堀削工具
【課題】 地山に対して傾斜方向、若しくは縦方向等の方向を問わずに掘削することができる上、玉石等が含まれた地層を含んだ軟弱な地質で形成された地山から、比較的硬い地質で形成された地山まで広範に好適に使用することができる掘削工具を提供する。
【解決手段】
中心軸線Ｏ回りに回転されるデバイス２０の先端部外周に開口した凹部２４を設け、前記中心軸線Ｏから偏心した回転軸線Ｐ回りに回転自在であって前記デバイス２０が一方向に回転したときに外方に張り出し且つ他方向に回転したときに前記凹部２４に収まる拡径ビット３０を前記デバイス２０先端に取り付け、前記デバイス２０先端及び前記拡径ビット３０に超硬チップＫを備えて、前記デバイス２０先端及び前記拡径ビット３０を掘削部Ｄとした。
【解決手段】
中心軸線Ｏ回りに回転されるデバイス２０の先端部外周に開口した凹部２４を設け、前記中心軸線Ｏから偏心した回転軸線Ｐ回りに回転自在であって前記デバイス２０が一方向に回転したときに外方に張り出し且つ他方向に回転したときに前記凹部２４に収まる拡径ビット３０を前記デバイス２０先端に取り付け、前記デバイス２０先端及び前記拡径ビット３０に超硬チップＫを備えて、前記デバイス２０先端及び前記拡径ビット３０を掘削部Ｄとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削工具に関し、特にトンネル等の地山改良工事に用いられる二重管式掘削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、山岳トンネル等を施工する場合、削岩機の先端に掘削工具を取り付け、被掘削物となる地山を掘削する。その掘削工具にあっては、脆弱地盤を掘削する際に有利となるように、掘削工具の先端となる掘削部が、拡縮可能に構成されるものが提供されている。すなわち、ケーシングパイプ内に中心軸線回りに回転されるデバイスを内蔵し、そのデバイスの後端に回転機構と叩打機構とを備えると共に、デバイスの先端には拡径ビットを備えた掘削工具が提供されている（特許文献１参照）。その拡径ビットは、断面が半円状となって、互いが面当たりになるように形成されている。
【０００３】
このような拡径ビットを備えた掘削工具にあっては、デバイスが一方向（順方向）に回転した場合、回転により生じる、デバイス及びビットヘッドと地山との接触面の摩擦力によって、その拡径ビットは外方に張り出し（所謂、掘削部が拡径されている状態）、被掘削物を掘削する。また、被掘削物の掘削を終えて、その掘削工具を収容する場合にあっては、通常通りの掘削部が拡径されていない（所謂、掘削部が縮径されている状態）で、その掘削工具を回収していた。
【０００４】
ところで、上述の掘削工具にあっては、デバイスと、その拡径ビットとが完全に分離して構成されている。従って、回転機構によって受ける回転力と、打撃機構によって受ける打撃力との一部をロスさせて、その拡径ビットにその回転力と打撃力が伝達される。さらに、その掘削部は、拡径ビットが外方に張り出すと略円形から乖離された形状となって、被掘削物を掘削する回転抵抗を増加させる。
【特許文献１】特開平５−６５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、被掘削物を掘削する掘削部の径が拡縮可能となる掘削部を備え、地山等の掘削方向が縦方向傾斜方向を問わずに掘削することができ、玉石等が含まれた地層や軟弱な地質で形成された地山から比較的硬い地質で形成された地山まで好適に掘削でき、さらには、回転機構及び打撃機構によって得られる回転力及び打撃力をロスすることなく掘削部に伝達して、被掘削物を掘削することができる掘削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段の掘削工具を提供する。
すなわち、請求項１に係る発明は、中心軸線回りに回転されるデバイスの先端部外周に開口した凹部を設け、前記中心軸線から偏心した回転軸線回りに回転自在であって前記デバイスが一方向に回転したときに外方に張り出し且つ他方向に回転したときに前記凹部に収まる拡径ビットを前記デバイス先端に取り付け、前記デバイス先端及び前記拡径ビットに超硬チップを備えて、前記デバイス先端及び前記拡径ビットを掘削部としたことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る掘削工具にあっては、デバイス先端も拡径ビットの先端と共に、掘削部を構成して被掘削物を掘削する。このように、デバイス先端の掘削部は、中心軸線回りに回転するデバイスと一体に構成されているため、掘削するに際してデバイスの回転力及び打撃力を無駄なく被掘削物に伝達する。従って、被掘削物をより無駄なく掘削することができるばかりか、掘削工具の回収にも好適なものとなる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘削工具において、前記拡径ビットは、前記デバイス先端の周方向に沿って等間隔置きに複数設けたことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る掘削工具にあっては、中心軸線回りにデバイスが回転すると、複数設けられた拡径ビットは等間隔で外方に張り出して掘削部の径が拡大する。従って、掘削部の径が拡大した場合にあっても、掘削部をバランスよく回転させることができることに従い、デバイス自体もバランスよく回転させることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の掘削工具において、前記拡径ビットが前記凹部に収まっている場合と、外方に張り出した場合との前記回転軸における回転角度を４５度以上９０度以下に設定したことを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る掘削工具にあっては、デバイスが中心軸線回りの一方向に回転した場合に、拡径ビットが好ましく外方に張り出すことができ、さらに、デバイスが中心軸線回りの他方向に一時的に回転した場合、拡径ビットを好ましくデバイス先端の凹部に収められる。従って、掘削する場合にあっても、また、掘削後に回収する場合にあっても、操作者は、掘削部の拡径若しくは縮径を、デバイスの回転によって容易にコントロールできる。加えて、被掘削物も好ましく掘削できる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットの回転軸線同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上にも繋がる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが備えられたデバイスの剛性が良くなり、加えて、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上にも繋がる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットのビットヘッドの回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。加えて、回転も安定されたものとなる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上にも繋がる。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットの回転軸の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１９】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上及び生産コストの低減にも繋がる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る掘削工具によれば、被掘削物を掘削する掘削部の径が拡縮可能となる掘削部を備え、地山等の掘削方向が縦方向傾斜方向を問わずに掘削することができ、玉石等が含まれた地層や軟弱な地質で形成された地山から比較的硬い地質で形成された地山まで好適に掘削でき、さらには、回転機構及び打撃機構によって得られる回転力及び打撃力をロスすることなく掘削部に伝達して、被掘削物を掘削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る掘削工具の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
なお、図１は本発明に係る掘削工具の側断面図、図２は図１に示す掘削工具の分解図、図３は掘削工具の要部を示す拡大側断面図、図４はデバイスの側断面図及び正面図、図５は拡径ビットの側断面図及び正面図、図６は掘削部の拡大正面図、図７は掘削部の拡径状態及び縮径状態を示す正面図である。
【００２２】
本発明に係る掘削工具１は、ジャンボ削岩機をはじめとする掘削機の先端に取り付けられるものである。図１の側断面図及び図２の分解図に示すように、ケーシングパイプ１１は、必要に応じて順次継ぎ足される円管状のパイプ本体１２の先端部に、後にも説明する円筒状のケーシングトップ１３が同軸に取り付けられて構成される。また、このケーシングパイプ１１の内周には、スタビライザー１４を備えた中空のインナーロッド１５が、前記ケーシングパイプ１１の中心軸線Ｏと同軸に挿入される。また、このインナーロッド１５の最後端には、図示されていないが、掘削時において、中心軸線Ｏ回りの回転力と先端（図では左方）に向けての打撃力とを、該インナーロッド１５に与えるためのドリフターが備えられる。そして、前記インナーロッド１５の先端部には、デバイス２０が取り付けられるとともに、このデバイス２０のさらに先端には、後に詳述する拡径ビット３０等を備えた掘削部Ｄが、ケーシングトップ１３の先端部から突出させて設けられている。
【００２３】
ここで、前記ケーシングトップ１３は、図３に示すように、該ケーシングトップ１３の後端部側に、先端部側に対して内外径とも一段縮径するように形成されたパイプ本体被収納部１３ａが設けられる。前記パイプ本体被収納部１３ａは、上述したケーシングパイプ１１のパイプ本体１２に内接し、溶接によって互いが一体となるように構成される。また、パイプ本体被収納部１３ａの後端部には後端部側（図では右方）に向けて内径が漸次拡径するようにテーパ部１３ｂが形成される。なお、前記ケーシングトップ１３の先端部側は、外径をパイプ本体１２の外径と略等しく形成されると共に、該ケーシングトップ１３先端部は、先端部側に向けて内径が漸次拡径するようにテーパ面状に面取りされた傾斜面１３ｃが設けられている。
【００２４】
一方、前記デバイス２０は、図４（ａ）に示すように、後端部側（図では右方）に、前記中央軸線Ｏを中心として、前記インナーロッド１５の外径に合わされて開口される開口凹部２１が設けられている。なお、前記開口凹部２１は、上述したインナーロッド１５の先端部が嵌挿されて接続される。前記開口凹部２１には、前記インナーロッド１５の先端部が好適に収まるようにロッド係合部２１ａが設けられる。さらに、前記デバイス２０の内部は、掘削部５０が好ましく被掘削物を掘削できるように流体等を流出可能な流出孔２１ｂ，２１ｃが設けられている。すなわち、掘削部Ｄを構成するデバイス先端２０ａに繋がる先端孔２１ｂと、土砂（掘削屑）を後方に流すようにデバイス２０の側部に繋がる側部孔２１ｃとに分かれている。従って、前記デバイス２０の側部には、後方に土砂（掘削屑）を流し出すことができる流出口２９が、その側部を切り欠くように形成されている。
【００２５】
また、前記デバイス２０の先端部２０ａは、図４（ｂ）に示すように、中心軸線Ｏから偏心し且つ中心軸線Ｏで点対称となる、二つの回転軸線Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）上に、断面円状に形成された回転軸収容孔２２（２２ａ，２２ｂ）が設けられる。前記回転軸収容孔２２（２２ａ，２２ｂ）は、後に説明する拡径ビット３０の回転軸３２を好適に収容する孔であって、断面円状に形成される。前記回転軸収容孔２２（２２ａ）の内部には、後に説明する拡径ビット３０の回転軸３２に設けられた係止凹部３４（図５（ａ）参照）と嵌合して、前記拡径ビット３０を回転可能に係止する嵌挿軸２３が嵌挿されている。なお、前記デバイス２０にあっては、後端側の外径が先端側の外径に比して大きく形成されており、該デバイス２０中間付近に、その径の差によって生じるデバイステーパ部２６が形成されている。前記デバイステーパ部２６は、前記ケーシングトップ１３のテーパ部１３ｂに当接し、該ケーシングトップ１３に、図示されないドリフターから与えられる打撃力を伝達する。
【００２６】
そして、前記デバイス２０の中心軸線Ｏ上に回転する回転方向Ｒに向かって、該デバイス２０の先端部２０ａが切り欠かれたように、周方向及び先端方向に対して開口され、拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１を収容可能とする拡径ビット収容凹部２４（２４ａ，２４ｂ）が設けられる。なお、前記拡径ビット収容凹部２４（２４ａ，２４ｂ）が設けられることによって、前記デバイス２０の先端２０ａにおいて、該拡径ビット収容凹部２４ａ，２４ｂに挟まれる部分は、突出したように構成される。すなわち、図示されるように、その断面が略Ｈ字状に形成されて、デバイス掘削部２５が形成されたものとなる。さらに、前記拡径ビット収容凹部２４には、土砂等の掘削屑を排出するために、その外周方向に切り欠き凹部２７が設けられる。前記デバイス掘削部２５は、拡径ビット３０の先端部３０ａに備えられたビット掘削部３３と共に、先端部に超硬チップＫを埋設させ、掘削部Ｄを構成する。
【００２７】
次に、拡径ビット３０について説明する。すなわち、前記拡径ビット３０は、図５（ａ）に示すように、先端側（図５（ａ）では左方）から、大まかに、側断面が外方に拡大して形成されるビット部（ビットヘッド）３１と、上述した回転軸収容孔２２に収容される回転軸３２とから構成される。前記ビット部（ビットヘッド）３１は、図５（ｂ）に示すように、角部を滑らかに形成した正面断面を略台形状で形成されている。そして、その略台形形状の中心から偏心された位置を回転軸線Ｐとするように、前記回転軸３２が後方に向かって突出して正面断面を円状に形成されている。さらに、前記ビット部３１の先端には、前記回転軸３２から遠ざかるに従って、後方（図５（ａ）では右方）に傾斜される傾斜段部３５（３５ａ，３５ｂ）が形成されている。そして、前記ビット部３１は、その先端面３１ａを被掘削物に当接して掘削するビット掘削部３３として形成される。前記ビット掘削部３３は、上述したデバイス掘削部２５と同様に、超硬チップＫが埋設され、掘削部Ｄを構成する。また、前記回転軸３２には、上述した回転軸収容孔２２内に嵌挿される嵌挿軸２３と嵌合する係止凹部３４が、該回転軸３２の外周を切り欠いて形成されている。
【００２８】
上述のように構成した掘削工具１は、図７（ａ）に示すように、前記拡径ビット３０が外への張り出した、つまり、前記掘削部Ｄの径が拡径された状態で、上述したドリフターによってＲ方向に回転力及び打撃力が与えられて被掘削物を掘削し、所望の孔を形成する。さらに、被掘削物の掘削を終えて前記掘削工具１を回収する際は、図７（ｂ）に示すように、Ｒ方向とは逆のＳ方向に回転させて、前記拡径ビット３０が前記拡径ビット収容凹部２４に収容される、つまり、前記掘削部Ｄの径が縮径された状態で、その掘削された孔から回収されるものとなっている。
【００２９】
ところで、上述のように設けられるデバイス２０及び拡径ビット３０にあっては、被掘削物を好適に掘削できるように、次のように設定して構成される。
すなわち、図６は、掘削部ＤがＲ方向に回転して被掘削物を掘削してゆく場合に、前記拡径ビット３０が、土砂との摩擦力によって前記拡径ビット収容凹部２４から外方に張り出した図を示している。この拡径ビット３０は、前記回転軸線Ｐ回りに回転されて外方に張り出された場合（掘削部Ｄの拡径状態）と、前記拡径ビット収容凹部２４に収容された場合（掘削部Ｄの縮径状態）との回転角度Ａが４５度以上９０度以下に設定される。
【００３０】
つまり、前記回転角度Ａが９０度より大きく設定されると、前記拡径ビット３０が前記回転軸線Ｐ回りに回転されて外方に張り出される場合（掘削部Ｄの拡径状態）には問題は生じないが、前記拡径ビット収容凹部２４に収容される場合（掘削部Ｄの縮径状態）には、収容され難くい問題が生じる。加えて、掘削工具１を回収する際に、前記ケーシングパイプ１２の内壁に、ビット部（ビットヘッド）３１を噛み込んでしまう問題も生じる。また逆に、前記回転角度Ａが４５度より小さく設定されると、被掘削物の掘削時において、土砂等の掘削屑を排出させるための切り欠き凹部２７への通り道が狭くなって、好適に土砂等の掘削屑が排出され難くなって、掘削工具の掘削性能が落ちてしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、前記回転角度Ａは６０度に設定された場合、前記拡径ビット３０が前記回転軸線Ｐ回りに回転されて外方に張り出される場合（掘削部Ｄの拡径状態）にあっても、前記拡径ビット収容凹部２４に収容される場合（掘削部Ｄの縮径状態）にあっても、前記拡径ビット３０が最もスムーズに回転されるものとなって、被掘削物を好適に掘削することができる。
【００３１】
上述したように、前記拡径ビット３０の外方への張り出しは、該拡径ビット３０回転角度Ａに加えて、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）と、拡径ビット３０ａ，３０ｂの回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）との関係によって、スムーズに行われたりそうでなかったりと異なったものとなる。すなわち、前記拡径ビット３０がスムーズに回転されるために、前記拡径ビット３０ａ，３０ｂの回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定される。
【００３２】
つまり、回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．６３３倍より大きく設定されると、前記拡径ビット３０が外への張り出した場合に、外へ張り出してしまう部分が大きなものとなる故に、その拡径ビット３０が前記回転軸３２に与える負荷を大きくさせてしまう問題が生じる。また逆に、回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．５００倍より小さく設定されると、前記拡径ビット３０が前記回転軸線P回りに回転されて、外方に張り出される場合（掘削部Dの拡径状態）に、デバイス掘削部２５の幅が十分にとれなくなり、この部分への超硬チップの植設が困難となってしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定された場合、前記デバイス掘削部２５の幅が十分にとれることとなり、この部分への超硬チップの植設も好適になされる。また、前記回転軸３２に与える負荷を適宜に保ち、好ましく遠心力を受けることとなって、前記拡径ビット３０ａ，３０ｂが外方に張り出し（掘削部Ｄの拡径状態）、及び拡径ビット収容凹部２４ａ，２４ｂに収容（掘削部Ｄの縮径状態）が、好ましく行われる。
【００３３】
また、前記掘削工具１は、工具全体の剛性の向上を目的に、前記拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定される。
【００３４】
つまり、前記拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．３倍より大きく設定されると、前記デバイス２０の先端２０ａの肉厚が薄く構成される。従って、デバイス２０の剛性が低下してしまう問題が生じる。また逆に、前記拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．２倍より小さく設定されると、次は拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の剛性が低下してしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定された場合、掘削工具１全体としての剛性が適当なものとなって、被掘削物の掘削が好ましく行われる。
【００３５】
また、前記掘削工具１は、図５に示すように、工具全体の剛性の向上を目的に、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定される。
【００３６】
つまり、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の３倍より大きく設定されると、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の重量が大きくなり、相対的にビットヘッド軸３２の剛性が不足するとともに材料費が増大するという問題が生じる。また逆に、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１倍より小さく設定されると、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の剛性が低下してしまい、安定した性能を確保できなくなる問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、拡径ビット（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定された場合、掘削工具１全体としての剛性が適当なものとなって、安定した性能が確保されて被掘削物の掘削が好ましく行われる。
【００３７】
また、前記掘削工具１は、図５に示すように、工具全体の剛性の向上及び生産時のコスト低減を目的に、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定される。
【００３８】
つまり、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の５倍より大きく設定されると、前記デバイス２０の剛性が低下してしまう問題が生じるばかりか、生産コストも嵩んでしまう問題も生じる。また逆に、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１．７倍より小さく設定されると、該回転軸３２の支持する力を分散できずに、該回転軸３２が磨耗され易くなってしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定された場合、掘削工具１全体としての剛性が適当なものとなって被掘削物の掘削が好ましく行われるばかりか、掘削工具１の生産コストにおいても適当なものとなる。
【００３９】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜の選択が可能である。
例えば、上述の実施形態にあっては、掘削部の一部を形成する拡径ビットは、二つで構成されることとされたが、これに限定されず、３つ以上拡径ビットで構成されるものであってもよい。ただし、掘削部が拡径した場合にバランス良く回転されるためにも、前記拡径ビットは前記デバイス先端の周方向等分割間隔で設けられているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る掘削工具の側断面図である。
【図２】図１に示す掘削工具の分解図である。
【図３】掘削工具の要部を示す拡大側断面図である。
【図４】デバイスの側断面図及び正面図である。
【図５】拡径ビットの側断面図及び正面図である。
【図６】掘削部の拡大正面図である。
【図７】掘削部の拡径状態及び縮径状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 掘削工具
２０ デバイス
２４ 凹部（拡径ビット収容部）
３０ 拡径ビット
Ｄ 掘削部
Ｋ 超硬チップ
Ｏ 中心軸線
Ｐ 回転軸線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削工具に関し、特にトンネル等の地山改良工事に用いられる二重管式掘削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、山岳トンネル等を施工する場合、削岩機の先端に掘削工具を取り付け、被掘削物となる地山を掘削する。その掘削工具にあっては、脆弱地盤を掘削する際に有利となるように、掘削工具の先端となる掘削部が、拡縮可能に構成されるものが提供されている。すなわち、ケーシングパイプ内に中心軸線回りに回転されるデバイスを内蔵し、そのデバイスの後端に回転機構と叩打機構とを備えると共に、デバイスの先端には拡径ビットを備えた掘削工具が提供されている（特許文献１参照）。その拡径ビットは、断面が半円状となって、互いが面当たりになるように形成されている。
【０００３】
このような拡径ビットを備えた掘削工具にあっては、デバイスが一方向（順方向）に回転した場合、回転により生じる、デバイス及びビットヘッドと地山との接触面の摩擦力によって、その拡径ビットは外方に張り出し（所謂、掘削部が拡径されている状態）、被掘削物を掘削する。また、被掘削物の掘削を終えて、その掘削工具を収容する場合にあっては、通常通りの掘削部が拡径されていない（所謂、掘削部が縮径されている状態）で、その掘削工具を回収していた。
【０００４】
ところで、上述の掘削工具にあっては、デバイスと、その拡径ビットとが完全に分離して構成されている。従って、回転機構によって受ける回転力と、打撃機構によって受ける打撃力との一部をロスさせて、その拡径ビットにその回転力と打撃力が伝達される。さらに、その掘削部は、拡径ビットが外方に張り出すと略円形から乖離された形状となって、被掘削物を掘削する回転抵抗を増加させる。
【特許文献１】特開平５−６５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、被掘削物を掘削する掘削部の径が拡縮可能となる掘削部を備え、地山等の掘削方向が縦方向傾斜方向を問わずに掘削することができ、玉石等が含まれた地層や軟弱な地質で形成された地山から比較的硬い地質で形成された地山まで好適に掘削でき、さらには、回転機構及び打撃機構によって得られる回転力及び打撃力をロスすることなく掘削部に伝達して、被掘削物を掘削することができる掘削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段の掘削工具を提供する。
すなわち、請求項１に係る発明は、中心軸線回りに回転されるデバイスの先端部外周に開口した凹部を設け、前記中心軸線から偏心した回転軸線回りに回転自在であって前記デバイスが一方向に回転したときに外方に張り出し且つ他方向に回転したときに前記凹部に収まる拡径ビットを前記デバイス先端に取り付け、前記デバイス先端及び前記拡径ビットに超硬チップを備えて、前記デバイス先端及び前記拡径ビットを掘削部としたことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る掘削工具にあっては、デバイス先端も拡径ビットの先端と共に、掘削部を構成して被掘削物を掘削する。このように、デバイス先端の掘削部は、中心軸線回りに回転するデバイスと一体に構成されているため、掘削するに際してデバイスの回転力及び打撃力を無駄なく被掘削物に伝達する。従って、被掘削物をより無駄なく掘削することができるばかりか、掘削工具の回収にも好適なものとなる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘削工具において、前記拡径ビットは、前記デバイス先端の周方向に沿って等間隔置きに複数設けたことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る掘削工具にあっては、中心軸線回りにデバイスが回転すると、複数設けられた拡径ビットは等間隔で外方に張り出して掘削部の径が拡大する。従って、掘削部の径が拡大した場合にあっても、掘削部をバランスよく回転させることができることに従い、デバイス自体もバランスよく回転させることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の掘削工具において、前記拡径ビットが前記凹部に収まっている場合と、外方に張り出した場合との前記回転軸における回転角度を４５度以上９０度以下に設定したことを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る掘削工具にあっては、デバイスが中心軸線回りの一方向に回転した場合に、拡径ビットが好ましく外方に張り出すことができ、さらに、デバイスが中心軸線回りの他方向に一時的に回転した場合、拡径ビットを好ましくデバイス先端の凹部に収められる。従って、掘削する場合にあっても、また、掘削後に回収する場合にあっても、操作者は、掘削部の拡径若しくは縮径を、デバイスの回転によって容易にコントロールできる。加えて、被掘削物も好ましく掘削できる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットの回転軸線同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上にも繋がる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが備えられたデバイスの剛性が良くなり、加えて、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上にも繋がる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットのビットヘッドの回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。加えて、回転も安定されたものとなる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上にも繋がる。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の掘削工具において、前記拡径ビットの回転軸の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定したことを特徴とする。
【００１９】
この発明に係る掘削工具にあっては、拡径ビットが外方に張り出されたり、凹部に収容されたりすることを、好ましく行うことができる。従って、被掘削物を掘削するに際して、好ましい掘削工具となるばかりか、掘削工具の小型化にも貢献し、掘削工具の剛性の向上及び生産コストの低減にも繋がる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る掘削工具によれば、被掘削物を掘削する掘削部の径が拡縮可能となる掘削部を備え、地山等の掘削方向が縦方向傾斜方向を問わずに掘削することができ、玉石等が含まれた地層や軟弱な地質で形成された地山から比較的硬い地質で形成された地山まで好適に掘削でき、さらには、回転機構及び打撃機構によって得られる回転力及び打撃力をロスすることなく掘削部に伝達して、被掘削物を掘削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る掘削工具の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
なお、図１は本発明に係る掘削工具の側断面図、図２は図１に示す掘削工具の分解図、図３は掘削工具の要部を示す拡大側断面図、図４はデバイスの側断面図及び正面図、図５は拡径ビットの側断面図及び正面図、図６は掘削部の拡大正面図、図７は掘削部の拡径状態及び縮径状態を示す正面図である。
【００２２】
本発明に係る掘削工具１は、ジャンボ削岩機をはじめとする掘削機の先端に取り付けられるものである。図１の側断面図及び図２の分解図に示すように、ケーシングパイプ１１は、必要に応じて順次継ぎ足される円管状のパイプ本体１２の先端部に、後にも説明する円筒状のケーシングトップ１３が同軸に取り付けられて構成される。また、このケーシングパイプ１１の内周には、スタビライザー１４を備えた中空のインナーロッド１５が、前記ケーシングパイプ１１の中心軸線Ｏと同軸に挿入される。また、このインナーロッド１５の最後端には、図示されていないが、掘削時において、中心軸線Ｏ回りの回転力と先端（図では左方）に向けての打撃力とを、該インナーロッド１５に与えるためのドリフターが備えられる。そして、前記インナーロッド１５の先端部には、デバイス２０が取り付けられるとともに、このデバイス２０のさらに先端には、後に詳述する拡径ビット３０等を備えた掘削部Ｄが、ケーシングトップ１３の先端部から突出させて設けられている。
【００２３】
ここで、前記ケーシングトップ１３は、図３に示すように、該ケーシングトップ１３の後端部側に、先端部側に対して内外径とも一段縮径するように形成されたパイプ本体被収納部１３ａが設けられる。前記パイプ本体被収納部１３ａは、上述したケーシングパイプ１１のパイプ本体１２に内接し、溶接によって互いが一体となるように構成される。また、パイプ本体被収納部１３ａの後端部には後端部側（図では右方）に向けて内径が漸次拡径するようにテーパ部１３ｂが形成される。なお、前記ケーシングトップ１３の先端部側は、外径をパイプ本体１２の外径と略等しく形成されると共に、該ケーシングトップ１３先端部は、先端部側に向けて内径が漸次拡径するようにテーパ面状に面取りされた傾斜面１３ｃが設けられている。
【００２４】
一方、前記デバイス２０は、図４（ａ）に示すように、後端部側（図では右方）に、前記中央軸線Ｏを中心として、前記インナーロッド１５の外径に合わされて開口される開口凹部２１が設けられている。なお、前記開口凹部２１は、上述したインナーロッド１５の先端部が嵌挿されて接続される。前記開口凹部２１には、前記インナーロッド１５の先端部が好適に収まるようにロッド係合部２１ａが設けられる。さらに、前記デバイス２０の内部は、掘削部５０が好ましく被掘削物を掘削できるように流体等を流出可能な流出孔２１ｂ，２１ｃが設けられている。すなわち、掘削部Ｄを構成するデバイス先端２０ａに繋がる先端孔２１ｂと、土砂（掘削屑）を後方に流すようにデバイス２０の側部に繋がる側部孔２１ｃとに分かれている。従って、前記デバイス２０の側部には、後方に土砂（掘削屑）を流し出すことができる流出口２９が、その側部を切り欠くように形成されている。
【００２５】
また、前記デバイス２０の先端部２０ａは、図４（ｂ）に示すように、中心軸線Ｏから偏心し且つ中心軸線Ｏで点対称となる、二つの回転軸線Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）上に、断面円状に形成された回転軸収容孔２２（２２ａ，２２ｂ）が設けられる。前記回転軸収容孔２２（２２ａ，２２ｂ）は、後に説明する拡径ビット３０の回転軸３２を好適に収容する孔であって、断面円状に形成される。前記回転軸収容孔２２（２２ａ）の内部には、後に説明する拡径ビット３０の回転軸３２に設けられた係止凹部３４（図５（ａ）参照）と嵌合して、前記拡径ビット３０を回転可能に係止する嵌挿軸２３が嵌挿されている。なお、前記デバイス２０にあっては、後端側の外径が先端側の外径に比して大きく形成されており、該デバイス２０中間付近に、その径の差によって生じるデバイステーパ部２６が形成されている。前記デバイステーパ部２６は、前記ケーシングトップ１３のテーパ部１３ｂに当接し、該ケーシングトップ１３に、図示されないドリフターから与えられる打撃力を伝達する。
【００２６】
そして、前記デバイス２０の中心軸線Ｏ上に回転する回転方向Ｒに向かって、該デバイス２０の先端部２０ａが切り欠かれたように、周方向及び先端方向に対して開口され、拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１を収容可能とする拡径ビット収容凹部２４（２４ａ，２４ｂ）が設けられる。なお、前記拡径ビット収容凹部２４（２４ａ，２４ｂ）が設けられることによって、前記デバイス２０の先端２０ａにおいて、該拡径ビット収容凹部２４ａ，２４ｂに挟まれる部分は、突出したように構成される。すなわち、図示されるように、その断面が略Ｈ字状に形成されて、デバイス掘削部２５が形成されたものとなる。さらに、前記拡径ビット収容凹部２４には、土砂等の掘削屑を排出するために、その外周方向に切り欠き凹部２７が設けられる。前記デバイス掘削部２５は、拡径ビット３０の先端部３０ａに備えられたビット掘削部３３と共に、先端部に超硬チップＫを埋設させ、掘削部Ｄを構成する。
【００２７】
次に、拡径ビット３０について説明する。すなわち、前記拡径ビット３０は、図５（ａ）に示すように、先端側（図５（ａ）では左方）から、大まかに、側断面が外方に拡大して形成されるビット部（ビットヘッド）３１と、上述した回転軸収容孔２２に収容される回転軸３２とから構成される。前記ビット部（ビットヘッド）３１は、図５（ｂ）に示すように、角部を滑らかに形成した正面断面を略台形状で形成されている。そして、その略台形形状の中心から偏心された位置を回転軸線Ｐとするように、前記回転軸３２が後方に向かって突出して正面断面を円状に形成されている。さらに、前記ビット部３１の先端には、前記回転軸３２から遠ざかるに従って、後方（図５（ａ）では右方）に傾斜される傾斜段部３５（３５ａ，３５ｂ）が形成されている。そして、前記ビット部３１は、その先端面３１ａを被掘削物に当接して掘削するビット掘削部３３として形成される。前記ビット掘削部３３は、上述したデバイス掘削部２５と同様に、超硬チップＫが埋設され、掘削部Ｄを構成する。また、前記回転軸３２には、上述した回転軸収容孔２２内に嵌挿される嵌挿軸２３と嵌合する係止凹部３４が、該回転軸３２の外周を切り欠いて形成されている。
【００２８】
上述のように構成した掘削工具１は、図７（ａ）に示すように、前記拡径ビット３０が外への張り出した、つまり、前記掘削部Ｄの径が拡径された状態で、上述したドリフターによってＲ方向に回転力及び打撃力が与えられて被掘削物を掘削し、所望の孔を形成する。さらに、被掘削物の掘削を終えて前記掘削工具１を回収する際は、図７（ｂ）に示すように、Ｒ方向とは逆のＳ方向に回転させて、前記拡径ビット３０が前記拡径ビット収容凹部２４に収容される、つまり、前記掘削部Ｄの径が縮径された状態で、その掘削された孔から回収されるものとなっている。
【００２９】
ところで、上述のように設けられるデバイス２０及び拡径ビット３０にあっては、被掘削物を好適に掘削できるように、次のように設定して構成される。
すなわち、図６は、掘削部ＤがＲ方向に回転して被掘削物を掘削してゆく場合に、前記拡径ビット３０が、土砂との摩擦力によって前記拡径ビット収容凹部２４から外方に張り出した図を示している。この拡径ビット３０は、前記回転軸線Ｐ回りに回転されて外方に張り出された場合（掘削部Ｄの拡径状態）と、前記拡径ビット収容凹部２４に収容された場合（掘削部Ｄの縮径状態）との回転角度Ａが４５度以上９０度以下に設定される。
【００３０】
つまり、前記回転角度Ａが９０度より大きく設定されると、前記拡径ビット３０が前記回転軸線Ｐ回りに回転されて外方に張り出される場合（掘削部Ｄの拡径状態）には問題は生じないが、前記拡径ビット収容凹部２４に収容される場合（掘削部Ｄの縮径状態）には、収容され難くい問題が生じる。加えて、掘削工具１を回収する際に、前記ケーシングパイプ１２の内壁に、ビット部（ビットヘッド）３１を噛み込んでしまう問題も生じる。また逆に、前記回転角度Ａが４５度より小さく設定されると、被掘削物の掘削時において、土砂等の掘削屑を排出させるための切り欠き凹部２７への通り道が狭くなって、好適に土砂等の掘削屑が排出され難くなって、掘削工具の掘削性能が落ちてしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、前記回転角度Ａは６０度に設定された場合、前記拡径ビット３０が前記回転軸線Ｐ回りに回転されて外方に張り出される場合（掘削部Ｄの拡径状態）にあっても、前記拡径ビット収容凹部２４に収容される場合（掘削部Ｄの縮径状態）にあっても、前記拡径ビット３０が最もスムーズに回転されるものとなって、被掘削物を好適に掘削することができる。
【００３１】
上述したように、前記拡径ビット３０の外方への張り出しは、該拡径ビット３０回転角度Ａに加えて、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）と、拡径ビット３０ａ，３０ｂの回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）との関係によって、スムーズに行われたりそうでなかったりと異なったものとなる。すなわち、前記拡径ビット３０がスムーズに回転されるために、前記拡径ビット３０ａ，３０ｂの回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定される。
【００３２】
つまり、回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．６３３倍より大きく設定されると、前記拡径ビット３０が外への張り出した場合に、外へ張り出してしまう部分が大きなものとなる故に、その拡径ビット３０が前記回転軸３２に与える負荷を大きくさせてしまう問題が生じる。また逆に、回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．５００倍より小さく設定されると、前記拡径ビット３０が前記回転軸線P回りに回転されて、外方に張り出される場合（掘削部Dの拡径状態）に、デバイス掘削部２５の幅が十分にとれなくなり、この部分への超硬チップの植設が困難となってしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、回転軸線Ｐ１，Ｐ２同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部Ｄが縮経された場合の掘削部Ｄの径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定された場合、前記デバイス掘削部２５の幅が十分にとれることとなり、この部分への超硬チップの植設も好適になされる。また、前記回転軸３２に与える負荷を適宜に保ち、好ましく遠心力を受けることとなって、前記拡径ビット３０ａ，３０ｂが外方に張り出し（掘削部Ｄの拡径状態）、及び拡径ビット収容凹部２４ａ，２４ｂに収容（掘削部Ｄの縮径状態）が、好ましく行われる。
【００３３】
また、前記掘削工具１は、工具全体の剛性の向上を目的に、前記拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定される。
【００３４】
つまり、前記拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．３倍より大きく設定されると、前記デバイス２０の先端２０ａの肉厚が薄く構成される。従って、デバイス２０の剛性が低下してしまう問題が生じる。また逆に、前記拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．２倍より小さく設定されると、次は拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の剛性が低下してしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、拡径ビット３０（３０ａ，３０ｂ）の回転軸３２（３２ａ，３２ｂ）の径（Ｄ３）が、前記掘削部Ｄの縮径時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定された場合、掘削工具１全体としての剛性が適当なものとなって、被掘削物の掘削が好ましく行われる。
【００３５】
また、前記掘削工具１は、図５に示すように、工具全体の剛性の向上を目的に、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定される。
【００３６】
つまり、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の３倍より大きく設定されると、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の重量が大きくなり、相対的にビットヘッド軸３２の剛性が不足するとともに材料費が増大するという問題が生じる。また逆に、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１倍より小さく設定されると、前記拡径ビット３０のビット部（ビットヘッド）３１の剛性が低下してしまい、安定した性能を確保できなくなる問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、拡径ビット（ビットヘッド）３１の回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定された場合、掘削工具１全体としての剛性が適当なものとなって、安定した性能が確保されて被掘削物の掘削が好ましく行われる。
【００３７】
また、前記掘削工具１は、図５に示すように、工具全体の剛性の向上及び生産時のコスト低減を目的に、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定される。
【００３８】
つまり、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の５倍より大きく設定されると、前記デバイス２０の剛性が低下してしまう問題が生じるばかりか、生産コストも嵩んでしまう問題も生じる。また逆に、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１．７倍より小さく設定されると、該回転軸３２の支持する力を分散できずに、該回転軸３２が磨耗され易くなってしまう問題が生じる。このような問題点に鑑みれば、前記拡径ビット３０の回転軸３２の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビット３０の回転軸３２の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定された場合、掘削工具１全体としての剛性が適当なものとなって被掘削物の掘削が好ましく行われるばかりか、掘削工具１の生産コストにおいても適当なものとなる。
【００３９】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜の選択が可能である。
例えば、上述の実施形態にあっては、掘削部の一部を形成する拡径ビットは、二つで構成されることとされたが、これに限定されず、３つ以上拡径ビットで構成されるものであってもよい。ただし、掘削部が拡径した場合にバランス良く回転されるためにも、前記拡径ビットは前記デバイス先端の周方向等分割間隔で設けられているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る掘削工具の側断面図である。
【図２】図１に示す掘削工具の分解図である。
【図３】掘削工具の要部を示す拡大側断面図である。
【図４】デバイスの側断面図及び正面図である。
【図５】拡径ビットの側断面図及び正面図である。
【図６】掘削部の拡大正面図である。
【図７】掘削部の拡径状態及び縮径状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 掘削工具
２０ デバイス
２４ 凹部（拡径ビット収容部）
３０ 拡径ビット
Ｄ 掘削部
Ｋ 超硬チップ
Ｏ 中心軸線
Ｐ 回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線回りに回転されるデバイスの先端部外周に開口した凹部を設け、前記中心軸線から偏心した回転軸線回りに回転自在であって前記デバイスが一方向に回転したときに外方に張り出し且つ他方向に回転したときに前記凹部に収まる拡径ビットを前記デバイス先端に取り付け、
前記デバイス先端及び前記拡径ビットに超硬チップを備えて、前記デバイス先端及び前記拡径ビットを掘削部としたことを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記拡径ビットは、前記デバイス先端の周方向に沿って等間隔置きに複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
前記拡径ビットが前記凹部に収まっている場合と、外方に張り出した場合との前記回転軸における回転角度を４５度以上９０度以下に設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
前記拡径ビットの回転軸線同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項５】
前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項６】
前記拡径ビットのビットヘッドの回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項７】
前記拡径ビットの回転軸の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項１】
中心軸線回りに回転されるデバイスの先端部外周に開口した凹部を設け、前記中心軸線から偏心した回転軸線回りに回転自在であって前記デバイスが一方向に回転したときに外方に張り出し且つ他方向に回転したときに前記凹部に収まる拡径ビットを前記デバイス先端に取り付け、
前記デバイス先端及び前記拡径ビットに超硬チップを備えて、前記デバイス先端及び前記拡径ビットを掘削部としたことを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記拡径ビットは、前記デバイス先端の周方向に沿って等間隔置きに複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
前記拡径ビットが前記凹部に収まっている場合と、外方に張り出した場合との前記回転軸における回転角度を４５度以上９０度以下に設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
前記拡径ビットの回転軸線同士の距離（Ｄ２）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．５００倍以上０．６３３倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項５】
前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）が、前記掘削部縮経時の径（Ｄ１）の０．２倍以上０．３倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項６】
前記拡径ビットのビットヘッドの回転軸線方向の厚み（Ｔ１）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１倍以上３倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【請求項７】
前記拡径ビットの回転軸の長さ（Ｔ２）が、前記拡径ビットの回転軸の径（Ｄ３）の１．７倍以上５倍以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の掘削工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３７６１２（Ｐ２００６−３７６１２Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２１７０１（Ｐ２００４−２２１７０１）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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