JP3400786B2 - 掘削装置 - 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、地中推進装置の先
端部に設けて地盤を掘削する掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】推進管を継ぎ足しながら軸方向に押して
地中に推進する工法が知られている。この工法では、推
進管内にケーシングロッドを回転可能に挿入する。ケー
シングロッドの先端には、推進管の内径よりもやや小さ
い外径の円筒形の基体を結合しておく。この基体の先端
を推進管の先端よりも前方に突出させる。この突出した
基体の円周状の先端には多数の掘削ビットを設けてお
く。各掘削ビットは基体に対して揺動可能に軸支されて
いる。掘削ビットは、基体を推進管の内部に後方から挿
入する時は基体の外径よりも内方に収納されているが、
推進管の前方に突き出されて掘削が始まると、広がるこ
とによって推進管の外径よりも広い範囲を掘削できる。
推進管とケーシングロッドを推進させ、同時にケーシン
グロッドを回転させる。推進管の前方で掘削ビットが回
転して地盤を掘削し、推進管の外径よりも広い範囲を掘
削する。よって、推進管は地盤からの大きな抵抗を受け
ることなく推進することができる。

【０００３】この種の装置では、工事中に掘削ビットを
取り替えるなどのためにケーシングロッドを推進管から
推進方向の手前側に引き抜く必要が生じる場合がある。
前述のように、掘削ビットの掘削外径は推進管の外径よ
り大きいが、掘削ビットは引き抜き時には推進管の内側
に収まる。

【０００４】ケーシングロッドの先端に取り付けられて
いるビットには対象土質や用途等によって種々の形状の
ものがあり、例えば硬質の刃部を備えた略角柱状の小片
状のものなどがある。従来は、ケーシングロッドの先端
の基体に、多数個のこのようなビットがそれぞれ軸を中
心に揺動可能に取り付けられており、さらに揺動するビ
ットの後端部に係止してビットの揺動範囲を規制するス
トッパがビットごとに設けられていた。そして、ケーシ
ングロッドが掘削方向に回転した時には地盤の抵抗によ
ってビットが軸を中心に所定方向に回転してストッパに
係止し、ビットが開いた状態になる。即ちビットの先端
が推進管の外周面よりも外側に位置する。これによっ
て、掘削ビットは推進管よりも大きい範囲を掘削できる
ので、推進管を地中で推進させることができる。また、
ケーシングロッドが掘削方向とは反対方向に回転する
と、各ビットは外径が小さくなる方向に回転し、ケーシ
ングロッドの外周面よりも内側に収納される。これによ
って、掘削ビットを設けたケーシングロッドを推進管か
ら手前の発進側に向けて必要に応じて引き抜くことがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来は、開いて掘削状
態にある掘削ビットの中に、掘削中であるにもかかわら
ず、何らかの原因で開いた時とは反対の方向（収納方
向）に回転してケーシングロッドの外周面よりも内側に
収まる状態となってしまうものがあるという問題があっ
た。かかる掘削ビットは当然掘削の機能は果たさず、こ
のため装置全体として掘削を能率よく行なうことができ
ないという問題があった。

【０００６】本発明は、前記掘削装置において、かかる
問題を解決するためになされたものであり、掘削時に回
転して開いた状態にある掘削ビットが、収納位置に倒れ
こんで掘削できなくなるのを防止することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された掘
削装置（３）は、ケーシングロッド（２）の先端に円筒
形のヘッドリング（５）を固定し、前記ヘッドリングの
前端面に軸方向に平行な挿入孔（７）を周方向に所要の
間隔をおいて複数個形成し、各挿入孔には掘削ビット
（４）の背面に設けた軸（８）を回転自在に挿入して前
記掘削ビットを前記ヘッドリングの前端面に回転可能に
配置し、前記掘削ビットの一端部が前記ヘッドリングの
外径面より外側に突出する掘削位置と前記掘削ビットの
全体が前記ヘッドリングの外径面より内側に収納される
収納位置との間で前記掘削ビットが回転可能となるよう
に前記各位置で前記掘削ビットに接して前記掘削ビット
の回転しうる範囲を規制するストッパ（１２）を前記ヘ
ッドリングの前端面に設けた掘削装置である。そして、
その特徴は、前記掘削装置において、前記掘削ビットの
軸が前記挿入孔に対して所定ストロークスライド自在に
支持され、前記ヘッドリングの前端面の前記各挿入孔が
形成された各位置に、前記ヘッドリングの半径方向に対
して平行に、前記掘削ビットに対応する幅で前記掘削ビ
ットの軸のストロークよりも小さい深さの溝（６）をそ
れぞれ形成したことにある。

【０００８】請求項２に記載された掘削装置は、請求項
１記載の掘削装置（３）において、前記掘削ビット
（４）の背面が平坦面であり、前記収納位置にある前記
掘削ビットは、前記軸（８）を前方にスライドさせた状
態にあって前記溝を跨いで前記ヘッドリング（５）の前
端面に背面で接しており、前記掘削位置にある前記掘削
ビットは、前記軸を後方にスライドさせた状態にあって
前記溝に係合して前記溝の底部に背面で接していること
を特徴としている。

【０００９】請求項３に記載された掘削装置は、請求項
２記載の掘削装置において、前記ヘッドリング（５）の
内周面には前記各挿入孔（７）に連通する周溝（１０）
が形成されており、該周溝には前記各挿入孔内に突出す
る凸部（１１）を備えた係止部材（１５）が装着されて
おり、前記掘削ビット（４）の軸（８）には前記凸部が
係止するとともに前記軸がスライドできるような所定の
長さで段部（９）が形成されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図１
１を参照して説明する。本例は、地中に推進管を埋設す
るための推進装置に関する。図１に示すように、この推
進装置は、地中に推進される推進管１と、推進管１内に
挿入されて回転するケーシングロッド２と、ケーシング
ロッド２の先端に設けた掘削装置３とを有している。そ
して、ケーシングロッド２を回転させることにより、掘
削装置３の掘削ビット４を推進管１の前方で回転させ、
地盤を掘削しながら推進管１を前進させていくものであ
る。なお、表示上の煩雑を避けるため図４〜図１１には
推進管１１は図示していない。

【００１１】図１に示すように、推進管１の内側に組込
まれたケーシングロッド２の先端には円筒形の基体であ
るヘッドリング５が溶接等の手段を介して固定されてい
る。ヘッドリング５の外径は、推進管１の内径よりもや
や小さい程度である。このヘッドリング５の前端面に
は、複数個の掘削ビット４が後述する構造で取り付けら
れている。図２及び図３に示すように、本例の掘削ビッ
ト４は略直方体形状で表面・底面ともに平坦であり、市
販品・規格品等を掘削の目的に合わせて選択したもので
ある。特別な加工により異形にするなどの手は一切加え
ていない。

【００１２】図２〜５に示すように、このヘッドリング
５の前端面には、ヘッドリング５の半径方向に平行な溝
６が、ヘッドリング５の周方向に等角度間隔で複数個形
成されている。即ち、図４に示すように、ヘッドリング
５の中心軸に垂直な面で見ると、複数の溝６はヘッドリ
ング５の前端面に放射状に形成されている。溝６の幅は
前記掘削ビット４の幅と略同一である。溝６の深さは掘
削ビット４の高さよりも小さい。溝６の長さは掘削ビッ
ト４の長さよりも短い。

【００１３】図２及び３に示すように、ヘッドリング５
の前端面の各溝６の底部には、ヘッドリング５の中心線
と平行に複数の挿入孔７が形成されている。そして、前
記掘削ビット４の平坦な背面側には軸８が設けられてい
る。この軸８の後半部には段部９が形成されている。こ
の軸８は前記各挿入孔７に回転可能かつ軸方向にスライ
ド可能に挿入されている。従って、図１及び図２に示す
ように、掘削ビット４はヘッドリング５に対して軸８を
中心として回転可能である。また、後述する制限はある
が、掘削ビット４は軸方向について移動可能である。

【００１４】図１〜図３に示すように、ヘッドリング５
の内周面には、各挿入孔７に連通する周溝１０が形成さ
れており、該周溝１０には前記各挿入孔７内に突出する
凸部１１を備えた係止部材１５が装着されている。図１
及び図２に示すように、この凸部１１の寸法（ヘッドリ
ング５の軸方向に関する高さ）は、掘削ビット４の軸８
の段部９の寸法（軸方向の長さ）よりも小さい。そし
て、この凸部１１が前記挿入孔７内で掘削ビット４の軸
の段部９に係合している。よって、凸部１１の寸法と段
部９の寸法の差の分だけ、軸８は挿入孔７内で軸方向に
往復してスライド可能である。この掘削ビット４が軸方
向に移動できる寸法は、前記溝６の深さよりも大きい。

【００１５】図２及び図３に示すように、ヘッドリング
５の前端面には、各溝６の近傍にストッパ１２が一体に
設けられている。ストッパ１２は、少なくとも、ヘッド
リング５の外周面に連続した外周面１２ａと、回動可能
な掘削ビット４に当接する２つのストッパ面１２ｂ，１
２ｃとを有している。一方のストッパ面１２ｂは溝６の
一つの壁面に一致しており、他方のストッパ面１２ｃは
第１のストッパ面１２ｂと所定の角度で交差している。

【００１６】図２、４〜７は、掘削ビット４が収納位置
にある状態を示す。収納位置にある掘削ビット４は、軸
８を前方にスライドさせた状態にあり、溝６を跨いでヘ
ッドリング５の前端面に背面で接している。掘削ビット
４の全体がヘッドリング５の外周面より内側に収納され
ており、掘削ビット４の後端部がストッパ１２の他方の
ストッパ面１２ｃに係合している。

【００１７】図３、８〜１１は、掘削ビット４が掘削位
置にある状態を示す。掘削位置にある掘削ビット４は、
軸８を後方にスライドさせた状態にあり、溝６に落ち込
んで溝６の壁面及びストッパ１２の第１のストッパ面１
２ｂに係合するとともに、溝６の底部に背面で接してい
る。掘削ビット４の一端部はヘッドリング５の外周面よ
り外側に突出している。

【００１８】以上の構成における作用を説明する。推進
管１内にケーシングロッド２を挿入して掘削を開始す
る。図２及び図４に示す状態から、同図中（イ）に示す
方向にケーシングロッド２を回転しながら、図示しない
推進管とともに地中に押し込んでいく。各掘削ビット４
は地盤からの抵抗を受け、図２（ａ）中に矢印（ハ）で
示すように軸８を中心に回転し、図３及び図８に示す掘
削位置に至って溝６に入りこみ、溝６の壁面とストッパ
１２に係止された状態となる。掘削ビット４は、その略
全長にわたって溝６の壁面等に広い面積で係止すること
ができ、ヘッドリング５に強固に固定された状態となる
ので、掘削中に収納位置に戻ってしまうことはない。す
べての掘削ビット４が正常に機能し、推進管１に対して
地盤をオーバーカットし、推進管１を正常な方向に推進
していくことができる。

【００１９】掘削ビット４の摩耗等による交換に際して
は、ケーシングロッド２を引く動作と、そのケーシング
ロッド２７を掘削時の回転方向に対して逆方向（ロ）に
回転させる動作とを行なう。

【００２０】図３及び図８に示す状態から、同図中
（ロ）に示す方向にケーシングロッド２を回転しながら
ケーシングロッド２を発進側に引き戻していく。発進側
に引き戻すとは、即ち掘削ビット４が推進管１に近づく
方向にケーシングロッド２を引くことを意味する。

【００２１】各掘削ビット４は地盤からの抵抗を受けて
溝６から引き上げられ、図３（ａ）中で矢印（ニ）に示
すように同時に軸８を中心に回転し、図３及び図８に示
す掘削位置から図２及び図４に示す収納位置に至り、ス
トッパ１２に係止された状態となる。掘削ビット４は、
その全体がヘッドリング５の前端面の幅内に収納されて
しまう。これで、ヘッドリング５及びケーシングロッド
２を推進管１の内部に引き込むことができ、発進側にお
いて推進管１からケーシングロッド２を引き出して先端
の掘削ビット４を交換することができる。

【００２２】交換後は、各掘削ビット４を収納状態にし
てヘッドリング５及びケーシングロッド２を推進管１の
内部に挿入し、先端の掘削ビット４が地盤に当接する位
置までケーシングロッド２を挿し込んだのち、そのケー
シングロッド２を掘削方向に回転し、推進を開始する。
掘削ビット４は再び掘削位置に開いて掘削を行なうこと
ができる。

【００２３】以上説明した本例の掘削装置３によれば、
掘削時には、先端のヘッドリング５に設けた溝６に掘削
ビット４を係合させて固定し、引き抜き時には、掘削ビ
ット４が溝６から外れて回転収納される構成としたの
で、掘削時に掘削ビット４を掘削位置に確実に保持して
掘削作業を効果的に行なうことができる。

【００２４】かかる構成の代わりに、例えば掘削ビット
の裏面側に突起を設け、この突起の部分がヘッドリング
側に係止する構成とすることも考えられるが、かかる構
成では多数の掘削ビットに充分な強度を確保しながら複
雑な加工を施さねばならず、市販品・規格品の掘削ビッ
トを利用しづらくなり、製作費が高くつくという実用上
重要な問題がある。また、掘削ビットの裏面に設けた突
起の小さな部分だけで掘削時に掘削ビットが地盤から受
ける反力を支えるのは困難であり、破損に結びつきやす
いという問題もある。

【００２５】ところが、本例の構成は、これらの問題を
いずれも解決している。即ち、市販品・規格品の掘削ビ
ットを後加工なしでそのまま利用できるので製作費は安
価に済む。また、掘削ビット全体にわたる広い面積で溝
等に係合して掘削時の反力を支えるので破損しにくい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明の掘削装置によれ
ば、掘削時には、先端のヘッドリングに設けた溝に掘削
ビットを係合させて固定し、引き抜き時には、掘削ビッ
トが溝から外れて回転収納される構成としたので、掘削
時に掘削ビットを掘削位置に確実に保持することがで
き、掘削作業を効果的に行なうことができる。

【００２７】さらに、本発明によれば、掘削ビットはヘ
ッドリングに形成した溝に嵌って固定されるので、掘削
ビットそのものには加工する必要がなく、市販品・規格
品の掘削ビットを後加工なしでそのまま利用でき、経済
的である。また掘削ビット全体が溝に係合して掘削時の
反力を支えるので、掘削ビットを加工した特定部分だけ
で反力を受ける構成に比べて破損しにくいという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削装置の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
収納状態を示す部分拡大図であって、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図である。

【図３】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
掘削状態を示す部分拡大図であって、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図である。

【図４】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
収納状態を示す正面図である。

【図５】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
収納状態を示す斜視図である。

【図６】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
収納状態を示す一部切り欠き斜視図である。

【図７】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
収納状態を示す斜視図である。

【図８】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
掘削状態を示す正面図である。

【図９】本発明の掘削装置の一例における掘削ビットの
掘削状態を示す斜視図である。

【図１０】本発明の掘削装置の一例における掘削ビット
の収納状態を示す一部切り欠き斜視図である。

【図１１】本発明の掘削装置の一例における掘削ビット
の収納状態を示す部分拡大側面図である。

【符号の説明】

１…推進管 ２…ケーシングロッド ３…掘削装置 ４…掘削ビット ５…ヘッドリング ６…溝 ７…挿入孔 ８…軸 ９…段部 １０…周溝 １１…凸部 １２…ストッパ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングロッドの先端に円筒形のヘッ
   ドリングを固定し、前記ヘッドリングの前端面に軸方向
   に平行な挿入孔を周方向に所要の間隔をおいて複数個形
   成し、各挿入孔には掘削ビットの背面に設けた軸を回転
   自在に挿入して前記掘削ビットを前記ヘッドリングの前
   端面に回転可能に配置し、前記掘削ビットの一端部が前
   記ヘッドリングの外径面より外側に突出する掘削位置と
   前記掘削ビットの全体が前記ヘッドリングの外径面より
   内側に収納される収納位置との間で前記掘削ビットが回
   転可能となるように前記各位置で前記掘削ビットに接し
   て前記掘削ビットの回転しうる範囲を規制するストッパ
   を前記ヘッドリングの前端面に設けた掘削装置におい
   て、 前記掘削ビットの軸が前記挿入孔に対して所定ストロー
   クスライド自在に支持され、 前記ヘッドリングの前端面の前記各挿入孔が形成された
   各位置に、前記ヘッドリングの半径方向に対して平行
   に、前記掘削ビットに対応する幅で前記掘削ビットの軸
   のストロークよりも小さい深さの溝をそれぞれ形成した
   ことを特徴とする掘削装置。
2. 【請求項２】 前記掘削ビットの背面は平坦面であり、
   前記収納位置にある前記掘削ビットは、前記軸を前方に
   スライドさせた状態にあって前記溝を跨いで前記ヘッド
   リングの前端面に背面で接しており、前記掘削位置にあ
   る前記掘削ビットは、前記軸を後方にスライドさせた状
   態にあって前記溝に係合して前記溝の底部に背面で接し
   ている請求項１記載の掘削装置。
3. 【請求項３】 前記ヘッドリングの内周面には前記各挿
   入孔に連通する周溝が形成されており、該周溝には前記
   各挿入孔内に突出する凸部を備えた係止部材が装着され
   ており、前記掘削ビットの軸には前記凸部が係止すると
   ともに前記軸がスライドできるような所定の長さで段部
   が形成されていることを特徴とする請求項２記載の掘削
   装置。