JPS5976391A - 空圧打撃式拡孔掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空圧打撃式拡孔’ｌ’ｓ、１　ｔ’ｊＪ　、
＋４置に係り、特′に崩壊層等を掘削する際に行わ」す
るケーシング工法で用いられる空圧打撃式拡孔４屁削装
置に関する。

従来、拡孔掘削装置が種々提案されている。例えば実開
昭４９−１１６４０４号明細書に開示されているように
、掘削装置本体にその回転中心と偏心した位置にビット
軸を設け、このビット軸に断面が略長方形状のビットを
取付けた拡孔巷１削装置が開示されている。この拡孔掘
削装置はビットが縮径時には本体内の切欠凹部に収納さ
れ、拡径時に於いて掘削装置本体側方から突出して拡孔
掘削するものである。しかし、なから実開昭４９−１１
６４０４号明細書に開示の掘削装置は、偏心したビット
軸が１軸でアンバランスである為、拡孔楢１削中に於い
て側圧を受け、掘削孔中心が徐々に当初の位１１６．か
らずれる不具合がある８この為前記のような拡孔掘削装
置は、予めパイロットナールを掘削し、その後このよう
な拡孔掘削装置を所定の位置捷で挿入し、拡孔する必要
がある。甘た、たとえパイロットホールを掘削したにし
ても、掘削箇所に硬い岩盤層があると掘削装置が側圧を
受けて掘削孔中心がずれる不具合がある。

また、別の従来の拡孔掘削装置で本出願人に係わる特公
昭５６−５９６号明細１：に開示の拡孔掘削装置繭“が
提案されている。この拡孔掘削装置は、回転する４Ｊｉ
！削装置水装置一対のウォーターハンマを対向して設け
、この各ウォーターハンマの下部に回転する仁とによセ
外形が変化する拡縮ビットを設けた構成になっている。

しかしながらこのような一対のウォーターハンマを設け
た拡孔掘削装置は、両側の一対のビットによってバラン
スをと！１ｌｌ（ｌｌｌｌ圧の悪影響から回避し更にウ
ォーターノー：／マからの打撃力により硬い岩盤層等の
地層にも適用できるという利点はあるが次のような欠点
を有している。即ち地層が硬い岩盤層と柔かい地層の境
界面を掘削している場合若しくは孔底が凹凸！、た崩壊
層を掘削している場合等１４゛、前記特公昭５６−５９
６号の明細書の拡孔掘削装置は、各ウォーターハンマか
らの打撃力により２本のビットが交互に下方に向けて打
撃力を受けるので、軟儒の地層に位置するビットはその
打撃力で地中に深く埋込まれ、一方岩盤上に位置中るビ
ットがその硬い地層の為柔かい地層はど地中に埋込まれ
ない。このような状態に於いては各ビットの上下位置が
異なっている為、掘削装置本体が回転しようとしても、
軟質層に埋込まれたビットは岩盤の影響を受けて回転不
能になる場合がある。

まだ、掘削装置にエアハンマを設けるのけ岩盤を能率的
に掘削するためであるが、反面次のような欠点がある。

即ち、エンハンマ掘削はエア＋屈りで衝粱を伴なうだめ
、孔が崩壊し易く、その適用対象は均一な安定した岩盤
に限られていた。このような欠点を解消する為に、ケー
シング工法を使つたエアハンマ掘削もあるが、掘削後に
ビット外径より大きいクーーシングを圧入している為、
ケーシングの挿入が途中で不可能になり、孔の崩壊を防
ぐことは出来ず、掘削不能になる場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、不
安定設崩壊層等の多い岩盤、硬、軟質の境界地層の掘削
が可能な空圧打撃式拡孔掘削装置を提案することを目的
としている。本発明は、エアハンマ本体先端部に軸方向
摺動自在に支持されエアハンマから打撃力を受けるビッ
ト支持部と、ビット支持部にドリルロッドの回転中心と
偏心した位１ｊイに軸方向の移動を拘束されて枢支され
ると共にドリル［Ｊソドを回転すると掘削孔底面抵抗に
よりドリルロッド回転方向と逆方向に回転して拡縮＋、
、各々同一面を保ってビット支持部と共に軸方向に移動
する複数のビットと、ビット支持部に形成されビットを
拡径位置並びに縮径位置に規制するストッパ部と、を有
することを特徴としている。

貝下添付図面に従って本発明に係わる空圧打撃式拡孔掘
削装置の好ましい実施例を詳説する。

第１図では本実施例に係わる拡孔＃）１１削装置のｌｒ
ｆ略構造が示されている。先ずドリルロッド１０の下部
にはエアハンマ１２が設けられ、更にその下方にはビッ
ト支持部１４を介して複数のビット１６が枢支されてい
る。ドリルロッド１０はその上部に於いて穿孔機１７の
回転、駆動源１８からの回転力により回転されるように
なっている。更にドリルロッド１０の上部にはスイベル
２ｏが設けられ、ハンマ１２内のピストンラムを動かす
と共に掘削スライムを排除する為の圧縮エアを供給する
ように々つている。伺符号２２は掘削孔の孔壁の崩壊を
防ぐ為に設けられるケーシングパイプであり、このケー
シングパイプ２２けケーシングホルダ２４に保持され、
ビット１６の掘削進度に従って徐々に下方へ挿入される
ようになっている。また２１はニアコンプレッサ、２３
は掘削スライムを捕集するダストコレクタである。

第２図では本実施例に係わる要部の詳細な構造が示され
ている。第１図に於いて示すエアハ／マ］、２ｕ、エア
ハンマ本体１３と、エアハンマ本体１３内をエア圧にょ
シ上下動をするピストンラム２６とからＪ’ｆ’を成さ
れる。ビット支持部１４はエアハンマ本体】３の下部の
内周面にスプライン結合２８によシェアハンマ本体１３
に軸方向摺動自在に支持されている。

エアハンマ本体１３の下部にはスプライン結合２８の上
部に落下防止用ストッパ３ｏが設けられ、ビット支持部
１４は、その上端部１５がストッパ３０に当接するまで
の範囲内でピストンラム２６の打撃力を受けて下方に移
動できる。ビット支持は一定角度で回動自在である。即
ち第３図に示すようにビット軸３２の外周面には突起部
３４．３４が形成さハ、一方ビット支持部１４側にも拡
径位ｆｉｔ用ストッパ面３６，３６並びに縮径用ストッ
パ面３８．３１Ｆ）Ｅ形成されている。従ってビット１
６はストッパ面３６．３８で規制される角度のみ回動す
ることができる。伺、第２図、第４図の符号４０で示す
部材はビット１６の落下防止用ピンである。ピン４０を
抜き去ると、ビット１６をビット支持部１４から取り外
すことができる。ビット１６は、ピン４０によって軸方
向の遊りをなくし、ピストンラム２６の打繋力をビット
支持部１４から受け、各ビット１６は常に同−而を保っ
てＦ下動する。

第５図はビット１６の底面を下方向から吃だ図面である
。第５図に従ってビット１６の形状について説明する。

第５図に於いて０はドリルロッド１０の回転中心であり
、０．はピッ）　＋！Ｑｈ　３２の回転中心である。ビ
ット１６は図の実線で示１−位厘が拡径掘削をしている
状態を示す位置であり、図の２点鎖線で示す位置、は縮
径状態を示［７ている。

ビット１６はその外形ＡからＢに於いてはＯを中心とす
る半径（拡径時の掘削半径）１（、の円弧形状をなし、
続いてその外形ＢからＣに於いては、０．を中心とする
半径ｒ、　　の円弧である。ピッ）１６Ｆ、ｉ外径Ｃか
らＤに於いて徐々にその半径が小づくなり、１）に於い
て（）、を中心とする半径ｒ、の円弧形状をソ、、　Ｌ
、、ている。外形ＡからＢの範囲は拡径状態で外周部を
掘削する部分であり、外形ＢからＣは拡径状態の掘削時
に於いてビットが側壁抵抗によりわずかに逆回動し／こ
場合にも拡径時の掘削径を維持するように設けられた部
分である。半径ｒ２　の円弧形状の外形部分はこの部分
が外側に位置するとビット１６が縮径状態となる。

第２図で示すビット支持部１４の底面４０並びにビット
１６の底面４２には所定位置に超硬のメタルチップ４４
が埋込咬れてエアハンマ１２の衝撃力を岩盤に伝え、岩
石を破壊切削する。寸だビット支持部】４とビット１６
にはエア噴出孔４６．４８が形成される。この噴出孔４
６．４８からはエアハンマ１２に供したエアが噴出され
、掘削スライムを地上へ排出する。

前記の如く構成された本発明に係わる実施例の作用は次
の通りである。先ず第５図に於いてドリルロッド１０が
矢印Ｐ方向に回転しようとすると、ピッ）１６は掘削孔
底面の川水抵抗により逆方向即ちＯｌを中心に矢印Ｑ方
向に回転する。ビット１６は矢印Ｑ方向に回転し、よう
とすると外形Ａ　Ｂが外側に位置し拡径掘削状態となる
。ビット１６は第５図の実線で示す位置にくるとストッ
パ面３６．３６にその突起部３４．３４が当接して拘束
され、それ以上は回転不能になる。このような状態で掘
削装置を回転すると、ビット１６は第５）ン）の実線で
示す位置で拘束された状態で拡孔掘削するようになる。

このような状態で彷１削しながらその掘削進度に応じて
ケーシングパイプ２２を掘削孔に挿入する。

掘削が終了しドリルロッド１０をケーシングパイプ２２
から抜き去るには次のようにビット１６を縮径状態にす
る。即ちドリルロッド１０を矢印Ｐと逆方向に回転させ
ると、ピッＭ６は掘削孔部３４が規制する位置即ち第５
図の２点鎖線で示す位置捷で縮径する。との縮径状態に
於いてビット１６はケーシングパイプ２２の内部を通過
ｎＪ能であり、従って掘削装置をグーゾングパイプ２２
から上方へ抜き去ることができる。

Ａｉｌ記実施例では拡径４和削時に於いては外形Ａ、　
Ｂに一ν数のメタルチップ４４が埋め込洩れ、複数のメ
タルチップ４４で掘削抵抗を受けるので、メタルヴソゾ
１個当りの掘削抵抗が減少し、ビット１６σ）ライフー
リイクルが伸びる。

又萌を己実施例ではニーｉ’　−／・ンマによって衝撃
力を加えながら回転掘削をしていくので岩盤等の硬１ｉ
ノｊ地層にｊ於いても容易に掘削することができる。

又ヒラＩ・１６は１２０°間隔で３個設けられているの
で、従来例のようにセ）（削途中に於いて側圧を受ける
ようなことにＬない。又各ビット１６は１つのビット支
持部１４にビン４０を介して取付けられ、エアノ・ンマ
１２の衝撃力を受けて常に同一面を保ってに下動する。

従って本実施例では孔底形状の影響を受けず、凹凸の多
い崩壊１＠や硬、軟質１也層との境界部分に於いてもビ
ットが回転不能に〃ることはカく、支障なく掘削するこ
とができる。

前記実／（ｌｉ例では、ビット１６はピン４０を抜くこ
とによりヒント支持部１４から取外すことができる。エ
アハンマ掘削機に於いでに１、掘削中に先端ビット部分
の損傷が最も激しいのでメ；〕るが、本実施例では損傷
し７たヒツト１６のみを交換でき７つ利点がある。特に
大孔径用エアハンマ４ｊ１（水棲てれ１１、装置の製作
費も膨大なものとなる為、先端ビット部分のみを交換し
て再掘削できＡことに製品寿命も伸び、極めて実用的価
値が高い。

前記実施例に於いて、ビット軸３２の突起部３４とスト
ッパ面３６との空間部、若し７〈け突Ａ１−！部：（４
とストッパ面３８との空間部にスペーサを配俗すること
により拡縮機能をなくし固定ビットとし、ても使用でき
る、 前記実施例では、ビット１６に拡縮機能を持たせ、ピッ
）・】６の拡径状態で掘削し７てケ、−シングバイブ２
２を挿入し、押開終了後にはビット１６を縮径状態にし
てケーシングバイブ２２内を通過させて上方に引上げる
ことができるので、崩壊層のケーシング工法に適する。

前記実施例では３個のビットを設けたのであるが、これ
に限定たれるものではなく、複数個のビットでも可能で
あり、゛　例えば２個のビットを対向して設けてもよい
。

第６（シ（れｌ、本発明に係わる他の実施例の構造を示
（７ている。ビット１６の形状は第５図に示すものに限
定されるものではなく第６図に示すように円形の一部を
切欠いた欠円ビットでも所望の目的をｐ成することがで
きる。即ち第６図に示すビット１６では欠内部５０が外
側に位置すると掘削装置は網形状態を示し、欠内部でな
い半径ｒの部分が外側に位置すると拡径掘削状態に構成
することができる。このようにビット］６は、回転する
ことによってその外径形状が変わるものであれば本発明
の目的を達成することができる。

以上説明したように本発明に係わる拡孔押開装置によれ
ばビットを掘削孔底面に接触した状態でドリルロッドを
回転させると、ビットはストッパに規制された位置で拡
径状態となり、又ドリルロッドを逆方向に回転すると、
ビットはストッパで規制される縮径状態になり、簡単に
ケーシングパイプから抜き去ることができる。更に本発
明に係わる空圧打撃式拡孔掘削装置によれば各ビットは
同時に衝撃力が力えられると共に同一平面を保って移動
するので崩壊層の多い岩盤、硬、軟質の境界地層の掘削
に特に効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる実施例の概略構造を示す説明図
、第２図は本発明に係わる実施例の央部を示す側断面図
、第３図は第２図上でｒｌｌ−（Ｉｆ　線に沿う断面図
、第４図は第２図上でＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、第５
図は第２図上でｖ−ｖ線から児だ底面図、第６図は本発
明に係わる他の実施例の構造を示す説明図である。 １０・・・ドリルロッド、　　Ｊ２・・エアーハンマ、
１４・・・ビット支持部、　　１６・・ビット、３４・
・・ビットの突起部、 ３６・・・拡径用ストッパ面、 ３８・・・縮径用ストッパ面。 代理人　弁理士　　松　浦　憲　玉 常　１　図 第２図 ６ 第６図 ５゜ ／ 手続補正書 昭和５７午１２月２２日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　　昭和５７年特許願第１８７２６８号
２、発明の名称　　　空圧打撃式拡孔掘削装置３、補正
をする者 ４１件との関係　　特許出願人 ４、代理人 東京都新宿区西新宿三丁目９番３号 に訂正し、第５図中の付方１３ＺＪケ１４町ＶＬＨＪ止
了ゐ０手続補正書 昭和５８年２月２３日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第１８７２６８号 ２、発明の名称 空圧打撃式拡孔掘削装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ６、補正による増加する発明の数　１ 特許請求の範囲 （１）回転且つ軸方向に移動可能なドリルロッドと、ド
リルロッド先端部に取付けられたエアノ・ンマと、を有
する空圧打撃式拡孔掘削装置６に於いて、エアハンマ本
体先端部に軸方向摺動自在に支持されエアハンマから打
撃力を受けるビット支持部と、ビット支持部の先端部に
ドリルロッドの回転中心と偏心した位置に軸方向の移動
を拘束されて枢支されると共にドリルロッドを回転する
と掘削孔底面抵抗によりドリルロッド回転方向と逆方向
に回転して拡縮し、各々同一面を保ってビット支持部と
共に軸方向に移動する複数のビットと、ビット支を有し
てなる空圧打撃式拡孔掘削装置。 （２）ビットはビット支持部に着脱自在に支持されてい
る特許請求の範囲第１項の空圧打撃式拡孔掘削装置。 （３）ビットは拡径時の外周面が掘削孔の半径と同一半
径の円弧形状で構成されている特許請求の範囲第１項の
空圧打撃式拡孔掘削装置。 （４）ビットが欠円形状に構成されている特許請求の範
囲第１項の空圧打撃式拡孔掘削装置。 れることを特徴とする空圧打撃式拡孔掘削装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転且つ軸方向に移動可能なドリルロンドと、ド
   リルロンド先端部に取付けられたエアハンマと、分有す
   る空圧打撃式拡孔掘削装置に於いて、エアハンマ本体先
   端部に軸方向摺動自在に支持され工゛アハンマから打撃
   力を受けるビット支持部と、ビット支持部の先端部にド
   リルロンドの回転中心と偏心した位置に軸方向の移動を
   拘束されて枢支さ牙］ると共にドリルロンドを回転する
   と掘削孔底面抵抗によりドリルロンド回転方向と逆方向
   に回転して拡縮し、各々同一面を保ってビット支持部と
   共に軸方向に移動する複数のビットと、ビット支持部に
   形成されビットを拡径位置並びに縮径位置に規？１ｉｌ
   Ｊ＋るストッパ部と、を有してなる空圧打撃式拡孔掘削
   装置。
2. （２）　　ピントはビット支持部に着脱自在１ｍ支持さ
   れている特許請求の範囲第１項の空圧打撃式拡孔掘削装
   置。
3. （３）　　ビットは拡径時の外周面が掘削孔の半径と同
   一半径の円弧形状で構５ｙされている特許請求の範囲第
   １項の空圧打撃式拡孔４１１削装置。
4. （４）　　ビットが欠円形状に構成されている特許請求
   の範囲第１項の空圧打撃式１広孔Ｉ屈削装置Ｎ０