JP3191714B2 - 掘削工具 - Google Patents

掘削工具

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JP3191714B2
JP3191714B2 JP04442897A JP4442897A JP3191714B2 JP 3191714 B2 JP3191714 B2 JP 3191714B2 JP 04442897 A JP04442897 A JP 04442897A JP 4442897 A JP4442897 A JP 4442897A JP 3191714 B2 JP3191714 B2 JP 3191714B2
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猛 林
和夫 藤墳
一弘 高木
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転打撃掘削によ
り掘削孔を穿孔する掘削工具に係り、特に、先端部が可
動式とされた掘削工具に関する。
【0002】
【従来の技術】上記掘削工具の一例を図4ないし図6に
示す。図4は掘削工具1の拡径時の一部縦断面図、図5
及び図6は、それぞれ掘削工具1の縮径時及び拡径時の
正面図である。
【0003】図4中符合2はデバイスで、このデバイス
2は、エアハンマ(図示せず。)の先端に同軸をなすよ
う支持されるシャンク2aと、その先端側を拡径してな
るヘッド2bとから構成されている。また、デバイス2
の軸線上には、シャンク2aからヘッド2b側に向け流
路2cが延設されている。この流路2cの先端面から
は、複数の連通路2dが、デバイス2の先端縁に向け放
射状に延設され、かつ連通路2dの先端は、図6に示す
ように、拡径した個々のブロック(後述)の掘削回転方
向(図5中矢印X方向)前方側にそれぞれ開口してい
る。
【0004】符合3は円筒状をなすケーシングで、デバ
イス2は、このケーシング3内に同軸をなすよう挿通さ
れている。ここで、ケーシング3の内径はヘッド2bの
外径と略同径とされ、その結果、シャンク2aの外周面
とケーシング3の内周面との間には、空間Hが形成され
る。
【0005】一方、ヘッド2bの先端面2eには、複数
(図では3箇所)の軸穴2fが、ヘッド2bの中心から
ずれ、かつヘッド2bの周に沿って等間隔となるよう設
けられている。また、これら軸穴2f内には、ブロック
軸4aが、それぞれ回転自在かつ抜け止めされて支持さ
れ、かつ個々のブロック軸4aの先端には、端面視して
扇状をなす同一形状のブロック4が、それぞれの側端面
4b,4cを対向させ、かつその円弧部4dが全体でヘ
ッド2と略同径をなすよう配設されている。更に、ブロ
ック4の先端面及び一部外周面には、超硬合金製のチッ
プ(刃体)5が複数個植設されている。
【0006】ここで、ブロック4に対するブロック軸4
aの相対位置は、ブロック4をケーシング3の先端から
突出させ、掘削工具1を掘削回転方向に回転させた際
に、掘削すべき地盤との掘削抵抗によりブロック4がそ
れぞれ自転して、ブロック4の一方の側端面4bと円弧
部4dとの交差部分がケーシング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4の隣接
する側端面4b,4c同士が当接するよう設定されてい
る。
【0007】また、ヘッド2の側面は、連通路2dの径
方向外方及び掘削回転方向前方にてそれぞれ径方向内方
に屈曲され、その結果、ヘッド2の側面とケーシング3
の内周面との間には、この部分にて、空間Hと連通する
隙間Sが形成されている。
【0008】一方、図4中符号6は、ヘッド2bの外周
面に環装されたストッパである。このストッパは、ケー
シング3の先端部に形成された縮径部3aに基端側から
係合してケーシング3を支持し、かつ掘削時にケーシン
グ3を先端方向に押圧するためのものである。
【0009】掘削に際しては、まず、図5に示す状態
で、ブロック4をケーシング3の先端から突出させる。
次いで、エアハンマの基端側に連結されたロッド(図示
せず。)を回転させ、デバイス2及びブロック4を図5
中矢印X方向に回転させるとともに、エアハンマに圧縮
空気を供給し、エアハンマ内のハンマピストン(図示せ
ず。)を上下動させ、この振動を、デバイス2を介して
ブロック4に伝達する。そして、その結果ブロック4に
付与された回転力及び衝撃力により、チップ5が地盤を
掘削し、掘削孔が穿孔される。
【0010】また、ブロック4の掘削回転に伴い、地盤
との掘削抵抗によりブロック4がそれぞれ自転し、その
結果、図4及び図6に示すように、ブロック4の一方の
側端面4bと円弧部4dとの交差部分がケーシング3の
外周面より所定の掘削量分だけ突出し、外周刃Aとして
掘削孔の孔壁部を掘削する。しかも、外周刃Aがケーシ
ング3の外周面より径方向外方に突出しているため、ケ
ーシング3が、自重及び縮径部3aとストッパ6との係
合により掘削と同時に掘削孔内に下降し、その結果、孔
壁の崩壊が防止される。
【0011】一方、掘削の結果生じた土砂は、拡径した
個々のブロック4の掘削回転方向前方側にそれぞれ貯留
するが、この部位には、図6に示すように連通路2dの
先端がそれぞれ開口し、かつその径方向外方及び前方に
は隙間Sが形成されている。また、掘削の開始に伴い、
流路2cには圧縮空気が供給され、この圧縮空気は更に
連通路2dから掘削孔内に噴射される。その結果、掘削
の結果生じた土砂は、連通路2dから噴射される圧縮空
気とともに隙間Sを経て空間H内に移送され、空間H内
を上昇して、ケーシング3の上端から地上へと排出され
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の掘削
工具1では、ブロック4の先端面が同一面とされている
ため工具の直進性が低く、従って、図4中符合Oで示す
ように、ブロック4の周縁部先端側に例えば硬岩のよう
な障害物が存在すると、ブロック4の外周面が障害物O
の側面上を擦過しつつ障害物Oを避ける側にずれ、その
結果、図4中矢印Bで示すように、掘削孔が曲がってし
まうという問題が生じていた。本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、上記のような基本構造を有する掘削
工具の直進性向上をその目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状をなす
ケーシング内に同軸をなすよう挿通されたロッドの先端
側に設置されて掘削孔を穿孔する掘削工具であって、ハ
ンマを介して前記ロッドの先端に支持され、前記ハンマ
の衝撃力及び回転力を受けるデバイスと、このデバイス
の先端面に、前記デバイスの中心からずれ、かつ前記デ
バイスの周に沿って等間隔に設けられた複数の軸穴と、
これら軸穴内にそれぞれ回転自在に支持されたブロック
軸と、このブロック軸の先端にそれぞれ設けられた複数
のブロックと、これらブロックの先端面に植設された刃
体とを具備し、前記ブロックが、左右一対の側端面と、
これら側端面に挟まれた円弧部とからなる扇状をなし、
前記ブロックを前記ケーシングの先端から突出させ、前
記デバイスを掘削回転方向に回転させた際に、前記ブロ
ックの一方の側端面と円弧部との交差部分が前記ケーシ
ングの外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつその
際に隣接する前記側端面同士が当接するように、前記ブ
ロックに対する前記ブロック軸の相対位置を設定すると
ともに、前記ブロックの先端中央部に、前記ブロックの
先端面から突出する突出部が形成され、かつこの突出部
が、前記ブロックの前記側端面同士の当接に伴い、前記
デバイスと同軸をなす円柱状をなすことをその特徴とし
ている。
【0014】ここで、前記突出部の先端中央部に、前記
突出部の先端面から突出する新たな突出部を形成するこ
とも可能である。また、前記突出部の稜辺部を面取りし
てもよい。
【0015】一方、円柱状をなす前記突出部の直径は、
前記ブロックの前記側端面同士を当接させた際の前記ブ
ロックの最大外径に対し、8〜35%の範囲内にあるこ
とが望ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態について説明する。なお、本発明は、上記図4な
いし図6に示す掘削工具において、特に、デバイス2及
びブロック4の一部形状を改変したことを特徴とするも
のである。そのため、上記図4ないし図6に示す掘削工
具と同様の構成を有する部材については、同一の符合を
付して、その構成及び作用に関する説明を省略する。
【0017】本発明に係る掘削工具10の一例を図1な
いし図3に示す。この掘削工具10の場合、ブロック4
の先端中央部に、ブロック4の先端面から突出する突出
部11が、ブロック4と一体的に形成されている。これ
らの突出部11は、ブロック4と同様端面視して扇状を
なす同一形状とされ、かつその先端面11aは、ブロッ
ク4の先端面と平行とされている。
【0018】また、突出部11の形成に伴い、ブロック
4の先端面と突出部11の先端面11aとの間には段部
11bが形成され、かつ先端面11aの稜辺部には、こ
の稜辺部を面取りしてなる傾斜面11cが形成されてい
る。更に、先端面11a及び一部の傾斜面11cにはチ
ップ5が植設されている。
【0019】しかも、これら突出部11は、図1及び図
3に示すように、掘削工具10の拡径に伴うブロック4
の側端面4b,4c同士の当接に伴い、デバイス2と同
軸をなす円柱状をなすよう、その突出位置が設定されて
いる。この場合、円柱状をなす突出部11の直径は、側
端面4b,4c同士を当接させた際のブロック4の最大
外径に対し、8〜35%の範囲内にあることが望まし
い。これは、突出部11の直径が上記範囲を外れると、
突出部11が小さく(あるいは大きく)なりすぎ、突出
部11による掘削時のパイロット効果が低下するためで
ある。
【0020】一方、流路2cの先端面からは、連通路2
gが、デバイス2の軸線上をデバイス2の先端面2eに
向け延設されている。また、ブロック4及び突出部11
には、図3に示すように、ブロック4の側端面4b,4
c同士の当接に伴い、ブロック4及び突出部11の中央
部に、連通路2gと連通する開口12を形成させる切欠
部13がそれぞれ形成されている。
【0021】掘削に際しては、図2に示す状態で、ブロ
ック4をケーシング3の先端から突出させ、デバイス2
及びブロック4を図2中矢印X方向に回転させるととも
に、ブロック4を上下に振動させる。そして、その結果
生じる回転力及び衝撃力により、チップ5が地盤を掘削
し、掘削孔が穿孔される。
【0022】また、ブロック4の掘削回転に伴いブロッ
ク4がそれぞれ自転し、その結果、図1及び図3に示す
ように、ブロック4の端面がケーシング3の外周面より
所定量だけ突出し、掘削孔の孔壁部を掘削する。更に、
ケーシング3が、掘削と同時に下降して掘削孔内に挿入
され、その結果、孔壁の崩壊が防止される。
【0023】一方、掘削の結果生じた土砂は、流路2c
から連通路2dを経てブロック4の先端から噴射される
圧縮空気及び、流路2cから連通路2g、開口12を経
て突出部11の先端から噴射される圧縮空気とともに隙
間Sを経て空間H内に移送され、空間H内を上昇して、
ケーシング3の上端から地上へと排出される。
【0024】更に、この掘削工具10では、ブロック4
の先端中央部に、ブロック4の先端面から突出する突出
部11が形成され、かつこの突出部11が、ブロック4
の側端面4b,4c同士の当接に伴いデバイス2と同軸
をなす円柱状をなしている。そのため、掘削中、突出部
11がパイロット効果を発揮して工具の直進性が向上す
る。特に、図1中符合Oで示すように、ブロック4の周
縁部先端側に障害物が存在する場合には、上記パイロッ
ト効果に加え、先行する突出部11の存在が邪魔となっ
て、障害物Oを避ける側へのブロック4のずれが阻止さ
れ、その結果、掘削孔の屈曲が防止される。
【0025】しかも、ブロック4の先端面と段部11b
とのコーナー部(図1中符合C)では、先行する突出部
11による掘削に伴い地盤が脆くなっている。従って、
コーナー部Cにおけるブロック4による地盤の掘削が容
易化され、掘削効率が向上する。
【0026】なお、工具の直進性を更に向上させる目的
で、突出部11の先端面11a中央部に更なる突出部1
1を形成し、その結果、ブロック4の先端に、先端側に
向け漸次縮径する複数の突出部11を複数段にわたって
設けることも可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ブ
ロックの先端中央部に、ブロックの側端面同士の当接に
伴いデバイスと同軸をなす円柱状をなす突出部を設けた
ため、掘削中、この突出部がパイロット効果を発揮して
工具の直進性が向上する。特に、ブロックの周縁部先端
側に障害物が存在する場合には、上記パイロット効果に
加え、先行する突出部の存在が邪魔となって、障害物を
避ける側へのブロックのずれが阻止され、その結果、掘
削孔の屈曲が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る掘削工具の例を示す掘削工具の
拡径時の一部縦断面図である。
【図2】 本発明に係る掘削工具の例を示す掘削工具の
縮径時の正面図である。
【図3】 本発明に係る掘削工具におけるチップの植設
範囲の例を示す掘削工具の拡径時の正面図である。
【図4】 従来の掘削工具の例を示す掘削工具の拡径時
の一部縦断面図である。
【図5】 従来の掘削工具の例を示す掘削工具の縮径時
の正面図である。
【図6】 従来の掘削工具の例を示す掘削工具の拡径時
の正面図である。
【符号の説明】
1,10 掘削工具 2 デバイス 2e デバイス(ヘッド)の先端面 2f 軸穴 3 ケーシング 4 ブロック 4a ブロック軸 4b,4c ブロックの側端面 4d ブロックの円弧部 5 チップ(刃体) 11 突出部 11a 突出部の先端面 11c 傾斜面 X 掘削回転方向
フロントページの続き (72)発明者 高木 一弘 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地 三菱マテリアル株式会社 岐 阜製作所内 (56)参考文献 特開 平10−231677(JP,A) 特開 平7−238763(JP,A) 特開 平4−265391(JP,A) 特開 平4−169693(JP,A) 特開 平3−250191(JP,A) 特開 平5−71288(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 10/26 E21B 4/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状をなすケーシング内に同軸をなす
    よう挿通されたロッドの先端側に設置されて掘削孔を穿
    孔する掘削工具であって、 ハンマを介して前記ロッドの先端に支持され、前記ハン
    マの衝撃力及び回転力を受けるデバイスと、このデバイ
    スの先端面に、前記デバイスの中心からずれ、かつ前記
    デバイスの周に沿って等間隔に設けられた複数の軸穴
    と、これら軸穴内にそれぞれ回転自在に支持されたブロ
    ック軸と、このブロック軸の先端にそれぞれ設けられた
    複数のブロックと、これらブロックの先端面に植設され
    た刃体とを具備し、 前記ブロックが、左右一対の側端面と、これら側端面に
    挟まれた円弧部とからなる扇状をなし、前記ブロックを
    前記ケーシングの先端から突出させ、前記デバイスを掘
    削回転方向に回転させた際に、前記ブロックの一方の側
    端面と円弧部との交差部分が前記ケーシングの外周面よ
    り所定の掘削量分だけ突出し、かつその際に隣接する前
    記側端面同士が当接するように、前記ブロックに対する
    前記ブロック軸の相対位置を設定するとともに、 前記ブロックの先端中央部に、前記ブロックの先端面か
    ら突出する突出部が形成され、かつこの突出部が、前記
    ブロックの前記側端面同士の当接に伴い、前記デバイス
    と同軸をなす円柱状をなすことを特徴とする掘削工具。
  2. 【請求項2】 前記突出部の先端中央部に、前記突出部
    の先端面から突出する新たな突出部が形成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載の掘削工具。
  3. 【請求項3】 前記突出部の稜辺部が面取りされている
    ことを特徴とする請求項1または2記載の掘削工具。
  4. 【請求項4】 円柱状をなす前記突出部の直径が、前記
    ブロックの前記側端面同士を当接させた際の前記ブロッ
    クの最大外径に対し、8〜35%の範囲内にあることを
    特徴とする請求項1,2または3記載の掘削工具。
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