JPS62501092A - 穿岩ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 穿岩ドリル この、発明は、・・ウジ／グ、非円形部分および肩を有し、ドリル柄に連結でき る柄アダプタ手段、柄アダプタ手段の非円形部分に、軸線方向に摺動できるよう に連結された非円形部分を有し、これによって、柄アダプタ手段に、これと共に 回転するように締付けられ、かつ柄アダプタ手段との間の軸線方向運動が達成で きる回転部材、ハウジングの中に回転部材を、回転可能に取付ける回転軸受手段 、前記回転部材を回転させるために、これに結合される回転原動機、柄アダプタ に長手衝撃エネルギを繰返し加えるための衝撃手段、送シカをハウジングに加え たときに、送り力を前記ハウジングから前記柄アダプタ手段に伝えるために、柄 アダプタ手段の肩と係合するように配置された推力ブシュ手段、ハウジングと前 記推力ブシュ手段の間に作動的に結合される圧力室、並びに前記室を加圧するた めの手段を有する穿岩ドリルに関する。かかる回転衝撃ドリルは、米国特許第４ ４９４６１４号明細書に示されている。

この発明の一目的は、交代的に回転衝撃ドリルとしてまた回転ドリルとし作用で きる、上述した種類の穿岩ドリルを提供することにある。この目的は、請求の範 囲第１項の特徴部分で与えられる特色によって達成される。

この発明の実施例について、例として、図面を参照しながら以下に説明する。

図面において、 第１図は、この発明のドリルの正面図である。

第２図は、第１図のＣ−Ｃ線における断面図であるが、成る部分を外面図で示す 。

第３図は、第２図のＡ−Ａ線における断面図である。

第４図は、ドリルの図解的液圧回路である。

次いで図面を参照すれば、これには、穿岩ドリル装備に使用するための、液圧で 作動されるドリル１０が図示される。ドリル１０は、後端で実質的に直角四角形 の断面を有する主ハウジング１２を備え、この主ハウジングは、側部から半分だ け延長する小さな実質的に正方形の前方部分１４を有する。

ハウジング１２の中には、このハウジングの長い部分を貫通する主開孔１６と、 これに対して平行であってハウジング１２０大きい部分の中に存する小さな室１ ８とが存する。開孔１８からは、太き々後方開口２０が存し、これの中には、液 圧回転原動機２２の前端が収容され、これの駆動軸２４は、針軸受２８の中に支 ７　持される駆動ピニオン２６に、スプラインで連結される。ピニオン２６の歯 ３０は、主回転歯車４２の歯４０と係合する。この主回転歯車は、２組の傾斜ロ ーラ軸受′４４によって、開孔１６の中に支持される。開孔１８の前端は、取外 し可能の蓋４６によって閉じられる。

開孔１８への充填開口は、板４８によって閉じられ、これは、グリースニップル ５０を支持する。

内向きのリム５４をそれぞれ有するスは−サ５６が、主歯車４２の各側に配備さ れ、このリム５４は、傾斜ローラ軸受４４の外レースに当接する。密閉リング５ ６が、各スペーサ５２と対応のハウジング１２および１４の間で作用して、潤滑 グリースを充填される実質的に密閉された空間を提供する。

開孔部６に沿って延長する柄アダプタ５８は、トリル１０の前端における軸受ブ シュ６０の中の開口を越えて突出する。柄アダプタ５８は、その前端に、めねじ 付きドリル納受け６２を有し、自由端から内方にランド６４を有し、これは、鋭 った肩６６で終る。柄アダプタ５８の主部分の後端は、スプライン６８を備え、 スプライン部分は、外径の小さい短寸のアンビル７０に連らなる。スプライン６ ８は、ブシュ７２の中のスプラインに係合し、このブシュの外面は、（第３図に 明示されるように）丸くされた辺と丸められたかどを有するほぼ三角形状であっ て、主歯車４２の中の対応形状の凹み７４の中に適合する。ブシュ７２のこの非 円形状と、スプライン連結とによって、歯車４２から柄アダプタ５８への駆動の 進行が確保される。

開孔１６は、ハウジング１２の長さを通じて、可変の直径を有する。ハウジング の後端において、これは、衝撃機構８０の前端を受けるための、２つの段付きの 円筒状部７６および７８を有する。主歯車４２のためのハウジングを提供する開 孔１６の拡大部分８２を越えて、開孔は、のど８４および径大部分８６として継 続し、この径大部分８６は、直径の大きい部分８８まで大きくなる。部分８６と ８８の間には、後段で明らかになる目的のため、さらに直径の大きい溝９ｏが存 する。拡大された開孔部分８Ｂは、穿岩ドリル前面に向って継続して、小径部分 ９２になシ、これは、やや小さい部分９４に通じ、次いで出口のど９６に通じる 。

衝撃機構８０は、詳しくは説明しない。これは、図示なしのハンマピストンを備 え、これは、往復運動可能に駆動されて、アンビル７０に繰返し衝突する。衝突 回数は典型的には５０Ｈｚにできる。衝撃機構８ｏは、例えば、米国特許第４４ ９４６１４号明細書に記載され図示された種類のものにできる。

水制御ブシュ９８が、開孔１６の部分９２の中に収容される。このブシュ９８は 、主拡大内方環状溝１００を有する。リップシール１０１が、主溝１００のいず れの側でも、ブシュ９８における溝の中に収容される。溝ＺＯＯは、通路（図示 なし）を介して、開孔部分９２の壁における環状溝１０２に連結する。外向きに 開く水通路１０４が、溝１０２に連結される。溝１００の中に通じる内水路１０ ５が、柄アダプタ５８の中に設ケラれ、この内水路は、軸線向き開孔１０６を介 して、開孔６２に通じる。０−リングシール１０８ａ１１ｏ８ｂおよび１０８ｃ が、溝１０２に開く空間のいずれの側でも、ブシュ９８における溝の中に設けら れる。外気への市川ポート１１０が、中央の０−リングシール１０８ｂを越える ハウジング部分１４を通して設けられる。

前端の軸受ブシュ１１２が、溝部分９２の前端の中に配備される。

柄アダプタ５８の主部分を包囲する推力ブシュ１１６は、フランジ１１８を有し 、これは、その前端に、柄アダプタ５８の肩６６を受ける拡大口１２０を備える 。

ブシュ１１２は口１１３を有し、これの中には、ランド６４の前方端が、柄アダ プタの前進運動に対するクッションとして作用するため、実質的に密閉する保合 で収容できる。同様に、推力ブシュ１１６０口１２０は、柄アダプタ５８と推力 ブシュ１１６の間の相対後ろ向き運動に対するクッション作用を提供するため、 ランドに対して密閉する内向きのリップを有する。

推力ブシュ１１６における口１２０のベース１２２は、柄アダプタにおける肩６ ６に当接する受け面として役立つ。推力ブシュ１１６の内端は、円錐面１２４を 有し、この円錐面１２４は、主歯車４２の前方端における凹みの中に入れらる黄 銅スラスト軸受１２８に形成された、同じ円錐角の円錐面１２６に係合する。

緩衝ブシュ１３２が、推力ブシュ１１６を包囲する。緩衝ブシュ１３２は、直径 の小さい後方部分１３４と直径の大きい前方部分１３６とを有し、これらは、開 孔部分８６および８８にそれぞれ嵌まる。その前方端において、緩衝ブシュ１３ ２の直径大の部分１３６は、ソケット部分１３８を備え、そのベース１４０は、 推カブ、シュ１１６のフランジ１１８の後面１４２に当接する。

緩衝ブシュ１３２の直径小の部分１３４と直径大の部分１３６の間には、溝″、 ９０の中に位置する二重傾斜円錐面１４４が存する。

緩衝ブシュ１３２と推力ブシュ１１６の双方は、後方位置から前方位置へ軸線方 向に運動できる。

溝９０は（これは、後述するように緩衝室を形成する）、開孔１４７を介して、 および：ｄ−）１４６を介して、（第４図に１４８で総括的に示される）圧力下 の液圧流体の源に連結される。この源１４８は、選択パルプ１５０に連らなシ、 これは、回転供給ライン１５２（以下で、「回転供給ライン」と称する）および 別の衝撃供給ライン１５４（以下で１、「衝撃供給ライン」と称する）に、交代 的に連結される。回転供給ライン１５２は、制御パルプ１５６を介して１、回転 原動機２２に達する。回転原動機２２からの排出ライン１５８も、制御パルプ１ ５６を通る。衝撃供給ライン１５４は、制御バルブ１６０を介して、衝撃機構８ ０．に連結される。衝撃機構８０からの排出ライン１６２も。、制御パルプ１６ ０を通る。蓄積器１６４は、衝撃機構８００近くで、衝撃供給ライン１５４の中 に連結される。制御バルブ１６０の下流で衝撃供給ライン１５４から始まる連結 ライン１６６は、調整器１６８および一路パルブ１７０を介して、回転供給ライ ン１５２に通じる。緩衝ライン１７２は、連結ライン１６６と蓄積器１６４の間 の衝撃供給ライン１５４から、ポート１４６を介して、緩衝室９０に達する。

ドリル１０は、衝撃モード（これは、実際には、以下で明らかに記載されるよう に、回転衝撃モードであり、この明細書は、それに適したように解釈されなけれ ばならない）または回転モードのいずれかで使用でき、作動しようとするモード は、作業者による選択バルブ１５０の設定に依存する。

衝撃モードにおいて、液圧流体は、制御バルブ１６０を使用する作業者からの制 御下罠、衝撃供給ライイ１５４を介して、衝撃機構８０に、および溝９ｏによっ て形成される室に供給される。液圧流体はまた、連結ライン１６６、調整器１６ ８および回転供給ライン１５４を介して、回転原動機２２にも供給される。

室９０も、衝撃供給ライン１５４および緩衝ライン１７２を介してこれに供給さ れる、液体圧力を有する。

この圧力は、ピストン面１４４に作用して、緩衝ブシュ１３２を前方へ移動させ る。このようにされると、緩衝ブシュ１３２は、推力ブシュ１１６を、軸線方向 にその前方位置に動かし、柄アダプタも、前方に動かされる。

第２ｂ図に図示されるこの前方位置において、推力ブシュの反作用面１２４は、 スジ２ト軸受１２８の面１２６から、かなルの距離だけ離れる。緩衝ブシュ１３ ２の前方位置は、ハウジング１２における面１９０に当接する緩衝ブシュの前面 によって限定される。緩衝ブシュ１３２が、その前方位置に押されているときに 、推力ブシュ１１６は、その前方位置で、成る摺動可能性〔約１ミリメートルの 程度〕を有する。これは、単に選択の問題だけであり、緩衝ブシュ１３２および 推力ブシュ１１６は、一体にもできる。

この時に、衝撃機構のピストンは、往復動させられて、アノビル７０を打撃し、 これによって、繰返しの衝撃的打撃が、柄アダプタ５８を介して、ドリル柄に伝 えられる。同時に、回転原動機２２が主歯車４２を回転させて、ドリルビットを 回転させれる。注目すべき点として、調整器１６８が設けられているので、回転 原動機２２は、流体動力のすべてが後述するように回転原動機２２に供給される 回転モードにおけるような、高い速度で回転するのではなく、単にドリルを衝撃 の間に回転させる。

穿孔の際に１送シカが、穿孔ドリルのハウジング１２に加えられるときに、力の 一部分は、衝撃機構８０のハンマピストンを往復動させるための反作用力を釣合 わずに使用される。ハウジング１２に加えられる送シカの残りの部分は、室９０ の中の加圧された液圧流体を介して、緩衝ブシュ１３２のピストン面１４４に伝 、ｔられ、推力ブシュ１１６を介して、柄アダプタ５８の肩６６に送られ、終極 的に、ドリルビットと岩石の間の接触によって吸収される。ピストン面１４４に 作用する軸線方向の力、すなわち溝９０によって形成される室によって伝えられ る力は、後述されるように反射される衝撃波が存しないとすれば、緩衝ブシュ１ ３２の降伏を阻止できる程度に大きくなければならない。

回転穿孔の際に、室９０は減圧され、故に、柄アダプタ５８は、その後方位置に ある。

ドリル柄を通って後方にドリルビットから伝搬される、反射された衝撃波は、肩 ６６を介して面１２２に作用する。次いでこの力は、反作用面１４０およびブシ ュ面１４４を介して、緩衝ブシュ１３２に進む。力は次いで、溝９０によって形 成される室の中の液圧流体によって、および上述したように緩衝ライン１７２に 連結される蓄積器１６４によって、減衰される。反作用面１２４と１２６が離れ ているので、スラスト軸受１２８または傾斜ローラ軸受４４に、力は加わらない 。面１４２と１４０の間に作用する衝撃によって、これらが軽く離れるように動 くので、潤滑剤を乗せた空気が、容易にこれらの間を通過できて、この地点で適 当な潤滑が確保される。面１９０が、同じ方法で潤滑され、潤滑剤通路１８２の 部分が、この面における溝として形成されて、潤滑をさらに改良する。

回転モードにおいて、すべての液圧流体は、回転部モードで作動するときよりも 迅速に回転する。ドリル柄は、使用の際に、ドリルビットと岩石の間の接触から 生じる反作用によって、後方に圧せられる。故に、推力ブシュの後面１２４は、 スラスト軸受１２８の而１２６に当接して、これと共に回転する。反作用力は、 一定であって衝撃的でないので、傾斜ローラ軸受は、長い作業寿命に渉って失敗 なしに、これらカを吸収できる。

また注目すべき点として、圧力制限部１７６を含む浴出ライン１７４が設けられ ていて、これは、室９ｏの双方の側のシール１７８から、回転原動機２２のため の浴出ラインに通じ、従って排出部に通じる。この浴出ジイン１７４は、室９０ を援けて、圧力ピークを処理し、緩衝ブシュ１４２の損耗寿命を長くする。配備 は、米国特許第４４９４６１４号明細書に記載されているようにできる。

ハウ）ング１２の後部における入口ニップルによって、油潤滑剤を乗せた空気が 、潤滑剤径路に供給できる。この径路は、開孔１６、円錐面１２４と１２６の間 の空間、および推力ブシュ１１６と緩衝ブシュ１３２の間の空間からなる。潤滑 剤通路１８２が、これら部分の間の空間に連結され、それで、潤滑油を乗せた空 気は、柄アダプタ５８の前端に向って進むことができる〇われわれが見出した処 によれば、上述した穿孔ドリルは、有効かつ頑丈であって、衝撃モードのときに 、内部衝撃力に耐えることができ、また回転モードのときに、高い回転速度で作 動できる。

この発明は、上述し図面に図示した精密な詳細構造に限定されるものではなく、 請求の範囲の中で変化できる。例えば、この発明は、液圧式穿孔ドリルについて 説明したけれども、これは、空圧式穿孔ドリルにも適用できる。緩衝室９０は、 上述したように液圧流体で加圧でき、或いはこれは、気体で加圧できる。気体で 充填された室は、液圧式穿岩ドリルにも使用できる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジング（１２）、非円形部分（６８）および肩（６６）を有し、ドリル 柄に連結できる柄アダプタ手段（５８）、柄アダプタ手段の非円形部分（６８） に、軸線方向に摺動できるように連結された非円形部分を有し、これによつて、 柄アダプタ手段（５８）に、これと共に回転するように締付けられ、かつ柄アダ プタ手段との間の軸線方向運動が達成できる回転部材（４２，７２）、ハウジン グ（１２）の中に回転部材（４２）を、回転可能に取付ける回転軸受手段（４４ ）、前記回転部材（４２）を回転させるために、これに結合される回転原動機（ ２２）、柄アダプタに長手衝撃エネルギを繰返し加えるための衝撃手段（８０） 、送り力をハウジングに加えたときに、送り力を前記ハウジング（１２）から前 記柄アダプタ手段（５８）に伝えるために、柄アダプタ手段（５８）の肩（６６ ）と係合するように配置された推力ブシュ手段（１１６，１３２）、ハウジング （１２）と前記推力ブシュ手段（１１６，１３２）の間に作動的に結合される圧 力室（９０）、並びに前記室（９０）を加圧するための手段を有する穿岩ドリル において、前記推力ブシュ手段（１１６，１３２）が前方位置から後方位置へ移 動でき、前記室が加圧されたときに、推力ブシュ手段が、前方位置で、前記室（ ９０）によって軸線方向に支持され、前記室（９０）が減圧されたときに、推力 ブシュ手段が、後方位置で、前記回転部材（４２）によって軸線方向に支持され ることを特徴とする穿岩ドリル。 ２．前記室（９０）が、液圧流体のための蓄積器（１６４）に連結され、さらに 、加圧された液圧流体のための供給手段（１５０，１５４，１７２）に連結され る、請求の範囲第１項に記載の穿岩ドリル。 ３．前記室（９０）および前記衝撃手段が、前記供給手段（１５０，１５４，１ ７２）に並列に連結される、前記衝撃手段が液圧で作動される請求の範囲第２項 に記載の穿岩ドリル。