JP4844279B2 - Drilling tools - Google Patents
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Description
本発明は、アンカー工事、各種さく井工事、基礎杭工事などの土木工事において地盤を掘削して削孔を形成しながら該削孔にケーシングパイプを挿入するのに用いられる掘削工具に関するものである。 The present invention relates to an excavation tool used to insert a casing pipe into a drilling hole while excavating the ground to form a drilling hole in civil engineering work such as anchor work, various drilling works, and foundation pile work.
このように地盤を掘削しながらケーシングパイプを挿入して削孔に建て込んでゆく掘削工具として、例えば特許文献1には、中心軸線回りに回転されるデバイスの先端部外周に、上記中心軸線から偏心した回動軸線回りに回動自在に拡径ビットが取り付けられるとともに、上記デバイスの先端中央部には、上記拡径ビットよりも工具先端側に突出するようにして円盤状のパイロットビットが取り付けられており、上記拡径ビットは、その工具先端側に設けられた係合部が、上記パイロットビット側に工具後端側を向いて設けられた被係合部に係合して支持されている掘削工具が提案されている。
As an excavation tool that inserts a casing pipe while excavating the ground in this way and builds it into a drilling hole, for example,
また、特許文献2には、軸線回りに回転されるドリルロッドの先端に取り付けられる掘削工具であって、上記軸線を中心とした概略円柱状をなす工具本体の先端部に該工具本体の外周側に拡縮径可能に掘削ビットが取り付けられるとともに、この掘削ビットの先端側には、先端に切刃が突設された切削式ビットを設けてなるパイロット部が、上記軸線回りの外径が拡径した状態の上記掘削ビットの外径よりも小さくなるようにして設けられたものが提案されている。 Patent Document 2 discloses an excavation tool attached to the tip of a drill rod that rotates about an axis, and the outer peripheral side of the tool main body has a substantially cylindrical shape centering on the axis. A drilling bit is attached to the drill bit so that the diameter of the drill bit can be expanded and reduced, and a pilot portion provided with a cutting bit with a cutting edge protruding from the tip is provided on the tip side of the drill bit so that the outer diameter around the axis is increased. There has been proposed a drill bit provided so as to be smaller than the outer diameter of the drill bit.
このような従来の掘削工具による掘削はいわゆる二重管工法と称されるものであって、上記デバイスや工具本体はドリルロッド(インナーロッド)の先端に取り付けられてケーシングパイプ内に挿入され、このケーシングパイプの先端から突出させられた状態で掘削時の正回転方向に回転させられることにより上記拡径ビットや掘削ビットが拡径させられ、上記インナーロッドを介して軸線回りの回転力と軸線方向先端側への推力や打撃力を与えられることにより削孔を形成してゆく。 Such a conventional drilling tool is called a so-called double pipe method, and the device and the tool body are attached to the tip of a drill rod (inner rod) and inserted into a casing pipe. The diameter expansion bit and the excavation bit are expanded by being rotated in the forward rotation direction during excavation in a state of protruding from the tip of the casing pipe, and the rotational force around the axis and the axial direction are expanded via the inner rod. Drilling holes are formed by applying thrust or striking force to the tip side.
ここで、デバイスや工具本体はケーシングパイプに対して回転自在かつ軸線方向先端側に向けて係合させられていて上記推力や打撃力により削孔内に建て込まれてゆく。また、所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプが建て込まれた後は、インナーロッドを介してデバイスや工具本体を上記正回転方向とは反対の逆回転方向に回転させることにより拡径ビットや掘削ビットが縮径させられるので、インナーロッドごとケーシングパイプ内から引き抜くことにより回収し、ケーシングパイプだけを地盤に残して基礎杭などとして使用することができる。
しかしながら、このような従来の掘削工具では、削孔の径に関わらずケーシングパイプとともにインナーロッドが必要となり、しかも肉厚もデバイスや工具本体に確実に回転力や推力、打撃力を伝達可能なものでなければならないため、その分の物資費用(材料費)を要するのは勿論、ケーシングパイプとともにインナーロッドを掘削工事現場にまで運搬する輸送費や管理費も必要となる。 However, such a conventional drilling tool requires an inner rod as well as a casing pipe regardless of the diameter of the drilling hole, and the wall thickness can reliably transmit rotational force, thrust, and striking force to the device and tool body. Therefore, not only the material cost (material cost) is required, but also the transportation cost and the management cost for transporting the inner rod together with the casing pipe to the excavation work site are required.
また、削孔が単一のケーシングパイプやインナーロッドの長さよりも深い場合には、これらケーシングパイプやインナーロッドを継ぎ足しながら掘削を行うことになるため、この継ぎ足しに要する労力や時間も倍かかることになり、さらには掘削終了後に掘削工具をケーシングパイプ内から引き抜く際にも、継ぎ足されたインナーロッドを取り外しながら引き抜いていかなければならないので、総じて掘削作業に要するコストの増大を招き、施工費用を圧迫することになっていた。 In addition, if the drilling hole is deeper than the length of a single casing pipe or inner rod, drilling will be performed while adding the casing pipe or inner rod, so that the labor and time required for this extension will be doubled. In addition, when the drilling tool is pulled out from the casing pipe after excavation is completed, it is necessary to pull it out while removing the added inner rod. I was supposed to press.
本発明は、このような背景の下になされたもので、インナーロッドを必要とせずとも、削孔を形成しながらケーシングパイプを挿入し、かつ掘削終了後は該ケーシングパイプを残したまま回収が可能で、掘削作業に要するコストの低減を図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。 The present invention has been made under such a background. Even if an inner rod is not required, the casing pipe is inserted while forming a drilling hole, and after the excavation is completed, the casing pipe can be left and recovered. An object of the present invention is to provide an excavation tool that can reduce the cost required for excavation work.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるとともに該軸線方向先端側に前進させられる円筒状のケーシングパイプの先端部内周にビット支持体が挿入され、このビット支持体の先端部には掘削ビットが上記軸線から外周側に偏心した中心線回りに回動自在に支持されるとともに、上記ケーシングパイプの先端部には該ケーシングパイプを径方向に貫通する切欠部が形成されており、上記ケーシングパイプが掘削時の正回転方向に回転させられたときに、上記掘削ビットが上記軸線からの外径が拡径する方向に上記中心線回りに回動させられた状態で、上記切欠部の上記正回転方向を向く壁面と先端側を向く底面とが該掘削ビットに当接させられて掘削が行われ、かつ上記ケーシングパイプが上記正回転方向とは反対の逆回転方向に回転させられたときには、上記切欠部の上記逆回転方向を向く壁面によって上記掘削ビットが、上記軸線からの外径が上記ケーシングパイプの先端部の内径よりも縮径するように上記中心線回りに回動させられることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the present invention provides a bit support body on the inner periphery of the tip of a cylindrical casing pipe that is rotated about the axis and advanced toward the tip in the axial direction. The excavation bit is supported at the tip of the bit support body so as to be rotatable around a center line eccentric from the axis to the outer peripheral side, and the casing pipe has a diameter at the tip of the casing pipe. A notch that penetrates in the direction is formed, and when the casing pipe is rotated in the forward rotation direction during excavation, the excavation bit rotates about the center line in the direction in which the outer diameter from the axis increases. In this state, the wall surface of the cutout portion facing the positive rotation direction and the bottom surface facing the tip side are brought into contact with the excavation bit to perform excavation, and the casing pipe is When rotated in the reverse rotation direction opposite to the normal rotation direction, the excavation bit has an outer diameter from the axis that is greater than the inner diameter of the tip of the casing pipe by the wall surface of the notch portion facing the reverse rotation direction. Is also rotated around the center line so as to reduce the diameter.
従って、このような構成の掘削工具では、従来インナーロッドを介してデバイスや工具本体から拡径ビットや掘削ビットあるいはパイロットビット等に与えられていた回転力や推力、打撃力が、軸線回りに回転されるとともに該軸線方向先端側に前進させられるケーシングパイプの切欠部の正回転方向を向く壁面と先端側を向く壁面とから直接掘削ビットに与えられる。このため、インナーロッドをケーシングパイプ内に挿入してその先端にビット支持体を取り付けたりせずとも掘削が可能であり、所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプが建て込まれた後は、ケーシングパイプを逆回転方向に回転させることによって掘削ビットが縮径させられるので、例えばビット支持体の後端部にフック等を設けておいてケーシングパイプ内を通したロープに掛止することにより、縮径した掘削ビットごとビット支持体をケーシングパイプ内を通して引き抜いて回収することができる。 Therefore, in the excavation tool having such a configuration, the rotational force, thrust, and striking force conventionally applied from the device or the tool body to the diameter expanding bit, the excavating bit, or the pilot bit via the inner rod rotate around the axis. At the same time, it is given directly to the excavation bit from the wall surface facing the forward rotation direction and the wall surface facing the front end side of the cutout portion of the casing pipe that is advanced to the front end side in the axial direction. For this reason, drilling is possible without inserting the inner rod into the casing pipe and attaching the bit support to the tip, and after the casing pipe is built after the drilling hole is formed to a predetermined depth Because the excavation bit is reduced in diameter by rotating the casing pipe in the reverse rotation direction, for example, by providing a hook or the like at the rear end of the bit support and hooking it on the rope passing through the casing pipe The bit support can be pulled out through the casing pipe and recovered together with the drilled bit having a reduced diameter.
ここで、上記ケーシングパイプの先端部に内径が一段縮径するケーシングトップを取り付けて、このケーシングトップに上記切欠部を形成するとともに、上記ビット支持体の後端部外周には該ケーシングトップの内径よりも大きな外径の段部を形成することにより、この段部をケーシングトップに係合させて、ビット支持体がケーシングパイプの先端側に抜け落ちたりするのを防ぐことができるとともに、ケーシングトップを厚肉として切欠部から掘削ビットに確実に回転力や推力、打撃力を伝達させることが可能となる。 Here, a casing top whose inner diameter is reduced by one step is attached to the tip of the casing pipe, the notch is formed in the casing top, and the inner diameter of the casing top is formed on the outer periphery of the rear end of the bit support. By forming a step portion with a larger outer diameter, the step portion can be engaged with the casing top to prevent the bit support body from falling off to the tip end side of the casing pipe, and the casing top As a thick wall, it is possible to reliably transmit the rotational force, thrust, and striking force from the notch to the excavation bit.
また、上記ケーシングパイプの先端部の内周面に、上記切欠部の上記逆回転方向を向く壁面から上記正回転方向に向けて延びて内周側に切れ上がる凹部を形成することにより、この切欠部の逆回転方向を向く壁面によって上記軸線から外周側に偏心した中心線回りに回動させられる掘削ビットの縮径動作を円滑に行うことが可能となる。 Further, the notch is formed by forming, on the inner peripheral surface of the tip portion of the casing pipe, a recess extending from the wall surface facing the reverse rotation direction of the cutout portion toward the positive rotation direction and cutting toward the inner peripheral side. It is possible to smoothly perform the diameter-reducing operation of the excavation bit that is rotated around the center line eccentric from the axis to the outer peripheral side by the wall surface facing the reverse rotation direction.
さらに、上記ビット支持体の先端部に、上記掘削ビットが収容される凹所を形成するとともに、この凹所には、上記軸線からの外径が拡径する方向に回動させられた状態の上記掘削ビットに当接する、上記逆回転方向を向いた壁部を形成することにより、この壁部と切欠部の上記正回転方向を向く壁面とで拡径した掘削ビットを周方向に支持して安定した掘削を行うことができるとともに、例えばビット支持体の先端にパイロットビットを設けた場合でも、この壁部からビット支持体を介して該パイロットビットに回転力を確実に伝達して掘削を行うことが可能となる。 Further, a recess for accommodating the excavation bit is formed at the tip of the bit support, and the recess is rotated in a direction in which the outer diameter from the axis is increased. By forming a wall portion facing the excavation bit and facing the reverse rotation direction, the excavation bit expanded in diameter by the wall portion and the wall surface facing the positive rotation direction of the notch portion is supported in the circumferential direction. For example, even when a pilot bit is provided at the tip of the bit support, excavation is performed by reliably transmitting rotational force from the wall to the pilot bit via the bit support. It becomes possible.
このように、本発明によればインナーロッドを要することなく削孔を形成しながらケーシングパイプを挿入して建て込むことができ、インナーロッドの物資費用や運搬費、管理費、インナーロッドを継ぎ足したり取り外したりする作業等が不要になるので、掘削作業に要するコストを大幅に低減することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the casing pipe can be inserted and built while forming the hole without requiring the inner rod, and the material cost, transportation cost, management cost of the inner rod, and the inner rod can be added. Since the operation | work which removes etc. becomes unnecessary, it becomes possible to reduce significantly the cost which excavation work requires.
図1ないし図5は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、ケーシングパイプ1は、軸線Oを中心とした円筒状のパイプ本体2の先端に、同じく軸線Oを中心とする略円筒状のケーシングトップ3が溶接等により接合されて取り付けられるとともに、この先端のパイプ本体2の後端には必要に応じて同径のパイプ本体2が順次継ぎ足され、最後端のパイプ本体2には図示されない掘削装置が接続されてケーシングパイプ1全体に軸線O回りの回転力と軸線O方向先端側に向けた推力および打撃力とが与えられることにより、掘削時には図中に符号Tで示す正回転方向に回転させられつつ前進させられるようになされている。
1 to 5 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, the
ここで、ケーシングトップ3は、その先端部の外径がパイプ本体2と等しくされるとともに後端部の外径はパイプ本体2内に嵌挿可能な大きさとされ、また内径は全長に亙ってパイプ本体2の内径より小さな一定の径とされていて、図1に示すようにその後端部を最先端のパイプ本体2内に嵌挿させて取り付けられている。従って、ケーシングパイプ1の先端部内周には、このケーシングトップ3によって内径が一段小さくなる段部が形成されることになり、この段部の軸線O方向後端側を向く面すなわちケーシングトップ3の後端面3Aは、内周側に向かうに従い先端側に傾斜するテーパ面とされている。
Here, the
一方、このケーシングトップ3の先端部には、該ケーシングトップ3をその径方向に貫通する切欠部4が、本実施形態では軸線O回りに180°回転対称に2つ形成されている。この切欠部4の先端側を向く底面4Aは軸線Oに垂直な平坦面とされて、ケーシングトップ3とパイプ本体2との接合部よりも先端側の、ケーシングトップ3先端部の軸線O方向略中央に位置させられている。なお、切欠部4の間に残されるケーシングトップ3の先端面も、本実施形態では軸線Oに垂直な平坦面とされている。
On the other hand, two
また、この先端面から底面4Aに至る切欠部4の壁面4B,4Cは、これら先端面及び底面4Aに垂直、すなわち軸線Oには平行に延びるように形成されている。このうち、掘削時のケーシングパイプ1の上記正回転方向T側を向く壁面4Bは、ケーシングトップ3先端部の厚さ方向全体に亙って軸線Oに平行な平坦面として形成されたものであって、本実施形態では径方向外周側に向かうに従い、軸線Oに直交する径方向に対して僅かな角度で上記正回転方向Tとは反対の逆回転方向R側に向かうように形成されている。
The
一方、この壁面4Bとは反対の上記逆回転方向Rを向く壁面4Cは、ケーシングトップ3内周側の僅かな部分を除いた外周側に形成されていて、本実施形態では外周側に向かうに従い、上記壁面4Bがなす角度よりも大きな角度で径方向に対して上記逆回転方向R側に向かう、軸線Oに平行な平坦面に形成されている。
On the other hand, the
さらに、この壁面4Cの内周端から上記正回転方向Tに向けては、ケーシングトップ3の内周部に凹部5が形成されており、この凹部5は、壁面4Cから正回転方向Tに向けて径方向外周側に一定の幅で凹むように延びた後、上記壁面4Bから間隔をあけた位置で凹曲面を描きつつ内周側に切れ上がってケーシングトップ3の内周に至るように形成されている。ここで、この凹部5の内壁面も軸線Oに平行な面として形成されるとともに、凹部5の先端側を向く底面は切欠部4の上記底面4Aと面一とされている。
Further, a
このように構成されるケーシングパイプ1内には、その後端側からビット支持体6が挿入されてその先端部がケーシングトップ3先端から突出させられる。このビット支持体6は、後端部外周に一段拡径する段部6Aが形成された外形略多段円柱状をなすものであって、この段部6Aの外径はケーシングトップ3の内径より大きく、かつパイプ本体2の内径よりは僅かに小さくされているとともに、この段部6Aの先端側を向く面はケーシングトップ3の後端面3Aと略等しい角度で内周側に向かうに従い先端側に傾斜するテーパ面とされ、またこの段部6Aよりも先端側のビット支持体6の外径は、ケーシングトップ3の内径よりも僅かに小さく、このケーシングトップ3内周に嵌挿可能な大きさとされている。
In the
さらに、このビット支持体6の先端部には凹所7が、切欠部4と同様に本実施形態では軸線O回りに180°回転対称に2つ形成されており、これらの凹所7に掘削ビット8が収容されている。また、本実施形態では、ビット支持体6の先端にパイロットビット9が取り付けられていて、掘削ビット8は、このパイロットビット9とビット支持体6との間に支持されて、それぞれ軸線Oから外周側に偏心した該軸線Oに平行な中心線X回りに回動自在に取り付けられ、正回転方向Tに回転したときには図2に示すように軸線Oからの外径がケーシングパイプ1の外径よりも大きくなった拡径状態で位置決めされ、かつ逆回転方向Rに回転したときにはやはり軸線Oからの外径がケーシングトップ3の内径よりも小さくなった縮径状態で位置決めされるようになされている。
Furthermore, two
ここで、掘削ビット8は、この中心線X回りの回動によってケーシングパイプ1の外周側に出没させられるブロック状のビット本体10の根本部分に、中心線Xを中心とする円柱状の軸部11A,11Bが中心線X方向先端側と後端側とに突出するように一体形成されたものであり、これらの軸部11A,11B間にはビット本体10内に亙って貫通孔8Aが中心線Xに沿って形成されている。なお、軸部11A,11Bは後端側の軸部11Bが先端側の軸部11Aより外径が大きく、かつビット本体10からの突出量も、ビット本体10の先端面10Aからの軸部11Aの突出量より後端面10Bからの軸部11Bの突出量の方が大きくされている。
Here, the
また、ビット本体10の根本側には、上記軸部11Bよりも半径の大きな中心線Xを中心とした凸円弧面状の側面10Cと、この側面10Cの周方向両側に滑らかに接する中心線Xに平行な一対の平坦面状の側面10D,10Eとが形成されている。これらの側面10D,10Eは、中心線X方向視に鋭角に交差する方向に延びるとともに、上記拡径状態において逆回転方向R側を向く側面10Dが上記正回転方向T側を向く側面10Eよりも径方向に長く延びてケーシングパイプ1の外径と略等しい位置に達するように、また側面10Eはケーシングトップ3の内径と略等しい位置となるように配置される。
Further, on the base side of the
さらに、この側面10Eの側面10Cと反対側には、側面10Eと鈍角に交差して上記側面10Dと略平行に延びる側面10Fが形成されている。ここで、図5(a)に示すように軸線Oに直交する断面において、上記ケーシングトップ3の凹部5の内半径すなわち軸線Oから凹部5の切り上がり部分を除いた部分までの距離(例えば、凹部5と壁面4Cとの交点Qまでの距離)Aは、上記側面10E,10Fの交点Pと中心線Xとの距離Bと、中心線Xと軸線Oとの距離Cとの和B+Cより大きくなるようにされている。
Further, on the side opposite to the side surface 10C of the
さらに、上記拡径状態において外周側に向けられるビット本体10の側面10Gは、概ね軸線Oを中心とした円筒面に沿った曲折面とされて、側面10Fとは鈍角に交差させられるとともに、上記側面10Dとは両側面10D,10Gとに鈍角に交差する側面10Hを介して接続されている。また、ビット本体10の先後端面10A,10B間の幅は、上記側面10D,10F間の幅よりも大きく、側面10C,10G間の長さよりは短くされるとともに、ケーシングトップ3の切欠部4の深さよりも大きくされている。
Furthermore, the
そして、ビット本体10の上記先端面10Aのうち、上記拡径状態においてケーシングトップ3の先端側に位置する部分には地盤を掘削するチップ12が植設されている。本実施形態では、このチップ12は超硬合金等の硬質材料により形成されて、上記拡径状態において正回転方向Tを向くすくい面12Aの辺稜部に切刃12Bが形成された切削型のチップ12であり、このすくい面12Aには後端側に向かうに従い上記逆回転方向Rに向かうようにすくい角が付されるとともに、先端側を向く面には切刃12Bから逆回転方向Rに向かうに従い後端側に向かうように逃げ角が付され、従って切刃12Bの刃先角は鋭角とされている。
And tip 12 which excavates the ground is planted in the portion located in the tip end side of casing top 3 in the above-mentioned diameter expansion state among the above-mentioned
また、上記すくい面12Aは頂点が面取りされた直角三角形状とされていて、本実施形態では複数(3つ)のこのようなチップ12が、拡径状態におけるビット本体10の先端面10A外周側に、上記すくい面12Aがなす直角三角形の向きを同じく、かつ先端面10A〜の突出高さも等しくなるようにして、軸線Oに対する径方向に略並ぶように植設されている。なお、拡径状態における先端面10Aの外周側において、こうして植設されたチップ12の正回転方向T側と逆回転方向R側の部分は、それぞれこれら正回転方向T側と逆回転方向R側とに向かうに従い漸次後退する傾斜面とされる一方、これ以外の部分の先端面10Aは中心線Xに垂直な平坦面とされている。また、ビット本体10の後端面10Bも、拡径状態においてケーシングトップ3の先端側に位置する部分から内周側は中心線Xに垂直な平坦面とされ、これよりも外周側は、図1に示すように外周側に向かうに従い先端側に向かうように傾斜させられている。
Further, the rake face 12A has a right triangle shape with chamfered vertices. In this embodiment, a plurality (three) of
このような掘削ビット8が収容されるビット支持体6の凹所7は、ケーシングトップ3内に嵌挿させられるビット支持体6先端部を、軸線O方向先端視において該軸線Oを通る一の直径線Lの両側を、該一の直径線Lと間隔をあけて平行に逆回転方向Rから正回転方向T側に向けて切り欠いた後、この正回転方向T側の部分で外周側に切り上がるように形成されたものであり、軸線Oおよび中心線Xに垂直な底面7Aと、上記先端視において上記直径線Lに平行に延びる長い壁部7Bと、この壁部7Bより短くかつ該壁部7Bと鈍角に交差する方向に延びて、上記正回転方向T側で外周側に切り上がる部分に形成された逆回転方向R側を向く壁部7Cと、これらの壁部7B,7Cを滑らかに接続する凹円弧面状の壁部7Dとを備え、これら壁部7B〜7Dは底面7Aに垂直、すなわち軸線Oおよび中心線Xと平行に延びるように形成されている。ただし、壁部7Bの逆回転方向R側の先端部には、該壁部7Bから一段凹むように段差部7Eが形成されている。
The
さらに、上記底面7Aには、その正回転方向T側、より詳しくは上記先端視において上記一の直径線Lに直交する他の一の直径線Mよりも正回転方向T側に位置するように、断面円形の支持孔7Fが形成されており、この支持孔7Fの中心線が上記中心線Xとされるとともに、凹円弧面状の壁部7Dの中心もこの中心線Xに一致させられている。ここで、支持孔7Fの内径は掘削ビット8の後端側の軸部11Bが嵌挿されて回転可能な大きさとされるとともに、壁部7Dの半径はこうして軸部11Bを支持孔7Fに嵌挿した状態でビット本体10の上記側面10Cが摺接可能な大きさとされている。
Further, the
そして、こうして軸部11Bが支持孔7Fに嵌挿された掘削ビット8は、上記拡径状態では、そのビット本体10の上記側面10Eが上記壁部7Cに略全面的に密着するように当接させられるとともに、側面10Dが、上記先端視に上記他の一の直径線Mよりも正回転方向T側に位置して、ケーシングトップ3の上記壁面4Bが軸線Oに直交する径方向に対してなす角度と等しい角度で外周側に向かうに従い上記逆回転方向R側に向かうように延び、かつ上記他の一の直径線Mとは平行に延びるように配設される。また、縮径状態では、この側面10Dが壁部7B側に密着するように当接させられて、上記先端視にビット本体10が図4に示すようにケーシングトップ3の内周よりも外側にはみ出ないように凹所7に収容される。
In this way, the
なお、凹所7の外周側開口部の周方向の幅は、ケーシングトップ3の切欠部4の周方向の幅よりも小さくされている。また、凹所7の底面7Aからの支持孔7Fの深さは、ビット本体10の後端面10Bからの軸部11Bの突出量より僅かに大きくされている。さらに、この底面7Aからビット支持体6後端側の上記段部6Aまでの軸線O方向の距離は、ケーシングトップ3の上記切欠部4の底面4Aから該ケーシングトップ3の上記後端面3Aまでの軸線O方向の距離よりも長くされていて、これらの底面4A,7Aを軸線O方向に一致させた状態で、後端面3Aと段部6Aとの間には図1に示すように僅かな隙間が画成される。
In addition, the circumferential width of the outer peripheral side opening of the
一方、このような凹所7が本実施形態では2つ軸線Oに対して180°回転対称に形成されることにより、ビット支持体6の先端部にはこれらの凹所7の間に、上記先端視に上記一の直径線Lに沿って軸線Oから一定幅で延びて外周側両端部で幅広となる凸壁部6Bが形成されることになり、この凸壁部6Bに上記パイロットビット9が取り付けられている。このパイロットビット9は、上記一の直径線Lに沿って延びるビット本体13の両端部に、上記正回転方向T側には、一方の凹所7の壁部7Bに形成された上記段差部7Eに嵌合可能な板状部13Aが後端側に向かって延びるように、また上記逆回転方向R側には、上記先端視において扇状に延びる支持部13Bが他方の凹所7の上記支持孔7F先端側を覆うように、それぞれビット本体13と一体に形成されたものであって、上記段差部7Fに嵌合した板状部13Aがボルト止めされることで凸壁部6Bに取り付けられる。
On the other hand, in the present embodiment, such a
そして、この取付状態において、板状部13Aの正回転方向T側を向く面は上記壁部7Bと面一とされるとともに、支持部13Bの後端面は軸線Oおよび中心線Xに垂直とされて、対向する凹所7の底面7Aとの間に掘削ビット8のビット本体10が嵌合して挟み込まれ、さらにこの後端面には上記中心線Xを中心とした断面円形の支持孔13Cが形成されていて、この支持孔13Cに掘削ビット8先端側の軸部11Aが回転自在に嵌挿される。また、ビット本体13の上記一の直径線Lに沿った部分は、軸線O周辺を除いて内周側が外周側より一段突出した段状部に形成されて、これらの段状部には掘削ビット8と同様の切削型のチップ12が複数(本実施形態では5つずつ)、それぞれの段状部ごとにその突出高さを揃えて径方向に並ぶように植設されている。
In this attached state, the surface of the plate-
なお、図1に示すように、ビット支持体6にはその後端から軸線Oに沿って先端側に向けブロー孔6Cが穿設されており、このブロー孔6Cは途中で縮径して凸壁部6B内を延び、さらにパイロットビット9のビット本体13内に連通するとともに分岐して、該ビット本体13先端の軸線O近傍に開口させられている。また、このブロー孔6Cは縮径する手前で、先端外周側に向けて斜めに分岐して凹所7の底面7Aの逆回転方向R側の部分にそれぞれ開口させられる一方、上記中心線Xと直交する軸線Oの直径方向にも分岐してビット支持体6の段部6Aより先端側の外周面に開口させられるとともに、この分岐した孔からさらに中心線Xに沿って分岐して、支持孔7Fの底面から掘削ビット8の貫通孔8Aを通ってパイロットビット9の支持孔13Cに至り、次いでこの支持孔13C底面から支持部13B内を先端側に延びた後外周側に曲折して、拡径状態における掘削ビット8の上記チップ12の正回転方向T側に向けて開口させられている。
As shown in FIG. 1, the
このように構成された掘削工具において、ビット支持体6は、掘削ビット8を縮径した状態でケーシングパイプ1の後端側から挿入され、凹所7が周方向に切欠部4に臨んで互いの底面4A,7Aが面一となるように、その先端部がケーシングトップ3先端に突出させられ、さらに掘削ビット8が中心線X回りに正回転方向T側に回動してケーシングトップ3の切欠部4から外周側に突出させられて、ビット本体10の側面10Eが凹所7の壁部7Cに当接したところで位置決めされる。次いで、ケーシングパイプ1を正回転方向Tに回転させて切欠部4の壁面4Bを掘削ビット8のビット本体10の逆回転方向R側を向く側面10Dに当接させることにより、図2に示したように掘削ビット8はそのビット本体10が側面10D,10Eを上記壁面4Bと凹所7の壁部7Cに当接させて挟み込まれるように拡径状態で支持される。
In the excavation tool configured as described above, the
そこで、この拡径状態においてケーシングパイプ1を正回転方向Tに回転させつつ、軸線O方向先端側に推力と必要に応じて打撃力とを与えることによってケーシングパイプ1を前進させて掘削を行うことにより、掘削ビット8が拡径状態のままビット支持体6およびパイロットビット9とともにケーシングパイプ1と一体に回転させられるとともに、切欠部4の底面4Aと掘削ビット8のビット本体10の後端面10Bとが当接して推力および打撃力が掘削ビット8に伝達され、さらにこの推力および打撃力は、ビット本体10の先端面10Aがパイロットビット9のビット本体13における支持部13B後端面に当接することで該パイロットビット9にも伝達され、これら掘削ビット8とパイロットビット9とに植設されたチップ12によってケーシングパイプ1の外径よりも大きな削孔が形成される。
Therefore, excavation is performed by moving the
なお、この掘削時には、ケーシングパイプ1内を通して先端側にエアが送り込まれ、このエアはビット支持体6に形成されたブロー孔6Cからそれぞれ分岐してパイロットビット9や凹所7の底面7Aから噴出させられ、掘削時に生じたくり粉を除去する。また、こうして除去させられたくり粉はケーシングパイプ1外周と削孔内周との間の間隙から排出される。また、ケーシングパイプ1から掘削ビット8、パイロットビット9、およびビット支持体6に過大な打撃力等が与えられても、ビット支持体6の段部6Aがケーシングトップ3の後端面3Aに当接したところでこれらビット支持体6、掘削ビット8、パイロットビット9の前進は拘束され、ケーシングトップ3から先端側に抜け外れるようなことはない。
At the time of excavation, air is sent to the front end side through the
こうして所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプ1が挿入されたなら、ケーシングパイプ1を逆回転方向Rに回転させて、図3に示したように切欠部4の逆回転方向R側を向く壁面4Cを掘削ビット8のビット本体10の側面10Fに当接させ、さらにケーシングパイプ1を逆回転方向Rに回転させることで、図4に示したように掘削ビット8を縮径状態としてビット支持体6の凹所7に収納する。ここで、この掘削ビット8を縮径させる場合を図5によってさらに詳述すると、図3に示した状態からケーシングパイプ1を逆回転方向Rに回転させることにより、上記距離Aが距離B+Cよりも大きくされているので、図5(a)に示すように上記壁面4Cと凹部5との交点Qがビット本体10の側面10Fに当接してビット本体10が中心線X回りに逆回転方向Rに回転させられる。
When the drilling holes are formed to a predetermined depth and the
さらに、そのままケーシングパイプ1を回転させると、図5(b)に示すように上記交点Pが凹部5内に収容されながらもビット本体10が逆回転方向Rに回転し続け、図5(c)に示すように交点Pがビット支持体6の先端部の外径よりも内周側に位置したところで、凹部5とケーシングトップ3内周面との交点S部分がビット本体10の側面10Fに当接させられるので、さらにケーシングパイプ1を逆回転方向Rに回転させることにより、ビット本体10が上記交点S部分によって内周側に押し込まれて、図4に示したようにビット本体10がビット支持体6の先端部の外径よりはみ出すことなく内周側に収容された縮径状態となる。
Further, when the
従って、この縮径状態でビット支持体6ごと掘削ビット8およびパイロットビット9を後退させてケーシングパイプ1から引き抜くことにより、ケーシングパイプ1だけを削孔内に残して建て込んだ状態とすることができる。なお、こうしてビット支持体6、掘削ビット8およびパイロットビット9を引き抜くには、例えばビット支持体6の後端に図示しないフックやIボルト等の被掛止部を設けておくとともに、掘削終了後に、この被掛止部を掛止可能な掛止手段を先端に備えたロープ等をケーシングパイプ1内に挿入して被掛止部に掛止したり、あるいはビット支持体6を吸着等により直接掛止可能なマグネット等の掛止手段を先端に備えたロープ等をケーシングパイプ1内に挿入したりして、縮径状態の掘削ビット8を後端側に引っ張って後退させるようにすればよい。
Therefore, in this reduced diameter state, the
従って、上記構成の掘削工具によれば、ケーシングパイプ1先端のケーシングトップ3に形成された切欠部4の底面4Aと壁面4Bから掘削ビット8やパイロットビット9のビット本体10,13に回転力と推力、打撃力を与えて掘削を行うことができるので、従来のようにインナーロッドを要することなく、削孔を形成するとともに該削孔内にケーシングパイプ1を挿入してゆくことができ、また掘削終了後はケーシングパイプ1の逆回転によって掘削ビット8を縮径させ、ビット支持体6ごと引き抜いて回収することができる。このため、インナーロッド自体に要する物資費用や、その管理費、インナーロッドを掘削現場に搬送するための運搬費等を削減することができるとともに、掘削時にこのインナーロッドを継ぎ足したり、掘削終了後は継ぎ足したインナーロッドを取り外してビットを回収したりする作業も不要となり、掘削作業に要するコストや労力、時間を大幅に低減することが可能となる。
Therefore, according to the excavation tool having the above-described configuration, the rotational force is applied to the
また、こうしてインナーロッドを用いずとも、本実施形態ではビット支持体6の後端部に段部6Aが形成されるとともに、ケーシングパイプ1の最先端のパイプ本体2には内径が一段縮径するケーシングトップ3が取り付けられていて、上記段部6Aがケーシングトップ3の後端面3Aに当接することでビット支持体6や掘削ビット8、パイロットビット9の脱落が防止されるので、円滑な掘削を促すことができる。しかも、こうして内径が一段縮径することによりケーシングトップ3はパイプ本体2より厚肉とされ、こうして厚肉とされたケーシングトップ3に切欠部4が形成されて、掘削ビット8に回転力や推力、打撃力を伝達する底面4Aや壁面4Bが形成されるので、これら回転力や推力、打撃力を確実に掘削ビット8やパイロットビット9に伝達して効率的な掘削を行うことが可能となる。
Further, in this embodiment, a
さらに、本実施形態では、このケーシングトップ3の内周面に、上記切欠部4の逆回転方向R側を向く壁面4Cから正回転方向Tに向けて延びて内周側に切れ上がる凹部5が形成されており、掘削ビット8を縮径させる際には図5に示したようにこの凹部5によって円滑な縮径操作を行うことが可能となる。すなわち、掘削ビット8のビット本体10は上述のように軸線Oから偏心した中心線X回りに回動して拡・縮径させられるので、ビット本体10の根本部分でも上記交点P部分は縮径する際に一旦ビット支持体6の先端部の外径よりも外側にはみ出してから内周側に押し込まれることになる。
Further, in the present embodiment, a
従って、このような凹部5が形成されずに、例えば壁面4Cが平坦面のままケーシングトップ3の内周にまで達していると、ケーシングパイプ1を逆回転方向Rに回転させた際に該壁面4Cがビット本体10の側面10Eに当接して引っ掛かり、それ以上逆回転させることができなくなるおそれが生じるが、こうして凹部5を形成しておいて、特にその内半径すなわち上記距離Aを、中心線Xと交点P間の距離Bおよび軸線Oと中心線X間の距離Cの和B+Cより大きくしておくことにより、上記交点Qを含めた壁面4Cが側面10Eに当接するのを防いで交点Pを凹部5内に収容しつつ、確実に掘削ビット8を縮径させることが可能となる。
Therefore, if such a
ただし、例えば拡径状態において上記交点Pがケーシングトップ3の内径よりも内周側にあって、縮径の際にビット本体10が逆回転方向R側に回動させられてもこの点Pがケーシングトップ3の内径よりも外周にはみ出すことがないような場合には、このような凹部5を設けずに切欠部4の逆回転方向R側を向く壁面4Cがそのままこのケーシングトップ3の内径にまで達するようにされていてもよい。また、本実施形態では上記壁面4Cが外周側に向かうに従い逆回転方向Rに向かう平坦面状とされているが、縮径の際に掘削ビット8を押し込むのは上記交点Q部分であるので、この交点Q部分に必要な強度が確保されていれば、壁面4Cは逆に外周側に向かうに従い正回転方向T側に向かう面とされていてもよい。これは、壁面4Bについても同様であって、掘削時にケーシングパイプ1を正回転方向Tに回転させた際にその回転力が確実に掘削ビット8に伝達可能であれば、壁面4Bも例えば軸線Oに対する径方向に延びていたり、外周側に向かうに従い逆回転方向R側に延びる面とされていてもよい。
However, for example, when the diameter P is increased, the intersection point P is located on the inner peripheral side with respect to the inner diameter of the
さらに本実施形態では、ビット支持体6の先端部に掘削ビット8が収容される凹所7が形成されていて、拡径状態において掘削ビット8はそのビット本体10の側面10Eがこの凹所7の逆回転方向R側を向く壁部7Cに当接させられて位置決めされており、掘削時にケーシングパイプ1から切欠部4の上記壁面4Bを介して掘削ビット8に与えられる正回転方向Tへの回転力を、この壁部7Cによって確実に受け止めて掘削ビット8を支持することができるので、一層安定した掘削を行うことが可能となる。この点、例えば掘削ビット8の軸部11Aや軸部11Bに凸部を設けるとともに、支持孔13Cや支持孔7Fには周方向に所定の範囲でこの凸部を収容可能で、かつ該凸部が当接する壁面を備えた凹部を形成しておいて、この凸部の当接により掘削ビット8の位置決めを行う用にすることも可能ではあるが、この場合には該凸部や軸部11A,11Bへの負担が大きくなって破損を招いたりするおそれがあるのに対し、本実施形態では壁部7Cによって比較的大きな当接面積を確保して上記回転力を受け止めることが可能となる。
Further, in the present embodiment, a
ただし、これについても、例えばビット支持体6の先端部に凹所7やパイロットビット9を設けることなく、複数の掘削ビット8を軸線Oから偏心した中心線X回りに一方向に回転させることで、掘削ビット8の側面同士が当接して位置決めされることにより、その外径がケーシングパイプ1よりも拡径した状態とされ、かつこれとは反対向きに掘削ビット8を回転させることで、やはり掘削ビットの側面同士が拡径状態とはずれて当接することにより、その外径がケーシングパイプ1先端部(ケーシングトップ3)の内径よりも縮径した状態とされる構成としてもよい。
However, also in this case, for example, without providing the
1 ケーシングパイプ
3 ケーシングトップ
4 切欠部
4A 切欠部4の底面
4B,4C 切欠部4の壁面
5 凹部
6 ビット支持体
6A 段部
7 凹所
7A 凹所7の底面
7B〜7D 凹所7の壁部
8 掘削ビット
9 パイロットビット
10,13 ビット本体
12 チップ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
A recess for accommodating the excavation bit is formed at the tip of the bit support, and the recess is rotated in a direction in which the outer diameter from the axis increases. The excavation tool according to any one of claims 1 to 3, wherein a wall portion facing the reverse excavation bit and facing the reverse rotation direction is formed.
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