JP3246234B2 - 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地盤若しく
は岩盤等に掘削孔を穿つ掘削工具に関し、より詳しくは
掘削する地盤若しくは岩盤等の圧力により掘削速度が低
下す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と掘削方向に係合
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。

【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固定さ
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が地盤若しくは岩盤等に対する掘削抵抗を受
けて軸部分２１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１
０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、図５および図７に示すよう
に、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、地盤若しくは岩盤
等に穿つ孔の内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により土砂若しくは岩石等を破砕
して掘削し前進する。この際、掘削された土砂等は、図
４および図７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。そ
して、掘削パイプ３０は掘削した孔の内部に取り残さ
れ、孔の内壁面が崩れ落ちて孔が埋没することが無いよ
うに補強する役目を果たすようにされている。

【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９０においては、掘削する孔の深さが深くなればな
るほど掘削パイプ３０の外周面に作用する地盤や岩盤の
圧力が大きくなる。これにより掘削パイプ３０の外周面
には土砂や岩石に次第に固着して、掘削パイプ３０と地
盤若しくは岩盤との間の摩擦が大きくなるから、デバイ
ス１０に加えられる打撃力が掘削パイプ３０を前進させ
るために大きく消費され、もって掘削速度が次第に低下
し、最悪の場合には掘削することができなくなる場合が
ある。また、アンカー工事においては、掘削作業を完了
した後に掘削パイプ３０を土中から引き抜く必要がある
が、上述の掘削工具９０を用いた掘削作業においては、
掘削パイプ３０が土砂や岩石に固着して掘削パイプ３０
を引き抜くことができなくなる場合がある。

【０００８】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する孔の深さ
が深くなっても掘削パイプの外周面に土砂や岩石が固着
することが無く、もって掘削速度の低下を防止すること
ができるとともに掘削作業後に掘削パイプを容易に引き
抜くことができる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、掘削方向
に延びる軸線の回りに回転するとともに前記軸線方向に
打撃しながら掘削孔を穿つ工具本体と、前記工具本体を
囲繞するように配設されるとともに前記工具本体に対し
て掘削方向に係合させられて前記工具本体と一体に前記
掘削孔中を前進させられる掘削パイプとを備え、掘削パ
イプの内周面と工具本体の大径部の外周面とに設けたス
プライン、または前記軸線方向に延びる溝と半径方向に
突設するピン、または前記軸線方向に延びる溝とキーと
により、前記掘削パイプを前記工具本体に対して回転方
向に係合させ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、掘削パイプが工
具本体に対して回転方向に係合しているので、掘削パイ
プは工具本体と一体となって回転しながら掘削孔中を前
進する。これにより、掘削パイプの外周面に土砂や岩石
が固着することを防止することができるから、掘削する
孔の深さが深くなっても掘削パイプと地盤若しくは岩盤
との間の摩擦が大きくなることが無い。したがって、工
具本体に加えられる打撃力が掘削パイプを前進させるた
めに大きく消費されることが無いから、掘削する孔の深
さが深くなっても掘削速度が低下することが無い。

【００１１】

【実施例】本発明に係る掘削工具の実施例を、以下に図
面に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明に
係る実施例１の掘削工具の要部を破断して示す側面図、
図２は本発明に係る実施例２の掘削工具の要部を拡大し
て示す断面図、図３は本発明に係る実施例３の掘削工具
の要部を拡大して示す断面図である。なお、以下の説明
においては、前述した従来の掘削工具９０と同一の部分
には同一の符号を使用しその説明を省略する。

【００１２】実施例１ 本実施例１の掘削工具１１０は、掘削パイプ５０の内周
面に設けた雌スプライン５３と、工具本体としてのデバ
イス４０の大径部４０Ｂの外周面に設けた雄スプライン
４１とを係合させることによって、掘削パイプ５０をデ
バイス４０と一体に回転するようにしたものであり、そ
れ以外の部分の構成は前述した従来の掘削工具９０とほ
ぼ同一とされているので、以下の説明においてはその特
徴部分を詳細に説明する。

【００１３】すなわち図１に示すように、本実施例１の
掘削工具１１０のデバイス４０の大径部１０Ｂの外周面
には、雄スプライン４１が形成されている。

【００１４】前記掘削パイプ５０は、本実施例１におい
ては厚肉の第１の部分５１と薄肉との第２の部分５２と
に分割されているとともに、両者はその端面を突き合わ
せた状態でその外周面が全周にわたって溶接され、もっ
て同軸に一体とされている。そして、前記第１の部分５
１のブロック２０側の端部内周面には前記雄スプライン
４１と係合する雌スプライン５３が形成されているとと
もに、反対側の端部内周面には段差面５４が形成されて
いる。

【００１５】これにより、掘削パイプ５０の内部にデバ
イス４０を挿通させると、デバイス４０の雄スプライン
４１と掘削パイプ５０の雄スプライン５３とが回転方向
に係合し、もって掘削パイプ５０はデバイス４０と一体
に回転させられる。また、掘削パイプ５０に設けられて
いる段部５４に、デバイス４０に設けられているフラン
ジ４２の段部４３が当接することにより、掘削パイプ５
０はデバイス４０と一体に掘削方向に前進させられる。

【００１６】本実施例１の掘削工具１１０を用いて地盤
若しくは岩盤を掘削する際には、掘削パイプ５０がデバ
イス４０と一体になって回転しながら掘削方向に前進さ
せられるので、掘削パイプ５０の外周面５０ａに土砂若
しくは岩石が容易に固着することが無い。これにより、
掘削する孔の深さが深くなるにつれて掘削パイプ５０に
作用する地盤若しくは岩盤の圧力が増加しても、掘削パ
イプ５０の外周面に土砂若しくは岩石が容易に固着する
ことが無く、掘削パイプ５０と地盤若しくは岩盤との間
の摩擦力が大きくなるということが無い。したがって、
地盤若しくは岩盤との間の摩擦力に抗して掘削パイプ５
０を前進させるためにデバイス４０に加えられるハンマ
の打撃力が大きく消費されることが無いから、掘削する
孔の深さが深くなってもデバイス４０の掘削速度が低下
することを防止することができる。

【００１７】すなわち、本実施例１の掘削工具１１０に
よれば、掘削パイプ５０がデバイス４０と一体に回転す
るようにされているので、掘削する孔の深さが深くなっ
ても掘削速度が低下するということが無く、もって掘削
作業を効率よく行うことができる。

【００１８】実施例２ 本実施例２の掘削工具１２０は、掘削パイプをデバイス
に対して回転方向に係合させる手段を前述した実施例１
の掘削工具１１０と異ならせたものである。すなわち図
２に示すように、本実施例２の掘削工具１２０において
は、デバイス６０の外周面６１に軸線方向に延びる溝６
２が凹設されているとともに、掘削パイプ６５にはその
内周面６６から半径方向内側に向かって突設するピン６
７が植設されている。そして、前記ピン６７の先端部分
を前記溝６２内に挿通させることにより掘削パイプ６５
がデバイス６０と回転方向に係合し、もって一体に回転
するようにされている。

【００１９】すなわち、本実施例２の掘削工具１２０に
おいては、デバイス６０と掘削パイプ６５とを回転方向
に係合させるために、掘削パイプ６５の軸線方向の寸法
が短くて済むピン６１を用いているので、掘削パイプ６
５に軸線方向の寸法の余裕が無くてスプラインを形成す
ることができない場合等に極めて有効である。

【００２０】実施例３ 本実施例３の掘削工具１３０は、掘削パイプをデバイス
に対して回転方向に係合させる手段を前述した実施例１
の掘削工具１２０と異ならせたものである。すなわち図
３に示すように、本実施例３の掘削工具１３０において
は、デバイス８０の外周面８１に軸線方向に延びる溝８
２が凹設されているとともに、掘削パイプ８５の内周面
８６に軸線方向に延びるように凹設された溝８７内には
キー８８が取り付けられている。そして、前記キー８８
をデバイス８０の溝８２に嵌合させることにより、掘削
パイプ８５がデバイス８０と回転方向に係合し、もって
一体に回転するようにされている。

【００２１】すなわち、本実施例３の掘削工具１３０に
おいては、デバイス８０と掘削パイプ８５とを回転方向
に係合させるためにキー８８を用いているので、デバイ
ス８０の外周面８１の円周方向の全周にわたってスプラ
インを形成することができない場合等に極めて有効であ
る。また、デバイス８０と掘削パイプ８５とにそれぞれ
溝８２・８７を加工するだけで良いから、スプラインを
形成することに比較して容易に製造することができると
いう利点を有するばかりでなく、比較的大きな回転トル
クをデバイス８０から掘削パイプ８５に伝達することが
できるという利点も有する。

【００２２】なお、本発明の掘削工具は上述した実施例
によって限定されるものではなく、例えば工具本体の形
式が異なっている掘削工具についても本発明を適用する
ことができることは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】すなわち、本発明の掘削工具は、掘削方
向に延びる軸線の回りに回転しながら掘削孔を穿つ工具
本体と、前記工具本体を囲繞するように配設されるとと
もに前記工具本体に対して掘削方向に係合させられて前
記工具本体と一体に前記掘削孔中を前進させられる掘削
パイプとを備えるとともに、前記掘削パイプを前記工具
本体に対して回転方向に係合させたものであるから、地
盤若しくは岩盤等を掘削する際に、掘削パイプは工具本
体と一体になって回転させられた状態で掘削孔中を前進
させられることとなって、その外周面に土砂若しくは岩
石が容易に固着することが無い。これにより、掘削する
孔の深さが深くなって掘削パイプに作用する地盤若しく
は岩盤の圧力が高くなっても、掘削パイプと地盤若しく
は岩盤との間の摩擦が高くなることがないから、地盤若
しくは岩盤との摩擦力に抗して掘削パイプを前進させる
ために工具本体に加えられるハンマの打撃力が消費され
ることが無く、もって掘削速度が低下することを防止す
ることができる。したがって、本発明によれば掘削する
孔の深さが深くなっても掘削速度が低下することが無
く、掘削作業を効率よく行える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】本発明に係る実施例１の掘削工具の要部を破断
して示す側面図、

【図２】本発明に係る実施例２の掘削工具の要部を拡大
して示す断面図、

【図３】本発明に係る実施例３の掘削工具の要部を拡大
して示す断面図である。

【図４】従来の掘削工具の全体縦断面図である。

【図５】図４に示す従来の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に示す従来の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に示す従来の掘削工具の作動を説明する斜
視図である。

【符号の説明】

１０ デバイス（工具本体） １０Ａ 小径部 １０Ｂ 大径部 １１ 挿通孔 １２ スプライン溝 １３ フランジ 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 ２０ ブロック ２０Ｒ ブロック ２０Ｌ 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 ３０ 掘削パイプ ３１ 段部 ３２ 雌スプライン ４０ デバイス ４０ａ 外周面 ４１ 雄スプライン ４２ フランジ ４３ 段部 ５０ 掘削パイプ ５１ 第１の部分 ５２ 第２の部分 ５３ 雄スプライン ５４ 段部 ６０ デバイス ６１ 外周面 ６２ 溝 ６５ 掘削パイプ ６６ 内周面 ６７ ピン ８０ デバイス ８１ 外周面 ８２ 溝 ８５ 掘削パイプ ８６ 内周面 ８７ 溝 ８８ キー ９０ 従来の掘削工具 １１０ 本発明に係る実施例１の掘削工具 １２０ 本発明に係る実施例２の掘削工具 １３０ 本発明に係る実施例３の掘削工具

───────────────────────────────────────────────────── 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２−289786（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/38 E21B 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削方向に延びる軸線の回りに回転すると
   ともに前記軸線方向に打撃しながら掘削孔を穿つ工具本
   体と、前記工具本体を囲繞するように配設されるととも
   に前記工具本体に対して掘削方向に係合させられて前記
   工具本体と一体に前記掘削孔中を前進させられる掘削パ
   イプとを備え、掘削パイプの内周面と工具本体の大径部
   の外周面とに設けたスプライン、または前記軸線方向に
   延びる溝と半径方向に突設するピン、または前記軸線方
   向に延びる溝とキーとにより、前記掘削パイプを前記工
   具本体に対して回転方向に係合させたことを特徴とする
   掘削工具。