JPH11148288A - 掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土砂と共に地中の岩盤をも良好に掘削するこ
とができる掘削装置を提供する。 【解決手段】 複数の貫通孔５４を有し、一方の面に掘
削用チップ６０が取り付けられたブロック体５２と、各
貫通孔５４に軸線を中心として回転可能に貫挿され、貫
通孔５４よりも大径の掘削部５８に形成され、他方の側
にブロック体の他方の面に当接する打設部５６が形成さ
れた複数のインナービット５０と、各インナービット５
０の他方の側の端部を殴打するハンマー１８を備えると
共にインナービット５０が取り付けられる複数のエアハ
ンマー装置１４と、各エアハンマー装置１４にロッド２
０を介して、各エアハンマー装置１４を軸線を中心に回
転させる駆動装置２４とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土砂および地中の
岩盤を掘削する掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地面を掘削するには、公知のエア
ハンマー装置を備えた掘削装置を用いて掘削が行われて
いた（図示せず）。しかし、掘削中に地中の岩盤に突き
当たった場合には、従来の掘削装置は、岩盤の上面でビ
ット装置が掘削面からずれることがあったりして安定し
ないため岩盤を細かく破砕することができず、それ以上
掘り進めることができなかった。そこで、岩盤に突き当
たった場合には、まず掘削装置を引き抜いて岩盤に小径
のドリル等で複数個の穴を穿設し、次いで、穿設された
穴に楔を打ち込むことによって穴と穴との間にひび割れ
を生じさせ、徐々に岩盤を砕いていくという方法がとら
れていた（図示せず）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の掘削方法では、
地面の掘削中に岩盤に突き当たったら掘削装置を引き抜
き、楔による破砕という手作業に近い方法によって岩盤
を掘削していたため、岩盤の掘削に時間がかかり、掘削
工事が長期間におよぶといった課題があった。

【０００４】そこで、本発明は上記問題点を解決すべく
なされ、その目的とするところは、土砂と共に地中の岩
盤をも良好に掘削することができる掘削装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係る掘
削装置によれば、互いに平行に形成される複数の貫通孔
を有し、該貫通孔が貫通した面のうち一方の面に掘削用
チップが取り付けられたブロック体と、前記各貫通孔に
軸線を中心として回転可能に貫挿され、前記ブロック体
の掘削用チップが取り付けられた面から突出する一方の
側には掘削用チップが取り付けられると共に、該一方の
側が前記貫通孔よりも大径の掘削部に形成され、他方の
側に前記ブロック体の他方の面に衝撃力を伝達するため
に該ブロック体の他方の面に当接する打設部が形成され
た複数のインナービットと、該各インナービットの他方
の側の端部を殴打するハンマーを備えると共に、インナ
ービットに回転力を伝達可能に前記インナービットが取
り付けられる複数のエアハンマー装置と、該各エアハン
マー装置にエアを供給するロッドを介して、各エアハン
マー装置を軸線を中心に回転させる駆動装置とを具備す
ることを特徴としている。この構成を採用することによ
って、地中の岩盤を、ブロック体に貫挿された複数のイ
ンナービットに設けられた掘削部が安定して掘削するこ
とができ、また、インナービットが岩盤に食い込めば、
ブロック体も衝撃力をもって岩盤を掘削するので、岩盤
を広範囲にわたって短時間で掘削することができる。

【０００６】前記複数のエアハンマー装置は、一方の方
向に回転する群と、該一方の方向とは逆の方向に回転す
る群とに分けられていることによって掘削装置が一定の
回転方向にずれていくことを防ぐことができる。前記イ
ンナービットの掘削部を、インナービットの軸線に対し
て偏心して成るようにすれば、複数のインナービットの
回転によってブロック体が振動するので、インナービッ
トが岩盤に食い込めば、ブロック体の振動による掘削力
も岩盤に加えることができ、掘削力を増すことができ
る。また、前記ブロック体の一方の面は、面側縁から中
央に向かって凹む凹面に形成され、突出する両側縁が楔
状を成すことによって、ブロック体の一方の面と掘削面
との間に隙間が生じ、この隙間に掘削された土砂や岩盤
の破片等が入り込みやすくなるので、土砂や岩盤の破片
等の排出が極めて容易に行うことができ、また、楔状の
両側縁によってブロック体の掘削力も増すことができ
る。さらに、前記ロッドおよび前記エアハンマー装置を
覆って配設され、外周に螺旋羽根が形成されている筒体
と、該筒体を回転させる第２の駆動装置とを具備するこ
とによって、掘削された土砂や岩盤の破片の外部への排
出が容易である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて、掘削装置の軸線方向を縦方向と
して縦穴を掘削する場合について詳細に説明する。ここ
で、請求の範囲に記載の一方、他方の向きは、それぞれ
下方、上方となる。図１に掘削装置の下部の正面図を、
図２に掘削装置の上部の正面図を示す。掘削装置１０
は、３台の平行して設けられたエアハンマー装置１４を
有している。各エアハンマー装置の構造は同じなので、
左端のエアハンマー装置１４のみを断面で示している。
エアハンマー装置１４は、ハンマーシリンダ１６の内部
にハンマー１８を備える。エアハンマー装置１４には、
高圧の圧縮空気を送り込むロッド２０が連結されてい
る。ロッド２０の上部にはギヤ２２が設けられ、駆動装
置としての油圧モータ２４によって軸線を中心として回
転される。またロッド２０には公知のエア継手２６が取
り付けられ、エア継手２６を介して図示しない圧縮空気
源（エアコンプレッサー）に接続されることにより、回
転するロッド２０内に圧縮空気を送気可能になってい
る。なお２８、２８は軸受けである。３０は筒体であ
り、ロッド２０およびエアハンマー装置１４を覆って配
設されている。筒体３０の外周には螺旋羽根３２が取り
付けられ、掘削した土砂を上方に排出可能になってい
る。筒体３０の上部にもギヤ３４が設けられ、第２の駆
動装置としての油圧モータ３６によって軸線を中心に回
転される。３８は軸受けである。

【０００８】エアハンマー装置１４の下端部には、イン
ナービット５０の上端部にインナービットと一体に形成
されたデバイス部４０が挿入されている。デバイス部４
０の外周面にはスプライン溝４６が形成されており、こ
のスプライン溝４６内に、エアハンマー装置１４のハン
マーシリンダ１６の下部内に螺合して固定されたネジ筒
４２の内周壁に設けた突条４４が嵌入する。このため、
インナービット５０は、上下動自在、かつネジ筒４２に
対して非回転状態に係合し、油圧モータ２４によりエア
ハンマー装置１４が軸線を中心に回転されることで、エ
アハンマー装置１４と共に回転される。ハンマーシリン
ダ１６内に位置するデバイス部４０の上端部にはカラー
４１が嵌着されて抜け止めがなされている。ハンマー１
８は、デバイス部４０の上面を殴打する。このため、イ
ンナービット５０は、ハンマー１８からの衝撃力および
エアハンマー装置１４の回転による回転力をもって掘削
を行う。

【０００９】図３にブロック体の側面からの断面図を、
図４に掘削装置の底面図を示す。５２は直方体状のブロ
ック体であり、上下方向に貫通する互いに平行な貫通孔
５４が３つ形成されている。各貫通孔には、貫通孔より
も若干小径に形成されて貫通孔内で回転自在に形成され
ているインナービット５０が貫挿される。インナービッ
ト５０の上方側にはブロック体５２の上面に当接するよ
うに貫通孔５４よりも大径の打設部５６が形成されてい
る。このように、打設部５６は、貫通孔５４よりも大径
に形成されているので、ハンマー１８からの衝撃力をブ
ロック体５２に伝達するようにブロック体５２の上面を
殴打することができる。なお、打設部はブロック体５２
の上面に当接して衝撃力を伝達することができればよ
く、その形状は円形に限られることはない。また、本実
施例においては、インナービット５０のブロック体５２
内に挿入される部位は、上下にわたって径が同じとなる
ように形成され、且つ下方側がブロック体５２の下面か
ら突出するように長さが調節されている。ブロック体５
２下面から突出したインナービット５０の下面には超硬
合金製の掘削用チップ６０が取り付けられている。

【００１０】ブロック体５２下面から突出したインナー
ビット５０の下方側の周縁には掘削部として、筒状のリ
ングビット５８が取り付けられる。リングビット５８は
貫通孔５４よりも大径であって、下面に超硬合金製の掘
削用チップ６０が取り付けられている。このように、イ
ンナービット５０の下方側に掘削孔５４よりも大径の掘
削部を設けることで、掘削部が抜け止めとなってインナ
ービット５０からブロック体５２が抜け落ちることを防
ぐことができる。さらに、ブロック体５２の下面におい
て、リングビット５８の回転を妨げない部位にも超硬合
金製の掘削用チップ６０が取り付けられている。このた
め、インナービット５０の打設部５６によって伝達され
た衝撃力によってブロック体５２も土砂や岩盤を掘削す
ることができる。

【００１１】インナービット５０の側面には上下方向に
延びる凹溝６２が形成されている。この凹溝６２は掘削
された土砂や岩盤の破片等を排出するための排出溝とし
て機能する。さらに、インナービット５０にはハンマー
１８を作動させた際のエアハンマー装置１４からの高圧
の排出エアをハンマーシリンダ１６内から外部に排出す
るため、エア抜き穴６４が設けられている。エア抜き穴
６４は、ハンマーシリンダ１６からインナービット５０
の下面まで連通しており、排出エアを掘削面に吹きつけ
るようにしている。このため、掘削された土砂や岩盤の
破片等は、掘削面で反射する高圧の排出エアによって勢
い良く上方へ排出される。このとき、土砂や岩盤の破片
等は排出エアと共にインナービット５０に形成された凹
溝６２を通ってブロック体５２を通過し、ブロック体５
２の上方へ排出されるのである。ブロック体５２上方に
排出された土砂や岩盤の破片等は、回転する筒体３０上
に形成された螺旋羽根３２によってさらに上方に搬送さ
れ、掘削穴の外部に排出される。

【００１２】掘削の際には、複数のエアハンマー装置１
４は一方の方向に回転する群と、一方の方向とは買う方
向の他方の方向に回転する群とに分けると好適である。
図４では、矢印方向に示すように、隣り合うエアハンマ
ー装置同士の回転方向が各々逆回転となるように油圧モ
ータ２４の回転方向が設定されている。ただし、各エア
ハンマー装置の回転方向の設定はこれに限られることな
く、エアハンマー装置が偶数本具備されている場合は、
右半分に位置するエアハンマー装置を一方の回転方向、
左半分に位置するエアハンマー装置を他方の回転方向と
いった具合に設定してもよい（図示せず）。このよう
に、全てのエアハンマー装置の回転方向を同じ方向に回
転させないようにすることで、岩盤の上面で掘削装置全
体がインナービットの回転によって一方の方向にずれて
いってしまい、掘削を行うことができなくなるといった
ことを防ぐことができる。

【００１３】次に、図５に基づいて、インナービット５
０の軸線に対して、インナービット５０の下方側の掘削
部（本実施例ではリングビット５８）が偏心されて成る
実施例について説明する。なお、上述してきた構成要素
と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を
省略する。ブロック体５２の下面から突出したインナー
ビット５０下方側の周縁には、掘削部として、筒状のリ
ングビット５９が取り付けられる。リングビット５９は
貫通孔５４よりも大径であって、下面に超硬合金製の掘
削用チップ６０が取り付けられている。また、リングビ
ット５９に形成されているインナービット５０の取り付
け穴６１は、リングビット５９の円の中心から偏心して
形成されている。すなわち、インナービット５０の下方
側の周縁にリングビット５９を取り付けることによっ
て、インナービット５０の軸線に対してリングビット５
９が偏心して設けられることになる。また、インナービ
ット５０とブロック体５２の貫通孔との間は、インナー
ビットの軸線と掘削部とが偏心されていないものよりも
若干大きい隙間が形成されるようにすると好適である。
このような掘削装置を用いて掘削を行えば、回転軸に対
して偏心して設けられているリングビット５９の回転に
よってブロック体５２が振動する。このため、インナー
ビット５０が岩盤に食い込めばブロック体の振動による
掘削力も岩盤に加えることができ、掘削力を増すことが
できる。

【００１４】次に、ブロック体の他の実施例について説
明する。上述してきた実施例と同一の構成要素について
は同じ符号を付し、説明を省略する。図６に示すブロッ
ク体７２は、下面が両側縁から中央に向かって凹む凹面
に形成されている。また、凹面７４に対して下方に突出
する両側縁は楔状を成している。このようなブロック体
７２は、凹面７４と掘削面との間に生じる隙間に掘削さ
れた土砂や岩盤の破片等が入り込みやすくなるので、掘
削時に排出すべき土砂等が邪魔にならずに掘削を良好に
行うことができる。また、ブロック体の下面の両側縁が
楔状となり岩盤の掘削の際には掘削力を増すことができ
る。

【００１５】上述してきた実施例においては、ブロック
体の下面から突出するインナービットの下方に形成され
た大径の掘削部を、インナービットの下方側の周縁に装
着するリングビットとする場合について説明してきた。
しかし、掘削部をインナービットと一体に形成したもの
であってもよい。この場合には、図７に示すようなブロ
ック体を用いて掘削装置を形成する。なお、上述してき
た実施例と同一の構成要素については同じ符号を付し、
説明を省略する。図７に示す実施例においては、ブロッ
ク体６６は長手方向に二つ割りに分割可能に形成されて
いる。この場合には、ブロック体６６の分割片６６ａ、
６６ｂ同士の固定は、ボルト６８およびナット６９によ
って行うとよい。すなわち、ブロック体６６の短手方向
に沿って分割片同士を連通するボルト穴７０が、インナ
ービットが貫挿される貫通孔を避けた部位に形成されて
おり、このボルト穴７０内に挿入されたボルト６８をナ
ット６９によって固定することで分割片同士が固定され
る。このような構成を用いることによって、インナービ
ットの下方側の掘削部をリングビットとしない場合、す
なわちインナービットと一体に形成された掘削部７１を
有するインナービットであっても、ブロック体への貫挿
が可能となる。また、この場合、掘削部７１の側面に
は、インナービットの凹溝６２と繋がる土砂等を排出す
るための凹溝７３を形成し、土等の排出路を確保すると
好適である。

【００１６】なお、ブロック体に取り付けるエアハンマ
ー装置の数は少なくとも２台以上備わっていればよく、
上述してきた実施例のように３台に限られることはな
い。さらに、複数個のエアハンマー装置を一列に配列し
なくとも、２列以上に配列しても好適である。また、こ
のような掘削装置を横方向に向け、横穴を掘削する際に
用いてもよい。

【００１７】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る掘削装置によれば、地中の
岩盤を、ブロック体に貫挿された複数のインナービット
に設けられた掘削部によって安定して掘削することがで
き、また、インナービットが岩盤に食い込めば、ブロッ
ク体も衝撃力をもって岩盤を掘削するので、岩盤を広範
囲にわたって短時間で掘削することができる。また、複
数のエアハンマー装置は、一方の方向に回転する群と、
一方の方向とは逆の他方の方向に回転する群とに分けら
れているので、掘削装置が一定の回転方向にずれていく
ことを防ぐことができる。インナービットの一方の側の
掘削部を、インナービットの軸線に対して偏心して成る
ようにすれば、複数のインナービットの回転によってブ
ロック体が振動するので、インナービットが岩盤に食い
込めば、ブロック体の振動による掘削力も岩盤に加える
ことができ、掘削力を増すことができる。また、ブロッ
ク体の一方の面は、面側縁から中央に向かって凹む凹面
に形成され、突出する両側縁が楔状を成すことによっ
て、ブロック体の一方の面と掘削面との間に隙間が生
じ、この隙間に掘削された土砂や岩盤の破片等が入り込
みやすくなるので、土砂や岩盤の破片等の排出が極めて
容易に行うことができ、また、楔状の両側縁によってブ
ロック体の掘削力も増すことができる。さらに、ロッド
およびエアハンマー装置を覆って配設され、外周に螺旋
羽根が形成されている筒体と、筒体を回転させる第２の
駆動装置とを具備することによって、掘削された土砂や
岩盤の破片の外部への排出が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる掘削装置の下部の正面図であ
る。

【図２】図１に示す掘削装置の上部の正面図である。

【図３】インナービットが貫挿されたブロック体の断面
図である。

【図４】掘削装置の底面図である。

【図５】インナービットの軸線とインナービットの掘削
部とを偏心させた掘削装置の底面図である。

【図６】ブロック体の下面が凹面に形成された実施例を
示すブロック体の断面図である。

【図７】ブロック体を二つ割りにした実施例を示すブロ
ック体の断面図である。

【符号の説明】

１０ 掘削装置 １４ エアハンマー装置 １６ ハンマーシリンダ １８ ハンマー ２０ ロッド ２２ ギヤ ２４ 油圧モータ ２６ エア継手 ２８ 軸受け ３０ 筒体 ３２ 螺旋羽根 ３４ ギヤ ３６ 油圧モータ ３８ 軸受け ４０ デバイス部 ４１ カラー ４２ ネジ筒 ４４ 突条 ４６ スプライン溝 ５０ インナービット ５２ ブロック体 ５４ 貫通孔 ５６ 打設部 ５８ リングビット（掘削部） ５９ リングビット（掘削部） ６０ 掘削用チップ ６２ 凹溝 ６４ エア抜き穴 ６６ ブロック体 ６８ ボルト ６９ ナット ７０ ボルト穴 ７１ 掘削部 ７２ ブロック体 ７３ 凹溝 ７４ 凹面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行に形成される複数の貫通孔を
   有し、該貫通孔が貫通した面のうち一方の面に掘削用チ
   ップが取り付けられたブロック体と、 前記各貫通孔に軸線を中心として回転可能に貫挿され、
   前記ブロック体の掘削用チップが取り付けられた面から
   突出する一方の側には掘削用チップが取り付けられると
   共に、該一方の側が前記貫通孔よりも大径の掘削部に形
   成され、他方の側に前記ブロック体の他方の面に衝撃力
   を伝達するために該ブロック体の他方の面に当接する打
   設部が形成された複数のインナービットと、 該各インナービットの他方の側の端部を殴打するハンマ
   ーを備えると共に、インナービットに回転力を伝達可能
   に前記インナービットが取り付けられる複数のエアハン
   マー装置と、 該各エアハンマー装置にエアを供給するロッドを介し
   て、各エアハンマー装置を軸線を中心に回転させる駆動
   装置とを具備することを特徴とする掘削装置。
2. 【請求項２】 前記複数のエアハンマー装置は、一方の
   方向に回転する群と、該一方の方向とは逆の他方の方向
   に回転する群とに分けられていることを特徴とする請求
   項１記載の掘削装置。
3. 【請求項３】 前記インナービットの掘削部は、インナ
   ービットの軸線に対して偏心して成ることを特徴とする
   請求項１または２記載の掘削装置。
4. 【請求項４】 前記ブロック体の一方の面は、面側縁か
   ら中央に向かって凹む凹面に形成され、突出する両側縁
   が楔状を成すことを特徴とする請求項１、２または３記
   載の掘削装置。
5. 【請求項５】 前記ロッドおよび前記エアハンマー装置
   を覆って配設され、外周に螺旋羽根が形成されている筒
   体と、 該筒体を回転させる第２の駆動装置とを具備することを
   特徴とする請求項１、２、３または４記載の掘削装置。