JP2002504199A - 削岩の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 圧力駆動ハンマーと回転モータとを設けた削岩機によって行われる削岩の制御方法。本方法においては、前記回転モータに送られる圧力流体の流れを調整する制御弁を制御するために使われる制御信号の値に基づいてドリルロッドの回転速度を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】 削岩の制御方法 本発明は、圧力駆動ハンマーと回転モータを設けた削岩機によって行う削岩の 制御方法に関する。本方法の削岩は、さまざまな制御パラメータによって制御さ れ、これらのパラメータの１つは、ドリルロッドの回転速度である。 削岩においては、キリモミは一般的に、さまざまなパラメータによって制御さ れる。これらのパラメータのうち最も一般的なものは、ハンマーの送り圧力、回 転圧力、衝撃圧力である。これらの値は一般的には電気信号に変換され、電気信 号に基づいてコンピュータは所定の限界内で、かつ所定のアルゴリズムに従って キリモミを制御できる。キリモミにおいては、ドリルロッドの回転速度もさまざ まな方法で決定される。手動の場合、当該回転速度は粗い評価によって決定され る。コンピュータ制御のデータ装置で用いられる方法は、電気駆動弁に供給する 制御信号の値が、最大制御範囲に対する百分率として示されるものである。回転 モータもしくは回転モータのトランスミッションに配置した電気センサを利用す ることもできる。このセンサはドリルロッドの回転速度を測定することも可能に する。 これらの方法の欠点は、回転速度の目視による評価が困難であり、かつ不正確 であるということである。他方、百分率で表した回転速度を理解することは困難 である。さらに、削岩機内で回転速度を測定するセンサが別個独立であるときは 、損傷を受けやすく、従って、そのセンサは、必ずしも信頼できるものではない 。 さて、別の問題として、これらの回転速度値は実際には、キリモミの制御に全 く利用していないことである。したがって回転速度は、適切であると評価した値 に近似的に設定され、キリモミの制御は実際には、他のパラメータを調整して行 う。 本発明の目的は、削岩の制御方法を提供することであり、この方法では、ドリ ルロッドの回転速度を確実な方法で測定し、この方法によって、ドリルロッドの 回転速度を、実際に削岩を適切に制御するために使用することができる。本発明 の方法の特徴は以下の通りである。回転モータに供給される圧力流体の流れを調 整する制御弁を制御するために使われる制御信号の値に基づいて、ドリルロッド の回転速度を制御のために決定するとともに、回転速度を示す制御信号値を、制 御パラメータとして使う。 本発明の本質的な概念は、回転モータの制御弁の制御電圧もしくは制御圧力を 測定し、適切にスケーリングを行うことによって当該電圧と圧力を、回転速度に 対応するように変換する。回転モータ内の制御電圧もしくは制御圧力が作り出す 体積流量は、線形の直線として表現できるため、変換された制御電圧もしくは制 御圧力は、対応する線形の回転速度を生成する。本発明の好ましい実施例の本質 的な概念は、回転速度を表す制御圧力などのパラメータを、削岩を制御する他の パラメータとともに使用することである。 本発明の利点は、回転モータの制御弁の制御圧力もしくは制御電圧を、回転速 度を示すために使用すると、容易には損傷を受けない信頼性のある回転速度表示 器を得られることである。この結果、手動および他の所定の精度を有する方法の 両方により回転速度を制御することができる。さらに、他の制御パラメータに加 えて、回転モータの制御弁の制御要素、すなわち圧力信号もしくは電気信号を、 削岩を制御するために使用すると、状態のどんな変化でも、例えば裂け目の制御 におけるどんな変化でも考慮することができ、衝撃に関して回転速度を調整して 最適化できる。さらに、送り圧の制御が回転圧力に基づいているならば、すなわ ち瞬時の調整を行うならば、回転速度を示すパラメータを、正しい操作値を管理 するために使用できる。 本発明は、添付の図面に詳細に図示されている。添付の図面において、 図１は、回転モータ内の制御弁の制御圧に対して線形化された体積流量と、ド リルロッドの回転速度との間の依存性を示す概略図であり、 図２は流体接続の概略図であり、この流体接続においては、回転を制御する弁 の制御圧力値を、いわゆる裂け目の自動操作を制御するために使用する。 図１は、回転モータ内の制御弁の制御圧力と、回転モータに供給される体積流 量、すなわち回転速度との間の線形関係を示す概略図である。図１において、線 Ａは制御圧力を表し、線Ｂは回転モータの回転速度を表す。本質的な点は、体積 流量と回転速度との間には、本質的に線形な関係があり、このため、回転速度を 、体積流量の制御圧を測定することにより、正確に決定できるということである 。さらに、電気制御を使用すると、制御電圧と回転速度との間に同じ線形な関係 がある。したがって、電気制御弁の制御電圧を、ドリルロッドの回転速度を正確 に示すために使用することができる。回転速度と、制御電圧もしくは制御圧力と の線形なグラフは、それ自体は公知であるいくつかの線形化方法により、技術的 に実現できる。 図２は、回転を制御するバルブの制御圧力が、いわゆる裂け目の自動操作を制 御するためにどのように使われるかを示す概略図である。図２は、流路2,3によ って比例制御弁４に接続された回転モータ１を示す。圧力流体流路５は制御弁４ に接続し、ポンプ６は圧力流体流路５に圧力流体を供給する。圧力流体は流路７ の中を圧力流体タンク８へ流れることができる。制御弁４はここでは圧力制御弁 であり、制御弁４は、制御圧を制御圧力流路９の中を通して受ける。回転モータ １の圧力流体流路３の１つから、制御圧力流路10が圧力制限弁11に延びている。 圧力制御弁11、さらに流路12によって、いわゆる裂け目制御弁13に接続している 。制御圧力流路９はまた圧力制限弁11に接続しており、これによって、圧力制限 弁11が、流路10の中を通って供給される制御圧力に裂け目制御弁13を制御させる ときに、圧力制限弁11は基準圧力を供給して制御する。また、回転モータの流路 ３から制御流路が、チョーク14を経由して圧力流体ポンプ６に接続している。圧 力流体ポンプ６は、いわゆる圧力制御体積流ポンプである。 制御が行われているとき、制御圧力が制御流路９の中を通って弁４に供給され 、この圧力が回転モータ１を通常の回転方向に回転させる。制御圧力は、回転モ ータに接続する圧力流体供給流路３から流路15を経てポンプ６まで連続して得ら れるため、回転モータを通る体積流は本質的に一定である。回転モータへの供給 流路の圧力は同時に、制御流路10を経て制限スイッチ11に作用する。弁４の制御 圧力は、また圧力制限弁11の圧力差の値を制御するため、回転抵抗によって起こ る流路３の圧力の増加は、流路３と制御圧力流路９との間の圧力差が予め決めら れた値に等しくなるまで、裂け目弁13に影響しない。こうして回転速度を予め決 め られた値に維持することができる。同時に、回転速度の制御を利用すると、供給 が裂け目弁13によって戻り運動に切り替えられる前に適切なしきい値を回転抵抗 に与える。送りモータの流路３，すなわち供給流路からの圧力が、制御弁４と制 御流路９の圧力よりも、圧力制限弁11に設定されているしきい値分大きくなると 、流路３の圧力は、圧力制限弁11を通って裂け目制御弁13に供給される。その際 、圧力が再び弁11に設定されているしきい値より低くなるまで、裂け目制御弁13 は削岩機（図示せず）の送りモータを戻り運動に、それ自体は公知の方法によっ て切り替える。 削岩機の衝撃の繰返し頻度が衝撃圧力とともに変わるときに、回転速度を利用 するために本発明を用いることもできる。したがって、各回の衝撃の間のドリル ビットの回転が所定の大きさになるように、かつドリルビットの一番外側のボタ ンが、前回の衝撃のボタン位置の間の適切な位置にあるように、回転速度の値を 衝撃の繰返し頻度、すなわちこの場合衝撃圧力に応じて制御することができる。 この結果、衝撃による岩石の破砕効果が強化される。 本発明は、上記の明細書および図面においては一例の目的でのみ記載した。そ れらに制限されると理解されるべきではない。本質的な特徴は、回転系統の制御 弁の、電圧もしくは圧力などの制御要素に基づいて回転速度を測定もしくは決定 し、そして結果的に得られた回転速度の値を、必要ならば、他のパラメータと一 緒に削岩の制御に用いることである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧力駆動ハンマーと回転モータを設けた削岩機によって行う削岩の制御方 法であって、該方法の削岩は、さまざまな制御パラメータによって制御され、該 パラメータの１つは、ドリルロッドの回転速度である方法において、 前記回転モータに供給される圧力流体の流れを調整する制御弁を制御するため に使われる制御信号の値に基づいて、前記ドリルロッドの回転速度を制御のため に決定するとともに、該回転速度を示す制御信号値を制御パラメータとして使う ことを特徴とする削岩の制御方法。 ２．請求の範囲第１項に記載の方法において、前記使用する制御弁は電気制御 弁であり、前記使用する制御パラメータは、該弁の電気制御信号の値であること を特徴とする削岩の制御方法。 ３．請求の範囲第１項に記載の方法において、前記使用する制御弁は、前記圧 力流体の圧力によって制御される弁であり、前記使用する制御パラメータは、該 弁の圧力信号もしくは制御圧力の値であることを特徴とする削岩の制御方法。 ４．請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の方法において、 ドリルビットの回転抵抗が予め設定されたしきい値を越えたときに前記削岩機 の送りを戻り運動に切り替える制御手段である削岩装置において、前記回転速度 を示す制御信号は前記制御手段に対する基準値を定め、 前記ドリルロッドの回転抵抗が前記基準値を予め定められた量だけ超えた後に のみ、前記制御手段は、前記削岩機を戻り運動に切り替えることを特徴とする削 岩の制御方法。 ５．請求の範囲第４項に記載の方法において、前記使用する基準値は前記回転 モータの圧力流体制御式制御弁の制御圧力であり、 前記キリモミ抵抗を示す値は前記回転モータの供給流路内の圧力流体の圧力で あり、 前記回転モータの供給流路内の圧力が、前記回転モータの制御弁の制御圧力流 路内の制御圧力を圧力制限スイッチの設定された圧力だけ越えたときに、前記回 転モータの前記供給流路内の圧力が前記削岩機の送りモータを戻り運動に切り替 えるように、制御可能な圧力制限弁を、前記回転モータの制御弁の制御圧力流路 と、前記回転モータの供給流路との間に設けることを特徴とする削岩の制御方法 。