JP2010047930A - セントラライザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特段のアクチュエータを用いることなく低コストでロッドの規制が可能であり、ダウンザホールハンマおよびロッドの両方を摺動回転可能に案内し得るセントラライザ装置を提供する。
【解決手段】このセントラライザ装置９は、マスト装置の先端側に配設されてダウンザホールハンマ６を摺動回転可能に案内する第一のセントラライザ１０と、第一のセントラライザ１０の後方に配設されてダウンザホールハンマ６を支持するロッド７を摺動回転可能に案内する第二のセントラライザ１４とを備えている。そして、第二のセントラライザ１４は、ロッド７を摺動回転可能に案内するためのブシュ１５が複数に分割されており、これら複数に分割されたブシュ１５ａ，１５ｂは、マスト装置を立てた状態のときに水平から上方への回動を許容するようにピン１６でそれぞれ枢支されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、台車に起伏可能に支持されるマスト装置を有するダウンザホールドリルに係り、特に、この種のダウンザホールドリルのダウンザホールハンマを摺動回転可能に案内するセントラライザ装置に関する。

この種のダウンザホールドリルは、そのマスト装置に、これに案内されつつ前進後退可能なロータリーヘッドが付設されている。このロータリーヘッドには、その先端にロッドが螺着され、さらに、このロッドの先端にダウンザホールハンマが螺着される。そして、ロータリーヘッドは、内蔵する回転機構で生じる回転力を、ロッドを介してダウンザホールハンマへと伝達し、ダウンザホールハンマは、内蔵する打撃機構で生じる衝撃波を先端のビットへと伝達するようになっている（例えば特許文献１参照）。

この種のダウンザホールドリルは、トップハンマ式のクローラドリルと比べて、そのロッド径が太く、また、打撃機構をロッド先端に配置している構造をもつ。そのため、孔曲がりが比較的に少ないとされているものの、さく孔長が長大な場合、僅かな孔曲がりであっても結果として大きなさく孔誤差を生むことになる。そこで、この種のダウンザホールドリルは、図５および図６に例示するようなセントラライザ装置をマスト装置の先端部に備え、これにより、ダウンザホールハンマを摺動回転可能に案内している。

図５および図６に示すように、このセントラライザ装置９０は、孔曲がりを規制するセントラライザ１００、並びにロッド７の継足し・切離しを行うための開閉機構を有するロッドクランプ装置１７およびルーズニング装置２０を備えている。なお、ロッドクランプ装置１７は、クランプシリンダ１８およびバイス１９を開閉機構として備え、ルーズニング装置２０は、クランプシリンダ２１、バイス２２、およびスイングシリンダ２３を開閉機構として備えている。

そして、セントラライザ１００には、セントラライザ装置９０の最先端の位置に配したフレーム１３０に、ブシュ１１０がボルト１２０によって固定されている。このブシュ１１０は、その内径寸法が、ダウンザホールハンマ６の外径に対してこれを摺動可能かつ回転可能に規制するのに適した寸法になっている。なお、セントラライザ１００をセントラライザ装置９０の最先端に配置してダウンザホールハンマ６の外径を案内する理由は、最もぶれが生じ易い座繰りさく孔工程（図５に示す状態）の際に、その振動の発生箇所に可及的に近い位置で対象を保持するためである。
特開２００７−２３９１９５号公報

ところで、図５および図６に示すように、ダウンザホールハンマ６の外径は、ロッド７の外径に比べて大径になっている。そのため、本さく孔工程（図６に示す状態）においては、ブシュ１１０によってロッド７を規制することはできなくなる。これは、座繰りさく孔工程においてぶれなくさく孔を行えれば、その後の本さく孔工程は、ダウンザホールハンマ６自身による自己ガイド機能によって精度の高いさく孔を行うことができると期待しているためである。

しかしながら、近年の作業現場では一度に掘削するベンチの高さが高くなる傾向にあり、それに伴いさく孔長も一層長大化している。したがって、従来のような自己ガイド機能に頼ったさく孔では、さく孔精度の誤差が大きくなるおそれがあり、座繰りさく孔工程のみならず、本さく孔工程においてもロッド７を規制する必要に迫られていた。
ここで、本さく孔工程においてロッド７を規制する方策としては、例えばロッド７の外径に対して摺動可能かつ回転可能に規制するのに適した寸法のブシュを有する第二のセントラライザを設けることが考えられる。そして、このような第二のセントラライザを設ける場合、ロータリーヘッドのストロークを犠牲にすることなく、より効果的なぶれ止めを行う上では、その配置場所をマスト装置の先端部とするのが望ましい。

しかし、このような第二のセントラライザを、例えば上記ルーズニング装置２０の直後（図中において直上）に単に配置すると、座繰りさく孔の際にダウンザホールハンマ６に干渉してしまうという問題がある。また、仮にダウンザホールハンマ６との干渉を解消するために、第二のセントラライザにロッドクランプ装置１７やルーズニング装置２０が有するようなアクチュエータを用いた開閉機構を備える構成にすると、コストが上昇し且つマスト装置の重量が増大するため好ましくはない。さらに、第二のセントラライザの開閉機構が閉じた状態のままでダウンザホールハンマ６を引き上げてしまえば、開閉機構が破損するおそれもある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、特段のアクチュエータを用いることなく低コストでロッドの規制が可能であり、ダウンザホールハンマおよびロッドの両方を摺動回転可能に案内し得るセントラライザ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、台車に起伏可能に支持されるマスト装置に配設されてダウンザホールドリルのダウンザホールハンマを案内するセントラライザ装置であって、前記マスト装置の先端側に配設されて前記ダウンザホールハンマを摺動回転可能に案内する第一のセントラライザと、該第一のセントラライザの後方に配設されて前記ダウンザホールハンマを支持するロッドを摺動回転可能に案内する第二のセントラライザとを備え、前記第二のセントラライザは、前記ロッドを摺動回転可能に案内するブシュを有し、該ブシュは複数に分割されるとともに、該複数に分割されたブシュが回動機構を介してそれぞれ支持されており、該回動機構は、前記マスト装置を立てた状態のときに、分割された各ブシュを水平から上方への回動を許容するように枢支してなることを特徴としている。

本発明に係るセントラライザ装置によれば、ダウンザホールハンマを摺動回転可能に案内する第一のセントラライザを有するので、従来同様に、座繰りさく孔工程においては、この第一のセントラライザによってダウンザホールハンマの外径を摺動回転可能に案内することができる。このとき、第二のセントラライザは、複数に分割されたブシュが、マスト装置を立てた状態のときに水平から上方への回動を許容する回動機構で枢支されているので、ダウンザホールハンマに複数に分割されたブシュが押し上げられることによって、複数に分割されたブシュが上方にそれぞれ回動し、ダウンザホールハンマとの干渉を避けることができる。

そして、本さく孔工程においては、この第二のセントラライザは、その複数に分割されたブシュが枢支による回動機構で支持されているので、水平位置まで自重によって複数に分割されたブシュが復帰し、これにより、ロッドの外径を摺動回転可能に案内することができる。また、本さく孔工程において、第一のセントラライザがロッドに接触することもない。

したがって、本発明に係るセントラライザ装置によれば、ダウンザホールハンマおよびロッドの両方を摺動回転可能に案内することができる。そして、上述した第二のセントラライザは、複数に分割されたブシュを、枢支による回動機構で支持するという簡易な構成なので、上記ロッドクランプ装置やルーズニング装置の開閉機構に比べ、特段のアクチュエータを用いることなく低コストでロッドの規制が可能である。

上述のように、本発明によれば、特段のアクチュエータを用いることなく低コストでロッドの規制が可能であり、ダウンザホールハンマおよびロッドの両方を摺動回転可能に案内し得るセントラライザ装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、上述の従来のセントラライザ装置と同様の構成については同一の符号を付してある。
図１は本発明に係るセントラライザ装置を搭載したダウンザホールドリルの一実施形態を説明するための側面図である。
同図に示すように、このダウンザホールドリル１は、走行可能な台車２と、その台車２に起伏可能に支持されたマスト装置４とを有して構成されている。マスト装置４には、ロータリーヘッド５が付設されており、このロータリーヘッド５は、マスト装置４に案内されるとともに、不図示の送り機構によって前進後退可能に支持されている。

そして、このロータリーヘッド５には、その先端に図２に示すロッド７が螺着され、また、このロッド７の先端には、図２に示すダウンザホールハンマ６が螺着される。さらに、ロータリーヘッド５は不図示の回転機構を内蔵しており、その回転機構で生じる回転力を、ロッド７を介してダウンザホールハンマ６へと伝達するようになっている。また、ダウンザホールハンマ６は、不図示の打撃機構を内蔵しており、その打撃機構で生じる衝撃波をダウンザホールハンマ６の先端に螺着されたビット８へと伝達するようになっている。

ここで、このダウンザホールドリル１は、ダウンザホールハンマ６およびこれを支持するロッド７を案内するセントラライザ装置９をマスト装置４の先端部に備えている。
詳しくは、このセントラライザ装置９は、図２および図３に示すように、孔曲がりを規制する第一のセントラライザ１０および第二のセントラライザ１４、並びに、ロッド７の継足し・切離しを行うロッドクランプ装置１７、およびルーズニング装置２０を備えている。なお、ロッドクランプ装置１７は、クランプシリンダ１８およびバイス１９を開閉機構として備えている。また、ルーズニング装置２０はクランプシリンダ２１、バイス２２、およびスイングシリンダ２３を開閉機構として備えている。

第一のセントラライザ１０は、セントラライザ装置９の最先端の位置に配したフレーム１３にブシュ１１がボルト１２によって固定されている。そして、このブシュ１１は、その内径がダウンザホールハンマ６の外径に対して摺動可能かつ回転可能に規制するのに適した寸法になっている（図４（ｂ）参照）。なお、ダウンザホールドリル１は、その作業仕様によってダウンザホールハンマ６を交換する場合がある。そのような場合は、交換したダウンザホールハンマ６の外径に合わせてブシュ１１を交換する。

一方、第二のセントラライザ１４は、セントラライザ装置９の後端、すなわち、ルーズニング装置２０の直後（図中での直上）の位置に配されている。この第二のセントラライザ１４は、ロッド７を規制するためのブシュとして回動ブシュ１５を有している。この回動ブシュ１５は、複数に分割されており、本実施形態の例では左右に二分割されている。そして、この回動ブシュ１５は、水平位置にある状態で、二つのブシュ１５ａ，１５ｂ同士が対向することで、その内径がロッド７を規制可能なように、ロッド７の外径に対して摺動かつ回転可能に規制するのに適した寸法になっている（図４（ａ）参照）。

さらに、この回動ブシュ１５は、左右に二分割された各ブシュ１５ａ，１５ｂが、ピン１６によってそれぞれ回動可能に支持されることで、枢支による回動機構が構成されている。そして、この回動機構は、マスト装置４を立てた状態のときに、各ブシュ１５ａ，１５ｂに押し上げ方向の力が作用したときには、複数に分割されたブシュ１５ａ，１５ｂの水平から上方への回動が許容され（図２参照）、各ブシュ１５ａ，１５ｂに押し上げ方向の力が作用していないときには、複数に分割されたブシュ１５ａ，１５ｂが水平位置まで自重によって復帰するようになっている（図３参照）。

次に、このセントラライザ装置９を搭載したダウンザホールドリル１を用いてさく孔作業を行う場合について説明する。
さく孔作業は、座繰りさく孔工程と、それに続く本さく孔工程とに分けられる。いずれの工程の作業もダウンザホ−ルハンマ６の打撃機構で衝撃波を発生させ、ロータリ−ヘッド５の回転機構で回転力を発生させ、送り機構によってビット８から衝撃波と回転力を岩盤Ｒへと伝達し、岩盤Ｒを破砕する。なお、本さく孔工程で破砕した繰り粉は、打撃機構を駆動した排気によってロッド７外径とさく孔内壁の間を通って地表へと排出される。

座繰りさく孔工程は、本さく孔工程時の案内を形成するためのもので、不安定な岩盤Ｒの表面に対して口きりを行う。そのため、打撃力を抑えて慎重に作業をする必要がある。ここで、このセントラライザ装置９は、ダウンザホールハンマ６を摺動回転可能に案内する第一のセントラライザ１０を有するので、座繰りさく孔工程のときは、図２に示すように、第一のセントラライザ１０によってダウンザホールハンマ６の外径を摺動回転可能に案内することができる。このとき、第二のセントラライザ１４の回動ブシュ１５は、二分割された各ブシュ１５ａ，１５ｂが、マスト装置４を立てた状態のときに水平から上方へ回動可能に枢支されているので、ダウンザホールハンマ６に押し上げられて上方にそれぞれ回動し、これにより、ダウンザホールハンマ６との干渉を避ける。したがって、座繰りさく孔工程において、第一のセントラライザ１０によってビット８の近くを保持されたダウンザホールハンマ６は、不安定な座繰りさく孔時においてもぶれを最小限に抑えることが可能であり、良好な座繰りさく孔を行うことができる。

そして、続けて行われる本さく孔工程のときは、第二のセントラライザ１４の回動ブシュ１５は、二分割された各ブシュ１５ａ，１５ｂが、各ブシュ１５ａ，１５ｂに押し上げ方向の力が作用していないときには、自重によって水平位置までそれぞれ復帰するように枢支されているので、水平位置まで自重によって復帰し、ロッド７の外径を摺動回転可能に案内する。これにより、本さく孔工程においては、第二のセントラライザ１４によって孔口付近のロッド７を保持することができるので、ダウンザホールドリル１はダウンザホールハンマ６の自己ガイド機能と相まって、良好な本さく孔を行うことができる。したがって、さく孔長の長大なさく孔作業においても常に安定して座繰りさく孔〜本さく孔を行うことができ、高精度のさく孔が可能となる。なお、この本さく孔工程のときに、第一のセントラライザ１０はロッド７に接触することはない。

以上説明したように、このセントラライザ装置９によれば、ダウンザホールハンマ６およびロッド７の両方を摺動回転可能に案内することができる。そして、第二のセントラライザ１４の回動機構は、複数に分割されたブシュ１５ａ，１５ｂをピン１６でそれぞれ枢支するという簡易な構成なので、上記ロッドクランプ装置１７やルーズニング装置２０等の開閉機構に比べ、特段のアクチュエータを用いることなしに、低コストでロッド７の規制が可能である。

なお、本発明に係るセントラライザ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、マスト装置４の全長に余裕があれば、第一のセントラライザ１０と第二のセントラライザ１４の位置関係さえ変更しなければ、第一のセントラライザ１０と第二のセントラライザ１４の対の後方に、ロッドクランプ装置１７とルーズニング装置２０の対を配置してもかまわない。また、第一のセントラライザ１０のブシュ１１についても分割式のものを用いても支障はない。

さらに、例えば上記実施形態では、枢支された各ブシュ１５ａ，１５ｂは、押し上げ方向の力が作用していないときには、自重によって水平位置までそれぞれ復帰する例で説明したが、これに限らず、第二のセントラライザ１４の回動ブシュ１５（各ブシュ１５ａ，１５ｂ）に、下方へと付勢する付勢手段（例えばピン１６に外嵌させて配設したねじりコイルばね）を設けてもよい。このような構成とすれば、回動ブシュ１５を自重で水平位置に復帰させる場合に比べて部品点数は増えるものの、回動動作および水平姿勢を安定させる上で好適である。

本発明に係るセントラライザ装置を搭載したダウンザホールドリルの側面図である。 図１に示すセントラライザ装置の要部の正面図であり、同図は、座繰りさく孔工程を示した図である。 図１に示すセントラライザ装置の要部の正面図であり、同図は、本さく孔工程を示した図である。 セントラライザ装置の断面図であり、同図（ａ）は図３でのＡ−Ａ断面、同図（ｂ）は図３でのＢ−Ｂ断面を示している。 従来のセントラライザ装置での座繰りさく孔工程を示した図である。 従来のセントラライザ装置での本さく孔工程を示した図である。

符号の説明

１ ダウンザホールドリル
２ 台車
３ ブーム
４ マスト装置
５ ロータリーヘッド
６ ダウンザホールハンマ
７ ロッド
８ ビット
９ セントラライザ装置
１０ 第一のセントラライザ
１１ ブシュ
１２ ボルト
１３ フレーム
１４ 第二のセントラライザ
１５ 回動ブシュ
１６ ピン
１７ ロッドクランプ装置
１８ クランプシリンダ
１９ バイス
２０ ルーズニング装置
２１ クランプシリンダ
２２ バイス
２３ スイングシリンダ
Ｒ 岩盤

Claims (1)

1. 台車に起伏可能に支持されるマスト装置に配設されてダウンザホールドリルのダウンザホールハンマを案内するセントラライザ装置であって、
   前記マスト装置の先端側に配設されて前記ダウンザホールハンマを摺動回転可能に案内する第一のセントラライザと、該第一のセントラライザの後方に配設されて前記ダウンザホールハンマを支持するロッドを摺動回転可能に案内する第二のセントラライザとを備え、
   前記第二のセントラライザは、前記ロッドを摺動回転可能に案内するブシュを有し、該ブシュは複数に分割されるとともに、該複数に分割されたブシュが回動機構を介してそれぞれ支持されており、該回動機構は、前記マスト装置を立てた状態のときに、分割された各ブシュを水平から上方への回動を許容するように枢支してなることを特徴とするセントラライザ装置。

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