特許 7445304 ケーシングビット

(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】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】ケーシングビット

(51)【国際特許分類】

   E21B 10/46 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

E21B10/46

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020152814

(22)【出願日】2020-09-11

(65)【公開番号】P2022047086

(43)【公開日】2022-03-24

【審査請求日】2023-06-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591046858

【氏名又は名称】アロイ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121603

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 元昭

(74)【代理人】

【識別番号】100141656

【弁理士】

【氏名又は名称】大田 英司

(74)【代理人】

【識別番号】100067747

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 良昭

(72)【発明者】

【氏名】下井谷 太郎

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－３１９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００１１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１３４５９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－３２０８１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １／００－４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングチューブの先端部に対してボルトで固定される本体部と、前記本体部の掘削方向の先端における前記ケーシングチューブの円を描く先端に対応する位置に設けられる超硬合金からなる先端チップを有するケーシングビットであって、
前記本体部における前記ケーシングチューブの内面に対応する内側面に、前記ケーシングチューブの内方に対応する方向に突出する突出部が形成され、
前記突出部の掘削方向の先端に、超硬合金からなるインナーチップが備えられ、
前記インナーチップの先端が、前記先端チップの先端よりも掘削方向において後退している
ケーシングビット。

【請求項2】

前記本体部が、差し込み溝を隔てて配設された外側板部と内側板部を有するとともに、
これらの中央部に前記ボルトを挿入する１個のボルト穴が形成され、
前記内側板部における前記内側面の全体に前記突出部が形成された
請求項１に記載のケーシングビット。

【請求項3】

前記ボルト穴が前記突出部に達する長さに形成された
請求項２に記載のケーシングビット。

【請求項4】

前記突出部が前記本体部に一体形成された
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のケーシングビット。

【請求項5】

前記突出部における掘削方向後方の面に、後方ほど前記ケーシングチューブの外方に対応する方向に傾く傾斜面が形成された
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のケーシングビット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基礎杭工事などの土木工事におけるオールケーシング工法に用いられるケーシングビットに関する。

【背景技術】

【0002】

図１０に示したように、ケーシングビット１０１は円筒形状のケーシングチューブ１０２の先端に配設されるものである。オールケーシング工法では、ケーシングチューブ１０２を回転・圧入して掘削し、ケーシングチューブ１０２で孔壁の崩壊を防止しつつ、ケーシングチューブ１０２の内側の土砂をハンマーグラブ等で排出する。

【0003】

硬い岩盤などにも掘削を行えるようにするため、ケーシングビット１０１の先端であってケーシングチューブ１０２の円を描く先端に対応する位置には、超硬合金からなる超硬チップ１０３が備えられている。

【0004】

しかし、掘削作業によって超硬チップ１０３は摩耗したり脱落したりする。このような場合に交換できるようにするため、ケーシングビット１０１はケーシングチューブ１０２の先端に溶接により固定したホルダ１０４に対してボルト１０５で固定するように構成されている（特許文献１参照）。ホルダ１０４は、ケーシングチューブの先端に櫛歯状に形成された四角い凹所１０６に埋設するように固定される。

【0005】

また、掘削対象である地盤の性質にもよるが、ケーシングチューブ１０２の内周面におけるケーシングチューブ１０２の先端よりも掘削方向後方に後退した位置に、インナービット１０７を備えることがある（特許文献２参照）。インナービット１０７を備えることでケーシングチューブ１０２の内側の土砂とケーシングチューブ１０２との間に隙間を作れ、掘削や土砂の排出作業が容易になるなどの利点があるうえに、ケーシングチューブ１０２の保護もできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－７７６４２号公報

【文献】特許第６５５０７４９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、インナービット１０７はケーシングチューブ１０２の内周面に対して直接溶接して固定される。

【0008】

このインナービット１０７においても掘削作業によって摩耗が生じる。摩耗して使い終わったインナービット１０７は、新しいものと交換しなければならない。つまり使用済みのインナービット１０７を外したのち新しいインナービット１０７を溶接固定する。

【0009】

ところが、前述のようにインナービット１０７はケーシングチューブ１０２の内周面に直接溶接止めしているので、ガスを用いて溶断する必要がある。

【0010】

しかし、溶断も溶接もガスを使用しての作業であって、建築工事現場においてこれらの作業をしたことによって、火災が発生した事例があった。このような事故を防ぐため、火気厳禁の工事現場が増えている。

【0011】

建築工事現場において溶断や溶接ができないとなると、インナービット１０７を使用したオールケーシング工法が使えないことになってしまい、地盤に応じた適切な掘削ができないことが起こる。

【0012】

そこでこの発明は、火気厳禁の現場であってもインナービットを用いたオールケーシング工法を採用できるようにすることを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

そのための手段は、ケーシングチューブの先端部に対してボルトで固定される本体部と、前記本体部の掘削方向の先端における前記ケーシングチューブの円を描く先端に対応する位置に設けられる超硬合金からなる先端チップを有するケーシングビットであって、前記本体部における前記ケーシングチューブの内面に対応する内側面に、前記ケーシングチューブの内方に対応する方向に突出する突出部が形成され、前記突出部の掘削方向の先端に、超硬合金からなるインナーチップが備えられ、前記インナーチップの先端が、前記先端チップの先端よりも掘削方向において後退しているケーシングビットである。

【0014】

この構成では、本体部とその先端チップによる掘削時に、突出部とそのインナーチップがケーシングチューブよりも内周側であって先端チップよりも後退した位置において、従来のインナービットと同様の機能を果たす。インナーチップを含む部分のケーシングチューブに対する固定は本体部のボルト止めで行える。先端チップやインナーチップの摩耗等により交換を行う際も本体部に対するボルトの操作で行える。

【発明の効果】

【0015】

この発明によれば、先端チップを有しボルトで着脱可能に固定する本体部に対して突出部を形成してインナーチップを備えている。このため、従来のインナービットに代わる部材を着脱可能に保持するホルダを別途に設ける必要はなく、インナーチップは、本体部と共にボルトによる固定ができる。この結果、火気厳禁の現場においても、インナービットを使用してのオールケーシング工法と同じ掘削作業が行える。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ケーシングビットの正面図。

【図2】ケーシングビットの固定態様を示す分離状態の正面図。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図。

【図4】ケーシングビットの左側面図と右側面図。

【図5】ケーシングビットの平面図。

【図6】ケーシングビットの一部断面正面図とボルトの正面図。

【図7】寸法違いのケーシングビットを示す正面図。

【図8】寸法違いのケーシングビットを示す正面図。

【図9】作用を示す断面図。

【図10】従来技術を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

【0018】

図１にケーシングビット１１の正面図を示す。このケーシングビット１１は図２に示したように、既存のケーシングチューブ５１の先端部に固定して使用されるものである。

【0019】

ケーシングチューブ５１は円筒形状であり、先端に複数のケーシングビット１１が間隔をあけて配設される。ケーシングビット１１は掘削の際に刃として機能する部分であり、破損したり摩耗したりしたら交換される交換部品である。

【0020】

まず、ケーシングチューブ５１と、ケーシングチューブ５１におけるケーシングビット１１の固定部について説明する。

【0021】

ケーシングチューブ５１の先端部は、図２に示したように複数の凹部５２と凸部５３を交互に定間隔で有しており、櫛刃状である。凹部５２と凸部５３は正面視四角形状に形成されている。

【0022】

凹部５２はホルダ５４が固定される部分であり、ホルダ５４にはケーシングビット１１が着脱可能に取り付けられる。ケーシングチューブ５１の凹部５２にホルダ５４を固定した状態は、図２と、図２のＡ－Ａ断面図である図３に示したとおりである。

【0023】

すなわち、ホルダ５４は、正面視四角形で、ケーシングチューブ５１の厚みと同等の板状に形成され、その大きさは凹部５２に対応する大きさである。凹部５２の縁に接する３辺には面取り状の傾斜面５４ａが形成され、それより内側部における表裏両面には、正面視四角形の凹所５４ｂが形成されている。換言すれば、凹所５４ｂ同士は四角い板状の差し込み片５４ｃで仕切られていることになる。差し込み片５４ｃは中央部に貫通穴５４ｄを有している。

【0024】

ホルダ５４をケーシングチューブ５１の凹部５２に固定する際には、ホルダ５４を凹部５２に埋没するように嵌め込んで、３辺の傾斜面５４ａ部分に溶接を行う。差し込み片５４ｃの先端面５４ｅはケーシングチューブ５１の先端と面一になる。図中、５５は溶接部である。

【0025】

ホルダ５４のケーシングチューブ５１に対する固定は、現場で行うのではなく現場への搬入前に予めなされる。

【0026】

つぎに、ケーシングビット１１について説明する。

【0027】

図４は、図１を正面図とするケーシングビット１１の左側面図（図４の（ａ））と右側面図（図４の（ｂ））であり、図５は平面図である。

【0028】

これらの図に示すようにケーシングビット１１は、ひと塊のブロック状に形成されており、本体部１２と突出部１３を有している。本体部１２は、ケーシングチューブ５１の先端部に対してボルト１５（図６参照）で固定される部分であり、突出部１３は、本体部１２におけるケーシングチューブ５１の内面に対応する内側面に形成された部分である。

【0029】

本体部１２は、ケーシングチューブ５１に対し、ホルダ５４を介して固定され、固定された時にはケーシングチューブ５１の円を描く肉厚に対応する部分に存在することになる。

【0030】

本体部１２の掘削方向の後端側部分は、差し込み溝２１を隔てて配設された外側板部２２と内側板部２３を有し、これら外側板部２２と内側板部２３より掘削方向先端側部分は頭部２４を有している。換言すれば、外側板部２２と内側板部２３は頭部２４によって一体化されている。

【0031】

外側板部２２と内側板部２３は、ホルダ５４の凹所５４ｂに嵌る正面視四角形であり、外側板部２２と内側板部２３の間の差し込み溝２１はホルダ５４の差し込み片５４ｃと嵌合対応する厚さである。外側板部２２と内側板部２３の長さは、差し込み片５４ｃの先端面５４ｅ（図６参照）を外側板部２２と内側板部２３の付け根部位、つまり頭部２４に接触できるように、凹所５４ｂにおける対応する部位の長さ以下に設定される。

【0032】

外側板部２２と内側板部２３の中央部には、ボルト１５を挿入するための１個のボルト穴２５が形成される。ボルト１５は外周側から内周側に向けて挿入されるので、外側板部２２には図６に示したボルト１５の頭部１５ａを収める逆円錐状のテーパ状貫通穴２５ａが形成され、内側板部２３には、ボルト１５の軸部１５ｂが螺合する雌ねじ穴２５ｂが形成されている。

【0033】

ボルト穴２５、具体的には雌ねじ穴２５ｂの長さは、本体部１２を越して突出部１３に達する長さである。

【0034】

本体部１２の頭部２４は、外側板部２２と内側板部２３の間隔に対応する大きさであり、掘削方向の先端が盛り上がり、回転方向ほど高い山型に形成されている。このため頭部２４の先端は、円筒形をなすケーシングチューブ５１の円を描く先端に対応する位置に存在することになる。

【0035】

このような頭部２４の先端、つまり本体部１２の掘削方向の先端におけるケーシングチューブ５１の円を描く先端に対応する位置であって回転方向の角に、超硬合金からなる先端チップ２６が一部を埋設した状態で固定されている。先端チップ２６の固定は、回転方向に斜めに向けてロウ付けにより行う。図示例の先端チップ２６は、図６に示したように円柱形状の先端に円錐状部分を有する形状であるが、他の形状であってもよい。先端チップ２６の先端を左右方向に傾けたものであってもよい。また、本体部１２の頭部２４と先端チップ２６は、図示したようにケーシングチューブ５１の肉厚内に収まる幅に形成されるほか、肉厚からはみ出す態様に形成されてもよい。

【0036】

本体部１２の頭部２４における下端であって回転方向後方には、後方に突出する係止部２７が形成されている。この係止部２７は、ホルダ５４の先端に当接して位置決めする部分である。

【0037】

前述した突出部１３は、本体部１２の内側板部２３におけるケーシングチューブ５１の内面に対応する内側面２３ａ（図６の仮想線参照）の全体に形成されており、ケーシングチューブ５１の内方に対応する方向に突出している。具体的には突出部１３は本体部１２と共に鋳造して、本体部１２に一体形成されている。

【0038】

突出部１３の形状は、掘削方向の先端側が後端側よりも内外方向に幅広となるブロック状であり、先端の頭部３１と、頭部３１と一体で頭部３１を支える支持部３２を有している。

【0039】

突出部１３の頭部３１の先端位置は、本体部１２の頭部２４の先端位置よりも掘削方向において後退させている。支持部３２の背面、つまり突出部１３における掘削方向後方でケーシングチューブ５１の内外方向に対応して存在する面は、後方ほどケーシングチューブ５１の外方に対応する方向に傾く傾斜面３３が形成されている。

【0040】

突出部１３の頭部３１においても、本体部１２の頭部２４と同じで、掘削方向の先端が盛り上がり、回転方向ほど高い山型に形成されている。このような突出部１３の掘削方向の先端に、超硬合金からなるインナーチップ３４が備えられる。

【0041】

すなわち、頭部３１の先端であって回転方向の角に、インナーチップ３４が一部を埋設した状態で固定されている。インナーチップ３４の固定は、回転方向に斜めに向けてロウ付けにより行う。図示例のインナーチップ３４は、図６に示したように先端を正面視においても側面視においても略三角形となる形状にしたものであるが、他の形状であってもよい。インナーチップ３４の先端を左右方向に傾けたものであってもよい。

【0042】

このようなインナーチップ３４の先端は、先端チップ２６の先端よりも掘削方向において後退している。

【0043】

図中、１６は、補強のための溶接肉盛りであり、溶接肉盛り１６は、先端チップ２６を有する頭部２４の回転方向の面や、突出部１３の傾斜面３３から上の回転方向の角部などに形成されている。図６においては、便宜上溶接肉盛り１６は省略している。

【0044】

先端チップ２６の頂部とインナーチップ３４の頂部の内外方向における間隔ｗ１や、先端チップ２６とインナーチップ３４の頂部の高低差ｈ、突出部１３の突出量ｗ２は、適宜設定される。工事を行う地盤の状態に応じて使い分けられるように、ケーシングビット１１には突出部１３の突出量ｗ２などの大きさが異なる複数種類のものが製造される。

【0045】

図７と図８に、突出部１３とインナーチップ３４の形成態様が異なる例を示す。なお、図７、図８においても便宜上溶接肉盛り１６は省略している。

【0046】

図７には、突出部１３の突出量ｗ２のみが前述例と異なる例を示している。すなわち、図１等に示した前述例のケーシングビット１１に比べて先端チップ２６の頂部とインナーチップ３４の頂部の内外方向における間隔ｗ１は同一であるが、突出部１３の突出量ｗ２を小さくした例である。この場合には、先端チップ２６とインナーチップ３４の頂部の高低差ｈは同じであってよい。

【0047】

図８には、先端チップ２６の頂部とインナーチップ３４の頂部の内外方向における間隔ｗ１又は突出部１３の突出量ｗ２を、図１等に示した前述例のケーシングビット１１に比べて大きくした例を示している。すなわち、仮想線と一点鎖線で示したものは、インナーチップ３４の大きさは同一であるが、先端チップ２６の頂部とインナーチップ３４の頂部の内外方向における間隔ｗ１と突出部１３の突出量ｗ２を前述例のものよりも大きくしている。この場合、先端チップ２６の頂部とインナーチップ３４の頂部の内外方向における間隔ｗ１が離れるほど、また突出部１３の突出量ｗ２が大きくなるほど、インナーチップ３４の後退量、つまり先端チップ２６とインナーチップ３４の頂部の高低差ｈが大きくなる。

【0048】

なお、図示したケーシングビット１１は右回転用であり、左回転用もある。

【0049】

以上のように構成されたケーシングビット１１は、これまでと同じようにケーシングチューブ５１の先端部にホルダ５４を介して１本のボルト１５で固定して使用される。

【0050】

ボルト１５による固定状態は、ボルト穴２５を本体部１２のみではなく突出部１３に達するまで形成して長くしているので、強固な固定状態が得られる。しかもホルダ５４はケーシングチューブ５１の凹部５２に嵌め込まれ埋設された状態で固定されるので、この点からも固定状態が強固であるといえる。

【0051】

ケーシングチューブ５１を地盤に対して回転・圧入して掘削を行うと、圧入力を直に受ける先端チップ２６を中心とした部分が主に掘削方向へ切り込む。このとき、突出部１３とインナーチップ３４は、先端チップ２６とは異なりケーシングチューブ５１よりも内周側の位置において、先端チップ２６よりも掘削方向後方において掘削を行い、従来のインナービットと同様の機能を果たす。

【0052】

インナービットを有する場合と同じ掘削ができるにもかかわらず、突出部１３とインナーチップ３４の固定は、従来のように溶接により行う必要はなく、本体部１２の固定作業で一緒に行える。溶接や溶断のためにガスを使用する必要もないので、火気厳禁の現場では作業ができる。

【0053】

ケーシングビット１１は１本のボルト１５で固定されているものの、本体部１２の内側板部２３における内側面２３ａの全体に突出部１３が形成されている。しかも突出部１３は本体部１２に一体形成されているので、両者の一体性は高く、インナーチップ３４による切り込みは強力に行える。

【0054】

突出部１３における掘削方向後方の面には、後方ほどケーシングチューブ５１の外方に対応する方向に傾く傾斜面３３を形成しているので、インナーチップ３４によって削られた土砂は掘削方向後方へ円滑に排出される。

【0055】

先端チップ２６やインナーチップ３４が摩耗したり欠損したり脱落したりして交換が必要な場合には、ボルト１５を操作してホルダ５４から外し、新しいものと交換する。この交換作業もボルト１５を緩めたり締めたりするボルト１５の操作だけで行え、溶断や溶接のようにガスを必要とするものではないので、火気厳禁の現場でも作業ができる。

【0056】

このように、火気厳禁の現場においても、インナービットを使用してのオールケーシング工法と同じ掘削作業を選択できる。

【0057】

しかも、ケーシングビット１１の着脱は１本のボルト１５で行えるので作業性が良いうえに、既存のケーシングチューブ５１に対して取り付けることもでき、新たに別途のケーシングチューブ５１やホルダ５４を備える必要はない。

【0058】

インナービットの溶接による固定を回避しようとすると、ケーシングチューブ５１の内周面に新規のホルダを固定して、インナービットをホルダに着脱可能な形状に形成することが考えられるが、このようにすると、新規に製造しなければならない部材が多くなる。この点、このケーシングビット１１のように本体部１２に突出部１３を形成して突出部１３にインナーチップ３４を備える構成とすることで、既存の部材を有効に利用しつつ、交換等の手間も効率的に削減できる。しかも、インナーチップ３４のないケーシングビットとインナーチップ３４を備えるケーシングビット１１を、掘削対象である地盤や地盤の変化に応じて適宜使い分けることができ、作業性の向上にもなる。

【0059】

以上の構成はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなくその他の構成を採用することもできる。

【0060】

例えば、突出部１３は本体部１２と別部材で構成されて、ロウ付け等で本体部１２に一体化してもよい。

【符号の説明】

【0061】

１１…ケーシングビット
１２…本体部
１３…突出部
１５…ボルト
２１…差し込み溝
２２…外側板部
２３…内側板部
２３ａ…内側面
２５…ボルト穴
２６…先端チップ
３３…傾斜面
３４…インナーチップ
５１…ケーシングチューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】