WO2018078792A1 - 拡径ビット - Google Patents

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WO2018078792A1
WO2018078792A1 PCT/JP2016/082050 JP2016082050W WO2018078792A1 WO 2018078792 A1 WO2018078792 A1 WO 2018078792A1 JP 2016082050 W JP2016082050 W JP 2016082050W WO 2018078792 A1 WO2018078792 A1 WO 2018078792A1
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bit
diameter
tooth
enlarged
bit body
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PCT/JP2016/082050
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English (en)
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Inventor
良雄 秋山
山下　誠
Original Assignee
株式会社東亜利根ボーリング
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools

Definitions

  • the present invention relates to a diameter expanding bit of an excavator that excavates the ground by an air hammer drive system.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 56-24758
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2998097
  • the bit body 4 is formed with an inclined surface S inclined with respect to the excavation axis on the bottom surface side of the bit body 1, and the enlarged diameter bit tooth 4 slides along the inclined surface S. It is possible to move.
  • the diameter-expanded bit tooth 4 is pressed against the bottom of the hole during excavation, can slide upward aslant along the inclined surface S with the help of the steel ball 4a, and protrudes to the side to increase the diameter of the hole. .
  • the diameter-enlarged bit tooth 4 slides on the inclined surface S of the bit body 1 diagonally downward by its own weight and contracts to the original state. It is a diameter.
  • a guide groove is provided for sliding in the up and down diagonal direction at the time of expansion / contraction diameter, but in excavation of a small-diameter sectional hole up to about ⁇ 200 mm
  • the expansion / contraction ratio increases, so that sufficient strength cannot be secured, and the expanded bit tooth may fall out of the bit body, making it impossible to continue drilling.
  • An object of the present invention is to prevent a decrease in excavation efficiency by excavating most of the excavation section with a bit body even when the diameter expansion bit tooth is in an expanded state, and to reduce loss of energy used for excavation. Is.
  • a plurality of receiving recesses 2 are formed on the lower surface of the bit body 1, and a swinging rotation shaft 3 is provided in the receiving recess 2, and an enlarged diameter bit tooth 4 is swingably received and an air hammer is provided.
  • the exhaust passage communicates, and the diameter-expanded bit tooth 4 is oscillated around the oscillating rotary shaft 3 by pressing against the bottom of the excavation hole together with the bit body 1, and protrudes outward from the bit body 1.
  • the outer surface 4c is flush with the side surface 1b of the bit body 1 due to the moment around the rocking rotation shaft due to its own weight, and the expanded diameter is rocked outward when the protruding surface 41 is pressed against the bottom of the drilling hole. Is a bit.
  • the diameter expansion bit of the present invention does not transmit the impact force of the air hammer through the inclined surface as in the prior art, but the impact force of the hammer is directly transmitted to the diameter expansion bit tooth. There is little energy loss, and therefore a high-diameter bit tooth with high energy efficiency and high excavation capacity can be obtained.
  • the bit body and the cutting edge (metal) of the enlarged bit tooth can be evenly arranged on the excavation surface, the impact at the time of excavation is dispersed, and an excessive impact is applied to the rocking rotation shaft (pin) of the enlarged diameter bit tooth. Since it will not be added, the probability of breakage will be low, the accident of falling off the swinging diameter bit tooth can be reduced, and the interruption of excavation work due to the falling off of the diameter expanding bit tooth can be reduced, so the drilling efficiency can be improved. .
  • the diameter expansion mechanism expands the diameter of the bit by pressing the expanded bit tooth against the bottom of the drilling hole, and when pulling up, the pressing force to the bottom of the drilling hole is released, and the diameter of the bit is reduced automatically by its own weight. Since the projection part is eliminated and the expansion / contraction mechanism does not require power and is simple, maintenance is easy. In addition, since the exhaust air from the air hammer is exhausted toward the surface of the expanded bit tooth, the air flow cleans the drilling residue of the expanded bit tooth, allowing continuous excavation operation and maintenance. Costs and running costs can be reduced.
  • Sectional drawing of the state by which diameter-expanded bit tooth was diameter-reduced The perspective view of the state by which the diameter expansion bit tooth was diameter-reduced. Sectional drawing of the state by which the diameter expansion bit tooth was expanded. The perspective view of the state by which the diameter expansion bit tooth was expanded. (1) is sectional drawing of a diameter-expanded state, and (2) is a side view of a diameter-reduced state in an example of the conventional diameter-expansion bit.
  • the diameter-expanding bit 1 is driven by an air hammer, is mounted on a hammer cylinder (not shown), protrudes from the tip of the casing 7, and is used for excavation.
  • a protrusion 7 a is formed on the inside of the tip of the casing 7, and the protrusion 1 a formed on the upper portion of the diameter-enlarged bit 1 is caught on the protrusion 7 a so that it does not come out from the tip side of the casing 7.
  • the bit body 1 has a circular cross section and is formed with an accommodation recess 2 that accommodates the enlarged bit tooth 4 on the leading surface side. 1, the side surface is open, and the side surface is open, so that the enlarged bit tooth 4 can protrude outside the bit body 1.
  • the exhaust passage 5 of the air hammer that drives the diameter expansion bit 1 is communicated with the accommodation recess 2 through the exhaust port 5b, and the exhaust air from the air hammer is discharged to the accommodation recess 2. Since the excavation residue remaining in the exhaust groove 4d formed on the back side of the bit tooth 4 is blown away for cleaning, the member is maintained in a clean state.
  • the bottom surface of the housing recess 2 is formed on an inclined surface 2a extending outward from the center of the bit body 1 to allow the enlarged diameter bit tooth 4 to swing, and an air hammer is provided at the intermediate portion of the inclined surface 2a.
  • An exhaust port 5b communicating with the exhaust path 5 is formed.
  • the bottom slope 2a of the housing recess 2 is formed with a stop surface 2b in which the slope is bent in the middle of reaching the outer surface of the bit body 1, and when the diameter-enlarged bit tooth 4 swings and becomes in the diameter-enlarged state.
  • the slope 4b hits the stop surface 2b and stops, and further swinging of the diameter-expanded bit tooth 4 is suppressed to maintain the diameter-expanded state.
  • a shaft hole 30 communicating with the receiving recess 2 is formed on the side surface of the enlarged diameter bit tooth 4 from the side surface of the bit body 1 to the opposite side surface. In this shaft hole 30, a swing rotation shaft 3 that is a shaft for swinging and rotating the enlarged diameter bit tooth 4 is inserted.
  • the diameter-expanded bit tooth 4 is attached to the receiving recess 2 so as to be swingable about the swinging rotary shaft 3, and comprises an arcuate portion 4a, a stopper surface 4b, an outer surface portion 4c, a protruding surface 41 and an excavation surface 42.
  • a shaft hole 30 into which the oscillating rotating shaft 3 is inserted is formed.
  • the arc portion 4a is formed in an arc shape so as not to interfere with the bottom surface of the housing recess 2 when the enlarged diameter bit tooth 4 swings and rotates.
  • the stopper surface 4b applies a load such as an impact during excavation to the bit body 1. It is transmitted in a distributed manner so that the load is not concentrated on the member.
  • the position of the oscillating shaft hole 30 is designed so that a moment that rotates the diameter-enlarged bit tooth 4 toward the center of the bit body 1 acts by a rotational moment around the axis due to its own weight. .
  • Exhaust gas discharged from the exhaust passage 5 to the accommodating recess 2 is discharged toward the outer peripheral direction and the central portion through the groove 4d.
  • a groove 2f is formed in the central portion facing the housing recess 2, and exhaust gas is discharged into the groove 2f. Further, the exhausting residue remaining on the enlarged diameter bit tooth 4 and the housing recess 2 is blown off and cleaned by this exhaust, so that the diameter of the enlarged bit tooth 4 is reliably reduced.
  • the excavation metal 6 (bit tooth cutting blade) provided on the diameter-expanded bit tooth 4 is preferably provided on a line parallel to the excavation axis passing through the oscillating rotary shaft 3 when the diameter is increased.
  • the diameter-expanded bit tooth 4 swings about the swinging rotary shaft 3 when pressed against the bottom of the drilling hole and protrudes outward from the bit body 1.
  • the outer surface 4c is flush with the side surface 1b of the bit body 1 due to the moment around the dynamic rotation shaft 3, and the protruding surface 41 swings when pressed against the bottom of the drilling hole. Drilling is possible.
  • This embodiment is an example in which two enlarged diameter bit teeth are opposed to each other, but three or more arrangements are possible, but the enlarged diameter bit tooth 4 has a certain size in terms of excavation efficiency and strength. Since it is necessary, the bit diameter needs to be a certain size. Since the energy loss during drilling increases as the ratio of the bit body area to the expanded bit tooth (area ratio) increases, an appropriate area ratio is selected.
  • the diameter-enlarged bit of the present invention has a smaller blank area where the metal 6 cannot be placed compared to the conventional diameter-enlarged bit, and the metal can be disposed almost over the entire tip surface of the bit. A metal arrangement closer to that of a normal bit having no bit can be achieved, and the arrangement area is compact without waste, and excavation efficiency is high.

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Abstract

【課題】拡径ビットのエネルギーロスを少なくし、拡径ビットツースの脱落を防止して掘削能率の低下を阻止する。 【解決手段】ビット本体１の下面に複数の収容凹部２が形成してあり、この収容凹部２には揺動回転軸３が設けてあって拡径ビットツース４が揺動自在に収容されていると共にエアハンマーの排気路５が連通してあり、前記拡径ビットツース４はビット本体１と共に掘削孔底に押し付けることにより揺動回転軸３を中心に揺動してビット本体１の外方に突出するものであり、常態においては自重による揺動回転軸３のまわりのモーメントによって外側面４ｃがビット本体１の側面１ｂと同一面となり、突出面４１が削孔底に押圧されることによって外方に揺動する拡径ビット。

Description

拡径ビット
　本発明は、エアハンマー駆動方式で地盤を掘削する掘削機の拡径ビットに関する。
　硬地盤掘削に適用される拡径ビットとして特許文献１（特公昭５６－２４７５８号公報）、特許文献２（特許第２９９８０９７号公報）に記載の拡径ビットが知られている。
　これらの拡径ビットは、図５（１）の拡径状態の断面図及び図５（２）の縮径状態の側面図に示すように、ビット本体１とその先端部に拡縮可能に設けられた斜面を有する拡径ビットツース４とから構成され、ビット本体１の底面側には掘削軸に対して傾斜する傾斜面Ｓが形成されており、拡径ビットツース４がこの傾斜面Ｓに沿ってスライド移動可能としてある。掘削時に拡径ビットツース４は、削孔底に押し付けられ、鋼製ボール４ａの助けによって傾斜面Ｓに沿って斜め上方にスライドして上昇し、側方に突出して削孔径を拡大することができる。ビット本体１を削孔底から引き上げて拡径ビットツース４を削孔底から浮かすと、拡径ビットツース４は自重によってビット本体１の傾斜面Ｓを斜め下方向にスライド移動して元の状態に縮径するものである。
特公昭５６－２４７５８号公報 特許第２９９８０９７号公報
　特許文献１及び特許文献２などに開示された従来の拡径ビットツースは、拡縮径時に上下斜め方向にスライド移動させるためにガイド溝が設けてあるが、φ２００ｍｍ程度までの小径断面孔の掘削においては、必然的に拡縮率が大きくなるので十分な強度が確保できなくなり、拡径ビットツースがビット本体から脱落することが発生して掘削継続が不可能となり、先端の拡径ビットの引き上げや脱落部材の回収などのために掘削作業を中断しなければならず、掘削効率が大幅に低下するという問題があった。
　本発明は、拡径ビットツースが拡径状態においても掘削断面のほとんどをビット本体で掘削することによって掘削効率の低下を防止し、また、掘削に使用するエネルギーのロスを少なくすることを課題とするものである。
　ビット本体１の下面に複数の収容凹部２が形成してあり、この収容凹部２には揺動回転軸３が設けてあって拡径ビットツース４が揺動自在に収容されていると共にエアハンマーの排気路が連通してあり、前記拡径ビットツース４はビット本体１と共に掘削孔底に押し付けることにより揺動回転軸３を中心に揺動してビット本体１の外方に突出するものであり、常態においては自重による揺動回転軸のまわりのモーメントによって外側面４ｃがビット本体１の側面１ｂと同一面となり、突出面４１が削孔底に押圧されることによって外方に揺動する拡径ビットである。
　本発明の拡径ビットは、従来技術のように拡径ビットツースが斜面を介してエアハンマーの衝撃力が伝達されるものでなく、ハンマーの衝撃力が直接的に拡径ビットツースに伝達されるのでエネルギーロスが少なく、したがってエネルギー効率が高く、掘削能力が高い拡径ビットツースが得られる。
　また、ビット本体及び拡径ビットツースの切刃（メタル）が掘削面に均等に配置可能となることから掘削時の衝撃が分散され、拡径ビットツースの揺動回転軸（ピン）に過大な衝撃が加わることがないので破損の確率が低くなり、揺動拡径ビットツースの脱落事故を低減することができ、拡径ビットツースの脱落による掘削作業の中断を少なくすることができるので掘削効率の向上が図れる。
　拡径機構が拡径ビットツースを削孔底部に押し付けることによって拡径させるものであり、また、引き揚げ時には削孔底部への押圧力が解放されており、自重によって自動的に縮径してビット本体に収容されて突起部がなくなるものであり、拡縮機構が動力を要せず単純であることからメンテナンスが容易である。
　また、エアハンマーの排気が拡径ビットツースの表面に向かって排出されるので、空気流が拡径ビットツースの掘削残渣を清掃することになり、連続的に掘削稼働させることが可能であり、維持管理コスト及びランニングコストの低減を図ることができる。
拡径ビットツースが縮径された状態の断面図。 拡径ビットツースが縮径された状態の斜視図。 拡径ビットツースが拡径された状態の断面図。 拡径ビットツースが拡径された状態の斜視図。 従来の拡径ビットの一例で（１）は拡径状態の断面図、（２）は縮径状態の側面図。
　拡径ビット１は、エアハンマーで駆動されるものであって、ハンマーシリンダ（図示しない）に装着されており、ケーシング７の先端から突出して掘削に使用される。ケーシング７先端の内側に突起７ａが形成してあり、この突起に７ａに拡径ビット１の上部に形成した突出部１ａが引っ掛かってケーシング７の先端側から抜け出さないようにしてある。
　図１～図４に示すように、ビット本体１は、断面が円形であり、先頭面側に拡径ビットツース４を収容する収容凹部２が対向して形成してあり、収容凹部２はビット本体１の側面から中心付近に達し、側面は開放されており、拡径ビットツース４がビット本体１の外側に突出できるようにしてある。そして、拡径ビット１を駆動するエアハンマーの排気路５がこの収容凹部２に排気口５ｂで連通させてあり、エアハンマーの排気が収容凹部２に排出されるので、収容凹部２や拡径ビットツース４の背面側に形成された排気溝４ｄに残留する掘削残渣を吹き飛ばして清掃するので部材をクリーンな状態に維持する。
　また、収容凹部２の底面は、ビット本体１の中心から外方に向かう傾斜面２ａに形成してあって拡径ビットツース４の揺動を許容すると共にこの傾斜面２ａの中間部にはエアハンマーの排気路５に連通する排気口５ｂが形成してある。
　収容凹部２の底部斜面２ａは、ビット本体１の外側面に達する途中で斜面が折れ曲がって逆向きにした停止面２ｂが形成してあり、拡径ビットツース４が揺動して拡径状態になると、この停止面２ｂに斜面４ｂが当たって停止し、それ以上の拡径ビットツース４の揺動を抑止して拡径状態が維持される。
　拡径ビットツース４の側面には収容凹部２に通じる軸穴３０がビット本体１の側面から反対側の側面まで形成してある。この軸穴３０には、拡径ビットツース４を揺動回転させる軸となる揺動回転軸３が挿入されている。
　拡径ビットツース４は、揺動回転軸３を軸にして揺動可能に収容凹部２に取り付けてあり、円弧部４ａ、ストッパー面４ｂ、外側面部４ｃ、突出面４１及び掘削面４２とからなり、揺動回転軸３が挿入される軸穴３０が形成してある。
　円弧部４ａは、拡径ビットツース４が揺動回転する際に収容凹部２の底面に干渉しないように円弧状にしたものであり、ストッパー面４ｂは掘削時の衝撃等の負荷をビット本体１に分散して伝達するものであり、負荷が部材に集中しないようにするものである。
　揺動軸穴３０の位置は、拡径ビットツース４の自重による軸まわりの回転モーメントによって拡径ビットツース４がビット本体１の中心に向かって縮径する方向に回転するモーメントが作用するように設計する。
　拡径ビットツース４の円弧部４ａ及びストッパー面４ｂの表面にはエアハンマーからの排気を拡径ビット本体１の外周方向と中心部に導くための溝４ｄが適宜の数で形成してある。排気路５から収容凹部２に排出された排気はこの溝４ｄを通って外周方向と中心部に向かって排出される。収容凹部２が対向する中心部には溝２ｆが形成してあり、この溝２ｆに排気が排出される。また、この排気によって拡径ビットツース４や収容凹部２に付着残留している掘削残渣が吹き飛ばされて清掃されることによって拡径ビットツース４の縮径が確実に行われるようになる。
　拡径ビットツース４に設ける掘削用メタル６（ビットツース切刃）は、拡径したときに揺動回転軸３を通る掘削軸に平行な線上に設けるのが好ましい。掘削時のメタル６による衝撃力が揺動回転軸３に向かうようにすることによって揺動回転軸３への衝撃負荷を低減している。
　拡径ビットツース４は、削孔底に押し付けられることによって揺動回転軸３を中心に揺動してビット本体１の外方に突出するものであり、削孔にセットした状態においては自重による揺動回転軸３のまわりのモーメントによって外側面４ｃがビット本体１の側面１ｂと同一面となり、突出面４１が削孔底に押圧されることによって揺動し、外方向に拡径して拡径掘削を可能としてある。
　本実施例は、拡径ビットツースを２個対向させて配置した例であるが、３個以上の配置も可能であるが、拡径ビットツース４は、掘削効率や強度の面である程度の大きさを必要とするので、ビット径はある程度の大きさが必要である。ビット本体の面積と拡径ビットツースの比（面積比）が大きくなると削孔時のエネルギーロスが大きくなるので、適宜の面積比を選定する。
　本発明の拡径ビットは、従来の拡径ビットに比較してメタル６を設置することができない空白領域が小さく、ビット先端面のほぼ全域にメタルを配置することが可能であるので、拡径ビットを有しない通常のビットにより近いメタル配置とすることができ、配置領域に無駄のないコンパクトなものであり、掘削効率の高いものである。
１　　　ビット本体
１ｂ　　側面（ビット本体の）
２　　　収容凹部
３　　　揺動回転軸
３０　　軸穴
４　　　拡径ビットツース
４ａ　　円弧部
４ｂ　　ストッパー
４ｃ　　外側面
４ｄ　　溝
４１　　突出面
４２　　掘削面
５　　　排気路
５ｂ　　排気口
６　　　メタル（ビットツース切刃）
７　　　ケーシング

Claims (3)

  1. ビット本体１の下面に複数の収容凹部２が形成してあり、この収容凹部２には揺動回転軸３が設けてあって拡径ビットツース４が揺動自在に収容されていると共にエアハンマーの排気路が連通してあり、拡径ビットツース４はビット本体１と共に掘削孔底に押し付けることにより揺動回転軸３を中心に揺動してビット本体１の外方に突出するものであり、常態においては自重による揺動回転軸のまわりのモーメントによって外側面４ｃがビット本体１の側面１ｂと同一面となり、突出面４１が削孔底に押圧されることによって外方に揺動する拡径ビット。
  2. 請求項１において、拡径ビットツースの背面に排気を導く溝が形成してある拡径ビット。
  3. 請求項１または２において、拡径ビットツースが拡径したときに軸穴とメタルを結ぶ線が掘削軸線と平行となる拡径ビット。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002250194A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Koken Boring Mach Co Ltd リトラクトビット

Patent Citations (1)

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