掘削工具
【課題】掘削時の衝撃や係止ピンが挿抜方向に押し出されるような場合でも、係止ピンが移動しないように係止ピンを強固に固定することが可能な掘削工具を提供する。
【解決手段】取付孔部３２を備えた工具本体２０と取付部材４０とを有する掘削工具１０において、取付部材４０には取付孔部３２に挿入される取付軸部４５が設けられ、取付軸部４５の外周面に取付軸部４５の延在方向に交差する凹溝４６が形成され、工具本体４０には、取付孔部３２の延在方向に交差する方向に延びて一部が取付孔部３２を貫通するピン孔３３が形成され、ピン孔３３には、取付孔部３２に挿入された取付軸部４５の凹溝４６に係合する係止ピン５６が挿入されており、ピン孔３３の開口部には、剛性体からなり、係止ピン５６の端面に当接して固定する固定部材５０と、この固定部材５０をピン孔３３の延在方向に係止して固定する係止部３７とが設けられている。
【解決手段】取付孔部３２を備えた工具本体２０と取付部材４０とを有する掘削工具１０において、取付部材４０には取付孔部３２に挿入される取付軸部４５が設けられ、取付軸部４５の外周面に取付軸部４５の延在方向に交差する凹溝４６が形成され、工具本体４０には、取付孔部３２の延在方向に交差する方向に延びて一部が取付孔部３２を貫通するピン孔３３が形成され、ピン孔３３には、取付孔部３２に挿入された取付軸部４５の凹溝４６に係合する係止ピン５６が挿入されており、ピン孔３３の開口部には、剛性体からなり、係止ピン５６の端面に当接して固定する固定部材５０と、この固定部材５０をピン孔３３の延在方向に係止して固定する係止部３７とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンカーの各種工事、各種さく井工事、あるいは各種基礎杭孔工事等において、地盤や土砂を掘削する際に用いられる掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地盤や土砂を掘削する掘削工具として、中心軸回りに回転されるデバイスと、前記中心軸から偏心した回転軸回りに回転自在とされたビットヘッドとを備え、前記デバイスが一方向に回転した際に、前記ビットヘッドが径方向外方に張り出し、かつ、前記デバイスが他方向に回転した際に、前記ビットヘッドが径方向内方に後退するように構成された、いわゆる拡径式の掘削工具が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
詳述すると、デバイスの先端面に開口して前記中心軸に平行に延びる取付孔部が、前記中心軸から偏心した位置に穿設されており、この取付孔部には、デバイスの外周面に開口して取付孔部の内周面の一部を貫通するピン孔が形成され、このピン孔に係止ピンが配設されている。
ビッドヘッドは、超硬合金等の硬質材料からなるチップが固定されたビット掘削部と、このビット掘削部に連設して前記取付孔部へと挿入される取付軸部とを備えており、取付軸部の外周面には、前記係止ピンと係合する凹溝が形成されている。
【０００４】
ビットヘッドの取付軸部がデバイスの取付孔部に挿入されるとともに、デバイスの外周面からピン孔に係止ピンが挿入され、係止ピンと取付軸部の凹溝とが係合される。これにより、ビットヘッドは回転軸の先端側に抜け止めされる。また、ビッドヘッドは、凹溝の底面と係止ピンの外周面とが摺動することで、取付孔部（及び取付軸部）の軸線を回転軸として回動することが可能な構成とされている。
【０００５】
このような掘削工具においては、掘削を行う場合には、デバイスを一方向（順方向）に回転させ、回転により生じるデバイス及びビットヘッドと被掘削物（山地や地盤等）又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッドを径方向外方に張り出し、掘削孔を形成する。そして、掘削孔の形成が終了したら、デバイスを他方向（逆方向）に回転させて被切削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッドを径方向内方に後退させ、掘削孔を通じて掘削工具を回収する。
【０００６】
ここで、係止ピンが抜け落ちた場合には、ビットヘッドがデバイスから抜け落ちて掘削孔の内部に残存してしまい、掘削工事を中断したり、中止して再度掘削したりすることになる。したがって、係止ピンがデバイスから抜け落ちることがないように抜け止め手段を設ける必要がある。
このような係止ピンの抜け止め手段として、例えば特許文献２〜４に開示されているように、弾性部材を用いたものが提案されている。
【特許文献１】特開平０５−０６５７８７号公報
【特許文献２】特開平０６−０７４２２２号公報
【特許文献３】特開平０８−２９５２６８号公報
【特許文献４】特開平０８−２９５２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述の掘削工具に設けられた係止ピンに、特許文献２〜４に開示された抜け止め手段を採用した場合、掘削時の衝撃や反発によって係止ピンが弾性部材を押圧して弾性変形させてしまうため、係止ピンを強固に固定することができなくなるおそれがあった。また、ビットヘッドが回転軸回りに回転させられたときに、ビットヘッドの取付軸部と係止ピンとが接触していると、係止ピンが挿抜方向に押し出されてしまう問題があった。
【０００８】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、掘削時の衝撃や係止ピンが挿抜方向に押し出されるような場合でも、係止ピンが移動しないように係止ピンを強固に固定することが可能な掘削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の掘削工具は、掘削機械の先端側に装着され、取付孔部を備えた工具本体と、この工具本体に着脱可能に装着される取付部材と、を有する掘削工具において、前記取付部材には、前記取付孔部に挿入される取付軸部が設けられ、該取付軸部の外周面には、前記取付軸部の延在方向に交差する凹溝が形成され、前記工具本体には、前記取付孔部の延在方向に交差する方向に延びて一部が前記取付孔部を貫通するピン孔が形成され、該ピン孔には、前記取付孔部に挿入された取付軸部の前記凹溝に係合する係止ピンが挿入されており、前記ピン孔の開口部には、剛性体からなり、前記係止ピンの端面に当接して固定する固定部材と、この固定部材を前記ピン孔の延在方向に係止して固定する係止部とが設けられていることを特徴としている。
【００１０】
この構成の掘削工具においては、工具本体に形成されたピン孔の開口部に、剛性体からなり、係止ピンの端面に当接して係止ピンを固定する固定部材が配設されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材が大きく弾性変形することがなく、係止ピンを強固に固定することが可能となる。また、この固定部材を、ピン孔の延在方向（係止ピンの挿抜方向）に係止して固定する係止部が設けられているので、係止ピンが挿抜方向に向けて移動することが防止され、係止ピンの抜け落ちを確実に防止できる。
【００１１】
ここで、前記工具本体に、前記固定部材と前記係止部との係合状態を維持する補助部材を配設してもよい。
この場合、補助部材によって固定部材と係止部との係合状態が維持されることになり、掘削時の衝撃等によって固定部材が係止部から外れてしまうことを防止でき、係止ピンの抜け落ちを確実に防止することができる。
【００１２】
また、前記補助部材を弾性材で構成してもよい。
この場合、弾性材の弾性力を利用して固定部材と係止部との係合状態を維持させることが可能となり、固定部材の移動を防止できる。なお、弾性材で構成された補助部材には、係止ピンが直接接触することがないため、係止ピンからの押圧力によって補助部材が弾性変形することはなく、係止ピンを強固に固定することができる。
【００１３】
さらに、前記工具本体に、前記固定部材がスライド移動されるスライド溝を形成し、該スライド溝の一端に前記ピン孔を開口させるとともに前記係止部を形成し、前記スライド溝の他端に前記固定部材の装入部を設けてもよい。
この場合、スライド溝の他端側に設けられた装入部から固定部材をスライド溝内に装入し、固定部材をスライド溝の一端側に向けて移動させることで、固定部材をピン孔の開口部に配設するとともに係止部によって係止して固定することができる。よって、簡単な操作で固定部材を配設して、係止ピンを強固に固定することが可能となる。
【００１４】
また、前記工具本体を中心軸回りに回転されるデバイスとし、このデバイスの先端に開口するように前記取付孔部を形成し、前記取付部材を硬質材料からなるチップが固定されたビット掘削部を有するビットヘッドとし、前記ビット掘削部に前記取付軸部を連設し、該取付軸部の外周面に、前記取付軸部の延在方向に交差するとともに周方向に沿って延びる凹溝を形成し、前記デバイスを一方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して外方に張り出し、かつ、前記デバイスを他方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して前記ビットヘッドが内方に後退する構成としてもよい。
この場合、いわゆる拡径式の掘削工具において、ビットヘッドを係止する係止ピンを強固に固定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、掘削時の衝撃や係止ピンが挿抜方向に押し出されるような場合でも、係止ピンが移動しないように係止ピンを強固に固定することが可能な掘削工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の第１の実施形態である掘削工具について添付した図面を参照して説明する。
この掘削工具１０は、図１に示すように、中心軸Ｏに沿って延びる概略多段円柱状をなすデバイス２０と、このデバイス２０の先端側（図１、図５において左側）に着脱可能に装着されたビットヘッド４０と、デバイス２０の外周側に嵌合されたケーシングトップ１１と、ケーシングトップ１１の後端側に接続されたケーシングパイプ１３とを備えている。
【００１７】
ケーシングトップ１１は、概略円筒状をなしており、デバイス２０の外周側に嵌合される構成とされており、デバイス２０から打撃を受けて推進力を与えられるものである。ケーシングトップ１１の後端側部分は、外径が一段小さくされており、ケーシングパイプ１３の接続部１２とされている。
ケーシングパイプ１３は、円筒状をなし、その外径がケーシングトップ１１と同一とされ、内径がケーシングトップ１１の接続部１２の外径と略同一とされている。このケーシングパイプ１３は、ケーシングトップ１１の接続部１２に嵌合された状態で、先端部がケーシングトップ１１に溶接されている。
【００１８】
デバイス２０は、先端側に位置するデバイス本体２１と、デバイス本体２１の後端側に連なり径方向外方に張り出した大径部２２と、大径部２２の後端側に連なり大きく径方向内方に後退した小径部２３と、を有している。なお、デバイス本体２１、大径部２２及び小径部２３は一体に成形されている。小径部２３は、図示しない打撃力付与機構（エアハンマ）に接続されるとともに、図示しない回転駆動機構によって回転される構成とされている。このデバイス２０は、中心軸Ｏ回りに回転されるとともに、中心軸Ｏ方向に打撃力を受けるものである。
大径部２２の外径は、ケーシングパイプ１３の内径と略同一とされている。また、デバイス本体２１の外周側にケーシングトップ１１が嵌合され、大径部２２の先端面がケーシングトップ１１の後端面に当接させられている。こうして、ケーシングトップ１１は、大径部２２を介して打撃を受けて推進力を与えられるように構成されている。
【００１９】
また、デバイス２０の内部には、中心線Ｏに沿って延びる流体供給路２４が、小径部２３の後端面に開口してデバイス本体２１にまで達するように設けられている。この流体供給路２４の先端部分には、中心線Ｏに直交する方向（径方向外方）に向けて延びる連絡路２５が連設され、この連絡路２５から中心線Ｏに平行に延びて後述する取付孔部３２の底面に開口する連通孔２６が形成されている。
さらに、流体供給路２４の先端部分には、先端側に向かうにしたがい漸次径方向外方に向かう流体吐出孔２７が連設されている。
【００２０】
デバイス本体２１の先端面には、後端側及び径方向内方に向けて凹む収容凹部３０が設けられている。本実施形態では、先端面視して図２及び図３に示すように、２つの収容凹部３０が中心軸Ｏに対して点対称となるように設けられている。これにより、デバイス本体２１の先端面のうち、収容凹部３０以外の部分は、先端面視して概略Ｈ字状をなし、先端側に向けて突出することになる。この概略Ｈ字状をなす部分には、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されており、被掘削物を掘削するデバイス掘削部２９とされている。
【００２１】
詳述すると、デバイス掘削部２９は、デバイス本体２１の外周面に沿って延びる一対の外周掘削部２９Ａと、中心軸Ｏを通過するとともに一対の外周掘削部２９Ａを連絡する中央掘削部２９Ｂとを備えている。中央掘削部２９Ｂは、中心軸Ｏに直交するように延在し、５つのチップ１５が、それぞれのチップ１５の中心軸Ｏからの径方向距離が互いに異なるように配列されている。また、外周掘削部２９Ａは、径方向外方に向かうにしたがい漸次後端側へと後退するように僅かに中央掘削部２９Ｂに対して傾斜しており、周方向に沿って６つのチップ１５が配列されている。
【００２２】
また、収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１前方側部分には、径方向外側に向かうにしたがい漸次後端側に向けて後退する傾斜面部３１がそれぞれ形成されている。この傾斜面部３１には、前述した流体吐出孔２７が開口させられている。また、この傾斜面部３１の径方向外方端に連なるデバイス２０の側面には、図１から図３に示すように、径方向内方に向けて一段凹むとともに中心軸Ｏに平行に延びる切欠溝２８が形成されている。
【００２３】
収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１後方側には、図２及び図３に示すように中心軸Ｏから偏心するとともに中心軸Ｏに対して点対称となり、かつ、図１に示すように中心軸Ｏと平行に延びる２つの回転軸Ｐ１、Ｐ２に沿ってそれぞれ延びる２つの取付孔部３２が形成されている。
【００２４】
そして、デバイス本体２１には、中心軸Ｏ及び回転軸Ｐ１、Ｐ２に直交する方向に延びて、２つの取付孔部３２に貫通するピン孔３３が形成されている。このピン孔３３は、中心軸Ｏに直交する断面において図４に示すように、中心軸Ｏを通過するとともに、２つの取付孔部３２の内周面の一部を貫通するように設けられている。つまり、このピン孔３３は、デバイス２０の径方向に延びるように構成されているのである。
【００２５】
ピン孔３３の一端側（図１及び図５において下側）部分は、一段小径とされている。また、ピン孔３３の他端側（図１及び図５において上側）の開口部には、図１及び図５に示すように、ピン孔３３の延在方向に直交する方向に延びる（中心軸Ｏに平行に延びる）スライド溝３４が形成されている。
スライド溝３４の中心軸Ｏ方向後端側には、図５及び図６に示すように、デバイス本体２１の外周面に開口して断面円形をなす装入凹部３５が形成されている。装入凹部３５は、底部と内周面との間にリング状溝３６が形成されている。
【００２６】
また、装入凹部３５の中心軸Ｏ方向先端側には、装入凹部３５の直径よりも小さな幅で延びる係止溝部３７が設けられている。本実施形態では、図６に示すように、係止溝部３７は装入凹部３５に向けて開口したＵ字状をなしている。
そして、スライド溝３４の中心軸Ｏ先端側に、ピン孔３３の開口部が配設されている。
【００２７】
次に、ビットヘッド４０について説明する。
ビットヘッド４０は、図１から図３に示すように、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されたビット掘削部４１と、このビット掘削部４１の後端側に向けて延びる概略円柱状をなす取付軸部４５とを備えている。
ビット掘削部４１は、取付軸部４５の先端側に連設され、取付軸部４５の軸線に対して直交する方向に延在する平面部４２と、この平面部４２に連なるテーパ部４３と、テーパ部４３よりも一段後端側に後退した段部４４と、を備えている。なお、本実施形態では、図２及び図３に示すように、平面部４２に３つのチップ１５が植設され、テーパ部４３に２つのチップ１５が植設され、段部４４に３つのチップ１５が一列に植設されている。
【００２８】
取付軸部４５は、デバイス２０の先端面に開口した取付孔部３２に嵌入される構成とされており、取付軸部４５の軸線が回転軸Ｐ１、Ｐ２とそれぞれ一致することになる。この取付軸部４５には、軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）に対して直交するとともに取付軸部４５の周面に沿った凹溝４６が形成されている。本実施形態では、図２から図４に示すように、凹溝４６は、取付軸部４５の外周面の一部に形成され、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見て概略Ｌ字状をなしている。なお、この凹溝４６は、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見てビット掘削部４１のテーパ部４３及び段部４４が設けられた側とは反対側に形成されている。
【００２９】
次に、スライド溝３４に配設される固定部材５０と、補助部材５３について説明する。
固定部材５０は、図７及び図８に示すように、フランジ部５１を備えた円板状をなしている。この固定部材５０は、容易に弾性変形することがないように鋼材等の剛性体から構成されている。フランジ部５１の外径は、スライド溝３４の装入凹部３５の直径よりも小さく、かつ、係止溝部３７の溝幅よりも大きく設定されている。
補助部材５３は、図９及び図１０に示すように、概略円板状をなし、合成ゴム等の弾性部材で構成されている。補助部材５３の一端は、テーパ状に形成されるとともに径方向外方へと突出した爪部５４が形成されている。
【００３０】
次に、ビットヘッド４０とデバイス２０との連結方法について、図１１、図１２を参照にして説明する。
まず、デバイス２０の先端面に開口した取付孔部３２に、ビットヘッド４０の取付軸部４５を挿入する。このとき、取付孔部３２の一部を貫通したピン孔３３部分と取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６とが対向するように、ビットヘッド４０を配置する。
【００３１】
この状態で、スライド溝３４に開口されたピン孔３３に、円柱状をなす係止ピン５６を挿入する（図１１（ａ）、図１２（ｂ））。すると、係止ピン５６は、中心軸Ｏと直交して２つの取付孔部３２に貫通するように配置される。
スライド溝３４の装入凹部３５から、固定部材５０をフランジ部５１が径方向内方に向くようにして、スライド溝３４内へと装入し、係止溝部３７へとスライド移動させる（図１１（ｂ）、図１２（ｃ））。こうして、係止ピン５６の端面に固定部材５０が当接されるとともに、フランジ部５１が係止溝部３７によってピン孔３３の延在方向に係合し、固定部材５０が固定される。
【００３２】
そして、装入凹部３５に、弾性変形可能な補助部材５３が圧入される（図１１（ｃ）（ｄ）、図１２（ｄ））。このとき、補助部材５３に設けられた爪部５４が装入凹部３５の内周面に形成されたリング状溝３６に係合して補助部材５３が固定される。また、補助部材５３の外周面が固定部材５０の外周面を押圧することになり、固定部材５０がスライド溝３４内を移動することが防止される。
【００３３】
このようにして、デバイス２０とビットヘッド４０とが連結される。ビットヘッド４０は、取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６が、係止ピン５６によって係止されることで回転軸Ｐ１、Ｐ２方向先端側には、抜け止めされる。
【００３４】
このように構成された掘削工具１０においては、デバイス２０を回転駆動手段によって、図２及び図３に示す回転方向Ｒ１へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、ビットヘッド４０のテーパ部４３及び段部４４が径方向外方へと突出される。
一方、デバイス２０を回転駆動手段によって、図２及び図３に示す回転方向Ｒ２へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、ビットヘッド４０がデバイス２０の先端面に形成された収容凹部３０へと収容される。
【００３５】
この掘削工具１０は、掘削機械（図示なし）に備えられた打撃装置によって駆動され、掘削工具１０に回転力、打撃力及び推力が伝達され、掘削工具１０の先端に形成されたデバイス掘削部２９及びビットヘッド４０によって岩盤等の被掘削物を破壊して掘削するものである。この掘削作業においては、流体供給路２４からエア等の流体が吐出され、被掘削物を破壊して生成された掘削屑を切欠溝２８を介して掘削工具１０の後端側へと排出する。
【００３６】
掘削時には、デバイス２０を回転方向Ｒ１に回転させることで、ビットヘッド４０を径方向外方へと突出させて径の大きな掘削孔を形成するとともに、ケーシングトップ１１に推力を与えてケーシングパイプ１３を埋設していく。
掘削孔の形成が終了したら、デバイス２０を回転方向Ｒ２に回転させることで、ビットヘッド４０を収容凹部３０内へと収容し、掘削工具１０をケーシングパイプ１３の内径よりも小さくする。この状態で掘削工具１０を引き抜くことで、埋設したケーシングパイプ１３の内部を通じて掘削工具１０を回収する。
【００３７】
本実施形態である掘削工具１０においては、デバイス２０とビットヘッド４０とを係止する係止ピン５６が挿入されるピン孔３３の開口部に、鋼材等の剛性体からなる固定部材５０が配設され、この固定部材５０が係止ピン５６の端面に当接されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が大きく弾性変形することがなく、係止ピン５６を強固に固定することが可能となる。また、この固定部材５０を、ピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に係止して固定する係止溝部３７が設けられているので、係止ピン５６がピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に向けて移動することが防止され、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止できる。
【００３８】
さらに、固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持する補助部材５３が配設されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が係止溝部３７から外れてしまうことを防止でき、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止することができる。また、補助部材５３が弾性材で構成されているので、弾性材の弾性力を利用して固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持させることが可能となり、固定部材５０の位置ずれを防止できる。なお、弾性材で構成された補助部材５３には、係止ピン５６が直接接触することがないため、係止ピン５６からの押圧力によって補助部材５３が弾性変形することはなく、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００３９】
また、デバイス２０の外周面に、固定部材５０がスライド移動されるスライド溝３４が形成され、スライド溝３４の後端側に固定部材５０をスライド溝３４内部に装入するための装入凹部３５が形成され、この装入凹部３５の先端側に係止溝部３７が形成されているので、装入凹部３５から固定部材５０をスライド溝３４内に装入し、固定部材５０をスライド移動させることで、固定部材５０をピン孔３３の開口部に配設するとともに係止溝部３７によって係止して固定することができる。よって、簡単な操作で固定部材５０を配設して、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態である掘削工具について説明する。図１３から図１５に、本発明の第２の実施形態である掘削工具を示す。
この第２の実施形態である掘削工具１１０においては、デバイス１２０の先端に３つのビットヘッド１４０が着脱可能に装着されている。
【００４１】
デバイス本体１２１の先端面には、先端面視して図１４及び図１５に示すように、３つの収容凹部１３０が中心軸Ｏに対して点対称に形成されている。
また、収容凹部１３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１前方側部分には、径方向外方に向かうにしたがい漸次後端側に向けて後退する傾斜面部１３１がそれぞれ形成されている。この傾斜面部１３１には、前述した流体吐出孔１２７が開口させられている。この傾斜面部１３１の径方向外方端に連なるデバイス１２０の側面には、径方向内方に向けて一段凹むとともに中心軸Ｏに平行に延びる切欠溝１２８が形成されている。
さらに、本実施形態では、流体供給孔１２４が後述する取付孔部１３２の底面よりも先端側にまで延びるように形成されており、この流体供給孔１２４に連設され、傾斜面部１３１に開口する流体吐出孔１２７が設けられている。
【００４２】
収容凹部１３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１後方側には、図１４及び図１５に示すように中心軸Ｏから偏心するとともに中心軸Ｏに対して点対称となり、かつ、図１３に示すように中心軸Ｏと平行に延びる３つの回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に沿ってそれぞれ延びる３つの取付孔部１３２が形成されている。
【００４３】
そして、これらの取付孔部１３２には、それぞれ回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に直交する方向に延びて取付孔部１３２に貫通するピン孔１３３がぞれぞれに形成されている。なお、このピン孔１３３は、デバイス１２０の径方向に延びるように構成されている。
これらピン孔１３３の開口部には、ピン孔１３３の延在方向に直交する方向に延びる（中心軸Ｏに平行に延びる）スライド溝１３４がそれぞれ形成されている。つまり、３つのスライド溝１３４が形成されているのである。
【００４４】
取付孔部１３２に装着されるビットヘッド１４０は、図１３から図１５に示すように、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１１５が複数植設されたビット掘削部１４１と、このビット掘削部１４１の後端側に向けて延びる概略円柱状をなす取付軸部１４５とを備えている。
取付軸部１４５は、デバイス１２０の先端面に開口した取付孔部１３２に嵌入される構成とされており、取付軸部１４５の軸線が回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とそれぞれ一致することになる。この取付軸部１４５には、軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に対して直交するとともに取付軸部１４５の周面に沿った凹溝１４６が形成されている。
【００４５】
デバイス１２０の先端面に開口した３つの取付孔部１３２に、それぞれビットヘッド１４０の取付軸部１４５が挿入され、スライド溝１３４にそれぞれ開口された３つのピン孔１３３に、円柱状をなす３つの係止ピン１５６がそれぞれ挿入される。
スライド溝１３４の装入凹部１３５から、固定部材１５０を、フランジ部１５１が径方向内方に向くようにしてスライド溝１３４内へと装入し、係止溝部１３７へとスライド移動させ、係止ピン１５６の端面に固定部材１５０を当接させるとともに、フランジ部１５１を係止溝部１３７に係合させる。
そして、装入凹部１３５に、弾性変形可能な補助部材１５３を圧入し、固定部材１５０がスライド溝１３４内を移動しないように固定する。
【００４６】
このように構成された掘削工具１１０においては、デバイス１２０を回転駆動手段によって、図１４及び図１５に示す回転方向Ｒ１へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド１４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３回りに回転して、ビット掘削部１４１が径方向外方へと突出される。
一方、デバイス１２０を回転駆動手段によって、図１４及び図１５に示す回転方向Ｒ２へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド１４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３回りに回転して、ビット掘削部１４１がデバイス１２０の先端面に形成された収容凹部１３０へと収容される。
【００４７】
このような構成とされた本実施形態である掘削工具１１０においては、３つのビットヘッド１４０を備えており、例えば大径の掘削孔を掘削する場合でも、径方向外方部分でのチップ１１５の数を確保して効率的に掘削を行うことができる。
また、流体供給孔１２７がデバイス本体１２１の先端側にまで延びるように形成されているので、エア等の流体を確実に掘削孔の内部へと吐出することで掘削屑の排出を促進してスムーズに掘削作業を進めることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態である掘削工具について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
デバイス掘削部及びビット掘削部に植設されるチップの個数や配置には、特に制限はなく、掘削条件等を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００４９】
また、弾性材で構成された補助部材を装入凹部に圧入するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の構成の補助部材を用いても良い。例えば、図１６及び図１７に示すように、スライド溝２３４に設けられた装入凹部２３５に、固定部材２５０のフランジ部２５１に当接するように当接部材２５７を装入するとともに、この当接部材２５７をいわゆるスナップリング２５８で固定したものであってもよい。つまり、当接部材２５７とスナップリング２５８とで補助部材２５３を構成してもよい。
また、例えば図１８及び図１９に示すように、スライド溝３３４に、スライド方向に交差する方向に延びる貫通孔３３９を設け、この貫通孔３３９に固定部材３５０のフランジ部３５１に当接するスプリングピン（補助部材）３５３を挿入してもよい。
【００５０】
さらに、デバイスの先端面にチップを植設してデバイス掘削部を設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図２０及び図２１、図２２及び図２３に示すように、チップ４１５、５１５をすべてビットヘッド４４０、５４０に植設したものであってもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、工具本体をデバイスとし、取付部材をビットヘッドとしたもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図２４〜図２６に示すように、工具本体６６０の中心軸Ｏに沿って延びる取付孔部６６１に、取付部材としてパイロットビット６７０を着脱可能に装着し、工具本体６６０とパイロットビット６７０との固定に係止ピン６５６及び固定部材６５０を利用してもよい。さらに、工具本体６６０の後端側に向けて開口する取付孔部６６２を設け、この取付孔部６６２に装着する取付部材としてアダプタ６８０を着脱可能に装着し、工具本体６６０とアダプタ６８０との固定に係止ピン６６２及び固定部材６５０を利用してもよい。
また、取付軸部及び取付孔部は、断面円形に限らず、図２５に示すような正六角形等の断面多角形でもよく、係止ピンがこの多角形の辺に沿って取り付けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２】図１に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図３】図１に示す掘削工具の縮径状態を示す正面図である。
【図４】図１におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図４におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図６】図５におけるＺ方向矢視図である。
【図７】図１に示す掘削工具に備えられた固定部材の上面図である。
【図８】図７に示す固定部材の側面断面図である。
【図９】図１に示す掘削工具に備えられた補助部材の上面図である。
【図１０】図９に示す補助部材の側面断面図である。
【図１１】図１に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１２】図１に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図１４】図１３に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図１５】図１３に示す掘削工具の縮径状態を示す正面図である。
【図１６】補助部材の他の例を示す説明図である。
【図１７】図１６におけるＺ方向矢視図である。
【図１８】補助部材の他の例を示す説明図である。
【図１９】図１８におけるＺ方向矢視図である。
【図２０】本発明の他の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２１】図２０に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２３】図２２に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図２４】本発明の他の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２５】図２４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２６】図２４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１１０、４１０、５１０、６１０ 掘削工具
２０、１２０ デバイス（工具本体）
３２、１３２、４３２、５３２、６６１、６６２ 取付孔部
３３、１３３ ピン孔
３４、１３４、２３４、３３４ スライド溝
３５、１３５、２３５ 装入凹部（装入部）
３７、１３７ 係止溝部（係止部）
４０、１４０、４４０、５４０、６４０ ビットヘッド（取付部材）
４１、１４１ ビット掘削部
４５、１４５ 取付軸部
４６、１４６ 凹溝
５０、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０ 固定部材
５３、１５３、２５３、３５３ 補助部材
５６、１５６、４５６、５５６、６５６ 係止ピン
６６０ 工具本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンカーの各種工事、各種さく井工事、あるいは各種基礎杭孔工事等において、地盤や土砂を掘削する際に用いられる掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地盤や土砂を掘削する掘削工具として、中心軸回りに回転されるデバイスと、前記中心軸から偏心した回転軸回りに回転自在とされたビットヘッドとを備え、前記デバイスが一方向に回転した際に、前記ビットヘッドが径方向外方に張り出し、かつ、前記デバイスが他方向に回転した際に、前記ビットヘッドが径方向内方に後退するように構成された、いわゆる拡径式の掘削工具が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
詳述すると、デバイスの先端面に開口して前記中心軸に平行に延びる取付孔部が、前記中心軸から偏心した位置に穿設されており、この取付孔部には、デバイスの外周面に開口して取付孔部の内周面の一部を貫通するピン孔が形成され、このピン孔に係止ピンが配設されている。
ビッドヘッドは、超硬合金等の硬質材料からなるチップが固定されたビット掘削部と、このビット掘削部に連設して前記取付孔部へと挿入される取付軸部とを備えており、取付軸部の外周面には、前記係止ピンと係合する凹溝が形成されている。
【０００４】
ビットヘッドの取付軸部がデバイスの取付孔部に挿入されるとともに、デバイスの外周面からピン孔に係止ピンが挿入され、係止ピンと取付軸部の凹溝とが係合される。これにより、ビットヘッドは回転軸の先端側に抜け止めされる。また、ビッドヘッドは、凹溝の底面と係止ピンの外周面とが摺動することで、取付孔部（及び取付軸部）の軸線を回転軸として回動することが可能な構成とされている。
【０００５】
このような掘削工具においては、掘削を行う場合には、デバイスを一方向（順方向）に回転させ、回転により生じるデバイス及びビットヘッドと被掘削物（山地や地盤等）又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッドを径方向外方に張り出し、掘削孔を形成する。そして、掘削孔の形成が終了したら、デバイスを他方向（逆方向）に回転させて被切削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッドを径方向内方に後退させ、掘削孔を通じて掘削工具を回収する。
【０００６】
ここで、係止ピンが抜け落ちた場合には、ビットヘッドがデバイスから抜け落ちて掘削孔の内部に残存してしまい、掘削工事を中断したり、中止して再度掘削したりすることになる。したがって、係止ピンがデバイスから抜け落ちることがないように抜け止め手段を設ける必要がある。
このような係止ピンの抜け止め手段として、例えば特許文献２〜４に開示されているように、弾性部材を用いたものが提案されている。
【特許文献１】特開平０５−０６５７８７号公報
【特許文献２】特開平０６−０７４２２２号公報
【特許文献３】特開平０８−２９５２６８号公報
【特許文献４】特開平０８−２９５２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述の掘削工具に設けられた係止ピンに、特許文献２〜４に開示された抜け止め手段を採用した場合、掘削時の衝撃や反発によって係止ピンが弾性部材を押圧して弾性変形させてしまうため、係止ピンを強固に固定することができなくなるおそれがあった。また、ビットヘッドが回転軸回りに回転させられたときに、ビットヘッドの取付軸部と係止ピンとが接触していると、係止ピンが挿抜方向に押し出されてしまう問題があった。
【０００８】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、掘削時の衝撃や係止ピンが挿抜方向に押し出されるような場合でも、係止ピンが移動しないように係止ピンを強固に固定することが可能な掘削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の掘削工具は、掘削機械の先端側に装着され、取付孔部を備えた工具本体と、この工具本体に着脱可能に装着される取付部材と、を有する掘削工具において、前記取付部材には、前記取付孔部に挿入される取付軸部が設けられ、該取付軸部の外周面には、前記取付軸部の延在方向に交差する凹溝が形成され、前記工具本体には、前記取付孔部の延在方向に交差する方向に延びて一部が前記取付孔部を貫通するピン孔が形成され、該ピン孔には、前記取付孔部に挿入された取付軸部の前記凹溝に係合する係止ピンが挿入されており、前記ピン孔の開口部には、剛性体からなり、前記係止ピンの端面に当接して固定する固定部材と、この固定部材を前記ピン孔の延在方向に係止して固定する係止部とが設けられていることを特徴としている。
【００１０】
この構成の掘削工具においては、工具本体に形成されたピン孔の開口部に、剛性体からなり、係止ピンの端面に当接して係止ピンを固定する固定部材が配設されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材が大きく弾性変形することがなく、係止ピンを強固に固定することが可能となる。また、この固定部材を、ピン孔の延在方向（係止ピンの挿抜方向）に係止して固定する係止部が設けられているので、係止ピンが挿抜方向に向けて移動することが防止され、係止ピンの抜け落ちを確実に防止できる。
【００１１】
ここで、前記工具本体に、前記固定部材と前記係止部との係合状態を維持する補助部材を配設してもよい。
この場合、補助部材によって固定部材と係止部との係合状態が維持されることになり、掘削時の衝撃等によって固定部材が係止部から外れてしまうことを防止でき、係止ピンの抜け落ちを確実に防止することができる。
【００１２】
また、前記補助部材を弾性材で構成してもよい。
この場合、弾性材の弾性力を利用して固定部材と係止部との係合状態を維持させることが可能となり、固定部材の移動を防止できる。なお、弾性材で構成された補助部材には、係止ピンが直接接触することがないため、係止ピンからの押圧力によって補助部材が弾性変形することはなく、係止ピンを強固に固定することができる。
【００１３】
さらに、前記工具本体に、前記固定部材がスライド移動されるスライド溝を形成し、該スライド溝の一端に前記ピン孔を開口させるとともに前記係止部を形成し、前記スライド溝の他端に前記固定部材の装入部を設けてもよい。
この場合、スライド溝の他端側に設けられた装入部から固定部材をスライド溝内に装入し、固定部材をスライド溝の一端側に向けて移動させることで、固定部材をピン孔の開口部に配設するとともに係止部によって係止して固定することができる。よって、簡単な操作で固定部材を配設して、係止ピンを強固に固定することが可能となる。
【００１４】
また、前記工具本体を中心軸回りに回転されるデバイスとし、このデバイスの先端に開口するように前記取付孔部を形成し、前記取付部材を硬質材料からなるチップが固定されたビット掘削部を有するビットヘッドとし、前記ビット掘削部に前記取付軸部を連設し、該取付軸部の外周面に、前記取付軸部の延在方向に交差するとともに周方向に沿って延びる凹溝を形成し、前記デバイスを一方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して外方に張り出し、かつ、前記デバイスを他方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して前記ビットヘッドが内方に後退する構成としてもよい。
この場合、いわゆる拡径式の掘削工具において、ビットヘッドを係止する係止ピンを強固に固定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、掘削時の衝撃や係止ピンが挿抜方向に押し出されるような場合でも、係止ピンが移動しないように係止ピンを強固に固定することが可能な掘削工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の第１の実施形態である掘削工具について添付した図面を参照して説明する。
この掘削工具１０は、図１に示すように、中心軸Ｏに沿って延びる概略多段円柱状をなすデバイス２０と、このデバイス２０の先端側（図１、図５において左側）に着脱可能に装着されたビットヘッド４０と、デバイス２０の外周側に嵌合されたケーシングトップ１１と、ケーシングトップ１１の後端側に接続されたケーシングパイプ１３とを備えている。
【００１７】
ケーシングトップ１１は、概略円筒状をなしており、デバイス２０の外周側に嵌合される構成とされており、デバイス２０から打撃を受けて推進力を与えられるものである。ケーシングトップ１１の後端側部分は、外径が一段小さくされており、ケーシングパイプ１３の接続部１２とされている。
ケーシングパイプ１３は、円筒状をなし、その外径がケーシングトップ１１と同一とされ、内径がケーシングトップ１１の接続部１２の外径と略同一とされている。このケーシングパイプ１３は、ケーシングトップ１１の接続部１２に嵌合された状態で、先端部がケーシングトップ１１に溶接されている。
【００１８】
デバイス２０は、先端側に位置するデバイス本体２１と、デバイス本体２１の後端側に連なり径方向外方に張り出した大径部２２と、大径部２２の後端側に連なり大きく径方向内方に後退した小径部２３と、を有している。なお、デバイス本体２１、大径部２２及び小径部２３は一体に成形されている。小径部２３は、図示しない打撃力付与機構（エアハンマ）に接続されるとともに、図示しない回転駆動機構によって回転される構成とされている。このデバイス２０は、中心軸Ｏ回りに回転されるとともに、中心軸Ｏ方向に打撃力を受けるものである。
大径部２２の外径は、ケーシングパイプ１３の内径と略同一とされている。また、デバイス本体２１の外周側にケーシングトップ１１が嵌合され、大径部２２の先端面がケーシングトップ１１の後端面に当接させられている。こうして、ケーシングトップ１１は、大径部２２を介して打撃を受けて推進力を与えられるように構成されている。
【００１９】
また、デバイス２０の内部には、中心線Ｏに沿って延びる流体供給路２４が、小径部２３の後端面に開口してデバイス本体２１にまで達するように設けられている。この流体供給路２４の先端部分には、中心線Ｏに直交する方向（径方向外方）に向けて延びる連絡路２５が連設され、この連絡路２５から中心線Ｏに平行に延びて後述する取付孔部３２の底面に開口する連通孔２６が形成されている。
さらに、流体供給路２４の先端部分には、先端側に向かうにしたがい漸次径方向外方に向かう流体吐出孔２７が連設されている。
【００２０】
デバイス本体２１の先端面には、後端側及び径方向内方に向けて凹む収容凹部３０が設けられている。本実施形態では、先端面視して図２及び図３に示すように、２つの収容凹部３０が中心軸Ｏに対して点対称となるように設けられている。これにより、デバイス本体２１の先端面のうち、収容凹部３０以外の部分は、先端面視して概略Ｈ字状をなし、先端側に向けて突出することになる。この概略Ｈ字状をなす部分には、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されており、被掘削物を掘削するデバイス掘削部２９とされている。
【００２１】
詳述すると、デバイス掘削部２９は、デバイス本体２１の外周面に沿って延びる一対の外周掘削部２９Ａと、中心軸Ｏを通過するとともに一対の外周掘削部２９Ａを連絡する中央掘削部２９Ｂとを備えている。中央掘削部２９Ｂは、中心軸Ｏに直交するように延在し、５つのチップ１５が、それぞれのチップ１５の中心軸Ｏからの径方向距離が互いに異なるように配列されている。また、外周掘削部２９Ａは、径方向外方に向かうにしたがい漸次後端側へと後退するように僅かに中央掘削部２９Ｂに対して傾斜しており、周方向に沿って６つのチップ１５が配列されている。
【００２２】
また、収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１前方側部分には、径方向外側に向かうにしたがい漸次後端側に向けて後退する傾斜面部３１がそれぞれ形成されている。この傾斜面部３１には、前述した流体吐出孔２７が開口させられている。また、この傾斜面部３１の径方向外方端に連なるデバイス２０の側面には、図１から図３に示すように、径方向内方に向けて一段凹むとともに中心軸Ｏに平行に延びる切欠溝２８が形成されている。
【００２３】
収容凹部３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１後方側には、図２及び図３に示すように中心軸Ｏから偏心するとともに中心軸Ｏに対して点対称となり、かつ、図１に示すように中心軸Ｏと平行に延びる２つの回転軸Ｐ１、Ｐ２に沿ってそれぞれ延びる２つの取付孔部３２が形成されている。
【００２４】
そして、デバイス本体２１には、中心軸Ｏ及び回転軸Ｐ１、Ｐ２に直交する方向に延びて、２つの取付孔部３２に貫通するピン孔３３が形成されている。このピン孔３３は、中心軸Ｏに直交する断面において図４に示すように、中心軸Ｏを通過するとともに、２つの取付孔部３２の内周面の一部を貫通するように設けられている。つまり、このピン孔３３は、デバイス２０の径方向に延びるように構成されているのである。
【００２５】
ピン孔３３の一端側（図１及び図５において下側）部分は、一段小径とされている。また、ピン孔３３の他端側（図１及び図５において上側）の開口部には、図１及び図５に示すように、ピン孔３３の延在方向に直交する方向に延びる（中心軸Ｏに平行に延びる）スライド溝３４が形成されている。
スライド溝３４の中心軸Ｏ方向後端側には、図５及び図６に示すように、デバイス本体２１の外周面に開口して断面円形をなす装入凹部３５が形成されている。装入凹部３５は、底部と内周面との間にリング状溝３６が形成されている。
【００２６】
また、装入凹部３５の中心軸Ｏ方向先端側には、装入凹部３５の直径よりも小さな幅で延びる係止溝部３７が設けられている。本実施形態では、図６に示すように、係止溝部３７は装入凹部３５に向けて開口したＵ字状をなしている。
そして、スライド溝３４の中心軸Ｏ先端側に、ピン孔３３の開口部が配設されている。
【００２７】
次に、ビットヘッド４０について説明する。
ビットヘッド４０は、図１から図３に示すように、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１５が複数植設されたビット掘削部４１と、このビット掘削部４１の後端側に向けて延びる概略円柱状をなす取付軸部４５とを備えている。
ビット掘削部４１は、取付軸部４５の先端側に連設され、取付軸部４５の軸線に対して直交する方向に延在する平面部４２と、この平面部４２に連なるテーパ部４３と、テーパ部４３よりも一段後端側に後退した段部４４と、を備えている。なお、本実施形態では、図２及び図３に示すように、平面部４２に３つのチップ１５が植設され、テーパ部４３に２つのチップ１５が植設され、段部４４に３つのチップ１５が一列に植設されている。
【００２８】
取付軸部４５は、デバイス２０の先端面に開口した取付孔部３２に嵌入される構成とされており、取付軸部４５の軸線が回転軸Ｐ１、Ｐ２とそれぞれ一致することになる。この取付軸部４５には、軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）に対して直交するとともに取付軸部４５の周面に沿った凹溝４６が形成されている。本実施形態では、図２から図４に示すように、凹溝４６は、取付軸部４５の外周面の一部に形成され、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見て概略Ｌ字状をなしている。なお、この凹溝４６は、取付軸部４５の軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２）方向から見てビット掘削部４１のテーパ部４３及び段部４４が設けられた側とは反対側に形成されている。
【００２９】
次に、スライド溝３４に配設される固定部材５０と、補助部材５３について説明する。
固定部材５０は、図７及び図８に示すように、フランジ部５１を備えた円板状をなしている。この固定部材５０は、容易に弾性変形することがないように鋼材等の剛性体から構成されている。フランジ部５１の外径は、スライド溝３４の装入凹部３５の直径よりも小さく、かつ、係止溝部３７の溝幅よりも大きく設定されている。
補助部材５３は、図９及び図１０に示すように、概略円板状をなし、合成ゴム等の弾性部材で構成されている。補助部材５３の一端は、テーパ状に形成されるとともに径方向外方へと突出した爪部５４が形成されている。
【００３０】
次に、ビットヘッド４０とデバイス２０との連結方法について、図１１、図１２を参照にして説明する。
まず、デバイス２０の先端面に開口した取付孔部３２に、ビットヘッド４０の取付軸部４５を挿入する。このとき、取付孔部３２の一部を貫通したピン孔３３部分と取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６とが対向するように、ビットヘッド４０を配置する。
【００３１】
この状態で、スライド溝３４に開口されたピン孔３３に、円柱状をなす係止ピン５６を挿入する（図１１（ａ）、図１２（ｂ））。すると、係止ピン５６は、中心軸Ｏと直交して２つの取付孔部３２に貫通するように配置される。
スライド溝３４の装入凹部３５から、固定部材５０をフランジ部５１が径方向内方に向くようにして、スライド溝３４内へと装入し、係止溝部３７へとスライド移動させる（図１１（ｂ）、図１２（ｃ））。こうして、係止ピン５６の端面に固定部材５０が当接されるとともに、フランジ部５１が係止溝部３７によってピン孔３３の延在方向に係合し、固定部材５０が固定される。
【００３２】
そして、装入凹部３５に、弾性変形可能な補助部材５３が圧入される（図１１（ｃ）（ｄ）、図１２（ｄ））。このとき、補助部材５３に設けられた爪部５４が装入凹部３５の内周面に形成されたリング状溝３６に係合して補助部材５３が固定される。また、補助部材５３の外周面が固定部材５０の外周面を押圧することになり、固定部材５０がスライド溝３４内を移動することが防止される。
【００３３】
このようにして、デバイス２０とビットヘッド４０とが連結される。ビットヘッド４０は、取付軸部４５の外周面に形成された凹溝４６が、係止ピン５６によって係止されることで回転軸Ｐ１、Ｐ２方向先端側には、抜け止めされる。
【００３４】
このように構成された掘削工具１０においては、デバイス２０を回転駆動手段によって、図２及び図３に示す回転方向Ｒ１へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、ビットヘッド４０のテーパ部４３及び段部４４が径方向外方へと突出される。
一方、デバイス２０を回転駆動手段によって、図２及び図３に示す回転方向Ｒ２へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２回りに回転して、ビットヘッド４０がデバイス２０の先端面に形成された収容凹部３０へと収容される。
【００３５】
この掘削工具１０は、掘削機械（図示なし）に備えられた打撃装置によって駆動され、掘削工具１０に回転力、打撃力及び推力が伝達され、掘削工具１０の先端に形成されたデバイス掘削部２９及びビットヘッド４０によって岩盤等の被掘削物を破壊して掘削するものである。この掘削作業においては、流体供給路２４からエア等の流体が吐出され、被掘削物を破壊して生成された掘削屑を切欠溝２８を介して掘削工具１０の後端側へと排出する。
【００３６】
掘削時には、デバイス２０を回転方向Ｒ１に回転させることで、ビットヘッド４０を径方向外方へと突出させて径の大きな掘削孔を形成するとともに、ケーシングトップ１１に推力を与えてケーシングパイプ１３を埋設していく。
掘削孔の形成が終了したら、デバイス２０を回転方向Ｒ２に回転させることで、ビットヘッド４０を収容凹部３０内へと収容し、掘削工具１０をケーシングパイプ１３の内径よりも小さくする。この状態で掘削工具１０を引き抜くことで、埋設したケーシングパイプ１３の内部を通じて掘削工具１０を回収する。
【００３７】
本実施形態である掘削工具１０においては、デバイス２０とビットヘッド４０とを係止する係止ピン５６が挿入されるピン孔３３の開口部に、鋼材等の剛性体からなる固定部材５０が配設され、この固定部材５０が係止ピン５６の端面に当接されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が大きく弾性変形することがなく、係止ピン５６を強固に固定することが可能となる。また、この固定部材５０を、ピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に係止して固定する係止溝部３７が設けられているので、係止ピン５６がピン孔３３の延在方向（係止ピン５６の挿入方向）に向けて移動することが防止され、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止できる。
【００３８】
さらに、固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持する補助部材５３が配設されているので、掘削時の衝撃等によって固定部材５０が係止溝部３７から外れてしまうことを防止でき、係止ピン５６の抜け落ちを確実に防止することができる。また、補助部材５３が弾性材で構成されているので、弾性材の弾性力を利用して固定部材５０と係止溝部３７との係合状態を維持させることが可能となり、固定部材５０の位置ずれを防止できる。なお、弾性材で構成された補助部材５３には、係止ピン５６が直接接触することがないため、係止ピン５６からの押圧力によって補助部材５３が弾性変形することはなく、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００３９】
また、デバイス２０の外周面に、固定部材５０がスライド移動されるスライド溝３４が形成され、スライド溝３４の後端側に固定部材５０をスライド溝３４内部に装入するための装入凹部３５が形成され、この装入凹部３５の先端側に係止溝部３７が形成されているので、装入凹部３５から固定部材５０をスライド溝３４内に装入し、固定部材５０をスライド移動させることで、固定部材５０をピン孔３３の開口部に配設するとともに係止溝部３７によって係止して固定することができる。よって、簡単な操作で固定部材５０を配設して、係止ピン５６を強固に固定することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態である掘削工具について説明する。図１３から図１５に、本発明の第２の実施形態である掘削工具を示す。
この第２の実施形態である掘削工具１１０においては、デバイス１２０の先端に３つのビットヘッド１４０が着脱可能に装着されている。
【００４１】
デバイス本体１２１の先端面には、先端面視して図１４及び図１５に示すように、３つの収容凹部１３０が中心軸Ｏに対して点対称に形成されている。
また、収容凹部１３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１前方側部分には、径方向外方に向かうにしたがい漸次後端側に向けて後退する傾斜面部１３１がそれぞれ形成されている。この傾斜面部１３１には、前述した流体吐出孔１２７が開口させられている。この傾斜面部１３１の径方向外方端に連なるデバイス１２０の側面には、径方向内方に向けて一段凹むとともに中心軸Ｏに平行に延びる切欠溝１２８が形成されている。
さらに、本実施形態では、流体供給孔１２４が後述する取付孔部１３２の底面よりも先端側にまで延びるように形成されており、この流体供給孔１２４に連設され、傾斜面部１３１に開口する流体吐出孔１２７が設けられている。
【００４２】
収容凹部１３０の先端側を向く底面のうち、回転方向Ｒ１後方側には、図１４及び図１５に示すように中心軸Ｏから偏心するとともに中心軸Ｏに対して点対称となり、かつ、図１３に示すように中心軸Ｏと平行に延びる３つの回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に沿ってそれぞれ延びる３つの取付孔部１３２が形成されている。
【００４３】
そして、これらの取付孔部１３２には、それぞれ回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に直交する方向に延びて取付孔部１３２に貫通するピン孔１３３がぞれぞれに形成されている。なお、このピン孔１３３は、デバイス１２０の径方向に延びるように構成されている。
これらピン孔１３３の開口部には、ピン孔１３３の延在方向に直交する方向に延びる（中心軸Ｏに平行に延びる）スライド溝１３４がそれぞれ形成されている。つまり、３つのスライド溝１３４が形成されているのである。
【００４４】
取付孔部１３２に装着されるビットヘッド１４０は、図１３から図１５に示すように、超硬合金等の硬質材料で構成されたチップ１１５が複数植設されたビット掘削部１４１と、このビット掘削部１４１の後端側に向けて延びる概略円柱状をなす取付軸部１４５とを備えている。
取付軸部１４５は、デバイス１２０の先端面に開口した取付孔部１３２に嵌入される構成とされており、取付軸部１４５の軸線が回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とそれぞれ一致することになる。この取付軸部１４５には、軸線（回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に対して直交するとともに取付軸部１４５の周面に沿った凹溝１４６が形成されている。
【００４５】
デバイス１２０の先端面に開口した３つの取付孔部１３２に、それぞれビットヘッド１４０の取付軸部１４５が挿入され、スライド溝１３４にそれぞれ開口された３つのピン孔１３３に、円柱状をなす３つの係止ピン１５６がそれぞれ挿入される。
スライド溝１３４の装入凹部１３５から、固定部材１５０を、フランジ部１５１が径方向内方に向くようにしてスライド溝１３４内へと装入し、係止溝部１３７へとスライド移動させ、係止ピン１５６の端面に固定部材１５０を当接させるとともに、フランジ部１５１を係止溝部１３７に係合させる。
そして、装入凹部１３５に、弾性変形可能な補助部材１５３を圧入し、固定部材１５０がスライド溝１３４内を移動しないように固定する。
【００４６】
このように構成された掘削工具１１０においては、デバイス１２０を回転駆動手段によって、図１４及び図１５に示す回転方向Ｒ１へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド１４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３回りに回転して、ビット掘削部１４１が径方向外方へと突出される。
一方、デバイス１２０を回転駆動手段によって、図１４及び図１５に示す回転方向Ｒ２へと回転させることで、被掘削物又はケーシングトップとの摩擦力によってビットヘッド１４０が回転軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３回りに回転して、ビット掘削部１４１がデバイス１２０の先端面に形成された収容凹部１３０へと収容される。
【００４７】
このような構成とされた本実施形態である掘削工具１１０においては、３つのビットヘッド１４０を備えており、例えば大径の掘削孔を掘削する場合でも、径方向外方部分でのチップ１１５の数を確保して効率的に掘削を行うことができる。
また、流体供給孔１２７がデバイス本体１２１の先端側にまで延びるように形成されているので、エア等の流体を確実に掘削孔の内部へと吐出することで掘削屑の排出を促進してスムーズに掘削作業を進めることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態である掘削工具について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
デバイス掘削部及びビット掘削部に植設されるチップの個数や配置には、特に制限はなく、掘削条件等を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００４９】
また、弾性材で構成された補助部材を装入凹部に圧入するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の構成の補助部材を用いても良い。例えば、図１６及び図１７に示すように、スライド溝２３４に設けられた装入凹部２３５に、固定部材２５０のフランジ部２５１に当接するように当接部材２５７を装入するとともに、この当接部材２５７をいわゆるスナップリング２５８で固定したものであってもよい。つまり、当接部材２５７とスナップリング２５８とで補助部材２５３を構成してもよい。
また、例えば図１８及び図１９に示すように、スライド溝３３４に、スライド方向に交差する方向に延びる貫通孔３３９を設け、この貫通孔３３９に固定部材３５０のフランジ部３５１に当接するスプリングピン（補助部材）３５３を挿入してもよい。
【００５０】
さらに、デバイスの先端面にチップを植設してデバイス掘削部を設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図２０及び図２１、図２２及び図２３に示すように、チップ４１５、５１５をすべてビットヘッド４４０、５４０に植設したものであってもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、工具本体をデバイスとし、取付部材をビットヘッドとしたもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図２４〜図２６に示すように、工具本体６６０の中心軸Ｏに沿って延びる取付孔部６６１に、取付部材としてパイロットビット６７０を着脱可能に装着し、工具本体６６０とパイロットビット６７０との固定に係止ピン６５６及び固定部材６５０を利用してもよい。さらに、工具本体６６０の後端側に向けて開口する取付孔部６６２を設け、この取付孔部６６２に装着する取付部材としてアダプタ６８０を着脱可能に装着し、工具本体６６０とアダプタ６８０との固定に係止ピン６６２及び固定部材６５０を利用してもよい。
また、取付軸部及び取付孔部は、断面円形に限らず、図２５に示すような正六角形等の断面多角形でもよく、係止ピンがこの多角形の辺に沿って取り付けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２】図１に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図３】図１に示す掘削工具の縮径状態を示す正面図である。
【図４】図１におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図４におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図６】図５におけるＺ方向矢視図である。
【図７】図１に示す掘削工具に備えられた固定部材の上面図である。
【図８】図７に示す固定部材の側面断面図である。
【図９】図１に示す掘削工具に備えられた補助部材の上面図である。
【図１０】図９に示す補助部材の側面断面図である。
【図１１】図１に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１２】図１に示す掘削工具における係止ピンの固定方法を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図１４】図１３に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図１５】図１３に示す掘削工具の縮径状態を示す正面図である。
【図１６】補助部材の他の例を示す説明図である。
【図１７】図１６におけるＺ方向矢視図である。
【図１８】補助部材の他の例を示す説明図である。
【図１９】図１８におけるＺ方向矢視図である。
【図２０】本発明の他の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２１】図２０に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２３】図２２に示す掘削工具の拡径状態を示す正面図である。
【図２４】本発明の他の実施形態である掘削工具の側面部分断面図である。
【図２５】図２４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２６】図２４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１１０、４１０、５１０、６１０ 掘削工具
２０、１２０ デバイス（工具本体）
３２、１３２、４３２、５３２、６６１、６６２ 取付孔部
３３、１３３ ピン孔
３４、１３４、２３４、３３４ スライド溝
３５、１３５、２３５ 装入凹部（装入部）
３７、１３７ 係止溝部（係止部）
４０、１４０、４４０、５４０、６４０ ビットヘッド（取付部材）
４１、１４１ ビット掘削部
４５、１４５ 取付軸部
４６、１４６ 凹溝
５０、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０ 固定部材
５３、１５３、２５３、３５３ 補助部材
５６、１５６、４５６、５５６、６５６ 係止ピン
６６０ 工具本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機械の先端側に装着され、取付孔部を備えた工具本体と、この工具本体に着脱可能に装着される取付部材と、を有する掘削工具において、
前記取付部材には、前記取付孔部に挿入される取付軸部が設けられ、該取付軸部の外周面には、前記取付軸部の延在方向に交差する凹溝が形成され、
前記工具本体には、前記取付孔部の延在方向に交差する方向に延びて一部が前記取付孔部を貫通するピン孔が形成され、該ピン孔には、前記取付孔部に挿入された取付軸部の前記凹溝に係合する係止ピンが挿入されており、
前記ピン孔の開口部には、剛性体からなり、前記係止ピンの端面に当接して固定する固定部材と、この固定部材を前記ピン孔の延在方向に係止して固定する係止部とが設けられていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記工具本体には、前記固定部材と前記係止部との係合状態を維持する補助部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
前記補助部材が弾性材で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
前記工具本体には、前記固定部材がスライド移動されるスライド溝が形成され、該スライド溝の一端に前記ピン孔が開口されるとともに前記係止部が形成され、前記スライド溝の他端に前記固定部材の装入部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の掘削工具。
【請求項５】
前記工具本体が中心軸回りに回転されるデバイスとされ、このデバイスの先端に開口するように前記取付孔部が形成され、
前記取付部材が、硬質材料からなるチップが固定されたビット掘削部を有するビットヘッドとされ、前記ビット掘削部に前記取付軸部が連設され、該取付軸部の外周面には、前記取付軸部の延在方向に交差するとともに周方向に沿って延びる凹溝が形成され、
前記デバイスが一方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して外方に張り出し、かつ、前記デバイスが他方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して前記ビットヘッドが内方に後退する構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削工具。
【請求項１】
掘削機械の先端側に装着され、取付孔部を備えた工具本体と、この工具本体に着脱可能に装着される取付部材と、を有する掘削工具において、
前記取付部材には、前記取付孔部に挿入される取付軸部が設けられ、該取付軸部の外周面には、前記取付軸部の延在方向に交差する凹溝が形成され、
前記工具本体には、前記取付孔部の延在方向に交差する方向に延びて一部が前記取付孔部を貫通するピン孔が形成され、該ピン孔には、前記取付孔部に挿入された取付軸部の前記凹溝に係合する係止ピンが挿入されており、
前記ピン孔の開口部には、剛性体からなり、前記係止ピンの端面に当接して固定する固定部材と、この固定部材を前記ピン孔の延在方向に係止して固定する係止部とが設けられていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記工具本体には、前記固定部材と前記係止部との係合状態を維持する補助部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
前記補助部材が弾性材で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
前記工具本体には、前記固定部材がスライド移動されるスライド溝が形成され、該スライド溝の一端に前記ピン孔が開口されるとともに前記係止部が形成され、前記スライド溝の他端に前記固定部材の装入部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の掘削工具。
【請求項５】
前記工具本体が中心軸回りに回転されるデバイスとされ、このデバイスの先端に開口するように前記取付孔部が形成され、
前記取付部材が、硬質材料からなるチップが固定されたビット掘削部を有するビットヘッドとされ、前記ビット掘削部に前記取付軸部が連設され、該取付軸部の外周面には、前記取付軸部の延在方向に交差するとともに周方向に沿って延びる凹溝が形成され、
前記デバイスが一方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して外方に張り出し、かつ、前記デバイスが他方向に回転した際に前記ビットヘッドが前記回転軸回りに回転して前記ビットヘッドが内方に後退する構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削工具。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−４１１８６（Ｐ２００９−４１１８６Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０４１７４（Ｐ２００７−２０４１７４）
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【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２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【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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