JPH05125885A

JPH05125885A - 掘削工具

Info

Publication number: JPH05125885A
Application number: JP27580991A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Saburi; 明弘佐分利; Takeshi Hayashi; 猛林; Katsuaki Tsujimoto; 勝昭辻本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】工具寿命を長くできるとともに、掘削効率の
向上を図ることができる掘削工具を提供することを目的
としている。【構成】デバイス底面に設けたブロック軸３ａの軸穴
２ａの内径（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイス
２の回転中心Ｏからブロックの一方の側端面１２ａと円
弧部１２ｃの交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（ｄ／
Ｄ₁ ）を０.１２〜０.３０の範囲内に設定し、かつデバ
イス２の回転中心Ｏを中心とし上記各軸穴の２ａ軸心を
通る円の直径（Ｄ₂ ）と、上記デバイス２の回転中心か
ら上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（Ｄ₂ ／Ｄ
₁ ）を０.３〜０.６の範囲内に設定したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アンカーの各種工
事、各種さく井工事、あるいは各種基礎杭孔工事等にお
いて、地盤や土砂を掘削する際に用いられる掘削工具に
係わり、特にビットが植設されたブロックの耐久性を向
上させたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤、土砂等を掘削する掘削工具
の一つとして、特開昭６３ー１１７８９号公報に記載さ
れているような掘削工具が提供されている。この掘削工
具は、図９および図１０に示すように、ハンマ（図示せ
ず）の衝撃力およびハンマシリンダ１の回転力を受ける
デバイス２の底面に、該デバイス２の中心に対して点対
称に２個に軸穴２ａ，２ｂを形成し、それぞれの軸穴２
ａ，２ｂにブロック軸３ａ，３ｂを軸回りに回転自在に
かつ抜け止めして嵌入し、それぞれのブロック軸３ａ，
３ｂの先端部に、上記デバイス２の径とほぼ同径の略半
円形状をなしかつ先端面に多数のビット４…が植設され
たブロック５ａ，５ｂを互いの直状端面６ａ，６ｂを対
向させて設けたものである。

【０００３】そして、このような掘削工具では、デバイ
ス２をハンマシリンダ１により掘削方向Ｘに回転させる
と、ブロック５ａ，５ｂが掘削抵抗を受けながらブロッ
ク軸３ａ，３ｂを軸として自転し、ブロック５ａ，５ｂ
の直状端面６ａ，６ｂの一端部がデバイス２の外周面よ
り所定量だけ突出するとともに、直状端面６ａ，６ｂの
一部が互いに当接してブロック５ａ，５ｂの自転が停止
し、この状態で、ブロック５ａ，５ｂがデバイス２の回
転力をうけて、ビット４…により地中を掘削し、さら
に、ハンマの衝撃力により地中を前進することによっ
て、地盤を掘削するようになっている。

【０００４】ところが、上記掘削工具においては、図１
０に示すようにブロック５ａ，５ｂのデバイス２の外周
面よりも外方へ突出する一端部（以下、外周刃Ａと称
す）によって地中を掘削するものであって、この外周刃
Ａはデバイス２の外方に１８０度隔てた２カ所にしか存
在せず、上記した偏心穿孔タイプのものより優れるもの
のバランス良く掘削することができず、例えば不均質層
を掘削する場合に孔曲がりが生じるおそれがある等の問
題があった。

【０００５】そこで、本出願人等は、先に上記問題を解
決することができる掘削工具を出願した（特願平２ー２
００３５４号）。この掘削工具は、図１１および図１２
に示すように、ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの
回転力を受けるデバイス２の底面に、３個の軸穴２ａ，
２ｂ，２ｃを、該デバイス２の中心からずらしてかつ周
方向に等角度置きに設け、それら軸穴２ａ，２ｂ，２ｃ
にブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃを回転自在に嵌入し、該
ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの先端部に、略扇状をなし
かつ先端面にビット４が植設されたブロック１１ａ，１
１ｂ，１１ｃを、それぞれ左右の側端面１２ａ，１２ｂ
を対向させてしかもそれらブロックの円弧部１２ｃが全
体で略円を形成するように設け、上記デバイス２が掘削
方向に回転した際に、掘削孔底部との掘削抵抗によりブ
ロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが自転して該ブロックの
一方の側端面１２ａと円弧部１２ｃの交差部分が上記デ
バイス２の外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつ
その際に各ブロックの両側端面１２ｂ，１２ａが隣合う
ブロックの側端面１２ａ，１２ｂに当接するように、上
記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対するブロック軸
３ａ，３ｂ，３ｃの相対位置が設定されたものである。

【０００６】そして、上記構成の掘削工具では、ハンマ
シリンダ１およびデバイス２とともにブロック１１ａ，
１１ｂ，１１ｃが掘削方向に回転すると、該ブロック１
１ａ，１１ｂ，１１ｃは掘削抵抗によりブロック軸１２
ａ，１２ｂ，１２ｃを中心に自転し、ブロック１１ａ，
１１ｂ，１１ｃの一方の側端面１２ａと円弧部１２ｃと
の交差部分がデバイス２の外周面より突出し、この部分
が外周刃Ａとして機能する。また、上記ブロック１１
ａ，１１ｂ，１１ｃが自転するとき、各ブロックの側端
面１２ａ，１２ｂが隣合うブロックの側端面１２ｂ，１
２ａに当接し、これが互いにストッパの機能を果たし
て、各ブロックのそれ以上の自転を規制する。この状態
でブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃがデバイス２の回転
力を受けて上記外周刃Ａ等により地中を掘削する。

【０００７】したがって、上記掘削工具で掘削を行う場
合、ブロックが３個設けられているので、一つのブロッ
クに対し一個生じる外周刃Ａも当然に３個となり、しか
もそれら外周刃Ａは周方向に等間隔置きに配されている
ので、バランスのよい掘削が行え、たとえ不均質地盤で
あっても孔曲がりが生じにくくなるのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記掘削工
具においては、図１２に示すように、デバイス２の外周
面より外方に突出するブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
の一方の側端面１２ａと円弧部１２ｃの交差部分（以
下、外周刃Ａと称す）によって地中を掘削するものであ
るが、その掘削時におけるブロックの反力は、ブロック
軸３ａ，３ｂ，３ｃにかかるので、その軸折れを防止す
るためには、当該ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃｃの軸径
を大きくする方が好ましいが、逆にブロック軸３ａ，３
ｂ，３ｃの軸径が大きすぎると、デバイス２に形成する
軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの径が大きくなるので、デバイス
２の肉厚が薄くなり、デバイス２の耐久性が損なわれる
といった難点がある。

【０００９】また、上記外周刃Ａの突出量も、地盤の穿
孔に大きく影響するが、この突出量が小さいと、使用中
に打撃振動等によりブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが
縮むようなトラブルが生じやすく、逆に突出量が大きい
と互いに周方向に隣接するブロック１１ａ，１１ｂ，１
１ｃの側端面１２ａ，１２ｂどうしの長さ寸法が小さく
なり、ブロック破損の原因になりやすい。

【００１０】さらに、上記掘削工具においては、軸穴２
ａ，２ｂ，２ｃ間のデバイス周方向における距離が短く
なる、言い換えると、デバイス２の回転中心を中心とし
各軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの軸心を通る円の直径が小さく
なると、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃ間の肉厚が小さくなっ
て、掘削中において軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの変形、破損
を引き起こしやすく、一方、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃ間の
デバイス周方向における距離が長くなる、言い換える
と、デバイス２の回転中心を中心とし各軸穴２ａ，２
ｂ，２ｃの軸心を通る円の直径が大きくなると、該軸穴
２ａ，２ｂ，２ｃとデバイス外周との間の肉厚が小さく
なって、上記の場合と同様に掘削中において軸穴２ａ，
２ｂ，２ｃの変形、破損を引き起こしやすくなる。

【００１１】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、工具寿命を長くできるとともに、掘削効率の向上を
図ることができる掘削工具を提供することを目的として
いる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の掘削工具は、ハンマの衝撃力およびハン
マシリンダの回転力を受けるデバイスの底面に、少なく
とも３個以上の軸穴を、該デバイスの中心からずらして
かつ周方向に等角度置きに設け、それら軸穴にブロック
軸を回転自在に嵌入し、該ブロック軸の先端部に、略扇
状をなしかつ先端面にビットが植設されたブロックを、
それぞれ左右の側端面を対向させてしかもそれらブロッ
クの円弧部が全体で略円を形成するように設け、上記デ
バイスが掘削方向に回転した際に、掘削孔底部との掘削
抵抗によりブロックが自転して該ブロックの一方の側端
面と円弧部の交差部分が上記デバイスの外周面より所定
の掘削量分だけ突出し、かつその際に各ブロックの両側
端面が隣合うブロックの側端面に当接するように、上記
ブロックに対するブロック軸の相対位置を設定している
掘削工具において、デバイス底面に設けたブロック軸の
軸穴の内径（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイス
の回転中心から上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比
（ｄ／Ｄ₁）が０.１２〜０.３０の範囲内に設定され、
かつ上記デバイスの回転中心を中心とし上記各軸穴の軸
心を通る円の直径（Ｄ₂ ）と、上記デバイスの回転中心
から上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（Ｄ₂ ／Ｄ
₁ ）が０.３〜０.６の範囲内に設定されているものであ
る。また、上記において、ブロック軸の長さ寸法を、ブ
ロック軸の外径の１.５〜２.５の範囲に設定すると、ブ
ロック軸の耐久性が向上するとともに、材料の節約にな
るので好ましい。

【００１３】

【作用】この発明の掘削工具にあっては、軸穴の内径
（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイスの回転中心
からブロックの側端面と円弧部の交差部分までの距離
（Ｄ₁ ）との比（ｄ／Ｄ₁ ）を０.１２〜０.３０に設定
することにより、ブロック軸の径を、該ブロック軸が破
損しない程度の大きさにすることができ、しかもこの場
合、ブロック軸が挿入される軸穴の内径を、デバイス側
の肉厚が薄くならない程度の大きさにすることができ
る。

【００１４】また、デバイスの回転中心を中心とし上記
各軸穴の軸心を通る円の直径（Ｄ₂）と、デバイスの回
転中心から上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（Ｄ
₂ ／Ｄ₁ ）を０.３〜０.６の範囲内に設定することによ
り、デバイス周方向における軸穴間の距離を、軸穴間の
肉厚が薄くなりすぎることのない程度の長さにすること
ができ、しかも、軸穴とデバイスの外周との間の肉厚が
薄くなりすぎることもない。したがって、ブロック軸
の強度並びにデバイスの耐久性を最も効果的に向上させ
ることができ、この結果、工具寿命を長くできるととも
に、掘削効率の向上を図ることができる。

【００１５】

【実施例】図１ないし図８はこの発明の掘削工具の一実
施例を示し、これらの図において符号２はデバイスを示
す。このデバイス２の底面には、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃ
が、デバイス２の中心（回転中心）Ｏを中心とする円上
にデバイス２の周方向に等角度置き（１２０度置き）に
形成されている。

【００１６】上記軸穴２ａ，２ｂ，２ｃにはブロック軸
３ａ，３ｂ，３ｃが回転自在にかつ抜け止めされて嵌入
されている。ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの抜け止め
は、係止ピン１０により行われている。すなわち、デバ
イス２の外周面には、上記軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの一部
を横切ってデバイス２の中央部近傍まで達する３穴の横
孔７ａ，７ｂ，７ｃが周方向に等間隔で形成されている
（図５および図６参照）。これら横孔７ａ，７ｂ，７ｃ
にはそれぞれ係止ピン１０が挿入されており、これら係
止ピン１０は上記ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの外周部
に形成された凹部１０ａに係合せしめられている（図２
参照）。

【００１７】また、符号１１ａ，１１ｂ，１１ｃはブロ
ック軸３ａ，３ｂ，３ｃの先端にそれらブロック軸に対
して直交して設けられるブロックを示す。該ブロック１
１ａ，１１ｂ，１１ｃはブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃに
対し一体に形成してもよく、また別体に構成しボルト等
で連結してもよい。

【００１８】これら各ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
は底面視略扇状に形成された同一形状のもので、その扇
状の半径はデバイス２の半径と略同じ値に設定されてい
る。ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃは左右の側端面１
２ａ，１２ｂを互いに対向させてしかもそれらブロック
の円弧部１２ｃが縮径時において全体で略円を形成する
ように配される。ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃは左
右の側端面１２ａ，１２ｂの長さが異なって形成され、
かつそれら両側端面１２ａ，１２ｂのなす角度が各々１
２０度になるように形成されている。

【００１９】また、上記デバイス２底面に設けたブロッ
ク軸３ａ，３ｂ，３ｃの軸穴２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞ
れの内径（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイス２
の回転中心Ｏから上記側端面１２ａと円弧部１２ｃ交差
部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（ｄ／Ｄ₁ ）は、０.１
２〜０.３０の範囲内に設定されている。さらに上記デ
バイス２の回転中心Ｏを中心とし上記各軸穴２ａ，２
ｂ，２ｃの軸心を通る円の直径（Ｄ₂ ）と、上記デバイ
ス２の回転中心Ｏから上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）
との比（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）は、０.３〜０.６の範囲内に設定
されている。

【００２０】ここで、上記軸穴２ａ，２ｂ，２ｃのそれ
ぞれの内径（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイス
２の回転中心Ｏから上記側端面１２ａと円弧部１２ｃ交
差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（ｄ／Ｄ₁ ）を０.１
２以上としたのは、０.１２未満であるとブロック軸３
ａ，３ｂ，３ｃの径が小さくなって、ブロック軸３ａ，
３ｂ，３ｃの強度が小さくなり、ブロック軸３ａ，３
ｂ，３ｃが破損しやすくなるからであり、一方、上記比
（ｄ／Ｄ₁ ）を０.３以下としたのは、０.３を越える
と、ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの強度を大きくするこ
とができる反面、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの内径ｄが大き
くなる分、デバイス２側の肉厚が薄くなり、デバイス２
の耐久性がなくなり工具寿命を短くする結果となるから
である。

【００２１】また、上記デバイス２の回転中心Ｏを中心
とし各軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの軸心を通る円の直径（Ｄ
₂ ）と、デバイス２の回転中心Ｏから上記交差部分まで
の距離（Ｄ₁ ）との比（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）を０.３以上とし
たのは、０.３未満であると、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃ間
のデバイス周方向における距離が短くなって、軸穴２
ａ，２ｂ，２ｃ間の肉厚が小さくなり、掘削中において
軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの変形、破損を引き起こしやすく
なるからであり、一方、上記比（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）を０.６
以下としたのは、０.６を越えると、軸穴２ａ，２ｂ，
２ｃとデバイス２の外周との間の肉厚が小さくなって、
上記の場合と同様に掘削中において軸穴２ａ，２ｂ，２
ｃの変形、破損を引き起こしやすくなって、デバイス２
の耐久性がなくなり工具寿命を短くする結果となるから
である。

【００２２】また、上記ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃ
は、図３および図４に示すように、その長さ寸法Ｌがブ
ロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの外径Ｄの１.５〜２.５倍の
範囲になるように形成されており、また、ブロック軸３
ａ，３ｂ，３ｃの外周には、上記係止ピン１０が挿入さ
れる凹部１０ａが形成されている。この凹部１０ａは、
ブロックの回転する角度に相当する位置にのみブロック
軸３ａ，３ｂ，３ｃの外周を切り欠いて形成されたもの
で、係止ピン１０の直径ａよりもブロック軸３ａ，３
ｂ，３ｃの軸方向に長く切り欠かれている。なお、実際
には、上記凹部１０ａは係止ピン１０の外径の約１／３
程度となるように設定し、より具体的には４〜８ｍｍ程
度の大きさとなるように形成するものである。

【００２３】上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの先
端面は、図５および図６に示すように、ブロック軸３
ａ，３ｂ，３ｃ側に位置して当該ブロック軸３ａ，３
ｂ，３ｃに直交する平面１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ
と、これら平面１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの円弧状
の稜線からデバイス２の外周側に向けて下り勾配に傾斜
する第１の傾斜面１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、これら第
１の傾斜面１３ａ，１３ｂ，１３ｃの外側の円弧状の稜
線からデバイス２の外周側に向けて下り勾配に傾斜する
第２の傾斜面１４ａ，１４ｂ，１４ｃとから構成され、
しかも、第１の傾斜面１３ａ，１３ｂ，１３ｃと第２の
傾斜面１４ａ，１４ｂ，１４ｃとの間には、段差１１２
が設けられている。このように、段差１１２を設けるこ
とによって、第１の傾斜面１３ａ，１３ｂ，１３ｃと第
２の傾斜面１４ａ，１４ｂ，１４ｃに植設されるビット
４間の肉厚を確保することができるので、ビット４の数
を多く植設することが可能になり、掘削効率の向上を図
ることができる。

【００２４】また、デバイス２が掘削方向に回転した際
に、このデバイス２の外周面より突出するブロックの側
端面１２ａの端部には、回転方向前方に向かうに従って
漸次デバイス２の軸線方向基端側に向けて傾斜する傾斜
面１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成されている。上記ブロ
ックの先端面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、面１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ、面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、および傾斜面
には超硬チップからなる複数のビット４…がそれぞれ面
に対して垂直に植設されている。

【００２５】ここでデバイス２を回転させた場合におい
て、ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの先端面の外周側
が中心側より高速で回転するため、外周側に植設された
ビット４…に、被掘削物からより大きな回転反力が作用
する。そして、この回転反力と、この反力に直交する衝
撃力の反力との合力Ｆは外周側のビットほど傾斜して作
用する。一方、ビット４はブロック１１ａ，１１ｂ，１
１ｃの先端面に対して垂直な力に対しては破損強度が強
いが、力が斜に作用するほど強度が弱くなり破損や脱落
が生じ易い。

【００２６】したがって、上記掘削工具ではブロック１
１ａ，１１ｂ，１１ｃの外周側に傾斜面１５ａ，１５
ｂ，１５ｃを形成し、この傾斜面１５ａ，１５ｂ，１５
ｃにビット４…を垂直に植設したので、上記合力Ｆは、
図７に示すように、外周側のビット４…に対してほぼ直
角に作用するので、これらビット４…の破損や脱落を防
止することができる。

【００２７】上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対
するブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの相対位置は、デバイ
ス２が掘削方向に回転した際に、掘削孔底部との掘削抵
抗によりブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが自転して、
該ブロックの一方の側端面１２ａと円弧部１２ｃとの交
差部分が上記デバイス２の外周面より所定の掘削量分だ
け突出し、かつその際に各ブロックの側端面１２ｂ，１
２ａが隣合うブロックの側端面１２ａ，１２ｂに当接す
るように、設定されている。

【００２８】また、上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１
ｃのそれぞれの外周は異なる半径の円弧で形成されてい
る。すなわち、ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれ
ぞれの外周は、図６に示すように、２つの円弧Ｓ１、Ｓ
２とこれら円弧Ｓ１、Ｓ２を滑らかに結ぶ曲線Ｓ３とで
構成されている。円弧Ｓ１、Ｓ２は同一点を中心とする
円弧であり、円弧Ｓ１の半径が円弧Ｓ２の半径より大き
く設定されている。また、上記円弧Ｓ１はデバイス２が
掘削方向に回転した際に、このデバイス２の外周面より
突出する側に位置しており、円弧Ｓ２は突出しない側に
位置している。

【００２９】上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの先
端面には多数のビット４が植設されているが、ブロック
１１ａ，１１ｂ，１１ｃの突出する側の部分の外周の半
径が、突出しない側の部分の外周の半径より大きいの
で、突出する側の部分に多数のビットを植設することが
できる。したがって、デバイス２が掘削方向に回転した
際に、ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの突出する部分
の仕事量が多くても、この部分には多数のビット４が植
設されているので、突出していない部分に植設されたビ
ット４が磨耗する前に、突出している部分に植設された
ビット４が磨耗してしまうのを防止することができ、よ
って掘削工具としての寿命を向上させることができる。

【００３０】上記デバイス２の中心には、図２に示すよ
うに、軸方向に延びる排気孔１７が形成されている。こ
の排気孔１７はデバイス２の基端面に開口しており、こ
の開口部から、ハンマピストンが落下する際に吐き出さ
れる圧縮空気が流入するようになっている。また、デバ
イス２には、上記排気孔１７の上端部から延びてデバイ
ス２の底面中央部に開口する噴出孔１８が形成されてお
り、この噴出孔１８から排気孔１７に流入した圧縮空気
の一部を噴出するようになっている。

【００３１】また、デバイス２には、排気孔１７の先端
部と連通して半径方向外方へ延びる横孔１９が上記軸穴
２ａ，２ｂ，２ｃの下方位置において１２０度置きに形
成されている。この横孔１９にはデバイス２の軸線方向
底面側に延びて該デバイス２の底面に開口する３穴のブ
ロー孔２０…が連通されている。これらブロー孔２０…
のそれぞれの開口はブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが
拡径した状態においてデバイス２の底面の露出する部位
に形成された凹所２１に設けられており、これら開口か
ら上記排気孔１７に流入した圧縮空気の一部を噴出する
ようになっている。上記凹所２１の外端は、デバイス２
の外周に設けられて外側の掘削パイプ９との間に形成さ
れる掘削屑排出溝２３につながっている。

【００３２】この掘削屑排出溝２３は、デバイス２の外
周に一体的に設けられて該デバイス２自体を外周の掘削
パイプ９に対して同心状に保つ芯出し用の突起２２ａの
間に円弧状に形成され、該掘削屑排出溝２３と突起２２
ａとは、デバイス２と掘削パイプ９との間に周方向に交
互に配置されている。掘削屑排出溝２３の幅寸法は、該
掘削屑排出溝２３から掘削パイプ９内に侵入する掘削屑
が掘削パイプ９で不用意に詰まったりすることがないよ
う、一定の大きさ以下の掘削屑だけを通すことができる
ように、ある範囲内に設定されている。

【００３３】また、上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１
ｃの互いに当接する側端面１２ａ，１２ｂのうち傾斜面
１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成されていない側端面１２
ｂには、該側端面１２ｂの長手方向における一方の端部
から他方の端部に向けて延びる切欠溝２５が形成されて
いる。この切欠溝２５は図８に示すように、各ブロック
１１ａ，１１ｂ，１１ｃのデバイス２と接している面側
を側端面１２ｂを含んで断面略矩形状に切り欠いてなる
ものであり、上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが縮
径状態にあるときに、上記噴出孔１８から噴出した圧縮
空気が流入して該圧縮空気をデバイス２の外側に向けて
噴出させるようになっている。次に、上記構成の掘削工
具の作用について説明する。ハンマシリンダ１が駆動力
を受け矢印Ｘ方向へ回転されるとデバイス２、ブロック
軸およびブロックもそれと一体的に同方向へ回転する。
さらに、ハンマシリンダ１内に配置したハンマピストン
を駆動してデバイス２に下方への衝撃力を加えると、ブ
ロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが地中に突き進みかつ回
転力によりビット４が土石を掘削する。

【００３４】ハンマシリンダ１およびデバイス２ととも
にブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが掘削方向に回転す
ると、該ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃは掘削抵抗に
よりブロック軸１２ａ，１２ｂ，１２ｃを中心に自転
し、ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの一方の側端面１
２ａと円弧部１２ｃとの交差部分がデバイス２の外周面
より突出し、この部分が外周刃Ａとして機能する。ま
た、上記ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃが自転すると
き、各ブロックの側端面１２ａ，１２ｂが隣合うブロッ
クの側端面１２ｂ，１２ａに当接し、これが互いにスト
ッパの機能を果たして、各ブロックのそれ以上の自転を
規制する。この状態でブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
がデバイス２の回転力を受けて上記外周刃Ａ等により地
中を掘削する。

【００３５】ここで、上記ブロックは３個設けられてい
るので、一つのブロックに対し一個生じる外周刃Ａも当
然に３個となり、しかもそれら外周刃Ａは周方向に等間
隔置きに配される。このため、バランスのよい掘削が行
え、たとえ不均質地盤であっても孔曲がりが生じにく
い。

【００３６】また、掘削時において個々のブロック１１
ａ，１１ｂ，１１ｃは、上記したように左右の側端面１
２ａ，１２ｂが隣合うブロックの側端面１２ｂ，１２ａ
にそれぞれ当接しており、該ブロックに固定されている
ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃが軸穴２ａ，２ｂ，２ｃに
嵌入支持されていることと相俟って、当該ブロック１１
ａ，１１ｂ，１１ｃは３点で支持されることとなる。し
たがって、個々のブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの固
定が強固となり、掘削中にがた付きが生じにくく良好な
掘削が行える。

【００３７】さらに、掘削時において、図６に示すよう
に掘削孔の内周面から一つのブロック１１ａに一方の側
端面１２ａと平行な掘削反力Ｃが加わるとき、その掘削
反力Ｃは当該ブロックと一体的とされたブロック軸３ａ
に作用する他、互いに当接している側端面１２ｂ，１２
ａを介して他のブロック１１ｂにも作用する。このよう
に、ブロックの一方の側端面１２ａに平行な力が加わる
ときでも、その力はブロック軸３ａと他のブロック１２
ｂとに分散され、一つのブロック軸３ａに加わる荷重は
その分小さくなる。結局、一つのブロック軸３ａ(３
ｂ，３ｃ)に加わる荷重を減少することができ、ブロッ
ク軸の径を小さくできる利点も得られる。

【００３８】また、ハンマシリンダ１内のピストンが落
下する際、該ハンマピストンにより押し出される圧縮空
気は排気孔１７に流入し、横孔１９、ブロー孔２０を経
てデバイス２の底面に吹き出し、掘削された掘削屑をデ
バイス２の外側に向けて除去する。そして、除去された
掘削屑は圧縮空気の流れに沿って掘削屑排出溝２３から
掘削パイプ９内を通って上方へ排出される。一方、排気
孔１７から噴出孔１８に流入した圧縮空気は、ブロック
１１ａ，１１ｂ，１１ｃの拡径時、すなわち掘削時にお
いては噴出孔１８の開口が１１ａ，１１ｂ，１１ｃによ
って閉塞されるので、上記切欠溝２５を通ってデバイス
２の底面外周部に吹き出して上記ブロー孔２０から吹き
出た圧縮空気とともに掘削屑の除去を行う。

【００３９】また、上述したように、掘削時において、
図７に示すように、回転反力と、この回転反力に直交す
る衝撃力の反力との合力Ｆが、傾斜面１５ａ，１５ｂ，
１５ｃに植設されたビット４に垂直軸に対して最も傾斜
して作用するが、これらのビット４は傾斜面１５ａ，１
５ｂ，１５ｃにほぼ垂直に植設されているので、上記合
力Ｆがビット４に対してほぼ直角に作用し、よってビッ
ト４の破損や脱落を防止することができる。

【００４０】掘削終了後は、ハンマシリンダを上記掘削
方向とは逆方向に回転させるが、このとき各ブロック１
１ａ，１１ｂ，１１ｃは掘削時とは逆の方向に自転し、
第２図に示すようにブロックの最外周に位置する円弧部
１２ｃがデバイス２の底面と等しいか、もしくはそれよ
り内側に配される。このようにすれば、掘削パイプ９内
を摺動可能となるので、ハンマシリンダ１を上方に引け
ば、当該掘削工具を引き出すことができる。

【００４１】また、上記掘削工具では、ブロック１１
ａ，１１ｂ，１１ｃが縮径し始めると、デバイス２の底
面中央部においてブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間に
空間Ｓが現出し、さらに縮径にともなって該空間Ｓが大
きくなるが、デバイス２の先面中央部に開口する噴出孔
１８から圧縮空気が吹き出すので、空間Ｓに侵入しよう
とする掘削屑が該圧縮空気によって除去れる。したがっ
て、該掘削屑が空間Ｓに侵入して互いに摺動するブロッ
クの側端面１２ａ，１２ｂ間にかみ込むことがないの
で、ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの縮径を確実かつ
円滑に行うことができる。

【００４２】また、デバイス２とその外側の掘削パイプ
９との間に、掘削屑排出溝２３とデバイス２の外周に一
体的に設けられた芯出し用の突起２２ａとを、周方向に
交互に配置したので、掘削屑を掘削パイプ内９に導くた
めの排出用通路をデバイス２の外周に必要な個数だけ配
設できるので、掘削屑排出効率が向上する。

【００４３】さらに、デバイスの芯出用の突起２２ａと
掘削屑排出溝２３をデバイス２の長さ方向のずらして配
置する場合、例えばデバイスの芯出し用突起をデバイス
の基端側に設けるとともにデバイスの先端に掘削屑排出
用の輪状溝を設ける場合に比べて、掘削中においてデバ
イス２のガタツキが少なくなり、デバイス２と掘削パイ
プ９との間に掘削屑がかみ込むのを防止できる。

【００４４】加えて、上記のようにデバイス２の芯出し
用の突起２２ａと掘削屑排出溝２３をデバイス２の長さ
方向のずらして配置する場合に比べて、デバイス２の長
さを短くでき装置全体のコンパクト化が図れる。

【００４５】なお、上記実施例では、ブロック１１ａ，
１１ｂ，１１ｃを３個備える場合を例に採って説明した
が、これに限られることなく、４個あるいはそれ以上の
ブロックを有するものにも本発明は適用可能である。ま
た、上記実施例では、ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
の左右両側端面１２ａ，１２ｂを平坦に形成している
が、これに限られることなく、同側端面１２ａ，１２ｂ
を互いに係合する円弧状に形成してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の掘削工
具によれば、デバイス底面に設けたブロック軸の軸穴の
内径（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイスの回転
中心からブロックの一方の側端面と円弧部の交差部分ま
での距離（Ｄ₁ ）との比（ｄ／Ｄ₁ ）を０.１２〜０.３
０の範囲内に設定し、かつデバイスの回転中心を中心と
し上記各軸穴の軸心を通る円の直径（Ｄ₂ ）と、デバイ
スの回転中心から上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との
比（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）を０.３〜０.６の範囲内に設定したの
で、ブロック軸の強度並びにデバイスの耐久性を最も効
果的に向上させることができ、この結果、工具寿命を長
くできるとともに、掘削効率の向上が図れるという優れ
た効果を奏することができる。

【００４７】また、請求項２の掘削工具によれば、ブロ
ック軸の長さ寸法を、ブロック軸の外径の１.５〜２.５
倍の範囲に設定したので、上記効果に加えて、より一層
ブロック軸の耐久性を向上させることができ、また材料
の節約を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削工具の掘削時の状態を概略的に示
す底面図である。

【図２】本発明の掘削工具において、ブロックが装着さ
れたデバイスを示す一部切欠側面図である。

【図３】本発明の掘削工具のブッロクの正面図である。

【図４】本発明の掘削工具のブロックと係止ピンの係合
状態を示す断面図である。

【図５】本発明の掘削工具の非掘削時の底面図である。

【図６】本発明の掘削工具の掘削時の底面図である。

【図７】本発明の掘削工具の掘削時の要部の断面図であ
る。

【図８】本発明の掘削工具の切欠溝を示す断面図であ
る。

【図９】従来の掘削工具の非掘削時の底面図である。

【図１０】従来の掘削工具の掘削時の底面図である。

【図１１】従来の掘削工具の非掘削時の底面図である。

【図１２】従来の掘削工具の掘削時の底面図である。

【符号の説明】

１ハンマシリンダ２デバイス２ａ，２ｂ，２ｃ軸穴３ａ，３ｂ，３ｃブロック軸４ビット１０係止ピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃブロック１２ａ，１２ｂブロックの側端面１２ｃブロックの円弧部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ第１の傾斜面１４ａ，１４ｂ，１４ｃ第２の傾斜面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ傾斜面１７排気孔１８噴出孔１９横孔２０ブロー孔２３掘削屑排出溝２５切欠溝１１２段差Ａ外周刃Ｘ掘削方向ｄ軸穴の内径Ｄ₁ ブロック拡径時におけるデバイスの回転中心から
交差部分までの距離Ｄ₂ デバイスの回転中心を中心とし各軸穴の軸心を通
る円の直径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辻本勝昭岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの
回転力を受けるデバイスの底面に、少なくとも３個以上
の軸穴を、該デバイスの中心からずらしてかつ周方向に
等角度置きに設け、それら軸穴にブロック軸を回転自在
に嵌入し、該ブロック軸の先端部に、略扇状をなしかつ
先端面にビットが植設されたブロックを、それぞれ左右
の側端面を対向させてしかもそれらブロックの円弧部が
全体で略円を形成するように設け、上記デバイスが掘削
方向に回転した際に、掘削孔底部との掘削抵抗によりブ
ロックが自転して該ブロックの一方の側端面と円弧部の
交差部分が上記デバイスの外周面より所定の掘削量分だ
け突出し、かつその際に各ブロックの両側端面が隣合う
ブロックの側端面に当接するように、上記ブロックに対
するブロック軸の相対位置を設定している掘削工具にお
いて、上記デバイス底面に設けたブロック軸の軸穴の内径
（ｄ）と、ブロック拡径時におけるデバイスの回転中心
から上記交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（ｄ／Ｄ
₁ ）が０.１２〜０.３０の範囲内に設定され、かつ上記
デバイスの回転中心を中心とし上記各軸穴の軸心を通る
円の直径（Ｄ₂ ）と、上記デバイスの回転中心から上記
交差部分までの距離（Ｄ₁ ）との比（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）が
０.３〜０.６の範囲内に設定されていることを特徴とす
る掘削工具。
【請求項２】ブロック軸の長さ寸法を、ブロック軸の
外径の１.５〜２.５倍の範囲内に設定したことを特徴と
する請求項１記載の掘削工具。