JP2019218842A - 削孔ブーム及び削岩リグ - Google Patents
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Abstract
【課題】計画した削孔位置への削岩機の位置決めを可能とする複数のジョイントを備えたフィードビームアセンブリを持つ削孔ブームを提供する。【解決手段】削孔ブームは、手首部のフロントジョイントアセンブリ8を遠位端に備える基本ブーム部BBを備える。手首部は、フィードビームアセンブリFBAを基本ブーム部に接続する。手首部は、ロールオーバジョイント15と、フィードチルトジョイント16と、フィードスイングジョイント17と、の3つのジョイントを有する。手首部のジョイントの順序は、ジョイントが上述の順序にある場合に最適である。削岩リグは、切羽削孔ユニット又はボルティングヘッドを備える、1つ以上のそのような削孔ブームを備える。【選択図】図2
Description
本発明は、削岩リグの削孔ブームに関する。削孔ブームは、岩盤面に発破孔又はボルティング孔を削孔するための削岩機を備えるフィードビームアセンブリを備えている。該ブームは、計画した削孔位置への削岩機の位置決めを可能とする複数のジョイントを備える。
本発明はさらに、削岩リグに関する。
本発明の分野は、独立請求項のプリアンブルにて、より具体的に定義されている。
本発明はさらに、削岩リグに関する。
本発明の分野は、独立請求項のプリアンブルにて、より具体的に定義されている。
採掘において、及び他の作業現場にて、様々な種類の削岩リグが使用されている。削岩リグは1つ以上のブームを備えており、各ブームの遠位端には削岩ユニットが配置されている。削岩ユニットはフィードビームを備える。削孔工程中、削岩機はフィードビームに沿って動くよう構成されている。削孔ブームは複数のジョイントを備え、発破又は支持を目的として、ドリル孔を削孔するための所望する削孔ポイントに、削岩機を位置決め可能となっている。しかし、これら従来の削孔ブームには、それらの運動及び所望する削孔位置に到達する能力に関して、いくつかの問題があった。
本発明の目的は、新規かつ改良された削孔ブーム、及びそのような削孔ブームを備える削岩リグを提供することである。
本発明に係る削孔ブームは、第1の独立装置請求項の特徴的特性により特徴付けられている。
本発明に係る削岩リグは、第2の独立装置請求項の特徴的特性により特徴付けられている。
開示されたソリューションの概念は、次の通りである。削孔ブームは基本ブーム部又はアームを備える。基本ブーム部又はアームは長細で、第1の端部が削岩リグのキャリアに接続可能である。アームの第2の端部はフロントジョイント構成又は手首部であり、これはフィードビームアセンブリをアームに接続する。フィードビームアセンブリは切羽削孔ユニット又はボルティングヘッドであってよく、少なくともフィードビームと、フィードビーム上に支持された削岩機と、を備える。削孔ブームは、削岩機及び削岩機に接続可能な削孔ツールを、計画した削孔位置及び方向に位置決めするための、複数のジョイント及びブームアクチュエータを備える。手首部は3つの連続するジョイントを有し、これらは互いの近傍に配置されている。各ジョイントは、特定の順序で配置されている。ロールオーバジョイントがアームに最も近く、フィードチルトジョイントがこれに続く。フィードスイングジョイントは、フィードビームアセンブリに最も隣接している。したがって、手首部の実行可能な動作が、最適な順序、すなわち、ロールオーバ−チルト−スイングの順に配列されている。
開示されたソリューションの利点は、フロントジョイントアセンブリ又は手首部がリーチ特性を向上させることである。切羽削孔ユニット又はボルティングヘッドであり得るフィードビームアセンブリは、トンネル又は岩盤内空洞の壁面、天井、及び床面付近に位置する、困難と思われる発破作業位置及びロックボルト削孔位置に位置決めされ得る。
開示された手首部はまた、切羽削孔ユニットに対しての、並びに、ボルタヘッドに対しての、新たな動作及び削孔配向を可能とする。切羽削孔ユニットは、削岩リグの駆動方向に対して垂直に向けられ得るので、削孔におけるクロスカットが可能となる。ボルティングの実装に関して、この手首部のソリューションによって、ボルティングヘッドを前方すなわち打ち込み方向にも直接向けることができるので、切羽ボルティングもまた可能である。これらの新たに可能となった削孔方向により、削孔ブームはより有効に利用される。
新たな手首部により可能となったさらなる使用例は、次の通りである。切羽削孔ユニット及びボルティングヘッドは、大型削孔機又はボルティングリグのキャリアに向けて後ろ方向に旋回するよう構成され得る。これにより、ドリルビット及び他の削孔ツール及びボルティング器具を、キャリア付近にて便利かつ安全に交換し装填することができる。
開示されたソリューションのさらなる利点は、次の通りである。該フロントジョイントアセンブリ又は手首部は、トンネル掘削を目的とする切羽削孔ブーム、及び岩盤ボルティングを目的とする扇形削孔ブームに適している。したがって、本ブーム及び手首部のソリューションは、大型トンネル掘削機の切羽削孔ユニットの担持及びボルタのボルティングヘッドの保持のために実装され得る。これはもちろん、製造、保守点検サービス、及び全体の省コストにおいて利点がある。
ある実施形態によると、基本ブーム部又はアームの第1の端部は、リアジョイントアセンブリを備えている。該アセンブリは、削岩リグに対して削孔ブームを横方向に旋回させるためのスイングジョイントを備える。該アセンブリはさらに、削孔ブームを垂直方向に旋回させるためのリフトジョイントを備える。したがって、リアジョイントアセンブリは、2段階の自由度(2DOF)を伴う削孔ブームを提供する。
ある実施形態によると、削孔ブームの第1の端部は、リアジョイントアセンブリによって取り付け板に接続されている。取り付け板は、その取り付け板を削岩リグのキャリアに固定するための固定要素を備えている。取り付け板は、削孔ブームの、異なる種類のキャリアへの取り付けを容易にし、削孔ブームに対する適切な支持を提供する。
ある実施形態によると、基本ブーム部又はアームの第1の端部と第2の端部との間にはリニアジョイントがあり、これにより、基本ブーム部は長手方向に伸長可能となっている。リニアジョイントは、基本ブーム部の第1の端部と第2の端部との間の唯一のジョイントである。換言すると、該アームは、第1の端部と第2の端部との間にいかなる旋回可能又は回転ジョイントも有しない。これにより、基本ブーム部はその端部の間に、比較的に簡易で、耐久性があり、そして軽量な構造を有することができ、さらに、その両端における該ジョイント構成及びそれらの間のリニアズームジョイントが、良好なリーチ、並びに、様々な目的の削孔位置及び方向への配置を確実にする。該アームは、合計で3つの段階の自由度(3DOF)、すなわち、スイング、リフト、及びズームを有する。
ある実施形態によると、ロールオーバジョイントの旋回軸は、基本ブーム部の長手軸上に配置されている。換言すると、旋回軸及び長手軸は同心をなしている。本実施形態により、ロールオーバジョイントの取り付けが容易となり、ジョイントに向けられた積載荷重が好適に制御される。
ある実施形態によると、フィードチルトジョイントの旋回軸は、基本ブーム部の長手方向に見て、フィードスイングジョイントよりもロールオーバジョイントに隣接して配置されている。換言すると、フィードチルトジョイントの旋回軸とロールオーバジョイントとの間の距離は、フィードチルトジョイントの旋回軸とフィードスイングジョイントとの間の距離よりも小さい。なお、次に留意されたい、すなわち、フィードチルトジョイントがロールオーバジョイントの近位に配置されている場合、向上したリーチ特性が達成され得、基本ブーム部とフィードビームアセンブリとの衝突が好適に回避され得る。
ある実施形態によると、フィードチルトジョイントの旋回軸の延長線とフィードスイングジョイントの旋回軸の延長線は交差しない。フィードチルトジョイントとフィードスイングジョイントとの間には、物理的な接続要素があってよく、これにより、該ジョイントは互いに離れている。フィードチルトジョイントの旋回軸とフィードスイングジョイントの旋回軸との間の距離は、200mm〜300mmの範囲に収まり得る。フィードチルトジョイントとフィードスイングジョイントとの間には、物理的な接続要素があってよく、これにより、該ジョイントは互いに離れている。
ある実施形態によると、フィードチルトジョイント及びフィードスイングジョイントは、ロールオーバジョイントの旋回軸の互いに対向する側にそれぞれ配置されている。削孔ブームがその定位置にある際には、フィードチルトジョイントの旋回軸は、ロールオーバジョイントの旋回軸の垂直方向下方にある。
ある実施形態によると、フィードビームアセンブリのフィードビームの向きは、フィードスイングジョイントの旋回軸に平行である。換言すると、フィードビームに支持された削岩機の削孔方向は、フロントジョイント構成の最後のジョイントの軸に平行である。本実施形態は、ボルティングにおいて主に実装される。
ある実施形態によると、フィードビームアセンブリのフィードビームの向きは、フィードスイングジョイントの旋回軸に垂直である。換言すると、フィードビームに支持された削岩機の削孔方向は、フロントジョイント構成の最後のジョイントの軸に垂直である。本実施形態は、大型切羽削孔機及びトンネル掘削において主に実装される。
ある実施形態によると、ロールオーバジョイントとフィードスイングジョイントの双方の動作角度の大きさは、360度である。フィードチルトジョイントは、少なくとも180度の角度にて旋回可能である。
ある実施形態によると、フロントジョイント構成の構造は、基本ブーム部の長手軸に対して対称である。本特徴の利点は、該削孔ブームが削岩リグの左側又は右側のいずれのブームとしても使用可能であることである。
ある実施形態によると、ブームアクチュエータは、油圧シリンダ及びモータなどの油圧アクチュエータである。油圧アクチュエータの利点は、大きな力を提供可能でありながら、正確な動作制御をも提供可能であることである。
ある実施形態によると、ロールオーバジョイント及びフィードスイングジョイントの各ブームアクチュエータは油圧モータであり、フィードチルトジョイントは、1つ以上の油圧シリンダによって作動する。
ある実施形態によると、削岩機は、フィードビームの長手方向に平行な削孔中心線を画定し、その削孔中心線上において、削孔中に削孔ツールが回転する。削孔中心線は削孔中心線高さを有し、これは、ロールオーバジョイントの旋回軸に対して測定した横断距離である。該削孔中心線高さは、少なくとも1000mmである。これにより、向上したリーチ特性が提供され、フィードビームの後端と基本ブーム部との衝突を防止することができる。
ある実施形態によると、ボルティングの実装において、フィードビームアセンブリは、補強ボルトをボルト収納部と削岩機の削孔軸との間において移動させるためのハンドリング装置を備え得る。さらに、ボルティングヘッドが反対方向に旋回可能である場合、ボルト収納部は、キャリアの前部に配置され得る。
さらに、本特許出願において開示された本発明はまた、開示された新たなブーム構成により可能となったブーム運動を制御する、新規かつ改良された方法にも関する。本発明に係る該方法は、本明細書中に開示された特徴及びステップにより特徴付けられている。
上記に開示された実施形態は、上記特徴のそれらを有する適切なソリューションを形成する目的において、必要に応じて組み合わされ得る。
いくつかの実施形態を、以下に添付の図面を参照して、より詳細に説明する。
明確に記述するために、各図は、開示されたソリューションのいくつかの実施形態を概略的に示す。図中において、同様の参照符号を用いて同様の構成要素を示す。
図1は、トンネル掘削プロセスにおける切羽削孔用の削岩リグ1を示す。削岩リグ1は、移動可能なキャリア2と、キャリア2に接続された1つ以上の削孔ブーム3と、を備える。削孔リグが複数の削孔ブームを備える場合、その削孔リグは一般的に、大型削孔機と呼ばれる。削孔ブーム3は基本ブーム部BBを備える。基本ブーム部BBは長細で、その第1の端部BB1がキャリアに可動式に接続されている。基本ブーム部の遠位の、第2の端部BB2は、フィードビームアセンブリFBAである。フィードビームアセンブリFBAは、フィードビーム5と、フィードビーム5に支持された削岩機6と、を備え得る。削岩機6は、ツール7を接続するために、削岩機6の前端にシャンクを備え得る。フィードビームアセンブリFBAは、手首部とも呼ばれるフロントジョイント構成8によって、基本ブーム部の第2の端部BB2に接続されている。図1に示すように、削孔ブーム3は、削岩機6及び削孔ツール7を異なる削孔位置及び方向に位置決め可能な、6つの段階の自由度S1、L、Z、RO、T、S2を有し得る。
基本ブーム部BBの第1の端部BB1には、削孔ブーム3全体が横方向に旋回できるよう、つまり、第1のスイング動作S1が可能となるように、垂直スイングジョイント9が存在し得る。第1の端部BB1は、削孔ブーム3のリフティングLのための、水平リフトジョイント10をさらに備え得る。基本ブーム部BBはまた、伸長及び収縮の目的のためのリニアジョイント12を備え得る。換言すると、基本ブーム部BBは、ズーム動作Zと呼ばれる動作を有し得る。したがって、基本ブーム部BBは、上述の3つのジョイント9、10、及び12を備え得る。
第1の端部BB1には、取り付け板13aと、上述のジョイント9及び10と、を備えるリアジョイントアセンブリ13が存在し得る。削孔ブーム3は、固定要素を備える取り付け板13aによってキャリア2に接続され得る。基本ブーム部BBは、リアジョイントアセンブリ13とフロントジョイントアセンブリ8との間にいかなる旋回可能又は回転ジョイントを有していなくともよい。換言すると、リニアジョイント12は、基本ブーム部BBの端部間の唯一のジョイントであり得る。
一般的に、削岩機6、及び削孔ブーム3のアクチュエータは、油圧にて作動可能である。簡略化を理由として、図1には1つのブームアクチュエータ14のみを示す。ブームアクチュエータは、油圧シリンダ、モータ、又は、油圧動力によって作動する他の機器であり得る。
フロントジョイント構成8又は手首部は、3つの連続するジョイントを備え、これらは基本ブームBBの第2の端部BB2とフィードビームアセンブリFBAとの間に配置されている。これはつまり、これら3つの連続するジョイントが物理的に互いに隣接していることを意味する。フロントジョイント構成8はしたがって、ロールオーバ動作ROと、チルト動作Tと、スイング動作S2とが可能なコンパクトなジョイントシステムである。フロントジョイント構成8のジョイントはそれぞれ、以降の図により具体的に開示されているように、対応する順序RO−T−S2にて配置されている。
図2は、基本ブーム部BBとフィードビームアセンブリFBAとの間の手首部8がロールオーバジョイント15を備え、ロールオーバジョイント15の入力リンク15aが基本ブーム部BBの端部に接続されていることを示す。フィードチルトジョイント16の入力リンク16aは、ロールオーバジョイント15の出力リンク15bに接続されており、さらに、フィードスイングジョイント17の入力リンク17aは、フィードチルトジョイント16の出力リンク16bに接続されている。フィードビームアセンブリFBAは、フィードスイングジョイント17の出力リンク17bに接続されている。
ロールオーバジョイント15の旋回軸18は、基本ブーム部BBの長手軸19と同心をなし得る。ロールオーバジョイント15の入力リンク15aは、基本ブーム部BBの延長線上において直接接続され得る。これに続くフィードチルトジョイント16の旋回軸20は、ロールオーバジョイント15の旋回軸18に垂直であり、さらに、フィードスイングジョイント17の旋回軸21は、フィードチルトジョイント16の旋回軸20に垂直である。図3及び図4に旋回軸18、20、及び21を示す。
図3は、フィードチルトジョイント16が90度旋回しており、これにより、フィードビームアセンブリFBAが基本ビーム部BBの中心線の上方に動かされた場合の手首部8を開示する。フィードチルトジョイント16の旋回範囲は、少なくとも180度であってよく、これにより、基本フィードビームアセンブリもまた、中心線の下方を旋回し得る。ロールオーバジョイント15及びフィードスイングジョイント17は双方とも、360度回転可能である。
図4は、矢印Bの方向から見た、ロールオーバジョイント15が、旋回軸18に対して限られた大きさの角度にわたって旋回した作動状況における、図3の手首部8を示す。
図5aは、切羽削孔機器に適したソリューションを開示する。フィードビームアセンブリFBAのフィードビーム5の向きは、フィードスイングジョイント17に垂直である。これにより、フィードビームの長手軸22及び削岩機6の削孔方向は、フィードスイングジョイント17の旋回軸21に対して直交方向にある。フィードビームアセンブリFBAは、フィードビーム5とフィードスイングジョイント17とを接続するクレイドル23を備える。さらに、フィードチルトジョイント16とフィードスイングジョイント16との間には、フィードチルトジョイント16の旋回軸20とフィードスイングジョイント17の旋回軸21との間に距離を設ける接続要素24があり得る。これにより、旋回軸20及び21のそれぞれの延長線は交差せず、フィードチルトジョイント16を、ロールオーバジョイント16に可能な限り隣接させることができる。図5aは、削孔ブーム3及びそのフロントジョイントアセンブリFBAが通常位置にあることを示す。これにより、フィードチルトジョイント16は、ロールオーバジョイント15の旋回軸18の垂直方向下方に位置する。フィードチルトジョイント16及びフィードスイングジョイント17は、ロールオーバジョイント15の旋回軸18の互いに対向する側にそれぞれ配置されている。
図5aはさらに、削孔中心線DCとロールオーバジョイント15の旋回軸18との間の横断削孔中心線高さdchが、削孔ブーム3の作動範囲を改善し、フィードビーム5と基本ブーム部BBの衝突を回避する目的で、少なくとも1000mmとなるよう調整され得ることを開示する。
図5bは、削孔が交差方向にも可能であるよう、フィードビームアセンブリFBAが最後のジョイント17に対して旋回し得ることを概略的に示す。
図5cは、フィードビームアセンブリFBAが旋回し、後方向に向き得ることを示す。これにより、削孔ツールの交換が容易となる。キャリア2の前部には、ドリルビット及び他の削孔ツールを収納するための収納部25があり得る。削孔ツールは、キャリア2に同様に配置され得るツールハンドリング装置26によって取り扱われ、交換され得る。削孔ブーム3はツールマガジンを有する必要がなく、これにより削孔ブームを軽量化できる。
図6は、開示された削孔ブームソリューションに基づいて岩盤へ実施するボルティングを開示する。削孔ブーム3は、図5aに示すものと同様であるが、ボルティングヘッドにおいて、フィードビーム5が、フィードスイングジョイント17の旋回軸21に平行に向いている構造を有し得る。フィードビームアセンブリFBAは、開けられた孔にロックボルトを供給するために、ロックボルト収納部及びハンドリング装置26を備え得る。ロールオーバジョイント15及びフィードチルトジョイント16を作動させることにより、フィードビームアセンブリFBAは打ち込み面Aにも向けられ、図6bに示すような切羽ボルティングが可能となり得る。
図面及び関連する説明は、本発明の思想を示すことのみを意図する。本発明の細部は、特許請求される範囲内において変化し得る。
Claims (12)
- 削岩リグ(1)の削孔ブーム(3)であって、前記削孔ブーム(3)は、
前記削岩リグ(1)のキャリア(2)に可動式に接続可能な第1の端部(BB1)、及び遠位の第2の端部(BB2)を含む、長細の基本ブーム部(BB)と、
削岩機(6)を支持するためのフィードビーム(5)を少なくとも備え、前記基本ブーム部(BB)の前記第2の端部(BB2)に配置されている、フィードビームアセンブリ(FBA)と、
前記基本ブーム部(BB)の前記第2の端部(BB2)と前記フィードビームアセンブリ(FBA)との間に配置されたフロントジョイント構成(8)であって、連続した3つの近位のフロントジョイントである、
前記基本ブーム部(BB)に接続されている第1のフロントジョイント、
前記フィードビームアセンブリ(FBA)に接続されている第3のフロントジョイント、及び
前記第1のジョイントと前記第3のジョイントとの間に配置されている第2のフロントジョイント、を含む、フロントジョイント構成(8)と、
前記削孔ブーム(3)及び前記フィードビームアセンブリ(FBA)を作動させる複数のブームアクチュエータ(14)と
を備え、
前記第1のフロントジョイントは、旋回軸(18)が前記基本ブーム部(BB)の長手軸(19)に平行であるロールオーバジョイント(15)であり、
前記第2のフロントジョイントは、旋回軸(20)が前記ロールオーバジョイント(15)の前記旋回軸(18)に垂直であるフィードチルトジョイント(16)であり、
前記第3のフロントジョイントは、旋回軸(21)が前記フィードチルトジョイント(16)の前記旋回軸(20)に垂直であるフィードスイングジョイント(17)である
ことを特徴とする、削孔ブーム(3)。 - 前記基本ブーム部(BB)の前記第1の端部(BB1)は、前記削岩リグ(1)に対して前記削孔ブーム(3)を横方向に旋回させるスイングジョイント(9)と、前記削孔ブーム(3)を垂直方向に旋回させるリフトジョイント(10)と、を備えるリアジョイントアセンブリ(13)を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の削孔ブーム。
- 前記ロールオーバジョイント(15)の前記旋回軸(18)が前記基本ブーム部(BB)の前記長手軸(19)上に配置されていることにより、前記旋回軸(18)及び前記長手軸(19)が同心をなすことを特徴とする、請求項1又は2に記載の削孔ブーム。
- 前記フィードチルトジョイント(16)の前記旋回軸(20)は、前記基本ブーム部(BB)の長手方向に見て、前記フィードスイングジョイント(17)よりも前記ロールオーバジョイント(15)の近くに配置されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 前記フィードチルトジョイント(16)及び前記フィードスイングジョイント(17)が、前記ロールオーバジョイント(15)の前記旋回軸(18)の互いに対向する側に配置されていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 前記フィードビームアセンブリ(FBA)の前記フィードビーム(5)の向きが、前記フィードスイングジョイント(17)の前記旋回軸(21)に平行であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 前記フィードビームアセンブリ(FBA)の前記フィードビーム(5)の向きが、前記フィードスイングジョイント(17)の前記旋回軸(21)に垂直であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 前記基本ブーム部(BB)が、前記第1の端部(BB1)と前記第2の端部(BB2)の間にいかなる旋回可能又は回転ジョイントも有さないことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 前記フロントジョイント構成(8)の構造が前記基本ブーム部(BB)の前記長手軸(19)に対して対称であることにより、前記削孔ブーム(3)が前記削岩リグ(1)の左ブームとしても右ブームとしても実装可能であることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 前記ブームアクチュエータ(14)が油圧アクチュエータであることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の削孔ブーム。
- 移動可能なキャリア(2)と、
前記キャリア(2)に可動式に接続されており、フィードビーム(5)を備えるフィードビームアセンブリ(FBA)を備える、少なくとも1つの削孔ブーム(3)と、
前記フィードビーム(5)に支持された削岩機(6)と、を備える削岩リグ(1)であって、
前記削孔ブーム(3)は、前記削岩機(6)に接続可能な削孔ツール(7)を削孔現場での削孔ポイントに向けて位置決めするための複数のブームジョイント及びブームアクチュエータ(14)を備え、
前記削孔ブーム(3)は、請求項1から11のいずれか一項に記載の削孔ブーム(3)であって、3つの連続するジョイントである、前記ロールオーバジョイント(15)と、前記フィードチルトジョイント(16)と、前記フィードスイングジョイント(17)と、を備える前記フロントジョイント構成(8)備えることを特徴とする、削岩リグ(1)。 - 前記削岩機(6)は、前記フィードビーム(5)の長手方向に平行な削孔中心線(DC)を画定し、
前記削孔中心線(DC)上で、削孔中に削孔ツール(7)が回転し、
前記削孔中心線(DC)は、前記ロールオーバジョイント(15)の前記旋回軸(18)に対して測定した横断距離である削孔中心線高さ(dch)を有し、
前記削孔中心線高さ(dch)が少なくとも1000mmであることを特徴とする、請求項11に記載の削岩リグ。
Applications Claiming Priority (2)
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EP18170127.7 | 2018-04-30 |
Publications (1)
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