JP2822683B2 - 掘削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アンカーの各種工
事、各種さく井工事、あるいは各種基礎杭孔工事等にお
いて、地盤や土砂を掘削する際に用いられる掘削工具に
係わり、特に、回転力により掘削するとともに、ブロッ
クの首折れを防止してその耐久性を向上させたものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤、土砂等を掘削する掘削工具
の一つとして、特開昭６３−１１７８９号公報に記載の
ものが知られている。この掘削工具は、図７ないし図９
に示すように、ハンマ（図示せず）の衝撃力およびハン
マシリンダ１の回転力を受けるデバイス２の底面に、該
デバイス２の中心に対して点対称に２個の軸穴２ａ，２
ｂを形成し、それぞれの軸穴２ａ，２ｂにブロック軸３
ａ，３ｂを軸回りに回転自在にかつ抜け止めして嵌入
し、それぞれのブロック軸３ａ，３ｂの先端部に、上記
デバイス２の径とほぼ同径の略半円形状をなしかつ先端
面に多数の刃体４…が植設されたブロック５ａ，５ｂを
互いの直状端面６ａ，６ｂを対向させて設け、上記ブロ
ック軸３ａ，３ｂの位置を、上記デバイス２が掘削方向
に回転した際に、上記両ブロック５ａ，５ｂのそれぞれ
の一方の端部が共にデバイス２の外周面より所定の掘削
量分だけ突出し、かつその際に両ブロックの直状端面６
ａ，６ｂが互いに当接するようデバイス２の中心から偏
心させてなるものである。

【０００３】そして、上記掘削工具では、デバイス２を
ハンマシリンダ１により掘削方向Ｘに回転させると、ブ
ロック５ａ，５ｂが掘削抵抗を受けながらブロック軸３
ａ，３ｂを軸として自転し、ブロック５ａ，５ｂの直状
端面６ａ，６ｂの一端部がデバイス２の外周面より所定
量だけ突出するとともに、直状端面６ａ，６ｂの一部が
互いに当接してブロック５ａ，５ｂの自転が停止し、こ
の状態で、ブロック５ａ，５ｂがデバイス２の回転力を
受けて、刃体４…により地中を掘削し、さらにハンマの
衝撃力により地中を前進する。

【０００４】この際、掘削した土砂等は、ハンマシリン
ダ１内をハンマピストンが落下する際に吐き出される圧
縮空気がデバイス２の底面に設けた空気孔８ａ，８ｂか
ら吹き出されることにより当該掘削工具先端から離間さ
れ、その後デバイス２に設けた排出溝９ａを経由して掘
削パイプ９内に移り、そこからさらに上方へ排出され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記掘削工
具は、回転力によるよりもむしろ打撃による衝撃力によ
り掘削しているため、ブロック５ａ，５ｂに設けられた
刃体４…は掘削孔の底面側に向けて凸な曲面状をなして
いるのが一般的である。一方、岩石等を掘削する場合、
衝撃力による破砕によるよりも、剪断によるカッティン
グの方が掘削時の力が少なくて済み、小さい荷重で速い
掘削速度を得ることができることが知られている。

【０００６】このような剪断による掘削を行うには掘削
工具を回転させればよいが、上記掘削工具では刃体４…
が掘削孔の底面側に向けて凸な曲面をなしているので、
掘削工具を回転させても十分な剪断力を得ることができ
ず、回転力のみによる掘削には不向きであった。

【０００７】また、上記掘削工具においては、図９に示
すようにブロック５ａ，５ｂのデバイス２の外周面より
外方へ突出する一端部（以下、外周刃Ａと称す）によっ
て地中を掘削するものであるが、従来技術におけるブロ
ック５ａ，５ｂの底面は、その中心部が水平面とされて
そこに刃体４が植設され、穿孔時には、このブロック５
ａ，５ｂに衝撃が加わる構成となっているため、穿孔
時、ブロック５ａ，５ｂが振れ易く、この衝撃等に起因
してブロック５ａ，５ｂが破損し易いという解決すべき
課題が残されていた。

【０００８】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であり、十分な剪断力を得ることができるとともに、ブ
ロックの首折れを防止してその耐久性を向上させること
ができる掘削工具を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の掘削工具は、回転力を受けるデバイスの
底面に被掘削物を掘削する一対の掘削部を設け、各々の
掘削部が、上記デバイスの径とほぼ同径の略半円形状を
なし、かつ先端面に多数の刃体が設けられたブロック
と、このブロックを支持して上記デバイスの底面に取り
付けられるブロック軸とを有し、上記ブロック軸の位置
を、上記デバイスが掘削方向に回転した際に、上記一対
の掘削部の各ブロックのそれぞれ一方の端部が共にデバ
イスの外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつその
際に各ブロックの直状端面が互いに当接するようデバイ
スの中心から偏心させてなる掘削工具において、

【００１０】上記両ブロックの底面と直状端面との間
に、両ブロックのそれぞれ一方の端部が共にデバイスの
外周面より所定の掘削量分だけ突出している時に、互い
に対向配置されてブロックの中心にデバイスと同心円状
の凹部を形成する凹陥部を形成し、上記刃体の切刃部を
上記デバイスの回転方向側に向けたものである。

【００１１】

【作用】この発明の掘削工具にあっては、刃体の切刃部
がデバイスの回転方向側を向いているので、デバイスを
回転させて掘削を行った際に、切刃部により掘削孔の壁
面に十分な剪断力が作用し、よって回転力による掘削を
効果的に行うことができる。また、個々のブロックに
は、凹陥部が形成されて、ブロックの拡径時にそれらの
中心位置に凹部が形成されるため、穿孔時にブロックが
岩盤にくい込む形態となり、掘削中にがた付きが生じに
くく良好な掘削が行えるとともに、凹部で生じる推進力
の分力が、半径方向に作用して外周刃に作用する力に対
抗するように働くため、首折れを有効に防止することが
できるとともに、工具寿命を長くすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図１ないし図４を参照してこの発明の
掘削工具の一実施例を説明するが、これらの図に示す掘
削工具が上記図７ないし図９に示した従来の掘削工具と
主に異なる点は掘削部なので、この部分について説明
し、他の構成についての説明は省略する。なお、この実
施例の掘削工具は、回転力のみにより掘削するものであ
るので、従来例のようなハンマシリンダはなく、単に円
筒状のパイプの下端部にデバイス２を回転可能にかつ抜
け止めして嵌入し、該デバイス２を回転ロッド等により
回転させるようにした構造になっている。また、図４な
いし図６においては掘削部および刃体を簡略化して記載
する。

【００１３】図１ないし図４において、符号１０は掘削
部を示す。この掘削部１０はブロック１１とこのブロッ
ク１１を支持するブロック軸１２とを主体として構成さ
れている。

【００１４】上記ブロック１１は平面視略半円形状をな
す板状のものであり、その上面外周部には、外方に向か
うにしたがって漸次デバイス２の軸方向基端側に傾斜す
る傾斜面１１ａが形成されており、この傾斜面１１ａと
ブロック１１の上面には多数の刃体１３…が設けられて
いる。この刃体１３は断面略Ｌ字状をなすものであり、
一端部がブロック１１の先端面に植設固定された断面Ｌ
字状の突部１３ａと、この突部１３ａの他端部に接合さ
れた切刃部１３ｂとから構成されている。この切刃部１
３ｂは円板状のものであり、超硬基板１３ｃと多結晶ダ
イヤモンド層１３ｄとの一体積層構造となっている。そ
して、各刃体１３は刃面となるダイヤモンド層１３ｄを
上記デバイス２の回転方向側に向けられている。

【００１５】また、上記両ブロック１１の底面と直状端
面１１ｂとの間には、両ブロック１１のそれぞれの一方
の端部が共にデバイス２の外周面より所定の掘削量分だ
け突出している時に、互いに対向配置されてブロック１
１の中心にデバイス２と同心円状の凹部１５を形成する
凹陥部１６がそれぞれ形成されている。

【００１６】この凹陥部１６は、図４に示すように、底
部１６ａと、この底部１６ａからブロック１１の先端面
に向かうにしたがって漸次ブロック１１の外周側に傾斜
するテーパ面１６ｂとから構成されている。なお、凹陥
部１６の形状はこれに限ることなく、例えば、図５に示
すようなテーパ面のみを形成した形状や、図６に示すよ
うなテーパ面をなくし底面からほぼ垂直に延びる壁部を
形成した形状にしてもよい。

【００１７】上記のような掘削工具では、デバイス２が
矢印Ｘ方向へ回転されると、ブロック軸１２およびブロ
ック１１がデバイス２と一体的に同方向へ回転する。ブ
ロック１１が掘削方向に回転すると、該ブロック１１は
掘削抵抗によりブロック軸１２を中心に自転し、ブロッ
ク１１の直上端面１１ｂの一端がデバイス２の外周面よ
り突出し、この部分が外周刃として機能する。

【００１８】また、前記ブロック１１が自転するとき、
各ブロック１１の直上端面１１ｂが相互に当接し、これ
が互いにストッパの機能を果たして、各ブロック１１の
それ以上の自転を規制する。この状態でブロック１１が
デバイス２の回転力をうけて刃体１３により地中を掘削
する。

【００１９】しかして、上記掘削工具によれば、刃体１
３の切刃部１３ｂのダイヤモンド層１３ｄがデバイス２
の回転方向側を向いているので、デバイス２を回転させ
て掘削を行った際に、このダイヤモンド層１３ｄにより
掘削孔の壁面に十分な剪断力が作用して、回転のみによ
る掘削でも小さい荷重で速い掘削速度を得ることができ
る。

【００２０】また、掘削時において個々のブロック１１
には、凹陥部１６が形成されて、ブロック１１の拡径時
にそれらの中心位置に凹部１５が形成されるため、穿孔
時にブロック１１が岩盤にくい込む形態となり、掘削中
にがた付きが生じにくく良好な掘削が行えるとともに、
凹部１５で生じる推進力の分力Ｆａが、第１図に示すよ
うに、半径方向に作用して外周刃Ａに作用する力Ｆｂに
対抗するように働くため、首折れを有効に防止すること
ができるとともに、工具寿命を長くすることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の掘削工
具によれば、刃体の切刃部がデバイスの回転方向側を向
いているので、デバイスを回転させて掘削を行った際
に、切刃部により掘削孔の壁面に十分な剪断力が作用す
る。したがって、回転のみによる掘削に好適なものとな
る。

【００２２】また、個々のブロックには、凹陥部が形成
されて、ブロックの拡径時にそれらの中心位置に凹部が
形成されるため、穿孔時にブロックが岩盤にくい込む形
態となり、掘削中にがた付きが生じにくく良好な掘削が
行えるとともに、凹部で生じる推進力の分力が、半径方
向に作用して外周刃に作用する力に対抗するように働く
ため、首折れを有効に防止することができるとともに、
工具寿命を長くすることができ、またブロックの首折れ
を防止してその耐久性を向上させることができるといっ
た優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の掘削工具の掘削部の拡径状
態の底面図である。

【図２】本発明の一実施例の掘削工具の掘削部の拡径状
態の側面図である。

【図３】本発明の一実施例の掘削工具の掘削部の縮径状
態の底面図である。

【図４】本発明の一実施例の掘削工具のブロックの断面
図である。

【図５】凹部の他の形状を示すブロックの断面図であ
る。

【図６】凹部の他の形状を示すブロックの断面図であ
る。

【図７】従来の掘削工具の要部の断面図である。

【図８】従来の掘削工具の掘削部の縮径状態の底面図で
ある。

【図９】従来の掘削工具の掘削部の拡径状態の底面図で
ある。

【符号の説明】

１ デバイス １０ 掘削部 １１ ブロック １２ ブロック軸 １３ 刃体 １３ｂ 切刃部 １３ｃ 超硬基板 １３ｄ ダイヤモンド層 １５ 凹部 １６ 凹陥部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−11789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−219792（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−41891（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21B 3/00 - 4/20 E21B 10/00 - 10/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転力を受けるデバイスの底面に被掘削
   物を掘削する一対の掘削部を設け、各々の掘削部が、上
   記デバイスの径とほぼ同径の略半円形状をなし、かつ先
   端面に多数の刃体が設けられたブロックと、このブロッ
   クを支持して上記デバイスの底面に取り付けられるブロ
   ック軸とを有し、上記ブロック軸の位置を、上記デバイ
   スが掘削方向に回転した際に、上記一対の掘削部の各ブ
   ロックのそれぞれ一方の端部が共にデバイスの外周面よ
   り所定の掘削量分だけ突出し、かつその際に各ブロック
   の直状端面が互いに当接するようデバイスの中心から偏
   心させてなる掘削工具において、 上記両ブロックの底面と直状端面との間に、両ブロック
   のそれぞれ一方の端部が共にデバイスの外周面より所定
   の掘削量分だけ突出している時に、互いに対向配置され
   てブロックの中心にデバイスと同心円状の凹部を形成す
   る凹陥部を形成し、上記刃体の切刃部を上記デバイスの
   回転方向側に向けたことを特徴とする掘削工具。