特許 6716085 掘削装置、回転式掘削機、掘削方法および掘削ビット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6716085

(24)【登録日】2020年6月12日

(45)【発行日】2020年7月1日

(54)【発明の名称】掘削装置、回転式掘削機、掘削方法および掘削ビット

(51)【国際特許分類】

   E21B 4/16 20060101AFI20200622BHJP

【ＦＩ】

   E21B4/16

【請求項の数】8

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2017-226315(P2017-226315)

(22)【出願日】2017年11月24日

(65)【公開番号】特開2019-94708(P2019-94708A)

(43)【公開日】2019年6月20日

【審査請求日】2019年12月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501085234

【氏名又は名称】大智株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100194984

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 圭太

(72)【発明者】

【氏名】古木 一功

(72)【発明者】

【氏名】古木 栄一

【審査官】 湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６２−２００７８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−１２２３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１６７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６９１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９２４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２０６１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９３３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２７１４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４８２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７７５９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ ４／１６

Ｅ２１Ｂ ４／１４

Ｅ２１Ｄ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸周方向に回転可能な筒状のケーシングと、
該ケーシングに格納され、駆動力を供給可能な駆動ユニットと、
前記ケーシングに設けられ、前記駆動力を受けて同ケーシングの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビットを有し、該各掘削ビットの打撃面が前記ケーシングの前記回転軸心の周りに配置されると共に、前記打撃面の１つのみが前記回転軸心と重複して配置された第１配置態様、または、前記打撃面の前記回転軸心側に角部が形成され、同回転軸心を挟んで対向配置された一組の同打撃面の前記回転軸心側の縁部のみが同回転軸心と重複し、かつ、前記角部の先端が同回転軸心と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかによって、前記各打撃面の前記回転軸心側の縁部が同回転軸心の近傍で近接するように集合させた、掘削ビット群とを備え、
前記駆動ユニットが、前記第１配置態様において、前記打撃面が前記回転軸心と重複して配置された前記掘削ビット、または、前記第２配置態様において、前記打撃面が前記回転軸心側縁部のみ前記回転軸心と重複して配置された前記掘削ビットのいずれかに対し、前記掘削ビット群を構成する各掘削ビット中で最大の打撃力を付与するように設定されている
掘削装置。

【請求項2】

前記掘削ビットが、回転軸心方向視で前記掘削ビット群の外周縁となる位置に沿って、前記打撃面から被掘削物側に突出する突条打撃部が形成されたものである
請求項１に記載の掘削装置。

【請求項3】

前記駆動ユニットが作動流体により作動する構造であり、前記ケーシングの被掘削物側とは反対側に接続された前記作動流体を貯留可能な貯留タンクを備える
請求項１または請求項２に記載の接合具。

【請求項4】

前記貯留タンクが、前記駆動ユニットによる前記掘削ビットへの駆動力供給のタイミングが各々相違するように前記作動流体を適宜分配する作動流体分配部を有する
請求項３に記載の掘削装置。

【請求項5】

軸周方向に回転可能な筒状のケーシング、該ケーシングに格納され、駆動力を供給可能な駆動ユニット、および、前記ケーシングに設けられ、前記駆動力を受けて同ケーシングの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビットを含み、該各掘削ビットの打撃面が前記ケーシングの前記回転軸心の周りに配置されると共に、前記打撃面の１つのみが前記回転軸心と重複して配置された第１配置態様、または、前記打撃面の前記回転軸心側に角部が形成され、同回転軸心を挟んで対向配置された一組の同打撃面の前記回転軸心側の縁部のみが同回転軸心と重複し、かつ、前記角部の先端が同回転軸心と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかによって、前記各打撃面の前記回転軸心側の縁部が同回転軸心の近傍で近接するように集合させた掘削ビット群、を有し、前記駆動ユニットが、前記第１配置態様において、前記打撃面が前記回転軸心と重複して配置された前記掘削ビット、または、前記第２配置態様において、前記打撃面が前記回転軸心側縁部のみ前記回転軸心と重複して配置された前記掘削ビットのいずれかに対し、前記掘削ビット群を構成する各掘削ビット中で最大の打撃力を付与するように設定されている掘削装置と、
該掘削装置に回転力を付与する回転駆動装置とを備える
回転式掘削機。

【請求項6】

ケーシング、該ケーシングに格納された駆動ユニット、および、前記ケーシングに設けられ、前記駆動ユニットからの駆動力を受けて同ケーシングの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビットを含み、該各掘削ビットの打撃面が前記ケーシングの前記回転軸心の周りに配置されると共に、前記打撃面の１つのみが前記回転軸心と重複して配置された第１配置態様、または、前記打撃面の前記回転軸心側に角部が形成され、同回転軸心を挟んで対向配置された一組の同打撃面の前記回転軸心側の縁部のみが同回転軸心と重複し、かつ、前記角部の先端が同回転軸心と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかによって、前記各打撃面の前記回転軸心側の縁部が同回転軸心の近傍で近接するように集合させた掘削ビット群、を有し、前記駆動ユニットが、前記第１配置態様において、前記打撃面が前記回転軸心と重複して配置された前記掘削ビット、または、前記第２配置態様において、前記打撃面が前記回転軸心側縁部のみ前記回転軸心と重複して配置された前記掘削ビットのいずれかに対し、前記掘削ビット群を構成する各掘削ビット中で最大の打撃力を付与するように設定されている掘削装置と、該掘削装置に回転力を付与可能な回転駆動装置とからなる回転式掘削機を組み立て、被掘削物上に設置する第１工程と、
該第１工程により設置された前記回転駆動装置によって掘削装置に回転させながら、該掘削装置の前記掘削ビットを進退させ、前記打撃面によって前記被掘削物を打撃することで同被掘削物を掘削する第２工程とを備える
掘削方法。

【請求項7】

掘削装置の駆動ユニットから供給される駆動力を受ける接続軸部と、
該接続軸部とは反対側に打撃面が設けられ、該打撃面が、前記掘削装置への取着状態で前記回転軸心側となる箇所に角部を有し、かつ、該角部を挟む両縁が異なる長さに設定されており、前記取着状態で角部の先端が同回転軸心と重複しないように構成されたヘッド部とを備える
掘削ビット。

【請求項8】

前記掘削装置への取着状態で同掘削装置の外周縁に沿う位置に、前記打撃面から被掘削物側に突出する突条打撃部が形成されている
請求項７に記載の掘削ビット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削装置、回転式掘削機、掘削方法および掘削ビットに関する。更に詳しくは、硬岩系岩盤層あるいは硬岩の転石（以下「硬岩」と総称する）に対しても低振動、低騒音での掘削作業が可能であると共に、硬岩掘削時において掘削した穴（以下「掘削穴」という）の奥側中央に凸状の掘り残し部分（以下「中央凸部」という）が形成されることを抑制し（以下「中央凸部形成を抑制」という場合がある）、この中央凸部の形成に伴って生じる掘削ビットの変形や偏摩耗を抑制することができる（以下「中央変形部発生抑制」という場合がある）、掘削装置、回転式掘削機、掘削方法および掘削ビットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、特に都市部の建設工事において、基礎杭の杭打等に伴う掘削作業時に発生する振動および騒音が問題となっており、この問題を解決すべく、本発明者等は、下記特許文献１に記載された回転式掘削機を提案している。図２０に、この回転式掘削機の掘削装置を掘削装置９として示す。

【0003】

掘削装置９は、回転駆動装置（図示省略）によって回転運動を付与されて掘削作業（以下「回転掘削作業」という）を行うものであり、掘削装置９の掘削側端に、掘削装置９の直径よりも小さく、回転中心に配置されるビット（以下「中央ビット」という）と、この中央ビットの周辺に配置されるビット（以下「周辺ビット」という）とからなる複数のビットを有し、ビットが互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されている。これにより、掘削穴と略同径の単一のビットを上下動させて地盤を打撃していた従来のダウンザホールハンマと比較して、ビットの打撃のサイクルを速くし、代わりにビットの一回の打撃毎に生じる地盤への衝撃が小さくなるようにして、低振動かつ低騒音での掘削作業を可能としている。

【0004】

ところで、本発明者等が掘削装置９を使用した回転式掘削機の運用を行っていたところ、掘削装置９は、中央ビット９１の打撃と周辺ビット９２の打撃とが同時に行われる場合があることが判明した。なお、掘削装置９によれば、このような同時打撃が起きたとしても、従来のダウンザホールハンマよりも低振動、低騒音での掘削作業が可能であるが、本発明者等は更なる振動、騒音の低減を目指し、掘削装置９を改良した試作機９３を製作した。

【0005】

図２１（ａ）に示す試作機９３は、掘削面において、中央ビットを廃止すると共に、周辺ビットについて、打撃面９３１を掘削装置９の回転軸心方向に拡張した角部９３３を設け、各周辺ビットの角部９３３の先端角を回転軸心９Ｒに位置させ、各角部９３３を互いに突き合わせて配置したものである（以下、このような構成の周辺ビットを「掘削ビット９３０」という）。なお、一般的に、掘削ビットの打撃面には、打撃面に対して凸部となる超硬合金製のチップが複数植設されると共に、各チップは所定間隔で分散配置されており、本試作機の掘削ビット９３０についても同様にチップ９３４を植設した構成としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−９２４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、本発明者等が試作機９３を用いて掘削作業を行った際、土中の硬岩に偶然当たり、作業後に試作機９３を引き抜いたところ、掘削穴Ｈ１の奥側中央に中央凸部Ｈ６が形成されており（図２１（ｃ）参照）、更に、各掘削ビット９３０の角部９３３近傍が摩滅すると共に、打撃面９３１自体も凹んだ状態の中央変形部Ｈ７が発生していた（図２１（ｂ）参照）。後日、硬岩に対する掘削作業を再試行したところ、やはり、中央凸部Ｈ６の形成と、試作機９３の中央変形部Ｈ７の発生が確認された。

【0008】

前述の中央凸部Ｈ６形成と中央変形部Ｈ７発生の原因は必ずしも明らかではないが、以下のような理由によるのではないかと推察される。
（１）試作機９３の稼働時において、掘削装置９の掘削側端に配置された掘削ビット９３０の各々は、個別に異なるタイミングで進退動作をする。つまり、退入状態と進出状態の各掘削ビット９３０が混在しており、その結果、各掘削ビット９３０に加わる荷重（自重による軸荷重、打撃による衝撃荷重）は、等分布せずに、進出状態の掘削ビット９３０に集中することになり、
（２）また、進出状態の掘削ビット９３０の打撃面９３１の縁、あるいは縁に近い部分が、平坦な他の部分より擦り減りやすく、特に角部９３３は先細りになっているので、先端に行くほど強度が弱い。加えて、角部とその近傍は、先細りになって他の部分よりも面積が狭いため、チップ９３４を他の部分と同様の密度で配置すると、植設可能なチップ９３４の数が少なく、
（３）前述の通り、進出状態の掘削ビット９３０に荷重が集中し、更に、進出状態の掘削ビット９３０のなかでも角部９３３に荷重が集中しやすいことを鑑みると、角部９３３に植設された少数のチップ９３４には他の部分のチップより大きな負荷が加わり、これによって、他の部分よりも早い段階でチップ９３４が摩滅するか、あるいはチップ９３４の脱落といった破損が生じ、
（４）チップ９３４の破損で角部９３３近傍の掘削力が著しく低下したことで、打撃面９３１の他の部分との掘削力に差が生じると共に、チップ９３４よりも強度が劣るベース部分で直接掘削する状態になって、角部９３３とその近傍はベース部分ごと摩損または塑性変形して更に掘削力が低下し、
（５）この結果、打撃面９３１の中で回転軸心９Ｒ近傍とその他の部分の掘削力の違いから、掘削穴Ｈ１の穴底面Ｈ３において外周よりも中央部が盛り上がった形状の中央凸部Ｈ６が形成され、
（６）更に、掘削作業中の試作機９３の被掘削物側端には、自機の重量あるいは機外からの荷重による強い押圧力が生じており、この押圧状態下で、中央凸部Ｈ６に対し、前述の角部９３３近傍の打撃面９３１が当たりながら試作機９３が回転し続けたことで、塑性変形あるいは偏摩耗が起き、打撃面９３１に中央変形部Ｈ７が発生した。

【0009】

本発明は、以上の点を鑑みて創案されたものであり、硬岩に対しても低振動、低騒音での掘削作業が可能であると共に、硬岩掘削時における掘削孔の底部の中央凸部の形成を抑制可能であると共に、これに伴う掘削ビットの中央変形部の発生を抑制可能な掘削装置、回転式掘削機、掘削方法および掘削ビットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために本発明の掘削装置は、軸周方向に回転可能な筒状のケーシングと、ケーシングに格納され、駆動力を供給可能な駆動ユニットと、ケーシングに設けられ、駆動力を受けてケーシングの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビットを有し、各掘削ビットの打撃面がケーシングの回転軸心の周りに配置されると共に、打撃面の１つのみが回転軸心と重複して配置された第１配置態様、または、打撃面の回転軸心側に角部が形成され、回転軸心を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部のみが回転軸心と重複し、かつ、角部の先端が回転軸心と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかによって、各打撃面の回転軸心側の縁部が回転軸心の近傍で近接するように集合させた、掘削ビット群とを備える。

【0011】

ここで、本発明の掘削装置は、軸周方向に回転可能な筒状のケーシングを備えるので、内部に駆動ユニットを格納すると共に掘削ビット群を設けることができ、回転力を付与可能な回転駆動装置と組み合わせて使用することができる。これによって、掘削ビット群が周方向に回転しながら被掘削物に打撃力を加えて行う掘削方法を実施することができる。

【0012】

更に、この掘削装置は、前述の駆動ユニットを備えるので、掘削ビット群に駆動力を供給し、各掘削ビットが進退動することができる。

【0013】

加えて、この掘削装置は、前述の掘削ビット群を備えるので、駆動ユニットから供給される駆動力を受けて、各掘削ビットがケーシングの軸方向に進退動作をして、打撃面によって被掘削物を打撃することができる。

【0014】

そして、この掘削ビット群は、各掘削ビットの打撃面がケーシングの回転軸心の周りに配置されると共に、前述の第１配置態様または第２配置態様のいずれかによって、各打撃面の回転軸心側の縁部が回転軸心の近傍で近接するように集合させたものであり、これによって、各掘削ビットが回転軸心とその近傍において隙間を空けずに取り付けられる。この掘削ビット群の構成によれば、掘削ビット群が打撃する被掘削物をムラ無く掘削することができ、掘削作業によって形成された掘削穴は、内底に中央凸部が形成されることなく略平坦なものとなる。

【0015】

掘削ビット群が第１配置態様で構成されている場合、打撃面の１つのみが回転軸心と重複して配置（以下「回転軸心重複配置」という）されるので、打撃面が回転軸心とその近傍に常時重複した状態にすることができる。この回転軸心重複配置によれば、回転掘削作業時に、前述の打撃面の一部が回転軸心とその近傍に確実に常時重複し通過する状態で掘削されるので、被掘削面の中央を常時掘削できると共に、角部への負荷集中が緩和される。この結果、硬岩掘削時においても中央凸部形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。

【0016】

そして、掘削ビット群が第２配置態様で構成されている場合、打撃面の回転軸心側に角部が形成され、回転軸心を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部のみが回転軸心と重複し、かつ、角部の先端が回転軸心と重複しないように配置されるので、回転掘削作業時に、掘削ビットの角部先端が回転軸心と重複しない配置（以下「打撃面への回転軸心非重複配置」という）となって、角部先端ではなく、長尺な縁部を、回転軸心とその近傍を断続的または略連続的に通過させることができる。これにより、被掘削面の中央を、対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部とこれに沿う部分の打撃面で掘削することになり、打撃面に集中する負荷を複数（少なくとも２つ）の打撃面で分散させることができると共に、角部への負荷集中も緩和され、この結果、硬岩掘削時においても中央凸部形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生が抑制される。

【0017】

なお、前述の各掘削ビットは、被掘削側に１つの打撃面を有するものであるが、この打撃面は、１つの平坦面のみからなるもののみならず、例えば、被掘削側となる面が段付きで複数面から構成されるもの、異なる複数の傾斜面を含むもの等の態様であってもよい。また、各掘削ビットは、側面にも掘削部分（例えば、穴の内側壁を掘削する部分を有していてもよいが、当該側面の掘削部分は、前述の打撃面には該当しない。

【0018】

また、駆動ユニットが、第１配置態様において、打撃面が回転軸心と重複して配置された掘削ビット、または、第２配置態様において、打撃面が回転軸心側縁部のみ回転軸心と重複して配置された掘削ビットのいずれかに対し、掘削ビット群を構成する各掘削ビット中で最大の打撃力を付与するように設定されている場合には、回転軸心に重複して配置された掘削ビットの打撃力が特に強化される。例えば、回転掘削作業時に硬岩に当たった場合、最大の打撃力が付与された掘削ビットが硬岩を破砕するか、または、最初の打撃で硬岩に亀裂を生じさせ、続く他の掘削ビットの打撃によって小片に粉砕することができ、これによって、硬岩掘削時における中央凸部の形成抑止および中央変形部の発生抑制の各効果を更に高めることができる。

【0019】

なお、例えば、掘削ビット群を構成する掘削ビット全ての打撃力を向上させる場合、駆動ユニットの各部品（ピストン等）の大型化等の措置が必要であり、掘削力の向上と引き換えに、装置全体の重量増加または大型化、動力源（作動流体等）の消費量増加といった問題が生じるが、本発明は、掘削ビット群を構成する掘削ビットの少なくとも１つについて打撃力を向上させる構成であるため、装置全体の重量増加、駆動流体の消費量増加を必要最小限に抑えることもできる。

【0020】

また、掘削ビットが、回転軸心方向視で掘削ビット群の外周縁となる位置に沿って、打撃面から被掘削物側に突出する突条打撃部が形成されたものである場合は、被掘削物に対して突条打撃部が最初の打撃を加えることができるので、仮に、被掘削物が掘削穴中の硬岩であっても、この打撃をきっかけとして硬岩を破砕するか、または、最初の打撃で硬岩に亀裂を生じさせ、続く打撃面部の他の部分による打撃によって小片に粉砕することができる。

【0021】

例えば、従来の回転式掘削機９または試作機９３（これらを合わせて、以下「回転式掘削機９等」という）を使用して、土砂あるいは軟岩等からなる軟質層（以下「軟質層」という）からなると予測される地盤の掘削作業を行い、想定外の硬岩に当たった場合、回転式掘削機９等では、打撃力不足で硬岩を破砕できないか、あるいは、硬岩の破砕に時間を要する、または、破砕できずに硬岩の傾斜面等に沿って掘削方向が逸れる、という支障が生じている。このような場合、いったん回転式掘削機９等を抜き取り、打撃力の大きな単ビット型ダウンザホールハンマと入れ替えて対処し、硬岩の破砕後に再度機材の入れ替えを行って掘削作業を再開していたため、余計な手間と時間が掛かっていた。そして、単ビット型ダウンザホールハンマによる作業中は、大きな振動や騒音が発生していた。

【0022】

しかしながら、本発明の掘削装置であれば、前述の突条打撃部によって硬岩に対処可能であるため、機材の入れ替えを行うことなく軟質層および硬岩のいずれにも対応することができ、これによって、機材の入れ替えによる余計な手間と時間を省略することができる。加えて、硬岩掘削時にも、比較的低騒音かつ低振動で掘削作業を行うことができる。

【0023】

また、駆動ユニットが作動流体により作動する構造であり、ケーシングの被掘削物側とは反対側に接続された作動流体を貯留可能な貯留タンクを備える場合には、外部から導入した作動流体を一時貯留して駆動ユニットに供給することができ、例えば、作動流体が圧縮空気（以下「エア」という）の場合、エアを高圧状態で一時貯留することもできる。

【0024】

また、貯留タンクが、駆動ユニットによる掘削ビットへの駆動力供給のタイミングが各々相違するように作動流体を適宜分配する作動流体分配部を有する場合は、この作動流体分配部によって駆動ユニットへの作動流体の供給タイミングあるいは供給量に変化をつけることができ、例えば、駆動ユニットがピストンを内蔵する複数のピストン部材からなるものである場合、ピストン部材毎の作動タイミングを変化させることができる。

【0025】

上記の目的を達成するために本発明の回転式掘削機は、軸周方向に回転可能な筒状のケーシング、ケーシングに格納され、駆動力を供給可能な駆動ユニット、および、ケーシングに設けられ、駆動力を受けてケーシングの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビットを含み、各掘削ビットの打撃面がケーシングの回転軸心の周りに配置されると共に、打撃面の１つのみが回転軸心と重複して配置された第１配置態様、または、打撃面の回転軸心側に角部が形成され、回転軸心を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部のみが回転軸心と重複し、かつ、角部の先端が回転軸心と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかによって、各打撃面の回転軸心側の縁部が回転軸心の近傍で近接するように集合させた掘削ビット群、を有する掘削装置と、掘削装置に回転力を付与する回転駆動装置とを備える。

【0026】

ここで、本発明の回転式掘削機は、掘削装置が軸周方向に回転可能な筒状のケーシングを有するので、内部に駆動ユニットを格納すると共に掘削ビット群を設けることができ、回転駆動装置と組み合わせて回転力が付与される。これによって、掘削ビット群が周方向に回転しながら被掘削物に打撃力を加えて行う掘削方法を実施することができる。

【0027】

更に、本発明の回転式掘削機は、掘削装置が前述の駆動ユニットを有するので、掘削ビット群に駆動力を供給し、各掘削ビットが進退動することができる。

【0028】

加えて、本発明の回転式掘削機は、掘削装置が前述の掘削ビット群を有するので、駆動ユニットから供給される駆動力を受けて、各掘削ビットがケーシングの軸方向に進退動作をして、打撃面によって被掘削物を打撃することができる。

【0029】

そして、この掘削ビット群は、各掘削ビットの打撃面がケーシングの回転軸心の周りに配置されると共に、前述の第１配置態様または第２配置態様のいずれかによって、各打撃面の回転軸心側の縁部が回転軸心の近傍で近接するように集合させたものであり、これによって、各掘削ビットが回転軸心とその近傍において隙間を空けずに取り付けられる。この掘削ビット群の構成によれば、掘削ビット群が打撃する被掘削物をムラ無く掘削することができ、掘削作業によって形成された掘削穴は、内底に中央凸部が形成されることなく略平坦なものとなる。

【0030】

掘削ビット群が第１配置態様で構成されている場合、打撃面の１つのみが回転軸心重複配置となるので、打撃面が回転軸心とその近傍に常時重複した状態にすることができる。この回転軸心重複配置によれば、回転掘削作業時に、前述の打撃面の一部が回転軸心とその近傍に確実に常時重複し通過する状態で掘削されるので、被掘削面の中央を常時掘削できると共に、角部への負荷集中が緩和される。この結果、硬岩掘削時においても中央凸部形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。

【0031】

そして、掘削ビット群が第２配置態様で構成されている場合、打撃面の回転軸心側に角部が形成され、回転軸心を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部のみが回転軸心と重複し、かつ、角部の先端が回転軸心と重複しないように配置されるので、回転掘削作業時に、打撃面への回転軸心非重複配置となって、角部先端ではなく、長尺な縁部を、回転軸心とその近傍を断続的または略連続的に通過させることができる。これにより、被掘削面の中央を対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部とこれに沿う部分の打撃面で掘削することになり、打撃面に集中する負荷を複数（少なくとも２つ）の打撃面で分散させることができると共に、角部への負荷集中も緩和され、この結果、硬岩掘削時においても中央凸部形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。

【0032】

更に、本発明の回転式掘削機は、前述の回転駆動装置を備えるので、回転駆動装置と組み合わせて掘削装置を回転させることができ、これによって、掘削ビット群が周方向に回転しながら被掘削物に打撃力を加えて行う掘削方法を実施することができる。

【0033】

上記の目的を達成するために本発明の掘削方法は、ケーシング、ケーシングに格納された駆動ユニット、および、ケーシングに設けられ、駆動ユニットからの駆動力を受けてケーシングの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビットを含み、各掘削ビットの打撃面がケーシングの回転軸心の周りに配置されると共に、打撃面の１つのみが回転軸心と重複して配置された第１配置態様、または、打撃面の回転軸心側に角部が形成され、回転軸心を挟んで対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部のみが回転軸心と重複し、かつ、角部の先端が回転軸心と重複しないように配置された第２配置態様、のいずれかによって、各打撃面の回転軸心側の縁部が回転軸心の近傍で近接するように集合させた掘削ビット群、を有する掘削装置と、掘削装置に回転力を付与可能な回転駆動装置とからなる回転式掘削機を組み立て、被掘削物上に設置する第１工程と、第１工程により設置された回転駆動装置によって掘削装置を回転させながら、掘削装置の掘削ビットを進退させ、打撃面によって被掘削物を打撃することで被掘削物を掘削する第２工程とを備える。

【0034】

ここで、本発明の掘削方法の第１工程によれば、前述の構成の掘削装置および回転駆動装置とからなる回転式掘削機を、地面等の被掘削物に向けて設置することができる。

【0035】

そして、本発明の掘削方法の第２工程によれば、回転式掘削機が回転駆動装置によって掘削装置を回転させることができるものであり、これによって、掘削ビット群が周方向に回転しながら被掘削物に打撃力を加えて行う掘削方法を実施することができる。更に、この第２工程によれば、回転掘削作業時における硬岩掘削の際に、前述の第１配置態様または第２配置態様のいずれかである掘削ビット群の打撃面が被掘削物をムラ無く掘削することができ、掘削作業によって形成された掘削穴は、内底に中央凸部が形成されることなく略平坦なものとなる。

【0036】

より詳しくは、掘削ビット群が前述の第１配置態様で構成されている場合、打撃面の１つのみが回転軸心重複配置となるので、打撃面が回転軸心とその近傍に常時重複した状態にすることができる。この回転軸心重複配置によれば、回転掘削作業時に、打撃面の一部が回転軸心とその近傍に確実に常時重複し通過する状態で掘削されるので、被掘削面の中央を常時掘削できると共に、角部への負荷集中が緩和される。この結果、硬岩掘削時における中央凸部形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。

【0037】

そして、掘削ビット群が前述の第２配置態様で構成されている場合、回転掘削作業時に、打撃面への回転軸心非重複配置となって、角部先端ではなく、長尺な縁部を、回転軸心とその近傍を断続的または略連続的に通過させることができる。これにより、被掘削面の中央を対向配置された一組の打撃面の回転軸心側の縁部とこれに沿う部分の打撃面で掘削することになり、打撃面に集中する負荷を複数（少なくとも２つ）の打撃面で分散させることができると共に、角部への負荷集中も緩和され、この結果、硬岩掘削時における中央凸部形成が抑制され、これに伴って中央変形部の発生も抑制される。

【0038】

上記の目的を達成するために本発明の掘削ビットは、掘削装置の駆動ユニットから供給される駆動力を受ける接続軸部と、接続軸部とは反対側に打撃面が設けられ、掘削装置への取着状態で、打撃面が掘削装置の回転軸心と重複するように構成されたヘッド部とを備える。

【0039】

ここで、本発明の掘削ビットによれば、前述の掘削装置、回転式掘削機の掘削装置、および、掘削方法で使用される掘削装置に備えることで、打撃面が回転軸心重複配置の掘削ビットとなり、取着される他の構造の掘削ビットとともに掘削装置の掘削ビット群を第１配置態様に構成することができる。なお、「他の構造の掘削ビット」とは、打撃面が掘削装置の回転軸心に重複配置されない構造のものである。

【0040】

そして、この掘削ビットは、前述の接続軸部を備えることによって、掘削装置の駆動ユニットから供給される駆動力を受けると共に、接続軸部を介してヘッド部へ駆動力を供給することができる。

【0041】

更に、この掘削ビットは、前述のヘッド部を備えることによって、接続軸部とは反対側に設けられた打撃面で被掘削物を打撃し、被掘削物を掘削することができる。そして、ヘッド部に設けられた打撃面は、前述の通り、掘削装置への取着状態で掘削装置の回転軸心と重複し、取着される他の掘削ビットとともに掘削装置の掘削ビット群を第１配置態様に構成することができる。

【0042】

上記の目的を達成するために本発明の掘削ビットは、掘削装置の駆動ユニットから供給される駆動力を受ける接続軸部と、接続軸部とは反対側に打撃面が設けられ、打撃面が、掘削装置への取着状態で回転軸心側となる箇所に角部を有し、かつ、角部を挟む両縁が異なる長さに設定されており、取着状態で角部の先端が回転軸心と重複しないように構成されたヘッド部とを備える。

【0043】

ここで、本発明の掘削ビットによれば、前述の掘削装置、回転式掘削機の掘削装置、および、掘削方法で使用される掘削装置に備えることで、取着される他の掘削ビットとともに掘削装置の掘削ビット群を、打撃面への回転軸心非重複配置である第２配置態様に構成することができる。なお、「取着される他の掘削ビット」とは、対となる同一構造の掘削ビット、および、他の構造の掘削ビットであり、「他の構造の掘削ビット」とは、打撃面の回転軸心側に角部が形成され、打撃面の回転軸心側の縁部が回転軸心と重複せず、かつ、角部の先端が回転軸心と重複配置されない構造のものである。

【0044】

そして、この掘削ビットは、前述の接続軸部を備えることによって、掘削装置の駆動ユニットから供給される駆動力を受けると共に、接続軸部を介してヘッド部へ駆動力を供給することができる。

【0045】

更に、この掘削ビットは、前述のヘッド部を備えることによって、接続軸部とは反対側に設けられた打撃面で被掘削物を打撃し、被掘削物を掘削することができる。そして、ヘッド部に設けられた打撃面は、前述の通り、掘削装置への取着状態で回転軸心側となる箇所に角部を有し、かつ、角部を挟む両縁が異なる長さに設定されたことによって、打撃面への回転軸心非重複配置にすることができ、更に、本掘削ビットと同構成の掘削ビットを、回転軸心を挟んで対向配置させた際に、回転軸心側の縁部のみが回転軸心と重複し、かつ、角部の先端が回転軸心と重複しないように配置でき、取着される他の掘削ビットとともに掘削装置の掘削ビット群を第２配置態様に構成することができる。

【0046】

また、前記掘削装置への取着状態で同掘削装置の外周縁に沿う位置に、前記打撃面から被掘削物側に突出する突条打撃部が形成されている場合は、本発明の掘削ビットを取着した掘削装置によって掘削作業を行う際に、被掘削物に対して突条打撃部が最初の打撃を加えることができるので、仮に、被掘削物が掘削穴中の硬岩であっても、この打撃をきっかけとして硬岩を破砕するか、または、最初の打撃で硬岩に亀裂を生じさせ、続く打撃面部の他の部分による打撃によって小片に粉砕することができる。

【0047】

そして、本発明の掘削ビットによれば、取着される掘削装置を、機材の入れ替えを行うことなく軟質層および硬岩のいずれにも対応可能なものにすることができ、これによって、機材の入れ替えによる余計な手間と時間を省略することができ、加えて、硬岩掘削時にも比較的低騒音かつ低振動で掘削作業を行うことができるものとすることができる。

【発明の効果】

【0048】

本発明の掘削装置、回転式掘削機、掘削方法および掘削ビットによれば、硬岩に対しても低振動、低騒音での掘削作業が可能であると共に、硬岩掘削時における掘削孔の底部の中央凸部の形成を抑制可能であると共に、これに伴う掘削ビットの中央変形部の発生を抑制可能である。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】本発明の回転式掘削機を示す正面図である。

【図2】図１に示す回転式掘削機の掘削装置（第１実施形態）を示す斜視図である。

【図3】図２に示す掘削装置の構造を示しており、（ａ）はエアタンクとの着脱構造、（ｂ）はエアタンクとアタッチメントとの着脱構造を示す説明図である。

【図4】図２に示す掘削装置の構成部品を分解して示す斜視説明図である。

【図5】図２に示す掘削装置の中間部から先部の側面視拡大説明図である。

【図6】図２に示す掘削装置の縦断面を示しており、エアタンク内のエアの流れと、ピストンおよび掘削ビットの動きを示した説明図である。

【図7】図２に示す掘削装置の掘削ビット群（第２配置構造）を示しており、掘削ビット毎に配置される各ピストン部材を想像線で示した底面視説明図である。

【図8】図７に示す掘削装置の掘削ビット６Ａ１（６Ａ２）を示しており、（ａ）は底面側から見た斜視図１、（ｂ）は底面図、（ｃ）は底面側から見た斜視図２、（ｄ）側面視説明図である。

【図9】エア流通制御部材の斜視図である。

【図10】図２に示す掘削装置の使用状態説明図であり、（ａ）は掘削装置の掘削ビット群が硬岩に当たった状態を示し、（ｂ）は硬岩を貫通した状態を示し、（ｃ）は掘削装置および掘削穴の中間部を省略し、穴底から穴口に向かう排土の排出工程を示している。

【図11】本発明の他の掘削装置（第２実施形態）を示す斜視図である。

【図12】図１１に示す掘削装置の掘削ビット群（第１配置構造）を示しており、掘削ビット毎に配置される各ピストン部材を想像線で示した底面視説明図である。

【図13】本発明の変形例１であり、図７に示す掘削ビット群（第２配置構造）に突条打撃部が形成され、掘削ビット毎に配置される各ピストン部材を想像線で示した底面視説明図である。

【図14】本発明の変形例２であり、図１２に示す掘削ビット群（第１配置構造）に突条打撃部が形成され、掘削ビット毎に配置される各ピストン部材を想像線で示した底面視説明図である。

【図15】本発明の変形例３であり、図１２に示す掘削ビット群を構成する掘削ビットを示しており、（ａ）は底面側から見た斜視図１、（ｂ）は底面図、（ｃ）は底面側から見た斜視図２、（ｄ）は突条打撃部を一部拡大した側面視説明図である。

【図16】本発明の変形例４であり、構成する掘削ビットが２つである掘削ビット群の拡大図である。

【図17】本発明の変形例５であり、打撃面の開口部が２つで、各開口部から延びた２条の排気ガイド溝が平行に形成された掘削ビットの底面図である。

【図18】本発明の変形例６であり、打撃面の開口部が２つで、各開口部から延びた２条の排気ガイド溝が各々反対方向に向けて形成された掘削ビットの底面図である。

【図19】本発明の掘削装置の変形例であり、（ａ）は掘削装置の胴部外周の長手方向に亘って螺旋羽根を設けた態様である変形例７の側面図であり、（ｂ）は掘削装置の胴部外周の長手方向に亘るフラットバーを設けた態様である変形例８の側面図である。

【図20】特許文献１記載の掘削装置の従来技術を示す斜視図である。

【図21】（ａ）は本発明前の掘削装置の試作機を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す試作機の掘削作業前後の掘削ビットを比較した説明図、（ｃ）は（ａ）に示す試作機により掘削された掘削穴の内部を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

図１ないし図１９を参照して、本発明の実施の形態を更に詳細に説明する。なお、以下の説明は、
〔第１実施形態〕（掘削ビット群が第２配置構造である掘削装置２ａ）、
〔第２実施形態〕（掘削ビット群が第１配置構造である掘削装置２ｂ）、
〔変形例１〕−〔変形例８〕、
の順序により行う。また、図面各図における符号は、煩雑さを軽減し理解を容易にする範囲内で付しており、同一符号が付される複数の同等物についてはその一部にのみ符号を付す場合がある。そして、後述する各実施形態および各変形例においては、作動流体としてエアを採用しているが、これに限定するものではなく、例えば、各種気体、水やオイル等の液体等の他の流体を除外するものではない。

【0051】

図１に示す回転式掘削機１は、掘削装置２ａと、掘削装置２ａに回転運動を付与可能な回転駆動装置８を備える。各部については以下で詳述する。

【0052】

〔第１実施形態〕
（掘削装置２ａ）
図１〜図１０を参照する。掘削装置２ａは、ケーシング３、ケーシング３に格納された駆動ユニット４、および、複数の掘削ビット６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２（以下、これら全ての説明の際には「６Ａ１〜６Ｂ２」という）で構成された第２配置態様５１である掘削ビット群５ａを備えている。そして、掘削装置２ａでは、エアタンク７（前述の貯留タンクに相当する）が、ケーシング３の掘削ビット群５ａとは反対側となる位置に連設されている。

【0053】

＜ケーシング３＞
ケーシング３は、回転軸心３Ｒの軸周方向に回転可能に形成され、内部に駆動ユニット４を格納すると共に掘削ビット群５ａを設けることができ、組み合わせて使用する回転駆動装置８が掘削装置２ａの全体を回転させ、これによって、掘削ビット群５ａが周方向３Ｃに回転しながら被掘削物Ｈ（本実施形態では地面）に打撃力を加えて行う掘削方法を実施することができる（図１参照）。

【0054】

本実施の形態において、ケーシング３は中空円筒体であり、ケーシング３のエアタンク７側にはエアタンク側蓋体３３が、ケーシング３の被掘削物側には被掘削物側蓋体３４が、各々着脱可能に取り付けられている。エアタンク側蓋体３３および被掘削物側蓋体３４は所要の厚みを有し、ピストン部材４１の各端部を嵌挿するための挿入穴３３１、３４１が各々形成されている（図４、図６参照）。

【0055】

エアタンク側蓋体３３の挿通穴３３１は、嵌挿されるピストン部材４１の一端側の通気穴（図示省略）と連通している。そして、被掘削物側蓋体３４の挿入穴３４１は、嵌挿されるピストン部材４１の他端側の通気穴（符号省略）と連通している（図４、図６参照）。

【0056】

被掘削物側蓋体３４の外面（図４では底面）には、着脱可能なチャックガイド３５およびドライブチャック３６が取り付けられている。なお、掘削ビット群５ａは、チャックガイド３５およびドライブチャック３６を介して、ケーシング３の被掘削側に取り付けられることとなる（図４、図６参照）。

【0057】

チャックガイド３５は、ケーシング３にボルト３７０とナット３７１からなる締着具を用いて取り付けられている。そして、チャックガイド３５は、被掘削側に切欠が形成された平面視略円形状で所定の厚みを有し、掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２を嵌挿可能な複数の貫通穴３５１（掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２と対応する数で、本実施形態では合計４つ）が周方向に略等間隔で形成されている（図４、図６参照）。

【0058】

ドライブチャック３６は、筒状体であり、チャックガイド３５とケーシング３の間に挟まれて取り付けられている。そして、ドライブチャック３６は、長手方向一端側が被掘削物側蓋体３４の挿入穴３４１に嵌入し、長手方向他端側がチャックガイド３５の貫通穴３５１に嵌入するように取り付けられる（図４、図６参照）。ドライブチャック３６は、少なくとも長手方向他端側近傍の内径が断面視六角形に形成されており（図示省略）、後述する各掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２の接続軸部６１を嵌挿可能な大きさに設定されている。

【0059】

また、このケーシング３は、その胴部外面３１において長手方向中間となる領域に、スクリュー部３２が設けられている（図３、図５等参照）。このスクリュー部３２によれば、掘削作業の際に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）を掘削穴の穴口Ｈ２に向かって（例えば、竪穴であれば地表方向）へより効率的に送り出すこと（以下「排土」という）ができる（図１０（ｃ）参照）。

【0060】

そして、前述のスクリュー部３２は、設けられた領域が、胴部外面３１の長手方向の両端（図５において上部あるいは下部）よりも径小に設定され、この径小部分に設けられた螺旋羽根３２１と、この螺旋羽根３２１と交差すると共に胴部外面３１の長手方向に延設された補強リブ３２２からなる。更に、螺旋羽根３２１と補強リブ３２２は、外周方向への突出した先端の位置が前述の胴部外面３１の長手方向の両端を結ぶ仮想面３Ｖと略同じ高さに設定されている。そして、螺旋羽根３２１には周方向に等間隔で係合凹部３２４が形成されている。

【0061】

前述のスクリュー部３２は、この突出高さに設定されていることにより、掘削作業の際に、掘削穴Ｈ１を当初設定値よりも拡張することなく、排土を可能にしている。また、このスクリュー部３２は、胴部外面３１の上部あるいは下部よりも突出しないので、例えば、掘削装置２ａを横臥させて運搬する際に、螺旋羽根３２１先端が破損するといった事故の発生可能性を抑制できる。更に、このスクリュー部３２は、補強リブ３２２を有しているので、螺旋羽根３２１の板厚方向から加わる外力による螺旋羽根３２１の変形事故の発生可能性を抑制できる。

【0062】

＜駆動ユニット４＞
図１、図４および図６を主に参照する。駆動ユニット４は、ケーシング３に格納されており、掘削ビット群５ａに駆動力を供給し、各掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２を進退動させることができる。

【0063】

本実施形態において、駆動ユニット４は、ケーシング３内に格納された４本のピストン部材４１により構成される。各ピストン部材４１は、ピストン４１１の他、シリンダー４１２、チェックバルブ（符号省略）、エアディストリビュータ（符号省略）、バルブスプリング（符号省略）、メイクアップリング（符号省略）、Ｏ−リング（符号省略）、ピストンリタイナーリング（符号省略）、ビットリティーナリング（符号省略）等を有する構造であり、公知のダウンザホールハンマの駆動機構（例えば、特開昭６１−９２２８８号公報記載）とほぼ同様の構造である。そして、各ピストン部材４１は、ケーシング３内において、前述の被掘削物側蓋体３４とチャックガイド３５によって挟まれた状態で固定されている。

【0064】

この駆動ユニット４の作用を簡単に説明する。エアタンク７からピストン部材４１に流入したエアは、まず、ピストン４１１側面を通過して掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２側に回り、これにより、ピストン４１１がエアタンク７側へ移動する。次に、このピストン４１１の移動に伴ってエアがピストン４１１のエアタンク７側に回ると共に、後述する掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２の接続軸部６１の開口部６１１から打撃面６５の開口部６５３へエアが排出され、これにより、エアタンク７側から掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２側へピストン４１１が移動する。この動作の繰り返しによりピストン４１１が進退動し、ピストン４１１が掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２側へ移動した際に掘削ビット６へ衝撃力（前述の駆動力に相当する）が加わり、この衝撃力によって掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２が駆動する。

【0065】

また、この駆動ユニット４は、後述するエアタンク７内に設けられたエア流通制御部材７３（前述の「作動流体分配部」に相当する）によって、エアＥの流入タイミングが調節され、ピストン４１１が各々異なるタイミングで進退するように設定されている。

【0066】

更にまた、この駆動ユニット４は、ピストン部材４１が各々異径で、内蔵するピストン４１１の重量が相違するように設定してある（図７参照）。具体的に、本実施形態では、時計回り周方向の順で、後述する一の掘削ビット６Ａ１に連結されるピストン部材４１のピストン４１１は、直径が１０インチ（２５４ｍｍ）で重量が４６ｋｇであり、この掘削ビット６Ａ１に隣接する一の掘削ビット６Ｂ１に連結されるピストン部材４１のピストン４１１は、直径が６インチ（１５２．４ｍｍ）で重量が２３ｋｇであり、この掘削ビット６Ｂ１に隣接する（即ち一の掘削ビット６Ａ１の対向位置にある）他の掘削ビット６Ａ２に連結されるピストン部材４１のピストン４１１は、直径が８インチ（２０３．８ｍｍ）で重量が３１ｋｇであり、この掘削ビット６Ａ２に隣接する（即ち一の掘削ビット６Ｂ１の対向位置にある）他の掘削ビット６Ｂ２に連結されるピストン部材４１のピストン４１１は、直径が５インチ（１２７ｍｍ）で重量が９．４ｋｇに、設定されている。

【0067】

このように、掘削ビット群５ａを構成する掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２中で、最大の打撃面（掘削ビット６Ａ１の打撃面６５ａ）に対して最大のピストン４１１により生じる最大の打撃力が付与されるので、回転掘削作業時に、最大の打撃力が付与された掘削ビット６Ａ１が硬岩Ｈ４を破砕するか、または、硬岩Ｈ４に亀裂を生じさせ、続く他の掘削ビット６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２の打撃によって小片に粉砕することができ、これによって、装置全体の重量増加、作動流体（エア）の消費量増加を必要最小限に抑えつつも、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６の形成抑止および中央変形部Ｈ７の発生抑制の各効果を更に高めることができる。

【0068】

＜掘削ビット、掘削ビット群＞
図５および図７を参照する。掘削ビット群５ａは、ケーシング３の被掘削物側に設けられ、駆動力を受けてケーシング３の軸方向に進退動可能な複数の掘削ビット６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２（以下、これら全ての説明の際には「６Ａ１〜６Ｂ２」という）で構成され、掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２の各打撃面６５がケーシング３の回転軸心３Ｒの周りに配置されている。

【0069】

掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２は、各打撃面６５の回転軸心３Ｒ側に角部６７が形成されている。そして、掘削ビット群５ａは、回転軸心３Ｒを挟んで対向配置された一組の打撃面６５（掘削ビット６Ａ１、６Ａ２の打撃面）の回転軸心３Ｒ側の縁部６６１のみが回転軸心３Ｒと重複し、かつ、角部６７の先端が回転軸心３Ｒと重複しないように配置された第２配置態様５１で、各打撃面６５の回転軸心３Ｒ側の縁部が回転軸心３Ｒの近傍で近接するように集合させてある（図７参照）。各打撃面６５は、ケーシング３の回転軸心３Ｒの略直交面上６Ｃにあって（図５参照）、被掘削物Ｈを打撃することができる。

【0070】

この掘削ビット群５ａは、掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２の各打撃面６５がケーシング３の回転軸心３Ｒの周りに配置され、前述の第２配置態様５１によって、各打撃面６５の回転軸心３Ｒ側の縁部が回転軸心３Ｒの近傍で近接するように集合させてあるので、各掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２が回転軸心３Ｒとその近傍において隙間を空けずに取り付けられる。この掘削ビット群５ａの構成によれば、掘削ビット群５ａが打撃する被掘削物Ｈをムラ無く掘削することができ、掘削作業によって形成された掘削穴Ｈ１は、内底に中央凸部が形成されることなく略平坦なものとなる。

【0071】

そして、掘削ビット群５ａは、第２配置態様５１で構成されているので、回転掘削作業時に、回転軸心方向視で、打撃面６５への回転軸心非重複配置となって、角部６７先端よりも長尺な縁部６１１が回転軸心３Ｒとその近傍を断続的または略連続的に通過させることができる。これにより、被掘削面の中央を対向配置された掘削ビット６Ａ１、６Ａ２の打撃面６５の回転軸心側の回転軸心側の縁部６６１とこれに沿う部分の打撃面６５で掘削することになり、打撃面６５に集中する負荷を複数（本実施形態では２つ）の打撃面６５で分散させることができると共に、角部６７への負荷集中も緩和され、この結果、硬岩掘削時においても中央凸部Ｈ６形成が抑制され、これに伴って中央変形部Ｈ７の発生も抑制される。

【0072】

詳しくは、この掘削ビット群５ａは、同一形状の一組（２つ）の掘削ビット６Ａ１、６Ａ２と、同一形状の一組（２つ）の掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２（合計４つ）を十字状に組み合わせて構成されている。ここで、掘削ビット６Ａ１、６Ａ２は、回転軸心３Ｒを挟んで対向配置されると共に、掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２は、周方向において掘削ビット６Ａ１、６Ａ２の間となる箇所に、回転軸心３Ｒを挟んで対向配置されている。

【0073】

そして、掘削ビット６Ａ１、６Ａ２と掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２は、後述するように打撃面等の形状および大きさが相違しており（掘削ビット６Ａ１、６Ａ２よりも掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２の方が小さく設定されている）、これによって、回転軸心方向視で、第２配置態様５１は、掘削ビット６Ａ１、６Ａ２の辺部６６のみが回転軸心３Ｒに近接配置されると共に、掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２は、辺部６６および角部６７のいずれもが回転軸心３Ｒに近接配置されない（換言すると、回転軸心３Ｒから離隔配置される）構成となっている。更に、掘削ビット６Ａ１、６Ａ２と掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２の角部６７は、ケーシング３の回転軸心３Ｒを基準として、回転軸心３Ｒからケーシング３の外周端までの距離の約６％となる箇所に配置されている。

【0074】

図８、図１０を参照する。本実施形態における掘削ビット６Ａ１（６Ａ２も同形状）は、駆動ユニット４から供給される駆動力を受ける接続軸部６１と、接続軸部６１とは反対側に打撃面６５が設けられ、各辺部６６で囲まれた打撃面６５が、掘削装置２ａへの取着状態で回転軸心３Ｒ側となる箇所に角部６７を有し、かつ、角部６７を挟む両縁が異なる長さに設定されており、取着状態で角部６７の先端が回転軸心３Ｒと重複しないように構成されたヘッド部６２とを備える（図８参照）。そして、掘削ビット６Ａ１内には、接続軸部６１の開口部６１１から打撃面部６５の開口部６５３に至るエアの流路６２１が形成されている（図１０参照）。

【0075】

この接続軸部６１は、ピストン４１１への連結手段であり、筒状で先端に開口部６１１が形成された自由端であると共に、基端がヘッド部６２に接合され、前述のドライブチャック３６内に嵌挿可能な外径に形成されている。加えて、接続軸部６１は、外周面の軸線方向中間からヘッド部６２側の領域が、断面視六角形に形成されており、ドライブチャック３６への嵌挿時において、当該部分はスプライン軸としての機能を発揮すると共に、周方向への回転を防止し、進退方向への進退動作をガイドすることができる。また、接続軸部６１における前述のエアの流路６２１には、ヘッド部６２方向に流通するエアの逆流を防止可能な逆止弁（図示省略）を設けてある。なお、接続軸部６１は、前述したハンマビットリティーナリングとＯリングにより、ドライブチャック側から外れないように装着される。

【0076】

掘削ビット６Ａ１のヘッド部６２は、略五角柱状であり、接続軸部６１の基端と接合する接合部６２２、接合部６２２と接続し接続軸部６１の反対側に向かって延設された第１側壁面６２３ａ、第２側壁面６２３ｂ、第３側壁面６２３ｃ、第４側壁面６２３ｄおよび第５側壁面６２３ｅ（以下、これら全ての説明の際には「６２３ａ〜ｅ」という）、側壁部６２３ａ〜ｅと接続し面形状が略五角形である打撃面６５により構成されている。そして、掘削ビット６Ａ１は、打撃面６５全域と側壁部６２３の一部（後述する第１側壁面６２３ａの打撃面寄りの箇所のみ）に、ボタン状の超硬合金製のチップ６５１が所定間隔で植設（分散配置）されている。

【0077】

掘削ビット６Ａ１は、チャックガイド３５への取着状態（以下、本段落中で単に「取着状態」という）においてケーシング３の胴部外面３１の一部に沿う形状で配置される端面視円弧状の第１側壁面６２３ａと、第１側壁面６２３ａの一の側縁（「側縁」とは接合部６２２側と打撃面６５側を除く意味で使用し、本段落中で以下同じ）と接続し、取着状態においてケーシング３の回転軸心３Ｒ側（以下、本段落中で単に「回転軸心側」という）に向かって延設された第２側壁面６２３ｂと、第１側壁面６２３ａの他の側縁と接続し、取着状態において回転軸心３Ｒ側に向かって延設された第３側壁面６２３ｃと、第２側壁面６２３ｂの第１側壁面６２３ａと反対側縁と接続し、回転軸心３Ｒ側かつヘッド部６２の水平長軸方向に向けて延設された第４側壁面６２３ｄと、第３側壁面６２３ｃの第１側壁面６２３ａと反対側端と接続し、ケーシング３の回転軸心３Ｒ側かつヘッド部６２の水平長軸方向に向けて延設されて第４側壁面６２３ｄの第２側壁面６２３ｂと反対側端に接続して鋭角な角部６７を構成すると共に、第４側壁面６２３ｄよりも水平長軸方向に長尺な第５側壁面６２３ｅと、からなる。つまり、打撃面６５において第４側壁面６２３ｄと第５側壁面６２３ｅに対応する辺部の長さが相違する（不等辺）構成となっている。

【0078】

掘削ビット６Ａ１の打撃面６５は、略平坦な平坦打撃部６５２により構成されている。この平坦打撃部６５２は、略中央には開口部６５３が形成されており、この開口部６５３から掘削ビット６Ａ１内に形成されたエアの流路６２１を通過したエアが排出される。また、この開口部６５３は、開口部６５３の口縁から第２側壁面６２３ｂと第３側壁面６２３ｃに向かう２条の排気ガイド溝６５４が形成されている。この排気ガイド溝６５４は、掘削穴Ｈ１内において、開口部６５３から排出されるエアが穴底面Ｈ３との間でケーシング３の胴部外面３１方向にガイドし、穴内でエアを効率良く拡散させることができる（図１０（ｃ）参照）。

【0079】

ここまで主に図８を参照して掘削ビット６Ａ１について説明したが、前述の通り掘削ビット６Ａ２も掘削ビット６Ａ１と同じ構造であるため、同じ作用効果を奏するので、その説明を省略する。

【0080】

なお、掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２は、前述の第１側壁面、第２側壁面および第３側壁面に対応する側壁面については掘削ビット６Ａ１と同様の構成であるが、第４側壁面と第５側壁面に対応する側壁面の幅が同じであり、打撃面６５において第４側壁面と第５側壁面に対応する辺部が等辺である点で掘削ビット６Ａ１と相違する。また、掘削ビット６Ｂ１、６Ｂ２は、前述の点および大きさを除いて、掘削ビット６Ａ１と基本構成が略同じであるため、個別の図示、および構造と作用効果の説明を省略する。

【0081】

掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２を前述の構成とすることにより、掘削ビット６Ａ１〜６Ｂ２の各打撃面６５を、ケーシング３の回転軸心３Ｒにおいて隙間が空かないように配置することができると共に、掘削ビット群５ａを、前述の打撃面への回転軸心非重複配置である第２配置態様５１にすることができる。

【0082】

（エアタンク）
図２、図３、図５、図６、図９、図１０を主に参照する。本実施形態において、掘削装置２ａは、駆動ユニット４に供給される作動流体（エア）を貯留するエアタンク７を設けている。エアタンク７は、外部から導入したエアを一時貯留して駆動ユニット４に供給することができる。

【0083】

本実施形態において、エアタンク７は、ケーシング３の掘削部側（即ち、掘削ビット群５ａがある側）とは反対側に連設されている。このエアタンク７は、ケーシング３よりも径小かつ気密に構成された有蓋円筒形状の胴部７０と、胴部７０の一端側に設けられた連結ジョイント７１と、胴部７０の他端側に設けられた連結体７２と、胴部７０内に設けられたエア流通制御部材７３とを有する。また、エアタンク７には、円筒形状のアタッチメント７４が外嵌めして取り付けられており、このアタッチメント７４はエアタンク７に着脱可能な構造である（図３（ｂ）参照）。

【0084】

胴部７０は、ケーシング３よりも径小であることにより、アタッチメント７４取着時において、アタッチメントの最大径部分７４Ｍとケーシングの最大径部分３Ｍとが同一ないしアタッチメント７４の方が僅かに径小（以下「略同一」という）となるように設定されており（図５参照）、これにより、掘削作業の際に、ケーシングの最大径部分３Ｍから設定した当初設定値よりも掘削穴Ｈ１の穴径が拡張することなく、排土を可能にしている（図１０参照）。また、胴部７０は、気密に構成されていることにより、外部から供給されたエアを高圧状態で一時貯留することができる。

【0085】

連結ジョイント７１は、その回転軸心７１Ｒとエアタンクの回転軸心７Ｒとが一致する六角柱状であって、基端がエアタンク７に取り付けられていると共に、先端が自由端で開口した開口部７１１が形成されており、この開口部７１１からエアタンク７内に連通した流通路７１２が形成されている（図６参照。回転軸心７１Ｒと回転軸心７Ｒは図６にのみ記載している）。この連結ジョイント７１により、エアタンク７と後述する吊下軸体８４とが回転可能に接続されると共に、吊下軸体８４に接続されたエア供給管８４１を介して外部のエア供給源からエアタンク７へエアが供給される（図１、図６参照）。

【0086】

連結体７２は、掘削装置２ａと連結するための部材であり、一端がエアタンク７側に開口すると共に、他端が接続されるピストン部材４１側に開口した貫通穴７２１が、周方向に略等間隔で複数（本実施形態においては合計４つ）形成されている。この連結体７２により、エアタンク７と掘削装置２ａが連結でき、各貫通穴７２１を介して、エアタンク７内のエアを対応する各ピストン部材４１に供給することができる（図６参照。なお、図６中でエアの流れ方向を矢印ＡＦとして示している）。

【0087】

エア流通制御部材７３は、エアタンク７内において連結体７２表面に配置された盃（さかずき）状の部材であり、ボウル状の受部７３１と、受部７３１を支える略円錐台状の支持体７３２を有する。このエア流通制御部材７３により、エアタンク７内で連結ジョイント７１を通じて供給されるエアの流れ方向を（図６で示す矢印方向のように）制御することができる。詳しくは、最初に、受部７３１が連結ジョイント側７１から供給されるエアを直接受け、その後、エアは、受部７３１に当たって跳ね返ると共にエアタンク７内で旋回し、各々異なるタイミングで連結体７２の貫通穴７２１に流入することで、エアの流通が制御される。このように、エアタンク７内のエアの流れを変えることにより、エアタンク７からピストン部材４１に導入されるエアの到達時間を変えることができる（図６、図９参照）。

【0088】

アタッチメント７４は、その胴部外周面７４０に螺旋羽根７４１が設けられており、螺旋羽根７４１には周方向に等間隔で係合凹部７４２が形成されている（図３参照）。なお、この螺旋羽根７４１の螺旋方向は、ケーシング３に設けられた螺旋羽根３２１と同じである。この螺旋羽根７４１は、掘削作業の際に掘削装置２ａの回転に伴って作用し、これによって、掘削穴Ｈ１の奥から掘削穴の穴口Ｈ２方向に送られてエアタンク７の位置まで至った排土を、掘削穴の穴口Ｈ２へ更に送ることができる（図１０参照）。

【0089】

そして、アタッチメント７４は、エアタンク７に着脱可能な構造であることにより、掘削作業によって螺旋羽根７４１が破損した場合であっても、アタッチメント７４を入れ替えるだけで済むため、作業コスト低減に寄与する。但し、前述の構成に限定するものではなく、例えば、エアタンク７の胴部７０に螺旋羽根を直に設ける等の態様を除外するものではない。

【0090】

なお、螺旋羽根７４１は、エアタンク７への取り付け時において、アタッチメントの最大径部分７４Ｍ（即ち、螺旋羽根７４１の突出先端の位置）がケーシングの最大径部分３Ｍと略同一（同一ないし僅かに径小）となるように設定されており、これにより、掘削作業の際に、掘削穴Ｈ１を当初設定値よりも拡張することなく、排土を可能にしている（図５、図１０参照）。

【0091】

また、この係合凹部７４２は、後述する回転駆動装置８の係止凸条部（図示省略）と嵌合し、回転駆動装置８からの駆動力をエアタンク７に伝達し、エアタンク７を含む掘削装置２ａを回転させることができる。なお、エアタンク７とアタッチメント７４との間には係合構造部（図示省略）が設けられており、この係合構造部によって、取り付けたアタッチメント７４がエアタンク７の周りを空転しないで一体となって軸周方向に回転するようにしてある。この係合構造部は、例えば、凹部と凸部、固定ピンとピン穴等の公知の係合構造を採用することができる。

【0092】

＜回転駆動装置＞
本実施の形態において、回転駆動装置８は、上下方向に貫通した挿通穴８１１が形成された回転テーブル８１を有する本体部８０と、本体部８０を支持するアウトリガー構造の支持脚８２を備えている。回転テーブル８１は、油圧モータ、ギヤ装置等で構成される駆動部（図示省略）を有する。また、回転テーブル８０の挿通穴８１１の内壁には、係止凸条部（図示省略）が挿通穴８１１の中心軸線に沿う方向に形成されている。

【0093】

この回転駆動装置８は、前述の構成を備えることにより、掘削装置２ａを回転テーブル８１の挿通穴８１１に通した際に、本装置に設けた係止凸条部と、掘削装置２ａの螺旋羽根３２１、７４１に形成された係止凹部３２４、７４２とがスライド可能に係止され、これによって、回転駆動装置８に取り付けられた掘削装置２ａは、その自重により下降可能な状態となる。そして、係止凸条部と係止凹部３２４、７４２とが係止状態にあるため、回転駆動装置８からの駆動力が掘削装置２ａに付与され、掘削装置２ａを水平方向に回転駆動させることができる。なお、回転駆動装置８は、例えば、特開２０１１−２６９５５に開示されているような公知構造を有しているので、構造および作用の説明は上記概略の説明に止め、詳細については省略する。

【0094】

〔第２実施形態〕
図１１および図１２に示す掘削装置２ｂは、前述の掘削装置２ａに第１配置態様５２である掘削ビット群５ｂを適用したものである。また、エアタンク７ｂは、胴部７０の外面において、螺旋羽根に代えてフラットバー７４３を適用している。なお、掘削装置２ｂについても、前述の回転式掘削機１ａにおける回転駆動装置８を使用可能であるが説明を省略する。加えて、回転式掘削機１ａで説明した部分（ケーシング、駆動ユニット、掘削ビット）との共通部分には同じ符号を付してその構造および作用の説明を省略し、相違する点のみ説明する。

【0095】

（掘削装置）
掘削装置２ｂは、ケーシング３ｂ、ケーシング３ｂに搭載された駆動ユニット４、および、複数の掘削ビット６Ｄ１、６Ｅ１、６Ｅ２（以下、これら全ての説明の際には「６Ｄ１〜６Ｅ２」という）により構成された第１配置態様５２を有する掘削ビット群５ｂを備えている。

【0096】

＜ケーシング、駆動ユニット、エアタンク＞
本実施形態において、ケーシング３ｂのチャックガイド３６に形成された掘削ビット嵌挿用の貫通穴は、周方向に略等間隔で合計３つ形成され、また、駆動ユニット４は、ケーシング３ｂ内に格納された３本のピストン部材４１により構成されている（図示省略）。なお、ピストン部材４１は、各々異径で、内蔵するピストン（図示省略）の重量が相違するように設定してある（図１２参照）。

【0097】

具体的に、本実施形態の駆動ユニット４では、時計回り周方向の順で、後述する掘削ビット６Ｄ１に連結されるピストン部材４１のピストンは、直径が１０インチ（２５４ｍｍ）で重量が４６ｋｇであり、この掘削ビット６Ｄ１の時計回り側に隣接する掘削ビット６Ｅ１に連結されるピストン部材４１のピストンは、直径が８インチ（２０３．８ｍｍ）で重量が３１ｋｇであり、この掘削ビット６Ｅ１の時計回り側に隣接する掘削ビット６Ｅ２に連結されるピストン部材４１のピストンは、直径が６インチ（１５２．４ｍｍ）で重量が２３ｋｇに設定されており、この駆動ユニット４によれば、掘削装置２ａと同様に、装置全体の重量増加、作動流体（エア）の消費量増加を必要最小限に抑えつつも、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６の形成抑止および中央変形部Ｈ７の発生抑制の各効果を更に高めることができる。

【0098】

フラットバー７４３は、エアタンク７ｂの胴部７０に設けられた断面略四角形状でエアタンク７ｂの長軸方向に沿って延びた凸条であり、エアタンク７ｂの軸周方向に所要の間隔で複数（本実施形態では４箇所。図１１参照）設けられている。

【0099】

フラットバーが設けられた掘削装置２ｂを使用する場合、回転駆動装置は、回転テーブルを、第１実施形態の説明で述べた挿通穴の内壁に係止凸条部が形成されたものに代えて、係止凹部が挿通穴の中心軸線に沿う方向に形成されたものにする。この場合、回転駆動装置は、前述の構成を備えることにより、掘削装置２ｂを回転テーブルの挿通穴に通した際に、本装置に設けた係止凹部と、掘削装置２ｂのフラットバー７４３とがスライド可能に係止され、これによって、回転駆動装置に取り付けられた掘削装置２ｂは、その自重により下降可能な状態となる。そして、フラットバー７４３と係止凹部とが係止状態にあるため、回転駆動装置からの駆動力が掘削装置２ｂに付与され、掘削装置２ｂを水平方向に回転駆動させることができる。

【0100】

＜掘削ビット、掘削ビット群＞
図１２を参照する。掘削ビット群５ｂは、ケーシング３ｂの被掘削物側に設けられ、駆動力を受けてケーシング３ｂの軸方向に進退動可能な複数の掘削ビット６Ｄ１〜６Ｅ２で構成され、各打撃面６５ｂがケーシング３ｂの回転軸心３Ｒの周りに配置されている。

【0101】

掘削ビット６Ｄ１〜６Ｅ２は、各打撃面６５ｂの回転軸心３Ｒ側に角部６７ｂが形成されている。そして、掘削ビット群５ｂは、打撃面６５の１つ（掘削ビット６Ｄ１の打撃面）のみが回転軸心３Ｒと重複して配置された第１配置態様５２で、各打撃面６５ｂの回転軸心３Ｒ側の縁部が回転軸心３Ｒの近傍で近接するように集合させてある。各打撃面６５ｂは、ケーシング３の回転軸心３Ｒの略直交面上にあって、被掘削物Ｈを打撃することができる。

【0102】

そして、掘削ビット６Ｄ１〜６Ｅ２は、掘削装置２ａと同様に、ケーシングの回転軸心３Ｒとその近傍に隙間が空かないように各掘削ビット６Ｄ１〜６Ｅ２を配置することができると共に、掘削ビット群５ｂを、前述の回転軸心重複配置である第１配置態様５２にすることができる。

【0103】

この回転軸心重複配置によれば、掘削ビット６Ｄ１の打撃面６５ｂを回転軸心３Ｒとその近傍に常時重複した状態にすることができ、掘削ビット６Ｄ１の回転方向への移動の際に、角部６７ｂよりも広い領域である掘削ビット６Ｄ１の打撃面６５ｂが、回転軸心３Ｒとその近傍を常時通過しながら掘削するので、角部６７ｂおよび角部６７ｂにある少数のチップ６５１への負荷集中を緩和することができ、これによって、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６形成を抑制し、中央変形部Ｈ７の発生も抑制することができる。

【0104】

更に、本実施形態において、前述の第２配置構造５２が、回転軸心方向視で、掘削ビット６Ｄ１において回転外周から回転軸心３Ｒに向かって延出する角部６７ｂの近傍にある打撃面部６５ｂの一部が、回転軸心３Ｒと重複して配置されている。この構成により、前述の打撃面部６５ｂと回転軸心３Ｒとが十分な余裕を持って重複した態様の回転軸心重複配置にすることができ、回転掘削作業時に、打撃面部６５ｂの一部が回転軸心３Ｒとその近傍に確実に常時重複した状態で掘削するので、これによって、硬岩掘削時における中央凸部Ｈ６の形成抑止および中央変形部Ｈ７の発生抑制の各効果を更に高めることができる。

【0105】

更に詳しくは、この掘削ビット群５ｂは、掘削ビット６Ｄ１が１つと、同一形状である一組の掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２の２つの、合計３つを三叉状に組み合わせて構成されており、掘削ビット６Ｄ１の角部近傍の打撃面６５ｂが回転軸心３Ｒを越えて（回転軸心３Ｒを含んで、とも換言できる）配置されると共に、各掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２は、各々が回転軸心３Ｒを通過する掘削部の直径線Ｌ２を挟んで隣接配置されている。

【0106】

そして、掘削ビット６Ｄ１と掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２は、後述するように打撃面６５ｂ等の形状および大きさが相違しており（掘削ビット６Ｄ１よりも掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２の方が小さく設定されている）、これによって、回転軸心方向視で、掘削ビット６Ｄ１の打撃面６５ｂのみが回転軸心３Ｒと重複すると共に、掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２は、辺部６６ｂおよび角部６７ｂのいずれもが回転軸心３Ｒと重複しない構成となっている。更に、掘削ビット６Ｄ１と掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２の角部６７ｂは、回転軸心３Ｒを基準として、回転軸心３Ｒからケーシング３ｂの外周縁までの距離の約５．４％となる箇所に配置されている。

【0107】

掘削ビット６Ｄ１は、チャックガイドへの取着状態においてケーシング３ｂの胴部外面３１の一部に沿う形状で配置される端面視円弧状の第１側壁面６２４ａと、第１側壁面６２４ａの一の側縁と接続し、取着状態において回転軸心３Ｒ側に延設された第２側壁面６２４ｂと、第１側壁面６２４ａの他の側縁に接続し、取着状態において回転軸心３Ｒ側に延設された第３側壁面６２４ｃと、第２側壁面６２４ｂの第１側壁面６２４ａと反対側縁に接続し、回転軸心３Ｒ側かつヘッド部（符号省略）の水平長軸方向に向けて延設された第４側壁面６２４ｄと、第３側壁面６２４ｃの第１側壁面６２４ａと反対側端に接続し、ケーシング３ｂの回転軸心３Ｒ側かつヘッド部の水平長軸方向に向けて延設されて第４側壁面６２４ｄの第２側壁面６２４ｂと反対側端に接続して鋭角な角部６７ｂを構成する第５側壁面６２４ｅと、からなる。そして、打撃面６５ｂにおいて第４側壁面６２４ｄと第５側壁面６２４ｅに対応する辺部６６ｂの長さが等辺であり、第２側壁面６２４ｂと第３側壁面６２４ｃに対応する辺部６６ｂの長さが等辺となる構成となっている（図１２参照）。

【0108】

一方、掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２は、第１側壁面６２４ａについては掘削ビット６Ｄ１と同様の構成であるが、第２側壁面６２４ｂに対応する辺部６６ｂの方が第３側壁面６２４ｃに対応する辺部６６ｂよりも長い不等辺であり、かつ、第５側壁面６２４ｅに対応する辺部６６ｂの方が第４側壁面６２４ｄに対応する辺部６６ｂよりも長い不等辺である点で掘削ビット６Ｄ１と相違する。

【0109】

掘削ビット６Ｄ１と掘削ビット６Ｅ１、６Ｅ２の打撃面６５ｂを前述の形状にすることで、各掘削ビット６Ｄ１〜６Ｅ２を、ケーシング３ｂの回転軸心３Ｒに隙間が空かないように配置することができると共に、掘削ビット群５ｂを、前述の回転軸心重複配置である第１配置態様５２にすることができる。

【0110】

〔変形例〕
なお、本発明には、第１実施形態および第２実施形態（以下「第１・第２実施形態」と省略する）において説明した態様のほか、以下の変形例に記載した態様も含まれる。

【0111】

＜掘削ビット群および掘削ビット＞
（変形例１、変形例２、変形例３）
図１３は図７に示した掘削ビット群５ａの他の態様である変形例１、図１４は図１２に示した掘削ビット群５ｂの他の態様である変形例２、図１５は図１２に示した掘削ビット６Ｄ１の他の態様である変形例３である。図１３〜図１５を参照して変形例１〜３について説明する。

【0112】

変形例１〜３において、掘削ビット６Ｆ１、６Ｆ２、６Ｇ１、６Ｇ２、６Ｈ１、６Ｋ１、６Ｋ２は、ケーシング３への取着状態における回転軸心方向視で、掘削ビット群５ｃ、５ｄの外周縁となる位置に沿って、打撃面部６５ｃ、６５ｄから被掘削物側に突出する突条打撃部６５５が形成されている。この突条打撃部６５５を有することによって、機材の入れ替え不要で軟質層および硬岩のいずれにも対応することができ、かつ、機材の入れ替えによる余計な手間と時間を省略することができる。そして、硬岩掘削時にも、比較的低騒音かつ低振動で掘削作業を行うことができる。

【0113】

前述した打撃面部６５ｃ、６５ｄは、略平坦な平坦打撃部６５２と、回転軸心方向視で、掘削ビット群５ｃ、５ｄの外周縁に沿う縁部に沿って円弧状に形成された突条打撃部６５５により構成されている。なお、平坦打撃部６５２は、前述した第１・第２実施形態と同様であるため、構造および作用効果の説明は省略する。

【0114】

突条打撃部６５５は、平坦打撃部６５２との間に傾斜面６５６が形成され、この傾斜面６５６は、平坦打撃部６５２から突条打撃部６５５に向かう傾斜角度６５Ａが３５°の逆テーパ状であり、突条打撃部６５６の突出高さ６５Ｈは平坦打撃部６５２から３ｃｍに設定されている（図１５（ｄ）参照）。本構成の突条打撃部６５６によれば、前述の作用効果を奏すると共に、欠けにくく優れた耐久性を発揮する。

【0115】

変形例１〜３において、突条打撃部６５５は、傾斜面６５６の傾斜角度６５Ａが３５°に設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、同傾斜角度は２０°〜６０°の範囲内に設定されることが好ましく、更に好ましくは３０°〜５０°である。この傾斜角度が２０°未満では打撃面部全体における傾斜面が広くなり過ぎて全体的に平坦となり、硬岩に食い込ませるような打撃力が発揮しにくくなり、更に、掘削穴に中央凸部が発生するおそれがあるため、好ましくなく、一方、この傾斜角度が６０°を超えると、突条打撃部が尖鋭に突出し過ぎて、硬岩打撃時に突条打撃部が欠けやすくなり、やはり好ましくないためである。

【0116】

変形例１〜３において、突条打撃部６５５は、その突出高さ６５Ｈが平坦打撃部６５２から３ｃｍに設定されているが、これに限定するものではなく、例えば、この高さは平坦打撃部から２ｃｍ〜６ｃｍの高さであることが好ましく、更に好ましくは３〜５ｃｍである。突出高さが２ｃｍ未満では平坦打撃部からの突出高さが低いため、硬岩に食い込ませるような打撃力が発揮しにくいため、好ましくなく、一方、６ｃｍを超えると突条打撃部が突出し過ぎて、硬岩を打撃した際に突条打撃部が欠けやすくなり、やはり好ましくないためである。

【0117】

（変形例４）
前述の各実施形態または各変形例において、掘削ビット群を構成する掘削ビットは３つ、または４つであるが、この数に限定するものではなく、例えば、図１６に示す変形例４のように２つであってもよいし、５つ以上（図示省略）であってよい。

【0118】

本変形例の掘削ビット群５ｃは、打撃面部６５ｅ、６５ｆが半円状の掘削ビット６Ｌ１、６Ｍ１からなり、回転軸心方向視で、掘削ビット掘削ビット６Ｌ１の打撃面部６５ｅのみが回転軸心３Ｒと重複し、一方で、掘削ビット６Ｍ１は回転軸心３Ｒと重複しない構成となっている。本変形例の掘削ビット群５ｃを備えた掘削装置によれば、静粛性や低振動性に関しては第１・第２実施形態の掘削装置に譲るものの、単一ビットのダウンザホールハンマよりも低振動かつ低騒音であり、第１・第２実施形態の掘削装置よりも打撃力が大きいため、硬岩を多く含む被掘削物に対し好適に使用することができる。

【0119】

（変形例５、変形例６）
第１・第２実施形態において、平坦打撃部６５２の開口部６５３は各掘削ビットに１つであるが、これに限定するものではなく、例えば、図１７に示す変形例５の掘削ビット６Ｐ１、あるいは、図１８に示す変形例６の掘削ビット６Ｎ１のように、エアの流路をヘッド部内で分岐させ、平坦打撃部６５２に形成される開口部６５３を２以上にすることもできる。

【0120】

また、第１・第２実施形態において、排気ガイド溝６５４は、開口部６５３の口縁から異なる向きで２条（開口部６５３を中心に２条が合流するので、１条とも表現可能）形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、形成される排気ガイド溝が１条または３条以上であってもよいし、また、例えば第１側壁面等の同一方向に向けて形成する態様等であってもよい。例えば、図１７に示す変形例５の掘削ビット６Ｐ１の排気ガイド溝６５４は、２つの開口部６５３の口縁から異なる向きで４条（開口部６５３を中心に２条が合流するので、２条とも表現可能）形成されており、図１８に示す変形例６の掘削ビット６Ｎ１の排気ガイド溝６５４は、２つの開口部６５３の口縁から異なる向きで２条形成されている。

【0121】

前述の各実施形態および各変形例において、掘削ビット６Ａ１等にはチップ６５１を植設して分散配置されているが、これに限定するものではなく、例えば、打撃面部に凹溝を複数条形成し、平坦面と凹部が連続した結果、平坦面が実質的に凸部としてチップの機能を代替するようにした態様等であってもよい。

【0122】

前述の各実施形態または各変形例における掘削ビット群を構成する配置構造において、各掘削ビットの角部は、その先端が、ケーシングの回転軸心を基準として、回転軸心からケーシングの外周端までの距離の５％〜３０％の半径領域の内側に収まるように設定されていることが好ましい。５％未満であると角部が回転軸心に寄り過ぎ、硬岩掘削時において掘削穴の奥側中央に、図２１（ｃ）に示すような中央凸部Ｈ６が形成され、これに伴う掘削ビットに中央変形部Ｈ７が発生するおそれがあるため、好ましくなく、一方、３０％を超えると、ピストン部材の直径よりも小さくなる掘削ビットが生じ、打撃力の伝達効率が低下するおそれがあるため、やはり好ましくない。

【0123】

前述の各実施形態または各変形例において、ヘッド部６２は、打撃面部６５の面形状が五角形に形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、打撃面部の面形状は、図１６に示す変形例４のような半円形や、扇形、略三角形または略方形の四角形等であってもよく、掘削装置へ複数の掘削ビットを装着した状態において、一の掘削ビットの回転軸心側に向いた側壁部が、対向位置または隣接位置にある他の掘削ビットの回転軸心側に向いた側壁部と、互いに隙間無く突き合わせることが可能な形状であればよい。また、ヘッド部は、角柱状のみならず、底面が打撃面部となる錐台状等であってもよい。

【0124】

＜ケーシング＞
（変形例７、変形例８）
第１・第２実施形態において、ケーシング３の胴部外面３１に螺旋羽根３２１および補強リブ３２２を設けているが、これに限定するものではなく、例えば、図１９（ａ）に示す変形例７の掘削装置２ｃのように、ケーシング３ｃの胴部外周の長手方向に亘って螺旋羽根３２１ａを設ける態様、図１９（ｂ）に示す変形例８の掘削装置２ｄのように、ケーシング３ｂの胴部外周の長手方向に亘るケーシングの回転軸心と平行なフラットバー３２５を設ける態様、等の各種変形を除外するものではない。

【0125】

なお、ケーシング３内において、ケーシング３内壁と駆動ユニット４の間に形成された空隙には、防振材または防音材として砂等の粒状物を充填してもよい（図示省略）。また、駆動ユニット４を構成する各ピストン部材４１のピストン４１１の重量を不均一に設定している場合、作動不良を防止すべく、この空隙にカウンターウェイトを配置しても良い（図示省略）。

【0126】

また、前述の各実施形態または各変形例における掘削装置２ａ等は、ケーシング３とエアタンク７が着脱可能な構造であるが、これに限定するものではなく、例えば、ケーシングとエアタンクが着脱不能に一体となった構造を除外するものではない。また、この着脱不能型の掘削装置では外周を面一とし、長軸方向に亘る螺旋羽根またはフラットバーを設けてもよい。

【0127】

＜駆動ユニット＞
第１・第２実施形態において、駆動ユニット４は、前述の通りケーシング内の３本又は４本のピストン部材４１により構成されるが、これに限定するものではなく、例えば、図１６に示す変形例４のように２本であってもよいし、５本以上であっても良く、掘削ビット毎に少なくとも１本のピストン部材が充てられることが好ましい。

【0128】

前述の各実施形態または各変形例において、駆動ユニット４は、ピストン部材４１が各々異径で、内蔵するピストン４１１の重量が相違するように設定された態様（全部相違態様）であるが、これに限定するものではなく、例えば、各ピストン部材の管径が全て同径でピストンも同重量のものとする態様（全部共通態様）、最大面積を有する打撃面にのみ最大打撃力のピストン部材をあて、その他の打撃面については最大打撃力のピストン部材よりも打撃力の弱い共通のピストン部材をあてる態様（一部共通態様）等であってもよい。また、ピストン部材の管径は共通で、内蔵するピストンの長短により重量（打撃力）に変化をつける態様であってもよい。

【0129】

駆動ユニットが前述の全部共通態様の場合、打撃力に差を付けることはできないが、部品を共通化することにより、製造時および運用時のコスト抑制を図ることができる。

【0130】

また、駆動ユニットが一部共通態様の場合、例えば、駆動ユニットがピストン部材４本組みの場合、ピストンの重量が相違する２種類のピストン部材を２組組み合わせる態様、駆動ユニットがピストン部材３本組みの場合、最大面積を有する打撃面１つにのみ最大打撃力のピストン部材をあて、その他の打撃面２つについてはやや打撃力の弱い共通のピストン部材をあてる態様としてもよく、この態様によれば、掘削ビット毎に打撃力に差を付けることができると共に、全部相違態様よりも部品点数を少なく（一部部品を共通化）することができ、製造時および運用時のコスト抑制を図ることができる。

【0131】

更に、駆動ユニットは、前述の構造に限定されるものではなく、例えば、複数のスリーブが形成された一機のピストン部材であって、各スリーブにピストンが進退可能に収容された態様等、複数のピストンが個別に進退可能な構造であれば特に限定されない。なお、この場合についても、前述の通り、各ピストンの重量が相違するように設定することもできる。

【0132】

＜貯留タンク＞
前述の各実施形態または各変形例において、エア流通制御部材７３は盃形状であるが、これに限定するものではなく、例えば、円周方向に所定間隔で穴が開いたディスク状の板体を貯留タンク内側の連結面表面沿って回動可能に取り付け、回転に伴って連結体に形成された前述の貫通穴を断続的に塞ぐようにした構造のもの、貯留タンクからピストン部材に至る各々の経路の長さに長短を設ける構造のもの等、貯留タンク内のエアが各ピストン部材に同じタイミングで流れ込まない形状又は構造であれば、特に限定されるものではない。

【0133】

また、貯留タンクの連結ジョイントに形成される開口部および流通路は他にも複数形成されていてもよく（本段落において便宜上これらを「他の流通路」という）、この場合、例えば、土質補強材等の流体を他の流通路に流し、貯留タンク内を通過する供給管を介して、掘削装置の被掘削物側から掘削穴内に排出することができる。

【0134】

＜回転駆動装置＞
第１実施形態で示した回転駆動装置８は、掘削装置２ａの自重により下降可能な状態で掘削装置２ａに回転力を付与する態様であるが、これに限定するものではなく、例えば、回転駆動装置は取り付けた掘削装置を被掘削物側へ押し出す機構を有する態様であってもよく、その場合、特に岩壁等の壁状の被掘削物に対して好適に使用することができる。また、第１実施形態で示した回転駆動装置８は、テーブル状に設けられた態様であるが、これに限定するものではなく、例えば、掘削装置の胴部に取り付ける抱持部を有し、抱持部を介して掘削装置に回転力を付与する態様の回転駆動装置等、掘削装置に回転力を付与可能な装置であれば、特に限定されるものではない。

【0135】

本明細書および特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書および特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。また、第一、第二などの言葉は、等級や重要度を意味するものではなく、一つの要素を他の要素から区別するために使用したものである。

【符号の説明】

【0136】

１ 回転式掘削機
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 掘削装置
３、３ｂ、３ｃ、３ｄ ケーシング
３Ｒ 回転軸心
３Ｃ 周方向
３１ 胴部外面
３２ スクリュー部
３２１、３２１ａ 螺旋羽根
３２２ 補強リブ
３２４ 係合凹部
３２５ フラットバー
３３ 貯留タンク側蓋体
３３１ 挿入穴
３４ 被掘削物側蓋体
３４１ 挿入穴
３５ チャックガイド
３５１ 貫通穴
３６ ドライブチャック
３７０ ボルト
３７１ ナット
３Ｖ 仮想面
３Ｍ ケーシングの最大径部分
４ 駆動ユニット
４１ ピストン部材
４１１ ピストン
４１２ シリンダー
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 掘削ビット群
５１ 第２配置態様
５２ 第１配置態様
６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２、６Ｄ１、６Ｅ１、６Ｅ２、６Ｆ１、６Ｆ２、６
Ｇ１、６Ｇ２、６Ｈ１、６Ｋ１、６Ｋ２、６Ｌ１、６Ｍ１、６Ｎ１、６Ｐ１ 掘削ビット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】