(57)【要約】【課題】互いに当接するビット４の側面４Ｃ，４Ｄ部分の損傷を軽減し、また損傷が進行してもビット４の位置決め精度や剛性の劣化を抑制して、工具寿命を延長する。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるデバイス１の先端部１Ａに複数のビット４…が軸線Ｏから偏心した中心軸Ｘ回りに回転可能に取り付けられ、掘削時にデバイス１が回転させられるのに伴いビット４がそれぞれの中心軸Ｘ回りに回転して互いの側面４Ｃ，４Ｄ同士が当接することにより軸線Ｏからの外径が拡径した状態で位置決めされる掘削工具において、デバイス１の先端部１Ａに後端側に凹む凹部３を形成するとともに、ビット４の後端面４Ｂには凹部３に収容される後端側に突出した凸部６を形成し、この凸部６をビット４が拡径した状態で凹部３の掘削時の回転方向Ｔを向く壁面３Ａに当接または近接可能とする。【選択図】　　　　図１
2004036260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるデバイスの先端部に複数のビットが上記軸線から偏心した中心軸回りに回転可能に取り付けられ、掘削時に上記デバイスが回転させられるのに伴い上記ビットがそれぞれの中心軸回りに回転して互いの側面同士が当接することにより上記軸線からの外径が拡径した状態で位置決めされる掘削工具において、上記デバイスの先端部には後端側に凹む凹部が形成されるとともに、上記ビットの後端面には上記凹部に収容される後端側に突出した凸部が形成されており、この凸部は上記ビットが拡径した状態で上記凹部の掘削時の回転方向を向く壁面に当接または近接可能とされていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
上記ビットが拡径した状態で上記凸部と上記凹部の掘削時の回転方向を向く壁面との間の間隔が６ｍｍ以下とされ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】
上記デバイスの先端部外周にはくり粉の排出溝が後端側に向けて延びるように形成され、上記凹部はこの排出溝の先端側に連通させら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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として円筒状のケーシング内に挿入されて用いられ、掘削時にはこのケーシング先端からビットが突出した状態で回転されることによりビット外径が拡径して上記ケーシングが建て込まれる削孔を掘削し、削孔の掘削終了後は掘削時と逆方向に回転されることによってビット外径が縮径してケーシングを削孔に残したまま引き抜き可能とされた掘削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の掘削工具としては、軸線回りに回転されるデバイスと、その先端部に上記軸線から偏心した中心軸回りに例えば軸と孔との嵌合により回転可能に取り付けられた複数のビットとを備え、掘削時には上記デバイスが軸線回りに一方向に回転させられるのに伴い、掘削抵抗によって上記ビットがそれぞれの中心軸回りに回転して互いの側面同士が当接することにより上記軸線からの外径が拡径した状態で位置決めされ、またデバイスが上記一方向と反対向きに回転させられた際にはビットも上記とは反対向きに回転することにより、やはり互いの側面同士が当接して上記外径が縮径させられた状態で位置決めされるものが知られている。そして、このような掘削工具は、円筒状のケーシング内にビットを縮径した状態で挿入され、該ケーシングの先端からビットを突出させて回転自在かつ先端側にはケーシングと一体に前進可能とされ、掘削時にはデバイスが上記一方向への回転力と先端側に向けての打撃力とを受けることにより、ビットの外径がケーシング外径よりも拡径して回転しつつケーシングとともに前進させられて、削孔を形成しながら該削孔内にケーシングを建て込んでゆき、所定の深さまで削孔が形成されてケーシングが建て込まれたなら、デバイスを反対向きに回転することによってビットが縮径するので、削孔内にケーシングを残したまま該削孔内から後退させて引き抜き可能とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような掘削工具により長期に亙って上述のような削孔の形成を繰り返すうちには、特に互いに当接しながら上記中心線回りの回転力を受けるビットの側面部分に摩耗等の損傷が生じることが避けられない。しかしながら、このような損傷が進行すると、ビットが拡縮径した状態での位置決め精度や剛性が損なわれてがたつきが生じてしまい、これによってビットの支持が不安定となったり、その拡径量が変化したり、またビットが上述のように軸孔嵌合によって回転可能とされているときにはその回転軸に負荷が集中して軸折れを生じたりするおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような構成の掘削工具において、互いに当接するビットの側面部分の損傷を軽減し、また損傷が進行してもビットの位置決め精度や剛性の劣化を抑制することができ、これによって工具寿命を延長す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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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デバイスの先端部に複数のビットが上記軸線から偏心した中心軸回りに回転可能に取り付けられ、掘削時に上記デバイスが回転させられるのに伴い上記ビットがそれぞれの中心軸回りに回転して互いの側面同士が当接することにより上記軸線からの外径が拡径した状態で位置決めされる掘削工具において、上記デバイスの先端部に後端側に凹む凹部を形成するとともに、上記ビットの後端面には上記凹部に収容される後端側に突出した凸部を形成し、この凸部を上記ビットが拡径した状態で上記凹部の掘削時の回転方向を向く壁面に当接または近接可能としたことを特徴とする。従って、このような掘削工具によれば、上記ビットが拡径した状態でその後端面に形成された上記凸部がデバイスの凹部の上記壁面に当接可能とされている場合には、ビットは上記側面同士の当接に加えてこの凹部壁面への凸部の当接によっても位置決めされることとなるので、掘削時の回転力が上記側面部分に集中するのを防いでその損傷を軽減することができ、またこの凸部が拡径状態において凹部壁面に近接可能とされている場合には、上記側面部分の損傷が生じるとこの凸部が凹部壁面に当接することとなり、回転力に対してビットの位置決め精度や剛性が確保されるので、いずれの場合もビットのがたつきを防いで安定的な支持を図ることができる。
【０００６】
ここで、このようにビットが拡径した状態でその後端面の上記凸部と上記凹部の掘削時の回転方向を向く壁面とが近接可能とされている場合において、これら凸部と凹部壁面との間の間隔が大きく開きすぎていると、ビットの側面部分に損傷が生じても凸部が壁面に当たらなくなって上述の作用効果が十分に得られなくなるおそれがあるので、この場合の上記間隔は６ｍｍ以下とされるのが望ましい。なお、ビット拡径状態において凸部が凹部壁面に当接可能とされている場合には、この間隔は０ｍｍとなる。また、上記デバイスの先端部外周に、掘削時に生成される掘削屑、いわゆるくり粉の排出溝が後端側に向けて延びるように形成されている場合には、上記凹部はこの排出溝の先端側に連通させられるように形成されるのが望ましく、これにより、上記凹部を形成したことによってデバイスの肉厚が大きく削がれてその剛性が損なわれたりするのを防ぐことが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４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デバイス１は、図１ないし図３に示すようにその先端部１Ａが後端部１Ｂよりも一段大径とされた外形略多段円柱状をなしており、この後端部１Ｂに図示されないハンマが取り付けられることによって、掘削時には図中に符号Ｔで示す方向に軸線Ｏ回りに回転力を受けるとともに該軸線Ｏ方向先端側（図１において左側）に打撃力を受ける。
【０００８】
また、上記先端部１Ａは、さらにその後端側の部分が先端側よりも僅かに大径とされた多段状をなしていて、これによりその外周には後端側に向けて一段凸となる段部１Ｃが形成されており、この段部１Ｃの外径すなわちデバイス１の最大径は、やはり図示されない円筒状のケーシングの内周に嵌挿可能な大きさとされる一方、この段部１Ｃよりも先端側の上記先端部１Ａ先端側部分の外径は、上記ケーシングの最先端に取り付けられる内径の一段小さなやはり円筒状のケーシングトップ内周に嵌挿可能な大きさとされ、上記段部１Ｃがこのケーシングトップの後端に当接することにより、上記打撃力のみがケーシングに伝達されて該ケーシングが前進し、削孔内に建て込み可能とされる。なお、こうして段部１Ｃがケーシングトップ後端に当接した状態で、デバイス１の先端面１Ｄはこのケーシングトップの先端から僅かに突出するようにされる。
【０００９】
また、このデバイス１の先端部１Ａの外周には、周方向の幅が大きいくり粉の排出溝２Ａとその上記回転方向Ｔ側に隣接した幅の小さい排出溝２Ｂとが、それぞれ軸線Ｏに平行に上記先端面１Ｄから先端部１Ａの後端に亙って延びるように、かつこのような対をなす排出溝２Ａ，２Ｂが複数対（本実施形態では３対）周方向に等間隔に位置するように形成されている。さらに、これらの対をなすくり粉の排出溝２Ａ…，２Ｂ…のうち、それぞれの回転方向Ｔ後方側（図２および図３において時計回り方向側）に位置する排出溝２Ａの先端側には、この排出溝２Ａに連通するようにして、上記先端面１Ｄから後端側に一段凹む凹部３が形成されている。この凹部３は、排出溝２Ａの先端側の一定長さの部分が、デバイス１の先端側から見て図２に示すように概略等脚台形状をなすように、排出溝２Ａよりもデバイス１の内周側に深く、かつ回転方向Ｔ側に大きく切り欠かれるようにして形成されたものであって、その回転方向Ｔ側を向く壁面３Ａは排出溝２Ａの回転方向を向く壁面と面一な平面とされ、これとは反対の回転方向Ｔ後方側を向く壁面３Ｂはこの排出溝２Ａに隣接する排出溝２Ｂに達することはなく、またこれらの壁面３Ａ，３Ｂ間の周方向の間隔はデバイス１の内周側に向けて漸次小さくなるようにされ、さらに凹部３の先端側を向く底面３Ｃは軸線Ｏに垂直な平面状に形成されている。なお、デバイス１にはその軸線Ｏに沿って後端部１Ｂから圧縮空気の排気孔１Ｅが形成されており、この排気孔１Ｅの先端側は、軸線Ｏに沿ってデバイス１を貫通して図３に示すように上記先端面１Ｄの中央に開口させられるとともに、途中で分岐して各凹部３の上記底面３Ｃにもそれぞれ開口させられている。
【００１０】
さらに、このデバイス１の先端面１Ｄには、複数（本実施形態では３つ）のビット４…がやはり周方向に等間隔に取り付けられている。これらのビット４…は、互いに同形同大で、その先端面４Ａが図２、３に示すように概略扇形なすようにされた厚肉の平板状のものであって、この先端面４Ａには硬合金等の硬質材料よりなるボタン側のチップ５が多数植設されるとともに、ビット４の後端面４Ｂはその大部分が軸線Ｏに垂直な平面状とされて先端面１Ｄに密着可能とされている。ただし、本実施形態では、この先端面４Ａがなす扇形は偏った形状とされており、すなわち中心（扇の要の部分）に交差する２辺の一方が長辺とされるとともに他方はこれよりも短い短辺とされ、またこれら２辺の先端を結ぶ弧状の辺は、その上記長辺側の部分が、上記中心からの半径が上記ケーシングやケーシングトップよりも大きな半径を有する円弧状とされるとともに、これよりも上記短辺側の部分は、該短辺側に向かって順に上記先端部１Ａの段部１Ｃより先端側の部分の外径（半径）と略等しい半径とされた円弧と直線とによって構成されて、この短辺側に向かうに従い上記中心までの距離が漸次小さくなるように形成されている。なお、この先端面４Ａがなす扇形の扇角、すなわち上記長短辺の交差角は、３６０°をビット４の数で割った大きさとされており、本実施形態では１２０°とされている。
【００１１】
このように形成されたビット４は、そのぞれその側面のうち先端面４Ａの上記長辺部分に連なる側面４Ｃを概ね上記回転方向Ｔに向けるとともに、短辺部分に連なる側面４Ｄを概ね回転方向Ｔの後方側に向け、また上記弧状の辺部分に連なる側面４Ｅを概ね外周側に向けて、例えばビット４の上記後端面４Ｂの略中央に突設された軸線Ｏに平行に延びる円柱状の軸が、デバイス１の先端面１Ｄにおいて軸線Ｏを中心とする１の円の円周上に周方向に等間隔に形成された軸線Ｏに平行な孔に、回転自在かつ先端側に抜け止めされて嵌合されることにより、軸線Ｏから偏心したこの孔の中心軸Ｘ回りに回転可能にデバイス１の先端部１Ａに取り付けられている。なお、これらの側面４Ｃ〜４Ｅは軸線Ｏに平行な平坦面とされている。
【００１２】
しかして、こうして中心軸Ｘ回りに回転可能に取り付けられた複数のビット４…は、掘削時にデバイス１が上記回転方向Ｔに回転力を受けたときには、掘削抵抗によって先端視に図２に示すように中心軸Ｘ回りに時計回り方向に回転して、周方向に隣接するビット４，４同士において回転方向Ｔ側に位置するビット４の上記側面４Ｄがその回転方向Ｔ後方側に位置するビット４の側面４Ｃの上記中心側部分に当接するとともに、各ビット４の先端面４Ａの上記中心が軸線Ｏ上に位置し、かつ側面４Ｅのうち側面４Ｃ側の部分が上記ケーシングやケーシングトップよりも外周に突出するようにして、拡径した状態で位置決めされる。なお、このとき、先端視において各ビット４の上記側面４Ｃの回転方向Ｔ側には、デバイス１の上記排出溝２Ａ，２Ｂとこの排出溝２Ａに連通する凹部３とが開口するようにされ、また上記凹部３の壁面３Ａは側面４Ｃから回転方向Ｔ後方側に一段後退して該側面４Ｃと平行となるようにされている。
【００１３】
一方、掘削終了後にデバイス１を上記回転方向Ｔ後方側に回転させたときには、ビット４…は図３に示すように中心軸Ｘ回りに反時計回り方向に回転して、回転方向Ｔ側に位置するビット４の側面４Ｄが、回転方向Ｔ後方側に位置するビット４の側面４Ｃの側面４Ｅ側の部分に当接し、すべてのビット４…が先端視にデバイス１の先端面１Ｄ内に収まるように縮径した状態で位置決めされる。このとき、各ビット４の上記側面４Ｃは、上記拡径状態においてこの側面４Ｃの回転方向Ｔ側に開口した凹部３の上記壁面３Ｂよりも、先端視において回転方向Ｔの後方側に位置するようにされている。
【００１４】
そして、これらのビット４…の上記後端面４Ｂには、その側面４Ｃとの交差稜線部の上記側面４Ｅ側に、後端面４Ｂから軸線Ｏ方向後端側に突出するように凸部６が形成されている。この凸部６は、後端面４Ｂの側面４Ｃとの上記交差稜線部に沿って延びる突条状のものであって、この交差稜線部に直交する断面が方形状となるようにビット４と一体に形成されており、その回転方向Ｔ側を向く側面とビット４の上記側面４Ｅ側の端面とは上記側面４Ｃと側面４Ｅとにそれぞれ面一とされるとともに、回転方向Ｔ後方側を向く側面は側面４Ｃと平行とされている。また、この凸部６の後端面４Ｂからの突出量と上記交差稜線部に沿った方向の長さとは、上記凹部３のデバイス１における先端面１Ｄからの凹み量と先端部１Ａ外周からの凹み量よりもそれぞれ十分小さくされており、さらに上記側面間のこの凸部６の厚さは、上記拡径状態において凹部３の壁面３Ａがビット４の側面４Ｃから後退する後退量と略同一か、または僅かに小さくされている。すなわち、凸部６は、ビット４の中心軸Ｘ回りの回転位置に関わらず、常に凹部３内に収容された状態とされる。
【００１５】
これにより、この凸部６は、上述のようにビット４の後端面４Ｂがデバイス１の先端面１Ｄに密着した状態で凹部３内に収容されて、図４に示すようにビット４の拡径動作に干渉することなく一体に中心軸Ｘ回りに回転可能とされ、かつ拡径状態においては凹部３の回転方向Ｔ側を向く上記壁面３Ａに当接可能、またはその厚さと上記後退量との差の分の間隔をあけて近接可能とされる。なお、こうして拡径状態で凸部６が壁面３Ａに近接可能とされた場合において、この凸部６と壁面３Ａとの間隔、すなわち拡径状態におけるビット４の側面４Ｃから壁面３Ａまでの後退量と凸部６の厚さとの差は、６ｍｍ以下（例えば１〜６ｍｍの範囲）となるようにされている。また、ビット４が縮径した状態においても、上述のようにビット４の回転方向Ｔを向く側面４Ｃが凹部３の回転方向Ｔ後方側を向く壁面３Ｂよりもこの回転方向Ｔの後方側に位置しているので、この側面４Ｃと回転方向Ｔを向く側面が面一とされた凸部６が壁面３Ｂに干渉することはない。
【００１６】
従って、このように構成された掘削工具においては、掘削時にデバイス１が上記回転方向Ｔに回転力を受けて回転させられ、これに伴い上述のようにビット４…が中心軸Ｘ回りに回転して互いの側面４Ｃ，４Ｄが当接することにより拡径した状態で位置決めされると同時に、上記凸部６が凹部３の回転方向Ｔを向く壁面３Ａに当接または近接して配設されることとなる。このため、拡径状態において凸部６が凹部３の壁面３Ａに当接している場合には、ビット４は、その側面４Ｃ，４Ｄ同士の当接によって位置決めされるとともに、この凸部６が壁面３Ａに当接することによっても位置決めされることとなり、デバイス１からビット４…に伝達される回転力が上記側面４Ｃ，４Ｄの当接部分のみに集中するのを避けることができて該側面４Ｃ、４Ｄの損傷を防ぎ、これによりビット４…の位置決め精度の劣化による拡径量の変化や上記軸への負荷の集中による折損などを避けることができて、長期に亙って安定した掘削を促すことが可能となる。
【００１７】
一方、この拡径状態において上記凸部６と壁面３Ａとの間に間隔があけられていて、凸部６が壁面３Ａに対して近接可能とされている場合には、ビット４…の位置決めは専ら上記側面４Ｃ，４Ｄの当接によることとなるが、長期の使用のうちにこれらの側面４Ｃ，４Ｄに摩耗等の損傷が生じて位置決め精度に劣化を生じると、凸部６と壁面３Ａとの間隔が小さくなって凸部６が壁面３Ａに当接することとなり、以降は上記の場合と同様にこの凸部と壁面３Ａとの当接と側面４Ｃ，４Ｄの当接とによってビット４…が位置決めされることとなる。従って、この場合でもやはり安定した掘削が可能であるとともに、掘削の当初は上記凸部６に掘削の負荷が作用するのを避けることができるので、側面４Ｃ，４Ｄの当接面積に比べて凸部６の壁面３Ａへの当接面積を確保し難い場合でも、側面４Ｃ，４Ｄが損傷する前にこの凸部６に損傷が生じてしまったりするような事態を防止することができる。
【００１８】
ただし、このように拡径状態で凸部６が凹部３の壁面３Ａに近接可能とさせられている場合でも、この凸部６と壁面３Ａの間隔が大きすぎると、側面４Ｃ，４Ｄの損傷が大きく進行した後でなければ凸部６が壁面３Ａに当接しなくなってしまい、その間に拡径量が大きく変化したり負荷の集中によって上記軸に折損が生じたりするおそれがある。このため、こうして拡径状態で凸部６が凹部３の回転方向Ｔを向く壁面３Ａに近接して両者の間に間隔があけられている場合でも、この間隔は本実施形態のように６ｍｍ以下に設定されるのが望ましい。なお、この間隔が０ｍｍの場合は、上述のように拡径状態で凸部６が壁面３Ａに当接する場合となる。
【００１９】
一方、本実施形態では、この凸部６が収容される凹部３が、デバイス１の外周に形成されたくり粉の排出溝２Ａの先端側に連通するように形成されており、凹部３を形成するためにデバイス１の肉厚が大きく削がれてしまうのを避けることができて、デバイス１の剛性を確保することが可能となる。しかも、この凹部３の底面３Ｃにはデバイス１の軸線Ｏに沿って形成された圧縮空気の排気孔１Ｅが分岐して開口させられており、掘削時にはこの排気孔１Ｅから噴出される圧縮空気によってくり粉が排出溝２Ａ，２Ｂ内を後端側に向けて送り出されるとともに、凸部６と上記壁面３Ａとの間にくり粉や土砂などが入り込もうとしてもこの圧縮空気によって除去することができるので、このように凸部６と壁面３Ａとの間にくり粉や土砂が噛み込まれることにより側面４Ｃ，４Ｄが当接せずにビット４が確実に拡径しなくなったりするような事態も未然に防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ビットの後端面に形成された凸部がデバイスに形成された凹部に収容されて、拡径状態でこの凹部の回転方向を向く壁面に当接可能または近接可能とされているので、互いに当接するビットの側面同士に損傷が生じるのを防いだり、あるいはこのような損傷が大きく進行するのを防いだりすることができ、ビットの位置決め精度を保持して拡径量の変化や軸の折損などを防止し、長期に亙って安定した掘削を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態のビット４…が拡径した状態を示す先端視の正面図である。
【図３】図１に示す実施形態のビット４…が縮径した状態を示す先端視の正面図である。
【図４】図１に示す実施形態の凹部３周辺を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　デバイス
１Ａ　デバイス１の先端部
２Ａ，２Ｂ　排出溝
３　凹部
３Ａ　凹部３の回転方向Ｔを向く壁面
４　ビット
４Ｂ　ビット４の後端面
４Ｃ〜４Ｅ　ビット４の側面
６　凸部
Ｏ　デバイス１の軸線
Ｘ　ビット４の中心軸
Ｔ　掘削時のデバイス１の回転方向
【図１】
2004036260.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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