JP6512012B2

JP6512012B2 - 掘削工具

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Publication number: JP6512012B2
Application number: JP2015145000A
Authority: JP
Inventors: 中村　和由; 和由中村; 裕貴高月
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: JP2017025577A

Description

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と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。

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が拡縮径し、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を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。

特許第４９５７４４０号公報

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。

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。

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に広がり、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｘ方向視の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。

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を中心とした外形略多段の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）は最も小径のシャンク部１Ａとされている。

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。

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。

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。

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。

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よりも高硬度の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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の開口部側に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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims

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。
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。
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。
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。