JP4566188B2 - ドリル穴測定装置および削岩装置 - Google Patents

Description

発明の背景

本発明はドリル穴測定装置に関するものである。本装置は、フレームと、少なくとも１つのセンサと、このセンサに連結された長尺状の伝達素子と、この伝達素子を長手方向の少なくとも一方向に移動させて上記センサをドリル穴内で移動させることが可能な少なくとも１つの移送装置とを含む。

本発明は更に削岩ユニットに関するものである。本ユニットは、少なくとも１つの送りビームと、この送りビームに関連して移動可能な少なくとも１つの削岩装置と、ドリル穴測定用の少なくとも１つの測定装置とを含む。この測定装置は、フレームと、ドリル穴内に配設可能な少なくとも１つのセンサと、このセンサに連結された長尺状の伝達素子と、この伝達素子を長手方向の少なくとも一方向に移動させて上記センサをドリル穴内で移動させることが可能な少なくとも１つの移送装置とを有する。

下向きに開けられたドリル穴の真直性および寸法を測定するときは、センサをケーブルで支持し、ドリル穴の中へ降ろすのが一般的である。この測定装置は、センサをドリル穴内で昇降させることが可能なウインチを有してよい。あるいは、この測定装置は、試すいブームに関連して配設してもよく、これによれば、センサは、適切な移送装置と、ホースもしくは棒などの可撓性伝達素子とによって、ドリル穴へ挿入される。この種の装置は米国特許第6,460,630号に開示されている。しかし、従来技術の方式には、センサの取扱が困難で、センサが移送中に衝撃や機械応力を受けるという欠点がある。敏感なセンサは損傷しかねず、測定精度を損なうばかりでなく、余分な費用も生じてしまう。

発明の簡単な説明

本発明は、岩に試すいした穴を測定する新規で改善された測定装置と、更に、この測定装置を装備した削岩装置とを提供することを目的とする。

本発明による測定装置は、当該装置が長尺状の保護要素を含み、センサを移送装置によってこの保護要素内へ移入させることを特徴とする。

本発明による削岩装置は、測定装置が長尺状の保護要素を含み、その中へセンサを移送装置によって移入可能であることを特徴とする。

本発明の基本概念は、測定装置が保護要素を有し、その中へセンサを移送装置によって移入可能なことである。

本発明は、測定装置を搬送および移送する場合、敏感で高価なセンサが保護要素の内側で十分に保護されるという利点が得られる。したがって、センサの損傷を防止可能である。

本発明の一実施例の基本概念は、測定装置が携帯式装置であり、これを測定対象の穴へ移送することにある。このセンサは保護要素に移入されて穴から穴へ搬送される。

本発明の一実施例の基本概念は、測定装置が携帯式装置であり、その保護要素は実質的に剛性部品であり、これが測定装置のフレームの一部を成すことにある。この保護要素の上端部に移送装置を配し、これによって伝達素子は移動可能である。この移送装置はリールを含んでよく、リールの周囲には可撓性伝達素子を巻き付けることが可能である。このリールはモータによって作動可能とするか、あるいは、このリールには手動操作を可能にするハンドルもしくは同様のものを設けてよい。保護要素の上端部には、測定データを記憶し処理する制御装置を配してよい。

本発明の一実施例の基本概念は、保護要素の下端部に、保護要素を支持する手段を配することにある。この手段によれば、保護要素は穴に対して実質的に整列され、平行になる。保護要素の下端部には更に、ドリル穴の口を支持して石材がそのドリル穴へ落ち込むことを防止する手段を配する。

本発明の一実施例の基本概念は、保護要素の少なくとも一部を測定される穴の外側に配置し、測定作業中は実質的に静止させることにある。

本発明の一実施例の基本概念は、測定装置を試すい装置に関連して配設することである。この測定装置は送りビームの前部のホルダ内に配設してよく、これによって測定装置はドリル穴の測定に使用可能である。更に、この送りビームは、例えば送りビームの後部に第２のホルダを有してよい。この場合、この測定装置もしくは測定装置の少なくともセンサを、試すい中または装薬中に第２のホルダ内に配設可能であり、したがって、この測定装置を試すい装置の位置決めおよび整列に利用可能である。この第２のホルダは、使用中のセンサに対して試すい装置が実質的に妨害を生じないように配設される。

本発明の一実施例の基本概念は、測定装置に関連して少なくとも１つのアクチュエータを配し、これによって保護要素をドリル穴に可能な限り所望の深さまで挿入可能にすることである。保護要素が一旦ドリル穴に挿入されると、センサは保護要素の内側に移送され、さらに伝達素子によってドリル穴へ移入される。したがって、センサは保護要素の内側において摩耗および裂傷を受ける心配がない。

本発明の一実施例の基本概念は、保護要素が管状部品であることである。

次に、添付図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。

明確化のため、本発明は、各図面において簡略化して示す。各図面において同様の部分は同様の参照番号で示す。

発明の詳細な説明

図１の携帯式測定装置１はフレーム２を有し、これには長尺状の保護要素３を含めてよい。この保護要素３は、実質的に剛性の部品としてよい。保護要素３の上端部には移送装置４があり、これにより、センサ６は、可撓性伝達素子５によって移動するよう配設可能である。この移送装置４はモータ７を有してよく、これはリール８を回転させるよう配設され、リール８の周囲には上記伝達素子５を巻き取ることができ、更にリール８から同様に巻き出すこともできる。このモータ７は、例えば電池作動式電動機にしてよい。移送装置４は、必要な制動機械装置および動力伝達手段で構成し、センサ６をドリル穴内で所望のように移動させることが可能である。伝達素子５は、例えば可撓ホース、ケーブルもしくはこれらと同等のものにしてよい。下向きのドリル穴12を測定する場合は、センサ６は重力の作用によってそのドリル穴12の中へ降ろすことができるため、伝達素子５は、引っ張り上げることができるだけの剛性しか必要としない。一方、センサ６を伝達素子５によってドリル穴に押し込む必要がある状況では、伝達素子５は押しと引きの両方ができるだけの剛性を必要とする。保護要素３の下端部は開いていて、測定装置１を例えば移送したり、輸送したり、格納したりする場合にセンサ６を損傷から保護することが可能な保護要素３の内側でセンサ６を移送装置４によって引くことができるように設計されている。保護要素３は例えば金属材料もしくは可塑性材料、または強化プラスチックなどの２つ以上の材料で作られた合成材料で作ってよい。保護要素３は管状部品にしてよく、その断面は円形、楕円形もしくは角状にしてよく、更にその断面の形は上端部と下端部との間で変化させてよい。保護要素３の長さは、保護要素３の上端部の移送装置４と制御装置９とが使用者にとって好都合な高さに配置されるように決定してよく、これによって測定装置１の操作性は改善可能である。また、移送装置４および制御装置９は、保護要素３の上端部に対するそれぞれの高さを個々の使用者の必要に応じて調節可能にしつつ固定することもできる。更に、保護要素３の下端部に支持手段10を設け、これによって測定装置１を穴に対して、本実施例の場合は縦穴に対して支持することができる。測定装置１が穴に対して平行に支持され独立して立つことができれば、測定作業は実質的に容易になる。この支持手段10は、例えば保護要素３へ連接部で連結してよく、これによって輸送および格納中には支持手段を回転させて保護要素３と平行にすることができる。この可調節支持手段10によれば、測定装置１を傾斜面に支持することができる。所望の場合、測定装置１を僅かに傾斜した位置に支持することもできる。

センサ６は、例えば傾斜センサ、加速度センサ、磁気計、コンパス、ジャイロセンサ、GPSもしくは他の位置測定装置、またはドリル穴測定に適した他の装置を含んでよい。また、センサ６は１つ以上のセンサとしてもよく、これによってさまざまな測定を同時に行うことができる。センサ６を適切な保護用管もしくは同様のケーシングの内側に配設し、湿度および機械応力の影響を防止可能である。センサ６およびそのケーシングから成る全体は、これを保護要素３の内側に完全にもしくは少なくとも部分的に引き込むことができるように設計されている。センサ６は制御装置９へ有線接続もしくは無線接続してよい。データ送信ケーブルもしくはこれと同様のものをホース様の伝達素子５の内側を通して配設してもよい。導電性の伝達素子５を用いてもよく、これによればこの伝達素子５自体が測定データを送信可能になる。

制御装置９は、センサ６から得た測定データを収集し処理するコンピュータもしくは同様の処理器を含んでよい。この制御装置９は更に、測定データを格納する手段と、制御装置９・外部装置間でデータを転送するデータ転送回線とを含んでもよい。このデータ転送回線は無線式もしくは有線式にしてよい。制御装置９は、記憶ディスクおよびこれと同様のものを読み取ったり書き込んだりする手段を含んでもよい。更に制御装置９には、センサ６のドリル穴内での動きを制御して測定を実行させることが可能なコンピュータプログラムを実行させてもよい。更に、コンピュータプログラムの実行によって測定手順を自動的に実行することが可能になる。この測定手順は予め決定しておいてよく、あるいは、この手順の少なくとも一部を測定の過程で生成することができる。

図２は、他の測定装置１の一部を示す。保護要素３の下端部には円錐形部分13があり、これは少なくともその一部をドリル穴12に挿入できるように設計されている。したがって、この円錐形部分13はドリル穴に石が落下することを防止し、そのドリル穴の口が崩壊することを防止することが可能である。保護要素３の下部を円錐形に設計してよく、あるいは、別個の円錐形部分13をこの保護要素３の下端部へ固定してもよい。この円錐形部分13は、測定装置１を独立して直立姿勢に保持できるよう、寸法および形を決定し、あるいは、保護要素３の下部に支持手段10を追加して配設してもよい。

図３は、更に他の携帯式測定装置１を示し、この場合、保護要素３の下部はこれを少なくとも所定の部分だけドリル穴12に挿入可能に設計されていて、これによりドリル穴12へ石が落下するのを防止可能である。更に、支持手段10は、岩石表面に支持されていて、保護要素３を直立姿勢に保つことができるフランジにしてよい。保護要素３の上端部は開くことができ、これに綱車14を設け、これを介して伝達素子をリール８上へ走らせてよい。このリール８は手動で操作してもよく、これにハンドル15もしくはそれと同様のものを設けて、回転を容易にすることができる。保護要素の上端部はラック16を含んでよく、この上へ制御装置９を脱着可能に搭載可能である。

図４は、削岩掘削装置に属する試すい装置16に連結して配設された測定装置１を示す。この試すい装置16は試すいブームの自由端部に配設されている。試すい装置16は少なくとも１つの削岩装置を有していて、これを送りビーム20上で送り手段19によって移動させることができる。試すい装置16は更に、割り出し可能な送り／装薬装置（図示しない）を有していてもよい。測定装置１は送りビーム20の前部分に配設してよい。測定装置１に関連して電動機もしくは圧力媒体式シリンダなどのアクチュエータ21を設けてよく、これによって測定装置を送りビーム20の長手方向に移動させることができる。したがって、測定を開始するときは、測定装置１を前方へ押し出し可能である。試すい継続中および測定を行なわないときは、測定装置１をアクチュエータ21によって駆動してその引っ込み位置へ戻すことが可能である。更に、センサ６は、移送装置４によって保護要素３の内側で安全に引っぱることができる。このような場合、この移送装置４は、電動機もしくは圧力媒体作動式装置を含んでよい。測定装置１に接続されている制御装置９は、測定データをそのデータ転送回路を通して削岩装置のキャリアへ搬送し、あるいは、その測定データを採鉱現場の制御室へ直接無線によって送信可能である。

図５は、１つの選択肢であり、測定装置１を脱着可能な装置とし、これを、ドリル穴12の測定中は送りビーム20の前部の第１のホルダ22内に配設可能としている。更に、試すい装置16には複数の第２のホルダ23を設けてよく、これらは、測定装置１が削岩機18と実質的に同軸となるように配設される。測定装置１をこの削岩機18の軸上に配することができない場合は、この試すい軸の位置を計算によって決めてもよい。上記複数の第２のホルダ23は送りビーム20の後部に配置してよく、これらホルダは、複数の敏感なセンサ６を有する測定装置１が試すい装置16から十分に遠くに配置されるよう、配置可能である。したがって、試すい装置16における磁気および振動がセンサ６の作動を妨害することはない。測定装置１から、削岩装置のキャリア上に配置され試すい装置の作動を制御する制御装置まで、データ伝送路を設けてよい。かかる方式には以下のような利点がある。すなわち、測定装置１は、ドリル穴12を測定することと、試すい計画で定めた位置へ試すい中に削岩装置を位置決めすることとの両方に、利用可能である。更に、試すい装置16に爆薬、補強剤もしくは他の物質の供給装置を設けた場合には、測定装置１から得られる位置データによって、試すい装置16の方向を決定できる。何よりも重要なことは、本方式によって、高価なセンサ６の多様で効率的な使用が可能となることである。

センサ６を重力によってドリル穴内12へ降ろす場合、エネルギー充填手段を移送装置４に関連して配してよい。

センサ６をドリル穴12から引き揚げる時が来た場合、移送装置４は、それが蓄積したエネルギーを後に利用するように配設することができる。移送装置４に関連してばね機械装置を配設することも１つの選択肢であり、その場合、降ろしている最中に放出される位置エネルギーを蓄積可能である。この方式は手動およびモータ作動式の移送装置４の両方に適している。他の選択肢は、センサ６を降ろしている間に電気エネルギーを生成する手段を移送装置４に関連して配設することであり、このエネルギーによって電池を充電し、センサ６を後に電動機によってドリル穴12から引き揚げる場合に利用することができる。

上述の方式に加えて、センサ６を動かす加圧媒体式シリンダを移送装置４が含むことも１つの選択肢である。更に、比較的短いドリル穴を測定する場合、移送装置４は必ずしもリール８を有する必要はなく、これに代えて、伝達素子５にループを形成させるか、あるいはこれを送りビーム20へ支持してもよい。移送装置４は１つ以上のロール様手段も含んでいてよく、これによって摩擦力で伝達素子を動かしてもよい。

図６は、計測装置１の保護要素３をドリル穴12に押し込む他の方式を示す。この後、センサが保護要素３の内側で伝達素子５によってドリル穴12へ押し込まれる。このように、センサ６を保護要素３の内側で動かすことは容易である。保護要素３を可撓性にすれば、湾曲した形のドリル穴12にも挿入可能である。保護要素３は、適切な可塑材で作った、または可塑材と強化物質との組み合わせで作ったホースにしてもよい。保護要素３は、適切なアクチュエータ21で動かしてよい。センサ６は保護要素３の内側にあるため、測定中に強い機械応力を受けることがない。更に、センサ６は移送中および試すい中は保護要素３内にあり、安全である。更に、センサを保護要素３から完全に引き出し、例えばこの保護要素３に沿って爆薬もしくは補強カートリッジをドリル穴12に送り込むこともできる。また、他のセンサを保護要素３に沿ってドリル穴12へ挿入することもできる。更に、センサ６を交換可能にして、必要なセンサを伝達素子５に連結させることができる。

図７ないし図10は、保護要素３のいくつかの自由に選択できる断面を示す。図７における断面は円形であり、図８における管状断面の内面および外面は長方形に成っている。更に、図９における断面は溝様であり、図10における保護管３は２つの半円から成っている。

図11は、測定装置１を示し、これは容器40を有し、この中へ可撓性伝達素子５を収納可能である。この測定装置１はリールを有さず、伝達素子５が容器40の内側で整然と輪を作っている。この容器40は、測定装置１のフレームに対して動かないように配設してよい。伝達素子５は、容器40へ送り込む際、容器40の上部の案内部品41によって、更に容器40の内側に配設された第２の案内部品42によって、案内してよい。案内部品42は容器40の底部へ固定してよく、これを上に向かって先細りの円錐としてよい。したがって、伝達素子５は、容器の内面43と第２の案内部品42との間の空間に制御可能に整然と降下させることができる。この伝達素子５の剛性は、更に、容器40の内側にそれを設置するのに役立っている。容器40は開口部を有していてもよく、これを介して伝達素子５を容器から出すことができる。このような方式において、移送装置４は複数のロール45、46、47を有し、これらは摩擦力によって伝達素子５に対して影響を与えるように配設されている。伝達素子５は、例えばチェーンもしくはケーブルとしてよい。この方式の１つの利点は、伝達素子５を回転中のリールに巻き付ける場合のような、送信中の伝達素子５に対して大きな回転モーメントを発生させることがないことである。センサ６から得られる測定データが伝達素子５に関連してデータ転送ケーブルから制御装置９へ送られる場合、スリップリング機械装置もしくは同様のものを用いる必要があり、これによってケーブルを回転させることができるが、電気的接続は保つ。このような構造はスリップリング機械装置もしくは同様なものを用いずに実現することも可能である。

図12は他の選択肢を示し、これは伝達素子５において回転モーメントを回避し、これによってスリップリング機械装置もしくは同様のものの必要性を解消する。図12の方式では、容器40は保護要素３の周囲に配設されているため、この構造は場所をほとんど必要とせず、容器の内面43と共同して保護要素３は伝達素子５を案内し、容器40の中へ降ろすことができる。容器40は測定装置１のフレームに対して動かないように配設されている。移送装置４は所望の数のロール45、46、47を含んでよく、これらによって伝達素子５を摩擦力で動かすことができる。更に、移送装置４は、保護要素３の長手方向の軸48を周回可能に配設される。

図13は、ブーム17の自由端部に配設された装薬装置50を示す。この装薬装置50はマガジン51を含んでよく、これに爆薬カートリッジ、補強剤カートリッジもしくはドリル穴12に装填する他のカートリッジを装備可能である。マガジン51からカートリッジを送り管52へ、更にドリル穴12へ気圧によって移送可能である。この装薬装置50の構造および原理は、上述したもの以外のものにしてもよい。重要なことは、装薬装置50に対して本発明による測定装置１を設けることである。この測定装置１によれば、装薬前に例えばドリル穴の質、真直性および岩種を調査可能である。したがって、装薬時に測定データを考慮に入れることができる。この測定に基づいて、例えば爆薬の量を調整可能である。この測定装置１は、第１のホルダ22を有する装薬装置50の送りビーム20上に配設してよく、これはアクチュエータ21によって動かしてよい。

上述の削岩装置および装薬装置に加えて、本発明による測定装置は、ドリル穴測定用の他の削岩機においても利用可能である。必要に応じて、本発明による測定装置を例えば無人測定車に据え付けてもよい。

図４および図13は、更に他の適用例を示し、これによれば、必要に応じてセンサ６”を測定装置１から取り外し、送りビーム20上の第２のホルダ23内に配設するため、センサ６”は、ドリル穴の測定に加えて、送りビーム20を位置決めして整列させるのに用いることができる。これによってセンサ６”の更に多様な利用が可能になる。第２のホルダ23に関連して接触手段を配してもよく、これによればセンサ６”は有線データ転送回線を介して装薬装置50の制御システム53へ接続可能である。他方、センサ６”が無線データ転送回線を有している場合、上記接触手段は必要でない。第２のホルダに関連して、センサ６”を不純物および衝撃から保護する手段を配してもよい。上述の構造は、すべての種類の削岩機に適用してよい。

上記図面およびそれらに関連する説明は、本発明の概念を説明しようとするものにすぎない。本発明の内容は、本発明の特許請求の範囲内で変化させてよい。

本発明による携帯式測定装置の概略側面図である。 本発明による測定装置の一部の概略図である。 本発明による第２の携帯式測定装置の概略側面図である。 試すい装置に関連して配設した本発明による測定装置の概略図である。 試すい装置に関連して配設した本発明による第２の測定装置の概略図である。 本発明による測定装置の一部を更に切り開いた概略図である。 ないし 選択可能な保護要素断面の概略図である。 他の測定装置の概略側面図である。 更に他の測定装置の概略側面図である。 本発明による測定装置を装備した装薬装置の概略側面図である。

Claims (15)

1. フレームと、
   少なくとも１つのセンサと、
   該センサに連結された長尺状の伝達素子と、
   該伝達素子を長手方向の少なくとも一方向に動かして前記センサをドリル穴内で動かす少なくとも１つの移送装置とを含む携帯式ドリル穴測定装置において、
   該測定装置は長尺状の保護要素を含み、該保護要素は下部および上部を有し、
   該保護要素の下部は、部分的に前記ドリル穴に挿入可能に設計され、
   前記保護要素の下端部には少なくとも１つの支持部品が設けられ、該部品は前記保護要素を所望の位置に保持し、
   前記センサは、前記移送装置によって動かされて前記保護要素内へ入れられることを特徴とする測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置において、前記保護要素の下端部には円錐部分が設けられ、該部分は少なくとも一部が前記ドリル穴に挿入可能であるとともに前記保護要素を直立姿勢に保持する前記支持部品であることを特徴とする測定装置。
3. 請求項１または２に記載の測定装置において、前記保護要素の少なくとも下端部は、前記保護要素が少なくとも部分的に前記ドリル穴へ挿入可能となるように設計されていることを特徴とする測定装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の測定装置において、前記保護要素は管状部品であることを特徴とする測定装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置において、前記伝達素子は可撓性の長尺状の部品であり、前記移送装置はリールを含み、該リールの周囲に前記伝達素子を巻き取ることが可能であることを特徴とする測定装置。
6. 請求項５に記載の測定装置において、前記リールには、該リールを手動回転させるハンドルが設けられていることを特徴とする測定装置。
7. 請求項５に記載の測定装置において、前記移送装置は、前記リールを回転させるモータを含むことを特徴とする測定装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の測定装置において、該測定装置は、前記保護要素を部分的に前記ドリル穴の中へ押し込む少なくとも１つのアクチュエータを含むことを特徴とする測定装置。
9. 請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置において、
   前記伝達素子は可撓性の長尺状の部品であり、
   該測定装置は容器を有し、該容器は、該測定装置のフレームに対して動かないように配設され、前記伝達素子を格納し、
   前記移送装置は少なくとも１つのロールを含み、該ロールは前記伝達素子を摩擦力によって長手方向に移動させ、
   前記伝達素子は、前記容器の内面によって仕切られている空間内に設置されることを特徴とする測定装置。
10. 請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置において、
    前記伝達素子は可撓性の長尺状の部品であり、
    該測定装置は容器を有し、該容器は、該測定装置のフレームに対して動かないように配設され、前記伝達素子を格納し、
    前記移送装置は少なくとも１つのロールを含み、該ロールは前記伝達素子を摩擦力によって長手方向に移動させ、
    前記移送装置は、前記保護要素の長手方向の軸を周回するように配設され、
    前記伝達素子は、前記容器の内面によって仕切られている空間内に設置されることを特徴とする測定装置。
11. 請求項１ないし10のいずれかに記載の測定装置において、該測定装置は削岩装置内に配設されていることを特徴とする測定装置。
12. 請求項１ないし11のいずれかに記載の測定装置において、該測定装置は装薬装置内に配設されていることを特徴とする測定装置。
13. 少なくとも１つの送りビームと、
    該送りビームに関連して移動可能な少なくとも１つの削岩機と、
    ドリル穴を測定する少なくとも１つの測定装置とを含む削岩装置であって、該測定装置はフレームと、ドリル穴内に配設可能な少なくとも１つのセンサと、該センサに接続された長尺状の伝達素子と、該伝達素子を長手方向に動かしこれによって前記センサを前記ドリル穴内で動かす少なくとも１つの移送装置とを有する削岩装置において、前記測定装置は長尺状の保護要素を有し、前記センサは、前記移送装置によって動かされて前記保護要素内へ入れられることを特徴とする削岩装置。
14. 請求項13に記載の削岩装置において、
    前記送りビームの第１の端部は、前記測定装置を取り付ける第１のホルダを有し、
    前記送りビームの第２の端部は、前記測定装置の少なくともセンサを取り付ける第２のホルダを有し、
    前記測定装置は第１のホルダに搭載可能であり、これによって前記センサによるドリル穴の測定が行なわれ、
    前記測定装置の少なくともセンサは、第２のホルダに取り付けられ、これによって、前記センサにより該削岩装置を位置決めされ、整列されることを特徴とする削岩装置。
15. 請求項13または14に記載の削岩装置において、
    該削岩装置は少なくとも１つのアクチュエータを有し、これによって前記測定装置の保護要素を長手方向に動かされ、
    前記保護要素はドリル穴へ挿入可能であり、
    前記センサは、前記保護要素の内側において前記ドリル穴へ挿入可能であることを特徴とする削岩装置。