(57)【要約】【課題】従来装置よりも打撃力が向上し、かつ、掘削作業中に掘削穴内で起こる破断残存事故発生を抑制することができる掘削装置、および、回転式掘削機を提供する。【解決手段】掘削装置２は、エアタンク２１、装置本体２２、装置本体２２と接続されたチャックガイド２５、チャックガイド２５に進退動可能に取り付けられた複数の掘削ビット２６、およびエア分配部２７を備える。装置本体２２は、胴部が、エアで駆動する駆動ユニットを格納した駆動ユニット格納部が回転軸の周りに該回転軸と平行かつ複数設けられ、駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造の金属柱体である。また、掘削装置２は、チャックガイド２５に設けた凹部である第２接続部と、装置本体２２に設けた凸部である第１接続部によって接続され、第１接続部と第２接続部は嵌合構造を以て接続する構造である。【選択図】図３
2020100995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転可能に設けられ、該回転軸と平行に設けられた駆動ユニット格納部が複数形成されると共に、該駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造であり、第１接続部が一端側に形成された胴部、および、エアを動力源とし、前記駆動ユニット格納部毎に配設される駆動ユニットを有する装置本体と、
前記第１接続部と嵌合構造を以て接続する第２接続部が形成されると共に、前記駆動ユニット格納部と直線状に連通した貫通穴であるガイド穴が複数形成されたチャックガイドと、
前記ガイド穴に個別に嵌挿され、前記駆動ユニットからの駆動力を受けて軸方向に進退動する接続軸部、および、該接続軸部の先端に設けられた打撃面を含むヘッド部を有する、複数の掘削ビットと、
前記胴部の他端側に接続されると共に、前記各駆動ユニットへエアを送気可能なタンク胴部、および、該タンク胴部内にエアを導入可能なエア導入部を有するエアタンクと、
該エアタンク内から前記駆動ユニットに供給する前記エアを、該各掘削ビットの一部または全部がタイミングを違えて進退動するように分配可能なエア分配部とを備える
掘削装置。
【請求項２】
掘削装置の掘削方向端面視において、前記各掘削ビットの打撃面が、前記チャックガイドの回転軸の周りに配置されると共に、前記打撃面の１つのみが前記回転軸と重複して配置された第１配置態様、または、前記打撃面の前記回転軸側に角部が形成され、同回転軸を挟んで対向配置された一組の同打撃面の前記回転軸側の縁部のみが同回転軸と重複し、かつ、前記角部の先端が同回転軸と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかであり、前記各打撃面の前記回転軸側の縁部が同回転軸の近傍で近接するように集合させた構成である
請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
前記各駆動ユニットが、一の駆動ユニットと他の駆動ユニットで異なる駆動力を供給可能に構成され、前記第１配置態様においては前記打撃面が前記回転軸と重複して配置された前記掘削ビット、または、前記第２配置態様においては前記打撃面が前記回転軸側縁部のみ前記回転軸と重複して配置された前記掘削ビット、のいずれかに対し、前記各駆動ユニットのなかで最大の駆動力を供給する駆動ユニットを充てる構造である
請求項２に記載の掘削装置。
【請求項４】
前記各掘削ビットが、前記チャックガイドの回転軸方向視で同掘削ビットの外周縁となる位置に沿って、前記打撃面から被掘削物方向に突出する突条打撃部が形成されたものである
請求項１、請求項２または請求項３に記載の掘削装置。
【請求項５】
前記第１接続部が、前記胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な凸部で、端面視で、該凸部に前記駆動ユニット格納部の開口部と非重複な凹曲面状の切欠部が形成された構造であり、
前記第２接続部が、同装置本体との接続箇所の端面に、前記第１接続部を密嵌可能な凹部が形成された構造である
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の掘削装置。
【請求項６】
前記第１接続部と前記第２接続部の当接部分に回り止め構造が設けられている
請求項５に記載の掘削装置。
【請求項７】
前記装置本体と前記エアタンクとの接続箇所において、前記胴部の他端側に、凸部あるいは凹部のいずれかからなる第３接続部が形成されると共に、前記タンク胴部に、前記第３接続部と嵌合構造を以て接続する第４接続部が形成され、嵌合状態にある前記第３接続部と前記第４接続部の離脱を抑制する離脱抑制構造が設けられている
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の掘削装置。
【請求項８】
前記第３接続部が、前記胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な凸部で、該凸部の側面に雄ネジが螺刻された構造であり、
前記第４接続部が、前記第３接続部を密嵌可能な内径の前記タンク胴部の開口端であると共に、該開口端近傍の内側面に雌ネジが螺刻された構造である
請求項７に記載の掘削装置。
【請求項９】
回転軸を中心に回転可能に設けられ、該回転軸と平行に設けられた駆動ユニット格納部が複数形成されると共に、該駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造であり、第１接続部が一端側に形成された胴部、および、エアを動力源とし、前記駆動ユニット格納部毎に配設される駆動ユニットを含む装置本体、前記第１接続部と嵌合構造を以て接続する第２接続部が形成されると共に、前記駆動ユニット格納部と直線状に連通した貫通穴であるガイド穴が複数形成されたチャックガイド、前記ガイド穴に個別に嵌挿され、前記駆動ユニットからの駆動力を受けて軸方向に進退動する接続軸部、および、該接続軸部の先端に設けられた打撃面を含むヘッド部を含む、複数の掘削ビット、前記胴部の他端側に接続されると共に、前記各駆動ユニットへエアを送気可能なタンク胴部、および、該タンク胴部内に外部から供給されるエアを導入可能なエア導入部を含むエアタンク、および、該エアタンク内から前記駆動ユニットに供給する前記エアを、該各掘削ビットの一部または全部がタイミングを違えて進退動するように分配可能なエア分配を有する掘削装置と、
該掘削装置に回転力を付与する回転駆動装置とを備える
回転式掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置、および、回転式掘削機に関する。更に詳しくは、従来の掘削装置（以下「従来装置」という）よりも打撃力が向上し、かつ、掘削作業中に掘削した穴（以下「掘削穴」という）内において掘削装置が破断し、先部が掘削穴内に残存する事故（以下「破断残存事故」）の発生を抑制することができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に都市部の建設工事において、基礎杭の杭打等に伴う掘削作業時に発生する振動および騒音が問題となっており、この問題を解決すべく、本発明者等は、下記特許文献１に記載された回転式掘削機を提案している。図１１に、この回転式掘削機の掘削装置を掘削装置９として示す。
【０００３】
掘削装置９は、回転駆動装置（図示省略）によって回転運動を付与されて掘削作業（以下「回転掘削作業」という）を行うものであり、掘削装置９の掘削側端に、掘削装置９の直径よりも小さく、回転中心に配置されるビット（以下「中央ビット９１」という）と、この中央ビットの周辺に配置されるビット（以下「周辺ビット９２」という）とからなる複数のビットを有し、各ビットが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。これにより、掘削穴と略同径の単一の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と比較して、ビットの打撃のサイクルを速くし、代わりにビットの一回の打撃毎に生じる地盤への衝撃が小さくなるようにして、低振動かつ低騒音での掘削作業を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９２４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者等が掘削装置９を使用した回転式掘削機の運用を行っていたところ、掘削装置９は、中央ビット９１の打撃と周辺ビット９２の打撃とが同時に行われる場合があることが判明した。仮にこのような同時打撃が起きたとしても、従来のダウンザホールハンマよりも低振動、低騒音での掘削作業が可能であるが、本発明者等は更なる振動、騒音の低減を目指し、掘削装置９を改良した試作機９３を製作した。
【０００６】
図１２（ａ）に示す試作機９３は、掘削面において、中央ビットを廃止すると共に、周辺ビットについて、打撃面９３１を試作機９３の回転軸方向に拡張した角部９３３を設け、各周辺ビットの角部９３３の先端角を回転軸９Ｒに位置させ、各角部９３３を互いに突き合わせて配置したものである（以下、このような構成の周辺ビットを「掘削ビット９３０」という）。なお、一般的に、掘削ビットの打撃面には、打撃面に対して凸部となる超硬合金製のチップが複数植設されると共に、各チップは所定間隔で分散配置されており、本試作機９３の掘削ビット９３０についても同様にチップ９３４を植設した構成としている。
【０００７】
そして、本発明者等が試作機９３を使用した回転式掘削機の運用を行っていたところ、試作機９３は、打撃力に関する第１の課題と、破断残存事故に関する第２の課題があることが判明した。
【０００８】
第１の課題は、本発明者等が試作機９３を使用して掘削作業を行った際、土砂あるいは軟岩等からなる軟質層（以下「軟質層」という）からなると予測される地盤の掘削作業を行い、想定外の硬岩に当たった際に判明した。
【０００９】
試作機９３は、掘削ビット９３０の一回の打撃毎に生じる地盤への衝撃が小さくなるようにして、低振動かつ低騒音での掘削作業を可能とするものであるが、その反面、硬岩に対しては打撃力不足で、硬岩を破砕できないか、あるいは、硬岩の破砕に時間を要する、または、破砕できずに硬岩の傾斜面等に沿って掘削方向が逸れる、という支障（以下「打撃力不足による硬岩破砕不能等の支障」という）が生じていた。
【００１０】
このような場合、いったん試作機９３を抜き取って、打撃力の大きな単ビット型ダウンザホールハンマと入れ替え、硬岩の破砕後に再度試作機９３に入れ替えて、掘削作業を再開することで対処可能であるが、余計な手間と時間が掛かっていた。そして、単ビット型ダウンザホールハンマによる作業中は、大きな振動や騒音が発生していた。
【００１１】
第２の課題は、同様に試作機９３を使用して掘削作業を行った際、掘削穴内で試作機９３が破断し、先部が掘削穴内に残存する事故が起きたことで判明した。
【００１２】
試作機９３は、装置本体と接続した接続物（例えば、掘削ビットの装着部分であるチャックガイド）との接続部が平坦面で、接続ボルトによって長さ方向に接続された構造であり、この構造においては、掘削装置が掘削穴中で回転する際に土圧による抵抗を受け、試作機９３の長手方向において捻られるような剪断荷重が加わるため、接続ボルトに大きな剪断力が加わることになる。
【００１３】
この状態が続くと接続ボルトが破断することがあり、接続ボルトが破断した場合、試作機９３を掘削穴から引き揚げると、破断部分よりも先部が掘削穴内に残存すること（置き去り）になる。掘削作業を続行するためには、残存部分の引揚作業を要するが、残存部分もかなりの重量物であり、狭い穴内に収まった状態でもあるため、引揚作業に要する労力や時間、費用等の負担が大きかった。なお、掘削装置９でも同様の事故が起こりうるおそれがあった。
【００１４】
本発明は、以上の点を鑑みて創案されたものであり、従来装置よりも打撃力が向上し、かつ、掘削作業中の掘削穴内における破断残存事故発生を抑制することができる掘削装置、および、回転式掘削機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】
【００１５】
上記の目的を達成するために本発明の掘削装置は、回転軸を中心に回転可能に設けられ、回転軸と平行に設けられた駆動ユニット格納部が複数形成されると共に、駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造であり、第１接続部が一端側に形成された胴部、および、エアを動力源とし、駆動ユニット格納部毎に配設される駆動ユニットを有する装置本体と、第１接続部と嵌合構造を以て接続する第２接続部が形成されると共に、駆動ユニット格納部と直線状に連通した貫通穴であるガイド穴が複数形成されたチャックガイドと、ガイド穴に個別に嵌挿され、駆動ユニットからの駆動力を受けて軸方向に進退動する接続軸部、および、接続軸部の先端に設けられた打撃面を含むヘッド部を有する、複数の掘削ビットと、胴部の他端側に接続されると共に、各駆動ユニットへエアを送気可能なタンク胴部、および、タンク胴部内に外部から供給されるエアを導入可能なエア導入部を有するエアタンクと、エアタンク内から駆動ユニットに供給するエアを、各掘削ビットの一部または全部がタイミングを違えて進退動するように分配可能なエア分配部とを備える。
【００１６】
ここで、装置本体は、回転軸を中心に回転可能に設けられていることにより、回転駆動装置と組み合わせて回転力を付与された際に、回転軸を中心に軸回転し、複数の掘削ビットによる回転掘削作業を行うことができる。
【００１７】
装置本体は、胴部に複数の駆動ユニット格納部が形成されていることにより、各駆動ユニットを格納することができる。また、駆動ユニット格納部は、回転軸と平行に設けられていることにより、駆動ユニットからの駆動力が掘削ビットヘ直線的に伝わり、伝達動力のロスを少なくすることができる。
【００１８】
そして、駆動ユニット格納部は、回転軸と平行に設けられることによって回転軸の周りに配置されることになり、ロータリーテーブル等を使用して掘削装置全体に回転運動を加えた際に、軸ブレによる振動や、軸ブレに伴う掘削穴の不要な拡張を抑制することができる。
【００１９】
更に、胴部は、従来装置のように胴部が中空筒体ではなく、駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造の柱体であることにより、従来装置と同体積であっても重量が大きくなるため、掘削対象である地盤等の被掘削物（以下「被掘削物」という）に対する打撃力が向上している。また、略中実構造であることによって、従来装置よりも剛性が高く、胴部に起因する破損が起きにくくなるので、耐用年数を延ばすことができる。
【００２０】
なお、「駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造」とは、駆動ユニット格納部のほかに通気路あるいは通液路等が形成されているものの、駆動ユニット格納部と通液路等を除く部分が中実構造である態様を意味しており、また、中実構造も含む意味で使用している。
【００２１】
胴部は、第１接続部が一端側に形成されていることによって、チャックガイドに形成された第２接続部と接続することができる。これにより、装置本体とチャックガイドとを嵌合状態で接続することができ、嵌合状態で接続された装置本体とチャックガイドは、接続箇所が一体化して補強され、これによって剪断強度が向上しているので、従来装置でみられた、当該接続箇所に起因する破断残存事故発生を抑制することができる。
【００２２】
なお、第１接続部と第２接続部は、例えば、第１接続部が凸部である場合、第２接続部は凹部となるが、これに限定するものではなく、第１接続部が凹部で第２接続部が凸部であってもよい。また、第１接続部と第２接続部のそれぞれに複数の凸部と凹部が設けられた嵌合構造であってもよい。
【００２３】
装置本体は、エアを動力源とする駆動ユニットを有することにより、装置の稼動にあたって、作動性が良く、動力源となる液状の作動流体等の廃棄物や排ガスが生じず、環境負荷を軽減することができる。また、装置本体は、駆動ユニットが駆動ユニット格納部毎に配設され、すなわち、駆動ユニットが複数であることにより、対応する配置の各掘削ビットヘ駆動力を供給し、複数の掘削ビットによる掘削作業を行うことができる。
【００２４】
更に、駆動ユニットは駆動ユニット格納部毎に配設されていることにより、複数の駆動ユニットを回転軸の周囲にバランスの良い配置で設けることができ、回転掘削作業時おける軸ブレによる振動等を抑制することができる。
【００２５】
本発明の掘削装置は、チャックガイドに第２接続部が形成されていることにより、前述した通り、装置本体の第１接続部と嵌合状態で接続することができ、これにより、装置本体と一体的に回転するように接続することができる。
【００２６】
そして、チャックガイドは、複数のガイド穴が形成されていることにより、ガイド穴毎に掘削ビットを取り付けることができる。更に、各ガイド穴は、駆動ユニット格納部と直線状に連通した貫通穴であることから、掘削ビットの接続軸部を軸方向に進退動するように嵌挿することができると共に、駆動ユニットからの駆動力を直線的に掘削ビットに伝えることができる。
【００２７】
本発明の掘削装置は、各掘削ビットが接続軸部を有することにより、チャックガイドのガイド穴毎に嵌挿し、チャックガイドに取り付けることができる。
【００２８】
そして、掘削ビットは、接続軸部がガイド穴に嵌挿されていることにより、駆動ユニットからの駆動力が接続軸部の基端に伝わり、駆動力を受けて接続軸部がガイド穴に沿って軸方向に進退動し、これに伴ってヘッド部を含む掘削ビット全体も進退動する。この結果、掘削ビットは、ヘッド部の打撃面で掘削装置の先にある被掘削物を打撃し、被掘削物の掘削を行うことができる。
【００２９】
更に、各掘削ビットは、接続軸部がガイド穴に個別に嵌挿されていることにより、掘削ビットが各々独立して進退動することができる。
【００３０】
ところで、駆動ユニット格納部は、回転軸と平行に設けられており、すなわち、回転軸の周辺に設けられた構成である。そして、チャックガイドの各ガイド穴は、駆動ユニット格納部と連通し同一軸線方向に貫通した構成であることから、チャックガイドの各ガイド穴も、回転軸の周辺に設けられた構成である。
【００３１】
つまり、チャックガイドのガイド穴毎に嵌挿された各掘削ビットは、チャックガイドの回転軸の周りに配設された構成となり、この構成によれば、掘削装置を回転させながら掘削作業を行うと、各掘削ビットが被掘削物を複数回打撃することになり、被掘削物をムラ無く掘削することができる。
【００３２】
本発明の掘削装置は、エアタンクがエア導入部を有することにより、タンク胴部内にエアを導入することができる。エアは、例えば、エア導入部にコンプレッサー等の機器に接続する等して外部から導入（供給）される態様が挙げられる。
【００３３】
タンク胴部が装置本体の胴部の他端側に接続されることにより、装置本体とエアタンクを接続状態にすることができ、これにより、装置本体と一体的に回転するように接続することができる。そして、装置本体と接続状態にあるエアタンクは、タンク胴部内に導入されたエアを各駆動ユニットへ送気することができる。エアの送気は、例えば、装置本体とエアタンクの各々の接続面に開口し、エアタンクと駆動ユニット格納部とが通気可能に連通するように形成した経路を通して行う態様等が挙げられる。
【００３４】
本発明の掘削装置は、エア分配部を備えることにより、駆動ユニットに供給されるエアを、掘削ビットの打撃タイミングが相違するように分配することができ、これにより、各掘削ビットが交互に被掘削物を打撃し、かつ、被掘削物に対する各掘削ビットの同時打撃が起きにくくいため、従来装置の一種であるダウンザホールハンマよりも低振動、低騒音で掘削作業を行うことができる。また、エア分配部の分配の態様としては、例えば、エアタンク内から駆動ユニットに至るエアを、供給量および供給タイミングの一方を違えるか、または、供給量および供給タイミングの両方を違えて分配する態様が挙げられる。
【００３５】
なお、「各掘削ビットの一部または全部がタイミングを違えて」とは、各掘削ビットの進退動のタイミングが全て異なる場合と、各掘削ビットのうちの一部の進退動のタイミングが異なる場合の両方を含む意味で使用している。また、エア分配部の配置は特に限定するものではないが、例えば、エアタンク内や、エアタンクと装置本体の間に設ける態様であれば、エアの経路が短くて済み、エアタンク内に設けた場合は収まりが良く、かつ外力で破損する可能性も無いので、メンテナンスの面からより好ましい。
【００３６】
また、掘削装置の掘削方向端面視において、各掘削ビットの打撃面が、チャックガイドの回転軸の周りに配置されると共に、打撃面の１つのみが回転軸と重複して配置された第１配置態様、または、打撃面の回転軸側に角部が形成され、回転軸を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸側の縁部のみが回転軸と重複し、かつ、角部の先端が回転軸と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかであり、各打撃面の回転軸側の縁部が回転軸の近傍で近接するように集合させた構成である場合は、各掘削ビットが回転軸とその近傍において殆ど隙間を空けずに取り付けられた構成にすることができる。
【００３７】
この掘削ビットの配置構成によれば、従来装置における掘削面中央に配置された掘削ビットを廃止したとしても、各掘削ビットが、打撃する被掘削物をムラ無く掘削することができ、特に硬岩掘削時において掘削穴の奥側中央に凸状の掘り残し部分（以下「中央凸部」という）が形成されることなく、掘削穴底を略平坦にする施工を行うことができる。
【００３８】
中央凸部に関し、図１２を参照して詳しく説明する。本発明者は、掘削装置９を更に改良し、前述した構成の試作機９３（図１２（ａ）参照）を作成した。そして、本発明者が試作機９３を用いて掘削作業を行った際、土中の硬岩に偶然当たり、作業後に試作機９３を引き抜いたところ、掘削穴Ｈ１の奥側中央に中央凸部Ｈ６が形成されていた（図１２（ｃ）参照）。
【００３９】
加えて、各掘削ビット９３０の角部９３３近傍が摩滅すると共に、打撃面９３１自体も凹んだ状態の中央変形部Ｈ７が発生していた（図１２（ｂ）参照）。後日、硬岩に対する掘削作業を再試行したところ、やはり、中央凸部Ｈ６の形成と、試作機９３の中央変形部Ｈ７の発生が確認された。
【００４０】
前述の中央凸部Ｈ６形成と中央変形部Ｈ７発生の原因は必ずしも明らかではないが、以下のような理由によるのではないかと推察される。
（ａ）試作機９３の稼働時において、掘削装置９の掘削側端に配置された掘削ビット９３０の各々は、個別に異なるタイミングで進退動作をする。つまり、退入状態と進出状態の各掘削ビット９３０が混在しており、その結果、各掘削ビット９３０に加わる荷重（自重による軸荷重、打撃による衝撃荷重）は、等分布せずに、進出状態の掘削ビット９３０に集中することになり、
（ｂ）また、進出状態の掘削ビット９３０の打撃面９３１の縁、あるいは縁に近い部分が、平坦な他の部分より擦り減りやすく、特に角部９３３は先細りになっているので、先端に行くほど強度が弱い。加えて、角部とその近傍は、先細りになって他の部分よりも面積が狭いため、チップ９３４を他の部分と同様の密度で配置すると、植設可能なチップ９３４の数が少なく、
（ｃ）前述の通り、進出状態の掘削ビット９３０に荷重が集中し、更に、進出状態の掘削ビット９３０のなかでも角部９３３に荷重が集中しやすいことを鑑みると、角部９３３に植設された少数のチップ９３４には、他の部分のチップより大きな負荷が加わり、これによって、他の部分よりも早い段階でチップ９３４が摩滅するか、あるいはチップ９３４の脱落といった破損が生じ、
（ｄ）チップ９３４の破損で角部９３３近傍の掘削力が著しく低下したことで、打撃面９３１の他の部分との掘削力に差が生じると共に、チップ９３４よりも強度が劣るベース部分で直接掘削する状態になって、角部９３３とその近傍はベース部分ごと摩損または塑性変形して更に掘削力が低下し、
（ｅ）この結果、打撃面９３１の中で回転軸９Ｒ近傍とその他の部分の掘削力の違いから、掘削穴Ｈ１の穴底面Ｈ３において外周よりも中央部が盛り上がった形状の中央凸部Ｈ６が形成され、
（ｆ）更に、掘削作業中の試作機９３の被掘削物側端には、自機の重量あるいは機外からの荷重による強い押圧力が生じており、この押圧状態下で、中央凸部Ｈ６に対し、前述の角部９３３近傍の打撃面９３１が当たりながら試作機９３が回転し続けたことで、塑性変形あるいは偏摩耗が起き、打撃面９３１に中央変形部Ｈ７が発生した、と考えられる。
【００４１】
しかしながら、本発明の掘削装置によれば、各掘削ビットが、前述の第１配置態様または第２配置態様のいずれかによって、各打撃面の回転軸側の縁部がチャックガイドの回転軸の近傍で近接するように集合させた構成であることによって、硬岩に対しても掘削作業が可能であると共に、掘削穴の奥側中央における中央凸部形成を抑制することができ、この中央凸部の形成に伴って生じる中央変形部の発生（即ち、掘削ビットの変形や偏摩耗）を抑制することができる。
【００４２】
即ち、各掘削ビットが第１配置態様で構成されている場合、打撃面の１つのみがチャックガイドの回転軸と重複して配置される（以下「回転軸重複配置」という）ので、打撃面が回転軸とその近傍に常時重複した状態にすることができる。この回転軸重複配置によれば、回転掘削作業時に、前述の打撃面の一部がチャックガイドの回転軸とその近傍に確実に常時重複し通過する状態で掘削されるので、被掘削面の中央を常時掘削できると共に、角部への負荷集中が緩和される。この結果、硬岩掘削時においても、中央凸部の形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。
【００４３】
そして、各掘削ビットが第２配置態様で構成されている場合、打撃面のチャックガイドの回転軸側に角部が形成され、回転軸を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸側の縁部のみが回転軸と重複し、かつ、角部の先端が回転軸と重複しないように配置されるので、回転掘削作業時に、掘削ビットの角部先端が回転軸と重複しない配置（以下「打撃面への回転軸非重複配置」という）となって、角部先端ではなく、長尺な縁部を、回転軸とその近傍を断続的または略連続的に通過させることができる。これにより、被掘削面の中央を、対向配置された一組の打撃面のチャックガイドの回転軸側の縁部とこれに沿う部分の打撃面で掘削することになり、打撃面に集中する負荷を複数（少なくとも２つ）の打撃面で分散させることができると共に、角部への負荷集中も緩和され、この結果、硬岩掘削時においても、中央凸部の形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。
【００４４】
また、各駆動ユニットが、一の駆動ユニットと他の駆動ユニットで異なる駆動力を供給可能に構成され、第１配置態様においては打撃面が回転軸と重複して配置された掘削ビット、または、第２配置態様においては打撃面が回転軸側縁部のみ前記回転軸と重複して配置された掘削ビット、のいずれかに対し、各駆動ユニットのなかで最大の駆動力を供給する駆動ユニットを充てる構造である場合は、回転軸に重複して配置された掘削ビットの打撃力を特に強化することができる。
【００４５】
前述の構造によって、全ての掘削ビットが付与する打撃力が均一ではなく、打撃力に差を付けることができるので、例えば、回転掘削作業時に硬岩に当たった場合、最大の駆動力が供給された掘削ビットが硬岩を破砕するか、または、最初の打撃で硬岩に亀裂を生じさせ、続く他の掘削ビットの打撃によって小片に粉砕する（以下、これら作用効果を「硬岩を破砕等する」と総称する）ことができ、これによって、硬岩掘削時における中央凸部の形成抑止および中央変形部の発生抑制の各効果を更に高めることができる。
【００４６】
ところで、各掘削ビット全ての打撃力を向上させようとした場合、駆動ユニットの各部品（ピストン等）の大型化等の措置が必要であり、掘削力の向上と引き換えに、装置全体の大型化、エアの消費量増加といった問題が生じるが、本発明は、少なくとも、各掘削ビットのいずれか１つについて打撃力を向上させる構成であるため、装置全体の大型化、駆動ユニットのエア消費量増加を必要最小限に抑えることもできる。
【００４７】
加えて、前述の通り、掘削装置９等の従来装置では、想定外の硬岩に当たった場合に打撃力不足による硬岩破砕不能等の支障が生じうるが、本発明の掘削装置であれば、前述のいずれかの態様に設定された各掘削ビットによって硬岩に対処可能であるため、機材の入れ替えを行うことなく軟質層および硬岩のいずれにも対応することができ、これによって、機材の入れ替えによる余計な手間と時間を省略することができる。
【００４８】
また、各掘削ビットが、チャックガイドの回転軸方向視で掘削ビットの外周縁となる位置に沿って、打撃面から被掘削物方向に突出する突条打撃部が形成されたものである場合は、突条に沿って荷重を集中させる突条打撃部を以て、被掘削物に対する最初の打撃を加えることができるので、平坦な打撃面による打撃よりも更に打撃力が向上しており、仮に、被掘削物が掘削穴中の硬岩であっても、この打撃をきっかけとして硬岩を破砕等することができる。
【００４９】
そして、前述の各掘削ビットの打撃面は、１つの平坦面のみから構成されるもののみならず、例えば、被掘削側となる面が段付きで複数面から構成されるもの、異なる複数の傾斜面を含むもの等の態様であってもよい。また、突条打撃部が形成された掘削ビットは、各掘削ビットの少なくとも一つ以上であり、全ての掘削ビットに突条打撃部が形成された態様についても当然含む。なお、各掘削ビットは、側面にも掘削部分（例えば、穴の内側壁を掘削する部分を有していてもよいが、当該側面の掘削部分は、前述の打撃面には該当しない。
【００５０】
また、第１接続部が、胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な凸部で、端面視で、凸部に駆動ユニット格納部の開口部と非重複な凹曲面状の切欠部が形成された構造であり、
第２接続部が、装置本体との接続箇所の端面に、第１接続部を密嵌可能な凹部が形成された構造である場合は、第１接続部と第２接続部における前述の凹部と凸部による嵌合構造を以て、装置本体とチャックガイドを接続することができる。
【００５１】
第１接続部は、胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な凸部であることにより、凹部である第２接続部に嵌入させることができる。また、第１接続部は、端面視で、凸部に駆動ユニット格納部の開口部と非重複な凹曲面状の切欠部が形成されていることにより、駆動ユニット格納部とガイド穴が直線的に連通し、掘削ビットの接続軸部の進入と進退動を阻害しない構造となっている。
【００５２】
第２接続部は、装置本体との接続箇所の端面に、第１接続部を密嵌可能な凹部が形成されていることにより、第２接続部に嵌合した第１接続部と密接に一体化し、掘削装置の長手方向に交差する方向で加わる外力に対して、嵌合部分全体で応力を分散する（応力集中を抑制する）ことができ、破断残存事故発生を抑制することができる。
【００５３】
また、第１接続部と第２接続部の当接部分に回り止め構造が設けられている場合は、回転掘削作業時に、第１接続部と前記第２接続部が当接した当接部分において、相互に滑る回転が生じないようすることができる。これにより、装置本体とチャックガイドとの継ぎ目で生じる剪断応力に対する構造的な剛性が向上し、装置本体とチャックガイドとの間で破断残存事故発生を抑制することができる。
【００５４】
なお、第１接続部と前記第２接続部の当接部分としては、例えば、第１接続部の先端面と第２接続部の底面の組み合わせが挙げられるが、これに限定するものではなく、第１接続部の側面と第２接続部の内側の側面の組み合わせであってもよい。また、回り止め構造としては、例えば、第１接続部に設けられた回り止め軸あるいはピンと、第２接続部に形成された回り止め軸の受け入れ穴からなる構造が挙げられるが、回り止めが可能な構造であれば、特に限定するものではない。
【００５５】
また、装置本体とエアタンクとの接続箇所において、胴部の他端側に、凸部あるいは凹部のいずれかからなる第３接続部が形成されると共に、タンク胴部に、第３接続部と嵌合構造を以て接続する第４接続部が形成され、嵌合状態にある第３接続部と第４接続部の離脱を抑制する離脱抑制構造が設けられている場合は、前述の第３接続部と第４接続部の嵌合構造を以て、エアタンクと装置本体を接続することができる。
【００５６】
装置本体は、胴部に、凸部あるいは凹部のいずれかからなる第３接続部が他端側に形成されていることによって、エアタンクに形成された第４接続部と接続することができる。これにより、装置本体とエアタンクとを嵌合状態で接続することができ、嵌合状態で接続された装置本体とエアタンクは、接続箇所が一体化して補強され、これによって剪断強度が向上しているので、従来装置でみられた、当該接続箇所に起因する破断残存事故発生を抑制することができる。
【００５７】
そして、エアタンクは、タンク胴部に第４接続部が形成されていることにより、前述した通り、装置本体の第３接続部と嵌合状態で接続することができ、これにより、装置本体と一体的に回転するように接続することができる。
【００５８】
更に、前述の離脱抑制構造が設けられていることにより、接続されたエアタンクと装置本体とが離脱する（外れる）ことを抑制することができる。また、離脱抑制構造としては、例えば、第３接続部と第４接続部を貫通する係止ピンや、第３接続部と第４接続部の螺合構造等が挙げられるが、これに限定するものではなく、部材間の離脱抑制が可能な他の公知構造あるいは公知手段であってもよい。
【００５９】
なお、第３接続部と第４接続部は、例えば、第３接続部が凸部である場合、第４接続部は凹部となるが、これに限定するものではなく、第３接続部が凹部で第４接続部が凸部であってもよい。また、第３接続部と第４接続部のそれぞれに複数の凸部と凹部が設けられた嵌合構造であってもよい。
【００６０】
また、第３接続部が、胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な凸部で、凸部の側面に雄ネジが螺刻された構造であり、第４接続部が、第３接続部を密嵌可能な内径のタンク胴部の開口端であると共に、開口端近傍の内側面に雌ネジが螺刻された構造である場合は、第３接続部と第４接続部における前述の凹部と凸部による嵌合構造を以て、装置本体とエアタンクを接続することができる。
【００６１】
第３接続部は、胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な凸部であることにより、凹部である第４接続部に嵌入させることができる。また、第３接続部は、凸部の側面に雄ネジが螺刻された構造であることにより、第４接続部に螺刻された雌ネジと螺着させることができる。つまり、離脱抑止構造が雄ネジと雌ネジの組み合わせから簡易な構成でありながら、エアタンクと装置本体を強固に接続して離脱しないようにすることができ、また、組立時あるいは分解時の作業性も良い。
【００６２】
第４接続部は、第３接続部を密嵌可能な内径のタンク胴部の開口端であることにより、第４接続部に嵌合した第３接続部と密接に一体化し、掘削装置の長手方向に交差する方向で加わる外力や捻り方向に生じる剪断力に対して、嵌合部分全体で応力を分散する（応力集中を抑制する）ことができ、破断残存事故発生を抑制することができる。なお、エアタンクと装置本体の接続に接続ボルトが不要な構造であることから、前述した接続ボルトに起因する破断残存事故が起きることがない。
【００６３】
上記の目的を達成するために本発明の回転式掘削機は、回転軸を中心に回転可能に設けられ、回転軸と平行に設けられた駆動ユニット格納部が複数形成されると共に、駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造であり、第１接続部が一端側に形成された胴部、および、エアを動力源とし、駆動ユニット格納部毎に配設される駆動ユニットを含む装置本体、第１接続部と嵌合構造を以て接続する第２接続部が形成されると共に、駆動ユニット格納部と直線状に連通した貫通穴であるガイド穴が複数形成されたチャックガイド、ガイド穴に個別に嵌挿され、駆動ユニットからの駆動力を受けて軸方向に進退動する接続軸部、および、接続軸部の先端に設けられた打撃面を含むヘッド部を含む、複数の掘削ビット、胴部の他端側に接続されると共に、各駆動ユニットへエアを送気可能なタンク胴部、および、タンク胴部内に外部から供給されるエアを導入可能なエア導入部を含むエアタンク、および、エアタンク内から駆動ユニットに供給するエアを、各掘削ビットの一部または全部がタイミングを違えて進退動するように分配可能なエア分配部を有する掘削装置と、掘削装置に回転力を付与する回転駆動装置とを備える。
【００６４】
ここで、本発明の回転式掘削機は、掘削装置の装置本体が回転軸を中心に回転可能に設けられていることにより、回転駆動装置により回転力を付与された際に、回転軸を中心に軸回転し、複数の掘削ビットによる回転掘削作業を行うことができる。
【００６５】
装置本体は、胴部に複数の駆動ユニット格納部が形成されていることにより、各駆動ユニットを格納することができる。また、駆動ユニット格納部は、回転軸と平行に設けられていることにより、駆動ユニットからの駆動力が掘削ビットヘ直線的に伝わり、伝達動力のロスを少なくすることができる。
【００６６】
そして、駆動ユニット格納部は、回転軸と平行に設けられることによって回転軸の周りに配置されることになり、ロータリーテーブル等を使用して掘削装置全体に回転運動を加えた際に、軸ブレによる振動や、軸ブレに伴う掘削穴の不要な拡張を抑制することができる。
【００６７】
更に、胴部は、従来装置のように胴部が中空筒体ではなく、駆動ユニット格納部を除く部分が略中実構造の柱体であることにより、従来装置と同体積であっても重量が大きくなるため、被掘削物に対する打撃力が向上している。また、略中実構造であることによって、従来装置よりも剛性が高く、胴部に起因する破損が起きにくくなるので、耐用年数を延ばすことができる。
【００６８】
胴部は、第１接続部が一端側に形成されていることによって、チャックガイドに形成された第２接続部と接続することができる。これにより、装置本体とチャックガイドとを嵌合状態で接続することができ、嵌合状態で接続された装置本体とチャックガイドは、接続箇所が一体化して補強され、これによって剪断強度が向上しているので、従来装置でみられた、当該接続箇所に起因する破断残存事故発生を抑制することができる。
【００６９】
装置本体は、エアを動力源とする駆動ユニットを有することにより、装置の稼動にあたって、作動性が良く、動力源となる液状の作動流体等の廃棄物や排ガスが生じず、環境負荷を軽減することができる。また、装置本体は、駆動ユニットが駆動ユニット格納部毎に配設され、すなわち、駆動ユニットが複数であることにより、対応する配置の各掘削ビットヘ駆動力を供給し、複数の掘削ビットによる掘削作業を行うことができる。
【００７０】
更に、駆動ユニットは駆動ユニット格納部毎に配設されていることにより、複数の駆動ユニットを回転軸の周囲にバランスの良い配置で設けることができ、回転掘削作業時おける軸ブレによる振動等を抑制することができる。
【００７１】
掘削装置は、チャックガイドに第２接続部が形成されていることにより、前述した通り、装置本体の第１接続部と嵌合状態で接続することができ、これにより、装置本体と一体的に回転するように接続することができる。
【００７２】
そして、チャックガイドは、複数のガイド穴が形成されていることにより、ガイド穴毎に掘削ビットを取り付けることができる。更に、各ガイド穴は、駆動ユニット格納部と直線状に連通した貫通穴であることから、掘削ビットの接続軸部を軸方向に進退動するように嵌挿することができると共に、駆動ユニットからの駆動力を直線的に掘削ビットに伝えることができる。
【００７３】
掘削装置は、各掘削ビットが接続軸部を有することにより、チャックガイドのガイド穴毎に嵌挿し、チャックガイドに取り付けることができる。そして、掘削ビットは、接続軸部がガイド穴に嵌挿されていることにより、駆動ユニットからの駆動力が接続軸部の基端に伝わり、駆動力を受けて接続軸部がガイド穴に沿って軸方向に進退動し、これに伴ってヘッド部を含む掘削ビット全体も進退動する。
【００７４】
この結果、掘削ビットは、ヘッド部の打撃面で掘削装置の先にある被掘削物を打撃し、被掘削物の掘削を行うことができる。更に、各掘削ビットは、接続軸部がガイド穴に個別に嵌挿されていることにより、掘削ビットが各々独立して進退動することができる。
【００７５】
なお、前述の通り、チャックガイドのガイド穴毎に嵌挿された各掘削ビットは、チャックガイドの回転軸の周りに配設された構成となり、この構成によれば、掘削装置を回転させながら掘削作業を行うと、各掘削ビットが被掘削物を複数回打撃することになり、被掘削物をムラ無く掘削することができる。
【００７６】
掘削装置は、エアタンクがエア導入部を有することにより、タンク胴部内にエアを導入することができる。また、エアタンクは、タンク胴部が装置本体の胴部の他端側に接続されることにより、装置本体とエアタンクを接続状態にすることができ、これにより、装置本体と一体的に回転するように接続することができる。そして、装置本体と接続状態にあるエアタンクは、タンク胴部内に導入されたエアを各駆動ユニットへ送気することができる。
【００７７】
掘削装置は、エア分配部を備えることにより、駆動ユニットに供給されるエアを、掘削ビットの打撃タイミングが相違するように分配することができ、これにより、各掘削ビットが交互に被掘削物を打撃し、かつ、被掘削物に対する各掘削ビットの同時打撃が起きにくくいため、従来装置の一種であるダウンザホールハンマよりも低振動、低騒音で掘削作業を行うことができる。
【００７８】
更に、本発明の回転式掘削機は、前述の回転駆動装置を備えることにより、回転駆動装置と組み合わせて掘削装置を回転させることができ、これによって、掘削ビット群が周方向に回転しながら被掘削物に打撃力を加えて行う掘削方法を実施することができる。
【発明の効果】
【００７９】
本発明の掘削装置、および、回転式掘削機によれば、従来装置よりも打撃力が向上し、かつ、掘削作業中の掘削穴内における破断残存事故発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の回転式掘削機を示す正面図である。
【図２】図１に示す掘削装置（第１実施形態）を構成部品毎に分解して示す断面視説明図である。
【図３】図１に示す掘削装置全体の縦方向断面を示すと共に、装置本体とチャックガイドの接続構造を一部拡大して示す断面視説明図である。
【図４】図３で示す装置本体とチャックガイドの接続構造を斜視方向から示す説明図であり、（ａ）は装置本体の下面を表した斜視図、（ｂ）はチャックガイドの上面を表した斜視図である。
【図５】掘削装置の掘削ビットの打撃面の配置を示しており、（ａ）は第１実施形態の底面図、（ｂ）は（ａ）で示す掘削ビットの他の態様（変形例１）の底面図である。
【図６】掘削装置（第２実施形態）の掘削ビットの打撃面の配置を示しており、（ａ）は第２実施形態の底面図、（ｂ）は（ａ）で示す掘削ビットの他の態様（変形例２）の底面図である。
【図７】掘削装置（第３実施形態）の掘削ビットの打撃面の配置を示しており、（ａ）は第３実施形態の底面図、（ｂ）は（ａ）で示す掘削ビットの他の態様（変形例３）の底面図、（ｃ）は（ａ）で示す掘削ビットの他の態様（変形例４）の底面図である。
【図８】掘削装置（第４実施形態）の掘削ビットを示しており、（ａ）は要部を拡大した側面視説明図、（ｂ）は（ａ）で示す掘削ビットの打撃面の配置を示す底面図、（ｃ）は（ａ）で示す掘削ビットの他の態様（変形例５）の底面図である。
【図９】掘削装置（第５実施形態）であり、掘削装置全体の縦方向断面を示すと共に、エアタンクと装置本体の接続構造を一部拡大して示す断面視説明図である。
【図１０】図９に示すエアタンクと装置本体の接続構造を示す説明図である。
【図１１】特許文献１記載の掘削装置を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は本発明前の掘削装置の試作機を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す試作機の掘削作業前後の掘削ビットを比較した説明図、（ｃ）は（ａ）に示す試作機により掘削された掘削穴の内部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
図１−１０を参照して、本発明の実施の形態を更に詳細に説明する。なお、以下の説明は、〔第１実施形態〕−〔第５実施形態〕の順序により行う。また、図面各図における符号は、煩雑さを軽減し理解を容易にする範囲内で付しており、同一符号が付される複数の同等物についてはその一部にのみ符号を付す場合がある。
【００８２】
図１に示す回転式掘削機１は、掘削装置２と、掘削装置２に回転運動を付与可能な回転駆動装置３を備える。各部については以下で詳述する。
【００８３】
〔第１実施形態〕
（掘削装置）
図１−図５（ａ）を参照する。掘削装置２は、エアタンク２１、装置本体２２、チャックガイド２５、複数の掘削ビット２６、および、エア分配部２７を備える。
【００８４】
（装置本体）
装置本体２２は、３つの駆動ユニット２２０、および、各駆動ユニット２２０を格納する胴部２２１を有する構造である。胴部２２１は、一方の端面（図２等で上方の端部）に第３接続部２２２が設けられ、他方の端面（図２等で下方の端部）に第１接続部２２３が設けられている。
【００８５】
胴部２２１には駆動ユニット格納部２２４が設けられている。駆動ユニット格納部２２４は、装置本体２２の回転軸の周りに、回転軸と平行に配置された貫通穴であり、等間隔で合計３つ設けられ、嵌挿された駆動ユニット２２０が丁度収まる広さに形成されている。また、駆動ユニット格納部２２４は、図２等で下方の端面にある開口部から駆動ユニット２２０を嵌挿することができるように構成されている。
【００８６】
駆動ユニット格納部２２４は、回転軸と平行に設けられているため、駆動ユニット２２０からの駆動力が掘削ビット２６へ直線的に伝わり、伝達動力のロスが少ない。また、駆動ユニット格納部２２４は、回転軸の周りに回転軸と平行に設けられているため、回転駆動装置３を使用して掘削装置２全体に回転運動を加えた際に、軸ブレによる振動や、軸ブレに伴う掘削穴の不要な拡張が抑制される。
【００８７】
そして、胴部２２１は、金属製の円柱体であり、駆動ユニット格納部２２４を除く部分が略中実構造である（図２−３参照）。当該構造を採用したことにより、掘削装置２は、従来装置（胴部が中空筒体）と比較して同体積であっても重量が大きく（従来装置の約２倍の重量となる）、被掘削物に対する打撃力が向上している。また、胴部２２１は略中実構造であるため剛性が高く、外力による変形がほぼ起きないため、耐用年数を延ばすことができる。
【００８８】
更にまた、胴部２２１の表面には、高張力鋼板による表面材（図示省略）が取り付けられている。この表面材を有することによって、胴部２２１自体が摩耗しないように対処されており、表面材が摩損あるいは毀損した際には、表面材の交換ないし補修を行うことで、耐摩耗性を回復することができる。
【００８９】
第１接続部２２３は、胴部２２の他方の端面（図２等において胴部２２の下端）に設けられており、これを以て装置本体２２とチャックガイド２５を接続することができる。なお、装置本体２２とチャックガイド２５の接続には、接続ボルト２５１を使用している。
【００９０】
第３接続部２２２は、胴部の一方の端部（図２等において胴部２２の上端）に設けられている。本実施形態では第３接続部２２２は平坦面であり、これを以て、同様に平坦面であるエアタンク２１の第４接続部２１２の下面を隙間無く当接させて、エアタンク２１と装置本体２２を接続することができる。
【００９１】
本実施形態において、第１接続部２２３は、胴部２２１の長手方向中間部分の外径よりも径小な円盤状凸部を、後述するチャックガイド２５のガイド穴２５０の延長方向に沿って凹曲面に切り欠いた形状（端面方向視で略三叉状）で構成されている。そして、チャックガイド２５は、その上面（装置本体２２方向に向いた端面）に、第１接続部２２３が丁度収まる凹部で構成された第２接続部２５２を有する構造である。
【００９２】
当該構造を有することにより、第１接続部２２３と第２接続部２５２が、凹凸による嵌合構造を以て接続され、第２接続部２５２に第１接続部２２３が入り込んで一体化し、掘削装置２の長手方向に交差する方向で加わる外力に対して、嵌合部分全体で応力を分散する（換言すると、特定箇所への応力集中を抑制する）ことができ、破断残存事故発生を抑制することができる。
【００９３】
そして、第１接続部２２３の凸部は、本来であればガイド穴２５０と重複する部分が、ガイド穴２５０の延長方向に沿って凹曲面に切り欠かれ、ガイド穴２５０の縁に沿った形状となっていることから、掘削ビットの接続軸部２６０の進退動を阻害しない。
【００９４】
更に、第１接続部２２３と第２接続部２５２が当接する当接面には、回り止め構造４が設けられている。回り止め構造４は、第１接続部２２３に設けられた第１嵌入穴４１（合計３箇所）と、第１嵌入穴４１と対応する位置で第２接続部２５２に設けられた第２嵌入穴４２（合計３箇所）が形成され、相互に位置を合わせた両穴に丁度収まる長さおよび太さの回り止め軸４３が嵌着された構造である。
【００９５】
回り止め構造４を有することにより、掘削装置２の回転掘削作業時に、第１接続部２２３と第２接続部２５２が、当接面において相互に滑る回転が生じないようすることができる。これにより、接続ボルト２５１単体で接続する構造よりも、装置本体２２とチャックガイド２５との継ぎ目で生じる剪断応力に対する構造的な剛性が向上し、装置本体２２とチャックガイド２５との間における破断残存事故発生を抑制することができる。
【００９６】
駆動ユニット２２０は、エアを動力源として駆動力を供給することができる構造であり、本実施形態ではピストン構造のものを採用している。駆動ユニット２２０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）とほぼ同様の構造であり、シリンダー、ピストン、チェックバルブ、エアディストリビュータ、バルブスプリング、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（以上、符号省略）等を有する構造である。
【００９７】
なお、駆動ユニット２２０の作用を簡単に説明すると、駆動ユニット２２０に流入したエアが、まず、ピストン側面を通過して掘削ビット側（図２等において駆動ユニット２２０下方）に回り、ピストンがエアタンク側へ移動する。次に、このピストンの移動に伴ってエアがピストンのエアタンク側に回ると共に、後述する掘削ビット２６の接続軸部２６０のエア流入口２６３から打撃面２６２の開口部エア排出口２６４へエアが排出され、これにより、エアタンク側から掘削ビット側へピストンが移動する。
【００９８】
この動作の繰り返しによりピストンが進退動し、ピストンが掘削ビット側へ移動した際に掘削ビット２６へ衝撃力（前述の駆動力に相当する）が加わり、この衝撃力によって掘削ビット２６が駆動する。また、この駆動ユニット４は、エア分配部２７によって、エアの流入タイミングが調節され、ピストンが各々異なるタイミングで進退するように設定されている。
【００９９】
（チャックガイド）
チャックガイド２５は、被掘削側に切欠が形成された平面視略円形状で所定の厚みを有する形状で、切欠に沿って複数のガイド穴２５０が形成されている。なお、チャックガイド２５は、接続ボルト２５１とナット（符号省略）からなる締着具を用いて装置本体２２に接続されている。チャックガイド２５は、前述の通り装置本体２２と接続されているので、装置本体２２が回転する時は、装置本体２２と一体的に回転する。
【０１００】
チャックガイド２５の上面は、前述の通り、第１接続部２２３が丁度収まる凹部が設けられ、同部分が第２接続部２５２を構成する。第２接続部２５２は、第１接続部２２３と対応する形状（端面方向視で略三叉状の凹み）であり、チャックガイド２５の回転軸に重複し、かつ一部が各ガイド穴２５０の穴縁に沿うように形成されている。第２接続部２５２は、第１接続部２２３との嵌合状態において、第１接続部２２３の外周面（側面および下部端面）と第２接続部２５２の内周面（側面および底面）とが殆ど隙間無く密着し、当接する構造となっている。
【０１０１】
ガイド穴２５０は、チャックガイド２５の回転軸の周りに、回転軸と平行、かつ駆動ユニット格納部２２４と連通し同一軸線方向に貫通して形成された貫通穴であり、等間隔で合計３つ設けられ、後述する掘削ビット２６の接続軸部２６０が摺動可能に丁度収まる広さに形成されている。
【０１０２】
また、ガイド穴２５０は、図２等で下方の端面にある開口部から奥に向かって、所定長さの内径部分が断面視六角形に形成され、当該開口部から掘削ビット２６の接続軸部２６０を嵌挿することができ、嵌挿状態において接続軸部２６０がガイド穴２５０に沿って進退することができる。
【０１０３】
つまり、チャックガイド２５は、各ガイド穴２５０を介して掘削ビット２６を取り付けることができ、ガイド穴２５０と連通した位置の駆動ユニット格納部２２４に格納された駆動ユニット２２０からの駆動力を、掘削ビット２６に伝えることができる。
【０１０４】
また、第２接続部２５２が形成された側のガイド穴２５０の開口縁には、その外縁部分に沿って全体が繋がる溝状の凹部２５３が形成され、同凹部に、同凹部の幅および深さよりもやや大きいゴムリング２５４が圧入して嵌め込まれており（図３の拡大部分と図４（ｂ）を参照）、これにより、ガタツキを押さえて緩衝効果を奏するように構成している。
【０１０５】
（掘削ビット）
図２、図４、図５（ａ）を参照する。掘削ビット２６は、接続軸部２６０と、図２等において接続軸部２６０の下端部（駆動ユニット２２０と反対方向）に設けられたヘッド部２６１を有する。また、図２等においてヘッド部２６１の下端部（接続軸部２６０と反対方向）には打撃面２６２が設けられ、略中央にエア排出口２６４が形成されている。
【０１０６】
接続軸部２６０は、駆動ユニット２２０からの駆動力を受ける部分であり、ガイド穴２５０に嵌挿可能な略筒状の外形であって、先端はエア流入口２６３が形成された自由端であり、基端はヘッド部２６１上部と固着されている。なお、接続軸部２６０内の流路と、ヘッド部２６１内に形成された流路とが連通し、エア流路２６５を構成している。エア流路２６５は、エア流入口２６３を始点とし、エア排出口２６４を終点としており、流路中にヘッド部２６１方向へ向かうエアの逆流を防止する逆止弁（図示省略）が設けている。
【０１０７】
更に詳しくは、接続軸部２６０は、軸線方向中間からヘッド部２６１側の間の外周面が断面視六角形に形成されており、当該部分は、ガイド穴２５０への嵌挿時においてスプライン軸としての周方向への回転防止機能を発揮し、かつ、接続軸部２６０の進退動を阻害しないように構成されている。また接続軸部２６０は、前述したハンマビットリティーナリングとＯリングにより、ガイド穴２５０から外れないように装着されている。
【０１０８】
ヘッド部２６１は、略五角柱状であり、打撃面２６２も略五角形である。打撃面２６２は、チャックガイド２５への取着状態（以下、本段落中で単に「取着状態」という）における底面視で、掘削装置２の外周の一部に沿う部分が円弧状に設けられ、当該円弧状部分の反対方向（すなわち、掘削装置２の回転軸側）に先端が鈍角（略１２０°）な角部２６７が設けられている。角部２６７は、同角部を挟む両辺の長さが同一である（等辺）構成となっている。
【０１０９】
そして、ヘッド部２６１は、打撃面２６２の全域と、打撃面２６２から立ち上がった側壁の打撃面寄りの一部箇所に、ボタン状の超硬合金製のチップ（符号省略）が所定間隔で植設（分散配置）されている。
【０１１０】
エア排出口２６４は、打撃面２６２の略中央に形成され、ここからエア流路２６５を通過したエアが排出される。また、エア排出口２６４は、その口縁から打撃面２６２の側縁方向に向かう２条の排気ガイド溝２６６が形成されている。排気ガイド溝２６６は、掘削穴Ｈ１内において、エア排出口２６４から排出されるエアを、穴底面Ｈ３との間で、掘削装置２の外面方向にガイドし、穴内でエアを効率良く拡散させ、排土を促進することができる。
【０１１１】
前述の構成である掘削ビット２６は、接続軸部２６０がガイド穴２５０に沿って進退動し、これに伴って、ヘッド部２６１を含む掘削ビット２６全体も進退動するので、打撃面２６２が掘削装置２の先にある被掘削物を打撃し、掘削が行われる。
【０１１２】
また、３つの掘削ビット２６は、角部２６７を突き合わせるようにして、装置本体の回転軸２Ｒの周りに配設され、この結果、底面視で略三叉状に組み合わされた態様になっている。本実施形態において、各掘削ビット２６は、各々の角部２６７先端が回転軸２Ｒ近傍で近接すると共に、どの角部２６７も回転軸２Ｒと重複しない配置（以下「回転軸非重複配置」という）となっている。
【０１１３】
そして、掘削装置２は、各掘削ビット２６が前述の構成で配設されていることにより、各掘削ビット２６の各々の打撃面２６２が、装置本体の回転軸２Ｒの近傍で近接して集合し、回転軸２Ｒの周りに余分な隙間が空いていない構成となっている。当該構成によれば、掘削装置２を回転させながら掘削作業を行うことで、各掘削ビット２６が打撃する被掘削物をムラ無く掘削することができる。
【０１１４】
なお、各掘削ビット２６は同一構造であるため、後述する掘削ビット２６ｂ１−２６ｆ２のように２種類の掘削ビットを製造、購入あるいは保管する必要がなく、一種類のみの調達で済む。これにより、例えば、交換部品または予備部品として使用する際に、どの掘削ビットが欠損しても１種類の掘削ビットを準備するだけでよいので、一方の種類の掘削ビットが余るといった無駄を減らすことができ、また、保管の際の省スペース化を図ることができ、更には、現場に搬入する交換部品等の点数を減らすこともできる。
【０１１５】
（エアタンク）
エアタンク２１は、装置本体２２の他端側に接続され、図１等において掘削装置２の上部となるように（換言すると、掘削装置２の掘削方向と反対方向になる位置に）配置されている（図１−４参照）。なお、エアタンク２１と装置本体２２の接続には、接続ボルト２１９を使用している。エアタンク２１は、前述の通り装置本体２２と接続されているので、装置本体２２が回転する時は、装置本体２２と一体的に回転する。
【０１１６】
そして、エアタンク２１は、機外のコンプレッサー等（図示省略）のエア供給源から導入した高圧なエアを一時貯留して装置本体２２に供給するものであり、装置本体２２よりも径小な有蓋円筒形状のタンク胴部２１０、タンク胴部２１０の一端側（図２等で上側）の蓋に設けられたエア導入部２１１、タンク胴部２１０の他端側（図２等で下側）に設けられた第４接続部２１２、タンク胴部２１０の側面に設けられた螺旋羽根２１３を有する構造である。
【０１１７】
本実施形態において、エアタンク２１は、着脱可能な円筒形状のアタッチメント（符号省略）を外嵌めして取り付けた構造であり、図１等でエアタンク２１側面に表れた螺旋羽根２１３はアタッチメントに設けられたものであるが、これに限定するものではなく、例えば、螺旋羽根２１３に代えて装置長手方向に延びたフラットバー等を設けてもよいし、アタッチメント不使用で、エアタンク３表面に螺旋羽根を直接設ける態様であってもよい。
【０１１８】
タンク胴部２１０は、装置本体２２よりも径小であることにより、タンク胴部２１０の最大径部分２１Ｍと装置本体２２の最大径部分２２Ｍとが同一ないしタンク胴部２１０の方が僅かに径小（以下「略同一」という）となるように設定されており（図４等参照）、これにより、掘削作業の際に、装置本体２２の最大径部分２２Ｍから設定した当初設定値よりも掘削穴Ｈ１の穴径が拡張することなく、螺旋羽根を介して土を上昇させて排土を可能にしている。また、タンク胴部３０は、気密構造であり、外部から供給されたエアを高圧状態で一時貯留することができる。
【０１１９】
エア導入部２１１は、その回転軸とエアタンク２１の回転軸が一致する六角柱状の連結ジョイントであって、基端がエアタンク２１に取り付けられている。そして、エア導入部２１１は、その先端が自由端で開口した開口部２１４が形成されており、この開口部２１４からエアタンク２１内に連通した流通路２１５が形成されている（図２参照）。このエア導入部２１１により、エアタンク２１と後述する吊下軸体３４とが回転可能に接続されると共に、吊下軸体３４に接続されたエア供給管３４１を介して外部のコンプレッサー等からエアタンク２１へエアが供給される（図１−３参照）。
【０１２０】
第４接続部２１２は、所要の厚みを有し、駆動ユニット２２０の各端部を嵌挿するための嵌入穴２１８が各々（合計３つ）形成されている（図２参照）。嵌入穴２１８は、後述する装置本体２２の駆動ユニット格納部２２４と連通し、駆動ユニット２２０の先部が嵌合するように図２等で上方の領域が段付きで徐々に狭くなる形状になっており、先端部分はエアタンク２１のタンク胴部２１０内に開口している。この開口部分は、エアを駆動ユニット格納部２２４へ導出可能なエア導出穴２２６となっている。
【０１２１】
また、タンク胴部２１０下端と第４接続部２１２上端の接続部分の外面には、溶接による溶接部２１７が形成されている。この溶接部２１７によって、タンク胴部２１０下端と第４接続部２１２上端の接続部分における耐摩耗性、剪断応力に対する剛性、および、緩み止め力が向上している。
【０１２２】
（エア分配部）
エア分配部２７は、エアタンク２１内において第４接続部２１２上面に配置され、エア受部２７０と支持台部２７１を有する。エア受部２７０は、平板状で、上部に凹曲面が形成されている。支持台部２７１は、円筒状で、上端でエア受部２７０の下面を支え、下端が第４接続部２１２上面に固定されている。エア分配部２７は、エアタンク２１内において、エア導入部２１１を通じて供給されるエアの流れ方向を制御する。
【０１２３】
詳しくは、最初に、エア受部２７０が、エア導入部２１１方向から供給されるエアを直接受け、その後、エアは、エア受部２７０に当たって流れの方向が変わると共にエアタンク２１内で旋回し、旋回したエアが、各々異なるタイミングで装置本体２２のエア導出穴２２６へ流入することで、エアの流通が制御される。このように、エアタンク２１内のエアの流れを変えることにより、エアタンク２１から駆動ユニット２２０に至るエアの到達時間も変わり、駆動ユニット２２０のピストンが各々異なるタイミングで進退動する。
【０１２４】
（回転駆動装置）
本実施の形態において、回転駆動装置３は、上下方向に貫通した挿通穴３１１が形成された回転テーブル３１を有する本体部３０と、本体部３０を支持するアウトリガー構造の支持脚３２を備えている。回転テーブル３１は、油圧モータ、ギヤ装置等で構成される駆動部（図示省略）を有する。また、回転テーブル３１の挿通穴３１１の内壁には、係止凸条部（図示省略）が挿通穴３１１の中心軸線に沿う方向に形成されている。
【０１２５】
回転駆動装置３は、前述の構成を備えることにより、掘削装置２を回転テーブル３１の挿通穴３１１に通した際に、本装置に設けた係止凸条部と、掘削装置２の螺旋羽根２１３に形成された係止凹部（符号省略）とがスライド可能に係止され、これによって、回転駆動装置３に取り付けられた掘削装置２は、その自重により下降可能な状態となる。そして、係止凸条部と係止凹部とが係止状態にあるため、回転駆動装置３からの駆動力が掘削装置２に付与され、掘削装置２を水平方向に回転駆動させることができる。なお、回転駆動装置３は、例えば、特開２０１１−２６９５５に開示されているような公知構造を有しているので、構造および作用の説明は上記概略の説明に止め、詳細については省略する。
【０１２６】
〔変形例１〕
図５（ｂ）を参照する。同図に示す掘削装置２ａは、掘削装置２の他の態様（変形例１）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２と概ね同じであるため、その説明を省略する。
【０１２７】
掘削装置２ａは、同形状の掘削ビット２６ａを４つ有する態様である。底面視で、掘削ビット２６ａは、角部２６７ａが直角（略９０°）に設けられ、角部２６７ａを挟む両辺の長さが同一である（等辺）構成となっている。この結果、各掘削ビット２６ａの打撃面２６２ａが、底面視で、周方向に等間隔な略十字状の配置となっている。
【０１２８】
なお、この相違点に伴い、掘削ビット２６ａの数に対応する部分（装置本体２２における胴部２２１の駆動ユニット格納部２２４、駆動ユニット２２０、および、エア導出穴２２６、チャックガイド２５におけるガイド穴２５０）の数も４つずつとなるように構成されている。
【０１２９】
〔第２実施形態〕
図６（ａ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｂは、掘削装置２の他の態様（第２実施形態）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２と概ね同じであるため、その説明を省略する。
【０１３０】
掘削装置２ｂは、２組の形状の異なる掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２（合計４つ）を組み合わせてなり、打撃面の配置に前述した第２配置態様が適用された態様である。また、掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２は、打撃面２６２ｂ１（掘削ビット２６ｂ１の打撃面）、２６２ｂ２（掘削ビット２６ｂ２の打撃面）が装置本体の回転軸２Ｒの周りに配置されており、同じ形状の掘削ビットが隣接しない（すなわち、掘削ビット２６ｂ１同士、掘削ビット２６ｂ２同士は隣接しない）並びとなっている。
【０１３１】
掘削ビット２６ｂ１は、打撃面２６２ｂ１に角部２６７ｂ１を有し、角部２６７ｂ１は、同角部を挟む両辺の長さが相違する（不等辺）構成となっている。掘削ビット２６ｂ２は、打撃面２６２ｂ２に角部２６７ｂ２を有し、角部２６７ｂ２は、同角部を挟む両辺の長さが同一である（等辺）構成となっている。そして、掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２は、角部２６７ｂ１、２６７ｂ２が、装置本体の回転軸２Ｒの方向に向き、同回転軸近傍で近接して隙間が空かないように、集合して配置されている。
【０１３２】
各掘削ビット２６ｂ１は、装置本体の回転軸２Ｒを挟んで対向配置され、角部２６７ｂ１の長辺のみが装置本体の回転軸２Ｒと重複し、かつ、角部２６７ｂ１の先端が装置本体の回転軸２Ｒと重複しないように配置されている。また、各掘削ビット２６ｂ２は、各掘削ビット２６ｂ１の間で、装置本体の回転軸２Ｒを挟んで対向配置され、角部２６７ｂ２の先端および両辺が装置本体の回転軸２Ｒと重複しないように配置されている。
【０１３３】
この第２配置態様で配置された掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２によれば、各打撃面２６２ｂ１、２６２ｂ２が、装置本体の回転軸２Ｒとその近傍において、殆ど隙間を空けずに取り付けられる。この構成によれば、掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２が打撃する被掘削物Ｈは、ムラ無く掘削され、掘削作業によって形成された掘削穴Ｈ１は、内底に中央凸部が形成されることなく略平坦なものとなる。
【０１３４】
また、回転軸非重複配置である掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２は、回転掘削作業の際に、角部２６７ｂ１を挟む長縁部分が、装置本体の回転軸２Ｒとその近傍を断続的または略連続的に通過し、当該長縁部分とこれに沿う部分の打撃面２６２ｂ１、２６２ｂ２を以て掘削することになる。これにより、装置本体の回転軸２Ｒ近傍の打撃面に集中する負荷が、複数箇所（本実施形態では２箇所）で分散されて角部にある少数のチップへの負荷集中も緩和され、この結果、硬岩掘削時においても中央凸部Ｈ６形成が抑制され、これに伴って中央変形部Ｈ７の発生も抑制される。
【０１３５】
なお、掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２は、打撃面等の形状および大きさが相違しており（掘削ビット２６ｂ１よりも掘削ビット２６ｂ２の方が小さい）、これによって、回転軸方向視において、各掘削ビット２６ｂ１の長辺部分のみが装置本体の回転軸２Ｒに近接配置され、一方で、掘削ビット２６ｂ２は、角部２６７ｂ２と同角部を挟む両辺のいずれもが装置本体の回転軸２Ｒに近接配置されない（換言すると、装置本体の回転軸２Ｒから離隔配置される）構成となっている。
【０１３６】
掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２は、その角部の先端が、装置本体の回転軸２Ｒを基準として、装置本体の回転軸２Ｒから胴部２２１の外周端までの距離の約６％となる箇所に配置されるように設定されている。
【０１３７】
〔変形例２〕
図６（ｂ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｃは、掘削装置２ｂの他の態様（変形例２）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２ｂと概ね同じであるため、その説明を省略する。また、変形例２においては、掘削ビットの数に対応する部分（駆動ユニット格納部、駆動ユニット、および、エア導入穴、チャックガイド２５におけるガイド穴）の数が３つずつとなるように構成されている。
【０１３８】
掘削装置２ｃは、２組の形状の異なる掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２（合計３つ）を組み合わせてなり、打撃面の配置に前述した第１配置態様が適用された態様である。また、掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２は、打撃面２６２ｃ１（掘削ビット２６ｃ１の打撃面）、２６２ｃ２（掘削ビット２６ｃ２の打撃面）が装置本体の回転軸２Ｒの周りに配置され、各掘削ビットの打撃面が周方向に等間隔の並んだ三叉状の配置となっている。
【０１３９】
掘削ビット２６ｃ１は、打撃面２６２ｃ１に角部２６７ｃ１を有し、角部２６７ｃ１は、同角部を挟む両辺の長さが同一である（等辺）構成となっている。掘削ビット２６ｃ２は、打撃面２６２ｃ２に角部２６７ｃ２を有し、角部２６７ｃ２は、同角部を挟む両辺の長さが相違する（不等辺）構成となっている。そして、掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２は、角部２６７ｃ１、２６７ｃ２が、装置本体の回転軸２Ｒの方向に向き、同回転軸近傍で近接して隙間が空かないように、集合して配置されている。
【０１４０】
打撃面２６２ｃ１は打撃面２６２ｃ２と比較してやや大きく形成され、角部２６７ｃ１の先端が、装置本体の回転軸２Ｒを越えて（回転軸を含んで、とも換言できる）延出した回転軸重複配置である。つまり、角部２６７ｃ１のみが装置本体の回転軸２Ｒと重複し、角部２６７ｃ２は装置本体の回転軸２Ｒと重複しないように配置されている。また、各打撃面２６２ｃ２は、角部２６７ｃ２の一方の側縁が直径線を挟んで隣接し、他方の側縁が角部２６７ｃ１と隣接するように配置されている。
【０１４１】
この第１配置態様で配置された掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２によれば、各打撃面２６２ｃ１、２６２ｃ２が、装置本体の回転軸２Ｒとその近傍において、殆ど隙間を空けずに取り付けられる。この構成によれば、掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２が打撃する被掘削物Ｈは、ムラ無く掘削され、掘削作業によって形成された掘削穴Ｈ１は、内底に中央凸部が形成されることなく略平坦なものとなる。
【０１４２】
また、掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２は、回転掘削作業の際に、掘削ビット２６ｃ１の打撃面２６７ｃ１が、装置本体の回転軸２Ｒとその近傍を常時通過しながら掘削する。これにより、装置本体の回転軸２Ｒ近傍の打撃面に集中する負荷を、比較的広く、かつチップが多く配置されている角部２６７ｃ１で受けるため、負荷集中が緩和され、この結果、硬岩掘削時においても中央凸部Ｈ６形成が抑制され、これに伴って中央変形部Ｈ７の発生も抑制される。
【０１４３】
掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２は、その角部の先端が、装置本体の回転軸２Ｒを基準として、装置本体の回転軸２Ｒから胴部２２１の外周端までの距離の約５．４％となる箇所に配置されるように設定されている。
【０１４４】
〔第３実施形態〕
図７（ａ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｄは、掘削装置２の他の態様（第３実施形態）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２と概ね同じであるため、その説明を省略する。
【０１４５】
掘削装置２ｄは、掘削装置２ｂと同様、２組の形状の異なる掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２（合計４つ）を組み合わせてなり、打撃面の配置に前述した第２配置態様が適用された態様である。そして、掘削装置２ｄは、４つの駆動ユニット２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄが、打撃面が回転軸側縁部のみ回転軸と重複して配置された掘削ビットに対し、各掘削ビット中で最大の打撃力を付与する構造となっている。
【０１４６】
駆動ユニット２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、シリンダーが各々異径で、内蔵するピストンの重量が相違するように設定してある。
【０１４７】
具体的には、図７（ａ）の右下側に位置する掘削ビット２６ｂ１を基準として、掘削ビット２６ｂ１に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ａは、直径が１０インチ（２５４ｍｍ）で重量が４６ｋｇであり、その時計回り周方向に隣接する掘削ビット２６ｂ２に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｂは、直径が６インチ（１５２．４ｍｍ）で重量が２３ｋｇであり、その時計回り周方向に隣接する掘削ビット２６ｂ１に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｃは、直径が８インチ（２０３．８ｍｍ）で重量が３１ｋｇであり、その時計回り周方向に隣接する掘削ビット２６ｂ１に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｃは、直径が５インチ（１２７ｍｍ）で重量が９．４ｋｇに、設定されている。
【０１４８】
このように、掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２中で最大の打撃面（掘削ビット２６ｂ１の打撃面２６２ｂ１）に対して、最大のピストンを有する駆動ユニット２２０ａが宛がわれ、最大の打撃力が付与されるため、回転掘削作業時に、掘削ビット２６ｂ１が硬岩Ｈ４を破砕するか、または、硬岩Ｈ４に亀裂を生じさせ、続く他の掘削ビット２６ｂ１、２６ｂ２の打撃によって小片に粉砕することができる。
【０１４９】
掘削装置２ｄによれば、装置全体の重量増加、作動流体（エア）の消費量増加を必要最小限に抑えつつも、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６の形成抑止および中央変形部Ｈ７の発生抑制の各効果を更に高めることができる。
【０１５０】
〔変形例３〕
図７（ｂ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｅは、掘削装置２ｄの他の態様（変形例３）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２ｄと概ね同じであるため、その説明を省略する。また、変形例３においても、変形例１と同様に、掘削ビットの数に対応する部分（駆動ユニット格納部、駆動ユニット、および、エア導入穴、チャックガイド２５におけるガイド穴）の数も３つずつとなるように構成されている。
【０１５１】
掘削装置２ｅは、掘削装置２ｃと同様、２組の形状の異なる掘削ビット２６ｃ１、２６ｃ２（合計３つ）を組み合わせてなり、打撃面の配置に前述した第１配置態様が適用された態様である。そして、掘削装置２ｅは、３つの駆動ユニット２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇが、打撃面が回転軸と重複して配置された掘削ビットに対し、各掘削ビット中で最大の打撃力を付与する構造となっている。
【０１５２】
駆動ユニット２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇは、シリンダーが各々異径で、内蔵するピストンの重量が相違するように設定してある。
【０１５３】
具体的には、図７（ｂ）の中央下側に位置する掘削ビット２６ｃ１を基準として、掘削ビット２６ｃ１に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｅは、直径が１０インチ（２５４ｍｍ）で重量が４６ｋｇであり、その時計回り周方向に隣接する掘削ビット２６ｂ２に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｆは、直径が８インチ（２０３．８ｍｍ）で重量が３１ｋｇであり、その時計回り周方向に隣接する掘削ビット２６ｂ２に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｇは、直径が６インチ（１５２．４ｍｍ）で重量が２３ｋｇに設定されている。
【０１５４】
掘削装置２ｅもまた、装置全体の重量増加、作動流体（エア）の消費量増加を必要最小限に抑えつつも、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６の形成抑止および中央変形部Ｈ７の発生抑制の各効果を更に高めることができる。
【０１５５】
〔変形例４〕
図７（ｃ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｆは、掘削装置２ｄの他の態様（変形例４）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２ｄと概ね同じであるため、その説明を省略する。また、変形例４においても、変形例１と同様に、掘削ビットの数に対応する部分（駆動ユニット格納部、駆動ユニット、および、エア導入穴、チャックガイド２５におけるガイド穴）の数も２つずつとなるように構成されている。
【０１５６】
掘削装置２ｆは、２組の形状の異なる掘削ビット２６ｆ１、２６ｆ２（合計２つ）を組み合わせてなり、打撃面の配置に前述した第１配置態様が適用された態様である。掘削ビット２６ｆ１、２６ｆ２は打撃面が略半円形であり、掘削ビット２６ｆ１の打撃面２６２ｆ１が、掘削ビット２６ｆ２の打撃面２６２ｆ２よりも大きい。そして、掘削ビット２６ｆ１の打撃面２６２ｆ１の装置本体の回転軸２Ｒ側の縁部が、装置本体の回転軸２Ｒを越えて（回転軸を含んで、とも換言できる）延出した回転軸重複配置である。つまり、打撃面２６２ｆ１のみが装置本体の回転軸２Ｒと重複し、打撃面２６２ｆ２は装置本体の回転軸２Ｒと重複しないように配置されている。
【０１５７】
そして、掘削装置２ｆは、２つの駆動ユニット２２０ｈ、２２０ｉが、シリンダーが各々異径で、内蔵するピストンの重量が相違するように設定してあり、打撃面が回転軸と重複して配置された掘削ビットに対し、各掘削ビット中で最大の打撃力を付与する構造となっている。
【０１５８】
具体的には、図７（ｃ）の左下側に位置する掘削ビット２６ｆ１を基準として、掘削ビット２６ｆ１に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｈは、直径が１０インチ（２５４ｍｍ）で重量が４６ｋｇであり、隣接する掘削ビット２６ｆ２に駆動力を供給する駆動ユニット２２０ｉは、直径が８インチ（２０３．８ｍｍ）で重量が３１ｋｇに設定されている。
【０１５９】
掘削装置２ｆは、静粛性や低振動性に関しては前述した他の掘削装置に譲るものの、単一ビットのダウンザホールハンマよりも低振動かつ低騒音であり、他の掘削装置よりも打撃力が大きいため、硬岩を多く含む被掘削物に対し好適に使用することができる。そして、掘削装置２ｆもまた、装置全体の重量増加、作動流体（エア）の消費量増加を必要最小限に抑えつつも、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６の形成抑止および中央変形部Ｈ７の発生抑制の各効果を更に高めることができる。
【０１６０】
なお、本変形例では、掘削装置２ｆの駆動ユニットが、シリンダー径とピストン重量が相違するように設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、シリンダーが同径で、内蔵するピストンの重量も同じ態様であってもよい。
【０１６１】
〔第４実施形態〕
図８（ａ）、（ｂ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｇは、掘削装置２の他の態様（第４実施形態）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２と概ね同じであるため、その説明を省略する。
【０１６２】
掘削装置２ｇは、掘削装置２と掘削ビットの構造が相違しており、掘削装置２ｇは、４つの掘削ビット２６ｇを組み合わせてなる態様である。各掘削ビット２６ｇは、回転軸方向視で、掘削ビット２６ｇの外周縁となる位置に沿って、打撃面２６２ｇから被掘削物方向に突出する突条打撃部２６８が形成されている。
【０１６３】
突条打撃部２６８は、打撃面２６２ｇの平坦部分との間に傾斜面が形成され、この傾斜面は、平坦部分から突条打撃部２６８先端面に向かう傾斜角度が３５°の逆テーパ状であり、突条打撃部２６８の突出高さは平坦部分から３ｃｍに設定されている。
【０１６４】
掘削装置２ｇは、各掘削ビット２６ｇにおいて突条に沿って荷重を集中させる突条打撃部２６８を以て、被掘削物に対する最初の打撃を加えることができるので、平坦な打撃面による打撃よりも更に打撃力が向上しており、仮に、被掘削物が掘削穴中の硬岩であっても、この打撃をきっかけとして硬岩を破砕等することができる。
【０１６５】
また、掘削装置２ｇは、この突条打撃部２６８を有することで、機材の入れ替え不要で軟質層および硬岩のいずれにも対応することができ、かつ、機材の入れ替えによる余計な手間と時間を省略することができる。そして、硬岩掘削時にも、比較的低騒音かつ低振動で掘削作業を行うことができる。加えて、この突条打撃部２６８は、前述の傾斜角度および突出高さに設定されたことで、欠けにくく優れた耐久性を発揮する構造となっている。
【０１６６】
〔変形例５〕
図８（ｃ）を参照する。同図に示す掘削装置２ｈは、掘削装置２ｇの他の態様（変形例５）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２と概ね同じであるため、その説明を省略する。
【０１６７】
掘削装置２ｈは、同形状の掘削ビット２６ｈを３つ有し、底面視で、周方向に等間隔な三叉状の配置となっている態様である。各掘削ビット２６ｈは、回転軸方向視で、掘削ビット２６ｇの外周縁となる位置に沿って、打撃面２６２ｈから被掘削物方向に突出する突条打撃部２６８が形成されている。突条打撃部２６８は、打撃面２６２ｈの平坦部分との間に傾斜面が形成され、この傾斜面は、平坦部分から突条打撃部２６８先端面に向かう傾斜角度が３５°の逆テーパ状であり、突条打撃部２６８の突出高さは平坦部分から３ｃｍに設定されている。
【０１６８】
なお、この相違点に伴い、掘削ビット２６ｈの数に対応する部分（駆動ユニット格納部、駆動ユニット、および、エア導入穴、チャックガイドにおけるガイド穴）の数も３つずつとなるように構成されている。
【０１６９】
〔第５実施形態〕
図９、１０を参照する。同図に示す掘削装置２ｉは、掘削装置２の他の態様（第５実施形態）であり、図面に基づいて相違点について説明する。なお、後述する相違点を除き、各部における構造および作用効果は、掘削装置２と概ね同じであるため、その説明を省略する。
【０１７０】
掘削装置２ｉは、エアタンク２１ｉの第４接続部２１２ｉが、後述する第３接続部２２２ｉが丁度収まる内径の開口部で、開口部近傍の内面に雌ネジ２１６が設けられた構造である。これにより、第４接続部２１２ｉは、内部に第３接続部２２２ｉを嵌合させ、かつ、雌ネジ２１６と後述する第３接続部２２２ｉの側面に設けられた雄ネジ２２５を以て螺着することができる。
【０１７１】
掘削装置２ｉは、装置本体２２ｉの胴部２２１ｉの一方の端面（図２等において胴部２２１ｉの上端）に設けられた第３接続部２２２ｉが、第４接続部２１２ｉと嵌合する形状であると共に、接続状態にある第４接続部２１２ｉの離脱を抑制する離脱抑制構造を含む構造である。第３接続部２２２ｉと第４接続部２１２ｉは、嵌合構造を以て接続することができ、すなわち、エアタンク２１と装置本体２２を接続することができる。
【０１７２】
より詳しくは、第３接続部２２２ｉは、胴部２２ｉの長手方向中間部分の外径よりも径小で、かつ、第４接続部２１２ｉの開口部に丁度収まる外径の略円柱状凸部であり、その側面に雄ネジ２２５（離脱抑制構造の対となる一部）が設けられた構造である。これにより、第３接続部２２２ｉを第４接続部２１２ｉ内に嵌合させ、かつ、雌ネジ２１６と雄ネジ２２５を以て螺着することができる。そして、第３接続部２２２ｉは、基端から上端までの高さが約２０ｃｍに設定されている。
【０１７３】
前述の構造において雌ネジ２１６と雄ネジ２２５とが螺着すると、接続されたエアタンク２１ｉと装置本体２２ｉとが離脱する（外れる）ことが抑制される。加えて、従来装置と比較して、エアタンク２１ｉと装置本体２２ｉの接続に接続ボルトが不要な構造でもあるので、掘削穴内における破断残存事故発生の可能性が低減している。また、当該嵌合構造は、簡易な構造であるため、組立時あるいは分解時の作業性も良い。
【０１７４】
更に、この嵌合構造によれば、第４接続部２１２ｉ内に第３接続部２２２ｉが隙間無く密に入り込んで一体化し、嵌合部分全体で応力を分散する（換言すると、特定箇所への応力集中を抑制する）ことで剪断強度が向上しており、この点も相俟って破断残存事故発生の可能性が低減している。
【０１７５】
また、掘削装置２ｉでは、エアタンク２１ｉ下端と装置本体２２ｉ上端の接続部分の外面には溶接による溶接部２１７が形成されている。この溶接部２１７によって、エアタンク２１ｉ下端と装置本体２２ｉ上端の接続部分における耐摩耗性、剪断応力に対する剛性、および、緩み止め力が向上している。
【０１７６】
掘削装置２−２ｉは、装置本体２２に格納された駆動ユニット２２０−２２０ｉの数が、２つないし４つであるが、これに限定するものではなく、例えば、５つ以上であってもよく、その場合、駆動ユニット格納部の数、掘削ビットの数等もこれに合わせた数に適宜変更してもよい。
【０１７７】
装置本体２２は、胴部２２１外周の長手方向と平行なフラットバーが設けられた態様であるが、これに限定するものではなく、例えば、胴部外周の長手方向に亘って排土のための螺旋羽根を設ける態様、更に、螺旋羽根の間に架設した補強リブを設ける態様等の各種変形を除外するものではない。
【０１７８】
装置本体２２は、第３接続部の一例として、胴部の長手方向中間部分の外径よりも径小な略円柱状凸部で構成される構造を挙げているが、これに限定するものではなく、例えば、楕円柱状凸部、三角柱状凸部、四角その他の多角柱状凸部であってもよく、エアタンク２１の第４接続部の形状も第３接続部に合わせて形状変更してもよい。この場合、離脱抑制構造には、例えば、第４接続部と第３接続部の両方を貫通する係止ピンで固定する等の公知手段を適用してもよい。
【０１７９】
また、第３接続部２２２ｉは、基端から上端までの高さが約２０ｃｍに設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、第３接続部２２２ｉの基端から上端までの高さは、１０ｃｍ−３０ｃｍの範囲内であることが好ましい。１０ｃｍ未満であると嵌合部分が小さくなり、全体で応力を分散することによる剪断強度向上効果があまり期待できないため好ましくなく、また、３０ｃｍを超えるとエアタンク内の内底が底上げされることになってタンク容量が少なくなるため、やはり好ましくない。
【０１８０】
更にまた、装置本体２２の第１接続部と、チャックガイド２５の第２接続部は、凹凸が逆（第１接続部が凹部で、第２接続部が凸部）の構造であってもよく、そして、凸部形状は前述の形状のみならず、他の形状に適宜変更してもよい。同様に、装置本体２２の第３接続部２２２ｉと、エアタンク２１の第４接続部２１２ｉは、凹凸が逆（第３接続部が凹部で、第４接続部が凸部）の構造であってもよい。
【０１８１】
掘削ビット２６−２６ｈは、打撃面２６２−２６２ｈに設けられたエア排出口が１つであるが、これに限定するものではなく、例えば、エアの流路をヘッド部内で分岐させ、エア排出口を２以上設ける態様であってもよい。エア排出口を２以上設けた場合、掘削穴底において掘削屑を周方向に拡散させやすくすることができ、排土の効率を更に促進することができる。
【０１８２】
また、掘削ビット２６−２６ｈは、排気ガイド溝２６６がエア排出口２６４の口縁から異なる向きで２条（エア排出口２６４を中心に２条が合流するので、１条とも表現可能）形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、排気ガイド溝は１条または３条以上であってもよいし、また、排気ガイド溝２６６の向きが同じ方向に向いた態様等であってもよい。
【０１８３】
更にまた、掘削ビット２６−２６ｈは、打撃面２６２−２６２ｈにチップを分散配置して植設しているが、これに限定するものではなく、例えば、打撃面に凹溝を複数条形成し、平坦面と凹部が連続した結果、平坦面が実質的に凸部としてチップの機能を代替するようにした態様等であってもよい。
【０１８４】
各掘削ビットが第１配置態様または第２配置態様で配置されている場合において、各掘削ビットは、その角部の先端が、装置本体の回転軸２Ｒを基準として、装置本体の回転軸２Ｒから胴部２２１の外周端までの距離の約６％となる箇所に配置されるように設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、当該距離は５％〜３０％の半径領域の内側に収まるように設定されていることが好ましい。５％未満であると角部が回転軸に寄り過ぎ、硬岩掘削時において掘削穴の奥側中央に、図１２（ｃ）に示すような中央凸部Ｈ６が形成され、これに伴う掘削ビットに中央変形部Ｈ７が発生するおそれがあるため、好ましくなく、一方、３０％を超えると、ピストン部材の直径よりも小さくなる掘削ビットが生じる可能性があり、打撃力の伝達効率が低下するおそれがあるため、やはり好ましくない。
【０１８５】
掘削ビット２６−２６ｈは、打撃面２６２−２６２ｈの面形状が五角形または略半円形に形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、打撃面の形状は、扇形、略三角形または略方形の四角形等であってもよく、掘削装置へ複数の掘削ビットを装着した状態において、各掘削ビットの装置本体の回転軸２Ｒの方向の部分が、同回転軸近傍で近接して隙間が空かないように、集合して配置されるように構成されていればよい。また、ヘッド部は、角柱状のみならず、底面が打撃面となる錐台状等であってもよい。
【０１８６】
掘削ビットに設けられた突条打撃部２６８は、傾斜面の傾斜角度が３５°に設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、同傾斜角度は２０°〜６０°の範囲内に設定されることが好ましく、更に好ましくは３０°〜５０°である。この傾斜角度が２０°未満では打撃面部全体における傾斜面が広くなり過ぎて全体的に平坦となり、硬岩に食い込ませるような打撃力が発揮しにくくなり、更に、掘削穴に中央凸部が発生するおそれがあることから好ましくなく、一方、この傾斜角度が６０°を超えると、突条打撃部が尖鋭に突出し過ぎて、硬岩打撃時に突条打撃部が欠けやすくなり、やはり好ましくないためである。
【０１８７】
また、突条打撃部２６８は、その突出高さが打撃面の平坦部分から３ｃｍに設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、この高さは平坦部分から２ｃｍ〜６ｃｍの高さであることが好ましく、更に好ましくは３〜５ｃｍである。突出高さが２ｃｍ未満では平坦部分からの突出高さが低いため、硬岩に食い込ませるような打撃力が発揮しにくいことから好ましくなく、一方、６ｃｍを超えると突条打撃部が突出し過ぎて、硬岩を打撃した際に突条打撃部が欠けやすくなり、やはり好ましくないためである。
【０１８８】
図示したエア分配部２７は、盃形状であるが、これに限定するものではなく、例えば、エア分配部は、円周方向に所定間隔で穴が開いたディスク状の板体を第１接続部２２２上面に沿って回動可能に取り付け、回転に伴って装置本体２２に形成されたエア導出穴２２６を断続的に塞ぐようにした構造のもの、エアタンク２１から駆動ユニット２２０−２２０ｉに至る各々の経路の長さを長短に分けて流入タイミングを変更する構造のもの、エア導出穴が断続的に開閉する構造のもの等、エアタンク内のエアが駆動ユニットに同じタイミングで流れ込まない形状又は構造に設計されたものであれば、特に限定されるものではない。
【０１８９】
図示した回転駆動装置３は、掘削装置２ａ−２ｉの自重により下降可能な状態で掘削装置に回転力を付与する態様であるが、これに限定するものではなく、例えば、回転駆動装置は取り付けた掘削装置を被掘削物側へ押し出す機構を有する態様であってもよく、その場合、特に岩壁等の壁状の被掘削物に対して好適に使用することができる。また、図示した回転駆動装置３は、テーブル状に設けられた態様であるが、これに限定するものではなく、例えば、掘削装置の胴部に取り付ける抱持部を有し、抱持部を介して掘削装置に回転力を付与する態様の回転駆動装置等、掘削装置に回転力を付与可能な装置であれば、特に限定されるものではない。
【０１９０】
本明細書および特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書および特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。また、第一、第二などの言葉は、等級や重要度を意味するものではなく、一つの要素を他の要素から区別するために使用したものである。
【符号の説明】
【０１９１】
１    回転式掘削機
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ    掘削装置
２Ｒ    装置本体の回転軸
２１、２１ｉ    エアタンク
２１０    タンク胴部
２１１    エア導入部
２１２、２１２ｉ    第４接続部
２１３    螺旋羽根
２１４    開口部
２１５    流通路
２１６    雌ネジ
２１７    溶接部
２１８    嵌入穴
２１９    接続ボルト
２１Ｍ    タンク胴部の最大径部分
２２、２２ｉ    装置本体
２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇ、２２０ｈ、２２０ｉ    駆動ユニット
２２１、２２１ｉ    胴部
２２２、２２２ｉ    第３接続部
２２３    第１接続部
２２４    駆動ユニット格納部
２２５    雄ネジ
２２６    エア導入穴
２２Ｍ    装置本体の最大径部分
２５    チャックガイド
２５０    ガイド穴
２５１    接続ボルト
２５２    第２接続部
２５３    凹部
２５４    ゴムリング
２６、２６ａ、２６ｂ１、２６ｂ２、２６ｃ１、２６ｃ２、２６ｆ１、２６ｆ２、２６ｇ、２６ｈ    掘削ビット
２６０    接続軸部
２６１    ヘッド部
２６２、２６２ａ、２６２ｂ１、２６２ｂ２、２６２ｃ１、２６２ｃ２、２６２ｆ１、２６２ｆ２、２６２ｇ、２６２ｈ    打撃面
２６３    エア流入口
２６４    エア排出口
２６５    エア流路
２６６    排気ガイド溝
２６７、２６７ａ、２６７ｂ１、２６７ｂ２、２６７ｃ１、２６７ｃ２    角部
２６８    突条打撃部
２７    エア分配部
２７０    エア受部
２７１    支持台部
３    回転駆動装置
３０    本体部
３１    回転テーブル
３１１    挿通穴
３２    支持脚
３４    吊下軸体
３４１    エア供給管
４    回り止め構造
４１    第１嵌入穴
４２    第２嵌入穴
４３    回り止め軸
９    掘削装置
９１    中央ビット
９２    周辺ビット
９３    試作機
９３０    掘削ビット
９３１    打撃面
９３３    角部
９３４    チップ
９Ｒ    回転軸
Ｈ    被掘削物
Ｈ１    掘削穴
Ｈ６    中央凸部
Ｈ７    中央変形部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020100995.tif 000010
【図９】
2020100995.tif 000011
【図１０】
2020100995.tif 000012
【図１１】
2020100995.tif 000013
【図１２】
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