WO2018030464A1 - 掘削工具 - Google Patents

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WO2018030464A1
WO2018030464A1 PCT/JP2017/028924 JP2017028924W WO2018030464A1 WO 2018030464 A1 WO2018030464 A1 WO 2018030464A1 JP 2017028924 W JP2017028924 W JP 2017028924W WO 2018030464 A1 WO2018030464 A1 WO 2018030464A1
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WO
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striking force
axis
bit
end side
axial direction
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Application number
PCT/JP2017/028924
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English (en)
French (fr)
Inventor
中村　和由
泰隆 富田
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
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Publication date
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Priority to JP2017545769A priority patent/JP6447741B2/ja
Priority to US16/323,855 priority patent/US10851593B2/en
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21B10/627—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable with plural detachable cutting elements

Definitions

  • the present invention relates to a so-called double-pipe excavation tool that performs excavation with a ring bit disposed on the front end side of a casing pipe and a pilot bit inserted into the casing pipe.
  • Patent Document 1 discloses a cylindrical casing pipe, a cylindrical casing top joined to the tip of the casing pipe, and a casing top coaxial with the tip of the casing top.
  • An inner bit (pilot bit) that is attached to the casing pipe so as to be rotatable about an axis, and an annular ring that can be engaged with the pilot bit about the front end side and the axis in the axial direction.
  • a drilling tool with a bit is described.
  • a protrusion having an outer diameter of the pilot bit that is larger by one step is formed on the rear end side than the front end portion of the pilot bit inserted in the inner peripheral portion of the ring bit.
  • the striking force transmission surface of the pilot bit that transmits the striking force toward the front end side in the axial direction facing the front end side in the axial direction and the rear end side in the axial direction are faced. Since there is one striking force transmission surface of the ring bit that contacts the lever striking force transmission surface and transmits the striking force in the axial direction, the striking force applied to the pilot bit is 1 There was a risk of concentrating on the impact force transmitting surface and the impact force receiving surface one by one, and causing early wear. Further, since the total contact area in the axial direction of the pilot bit and the ring bit cannot be ensured, it is difficult to sufficiently transmit this striking force when a large striking force is given to the pilot bit. There was also a fear.
  • the present invention has been made under such a background, and prevents concentration of the striking force to suppress the early wear of the pilot bit and the ring bit, and ensures that even when a large striking force is given to the pilot bit.
  • An object of the present invention is to provide a drilling tool capable of being transmitted to a ring bit.
  • an excavation tool of the present invention includes a cylindrical casing pipe centering on an axis, and is rotatable at the tip of the casing pipe and engaged with the tip of the casing pipe in the axial direction.
  • a plurality of protrusions are formed on the outer periphery of the pilot bit at intervals in the axial direction, and the protrusions can be inserted into the inner periphery of the ring bit from the rear end side in the axial direction.
  • a concave groove extending in the axial direction and an accommodating groove that extends from the concave groove in the rotation direction of the pilot bit during drilling and can accommodate at least one of the plurality of protrusions are formed.
  • the at least one protrusion is formed with a rotational force transmission surface facing in the rotational direction, and the accommodating groove has a rotational force with which the rotational force transmission surface can come into contact with the side opposite to the rotational direction.
  • a transmitted surface rotational force receiving surface
  • two or more protrusions are formed with the striking force transmission surface facing the distal end side in the axial direction at intervals in the axial direction, and the ring bit includes the axial direction.
  • Two or more striking force transmission surfaces (striking force receiving surfaces) with which the striking force transmission surface can contact each other toward the rear end side are formed at equal intervals with the axial distance of the striking force transmission surface.
  • two or more impact force transmitting surfaces and impact force transmitted surfaces are formed at equal intervals in the axial direction on each of the pilot bit and the ring bit.
  • the force transmitting surface and the impact force receiving surface are in contact with each other simultaneously. Therefore, the striking force transmitted from the pilot bit to the ring bit can be distributed and transmitted to each of the plurality of striking force transmission surfaces and striking force receiving surfaces.
  • the life of the ring bit and pilot bit can be extended by suppressing wear on the transmission surface. Further, since the total contact area between the pilot bit and the ring bit can be ensured, even when a large striking force is applied to the pilot bit, this striking force can be efficiently transmitted to the ring bit.
  • the striking force transmission surface and the striking force transmitted surface are formed so as to be inclined toward the rear end side in the axial direction toward the outer peripheral side with respect to the axis, these striking force transmission surfaces are formed.
  • the circumferential length of the protrusion on the distal end side in the axial direction is set in the circumferential direction of the protrusion on the rear end side in the axial direction.
  • the circumferential length of the concave groove of the portion where the protrusion on the front end side is inserted is the circumferential length of the concave groove on the portion where the protrusion on the rear end side is inserted.
  • the pilot bit may be prevented from coming off at the tip end in the axial direction.
  • the pilot bit when earth and sand are clogged in the concave groove with the at least one protrusion accommodated in the accommodation groove at the time of drilling, the pilot bit is rotated in the direction opposite to the rotation direction at the time of drilling and the earth and sand are discharged. Even when doing so, it is possible to prevent the pilot bit from falling into the excavation hole.
  • the wear of the pilot bit and the ring bit can be suppressed to extend the life, and the transmission of an efficient striking force can be promoted.
  • the casing pipe 1 is formed in a circular tube around the axis O by a metal material such as steel.
  • the casing pipe 1 is sequentially added coaxially to the rear end side (right side in FIG. 1) in the direction of the axis O as necessary, and inserted into the excavation hole.
  • a casing top 1 ⁇ / b> A is coaxially fixed to the distal end portion of the most advanced casing pipe 1 such that the distal end portion projects from the distal end of the casing pipe 1 toward the distal end side in the axis O direction.
  • the casing top 1A of the present embodiment is formed in a cylindrical shape centering on the axis O with a metal material such as steel, and the inner diameter and outer diameter thereof are made slightly larger than the inner diameter and outer diameter of the casing pipe 1,
  • the inner periphery of the rear end portion is joined to the casing pipe 1 by welding or the like in a state where the inner periphery of the rear end portion is fitted into the outer periphery of the tip end portion of the state-of-the-art casing pipe 1.
  • An annular engagement groove 1B is formed around the axis O at the inner peripheral portion of the casing top 1A protruding from the tip of the casing pipe 1, and the rear end of the engagement groove 1B in the axis O direction.
  • the groove wall facing the side is perpendicular to the axis O, and the groove wall facing the tip end side is inclined so as to go to the tip end side toward the outer peripheral side.
  • the front end of the casing top 1A is cylindrical or circular so that it can rotate about the axis O relative to the casing top 1A and is engaged with the front end and the rear end in the direction of the axis O so as not to come off.
  • An annular ring bit 2 is attached coaxially.
  • a transmission member such as a rod (not shown) is sequentially added to the inner periphery of the casing pipe 1 and inserted coaxially as necessary.
  • the transmission member at the rearmost end is connected to a drilling device that applies a rotational force around the axis O toward the rotation direction T during drilling and a thrust toward the tip side in the direction of the axis O as necessary.
  • the pilot bit 3 is attached to the distal end portion of the most advanced transmission member via a hammer such as a down-the-hole hammer (not shown) that gives a striking force toward the distal end side in the axis O direction.
  • a hammer such as a down-the-hole hammer (not shown) that gives a striking force toward the distal end side in the axis O direction.
  • the ring bit 2 is coaxially inserted into the inner periphery.
  • the main body of the ring bit 2 is formed of a metal material such as a steel material, and the outer diameter of the main body is the largest at the front end portion 2A, and after being reduced by one step at the intermediate portion 2B on the rear end side from the front end portion 2A,
  • the rear end 2C is formed so as to have a larger diameter at the rear end portion 2C than the intermediate portion 2B.
  • the outer diameter of the rear end portion 2C is smaller than the outer diameter of the front end portion 2A.
  • the outer end diameter of the rear end 2C of the ring bit 2 is slightly smaller than the inner diameter of the engagement groove 1B of the casing top 1A, and the length in the axis O direction is slightly shorter than the engagement groove 1B.
  • the outer diameter of the intermediate portion 2B is slightly smaller than the inner diameter of the casing top 1A on the distal end side than the engagement groove 1B, and the length in the axis O direction of the intermediate portion 2B is on the distal end side from the engagement groove 1B of the casing top 1A.
  • the length of the part is slightly longer.
  • the ring bit 2 has a rear end 2C that can be accommodated in the engagement groove 1B, and can rotate around the axis O with respect to the casing top 1A in this state as described above. And it is engaged so that it cannot move to the front end side and the rear end side in the direction of the axis O.
  • the casing top 1A is a cross section perpendicular to the axis O.
  • the rear end portion 2C of the ring bit 2 is pushed in from the front end side of the casing top 1A by press-fitting or the like, and the casing top 1A is elastically deformed to make the rear end portion 2C into the engaging groove 1B. What is necessary is just to join one butting
  • the casing top 1A is formed in a half shape in the circumferential direction, and the rear end portion 2C of the ring bit 2 is accommodated in the engaging groove 1B, and then the two butted portions in the circumferential direction of the casing top 1A are joined. May be.
  • the wall surface facing the front end side in the axis O direction at the rear end portion 2C of the ring bit 2 is perpendicular to the axis O, and the wall surface facing the rear end side is equal to the groove wall facing the front end side of the engagement groove 1B. It is inclined so as to go to the tip side as it goes to the outer peripheral side at an angle.
  • the outer diameter of the distal end portion 2A of the largest ring bit 2 is made larger than the outer diameter of the casing top 1A, and the outer peripheral surface of the distal end portion 2A increases in diameter toward the distal end side in the axis O direction.
  • the outer peripheral portion of the front end surface of the ring bit 2 is a truncated cone-shaped gauge surface that is inclined toward the rear end side toward the outer peripheral side.
  • a portion around the inner peripheral portion of the ring bit 2 on the inner peripheral side with respect to the gauge surface is a face surface perpendicular to the axis O.
  • a base end portion of a cylindrical excavation tip 4 made of a hard material such as cemented carbide having a hardness higher than that of the ring bit 2 is embedded, and the hemispherical tip of the excavation tip 4 is embedded.
  • the portions protrude perpendicularly from the gauge surface and the face surface, respectively.
  • the inner diameter (minimum inner diameter) of the ring bit 2 is smaller than the inner diameter of the casing pipe 1, and the inner periphery of the ring bit 2 extends from the rear end in the axis O direction as shown in FIGS. 7 and 8.
  • a plurality of concave grooves 5 extending toward the distal end side and at least one receiving groove 6 extending in the rotation direction T from each of the concave grooves 5 are formed.
  • the number of the concave grooves 5 is three.
  • the number of the concave grooves 5 may be one, two, four, or more.
  • the concave groove 5 opens at the front end surface of the ring bit 2.
  • the housing groove 6 of the present embodiment has a first housing groove 6A that opens on the front end surface of the ring bit 2 and a predetermined distance from the rear end of the first housing groove 6A, and also from the rear end surface of the ring bit 2. And a second receiving groove 6B formed at a constant interval.
  • the groove depths of the concave groove 5 and the accommodating groove 6 are equal to each other, and the radius from the axis O to the groove bottom surface of the concave groove 5 and the accommodating groove 6 is the axis O to the casing.
  • the radius is approximately equal to the inner peripheral surface of the pipe 1.
  • the three concave grooves 5 are formed at equal intervals in the circumferential direction, that is, at a pitch of 120 °.
  • the first receiving groove 6A on the distal end side extends from each concave groove 5 in the rotational direction T and is viewed from the distal end side in the axis O direction so as not to reach the other concave grooves 5 adjacent to the rotational direction T.
  • FIG. 7 it is formed in an arc shape.
  • a third convex portion 2F having a constant width extending in the direction of the axis O is formed between the first accommodating groove 6A and the other concave groove 5, and the rear end of the third convex portion 2F is the first convex portion 2D.
  • the second accommodation groove 6B on the rear end side is formed in an annular shape so as to go around the inner peripheral portion of the ring bit 2.
  • the second receiving groove 6B intersects the recessed groove 5 at three positions every 120 °, and there is no step at the intersecting portion.
  • the groove wall facing the direction opposite to the rotation direction T of the first receiving groove 6A is the rotational force transmitted surface 6a. That is, the wall surface facing the direction opposite to the rotation direction T of the third convex portion 2F is the rotational force transmitted surface 6a.
  • a first convex portion 2D and a second convex portion 2E having a constant width extending in the circumferential direction are formed on the inner peripheral portion of the ring bit 2.
  • the first convex portion 2D is formed between the first accommodation groove 6A and the second accommodation groove 6B except for the portion where the concave groove 5 is formed.
  • the 2nd convex part 2E is formed except the part in which the concave groove 5 was formed between the 2nd accommodation groove
  • the rear end surface is two or more (two) striking force transmitted surfaces 6b in the present embodiment.
  • these striking force transmitted surfaces 6 b are formed so as to be inclined toward the rear end side in the direction of the axis O toward the outer peripheral side, and the inclination angles ⁇ with respect to the axis O are mutually different. For example, they are in the range of 40 ° to 80 °.
  • the groove walls facing the distal end side in the direction of the axis O of the first housing groove 6A and the second housing groove 6B are perpendicular to the axis O, and therefore the first convex portion 2D and the second convex portion 2E are In the cross section along O, it is formed in a trapezoidal shape having a hypotenuse on the rear end side in the axis O direction.
  • the groove 6 facing the rotational force receiving surface 6a and the direction opposite to the rotational direction T of the concave groove 5 is a concave toward the inner peripheral side of the ring bit 2 as it goes in the rotational direction T as viewed from the tip side in the axis O direction. It is formed in a curved surface shape.
  • the groove wall facing the rotational direction T of the concave groove 5 is formed in a concave curved surface shape toward the inner peripheral side toward the opposite side to the rotational direction T.
  • a concave groove In the first convex portion 2D between the first accommodating groove 6A and the second accommodating groove 6B, and in the second convex portion 2E between the second accommodating groove 6B and the rear end surface of the inner peripheral portion of the ring bit 2, a concave groove
  • the circumferential positions of the wall surfaces facing the rotational direction T of 5 are the same.
  • the circumferential position of the wall surface facing away from the rotational direction T is formed such that the portion of the second convex portion 2E is located closer to the rotational direction T than the portion of the first convex portion 2D.
  • the circumferential positions of the groove walls facing away from the rotational direction T are also the same in this embodiment.
  • the groove width of the groove 5 formed between the adjacent second protrusions 2E is the same as the groove width of the groove 5 formed between the adjacent first protrusions 2D.
  • the portion of the second convex portion 2E may be formed on the rotational direction T side rather than the portion of the first convex portion 2D. In this case, the groove width of the groove 5 formed between the adjacent second protrusions 2E is longer than the groove width of the groove 5 formed between the adjacent first protrusions 2D.
  • the pilot bit 3 is formed of a metal material such as a steel material in a multi-stage columnar shape centering on an axis O whose front end is one step larger in diameter than the rear end as shown in FIGS. 1 and 4.
  • the tip portion is disposed coaxially with the axis O in a state where the tip portion is inserted into the inner peripheral portion of the ring bit 2.
  • the rear end portion of the pilot bit 3 having a small diameter is a shank portion 3A connected to the hammer, and the hammer and the transmission member are connected to the shank portion 3A.
  • a cylindrical gap centering on the axis O is formed, and this gap is a discharge path for dusting such as earth and sand generated during drilling. become.
  • a plurality of protrusions 7 are formed on the outer periphery of the tip end portion of the pilot bit 3 at intervals in the direction of the axis O.
  • the first to third intervals spaced in the direction of the axis O are thus provided.
  • Three protrusions 7A to 7C are formed at equal intervals in the circumferential direction in a plurality of rows of the same number (three) as the concave grooves 5 of the ring bit 2.
  • first to third protrusions 7A to 7C are formed so that their outer peripheral surfaces are located on one cylindrical surface centered on the axis O, and the radius of the cylindrical surface from the axis O is
  • the radius from the axis O to the groove bottom surface of the recessed groove 5 and the receiving groove 6 of the ring bit 2 and the radius from the axis O to the inner peripheral surface of the casing pipe 1 are slightly smaller than the radius of the ring bit 2 from the axis O. It is larger than the minimum radius of the peripheral portion (radius from the axis O to the inner peripheral surfaces of the first convex portion 2D and the second convex portion 2E).
  • the surface facing the outer peripheral side of the portion between the rows of the first to third protrusions 7A to 7C and the axis O direction of the first to third protrusions 7A to 7C forming one row are spaced apart.
  • the surface facing the outer peripheral side of the portion is also formed on one cylindrical surface centering on the axis O except for the discharge groove described later, and the radius of the cylindrical surface from the axis O is the ring
  • the inner radius of the bit 2 is smaller than the minimum radius. Accordingly, the first to third protrusions 7A to 7C are formed in an arc shape centered on the axis O as shown in FIG. 5 when viewed from the front end side in the direction of the axis O.
  • the most advanced first protrusion 7 ⁇ / b> A reaches the front end surface of the pilot bit 3
  • the rearmost third protrusion 7 ⁇ / b> C reaches the rear end surface of the front end portion of the pilot bit 3.
  • the wall surfaces of the first to third protrusions 7A to 7C in one row facing away from the rotation direction T are arranged at the same position in the circumferential direction.
  • the second protrusion 7B in the middle of the axis O direction and the third protrusion at the rearmost end are at the same position in the circumferential direction, and these wall surfaces are located on the rotation direction T side with respect to the wall surface of the most advanced first protrusion 7A.
  • a wall surface facing the rotational direction T of the most advanced first protrusion 7A is a rotational force transmission surface 7a in contact with the rotational force transmitted surface 6a in the present embodiment, and this rotational force transmission surface 7a is the axis O. It has a curvature substantially equal to that of the rotational force receiving surface 6a when viewed from the front end side in the direction, and is formed in a convex curved surface shape toward the inner peripheral side of the pilot bit 3 in the rotational direction T.
  • the circumferential length of the first protrusion 7A is shorter than the circumferential length of the second and third protrusions 7B and 7C, as shown in FIG. 5, and as shown in FIG.
  • the first protrusion 7A is slightly shorter in the circumferential direction than the groove 5 formed in the portion between the adjacent first protrusions 2D of the ring bit 2.
  • the circumferential length of the second and third protrusions 7B and 7C is larger than the groove width of the groove 5 formed between the second protrusions 2E of the inner periphery of the ring bit 2. long.
  • the wall surfaces of the second and third protrusions 7B and 7C facing the distal end side in the direction of the axis O are spaced from each other in the direction of the axis O between the two striking force transmission surfaces 6b of the ring bit 2. It is formed so as to be equal to the interval. Two or more wall surfaces of the second and third protrusions 7B and 7C facing the distal end side in the axis O direction are in contact with two or more (two) striking force transmission surfaces 6b in the present embodiment ( Two impact force transmission surfaces 7b.
  • these two striking force transmission surfaces 7 b have an inclination angle ⁇ with respect to the axis O that is equal to the two striking force transmission surfaces 6 b of the ring bit 2, as shown in FIGS. As it goes to the side, it tilts toward the rear end side in the direction of the axis O.
  • “Each two or more striking force transmission surfaces 7b and striking force transmitted surfaces 6b are equally spaced” means, for example, striking force transmission surfaces 7b adjacent to each other in the direction of the axis O at the same radius from the axis O. That is, the distance between the striking force transmission surfaces 6b is equal to each other.
  • the wall surfaces of the first and second protrusions 7A and 7B facing the rear end side in the axis O direction are perpendicular to the axis O.
  • the front end surface of the pilot bit 3 is a truncated cone surface gauge surface in which the outer peripheral portion where the first protrusion 7A reaches the front end surface is inclined to the rear end side as the ring bit 2 moves toward the outer peripheral side.
  • the inner peripheral side of the gauge surface is a circular face surface perpendicular to the axis O.
  • drilling tips 4 made of a hard material such as cemented carbide having a hardness higher than that of the pilot bit 3 body are implanted and attached so as to protrude vertically from the gauge surface and the face surface, respectively. It has been.
  • the groove depth gradually increases on the front end surface of the pilot bit 3 from the position spaced from the axis O toward the outer peripheral side toward the portion between the front end portions of the three first protrusions 7A toward the outer peripheral side.
  • Three ejection grooves 8A that are deeper are formed.
  • a portion of the outer peripheral surface of the tip end portion of the pilot bit 3 between the rows of the first to third protrusions 7A to 7C adjacent in the circumferential direction is connected to the outer peripheral end of the ejection groove 8A.
  • the above-described three discharge grooves 8B extending in parallel with O are formed, and the discharge grooves 8B extend at a certain depth toward the rear end side in the direction of the axis O, and then are formed at the front end portion of the pilot bit 3. It is cut out to the outer periphery before the rear end.
  • a blow hole 9 such as compressed air supplied from the hammer is formed from the rear end of the shank portion 3A toward the front end side along the axis O.
  • the blow hole 9 is branched into three first to third branch holes 9A to 9C at the front end portion of the pilot bit 3, and the first branch hole 9A is arranged on the outer peripheral side toward the front end side in the axis O direction. And is open to the ejection groove 8A.
  • the second branch hole 9B extends to the outer peripheral side toward the front end side in the direction of the axis O, and opens to a portion of the outer peripheral surface of the front end portion of the pilot bit 3 that is closer to the rotation direction T than the first protrusion 7A.
  • 9 C of 3rd branch holes are extended in the outer peripheral side as it goes to the rear-end side of the axis O direction, and are opened in the part where the discharge groove 8B cuts off to the outer peripheral side.
  • the rear end portion 2C of the ring bit 2 is accommodated in the engagement groove 1B of the casing top 1A, and the ring bit 2 is placed on the axis O with respect to the casing top 1A.
  • the casing top 1 ⁇ / b> A is joined to the front end portion of the casing pipe 1 after engaging with the front end side and the rear end side in the direction of the axis O so as not to move relative to each other.
  • the pilot bit 3 attached to the tip of the transmission member and the hammer is inserted from the rear end of the casing pipe 1, and the wall surface facing the direction opposite to the rotation direction T of the first to third protrusions 7A to 7C is shown in FIG.
  • FIG. 2 along the wall surface of the inner periphery of the ring bit 2 facing the rotation direction T of the first convex portion 2D and the second convex portion 2E, there are three first to third projecting portions 7A to 7C.
  • the tip of the pilot bit 3 is inserted into the ring bit 2 while inserting the row into the three concave grooves 5.
  • the wall surface of the second protrusion 7B faces the distal end side in the axis O direction.
  • the striking force transmission surface 7b is a wall surface facing the rear end side in the axis O direction of the first convex portion 2D, that is, the striking force transmitted surface 6b on the rear end side in the axis O direction of the second housing groove 6B.
  • the pilot bit 3 cannot be inserted any more.
  • the striking force transmission surface 7b of the second protrusion 7B on the front end side in the direction of the axis O and the striking force transmission surface 6b of the second receiving groove 6B and the axis O Axis of the striking force transmission surface 7b which is the wall surface facing the front end side in the direction of the axis O of the third protrusion 7C on the rear end side in the direction and the striking force transmitted surface 6b which is the rear end surface of the inner peripheral portion of the ring bit 2 Since the intervals in the O direction are equal, the impact force transmitting surface 7b and the impact force receiving surface 6b on the rear end side are also similar to the impact force transmitting surface 7b and the impact force transmitting surface 6b on the distal end side as shown in FIG. Abut at the same time.
  • the rotational force transmitting surface 7a which is the wall surface that rotates the pilot bit 3 and faces the rotational direction T of the first protrusion 7A, is the rotational force that is the groove wall facing the opposite side to the rotational direction T of the first receiving groove 6A.
  • the tip surfaces of the ring bit 2 and the pilot bit 3 are pressed against the rock, and the rotational force in the rotation direction T, the striking force on the tip side in the axis O direction, and as necessary
  • the rotational force is transmitted from the rotational force transmitting surface 7a to the ring bit 2 via the rotational force transmitted surface 6a, and the impact force is applied from the impact force transmitting surface 7b. It is transmitted to the ring bit 2 via the transmission surface 6b. Therefore, the excavation tool 4 is inserted into the excavation hole while the excavation tip 4 planted on the front end surface crushes the rock to form an excavation hole.
  • the casing top 1A and the casing pipe 1 in which the ring bit 2 is rotatable and engaged with the front end side in the direction of the axis O are also inserted into the excavation hole without rotating.
  • the pilot bit 3 is rotated to the opposite side to the rotation direction T at the time of drilling through the transmission member and the hammer to make the first to third
  • the pilot bit 3 together with the transmission member and the hammer can be pulled out from the casing pipe 1 and recovered.
  • two or more impact force transmitting surfaces 7b and impact force transmitted surfaces 6b are formed at equal intervals in the axis O direction on the pilot bit 3 and the ring bit 2, respectively.
  • the striking force transmission surface 7b and the striking force transmitted surface 6b simultaneously contact each other to transmit the striking force. For this reason, the striking force transmitted from the pilot bit 3 to the ring bit 2 can be distributed and transmitted to each of the plurality of striking force transmission surfaces 7b and striking force transmitted surfaces 6b.
  • the load applied to each striking force transmission surface 7b and the striking force transmission surface 6b can be reduced.
  • the striking force transmission surface 7b and the striking force transmission surface 6b can be reduced.
  • the life of the ring bit 2 and the pilot bit 3 can be extended by suppressing wear. Further, since the total contact area between the striking force transmission surface 6b of the ring bit 2 and the striking force transmission surface 7b of the pilot bit 3 can be ensured, even when a large striking force is applied to the pilot bit 3, it can be efficiently performed. It can be transmitted to the ring bit 2.
  • the striking force transmission surface 7b and the striking force transmitted surface 6b are inclined so as to be directed toward the rear end side in the direction of the axis O toward the outer peripheral side with respect to the axis O. For this reason, the total contact area of these striking force transmission surface 7b and striking force transmitted surface 6b can be secured further, the striking force can be more reliably distributed and transmitted, and wear can be prevented more reliably. Can do.
  • the tilt angle ⁇ with respect to the axis O is large. If the inclination angle ⁇ is too small, the striking force transmission surface 7b bites into the striking force transmitted surface 6b, and after the drilling is completed as described above. It may be difficult to collect the pilot bit 3. For this reason, it is desirable that the inclination angle ⁇ of the striking force transmission surface 7b and the striking force transmitted surface 6b with respect to the axis O is in the range of 40 ° to 80 ° as in the present embodiment.
  • the circumferential length of the first protrusion 7A on the distal end side in the axis O direction is the axis O direction.
  • the length of the second protrusion 7B on the rear end side is shorter than the length in the circumferential direction, and the circumferential length of the concave groove 5 in the portion through which the first protrusion 7A is inserted (in the circumferential direction)
  • the interval between the adjacent first protrusions 2D) is also shorter than the circumferential length of the groove 5 at the portion where the second protrusion 7B is inserted (interval between the second protrusions 2E adjacent in the circumferential direction).
  • the pilot bit 3 cannot be pulled out further toward the tip side than the state in which the second protrusion 7B is disposed at the position of the second receiving groove 6B in the axis O direction.
  • first and second protrusions 7A and 7B are accommodated in the first accommodation groove 6A and the second accommodation groove 6B when being inserted into or extracted from the peripheral portion, or when drilling, earth and sand are clogged in the concave groove 5.
  • the pilot bit 3 is rotated in the direction opposite to the rotation direction T at the time of drilling and the earth and sand are discharged, there is a situation in which the pilot bit 3 slips out to the tip side and falls into the excavation hole. This can be prevented and the pilot bit 3 can be reliably recovered.
  • two striking force transmission surfaces 6b are formed on the ring bit 2, and the striking force transmission surfaces 7b formed on the second and third protrusions 7B and 7C of the pilot bit 3 are respectively applied.
  • the striking force can be transmitted by forming three or more striking force receiving surfaces 6b and striking force transmission surfaces 7b that can contact each other on the ring bit 2 and the pilot bit 3, respectively. Is also possible.
  • the concave groove 5 is opened at the front end surface of the ring bit 2, but the concave groove 5 is at least opened at the rear end side of the inner peripheral portion of the ring bit 2 so that the pilot bit 3 can be collected.
  • the concave groove 5 does not open in the tip surface of the ring bit 2, and the first receiving groove 6 ⁇ / b> A and the first protrusion 7 ⁇ / b> A may not be formed in the ring bit 2 and the pilot bit 3.
  • the second receiving groove 6B is formed in a “stop groove” shape closed on the rotation direction T side, and the groove wall facing the opposite side to the rotation direction T is used as the rotational force transmitted surface 6a.
  • the rotational force may be transmitted by bringing the wall surface of the second projection 7B facing the rotational direction T into contact with the transmitted surface 6a as the rotational force transmission surface 7a.
  • the excavation tool of the present invention prevents concentration of impact force and suppresses early wear of the pilot bit and ring bit, and can reliably transmit the impact force to the ring bit even when a large impact force is applied to the pilot bit. Therefore, industrial use is possible.

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Abstract

この掘削工具は、軸線（Ｏ）を中心とするケーシングパイプ（１）と、その先端部に回転可能に係合して取り付けられたリングビット（２）と、このリングビット（２）の内周部に挿入され、軸線（Ｏ）回りの回転力と先端側への打撃力が与えられるパイロットビット（３）とを有する。パイロットビット（３）の外周部には複数の突部（７Ａ～７Ｃ）が間隔をあけて形成され、リングビット（２）内周部には、後端側から突部（７Ａ、７Ｂ）が挿通可能な凹溝（５）と、凹溝（５）から削孔時の回転方向に延びる収容溝（６）が形成されている。突部（７Ａ）には、回転力伝達面（７ａ）が形成され、収容溝（６Ａ）には、回転力伝達面（７ａ）が当接可能な回転力被伝達面（６ａ）が形成されている。２つ以上の突部（７Ｂ、７Ｃ）にそれぞれ打撃力伝達面（７ｂ）が形成され、これら打撃力伝達面（７ｂ）は軸線（Ｏ）方向に互いに間隔をあけている。リングビット（２）には、打撃力伝達面（７ｂ）が当接可能な２つ以上の打撃力被伝達面（６ｂ）が打撃力伝達面（７ｂ）と等間隔に形成されている。

Description

掘削工具
　本発明は、ケーシングパイプの先端側に配置されたリングビットと、ケーシングパイプ内に挿通されたパイロットビットにより掘削を行う、いわゆる二重管式の掘削工具に関する。
　本願は、２０１６年８月９日に、日本に出願された特願２０１６－１５６４３１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　このような掘削工具として、例えば特許文献１には、円管状のケーシングパイプと、前記ケーシングパイプの先端部に接合される円筒状のケーシングトップと、前記ケーシングトップの先端部に同軸かつケーシングトップの軸線回りに回転自在に取り付けられ、前記ケーシングパイプ内に挿通されたインナービット（パイロットビット）と、前記パイロットビットに対して軸線方向の先端側および軸線回りに係合可能とされる円環状のリングビットとを備えた掘削工具が記載されている。
特許第５４０２３９７号公報
　特許文献１に記載された掘削工具では、リングビットの内周部に挿入されるパイロットビットの先端部よりも後端側にパイロットビットの外径が一段大きくなる突部が形成されている。この突部がケーシングパイプの内周側に張り出したリングビットの後端部に当接することにより、リングビットはパイロットビットに対して軸線方向の先端側に係合し、パイロットビットの後端部に取り付けられるダウンザホールハンマー等からの打撃力が伝達される。
　しかし、特許文献１に記載された掘削工具では、軸線方向の先端側を向いて軸線方向の先端側への打撃力を伝達するパイロットビットの打撃力伝達面と、軸線方向の後端側を向いてこの打撃力伝達面と当接し、前記打撃力が伝達されるリングビットの打撃力被伝達面とが、それぞれ軸線方向には１つであるため、パイロットビットに与えられた打撃力がこれら１つずつの打撃力伝達面と打撃力被伝達面に集中し、早期に摩耗を生じるおそれがあった。また、パイロットビットとリングビットの軸線方向への総当接面積を大きく確保することもできないため、パイロットビットに大きな打撃力が与えられたときには、この打撃力を十分に伝達することが困難となるおそれもあった。
　本発明は、このような背景の下になされたもので、打撃力の集中を防いでパイロットビットとリングビットの早期の摩耗を抑制するとともに、大きな打撃力がパイロットビットに与えられたときでも確実にリングビットに伝達することが可能な掘削工具を提供することを目的としている。
　前記課題を解決するために、本発明の掘削工具は、軸線を中心とした円管状のケーシングパイプと、前記ケーシングパイプの先端部に回転可能かつ前記ケーシングパイプの前記軸線方向の先端側に係合して取り付けられた、円筒状または円環状のリングビットと、前記リングビットの内周部に挿入されて、軸線回りに回転されつつ前記軸線方向の先端側に打撃力が与えられるパイロットビットとを有する。前記パイロットビットの外周部には、複数の突部が前記軸線方向に間隔をあけて形成され、前記リングビットの内周部には、前記軸線方向の後端側から前記突部が挿通可能な前記軸線方向に延びる凹溝と、この凹溝から削孔時の前記パイロットビットの回転方向に延びて前記複数の突部のうち少なくとも１つの突部を収容可能な収容溝が形成されている。前記少なくとも１つの突部には、前記回転方向を向く回転力伝達面が形成され、前記収容溝には、前記回転方向とは反対側を向いて前記回転力伝達面が当接可能な回転力被伝達面（回転力受面）が形成されている。前記複数の突部のうち２つ以上の突部には、前記軸線方向の先端側を向く前記打撃力伝達面が前記軸線方向に間隔をあけて形成され、前記リングビットには、前記軸線方向の後端側を向いて前記打撃力伝達面がそれぞれ当接可能な２つ以上の打撃力被伝達面（打撃力受面）が前記打撃力伝達面の前記軸線方向の間隔と等間隔に形成されている。
　このように構成された掘削工具では、パイロットビットとリングビットにそれぞれ２つ以上の複数の打撃力伝達面と打撃力被伝達面が前記軸線方向に等間隔に形成されているので、これらの打撃力伝達面と打撃力被伝達面は同時に当接する。このため、リングビットにパイロットビットから伝達される打撃力を、これら複数ずつの打撃力伝達面と打撃力被伝達面に分散して伝達することができ、個々の打撃力伝達面と打撃力被伝達面の摩耗を抑えてリングビットやパイロットビットの寿命を延長できる。また、パイロットビットとリングビットの総当接面積を大きく確保できるので、パイロットビットに大きな打撃力が与えられたときでも、この打撃力を効率的にリングビットに伝達できる。
　さらに、前記打撃力伝達面と前記打撃力被伝達面とを、前記軸線に対する外周側に向かうに従い前記軸線方向の後端側に向かうように傾斜して形成した場合には、これら打撃力伝達面と打撃力被伝達面の総当接面積をさらに大きく確保することができ、打撃力を一層確実に分散して伝達することが可能となって、摩耗をより確実に抑えることができるとともに、さらに効率的な打撃力の伝達を図ることができる。
　前記複数の突部のうち前記軸線方向に隣接する２つの突部においては、前記軸線方向の先端側の突部の周方向の長さを前記軸線方向の後端側の突部の周方向の長さよりも短くすることにより、この先端側の突部が挿通される部分の前記凹溝の周方向の長さを、後端側の突部が挿通される部分の凹溝の周方向の長さよりも短くして、パイロットビットを軸線方向の先端側に抜け止めしてもよい。この場合、削孔時に前記少なくとも１つの突部を収容溝に収容した状態で凹溝に土砂が詰まった場合に、パイロットビットを削孔時の回転方向とは反対側に回転させて土砂を排出するようなときでも、パイロットビットの掘削孔内への脱落を防ぐことができる。
　以上説明したように、本発明によれば、パイロットビットとリングビットの摩耗を抑えて寿命の延長を図ることができるとともに、効率的な打撃力の伝達を促すことが可能となる。
本発明の掘削工具の一実施形態を示す側断面図である。 図１に示す実施形態におけるパイロットビットの突部がリングビットの収容溝に収容されていない状態の正面図である。 図１に示す実施形態におけるパイロットビットの突部がリングビットの収容溝に収容された状態の正面図である。 図１に示す実施形態におけるパイロットビットの側断面図である。 図１に示す実施形態におけるパイロットビットの正面図である。 図１に示す実施形態におけるリングビットの側断面図である。 図１に示す実施形態におけるリングビットの正面図である。 図１に示す実施形態におけるリングビットの側断面図である。 図１に示す実施形態におけるリングビットの後方からの斜視図である。
　図１～図９は、本発明の一実施形態を示す。本実施形態において、ケーシングパイプ１は、鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした円管状に形成されている。ケーシングパイプ１は、必要に応じて軸線Ｏ方向の後端側（図１における右側）に同軸に順次継ぎ足されて掘削孔内に挿入される。最先端のケーシングパイプ１の先端部には、ケーシングトップ１Ａがその先端部をケーシングパイプ１の先端から軸線Ｏ方向の先端側に突き出させて同軸に固定されている。
　本実施形態のケーシングトップ１Ａは、鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした円筒状に形成され、その内径および外径はケーシングパイプ１の内径および外径よりも一回り大きくされていて、後端部内周を前記最先端のケーシングパイプ１の先端部外周に嵌め入れた状態で前記ケーシングパイプ１に溶接等により接合されている。ケーシングパイプ１の先端から突き出たケーシングトップ１Ａの内周部には、円環状の係合溝１Ｂが軸線Ｏ回りに一周して形成されており、この係合溝１Ｂの軸線Ｏ方向の後端側を向く溝壁は軸線Ｏに垂直とされ、先端側を向く溝壁は外周側に向かうに従い先端側に向かうように傾斜している。
　ケーシングトップ１Ａの先端部には、ケーシングトップ１Ａに対して軸線Ｏ回りに回転自在、かつ軸線Ｏ方向には先端側と後端側とに係合させられて抜けないように、円筒状または円環状のリングビット２が同軸に取り付けられている。
　ケーシングパイプ１の内周には、図示されないロッド等の伝達部材が、必要に応じて順次継ぎ足されて同軸に挿入されている。最後端の伝達部材は、削孔時の回転方向Ｔへ向けての軸線Ｏ回りの回転力と、必要に応じて軸線Ｏ方向の先端側に向けての推力を与える掘削装置に連結される。最先端の伝達部材の先端部には、軸線Ｏ方向の先端側に向けての打撃力を与える図示されないダウンザホールハンマー等のハンマーを介して、パイロットビット３が取り付けられ、パイロットビット３の先端部が、リングビット２の内周部に同軸に挿入されている。
　リングビット２の本体は、鋼材等の金属材料により形成されていて、この本体の外径は先端部２Ａで最も大きく、先端部２Ａよりも後端側の中間部２Ｂで一段縮径した後、中間部２Ｂよりも後端側の後端部２Ｃで一段拡径するように形成され、後端部２Ｃの外径は先端部２Ａの外径よりは小さい。リングビット２の後端部２Ｃは、その外径が前記ケーシングトップ１Ａの係合溝１Ｂの内径よりも僅かに小さく、軸線Ｏ方向の長さも係合溝１Ｂより僅かに短くされている。中間部２Ｂの外径は係合溝１Ｂよりも先端側のケーシングトップ１Ａの内径よりも僅かに小さく、中間部２Ｂの軸線Ｏ方向の長さは、ケーシングトップ１Ａの係合溝１Ｂより先端側の部分の長さよりも僅かに長くされている。
　リングビット２は、図１に示すように、後端部２Ｃが係合溝１Ｂ内に収容可能とされていて、この状態で上述のようにケーシングトップ１Ａに対して軸線Ｏ回りに回転可能、かつ軸線Ｏ方向の先端側と後端側へ移動不能に係合されている。後端部２Ｃを係合溝１Ｂに収容してリングビット２をケーシングトップ１Ａに取り付けるには、例えば特許文献１に記載されている掘削工具と同様に、ケーシングトップ１Ａを軸線Ｏに直交する断面においてＣ字状に形成しておいて、リングビット２の後端部２Ｃをケーシングトップ１Ａの先端側から圧入等により押し込み、ケーシングトップ１Ａを弾性変形させて後端部２Ｃを係合溝１Ｂに収容してからケーシングトップ１Ａの周方向の１箇所の突き合わせ部を接合すればよい。あるいは、ケーシングトップ１Ａを周方向に半割状に形成して、リングビット２の後端部２Ｃを係合溝１Ｂに収容してからケーシングトップ１Ａの周方向の２箇所の突き合わせ部を接合してもよい。
　リングビット２の後端部２Ｃにおける軸線Ｏ方向の先端側を向く壁面は、軸線Ｏに垂直とされるとともに、後端側を向く壁面は、係合溝１Ｂの先端側を向く溝壁と等しい角度で外周側に向かうに従い先端側に向かうように傾斜している。最も大きいリングビット２の先端部２Ａの外径は、ケーシングトップ１Ａの外径よりも大きくされており、この先端部２Ａの外周面は軸線Ｏ方向の先端側に向かうに従い拡径する。
　リングビット２の先端面の外周部は、外周側に向かうに従い後端側に傾斜した円錐台面状のゲージ面とされている。このゲージ面よりも内周側の、リングビット２の内周部の周りの部分は、軸線Ｏに垂直なフェイス面とされている。これらゲージ面とフェイス面には、リングビット２の本体よりも硬度の高い超硬合金等の硬質材料よりなる円柱状の掘削チップ４の基端部が埋設され、掘削チップ４の半球状の先端部がそれぞれゲージ面およびフェイス面から垂直に突出している。
　リングビット２の内径（最小内径）は、ケーシングパイプ１の内径よりも小さくされていて、リングビット２の内周部には、図７および図８に示すように、軸線Ｏ方向の後端から先端側へ延びる複数の凹溝５と、これら凹溝５のそれぞれから回転方向Ｔに延びる少なくとも１つの収容溝６とが形成されている。本実施形態では、凹溝５は３本であるが、本発明では１本、２本、４本以上とすることも可能である。また、本実施形態では、凹溝５はリングビット２の先端面に開口するが、本発明では、凹溝５がリングビット２の先端面に開口しない構成も可能である。本実施形態の収容溝６は、リングビット２の先端面に開口する第１収容溝６Ａと、第１収容溝６Ａの後端から一定の間隔をあけ、かつ、リングビット２の後端面からも一定の間隔をあけて形成された第２収容溝６Ｂとを有している。
　凹溝５と収容溝６（第１収容溝６Ａおよび第２収容溝６Ｂ）の溝深さは互いに等しく、軸線Ｏから凹溝５および収容溝６の溝底面までの半径が、軸線Ｏからケーシングパイプ１の内周面までの半径と略等しくされている。本実施形態では、３本の凹溝５が周方向に等間隔に間隔をあけて、すなわち１２０°のピッチで形成されている。先端側の第１収容溝６Ａは、各凹溝５から回転方向Ｔに延び、かつ、回転方向Ｔに隣接する他の凹溝５には達しないように、軸線Ｏ方向の先端側から見て、図７に示す通り円弧状に形成されている。第１収容溝６Ａと前記他の凹溝５との間には、軸線Ｏ方向に延びる一定幅の第３凸部２Ｆが形成され、第３凸部２Ｆの後端は第１凸部２Ｄの一端に直角に接続されている。一方、後端側の第２収容溝６Ｂは、リングビット２の内周部を一周するように円環状に形成されている。第２収容溝６Ｂは１２０°毎の３箇所で凹溝５と交差し、交差部分での段差はない。
　本実施形態では、第１収容溝６Ａの回転方向Ｔとは反対側を向く溝壁が、回転力被伝達面６ａとされている。すなわち、第３凸部２Ｆの回転方向Ｔとは反対側を向く壁面が回転力被伝達面６ａとされている。リングビット２の内周部には、周方向に延びる一定幅の第１凸部２Ｄおよび第２凸部２Ｅが形成されている。第１凸部２Ｄは、第１収容溝６Ａおよび第２収容溝６Ｂの間に、凹溝５が形成された部分を除いて形成されている。第２凸部２Ｅは、第２収容溝６Ｂとリングビット２の内周部の後端面との間に、凹溝５が形成された部分を除いて形成されている。これら第１凸部２Ｄおよび第２凸部２Ｅの軸線Ｏ方向の後端側を向く壁面、すなわち第２収容溝６Ｂの軸線Ｏ方向の後端側を向く溝壁とリングビット２の内周部の後端面とが、本実施形態における２つ以上（２つ）の打撃力被伝達面６ｂとされている。
　これらの打撃力被伝達面６ｂは、図６に示すように、外周側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜して形成されており、その軸線Ｏに対する傾斜角θは互いに等しく、例えば４０°～８０°の範囲内とされている。これに対して、第１収容溝６Ａおよび第２収容溝６Ｂの軸線Ｏ方向の先端側を向く溝壁は軸線Ｏに垂直とされ、従って第１凸部２Ｄおよび第２凸部２Ｅは、軸線Ｏに沿った断面において、軸線Ｏ方向の後端側に斜辺を有する台形状に形成されている。回転力被伝達面６ａと、凹溝５の回転方向Ｔと反対側を向く溝壁は、軸線Ｏ方向の先端側から見て、回転方向Ｔに向かうに従いリングビット２の内周側に向かう凹曲面状に形成されている。凹溝５の回転方向Ｔを向く溝壁は、回転方向Ｔと反対側に向かうに従い内周側に向かう凹曲面状に形成されている。
　第１収容溝６Ａおよび第２収容溝６Ｂの間の第１凸部２Ｄと、第２収容溝６Ｂとリングビット２の内周部の後端面との間の第２凸部２Ｅにおいて、凹溝５の回転方向Ｔを向く壁面の周方向の位置は、互いに同じにされている。一方、回転方向Ｔとは反対側を向く壁面の周方向の位置は、第１凸部２Ｄの部分よりも、第２凸部２Ｅの部分が回転方向Ｔ側に位置するように形成されている。一方、回転方向Ｔとは反対側を向く溝壁の周方向の位置も、この実施形態では、互いに同じにされている。従って、隣接する第２凸部２Ｅ間に形成される凹溝５の溝幅は、隣接する第１凸部２Ｄ間に形成される凹溝５の溝幅と同じである。ただし、本発明では、第１凸部２Ｄの部分よりも、第２凸部２Ｅの部分が回転方向Ｔ側に位置するように形成されていてもよい。この場合、隣接する第２凸部２Ｅ間に形成される凹溝５の溝幅は、隣接する第１凸部２Ｄ間に形成される凹溝５の溝幅よりも長くなる。
　パイロットビット３は、鋼材等の金属材料により、図１および図４に示すように先端部が後端部に対して一段大径とされた軸線Ｏを中心とする多段円柱状に形成され、図１に示すように先端部がリングビット２の内周部に挿入された状態で軸線Ｏと同軸に配置される。パイロットビット３の小径の後端部は前記ハンマーと連結されるシャンク部３Ａとされ、シャンク部３Ａにハンマーおよび前記伝達部材が連結される。ハンマーおよび伝達部材とケーシングパイプ１との間には、軸線Ｏを中心とした円筒状をなす間隙部が形成されて、この間隙部は、削孔時に生成される土砂等の繰り粉の排出路になる。
　パイロットビット３の先端部外周には、複数の突部７が軸線Ｏ方向に間隔をあけて形成されており、本実施形態ではこのように軸線Ｏ方向に間隔をあけた第１～第３の３つの突部７Ａ～７Ｃが、リングビット２の凹溝５と同数（３つ）の複数列をなして周方向に等間隔に形成されている。これら第１～第３の突部７Ａ～７Ｃは、その外周面が軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に位置するように形成されており、この円筒面の軸線Ｏからの半径は、軸線Ｏからリングビット２の凹溝５および収容溝６の溝底面までの半径と、軸線Ｏからケーシングパイプ１の内周面までの半径よりも僅かに小さく、軸線Ｏからのリングビット２の内周部の最小半径（軸線Ｏから第１凸部２Ｄおよび第２凸部２Ｅの内周面までの半径）よりは大きい。
　第１～第３の突部７Ａ～７Ｃの列同士の間の部分の外周側を向く面と、１つの列をなす第１～第３の突部７Ａ～７Ｃの軸線Ｏ方向に間隔をあけた部分の外周側を向く面も、後述する排出溝を除いて軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に位置するように形成されており、この円筒面の軸線Ｏからの半径は、リングビット２の内周部の前記最小半径よりも小さい。従って、これら第１～第３の突部７Ａ～７Ｃは、軸線Ｏ方向の先端側から見て図５に示すように軸線Ｏを中心とする円弧状に形成されている。最先端の第１突部７Ａはパイロットビット３の先端面に達しているとともに、最後端の第３突部７Ｃはパイロットビット３の先端部の後端面に達している。
　１つの列における第１～第３の突部７Ａ～７Ｃの回転方向Ｔとは反対側を向く壁面同士は、周方向において同じ位置に配置されている。これに対して、１つの列の第１～第３の突部７Ａ～７Ｃの回転方向Ｔ側を向く壁面に関しては、軸線Ｏ方向の中間の第２突部７Ｂと最後端の第３突部７Ｃの壁面が周方向において同じ位置にあって、これら壁面は、最先端の第１突部７Ａの壁面よりも回転方向Ｔ側に位置している。最先端の第１突部７Ａの回転方向Ｔを向く壁面が、本実施形態において回転力被伝達面６ａに当接する回転力伝達面７ａとされており、この回転力伝達面７ａは、軸線Ｏ方向の先端側から見て回転力被伝達面６ａと略等しい曲率を有し、回転方向Ｔに向かうに従いパイロットビット３の内周側に向かう凸曲面状に形成されている。
　従って、第１突部７Ａの周方向の長さは、図５に示すように、第２、第３の突部７Ｂ、７Ｃの周方向の長さよりも短く、かつ、図２に示すようにリングビット２の隣接する第１凸部２Ｄの間の部分に形成された凹溝５よりも、第１突部７Ａは周方向に僅かに短い。これに対して、第２、第３の突部７Ｂ、７Ｃの周方向の長さは、リングビット２内周部の第２凸部２Ｅの間に形成された凹溝５の溝幅よりも長い。
　第２、第３の突部７Ｂ、７Ｃの軸線Ｏ方向の先端側を向く壁面は、互いの軸線Ｏ方向の間隔が、リングビット２の２つの打撃力被伝達面６ｂ同士の軸線Ｏ方向の間隔と等間隔となるように形成されている。これら第２、第３の突部７Ｂ、７Ｃの軸線Ｏ方向の先端側を向く壁面が、本実施形態において２つ以上（２つ）の打撃力被伝達面６ｂにそれぞれ当接する２つ以上（２つ）の打撃力伝達面７ｂとされる。
　これら２つの打撃力伝達面７ｂは、図１および図４に示すように、本実施形態ではリングビット２の２つの打撃力被伝達面６ｂと等しい軸線Ｏに対する傾斜角θで、軸線Ｏに対する外周側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜している。「２つ以上ずつの打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂの間隔が等間隔である」とは、例えば軸線Ｏからの半径が等しい位置における軸線Ｏ方向に隣接する打撃力伝達面７ｂ同士と打撃力被伝達面６ｂ同士の間隔が互いに等しいことをいう。第１、第２の突部７Ａ、７Ｂの軸線Ｏ方向の後端側を向く壁面は、軸線Ｏに垂直とされている。
　リングビット２の軸線Ｏ方向の先端側と後端側の打撃力被伝達面６ｂに、パイロットビット３の軸線Ｏ方向の先端側と後端側の打撃力伝達面７ｂを当接させた状態で、第１突部７Ａの軸線Ｏ方向の後端側を向く壁面と第１収容溝６Ａの軸線Ｏ方向の先端側を向く溝壁との間と、第２突部７Ｂの軸線Ｏ方向の後端側を向く壁面と第２収容溝６Ｂの軸線Ｏ方向の先端側を向く溝壁との間とには、図１に示すようにそれぞれ間隔があけられる。従って、第１収容溝６Ａおよび第２収容溝６Ｂには、第１突部７Ａおよび第２突部７Ｂがそれぞれ収容可能とされる。
　パイロットビット３の先端面は、この先端面に第１突部７Ａが達した部分である外周部が、リングビット２と同様に外周側に向かうに従い後端側に傾斜した円錐台面状のゲージ面とされるとともに、このゲージ面よりも内周側は軸線Ｏに垂直な円形のフェイス面とされている。ゲージ面とフェイス面には、パイロットビット３の本体よりも硬度の高い超硬合金等の硬質材料よりなる掘削チップ４が、それぞれゲージ面とフェイス面から垂直に突出するように植設されて取り付けられている。
　パイロットビット３の先端面には、軸線Ｏから外周側に間隔をあけた位置から３つの第１突部７Ａの先端部の間の部分にそれぞれ向けて、外周側に向かうに従い溝深さが漸次深くなる３つの噴出溝８Ａが形成されている。パイロットビット３の先端部の外周面のうち周方向に隣接する第１～第３の突部７Ａ～７Ｃの列の間の部分には、先端が前記噴出溝８Ａの外周端に連通して軸線Ｏに平行に延びる上述した３つの排出溝８Ｂがそれぞれ形成されており、この排出溝８Ｂは軸線Ｏ方向の後端側に向けて一定の深さで延びた後、パイロットビット３の先端部の後端手前で外周側に切れ上がっている。
　パイロットビット３の内部には、シャンク部３Ａの後端から軸線Ｏに沿って先端側に向けて、前記ハンマーから供給される圧縮空気等のブロー孔９が形成されている。このブロー孔９は、パイロットビット３の先端部において３つずつの第１～第３の分岐孔９Ａ～９Ｃに分岐して、第１分岐孔９Ａは軸線Ｏ方向の先端側に向かうに従い外周側に延びて噴出溝８Ａに開口している。第２分岐孔９Ｂは、軸線Ｏ方向の先端側に向かうに従い外周側に延びて、パイロットビット３の先端部の外周面のうち第１突部７Ａよりも回転方向Ｔ側の部分に開口している。第３分岐孔９Ｃは、軸線Ｏ方向の後端側に向かうに従い外周側に延びて、排出溝８Ｂが外周側に切れ上がる部分に開口している。
　このような掘削工具を製造するには、まず上述のようにリングビット２の後端部２Ｃをケーシングトップ１Ａの係合溝１Ｂ内に収容し、リングビット２をケーシングトップ１Ａに対して軸線Ｏ回りに回転可能、かつ、軸線Ｏ方向の先端側と後端側へは相互移動不能に係合させた後に、ケーシングトップ１Ａをケーシングパイプ１の先端部に接合する。
　次いで、伝達部材およびハンマーの先端に取り付けたパイロットビット３をケーシングパイプ１の後端から挿入し、第１～第３の突部７Ａ～７Ｃの回転方向Ｔとは反対側を向く壁面を、図２に示すようにリングビット２内周部の第１凸部２Ｄおよび第２凸部２Ｅの回転方向Ｔを向く壁面に沿わせて、第１～第３の突部７Ａ～７Ｃからなる３つの列を３つの凹溝５にそれぞれ挿入しつつ、パイロットビット３の先端部をリングビット２の内部に挿入する。
　第２突部７Ｂの周方向の長さは、隣接する第１凸部２Ｄの間の凹溝５の周方向の長さより長いので、第２突部７Ｂの軸線Ｏ方向の先端側を向く壁面である打撃力伝達面７ｂが、第１凸部２Ｄの軸線Ｏ方向の後端側を向く壁面、すなわち、第２収容溝６Ｂの軸線Ｏ方向の後端側である打撃力被伝達面６ｂに当接し、パイロットビット３はそれ以上挿入することができなくなる。
　この状態からパイロットビット３を回転方向Ｔに回転させると、軸線Ｏ方向の先端側の第２突部７Ｂの打撃力伝達面７ｂおよび第２収容溝６Ｂの打撃力被伝達面６ｂと、軸線Ｏ方向の後端側の第３突部７Ｃの軸線Ｏ方向の先端側を向く壁面である打撃力伝達面７ｂおよびリングビット２の内周部の後端面である打撃力被伝達面６ｂとの軸線Ｏ方向の間隔は等しいので、これら後端側の打撃力伝達面７ｂおよび打撃力被伝達面６ｂも、図１に示すように、先端側の打撃力伝達面７ｂおよび打撃力被伝達面６ｂと同時に当接する。
　さらに、パイロットビット３を回転して第１突部７Ａの回転方向Ｔを向く壁面である回転力伝達面７ａが第１収容溝６Ａの回転方向Ｔとは反対側を向く溝壁である回転力被伝達面６ａに当接したところで、図３に示すようにリングビット２とパイロットビット３とが回転方向Ｔに一体化する。この状態で、図３に示すように、リングビット２の凹溝５と、パイロットビット３の周方向に隣接した第２突部７Ｂおよび第３突部７Ｃの間の部分とが一致して、周方向に延びる３つの長円状の孔部が形成される。
　このように構成される掘削工具では、リングビット２とパイロットビット３の先端面を岩盤に押し当てて、回転方向Ｔへの回転力と、軸線Ｏ方向の先端側の打撃力と、必要に応じて推力とを、パイロットビット３に与えることにより、回転力は回転力伝達面７ａから回転力被伝達面６ａを介してリングビット２に伝達され、打撃力は打撃力伝達面７ｂから打撃力被伝達面６ｂを介してリングビット２に伝達される。したがって、前記先端面に植設された掘削チップ４が岩盤を破砕して掘削孔を形成しつつ、この掘削孔に掘削工具が挿入されてゆく。また、リングビット２が回転可能かつ軸線Ｏ方向の先端側に係合したケーシングトップ１Ａおよびケーシングパイプ１も、非回転のまま掘削孔に挿入される。
　こうして削孔を行う間は、前記ブロー孔９に圧縮空気等が供給されて第１～第３の分岐孔９Ａ～９Ｃから噴出し、削孔時に掘削チップ４によって生成される土砂等の繰り粉を、前記長円状の孔部からハンマーおよび伝達部材とケーシングパイプ１との間の前記間隙部を介して軸線Ｏ方向の後端側に排出する。また、所定の深さまで掘削孔が形成されて削孔が終了したときには、伝達部材およびハンマーを介してパイロットビット３を削孔時の回転方向Ｔとは反対側に回転させて第１～第３の突部７Ａ～７Ｃを凹溝５の位置に戻すことにより、伝達部材およびハンマーごとパイロットビット３をケーシングパイプ１から引き抜いて回収できる。
　前記掘削工具では、パイロットビット３とリングビット２にそれぞれ２つ以上の複数の打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂが軸線Ｏ方向に等間隔に形成されており、上述したようにこれらの打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂは同時に当接して打撃力を伝達する。このため、パイロットビット３からリングビット２に伝達される打撃力を、これら複数ずつの打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂに分散して伝達できる。
　従って、打撃力が同じであれば、個々の打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂとが受ける負荷を軽減することができ、これらの打撃力伝達面７ｂおよび打撃力被伝達面６ｂの摩耗を抑えてリングビット２やパイロットビット３の寿命を延長できる。
　また、リングビット２の打撃力被伝達面６ｂとパイロットビット３の打撃力伝達面７ｂの総当接面積を大きく確保できるので、パイロットビット３に大きな打撃力が与えられたときでも、効率的にリングビット２に伝達できる。
　また、本実施形態では、前記打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂとが、軸線Ｏに対する外周側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜している。このため、これら打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂの総当接面積をさらに大きく確保することができ、打撃力をより確実に分散して伝達できるとともに、摩耗も一層確実に防ぐことができる。
　ただし、このように打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂとを外周側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜させた場合に、その軸線Ｏに対する傾斜角θが大きすぎると総当接面積を十分に大きく確保することができなくなる一方、傾斜角θが小さすぎると打撃力伝達面７ｂが打撃力被伝達面６ｂに食い込んでしまい、上述のように削孔終了後にパイロットビット３を回収するのが困難となるおそれがある。このため、打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂの軸線Ｏに対する傾斜角θは、本実施形態のように４０°～８０°の範囲内とされるのが望ましい。
　さらに、本実施形態では、軸線Ｏ方向に隣接する第１、第２の２つの突部７Ａ、７Ｂにおいて、軸線Ｏ方向の先端側の第１突部７Ａの周方向の長さが軸線Ｏ方向の後端側の第２突部７Ｂの周方向の長さよりも短くされており、これに併せて第１突部７Ａが挿通される部分の凹溝５の周方向の長さ（周方向に隣接する第１凸部２Ｄ間の間隔）も、第２突部７Ｂが挿通される部分の凹溝５の周方向の長さ（周方向に隣接する第２凸部２Ｅ間の間隔）より短くされている。
　従って、パイロットビット３は、軸線Ｏ方向において第２突部７Ｂが第２収容溝６Ｂの位置に配置された状態よりも先端側に抜け出ることができなくなるため、パイロットビット３をリングビット２の内周部に挿入するときや抜き出すとき、あるいは削孔時に第１、第２の突部７Ａ、７Ｂを第１収容溝６Ａおよび第２収容溝６Ｂに収容した状態で凹溝５に土砂が詰まった場合に、パイロットビット３を削孔時の回転方向Ｔとは反対側に回転させて土砂を排出するようなときでも、パイロットビット３が先端側に抜け出て掘削孔内に脱落するような事態が生じるのを防ぐことができ、パイロットビット３を確実に回収できる。
　本実施形態では、リングビット２に２つの打撃力被伝達面６ｂが形成されてパイロットビット３の第２、第３の２つの突部７Ｂ、７Ｃに形成された打撃力伝達面７ｂがそれぞれ当接可能とされているが、リングビット２とパイロットビット３にそれぞれ３つ以上の互いに当接可能な打撃力被伝達面６ｂと打撃力伝達面７ｂを形成することにより、打撃力を伝達することも可能である。
　また、本実施形態では、凹溝５がリングビット２の先端面に開口しているが、凹溝５はパイロットビット３を回収できるようにリングビット２内周部の後端側に少なくとも開口していればよく、例えば凹溝５がリングビット２の先端面には開口せず、また第１収容溝６Ａや第１突部７Ａがリングビット２とパイロットビット３に形成されていなくてもよい。この場合には、例えば第２収容溝６Ｂを回転方向Ｔ側が閉塞した「止まり溝」状として、その前記回転方向Ｔとは反対側を向く溝壁を回転力被伝達面６ａとし、この回転力被伝達面６ａに第２突部７Ｂの前記回転方向Ｔを向く壁面を回転力伝達面７ａとして当接させて回転力を伝達すればよい。
　本発明の掘削工具は、打撃力の集中を防いでパイロットビットとリングビットの早期の摩耗を抑制するとともに、大きな打撃力がパイロットビットに与えられたときでも確実にリングビットに伝達することが可能であるから、産業上の利用が可能である。
　１　ケーシングパイプ
　１Ａ　ケーシングトップ
　１Ｂ　係合溝
　２　リングビット
　２Ｃ　リングビット２の後端部
　２Ｄ　リングビット２の第１凸部
　２Ｅ　リングビット２の第２凸部
　２Ｆ　リングビット２の第３凸部
　３　パイロットビット
　４　掘削チップ
　５　凹溝
　６　収容溝
　６Ａ　第１収容溝
　６Ｂ　第２収容溝
　６ａ　回転力被伝達面
　６ｂ　打撃力被伝達面
　７Ａ　パイロットビット３の第１突部
　７Ｂ　パイロットビット３の第２突部
　７Ｃ　パイロットビット３の第３突部
　７ａ　回転力伝達面
　７ｂ　打撃力伝達面
　Ｏ　ケーシングパイプ１の軸線
　Ｔ　削孔時のパイロットビット３の回転方向
　θ　打撃力伝達面７ｂと打撃力被伝達面６ｂの軸線Ｏに対する傾斜角

Claims (3)

  1. 　掘削工具であって、
    　軸線を中心とした円管状のケーシングパイプと、
    　前記ケーシングパイプの先端部に回転可能に取り付けられた円筒状または円環状のリングビットと、
    　前記リングビットの内周部に挿入され、軸線回りに回転されつつ前記軸線方向の先端側に打撃力が与えられるパイロットビットとを有し、
    　前記リングビットは、前記軸線方向の先端側で前記ケーシングパイプと係合して取り付けられ、
    　前記パイロットビットの外周部には、複数の突部が前記軸線方向に間隔をあけて形成され、
    　前記リングビットの内周部には、前記軸線方向の後端側から前記突部が挿通可能とされ、前記軸線方向に延びる凹溝、および、前記凹溝から削孔時の前記パイロットビットの回転方向に延び、前記複数の突部のうち少なくとも１つの突部を収容可能な収容溝が形成され、
    　前記少なくとも１つの突部には、前記回転方向を向く回転力伝達面が形成され、
    　前記収容溝には、前記回転方向とは反対側を向いて前記回転力伝達面が当接可能な回転力被伝達面が形成され、
    　前記複数の突部のうち２つ以上の突部には、前記軸線方向の先端側を向く打撃力伝達面が、前記軸線方向に間隔をあけて形成され、
    　前記リングビットには、前記軸線方向の後端側を向いて前記打撃力伝達面がそれぞれ当接可能な２つ以上の打撃力被伝達面が、前記打撃力伝達面の前記軸線方向の間隔と等間隔に形成されていることを特徴とする掘削工具。
  2. 　請求項１に記載の掘削工具であって、
    　前記打撃力伝達面と前記打撃力被伝達面とは、前記軸線に対する外周側に向かうに従い、前記軸線方向の後端側に向かうように傾斜している掘削工具。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の掘削工具であって、
    　前記複数の突部のうち前記軸線方向に隣接する２つの突部においては、前記軸線方向の先端側の突部の周方向の長さが前記軸線方向の後端側の突部の周方向の長さよりも短くされている掘削工具。
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