特開 2024-112211 ビット及び削孔機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112211

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】ビット及び削孔機

(51)【国際特許分類】

   E21B 10/00 20060101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

E21B10/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017130

(22)【出願日】2023-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】390036504

【氏名又は名称】日特建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】三上 登

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 潤

【テーマコード（参考）】

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D129AB21

2D129BA03

2D129GA07

(57)【要約】

【課題】削孔水や注入材の流路を十分に大きく確保することができるビット及びこれを備える削孔機を提供する。
【解決手段】内部に流路２１が設けられ、外周面に収容凹部２２が設けられた中空筒状のビット本体部２と、一端部３１が収容凹部２２において回転可能に軸支され、他端部３２に爪部３２１が設けられた板状の拡径翼３と、を備え、拡径翼３は、収容凹部２２内に収容された閉状態と、収容凹部２２内から突出した開状態との間で変位可能であり、閉状態において爪部３２１が収容凹部２２内から突出した状態になるビット１。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に流路が設けられ、外周面に収容凹部が設けられた中空筒状のビット本体部と、
一端部が前記収容凹部において回転可能に軸支され、他端部に爪部が設けられた板状の拡径翼と、
を備え、
前記拡径翼は、前記収容凹部内に収容された閉状態と、前記収容凹部内から突出した開状態との間で変位可能であり、前記閉状態において前記爪部が前記収容凹部内から突出した状態になるビット。

【請求項2】

前記爪部は前記閉状態において前記ビット本体部の径方向外側に向く面が傾斜面になっている請求項１に記載のビット。

【請求項3】

複数の前記拡径翼が前記ビット本体部に対して周方向に等間隔で配置されている請求項１に記載のビット。

【請求項4】

前記拡径翼を貫通する窓部が設けられている請求項１に記載のビット。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか１項に記載のビットと、
内部に流路が設けられ、一端側に前記ビットを取り付け可能なロッドパイプと、
前記ロッドパイプの他端側が固定され、前記ロッドパイプを第１方向及び前記第１方向と逆の方向である第２方向に回転可能であり、前記ロッドパイプを前後方向に移動可能であり、更に前記ロッドパイプ及び前記ビットに液体を供給可能である装置本体と、
を備える削孔機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤の削孔時に用いられるビット及びこれを備える削孔機に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤を削孔し地盤改良材等を地中に注入する工法では、一般的に、削孔深度に応じて所定の本数が繋ぎ合わされるロッドパイプと、ロッドパイプの先端に取り付けられるビットを備える削孔機が用いられている。こうした削孔機を用いた地盤の削孔や地盤改良は、ロッドパイプ及びビットを回転させると共に、これらの中に形成された流路を経て削孔水や、セメントミルク等の注入材を孔内に導入することにより行われる。

【0003】

また、こうした削孔機では、例えば特許文献１に記載されているように、開閉可能な拡径翼を備え、拡径翼を開くことで削孔の途中で拡径することが可能なビットやロッドパイプが用いられる場合がある。このような拡径可能なビット等を用いることにより、例えば削孔内で改良材と破砕された地盤とを攪拌混合することが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５７４６５７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ビットに拡径翼を設ける場合には、ビットの内部に拡径翼を開閉する油圧式等の開閉機構を設けるスペースを確保する必要があるため、削孔水や注入材の流路を設けるためのスペースが狭くなってしまい、削孔水や注入材の導入を十分に行えないおそれがあった。

【0006】

本発明はこのような問題を解決することを課題とするものであって、削孔水や注入材の流路を十分に大きく確保することができるビット及びこれを備える削孔機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】

【0007】

本発明は、内部に流路が設けられ、外周面に収容凹部が設けられた中空筒状のビット本体部と、一端部が前記収容凹部において回転可能に軸支され、他端部に爪部が設けられた板状の拡径翼と、を備え、前記拡径翼は、前記収容凹部内に収容された閉状態と、前記収容凹部内から突出した開状態との間で変位可能であり、前記閉状態において前記爪部が前記収容凹部内から突出した状態になるビットであることを特徴とする。

【0008】

上記発明において、前記爪部は前記閉状態において前記ビット本体部の径方向外側に向く面が傾斜面になっていることが好ましい。

【0009】

上記発明において、複数の前記拡径翼が前記ビット本体部に対して周方向に等間隔で配置されていることが好ましい。

【0010】

上記発明において、前記拡径翼を貫通する窓部が設けられていることが好ましい。

【0011】

また、本発明は、上記ビットと、内部に流路が設けられ、一端側に前記ビットを取り付け可能なロッドパイプと、前記ロッドパイプの他端側が固定され、前記ロッドパイプを第１方向及び前記第１方向と逆の方向である第２方向に回転可能であり、前記ロッドパイプを前後方向に移動可能であり、更に前記ロッドパイプ及び前記ビットに液体を供給可能である装置本体と、を備える削孔機であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明のビット及びこれを備える削孔機によると、回転方向に応じて周囲の地盤から加わる反力により拡径翼を開閉することができ、拡径翼の開閉機構としてビット内部に油圧式等の開閉機構を設ける必要が無いため、ビット内部において当該開閉機構を設けるためのスペースを削減することができ、削孔水や注入材の流路を十分に大きく確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るビットであって、拡径翼が閉状態にある様子を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係るビットであって、拡径翼が開状態にある様子を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係るビットの軸方向に垂直な面による断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係るビットをロッドパイプに接続した状態を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に従うビットの実施形態について説明する。

【0015】

図１は、本発明の実施形態に係るビット１であって、拡径翼３が閉状態にある様子を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るビット１であって、拡径翼３が開状態にある様子を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係るビット１の軸方向に垂直な面による断面図である。

【0016】

本発明の実施形態に係るビット１は、削孔機に用いられる掘削用の部材であり、図１及び図２に示すように、ビット本体部２と、ビット本体部２に対して開閉可能に取り付けられた拡径翼３とを備えて構成されている。

【0017】

ビット本体部２は、内部に流路２１が設けられ、外周面に収容凹部２２が設けられた中空筒状の部材である。ビット本体部２の先端部（図１、図２及び図４における紙面下方）には図示しない掘削歯が形成されている。

【0018】

流路２１は、削孔水や注入材であるセメントミルク等、削孔機の装置本体からロッドパイプ７（図４参照）を経て供給される液体が通過する孔である。

【0019】

収容凹部２２は、ビット本体部２の外周面を凹ませて形成されている凹部であり、閉状態にある拡径翼３を収容可能になっている。収容凹部２２は、ビット本体部２の軸方向に平行な平面である第１底面２２１と、第１底面２２１と平行であり第１底面２２１よりも深い位置（ビット本体部２の径方向内側により近い位置）にある平面である第２底面２２２と、第１底面２２１から第２底面２２２の方向に向かう傾斜面である傾斜底面２２３と、傾斜底面２２３と第２底面２２２の間にありビット本体部２の軸方向に沿う円弧状の溝である軸用凹溝部２２４とを有して形成されている。また、収容凹部２２の第２底面２２２の軸用凹溝部２２４がある側と反対側の端部には、第２底面２２２に対して垂直な垂直面２２５が形成されている。更に、軸用凹溝部２２４の長手方向の両端面には、それぞれ第１軸孔（不図示）が形成されている。

【0020】

拡径翼３は、一端部３１が収容凹部２２において回転可能に軸支され、他端部３２に爪部３２１が設けられた板状の部材であり、収容凹部２２内に収容された閉状態（図１の状態）と、収容凹部２２内から突出した開状態（図２の状態）との間で変位可能になっている。拡径翼３は、ビット本体部２に対して周方向に等間隔で配置されていて、本実施形態においては３つの拡径翼３がビット本体部２に対して周方向に等間隔で配置されている。

【0021】

一端部３１は、拡径翼３が閉状態にあるときに傾斜底面２２３に当接する部位であり、傾斜底面２２３に当接する第１平坦面３１４が形成されている。また、一端部３１には、第１平坦面３１４に垂直な垂直面３１１が形成されている。更に、一端部３１の第１平坦面３１４と反対側にある表面には、第１平坦面３１４と平行な第２平坦面３１５が形成されている。

【0022】

また、一端部３１には、ビット本体部２の軸方向に沿って形成され、収容凹部２２の軸用凹溝部２２４に嵌合する軸用円柱部３１２が形成されている。軸用円柱部３１２内には第２軸孔３１３が形成されていて、収容凹部２２に形成された第１軸孔（不図示）と第２軸孔３１３に回転軸４が挿入されることにより、拡径翼３が収容凹部２２に対して軸支され、開閉可能になっている。

【0023】

拡径翼３の他端部３２には、櫛歯状の爪部３２１が形成されている。爪部３２１の先端部部分は、拡径翼３が閉状態にある際に収容凹部２２内から突出した状態になる。爪部３２１は、拡径翼３が閉状態においてビット本体部２の径方向外側に向く面が傾斜面３２１ａになっている。他端部３２の傾斜面３２１ａが形成されている側と反対側の面は、拡径翼３が閉状態にあるときに収容凹部２２の第１底面２２１に当接する第３平坦面３２２になっている。また、他端部３２には、他端部３２を貫通する窓部３２４が設けられている。

【0024】

図４は、本発明の実施形態に係るビット１をロッドパイプ７に接続した状態を模式的に示す斜視図である。図４に示すように、上述した構成を備えるビット１は、削孔機において、中継部材６を介してビット１よりも直径が小さいロッドパイプ７に接続されて使用される。なお、図４は模式的な図であり、拡径翼３の窓部３２４は省略されている。

【0025】

中継部材６は、円錐台状の中空な部材であり、内部に流路６１が設けられている。中継部材６はその上端部においてロッドパイプ７と図示しない接続機構を用いて接続され、その下端部において同じく図示しない接続機構を用いて接続されている。中継部材６は、上端部と下端部で直径が異なり、本実施形態のように、ビット１とロッドパイプ７との径が異なる場合に使用することで、径の異なる両者の接続を可能にすることができる。中継部材６の流路６１の直径は、ビット１の流路２１と同一の直径を有していて、中継部材６とビット１とを接続した状態において、流路６１と流路２１は連通した状態になる。なお、本発明においては、中継部材６は必須の構成ではなく、ビット１とロッドパイプ７の直径が同一である場合には、中継部材６を省略することも可能である。

【0026】

ロッドパイプ７は、一端側に中継部材６を介してビット１を取り付け可能な円筒状の部材であり、内部に流路７１が設けられている。ロッドパイプ７の流路７１は、ビット１の流路２１及び中継部材６の流路６１と同一の直径を有していて、中継部材６とロッドパイプ７を接続した状態において、流路７１と流路６１は連通した状態になる。ロッドパイプ７の他端側は図示しない削孔機の装置本体に着脱可能に固定され、当該装置本体によりロッドパイプ７は第１方向及び第１方向と逆の方向である第２方向に回転されると共に、前後方向に移動される。また、装置本体から供給される削孔水や注入材等の液体は、ロッドパイプ７の流路７１、中継部材６の流路６１及びビット１の流路２１へと供給される。

【0027】

上述した構成を備えるビット１は、削孔機の装置本体によりロッドパイプ７を第１方向（図３において時計回りの方向）に回転することにより、第１方向に回転する。この第１方向への回転時、周囲の地盤の反力により拡径翼３の第１平坦面３１４と第３平坦面３２２が収容凹部２２の傾斜底面２２３と第１底面２２１とに押し付けられて、図３の実線で示すように、拡径翼３が閉状態になる。このように、装置本体によりビット１が閉状態になるように第１方向にロッドパイプ７を回転しつつ前進することにより、ビット１の直径に応じた削孔径で削孔を行うことができる。

【0028】

一方、装置本体によりロッドパイプ７を第１方向と逆の方向である第２方向（図３において反時計回りの方向）に回転すると、ビット１も第２方向に回転するが、この際、周囲の地盤に爪部３２１の先端部分が食い込みつつ回転することで、地盤からの反力が拡径翼３に加わり、拡径翼３が開く方向に回動する。そして、拡径翼３の垂直面３１１と第２平坦面３１５がそれぞれ収容凹部２２の第２底面２２２と垂直面２２５とに当接した状態に至り拡径翼３の開く動作がこれ以上行えない状態になることで、拡径翼３は完全に開いた開状態になる。このように、装置本体によりビット１が開状態になるように第２方向にロッドパイプ７を回転しつつ前進することにより、開状態になった拡径翼３の回転半径に応じた削孔径で、拡径して削孔を行うことができる。このとき、複数の拡径翼３がビット本体部２に対して周方向に等間隔で配置されていることにより、掘削中にビット１が削孔の軸心位置からずれることを防止することができる。

【0029】

また、拡径翼３が開状態になったビット１を引き抜く場合等、拡径翼３を閉じる必要がある場合には、ロッドパイプ７及びビット１を再び第１方向に回転させることにより、周囲の地盤から拡径翼３に対してこれを閉じる方向に力が加わり、拡径翼３を閉状態にすることができる。このとき、拡径翼３に窓部３２４が設けられていることにより、閉じつつある拡径翼３と収容凹部２２の間に位置する砂礫等をこの窓部３２４から外側に逃がすことができ、拡径翼３と収容凹部２２との間に砂礫等が挟まり拡径翼３が閉状態にならなくなるという問題が生じることを防止することができる。

【0030】

このように、上述した実施形態に係るビット１及びこのビット１を備えた削孔機によると、ビット１の内部に拡径翼３を開閉するための特段の機構を要しないため、ビット１の内部に削孔水や注入材の流路２１を十分に大きく確保することができる。

【0031】

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されず、種々の変形を採用することができる。

【0032】

例えば、上述した実施形態に係るビット１では、３枚の拡径翼３が設けられていたが、本発明においては２枚や、４枚以上の拡径翼３を設けてもよい。拡径翼３の枚数が少ないほどビット本体部２に設ける拡径翼３の回転軸４から爪部３２１までの長さを長く確保することができるため、開状態における掘削径を大きく確保することができる一方で、掘削中の削孔内における掘削位置の安定性が低下したり、掘削に必要なトルクが増加したりする。そのため、掘削条件に応じて設ける拡径翼３の枚数を適宜調節することが好ましい。

【符号の説明】

【0033】

１：ビット
２：ビット本体部
３：拡径翼
４：回転軸
６：中継部材
７：ロッドパイプ
２１：流路
３１：一端部
３２：他端部
６１：流路
７１：流路
２２：収容凹部
２２１：第１底面
２２２：第２底面
２２３：傾斜底面
２２４：軸用凹溝部
２２５：垂直面
３１１：垂直面
３１２：軸用円柱部
３１３：第２軸孔
３１４：第１平坦面
３１５：第２平坦面
３２１：爪部
３２１ａ：傾斜面
３２２：第３平坦面
３２４：窓部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】