地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法
【課題】低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法を提供する。
【解決手段】
地中掘削用の掘削装置１は、掘削装置本体２よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット４２ａ，・・・と、作動流体のエネルギーによって各ビット４２ａ，・・・に打撃力を与えるピストン６１を内蔵するピストンケース部材２２ｂ，・・・と、各ピストンケース部材２２ｂ，・・・に送られる作動流体を貯留する流体貯留部３０と、各ピストンケース部材２２ｂ，・・・に送られる作動流体が通る作動流体流通経路３５２と、上記流体貯留部３０から各作動流体流通経路３５２の流通口３ａ，・・・へ作動流体を送るべく、流体貯留部３０と各流通口３ａ，・・・を連通させる複数の連通孔４ａ，・・・を備えた回転体４０を備えている。
【解決手段】
地中掘削用の掘削装置１は、掘削装置本体２よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット４２ａ，・・・と、作動流体のエネルギーによって各ビット４２ａ，・・・に打撃力を与えるピストン６１を内蔵するピストンケース部材２２ｂ，・・・と、各ピストンケース部材２２ｂ，・・・に送られる作動流体を貯留する流体貯留部３０と、各ピストンケース部材２２ｂ，・・・に送られる作動流体が通る作動流体流通経路３５２と、上記流体貯留部３０から各作動流体流通経路３５２の流通口３ａ，・・・へ作動流体を送るべく、流体貯留部３０と各流通口３ａ，・・・を連通させる複数の連通孔４ａ，・・・を備えた回転体４０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法に関する。
更に詳しくは、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木や建築の分野において、主に岩盤、転石、コンクリート等がある硬質の地盤の掘削に「ダウンザホールハンマ」と称される掘削装置が使用されている。ダウンザホールハンマは、圧縮空気を供給して内部のピストンを駆動させることにより、先端のハンマビットを上下動させ、その打撃によって掘削を行うものである（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３２８９８３号公報（第１図）
【０００３】
また、らせん形の錐で孔を掘削する「アースオーガ」と称される掘削装置もあるが、アースオーガは上記したダウンザホールハンマと比べ、岩盤、転石、コンクリート等が存在する硬質の地盤の掘削には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の第１図に示すように、従来のダウンザホールハンマでは、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃するため、一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃が大きく、掘削時に激しい騒音と振動が発生していた。このため、より低振動、低騒音での作業が望まれる例えば住宅密集地や都市部のオフィス街での使用には、適していなかった。
【０００５】
このように、低振動、低騒音での作業が強く望まれる場所では、騒音と振動の発生を防止することが最重要課題の一つではあるが、多少の振動や騒音が発生しても支障がない場所（住宅密集地やオフィス街から少し離れた場所等）では、掘削作業の効率を高めて施工日数を短縮することも重要である。即ち、施工日数の短縮によってコスト縮減を図ることができると共に、ひいては現場周辺に及ぼす振動・騒音被害の発生日数の短縮にも繋がるからである。
【０００６】
（本発明の目的）
そこで本発明の目的は、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、低振動、低騒音で掘削作業ができると共に、掘削作業の効率を高めることによって掘削作業に要する施工日数を短縮できるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法を提供することにある。
その他の本発明の目的は以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
なお、後述する作用の説明の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、各構成要件を図面記載のものに限定するものではない。
【０００９】
本発明は、掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)と、ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、を有しており、上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１０】
本発明は、上記回転体(40)が、作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を備えている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１１】
本発明は、上記回転体(40)が、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１２】
本発明は、互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えており、別途独立して駆動する該ビット(41,42b,42e)に対応する各ピストンケース部材(22a,22b,22b)の作動流体流通経路(352,352,352,352,352)は、回転体(40)による制御を受けることなく流体貯留部(30)と常時連通した状態となっている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１３】
本発明は、上記流体貯留部(30)に、流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内する作動流体案内部材(8)が設けてある、地中掘削用の掘削装置である。
【００１４】
本発明は、上記掘削装置本体(2)に、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてある地中掘削用の掘削装置である。
【００１５】
本発明は、上記記載の掘削装置(1)(1b)と、該掘削装置(1)(1b)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた、回転式掘削機である。
【００１６】
本発明は、上記記載の掘削装置(1)(1a)を使用した地中掘削工法であって、掘削装置(1)(1a)に回転運動を与えながら地中掘削を行うことを特徴とする、地中掘削工法である。
【００１７】
本明細書及び特許請求の範囲にいう「作動流体」としては、エア（例えば圧搾空気）等の気体や、水、油などいった液体を採用することができる。
【００１８】
回転体の回転方向に沿ってそれぞれ設けてある作動流体流通経路の流通口の数と回転体の連通孔の数は、連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐことができれば、同数であっても、異なる数（多いまたは少ない）であっても良い。
【００１９】
連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐための連通孔と流通口の配置としては、以下のような場合を挙げることができる。
連通孔と流通口が同数であれば、連通孔と流通口のいずれか一方を等間隔とし、連通孔と流通口のいずれか他方を等間隔ではなく、間隔をずらして配置することができる。また、どちらも等間隔に配置せずにずらして配置しても良い。更に連通孔の数と流通口の数が異なる場合は、その数によってはどちらも等間隔に配置しても良い場合がある。例えば回転体の回転方向に沿って等間隔に五箇所設けてある流通口に対し、連通孔を六個所設けた場合には連通孔を等間隔で配置した場合であっても、連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐことができる。
【００２０】
本明細書及び特許請求の範囲にいう「防振材または／及び防音材」には、防振材または防音材のいずれか一方を含む場合もあるし、あるいは防振材及び防音材の両方（防振及び防音の両方の作用を備えたものも含む）を含む場合もある。
【００２１】
（作 用）
本発明に係る地中掘削用の掘削装置は、掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)を備え、次のように作用する。
【００２２】
（ａ）回転体(40)が回転することで、回転体(40)に設けてある複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を介して流体貯留部(30)と各作動流体ピストン経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)とが連通する。これにより、流体貯留部(30)から各作動流体ピストン経路(352,352,352,352,352)へ作動流体が送られる。その結果、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に内蔵されたピストン(61)によって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力が与えられて、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)は掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行う。
【００２３】
更に本発明では、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)との連通が可能なように上記回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、各連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で設けられている。これによって、同時に同じ流量の作動流体が流体貯留部(30)から各ピストンケース部材(22a,22b,22b,22b,22b)に送られることが防止される。その結果、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)は互いに時間をずらしながら打撃駆動する。したがって、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さい。
【００２４】
（ｂ）作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を回転体(40)が備えているものは、回転体(40)は他から動力を受けないで自ら回転する。よって、他の動力を備えている場合と比べて、構造が複雑になったり、部品点数が多くなったりすることを防止できる。
【００２５】
（ｃ）回転体(40)が連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えているものは、回転体(40)の回転に伴い、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さい作動流体供給孔(46)を介して上記流体貯留部(30)から流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体が送られ、ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与える前の待機状態までピストン(61)が移動する。これにより、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)が流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と連通すると、ビット(42a,42b,42c,42d,42e)は迅速に打撃駆動し、円滑に掘削を行う。
【００２６】
（ｄ）互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えているものは、同時に打撃駆動される複数のビット(41,42b,42e)により地面に対して同時に大きな衝撃力を与えることができるため、すべてのビットが互いに時間をずらしながら打撃駆動するものと比べて、掘削の作業効率が高い。
【００２７】
（ｅ）流体貯留部(30)に作動流体案内部材(8)が設けてあるものは、作動流体案内部材(8)が流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内され、回転体(40)の各連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)に均等またはできるだけ均等に作動流体が送られる。これにより、各ピストンケース部材(22a,22b)に送られる作動流体にムラが生じることを防止でき、その結果、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)毎の衝撃力を同じかできるだけ同じにして掘削面を均等に打撃できるようになる。
【００２８】
（ｆ）掘削装置本体(2)にピストンケース(22)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてあるものでは、ピストンの駆動時に発生する振動や音を防振材または／及び防音材(230)が緩和される。
【００２９】
本発明に係る回転式掘削機は、回転駆動装置(5)によって掘削装置(1)(1b)に回転運動を与えながら掘削作業を行う。回転運動を与えることにより、掘削装置(1)(1b)が有するビッド(42a,42b,42c,42d,42e)の掘削位置が掘削面に対して移動する。これにより、ビッド(42a,42b,42c,42d,42e)が掘削面全体を満遍なく打撃する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明に係る地中掘削用の掘削装置によれば、上記した回転体の作用により各ビットは互いに時間をずらして打撃駆動する。よって、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃していた従来のダウンザホールハンマに比べて、ビット一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さく、低振動、低騒音で掘削作業ができる。したがって、より低振動、低騒音での作業が望まれる住宅密集地や都市部のオフィス街などでの使用に適している。
また従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。これに対し、本発明では、比較的小さなビットを駆動させれば良いので、一つのビットを進退させるための作動流体（例えばエア）の消費量が小さく、その結果、作動流体を供給する供給装置（例えば、作動流体がエアの場合にはエアコンプレッサー）を小型化できる。よって、供給装置の設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。また供給装置の小型化により、供給装置を駆動させるエンジン等の駆動手段の小型化も可能となるので、駆動手段から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。
【００３１】
（ｂ）回転体が作動流体を受けて回転体を回転させるための作動流体受け羽根を備えているものは、回転体は他から動力を受けないで自ら回転するので、他の動力を備えている場合と比べて、構造が複雑になったり、部品点数が多くなったりすることを防止できる。
【００３２】
（ｃ）回転体が連通孔とは別に、流体貯留部と各流通口を連通させる作動流体供給孔を備えているものは、ビットは迅速に打撃駆動するので、円滑な掘削作業が可能である。
【００３３】
（ｄ）互いに時間をずらしながら打撃駆動するビットとは、別途独立して同時に打撃駆動する複数のビットを備えているものは、同時に打撃駆動される複数のビットにより地面に対して同時に大きな衝撃力を与えることができるため、掘削の作業効率が高い。また、互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビットも備えているので、すべてのビットが時間をずらしながら打撃駆動するものと比べ、掘削作業に要する施工日数を短縮できる。
【００３４】
（ｅ）流体貯留部に作動流体案内部材が設けてあるものは、各ビット毎の衝撃力を同じかできるだけ同じにして掘削面を均等に打撃できるようになる。
【００３５】
（ｆ）掘削装置本体にピストンケースの周りを囲むようにして防振材または／及び防音材が設けてあるものでは、ピストンの駆動時に発生する振動や音が外に漏れたり伝わることをより効果的に防止できる。
【００３６】
（ｇ）本発明に係る回転式掘削機及び地中掘削工法によれば、上記した効果を備えた掘削装置に回転運動を与えながら使用することにより、低振動、低騒音での掘削作業ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３８】
図１ないし図９は、本発明に係る地中掘削用の掘削装置の第一の実施例を説明するための図である。
図１は、本実施例に係る掘削装置を先端側から見た斜視説明図、
図２は、図１に示す掘削装置の縦断面説明図、
図３は、図１に示す掘削装置の分解斜視説明図であり、エアタンク部材と、エアタンク部材から取り外した掘削ビット部材を分解した状態で示している。なお、図３においてエアタンク部材３の基部側（上方側）は図示を省略している。
図４は、掘削ビット部材に収容されているピストンケース部材を縦断面して内部構造を表した側面視説明図であり、内蔵されたピストンが上下動（進退動）している状態を図４(ａ)〜(ｄ)で経時的に示している。
【００３９】
図５は、図２に示す掘削装置のエアタンク部材内に配置される流体案内部材を示す斜視説明図、
図６は、図５に示す流体案内部材の内部に配置される回転体を示す斜視説明図、
図７は、図５に示す流体案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図、
図８(ａ)ないし(ｄ)は、図７に示した回転体の回転状態を経時的に示した一部省略説明図であり、図８(ａ)は図７に示す状態に対応している。なお、図８では、図７で示したエア受け羽根４５とエア供給孔４６を省略している。
図９は、掘削装置と回転駆動装置で主に構成される回転式掘削機を示す側面視説明図である。
【００４０】
図９に示す回転式掘削機６は、図１に示す地中掘削用の掘削装置１と、掘削装置１に回転運動を与えることができる回転駆動装置５とを備えている。
まず、掘削装置１について説明し、その後、回転駆動装置５について説明する。
【００４１】
［掘削装置１］
図１及び図２に示すように、掘削装置１はその全体が略円柱状に形成されている。掘削装置１は、掘削側（先部側）に位置する掘削装置本体である掘削ビット部材２と、基部側に位置する作動流体貯留部材であるエアタンク部材３を備えている。
【００４２】
掘削ビット部材２は、その先端側に複数（本実施例では６つ）のビット４１，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ,４２ｅを備えている。各ビット４１，４２ａ，・・・は、掘削ビット部材２よりも小さくなって複数設けてある。掘削装置１は、後述する図９に示すように、クレーン（図示省略）により懸吊されることにより、先端の各ビット４１，４２，・・・が下を向くように立てた状態で使用される。
【００４３】
本実施例では、図１に示すように、各ビット４１，４２ａ，・・・は、掘削ビット部材２の軸心部に一箇所設けられた中央ビット４１と、中央ビット４１を中心とする円周上に等間隔で（中央ビット４１の周りに）五箇所設けられた周辺ビット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ,４２ｅで構成されている。後述するように、中央ビット４１はヘッド部が円形状に形成されているのに対し、周辺ビット４２ａ，・・・はヘッド部が略三角形状に形成されている。
【００４４】
各周辺ビット４２ａ，・・・は、同時でなく互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されている。これに対し、中央ビット４１は、他の周辺ビット４２ａ，・・・の打撃動作とは別途独立して打撃駆動される。
【００４５】
エアタンク部材３は、固着具であるボルト３１とナット３２（図１では隠れて見えず、図２を参照）により掘削ビット部材２の基部側に着脱可能に接続されている。図２に示すように、エアタンク部材３には、各ビット４１，４２ａ，・・・を駆動させる作動流体であるエアを高圧状態で貯留できるエア貯留部３０を備えている。
【００４６】
以下、掘削装置１の各構成部材について順を追って詳しく説明する。
【００４７】
（掘削ビット部材２）
図３に示すように、掘削ビット部材２は、上から順に、接続体２１を備えると共にピストンを含む駆動手段等を収容したピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，２２ｂ，２２ｂ，２２ｂ，２２ｂの他、ピストンケース取付体２３、ドライブチャック２４、チャックガイド２５、ビット４１，４２ａ，・・・等を備えている。
【００４８】
各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，・・・は、金属製で円筒形状のピストンケース本体２２０を有している。各ピストンケース本体２２０の基端部（図３で上部）には接続体２１が螺合されている。各ピストンケース本体２２０の先端部（図３で下部）には、ドライブチャック２４、チャックガイド２５を介して各ビット４１，４２ａ，・・・が接続される。各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂは、各ビット４１，４２ａ，・・・と同じ数（本実施例では複数、全体で六ヶ所）設けられている。
【００４９】
なお、以下、説明の便宜上、中央ビット４１に対応するピストンケース部材２２ａを「中央ピストンケース部材２２ａ」といい、各周辺ビット４２ａ，・・・に対応するピストンケース部材２２ｂを「周辺ピストンケース部材２２ｂ」という場合がある。
【００５０】
図４を参照する。図４では、掘削ビット部材に収容されているうちの一つの中央ピストンケース部材２２ａについて表しているが、その他の周辺ピストンケース部材２２ｂについても、ビット４１の形状が異なるだけで同じか大体同じ構造であり、ピストン６１は同じように往復運動する。
【００５１】
図４に示すように、ピストンケース本体２２０には、ビット４１を作動させるピストン６１を含む駆動手段等が内蔵（収容）されている。即ち、ピストンケース本体２２０には、ピストン６１の他、シリンダー６２、チェックバルブ６３、エアディストリビータ６４（リジットバルブ）、バルブスプリング６５、フートバルブ６６、メイクアップリング、Ｏ−リング、ピストンリタイナーリング、ビットリティーナリング等が設けてある。この駆動手段については、公知のダウンザホールハンマの駆動機構（例えば特開昭６１−９２２８８号公報記載）と同じか大体同じであるので、詳しい説明を省略する。
【００５２】
図４(ａ)〜(ｄ)を参照して、この駆動機構について簡単に説明する。
まず、図９に示す掘削作業前の掘削装置１を吊り下げた状態では、図４(ａ)に示すように、先端のビット４１はその自重によりピストンケース部材２２ａの先端へ突出した状態となっている。この状態では、ピストン６１の先部側周面部がピストンケース本体２２０の内周面に接しており、エアホース３５１から導入されるエアがピストン６１の先部側にまわらない（送られない）。これにより、ピストン６１が上昇することはなく（ピストンケース本体２２０の基部側へ移動することはなく）、ビット４１は駆動停止状態となっている。
【００５３】
そして、図４(ｂ)のように、地面（または接地面）である掘削面Ｌにビット４１が当接するまで、吊り下げた状態の掘削装置１を降ろすと、掘削装置１の自重によってビット４１がピストンケース本体２２０内部に移動する。これにより、ピストン６１の先部側周面部とピストンケース本体２２０の内周面の間にできた間隙から、エアがピストン６１の下部側にまわり、図４(ｃ)、更に図４(ｄ)に示すようにピストン６１を高速で押し上げる。
【００５４】
その後、ピストン６１が所要の位置まで上昇すると、再び、ピストン６１の先部側周面部がピストンケース本体２２０の内周面に接し、エアがピストン６１の先部側にまわらないようになる。これにより、エアがピストン６１の上部側にまわり、押し上げられたピストン６１が逆に高速で押し下げられ、図４(ａ)に示すように先端のビット４１の基部側を打撃する。これによって、フートバルブ６６から入ったエアがビット４１内を通ってビット４１先部側から排出されると共に、ビット４１が先端に突出して打撃駆動される。この繰り返されるピストン６１の上下の往復運動に伴う衝撃力によって、掘削側のビット４１が（他のピストンケース部材２２ｂのビット４２ａも同様に）進退し、地中を掘り込んでいく。各ビット４１，４２の進退ストロークは、例えば約１〜３センチである。
【００５５】
各ビット４１，４２ａ，・・・は、高速で打撃振動し（上下動または進退し）地盤を掘削する。例えば一つのビット当たり、１分間に１２００〜１３００回、ビット全体で１分間に７２００〜７８００回程度打撃駆動される。なお、この時間あたりの打撃回数は、同じ掘削装置１を用いても、掘削対象である地層の硬さにより変動する。硬い地層の場合、地盤を打撃した後のビット４１，４２ａ，・・・の戻りが速く、これに追従してピストン６１の上下動が激しくなるため、各ビット４１，４２ａ，・・・の打撃回数が増加する。
【００５６】
図２に示すように、各ピストンケース本体２２０の基端部に位置する接続体２１は、作動流体の経路である孔２１１（図３では見えず）を有し、基端側が断面凸状に形成されている。その凸状部分が差込部２２２を構成し、差込部２２２がエアタンク部材３へ差し入れられて装着される。そうして、エアタンク部材３から接続体２１の差込部２２２を介して送られるエアによって、各ピストンケース部材２２内の駆動手段が駆動する。
【００５７】
各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，・・・（本実施例では合計で６本）は、略円柱形状の取付体であるピストンケース取付体２３（図３参照）に着脱可能に取り付けられている。ピストンケース取付体２３は、筒状本体２３１（図２参照）と、筒状本体２３１の先部側の開口部に固着されているカバー体２３３（以下、「先部カバー体２３３」という）と、筒状本体２３１の基部側の開口部に固着されているカバー体２３４（以下、「基部カバー体２３４」という）で主に構成されている。
【００５８】
更にピストンケース取付体２３の内部には、円筒形状で細長いケーシングであるピストンケースケーシング２３２（図２参照）が収容されている。このピストンケースケーシング２３２に、ピストンケース本体２２０が差し入れられた状態で取り付けられる。ピストンケースケーシング２３２はピストンケース本体２２０と同じ数設けられており、その軸心方向がピストンケース取付体２３の長手方向と同じになるように設けてある。
【００５９】
先部カバー体２３３は所要の厚みを有し、ピストンケース部材２２を挿設するための孔である挿通孔２３５がそれぞれ設けられている。同じく、基部カバー体２３４は所要の厚みを有し、ピストンケース部材２２ａ，２２ｂを挿設するための孔である挿通孔２３６（図２参照）がそれぞれ設けられている。本実施例では、挿通孔２３５，２３６は中央部に一箇所、中央部を中心とする円周上に等間隔で五箇所の合計で六ヶ所に設けてある。
【００６０】
図２に示すように、この上下二つのカバー体２３３，２３４によって挟まれた状態で、上記した各ピストンケースケーシング２３２が固着され、筒状本体２３１内に収容されている。ピストンケースケーシング２３２の先端側の孔（符号省略）は、先部カバー体２３３の挿通孔２３５と連通している。ピストンケースケーシング２３２の基端側の孔（符号省略）は、基部カバー体２３４の挿通孔２３６と連通している。
【００６１】
更に、ピストンケース取付体２３（筒状本体２３１）内のピストンケース本体２２０，２２０間に形成されている空隙部分には、防振材または／及び防音材として砂２３０（図２参照）が充填されている。
【００６２】
また各ピストンケース本体２２０の先端部は、先部カバー体２３３から一部突出している。この突出部分の孔（符号省略）に、図３に示す略筒状のドライブチャック２４の基端側がややきつく押し込まれた状態で取り付けられる。ドライブチャック２４の先端側の孔２４１には、チャックガイド２５を介し各ビット４１，４２ａ，・・・の基部側が進退自在に収納される。
【００６３】
チャックガイド２５は平面視略円形状で所要の厚みを有し、ピストンケース取付体２３の先端（先部カバー体２３３）に固着されている。チャックガイド２５の固着には、固着具であるボルト２５１と、ピストンケース取付体２３側から取り付けられるナット２５２（図３でピストンケース取付体２３の左側に図示）が使用されている。
【００６４】
チャックガイド２５の先部側には、中央に底面視円形の凹部２５３と、凹部２５３を取り囲むようにして底面視Ｖ字状の溝である所要数の凹部２５４が放射状に設けてある。凹部２５３には、底面視円形状のヘッド部４１１を備えた中央ビット４１が配置される。各凹部２５４には、底面視略三角形状のヘッド部４２１を備えた周辺ビット４２ａが配置される。各ビット４１，４２ａ，・・・のヘッド部４１１，４２１には、超硬合金製のボタンチップ４１２が多数設けてある。
【００６５】
チャックガイド２５には、各ビット４１，４２ａ，・・・と同じ数の孔で構成された取付部である取付孔２５５が設けてある。取付孔２５５は上記した凹部２５３と凹部２５４内に位置している。この取付孔２５５の基部側にはドライブチャック２４の先端部が嵌め入れられる。ドライブチャック２４は六角ナット状の回り止め部２４２を有し、チャックガイド２５の取付孔２５５には回り止め部２４２が嵌め入れられる六角状の凹部２５６（図２参照）が形成されている。
【００６６】
各ビット４１，４２ａ，・・・の基部側はスプライン軸として形成され、この基部側が取付孔２５５の先端部から嵌め入れられることにより、内周壁に凹凸の係合用の溝条（図示省略）を形成したドライブチャック２４の内部に装着されている。各ビット４１，４２ａ，・・・の基部側は、上記したビットリティーナリングとＯ−リングにより、ドライブチャック２４側から外れないように装着される。
【００６７】
また図１に示すように、ピストンケース取付体２３の外周には軸方向に沿って突条であるフラットバー２６が所要数設けられている。本実施例では、フラットバー２６は周方向に所要の間隔をおいて複数（合計で六箇所）設けてある。そして、地盤の掘削作業時に掘削した孔の内部に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）は、掘削ビット部材２（チャックガイド２５）の先部側から噴射されるエアによって掘削した孔とフラットバー２６，２６間との隙間を通って地表面へ送り出される。
【００６８】
（エアタンク部材３）
エアタンク部材３の基端部（図２で上端部）には、エアを導入するための連結ジョイント３４が突出して設けてある。連結ジョイント３４から導入されたエアは、エアタンク部材３内のエア貯留部３０内に貯留される。符号３４０は、連結ジョイント３４の吹き出し孔を示している。
【００６９】
図３に示すように、エアタンク部材３の先部側には、掘削ビット部材２の基端部（各ピストンケース部材２２ａの差込部２２２側）と連結するための連結体３３が設けられている。更に図２に示すように、連結体３３よりも基部側（図２で上方側）の内部にエア貯留部３０が設けてある。エア貯留部３０は、平面視円形状の板状体で構成された区画体３００によって連結体３３側と区画されている。
【００７０】
図３に示すように、連結体３３の先部には連結孔３３１が所要数設けてある。そして、図２に示すように、この各連結孔３３１に差し込まれたピストンケース部材２２ａ，・・・の差込部２２２に、各エアホース３５１，３５２の一端部（図２で下端部）がそれぞれ接続されている。
【００７１】
各エアホース３５１，３５２の他端部（図２で上端部）は、上記区画体３００に形成された作動流体の流通孔である各区画孔３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ（図７で破線で示す）にそれぞれ接続されている。各区画孔３ａ，・・・及び各エアホース３５１，３５２は、各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂへ作動流体を送るための作動流体ピストン経路を構成している。
【００７２】
なお、図２ではすべてのエアホースを図示してないが、エアホースはピストンケース部材２２ａ，２２ｂの全数に対応して（ピストンケース部材２２ａ，２２ｂと同じ数、本実施例では６本）設けられている。また本実施例では、各エアホース３５１，３５２が収容されている連結体３３は、全体として中空の略筒状体となっているが、中実状に形成することもできる。
【００７３】
本実施例では、図７で破線で示す各区画孔３ａ，・・・は円形の孔で構成されている。各区画孔３ａ，・・・は、各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，・・・の数に対応して設けてある。即ち、図７で破線で示すように、区画体３００の中心部に区画孔３ｆ（以下、「中央区画孔３ｆ」という場合がある。）が一箇所設けてあり、この中央区画孔３ｆを中心とする円周上に区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ（以下、「各周辺区画孔３ａ」という場合がある。）が等間隔で五箇所設けてある。
【００７４】
中央区画孔３ｆには、図１に示す中央ビット４１に対応する中央ピストンケース部材２２ａから導出されたエアホース３５１（図２参照。以下、「中央エアホース３５１」という）が接続されている。中央区画孔３ｆを囲む残りの各周辺区画孔３ａ，・・・は、図１に示す周辺ビット４２ａ，・・・に対応するピストンケース部材２２ｂから導出されたエアホース３５２（図２参照。以下、「周辺エアホース３５２」という）がそれぞれ接続されている。この各周辺エアホース３５２の内径と長さはすべて同じである。
【００７５】
更に、図２でエア貯留部３０側には、エア貯留部３０内でエアを受けて回転する回転体４０（図６も参照）が設けてある。回転体４０は、区画体３００と接して設けられている。回転体４０の詳細については後述する。
【００７６】
（エア案内部材８）
図６に示す回転体４０は、図２及び図５に示す盃（さかずき）のような形をした作動流体案内部材であるエア案内部材８の内部に配置されている。エア案内部材８は、連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０からエアを受ける半球状（ボール状）の作動流体案内受部であるエア案内受部８１と、エア案内受部８１を支える略円錐体の錐壁部で構成される回転体収容体８２を有している。本実施例では、回転体収容体８２の基端部８２３（図２で下端部）は区画体３００の周縁部付近に固定されているが、エア貯留部３０の内壁面３０４に直接的または間接的に固定することもできる。
【００７７】
図５に示す回転体収容体８２には、回転体収容体８２内部にエアを取り入れる所要数の取入部８２１,８２２を有している。本実施例では、取入部８２１，８２２は、回転体収容体８２の先部側（図５で上側）に設けられた取入孔８２１と、回転体収容体８２の基部側（図５で下側）に設けられた取入管８２２で構成されている。
【００７８】
取入孔８２１（図２も参照）は、回転体収容体８２の周面方向に沿って等間隔で三箇所設けてある。各取入孔８２１は、内部の回転体４０に向かって放出されるように、図２で下斜め方向に傾けて設けてある。取入管８２２は、図７に示すように、回転体４０に所要数設けてある後述する半円形状のエア受け羽根４５（図６も参照）にエアが当たって回転体４０が円滑に回転するように、回転体４０の回転方向に沿うようにしてやや傾けて設けてある。更に取入管８２２は、回転体４０に向けて図２でやや下斜め方向に傾けて設けてある。
【００７９】
このような構成により、図２で上方に示す連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０から供給されたエアは、エア案内部材８の受部８１に当たった後、受部８１の凹部面に沿って跳ね返り、更に弧を描くようにして回転体収容体８２側へ戻って取入孔８２１及び取入管８２２を抜け、回転体４０側へ送られる。
【００８０】
（回転体４０）
図６及び図７に示すように、回転体４０は、平面視円形の回転板４３と、回転板４３を回転可能に軸支する軸部である筒状の回転軸４ｆを備えている。図２に示すように、回転軸４ｆは、区画体３００中央の中央区画孔３ｆ（図７も参照）に回転可能に差し込まれ、中央区画孔３ｆから抜けない構造となっている。
【００８１】
上記したように中央区画孔３ｆ（図２参照）には、中央エアホース３５１が接続されている。これにより、エア貯留部３０と中央エアホース３５１は、回転軸４ｆを介して常時連通した状態となっている。したがって、エア貯留部３０内のエアは、連続的に中央エアホース３５１に送られて中央ピストンケース部材２２ａ内のピストン６１を駆動し、それによって中央ビット４１が周辺ビット４２ａ，・・・とは別途独立して打撃駆動される。符号３０１は、ボールベアリング（玉軸受孔）の転動体を示している。
【００８２】
図１０は、図２に示した回転体の他の実施例を示す部分拡大説明図である。
図６に示した回転体４０では、回転軸４ｆと回転板４３とが一体化しており、共に回転する。これに対し、図１０に示すように、区画体３００に固定された軸部４４ａを軸中心として、回転板４３ａが回転するように構成することもできる。
【００８３】
この場合、軸部４４ａを長くしてその他端部４４１（図１０で下端部）を中央ピストンケース部材２２ａの孔２１１に挿設等することで連結し、回転軸４ｇの先部をボルトの頭部のように区画孔３ｆよりも径大に形成することができる。符号３０２はボールベアリングの転動体を示している。
【００８４】
また図７に示すように、回転板４３は、エア貯留部３０（図７で回転板４３よりも紙面側にエア貯留部３０が位置している。）と、破線で示す各周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅとの開度を制御すべく、各周辺区画孔３ａ，・・・が設けてある区画体３００部分を覆うことができる大きさで、尚かつ区画体３００と接して設けられている。回転板４３は、エア貯留部３０と各周辺区画孔３ａ，・・・とを連通させる回転孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを有している。各回転孔４ａ，・・・は、エアを流通させる連通経路を構成している。
【００８５】
図６に示すように、各回転孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅは、回転軸４ｆを中心とする円周上に（回転体４０の回転方向に沿って）所要の間隔をおいて所要数配置されている。本実施例では、各回転孔４ａ，・・・は、各周辺ビット４２ａ，・・・を駆動する周辺ピストンケース部材２２ｂ，・・・の数に対応して五箇所設けてある。各回転孔４ａ，・・・は円形の孔で構成されており、各周辺区画孔３ａ，・・・と同じ内径か大体同じ内径の孔である。
【００８６】
なお、各回転孔４ａ，・・・及び周辺区画孔３ａ，・・・は、いずれか一方または双方を平面視で長円形状（楕円状）の孔とすることもできるし、方形または矩形状等のその他の形状の孔とすることもできる。更に各回転孔４ａの内径を周辺区画孔３ａの内径よりも大きくすることもできるし、その逆にすることもできる。
【００８７】
各回転孔４ａ，・・・は、回転体４０の回転によって回転方向側の回転孔４ａ，・・・から徐々に各周辺区画孔３ａ，・・・との開度が増大するように、回転体４０の回転方向に沿って等間隔ではなく間隔を変えて（間隔をずらして）配置されている。
【００８８】
即ち、図７で破線で示す各周辺区画孔３ａ，・・・が同一円周上に等間隔で五箇所設けられているのに対し、実線で示す各回転孔４ａ，・・・は、同一円周上に等間隔ではなく、後述するように間隔を変えて五箇所設けられている。ここで、説明の便宜上、図７で右下の周辺区画孔３ａと連通していない回転孔４ａを第一回転孔４ａとし、その周辺区画孔３ａを第一区画孔３ａとする。
【００８９】
また第一回転孔４ａから図７で時計回りに（回転方向と反対方向に）順に第二回転孔４ｂ、第三回転孔４ｃ、第四回転孔４ｄ、第五回転孔４ｅとする。同様に、破線で示す第一区画孔３ａから図７で時計回り（回転方向と反対方向）に順に第二区画孔３ｂ、第三区画孔３ｃ、第四区画孔３ｄ、第五区画孔３ｅとする。
【００９０】
そうすると、図７で示す状態では、第二回転孔４ｂは第二区画孔３ｂとその内径の１／３程度重ねって連通し、第三回転孔４ｃは第三区画孔３ｃとその内径の１／２程度重ねって連通し、第四回転孔４ｄは第四区画孔３ｄとその内径の２／３程度重ねって連通し、更に第五回転孔４ｅは第五区画孔３ｅと全体が重ねって完全に連通している。そして、回転体４０の回転によって各回転孔４ａ，・・・が各周辺区画孔３ａ，・・・と連通していき、エアが各周辺エアホース３５２を通って周辺ピストンケース部材２２ｂに送られ、図１に示す周辺ビット４２ａ，・・・が駆動される。回転体４０の詳細な作用については、後述する。
【００９１】
図６及び図７に示すように、隣り合う回転孔４ａ，４ｂのほぼ中間付近には、半円形状のエア受け羽根４５（合計で五箇所に）が設けてある。エア受け羽根４５は、回転板４３の周縁部に沿って配置されている。エア受け羽根４５は、棒状の支持部４５１（図６参照）を介して回転体４０の回転板４３に固定されている。エア受け羽根４５は、回転体４０が図６で左回りに（反時計回りに）回転するように、エア受け羽根４５の凹部面を回転方向とは逆に向けて取り付けてある。なお、エア受け羽根４５の数は図示したものに限定するものではない。
【００９２】
更に隣り合うエア受け羽根４５と各回転孔４ａ，・・・の間には、各回転孔４ａの内径よりも小径の貫通した作動流体供給孔であるエア供給孔４６が所要数（本実施例では一箇所、回転板４３全体で１０箇所）設けてある。エア供給孔４６は、各周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅと連通するように、回転軸４ｇを中心とする円周上に設けてある。回転体４０の回転によって各エア供給孔４６が各周辺区画孔３ａ，・・・と連通することにより、エア貯留部３０からエアが各周辺ピストンケース部材２２ｂに少量ずつ送られ、内部のピストン６１を打撃前の待機状態まで駆動させる。この作用については後述する。
【００９３】
（エアタンク部材３の外周部分）
図２に示すように、エアタンク部材３の連結体３３よりも基部側（図２で上部側）は、連結体３３をほぼ境にして基部側にむかってややすぼまって形成されている。この連結体３３よりもやや径小に形成された径小部分３６の外径は、後述する回転駆動装置５（図９参照）に設けてある筒状のドライブブッシュ５１の内径と合うように作られている。
【００９４】
そして、図９に示すように、掘削装置１を立てた状態で、掘削装置１の基端部からドライブブッシュ５１を嵌め込んで落とし込むと、ドライブブッシュ５１はエアタンク部材３の径大となっている部分（連結体３３付近）で止まり、下に落ちない。これについての詳しい作用は、後述する。
【００９５】
更に、図１に示すように、エアタンク部材３の外周には軸方向に沿って突条であるフラットバー３６１が所要数設けられている。本実施例では、フラットバー３６１は複数（合計で六箇所）設けてある。そして、掘削作業時に、このフラットバー３６１が後述する回転テーブル（ロータリテーブル）を備えた回転駆動装置５（図９参照）のドライブブッシュ５１の内壁部に設けてある係合溝に係合し、ドライブブッシュ５１の回転駆動力（回転運動）が掘削装置１に伝達される。
【００９６】
［回転駆動装置５］
一方、図９に示す回転駆動装置５は、上記したように掘削装置１に回転運動を与えるものである。回転駆動装置５は、回転駆動装置本体５０と、回転駆動装置本体５０を支えるアウトリガ５２を備えている。上記したように、回転駆動装置本体５０は、ドライブブッシュ５１を介して掘削装置１を装着でき、掘削装置１に回転運動を与える回転テーブル（図９では隠れて表れない）を備えている。
【００９７】
（作 用）
掘削装置１を備えた回転式掘削機６の作用について説明する。
なお、本実施例では、地盤に杭用の孔を掘削する場合を例に挙げて、回転式掘削機６の作用を説明する。
【００９８】
まず、図９に示すように、回転式掘削機６を構成する回転駆動装置５は、例えばＨ鋼等で組んだ仮設足場６００上に載置される。一方、掘削装置１の基端部に、地盤に掘削する孔の長さに応じてケリーロッド７を所要数（必要数）接続する。本実施例では、ケリーロッド７を一つ繋げているが、二以上（複数）接続しても良い。
【００９９】
ケリーロッド７はエア供給管を内蔵している。ケリーロッド７と掘削装置１はピン、ボルト、ナット等からなる固着具（図示省略）で固着される。ケリーロッド７を繋いだ掘削装置１は、クレーン（図面では表れず）によって懸吊支持される。図９で符号７３は、クレーンに接続されたワイヤを示している。
【０１００】
そして、回転駆動装置５の回転テーブル（図５では隠れて表れず）にドライブブッシュ５１をセットする。更にクレーンで懸吊支持しながら、掘削装置１のエアタンク部材３のフラットバー３６１をドライブブッシュ５１の内壁の溝である係合溝（図面では隠れて表れず）に係合させる。そうして、クレーンにより掘削装置１を吊り降ろしながら掘削を開始する。
【０１０１】
掘削時において、回転テーブルからドライブブッシュ５１に伝達される回転駆動力はエアタンク部材３に伝達されて掘削装置１が回転する。ケリーロッド７の上端には、クレーンにより懸吊支持するための支持軸７１が設けてある。この支持軸７１に、掘削装置１にエアを供給する供給管７２が接続されている。また支持軸７１にはエアスイベル（図示省略）が設けてある。
【０１０２】
供給管７２から送られるエアは、ケリーロッド７のエア供給管を通って掘削装置１に送られる。掘削装置１に送られたエアは、図２に示す連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０から放出されエア貯留部３０に貯留される。
【０１０３】
吹き出し孔３４０から供給されたエアは、エア案内部材８の受部８１に当たった後、受部８１の凹部面に沿って跳ね返り、更に弧を描くようにして回転体収容体８２側に戻って回転体４０へ送られる。
【０１０４】
そして、回転体４０はエア受け羽根４５にエアを受けながら、図８(ａ)の状態から図８(ｂ)、(ｃ)、(ｄ)の順で、左回りに（反時計回りに）回転する。なお、図８(ａ)〜(ｄ)では、回転体４０の回転状態を経時的に示しているが、説明の便宜上、各図面間の時間間隔はすべて同じではない。
【０１０５】
エアは、回転体４０を回転させると共に、図２に示す回転体４０の筒状の回転軸４ｇと各回転孔４ａ，・・・から各エアホース３５１，３５２を通して、対応する各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂに送られ、中央ビット４１及び各周辺ビット４２ａ，・・・を打撃駆動する。
【０１０６】
このうち、中央ビット４１は、回転体４０によるエアの流量制御を受けないため、回転軸４ｇから連続的にエアが中央ピストンケース部材２２ａに送られることにより、他の周辺ビット４２ａの打撃動作とは独立して打撃駆動される。
これに対し、各周辺ビット４２ａ，・・・は、回転体４０の回転によって、エア貯留部３０と各周辺区画孔３ａとの開度を制御されて、以下のように打撃駆動される。
【０１０７】
即ち、図８(ｂ)の状態では、図８(ａ)で第五区画孔３ｅと連通していた第五回転孔４ｅが移動して非連通状態となっており、その他の各回転孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄも他の周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと非連通状態となっている。
【０１０８】
また図８(ｃ)の状態では更に回転して、図８(ｂ)の状態で非連通状態だった第一回転孔４ａが第五区画孔３ｅとその内径の２／３程度連通しており、第二回転孔４ｂも第二区画孔３ｂとその内径の１／３程度連通し、第三回転孔４ｃは未だ非連通状態である。
【０１０９】
更に図８(ｄ)の状態では、図８(ｃ)の状態で２／３程度連通していた第一回転孔４ａが第五区画孔３ｅと完全に連通し、１／３程度連通していた第二回転孔４ｂが第一区画孔３ａとその内径の１／２程度連通し、非連通状態だった第三回転孔４ｃが第二区画孔３ｂとその内径の１／３程度連通している。
【０１１０】
以上のように、回転体４０が回転することで、回転方向側の第一回転孔４ａ，・・・側から徐々に各区画孔３ａ，・・・との開度が増大していき、それぞれの第一回転孔４ａ，・・・が順に連通した後は、また図８(ｂ)のような非連通状態に戻って、更にこれを繰り返していく。
【０１１１】
このように、回転体４０の回転方向に沿って順番に各回転孔４ａ，・・・が連通していくことにより、エア貯留部３０から各周辺ピストンケース部材２２ｂに同時でなく、順次時間をずらしながらエアが導入される。これにより、周辺ピストンケース部材２２ｂに対応する各周辺ビット４２ａ，・・・（図１参照）が周方向に周辺ビット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ,４２ｅの順で順番にずれながら打撃していく。したがって、掘削面に対して満遍なく、ほぼ均等に各ビット４１，４２ａ，・・・の打撃による衝撃力が与えられる。
【０１１２】
また上記したように、回転体４０の回転によって回転孔４ａよりも内径が小さい各エア供給孔４６が各周辺区画孔３ａ，・・・と連通することにより、エア貯留部３０から各周辺ピストンケース部材２２ｂにエアが少量ずつ送られる。これにより、各周辺ピストンケース部材２２ｂ内部のピストン６１が打撃前の待機状態となるまで（ピストン６１が上方へ移動した状態か、あるいは上昇しないまでも周辺ピストンケース部材２２ｂへある程度のエアが送られた状態まで）作動流体が送られる。その結果、各回転孔４ａが各周辺区画孔３ａと一致した際に、ピストン６１が迅速に下降してビット４１を打撃する。つまり、各回転孔４ａが各周辺区画孔３ａと一致してからビット４１が打撃するまでの時間的なずれが解消または短縮される。
【０１１３】
以上のようにして、各ビット４２ａ，・・・が互いに時間をずらしながら打撃駆動することから、掘削する孔とほぼ同じ径の一つのハンマビットを上下動させて地面を打撃していた従来のダウンザホールハンマを比べ、低騒音、低振動で掘削作業ができる。したがって、住宅密集地や都市部のオフィス街等での使用に好適である。
【０１１４】
更に、回転駆動装置５によって掘削装置１に回転運動が与えられることで、掘削装置１が有する各周辺ビット４２ａ，・・・の掘削位置が掘削面に対して移動する。これにより、各ビッド４１，４２が掘削面全体を満遍なく打撃する。また、掘削装置１が回転することにより、掘削時に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）が円滑に地表面へ送り出される。
【０１１５】
また図２に示すように、各ビット４１，４２ａ，・・・を作動させるピストン６１等の駆動手段はピストンケース本体２２０内に収容され、更に筒状のピストンケースケーシング２３２によって覆われており、更には防振材または／及び防音材である砂２３０が充填された筒状本体２３１内に収容されている。これにより、駆動手段の駆動時に発生する音や振動が外部に漏れたり伝わることが防止し、低騒音・低振動化を可能としている。
【０１１６】
また本実施例では、回転駆動装置５がアウトリガ５２を備えているので、アウトリガ５２によって掘削作業時の安定性が向上するだけでなく、回転駆動装置本体５０を接地面に直接載置して掘削を行う場合に比べ、回転駆動装置本体５０から接地面に伝わる振動が緩和される。これにより、より効果的に低振動、低騒音化を図ることができる。
【０１１７】
更に上記したように、従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。
【０１１８】
これに対し、本実施例では、掘削する孔に対して径小の各ビット４１，４２ａ，・・・を駆動させれば良いので、一つのビットを上下動させるためのエアの消費量が小さく、その結果、使用するエアコンプレッサーを小型化できる。よって、エアコンプレッサーの設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。またエアコンプレッサーの小型化により、エアコンプレッサーを駆動させる原動機の小型化も可能になるので、原動機から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。
【０１１９】
なお、本実施例では各ビット４１，４２ａ，・・・を合計で六ヶ所設けた掘削ビット部材２を使用しているが、特にその数を限定するものではない。本実施例では、掘削ビット部材２の直径は例えば４５０〜７００ｍｍである。
【０１２０】
本実施例とは相違して、例えばビットを五箇所設けて掘削ビット部材２を構成した場合（軸心部に一箇所、その周りに四箇所）では、掘削ビット部材２の直径を例えば４５０ｍｍ以下とすることができる。更に、例えばビットを六〜七箇所設けて掘削ビット部材２を構成した場合（軸心部に一箇所、その周りに五箇所または六箇所）では、掘削ビット部材２の直径は例えば７００ｍｍ以上とすることができる。
【０１２１】
なお、ケリーロッド７の代わりに、エア供給管を有するスクリュー軸を使用することもできる。スクリュー軸を使用すれば、掘削時に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）をより円滑に地表面へ送り出す（排土する）ことができる。またエアタンク部材３の周面部に排土用の螺旋羽根を設けることもできる。
【０１２２】
また本実施例では、回転テーブルを備えた回転駆動装置５を用いて掘削作業を行った場合について説明したが、掘削装置１に回転運動を与える手段は特に回転テーブルに限定するものではなく、三点式杭打ち機やリーダー等といった公知の回転駆動手段を採用することができる。
【実施例２】
【０１２３】
図１１及び図１２は、本発明に係る地中掘削用の掘削装置の第二の実施例を説明するための図である。
図１１は、掘削装置の縦断面説明図、
図１２は、図１１に示すエア案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図であり、実施例１でいう図７に対応する図である。
【０１２４】
なお、実施例１と同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、実施例１で説明した箇所については、説明を省略し、主に相異点を説明する。
【０１２５】
上記した実施例１（図２及び図７参照）では、 回転体４０によって五つの周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅとの開度を制御している。これに対し、本実施例に係る掘削装置１ａでは、図１２で示す回転体４０ａによって３つの区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ（以下、「内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ」という。）との開度を制御している。更に、回転体４０ａの外方には、３つの区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆ（以下、「外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆ」という。）が配置されている。
【０１２６】
以下、本実施例に係る掘削装置１ａについて更に詳細に説明する。
図１１に示す回転体４０ａの回転軸４ｇは、実施例１（図２参照）と相違して筒状に形成されておらず、エアホースは接続されていない。回転軸４ｇは、区画体３００ａの中央の軸受孔３０３に回転可能に挿設され、軸受孔３０３から抜けることはない。軸受孔３０３を中心とする区画体３００ａ（図１２参照）の円周上には、上記した内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ（破線で示す）が等間隔で三箇所配置されている。
【０１２７】
このうちの一つの内方区画孔５ａ（図１２で右側に位置）は、図１に示す周辺ビット４２ａに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂ（図１１参照）から導出された周辺エアホース３５３に接続されている。また残りの一方（図１２で区画孔５ａの左下）の内方区画孔５ｂは、図１に示す周辺ビット４２ｃに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂから導出された周辺エアホース３５４（図１１参照、一部省略）に接続されている。更に残り他方の内方区画孔５ｃ（図１２で区画孔５ａの左上）は、図１に示す周辺ビット４２ｄに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂから導出された周辺エアホース３５５（図１１参照）に接続されている。なお、これら内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃが接続されている各エアホース３５３，３５４，３５５は、同じ内径で同じ長さである。
【０１２８】
回転板４３ａは、エア貯留部３０と各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとを連通させる回転孔６ａ，６ｂ，６ｃを有している。各内方回転孔６ａ，・・・は、エアを流通させる連通経路を構成している。
【０１２９】
各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃは、回転板４３ａの回転中心を中心とする円周上に（回転体４０ａの回転方向に沿って）所要の間隔をおいて所要数配置されている。本実施例では、各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃは、上記した内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃの数に対応して合計で三箇所設けてある。本実施例では、各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃは円形の孔で構成されており、内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃと同じか大体同じ内径の孔である。
【０１３０】
上記したように、内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ（破線で示す）は等間隔で設けてある。これに対し、各回転孔６ａ，・・・は、回転体４０ａの回転によって回転方向側の回転孔６ａから徐々に各区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとの開度が増大するように、回転体４０ａの回転方向に沿って等間隔ではなく間隔を変えて（間隔をずらして）配置されている。
【０１３１】
説明の便宜上、図１２で右側の内方区画孔５ａと円全体が完全に連通している回転孔６ａを第一回転孔６ａとする。そして、第一回転孔６ａから図１２で時計回り（回転方向と反対方向）に順に第二回転孔６ｂ、第三回転孔６ｃとする。また同様に、上記した右側の内方区画孔５ａから図１２で時計回り（回転方向と反対方向）に順に第二内方区画孔５ｂ、第三内方区画孔５ｃとする。
【０１３２】
本実施例では、図１２に示す状態で、第二回転孔６ｂは第二内方区画孔５ｂとその内径の１／３程度重ねって連通し、第三回転孔６ｃは第三内方区画孔５ｃとその内径の１／２程度重ねって連通している。回転体４０ａの回転による各回転孔６ａ，・・・と各内方区画孔５ａ，・・・との連通状態とその作用については、後述する。
【０１３３】
図１２に示すように、隣り合う各回転孔６ａ，・・・の間には、エア受け羽根４５が所要間隔をおいて所要数（各回転孔６ａ，・・・の間に二箇所、合計で六箇所に）設けてある。更に、各回転孔６ａの内径よりも小さいエア供給孔４６が各回転孔６ａ及びエア受け羽根４５を避けるようにして、それらの間の所要の位置に設けてある。エア受け羽根４５とエア供給孔４６の作用は、実施例１と同じであるため、説明を省略する。
【０１３４】
図１１に示すように、回転体収容体８２の基端部８２３（図１１で下端部）は、区画体３００ａの周縁部よりもやや内方に固定されている。更に、この基端部８２３とエア貯留部３０の内壁面３０４の間に位置する区画体３００ａの部分（図１２も参照）に、作動流体の流通孔である外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆが所要の間隔をおいて所要数（本実施例では正三角形の頂点を作るように等間隔で三箇所）設けてある。
【０１３５】
このうちの一つの外方区画孔５ｄ（図１２で右側に位置）は、図１に示す中央ビット４１に対応する中央ピストンケース部材２２ａ（図１１参照）から導出された中央エアホース３５６に接続されている。また残りの一方（図１２で左下に位置）の外方区画孔５ｅは、図１に示す周辺ビット４２ｂに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂから導出された周辺エアホース（図示省略）に接続されている。更に、残り他方の外方区画孔５ｆ（図１２で左上に位置）は、図１に示す周辺ビット４２ｅに対応する周辺ピストンケース部材２２ａから導出された周辺エアホース（図示省略）に接続されている。これら外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆが接続されている各エアホースは、同じ径及び同じ長さである。
【０１３６】
（作 用）
本実施例に係る掘削装置１ａは、以下のように作用する。なお、原則的に実施例１で示した作用のうち同様のものは説明を省略する。
【０１３７】
図１１に示す連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０から供給されたエアは、実施例１と同様に、エア案内部材８に当たってエア貯留部３０の先部側に送られ、その一部は回転体収容体８２内の回転体４０ａに送られる。
【０１３８】
エア貯留部３０の先部側に送られたエアは、図１２で回転体収容体８２の外方側に位置する各外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆに送られる。そして、回転体４０ａによるエアの流通制御を受けることなく、各外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆから対応する各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，２２ｂにエアが連続的に送られ、図１に示す各中央ビット４１、周辺ビット４２ｂ，周辺ビット４２ｅは同時に打撃駆動する。
【０１３９】
一方、回転体収容体８２の内部に送られたエアは、図１２に示す回転体４０ａを左回りに（反時計回りに）回転させる。そして、この回転体４０ａの回転によって、エア貯留部３０と各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとの開度が制御される。即ち、図１２で実線で示す各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃが破線で示す各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃと一致することで、エア貯留部３０と各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとが連通し、図１に示す周辺ビット４２ａ，・・・が順番にずれながら打撃駆動される。
【０１４０】
詳しくは、実施例１で説明した回転体４０と同様に、内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃは、等間隔ではなく間隔を変えて（間隔をずらして）配置されている。そして、回転体４０ａが回転することで、回転方向側の第一回転孔６ａ，・・・から徐々に各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとの開度が増大していくことで、エア貯留部３０から各周辺ピストンケース部材２２ｂに同時でなく順次時間がずれながらエアが導入される。これにより、図１に示す周辺ビット４２ａ，４２ｃ，４２ｄの順で順番にずれながら打撃していく。
【０１４１】
以上説明した各ビット４１，４２ａ，・・・の駆動状態を図１を参照しながら、改めて説明すると、中央ビット４１、周辺ビット４２ｂ，４２ｅの三つは同時に打撃駆動され、更に残りの周辺ビット４２ａ，４２ｃ，４２ｄの三つはこの順で順番にずれながら打撃駆動される。
【０１４２】
このように、実施例１（全ての周辺ビット４２ｂ，・・・が順番にずれながら打撃駆動されていく構成されているもの）と相違して、本実施例（実施例２）では、順番に時間をずらしながら打撃駆動される周辺ビット４２ａ，４２ｃ，４２と共に、同時に打撃駆動される中央ビット４１及び周辺ビット４２ｂ，４２ｅを併せ持っている。
【０１４３】
よって、本実施例（実施例２）では、この同時に打撃駆動される中央ビット４１及び周辺ビット４２ｂ，４２ｅによって、地面に対して同時に大きな衝撃力を与えることができるため、掘削の作業効率が高い。つまり、低振動、低騒音化に関しては実施例２よりも実施例１の方が優れているものの、掘削の作業効率については実施例２の方が優れている。
【０１４４】
したがって、多少の振動や騒音が発生してもそれほど支障がない現場（住宅密集地や都市部のオフィス街から少し離れた場所等）では、実施例２の掘削装置１ａを使用する方が掘削の作業効率を高めて施工日数の短縮化を図ることができる。
【０１４５】
また同じ施工現場での掘削作業であっても、孔を地中深く掘り込んでいけば、現場周辺に及ぼす振動や騒音の影響は次第に小さくなる。よって、第１段階として実施例１に係る掘削装置１（図２参照）を使用して地表面から所要の深さまで掘り進み、次に第２段階として実施例２に係る掘削装置１ａ（図１１参照）に交換してから続けて掘削作業を行うようにすれば、現場周辺に及ぼす振動や騒音を最小限に抑えながら、尚かつ、掘削の作業効率を向上させて施工日数の短縮化も図ることができる。
【０１４６】
なお、掘削する孔とほぼ同じ径の一つのハンマビットを打撃駆動させていた従来のダウンザホールハンマを比べ、実施例２の方が低振動、低騒音化に優れていることは言うまでもない。
【０１４７】
また本実施例では、図１に示す複数のビット４１，４２ａ，・・・のうち、中央ビット４１及び周辺ビット４２ｂ，４２ｅの三つを同時に打撃駆動できるが、その同時に駆動させるビットの数や位置については特に限定しない。
【０１４８】
更に図１３は、ビットの数や位置を変えて製造した掘削装置の各種のバリエーションを示しており、ビットの先端から掘削装置を見た状態を概略的に示している。図１３では、各ビット４７を小さな円で示し、掘削ビット部材２を大きな円で示している。
【０１４９】
ビット全体の数や位置についても、実施例１及び実施例２に特に限定するものではなく、図１３に示すような様々なバリエーションの掘削装置１ｂ〜１ｊが考えられる。即ち、図１３に示すように、例えば四箇所〜十箇所設けることもできるし、三箇所あるいは十一箇所以上設けることもできる。また中央のビット４７を省略しても良く、中央に一箇所、二箇所、あるいは３箇所またはそれ以上設けることもできる。
【０１５０】
なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【０１５１】
更に、特許請求の範囲には、請求項記載の内容の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、特許請求の範囲を図面記載のものに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】実施例１に係る掘削装置を先端側から見た斜視説明図。
【図２】図１に示す掘削装置の縦断面説明図。
【図３】図１に示す掘削装置の分解斜視説明図。
【図４】掘削ビット部材に収容されているピストンケース部材を縦断面して内部構造を表した側面視説明図。
【図５】図２に示す掘削装置のエアタンク部材内に配置される流体案内部材を示す斜視説明図。
【図６】図５に示す流体案内部材の内部に配置される回転体を示す斜視説明図。
【図７】図５に示す流体案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図。
【図８】図７に示した回転体の回転状態を経時的に示した一部省略説明図。
【図９】掘削装置と回転駆動装置で主に構成される回転式掘削機を示す側面視説明図。
【図１０】図２に示した回転体の他の実施例を示す部分拡大説明図。
【図１１】実施例２に係る掘削装置の縦断面説明図。
【図１２】図１１に示すエア案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図。
【図１３】ビットの数や位置を変えて製造した掘削装置の各種のバリエーションを示す概略説明図。
【符号の説明】
【０１５３】
１，１ａ 掘削装置
２ 掘削ビット部材
３ エアタンク部材
３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 回転孔
５ 回転駆動装置
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ 区画孔
６ 回転式掘削機
６ａ，６ｂ，６ｃ 回転孔
７ ケリーロッド
８ エア案内部材
２１ 接続体
２２ａ,２２ｂ ピストンケース部材
２３ ピストンケース取付体
２４ ドライブチャック
２５ チャックガイド
２６ フラットバー
３０ エア貯留部
３１ ボルト
３２ ナット
３３ 連結体
３４ 連結ジョイント
３６ 径小部分
４０,４０ａ 回転体
４１，４２ａ〜４２ｅ 周辺ビット
４３，４３ａ 回転板
４４ａ 軸部
４５ エア受け羽根
４６ エア供給孔
４７ ビット
５０ 回転駆動装置本体
５１ ドライブブッシュ
５２ アウトリガ
６１ ピストン
６２ シリンダー
６３ チェックバルブ
６４ エアディストリビータ
６５ バルブスプリング
６６ フートバルブ
７１ 支持軸
７２ 供給管
７３ ワイヤ
８１ エア案内受部
８１ 受部
８２ 回転体収容体
２１１ 孔
２２０ ピストンケース本体
２２２ 差込部
２３０ 砂
２３１ 筒状本体
２３２ ピストンケースケーシング
２３３ 先部カバー体
２３４ 基部カバー体
２３５，２３６ 挿通孔
２４１ 孔
２４２ 回り止め部部
２５１ ボルト
２５２ ナット
２５３，２５４ 凹部
２５５ 取付孔
２５６ 凹部
３００，３００ａ 区画体
３０１ 転動体
３０３ 軸受孔
３０４ 内壁面
３３１ 連結孔
３４０ 吹き出し孔
３５１，３５２ エアホース
３５３〜３５５ 周辺エアホース
３５６ 中央エアホース
３６１ フラットバー
４１１，４２１ ヘッド部
４１２ ボタンチップ
４２１ ヘッド部
４４１ 他端部
４５１ 支持部
６００ 仮設足場
８２１，８２２ 取入部
８２３ 基端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法に関する。
更に詳しくは、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木や建築の分野において、主に岩盤、転石、コンクリート等がある硬質の地盤の掘削に「ダウンザホールハンマ」と称される掘削装置が使用されている。ダウンザホールハンマは、圧縮空気を供給して内部のピストンを駆動させることにより、先端のハンマビットを上下動させ、その打撃によって掘削を行うものである（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３２８９８３号公報（第１図）
【０００３】
また、らせん形の錐で孔を掘削する「アースオーガ」と称される掘削装置もあるが、アースオーガは上記したダウンザホールハンマと比べ、岩盤、転石、コンクリート等が存在する硬質の地盤の掘削には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の第１図に示すように、従来のダウンザホールハンマでは、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃するため、一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃が大きく、掘削時に激しい騒音と振動が発生していた。このため、より低振動、低騒音での作業が望まれる例えば住宅密集地や都市部のオフィス街での使用には、適していなかった。
【０００５】
このように、低振動、低騒音での作業が強く望まれる場所では、騒音と振動の発生を防止することが最重要課題の一つではあるが、多少の振動や騒音が発生しても支障がない場所（住宅密集地やオフィス街から少し離れた場所等）では、掘削作業の効率を高めて施工日数を短縮することも重要である。即ち、施工日数の短縮によってコスト縮減を図ることができると共に、ひいては現場周辺に及ぼす振動・騒音被害の発生日数の短縮にも繋がるからである。
【０００６】
（本発明の目的）
そこで本発明の目的は、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、低振動、低騒音で掘削作業ができると共に、掘削作業の効率を高めることによって掘削作業に要する施工日数を短縮できるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法を提供することにある。
その他の本発明の目的は以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
なお、後述する作用の説明の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、各構成要件を図面記載のものに限定するものではない。
【０００９】
本発明は、掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)と、ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、を有しており、上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１０】
本発明は、上記回転体(40)が、作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を備えている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１１】
本発明は、上記回転体(40)が、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１２】
本発明は、互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えており、別途独立して駆動する該ビット(41,42b,42e)に対応する各ピストンケース部材(22a,22b,22b)の作動流体流通経路(352,352,352,352,352)は、回転体(40)による制御を受けることなく流体貯留部(30)と常時連通した状態となっている、地中掘削用の掘削装置である。
【００１３】
本発明は、上記流体貯留部(30)に、流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内する作動流体案内部材(8)が設けてある、地中掘削用の掘削装置である。
【００１４】
本発明は、上記掘削装置本体(2)に、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてある地中掘削用の掘削装置である。
【００１５】
本発明は、上記記載の掘削装置(1)(1b)と、該掘削装置(1)(1b)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた、回転式掘削機である。
【００１６】
本発明は、上記記載の掘削装置(1)(1a)を使用した地中掘削工法であって、掘削装置(1)(1a)に回転運動を与えながら地中掘削を行うことを特徴とする、地中掘削工法である。
【００１７】
本明細書及び特許請求の範囲にいう「作動流体」としては、エア（例えば圧搾空気）等の気体や、水、油などいった液体を採用することができる。
【００１８】
回転体の回転方向に沿ってそれぞれ設けてある作動流体流通経路の流通口の数と回転体の連通孔の数は、連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐことができれば、同数であっても、異なる数（多いまたは少ない）であっても良い。
【００１９】
連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐための連通孔と流通口の配置としては、以下のような場合を挙げることができる。
連通孔と流通口が同数であれば、連通孔と流通口のいずれか一方を等間隔とし、連通孔と流通口のいずれか他方を等間隔ではなく、間隔をずらして配置することができる。また、どちらも等間隔に配置せずにずらして配置しても良い。更に連通孔の数と流通口の数が異なる場合は、その数によってはどちらも等間隔に配置しても良い場合がある。例えば回転体の回転方向に沿って等間隔に五箇所設けてある流通口に対し、連通孔を六個所設けた場合には連通孔を等間隔で配置した場合であっても、連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐことができる。
【００２０】
本明細書及び特許請求の範囲にいう「防振材または／及び防音材」には、防振材または防音材のいずれか一方を含む場合もあるし、あるいは防振材及び防音材の両方（防振及び防音の両方の作用を備えたものも含む）を含む場合もある。
【００２１】
（作 用）
本発明に係る地中掘削用の掘削装置は、掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)を備え、次のように作用する。
【００２２】
（ａ）回転体(40)が回転することで、回転体(40)に設けてある複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を介して流体貯留部(30)と各作動流体ピストン経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)とが連通する。これにより、流体貯留部(30)から各作動流体ピストン経路(352,352,352,352,352)へ作動流体が送られる。その結果、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に内蔵されたピストン(61)によって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力が与えられて、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)は掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行う。
【００２３】
更に本発明では、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)との連通が可能なように上記回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、各連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で設けられている。これによって、同時に同じ流量の作動流体が流体貯留部(30)から各ピストンケース部材(22a,22b,22b,22b,22b)に送られることが防止される。その結果、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)は互いに時間をずらしながら打撃駆動する。したがって、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さい。
【００２４】
（ｂ）作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を回転体(40)が備えているものは、回転体(40)は他から動力を受けないで自ら回転する。よって、他の動力を備えている場合と比べて、構造が複雑になったり、部品点数が多くなったりすることを防止できる。
【００２５】
（ｃ）回転体(40)が連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えているものは、回転体(40)の回転に伴い、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さい作動流体供給孔(46)を介して上記流体貯留部(30)から流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体が送られ、ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与える前の待機状態までピストン(61)が移動する。これにより、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)が流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と連通すると、ビット(42a,42b,42c,42d,42e)は迅速に打撃駆動し、円滑に掘削を行う。
【００２６】
（ｄ）互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えているものは、同時に打撃駆動される複数のビット(41,42b,42e)により地面に対して同時に大きな衝撃力を与えることができるため、すべてのビットが互いに時間をずらしながら打撃駆動するものと比べて、掘削の作業効率が高い。
【００２７】
（ｅ）流体貯留部(30)に作動流体案内部材(8)が設けてあるものは、作動流体案内部材(8)が流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内され、回転体(40)の各連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)に均等またはできるだけ均等に作動流体が送られる。これにより、各ピストンケース部材(22a,22b)に送られる作動流体にムラが生じることを防止でき、その結果、各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)毎の衝撃力を同じかできるだけ同じにして掘削面を均等に打撃できるようになる。
【００２８】
（ｆ）掘削装置本体(2)にピストンケース(22)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてあるものでは、ピストンの駆動時に発生する振動や音を防振材または／及び防音材(230)が緩和される。
【００２９】
本発明に係る回転式掘削機は、回転駆動装置(5)によって掘削装置(1)(1b)に回転運動を与えながら掘削作業を行う。回転運動を与えることにより、掘削装置(1)(1b)が有するビッド(42a,42b,42c,42d,42e)の掘削位置が掘削面に対して移動する。これにより、ビッド(42a,42b,42c,42d,42e)が掘削面全体を満遍なく打撃する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明に係る地中掘削用の掘削装置によれば、上記した回転体の作用により各ビットは互いに時間をずらして打撃駆動する。よって、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃していた従来のダウンザホールハンマに比べて、ビット一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さく、低振動、低騒音で掘削作業ができる。したがって、より低振動、低騒音での作業が望まれる住宅密集地や都市部のオフィス街などでの使用に適している。
また従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。これに対し、本発明では、比較的小さなビットを駆動させれば良いので、一つのビットを進退させるための作動流体（例えばエア）の消費量が小さく、その結果、作動流体を供給する供給装置（例えば、作動流体がエアの場合にはエアコンプレッサー）を小型化できる。よって、供給装置の設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。また供給装置の小型化により、供給装置を駆動させるエンジン等の駆動手段の小型化も可能となるので、駆動手段から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。
【００３１】
（ｂ）回転体が作動流体を受けて回転体を回転させるための作動流体受け羽根を備えているものは、回転体は他から動力を受けないで自ら回転するので、他の動力を備えている場合と比べて、構造が複雑になったり、部品点数が多くなったりすることを防止できる。
【００３２】
（ｃ）回転体が連通孔とは別に、流体貯留部と各流通口を連通させる作動流体供給孔を備えているものは、ビットは迅速に打撃駆動するので、円滑な掘削作業が可能である。
【００３３】
（ｄ）互いに時間をずらしながら打撃駆動するビットとは、別途独立して同時に打撃駆動する複数のビットを備えているものは、同時に打撃駆動される複数のビットにより地面に対して同時に大きな衝撃力を与えることができるため、掘削の作業効率が高い。また、互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビットも備えているので、すべてのビットが時間をずらしながら打撃駆動するものと比べ、掘削作業に要する施工日数を短縮できる。
【００３４】
（ｅ）流体貯留部に作動流体案内部材が設けてあるものは、各ビット毎の衝撃力を同じかできるだけ同じにして掘削面を均等に打撃できるようになる。
【００３５】
（ｆ）掘削装置本体にピストンケースの周りを囲むようにして防振材または／及び防音材が設けてあるものでは、ピストンの駆動時に発生する振動や音が外に漏れたり伝わることをより効果的に防止できる。
【００３６】
（ｇ）本発明に係る回転式掘削機及び地中掘削工法によれば、上記した効果を備えた掘削装置に回転運動を与えながら使用することにより、低振動、低騒音での掘削作業ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３８】
図１ないし図９は、本発明に係る地中掘削用の掘削装置の第一の実施例を説明するための図である。
図１は、本実施例に係る掘削装置を先端側から見た斜視説明図、
図２は、図１に示す掘削装置の縦断面説明図、
図３は、図１に示す掘削装置の分解斜視説明図であり、エアタンク部材と、エアタンク部材から取り外した掘削ビット部材を分解した状態で示している。なお、図３においてエアタンク部材３の基部側（上方側）は図示を省略している。
図４は、掘削ビット部材に収容されているピストンケース部材を縦断面して内部構造を表した側面視説明図であり、内蔵されたピストンが上下動（進退動）している状態を図４(ａ)〜(ｄ)で経時的に示している。
【００３９】
図５は、図２に示す掘削装置のエアタンク部材内に配置される流体案内部材を示す斜視説明図、
図６は、図５に示す流体案内部材の内部に配置される回転体を示す斜視説明図、
図７は、図５に示す流体案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図、
図８(ａ)ないし(ｄ)は、図７に示した回転体の回転状態を経時的に示した一部省略説明図であり、図８(ａ)は図７に示す状態に対応している。なお、図８では、図７で示したエア受け羽根４５とエア供給孔４６を省略している。
図９は、掘削装置と回転駆動装置で主に構成される回転式掘削機を示す側面視説明図である。
【００４０】
図９に示す回転式掘削機６は、図１に示す地中掘削用の掘削装置１と、掘削装置１に回転運動を与えることができる回転駆動装置５とを備えている。
まず、掘削装置１について説明し、その後、回転駆動装置５について説明する。
【００４１】
［掘削装置１］
図１及び図２に示すように、掘削装置１はその全体が略円柱状に形成されている。掘削装置１は、掘削側（先部側）に位置する掘削装置本体である掘削ビット部材２と、基部側に位置する作動流体貯留部材であるエアタンク部材３を備えている。
【００４２】
掘削ビット部材２は、その先端側に複数（本実施例では６つ）のビット４１，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ,４２ｅを備えている。各ビット４１，４２ａ，・・・は、掘削ビット部材２よりも小さくなって複数設けてある。掘削装置１は、後述する図９に示すように、クレーン（図示省略）により懸吊されることにより、先端の各ビット４１，４２，・・・が下を向くように立てた状態で使用される。
【００４３】
本実施例では、図１に示すように、各ビット４１，４２ａ，・・・は、掘削ビット部材２の軸心部に一箇所設けられた中央ビット４１と、中央ビット４１を中心とする円周上に等間隔で（中央ビット４１の周りに）五箇所設けられた周辺ビット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ,４２ｅで構成されている。後述するように、中央ビット４１はヘッド部が円形状に形成されているのに対し、周辺ビット４２ａ，・・・はヘッド部が略三角形状に形成されている。
【００４４】
各周辺ビット４２ａ，・・・は、同時でなく互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されている。これに対し、中央ビット４１は、他の周辺ビット４２ａ，・・・の打撃動作とは別途独立して打撃駆動される。
【００４５】
エアタンク部材３は、固着具であるボルト３１とナット３２（図１では隠れて見えず、図２を参照）により掘削ビット部材２の基部側に着脱可能に接続されている。図２に示すように、エアタンク部材３には、各ビット４１，４２ａ，・・・を駆動させる作動流体であるエアを高圧状態で貯留できるエア貯留部３０を備えている。
【００４６】
以下、掘削装置１の各構成部材について順を追って詳しく説明する。
【００４７】
（掘削ビット部材２）
図３に示すように、掘削ビット部材２は、上から順に、接続体２１を備えると共にピストンを含む駆動手段等を収容したピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，２２ｂ，２２ｂ，２２ｂ，２２ｂの他、ピストンケース取付体２３、ドライブチャック２４、チャックガイド２５、ビット４１，４２ａ，・・・等を備えている。
【００４８】
各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，・・・は、金属製で円筒形状のピストンケース本体２２０を有している。各ピストンケース本体２２０の基端部（図３で上部）には接続体２１が螺合されている。各ピストンケース本体２２０の先端部（図３で下部）には、ドライブチャック２４、チャックガイド２５を介して各ビット４１，４２ａ，・・・が接続される。各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂは、各ビット４１，４２ａ，・・・と同じ数（本実施例では複数、全体で六ヶ所）設けられている。
【００４９】
なお、以下、説明の便宜上、中央ビット４１に対応するピストンケース部材２２ａを「中央ピストンケース部材２２ａ」といい、各周辺ビット４２ａ，・・・に対応するピストンケース部材２２ｂを「周辺ピストンケース部材２２ｂ」という場合がある。
【００５０】
図４を参照する。図４では、掘削ビット部材に収容されているうちの一つの中央ピストンケース部材２２ａについて表しているが、その他の周辺ピストンケース部材２２ｂについても、ビット４１の形状が異なるだけで同じか大体同じ構造であり、ピストン６１は同じように往復運動する。
【００５１】
図４に示すように、ピストンケース本体２２０には、ビット４１を作動させるピストン６１を含む駆動手段等が内蔵（収容）されている。即ち、ピストンケース本体２２０には、ピストン６１の他、シリンダー６２、チェックバルブ６３、エアディストリビータ６４（リジットバルブ）、バルブスプリング６５、フートバルブ６６、メイクアップリング、Ｏ−リング、ピストンリタイナーリング、ビットリティーナリング等が設けてある。この駆動手段については、公知のダウンザホールハンマの駆動機構（例えば特開昭６１−９２２８８号公報記載）と同じか大体同じであるので、詳しい説明を省略する。
【００５２】
図４(ａ)〜(ｄ)を参照して、この駆動機構について簡単に説明する。
まず、図９に示す掘削作業前の掘削装置１を吊り下げた状態では、図４(ａ)に示すように、先端のビット４１はその自重によりピストンケース部材２２ａの先端へ突出した状態となっている。この状態では、ピストン６１の先部側周面部がピストンケース本体２２０の内周面に接しており、エアホース３５１から導入されるエアがピストン６１の先部側にまわらない（送られない）。これにより、ピストン６１が上昇することはなく（ピストンケース本体２２０の基部側へ移動することはなく）、ビット４１は駆動停止状態となっている。
【００５３】
そして、図４(ｂ)のように、地面（または接地面）である掘削面Ｌにビット４１が当接するまで、吊り下げた状態の掘削装置１を降ろすと、掘削装置１の自重によってビット４１がピストンケース本体２２０内部に移動する。これにより、ピストン６１の先部側周面部とピストンケース本体２２０の内周面の間にできた間隙から、エアがピストン６１の下部側にまわり、図４(ｃ)、更に図４(ｄ)に示すようにピストン６１を高速で押し上げる。
【００５４】
その後、ピストン６１が所要の位置まで上昇すると、再び、ピストン６１の先部側周面部がピストンケース本体２２０の内周面に接し、エアがピストン６１の先部側にまわらないようになる。これにより、エアがピストン６１の上部側にまわり、押し上げられたピストン６１が逆に高速で押し下げられ、図４(ａ)に示すように先端のビット４１の基部側を打撃する。これによって、フートバルブ６６から入ったエアがビット４１内を通ってビット４１先部側から排出されると共に、ビット４１が先端に突出して打撃駆動される。この繰り返されるピストン６１の上下の往復運動に伴う衝撃力によって、掘削側のビット４１が（他のピストンケース部材２２ｂのビット４２ａも同様に）進退し、地中を掘り込んでいく。各ビット４１，４２の進退ストロークは、例えば約１〜３センチである。
【００５５】
各ビット４１，４２ａ，・・・は、高速で打撃振動し（上下動または進退し）地盤を掘削する。例えば一つのビット当たり、１分間に１２００〜１３００回、ビット全体で１分間に７２００〜７８００回程度打撃駆動される。なお、この時間あたりの打撃回数は、同じ掘削装置１を用いても、掘削対象である地層の硬さにより変動する。硬い地層の場合、地盤を打撃した後のビット４１，４２ａ，・・・の戻りが速く、これに追従してピストン６１の上下動が激しくなるため、各ビット４１，４２ａ，・・・の打撃回数が増加する。
【００５６】
図２に示すように、各ピストンケース本体２２０の基端部に位置する接続体２１は、作動流体の経路である孔２１１（図３では見えず）を有し、基端側が断面凸状に形成されている。その凸状部分が差込部２２２を構成し、差込部２２２がエアタンク部材３へ差し入れられて装着される。そうして、エアタンク部材３から接続体２１の差込部２２２を介して送られるエアによって、各ピストンケース部材２２内の駆動手段が駆動する。
【００５７】
各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，・・・（本実施例では合計で６本）は、略円柱形状の取付体であるピストンケース取付体２３（図３参照）に着脱可能に取り付けられている。ピストンケース取付体２３は、筒状本体２３１（図２参照）と、筒状本体２３１の先部側の開口部に固着されているカバー体２３３（以下、「先部カバー体２３３」という）と、筒状本体２３１の基部側の開口部に固着されているカバー体２３４（以下、「基部カバー体２３４」という）で主に構成されている。
【００５８】
更にピストンケース取付体２３の内部には、円筒形状で細長いケーシングであるピストンケースケーシング２３２（図２参照）が収容されている。このピストンケースケーシング２３２に、ピストンケース本体２２０が差し入れられた状態で取り付けられる。ピストンケースケーシング２３２はピストンケース本体２２０と同じ数設けられており、その軸心方向がピストンケース取付体２３の長手方向と同じになるように設けてある。
【００５９】
先部カバー体２３３は所要の厚みを有し、ピストンケース部材２２を挿設するための孔である挿通孔２３５がそれぞれ設けられている。同じく、基部カバー体２３４は所要の厚みを有し、ピストンケース部材２２ａ，２２ｂを挿設するための孔である挿通孔２３６（図２参照）がそれぞれ設けられている。本実施例では、挿通孔２３５，２３６は中央部に一箇所、中央部を中心とする円周上に等間隔で五箇所の合計で六ヶ所に設けてある。
【００６０】
図２に示すように、この上下二つのカバー体２３３，２３４によって挟まれた状態で、上記した各ピストンケースケーシング２３２が固着され、筒状本体２３１内に収容されている。ピストンケースケーシング２３２の先端側の孔（符号省略）は、先部カバー体２３３の挿通孔２３５と連通している。ピストンケースケーシング２３２の基端側の孔（符号省略）は、基部カバー体２３４の挿通孔２３６と連通している。
【００６１】
更に、ピストンケース取付体２３（筒状本体２３１）内のピストンケース本体２２０，２２０間に形成されている空隙部分には、防振材または／及び防音材として砂２３０（図２参照）が充填されている。
【００６２】
また各ピストンケース本体２２０の先端部は、先部カバー体２３３から一部突出している。この突出部分の孔（符号省略）に、図３に示す略筒状のドライブチャック２４の基端側がややきつく押し込まれた状態で取り付けられる。ドライブチャック２４の先端側の孔２４１には、チャックガイド２５を介し各ビット４１，４２ａ，・・・の基部側が進退自在に収納される。
【００６３】
チャックガイド２５は平面視略円形状で所要の厚みを有し、ピストンケース取付体２３の先端（先部カバー体２３３）に固着されている。チャックガイド２５の固着には、固着具であるボルト２５１と、ピストンケース取付体２３側から取り付けられるナット２５２（図３でピストンケース取付体２３の左側に図示）が使用されている。
【００６４】
チャックガイド２５の先部側には、中央に底面視円形の凹部２５３と、凹部２５３を取り囲むようにして底面視Ｖ字状の溝である所要数の凹部２５４が放射状に設けてある。凹部２５３には、底面視円形状のヘッド部４１１を備えた中央ビット４１が配置される。各凹部２５４には、底面視略三角形状のヘッド部４２１を備えた周辺ビット４２ａが配置される。各ビット４１，４２ａ，・・・のヘッド部４１１，４２１には、超硬合金製のボタンチップ４１２が多数設けてある。
【００６５】
チャックガイド２５には、各ビット４１，４２ａ，・・・と同じ数の孔で構成された取付部である取付孔２５５が設けてある。取付孔２５５は上記した凹部２５３と凹部２５４内に位置している。この取付孔２５５の基部側にはドライブチャック２４の先端部が嵌め入れられる。ドライブチャック２４は六角ナット状の回り止め部２４２を有し、チャックガイド２５の取付孔２５５には回り止め部２４２が嵌め入れられる六角状の凹部２５６（図２参照）が形成されている。
【００６６】
各ビット４１，４２ａ，・・・の基部側はスプライン軸として形成され、この基部側が取付孔２５５の先端部から嵌め入れられることにより、内周壁に凹凸の係合用の溝条（図示省略）を形成したドライブチャック２４の内部に装着されている。各ビット４１，４２ａ，・・・の基部側は、上記したビットリティーナリングとＯ−リングにより、ドライブチャック２４側から外れないように装着される。
【００６７】
また図１に示すように、ピストンケース取付体２３の外周には軸方向に沿って突条であるフラットバー２６が所要数設けられている。本実施例では、フラットバー２６は周方向に所要の間隔をおいて複数（合計で六箇所）設けてある。そして、地盤の掘削作業時に掘削した孔の内部に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）は、掘削ビット部材２（チャックガイド２５）の先部側から噴射されるエアによって掘削した孔とフラットバー２６，２６間との隙間を通って地表面へ送り出される。
【００６８】
（エアタンク部材３）
エアタンク部材３の基端部（図２で上端部）には、エアを導入するための連結ジョイント３４が突出して設けてある。連結ジョイント３４から導入されたエアは、エアタンク部材３内のエア貯留部３０内に貯留される。符号３４０は、連結ジョイント３４の吹き出し孔を示している。
【００６９】
図３に示すように、エアタンク部材３の先部側には、掘削ビット部材２の基端部（各ピストンケース部材２２ａの差込部２２２側）と連結するための連結体３３が設けられている。更に図２に示すように、連結体３３よりも基部側（図２で上方側）の内部にエア貯留部３０が設けてある。エア貯留部３０は、平面視円形状の板状体で構成された区画体３００によって連結体３３側と区画されている。
【００７０】
図３に示すように、連結体３３の先部には連結孔３３１が所要数設けてある。そして、図２に示すように、この各連結孔３３１に差し込まれたピストンケース部材２２ａ，・・・の差込部２２２に、各エアホース３５１，３５２の一端部（図２で下端部）がそれぞれ接続されている。
【００７１】
各エアホース３５１，３５２の他端部（図２で上端部）は、上記区画体３００に形成された作動流体の流通孔である各区画孔３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ（図７で破線で示す）にそれぞれ接続されている。各区画孔３ａ，・・・及び各エアホース３５１，３５２は、各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂへ作動流体を送るための作動流体ピストン経路を構成している。
【００７２】
なお、図２ではすべてのエアホースを図示してないが、エアホースはピストンケース部材２２ａ，２２ｂの全数に対応して（ピストンケース部材２２ａ，２２ｂと同じ数、本実施例では６本）設けられている。また本実施例では、各エアホース３５１，３５２が収容されている連結体３３は、全体として中空の略筒状体となっているが、中実状に形成することもできる。
【００７３】
本実施例では、図７で破線で示す各区画孔３ａ，・・・は円形の孔で構成されている。各区画孔３ａ，・・・は、各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，・・・の数に対応して設けてある。即ち、図７で破線で示すように、区画体３００の中心部に区画孔３ｆ（以下、「中央区画孔３ｆ」という場合がある。）が一箇所設けてあり、この中央区画孔３ｆを中心とする円周上に区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ（以下、「各周辺区画孔３ａ」という場合がある。）が等間隔で五箇所設けてある。
【００７４】
中央区画孔３ｆには、図１に示す中央ビット４１に対応する中央ピストンケース部材２２ａから導出されたエアホース３５１（図２参照。以下、「中央エアホース３５１」という）が接続されている。中央区画孔３ｆを囲む残りの各周辺区画孔３ａ，・・・は、図１に示す周辺ビット４２ａ，・・・に対応するピストンケース部材２２ｂから導出されたエアホース３５２（図２参照。以下、「周辺エアホース３５２」という）がそれぞれ接続されている。この各周辺エアホース３５２の内径と長さはすべて同じである。
【００７５】
更に、図２でエア貯留部３０側には、エア貯留部３０内でエアを受けて回転する回転体４０（図６も参照）が設けてある。回転体４０は、区画体３００と接して設けられている。回転体４０の詳細については後述する。
【００７６】
（エア案内部材８）
図６に示す回転体４０は、図２及び図５に示す盃（さかずき）のような形をした作動流体案内部材であるエア案内部材８の内部に配置されている。エア案内部材８は、連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０からエアを受ける半球状（ボール状）の作動流体案内受部であるエア案内受部８１と、エア案内受部８１を支える略円錐体の錐壁部で構成される回転体収容体８２を有している。本実施例では、回転体収容体８２の基端部８２３（図２で下端部）は区画体３００の周縁部付近に固定されているが、エア貯留部３０の内壁面３０４に直接的または間接的に固定することもできる。
【００７７】
図５に示す回転体収容体８２には、回転体収容体８２内部にエアを取り入れる所要数の取入部８２１,８２２を有している。本実施例では、取入部８２１，８２２は、回転体収容体８２の先部側（図５で上側）に設けられた取入孔８２１と、回転体収容体８２の基部側（図５で下側）に設けられた取入管８２２で構成されている。
【００７８】
取入孔８２１（図２も参照）は、回転体収容体８２の周面方向に沿って等間隔で三箇所設けてある。各取入孔８２１は、内部の回転体４０に向かって放出されるように、図２で下斜め方向に傾けて設けてある。取入管８２２は、図７に示すように、回転体４０に所要数設けてある後述する半円形状のエア受け羽根４５（図６も参照）にエアが当たって回転体４０が円滑に回転するように、回転体４０の回転方向に沿うようにしてやや傾けて設けてある。更に取入管８２２は、回転体４０に向けて図２でやや下斜め方向に傾けて設けてある。
【００７９】
このような構成により、図２で上方に示す連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０から供給されたエアは、エア案内部材８の受部８１に当たった後、受部８１の凹部面に沿って跳ね返り、更に弧を描くようにして回転体収容体８２側へ戻って取入孔８２１及び取入管８２２を抜け、回転体４０側へ送られる。
【００８０】
（回転体４０）
図６及び図７に示すように、回転体４０は、平面視円形の回転板４３と、回転板４３を回転可能に軸支する軸部である筒状の回転軸４ｆを備えている。図２に示すように、回転軸４ｆは、区画体３００中央の中央区画孔３ｆ（図７も参照）に回転可能に差し込まれ、中央区画孔３ｆから抜けない構造となっている。
【００８１】
上記したように中央区画孔３ｆ（図２参照）には、中央エアホース３５１が接続されている。これにより、エア貯留部３０と中央エアホース３５１は、回転軸４ｆを介して常時連通した状態となっている。したがって、エア貯留部３０内のエアは、連続的に中央エアホース３５１に送られて中央ピストンケース部材２２ａ内のピストン６１を駆動し、それによって中央ビット４１が周辺ビット４２ａ，・・・とは別途独立して打撃駆動される。符号３０１は、ボールベアリング（玉軸受孔）の転動体を示している。
【００８２】
図１０は、図２に示した回転体の他の実施例を示す部分拡大説明図である。
図６に示した回転体４０では、回転軸４ｆと回転板４３とが一体化しており、共に回転する。これに対し、図１０に示すように、区画体３００に固定された軸部４４ａを軸中心として、回転板４３ａが回転するように構成することもできる。
【００８３】
この場合、軸部４４ａを長くしてその他端部４４１（図１０で下端部）を中央ピストンケース部材２２ａの孔２１１に挿設等することで連結し、回転軸４ｇの先部をボルトの頭部のように区画孔３ｆよりも径大に形成することができる。符号３０２はボールベアリングの転動体を示している。
【００８４】
また図７に示すように、回転板４３は、エア貯留部３０（図７で回転板４３よりも紙面側にエア貯留部３０が位置している。）と、破線で示す各周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅとの開度を制御すべく、各周辺区画孔３ａ，・・・が設けてある区画体３００部分を覆うことができる大きさで、尚かつ区画体３００と接して設けられている。回転板４３は、エア貯留部３０と各周辺区画孔３ａ，・・・とを連通させる回転孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを有している。各回転孔４ａ，・・・は、エアを流通させる連通経路を構成している。
【００８５】
図６に示すように、各回転孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅは、回転軸４ｆを中心とする円周上に（回転体４０の回転方向に沿って）所要の間隔をおいて所要数配置されている。本実施例では、各回転孔４ａ，・・・は、各周辺ビット４２ａ，・・・を駆動する周辺ピストンケース部材２２ｂ，・・・の数に対応して五箇所設けてある。各回転孔４ａ，・・・は円形の孔で構成されており、各周辺区画孔３ａ，・・・と同じ内径か大体同じ内径の孔である。
【００８６】
なお、各回転孔４ａ，・・・及び周辺区画孔３ａ，・・・は、いずれか一方または双方を平面視で長円形状（楕円状）の孔とすることもできるし、方形または矩形状等のその他の形状の孔とすることもできる。更に各回転孔４ａの内径を周辺区画孔３ａの内径よりも大きくすることもできるし、その逆にすることもできる。
【００８７】
各回転孔４ａ，・・・は、回転体４０の回転によって回転方向側の回転孔４ａ，・・・から徐々に各周辺区画孔３ａ，・・・との開度が増大するように、回転体４０の回転方向に沿って等間隔ではなく間隔を変えて（間隔をずらして）配置されている。
【００８８】
即ち、図７で破線で示す各周辺区画孔３ａ，・・・が同一円周上に等間隔で五箇所設けられているのに対し、実線で示す各回転孔４ａ，・・・は、同一円周上に等間隔ではなく、後述するように間隔を変えて五箇所設けられている。ここで、説明の便宜上、図７で右下の周辺区画孔３ａと連通していない回転孔４ａを第一回転孔４ａとし、その周辺区画孔３ａを第一区画孔３ａとする。
【００８９】
また第一回転孔４ａから図７で時計回りに（回転方向と反対方向に）順に第二回転孔４ｂ、第三回転孔４ｃ、第四回転孔４ｄ、第五回転孔４ｅとする。同様に、破線で示す第一区画孔３ａから図７で時計回り（回転方向と反対方向）に順に第二区画孔３ｂ、第三区画孔３ｃ、第四区画孔３ｄ、第五区画孔３ｅとする。
【００９０】
そうすると、図７で示す状態では、第二回転孔４ｂは第二区画孔３ｂとその内径の１／３程度重ねって連通し、第三回転孔４ｃは第三区画孔３ｃとその内径の１／２程度重ねって連通し、第四回転孔４ｄは第四区画孔３ｄとその内径の２／３程度重ねって連通し、更に第五回転孔４ｅは第五区画孔３ｅと全体が重ねって完全に連通している。そして、回転体４０の回転によって各回転孔４ａ，・・・が各周辺区画孔３ａ，・・・と連通していき、エアが各周辺エアホース３５２を通って周辺ピストンケース部材２２ｂに送られ、図１に示す周辺ビット４２ａ，・・・が駆動される。回転体４０の詳細な作用については、後述する。
【００９１】
図６及び図７に示すように、隣り合う回転孔４ａ，４ｂのほぼ中間付近には、半円形状のエア受け羽根４５（合計で五箇所に）が設けてある。エア受け羽根４５は、回転板４３の周縁部に沿って配置されている。エア受け羽根４５は、棒状の支持部４５１（図６参照）を介して回転体４０の回転板４３に固定されている。エア受け羽根４５は、回転体４０が図６で左回りに（反時計回りに）回転するように、エア受け羽根４５の凹部面を回転方向とは逆に向けて取り付けてある。なお、エア受け羽根４５の数は図示したものに限定するものではない。
【００９２】
更に隣り合うエア受け羽根４５と各回転孔４ａ，・・・の間には、各回転孔４ａの内径よりも小径の貫通した作動流体供給孔であるエア供給孔４６が所要数（本実施例では一箇所、回転板４３全体で１０箇所）設けてある。エア供給孔４６は、各周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅと連通するように、回転軸４ｇを中心とする円周上に設けてある。回転体４０の回転によって各エア供給孔４６が各周辺区画孔３ａ，・・・と連通することにより、エア貯留部３０からエアが各周辺ピストンケース部材２２ｂに少量ずつ送られ、内部のピストン６１を打撃前の待機状態まで駆動させる。この作用については後述する。
【００９３】
（エアタンク部材３の外周部分）
図２に示すように、エアタンク部材３の連結体３３よりも基部側（図２で上部側）は、連結体３３をほぼ境にして基部側にむかってややすぼまって形成されている。この連結体３３よりもやや径小に形成された径小部分３６の外径は、後述する回転駆動装置５（図９参照）に設けてある筒状のドライブブッシュ５１の内径と合うように作られている。
【００９４】
そして、図９に示すように、掘削装置１を立てた状態で、掘削装置１の基端部からドライブブッシュ５１を嵌め込んで落とし込むと、ドライブブッシュ５１はエアタンク部材３の径大となっている部分（連結体３３付近）で止まり、下に落ちない。これについての詳しい作用は、後述する。
【００９５】
更に、図１に示すように、エアタンク部材３の外周には軸方向に沿って突条であるフラットバー３６１が所要数設けられている。本実施例では、フラットバー３６１は複数（合計で六箇所）設けてある。そして、掘削作業時に、このフラットバー３６１が後述する回転テーブル（ロータリテーブル）を備えた回転駆動装置５（図９参照）のドライブブッシュ５１の内壁部に設けてある係合溝に係合し、ドライブブッシュ５１の回転駆動力（回転運動）が掘削装置１に伝達される。
【００９６】
［回転駆動装置５］
一方、図９に示す回転駆動装置５は、上記したように掘削装置１に回転運動を与えるものである。回転駆動装置５は、回転駆動装置本体５０と、回転駆動装置本体５０を支えるアウトリガ５２を備えている。上記したように、回転駆動装置本体５０は、ドライブブッシュ５１を介して掘削装置１を装着でき、掘削装置１に回転運動を与える回転テーブル（図９では隠れて表れない）を備えている。
【００９７】
（作 用）
掘削装置１を備えた回転式掘削機６の作用について説明する。
なお、本実施例では、地盤に杭用の孔を掘削する場合を例に挙げて、回転式掘削機６の作用を説明する。
【００９８】
まず、図９に示すように、回転式掘削機６を構成する回転駆動装置５は、例えばＨ鋼等で組んだ仮設足場６００上に載置される。一方、掘削装置１の基端部に、地盤に掘削する孔の長さに応じてケリーロッド７を所要数（必要数）接続する。本実施例では、ケリーロッド７を一つ繋げているが、二以上（複数）接続しても良い。
【００９９】
ケリーロッド７はエア供給管を内蔵している。ケリーロッド７と掘削装置１はピン、ボルト、ナット等からなる固着具（図示省略）で固着される。ケリーロッド７を繋いだ掘削装置１は、クレーン（図面では表れず）によって懸吊支持される。図９で符号７３は、クレーンに接続されたワイヤを示している。
【０１００】
そして、回転駆動装置５の回転テーブル（図５では隠れて表れず）にドライブブッシュ５１をセットする。更にクレーンで懸吊支持しながら、掘削装置１のエアタンク部材３のフラットバー３６１をドライブブッシュ５１の内壁の溝である係合溝（図面では隠れて表れず）に係合させる。そうして、クレーンにより掘削装置１を吊り降ろしながら掘削を開始する。
【０１０１】
掘削時において、回転テーブルからドライブブッシュ５１に伝達される回転駆動力はエアタンク部材３に伝達されて掘削装置１が回転する。ケリーロッド７の上端には、クレーンにより懸吊支持するための支持軸７１が設けてある。この支持軸７１に、掘削装置１にエアを供給する供給管７２が接続されている。また支持軸７１にはエアスイベル（図示省略）が設けてある。
【０１０２】
供給管７２から送られるエアは、ケリーロッド７のエア供給管を通って掘削装置１に送られる。掘削装置１に送られたエアは、図２に示す連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０から放出されエア貯留部３０に貯留される。
【０１０３】
吹き出し孔３４０から供給されたエアは、エア案内部材８の受部８１に当たった後、受部８１の凹部面に沿って跳ね返り、更に弧を描くようにして回転体収容体８２側に戻って回転体４０へ送られる。
【０１０４】
そして、回転体４０はエア受け羽根４５にエアを受けながら、図８(ａ)の状態から図８(ｂ)、(ｃ)、(ｄ)の順で、左回りに（反時計回りに）回転する。なお、図８(ａ)〜(ｄ)では、回転体４０の回転状態を経時的に示しているが、説明の便宜上、各図面間の時間間隔はすべて同じではない。
【０１０５】
エアは、回転体４０を回転させると共に、図２に示す回転体４０の筒状の回転軸４ｇと各回転孔４ａ，・・・から各エアホース３５１，３５２を通して、対応する各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂに送られ、中央ビット４１及び各周辺ビット４２ａ，・・・を打撃駆動する。
【０１０６】
このうち、中央ビット４１は、回転体４０によるエアの流量制御を受けないため、回転軸４ｇから連続的にエアが中央ピストンケース部材２２ａに送られることにより、他の周辺ビット４２ａの打撃動作とは独立して打撃駆動される。
これに対し、各周辺ビット４２ａ，・・・は、回転体４０の回転によって、エア貯留部３０と各周辺区画孔３ａとの開度を制御されて、以下のように打撃駆動される。
【０１０７】
即ち、図８(ｂ)の状態では、図８(ａ)で第五区画孔３ｅと連通していた第五回転孔４ｅが移動して非連通状態となっており、その他の各回転孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄも他の周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと非連通状態となっている。
【０１０８】
また図８(ｃ)の状態では更に回転して、図８(ｂ)の状態で非連通状態だった第一回転孔４ａが第五区画孔３ｅとその内径の２／３程度連通しており、第二回転孔４ｂも第二区画孔３ｂとその内径の１／３程度連通し、第三回転孔４ｃは未だ非連通状態である。
【０１０９】
更に図８(ｄ)の状態では、図８(ｃ)の状態で２／３程度連通していた第一回転孔４ａが第五区画孔３ｅと完全に連通し、１／３程度連通していた第二回転孔４ｂが第一区画孔３ａとその内径の１／２程度連通し、非連通状態だった第三回転孔４ｃが第二区画孔３ｂとその内径の１／３程度連通している。
【０１１０】
以上のように、回転体４０が回転することで、回転方向側の第一回転孔４ａ，・・・側から徐々に各区画孔３ａ，・・・との開度が増大していき、それぞれの第一回転孔４ａ，・・・が順に連通した後は、また図８(ｂ)のような非連通状態に戻って、更にこれを繰り返していく。
【０１１１】
このように、回転体４０の回転方向に沿って順番に各回転孔４ａ，・・・が連通していくことにより、エア貯留部３０から各周辺ピストンケース部材２２ｂに同時でなく、順次時間をずらしながらエアが導入される。これにより、周辺ピストンケース部材２２ｂに対応する各周辺ビット４２ａ，・・・（図１参照）が周方向に周辺ビット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ,４２ｅの順で順番にずれながら打撃していく。したがって、掘削面に対して満遍なく、ほぼ均等に各ビット４１，４２ａ，・・・の打撃による衝撃力が与えられる。
【０１１２】
また上記したように、回転体４０の回転によって回転孔４ａよりも内径が小さい各エア供給孔４６が各周辺区画孔３ａ，・・・と連通することにより、エア貯留部３０から各周辺ピストンケース部材２２ｂにエアが少量ずつ送られる。これにより、各周辺ピストンケース部材２２ｂ内部のピストン６１が打撃前の待機状態となるまで（ピストン６１が上方へ移動した状態か、あるいは上昇しないまでも周辺ピストンケース部材２２ｂへある程度のエアが送られた状態まで）作動流体が送られる。その結果、各回転孔４ａが各周辺区画孔３ａと一致した際に、ピストン６１が迅速に下降してビット４１を打撃する。つまり、各回転孔４ａが各周辺区画孔３ａと一致してからビット４１が打撃するまでの時間的なずれが解消または短縮される。
【０１１３】
以上のようにして、各ビット４２ａ，・・・が互いに時間をずらしながら打撃駆動することから、掘削する孔とほぼ同じ径の一つのハンマビットを上下動させて地面を打撃していた従来のダウンザホールハンマを比べ、低騒音、低振動で掘削作業ができる。したがって、住宅密集地や都市部のオフィス街等での使用に好適である。
【０１１４】
更に、回転駆動装置５によって掘削装置１に回転運動が与えられることで、掘削装置１が有する各周辺ビット４２ａ，・・・の掘削位置が掘削面に対して移動する。これにより、各ビッド４１，４２が掘削面全体を満遍なく打撃する。また、掘削装置１が回転することにより、掘削時に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）が円滑に地表面へ送り出される。
【０１１５】
また図２に示すように、各ビット４１，４２ａ，・・・を作動させるピストン６１等の駆動手段はピストンケース本体２２０内に収容され、更に筒状のピストンケースケーシング２３２によって覆われており、更には防振材または／及び防音材である砂２３０が充填された筒状本体２３１内に収容されている。これにより、駆動手段の駆動時に発生する音や振動が外部に漏れたり伝わることが防止し、低騒音・低振動化を可能としている。
【０１１６】
また本実施例では、回転駆動装置５がアウトリガ５２を備えているので、アウトリガ５２によって掘削作業時の安定性が向上するだけでなく、回転駆動装置本体５０を接地面に直接載置して掘削を行う場合に比べ、回転駆動装置本体５０から接地面に伝わる振動が緩和される。これにより、より効果的に低振動、低騒音化を図ることができる。
【０１１７】
更に上記したように、従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。
【０１１８】
これに対し、本実施例では、掘削する孔に対して径小の各ビット４１，４２ａ，・・・を駆動させれば良いので、一つのビットを上下動させるためのエアの消費量が小さく、その結果、使用するエアコンプレッサーを小型化できる。よって、エアコンプレッサーの設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。またエアコンプレッサーの小型化により、エアコンプレッサーを駆動させる原動機の小型化も可能になるので、原動機から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。
【０１１９】
なお、本実施例では各ビット４１，４２ａ，・・・を合計で六ヶ所設けた掘削ビット部材２を使用しているが、特にその数を限定するものではない。本実施例では、掘削ビット部材２の直径は例えば４５０〜７００ｍｍである。
【０１２０】
本実施例とは相違して、例えばビットを五箇所設けて掘削ビット部材２を構成した場合（軸心部に一箇所、その周りに四箇所）では、掘削ビット部材２の直径を例えば４５０ｍｍ以下とすることができる。更に、例えばビットを六〜七箇所設けて掘削ビット部材２を構成した場合（軸心部に一箇所、その周りに五箇所または六箇所）では、掘削ビット部材２の直径は例えば７００ｍｍ以上とすることができる。
【０１２１】
なお、ケリーロッド７の代わりに、エア供給管を有するスクリュー軸を使用することもできる。スクリュー軸を使用すれば、掘削時に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）をより円滑に地表面へ送り出す（排土する）ことができる。またエアタンク部材３の周面部に排土用の螺旋羽根を設けることもできる。
【０１２２】
また本実施例では、回転テーブルを備えた回転駆動装置５を用いて掘削作業を行った場合について説明したが、掘削装置１に回転運動を与える手段は特に回転テーブルに限定するものではなく、三点式杭打ち機やリーダー等といった公知の回転駆動手段を採用することができる。
【実施例２】
【０１２３】
図１１及び図１２は、本発明に係る地中掘削用の掘削装置の第二の実施例を説明するための図である。
図１１は、掘削装置の縦断面説明図、
図１２は、図１１に示すエア案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図であり、実施例１でいう図７に対応する図である。
【０１２４】
なお、実施例１と同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、実施例１で説明した箇所については、説明を省略し、主に相異点を説明する。
【０１２５】
上記した実施例１（図２及び図７参照）では、 回転体４０によって五つの周辺区画孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅとの開度を制御している。これに対し、本実施例に係る掘削装置１ａでは、図１２で示す回転体４０ａによって３つの区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ（以下、「内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ」という。）との開度を制御している。更に、回転体４０ａの外方には、３つの区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆ（以下、「外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆ」という。）が配置されている。
【０１２６】
以下、本実施例に係る掘削装置１ａについて更に詳細に説明する。
図１１に示す回転体４０ａの回転軸４ｇは、実施例１（図２参照）と相違して筒状に形成されておらず、エアホースは接続されていない。回転軸４ｇは、区画体３００ａの中央の軸受孔３０３に回転可能に挿設され、軸受孔３０３から抜けることはない。軸受孔３０３を中心とする区画体３００ａ（図１２参照）の円周上には、上記した内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ（破線で示す）が等間隔で三箇所配置されている。
【０１２７】
このうちの一つの内方区画孔５ａ（図１２で右側に位置）は、図１に示す周辺ビット４２ａに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂ（図１１参照）から導出された周辺エアホース３５３に接続されている。また残りの一方（図１２で区画孔５ａの左下）の内方区画孔５ｂは、図１に示す周辺ビット４２ｃに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂから導出された周辺エアホース３５４（図１１参照、一部省略）に接続されている。更に残り他方の内方区画孔５ｃ（図１２で区画孔５ａの左上）は、図１に示す周辺ビット４２ｄに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂから導出された周辺エアホース３５５（図１１参照）に接続されている。なお、これら内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃが接続されている各エアホース３５３，３５４，３５５は、同じ内径で同じ長さである。
【０１２８】
回転板４３ａは、エア貯留部３０と各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとを連通させる回転孔６ａ，６ｂ，６ｃを有している。各内方回転孔６ａ，・・・は、エアを流通させる連通経路を構成している。
【０１２９】
各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃは、回転板４３ａの回転中心を中心とする円周上に（回転体４０ａの回転方向に沿って）所要の間隔をおいて所要数配置されている。本実施例では、各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃは、上記した内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃの数に対応して合計で三箇所設けてある。本実施例では、各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃは円形の孔で構成されており、内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃと同じか大体同じ内径の孔である。
【０１３０】
上記したように、内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃ（破線で示す）は等間隔で設けてある。これに対し、各回転孔６ａ，・・・は、回転体４０ａの回転によって回転方向側の回転孔６ａから徐々に各区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとの開度が増大するように、回転体４０ａの回転方向に沿って等間隔ではなく間隔を変えて（間隔をずらして）配置されている。
【０１３１】
説明の便宜上、図１２で右側の内方区画孔５ａと円全体が完全に連通している回転孔６ａを第一回転孔６ａとする。そして、第一回転孔６ａから図１２で時計回り（回転方向と反対方向）に順に第二回転孔６ｂ、第三回転孔６ｃとする。また同様に、上記した右側の内方区画孔５ａから図１２で時計回り（回転方向と反対方向）に順に第二内方区画孔５ｂ、第三内方区画孔５ｃとする。
【０１３２】
本実施例では、図１２に示す状態で、第二回転孔６ｂは第二内方区画孔５ｂとその内径の１／３程度重ねって連通し、第三回転孔６ｃは第三内方区画孔５ｃとその内径の１／２程度重ねって連通している。回転体４０ａの回転による各回転孔６ａ，・・・と各内方区画孔５ａ，・・・との連通状態とその作用については、後述する。
【０１３３】
図１２に示すように、隣り合う各回転孔６ａ，・・・の間には、エア受け羽根４５が所要間隔をおいて所要数（各回転孔６ａ，・・・の間に二箇所、合計で六箇所に）設けてある。更に、各回転孔６ａの内径よりも小さいエア供給孔４６が各回転孔６ａ及びエア受け羽根４５を避けるようにして、それらの間の所要の位置に設けてある。エア受け羽根４５とエア供給孔４６の作用は、実施例１と同じであるため、説明を省略する。
【０１３４】
図１１に示すように、回転体収容体８２の基端部８２３（図１１で下端部）は、区画体３００ａの周縁部よりもやや内方に固定されている。更に、この基端部８２３とエア貯留部３０の内壁面３０４の間に位置する区画体３００ａの部分（図１２も参照）に、作動流体の流通孔である外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆが所要の間隔をおいて所要数（本実施例では正三角形の頂点を作るように等間隔で三箇所）設けてある。
【０１３５】
このうちの一つの外方区画孔５ｄ（図１２で右側に位置）は、図１に示す中央ビット４１に対応する中央ピストンケース部材２２ａ（図１１参照）から導出された中央エアホース３５６に接続されている。また残りの一方（図１２で左下に位置）の外方区画孔５ｅは、図１に示す周辺ビット４２ｂに対応する周辺ピストンケース部材２２ｂから導出された周辺エアホース（図示省略）に接続されている。更に、残り他方の外方区画孔５ｆ（図１２で左上に位置）は、図１に示す周辺ビット４２ｅに対応する周辺ピストンケース部材２２ａから導出された周辺エアホース（図示省略）に接続されている。これら外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆが接続されている各エアホースは、同じ径及び同じ長さである。
【０１３６】
（作 用）
本実施例に係る掘削装置１ａは、以下のように作用する。なお、原則的に実施例１で示した作用のうち同様のものは説明を省略する。
【０１３７】
図１１に示す連結ジョイント３４の吹き出し孔３４０から供給されたエアは、実施例１と同様に、エア案内部材８に当たってエア貯留部３０の先部側に送られ、その一部は回転体収容体８２内の回転体４０ａに送られる。
【０１３８】
エア貯留部３０の先部側に送られたエアは、図１２で回転体収容体８２の外方側に位置する各外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆに送られる。そして、回転体４０ａによるエアの流通制御を受けることなく、各外方区画孔５ｄ，５ｅ,５ｆから対応する各ピストンケース部材２２ａ，２２ｂ，２２ｂにエアが連続的に送られ、図１に示す各中央ビット４１、周辺ビット４２ｂ，周辺ビット４２ｅは同時に打撃駆動する。
【０１３９】
一方、回転体収容体８２の内部に送られたエアは、図１２に示す回転体４０ａを左回りに（反時計回りに）回転させる。そして、この回転体４０ａの回転によって、エア貯留部３０と各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとの開度が制御される。即ち、図１２で実線で示す各回転孔６ａ，６ｂ，６ｃが破線で示す各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃと一致することで、エア貯留部３０と各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとが連通し、図１に示す周辺ビット４２ａ，・・・が順番にずれながら打撃駆動される。
【０１４０】
詳しくは、実施例１で説明した回転体４０と同様に、内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃは、等間隔ではなく間隔を変えて（間隔をずらして）配置されている。そして、回転体４０ａが回転することで、回転方向側の第一回転孔６ａ，・・・から徐々に各内方区画孔５ａ，５ｂ，５ｃとの開度が増大していくことで、エア貯留部３０から各周辺ピストンケース部材２２ｂに同時でなく順次時間がずれながらエアが導入される。これにより、図１に示す周辺ビット４２ａ，４２ｃ，４２ｄの順で順番にずれながら打撃していく。
【０１４１】
以上説明した各ビット４１，４２ａ，・・・の駆動状態を図１を参照しながら、改めて説明すると、中央ビット４１、周辺ビット４２ｂ，４２ｅの三つは同時に打撃駆動され、更に残りの周辺ビット４２ａ，４２ｃ，４２ｄの三つはこの順で順番にずれながら打撃駆動される。
【０１４２】
このように、実施例１（全ての周辺ビット４２ｂ，・・・が順番にずれながら打撃駆動されていく構成されているもの）と相違して、本実施例（実施例２）では、順番に時間をずらしながら打撃駆動される周辺ビット４２ａ，４２ｃ，４２と共に、同時に打撃駆動される中央ビット４１及び周辺ビット４２ｂ，４２ｅを併せ持っている。
【０１４３】
よって、本実施例（実施例２）では、この同時に打撃駆動される中央ビット４１及び周辺ビット４２ｂ，４２ｅによって、地面に対して同時に大きな衝撃力を与えることができるため、掘削の作業効率が高い。つまり、低振動、低騒音化に関しては実施例２よりも実施例１の方が優れているものの、掘削の作業効率については実施例２の方が優れている。
【０１４４】
したがって、多少の振動や騒音が発生してもそれほど支障がない現場（住宅密集地や都市部のオフィス街から少し離れた場所等）では、実施例２の掘削装置１ａを使用する方が掘削の作業効率を高めて施工日数の短縮化を図ることができる。
【０１４５】
また同じ施工現場での掘削作業であっても、孔を地中深く掘り込んでいけば、現場周辺に及ぼす振動や騒音の影響は次第に小さくなる。よって、第１段階として実施例１に係る掘削装置１（図２参照）を使用して地表面から所要の深さまで掘り進み、次に第２段階として実施例２に係る掘削装置１ａ（図１１参照）に交換してから続けて掘削作業を行うようにすれば、現場周辺に及ぼす振動や騒音を最小限に抑えながら、尚かつ、掘削の作業効率を向上させて施工日数の短縮化も図ることができる。
【０１４６】
なお、掘削する孔とほぼ同じ径の一つのハンマビットを打撃駆動させていた従来のダウンザホールハンマを比べ、実施例２の方が低振動、低騒音化に優れていることは言うまでもない。
【０１４７】
また本実施例では、図１に示す複数のビット４１，４２ａ，・・・のうち、中央ビット４１及び周辺ビット４２ｂ，４２ｅの三つを同時に打撃駆動できるが、その同時に駆動させるビットの数や位置については特に限定しない。
【０１４８】
更に図１３は、ビットの数や位置を変えて製造した掘削装置の各種のバリエーションを示しており、ビットの先端から掘削装置を見た状態を概略的に示している。図１３では、各ビット４７を小さな円で示し、掘削ビット部材２を大きな円で示している。
【０１４９】
ビット全体の数や位置についても、実施例１及び実施例２に特に限定するものではなく、図１３に示すような様々なバリエーションの掘削装置１ｂ〜１ｊが考えられる。即ち、図１３に示すように、例えば四箇所〜十箇所設けることもできるし、三箇所あるいは十一箇所以上設けることもできる。また中央のビット４７を省略しても良く、中央に一箇所、二箇所、あるいは３箇所またはそれ以上設けることもできる。
【０１５０】
なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【０１５１】
更に、特許請求の範囲には、請求項記載の内容の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、特許請求の範囲を図面記載のものに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】実施例１に係る掘削装置を先端側から見た斜視説明図。
【図２】図１に示す掘削装置の縦断面説明図。
【図３】図１に示す掘削装置の分解斜視説明図。
【図４】掘削ビット部材に収容されているピストンケース部材を縦断面して内部構造を表した側面視説明図。
【図５】図２に示す掘削装置のエアタンク部材内に配置される流体案内部材を示す斜視説明図。
【図６】図５に示す流体案内部材の内部に配置される回転体を示す斜視説明図。
【図７】図５に示す流体案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図。
【図８】図７に示した回転体の回転状態を経時的に示した一部省略説明図。
【図９】掘削装置と回転駆動装置で主に構成される回転式掘削機を示す側面視説明図。
【図１０】図２に示した回転体の他の実施例を示す部分拡大説明図。
【図１１】実施例２に係る掘削装置の縦断面説明図。
【図１２】図１１に示すエア案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図。
【図１３】ビットの数や位置を変えて製造した掘削装置の各種のバリエーションを示す概略説明図。
【符号の説明】
【０１５３】
１，１ａ 掘削装置
２ 掘削ビット部材
３ エアタンク部材
３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 回転孔
５ 回転駆動装置
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ 区画孔
６ 回転式掘削機
６ａ，６ｂ，６ｃ 回転孔
７ ケリーロッド
８ エア案内部材
２１ 接続体
２２ａ,２２ｂ ピストンケース部材
２３ ピストンケース取付体
２４ ドライブチャック
２５ チャックガイド
２６ フラットバー
３０ エア貯留部
３１ ボルト
３２ ナット
３３ 連結体
３４ 連結ジョイント
３６ 径小部分
４０,４０ａ 回転体
４１，４２ａ〜４２ｅ 周辺ビット
４３，４３ａ 回転板
４４ａ 軸部
４５ エア受け羽根
４６ エア供給孔
４７ ビット
５０ 回転駆動装置本体
５１ ドライブブッシュ
５２ アウトリガ
６１ ピストン
６２ シリンダー
６３ チェックバルブ
６４ エアディストリビータ
６５ バルブスプリング
６６ フートバルブ
７１ 支持軸
７２ 供給管
７３ ワイヤ
８１ エア案内受部
８１ 受部
８２ 回転体収容体
２１１ 孔
２２０ ピストンケース本体
２２２ 差込部
２３０ 砂
２３１ 筒状本体
２３２ ピストンケースケーシング
２３３ 先部カバー体
２３４ 基部カバー体
２３５，２３６ 挿通孔
２４１ 孔
２４２ 回り止め部部
２５１ ボルト
２５２ ナット
２５３，２５４ 凹部
２５５ 取付孔
２５６ 凹部
３００，３００ａ 区画体
３０１ 転動体
３０３ 軸受孔
３０４ 内壁面
３３１ 連結孔
３４０ 吹き出し孔
３５１，３５２ エアホース
３５３〜３５５ 周辺エアホース
３５６ 中央エアホース
３６１ フラットバー
４１１，４２１ ヘッド部
４１２ ボタンチップ
４２１ ヘッド部
４４１ 他端部
４５１ 支持部
６００ 仮設足場
８２１，８２２ 取入部
８２３ 基端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)と、
ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、
各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、
上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、
上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、
を有しており、
上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられている、
地中掘削用の掘削装置。
【請求項２】
回転体(40)は、作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を備えている、
請求項１記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項３】
回転体(40)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、
請求項１または２記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項４】
互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えており、
別途独立して駆動する該ビット(41,42b,42e)に対応する各ピストンケース部材(22a,22b,22b)の作動流体流通経路(352,352,352,352,352)は、回転体(40)による制御を受けることなく流体貯留部(30)と常時連通した状態となっている、
請求項１ないし３のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項５】
流体貯留部(30)には、流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内する作動流体案内部材(8)が設けてある、
請求項１ないし４のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項６】
掘削装置本体(2)には、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてある、
請求項１ないし５のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の掘削装置(1)(1b)と、該掘削装置(1)(1b)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた、
回転式掘削機。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の掘削装置(1)(1a)を使用した地中掘削工法であって、
掘削装置(1)(1a)に回転運動を与えながら地中掘削を行うことを特徴とする、
地中掘削工法。
【請求項１】
掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)と、
ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、
各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、
上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、
上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、
を有しており、
上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられている、
地中掘削用の掘削装置。
【請求項２】
回転体(40)は、作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を備えている、
請求項１記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項３】
回転体(40)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、
請求項１または２記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項４】
互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えており、
別途独立して駆動する該ビット(41,42b,42e)に対応する各ピストンケース部材(22a,22b,22b)の作動流体流通経路(352,352,352,352,352)は、回転体(40)による制御を受けることなく流体貯留部(30)と常時連通した状態となっている、
請求項１ないし３のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項５】
流体貯留部(30)には、流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内する作動流体案内部材(8)が設けてある、
請求項１ないし４のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項６】
掘削装置本体(2)には、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてある、
請求項１ないし５のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の掘削装置(1)(1b)と、該掘削装置(1)(1b)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた、
回転式掘削機。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の掘削装置(1)(1a)を使用した地中掘削工法であって、
掘削装置(1)(1a)に回転運動を与えながら地中掘削を行うことを特徴とする、
地中掘削工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１３８４７３（Ｐ２００８−１３８４７３Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２７６３８（Ｐ２００６−３２７６３８）
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【特許番号】特許第４０７６５６４号（Ｐ４０７６５６４）
【特許公報発行日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（５０５０４６２８２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【特許番号】特許第４０７６５６４号（Ｐ４０７６５６４）
【特許公報発行日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（５０５０４６２８２）
【Ｆターム（参考）】
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