JP3235053B2 - ドリフタードリル用穿孔ビット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟石や転石が介在
する硬質土等（以下硬質土等）の穿孔時に本発明の穿孔
用ビットを鑿岩機に取付ける事により、穿孔作業の作業
効率・ロッド・シャンクロッド等錘鋼具類の耐久性が著
しく向上した穿孔用ビットの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロックボルト工法、アンカー工法
等の穿孔作業を要する工事が多く、硬質土等に穿孔する
施工例も増大している。このような硬質土等での穿孔
は、一般的に回転切削機構による削孔機（ロータリード
リル）が用いらており強力な回転力と推力による切削方
式が採用されている。この切削方式は強力な反力を必要
とする為、結果的に大型ベースマシンに搭載することと
なり、一方ロックボルト工事やアンカー工事その他の小
規模工事現場での穿孔作業には、その重量及びスペース
的な制限があり殆ど採用不可能の現状である。また、こ
の切削方式では不均質軟岩や転石に遭遇すると一般的に
穿孔不能となるから地質の変化する場所での穿孔作業に
は選定困難である。

【０００３】従来は、この目的のために鑿岩機を使用し
て硬岩穿孔用のクロスビットやボタンビットの使用を余
儀なくされ、ロックボルト孔やアンカーホールの穿孔を
行っていた。しかし、これらのビットを用いると穿孔中
にブローホールの孔詰まりを頻繁に起し、その都度当該
ビットを抜き取って清掃するか、交換を必要とする時間
ロスが発生した。更に硬質土等の穿孔にこれらのビット
を使用すると該ビットの刃先が打ち込まれて回転を阻害
し、これに相反する応力が作用しロッドや鑿岩機本体側
のシャンクロッドを折損するトラブルが頻繁に発生し
た。これが、下向き穿孔の場合には回収に難渋するか或
いは回収不能＝放棄→繰直しとなる場合が多く、逆に、
上向き穿孔中（例えばトンネルアーチ部等）で折損事故
が発生すると、方向構わず落下して鑿岩機や人命に極め
て危険な状態を発生させた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鑿岩機によ
る打撃主体の硬岩用ビットと先端部改良と刃先を保持す
る台金構造を新たに発明し、これを組み合わせる事によ
って切削主体・補助打撃を行うビットを発明し、鑿岩機
による硬質土等の穿孔作業効率を高め、しかもロッド等
錘鋼具の耐久性を向上させる優れた穿孔ビットを提供す
ることである。

【０００５】従来から鑿岩機による作業が憂慮されてい
た硬質土等の穿孔は、該機械に装着出来る切削主体型の
穿孔用ビットに適切なものがなく、硬岩穿孔用の打撃主
体型ビットでの作業を余儀なくされていた。硬岩用ビッ
トの穿孔破砕機構は、鑿岩機による打撃が硬質岩体に該
ビット刃先を打ち込むことによるチッピング現象で破砕
等が発生し穿孔されるが、硬質土等においては該ビット
刃先の打ち込みによる上記現象を発生するだけの反撥硬
度がなく、刃先が建て込まれ回転不良となり、これを更
に回転させる機構の為ビットは逆転・押し上げながら穿
孔面を磨滅する応力が動作し、ロッドは機械の正回転と
推力を押しつける為捩れ現象が発生し、これに打撃力が
作用してロッドや鑿岩機本体に装着されるシャンクロッ
ド等の折損を多発した。そこで硬岩用ビット刃先の形状
を変更し回転主体の刃先形状にすれば回転による切削が
可能となり且つ転石等の硬質岩は補助の打撃破砕機構が
作用するのでこれらも穿孔可能となると考え本発明にい
たった。これが本発明第１の課題である。

【０００６】次に硬岩の穿孔時にはブローホールの孔詰
まり現象はきわめて少ないが、断層破砕帯や硬質土等の
穿孔ではこの現象を避ける事が非常に難しい事は周知の
事実であった。先端に孔のあるビットを硬質土等に押し
つけて回転させると孔部分の硬質土等は孔の内部（上
方）に向かって生長し、次第に固く締って遂には孔を閉
塞する。このとき、その同一径による長さが問題とな
り、同一径の部分が短かければ閉塞物の締め固まり程度
に限界があるが、長くなると突き固められて強固となり
容易に摘出できない。センターホールのみならずサイド
ホールを有するとセンターホールが閉塞されても、サイ
ドホールからブローエアーが吹き出すため、閉塞の状況
が確認し難い。更にセンターホールの閉塞が生長する
と、僅かに大きい径のロッドのフラッシングホールまで
入り込んで、最悪の場合にはスターターロッドの全長ま
で成長閉塞し、サイドホールも勿論のこと閉塞してしま
うから回転機能が停止し、結果としてロッド固着（最悪
回収不能）のトラブルとなると考えられ、これらのトラ
ブルを出来るだけ短時間に解決する方法が必要であっ
た。これが本発明の第２の課題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るドリフタードリル用穿孔ビットは、先
端部にスリット構造を持つ穿孔用ビット台金部へ、切削
用チップを当該スリットへ埋め込み銀蝋で固定すること
により穿孔性能を著しく向上させたドリフタードリル用
穿孔ビットにおいて、台金部に設ける繰粉排出用ブロー
ホール（以下ブローホールと称する）は中央部１ケ所と
し、ビットを動力伝達用中間ロッド（以下ロッドと称す
る）に接続すると前記ブローホールとロッドのフラッシ
ングホールは同心的に連通し、ブローホールは、その通
路の径を、接続するロッド端と連接する接続先端部から
ビット先端吐出部に至るまでのブローホール全長を後方
拡孔部（以下後方部と称する）、中間標準部（以下中間
部と称する）、先端部の３段階に変化させ、後方部はそ
の径をロッドのフラッシングホール径の１．３〜２倍と
し、その長さはブローホールの全長から中間部と先端部
の長さを控除した長さとし、中間部はその径をロッドの
フラッシングホール径の０．８〜０．９倍とし、その長
さはロッドのフラッシングホール径の０．５〜０．８倍
であり、先端部はその径をロッドのフラッシングホール
径の１．３〜２倍（但しビットゲージの１／３以下）と
し、その長さはロッドのフラッシングホール径の０．８
から１．２倍とすることを特徴とする。

【０００８】硬質土等の穿孔で最も困るのはブロー詰ま
りであるが、次に発生する問題はロッド等錘鋼具類の折
損トラブルである。想定される理由は前項で述べたよう
に打撃主体による打ち込みは破砕効果が極めて悪い事に
起因する。そこで本発明は穿孔の原点である回転主体に
よる切削破砕により上記課題を解決した。次に、既存ロ
ータリードリルの回転型切削ビットは、硬質チップの保
持方式が張付型であり、鑿岩機に装着使用すると打撃時
に刃先チップの脱落、破損が容易に発生する頻度が高い
ため、鑿岩機で使用するビットの台金部にスリットを設
け切削型刃先を埋設・固定する方法を選択し課題の一つ
を解決した

【０００９】次にブロー詰まりであるが、避ける事が困
難な現象は如何様にクリアーするか検討した。まずブロ
ーホールを１ケ所にして発生したブロー詰まりが速く認
識されるようにした。次に、ビット本体のブローホール
は通常、ロッドの先端当り面から吐き出し部まで同一の
径で設けられており、フラッシングホールの径より僅か
に小さい径で、圧力を下げないよう考えられているが孔
壁に変化がなく、一端閉塞し始めると打撃による打ち込
みも手伝って次第に締め固められる事が観察された。小
さな孔に詰まって固まれば極めて取り出し難くかつ、そ
の長さが長くなればなる程困難になっている

【００１０】そこで、ブローホールの孔径（孔壁）に変
化を持たせる為、その径を３段階に変え供給側後方部
は、固結する閉塞物が中央部を抜け出ると壁面抵抗を無
くし、急激に開放される状態を作り、加えて閉塞が回復
すれば切削面周辺の滞留破砕片を吹き飛ばせるだけのブ
ロー容量を必要とするため貯蔵室として拡孔する事とし
た。これに連なる中央部はブローの圧力低下を配慮した
フラッシングホールより僅かに小さくしてある既存の径
を尊重し、打撃時、壁面と閉塞物の振動差や閉塞物の突
き上げ壁面移動の際、ブローエアー（又はフラッシング
ウォーター）がその圧力で壁面に滲入できるよう配慮し
てその閉塞長を出来るだけ短くした。更にその先に連な
る先端部（ブロー吐出口）では閉塞物の侵入・固結を遅
らせると共に打撃時に閉塞物の亀裂発生を容易にするた
め拡孔した。斯くして、エアー又は水のブロー圧力を利
用して自動的にブローホールの孔詰まりを回復させる方
策とした。

【００１１】

【作用】Ａ）本発明による作用については、従来から可
能性が殆ど省みられなかった鑿岩機による硬質土等の穿
孔作業におけるその作業性・能率・経済性等について、
格別の成果が期待されるため、鑿岩機による軟質土等の
穿孔作業が容易となり、機種選定の選択範囲が拡大す
る。

【００１２】Ｂ）本発明による穿孔ビットにより、従来
鑿岩機で難渋した硬質土等の穿孔作業が極めてスムーズ
に進渉するようになり、従来孔詰まりで頻繁に抜き取ら
ねばならなかった穿孔作業員の就労環境も大きく改善さ
れ、自動復帰による付帯機械・関連機器の稼働率向上に
貢献すること大である。

【００１３】Ｃ）ロッド等の錘鋼具類の埋没、折損等に
よるトラブルが減少し、経済性が著しく向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面と共に詳細に説明する。図１は本発明の実施の形
態を示す平面図、図２は本発明の実施の形態を示す要部
正面図、図３は本発明の実施の形態を示す断面図、図４
は本発明の実施の形態を示す正面図である。

【００１５】本発明のドリフタードリル用穿孔ビット
は、ビット本体を構成する台金１の先端部にスリット３
が設けられ、このスリット３に切削用チップ（以下、チ
ップと称する）２を埋め込み銀蝋で固定され、台金１に
設けるブローホール６は中央部１ケ所とし、ビットをロ
ッドに接続すると前記ブローホール６とロッドのフラッ
シングホール７とは同心的に連通し、ブローホール６
は、その通路の径を、接続するロッド端と連接する接続
先端部５からビット先端吐出部６ａに至るまでのブロー
ホール６全長を後方部、中間部、先端部の３段階に変化
させ、後方部はその径ｄ１をロッドのフラッシングホー
ル径ｄの１．３〜２倍とし、その長さＬ１はブローホー
ル６の全長から中間部Ｌ２と先端部Ｌ３の長さを控除し
た長さとし、中間部はその径ｄ２をロッドのフラッシン
グホール径ｄの０．８〜０．９倍とし、その長さＬ２は
ロッドのフラッシングホール径ｄの０．５〜０．８倍で
あり、先端部はその径ｄ３をロッドのフラッシングホー
ル径ｄの１．３〜２倍（但しビットゲージＧの１／３以
下）とし、その長さＬ３はロッドのフラッシングホール
径ｄの０．８〜１．２倍として大略構成されている。

【００１６】図３に示すようにビットの台金１には、ブ
ローホール６に連続してロッドに接続する螺子孔８が設
けられ、この螺子孔８にロッドが螺合して接続され、ロ
ッドの中心孔(通孔)がブローホール６と同心的に連続す
るが、ロッドのフラッシングホールとは、この接続した
ロッドの中心孔７のことであり、図３で想像線で示して
ある。図３においては、符号Ｄ１は螺子孔８の螺子部外
径、Ｄ２は螺子部内径、Ｌはビット全長、ＬＡはロッド
接続長（螺子孔８の長さ）を示す。

【００１７】以下詳細に説明する。 Ａ）超硬チップ（ビット先端刃先）の固定方法 超硬チップ２の固定は、ビット台金１の先端平面を均等
に３分割するスリットセンター０を設け、発生が予想さ
れる内部応力を中心部に集中させないよう偏差Ｅを設定
し、中間ロッド等錘鋼具の疲労折損を防止するよう配慮
した。又、スリットセンター０をビットの回転方向に孔
壁側が先に切削できるよう偏心角度θ１を設定し、更に
刃先喰込みのスムーズ化と打撃時の回転抵抗軽減を考慮
して埋設偏差角度θ２を設定した（図２参照）。

【００１８】それぞれの値は、スリットセンター偏差Ｅ
を３〜５ｍｍ、同センター偏芯角度θ１を３〜５度、埋
設偏差角度θ２を０〜３度とし、台金１にスリット３を
設け、該スリット３に超硬チップ２を埋め込み銀蝋で固
着４する事とした。

【００１９】ビットの切削深さは超硬チップ２の刃先と
ブローホール６の先端（吐き出し口）６ａ位置の差ｅで
ある。従って超硬チップ２の埋設高さＨ１及びＨ２は、
ビットゲージ・穿孔する対象岩体の種類・賦存状態及び
鑿岩機の能力・超硬チップ形状等を勘案して切削深さを
基準に設定する事になる。そこで、切削深さｅを２〜１
０ｍｍとし、埋設高さ（即ちスリットの深さ）を決定す
ることとする。超硬チップ２の高さＨは、上記勘案条件
により異なる為既存の規格に準ずることとする。前面
（切削面側）の埋め込み高さＨ１は、穿孔する前記勘案
条件及び予想される繰り粉の排出程度を推定して選定す
るが、超硬チップ２の高さの２５％〜５０％とし、軟岩
では高く硬質土では低くする。背面の埋込み深さＨ２は
超硬チップ２の刃先角度に準じて整形する為Ｈ１の高さ
から自動的に決る。

【００２０】 Ｂ）超硬チップ（ビット刃先）の形状 超硬チップ２の材質・寸法は、ビットのサイズ・穿孔対
象等によって変えられるのが一般的であり、各社によっ
て形状寸法やその材質が凡そ規格化されている。本発明
の作用・効果に関連する重要な部分以外は、既存の最適
近似形状及び材質を選定し、超硬チップ２の全長Ｙはビ
ットゲージＧの略１／３を基準とし、その厚さＴは可能
な限り薄いものとし、口切りの位置Ｘは全長Ｙの２５〜
３０％、切先角度θ３は１２０〜１５０度、刃先角度θ
４を５５〜６０度とした。

【００２１】 Ｃ）ブローホールの数と形状 鑿岩機装着用従来のビットはブローホールの数が、２ケ
所以上のものが多く、繰粉排出の際の流速によって持ち
上げる圧気速度の低下を配慮したものと考えられる。さ
らに穿孔途中で断層粘土等に遭遇すると殆どの場合孔詰
まりを発生しロッドまで閉塞回転不能となり、結果的に
ブロー不良の打ち込み現象と排出途中の破砕片の落下
で、中間ロッドの固着を余儀なくされる。そこで、ブロ
ーホールを一ケ所にすると、繰り粉の排出が完全に停止
されるから直ちに機械の操作に対応できる事となり回転
の復旧若しくはビット・ロッドの回収に時間を費消せ
ず、ロッドの固着等のトラブルにならなくて済む利点が
ある。

【００２２】次に、ブローホール通路の形状について述
べると、鑿岩機装着用従来のビットはブローホール全長
ＬＢが、各メーカーやビットゲージ及びロッドの種類等
により異なり、その径ｄ２もロッド中央部分に既存する
フラッシングホール７の直径（ｄ）を基準とし、中央部
ｄ２の割合で製作されている。

【００２３】本発明によるビットのブローホール６はそ
の全長ＬＢを、前記の径ｄを基準に後方部ｄ１、中央部
ｄ２、先端部ｄ３の３段階に直径を変化させる形状とし
た。それぞれの径に相当する長さは、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３
である。基準とするフラッシングホール７の径ｄは通常
５〜４０ｍｍの範囲となっている。この径ｄを基準とし
てｄ１は１３０〜２００％、ｄ２は８０〜９５％、ｄ３
は１３０〜２００％とし、その長さＬ２は前記フラッシ
ングホール径ｄの０．５〜０．７倍、Ｌ３は０．８〜
１．０倍、Ｌ１はＬＢ−（Ｌ１＋Ｌ２）とした。

【００２４】

【発明の効果】本発明による穿孔用ビットの装着により
繋岩機で穿孔する従来の作業形態を変更しないで、作業
効率、時間効率及び穿孔用錘鋼具の経済性、就労環境等
において格段の向上をはかる穿孔技術が得られた。従来
のビットを鑿岩機に装着し硬質土等を穿孔するとブロー
ホールの孔詰まりが発生し、これの回復にロッドの抜き
取りが頻発し、通常１孔／Ｈｒで穿孔可能な１０ｍ孔で
も１日で完了しない場合があったが、隣接する位置で本
発明ビットで穿孔すると、１孔／Ｈｒで完了した。更
に、硬質土等の穿孔は回転主体で切削する古来の方法が
勝り、ビット、ロッド、シャンクロッド等の穿孔用錘鋼
具類の耐久性が著しく向上する結果が得られた。

【００２５】鑿岩機による穿孔作業ではその作業時間帯
に、鑿岩機のみならずコンプレッサー、給・排水ポン
プ、集塵機、発電機その他付帯機械を必要とするのが一
般的である。これら機器類は、本発明ビット装着により
作業性（能率）の向上により極めて効果的稼働率とな
り、就労作業員の環境改善は、経験者の高齢化する時代
に即応するとともに施工の安全確保に大きく貢献するこ
とが明白になったことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す要部正面図である。

【図３】本発明の実施の形態を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態を示す正面図である。

【符号の説明】

１ ビット台金 ２ 硬質チップ ３ スリット ４ 銀蝋固着面 ５ 中間ロッド接続先端部 ６ ブローホール ７ フラッシングホール ｄ フラッシングホール径 ｄ１ ブローホール後方部の径 ｄ２ ブローホール中間部の径 ｄ３ ブローホール先端部の径 Ｌ１ ブローホール後方部の長さ Ｌ２ ブローホール中間部の長さ Ｌ３ ブローホール先端部の長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−324580（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−49488（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312280（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−27192（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−46088（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−64288（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/48 E21B 10/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部にスリット構造を持つ穿孔用ビッ
   ト台金部へ、切削用チップを当該スリットへ埋め込み銀
   蝋で固定することにより穿孔性能を著しく向上させたド
   リフタードリル用穿孔ビットにおいて、 台金部に設ける繰粉排出用ブローホール（以下ブローホ
   ールと称する）は中央部１ケ所とし、ビットを動力伝達
   用中間ロッド（以下ロッドと称する）に接続すると前記
   ブローホールとロッドのフラッシングホールは同心的に
   連通し、ブローホールは、その通路の径を、接続するロ
   ッド端と連接する接続先端部からビット先端吐出部に至
   るまでのブローホール全長を後方拡孔部（以下後方部と
   称する）、中間標準部（以下中間部と称する）、先端部
   の３段階に変化させ、 後方部はその径をロッドのフラッシングホール径の１．
   ３〜２倍とし、その長さはブローホールの全長から中間
   部と先端部の長さを控除した長さとし、 中間部はその径をロッドのフラッシングホール径の０．
   ８〜０．９倍とし、その長さはロッドのフラッシングホ
   ール径の０．５〜０．８倍であり、 先端部はその径をロッドのフラッシングホール径の１．
   ３〜２倍（但しビットゲージの１／３以下）とし、その
   長さはロッドのフラッシングホール径の０．８から１．
   ２倍とすることを特徴とする、ブロー詰まりを著しく改
   善したドリフタードリル用穿孔ビット。