JPS5876690A - たて穴ボ−リングマシンのカツタヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はたて穴メーリングマシンのカッタヘッドに係
シ、さらに詳しくはり・々−スサーキュレイションエ法
にて使用されるメーリングマシンのカッタヘッドに関し
ている０ リバースサーキュレイションエ法は、たとえば、ビルデ
ィングの基礎杭にたいするたて穴掘削に用いられている
。建造物の基礎杭は、大形の建造物の場合に、−股上質
層の下部にある岩盤層まで根太スル。が、リハースサー
キュレイションドリル工法にて使用されるメーリングマ
シンのカッタヘッドは一般土質にたいするものと岩盤に
たいするものと別かれておシ、地盤に応じて交換してｍ
−リングをなしているのが現状である口 重発明は、−股上質から軟岩までの地盤をカッタヘッド
の交換なしに掘削することができる、た６ て穴？−リングマシンのカッタヘッドを提供するもので
ある。

本発明のカッタヘッドは、中空かつオーグエンドの主軸
と、水平面および垂直面に関して鋭角α。

βを形成しかつ主軸にたいして放射方向に配置され、端
部を主軸の周面に固定された支持部材と、主軸の下端に
設けられた／譬イロットカツタと、主軸に支持されたス
タビライプと、最外側に位置して支持部材に設けられた
ゲージカッタと、ｒ−シカツタと主軸との間に位置して
支持部材に塩９付けられ九カッタとからなシ、カッタが
主軸の中心からしだいに半径を増大するように支持部材
に自由回転可能に配設され九ロータリカッタと、ロータ
リカッタに密接しかつ相互に密接に隣接するように各支
持部材に分散して配置され九ドラグカツタトヲ有し、ゲ
ージカッタおよびロータリカッタがその中心軸と中心軸
を共有する円錐面内に位置する傾斜した側面をもつ歯を
周面に備えるディスクからなシ、最下端の歯と支持部材
との距離をドラグカツタの刃先と支持部材との距離よシ
も長く負　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　４１Ｔ特開昭５８−７６Ｇ
９０て２） なるように配置されてなること、を特徴としている。

岩盤の掘削に際して、ロータリカッタおよびｒ−シカツ
タがドラグカツタに゛先行して岩盤に貫入されて、岩盤
にクラックを発生させてこれをゆるめると共に岩盤を切
削し、ドラグカツタがゆるめられた岩盤を切削すること
ができる。そして、−股上質では、ロータリカッタおよ
びｒ−シカツタの歯の傾斜した側面が土砂をおしのけて
土盤をゆるめつつ切削し、それからドラグカツタがゆる
められた土盤を掘削することができる。その結果、軟岩
から一般土質までカッタヘッドの交換なしに掘削をなす
ことができる◎ さらに１０−タリカツタおよびグーシカツタが自転しつ
つ掘削し、ドラグカツタがロータリカッタによってゆる
められた地盤を掘削するので、！ラグカッタ自体の掘削
抵抗も小さく、加えてカッタが支持部材に分散して配置
されていてカッタ間隔を広くしであるので、カッタヘッ
ド全体の掘削抵抗がきわめて少なくなり、カッタ寿命が
きわめト・　頁 て長く、しかも動力を小さなものとすることかできる。

以下Ｊ本発明のカッタヘッドの一実施例を、添付図面に
したがって説明する。

本発明のカッタヘッドは、リバースサーキュレイショ／
ドリル工法にて使用されるＩ−リングマシンに組み込ま
れる。第１図はそのような一一リングマシンの典形を示
している。

架台１は地表に設置されている。回転台２が架台に支持
されている。ドリル／９イブ３はその軸方向に移動可能
に回転台に取シ付ゆられているＯドリル／４イブにおけ
る地中にある端部にはカッタヘッド４を取シ付けてあシ
、地表にある端部にはスイベルジヨイント５を取シ付け
である０　ドリル／４イブはカッタヘッドとともに、図
示を省略されたクレーンによって吊られている。カッタ
ヘッドはドリルノ母イブに接続された主軸６を備えてい
る。

支持部材あるいはウィング７が主軸に取り付けてあり、
／４イロットカツタ８か主軸の下端に取り付けである〇 ６頁 ｚ　　ＩＪソング、回転台が架台上で回転されかつドリ
ル／４イブがカッタヘッドと一緒に自重によって下降さ
れ、支持部材上のカッタアレイが地盤を掘削することに
よってなされる。掘削に際して、／ぐイロットカツタお
よび支持部材にその最外周に位置して設けられたグーシ
カツタがカッタヘッドの偏心回転を防ぎ、そしてスタビ
ライプ９が穴ヲまっすぐに掘れるようにカッタヘッドを
案内シている。

掘削された土砂などをたて穴から排出するために、排出
管１０がスイベルジヨイントを介してドリル／ぐイブの
上端に接続されていると共に、空気供給管１０Ａがドリ
ルノ母イブに接続しである。排出は、地表にある空気圧
縮機１０Ｂによって空気供給管に送られた圧縮空気がド
リル／４イブ内に噴出し、この噴出させられた圧縮空気
の作用によって、たて穴内掘削された土砂などが大向の
水と共にカッタヘッドの主軸内に吸い込まれ、トリｖ／
ぐイブを経て排出管によシ地表に出すことによってなさ
れている。なお、排出は、このエアリフトドリリング７
頁 に替えて、空気圧縮機および空気供給管なしに排出管に
接続されたサクショ／／ングのみによってなされる、い
わゆる４ンデサクシヨンドリリングの場合もある。

第２図ないし第４図は本発明のカッタヘッドの詳細を示
している。主軸６は中空かつオーブンエンドのノタイデ
からなっていて、上端に設けられたフランジ１１をドリ
ル／やイｆ３の下端にあるフランジにがルト結合されそ
いる。支持部材７は水平面にたいして鋭角αを形成しか
つ垂直面にたいして鋭角βを形成し、主軸の回転中心軸
にたいして放射方向に位置して、配置されていると共に
、端部を主軸の周面に溶接されている。補強板１２　、
１２’が支持部材の自由端と主軸の周面、および支持部
材の固定端と主軸の周面とを結合している。支持部材お
よび補強板１２はゲルト結合されたエクステンション１
３　、１４を有していて、運搬に際して分解しうるよう
罠なっている。スタビライプ９はこれらのエクステンシ
ョンと一体に納会されている◎ゲージカッタ２０社、各
支持部材の最外周に相互に等間隙になるように配置しで
ある。カッタアレイがグーツカツタと主軸との間に位置
して各支持部材に設けである。各カッタアレイはロータ
リカッタ２１、およびドラグピツクあるいはドラグカッ
タｎによって構成されている◎ロータリカッタは支持部
材に自由回転しうるように、またドラグカッタは支持部
材に溶接によって、それぞれ取シ付けられている。

ロータリカッタは、第５図および第６図によく示されて
いる周面に軸断面がほぼ三角形あるいは台形の歯幻をも
つディスクからなっている。各歯はカッタの中心軸にた
いして放射方向に配置されている。各歯の先端スはカッ
タの中心軸に平行あるいはロータリカッタの中心軸と中
心軸を共有する円筒面上に位置している。各歯の側面の
片方すは前記中心軸に直交するフラットな面として形成
されている口が、他方の側面は斜面あとなっている。こ
れらの斜面はカッタの回転中心軸上に頂点をもつ円錐面
内に位置している。歯の側面加がロータリカッタの中心
軸に直交する平面あるいは側９頁 面２５にたいしてなす角度ｒは、１５’〜４５°の範囲
に選択されることが望ましい。

ゲージカッタおよび各ロータリカッタ酸、前述のように
、支持部材に自由回転しうるように取り付けられている
。このためＫ、各カッタは軸Ｉに軸受を介して取り付け
てあシ、軸は支持台Ｚに固定され、支持台は支持部材に
溶接固定された基台四にゲルト結合されている。

各ロータリカッタは、一般に、歯の傾斜した側面が支持
部材の傾斜方向を向くように配置され、ソシてロータリ
カッタはその中心軸がカッタヘッドの回転中心軸を通る
ように配置されるが、ロータリカッタは、後に詳述する
ように、その回転中心軸がカッタヘッドの回転中心軸を
通る直線にたいしてオフセットされることか好ましい。

本発明によるカッタヘッドにおいて、カッタヘッドの回
転中心軸から最外端に位置するｒ−シカツタも、ロータ
リカッタと同じに、傾斜した側面をもつ歯と周面にもつ
ディスクから構成されており、最下端の歯と支持部材の
最下縁とのなす距離１０頁 がロータリカッタと同一に配置されているｏが・傾斜し
た側面は垂直面上にあるように配置されている。

ドラダカツタあるいはドラグピツクはそれ自体公知のも
のを用いることができる。たとえば刃先がチゼル状〜よ
シ複雑であるが〜のもの、あるいは刃先かコニカルエン
ドのものを、単独であるいは組み合わせて使用される。

第７図（４）−（Ｑは刃先がチゼル状のドラグカツタの
いくつかの例を示している。第７回国のドラダカツタは
ほぼチゼルに近いもので、フラットなすくい面２２ｍと
フラットなにげ面２２ｂとを有している。第７図■）に
示すドラグカツタはすくい面１２２ａが逆Ｖ字形あるい
は屋根形に形成され、それによシ横にげ面を形成されて
いるか、逃げ面１２２ｂはフラットとなっている。第７
図（Ｑのドラグカツタはすくい面２２２ａがフラットで
あるか、にげ面２２２ｂが曲面となっている。第７図（
６）は刃先がコニカルエンドに形成されたドラグカツタ
を示していて、刃先部分３２２ａが軸まわシに回転しう
るようになっている◎１五　　　　　ｎ ドラグカツタは、第８図によく示されているように、刃
先から遠い部分を支持部材に溶接固定することによって
、支持部材に取り付けである。

各ロータリカッタは最下方にある歯の先端腕が主軸の回
転中心に直交する平面（転）上に位置し、各ドラグカツ
タも刃先が主軸の回転中心軸に直交する平１ｉｔ（Ｎ上
に位置するように配置される。し九かつて、各プレイの
カッタの歯先および刃先は、主軸の回転中心軸に直交し
かつ回転中心軸にそって平行に並ぶ平面−）あるいは掘
削面上に位置することになる。しかし、本発明のカッタ
ヘッドにおいて、全てのロータリカッタは最下方の歯の
先端から支持部材の最下縁７Ａまでの距離（カッタヘッ
ドの回転中心軸に平行な方向の距離）Ｈ３１が全てのド
ラグカツタにおける刃先から支持部材の最下縁までの距
離Ｉ（ｓｘよりも長くなっていて、？−リングに際して
、ロータリカッタが地盤にまず接し。

そのあとドラグカツタが地盤に接するようにそれぞれの
カッタを配置しである。

ロータリカッタに隣接して、ドラグカツタが複特開昭５
８−７６Ｇ９０”（４） 数本ずつ、たとえば四本ずつ配置されて（・るＯこれら
のドラグカツタはロータリカッタに九（・して相互に密
接して、必要に応じて一部オー／４ラップして配置され
ている。

カッタ間に土砂がつまるのを防止し、し力１もカッタを
支持部材に容易に取り付けられるようにすルタめに、ロ
ータリカッタおよびドラグカツタは支持部材上に分散し
て配置されている。第９図はカッタの配列の詳細を示し
ていて、各支持部材と各ロータリカッタと各ドラグカツ
タと拡小数字を各参照符号に附しである。支持部材７１
　のロータリカッタ２１１にとなシあうドラグカツタは
支持部材７３　にあるドラグカツタ２２１１であシ、カ
ッタ２２１１にとなりあうドラグカツタは支持部材７３
　にあるドラグカツタ２２ｓｔであり、カッタ２２１３
にとなりあうドラグカツタは支持部材７４にあるカッタ
１３であり、そしてカッＬμ１３にとな）あうドラグカ
ツタは支持部材７１　にあるカッタ２２１４であるよう
に、それぞれの支持□部材に配置される。さらに、支持
部材７雪上のロータリカッタ２１ｕはドラグカ１３　　
　□ ツタ２２１４にとなシ合うように配置され・支持部材７
ｓ　　のドッグカッタ２２３１＊支持部材７４　のドッ
グカッタ２２．．．支持部材７１　のドラダカツタ２２
３ｓおよび支持部材７鵞のドラグカツタ２２３４か順次
にとなりあっている。同様に、支持部材７ｓ上のロータ
リカッタ２１１にはドラグカツタ２２．．　、２２．、
．２２．、　。

２２ｓ４が、ロータリカッタ２１４にはドラグカツタ２
２　ａｓ　＋　’Ｅ２４１１２２４１１２２　ａｓが、
ロータリカッタ２１１にはドラグカツタ２２６１　、２
２１ｍ　、　２１＠＠　、　２２＠４　ｉ）Ｌ　ｂ１２
−タリカツタ２１６に杜ドラグカツタｎ・１．２２＠雪
１２２．、。

ｎ・４が、ロータリカッタ４丁に祉ドラグカツタｎテ１
，２２マ３．ｎ丁、、２２？、が、そしてロータリカッ
タ４＄にはｒ５ｆｔｙ）ＩＺｌ＠ｔ＋’２２ｍ５＊２２
ａｓ、２２ｍｄ）’それぞれとな夛ありように支持部材
に配置されて−する。各ロータリカッタに附随するドラ
グカツタのうち最内側のドラグカツタも、となりのロー
タリカッタにたいして密接するように配置されて−・る
０図面にしたかえば、カッタ２２１４とカッタ２１３．
カッタ為４とカッタ２１Ｓ、カッタｎＳ４とカッタ２１
・。

カッタ２２＠４とカッタ２１テ及びカッタｎテ４とカッ
タ２１＄１４　　　頁 とは相互に密接に配置されて（・るＯしため五って、ロ
ータリカッタはカッタヘッドの回転中１ｃ？軸力）らし
だいに半径が大きくなるように配置され、ドラグカツタ
はロータリカッタの間をうめるように前記回転中心軸か
らしだ−・に半径〃！大きくなるように配置されている
ことになる。

このようなロータリカッタ自体の形状およびロータリカ
ッタとドラグカツタとの配置は、カッタヘッドが回転さ
れかつ移動されると、最初ロータリカッタが自転しつつ
地盤を掘削し、次に各カッタアレイのドラグカツタがロ
ータ１ツカツタによシとりのこされた部分を掘削し、こ
れらを繰り返しつつたて穴ゲーりングをなさせることに
なる。

第１０図および第１１図は各カッタの岩盤にた（・する
掘削状態を示している。カッタヘッドは前述のように掘
削に際して垂直荷重をうけて（する。そのため、ロータ
リカッタ２１は、ドラグカツタｎよりも先行して岩盤ヱ
に貫入され、岩盤にクラック諺を発生させると共に、ロ
ータリカッ′りの傾斜した側面が岩盤にせん断破かいを
生じさせるＯ同時に、ロータリカッタは、主軸の回転に
よって矢印の方向に自転され、岩盤を歯で切削しつつ、
歯と歯との間の溝によって切削された岩おを後方に送シ
出すロカツタヘッドの回転がさらに進むと、ドラグカツ
タが前述のクラック発生によってゆるめられた岩盤Ｕを
切削する。これらが繰シ返えされて、岩盤かメーリング
される。ロータリカッタの傾斜し九個１ｉｉＫよる岩盤
のゆるめは、実際上、となりのドラグカツタとが掘削す
る範囲とその次のドラグカツタの側面までしか及ばない
が、三番目と四番目のドラグカッタが掘削する範囲は、
次に切削するロータリカッタによってゆるめられる。

他方、−股上質では、ロータリカッタが、まず、その傾
斜し丸側面によって土砂をおしのけて土盤をゆるめると
共に、歯によって土盤を掘削する＠そして、ドラグヵッ
タが、ゆるめられた土ばんを順次に切削することができ
る。掘削に際して、ｒ−ゾカツタ加は・母イロット力ッ
タ８との協動してカッタヘッドの芯ぶれを防ぎかつ穴の
最外径をゆるめつつ切削することができる。

ＴｌｆＲｆ　５８−７６Ｇ９０　（５）本発明によるカ
ッタヘッドは、このように岩盤であっても、−股上質で
あってもカッタヘッドの交換なしに掘削できるばかシか
、ドラグカツタがロータリカッタによってゆるめられた
地盤を掘削するので、ドラグカツタの掘削抵抗を小さく
することができ、しかもロータリカッタおよびゲージカ
ッタは自転しつつ掘削するので、これらの掘削抵抗感小
さく、その結果カッタヘッド全体の掘削抵抗が減少し、
動力を少なくすることができ、しかも寿命を長いものと
することができる。

ロータリカッタの寿命をさらに改善するために、各ロー
タリカッタは、前述のように、その中心軸をカッタヘッ
ドの回転中心軸にたいする直交軸に関してオフセットさ
れることが好ましい。第１２図はこのような配置の詳細
を示している。ロータリカッタの中心軸Ａはカッタヘッ
ドの回転中心軸にたいして直交する軸Ｂに関して角度θ
を形成するように配置され、地盤に貫入された歯のフラ
ットな側面の点Ｍのみが掘１りされた地盤に接触し、こ
の点から反対側の点Ｍ′にむかうほど歯のフラット１７
頁 な側面が掘削された地盤の側面Ｃからしだいに離れるよ
うに配置される。この結果、地盤の掘削に寄与している
歯あるいは歯“−以外の歯が掘削された地盤に繰シ返し
て接触するのを防ぎ、それＫよッテロータリカッタの寿
命を改善することができる。角度０は、一般に、０．５
°−１０’に選択されることが望ましい。

本発明のカッタヘッドにて、ロータリカッタは同軸に配
置された複数のロータリカッタによって構成されてもよ
い。第１３図はそのようなロータリカッタの具体的構成
を示している。ロータリカッタ１２１Ａ　　と１２１Ｂ
　とは同一構成を有していて、ひとつの軸部１２１Ｃに
一体に形成されている。支持台１２８には軸が固定され
ていて、この軸にカッタはその軸部１２１Ｃを軸受を介
して取シ付けである。

また、ロータリカッタは主軸に近いもの、たとえば第９
図において符号２１＠、２１．と２１．で示されるロー
タリカッタは、広く使用されているとんがった局面をも
つソリッドディスクからなるもので構成してもよい。コ
ストの低減をはかってもよい。

１８百

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のカッタヘッドの一実施例を示していて、
第１図はこのカッタヘッドを備えるリパースサーキュレ
イションドリル装置の構成を示す説明図、第２図は本発
明のカッタヘッドの平面図、第３図は第２図■−■線に
そって一部を断面にされた本発明のカッタヘッドの側断
面図、第４図は本発明のカッタヘッドの底面図、第５図
は第３図Ｖ−Ｖ線にそう、本発明のカッタヘッドにおけ
るロータリカッタの拡大側面図、第６図は第５図■−■
線にそうロータリカッタの正面図、第７図（４）ないし
く６）は本発明のカッタヘッドにて使用されるドラグカ
ツタのいくつかの例を示す斜視図、第８図は第３図■−
■線にそうドラグカツタの拡大側面図、第９図は本発明
のカッタヘッドにおけるロータリカッタとドラグカツタ
との配置関係を示す説明図、第１Ｏ図はカッタの側面か
らみた掘削状態を、第１１図はカッタの正面からみた掘
削状態をそれぞれ示す説明図、第１２図は本発明のカッ
タヘッドにおけるロータリカッタとカッタヘッドの回転
１９　　　　’１ 中心軸にたいする配置関係を示す説明図、第１３図は本
発明のカッタヘッドにおけるロータリカッタの他の構成
を示す正面図である。 ４・・・カッタヘッド、６・・・主軸、７・・・支持部
材、８・・・ノヤイロットカツタ、９・・・スタビライ
プ、加・・・ｒ−シカツタ、２１・・・ロータリカッタ
、ｎ・・・ドラグカツタ、る・・・歯、加・・・歯の傾
斜した側面。 特許出願人　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　　本　　正　　実特開昭５８−
７６（ｉ９０　（６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　中空かつオーゾエンドの主軸と、水平面および垂
   直面に関して鋭角α、βを形成しかつ主軸にたいして放
   射方向に配置され、端部を主軸の周面に固定された支持
   部材と、主軸の下端に設けられたノぐイロットカツタと
   、主軸に支持されたスタビライプと、最外側に位置して
   支持部材に設けられたｒ−シカツタと、ゲージカッタと
   主軸との間に位置して支持部材に取り付けられたカッタ
   とからなり、カッタが主軸の中心からしだいに半径を増
   大するように支持部材に自由回転可能に配設されたロー
   タリカッタと、ロータリカッタに密接しかつ相互に密接
   に隣接するように各支持部材に分散して配置されたドラ
   グカツタとを有し、ｒ−シカツタおよびロータリカッタ
   がその中心軸と中心軸を共有する円錐面内に位置する傾
   斜した側面をもつ歯を局面に備えるディスクからなシ、
   最下端・２頁 の歯と支持部材との距離をドラグカツタの刃先と支持部
   材との距離よりも長くなるように配置されてなること、
   を特徴としているたて穴コーリングマシンのカッタヘッ
   ド。