JP5983475B2

JP5983475B2 - 掘削工具

Info

Publication number: JP5983475B2
Application number: JP2013052244A
Authority: JP
Inventors: 中村　和由; 和由中村; 博士太田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2014177810A; CA2902972C; EP2975209A1; AU2014231909A1; NO2975209T3; EP2975209A4; AU2014231909B2; CN104968882A; CA2902972A1; WO2014142011A1; EP2975209B1; US20160002983A1; KR20150126824A; US9869134B2; HK1213310A1; CN104968882B

Description

本発明は、ケーシングパイプ内に挿入されたインナービットの先端部が、ケーシングパイプ先端から突出させられるとともに、このインナービットが、ケーシングパイプ先端に回転自在に配設されたリングビットと係合して一体回転可能とされ、これらインナービット及びリングビットにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ、これと同時に該掘削孔内にケーシングパイプを挿入してゆく掘削工具に関するものである。

従来、この種の掘削工具として、円筒状をなすケーシングパイプと、前記ケーシングパイプ内にその軸線方向に沿って挿通されるとともに、前記軸線方向に沿う先端部が該ケーシングパイプの先端から突出されたインナービットと、円環状をなし、前記ケーシングパイプの先端部に該ケーシングパイプに対して前記軸線回りに回転自在に配設され、前記インナービットの先端部を囲繞するとともに、該インナービットに対しては前記軸線回り及び前記軸線方向の先端側から係合可能とされたリングビットと、を備えたものが知られている（例えば、下記特許文献１、２を参照）。

図６及び図７は、従来の掘削工具１００を示しており、この掘削工具１００では、ケーシングパイプ１０１内に挿入されたインナービット１０２の先端部が、ケーシングパイプ１０１先端から突出させられるとともに、このインナービット１０２が、ケーシングパイプ１０１先端に回転自在に配設されたリングビット１０３と係合して一体回転可能とされている。またリングビット１０３は、インナービット１０２に対して軸線Ｏ方向の先端側から係合可能とされている。
そして、インナービット１０２に対して軸線Ｏ方向の先端側（図６における下側）へ向けた推力及び打撃力、並びに軸線Ｏ回りの回転力が与えられることにより、インナービット１０２及びこれに係合するリングビット１０３によって地盤が掘削され掘削孔が形成されつつ、これと同時に該掘削孔内にケーシングパイプ１０１が挿入されて（引き込まれて）ゆく。

また、インナービット１０２は、インナービット１０２内を通り該インナービット１０２の先端部に開口する供給孔１０４と、インナービット１０２の外周面に形成されて軸線Ｏ方向に延びる排出溝１０５と、を備えている。また、供給孔１０４は、インナービット１０２の先端面に開口する先端ブロー孔１０６と、インナービット１０２の外周面に開口する外周ブロー孔１０７と、を備えている。先端ブロー孔１０６は、インナービット１０２の先端面に形成されて排出溝１０５に連通する先端溝１０８内に開口されており、外周ブロー孔１０７は、リングビット１０３の先端面に向けて開口されている。
そして掘削の際には、供給孔１０４を通してエア等の流体（噴出媒体）がインナービット１０２の先端面及びリングビット１０３の先端面に噴出される一方、排出溝１０５を通して流体及び掘削により生じた掘削屑（スライム）が工具基端側へ向けて排出されるようになっている。

特許第３９６８３０９号公報特表２０１２−５１５８６６号公報

しかしながら、前述した従来の掘削工具１００においては、下記の課題があった。
すなわち、掘削工具１００により地盤を掘削して生じる掘削屑は、掘削装置から供給される流体によって排出されるが、軟弱な地質の地盤では、流体が掘削孔周辺の地盤内部へ浸入してしまい掘削屑が排出できなくなり、掘削屑が掘削孔内に堆積するなどして掘削が安定して行えないことがある。また、場合によっては掘削孔周辺の地盤内部へ浸入した流体が地盤を緩めてしまい、付近の構造物の基礎に影響を及ぼすことがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、インナービットの供給孔から噴出された流体及び掘削により生じた掘削屑を、該インナービットの排出溝内に効率よく回収できるとともに、該排出溝を通して工具基端側へ向けて安定して排出することができ、これにより、掘削作業を高効率かつ安定的に進めることができ、掘削孔周辺の地盤への影響も抑制できる掘削工具を提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、円筒状をなすケーシングパイプと、前記ケーシングパイプ内にその軸線方向に沿って挿通されるとともに、前記軸線方向に沿う先端部が該ケーシングパイプの先端から突出されたインナービットと、円環状をなし、前記ケーシングパイプの先端部に該ケーシングパイプに対して前記軸線回りに回転自在に配設され、前記インナービットの先端部を囲繞するとともに、該インナービットに対しては前記軸線回り及び前記軸線方向の先端側から係合可能とされたリングビットと、を備える掘削工具であって、前記インナービットは、前記インナービット内を通り該インナービットの先端部に開口する供給孔と、前記インナービットの外周面に形成されて前記軸線方向に延びる排出溝と、を備え、前記供給孔は、前記インナービットの先端部の先端面に開口する先端ブロー孔と、前記インナービットの先端部の外周面に開口する外周ブロー孔と、を備え、前記インナービットの外周面には、前記外周ブロー孔と前記排出溝とを連通する外周溝が形成され、前記インナービットの外周面において前記外周ブロー孔及び前記外周溝は、前記インナービットの先端面に開口することなく前記排出溝に連通しており、前記外周溝は、前記リングビットにより径方向外側から覆われているとともに、前記外周ブロー孔から前記排出溝に向けて、前記軸線回りに向かうに従い漸次前記軸線方向の基端側に向かって延びていることを特徴とする。

この掘削工具では、インナービットに対して軸線方向の先端側へ向けた推力及び打撃力、並びに軸線回りの回転力が与えられることにより、インナービット及びこれに係合するリングビットによって地盤が掘削され掘削孔が形成されつつ、これと同時に該掘削孔内にケーシングパイプが挿入されて（引き込まれて）ゆく。また掘削とともに、供給孔を通してエア等の流体（噴出媒体）がインナービットの先端面に噴出される一方、排出溝を通して流体及び掘削により生じた掘削屑（スライム）が工具基端側へ向けて排出される。

本発明の掘削工具によれば、供給孔の外周ブロー孔が、インナービットの外周面に形成された外周溝を通して排出溝に連通されており、この外周溝は、リングビットにより径方向外側から覆われているとともに、前記外周ブロー孔から排出溝に向けて、軸線回りに向かうに従い漸次軸線方向の基端側に向かって延びているので、下記の作用効果を奏する。

すなわち、外周溝内の流体は、外周ブロー孔から排出溝へ向かって軸線方向の基端側へ向けた流れを形成しつつ該排出溝内に流入されることから、排出溝内の流体及び掘削屑が、これに伴って工具基端側へ向けて流れやすくなる。
また外周溝が、その径方向外側からリングビットに覆われていることで、外周ブロー孔からこの外周溝内に噴出した流体が、地盤内部へ浸入するようなことが防止されつつ排出溝内へ向けて効率よく送られて、該排出溝内を流れる流体及び掘削屑の回収効率が向上する。

さらに、このように外周溝がリングビットに覆われていることにより、該外周溝内への掘削屑の浸入が抑制され、外周溝内が掘削屑で詰まるような事態が防止されているとともに、該外周溝内の流路が安定的に確保されて、この外周溝内を流れる流体の流速が安定して維持される。これにより、外周溝から流体が流入する排出溝においても、その内部を流れる流体及び掘削屑の流速が速められることになり、ベンチュリ効果によって排出溝内の圧力がインナービットの先端面周辺の圧力よりも低められ、該先端面周辺の流体及び掘削屑が、より低圧とされた排出溝内に引き込まれやすくなるとともに、この排出溝を通して工具基端側へと送られやすくなる。

このように、本発明によれば、インナービットの供給孔から噴出された流体及び掘削により生じた掘削屑を、該インナービットの排出溝内に効率よく回収できるとともに、該排出溝を通して工具基端側へ向けて安定して排出することができ、これにより、掘削作業を高効率かつ安定的に進めることができ、掘削孔周辺の地盤への影響も抑制できるのである。

また、本発明の掘削工具において、前記先端ブロー孔は、前記インナービットの先端面に形成されて前記排出溝に連通する先端溝内に開口され、前記外周ブロー孔は、前記外周溝内に開口されていることとしてもよい。

この場合、先端ブロー孔から噴出された流体が、インナービットの先端面周辺の掘削屑とともに、先端溝内を通して排出溝内に効率よく案内されて、これら流体及び掘削屑を回収する効率が高められる。また、外周ブロー孔が外周溝内に直接開口していることで、前述した作用効果がより顕著となる。
また、本発明の掘削工具において、前記先端溝は、前記先端ブロー孔から径方向外側へ向かうに従い漸次工具回転方向とは反対側に向かって延びていることとしてもよい。
この場合、先端溝は、先端ブロー孔から径方向外側に向かうに従い漸次工具回転方向とは反対側に向かって延びているので、この先端溝内を流れる流体及び掘削屑の流通が工具の回転によって阻害されにくくなっており、これらの流体及び掘削屑が、先端溝内から排出溝内へと安定して流れやすくなる。

また、本発明の掘削工具において、前記先端ブロー孔は、前記インナービットの先端面に複数開口しており、これら先端ブロー孔のうち少なくとも１つ以上は、前記軸線に平行となるように延在し、又は先端側へ向かうに従い漸次前記軸線に接近するように延在していることが望ましい。

この場合、先端ブロー孔から噴出された流体が、インナービットの先端面から外周側へ向けて逃げることを抑制でき、これにより、掘削孔周辺の地盤が緩むようなことを効果的に抑制できる。また、先端ブロー孔から噴出する流体が、インナービットの先端面全体に行き渡りやすくなって、掘削効率がより高められる。
また、先端ブロー孔がインナービットの先端面（例えば先端溝内）に開口する部分から、該インナービットの外周面の排出溝までの径方向に沿う距離を大きく確保しやすくなり、掘削屑を回収する効率が向上する。

また、本発明の掘削工具において、前記インナービットの先端面に対して、前記リングビットの先端面の前記軸線方向に沿う位置が同一、又は先端側へ向けて突出して配置されることとしてもよい。

この場合、リングビットに対してインナービットが先端側へ向けて突出されないことから、掘削孔周辺への流体の浸入がより効果的に防止される。すなわち、リングビットがインナービットの先端部全体を囲繞することから、流体及び掘削屑が該リングビットの径方向外側へ漏れ出るようなことが抑制されるとともに、これら流体及び掘削屑が、リングビットの径方向内側に位置する排出溝内へと効率よく回収されることになる。

また、本発明の掘削工具において、前記インナービットの先端面には、該先端面から突出するチップが複数配設されており、前記インナービットの先端面における外周縁部は、当該掘削工具の縦断面視で径方向外側に向かうに従い漸次前記軸線方向の基端側へ向かって延びるゲージ面とされており、前記インナービットの先端面における前記ゲージ面の径方向内側は、フェイス面とされており、複数の前記チップのうち、前記ゲージ面に配設されたチップの該ゲージ面からの突出量に対して、前記フェイス面に配設されたチップの該フェイス面からの突出量が大きくされていることとしてもよい。

この場合、インナービットの先端面のフェイス面において、隣り合うチップ同士の間に流体及び掘削屑を流通させる空隙が確保しやすくなり、該空隙を通して、これら流体及び掘削屑を排出溝へ向けて排出しやすくなる。

本発明の掘削工具によれば、インナービットの供給孔から噴出された流体及び掘削により生じた掘削屑を、該インナービットの排出溝内に効率よく回収できるとともに、該排出溝を通して工具基端側へ向けて安定して排出することができ、これにより、掘削作業を高効率かつ安定的に進めることができ、掘削孔周辺の地盤への影響も抑制できる。

本発明の一実施形態に係る掘削工具を示す側断面図（縦断面図）である。図１の掘削工具を工具先端側から見た正面図である。図１の掘削工具におけるインナービットの要部を示す斜視図である。掘削工具の変形例を示す側断面図である。掘削工具の変形例を説明する拡大図である。従来の掘削工具を示す側断面図である。図６の掘削工具を先端側から見た正面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る掘削工具１について、図面を参照して説明する。
本実施形態の掘削工具１は、二重管式ビットを有するものであり、不図示の掘削装置に連結されて地盤を掘削し掘削孔を形成しつつ、これと同時に該掘削孔内にケーシングパイプ２を挿入してゆくものである。
図１に示されるように、この掘削工具１は、ケーシングパイプ２と、インナービット３と、リングビット４と、を備えている。ケーシングパイプ２は、円筒状をなしている。インナービット３は、ケーシングパイプ２内にその軸線Ｏ方向に沿って挿通されるとともに、該インナービット３の軸線Ｏ方向に沿う先端部は、ケーシングパイプ２の先端から突出されている。リングビット４は、円環状をなし、ケーシングパイプ２の先端部に該ケーシングパイプ２に対して軸線Ｏ回りに回転自在に配設され、インナービット３の先端部を囲繞するとともに、該インナービット３に対しては軸線Ｏ回り及び軸線Ｏ方向の先端側から係合可能とされている。

ここで、ケーシングパイプ２、インナービット３及びリングビット４は、軸線Ｏを共通軸として互いに同軸に配設されている。本明細書においては、軸線Ｏ方向に沿うリングビット４側（図１における下側）を先端側、軸線Ｏ方向に沿うリングビット４とは反対側（図１における上側）を基端側という。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。尚、前記周方向のうち、掘削時にケーシングパイプ２に対してインナービット３が回転させられる方向を工具回転方向Ｔ（または工具回転方向Ｔの前方）といい、該工具回転方向Ｔとは反対側へ向かう方向を工具回転方向Ｔの後方という。

ケーシングパイプ２は、掘削孔の掘削長に応じて順次継ぎ足される長尺の円筒状（円管状）をなすパイプ本体５の先端に、短尺の円筒状（円環状）をなすケーシングトップ６が溶接等により同軸に取り付けられて構成されている。また、ケーシングパイプ２の径方向内側には、図示されないインナーロッド等の打撃力、推力、回転力を伝達する伝達部材が該ケーシングパイプ２の軸線Ｏと同軸に挿入され、該伝達部材も掘削孔の掘削長に応じて順次継ぎ足されるようになっている。また、伝達部材の最後端（基端側の端部）は、掘削時に該伝達部材に軸線Ｏ回りの回転力と軸線Ｏ方向先端側に向けての推力を与える掘削装置に連結されている。また、ケーシングパイプ２先端のケーシングトップ６のさらに先端には、短尺の円筒状をなすリングビット４が取り付けられ、前記伝達部材の先端には、軸線Ｏ方向先端側に向けての打撃力を与える図示されないハンマーを介して、インナービット３が取り付けられて該リングビット４の径方向内側に挿入されている。

ケーシングトップ６は、その基端側部分が、先端側部分に対して内径・外径ともに小径とされており、該ケーシングトップ６において最も基端側に位置して基端側を向く端面は、径方向外側に向かうに従い漸次基端側に向かって傾斜するテーパ面６ａとされている。ケーシングトップ６は、その基端側部分をパイプ本体５における最先端部の径方向内側に嵌挿した状態で、先端側部分の基端を該パイプ本体５先端に突き合わせるようにして溶接されることにより、パイプ本体５に取り付けられている。

また、ケーシングトップ６の先端側部分は、その外径がパイプ本体５の外径と略等しくされ、内径はパイプ本体５の内径より僅かに大きくされている。また、ケーシングトップ６の先端部において軸線Ｏ方向先端側を向く面すなわち当該ケーシングトップ６の先端面６ｂと、ケーシングトップ６の内周面のうち先端側部分と基端側部分との間の段差部分において軸線Ｏ方向先端側を向く段差面６ｃとは、ともに軸線Ｏに垂直な円環状の平坦面とされている。また、ケーシングトップ６の先端部には、径方向内側に向けて突出するとともに周方向に沿って延びる凸条６ｄが形成されており、これにより、ケーシングトップ６の内周面における凸条６ｄと段差面６ｃとの間には、径方向外側に窪むとともに周方向に沿って延びる凹溝６ｅが形成されている。

ケーシングトップ６の先端側に取り付けられるリングビット４は、その基端部の外周面がケーシングトップ６の先端側部分の内周面に略嵌挿可能、あるいは緩挿可能な小さな外径とされ、先端部は径方向外側に拡径してその外径がケーシングトップ６やパイプ本体５の外径よりも大きくされている。具体的に、リングビット４の基端部には、径方向外側に向けて突出するとともに周方向に沿って延びる凸条４ａが形成されており、該凸条４ａがケーシングトップ６の凹溝６ｅに係合していることで、リングビット４は、ケーシングトップ６に対して先端側へ向けて抜け止めされつつ、周方向に回転可能とされている。

また、リングビット４の内周面は、ケーシングトップ６の基端側部分の内周面よりも一段小さな内径に形成されている。リングビット４において基端側を向く端面（基端面４ｂ）には、径方向内側に向かうに従い漸次先端側へ向かって傾斜するテーパ面４ｃが形成されている。従って、本実施形態ではこのリングビット４の基端部の外周面（凸条４ａ）がケーシングパイプ２先端のケーシングトップ６における先端側部分の内周面（凹溝６ｅ）と径方向に対向するように嵌挿されるとともに、このケーシングトップ６先端部の軸線Ｏ方向先端側を向く先端面６ｂと拡径したリングビット４先端部において基端側を向く段差面４ｄ、およびリングビット４の基端面４ｂとケーシングトップ６の段差面６ｃとが、それぞれ軸線Ｏ方向に対向して取り付けられることになる。

また、リングビット４の先端面は、軸線Ｏに垂直で平坦な円環状面と、この円環状面の径方向内側・外側にそれぞれ連なり、径方向内側・外側に向かうに従い基端側に傾斜する２つのテーパ面と、から構成され、これらの円環状面および径方向内側・外側のテーパ面のそれぞれに、超硬合金等の硬質材料よりなるチップ７が複数配設されている。
またリングビット４の内周面には、軸線Ｏに平行に延びる複数条の凹溝４ｅが、周方向に間隔をあけて、かつリングビット４先端における径方向内側の前記テーパ面に植設されたチップ７と干渉しないように形成されている。これらの凹溝４ｅは、掘削時の工具回転方向Ｔの後方部分が図１の右側に示す凹溝４ｅのようにリングビット４先端の径方向内側の前記テーパ面からテーパ面４ｃに亘って貫通して形成される一方、工具回転方向Ｔの前方部分は、その基端側に図１の左側に示す凹溝４ｅのような壁部４ｆが形成されてテーパ面４ｃには開口しないようにされている。

インナービット３は、先端から基端側に向けて２段に拡径した後に段階的に縮径する多段円柱状をなしており、先端側の１段目の部分の外径はリングビット４の径方向内側に、また２段目の部分の外径はケーシングトップ６の基端側部分の径方向内側に、また３段目の最も大きな部分の外径はパイプ本体５の径方向内側に、それぞれ緩挿可能な大きさとされている。

また、インナービット３の前記１段目の部分の先端面の外周縁部、すなわち当該インナービット３の先端面の外周縁部と、１段目から２段目の間の段差部と、２段目から３段目の間の段差部とは、それぞれ径方向外側に向かうに従い基端側に向けて円錐状に広がるテーパ面とされており、このうち１段目と２段目の間のテーパ面３ａ、および２段目と３段目の間のテーパ面３ｂは、そのテーパ角がリングビット４のテーパ面４ｃ、およびケーシングトップ６のテーパ面６ａのテーパ角と等しくされていて、図１に示すようにこれらのテーパ面３ａ、３ｂがテーパ面４ｃ、６ａに当接した状態で、インナービット３の先端面に対して、リングビット４の先端面の軸線Ｏ方向に沿う位置が同一となるように配置されている。
具体的に、本実施形態では、図１及び図５において、インナービット３の先端面のうち、最も先端側に位置する部分（最先部分）である後述するフェイス面１０の外周縁（尚、図１においてはフェイス面１０の第１後退面１１とゲージ面９との間に位置する円環状面）に対して、リングビット４の先端面のうち、前記最先部分である前記円環状面の軸線Ｏ方向に沿う位置が、同一である。

インナービット３の前記１段目の部分の外周には、前述のようにリングビット４の径方向内側に緩挿可能とされたその外径よりも径方向外側に突出する凸条３ｃが、軸線Ｏ方向に沿って延びているとともに、周方向に間隔をあけて複数形成されている。これら凸条３ｃの数は、前記凹溝４ｅと同数となっており、凸条３ｃは、インナービット３の先端面の外周縁部から軸線Ｏ方向に沿って前記テーパ面３ａの手前部分（先端側に若干離間した部分）にかけて延設されている。

これらの凸条３ｃは、図１の右側に示されるように前記凹溝４ｅのテーパ面４ｃへの貫通部に基端側から緩挿可能とされ、かつこのように凹溝４ｅに緩挿して前述のようにテーパ面４ｃ、６ａとテーパ面３ａ、３ｂを当接させたところで、図１の左側に示されるように凹溝４ｅの前記壁部４ｆよりも先端側に間隔をあけて該凹溝４ｅ内に収容可能とされている。
従って、凸条３ｃを凹溝４ｅに収容してリングビット４の径方向内側に挿入されたインナービット３は、テーパ面３ａをテーパ面４ｃに当接させることによりリングビット４に対して軸線Ｏ方向の基端側から係合可能（先端側へ向けて抜け止め状態に係合可能）、かつ軸線Ｏ回りに回転させたときには凸条３ｃが凹溝４ｅの周方向を向くいずれかの側壁に当接することで、この軸線Ｏ回りにも係合可能とされてリングビット４と一体に回転させられる。

インナービット３の先端面には、該先端面から突出するチップ８が複数配設（植設）されている。インナービット３の先端面における外周縁部は、図１に示される当該掘削工具１の縦断面視で、径方向外側に向かうに従い漸次基端側へ向かって延びるゲージ面９とされている。また、図１及び図２に示されるように、インナービット３の先端面におけるゲージ面９の径方向内側の部位（先端面のうちゲージ面９以外の部位）は、フェイス面１０とされており、該フェイス面１０は、ゲージ面９から径方向内側に向かって段階的に後退させられている。具体的に、インナービット３のフェイス面１０のうち、ゲージ面９の径方向内側に隣り合って基端側へ一段後退させられた部位が第１後退面１１とされており、該第１後退面１１の径方向内側に位置してこの第１後退面１１よりも基端側へ一段後退させられ、かつ軸線Ｏ（径方向中央部）を含む部位が第２後退面１２とされている。
図１に示される例では、フェイス面１０のうち最も先端側に位置する外周縁に対して第１後退面１１が基端側へ後退する後退量よりも、第１後退面１１に対して第２後退面１２が基端側へ後退する後退量が大きく設定されている。

本実施形態では、チップ８は、その先端部が半球状をなし、該先端部以外の部位が円柱状をなすように形成されたラウンド形ボタンチップである。また、複数のチップ８のうち、ゲージ面９に配設されたチップ８Ａと、フェイス面１０に配設されたチップ８Ｂとは、互いに同一形状とされている。
そして、インナービット３の先端面に突設された複数のチップ８のうち、ゲージ面９に配設されたチップ８Ａの該ゲージ面９からの突出量Ｈ１に対して、フェイス面１０に配設されたチップ８Ｂの該フェイス面１０からの突出量Ｈ２が大きくされている。
尚、図１に示される例では、チップ８Ｂの先端の軸線Ｏ方向の位置が、チップ８Ａの先端の軸線Ｏ方向の位置よりも先端側に配置されている。
また、図３において、フェイス面１０には、チップ８Ｂの外周面を支持するように環状をなすチップ支持部が複数設けられており、これらのチップ支持部は、各チップ８Ｂの外周面に沿うようにフェイス面１０から突設されている。

また図１に示されるように、フェイス面１０が備える第１後退面１１及び第２後退面１２において、第１後退面１１のチップ８Ｂが該第１後退面１１から先端側へ向けて突出する突出量Ｈ２と、第２後退面１２のチップ８Ｂが該第２後退面１２から先端側へ向けて突出する突出量Ｈ２とは、互いに同一である。
従って、フェイス面１０のうち第１後退面１１に配設されたチップ８Ｂの先端における軸線Ｏ方向の位置は、第２後退面１２に配設されたチップ８Ｂの先端における軸線Ｏ方向の位置よりも先端側に配置されている。

また図２において、第１後退面１１に配設された複数のチップ８Ｂは、周方向に沿うように略円弧状に配列されており、またこのような列が径方向に間隔をあけて複数形成されている。具体的に、周方向に沿う列をなすチップ８Ｂ同士は、径方向に沿う位置を互いに僅かに異ならせつつ周方向に並べられており、前記列の工具回転方向Ｔの後方には、後述する先端溝１８が配置されている。

図１において、インナービット３は、該インナービット３内を通りこのインナービット３の先端部に開口する供給孔１３と、インナービット３の外周面に形成されて軸線Ｏ方向に延びる排出溝１４と、を備えている。
また供給孔１３は、インナービット３の先端部における先端面に開口する先端ブロー孔１５と、インナービット３の先端部における外周面に開口する外周ブロー孔１６と、これら先端ブロー孔１５及び外周ブロー孔１６の基端側に連通してこれらの孔１５、１６に向けて流体を流通させる連通孔１７と、を備えている。

詳しくは、インナービット３において前記３段目より基端側の縮径した部分が、前記ハンマーへの取付部とされているとともに、インナービット３の内部には、その基端から軸線Ｏに沿って先端側に向けて、前記ハンマーから送られる圧縮空気（エア）等の流体を受け入れる連通孔１７が形成されている。この連通孔１７は、インナービット３の先端部で、径方向外側に向かうに従い先端側に延びる複数の外周ブロー孔１６に分岐させられており、またこれら外周ブロー孔１６の両端部間に位置する中間部位からは、インナービット３の先端面に向けて先端ブロー孔１５がそれぞれ分岐している。
供給孔１３は、連通孔１７、外周ブロー孔１６、先端ブロー孔１５の順で、内径が小さくされている。

図２に示される正面視で、複数の外周ブロー孔１６は、連通孔１７から軸線Ｏを中心とした放射状をなすように分岐している。
図１及び図２において、先端ブロー孔１５は、インナービット３の先端面に複数開口しており、これら先端ブロー孔１５のうち少なくとも１つ以上は、軸線Ｏに平行となるように延在する先端ブロー孔１５Ａとされている。本実施形態では、インナービット３の先端部に形成された複数の先端ブロー孔１５のうち、前記先端ブロー孔１５Ａが半数以上となっており、具体的には、４つの先端ブロー孔１５のうち、２つが前記先端ブロー孔１５Ａである。また、これら先端ブロー孔１５には、前記先端ブロー孔１５Ａ以外のものとして、先端側に向かうに従い漸次工具回転方向Ｔの後方に向かって延びる先端ブロー孔１５Ｂが含まれる。尚、先端ブロー孔１５Ｂは、先端側に向かうに従い漸次僅かに軸線Ｏから離間するように延在している。

また、インナービット３の外周には、軸線Ｏに平行に延びる複数条の掘削屑の排出溝１４が、該インナービット３の先端から最大外径となる前記３段目にかけて形成されており、かつこれら排出溝１４は、周方向には前記凸条３ｃと干渉しないように配置されている。排出溝１４は、その径方向外側からケーシングパイプ２及びリングビット４に覆われており、該排出溝１４の先端側の端部は、インナービット３の先端面に開口している。また、排出溝１４の基端側には、前記伝達部材とケーシングパイプ２との間で流体及び掘削屑を基端側へ向けて流通させる排出路２０が形成されている。

そして、図２及び図３において、インナービット３の外周面には、外周ブロー孔１６と排出溝１４とを連通する外周溝１９が形成されている。
また、先端ブロー孔１５は、インナービット３の先端面に形成されて排出溝１４に連通する先端溝１８内に開口され、外周ブロー孔１６は、インナービット３の外周面に形成されて排出溝１４に連通する外周溝１９内に開口されている。

本実施形態では、先端ブロー孔１５は、フェイス面１０の第２後退面１２に開口されており、先端溝１８は、第２後退面１２から排出溝１４にかけて延びている。具体的に、図２に示される正面視で、先端溝１８は、先端ブロー孔１５から径方向外側へ向かうに従い漸次工具回転方向Ｔの後方に向かって延びている。そして、先端溝１８における径方向内側の端部に先端ブロー孔１５が開口され、径方向外側の端部は排出溝１４に連なっている。また図示の例では、先端溝１８の溝幅は、先端ブロー孔１５の内径よりも大きくされている。先端溝１８の溝幅方向に沿う断面形状は、略半円弧状となっている。

図１に示される縦断面視で、先端溝１８は、先端ブロー孔１５から排出溝１４に向かうに従い漸次軸線Ｏ方向に沿う溝深さが大きくされており、該先端溝１８の溝底における排出溝１４との連結部分は、面取り状に切り欠かれている。また、図２に示される正面視で、先端溝１８の溝幅は、先端ブロー孔１５から前記連結部分にかけては略一定とされており、前記連結部分では径方向外側の排出溝１４に向かうに従い漸次大きくされている。

図１に示されるように、外周溝１９は、リングビット４により径方向外側から覆われている。また、図３に示されるように、外周溝１９は、外周ブロー孔１６から排出溝１４に向けて、周方向に向かうに従い漸次基端側に向かって延びている。本実施形態では、外周溝１９は、工具回転方向Ｔに向かうに従い漸次基端側へ向けて傾斜して延びている。そして、外周溝１９における工具回転方向Ｔの後方の端部に外周ブロー孔１６が開口され、工具回転方向Ｔの前方の端部は排出溝１４に連なっている。また図示の例では、外周溝１９の溝幅は、外周ブロー孔１６の内径よりも小さくされている。外周溝１９の溝幅方向に沿う断面形状は、略半円弧状となっている。

以上説明した本実施形態の掘削工具１では、インナービット３に対して軸線Ｏ方向の先端側へ向けた推力及び打撃力、並びに軸線Ｏ回りの回転力が与えられることにより、インナービット３及びこれに係合するリングビット４によって地盤が掘削され掘削孔が形成されつつ、これと同時に該掘削孔内にケーシングパイプ２が挿入されて（引き込まれて）ゆく。また掘削とともに、供給孔１３を通してエア等の流体（噴出媒体）がインナービット３の先端面に噴出される一方、排出溝１４を通して流体及び掘削により生じた掘削屑（スライム）が工具基端側へ向けて排出される。

本実施形態の掘削工具１によれば、供給孔１３の外周ブロー孔１６が、インナービット３の外周面に形成された外周溝１９を通して排出溝１４に連通されており、この外周溝１９は、リングビット４により径方向外側から覆われているとともに、外周ブロー孔１６から排出溝１４に向けて、軸線Ｏ回りに向かうに従い漸次軸線Ｏ方向の基端側に向かって延びているので、下記の作用効果を奏する。

すなわち、外周溝１９内の流体は、外周ブロー孔１６から排出溝１４へ向かって軸線Ｏ方向の基端側へ向けた流れを形成しつつ該排出溝１４内に流入されることから、排出溝１４内の流体及び掘削屑が、これに伴って工具基端側へ向けて流れやすくなる。
また外周溝１９が、その径方向外側からリングビット４に覆われていることで、外周ブロー孔１６からこの外周溝１９内に噴出した流体が、地盤内部へ浸入するようなことが防止されつつ排出溝１４内へ向けて効率よく送られて、該排出溝１４内を流れる流体及び掘削屑の回収効率が向上する。

さらに、このように外周溝１９がリングビット４に覆われていることにより、該外周溝１９内への掘削屑の浸入が抑制され、外周溝１９内が掘削屑で詰まるような事態が防止されているとともに、該外周溝１９内の流路が安定的に確保されて、この外周溝１９内を流れる流体の流速が安定して維持される。これにより、外周溝１９から流体が流入する排出溝１４においても、その内部を流れる流体及び掘削屑の流速が速められることになり、ベンチュリ効果によって排出溝１４内の圧力がインナービット３の先端面に開口する先端溝１８内（及びその周辺を含む）の圧力よりも低められ、該先端溝１８内の流体及び掘削屑が、より低圧とされた排出溝１４内に引き込まれやすくなるとともに、この排出溝１４を通して工具基端側の排出路２０へと送られやすくなる。

このように、本実施形態によれば、インナービット３の供給孔１３から噴出された流体及び掘削により生じた掘削屑を、該インナービット３の排出溝１４内に効率よく回収できるとともに、該排出溝１４を通して工具基端側へ向けて安定して排出することができ、これにより、掘削作業を高効率かつ安定的に進めることができ、掘削孔周辺の地盤への影響も抑制できるのである。

また、先端ブロー孔１５が、インナービット３の先端面に形成されて排出溝１４に連通する先端溝１８内に開口され、外周ブロー孔１６が、インナービット３の外周面に形成されて排出溝１４に連通する外周溝１９内に開口されているので、下記の効果が得られる。
すなわち、先端ブロー孔１５から噴出された流体が、インナービット３の先端面周辺の掘削屑とともに、先端溝１８内を通して排出溝１４内に効率よく案内されて、これら流体及び掘削屑を回収する効率が高められる。また、外周ブロー孔１６が外周溝１９内に直接開口していることで、前述した作用効果がより顕著となる。

また、インナービット３の先端面に開口する複数の先端ブロー孔１５のうち、少なくとも１つ以上が、軸線Ｏに平行となるように延在する先端ブロー孔１５Ａとされているので、該先端ブロー孔１５Ａから噴出された流体が、インナービット３の先端面から外周側へ向けて逃げることを抑制でき、これにより、掘削孔周辺の地盤が緩むようなことを効果的に抑制できる。また、先端ブロー孔１５Ａから噴出する流体が、インナービット３の先端面全体に行き渡りやすくなって、掘削効率がより高められる。
また、先端ブロー孔１５Ａがインナービット３の先端面（本実施形態では先端溝１８内）に開口する部分から、該インナービット３の外周面の排出溝１４までの径方向に沿う距離を大きく確保しやすくなり、先端溝１８内を通して掘削屑を回収する効率が向上する。
尚、本実施形態では前記先端ブロー孔１５Ａが、すべての先端ブロー孔１５のうち半数以上とされているので、前述した効果がより顕著に得られやすくなっている。

また、インナービット３の先端面に対して、リングビット４の先端面の軸線Ｏ方向に沿う位置が同一となるように配置されており、具体的に本実施形態では、インナービット３の先端面における最先部分であるフェイス面１０の外周縁に対して、リングビット４の先端面における最先部分である円環状面の軸線Ｏ方向に沿う位置が同一となっていて、つまりリングビット４に対してインナービット３が先端側へ向けて突出されないことから、掘削孔周辺への流体の浸入がより効果的に防止される。すなわち、リングビット４がインナービット３の先端部全体を囲繞することから、流体及び掘削屑が該リングビット４の径方向外側へ漏れ出るようなことが抑制されるとともに、これら流体及び掘削屑が、リングビット４の径方向内側に位置する排出溝１４内へと効率よく回収されることになる。

また、インナービット３の先端面に突設された複数のチップ８のうち、ゲージ面９に配設されたチップ８Ａの該ゲージ面９からの突出量Ｈ１に対して、フェイス面１０に配設されたチップ８Ｂの該フェイス面１０からの突出量Ｈ２が大きくされているので、フェイス面１０において、隣り合うチップ８Ｂ同士の間に流体及び掘削屑を流通させる空隙が確保しやすくなり、該空隙を通して、これら流体及び掘削屑を先端溝１８及び排出溝１４へ向けて排出しやすくなる。
尚、本実施形態では、フェイス面１０に環状をなすチップ支持部が突設されて各チップ８Ｂの外周面を支持しており、これにより、フェイス面１０に対するチップ８Ｂの装着姿勢が安定させられ取り付け強度も高められつつ、前記突出量Ｈ２を確保することができるようになっている。また、このようにフェイス面１０のチップ８Ｂの突出量Ｈ２を確保しつつ、チップ８Ａ、８Ｂとして同一部材を用いることが可能であり、部品の種類を削減できる。

また本実施形態では、フェイス面１０の外周縁から径方向中央部（軸線Ｏ付近）に向かって段階的に後退する第１後退面１１と第２後退面１２とが形成されており、これら第１後退面１１及び第２後退面１２においてチップ８Ｂ間などに空隙を確保しやすいことから、該フェイス面１０における流体及び掘削屑の滞留が効果的に抑制されて、これら流体及び掘削屑の排出が安定して行われる。特に、フェイス面１０の径方向中央部に位置する第２後退面１２の後退量が大きく確保されていることで、前述した効果がより顕著に得られやすくなっている。

また、本実施形態とは異なり、第１後退面１１に配設されたチップ８Ｂの先端における軸線Ｏ方向の位置と、第２後退面１２に配設されたチップ８Ｂの先端における軸線Ｏ方向の位置とを略同一に設定してもよく、この場合、後退量の大きい第２後退面１２におけるチップ８Ｂの掘削効率を低減させるようなことなく、前述の効果を得ることが可能になる。

また、フェイス面１０における複数のチップ８Ｂが、周方向に沿うように配列されているとともに、このような列が径方向に間隔をあけて複数設けられているので、例えば図２に矢印Ｆで示されるような流体及び掘削屑の流れをつくりやすくなり、チップ８Ｂの配列に沿ってこれら流体及び掘削屑が先端溝１８内へと誘導されやすくなって、排出効率が高められる。

また、先端溝１８が、先端ブロー孔１５から径方向外側へ向かうに従い漸次工具回転方向Ｔとは反対側（工具回転方向Ｔの後方）に向かって延びているので、下記の効果を奏する。
すなわち、先端溝１８は、先端ブロー孔１５から径方向外側に向かうに従い漸次工具回転方向Ｔの後方に向かって延びているので、この先端溝１８内を流れる流体及び掘削屑の流通が工具の回転によって阻害されにくくなっており、これらの流体及び掘削屑が、先端溝１８内から排出溝１４内へと安定して流れやすくなる。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、図１において、インナービット３の先端面に対して、リングビット４の先端面の軸線Ｏ方向に沿う位置が同一となるように配置されているとしたが、これに限定されるものではない。
ここで、図４に示されるものは前述の実施形態で説明した掘削工具１の変形例であり、この変形例では、インナービット３の先端面に対して、リングビット４の先端面の軸線Ｏ方向に沿う位置が先端側へ突出して配置されている。具体的に、インナービット３の先端面のうち最先部分であるフェイス面１０の外周縁に対して、リングビット４の先端面のうち最先部分である円環状面の軸線Ｏ方向に沿う位置が、先端側へ突出して配置されている。この変形例においても、前述した実施形態と同様にリングビット４がインナービット３の先端部全体を囲繞することから、掘削孔周辺への流体の浸入が抑制され、かつ、流体及び掘削屑がリングビット４の径方向内側に位置する排出溝１４内へと効率よく回収されることになる。
尚、本明細書でいう「インナービット３の先端面に対して、リングビット４の先端面の軸線Ｏ方向に沿う位置が同一、又は先端側へ向けて突出して配置される」とは、リングビット４がインナービット３の先端部を実質的に囲繞していることにより、前述の効果が得られる状態にあることを表しており、必ずしもインナービット３の先端面における最先部分と、リングビット４の先端面における最先部分との相対的な位置関係のみを指すわけではない。
また前記「先端面」とは、例えば２つの面同士が交差する稜線部分をも含む概念である。すなわち、前述の実施形態では、リングビット４の先端面に、軸線Ｏに垂直な円環状面と、該円環状面の径方向内側・外側に２つのテーパ面とが形成されているとしたが、前記円環状面が形成されずに２つのテーパ面同士が交差してなる稜線部分が形成されている場合には、インナービット３の先端面に対して、リングビット４の先端面における前記稜線部分の軸線Ｏ方向に沿う位置が同一、又は先端側へ向けて突出して配置されることになる。

また、前述の実施形態では、インナービット３のフェイス面１０において、第１後退面１１に配設されたチップ８Ｂの先端における軸線Ｏ方向の位置が、第２後退面１２に配設されたチップ８Ｂの先端における軸線Ｏ方向の位置よりも先端側に配置されているとしたが、これに限定されるものではなく、前述したように第１、第２後退面１１、１２のチップ８Ｂ同士の先端位置を互いに同一に設定したり、或いは、第１後退面１１に配設されたチップ８Ｂの先端が、第２後退面１２に配設されたチップ８Ｂの先端よりも基端側へ後退していてもよい。
また、フェイス面１０に第１、第２後退面１１、１２が形成されているとしたが、これら第１、第２後退面１１、１２のいずれか又は両方が形成されていなくても構わない。すなわち、前述の実施形態では、フェイス面１０がゲージ面９から径方向内側に向かって段階的に後退させられていると説明したが、これに限定されるものではなく、例えば一段のみ後退させられていたり、後退させられることなく全体が平滑な面とされていても構わない。
より詳しくは、図５の変形例に示されるように、フェイス面１０に第１、第２後退面１１、１２を設けずに、該フェイス面１０を平滑な面とし、このフェイス面１０にバリスチック形（砲弾形）ボタンチップからなるチップ８Ｃ（８）を植設することで、突出量Ｈ２を確保することとしてもよい。すなわち、チップ８Ｃは、前述したチップ８Ａ、８Ｂに比べてその先端部の長さ（チップ中心軸方向に沿う長さ）が長くなっていることから、該チップ８Ｃがフェイス面１０から突出する突出量Ｈ２を確保しやすい。またこの構成によれば、フェイス面１０にチップ支持部を設けることなくチップ８Ｃの装着姿勢を安定させることができ取り付け強度も確保されて、フェイス面１０の作製が容易である。

また、供給孔１３の連通孔１７が、インナービット３の先端部で複数の外周ブロー孔１６に分岐され、さらにこれらの外周ブロー孔１６から先端ブロー孔１５がそれぞれ分岐されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、供給孔１３は、インナービット３の先端面に開口する先端ブロー孔１５と、インナービット３の外周面に開口する外周ブロー孔１６と、を備えていればよく、例えば、先端ブロー孔１５が連通孔１７から直接分岐されていてもよい。

また、先端ブロー孔１５Ａが、軸線Ｏに平行となるように延在しているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、先端ブロー孔１５Ａは、先端側へ向かうに従い漸次軸線Ｏに接近するように延在していてもよい。この場合も、先端ブロー孔１５Ａから噴出された流体が、インナービット３の先端面から外周側へ向けて逃げることを抑制でき、これにより、掘削孔周辺の地盤が緩むようなことを効果的に抑制できる。また前記流体が、インナービット３の先端面全体に行き渡りやすくなって、掘削効率が高められる。また、先端ブロー孔１５Ａがインナービット３の先端面（先端溝１８内）に開口する部分から、該インナービット３の外周面の排出溝１４までの径方向に沿う距離を大きく確保しやすくなり、先端溝１８内を通して掘削屑を回収する効率が向上する。
尚、前述の実施形態では、複数の先端ブロー孔１５のうち、半数以上が前記先端ブロー孔１５Ａであると説明したが、該先端ブロー孔１５Ａは、少なくとも１つ以上設けられていれば前述の効果を奏する。ただし、前述した実施形態のように、先端ブロー孔１５Ａが全体の半数以上設けられた場合には、その効果がより顕著となることから好ましい。さらに、すべての先端ブロー孔１５が、前記先端ブロー孔１５Ａとされることがより望ましい。

また、外周溝１９が、外周ブロー孔１６から排出溝１４に向けて、工具回転方向Ｔ（の前方）に向かうに従い漸次基端側へ向けて傾斜して延びているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、外周溝１９が、外周ブロー孔１６から排出溝１４に向けて、工具回転方向Ｔの後方に向かうに従い漸次基端側へ向けて傾斜して延びていてもよい。つまり図３において、外周溝１９は、排出溝１４に対して工具回転方向Ｔの後方に位置しているが、これに代えて、外周溝１９が、排出溝１４に対して工具回転方向Ｔの前方に配置されて該排出溝１４に連通していてもよい。或いは、排出溝１４を挟んだ両側（工具回転方向Ｔの前方及び後方）に、この排出溝１４に連通する外周溝１９が、それぞれ形成されていてもよい。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１掘削工具
２ケーシングパイプ
３インナービット
４リングビット
８インナービットの先端面のチップ
８Ａゲージ面のチップ
８Ｂ、８Ｃフェイス面のチップ
９ゲージ面
１０フェイス面
１３供給孔
１４排出溝
１５先端ブロー孔
１５Ａ先端ブロー孔
１６外周ブロー孔
１８先端溝
１９外周溝
Ｈ１チップのゲージ面からの突出量
Ｈ２チップのフェイス面からの突出量
Ｏ軸線
Ｔ工具回転方向

Claims

円筒状をなすケーシングパイプと、
前記ケーシングパイプ内にその軸線方向に沿って挿通されるとともに、前記軸線方向に沿う先端部が該ケーシングパイプの先端から突出されたインナービットと、
円環状をなし、前記ケーシングパイプの先端部に該ケーシングパイプに対して前記軸線回りに回転自在に配設され、前記インナービットの先端部を囲繞するとともに、該インナービットに対しては前記軸線回り及び前記軸線方向の先端側から係合可能とされたリングビットと、を備える掘削工具であって、
前記インナービットは、
前記インナービット内を通り該インナービットの先端部に開口する供給孔と、
前記インナービットの外周面に形成されて前記軸線方向に延びる排出溝と、を備え、
前記供給孔は、
前記インナービットの先端部の先端面に開口する先端ブロー孔と、
前記インナービットの先端部の外周面に開口する外周ブロー孔と、を備え、
前記インナービットの外周面には、前記外周ブロー孔と前記排出溝とを連通する外周溝が形成され、
前記インナービットの外周面において前記外周ブロー孔及び前記外周溝は、前記インナービットの先端面に開口することなく前記排出溝に連通しており、
前記外周溝は、前記リングビットにより径方向外側から覆われているとともに、前記外周ブロー孔から前記排出溝に向けて、前記軸線回りに向かうに従い漸次前記軸線方向の基端側に向かって延びていることを特徴とする掘削工具。
請求項１に記載の掘削工具であって、
前記先端ブロー孔は、前記インナービットの先端面に形成されて前記排出溝に連通する先端溝内に開口され、
前記外周ブロー孔は、前記外周溝内に開口されていることを特徴とする掘削工具。
請求項２に記載の掘削工具であって、
前記先端溝は、前記先端ブロー孔から径方向外側へ向かうに従い漸次工具回転方向とは反対側に向かって延びていることを特徴とする掘削工具。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の掘削工具であって、
前記先端ブロー孔は、前記インナービットの先端面に複数開口しており、これら先端ブロー孔のうち少なくとも１つ以上は、前記軸線に平行となるように延在し、又は先端側へ向かうに従い漸次前記軸線に接近するように延在していることを特徴とする掘削工具。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の掘削工具であって、
前記インナービットの先端面に対して、前記リングビットの先端面の前記軸線方向に沿う位置が同一、又は先端側へ向けて突出して配置されることを特徴とする掘削工具。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の掘削工具であって、
前記インナービットの先端面には、該先端面から突出するチップが複数配設されており、
前記インナービットの先端面における外周縁部は、当該掘削工具の縦断面視で径方向外側に向かうに従い漸次前記軸線方向の基端側へ向かって延びるゲージ面とされており、
前記インナービットの先端面における前記ゲージ面の径方向内側は、フェイス面とされており、
複数の前記チップのうち、前記ゲージ面に配設されたチップの該ゲージ面からの突出量に対して、前記フェイス面に配設されたチップの該フェイス面からの突出量が大きくされていることを特徴とする掘削工具。