(57)【要約】【課題】掘削抵抗が大きい硬質地盤でも使用できる掘削爪、ホルダ、及び掘削手段を提供する。【解決手段】地盤を掘削する刃部１１の後側で、掘削手段に設けられた支持孔４１内に挿入される軸部２０とを備える掘削爪１０である。軸部２０には、軸部の前側で、支持孔４１の内面と係合して刃部１１の角度を軸回りに回転不可に決めるとともに、掘削時にかかる力が作用する回り止め部２１と、回り止め部２１の後側で、支持孔４１の内面に係合して軸部２０を軸方向へ移動不可とするとともに、変形して支持孔４１の内面への係合を解除して軸部２０を軸方向へ移動可能とする抜け止め部３０と、抜け止め部３０の後側で、支持孔４１の内面と当接して掘削時にかかる力が作用する後端部２２とを備え抜け止め部３０を変形させて軸部２０の軸方向への移動を規制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削する掘削手段に着脱自在に取り付けられる掘削爪であって、
地盤を掘削する刃部と、刃部の後側で、掘削手段に設けられた支持孔内に挿入される軸部とを備え、
軸部には、該軸部の前側で、支持孔の内面と係合して刃部の角度を軸回りに回転不可に決めるとともに、掘削時にかかる力が作用する回り止め部と、
回り止め部の後側で、前記支持孔の内面に係合して軸部を軸方向へ移動不可とするとともに、変形して前記支持孔の内面への係合を解除可能とする抜け止め部と、
抜け止め部の後側で、支持孔の内面と当接して掘削時にかかる力が作用する後端部とを備えることを特徴とする掘削爪。
【請求項２】
前記回り止め部は、支持孔の内面に対応する多角形状に形成され、
前記抜け止め部は、軸部の周方向に環状に配置されて拡縮自在な抜け止めリングを備えることを特徴とする請求項１に記載の掘削爪。
【請求項３】
請求項１または２に記載の掘削爪を掘削手段に固定するホルダであって、掘削爪の軸部が挿入される支持孔を有し、
該支持孔の内周面には、支持孔の挿入口側部分に設けられ、軸部の回り止め部の外周面と係合して掘削爪の角度を回転不可に決める回り止め受部と、
回り止め受部の奥側で抜け止め部に係合して軸部が支持孔から抜ける方向への移動を規制する抜け止め受部と、
抜け止め受部の奥側で、軸部の後端部に当接して掘削時にかかる力が作用する後端受部とを備えることを特徴とするホルダ。
【請求項４】
請求項３に記載のホルダを備え、前記支持孔に軸部が挿入されて前記掘削爪が着脱自在に取り付けられることを特徴とする掘削手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削する掘削手段に着脱自在に取り付けられる掘削爪、掘削爪を掘削手段に固定するホルダ、及びホルダを有する掘削手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬質地盤を掘削して竪穴を形成する装置として、アースオーガが知られている。このアースオーガに設けられているオーガスクリューの下端部には、硬質地盤を掘削するオーガヘッドが接続されている。
【０００３】
オーガヘッドとしては、例えば、回転軸の下端から、軸に対して略垂直方向に突出した羽を有し、羽に掘削爪が径方向に等間隔に設けられたものがある。羽には、掘削爪を支持するホルダが設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
掘削爪及びホルダの構造としては、例えば図８に示すものがある。図８において、掘削爪５０の軸部５１が、筒状のホルダ６０に挿入されている。軸部５１の外周には、抜け止め５２が設けられており、抜け止め５２の内張力で軸部５１がホルダ６０から抜けることを防いでいる。また、軸部５１の後端には凹部５１ａが設けられるとともに、ホルダ６０の後端には凸部６１が設けられており、凹部５１ａと凸部６１とが係合し、掘削爪５０が軸方向に回転することを防ぐ回り止めとなっている。
【０００５】
地盤の掘削時には、図８に示すように、掘削爪５０は斜めに配置され、先端が地盤１に当接される。図８において、掘削爪５０は右上から左下に傾いて配置されており、掘削時の掘削爪５０の進行方向は左である。このとき、掘削爪５０の先端は地盤１から右方向の反力を受ける。これに対し、抜け止め５２はホルダ６０から左方向の抗力を受け、軸部５１の後端部はホルダ６０から右方向の抗力を受ける。
【特許文献１】特開２００４−１２４６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のような掘削爪及びホルダの構造では、掘削爪が掘削抵抗を受けた場合、下記の問題点（１）〜（３）があった。
【０００７】
（１）掘削爪抜け
掘削爪が受ける掘削抵抗力をホルダに伝達する軸部の外周に抜け止めがあるので、抜け止めは軸部から掘削抵抗を繰り返し受けて変形もしくは破断し、抜け止めの内張力が低下する。よって掘削爪が脱落しやすいという問題があった。
【０００８】
（２）掘削爪軸折れ
軸部の外側面とホルダの内側面との間に抜け止めがあるので、抜け止めの分だけ軸部は小径となり、掘削抵抗に対する軸曲げ強度、軸ねじり強度が低くなり、軸折れが発生したり、掘削爪が脱落したりする恐れがあった。また、凹部及び凸部が軸部及びホルダの後端にあるため、軸ねじりに対する軸部の変形量が大きくなり、軸折れが生じる恐れがあった。したがって、掘削抵抗が小さい軟弱地盤でしか利用できなかった。
一方、軸折れを防ぐために軸径を上げるとホルダも大きくなり、オーガヘッドが土砂から受ける抵抗が増大し、掘削効率が抵抗する恐れがあった。
【０００９】
（３）着脱性不良
凹部及び凸部が軸部及びホルダの後端にあるため、軸部のホルダへの挿入時に凸部が見えず、位置合わせがしづらい。強引に軸部をホルダに挿入すると、軸部やホルダの後端部を損傷して使用不可能になる恐れもあった。
【００１０】
本発明の課題は、上記問題点を解決し、掘削抵抗が大きい硬質地盤でも使用できる掘削爪、ホルダ、及び掘削手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地盤を掘削する掘削手段に着脱自在に取り付けられる掘削爪１０であって、地盤を掘削する刃部１１と、刃部１１の後側で、掘削手段に設けられた支持孔４１内に挿入される軸部２０とを備え、軸部２０には、該軸部２０の前側で、支持孔４１の内面と係合して刃部１１の角度を軸回りに回転不可に決めるとともに、掘削時にかかる力が作用する回り止め部２１と、回り止め部２１の後側で、前記支持孔４１の内面に係合して軸部２０を軸方向へ移動不可とするとともに、変形して前記支持孔４１の内面への係合を解除して軸部２０を軸方向へ移動可能とする抜け止め部３０と、抜け止め部３０の後側で、支持孔４１の内面と当接して掘削時にかかる力が作用する後端部２２とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、上記の問題点（１）〜（３）を解決することができる。
【００１３】
すなわち、支持孔４１の内面と係合して刃部１１の角度を軸回りに回転不可に決める回り止め部２１が軸部２０の前側にあるため、刃部１１が軸回り方向の回転力を受けたときに、刃部１１の軸部２０に対するねじれを最小限にすることができる。
【００１４】
また、抜け止め部３０が、回り止め部２１の後側で、支持孔４１の内面に係合して軸部２０を軸方向へ移動不可とするとともに、抜け止め部３０が変形することで支持孔４１の内面への係合を解除可能であるので、軸部２０の軸方向への移動を規制することができる。
【００１５】
さらに、掘削時にかかる力が、回り止め部２１と、抜け止め部３０の後側に設けられ支持孔４１の内面と当接する後端部２２とに作用するので、掘削時にかかる力が作用する支点及び作用点の間隔を充分に確保することができ、軸部２０を短くすることができる。また、掘削時にかかる力が作用する支点及び作用点の間に抜け止め部３０を設けることで、抜け止め部３０に力がかからず、抜け止め部３０の損傷を防ぐことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘削爪１０であって、前記回り止め部２１は、支持孔４１の内面に対応する多角形状に形成され、前記抜け止め部３０は、軸部２０の周方向に環状に配置されて拡縮自在な抜け止めリング３２を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、回り止め部２１が、支持孔４１の内面に対応する多角形状に形成されているので、軸部２０が支持孔４１に対して軸回り方向に回転することを防ぐことができる。また、抜け止め部３０が、軸部２０の周方向に環状に配置されて拡縮自在な抜け止めリング３２を備えるので、抜け止めリング３２を拡径して支持孔４１の内面に係合させ、軸部２０を軸方向へ移動不可とするとともに、抜け止めリング３２を縮径して支持孔４１の内面への係合を解除して軸部２０を軸方向へ移動可能とすることができる。
【００１８】
また、図７（ｂ）に示すように、縮径した抜け止めリング３２が多角形状の支持孔４１を通るときに、支持孔４１の内面と抜け止めリング３２との間に隙間５２ができるため、支持孔４１内部の土砂が隙間５２を通って動きやすく、軸部２０を支持孔４１から容易に抜くことができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の掘削爪１０を掘削手段に固定するホルダ４０であって、掘削爪１０の軸部２０が挿入される支持孔４１を有し、該支持孔４１の内周面には、支持孔４１の挿入口４２側部分に設けられ、軸部２０の回り止め部２１の外周面と係合して掘削爪１０の角度を回転不可に決める回り止め受部４３と、回り止め受部４３の奥側で抜け止め部３０に係合して軸部２０が支持孔４１から抜ける方向への移動を規制する抜け止め受部４４と、抜け止め受部４４の奥側で、軸部２０の後端部２２に当接して掘削時にかかる力が作用する後端受部４５とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、回り止め部２１と係合して掘削爪１０の角度を軸回りに回転不可に決める回り止め受部４３が挿入口４２側部分に設けられているため、掘削爪１０が軸回り方向の回転力を受けたときに、刃部１１の軸部２０に対するねじれを最小限にすることができる。また、掘削時にかかる力が作用する支点及び作用点の間に抜け止め受部４４を設けることで、抜け止め受部４４に力がかからず、抜け止め受部４４の損傷を防ぐことができる。
【００２１】
また、回り止め受部４３の奥側の抜け止め受部４４が、抜け止め部３０に係合することで、軸部２０の支持孔４１から抜ける方向への移動を規制することができる。
【００２２】
さらに、掘削時にかかる力が、回り止め受部４３と、抜け止め受部４４の後側に設けられ後端部２２と当接する後端受部４５とに作用するので、掘削時にかかる力が作用する支点及び作用点の間隔を充分に確保することができ、支持孔４１の深さを浅くすることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、掘削手段であって、請求項３に記載のホルダ４０を備え、前記支持孔４１に軸部２０が挿入されて前記掘削爪１０が着脱自在に取り付けられることを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、掘削手段が請求項３に記載のホルダ４０を備えるので、支持孔４１に軸部２０を挿入して掘削爪１０を掘削手段に着脱自在に取り付けることができ、磨耗した掘削爪１０を容易に交換することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、掘削時にかかる力が、回り止め部と回り止め受部との間、及び、後端部と後端受部との間に作用するので、掘削時にかかる力が作用する支点及び作用点の間隔を充分に確保することができ、軸部を短くすることができる。また、掘削時にかかる力が作用する支点及び作用点の間に抜け止め部及び抜け止め受部を設けることで、抜け止め部及び抜け止め受部に力がかからず、抜け止め部の損傷を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の掘削爪１０の形態例を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。掘削爪１０は、先端に設けられた刃部１１と、刃部１１の後方に設けられた軸部２０とからなる。
【００２７】
軸部２０は、刃部１１と隣接して設けられた回り止め部２１と、回り止め部２１の後方に設けられた抜け止め部３０と、抜け止め部３０の後方に設けられた後端部２２とからなる。回り止め部２１は、略六角柱形状であり、後述するホルダ４０の回り止め受部４３と係合する。回り止め部２１は、ホルダ４０内で軸部２０が軸回りに回転することを防ぐ。
【００２８】
抜け止め部３０は、溝部３１と、抜け止めリング３２とからなる。溝部３１は、回り止め部２１と後端部２２との間に形成され、軸回りに環状に設けられている。溝部３１内には、抜け止めリング３２が配置されている。
【００２９】
抜け止めリング３２は、図２に示すように、一部にクランク形状の切れ目３３を有する環形状である。抜け止めリング３２には、前端及び後端に設けられた小径部３４と、中央に設けられた大径部３５とからなる。すなわち、抜け止めリング３２の前後方向の中央部には、外側に突出した部分が周方向に設けられている。
【００３０】
小径部３４の外径は、後端部２２の外径に等しく、また、回り止め部２１の断面の六角形の内接円の径に等しい。大径部３５の外径は、小径部３４よりも大きい。小径部３４及び大径部３５の外周面は、滑らかに連続している。
【００３１】
また、抜け止めリング３２の、切れ目３３部分の両端部は互いに近づけることができる。切れ目３３部分を近づけると、抜け止めリング３２の径を小さくすることができる。切れ目３３部分を近づけていくと、大径部３５の外径は、後端部２２の外径、及び回り止め部２１の断面の六角形の内接円の径に等しくなる。
【００３２】
後端部２２は、ホルダ４０内の後述する後端受部４５と当接する。また、後端部２２の後面２３はホルダ４０内の後述する抜き穴４６の位置に配置される。
【００３３】
図３は本発明の掘削爪１０を固定するホルダ４０を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は掘削爪１０がホルダ４０に固定された状態を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００３４】
ホルダ４０は筒形状をしており、掘削爪１０の軸部２０が挿入される支持孔４１を有している。支持孔４１は、挿入口４２と、回り止め受部４３と、抜け止め受部４４と、後端受部４５と、抜き穴４６とからなる。
【００３５】
挿入口４２はホルダ４０の前端に設けられており、ここから掘削爪１０の軸部２０が支持孔４１に挿入される。挿入口４２は回り止め受部４３に向かってテーパー状に狭まっており、回り止め受部４３に連続している。回り止め受部４３は断面略六角形状であり、内部に挿入される回り止め部２１と係合し、軸部２０の軸回り方向の回転を防ぐ。
【００３６】
回り止め受部４３の後方には、抜け止め受部４４が設けられている。抜け止め受部４４は、図３（ｂ）に示すように、回り止め受部４３よりも大きな内径を有している。抜け止め受部４４には、内部に抜け止めリング３２の大径部３５が拡縮可能に保持される。
【００３７】
抜け止めリング３２の大径部３５が抜け止め受部４４に配置された状態では、図４（ａ）に示すように、大径部３５が回り止め受部４３の後端に引っかかるため、軸部２０が支持孔４１から抜け落ちることを防止することができる。
【００３８】
後端受部４５には、軸部２０の後端部２２が挿入される。後端受部４５の後方はテーパー状に狭まっており、抜き穴４６と連続している。抜き穴４６には、図４（ａ）に示すように、後端部２２の後面２３が配置される。
【００３９】
地盤の掘削時には、図５に示すように、掘削爪１０は斜めに配置され、刃部１１が地盤１に当接される。図５において、掘削爪１０は右上から左下に傾いて配置されており、掘削時の掘削爪１０の進行方向は左である。このとき、刃部１１は地盤１から右方向の反力を受ける。
【００４０】
実際には、掘削爪１０はオーガヘッド等の回転式の掘削手段（図示せず）に取り付けられ、掘削手段に取り付けられた掘削爪１０は、回転させられながら地盤１を掘削する。このため、掘削爪１０は地盤１から軸回り方向の回転力を受けるが、刃部１１の後方に隣接して回り止め部２１があり、回り止め部２１がホルダ４０の回り止め受部４３と係合しているため、刃部１１の軸部２０に対するねじれを最小限にすることができる。
【００４１】
また、刃部１１の先端に地盤１から右方向の反力が加わるため、回り止め部２１は回り止め受部４３から左方向の抗力を受ける。一方、回り止め部２１が支点となるため、作用点となる後端部２２は、後端受部４５から右方向の抗力を受ける。このように、支点となる回り止め部２１と、作用点となる後端部２２とが離間しているため、後端部２２が受ける抗力を小さくすることができる。
【００４２】
また、回り止め部２１を軸部２０の前端に設けたことで、回り止め部２１を後端部２２と充分に離間して配置することができるため、軸部２０の長さを短くすることができる。このため、ホルダ４０の土砂押しのけ高さを低くすることができ、土砂抵抗を小さくすることができる。
【００４３】
掘削爪１０のホルダ４０への嵌め込みは、以下のように行う。まず、掘削爪１０の軸部２０の後端部２２を挿入口４２からホルダ４０の支持孔４１へ挿入する。挿入口４２側に六角形状の回り止め受け部があるため、挿入時の軸回りの角度を容易に合わせることができる。
【００４４】
挿入口４２の位置に抜け止めリング３２がくるまで挿入すると、大径部３５の外周面が挿入口４２に当接する。そのまま軸部２０を押し込むと、抜け止めリング３２が挿入口４２のテーパーに沿って弾性変形し、切れ目３３部分を近づけて縮径する。
【００４５】
縮径した抜け止めリング３２は回り止め受部４３を通して、抜け止め受部４４に到達させることができる。抜け止め受部４４は回り止め受部４３よりも大きな内径を有しているため、抜け止め受部４４に到達した抜け止めリング３２は元の形状に戻る。これにより、大径部３５の外周面が回り止め受部４３の後端に引っかかるため、掘削爪１０がホルダ４０から抜け落ちることを防止することができる。
【００４６】
掘削爪１０が磨耗したら、掘削爪１０を交換する。掘削爪１０をホルダ４０から抜くときには、以下の手順を行う。まず、ホルダ４０の抜き穴４６から、後端部２２の後面２３をハンマー等で叩く。すると抜け止めリング３２の大径部３５の外周面が回り止め受部４３の後端に当接する。さらに後端部２２の後面２３をハンマー等で叩くと、大径部３５の外周面は、回り止め受部４３の後端に押圧され、切れ目３３部分を合わせて縮径する。縮径した抜け止めリング３２は回り止め受部４３を通して、挿入口４２の外へ出すことができる。
【００４７】
なお、掘削爪１０が地盤１に食い込んで掘削手段が回転しなくなった時には、掘削手段を逆方向に回転させて地盤１から抜くが、このとき、抜き穴４６から土砂が入り、後面２３が土圧で押圧され、掘削爪１０が抜け落ちる恐れがある。これを防ぐため、ホルダ４０の抜き穴４６をハンマー等で叩くのに必要最小限の大きさまで小さくし、掘削爪１０が抜ける方向に受ける力を小さくすることが好ましい。
【００４８】
ここで、もし、回り止め受部４３の形状が円筒形に近くなるほど、大径部３５の外周面の回り止め受部４３の後端への引っかかり面積（図６（ａ）の網掛け部分）が大きくなり、より抜け落ちにくくなると考えられる。しかし、この場合には、大径部３５が回り止め受部４３を通過するときに、大径部３５の外周面と回り止め受部４３の内周面との接触面積（図６（ｂ）の太線部分）が大きくなり、着脱が困難となる。
【００４９】
本実施の形態では、回り止め受部４３の形状が六角柱形であるので、円筒形の場合と比較して、大径部３５の外周面の回り止め受部４３の後端への引っかかり面積（図７（ａ）の網掛け部分）は小さくなるが、大径部３５が回り止め受部４３を通過するときに、大径部３５の外周面と回り止め受部４３の内周面との接触面積（図７（ｂ）の黒点）が小さくなり、着脱が容易となる。
【００５０】
また、掘削作業を行う間に、軸部２０と支持孔４１との間に切削された土砂が侵入し、軸部２０が支持孔４１から抜けにくくなる。回り止め受部４３の形状が円筒形の場合には、図６（ｂ）に示すように、抜け止めリング３２が回り止め部２１を通るときの隙間５１が極めて小さく、支持孔４１内部の土砂が隙間５１を動きにくいために軸部２０が抜けにくくなる。
【００５１】
しかし、回り止め受部４３の形状が六角柱形である場合には、図７（ｂ）に示すように、抜け止めリング３２が回り止め部２１を通るときの隙間５２が六箇所の角部にあり、支持孔４１内部の土砂が隙間５２を通って動きやすく、軸部２０を支持孔４１から容易に抜くことができる。
【００５２】
なお、以上の実施の形態においては、回り止め部２１及び回り止め受部４３を六角柱状としたが、本発明はこれに限らず、例えば四角注状、五角柱状、七角柱状、八角柱状等、その他の任意の多角柱状や、あるいはスプライン形状としてもよい。また、抜け止め部の形状も弾性変形して支持孔４１への係合状態あるいは係合解除状態となるものであれば、適宜変更可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の掘削爪の形態例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１で用いられる抜け止めリングを示す斜視図である。
【図３】本発明の掘削爪を固定するホルダを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１の掘削爪が図３のホルダに固定された状態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】地盤の掘削時に本発明の掘削爪及びホルダに作用する力を示す模式図である。
【図６】仮に回り止め部及び回り止め受部が円筒形であった場合の掘削爪及びホルダを示す図であり、（ａ）は回り止め受け部の後端に抜け止めリングが係合した状態を示す断面図、（ｂ）は抜け止めリングが回り止め受部を通る時を示す断面図である。
【図７】本発明の掘削爪及びホルダを示す図であり、（ａ）は回り止め受け部の後端に抜け止めリングが係合した状態を示す断面図、（ｂ）は抜け止めリングが回り止め受部を通る時を示す断面図である。
【図８】従来の掘削爪及びホルダを示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０   掘削爪
１１   刃部
２０   軸部
２１   回り止め部
２２   後端部
３０   抜け止め部
３２   抜け止めリング
４０   ホルダ
４１   挿入口
４２   回り止め受部
４３   抜け止め受部
４４   後端受部
【図１】
2006022593.tif 000003
【図２】
2006022593.tif 000004
【図３】
2006022593.tif 000005
【図４】
2006022593.tif 000006
【図５】
2006022593.tif 000007
【図６】
2006022593.tif 000008
【図７】
2006022593.tif 000009
【図８】
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