JP2008533337A - 削岩機の位置を測定する装置を備えた削岩装置及び削岩リグ - Google Patents

Abstract

本発明は、掘削時にドリルポイントが突き出るドリル端部（４１）と、前記ドリル端部（４１）に対向する後端部（４２）とを有する送りビーム（４）、送りビーム（４）に沿って移動可能な削岩機（５）、及び送りビーム（４）に配置され、一端（６２２）が送りビーム（４）に対して移動可能であり、他端（６１１）が送りビーム（４）に対して固定して設けられる圧力シリンダ（６）を有する削岩装置に関する。前記圧力シリンダ（６）は送りライン（５１）を駆動し、削岩機（５）を送りビーム（４）に沿って往復移動させる。送りライン（５１）は、送りビーム（４）の各端部（４１，４２）に設けられた二つの外側滑車（５２，５３）上を通る。送りビーム（４）に対する削岩機（５）の位置を測定するための測定装置（７）が、外側滑車（５２，５３）の一方の軸（９）に設けられ、測定装置（７）が設けられる滑車（５２；５３）及び軸（９）は一緒に回転するように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に従った削岩装置に関する。また、本発明は、そのような削岩装置を備えた削岩リグに関する。

削岩リグでは、送りビームに沿った削岩機の正確な位置を知ることが重要である。これには二つの目的があり、第一の目的は、ドリルビットがどの程度の深さに位置しているかを示すことであり、第二の目的は、作業者が削岩機を操作する時、例えば、ドリルロッドをドリルストリングに追加する時に役立つことにある。

一般的に、削岩リグ（図１参照）は、移動可能なキャリア１と、ブーム２と、例えば送りビームホルダ３を介してブーム２に連結された送りビーム４とを備えている。送りビーム及び送りビームホルダは、少なくとも送りビームの全長の一部に沿って相対的に移動可能であり、送りビームとブームとの間の相対移動を可能にする。削岩機５は、送りビームに移動可能に設けられる。

信頼性があり、かつ、安定した送り動作が得られるので、送りビームに沿って削岩機を動かすために油圧シリンダや圧力シリンダを使用することが有利であることが証明されている。

送り動力として圧力シリンダを使用する時に測定装置の配置に問題が生じる。

米国特許第６５５０５４４号は、送りビームに沿って削岩機を動かすために圧力シリンダを使用する削岩装置を開示している。この構成では、送りラインは、圧力シリンダの可動端部に配置された滑車を通る。別体の測定装置が、削岩機の動きの半分に対応する圧力シリンダの外側端部の動きを測定するために設けられている。この測定装置は、ホイールの回転を記録するセンサに接続されたホイールを通るワイヤを有する。

米国特許６５５０５４４第

今日用いられているこの構成には、二つの主たる問題がある。第一の問題は、ワイヤがホイールの回りを滑るため、必ずしも十分な精度を持つとは限らないことにあり、第二の問題は、ワイヤ及びホイールが装置にダメージを与え得る機械的な力を受け得ることにある。

本発明の主たる目的は、上記した問題なしに、簡単で信頼性のある方法で、圧力シリンダにより送られる削岩機の位置を測定することを達成することにある。この目的は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分に記載された特徴により達成される。

本発明の好ましい実施の形態は、特許請求の範囲の従属項に記載されている。

主たる特徴によれば、本発明は、掘削時にドリルポイントが突き出るドリル端部と、前記ドリル端部に対向する後端部とを有する送りビーム、送りビームに沿って移動可能な削岩機、及び一端が送りビームに対して移動可能であり、他端が送りビームに対して固定的に設けられるよう送りビームに配置された圧力シリンダを備えた削岩装置に関する。この削岩装置は、さらに、圧力シリンダによって駆動され、かつ、削岩機が送りビームに沿って往復移動するよう削岩機を送るために削岩機に接続された送りラインを有する。送りラインは、二つの外側滑車を通る。送りビームに対する削岩機の位置を測定するための測定装置が、外側滑車の一方の軸に設けられ、測定装置が設けられる滑車及び軸は、一緒に回転するよう構成される。

本発明による解決方法によれば、削岩機の位置を測定するための実行及び管理が簡単な信頼性のある構成が提供される。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴並びに本発明の利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになる。

以下、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１は削岩リグの概略図を示しており、この削岩リグは、移動可能なキャリア１、ブーム２及び送りビーム４を備えている。送りビーム４は、送りビームホルダ３を介してブーム２に接続されている。送りビーム４及び送りビームホルダ３は、送りビーム４の全長の少なくとも一部に沿って相互に移動可能である。削岩機５は、送りビーム４に摺動可能に取り付けられ、ビーム４に沿って移動可能である。削岩機は、ドリルストリング１０を保持している。ドリルストリング１０は、ドリルポイント（ドリルビット）及び連結ロッドから成る。送りビーム４は、ドリル端部４１と、ドリル端部４１に対向する後端部４２とを有する。前記ドリルポイントは、掘削時に、前記ドリル端部４１から突き出る。

ここで、図２を参照すると、圧力シリンダ６が、送りビーム４の内部に配置されている。この圧力シリンダ６は、送りライン５１を使用して送りビームに沿って行ったり来たりする削岩機５を駆動するように構成されている。送りライン５１は、チェーン、ワイヤー又は十分な強さと堅さとを持った任意の他のラインであり得る。本発明の好ましい実施例では、ワイヤーが送りライン５１として用いられている。滑車５２，５３が、送りビーム４の両端部に設けられており、送りライン５１は、これらの滑車５２，５３の両方を通過する。削岩機５は、摺動要素５０を介して送りビーム４上に摺動可能に配置される。シリンダ６及び削岩機５の動きは、矢印Ａ及びＢで示されている。

実際には、二つの送りラインを使用することが有利であり得る。この場合、二つの送りラインは、削岩機の各側部に一つづつ設けられ、削岩機の対向する側部に固定される。しかしながら、送りラインの数は、一つ又は複数の送りラインを削岩機に固定する固定構造を除いては、本発明に関する全体的な構造には影響を及ぼさない。適当な固定構造は、この技術分野において周知であり、本発明によっては保護されない。

圧力シリンダ６は、二つのシリンダを有する従来の形式のものであり得、一つの外側シリンダ６１と、該外側シリンダ６１内で油圧により摺動する一つの内側シリンダ６２とを備える。外側シリンダ６１は、一つの外端部６１１を有する。この外端部６１１は、好ましくは、送りビームの後端部４２に固定される。また、外側シリンダ６１は、一つの内端部６１２を有し、この内端部６１２から内側シリンダ６２が伸びる。

内側シリンダ６２は、常に、外側シリンダ６１の内側に位置する一つの端部を有する。内側シリンダ６２の他端６２２には、ホルダ６２５が設けられている。このホルダ６２５は、二つの滑車５４，５５を保持しており、送りライン５１は、これらの滑車上を通過する。送りライン５１の第一端部５１１は、外側シリンダ６１の内端部６１２に固定される。送りライン５１は、内側シリンダ６２におけるホルダ６２５に設けられた二つの滑車の中の最後部滑車(closest sheave)５５上を通過し、送りビームから出て、後端部にある滑車５２まで伸び、かつ、それを通過し、最終的に、削岩機５に達する。送りライン５１は、削岩機５の他側部から伸び、送りビームのドリル端部４１にある滑車５３上を通過し、ここで送りビーム４に入り、内側シリンダにおけるホルダ６２５の二つの滑車の中の最前部滑車(foremost sheave)５４上を通過した後、送りビームのドリル端部４１に向けて戻り、その第二端部５１２がドリル端部４１に固定される。従って、送りラインは、その殆どの部分が送りビームの内部で作動する。大まかには、送りラインにおける送りビームの外側で作動する部分は、送りビームの各端部にある二つの滑車５２，５３間で削岩機に取り付けるための部分だけである。

最高の性能を得るために、送りラインは、常に、完全に張った状態に維持される。本発明の好ましい実施例において用いられる構造によれば、削岩機が送りビームに沿って移動しても、送りラインのテンションは変わらない。しかし、好ましくは、送りラインに弛みがある時に、その弛みを補償するために、送りラインを張る(stretching)ための構造体が、送りラインに沿って設けられる。これらの構造体は、当業者に周知であり、図面には描かれていない。

二つの滑車５２，５３は、測定装置の取り付けのための望ましい配置を構成する。前記測定装置は、送りビームに沿った削岩機の正確な位置を測定する。本発明による構成によれば、測定装置は、外側の滑車の何れか一方に配置され得る。しかし、図２に示すように、好ましい実施例では、測定装置７は、送りビームの後端部４２に配置される。この端部４２は、ドリル端部４１のように極限状態に曝されないので、この端部４２に測定装置７を設けることは有利である。

図３〜図７は、滑車５２が軸９上にどのようにして設けられているかを示している。滑車５２は、軸９と滑車５２とが一緒に回転するように軸９に固定されている。言い換えれば、軸９と滑車５２との間にはベアリングはない。その代わりに、二つのベアリング９３，９４が、軸９の各端部で、その軸線回りに軸９が回転するように軸９を保持している。この構成により、任意の従来の形式であり得る測定装置７は、軸伸長部９１に設けられ得る。軸伸長部９１は、好ましい実施例に示すように、例えば、ネジ９１１によって軸９に設けられるか、又は、軸９の一部を形成し得る。ベアリング９３，９４は、ハウジング９６，９７の内部に設けられる。これらのハウジング９６，９７は、二つのボルト９８を介して保持装置１１に取り付けられている。保持装置１１は、圧力シリンダ６に取り付けるための開口１１０を有する。第二滑車９２が軸９に設けられており、この第二滑車９２上を第二送りライン（図示せず）が通る。この第二送りラインは、「ホースクレードル(hose cradle)（図示せず）」を送る。第二送りラインには、削岩機用の圧力ホースが取り付けられる。第二滑車９２は、一つのベアリング９５上に設けられ、その結果、第二滑車９２は、軸９及び削岩機５用の送りライン５１が通過する滑車５２から独立して回転し得る。

測定装置は、屈曲保護プレート８によって保護されている。測定装置からの信号を導くケーブルが、屈曲保護プレート８を通過する。測定装置は、概ね、軽くかつ感度がよく、他の保護装置を必要としない。ケーブル７１の取付具７２が、軸９の回転時に測定装置を回転させないように十分に反作用するので、そは、実際には摩擦なしで回転する。この方法で配置された従来の測定装置は、十分に満足のいく精度を提供する。誤差範囲は、７ｍのビームに対して約２ｍｍであることが証明されている。ほとんどの適用物が、７ｍに対して５ｍｍの精度で足りる。送りビームの長さは、個別の適用物に応じて変更し得るが、ほとんどの場合、５〜１０ｍの間である。

削岩機用の送りライン５１及びホースクレードル用の送りライン（図示せず）を適当な位置に維持することを補助するために保護部材１００が設けられる。保護部材１００は、ネジ１０１によってハウジング９６，９７に取り付けられる。二つ又は三つの保護部材、若しくは、滑車の大部分を覆う半円の保護部材を使用することが有利である。しかし、ワイヤは常に張った状態で維持されるので、滑車が滑り落ちることは起こりそうもない。

削岩リグの概略図である。 圧力シリンダによって駆動される削岩機を備えた送りビームの概略図である。 本発明による軸構造体上の測定装置の端面図である。 軸構造体の側面図である。 図４におけるＡ−Ａ線に沿った測定装置を有する軸構造体の横断面図である。 測定装置を有する軸構造体の平面図である。 測定装置を有する軸構造体の他の図である。

Claims (8)

1. 掘削時にドリルポイントが突き出るドリル端部（４１）と、前記ドリル端部（４１）に対向する後端部（４２）とを有する送りビーム（４）、
   送りビーム（４）に沿って移動可能な削岩機（５）、
   送りビーム（４）に配置され、一端（６２２）が送りビーム（４）に対して移動可能であり、他端（６１１）が送りビーム（４）に対して固定して設けられる圧力シリンダ（６）、及び
   圧力シリンダ（６）によって駆動され、かつ、削岩機（５）に接続され、削岩機（５）を送りビーム（４）に沿って往復移動させる送りライン（５１）
   を備えた削岩装置において、
   送りライン（５１）が、送りビーム（４）の各端部（４１，４２）に設けられた二つの外側滑車（５２，５３）上を通るようにし、かつ、
   送りビーム（４）に対する削岩機（５）の位置を測定するための測定装置（７）を、外側滑車（５２，５３）の一方の軸（９）に設け、
   測定装置（７）が設けられる滑車（５２；５３）及び軸（９）を、一緒に回転するように構成した
   ことを特徴とする削岩装置。
2. 測定装置（７）が、送りビーム（４）の後端部（４２）に位置する滑車（５２）に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の削岩装置。
3. 軸（９）が、その両端部の近くに設けられた二つのベアリング（９２，９３）に支持されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の削岩装置。
4. 測定装置（７）が、軸（９）の伸長部（９１）に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の削岩装置。
5. 第二送りラインが通る第二滑車（９２）が、同じ軸（９）に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の削岩装置。
6. 第二滑車（９２）が、軸（９）から独立して回転するように、ベアリング（９５）を介して軸（９）に設けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の削岩装置。
7. 測定装置（７）が、保護プレート（８）によって保護されており、かつ、
   測定装置（７）からの信号を導くケーブル（７１）が前記保護プレート（８）を通過する
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の削岩装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の削岩装置を有する削岩リグ。

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