(57)【要約】【課題】建柱車に装着できる小さな掘削用工具でも硬質岩盤の掘削が可能な掘削用工具を提供する。【解決手段】ビット軸と、該ビット軸の先端に設けられた超硬チップを有する先端ビットと、該先端ビットから離れた下方の位置に設けられた補助ビットと、を有する掘削用工具であって、前記先端ビットは、その先端が前記超硬チップを辺とした角錐の形状であり、該角錐を形成する三角形状の角錐面には掘削土を排出する掘削土排出溝を有するとともに、前記補助ビットは、前記ビット軸の外周に等間隔にかつ交互に設けられた内側補助ビット及び外側補助ビットから成る掘削用工具である。また、この掘削用工具に、取付け台であるブロックと該ブロックの回転方向前方の面又は前方及び後方の両面に取り付けられた複数個の側面ビットを有し、該側面ビットの先端には超硬チップを有する拡径掘削用部材を組み合わせた掘削用工具である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット軸と、該ビット軸の先端に設けられた超硬チップを有する先端ビットと、該先端ビットから離れた下方の位置に設けられた補助ビットと、を有する掘削用工具であって、前記先端ビットは、その先端が前記超硬チップを辺とした角錐の形状であり、該角錐を形成する三角形状の角錐面には掘削土を排出する掘削土排出溝を有するとともに、前記補助ビットは、前記ビット軸の外周に等間隔にかつ交互に設けられた内側補助ビット及び外側補助ビットから成ることを特徴とする掘削用工具。
【請求項２】
前記先端ビットの角錐は、四角錐乃至八角錐の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の掘削用工具。
【請求項３】
前記掘削土排出溝は、前記角錐面の少なくとも１組の対向する面に設けられ、前記ビット軸の下方に向かって曲面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削用工具。
【請求項４】
前記掘削土排出溝は、２個乃至４個であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の掘削用工具。
【請求項５】
前記内側補助ビット及び前記外側補助ビットは、前記ビット軸の十字方向に卍状に設けられ、その先端には超硬チップが取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の掘削用工具。
【請求項６】
前記内側補助ビットは、その超硬チップの掘削軌道が前記外側補助ビットの超硬チップの掘削軌道の内側にあるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の掘削用工具。
【請求項７】
前記内側補助ビットは、前記掘削土排出溝に面した下方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の掘削用工具。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の掘削用工具に拡径掘削用部材を組み合わせてなる掘削用工具であって、前記拡径掘削用部材は、取付け台であるブロックと、該ブロックの回転方向前方の面又は前方及び後方の両面に取り付けられた複数個の側面ビットを有し、該側面ビットの先端には超硬チップが取り付けられていることを特徴とする掘削用工具。
【請求項９】
前記拡径掘削用部材は、前記ブロックの回転方向前方の面に取り付けられた傾斜面のある傾斜のあるブロック前面プレートを有することを特徴とする請求項８に記載の掘削用工具。
【請求項１０】
前記拡径掘削用部材は、前記ブロックの左右両端部の外側に、又は前記ブロックの左右両端部の外側及び前記傾斜のあるブロック前面プレートの外側に取り付けられた外径ビットを有し、該外径ビットの先端には超硬チップが取り付けられていることを特徴とする請求項８又は９に記載の掘削用工具。
【請求項１１】
前記側面ビットは、前記ブロックの左右両側にそれぞれ中心半径を変えて複数個配置されていることを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載の掘削用工具。
【請求項１２】
前記ブロックの左右両側に複数個配置された側面ビットは、前記ビット軸を中心とした回転方向の軌跡の一部が重なるように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の掘削用工具。
【請求項１３】
前記側面ビットは、その垂直方向の高さが前記ビット軸の中心に近い内側が高く、外側に向かって徐々に低くなるように配置されていることを特徴とする請求項８乃至１２の何れかに記載の掘削用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電柱穴、支持杭等のための掘削工事に使用する掘削用工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電柱穴掘削や支持杭を施設するには、パーカッションやブレーカー、掘削専用機等の大型掘削機械により作業を行っている。ところが、作業場所が住宅地等の狭隘な場所であると、近接する建物、電線を破損する虞があり、大型掘削機械の使用が困難である。仮に大型掘削機械の使用が可能であったとしても、掘削に伴う大きな振動、騒音、砂埃の発生は、住民の生活環境に悪影響を及ぼすため、硬質岩盤を掘削できる小さな掘削用工具が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、小さな掘削機械であって硬質岩盤を掘削できるようにした掘削用工具に関し、先端には小径用ビットを、中間には中径用ビットを、また基端には大径用ビットをそれぞれ取り外し自在に組立てて連結した竪孔掘削用ビットが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、硬質地盤を掘削対象とし、トレンチビットとホールダウンビットとを少なくとも含むビットユニットを多数備えたビット装置が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、摩擦抵抗を低減し冷却するための掘削液を放出するセンターシャフトを有し、その周囲を公転する周壁に複数のチップを植設した錐状カッターを複数設けたカッターヘッドが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５０７７３号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３７９４７号公報
【特許文献３】特開２０１１−２３６５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の竪孔掘削用ビットは、掘削径の変更のために、３個のビットの装着が必要であってその装着に手間を要するという問題がある。また、穴壁を掘削するビットがなくビットとビットの間の間隔が広いために、ビット以外のところに穴壁の岩盤が接触して硬質岩盤の掘削が難しいという問題がある。
【０００８】
特許文献２に記載のビット装置は、硬質岩盤の掘削は可能であるが、トレンチビットとホールダウンビットの２種の切削ビットを設けているため、その構造が複雑で製造費用が嵩むという問題の外に、岩盤掘削のために１０〜１８ｋＮ・ｍのトルクが必要となり、建柱車に装着できる小さな掘削機械では使用できないという問題がある。
【０００９】
特許文献３に記載のカッターヘッドは、軟弱地盤における大口径の掘削に非常に有効なものであるが、硬質岩盤の掘削では錐状のカッターヘッドの隙間に小石や岩盤破片などが噛み込んでしまったり、カッターヘッドに摩擦熱が生じたりするため、円滑な掘削が困難であるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、硬質岩盤を掘削できる小さな掘削用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】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、建柱車に装着できる程度の小さな掘削用工具であっても、その先端ビット等の形状を工夫することによって硬質な岩盤の掘削が可能であるとの知見を得て、本発明に至ったものである。
【００１２】
本発明は、
「（１）ビット軸と、該ビット軸の先端に設けられた超硬チップを有する先端ビットと、該先端ビットから離れた下方の位置に設けられた補助ビットと、を有する掘削用工具であって、前記先端ビットは、その先端が前記超硬チップを辺とした角錐の形状であり、該角錐を形成する三角形状の角錐面には掘削土を排出する掘削土排出溝を有するとともに、前記補助ビットは、前記ビット軸の外周に等間隔にかつ交互に設けられた内側補助ビット及び外側補助ビットから成ることを特徴とする掘削用工具。
（２）前記先端ビットの角錐は、四角錐乃至八角錐の何れかであることを特徴とする前記（１）に記載の掘削用工具。
（３）前記掘削土排出溝は、前記角錐面の少なくとも１組の対向する面に設けられ、前記ビット軸の下方に向かって曲面形状を有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の掘削用工具。
（４）前記掘削土排出溝は、２個乃至４個であることを特徴とする前記（１）乃至（３）の何れかに記載の掘削用工具。
（５）前記内側補助ビット及び前記外側補助ビットは、前記ビット軸の十字方向に卍状に設けられ、その先端には超硬チップが取り付けられていることを特徴とする前記（１）乃至（４）の何れかに記載の掘削用工具。
（６）前記内側補助ビットは、その超硬チップの掘削軌道が前記外側補助ビットの超硬チップの掘削軌道の内側にあるように配置されていることを特徴とする前記（１）乃至（５）の何れかに記載の掘削用工具。
（７）前記内側補助ビットは、前記掘削土排出溝に面した下方に配置されていることを特徴とする前記（１）乃至（６）の何れかに記載の掘削用工具。
（８）前記（１）乃至（７）の何れかに記載の掘削用工具に拡径掘削用部材を組み合わせてなる掘削用工具であって、前記拡径掘削用部材は、取付け台であるブロックと、該ブロックの回転方向前方の面又は前方及び後方の両面に取り付けられた複数個の側面ビットを有し、該側面ビットの先端には超硬チップが取り付けられていることを特徴とする掘削用工具。
（９）前記拡径掘削用部材は、前記ブロックの回転方向前方の面に取り付けられた傾斜面のある傾斜のあるブロック前面プレートを有することを特徴とする前記（８）に記載の掘削用工具。
（１０）前記拡径掘削用部材は、前記ブロックの左右両端部の外側に、又は前記ブロックの左右両端部の外側及び前記傾斜のあるブロック前面プレートの外側に取り付けられた外径ビットを有し、該外径ビットの先端には超硬チップが取り付けられていることを特徴とする前記（８）又は（９）に記載の掘削用工具。
（１１）前記側面ビットは、前記ブロックの左右両側にそれぞれ中心半径を変えて複数個配置されていることを特徴とする前記（８）乃至（１０）の何れかに記載の掘削用工具。
（１２）前記ブロックの左右両側に複数個配置された側面ビットは、前記ビット軸を中心とした回転方向の軌跡の一部が重なるように配置されていることを特徴とする前記（１１）に記載の掘削用工具。
（１３）前記側面ビットは、その垂直方向の高さが前記ビット軸の中心に近い内側が高く、外側に向かって徐々に低くなるように配置されていることを特徴とする前記（８）乃至（１２）の何れかに記載の掘削用工具。」
である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、建柱車に装着できる程度の小さな掘削用工具であっても硬質な岩盤の掘削ができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の掘削用工具の一実施形態の正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す本発明の掘削用工具の一実施形態の左側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示す本発明の掘削用工具の一実施形態の平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに示す本発明の掘削用工具の一実施形態の平面図に陰影を付与した図である。
【図２】図１Ａ乃至１Ｄに示す本発明の掘削用工具の一実施形態の斜視模式図である。
【図３】本発明の掘削用工具の他の実施形態の斜視模式図である。
【図４】本発明の拡径掘削用部材の一実施形態であり、側面ビット、外径ビット及び傾斜のあるブロック前面プレートを配置した斜視模式図である。
【図５】本発明の拡径掘削用部材の一実施形態において、拡径掘削用部材の平面図をもとにした側面ビット及び外径ビットを設ける位置の説明図である。
【図６】図４に示す本発明の拡径掘削用部材の一実施形態において、側面ビット及び外径ビットの掘削軌道を示す図である。
【図７】本発明の図１Ａ乃至１Ｄ又は図２の掘削用工具と図４の拡径掘削用部材とを組み合わせた一実施形態の斜視模式図である。
【図８Ａ】本発明の拡径掘削用部材の他の実施形態の正面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す拡径掘削用部材の平面図である。
【図９Ａ】本発明の拡径掘削用部材の他の実施形態の正面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す拡径掘削用部材の平面図である。
【図１０Ａ】本発明の拡径掘削用部材の他の実施形態の正面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す拡径掘削用部材の平面図である。
【図１１Ａ】本発明の拡径掘削用部材の他の実施形態の正面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す拡径掘削用部材の平面図である。
【図１２Ａ】本発明の拡径掘削用部材の他の実施形態の正面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す拡径掘削用部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、この一実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一及び均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００１６】
本発明の掘削用工具は、図１Ａ乃至１Ｄや図２及び図３に示す態様の掘削用工具２である。また、本発明の掘削用工具は、この掘削用工具２に必要に応じて拡径掘削用部材５を着脱自在に組み合わせた図７に示す態様の掘削用工具１であり、この掘削用工具１は、掘削用工具２の掘削径を超える大きさの穴を掘削する場合に用いられる。
【００１７】
以下、先ず、掘削用工具２と拡径掘削用部材５について、図面を参照して説明する。
【００１８】
１．掘削用工具２
掘削用工具２は、ビット軸、ビット軸の先端に設けられた超硬チップを有する先端ビット、先端ビットから離れた下方の位置に設けられた補助ビット及び掘削土を排出する掘削土排出溝を有する。
以下、これらを図１Ａ乃至１Ｄ及び図２を参照して順に説明する。
【００１９】
（１）ビット軸２１
ビット軸２１は、先端ビット３と補助ビット４、４’（内側補助ビット４及び外側補助ビット４’）とを固定する土台となるものである。先端ビット３と補助ビット４、４’で掘削ができるように、ビット軸基部２６にビット軸連結口２７が設けられ、これはアースオーガ等に連結するボルト穴となる。また、拡径掘削用部材５と組み合わせるときは、このビット軸連結口２７は、ブロック６の中心にある非貫通の穴６１に収めてブロック６と連結するボルト穴となる。
なお、ビット軸２１の大きさ（先端からブロック取付け面２９までの大きさ）は、例えば、直径７５ｍｍ、長さ２００ｍｍとすることができる。
【００２０】
（２）先端ビット３
先端ビット３は、ビット軸２１の先端に設けられた超硬チップ３１を有し、ビット軸２１の回転により、掘削の最初に地盤と接触して径の小さな穴の掘削を行うものである。岩盤は固く掘削するためには、小さい穴から次第に大きい穴を掘削していく必要があるため、先端ビット３は掘削径が小さくなっている。先端ビット３が先に岩盤を掘削して先行するため、横滑り等の掘削位置の狂いが発生しない。
【００２１】
先端ビット３の形状は、ビット軸の軸心２２の先端を頭頂点とし、各側辺（辺）に超硬合金製の掘削刃となる超硬チップ３１を設けた角錐である。角錐は三角錐乃至八角錐とすることができるが、特に四角錐が好ましい。その理由は、角錐の辺が多くなるほど（超硬チップ３１の個数が多いほど）岩盤を早く削ることはできるが、一方で、高価な超硬チップ３１が多くなって製造費用が高くなると共に、掘削土が超硬チップ３１に固着して掘削が困難になるという問題が生じるためである。
【００２２】
以下、四角錐（超硬チップ３１が４個）の場合について説明する。４個の超硬チップ３１は、刃先が掘進方向（ビット軸２１の回転方向）に向いていて、図１Ａ乃至１Ｃに示すように、ビット軸２１の先端からみて（以下、「ビット軸先端視」という）、四角錐の十字形の側辺（辺）に配置されている。隣接する超硬チップ３１同士の中心線のなす角度（φ）は、８５乃至９５度が好ましく、９０度がより好ましい。その理由は、この角度範囲であれば後述するセメント状となった掘削土の超硬チップ３１への固着を避けて、掘削土が排出しやすくなるためである。
【００２３】
また、超硬チップ３１とビット軸の軸心２２とのなす角度（ψ）は、５０乃至７０度が好ましく、５５乃至６５度がより好ましい。その理由は、５０度未満であると超硬チップ３１が欠損しやすくなり、７０度を超えると掘削速度が低下するためである。
【００２４】
（３）補助ビット４、４’
補助ビット４、４’は、先端ビット３から離れた下方の位置に所定長さ離間して配置されており、先端ビット３による掘削穴を拡径するものである。この所定長さは、長すぎると補助ビット４、４’が掘削に寄与しない無駄な時間が生じてしまう。一方、短すぎると先端ビット３による掘削と補助ビット４、４’による掘削がほぼ同時になされることになり、徐々に拡径する掘削が困難になってしまう。そのため、例えば、ビット軸２１の先端からブロック取付け面２９の下端までの長さのほぼ半分の位置に、すべての補助ビット４、４’の超硬チップ４１、４１’の上端があるように、補助ビット４、４’を配置するのが好ましい。
【００２５】
補助ビット４、４’は、内側補助ビット４と外側補助ビット４’から成り、ビット軸２１の外周（側面）に等間隔にかつ交互に配置されている。ここで、内側補助ビット４の取付け位置としては、後述する掘削土排出溝２４に面した下方の位置が好ましい。
【００２６】
補助ビット４、４’の個数は、多い方が掘削速度は向上するが、一方で、多すぎるとコストが高くなると共に、後述する掘削土排出溝２４からもたらされる掘削土の排出には好ましくないため、内側補助ビット４及び外側補助ビット４’の個数は、それぞれ２個ずつとすることが好ましい。
【００２７】
内側補助ビット４と外側補助ビット４’は、ビット軸２１の十字方向に卍形に取り付けられている。すなわち、内側固定台４２及び外側固定台４２’がビット軸２１の外周に取り付けられている位置よりも、内側超硬チップ４１及び外側超硬チップ４１’が先端ビット３の超硬チップ３１の刃先方向に突出して設けられている。このようにすることにより、補助ビット４、４’は回転方向に対しての応力が強くなる。
【００２８】
内側補助ビット４は、内側固定台４２に取り付けられた内側超硬チップ４１を有し、外側補助ビット４’は、外側固定台４２’に取り付けられた外側超硬チップ４１’を有している。
【００２９】
内側補助ビット４及び外側補助ビット４’の先端に設けられる超硬チップ４１、４１’は、掘削面に対してほぼ９０度方向の掘削が容易に行えるように配置されており、掘削による補助ビット４、４’への負担を軽くして超硬チップ４１、４１’の摩耗を少なくしている。
【００３０】
そして、内側超硬チップ４１の中心は、内側の円（例えば、直径１２０ｍｍ）の掘削軌道を構成し、外側超硬チップ４１’の中心は、外側の円（例えば、直径１６０ｍｍ）の掘削軌道を構成している。また、内側補助ビット４は、その超硬チップ（内側超硬チップ４１）の掘削軌道が外側補助ビット４’の外側超硬チップ４１’の掘削軌道の内側にあるように配置されている。これによりビット軸２１が振動で触れたとしても外側超硬チップ４１’の掘削軌道内に内側補助ビット４が入ることがなく、掘削を継続させることができる。
【００３１】
土砂に対する抵抗を軽減させて掘削土の排出を容易にするために、内側補助ビット４には切欠きＢ、Ｃが、外側補助ビット４’には切欠きＡ、Ｄがそれぞれ設けられている。また、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、切欠きＣ、Ｄの切欠きの斜面のほぼ半分の位置が先端ビット３の超硬チップ３１の中心線と同一平面になることが好ましい。
【００３２】
また、内側切欠き部４３よりも外側切欠き部４３’を広くして、掘削土を排出しやすくしている。
【００３３】
（４）掘削土排出溝２４
掘削土排出溝２４は、掘削土を排出するためのものである。先端ビット３は、掘削の進行によって加熱されるため水で冷却されているが、その際に、超硬チップ３１によって掘削された掘削土と水とが混合してセメント状の掘削土となるため、これが超硬チップ３１に固着して掘削が困難になることがある。そこで、このセメント状となった掘削土を排出するために、先端ビット３の隣接する超硬チップ３１の間の三角形の角錐面２３に掘削土排出溝２４が設けられている。そして、この掘削土排出溝２４は、図２に示すように、下方に向かって曲面２５の形状のを有していることが好ましい。
【００３４】
掘削土排出溝２４は、ビット軸２１自体の強度に悪影響を与えない程度に、例えば、対向する三角形の角錐面２３の１組のみに設けてもよいし、三角形の角錐面２３の２組以上に設けてもよく、２個乃至４個設けるのが好ましい。
【００３５】
次に、１組の対向する角錐面に設けた掘削土排出溝２４の一例について、詳述する。
【００３６】
図１Ａ乃至１Ｄ及び図２に示す（図１Ｄでは陰影により掘削土排出溝２４を強調している）掘削土排出溝２４の一例では、掘削土排出溝２４は、ビット軸の軸心２２を対称として１組（合計２個）設けられている。そして、この掘削土排出溝２４は、内側補助ビット４の上方に設けられ、対向しあう三角形の角錐面をビット軸２１の下方に向かって曲面状に削り取った溝である。
【００３７】
すなわち、掘削土排出溝２４は、図２に示すように、掘削土排出溝２４の一部をなす三角形の角錐面２３の左側辺Ｐは、超硬チップ４１’の上端近傍の位置まで平面状に形成されている。また、その右側辺Ｑは、その上端部分が超硬チップ４１の上端近傍の位置まで平面状に形成され、その下端部分が平面部分の下端位置Ｑ’から左側辺Ｐの下端位置Ｐ’へ向かって、曲面２５（例えば、曲率半径４０ｍｍの球面）となるように削り取られた形をしている。
【００３８】
また、図３に示す掘削土排出溝２４の一例では、掘削土排出溝２４は、対向する三角形の角錐面のすべてに合計４個設けられている。そして、この掘削土排出溝２４は、内側超硬チップ４１及び外側上端チップ４１’の上端位置までに至らない長さであり、その下方部分に曲面２５を有している。
【００３９】
そして、本発明では、掘削土排出溝２４をこのような曲面２５のある形状とすることにより、先端ビット３の掘削によって生じた掘削土が、ビット軸２１の回転により先端ビット３から掘削土排出溝２４を経て外側切欠き部４３’の形成する空間へ流動して容易に排出することができるという優れた効果が得られる。
【００４０】
２．拡径掘削用部材５
次に、掘削用工具２と組み合わせて用いる拡径掘削用部材５について説明する。
拡径掘削用部材５は、取付け台であるブロック６と、このブロック６の回転方向の前方又は前方及び後方の両面には複数個の側面ビット７とを有し、この側面ビットの先端には超硬チップ７１を有している。また、必要に応じて、ブロック６の回転方向前方の面には傾斜のあるブロック前面プレート９を有し、さらに必要に応じて、ブロック６の左右両端部の外側及び傾斜のあるブロック前面プレートの外側には外径ビット８を有している。
以下、この拡径掘削用部材５を構成するこれら部材について、順に図面を参照して説明する。
【００４１】
（１）ブロック６
ブロック６は、掘削用工具２のビット軸基部２６を嵌挿固定し、また、アースオーガ等に連結されるものであって、側面ビット７、外径ビット８及び傾斜のあるブロック前面プレート９を固定する土台（取付け台）の役目をもっている。
【００４２】
その概略形状の一例は、図４に示すとおりであり、中央部の非貫通の穴６１の近傍が膨らんだ略直方体であって、この略直方体の下部には非貫通の穴６１と同心のブロック軸６４が設けられている。非貫通の穴６１の下部には、ブロック軸連結口６２がある。掘削用工具２のビット軸基部２６をこの非貫通の穴６１に嵌挿した際、ブロック軸連結口６２は掘削用工具２のビット軸基部２６に設けたビット軸連絡口２７と一体となってボルト穴（例えば、φ１６）を構成し、掘削用工具２とブロック６とをボルト２８により固定することができる。
【００４３】
また、ブロック軸６４には、ブロック軸連結穴６３が設けられている。ブロック６と建柱車のアースオーガ等とはこの連結穴６３に挿入するボルトにより連結され、アースオーガ等の回転力がブロック６に伝わり、拡径掘削用部材５の側面ビット７や掘削用工具２の先端ビット３、内側補助ビット４、外側補助ビット４’を、さらには必要に応じて設けられる外径ビット８、８’、傾斜のあるブロック前面プレート９を同一の回転軸を中心として回転させることができる。
【００４４】
ブロック６は、硬質な岩盤の掘削に耐えることができる強度の合金製で、中実なものが好ましい。また、ブロック６は、拡径する掘削径の大きさに応じてその大きさが決まるため、複数の掘削径（例えば、３００ｍｍ、３８０ｍｍ、４５０ｍｍ、５００ｍｍ）に対応した大きさのものを用意することが求められる。
【００４５】
（２）側面ビット７と超硬チップ７１
側面ビット７は、掘削用工具２により掘削された穴をさらに拡径するためのものであり、ブロック６に複数個設けられており、ブロック６の回転方向前方の面又は前方及び後方の両面に溶接により設けられ、その先端には超硬チップ７１が取り付けられている。この超硬チップ７１は、回転方向（掘進方向）に向いており掘削面に対してほぼ９０度方向の掘削が行えるように配置されている。
【００４６】
側面ビット７は、その個数が多い方が掘削速度の向上が期待できるので好ましいが、高価な超硬チップ７１を多用するためコスト高となる。また、掘削土の排出が難しくなることがあるため、多ければよいとは単純にはいえない。したがって、側面ビット７の個数やブロック６への取付け位置は、掘削速度、製作費用、超硬チップ７１の摩耗低減、掘削土の排出容易性などを考慮して決定することが好ましい。
【００４７】
表１は、拡径掘削の穴径と側面ビット７の個数との関係を例示するものであり、この側面ビット７は、図５に示す取付け位置「＜１＞乃至＜４＞」に設けることが好ましい。なお、同図の矢印はブロック６の回転方向である。
【００４８】
【表１】
2020125646.tif 000003
【００４９】
側面ビット７は、表１、図５から明らかなように、ブロック６の回転方向前方の面又は前方及び後方の両面の左右両側に、それぞれ中心半径を変えて複数個配置されていることが好ましい。側面ビット７をブロック６の回転方向前方及び後方の両面に配置することにより、隣接する側面ビット７間の距離を確保して掘削土の排出を容易にすることができる。
【００５０】
また、側面ビット７の超硬チップ７１の摩耗を低減させるために、図６に示すように、側面ビット７をブロック６の回転軸心（ビット軸２１）を中心とした各超硬チップ７１の掘削軌道（軌跡）１０がわずかに、例えば、３乃至５ｍｍ程度重なる部分と重ならない部分があるように配置することが好ましい。このように配置すれば、掘削軌道（軌跡）１０が重なる部分では超硬チップ７１の摩耗低減がなされ、重ならない部分は新しい地盤を掘削することができる。
なお、図６は、表１の「拡径掘削の穴径がφ３８０」の掘削軌道（軌跡）１０を示す一例であり、外径ビット８の掘削軌道をも図示している。
【００５１】
また、側面ビット７の垂直方向の高さは、図８Ａ、図９Ａ等に示すように、回転軸（ビット軸２１）の中心に近い内側にあるものを高く、外側に向かって徐々に低くなるように配置すること（側面ビット７が傾斜配置されていること）が好ましい。このようにすれば、掘削時に、内側にある側面ビット７がまず掘削に寄与し、それ以後に、外側にある側面ビット７が順次掘削に寄与することになるから、ビット軸２１の中心から徐々に拡径することで掘削面がすり鉢状になる。
なお、比較的柔らかい地盤を掘削する場合は、図１０Ａに示すように、側面ビット７の垂直方向の高さを同一としてもよい。
【００５２】
本発明の側面ビット７によって掘削面がすり鉢状に形成されているため、掘削穴の残土を排出するために掘削用工具１を掘削穴に出し入れした場合に、回転軸（掘削軸）がやや傾いたとしても、すり鉢状の面に沿ってすぐに復元されるために、掘削面が斜めに掘削されることを防止（掘削穴の傾斜防止）することができる。
【００５３】
（３）外径ビット８、８’
外径ビット８、８’は、掘削穴の外径を決定するものであり、掘削穴の壁を削りながら掘進する場合など必要に応じて設けられる。基本的には、側面ビット７のみで必要とする大きさの掘削穴を掘削することが可能であるが、この外径ビット８、８’を設ける場合は、図５に示すように、ブロック６の左右端部の外側に配置する。側面ビット７の掘削によって、ブロック６と掘削穴の壁の間に十分な隙間がありブロック６が穴壁に接触することがないときは、外径ビット８を設けなくてもよい。
【００５４】
具体的には、図５に示すように、２個のときはブロック６の左右端部の外側にそれぞれ１個ずつ、部材番号８に示す位置に、ほぼ同一の掘削軌道となるように取り付けることができる。３個のときは、＜２＞の位置にある傾斜のあるブロック前面プレート９の外側の番号８’で示す位置に取り付け、４個のときは、残りの傾斜のあるブロック前面プレート９の外側の番号８’で示す位置に取り付けることができる。
【００５５】
そして、外径ビット８、８’先端には、それぞれ超硬チップ８１、８１’が取り付けられており、各超硬チップ８１、８１’は、ブロック６の回転方向（掘進方向）に向いて掘削面に対してほぼ９０度となるように取り付けることが好ましい。これによって、ブロック６は、掘削時に外径ビット８、８’の掘削軌道の内側において掘削穴の壁に対して十分な隙間を有して回転することができるため、ブロック６が掘削穴の壁に接触することはなく、掘削不能となることがない。
【００５６】
（４）傾斜のあるブロック前面プレート９
傾斜のあるブロック前面プレート９は、図４に示すとおり、水平面と傾斜面を有している。水平面は、図５に示す＜２＞と＜４＞の位置にブロック６の上面と面一となるように、しかも超硬チップ７１の刃先方向（ブロック６の回転方向（掘進方向））に突出して形成されている。また、傾斜面は、この水平面から下方に向かって傾斜して形成されている。
そして、この傾斜のあるブロック前面プレート９は、掘削土を地上に排出する機能を有すると共に、ブロック６に加わる負荷を軽減することができるため、必要に応じて設けられる。
【実施例】
【００５７】
次に、実施例について図面を用いて説明する。
【００５８】
＜実施例１＞
実施例１の掘削用工具２は、図１Ａ乃至１Ｄ及び図２に示すものである。
すなわち、ビット軸２１の大きさは、直径：７５ｍｍ、長さ：２００ｍｍとし、四角錐の先端ビット３は、φ＝９０度、ψ＝６０度で４個の超硬チップ３１を十字形に設けられている。また、切欠きＡ乃至Ｄを有する等間隔にかつ交互に設けられた内側補助ビット４と外側補助ビット４’は、それぞれがビット軸の軸心２２を中心として直径１２０ｍｍと１６０ｍｍの掘削軌道を構成するように配置され、それら先端の超硬チップ４１、４１’の上端がビット軸２１の先端から１００ｍｍに位置するように配置されている。内側補助ビット４は、掘削土排出溝２４に面した下方に配置され、また、掘削土排出溝２４は、四角錐の角錐面にビット軸の軸心２２を対称として２箇所設けられている。そして、四角錐の両側面は平板状に、また、その下部が曲面状に削り取られ、曲面部分２５の曲率半径は４０ｍｍに設定されている。
【００５９】
次に、この掘削用工具２のビット軸連結口２７にアースオーガを連結して掘削を行ったところ、この掘削用工具２は、先端ビット３が先行して掘削するため、掘削位置が固定し横滑り等による掘削位置の狂いが発生しなかった。また、外側補助ビット４’は、掘削穴の外壁を掘削するため、ビット軸２１が振動により振れたとしても、外側補助ビット４’の掘削軌道内に内側補助ビット４が入ることがなく、掘削を継続することができた。そして、掘削土は、掘削土排出溝２４を通って、外側切欠き部４３’を経て排出された。
【００６０】
＜実施例２＞
実施例２は、図７に示すように、実施例１の掘削用工具２に図４に示す拡径掘削用部材５（拡径掘削の穴径がφ３８０）を組み合わせた掘削用工具１を用いたものである。
この拡径掘削用部材５の側面ビット７の配置は、表１の拡径掘削の穴径が「φ３８０」の場合の配置であり、側面ビット７は、ビット軸２１に近い側にあるものほど高く、遠い側にあるものほど低く傾斜配置されて、すり鉢状の掘削ができるものである。また、各側面ビット７は、３乃至５ｍｍの範囲で掘削軌道を重ねるように配置されると共に、ブロック６に２個の外径ビット８及び傾斜のあるブロック前面プレート９がそれぞれ設けられている。
【００６１】
実施例２の掘削用工具１によれば、先端ビット３、内側補助ビット４、外側補助ビット４’、側面ビット７、外径ビット８の順に、小径から徐々に拡径する掘削がなされるため、掘削軸の横滑りがなかった。また、すり鉢状の掘削面を形成することができるため、掘削中に掘削軸が傾くことがあってもその傾きがすり鉢状の面に沿ってすぐに復元しながら掘削が進むので、掘削穴に掘削軸の傾きで生じる傾斜がなかった。さらに、掘削土は、掘削土排出溝２４から傾斜のあるブロック前面プレート９を経て容易に地上へ排出された。
【００６２】
加えて、実施例２の掘削用工具１によれば、その構造から明らかなように、側面ビット７は、３乃至５ｍｍの範囲で掘削軌道（軌跡）が重なるように配置されていたため、超硬チップ７１の擦り減りを抑えることができた。また、実施例２によれば、多種類の径の掘削が一つの掘削用工具２と掘削径に応じて選択される数種類の拡径掘削用部材５との組み合わせることにより小型化が可能であるため、従来技術のように、掘削径に応じた大小の多種類の掘削用工具をその都度準備する必要がない。したがって、準備する掘削用工具の種類が少なく低コストで済むし、建柱車に装着できる小型の掘削用工具でも硬質な岩盤の掘削が可能であるという利点がある。
【００６３】
＜実施例３＞
実施例３は、図３に示す他の態様の掘削用工具２を実施例２で用いた拡径掘削用部材５と組み合わせた掘削用工具１を用いたものである。図３に示す掘削用工具２は、先端ビット３の超硬チップ３１が十字形に４個配置され、ビット軸先端の角錐面２３のすべてからビット軸の軸心２２に沿って、内側超硬チップ４１、外側上端チップ４１’の上端には至らない長さに亘って掘削土排出溝２４を設けたものである。
【００６４】
この掘削土排出溝２４は、幅２５ｍｍ、長さ５５ｍｍで、深さがもっとも深いところで２０ｍｍの形状である。そして、この溝は、ビット軸の外周部に曲面２５を経て滑らかにつながっている。図３の掘削用工具２について、その他の点は、実施例１の掘削用工具２と同じである。この実施例３の掘削用工具１を用いて掘削を行ったところ、実施例２と同様の効果を発揮することが確認された。
【００６５】
＜実施例４乃至８＞
実施例４乃至８は、図８Ａ乃至１２Ｂにその正面図と平面図がそれぞれ示された拡径掘削用部材５を、実施例１の掘削用工具２と組み合わせた掘削用工具１に関するものである。具体的には、実施例４乃至８は、表１の「φ４５０（その１）」に示す個数の側面ビット７が配置されていると共に、側面ビット７の傾斜配置の有無、外径ビット８の有無、及び、傾斜のあるブロック前面プレート９の有無の違いによる実施形態に対応する実施例であり、その実施形態の対応関係は、表２に示すとおりである。
【００６６】
【表２】
2020125646.tif 000004
【００６７】
実施例４乃至８の何れの場合でも、実施例１の小型の掘削用工具２と組み合わせて掘削を行っても、実施例２及び３と同様の効果が発揮されたので、建柱車に装着できる小型の掘削用工具でも硬質な岩盤の掘削に適用可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００６８】
１、２  掘削用工具
２１  ビット軸
２２  ビット軸の軸心
２３  三角形の角錐面
２４  掘削土排出溝
２５  曲面
２６  ビット軸基部
２７  ビット軸の連結口（ボルト穴）
２８  ボルト
２９  ブロック取付け面
３  先端ビット
３１  超硬チップ（先端ビット用）
４  内側補助ビット
４’  外側補助ビット
４１  内側超硬チップ
４１’  外側超硬チップ
４２  内側固定台
４２’  外側固定台
４３  内側切欠き部
４３’  外側切欠き部
５  拡径掘削用部材
６  ブロック
６１  非貫通の穴
６２  ブロック軸連結口（ボルト穴）
６３  ブロック軸連結穴
６４  ブロック軸
７  側面ビット
７１  超硬チップ（側面ビット用）
８  外径ビット（ブロックに設けるもの）
８１  超硬チップ（外径ビット用（ブロックに設けるもの））
８’  外径ビット（傾斜のあるブロック前面プレートに設けるもの）
８１’  超硬チップ（外径ビット用（傾斜のあるブロック前面プレートに設けるもの））
９  傾斜面のあるブロック前面プレート
１０  掘削軌道（軌跡）
Ａ  切欠きＡ
Ｂ  切欠きＢ
Ｃ  切欠きＣ
Ｄ  切欠きＤ
Ｐ  左側辺
Ｐ’  左側辺の下端位置
Ｑ  右側辺
Ｑ’  右側辺の下端位置
【図１Ａ】
2020125646.tif 000005
【図１Ｂ】
2020125646.tif 000006
【図１Ｃ】
2020125646.tif 000007
【図１Ｄ】
2020125646.tif 000008
【図２】
2020125646.tif 000009
【図３】
2020125646.tif 000010
【図４】
2020125646.tif 000011
【図５】
2020125646.tif 000012
【図６】
2020125646.tif 000013
【図７】
2020125646.tif 000014
【図８Ａ】
2020125646.tif 000015
【図８Ｂ】
2020125646.tif 000016
【図９Ａ】
2020125646.tif 000017
【図９Ｂ】
2020125646.tif 000018
【図１０Ａ】
2020125646.tif 000019
【図１０Ｂ】
2020125646.tif 000020
【図１１Ａ】
2020125646.tif 000021
【図１１Ｂ】
2020125646.tif 000022
【図１２Ａ】
2020125646.tif 000023
【図１２Ｂ】
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