JP6550749B2

JP6550749B2 - リングビット

Info

Publication number: JP6550749B2
Application number: JP2014262388A
Authority: JP
Inventors: 徹中野
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2034-12-25
Also published as: JP2016121497A

Description

本発明は、地盤に対する削孔作業に用いられるリングビットに関し、特に単管式削孔用のリングビットに関する。

硬質粘土を地盤改良するための高圧噴射攪拌工法に用いられる単管式削孔用のリングビットは、円筒状のビット本体を有し、ビット本体先端の環状縁部に刃先チップが複数配置されている。リングビットは、掘削ロッドの先端に取り付けて用いられ、掘削ロッドを回転させながら給進を与えて地盤を削孔する。このようなリングビットを用いて粘土層やシルト層を削孔する場合には、リングビットの開口部に粘性土が詰まってしまうことがあるため、リングビットの開口部に泥詰り防止用の一文字刃を架け渡して設置する技術が提案されている（例えば、実用新案文献１参照）。

実開平４−６４９７４号公報

しかしながら、従来技術では、硬い土質である固結シルト層を削孔する際に、リングビットの先端部に固結シルトがへばりついてしまい、先端部の摩耗が激しく、削孔効率が低下してしまうという問題点があった。先端部の摩耗は、固結シルトがへばりついて削孔水が回らないため起こる摩擦熱の上昇の影響が大きいと考えられる。また、固結シルトがへばりつくと、掘削部を面で受けることになるため、先端部が滑って削孔効率が低下する。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、先端部への固結シルトのへばりつきを防止することができるリングビットを提供することにある。

本発明のリングビットは、略円筒状のビット本体の先端部に、地盤を削孔する複数の刃先チップが固着されてなるリングビットであって、前記ビット本体の内周面から軸心に向け、前記ビット本体の内径の３/８よりも短く張り出した一対の内周張り出し片と、一対の前記内周張り出し片にそれぞれ固着され、前記刃先チップよりも内側を円柱状のコア部を残してドーナッツ状に削孔する内周刃先チップとを具備し、前記内周刃先チップの前記ビット本体の内周面からの張り出し長は、前記ビット本体の内径の１／３よりも長く、且つ３／８未満に設定されていることを特徴とする。
さらに、本発明のリングビットにおいて、前記内周張り出し片の板面は、前記ビット本体の軸心と平行であっても良い。
また、本発明のリングビットは、略円筒状のビット本体の先端部に、地盤を削孔する複数の刃先チップが固着されてなるリングビットであって、前記ビット本体の内周面から軸心に向けて張り出した一対の内周張り出し片と、一対の前記内周張り出し片にそれぞれ固着され、前記刃先チップよりも内側をドーナッツ状に削孔する内周刃先チップと、前記ビット本体先端の環状縁部に形成された複数のスライム溝と、前記ビット本体の外周面から径方向の外側に向けて張り出した複数の外周張り出し片と、複数の外周張り出し片にそれぞれ固着され、前記刃先チップよりも外側を削孔する外周刃先チップとを具備し、前記外周刃先チップの先端は、前記スライム溝の後方端よりも先端側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、先端部への固結シルトのへばりつきを防止することで、リングビットの耐久性を向上することができると共に、削孔効率を長時間にわたって維持することができるという効果を奏する。

本発明に係るリングビットの実施の形態の構成を示す斜視図である。図１に示すリングビットを先端側から見た平面図である。図２に示すＸ−Ｘ断面図である。図２に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。本発明に係るリングビットの実施の形態による削孔動作を説明する説明図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施の形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

本実施の形態のリングビット１は、図１乃至図４を参照すると、円筒状のビット本体２と、ビット本体２先端の環状縁部に突出して配置された複数の刃先チップ３とを備えている。ビット本体２は、例えば、靭性の高い焼入れ鋼で構成される。刃先チップ３は、例えば、耐摩耗性に優れる超硬合金で構成される。

刃先チップ３は、図２に示すように、ビット本体２先端の環状縁部に平均的に分布させて配置されている。本実施の形態の刃先チップ３は、板状の４角チップであり、直辺が回転方向に対して垂直に、且つ突出している直辺が基部よりも回転方向の後方側に位置するように斜めに埋め込まれている。刃先チップ３は、例えば、ビット本体２先端の環状縁部に放射状の溝部を形成し、この溝部にロウ付け等で固着する。なお、本実施の形態では、板状の刃先チップ３を用いた例を示したが、刃先チップ３の形状は削孔する地盤の性質により適宜選択され、例えば、砲弾型や先端が半球状のチップを用いることができる。

ビット本体２先端の環状縁部には、放射方向に延びる断面がＶ字状のスライム溝４が複数個所形成されている。スライム溝４は、ビット本体２先端の環状縁部に平均的に分布させて配置されている。スライム溝４は、ビット本体２の内部を通して先端部に供給される削孔水をビット本体２の外周に排出するための排出路として機能する。

ビット本体２の内周面には、内周方向、すなわちビット本体２の内空部に向かって張り出す一対の内周張り出し片５が、ビット本体２の軸心に対して点対称の位置に設けられている。内周張り出し片５は、板状部材であり、例えば、靭性の高い焼入れ鋼で構成され、アーク溶接等で固着される。なお、内周張り出し片５は、先端をビット本体２先端の環状縁部と合わせるようにして固着することもできるが、アーク溶接で固着する場合には、本実施の形態のように、ビット本体２先端の環状縁部よりも後方側にずらして固着することで強度が強くなる。また、内周張り出し片５の板面は、削孔水の流れを妨げないように、ビット本体２の軸心と平行に固着されている。

図２を参照すると、一対の内周張り出し片５におけるそれぞれの前面（回転方向に向かって前方側に位置する板面）は、ビット本体２の略直径方向に配置されている。そして、一対の内周張り出し片５のそれぞれの前面には、内周刃先チップ６がロウ付け等でそれぞれ固着されている。内周刃先チップ６のビット本体２の内周面からの張り出し長Ｌ１は、ビット本体２の内周径の１／３よりも長く、且つ３／８未満に設定されている。従って、一対の内周張り出し片５にそれぞれ固着された内周刃先チップ６の間隔Ｌ２は、内周径の１／４以上１／３未満となり、内周刃先チップ６の張り出し長Ｌ１よりも短くなっている。なお、内周刃先チップ６の張り出し長Ｌ１は、ビット本体２の内周径の１／３よりも長く、且つ３／８未満の範囲で、削孔する地盤の土質に応じて適宜変更すると良い。地盤の土質がやわらかい場合には、削孔効率を優先させて内周刃先チップ６の張り出し長Ｌ１を長くすることと良い。また、地盤の土質が硬い場合には、先端部への固結シルトのへばりつきの防止を優先させ、内周刃先チップ６の張り出し長Ｌ１を短くすると良い。

内周刃先チップ６は、図３に示すように、馬蹄型のチップであり、その丸みを帯びた先端部が、ビット本体２先端の環状縁部から突出するように固着されている。また、内周刃先チップ６の最先端部は、ビット本体２先端の環状縁部に固着された刃先チップ３の再先端部と同じ高さに設定されている。なお、本実施の形態では、馬蹄型の内周刃先チップ６を用いた例を示したが、内周刃先チップ６の形状は削孔する地盤の性質により適宜選択され、例えば、板状のチップを用いることもできる。また、砲弾型や先端が半球状のチップを内周刃先チップ６として用いることもでき、この場合には、内周刃先チップ６の固着箇所を内周張り出し片５先端の縁部にすると良い。また、本実施の形態では、一対の内周張り出し片５及び内周刃先チップ６を設けた例について説明したが、二対以上の内周張り出し片５及び内周刃先チップ６を設けるようにしても良い。

このように本実施の形態では、内周刃先チップ６が固着された内周張り出し片５は、ビット本体２の内周側に張り出して固着されている。従って、リングビット１を用いた削孔作業後には、ビット本体２と共に内周刃先チップ６が固着された内周張り出し片５も地上に回収され、特許文献１の一文字刃のように土中に残されることがない。一文字刃が土中に残されると、さび等の発生によって環境への悪影響が懸念されると共に、当然、再利用することができないため、コスト高になってしまう。これに対し、本実施の形態のリングビット１を用いた場合には、内周張り出し片５（内周刃先チップ６）が土中に残されることがないため、環境にやさしく、且つ低コストで削孔作業を行うことができる。

ビット本体２の外周面には、外周方向、すなわちビット本体２から径方向外側に張り出す複数の外周張り出し片７が設けられている。この複数の外周張り出し片７は、ビット本体２の外周面に平均的に分布させて配置されている。また、外周張り出し片７は、板状部材であり、例えば、靭性の高い焼入れ鋼で構成され、アーク溶接等で固着される。さらに、外周張り出し片７の板面は、戻り流の流れを妨げないように、ビット本体２の軸心と平行に固着されている。

複数の外周張り出し片７の回転方向に向かって前面には、外周刃先チップ８がロウ付け等でそれぞれ固着されている。外周刃先チップ８は、板状の４角チップであり、外周張り出し片７先端よりも先端側に突出するように固着されている。そして、外周刃先チップ８は、その先端からビット本体２先端までの長さＬ３が、図４に示すように、スライム溝４の深さＬ４よりも短くなるように固着されている。従って、外周刃先チップ８の先端は、スライム溝４の後方端よりも先端側に配置される。なお、本実施の形態では、板状の外周刃先チップ８を用いた例を示したが、外周刃先チップ８の形状は削孔する地盤の性質により適宜選択され、例えば、馬蹄型のチップを用いることもできる。また、砲弾型や先端が半球状のチップを外周刃先チップ８として用いることもでき、この場合には、外周刃先チップ８の固着箇所を外周張り出し片７先端の縁部にすると良い。

次に、本実施の形態のリングビット１を用いた削孔動作について図５を参照して詳細に説明する。
リングビット１は、図示しない掘削ロッドの先端に取り付けて用いられ、掘削ロッドを回転させながら給進を与える。また、ビット本体２先端の環状縁部に固着された刃先チップ３と、内周張り出し片５に固着された内周刃先チップ６とには、地上からの圧力水が掘削ロッド及びビット本体２の中空部を通して削孔水として供給される。削孔水は、刃先チップ３及び内周刃先チップ６を冷却すると共に、削孔によって生じる繰粉を排出するための水である。これにより、ビット本体２先端の環状縁部に固着された刃先チップ３と、内周張り出し片５に固着された内周刃先チップ６とによって、地盤がドーナッツ状に削孔される。

削孔の中心には、直径が一対の内周張り出し片５にそれぞれ固着された内周刃先チップ６の間隔Ｌ２となる円柱状のコア部９が残る。このコア部９は、リングビット１の回転や、削孔水の影響によって途中で折れることになる。そして、折れたコア部９は、削孔水によって内周刃先チップ６に供給されて砕かれる。ここで、コア部９の直径Ｌ２は、内周刃先チップ６の張り出し長Ｌ１よりも短いため、折れたコア部９は、内周刃先チップ６までスムーズに供給される。

刃先チップ３及び内周刃先チップ６に供給された削孔水は、繰粉を含んだスライムとしてスライム溝４を通ってビット本体２の外周側に排出される。ビット本体２の外周側には、外周刃先チップ８による削孔で間隙が形成される。従って、ビット本体２の外周側に排出されたスライムは、刃先チップ８による削孔で形成された間隙を通る戻り流として地上に排出される。なお、外周刃先チップ８の先端は、スライム溝４の後方端よりも先端側に配置されているため、外周刃先チップ８に削孔水の一部がスライム溝４を通って直接供給され、外周刃先チップ８を効率良く冷却することができる。

Ｎ値５０以上の固結シルト層を含む地盤の削孔作業（削孔長４０ｍ）を、先端に一文字刃が架け渡された従来のリングビットと本実施の形態のリングビット１とを用いてそれぞれ行った。
従来のリングビットでは、１本目の削孔作業に約８時間を要したのに対し、本実施の形態のリングビット１では、１本目の削孔作業を約５時間で終了させることができた。これは、従来のリングビットでは、先端部、特に回転力の弱い一文字刃の中心部分への固結シルトのへばりつきによって削孔効率が低下したのに対し、本実施の形態のリングビット１では、先端部への固結シルトのへばりつきが解消され、削孔効率を維持することができたものと考えられる。

また、従来のリングビットでは、２本目の削孔作業に１本目よりも長い約１２時間を要したのに対し、本実施の形態のリングビット１では、２本目の削孔作業も１本目とほぼ同じ約５時間で終了させることができた。これは、従来のリングビットでは、先端部、特に回転力の弱い一文字刃の中心部分への固結シルトのへばりつきによって削孔水が回らないため起こる摩擦熱の上昇で先端部が摩耗したのに対し、本実施の形態のリングビット１では、削孔水の供給によって先端部が十分に冷却され、耐久性が向上されたものと考えられる。

以上説明したように、本実施の形態は、略円筒状のビット本体２の先端部に、地盤を削孔する複数の刃先チップ３が固着されてなるリングビット１であって、ビット本体２の内周面から軸心に向けて張り出した一対の内周張り出し片５と、一対の内周張り出し片５にそれぞれ固着され、刃先チップ３よりも内側をドーナッツ状に削孔する内周刃先チップ６とを備えている。
この構成により、回転力の弱い中心部分には、部材が存在していないため、先端部への固結シルトのへばりつきを防止することできる。従って、リングビット１の耐久性を向上することができると共に、削孔効率を長時間にわたって維持することができる。

さらに、本実施の形態において、内周張り出し片５の板面は、ビット本体２の軸心と平行に固着されている。
この構成により、リングビット１の先端に供給される削孔水の流れが、内周張り出し片５によって妨げられることない。

さらに、本実施の形態において、内周刃先チップ５のビット本体２の内周面からの張り出し長Ｌ１は、ビット本体２の内径の１／３よりも長く構成されている。
この構成により、削孔の中心に残った円柱状のコア部９が内周刃先チップ６までスムーズに供給される。

さらに、本実施の形態のリングビットにおいて、ビット本体２先端の環状縁部に形成された複数のスライム溝４と、ビット本体２の外周面から径方向の外側に向けて張り出した複数の外周張り出し片７と、複数の外周張り出し片７にそれぞれ固着され、刃先チップ３よりも外側を削孔する外周刃先チップ８とを具備し、外周刃先チップ８の先端は、スライム溝４の後方端よりも先端側に配置されている。
この構成により、外周刃先チップ８に削孔水の一部がスライム溝４を通って直接供給され、外周刃先チップ８を効率良く冷却することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１リングビット
２ビット本体
３刃先チップ
４スライム溝
５内周張り出し片
６内周刃先チップ
７外周張り出し片
８外周刃先チップ
９コア部

Claims

略円筒状のビット本体の先端部に、地盤を削孔する複数の刃先チップが固着されてなるリングビットであって、
前記ビット本体の内周面から軸心に向け、前記ビット本体の内径の３/８よりも短く張り出した一対の内周張り出し片と、
一対の前記内周張り出し片にそれぞれ固着され、前記刃先チップよりも内側を円柱状のコア部を残してドーナッツ状に削孔する内周刃先チップとを具備し、
前記内周刃先チップの前記ビット本体の内周面からの張り出し長は、前記ビット本体の内径の１／３よりも長く、且つ３／８未満に設定されていることを特徴とするリングビット。
前記内周張り出し片の板面は、前記ビット本体の軸心と平行であることを特徴とする請求項１記載のリングビット。
略円筒状のビット本体の先端部に、地盤を削孔する複数の刃先チップが固着されてなるリングビットであって、
前記ビット本体の内周面から軸心に向けて張り出した一対の内周張り出し片と、
一対の前記内周張り出し片にそれぞれ固着され、前記刃先チップよりも内側をドーナッツ状に削孔する内周刃先チップと、
前記ビット本体先端の環状縁部に形成された複数のスライム溝と、
前記ビット本体の外周面から径方向の外側に向けて張り出した複数の外周張り出し片と、
複数の外周張り出し片にそれぞれ固着され、前記刃先チップよりも外側を削孔する外周刃先チップとを具備し、
前記外周刃先チップの先端は、前記スライム溝の後方端よりも先端側に配置されていることを特徴とするリングビット。