JP5487210B2 - リテーナの使用方法およびリテーナ - Google Patents

Description

本発明は、掘削機に属するリテーナの締め付けアームを動かして、締め付けアームに設けられた締め付けジョーを互いに向けて同時に動かし、それらの間にて、削岩ユニットまたは他の掘削機の穿孔中心に配置されたドリルロッド、ロックボルトまたは同様の掘削工具を締め付ける方法に関するものである。機械的な同期化が締め付けアーム間に提供されて、それらの運動を相互に依存させる。

本発明はさらに、削岩ユニット、ボルト締め装置または同様の掘削機の送りビームに適応可能なリテーナに関するものである。リテーナは、１つ以上のアクチュエータによって動かされる少なくとも２つの締め付けジョーを含む。締め付けアーム間には、それらの運動を相互に依存させる同期化機構がある。

本発明の分野は、独立請求項の前段においてより詳細に記載される。

削岩は、削岩機を設けた削岩ユニットと、これに接続されて作業すべき材料に対して穿孔を作る工具とを用いて行なわれる。工具は、ドリルロッドおよびドリルビットをその末端に接続して含み、または長い穿孔をあけるべき場合は、複数の連続したドリルロッドを交互に接続して延長ロッド構造にして含む。穿孔を開始する場合、ドリルロッドはそれをリテーナの締め付けジョーで穿孔中心に案内することによって心出しする必要がある。また、たとえばドリルロッドが互いに取り付けられている場合、リテーナを、ドリルロッドまたは他の穿孔工具を削岩機またはドリルビットへと固定するのに用いて、それらの回転を防止することができる。

米国特許公報第4,438,984号はリテーナを開示し、これは、リテーナの締め付けアームが、力を一方のアームから他方へと伝動するロッドによって相互に接続されたものである。開示された構造は送りビームにおけるスペースを多く占有する。

本発明は、新規で改良されたリテーナの使用方法およびリテーナを提供することを目的とする。

本発明の方法は、締め付けアームにアームの回転軸点の間の部分において形状部材を設け、形状部材によって第１の締め付けアームと第２の締め付けアームとの間の運動を締め付けアームの両進行方向において同期化することを特徴とする。

本発明のリテーナは、リテーナの同期化手段が第１および第２の回転軸継手の間の部分に配設され、同期化手段が形状部材を含み、それが第１および第２の締め付けアームに形成されて、締め付けアーム間で同期化する運動をそれらの両進行方向において伝動するように配設されることを特徴とする。

本発明の概念は、リテーナが同期化手段を含み、それによって締め付けアームの運動を相互に依存させることである。同期化手段は、締め付けアームに対して作用する１つ以上のアクチュエータとは別個であり、締め付けアームの運動をそれらの両進行方向において伝動する。同期化手段は形状部材によって実現され、それは締め付けアームに配設され、締め付けアームの回転軸継手の間の部分に配置される。

本発明の利点は、同期化手段を回転軸継手の間の部分に配設しているので、それらがリテーナの外寸を増すことは決してないことである。さらなる利点は、締め付けアームに形成された形状表面を利用することによって、同期化を簡単な機械構造と少数の構成部品とを用いて実現できることである。このために、同期化がリテーナの重量を大きく増すことはない。また、リテーナは確実に作動する。

実施例によれば、回転軸点の間の部分における形状部材は、互いに常に接触していて、これによって締め付けアームの運動を両進行方向において同期化する用意がいつでもできている。

実施例によれば、同期化手段は、第１のおよび第２の締め付けアームの構造体に直接、形成された形状表面を含み、表面は互いに相対して配設され、締め付けアーム間で同期化する運動を、互いに相対して設置されたそれらの接触面を介して伝動する。

実施例によれば、第１の締め付けアームおよび第２の締め付けアームは、相対して配設された相互に適合可能な歯を設け、締め付けアーム間の運動が直接、歯当りによって伝動される。歯は締め付けアームの構造体に直接、作られてよい。

実施例によれば、第１の締め付けアームおよび第２の締め付けアームに形成された形状表面は、少なくともそれらの一部において互いに常に接触している。

実施例によれば、同期化手段は、回転軸継手の間の部分において第１および第２の締め付けアームに形成された形状表面を含む。形状表面は、締め付けアームとは別個であって形状表面に相対して配設された接続部品によって相互に接続されている。しかし、接続部品は締め付けアームおよびそれらに設けられた形状表面に対して取り付けられない。同期化中には、形成表面と接続部品との間で運動が行なわれてもよい。

実施例によれば、第１の締め付けアームは、中心の方向にリテーナを見た場合、互いに軸方向に一定の間隔を置いて配設された少なくとも２つの第１の接続カムを含む。同様に、第２の締め付けアームは、回転軸継手の間の部分において少なくとも２つの第２の接続カムを含み、カムは互いに軸方向に一定の間隔を置いて配設されている。第１の接続カムおよび第２の接続カムは、回転軸継手の間の部分において重ね合わされている。さらに、第１の接続カムおよび第２の接続カムは接続スロットを設け、それは互いに向けて開口し、中心の方向に見た場合に合致するように配設され、接続スロットは中心の方向に見た場合に接続チャンネルを形成するように配設されている。この接続チャンネルは接続ピンを設け、それは重ねられた接続カムの間で伝動部材として働く。接続ピンは、締め付けアームが動かされる場合に、垂直方向に動く。接続ピンの垂直方向の運動は、リテーナ本体に設けられた長手方向の穴または同様なものを介して行うことができる。接続ピンは、締め付けアームに取り付けられていない別個の部品である。

実施例によれば、第１の締め付けアームには不動の接続ピンを設け、その外面は第１の形状表面として働く。第２の締め付けアームは長手の接続開口部を含み、それは第２の形状表面として働く。接続ピンは接続開口部を介して配設され、それらの形状表面は締め付けアーム間で同期化する運動を伝動する。

実施例によれば、リテーナは、締め付けアーム間に配設されて両締め付けアームに同時に作用するように接続されたアクチュエータを１つだけ含む。

実施例によれば、リテーナは、第１の締め付けアームだけに作用するように配設されたアクチュエータを１つだけ含む。この場合、第２の締め付けアームに対する運動は同期化手段によって伝動される。

実施例によれば、リテーナは少なくとも２つのアクチュエータを含み、少なくとも第１のアクチュエータは第１の締め付けアームだけに作用するように接続され、少なくとも１つの第２のアクチュエータは第２の締め付けアームだけに作用するように配設されている。

実施例によれば、アクチュエータは、回転軸によって締め付けアームに接続された液圧シリンダである。

実施例によれば、アクチュエータは締め付けアームを動かすのに必要な力を、締め付けアームに対して直接、向けるように配設されている。これは構造の耐久性上の利点である。

実施例によれば、アクチュエータは、回転軸によって締め付けアームに接続されている。軸上設置は構造を耐久性のあるものにし、また摩擦を減少するのに使用できる。

実施例によれば、アクチュエータは、締め付けアームの長手軸に対して横に配設された圧力媒体シリンダである。したがって、アクチュエータの直線進行方向が、締め付けジョーの進行方向と実質的に対応するように構成されている。

実施例によれば、アクチュエータは、締め付けアームの回転軸点の間の部分の外側に配置されている。したがって、アクチュエータが締め付けアームに接続される固定点を、締め付けアームの回転軸から大きく一定の間隔を置いて配置することができ、このようにしてより大きなトルクを達成することができ、これによりアクチュエータにより生成される締め付け力を大きくすることができる。

実施例によれば、締め付けジョーは、互いに対向するそれらの表面において実質的にＶ形断面のスロットを含み、これによって締め付けジョーはそれらの間に押し挟まれたドリルロッドまたは同様のものを中央に配することができる。また、ジョーの形状のために、さまざまな直径のドリルロッドおよび同様のものを中央に配することもできる。

実施例によれば、締め付けジョーは、同一の進行速度で、同一の距離を互いに対して対称的に動くように配設されている。

本発明のいくつかの実施例を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
ブームおよびそれに配設された穿孔ユニットを設けた削岩リグと、第２の掘削機との概略的側面図である。 穿孔ユニットの概略的斜視図である。 本発明のリテーナを送りビームの前端部の方向から見た概略図である。 本体プレートのない図３のリテーナの概略的斜視図である。 図２のリテーナの線Ｅ−Ｅ間の概略的断面図である。 図２のリテーナの線Ｄ−Ｄ間の概略的断面図である。 図２のリテーナの線Ｆ−Ｆ間の概略的断面図である。 送りビームの前端部の方向から見た本発明のリテーナの概略図であり、リテーナの各締め付けアームが別個のアクチュエータによって作用されている。 送りビームの前端部の方向から見た本発明のリテーナの概略図であり、リテーナの１つの締め付けアームだけがアクチュエータによって作用されている。 歯付き外周部によって締め付けアーム間における回転運動を同期化する第２の代替方式の概略図である。 締め付けアームに設けられた横方向に長手の開口部と、開口部を介して配設された接続ピンとによって締め付けアーム間の回転運動を同期化する第３の代替方式の概略図である。 固定接続ピンと、横方向に長手の開口部とによって締め付けアーム間の回転運動を同期化する第４の代替方式の概略図である。

明瞭にするため、図面に示すいくつかの実施例は簡略化している。図面において、同様な部分は同様の参照番号で示す。

発明の実施例の詳細な説明

図１は、１つ以上のブーム３を設けた可動キャリア２を含む掘削機１を示す。第１のブーム３ａは削岩ユニット４を設けた穿孔ブームである。穿孔ユニット４は、送りビーム６において送り装置７によって可動の削岩機５を含む。削岩機５は、これに連結された工具８を設けてもよく、それはねじ継手などの接続手段によって相互に取り付けられた複数の連続するドリルロッド９を含む。さらに、ドリルロッドの遠位端には、掘削孔１２を岩盤１１に作るドリルボタンを有するドリルビット１０がある。削岩機５には、工具８に対して衝撃パルスを与えるのに用いられる衝撃装置を設けてもよく、それをドリルビット１０へ、さらには破砕すべき岩盤１１へと伝動する。また削岩機５は、掘削中に工具８をその長手軸を中心に回転させることができる回転装置を含んでもよい。また穿孔ユニット４は、送りビーム６で支持されるロッドマガジン１３を設けてもよい。ロッドマガジン１３は、長い穴の穿孔に必要な延長ロッド９および他の穿孔工具を格納するのに使用することができる。ロッドマガジン１３は、ロッドマガジン１３と穿孔軸、すなわち中心Ｋとの間で穿孔工具を移動する移動手段を設けている。送りビーム６の遠位端部分はリテーナ１４を設け、それは工具９を締め付けてそれを穿孔中心Ｋにおいて心出しするジョーを有している。ジョーはドリルロッド９のシャフトまたは接続スリーブを把持することができ、これによって継手をねじって付けたり外したりする場合にロッドを定位置に保持することができる。さらに、ドリルビット１０を交換すべき場合に、リテーナでドリルビット１０を把持し、それを定位置に保持することができる。送りビーム６は、ロッドマガジン１３の他にドリルビットマガジンを設けてもよい。

図１の掘削機１の第２のブーム３ｂは、ロックボルト、注入チューブまたは同様のものなどの、掘削工具１６を取り扱う他の掘削装置１５を設けている。また、これらはジョーによって保持する必要があり、または工具を掘削機の中心Ｋに対して心出しする必要があるかもしれない。またこのような場合でも、これらの掘削装置１５は本発明のリテーナ１４を設けることができる。

図２は、削岩ユニット４を示し、その送りビーム６は掘削時に必要なドリルロッド９が入っているロッドマガジン１３を設けている。送りビーム６の遠位端はリテーナ１４を設けて、そのあり得る構造の代替案を図３ないし図１２により詳細に示す。

図３のリテーナ１４は、送りビームに取り付けできる本体１７を含む。またリテーナ１４は、第１の回転軸継手１９ａによって本体１７に接続される第１の締め付けアーム１８ａと、第２の回転軸継手１９ｂによって本体１７に接続される第２の締め付けアーム１８ｂとを含む。締め付けアーム１８は、それらの間に配置されたアクチュエータ２０によって回転軸継手１９に対して動かすことができ、これによって締め付けアーム１８の遠位端の締め付けジョー２１ａ、２１ｂは、当然にアクチュエータ２０の運動方向に応じて、互いに向かって動き、または互いから離れる。アクチュエータ２０は、液圧シリンダなどの圧力媒体シリンダでよく、それを継手２２によって締め付けアーム１８へと接続することができる。このとき、アクチュエータ２０は締め付けアームに対して直接、力を伝動する。アクチュエータ２０は回転軸継手１９ａおよび１９ｂの間の部分の外側に配される。アクチュエータ２０の接続点、すなわち継手２２は、回転軸継手１９ａ、１９ｂから一定の間隔を置いて配置され、これによって継手１９および２２の間にトルクアームが生成される。締め付けジョー２１は互いに対向する表面において心出し面２３を含むとよく、このようにして、それらは、互いに向かって動く場合に、それらの間でドリルロッド９または他の工具を中心Ｋに対して正確に心出しすることができる。心出し面２３は実質的にＶ形断面を有してよく、それらは中心Ｋに向けて当然に開口する。また、当然ながら、他の傾斜したまたは円錐形の心出し面２３を締め付けジョー２１において使用してもよい。締め付けアーム１８は、回転軸継手１９の間の部分に設けられた同期化手段２４によって互いに依存して動くよう作られている。すなわち、同期化手段２４はアクチュエータ２０とは別個である。図３は、接続ピン２５を示し、これは中心Ｋと平行していて、同期化手段２４に属してもよい。見て分かるように、本体１７は縦方向において長手の開口部２６を設け、締め付けアーム１８が動かされる場合に、開口部によって接続ピン２５を縦方向Ｖに動かすことができる。

図４では、同期化手段２４をよりよく見えるように本体１７の一部を取り除いている。回転軸継手１９の間の部分において、第１の締め付けアーム１８ａは２つ以上の第１の接続カム２７を含んでよく、それらはリテーナ１４を中心Ｋの方向から見た場合に互いから軸方向に一定の間隔を置いてある。同様に、第２の締め付けアーム１８ｂは２つ以上の接続カム２８を含んでよい。接続カム２７、２８は、図４に示すように、回転軸継手１９の間の部分において重ね合わされる。さらに、接続カム２７、２８は接続用スロット２９を設け、それらは互いに向けて開口し、軸方向に合致するよう配設され、共に一種の接続チャンネル３０を形成している。この軸方向接続チャンネル３０は接続ピン２５を設け、それは接続カム２７、２８の間の伝動部材として働くことができる。締め付けアーム１８が動かされる場合、接続用スロット２９および接続ピン２５の接触面において運動が行なわれ、さらに接続ピン２５が縦方向に直線的に動き、すなわち、中心Ｋに向かって動き、またはそこから離れる。本願において、同期化手段２４に属する形状表面は、接続チャンネル３０の表面によって実現され、それらは接続ピン２５と接触している。

図５の断面図は接続カム２７、２８の間の接続チャンネル３０の形成をさらに明瞭に示す。接続ピン２５の垂直運動のために、本体１７は長手の開口部２６ａ、２６ｂを設けている。断面図である図６および図７はこの実施例の構造をさらに明瞭にしている。図４ないし図７とは異なり、接続スロット２９は密閉した形状部を設けることができる。接続ピン２５の横断面は望ましくは円形である。

図８の実施例において、第１のアクチュエータ２０ａは力を第１の締め付けアーム１８ａだけに伝動し、第２のアクチュエータ２０ｂは力を第２の締め付けアーム１８ｂだけに伝動する。同期化手段２４は締め付けアーム１８の運動の同時性を保障する。

図９の実施例において、アクチュエータ２０からの力は第１の締め付けアーム１８ａだけに伝動され、同期化手段２４は運動を第２の締め付けアーム１８ｂに伝動する。

図１０は、締め付けアーム１８に形成された歯３１ａ、３１ｂを含む同期化手段２４の強力で、簡略化した実施例を示す。歯は回転軸継手１９の湾曲した伝動表面に対して形成される。本願において、同期化運動は、歯同士の接触を介して直接、伝動されるので、接続ピンまたは同様な接続部材は必要でない。歯３１は締め付けアーム１８間において必要な形状部材として働く。

図１１は、第１の締め付けアーム１８ａにおける第１の長手の接続開口部３２ａと、第２の締め付けアーム１８ｂにおける第２の長手の接続開口部３２ｂとを設けた同期化手段２４の強力で、簡略化した実施例を示す。接続開口部３２の少なくとも一部分では、締め付けアーム１８が互いに重ね合わされる。締め付けアーム１８はこれらの重ねられた部分に接続カム２７、２８または同様な突出部分を設けてよい。接続開口部３２は互いに対して横方向に配設され、これによってそれらは共に接続ピン２５をその中に配設して有する接続チャンネル３０を画成する。接続ピン２５は、接続開口部３２へは取り付けられないが、回転力を力伝動点２２へと加えることによって締め付けアーム１８が動かされる場合に、接続開口部３２の長手方向に、また同時に中心Ｋに対して垂直方向に動かすことができる。

図１２は、第１の締め付けアーム１８ａに対して形成された長手の接続開口部３２と、第２の締め付けアーム１８ｂに設けられた非可動の固定接続ピン２５とを有する同期化手段２４の強力で、簡略化した他の実施例を示す。締め付けアーム１８は接続開口部３２の一部および接続ピン２５において互いに重ね合わされる。締め付けアーム１８はこれらの重ねられた部分に接続カム２７、２８または同様な突出部分を設けてもよい。アクチュエータ２０が締め付けアーム１８をそれぞれの回転軸１９を中心に回転させるとき、接続ピン２５は湾曲した経路をたどり、同時に接続開口部３２におけるその位置が変化する。さらに、接続カム２７が、第２の締め付けアーム１８ｂに向けて開口しているスロット状の接続開口部３２を含むことは可能である。本願において、接続ピン２５の外面および接続開口部３２の縁部は同期化運動を伝動する形状表面として働く。

図３ないし図７、図１１および図１２の実施例において、接続ピン２５は重ねられた部分の間に配設され、実質的に剪断力だけを受けることになる。その場合、接続ピン２５は比較的薄くてもよいが、それでも締め付けアーム１８間において強い力でさえも伝動することができる。図３ないし図７と、図１１の実施例では、取外しおよび交換が容易な別個の接続ピン２５がある。

注目すべきことは、リテーナ１４の締め付けジョー２１の開口運動を、十分に大きく構成することができ、それをドリルロッド９のシャフトと連続したドリルロッド９間の接続スリーブとの両方をクランプするのに使用できることである。また、ドリルビット１０または掘削において用いられる他の工具を、それで把持してもよい。

本願において、垂直方向または垂直運動について言及するとき、これは送りビームの基本位置およびリテーナに対して垂直な運動を意味し、送りビームはその位置では水平である。また、ブームおよび送りビームが、作動中に回転する場合には、これによって当然にリテーナの位置も変化する。絶対的には方向が変わるが、リテーナはそれでもなお送りビームに対するその相対位置を保つ。

場合によっては、本願に提示する特徴を、他の特徴に拘らず、そのまま用いることができる。しかし、本願に記載する特徴を、必要であれば、組み合わせてさまざまな組合せを作ることができる。

図面および関連する説明は、本発明の思想を例証することを意図したに過ぎない。本発明の細部を、特許請求の範囲の範囲内で変えることができる。

Claims (6)

1. 掘削機に属し、本体と、該本体に対して枢着された第１の締め付けアームおよび第２の締め付けアームと、前記締め付けアームの遠位端における締め付けジョーと、少なくとも１つのアクチュエータとを含むリテーナを使用する方法であって、
   前記アクチュエータによって前記締め付けアームをそれぞれの回転軸継手に対して回転させ、これによって前記締め付けジョーを前記アクチュエータの運動方向に応じて、互いに向けて動かし、同様に互いから離す工程と、
   工具を前記掘削機の中心において前記締め付けジョーによって締め付けて心出しし、それを前記中心に配置する間に把持する工程と、
   別個の機械的な同期化手段によって前記締め付けアームを互いに接続し、これによって前記締め付けアームの運動を相互に依存させ、前記締め付けジョーを同時に、かつ対称に動かす工程と、
   第１の締め付けアームの前記回転軸継手の間の部分に形状部材を配設し、第１の締め付けアームと第２の締め付けアームとの間の運動を前記締め付けアームの両進行方向において同期化する工程とを含む方法において、
   第１の締め付けアームの前記回転軸継手の間の部分に少なくとも２つの互いに軸方向に一定の間隔を置いた第１の接続カムを配設し、第２の締め付けアームの前記回転軸継手の間の部分に少なくとも２つの互いに軸方向に一定の間隔を置いた第２の接続カムを配設し、
   第１の接続カムおよび第２の接続カムを交互に重ね合わさせ、
   第１の接続カムおよび第２の接続カムを、互いに向けて開口して合致するよう配設して接続用スロットを設け、該接続用スロットが両側面において軸方向に接続チャンネルを形成するように配設し、
   接続ピンを前記接続チャンネルに配設し、これによって前記接続ピンが、第１および第２の締め付けアーム間の同期化運動を伝動し、
   前記接続ピンは、前記締め付けアームが動かされる場合に、垂直方向に自由に動くことを特徴とする方法。
2. 掘削機の送りビームにリテーナを取り付け可能な本体と、
   第１の回転軸継手によって前記本体に接続された第１の締め付けアームおよび第２の回転軸継手によって前記本体に接続された第２の締め付けアームと、
   前記締め付けアームの遠位端の部分に配設され、互いに対向している締め付けジョーと、
   前記締め付けアームを前記回転軸継手に対して動かして、前記締め付けジョーを互いに向かって、また互いから離れて可動にする、少なくとも１つのアクチュエータと、
   前記アクチュエータとは別個であり、第１の締め付けアームの運動と第２の締め付けアームの運動とを連絡して相互に依存させる機械的な同期化手段とを含み、
   該リテーナの前記同期化手段は、第１および第２の回転軸継手の間の部分に配設され、
   前記同期化手段は、前記締め付けアームに対して形成され、前記締め付けアーム間で同期化する運動を前記締め付けアームの両進行方向において伝動するように配設された形状部材を含むリテーナにおいて、
   第１の締め付けアームは、前記回転軸継手の間の部分において少なくとも２つの第１の接続カムを含み、該カムは互いに軸方向に一定の間隔を置いて配設され、
   第２の締め付けアームは前記回転軸継手の間の部分において少なくとも２つの第２の接続カムを含み、該カムは互いに軸方向に一定の間隔を置いて配設され、
   第１の接続カムおよび第２の接続カムは交互に重ね合わされ、
   第１の接続カムおよび第２の接続カムには、互いに向けて開口して合致するよう配設された接続用スロットが設けられ、該接続用スロットが両側面において軸方向に接続チャンネルを形成するように配設され、
   接続ピンが前記接続チャンネルに対して配設され、これによって前記接続ピンが、第１および第２の締め付けアーム間の伝動部材として働くように配設され、
   前記接続ピンは、前記締め付けアームが動かされる場合に、垂直方向に自由に動くことを特徴とするリテーナ。
3. 請求項２に記載のリテーナにおいて、第１の締め付けアームは前記回転軸継手の間の部分において中心に平行する接続ピンを含み、
   第２の締め付けアームは前記回転軸継手の間の部分において長手の接続開口部を含み、
   前記接続ピンは前記接続開口部を介して配設され、これによってそれらは形状部材として働き、前記締め付けアーム間の同期化運動を伝動することを特徴とするリテーナ。
4. 請求項２または３のいずれかに記載のリテーナにおいて、該リテーナは単一のアクチュエータを含み、それは前記締め付けアーム間に配設され、両締め付けアームに直接、作用するように接続されることを特徴とするリテーナ。
5. 請求項２または３のいずれかに記載のリテーナにおいて、該リテーナは単一のアクチュエータを含み、それは第１の締め付けアームだけに作用するように配設され、第２の締め付けアームは前記同期化手段の影響を受けて動くように配設されることを特徴とするリテーナ。
6. 請求項２または３のいずれかに記載のリテーナにおいて、該リテーナは少なくとも２つのアクチュエータを含み、少なくとも１つの第１のアクチュエータは第１の締め付けアームだけに直接、作用するように接続され、少なくとも１つの第２のアクチュエータは第２の締め付けアームだけに直接、作用するように配設されることを特徴とするリテーナ。

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