JPH079144B2 - ケリーバランス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボーリング作業でケリ
ー堀りを行う際、簡単な機構でケリーロッドの降下速度
を調整することのできるケリーバランス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ロータリテーブル（回転装置）を
用いた大型のボーリング作業（温泉、地熱、作井などの
深尺掘り）では、ケリー掘りと呼ばれる工法で行われ
る。これは、ボーリングロッド最上部にケリー（ケリー
ロッド）と呼ばれる外径が一般には正方形断面の中空ロ
ッド（ケリー）を接続し、さらにこの中空ロッドを、ロ
ータリテーブルに装着されたケリーブッシュと呼ばれる
内径断面がケリー外周と合致した角孔に挿入し、ロータ
リテーブルの回転をケリーを介してボーリングロッドに
伝達し、回転掘削を行うものである。

【０００３】そしてケリー上端部のウォータスイベルに
ワイヤロープを接続し、ドローワークス（巻上装置）に
巻き付ける。ボーリングロッド先端部のビット（錐）に
与える押付力（給圧力）はケリーを含むボーリングロッ
ドの自重によって得られる。

【０００４】ドローワークスは吊下げ部品類であるボー
リングロッド等の掘削具をボーリング孔内から巻き上げ
るものであるが、ビットには地質に合せた適性荷重を付
加しながら掘削する。過大荷重のときは、孔曲がり、ビ
ットの摩耗、ロッドの曲がり等によって事故の起因とな
るし、過少荷重のときは作業能率が低下する。

【０００５】この工法ではボーリングロッド等の自重に
よるビットの給圧力が過大にならないように吊り下げ
（宙吊り）、インジケータでビット荷重を検知しながら
ドローワークスの制動を徐々に弛め、回転掘削の速さに
合わせてワイヤロープを繰り出して行く。ケリー掘りの
一回の掘削長はボーリングロッド一本分（通常は６ｍ）
より少し余分に掘削した後、一回の掘削長分を孔内から
引き揚げ、一旦ケリーを外し、新たなボーリングロッド
を接続し、再び孔内に降ろす。しかる後に再びケリーを
接続して掘削を続行する。

【０００６】ロータリテーブル以外のボーリングマシン
（スピンドルタイプや、ドライブヘッド型タイプ）で深
尺ボーリングを行う場合も、ケリー掘りで行うこともあ
る。このときは、ボーリングマシンのスピンドルチャッ
ク部（ロッドを掴む装置）にロータリテーブルのケリー
ブッシュに相当するものを付けてケリー駆動装置とし、
同様にボーリングマシンの巻上装置で掘削具を降下させ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般の
ボーリングマシンはロータリテーブルのドローワークス
よりも格段に小型化されており、ワイヤロープの巻取り
長さも少なく、制動能力、制動容量も小さいので、制動
降下させることが難しいという問題点があり、予め巻上
装置に別に油圧式の制動降下装置を設ける必要があっ
た。そのため、油圧制動装置なしのボーリングマシンで
ケリー掘りを行う場合、マシンに大改造を施したり、或
いは油圧制動装置付きのボーリングマシンを新たに用意
しなければならなかった。

【０００８】本発明の目的は上記問題点を解消するため
になされたもので、ケリーロッドの降下速度を簡単な機
構で調整し、ケリー堀りボーリング作業を容易に行うこ
とのできるケリーバランス装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ボーリングマシンのドラムから引出された
ワイヤロープにケリーロッドを吊り下げ、該ケリーロッ
ドの降下速度を調整する装置において、前記ボーリング
マシンとは別個に設けられ、前記ケリーロッドを吊り下
げて延在する前記ワイヤロープを巻回する巻回手段と、
該巻回手段に回転力又は制動力を与える回転調整手段と
を有することを特徴とするものである。

【００１０】そして、前記回転調整手段は、前記ボーリ
ングマシンとの間にのみ油圧配管を備えた油圧アクチュ
エータとしたり、あるいは電気又は空気圧によるアクチ
ュエータとしたものである。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、ケリーロッドを吊り下げ
て延在するワイヤロープを、ボーリングマシンとは別の
ドラム等に巻き、この巻回手段の回転を調整することに
より、ボーリングマシンに改造等を施すことなく、簡単
な構造で容易にケリーロッドの降下速度を調整してケリ
ー堀りを行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明のケリーバランス装置を説明す
る前に、ビットに適性荷重を与えるようにケリーの降下
速度を調整する方法を、図５ないし図７を参照して説明
する。図５は、ロータリテーブルを用いたケリー掘りの
状態を示したものである。ケリー１は、ロータリテーブ
ル２、ケリーブッシング３内を通過し、上下方向に摺動
自在に保持されて回転を与えられる。ケリー１の上端は
ランニングブロック４とウォータースイベル４Ａとを介
して回転自在にワイヤロープ５で吊下げられている。こ
のワイヤロープ５はマスト６の最上部に設けられたヘッ
ドシーグ７を介し、一端はドローワークス８に巻き掛け
られ、他の一端はウエイトインジケータ９に取り付けら
れる。

【００１３】この状態でドローワークス８の制動レバー
１０を少しづつ弛め、ワイヤロープ５を繰り出すと、ケ
リー１はワイヤロープ５の繰り出し量に応じて降下し、
ボーリングロッド１１の先端に設けられたビット１２に
よって掘削が行われる。しかしこの方法では、ウエイト
インジケータ９でケリー１を含めた掘削具の重量を検知
することと、ワイヤロープ５の繰り出し量の加減によっ
て、ビット荷重を適正に保持しようとするのであるが、
ワイヤロープの繰り出し速度にムラが生じ、均一な降下
速度が得られない。またオペレータが常時インジケータ
９の荷重を見ながら制動レバー１０を操作しなければな
らないという欠点がある。

【００１４】図６は、ボーリングマシン２０でケリー掘
りを行っている状態を示している。図はスピンドル型の
ボーリングマシンであるが、ドライブヘッド型でも同様
である。この方法は図５のロータリテーブルの代りにボ
ーリングマシン２０のチャック２１内の角ブッシュ２２
によりケリー１に回転を与え、図５のドローワークス８
の代りにボーリングマシン２０の巻上装置のドラム２３
にワイヤロープ５を巻き掛けたもので、その他は図５に
示すのと同様である。但し、ドローワークス８の制動レ
バー１０によるワイヤロープ５の繰り出しの代わりに後
述する図７に示すような油圧制動装置を必要とする。理
由は前述したとおりである。

【００１５】図７は前述の油圧制動装置を示したもの
で、ドラム２３の回転は伝達ギヤ２４、２５（これはギ
ヤでなくスプロケットのチェーンでもよい）により減速
器２６に伝達される。減速器２６の出力軸には油圧モー
タ２７が取り付けられている。この場合、ドラム２３は
掘削具の重量により図示矢印の方向に回転させられ、こ
の回転は油圧モータ２７に増速伝達される。即ち、油圧
モータ２７はＰ側から油を吸込み、Ｔ側に吐出される方
向に回転させられる。この状態においてＴ側回路に絞り
弁２８を組込み、油の通過量を調整することにより、ド
ラム２３の回転数を任意にコントロールすることができ
る。しかしながら、この方法だと前述のように、最初か
ら油圧制動装置を組み込む設計にするか、又は大きな改
造を行わなければならなかった。

【００１６】これらに対して、本発明はこのようなこと
なく極めて簡単な構造で容易に油圧制動装置を取り付け
可能にするもので、以下に、本発明に係る実施例を、図
面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例のケ
リーバランス装置を適用してケリー堀り行う状態を示し
たもので、ケリーバランス装置３１は、ドラム３２と、
ギヤ３３、変速器３４、油圧モータ３５とを有し、ギヤ
３３はドラム３２の回転を油圧モータ３５に伝えるもの
である。掘削具を吊るワイヤロープ３６は、一端はボー
リングマシン２０のドラム２３に、他の一端はケリーバ
ランス装置３１のドラム３２に巻き掛ける。その他は図
５、図６と同様である。

【００１７】図１において、ケリーを含む掘削具の降下
は、図７に示したと同様に絞り弁（２８）にて速度制御
されて降下する。この場合、ボーリングマシン２０のド
ラム２３は制動固定され、ドラム２３からのワイヤロー
プ３６の繰り出しは行われない。そしてケリー１の長さ
分を掘削したら油圧モータ３５の回転を止め、ボーリン
グマシン２０のドラム２３でケリー１を含む掘削具をケ
リー１の長さ分だけ巻き上げる。従って、油圧モータ３
５の制動能力はボーリングマシン２０のドラム２３の巻
上能力と同等以上のものでなくてはならない。

【００１８】しかるのちに、図５のケリー掘りで説明し
たように、追加するボーリングロッドの接続が行われる
が、この間にドラム３２により繰り出されたワイヤロー
プ３６は油圧モータ３５により繰り出されたワイヤ長さ
分だけ巻戻しを行い、その後にケリー１を再び所定の位
置に戻してケリー掘削を継続する。この手順を詳細に説
明すると次のようである。

【００１９】ケリー引上げ → ロッドにホルダを掛け
る → ケリーとロッドネジの切り離し → ケリー移
動 → 新ロッド接続 → ホルダ外し → 新ロッド
下降→ 新ロッドにホルダを掛ける → 新ロッドにケ
リー接続 → ホルダ外し→ ケリーをケリーブッシュ
に挿入 → 掘削ドラム３２に巻き掛けるワイヤロープ
３６は、一般のボーリングマシンのドラムのように、数
本分のロッドを巻き上げできるワイヤロープ長さを有す
る多段巻きではなく、ケリーロッド移動分のロープ長で
済む１段巻きのため、降下速度のムラがなく、スムーズ
に降下できるので、荷重コントロールに厳しいダイヤモ
ンドビットを用いた掘削にも適切である。そして、ケリ
ーバランス装置３１はボーリングマシン２０の油圧回路
に油圧ホース３７（２本）で接続するだけで良い。ま
た、ビット荷重はケリーバランス装置３１内に組み込ま
れたウエイトインジケータで検知することができる。

【００２０】さらに、ケリーバランス装置３１の詳細
を、図２を用いて説明する。図２において、ケリーを含
むボーリングロッド、ビット等の掘削具４１はランニン
グブロック４に取り付けられ、ワイヤロープ３６で吊り
下げられる。ワイヤローブ３６はヘッドシーブ７を介し
て一端はボーリングマシン２０のドラム２３に巻き掛け
られ、他の一端はケリーバランス装置３１のドラム３２
に巻き掛けられている。この状態でドラム２３が回転し
ないよう制動停止し、掘削具４１を回転掘削の速度に応
じて自重で降下させると、ドラム３２はワイヤロープ３
６により図中の矢印方向に回転させられる。

【００２１】ドラム３２の軸４２には駆動ギヤ４３が取
り付けられ、軸受４４により回転自由に保持されて台枠
４５に取り付けられている。ワイヤロープ３６によって
与えられたドラム３２の回転力は、駆動ギヤ４３により
増速器４６に回転自由に保持された被動ギヤ４７に伝達
され、増速ギヤ４８、４９を介して油圧モータ３５に伝
達される。一方、油圧モータ３５にはボーリングマシン
２０の油圧配管から、管路５０、５１、５２、５３が切
替バルブ５４を介して配管されている。

【００２２】この状態で掘削具４１の降下により回転さ
せられる油圧モータ３５の回転方向が管路５２側に油を
排出するように設定し、切替バルブ５４を切り替えて管
路５３に低圧の油を送り、管路５２に組み込まれた絞り
弁５５（油量調整弁）を調整し、油量をコントロールす
れば掘削具４１の任意の降下速度が得られる。そして、
管路５３の圧力を高くすれば掘削具４１の巻き上げもで
き、また切替バルブ５４を切り替え、管路５２側に圧油
を送れば掘削具４１が無負荷の場合でもワイヤロープ３
６の繰り出しができる。さらに、増速器４６はベアリン
グ５６でドラム軸４２に回転自由に保持され、一端をウ
エイトインジケータに連結しているため、被動ギヤ４７
の反力、即ち増速器４６の公転力を検知でき、掘削具４
１の重量を知り、ビット荷重を知ることができる。ドラ
ム３２の回転を油圧モータ３５に増速伝達する理由は、
油圧モータ３５の回転を回転ムラの生じない領域で使用
するためである。また、油圧モータ３５は内部漏れがあ
り、完全停止ができないため、軸上に制動輪５７を設
け、ブレーキバンド５８を巻き掛け、機械的に停止でき
る構造としてある。

【００２３】図３及び図４は、他の実施例として油圧モ
ータの替わりに電力モータを使用した例で、図３は本実
施例の正面図、図４は側面図である。これらの図におい
て、ケリーバランス装置６１は、図１に示した油圧モー
タ３５の替わりに電力モータ６２を用い、図１のものと
同様に、ドラム６３、駆動伝達部６４、変速部６５、制
動部６６、ウエイトインジケータ６７を持ち、その他に
本例ではワイヤ弛み止めローラ６８等を備えている。本
実施例のケリーバランス装置６１を図１に示したケリー
バランス装置３１の替わりに用いても良い。本例によれ
ばボーリングマシンとの接続部がなく、油圧配管等を省
略できるので、より簡易なケリーバランス装置とするこ
とができる。

【００２４】

【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、ケリー堀
りにおけるケリーロッドの降下速度を簡単な機構で調整
することができるので、ボーリングマシンに油圧制動装
置を組み込むとか、或いは大きな改造等を施すことな
く、ケリー堀りボーリング作業を容易に行うことのでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例のケリーバランス装
置を適用してケリー堀りを行う状態を示した説明図であ
る。

【図２】図２は、本発明の一実施例の詳細を示した説明
図である。

【図３】図３は、本発明の他の実施例の正面図である。

【図４】図４は、図３に示したものの側面図である。

【図５】図５は、ロータリテーブルを用いたケリー掘り
の状態を示したものの説明図である。

【図６】図６は、スピンドル型のボーリングマシンでケ
リー掘りを行っている状態を示した説明図である。

【図７】図７は、図６のボーリングマシンに設けた油圧
制動装置の説明図である。

【符号の説明】 １ ケリー ２ ロータリテーブ
ル ３ ケリーブッシング ４ ランニングブロ
ック ４Ａ ウォータースイベル ５ ワイヤロープ ６ マスト ７ ヘッドシーグ ８ ドローワークス ９ ウエイトインジ
ケータ １０ 制動レバー １１ ボーリングロ
ッド １２ ビット ２０ ボーリングマ
シン ２１ チャック ２２ 角ブッシュ ２３ ドラム ２４，２５ 伝達ギ
ヤ ２６ 減速器 ２７ 油圧モータ ２８ 絞り弁 ３１ ケリーバラン
ス装置 ３２ ドラム ３３ ギヤ ３４ 変速器 ３５ 油圧モータ ３６ ワイヤロープ ３７ 油圧ホース ４１ 掘削具 ４２ ドラム軸 ４３ 駆動ギヤ ４４ 軸受 ４５ 台枠 ４６ 増速器 ４７ 被動ギヤ ４８，４９ 増速ギ
ヤ ５０，５１，５２，５３ 管路 ５４ 切替バルブ ５５ 絞り弁（油量調整弁） ５６ ベアリング ５７ 制動輪 ５８ ブレーキバン
ド ６１ ケリーバランス装置 ６２ 電動モータ ６３ ドラム ６４ 駆動伝達部 ６５ 変速部 ６６ 制動部 ６７ ウエイトインジケータ ６８ ワイヤ弛み止
めローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボーリングマシンのドラムから引出され
   たワイヤロープにケリーロッドを吊り下げ、該ケリーロ
   ッドの降下速度を調整する装置において、前記ボーリン
   グマシンとは別個に設けられ、前記ケリーロッドを吊り
   下げて延在する前記ワイヤロープを巻回する巻回手段
   と、該巻回手段に回転力又は制動力を与える回転調整手
   段とを有することを特徴とするケリーバランス装置。
2. 【請求項２】 前記回転調整手段は前記ボーリングマシ
   ンとの間にのみ油圧配管を備えた油圧アクチュエータで
   ある請求項１記載のケリーバランス装置。
3. 【請求項３】 前記回転調整手段は電気又は空気圧によ
   るアクチュエータである請求項１記載のケリーバランス
   装置。