[第1実施形態]
 以下、本発明に係る回転掘削工具10と路面� �削装置100及び、回転掘削工具10を使用して固 まった状態のコンクリート又はアスファルト 等の路面R1に環状溝M1を掘削する路面掘削工� �について、図1~図8に基づいて説明する。図1� ��示した路面掘削装置100には、本発明に係る� ��転掘削工具10が着脱可能に取り付けられて� �り、この回転掘削工具10を回転状態で路面R1� ��対してほぼ直角に押し付けると、図8に示す ように滑り止め用の円筒ゴム部材Gを嵌め込� �ための環状溝M1が路面R1に形成される。

 図1(B)に示すように、路面掘削装置100は、 固定手段(図示せず)によって路面R1に固定可� �な本体ベース90と、本体ベース90から垂直に� ��立した1対のガイドポスト91,91と、これらガ� ��ドポスト91,91に昇降可能に支持された可動� �ース92とを備えている。可動ベース92には送� ��ねじ88が垂直に貫通しており、ハンドル89の 回転操作によって送りねじ88を回転させるこ� ��で可動ベース92が昇降可能となっている。

 可動ベース92には、回転掘削工具10を回転 可能に保持するための主軸ユニット93と、主� ��ユニット93に保持された回転掘削工具10を回 転駆動させるための駆動源98(具体的には、電 動モータ又はエンジン)とが固定されている� �

 図1(A)に示すように、主軸ユニット93は、� ��形ハウジング94の内側を貫通した主軸95(本� �明の「回転駆動部」に相当する)を、筒形ハ� ��ジング94の両端内面に備えたベアリング(図� ��せず)により回転可能に軸支した構造をなし ている。主軸95は両端開放の円筒構造をなし� ��おり、筒形ハウジング94から突出した上端� �には、ロータリージョイント96が相対回転可 能に取り付けられている。ロータリージョイ ント96の内部には、主軸95の内側と連通する� �路(図示せず)が形成されている。流路の一端 はロータリージョイント96の側面から突出し� ��ホースアダプタ96Aを貫通しており、このホ� ��スアダプタ96Aに、粉塵を吸引する吸引装置� ��は冷却水(一般には、水道水)を供給する給� �装置(何れも図示せず)のうちの一方が選択的 に接続可能となっている。

 一方、可動ベース92の下方に突出した主� �95の下端部には、プーリー97が一体に設けら� ��ている。このプーリー97と、駆動源98の出力 回転軸98Aに備えたプーリー98Bとの間がベルト 99によって連結され、これにより、主軸95及� �主軸95の下端部に接続された回転掘削工具10� ��高速回転するようになっている。

 ここで、回転掘削工具10は、粉塵を吸引� �つつ掘削を行う乾式工法のときには、主軸95 に直接接続される一方、掘削部位に冷却水を 供給しつつ掘削を行う湿式工法のときには、 図1に示すように延長筒部11を介して主軸95に� ��続される。図3に示すように、延長筒部11は� ��その上端内周面と下端外周面とにそれぞれ� ��子部12,13を備える。そして、上端内周面の� �子部12が主軸95の下端部に螺合可能となって� ��り、下端外周面の螺子部13が、回転掘削工� �10の上端に螺合可能となっている。延長筒部 11の内径は、主軸95の内径とほぼ同径であっ� �、本実施形態では、例えば、10mmとなってい� ��。

 さて、本発明の回転掘削工具10は、例え� �、ステンレス製或いは炭素鋼製であり、両� �開放の筒形構造をなしている。図2に示すよ� ��に、回転掘削工具10は、路面掘削装置100の� �軸95に直接或いは延長筒部11を介して接続さ� ��るチューブ30と、チューブ30の下端部に接続 されて、路面R1を掘削するインナービット20(� ��発明の「円筒掘削部」に相当する)とから構 成されている。

 インナービット20は、チューブ30の上端部 に備えた接続筒部31の同軸下方に備えられ、� ��続筒部31より大径な扁平円筒形状をなして� �る。インナービット20の上端部は、接続筒部 31の下端部から下方にオフセットした位置に� ��置されており、その上端部には雄螺子筒部2 1が備えられている。雄螺子筒部21は、インナ ービット20の上端部の外径を段付き状に小径� ��してその小径部分に雄螺子を形成してなる� ��

 一方、インナービット20の下端部には先� �が山形に尖った複数のチップ22,22(本発明の� �掘削刃」に相当する)が設けられている。こ� ��らチップ22,22は下方に突出しかつインナー� �ット20の周方向に沿って等間隔に配置されて いる。また、図3に示すように、チップ22の厚 みは、インナービット20の周壁の厚みよりも� ��くなっており(例えば、5~15mm)、インナービ� �ト20の周壁の内外に突出している。なお、チ ップ22は、例えば、メタルボンドとダイヤモ� ��ド砥粒とを焼結したものであって、ロウ付� ��又は溶接(レーザー溶接)によって固定され� �いる。

 図2に示すように、インナービット20の下� ��寄り位置の外周面には、過掘防止リング50(� ��7参照)を着脱可能に固定するためのリング� �定溝23,23が上下に並んで形成されている。こ れらリング固定溝23,23は、路面R1に形成する� �状溝の深さに応じた任意の位置(例えば、チ� ��プ22の下端部から5~10mm上方位置と、10~20mm上� ��位置)に形成されている。また、図7に示す� �うに、過掘防止リング50は、例えば、断面円 形をなし、インナービット20のチップ22,22よ� �外側に張り出している。そして、何れか一� �のリング固定溝23に過掘防止リング50を装着� ��て掘削を行うと、過掘防止リング50が路面R1 に掘削された環状溝の外縁部と干渉して、そ れ以上の掘削が規制され、過掘防止リング50� ��装着した位置に応じた深さの環状溝を掘削� ��ることができる。即ち、本実施形態の回転� ��削工具10及びそれを使用した路面掘削工法� �よれば、過剰な掘削を防止することができ� �環状溝M1を掘設計通りの深さに統一すること ができる。また、過掘防止リング50を舗装材� ��り柔らかい材質(例えば、耐摩耗性に優れた ゴム)としておけば、路面R1との干渉時に路面 R1を傷つけることがない。

 図2に示すように、インナービット20の外� ��には、アウタービット40が一体回転可能に� �えられている。アウタービット40は、インナ ービット20の側方に張り出した円環板状の鍔� ��41(図4を参照)に複数のチップ42,42を固定して なる。チップ42,42は鍔壁41の外縁寄りの下面� �ら下方に突出しており、インナービット20の チップ22,22よりも上方に配置されている。ま� ��、チップ42,42は、インナービット20に備えた チップ22,22と同じ材質で下端部が尖っており� ��鍔壁41にロウ付け又は溶接されている。こ� �で、アウタービット40のチップ42,42と、イン� ��ービット20のチップ22,22とは径方向で隣接配 置されており、それらチップ22,42同士が、上� ��方向で一部重なるように配置されている。� ��お、チップ42の厚みは、インナービット20の チップ22より薄くなっている(図3を参照)。ま� ��、本実施形態のアウタービット40の外径は� �約50~200mmとなっている。

 上述したインナービット20及びアウター� �ット40は、仕様(材質や寸法)の異なる複数種� ��のものが備えられており、舗装材の材質や� ��的とする環状溝の設計寸法に応じて適宜取� ��替え可能となっている。また、チップ22,42� �摩耗して掘削不能となった場合は、インナ� �ビット20又はアウタービット40だけを交換可� ��となっている。

 ところで、図3に示すように、回転掘削工 具10のうち、チューブ30は、上側から接続筒� �31、中継筒部32、雌螺子筒部33の順に並べて� �えられている。図3に示すように、接続筒部3 1の内周面には雌螺子31Aが形成されており、� �こに主軸95の下端部或いは、延長筒部11の螺� ��部13が螺合可能となっている。

 雌螺子筒部33は、中継筒部32の下端部に一 体に設けられた扁平な円筒体の内周面に雌螺 子33Aを形成してなる。この雌螺子筒部33に、� ��ンナービット20の上端部に備えた雄螺子筒� �21が螺合されている。また、インナービット 20の外周面のうち雄螺子筒部21の基端部に形� �された段差部27と、チューブ30(雌螺子筒部33) の下端縁との間には、アウタービット40の鍔� ��41内縁が挟持され、これにより、アウター� �ット40がインナービット20と一体回転可能に� ��定されている(図5を参照)。ここで、雄螺子� ��部21と雌螺子筒部33によって本発明の「螺合 機構」が構成されている。

 なお、掘削時には回転掘削工具10(主軸95)� ��、雄螺子筒部21と雌螺子筒部33とを締め付け る方向(上方から見たときに時計回り方向)に� ��転するので、掘削の過程で雄螺子筒部21と� �螺子筒部33との螺合状態が緩んでアウタービ ット40が外れることはない。

 図3に示すように、中継筒部32は、接続筒� ��31から雌螺子筒部33に向かうに従って、換言 すれば、回転掘削工具10の軸方向で互いに離� ��れた接続筒部31の下端開口からインナービ� �ト20の上端開口に向かうに従って徐々に拡径 したテーパー筒(円錐筒)形状をなしている。� ��して、中継筒部32の内面32Aは滑らかな円錐� �面となっており、回転掘削工具10の軸線に対 する内面32Aの傾斜角度θは、例えば、約40度� �なっている。

 次に本実施形態の回転掘削工具10を使用� �た路面掘削工法について説明する。路面R1に 環状溝M1を掘削する場合には、回転掘削工具1 0を路面R1から離した状態で駆動源98を起動し� ��回転掘削工具10を高速回転させる。その状� �でハンドル89を操作して可動ベース92を降下� ��せ、回転掘削工具10を路面R1に対して直角に 押し付ける。すると、インナービット20の下� ��部に備えたチップ22によって路面R1が掘削さ れる。回転掘削工具10をさらに降下させてい� ��と環状溝が徐々に深くなり、所定の深さに� ��すると、回転状態のアウタービット40が路� �R1に押し付けられて、インナービット20によ� ��て掘削された環状溝の外周縁が掘削される� ��即ち、最初は、インナービット20だけで掘� �が行われ、インナービット20が所定の深さま で掘り進んだところで、インナービット20と� ��ウタービット40との両方で掘削が行われる� �

 所定の深さまで掘削したら駆動源98を停� �し、ハンドル89の操作により回転掘削工具10� ��引き上げる。この回転掘削工具10及び路面� �削工法によれば、図8に示すように上端部が� ��付き状に径方向外側に幅広となった(換言す れば、径方向の外側部分が内側部分に対して 段付き状に浅くなった)環状溝M1が、回転掘削 工具10を付け替えることなく一度で形成され� ��。

 なお、本実施形態の回転掘削工具10及び� �れを使用した路面掘削工法で掘削された環� �溝M1には円筒ゴム部材Gが嵌め込まれるが、� �筒ゴム部材Gを嵌め込むと、その上端部が路� ��R1から盛り上がって中央部が相対的に凹所� �なる。この凹所内のゴミや水を排出するた� �に、円筒ゴム部材Gの上端部の一部には、排� ��溝(図示せず)が形成されている。そして、� �斜した路面R1に円筒ゴム部材Gを嵌め込む場� �に、排出溝が傾斜の下側となるようにすれ� �前記凹所内のゴミや水が自然に排出される� �

 ところで、路面掘削装置100のロータリー� ��ョイント96に吸引装置(図示せず)を接続し、 吸引装置を作動させながら路面R1の掘削を行� ��と、図5に示すように、インナービット20の� ��削部位から粉塵が吸引され、主軸95の内側� �通って路面掘削装置100の外部に排出される� �回転掘削工具10の内部では、吸い上げられた 粉塵が中継筒部32の円錐曲面をなした内面32A� ��案内されて接続筒部31の下端開口にスムー� �に流れ込み、主軸95の内部を通って図示しな い集塵機に回収される。また、回転掘削工具 10の内側を吸引することにより、回転掘削工� ��10の外側の空気が、インナービット20の内外 両側面と環状溝との隙間及び、インナービッ ト20の下端部の隣り合ったチップ22,22の間を� �って回転掘削工具10の内側に流入する。この 空気の流れによりチップ22,22が冷却される。

 一方、ロータリージョイント96に給水装� �(図示せず)を接続し、給水装置を作動させな がら路面R1の掘削を行うと、図6に示すように 、主軸95及び延長管部11の内側を通って回転� �削工具10内に冷却水が流れ込む。このとき冷 却水の一部は、主軸95、延長管部11及び接続� �部31の内面を伝い、さらに、接続筒部31の下� ��開口から中継筒部32の内面32Aを伝う。そし� �、回転掘削工具10の回転による遠心力によっ て径方向の外側に向かって流動し、インナー ビット20の内面を伝って掘削部位に到達する� ��或いは、中継筒部32の内面32Aを伝う途中で� �削部位に向かって飛散する。掘削部位に到� �した冷却水は、インナービット20の隣り合っ たチップ22,22同士の間に入り込んで、チップ2 2,22を冷却する共に掘削部位を潤滑する。

 このように、本実施形態の回転掘削工具1 0、路面掘削装置100及び路面掘削工法によれ� �、接続筒部31を通じて吸引を行った場合に、 粉塵が接続筒部31の下端開口にスムーズに流� ��するので、粉塵を従来より効率よく除去す� ��ことができる。一方、接続筒部31を通じて� �転掘削工具10内に冷却水を流し込んだ場合に は、冷却水が回転掘削工具10の内面を伝うか� ��飛散して掘削部位に向かうので、チップ22,2 2を効果的に冷却することができる。また、� �ンナービット20に過掘防止リング50を装着し� ��掘削を行うことにより環状溝M1の過剰な掘� �を防止し、設計通りの深さに統一すること� �できる。

 [第2実施形態]
 この第2実施形態は、主に、インナービット 20及びアウタービット40の構造が第1実施形態� ��異なる。以下、上記第1実施形態と同じ構成 については、同一符号を付し、重複する説明 は省略する。

 図10に示すように、本実施形態のアウタ� �ビット40は、インナービット20の側方に張り� ��した鍔壁41の外縁部から下方に向かってア� �ター円筒壁44が垂下した構造をなしており、 そのアウター円筒壁44の下端部に複数のチッ� ��42,42が固定されている。図9に示すように、� ��ウター円筒壁44は、インナービット20の外側 同心円上に配置されてインナービット20の外� ��面を覆っており、アウタービット40のチッ� �42,42は、インナービット20のチップ22,22と同� �高さでかつ径方向で離れた位置に配置され� �いる。さらに、アウター円筒壁44の下端寄り 位置には、過掘防止リング50を固定するため� ��リング固定溝45,45が上下に並んで形成され� �いる。アウタービット40のリング固定溝45に� ��掘防止リング50を装着して掘削を行った場� �も、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏� ��る。

 一方、インナービット20のうち、アウタ� �円筒壁44によって外側を覆われた部分には、 インナービット20の内外を貫通した複数の側� ��開口25が形成されている。これら側部開口25 は、インナービット20の周方向で等間隔に設� ��られており、例えば、縦長矩形状をなして� ��る。そして、インナービット20とアウター� �ット40(アウター円筒壁44)との間に形成され� �環状空間Q1とインナービット20の内部空間と� ��側部開口25によって連通状態となっている� �

 なお、本実施形態では、インナービット2 0のチップ22の厚さが、アウタービット40のチ� ��プ42の厚さの約半分となっている。

 本実施形態の回転掘削工具10を使用した� �面掘削工法について説明する。回転掘削工� �10を路面掘削装置100に取り付けて、回転状態 で路面R1に近づけていくと、インナービット2 0とアウタービット40とが同時に路面R1に突き� ��たる。この状態で、さらに回転掘削工具10� �路面R1に押し付けると、径及び溝幅の異なる 大小2つの環状溝M2,M3が回転掘削工具を付け替 えることなく一度に形成される(図11を参照)� �これら環状溝M2,M3は同心円で同じ深さであり 、かつ、外側の環状溝M2の溝幅が内側の環状� ��M3の溝幅より幅広となっている。

 ここで、路面掘削装置100のロータリージ� ��イント96に吸引装置(図示せず)を接続して、 吸引装置を作動させながら掘削を行うと、図 11に示すように、インナービット20内の粉塵� �接続筒部31に向かって上方に吸い上げられる と共に、インナービット20の外側に形成され� ��環状空間Q1の粉塵が、側部開口25を通ってイ ンナービット20内に吸い込まれる。そして粉� ��は、上記第1実施形態の場合と同様に、中継 筒部32の内面32Aに案内され、接続筒部31の下� �開口にスムーズに流れ込む。

 また、ロータリージョイント96に給水装� �(図示せず)を接続し、給水装置を作動させな がら路面R1の掘削を行うと、図12に示すよう� �、冷却水が中継筒部32の内面32A及びインナー ビット20の内面を伝って流れ、インナービッ� ��20の掘削部位まで到達すると共に、インナ� �ビット20の内面を伝う冷却水の一部が、遠心 力により、側部開口25を通ってアウタービッ� ��40の掘削部位に向かって飛散する。

 本実施形態によれば、インナービット20� �内側の粉塵だけでなく、インナービット20と アウタービット40とで囲まれた環状空間Q1内� �粉塵も吸引することができる。また、イン� �ービット20のチップ22,22だけでなく、アウタ� ��ビット40のチップ42,42も冷却水で冷却するこ とが可能である。

 [他の実施形態]
 本発明は、前記実施形態に限定されるもの� ��はなく、例えば、以下に説明するような実� ��形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さら� ��、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で� ��々変更して実施することができる。

 (1)図13に示すように、チューブ30のうち中 継筒部32を、接続筒部31から下方に向かう途� �で内側に弓なりに反りつつ拡径したラッパ� �状としてもよい。また、図14に示すように、 中継筒部32を、接続筒部31から下方に向かう� �中で外側に弓なりに反りつつ拡径したドー� �筒状としてもよい。

 (2)過掘防止リング50の断面形状は、図7に� ��すように円形でもよいし、図15に示すよう� �、異なる径の半円を合体した形状であって� �よい。また、リング固定溝23,45は、インナー ビット20又はアウタービット40の外周面に2つ� ��つ形成されていたが、1つだけでもよいし、 3つ以上でもよい。

 (3)図16に示すように、インナービット20の 下端部のうち、周方向で隣り合ったチップ22, 22同士の間に、下方に開放した(上方に向かっ て凹んだ)半円形の切り欠き部26を設けてもよ い。この切り欠き部26を有したインナービッ� ��20は、粉塵を吸引しつつ掘削を行う乾式工� �のときに使用することも可能であるが、湿� �工法のときに使用すると以下のような効果� �奏する。即ち、チップ22,22が摩耗して小さく なった場合にも、冷却水が切り欠き部26に入� ��込むことで、チップ22の冷却及び掘削部位� �潤滑を行うことができる。これにより、チ� �プ22,22の摩耗による掘削性能の低下を抑える ことができる。ここで、切り欠き部26は、図1 5の如く全てのチップ22,22間に設けてもよいし 、一部のチップ22,22間だけに設けてもよい。

 また、切り欠き部26を有するインナービ� �ト20を湿式工法専用とし、切り欠き部26を有� ��ないインナービット20を乾式工法専用とし� �場合には、切り欠き部26の有無によって、そ のインナービット20が湿式工法専用か否かを� ��易に見分けることができる。

 (4)回転掘削工具10のうちインナービット20 の内壁面に、インナービット20の回転方向の� ��方に向かうに従って下るような螺旋状の突� ��或いは溝を設けてもよい。このようにすれ� ��、回転掘削工具10の回転により、インナー� �ット20の内面と環状溝M1の壁面との間で、粉� ��を上方(路面R1)に向けて送り出すことができ る。

 (5)前記第2実施形態の回転掘削工具におい て、アウター円筒壁44の下端部に備えたチッ� ��42,42の位置を、インナービット20に備えたチ ップ22,22の位置より上方(図17参照)或いは下方 に配置して、同心円である環状溝M2,M3の深さ� ��互いに異ならせてもよい。