JPS6245951B2 - - Google Patents

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JPS6245951B2
JPS6245951B2 JP57187268A JP18726882A JPS6245951B2 JP S6245951 B2 JPS6245951 B2 JP S6245951B2 JP 57187268 A JP57187268 A JP 57187268A JP 18726882 A JP18726882 A JP 18726882A JP S6245951 B2 JPS6245951 B2 JP S6245951B2
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JP
Japan
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bit
drill rod
drilling device
air hammer
support part
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JP57187268A
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English (en)
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JPS5976391A (ja
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Hiroyuki Hamamura
Hiroyuki Yamazaki
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Tone Boring Co Ltd
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Tone Boring Co Ltd
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Publication date
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Priority to GB08326683A priority patent/GB2132252B/en
Priority to SE8305716A priority patent/SE8305716L/
Priority to BE0/211760A priority patent/BE898065A/fr
Priority to DE19833338577 priority patent/DE3338577A1/de
Publication of JPS5976391A publication Critical patent/JPS5976391A/ja
Publication of JPS6245951B2 publication Critical patent/JPS6245951B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/02Core bits
    • E21B10/04Core bits with core destroying means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56Button-type inserts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14Fluid operated hammers

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空圧打撃式拡孔掘削装置に係り、特
に崩壊層等を掘削する際に行われるケーシング工
法で用いられる空圧打撃式拡孔掘削装置に関す
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
位置にビツト軸を設け、このビツト軸に断面が略
長方形状のビツトを取付けた拡孔掘削装置が開示
されている。この拡孔掘削装置はビツトが縮径時
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。しかしながら実開昭49−116404号明細
書に開示の掘削装置は、偏心したビツト軸が1軸
でアンバランスである為、拡孔掘削中に於いて側
圧を受け、掘削孔中心が徐々に当初の位置からず
れる不具合がある。この為前記のような拡孔掘削
装置は、予めパイロツトホールを掘削し、その後
このような拡孔掘削装置を所定の位置まで挿入
し、拡孔する必要がある。また、たとえパイロツ
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号明細書に開示の拡孔掘削装
置が提案されている。この拡孔掘削装置は、回転
する掘削装置本体に一対のウオーターハンマを対
向して設け、この各ウオーターハンマの下部に回
転することにより外形が変化する拡縮ビツトを設
けた構成になつている。しかしながらこのような
一対のウオーターハンマを設けた拡孔掘削装置
は、両側の一対のビツトによつてバランスをとり
側圧の悪影響から回避し更にウオーターハンマか
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した崩
壊層を掘削している場合等に、前記特公昭56−
596号の明細書の拡孔掘削装置は、各ウオーター
ハンマからの打撃力により2本のビツトが交互に
下方に向けて打撃力を受けるので、軟質の地層に
位置するビツトはその打撃力で地中に深く埋込ま
れ、一方岩盤上に位置するビツトがその硬い地層
の為柔かい地層ほど地中に埋込まれない。このよ
うな状態に於いては各ビツトの上下位置が異なつ
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ツトは岩盤の影響を受けて
回転不能になる場合がある。
また、掘削装置にエアハンマを設けるのは岩盤
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掘り
で衝撃を伴なうため、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、掘削後にビツト外
径より大きいケ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、不安定な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ツト支持部と、
ビツト支持部にドリルロツ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
共にドリルロツドを回転すると掘削孔底面抵抗に
よりドリルロツド回転方向と逆方向に回転して拡
縮し、各々同一面を保つてビツト支持部と共に軸
方向に移動する複数のビツトと、ビツト支持部に
形成されビツトを拡径位置並びに縮径位置に規制
するストツパ部と、を有することを特徴としてい
る。
以下添付図面に従つ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掘削装置の概
略構造が示されている。先ずドリルロツド10の
下部にはエアハンマ12が設けられ、更にその下
方にはビツト支持部14を介して複数のビツト1
6が枢支されている。ドリルロツド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つている。更にド
リルロツド10の上部にはスイベル20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
ようになつている。尚符号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はケーシングホル
ダ24に保持され、ビツト16の掘削進度に従つ
て徐々に下方へ挿入されるようになつている。ま
た21はエアコンプレツサ、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ンマ
12は、エアハンマ本体13と、エアハンマ本体
13内をエア圧により上下動をするピストンラム
26とから構成される。ビツト支持部14はエア
ハンマ本体13の下部の内周面にスプライン結合
28によりエアハンマ本体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ツパ30が設けら
れ、ビツト支持部14は、その上端部15がスト
ツパ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。ビツト
支持部14にはビツト16のビツト軸32がビツ
ト支持部14の軸心の回りに複数個枢支され、ビ
ツト軸32は一定角度で回動自在である。即ち第
3図に示すようにビツト軸32の外周面には突起
部34,34が形成され、一方ビツト支持部14
側にも拡径位置用ストツパ面36,36並びに縮
径用ストツパ面38,38が形成されている。従
つてビツト16はストツパ面36,38で規制さ
れる角度のみ回動することができる。尚、第2
図、第4図の符号40で示す部材はビツト16の
落下防止用ピンである。ピン40を抜き去ると、
ビツト16をビツト支持部14から取り外すこと
ができる。ビツト16は、ピン40によつて軸方
向の遊びをなくし、ピストンラム26の打撃力を
ビツト支持部14から受け、各ビツト16は常に
同一面を保つて上下動する。
第5図はビツト16の底面を下方向から見た図
面である。第5図に従つてビツト16の形状につ
いて説明する。第5図に於てOはドリルロツド1
0の回転中心であり、O1はビツト軸32の回転
中心である。ビツト16は図の実線で示す位置が
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している。ビ
ツト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)Rの円弧形状を
なし、続いてその外形BからCに於いてはO1
中心とする半径r1の円弧である。ビツト16は外
径CからDに於いて徐々にその半径が小さくな
り、Dに於いてO1を中心とする半径r2の円弧形状
をなしている。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ツトが側壁抵抗により
わずかに逆回動した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
ビツト16が縮径状態となる。
第2図で示すビツト支持部14の底面41並び
にビツト16の底面42には所定位置に超硬のメ
タルチツプ44が埋込まれてエアハンマ12の衝
撃力を岩盤に伝え、岩石を破壊切削する。またビ
ツト支持部14とビツト16にはエア噴出孔4
6,48が形成される。この噴出孔46,48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
ルロツド10が矢印P方向に回転しようとする
と、ビツト16は掘削孔底面の掘削抵抗により逆
方向即ちO1を中心に矢印Q方向に回転する。ビ
ツト16は矢印Q方向に回転しようとすると外形
ABが外側に位置し拡径掘削状態となる。ビツト
16は第5図の実線で示す位置にくるとストツパ
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、ビツト16は第
5図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。このような状態で掘削しなが
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ツド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ツト16
を縮径状態にする。即ちドリルロツド10を矢印
Pと逆方向に回転させると、ビツト16は掘削孔
底面の掘削抵抗によつて矢印Qと逆方向に回転
し、徐々に縮径し、ストツパ面38,38で突起
部34が規制する位置即ち第5図の2点鎖線で示
す位置まで縮径する。この縮径状態に於いてビツ
ト16はケーシングパイプ22の内部を通過可能
であり、従つて掘削装置をケーシングパイプ22
から上方へ抜き去ることができる。
前記実施例では拡径掘削時に於いては外形AB
に複数のメタルチツプ44が埋め込まれ、複数の
メタルチツプ44で掘削抵抗を受けるので、メタ
ルチツプ1個当りの掘削抵抗が減少し、ビツト1
6のライフサイクルが伸びる。
又前記実施例ではエアーハンマによつて衝撃力
を加えながら回転掘削をしていくので岩盤等の硬
質地層に於いても容易に掘削することができる。
又ビツト16は120゜間隔で3個設けられている
ので、従来例のように掘削途中に於いて側圧を受
けるようなことはない。又各ビツト16は1つの
ビツト支持部14にピン40を介して取付けら
れ、エアハンマ12の衝撃力を受けて常に同一面
を保つて上下動する。従つて本実施例では孔底形
状の影響を受けず、凹凸の多い崩壊層や硬、軟質
地層との境界部分に於いてもビツトが回転不能に
なることはなく、支障なく掘削することができ
る。
前記実施例では、ビツト16はピン40を抜く
ことによりビツト支持部14から取外すことがで
きる。エアハンマ掘削機に於いては、掘削中に先
端ビツト部分の損傷が最も激しいのであるが、本
実施例では損傷したビツト16のみを交換できる
利点がある。特に大孔径用エアハンマ掘削機で
は、装置の製作費も膨大なものとなる為、先端ビ
ツト部分のみを交換して再掘削できることは製品
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、ビツト軸32の突起部3
4とストツパ面36との空間部、若しくは突起部
34とストツパ面38との空間部にスペーサを配
置することにより拡縮機能をなくし固定ビツトと
しても使用できる。
前記実施例では、ビツト16に拡縮機能を持た
せ、ビツト16の拡径状態で掘削してケーシング
パイプ22を挿入し、掘削終了後にはビツト16
を縮径状態にしてケーシングパイプ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
のビツトを設けたのであるが、これに限定される
ものではなく、複数個のビツトでも可能であり、
例えば2個のビツトを対向して設けてもよい。
第6図は本発明に係わる他の実施例の構造を示
している。ビツト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ツトでも所望の目的を
達成することができる。即ち第6図に示すビツト
16では円欠部50が外側に位置すると掘削装置
は縮形状態を示し、欠円部でない半径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。このようにビツト16は、回転すること
によつ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掘削装
置によればビツトを掘削孔底面に接触した状態で
ドリルロツドを回転させると、ビツトはストツパ
に規制された位置で拡径状態となり、又ドリルロ
ツドを逆方向に回転すると、ビツトはストツパで
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ツトは
同時に衝撃力が与えられると共に同一平面を保つ
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要部
を示す側断面図、第3図は第2図上で−線に
沿う断面図、第4図は第2図上で−線に沿う
断面図、第5図は第2図上で−線から見た底
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……ドリルロツド、12……エアーハン
マ、14……ビツト支持部、16……ビツト、3
4……ビツトの突起部、36……拡径用ストツパ
面、38……縮径用ストツパ面。

Claims (1)

  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ツド
    と、ドリルロツド先端部に取付けられたエアハン
    マと、を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
    持されエアハンマから打撃力を受けるビツト支持
    部と、ビツト支持部の先端部にドリルロツドの回
    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ツドを回転すると掘
    削孔底面抵抗によりドリルロツド回転方向と逆方
    向に回転して拡縮し、各々同一面を保つてビツト
    支持部と共に軸方向に移動する複数のビツトと、
    ビツト支持部に形成されビツトの突起部を規制し
    てビツトを拡径位置若しくは縮径位置に保持する
    ストツパ部と、を有してなる空圧打撃式拡孔掘削
    装置。 2 ビツトはビツ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 ビツ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 ビツ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。 5 回転且つ軸方向に移動可能なドリルロツド
    と、ドリルロツド先端部に取付けられたエアハン
    マと、を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
    持されエアハンマから打撃力を受けるビツト支持
    部と、ビツト支持部の先端部にドリルロツドの回
    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各々同一面を保つてビツト支
    持部と共に軸方向に移動する複数のビツトと、ビ
    ツト支持部に形成されビツトの突起部を規制して
    ビツトを拡径位置若しくは縮径位置に保持するス
    トツパ部とから成り、ビツト支持部のストツパ部
    とビツトの突起部との間の空間部には着脱自在な
    スペーサが配置されることを特徴とする空圧打撃
    式拡孔掘削装置。
JP57187268A 1982-10-25 1982-10-25 空圧打撃式拡孔掘削装置 Granted JPS5976391A (ja)

Priority Applications (5)

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JP57187268A JPS5976391A (ja) 1982-10-25 1982-10-25 空圧打撃式拡孔掘削装置
GB08326683A GB2132252B (en) 1982-10-25 1983-10-05 An air hammer drill device
SE8305716A SE8305716L (sv) 1982-10-25 1983-10-18 Hammarborrningsanordning
BE0/211760A BE898065A (fr) 1982-10-25 1983-10-24 Dispositif de perforation a marteau pneumatique.
DE19833338577 DE3338577A1 (de) 1982-10-25 1983-10-24 Drucklufthammer-bohrvorrichtung

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Publication Number Publication Date
JPS5976391A JPS5976391A (ja) 1984-05-01
JPS6245951B2 true JPS6245951B2 (ja) 1987-09-29

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ID=16203007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57187268A Granted JPS5976391A (ja) 1982-10-25 1982-10-25 空圧打撃式拡孔掘削装置

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BE898065A (fr) 1984-02-15
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