビット側係止部１２Ｂの外径よりも僅かに大きく設定されている。また、ケーシングパイプ側係止部１５Ｂの内径は、リングビット側係止溝１２Ａの外径より僅かに大きく、リングビット側係止部１２Ｂの外径よりは小さく設定され、その先端内周部には面取りが施されている。

このようなケーシングトップ１３Ｂに、上記リングビット９は、そのリングビット側係止溝１２Ａにケーシングパイプ側係止部１５Ｂを収容するとともに、リングビット側係止部１２Ｂをケーシングパイプ側係止溝１５Ａに収容させることにより、軸線Ｏ回りに回転自在、かつリングビット側係止溝１２Ａとケーシングパイプ側係止溝１５Ａが形成された範囲で軸線Ｏ方向先端側と後端側にも係止されて取り付けられる。

なお、このようにケーシングトップ１３Ｂにリングビット９を取り付けるには、例えばリングビット側係止部１２Ｂの後端外周部とケーシングパイプ側係止部１５Ｂの先端内周部の面取りされた部分を互いに一致させた上で、ケーシングトップ１３Ｂとリングビット９の少なくとも一方を軸線Ｏ方向に押圧することにより、リングビット９の後端部を弾性的に縮径させるとともにケーシングトップ１３Ｂの先端部は弾性的に拡径させて、ケーシングパイプ側係止部１５Ｂをリングビット側係止溝１２Ａに、リングビット側係止部１２Ｂをケーシングパイプ側係止溝１５Ａに、それぞれ嵌め入れるように収容すればよい。

このようにケーシングパイプ１３先端部のケーシングトップ１３Ｂにリングビット９を取り付けた後、ケーシングパイプ１３内に後端側からパイロットビット１を、その突条部８がリングビット９の凹溝部１１に嵌合されるように周方向の位置を合わせて上記ハンマーとともに掘削ロッド等の伝達部材を介して挿入する。伝達部材も掘削孔の深さに応じて順次継ぎ足されて連結され、最後端の伝達部材は高周波数用の掘削装置に連結される。こうしてケーシングパイプ１３に挿入されたパイロットビット１は、そのパイロットビット側当接面２がケーシングトップ１３Ｂのケーシングパイプ側当接面１４に当接したところで位置決めされる。

そして、この状態からパイロットビット１とリングビット９の先端部を岩盤等に当接させて、パイロットビット１に上記掘削装置から軸線Ｏ回りの回転力と軸線Ｏ方向先端側への推力を与えるとともに、上記ハンマーからは高周波数の打撃力を与えて掘削を行うと、岩盤等からの抵抗によってリングビット９が後端側に押し付けられ、そのリングビット側接触面１０がパイロットビット側接触面３に密着する。なお、掘削前にリングビット９を後端側に押圧してリングビット側接触面１０をパイロットビット側接触面３に密着させておいてもよい。

ここで、リングビット側係止部１２Ｂとケーシングパイプ側係止部１５Ｂは、こうしてパイロットビット側当接面２がケーシングパイプ側当接面１４に当接するとともに、リングビット側接触面１０がパイロットビット側接触面３に密着した状態で、図３に示したようにそれぞれケーシングパイプ側係止溝１５Ａとリングビット側係止溝１２Ａの軸線Ｏ方向の両端から間隔をあけた位置に配設されるように形成されている。

このような掘削工具では、パイロットビット１に与えられた軸線Ｏ方向先端側への打撃力と推力は、ケーシングパイプ１３にはパイロットビット側当接面２からケーシングトップ１３Ｂのケーシングパイプ側当接面１４に伝達されるとともに、リングビット９にはパイロットビット側接触面３からリングビット側接触面１０に伝達され、これらパイロットビット１とリングビット９の先端面に植設された掘削チップ７によって掘削孔が形成されるとともに、この掘削孔内にケーシングパイプ１３が挿入される。また、パイロットビット１に与えられた軸線Ｏ回りの回転力も、パイロットビット側接触面３からリングビット側接触面１０を介してリングビット９に伝達される。

そして、上記構成の掘削工具では、軸線Ｏに沿った断面において、これらパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０が該軸線Ｏに対してなす傾斜角βが、パイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４が軸線Ｏに対してなす傾斜角αよりも大きく設定されているので、これらパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０の密着強度を大きくすることができる。従って、パイロットビット１とリングビット９を緩みなく一体化することができるので、特に高周波数の打撃によるエネルギーを効率的に伝達することができ、掘削効率の向上を図ることができる。

また、こうしてパイロットビット１とリングビット９が強固に一体化することにより、打撃力によってパイロットビット１とリングビット９が反発することもなくなるので、リングビット９から作用する反発力によってパイロットビット１に損耗が生じるのも抑制することができる。このため、パイロットビット１の寿命を延長することができるので、掘削が終了した後のパイロットビット１をハンマーおよび伝達部材ごとケーシングパイプ１３から引き抜いて回収することにより確実に再利用することができる。

その一方で、リングビット９は、パイロットビット１の外周に配設される円筒状のケーシングパイプ１３の先端部に回転自在、かつ上記軸線方向先端側に係止されて取り付けられており、万一リングビット９がパイロットビット１から抜け外れても掘削孔内に落下することはなく、そのままパイロットビット１を前進させることによってパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０を密着させて掘削を再開することができるとともに、形成された掘削孔が崩壊するのをケーシングパイプ１３によって防ぐことができる。さらに、本実施形態では、リングビット９が軸線Ｏ方向後端側にもケーシングパイプ１３によって係止されているので、パイロットビット１をリングビット９から引き抜くのも容易である。

そして、さらにパイロットビット１のパイロットビット側当接面２とケーシングパイプ１３のケーシングトップ１３Ｂにおけるケーシングパイプ側当接面１４は、軸線Ｏに沿った断面において、該軸線Ｏに対してなす傾斜角αが上記傾斜角βよりも大きな角度に設定されることになる。従って、これらパイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４は、パイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０のように緩みなく密着することはなく、ケーシングパイプ１３がパイロットビット１と一体に回転することもないので、不要な回転力を必要とすることもなく、さらに効率的な掘削を促すことができる。

また、本実施形態では、パイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０の軸線Ｏに平行な方向の長さＣが、この長さＣ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときにパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０が縮径する半径Ｄよりも長くなるように形成されており、すなわち軸線Ｏに対してなす傾斜角βが４５°未満に設定されている。従って、これらパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０自体が軸線Ｏに沿った断面においてなす角度は９０°未満の鋭角となるので、より確実に密着強度の向上を図ることができる。

なお、このよう掘削効率の向上とパイロットビット１の確実な再利用を図るには、上記傾斜角βは６°〜２０°の範囲内に設定されるのが望ましい。この傾斜角βが２０°を上回ると打撃力によってリングビット９がパイロットビット１から抜け外れて効率的なエネルギーの伝達が阻害されたり、パイロットビット１にリングビット９の反発力が作用して損耗を生じたりするおそれがある一方、傾斜角βが６°を下回るとパイロットビット１とリングビット９とが強固に一体化しすぎて、パイロットビット１を回収するためにリングビット９から引き抜くのが困難となったり、場合によっては回収不能となったりするおそれがある。

さらに、本実施形態では、パイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４は、その軸線Ｏに平行な方向の長さＡが、この長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｂ以下となるように形成されていて、軸線Ｏに対してなす傾斜角αは４５°以上となるように設定されている。すなわち、これらパイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４自体が軸線Ｏに沿った断面においてなす角度は９０°以上の直角または鈍角となるので、やはり確実に回転力は伝達することなく打撃力と推力をケーシングパイプ１３に与えることが可能となる。

また、パイロットビット１とリングビット９とが強固に一体化することにより、上述のようにパイロットビット１に与えられた回転力もパイロットビット側接触面３からリングビット側接触面１０を介してリングビット９に伝達される。ただし、円錐面状のこれらパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０の接触だけでは、周方向には岩盤等からの抵抗によってリングビット９に滑りが生じて抜け外れの原因となったり、パイロットビット１の摩耗を招いたりするおそれがある。

ところが、これに対して本実施形態では、パイロットビット１の外周面とリングビット９の外周面に、軸線Ｏ方向に延びて互いに嵌合する突条部８と凹溝部１１とが形成されており、これら突条部８と凹溝部１１を介しても回転力を伝達することができるので、リングビット９の滑りを防止することが可能となる。しかも、これらの突条部８と凹溝部１１とは、本実施形態では、パイロットビット側接触面３やリングビット側接触面１０から軸線Ｏ方向に離れて、パイロットビット側接触面３が形成されていないパイロットビット１の小径部１Ｄやリングビット側接触面１０が形成されていないリングビットの先端内周部に形成されているので、これらパイロットビット側接触面３やリングビット側接触面１０の接触面積が減少することもない。

１ パイロットビット
２ パイロットビット側当接面
３ パイロットビット側接触面
７ 掘削チップ
８ 突条部
９ リングビット
１０ リングビット側接触面
１１ 凹溝部
１２Ａ リングビット側係止溝
１２Ｂ リングビット側係止部
１３ ケーシングパイプ
１３Ａ パイプ本体
１３Ｂ ケーシングトップ
１４ ケーシングパイプ側当接面
１５Ａ ケーシングパイプ側係止溝
１５Ｂ ケーシングパイプ側係止部
Ｏ パイロットビット１の軸線
α 軸線Ｏに沿った断面におけるパイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４の軸線Ｏに対する傾斜角
β 軸線Ｏに沿った断面におけるパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０の軸線Ｏに対する傾斜角
Ａ 軸線Ｏに沿った断面におけるパイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４の軸線Ｏに平行な方向の長さ
Ｂ 軸線Ｏに沿った断面におけるパイロットビット側当接面２とケーシングパイプ側当接面１４の長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径
Ｃ 軸線Ｏに沿った断面におけるパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０の軸線Ｏに平行な方向の長さ
Ｄ 軸線Ｏに沿った断面におけるパイロットビット側接触面３とリングビット側接触面１０の長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径

Claims (4)

1. 軸線回りに回転されるとともに上記軸線方向先端側に向けて打撃力を受けるパイロットビットの外周に、円環状のリングビットが着脱可能に取り付けられた掘削工具であって、
   上記リングビットは、上記軸線を中心とする円筒状のケーシングパイプの先端部に該軸線回りに回転自在、かつ上記軸線方向先端側に係止されて取り付けられており、
   上記パイロットビットの外周面と上記リングビットの内周面は、上記軸線方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な円錐面状の接触面を備え、
   上記パイロットビットの上記接触面よりも後端側の外周面と上記ケーシングパイプの内周面は、上記軸線方向先端側に向かうに従い漸次縮径する互いに当接可能な円錐面状の当接面を備え、
   上記軸線に沿った断面において、上記当接面が該軸線に対してなす傾斜角よりも、上記接触面が該軸線に対してなす傾斜角が小さく設定されていることを特徴とする掘削工具。
2. 上記接触面が上記軸線に沿った断面において該軸線に対してなす傾斜角が４５°未満に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
3. 上記接触面が上記軸線に沿った断面において該軸線に対してなす傾斜角が６°〜２０°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の掘削工具。
4. 上記パイロットビットの外周面と上記リングビットの内周面には、上記軸線方向に延びて互いに嵌合する突条部と凹溝部が、上記接触面とは上記軸線方向に離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の掘削工具。

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