JPH0565786A - 掘削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な剪断力を得ることができるとともに、
掘削部を容易に製作することができる掘削工具を提供す
ることを目的とする。 【構成】 掘削部10をブロック11と、ブロック軸12とに
より分割構成するとともに、刃体13の切刃部13bをデバ
イス1の回転方向側に向けたものである。 【効果】 刃体13の切刃部13bはデバイス1の回転方向側
を向いているので、切刃部13bにより掘削孔の壁面に十
分な剪断力が作用する。また、掘削部10をブロック11と
ブロック軸12とに分けて製作することができるので、従
来のように一体的に製作する際の加工の困難性が解消で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地盤、土砂等の被掘
削物を掘削する掘削工具に係わり、特に、回転力により
掘削するとともに、デバイスの底面に取り付けられて被
掘削物を掘削する掘削部を容易に製作することができる
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、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
面を打撃しつつ回転掘削し、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という欠点がある。

【０００３】この欠点を解消するものとして、最近、特
開昭６３−１１７８９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１０ないし図
１２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Ｈの回転力を受けるデバイス１の底面に、
地盤、土砂等の被掘削物を掘削する一対の掘削部２ａ，
２ｂを設けてなるものである。

【０００４】これら掘削部２ａ，２ｂは、デバイス１の
底面に軸回りに回動自在にかつ抜け止 めして嵌入され
たブロック軸３ａ，３ｂと、それぞれのブロック軸３
ａ，３ｂの先端部に形成され、上記デバイス１の径とほ
ぼ同径の略半円形状をなしかつ先端面に超硬チップ等か
らなる多数の刃体４…が植設されたブロック５ａ，５ｂ
とからなる ものであり、上記ブロック軸３ａ，３ｂの
位置は、上記デバイス１が掘削方向に回 転した際に、
上記両ブロック５ａ，５ｂのそれぞれの一方の端部が共
にデバイス１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５ａ，５ｂの直 状端面６ａ，
６ｂが互いに当接するように、デバイス１の中心から偏
心せしめられている。

【０００５】そして、上記のような掘削工具では、デバ
イス１をハンマシリンダＨにより掘削方向に回転させる
と、ブロック５ａ，５ｂがブロック軸３ａ，３ｂを軸と
して回動し、ブロック５ａ，５ｂの直状端面６ａ，６ｂ
の一端部がデバイス１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の回動が停止し、この状態でブロ
ック５ａ，５ｂがデバイス１の回転力を受けて、刃体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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記掘削工
具は、回転力によるよりもむしろ打撃による衝撃力によ
り掘削しているため、ブロック５ａ，５ｂに設けられた
刃体４…は掘削孔の底面側に向けて凸な曲面状をなして
いるのが一般的である。一方、岩石等を掘削する場合、
衝撃力による破砕によるよりも、剪断によるカッティン
グの方が掘削時の力が少なくて済み、小さい荷重で速い
掘削速度を得ることができることが知られている。

【０００７】このような剪断による掘削を行うには掘削
工具を回転させればよいが、上記掘削工具では刃体４…
が掘削孔の底面側に向けて凸な曲面をなしているので、
掘削工具を回転させても十分な剪断力を得ることができ
ず、回転力のみによる掘削には不向きであった。

【０００８】また、上記掘削工具においては、掘削部２
a(２b)が、ブロック５a(５b)にブロック軸３a，(３b)を
立設した構成になっているが、このような掘削部２a(２
b)は、材料を旋盤等により切削してブロック５a(５b)と
ブロック軸３a(３b)とを 一体的にして製作されてい
る。ところが、このような場合、ブロック５a(５b)が半
円形状であり、しかもブロック軸３a(３b)が、ブロック
５a(５b)の外周を切削により形成する際の回転中心に対
して偏心しているため、これらを一体的に形成するに
は、加工に多大の手間と労力を要するとともに、ブロッ
ク軸３a(３b)が長くなると加工が非常に困難になり、結
果として掘削工具の製造コストが高くなるという欠点が
ある。

【０００９】

【発明の目的】この発明は上記事情に鑑みてなされたも
のであり、十分な剪断力を得ることができるとともに、
デバイスの底面に取り付けられて被掘削物を掘削する掘
削部を容易に製作す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。

【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、掘削部を、略半
円形状をなすブロックと、このブロックに取り付けられ
て該ブロックを支持するブロック軸とにより分割構成
し、上記刃体の切刃部を上記デバイスの回転方向側に向
けたものである。

【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、ブロック軸の疲労強度をブロックよ
り高く設定したものである。

【００１２】

【作用】この発明の掘削工具にあっては、刃体の切刃部
がデバイスの回転方向側を向いているので、デバイスを
回転させて掘削を行った際に、切刃部により掘削孔の壁
面に十分な剪断力が作用する。また、掘削部がブロック
と、ブロック軸とにより分割構成されているので、ブロ
ックとブロック軸とを別々に製作することができる。し
たがって、掘削部を一体的に形成する際の加工困難性が
解消されるので、掘削工具の製造コストを低く抑えるこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、図１ないし図９を参照してこの発明の
掘削工具の実施例を説明するが、これらの図に示す掘削
工具が上記図１０ないし図１２に示した従来の掘削工具
と主に異なる点は掘削部なので、この部分について説明
し、他の構成についての説明は省略する。なお、この実
施例の掘削工具は、回転力のみにより掘削するものであ
るので、従来例のようなハンマシリンダはなく、単に円
筒状のパイプの下端部にデバイス１をねじ接合等により
結合し、該デバイス１を回転ロッド等により回転させる
ようにした構造になっている。また、図４ないし図９に
おいては、掘削部および刃体を簡略化して記載する。

【００１４】図１ないし図４は第一実施例を示す。これ
らの図において符号１０は掘削部を示す。この掘削部１
０はブロック１１と、このブロック１１に取り付けられ
るブロック軸１２とを主体として構成されている。

【００１５】上記ブロック１１は平面視略半円形状をな
す板状のものであり、その上面外周部には、外方に向か
うにしたがって漸次デバイス１の軸方向基端側に傾斜す
る傾斜面１１ａが形成されており、この傾斜面１１ａと
ブロック１１の上面には多数の刃体１３…が設けられて
いる。この刃体１３は断面略Ｌ字状をなすものであり、
一端部がブロック１１の先端面に植設固定された断面Ｌ
字状の突部１３ａと、この突部１３ａの他端部に接合さ
れた切刃部１３ｂとから構成されている。この切刃部１
３ｂは円板状のものであり、超硬基板１３ｃと多結晶ダ
イヤモンド層１３ｄとの一体積層構造となっている。そ
して、各刃体１３は刃面となるダイヤモンド層１３ｄを
上記デバイス１の回転方向側に向けられている。

【００１６】また、図４に示すように、上記ブロック１
１には該ブロック１１の上面から下面に貫通するねじ孔
１４が形成されている。一方、上記ブロック軸１２は円
柱状のものであり、その先端面には上記刃体１３が植設
されている。またブロック軸１２の先端外周面には上記
ねじ孔１４に螺合する雄ねじ１５が形成されており、基
端外周面には上記デバイス１からの抜け出を防止するた
めのピンが嵌入する凹溝１６が周方向に沿って形成され
ている。そして、上記掘削部１０は、ブロック１１のね
じ孔１４にブロック軸１２を挿入し、その上端外周面に
形成された雄ねじ１５を螺合させることにより形成され
ている。

【００１７】また、上記ブロック軸１２はブロック１１
より疲労強度が高く設定されている。すなわち、ブロッ
ク１２は、ＪＩＳ規格の機械構造用鋼のうち比較的炭素
の含有量の少ない鋼を素材とし、この表面に浸炭焼入れ
を施したものである。このような炭素の含有量の少ない
鋼に浸炭焼入れを施すことにより表面部の硬度を芯部に
比べて容易に高くすることができ、これにより耐摩耗性
を有しかつ疲労強度の高いブッロク軸１２を得ることが
できる。なお、このようなブロック軸１２では、その表
面の硬度をＨＲＣ５５〜６２、芯部の硬度をＨＲＣ３０
〜４５に設定するのが望ましい。また、上記ＪＩＳ規格
の機械構造用鋼としては、ＳＮＣＭ２２０、ＳＮＣＭ４
１５、ＳＮＣＭ４２０、ＳＮＣＭ６１６、ＳＮＣＭ８１
５、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０等が使用される。

【００１８】一方、上記ブロック１１は、ＪＩＳ規格の
機械構造用鋼のうち比較的炭素の含有量の多い鋼を素材
とし、これに通常の焼入れを施して硬度を上げ、その
後、焼戻して残留応力を除去することにより製造され
る。このブロック１１の硬度はＨＲＣ４５〜５０に設定
するのが望ましい。これは、このように硬度を設定する
ことにより、掘削に十分に耐え得る強度および耐摩耗性
を持たせることができるとともにに、硬度をブロック軸
１２の表面の硬度より低くくして、ブロック軸１２の摩
耗を防止することができ、さらには、ブロック軸１１の
表面より硬度が低いのでブロック軸１１より加工性を向
上させることができる。なお、上記ＪＩＳ規格の機械構
造用鋼としては、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４５、ＳＮＣ
Ｍ４３９、ＳＮＣＭ４４７、ＳＮＣＭ６３０等が使用さ
れる。

【００１９】上記のような掘削工具によれば、刃体１３
の切刃部１３ｂのダイヤモンド層１３ｄがデバイス１の
回転方向側を向いているので、デバイス１を回転させて
掘削を行った際に、このダイヤモンド層１３ｄにより掘
削孔の壁面に十分な剪断力が作用して、回転のみによる
掘削でも小さい荷重で速い掘削速度を得ることができ
る。

【００２０】また掘削部１０がブロック１１と、このブ
ロック１２に螺合して取り付けられるブロック軸１２と
により分割構成されているので、掘削部１０を製作する
場合に、ブロック１１とブロック１２とを別々に製作す
ることができる。したがって、従来のように掘削部を一
体的に形成する際の加工の困難性が解消されるので、結
果として掘削工具の製造コストを低く抑えることができ
る。

【００２１】さらに、掘削の際にブロック軸１２に、主
として、時間とともに変動する曲げ応力が作用するが、
ブロック軸１２の疲労強度をブロック１１より高く設定
したので、ブロック１１の使用限界前におけるブロック
軸１２の折損を防止することができる。

【００２２】図５は第二実施例を示す。この図に示す掘
削工具の掘削部１８はブロック１９にブロック軸２０を
締まりばめにより取り付けたものである。この実施例の
掘削工具によれば、上記第一実施例の効果に加えて、ブ
ロック１９およびブロック２０にねじ山を形成する必要
がないので、ブロック１９およびブロック軸１９の加工
が簡単になるという利点がある。

【００２３】なお、上記ブロック２０およびブロック軸
１９も第一実施例と同様な素材および焼入れ等によりブ
ロック軸１９の疲労強度がブロック２０より高く設定さ
れており、後術する第三〜六実施例においても同様であ
る。

【００２４】図６は第三実施例を示す。この図に示す掘
削工具の掘削部２１はブロック２２に先端面に向かうに
したがって漸次拡径するテーパ孔２３を形成するととも
に、ブロック軸２４の先端部側を上記テーパ孔２３に密
接するテーパ形状に形成したものである。

【００２５】この実施例の掘削工具によれば、第一実施
例の効果に加えて、ブロック軸２４のブロック２２に対
する取付精度および取付強度が向上するという利点があ
る。

【００２６】図７は第四実施例を示す。この図に示す掘
削工具の掘削部２５はブロック２６とブロック軸２７と
により構成されている。ブロック２６の先端面には円形
状をなし深さがブロック２６の厚さの約１／３の孔２８
が形成されており、この孔２８の底面には、ブロック２
６の基端面に開口するとともに、孔２８と同軸でかつ孔
２８より小径の孔２９が形成されている。一方、上記ブ
ロック軸２７は、円柱状をなし基端外周面に凹溝１６が
形成された軸部３０と、この軸部３０の先端部に形成さ
れ軸部３０より大径の頭部３１とから構成されている。

【００２７】そして、上記掘削部２５は、ブロック２６
の孔２９にブロック軸２７の軸部３０を挿通し、ブロッ
ク２６の孔２８にブロック軸２７の頭部３１を嵌入する
ことにより形成されている。

【００２８】この実施例の掘削工具によれば、上記第一
実施例の効果に加えて、ブロック２６がブロック軸２７
の頭部３１と上記デバイス１の底面とにより挾持される
ので、ブロック軸２７の軸部３０とブロック２６の孔２
８との間に第一実施例のようなねじ山を形成する必要
や、第二実施例のような締まりばめ等の取付手段を施す
必要がないという利点がある。

【００２９】図８は第五実施例を示す。この図に示す掘
削工具の掘削部３５は上記第五実施例のブロック２６と
ブロック軸３６とにより構成されている。ブロック軸３
６は基端外周面に雄ねじ３７が形成されかつ上記ブロッ
ク２６の孔２９に摺動自在に挿通される軸部３８と、こ
の軸部３８の先端部に形成され軸部３８より大径でかつ
ブロック２６の孔２８に摺動自在に嵌入される頭部３９
とか構成されている。

【００３０】そして、上記掘削部３５は、ブロック２６
の孔２９にブロック軸３６の軸部３８を挿通し、ブロッ
ク２６の孔２８にブロック軸３６の頭部３９を嵌入する
ことにより形成されている。また、この掘削部３５は上
記デバイス１の底面に形成されたねじ孔４０に軸部３８
のねじ部３７を螺合することにより取り付けられ、デバ
イス１が掘削方向に回転した際に、ブロック２６がブロ
ック軸３６回りに回動し、デバイス１の外周面より所定
量だけ突出するようになっている。

【００３１】この実施例の掘削工具では、上記第四実施
例の効果に加えて、ブロック軸３６がデバイス１にねじ
込まれて固定されているので、ブロック軸３６およびブ
ロック２６にガタが生じることがなく、掘削部３５の固
定位置の設定が有利になるという利点がある。

【００３２】図９は第六実施例を示す。この図に示す掘
削工具の掘削部４１は、ブロック４２の基端面に先端面
まで達しない孔４３を形成し、この孔４３に、基端外周
面に雄ねじ４４が形成された円柱状のブロック軸４５の
先端部を挿入するとともに、この先端部に凹溝４６を周
方向に沿って形成し、この凹溝４６に、ブロック４２に
形成されたピン孔からピン４７を差し込んで係合させた
ものであり、ブロック４２はピン４７によりブロック軸
４５からの抜け出が防止されるとともに、ブロック軸４
５回りに回動可能にされている。

【００３３】この実施例の掘削工具では第六実施例の効
果に加えて、ブロック軸４５がブロック４２の先端面に
露出していないので、被掘削物との接触による摩耗を防
止することができるという利点がある。

【００３４】

【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、刃体の切刃部がデバイスの回転
方向側を向いているので、デバイスを回転させて掘削を
行った際に、切刃部により掘削孔の壁面に十分な剪断力
が作用する。したがって、回転のみによる掘削に好適な
ものとなる。

【００３５】また、デバイスの底面に設けられる掘削部
がブロックと、このブロックに取り付けられるブロック
軸とにより分割構成されているので、掘削部を製作する
場合に、ブロックとブロックとを別々に製作することが
できる。したがって、従来のように掘削部を一体的に形
成する際の加工の困難性が解消されるので、結果として
掘削工具の製造コストを低く抑えることができる。

【００３６】さらに、請求項２の掘削工具にあっては、
掘削の際にブロック軸に、主として、時間とともに変動
する曲げ応力が作用するが、ブロック軸の疲労強度をブ
ロックより高く設定したので、ブロックの使用限界前に
おけるブロック軸の折損を防止することができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の掘削工具の掘削部の拡径
状態の底面図である。

【図２】本発明の第１実施例の掘削工具の掘削部の拡径
状態の側面図である。

【図３】本発明の第１実施例の掘削工具の掘削部の縮径
状態の底面図である。

【図４】本発明の第１実施例の掘削工具の掘削部の断面
図である。

【図５】本発明の第２実施例の掘削工具の掘削部の断面
図である。

【図６】本発明の第３実施例の掘削工具の掘削部の断面
図である。

【図７】本発明の第４実施例の掘削工具の掘削部の断面
図である。

【図８】本発明の第５実施例の掘削工具の掘削部の断面
図である。

【図９】本発明の第６実施例の掘削工具の掘削部の断面
図である。

【図１０】従来の掘削工具の要部の断面図である。

【図１１】従来の掘削工具の掘削部の縮径状態の底面図
である。

【図１２】従来の掘削工具の掘削部の拡径状態の底面図
である。

【符号の説明】

１ デバイス １０，１８，２１，２５，３５，４１ 掘削部 １１，１９，２２，２４，２６，４２ ブロック １２，２０，２７，３６，４５ ブロック軸 １３ 刃体 １３ｂ 切刃部 １３ｃ 超硬基板 １３ｄ ダイヤモンド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木原 靖 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転力を受けるデバイスの底面に被掘削
   物を掘削する一対の掘削部を設け、各々の掘削部が、上
   記デバイスの径とほぼ同径の略半円形状をなし、かつ先
   端面に多数の刃体が設けられたブロックと、このブロッ
   クを支持して上記デバイスの底面に取り付けられるブロ
   ック軸とを有し、上記ブロック軸の位置を、上記デバイ
   スが掘削方向に回転した際に、上記一対の掘削部の各ブ
   ロックのそれぞれ一方の端部が共に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
   の直状端面が互いに当接するようデバイスの中心から偏
   心させてなる掘削工具において、 上記掘削部を、略半円形状をなすブロックと、このブロ
   ックに取り付けられて該ブロックを支持するブロック軸
   とにより分割構成し、上記刃体の切刃部を上記デバイス
   の回転方向側に向けたことを特徴とする掘削工具。
2. 【請求項２】 ブロック軸の疲労強度をブロックより高
   く設定したこを特徴とする請求項１記載の掘削工具。