JP3817617B2 - さく孔装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、製鉄所の出銑口開孔機等として使用するに適したさく孔装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
前後に移動するピストンを摺動自在に保持するシリンダと、該シリンダの前部に設けられたシャンクロッド保持用のスリ−ブとを備え、シリンダに供給される油圧によってピストンを前進させてシャンクロッドを打撃するように構成した油圧式ドリフターが広く使用されている。前記シャンクロッドの先端部にはさく孔ロッドを接合し、該さく孔ロッドの先端部にはビットを取り付けて穿孔が行われる。穿孔中は、ドリフターを支持する支持装置に設けられたフィ−ド装置によって該ドリフターに推力が付与される。
【０００３】
所望深さの穿孔が終了した場合には、ドリフターを後退させて、穿孔された孔内からさく孔ロッドとビットを引き抜くが、このとき穿孔された穴内にあるビットの後側に破砕片等が詰まってビットが容易に抜けなくなる事故、いわゆるジャミングが起こることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような事故が生じた時に、ビットとロッドを容易に抜き取ることができるものとして、ロッドに後向き打撃を加えることのできる逆打撃装置を併設した油圧式さく孔装置がすでに開発されている（特許第２６１３５３８号）。この逆打撃装置を併設したさく孔装置は、ロッドが抜けなくなった時に当該逆向き打撃装置を作動させることによって、比較的簡単に抜き取ることができるため、溶鉱炉の出銑口の開口等に広く使用されているが、この種の作業現場では作業空間に制約が多いため、よりコンパクトなさく孔装置に対する要望が強かった。また、上記従来のさく孔装置の場合は、当該さく孔装置自体を作動させるための油圧ホースとして、正打撃用の油圧ホース、逆打撃用の油圧ホース、正回転用の油圧ホース、逆回転用の油圧ホース、正逆打撃用の戻り用の油圧ホースの少なくとも５本の太いホースが必要であったため、外部構造が煩雑なものとなり、操作性も悪かった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の正逆打撃式さく孔装置を改良し、よりコンパクトでホース数も少なくてすむさく孔装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかるさく孔装置は、正打撃装置と逆打撃装置と回転装置とを備えたドリフターをフィード装置で前後に移動させつつさく孔を行うさく孔装置おいて、前記ドリフターとして、筒状の打撃ピストンを内蔵するシリンダをドリフター本体の前後に互いに間隔をおいて設け、前後に打撃面が形成された大径の打撃部と該打撃部の前後に突出する棒状の小径部とを有する一体のシャンクロッドを、その打撃部が前後のシリンダの間隔部に位置し両側の小径部がそれぞれの側の筒状打撃ピストンに嵌合するようにドリフター本体の軸方向に沿って設け、前記前後のシリンダの外周部に当該シリンダへ油圧を供給するバルブをそれぞれ設けたドリフターを使用し、当該ドリフターの打撃用の油圧の供給を正打撃用バルブ側か逆打撃用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置の切換をフィード装置への供給油圧で行なうように構成し、該フィード装置の前進用の油圧で正打撃側のバルブへ、またフィード装置の後退用の油圧で逆打撃側のバルブへそれぞれ油圧が供給されるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
前記シャンクロッドの打撃部の外周部にスプラインを形成しておき、該打撃部にスプライン嵌合されて回転を伝達するチャックをドリフター本体の外周部に設けた回転装置で回転駆動するようにすれば、回転装置を比較的コンパクトに構成することができる。
【０００８】
また、打撃用の油圧を正打撃用バルブ側か逆打撃用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置をドリフター本体の外周部に設けて、当該パイロットバルブの切換をフィード装置への供給油圧で行なうように構成し、該フィード装置の前進用の油圧で正打撃側のバルブへ、またフィード装置の後退用の油圧で逆打撃側のバルブへそれぞれ油圧が供給されるようにしておけば、正逆打撃がフィードの切換に応じて自動的に切換わるので便利である。
【０００９】
回転用の油圧の供給を正回転用バルブ側か逆回転用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置は、ドリフター本体の外周部に設けておくのが配管の短尺化やコンパクト化の観点から好ましい。
【００１０】
上記さく孔装置において、打撃装置、回転装置、フィード装置に供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を耐熱性ボックス内に設置し、この耐熱性ボックスの冷却手段として、該耐熱性ボックス内をエアパージ等で強制冷却する冷却装置を設けておくのが好ましい。このバルブユニットを、ドリフターを移動させるガイドセル付近に設置しておけば、バルブ系統をコンパクトな構成とすることができる。同様に、打撃装置、回転装置、フィード装置及び前記打撃装置と回転装置の方向を切換るパイロットバルブに供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を同様な耐熱性ボックス内に設置しておくのが効果的である。
【００１１】
さらに、正打撃装置と逆打撃装置からの戻り油圧と回転装置及び又はフィード装置からの戻り油圧を前記バルブユニット部にて合流させ、戻り油圧を共通の油圧ホースを通して油タンクに戻すように配管しておくのが油圧配管をコンパクト化するうえで好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。図は本発明の実施形態を例示するもので、図１に示すように、このさく孔装置に設けられているドリフター１の本体２には正打撃用シリンダ３と逆打撃用シリンダ４とが所定の間隔で直列に並設されている。正打撃用シリンダ３の前後両端部にはブッシング６，７が設けられており、該シリンダの後部には後端面が袋状に形成された中空のリヤキャップ５がボルトで固着されている。リヤキャップ５の内面部にもブッシング９が設けられている。
【００１３】
前記正打撃用シリンダ３と逆打撃装置の間には中間シリンダ１０が接続されている。この中間シリンダ１０の内面部には外周面に歯列１３ａが形成されたチャックドライバ１３が回転自在にブッシュで支承されており、該チャックドライバの内部にはチャック１５が嵌合している。チャック１５は概略扇型の二つのチャック片１５ａ，１５ａに分割されており、当該チャック片１５ａ，１５ａの内面側には、それぞれ雌のスプライン１５ｃが形成されている。一方、前記チャックドライバ１３の内面側には直径方向に対峙する突起１３ａ，１３ａが形成されており、該チャックドライバ内に嵌合した前記概略扇形のチャック片１５ａ，１５ａがこれに当接して結合固定されている。
【００１４】
中間シリンダ１０の前側に接続されている逆打撃用シリンダ４の前後両端部にはブッシング１６，１７が設けられており、該シリンダの前側には、内面側にブッシング１８，１９が設けられたフロントヘッド１９が取り付けられている。
【００１５】
ドリフター１の本体２の内部には棒状のシャンクロッド２０が挿通されている。シャンクロッド２０は、前端部に雌ネジ部２２ａを有する径の大きい接合部２２が設けられ、中間部には大径の打撃部２３が、また後端部には摺動部２４がそれぞれ設けられている。接合部２２と打撃部２３との間隔部２０ａと、摺動部２４と打撃部との間隔部２０ｂは小径の丸棒部となっている。
【００１６】
シャンクロッド２０の打撃部２３は、概略鼓状に形成され、その前端面２３ｂと後端面２３ａが共に打撃面となっている。打撃部２３の外周部には雄スプライン２５が形成されており、この部分が前記チャックの雌スプライン１５ｃと嵌合している。
【００１７】
シャンクロッド２０の後側の丸棒部２０ｂには正打撃用の筒状ピストン３０が外嵌されており、前側の丸棒部２０ａには逆打撃用の筒状ピストン３３が外嵌されている。これらピストンと丸棒部との間には若干の隙間ｔが設けられており、ピストンが自由に前後進できるようになっている。
【００１８】
正打撃用のピストン３０と逆打撃用のピストン３３は形状、寸法が互いに等しく、向きだけが逆向きに設けられている。また、これら前後のピストンを内蔵するシリンダ３，４も互いに同形状、同寸法に形成され、互いに逆向きに取り付けられている。正打撃用シリンダ３と逆打撃用シリンダ４の外周部には、それぞれの側のピストンを作動させるバルブ装置４０，４３がそれぞれ取り付けられている。
【００１９】
ドリフター１の中間筒１０の外周部の上面部には打撃用パイロットバルブ装置４５が取り付けられ、側面部には回転を正・逆切り換える回転用パイロットバルブ装置４７が取り付けられている。作動系統を表す図１では、便宜上回転用パイロットバルブ装置４７を展開して表したので、両パイロットバルブ装置４５，４７が上下に重なった状態で図示されている。また、中間筒１０の上記パイロットバルブ装置４７と反対側の側面部には、回転装置５０が取り付けられている。回転装置５０は、油圧モータ５１とカウンターギア５２とを備え、該カウンターギアは前記チャックドライバ１３の歯列１３ａと噛み合っていて、油圧モータ５１の回転がカウンターギア５２を介して前記チャックドライバ１３に伝達されるようになっている。
【００２０】
次に、作動系統図に基づいて、前記パイロットバルブ装置４５，４７の作用について説明する。まず、正打撃の場合は、ドリフター１の前進時に打撃用パイロットバルブ装置４５にポートＰａから高圧油が入り、ポートＰｆを通過して正打撃用バルブ装置４０に入り正打撃用ピストン３２を作動させる。この時の戻り油はポートＰｇよりポートＰｈを経由してポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２１】
逆打撃の場合は、ドリフター１が後進時に打撃用パイロットバルブ装置４５にポートＰａから高圧油が入る。この時、ドリフター１を後退させるフィード後進回路よりパイロットポートＰｄに圧油が作用し、この圧油がスプリング５９の押圧力に打ち勝つとバルブ６０が切り換わり、ポートＰａよりの圧油はポートＰｉを通過して逆打撃用バルブ装置４３に入り、逆打撃用ピストン３３を作動させる。この時戻り油は、ポートＰｊよりポートＰｈを経由し、ポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２２】
また、正回転については、さく孔時に回転用パイロットバルブ装置４７にポートＰｂより高圧油が入り、ポートＰｋを経由して油圧モータ５１の正回転ポートＰｌに至り、シャンクロッド２０を正回転させる。この時戻り油は、油圧モータ５１の逆回転ポートＰｍよりポートＰｎに入り、打撃戻りポートＰｈからの戻り油と合流してポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２３】
一方、逆回転はシャンクロッド２０の接合部のネジ部に嵌合されたロッドを取り外す時に使用する。この場合は、フィード後退端において回転用パイロットバルブ装置４７に高圧油がポートＰｂより入ると同時に、パイロットポートＰｅにパイロットポートＰｄを介してスプリング６１の押圧力に打ち勝つだけの圧油が作用し、バルブ６５が切り換り、圧油はポートＰｂよりポートＰｎを経由して油圧モータ５１の逆回転ポートＰｍに至り、シャンクロッド２０を逆回転させる。この時の戻り油は、油圧モータ５１の正回転ポートＰｌよりポートＰｋに入り、打撃戻りポートＰｈと合流してポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２４】
図６乃至図８は、さく孔装置１を作動させる油圧配管図であり、各図によって部分的な構成が若干相違している。なお、これらの配管図ではドリフターを搭載するガイドセルの旋回、上下回動、上下芯調整等のための配管は省略している。図に示す通り、さく孔装置１には、ドリフターの打撃と回転用油圧ホースとして、打撃用の油圧供給ホース（打撃ＩＮ）Ｈｉ、回転用の油圧供給ホース（回転ＩＮ）Ｈｒ及び打撃装置と回転装置からの戻りライン（Ｔライン）Ｈｔの３本の太い油圧ホースが設けられている。また、ドリフターを前進・後退させるフィード装置には、フィード前進用油圧ホースＨａ、及びフィード後退用の油圧ホースＨｂの２本の油圧ホースが接続されている。
【００２５】
図６の配管例では、フィード後退用の配管から正逆打撃切換用の細いパイロットホースＨｐが接続されており、正逆打撃切換用のパイロットバルブＶｐにフィード後進のラインからパイロット圧が作用し、後進時に打撃を自動的に逆打撃に切り換えるようになっている。また、回転の切換については、通常は正回転となっており、逆回転が必要なときはバルブスタンドに設けられているバルブユニットの正逆切換ソレノイドバルブＶｓをオンにすることにより逆回転となるように構成されている。
【００２６】
図７は上記と異なる配管例を表すもので、この配管例では、フィード後退用の配管からの細いパイロットホースＨｐが回転切換用のバルブＶｓと正逆打撃切換用のパイロットバルブＶｐに接続されており、フィードの後退に負荷がかかった時に自動的に打撃が正打撃から逆打撃に切り換わるとともに、回転も正回転から逆回転に切り換わるようになっている。一般に、逆打撃が必要なときは、ロッド（金棒）の引き抜き時、フィード後退に負荷がかかったときで、ドリフターは連結部のネジの緩み防止のため、正回転されているため、正回転の回路にいくらかの圧力がたっていることと、バルブのスプリングの強さがあるため、フィード後退回路のパイロット圧で回転が正回転から逆回転に切り換わることはない。ドリフターの逆回転が必要なのは、作業が終了してロッド（金棒）を取り外すときで、そのときはフィードを後退限にし、後退のソレノイドバルブをオンの状態（後退回路に圧力がたった状態）で回転をオンすれば逆回転となる。この図７の方法がバルブスタンドとドリフター間の配管本数を最小限にできる。
【００２７】
図８はさらに異なる配管例を表すもので、この配管例では、正逆打撃・正逆回転の切換用パイロットをバルブスタンド内の電磁弁で作動させるようになっている。この方法では、それぞれのモードを電磁弁の作動の組み合わせにより選択できる。このようにしておけば、正逆打撃、正逆回転を任意に選択実行できる。
【００２８】
次に、このドリフター１の打撃動作について図面を参照しつつ説明する。図９〜図１３は逆打撃装置を表すもので、図９において、ピストン３３は上死点（前端位置）に達しており、高圧ポ−トＤ１からピストン後室Ｓ１に高圧油が作用する。ピストン後室Ｓ１の受圧面積Ｍ１とピストン前室Ｓ２の受圧面積Ｍ２とはＭ１＞Ｍ２の関係にあるので、ピストン後室Ｓ１に高圧ラインが通じるとピストン後部に働く力がピストン前部に働く力より大きくなってピストンは打撃行程に入り前進する（図の右方向に移動する）。
【００２９】
図１０において、ピストン３３は前進運動を継続し、この間アキュムレ−タＡは作動油の不足分を補給する。ピストンがさらに前進し、その大径部３３ａがバルブ切換ポ−トＤ３を開き、低圧ラインＬＰのポートＤ２と通じると、バルブ切換室Ｓ４が低圧となり、バルブＶが切換を開始する。
【００３０】
図１１において、ピストン３３は逆打撃点に達して逆打撃行程中に得た運動エネルギ−をシャンクロッド２０に伝達し、該ロッドが逆打撃エネルギ−をビットに伝達する。この時点でバルブＶは完全に切り換わっており、各ポ−ト（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）はすべて低圧ラインＬＰと通じ、ピストン３３前部に働く力がピストン後部に働く力より大きくなり、ピストンは後退工程に転じる。なお、空打ちでピストン３３が逆打撃点よりさらに前進すると、ピストンはポ−トＤ５を閉じ、クッション室Ｓ３を形成して停止後、後退に移る。
【００３１】
図１２において、ピストン３３は後退を続け、大径部３３ａがバルブ切換ポートＤ４を開き、高圧ラインＨＰのポートＤ５と通じると、バルブ切換室Ｓ４が高圧となり、バルブＶが切換を開始する。
【００３２】
図１３において、逆打撃用ピストン３３が後退を続け、バルブＶが切換を継続すると、ポートＤ１は高圧ラインＨＰと通じ、ピストン後室に高圧油が入る。ピストン後室は該ピストンが後退工程中に得た慣性エネルギーで高圧ラインにクッション室を形成、アキュムレータＡに油圧を蓄圧する。バルブＶの切換も完了してピストンがクッションによって停止する上死点に達すると、元の図７の状態に復帰する。
【００３３】
なお、上記説明では逆打撃装置の動作について説明したが、正打撃装置の場合もこれと同様である（方向は逆となる）から、説明は省略する。
【００３４】
図１４、図１５はこのさく孔装置Ｍを溶鉱炉Ｆの出銑口開口装置として使用する例を表すもので、さく孔装置Ｍのドリフター１はガイドセル７１に前進・後退可能に取り付けられている。ガイドセル７１の基部は、旋回ベース７２に垂下したアーム７３に軸７４で上下回動自在に支持され、中間部はリフト装置７５によって支持されている。７７はリフト用油圧シリンダで、これを伸縮させることにより、ガイドセルが軸７４を中心に上下に回動する。図中の７９はエアと水用の５方スイベルであり、８０はガイドセルの上下の芯を調整する上下芯調整装置である。上下芯調整用のエアモータ８１を正逆回転させることによりガイドセルの先端部の上下位置を調整することができる。
【００３５】
図中の８５はガイドセル７１に取り付けたフィード装置Ｆを構成する油圧フィードモータであり、これを正逆回転させると、該モータの回転軸に取り付けられたスプロケットが回転し、ガイドセルの前端部と後端部に取り付けられているスプロケットに掛けられたチェンが前後に移動する。このチェンにはキャリッジ８７が取り付けられ、このキャリッジにドリフター１が取り付けられているので、チェンの移動とともにドリフター１が前後に移動する。なお、９０はポンプユニット、９１はドリフター用バルブユニット（小型マニホールド電磁ブロック内蔵）、９２はガイドセル７１を昇降させるリフト装置用の電磁弁ブロックを内蔵するバルブユニット、９３は旋回用バルブユニットを搭載するバルブスタンド、９５はエアシリンダ９５ａによって回動するセフテイフック、９６はエア電磁弁ボックス、９７は孔深度検出用アブソコーダである。
【００３６】
上記ドリフター用バルブユニット９１は、打撃装置、回転装置、フィード装置に供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を、ガイドセルに搭載した耐熱性ボックス内に設置したもので、該耐熱性ボックス内をエアパージ等の手段で強制冷却する冷却手段が設けられている。このように、耐熱性を有するボックス内にバルブ類を収納しておけば、溶鉱炉の出銑口開口作業に使用する場合に、当該バルブ類が高温から保護され、しかもコンパクトな構成となる。なお、打撃装置と回転装置の方向を切換るパイロットバルブに供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁も上記耐熱性ボックス内に設置しておくのが好ましい。
【００３７】
この出銑口開口装置としてのさく孔装置Ｍは、ドリフター１のシャンクロッド２０にさく孔ロッドＲを接続するとともに、該ロッドの先端部にビットを装着して使用する。そして、ビットが所望のさく孔箇所に当たるようにドリフター１の向きや傾きを調整し、フィード装置を作動させてビットをさく孔位置（例えば溶鉱炉の出銑口Ｆａ）にあてがって、正打撃装置と回転装置を作動させる。これによって所望のさく孔が行われる。
【００３８】
所定深さのさく孔が終了したら、ドリフター１を後進させてビットとロッドを穿孔された孔から抜き取る。このとき、フィード装置を後進側に切り換えると、パイロットバルブ装置４５が作動して、打撃用の油圧の供給が正打撃用バルブ側から逆打撃用バルブ側へ切り換えられる。これにより、打撃がロッドに前向きの打撃を与える正打撃から後向きの打撃を与える逆打撃に切り換えられる。穿孔された孔内のビットの後側に繰粉や破片等が詰まってビットが抜けなくなった場合にも、この後側の打撃によって容易に抜き取ることができる。
【００３９】
このドリフター１は、正打撃用の油圧ホースと逆打撃用の油圧ホースを兼用して油圧ポンプからの油圧を供給することができるとともに、打撃装置からの戻り油と回転装置からの戻り油を共通の油圧ホースで油タンクに戻すことができるので、外部に延長する太い油圧ホースの本数が少なくてすみ、コンパクトで操作製の良いものである。また、図示例のドリフターでは、シャンクロッドのロッド接続部が雌ネジとなっているので、さく孔ロッドの雄ネジを直接螺合して接続できるようになり、従来のカップリングスリーブを使用するものに比べて打撃力の伝達効率が良いものとなっている。なお、この部分の構造は、従来のものと同様であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかるさく孔装置は、ドリフターのシャンクロッドとして前後に被打撃面を有する打撃部を中間部に設けたシャンクロッドを使用し、その打撃部の前後に筒状のピストンを嵌合して該前後のピストンで正・逆打撃を加えるように構成したので、全長が短くてコンパクトなものとすることができる。また、正打撃と逆打撃の切換を行うパイロットバルブを設け、ドリフターの送り装置が後進側に切り替えられたときに当該パイロットバルブを操作して正打撃から逆打撃に切り換えるようになっているので、正打撃用と逆打撃用の油圧供給（ＩＮ）ホースが兼用できるようになった。さらに、打撃と回転の戻り回路をＴラインとして打撃と回転の戻り油を共通の戻りホースを通してタンクに戻すように構成すれば、太いホースが３本ですむことになり、外部構造がすっきりとするとともに、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を例示するドリフターの縦断面図であり、一部を展開して表している。
【図２】その平面図である。
【図３】その側面図である。
【図４】その背面図である。
【図５】図２におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図６】その油圧配管を模式的に表す油圧配管図である。
【図７】上記と異なる油圧配管を模式的に表す油圧配管図である。
【図８】さらに異なる油圧配管を模式的に表す油圧配管図である。
【図９】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１０】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１１】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１２】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１３】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１４】このさく孔装置を出銑口開口装置として使用する例を表す平面図である。
【図１５】その側面図である。
【符号の説明】
１ ドリフター
２ 本体
３ 正打撃用シリンダ
４ 逆打撃用シリンダ
１０ 中間シリンダ
１３ チャックドライバ
１５ チャック
２０ シャンクロッド
３０ 正打撃用ピストン
３３ 逆打撃用ピストン
４０ 正打撃用バルブ
４３ 逆打撃用バルブ
４５ パイロットバルブ装置
４７ 回転用バルブ装置
Ｍ さく孔装置
【産業上の利用分野】
本発明は、製鉄所の出銑口開孔機等として使用するに適したさく孔装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
前後に移動するピストンを摺動自在に保持するシリンダと、該シリンダの前部に設けられたシャンクロッド保持用のスリ−ブとを備え、シリンダに供給される油圧によってピストンを前進させてシャンクロッドを打撃するように構成した油圧式ドリフターが広く使用されている。前記シャンクロッドの先端部にはさく孔ロッドを接合し、該さく孔ロッドの先端部にはビットを取り付けて穿孔が行われる。穿孔中は、ドリフターを支持する支持装置に設けられたフィ−ド装置によって該ドリフターに推力が付与される。
【０００３】
所望深さの穿孔が終了した場合には、ドリフターを後退させて、穿孔された孔内からさく孔ロッドとビットを引き抜くが、このとき穿孔された穴内にあるビットの後側に破砕片等が詰まってビットが容易に抜けなくなる事故、いわゆるジャミングが起こることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような事故が生じた時に、ビットとロッドを容易に抜き取ることができるものとして、ロッドに後向き打撃を加えることのできる逆打撃装置を併設した油圧式さく孔装置がすでに開発されている（特許第２６１３５３８号）。この逆打撃装置を併設したさく孔装置は、ロッドが抜けなくなった時に当該逆向き打撃装置を作動させることによって、比較的簡単に抜き取ることができるため、溶鉱炉の出銑口の開口等に広く使用されているが、この種の作業現場では作業空間に制約が多いため、よりコンパクトなさく孔装置に対する要望が強かった。また、上記従来のさく孔装置の場合は、当該さく孔装置自体を作動させるための油圧ホースとして、正打撃用の油圧ホース、逆打撃用の油圧ホース、正回転用の油圧ホース、逆回転用の油圧ホース、正逆打撃用の戻り用の油圧ホースの少なくとも５本の太いホースが必要であったため、外部構造が煩雑なものとなり、操作性も悪かった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の正逆打撃式さく孔装置を改良し、よりコンパクトでホース数も少なくてすむさく孔装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかるさく孔装置は、正打撃装置と逆打撃装置と回転装置とを備えたドリフターをフィード装置で前後に移動させつつさく孔を行うさく孔装置おいて、前記ドリフターとして、筒状の打撃ピストンを内蔵するシリンダをドリフター本体の前後に互いに間隔をおいて設け、前後に打撃面が形成された大径の打撃部と該打撃部の前後に突出する棒状の小径部とを有する一体のシャンクロッドを、その打撃部が前後のシリンダの間隔部に位置し両側の小径部がそれぞれの側の筒状打撃ピストンに嵌合するようにドリフター本体の軸方向に沿って設け、前記前後のシリンダの外周部に当該シリンダへ油圧を供給するバルブをそれぞれ設けたドリフターを使用し、当該ドリフターの打撃用の油圧の供給を正打撃用バルブ側か逆打撃用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置の切換をフィード装置への供給油圧で行なうように構成し、該フィード装置の前進用の油圧で正打撃側のバルブへ、またフィード装置の後退用の油圧で逆打撃側のバルブへそれぞれ油圧が供給されるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
前記シャンクロッドの打撃部の外周部にスプラインを形成しておき、該打撃部にスプライン嵌合されて回転を伝達するチャックをドリフター本体の外周部に設けた回転装置で回転駆動するようにすれば、回転装置を比較的コンパクトに構成することができる。
【０００８】
また、打撃用の油圧を正打撃用バルブ側か逆打撃用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置をドリフター本体の外周部に設けて、当該パイロットバルブの切換をフィード装置への供給油圧で行なうように構成し、該フィード装置の前進用の油圧で正打撃側のバルブへ、またフィード装置の後退用の油圧で逆打撃側のバルブへそれぞれ油圧が供給されるようにしておけば、正逆打撃がフィードの切換に応じて自動的に切換わるので便利である。
【０００９】
回転用の油圧の供給を正回転用バルブ側か逆回転用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置は、ドリフター本体の外周部に設けておくのが配管の短尺化やコンパクト化の観点から好ましい。
【００１０】
上記さく孔装置において、打撃装置、回転装置、フィード装置に供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を耐熱性ボックス内に設置し、この耐熱性ボックスの冷却手段として、該耐熱性ボックス内をエアパージ等で強制冷却する冷却装置を設けておくのが好ましい。このバルブユニットを、ドリフターを移動させるガイドセル付近に設置しておけば、バルブ系統をコンパクトな構成とすることができる。同様に、打撃装置、回転装置、フィード装置及び前記打撃装置と回転装置の方向を切換るパイロットバルブに供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を同様な耐熱性ボックス内に設置しておくのが効果的である。
【００１１】
さらに、正打撃装置と逆打撃装置からの戻り油圧と回転装置及び又はフィード装置からの戻り油圧を前記バルブユニット部にて合流させ、戻り油圧を共通の油圧ホースを通して油タンクに戻すように配管しておくのが油圧配管をコンパクト化するうえで好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。図は本発明の実施形態を例示するもので、図１に示すように、このさく孔装置に設けられているドリフター１の本体２には正打撃用シリンダ３と逆打撃用シリンダ４とが所定の間隔で直列に並設されている。正打撃用シリンダ３の前後両端部にはブッシング６，７が設けられており、該シリンダの後部には後端面が袋状に形成された中空のリヤキャップ５がボルトで固着されている。リヤキャップ５の内面部にもブッシング９が設けられている。
【００１３】
前記正打撃用シリンダ３と逆打撃装置の間には中間シリンダ１０が接続されている。この中間シリンダ１０の内面部には外周面に歯列１３ａが形成されたチャックドライバ１３が回転自在にブッシュで支承されており、該チャックドライバの内部にはチャック１５が嵌合している。チャック１５は概略扇型の二つのチャック片１５ａ，１５ａに分割されており、当該チャック片１５ａ，１５ａの内面側には、それぞれ雌のスプライン１５ｃが形成されている。一方、前記チャックドライバ１３の内面側には直径方向に対峙する突起１３ａ，１３ａが形成されており、該チャックドライバ内に嵌合した前記概略扇形のチャック片１５ａ，１５ａがこれに当接して結合固定されている。
【００１４】
中間シリンダ１０の前側に接続されている逆打撃用シリンダ４の前後両端部にはブッシング１６，１７が設けられており、該シリンダの前側には、内面側にブッシング１８，１９が設けられたフロントヘッド１９が取り付けられている。
【００１５】
ドリフター１の本体２の内部には棒状のシャンクロッド２０が挿通されている。シャンクロッド２０は、前端部に雌ネジ部２２ａを有する径の大きい接合部２２が設けられ、中間部には大径の打撃部２３が、また後端部には摺動部２４がそれぞれ設けられている。接合部２２と打撃部２３との間隔部２０ａと、摺動部２４と打撃部との間隔部２０ｂは小径の丸棒部となっている。
【００１６】
シャンクロッド２０の打撃部２３は、概略鼓状に形成され、その前端面２３ｂと後端面２３ａが共に打撃面となっている。打撃部２３の外周部には雄スプライン２５が形成されており、この部分が前記チャックの雌スプライン１５ｃと嵌合している。
【００１７】
シャンクロッド２０の後側の丸棒部２０ｂには正打撃用の筒状ピストン３０が外嵌されており、前側の丸棒部２０ａには逆打撃用の筒状ピストン３３が外嵌されている。これらピストンと丸棒部との間には若干の隙間ｔが設けられており、ピストンが自由に前後進できるようになっている。
【００１８】
正打撃用のピストン３０と逆打撃用のピストン３３は形状、寸法が互いに等しく、向きだけが逆向きに設けられている。また、これら前後のピストンを内蔵するシリンダ３，４も互いに同形状、同寸法に形成され、互いに逆向きに取り付けられている。正打撃用シリンダ３と逆打撃用シリンダ４の外周部には、それぞれの側のピストンを作動させるバルブ装置４０，４３がそれぞれ取り付けられている。
【００１９】
ドリフター１の中間筒１０の外周部の上面部には打撃用パイロットバルブ装置４５が取り付けられ、側面部には回転を正・逆切り換える回転用パイロットバルブ装置４７が取り付けられている。作動系統を表す図１では、便宜上回転用パイロットバルブ装置４７を展開して表したので、両パイロットバルブ装置４５，４７が上下に重なった状態で図示されている。また、中間筒１０の上記パイロットバルブ装置４７と反対側の側面部には、回転装置５０が取り付けられている。回転装置５０は、油圧モータ５１とカウンターギア５２とを備え、該カウンターギアは前記チャックドライバ１３の歯列１３ａと噛み合っていて、油圧モータ５１の回転がカウンターギア５２を介して前記チャックドライバ１３に伝達されるようになっている。
【００２０】
次に、作動系統図に基づいて、前記パイロットバルブ装置４５，４７の作用について説明する。まず、正打撃の場合は、ドリフター１の前進時に打撃用パイロットバルブ装置４５にポートＰａから高圧油が入り、ポートＰｆを通過して正打撃用バルブ装置４０に入り正打撃用ピストン３２を作動させる。この時の戻り油はポートＰｇよりポートＰｈを経由してポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２１】
逆打撃の場合は、ドリフター１が後進時に打撃用パイロットバルブ装置４５にポートＰａから高圧油が入る。この時、ドリフター１を後退させるフィード後進回路よりパイロットポートＰｄに圧油が作用し、この圧油がスプリング５９の押圧力に打ち勝つとバルブ６０が切り換わり、ポートＰａよりの圧油はポートＰｉを通過して逆打撃用バルブ装置４３に入り、逆打撃用ピストン３３を作動させる。この時戻り油は、ポートＰｊよりポートＰｈを経由し、ポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２２】
また、正回転については、さく孔時に回転用パイロットバルブ装置４７にポートＰｂより高圧油が入り、ポートＰｋを経由して油圧モータ５１の正回転ポートＰｌに至り、シャンクロッド２０を正回転させる。この時戻り油は、油圧モータ５１の逆回転ポートＰｍよりポートＰｎに入り、打撃戻りポートＰｈからの戻り油と合流してポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２３】
一方、逆回転はシャンクロッド２０の接合部のネジ部に嵌合されたロッドを取り外す時に使用する。この場合は、フィード後退端において回転用パイロットバルブ装置４７に高圧油がポートＰｂより入ると同時に、パイロットポートＰｅにパイロットポートＰｄを介してスプリング６１の押圧力に打ち勝つだけの圧油が作用し、バルブ６５が切り換り、圧油はポートＰｂよりポートＰｎを経由して油圧モータ５１の逆回転ポートＰｍに至り、シャンクロッド２０を逆回転させる。この時の戻り油は、油圧モータ５１の正回転ポートＰｌよりポートＰｋに入り、打撃戻りポートＰｈと合流してポートＰｃより油タンクに戻される。
【００２４】
図６乃至図８は、さく孔装置１を作動させる油圧配管図であり、各図によって部分的な構成が若干相違している。なお、これらの配管図ではドリフターを搭載するガイドセルの旋回、上下回動、上下芯調整等のための配管は省略している。図に示す通り、さく孔装置１には、ドリフターの打撃と回転用油圧ホースとして、打撃用の油圧供給ホース（打撃ＩＮ）Ｈｉ、回転用の油圧供給ホース（回転ＩＮ）Ｈｒ及び打撃装置と回転装置からの戻りライン（Ｔライン）Ｈｔの３本の太い油圧ホースが設けられている。また、ドリフターを前進・後退させるフィード装置には、フィード前進用油圧ホースＨａ、及びフィード後退用の油圧ホースＨｂの２本の油圧ホースが接続されている。
【００２５】
図６の配管例では、フィード後退用の配管から正逆打撃切換用の細いパイロットホースＨｐが接続されており、正逆打撃切換用のパイロットバルブＶｐにフィード後進のラインからパイロット圧が作用し、後進時に打撃を自動的に逆打撃に切り換えるようになっている。また、回転の切換については、通常は正回転となっており、逆回転が必要なときはバルブスタンドに設けられているバルブユニットの正逆切換ソレノイドバルブＶｓをオンにすることにより逆回転となるように構成されている。
【００２６】
図７は上記と異なる配管例を表すもので、この配管例では、フィード後退用の配管からの細いパイロットホースＨｐが回転切換用のバルブＶｓと正逆打撃切換用のパイロットバルブＶｐに接続されており、フィードの後退に負荷がかかった時に自動的に打撃が正打撃から逆打撃に切り換わるとともに、回転も正回転から逆回転に切り換わるようになっている。一般に、逆打撃が必要なときは、ロッド（金棒）の引き抜き時、フィード後退に負荷がかかったときで、ドリフターは連結部のネジの緩み防止のため、正回転されているため、正回転の回路にいくらかの圧力がたっていることと、バルブのスプリングの強さがあるため、フィード後退回路のパイロット圧で回転が正回転から逆回転に切り換わることはない。ドリフターの逆回転が必要なのは、作業が終了してロッド（金棒）を取り外すときで、そのときはフィードを後退限にし、後退のソレノイドバルブをオンの状態（後退回路に圧力がたった状態）で回転をオンすれば逆回転となる。この図７の方法がバルブスタンドとドリフター間の配管本数を最小限にできる。
【００２７】
図８はさらに異なる配管例を表すもので、この配管例では、正逆打撃・正逆回転の切換用パイロットをバルブスタンド内の電磁弁で作動させるようになっている。この方法では、それぞれのモードを電磁弁の作動の組み合わせにより選択できる。このようにしておけば、正逆打撃、正逆回転を任意に選択実行できる。
【００２８】
次に、このドリフター１の打撃動作について図面を参照しつつ説明する。図９〜図１３は逆打撃装置を表すもので、図９において、ピストン３３は上死点（前端位置）に達しており、高圧ポ−トＤ１からピストン後室Ｓ１に高圧油が作用する。ピストン後室Ｓ１の受圧面積Ｍ１とピストン前室Ｓ２の受圧面積Ｍ２とはＭ１＞Ｍ２の関係にあるので、ピストン後室Ｓ１に高圧ラインが通じるとピストン後部に働く力がピストン前部に働く力より大きくなってピストンは打撃行程に入り前進する（図の右方向に移動する）。
【００２９】
図１０において、ピストン３３は前進運動を継続し、この間アキュムレ−タＡは作動油の不足分を補給する。ピストンがさらに前進し、その大径部３３ａがバルブ切換ポ−トＤ３を開き、低圧ラインＬＰのポートＤ２と通じると、バルブ切換室Ｓ４が低圧となり、バルブＶが切換を開始する。
【００３０】
図１１において、ピストン３３は逆打撃点に達して逆打撃行程中に得た運動エネルギ−をシャンクロッド２０に伝達し、該ロッドが逆打撃エネルギ−をビットに伝達する。この時点でバルブＶは完全に切り換わっており、各ポ−ト（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）はすべて低圧ラインＬＰと通じ、ピストン３３前部に働く力がピストン後部に働く力より大きくなり、ピストンは後退工程に転じる。なお、空打ちでピストン３３が逆打撃点よりさらに前進すると、ピストンはポ−トＤ５を閉じ、クッション室Ｓ３を形成して停止後、後退に移る。
【００３１】
図１２において、ピストン３３は後退を続け、大径部３３ａがバルブ切換ポートＤ４を開き、高圧ラインＨＰのポートＤ５と通じると、バルブ切換室Ｓ４が高圧となり、バルブＶが切換を開始する。
【００３２】
図１３において、逆打撃用ピストン３３が後退を続け、バルブＶが切換を継続すると、ポートＤ１は高圧ラインＨＰと通じ、ピストン後室に高圧油が入る。ピストン後室は該ピストンが後退工程中に得た慣性エネルギーで高圧ラインにクッション室を形成、アキュムレータＡに油圧を蓄圧する。バルブＶの切換も完了してピストンがクッションによって停止する上死点に達すると、元の図７の状態に復帰する。
【００３３】
なお、上記説明では逆打撃装置の動作について説明したが、正打撃装置の場合もこれと同様である（方向は逆となる）から、説明は省略する。
【００３４】
図１４、図１５はこのさく孔装置Ｍを溶鉱炉Ｆの出銑口開口装置として使用する例を表すもので、さく孔装置Ｍのドリフター１はガイドセル７１に前進・後退可能に取り付けられている。ガイドセル７１の基部は、旋回ベース７２に垂下したアーム７３に軸７４で上下回動自在に支持され、中間部はリフト装置７５によって支持されている。７７はリフト用油圧シリンダで、これを伸縮させることにより、ガイドセルが軸７４を中心に上下に回動する。図中の７９はエアと水用の５方スイベルであり、８０はガイドセルの上下の芯を調整する上下芯調整装置である。上下芯調整用のエアモータ８１を正逆回転させることによりガイドセルの先端部の上下位置を調整することができる。
【００３５】
図中の８５はガイドセル７１に取り付けたフィード装置Ｆを構成する油圧フィードモータであり、これを正逆回転させると、該モータの回転軸に取り付けられたスプロケットが回転し、ガイドセルの前端部と後端部に取り付けられているスプロケットに掛けられたチェンが前後に移動する。このチェンにはキャリッジ８７が取り付けられ、このキャリッジにドリフター１が取り付けられているので、チェンの移動とともにドリフター１が前後に移動する。なお、９０はポンプユニット、９１はドリフター用バルブユニット（小型マニホールド電磁ブロック内蔵）、９２はガイドセル７１を昇降させるリフト装置用の電磁弁ブロックを内蔵するバルブユニット、９３は旋回用バルブユニットを搭載するバルブスタンド、９５はエアシリンダ９５ａによって回動するセフテイフック、９６はエア電磁弁ボックス、９７は孔深度検出用アブソコーダである。
【００３６】
上記ドリフター用バルブユニット９１は、打撃装置、回転装置、フィード装置に供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を、ガイドセルに搭載した耐熱性ボックス内に設置したもので、該耐熱性ボックス内をエアパージ等の手段で強制冷却する冷却手段が設けられている。このように、耐熱性を有するボックス内にバルブ類を収納しておけば、溶鉱炉の出銑口開口作業に使用する場合に、当該バルブ類が高温から保護され、しかもコンパクトな構成となる。なお、打撃装置と回転装置の方向を切換るパイロットバルブに供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁も上記耐熱性ボックス内に設置しておくのが好ましい。
【００３７】
この出銑口開口装置としてのさく孔装置Ｍは、ドリフター１のシャンクロッド２０にさく孔ロッドＲを接続するとともに、該ロッドの先端部にビットを装着して使用する。そして、ビットが所望のさく孔箇所に当たるようにドリフター１の向きや傾きを調整し、フィード装置を作動させてビットをさく孔位置（例えば溶鉱炉の出銑口Ｆａ）にあてがって、正打撃装置と回転装置を作動させる。これによって所望のさく孔が行われる。
【００３８】
所定深さのさく孔が終了したら、ドリフター１を後進させてビットとロッドを穿孔された孔から抜き取る。このとき、フィード装置を後進側に切り換えると、パイロットバルブ装置４５が作動して、打撃用の油圧の供給が正打撃用バルブ側から逆打撃用バルブ側へ切り換えられる。これにより、打撃がロッドに前向きの打撃を与える正打撃から後向きの打撃を与える逆打撃に切り換えられる。穿孔された孔内のビットの後側に繰粉や破片等が詰まってビットが抜けなくなった場合にも、この後側の打撃によって容易に抜き取ることができる。
【００３９】
このドリフター１は、正打撃用の油圧ホースと逆打撃用の油圧ホースを兼用して油圧ポンプからの油圧を供給することができるとともに、打撃装置からの戻り油と回転装置からの戻り油を共通の油圧ホースで油タンクに戻すことができるので、外部に延長する太い油圧ホースの本数が少なくてすみ、コンパクトで操作製の良いものである。また、図示例のドリフターでは、シャンクロッドのロッド接続部が雌ネジとなっているので、さく孔ロッドの雄ネジを直接螺合して接続できるようになり、従来のカップリングスリーブを使用するものに比べて打撃力の伝達効率が良いものとなっている。なお、この部分の構造は、従来のものと同様であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかるさく孔装置は、ドリフターのシャンクロッドとして前後に被打撃面を有する打撃部を中間部に設けたシャンクロッドを使用し、その打撃部の前後に筒状のピストンを嵌合して該前後のピストンで正・逆打撃を加えるように構成したので、全長が短くてコンパクトなものとすることができる。また、正打撃と逆打撃の切換を行うパイロットバルブを設け、ドリフターの送り装置が後進側に切り替えられたときに当該パイロットバルブを操作して正打撃から逆打撃に切り換えるようになっているので、正打撃用と逆打撃用の油圧供給（ＩＮ）ホースが兼用できるようになった。さらに、打撃と回転の戻り回路をＴラインとして打撃と回転の戻り油を共通の戻りホースを通してタンクに戻すように構成すれば、太いホースが３本ですむことになり、外部構造がすっきりとするとともに、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を例示するドリフターの縦断面図であり、一部を展開して表している。
【図２】その平面図である。
【図３】その側面図である。
【図４】その背面図である。
【図５】図２におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図６】その油圧配管を模式的に表す油圧配管図である。
【図７】上記と異なる油圧配管を模式的に表す油圧配管図である。
【図８】さらに異なる油圧配管を模式的に表す油圧配管図である。
【図９】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１０】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１１】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１２】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１３】ピストンの作動原理を表す模式図である。
【図１４】このさく孔装置を出銑口開口装置として使用する例を表す平面図である。
【図１５】その側面図である。
【符号の説明】
１ ドリフター
２ 本体
３ 正打撃用シリンダ
４ 逆打撃用シリンダ
１０ 中間シリンダ
１３ チャックドライバ
１５ チャック
２０ シャンクロッド
３０ 正打撃用ピストン
３３ 逆打撃用ピストン
４０ 正打撃用バルブ
４３ 逆打撃用バルブ
４５ パイロットバルブ装置
４７ 回転用バルブ装置
Ｍ さく孔装置
Claims (5)
- 正打撃装置と逆打撃装置と回転装置とを備えたドリフターをフィード装置で前後に移動させつつさく孔を行うさく孔装置おいて、前記ドリフターとして、筒状の打撃ピストンを内蔵するシリンダをドリフター本体の前後に互いに間隔をおいて設け、前後に打撃面が形成された大径の打撃部と該打撃部の前後に突出する棒状の小径部とを有する一体のシャンクロッドを、その打撃部が前後のシリンダの間隔部に位置し両側の小径部がそれぞれの側の筒状打撃ピストンに嵌合するようにドリフター本体の軸方向に沿って設け、前記前後のシリンダの外周部に当該シリンダへ油圧を供給するバルブをそれぞれ設けたドリフターを使用し、当該ドリフターの打撃用の油圧の供給を正打撃用バルブ側か逆打撃用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置の切換をフィード装置への供給油圧で行なうように構成し、該フィード装置の前進用の油圧で正打撃側のバルブへ、またフィード装置の後退用の油圧で逆打撃側のバルブへそれぞれ油圧が供給されるようにしたことを特徴とするさく孔装置。
- 前記パイロットバルブ装置をドリフター本体の外周部に設けた請求項１に記載のさく孔装置。
- 回転用の油圧の供給を正回転用バルブ側か逆回転用バルブ側かに選択切換するパイロットバルブ装置をドリフター本体の外周部に設けた請求項１又は２に記載のさく孔装置。
- ドリフターの打撃装置と回転装置、及びフィード装置に供給する油圧の全部又は一部の切換弁及び流量と圧力の制御弁を耐熱性ボックス内に設置するとともに、該耐熱性ボックス内を強制冷却する冷却手段を設けたバルブユニットをドリフターを移動させるガイドセル付近に搭載した請求項１乃至３のいずれかに記載のさく孔装置。
- 正打撃装置と逆打撃装置からの戻り油圧と回転装置及び又はフィード装置からの戻り油圧を合流させ、戻り油圧を共通の油圧ホースを通して油タンクに戻すように配管した請求項１乃至４のいずれかに記載のさく孔装置。
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