JPS6294280A - Drill device - Google Patents

Drill device

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Publication number
JPS6294280A
JPS6294280A JP23107185A JP23107185A JPS6294280A JP S6294280 A JPS6294280 A JP S6294280A JP 23107185 A JP23107185 A JP 23107185A JP 23107185 A JP23107185 A JP 23107185A JP S6294280 A JPS6294280 A JP S6294280A
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JP
Japan
Prior art keywords
rod
piston
torque
pit
impact
Prior art date
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Pending
Application number
JP23107185A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
実 中島
里見 達也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Publication of JPS6294280A publication Critical patent/JPS6294280A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、油圧、空圧ドリル七の他パーカションドリル
に適用されるドリル装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a drilling device that is applied to hydraulic and pneumatic drills as well as percussion drills.

従来の技術 従来のパーカッションドリルの機能は (1)ピストンによる打撃力で岩石を破砕する。Conventional technology The functions of conventional percussion drills are (1) The rock is crushed by the striking force of the piston.

(2)静的回転でピット1と岩石3の当たり面を変える
(2) Change the contact surface between pit 1 and rock 3 by static rotation.

(3]押付力によりピット1と岩石3の接触を保つ。(3) Maintain contact between pit 1 and rock 3 by pressing force.

(4)空気又は水で繰り粉を排出する。(4) Discharge the milled flour with air or water.

従来の破砕状態ではピット1にロッド軸方向の打撃力F
aが作用し岩石2を破砕する(第11図参照)。
In the conventional crushing state, impact force F in the rod axial direction is applied to pit 1.
a acts to crush the rock 2 (see Figure 11).

発明が解決しようとする問題点 本出願人による鋭意研究より岩石3は傾斜打撃を行うと
同一打撃エネルギにおいて破砕効率が良いことが判明し
た。
Problems to be Solved by the Invention Through extensive research by the present applicant, it has been found that rock 3 has good crushing efficiency when struck at an angle with the same striking energy.

すなわち、最適傾斜角度(θ””IQ’>で従来破砕量 (θ”−01に比較し破砕効率(/打撃エネルギ)が5
0〜100嘩向上する(第12図参照)。
In other words, at the optimal inclination angle (θ""IQ'>, the crushing efficiency (/impact energy) is 5 compared to the conventional crushing amount (θ"-01).
0-100 improvement (see Figure 12).

ところが孔内では傾斜打撃は不可能でめった。However, it was impossible to perform a tilted blow inside the hole.

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、ロッドに縦弾性波V。
The present invention was made in view of the above circumstances, and its object is to provide a longitudinal elastic wave V to a rod.

による打撃力と剪断波Efx Ic Lるトルクを与え
てピットにおいて打撃力とトルクとのベクトル合力を発
生させ、このベクトル合力による傾斜打撃力で傾斜打撃
の効果を生じさせ、孔内における傾斜打撃を可能にして
穿孔速度を向上させると共に同一エネルギでの穿孔効率
を向上させることにある。
A vector resultant force of the impact force and torque is generated in the pit by applying the impact force and torque of the shear wave Efx Ic L, and the inclined impact force caused by this vector resultant force produces the effect of an inclined impact, and the inclined impact in the hole is The objective is to improve the drilling speed and the drilling efficiency with the same energy.

問題点を解決するだめの手段及び作用 上記の目的を達成するために、本発明は、先端部にピッ
ト4を備えたロッド5iC縦弾性波VPによる打撃力を
与える打撃力付与手段と、前記ロッド5に剪断板V8に
よるトルクを与えるトルク付与手段とを備えて構成して
あり、前記打撃力付与手段によりロッド5に縦弾性波〆
pKよる打撃力を与えると共にトルク付与手段によりロ
ッド5に剪+9I波VSによるトルクを与えて、ピット
4において打撃力とトルクとのベクトル合力による傾斜
打撃を発生させるようにしたものである。
Means and Function for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a rod 5iC having a pit 4 at its tip, a striking force applying means for applying a striking force by a longitudinal elastic wave VP, and 5 and a torque applying means for applying a torque by a shear plate V8, and the impact force applying means applies an impact force due to a longitudinal elastic wave pK to the rod 5, and the torque applying means applies a shear +9I to the rod 5. Torque is applied by the wave VS, and a tilted impact is generated in the pit 4 by the vector resultant force of impact force and torque.

実施例 以下5本発明の実抱世」を図面に基づいて説明する。Example The following five embodiments of the present invention will be explained based on the drawings.

孔内で傾斜打撃を可能にするために、第1図に示すよう
に縦弾性波〆Pの打撃力F。と剪断波V8によろ力Fi
のベクトル合力&を発生させればよい。4はピット、5
はロッドである。上記剪断波〆Sは衝1トルクを発生さ
せることによって伝播する。
To enable oblique impact in the hole, the impact force F of the longitudinal elastic wave P is applied as shown in FIG. and the shear wave V8 causes a drag force Fi
It is sufficient to generate the vector resultant force &. 4 is pit, 5
is a rod. The shear wave S propagates by generating an impulse torque.

したがって、本発明に係るドリル装置は第2図に示すよ
うに、ピストン6と、衝察トルク発生装置7と、この衝
撃トルク発生装置7の出力側に連結されたロッド5と、
このロッド5に回転を与えるための回転付与機構8と、
ロッド5の先端部に設けられたピット4とLr)構成し
である。
Therefore, as shown in FIG. 2, the drill device according to the present invention includes a piston 6, an impact torque generating device 7, and a rod 5 connected to the output side of the impact torque generating device 7.
a rotation imparting mechanism 8 for imparting rotation to the rod 5;
It consists of a pit 4 provided at the tip of the rod 5 and Lr).

回転付与機構8は低速モータ9とピニオンギヤ10とこ
のピニオンギヤ10に噛合し且つロッド5に設けられた
ギヤ11とより取る。
The rotation imparting mechanism 8 includes a low speed motor 9, a pinion gear 10, and a gear 11 that meshes with the pinion gear 10 and is provided on the rod 5.

したがって、ピストン6を上下作動させると共に衝撃ト
ルク発生装置ji7を作動させる。
Therefore, the piston 6 is moved up and down, and the impact torque generator ji7 is also activated.

前記ピストン6の上下作画によってロッド5に縦弾性e
 Vpを発生させ、また衝撃トルク発生装置7の作動に
よりロッド5に剪断波すな発生させる。ピット4の先端
では縦弾性波〆PとS断波〆8とが重ね合わされた状態
になり、縦弾性波VPと剪断波〆8のベクトル合灰波V
Pが生しこのベクトル合氏波VRによる作用力が傾斜打
撃力となって′岩石3を破砕する。
The vertical elasticity e is applied to the rod 5 by the vertical drawing of the piston 6.
Vp is generated, and a shear wave is also generated in the rod 5 by the operation of the impact torque generator 7. At the tip of the pit 4, the longitudinal elastic wave 〆P and the S shear wave 〆8 are superimposed, and the vector combination of the longitudinal elastic wave VP and the shear wave 〆8 becomes a gray wave V.
The force exerted by the vector combination wave VR generated by P becomes an inclined impact force and crushes the rock 3.

前記回転付与機$8の低速モータ9の作動によりピニオ
ンギヤ10、ギヤ11を弁してロッド5が回転[7ビツ
トΔの当9面を変更する。
The low-speed motor 9 of the rotation imparting device $8 operates to valve the pinion gear 10 and gear 11 to rotate the rod 5 [the 9th plane of 7 bits Δ is changed].

第5図および第6図に示すものは、本発明の1巾の実楕
例であり、これは装置本体12を備えており、この装置
本体I2にはシリンダ13が形成してあり、シリンダ1
3には隔壁14が形成してあり、またシリンダ13の上
端側には上側嵌挿孔15が、シリンダ13の下端側には
下側嵌挿孔16がそれぞれ設けである。シリンダ13内
には隔I■14の内周面に摺接してピストン17が嵌挿
してあり、このピストン17によってシリンダ13内は
上部室I8と下部室19とに区分されている。そしてピ
ストン17の上部は前記上側嵌挿孔15に、ピストン1
7の下部は前記下側嵌挿孔16&cそれぞれ嵌挿してあ
り、ピストン17の上部にはスプライン孔20が形成し
である。
What is shown in FIGS. 5 and 6 is a one-width actual elliptical example of the present invention, which is equipped with a device body 12, and a cylinder 13 is formed in this device body I2.
3 is formed with a partition wall 14, and an upper fitting hole 15 is provided at the upper end of the cylinder 13, and a lower fitting hole 16 is provided at the lower end of the cylinder 13. A piston 17 is fitted into the cylinder 13 in sliding contact with the inner circumferential surface of the space I14, and the piston 17 divides the inside of the cylinder 13 into an upper chamber I8 and a lower chamber 19. The upper part of the piston 17 is inserted into the upper fitting hole 15.
The lower part of the piston 7 is fitted into the lower fitting holes 16 &c, respectively, and the upper part of the piston 17 is formed with a spline hole 20.

前記装置本体12の上端部には衝撃トルク用の高速モー
タ21が設けてあり、この高速モータ21の出力軸22
にはスプライン部23が設けてあって、スプライン部2
3は前記スプライン孔20に挿入しである。
A high-speed motor 21 for impact torque is provided at the upper end of the device main body 12, and an output shaft 22 of this high-speed motor 21
A spline portion 23 is provided in the spline portion 2.
3 is inserted into the spline hole 20.

装置本体12の下部には下側嵌挿孔16に開口する孔2
4が設けてめつ、孔24内にギヤ25が回転可能に設け
てあり、ギヤ25にはスプライン孔26が形成してあり
、ノブライン孔26にロッド5のスプライン部27が摺
動ciT[に嵌合している。、また装置本体12には低
速用のモータ28が設けてあり、モータ28のピニオン
ギヤ29は前記ギヤ25に噛合している。
At the bottom of the device main body 12, there is a hole 2 that opens into the lower insertion hole 16.
A gear 25 is rotatably provided in the hole 24, and a spline hole 26 is formed in the gear 25, and the spline portion 27 of the rod 5 slides into the knob line hole 26. They are mated. Further, the main body 12 of the apparatus is provided with a low-speed motor 28, and a pinion gear 29 of the motor 28 meshes with the gear 25.

前記ピストン17の下端面とロッド5の上端面とにそれ
ぞれ摩擦板30.31が取付けである。ロッド5の先端
部にはピット4が設けである。
Friction plates 30 and 31 are attached to the lower end surface of the piston 17 and the upper end surface of the rod 5, respectively. A pit 4 is provided at the tip of the rod 5.

前記シリンダ13の上、下部室18.19には流体の給
排がなされるものであり、この流体の給排はバルブ32
の切換えによりなされるものである。したがって、高速
モータ21の駆動により、ピストン17に回転を与える
と共に前記パルプ32の切換えにより上、下部室18゜
19に交互に流体を給排し、ピヌト/17を上下作動す
る。このピストン17の下降によりロッド5を打撃する
と共に両摩擦板30.31を介してロッド5にトルクを
与える。すなわち、磨弾注e Vpによる打撃力と剪断
波VPによるトルクとを与えてこれらの合力で岩石3を
破砕する。
Fluid is supplied and discharged to the upper and lower chambers 18 and 19 of the cylinder 13, and this fluid is supplied and discharged through a valve 32.
This is done by switching. Therefore, by driving the high speed motor 21, the piston 17 is rotated, and fluid is alternately supplied and discharged from the upper and lower chambers 18 and 19 by switching the pulp 32, thereby moving the pinuto/17 up and down. This lowering of the piston 17 strikes the rod 5 and applies torque to the rod 5 via both friction plates 30, 31. That is, the impact force by the bullet e Vp and the torque by the shear wave VP are applied, and the rock 3 is crushed by the combined force of these forces.

モータ28の厖:助によりピニオンギヤ29%ギヤ25
を弁してロッド5を回転しピット4の当たつ面を変更す
る。
Motor 28: pinion gear 29% gear 25
valve to rotate the rod 5 and change the surface that the pit 4 touches.

S’S )k/併用ピストンすなわち前記ピストン17
とロッド5がインピーダンスマツチングしている場合1
.察弾性波持絖時ifJ]tpと!@断彼持絖時間t8
とは共に短かく、ピストン長をtとするとロッド長L>
3.+bt になるとピストン長L −603団を考え
るとロッド長L −3,16L−1,9mであり、標準
ロッド(3,057JL)よりかなり短かい。
S'S)k/combined piston, i.e. the piston 17
and rod 5 are impedance matched 1
.. When detecting elastic waves, ifJ]tp and! @Dankamochi time t8
Both are short, and if the piston length is t, then the rod length L>
3. +bt, considering the piston length L-603 group, the rod length is L-3.16L-1.9m, which is considerably shorter than the standard rod (3,057JL).

すなわち、長孔穿孔時に衝撃トルク併用ドリルの効果が
発揮できないという不具合がある。
That is, there is a problem in that the effect of the impact torque combined drill cannot be exhibited when drilling long holes.

前記ピストン17とロッド5がインピーダンスマツチン
グ(AI Pg ”l−At h C”t ) L、た
場合の縦弾性波形は第7図に示すように短形波である。
When the piston 17 and the rod 5 are impedance matched (AI Pg ``l-Ath C''t) L, the longitudinal elastic waveform is a rectangular wave as shown in FIG.

ここで縦弾性波VPの持続時間は一般にピストン長tに
より決まるのでtを大きくすれば持続時間は長くなるが
ドリル本体の大型化をまねき実用的でない。
Here, the duration of the longitudinal elastic wave VP is generally determined by the piston length t, so if t is increased, the duration becomes longer, but this leads to an increase in the size of the drill body, which is not practical.

ピストンがロッド5よりもインピーダンスが大きいL 
’t plC+ > At pt Ct )場合の縦弾
性波形は第8図に示すように階段波である。
L where the impedance of the piston is greater than that of rod 5
When 't plC+ > At pt Ct ), the longitudinal elastic waveform is a staircase wave as shown in FIG.

これらのことによりピストン長tが等しくともインピー
ダンスの大きいピストン17を使用すれば縦弾性波〆P
の持続時間が大きくなることがわかる。
For these reasons, even if the piston length t is the same, if a piston 17 with a large impedance is used, the longitudinal elastic wave 〆P
It can be seen that the duration of

例えば、持続時間が2倍になったとすると縦弾性波VP
と剪断波4が重なり合う最大ロッド長Lmax  はピ
ストン長t−603mを基準にしてLmaxm  3,
16 x  L  X  2  *  4.g  mと
なり、標準ロッド長(3,05fi  )に対し十分長
い。
For example, if the duration is doubled, the longitudinal elastic wave VP
The maximum rod length Lmax at which the shear wave 4 overlaps is Lmaxm 3, based on the piston length t-603m.
16 x L x 2 * 4. g m, which is sufficiently long compared to the standard rod length (3.05 fi).

すなわち、インピーダンスの大きなピストン17を用い
ることによりピストン17を長くせずとも、衝撃トルク
併用ピストンの効果を長孔穿孔で得られる。
That is, by using the piston 17 with a large impedance, the effect of a piston with impact torque can be obtained by drilling a long hole without making the piston 17 long.

インピーダンスマツチングした衡撃トルク併。Balanced torque with impedance matching.

用ピストンを用いた場合のピット4の先端での波形を第
9図に示し、インピーダンスだけが大きい衝撃トルク併
用ピストンを用いた波形を第10図に示す。
FIG. 9 shows the waveform at the tip of the pit 4 when the piston is used, and FIG. 10 shows the waveform when the piston with impact torque is used, which only has a large impedance.

ここで、ピストン長りは603 m &  ロッド長り
は3rrLとする。
Here, the piston length is 603 m & the rod length is 3rrL.

第9図において明らかにピット4の先端で縦弾性波〆P
と剪断波VPは取ならない。
In Fig. 9, it is clear that the longitudinal elastic wave 〆P is at the tip of pit 4.
and the shear wave VP is negligible.

第1O図において、インピーダンスの大きな@撃トルク
併用ピストンを用いると、縦弾性波VP及び剪断波rs
は階段状波形となり、実質的な持吠時)Ijlが伸びる
ため、ピット4先端で縦弾性波〆Pと剪断波V8の重ね
合わせが可能である。
In Fig. 1O, when a piston with large impedance @striking torque is used, longitudinal elastic waves VP and shear waves rs
has a step-like waveform, and since Ijl (substantially during sustained barking) is extended, it is possible to superimpose the longitudinal elastic wave P and the shear wave V8 at the tip of the pit 4.

発明の効果 以上詳述したように1本発明に係るドリル装置は先端部
にピット4を備えたロッド5に縦弾性波VPによる打撃
力を与える打撃力付与手段と、前記ロッド5に剪断波r
8によるトルクを与えるトルク付与手段とを備えたこと
を特徴とするものである。
Effects of the Invention As detailed above, the drill device according to the present invention includes a striking force applying means for applying a striking force by a longitudinal elastic wave VP to a rod 5 having a pit 4 at the tip thereof, and a shear wave r to the rod 5.
The present invention is characterized in that it includes a torque applying means for applying a torque according to No. 8.

したがって、前記打撃力付与手段によりロッド5に縦弾
性波VPによる打撃力を与えると共にトルク付与手段に
よりロッド5に剪断波VSによるトルクを与えて、ピッ
ト4において打撃力とトルクとのベクトル合力を発生さ
せることができる。
Therefore, the striking force applying means applies a striking force due to the longitudinal elastic wave VP to the rod 5, and the torque applying means applies a torque due to the shear wave VS to the rod 5, thereby generating a vector resultant force of the striking force and torque in the pit 4. can be done.

このために、このベクトル合力によって傾斜打撃力が生
じ、傾斜打撃の効果により穿孔速度が向上すると共に同
一エネルギでの穿孔効率を向上させることができる。ま
た、傾斜打撃によると、岩石とピット先端の打撃力の方
向に対して接触面積が大きくなるため、ピット4の面圧
が低下し、摩耗量が減少する、すなわちピット寿命を延
ばすことができる。
For this reason, an inclined impact force is generated by this vector resultant force, and the effect of the inclined impact increases the drilling speed and improves the drilling efficiency with the same energy. Further, according to the inclined impact, the contact area between the rock and the pit tip increases in the direction of the impact force, so the surface pressure of the pit 4 is reduced, and the amount of wear is reduced, that is, the life of the pit can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はピット先端における作用力の説明図、第2図は
本発明の一笑施例な示す斜視図、第3図は本発明に係る
ドリル装置におけろ縦弾注波とrR断彼の台底の説明図
、第4図は第3図■部の拡大図、第5図は本発明の他の
実癩例のR1@面内、第6図は同一部省略した斜視図、
第7図インピーダンスマツチングの場合の縦弾性波形の
説明図、第8図はピストンのインピーダンスが大きい場
合の縦弾性波形の説明図、第9図はインピーダンスマツ
チングの衝撃トルク併用ピストンによる説明図、第10
図はピストンのインピーダンスが大きい場合の価基トル
ク併用ピストンによる波形の説明図、第11図は従来装
置による岩石破砕の説明図、第120は傾斜打′峯によ
る岩石破砕の説明図である。 4はピット、5はロッド。 第2図 第3図 P:宏度 c−vp
FIG. 1 is an explanatory diagram of the acting force at the tip of the pit, FIG. 2 is a perspective view showing an example of the present invention, and FIG. An explanatory view of the base, FIG. 4 is an enlarged view of the section ■ in FIG. 3, FIG. 5 is an in-plane view of R1 of another leprosy example of the present invention, and FIG.
Fig. 7 is an explanatory diagram of the longitudinal elastic waveform in the case of impedance matching, Fig. 8 is an explanatory diagram of the longitudinal elastic waveform when the impedance of the piston is large, and Fig. 9 is an explanatory diagram of the piston with impact torque in impedance matching. 10th
Figure 11 is an explanatory diagram of waveforms caused by a piston with a combination of value and torque when the impedance of the piston is large, Figure 11 is an explanatory diagram of rock crushing by a conventional device, and Figure 120 is an explanatory diagram of rock crushing by an inclined hammer. 4 is the pit, 5 is the rod. Figure 2 Figure 3 P: Kodo c-vp

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 先端部にピット4を備えたロッド5に縦弾性波V_Pに
よる打撃力を与える打撃力付与手段と、前記ロッド5に
剪断波V_Sによるトルクを与えるトルク付与手段とを
備えたことを特徴とするドリル装置。
A drill characterized in that it is equipped with a striking force applying means for applying a striking force by a longitudinal elastic wave V_P to a rod 5 having a pit 4 at its tip, and a torque applying means to apply a torque to the rod 5 by a shear wave V_S. Device.
JP23107185A 1985-10-18 1985-10-18 Drill device Pending JPS6294280A (en)

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JP23107185A JPS6294280A (en) 1985-10-18 1985-10-18 Drill device

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