JP3191574B2 - 掘削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアンカー工事・各種さく
井工事・基礎杭工事などの土木工事において土砂・岩石
等の掘削に用いられる掘削工具に関し、より詳しくは土
砂を掘削するブロックが掘削中に縮径して土砂等を掘削
できなくなることが無いように掘削工具を改良する技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記掘削工具の一例として、特願平３−
７１９９号に記載されたものがある。この掘削工具は特
開昭６３−１１７８９号公報に記載されている掘削装置
の耐久性を向上させることを目的として発明されたもの
で、図４から図７に示すように、この掘削工具９０は、
掘削パイプ３０内に挿通させられるデバイス１０と、こ
のデバイス１０の底面１０ａに取り付けられた一対のブ
ロック２０とを備えている。

【０００３】図４に示すように、前記デバイス１０は、
外周面にスプライン溝１２を備えた小径部１０Ａと、前
記ブロック２０の軸部分２１を挿入する一対の挿入孔１
１を備えた大径部１０Ｂとを備えており、図示されない
ハンマシリンダの回転力が前記スプライン溝１２を介し
て伝達されるとともに、やはり図示されないハンマの軸
線方向の衝撃力が前記掘削パイプ３０と係合するフラン
ジ１３の上面１３ａに加えられるようになっている。ま
た、このデバイス１０の底面１０ａには、デバイス１０
の軸線に対して対称かつ平行に一対の挿通孔１１が穿設
されている。

【０００４】前記ブロック２０は、図４から図７に示す
ように、前記デバイス１０の挿通孔１１内に嵌入させら
れる軸部分２１と、この軸部分２１の先端に一体に設け
られた前記デバイス１０の外周面とほぼ同半径の円筒状
外周面２２ｂを有する半円形断面の本体部分２２と、こ
の本体部分２２の掘削方向の先端面に多数植設された超
硬合金などの耐摩耗性材料により形成された多数のビッ
ト２３とを備えている。（図５および図６においてはビ
ット２３の図示を省略している。）そしてこのブロック
２０は、その平坦な端面２２ａが互いに対向した状態
で、その軸部分２１が前記デバイス１０の挿通孔１１に
回動自在に嵌入され、かつ係合ピン１７により所定寸法
だけ軸線方向に摺動自在とされた状態で抜け止めされて
いる。

【０００５】そして、デバイス１０をハンマシリンダに
より図４中に矢印Ｘで示す掘削方向に回転させると、本
体部分２２が土砂等に対する掘削抵抗を受けて軸部分２
１を回転軸として自転するが、図５に示すようにその平
坦な端面２２ａの一部が互いに当接してその自転が停止
し、その平坦な端面２２ａの一端部がデバイス１０の外
周面１０ｂより所定量だけ半径方向外側に突出する拡径
状態となる。そして、本体部分２２のデバイス１０の外
周面１０ｂより突出した部分は外周刃Ａとして機能し、
土砂等を掘削して穿設した孔の壁面を掘削する役目を果
たす。さらに、デバイス１０に加えられたハンマの衝撃
力およびハンマシリンダの回転力はデバイス１０を介し
てブロック２０に伝えられ、もってブロック２０はその
先端面に植設された多数のビット２３により土砂等を破
砕して掘削し、地中を前進する。この際、掘削された土
砂等は、図４に示すようにデバイス１０に貫設された空
気孔１５ａ・１５ｂ・１５ｃを介して供給されるととも
に排気口１５ｄから吹き出される、ハンマが落下する際
に吐き出された圧縮空気の流れに乗って排出溝１４内を
移動させられ、さらに掘削パイプ３０内を通って上方に
排出される。

【０００６】掘削終了後、ハンマシリンダを掘削方向と
は逆方向に回転させると、各ブロック２０は土砂等との
摩擦力により掘削時とは逆の方向に自転し、図６に示す
ように、本体部分２２の円弧状の外周部２２ｂがデバイ
ス１０の外周面１０ｂよりも反径方向内側に位置させら
れる縮径状態となる。これにより、この掘削工具９０を
掘削パイプ３０内から上方に引き抜くことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の掘削
工具においては、ブロック２０の軸部分２１はデバイス
１０の軸部分孔１１に回動自在に嵌入され、また、ブロ
ック２０の本体部分２２はデバイス１０の平坦な底面１
０ａ上を摺動自在とされている。これにより、ブロック
２２はデバイス１０の回転方向および土砂等との掘削抵
抗に依存して拡径状態となりあるいは縮径状態となるよ
うにされている。したがって、例えば粘土層もしくは硬
岩帯を掘削すると、掘削抵抗の変化とハンマシリンダに
より加えられる衝撃力による振動とが相乗的に作用し
て、掘削中であるにもかかわらず前記ブロック２０が縮
径状態となって土砂を掘削することができなくなってし
まうことがあった。

【０００８】そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、掘削中
にブロックが縮径状態となることが無い掘削工具を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明
の、ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの回転力を受
けるデバイスと、前記デバイスの掘削方向前方側の底面
にその中心に対して対称に穿設された一対の挿通孔にそ
れぞれ回動自在に嵌入させられる軸部分、および前記軸
部分に固定される略半円形状の本体部分とを有するブロ
ックを一対備え、前記一対のブロックは、前記軸部分が
前記デバイスの挿通孔にそれぞれ嵌入させられるときに
前記本体部分の平坦な端面同士が互いに対向するように
されるとともに、前記デバイスの回転に伴って土砂との
掘削抵抗によりその軸部分を軸として自転させられ、か
つ前記デバイスが掘削方向に回転する際には前記本体部
分の一部が前記デバイスの外周面よりも半径方向外側に
突出した状態で前記本体部分の平坦な端面同士が互いに
当接する拡径状態となり、前記デバイスが反掘削方向に
回転する際にはその本体部分が前記デバイスの外周面よ
りも半径方向内側に位置する縮径状態となるように、前
記本体部分が前記軸部分に偏心して取り付けられてなる
掘削工具において、前記デバイスに、拡径状態となった
前記ブロックに臨む部分と前記ハンマに臨む部分とにそ
れぞれ開口する貫通孔を貫設し、前記デバイスに衝撃力
を与えるべく前記デバイスに接近する前記ハンマにより
前記ハンマ側の端部が押圧されたときに前記ブロック側
の端部が前記ブロックに向かって前記デバイスから突出
する棒状の係止ピンを前記貫通孔に摺動自在に挿通し、
前記係止ピンを付勢手段により付勢してその前記ハンマ
側の端部を前記デバイスから前記ハンマに向かって突出
させるとともに、前記ブロックの拡径状態となったとき
に前記係止ピンに対向する部分に前記係止ピンの端部を
受け入れる凹部を凹設したことを特徴とする掘削工具に
よって達成することができる。

【００１０】

【作用】本発明の掘削工具においては、デバイスに貫設
された貫通孔に摺動自在に挿通された係止ピンは、付勢
手段により付勢されてそのハンマ側の端部がデバイスか
らハンマに向かって突出する。ハンマがデバイスに衝撃
力を与えるべくデバイスに接近すると係止ピンはハンマ
により押圧され、そのブロック側の端部がデバイスの底
面からブロックに向かって突出する。ブロックに向かっ
て突出した係止ピンは、拡径状態にあるブロックの凹部
内に入り込んで係合する。これにより、ハンマがデバイ
スに衝撃力を与えるべくデバイスに接近している間は係
止ピンがブロックに係合するので、ブロックは係止ピン
により縮径方向への自転を阻止される。したがって本発
明の掘削工具においては、ハンマの衝撃力により土砂を
掘削している間はブロックを拡径状態に維持することが
できる。掘削が終了してハンマによるデバイスへの衝撃
力の付与を止めると、ハンマはデバイスから離れる。こ
れにより係止ピンはハンマにより押圧されなくなるので
付勢手段により付勢されてハンマ側に変位し、係止ピン
のブロック側の端部はデバイス内に埋没する。したがっ
てブロックと係止ピンとの係合が外れるから、ハンマシ
リンダによりデバイスを反掘削方向に回転させることに
よりブロックを縮径状態とすることができる。

【００１１】

【実施例】本発明に係る掘削工具の１実施例を、以下に
図面に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本実施
例の掘削工具のデバイスをその底面を上方に向けた状態
で示す斜視図、図２はハンマがデバイスに衝撃力を与え
ない状態における係止ピンの状態を説明する縦断面図、
図３はハンマがデバイスに衝撃力を与える状態における
係止ピンとブロックとの関係を説明する縦断面図であ
る。なお、従来の掘削工具と同一の部分には同一の符号
を使用する。

【００１２】本実施例の掘削工具は、デバイスに係止ピ
ンを設けたことおよびブロックに前記係止ピンと係合す
る凹部を凹設したこと以外は、前述した従来の掘削工具
と同一の構造を有している。これにより以下の説明にお
いてはその特徴部分のみを詳細に説明するものとする。
すなわち図１に示すように、本実施例の掘削工具１００
においては、デバイス１０の底面１０ａから一対のブロ
ック２０のそれぞれに向かって一対の係止ピン４１がそ
れぞれ突出して、一対のブロック２０をそれぞれ拡径状
態に係止するようにされている。前記一対の係止ピン４
１のデバイス１０に対する取り付け構造は、デバイス１
０の軸線に対して対称とされているので、以下の説明で
は一方の係止ピンについて説明する。

【００１３】図２に示すように、前記係止ピン４１が挿
通される貫通孔１８が、デバイス１０の軸線と平行に貫
設されている。前記貫通孔１８はデバイス１０の底面１
０ａおよびフランジ１３のハンマＨに対向する端面１３
ａとにそれぞれ開口するようにされ、かつその長手方向
の中央部から前記端面１３ａの間は小径部１８ａとさ
れ、その長手方向の中央部から前記底面１０ａの間は拡
径された大径部１８ｂとされている。

【００１４】前記係止ピン４１は、図２に示すように円
形断面を有する棒状の部材で、その長手方向の中央部に
は拡径されたフランジ部４１ａが設けられている。そし
て、前記フランジ部４１ａは前記貫通孔１８の大径部１
８ｂ内に、ハンマＨ側の小径部４１ｂは前記貫通孔１８
の小径部１８ａ内に、またブロック２０側の小径部４１
ｃは前記大径部１８ｂ内に螺着されている抜け止め部材
４３に貫設されている貫通孔内に、それぞれ摺動自在に
挿通されている。さらにこの係止ピン４１は、前記フラ
ンジ部４１ａと前記抜け止め部材４３との間に介装され
ている付勢手段としてのバネ４２により、常にハンマＨ
側に付勢されている。これにより、この係止ピン４１の
ハンマＨ側の端部４１ｄはデバイス１０の前記端面１３
ａからハンマＨに向かって突出しているが、ブロック２
０側の端部４１ｅは貫通孔１８の大径部１８ｂ内に埋没
するようにされている。

【００１５】一方、図３に示すように、ブロック２０の
本体部分２２のデバイス１０の底面１０ａに密着する端
面２２ｃには、拡径状態となった時に前記係止ピン４１
の端部４１ｅと対向する位置に凹部２４が凹設され、も
って前記係止ピン４１がデバイス１０の底面１０ａから
突出する際に、その先端部分を受け入れるようにされて
いる。

【００１６】次に、本実施例の掘削工具１００の作動に
ついて説明する。図２に示すように、ハンマＨがデバイ
ス１０に対して衝撃力を与えない場合にはハンマＨの端
面１はデバイス１０の前記端面１３ａから離間した位置
にある。これにより、係止ピン４１は前記バネ４２の付
勢力により付勢されて、そのハンマＨ側の端部４１ｄは
デバイス１０の前記端面１３ａからハンマＨに向かって
突出し、係止ピン４１のブロック２０側の端部４１ｅは
デバイス１０の貫通孔１８の大径部１８ｂ内に埋没して
いる。

【００１７】本実施例の掘削工具１００を用いて掘削作
業を行うには、まずハンマシリンダによりデバイス１０
を回転させて、一対のブロック２０を拡径状態とする。
その後ハンマＨによりデバイス１０に衝撃力を与える
と、図３に示すように、ハンマＨはブロック２０側に変
位してその端面１がデバイス１０の前記端面１３ａに密
着する。これにより、係止ピン４１のハンマＨ側の端部
４１ｄにはハンマＨが当接するので、係止ピン４１はバ
ネ４２の付勢力に抗してブロック２０側に変位させら
れ、そのブロック２０側の端部４１ｅはデバイス１０の
底面１０ａからブロック２０側に向かって突出させら
れ、拡径状態にあるブロック２０の前記凹部２４内に入
り込む。したがって、拡径状態にあるブロック２０は係
止ピン４１と係合するので、掘削抵抗の変化あるいはハ
ンマから加えられる衝撃により生じる振動が作用しても
縮径状態に変位することが無い。

【００１８】すなわち、本実施例の掘削工具１００にお
いては、ハンマＨによりデバイス１０に衝撃力を与え続
けている間は、係止ピン４１とブロック２０とが互いに
係合し続けるので、ブロック２０は確実に拡径状態に維
持され、もって掘削作業中に一対のブロック２０が縮径
状態となって土砂を掘削することができなくなることを
防止することができる。そして、掘削作業を終了する際
にハンマＨによるデバイス１０への衝撃力の付与をやめ
ると、ハンマＨは図２に示すようにデバイス１０の端面
１３ａから離間するので、係止ピン４１はバネ４２によ
り付勢されて、そのブロック２０側の端部４１ｅは再び
デバイス１０の貫通孔１８の大径部１８ｂ内に埋没す
る。これにより、ブロック２０と係止ピン４１との係合
が解除されるから、ブロック２０はその軸部分２１を軸
として自由に自転して縮径状態に移行することができ
る。したがって、この状態でハンマシリンダによりデバ
イス１０を反掘削方向に回転させて一対のブロック２０
を縮径状態とすることにより、この掘削工具１００を掘
削パイプ３０から引き抜くことができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の掘削工具においては、ハンマが
デバイスに衝撃力を与える際のハンマの変位を利用して
係止ピンをデバイスの底面から突出させ、ブロックと係
合させることによりブロックの拡径状態を維持するよう
にしたので、土砂を掘削しているブロックに掘削抵抗の
変化やハンマーによる衝撃に基づく振動が加わっても、
ブロックが掘削中に縮径状態となることを防止すること
ができる。したがって、本発明の掘削工具は掘削中に空
転することがないから、土砂等を効率よく掘削すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の掘削工具のデバイスをその底面を上
方に向けた状態で示す斜視図である。

【図２】ハンマがデバイスに衝撃力を与えない状態にお
ける係止ピンの状態を説明する縦断面図である。

【図３】ハンマがデバイスに衝撃力を与える状態におけ
る係止ピンとブロックとの関係を説明する縦断面図であ
る。

【図４】従来の掘削工具の全体縦断面図である。

【図５】図４に示す掘削工具のブロックが拡径した状態
を説明する正面図である。

【図６】図４に示す掘削工具のブロックが縮径した状態
を説明する正面図である。

【図７】図４に示す掘削工具の作動を説明する斜視図で
ある。

【符号の説明】

Ｈ ハンマ １ ハンマの端面 １０ デバイス １０Ａ 小径部 １０Ｂ 大径部 １１ 挿通孔 １２ スプライン溝 １３ フランジ １３ａ フランジ上端面 １４ 排出溝 １５ａ 空気孔 １５ｂ 空気孔 １５ｃ 空気孔 １５ｄ 排気口 １７ 係止ピン １８ 貫通孔 ２０ ブロック ２１ 軸部分 ２２ 本体部分 ２２ａ 平坦状端面 ２２ｂ 外周円筒面 ２３ ビット ２４ 係合凹部 ３０ 掘削パイプ ４１ 係止ピン ４１ａ フランジ部 ４１ｂ ハンマ側端面 ４１ｃ ブロック側端部 ４２ バネ ４３ 抜け止め部材 ９０ 従来の掘削工具 １００ 本発明に係る掘削工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−26289（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−330686（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−28171（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3005094（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの回
   転力を受けるデバイスと、前記デバイスの掘削方向前方
   側の底面にその中心に対して対称に穿設された一対の挿
   通孔にそれぞれ回動自在に嵌入させられる軸部分、およ
   び前記軸部分に固定される略半円形状の本体部分とを有
   するブロックを一対備え、前記一対のブロックは、前記
   軸部分が前記デバイスの挿通孔にそれぞれ嵌入させられ
   るときに前記本体部分の平坦な端面同士が互いに対向す
   るようにされるとともに、前記デバイスの回転に伴って
   土砂との掘削抵抗によりその軸部分を軸として自転させ
   られ、かつ前記デバイスが掘削方向に回転する際には前
   記本体部分の一部が前記デバイスの外周面よりも半径方
   向外側に突出した状態で前記本体部分の平坦な端面同士
   が互いに当接する拡径状態となり、前記デバイスが反掘
   削方向に回転する際にはその本体部分が前記デバイスの
   外周面よりも半径方向内側に位置する縮径状態となるよ
   うに、前記本体部分が前記軸部分に偏心して取り付けら
   れてなる掘削工具において、 前記デバイスに、拡径状態となった前記ブロックに臨む
   部分と前記ハンマに臨む部分とにそれぞれ開口する貫通
   孔を貫設し、前記デバイスに衝撃力を与えるべく前記デ
   バイスに接近する前記ハンマにより前記ハンマ側の端部
   が押圧されたときに前記ブロック側の端部が前記ブロッ
   クに向かって前記デバイスから突出する棒状の係止ピン
   を前記貫通孔に摺動自在に挿通し、前記係止ピンを付勢
   手段により付勢してその前記ハンマ側の端部を前記デバ
   イスから前記ハンマに向かって突出させるとともに、前
   記ブロックの拡径状態となったときに前記係止ピンに対
   向する部分に前記係止ピンの端部を受け入れる凹部を凹
   設したことを特徴とする掘削工具。