JPH08277691A

JPH08277691A - 掘削工具

Info

Publication number: JPH08277691A
Application number: JP1897996A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Tsuru; 良一鶴; Akihiro Saburi; 明弘佐分利; Kazuyoshi Yoshida; 和由吉田; Shigeru Sato; 茂佐藤; Takeshi Hayashi; 猛林; Kazuo Tofun; 和夫藤墳
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【課題】穿孔径が大径となる掘削においても、大型の
高価なハンマ等を用意する必要なく、一般的な汎用のハ
ンマを用いて低コスト化を図り、さらに正確かつ円滑な
掘削を促す。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体１に、
ハンマ３による衝撃力を受けるデバイス４が配設される
とともに、このデバイス４の先端に軸部５を介して回動
自在に複数のブロック６が設けられ、これらのブロック
６は、工具本体１の掘削方向側またはその反対側への回
転に伴い、拡・縮径する方向に回転して位置決めするよ
うになされている。工具本体１には、複数のハンマ３お
よびデバイス４が配設されており、これら複数のデバイ
ス４のそれぞれの先端に一のブロック６が設けられてい
る。また、軸線Ｏに沿って、パイロットドリル３１や液
剤注入装置４１、検知手段６１等を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンカー工事、各
種さく井工事、基礎杭工事などの土木工事において土
砂、岩石等の掘削に用いられる掘削工具に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の掘削工具としては、例えば特開
昭６３−１１７８９号公報に記載されたものが知られて
いる。この公報に記載された掘削工具は、掘削パイプに
挿通されて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、上記ハンマシリンダによ
るデバイスの回転軸線について対称に一対の軸部が設け
られ、これらの軸部のそれぞれに略半円形をなすブロッ
クが回動自在に設けられてなるものであって、これらの
ブロックは、上記ハンマシリンダによる掘削方向側への
回転に伴い、上記軸線からの外径が拡径する方向に上記
軸部回りに回転し、互いの側面同士が当接したところで
位置決めされるようになされている。そして、上記回転
力とデバイスから伝えられる上記衝撃力とにより、ブロ
ックの底面に設けられた多数のビットによって土砂や岩
石等を破砕して掘削しつつ、地中を前進するようになさ
れている。

【０００３】また、こうして掘削パイプが所定の深さま
で埋め込まれた後は、デバイスを上記掘削方向とは反対
側へ回転させることにより、ブロックが軸部回りに上記
とは反対に軸線からの外径が縮径する方向に回転し、互
いの側面同士が再び当接したところで位置決めされるよ
うになされている。従って、このように縮径したブロッ
クをデバイスごと掘削パイプ内から引き抜くことが可能
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の掘削工具では、掘削可能な穿孔径の大きさは、拡
径した状態における上記ブロックの外径によって決定さ
れるため、大きな穿孔径を得るにはブロックを大型化、
大径化せざるを得ない。ところが、上記公報に記載され
た掘削工具では、掘削パイプ内に配設された単一のハン
マおよびデバイスの先端に一対の軸部を介して上記ブロ
ックが設けられた構成とされているため、ブロックが大
型化するに伴い、このブロックに衝撃力を与えるハンマ
も大型化、大容量化せざるを得なくなってしまう。

【０００５】しかしながら、かかるハンマを大型化・大
容量化するには自ずと限度があり、またこのような大容
量化が可能であったとしても、大幅なコスト高を招くと
いう問題があった。このため、上記構成の掘削工具で
は、従来は、所定の径以上の穿孔径の掘削を行うことは
きわめて困難とされ、あるいは膨大な費用を要する結果
となっていた。本発明は、このような背景の下になされ
たものであって、比較的低コストで、穿孔径の大きな掘
削が可能な掘削工具を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、か
かる目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転
される工具本体に、ハンマによる上記軸線方向の衝撃力
を受けるデバイスが配設されるとともに、このデバイス
の先端に、軸部を介して回動自在に複数のブロックが設
けられ、これらのブロックは、上記工具本体の掘削方向
側への回転に伴い、上記軸線からの外径が拡径する方向
に上記軸部回りに回転して位置決めされるとともに、上
記工具本体の掘削方向とは反対側への回転に伴い、上記
軸線からの外径が縮径する方向に回転して位置決めする
ようになされた掘削工具において、上記工具本体に、複
数の上記ハンマおよびデバイスを配設し、これら複数の
デバイスのそれぞれ先端に、上記軸部を介して少なくと
も一の上記ブロックを設けたことを特徴としている。

【０００７】このような構成の掘削工具によれば、軸線
回りの回転力を受ける工具本体に複数のハンマおよびデ
バイスが配設されており、これら複数のハンマからデバ
イスを介してブロックに与えられる衝撃力と上記回転力
とにより、掘削が行われる。このため、穿孔径の大径化
に伴いブロック全体が大型化、大径化されても、工具本
体に配設されるハンマおよびデバイスの数を適宜に設定
することにより、個々のハンマについては大型化を図る
必要がなくなり、汎用のものを用いて低コストの掘削工
具を提供することが可能となる。

【０００８】ここで、個々のハンマによる上記衝撃力
を、デバイスを介してより効果的にブロックに伝えるた
めには、一のデバイスの先端に、一のブロックを設ける
ようにするのが望ましい。また、これら複数のハンマに
よる衝撃力が、個々のハンマごとにバラバラにデバイス
からブロックに作用すると、効率的な掘削が阻害される
おそれが生じる。このため、上記複数のデバイスには、
上記ハンマによる衝撃力を同時的に与えるようにするの
が望ましい。

【０００９】一方、上述のように工具本体に複数のハン
マおよびデバイスを配設する場合には、これらのハンマ
およびデバイスを工具本体の軸線を中心としてその周り
に配置することにより、上記工具本体の中央部に、ハン
マおよびデバイスが配置されない空間をその軸線に沿っ
て画成することができるので、この空間を利用すること
によって、より正確かつ円滑な掘削作業を図ることが可
能となる。

【００１０】すなわち、まず第１には、上記工具本体
に、上記複数のハンマおよびデバイスを、上記軸線を中
心としてその周りに配置するとともに、これらのデバイ
スの先端に設けられる上記ブロックを、上記軸線からの
外径が縮径する方向に回転して位置決めされた状態にお
いて、上記軸線上に間隙が画成されるようになし、この
間隙から、先進ボーリングを行うためのパイロットドリ
ルを、上記軸線に沿って該工具本体の先端側に出没可能
に設けることができる。しかるに、このような構成を採
った場合には、工具本体による掘削に先立って、上記ブ
ロックが縮径した状態から、上記パイロットドリルを上
記間隙を通してくり出して掘削すべき地盤にまずパイロ
ット孔を穿孔し、次いでこのパイロットドリルを後退さ
せた後、上記ブロックを拡径させて上記パイロット孔に
沿って掘削を行うことにより、工具本体をその軸線に沿
って正確に前進させることが可能となる。

【００１１】また、第２には、上記工具本体に、上記複
数のハンマおよびデバイスを、上記軸線を中心としてそ
の周りに配置するとともに、これらのデバイスの先端に
設けられる上記ブロックを、上記軸線からの外径が縮径
する方向に回転して位置決めされた状態において、上記
軸線上に間隙が画成されるようになし、この間隙から、
掘削すべき地盤に対して薬液等の液剤を注入する液剤注
入装置を該工具本体の先端側に出没可能に設けることも
できる。しかるに、このような構成を採った場合には、
例えば掘削中に工具本体が崩壊しやすい地盤に達したと
き、一旦工具本体を掘削方向とは反対側に回転させるこ
とにより、上記ブロックを縮径させて上記軸線上に間隙
を画成せしめ、この間隙を通して上記液剤注入装置を工
具本体の先端に突き出して、上記崩壊しやすい地盤に薬
液を注入して固めることができ、こうして地盤の改良を
行った後に、液剤注入装置を後退させて再びブロックを
拡径せしめ、円滑な掘削を続行することが可能となる。

【００１２】さらに、第３には、上記工具本体に、上記
複数のハンマおよびデバイスを、上記軸線を中心として
その周りに配置するとともに、上記軸線上に、該工具本
体の進行方向を検知するための検知手段を設けることも
でき、このような構成を採った場合には、例えば当該掘
削工具が硬い岩盤に達してその進行方向が曲げられたり
しても、上記検知手段によってこれを検知することがで
き、進行方向を修正して正確な掘削を行うことが可能と
なる。なお、この検知手段としては、例えば工具本体の
先端側の上記軸線上に後方側を向くように設けられたタ
ーゲットと、このターゲットに向けて後方側から検出光
を投射する発光器とを備えたものを用いることができ、
工具の進行方向が曲げられた場合には、発光器から投射
された検出光のターゲットにおける受光位置がずれるこ
とにより、これを検知することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は、本発明の第１
の実施の形態を示すものである。この第１実施形態の掘
削工具においては、その工具本体１の円筒状をなす本体
ケーシング２内に、各３つずつのハンマ３…およびデバ
イス４…が上記本体ケーシング２の中心軸線Ｏを中心と
して周方向に等間隔に配設され、それぞれのデバイス４
の先端に軸部５を介してブロック６が設けられた、いわ
ゆる３枚刃の構成とされている。そして、このような工
具本体１が、掘削パイプ７の先端に挿通され、図示され
ない駆動手段によって上記軸線Ｏ回りに回転されつつ、
掘削パイプ７とともに前進するようになされている。

【００１４】上記各ブロック６は、図２および図３に示
すように正面視において１／３円の略扇形をなすもので
あり、その先端面には超硬合金等の硬質材料よりなるビ
ット８が多数設けられている。さらに、上記軸部５は、
ブロック６の後端面から突出するように該ブロック６に
一体的に形成されており、正面側から透視してブロック
６がなす上記扇形の中心に対して偏心した位置に配置さ
れている。

【００１５】また、上記デバイス４は、後端側の小径部
４Ａと先端側の大径部４Ｂとからなる外観略多段円柱状
に形成されており、この大径部４Ｂの先端には挿入孔４
Ｃが形成されている。そして、上記ブロック６は、この
挿入孔４Ｃに上記軸部５を嵌入させることにより該軸部
５回りに回動自在にデバイス４に取り付けられるととも
に、この軸部５と挿入孔４Ｃとの間に介装されるピン９
によって抜け止めがなされている。

【００１６】ここで、上記ブロック６…は、工具本体１
が掘削パイプ７に挿通される際などの非掘削時には、図
２に示すようにそれぞれのブロック６がなす上記扇形の
弧状外周面が互いに環状に連なって、その中央部に上記
軸線Ｏを中心とする正三角形状の間隙Ｓが形成されるよ
うに、上記扇形の中心を挟む側面同士を当接させて縮径
した状態で位置決めされている。そして、この状態にお
いてブロック６…全体の外径Ｄ₁は、上記掘削パイプ７
の内径よりも僅かに小さくなるように設定されている。

【００１７】一方、掘削時に工具本体１の掘削方向（図
中白抜き矢線方向）への回転に伴い各ブロック６…に掘
削負荷が作用すると、各ブロック６…は軸部５の回りに
上記正三角形を収縮する方向（図２において軸部５を中
心とする時計回り方向）に旋回せしめられ、上記扇形の
中心が軸線Ｏに一致したところで上記側面同士を再び互
いに当接させて拡径した状態で位置決めされる。そし
て、この状態におけるブロック６…の外径Ｄ₂は、掘削
パイプ７の外径よりも大きくなるように設定されてい
る。なお、掘削終了後に工具本体１を上記掘削方向とは
反対側に回転させると、逆方向の負荷が作用してブロッ
ク６…は軸部５回りに逆転し、再び図２に示すような縮
径した状態に位置決めされる。

【００１８】そして、この第１の実施形態では、上記工
具本体１の各デバイス４…の後端に、それぞれ上記ハン
マ３が一つずつ取り付けられている。これらのハンマ３
…は、図示されない圧縮空気の供給源から供給管１０を
介して供給される圧縮空気により駆動され、ハンマピス
トン３Ａによってデバイス４の上記小径部４Ａの後端を
殴打して衝撃力を与える構成とされている。ここで、こ
れらのハンマ３に圧縮空気を供給する上記供給管１０
は、掘削パイプ７の後端から先端側に向けて延び、該掘
削パイプ７の先端に挿通された工具本体１の直前におい
て３つに分岐して、それぞれのハンマ３に連結されるよ
うになされており、これによって各ハンマ３…は同期し
て駆動され、３つのデバイス４に同時に衝撃力が作用す
るようになされている。

【００１９】なお、デバイス４には、その中心軸に沿っ
て小径部４Ａの後端から挿入孔４Ｃの底面に向けて貫通
するように、空気孔４Ｄが形成されている。また、ブロ
ック６にも、上記軸部５の後端の中心から該ブロック６
の先端面に向けて貫通して、上記空気孔４Ｄに連通する
ように空気孔６Ａが形成されており、ハンマ３の上記ハ
ンマピストン３Ａが落下した際に生じる圧縮空気が、こ
れら空気孔４Ｄ，６Ａを通して工具本体１の先端側に吹
き出されるようになされている。

【００２０】さらに、上記工具本体１には、軸線Ｏ回り
の周方向に互いに隣り合う上記ハンマ３，３およびデバ
イス４，４の間に、該工具本体１を軸線Ｏ方向に貫通す
るように、３本の排出管１１…が配設されている。ここ
で、これらの排出管１１…は、その先端の位置が軸線Ｏ
方向において本体ケーシング２の先端の位置よりも僅か
に後端側に位置するように、また上記正面視における位
置が、ブロック６…が縮径した状態にあっては図２に示
すように各ブロック６…により覆い隠され、かつブロッ
ク６…が拡径した状態にあっては、図３に示すように隣
り合うブロック６，６同士の間から先端側に臨んで開口
するように配置されている。

【００２１】このような構成の掘削工具においては、ブ
ロック６…が縮径した状態で掘削パイプ７に挿通された
工具本体１を、上記駆動手段によりその軸線Ｏ回りに回
転するとともに、上記圧縮空気供給源からの圧縮空気に
よってハンマ３…を駆動することにより、上述のように
ブロック６…が掘削負荷を受けて拡径した状態で位置決
めされ、掘削パイプ７の外径よりも大きな外径Ｄ₂で回
転するとともに、上記ハンマ３…によりデバイス４に加
えられた衝撃力がブロック６に伝えられる。そして、こ
れらの回転力および衝撃力によってブロック６に設けら
れた多数のビット８…が土砂等を破砕して地中を前進
し、穿孔が行われる。また、こうして破砕された土砂等
は、上記空気孔４Ｄ，６Ａを介して工具本体１の先端に
吹き出された上記圧縮空気の流れに乗って移動させら
れ、上記排出管１１…から掘削パイプ７の後端側に排出
される。

【００２２】しかるに、上記構成の掘削工具において
は、工具本体１に３つのハンマ３…およびデバイス４…
が配設されていて、これら３つのデバイス４…のそれぞ
れ先端に軸部５を介して一のブロック６が設けられてお
り、すなわち個々のブロック６には、その後端側にそれ
ぞれ各自に配設されたハンマ３およびデバイス４から軸
線Ｏ方向への衝撃力が作用することとなる。従って、ブ
ロック６…全体には、３つのハンマ３…からデバイス４
…を介して与えられる衝撃力の総和の衝撃力が作用する
こととなる。このため、上記構成の掘削工具によれば、
穿孔径の大径化、すなわち掘削パイプ７の大径化によっ
て、ブロック６…全体を大型化、大径化する場合であっ
ても、個々のハンマ３およびデバイス４については大型
化を図ることなく、十分な衝撃力をブロック６に与える
ことが可能となる。そして、これにより、かかる穿孔径
が大径化される場合であっても、これに合わせた大型の
高価なハンマを用意したりする必要がなくなり、一般的
な汎用のハンマ３を利用した低コストの掘削工具によっ
て安定かつ確実な掘削作業を行うことができる。

【００２３】また、この第１の実施形態の掘削工具で
は、３つのブロック６…を用いた３枚刃の構成とされて
いるのに合わせて、工具本体１に各３つずつのハンマ３
…およびデバイス４…が配設されており、それぞれのデ
バイス４の先端に軸部５を介して一つずつのブロック６
が設けられている。このため、本実施形態によれば、個
々のハンマ３により与えられる衝撃力を、分散させるこ
となくデバイス４を介して確実に一のブロック６に伝え
ることが可能となり、汎用のハンマ３を用いたとして
も、より効率的な掘削を促すことができる。

【００２４】さらに、本実施形態では、上記３つのハン
マ３…を駆動せしめる圧縮空気が中途で３つに分岐する
供給管１０を介して各ハンマ３…に供給されるようにな
されており、これにより上述のように各ハンマ３…は互
いに同期して、同時的にデバイス４…を介してブロック
６…に衝撃力を与えることとなる。従って、本実施形態
によれば、これらブロック６…に不規則に衝撃力が与え
られるような場合に比べ、かかる衝撃力の分散をさらに
確実に防ぐことが可能となり、上述の効率性を損なうこ
となく、より円滑な掘削を行うことができる。

【００２５】次に、図４および図５は本発明の第２の実
施形態を示すものであって、図４は各ブロック１６…が
縮径した状態を、また図５は拡径した状態がそれぞれ示
されている。ただし、これら図４および図５において、
図１ないし図３に示した第１の実施形態と共通する構成
要素には同一の符号を付して説明を省略してある。ま
た、本体ケーシング、空気孔、およびビット等は図示が
略されている。

【００２６】この第２の実施形態においては、工具本体
１の先端側からの正面視において、その中心部、すなわ
ち軸線Ｏ上に略正方形状をなすブロック１６Ａが配設さ
れるとともに、その周囲に１／４円の略扇形をなす４つ
のブロック１６Ｂ…が、軸線Ｏを中心とする周方向に等
間隔に配置されている。そして、これらのブロック１６
Ａ，１６Ｂ…の後端側に、それぞれ軸部５を介して各一
つずつのデバイス４および図示されないハンマが配設さ
れている。従って、この第２の実施形態では工具本体１
に合計５つずつのハンマおよびデバイス４が配設される
こととなる。

【００２７】ここで、この第２の実施形態における上記
４つのブロック１６Ｂ…は、図４に示すように縮径した
状態では、その側面１６ａをブロック１６Ａの側面１６
ｂに当接させて位置決めされており、この状態でブロッ
ク１６Ｂ…全体の外径は掘削パイプ７の内径よりも僅か
に小さく設定されている。また、掘削時に工具本体１の
回転に伴い各ブロック１６Ｂ…が負荷を受けると、該ブ
ロック１６Ｂはそれぞれ軸部５回りに旋回して拡径し、
図５に示すように上記側面１６ａに隣り合う側面１６ｃ
がブロック１６Ａの上記側面１６ｂに当接したところで
位置決めされる。そして、この拡径した状態におけるブ
ロック１６Ｂ…全体の外径は、掘削パイプ７の外径より
も大きく設定される。

【００２８】しかるに、このような構成の掘削工具にお
いても、工具本体１に配設された複数のハンマおよびデ
バイス４…の先端に、それぞれ一つずつのブロック１６
…が設けられているので、図１ないし図３に示した第１
の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、こ
の第２の実施形態のように工具本体１に配設されるハン
マおよびデバイス４の数を増加させることにより、さら
に一層の掘削径の大径化にも対応することが可能とな
る。

【００２９】なお、上記二つの実施形態においては、い
ずれも一のハンマおよびデバイスの先端に一のブロック
６，１６を設けるようにしているが、このブロックがよ
り多数になる場合などには、これらのブロックのうちの
幾つか、あるいは幾つかずつかを、それぞれ工具本体に
配設された複数のデバイスのうちの一のデバイスの先端
に設けるようにしてもよい。また、本発明におけるブロ
ックの形状や数、あるいは拡・縮径の形態は、図２ない
し図５に示したもののみに限定されることはなく、種々
の変形したものに本発明を用いることが可能であり、例
えば、上述の公報に記載されたような２枚刃のブロック
のそれぞれにデバイスおよびハンマを設けるようにして
もよい。

【００３０】さらに、上記実施形態では掘削パイプ７に
工具本体１を単に嵌装しただけとなっているが、例えば
図６に示すように、掘削パイプ７の先端部と工具本体１
の本体ケーシング２との間にリング状のケーシングトッ
プ２１を介装し、このケーシングトップ２１と掘削パイ
プ７の先端とを溶接部２２において溶接して接合すると
ともに、ケーシングトップ２１の後端と本体ケーシング
２とが当接して軸線Ｏ方向先端側に係合するように構成
してもよい。しかるに、このような構成を採ることによ
り、工具本体１の前進に伴い、掘削パイプ７を同時に前
進させることが可能となる。

【００３１】次に、図７ないし図１１は、本発明の第３
の実施形態を示すものであり、図１ないし図３に示した
第１の実施形態と共通する部分には、同一の符号を配し
て説明を省略してある。上記第１の実施形態において
は、上述のように各３つずつのハンマ３およびデバイス
４が、工具本体１の軸線Ｏを中心としてこの軸線Ｏの周
りに周方向に等間隔に配設されている。従って、工具本
体１の中央部には、各ハンマ３…およびデバイス４…の
間に、軸線Ｏに沿った空間が画成されることとなり、こ
の空間は、ハンマ３…に圧縮空気を供給する供給管１０
等の干渉がなければ、掘削パイプ７の後端から本体ケー
シング２の先端にまで延長されることとなる。さらに、
デバイス４の先端に取り付けられるブロック６…は、該
ブロック６…が縮径した状態において、上述のようにそ
の中央部の軸線Ｏ上に間隙Ｓが画成されるようになされ
ている。

【００３２】そこで、この第３の実施形態を初め、後述
する第４、第５の実施形態は、この軸線Ｏに沿って画成
される空間および間隙Ｓを利用することを共通した特徴
としている。すなわち、上記第３の実施形態において
は、工具本体１の上記軸線Ｏに沿って該工具本体１の中
央部に画成された空間に、当該工具本体１による穿孔に
先立って先進ボーリングを行うためのパイロットドリル
３１が挿通されて、工具本体１先端のブロック６…の縮
径時にこれらブロック６…の間に画成される間隙Ｓから
工具本体１の先端側に出没可能とされている。

【００３３】ここで、このパイロットドリル３１は、図
１１に示すように二重管式のビットであり、軸線Ｏに同
軸とされたリングビット３２と、その内周側に位置する
インナービット３３とによって構成されている。リング
ビット３２は略円筒形状をなし、その後端で略円筒状の
アウターケーシング３４と螺合し、その先端面３２Ａは
軸線Ｏに対して斜めにカットされて略リング状傾斜面に
形成され、放射状にカッタが設けられている。また、イ
ンナービット３３は先端側領域が拡径された二段の円柱
状をなし、その後端で略円筒状のインナーロッド３５と
螺合している。そして、アウターケーシング３４とイン
ナーロッド２７は、掘削パイプ７の後方に位置する図示
しないロータリパーカッション部に接続されて、それぞ
れ軸線Ｏを中心とする回転推進力と軸線Ｏ方向に進退す
る打撃力とが印加されて、リングビット３２とインナー
ビット３３に伝達するようになっている。また、リング
ビット３２とインナービット３３との間には、くり粉を
後方に排出するための略円筒状の隙間３６が形成されて
いる。

【００３４】なお、インナービット３３の後端面にはタ
ーゲット３７が設けられており、上記ロータリーパーカ
ッション部の領域に設けられた発光器から投射される赤
外線等の光線を受光するようになっている。この発光器
とターゲット３７とはパイロット孔の曲がりを検出する
検知手段を構成し、パイロットドリル３１が穿孔時に孔
曲がりを起こしたときに、ターゲット３７が発光器に対
して回動することで、これを検知できるようになってい
る。そして、穿孔時にパイロットドリル３１が孔曲がり
を起こした場合には、軸線Ｏに対して孔曲がり方向と反
対側に先端面３２Ａの最先端部３２Ｂが位置するように
リングビット３２を回転させ、この状態でリングビット
３２に関して打撃推進を行えば、パイロットドリル３１
による穿孔方向の修正ができることになる。また、この
ようなパイロットドリル３１を掘削パイプ７の後方から
工具本体１の先端にまで挿通するために、各ブロック６
…にそれぞれ設けられるハンマ３…を駆動する圧縮空気
の供給管１０は、軸線Ｏを避けるようにして設けられ
る。

【００３５】このような構成の掘削工具においては、工
具本体１による穿孔掘削に先立って、まずブロック６…
が縮径した状態から、図７に示すようにパイロットドリ
ル３１を軸線Ｏに沿って工具本体１中央部の上記空間を
通し、ブロック６…の間の間隙Ｓから工具本体１の先端
側に突出させる。そして、上記ロータリーパーカッショ
ン部の駆動による回転および打撃推進力を、アウターケ
ーシング３４およびインナーロッド３５を介してリング
ビット３２およびインナービット３３に伝達し、面前の
地盤に対して両ビット３２，３３を回転推進しつつ打撃
して先進ボーリングし、パイロット孔を掘削する。さら
に、こうして所定の延長のパイロット孔が穿孔されたな
ら、図８に示すようにパイロットドリル３１を軸線Ｏに
沿って後退させて、アウターケーシング３４およびイン
ナーロッド３５をリングビット３２およびインナービッ
ト３３ごと引き抜き、次いで工具本体１を軸線Ｏ回りに
掘削方向に回転させてブロック６…を拡径させ、その回
転力と、各ブロック６…ごとに備えられたハンマ３の衝
撃力とにより、工具本体１を前進させて所望の径の穿孔
を行う。

【００３６】このように、上記構成の掘削工具によれ
ば、工具本体１内のハンマ３…およびデバイス４…の間
に画成される軸線Ｏに沿った空間を利用して、パイロッ
トドリル３１を挿通し、さらにブロック６…の縮径時に
その中央に軸線Ｏ上に画成される間隙Ｓから上記パイロ
ットドリル３１を工具本体１の先端側にくり出して、工
具本体１による掘削に先立って先進ボーリングを行うこ
とができる。そして、工具本体１による掘削の際には、
この先進ボーリングされたパイロット孔を案内として、
工具本体１をその軸線Ｏに沿って正確に前進させること
ができるので、直進性の高い穿孔掘削を行うことが可能
となる。

【００３７】また、このパイロットドリル３１は、上述
のようにブロック６…の縮径時にその中央に画成される
間隙Ｓから工具本体１の先端側に出没するものであり、
工具本体１による掘削時には、これらブロック６…やハ
ンマ３…あるいはデバイス４…に干渉することがない。
従って、本実施形態によれば、例えばこのパイロットド
リル３１によって先進ボーリングを行った後に、該パイ
ロットドリル３１を完全に引き抜かずに工具本体１内に
収納した状態で工具本体１により掘削を行い、所定の延
長の穿孔を行ってから再びパイロットドリル３１を突出
させて先進ボーリングを行い、これを案内としてさらに
工具本体１による掘削を行うといった掘削方法を採るこ
ともできるので、より深い穿孔でもきわめて正確に掘削
することが可能である。

【００３８】しかも、本実施形態では、インナービット
３３の後端面に設けられたターゲット３７と発光器とに
より構成される孔曲がりの検知器が備えられており、こ
れによって上記パイロットドリル３１の前進方向を修正
しつつ先進ボーリングを行うことができるから、先進ボ
ーリング自体の直進性も確保することができ、より正確
な掘削を図ることができる。なお、上述の説明では、リ
ングビット３２とインナービット３３の両方でそれぞれ
回転打撃するようにしたが、いずれか一方で回転打撃を
行うようにしてもよい。このとき、インナービット３３
でのみ回転打撃掘削を行うようにする場合には、リング
ビット３２で方向修正のための回転と打撃を行えるよう
にする必要がある。あるいは、リングビット３２に代え
て、あるいはリングビット３２とともに、インナービッ
ト３３の先端面を傾斜面として方向修正を行うようにし
てもよい。

【００３９】次に、図１２および図１３は本発明の第４
の実施形態を示すものであり、この第４の実施形態は、
上述の第３の実施形態のパイロットドリル３１に代え
て、縮径状態におけるブロック６…の中央に画成される
間隙Ｓから、掘削すべき地盤に対して薬液等の液剤を注
入する液剤注入装置４１を工具本体１の先端側に出没可
能に設けたことを特徴とするものである。ここで、この
液剤注入装置４１は、上記パイロットドリル３１と同様
に軸線Ｏに沿って進退されるノンコアビット４２を有す
るものであり、このノンコアビット４２には図１３に示
すように、軸線Ｏに略直交するその先端面４３に複数の
ビット４４…が植設されるとともに、後端側には円筒状
の嵌合部４５が形成され、さらにこの嵌合部４５の外周
面４５Ａと内周面４５Ｂとにはそれぞれネジが切られて
いる。

【００４０】また、上記嵌合部４５の中央凹面４６から
ノンコアビット４２の周側面に向けては第１連通路４７
が形成され、その先端には、崩壊し易い地盤を固めるた
めの薬剤（Ａ液とする。）を吐出する第１ノズル４８が
穿設されている。さらに、嵌合部４５の内外周面４５
Ａ，４５Ｂの端面からノンコアビット４２の周側面に向
けては第２連通路４９が形成され、その先端には、崩壊
し易い地盤を固めるための別の薬液（Ｂ液とする。）を
吐出する第２ノズル５０が穿設されている。そして、嵌
合部４５の外周面４５Ａは略円筒状のアウターケーシン
グ５１と螺合され、内周面４５Ｂは略円筒状のインナー
ロッド５２と螺合されている。このインナーロッド５２
内には、Ａ液供給用の第１通路５３が形成されて、ノン
コアビット４２の第１連通路４７に連通している。一
方、アウターケーシング５１とインナーロッド４１との
間には、略円筒状のＢ液供給用の第２通路５４が形成さ
れ、上記第２連通路４９に連通している。

【００４１】なお、インナーロッド５２は、その後方に
おいて、上記パイロットドリル３１と同様、図示しない
ロータリーパーカッション部に接続されて、回転と打撃
の推力を受けるようになっているとともに、図示しない
チューブによってＡ液が第１通路５３内に供給されるよ
うになされている。一方、アウターケーシング５１は、
その後端部分が、固定保持されたドリフタ５５内のウォ
ータスイベル管継ぎ手５６によって周回動自在に保持さ
れていて、しかもこの継ぎ手５６とアウターケーシング
５１とインナーロッド５２との間には、シールリング５
７が配設されている。さらに、ドリフタ５５には、上記
第２通路５４内にＢ液を供給するチューブ５８が接続さ
れている。

【００４２】しかるに、このように構成された掘削工具
において、その工具本体１により掘削を行っている際
に、玉石層や礫層、あるいは粘土層のように崩壊し易い
地盤に達した場合には、工具本体１による掘削を一旦停
止し、工具本体１を掘削方向とは反対側に回転させ、ブ
ロック６…を拡径してその中央部に間隙Ｓを画成すると
ともに、掘削パイプ７の後方から液剤注入装置４１の上
記ノンコアビット４２を、軸線Ｏに沿って工具本体１内
のハンマ３…およびデバイス４…の間を通し、上記間隙
Ｓから工具本体１の先端側に突出させる。なお、工具本
体１が上述のような地盤に達したかどうかは、掘削パイ
プ７から排土されるくり粉によって知ることができる。
そして、このノンコアビット４２により上記地盤を回転
打撃掘削しつつ、各ノズル４８，５０から上記薬液Ａ，
Ｂを吐出することにより、薬液Ａ，Ｂは地盤内の全周囲
に浸透し、その作用によって崩壊し易い地盤を固めて地
盤の改良を行うことができる。

【００４３】従って、本実施形態によれば、こうして地
盤の改良がなされた後に、液剤注入装置４１の上記ノン
コアビット４２を後退させ、次いで工具本体１を掘削方
向に回転ることによりブロック６…を拡径させて、その
回転力と、各ブロック６…に設けられたハンマ３…によ
る衝撃力とによって、上記薬剤Ａ，Ｂにより固められた
地盤を掘削して行くことができる。すなわち、掘削中に
崩壊し易い地盤に出くわしても、いちいち掘削を中断し
て工具本体１を抜き出し、代わりに液剤注入装置等を配
設して地盤改良を施した後、この液剤注入装置を抜き出
して再び工具本体１を削孔に挿通するといった作業を行
なう必要がなく、工具本体１を削孔内に配設したまま、
そのブロック６…の間の間隙Ｓから液剤注入装置４１の
ノンコアビット４２を崩壊し易い地盤に通して地盤改良
を行い、その後にこのノンコアビット４２を後退させて
直ちに掘削を再開することができるので、作業に要する
労力および時間の大幅な削減を図って、円滑な掘削作業
を促すことができる。

【００４４】しかも、この液剤注入装置４１は、上記第
３の実施形態のパイロットドリル３１と同様、工具本体
１内のハンマ３…やデバイス４…に干渉することがない
ので、例えば崩壊し易い玉石層や礫層、あるいは粘土層
などが多く存在することが予想される地盤の掘削を行う
場合には、予めこの液剤注入装置４１を工具本体１内に
内蔵しておき、かかる層に達する度に液剤注入装置４１
を該層にくり出して地盤改良を行いつつ掘削を進めるこ
とができ、掘削作業の一層の円滑化を図ることが可能と
なる。なお、本実施形態では、この液剤注入装置４１の
ノンコアビット４２の先端面４３を軸線Ｏに直交する面
に形成しているが、これを図１３に鎖線で示すように軸
線Ｏに対して傾斜するように形成すれば、上記第３の実
施形態と同様に、その掘削方向を修正することが可能な
パイロットドリルとして使用することもできる。この場
合、該先端面４３は必ずしも全体を傾斜させる必要はな
く、一部を傾斜面としてもよい。

【００４５】また、本実施形態では、上記液剤注入装置
４１から２種の薬液Ａ，Ｂを突出させて地盤に注入する
ようにしているが、注入する薬液は２種に限定されるこ
とはなく、１種または３種以上でもよい。さらに、薬液
吐出用のノズルも、本実施形態では２つであるが、１ま
たは３つ以上でもよいことは言うまでもない。また、上
記崩壊し易い地盤にまずノンコアビット４２を穿孔さ
せ、これを回転させつつ引き抜きながら薬液を吐出する
ようにしてもよい。さらに、該液剤注入装置４１から地
盤に注入する液剤は、崩壊し易い地盤を固めるためのも
ののみならず、逆に地盤が硬岩等の硬い層である場合等
には、例えば水などを吐出させて地盤に注入し、硬い地
盤を崩して掘削しやすくするようにしてもよい。さらに
また、上記第３の実施形態の場合と同様に、例えばノン
コアビット４２の後端面にターゲットを取り付けて、こ
のターゲットに掘削パイプ７の後方から軸線Ｏに沿って
検出光を投射し、穿孔の孔曲がりを検出しながら掘削を
行うようにしてもよい。

【００４６】次に、図１４は、本発明の第５の実施形態
を示すものであり、この第５の実施形態は、工具本体１
内においてハンマ３…およびデバイス４…の間の軸線Ｏ
に沿って画成される上記空間に、工具本体１自体の進行
方向を検知するための検知手段６１が設けられているこ
とを特徴とするものである。本実施形態においては、上
記工具本体１内のハンマ３…およびデバイス４…の間の
上記空間に、有底円筒状のケーシング６２が、その底部
６２Ａを工具本体１の先端側に向けて軸線Ｏに沿って挿
通されており、その先端部、すなわち底部６２Ａは、ブ
ロック６の後端面よりも僅かに後方側に位置するように
配置され、かつハンマ３…およびデバイス４…に干渉し
ないように工具本体１に固定されている。そして、この
ケーシング６２の底部６２Ａの後方側を向く底面６２Ｂ
には、ターゲット６３が軸線Ｏ上に位置するように設け
られている一方、掘削パイプ７の後方側には、上記軸線
Ｏに沿って赤外線等の検出光を投射する発光器６４が設
けられており、本実施形態ではこれらターゲット６３お
よび発光器６４によって上記検知手段６１が構成されて
いる。

【００４７】しかるに、このように構成された掘削工具
においては、その工具本体１の先端に設けられたブロッ
ク６…を拡径させた状態で、該工具本体１を回転しつ
つ、各ブロック６…に備えられたハンマ３…によって衝
撃力を与えて掘削を行う際に、当該工具本体１が硬岩等
の硬い層に到達してその進行方向が曲げられた場合に
は、ターゲット６３が発光器６４から投射された検出光
を受光する位置がずれることとなり、すなわちターゲッ
ト６３が発光器６４に対して回動することとなるので、
工具本体１の進行方向が曲げられて孔曲がりが生じてい
ることが即座に検知される。従って、本実施形態によれ
ば、かかる孔曲がりが看過されたまま穿孔が続行されて
しまうような事態を未然に防止することができ、孔曲が
りが生じた時点で工具本体１の進行方向を速やかに修正
して、軸線Ｏに沿った正確な掘削を行うことが可能とな
る。

【００４８】なお、この第５の実施形態では、上記ケー
シング６２の底部６２Ａをブロック６の後端面の僅かに
後方側に配置しているが、例えばこれを図１４に破線で
示すように、ブロック６の後端面よりもある程度後方側
の、デバイス４の当たりに配置するようにしてもよい。
また、本実施形態では、工具本体１に、上記軸線Ｏに沿
ってケーシング６２を挿通して、その底部６２Ａの底面
６２Ｂに、軸線Ｏ方向の後方側を向くようにターゲット
６３を設けているが、場合によってはこのようなケーシ
ング６２を設けずに、工具本体１内の軸線Ｏ上に後方側
を向くように直接ターゲット６３を設けるようにしても
よい。さらに、上記発光器６４としては、上述のように
赤外線等を投射してターゲット６３の受光位置から孔曲
がりを検知するほかに、例えばレーザー光等の直進性の
高い検出光をターゲット６３に投射させて反射させ、そ
の反射光を掘削パイプ７の後方側で受光して、この受光
位置のずれから孔曲がりを検知するような構成とするこ
ともできる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえ穿孔径が大径となる掘削においても、これに合わ
せて大型の高価なハンマ等を用意する必要がなくなり、
一般的な汎用のハンマを用いて当該掘削工具の低コスト
化を図ることができ、しかも十分な衝撃力を得て、安定
かつ確実な掘削を行うことが可能となる。また、特に、
複数のハンマおよびデバイスを工具本体の軸線を中心と
してその周りに配置した場合には、工具本体内にこの軸
線に沿って延びる空間が画成されるので、この空間を利
用して、先進ボーリングを行うパイロットドリルや、地
盤に液剤を注入する液剤注入装置や、工具本体の進行方
向を検知するための検知手段を設けることにより、正確
かつ円滑な掘削を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す一部破断側面図
である。

【図２】図１に示す第１の実施形態のブロック６…が縮
径した状態を示す先端側からの正面図である。

【図３】図１に示す第１の実施形態のブロック６…が拡
径した状態を示す先端側からの正面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態のブロック１６…が縮
径した状態を示す先端側からの正面図である。

【図５】図４に示す第２の実施形態のブロック１６…が
拡径した状態を示す先端側からの正面図である。

【図６】図１に示す第１の実施形態の変形例を示す一部
破断側面図である。

【図７】本発明の第３の実施形態のパイロットドリル３
１を突出させた状態を示す一部破断側面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態のパイロットドリル３
１を後退させた状態を示す一部破断側面図である。

【図９】図７に示す第３の実施形態の先端側からの正面
図である。

【図１０】図７におけるＺＺ断面図である。

【図１１】図７に示す第３の実施形態のパイロットドリ
ル３１の拡大断面図である。

【図１２】本発明の第４の実施形態における液剤注入装
置４１のノンコアビット４２を突出させた状態を示す一
部破断側面図である。

【図１３】図１２に示す本発明の第４の実施形態におけ
る液剤注入装置４１の拡大断面図である。

【図１４】本発明の第５の実施形態を示す一部破断側面
図である。

【符号の説明】

１工具本体３ハンマ４デバイス５軸部６，１６Ａ，１６Ｂブロック７掘削パイプ８ビット１０圧縮空気の供給管１１排出管２１ケーシングトップ３１パイロットドリル３２リングビット３３インナービット４１液剤注入装置４２ノンコアビット４７，４９連通路４８，５０ノズル５３，５４通路６１検知手段６２ケーシング６３ターゲット６４発光器Ｏ工具本体１の回転軸線Ｓブロック６…の間に画成される軸線Ｏ上の間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田和由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)発明者藤墳和夫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】軸線回りに回転される工具本体に、ハン
マによる上記軸線方向の衝撃力を受けるデバイスが配設
されるとともに、このデバイスの先端に、軸部を介して
回動自在に複数のブロックが設けられ、これらのブロッ
クは、上記工具本体の掘削方向側への回転に伴い、上記
軸線からの外径が拡径する方向に上記軸部回りに回転し
て位置決めされるとともに、上記工具本体の掘削方向と
は反対側への回転に伴い、上記軸線からの外径が縮径す
る方向に回転して位置決めするようになされた掘削工具
において、上記工具本体には、複数の上記ハンマおよび
デバイスが配設されており、これら複数のデバイスのそ
れぞれ先端に、上記軸部を介して少なくとも一の上記ブ
ロックが設けられていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】一の上記デバイスの先端には、一の上記
ブロックが設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。
【請求項３】上記複数のデバイスには、上記ハンマに
よる衝撃力が同時的に与えられることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】上記工具本体には、上記複数のハンマお
よびデバイスが、上記軸線を中心としてその周りに配置
されているとともに、これらのデバイスの先端に設けら
れる上記ブロックは、上記軸線からの外径が縮径する方
向に回転して位置決めされた状態において、上記軸線上
に間隙が画成されるようになされており、この間隙から
は、先進ボーリングを行うためのパイロットドリルが、
上記軸線に沿って該工具本体の先端側に出没可能に設け
られていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれかに記載の掘削工具。
【請求項５】上記工具本体には、上記複数のハンマお
よびデバイスが、上記軸線を中心としてその周りに配置
されているとともに、これらのデバイスの先端に設けら
れる上記ブロックは、上記軸線からの外径が縮径する方
向に回転して位置決めされた状態において、上記軸線上
に間隙が画成されるようになされており、この間隙から
は、掘削すべき地盤に対して薬液等の液剤を注入する液
剤注入装置が該工具本体の先端側に出没可能に設けられ
ていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れかに記載の掘削工具。
【請求項６】上記工具本体には、上記複数のハンマお
よびデバイスが、上記軸線を中心としてその周りに配置
されているとともに、上記軸線上には、該工具本体の進
行方向を検知するための検知手段が設けられていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の掘削工具。
【請求項７】上記検知手段は、上記工具本体の先端側
の上記軸線上に後方側を向くように設けられたターゲッ
トと、このターゲットに向けて後方側から検出光を投射
する発光器とを備えていることを特徴とする請求項６に
記載の掘削工具。