(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削時に軸線回りに回転させられる回転体の先端部に設けられる掘削ヘッドであって、上記回転体の先端部外周側に配設される掘削ビットと、この掘削ビットに対して上記軸線方向においては略等しい位置で、かつ該軸線回りの周方向においてはこの周方向に隣接する上記掘削ビットの間の位置に配設され、上記軸線から外周側に離れた回転軸回りに回転自在とされて該軸線からの外径が拡・縮径可能とされた拡径ビットとを備え、上記回転軸が、上記軸線を含む平面に対して該軸線方向後端側に向かうに従い上記回転体の掘削時の回転方向側に向かうように傾斜させられ、上記外径が拡径させられた状態での上記拡径ビットの刃先は、上記掘削ビットの刃先よりも上記軸線方向後端側に位置させられており、上記拡径ビットは孔底からの反力によって拡径され、自重作用によって縮径させられることを特徴とする掘削ヘッド。
【請求項２】
上記軸線を含む平面に対する上記回転軸の傾斜角が１５°〜６０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載の掘削ヘッド。
【請求項３】
上記外径が縮径させられた状態での上記拡径ビットの刃先は、上記掘削ビットの刃先よりも上記軸線方向先端側に位置させられていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の掘削ヘッド。
【請求項４】
上記回転体の外周にはスパイラルスクリューが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の掘削ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転力と推力を主な掘削力とする掘削方法において、軸線回りに回転させられる回転体の先端部に設けられて地盤を掘削する掘削ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような掘削方法においては、外周にスパイラルスクリューが設けられたオーガーシャフト（スパイラルロッド）を上記回転体として、その先端部に配設された掘削ヘッド、すなわちアースオーガーヘッドにより地盤を掘削する、アースオーガーによる掘削方法が知られている。ここで、この種のアースオーガーによる掘削では、オーガーシャフトの外周にケーシングパイプ（鋼管）を配設してアースオーガーとともに前進させながら地盤に打設し、掘削終了後はケーシングパイプを残してアースオーガーだけを引き抜く工法が採られることがある（例えば、特許文献１参照。）。このような工法に用いられるアースオーガーヘッドにおいては、掘削時はケーシングパイプの外径よりも大きな掘削径が要求される一方で、掘削終了後にはその外径をケーシングパイプ内径よりも小さくしなければならないので、例えば特許文献２〜４に記載されているように回転軸回りに回転可能とされた拡径ビットを備えて、その外径が拡・縮径可能とされたアースオーガーヘッドが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１１１０２号公報
【特許文献２】実開昭６３−７１２８５号公報
【特許文献３】実開平１−７５１９４号公報
【特許文献４】実開昭６２−９４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このうちまず特許文献２に記載のアースオーガーヘッドにおいては、上記拡径ビットがアースオーガーのスパイラルスクリュー上に軸支されて回転自在に取り付けられている。しかるに、このようなアースオーガーによる掘削において掘削中に発生する掘削屑はこのスパイラルスクリュー上を通って排出されるため、この特許文献２に記載のアースオーガーヘッドでは、かかる掘削屑により拡径ビットの拡径動作が邪魔されてその外径をケーシングパイプ外径よりも大きくすることができなくなってしまったり、逆に拡径ビットとスパイラルスクリューとの間に掘削屑が噛み込まれて、掘削終了後に拡径ビットをケーシングパイプ内径よりも小さな径に縮径することができなくなってしまったりするおそれがある。
【０００４】
また、このように拡径ビットが回転軸回りに回転可能に支持されたアースオーガーヘッドでは、該拡径ビットを強制的に拡・縮径する機構が備えられていなければ、何らかの反力を拡径ビットに与えなければその外径を確実かつ円滑に拡縮させることができない。しかしながら、上記特許文献３に記載のアースオーガーヘッドでは、上記拡径ビットが、スパイラルスクリューの先端に設けられた掘削ビットよりも後端側に設けられていて、この掘削ビットにより掘削される孔の孔底に接することがないため、上述のような反力を得ようとすると、掘削孔の内壁面との接触かアースオーガーの回転に伴う慣性に頼らざるを得ない。このため、特に拡径ビットを縮径させる際に、その外径を、掘削孔の内径よりも小さくなるケーシングパイプ内径より確実にさらに小さくすることは困難となる。また、例えば油圧等の機構によって拡径ビットを上述のように強制的に拡・縮径させることも考えられるが、この場合にはかかる油圧機構等をアースオーガーに備えなければならず、経済的ではない。
【０００５】
一方、特許文献４に記載のアースオーガーヘッドでは、上記回転軸がオーガーシャフトの軸線に直交するように該オーガーシャフトの外周に近接して配設されていて、この回転軸回りに掘削孔の半径と略等しい長さの拡径ビットが回転して拡径し、掘削が行われるようにされている。ところが、このような場合には、オーガーシャフトに軸支された拡径ビットによる掘削範囲が大きくなりすぎるおそれがあり、特に掘削孔の内径が大きいと拡径ビット自体やこれを支持する上記回転軸、あるいはオーガーシャフトへの負荷が大きくなって破損を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように回転力と推力を主な掘削力とする掘削方法、すなわち打撃力は与えられない掘削方法に用いられる掘削ヘッドにおいて、掘削中に発生する掘削屑による影響を受けたりすることなく、また油圧機構等の複雑な機構を要したりすることもなく、確実に拡径ビットを所定の径に拡・縮径せしめることが可能で、しかも掘削時の拡径ビットや回転軸、あるいはオーガーシャフトのような回転体への負荷を軽減してその損傷を防ぐことが可能な掘削ヘッド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】
【０００７】
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、掘削時に軸線回りに回転させられる回転体の先端部に設けられる掘削ヘッドであって、上記回転体の先端部外周側に配設される掘削ビットと、この掘削ビットに対して上記軸線方向においては略等しい位置で、かつ該軸線回りの周方向においてはこの周方向に隣接する上記掘削ビットの間の位置に配設され、上記軸線から外周側に離れた回転軸回りに回転自在とされて該軸線からの外径が拡・縮径可能とされた拡径ビットとを備え、上記回転軸が、上記軸線を含む平面に対して該軸線方向後端側に向かうに従い上記回転体の掘削時の回転方向側に向かうように傾斜させられ、上記外径が拡径させられた状態での上記拡径ビットの刃先は、上記掘削ビットの刃先よりも上記軸線方向後端側に位置させられており、上記拡径ビットは孔底からの反力によって拡径され、自重作用によって縮径させられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このような構成の掘削ヘッドにおいては、まず回転体の先端部外周側に掘削ビットが設けられるとともに、この掘削ビットに対して回転体の軸線方向に略等しい位置に拡径ビットが配設されているので、該拡径ビットが回転軸回りに外周側に回転して拡径した状態では、掘削孔の内周側は上記掘削ビットにより、また外周側は拡径ビットにより、負荷を分散させて掘削を行うことが可能となり、拡径ビットや回転軸、あるいはオーガーシャフトのような回転体の損傷等を防止することができる。特に、この拡径ビットは回転体の軸線から外周側に離れた回転軸回りに回転させられて拡・縮径させられるので、掘削時にこの回転軸に作用するモーメントを軽減してその破損を確実に防止することができる。また、こうして拡径ビットが掘削ビットと上記軸線方向において略等しい位置に配設されることにより、該拡径ビットを掘削孔の孔底に接しさせてこの孔底から反力を与えることができ、油圧機構等を要さずとも拡径ビットを回転軸回りに回転させて確実に拡・縮径させることが可能となる。
【０００９】
そして、さらにこの拡径ビットは、回転体の上記軸線回りの周方向においては、この周方向に隣接する掘削ビットの間に位置するように、すなわち上記回転体の先端部外周側に設けられた掘削ビットに対して周方向に位相をずらすようにして配設されており、従って掘削時にこの掘削ビットによって生成されて排出される掘削屑により拡径ビットの拡・縮径動作が阻害されたりすることがない。このため、上記構成の掘削ヘッドによれば、上述のように孔底からの反力によって拡径ビットを確実に拡・縮径させ得ることとも相俟って、ケーシングパイプを掘削孔に打設する場合でも、掘削時にはケーシングパイプ外径よりも大きな内径の掘削孔を削孔して円滑にケーシングパイプを挿入することができる一方、掘削終了後には拡径ビットの上記軸線からの内径を確実にケーシングパイプ内径よりも小さな径となるように縮径させて引き抜くことが可能となる。
【００１０】
ここで、上記回転体としては、その外周にスパイラルスクリューが設けられた、アースオーガーのオーガーシャフトを適用することができ、このスパイラルスクリューの先端に上記掘削ビットが設けられていて、該掘削ビットによる掘削屑がスパイラルスクリュー上を通って排出される場合でも、上述のように拡径ビットを確実に拡・縮径させることができる。なお、上述のように掘削ビットと拡径ビットとを回転体の軸線方向において略等しい位置に配設するにしても、外径が拡径させられた状態での拡径ビットの刃先は、掘削ビットの刃先よりもこの軸線方向後端側に位置させられるのが望ましい。このような構成を採ることより、先に掘削ビットによって掘削孔の内周側が掘削されて崩れやすくなったところを、拡径した拡径ビットが後続してその外周側を掘削することにより掘削孔が削孔されることになるので、拡径ビットへの負荷を一層軽減してその損傷を防ぐとともに、より効率的な掘削を図ることが可能となる。
【００１１】
また、上記構成の掘削ヘッドでは、上述のように孔底からの反力によって拡径ビットを拡・縮径させることが可能であるので、この拡径ビットの回転軸は上記軸線と平行とされていてもよく、すなわち拡径ビットが上記軸線に直交する平面上で回転して拡・縮径するようにされていてもよいが、この回転軸を、上記軸線を含む平面に対して該軸線方向後端側に向かうに従い上記回転体の掘削時の回転方向側に向かうように傾斜させることにより、地盤等に下向きに掘削孔を削孔する場合には、掘削終了後に回転体を掘削時とは逆方向に回転させたりせずとも、当該掘削ヘッドを上記軸線方向後端側に後退させて引き上げると、拡径ビットはその自重によって回転軸回りに内周側に回転させられるので、一層確実な拡径ビットの縮径およびケーシングパイプからの引抜を図ることが可能となる。
【００１２】
ただし、このように回転軸を傾斜させた場合には、上記軸線を含む平面に対するこの回転軸の傾斜角は１５°〜６０°の範囲とされるのが望ましく、これよりも傾斜角が小さいと、やはり掘削終了後に回転体を逆回転させて孔底からの反力を与えなければ拡径ビットを縮径させることが困難となるおそれがある。その一方で、これよりも傾斜角が大きいと拡径ビットが縮径した状態を採りやすくなり、上述のように下向きに掘削孔を削孔するときに掘削ヘッドを下向きにしだけでは拡径ビットが垂直下向きに吊り下げられた状態に近くなって、掘削開始時にその外径を拡径させるにはさらに孔底に拡径ビットを押し付けるようにして反力を与えなければならず、掘削時の負荷のほかにこの押付力による負荷も拡径ビットや回転軸に作用することとなって損傷を生じ易くなるおそれがある。
【００１３】
なお、特にこうして回転軸を上記軸線を含む平面に対して該軸線方向後端側に向かうに従い上記回転体の掘削時の回転方向側に向かうように傾斜させた場合には、上述のように外径が拡径させられた状態での拡径ビットの刃先が掘削ビットの刃先より軸線方向後端側に位置させられていても、外径が縮径させられた状態では該拡径ビットの刃先を掘削ビットの刃先よりも上記軸線方向先端側に位置させることができる。そして、これにより、掘削開始時にはこの拡径ビットの刃先を掘削ビットよりも先に地盤等に接触させて、掘削ヘッドの回転に伴う反力によって該拡径ビットをさらに一層確実に拡径させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ないし図５は、本発明の一実施形態を示すものである。これらの図において符号１で示すのは、軸線Ｏを中心とした長尺の外形円柱軸状をなす、本実施形態における回転体としてのオーガーシャフト１であり、その先端部（図１、図３、図４において下側部分、図２においては図面の手前側部分）を鉛直下向きにして後端部（図１、図３、図４において上側部分、図２においては図面の奥側部分）が図示されない掘削装置に支持され、掘削時には上記軸線Ｏ回りに各図に符号Ｔで示す回転方向に回転させられつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されてゆく。そして、本実施形態の掘削ヘッドはこのオーガーシャフト１の先端部に配設されて、該オーガーシャフト１に与えられる回転力と推力を主な掘削力として地盤を掘削する。また、このオーガーシャフト１の外周には、その先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りに回転方向Ｔの後方側に捩れる螺旋板状のスパイラルスクリュー２がオーガーシャフト１と一体に設けられるとともに、このスパイラルスクリュー２のさらに外周には、図１および図２に示すように円筒状のケーシングパイプ３がスパイラルスクリュー２との間に僅かな間隔をあけて軸線Ｏと同軸に配設されている。
【００１５】
ここで、本実施形態では、図２に示すように一対のスパイラルスクリュー２が軸線Ｏに対して互いに対称に備えられており、その先端縁はそれぞれ軸線Ｏに対する略径方向に延びるようにされていて、互いの周方向の位相差は１８０°とされている。さらに、これらのスパイラルスクリュー２の先端部には、超硬合金等の硬質材料よりなるチップが先端に取り付けられた掘削ビット４が、各スパイラルスクリュー２の上記先端縁にそれぞれ複数ずつ上記径方向に間隔をあけ、上記チップを先端側かつ回転方向Ｔ側に向けて突出させるように取り付けられている。また、図１に示すようにオーガーシャフト１の先端部にも、同様に先端にチップを有するセンタービット５が一対、それぞれのチップを先端側かつ回転方向Ｔ側に向けて突出させるように取り付けられており、これらのセンタービット５のチップ先端は掘削ビット４のチップ先端よりも僅かに軸線Ｏ方向先端側に位置させられている。
【００１６】
そして、さらにオーガーシャフト１の先端部には、上記掘削ビット４に対して軸線Ｏ方向には略等しい位置で、かつ該軸線Ｏ回りの周方向においてはこの周方向に隣接する掘削ビット４の間の位置に、軸線Ｏから外周側に離れた回転軸Ｃ回りに回転自在とされて軸線Ｏからの外径が拡・縮径可能とされた拡径ビット６が配設されている。すなわち、この拡径ビット６は、上記掘削ビット４に対して周方向に位相をずらすようにして配設されており、本実施形態では一対の拡径ビット６が軸線Ｏに対して互いに対称に備えられていて、掘削ビット４との周方向の位相差は略９０°とされ、つまり掘削ビット４と拡径ビット６とが周方向に略等間隔にオーガーシャフト１の先端部に配設されている。
【００１７】
より詳しくは、オーガーシャフト１の先端部外周には、スパイラルスクリュー２の先端縁との周方向の位相差が略９０°となるように軸線Ｏに関して互いに対称に、それぞれ一対の厚肉板状のシャンク７が軸線Ｏに対する略径方向に延びるように溶接されるとともに、これらのシャンク７の先端（外周端）にはホルダー８がやはり溶接によって取り付けられており、拡径ビット６は、このホルダー８に形成された先端外周側および回転方向Ｔ側に開口する凹部９に収容されて取り付けられ、軸線Ｏから外周側に離れた位置において、該軸線Ｏ方向に向けて延びる上記回転軸Ｃ回りに回転自在に支持されている。なお、軸線Ｏからホルダー８の外周面までの距離は、上記スパイラルスクリュー２の外径（半径）と略等しくされ、ケーシングパイプ３の内径よりは小さくされている。また、図中においてハッチングされているのは、オーガーシャフト１とシャンク７、およびシャンク７とホルダー８との溶接部分である。
【００１８】
ここで、上記凹部９の先端側を向く底面９Ａは回転軸Ｃに垂直とされるとともに、該底面９Ａにおいて凹部９の回転方向Ｔ側を向く壁面９Ｂと外周側を向く壁面９Ｃとが交差するコーナ部には、上記回転軸Ｃを中心とする円形止まり孔状の取付孔１０が後端側に延びるように形成されており、さらにホルダー８の外周面からはこの取付孔１０の断面がなす円の接線に沿って該取付孔１０に断面略半円状に開口するように、小径のピン孔１０Ａが穿設されている。なお、この凹部９の上記壁面９Ｂ，９Ｃは、いずれも底面９Ａに垂直とされるとともに、外周側に向かうに従い回転方向Ｔ側に向かうように、かつ互いには鋭角に交差する方向に延びていて、その交差稜線部すなわち底面９Ａの上記コーナ部から延びる部分は、両壁面９Ｂ，９Ｃに滑らかに接する回転軸Ｃを中心とした凹円筒面状とされている。
【００１９】
一方、図５に示すように拡径ビット６には、平面状とされたその上面６Ａの一端側（図５（ａ）、（ｂ）において左側）に、上記取付孔１０に嵌挿可能な外径を有する外形円柱状の取付軸１１が該上面６Ａに垂直に形成されるとともに、この一端側の側面６Ｂは、上記壁面９Ｂ，９Ｃの交差稜線部がなす凹円筒面に摺接可能な半径を有して取付軸１１と同軸とされた凸半円筒面とされ、さらにこの側面６Ｂに連なる一対の側面６Ｃ，６Ｄは互いに平行とされて上記凸半円筒面に滑らかに連なる平面状とされている。そして、取付軸１１の外周には上記ピン孔１０Ａと略同径の断面概略半円状をなす凹溝１１Ａが図５（ｂ）に示すように周方向に概ねＬ字状に形成されており、この取付軸１１を取付孔１０に嵌挿した上で上記ピン孔１０Ａにピン１２を挿入・固定して上記凹溝１１Ａに係止させることにより、拡径ビット６は、図５に示すように取付孔１０の上記回転軸Ｃに取付軸１１の中心線が同軸とされて、上面６Ａが凹部９の底面９Ａに当接した状態で取付軸１１が抜け止めされ、側面６Ｂが上記交差稜線部に摺接しつつ側面６Ｃ，６Ｄがそれぞれ壁面９Ｂ，９Ｃに当接する範囲で、上記回転軸Ｃ回りに回転自在にホルダー８に支持されて取り付けられる。
【００２０】
さらに、拡径ビット６の他端側（図５（ａ）、（ｂ）において右側）の側面６Ｅは、上述した取付状態において回転方向Ｔの後方側に位置する側面６Ｃから回転方向Ｔ側に位置する側面６Ｄ側に向けて多段状に凸曲するように、また上面６Ａから下面６Ｆ側に向けても突出するように傾斜して形成されるとともに、この下面６Ｆは他端側で下方に一段突出するように形成され、これら側面６Ｅと側面６Ｆ、および上記側面６Ｄとが交差する角部に、該拡径ビット６のチップ１３が植設されている。このチップ１３は、掘削ビット４やセンタービット５のチップと同様に超硬合金等の硬質材料により形成されて、上記角部に形成された断面凹Ｖ字の凹所にろう付け等により接合されて固定されており、上記他端側から見たときには図５（ｃ）に示すように１段の凸Ｖ字状をなして側面６Ｄから突出し、またこの側面６Ｄ側と下面６Ｆ側から見たときには図５（ａ）、（ｂ）に示すように上記他端側に向けて２段の凸Ｖ字状をなしてそれぞれ下面６Ｆと側面６Ｄとから突出するようにされ、さらにその上記他端側部分は側面６Ｅの凸曲と傾斜に合わせて該他端側に凸となるようにされている。
【００２１】
さらにまた、上記回転軸Ｃは、上記軸線Ｏを含む平面に対して図３および図４に示すように該軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い上記回転方向Ｔ側に向かうように傾斜させられており、その軸線Ｏ方向に対する傾斜角θは１５°〜６０°の範囲とされている。なお、本実施形態では、この回転軸Ｃは軸線Ｏを中心とした円筒面への接平面上に位置して傾斜させられており、従って上記傾斜角θは、この接平面と該接平面に直交する軸線Ｏを含む上記平面との交線と、上記回転軸Ｃとがなす交差角となる。また、厚肉板状とされた上記シャンク７は、その板厚方向を軸線Ｏを含む上記平面に対して傾斜角θよりも大きな角度で傾斜させるようにしてオーガーシャフト１外周に取り付けられている。
【００２２】
このようにシャンク７およびホルダー８を介してオーガーシャフト１の先端部外周に取り付けられた拡径ビット６は、凹部９において上記側面６Ｄが壁面９Ｃに当接させられた状態で、図１および図２の左側に示した拡径ビット６のように軸線Ｏからの外径（半径）が縮径させられて、この外径がケーシングパイプ３の内径（半径）よりも小さく、スパイラルスクリュー２の外径（半径）と略等しくされる。その一方で、この拡径ビット６は、回転軸Ｃ回りに回転させられて、側面６Ｃが壁面９Ｂに当接させられた状態では、図１および図２の右側に示した拡径ビット６のようにそのチップ１３の外周端の軸線Ｏからの外径（半径）が拡径させられて、この外径がスパイラルスクリュー２の外径（半径）やケーシングパイプ３の内径（半径）よりも大きく、さらにはケーシングパイプの外径（半径）よりも僅かに大きくさせられて位置決めさせられる。
【００２３】
さらに本実施形態では、上述のように回転軸Ｃが軸線Ｏを含む平面に対して傾斜させられていることにより、図１右側および図４に示したように拡径ビット６が拡径した状態での該拡径ビット６のチップ１３の刃先の位置は、図１左側および図３に示したような拡径ビット６が縮径した状態でのチップ１３の刃先位置よりも軸線Ｏ方向において後端側に位置させられることになる。そして、図１に示すように、この拡径状態における拡径ビット６の刃先位置は、スパイラルスクリュー２先端の上記掘削ビット４の刃先位置よりも僅かに軸線Ｏ方向後端側に位置させられる一方、縮径状態における拡径ビット６の刃先の位置は、この掘削ビット４の刃先位置よりも僅かに軸線Ｏ方向先端側に位置するようにされ、特に本実施形態では最も先端側に突出させられた上記センタービット５の刃先位置と略等しくなるようにされている。
【００２４】
このようなアースオーガーヘッドが先端部に備えられたオーガーシャフト１を、上述のようにこの先端部が下向きとなるようにして支持すると、拡径ビット６はその自重により上記回転軸Ｃ回りにチップ１３が設けられた他端側が下向きとなるように回転し、図１、図２の左側および図３に示すように側面６Ｄが凹部９の壁面９Ｃに当接させられて軸線Ｏからの上記外径が縮径させられるとともに、そのチップ１３の刃先位置が掘削ビット４の刃先位置よりも僅かに軸線Ｏ方向先端側に位置させられた状態とされる。従って、この状態でアースオーガーヘッドを地盤等に接地させると、この拡径ビット６のチップ１３の刃先と、本実施形態ではオーガーシャフト１先端に備えられたセンタービット５の刃先とが初めに地盤に食い付くことになる。
【００２５】
さらに、この状態からオーガーシャフト１を軸線Ｏ回りに上記回転方向Ｔに回転させつつ軸線Ｏ方向先端側に前進させると、チップ１３の刃先が地盤に食い付いた拡径ビット６は反力を受け、上記側面６Ｄが壁面９Ｃから離間するように回転軸Ｃ回りに回転させられて軸線Ｏからの上記外径が拡径させられるとともに、チップ１３の刃先位置が軸線Ｏ方向後端側に後退させられる。そして、このままさらにオーガーシャフト１を回転、前進させることにより、掘削ビット４の刃先が地盤に食い付くとともに、図１、図２の右側および図４に示すように拡径ビット６の側面６Ｃが凹部９の壁面９Ｂに当接させられて、その上記外径がケーシングパイプ３の上記外径よりも僅かに大きくさせられたところで位置決めされるので、この拡径ビット６と上記掘削ビット４、および本実施形態ではセンタービット５とによってケーシングパイプ３よりも僅かに大径の掘削孔を形成することができ、当該アースオーガーヘッドに後続させてケーシングパイプ３を掘削孔内に挿入して地盤に打設することができる。なお、これら掘削ビット４、センタービット５、および拡径ビット６によって生成された掘削屑は、オーガーシャフト１と一体に回転する螺旋状のスパイラルスクリュー２上をその捩れに沿って軸線Ｏ方向後端側、すなわち上方に押し出され、排出される。
【００２６】
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３が挿入された後は、本実施形態ではオーガーシャフト１を軸線Ｏ方向後端側に引き上げると、拡径ビット６はチップ１３の刃先が掘削孔の孔底から離れて上記と同様にその自重により他端側が下向きとなるように回転し、その上記外径がケーシングパイプ３の上記内径よりも小さく縮径させられる。従って、そのままオーガーシャフト１を後退させることにより、このケーシングパイプ３を掘削孔内に残し、当該アースオーガーヘッドごとオーガーシャフト１をケーシングパイプ３内を通して引き抜くことができる。
【００２７】
このように構成された掘削ヘッド（アースオーガーヘッド）においては、まず掘削時には、スパイラルスクリュー２先端部に配設されて回転体としてのオーガーシャフト１の先端部外周側に位置する掘削ビット４の刃先に対して、本実施形態では僅かに後端側ではあるものの、軸線Ｏ方向において略等しい位置に、拡径させられた拡径ビット６のチップ１３の刃先が配設されるので、掘削孔の内周側は上記掘削ビット４により、また外周側は拡径ビット６により、さらには中心部は上記センタービット５により、それぞれ負荷を分散させて掘削を行うことができる。このため、拡径ビット６やその回転軸（取付軸１１）、あるいはオーガーシャフト１自体に過大な負荷が作用することがなく、その損傷等を防止することが可能となる。
【００２８】
また、特に本実施形態における拡径ビット６の回転軸Ｃは、オーガーシャフト１の軸線Ｏからシャンク７を介して外周側に離れたホルダー８の上記取付孔１０と、この取付孔１０に嵌挿される拡径ビット６の取付軸１１との中心線とされており、同じ内径の掘削孔を形成する場合でも、例えばこの回転軸がオーガーシャフトの軸線に直交するようにこのオーガーシャフト外周に直接設けられた特許文献４に記載のアースオーガーヘッドなどに比べ、拡径ビット６の回転径を小さくすることができるために回転軸Ｃ回りのモーメントを低減して取付軸１１やホルダー８の破損等を確実に防止することができる。しかも、本実施形態ではこの回転軸Ｃが、軸線Ｏを含む平面に対して傾斜角θで傾斜してはいるものの、軸線Ｏ方向に向けて延びるように配設されており、上述のように回転軸が軸線に直交するように設けられているのに比べて該回転軸Ｃ自体を曲げる方向に作用するモーメントも軽減することができる。
【００２９】
さらに、この拡径ビット６は上記回転軸Ｃ回りに回転自在に支持されていて、かかる拡径ビット６がその刃先を軸線Ｏ方向において掘削ビット４の刃先と略等しい位置に配設させていることにより、この拡径ビット６の刃先を掘削孔の孔底に接しさせて、その反力により確実に該拡径ビット６を拡径させることができる。このため、油圧機構等を必要とする高コストで複雑な構成を採らずとも、掘削時には所定の内径の掘削孔を形成することが可能となり、また掘削終了後にも例えばオーガーシャフト１を掘削時の回転方向Ｔと逆方向に回転させれば、ケーシングパイプ３内径よりも小さな径に拡径ビット６を縮径させてケーシングパイプ２内を通しアースオーガーヘッドごとオーガーシャフト１を引き抜くことが可能となる。
【００３０】
そして、このように回転自在とされた拡径ビット６を拡・縮径させるに際して、上記構成のアースオーガーヘッドではさらにこの拡径ビット６が、軸線Ｏ回りの周方向においては隣接するスパイラルスクリュー２先端部の上記掘削ビット４の間に位置するように位相をずらして配設されており、従って上述のようにスパイラルスクリュー２上を排出されてゆく掘削屑によって拡径ビット６の拡・縮径動作が阻害されたりするのを防ぐことができる。すなわち、こうして拡径ビット６が周方向に掘削ビット４との間に間隔をあけていることにより、スパイラルスクリュー２上を排出される掘削屑と拡径ビット６との間に十分なスペースを確保することができるので、例えばかかる掘削屑が拡径した拡径ビット６の上記側面６Ｄや側面６Ｂと凹部９の壁面９Ｃとの間に噛み込まれて縮径動作を妨げたり、あるいは縮径した拡径ビット６の側面６Ｃと凹部９の壁面９Ｂとの間に入り込んで拡径動作を邪魔したりするのを防ぐことができるのである。
【００３１】
従って、上記構成のアースオーガーヘッドによれば、上述のように油圧機構等を用いずに回転軸Ｃ回りに回転自在とされた拡径ビット６を拡・縮径させる場合でも、掘削時に生成される掘削屑は円滑にスパイラルスクリュー２に沿って排出しつつ、かかる掘削屑による拡径ビット６の拡・縮径動作への影響を防ぐことができる。そして、このような効果と、上述した拡径ビット６やその回転軸（取付軸１１）、あるいはオーガーシャフト１の損傷防止効果とが相俟って、掘削時には確実に所定の径の掘削孔を形成してケーシングパイプ３の打設を可能とし、また掘削終了後はやはり確実にケーシングパイプ３だけを地盤等に残してアースオーガーヘッドごとオーガーシャフト１を引き抜ことが可能となり、効率的な掘削を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態のアースオーガーヘッドでは、拡径ビット６が回転する中心となるその回転軸Ｃが、オーガーシャフト１の軸線Ｏを含む平面に対して後端側に向かうに従い掘削時の回転方向Ｔ側に向かうように傾斜させられており、これにより、拡径ビット６の刃先の位置が軸線Ｏ方向において掘削ビット４の刃先位置と略等しい位置といっても、拡・縮径状態ではそれぞれ軸線Ｏ方向の後端側と先端側とに僅かに後退・前進した位置に配置されるようになされている。従って、まず掘削時に拡径ビット６が拡径した状態では、掘削孔の内周側が掘削ビット４や上記センタービット５によって掘削された後に続いて、崩れ易くなった外周側を拡径ビット６が掘削することとなり、この拡径ビット６や回転軸（取付軸１１）、オーガーシャフト１への負荷を一層軽減してその損傷をさらに確実に防ぐとともに、より効率的な掘削を促すことが可能となる。
【００３３】
その一方で、掘削終了後にアースオーガーヘッドごとオーガーシャフト１を後退させてケーシングパイプ３から引き抜く際には、上述のように回転軸Ｃが傾斜していることにより拡径ビット６はその自重によって刃先が内周側に向かうように回転して軸線Ｏからの外径が縮径させられることになる。このため、本実施形態によれば、掘削終了後にはオーガーシャフト１を掘削時とは逆方向に回転させて掘削孔底から反力を与えたりしなくても、拡径ビット６を確実に縮径させてアースオーガーヘッドをケーシングパイプ３から引き抜くことが可能となり、一層の掘削作業の効率化を図ることができる。
【００３４】
また、こうして縮径した状態で、拡径ビット６の刃先の位置は、本実施形態では上記掘削ビット４の刃先位置よりも軸線Ｏ方向に僅かに先端側に位置させられており、掘削の開始当初にアースオーガーヘッドを地盤等に下向きに接地させた際には、この拡径ビット６の刃先と、本実施形態ではセンタービット５の刃先とが最初に地盤等に食い付くこととなる。従って、この状態からオーガーシャフト１を回転方向Ｔに回転させることにより、縮径状態では図２左側に示されるように掘削ビット４の掘削半径内に拡径ビット６が位置していても、該拡径ビット６に確実に地盤等から反力を与えてその軸線Ｏからの外径を拡径させ、所定の内径の掘削孔を形成することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態ではこのように拡径ビット６の回転軸Ｃがオーガーシャフト１の軸線Ｏを含む平面に対して傾斜させられているが、この拡径ビット６の刃先位置が上述のように軸線Ｏ方向においてスパイラルスクリュー２先端部の掘削ビット４と略等しい位置で、かつ周方向には隣接する掘削ビット４の間に位置していれば、例えば回転軸Ｃが軸線Ｏと平行に延びていて拡径ビット６が掘削孔からの反力によって水平面内で回転することにより拡・縮径と可能とされていてもよい。ただし、この場合には、特に掘削終了後に拡径ビット６を縮径させる際に上述したようにオーガーシャフト１を掘削時の回転方向Ｔとは逆方向に回転させて反力を与えなければならないので、本実施形態のように上記回転軸Ｃは軸線Ｏに対して傾斜して配設されて、拡径ビット６が自重により縮径する構成とされているのが望ましい。
【００３６】
また、本実施形態ではこのように回転軸Ｃを軸線Ｏに対して傾斜させるにしても、軸線Ｏを含む平面に対して傾斜するようにされていて、特に軸線Ｏを中心とした円筒の接平面に沿うように回転軸Ｃが傾斜させられているが、例えば軸線Ｏを含む平面に沿うようにして回転軸Ｃが軸線Ｏ方向後端側側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜させられていても、自重により拡径ビット６を縮径させることは可能である。ただし、この場合には、その傾斜角にもよるが掘削時に拡径した拡径ビット６が回転しながら前進させられる際に回転軸Ｃを湾曲させるように作用するモーメントが大きく作用するおそれがあるので、この回転軸Ｃはやはり本実施形態のようにオーガーシャフト１の軸線Ｏを含む平面に対して軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い回転方向Ｔ側に向かうように傾斜させられるのが望ましい。
【００３７】
なお、このように回転軸Ｃが軸線Ｏを含む平面に対して傾斜させられていても、その傾斜角θが小さすぎると回転軸Ｃが軸線Ｏと平行な状態に近くなり、特に掘削終了後に拡径ビット６をその自重により円滑に縮径させることが困難となって、オーガーシャフト１を上記回転方向Ｔとは反対向きに回転させなければならなくなるおそれがある。その一方で、反対にこの傾斜角θが大きすぎて、例えば回転軸Ｃが軸線Ｏを含む平面に対し直交した状態に近くなると、自重により拡径ビット６が縮径し易くなりすぎてしまい、掘削時の拡径ビット６の上記外径を所定の径に維持するのが困難となるおそれが生じるので、この傾斜角θは、特に本実施形態のように回転軸Ｃが上記接平面に沿って傾斜している場合などには、１５°〜６０°の範囲とされるのが望ましい。
【００３８】
また、本実施形態では上述のように、外周にスパイラルスクリュー２が設けられたオーガーシャフト１を回転体とするアースオーガーの掘削ヘッド（アースオーガーヘッド）に本発明を適用した場合について説明したが、このようなスパイラルスクリューを備えることなく、掘削屑を例えばエアリフトにより排出するような掘削工具の掘削ヘッドに本発明を適用することも可能である。このような場合には、拡径ビット６が取り付けられるシャンク７とは別に回転体の先端部から外周側に延びるシャンクを設けて掘削ビット４を配設すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態を軸線Ｏ方向先端側から見た底面図である（ただし、センタービット５は図示が略されている。）。
【図３】図１に示す実施形態において拡径ビット６が縮径した状態を示す、図１における矢線Ｘ方向視の側面図である（ただし、ケーシングパイプ３、掘削ビット４、およびセンタービット５は図示が略されている。）。
【図４】図１に示す実施形態において拡径ビット６が拡径した状態を示す、図１における矢線Ｙ方向視の側面図である（ただし、スパイラルスクリュー２、ケーシングパイプ３、掘削ビット４、およびセンタービット５は図示が略されている。）。
【図５】図１に示す実施形態の拡径ビット６を示す（ａ）拡径時の回転方向Ｔ側から見た側面図、（ｂ）底面図、および（ｃ）拡径時の外周側からの側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  オーガーシャフト（回転体）
２  スパイラルスクリュー
３  ケーシングパイプ
４  掘削ビット４
６  拡径ビット
７  シャンク
８  ホルダー
９  凹部
１０  取付孔
１１  取付軸
１３  拡径ビット６のチップ
Ｏ  オーガーシャフトの軸線
Ｃ  拡径ビット６の回転軸
Ｔ  掘削時のオーガーシャフト１の回転方向
θ  回転軸Ｃが軸線Ｏを含む平面に対してなす傾斜角
【図１】
0004699147.tif 000002
【図２】
0004699147.tif 000003
【図３】
0004699147.tif 000004
【図４】
0004699147.tif 000005
【図５】
0004699147.tif 000006