(57)【要約】【課題】土木工事等で地中に穿孔するために使用されるスクリューオーガ用の掘削ヘッドであって、掘削中に岩石等に当たってもビットの刃先が損傷しにくく、大きな断続的衝撃が生じにくく、しかも穴曲がりが生じにくい掘削ヘッドを提供すること。【解決手段】外周部に螺旋翼が設けられたスクリューオーガロッドの先端部に装着される掘削ヘッドであって、基部が前記スクリューオーガロッドに取り付けられる基軸の外周部に、外径の等しい３条の螺旋翼が設けられ、これら３条の螺旋翼の先端部に、尖った刃先部を有する複数の小形ビットがそれぞれ取り付けられているスクリューオーガ用掘削ヘッド。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に螺旋翼が設けられたスクリューオーガロッドの先端部に装着される掘削ヘッドであって、基部が前記スクリューオーガロッドに取り付けられる基軸の外周部に、外径の等しい３条の螺旋翼が設けられ、これら３条の螺旋翼の先端部に、尖った刃先部を有する複数の小形ビットがそれぞれ取り付けられていることを特徴とするスクリューオーガ用掘削ヘッド。
【請求項２】
小形ビットが、円錐状の尖った刃先部を備え、螺旋翼に固着されたホルダに軸回りに回転自在に保持されたコニカルビットである請求項１に記載のスクリューオーガ用掘削ヘッド。
【請求項３】
掘削ヘッドの先端部が、前記複数のコニカルビット群により中央部が突出する概略円錐状に形成されている請求項１又は２に記載のスクリューオーガ用掘削ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事等で地中に穿孔するために使用されるスクリューオーガ用の掘削ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外周部に螺旋翼が設けられた回転軸の先端部に掘削ヘッドを装着し、軸回りに回転させつつ地中に穿孔するスクリューオーガ装置（アースオーガとも呼ばれる）が土木工事、建設工事等に使用されている。従来このスクリューオーガ装置に使用されてきた掘削ヘッドは、例えば鋼製の台金の先端部に超硬合金製の尖った刃先を有する複数の小形ビットを植設したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の掘削ヘッドは、複数の小形ビットが台金に固着されていたので、掘削中に岩石等に当たった時に刃先が逃げることができず、損傷を受けやすいという問題点があった。また、掘削によって生じた繰粉が穴底からうまく排出されにくいという問題点もあった。
【０００４】
このような問題点を解決するものとして、直径方向に対向するように設けられた２条の螺旋翼を有する掘削刃の前記螺旋翼の周縁部及び下端に多数の小形ビットを取り付けたスクリューオーガ用掘削刃が提案されている（意匠登録第１１０５５９５号、実用新案登録第３０６８４６２号）。この新しく開発された掘削刃は、軸回りに回転自在な小形のビット（コーン刃）が設けられていて、岩石等に当たった時に当該コーン刃が回転して逃げることができるため、損傷しにくいという利点があるが、２条の螺旋翼が直径方向に対向するように設けられ、これら２条の螺旋翼にそれぞれ設けた小型ビットで掘削を行うものであるから、掘削中に岩石等に遭遇したときは、２条の螺旋翼に設けたビットが当該岩石に当たるたびに断続的な衝撃を受け、スクリューオーガ装置全体が上下に振動して、円滑な掘削ができなくなるおそれがある。また、螺旋翼自体が先端側の外径が小さくなるように全体として円錐状の尖った形状となっているので、芯ぶれにより、掘削される穴が曲がりやすいというおそれもある。
【０００５】
そこで本発明は、掘削中に岩石等に当たってもビットの刃先が損傷しにくく、断続的な衝撃をうけにくく、しかも穴曲がりが生じにくい掘削ヘッドを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかるスクリューオーガ用掘削ヘッドは、外周部に螺旋翼が設けられたスクリューオーガロッドの先端部に装着される掘削ヘッドであって、基部が前記スクリューオーガロッドに取り付けられる基軸の外周部に、外径の等しい３条の螺旋翼が設けられ、これら３条の螺旋翼の先端部に、尖った刃先部を有する複数の小形ビットがそれぞれ取り付けられていることを特徴としている。
【０００７】
この掘削ヘッドは、３条の螺旋翼が並列に設けられているので、円周方向における螺旋翼同士の間隔が小さく、先端部における小形ビットの密度も高くなる。このため、掘削中に岩石等掘削しにくい物体に当たっても、断続的な衝撃が比較的小さくてすむ。この小形ビットとしては、円錐状の刃先部を有し、該刃先部が軸回りに回転自在な、いわゆるコニカルビットを用いるのが好ましい。また、胴部における３条の螺旋翼の外径をほぼ一定にしておくことにより、芯ぶれが生じにくくなる結果、穴曲がりが少なくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された本発明の実施形態に基づいて、具体的に説明する。
【０００９】
この掘削ヘッド１は、中心部に本体となる基軸２が設けられている。この基軸２の後端部（下向き掘削時には上端に位置する部分）には、掘削装置に接続されたスクリューオーガロッド５に取り付けるための６角形の基部７が一体に設けられている。この基部７の中間部には逸脱防止用のピンを挿入する溝７ａが設けられており、該基部の付け根となる部分には、スクリューロッド５に嵌合するときの位置決めのための円形のカラー９が設けられている。基軸２の芯部には、繰粉排出用のエア、水等を通すフラッシングホール４が設けられていて、このフラッシングホール４は掘削ヘッド１の頭部に開口している。図示例では、フラッシングホール４が、掘削ヘッド１の先端部ではなく、先端部よりも若干後よりの位置に斜め横向きに設けられているので、例えば粘土層等の掘削時に当該フラッシングホールが詰まりにくいという利点があるが、掘削条件によっては、掘削ヘッド１の最先端部に前向きに設けておいてもよい。なお、このフラッシングホール４の開口部には、ゴム等の逆止弁が設けられ、流体が掘削ヘッド内に逆流しないようになっている。
【００１０】
基軸２の外周部には３条の螺旋翼１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）が等間隔で並列に溶接固着されている。これら３条の螺旋翼１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、１番目の螺旋翼１０ａの基部側端部は、前記カラー９に溶接固着されている。また、２番目の螺旋翼１０ｂの基部側端部は、前記カラー９よりも先端側の基軸胴部に溶接固着されており、３番目の螺旋翼１０ｃの基部はさらに先端側に溶接固着されている。なお、３条の螺旋翼１０ａ，１０ｂ，１０ｃの外径はほぼ等しくなっている。
【００１１】
３条の螺旋翼１０ａ，１０ｂ，１０ｃの先端部は、ほぼ同じレベルに切り揃えられていて、その先端側には、概略円錐状のヘッド１５が機軸２の先端部に固着されている。このヘッド１５は、基部を基軸２に嵌合してロックピン１６で固定されるもので、特に摩耗しやすい掘削ヘッド先端部が摩耗した時に、このヘッド１５を取り外して新しいものと交換できるようになっている。このヘッド１５と３条の螺旋翼１０ａ，１０ｂ，１０ｃには複数の小形ビット２０，…がそれぞれ取り付けられている。これら小型ビット２０，…は、それぞれが取り付けられている螺旋翼１０の傾斜方向にほぼ沿うように傾けて設けられている。また、前記ヘッド１５には複数（図示例では３個）の小型ビット２０，…が設けられていて、掘削ビットの先端部は、これら小型ビット群によって側面視概略円錐状を呈している。
【００１２】
図示例では、小形ビット２０は、円錐状の刃体を有し、軸回りに回転自在に保持されたいわゆるコニカルビットである。このビット２０は、図に示すように、螺旋翼１０に溶接固着される円筒状のホルダ２１と該ホルダに回転自在に嵌合するビット本体２２とで構成される。ビット本体２２は、前記ホルダ２１に嵌合する軸部２２ａと円錐状に尖った頭部（刃先部）２２ｂと、該頭部と軸部の境界部に設けられた鍔２２ｃとからなる。頭部２２ｂには、超硬合金製の円錐状チップ２３が植設されている。なお、コニカルビット２０は、螺旋翼１０の伸びる方向に沿って傾斜させて設けられている。
【００１３】
ホルダ２１内には割れ目付きの筒状バネ２１ａが内嵌されており、この筒状バネ２１ａがその内部に挿入されているビットの軸部２２ａを保持する。なお、この実施形態では、ビット本体２２をホルダ２１から抜き取るときは、軸部２２ａの後端部をロッド等を介してハンマーで打撃することにより、比較的簡単にホルダ２１から抜き取ることができる。このため、損傷したり摩耗したビットを交換するのが容易である。ビット本体２２のホルダ２１への取付け方法としては、上記のような割れ目付き筒状バネ２１ａを用いるかわりに、他の適当な方法を採用することができる。例えば、ビット本体の軸部に円周方向の環状の溝を設け、この環状の溝にゆるく嵌合する抜け止めピンをホルダ外周部から挿入することにより、ビット本体をホルダに回転自在に取り付ける方法等がある。
【００１４】
この掘削ヘッド１は、スクリューロッド５の先端部に装着して使用される。この場合における掘削ヘッドの装着は、基部７をスクリューロッド５の先端部の中空部にカラー９が当たるまで嵌合し、スクリューロッド５の側面から横方向のピンを挿入して固定することにより行う。この時、ピンは基部に設けられている溝７ａに挿入された状態となり、掘削ヘッド１の逸脱が防止される。
【００１５】
掘削ヘッド１を取り付けたスクリューロッド５の上端部を公知の掘削装置（アースオーガ）１００の掘削部１０１に取り付け、掘削ヘッド１を地面に押し付けつつ、回転と推力を付与する。すると、複数のコニカルビットが地面に当接し、その尖った刃先で地盤が掘削される。掘削部１０１は、レール１０３に沿って上下移動する。なお、掘削中は、必要に応じて水又はエアをスクリューロッド５の中空部を通して掘削ヘッド１のフラッシングホール４に供給し、該掘削ヘッドの先端部から吐出させる。なお、このフラッシングホール４を通して、セメントミルク等の地盤強化剤を吐出させることもできる。
【００１６】
掘削ヘッド１の先端部には、全体形状が概略円錐状となるように多数のコニカルビット２０，…が設けられているので、これらビットにより効率よく掘削が行われる。掘削によって生じた繰粉（土砂等）は、掘削ヘッド１の３条の螺旋翼１０に案内されて上向きに送られ、スクリューロッド５の螺旋翼に引き渡されて、該螺旋翼によって案内されつつ穴外に排出される。この掘削ヘッド１は、先端部以外の胴部の外径がほぼ等しくなっていて、掘削された穴壁によって軸心が維持されるので、穴曲がりが生じにくい。
【００１７】
一方、掘削箇所の地中に岩石等が存在している場合は、掘削ヘッド１の刃先部（先端部）に配置されている多数のコニカルビット群が当該岩石に当接して衝撃を受ける。岩石は掘削されにくく、コニカルビットの刃先部に大きな抵抗力が負荷されるが、コニカルビットは、ホルダ２１の軸回りに回転自在であるから、刃先の特定の部分に大きな力が作用することが避けられ、損傷が生じにくい。
【００１８】
さらに、この掘削ヘッドは、３条の螺旋翼１０ａ，１０ｂ，１０ｃが軸心回りに等間隔（１２０度間隔）で設けられているので、先端部のビットの密度が高く、岩石等が存在しても断続的な衝撃は比較的小さい。このため、ビットの損傷が生じにくいのみならず、掘削装置１００に上下方向の大きな振動等が生じず、掘削装置のトラブルや騒音の発生等も少なくてすむ。
【００１９】
このように、岩石等に当接した時の衝撃を小さくする点では、螺旋翼の数が多いほど有利であるが、４条以上とすると、螺旋翼同士の間隔が小さくなり過ぎて、繰粉の排出に支障が生じるおそれがある。このため、螺旋翼の数は、３条とするのが最も好ましい。なお、以上の説明では、小形ビット２０として、円錐状の刃先を有する軸回りに回転自在なコニカルビットを設けた例について説明したが、場合によっては、通常の硬質刃先部を有する固定式の小形ビットでもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる掘削ヘッドは、スクリューロッドに取り付けられる軸の回りに３条の螺旋翼を並列に設け、その先端部にそれぞれ複数の小形ビットを設けたので、穴曲がりが生じず安定した掘削を効率よく行うことが可能である。また、螺旋翼が３条設けられており、ほぼ同じレベルに切り揃えられたその先端部に、それぞれ複数の小形ビットが設けられているので、掘削ヘッド刃先部のビットの密度が高く、掘削中に岩石に遭遇した場合にも断続的な衝撃が少なく、円滑に掘削を行うことができるようになった。なお、上記小形ビットとしては、円錐状の尖った刃先部を有し、該刃先部が軸回りに回転自在に保持されたコニカルビットを設けておくのが、損傷防止上好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘削ヘッドの正面図である。
【図２】その側面図である。
【図３】その背面図である。
【図４】その平面図である。
【図５】その底面図である。
【図６】コニカルビットの一部断面図である。
【図７】ビット本体の外観図である。
【図８】掘削装置の外観図である。
【符号の説明】
１　　　掘削ヘッド
２　　　軸
５　　　スクリューロッド
７　　　基部
１０　　　螺旋翼
２０　　　小形ビット（コニカルビット）
２１　　　ホルダ
【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】
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