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技術 掘削工具

出願人 三菱マテリアル株式会社
発明者 中村和由高月裕貴
出願日 2015年7月22日 (3年11ヶ月経過) 出願番号 2015-145000
公開日 2017年2月2日 (2年5ヶ月経過) 公開番号 2017-025577
状態 特許登録済
技術分野 地中削孔
主要キーワード 中心線回り 硬質チップ リーミングビット ビットヘッド 軸線方向先端 凸円弧状 溝壁面 止まり穴
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

補助部材摩耗を抑制して固定部材係止部との係止状態を維持する。

解決手段

取付孔部を備えて軸線方向先端側に打撃力が与えられる工具本体1と取付軸部を備えた取付部材を有し、取付軸部には凹溝が形成され、工具本体1に形成されたピン孔には係止ピンが挿入されて凹溝に係止され、ピン孔の開口部には、係止ピンを抜け止めする固定部材10が取り付けられるとともに、この固定部材10をピン孔中心線C方向に係止する係止部11が形成され、ピン孔の開口部に隣接する工具本体1の外周面には凹所12が形成され、凹所12には固定部材10の凹所12に臨む側面に接触可能な側面を有して固定部材10と係止部11との係止状態を維持する補助部材13が配設され、ピン孔の中心線C方向に見て凹所12の中心Dとピン孔中心線Cとを結ぶ直線Eが軸線Oと交差する方向に延びている。

概要

背景

このような掘削工具としては、軸線回りに回転される工具本体(デバイス)先端部の上記軸線から偏心した位置に取付孔部が開口するとともに、この取付孔部に取付軸部が挿入されて工具本体に着脱可能に装着された取付部材ビットヘッド)の先端には、硬質チップが配設された掘削部が設けられた、いわゆる拡径ビットあるいはアンダーリーミングビットと称されるものが知られている。このような拡径ビットでは、工具本体の回転に伴い取付部材が取付軸部の中心線回りに回転して掘削部の上記軸線からの半径拡縮径し、拡径した状態で大径の掘削孔を形成するとともに、この掘削孔に挿入したケーシングパイプ内縮径した状態で引き抜いて回収することができる。

このように取付軸部を取付孔部に挿入して取付部材を工具本体に着脱可能に、しかも取付軸部の中心線回りに回転可能に取り付けるのに、例えば特許文献1に記載された掘削工具では、取付軸部の外周面に取付軸部の延在方向に交差する凹溝を形成するとともに、工具本体には取付孔部の延在方向に交差する方向に延びて一部が取付孔部を貫通するピン孔を形成し、このピン孔に取付軸部の凹溝に係合する係止ピンを挿入している。凹溝は取付軸部の回転軸方向に見てL字状に形成されていて、取付部材は、凹溝がなすL字の範囲で係止ピンと係合して回転自在とされるとともに抜け止めされ、また係止ピンをピン孔から抜き出すことで工具本体から取り外し可能となる。

また、この特許文献1には、取付部材の取り外し時以外に係止ピンをピン孔に固定しておく手段として、ピン孔の開口部に、剛性体からなり、係止ピンの端面に当接して係止ピンを固定する円板状の固定部材と、この固定部材をピン孔の延在方向に係止して固定する係止部を設けることが提案されている。さらに、この特許文献1には、合成ゴム等の弾性体よりなり、これら固定部材と係止部との係止状態を維持するやはり円板状の補助部材を工具本体に配設することも提案されている。

ここで、工具本体には固定部材がスライド移動されるスライド溝が、ピン孔の中心線方向に見て工具本体の軸線に平行に延びるように形成され、このスライド溝の一端に、上記ピン孔が開口するとともに、上記係止部が形成されている。また、スライド溝の他端には固定部材の装入部が設けられていて、この装入部から装入された固定部材がスライド溝の一端にスライド移動されて係止部に係止された後、補助部材が装入部に取り付けられて固定部材を押圧することにより、固定部材の移動が防止されて固定部材と係止部との係止状態が維持される。

概要

補助部材の摩耗を抑制して固定部材と係止部との係止状態を維持する。取付孔部を備えて軸線O方向先端側に打撃力が与えられる工具本体1と取付軸部を備えた取付部材を有し、取付軸部には凹溝が形成され、工具本体1に形成されたピン孔には係止ピンが挿入されて凹溝に係止され、ピン孔の開口部には、係止ピンを抜け止めする固定部材10が取り付けられるとともに、この固定部材10をピン孔中心線C方向に係止する係止部11が形成され、ピン孔の開口部に隣接する工具本体1の外周面には凹所12が形成され、凹所12には固定部材10の凹所12に臨む側面に接触可能な側面を有して固定部材10と係止部11との係止状態を維持する補助部材13が配設され、ピン孔の中心線C方向に見て凹所12の中心Dとピン孔中心線Cとを結ぶ直線Eが軸線Oと交差する方向に延びている。

目的

本発明は、このような背景の下になされたもので、このように固定部材が工具本体の軸線方向先端側と後端側とに激しくスライド移動しようとすることによる押し付け力を低減して補助部材の摩耗を抑制し、長期の掘削作業でも固定部材と係止部との係止状態を維持して安定した掘削が可能な掘削工具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

軸線回りに回転されるとともに該軸線方向の先端側に向けた打撃力が与えられる工具本体と、この工具本体の先端部に開口した取付孔部に挿入される取付軸部を備えて上記工具本体に着脱可能に装着される取付部材とを有する掘削工具であって、上記取付軸部の外周面には、該取付軸部の中心線に直交する仮想平面に沿って凹溝が形成されるとともに、上記工具本体には、上記取付孔部に挿入された上記取付軸部の上記仮想平面に沿って該工具本体の外周面から内周側に延びて部分的に上記取付孔部の内周面に開口するピン孔が形成され、このピン孔には係止ピンが挿入されて、上記取付孔部に挿入された上記取付軸部の上記凹溝に係止させられており、上記工具本体の外周面における上記ピン孔の開口部には、上記係止ピンに当接して該係止ピンを抜け止めする固定部材が取り付けられるとともに、この固定部材を上記ピン孔の中心線方向に係止する係止部が形成され、上記ピン孔の開口部に隣接する上記工具本体の外周面には、該ピン孔の開口部に連通する凹所が形成されていて、この凹所には、上記固定部材の該凹所に臨む側面に接触可能な側面を有して該固定部材と上記係止部との係止状態を維持する補助部材が配設され、上記ピン孔の中心線方向に見て、上記凹所の中心と該ピン孔の中心線とを結ぶ直線が、上記軸線と交差する方向に延びていることを特徴とする掘削工具。

請求項2

上記ピン孔の中心線方向に見て、上記凹所の中心と該ピン孔の中心線とを結ぶ直線が、上記軸線と直交する方向に延びてい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

上記凹所は、上記ピン孔の開口部から上記工具本体の回転方向とは反対側に延び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。

請求項4

上記工具本体には、上記先端部の上記軸線から偏心した位置に上記取付孔部が開口するとともに、上記取付部材は、硬質チップが配設された掘削部が上記取付軸部の先端に設けられたビットヘッドであって、上記工具本体の回転に伴い上記掘削部の上記軸線からの半径拡縮径するように上記取付軸部の中心線回りに回転することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の掘削工具。

技術分野

0001

本発明は、軸線回りに回転されるとともに該軸線方向の先端側に向けた推力打撃力が与えられる工具本体と、この工具本体の先端部の上記軸線から偏心した位置に開口した取付孔部に挿入される取付軸部を備えて工具本体に着脱可能に装着される取付部材とを有する掘削工具に関するものである。

背景技術

0002

このような掘削工具としては、軸線回りに回転される工具本体(デバイス)先端部の上記軸線から偏心した位置に取付孔部が開口するとともに、この取付孔部に取付軸部が挿入されて工具本体に着脱可能に装着された取付部材(ビットヘッド)の先端には、硬質チップが配設された掘削部が設けられた、いわゆる拡径ビットあるいはアンダーリーミングビットと称されるものが知られている。このような拡径ビットでは、工具本体の回転に伴い取付部材が取付軸部の中心線回りに回転して掘削部の上記軸線からの半径拡縮径し、拡径した状態で大径の掘削孔を形成するとともに、この掘削孔に挿入したケーシングパイプ内縮径した状態で引き抜いて回収することができる。

0003

このように取付軸部を取付孔部に挿入して取付部材を工具本体に着脱可能に、しかも取付軸部の中心線回りに回転可能に取り付けるのに、例えば特許文献1に記載された掘削工具では、取付軸部の外周面に取付軸部の延在方向に交差する凹溝を形成するとともに、工具本体には取付孔部の延在方向に交差する方向に延びて一部が取付孔部を貫通するピン孔を形成し、このピン孔に取付軸部の凹溝に係合する係止ピンを挿入している。凹溝は取付軸部の回転軸方向に見てL字状に形成されていて、取付部材は、凹溝がなすL字の範囲で係止ピンと係合して回転自在とされるとともに抜け止めされ、また係止ピンをピン孔から抜き出すことで工具本体から取り外し可能となる。

0004

また、この特許文献1には、取付部材の取り外し時以外に係止ピンをピン孔に固定しておく手段として、ピン孔の開口部に、剛性体からなり、係止ピンの端面に当接して係止ピンを固定する円板状の固定部材と、この固定部材をピン孔の延在方向に係止して固定する係止部を設けることが提案されている。さらに、この特許文献1には、合成ゴム等の弾性体よりなり、これら固定部材と係止部との係止状態を維持するやはり円板状の補助部材を工具本体に配設することも提案されている。

0005

ここで、工具本体には固定部材がスライド移動されるスライド溝が、ピン孔の中心線方向に見て工具本体の軸線に平行に延びるように形成され、このスライド溝の一端に、上記ピン孔が開口するとともに、上記係止部が形成されている。また、スライド溝の他端には固定部材の装入部が設けられていて、この装入部から装入された固定部材がスライド溝の一端にスライド移動されて係止部に係止された後、補助部材が装入部に取り付けられて固定部材を押圧することにより、固定部材の移動が防止されて固定部材と係止部との係止状態が維持される。

先行技術

0006

特許第4957440号公報

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、上述した拡径ビットのような掘削工具によって掘削孔を形成する際には、工具本体を軸線回りに回転させる回転力とともに、この軸線方向の先端側に向けた推力と、そして同じく軸線方向先端側に向けた打撃力が工具本体に与えられ、取付部材や工具本体の先端に取り付けられた硬質チップにより岩盤等を破砕する。そして、この打撃力による衝撃により、固定部材は工具本体の軸線方向に延びるスライド溝内を先端側と後端側とに激しくスライド移動しようとする。

0008

しかるに、特許文献1に記載された掘削工具では、このような固定部材のスライド移動も、上述のように上記補助部材が固定部材を押圧することによって防いでいるが、スライド溝が工具本体の軸線に平行に延びていて、ピン孔の開口部と補助部材の装入部もピン孔の中心線方向に見て軸線方向に並んでいるため、固定部材がスライド移動しようとする際の押し付け力が補助部材に作用することが避けられない。その上、固定部材が円板状であるとともに補助部材も同じく円板状であるので、補助部材は点接触で固定部材を押圧することになる。

0009

このため、補助部材によって固定部材を押圧して移動を防ごうとしても、固定部材がスライド溝内を移動しようとしたときに補助部材が受ける押し付け力が補助部材の軸線方向を向く1点に集中してしまい、軟質な弾性体よりなる補助部材がこの1点から摩耗を生じるおそれがある。そして、一旦このような摩耗が生じて固定部材と補助部材の間に隙間があくと、固定部材がこの隙間の中で激しく軸線方向にスライド移動することにより摩耗の進行が速まって隙間が一気広がり、場合によっては補助部材が装入部から外れて固定部材と係止部との係止状態を維持することができなくなってしまう。

0010

本発明は、このような背景の下になされたもので、このように固定部材が工具本体の軸線方向先端側と後端側とに激しくスライド移動しようとすることによる押し付け力を低減して補助部材の摩耗を抑制し、長期の掘削作業でも固定部材と係止部との係止状態を維持して安定した掘削が可能な掘削工具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

0011

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とともに該軸線方向の先端側に向けた打撃力が与えられる工具本体と、この工具本体の先端部に開口した取付孔部に挿入される取付軸部を備えて上記工具本体に着脱可能に装着される取付部材とを有する掘削工具であって、上記取付軸部の外周面には、該取付軸部の中心線に直交する仮想平面に沿って凹溝が形成されるとともに、上記工具本体には、上記取付孔部に挿入された上記取付軸部の上記仮想平面に沿って該工具本体の外周面から内周側に延びて部分的に上記取付孔部の内周面に開口するピン孔が形成され、このピン孔には係止ピンが挿入されて、上記取付孔部に挿入された上記取付軸部の上記凹溝に係止させられており、上記工具本体の外周面における上記ピン孔の開口部には、上記係止ピンに当接して該係止ピンを抜け止めする固定部材が取り付けられるとともに、この固定部材を上記ピン孔の中心線方向に係止する係止部が形成され、上記ピン孔の開口部に隣接する上記工具本体の外周面には、該ピン孔の開口部に連通する凹所が形成されていて、この凹所には、上記固定部材の該凹所に臨む側面に接触可能な側面を有して該固定部材と上記係止部との係止状態を維持する補助部材が配設され、上記ピン孔の中心線方向に見て、上記凹所の中心と該ピン孔の中心線とを結ぶ直線が、上記軸線と交差する方向に延びていることを特徴とする。

0012

このように構成された掘削工具では、ピン孔の中心線方向に見て、補助部材が配設される凹所の中心と、開口部に固定部材が取り付けられる該ピン孔の中心線とを結ぶ直線が、工具本体の軸線と交差する方向に延びているので、この軸線方向先端側に向けて工具本体に与えられる打撃力によって固定部材が移動しようとしたときに作用する押し付け力のうち軸線方向への分力を、開口部が形成された工具本体で受け止めることができて、補助部材が受ける押し付け力を低減することができる。従って、このような押し付け力によって補助部材に摩耗が生じるのを抑制することができ、一旦摩耗が生じることによって固定部材と補助部材との間にあいた隙間が一気に広がるのを防いで、長期に亙って固定部材を係止部に安定して係止することが可能となる。

0013

ここで、上記ピン孔の中心線方向に見て、上記凹所の中心と該ピン孔の中心線とを結ぶ直線は、上記軸線と斜めに交差する方向に延びていてもよいが、上記軸線と直交する方向に延びていれば、打撃力による押し付け力の略全てを工具本体で受け止めることができ、補助部材の摩耗を一層確実に抑制することができる。また、こうしてピン孔の中心線方向に見て凹所の中心とピン孔の中心線とを結ぶ直線が軸線と直交する方向に延びていれば、工具本体においてこれら凹所とピン孔が形成される部分の軸線方向の長さを短くすることもでき、工具本体の製造コストの削減を図ることもできる。

0014

さらに、上記凹所が、上記ピン孔の開口部から上記工具本体の回転方向とは反対側に延びていれば、工具本体が回転されつつ打撃力が与えられた際の衝撃による固定部材の回転方向への押し付け力も工具本体で受け止めることができ、補助部材の摩耗をさらに抑制することが可能となる。

0015

従って、これらの構成は、上記工具本体に、上記先端部の上記軸線から偏心した位置に上記取付孔部が開口するとともに、上記取付部材は、硬質チップが配設された掘削部が上記取付軸部の先端に設けられたビットヘッドであって、上記工具本体の回転に伴い上記掘削部の上記軸線からの半径が拡縮径するように上記取付軸部の中心線回りに回転する、上述した拡径ビットのような掘削工具に適用して、軸線方向先端側への打撃力による衝撃に起因して補助部材が摩耗するのを防ぐことができるので、より好適である。

発明の効果

0016

以上説明したように、本発明によれば、長期の掘削作業でも補助部材の摩耗を抑えることができて固定部材と係止部との係止状態を維持することができ、安定した掘削を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の一実施形態を示す側断面図である。
図1に示す実施形態においてビットヘッドが拡径した状態を先端側から見た正面図である(ただし、ケーシングパイプおよびケーシングトップは図示が略されている。)。
図1に示す実施形態においてビットヘッドが縮径した状態を先端側から見た正面図である(ただし、ケーシングパイプおよびケーシングトップは図示が略されている。)。
図1におけるZZ断面図である(ただし、ケーシングパイプおよびケーシングトップは図示が略されている。)。
図4における矢線方向視部分拡大側面図である。
図1に示す実施形態の固定部材の平面図である。
図6に示す固定部材の側断面図である。
図1に示す実施形態の補助部材の平面図である。
図8に示す補助部材の側断面図である。
図1に示す実施形態における係止ピンの固定方法を示す説明図である。

実施例

0018

図1ないし図10は、本発明の一実施形態を示すものであって、この実施形態は本発明を上述した拡径ビットに適用した場合のものである。本実施形態において、工具本体1は、このような拡径ビットのデバイスであって、鋼材等により軸線Oを中心とした外形多段円柱状に形成されており、その後端部(図1における右側部分)は最も小径シャンク部1Aとされている。

0019

このような掘削工具は、上記シャンク部1Aに連結されたダウンザホールハンマHによって工具本体1に軸線O方向先端側への打撃力が与えられるとともに、このダウンザホールハンマHに図示されない掘削ロッドを介して連結された同じく図示されない掘削装置から工具回転方向Tへの軸線O回りの回転力と軸線O方向先端側への推力が与えられ、地盤(岩盤)等を掘削して掘削孔を形成する。

0020

工具本体1のシャンク部1Aの先端側(図1において左側)には最も大径の段部1Bが形成されるとともに、この段部1Bよりも先端側で工具本体1は一定外径の円柱状に形成されている。また、工具本体1の外周には、段部1Bよりも僅かに大きな内径を有するケーシングパイプPが配設されるとともに、このケーシングパイプPの先端には、段部1Bより先端側の工具本体1の外径よりも僅かに大きな内径のケーシングトップQが取り付けられており、このケーシングトップQの後端に段部1Bが当接して軸線O方向先端側への推力と打撃力が伝えられることにより、掘削工具によって形成された掘削孔にケーシングパイプPが挿入されてゆく。

0021

工具本体1の先端部には、上述のようにケーシングトップQの後端に段部1Bが当接した状態で、このケーシングトップQよりも先端側に位置するように、該工具本体1の先端面と外周面とに開口する凹部2が形成されている。凹部2は、工具本体1の先端側を向く軸線Oに垂直な底面2Aと、この底面2Aから工具本体1の先端面にかけて軸線Oに平行に延びる工具回転方向Tを向く平坦な壁面2Bと工具本体1の外周側を向く平坦な壁面2Cとを有し、これらの壁面2B、2Cが交差する隅角部2Dは、軸線Oに平行な中心線を有する凹円筒面状に形成されている。本実施形態では、このような凹部2が周方向に等間隔に3つ形成されている。

0022

さらに、これらの凹部2の底面2Aから後端側に向けては、本実施形態における取付孔部3が形成されている。取付孔部3は、軸線Oに平行で軸線Oから外周側に偏心した孔部中心線L1を中心とした一定内径の断面円形に形成されており、この孔部中心線L1は、凹部2の上記隅角部2Dがなす凹円筒面の中心線と同軸に配置されるとともに、取付孔部3の内径(直径)は、この隅角部2Dがなす凹円筒面の直径よりも僅かに小さい。

0023

このような取付孔部3に取付軸部4が挿入されて工具本体1に着脱可能に装着される取付部材5は、本実施形態では拡径ビットのビットヘッドであり、上記取付軸部4の先端に掘削部6が一体に形成されて構成されている。この掘削部6の先端面と、工具本体1の凹部2の間の先端面には、鋼材等からなる工具本体1や取付部材5よりも高硬度超硬合金等からなる硬質チップ7が埋め込まれて多数配設されており、これらの硬質チップ7により地盤が破砕されて掘削が行われる。

0024

取付軸部4は、軸部中心線L2を中心とした円柱軸状であって、その外径が取付孔部3の内径よりも僅かに小さくなるように形成されるとともに、その長さは取付孔部3の深さと略等しくなるように形成されている。従って、この取付軸部4は取付孔部3に摺動可能に嵌め込まれて軸部中心線L2が孔部中心線L1と同軸に挿入され、その後端面が取付孔部3の底面に当接したところで、掘削部6の後端面が凹部2の底面2Aに当接することになり、こうして取付軸部4を取付孔部3に挿入した挿入状態で取付部材5は孔部中心線L1回りに回転自在とされる。

0025

また、掘削部6は、先端視において図2および図3に示すように略平行か、あるいは凹部2の壁面2B、2Cがなす角度よりも小さな角度で取付軸部4側に向かうに従い互いに近づく2つの平坦な側面と、これらの側面の間に取付軸部4側と取付軸部4の反対側で延びる2つの凸円筒面状の側面とを備えており、これらの側面は軸部中心線L2と平行、すなわち上記挿入状態において孔部中心線L1および工具本体1の軸線Oと平行となるように形成されている。このうち取付軸部4側の凸円筒面状の側面は軸部中心線L2を中心とした円筒面とされ、その半径は凹部2の隅角部2Dがなす凹円筒面の半径よりも僅かに小さく、上記挿入状態で隅角部2Dに摺接可能とされている。

0026

従って、この挿入状態において掘削時に工具本体1が工具回転方向Tに回転したときには、地盤からの抵抗によって取付部材5は孔部中心線L1回りに工具回転方向Tの反対側に回転して軸線Oからの半径が拡径し、図2に示したようにこの工具回転方向Tの反対側に向けられた掘削部6の平坦な側面が凹部2の工具回転方向Tを向く壁面2Bに当接したところで位置決めされる。このとき、掘削部6の取付軸部4とは反対側の凸円筒面状の側面は、工具本体1の軸線Oを中心としたケーシングパイプPよりも外径の大きい円筒面上に位置し、その先端側に配設された硬質チップ7によってケーシングパイプPを挿入可能な掘削孔を形成する。

0027

また、掘削終了後に工具本体1を掘削時の工具回転方向Tの反対側に回転させると、やはり地盤からの抵抗によって取付部材5は孔部中心線L1回りに工具回転方向T側に回転して軸線Oからの半径が縮径し、図3に示すように工具本体1の内周側に向けられた掘削部6の平坦な側面が凹部2の工具本体1外周側を向く壁面2Cに当接したところで位置決めされる。このとき、掘削部6は、工具本体1の段部1Bよりも先端側の部分がなす円柱の外径と等しい外径の円筒面内に納められ、上記ダウンザホールハンマHおよび掘削ロッドとともに取付部材5ごと工具本体1を軸線O方向後端側に後退させてケーシングパイプP内から引き抜くことが可能となる。

0028

さらに、このような取付部材5の取付軸部4の外周面には、この軸部中心線L2に直交する仮想平面、すなわち上記挿入状態における孔部中心線L1に直交する仮想平面Aに沿って凹溝4Aが形成されている。この凹溝4Aは、軸部中心線L2方向から見て掘削部6の取付軸部4側の凸円筒面状の側面側に形成されて、本実施形態では仮想平面Aに沿った断面がL字状に形成されており、ただしこのL字の折れ曲がる部分は、その両側の直線状に延びる部分に接する軸部中心線L2を中心とした凸円弧状に形成されている。また、凹溝4Aは、軸部中心線L2に沿った断面では、図1に示したように該軸部中心線L2方向に延びる半割長円状に形成されている。

0029

一方、工具本体1には、同じく上記挿入状態における孔部中心線L1に直交する仮想平面Aに沿ってピン孔8が形成されている。このピン孔8は、本実施形態では断面円形のものであって、周方向に等間隔に形成された3つの取付孔部3の内周面に工具回転方向Tの反対側から略接するように延びるピン孔中心線Cをそれぞれ有し、工具本体1の外周面に開口して内周側に向かう止まり穴状に形成されている。従って、これらのピン孔8は、ピン孔中心線Cが取付孔部3の内周面に略接する部分で、この取付孔部3の内周面に部分的に開口することになる。

0030

また、ピン孔8の半径は、2つの取付孔部3の内周面に接する部分では、取付軸部4の外周面から凹溝4Aの溝底までの深さと略等しくされている。なお、このピン孔8の工具本体1外周面への開口部は、後述する係止部を除いてそのままの半径で工具本体1の外周面に開口している。そして、このピン孔8には、ピン孔8の内径よりも僅かに小さな外径の円柱軸状の係止ピン9が挿入されて、その工具本体1内周側を向く一方の端面が該ピン孔8の底面に当接させられ、取付孔部3に挿入された取付部材5の取付軸部4の凹溝4Aに係止されている。

0031

さらに、ピン孔8の開口部には、係止ピン9の他方の端面に当接してこの開口部との間で係止ピン9をピン孔中心線C方向に係止する固定部材10が取り付けられるとともに、この固定部材10自体をピン孔中心線C方向に係止する係止部11が形成されている。さらにまた、このピン孔8の開口部に隣接する工具本体1の外周面には、該ピン孔8の開口部に連通する凹所12が形成されており、この凹所12には、固定部材10と係止部11との係止状態を維持する補助部材13が配設されている。

0032

ここで、凹所12は、図4および図5に示すようにピン孔8の開口部に連通するように形成されており、この開口部がなす円の直径と等しい幅で延びる延出部12Aと、この延出部12Aのピン孔8とは反対側においてピン孔中心線Cと平行な中心線を有するピン孔8よりも大径の円形部12Bとを備えている。この円形部12Bの中心Dとピン孔中心線Cとの間隔は、円形部12Bの半径とピン孔8の半径との和よりも僅かに大きく設定されている。

0033

また、これらピン孔8と凹所12の内周部には、工具本体1の外周面との間に僅かな間隔をあけて溝が形成されており、このうちピン孔8の内周部に形成された溝が本実施形態における上記係止部11とされている。さらに、凹所12のうち円形部12Bの内周に形成された溝は本実施形態では凹所側係止部12Cとされるとともに、延出部12Aに形成された溝は本実施形態におけるスライド溝12Dとされる。

0034

これら係止部11、凹所側係止部12C、およびスライド溝12Dは、ピン孔中心線Cに直交する1つの仮想平面に沿うように形成されていて、すなわちピン孔中心線C方向を向いて互いに対向する2つの溝壁面は、それぞれ係止部11、凹所側係止部12C、およびスライド溝12D同士で面一に形成されている。また、これら2つの溝壁面はピン孔中心線Cに垂直に形成されるとともに、これらの溝壁面の間のピン孔8と凹所12の内側を向く溝底面は、溝壁面に垂直すなわちピン孔中心線Cに平行に形成されていて、係止部11、凹所側係止部12C、およびスライド溝12Dはピン孔中心線Cに沿った断面が矩形状に形成されている。

0035

なお、これら係止部11、凹所側係止部12C、およびスライド溝12Dがなす溝の溝深さ、すなわちピン孔8と凹所12の延出部12Aおよび円形部12Bの内周から上記溝底面までの深さは、係止部11とスライド溝12Dとで互いに等しい一定の深さとなるように形成されているのに対し、凹所側係止部12Cでは、これら係止部11とスライド溝12Dの溝深さよりも浅い一定の溝深さとなるように形成されている。

0036

このうち、係止部11に係止される上記固定部材10は、工具本体1等と同じく鋼材等の剛性体により図6および図7に示すように円板状に形成されており、ただしその側面の底面(図7における下側の面)側には、フランジ部10Aが形成されている。このフランジ部10Aは、その固定部材10の上記底面からの厚さが係止部11およびスライド溝12Dがなす溝の上記2つの溝壁面の間の溝幅よりも僅かに小さく、上記側面から係止部11とスライド溝12Dの上記溝深さと等しい一定の突出量の断面矩形状に形成されて、固定部材10がなす円板の全周に形成されている。また、このフランジ部10Aよりも上面(図7における上側の面)側において固定部材10は、その半径がピン孔8の半径よりも僅かに小さくなるように形成されている。

0037

従って、このように形成された固定部材10は、後述する図10(b)でも説明するようにその底面を工具本体1の内周側に向けて凹所12に挿入することができ、フランジ部10Aがピン孔中心線C方向に係止部11およびスライド溝12Dと一致したところで、スライド溝12Dに沿ってピン孔8の開口部側スライドさせることにより、フランジ部10Aを係止部11およびスライド溝12Dとピン孔中心線C方向に係止させてピン孔8の開口部に取り付けることができる。

0038

一方、凹所12に配設される補助部材13は、本実施形態においてもウレタンゴム等の合成ゴムのような弾性体により、図8および図9に示すようにやはり円板状に形成されている。補助部材13の底面(図9において下側の面)側にも、上面(図9において上側の面)側よりも直径が僅かに大きなフランジ部13Aが形成されていて、このフランジ部13Aの直径は上面側で凹所側係止部12Cの内径と略等しく、底面側に向かうに従い漸次小さくなるように形成されるとともに、このフランジ部13Aよりも上面側の補助部材13の側面の直径は凹所12の円形部12Bの内径と略等しくされている。

0039

そして、この補助部材13が取り付けられる凹所12の上記中心Dとピン孔中心線Cとを結ぶ直線Eは、図5に示すようにピン孔中心線C方向に見て工具本体1の軸線Oと交差する方向に延びており、すなわち凹所12の延出部12Aがピン孔8の開口部から軸線Oと交差する方向に延びて円形部12Bに達しており、特に本実施形態では軸線Oと直交する方向に延びている。また、凹所12は、工具本体1の周方向においては、ピン孔8の開口部から工具回転方向Tとは反対側に延びている。

0040

ここで、ピン孔中心線Cと凹所12の中心Dとの上記直線E方向の間隔は、固定部材10のフランジ部10Aの半径と補助部材13のフランジ部13Aの上面側の半径との和と等しくされていて、これにより補助部材13は、そのフランジ部13Aが固定部材10の凹所12に臨むフランジ部10Aの側面に接触可能とされて、固定部材10と係止部11との係止状態を維持する。

0041

なお、工具本体1の段部1Bから先端側の外周部には、掘削時に発生する掘削屑を排出するための3つの排出溝14が、それぞれ3つの凹部2の底面2Aにおいて取付孔部3の工具回転方向T側に開口するように形成されており、その開口部において底面2Aは図1に示すように外周側で軸線O方向後端側に僅かに後退するように段差を有している。さらに、工具本体1内には、上記掘削機械側から送られる圧縮空気等の流体を供給する供給孔15が図1に示すように軸線Oに沿って延びており、この供給孔15は工具本体1の先端部で分岐して凹部2の底面2Aの後退した部分と、壁面2Cと、工具本体1の外周面とに開口している。

0042

このような掘削工具では、ビットヘッドである取付部材5の取付軸部4をデバイスである工具本体1の取付孔部3に挿入して掘削部6を凹部2に収容し、図10(a)に示すようにピン孔8に係止ピン9を挿入して取付軸部4の凹溝4Aに係止することにより、取付部材5が抜け止めされる。さらに、図10(b)に示すように凹所12に挿入した固定部材10をスライドさせてピン孔8の開口部の係止部11に係止した後、図10(c)に示すように凹所12に弾性体である補助部材13を弾性変形させつつ押し込むことにより、フランジ部13Aが凹所側係止部12Cに入り込んだところで広がって固定部材10のフランジ部10Aと密着することにより、固定部材10が抜け止めされる。

0043

こうして構成された掘削工具は、取付部材5の掘削部6が縮径した状態でケーシングパイプP内に挿入され、工具本体1の段部1BがケーシングトップQに当接した状態で、上述のように軸線O回りの回転力が与えられることにより掘削部6が拡径し、さらに軸線O方向先端側への推力および打撃力が与えられることにより掘削孔を形成するとともに、この掘削孔にケーシングパイプPを挿入してゆく。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Pが挿入されたなら、上述のように工具本体1を工具回転方向Tの反対側に回転させることにより掘削部を縮径し、ケーシングパイプPから引き抜いて回収することができる。

0044

そして、上記構成の掘削工具では、ピン孔中心線C方向に見て、補助部材13が配設される凹所12の中心Dとピン孔中心線Cとを結ぶ直線Eが、工具本体1の軸線Oと交差する方向に延びており、ピン孔8の開口部に取り付けられた固定部材10が、軸線O方向先端側への打撃力によって移動しようとした際に作用する押し付け力のうち、この軸線O方向への分力を、ピン孔8の開口部が形成された工具本体1自体によって受け止めることができる。

0045

このため、補助部材13が受ける押し付け力を低減することができて、弾性体よりなる軟質な補助部材13の摩耗を抑制することができ、一旦摩耗が生じることにより固定部材10と補助部材13との間にあいた隙間が一気に広がるのを防いで固定部材10の係止部11への係止状態を確実に維持し、補助部材13の抜け外れや、これに伴う固定部材10および係止ピン9の脱落を防止することができる。従って、長期に亙って固定部材10をピン孔8開口部の係止部11に安定的に係止することができ、円滑な掘削を行うことが可能となる。

0046

特に、本実施形態では、ピン孔中心線C方向に見て、凹所12の中心Dと該ピン孔中心線Cとを結ぶ直線Eが工具本体1の軸線Oと直交する方向に延びているので、工具本体1に与えられる打撃力による押し付け力の略全てを工具本体1で受け止めることができ、補助部材13の摩耗を一層確実に抑えることが可能となる。また、このように上記直線Eが軸線Oと直交することにより、凹所12を形成するために工具本体1に必要な軸線O方向のスペースが凹所12自体の大きさ分だけで済むので、工具本体1の軸線O方向の長さを抑えることもでき、工具本体1の製造コストの削減を図ることもできる。

0047

なお、本実施形態ではこのようにピン孔中心線C方向に見て、上記直線Eが軸線Oと直交する方向に延びているが、直線Lが軸線Oと斜めに交差する方向に延びていてもよい。ただし、こうしてピン孔中心線C方向に見て直線Eが軸線Oと斜めに交差する方向に延びている場合に、軸線Oと直交する方向に対する直線Eの傾斜角が大きすぎると、打撃力による固定部材10の押し付け力の軸線O方向の分力を十分に工具本体1で受け止めることができなくなって補助部材13の摩耗を抑制できなくなるおそれがあるので、直線Eが軸線Oと直交する方向に対してなす傾斜角は、凹所12が上記実施形態のようにピン孔8の開口部から工具回転方向Tとは反対側に延びている場合や、工具回転方向Tに延びている場合でも、ピン孔8の開口部から軸線O方向先端側または後端側に向けて60°以下の範囲とされるのが望ましく、すなわち直線Eの軸線Oに対する傾斜角は30°以上150°以下の範囲とされるのが望ましい。

0048

また、本実施形態では、凹所12が、ピン孔8の開口部から工具回転方向Tとは反対側に延びている。このため、工具本体1が軸線O回りに回転されつつ軸線O方向先端側に打撃力を受けたときの衝撃による固定部材10の工具回転方向Tへの押し付け力も、工具本体1に形成されたピン孔8の開口部によって受け止めることができるので、このような工具回転方向Tへの押し付け力によって補助部材13に摩耗が生じるのも抑制することが可能となる。

0049

従って、本実施形態の上記構成は、このように掘削時に工具本体1に打撃力が与えられて衝撃が生じる、工具本体1が軸線O回りに回転されるデバイスであって、その先端部の軸線Oから偏心した位置に上記取付孔部3が開口するとともに、ピン孔8は工具本体1の外周面に開口しており、上記取付部材5は、硬質チップ7が配設された掘削部6が取付軸部4の先端に設けられたビットヘッドであって、工具本体1の回転に伴い掘削部6の軸線Oからの半径が拡縮径するように軸部中心線L2回りに回転する拡径ビットのような掘削工具に適用して効果的である。

0050

1工具本体
2 凹部
3取付孔部
4取付軸部
4A凹溝
5取付部材
6掘削部
7硬質チップ
8ピン孔
9係止ピン
10固定部材
10A 固定部材10のフランジ部
11係止部
12凹所
12C 凹所側係止部
13補助部材
13A 補助部材13のフランジ部
O 工具本体1の軸線
T工具回転方向
A 凹溝4Aおよびピン孔8が形成される仮想平面
Cピン孔中心線(ピン孔8の中心線)
D 凹所12の中心(円形部12Bの中心)
E ピン孔中心線C方向から見て凹所12の中心Dとピン孔中心線Cとを結ぶ直線
L1 孔部中心線(取付孔部3の中心線)
L2 軸部中心線(取付軸部4の中心線)

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