JPH08501363A - 地中ドリル用の掘削手段を作業位置で交換する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 収納可能なドリルビット装置（１０）は、地中ドリル（１２）の下端部に連結されるようになされた駆動副組立体（１８）と、この駆動副組立体（１８）にドリルビットセグメント（２２）を装着し、また駆動副組立体からセグメントを回収するための工具（２０）と、ビットセグメント（２２）を駆動副組立体（１８）の端部に選択的にロックし、またビットセグメントを解放させるためのインサート（２４）を含んでいる。複数の凹部（５８）が駆動副組立体（１８）の一端部で内周壁面に沿って形成され、また座着手段（３２）が凹部（５８）の上流側の内壁面に沿って形成される。座着手段（３２）と凹部（５８）との間の内壁面の面積部分は一連のテーパーを付された平坦面で付形される。工具（２０）はスライド可能なクレードル（１７６）を含み、クレードルは装着および回収時にビットセグメント（２２）が保持される一端部から延在される。ビットセグメント（２２）は弾性バンド（１９８）でクレードルのまわりの所定位置に保持される。インサート（２４）は、ビットセグメントが駆動副組立体（１８）にロックされたときにビットセグメント（２２）の上に位置される一連のキー溝（２１８）を一端部に備えている。インサート（２４）は、駆動副組立体（１８）の内部に常に保持される。ビットセグメント（２２）は工具（２０）により駆動副組立体（１８）へと運ばれ、インサート（２４）で所定位置に位置決めされる。工具（２０）は次ぎに抜き出されて、ドリル（１２）が通常のように作動される。ビットセグメント（２２）を回収するために、工具（２０）はドリルの中に再度下ろされた後、インサート（２４）を回収するために必要とされる短い距離を引き上げられて、ビットセグメント（２２）がクレードル（１７６）上に緊縮できるようになされるとともに、ドリル（１２）から回収できるようになされる。

Description

【発明の詳細な説明】地中ドリル用の掘削手段を作業位置で交換する装置 発明の分野 本発明は地中ドリル用の掘削手段を作業位置で交換する装置に係わり、特に、 しかし限定するわけではないが、コアサンプリングドリルのドリルビットおよび （または）リーマーの作業位置で交換する装置に関する。発明の背景 地中ドリルでは、ドリルビットを地中ドリルのドリルストリングの下端部に着 脱可能に取り付けて、このドリルビットで地中に穴を掘削することが普通とされ ている。リーマーはドリルストリングとドリルビットとの間に連結されて、掘削 穴の周壁面を切削（ｒｅａｍ）するようになすことが普通である。ドリルストリ ングは個々のドリルロッドを螺合して形成される。ドリルロッドは一般に１．５ 、３または６メートルの固定長とされている。ドリルの地中への貫入が進むにつ れて、ドリルストリングの上端部に追加ドリルロッドが螺合連結される。 掘削時には、ドリルビットが切れなくなった結果として、または地盤の変化に より、ドリルビットおよびリーマーの交換が必要になる。ドリルビットはリーマ ーよりも頻繁（通常は少なくとも６倍ほど頻繁）に交換される。 ドリルビットまたはリーマーを交換するためには、ロッドを１本ずつ操作して ドリルストリング全体を地中から抜き出し、ドリルビットを交換し、そして掘削 の再開のためにロッドを１本ずつ組み付けてドリルストリングを再組み立てしな がら地中に降下させねばならない。ドリルビット／リーマーを交換するときのド リルストリングの完全な抜き出し、分解および再組み立ては、時間および費用の かかる作業であり、穴が深くなってドリルストリングが長くなるほど費用は増大 する。 この問題を解決するために、少なくともドリルビットに関する限りでは、ドリ ルストリングの下端部に着脱可能に装着され、またドリルストリングが作業位置 に保持されたままの状態で、ドリルストリングを通して交換のために係合解除且 つ緊縮することのできる緊縮式ドリルビットを使用することによって、ドリルス トリングを掘削穴から抜き出す必要性をなくす幾つかの試みがこれまで行われて きた。しかしながら、これらの試みは様々な理由によって商業的に成功するとは 立証されていない。これらの理由には、設計および適用が極めて困難なために非 常に多くの故障モードが生じて、および（または）製造や、運用状態の維持が高 価になること；ドリルビットセグメントにバリ（ｂｕｒｒｉｎｇ）を生じたり詰 まらせる掘削流体および異物で閉塞する傾向があること；ドリルストリングとの 係合によりドリルビットセグメントの整合不良が生じること；ドリルストリング の内管に対してドリルビットが取り付けられるためにコアサンプルの直径が小さ くなること；貫入速度が低下すること；およびドリルビットセグメントが個別に 破損することが含まれる。発明の概要 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点の少なくとも１つの解決を試みる装 置であって、地中ドリル用のドリルビットおよび（または）リーマーを作業位置 のままで交換する装置を提供することである。 本発明によれば、地中ドリル用の複数のセグメントで構成された掘削手段を作 業位置のままで交換する装置であって、 前記地中ドリルの下端部に連結されるようになされた管状部材であって、前記 セグメントが地面に接触する掘削位置に前記セグメントを座着させるために、内 壁面に沿って円周方向に形成された座着手段を備えた管状部材と、 前記管状部材へ前記セグメントを搬入し、また該部材からセグメントを搬出す るために前記地中ドリルを通して前記管状部材の内部を移動できる寸法とされた 工具であって、セグメントが前記工具に装填されて前記管状部材に装着されるよ うになされる装着モードと、前記工具にセグメントがなく、前記管状部材に既に 装着されているセグメントを回収するようになされる回収モードとの間で切り替 えられる前記工具と、 前記管状部材の中に保持される実質的に円筒形のインサートであって、前記イ ンサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めして該セグメントを前記イ ンサートと前記管状部材との間にて前記掘削位置に保持する装着位置と、前記イ ンサートおよび前記管状部材の間から前記セグメントを解放するために前記イン サートが引き戻された回収位置との間を前記工具によって移動可能であり、内部 に前記工具が延在することを許容する寸法とされ、また前記工具と互いに着脱可 能に係合するようになされているインサートとを含んでおり、 これにより、使用時に、掘削位置に装着されて前記インサートにより前記管状 部材の内部に保持されているセグメントは、前記工具を前記回収モードに切り替 え、前記工具が内部を通って前記インサートに係合する位置まで前記工具を前記 ドリルの内部に下ろし、そして前記インサートを上方へ引っ張り、前記セグメン トが前記工具上に緊縮されて保持でき且つ前記工具を前記ドリルから引き抜くこ とで該セグメントを回収できる前記回収位置へ前記インサートを移動させること によって、回収されることができるのであり、また新しいセグメントは、前記工 具を前記装着モードに切り替え、前記工具が内部を通って前記インサートと係合 する位置まで前記工具をドリルの内部に下ろすことによって装着できるのであり 、これにおいて前記工具の更に下方へ向かう移動が前記インサートを前記装着位 置へ移動させ、この装着位置で前記インサートが前記セグメントを前記座着手段 に位置決めするとともに該セグメントを前記インサートと前記管状部材との間で 前記掘削位置に保持するのであり、その後前記工具は掘削を進めるために抜き出 されることのできるようになされた装置が提供される。 前記工具は前記インサートと係合する装着ラッチ手段および回収ラッチ手段を 含み、前記工具が前記装着モードにあるときは前記装着ラッチ手段が作動可能で 前記回収ラッチ手段は作動不能であり、また前記工具が前記回収モードにあると きは前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の両方とも作動可能とされ、 前記装着ラッチ手段は前記工具がドリルの内部に下ろされたときに前記インサー トと係合し、また前記回収ラッチ手段は前記工具が第１の距離だけ引き上げられ るときに前記スリーブに係合して該インサートを第１の距離だけ引き上げるよう にさせ、前記回収ラッチ手段は前記工具を前記第１の距離より大きく引き上げら れることで前記インサートから自動的に解除されるようになされることが好まし い。 前記工具は前記装着モードと回収モードとの間で該工具を切り替えるためのモ ード選定手段を含み、該モード切り替えすなわち選定手段は前記工具の本体部分 にスライド可能且つ回転可能に取り付けられた選定スリーブを含み、該選定レバ ーは前記装着ラッチ手段および回収ラッチ手段がそれぞれ通って突出できるよう にする装着開口および回収開口を備えており、前記選択スリーブは前記装着開口 が前記装着ラッチ手段の上に位置され且つ回収開口は前記回収ラッチ手段に対し て半径方向に偏倚された装着モードに対応する第１の位置、また前記装着開口お よび前記回収開口がそれぞれ前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の上 に位置された前記回収モードに対応する第２の位置から、回転できることが好ま しい。 前記装着ラッチ手段は、例えば前記インサートの上端部に当接することによっ て該インサートと係合することが好ましい。 前記インサートの前記上端部は、前記装着ラッチ手段が該上端部に係合すると きに前記工具がその長手軸線のまわりに回転して該工具を前記座着手段に整合で きるように付形され、これにより前記セグメントが装着のために前記座着手段に 位置決めでき、また回収のために前記座着手段から前記工具上に緊縮できるよう になされることが好ましい。 前記インサートは前記回収ラッチ手段と係合する第１止め具を更に備えており 、また前記装置は、前記工具が前記第１の距離を超えて引き上げられたときに前 記回収ラッチ手段を前記第１止め具から解除するための手段を更に含むことが好 ましい。 前記解除手段は、前記回収ラッチ手段を圧縮するためのテーパー面を含むこと が好ましい。 前記工具は前記管状部材へまたは該部材から前記セグメントを搬送するために セグメントを載荷できるキャリヤを含み、また前記工具が前記インサートに係合 するときに、該工具本体と相対的に前記セグメントをスライドさせるように該工 具が作動可能であり、これにより前記セグメントの上端部が前記工具の横方向に 延在して前記座着手段および前記インサートを係合させるようにできることが好 ましい。 前記キャリヤ手段はクレードルを含み、該クレードルのまわりで前記セグメン トは半径方向に間隔を隔てられており、前記クレードルは前記工具が装着モード にあって該工具が前記インサートに係合しているときに、該工具の一部に相対的 にスライド可能であり、これにより前記クレードルと前記工具の一部との相対的 なスライド動作によって前記セグメントの前記上端部が前記工具の横方向に延在 して前記座着手段および前記インサートに係合するようになされることが好まし い。 前記座着手段は前記管状部材の前記内壁面に沿って円周方向に延在するランド を含み、これにより使用時に、前記セグメントの前記上端部は前記工具の横方向 へ延在されたときに前記ランドに係合でき、該セグメントのそれ以上の降下移動 を防止するようになされることが好ましい。 前記装置は前記セグメントを前記工具上に保持するための該セグメントを取り 巻く弾性バンドを更に含み、該弾性バンドは前記セグメントが前記掘削位置に保 持されているときに該セグメントを前記管状部材の中心軸線へ向けて押圧するよ うに作用し、これにより該セグメントの回収時には前記弾性バンドが該セグメン トの前記工具上への緊縮を助成するようになすことが好ましい。 前記座着手段は、前記管状部材の前記内周壁面に形成された一連のテーパーを 付された平坦面を含むことが有利である。 前記掘削手段はドリルビットであり、前記セグメントはビットセグメントであ り、前記ビットセグメントが前記インサートと前記管状部材との間に保持された ときに該管状部材に形成されている一連の平坦面と向かい合う一連のテーパーを 付された平坦面を該ビットセグメントが備えており、前記一連の面の各々は、前 記掘削位置において、前記ドリルが掘削する穴の底部からドリルが持ち上げられ ること、および底部へドリルが降下されることに応答して、前記ビットセグメン トが前記管状部材に相対的にスライドできるように付形されて配置されることが 好ましい。 前記一連の面は更に、前記ドリルがコアサンプリングドリルとして使用され、 コアサンプルを切断するために前記穴の底部から持ち上げられるときに、前記ビ ットセグメントの下端部が該管状部材の前記中心軸線から半径方向へ撓んで前記 管状部材の前記内周壁面に当接するように、付形されて配置されることが好まし い。 前記クレードルは、前記工具の前記本体部分のテーパー下端部から延在し且つ 前記本体部分の穴の内部にスライド可能に収容された細長いシャンクと、前記シ ャンクを前記穴の内部へ引っ込めるように作用する押圧手段とを含み、前記装着 モードにあって前記工具が前記インサートに係合するより前は前記押圧手段は圧 縮状態に保持され、また前記シャンクは前記穴から突出してセグメントの上端部 が前記テーパー端部に係止するようにされており、また前記工具が前記インサー トに係合することで前記押圧手段は圧縮状態から解放され、これにより前記シャ ンクを前記穴内に引っ込めて、これにより前記セグメントの上端部は前記テーパ ー端部に沿ってスライドして前記工具の横方向へ延在するようになされることが 好ましい。 前記選択スリーブは前記押圧手段を圧縮状態に保持するために第２止め具手段 を作動させるようになされており、これにおいて前記選択スリーブは前記装着ラ ッチ手段と連結され、前記装着ラッチ手段が前記インサートに係合するときに前 記選択スリーブが前記工具本体と相対的にスライドして前記第２止め具手段を解 除して、前記押圧手段の伸長および前記シャンクの前記穴内への収納を可能にす ることが好ましい。 代替実施例において、この装置は、地中ドリルにおける複数の単独部材で構成 されたリーマーを作業位置のまま交換することに使用できる。この実施例では、 クレードルは前記工具本体部分に形成された複数の凹部を含み、各凹部の上端部 は該本体の外面へ至る斜面を備えており、また選択スリーブは前記装着モードお よび回収モードの両方において前記セグメント上に位置される複数の開口を備え ており、半径方向内方へ向かうリップが各開口の下端部に備えられて各セグメン トの下端部に当接するようになされており、これにより装着モードにおいて前記 装着ラッチ手段が前記インサートを工具に係合させるとき、選択スリーブは工具 本体に相対的にスライドして前記リップが前記セグメントを押圧できるように、 またセグメントの上端部が前記斜面に沿ってスライドして工具を超えて横方向に 延在し、これにより座着手段およびインサートに係合することができるようにな される。この実施例では、座着手段は複数の前記管状部材のまわりに半径方向に 形成された複数の切り欠きを含み、これらの切り欠きを通してセグメントの掘削 面が突出して地盤を掘削できることが有利である。 更に他の実施例において、ドリルビットが複数のビットセグメントで構成され 、またリーマーが複数のリーマーセグメントで構成されている地中ドリル用のド リルビットおよびリーマーの両方を作業位置のままで交換するための組み合わさ れた装置が想定されており、この組み合わされた装置はビットセグメントを交換 するための第１副装置と、前記リーマーセグメントを交換するための第２副装置 とを含み、各副装置は本発明の第１の概念による管状部材と、工具と、インサー トとを含んでおり、これにおいて第２副装置の管状部材はドリルの下端部に連結 され、第１副装置の管状部材は第２副装置の管状部材に連結され、また第２副装 置の工具は第１副装置の工具の上端部に回転可能に着脱可能に連結されて、ドリ ルビットおよびリーマーの両方が同時に交換できるようになされる。図面の簡単な説明 本発明の実施例が添付図面を参照して単なる例としてここで説明される。図面 において、 第１図は、地中ドリル内部に配置された装置の第１の実施例の側立面図； 第２図は、第１図に示された装置に使用されている工具の側立面図； 第３図は、第２図に示された工具の長手方向断面図、 第４ａ図は、第２図および第３図に示された工具の選択スリーブの側立面図； 第４ｂ図は、第４ａ図に示された選択スリーブの端面図； 第４ｃ図は、第４ａ図に示された選択スリーブの反対側の端面の図； 第４ｄ図は、第４ａ図に示されたＢ−Ｂの断面図； 第４ｅ図は、第４ａ図に示されたＣ−Ｃの断面図； 第４ｆ図は、第４ｂ図に示されたＡ−Ａの断面図； 第４ｇ図は、第４ａ図に示されたＤ−Ｄの断面図； 第５ａ図は、第１図に示された装置に使用されたインサートの側立面図； 第５ｂ図は、第５ａ図に示されたインサートの一端部の図； 第５ｃ図は、第５ａ図に示されたインサートの反対側の端面の図； 第６ａ図は、第１図に示された装置に使用された管状部材の長手方向断面図； 第６ｂ図は、第６ａ図に示された管状部材の一端部の図； 第６ｃ図は、第６ａ図に示された管状部材の反対側の端面の図； 第６ｄ図は、第６ａ図に示された管状部材の下側部分の図； 第７ａ図は、第１図に示された装置に使用されたビットセグメントの側面図； 第７ｂ図は、第６ａ図に示されたビットセグメントの頂面図； 第７ｃ図は、第７ａ図および第７ｂ図に示されたビットセグメントの端面図； 第８ａ図は、第１図に示された装置に使用されたロッキングクリップの頂面 図； 第８ｂ図は、第６ａ図に示されたロッキングクリップ側面図； 第９図は、この装置の下端部の拡大した部分的断面図； 第１０図は、インサートによりビットセグメントが掘削位置にロックされた、 掘削モードのドリルの端部の断面図、 第１１図は、第１０図に示されたドリルストリングであるが、ドリルストリン グが掘削穴の底部から引き上げられて示された図； 第１２図は、本発明の第２の実施例に使用された工具の断面図； 第１３図は、本発明の第２の実施例に使用されたリーマーセグメントの頂面図 ； 第１４図は、リーマーセグメントが掘削位置に保持された本発明の第２の実施 例の部分的な断面図； 第１５図は、第１図に示された装置のための搬送スリーブの側面図である。好適例の詳細な説明 第１図は地中ドリル１２のドリルビットの形態をなす掘削手段を作業位置のま ま交換する第１の実施例の装置１０を示している。ドリルビット１２は複数のド リルロッド１４が相互連結されて構成されており、これらのドリルロッドが一緒 になってドリルストリングを形成している。掘削穴の周壁面を削るための標準的 なリーマー１６が最下ロッド１４の自由端部に螺合されている。 この装置１０は複数の独立しているが相互に作用する部材を含み、これらの部 材には、ドリル１２の下端部に連結されるようになされた駆動組立体１８の形態 をした管状部材、ドリル１２を通して移動できる寸法とされて、ドリルビットセ グメント２２（第７ａ図、第７ｂ図および第９図を参照）を駆動副組立体１８へ また該駆動副組立体から搬送するための装着および回収工具２０、およびインサ ートがビットセグメント２２を駆動副組立体１８内に保持する装着位置と、ドリ ル１２から抜き出すためにインサート２４が引き戻されてビットセグメント２２ が工具２０上に緊縮できるようにする回収位置との間をスライド可能に部材１８ の内部に保持された実質的に円筒形のインサート２４が含まれる。 第６ａ図および第６ｄ図を参照すると、内周壁面２６は駆動副組立体１８の下 端部２８にビットセグメント２２を座着させるための座着手段３０を備えている 。座着手段３０は内面２６に沿って円周方向に延在するランド３２を含み、これ に続いて下部方向へ一連のテーパーの付いた平坦面が形成され、これらの面の最 下位置に凹部５８が形成されている。特に、ランド３２に続いて以下の順で下流 へ向けて面が形成されている。すなわち、駆動副組立体１８の長手方向の中心軸 線３６から離れる方向へテーパーを付された面３４；軸線３６と平行に延在する 面３８；軸線３６へ向かうテーパーを付された面４０；軸線３６から離れる方向 へテーパーを付された面４２；軸線３６へ向かうテーパーを付された面４６；お よび軸線３６から離れる方向へテーパーを付され且つ駆動副組立体１８の長手方 向端部５０へ延在する面４８である。面４８に続いて、軸線３６および端部５０ の両方から離れる方向へテーパーを付された面５２が形成され、この面は駆動副 組立体１８の外周面５４へ至る。 復数の駆動ラグ５６が面４６に備えられている。隣接する駆動ラグ５６は凹部 ５８を画成しており、掘削時にはこの凹部の中にビットセグメント２２の下端部 が保持される。第６ｂ図で最も明白となるように、駆動ラグ５６の幅は軸線３６ へ向かって半径方向で減少されている。軸線３６と平行に延在した１対の対向す る溝６０が駆動副組立体１８の端部の内側にて壁面２６に機械加工されている。 ロッキングクリップ６２（第８ａ図および第８ｂ図を参照）が各溝６０の上端部 ６４に挿入される。各ロッキングクリップの下端部は面６５が形成され、この面 は内壁面２６へ向かうテーパーを付されており、ばねクリップ６６が内壁面２６ と対向する面のクリップの上端部の近くに取り付けられている。 第７ａ図および第７ｂ図を参照して説明すると、ビットセグメント２２は駆動 副組立体１８の座着手段３０と組み合うように付形されている。ビットセグメン トはシャンク６８と、このシャンク６８の下端部に形成された地盤に係合して掘 削するためのクラウン７０とを含む。クラウン７０はダイヤモンドおよび金属の マトリックスを典型的に含む。使用において、クラウンの接地面７２が磨耗する につれて、新しいダイヤモンドが露出して掘削を促進するようにされる。 ビットセグメント２２の側面７４（第７ｂ図で上側に示されている）は駆動副 組立体１８の内面２６と向き合わされる。シャンク６８の側面７４は、クラウン ７０から始まって以下の順に並んだ面を含む（軸線３６は第７ａ図に都合のよい 基準として点線で示されている）。すなわち、軸線３６へ向かうテーパーを付さ れた面７６；軸線３６と平行に延在する面７７；軸線３６から離れる方向へテー パーを付された面７８；軸線３６へ向かうテーパーを付された面８０；軸線３６ と平行に延在する平坦面８２；軸線３６から離れる方向へテーパーを付された面 ８４；軸線３６へ向かうテーパーを付された面８６；軸線３６と平行に延在する 面８０である。面８８の次ぎに面９２に至る急なステップ９０が続いており、面 ９２は軸線３６へ向かうテーパーを付されているとともに、シャンク６８の端部 ９４まで延在している。 シャンク６８の反対側面９６は、端部９４からクラウン７０へ向かう方向にて 以下の順に並んだ面を含む。すなわち、軸線３６へ向かうテーパーを付された面 ９８；軸線３６と平行に延在する平坦面１００；軸線３６へ向かうテーパーを付 された面１０２；および軸線３６と平行に延在する平坦面１０４である。 第７ｃ図に最も明確に示されるように、クラウン７０は環状の扇形形状であり 、内側円弧面１０６および外側円弧面１０８を有して形成され、外側円弧面１０ ８の長さは内側円弧面１０６のそれよりも長い。 掘削面７２と反対側のクラウン７０の面は、外面１０８から外面１０６へ向か う方向において以下の順に並べられた面を備えている。すなわち掘削面７２と平 行に延在する面１１０；掘削面７２へ向けて傾斜してシャンク６８の隣接面７６ にて終端する面１１２、掘削面７２から離れる方向へテーパーを付されて円弧面 １０６にて終端する面１１４である。面１１２および７６はＶ形凹部１１６を形 成しており、この凹部は駆動副組立体１８の面４８および５２と係合する（第１ ０ 図に見られるように）。 第２図〜第４ｆ図を参照すると、工具２０は主本体部分１１８を含み、この上 に選択スリーブ１２０がスライド可能且つ回転可能に保持される。本体１１８の 上端部１２０は標準的なワイヤーラインアダプタ−１２４を取り付けるためのス クリューねじを備えている。一対の対向する長手方向の溝（図示せず）が本体１ １８の端部１２２に機械加工され、リング１２６をスライド可能に保持するよう になされている。このリングはその内周面に１対の突起（図示せず）を備えてお り、これらの突起が溝内に係合してリング１２６を本体１１８の長手方向にスラ イドできるようにしている。ワイヤーラインアダプター１２４とリング１２６と の間に保持されたばね１２８は、端部１２２から離す方向へリング１２６および スリーブ１２０を押圧するように作用する。突起１３０はスリーブ１２０に隣接 するリング１２６の端部に形成され、２つのモードの一方にてスリーブ１２０の 隣接する端部に切り欠かれた選定凹部１３２，１３４に係合する。 本体１１８は内側凹部１３６を備えており、この内側凹部は１対の装着ラッチ ドッグ１３８を収容する。ピン１４０は両方のラッチドッグ１３８の一端部を通 して延在し、本体１１８をスリーブ１２０に連結する。ピン１４０は本体１１８ に形成されている長手方向溝（図示せず）およびスリーブ１２０に形成されてい る横方向に延在する溝１４２の中に係合する。ピン１４０の各端部は、溝１４２ の周囲のまわりに形成されているリップ１４３に座着する。これが、本体１１８ とスリーブ１２０との間の連結を与え、スリーブは本体１１８に相対的に対して 長手方向にスライドできるとともに回転できるようにするのである。 第２のピン１４４はピン１４０と平行に延在し、本体１１８に形成された長手 方向溝１４８に係合する。ばね１５０はラッチドッグ１３８の対向する両端をピ ン１４４に連結している。ばね１５０は、本体１１８の横方向へ且つスリーブ１ ２０に切り欠かれた開口すなわち溝１３９（第４ａ図および第４ｄ図を参照）を 通して突出させるようにラッチドッグを押圧する。ラッチドッグ１３８の各々は インサート２４に当接する支持面１５２を備えている。 装着ラッチドッグ１３８と同様な１対の回収ラッチ手段１５４が端部１２２と は反対側のラッチドッグ１３８の側にて工具２０に備えられている。しかしなが ら、回収ラッチドッグ１５４はラッチドッグ１３８を受け入れる平面に対して直 角に配置された平面内に配置される。更に、回収ラッチドッグは装着ラッチドッ グ１３８とは反対の概念で配向されている。すなわち、回収ラッチドッグ１５４ の端部１５６はばね（図示せず）で本体１１８の横方向に且つスリーブ１２０に 切り欠かれた溝１５５（第４ａ図および第４ｅ図を参照）を通して突出するよう に押圧されており、反対両端１５８は本体１１８を通して延在するピン１６０で 保持されている。支持面１６２はインサート２４と係合するように回収ラッチド ッグ１５４の端部１５６に形成されている。 第４ａ図および第４ｅ図から最も明白になるように、装着ラッチドッグ溝１３ ９は回収ラッチドッグ溝１５５の幅よりも広い。 長方形の空間１６４が回収ラッチドッグ１５４に隣接して本体１１８に形成さ れている。空間１６４の一端部１６６の長手方向に穴が延在しており、この穴は 円筒形凹部１７０に通じている。凹部１７０は、本体１１８の切頭円錐形の端部 １７２を通して延在する。空間１６４、穴１６８および凹部１７０は一緒になっ てクレードル１７６のための側路１７４を形成しており、クレードルの上にビッ トセグメント２２が取り付けられる。 クレードル１７６は中央バー１７８を含み、この中央バーからその一端部でね じ付きステム１８０が同軸的に延在して、反対端部はストップ１８２で終端して いる。ステム１８０は凹部１７０および穴１６８を通して、空間１６４の中へ延 在する。ステム１６８に隣接するバー１７８の端部は凹部１７０内にスライド可 能に受け入れられる。ばね１８４は、ステム１８０に螺合された張力調整ナット １８６および空所１６４のチューブ１６６の間にてステム１８０に保持される。 ナット１８６の反対両端部１８８および１９０は、ナット１６８の中心から半径 方向へ厚さが減少するようにテーパーを付されている、すなわち傾斜されている 。 １対のロッキングピン（図示せず）が本体１１８に形成されているそれぞれの 凹部１９２に配置されている。これらのピンはそれぞれの凹部１９２の中にスリ ーブ１２０で保持され、またスリーブ１２０の相対的な移動により選択的に空間 １６４の中に突出し、また空間から引き戻されることのできる端部を有している 。第４ｆ図を参照すると、スリーブ１２０の内周壁面１９４は円周溝１９６を備 え ている。溝１９６が凹部１９２の上に位置するようにスリーブ２０が位置決めさ れると、その内部のピンの端部は空間１６４から引き戻されてばね１８４が伸長 できるようにする。しかしながら、溝１９６が凹部１９２の上に位置しないよう にスリーブ１２０が位置決めされると、ピンの端部は平坦面１９４に当接して空 間１６４の内部へ延在するように保持される。この状態で、ピンはナット１８６ に当接して、ばね１８４を圧縮状態に保持する。 ビットセグメント２２を装着するために工具２０が装填されるとき、セグメン トはバー１７８のまわりのに半径方向に配置され、クラウン１７０はストップ１ ８２に当接する。各ビットセグメント２２の面９８は本体１１８の切頭円錐形端 部１７２の大径端部に係止される。弾性バンド１９８がビットセグメント２２を それぞれの面８２の周りで取り囲んで、クレードル１７６の上にビットセグメン トを保持する。 複数のリッジ２００がスリーブ１２０の外面に備えられており、これらのリッ ジはスリーブ１２０の長手方向に平行に延在している。リッジ２００は等間隔と され、隣接するリッジどうしが浅い溝２０２を画成して、工具２０がドリル１２ を通して下ろされたときに、この溝を通して流体は流れることができる。 インサー卜２４（第５ａ図〜第５ｃ図を参照）はビットセグメント２２を弾性 バンド１９８に抗して拡張させ、駆動副組立体１８の内面に圧し当てて掘削位置 へビットセグメント２２を位置決めするために備えられている。 インサート２４は、上端部２０４から突出する反対両側の１対の頂点２０６を 有する円筒チューブの形態とされている。各頂点の側面は下流方向へ鋭く傾斜し て、頂点２０６を引き離している平坦面２０８へ至る。１対の長手方向に延在す るレール２１０は、インサート２４の外周面２１２から外方へ突出している。こ れらのレール２１０は駆動副組立体１８の溝６０に係合する。長手方向に延在す る溝２１４（一方のみ示されている）の形態とされた１対の対向する止め具がイ ンサート２４に切り欠かれて、回収ラッチドッグ１５４を係合させるようになさ れている。各溝２１４の上流端は、上流へ向かう方向にてインサート２１４の内 面へ向けて傾斜するように斜面を形成されている。頂点２０６と対向するスリー ブ２４の端部は複数の長手方向に延在するキー溝２１８を備えている。隣り合う キー溝２１８は、ラグ２２０で間隔を隔てられている。水路２２２がインサート ２４の内面の長さに沿って機械加工されている。水路は、ビットの冷却、潤滑お よびフラッシュに使用された水を流す通路を与える。 リーマーセグメント（第１３図および第１４図を参照する）を交換するための 工具２０’（第１２図を参照）は、ドリルビットセグメント２２の交換用に使用 された工具２０と構造的且つ機能的に同じである。したがって、工具２０の説明 に関して使用した符号がこの工具２０’の同様な特徴を示すために使用されてい る。ワイヤーラインアダプター１２４’は工具２０’の上端部１２２に螺合され る。ばね１２８’はワイヤーラインアダプタ−１２４’とリング１２６’との間 に介在される。工具２０によるように、リング１２６’はスリーブ１２０’の上 端部に切り欠かれた凹部（図示せず）に係合する突起１３０を備えているならば 、工具１２６’の長手方向にスライド可能である。装着ラッチドッグ１３８’お よび回収ラッチドッグ１５４’は、工具２０のそれらと同じである。工具２０’ と工具２０との間の本質的な相違点は、クレードル１７６’が本体１１８’の下 端部のまわりに半径方向に形成された複数の切り欠き２２７を含むことである。 切り欠きの各々の上端部は斜面２２８を備えており、この斜面は本体１１８’の 外面に至る。更に、スリーブ１２０’は複数の開口２３０を備え、これらの開口 は切り欠き２２７の上に位置される。半径方向内方へ向いたリップ２３２は、各 開口２３０下端部に備えられる。 工具２０および２２４の間の他の相違点は、装着ラッチドッグおよび回収ラッ チドッグのピンが保持される溝の長さである。特に、工具２０’のこの長さは（ 例えば溝１４８’を参照）、工具２０の対応する溝の長さよりも格段に長い。 標準的なオーバーショットアタッチメント２３４が工具２２４の下端部に連結 されて、工具２０のワイヤーラインアダプター１２４と連結されるようになされ る。この連結は、工具２０および２０’が互いに回転することを許容する。 リーマーセグメント２２６はドリル１２に取り付けられるか、ドリルから取り 外されるときに、切り欠き２２７内に保持される。リーマーセグメント２２６は 傾斜面を有する長方形プリズムの形状とされている。各セグメント２２６は長方 形プレート２３６上に取り付けられる。直立リップ２３８および２４０がプレー ト３２６の上端部および下端部を横断して延在する。プレート２３６のリップ２ ４０および上端部の両方とも斜面を形成されて、上流へ向かって互いに収斂する ようになされる。 セグメント２２６はゴムバンド２４２および２４４で切り欠き２２７内に保持 され、これらのゴムバンドは対応するセグメント２２６の端部に隣接するプレー ト２３６を取り囲む。 補助駆動副組立体１８’とされた管状部材は、リーマーセグメント２２６を掘 削位置に保持するためにドリルに螺合される。補助駆動副組立体１８’は座着手 段を備えており、この座着手段は駆動副組立体１８’の内周壁面から内方に突出 したランド３２’と、ビットセグメント２２６を座着させるための傾斜縁２４８ を有する切り欠き２４６（１つだけが示されている）とを含む。凹部２５０が各 切り欠き２４６の下流端部に隣接して駆動副組立体１８の内面に切り欠かれて、 リップ２３８を受け入れるようになされる。 補助インサート２４’は補助駆動副組立体１８で保持され、セグメント２２６ を切り欠き位置に選択的に保持し、またセグメント２２６を交換のために解放さ せる。インサート２４’は、インサート２４のキー溝２１８およびラグ２２０を 含まないことを除いて、インサート２４と本質的に同じである。工具２０’は、 インサート２４’がセグメント２２６を掘削位置に位置決め保持する装着位置と 、インサート２４’がセグメントを解放させるために引き戻されて、セグメント が弾性バンド２４２および２４４の作用で工具２２６上に緊縮できるようになさ れる回収位置との間で、インサート２４’をスライドさせるために使用される。 第１図を再び参照すると、地中ドリル１２は、この実施例では例えばロンガイ ヤーズ（ＲＯＮＧＹＥＡＲＳ）で製造されている形式のコアサンプリングドリル とされている。コアサンプリングドリルは、ドリル１２の下端部に保持されたラ ンドリング２５２を典型的に含んでいる。このランドリング２５２は都合のよい コアサンプル胴体２５４（第１０図および第１１図を参照）の通過を一時停止さ せるために使用される。コアサンプル胴体２５４の頂部はランドリング２５２上 に係止されて、コアサンプル胴体２５４がドリル１２から脱落することを防止す る。コアサンプル胴体２５４は掘削した地盤のコアサンプルを集めて保持するた めに使用される。コアサンプル胴体が満杯になったならば、掘削は停止され、コ アサンプルを切断するように掘削穴の底部からドリルが持ち上げられ、その後コ アサンプル胴体はワイヤーライン２５６によりドリルを通して上昇される。 装置１０がドリルビットだけを作業位置のまま交換するために使用される場合 は、従来のコアサンプリングドリルビット（図示せず）がリーマーと螺合される 駆動副組立体１８と交換される。装置１０がリーマーの作業位置のままの交換を 可能にするために使用されるならば、標準的なリーマー１６は取り外されて駆動 副組立体１８と交換される。インサート２４／２４’は、対応する駆動副組立体 １８および１８’内に常に保持される。工具２０および２０’は、ビットセグメ ント２２および２２６の装着および回収のためにそれぞれドリル内へ下ろされ、 または取り出される。工具２０および２０’が取り外されると、標準コアサンプ ル胴体２５４がドリル１２の中に下ろされることができ、コアサンプルの取り外 しのためにインサート２４および２４’を通過される。 装置１０の作動方法がドリルビットセグメントの交換に関連してここで説明さ れる。 駆動副組立体１８は標準的なコアサンプリングドリルのリーマー１６に螺合さ れる。工具２０はスリーブ１２０をリング１２６に相対的に回転させて装着モー ドに設定され、これにより突起１３０は装着モードの選択凹部１３２に係合され る。クレードル１７６は本体１１８から延ばされてばね１８４を圧縮し、このば ねは端部が空間１６４内へ延在されているロッキングピン（図示せず）によって 圧縮状態に保持される。この状態において、装着ラッチドッグ１３８はスリーブ １２０の溝１３９から横方向へ突出する。しかしながら回収ラッチドッグ１５４ は溝１５５と整合されておらず、それ故にスリーブ１２０の範囲内にて圧縮状態 に保持される。ビットセグメント２２はクレードル１７６上に装填され、各ビッ トセグメント２２の面８２に接触する弾性バンド１９８により所定位置に保持さ れる。各ビットセグメントのクラウン７０はストップ１８２に当接する。インサ ート２４は駆動副組立体１８内に配置され、クリップ６２で座着手段３０の上方 に保持される。インサート２４は頂点２０６が上流へ向くように配向される。イ ンサート２４のレール２１０が溝６０に係合して、駆動副組立体１８の内側に沿 ってインサート２４がスライドできるようにする。 工具２０はワイヤーラインアダプター１２４を経て標準的なワイヤーラインに 連結され、装着ラッチドッグ１３８を圧縮する搬送スリーブ２６０（第１５図に 示される）に挿入される。次ぎにこの搬送スリーブ２６０は工具２０とともにド リル１２の中央を通して降下される。工具２０の降下速度を増大させるためにス リーブの上端部に搬送スリーブ用の錘２６２（第１６図を参照）を取り付けるこ とができる。搬送スリーブ２６０の降下はランドリング２５２に当接して一時停 止される。しかしながらリング２５２の内径よりも小さな外径を有する工具２０ は降下を続ける。工具２０がランドリング２５２を通過するとき、装着ラッチド ッグ１３８はばね１５０によりスリーブ１２０に形成された溝１３９から突出す るように押圧される。ラッチドッグ１３８の支持面１５２は頂点２０６に接触し 、これにより支持面１５２が平坦面２０８上に位置して頂点２０６を引き離す位 置となるまで、工具２０を回転させる。工具２０のこの回転は、駆動副組立体１ ８の凹部５６およびインサート２４のキー溝２１８に対するビットセグメント２ ２の正確な整合を保証する。 ラッチドッグ１３８は頂点２０６と衝突して短い距離を後方へ駆動され、スリ ーブ２０の相当の移動を生じる。この作用により、溝１９６は凹部１９２上に位 置され、内部に位置されたピン（図示せず）が空間１６４から引き戻されて、ば ね１８４が拡張できるようにする。これはクレードル１７６を本体１１８内に収 納させる。各ビットセグメントの面９８は切頭円錐端部１７２に沿ってスライド して本体１１８の横方向へ延在し、内壁面２２（第９図を参照）に接触する。工 具１２０が降下を続けると、シャンク６８のステップ９０が駆動副組立体１８の ラッチドッグ３２に係合する。 工具１２０の引き続く降下移動は、インサート２４を平坦面２０８に支持され る装着ラッチドッグ１３８で下方へ引き下ろす。各ビットのステップ９０がラッ チドッグ３２に係合すると、ビットセグメント２２のそれ以上の降下移動は防止 される。インサート２４はビットセグメントの後面９６を集め、弾性バンド１９ ８の押圧力に抗してビットセグメント２２を半径方向外方へ拡張させるように作 用して、ビットセグメントを個々の凹部５８の中に位置決めさせる。インサート ２４は、キー溝２１８がビットセグメント２２の上をスライドしてビットセグメ ント２２を駆動副組立体１８との間に保持する装着位置となるまで、下方へ引き 続き移動される。弾性バンド１９８は、駆動副組立体１８の面４４とビットセグ メント２２の面８２との間に形成された空間内に位置する。 工具２０は次ぎにワイヤーライン２５６を介してランドリング２５２へ引かれ 、その上で個々のラッチドッグ１３８はリング２５２を通して後方へ引かれるこ とで圧縮される。工具２０は次ぎに搬送スリーブ２６０に再び侵入し、両者がド リルから完全に抜き出される。 駆動副組立体１８のまわりにロックされたビットセグメント２２が地盤を掘削 するドリルビットを形成する。標準的なコアサンプル胴体２５４が次ぎにワイヤ ーライン２５６を経てドリル１２の内部へ下ろされて、掘削した地盤のコアサン プルを保持するようになす。インサート２４はコアサンプル胴体２５４（第１０ 図および第１１図を参照）がインサートを通過できるようにする寸法である。 駆動副組立体１８およびインサート２４の間にビットセグメント２２が保持さ れてドリルビットを形成されると、ドリル１２は掘削穴の底部へ下ろされて掘削 を開始される。第１０図を参照すると、ビットクラウン７０が穴底部に接触する と、セグメント２２は駆動副組立体の面３４，４８および５２をそれぞれビット セグメントの面８６，１１２，および１１４に支持させて後方へスライドするよ うに強制される。このモード（掘削モード）では、ステップ９０はランド３２の 周りに間隔を隔てられる。ビットセグメントのスライド運動は、ビットセグメン トの面７７および８８、および駆動副組立体の面３８で容易とされ、これらの面 の全てが軸線３６と平行に延在している。 ビットセグメント２２および駆動副組立体１８の面の配置は、ビット重量およ び掘削時に生じる内部／外部の回転力を駆動副組立体１８に伝達する。更に、こ の作用は、ビットセグメントの各々の最上位置の内縁がインサート２４の外周壁 面２１２に対して僅かに内方へ押圧されるときのクランプ作用によって、インサ ート２４を所定位置にロックする。 ビットセグメント２２および駆動副組立体１８の間の、掘削時の力の伝達が第 １０図に示され、以下に説明される。矢印Ａは掘削時にストリング重量の一部が ビットクラウン７０から駆動副組立体１８へ伝達される方向を示している。この 力は駆動副組立体１８の長手方向に方向を定められて、面４８および５２に付与 される。ストリングの残りの重量は各ビットセグメントの面８６を経て第１０図 の矢印Ｆで示されるように各キー溝の表面３４へ伝達される。この力はまた、ビ ットセグメント２２を半径方向内方へ移動させて、掘削時に要求されるインサー ト２４に対するクランプ作用を与えるようになす。 クラウン７０の面１０８に作用する外部の半径方向の力は矢印Ｂで示されるよ うに面５２で駆動副組立体へ伝達される。これらの力は、駆動副組立体１８の面 ５２および４８でも支持される。ビットクラウン７０および駆動ラグ５６に作用 する内部の半径方向の力は、矢印Ｃで示されるように面４８を経て駆動副組立体 に伝達される。 コア切断時（第１１図に示される）に、ドリル１２が掘削穴の底部から持ち上 げられるとき、ビットセグメントはステップ９０がランド３２に当接するまで駆 動副組立体１８に相対的にスライドし、駆動副組立体の面４０および４６はビッ トセグメントの面８４および７８に対してそれぞれ支持される。コアサンプル胴 体２５４もビットセグメント２２の面１０２に対して力を作用させる。この力は 、掘削穴の底部へ向かって傾斜した斜め方向にて、ビットセグメント２２から駆 動副組立体１８へとそれぞれの面７７および４６；および８４および４０の間で 矢印Ｄ，ＥおよびＧで示されるように伝達される。 ビットセグメント２２および駆動副組立体１８の、それぞれ面７８および４６ の間の空間すなわち間隙（第１０図に示される）は、コア切断時にコアサンプル 胴体２５４がビットセグメント２２に力を伝達したとき、ビットセグメント２２ が半径方向外方へ撓めるようにしている。これがコア切断時にビットセグメント を軸線３６から半径方向へ拡張させて、通常のようにコアサンプル胴体リフター （図示せず）を経てコアサンプルが掘削される岩盤から切断されるようになす。 掘削時には、上述のように、各ビットセグメントの最上内縁がインサート２４ の外周壁面に対して僅かに内方へ押圧されるときのクランプ作用によって、イン サート２４がビットセグメント２２を所定位置にロックする。 回転駆動が駆動副組立体１８から駆動ラグ５６を経てビットセグメント２２へ 伝達される。 ビットの潤滑および冷却は通常の方法で行われ、流体がドリル１２の内部にポ ンプにより圧送されて、流体がビットクラウン７０まで流れることができるよう にするインサート２４内部の水通路２２２を経て循環される。しかしながら、ビ ットクラウン７０での冷却は、標準的なドリルビットで達成されるようには実質 的に困難である。本発明の装置では、隣接するビットセグメント２２の間に形成 された間隙によって、極めて幅広い水通路が自然に備えられる。 従来のドリルビットでは、比較的狭いチャンネルまたは溝がクラウンに切り欠 き形成されて、潤滑剤および冷却液の通過を可能にする。この実施例のビットセ グメント２２の間の間隙は、標準的なドリルビットと比較して、水通路幅の３０ ０％〜６００％の増大を示している。逆に、ビットクラウン７０の表面積は実質 的に減少されている。これはビットマトリックス設計の標準的な実際と反対であ る。ドリルビットセグメントのこの構造は、冷却、汚染物質のフラッシュ、およ び潤滑が有効に達成され且つポンプ圧力が低圧であれば一層効率的に掘削できる ものと考えられる。クラウン設計はまたドリル重量を小さな掘削面積に集中させ ることで高い貫入速度を与える。隣接するビットセグメントの間の極めて幅広い 水通路もまたビットクラウンのバーリングまたは掘削による異物によって生じる ビット水通路の閉塞および循環不能の問題をなくす。 ビットセグメント２２を取り外して交換するために、ドリル１２は先ず短い距 離だけ穴底部から持ち上げられてコアサンプルを岩盤２６４から切断するように なされる。このコアサンプル胴体２５４は次ぎにワイヤーライン２５６を使用し て通常の方法でドリルから取り出される。 工具２０はスリーブ１２０のカウンターツイストにより回収モードとされて、 回収凹部１３４が突起１３０に係合するようになされる。これにより、溝１５５ は回収ラッチドッグ１５４と整合され、回収ラッチドッグは完全に拡張されてス リーブ１２０の面を超えて突出するようになされる。工具２０は搬送スリーブ２ ６０に挿入されてドリル１２を通して下ろされる。ランドリング２５２に到達す ると、スリーブ２６０の止め具は一時停止されるが、工具２０は引き続きランド リング２５２を通して降下して、回収ラッチドッグ１５４および装着ラッチドッ グ１３８を露出させるのであり、これらのラッチドッグはドリル１２の内周面に 接触される。 工具２０は次ぎにインサート２４の中に入り、これにより回収ラッチドッグは インサート２４の内周面と接触することで圧縮される。装着ラッチドッグ１３８ は頂点２０６と接触して、工具を駆動副組立体１８との正確な整合状態に回転さ せる。装着ラッチドッグ１３８が平坦面２０８に底付きすると、回収ラッチドッ グ１５４は拡張してインサート２４に備えられている溝２１４の中へ入る。クレ ードル１７６は拡張位置にあり、ばね１８４は圧縮されてナット１８６は凹部１ ９２内に位置するロッキングピン（図示せず）で直線的な移動ができないように ロックされる。クレードル１７６はビットセグメント２２の中心に配置されてお り、ストップ１８２がビットクラウン７０を超えて延在する。工具２０がここで 短い距離だけワイヤーラインで持ち上げられると、回収ラッチドッグ１５４はイ ンサートを元へ引き戻し、インサート２４は駆動副組立体１８の溝６０に沿って スライドする。同時に、ビットセグメント２２は解放され、弾性バンド１９８の 収縮力によって緊縮される。工具２０を更に上方へ引き上げることにより、回収 ラッチドッグ１５４はクリップ６２のテーパー面６５で圧縮されてインサート２ ４から自動的に解除される。 工具が継続して上方へ移動すると、インサート２４を残し、回収ラッチドッグ および装着ラッチドッグの両方がドリル１２の内周壁面に接触される。ランドリ ング２５２に到達すると、装着ラッチドッグはばねの押圧力に抗して圧縮されて 、リング２５２を通過するようになされる。回収ラッチドッグ１５４を圧縮する ために、回収ラッチドッグがランドリングと当接するように面１６２はランドリ ング２５２の下端面とともに傾斜すなわちテーパーを備えており、上方への力が 加えられると回収ラッチドッグが圧縮されてランドリング２５２を通過するよう になされる。 工具２０は次ぎに搬送スリーブ２６０に再度侵入して、ソレノイドと共に地面 に引き出される。ビットセグメント２２は次ぎにクレードル１７６から取り外さ れ、新しいドリルビットがここでは駆動装置に取り付けられるようにして、取り 付けされることができる。 リーマー工具２０’、補助駆動副組立体１８’、および補助インサート２４’ の相互作用によるリーマーセグメントの作業位置のままの交換は、ビットセグメ ント２２を参照して上述したことと本質的に同じである。実質的な両者の間の相 違点は、クレードル１７６’の作動である。第２図を参照すると、リーマーセグ メント２２６はクレードル１７６の空間２２７内で交換される。装着ラッチドッ グ１３８がインサート２４’の頂点に衝突すると、スリーブ１２０’は後方すな わち上流方向へ押される。したがって、スリーブ１２０’のリップ２３２はプレ ート２３６のリップ２３８のまわりに当接する。これにより、リーマーセグメン ト２２６は斜面２２８に沿ってスライドを生じ、リップ２４０はスリーブ１２０ ’の外面から横方向へ突出するようになされる。このようにして、リップ２４０ は次ぎにランド３２’と接触して、リーマーセグメント２２６の更に下方へ向か う移動を停止させることができる。リーマーセグメントの回収はビットセグメン トの場合と同様に達成できる。 ドリル１２のリーマーセグメントを組み合わせて交換することが望まれる場合 は、標準的なリーマー１６は駆動副組立体１８ と交換される。リーマーセグメ ント２２６は典型的には工具２０’のワイヤーラインオーバーショット２３４を 工具２０のワイヤーラインアダプター１２４と連結することで同時に交換できる 。これは、工具２０および２０’の相対的な回転を許容する。リーマーセグメン トおよびビットセグメントの交換が同時に行われる一方で、リーマーセグメント はビットセグメントほど頻繁に交換されることはない。リーマーセグメントが交 換されるのでなければ、工具２０’は装着モードのまま残されて、クレードル１ ７６’にセグメント２２６は全く装填されない。 上述の説明から、本発明は従来技術より優れた多くの利点および利益を得られ ることが明白である。最も重要なことは、掘削穴からドリルストリングを抜き出 すことを必要とせずにドリルビットおよびリーマーの交換を常に容易且つ迅速に 行えることであり、これにより時間が短縮され、生産性が高まり、掘削費用が低 減されることである。ドリルビットの容易且つ簡単な交換は、また地盤の変化に 関連したドリルビットの交換を促進して、その時の地盤に対してビット硬度およ び性質を最適化させるようにする。この点に関して、ドリルビットがその時の地 盤に対して特に設計されたものでない場合には、その地盤を通してｌメートルに も達しない深さを掘削したときに、ドリルビットは完全に磨耗したことを知るこ とになる。更に、駆動副組立体のキー溝およびインサート輪郭に関連したドリル ビットの独特な形状輪郭は、以下の主要な機能を果たす。すなわち、 1. ビットセグメントおよび駆動副組立体のテーパー面は、コアサンプルの切 断および取り外しのためにドリルストリングを持ち上げるとき、ビットクラウン に作用する荷重力を、駆動副組立体１８を経て均等に伝達し、これによりビット セグメント２２のスナップ破断（ｓｎａｐｐｉｎｇ）の可能性を排除する。 2. 駆動ラグ５６およびインサート２４に関連してビットセグメント２２の側 面７４の面が掘削時に発生するドリルストリング重量および回転力を駆動副組立 体全体を経て均等に伝達する。 3. 駆動副組立体１８およびビットセグメントの面は、掘削作業が掘削モード から、装着および取り外し時のビットセグメントのスナップオーバー式ロッキン グおよびロッキング解除を容易にするコア切断モードに切り替えられたときに、 ビットセグメントが駆動副組立体１８とインサート２４との間をスライドできる ようにする。 4. 駆動副組立体１８およびビットクラウン７０の面は、掘削作業時に発生す る内部／外部の半径方向力に逆作用する。 5. 駆動副組立体内部に対するビットセグメントのスライド嵌合且つ非密着嵌 合は、挿入および引き戻しを容易にさせる。これは掘削流体または破片で部品が 汚れることに関係する問題を解消する。 6. ねじ結合に替えて組み合うテーパー面を使用したことで、各ビットセグメ ント２２の全長に沿って設計強度を最大にするための非常に頑丈且つ簡単なビッ トセグメント設計を得る。 7. 駆動副組立体１８の設計において与えられ、ドリルが掘削穴の底部から持 ち上げられたとき、または掘削穴の底部に係合したときに生じる前後の移動は、 ビットセグメントの汚れを自動的且つ連続的に取り除く。ドリルのある種の構成 において生じ得るような汚染等により発生するビットセグメントの あらゆる詰まりも自動的に修正される。 8. ビットセグメントの面とキー溝面との間の相互作用もまた、インサート２ ４を掘削モードに自動的にロックし、ビットクラウン７０の移動は掘削穴の底部 に接触し、またインサートを解放して、ドリルストリングは掘削穴の底部から持 ち上げられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１２月２９日 【補正内容】 つ緊縮することのできる緊縮式ドリルビットを使用することによって、ドリルス トリングを掘削穴から抜き出す必要性をなくす幾つかの試みがこれまで行われて きた。しかしながら、これらの試みは様々な理由によって商業的に成功するとは 立証されていない。これらの理由には、設計および適用が極めて困難なために非 常に多くの故障モードが生じて、および（または）製造や、運用状態の維持が高 価になること；ドリルビットセグメントにバリ（ｂｕｒｒｉｎｇ）を生じたり詰 まらせる掘削流体および異物で閉塞する傾向があること；ドリルストリングとの 係合によりドリルビットセグメントの整合不良が生じること；ドリルストリング の内管に対してドリルビットが取り付けられるためにコアサンプルの直径が小さ くなること；貫入速度が低下すること；およびドリルビットセグメントが個別に 破損することが含まれる。発明の概要 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点の少なくとも１つの解決を試みる装 置であって、地中ドリル用のドリルビットおよび（または）リーマーを作業位置 のままで交換する装置を提供することである。 本発明によれば、地中ドリル用の複数のセグメントで構成された掘削手段を作 業位置のままで交換する装置であって、 前記地中ドリルの下端部に連結されるようになされた管状部材であって、前記 セグメントが地面に接触する掘削位置に前記セグメントを座着させるために、内 壁面に沿って円周方向に形成された座着手段を備えた管状部材と、 前記管状部材の中に保持される実質的に円筒形のインサートであって、前記イ ンサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めして該セグメントを前記イ ンサートと前記管状部材との間にて前記掘削位置に保持する装着位置と、前記イ ンサートおよび前記管状部材の間から前記セグメントを解放するために前記イン サートが引き戻された回収位置との間を移動可能であり、これにより前記セグメ ントは交換のために回収することができるようになすインサート。 前記座着手段は、前記管状部材の前記内周壁面に形成された一連のテーパーを 付された平坦面を含むことが好ましい。 前記掘削手段はドリルビットであり、前記セグメントはビットセグメントであ り、前記ビットセグメントは一連のテーパーを付された平坦面を備えていて、こ れらの面は前記ビットセグメントが前記インサートと前記管状部材との間に保持 されたときに前記管状部材に形成されている一連の面と向き合わされるようにな されており、前記一連の面の各々は、掘削位置において前記ドリルが掘削する穴 の底部から持ち上げられること、および底部へ下ろされることに応答して、前記 ビットセグメントが前記管状部材に相対的にスライドできるように付形されて配 置されていることが好ましい。 前記一連の面は、前記ドリルがコアサンプリングドリルとして使用され、コア サンプルを切断するために前記穴の底部から持ち上げられるとき、前記ビットセ グメントの下端部が前記管状部材の長手方向の中心軸線から半径方向へ撓んで、 前記管状部材の前記内周壁面に当接できるように更に付形されて配置されている ことが好ましい。 前記座着手段は各セグメントの上端部と係合される前記管状部材の前記内周壁 面に沿って円周方向に延在されたランドを含み、前記ランドは前記管状部材に形 成されたテーパーを付された前記平坦面の最上位置の１つに隣接してそれより上 方に配置されることが好ましい。 前記装置は、前記管状部材へ前記セグメントを搬入し、また該部材からセグメ ントを搬出するために前記地中ドリルを通して前記管状部材の内部を移動できる 寸法とされた工具であって、セグメントが前記工具に装填されて前記管状部材に 装着されるようになされる装着モードと、前記工具にセグメントがなく、前記管 状部材に既に装着されているセグメントを回収するようになされる回収モードと の間で切り替え可能であり、前記工具は前記インサートと係合するための係合手 段を備えていて、これにより前記工具が前記装着位置と前記回収位置との間で前 記インサートを移動させることができるようになされており、 新しいセグメントは、前記工具を前記装着モードに切り替え、前記インサート の下端部を超えて延在して前記係合手段が前記インサートと係合する位置まで前 記工具をドリルの内部に下ろすことによって装着できるのであり、これにおいて 前記工具の更に下方へ向かう移動が前記インサートを前記装着位置へ移動させ、 この装着位置で前記インサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めする とともに該セグメントを前記インサートと前記管状部材との間で前記掘削位置に 保持するのであり、その後前記工具は掘削を進めるために抜き出されることので きるようになされることが、好ましい。 前記工具は前記インサートと係合する装着ラッチ手段および回収ラッチ手段を 含み、前記工具が前記装着モードにあるときは前記装着ラッチ手段が作動可能で 前記回収ラッチ手段は作動不能であり、また前記工具が前記回収モードにあると きは前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の両方とも作動可能とされ、 前記装着ラッチ手段は前記工具がドリルの内部に下ろされたときに前記インサー トと係合し、また前記回収ラッチ手段は前記工具が第１の距離だけ引き上げられ るときに前記インサートに係合して該インサートを第１の距離だけ引き上げるよ うにさせ、前記回収ラッチ手段は前記工具を前記第１の距離より大きく引き上げ られることで前記インサートから自動的に解除されるようになされることが好ま しい。 前記工具は前記装着モードと回収モードとの間で該工具を切り替えるためのモ ード選定手段を含み、該モード切り替えすなわち選定手段は前記工具の本体部分 にスライド可能且つ回転可能に取り付けられた選定スリーブを含み、該選定レバ ーは前記装着ラッチ手段および回収ラッチ手段がそれぞれ通って突出できるよう にする装着開口および回収開口を備えており、前記選択スリーブは前記装着開口 が前記装着ラッチ手段の上に位置され且つ回収開口は前記回収ラッチ手段に対し て半径方向に偏倚された装着モードに対応する第１の位置、また前記装着開口お よび前記回収開口がそれぞれ前記装着ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の上 に位置された前記回収モードに対応する第２の位置から、回転できることが好ま しい。 前記装着ラッチ手段は、例えば前記インサートの上端部の近くに形成された１ つまたはそれ以上の当接面に当接することによって該インサートと係合すること が好ましい。 前記インサートの前記上端部は、前記装着ラッチ手段が該上端部に係合すると きに前記工具がその長手軸線のまわりに回転して該工具、インサートおよびセグ メントを整合させることができるように付形され、これにより前記セグメントが 前記インサートと前記管状部材との間に装着されるか、またはその間から回収で きることが好ましい。 前記インサートは前記回収ラッチ手段と係合する第１止め具を更に備えており 、また前記装置は、前記工具が前記第１の距離を超えて引き上げられたときに前 記回収ラッチ手段を前記第１止め具から解除するための手段を更に含むことが好 ましい。 前記解除手段は、前記回収ラッチ手段を圧縮するためのテーパー面を含むこと が好ましい。 前記工具は前記管状部材へまたは該部材から前記セグメントを搬送するために セグメントを載荷できるキャリヤを含み、また前記工具が前記インサートに係合 するときに、該工具本体と相対的に前記セグメントをスライドさせるように該工 具が作動可能であり、これにより前記セグメントの上端部が前記工具の横方向に 延在して前記座着手段および前記インサートを係合させるようにできることが好 ましい。 前記キャリヤ手段はクレードルを含み、該クレードルのまわりで前記セグメン トは半径方向に間隔を隔てられており、前記クレードルは前記工具が装着モード にあって該工具が前記インサートに係合しているときに、該工具の一部に相対的 にスライド可能であり、これにより前記クレードルと前記工具の一部との相対的 なスライド動作によって前記セグメントの前記上端部が前記工具の横方向に延在 して前記座着手段および前記インサートに係合するようになされることが好まし い。 前記装置は前記セグメントを前記工具上に保持するための該セグメントを取り 巻く弾性バンドを更に含み、該弾性バンドは前記セグメントが前記掘削位置に保 持されているときに該セグメントを前記管状部材の中心軸線へ向けて押圧するよ うに作用し、これにより該セグメントの回収時には前記弾性バンドが該セグメン トの前記工具上への緊縮を助成するようになすことが好ましい。 前記クレードルは、前記工具の前記本体部分のテーパー下端部から延在し且つ 前記本体部分の穴の内部にスライド可能に収容された細長いシャンクと、前記シ ャンクを前記穴の内部へ引っ込めるように作用する押圧手段とを含み、前記装着 モードにあって前記工具が前記インサートに係合するより前は前記押圧手段は圧 縮状態に保持され、また前記シャンクは前記穴から突出してセグメントの上端部 が前記テーパー端部に係止するようにされており、また前記工具が前記インサー トに係合することで前記押圧手段は圧縮状態から解放され、これにより前記シャ ンクを前記穴内に引っ込めて、これにより前記セグメントの上端部は前記テーパ ー端部に沿ってスライドして前記工具の横方向へ延在するようになされることが 好ましい。 前記選択スリーブは前記押圧手段を圧縮状態に保持するために第２止め具手段 を作動させるようになされており、これにおいて前記選択スリーブは前記装着ラ ッチ手段と連結され、前記装着ラッチ手段が前記インサートに係合するときに前 記選択スリーブが前記工具本体と相対的にスライドして前記第２止め具手段を解 除して、前記押圧手段の伸長および前記シャンクの前記穴内への収納を可能にす ることが好ましい。 代替実施例において、この装置は、地中ドリルにおける複数の単独部材で構成 されたリーマーを作業位置のまま交換することに使用できる。この実施例では、 クレードルは前記工具本体部分に形成された複数の凹部を含み、各凹部の上端部 は該本体の外面へ至る斜面を備えており、また選択スリーブは前記装着モードお よび回収モードの両方において前記セグメント上に位置される複数の開口を備え ており、半径方向内方へ向かうリップが各開口の下端部に備えられて各セグメン トの下端部に当接するようになされており、これにより装着モードにおいて前記 装着ラッチ手段が前記インサートを工具に係合させるとき、選択スリーブは工具 本体に相対的にスライドして前記リップが前記セグメントを押圧できるように、 またセグメントの上端部が前記斜面に沿ってスライドして工具を超えて横方向に 延在し、これにより座着手段およびインサートに係合することができるようにな される。この実施例では、座着手段は複数の前記管状部材のまわりに半径方向に 形成された複数の切り欠きを含み、これらの切り欠きを通してセグメントの掘削 面が突出して地盤を掘削できることが有利である。 更に他の実施例において、ドリルビットが複数のビットセグメントで構成され 、またリーマーが複数のリーマーセグメントで構成されている地中ドリル用のド リ ルビットおよびリーマーの両方を作業位置のままで交換するための組み合わされ た装置が想定されており、この組み合わされた装置はビットセグメントを交換す るための第１副装置と、前記リーマーセグメントを交換するための第２副装置と を含み、各副装置は本発明の第１の概念による管状部材と、インサートとを含ん でおり、これにおいて第２副装置の管状部材はドリルの下端部に連結され、第１ 副装置の管状部材は第２副装置の管状部材に連結されて、ドリルビットおよびリ ーマーの両方が同時に交換できるようになされる。図面の簡単な説明 本発明の実施例が添付図面を参照して単なる例としてここで説明される。図面 において、 第１図は、地中ドリル内部に配置された装置の第１の実施例の側立面図； 第２図は、第１図に示された装置に使用されている工具の側立面図； 第３図は、第２図に示された工具の長手方向断面図、 第４ａ図は、第２図および第３図に示された工具の選択スリーブめ側立面図； 第４ｂ図は、第４ａ図に示された選択スリーブの端面図； 第４ｃ図は、第４ａ図に示された選択スリーブの反対側の端面の図； 第４ｄ図は、第４ａ図に示されたＢ−Ｂの断面図； 第４ｅ図は、第４ａ図に示されたＣ−Ｃの断面図； 第４ｆ図は、第４ｂ図に示されたＡ−Ａの断面図； 第４ｇ図は、第４ａ図に示されたＤ−Ｄの断面図； 第５ａ図は、第１図に示された装置に使用されたインサートの側立面図； 第５ｂ図は、第５ａ図に示されたインサートの一端部の図； 第５ｃ図は、第５ａ図に示されたインサートの反対側の端面の図； 第６ａ図は、第１図に示された装置に使用された管状部材の長手方向断面図； 第６ｂ図は、第６ａ図に示された管状部材の一端部の図； 第６ｃ図は、第６ａ図に示された管状部材の反対側の端面の図； ６ｄ図は、第６ａ図に示された管状部材の下側部分の図； 第７ａ図は、第１図に示された装置に使用されたビットセグメントの側面図； 第７ｂ図は、第６ａ図に示されたビットセグメントの頂面図； 第７ｃ図は、第７ａ図および第７ｂ図に示されたビットセグメントの端面図； 第８ａ図は、第１図に示された装置に使用されたロッキングクリップの頂面図 ； 第８ｂ図は、第６ａ図に示されたロッキングクリップ側面図； 第９図は、この装置の下端部の拡大した部分的断面図； 第１０図は、インサートによりビットセグメントが掘削位置にロックされた、 掘削モードのドリルの端部の断面図、 第１１図は、第１０図に示されたドリルストリングであるが、ドリルストリン グが掘削穴の底部から引き上げられて示された図； 第１２図は、本発明の第２の実施例に使用された工具の断面図； 第１３図は、本発明の第２の実施例に使用されたリーマーセグメントの頂面図 ； 第１４図は、リーマーセグメントが掘削位置に保持された本発明の第２の実施 例の部分的な断面図； 第１５図は、第１図に示された装置のための搬送スリーブの側面図；および 第１６図は、第１図に示された装置の搬送スリーブ用の錘の側面図である。好適例の詳細な説明 第１図は地中ドリル１２のドリルビットの形態をなす掘削手段を作業位置のま ま交換する第１の実施例の装置１０を示している。ドリルビット１２は複数のド リルロッド１４が相互連結されて構成されており、これらのドリルロッドが一緒 になってドリルストリングを形成している。掘削穴の周壁面を削るための標準的 なリーマー１６が最下ロッド１４の自由端部に螺合されている。 この装置１０は複数の独立しているが相互に作用する部材を含み、これらの部 材には、ドリル１２の下端部に連結されるようになされた駆動組立体１８の形態 をした管状部材、ドリル１２を通して移動できる寸法とされて、ドリルビットセ 請求の範囲 1. 地中ドリルにおける複数セグメントで構成された掘削手段を作業位置で交 換する装置であって、 前記地中ドリルの下端部に連結されるようになされた管状部材であって、前記 セグメントが地面に接触する掘削位置に前記セグメントを座着させるために、内 壁面に沿って円周方向に形成された座着手段を備えた管状部材と、 前記管状部材の中に保持される実質的に円筒形のインサートであって、前記イ ンサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めして該セグメントを前記イ ンサートと前記管状部材との間にて前記掘削位置に保持する装着位置と、前記イ ンサートおよび前記管状部材の間から前記セグメントを解放するために前記イン サートが引き戻された回収位置との間を移動可能であり、これにより前記セグメ ントが交換のために回収できるようになされたインサートとを含む装置。 2. 請求項１に記載の装置であって、前記座着手段が前記管状部材の前記内周 壁面に形成された一連のテーパーを付された平坦面を含んでいる装置。 3. 請求項２に記載の装置であって、前記掘削手段はドリルビットであり、前 記セグメントはビットセグメントであり、前記ビットセグメントが前記インサー トと前記管状部材との間に保持されたときに該管状部材に形成されている一連の 平坦面と向かい合う一連のテーパー平坦面を該ビットセグメントが備えており、 前記一連の面の各々は、前記掘削位置において、前記ドリルが掘削する穴の底部 からドリルが持ち上げられること、および底部へドリルが降下されることに応答 して、前記ビットセグメントが前記管状部材に相対的にスライドできるように付 形されて配置された装置。 4. 請求項３に記載の装置であって、前記一連の面は更に、前記ドリルがコア サンプリングドリルとして使用され、コアサンプルを切断するために前記穴の底 部から持ち上げられるときに、前記ビットセグメントの下端部が該管状部材の中 心軸線から半径方向へ撓んで前記管状部材の前記内周壁面に当接するように、付 形されて配置された装置。 5. 請求項４に記載の装置であって、各々のセグメントが前記地面に支持され て掘削する掘削面および各ビットセグメントの複数の前記一連の面が形成された 反対側の面を有するクラウンと、前記管状部材の下端部であって、前記地中ドリ ルが穴を掘削するために使用されて前記セグメントに支持されたときに前記反対 側の面と組み合うように付形された下端部とを含み、使用時に前記ビットクラウ ンに対して半径方向内方へ作用する力が前記反対側の面と前記管状部材の下端部 との組み合う面を経て前記管状部材へ伝達されるようになされた装置。 6. 請求項５に記載の装置であって、前記地中ドリルが穴の掘削に使用された ときに、前記ビットセグメントの上端部が半径方向内方へ押圧されて、これによ り前記インサートに対してクランプするように作用するように、前記一連の面が 更に付形されて配置された装置。 7. 請求項６に記載の装置であって、前記座着手段が前記セグメントの下方へ の移動を防止するために各セグメントの上端部と係合するように前記管状部材の 前記内周壁面に沿って円周方向に延在したランドを含み、前記ランドが前記管状 部材に形成されている前記テーパー付きの平坦面の最上位置の１つに隣接してそ の上方に配置されている装置。 8.請求項７に記載の装置であって、前記地中ドリルを通して前記管状部材の内 部へ移動できる寸法とされて、前記管状部材へまた該部材から前記セグメントを 搬送するようになされる工具を更に含み、前記工具はセグメントが前記管状部材 に対する装着のために前記工具に装填される装着モードと、前記工具に既に取り 付けられているセグメントの回収のための工具にセグメントのない回収モードと の間で切り替え可能であり、前記工具は前記インサートと係合する係合手段を備 えており、これにより前記工具が前記装着位置と前記回収位置との間で前記イン サートを移動できるようになされた装置。 9. 請求項８に記載の装置であって、前記工具は前記係合手段が前記インサー トに係合するときに工具の一部が前記インサートの下端部を通して延在するよう に更に寸法決めされており、これにより使用時に、前記掘削位置に装着されて前 記管状部材の内部に前記インサートにより保持されているセグメントが、前記工 具を前記回収モードに切り替えて該工具を前記ドリルに挿入するように降下させ 、前記工具の前記一部が前記インサートの下端部を超えて延在して前記係合手段 が 前記インサートと係合する位置まで降下させた後、前記工具を引き上げて、前記 セグメントが前記工具の前記一部の上に緊縮でき且つ前記ドリルから前記工具を 引き出して回収できる前記回収位置へと前記インサートを移動させることによっ て、回収できるようになされ、また 新しいセグメントは、前記工具を前記装着モードに切り替えて該工具を前記ド リルの内部へ下ろし、前記工具の前記一部が前記インサートの下端部を超えて延 在して前記係合手段が前記インサートに係合する位置まで降下させることによっ て装着できるようになされ、これにおいて前記工具のそれ以上の下方への移動が 前記インサートを前記装着位置へ移動させ、この位置で前記インサートが前記セ グメントを前記座着手段に位置決めするとともに、前記セグメントを前記インサ ートと前記管状部材との間で掘削位置に保持するようになされている装置。 10. 請求項９に記載の装置であって、前記係合手段は前記インサートと係合 する装着ラッチ手段および回収ラッチ手段を含み、前記工具が前記装着モードに あるときは前記装着ラッチ手段が作動可能で前記回収ラッチ手段は作動不能であ り、また前記工具が前記回収モードにあるときは前記装着ラッチ手段および前記 回収ラッチ手段の両方とも作動可能とされ、前記装着ラッチ手段は前記工具がド リルの内部に下ろされたときに前記インサートと係合し、また前記回収ラッチ手 段は前記工具が第１の距離だけ引き上げられるときに前記インサートに係合して 該インサートを第１の距離だけ引き上げるようにさせ、前記回収ラッチ手段は前 記工具を前記第１の距離より大きく引き上げられることで前記インサートから自 動的に解除されるようになされた装置。 11. 請求項１０に記載の装置であって、前記工具は前記装着モードと回収モ ードとの間で該工具を切り替えるためのモード選定手段を含み、該モード切り替 えすなわち選定手段は前記工具の本体部分にスライド可能且つ回転可能に取り付 けられた選定スリーブを含み、該選定レバーは前記装着ラッチ手段および回収ラ ッチ手段がそれぞれ通って突出できるようにする装着開口および回収開口を備え ており、前記選択スリーブは前記装着開口は前記装着ラッチ手段の上に位置され 且つ回収開口は前記回収ラッチ手段に対して半径方向に偏倚された装着モードに 対応する第１の位置、また前記装着開口および前記回収開口がそれぞれ前記装着 ラッチ手段および前記回収ラッチ手段の上に位置された前記回収モードに対応す る第２の位置から、回転することができる装置。 12. 請求項１１に記載の装置であって、前記装着ラッチ手段は、例えば前記 インサートの上端部の近くの１つまたはそれ以上の当接面に当接することによっ て該インサートと係合する装置。 13. 請求項１２に記載の装置であって、前記インサートの前記上端部は、前 記装着ラッチ手段が該上端部に接触するときに前記工具がその長手軸線のまわり に回転して該工具、インサートおよびセグメントを整合させて、前記インサート および前記管状部材の間に前記セグメントを装着し、またその間からセグメント を回収することができるように付形された装置。 14. 請求項１３に記載の装置であって、前記インサートの前記上端部が２つ の対向する頂点を備えており、これらの頂点は装着ラッチ手段と接触したときに 前記工具の回転を引き起こし、前記当接面は前記頂点の隣接する下端部の間に別 個に位置決めされるようになされた装置。 15. 請求項１４に記載の装置であって、前記インサートは前記回収ラッチ手 段と係合する第１止め具を更に備えており、また前記装置は、前記工具が前記第 １の距離を超えて引き上げられたときに前記回収ラッチ手段を前記第１止め具か ら解除するための手段を更に含む装置。 16. 請求項１５に記載の装置であって、前記解除手段が前記回収ラッチ手段 を圧縮するためのテーパー面を含む装置。 17. 請求項１６に記載の装置であって、前記工具は前記管状部材へまたは該 部材から前記セグメントを搬送するためにセグメントを載荷できるキャリヤを含 み、また前記工具が前記インサートに係合するときに、該工具本体と相対的に前 記セグメントをスライドさせるように該工具が作動可能であり、これにより前記 セグメントの上端部が前記工具の横方向に延在して前記座着手段および前記イン サートを係合させるようになされた装置。 18. 請求項１７に記載の装置であって、前記キャリヤ手段はクレードルを含 み、該クレードルのまわりで前記セグメントは半径方向に間隔を隔てられており 、前記クレードルは前記工具が装着モードにあって該工具が前記インサートに係 合 しているとき、該工具の一部に相対的にスライド可能であり、これにより前記ク レードルと前記工具の一部との相対的なスライド動作によって前記セグメントの 前記上端部が前記工具の横方向に延在して前記座着手段および前記インサートに 係合するようになされた装置。 19. 請求項１８に記載の装置であって、前記装置は前記セグメントを前記工 具上に保持するための該セグメントを取り巻く弾性バンドを更に含み、該弾性バ ンドは前記セグメントが前記切削位置に保持されているときに該セグメントを前 記管状部材の中心軸線へ向けて押圧するように作用し、これにより該セグメント の回収時には前記弾性バンドが該セグメントの前記工具上への緊縮を助成するよ うになされた装置。 20. 請求項１８に記載の装置であって、前記クレードルは、前記工具の前記 本体部分のテーパー下端部から延在し且つ前記本体部分の穴内にスライド可能に 収容された細長いシャンクと、前記シャンクを前記穴の中に引っ込めるように作 用する押圧手段とを含み、これにおいて前記装着モードにあって前記工具が前記 インサートに係合するより前は前記押圧手段は圧縮状態に保持され、また前記シ ャンクは前記穴から突出してセグメントの上端部が前記テーパー端部に係止する ようにされており、また前記工具が前記インサートに係合することで前記押圧手 段は圧縮状態から解除され、これにより前記シャンクを前記スライド通路内に引 っ込めて、これにより前記セグメントの上端部が前記テーパー端部に沿ってスラ イドして前記工具の横方向へ延在するようになされた装置。 21. 請求項２０に記載の装置であって、前記選択スリーブは前記押圧手段を 圧縮状態に保持するために第２止め具手段を作動させるようになされており、こ れにおいて前記選択スリーブは前記装着ラッチ手段と連結され、前記装着ラッチ 手段が前記インサートに係合するときに前記選択スリーブが前記工具本体と相対 的にスライドして前記第２止め具手段を解除して、前記押圧手段の伸長および前 記シャンクの前記穴内への収納を可能にするようにされた装置。 22. 請求項１８に記載の装置であって、クレードルは前記工具本体部分に形 成された複数の凹部を含み、各凹部の上端部は該本体の外面へ至る斜面を備えて おり、また選択スリーブは前記装着モードおよび回収モードの両方において前記 セグメント上に位置される複数の開口を備えており、半径方向内方へ向かうリッ プが各開口の下端部に備えられて各セグメントの下端部に当接するようになされ ており、これにより装着モードにおいて前記装着ラッチ手段が前記インサートを 工具に係合させるとき、選択スリーブは工具本体に相対的にスライドして前記リ ップが前記セグメントを押圧できるように、またセグメントの上端部が前記斜面 に沿ってスライドして工具を超えて横方向に延在し、これにより座着手段および インサートに係合することができるようになされた装置。 23. 請求項２２に記載の装置であって、座着手段は複数の前記管状部材のま わりに半径方向に形成された複数の切り欠きを含み、これらの切り欠きを通して セグメントの掘削面が突出して地盤を掘削できるようになされた装置。 24. 請求項２３に記載の装置であって、前記掘削する装置が複数の前記セグ メントで構成されたリーマーである装置。 25. ドリルビットが複数のビットセグメントで構成され、またリーマーが複 数のリーマーセグメントで構成されている地中ドリル用のドリルビットおよびリ ーマーを作業位置のままで交換するための組み合わされた装置であって、この組 み合わされた装置はビットセグメントを交換するための第１副装置と、前記リー マーセグメントを交換するための第２副装置とを含み、各副装置は請求項１によ る管状部材と、インサートとを含んでおり、これにおいて第２副装置の管状部材 は前記ドリルの下端部に連結され、第１副装置の管状部材は第２副装置の管状部 材に連結され、これにより使用時にドリルビットおよびリーマーの両方が同時に 交換できるようになされた装置。 【図３】 【図７】 【図８】 【図１０】 【図１１】 【図１２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ＰＭ ４１５９ (32)優先日 1994年３月２日 (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ， ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 イーガン，マチュー バンス オーストラリア国6155 ウエスタン オー ストラリア，リーミング，サン ミゲル ドライブ 21 【要約の続き】 トセグメント（２２）の上に位置される一連のキー溝 （２１８）を一端部に備えている。インサート（２４） は、駆動副組立体（１８）の内部に常に保持される。ビ ットセグメント（２２）は工具（２０）により駆動副組 立体（１８）へと運ばれ、インサート（２４）で所定位 置に位置決めされる。工具（２０）は次ぎに抜き出され て、ドリル（１２）が通常のように作動される。ビット セグメント（２２）を回収するために、工具（２０）は ドリルの中に再度下ろされた後、インサート（２４）を 回収するために必要とされる短い距離を引き上げられ て、ビットセグメント（２２）がクレードル（１７６） 上に緊縮できるようになされるとともに、ドリル（１ ２）から回収できるようになされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 地中ドリルにおける複数セグメントで構成された掘削手段を作業位置で交 換する装置であって、 前記地中ドリルの下端部に連結されるようになされた管状部材であって、前記 セグメントが地面に接触する掘削位置に前記セグメントを座着させるために、内 壁面に沿って円周方向に形成された座着手段を備えた管状部材と、 前記管状部材へ前記セグメントを搬入し、また前記管状部材からセグメントを 搬出するために前記地中ドリルを通して前記管状部材の内部を移動できる寸法と された工具であって、セグメントが前記工具に装填されて前記管状部材に装着さ れるようになされる装着モードと、前記工具にセグメントがなく、前記管状部材 に既に装着されているセグメントを回収するようになされる回収モードとの間で 切り替え可能な前記工具と、 前記管状部材の中に保持される実質的に円筒形のインサートであって、前記イ ンサートが前記セグメントを前記座着手段に位置決めして該セグメントを前記イ ンサートと前記管状部材との間にて前記掘削位置に保持する装着位置と、前記イ ンサートおよび前記管状部材の間から前記セグメントを解放するために前記イン サートが引き戻された回収位置との間を前記工具によって移動可能であり、内部 に前記工具が延在することを許容する寸法とされ、また前記工具と互いに係合す るようになされているインサートとを含み、 これにより、使用時に、掘削位置に装着されて前記インサートにより前記管状 部材内に保持されているセグメントは、前記工具を前記取り外しモードに切り替 え、前記工具が内部を通って前記インサートに係合する位置まで前記工具を前記 ドリルの内部に下ろし、そして前記インサートを上方へ引っ張り、前記セグメン トが前記工具上に緊縮されて保持でき且つ前記工具を前記ドリルから引き抜くこ とで該セグメントを回収できる前記回収位置へ前記インサートを移動させること によって、回収されることができるのであり、また新しいセグメントは、前記工 具を前記装着モードに切り替え、前記工具が内部を通って前記インサートと係合 する位置まで前記工具をドリルの内部に下ろすことによって装着できるのであり 、 これにおいて前記工具の更に下方へ向かう移動が前記インサート前記装着位置へ 移動させ、この装着位置で前記インサートが前記セグメントを前記座着手段に位 置決めするとともに該セグメントを前記インサートと前記管状部材との間で前記 掘削位置に保持するのであり、その後前記工具は掘削を進めるために抜き出され ることのできるようになされた装置。 2. 請求項１に記載の装置であって、前記工具は前記インサートと係合する装 着ラッチ手段および回収ラッチ手段を含み、前記工具が前記装着モードにあると きは前記装着ラッチ手段が作動可能で前記回収ラッチ手段は作動不能であり、ま た前記工具が前記回収モードにあるときは前記装着ラッチ手段および前記回収ラ ッチ手段の両方とも作動可能とされ、前記装着ラッチ手段は前記工具がドリルの 内部に下ろされたときに前記インサートと係合し、また前記回収ラッチ手段は前 記工具が第１の距離だけ引き上げられるときに前記スリーブに係合して該インサ ートを第１の距離だけ引き上げるようにさせ、前記回収ラッチ手段は前記工具を 前記第１の距離より大きく引き上げられることで前記インサートから自動的に解 除されるようになされた装置。 3. 請求項２に記載の装置であって、前記工具は前記装着モードと回収モード との間で該工具を切り替えるためのモード選定手段を含み、該モード切り替えす なわち選定手段は前記工具の本体部分にスライド可能且つ回転可能に取り付けら れた選定スリーブを含み、該選定レバーは前記装着ラッチ手段および回収ラッチ 手段がそれぞれ通って突出できるようにする装着開口および回収開口を備えてお り、前記選択スリーブは前記装着開口は前記装着ラッチ手段の上に位置され且つ 回収開口は前記回収ラッチ手段に対して半径方向に偏倚された装着モードに対応 する第１の位置、また前記装着開口および前記回収開口がそれぞれ前記装着ラッ チ手段および前記回収ラッチ手段の上に位置された前記回収モードに対応する第 ２の位置から、回転できるようになされた装置。 4. 請求項３に記載の装置であって、前記装着ラッチ手段は、例えば前記イン サートの上端部に当接することによって該インサートと係合する装置。 5. 請求項４に記載の装置であって、前記インサートの前記上端部は、前記装 着ラッチ手段が該上端部に係合するときに前記工具がその長手軸線のまわりに回 転して該工具を前記座着手段に整合させることができるように付形され、これに より前記セグメントが装着のために前記座着手段に位置決めでき、また回収のた めに前記座着手段から前記工具上で緊縮できるようになされた装置。 6. 請求項５に記載の装置であって、前記インサートは前記回収ラッチ手段と 係合する第１止め具を更に備えており、また前記装置は、前記工具が前記第１の 距離を超えて引き上げられたときに前記回収ラッチ手段を前記第１止め具から解 除するための手段を更に含む装置。 7. 請求項６に記載の装置であって、前記解除手段が前記回収ラッチ手段を圧 縮するためのテーパー面を含む装置。 8. 請求項７に記載の装置であって、前記工具は前記管状部材へまたは該部材 から前記セグメントを搬送するためにセグメントを載荷できるキャリヤを含み、 また前記工具が前記インサートに係合するときに、該工具本体と相対的に前記セ グメントをスライドさせるように該工具が作動可能であり、これにより前記セグ メントの上端部が前記工具の横方向に延在して前記座着手段および前記インサー トを係合させるようになされた装置。 9. 請求項８に記載の装置であって、前記キャリヤ手段はクレードルを含み、 該クレードルのまわりで前記セグメントは半径方向に間隔を隔てられており、前 記クレードルは前記工具が装着モードにあって該工具が前記インサートに係合し ているとき、該工具の一部に相対的にスライド可能であり、これにより前記クレ ードルと前記工具の一部との相対的なスライド動作によって前記セグメントの前 記上端部が前記工具の横方向に延在して前記座着手段および前記インサートに係 合するようになされた装置。 10. 請求項９に記載の装置であって、前記座着手段は前記管状部材の前記内 壁面に沿って円周方向に延在するランドを含み、これにより使用時に、前記セグ メントの前記上端部は前記工具の横方向へ延在されたときに前記ランドに係合で き、該セグメントのそれ以上の降下移動を防止するようになされた装置。 11. 請求項１０に記載の装置であって、前記装置は前記セグメントを前記工 具上に保持するための該セグメントを取り巻く弾性バンドを更に含み、該弾性バ ンドは前記セグメントが前記掘削位置に保持されているときに該セグメントを前 記管状部材の中心軸線へ向けて押圧するように作用し、これにより該セグメント の回収時には前記弾性バンドが該セグメントの前記工具上への緊縮を助成するよ うになされた装置。 12. 請求項１１に記載の装置であって、前記座着手段が前記管状部材の前記 内周壁面に形成された一連のテーパーを付された平坦面を含んでいる装置。 13. 請求項１２に記載の装置であって、前記掘削手段はドリルビットであり 、前記セグメントはビットセグメントであり、前記ビットセグメントが前記イン サートと前記管状部材との間に保持されたときに該管状部材に形成されている一 連の平坦面と向かい合う一連のテーパー平坦面を該ビットセグメントが備えてお り、前記一連の面の各々は、前記掘削位置において、前記ドリルが掘削する穴の 底部からドリルが持ち上げられること、および底部へドリルが降下されることに 応答して、前記ビットセグメントが前記管状部材に相対的にスライドできるよう に付形されて配置された装置。 14. 請求項１３に記載の装置であって、前記一連の面は更に、前記ドリルが コアサンプリングドリルとして使用され、コアサンプルを切断するために前記穴 の底部から持ち上げられるときに、前記ビットセグメントの下端部が該管状部材 の前記中心軸線から半径方向へ撓んで前記管状部材の前記内周壁面に当接するよ うに、付形されて配置された装置。 15. 請求項１４に記載の装置であって、各々のセグメントが前記地面に支持 されて掘削する掘削面および各ビットセグメントの複数の前記一連の面が形成さ れた反対側の面を有するクラウンと、前記管状部材の下端部であって、前記地中 ドリルが穴を掘削するために使用されて前記セグメントに支持されたときに前記 反対側の面と組み合うように付形された下端部とを含み、使用時に前記ビットク ラウンに対して半径方向内方へ作用する力が前記反対側の面と前記管状部材の下 端部との組み合う面を経て前記管状部材へ伝達されるようになされた装置。 16. 請求項１５に記載の装置であって、前記地中ドリルが穴の掘削に使用さ れたときに、前記ビットセグメントの上端部が半径方向内方へ押圧されて、これ により前記インサートに対してクランプするように作用するように、前記一連の 面が更に付形されて配置された装置。 17. 請求項１０に記載の装置であって、前記クレードルは、前記工具の前記 本体部分のテーパー下端部から延在し且つ前記本体部分の穴内にスライド可能に 収容された細長いシャンクと、前記シャンクを前記穴の中に引っ込めるように作 用する押圧手段とを含み、これにおいて前記装着モードにあって前記工具が前記 インサートに係合するより前は前記押圧手段は圧縮状態に保持され、また前記シ ャンクは前記穴から突出してセグメントの上端部が前記テーパー端部に係止する ようにされており、また前記工具が前記インサートに係合することで前記押圧手 段は圧縮状態から解放され、これにより前記シャンクを前記スライド通路内に引 っ込めて、これにより前記セグメントの上端部は前記テーパー端部に沿ってスラ イドして前記工具の横方向へ延在するようになされた装置。 18. 請求項１７に記載の装置であって、前記選択スリーブは前記押圧手段を 圧縮状態に保持するために第２止め具手段を作動させるようになされており、こ れにおいて前記選択スリーブは前記装着ラッチ手段と連結され、前記装着ラッチ 手段が前記インサートに係合するときに前記選択スリーブが前記工具本体と相対 的にスライドして前記第２止め具手段を解除して、前記押圧手段の伸長および前 記シャンクの前記穴内への収納を可能にするようにされた装置。 19. 請求項８に記載の装置であって、クレードルは前記工具本体部分に形成 された複数の凹部を含み、各凹部の上端部は該本体の外面へ至る斜面を備えてお り、また選択スリーブは前記装着モードおよび回収モードの両方において前記セ グメント上に位置される複数の開口を備えており、半径方向内方へ向かうリップ が各開口の下端部に備えられて各セグメントの下端部に当接するようになされて おり、これにより装着モードにおいて前記装着ラッチ手段が前記インサートを工 具に係合させるとき、選択スリーブは工具本体に相対的にスライドして前記リッ プが前記セグメントを押圧できるように、またセグメントの上端部が前記斜面に 沿ってスライドして工具を超えて横方向に延在し、これにより座着手段およびイ ンサートに係合することができるようになされた装置。 20. 請求項１９に記載の装置であって、座着手段は複数の前記管状部材のま わりに半径方向に形成された複数の切り欠きを含み、これらの切り欠きを通して セグメントの掘削面が突出して地盤を掘削できるようになされた装置。 21. 請求項２０に記載の装置であって、前記掘削する装置が複数の前記セグ メントで構成されたリーマーである装置。 22. ドリルビットが複数のビットセグメントで構成され、またリーマーが複 数のリーマーセグメントで構成されている地中ドリル用のドリルビットおよびリ ーマーを作業位置のままで交換するための組み合わされた装置であって、この組 み合わされた装置はビットセグメントを交換するための第１副装置と、前記リー マーセグメントを交換するための第２副装置とを含み、各副装置は請求項１によ る管状部材と、工具と、インサートとを含んでおり、これにおいて第２副装置の 管状部材は前記ドリルの下端部に連結され、第１副装置の管状部材は第２副装置 の管状部材に連結され、また第２副装置の工具は第１副装置の工具の上端部に回 転可能に着脱可能に連結されて、使用時にドリルビットおよびリーマーの両方が 同時に交換できるようになされた装置。