(57)【要約】【課題】  軟岩層から硬岩層まで対応できる掘削ケーシングを提供する。【解決手段】  土中に圧入する断面円形のケーシング４の下端に、片持ち支持のローラ８からなるローラビット１を複数基設けてなり、各ローラビット１は側面にビット83を配列したローラ８の回転軸17をケーシング４の半径方向に沿って鉛直方向に傾斜させ、ケーシング４の圧入方向のローラ８の投影面内に前記支持部16を収めた掘削ケーシング６であり、前記ローラビット１は、ローラ８の回転軸17を鉛直方向に下り勾配にし、前記回転軸17をケーシング４の半径方向内側から支持部16により支持した外向きローラビット102と、ローラ８の回転軸17を上り勾配にし、前記回転軸17をケーシング４の半径方向外側から支持部16により支持した内向きローラビット101とからなる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土中に圧入する断面円形のケーシングの下端に、片持ち支持のローラからなるローラビットを複数基設けてなり、各ローラビットはローラの回転軸をケーシングの半径方向に沿って鉛直方向に傾斜させ、ケーシングの圧入方向のローラの投影面内に前記回転軸の支持部を収めてなる掘削ケーシング。
【請求項２】
ローラビットは、ローラの回転軸を鉛直方向に下り勾配にし、前記回転軸をケーシングの半径方向内側から支持部により支持した外向きローラビットと、ローラの回転軸を上り勾配にし、前記回転軸をケーシングの半径方向外側から支持部により支持した内向きローラビットとからなる請求項１記載の掘削ケーシング。
【請求項３】
ローラビットは、円錐台状のローラの側面にビットを配列し、仮想頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにしてなる請求項１記載の掘削ケーシング。
【請求項４】
ローラビットは、円錐状のローラの側面にビットを配列し、頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにしてなる請求項１記載の掘削ケーシング。
【請求項５】
ローラビットは、ローラの回転方向の周回軌道に沿ってビットを並べたビット列を該ローラの側面に複数列設けてなり、異なる周回軌道のビット列を設けた複数のローラビットをケーシングの下端に設けてなる請求項１記載の掘削ケーシング。
【請求項６】
ローラビットは、相互に相手方のビット列間を補完し合う複数のローラビットを掘削単位とし、ケーシングの下端に前記掘削単位を複数単位設けてなる請求項５記載の掘削ケーシング。
【請求項７】
ケーシングは、ローラビットのローラの最下面に倣う摺接面を有するケーシング補完部をローラビット間に設けてなる請求項１記載の掘削ケーシング。
【請求項８】
土中に圧入する断面円形のケーシングの下端へ装着する円環状のアダプタ下面に、片持ち支持のローラからなるローラビットを複数設けてなり、各ローラビットはローラの回転軸をアダプタの半径方向に沿って鉛直方向に傾斜させ、ケーシングの圧入方向のローラの投影面内に前記回転軸の支持部を収めてなるケーシング用掘削ヘッド。
【請求項９】
ローラビットは、ローラの回転軸を鉛直方向に下り勾配にし、前記回転軸をアダプタの半径方向内側から支持部により支持した外向きローラビットと、ローラの回転軸を上り勾配にし、前記回転軸をアダプタの半径方向外側から支持部により支持した内向きローラビットとからなる請求項８記載のケーシング用掘削ヘッド。
【請求項１０】
ローラビットは、円錐台状のローラの側面にビットを配列し、仮想頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにしてなる請求項８記載のケーシング用掘削ヘッド。
【請求項１１】
ローラビットは、円錐状のローラの側面にビットを配列し、頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにしてなる請求項８記載のケーシング用掘削ヘッド。
【請求項１２】
ローラビットは、ローラの回転方向の周回軌道に沿ってビットを並べたビット列を該ローラの側面に複数列設けてなり、異なる周回軌道のビット列を設けた複数のローラビットをアダプタの下面に設けてなる請求項８記載のケーシング用掘削ヘッド。
【請求項１３】
ローラビットは、相互に相手方のビット列間を補完し合う複数のローラビットを掘削単位とし、アダプタの下面に前記掘削単位を複数単位設けてなる請求項12記載のケーシング用掘削ヘッド。
【請求項１４】
アダプタは、ローラビットのローラの最下面に倣う摺接面を有するアダプタ補完部をローラビット間に装着してなる請求項８記載のケーシング用掘削ヘッド。
【請求項１５】
アダプタは、周方向に分割自在なアダプタ単位からなり、各アダプタ単位は個別にケーシングの下端に着脱自在としてなる請求項８記載のケーシング用掘削ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土中に圧入する掘削ケーシング、及び土中に圧入するケーシングの下端に装着するケーシング用掘削ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
杭施工として、土中にケーシングを圧入する場合、ケーシングの下端に直接掘削手段を設けるか、円周上に掘削手段を設けたケーシング用掘削ヘッドをケーシングの下端に装着し、ケーシングを自転させて前記掘削手段により土中を掘削し、圧入する。この時、土中は一様ではなく、軟岩層や硬岩層が混在するため、掘削ビットの選択が掘削効率を左右することになる。例えば、特許文献１では、掘削手段としてカッタ式ビット、打撃式ハンマ、そしてローラビットの３種類をケーシングの下端に配設し、軟岩層から硬岩層まで幅広く対応できるようにして、掘削効率を高めている。
【０００３】
【特許文献１】実開平03-111688号公報（２〜11頁、第１〜３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、特許文献１のように、複数種類の掘削手段、すなわちカッタ式ビット、打撃式ハンマ、そしてローラビットの３種類を配設すれば、軟岩層から硬岩層まで幅広く対応できるようになるが、打撃式ハンマのための動力をケーシングの下端にまで伝達しなければならず、不便である。また、特許文献１の構成は複雑であり、再利用を図るため、回収を想定したケーシング用掘削ヘッドとして、構成しにくい問題がある。
【０００５】
自転させながらケーシングを圧入していく場合、ケーシングの内周面及び外周面に挟まれた所定幅の円環状掘削面を形成できればよい。この点、カッタ式ビットは前記円環状掘削面を形成することに不向きである。これに対し、ローラビットは、ローラの幅を円環状掘削面の所定幅に合わせることで、円環状掘削面を形成しやすい。しかし、従来見られるローラビットは回転軸がケーシングの内周面及び外周面いずれにも突出し、前記回転軸の支持部が円環状掘削面からはみ出してしまい、掘削効率を低下させる問題があった(特許文献１、第4a図参照)。
【０００６】
また、ローラビットは、ローラに配列した多数のビットが交互に掘削することで、個々のビットの負担を軽減するが、従来のローラビットは通常ビットの配列位置がすべて同じで、ケーシングから見れば同一円周上を重ねて掘削しているに過ぎず、必ずしも掘削効率を高めるものではなかった。そこで、単一種類の掘削手段を用いながら、軟岩層から硬岩層まで対応できる掘削ケーシング又はケーシング用掘削ヘッドを開発するため、ローラビットを基本とし、上述に見られた問題点を解決するため、検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
検討の結果開発したものが、土中に圧入する断面円形のケーシングの下端に、片持ち支持のローラからなるローラビットを複数基設けてなり、各ローラビットはローラの回転軸をケーシングの半径方向に沿って鉛直方向に傾斜させ、ケーシングの圧入方向のローラの投影面内に前記回転軸の支持部を収めた掘削ケーシングである。この掘削ケーシングは、ケーシングの圧入により、ローラビットが使い捨てとなる。
【０００８】
各ローラビットは、圧入するケーシングの自転による旋回運動と、円環状掘削面による摩擦との関係により、自律的にローラを回転させ、このローラの側面に配列したビットを次々と円環状掘削面に衝突させ、掘削していく。多数のビットによる掘削は、軟岩層を効率的に掘削できる、また、多数のビットが負荷を分担するため、硬岩層を掘削しても各ビット毎の摩耗又は破損の虞れが少なく、掘削ができる。こうして、本発明の掘削ケーシングは、軟岩層から硬岩層までの範囲で掘削性能を高めることができる。ローラビットの数は、各ローラビットの耐圧荷重の合算が、ケーシングの圧入に必要な圧力を上回るように決定する。
【０００９】
本発明の掘削ケーシングは、ローラビットを片持ち支持とし、ケーシングの圧入方向のローラの投影面内に支持部を収めて支持部の突出をなくすことにより、支持部がケーシングの圧入に対して抵抗にならない。また、ローラを片持ち支持する構成は、支持部を太くしやすく、各ローラビット毎の耐圧荷重を高めることができる。これから、両持ち支持のローラを用いる場合に比べて、少ない数のローラビットでの掘削を可能にする。
【００１０】
ローラビットは、ローラの回転軸を鉛直方向に下り勾配にし、回転軸をケーシングの半径方向内側から支持部により支持した外向きローラビットと、ローラの回転軸を上り勾配にし、前記回転軸をケーシングの半径方向外側から支持部により支持した内向きローラビットとから構成するとよい。これにより、外向きローラビットは、支持部に近い下面周縁により円環状掘削面の内周縁を掘削できる。また、内向きローラビットは、支持部に近い下面周縁により円環状掘削面の外周縁を掘削できる。
【００１１】
具体的なローラビットは、円錐台状のローラの側面にビットを配列し、仮想頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにする構成か、円錐状のローラの側面にビットを配列し、頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにする構成(いわゆるトリコンビット)が好ましい。ここで、「最下面側の側縁を水平面に倣う」とは、ローラの鉛直方向の最下面側の側縁が、およそ水平面に沿っていることを意味する。このように、最下面側の側縁を水平面に倣わせたローラは、側面に配列した多数のビットを、前記最下面側の側縁付近で略同じタイミングで掘削に寄与させることができ、また水平面に倣う円環状掘削面を形成できる。
【００１２】
また、ローラビットは、ローラの回転方向の周回軌道に沿ってビットを並べたビット列をこのローラの側面に複数列設け、異なる周回軌道のビット列を設けた複数のローラビットをケーシングの下端に設けるとよい。ローラビットの種類は、各ローラビットの耐圧荷重の合算がケーシングの圧入に必要な圧力を上回るように決定した全ローラビットの数から、各種類が等分になるように決定する。ローラビットにおける各ビット列は、ケーシングの自転軸を中心とした円形の掘削線を形成する。そして、周回軌道の異なるビット列を複数設けることで、半径の異なる掘削線が複数形成され、これら掘削線を合わせて、面状の円環状掘削面を形成する。これは、円環状掘削面を多数のビット列で分割し、各ビット列毎に掘削することを意味する。
【００１３】
上記ビット列相互の間隔は狭いほどよいが、ローラの側面上では、ビット列相互に一定の間隔を設けざるを得ない。そこで、上記ローラビットは、相互に相手方のビット列間を補完し合う複数のローラビットを掘削単位とし、ケーシングの下端に前記掘削単位を複数単位設けるとよい。これは、要求される円環状掘削面を、掘削単位を構成する複数のローラビットの各ビット列が形成する掘削線により、更に細かく分割することを意味する。これにより、各ローラビットのビット列相互が互いの形成する掘削線を補完し合い、全体としてより面状の円環状掘削面を形成しやすくなる。
【００１４】
ケーシングの下端に設けるローラビットの各ビット列をすべて異なる周回軌道にすることもできるが、実際には異なる周回軌道のビット列を有する複数のローラビットを掘削単位とし、更にこの掘削単位を複数単位設ける構成が好ましい。例えば、周回軌道が異なるビット列ａ,ｂ,ｃ(各ビット列は複数条ある)を設けた３基のローラビットＡ,Ｂ,Ｃを掘削単位とし、この掘削単位を更に３単位設け、合計９基のローラビットをケーシングの下端に等間隔で設けるとよい。３基ずつある各ローラビットＡ,Ｂ,Ｃの具体的な並び方は、Ａ→Ｂ→Ｃ、Ａ→Ｂ→Ｃ、Ａ→Ｂ→Ｃのように、各ローラビット及び各掘削単位はそれぞれ40度間隔にする構成や、Ａ,Ａ,Ａ→Ｂ,Ｂ,Ｂ→Ｃ,Ｃ,Ｃのように、各掘削単位を構成するローラビットＡ,Ｂ,Ｃをそれぞれ120度間隔にする構成がある。
【００１５】
このほか、ケーシングは、ローラビットのローラの最下面に倣う摺接面を有するケーシング補完部をローラビット間に設けるとよい。ケーシング補完部は、掘削した残土がローラビット間に詰まらないようにローラビット間を塞ぐことで、各ローラビットのローラの回転を保証し、掘削効率の低下を防止する。具体的なケーシング補完部は、ケーシングの半径方向におけるローラビットのローラの幅で内周面及び外周面を有し、全ローラビットのローラの最下面に倣う摺接面に囲まれた平面視円弧状の箱体を例示できる。
【００１６】
本発明は、ケーシングはそのままとし、前記ケーシングの下端にケーシング用掘削ヘッドに適用してもよい。本発明を適用するケーシング用掘削ヘッドは、土中に圧入する断面円形のケーシングの下端へ装着する円環状のアダプタ下面に、片持ち支持のローラからなるローラビットを複数設けてなり、各ローラビットはローラの回転軸をアダプタの半径方向に沿って鉛直方向に傾斜させ、ケーシングの圧入方向のローラの投影面内に前記回転軸の支持部を収めるように構成する。
【００１７】
このケーシング用掘削ヘッドについても、上述した掘削ケーシングの各構成を適用できる。具体的には、本発明を適用したケーシング用掘削ヘッドにおけるローラビットは、ローラの回転軸を鉛直方向に下り勾配にし、前記回転軸をアダプタの半径方向内側から支持部により支持した外向きローラビットと、ローラの回転軸を上り勾配にし、前記回転軸をアダプタの半径方向外側から支持部により支持した内向きローラビットとから構成する。また、具体的なローラビットは、円錐台状のローラの側面にビットを配列し、仮想頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにしたり、円錐状のローラの側面にビットを配列し、頂点から底面に向けて降ろす最下面側の側縁を水平面に倣うようにする。
【００１８】
このほか、ローラビットは、ローラの回転方向の周回軌道に沿ってビットを並べたビット列をこのローラの側面に複数列設けてなり、異なる周回軌道のビット列を設けた複数のローラビットをアダプタの下面に配設し、更に、相互に相手方のビット列間を補完し合う複数のローラビットを掘削単位とし、アダプタの下面に前記掘削単位を複数単位設けると、掘削効率を向上させることができる。また、アダプタは、全ローラビットのローラの最下面に倣う摺接面を有するアダプタ補完部をローラビットの間に装着すると、掘削効率の低下を防止できる。
【００１９】
ケーシング用掘削ヘッドの利点は、ケーシングと別体であり、土中に圧入するケーシングを残して別途回収できる点にある。そこで、こうした回収を容易にするため、アダプタは、周方向に分割自在なアダプタ単位からなり、各アダプタ単位は個別にケーシングの下端に着脱自在にするとよい。これにより、ケーシングを土中に圧入した後、ケーシング内に残る土塊(コア)を除去すれば、アダプタ単位でケーシングの下端から分離し、個別かつ容易に回収することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の掘削ケーシング又はケーシング用掘削ヘッドは、ローラビットという単一種類の掘削手段を用いながら、軟岩層から硬岩層まで対応できる掘削性能を発揮する効果がある。また、ローラビットは、ケーシングの自転方向を制限せず、例えば圧入作業途中で容易にケーシングの自転を逆転させることもできる利点がある。このほか、ローラビットは、圧入するケーシングの自転による旋回運動と円環状掘削面との摩擦との関係により自律的にローラを回転させるため、別途動力をケーシングの下端へ伝達する必要がなく、掘削ケーシング又はケーシング用掘削ヘッドの構成を簡単にできる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は３種類のローラビット１からなる掘削単位２を設けたケーシング用掘削ヘッド３を装着したケーシング４の下端を表した部分斜視図、図２は同ケーシング用掘削ヘッド３の分解斜視図、図３は同ケーシング用掘削ヘッド３の底面図、図４a及び図４bはローラビット１の構造を表す部分拡大断面図、図５は３種類のローラビット１からなる掘削単位２を設けた別例のケーシング用掘削ヘッド５を表した図３相当底面図、図６はケーシング用掘削ヘッド１を装着したケーシング２の圧入作業を表す側面図、図７は異なる周回軌道のビット列ａ,ｂ,ｃを有するローラビットＡ,Ｂ,Ｃによる円環状掘削面Ｓの形成を説明する平面図であり、図８は直接ローラビット１を取り付けた掘削ケーシング６の下端を表した図１相当部分斜視図である。本発明は、ローラビット１を直接下端に設ける掘削ケーシング６(図８参照)を基本とするが、以下ではケーシング用掘削ヘッド１(図１参照)を主として説明し、前記掘削ケーシング６は最後に説明する。
【００２２】
本例のケーシング用掘削ヘッド３は、図１〜図３に見られるように、土中に圧入する断面円形のケーシング４の下端へ装着する円盤状のアダプタ７下面に、片持ち支持のローラ８からなるローラビット１を複数設けた構成である。本例のアダプタ７は、略等分に４分割できる円弧状板のアダプタ単位71,72,73,74からなる。各アダプタ単位71,72,73,74は、相互に接続することなく、それぞれケーシング４の下端に設けた取付フランジ９に対して個別にボルト10で接合し(図４a及び図４b参照)、すべてのアダプタ単位71,72,73,74を取付フランジ９に装着した状態で一体のアダプタ７を構成する。これにより、土中へケーシング４を圧入後、ケーシング４内に残る土塊(コア)を除去し、前記ボルト10を外せば、アダプタ単位71,72,73,74毎に分離、回収できる。
【００２３】
各アダプタ単位71,72,73,74は、それぞれローラビット１及びアダプタ補完部11を取り付けている。ローラビット１は、３種類３基ずつ合計９基あり、アダプタ７の全周にわたって等間隔(40度間隔)となるように、各アダプタ単位71,72,73,74に割り当ててボルト12により固着している(図４a及び図４b参照)。アダプタ補完部11は、前記ローラビット１の間を埋めるように設けている。各アダプタ補完部11は、アダプタ単位71,72,73,74を上面とし、全ローラビット１のローラ８の最下面に倣う摺接面13、内周面14及び外周面15に囲まれた箱体で、溶接によりアダプタ単位71,72,73,74に固着している。
【００２４】
図２に明らかなように、各アダプタ単位71,72,73,74に取り付けたローラビット１の数及び位置や、ローラビット１,１間を満たすアダプタ補完部11の形状は異なっている。例えば、図２中右側に図示しているアダプタ単位71のみ３基のローラビット１を有し、他のアダプタ単位72,73,74は２基ずつである。これは、奇数基のローラビット１を等間隔に配列しながら、アダプタ７の分割数が偶数であるためによる。しかし、全アダプタ単位71,72,73,74が合わさって一体のケーシング用掘削ヘッド３を構成すればよいので、各アダプタ単位71,72,73,74が異なる構成になっても問題はない。
【００２５】
本例は、図４aに見られるように、アダプタ７の下面から半径方向内向きに偏って突出させた支持部16から半径方向外向きに下り勾配に傾斜させた回転軸17を有する円錐状のローラ８からなる内向きローラビット101と、図４bに見られるように、外向きに偏って突出させた支持部16から半径方向外向きに上り勾配に傾斜させた回転軸17を有する円錐状のローラ８からなる外向きローラビット102との２種類を用いている。それぞれ、ケーシング４の圧入方向のローラ８の投影面内に支持部16を収めており、前記ローラ８の底面周縁81をアダプタ７の内周側(図４a)又は外周側(図４b)に突出させている。各ローラ８は、異なる周回軌道のビット列82に沿って多数のビット83を側面に配列している。
【００２６】
各掘削単位２は、図３に見られるように、異なる周回軌道のビット列ａ,ｂ,ｃ(図７参照)を有する３種類のローラビットＡ,Ｂ,Ｃをそれぞれ内向きローラビット101とする掘削単位I及びIIIと、同じく異なる周回軌道のビット列ａ,ｂ,ｃ(図７参照)を有する３種類のローラビットＡ,Ｂ,Ｃをそれぞれ外向きローラビット102とする掘削単位IIとからなる。各ビット列ａ,ｂ,ｃは、それぞれローラ８の回転方向に沿ってビット83を並べた複数の周回軌道からなる。掘削単位Iは、図３中一番上のローラビットＡを基準として左回りにローラビットＡ→Ｂ→Ｃの順に120度間隔で配列している。また、掘削単位IIは、前記掘削単位IのローラビットＡの隣から左回りに、ローラビットＣ→Ｂ→Ａの順に120度間隔で配列している。そして、掘削単位IIIは、前記掘削単位のIIのローラビットＣの隣から左回りに、ローラビットＣ→Ａ→Ｂの順に120度間隔に配列している。各掘削単位I,II,IIIは、それぞれ40度ずつずれている。
【００２７】
こうした各ローラビット１における回転軸17の傾斜方向や、各ローラビット１又は各掘削単位２の間隔は自由であり、上記例示の構成に限定されないが、次の条件に従って決定することが好ましい。まず、ローラ８の回転軸17の傾斜方向は、各ローラ８の底面周縁81がアダプタ７の外周側に突出するローラビット１の数が、前記底面周縁81がアダプタ７の内周側に突出する数より多くするように決定するとよい。すなわち、外向きローラビット102より内向きローラビット101を多くするとよい。これにより、円環状掘削面Ｓの外周縁をより明確に掘削できるようになり、掘削効率を高めることができる。各ローラビット１又は各掘削単位２の間隔は、等間隔であることが望ましい。各ローラビット１が等間隔であると、各ローラビット１にかかる荷重が略均等になり、局所的な破損を回避できる。また、各掘削単位２が等間隔であると、各掘削単位２による掘削が平均的となり、結果として掘削効率を高めることができる。
【００２８】
また、ローラビット１の数は、それぞれの耐圧荷重の合算がケーシング４の圧入に要する圧力を上回るように設定している。前記ケーシング４の圧入に要する圧力は、当然ケーシング４の大きさ、特に径の大きさに比例して増大していく。図１以下に示す例では、外径６ｍのケーシング４を想定し、およそ25ｔ/ｍ2の圧力を加えて圧入していくこととし、耐圧荷重３〜５ｔのローラビット１を９基用いるている。このため、例えば外径８ｍのケーシング４をおよそ35ｔ/ｍ2の圧力で圧入していく場合、図５に見られるように、同じ耐圧荷重のローラビット１は12基必要となる。
【００２９】
図５に見られる例は、異なる周回軌道のビット列ａ,ｂ,ｃ(図７参照)を有する３種類のローラビットＡ,Ｂ,Ｃをそれぞれ内向きローラビット101とする掘削単位I及びIIIと、同じく異なる周回軌道のビット列ａ,ｂ,ｃ(図７参照)を有する３種類のローラビットＡ,Ｂ,Ｃをそれぞれ外向きローラビット102とする掘削単位II及びIVとからなる。掘削単位Iは、図５中一番上のローラビットＡを基準として左回りにローラビットＡ→Ｃ→Ｂの順に120度間隔で配列している。掘削単位IIは、前記掘削単位IのローラビットＡの隣から左回りに、ローラビットＣ→Ｂ→Ａの順に120度間隔で配列している。掘削単位IIIは、前記掘削単位のIIのローラビットＣの隣から左回りに、ローラビットＢ→Ａ→Ｃの順に120度間隔に配列している。そして、掘削単位IVは、前記掘削単位IIIのローラビットＢの隣から左回りに、ローラビットＡ→Ｃ→Ｂの順に120度間隔で配列している。各掘削単位I,II,III,IVは、それぞれ30度ずつずれている。
【００３０】
こうした本例のケーシング用掘削ヘッド３は、図６に見られるように、取付フランジ９を介してケーシング４の下端に装着し、圧入装置18によりケーシング４を自転させながら土中19に圧入していく。こうした圧入作業は、従来同種のケーシングの圧入作業と変わらない。相違点は、本発明のようにローラビット１を用いた場合、ケーシング４の自転方向が自由である点にある。例えば、図７に見られるようにケーシング４が右回りに自転していくと、異なる周回軌道からなる３種類のビット列ａ,ｂ,ｃに対応した３種類のローラビットＡ,Ｂ,Ｃを組として掘削単位２を構成し、各掘削単位２がそれぞれ円環状掘削面Ｓを形成する掘削線La,Lb,Lcを掘削していく。この図７では、説明の便宜上、３種類のローラビットＡ,Ｂ,Ｃを並べて図示しているが、実際には各ローラビットＡ,Ｂ,Ｃは離れている。
【００３１】
具体的には、各ローラビットＡ,Ｂ,Ｃのローラが有するビット列ａ,ｂ,ｃは、それぞれが補完関係にあり、ビット列ａが形成する掘削線Laの隙間に、ビット列ｂが形成する掘削線Lbとビット列ｃが形成する掘削線Lcが形成され、全掘削線La,Lb,Lcが合わさって円環状掘削面を形成する。各ローラビットは、それぞれ掘削線La,Lb,Lcのみを形成できればよいため、負担が少ないことが分かる。また、各ローラビット１,１間を埋めるアダプタ補完部11が、各ローラビット１への掘削した残土の侵入を防ぐため、前記負担はあくまで掘削線La,Lb,Lcの形成のみで済むようになっている。
【００３２】
更に、本例では、掘削単位I及びIIIが内向きローラビット101から構成し、掘削単位IIを外向きローラビット102から構成しているため、各掘削単位２のローラビットＡ,Ｂ,Ｃが同じビット列ａ,ｂ,ｃを有していても、更に内向きローラビット101と外向きローラビット102とがそれぞれ形成する掘削線を異ならせることができる。これにより、より多数の掘削線を重複させて、より効率的に円環状掘削面Ｓを形成できる。同一幅の円環状掘削面Ｓをより多数の掘削線で分割することは、各掘削線を形成するビットの負担を減らす意味を有し、それだけビットを傷めることなく、掘削効率を高めることができるようになる。
【００３３】
本発明は、片持ち支持のローラビット１を用い、このローラビット１個々の形状、回転軸の傾斜及び組み合わせを工夫することにより掘削性能及び掘削効率の向上を図る技術である。これから、上記例と異なり、図８に見られるように、掘削ケーシング６の下端に設けた基礎フランジ20に直接ローラビット１を設けても、前記掘削性能及び掘削効率の向上を図ることができる。このように、掘削ケーシング６の下端に直接ローラビット１を設けた場合、掘削ケーシング６圧入後にローラビット１毎に回収することは難しいが、使い捨てが可能であれば、構成が簡素で製造コストも低廉となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ローラビットからなる掘削単位を設けたケーシング用掘削ヘッドを装着したケーシングの下端を表した部分斜視図である。
【図２】同ケーシング用掘削ヘッドの分解斜視図である。
【図３】同ケーシング用掘削ヘッドの底面図である。
【図４ａ】ローラビットの構造を表す部分拡大断面図である。
【図４ｂ】ローラビットの構造を表す部分拡大断面図である。
【図５】ローラビットからなる掘削単位を設けた別例のケーシング用掘削ヘッドを表した図３相当底面図である。
【図６】ケーシング用掘削ヘッドを装着したケーシングの圧入作業を表す側面図である。
【図７】異なる周回軌道のビット列を有する３基のローラビットによる円環状掘削面の形成を説明する平面図である。
【図８】直接ローラビットを取り付けた掘削ケーシングの下端を表した図１相当部分斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ローラビット
101  内向きローラビット
102  外向きローラビット
２  掘削単位
３  ケーシング用掘削ヘッド
４  ケーシング
７  アダプタ
71  アダプタ単位
72  アダプタ単位
73  アダプタ単位
74  アダプタ単位
８  ローラ
82  ビット列
83  ビット
11  アダプタ補完部
16  支持部
17  回転軸
Ｓ  円環状掘削面
Ａ  ローラビット
Ｂ  ローラビット
Ｃ  ローラビット
ａ  ビット列
ｂ  ビット列
ｃ  ビット列
I  掘削単位
II  掘削単位
III  掘削単位
IV  掘削単位
La  掘削線
Lb  掘削線
Lc  掘削線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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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