(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンマーの衝撃力およびハンマーシリンダの回転力を受けるデバイスの底面に取り付けられ、該デバイスと共に回転するビット装置を有する掘削装置において、
前記デバイスの底面に、前記デバイスの外壁面にも開口する前記ビット装置を収納する凹部が形成され、
前記デバイスの凹部には、回転方向に対向する一方の内壁面と他方の内壁面とが形成され、
前記ビット装置は、上面に偏心軸が立設され、該偏心軸が前記デバイスの凹部に形成された軸穴内に抜け止めして回動可能に嵌入され、前記デバイスが掘削方向に回転した際に、前記偏心軸を中心に相対的に逆方向に回動してビット装置の先端が前記凹部からデバイスの外周面よりも所定の掘削量分だけ外方に突出した状態で前記凹部の一方の内壁面に衝止して、以後該一方の内壁面をストッパー面として掘削方向に回転し、前記デバイスが逆回転された際には、前記凹部内に収納されるように設けられ、
前記凹部の他方の内壁面は、前記デバイスの下面側に向かうにしたがって下面の面積を小さくする方向に傾斜するテーパ面に形成され、
前記ビット装置の前記凹部の他方の内壁面と対向する壁面は、前記ビット装置の下面側に向かうにしたがって下面の面積を小さくする方向に傾斜するテーパ面に形成されていることを特徴とする掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンマーの衝撃力およびハンマーシリンダの回転力を受けるデバイスの底面に取り付けられ、該デバイスと共に回転するビット装置を有する掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地面を掘削する掘削装置として、特公平３−２１７１７号公報に示すような掘削装置が知られている。
この掘削装置について、図５〜図７に基づいて説明する。
デバイス１０は、エアハンマー装置１１のハンマーシリンダ１８の下部内に螺合して固定されたネジ筒１３の内周壁に設けた突条２０がスプライン溝１５に嵌入することで、上下動自在、且つネジ筒１３に対して非回転状態に係合し、図示しない駆動装置によりハンマーシリンダ１８が軸線を中心として回転されることで、ハンマーシリンダ１８と共に回転される。
【０００３】
１２ａ，１２ｂが、それぞれ底面視ほぼ半円状を成すビット装置である。ビット装置１２ａ，１２ｂの上面には、デバイス１０の円形を成す底面の中心に対して点対称の位置に設けた軸穴に回動自在に挿入・固定される偏心軸１４ａ，１４ｂが立設されている。
また、ビット装置１２ａ，１２ｂの底面には、超硬合金で形成されたチップ１６が十分な数固定されている。
【０００４】
１７はパイプであり、掘削が進むに連れてデバイス１０の大径部に設けられた押圧部２１がパイプ１７の内周下部に設けられた段差２２に当接することによって、デバイス１０に引き連れられて掘削穴内に進入する。
ビット装置１２ａ，１２ｂは、図６のように、その両周面が底面側から見て円形のとき、その直状端面が適宜な間隔１５をもって対向位置し、また、両ビット装置１２ａ，１２ｂで形成する円の直径はパイプ１７の内径よりも小さい。そして、図７に示すように、ビット装置１２ａ，１２ｂが偏心軸１４ａ，１４ｂを中心に回動して、直状端面が当接したとき、両ビット装置１２ａ，１２ｂの端部がパイプ１７よりも外方に突出して土砂等を掘削する。
【０００５】
上述したように、ハンマーシリンダ１８およびデバイス１０が矢印方向に回転すると、土砂から抵抗を受けているビット装置１２ａ，１２ｂもそれぞれ偏心軸１４ａ，１４ｂを中心に回動してそれぞれの直状端面が当接する。
以後、この直状端面が互いのストッパとして作用し、ビット装置１２ａ，１２ｂは端部がパイプ１７よりも外方に突出した状態で回転し、且つエアハンマー装置１１のハンマー２５からの衝撃を受けつつ土砂を掘削する。
掘削穴は、パイプ１７の径よりも大きくなるので、パイプ１７が掘削穴内にデバイス１０と共に引き込まれるのである。
掘削終了時には、ハンマーシリンダ１８およびデバイス１０が若干逆方向に回転される。これにより両ビット装置１２ａ，１２ｂが図６の状態（直状端面が適宜な間隔１５をもって対向位置している状態）に戻り、両ビット装置１２ａ，１２ｂで形成する円の直径はパイプ１７の内径よりも小さくなる。
このため、この時点で掘削装置を引き上げようとすると、パイプ１７を地中に残したままビット装置１２ａ，１２ｂを含めてデバイス１０等と共に地上へ回収できるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の掘削装置では、掘削時に両ビット装置１２ａ，１２ｂの直状端面どうしが当接してデバイス１０からの強い回転力を受け止めることができる。
しかし、岩盤等を有する固い地盤であったり、泥などの柔らかい地盤を掘削する場合には、地面からの抵抗力が強すぎたり弱すぎたりして、両ビット装置１２ａ，１２ｂの直状端面どうしが当接しないままの状態で回転して掘削が行われてしまう場合がある。
かかる場合には、所望の径の掘削穴が掘削できず、また掘削穴の径が一定にならずにばらついたり、パイプ１７の掘削穴内への進入が妨げられたりするといった課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、掘削時に安定してビット装置の端部がパイプの外方へ突出した位置で維持され、正確な穴を掘削可能な掘削装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる掘削装置によれば、ハンマーの衝撃力およびハンマーシリンダの回転力を受けるデバイスの底面に取り付けられ、該デバイスと共に回転するビット装置を有する掘削装置において、前記デバイスの底面に、前記デバイスの外壁面にも開口する前記ビット装置を収納する凹部が形成され、前記デバイスの凹部には、回転方向に対向する一方の内壁面と他方の内壁面とが形成され、前記ビット装置は、上面に偏心軸が立設され、該偏心軸が前記デバイスの凹部に形成された軸穴内に抜け止めして回動可能に嵌入され、前記デバイスが掘削方向に回転した際に、前記偏心軸を中心に相対的に逆方向に回動してビット装置の先端が前記凹部からデバイスの外周面よりも所定の掘削量分だけ外方に突出した状態で前記凹部の一方の内壁面に衝止して、以後該一方の内壁面をストッパー面として掘削方向に回転し、前記デバイスが逆回転された際には、前記凹部内に収納されるように設けられ、 前記凹部の他方の内壁面は、前記デバイスの下面側に向かうにしたがって下面の面積を小さくする方向に傾斜するテーパ面に形成され、前記ビット装置の前記凹部の他方の内壁面と対向する壁面は、前記ビット装置の下面側に向かうにしたがって下面の面積を小さくする方向に傾斜するテーパ面に形成されていることを特徴とする掘削装置。
ことを特徴としている。
この構成を採用することによって、ビット装置の回動範囲をデバイスの底面に形成されている凹部内に限定できるので正確な掘削穴を形成することができ、また、凹部を囲む内壁面がストッパー面となり、掘削時に安定してビット装置の先端をパイプの外方へ突出した位置で維持することができる。
また、掘削終了時に掘削方向と逆方向にビット装置が回動してビット装置が凹部内に収納される際に、凹部の他方の内壁面とビット装置との間で凹部内に詰まった土砂や岩石を挟んで、ビット装置が完全に凹部内に収納される前の中途位置で回動動作が終了してしまわないように凹部の他方の内壁面とビット装置のテーパ面から詰まった土砂等を下面側に排出可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に掘削装置の側面図を、図２に掘削装置の底面図を、図３にビット装置の側面図を示す。
３０はハンマーシリンダであり、内部に適宜なハンマー３２を内蔵すると共に適宜な動力源（図示せず）によりその軸線を中心として回転する。ハンマーシリンダ３０の下端部内壁には雌ねじが切ってあり、固定具３４が螺着されている。固定具３４は中空で内部に突起３４ａが設けられている。
３６はデバイスであり、上部にスプライン溝３８が一体に形成されており、さらに上部には円柱体４０が固定されており、円柱体４０の胴部にはカラー４２が固定されている。カラー４２は、デバイス３６のハンマーシリンダ３０からの抜け止めとして設けられている。
【００１０】
デバイス３６をハンマーシリンダ３０に装着するには、固定具３４をその内面の突起３４ａがスプライン溝３８に係合するようにデバイス３６に嵌合し、次いで円柱体４０にカラー４２を固定し、固定具３４によりハンマーシリンダ３０下部に螺着すればよい。デバイス３６はカラー４２が固定具３４に衝止するので抜け止めされると共にスプライン溝３８と突起３４ａに係合するのでハンマーシリンダ３０と一体に回転する。
ハンマー３２は円柱体４０の頂部を殴打する。
デバイス３６の大径部には押圧部４４が設けられ、パイプ４６に設けられた段差４８に係止している。
さらにデバイス３６には土砂を排出する適宜な排出溝５０が刻設されている。
【００１１】
デバイス３６の底面には、上方側に凹む凹部５２が形成されている。デバイス３６の底面において、凹部５２が形成されていない部位は地面を掘削する掘削面５４に形成されている。
凹部５２は、全周囲が掘削面５４に囲まれてはおらず、一部がデバイス３６の外周面へ切欠かれてデバイス３６の外方と連通する切欠部５６が形成されている。
【００１２】
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄはビット装置であり、デバイス３６の底面側に対向する上面側に各１本の偏心軸６０ａ〜６０ｄを有している。この偏心軸６０ａ〜６０ｄにより、ビット装置５８ａ〜５８ｄはデバイス３６の底面に形成されている凹部５２の所定位置に設けた軸穴（図示せず）に各偏心軸６０ａ〜６０ｄを回動自在に固定することで、デバイス３６に装着される。
この偏心軸６０ａ〜６０ｄは、各ビット装置５８ａ〜５８ｄの長手方向の一方側に立設されており、ビット装置５８ａ〜５８ｄが長手方向の一方側を中心に他方側の端部（以下、ビット装置の先端という）を回動させる。
ビット装置５８ａ〜５８ｄのデバイス３６への装着方法について、説明する。
図３に示すように、偏心軸６０の外周に凹溝６２を設け、該偏心軸６０を前記軸穴に挿入したのち、凹溝６２に対応するデバイス３６の側面に設けた穴（図示せず）から図示しないピンを先端が凹溝６２に嵌入するようにすることで、デバイス３６に対して回動自在に固定されている。
【００１３】
凹部５２内に取り付けられたビット装置５８ａ〜５８ｄは、凹部５２の形状に合わせて凹部５２の範囲内で回動可能である。すなわち、図２に示した例では、凹部５２は互いにほぼ直交する一方の内壁面５３および他方の内壁面５５と、切欠部５６とによって囲まれて形成されているために、ビット装置５８ａ〜５８ｄの回動範囲の一方の端部は、ビット装置５８ａ〜５８ｄが内壁面５３に当接したところであり、回動範囲の他方の端部はビット装置５８ａ〜５８ｄが内壁面５５に当接したところである。
すなわち、内壁面５３はビット装置５８ａ〜５８ｄが掘削時に回動した際にビット装置５８ａ〜５８ｄをこの位置で固定するためのストッパーとしての役割を有している。
【００１４】
ビット装置５８ａ〜５８ｄが掘削時に矢印Ｃ方向に回動したとき（内壁面５３に当接しているとき）は、ビット装置５８ａ〜５８ｄの先端が、切欠部５６からデバイス３６の外方へ突出している。また、ビット装置５８ａ〜５８ｄが掘削終了時に凹部５２内に収納される方向に回動したとき（内壁面５５に当接しているとき）は、ビット装置５８ａ〜５８ｄの先端はデバイス３６から外方へ突出せずに完全に凹部５２内に収納される。
つまり、内壁面５３の長さはデバイス３６の外方に突出する所定量分だけビット装置５８ａ〜５８ｄの長手方向の長さよりも短く形成されており、また内壁面５５の長さは少なくともビット装置の長手方向の長さと同じ長さに形成されているのである。
【００１５】
また、ビット装置５８ａ〜５８ｄがデバイス３６への装着が終了したときに、各ビット装置５８ａ〜５８ｄの底面と、デバイス３６の掘削面５４とがほぼ同一平面に形成される。このように、各ビット装置５８ａ〜５８ｄの底面と、デバイス３６の掘削面５４が同一平面上に位置するようにすることで、ビット装置５８ａ〜５８ｄとデバイス３６の底面の偏磨耗を防止できる。
さらに、ビット装置５８ａ〜５８ｄの底面、およびデバイス３６の掘削面５４には、超硬合金で形成したビット６４が十分な数固定されている。
【００１６】
次に掘削装置の動作について説明する。
ハンマーシリンダ３０が動力を受け、矢印Ｂ方向（図２）へ回転するとデバイス３６も一体となって同方向へ回転する。
さらに、ハンマーシリンダ３０内に配したハンマー３２が上方から円柱体４０の頂部に衝撃力を加えると、デバイス３６が地中へ突き進み且つ回転力により土砂を掘削する。
また、ハンマーシリンダ３０が回転するとビット装置５８ａ〜５８ｄは、偏心軸６０ａ〜６０ｄを中心にして回動自在に取付られているために、ビット装置５８ａ〜５８ｄと地面との間に生じる抵抗力によって、引きずられるようにデバイス３６の回転方向と相対的に逆方向である矢印Ｃ方向に回動する。
【００１７】
矢印Ｃ方向に回動したビット装置５８ａ〜５８ｄは、凹部５２を囲む内壁面５３に衝止して回動が停止させられる。ビット装置５８ａ〜５８ｄが凹部５２の内壁面５３に当接することで、以降はビット装置５８ａ〜５８ｄはデバイス３６と同じ回転方向に回転して掘削する。
このように、ビット装置５８ａ〜５８ｄが回動して、ビット装置５８ａ〜５８ｄの先端部がパイプ１７の外周よりも所定量外方に突出するようになるため、パイプ１７を引き連れて掘削を行うことができる。
【００１８】
なお、掘削した結果、デバイス３６の底面には掘削後の土砂等が溜まる。
このように、掘削した土砂等は、デバイス３６の底面の凹部５２内に設けられて円柱体４０頂部に設けた孔と連結した空気孔６６から吹き出す、ハンマーシリンダ３０内をハンマー３２が落下する際に圧縮した空気により除去される。かかる空気穴６６から吹き出す圧縮空気によって吹き飛ばされた土砂は、デバイス３６の側面に刻設された排出溝５０を通ってパイプ４６内に送出する。これにより、土砂等がビット装置５８ａ〜５８ｄ等に詰まったりすることを防ぐことができる。
【００１９】
掘削終了後は、ビット装置５８ａ〜５８ｄ等をパイプ４６から抜かなくてはならない。このため、ハンマーシリンダ３０を掘削時とは逆回転させる。するとビット装置５８ａ〜５８ｄは、地面との間に生じる抵抗力を受けて図２の二点鎖線に示す位置に回動して凹部５２内に収納される。
このため、ビット装置５８ａ〜５８ｄを含めたデバイス３６がパイプ４６の内径よりも小さくなりパイプ４６内を摺動可能となるので、ハンマーシリンダ３０を引き抜けばパイプ４６を掘削穴内に残したまま装置全体を抜くことができる。
【００２０】
なお、図４に示すように、デバイス３６の凹部５２を形成する内壁面５５に凹部５２が拡開する方向に向かって傾斜するテーパ面７０を形成すると好適である。
このように、凹部５２を形成する他方の内壁面５５をテーパ面７０とすることで、掘削終了後にビット装置５８ａ〜５８ｄを凹部５２内に収納しようとする場合において、回動しているビット装置５８ａ〜５８ｄと内壁面５５との間で土砂や岩石等を挟んでしまってビット装置５８ａ〜５８ｄが回動範囲の中途位置で停止してしまうことを防止する。
つまり、内壁面５５がテーパ面７０に形成されていることで、凹部５２内に詰まっていてビット装置５８ａ〜５８ｄがとの間で挟まれようとする土砂や岩石等は、回動してくるビット装置５８ａ〜５８ｄに押圧されてテーパ面７０から凹部５２の外部へ排出されるからである。
【００２１】
また、図４では、ビット装置５８ａ〜５８ｄの、他方側の内壁面５５に対向する側の壁面にも、ビット装置５８ａ〜５８ｄの面積を小さくするような方向に傾斜するテーパ面７２が形成されている。
このように、内壁面５５だけでなくビット装置５８ａ〜５８ｄにもテーパ面７２を形成することによって、さらに良好に凹部７２内でのビット装置５８ａ〜５８ｄと内壁面５５との間で挟み込まれる土砂等を排出して、確実にビット装置５８ａ〜５８ｄの凹部５２内への収納ができる。
なお、図４ではテーパ面は、凹部５２の内壁面５５とビット装置５８ａ〜５８ｄとの両者に形成したが、内壁面５５とビット装置５８ａ〜５８ｄの内壁面５５に対向する側の壁面のどちらか一方に形成してもよい。
【００２２】
さらに、上述してきた実施形態では、ビット装置が４台設けられている掘削装置について説明してきた。
しかし、ビット装置の数量はこれに限られることはない。
【００２３】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る掘削装置によれば、ビット装置の回動範囲をデバイスの底面に形成されている凹部内に限定できるので正確な掘削穴を形成することができ、また、凹部を囲む内壁面がストッパー面となり、中途半端な回動位置でビット装置が回転することなく、掘削時に安定してビット装置の先端をパイプの外方へ突出した位置で維持することができる。
また、ビット装置の回動範囲の他方の端部に位置する凹部の内壁面と、ビット装置の回動範囲の他方の端部側が、掘削面の面積を小さくする方向に傾斜するテーパ面に形成されていることによって、掘削終了時に掘削方向と逆方向にビット装置が回動してビット装置が凹部内に収納される際に、回動範囲の他方の端部側の内壁面とビット装置との間で凹部内に詰まった土砂や岩石を挟んでしまい、ビット装置が完全に凹部内に収納される前の中途位置で回動動作が終了してしまわないように、ビット装置の回動により土砂等をテーパ面を介して下面側に排出可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る掘削装置の側面を示す部分断面図である。
【図２】  ビット装置の回動状態を示した掘削装置の底面図である。
【図３】  ビット装置を単体で示す側面図である。
【図４】  凹部を囲む壁部とビット装置とにテーパ面を形成したところを示す掘削装置の底面図である。
【図５】  従来の掘削装置の側面を示す部分断面図である。
【図６】  図５に示した掘削装置の底面図である。
【図７】  図６のビット装置の掘削時の状況を示す掘削装置の底面図である。
【符号の説明】
３０  ハンマーシリンダ
３２  ハンマー
３４  固定具
３６  デバイス
３８  スプライン溝
４０  円柱体
４２  カラー
４４  押圧部
４６  パイプ
４８  段差
５０  排出溝
５２  凹部
５３，５５  内壁面
５４  掘削面
５６  切欠部
５８  ビット装置
６０  偏心軸
６２  凹溝
６４  ビット
６６  空気孔
７０，７２  テーパ面
【図１】
0004043685.tif 000002
【図２】
0004043685.tif 000003
【図３】
0004043685.tif 000004
【図４】
0004043685.tif 000005
【図５】
0004043685.tif 000006
【図６】
0004043685.tif 000007
【図７】
0004043685.tif 000008