JP2713266B2 - 掘削工具 - Google Patents

掘削工具

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JP2713266B2
JP2713266B2 JP23309795A JP23309795A JP2713266B2 JP 2713266 B2 JP2713266 B2 JP 2713266B2 JP 23309795 A JP23309795 A JP 23309795A JP 23309795 A JP23309795 A JP 23309795A JP 2713266 B2 JP2713266 B2 JP 2713266B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地山の掘削に使用
される掘削工具に係り、特に、掘削時に拡径自在とされ
た掘削工具に関する。
【0002】
【従来の技術】地山の掘削に使用される掘削工法とし
て、掘削工具により形成された掘削孔の内周面を孔壁崩
壊防止用のケーシングパイプで補強しつつ掘削を行う工
法がある。上記工法のうち、特に、回転打撃掘削による
掘削を行う場合には、例えば図4ないし図6に示すよう
な、下端部が拡径自在とされた掘削工具が使用されるこ
とがある。
【0003】図中符号2は、ハンマシリンダ(図示せ
ず)の回転力及びこのハンマシリンダ内に配設されたハ
ンマピストン(図示せず)の衝撃力を受けるデバイス
で、デバイス2は、ケーシングパイプ3内に同軸をなす
よう挿通されている。また、デバイス2の先端面(底
面)には、複数(図では3箇所)の軸穴2aが、デバイ
ス2の中心からずれ、かつデバイス2の周に沿って等間
隔となるよう設けられている。
【0004】軸穴2aには、ブロック軸4が、それぞれ
回転自在かつ抜け止めされて挿入され、ブロック軸4の
先端には、ブロック5が、それぞれブロック軸4に対し
て直交して設けられている。これらブロック5は、底面
視して扇状をなす同一形状のもので、それぞれの側端面
5a,5bを対向させ、かつその円弧部5cが全体でデ
バイス2と略同径の略円をなすよう配設されている。
【0005】ここで、ブロック5に対するブロック軸4
の相対位置は、ブロック5をケーシングパイプ3の先端
から突出させ、デバイス2を掘削回転(図5中矢印X)
方向に回転させた際に、掘削孔底部との掘削抵抗により
ブロック5がそれぞれ自転して、ブロック5の一方の側
端面5aと円弧部5cとの交差部分がケーシングパイプ
3の外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつその際
に各ブロック5の隣接する側端面5a,5b同士が当接
するよう設定されている。
【0006】ブロック5の先端面外周部には、外方に向
け漸次基端側に傾斜する傾斜面6が形成され、これら傾
斜面6の外周部には、傾斜面6と同様に、外方に向け漸
次基端側に傾斜する傾斜面7が形成されている。また、
ブロック5の側端面5aのうち、デバイス2を掘削回転
させた際に、隣接する側端面5bよりも径方向外方に突
出する部分には、掘削回転方向前方に向け漸次基端側に
傾斜する傾斜面8が形成されている。
【0007】更に、ブロック4の先端面及び傾斜面6,
7,8には、超硬合金等からなる複数のチップ9が、そ
れぞれの面に対して垂直に植設されている。
【0008】一方、デバイス2の中心には、上記ハンマ
ピストンの落下に伴い吐出される圧縮空気が流入する空
気孔11が、デバイス2の基端面から先端に向け形成さ
れている。また、空気孔11の先端部からは、複数の横
孔12が、隣接する軸穴2a間を通るように、径方向外
方に向け放射状に延設され、かつ横孔12の外端部近傍
からは、縦孔13がデバイス2の先端側に向けそれぞれ
延設されている。縦孔13の先端はデバイス2の先端面
に開口するとともに径方向外方に拡径され、その外端
は、デバイス2の外周面に設けられた溝14と外側のケ
ーシングパイプ3との間に形成された排出孔15に連通
されている。
【0009】掘削に際しては、まず、図4に示す状態
で、ブロック5をケーシングパイプ3の先端から突出さ
せる。次いで、ハンマシリンダを駆動して矢印X方向に
回転させると、デバイス2、ブロック軸4及びブロック
5が同方向に回転する。更に、ハンマピストンを駆動す
ると、デバイス2を経てブロック5に下方への衝撃力が
付与され、この回転力及び衝撃力により、チップ9が地
山を掘削する。
【0010】また、ブロック5の掘削回転に伴い、掘削
孔底部との掘削抵抗によりブロック5がそれぞれ自転し
て、その結果、図5に示すように、ブロック5の一方の
側端面5aと円弧部5cとの交差部分がケーシングパイ
プ3の外周面より所定の掘削量分だけ突出する。この部
分は外周刃Aとして作用し、掘削孔孔壁部を掘削する。
更に、ブロック5の自転に伴い、各ブロック5の隣接す
る側端面5a,5b同士が当接し、各ブロック5のそれ
以上の自転を規制する。
【0011】一方、外周刃Aがケーシングパイプ3の外
周面より径方向外方に突出しているため、掘削と同時に
ケーシングパイプ3も下降し、掘削孔中に押し込まれ
る。また、掘削により生じた土砂等は、ハンマピストン
の落下に伴い吐出される圧縮空気が縦孔13から噴射さ
れることにより、掘削工具の先端側から排出溝14を経
由してケーシングパイプ3内に移り、そこから更に基端
側に排出される。
【0012】掘削が終了した場合には、ブロック5を掘
削孔底部に当接させたまま、ハンマシリンダを掘削回転
方向とは逆方向に回転させる。すると、掘削孔底部との
掘削抵抗によりブロック5が図4に示した位置へと自転
するとともに縮径し、その結果、掘削工具がケーシング
パイプ3内を摺動可能となる。従って、ハンマシリンダ
を引き上げれば、ケーシングパイプ3を残したまま、掘
削工具のみを掘削孔から引き出すことができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、掘削終
了に伴うハンマシリンダの逆転により生じるブロック5
と掘削孔底部との掘削抵抗は、掘削すべき地山が軟弱な
場合には低下する。その結果、上記掘削工具では、ハン
マシリンダの逆転によりブロック5が受ける反力が不十
分で、ブロック5が図4に示した位置まで確実に縮径で
きない場合があった。
【0014】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、掘削時に拡径され、かつ地山の性状に拘らず、確実
に縮径可能な掘削工具の提供をその目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の掘削工具は、ハ
ンマの衝撃力及びハンマシリンダの回転力を受けるデバ
イスをケーシングパイプ内に挿通するとともに、上記デ
バイスの先端面の、上記デバイスの中心からずれた位置
に軸穴を設け、この軸穴にブロック軸を回転自在に挿入
し、このブロック軸の先端部に、先端面にビットが植設
されたブロックを、その外径が上記デバイスと略同径を
なすよう設け、上記ブロックを上記ケーシングパイプの
先端から突出し、上記デバイスを掘削回転方向に回転し
た際に、上記ブロックの一部が上記ケーシングパイプの
外周面より所定の掘削量分だけ突出するように、上記ブ
ロックに対する上記ブロック軸の相対位置を設定すると
ともに、上記ケーシングパイプの先端面に、上記デバイ
スを掘削回転方向と逆方向に回転した際に上記ブロック
の外周面に当接し、上記ブロックを、その回転弧が、上
記ケーシングパイプの内径以下となるまで上記ブロック
軸回りに自転させる突起を、少なくとも1箇所設けたこ
とをその特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態について、更に詳しく説明する。なお、本発明
は、特にケーシングパイプの構造に関する発明であるた
め、本発明に係る掘削工具を構成する他の部材について
は、上記図4ないし図6に示した掘削工具と同一の符号
を付して、その説明を省略する。
【0017】図1ないし図3は、本発明の実施の形態の
一例を示す掘削工具の先端部分の斜視図である。本発明
の掘削工具では、ケーシングパイプ30の先端面30a
から、掘削工具の有するブロック5と同数(図では3
個)の突起1が、先端側に向けそれぞれ突出している。
これら突起1の内面はケーシングパイプ30の内周面と
同一面をなし、かつこれら突起1は、ケーシングパイプ
30の周に沿って等間隔で配設されている。
【0018】次いで、これら突起1の作用について、以
下に説明する。掘削終了時、ブロック5は、その外周刃
Aがケーシングパイプ30の外周面より径方向外方に突
出した状態となっている。デバイス2を掘削回転方向と
逆方向(図中矢印Y方向)に回転させると、ブロック5
も矢印Y方向に回転する。これに対し、ケーシングパイ
プ30は回転せず、その結果、図1に示すように、デバ
イス2の回転に伴い、ブロック5のうち、円弧部5cの
掘削回転方向後方に連なる外周面5dが、掘削回転方向
前方から突起1の側面に当接する。
【0019】ここで、ブロック5と突起1の個数が等し
く、かつこれらブロック5と突起1はいずれもデバイス
2またはケーシングパイプ30の周に沿って等間隔で配
設されているため、個々のブロック5は、個々の突起1
に同時に当接する。
【0020】引続きデバイス2を矢印Y方向に回転させ
ると、ブロック5の外周面5dと突起1との当接部位に
は、ブロック5を径方向内方に縮径させる力が生じる。
その結果、図2に示すように、ブロック5が自転を開始
し、ブロック5が、矢印Y方向に回転しながら、突起1
との当接部位にて、漸次縮径する。
【0021】更にデバイス2を矢印Y方向に回転させる
と、ブロック5が更に縮径してブロック5の円弧部5c
と突起1が当接し、やがて、図3に示すように、円弧部
5cが突起1の内面上を摺動するようになる。ここで、
突起1の内面はケーシングパイプ30の内周面と同一面
をなしているため、ブロック5の外周面の回転軌跡は、
ケーシングパイプ30の内径以下となり、その結果、図
3の状態では、掘削工具がケーシングパイプ30内を摺
動可能となる。従って、この状態でハンマシリンダを引
き上げれば、ケーシングパイプ30を残したまま、掘削
工具のみを掘削孔から引き出すことができる。
【0022】しかも、本発明におけるブロック5の縮径
は、ブロック5と突起1との当接による機械的なもので
あるため、ブロック5は、地山が軟弱であるか否かに拘
らず、常時確実に縮径される。すなわち、本発明によれ
ば、掘削時に拡径され、かつ地山の性状に拘らず、確実
に縮径可能な掘削工具が提供可能となっている。
【0023】なお、上記の例では、突起1の個数をブロ
ック5の個数とを等しくしたが、突起1は先端面30a
上の少なくとも1箇所に設けてあれば、上記効果を発揮
する。しかしながら、突起1の数が少ないと、ブロック
5の縮径のために要するデバイス2の回転量は多くな
る。
【0024】また、上記例ではブロック5が3個である
場合について説明したが、ブロック5の個数は2個であ
ってもよく、あるいは1個のブロック5を偏心させるこ
とにより、ブロック5の一部をケーシングパイプ30の
外周面より所定の掘削量分だけ突出させるものであって
もよい。すなわち、本発明は、ケーシングパイプ30の
下方にて、ケーシングパイプ30より径方向外方に突出
させたブロック5を、掘削抵抗により拡縮径させるあら
ゆる掘削工具に適用可能な技術である。
【0025】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、掘
削時に拡径され、かつ地山の性状に拘らず、確実に縮径
可能な掘削工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る掘削工具の構造の例を示す掘削工
具の先端部分の拡径状態の斜視図である。
【図2】本発明に係る掘削工具におけるブロックの縮径
状況を示す掘削工具の先端部分の斜視図である。
【図3】本発明に係る掘削工具におけるブロックの縮径
状況を示す掘削工具の先端部分の斜視図である。
【図4】従来の掘削工具の構造の例を示す掘削工具の縮
径状態の正面図である。
【図5】従来の掘削工具の構造の例を示す掘削工具の拡
径状態の正面図である。
【図6】従来の掘削工具の構造の例を示す掘削工具の拡
径状態の一部断面図である。
【符号の説明】
1 突起 2 デバイス 2a 軸穴 3,30 ケーシングパイプ 30a ケーシングパイプの先端面 4 ブロック軸 5 ブロック 5a,5b ブロックの側端面 5c ブロックの円弧部 5d ブロックの円弧部に連なる外周面 9 チップ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンマの衝撃力及びハンマシリンダの回
    転力を受けるデバイスをケーシングパイプ内に挿通する
    とともに、上記デバイスの先端面の、上記デバイスの中
    心からずれた位置に軸穴を設け、この軸穴にブロック軸
    を回転自在に挿入し、このブロック軸の先端部に、先端
    面にビットが植設されたブロックを、その外径が上記デ
    バイスと略同径をなすよう設け、 上記ブロックを上記ケーシングパイプの先端から突出
    し、上記デバイスを掘削回転方向に回転した際に、上記
    ブロックの一部が上記ケーシングパイプの外周面より所
    定の掘削量分だけ突出するように、上記ブロックに対す
    る上記ブロック軸の相対位置を設定するとともに、 上記ケーシングパイプの先端面に、上記デバイスを掘削
    回転方向と逆方向に回転した際に上記ブロックの外周面
    に当接し、上記ブロックを、その回転弧が上記ケーシン
    グパイプの内径以下となるまで上記ブロック軸回りに自
    転させる突起を、少なくとも1箇所設けたことを特徴と
    する掘削工具。
  2. 【請求項2】 上記軸穴を、上記デバイスの先端面に、
    上記デバイスの中心からずれ、かつ上記デバイスの周に
    沿って等間隔となるよう複数箇所に設け、この軸穴に上
    記ブロック軸をそれぞれ挿入し、上記ブロック軸の先端
    部に、扇状をなし、かつ先端面にビットが植設された上
    記ブロックを、それぞれの側端面を対向させ、かつその
    円弧部が全体で上記デバイスと略同径の略円をなすよう
    設け、 上記ブロックを上記ケーシングパイプの先端から突出
    し、上記デバイスを掘削回転方向に回転した際に、上記
    ブロックの一方の側端面と円弧部との交差部分が上記ケ
    ーシングパイプの外周面より所定の掘削量分だけ突出
    し、かつその際に隣接する上記側端面同士が当接するよ
    うに、上記ブロックに対する上記ブロック軸の相対位置
    を設定することを特徴とする請求項1記載の掘削工具。
  3. 【請求項3】 上記ブロックと同数の上記突起を、上記
    ケーシングパイプの周に沿って等間隔となるよう設けた
    ことを特徴とする請求項2記載の掘削工具。
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