JP4660044B2 - 削岩機および装着フレーム - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、送りビームに対して移動可能な削岩機に関する。この削岩機は、回転装置と、ハンマー装置と、これら回転装置とハンマー装置とを装着する装着フレームとを含み、装着フレームは軸方向支持材を備え、これによって削岩機に加わる推進力と反発力とを装着フレームで受けると共に、これらの力を送りビームおよび送り装置に伝達し、さらにこの装着フレームを、装着フレームに配設されたスライドブロックを介して送りビームで支えることができる。
【０００２】
本発明はまた、削岩機の一部をなす装着フレームに関する。この装着フレームは、削岩機の構成要素である回転装置とハンマー装置とを接続する手段を含み、装着フレームと削岩機全体が送りビームに対して移動可能となるように、装着フレームにスライドブロックを配設することができる。
【０００３】
採掘では削岩装置が用いられており、可動プラットホームに１本または複数のブームが取り付けられ、これらブームの自由端に送りビームと削岩機が取り付けられた構成を有する。従来の一構成例を後で図１に示すが、従来は、回転装置２とハンマー装置３とを締付ボルト１その他の手段によって結合して一体化することにより削岩機を構成している。この種の削岩機は通常、削岩機のジャケットのラグ４を介してキャリッジ５にボルト結合されており、キャリッジ５は、動力伝達ワイヤおよび動力伝達ワイヤを動かす油圧シリンダなどの送り手段によって、送りビームの長手軸に沿って動かすことができる。削岩機の送り動作は、キャリッジとそれに接続された削岩機とを、キャリッジに配されたスライドブロック７で支えながら送りビームの上面に沿って動かすことで行われる。削岩作業中の削岩機が岩に付き当てられ、さらに、ハンマー装置の衝撃が削岩対象物からドリルロッド装置を通じて削岩機に跳ね返る時に、削岩による大きな力が生ずる。この力によって、削岩構造の耐久性に問題が生じる。現在の削岩機は、複数のブロック間の接合面で互いに固定された複数のブロックからなるため、固定しているにも拘わらず若干のがたつきが避けられず、接合面の摩耗や変形を招く原因となっている。したがって、このような削岩機を使用する際は、たとえ回転装置やハンマー装置を修理する必要が無くても使用を中断してメンテナンスを行う必要があり、余計な生産中断やコスト増の原因となる。さらに、削岩機に加わる力が、削岩機のジャケットを通じてキャリッジに伝達されるため、ジャケットを堅固に作っておく必要がある。
【０００４】
米国特許第4,842,079号には、複数の円筒チャンバを含む本体を有する削岩機が開示されている。ここで、ハンマー装置と回転装置はカートリッジとして構成されており、エンドカバーによって円筒チャンバ内に固定されている。カートリッジは、チャンバに適合し、エンドカバーによってチャンバ内の正しい位置に固定され、また正しく機能するような形状と寸法を持つ必要がある。また、このカートリッジでは、チャンバ支持部材が機能する必要がある。一般的に、チャンバとカートリッジとの間に必要な圧力媒体流路が接続されて、装置を機能させるように、カートリッジをチャンバ内で正確に位置決めする必要もある。
【０００５】
本発明は、従来の方式に伴う問題点を避けることができる新規な削岩機と、その削岩機を装着する装着フレームとを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の削岩機は、少なくとも削岩機の回転装置またはハンマー装置を取替可能モジュールとし、軸方向支持材には、削岩機の他の部分を分解せずに取替可能モジュールを装着し、および同様に脱着することが可能な接合面を少なくとも１つ設けることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の装着フレームは、上記取替可能回転装置および／またはハンマー装置モジュールを装着可能な接合面を少なくとも１つ含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の基本的な発想は、削岩機は回転装置とハンマー装置を含み、これらのうち、少なくとも一方を取替可能モジュールとすることにある。本発明の更なる発想として、回転装置とハンマー装置と装着フレームが一緒になって削岩機を構成するように、回転装置とハンマー装置とが装着される装着フレームを削岩機に設ける。装着フレームは、送りビームに平行に設けられる複数のビームと、これらのビームを横断する軸方向支持材とを含む。複数のビームにはスライドブロックが締着される。軸方向支持材によって回転装置とハンマー装置とを装着フレームに装着する。削岩機を動かす力は装着フレームに伝達され、そして、装着フレームはドリルロッドから削岩機に向かう力を受けて送り装置に伝達する。さらに、本発明の好ましい実施例の基本的な発想として、板状の軸方向支持材の両面に、回転装置とハンマー装置の双方のための接合面を形成する。これにより、回転装置もハンマー装置も容易に取替可能なモジュールとなる。また、本発明の別の好ましい実施例の基本的な発想として、回転装置の本体を装着フレームの一部とする。この場合、軸方向支持材は、回転装置のジャケットと、当該ジャケットの背面端部の接合面とから構成され、背面端部の接合面にハンマー装置を装着することができる。
【０００９】
本発明によれば、かかる装着フレームを用いることにより、削岩機に加わる推進力および反発力を、装着フレームを介して直接に送りビーム、および送りビームに配された削岩機の伝達手段に効率良く伝達できるようになり、従前よりもこれらの力を容易に制御することができる。これによって、これらの力に起因する削岩機構造、および削岩機を構成する各ブロックの接合面の損傷や摩耗を防止する。さらに本発明によれば、装着フレームが有ることによって、送りビームと削岩機との間に別途キャリッジを設ける必要がなくなり、削岩機を送りビームに直接装着することができるという利点が生ずる。キャリッジが不要となれば、それを製造する必要もなくなり、構造がよりシンプルとなると共に、耐久性も向上する。本発明のさらなる利点として、かかる装着フレームを利用することで、モジュラー型削岩機を構成することも可能となる。このようにして、装着フレームの接合面を利用し、ハンマー装置および／または回転装置を簡単に削岩機に付け替えすることができる。すなわち、出力や特性の異なるさまざまな回転装置やハンマー装置を組み合わせて、個々の目的に最も合った可能な削岩機を構成することができる。また、さまざまな用途向けに適切に組み合わせることが可能な基本モジュールを製造することも可能である。これにより、用途ごとに異なる構成をいつも組んでいた場合に比べ、製造コストは明らかに削減できる。また、たとえ掘削現場であっても、構体全体を分解することなく故障したモジュールやメンテナンスの必要なモジュールを素早く取り外し、運転可能なモジュールと交換することができるので、削岩機の修理が非常に楽になる。従来はメインテナンスのために削岩機全体を交換するか、若しくは削岩機全体を分解するか、いずれかが必要であったのに対し、本発明では構造上、メンテナンスのために削岩機全体を脱着したり分解する必要がなく、不具合のあるモジュールのみを取り外す。回転装置とハンマー装置とでは、その構造および動作原理の違いにより、寿命が異なるのが普通である。また、寿命は、これらの使用状況の影響も受ける。したがって、回転装置とハンマー装置は必ずしも同時に故障するわけでもメンテナンスを必要とするわけでもなく、本発明によれば、修理を要するモジュールにのみ処置を施すことができる。その後、故障により取り替えられたモジュールは、より良い状態に修理された後、再び利用できる。これは、故障した削岩機を速やかに生産のための使用に復帰させることができるため、メンテナンスによる長期の稼動停止と関連費用を避けることにも役立つ。すなわち、本発明によれば、削岩機に加わる推進力と反発力に起因する問題を回避し、キャリッジを使用しないシンプルな構造を実現し、モジュラー構造を利用して個々の目的に効果的な削岩機を注文に応じて作り、メンテナンスや修理の簡略化と稼動停止時間の短縮とによって大幅にコストを削減することができる。
【００１０】
本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１１】
図１は、従来例を示し、これに関しては第２頁の従来技術に関する段落を参照する。
【００１２】
図２は、明確化のために、簡略化して本発明の削岩機を示す。この削岩機はその前端部に、ドリルロッドとこれに結合されたドリルビットとを回転させるための回転装置２を備え、また、掘削を強化するための衝撃を与えるハンマー装置３を備えている。回転装置とハンマー装置の一般的な動作と構造については、いわゆる当業者にとって公知なので、ここでは、より詳しく説明する必要はない。図示される例では、回転装置とハンマー装置は別個のモジュールであり、締結ボルト8a〜8h等によって、装着フレーム９の軸方向支持材14の接合面18に各々装着される。軸方向支持材の接合面に装着されるモジュールは、それ自身が本体を有するため、モジュールを軸方向支持材の接合面に対して支持するだけで十分である。さまざまなカートリッジ式の取替可能部品に比べ、この種のモジュールはひとかたまりで簡単に素早く取り替えることができる。また、モジュールは、それ自身の本体と外部ジャケットとを有するため、例えばモジュール取替時およびメンテナンス時の取扱いも容易である。装着フレーム９は、削岩機構体の本質的な要素である。これが無いと、モジュールを掘削に使用することができないからである。削岩機は装着フレームによって直接に削岩機の送りビーム40に配されることにより、送りビームに対して移動可能であり、別途のキャリッジは何ら不要である。スライドブロック10a,10b等が装着フレームの下面に締結され、装着フレームと送りビームとの間のベアリング要素として機能する。スライドブロックは通常、本体と、取替可能な摩耗部品50とを含む。スライドブロックは、摩耗部品が摩耗した際に、スライドブロックを簡単に取替えできるよう、ボルト結合等で締結されることが好ましい。また、同図は、装着フレームの前端部にラグ11を示す。ラグ11には、送りワイヤ60等が締結され、送り運動を与える力を、油圧シリンダあるいは同様なアクチュエータから装着フレームへ伝達する。これに対応するように、装着フレームの後端部の両側にはピン12等が設けられ、ピン12等に、削岩機を後方に引っ張る要素が接続することができる。明確化のために、回転装置、ハンマー装置およびスライドブロックは、装着フレームから離して表示している。
【００１３】
図３は、図２に示した削岩機を正面から、すなわちドリルロッド側から示す。一方、図４は、削岩機の側面図を示す。これらの図面からわかるように、削岩機を移動させるために必要なラグ11とピン12は、ビームの間に設けられた横断支持部材11a, 12aによって装着フレームに配されている。これらの支持部材は、同時にビームを互いに支えることもできる。
【００１４】
図5aは、正面から、また図5bは背面から見た装着フレームを示す。上述したように、装着フレーム９は削岩機のフレームを構成しており、フレームに回転装置とハンマー装置が装着される。装着フレームは力の伝達要素、およびモジュールの装着プラットホームとして機能する。装着フレームは、好ましくは送りビームに平行なビーム13a, 13bからなる。また装着フレームは、これらのビームに配された軸方向支持材14を含む。軸方向支持材14は、図の場合は両ビーム間に横断方向に配置された板状部材である。軸方向支持材14は、ビーム13a, および13bに対して実質的に垂直であり、好ましくは、曲線形状もしくは三角形状の部材で両ビームに支持されている。かかる構成により、軸方向支持材は、軸方向支持材に伝達される推進力と反発力に対してよく耐える。軸方向支持材はまた、ビームを互いに結合する。ビーム13a, 13bは、軸方向支持材の部分で上に向いている支持材を含むことが好ましく、かかる支持材に、板材で構成された軸方向支持材が溶接によって固定されるか、あるいは型締めとボルト結合の組合せによって着脱可能に取り付けられることが好ましい。装着フレームは、普通には鋳造により製造することができ、この場合、装着フレームは単一部材となる。軸方向支持材には、締結ボルト8a〜8f用の穴がある。軸方向支持材にはさらに通常、穴がひとつ設けられており、穴を通じ、ハンマー装置で発生した衝撃がパーカッションピストンによって直接に、またはそこから延びるピンによってドリルシャンクに伝達される。穴には、モジュールの装着を容易とするための円錐アダプタが設けられていてもよい。
【００１５】
回転装置は、軸方向支持材を貫通するボルト8a〜8dと、軸方向支持材に螺合されるボルト8e〜8fとによって装着フレームに装着されている。ハンマー装置もまた、ボルト8a〜8dと、軸方向支持材に螺合されるボルト8g, 8hとによって装着フレームに装着されている。ボルト8a〜8dは、こうして回転装置とハンマー装置と装着フレームとを一体化している。したがって、回転装置またはハンマー装置を取り外すには、締結しているボルト8a〜8dを外す必要がある。ただし、ボルト8a〜8dを外しても、各モジュール専用のボルト8e, 8f、および同様に8g, 8hを外さないかぎり、モジュールはまだ定位置にある。このように、各モジュールは別々に装着フレームから取り外すことができる。もちろん、モジュールは別の方法で締結することができ、別の適当な締結手段を用いることができる。
【００１６】
図5aは特に、好ましくは装着フレームに配された軸列型軸受15を示す。この軸受15は、衝撃、すなわち被掘削物から跳ね返るハンマー装置の反発を和らげるものである。軸列型軸受15は、円陣に配された複数のシリンダ室16に配されるピストンを含む。これらのピストンは連結されており、反発力によってシリンダ室内を後退すると同時に液圧流体を、シリンダ室の後部に接続された液圧流体スペースに押し込むようになされている。液圧流体スペースは蓄圧器等にも接続されている。軸列型軸受は軸方向支持材に固定できる。しかし軸列型軸受は容易に脱着可能で取替可能なセパレート型の部材であることが望ましく、セパレート型の部材は、例えば軸列型軸受用に作られたハウジングに収容した状態でロック用ねじを用いて所定の位置にロックされた状態で軸方向支持材に取り付ける。また、図5aおよび5bは、スライドブロックを強固に締結するために装着フレームビームの底面に凹部17を設けることができることも示す。
【００１７】
図６には、本発明の削岩機および装着フレームの第２の好ましい適用例を示す。ここでは、装着フレームはＵ字型のビームを含み、ビームの閉鎖端には回転装置の本体が配されている。さらに、回転装置のジャケットのハンマー装置側には、ハンマー装置を装着するための接合面18が形成されている。この例では、回転装置のジャケットと接合面とが装着フレームの軸方向支持材を構成している。図２ないし図５で説明した例と同様、この例でもスライドブロックは装着フレームの底面に締結されている。送り手段を接続するための手段をこの装着フレームに設けてもよい。回転装置のジャケット内の機器は、回転装置の前部を開けて交換することができる。一方、ハンマー装置はそれ全体を簡単に交換することが可能なモジュールである。かかる構成例は、いろいろなハンマー装置を使用できることが削岩機に求められる場合に好適である。
【００１８】
以上の図面と、関連する説明は、本発明の思想を説明することのみを意図しており、本発明は、特許請求の範囲内で具体的に変更が可能である。軸方向支持材の接合面に装着されるモジュールの外形寸法は変化させてもかまわない。モジュールと軸方向支持材の接合面が一致し、装着されるモジュールの外形寸法が削岩機の使用を妨げなければ十分である。したがってこの方式によれば、削岩機をさまざまな目的に合わせて作る場合に、出力や特性や寸法が異なるモジュールを使用することが可能となる。上記の図面とその説明では、ビーム構造を有する装着フレームのみを示したが、構造は他の種類である場合も十分ある。例えば、装着フレームを板状の基台とし、基台の上に構造に応じて、横切るように設けられた板状の軸方向支持材、あるいは回転装置の本体と本体の接合面によって構成される軸方向支持材が締結されていてもよい。また、ハンマー装置と回転装置の双方を軸方向支持材の片側に配することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、従来例を示す。
【図２】 図２は、本発明の削岩機の概略斜視図である。
【図３】 図３は、図２に示した削岩機の概略正面図である。
【図４】 図４は、側面から見た同じ構体を示す。
【図５ａ】 図5aは、回転装置側から見た可能な装着フレームの構体の概略図である。
【図５ｂ】 図5bは、ハンマー装置側から見た同じ装着フレームを示す。
【図６】 図６は、本発明の第２の装着フレームとこの周りに形成された削岩機を示す概略斜視図である。

Claims (8)

1. 回転装置、ハンマー装置、および該回転装置とハンマー装置とを装着する装着フレームを含み、該装着フレームは軸方向支持材を含み、これによって該装着フレームは、削岩機に加わる推進力と反発力とを受け止めて、これらの力を送りビームと送り装置に伝達し、前記装着フレームは、該装着フレームに配されたスライドブロックによって前記送りビームに支持可能であり、該送りビームに対して移動可能に配設された削岩機において、
   少なくとも該削岩機の回転装置またはハンマー装置は取替可能なモジュールであり、前記軸方向支持材は接合面を少なくとも１つ有し、該削岩機の他の部分を分解せずに該接合面に前記取替可能なモジュールを着脱可能であることを特徴とする削岩機。
2. 請求項１に記載の削岩機において、前記装着フレームは前記送りビームに平行な２本の長手方向のビームを含み、前記装着フレームは、さらに該ビームの間に前記軸方向支持材を含み、該軸方向支持材は板状部材であり、該板状部材は、その両側に前記回転装置モジュールと前記ハンマー装置モジュールとを同様に装着するための接合面を有することを特徴とする削岩機。
3. 請求項１に記載の削岩機において、前記回転装置の本体は前記装着フレームの一部であり、該回転装置の本体のハンマー装置側は、該ハンマー装置を装着するための接合面を含み、これによって前記軸方向支持材は前記回転装置の本体と該接合面とによって形成されることを特徴とする削岩機。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載の削岩機において、前記軸方向支持材は、該削岩機に加わる軸方向の力を受け止め、緩和する軸列型軸受を含むことを特徴とする削岩機。
5. 削岩機に属する回転装置およびハンマー装置を接続する手段を含み該削岩機の一部をなす装着フレームに対して、該装着フレームおよび前記削岩機全体を送りビームに対して移動可能に取り付けるスライドブロックが配設可能な装着フレームにおいて、該装着フレームは、
   取替可能な回転装置および／またはハンマー装置のモジュールが装着可能な接合面を少なくとも１つ含むことを特徴とする装着フレーム。
6. 請求項５に記載の装着フレームにおいて、該装着フレームは、送り手段を締結する手段を含むことを特徴とする装着フレーム。
7. 請求項５または６に記載の装着フレームにおいて、該装着フレームは２本の実質的に平行で互いに離間した長手方向のビームを含み、該装着フレームはさらに板状の軸方向支持材を含み、該軸方向支持材は両側に、取替可能な回転装置もしくはハンマー装置のモジュールを装着するための接合面を有し、前記軸方向支持材は、前記長手方向の両ビームの間で、ほぼ中央に配され、前記接合面は前記長手方向のビームに対して実質的に垂直に配されることを特徴とする装着フレーム。
8. 請求項５または６に記載の装着フレームにおいて、前記回転装置のジャケットは該装着フレームの一部を構成することを特徴とする装着フレーム。

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