(57)【要約】【課題】掘削工具が回収不能となるのを防ぐ。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の先端部に、軸線Ｏから偏心した回転軸Ｌ回りに回転自在な複数のビットヘッド５が、工具本体１が掘削時の工具回転方向Ｔに回転したときにヘッド回転方向Ｒに回転して拡径するように取り付けられ、工具本体１の先端部中央には軸線Ｏに沿って先端側に突出する回転制御部８Ａが設けられ、複数のビットヘッド５は拡径した状態において、１つのビットヘッド５の工具回転方向Ｔとは反対側の他の１つのビットヘッド５の工具回転方向Ｔを向くヘッド被当接面５Ａｈに対向する第１位置決め面５Ａｄと、回転制御部８Ａの工具回転方向Ｔを向く拡径時被当接面８Ａａに対向する第２位置決め面５Ａｅとを備え、第１、第２位置決め面５Ａｄ、５Ａｅのうち少なくとも一方が対向する被当接面に当接して回転軸Ｌ回りに位置決めされる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体の先端部に、先端面に掘削チップが配設されて上記軸線から偏心した回転軸回りに回転自在な複数のビットヘッドが上記工具本体の周方向に等間隔に取り付けられ、
上記工具本体が掘削時の工具回転方向に回転したときには、上記ビットヘッドが上記回転軸回りにヘッド回転方向に回転することにより、該ビットヘッドの上記軸線からの外径が上記工具本体の外径よりも大きくなるように拡径するとともに、
上記工具本体が上記工具回転方向とは反対側に回転したときには、上記ビットヘッドが上記回転軸回りに上記ヘッド回転方向とは反対側に回転することにより、該ビットヘッドの上記軸線からの外径が上記工具本体の外径よりも小さくなるように縮径する掘削工具であって、
上記工具本体の先端部中央には、上記軸線に沿って該軸線方向先端側に突出する回転制御部が設けられており、
上記複数のビットヘッドは、それぞれ拡径した状態において、１つのビットヘッドの上記工具回転方向とは反対側に隣接する他の１つのビットヘッドにおける上記工具回転方向を向くヘッド被当接面に対向する第１位置決め面と、上記回転制御部における上記工具回転方向を向く拡径時被当接面に対向する第２位置決め面とを備え、これら第１位置決め面と第２位置決め面とのうち少なくとも一方が対向する被当接面に当接することによって上記回転軸回りに位置決めされることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
上記第１位置決め面と第２位置決め面とが、角度をもって交差する方向に延びてい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】
上記回転制御部は、上記工具本体に対する上記軸線回りの回転が拘束されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
【請求項４】
上記回転制御部は上記工具本体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の掘削工具。
【請求項５】
上記回転制御部の先端面にも掘削チップが配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具本体の先端部に複数のビットヘッドが回転自在に取り付けられ、工具本体が掘削時の回転方向に回転されたときには、ビットヘッドの上記軸線からの外径が工具本体の外径よりも大きくなるようにビットヘッドが回転して拡径される掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような掘削工具としては、例えば特許文献１において、ハンマの衝撃力およびハンマシリンダの回転力を受けるデバイス（工具本体）の底面に、少なくとも３個以上の軸穴を、該デバイスの中心（軸線）からずらしてかつ周方向に等角度置きに設け、それら軸穴にブロック軸を回転自在に嵌入し、該ブロック軸の先端部に、略扇状をなしかつ先端面にビット（掘削チップ）が植設されたブロック（ビットヘッド）を、それぞれ左右の側端面を対向させてしかもそれらブロックの円弧部が全体で略円を形成するように設け、上記デバイスが掘削方向に回転した際に、掘削孔底部との掘削抵抗によりブロックが自転して該ブロックの一方の側端面と円弧部の交差部分が上記デバイスの外周面より所定の掘削量分だけ突出し、かつその際に各ブロックの両側端面が隣合うブロックの側端面に当接するとともに、各ブロックの側端面の延長線の交点が掘削回転中心と一致するように、上記ブロックに対するブロック軸の相対位置を設定したものが記載されている。
【０００３】
このような掘削工具では、工具本体が掘削時の回転方向とは反対側に回転されたときには、ビットヘッドの上記軸線からの外径が工具本体の外径よりも小さくなるようにビットヘッドが回転して縮径されるので、この縮径した状態で、工具本体およびビットヘッドはケーシングパイプに挿入されてビットヘッドがケーシングパイプの先端から突出させられる。
【０００４】
そして、この状態から工具本体を掘削時の回転方向に回転させて掘削を開始すると、工具本体およびケーシングパイプよりも軸線からの外径が大きくなるようにビットヘッドが拡径して位置決めされるので、掘削孔を形成しながらケーシングパイプを掘削孔内に挿入してゆくことができる。また、所定の深さまで掘削孔が形成されてケーシングパイプが掘削孔に挿入された後は、工具本体を掘削時の回転方向とは反対側に回転させることによってビットヘッドは縮径した状態で位置決めされるので、ケーシングパイプ内を通してビットヘッドごと工具本体を抜き出して回収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５９９８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような掘削工具では、上述のようにビットヘッド同士の側面（上記ブロックの側端面）が当接することによってビットヘッドが拡径した状態で位置決めされ、掘削時の回転力や打撃力（上記ハンマの衝撃力）も、この当接したビットヘッド同士の側面で受け止められる。このため、長期に亙って掘削を続けると、この側面が擦れるようにしてビットヘッドの摩耗が進行することにより、場合によってはビットヘッドが拡径した状態で位置決めされなくなって回転してしまい、ビットヘッドの縮径ができなくなってケーシングパイプから抜き出すことができなくなり、掘削工具を回収することが不可能となるおそれがある。
【０００７】
また、このように掘削工具の回収が不可能な事態にまでは至らずとも、摩耗が進行することにより拡径した状態でのビットヘッドの軸線からの外径が大きくなって掘削孔の内径も必要以上に大きくなり、これによって回転力による負荷もさらに大きくなって摩耗が一層進行することになる。そして、このような摩耗が著しくなると、掘削チップが寿命となる前にビットヘッドを掘削チップごと交換せざるを得なくなって、非効率的かつ非経済的な事態を招くことになる。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたもので、ビットヘッドが縮径できなくなることによって掘削工具が回収不能となるのを防ぐとともに、ビットヘッド同士の側面の摩耗を軽減して掘削チップの寿命までビットヘッドを使い切ることが可能な掘削工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部に、先端面に掘削チップが配設されて上記軸線から偏心した回転軸回りに回転自在な複数のビットヘッドが上記工具本体の周方向に等間隔に取り付けられ、上記工具本体が掘削時の工具回転方向に回転したときには、上記ビットヘッドが上記回転軸回りにヘッド回転方向に回転することにより、該ビットヘッドの上記軸線からの外径が上記工具本体の外径よりも大きくなるように拡径するとともに、上記工具本体が上記工具回転方向とは反対側に回転したときには、上記ビットヘッドが上記回転軸回りに上記ヘッド回転方向とは反対側に回転することにより、該ビットヘッドの上記軸線からの外径が上記工具本体の外径よりも小さくなるように縮径する掘削工具であって、上記工具本体の先端部中央には、上記軸線に沿って該軸線方向先端側に突出する回転制御部が設けられており、上記複数のビットヘッドは、それぞれ拡径した状態において、１つのビットヘッドの上記工具回転方向とは反対側に隣接する他の１つのビットヘッドにおける上記工具回転方向を向くヘッド被当接面に対向する第１位置決め面と、上記回転制御部における上記工具回転方向を向く拡径時被当接面に対向する第２位置決め面とを備え、これら第１位置決め面と第２位置決め面とのうち少なくとも一方が対向する被当接面に当接することによって上記回転軸回りに位置決めされることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された掘削工具において、上記複数のビットヘッドは、上記１つのビットヘッドの第１位置決め面と第２位置決め面とが、当初から拡径した状態において対向する上記他の１つのビットヘッドのヘッド被当接面と上記回転制御部の拡径時被当接面との双方にそれぞれ当接している場合は勿論、当初は他の１つのビットヘッドのヘッド被当接面と回転制御部の拡径時被当接面との一方にだけ当接していて他方とは多少の間隔があいている場合でも、掘削を続けるうちに摩耗が生じることによってこれらヘッド被当接面と回転制御部の拡径時被当接面との双方に当接した状態となる。
【００１１】
そして、このように他の１つのビットヘッドのヘッド被当接面と回転制御部の拡径時被当接面との双方に第１、第２位置決め面が当接した上記１つのビットヘッドにおいては、拡径した状態における工具本体の先端部中央側の部分が、上記他の１つのビットヘッドではなく回転制御部に当接することになるので、掘削時の回転力や打撃力による負荷をビットヘッド同士だけではなく、回転制御部にも分散させて受け止めることができる。
【００１２】
従って、このような回転力や打撃力によるビットヘッドの摩耗を軽減することができ、ビットヘッドが位置決めされなくなって縮径させることができなくなり、掘削工具を回収することができなくなるような事態を防止することができる。また、拡径した状態におけるビットヘッドの外径が摩耗によって必要以上に大きくなってさらに摩耗が進行するのを抑えることができ、ビットヘッドの寿命を延長して掘削チップの寿命までビットヘッドを使い切ることが可能となる。
【００１３】
また、上記第１位置決め面と第２位置決め面とを、角度をもって交差する方向に延びるように形成することにより、第１位置決め面と第２位置決め面の一方に摩耗が大きく生じるように回転力や打撃力が分散されても、他方の摩耗は小さく抑えてビットヘッドを所定の位置に位置決めした状態を維持することができる。このため、掘削工具が回収不能になるのを一層確実に防止することができるとともに、拡径した状態におけるビットヘッドの外径が必要以上に大きくなるのも防ぐことが可能となる。
【００１４】
さらに、上記回転制御部を、上記工具本体に対する上記軸線回りの回転が拘束された状態とすることにより、例えば複数のビットヘッドのうち１つが破損して脱落してしまった場合でも、残りのビットヘッドは軸線回りの回転が拘束された回転制御部によって案内して縮径させることができ、工具本体とともに確実にケーシングパイプ等から抜き出して回収することが可能となる。ここで、このように回転制御部の工具本体に対する軸線回りの回転を拘束するには、１つには回転制御部を工具本体と一体に形成すればよい。
【００１５】
また、上記回転制御部は上記工具本体に着脱可能に取り付けられていてもよく、回転制御部に摩耗や破損が生じた場合でも、回転制御部を交換することによって工具本体は再利用することができる。なお、このような場合に、上述のように回転制御部の工具本体に対する軸線回りの回転を拘束するには、例えば工具本体の先端部中央に回転制御部の後端部が嵌合する嵌合孔を形成し、この嵌合孔と回転制御部の後端部とを互いに嵌合可能な断面多角形状に形成すればよい。そして、このような場合や、上述のように回転制御部を工具本体と一体に形成した場合でも、この回転制御部の先端面にも掘削チップを配設することにより、この掘削チップによっても掘削を行うことができて効率的である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、ビットヘッド同士の摩耗を軽減することができて、ビットヘッドが縮径不能となって掘削工具を回収できなくなるような事態が生じるのを防ぐことができるとともに、掘削チップの寿命までビットヘッドを使い切ることが可能となり、効率的かつ経済的な掘削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるビットヘッドが拡径した状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態におけるビットヘッドが縮径した状態を示す斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態の分解図である。
【図４】図１に示す実施形態におけるビットヘッドが拡径した状態を示す正面図である（ただし、ケーシングトップは図示が略されている。）。
【図５】図１に示す実施形態におけるビットヘッドが縮径した状態を示す正面図である（ただし、ケーシングトップは図示が略されている。）。
【図６】図１に示す実施形態の軸線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１ないし図６は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、工具本体１は、鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした多段の外形円柱状に形成されており、その後端部（図３および図６において右側部分）は最も小径のシャンク部１Ａａとされている。このシャンク部１Ａａに図示されない掘削ロッドを介して掘削装置が連結されて回転力が与えられることにより、工具本体１は掘削時に図中に符号Ｔで示す工具回転方向に回転される。
【００１９】
また、シャンク部１Ａａよりも先端側の工具本体１の先端部には、外径がシャンク部１Ａａから一段大きくなる大径部１Ａｂと、この大径部１Ａｂの先端側に外径が僅かに小さくなる小径部１Ａｃとが形成されており、これら大径部１Ａｂと小径部１Ａｃとの間には段差面１Ａｄが形成される。さらに、小径部１Ａｃの外周には、工具本体１の先端側からリング状のケーシングトップ２が嵌め入れられる。
【００２０】
このケーシングトップ２は、工具本体１と同じく鋼材等の金属材料により形成されて、その内周部は、工具本体１の小径部１Ａｃに嵌め入れ可能な一定内径とされるとともに、外周部は、後端側が工具本体１の大径部１Ａｂよりも僅かに大きな外径で、先端側はこの後端側よりもさらに一段大きな外径の多段状に形成されている。従って、このケーシングトップ２の後端面は、上述のように工具本体１の先端側から嵌め入れられた状態で、工具本体１の先端部の上記段差面１Ａｄに当接可能とされる。
【００２１】
さらに、このケーシングトップ２の外周部には、その後端側に嵌め込まれるようにして図示されない円筒状のケーシングパイプが連結され、溶接等によってケーシングトップ２に接合される。このケーシングパイプは、やはり鋼材等の金属材料により形成されて、ケーシングトップ２の外周部の後端側に嵌め入れ可能な一定内径と、外周部の先端側と略等しい一定外径とを有しており、その先端面がケーシングトップ２の外周部先端側の後端面に突き合わされた上で、これら突き合わされた先端面と後端面の間が接合されてケーシングトップ２と一体化され、本実施形態の掘削工具によって形成された掘削孔内にケーシングトップ２とともに挿入されてゆく。
【００２２】
また、工具本体１の先端部の外周には、掘削時に発生する繰り粉（掘削屑）を排出するための排出溝３Ａ、３Ｂが周方向に間隔をあけて複数条ずつ形成されている。本実施形態では、工具回転方向Ｔとは反対側の周方向に幅広の排出溝３Ａと工具回転方向Ｔ側の幅狭の排出溝３Ｂとが一対とされて、このような排出溝３Ａ、３Ｂの対が三対、周方向に等間隔に形成されている。さらに、これら対をなす排出溝３Ａ、３Ｂの間において、工具本体１の先端面には、工具本体１の外周側に向かうに従い後端側に向かう傾斜面３Ｃが、排出溝３Ａの工具回転方向Ｔとは反対側の縁部近傍から排出溝３Ｂの工具回転方向Ｔとは反対側の縁部近傍に亙って形成されている。
【００２３】
さらにまた、工具本体１内には、シャンク部１Ａａの後端面から軸線Ｏに沿ってブロー孔１Ｂが形成されており、このブロー孔１Ｂはシャンク部１Ａａ内で３つに分岐して工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向けて延び、それぞれ排出溝３Ａの内周側において上記傾斜面３Ｃに開口している。また、このブロー孔１Ｂは、小径となりつつ軸線Ｏに沿って工具本体１の先端側にも延びている。
【００２４】
さらに、工具本体１の先端部には、周方向において三対の排出溝３Ａ、３Ｂの間に、上記軸線Ｏから偏心した回転軸Ｌを中心とする断面円形のビット取付孔４Ａがそれぞれ形成されて工具本体１の先端面に開口している。従って、本実施形態では３つのビット取付孔４Ａが工具本体１の先端部に形成される。これらのビット取付孔４Ａの回転軸Ｌは、それぞれ軸線Ｏと平行で軸線Ｏとの間隔は互いに等しく、周方向に等間隔に配設されている。
【００２５】
また、工具本体１には、その先端部の外周面から軸線Ｏに垂直な１つの平面に沿って、これらのビット取付孔４Ａの内周面の回転軸Ｌに直交する断面がなす円の接線方向に延びるピン孔４Ｂがそれぞれ形成されていて、これらのピン孔４Ｂは図６に示すようにビット取付孔４Ａの内周面に断面半円状に開口している。ここで、これらのピン孔４Ｂの工具本体１の先端部外周面における開口部は、図６に示すように上記ケーシングトップ２を工具本体１先端部に嵌め入れてケーシングトップ２の後端面を工具本体１先端部の最大外径となる部分の先端面に当接させた状態で、ケーシングトップ２によって覆われる位置に配設されている。
【００２６】
さらにまた、工具本体１の先端部中央には、軸線Ｏに沿って回転制御部取付孔４Ｃが形成されて工具本体１の先端面に開口している。この回転制御部取付孔４Ｃは、その後端側が断面円形の円形孔４Ｃａに形成されるとともに、工具本体１の先端面に開口する先端側は円形孔４Ｃａの断面がなす円より大きな内接円を有する断面多角形状の多角形孔４Ｃｂに形成され、この多角形孔４Ｃｂの断面がなす多角形は本実施形態では正六角形とされている。なお、排出溝３Ａ、３Ｂ、ビット取付孔４Ａ、および回転制御部取付孔４Ｃの開口部と傾斜面３Ｃを除く工具本体１の先端面は、軸線Ｏに垂直な平坦面とされている。
【００２７】
また、３つの上記ビット取付孔４Ａの断面がなす円の接線方向にそれぞれ延びる３つのピン孔４Ｂのうち１つのピン孔４Ｂ（図４および図５において右上から左下に延びるピン孔４Ｂ。あるいは図６に示すピン孔４Ｂ）は、この回転制御部取付孔４Ｃの円形孔４Ｃａにまで達して、この円形孔４Ｃａの断面がなす円の接線方向に延び、円形孔４Ｃａの内周面に断面半円状に開口するように形成されている。さらに、上記ブロー孔１Ｂの小径となりつつ軸線Ｏに沿って先端側に延びる部分は、この回転制御部取付孔４Ｃの円形孔４Ｃａの底面に開口している。
【００２８】
さらにまた、上記ビット取付孔４Ａには、ビットヘッド５が回転軸Ｌ回りに回転自在に取り付けられる。従って、本実施形態では、工具本体１の先端面に３つのビットヘッド５が取り付けられる。このビットヘッド５は、先端側から見て概略扇形をなす厚板状（ブロック状）のヘッド本体５Ａを先端側に有するとともに、このヘッド本体５Ａの後端側には円柱状の取付軸５Ｂがヘッド本体５Ａと一体に形成されたものであり、これらヘッド本体５Ａと取付軸５Ｂとは工具本体１等と同じく鋼材等の金属材料によって形成されている。また、ヘッド本体５Ａの先端面には、ビットヘッド５よりも高硬度な超硬合金等の硬質材料よりなる掘削チップ６が複数（多数）埋め込まれて配設されている。
【００２９】
取付軸５Ｂは、ビット取付孔４Ａに嵌め入れ可能な外径の円柱状に形成され、その長さはビット取付孔４Ａの深さよりも僅かに短い。また、ヘッド本体５Ａの後端面は取付軸５Ｂの中心線に垂直な平坦面とされており、取付軸５Ｂの外周面には、このヘッド本体５Ａの後端面を工具本体１の先端面に当接させて取付軸５Ｂをビット取付孔４Ａに嵌め入れた状態で、回転軸Ｌ方向にビット取付孔４Ａ内周面への上記ピン孔４Ｂの開口部に合わせた位置に、断面略半円状の環状溝５Ｃが形成されている。
【００３０】
このようなビットヘッド５は、上記取付軸５Ｂをビット取付孔４Ａに挿入してヘッド本体５Ａの後端面を工具本体１の先端面に当接させた状態で、図３ないし図６に示すように各ピン孔４Ｂに円柱状のピン７をそれぞれ嵌め入れて固定することにより、このピン７が部分的にビット取付孔４Ａの内周面から突出して取付軸５Ｂの環状溝５Ｃに嵌り込んで回転軸Ｌ回りに回転自在に、かつ工具本体１の先端側に抜け止めされて取り付けられる。また、上記１つのピン孔４Ｂに嵌め入れられるピン７Ａは、他の２つのピン孔４Ｂに嵌め入れられるピン７よりも長く、その端部は回転制御部取付孔４Ｃの円形孔４Ｃａの内周面からも部分的に突出する。
【００３１】
こうして工具本体１に取り付けられたビットヘッド５は、ヘッド本体５Ａが岩盤等に押し付けられた状態で工具本体１が掘削時の工具回転方向Ｔに回転したときには、この岩盤等との摩擦により、図１および図４に示すように回転軸Ｌ回りに工具回転方向Ｔとは反対向きのヘッド回転方向Ｒに回転して、ビットヘッド５のヘッド本体５Ａの軸線Ｏからの外径が工具本体１の大径部１Ａｂおよびケーシングトップ２の外径よりも大きくなるように拡径して位置決めされる。
【００３２】
また、これとは逆に、工具本体１が掘削時の工具回転方向Ｔとは反対側に回転したときには、やはり岩盤等との摩擦によって図２および図５に示すようにビットヘッド５が回転軸Ｌ回りに上記ヘッド回転方向Ｒとは反対側に回転し、ヘッド本体５Ａの軸線Ｏからの外径が工具本体１の先端部の小径部１Ａｃの外径よりも小さくなるように縮径して位置決めされる。
【００３３】
一方、このビットヘッド５のヘッド本体５Ａの側面には、工具本体１の３つのビット取付孔４Ａの回転軸Ｌを通る軸線Ｏを中心とした円筒面の外周側に、上述のようにビットヘッド５がヘッド回転方向Ｒに回転して位置決めされたとき、図４に示すようにヘッド本体５Ａの先端面と側面との交差稜線がヘッド本体５Ａにおいて最も外周側にあって軸線Ｏを中心とした工具本体１先端部の大径部１Ａｂの外径よりも大きな外径の円筒面上に略位置するように、第１外周面５Ａａが形成されている。
【００３４】
また、ヘッド本体５Ａの側面には、この第１外周面５Ａａからヘッド回転方向Ｒ側に向けて順に連なるように、ビットヘッド５がヘッド回転方向Ｒに回転して位置決めされたとき、図５に示すようにヘッド本体５Ａの先端面と側面との交差稜線がヘッド本体５Ａにおいて最も外周側にあって軸線Ｏを中心とした工具本体１先端部の小径部１Ａｃの外径よりも僅かに小さな外径の円筒面上に略位置する第２外周面５Ａｂと、この第２外周面５Ａｂと鈍角に交差する方向に延びる平面状の第３外周面５Ａｃとが形成されている。なお、これら第１、第２、第３外周面５Ａａ、５Ａｂ、５Ａｃは、ビットヘッド５が拡径した状態で、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い工具本体１の内周側に向かうように僅かに傾斜している。
【００３５】
さらに、ヘッド本体５Ａの側面には、これら第１、第２、第３外周面５Ａａ、５Ａｂ、５Ａｃとは反対側に、第３外周面５Ａｃからヘッド回転方向Ｒ側に向けて順に連なるように、第３外周面５Ａｃに鋭角に交差する方向に延びる軸線Ｏに平行な平面状の第１位置決め面５Ａｄと、この第１位置決め面５Ａｄに対して本実施形態では鈍角の角度をもって交差する方向に延びるやはり軸線Ｏに平行な平面状の第２位置決め面５Ａｅとが形成されている。
【００３６】
さらにまた、本実施形態では、この第２位置決め面５Ａｅからヘッド回転方向Ｒ側に向けて順に、第２位置決め面５Ａｅに対して僅かに凹む軸線Ｏに平行な凹円筒面５Ａｆと、この凹円筒面５Ａｆに接する該凹円筒面５Ａｆよりも半径の大きな回転軸Ｌを中心とした凸円筒面５Ａｇと、この凸円筒面５Ａｇに接するとともに上記第１外周面５Ａａに鋭角に交差する方向に延びる軸線Ｏに平行な平面状のヘッド被当接面５Ａｈとが連なるように形成されている。
【００３７】
そして、これらビットヘッド５のヘッド本体５Ａによって囲まれる工具本体１の先端部中央の上記回転制御部取付孔４Ｃには、軸線Ｏに沿って該軸線Ｏ方向先端側に突出する回転制御部８Ａが先端部に形成された回転制御部材８が、本実施形態では着脱可能に取り付けられている。この回転制御部材８は、先端部が軸線Ｏを中心とした概略正三角柱状の上記回転制御部８Ａとされるとともに、この回転制御部８Ａの後端側は回転制御部取付孔４Ｃの多角形孔４Ｃｂに嵌め入れ可能な大きさと断面形状（本実施形態では正六角形）を有する多角柱部８Ｂとされ、さらにこの多角柱部８Ｂの後端側は回転制御部取付孔４Ｃの上記円形孔４Ｃａに嵌め入れ可能な円柱部８Ｃとされて、工具本体１やビットヘッド５と同様に鋼材等の金属材料により同軸に一体形成されている。
【００３８】
また、この円柱部８Ｃには、回転制御部８Ａの軸線Ｏに垂直な後端面を工具本体１の先端面に当接させて多角柱部８Ｂと円柱部８Ｃとを回転制御部取付孔４Ｃの多角形孔４Ｃｂと円形孔４Ｃａに嵌め入れた状態で、軸線Ｏ方向において円形孔４Ｃａへの上記１つのピン孔４Ｂの開口部に合わせた位置に、断面略半円状の環状溝８Ｄが形成されており、上記１つのピン孔４Ｂに嵌め入れられた長いピン７Ａが円形孔４Ｃａの内周面から突出してこの環状溝８Ｄに嵌り込むことにより、回転制御部材８は軸線Ｏ方向先端側に抜け止めされる。さらに、上記多角柱部８Ｂが多角形孔４Ｃｂに嵌り込むことにより、回転制御部材８および回転制御部８Ａは工具本体１に対する軸線Ｏ回りの回転が拘束される。
【００３９】
さらにまた、回転制御部８Ａの後端面から先端面までの高さは、図６に示すようにビットヘッド５のヘッド本体５Ａの厚さと等しくされて、回転制御部８Ａの先端面はヘッド本体５Ａの先端面と面一とされ、この回転制御部８Ａの先端面にも掘削チップ６が複数（多数）埋め込まれて配設されている。また、回転制御部材８の円柱部８Ｃの後端面からは、工具本体１の軸線Ｏに沿って先端側に延びたブロー孔１Ｂに連通するブロー孔８Ｅが軸線Ｏに沿って形成されており、この回転制御部材８のブロー孔８Ｅは回転制御部８Ａにおいて回転制御部８Ａの先端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜して、掘削チップ６を避けるようにして回転制御部８Ａの先端面に開口している。
【００４０】
さらに、概略三角形柱状をなす回転制御部８Ａの３つの側面には、掘削時の工具回転方向Ｔとは反対側に位置してこの工具回転方向Ｔを向く平面状の拡径時被当接面８Ａａと、掘削時の工具回転方向Ｔ側に位置してこの工具回転方向Ｔとは反対側を向く平面状の縮径時被当接面８Ａｂと、これら拡径時被当接面８Ａａと縮径時被当接面８Ａｂとの間に位置して僅かに突出する軸線Ｏを中心とした凸円筒面８Ａｃとが形成されている。これら拡径時被当接面８Ａａ、縮径時被当接面８Ａｂ、および凸円筒面８Ａｃは軸線Ｏに平行に延びるように形成される。
【００４１】
拡径時被当接面８Ａａと縮径時被当接面８Ａｂとは僅かに鈍角に交差する方向に延びており、また凸円筒面８Ａｃの軸線Ｏからの半径は、ビットヘッド５のヘッド本体５Ａが回転軸Ｌ回りに回転したときにこのヘッド本体５Ａの上記凸円筒面５Ａｇが摺接可能であるとともに、上記凹円筒面５Ａｆに嵌め込み可能な大きさとされている。また、上記ブロー孔８Ｅは回転制御部８Ａの後端部で軸線Ｏに垂直に３つに分岐して、回転制御部８Ａの３つの側面の各凸円筒面８Ａｃにも開口している。
【００４２】
このような掘削工具において、ビットヘッド５のヘッド本体５Ａが掘削時のヘッド回転方向Ｒとは反対側に回転して縮径した状態では、図４に示すように周方向に隣接するビットヘッド５のヘッド本体５Ａ同士で、掘削時の工具回転方向Ｔとは反対側に位置するヘッド本体５Ａのヘッド被当接面５Ａｈの外周部に、掘削時の回転方向Ｔ側に位置するヘッド本体５Ａの第１位置決め面５Ａｄの内周部が当接するとともに、このヘッド被当接面５Ａｈの内周部が回転制御部８Ａの縮径時被当接面８Ａｂに当接してビットヘッド５が位置決めされる。
【００４３】
こうして縮径した状態で、各ヘッド本体５Ａの軸線Ｏからの外径は、上述のように工具本体１の先端部の小径部１Ａｃの外径よりも僅かに小さいので、ケーシングパイプの後端側からビットヘッド５ごと工具本体１を挿入することができ、段差面１Ａｄがケーシングトップ２の後端面に当接したところで、工具本体１は軸線Ｏ方向に位置決めされる。このとき、各ビットヘッド５のヘッド本体５Ａは、ケーシングトップ２の先端側に突出させられる。
【００４４】
そこで、この状態で、ヘッド本体５Ａと回転制御部８Ａの先端面を岩盤等に当接させ、掘削ロッドを介して掘削装置から工具本体１に掘削時の工具回転方向Ｔへの回転力と、軸線Ｏ方向先端側への推力とを与えると、ビットヘッド５は上述のように岩盤等との摩擦によって回転軸Ｌ回りに掘削時のヘッド回転方向Ｒに回転し、これに伴いヘッド本体５Ａが拡径してゆく。このとき、ヘッド本体５Ａの上記凸円筒面５Ａｇが回転制御部８Ａの凸円筒面８Ａｃに摺接しながらヘッド本体５Ａは回転する。
【００４５】
そして、これらのビットヘッド５のヘッド本体５Ａは、拡径した状態において、周方向に隣接するビットヘッド５同士で１つのビットヘッド５のヘッド本体５Ａの掘削時における工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する他の１つのビットヘッド５のヘッド本体５Ａと、上記回転制御部８Ａとのうち少なくとも一方に当接することによって上記回転軸Ｌ回りに位置決めされる。
【００４６】
具体的に、本実施形態においては、各ビットヘッド５が掘削時のヘッド回転方向Ｒに回転すると、上記１つのビットヘッド５のヘッド本体５Ａの第１位置決め面５Ａｄが、この１つのビットヘッド５の掘削時の回転方向Ｔとは反対側に隣接する上記他の１つのビットヘッド５のヘッド本体５Ａにおけるヘッド被当接面５Ａｈの内周部に対向するように接近するとともに、上記１つのビットヘッド５のヘッド本体５Ａにおける第２位置決め面５Ａｅは、このヘッド本体５Ａが拡径する際に該ヘッド本体５Ａの凸円筒面５Ａｇが摺接した回転制御部８Ａの凸円筒面８Ａｃに連なる拡径時被当接面８Ａａに対向するように接近する。
【００４７】
そして、このように接近する第１位置決め面５Ａｄとヘッド被当接面５Ａｈの対および第２位置決め面５Ａｅと拡径時被当接面８Ａａの対のうち、製造誤差等によっていずれか一方の対が先に当接すれば、その時点でビットヘッド５は掘削時のヘッド回転方向Ｒに位置決めされてヘッド本体５Ａが拡径した状態となり、他方の対の間には極僅かな間隔があけられる。また、両方の対が同時に当接してもよく、この場合には上述のような間隔はあけられない。
【００４８】
こうしてビットヘッド５のヘッド本体５Ａが拡径して位置決めされたなら、掘削装置による回転力と推力に加えて、シャンク部１Ａａに連結された掘削ロッドに備えられた図示されないハンマにより軸線Ｏ方向先端側に打撃力を与えることにより、ヘッド本体５Ａと回転制御部８Ａの先端面に配設された硬質な掘削チップ６によって岩盤等を破砕して掘削しつつ工具本体１を前進させ、掘削孔を形成する。このとき、上記ブロー孔１Ｂ、８Ｅからは圧縮空気等が噴出され、掘削により生じた繰り粉を排出溝３Ａ、３Ｂからケーシングパイプと掘削ロッドとの間を通して排出する。
【００４９】
また、ケーシングトップ２の後端面は、工具本体１先端部の段差面１Ａｄに当接しているので、ケーシングトップ２とこれに接合されたケーシングパイプは工具本体１の前進に伴って掘削孔に挿入されてゆく。なお、ケーシングパイプと掘削ロッドは、掘削孔の深さにより、必要に応じて順次継ぎ足されてゆく。
【００５０】
さらに、上述のように第１位置決め面５Ａｄとヘッド被当接面５Ａｈの対および第２位置決め面５Ａｅと拡径時被当接面８Ａａの対のうち、当初はいずれか一方の対だけが当接し、他方の対は間に極僅かな間隔をあけて対向しているだけの場合でも、こうして回転力と推力および打撃力を工具本体１に与えて掘削を続けるうちには、これら回転力、推力、打撃力によって上記一方の対に摩耗が生じてヘッド本体５Ａが僅かに掘削時のヘッド回転方向Ｒに回転することになる。
【００５１】
従って、これに伴い他方の対の間にあいていた間隔がなくなり、上記１つのビットヘッド５は、その掘削時の工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する他の１つのビットヘッド５と回転制御部８Ａとの双方に当接して支持され、位置決めされた状態となる。なお、こうしてビットヘッド５が位置決めされた状態で、回転制御部８Ａの上記凸円筒面８Ａｃは、ヘッド本体５Ａの上記凹円筒面５Ａｆに嵌り込む。
【００５２】
このようにビットヘッド５が拡径して位置決めされた状態で掘削を行い、所定の深さの掘削孔を形成するとともに、この掘削孔にケーシングパイプを挿入したなら、工具本体１の掘削時の回転方向Ｔとは反対側に回転させることにより、ビットヘッド５を掘削時のヘッド回転方向Ｒとは反対側に回転させてヘッド本体５Ａを縮径した状態に位置決めする。この状態で、工具本体１はケーシングトップ２およびケーシングパイプ内を軸線Ｏ方向後端側に通過可能であるので、掘削ロッドごと引き抜くことによって工具本体１をビットヘッド５とともに回収することができる。
【００５３】
このような構成の掘削工具においては、当初は上記１つのビットヘッド５が、その掘削時の工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する他の１つのビットヘッド５と回転制御部８Ａとのうち一方に当接した状態であっても、掘削を行ううちには双方に当接して位置決めされた状態となる。そして、これ以降は、この１つのビットヘッド５に掘削時に作用する回転力や打撃力、あるいは推力による負荷が、上記他の１つのビットヘッド５と回転制御部８Ａとに分散されて受け止められることになる。
【００５４】
従って、上記構成の掘削工具においては、このような負荷がビットヘッド５同士の間だけに作用するのに比べてビットヘッド５におけるヘッド本体５Ａの摩耗を軽減することができ、摩耗によってヘッド本体５Ａが位置決めされなくなって縮径不能となり、掘削工具を回収することができなくなるような事態が生じるのを防止することができる。また、ヘッド本体５Ａの摩耗によって拡径した状態のヘッド本体５Ａの外径が必要以上に大きくなるのも防ぐことができて、掘削チップ６が摩耗するまでビットヘッド５の寿命を延長することが可能となり、効率的かつ経済的な掘削作業を行うことができる。
【００５５】
また、本実施形態では、こうして掘削時の工具回転方向Ｔとは反対側に隣接する他の１つのビットヘッド５と回転制御部８Ａとに対向して当接する上記１つのビットヘッドのヘッド本体５Ａの第１位置決め面５Ａｄと第２位置決め面５Ａｅとが角度をもって交差する方向に延びている。従って、これら第１、第２位置決め面５Ａｄ、５Ａｅがそれぞれ当接する上記他の１つのビットヘッド５のヘッド本体５Ａにおけるヘッド被当接面５Ａｈと回転制御部８Ａの拡径時被当接面８Ａａも、ビットヘッド５のヘッド本体５Ａが拡径した状態において、第１、第２位置決め面５Ａｄ、５Ａｅがなす上記角度と等しい角度で交差する方向に配設される。
【００５６】
このため、第１位置決め面５Ａｄと第２位置決め面５Ａｅとのうちの一方に大きな摩耗を生じさせる方向に回転力や打撃力、推力による負荷が作用しても、これと角度をもって交差する方向に延びる第１位置決め面５Ａｄと第２位置決め面５Ａｅとのうちの他方に大きな摩耗が生じるのは避けることができる。これにより、ビットヘッド５のヘッド本体５Ａが所定の位置に拡径して位置決めされた状態は維持することができるので、掘削時のヘッド本体５Ａの外径が必要以上に大きくなるのを一層確実に防止することが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、第１位置決め面５Ａｄと第２位置決め面５Ａｅとが鈍角の角度をもって交差する方向に延びているが、直角や、場合によっては鋭角あるいは１８０°を超える角度で交差する方向に延びていてもよい。また、上述のように第１位置決め面５Ａｄと第２位置決め面５Ａｅとのうちの他方に大きな摩耗が生じるのを避ける効果を期待しなければ、第１位置決め面５Ａｄと第２位置決め面５Ａｅとは、面一となる方向や平行な方向に延びていてもよい。
【００５８】
さらに、本実施形態では、回転制御部８Ａが工具本体１に着脱可能に取り付けられる回転制御部材８に形成されているが、この回転制御部材８は、回転制御部８Ａの後端側の多角柱部８Ｂが工具本体１の回転制御部取付孔４Ｃにおける多角形孔４Ｃｂに嵌め入れられることにより、軸線Ｏ回りの回転が拘束された状態で取り付けられる。このため、例えば複数（３つ）のビットヘッド５のヘッド本体５Ａのうち１つが破損して脱落してしまったような場合でも、残りのビットヘッド５はヘッド本体５Ａを軸線Ｏ回りの回転が拘束された回転制御部８Ａによって案内して縮径させることができ、これら残りのビットヘッド５と工具本体１を確実に回収して再利用することが可能となる。
【００５９】
なお、このように回転制御部８Ａの軸線Ｏ回りの回転を拘束するには、本実施形態のように回転制御部８Ａが設けられた回転制御部材８を工具本体１に着脱可能に取り付けるほかに、この回転制御部８Ａを工具本体１に直接一体に形成してもよい。ただし、この場合には、回転制御部８Ａに摩耗や破損が生じると、工具本体１全体を交換しなければならなって非経済的である。
【００６０】
そこで、このような回転制御部８Ａの摩耗や破損による工具本体１の交換を避けるためには、本実施形態のように回転制御部８Ａが設けられた回転制御部材８を工具本体１に着脱可能に取り付けるのが望ましい。そして、こうして回転制御部８Ａを着脱可能な回転制御部材８に設けた場合は勿論、上述のように回転制御部８Ａを工具本体１に一体に形成した場合でも、この回転制御部８Ａの先端面にも本実施形態のように掘削チップ６を配設することにより、一層効率的な掘削を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１  工具本体
２  ケーシングトップ
５  ビットヘッド
５Ａ  ヘッド本体
５Ａｄ  第１位置決め面
５Ａｅ  第２位置決め面
５Ａｈ  ヘッド被当接面
６  掘削チップ
８  回転制御部材
８Ａ  回転制御部
８Ａａ  拡径時被当接面
Ｏ  工具本体１の軸線
Ｔ  掘削時の工具回転方向
Ｌ  ビットヘッド５の回転軸
Ｒ  掘削時のヘッド回転方向
【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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