掘削工具
【課題】正回転時のウイングビットの拡径状態をより確実に保持させることができ、必要な内径の削孔及び真円状の削孔をより確実に得ることのできる掘削工具を提供すること。
【解決手段】ビットスプラインに対して、シャフトは所定角度内で自由に回動可能に設けられ、シャフトの外周面には突起４０ａ〜ｃが設けられ、ウイングビット６０ａ〜ｃには、シャフトの正転によるウイングビット６０ａ〜ｃの拡径時において、突起４０ａ〜ｃによって当接されて縮径方向への揺動を規制される正転時係止部７０，７３が設けられ、ウイングビット６０ａ〜ｃには、シャフトの反転時において、突起４０ａ〜ｃによって当接されて拡径方向への揺動を規制される反転時係止部６８が設けられた。
【解決手段】ビットスプラインに対して、シャフトは所定角度内で自由に回動可能に設けられ、シャフトの外周面には突起４０ａ〜ｃが設けられ、ウイングビット６０ａ〜ｃには、シャフトの正転によるウイングビット６０ａ〜ｃの拡径時において、突起４０ａ〜ｃによって当接されて縮径方向への揺動を規制される正転時係止部７０，７３が設けられ、ウイングビット６０ａ〜ｃには、シャフトの反転時において、突起４０ａ〜ｃによって当接されて拡径方向への揺動を規制される反転時係止部６８が設けられた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンカー工事、各種さく井工事、基礎杭工事などの土木工事において地盤を掘削して削孔を形成しながら該削孔にケーシングパイプを挿入するのに用いられる掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の掘削工具としては、中心軸線回りに回転されるデバイスの先端中央部に、先端に切刃が突設された円盤状のパイロットビットが取り付けられ、一方、デバイスの先端外周には、前記した中心軸線から偏心した位置における搖動軸線回りに搖動自在なウイングビット（拡径ビット）が取り付けられており、拡径した状態のウイングビットの外径はパイロットビットの外径よりも大径となるように設けられている。そして、このような切削工具を用いて、回転駆動手段によりデバイスを介して掘削工具に軸線回りの回転力を与え、これら掘削工具、デバイス、および回転駆動手段の自重によって掘削工具を地盤に食い込ませつつ掘り下げて削孔を形成するものが知られている。
【０００３】
このような従来の掘削工具による掘削はいわゆる二重管工法と称されるものであって、上記デバイスは、ドリルロッドの先端に取り付けられてケーシングパイプ内に挿入され、このケーシングパイプの先端から突出させられた状態で掘削時の正回転方向に回転させられることにより上記ウイングビットが拡径させられ、上記ドリルロッドを介して軸線回りの回転力と軸線方向先端側への推力や打撃力を与えられることにより削孔を形成するものである。
【０００４】
そして、デバイスはケーシングパイプに対して回転自在かつ軸線方向先端側に向けて係合させられ上記推力や打撃力により削孔内に建て込まれていき、所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプが建て込まれた後に、ドリルロッドを介してデバイスを上記正回転方向とは反対の逆回転方向に回転させることによりウイングビットを縮径し、ドリルロッドごとケーシングパイプ内から引き抜いて回収し、ケーシングパイプだけを地盤に残して基礎杭などとして使用することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９７１７６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記した従来の掘削工具では、デバイスの正回転時におけるウイングビットの拡径は、デバイスの回転に伴って生ずる各ウイングビットの遠心力により行われるものであるため、遠心力が十分に働かない場合にはウイングビットの拡径状態が十分に保持できないという問題があった。すなわち、掘削工具を鉛直下方に向けて掘削する場合ではなく、例えば法面に対して掘削するなど横方向に向けて掘削する場合などにおいては、ウイングビットが上方に回転された際に自重により鉛直下方に応力がかかり、ウイングビットが十分に拡径された状態を維持できないおそれがある。また、掘削する地盤からの応力を受けてウイングビットが十分に拡径された状態を維持できない場合もある。このように、ウイングビットが縮径方向に応力を受けて十分に拡径されないまま掘削が行われてしまい、十分な内径の削孔を得られなかったり、真円状の削孔を得られないという問題が生じていた。
【０００７】
本発明は上記した従来の掘削工具の問題点を解消するものであり、正回転時のウイングビットの拡径状態をより確実に保持させることができ、必要な内径の削孔及び真円状の削孔をより確実に得ることのできる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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明の採った手段を以下に説明する。本発明の掘削工具は、
回転駆動手段によって中心軸線回りに回転駆動されるビットスプラインと、
前記回転駆動手段によって中心軸線回りに正転方向または反転方向に回転駆動可能なシャフトと、前記シャフトに連結されるパイロットビットと、
前記シャフトの軸心回りに取り付けられるとともに、前記中心軸線から偏心された位置であって重心から偏心された位置において前記ビットスプラインに対して揺動可能に軸支され、前記パイロットビットの外径に対して、前記シャフトの正転時には拡径状態に、反転時には縮径状態に変位可能に設けられる略円弧形状のウイングビットとが備えられた掘削工具であって、
前記ビットスプラインに対して、前記シャフトは所定角度内で自由に回動可能に設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの一方には、突起が設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの他方には、前記シャフトの正転によるウイングビットの拡径時において、前記突起によって当接されて縮径方向への揺動を規制される正転時係止部が設けられ、前記ウイングビットには、前記シャフトの反転時において、前記突起によって当接されて拡径方向への揺動を規制される反転時係止部が設けられたことを特徴とする掘削工具（請求項１）である。
【０００９】
本発明によれば、シャフトの正転時には正転時係止部に突起が当接する。一方、シャフトの反転時には反転時係止部に突起が当接する。正転時及び反転時における突起の移動は、シャフトが、ビットスプラインを介してウイングビットに対して所定角度内で自由に回動可能に設けられることにより、シャフトに対してウイングビットが相対的に所定角度内で回動可能に設けられることにより実現される。
【００１０】
そして、正転時及び反転時ともに、ウイングビットはシャフトの慣性力により拡径状態又は縮径状態を維持されるように構成されている。すなわち、掘削工具の回転により、ウイングビットは、拡径状態又は縮径状態を維持するようにウイングビット自体に遠心力が働くが、これに加えて、回転するシャフトの慣性力により、突起が、正転時係止部又は反転時係止部に当接し続けようとする。よって、ウイングビットは、シャフトの慣性力によってもその拡径状態又は縮径状態を維持されるので、従来のウイングビット自体の遠心力のみにより拡径状態又は縮径状態を維持される掘削工具に比べて、より確実に拡径状態又は縮径状態を維持することができる。
【００１１】
また、前記ウイングビットに、前記ウイングビットの拡径方向への所定量の搖動時において前記シャフトに当接可能に設けられて前記ウイングビットの所定量以上の揺動を規制する拡径規制部を設けることとしてもよい（請求項２）。
【００１２】
このような拡径規制部を設けることにより、所定量の拡径幅を確保した状態でウイングビットのそれ以上の拡径を規制することができる。よって、十分な削孔径を得られるだけではなく、削孔径が必要以上に大径とならないように容易に定めることができる。特に、前述のように、ビットスプラインに対してシャフトは所定角度内で回動可能に設けられることにより、シャフトに対して相対的にウイングビットが所定量拡径可能に設けられているが、このような拡径規制部を設けることにより、さらに拡径幅を規制することも可能となる。また、ビットスプラインに対するシャフトの相対的な最大回動可能角度に合わせて、拡径規制部を設けることにより、ビットスプラインに対するシャフトの規制に加えて、ウイングビットの拡径規制部によっても拡径規制を同時に行えることになるので、拡径規制をより確実に実現できる。
【００１３】
また、前記拡径規制部が前記シャフトの外周面の形状と合致する形状とすることもできる（請求項３）。
【００１４】
拡径規制部をこのような形状とすることにより、拡径規制部とシャフトの外周面との当接面に大きな隙間が生じなく、両部材の間に異物がはまり込み難く設けることができる。よって、異物のはまり込みによるウイングビットの拡径量の変化を防止することもできる。
【００１５】
また、前記パイロットビットに収容穴を形成し、前記ウイングビットの先端面に前記収容穴に収容可能な係合突起を設けるとともに、前記ウイングビットの最大拡径時に、前記係合突起が前記収容穴の外周端の規制壁部に当接可能に設けることとしても良い（請求項４）。
【００１６】
削孔時において、ウイングビットの外周端は削孔内の地盤からの圧力を受けて、削孔方向の逆側、すなわちウイングビットの基端方向に揺動するよう応力を受ける。よって、長期間掘削工具を使用することにより、ウイングビットが基端側に揺動するように傾いてウイングビット及びウイングビットと接触する部材が摩耗し、最終的にはウイングビットのがたつきの原因となる。本発明のような収容穴及び規制壁部並びに係合突起を設けることにより、ウイングビットの拡径時における基端側への揺動を規制し、ウイングビット及びウイングビットと接触する部材の摩耗を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の掘削工具は上記のように、シャフト又はウイングビットの一方に突起を設け、他方には正転時係止部を設け、ウイングビットに反転時係止部を設け、ビットスプラインに対してシャフトを所定角度内で自由に回動可能に設けており、シャフトの慣性力によってもウイングビットの拡径状態又は縮径状態を維持できるので、ウイングビットを拡径状態または縮径状態により確実に保持することができる。特に、横方向に向かって掘削するなど、ウイングビットが鉛直方向に回転される場合であっても拡径状態を保持することができ、削孔径が小さくならないようにすることができ、予め設定した削孔をより確実に行うことができる。また、縮径状態方向に働く応力に抗して拡径状態を保持し易いので、既に穿設された削孔内に掘削工具を挿入した上で削孔の内径を拡大するように掘削することなど、地盤からの応力を強く受ける場合にも削孔をより容易に行える。また一方、ケーシングからの引き抜きの際などに反転させる場合には縮径状態を保持することができるので、引き抜き作業を円滑に行うことができる。
【００１８】
また、特に請求項２の掘削工具においては、前述の効果に加えて、削孔径が必要以上に大径とならないようにして、予め設定した削孔をより確実に行うこともできる。また、請求項３の掘削工具では、さらに、異物のはまり込みによるウイングビットの拡径量の変化を防止することにより予め設定した削孔をより確実に行うこともができる。また、請求項４の掘削工具では、さらに、ウイングビットの拡径時における基端側への揺動を規制し、ウイングビット及びウイングビットと接触する部材の摩耗を減少させることができ、ウイングビットのがたつきを減少させることができるので、ウイングビットの使用可能期間を伸ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の掘削工具の正面視一部縦断面図である。
【図２】本発明の掘削工具の縮径状態の正面視一部縦断面図である。
【図３】シャフトの正面図である。
【図４】図３のシャフトのＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３のシャフトのＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の掘削工具の縮径状態の平面視横断面図である。
【図７】本発明の掘削工具の拡径状態の正面視一部縦断面図である。
【図８】本発明の掘削工具の拡径状態の平面視横断面図である。
【図９】図１のウイングビットとパイロットビットの要部拡大図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の掘削工具の実施の形態を図を参考にして詳細に説明する。図１に示されるように、本発明の掘削工具１は、回転駆動手段（図示省略）の先端に取り付けられたドリルロッド（図示省略）の先端に取り付けられて中心軸線Ｘ回りに回転駆動されながら削孔を行うものである。そして、図２に示されるように、ドリルロッドの先端に取り付けられたビットスプライン１０の先端側はデバイス４を介してケーシング５内に嵌挿されており、掘削工具１はこのケーシング５の先端側にその一部を露呈して取り付けられている。
【００２１】
ドリルロッドの先端には、図１に示すビットスプライン１０が取り付けられている。ビットスプライン１０は、中心軸線Ｘに沿って長円筒形状に形成されており、基端側の小径部１２と先端側の大径部１４とを備えている。そして小径部１２側はドリルロッド側に挿嵌接続されている。また、小径部１２内には連通孔１３が形成されており、ドリルビット側から送り込まれる水、空気などを掘削工具１先端側に送り込めるように構成されている。また、先端側の大径部１４には、シャフト３０を収容固定する収容孔１６をその先端側に開口形成している。
【００２２】
また、収容孔１６の側壁部１８には、収容孔１６内にシャフト３０を収容保持するための抜け止め用係止ピン２を挿嵌するために、中心軸線Ｘに直交し収容孔１６の側方向きに、側壁部１８及び収容孔１６の内壁面を貫通する係止用孔２０がそれぞれ形成されている。係止用孔２０は、中心軸線Ｘに沿って上下に二つ設けられており、収容孔１６の奥側に、収容孔１６の正面側に形成された係止用孔２０ａと、この係止用孔２０ａよりも収容孔１６開口側に、収容孔１６の背面側に形成された係止用孔２０ｂとが設けられている。
【００２３】
また、収容孔１６の側壁部１８には、収容孔１６及び側壁部１８外側に連通する孔１９が形成されており、この孔１９により、係止用孔２０内に挿嵌された抜け止め用係止ピン２を押し出して係止用孔２０内から取り外すことができるように構成されている。
【００２４】
また、大径部１４の先端側端面２２には、後述するウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃをビットスプライン１０に対して揺動自在に軸支するための揺動用係止軸３を挿嵌接続するための収容孔２４が、中心軸線Ｘから偏心した位置に、かつ中心軸線Ｘに沿うようにその挿嵌方向を定めて形成されている。この収容孔２４は、一部図示を省略するが、取り付けられた３つのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃのそれぞれを軸支するように、先端側端面２２の３箇所に、中心軸線Ｘを中心にして等角度の位置に形成されている。
【００２５】
シャフト３０は、ほぼ縦長の円筒形状に形成されている。後述するパイロットビット５０の反対側に設けられる収容部３２は、前述したビットスプライン１０の収容孔１６の内壁面に摺接して収容可能な大きさの外径に形成されている。収容部３２の先端寄りには、前記したビットスプライン１０の係止用孔２０に挿嵌された抜け止め用係止ピン２が係止される係止用溝３４が形成されている。係止用孔２０に挿嵌された抜け止め用係止ピン２がこの係止用溝３４に係止されることにより、ビットスプライン１０に対するシャフト３０の抜け止めが図られている。係止用溝３４は、収容部３２の外周面を中心軸線Ｘに直交する方向に切り欠くようにして中心軸線Ｘに沿って上下に二つ形成されており、図３、図４及び図５に示されるように、収容部３２の先端寄りに、収容部３２の正面側に形成された係止用溝３４ａと、この係止用溝３４ａよりもパイロットビット５０寄りに、収容部３２の背面側に形成された係止用溝３４ｂとが設けられている。
【００２６】
また、係止用溝３４は、図４及び図５に示されるように、それぞれ、平面視において収容部３２の外周面から、ほぼ外周面に沿って軸心方向に後退した湾曲形状に形成されているが、その内側の内壁面３６は、平面視において平面状に形成された第１平面部３７と、この第１平面部３７に対して中心軸線Ｘ回りに約７７度の角度位置に同じく平面上に形成された第２平面部３８とを備えている。また、第１平面部３７の端部と第２平面部３８の端部とは中心軸線Ｘ回りに円弧状に形成された円弧部３９によって連設されている。前述したように、シャフト３０は係止用溝３４に係止される抜け止め用係止ピン２により、ビットスプライン１０に対して中心軸線Ｘ方向への移動を規制されているが、中心軸線Ｘ回りにおいては、第１平面部３７から第２平面部３８への角度範囲において、抜け止め用係止ピン２に対して回動可能に設けられている。一方、それ以上のシャフト３０の回動は、第１平面部３７または第２平面部３８が抜け止め用係止用ピン２に当接されることにより規制されるように構成されている。このような第一平面部３７及び第２平面部３８を設けることにより、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが拡径されるように揺動される際に、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対してシャフト３０が相対的に約７７度回動可能に構成される。よって後述するように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対して、シャフト３０は、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径状態又は縮径状態のそれぞれの状態における相対的位置を可変可能に構成されている。
【００２７】
図１及び図６に示されるように、収容部３２の外周面のパイロットビット５０寄りには、中心軸線Ｘに沿って延設された３つの突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられている。突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの平面視形状は、図６に示されるように、中心軸線Ｘの左側の収容部３２外周面から立ち上がり内向き円弧状の外形に形成された円弧部４２と、この円弧部４２の先端に形成された先端部４３と中心軸線Ｘを結ぶ直線に対して約５５度の角度で中心軸線Ｘ方向に傾斜する第１傾斜部４４と、先端部４３と反対側の第１傾斜部４４の端部になる角部４５と中心軸線Ｘを結ぶ直線に対して約３０度の角度で中心軸線Ｘ方向に傾斜して収容部３２外周面に至る第２傾斜部４６とから構成される変形台形状に形成されている。そしてこのような突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃが、収容部３２の軸心回りに等角度でウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの数と同数にて３つ形成されている。なお、これらの突起の数はウイングビットの数と同数に設ければ良く、３つに限られるものではない。また、第１傾斜部４４の角度などの具体的な形状については、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内壁部６７の各形状などに応じて変更することも可能である。
【００２８】
また、この突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、図１に示されるように、パイロットビット５０の基端面５１との間に排出用溝４８を形成しており、この排出用溝４８により掘削時に生成されたくり粉の円滑な排出を促すことが可能となっている。
【００２９】
そして、シャフト３０には、前述したビットスプライン１０の連通孔１３に連通可能な連通孔３１がその軸心に沿って形成されている。
【００３０】
シャフト３０の先端には、パイロットビット５０が連設されている。パイロットビット５０は、図１および図２に示されるように、平面視ほぼ円形の薄い円筒形状に形成されている。また、パイロットビット５０の先端側外周面寄りには、テーパ部５２が形成されており、先端面５４を円周状に囲うようにこのテーパ部５２が形成されている。また、テーパ部５２及び先端面５４には多数のチップ５６が突設されており、主としてこのチップ５６により削孔が行われる。
【００３１】
図１及び図９に示されるように、パイロットビット５０の基端面５１には、後述するウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの係合突起６１を収容可能な収容穴５７が設けられている。収容穴５７は、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの最大拡径時において係合突起６１が当接可能な規制壁部５８をその外周端に備えており、削孔時において、削孔内の地盤からの圧力によってウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが削孔方向と反対側に向かって揺動しないように構成されている。
【００３２】
また、パイロットビット５０の内部にはくり粉排出するためのフラッシング用孔５３が形成されている。また、パイロットビット５０の先端面５４には、削孔時におけるパイロットビット５０の直進性を確保するための誘導穴５５が形成されている。
【００３３】
ついでウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃについて説明する。図１、図２及び図６に示されるように、この掘削工具１には同形状の３つのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが取り付けられている。図１に示されるように、各ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、ビットスプライン１０の先端側端面２２とパイロットビット５０の基端面５１との間に介装されるようにして、取り付けられている。また、前述したように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃはビットスプライン１０の係止用孔２０に挿嵌された揺動用係止軸３を軸心にして、図１及び図６に示されるように揺動用係止軸３回りに揺動自在に取り付けられている。
【００３４】
ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃは図６に示されるように、平面視において幅がやや厚い湾曲した円弧形状に形成されており、平面視においてそれぞれのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの右寄りに、前述した揺動用係止軸３が軸挿される挿入孔６２が開設されている。
【００３５】
ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの平面視における外側円弧部６４は、図６に示されるように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの縮径状態においてはパイロットビット５０の外形内に収まるように、かつ、パイロットビット５０の外形とほぼ同径の円内に収まるように形成されている。
【００３６】
平面視において、各ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの左右両端部６５，６６により挟まれた外側円弧部６４と反対側には内壁部６７が形成されている。内壁部６７の平面視右端には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの円弧部４２とほぼ一致するように形成された内向き円弧部６８（反転時係止部）が形成されている。ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが縮径状態となっている際には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの円弧部４２がこのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内向き円弧部６８内に収められるように位置するように構成されており、縮径時、すなわちシャフト３０の反転時には、内向き円弧部６８は円弧部４２に係止されてウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径方向への揺動を規制することができるように設けられている。なお、後述するように、この内向き円弧部６８は、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径時にはシャフト３０の外周に当接可能に設けられており、本発明にいう「拡径規制部」にも相当する。
【００３７】
円弧部６８の左寄り端部（なお、ここでは、平面視におけるシャフト３０の回転方向において「左」または「右」とする）からは、先端部６９を介して、さらに左寄りの凹部７１に繋がる第１平面部７０が連設されている。円弧部６８と第１平面部７０とは、先端部６９を頂点として、シャフト３０の軸心側に突設されるほぼ三角形状に形成されている。後述するように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが拡径状態となっている際には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの第２傾斜部４６がウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの第１平面部７０に沿ってほぼ当接されて位置するように構成されている。なお、前述のように、内向き円弧部６８と第１平面部７０とは、先端部６９を頂点として、シャフト３０の軸心側に突設されるほぼ三角形状に形成されているが、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの形状変更などに対応して、突設される他の形状に変更することも可能である。
【００３８】
そして、この第１平面部７０の左寄り端部からは、凹部７１が連設されており、凹部７１は、右側寄りから順に内側角部７２、第２平面部７３、第３平面部７４の順に連設して構成されている。後述するように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが拡径状態となっている際には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの第１傾斜部４４がウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの第２平面部７３の一部に沿ってほぼ当接されて位置するように構成されている。そしてさらにこの第３平面部７４の左寄り端部からは、角部７５を介して、左寄りの端部６５に連設される第４平面部７６が連設されている。そして本例では、後述するように、第１平面部７０及び第２平面部７３が、本発明にいう「正転時係止部」に相当する。
【００３９】
このようにして、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内壁部６７は、右寄りの部位から順に、内向き円弧部６８、先端部６９、第１平面部７０、内側角部７２、第２平面部７３、第３平面部７４、角部７５及び第４平面部７６から構成されている。
【００４０】
また、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの先端には、図１及び図９に示されるように、前述したパイロットビット５０の収容穴５７に収容され、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの最大拡径時には収容穴５７の外周端の規制壁部５８に当接可能な係合突起６１が突設されている。
【００４１】
また、図１、図２に示されるように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの先端側には、平面視左側から右側にかけてウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃ基端側に徐々に上方に傾斜するテーパ部７８が形成されている。そして、このテーパ部７８に、パイロットビット５０と同様のチップ５６が多数形成されている。
【００４２】
このように構成された掘削工具１は、次のように用いられる。図２及び図６に示されるように、掘削工具１の反転時（図６における矢印Ｌのように左回りにビットスプライン１０が回転される場合）には、ビットスプライン１０とともにウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが左回りに回転され、シャフト３０およびパイロットビット５０も、抜け止め用係止ピン２を介して左回りに共回りされる。この際に、図４及び図５に示されるように、ビットスプライン１０に取付固定された抜け止め用係止ピン２がシャフト３０の係止用溝３４の第１平面部３７に沿って当接してシャフト３０を共回りさせる。一方、この反転時においては、図６に示されるように、ウイングビット６０ａはその内向き円弧部６８が突起４０ａの先端部４３に規制されて、揺動用係止軸３を軸心にして揺動しないようにされている。すなわち、ウイングビット６０ａは、突起４０ａの先端部４３により内向き円弧部６８が当接されて揺動が規制され、図６に示されるような縮径状態が保たれる。そして、ウイングビット６０ｂおよび６０ｃについても、同様に、突起４０ｂおよび４０ｃの先端部４３によって内向き円弧部６８が当接されて揺動が規制され、縮径状態が保持される。前述したように、本例では、内向き円弧部６８が本発明にいう「反転時係止部」に相当する。
【００４３】
一方、図７及び図８に示されるように、掘削工具１の正転時（図８における矢印Ｒのように右回りにビットスプライン１０が回転される場合）には、ビットスプライン１０とともにウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが右回りに回転され、シャフト３０およびパイロットビット５０も、右回りに共回りされる。この際に、図４及び図５に示されるように、ビットスプライン１０及びこれに軸支されたウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対して相対的に、シャフト３０は、係止用溝３４の第１平面部３７及び第２平面部３８間において抜け止め用係止ピン２が回動可能な約７７度回動し第２平面部３８が抜け止め用係止ピン２に当接した後（図４及び図５中の点線で示す状態）に、ビットスプライン１０に対して共回りが開始される。よって、ウイングビット６０ａは、図６に示されるように反転時においては左回り側に位置していた突起４０ｃが右回り方向に回転移動されて、図８に示されるように、その凹部７１に収まることになり、ウイングビット６０ａの第１平面部７０が突起４０ｃの第２傾斜部４６に、第２平面部７３が第１傾斜部４４に当接するような位置に移動し、突起４０ｃがウイングビット６０ａの内壁部６７に潜り込むように移動する。前述したように、本例では第１平面部７０及び第２平面部７３が、本発明にいう「正転時係止部」に相当する。そして、ウイングビット６０ｂは突起４０ａに、ウイングビット６０ｃは突起４０ｂによって同様に、拡径状態が保持される。また同時にこの位置において、前述のように、ビットスプライン１０の抜け止め用係止ピン２は、シャフト３０の係止用溝３４の第２平面部３８に当接する位置まで回動されてシャフト３０の共回りを開始している。このようにして、図７及び図８に示されるように、ウイングビット６０ａは、その自重による遠心力も相まって、突起４０ｃによって、正転を続ける限り拡径状態が保持される。また、拡径状態を堅固に保持可能であるので、掘削効率が良好であると共に、掘削時のウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの破損などを防止することができる。
【００４４】
また、この正転時において、ウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃのそれぞれの内向き円弧部６８がシャフト３０の外周面に当接する。よって、ウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃの拡径は内向き円弧部６８とシャフト３０の外周面との当接により規制され、必要以上にウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃが拡径されないようにも構成されている。したがって、本掘削工具１においては、ウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃの拡径最大量を規制することにより、予め定められた削孔径に正確に定めることができる。同時に、前述の通り、シャフト３０は抜け止め用係止ピン２がその第２平面部７３によって、ビットスプライン１０及びこれに軸支されたウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対して、それ以上の右回りの回動を規制されるので、「拡径規制部」である内向き円弧部６８がシャフト３０外周面に当接されてそれ以上のウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径揺動を規制するのに加えて、シャフト３０の回動規制によっても、拡径最大量の規制をより確実に実現できるように構成されている。
【００４５】
なお、本発明は上記した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、ウイングビットの数は他の数に変更することができる。これに伴いシャフトの突起の数も変更可能である。また、ウイングビットの正転時係止部および反転時係止部は正転時・反転時にウイングビットを拡径状態または縮径状態に保持することが可能な形状であれば、他の形状とすることもできる。例えば、本例では正転時係止部を第１平面部７０および第２平面部７３の二つの部位で構成したが、単一の平面部によって構成することも可能である。なお、この場合には、対応する突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃについても、この変更した平面分に応じた形状とすることが望ましい。
【００４６】
また、図１に示されるように、係止用溝３４をシャフト３０の全周に渡って形成することも可能である。この態様においては、前述の例のような第１平面部３７及び第２平面部３８が設けられていないので、ビットスプライン１０に対してシャフト３０の回動角度が規制されず、ビットスプライン１０ひいてはウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃに対するシャフト３０の相対的な回動量を規制することができない。よって、この態様においてウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、の拡径幅を規制する必要がある場合には、前述のような内向き円弧部６８（拡径規制部）をウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃに設けることが極めて好適である。
【００４７】
また、前述の例とは逆にシャフト側ではなくウイングビット側に突起が設けられる態様においては、シャフト外周面に突起が係止される穴が形成されて、この穴の内壁面が反転時係止部となり、突起が穴に収容された状態すなわちウイングビットが縮径された状態で突起が内壁面に係止されてウイングビットの拡径方向への搖動が規制される。一方、シャフトの正転時には、シャフトに対してウイングビットが相対的に回転し突起が穴の外に出るようにしてウイングビットが拡径方向に搖動するとともに、突起がシャフト外周面に当接されて拡径状態が保持される。この態様においてはシャフト外周面が正転時係止部となる。
【００４８】
次に、上記した発明以外のその他の技術的思想について説明する。本発明の掘削工具は、請求項１の掘削工具において、ビットスプラインに対してシャフトが所定角度内で正転することによりウイングビットが拡径状態に揺動されるとともに、前記ウイングビットの拡径状態への揺動時においてのみ突起が正転時係止部に当接され、前記ビットスプラインに対して前記シャフトが所定角度内で反転することにより前記ウイングビットが縮径状態に揺動されるとともに、前記ウイングビットの縮径状態への揺動時においてのみ前記突起が前記反転時係止部に当接されるものとすることもできる。
【００４９】
また、前記ビットスプラインに対して前記シャフトが所定角度内で正転することにより前記ウイングビットが拡径状態に揺動されるとともに、前記ウイングビットの拡径状態への揺動時において前記ウイングビットの円弧内側面に前記突起がもぐり込んで前記正転時係止部に当接されるものとすることもできる。このように構成することにより、ウイングビットの拡径を容易に行うことができる。
【００５０】
また、前記反転時規制部と前記拡径規制部とが前記ウイングビットの同一部位に形成されるものとすることもできる。このように形成することにより、ウイングビットにおける両部を小さなスペースの中で効率良く配置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、削孔作業に用いる掘削工具に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１；掘削工具、２；抜け止め用係止ピン、３；揺動用係止軸、４；デバイス、５；ケーシング、１０；ビットスプライン、１２；小径部、１３；連通孔、１４；大径部、１６；収容孔、１８；側壁部、１９；孔、２０；係止用孔、２２；先端側端面、２４；収容孔、３０；シャフト、３１；連通孔、３２；収容部、３４ａ，３４ｂ；係止用溝、３６；内壁面、３７；第１平面部、３８；第２平面部、３９；円弧部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ；突起、４２；円弧部、４３；先端部、４４；第１傾斜部、４５；角部、４６；第２傾斜部、４８；排出用溝、５０；パイロットビット、５１；基端面、５２；テーパ部、５３；フラッシング用孔、５４；先端面、５５；誘導穴、５６；チップ、５７；収容穴、５８；規制壁部、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ；ウイングビット、６１；係合突起、６２；挿入孔、６４；外側円弧部、６５，６６；端部、６７；内壁部、６８；内向き円弧部（反転時係止部）（拡径規制部）、６９；先端部、７０；第１平面部（正転時係止部）、７１；凹部、７２；内側角部、７３；第２平面部（正転時係止部）、７４；第３平面部、７５；角部、７６；第４平面部、７８；テーパ部、Ｘ；中心軸線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンカー工事、各種さく井工事、基礎杭工事などの土木工事において地盤を掘削して削孔を形成しながら該削孔にケーシングパイプを挿入するのに用いられる掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の掘削工具としては、中心軸線回りに回転されるデバイスの先端中央部に、先端に切刃が突設された円盤状のパイロットビットが取り付けられ、一方、デバイスの先端外周には、前記した中心軸線から偏心した位置における搖動軸線回りに搖動自在なウイングビット（拡径ビット）が取り付けられており、拡径した状態のウイングビットの外径はパイロットビットの外径よりも大径となるように設けられている。そして、このような切削工具を用いて、回転駆動手段によりデバイスを介して掘削工具に軸線回りの回転力を与え、これら掘削工具、デバイス、および回転駆動手段の自重によって掘削工具を地盤に食い込ませつつ掘り下げて削孔を形成するものが知られている。
【０００３】
このような従来の掘削工具による掘削はいわゆる二重管工法と称されるものであって、上記デバイスは、ドリルロッドの先端に取り付けられてケーシングパイプ内に挿入され、このケーシングパイプの先端から突出させられた状態で掘削時の正回転方向に回転させられることにより上記ウイングビットが拡径させられ、上記ドリルロッドを介して軸線回りの回転力と軸線方向先端側への推力や打撃力を与えられることにより削孔を形成するものである。
【０００４】
そして、デバイスはケーシングパイプに対して回転自在かつ軸線方向先端側に向けて係合させられ上記推力や打撃力により削孔内に建て込まれていき、所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプが建て込まれた後に、ドリルロッドを介してデバイスを上記正回転方向とは反対の逆回転方向に回転させることによりウイングビットを縮径し、ドリルロッドごとケーシングパイプ内から引き抜いて回収し、ケーシングパイプだけを地盤に残して基礎杭などとして使用することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９７１７６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記した従来の掘削工具では、デバイスの正回転時におけるウイングビットの拡径は、デバイスの回転に伴って生ずる各ウイングビットの遠心力により行われるものであるため、遠心力が十分に働かない場合にはウイングビットの拡径状態が十分に保持できないという問題があった。すなわち、掘削工具を鉛直下方に向けて掘削する場合ではなく、例えば法面に対して掘削するなど横方向に向けて掘削する場合などにおいては、ウイングビットが上方に回転された際に自重により鉛直下方に応力がかかり、ウイングビットが十分に拡径された状態を維持できないおそれがある。また、掘削する地盤からの応力を受けてウイングビットが十分に拡径された状態を維持できない場合もある。このように、ウイングビットが縮径方向に応力を受けて十分に拡径されないまま掘削が行われてしまい、十分な内径の削孔を得られなかったり、真円状の削孔を得られないという問題が生じていた。
【０００７】
本発明は上記した従来の掘削工具の問題点を解消するものであり、正回転時のウイングビットの拡径状態をより確実に保持させることができ、必要な内径の削孔及び真円状の削孔をより確実に得ることのできる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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明の採った手段を以下に説明する。本発明の掘削工具は、
回転駆動手段によって中心軸線回りに回転駆動されるビットスプラインと、
前記回転駆動手段によって中心軸線回りに正転方向または反転方向に回転駆動可能なシャフトと、前記シャフトに連結されるパイロットビットと、
前記シャフトの軸心回りに取り付けられるとともに、前記中心軸線から偏心された位置であって重心から偏心された位置において前記ビットスプラインに対して揺動可能に軸支され、前記パイロットビットの外径に対して、前記シャフトの正転時には拡径状態に、反転時には縮径状態に変位可能に設けられる略円弧形状のウイングビットとが備えられた掘削工具であって、
前記ビットスプラインに対して、前記シャフトは所定角度内で自由に回動可能に設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの一方には、突起が設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの他方には、前記シャフトの正転によるウイングビットの拡径時において、前記突起によって当接されて縮径方向への揺動を規制される正転時係止部が設けられ、前記ウイングビットには、前記シャフトの反転時において、前記突起によって当接されて拡径方向への揺動を規制される反転時係止部が設けられたことを特徴とする掘削工具（請求項１）である。
【０００９】
本発明によれば、シャフトの正転時には正転時係止部に突起が当接する。一方、シャフトの反転時には反転時係止部に突起が当接する。正転時及び反転時における突起の移動は、シャフトが、ビットスプラインを介してウイングビットに対して所定角度内で自由に回動可能に設けられることにより、シャフトに対してウイングビットが相対的に所定角度内で回動可能に設けられることにより実現される。
【００１０】
そして、正転時及び反転時ともに、ウイングビットはシャフトの慣性力により拡径状態又は縮径状態を維持されるように構成されている。すなわち、掘削工具の回転により、ウイングビットは、拡径状態又は縮径状態を維持するようにウイングビット自体に遠心力が働くが、これに加えて、回転するシャフトの慣性力により、突起が、正転時係止部又は反転時係止部に当接し続けようとする。よって、ウイングビットは、シャフトの慣性力によってもその拡径状態又は縮径状態を維持されるので、従来のウイングビット自体の遠心力のみにより拡径状態又は縮径状態を維持される掘削工具に比べて、より確実に拡径状態又は縮径状態を維持することができる。
【００１１】
また、前記ウイングビットに、前記ウイングビットの拡径方向への所定量の搖動時において前記シャフトに当接可能に設けられて前記ウイングビットの所定量以上の揺動を規制する拡径規制部を設けることとしてもよい（請求項２）。
【００１２】
このような拡径規制部を設けることにより、所定量の拡径幅を確保した状態でウイングビットのそれ以上の拡径を規制することができる。よって、十分な削孔径を得られるだけではなく、削孔径が必要以上に大径とならないように容易に定めることができる。特に、前述のように、ビットスプラインに対してシャフトは所定角度内で回動可能に設けられることにより、シャフトに対して相対的にウイングビットが所定量拡径可能に設けられているが、このような拡径規制部を設けることにより、さらに拡径幅を規制することも可能となる。また、ビットスプラインに対するシャフトの相対的な最大回動可能角度に合わせて、拡径規制部を設けることにより、ビットスプラインに対するシャフトの規制に加えて、ウイングビットの拡径規制部によっても拡径規制を同時に行えることになるので、拡径規制をより確実に実現できる。
【００１３】
また、前記拡径規制部が前記シャフトの外周面の形状と合致する形状とすることもできる（請求項３）。
【００１４】
拡径規制部をこのような形状とすることにより、拡径規制部とシャフトの外周面との当接面に大きな隙間が生じなく、両部材の間に異物がはまり込み難く設けることができる。よって、異物のはまり込みによるウイングビットの拡径量の変化を防止することもできる。
【００１５】
また、前記パイロットビットに収容穴を形成し、前記ウイングビットの先端面に前記収容穴に収容可能な係合突起を設けるとともに、前記ウイングビットの最大拡径時に、前記係合突起が前記収容穴の外周端の規制壁部に当接可能に設けることとしても良い（請求項４）。
【００１６】
削孔時において、ウイングビットの外周端は削孔内の地盤からの圧力を受けて、削孔方向の逆側、すなわちウイングビットの基端方向に揺動するよう応力を受ける。よって、長期間掘削工具を使用することにより、ウイングビットが基端側に揺動するように傾いてウイングビット及びウイングビットと接触する部材が摩耗し、最終的にはウイングビットのがたつきの原因となる。本発明のような収容穴及び規制壁部並びに係合突起を設けることにより、ウイングビットの拡径時における基端側への揺動を規制し、ウイングビット及びウイングビットと接触する部材の摩耗を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の掘削工具は上記のように、シャフト又はウイングビットの一方に突起を設け、他方には正転時係止部を設け、ウイングビットに反転時係止部を設け、ビットスプラインに対してシャフトを所定角度内で自由に回動可能に設けており、シャフトの慣性力によってもウイングビットの拡径状態又は縮径状態を維持できるので、ウイングビットを拡径状態または縮径状態により確実に保持することができる。特に、横方向に向かって掘削するなど、ウイングビットが鉛直方向に回転される場合であっても拡径状態を保持することができ、削孔径が小さくならないようにすることができ、予め設定した削孔をより確実に行うことができる。また、縮径状態方向に働く応力に抗して拡径状態を保持し易いので、既に穿設された削孔内に掘削工具を挿入した上で削孔の内径を拡大するように掘削することなど、地盤からの応力を強く受ける場合にも削孔をより容易に行える。また一方、ケーシングからの引き抜きの際などに反転させる場合には縮径状態を保持することができるので、引き抜き作業を円滑に行うことができる。
【００１８】
また、特に請求項２の掘削工具においては、前述の効果に加えて、削孔径が必要以上に大径とならないようにして、予め設定した削孔をより確実に行うこともできる。また、請求項３の掘削工具では、さらに、異物のはまり込みによるウイングビットの拡径量の変化を防止することにより予め設定した削孔をより確実に行うこともができる。また、請求項４の掘削工具では、さらに、ウイングビットの拡径時における基端側への揺動を規制し、ウイングビット及びウイングビットと接触する部材の摩耗を減少させることができ、ウイングビットのがたつきを減少させることができるので、ウイングビットの使用可能期間を伸ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の掘削工具の正面視一部縦断面図である。
【図２】本発明の掘削工具の縮径状態の正面視一部縦断面図である。
【図３】シャフトの正面図である。
【図４】図３のシャフトのＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３のシャフトのＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の掘削工具の縮径状態の平面視横断面図である。
【図７】本発明の掘削工具の拡径状態の正面視一部縦断面図である。
【図８】本発明の掘削工具の拡径状態の平面視横断面図である。
【図９】図１のウイングビットとパイロットビットの要部拡大図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の掘削工具の実施の形態を図を参考にして詳細に説明する。図１に示されるように、本発明の掘削工具１は、回転駆動手段（図示省略）の先端に取り付けられたドリルロッド（図示省略）の先端に取り付けられて中心軸線Ｘ回りに回転駆動されながら削孔を行うものである。そして、図２に示されるように、ドリルロッドの先端に取り付けられたビットスプライン１０の先端側はデバイス４を介してケーシング５内に嵌挿されており、掘削工具１はこのケーシング５の先端側にその一部を露呈して取り付けられている。
【００２１】
ドリルロッドの先端には、図１に示すビットスプライン１０が取り付けられている。ビットスプライン１０は、中心軸線Ｘに沿って長円筒形状に形成されており、基端側の小径部１２と先端側の大径部１４とを備えている。そして小径部１２側はドリルロッド側に挿嵌接続されている。また、小径部１２内には連通孔１３が形成されており、ドリルビット側から送り込まれる水、空気などを掘削工具１先端側に送り込めるように構成されている。また、先端側の大径部１４には、シャフト３０を収容固定する収容孔１６をその先端側に開口形成している。
【００２２】
また、収容孔１６の側壁部１８には、収容孔１６内にシャフト３０を収容保持するための抜け止め用係止ピン２を挿嵌するために、中心軸線Ｘに直交し収容孔１６の側方向きに、側壁部１８及び収容孔１６の内壁面を貫通する係止用孔２０がそれぞれ形成されている。係止用孔２０は、中心軸線Ｘに沿って上下に二つ設けられており、収容孔１６の奥側に、収容孔１６の正面側に形成された係止用孔２０ａと、この係止用孔２０ａよりも収容孔１６開口側に、収容孔１６の背面側に形成された係止用孔２０ｂとが設けられている。
【００２３】
また、収容孔１６の側壁部１８には、収容孔１６及び側壁部１８外側に連通する孔１９が形成されており、この孔１９により、係止用孔２０内に挿嵌された抜け止め用係止ピン２を押し出して係止用孔２０内から取り外すことができるように構成されている。
【００２４】
また、大径部１４の先端側端面２２には、後述するウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃをビットスプライン１０に対して揺動自在に軸支するための揺動用係止軸３を挿嵌接続するための収容孔２４が、中心軸線Ｘから偏心した位置に、かつ中心軸線Ｘに沿うようにその挿嵌方向を定めて形成されている。この収容孔２４は、一部図示を省略するが、取り付けられた３つのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃのそれぞれを軸支するように、先端側端面２２の３箇所に、中心軸線Ｘを中心にして等角度の位置に形成されている。
【００２５】
シャフト３０は、ほぼ縦長の円筒形状に形成されている。後述するパイロットビット５０の反対側に設けられる収容部３２は、前述したビットスプライン１０の収容孔１６の内壁面に摺接して収容可能な大きさの外径に形成されている。収容部３２の先端寄りには、前記したビットスプライン１０の係止用孔２０に挿嵌された抜け止め用係止ピン２が係止される係止用溝３４が形成されている。係止用孔２０に挿嵌された抜け止め用係止ピン２がこの係止用溝３４に係止されることにより、ビットスプライン１０に対するシャフト３０の抜け止めが図られている。係止用溝３４は、収容部３２の外周面を中心軸線Ｘに直交する方向に切り欠くようにして中心軸線Ｘに沿って上下に二つ形成されており、図３、図４及び図５に示されるように、収容部３２の先端寄りに、収容部３２の正面側に形成された係止用溝３４ａと、この係止用溝３４ａよりもパイロットビット５０寄りに、収容部３２の背面側に形成された係止用溝３４ｂとが設けられている。
【００２６】
また、係止用溝３４は、図４及び図５に示されるように、それぞれ、平面視において収容部３２の外周面から、ほぼ外周面に沿って軸心方向に後退した湾曲形状に形成されているが、その内側の内壁面３６は、平面視において平面状に形成された第１平面部３７と、この第１平面部３７に対して中心軸線Ｘ回りに約７７度の角度位置に同じく平面上に形成された第２平面部３８とを備えている。また、第１平面部３７の端部と第２平面部３８の端部とは中心軸線Ｘ回りに円弧状に形成された円弧部３９によって連設されている。前述したように、シャフト３０は係止用溝３４に係止される抜け止め用係止ピン２により、ビットスプライン１０に対して中心軸線Ｘ方向への移動を規制されているが、中心軸線Ｘ回りにおいては、第１平面部３７から第２平面部３８への角度範囲において、抜け止め用係止ピン２に対して回動可能に設けられている。一方、それ以上のシャフト３０の回動は、第１平面部３７または第２平面部３８が抜け止め用係止用ピン２に当接されることにより規制されるように構成されている。このような第一平面部３７及び第２平面部３８を設けることにより、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが拡径されるように揺動される際に、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対してシャフト３０が相対的に約７７度回動可能に構成される。よって後述するように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対して、シャフト３０は、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径状態又は縮径状態のそれぞれの状態における相対的位置を可変可能に構成されている。
【００２７】
図１及び図６に示されるように、収容部３２の外周面のパイロットビット５０寄りには、中心軸線Ｘに沿って延設された３つの突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられている。突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの平面視形状は、図６に示されるように、中心軸線Ｘの左側の収容部３２外周面から立ち上がり内向き円弧状の外形に形成された円弧部４２と、この円弧部４２の先端に形成された先端部４３と中心軸線Ｘを結ぶ直線に対して約５５度の角度で中心軸線Ｘ方向に傾斜する第１傾斜部４４と、先端部４３と反対側の第１傾斜部４４の端部になる角部４５と中心軸線Ｘを結ぶ直線に対して約３０度の角度で中心軸線Ｘ方向に傾斜して収容部３２外周面に至る第２傾斜部４６とから構成される変形台形状に形成されている。そしてこのような突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃが、収容部３２の軸心回りに等角度でウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの数と同数にて３つ形成されている。なお、これらの突起の数はウイングビットの数と同数に設ければ良く、３つに限られるものではない。また、第１傾斜部４４の角度などの具体的な形状については、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内壁部６７の各形状などに応じて変更することも可能である。
【００２８】
また、この突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、図１に示されるように、パイロットビット５０の基端面５１との間に排出用溝４８を形成しており、この排出用溝４８により掘削時に生成されたくり粉の円滑な排出を促すことが可能となっている。
【００２９】
そして、シャフト３０には、前述したビットスプライン１０の連通孔１３に連通可能な連通孔３１がその軸心に沿って形成されている。
【００３０】
シャフト３０の先端には、パイロットビット５０が連設されている。パイロットビット５０は、図１および図２に示されるように、平面視ほぼ円形の薄い円筒形状に形成されている。また、パイロットビット５０の先端側外周面寄りには、テーパ部５２が形成されており、先端面５４を円周状に囲うようにこのテーパ部５２が形成されている。また、テーパ部５２及び先端面５４には多数のチップ５６が突設されており、主としてこのチップ５６により削孔が行われる。
【００３１】
図１及び図９に示されるように、パイロットビット５０の基端面５１には、後述するウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの係合突起６１を収容可能な収容穴５７が設けられている。収容穴５７は、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの最大拡径時において係合突起６１が当接可能な規制壁部５８をその外周端に備えており、削孔時において、削孔内の地盤からの圧力によってウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが削孔方向と反対側に向かって揺動しないように構成されている。
【００３２】
また、パイロットビット５０の内部にはくり粉排出するためのフラッシング用孔５３が形成されている。また、パイロットビット５０の先端面５４には、削孔時におけるパイロットビット５０の直進性を確保するための誘導穴５５が形成されている。
【００３３】
ついでウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃについて説明する。図１、図２及び図６に示されるように、この掘削工具１には同形状の３つのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが取り付けられている。図１に示されるように、各ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、ビットスプライン１０の先端側端面２２とパイロットビット５０の基端面５１との間に介装されるようにして、取り付けられている。また、前述したように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃはビットスプライン１０の係止用孔２０に挿嵌された揺動用係止軸３を軸心にして、図１及び図６に示されるように揺動用係止軸３回りに揺動自在に取り付けられている。
【００３４】
ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃは図６に示されるように、平面視において幅がやや厚い湾曲した円弧形状に形成されており、平面視においてそれぞれのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの右寄りに、前述した揺動用係止軸３が軸挿される挿入孔６２が開設されている。
【００３５】
ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの平面視における外側円弧部６４は、図６に示されるように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの縮径状態においてはパイロットビット５０の外形内に収まるように、かつ、パイロットビット５０の外形とほぼ同径の円内に収まるように形成されている。
【００３６】
平面視において、各ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの左右両端部６５，６６により挟まれた外側円弧部６４と反対側には内壁部６７が形成されている。内壁部６７の平面視右端には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの円弧部４２とほぼ一致するように形成された内向き円弧部６８（反転時係止部）が形成されている。ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが縮径状態となっている際には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの円弧部４２がこのウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内向き円弧部６８内に収められるように位置するように構成されており、縮径時、すなわちシャフト３０の反転時には、内向き円弧部６８は円弧部４２に係止されてウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径方向への揺動を規制することができるように設けられている。なお、後述するように、この内向き円弧部６８は、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径時にはシャフト３０の外周に当接可能に設けられており、本発明にいう「拡径規制部」にも相当する。
【００３７】
円弧部６８の左寄り端部（なお、ここでは、平面視におけるシャフト３０の回転方向において「左」または「右」とする）からは、先端部６９を介して、さらに左寄りの凹部７１に繋がる第１平面部７０が連設されている。円弧部６８と第１平面部７０とは、先端部６９を頂点として、シャフト３０の軸心側に突設されるほぼ三角形状に形成されている。後述するように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが拡径状態となっている際には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの第２傾斜部４６がウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの第１平面部７０に沿ってほぼ当接されて位置するように構成されている。なお、前述のように、内向き円弧部６８と第１平面部７０とは、先端部６９を頂点として、シャフト３０の軸心側に突設されるほぼ三角形状に形成されているが、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの形状変更などに対応して、突設される他の形状に変更することも可能である。
【００３８】
そして、この第１平面部７０の左寄り端部からは、凹部７１が連設されており、凹部７１は、右側寄りから順に内側角部７２、第２平面部７３、第３平面部７４の順に連設して構成されている。後述するように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが拡径状態となっている際には、突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃの第１傾斜部４４がウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの第２平面部７３の一部に沿ってほぼ当接されて位置するように構成されている。そしてさらにこの第３平面部７４の左寄り端部からは、角部７５を介して、左寄りの端部６５に連設される第４平面部７６が連設されている。そして本例では、後述するように、第１平面部７０及び第２平面部７３が、本発明にいう「正転時係止部」に相当する。
【００３９】
このようにして、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内壁部６７は、右寄りの部位から順に、内向き円弧部６８、先端部６９、第１平面部７０、内側角部７２、第２平面部７３、第３平面部７４、角部７５及び第４平面部７６から構成されている。
【００４０】
また、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの先端には、図１及び図９に示されるように、前述したパイロットビット５０の収容穴５７に収容され、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの最大拡径時には収容穴５７の外周端の規制壁部５８に当接可能な係合突起６１が突設されている。
【００４１】
また、図１、図２に示されるように、ウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの先端側には、平面視左側から右側にかけてウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃ基端側に徐々に上方に傾斜するテーパ部７８が形成されている。そして、このテーパ部７８に、パイロットビット５０と同様のチップ５６が多数形成されている。
【００４２】
このように構成された掘削工具１は、次のように用いられる。図２及び図６に示されるように、掘削工具１の反転時（図６における矢印Ｌのように左回りにビットスプライン１０が回転される場合）には、ビットスプライン１０とともにウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが左回りに回転され、シャフト３０およびパイロットビット５０も、抜け止め用係止ピン２を介して左回りに共回りされる。この際に、図４及び図５に示されるように、ビットスプライン１０に取付固定された抜け止め用係止ピン２がシャフト３０の係止用溝３４の第１平面部３７に沿って当接してシャフト３０を共回りさせる。一方、この反転時においては、図６に示されるように、ウイングビット６０ａはその内向き円弧部６８が突起４０ａの先端部４３に規制されて、揺動用係止軸３を軸心にして揺動しないようにされている。すなわち、ウイングビット６０ａは、突起４０ａの先端部４３により内向き円弧部６８が当接されて揺動が規制され、図６に示されるような縮径状態が保たれる。そして、ウイングビット６０ｂおよび６０ｃについても、同様に、突起４０ｂおよび４０ｃの先端部４３によって内向き円弧部６８が当接されて揺動が規制され、縮径状態が保持される。前述したように、本例では、内向き円弧部６８が本発明にいう「反転時係止部」に相当する。
【００４３】
一方、図７及び図８に示されるように、掘削工具１の正転時（図８における矢印Ｒのように右回りにビットスプライン１０が回転される場合）には、ビットスプライン１０とともにウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃが右回りに回転され、シャフト３０およびパイロットビット５０も、右回りに共回りされる。この際に、図４及び図５に示されるように、ビットスプライン１０及びこれに軸支されたウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対して相対的に、シャフト３０は、係止用溝３４の第１平面部３７及び第２平面部３８間において抜け止め用係止ピン２が回動可能な約７７度回動し第２平面部３８が抜け止め用係止ピン２に当接した後（図４及び図５中の点線で示す状態）に、ビットスプライン１０に対して共回りが開始される。よって、ウイングビット６０ａは、図６に示されるように反転時においては左回り側に位置していた突起４０ｃが右回り方向に回転移動されて、図８に示されるように、その凹部７１に収まることになり、ウイングビット６０ａの第１平面部７０が突起４０ｃの第２傾斜部４６に、第２平面部７３が第１傾斜部４４に当接するような位置に移動し、突起４０ｃがウイングビット６０ａの内壁部６７に潜り込むように移動する。前述したように、本例では第１平面部７０及び第２平面部７３が、本発明にいう「正転時係止部」に相当する。そして、ウイングビット６０ｂは突起４０ａに、ウイングビット６０ｃは突起４０ｂによって同様に、拡径状態が保持される。また同時にこの位置において、前述のように、ビットスプライン１０の抜け止め用係止ピン２は、シャフト３０の係止用溝３４の第２平面部３８に当接する位置まで回動されてシャフト３０の共回りを開始している。このようにして、図７及び図８に示されるように、ウイングビット６０ａは、その自重による遠心力も相まって、突起４０ｃによって、正転を続ける限り拡径状態が保持される。また、拡径状態を堅固に保持可能であるので、掘削効率が良好であると共に、掘削時のウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの破損などを防止することができる。
【００４４】
また、この正転時において、ウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃのそれぞれの内向き円弧部６８がシャフト３０の外周面に当接する。よって、ウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃの拡径は内向き円弧部６８とシャフト３０の外周面との当接により規制され、必要以上にウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃが拡径されないようにも構成されている。したがって、本掘削工具１においては、ウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃの拡径最大量を規制することにより、予め定められた削孔径に正確に定めることができる。同時に、前述の通り、シャフト３０は抜け止め用係止ピン２がその第２平面部７３によって、ビットスプライン１０及びこれに軸支されたウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃに対して、それ以上の右回りの回動を規制されるので、「拡径規制部」である内向き円弧部６８がシャフト３０外周面に当接されてそれ以上のウイングビット６０ａ，６０ｂ，６０ｃの拡径揺動を規制するのに加えて、シャフト３０の回動規制によっても、拡径最大量の規制をより確実に実現できるように構成されている。
【００４５】
なお、本発明は上記した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、ウイングビットの数は他の数に変更することができる。これに伴いシャフトの突起の数も変更可能である。また、ウイングビットの正転時係止部および反転時係止部は正転時・反転時にウイングビットを拡径状態または縮径状態に保持することが可能な形状であれば、他の形状とすることもできる。例えば、本例では正転時係止部を第１平面部７０および第２平面部７３の二つの部位で構成したが、単一の平面部によって構成することも可能である。なお、この場合には、対応する突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃについても、この変更した平面分に応じた形状とすることが望ましい。
【００４６】
また、図１に示されるように、係止用溝３４をシャフト３０の全周に渡って形成することも可能である。この態様においては、前述の例のような第１平面部３７及び第２平面部３８が設けられていないので、ビットスプライン１０に対してシャフト３０の回動角度が規制されず、ビットスプライン１０ひいてはウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃに対するシャフト３０の相対的な回動量を規制することができない。よって、この態様においてウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、の拡径幅を規制する必要がある場合には、前述のような内向き円弧部６８（拡径規制部）をウイングビット６０ａ、６０ｂ、６０ｃに設けることが極めて好適である。
【００４７】
また、前述の例とは逆にシャフト側ではなくウイングビット側に突起が設けられる態様においては、シャフト外周面に突起が係止される穴が形成されて、この穴の内壁面が反転時係止部となり、突起が穴に収容された状態すなわちウイングビットが縮径された状態で突起が内壁面に係止されてウイングビットの拡径方向への搖動が規制される。一方、シャフトの正転時には、シャフトに対してウイングビットが相対的に回転し突起が穴の外に出るようにしてウイングビットが拡径方向に搖動するとともに、突起がシャフト外周面に当接されて拡径状態が保持される。この態様においてはシャフト外周面が正転時係止部となる。
【００４８】
次に、上記した発明以外のその他の技術的思想について説明する。本発明の掘削工具は、請求項１の掘削工具において、ビットスプラインに対してシャフトが所定角度内で正転することによりウイングビットが拡径状態に揺動されるとともに、前記ウイングビットの拡径状態への揺動時においてのみ突起が正転時係止部に当接され、前記ビットスプラインに対して前記シャフトが所定角度内で反転することにより前記ウイングビットが縮径状態に揺動されるとともに、前記ウイングビットの縮径状態への揺動時においてのみ前記突起が前記反転時係止部に当接されるものとすることもできる。
【００４９】
また、前記ビットスプラインに対して前記シャフトが所定角度内で正転することにより前記ウイングビットが拡径状態に揺動されるとともに、前記ウイングビットの拡径状態への揺動時において前記ウイングビットの円弧内側面に前記突起がもぐり込んで前記正転時係止部に当接されるものとすることもできる。このように構成することにより、ウイングビットの拡径を容易に行うことができる。
【００５０】
また、前記反転時規制部と前記拡径規制部とが前記ウイングビットの同一部位に形成されるものとすることもできる。このように形成することにより、ウイングビットにおける両部を小さなスペースの中で効率良く配置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、削孔作業に用いる掘削工具に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１；掘削工具、２；抜け止め用係止ピン、３；揺動用係止軸、４；デバイス、５；ケーシング、１０；ビットスプライン、１２；小径部、１３；連通孔、１４；大径部、１６；収容孔、１８；側壁部、１９；孔、２０；係止用孔、２２；先端側端面、２４；収容孔、３０；シャフト、３１；連通孔、３２；収容部、３４ａ，３４ｂ；係止用溝、３６；内壁面、３７；第１平面部、３８；第２平面部、３９；円弧部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ；突起、４２；円弧部、４３；先端部、４４；第１傾斜部、４５；角部、４６；第２傾斜部、４８；排出用溝、５０；パイロットビット、５１；基端面、５２；テーパ部、５３；フラッシング用孔、５４；先端面、５５；誘導穴、５６；チップ、５７；収容穴、５８；規制壁部、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ；ウイングビット、６１；係合突起、６２；挿入孔、６４；外側円弧部、６５，６６；端部、６７；内壁部、６８；内向き円弧部（反転時係止部）（拡径規制部）、６９；先端部、７０；第１平面部（正転時係止部）、７１；凹部、７２；内側角部、７３；第２平面部（正転時係止部）、７４；第３平面部、７５；角部、７６；第４平面部、７８；テーパ部、Ｘ；中心軸線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動手段によって中心軸線回りに回転駆動されるビットスプラインと、
前記回転駆動手段によって中心軸線回りに正転方向または反転方向に回転駆動可能なシャフトと、前記シャフトに連結されるパイロットビットと、
前記シャフトの軸心回りに取り付けられるとともに、前記中心軸線から偏心された位置であって重心から偏心された位置において前記ビットスプラインに対して揺動可能に軸支され、前記パイロットビットの外径に対して、前記シャフトの正転時には拡径状態に、反転時には縮径状態に変位可能に設けられる略円弧形状のウイングビットとが備えられた掘削工具であって、
前記ビットスプラインに対して、前記シャフトは所定角度内で自由に回動可能に設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの一方には、突起が設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの他方には、前記シャフトの正転によるウイングビットの拡径時において、前記突起によって当接されて縮径方向への揺動を規制される正転時係止部が設けられ、前記ウイングビットには、前記シャフトの反転時において、前記突起によって当接されて拡径方向への揺動を規制される反転時係止部が設けられたことを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記ウイングビットに、前記ウイングビットの拡径方向への所定量の揺動時において前記シャフトに当接可能に設けられて前記ウイングビットの所定量以上の揺動を規制する拡径規制部を設け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】
前記拡径規制部が前記シャフトの外周面の形状と合致する形状とす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】
前記パイロットビットに収容穴を形成し、前記ウイングビットの先端面に前記収容穴に収容可能な係合突起を設けるとともに、前記ウイングビットの最大拡径時に、前記係合突起が前記収容穴の外周端の規制壁部に当接可能に設け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１】
回転駆動手段によって中心軸線回りに回転駆動されるビットスプラインと、
前記回転駆動手段によって中心軸線回りに正転方向または反転方向に回転駆動可能なシャフトと、前記シャフトに連結されるパイロットビットと、
前記シャフトの軸心回りに取り付けられるとともに、前記中心軸線から偏心された位置であって重心から偏心された位置において前記ビットスプラインに対して揺動可能に軸支され、前記パイロットビットの外径に対して、前記シャフトの正転時には拡径状態に、反転時には縮径状態に変位可能に設けられる略円弧形状のウイングビットとが備えられた掘削工具であって、
前記ビットスプラインに対して、前記シャフトは所定角度内で自由に回動可能に設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの一方には、突起が設けられ、
前記シャフトの外周面又は前記ウイングビットの他方には、前記シャフトの正転によるウイングビットの拡径時において、前記突起によって当接されて縮径方向への揺動を規制される正転時係止部が設けられ、前記ウイングビットには、前記シャフトの反転時において、前記突起によって当接されて拡径方向への揺動を規制される反転時係止部が設けられたことを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記ウイングビットに、前記ウイングビットの拡径方向への所定量の揺動時において前記シャフトに当接可能に設けられて前記ウイングビットの所定量以上の揺動を規制する拡径規制部を設け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】
前記拡径規制部が前記シャフトの外周面の形状と合致する形状とす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】
前記パイロットビットに収容穴を形成し、前記ウイングビットの先端面に前記収容穴に収容可能な係合突起を設けるとともに、前記ウイングビットの最大拡径時に、前記係合突起が前記収容穴の外周端の規制壁部に当接可能に設け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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１７１２６（Ｐ２０１１−１１７１２６Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７２６８０（Ｐ２００９−２７２６８０）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（５０９３２８９３９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（５０９３２８９３９）
【Ｆターム（参考）】
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