以下、図面を参照しつつ、本発明の第1乃至第3実施形態に係る多方向オーガービットの構成及び作用を詳述する。
本発明の第1乃至第3の実施形態に係る多方向オーガービットは、ケーシングの外板または内板、もしくは外板及び内板両側に取付け、掘削面に対して掘削方向と孔壁方向、または掘削方向と杭芯方向、もしくは、その全ての方向の同時掘削を行うことを特徴とするものである。また、同オーガービットは、掘削翼の外側に取付け、掘削面に対して掘削方向と孔壁方向の両方向の同時掘削を行うことを特徴とするものである。
上記作用を実現するために、多方向オーガービットは、掘削方向と孔壁方向、または掘削方向と杭芯方向にそれぞれ超硬チップが装着されている。掘削方向、孔壁方向、杭芯方向に装着される超硬チップの大きさ、形状、取付角度、及び個数は、掘削対象に合わせて適宜変更可能である。また、超硬チップの硬さは、掘削方向、孔壁方向、杭芯方向、それぞれ掘削対象に合わせて選択可能である。このほか、多方向オーガービットの取付方式は、脱着式(第1及び第2実施形態)、溶接式(第3実施形態)のいずれでもよい。以下、第1乃至第3実施形態について詳述する。
<第1実施形態>
図1には、本発明の第1実施形態に係る多方向オーガービットの構成を示し説明する。より詳細には、図1(a)は、同オーガービットの斜視図、図1(b)は平面図、図1(c)は側面図である。尚、図1(a)では各部の構成を明確に示すために、硬質肉盛の図示を省略している。
これらの図に示されるように、多方向オーガービット1は、基部2と当該基部2から延びた2本の脚部3、4で構成されている。第1実施形態では、基部2側を、オーガービット1の先端とも称し、脚部3、4側を、オーガーヘッドへの装着側又はオーガービット1の後端とも称する。また、先端が向いている方向が掘削方向であり、当該掘削方向に垂直な方向が孔壁方向又は杭芯方向となる。
ここで、杭芯方向とは、基礎工事に使用する既成杭、場所打ち杭、鋼管杭等のあらゆる杭工事における「杭の中心」であり、種々の杭の引抜き工事、障害物撤去工事等に使用するケーシング及び掘削翼の中心部を意味する。一方、孔壁方向とは、基礎工事に使用する既成杭、場所打ち杭、鋼管杭等のあらゆる杭工事における杭の外周側及び、種々の杭の引抜き工事、障害物撤去工事に使用するケーシング及び掘削翼の外周側、すなわち、地盤もしくは障害物を掘削して構築した地中孔の孔壁を意味する。
基部2は、オーガーヘッドの軸方向、多方向オーガービット1の先端側に向けて頂部が突出した所謂山型形状となっている。より具体的には、多方向オーガービット1の基部2の平面部2aは、脚部3、4の平面と平行となっており、基部2の平面部2aには、オーガーヘッドの軸方向、先端側に向けて傾斜した3つの傾斜部2b、2c、2dが連続している。
この例では、傾斜部2bは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て左端が側面部2eと連続しており、傾斜部2dは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て右端が側面部2fと連続している。
基部2の傾斜部2b、2c、2dは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て横方向に、つまりオーガーヘッドの周方向に、この順で連続している。第1実施形態例では、傾斜部2bは、傾斜部2cに対してオーガーヘッドの周方向に向けて傾斜しており、傾斜部2dは、傾斜部2cに対してオーガーヘッドの周方向(傾斜部2bの傾斜方向とは逆方向)に向けて傾斜している。
基部2の傾斜部2b、2c、2dの下端は、傾斜部2gに連続している。基部2の傾斜部2gは、基部2の平面部2aと平行な平面に対して17.5度で、オーガーヘッドの軸方向、多方向オーガービット1の後端側、つまりオーガービット1のオーガーヘッドへの装着側に向けて傾斜している。基部2には、硬質肉盛7が配設されている。
脚部3、4は、所定間隔を隔てて、平行に、且つ側面から見た様子がコの字状となるように、基部2からオーガーヘッドの軸方向、後端側に向けて延びている。この脚部3、4には、オーガーヘッドに多方向オーガービット1をボルト等で装着するための、各4つの孔部3a、4aが設けられている。
多方向オーガービット1の基部2の傾斜部2b、2c、2dには、その下部において、第1の超硬チップ5が配設されている。第1の超硬チップ5によれば、当り面外側の摩耗を防できる。さらに、多方向オーガービット1の基部2の傾斜部2dから側面部2fにわたり、第2の超硬チップ6が設けられている。第2の超硬チップ6は、所謂山型形状であって、その頂部が孔壁方向または杭芯方向に向いている。ここで、孔壁方向、杭芯方向とは、掘削方向に垂直な方向である。したがって、多方向オーガービット1をケーシングの外板に配置した場合には、第2の超硬チップ6は孔壁方向を向き、内板に配置した場合には、第2の超硬チップ6は杭芯方向を向くことになる。この第1及び第2の超硬チップ5、6の材種及び硬度は、掘削対象の地盤又は障害に応じて自由に組み合わせ可能としている。
ここで、各部の材質について言及すると、基部2、脚部3、4の母材は、SCM440(クロモリ鋼)等を採用することができる。そして、第1及び第2の超硬チップ5、6としては、JIS使用分類記号でいうE3(材質名MG30)、E4(材質名MG40)、E5(材質名MG50)、E6(材質名MG60)等やCIS規格のG4(CIS材種記号VC-40)、G5(CIS材種記号VC-50)等を採用することができる。但し、これには限定されないことは勿論である。
以上説明したように、本発明の第1実施形態に係る多方向オーガービットによれば、掘削面に対して、掘削方向と孔壁方向、または掘削方向と杭芯方向、もしくは、その全ての方向の同時掘削を行うことが可能となる。
<第2実施形態>
図2には、本発明の第2実施形態に係る多方向オーガービットの構成を示し説明する。より詳細には、図2(a)は、同オーガービットの斜視図、図2(b)は平面図、図2(c)は側面図である。尚、図2(a)では各部の構成を明確に示すために、硬質肉盛の図示を省略している。
これらの図に示されるように、多方向オーガービット11は、基部12と当該基部12から延びた2本の脚部13、14で構成されている。第2実施形態では、基部12側を、多方向オーガービット11の先端とも称し、脚部13、14側を、オーガーヘッドへの装着側又は多方向オーガービット11の後端とも称する。また、先端が向いている方向が掘削方向であり、当該掘削方向に垂直な方向が孔壁方向又は杭芯方向となる。
基部12は、オーガーヘッドの軸方向、多方向オーガービット11の先端側に向けて頂部が突出した所謂山型形状となっている。より具体的には、多方向オーガービット11の基部12の平面部12aは、脚部13、14の平面と平行となっており、基部12の平面部12aには、オーガーヘッドの軸方向、先端側に向けて傾斜した3つの傾斜部12b、12c、12dが連続している。
この例では、傾斜部12bは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て左端が側面部12eと連続しており、傾斜部12dは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て右端が側面部12fと連続している。
基部12の傾斜部12b、12c、12dは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て横方向に、つまりオーガーヘッドの周方向に、この順で連続している。第2実施形態では、傾斜部12bは、傾斜部12cに対してオーガーヘッドの周方向に向けて傾斜しており、傾斜部12dは、傾斜部12cに対してオーガーヘッドの周方向(傾斜部12bの傾斜方向とは逆方向)に向けて傾斜している。
基部12の傾斜部12b、12c、12dの下端は、傾斜部12gに連続している。基部12の傾斜部12gは、基部12の平面部12aと平行な平面に対して17.5度でオーガーヘッドの軸方向、オーガービット1の後端側、つまり多方向オーガービット11のオーガーヘッドへの装着側に向けて傾斜している。基部12には、硬質肉盛18が配設されている。
脚部13、14は、所定間隔を隔てて、平行に、且つ側面から見た様子がコの字状となるように、基部12からオーガーヘッドの軸方向、後端側に向けて延びている。この脚部13、14には、オーガーヘッドに多方向オーガービット11をボルト等で装着するための、各4つの孔部13a、14aが設けられている。
多方向オーガービット11の基部12の傾斜部12b、12c、12dには、その下部において、第1の超硬チップ15が配設されている。第1の超硬チップ15によれば、当り面外側の摩耗を防できる。さらに、多方向オーガービット11の基部12の傾斜部12dから側面部12fにわたり、2つの第2の超硬チップ16、17が、オーガーヘッドの軸方向、後端側に向けて所定間隔をあけて平行に設けられている。第2の超硬チップ16、17は、所謂山型形状であって、その頂部が孔壁方向または杭芯方向に向いている。ここで、孔壁方向、杭芯方向とは、掘削方向に垂直な方向である。したがって、多方向オーガービット11をケーシングの外板に配置した場合には、第2の超硬チップ16、17は孔壁方向を向くことになり、内板に配置した場合には、第2の超硬チップ16、17は杭芯方向を向くことになる。第1及び第2の超硬チップ15、16、17の材種及び硬度は、掘削対象の地盤又は障害に応じて自由に組み合わせ可能としている。
ここで、各部の材質について言及すると、基部12、脚部13、14の母材は、SCM440(クロモリ鋼)等を採用することができる。そして、第1及び第2の超硬チップ15、16、17としては、JIS使用分類記号でいうE3(材質名MG30)、E4(材質名MG40)、E5(材質名MG50)、E6(材質名MG60)等やCIS規格のG4(CIS材種記号VC-40)、G5(CIS材種記号VC-50)等を採用することができる。但し、これには限定されない。
以上説明したように、本発明の第2実施形態に係るオーガービットによれば、掘削面に対して、掘削方向と孔壁方向、または掘削方向と杭芯方向、もしくは、その全ての方向の同時掘削を行うことが可能となる。
<第3実施形態>
図3には、本発明の第3実施形態に係る多方向オーガービットの構成を示し説明する。より詳細には、図3(a)は、同多方向オーガービットの斜視図、図3(b)は平面図、図3(c)は側面図である。尚、図3(a)では各部の構成を明確に示すために、硬質肉盛の図示を省略している。
これらの図に示されるように、多方向オーガービット21は、基部22と当該基部22から延びた脚部(溶接部ともいう)23で構成されている。第1実施形態では、基部22側をオーガービット21の先端とも称し、溶接部23側を、オーガーヘッドへの装着側又はオーガービット21の後端とも称する。また、先端が向いている方向が掘削方向であり、当該掘削方向に垂直な方向が孔壁方向又は杭芯方向となる。
基部22は、オーガーヘッドの軸方向、多方向オーガービット21の先端側に向けて頂部が突出した所謂山型形状となっている。より具体的には、多方向オーガービット21の基部22の平面部22aは、脚部23の平面と平行となっており、基部22の平面部22aには、オーガーヘッドの軸方向、先端側に向けて傾斜した3つの傾斜部22b、22c、22dが連続している。
この例では、傾斜部22bは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て左端が側面部22eと連続しており、傾斜部22dは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て右端が側面部22fと連続している。
基部22の傾斜部22b、22c、22dは、オーガーヘッドの軸方向、先端側から見て横方向に、つまりオーガーヘッドの周方向に、この順で連続している。第3実施形態では、傾斜部22bは、傾斜部22cに対してオーガーヘッドの周方向に向けて傾斜しており、傾斜部22dは、傾斜部22cに対してオーガーヘッドの周方向(傾斜部22bの傾斜方向とは逆方向)に向けて傾斜している。
基部22の傾斜部22b、22c、22dの下端は、傾斜部22gに連続している。基部22の傾斜部22gは、基部22の平面部22aと平行な平面に対して15度で、オーガーヘッドの軸方向、オーガービット21の後端側、つまりオーガービット21のオーガーヘッドへの装着側に向けて傾斜している。基部22には、硬質肉盛27が配設されている。基部22より後端方向に延出している脚部23は、オーガービット1をオーガーヘッドに固定する際に、溶接される部分である。
多方向オーガービット21の基部22の傾斜部22b、22c、22dには、その下部において、第1の超硬チップ25が配設されている。第1の超硬チップ25によれば、当り面外側の摩耗を防できる。さらに、多方向オーガービット21の基部22の傾斜部22dから側面部22fにわたり、第2の超硬チップ26が設けられている。第2の超硬チップ26は、所謂山型形状であって、その頂部が孔壁方向または杭芯方向に向いている。ここで、孔壁方向、杭芯方向とは、掘削方向に垂直な方向である。したがって、多方向オーガービット21をケーシングの外板に配置した場合には、第2の超硬チップ26は孔壁方向を向き、内板に配置した場合には、第2の超硬チップ26は杭芯方向を向くことになる。第1及び第2の超硬チップ25、26の材種及び硬度は、掘削対象の地盤又は障害に応じて自由に組み合わせ可能としている。
ここで、各部の材質について言及すると、基部22、脚部23の母材としては、SCM440(クロモリ鋼)等を採用することができる。第1及び第2の超硬チップ25、26としては、JIS使用分類記号でいうE3(材質名MG30)、E4(材質名MG40)、E5(材質名MG50)、E6(材質名MG60)等やCIS規格のG4(CIS材種記号VC-40)、G5(CIS材種記号VC-50)等を採用することができる。但し、これには限定されないことは勿論である。
以上説明したように、本発明の第3実施形態に係る多方向オーガービットによれば、掘削面に対して、掘削方向と孔壁方向、または掘削方向と杭芯方向、もしくは、その全ての方向の同時掘削を行うことが可能となる。
次に、図4には、本発明の第1及び第2の多方向オーガービットのケーシングへの取付けの様子を示し、その効果を詳細に説明する。より詳細には、図4(a)は、取付けの様子を示す斜視図、図4(b)は取付けの様子を示す平面図、図4(c)は取付けの様子を示す側面図である。
これらの図に示されるように、多方向オーガービットをケーシングの外板に取付けて使用する場合には、掘削方向に装着した第1の超硬チップが掘削方向を掘削しながら、孔壁方向側に装着した第2の超硬チップが、孔壁側からの土圧と摩擦を緩和すると同時に、杭径のサイズアップを行う。尚、杭径のサイズアップは、孔壁方向に装着する第2の超硬チップのサイズを任意に変更することで可能である。
そして、孔壁方向側に装着した第2の超硬チップが、掘削方向に装着した第1の超硬チップが掘削した掘削土を、掘削面から上方へと掻き上げる補助をすることにより、ケーシングの先端に掛かる土圧と摩擦を緩和し、掘削効率を上げる。
さらに、孔壁方向側に装着した第2の超硬チップが孔壁を掘削する際、回転方向側にネジ込み効果を与え、掘削力が増す。
また、障害撤去掘削においては、掘削方向に装着した第2の超硬チップが掘削した更に外側を、孔壁方向に装着した第2の超硬チップが掘削することにより、より幅の広い掘削幅が確保できる為、当該多方向オーガービットの取付けのみでサイズアップした障害撤去掘削が可能となる。
そして、孔壁方向に装着する第2の超硬チップの数量に変化を付けることにより、掘削経路(パス)が均一になるので、杭径のサイズアップ効果もしくは、障害撤去径のサイズアップ効果が上がる。例えば、同図の例では、孔壁方向に装着する第2の超硬チップが1個の多方向オーガービット1と2個の多方向オーガービット11を交互に取付けている。
さらに、孔壁方向側に第2の超硬チップを装着することにより、ケーシングの外側に掛かる負荷が低減される為、ケーシング自体の耐久性が上がる。
一方、ケーシングの内板にオーガービットを取付けて使用する場合には、掘削方向に装着した第1の超硬チップが掘削方向を掘削しながら、杭芯方向側に装着した第2の超硬チップが、杭芯側からの土圧と摩擦を緩和する。
そして、杭芯方向側に装着した第2の超硬チップが、掘削方向側に装着した第1の超硬チップが掘削した掘削土を掘削面から上方へと掻き上げる補助をすることにより、ケーシングの先端に掛かる土圧と摩擦を緩和し、掘削効率を上げると同時に、ケーシングの内側の掘削土の取出し効率が上がる。
さらに、杭芯方向側に装着した第2の超硬チップがケーシングの内側を掘削する際、回転方向側にネジ込み効果を与え、掘削力が増す。
また、障害撤去掘削においては、掘削方向に装着した第1の超硬チップが掘削した更に内側を、杭芯方向に装着した第2の超硬チップが掘削することにより、より幅の広い掘削幅が確保できる為、当該オーガービットの取付けのみで、ケーシングの内側の障害物のサイズダウンが可能となり、ケーシングの内側の障害物の取出し効率が上がる。尚、障害物のサイズダウンは、杭芯方向に装着する第2の超硬チップのサイズを任意に変更することで可能である。
そして、杭芯方向に装着する第2の超硬チップの数量に変化を付けることにより、掘削経路(パス)が均一になるので、掘削土及び障害物の取出し効果が更に向上する。例えば同図の例では、杭芯方向に装着するチップが1個の多方向オーガービット1と2個の多方向オーガービット11を交互に取付けている。
さらに、杭芯方向側に第2の超硬チップを装着することにより、ケーシングの内側に掛かる負荷が低減される為、ケーシング自体の耐久性が上がる。
次に、図5には、本発明の第1及び第2の多方向オーガービットのスクリュー形状のオーガーヘッド(掘削翼ともいう)の外側への取付けの様子を示し、その効果を説明する。尚、図5(a)は多方向オーガービットのオーガーヘッドへの取付けの様子を示す側面図であり、図5(b)は多方向オーガービットのオーガーヘッドへの取付けの様子を示す平面図である。
これらの図に示されるように、多方向オーガービットを掘削翼の外側に取付けて使用する場合には、掘削方向に装着した第1の超硬チップが掘削方向を掘削しながら、孔壁方向側に装着した第2の超硬チップが、孔壁側からの土圧と摩擦を緩和すると同時に、杭径のサイズアップを行う。尚、杭径のサイズアップは、孔壁方向に装着する第2のチップのサイズを任意に変更することで可能である。
そして、孔壁方向側に装着した第2の超硬チップが孔壁を掘削する際、回転方向側に更にネジ込み効果を与える為、掘削方向に対する食い込み力が増し、掘削効率が上がる。
さらに、掘削方向と孔壁方向の両方に装着した第1及び第2のチップが同時に掘削を行うことにより、掘削翼のスパイラルに掻き上げられる掘削土量が増し、掘削効率が向上する。そして、孔壁方向側に第2の超硬チップを装着することにより、掘削翼に掛かる負荷が低減される為、掘削翼自体の耐久性が上がる。
以上、本発明の第1乃至第3実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能である。
例えば、本実施形態に係るケーシングオーガ用の多方向オーガービットは、例えば、既成杭工法や鋼管中堀工法等を用いた工事に用いることができ、これら工事の際に、超硬チップの欠け、滑落、及び摩耗が従来に比べて少なくなる。