(57)【要約】【課題】好適な掘削を可能にする掘削工具を実現する。【解決手段】掘削工具１００を下降させる地盤Ｇの掘削作業中は、取付部１１の先端面１１ａおよび鍔部１１ｂを、それぞれ被取付部２１の下底面２１ａおよび環面部２１ｂに密接させることで、工具本体１０と掘削部２０の間に土砂が入り込みにくくするとともに、掘削工具１００を上昇させる引き上げ作業に転じる際に、工具本体１０と掘削部２０の間に生じる隙間を通じて掘削工具１００の内部から外部に所定の流体を排出させることで、工具本体１０と掘削部２０の間への土砂の侵入を阻止することによって、工具本体１０と掘削部２０とが土砂を介して噛み合わさってしまうことを防止し、工具本体１０から掘削部２０を容易に取り外すことを可能にした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が先細りの取付部と、前記取付部の傾斜外面の少なくとも一部に形成された第一接続凹部と、を有する工具本体と、
前記取付部が挿入される奥細りの被取付部と、前記被取付部の傾斜内面の少なくとも一部に形成された第二接続凹部と、を有する掘削部と、
前記被取付部に前記取付部が挿入された状態で、前記第一接続凹部と第二接続凹部とが対向する空隙に係入される接続部材と、
を備え、
前記傾斜外面と前記傾斜内面の間には隙間が設けられ、
前記第一接続凹部と前記第二接続凹部の少なくとも一方と、前記接続部材との間には、前記空隙の一部をなす空間があり、
前記工具本体と前記掘削部とは、前記被取付部に対する前記取付部の挿入方向に沿い前記空間分の相対移動が可能に備えられていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記掘削部に対して前記工具本体を近接させる方向に移動させる際に、前記取付部の先端部と基端部の少なくとも一方が、前記掘削部に密接し、
前記掘削部から前記工具本体を離間させる方向に移動させる際に、前記先端部及び前記基端部と、前記掘削部の間に隙間が生じ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】
前記工具本体には、前記掘削部と前記工具本体の間に所定の流体を供給するための流路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工具本体の先端部に、切刃が設けられたリングビットを着脱可能に備える掘削工具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この掘削工具はダウンザホール工法などに用いられる工具であって、異なる掘削径の孔を掘削する場合や、切刃の磨耗が生じた場合などに、リングビットを交換することが可能になっている。
【特許文献１】特開２００１−４０９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の場合、リングビットを工具本体から取り外す際に、リングビットと工具本体の間の略平行な隙間に土砂が入り込んでしまっていると、その土砂を介してリングビットと工具本体とが噛み合わさってしまい、工具本体からリングビットを分離し難くなり、リングビットの交換が困難になることがあるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、好適な掘削を可能にする掘削工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、掘削工具であって、
先端側が先細りの取付部と、前記取付部の傾斜外面の少なくとも一部に形成された第一接続凹部と、を有する工具本体と、
前記取付部が挿入される奥細りの被取付部と、前記被取付部の傾斜内面の少なくとも一部に形成された第二接続凹部と、を有する掘削部と、
前記被取付部に前記取付部が挿入された状態で、前記第一接続凹部と第二接続凹部とが対向する空隙に係入される接続部材と、
を備え、
前記傾斜外面と前記傾斜内面の間には隙間が設けられ、
前記第一接続凹部と前記第二接続凹部の少なくとも一方と、前記接続部材との間には、前記空隙の一部をなす空間があり、
前記工具本体と前記掘削部とは、前記被取付部に対する前記取付部の挿入方向に沿い前記空間分の相対移動が可能に備えられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削工具において、
前記掘削部に対して前記工具本体を近接させる方向に移動させる際に、前記取付部の先端部と基端部の少なくとも一方が、前記掘削部に密接し、
前記掘削部から前記工具本体を離間させる方向に移動させる際に、前記先端部及び前記基端部と、前記掘削部の間に隙間が生じることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の掘削工具において、
前記工具本体には、前記掘削部と前記工具本体の間に所定の流体を供給するための流路が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、掘削工具は、掘削部における奥細りの被取付部に、工具本体における先細りの取付部を挿入し、被取付部の第二接続凹部と取付部の第一接続凹部とが対向する空隙に接続部材を係入させることで、工具本体と掘削部とが接続されてなる。
そして、その掘削工具における、取付部の傾斜外面と被取付部の傾斜内面との間には、例えば、開口側に広がるテーパ状の隙間が設けられるので、被取付部から取付部を抜き出すように被取付部と取付部とを離間させる際に、工具本体と掘削部の間の隙間はより広がることとなるため、その隙間に土砂などの異物が入り込んでしまうことがあっても、その異物が隙間に嵌り込むことはなく、工具本体から掘削部を容易に取り外すことができる。
つまり、異なる掘削径の孔を掘削する場合や、掘削部の耐用限度を超えた場合などに、掘削工具において掘削部の交換を容易に行うことができるので、好適な掘削を行うことが可能になる。
特に、工具本体と掘削部とは、被取付部に対する取付部の挿入方向に沿い、空隙における接続部材との空間分の相対移動が可能に備えられているので、工具本体と掘削部の間を密着させることと、工具本体と掘削部の間に隙間を生じさせることを切り替えることができ、掘削部の交換をより容易に行うことを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る掘削工具の実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
掘削工具１００は、図１から図３に示すように、工具本体１０と、工具本体１０に着脱可能に取り付けられる大径ビットとしての掘削部２０と、工具本体１０と掘削部２０とを接続するための接続部材３０と、を備えている。
【００１１】
工具本体１０は、その一端である先端側が先細りの取付部１１と、取付部１１の外側面をなすテーパ状の傾斜外面１２と、傾斜外面１２の少なくとも一部に形成された第一接続凹部１３と、を有している。
取付部１１の先端部には平坦な先端面１１ａが設けられ、取付部１１の基端部には鍔部１１ｂが設けられている。
また、工具本体１０における他端には、例えば、オーガ装置のオーガ２００の先端に連結するための連結部１５が設けられており、工具本体１０の内部には、連結部１５側から取付部１１側に向けて所定の流体を供給するための流路１６が設けられている。
【００１２】
掘削部２０は、取付部１１が挿入される奥細りの被取付部２１と、被取付部２１の内側面をなすテーパ状の傾斜内面２２と、傾斜内面２２の少なくとも一部に形成された第二接続凹部２３と、を有している。なお、掘削部２０には、被取付部２１の傾斜内面２２をかすめるように貫通する２つの接続孔２３ａが設けられており、その接続孔２３ａが傾斜内面２２に露出した部分が第二接続凹部２３となっている。
被取付部２１の下底部には平坦な下底面２１ａが設けられ、被取付部２１の開口周囲には環面部２１ｂが設けられている。
また、掘削部２０における被取付部２１が形成されている上面に対する裏側となる下面側には地盤を切削する切削面２０ａが設けられており、その切削面２０ａには複数の切刃（図示省略）が配設されている。
また、掘削部２０には、工具本体１０の流路１６と連通するように形成され、その流路１６から供給される所定の流体を下底面２１ａから切削面２０ａ側に通過させる流路２６が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、工具本体１０の取付部１１は断面視略六角形状を呈し、また、掘削部２０の被取付部２１は断面視略六角形状を呈している。その被取付部２１に取付部１１が挿入された状態で、互いの六角形状が係合するようになるので、互いにその回転方向にずれないように位置決めされるようになって、工具本体１０の回転トルクが掘削部２０に伝達されるように接続される。
また、被取付部２１に取付部１１を挿入した際に、傾斜外面１２と傾斜内面２２との間に所定の僅かな隙間が設けられるように、傾斜外面１２と傾斜内面２２には互いに適合するテーパが形成されている。なお、このテーパの角度は、工具本体１０の軸線に対し２０度以下であることが好ましい。
そして、被取付部２１に取付部１１が挿入された状態において、第一接続凹部１３と第二接続凹部２３とが対向するように配されて、第一接続凹部１３と第二接続凹部２３との間に空隙Ｓが形成される。
【００１４】
接続部材３０は、掘削部２０の接続孔２３ａを通じて、第一接続凹部１３と第二接続凹部２３の間に形成された空隙Ｓに係入される。なお、接続部材３０の両端側にはＯリングなどの弾性体を配設し、接続部材３０への衝撃を緩和することが好ましい。
この空隙Ｓに接続部材３０が係入されることで、被取付部２１から取付部１１が抜け出なくなり、掘削部２０が工具本体１０に接続されるようになっている。
【００１５】
また、空隙Ｓに接続部材３０が係入された状態で、第一接続凹部１３と第二接続凹部２３の少なくとも一方と、接続部材３０との間には、空隙Ｓの一部をなす空間がある。
そして、工具本体１０と掘削部２０とは、接続部材３０を介して接続された状態で、被取付部２１に対する取付部１１の挿入方向に沿い、空隙Ｓにおけるその空間分の相対移動が可能に備えられている。
【００１６】
具体的には、図３（ａ）に示すように、掘削部２０に対して工具本体１０を近接させる方向に下降させると、取付部１１の先端面１１ａおよび鍔部１１ｂが、それぞれ掘削部２０における被取付部２１の下底面２１ａおよび環面部２１ｂに密接するように移動可能になっている。
この際、第一接続凹部１３の上端と第二接続凹部２３の下端が接続部材３０に当接している。なお、第一接続凹部１３の下端側と接続部材３０の間、および第二接続凹部２３の上端側と接続部材３０との間に空隙Ｓが形成されている。
【００１７】
また、図３（ｂ）に示すように、掘削部２０から工具本体１０を離間させる方向に上昇させると、取付部１１の先端面１１ａおよび鍔部１１ｂと、掘削部２０における被取付部２１の下底面２１ａおよび環面部２１ｂとの間に、それぞれ隙間が生じるように移動可能になっている。
この際、第一接続凹部１３の下端と第二接続凹部２３の上端が接続部材３０に当接している。なお、第一接続凹部１３の上端側と接続部材３０の間、および第二接続凹部２３の下端側と接続部材３０との間に空隙Ｓが形成されている。
【００１８】
このように、工具本体１０と掘削部２０が、接続部材３０を介して接続された状態で、空隙Ｓにおけるその空間分の相対移動が可能となるガタがあることで、工具本体１０と掘削部２０の間を密着させることと、工具本体１０と掘削部２０の間に隙間を生じさせることを切り替え可能になっている。
【００１９】
次に、この掘削工具１００を用いて地盤Ｇを掘削する際の動作について説明する。
まず、掘削工具１００における工具本体１０の連結部１５を、例えば、オーガ装置のオーガ２００の先端に連結する。
【００２０】
そして、図４に示すように、オーガ装置の回転駆動が伝達されることによって掘削工具１００が回転されて、その掘削工具１００における掘削部２０の切削面２０ａを地盤Ｇに押し付けるように掘削工具１００を下降させることで、地盤Ｇに掘削部２０の径に応じた掘削孔を掘削することができる。
【００２１】
この際、掘削部２０が地盤Ｇに接触しており、掘削部２０に対して工具本体１０が近接されることで、工具本体１０における取付部１１の鍔部１１ｂと、掘削部２０における被取付部２１の環面部２１ｂとが密接しているので、工具本体１０と掘削部２０の間に岩石粉などの土砂が入り込みにくくなっている。
また、地盤掘削中に、オーガ装置側から工具本体１０の流路１６に空気やオイルなど所定の流体を送り込み供給すると、工具本体１０の先端面１１ａと掘削部２０の下底面２１ａとが密接しているので、その供給された流体は工具本体１０の流路１６を通じて掘削部２０の流路２６から流出されることとなって、地盤Ｇの削り粉や岩石粉などを、掘削部２０の切削面２０ａ側から除去するように流し出すことができ、好適に掘削を継続することができる。
【００２２】
そして、図５に示すように、所定の掘削孔を掘削し終えた後、オーガ装置を介して掘削工具１００を地中から引き上げるように上昇させる。
この際、掘削部２０はその自重によって工具本体１０に吊り下がり、掘削部２０が工具本体１０から離間するようになるので、工具本体１０における取付部１１の先端面１１ａおよび鍔部１１ｂと、掘削部２０における被取付部２１の下底面２１ａおよび環面部２１ｂとの間に、それぞれ隙間が生じるようになっている。
特に、工具本体１０の流路１６には所定の流体が供給されているので、その流路１６を流れる所定の流体が、取付部１１の先端面１１ａと被取付部２１の下底面２１ａの間に流れ込み、傾斜外面１２と傾斜内面２２との間の隙間を通じて、取付部１１の鍔部１１ｂと被取付部２１の環面部２１ｂとの間から、掘削工具１００の外部に排出されるようになっている。
【００２３】
つまり、掘削工具１００を下降させる掘削作業から、掘削工具１００を上昇させる引き上げ作業に転じる際に、工具本体１０と掘削部２０の間に隙間が生じるとともに、その隙間を通じて掘削工具１００の内部から外部に向かって流体が排出されるので、工具本体１０と掘削部２０の間に入りかけた土砂があってもその土砂は流体によって流し出されて、工具本体１０と掘削部２０の間には、土砂が入り込めないようになっている。
【００２４】
そして、地上に引き上げられた掘削工具１００から接続部材３０を取り外せば、工具本体１０から掘削部２０を容易に取り外して分離することができる。
特に、工具本体１０と掘削部２０の間の隙間は、六角錐台形の側面形状のように、被取付部２１の開口側に広がる形状となっており、被取付部２１から取付部１１を抜き出すように被取付部２１と取付部１１とを離間させる際に、工具本体１０と掘削部２０の間の隙間は広がることとなるため、その隙間に土砂などの異物が入り込んでしまうことがあっても、その異物が隙間に嵌り込むことないので、従来のように、挿入方向に略平行となる円柱の側面形状の隙間を有するリングビットと工具本体とが噛み合わさってしまうようなことはなく、工具本体１０と掘削部２０とを分離しやすくなっている。
【００２５】
このように、掘削工具１００を下降させる地盤Ｇの掘削中は、取付部１１の先端面１１ａおよび鍔部１１ｂが、それぞれ被取付部２１の下底面２１ａおよび環面部２１ｂに密接しているので、工具本体１０と掘削部２０の間に土砂が入り込みにくくなっているとともに、掘削工具１００を上昇させる引き上げ作業に転じる際に、工具本体１０と掘削部２０の間に生じる隙間を通じて掘削工具１００の内部から外部に流体が排出されることで、工具本体１０と掘削部２０の間への土砂の侵入を阻止することができるので、工具本体１０と掘削部２０とが土砂を介して噛み合わさってしまうことがなく、工具本体１０から掘削部２０を容易に取り外すことができ、異なる掘削部に容易に交換することが可能になる。
また、掘削工具１００を上昇させ、掘削作業から引き上げ作業に転じた際に、工具本体１０と掘削部２０の間に所定の流体を流して潤滑することによって、掘削時に生じた熱による焼付きを抑止することができる。
従って、この掘削工具１００を用いて好適な掘削を行うことが可能になる。
【００２６】
そして、工具本体１０に、掘削部２０とは異なる掘削径の孔を掘削するための掘削部４０を装着することによって、掘削工具１０１とすることができる。
掘削工具１０１は、図６から図８に示すように、工具本体１０と、工具本体１０に着脱可能に取り付けられる小径ビットとしての掘削部４０と、工具本体１０と掘削部４０とを接続するための接続部材３０と、を備えている。
【００２７】
掘削部４０は、取付部１１が挿入される奥細りの被取付部４１と、被取付部４１の内側面をなすテーパ状の傾斜内面４２と、傾斜内面４２の少なくとも一部に形成された第二接続凹部４３と、を有している。また、掘削部４０には、被取付部４１の傾斜内面４２をかすめるように貫通する２つの接続孔４３ａが設けられており、その接続孔４３ａが傾斜内面４２に露出した部分が第二接続凹部４３となっている。
被取付部４１の下底部には平坦な下底面４１ａが設けられ、被取付部４１の開口周囲には環面部４１ｂが設けられている。
また、掘削部４０における被取付部４１が形成されている上面に対する下面側には地盤を切削する切削面４０ａが設けられており、切削面４０ａには複数の切刃（図示省略）が配設されている。
また、掘削部４０には、工具本体１０の流路１６と連通するように形成され、その流路１６から供給される所定の流体を下底面４１ａから切削面４０ａ側に通過させる流路４６が設けられている。
なお、掘削部４０の構成や機能は、その掘削部の径や大きさが異なる以外、前述の掘削部２０と同様であるので、詳しい説明は省略する。また、掘削工具１０１についても、その掘削径が異なる以外、前述の掘削工具１００と同様の構成や機能を有するので、詳しい説明は省略する。
【００２８】
以上のように、本発明に係る掘削工具１００は、工具本体１０から掘削部２０を取り外し易く、工具本体１０に掘削部４０を付け替えることで、異なる掘削径用の掘削工具１０１とすることを容易に行うことができるので、それぞれの掘削工具１００，１０１に応じて、それぞれ好適な掘削を行うことができる。
例えば、大径ビットである掘削部２０を備える掘削工具１００による先行掘削後に、小径ビットである掘削部４０を備える掘削工具１０１を用いて杭材の圧入を行う、ダウンザホール工法などに利用することができ、各工程において好適な掘削を行うことができる。
【００２９】
また、切刃の磨耗が生じるなどして掘削部の耐用限度を越えた場合などに、掘削部を交換することも容易に行うことができる。
【００３０】
なお、以上の実施の形態においては、工具本体１０の取付部１１と、掘削部２０の被取付部２１は、それぞれ断面視略六角形状を呈するとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、位置決めや回転トルクの伝達が可能であればよいので、略三角形状や略四角形状などの多角形状、キー構造、スプライン型、星型、楕円形状、だるま形状等であってもよい。
【００３１】
また、以上の実施の形態において、掘削工具１００を地盤Ｇに対して下降させる際に、取付部１１の先端面１１ａと鍔部１１ｂがともに、被取付部２１の下底面２１ａおよび環面部２１ｂに密接するとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、取付部１１の先端面１１ａと鍔部１１ｂの何れか一方が、被取付部２１の下底面２１ａと環面部２１ｂの何れか一方に密接していればよい。
【００３２】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る掘削工具を示す側面図（ａ）と、図中矢印Ｂ方向からの掘削工具を示す下面図（ｂ）である。
【図２】図１（ａ）のII−II線における横断面図である。
【図３】掘削工具を示す縦断面図であり、工具本体と掘削部の密接時（ａ）と、離間時（ｂ）に関する説明図である。
【図４】掘削工具が下降されて地盤を掘削する状態を示す説明図である。
【図５】掘削工具が上昇されて地中から抜き出される状態を示す説明図である。
【図６】本発明に係る掘削工具を示す側面図（ａ）と、図中矢印Ｂ方向からの掘削工具を示す下面図（ｂ）である。
【図７】図６（ａ）のVII−VII線における横断面図である。
【図８】掘削工具を示す縦断面図であり、工具本体と掘削部の密接時（ａ）と、離間時（ｂ）に関する説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    工具本体
１１    取付部
１１ａ  先端面（先端部）
１１ｂ  鍔部（基端部）
１２    傾斜外面
１３    第一接続凹部
２０、４０      掘削部
２０ａ、４０ａ  切削面
２１、４１      被取付部
２１ａ、４１ａ  下底面
２１ｂ、４１ｂ  環面部
２２、４２      傾斜内面
２３、４３      第二接続凹部
２３ａ、４３ａ  接続孔
３０    接続部材
１００、１０１  掘削工具
Ｓ      空隙
Ｇ      地盤
【図１】
2010095900.tif 000003
【図２】
2010095900.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010095900.tif 000008
【図７】
2010095900.tif 000009
【図８】
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