JP5593803B2 - 掘削工具 - Google Patents

Description

本発明は、工具本体に対してその外径が拡縮径するビットヘッドを備えた掘削工具に関するものである。

このように、工具本体に対して外径が拡縮径するビットヘッドを備えた掘削工具としては、特許文献１、２に記載されたようなものが知られている。このような掘削工具では、掘削時にはビットヘッドを拡径させて、工具本体よりも外径の大きなケーシングパイプよりさらに径の大きな削孔を形成することによって該削孔内にケーシングパイプを挿入してゆき、掘削終了後はビットヘッドを縮径させて工具本体ごとケーシングパイプ内を通して引き抜くことで、ケーシングパイプのみを地盤に埋設することが可能となる。

特開平９−２１７５７８号公報 特開２００２−２５０１９４号公報

ところが、これら特許文献１、２に記載された掘削工具は、いずれも専ら縦掘用のものであってビットヘッドを削孔の孔底に押し付けて圧力を作用させることで拡径させるものであり、これを横掘掘削に用いようとすると掘削時に重力や外部からの衝撃等によってビットヘッドが縮径してしまって拡径状態を維持することができなくなったり、掘削終了後にビットヘッドを縮径させようとしてもやはり重力によって確実に縮径させることができなくなったりするおそれがある。なお、掘削時に与えられる回転力をビットヘッドにさようさせることで拡縮径させる掘削工具も種々提案されているが、横掘時には同様の課題が生じることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、横掘時や外部からの衝撃が作用したときでもビットヘッドの拡径状態を維持するなど、確実にビットヘッドを拡縮径させることが可能な掘削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線を中心とする円盤状のプレートが該軸線回りに回転可能に取り付けられるとともに、これらプレートと工具本体との間には、上記軸線に対する径方向に出没可能なビットヘッドが介装されていて、上記ビットヘッドには上記軸線方向に突出する軸部が設けられており、上記プレートと上記工具本体とのうちの一方には、上記軸部を摺動可能に収容する長溝が周方向に延びるように形成されていて、この長溝は掘削時の上記工具本体の回転方向とは反対側の溝端部が最も上記軸線に対する径方向外周側に位置させられているとともに、上記プレートと上記工具本体とのうちの他方には凹所が形成され、この凹所は上記軸線に垂直な底面と、この底面から垂直に延びるとともに上記軸線に対する径方向に向けて互いに対向して平行に延びる、上記工具本体の回転方向側を向く壁面およびその反対側を向く壁面とを備え、上記ビットヘッドは、上記工具本体の周方向を向く側面が上記凹所の上記回転方向側を向く壁面とその反対側を向く壁面とに摺接することにより、上記凹所に周方向に係止されて収容されるとともに上記軸線に対する径方向に案内されつつ出没可能とされ、上記プレートが上記工具本体に対して掘削時の上記工具本体の回転方向とは反対側に回転させられたときには上記ビットヘッドが径方向外周側に突出させられ、上記プレートが上記工具本体に対して掘削時の上記工具本体の回転方向に回転させられたときには上記ビットヘッドが径方向内周側に没入させられることを特徴とする。

このように構成された掘削工具では、工具本体の軸線に対する径方向に出没可能とされて拡縮径するビットヘッドが、工具本体とその先端部に回転可能に取り付けられたプレートとの間に介装されていて、掘削時にはプレートが削孔の孔底に押し付けられた状態となる。そして、掘削時に工具本体が回転させられるときには、孔底に当接したプレートは相対的に工具本体に対してこの掘削時の回転方向とは反対側に回転させられ、これによってビットヘッドが径方向外周側に突出させられて拡径するので、ケーシングパイプを挿入する場合にこれよりも径の大きな削孔を形成することができる。

また、掘削終了後にはプレートを削孔の孔底に押し付けたまま工具本体を掘削時とは反対側に回転させると、プレートは工具本体に対して相対的に掘削時の回転方向に回転させられることによりビットヘッドが径方向内周側に没入させられて縮径するので、そのままケーシング内を通して工具本体およびプレートごと抜き出すことができる。従って、このようにプレートの回転によってビットヘッドを径方向に出没させることにより、重力や外部からの衝撃に影響を受けることなく確実なビットヘッドの拡縮径を促して、横掘時でも安定した円滑な削孔の形成を図ることが可能となる。

さらに、このようにプレートの回転によってビットヘッドを拡縮径可能とするのに、本発明では、上記ビットヘッドに上記軸線方向に突出する軸部を設け、上記プレートと上記工具本体とのうちの一方には、上記軸部を摺動可能に収容する長溝を周方向に延びるように形成して、この長溝は掘削時の上記工具本体の回転方向とは反対側の溝端部が最も上記軸線に対する径方向外周側に位置するようにし、上記プレートと上記工具本体とのうちの他方には凹所を形成し、この凹所には上記軸線に垂直な底面と、この底面から垂直に延びるとともに上記軸線に対する径方向に向けて互いに対向して平行に延びる、上記工具本体の回転方向側を向く壁面およびその反対側を向く壁面とを備え、上記ビットヘッドは、上記工具本体の周方向を向く側面が上記凹所の上記回転方向側を向く壁面とその反対側を向く壁面とに摺接することにより、上記凹所に周方向に係止して収容するとともに上記軸線に対する径方向に案内されつつ出没可能とするようにしている。

このような構成の掘削工具では、掘削時に工具本体を回転させてプレートが相対的に反対側に回転させられると、プレートと工具本体との一方に設けられた長溝に軸部が摺動可能に収容されるとともにプレートと工具本体との他方の凹所に周方向に係止されて収容されたビットヘッドは、長溝に沿ってプレートと工具本体との一方に対し相対的に掘削時の回転方向の反対側に摺動させられる。そして、この回転方向とは反対側の長溝の溝端部は最も上記軸線に対する径方向外周側に位置させられているので、ビットヘッドは径方向に案内させられて外周側に突出させられる。また、掘削終了後に工具本体を掘削時とは反対側に回転させてプレートを相対的に掘削時の回転方向に回転させると、ビットヘッドは上記とは逆に径方向内周側に案内されて没入させられ、縮径させられる。

ここで、このような場合においては、上記ビットヘッドと上記凹所とに、上記軸線に垂直な平面に沿って凹凸する互いに嵌合可能な溝部と凸部とをそれぞれ形成するとともに、上記軸部は上記軸線方向に係止して上記長溝に摺動可能に収容することにより、上記プレートを、上記ビットヘッドと上記軸部とを介して上記軸線方向先端側に抜け止めして上記工具本体の先端部に取り付けることができる。従って、工具本体先端部やプレートに該プレートを抜け止めしつつ回転可能に支持するための手段を設けるスペースを確保し難いような場合でも、プレートの脱落等を防止することが可能となる。

ただし、このようなスペースを設けることが可能であるなら、上記プレートを、上記軸線に沿って延びる上記軸線方向に係止された回転軸を介して、上記工具本体の先端部に上記軸線方向先端側に抜け止めして取り付けるようにしてもよい。この場合には、上記回転軸を介してプレートを工具本体先端部に直接的に回転可能かつ抜け止めして取り付けることができるので、その取付剛性の向上を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、横掘時においても、掘削時には確実にビットヘッドを拡径状態に維持して所定の径の削孔を形成することが可能となるとともに、掘削終了後にも確実にビットヘッドを縮径させて掘削工具を抜き出すことが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示すビットヘッドが拡径した状態の（ａ）正面図、（ｂ）先端部の側断面図、（ｃ）図（ａ）におけるＺＺ断面図である。 図１に示す実施形態のビットヘッドが縮径した状態の正面図である。 図１に示す実施形態の工具本体の（ａ）正面図、（ｂ）先端部の側断面図である。 図１に示す実施形態のプレートの（ａ）正面図、（ｂ）側断面図である。 図１に示す実施形態のビットヘッドの（ａ）正面図、（ｂ）側断面図である。 本発明の第２の実施形態を示すビットヘッドが拡径した状態の（ａ）正面図、（ｂ）先端部の側断面図である。 図６に示す実施形態のビットヘッドが縮径した状態の正面図である。 図６に示す実施形態の工具本体の（ａ）正面図、（ｂ）先端部の側断面図である。 図６に示す実施形態のプレートの（ａ）正面図、（ｂ）側断面図である。 図６に示す実施形態のビットヘッドの（ａ）正面図、（ｂ）側断面図である。

図１ないし図５は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において工具本体（デバイス）１は、図３に示すようにその先端部が軸線Ｏを中心とした外形略円柱状をなし、図示されない後端部（図１（ｂ）および図３（ｂ）において右側部分）に形成される小径のシャンク部が掘削ロッド等を介して掘削装置に連結されることにより、掘削時には軸線Ｏ方向先端側（図１（ｂ）および図３（ｂ）において左側）に向けての推力および打撃力と、軸線Ｏ回りに回転方向Ｔに向けての回転力とが与えられる。

この工具本体１の先端部外周には、その後端側部分の外径が一段大きくされるようにして段部１Ａが形成されており、この段部１Ａにおける外径は、工具本体１とともに削孔に挿入されるケーシングパイプ２の内径よりも僅かに小さくされるとともに、このケーシングパイプ２の先端に接合されるケーシングトップ２Ａの内径よりは大きくされている。また、段部１Ａよりも先端側の工具本体１先端部の外径はケーシングトップ２Ａの内径よりも僅かに小さくされている。

このような工具本体１は、掘削時には段部１Ａをケーシングトップ２Ａの後端面に当接させるとともに、先端部の先端側をケーシングトップ２Ａの先端から突き出させるようにしてケーシングパイプ２内に挿入され、上記推力および打撃力が段部１Ａからケーシングトップ２Ａを介してケーシングパイプ２に伝えられて、当該掘削工具によって形成される削孔にケーシングパイプ２が挿入されるようにされている。

また、工具本体１の先端面には、その中央部に軸線Ｏを中心とした小径円柱状の回転軸１Ｂが一体に突設されるとともに、この回転軸１Ｂの周りには、周方向に延びる複数（本実施形態では３つ）の長溝３が、軸線Ｏ回りに回転対称（本実施形態では１２０°回転対称）となるように互いに間隔をあけて形成されている。これらの長溝３は、軸線Ｏに沿った断面が図３（ｂ）に示すように先端面に開口する「コ」字状をなすとともに、軸線Ｏ方向先端視には図３（ａ）に示すように長円状をなしていて、その溝幅の中心線Ｌが軸線Ｏを中心とする１つの円の接線方向に真っ直ぐ延びるようにされている。

ただし、これらの長溝３は、その上記回転方向Ｔの反対側の溝端部３Ａが回転方向Ｔ側の溝端部３Ｂよりも軸線Ｏに対する径方向外周側に位置するようにされている。ここで、本実施形態における長溝３は、この回転方向Ｔ側の溝端部３Ｂから上記１つの円との接点に向けて軸線Ｏに近づくように延び、この接点から回転方向Ｔの反対側の溝端部３Ａに向けては軸線Ｏから遠ざかるように延びて、この溝端部３Ａで最も径方向外周側に達するようにされている。

また、工具本体１先端部の外周面からは、この長溝３の壁面（本実施形態では径方向内周側の壁面）に沿うようにして断面円形のピン孔３Ｃが軸線Ｏに垂直な平面内に穿設されており、このピン孔３Ｃが上記壁面に開口する部分では、該壁面に断面半円状の溝が形成される。さらに、工具本体１の先端部の外周面には、上記先端面から軸線Ｏに平行に段部１Ａを越えて延びて先端部の後端面に開口する繰り粉の排出溝１Ｃが、それぞれ長溝３の回転方向Ｔ側の溝端部３Ｂの外周側に位置するように周方向に等間隔に複数形成されている。なお、工具本体１の先端面は、上記回転軸１Ｂや長溝３、排出溝１Ｃを除いて、軸線Ｏに垂直な平坦面とされている。

このような工具本体１の先端部に取り付けられるプレート４は、図４に示すように軸線Ｏを中心とした概略円盤（円板）状をなし、その外径は工具本体１の先端部の外径と略等しくされていて、このプレート４の先端面には超硬合金等の硬質金属よりなるチップ５が多数植設されている（図４（ａ）ではプレート４の先端面外周のゲージ部にしかチップ５は示されていないが、その内周の軸線Ｏを中心とした円形面部分にもチップ５は植設されている。）。また、プレート４の外周面には上記排出溝１Ｃと同形同大で同数の排出溝４Ａがやはり周方向に等間隔に形成されている。

さらに、周方向においてこれらの排出溝４Ａの間には、軸線Ｏを中心とする１つの円周上に中心を有する長溝３と同数の円形孔４Ｂが周方向に等間隔に、プレート４の先端面から軸線Ｏ方向に穿設されている一方、プレート４の後端面には円形孔４Ｂと同数の凹所６が、それぞれ円形孔４Ｂと連通するように形成されている。なお、これらの円形孔４Ｂの中心が位置する上記１つの円周の半径は、工具本体１の先端面において上記長溝３の中心線Ｌが接する１つの円の半径よりも大きく、かつ軸線Ｏから長溝３の最も径方向外周側に位置する上記溝端部３Ａの中心までの距離よりは小さくされている。

凹所６は、プレート４の後端面側から見て、円形孔４Ｂの中心と軸線Ｏとを結ぶ直線を中心としてＵ字状をなしてプレート４の外周面に開口するように形成されており、その周方向の幅は円形孔４Ｂの直径よりも大きくされている。また、プレート４の後端面の中央部には、工具本体１先端部の上記回転軸１Ｂが嵌合する断面円形の止まり孔４Ｃが形成され、この止まり孔４Ｃや凹所６、排出溝４Ａを除いて、プレート４の後端面は軸線Ｏに垂直な平坦面とされている。

さらに、上記凹所６は、軸線Ｏ方向後端側を向いて上記円形孔４Ｂが開口する軸線Ｏに垂直な底面６Ａと、この底面６Ａから垂直すなわち軸線Ｏに平行に延びてプレート４の後端面に連なる、上記Ｕ字状の壁面６Ｂとから形成されており、このうち壁面６Ｂには溝部６Ｃが形成されている。この溝部６Ｃは、図４（ｂ）に示すように上記壁面６Ｂの軸線Ｏ方向中央部に断面「コ」字状に開口し、該壁面６Ｂから垂直に凹むように、すなわち軸線Ｏに垂直な平面に沿って凹むように形成されたものであって、上述のようにＵ字状をなす壁面６Ｂの全長に亙って一定の形状、深さで形成されている。従って、凹所６がプレート４の外周面に開口する側の上記Ｕ字の両端部では、これら両端部の壁面６Ｂと溝部６Ｃとが軸線Ｏに対する径方向に向けて互いに対向して平行に延びることになる。

本実施形態では、こうしてプレート４の後端面側に形成された凹所６に、図５に示すようなビットヘッド７が収容されて取り付けられる。このビットヘッド７は、プレート４の後端面から底面６Ａまでの凹所６の深さと略等しい厚さの平板状とされ、凹所６に収容された収容状態で壁面６Ｂ側を向くビットヘッド７の側面７Ａは該壁面６Ｂに嵌合可能なＵ字状をなすとともに、この側面７Ａの中央部にはさらに上記溝部６Ｃに嵌合可能な凸部７Ｂが形成されている。

従って、ビットヘッド７は、側面７Ａと凸部７Ｂが凹所６の壁面６Ｂと溝部６Ｃの上記両端部に摺接するようにして挟み込まれることでプレート４の径方向に係止され、さらにこれら壁面６Ｂと溝部６Ｃを側面７Ａと凸部７Ｂが摺動することにより径方向に案内されつつ出没可能とされる。また、この溝部６Ｃに凸部７Ｂが嵌合することにより、ビットヘッド７とプレート４とは軸線Ｏ方向に係合させられる。なお、この凸部７Ｂは、本実施形態ではビットヘッド７のＵ字状をなす上記側面７Ａの全長に亙って同じくＵ字状をなすように形成されている。

また、このビットヘッド７には、側面７ＡがなすＵ字のうち半円弧状部分の中心に同心とされた断面円形をなす貫通孔７Ｃが形成されている。この貫通孔７Ｃは、上記収容状態において軸線Ｏ方向先端側を向く側が後端側を向く側よりも内径が一段大きくされた多段円形孔であり、先端側を向く大径部の内径はプレート４の上記円形孔４Ｂの内径と略等しくされるとともに、後端側を向く小径部の内径は工具本体１の上記長溝３の溝幅と略等しくされている。

さらに、同じく上記収容状態においてプレート４の外周側に向けられるビットヘッド７の側面７Ｄは、これらプレート４や工具本体１先端部の外径（半径）と略等しい半径を有する円弧面状に形成されている。そして、この側面７Ｄとビットヘッド７の軸線Ｏ方向先端側に向けられる面との交差稜線部には、やはり超硬合金等の硬質材料よりなるチップ８が多段状に植設されている。なお、このビットヘッド７のチップ８は、後述するビットヘッド７の拡縮径に干渉しないように配設されている。

このようなビットヘッド７は、上記凸部７Ｂを溝部６Ｃに嵌合させてプレート４の凹所６に収容された上で、プレート４の止まり孔４Ｃに工具本体１先端面の回転軸１Ｂを嵌合させつつプレート４を工具本体１先端部に装着し、プレート４の円形孔４Ｂとビットヘッド７の貫通孔７Ｃの中心線を一致させるとともに、この中心線が工具本体１の長溝３の上記中心線Ｌ上に位置するように位置決めした状態で、図１（ｃ）に示すように円形孔４Ｂから軸部９を貫通孔７Ｃおよび長溝３に挿入して軸線Ｏ方向に突出するようにビットヘッド７に取り付け、さらに上記ピン孔３Ｃにピン１０を挿入してこの軸部９を軸線Ｏ方向先端側に係止することにより、プレート４とともに工具本体１先端部に取り付けられる。

ここで、本実施形態では上記軸部９は、円形孔４Ｂおよび貫通孔７Ｃの大径部の内径より僅かに小さく、貫通孔７Ｃの小径部および長溝３の溝幅よりは大きな外径を有する円板状の頭部９Ａと、貫通孔７Ｃの小径部および長溝３の溝幅より僅かに小さな外径を有してこれら小径部および長溝３に摺動可能に収容される円柱状の摺動軸９Ｂとが同軸に一体形成されたものであり、頭部９Ａの厚さは貫通孔７Ｃの大径部の深さより僅かに小さく、また摺動軸９Ｂの長さは貫通孔７Ｃの小径部の深さと長溝３の深さとの和よりも僅かに小さくされている。さらに、摺動軸９Ｂの外周面には、上記ピン孔３Ｃと略同径の断面半円弧状をなす環状溝９Ｃが、該摺動軸９Ｂを長溝３に収容した状態で軸線Ｏ方向にピン孔３Ｃと等しい位置となるように形成されている。

従って、上述のように位置決めした状態で軸部９を挿入すると、頭部９Ａは貫通孔７Ｃの大径部に収容されるとともに、摺動軸９Ｂは小径部から長溝３内に突出して収容され、環状溝９Ｃとピン孔３Ｃとが一致して断面円形の孔部が形成されるので、ピン孔３Ｃにピン１０を挿入して固定することにより、軸部９は、このピン１０に係止されて軸線Ｏ方向先端側に抜け止めされ、長溝３に沿った摺動のみが許容される。

また、軸部９が挿入されたビットヘッド７は、軸部９とともに抜け止めされて一体的に長溝３に沿った移動が許容されるとともに、プレート４に対しては上述のように周方向に係止されて軸線Ｏに対する径方向への移動が許容される。さらに、プレート４は、その凹所６の溝部６Ｃにビットヘッド７の凸部７Ｂが嵌合することにより軸線Ｏ方向に係止されて、やはり先端側に抜け止めされ、ビットヘッド７および軸部９の移動に伴う軸線Ｏ回りの所定の回転範囲内での回転のみが許容される。

このように構成される掘削工具においては、プレート４を上記所定の回転範囲のうち掘削時の回転方向Ｔ側に回転させると、図２に示すように軸部９は長溝３の回転方向Ｔ側の溝端部３Ｂに位置し、これに伴いビットヘッド７は凹所６内に略収容されて径方向内周側に没入し、縮径した状態となる。なお、この縮径状態で、ビットヘッド７の上記側面７Ｄは、プレート４の外周面および工具本体１先端部の外周面と面一な円筒面を成すようにされており、従ってこの縮径状態でケーシングパイプ２の後端側から工具本体１を挿入することにより、その先端部とプレート４およびビットヘッド７はケーシングトップ２Ａの内周を通り抜け、ケーシングパイプ２の先端に突出する。

そこで、こうして突出した最先端のプレート４を地盤または削孔の孔底に当接させて工具本体１に掘削時の回転方向Ｔへの回転力を与えると、工具本体１に対してプレート４は相対的に回転方向Ｔの反対側に回転させられることになり、これに伴いビットヘッド７および軸部９も回転方向Ｔの反対側に移動させられる。

ところが、軸部９は長溝３内に収容されて該長溝３に沿って摺動可能とされており、この長溝３は、軸線Ｏを中心とする１つの円の接線方向に延びて回転方向Ｔの反対側の溝端部３Ａが最も径方向外周側に位置するようにされているので、軸部９の移動に伴って回転方向Ｔの反対側に移動するのに従いビットヘッド７は、本実施形態では一旦僅かに軸線Ｏに対する径方向内周側に後退した後に径方向外周側に突出して、軸部９が溝端部３Ａに達したところで図１に示すようにケーシングパイプ２の外径よりも拡径した状態で位置決めされる。

従って、こうしてビットヘッド７が拡径した状態で、工具本体１にさらに軸線Ｏ方向先端側に向けて推力と打撃力とを与えることにより掘削が行われて削孔が形成されるとともに、こうして形成された削孔内に、上記段部１Ａからケーシングトップ２Ａを介して推力および打撃力が伝えられたケーシングパイプ２が同時に挿入されてゆく。なお、このビットヘッド７が拡径するようにプレート４が回転した状態で、その外周面に形成された排出溝４Ａは工具本体１先端部外周の排出溝１Ｃと周方向に一致させられて連通し、掘削時に生成される繰り粉をケーシングパイプ２内に通して排出するようにされている。

また、所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプ２が挿入された後は、プレート４を削孔の孔底に当接させたまま工具本体１を上記掘削時の回転方向Ｔとは反対側に回転させることにより、拡径時とは逆にプレート４は工具本体１に対して相対的に回転方向Ｔに回転させられてビットヘッド７は図２に示したように縮径した状態に戻るので、そのまま工具本体１を軸線Ｏ方向後端側に後退させることにより、プレート４およびビットヘット７ごとケーシングパイプ２から引き抜いて回収することができる。

このように、上記構成の掘削工具では、プレート４が工具本体１に対して掘削時の工具本体１の回転方向Ｔとは反対側に回転させられたときにはビットヘッド７が径方向外周側に突出させられ、逆にプレート４が工具本体１に対して掘削時の工具本体１の回転方向Ｔに回転させられたときにはビットヘッド７が径方向内周側に没入させられることになり、すなわちビットヘッド７の出没がプレート４の回転によって行われることになる。そして、このプレート４は円盤状であるため、たとえ軸線Ｏを横向きにして横掘を行う場合でも重力の影響によってプレート４が回転することはなく、従ってビットヘッド７が不用意に拡縮径したりすることもない。

また、こうしてプレート４が回転することによって初めてビットヘッド７が拡縮径するため、掘削時に外部からの衝撃がビットヘッド７に作用しても、工具本体１に回転方向Ｔに向けての回転力が与えられてプレート４が回転方向Ｔの反対側に位置している限りは、ビットヘッド７が勝手に縮径してしまうこともない。このため、上記構成の掘削工具によれば、縦掘時は勿論、横掘時でもビットヘッド７の確実な拡縮径を図ることができ、掘削時には拡径状態に維持して所定の径の削孔を形成することが可能となるとともに、掘削終了後には上述のようにプレート４およびビットヘット７ごと工具本体１をケーシングパイプ２から引き抜いて回収することが可能となり、円滑かつ安定した掘削を行うとともにケーシングパイプ２の埋設を行うことができる。

また、本実施形態では、こうしてプレート４の回転によってビットヘッド７を拡縮径させるのに、ビットヘッド７には軸線Ｏ方向に突出するように軸部９を取り付けるとともに、工具本体１には、この軸部９を摺動可能に収容する長溝３を、掘削時の回転方向Ｔとは反対側の溝端部３Ａが最も軸線Ｏに対する径方向外周側に位置するようにして周方向に延設する一方、ビットヘッド７は凹所６に収容されてプレート４に対して周方向に係止されて径方向に案内されつつ出没可能とされている。

従って、このビットヘッド７が案内される径方向と、ビットヘッド７から突出した軸部９が摺動する長溝３が形成された周方向とは、ある程度の角度をもって交差することになるため、本実施形態によれば、掘削時に拡径したビットヘッド７に外部からの衝撃が径方向内周側に向けて作用しても、軸部９が長溝３の径方向内周側の壁面に押し付けられることになって、ビットヘッド７が縮径してしまうのを一層確実に防止することができる。その一方で、逆にプレート４の回転によるビットヘッド７の拡縮径は、このプレート４が回転する周方向に沿って延びる長溝３を軸部９が摺動することによるものなので、円滑な拡縮径を図ることが可能である。

さらに、本実施形態では、こうしてビットヘッド７を周方向に係止して径方向に案内する凹所６の壁面６Ｂに、さらに径方向に延びる溝部６Ｃが形成されてビットヘッド７の凸部７Ｂと嵌合させられており、一層確実にビットヘッド７を径方向に案内して拡縮径させることができる。なお、これら溝部と凸部は、本実施形態とは逆に、凹所６に凸部が、ビットヘッド７に溝部が設けられたものでもよく、また溝部と凸部のいずれか一方は、ビットヘッド７が拡縮径する範囲で互いに嵌合可能な状態を維持することができれば、部分的に形成されていてもよい。

さらにまた、本実施形態では、これら溝部６Ｃと凸部７Ｂとが、軸線Ｏに垂直な平面に沿って凹凸して嵌合するように形成されているとともに、ビットヘッド７から突出した軸部９はピン１０によって軸線Ｏ方向に係止された状態で長溝３に摺動可能に収容されている。すなわち、ビットヘッド７および軸部９はピン１０によって軸線Ｏ方向先端側に抜け止めされるとともに、プレート４は溝部６Ｃと凸部７Ｂとの嵌合によりこのビットヘッド７を介して先端側に抜け止めされることになる。

従って、本実施形態のように工具本体１の先端面に突出する回転軸１Ｂが小径であって、この回転軸１Ｂに軸部９と同様の環状溝を形成するとともにプレート４の止まり孔４Ｃにはピンを挿通することによりプレート４を回転可能かつ軸線Ｏ方向先端側に抜け止めするようなことが困難な場合や、回転軸１Ｂを設けるスペースを確保すること自体が不可能な場合でも、プレート４が工具本体１の先端部から脱落してしまうような事態を防ぐことができる。また、本実施形態ではこうしてプレート４を抜け止めするビットヘッド７および軸部９が複数設けられているので、たとえ一部のビットヘッド７の凸部７Ｂや一部の軸部９に破損が生じたりしても、残りのビットヘッド７および軸部９によってプレート４を保持することができる。

しかも、本実施形態では軸部９は、凹所６にビットヘッド７を収容してプレート４を工具本体１先端部に取り付けた上で、上述のようにプレート４の円形孔４Ｂとビットヘッド７の貫通孔７Ｃの中心線を一致させるとともに、この中心線を長溝３の中心線Ｌ上に位置決めした状態で、円形孔４Ｂから貫通孔７Ｃを通して長溝３に挿入されてピン１０により係止されているが、こうして軸部９を挿入することが可能な位置決め状態での円形孔４Ｂの位置は、円形孔４Ｂの中心が位置する上記１つの円周の半径が上述のように長溝３の中心線Ｌが接する上記１つの円の半径よりも大きく、かつ長溝３の上記溝端部３Ａの中心までの距離よりは小さくされているため、拡径時に軸部９が溝端部３Ａにある位置や、縮径時に軸部が溝端部３Ｂにある位置とはずらされることになる。

従って、これに伴い円形孔４Ｂが開口する位置は、軸部９が溝端部３Ａにあって拡径した状態のビットヘッド７の貫通孔７Ｃの位置や、軸部９が溝端部３Ｂにあって縮径した状態のビットヘッド７の貫通孔７Ｃの位置ともずらされることになり、例えば拡径時には図１（ｂ）に示すように貫通孔７Ｃの先端側にプレート４の凹所６の底面６Ａが覆い被さることになって、この底面６Ａによって軸部９が先端側に抜け止めされた状態となる。このため、たとえ縦掘掘削時にピン１０が抜け外れたり軸部９が環状溝９Ｃの位置で折損したりしても、軸部９が先端側に抜け外れてしまってビットヘッド７が脱落するようなこともなく、掘削を続行することが可能となる。

ただし、プレート４のこの円形孔４Ｂの位置にはチップ５を植設することができないために掘削が行われないので、例えば軸部９を取り付けた後に円形孔４Ｂを円板状の蓋で封止し、さらにこの蓋の先端側を向く面にチップを植設したりしてもよい。また、本実施形態では軸部９はビットヘッド７と別体とされているが一体に形成してもよく、この場合にはプレート４に円形孔４Ｂを形成する必要もない。

次に、図６ないし図１０は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と共通する構成要素には同一の符号を配して説明を簡略化する。なお、これら図６ないし図１０では、ケーシングパイプ２およびケーシングトップ２Ａや排出溝１Ｃ、４Ａなどは図示を略してある。

この第２の実施形態では、まず、プレート４に回転軸４Ｄが設けられていて、この回転軸４Ｄが工具本体１に回転可能に抜け止めされて取り付けられている。また、軸部９もビットヘッド７に一体に形成されているとともに、このビットヘッド７を収容する凹所６は工具本体１の先端面に形成されており、長溝３はプレート４の後端面に形成されている。さらに、凹所６とビットヘッド７には、第１の実施形態のように軸線Ｏに垂直な平面に沿って凹凸して互いに嵌合する溝部６Ｃや凸部７Ｂは形成されていない。

すなわち、本実施形態では、プレート４の後端面に、第１の実施形態の回転軸１Ｂよりも大径の円柱軸状の回転軸４Ｄが軸線Ｏに沿って後端側に突出するように一体に形成されており、この回転軸４Ｄの後端側の外周面には断面Ｕ字状をなす環状溝４Ｅが形成されている。一方、工具本体１の先端面には、この回転軸４Ｄが回転可能に嵌合させられる軸線Ｏを中心とした断面円形の取付孔１Ｄが形成されている。

さらに、この取付孔１Ｄに回転軸４Ｄを挿入してプレート４の後端面を工具本体１の先端面に当接させた状態において、軸線Ｏ方向に環状溝４Ｅと等しい位置には、軸線Ｏに垂直な平面に沿って取付孔１Ｄがなす円の接線方向に延びる一対のピン孔１Ｅが、工具本体１の外周面の互いに反対側から平行に穿設されて該取付孔１Ｄの内周面に開口させられている。従って、このように回転軸４Ｄを取付孔１Ｄに挿入した上でピン孔１Ｅにピン１１を挿入して固定することにより、プレート４は軸線Ｏ方向先端側に係止されて抜け止めされ、軸線Ｏ回りの回転だけが許容される。

また、工具本体１の先端面には、取付孔１Ｄの周りにビットヘッド７が取り付けられる凹所６が形成されている。ここで、本実施形態では、工具本体１に６つのビットヘッド７が取り付けられるようにされており、従って凹所６も周方向に等間隔に６つ形成されている。なお、本実施形態では、個々のビットヘッド７および凹所６は第１の実施形態よりも小さくされており、これにより工具本体１の先端面には、大径の回転軸４Ｄを挿入可能な上記取付孔１Ｄを形成するスペースが確保されている。

本実施形態のビットヘッド７は、図１０に示すように略直方体形のブロック状に形成され、ただし工具本体１に取り付けられた状態で外周側に向けられる側面７Ｄは、第１の実施形態と同様にプレート４や工具本体１先端部の外径（半径）と略等しい半径の円弧面状とされている。そして、この側面７Ｄに交差して先端側に向けられる端面の略中央部には軸部９が円柱状をなして軸線Ｏに平行に突出するようにビットヘッド７と一体に形成されるとともに、これとは反対の後端側に向けられる端面の略中央部にも、軸部９と同軸に突出する円柱状の取付軸７Ｅがビットヘッド７と一体に形成されている。

このようなビットヘッド７が収容される凹所６は、軸線Ｏに垂直とされて本実施形態では先端側を向く底面６Ａと、この底面６Ａから工具本体１の先端面に向けて軸線Ｏに平行に延びる工具本体１の外周側、回転方向Ｔ側、およびその反対側を向く３つの壁面６Ｂとにより構成されて、軸線Ｏ方向先端側から見たときには外周面に開口する「コ」字状に、また外周側から見たときにも先端面に開口する「コ」字状に形成されている。また、底面６Ａの周方向中央部には、ビットヘッド７の上記取付軸７Ｅを摺動可能に収容する取付溝６Ｄが、先端側からみて図８（ａ）に示すように軸線Ｏに対する径方向に延びる長円状に形成されている。

一方、上記プレート４の後端面には、上記回転軸４Ｄの周りに、凹所６およびビットヘッド７と同数の、上記軸部９を摺動可能に収容する長溝３が周方向に延びるように等間隔に形成されており、これらの長溝３も図９（ａ）に示すように第１の実施形態と同様に、掘削時の回転方向Ｔの反対側の溝端部３Ａが最も径方向外周側に位置するようにされている。なお、本実施形態では、この溝端部３Ａとは反対の回転方向Ｔ側の溝端部３Ｂが、軸線Ｏに対する径方向の最も内周側に位置するようにされている。また、プレート４の先端面には第１の実施形態のような円形孔４Ｂは形成されておらず、この先端面外周のゲージ部から内周部の全体に亙ってチップ５が植設されている。

このような第２の実施形態の掘削工具は、取付溝６Ｄに取付軸７Ｅを挿入して各凹所６にビットヘッド７をそれぞれ収容した上で、これらのビットヘッド７の軸部９を長溝３に収容しつつ回転軸４Ｄを取付孔１Ｄに挿入してプレート４を工具本体１の先端部に取り付け、次いでピン孔１Ｅにピン１１を挿入して固定することにより、プレート４が回転可能に係止されて軸線Ｏ方向先端側に抜け止めされ、これに伴い各ビットヘッド７も抜け止めされて組み立てられる。このとき、ビットヘッド７は、上記側面７Ｄに交差して周方向を向く側面が凹所６の回転方向Ｔ側とその反対側を向く壁面６Ｂに摺接し、また取付軸７Ｅが取付溝６Ｄに摺動可能に収容されることで、周方向に係止されて径方向に案内されつつ出没可能とされる。

そして、プレート４が回転方向Ｔに回転させられた状態では、図７に示すように軸部９が長溝３の回転方向Ｔ側の溝端部３Ｂに位置するのに伴い、ビットヘッド７は凹所６の内周側に引き込まれて没入させられ、この状態から掘削時に工具本体１に回転方向Ｔに向けての回転力が与えられてプレート４が相対的に回転方向Ｔの反対側に回転させられると、図６に示すように軸部９が長溝３に沿って溝端部３Ａに摺動するのに伴い、ビットヘッド７は径方向外周側に突出する。

従って、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にプレート４の回転によってビットヘッド７の確実な拡縮径を促すことができ、外部からの衝撃や横掘時の重力によってビットヘッド７が不用意に拡縮径するのを防止して安定した掘削を図ることが可能となる。また、ビットヘッド７が拡縮径する径方向と長溝３が形成された方向とはある程度の角度をもって交差するので、円滑な拡縮径を図る一方で不用意な拡縮径は一層確実に防止することができる。

さらに、この第２の実施形態においては、プレート４が工具本体１の先端部に回転軸４Ｄを介して直接的に回転可能に取り付けられて抜け止めされているため、プレート４の取付剛性を向上させることができる。また、第１の実施形態のようにプレート４にビットヘッド７を取り付けるための円形孔Ｂを明けたりする必要がなく、従ってプレート４の先端面全体にチップ５を植設することができるので、掘削効率の向上を図ることもできる。

その一方で、ビットヘッド７はこのプレート４によって先端側に抜け止めされているので、第１の実施形態のように抜け止めのためにビットヘッド７の軸部９に環状溝９Ｃを形成して長溝３に挿入されたピン１０に係止させたりする必要はない。このため、個々のビットヘッド７が第１の実施形態より小さなものであって、軸部９の径が小さくならざるを得なくても、環状溝９Ｃから軸部９が折損するような事態を防止して、一層円滑な掘削を促すことが可能となる。なお、こうしてビットヘッド７が小さくされていても、この第２の実施形態ではその分多くのビットヘッド７を配設することができるので、拡径したビットヘッド７による掘削効率が損なわれることはない。

１ 工具本体
２ ケーシングパイプ
３ 長溝
３Ａ 長溝３における掘削時の工具本体１の回転方向Ｔとは反対側の溝端部
４ プレート
５、８ チップ
６ 凹所
６Ｃ 溝部
７ ビットヘッド
７Ｂ 凸部
９ 軸部
１０、１１ ピン
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 掘削時の工具本体１の回転方向
Ｌ 長溝３の溝幅の中心線

Claims (3)

1. 軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線を中心とする円盤状のプレートが該軸線回りに回転可能に取り付けられるとともに、これらプレートと工具本体との間には、上記軸線に対する径方向に出没可能なビットヘッドが介装されていて、
   上記ビットヘッドには上記軸線方向に突出する軸部が設けられており、上記プレートと上記工具本体とのうちの一方には、上記軸部を摺動可能に収容する長溝が周方向に延びるように形成されていて、この長溝は掘削時の上記工具本体の回転方向とは反対側の溝端部が最も上記軸線に対する径方向外周側に位置させられているとともに、
   上記プレートと上記工具本体とのうちの他方には凹所が形成され、この凹所は上記軸線に垂直な底面と、この底面から垂直に延びるとともに上記軸線に対する径方向に向けて互いに対向して平行に延びる、上記工具本体の回転方向側を向く壁面およびその反対側を向く壁面とを備え、
   上記ビットヘッドは、上記工具本体の周方向を向く側面が上記凹所の上記回転方向側を向く壁面とその反対側を向く壁面とに摺接することにより、上記凹所に周方向に係止されて収容されるとともに上記軸線に対する径方向に案内されつつ出没可能とされ、
   上記プレートが上記工具本体に対して掘削時の上記工具本体の回転方向とは反対側に回転させられたときには上記ビットヘッドが径方向外周側に突出させられ、上記プレートが上記工具本体に対して掘削時の上記工具本体の回転方向に回転させられたときには上記ビットヘッドが径方向内周側に没入させられることを特徴とする掘削工具。
2. 上記ビットヘッドと上記凹所とには、上記軸線に垂直な平面に沿って凹凸する互いに嵌合可能な溝部と凸部とがそれぞれ形成されるとともに、上記軸部は上記軸線方向に係止されて上記長溝に摺動可能に収容されていて、上記プレートは、上記ビットヘッドと上記軸部とを介して上記軸線方向先端側に抜け止めされて上記工具本体の先端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
3. 上記プレートは、上記軸線に沿って延びる上記軸線方向に係止された回転軸を介して上記工具本体の先端部に上記軸線方向先端側に抜け止めされて取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。

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