JPH0518177A - 掘削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 孔曲がりが生じにくく、ブロック軸に加わる
力を軽減することができ、しかも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２の底面に、３個の軸穴２ａ…を、
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…にブロック軸３ａ…を回転自
在に嵌入し、該ブロック軸３ａ…の先端部に、先端面に
ビット４が植設されたブロック１１ａを、それぞれ左右
の側端面を対向させて設け、掘削の際に、掘削抵抗によ
りブロック１１ａ…が自転して該ブロック１１ａ…の一
方の側端面と円弧部の交差部分がデバイス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
１１ａ…の両側端面が隣合うブロック１１ａ…の側端面
に当接するように、ブロック１１ａ…に対するブロック
軸３ａ…の相対位置を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、良好な掘削効率が得られる掘削工具に関
するものである。

【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、掘削パイプの先端にパイロットビット装
置を設け、該パイロットビット装置によって掘削孔の底
面を掘削しつつその上部に配置した偏心リーマで掘削孔
を拡径し、該掘削孔の拡径部分を利用して上記掘削パイ
プを前進させるタイプのものが知られているが、この種
の掘削工具にあっては、偏心リーマによって掘削孔の外
周部の一部を再掘削する偏心穿孔であるため、掘削孔が
曲がり易い欠点があった。

【０００３】この欠点を解消するものとして、最近、特
開昭６３ー１１７８９号公報に記載されているような掘
削工具が開発された。この掘削工具は、図５ないし図７
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，２
ｂを形成し、それぞれの軸穴２ａ，２ｂにブロック軸３
ａ，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、上記ブ
ロック軸３ａ，３ｂの位置を、上記デバイス２が掘削方
向に回転した際に、上記両ブロック５ａ，５ｂのそれぞ
れ一方の端部が共にデバイス２の外周面より所定の掘削
量分だけ突出し、かつその際に両ブロックの直状端面６
ａ，６ｂが互いに当接するようデバイス２の中心から偏
心させてなるものである。

【０００４】そして、上記掘削工具では、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３
ａ，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。

【０００５】この際、掘削した土砂等は、ハンマシリン
ダ１内をハンマピストンが落下する際に吐き出される圧
縮空気がデバイス２の底面に設けた空気孔８ａ，８ｂか
ら吹き出されることにより当該掘削工具先端から離間さ
れ、その後デバイス２に設けた排出溝９ａを経由して掘
削パイプ９内に移り、そこからさらに上方へ排出され
る。

【０００６】

【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７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
おそれがあった。

【０００７】また、図７に示すように、掘削孔の内周面
からブロック５ａ，５ｂに直状端面６ａ，６ｂと平行な
掘削反力Ｃが加わるとき、直状端面６ａ,６ｂ間の摩擦は
無視できる程度小さいため、該掘削反力Ｃのほとんどは
ブロックを介してブロック軸３ａ（３ｂ）に作用するこ
ととなり、ブロック軸３ａ（３ｂ）に多大な荷重が加わ
っていた。

【０００８】さらに、軸穴２ａ，２ｂとブロック軸３
ａ，３ｂとの間にはブロック軸が回転できる程度の適度
な遊びを設けているが、ブロック５ａ，５ｂに上記のよ
うな掘削反力Ｃが加わるとき、ブロック５ａ，５ｂは直
状端面５ａ，５ｂに沿って上記遊び分だけガタツクこと
があり、このようにブロックをしっかり固定できないた
め、工具寿命が短くなったり、掘削効率が低下する等の
欠点もあった。

【０００９】この発明は、上記した問題点を解消せんと
して成されたものであり、その目的は、孔曲がりが生じ
にくく、ブロック軸に加わる力を軽減することができ、
しかも工具寿命を長くできるとともに、掘削効率の向上
が図れる掘削工具を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の請求項１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
定したものである。

【００１１】また、請求項２の掘削工具は、請求項１の
掘削工具において、デバイスとその外側の掘削パイプと
の間に、掘削屑排出溝とデバイスの外周に一体的に設け
られた芯出し用の突起とを、周方向に交互に配置したも
のである。

【００１２】請求項３の掘削工具は、請求項１の掘削工
具において、デバイスの中心に、軸方向に延びる排気孔
を形成するとともに、上記ブロック軸に軸方向に延びて
上記ブロックの先端面に開口する貫通孔を形成し、上記
軸穴の深さをブロック軸の長さより深く設定し、上記デ
バイスに上記排気孔と軸穴とを連通する連通孔を形成し
たものである。

【００１３】請求項４の掘削工具は、請求項３の掘削工
具において、ブロックの先端面に、貫通孔の開口縁から
掘削屑排出溝側に向けて延びる凹溝を形成したものであ
る。

【００１４】請求項５の掘削工具は、請求項１の掘削工
具において、デバイスの中心に軸方向に延びる排気孔を
形成するとともに、この排気孔をデバイスの底面に達し
開口する空気孔に横孔を介して連通させ、さらに上記デ
バイスの外周面に掘削屑排出溝を形成し、かつ上記デバ
イスの底面に、掘削屑排出溝と空気孔とに連通する切欠
部を設けたものである。

【００１５】請求項６の掘削工具は、請求項１の掘削工
具において、ブロックの一方の側端面と先端面との交差
部分にこれらの面のそれぞれに対して傾斜した傾斜面を
設け、該傾斜面に、この面に対してほぼ垂直にビットの
一部を植設したものである。

【００１６】請求項７の掘削工具は、請求項１の掘削工
具において、ブロックの外周を異なる半径の円弧で形成
するとともに、デバイスが掘削方向に回転した際に、こ
のデバイスの外周面より突出する側のブロックの外周の
半径を、突出しない側のブロックの外周の半径より大き
く設定したものである。

【００１７】請求項８の掘削工具は、請求項１の掘削工
具において、ブロックの先端面が、ブロック軸側に位置
して当該ブロック軸に直交する平面と、これら平面の円
弧状の稜線からデバイスの外周側に向けて下り勾配に傾
斜する第１の傾斜面と、これら第１の傾斜面の外側の円
弧状の稜線からデバイスの外周側に向けて下り勾配に傾
斜する第２の傾斜面とを具備し、しかも、上記第１傾斜
面と第２傾斜面との間には段差が設けられているもので
ある。

【００１８】

【作用】請求項１の掘削工具では、ハンマシリンダが掘
削方向に回転すると、デバイスも一体となって回転す
る。さらにハンマピストンが下降することによってデバ
イスおよびその先端に取り付けられたブロックは前進す
る。デバイスが掘削方向に回転するとき、掘削抵抗によ
ってそれぞれのブロックはブロック軸を中心に自転し、
ブロックの一方の側端面と円弧部との交差部分がデバイ
スの外周面より所定の掘削量分だけ突出し、この部分が
外周刃となって孔を掘削する。また、上記ブロックが自
転するとき、各ブロックの側端面が隣合うブロックの側
端面にそれぞれ当接し、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。

【００１９】ここで、ブロックは３個以上設けているの
で、一つのブロックに対し一個生じる外周刃も当然に３
個以上生じ、しかもそれら外周刃は周方向に等間隔置き
に生じる。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。また、
掘削時において個々のブロックは、左右の側端面が隣合
うブロックの側端面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が軸穴に嵌入されているこ
とと合わせると、３点で支持されることとなる。したが
って、ブロックに対して強固な固定が行え、掘削中にガ
タツキが生じにくく、良好な掘削が行える。

【００２０】請求項２の掘削工具では、デバイスとその
外側の掘削パイプとの間に、掘削屑排出溝とデバイスの
外周に一体的に設けられた芯出し用の突起とを、周方向
に交互に配置したので、掘削屑を掘削パイプ内に導くた
めの排出用通路をデバイスの外周に必要な個数だけ配設
でき、よって掘削屑排出効率が向上する。また、デバイ
スの芯出用の突起と掘削屑排出溝をデバイスの長さ方向
のずらして配置することにより、掘削中においてデバイ
スのガタツキが少なくなり、デバイスと掘削パイプとの
間に掘削屑が噛み込むのを防止できる。さらに、芯出し
用の突起と掘削屑排出溝をデバイスの長さ方向のずらし
て配置する場合に比べて、デバイスの長さを短くでき装
置全体のコンパクト化が図れる。

【００２１】請求項３の掘削工具では、ハンマが落下す
ることにより圧縮された空気が排気孔から流入して連通
孔を通って貫通孔から吹き出され、掘削された掘削屑を
効率的に除去する。さらに、排気孔と軸穴とが連通孔に
より連通されているので、軸穴がブロックの先端面付
近、すなわちビットの付近に対して正圧となるので、軸
穴に掘削屑が侵入するのを防止することができる。

【００２２】請求項４の掘削工具では、ブロックの先端
面に、貫通孔の開口縁から掘削屑排出溝側に向けて延び
る凹溝を形成したので、貫通孔の開口から吹き出した圧
縮空気が凹溝に沿って掘削屑排出溝に向けて流れる、よ
って掘削屑を効率よく排除することができる。

【００２３】請求項５の掘削工具では、ハンマが落下す
ることにより圧縮された空気が、排気孔から流入して空
気孔から吹き出され、掘削された掘削屑を除去する。空
気孔の先端には、掘削屑排出溝に連通する切欠部が形成
されているので、圧縮空気の一部が直接流れ、掘削屑の
排出を補助して掘削された掘削屑を効率的に除去するこ
とができる。さらに、ブロックの縮径操作の際、デバイ
スとブロックの間の当接面に圧縮空気を吹き出すことに
よって、これら当接面の掘削屑を効果的に除去すること
ができ、ブロック縮径時の抵抗を除去することができ
る。

【００２４】請求項６の掘削工具では、掘削の際の回転
反力と、この回転反力に直交する衝撃力の反力との合力
が傾斜面に植設されたビットに対してほぼ直角に作用す
るので、このビットの破損や脱落を防止することができ
る。

【００２５】請求項７の掘削工具では、デバイスの外周
面より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、よって、ブロックの突出する部分、すなわち所
定の穿孔径を得る部分の仕事量が多くても、突出しない
部分に植設されたビットが磨耗する前に、突出している
部分に植設されたビットが磨耗してしまうのを防止する
ことができるので、掘削工具としての寿命を向上させる
ことができる。

【００２６】請求項８の掘削工具では、第１および第２
の傾斜面に植設されるビット間の肉厚を確保することで
きるので、ビット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。

【００２７】

【実施例】図１ないし図４はこの発明の掘削工具の一実
施例を示す。なお、これらの図に示す掘削工具が図５な
いし図７に示す掘削工具と異なる点は、デバイスおよび
ブロックの構成であるので、この部分についてのみ説明
し、他の構成については図示とその説明を省略する。

【００２８】図において符号２はデバイスを示す。デバ
イス２の底面には、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃが、デバイス
２の中心からずらされてかつデバイスの周方向に等角度
置き（１２０度置き）に形成されている。

【００２９】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、例えばブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃが軸穴２ａ，２
ｂ，２ｃに嵌入された状態でデバイス２に係止ピンが横
孔から挿入され（共に図示略）、該係止ピンがブロック
軸の外周部に形成されたリング状凹部１０に係合するこ
とによって行われる。

【００３０】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。

【００３１】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１
２ａ，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１２０度になる
ように形成されている。

【００３２】ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの先端面
（底面）は、ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃ側に位置して
当該ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃに直交する平面１１１
ａ，１１１ｂ，１１１ｃと、これら平面１１１ａ，１１
１ｂ，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，１３
ｂ，１３ｃと、これら第１の傾斜面１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ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１
３ａ，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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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４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。

【００３６】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。

【００３７】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、第６図に示すように、２つの円弧Ｓ１、
Ｓ２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。

【００３８】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。

【００３９】上記デバイス２の中心には、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。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の間を通るように１２０度置きに形成されて
いる。横孔１９の外端部近傍にはデバイス２の軸線方向
先端側に延びる空気孔２０が連通されており、該空気孔
２０のデバイス底面に開口する開口部分には半径方向外
方へ向かうに従い漸次広がる切欠部２１が形成されてい
る。切欠部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。

【００４０】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。

【００４１】また、デバイス２の排気孔１７の先端部に
は、軸穴２ａ，２ｂ，２ｃの底面につながる連通孔２４
が形成されている。ブロック軸３ａ，３ｂ，３ｃの底面
と軸穴２ａ，２ｂ，２ｃとの間には空間２５が形成さ
れ、該空間２５は、互いに同軸状に設けられた、ブロッ
ク軸３ａ，３ｂ，３ｃの中央部を貫通する貫通孔２６、
およびブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃを上下に貫通す
る貫通孔２７を介してブロックの底面に連通している。
そして、貫通孔２７のブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
の底面に開口する開口端からは、ブロックの底面に沿っ
て形成された凹溝２８が外方へ延びている。

【００４２】このように凹溝２８を形成すると、上記貫
通孔２７の開口から吹き出した圧縮空気が該凹溝２８に
沿って掘削屑排出溝２３に向けて流れるので、ブロック
１１ａ，１１ｂ，１１ｃのビット４により掘削された掘
削屑をより効率よく排除することができる。

【００４３】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，１
１ｂ，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。

【００４４】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の回転力をうけて上記外周刃Ａ等により地
中を掘削する。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】さらに、掘削時において、図３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。

【００４８】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
気は供給孔１７に流入し、連通孔２４、軸穴とブロック
軸との間に形成される空間２５、貫通孔２６，２７を経
てブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃの底面に吹き出し、
掘削された掘削屑をブロックから除去する。そして、そ
れらブロックから除去された掘削屑は上記圧縮空気の流
れに沿って掘削屑排出孔２３から掘削パイプ９内を通っ
て上方へ排出される。なお、上記空気供給孔１７に供給
された圧縮空気の一部は、横孔１９、縦孔２０を経てデ
バイス２の外周端に位置する上記掘削屑排出溝２３に吹
き出される。この圧縮空気の流れに沿って、付近の掘削
屑は掘削屑排出溝２３に吸い込まれ、掘削屑のスムーズ
な排出が行われる。

【００４９】また、上述したように、掘削時において、
図４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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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との間に掘削屑が噛み込むのを防止できる。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１の掘削工具によれば以下のような優れた効果を奏す
る。 掘削時においてブロックの一部がデバイスの外周面よ
り外方へ突出してなる外周刃が３個以上存し、しかもそ
れら外周刃が周方向に適宜間隔をあけて存するので、バ
ランスのよい掘削が行え、たとえ不均質層を掘削する場
合でも孔曲がりが生じにくくかつ掘削効率が上がる。 掘削時において、個々のブロックは左右の側端面とブ
ロック軸の３点で強固に支持されることとなり、この結
果ブロックの掘削中のがたつきをなくすることができ
る。

【００５６】また、上記のように外周刃が多数存する
こと、および個々のブロックを強固に支持できることか
ら、工具寿命が延びる。 ブロックに側端面に平行な掘削反力が加わる場合で
も、該掘削反力は当該ブロックを支持するブロック軸
と、他のブロックとに分散されることとなり、その分ブ
ロック軸に加わる荷重を軽減することができる。

【００５７】ブロックに加わる掘削反力は最終的にそ
れらブロックを支持するブロック軸に作用することとな
るが、ブロック軸はデバイスの底面に複数個周方向にバ
ランス良く配置されるので、ブロック全体の支持強度が
増す。 ブロックを３個以上備えているので、ブロックを２個
しか備えてしないものに比べて、ブロックが非掘削状態
から掘削状態へあるいはその逆に移行する際のブロック
の自転角度が小さくなり、その分移行がスムーズにな
る。またブロックの数に応じて、デバイスの底面に形成
する掘削屑排出孔も数多く設けることができ、掘削屑の
排出効率も向上する。

【００５８】また、請求項２の掘削工具によれば、上記
効果に加えて以下の効果も奏する。 掘削屑を掘削パイプ内に導くための排出用通路をデ
バイス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。 また、デバイスの芯出用の突起と溝をデバイスの長
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のガタツキが少なくなり、デバ
イスと掘削パイプとの間に掘削屑が噛み込むのを防止で
きる。

【００５９】 加えて、上記のようにデバイスの芯出
し用の突起と溝をデバイスの長さ方向のずらして配置す
る場合に比べて、デバイスの長さを短くでき装置全体の
コンパクト化が図れる。

【００６０】さらに、請求項３の掘削工具によれば、ハ
ンマが落下することにより圧縮された空気が排気孔から
流入して連通孔を通って貫通孔から吹き出され、掘削さ
れた掘削屑を効率的に除去する。さらに、排気孔と軸穴
とが連通孔により連通されているので、軸穴がブロック
の先端面付近、すなわちビットの付近に対して正圧とな
るので、軸穴に掘削屑が侵入するのを防止することがで
きる。

【００６１】請求項４の掘削工具によれば、ブロック軸
に形成された貫通孔の開口から吹き出した圧縮空気が凹
溝に沿って掘削屑排出溝に向けて流れるので、掘削屑を
効率よく排除することができる。

【００６２】請求項５の掘削工具によれば、ハンマが落
下することにより圧縮された空気が、排気孔から流入し
て空気孔から吹き出され、掘削された掘削屑を除去す
る。空気孔の先端には、掘削屑排出溝に連通する切欠部
が形成されているので、圧縮空気の一部が直接流れ、掘
削屑の排出を補助して掘削された掘削屑を効率的に除去
することができる。さらに、ブロックの縮径操作の際、
デバイスとブロックの間の当接面に圧縮空気を吹き出す
ことによって、これら当接面の掘削屑を効果的に除去す
ることができ、ブロック縮径時の抵抗を除去することが
できる。

【００６３】請求項６の掘削工具によれば、掘削の際の
回転反力と、この回転反力に直交する衝撃力の反力との
合力が傾斜面に植設されたビットに対してほぼ直角に作
用するので、このビットの破損や脱落を防止することが
できる。

【００６４】請求項７の掘削工具によれば、デバイスの
外周面より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、よって、ブロックの突出する部分、すなわ
ち所定の穿孔径を得る部分の仕事量が多くても、突出し
ない部分に植設されたビットが磨耗する前に、突出して
いる部分に植設されたビットが磨耗してしまうのを防止
することができるので、掘削工具としての寿命を向上さ
せることができる。

【００６５】請求項８の掘削工具によれば、第１および
第２の傾斜面に植設されるビット間の肉厚を確保するこ
とできるので、ビット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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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半断面図である。

【図２】本発明の掘削工具の非掘削時の底面図である。

【図３】本発明の掘削工具の掘削時の底面図である。

【図４】本発明の掘削工具の掘削時の要部の断面図であ
る。

【図５】従来の掘削工具の断面図である。

【図６】従来の掘削工具の非掘削時の底面図である。

【図７】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 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 １９ 横孔 ２０ 空気孔 ２１ 切欠部 ２２ａ 芯出し用の突起 ２３ 掘削屑排出溝 ２４ 連通孔 ２７ 貫通孔 ２８ 凹溝 １１２ 段差 Ａ 外周刃 Ｘ 掘削方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 猛 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 (72)発明者 和田 紀美代 愛知県豊橋市大村町字藤田17番地 株式会 社アール・エム・シー東和内 (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 (72)発明者 佐藤 茂 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 (72)発明者 宮崎 大志郎 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 (72)発明者 日和佐 米雄 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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ことを特徴と
   する掘削工具。
2. 【請求項２】 デバイスとその外側の掘削パイプとの間
   に、掘削屑排出溝とデバイスの外周に一体的に設けられ
   た芯出し用の突起とを、周方向に交互に配置したことを
   特徴とする請求項１記載の掘削工具。
3. 【請求項３】 デバイスの中心に、軸方向に延びる排気
   孔を形成するとともに、上記ブロック軸に軸方向に延び
   て上記ブロックの先端面に開口する貫通孔を形成し、上
   記軸穴の深さをブロック軸の長さより深く設定し、上記
   デバイスに上記排気孔と軸穴とを連通する連通孔を形成
   したことを特徴とする請求項１記載の掘削工具。
4. 【請求項４】 ブロックの先端面に、貫通孔の開口縁か
   ら掘削屑排出溝側に向けて延びる凹溝を形成したことを
   特徴とする請求項３記載の掘削工具。
5. 【請求項５】 デバイスの中心に軸方向に延びる排気孔
   を形成するとともに、この排気孔をデバイスの底面に達
   し開口する空気孔に横孔を介して連通させ、さらに上記
   デバイスの外周面に掘削屑排出溝を形成し、かつ上記デ
   バイスの底面に、掘削屑排出溝と空気孔とに連通する切
   欠部を設けたことを特徴とする請求項１記載の掘削工
   具。
6. 【請求項６】 ブロックの一方の側端面と先端面との交
   差部分にこれらの面のそれぞれに対して傾斜した傾斜面
   を設け、該傾斜面に、この面に対してほぼ垂直にビット
   の一部を植設したことを特徴とする請求項１記載の掘削
   工具。
7. 【請求項７】 ブロックの外周を異なる半径の円弧で形
   成するとともに、デバイスが掘削方向に回転した際に、
   このデバイスの外周面より突出する側のブロックの外周
   の半径を、突出しない側のブロックの外周の半径より大
   きく設定したことを特徴とする請求項１記載の掘削工
   具。
8. 【請求項８】 ブロックの先端面が、ブロック軸側に位
   置して当該ブロック軸に直交する平面と、これら平面の
   円弧状の稜線からデバイスの外周側に向けて下り勾配に
   傾斜する第１の傾斜面と、これら第１の傾斜面の外側の
   円弧状の稜線からデバイスの外周側に向けて下り勾配に
   傾斜する第２の傾斜面とを具備し、しかも、上記第１傾
   斜面と第２傾斜面との間には段差が設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の掘削工具。