KR20220113981A

KR20220113981A - 암반 드릴링 유닛에서 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치에 의해 실행되는 방법, 암반 드릴링 유닛의 제어 장치, 암반 드릴링 유닛 및 암반 드릴링 장치

Info

Publication number: KR20220113981A
Application number: KR1020227022538A
Authority: KR
Inventors: 안데르스 헬만
Original assignee: 에피록 로크 드릴스 악티에볼라그
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-08-17
Also published as: EP4077869A1; CN114746619A; SE543995C2; SE1951523A1; JP2023508315A; WO2021126038A1

Abstract

본 발명은 암반 드릴링 유닛(8)에서 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 제어 장치(100)에 의해 수행되는 방법에 관한 것으로, 드릴 비트(3)는 제1 나사 연결부(40)에 의해 적어도 하나의 드릴 로드(7)에 연결되도록 구성되어 있고, 상기 암석 드릴링 유닛(8)은: 축 방향으로 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 공급하기 위한 제1 공급 장치(42); 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치(44); 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치(46); 및 적어도 하나의 드릴 로드(7)에서 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1);를 포함하고, 상기 방법은; 드릴 비트(3)의 교체에 관한 정보를 수신하는 단계(s101); 드릴 비트(3)와 적어도 하나의 드릴 로드(7) 사이의 제1 나사 연결부(40)를 느슨하게 하기 위해 드릴 보어(50)의 바닥(48)에 대해 드릴 비트(3)를 펀칭하기 위한 충격 장치(46)를 제어하는 단계(s102); 하나 이상의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 외부로 이동시키기 위해 제1 공급 장치(42)를 제어하는 단계(s103); 적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s104); 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105); 및 제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위해 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s106)를 포함한다. 본 발명은 또한 제어 장치(100), 암반 드릴링 유닛(8) 및 암반 드릴링 장치(5)에 관한 것이다.

Description

암반 드릴링 유닛에서 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치에 의해 실행되는 방법, 암반 드릴링 유닛의 제어 장치, 암반 드릴링 유닛 및 암반 드릴링 장치

본 발명은 암반 드릴링 유닛에서 드릴링 비트를 교환하기 위한 제어 장치에 의해 실행되는 방법, 암반 드릴링 유닛의 제어 장치, 암반 드릴링 유닛 및 암반 드릴링 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다.

암석 형태의 재료에서 드릴링 작업을 수행할 때 일반적으로 특별한 종류의 드릴링 장치가 사용된다. 드릴링 장치에는 여러 유형이 있으며, 여기서 "DTH"(down the hole) 드릴링 장치와 탑 해머 드릴링 장치(top hammer drilling rigs)는 수직 또는 수직에 가까운 방향으로 수행되는 이러한 작업에 일반적으로 사용되는 두 개의 굴착 장치이다. 암반 드릴링은 단단한 재료에서 수행되기 때문에 이러한 작업에는 특수한 종류의 드릴 비트가 사용된다. 그러한 드릴 비트는 종종 무거우며 사용 시 기름 범벅이고 더러워질 수 있으며, 또한 사용 후에 그러한 드릴 비트를 취급할 때 사람에게 해를 줄 수 있는 재료의 날카로운 모서리 및/또는 칩을 포함할 수 있다. 그러나 드릴 비트는 교체 및/또는 재연마의 형태로 유지 관리가 필요하며, 그런 다음 이러한 드릴 비트를 때때로 제거하고 드릴링 장비에 부착해야 한다.

DTH 드릴링 장치는 일반적으로 드릴 비트를 이러한 드릴링 장치에 부착하기 위한 스플라인 커플링을 포함하는 반면, 탑 해머 드릴링 장치는 일반적으로 나사 연결을 사용한다. 드릴 비트 교환 시스템이 알려져 있으며, 이 시스템은 드릴링 장치를 위한 완전 또는 반자동 교체 프로세스를 제공할 수 있다. 드릴 비트 교환 시스템은 DTH 드릴링 장치와 탑 해머 드릴링 장치에 대해 다르게 설계되었다.

드릴 비트의 취급을 둘러싼 위에 설명된 특성 및 상황으로 인해 이러한 제거 및 부착 작업은 무겁고 불편하며 때때로 부상의 원인이 된다.

따라서, 그러한 드릴 비트의 취급을 변경하기 위한 개선된 방법이 필요하다. 또한 자동으로 또는 적어도 반자동으로 암반 드릴링 유닛에 드릴 비트 교환 작업을 수행하도록 구성된 개선된 제어 장치를 개발할 필요가 있다. 또한, 이러한 제어 장치를 포함하는 암반 드릴링 유닛, 이러한 암반 드릴링 유닛을 포함하는 암반 드릴링 장치, 컴퓨터 프로그램 및 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체를 개발할 필요가 있다. 또한 자율적으로 제어될 수 있는 암반 드릴링 유닛 및 암반 드릴링 장치의 개발이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 드릴 비트를 교환하고 취급하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 추가의 목적은 자동으로 또는 적어도 반자동으로 암반 드릴링 유닛에 드릴 비트 교환 작업을 수행하도록 구성된 개선된 제어 장치를 개발하는 것이다. 추가의 목적은 이러한 제어 장치를 포함하는 암반 드릴링 유닛, 이러한 암반 드릴링 유닛을 포함하는 암반 드릴링 장치, 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 매체를 각각 개발하는 것이다. 또 다른 목적은 자율적으로 제어될 수 있는 암반 드릴링 유닛 및 암반 드릴링 장치를 개발하는 것이다.

이러한 목적은 첨부된 청구범위에 따라, 암반 드릴링 유닛의 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치, 암반 드릴링 유닛, 암반 드릴링 장치, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 매체에 의해 달성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 암반 드릴링 유닛에서 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치에 의해 수행되는 방법이 제공된다. 드릴 비트는 제1 나사 연결부에 의해 적어도 하나의 드릴 로드에 연결되도록 구성된다. 암반 드릴링 유닛은, 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 축 방향으로 공급하는 제1 공급 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치; 및 적어도 하나의 드릴 로드에서 드릴 비트를 교환하기 위한 드릴 비트 교환기를 포함하고, 상기 방법은, 드릴 비트 교환에 관한 정보를 수신하는 단계; 드릴 비트와 적어도 하나의 드릴 로드 사이의 제1 나사 연결을 느슨하게 하기 위해 형성된 드릴 보어(drill bore)의 바닥에 대하여 드릴 비트를 펀칭하기 위한 충격 장치를 제어하는 단계; 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 드릴 보어 밖으로 이동시키기 위한 제1 공급 장치를 제어하는 단계; 적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트를 제거하기 위한 회전 장치를 제어하는 단계; 드릴 비트를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 체인저를 제어하는 단계; 및 제1 나사 연결부에 의해 드릴 비트에 적어도 하나의 드릴 로드를 부착하기 위한 회전 장치를 제어하는 단계를 포함한다.

이것은, 제어 장치로부터의 지시가 드릴 비트 교환기에 의해 드릴 비트를 교환하기 위한 제1 공급 장치와, 회전 장치 및 충격 장치를 제어할 수 있다는 이점이 있다. 제어 장치로부터의 지시는 센서 및 경험 데이터로부터 수신된 정보를 기반으로 할 수 있다. 제어 장치는 드릴링 장치 및 드릴링 장치에 연결된 드릴 비트의 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 교환을 개시하도록 구성될 수 있다. 따라서, 드릴 비트 교환 작업은 작업 데이터를 기반으로 이러한 작업의 필요성이 감지되면 드릴 작업 사이에 자동으로 시작될 수 있다. 작동 데이터는 드릴링에 소요된 시간, 마지막 유지보수 이후 드릴링에 소요된 시간, 변경이 필요할 때까지 남은 예상 시간, 드릴된 거리, 마지막 유지보수 이후 드릴된 거리, 또는 기타 중 임의의 하나 또는 조합을 포함하는 데이터일 수 있다. 따라서 제어 장치는 드릴 비트의 현재 상태가 다가오는 드릴링 작업에서 드릴링을 위한 적합한 형태가 아닌 것으로 간주되는 경우 드릴 비트 변경 작업을 시작할 수 있다. 그 결과, 차례로 복수의 드릴링 작업을 안전하고, 빠르고, 효율적으로 수행할 수 있다. 따라서 드릴 비트를 교환하고 취급하기 위한 개선된 방법을 제공하는 목적이 달성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컴퓨터 프로그램은 프로그램이 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터로 하여금 방법을 수행하게 하는 명령을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터로 하여금 방법을 수행하게 하는 명령을 포함한다. 이것은 상기 방법이 사전 프로그래밍된 소프트웨어에 포함될 수 있다는 장점이 있으며, 이는 방법을 활용하기에 적합한 드릴링 유닛으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 암반 드릴링 유닛의 제어 장치가 제공된다. 암반 드릴링 유닛은, 제1 나사 연결부에 의해 적어도 하나의 드릴 로드에 연결되도록 구성된 드릴 비트; 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 축 방향으로 공급하는 제1 공급 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치; 및 적어도 하나의 드릴 로드에서 드릴 비트를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기;를 포함하고, 제어 장치는, 드릴 비트 교환에 대한 정보를 수신하고; 드릴 비트와 적어도 하나의 드릴 로드 사이의 제1 나사 연결부를 느슨하게 하기 위해 형성된 드릴 보어의 바닥에 대해 드릴 비트를 펀칭하기 위한 충격 장치를 제어하고; 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 드릴 보어 밖으로 이동시키기 위한 제1 공급 장치를 제어하고; 적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트를 제거하기 위한 회전 장치를 제어하고; 드릴 비트 변경 및 교체를 위한 드릴 비트 교환기를 제어하고, 제1 나사 연결부에 의해 드릴 비트에 적어도 하나의 드릴 로드를 부착하기 위한 회전 장치를 제어하도록 구성된다.

이것은 암반 드릴링 유닛에 대한 드릴 비트 교환 작업이 자동으로 수행될 수 있다는 이점이 있다. 제1 공급 장치와, 회전 장치, 충격 장치 및 드릴 비트 교환기는 안전한 방식으로 드릴 비트를 자동으로 교환하도록 제어 장치에 의해 제어된다. 무겁고 날카로우며/또는 취급하고 운반하기에 불편할 수 있는 드릴 비트는 제어 장치의 지시에 의해 완벽하게 처리될 수 있다. 드릴 비트 교환 작업은 제어 장치에 의해 수행되며 센서 및 경험 데이터에서 수신된 정보를 기반으로 할 수 있다. 제어 장치는 드릴링 장치 및 드릴링 장치에 연결된 드릴 비트의 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 교환을 개시하도록 구성될 수 있다. 따라서, 드릴 비트 교환 작업은 작업 데이터를 기반으로 이러한 작업의 필요성이 감지되면 드릴 작업 사이에 자동으로 시작될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 암반 드릴링 유닛이 제공되고, 여기서 암반 드릴링 유닛은 여기에 개시된 적어도 하나의 제어 장치를 포함한다. 암반 드릴링 유닛은 제1 공급 장치, 회전 장치, 충격 장치 및 드릴 비트 교환기를 포함하여 드릴 비트를 자동으로 교환하도록 제어 장치에 의해 제어된다. 이것은 자동으로 수행되는 드릴 비트 교환 작업을 달성하기 위해 암반 드릴링 유닛이 암반 드릴링 장치에 배치될 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 암반 드릴링 장치가 제공되고, 이 암반 드릴링 장치는 여기에 개시된 암반 드릴링 유닛을 포함한다. 일반적인 암반 드릴링에 대한 요구 사항에 따라 다양한 유형의 드릴링 장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 암반 드릴링 장치는 수직 드릴링 또는 수직선에 대해 약 0°내지 약 95°의 범위에서 각진 방향으로 드릴링하도록 구성될 수 있다. 이러한 암반 드릴링 장치는 드릴 비트를 암반 드릴링 장치에 부착하기 위한 나사 연결부를 사용하는 탑 해머 드릴링 장치일 수 있다.

본 발명의 추가 목적, 이점 및 신규한 특징은 아래 세부사항으로부터, 그리고 또한 본 발명을 실행함으로써 당업자에게 명백해질 것이다. 본 발명의 실시예가 아래에 설명되어 있지만, 설명된 특정 세부사항으로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 여기의 교시에 접근할 수 있는 전문가는 본 발명의 범위 내에 있는 다른 분야 내에서 추가 응용, 수정 및 통합을 인식할 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 암반 드릴링 장치의 사시도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 암반 드릴링 유닛의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 드릴 비트 교환기의 사시도를 도시한다
도 4는 일 실시예에 따른 드릴 비트 교환기의 그리핑 아암의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 제어 장치 또는 컴퓨터를 개략적으로 도시한다.

본 개시내용 및 이의 추가 목적 및 이점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면을 참조하여 아래에 설명된 상세한 설명을 읽어야 하며, 도면에서 동일한 참조 부호는 다양한 도면에서 유사한 항목을 나타낸다.

도시된 예를 참조한 상세한 설명은 어떠한 특징부의 조합을 포함하는 예로서 보여져야 하며, 이러한 특징부는 위에서 상세히 설명되었다. 따라서, 본 명세서에 도시되지 않은 예에 다른 특징부를 결합함으로써 추가적인 실시예가 달성될 수 있음을 이해해야 한다. 도면들은 예시로 보여져야 하며 상호 배타적인 조합이 아니다. 또한 도시되고 설명된 모든 도면은 개략적으로 표현되었으며, 기계류 또는 이와 유사한 일반 부품은 단순화를 위해 도시되지 않았다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 암반 드릴링 유닛에서 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치에 의해 수행되는 방법이 제공된다. 드릴 비트는 제1 나사 연결부에 의해 적어도 하나의 드릴 로드에 연결되도록 구성된다. 암반 드릴링 유닛은, 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 축 방향으로 공급하는 제1 공급 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치; 및 적어도 하나의 드릴 로드에서 드릴 비트를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기;를 포함하고, 상기 방법은, 드릴 비트 교환에 관한 정보를 수신하는 단계; 드릴 비트와 적어도 하나의 드릴 로드 사이의 제1 나사 연결부를 느슨하게 하기 위해 형성된 드릴 보어의 바닥에 대해 드릴 비트를 펀칭하기 위한 충격 장치를 제어하는 단계; 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 드릴 보어 밖으로 이동시키기 위한 제1 공급 장치를 제어하는 단계; 적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트를 제거하기 위한 회전 장치를 제어하는 단계; 드릴 비트를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 체인저를 제어하는 단계; 및 제1 나사 연결부에 의해 드릴 비트에 적어도 하나의 드릴 로드를 부착하기 위한 회전 장치를 제어하는 단계를 포함한다.

제어 장치는 암반 드릴링 유닛 상에 또는 암반 드릴링 유닛에서 일정 거리에 배치될 수 있다. 제어 장치는 암반 드릴링 유닛 상에 또는 암반 드릴링 유닛에 연결된 구성요소에 배치된 센서에 연결될 수 있다. 이러한 센서는 암반 드릴링 유닛 또는 암반 드릴링 유닛에 연결된 구성요소의 활동 또는 특성을 감지할 수 있다. 제어 장치는 경험 데이터가 저장될 수 있는 메모리를 포함할 수 있다.

드릴 비트는 단단한 재료의 암반 드릴링에 적합하다. 드릴 비트는 수행될 보링 작업(borig operation)에 적합한 형상으로 설계 및 제공될 수 있다. 이러한 드릴 비트는 종종 무거우며 사용 후 날카로운 모서리 및/또는 재료 조각을 포함할 수 있다. 드릴 비트에는 제1 나사 연결부를 형성하기 위해 드릴 로드의 대응하는 나사산에 연결되도록 구성된 나사산이 제공된다.

암반 드릴링 유닛은 제1 공급 장치와, 회전 장치 및 충격 장치가 배치되는 기다란 프레임 또는 빔을 포함할 수 있다. 암반 드릴링 유닛은 차량에 배치되고 붐에 의해 차량에 연결될 수 있으므로 암반 드릴링 유닛은 차량 및 천공될 암석과 관련하여 다른 위치에 배치될 수 있다. 암반 드릴링 유닛와, 붐 및 차량이 함께 암반 드릴링 장치를 형성한다. 드릴링 유닛은 수직 드릴링을 위해 구성될 수 있으며, 이는 완전히 수직이거나 수직에서 어느 정도 벗어나는 것으로 인식되어야 한다. 따라서 드릴링 유닛은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수직선에 대해 약 0° 내지 약 95°의 범위에서 경사진 방향으로 드릴링될 수 있다. 암반 드릴링 장치에서 수직 드릴링 또는 수직선에 대해 약 95° 범위의 각진 방향으로 드릴링하도록 구성된 이러한 암반 드릴링 유닛은 탑 해머 드릴링 장치로 구성될 수 있다.

상기 드릴링 유닛에는 드릴 비트 교환기가 제공될 수 있으며, 이는 드릴 비트의 자동 교체를 지원한다. 드릴 비트 교환기는 암반 드릴링 유닛의 드릴 중심 축에 인접하고 평행하게 배열되고 복수의 드릴 비트를 유지하고 보관 위치와 그 안에 포함된 교환 위치 사이에서 드릴 비트를 이동시키도록 배치된 드릴 비트 보관 장치를 포함할 수 있다. 드릴 비트 보관 장치는 원통형 드럼 형상을 가질 수 있으며, 드릴 비트 보관 장치 내의 내부 위치 사이의 이동은 이러한 원통형 보관 장치의 회전 또는 내부 부품의 회전에 의해 수행될 수 있다. 드릴 비트 보관 장치는 물론 본 발명 내용의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 디자인을 가질 수 있다.

암반 드릴링 유닛에는 드릴 로드용 그립 요소를 포함하는 로드 핸들링 시스템이 제공될 수도 있다. 로드 핸들링 시스템은 드릴 로드의 매거진(magazine)으로 구성된다. 드릴 로드는 드릴 로드와 함께 보어 스트링(bore string)을 조립하기 위한 보링 작업 동안 그리핑 요소에 의해 매거진에서 드릴 로드를 가져와서 암석에 더 깊이 구멍을 뚫는 것을 가능하게 한다. 드릴 비트를 교체할 때 드릴 로드는 서로 분해되고 연속적으로 그립 요소에 의해 매거진으로 다시 보내진다.

제1 공급 장치는 드릴링 작업 중 및 드릴 비트 교환 중에 드릴 로드 및 드릴 비트를 축 방향으로 공급하도록 구성된다. 제1 공급 장치는 암반 드릴링 유닛에 대해 축방향으로 그리고 유압 또는 공압 액추에이터에 의해 드릴 중심축 방향으로 구동될 수 있다.

드릴 로드 및 드릴 비트의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치는 제1 유압 또는 공압 기계에 의해 구동될 수 있다. 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치는 제2 유압 또는 공압 기계에 의해 구동될 수 있다. 충격 펄스는 드릴 중심축 방향으로 드릴 로드에 제공되고 충격 펄스는 드릴 로드에서 드릴 비트로 전달된다.

드릴 비트 교환에 대한 정보를 수신하는 방법 단계에 의해, 제어 장치는 작동 데이터가 저장된 메모리로부터 정보를 수신할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 제어 장치는 작동 데이터를 제공하는 장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 작동 데이터는 드릴링에 소요된 시간, 마지막 유지보수 이후 드릴링에 소요된 시간, 교환이 필요할 때까지 남은 예상 시간, 드릴된 거리, 마지막 유지보수 이후 드릴된 거리, 또는 기타 중 임의의 하나 또는 조합을 포함하는 데이터 등일 수 있다.

드릴 비트와 적어도 하나의 드릴 로드 사이의 제1 나사 연결을 풀기 위하여, 형성된 드릴 보어의 바닥에 드릴 비트를 펀칭하기 위한 충격 장치를 제어하는 방법 단계에 의해, 제어 장치는 충격 장치와 통신하고 충격 장치를 제어하기 위한 신호를 보낸다. 드릴 비트의 펀칭 시간, 빈도, 펀칭 힘은 암석의 종류와 사용하는 드릴 비트의 종류에 따라 조절될 수 있다.

적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트를 드릴 보어 밖으로 이동시키기 위한 제1 공급 장치를 제어하는 방법 단계에 의해, 제어 장치는 제1 공급 장치와 통신하고 제1 공급 장치를 제어하기 위한 신호를 전송한다. 암반에 천공된 보어의 깊이에 따라 제1 공급 장치의 공급 속도 및 공급 거리가 제어될 수 있다.

적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트를 제거하기 위한 회전 장치를 제어하는 방법 단계에 의해, 제어 장치는 회전 장치와 통신하고 회전 장치를 제어하기 위한 신호를 전송한다. 회전 장치의 회전 속도 및 토크는 제1 나사 연결부의 상태에 따라 제어될 수 있다.

드릴 비트 교환 및 교체를 위한 드릴 비트 교환기를 제어하는 방법 단계에 의해, 제어 장치는 드릴 비트 교환기와 통신하고 드릴 비트 교환기를 제어하기 위한 신호를 전송한다. 따라서 제어 장치는 드릴 비트 보관 장치 및 드릴 비트 교환기에 포함된 그리핑 아암을 제어할 수 있다.

제1 나사 연결부에 의해 드릴 비트에 적어도 하나의 드릴 로드를 부착하기 위한 회전 장치를 제어하는 방법 단계에 의해, 제어 장치는 회전 장치와 통신하고 회전 장치를 제어하기 위한 신호를 전송한다. 회전 장치의 회전 속도 및 토크는 드릴 로드, 드릴 비트의 유형 및/또는 드릴 로드와 드릴 비트 사이의 제1 나사 연결부의 유형에 따라 제어될 수 있다.

암반 드릴링 유닛에서 드릴 비트를 자동으로 또는 적어도 반자동으로 변경하기 위한 빠르고 효율적인 방법이 제공된다. 이 방법은 수동 작업 없이 잠재적으로 위험한 드릴 비트 및 잠재적인 추가 커플링 부품을 처리할 수 있으며, 이는 차례로 상기 방법이 수행되는 드릴링 현장에서 증가된 안전 및 개인 안전을 제공한다. 주지하는 바와 같이, 여기에 제시된 방법은 본 발명에 따른 드릴 비트 교환기의 다양한 선택적인 특징에 결합된 추가 이점을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 드릴 비트를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기를 제어한 후, 그리고 제1 나사 연결부에 의해 드릴 비트에 적어도 하나의 드릴 로드를 부착하기 위한 회전 장치를 제어하기 전에, 상기 방법은: 지지 장치가 드릴 비트와 접하는 위치로 지지 장치를 이동시키기 위한 암반 드릴링 유닛의 제2 공급 장치를 제어하는 단계를 더 포함한다.

이 방법 단계에서, 제어 장치는 제2 공급 장치와 통신하고 제2 공급 장치를 제어하기 위한 신호를 보낸다. 제2 이송장치의 이송속도 및 이송거리는 드릴비트의 종류에 따라 조절될 수 있다. 제2 공급 장치는 유압 또는 공압 액추에이터에 의해 암반 드릴링 유닛에 대해 축방향으로 그리고 드릴 중심축 방향으로 구동될 수 있다. 지지 장치는 드릴 비트 또는 드릴 로드를 지지 및/또는 홀딩/파지하기 위해 배열된 암반 드릴링 유닛의 하부 지지 장치일 수 있다. 따라서, 드릴 비트는 지지 장치에 의해 지지될 수 있고, 드릴 비트는 지지 장치에 놓이거나 맞닿는다. 대안적으로, 지지 장치가 드릴 비트를 파지할 수 있는 위치로 지지 장치가 이동된다. 드릴 비트가 지지 장치에 의해 지지될 수 있는 경우, 지지 장치는 그립 수단에 의해 고정될 때 드릴 비트를 아래에서 지지할 수 있도록 드릴 비트 아래에 배치되어야 한다. 지지 장치를 위치로 이동시켜 지지 장치가 드릴 비트를 아래에서 지지하도록 하는 것은 다양한 디자인을 갖는 드릴 비트가 암반 드릴링 유닛에서 교환될 수 있다는 이점이 있다. 드릴 비트의 유형과 디자인은 드릴 장치의 유형에 따라 다를 수 있으므로, 파지 수단은 추가적인 하부 지지 없이 드릴 비트를 고정할 수 없으며, 따라서 지지 장치에 의해 제공될 수 있다. 이러한 파지 수단과 지지 장치의 동시 이동에 의해 드릴 비트의 교체는 그 사용을 증가시킬 수 있고 다양한 유형의 드릴링 유닛에 사용될 수 있다. 상기 드릴링 유닛의 지지 장치는 드릴 중심 축 주위에 그리고 드릴 중심 축을 따라 별도의 위치에 배열된 2개의 유압 제어식 그리핑 장치(파지 장치)를 포함할 수 있다. 그리핑 장치를 서로 가까운 위치로 이동하면 드릴 비트 아래에 지지부가 제공된다. 지지 장치는 제어 장치에 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트를 드릴 보어 외부로 이동시키기 위한 제1 공급 장치를 제어한 후, 및 적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트를 제거하기 위한 회전 장치를 제어하기 전에, 상기 방법은, 회전 장치에 연결된 적어도 하나의 드릴 로드를 파지하기 위한 로드 핸들링 시스템의 파지 요소를 제어하는 단계; 및 적어도 하나의 드릴 로드와 회전 장치 사이의 제2 나사 연결부를 조이기 위해 회전 장치를 제어하는 단계를 포함한다.

이 방법 단계에서, 제어 장치는 로드 핸들링 시스템 및 회전 장치의 그리핑 요소와 통신하여 로드 핸들링 시스템 및 회전 장치의 그립핑 요소를 제어하기 위한 신호를 보낸다. 드릴 비트와 적어도 하나의 드릴 로드 사이의 제1 나사 연결부를 풀기 위해, 형성된 드릴 보어의 바닥에 드릴 비트를 펀칭하는 단계 동안, 드릴 로드와 회전 장치 사이의 제2 나사 연결부도 풀릴 수 있다. 로드 핸들링 시스템의 매거진으로 및 이로부터 드릴 로드를 가져오는 파지 요소는 적어도 하나의 드릴 로드와 회전 장치 사이의 제2 나사 연결부를 조이기 위해 회전 장치에 연결된 드릴 로드를 단단히 파지하도록 제어될 수 있다. 그 후, 회전 장치는 제2 나사 연결부를 조이도록 제어될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 드릴 비트 변경에 대한 정보를 수신하는 것은 드릴 비트의 드릴 조건에 기초한다.

이 방법 단계에 의해, 제어 장치는 센서 또는 유사한 검출기 요소로부터 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 센서 또는 유사한 검출기 요소는 드릴 비트의 상태를 결정하기 위해 회전 장치로부터의 토크 및/또는 충격 장치로부터의 특성치에서 어떤 차이 또는 특성치를 감지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 드릴 비트를 변경하고 교체하기 위한 드릴 비트 교환기를 제어하는 것은 그리핑 아암에 의해 드릴 비트를 드릴 중심 축으로부터 드릴 비트 보관 장치로 이동시는 단계와, 그 이후 드릴 비트 보관 장치로부터 새로운 드릴 비트를 회수하는 단계 및 드릴 비트를 드릴 중심축으로 이동하는 단계를 포함한다.

드릴 비트 보관 장치는 드릴 비트를 유지하기 위한 다수의 보관 위치를 포함할 수 있다. 각 보관 위치는 드릴 비트를 하나 보유할 수 있으며, 여기에 드릴 비트 또는 이전 드릴 작업에서 사용된 드릴 비트를 이용할 수 있다. 교환 위치는 드릴 비트가 회수되거나 위치될 수 있는 보관 장치 내의 단일 위치일 수 있으며, 여기서 보관 장치의 내부 이동은 교환 위치에서 특정 드릴 비트를 유지하기 위한 원하는 슬롯을 위치지정하는 데 사용될 수 있다. 드릴 비트 교환기는 드릴 비트의 선택적인 그리핑을 위해 구성된 그리핑 수단을 포함하는 그립핑 아암을 더 포함할 수 있으며, 그리핑 아암은 드릴링 유닛의 드릴 중심 축과 교환 위치 사이에서 그리핑 수단을 이동시키도록 배치된다. 그리핑 아암 및 그리핑 수단은 유압으로 제어될 수 있으며, 여기서 이 둘의 이동 및 그리핑은 고정밀도로 행해질 수 있고 상기 기능에 큰 힘을 가할 수 있다. 또한, 그리핑 아암이 드릴 비트 보관 장치 내의 단일 위치로 이동하기만 하면 되므로 그리핑 아암의 이동은 그리핑 아암 및 그 설계의 복잡성을 줄이는 선회 운동에 의해 수행될 수 있다.

본 개시내용은 또한 프로그램이 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터로 하여금 상기 개시된 방법을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터가 위에 개시된 방법을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다. 이 방법은 사전 프로그래밍된 소프트웨어에 포함될 수 있으며, 이는 방법을 활용하기에 적합한 드릴링 유닛으로 구현될 수 있다. 미리 프로그램된 소프트웨어는 제어 장치에 저장될 수 있다. 대안적으로, 또는 조합하여, 소프트웨어는 메모리 또는 제어 장치로부터 떨어진 컴퓨터에 저장될 수 있다.

또한, 본 발명은 암반 드릴링 유닛의 제어 장치에 관한 것으로, 상기 암반 드릴링 유닛은, 제1 나사 연결부에 의해 적어도 하나의 드릴 로드에 연결되도록 구성된 드릴 비트;와 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 축 방향으로 이송하는 제1 공급 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치; 및 적어도 하나의 드릴 로드 상의 드릴 비트를 교환하기 위한 드릴 비트 교환기;를 포함하고, 상기 제어 장치는: 드릴 비트 교환에 관한 정보를 수신하고; 드릴 비트와 적어도 하나의 드릴 로드 사이의 제1 나사 연결부를 풀기 위해 형성된 드릴 보어의 바닥에 대해 드릴 비트를 펀칭하기 위한 충격 장치를 제어하고; 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 드릴 보어 밖으로 이동시키기 위한 제1 공급 장치를 제어하고; 적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트를 제거하기 위한 회전 장치를 제어하고; 드릴 비트 변경 및 교체를 위한 드릴 비트 교환기를 제어하고; 제1 나사 연결부에 의해 드릴 비트에 적어도 하나의 드릴 로드를 부착하기 위한 회전 장치를 제어하도록 구성된다.

이것은 암반 드릴링 유닛에 대한 드릴 비트 변경 작업이 자동으로 수행될 수 있다는 이점이 있다. 제1 공급 장치, 회전 장치, 충격 장치 및 드릴 비트 교환기는 안전한 방식으로 드릴 비트를 자동으로 변경하도록 제어 장치에 의해 제어된다. 무거우며 날카롭거나 잡고 운반하기에 불편할 수 있는 드릴 비트는 제어 장치의 지시에 의해 완전히 처리될 수 있다. 드릴 비트 교환 작업은 제어 장치에 의해 수행되며 센서 및 경험 데이터에서 수신된 정보를 기반으로 할 수 있다. 제어 장치는 드릴링 장치 및 드릴링 장치에 연결된 드릴 비트의 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 변경을 개시하도록 구성될 수 있다. 따라서 드릴 비트 교환 작업이 자동으로 시작될 수 있다.

제어 장치에 의해 수행되는 본 발명의 방법 태양에 대해 설명된 모든 예는 또한 본 발명의 암반 드릴링 유닛, 드릴링 장치 및 제어 장치의 실시예에 적용가능하다는 것이 이해될 것이다. 즉, 제어 장치는 위에서 설명된 다양한 예들에 따른 방법의 단계들 중 어느 하나를 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 다음 양상들에 따르면, 제어 장치는 위에서 설명된 대응하는 예들에 따른 방법 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어 장치는 지지 장치를 드릴 비트와 접하는 위치로 이동시키기 위해 암반 드릴링 유닛의 제2 공급 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 제어 장치는 회전 장치에 연결된 적어도 하나의 드릴 로드를 그리핑하기 위한 로드 핸들링 시스템의 그리핑 요소를 제어하도록 구성될 수 있고; 적어도 하나의 드릴 로드와 회전 장치 사이의 제2 나사 연결부를 조이기 위해 회전 장치를 제어하도록 구성되어 있다. 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트 변경에 관해 수신된 정보는 드릴 비트의 드릴 조건에 기초한다. 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트를 변경하고 교체하기 위한 드릴 비트 교환기는 그리핑 아암에 의해 드릴 비트를 드릴 중심 축으로부터 드릴 비트 보관 장치로 이동시킴으로써 제어되고, 그런 다음 드릴 비트 교환기로부터 새로운 드릴 비트를 회수하고 드릴 비트를 드릴 중심 축으로 이동한다.

제어 장치는 별도의 개체로 구현되거나 둘 이상의 물리적 개체에 분산될 수 있다. 제어 장치는 하나 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 따라서 제어 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 장치에 의해 구현되거나 실현될 수 있으며, 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 제어 장치가 여기에 개시된 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함한다.

또한, 본 발명은 암반 드릴링 유닛에 관한 것으로, 제1 나사 연결부에 의해 적어도 하나의 드릴 로드에 연결되도록 구성되는 드릴 비트;와, 적어도 하나의 드릴 로드와 드릴 비트를 축 방향으로 공급하는 제1 공급 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치; 적어도 하나의 드릴 로드 및 드릴 비트에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치; 및 적어도 하나의 드릴 로드 상의 드릴 비트를 교환하기 위한 드릴 비트 교환기를 포함하고, 상기 암반 드릴링 유닛은 본 명세서에 개시된 바와 같은 적어도 하나의 제어 장치를 포함한다.

암반 드릴링 유닛은 제1 공급 장치와, 회전 장치 및 충격 장치가 배치되는 긴 프레임 또는 빔을 포함할 수 있다. 암반 드릴링 유닛은 붐에 의해 차량에 배치되고 연결될 수 있어서, 암반 드릴링 유닛이 차량 및 천공될 암석과 관련하여 다른 위치들에 배치될 수 있다. 암반 드릴링 유닛과, 붐 및 차량이 함께 암반 드릴링 장치를 형성한다. 암반 드릴링 유닛은 수직 드릴링을 위해 구성될 수 있으며, 이는 완전히 수직이거나 수직에서 어느 정도 벗어나는 것으로 인식되어야 한다. 따라서 암반 드릴링 유닛은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수직선에 대해 약 0° 내지 약 95°의 범위에서 경사진 방향으로 드릴링될 수 있다. 암반 드릴링 장치에서 수직 드릴링을 위해 또는 수직선에 대해 약 0° 내지 약 95° 범위로 경사진 방향으로 드릴링을 위해 구성된 이러한 암반 드릴링 유닛은 탑 해머 드릴링 장치로서 구성될 수 있다.

제어 장치는 암반 드릴링 유닛 상에 또는 암반 드릴링 유닛과의 일정 거리에 배치될 수 있다. 제어 장치는 암반 드릴링 유닛 또는 암반 드릴링 유닛에 연결된 구성요소에 배치된 센서에 연결될 수 있다. 이러한 센서는 암반 드릴링 유닛 또는 암반 드릴링 유닛에 연결된 구성요소의 작동 또는 특성을 감지할 수 있다. 제어 장치는 경험 데이터가 저장될 수 있는 메모리를 포함할 수 있다.

암반 드릴링 유닛에는 드릴 비트 교환기가 제공될 수 있으며, 이는 드릴 비트의 자동 교체를 지원한다. 드릴 비트 교환기는 드릴 비트 보관 장치를 포함할 수 있고, 이 드릴 비트 보관 장치는 암반 드릴링 유닛의 드릴 중심 축에 인접하고 평행하게 배치되고 복수의 드릴 비트를 유지하고, 드릴 비트를 보관 위치와. 그 안에 포함된 교환 위치 사이에서 이동시키도록 배치된다. 드릴 비트 보관 장치는 원통형 드럼 형상을 가질 수 있으며, 드릴 비트 보관 장치 내의 내부 위치 사이의 이동은 이러한 원통형 보관 장치의 회전 또는 내부 부품의 회전에 의해 수행될 수 있다. 드릴 비트 보관 장치는 물론 본 명세서의 개시 내용의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 디자인을 가질 수 있다.

암반 드릴링 유닛에는 드릴 로드용 그립 요소를 포함하는 로드 핸들링 시스템이 제공될 수도 있다. 로드 핸들링 시스템은 드릴 로드의 매거진을 포함한다. 드릴 로드는 드릴 로드와 함께 보어 스트링(bore string)을 조립하기 위한 보링 작업 동안 그리핑 요소에 의해 매거진에서 드릴 로드를 가져와서 암석에 더 깊이 구멍을 뚫는 것을 가능하게 한다. 드릴 비트를 교체할 때 드릴 로드는 서로 분리되고 연속적으로 그리핑 요소에 의해 매거진으로 다시 이송된다.

제1 공급 장치는 드릴링 작업 중 및 드릴 비트 교환 중에 드릴 로드 및 드릴 비트를 축 방향으로 공급하도록 구성된다. 제1 공급 장치는 유압식 또는 공압식 액추에이터에 의해 암반 드릴링 유닛에 대해 축방향으로 그리고 드릴 중심 축선 방향으로 구동될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 드릴 비트 교환기는 드릴 비트를 위한 드릴 비트 보관 장치 및 드릴 비트 보관 장치와 드릴 중심 축 사이에서 드릴 비트를 이동시키기 위한 그리핑 아암을 포함한다.

드릴 비트 보관 장치는 드릴 비트 보관 장치의 위치에 위치한 드릴 비트 모니터링하도록 배치된 적어도 하나의 드릴 비트 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 제어 장치는 현재 드릴 작업에 대한 정보뿐만 아니라 나중에 수행할 드릴 작업에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 드릴 비트 보관 장치가 복수의 드릴 비트를 보유할 수 있기 때문에, 제어 장치는 장치에 얼마나 많은 드릴 비트가 존재하는지 빠르고 쉬운 방식으로 모니터링할 수 있으며, 그리하여 드릴링 작업 계획은 보다 빠르고 효율적이다. 작업자는 또한 장치에 얼마나 많은 드릴 비트가 있는지 제어 장치로부터 정보를 수신할 수 있다.

제어 장치는 그 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 작동 조건을 결정하고 드릴 비트 교체가 필요할 때 신호를 사용자 인터페이스에 제공하도록 더 배치될 수 있다. 따라서, 제어 장치는 복수의 드릴 비트의 연속 모니터링을 지원할 수 있고, 이는 시스템에서 각 드릴 비트의 사용을 최대화하도록 활용될 수 있다. 제어 장치는 드릴링 작업에서 드릴링에 사용될 때 드릴 비트의 추가 사용과 연결된 입력 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트의 작동 상태를 예상할 수 있다. 작동 조건은 제어 장치에 의해 결정되고 다가오는 드릴 비트 교체 작업이 필요하기 전에 작업자에게 제공될 수 있다.

드릴 비트 보관 장치는 둘러싸는 보호 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 교환 위치에 배치된 적어도 제1 도어를 포함할 수 있고, 제1 도어는 수행되는 드릴 비트 교환 작업에 따라 선택적으로 개폐되도록 배치될 수 있다. 이것은 드릴 비트 보관 장치 내에 보관되는 드릴 비트가 굴착 현장에서 흔히 볼 수 있는 먼지, 오물, 기름 또는 파편으로부터 보호되는 결과를 낳을 것이다. 이러한 방식으로 보호되는 보관된 드릴 비트는 드릴 비트의 수명을 증가시키고 드릴 비트가 드릴 작업에 사용되는 드릴 비트 보관 장치로부터 인출될 때 드릴 비트가 양호한 모양 및 상태에 있도록 보장한다.

상기 하우징의 제1 도어는 상기 그립핑 아암에 결합되며, 상기 제1 도어는 그립핑 아암의 움직임에 따라 자동으로 개폐된다. 이것은 그리핑 아암과 완전히 자동으로 결합되어 수행될 수 있으므로 제1 도어의 작동을 단순화한다. 일반적으로 제1 도어는 드릴 비트 교환 작업이 수행 중일 때만 열려야 하므로, 상기 제1 도어의 개폐는 움직이는 동안 그러한 작업 중에 그리핑 아암의 움직임에 의해 안정적이고 효율적인 방식으로 동기화되고 제어될 수 있다.

또한, 본 발명은 본 명세서에 개시된 바와 같은 암반 드릴링 유닛을 포함하는 암반 드릴링 장치에 관한 것이다.

암반 드릴링 장치는 본 명세서에 개시된 바와 같은 암반 드릴링 유닛을 포함한다. 또한, 암반 드릴링 장치는 차량과 같은 드릴링 플랫폼을 포함할 수도 있다. 암반 드릴링 유닛을 차량에 연결하면 암반 드릴링 장비가 드릴링 작업 사이에 다른 장소와 다른 위치로 쉽게 이동할 수 있다. 암반 드릴링 유닛은 붐에 의해 차량에 배치되고 차량에 연결될 수 있어서 암반 드릴링 유닛은 차량 및 천공될 암석과 관련하여 다른 위치에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 암반 드릴링 장치는 수직 드릴링을 위해 구성되거나 수직선에 대해 약 0° 내지 약 95° 범위의 경사진 방향으로 구성된다.

상기 드릴링 장치는 교체 가능한 복수의 드릴 로드를 포함할 수 있으며, 드릴 비트가 엔드 드릴 로드의 단부 섹션에 배치될 수 있다. 드릴 비트는 나사 연결을 통해 끝 부분에 부착될 수 있다. 암반 드릴링 장치는 수직 드릴링을 위해 구성된다. 그러나 암반 드릴링 장치는 수직 드릴링에서 벗어나는 방향으로 드릴링하도록 구성될 수도 있다. 이러한 암반 드릴링 장치는 수직선에 대해 약 0° 내지 약 95° 범위의 경사진 방향으로 드릴링하도록 구성될 수 있다.

상기 드릴링 장치는 탑 해머 드릴링 장치일 수 있다. 이것은 일반적으로 사용되는 드릴링 장치가 본 발명에 따른 드릴 비트의 적어도 반자동 교환을 위한 드릴 비트 교환기를 구비하여 제공될 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서 일반적으로 사용되는 상부 해머 드릴링 장치에는 상기 드릴링 장치의 드릴 비트를 교체하기 위한 신뢰할 수 있고 안전한 시스템이 제공될 수 있다. 따라서, 그것에 배치된 시스템에 의해 드릴 비트를 수동으로 교체할 필요가 없기 때문에 안전하고 편리한 작업 환경을 제공하는 효율적이고 신뢰할 수 있는 드릴링 장치가 제공된다.

본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 사시도로 암반 드릴링 장치(5)를 도시한다. 암반 드릴링 장치(5)는 기다란 프레임 또는 빔(2)을 포함할 수 있는 암반 드릴링 유닛(8)을 포함한다. 암반 드릴링 유닛(8)은 붐(4)에 의해 차량(6) 상에 배치되고 연결될 수 있어서, 암반 드릴링 유닛(8)이 차량(6) 및 천공될 암석과 관련하여 상이한 위치에 배치될 수 있다.착암기 유닛(8), 붐(4) 및 차량(6)은 함께 암반 드릴링 장치(5)를 형성한다. 암반 드릴링 장치(5)는 수직 드릴링을 위해 구성되며, 이는 완전히 수직이거나 수직에서 어느 정도 벗어난 것으로 인식되어야 한다. 따라서 드릴링 장치(5)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수직선에 대해 약 0°내지 약 95°의 범위에서 기울어진 방향으로 드릴링될 수 있다. 드릴링 장치(5)는, 드릴링 장치(5)의 암반 드릴링 유닛(8) 내에서 드릴 스트링을 형성하도록 배치된 교체 가능한 복수의 드릴 로드(7)(도 2)를 포함할 수 있다. 각 드릴 로드(7)는, 드릴링됨에 따라 드릴 보어(50)(도 2)가 더 깊어지기 때문에, 추가 드릴 로드를 연결하는 옵션을 제공하는 나사산을 포함한다. 그 다음 드릴 비트(3)가 단부 드릴 로드(7)의 단부 섹션에 배치되고, 상기 드릴 비트(3)는 제1 나사 연결부(40)에 의해 단부 섹션에 부착될 수 있다.

상기 드릴링 장치(5)는 암반 드릴링 유닛(8)의 하부에 배치될 수 있고 드릴 비트(3) 또는 드릴 비트(3)를 지지 및/또는 홀딩/파지하기 위해 배치될 수 있는 하부 지지 장치와 같은 지지 장치(9)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지 장치는 그러한 부품들의 유지 보수 및/또는 조립/분해에 사용될 수 있다. 또한, 지지 장치(9)는 드릴 로드(7)를 안내할 수 있다.

도 1에 도시된 드릴링 장치(5)는 드릴 비트(3)의 자동 또는 적어도 반자동 교환을 위한 드릴 비트 교환기(1)를 더 포함할 수 있다. 상기 드릴 비트 교환기(1)는 지면에 가깝게 배치되고 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 중심 축(15)과 평행하게 배치된다. 드릴 중심 축(15)이라는 용어는 드릴링 장치(5)에 의해 드릴되는 드릴 보어(50)(도 2)의 중심선으로 인식될 수 있다. 따라서 드릴 비트 교환기(1)는 사용시 드릴 중심축(15)의 정렬을 따르도록 배치된다. 암반 드릴링 유닛(8)이 비스듬히 기울어지면 드릴 비트 교환기(1) 및 그 유입 부품도 드릴 중심 축(15) 및 드릴링 유닛(8)을 따라 기울어질 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 암반 드릴링 유닛(8)의 측면도를 개략적으로 도시한다.

드릴 비트(3)는 제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 로드(7)에 연결되도록 구성된다. 제1 공급 장치(42)를 포함하는 암반 드릴링 유닛(8)은 하나 이상의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 하나의 축 방향으로 공급하기 위하여 구성된다. 회전 장치(44)는 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)의 회전 운동을 발생시키도록 구성된다. 충격 장치(46)는 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)에 충격 펄스를 제공하도록 구성된다. 드릴 비트 교환기(1)는 드릴 로드(7)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위해 암반 드릴링 유닛(8)에 배치된다. 회전 장치(44) 및 충격 장치(46)는 제1 공급 장치(42)에 배치된다. 회전 장치(44) 및 충격 장치(46)는 제1 공급 장치(42)에 의해 변위되도록 구성된다. 제1 공급 장치(42)는 긴 프레임 또는 빔(2)에 배치된다. 제1 공급 장치(42)는 드릴 작업 중 및 드릴 비트(3) 교체 동안, 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 축 방향으로 공급하도록 구성된다. 제1 공급 장치(42)는 유압 또는 공압 작동기(10)에 의해 암반 드릴링 유닛(8)에 대해 그리고 드릴 중심 축(15) 방향으로 구동될 수 있다. 제어 장치(100)는 제1 공급 장치(42), 회전 장치(44), 충격 장치(46) 및 드릴 비트 교환기(1)에 연결된다. 제어 장치(100)는 암반 드릴링 유닛(8) 또는 암석 굴착 유닛(8)에 연결된 구성요소에 배치된 센서(11)에 연결될 수 있다. 제어 장치(100)는 작동 데이터가 저장된 메모리(12)로부터 정보를 수신할 수 있다.

드릴 비트(3)와 적어도 하나의 드릴 로드(7) 사이의 제1 나사 연결부(40)를 느슨하게 하기 위해 드릴 보어(50)의 바닥(48)에 대해 드릴 비트(3)를 펀칭하기 위한 충격 장치(46)를 제어하기 위해; 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 외부로 이동시키기 위한 제1 공급 장치(42)를 제어하기 위해; 적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위한 회전 장치(44)를 제어하기 위해; 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기를 제어하기 위해; 및 제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위한 회전 장치(44)를 제어하기 위해. 제어 장치(100)는 드릴 비트(3) 교체에 대한 정보를 수신하도록 구성된다.

또한, 제어 장치(100)는 지지 장치(9)가 드릴 비트(3)와 접하는 위치로 지지 장치(9)를 이동시키는 제2 공급 장치(52)를 제어하도록 구성된다. 제2 공급 장치(52)는 유압 또는 공압 작동기에 의해 암반 드릴링 유닛(8)에 대해 그리고 드릴 중심 축(15) 방향으로, 축방향으로 구동될 수 있다. 제어 장치(100)는 제2 공급 장치(52)에 연결된다. 지지 장치(9)는 제어 장치(100)에 연결된다. 제어 장치(100)는 또한 회전 장치(44)에 연결된 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 그리핑하기 위한 로드 핸들링 시스템(56)의 그리핑 요소(54)를 제어하도록, 그리고 적어도 하나의 드릴 로드(7)와 회전 장치(44) 사이의 제2 나사 연결부(58)를 조이기 위해 회전 장치(44)를 제어하도록 구성된다. 로드 핸들링 시스템(56)은 드릴 로드(7)의 매거진(60)을 포함한다. 제어 장치(100)는 로드 핸들링 시스템(56)에 연결된다. 드릴 비트(3)를 변경하고 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)는 드릴 비트(3)를 그리핑 아암(21)에 의하여 드릴 센터 축(15)으로부터 드릴용 비트 보관 장치(13)로 이동함으로써 제어되고, 그 다음 드릴용 비트 보관 장치(13)에서 새 드릴 비트(3)를 가져와 드릴 중심 축(15)으로 이동한다.

도 3은 일 실시예에 따른 드릴 비트 교환기(1)의 사시도를 도시하며, 드릴 비트 교환기(1)가 배치되는 암반 드릴링 유닛(8)의 부분이 또한 도면에 도시되어 있다. 암반 드릴링 유닛(8)은 도 1 및 도 2에 도시된 드릴링 유닛 또는 유사한 드릴링 유닛(8)일 수 있으며, 여기서 드릴링 유닛(8)은 수직 드릴링 또는 수직선에 대하여 약 0° 내지 약 95° 범위에서 경사진 방향으로 드릴링하도록 구성될 수 있다. 드릴링 유닛(8)은 교체 가능한 복수의 드릴 로드(7)의 매거진(60)을 포함할 수 있다. 드릴링 유닛(8)은 하부 지지 장치(9)를 더 포함할 수 있다. 드릴링 유닛(8)은 드릴 로드(7)의 나사 연결부(16, 도 2)를 느슨하게 하도록 구성된 추가 지지 요소(14)를 더 포함할 수 있다. 드릴링 유닛(8)의 추가 지지 요소(14)는 드릴 중심 축(15) 주위 둘레에 그리고 드릴 중심 축(15)을 따라 별도의 위치에 배치된 2개의 유압 제어식 그립핑 장치(27)를 포함할 수 있다.

드릴 비트 보관 장치(13)가 있는 드릴 비트 교환기(1)는 드릴링 유닛(8)의 드릴 중심 축(15)에 인접하고 평행하게 배치될 수 있고 복수의 드릴 비트(3)를 유지하고 보관 위치(17)와 그 안에 포함된 교환 위치(19) 사이에서 드릴 비트(3)를 이동하도록 배치될 수 있다. 드릴 비트 보관 장치(13)는 원통형 드럼 형상을 가질 수 있으며, 드릴 비트 보관 장치(13) 내의 내부 위치(17, 19) 사이의 이동은 이러한 원통형 보관 장치(13)의 회전에 의해 또는 내부 부품의 회전에 의해 수행될 수 있다. 각각의 보관 위치(17)는 하나의 드릴 비트(3)를 보유할 수 있으며, 이는 사용 대기 중인 드릴 비트 또는 이전 드릴 작업에서 사용된 드릴 비트(3)가 될 수 있다. 교환 위치(19)는 드릴 비트(3)가 회수되거나 위치될 수 있는 보관 장치(13) 내의 단일 위치일 수 있으며, 여기서 보관 장치(13)의 내부 이동은 특정 드릴 비트(3)를 교환 위치(19)에 유지하기 위한 원하는 슬롯의 위치를 지정하는 데 사용될 수 있다. 드릴 비트 교환기(1)의 그리핑 아암(21)은 드릴 비트(3)를 선택적으로 파지하도록 구성된 그리핑 수단(23)을 더 포함할 수 있다. 그리핑 아암(21)은 교환 위치(19)와 드릴링 유닛(8)의 드릴 중심 축(15) 사이에서 그리핑 수단(23)을 이동시키도록 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 그리핑 아암(21) 및 그리핑 수단(23)은 유압으로 제어될 수 있으며, 여기서 둘의 이동 및 파지는 고정밀도로 가해질 수 있고 상기 기능에 큰 힘을 가할 수 있다. 또한, 그리핑 아암(21)이 드릴 비트 보관 장치(13) 내의 단일 위치(19)로 이동하기만 하면 되므로 그리핑 아암(21)의 이동은 피봇 운동에 의하여 실행될 수 있고, 이는 그리핑 아암(21) 및 그 설계의 복잡성을 감소시킨다.

그리핑 수단(23)은 그리핑 수단(23)의 작동 상태 및 드릴 비트(3)를 향한 인가된 압력을 모니터링하도록 배치된 센서(11)(도 2)를 더 포함할 수 있다. 이러한 센서(11)는 그리핑 수단(23)의 유압 장치 내에 또는 그 유압 장치에 쉽게 배치될 수 있는데, 그리핑 수단(23)의 그리핑 운동을 제어하는 유압 실린더의 내부 압력은 그리핑 수단(23)이 물체와 맞물릴 때와 직접적으로 상관되기 때문이다. 따라서 센서(11)는 그리핑 수단(23)이 물체의 크기에 관계없이 물체(드릴 비트와 같은)에 항상 동일한 양의 파지력을 제공하는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.

그리핑 아암(21)은 그리핑 아암(21)의 움직임을 모니터링하도록 배치된 센서(11)를 더 포함할 수 있다. 이러한 센서(11)는 그리핑 수단(23)을 위한 센서(11)와 유사하게, 그리핑 아암(21)을 제어하기 위해 유압 장치 내에 또는 유압 장치에 배치된 센서(11)일 수 있다. 물론, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 IR-센서 또는 이와 유사한 것과 같은 다른 유형의 센서(11)가 또한 사용될 수 있다. 그리핑 아암(21)의 움직임을 모니터링함으로써, 이러한 모니터링은 또한 그리핑 아암(21)의 위치와 관련된 위치 정보를 얻기 위해 활용될 수 있으며, 따라서 임의의 주어진 시점에서 그리핑 수단(23)의 위치정보도 획득할 수 있다는 점에 유의해야 한다. T이로써 그리핑 아암(21)의 이동 및 위치, 그리고 그 벗어남이 높은 정확도와 신뢰성으로 모니터링될 수 있다. 예를 들어 그리핑 아암(21)이 드릴 중심 축(15)에서 드릴 비트(3)를 움직이고 어떤 이유로 드릴 비트(3)가 의도한 경로에서 고착되면 유압 장치의 내부 압력이 예상치 못한 시점에서 증가하고, 센서(11)는 예상치 못한 발생에 대해 드릴 비트 교환기(1)에 경보할 수 있다.

드릴 비트 교환기(1)는 센서(11) 및 드릴링 유닛(8)으로부터 입력을 수신하고 드릴링 유닛(8)의 그리핑 아암(21), 그리핑 수단(23), 드릴 비트 보관 장치(13), 및 추가 지지 요소(14)의 움직임을 제어하도록 배치된 제어 유닛(100)(도 2)에 연결된다. 제어 유닛(100)은 드릴 비트 교환기(1) 내에, 또는 예를 들어 드릴링 장치(5)의 작업자 캐빈 내와 같은 원격 위치에 배치될 수 있다. 제어 유닛(100)은 와이어에 의해 또는 공지 기술에 따른 무선 인터페이스에 의해 센서(11), 드릴 비트 교환기(1) 및 드릴링 유닛(8)에 결합될 수 있다.

제어 유닛(100)을 드릴 비트 교환기(1) 및 그 부품들 뿐만 아니라 드릴링 유닛(8) 및 그 부품들에 연결함으로써, 제어 유닛(100)은 드릴링 유닛(8) 및 드릴 비트 교환기(1)를 상호작용하고 협력하도록 할 수 있고, 이는 드릴 비트 교환기(1)에 의해 실행되는 더욱 효율적인 작동을 제공한다. 또한, 제어 유닛(100)이 드릴링 유닛(8)의 추가 지지 요소(14)와 같은 기계를 제어하고 제어할 수 있기 때문에 보다 드릴 비트 교환기 1 자체를 위해 덜 복잡한 기계가 필요하게 되고, 이는 드릴 비트 교환기 1의 제조 비용을 낮춘다.

드릴 비트 보관 장치(13)는 드릴 비트 보관 장치(13)의 보관 및 교환 위치(17, 19)에 위치한 드릴 비트(3)를 모니터링하도록 배치된 적어도 하나의 드릴 비트 센서(11)를 더 포함할 수 있다. 이러한 적어도 하나의 센서(11)는 광학 센서나 압력 센서 또는 그 유사한 것일 수 있고, 그 센서는 드릴 비트(3)가 특정 위치(17, 19) 또는 복수의 그러한 센서(11)를 배열하는 경우 복수의 위치(17, 19)에 위치하는지 모니터링하도록 배치된다. 이러한 센서(11)는 또한 보관 장치(13) 내의 위치를 모니터링할 뿐만 아니라 보관 장치(13)에 위치된 드릴 비트(3)를 분석 및 평가하도록 배치된 보다 복잡한 센서 장치일 수 있다. 이러한 센서 장치는 드릴 비트(3)의 표면을 스캔하고 이를 잘 작동하는 드릴 비트(3)의 미리 결정된 표면과 비교할 수 있으며, 여기서 제어 유닛(100)은 드릴링 유닛(8)의 작동자에게 드릴 비트(3)의 상태에 관한 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 결함이 있는 드릴 비트(3)가 발견되고 이러한 드릴 유닛(8)의 더 높은 작동 가동 시간을 위해 교체될 수 있다.

제어 유닛(100)은 드릴링 유닛(8) 및 드릴링 유닛(8)에 연결된 드릴 비트(3)의 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트(3)의 자동 또는 적어도 반자동 교체를 개시하도록 구성될 수 있다. 이러한 작동 데이터는, 드릴링에 소요된 시간, 마지막 유지보수 이후 드릴링에 소요된 시간, 변경이 필요할 때까지 남은 예상 시간, 드릴된 거리, 마지막 유지보수 이후 드릴된 거리 또는 기타의 자료 또는 이들이 결합된 데이터일 수 있다. 이러한 작동 데이터는 드릴링 유닛(8), 드릴 비트 교환기(1)에 배치된 각각의 드릴 비트(3), 또는 둘 다에 관한 것일 수 있다. 이러한 작동 데이터를 고려하고 사용 가능한 드릴링 계획을 가짐으로써, 제어 유닛(100)은 현재 드릴 비트(3)가 다음 작업의 보어(50) 전체에 대해 작동하지 않을 것이라고 결정되는 경우 드릴 보어(50)(도 2)의 드릴링 사이에 드릴 비트 교환 작업을 자동으로 개시할 수 있다. 따라서, 드릴 비트(3)의 검사가 드릴링될 보어(50) 사이에서 필요하지 않기 때문에 복수의 보어(50)를 포함하는 드릴링 방식에서 많은 낭비되는 시간이 감소될 수 있다.

제어 유닛(100)은 그 작동 데이터에 기초하여 드릴 비트(3)의 작동 조건을 결정하고 드릴 비트 교체가 필요할 때 신호와 인터페이스를 더 제공하도록 배치될 수 있다. 특정 드릴 비트(3)에 대해 어떤 유형의 재료 등의 드릴링에 소요된 이전 시간과 같은 특정 작동 데이터가 미리 알려져 있고 상기 드릴 비트(3)가 보어 드릴링에 사용되는 경우 제어 장치는 상기 드릴 비트(3)에 대한 작동 조건을 제공하고 업데이트하도록 그러한 데이터를 모니터링하고 업데이트할 수 있다. 예를 들어 드릴 비트(3)가 특정 유형의 재료에서 특정 시간 동안 드릴링할 수 있는 것으로 추정되는 경우, 제어 유닛(100)은 상기 드릴 비트(3)에 대한 작동 시간을 추가하고 시간 경과에 따른 사용을 모니터링할 수 있다. 그런 다음, 그러한 데이터는 메모리에 저장될 수 있고 드릴 비트 교환기(1)의 각각의 특정 드릴 비트(3)에 대한 추적을 유지할 수 있으며, 여기서 드릴 비트 보관 장치(13)의 보관 위치(17)에 위치된 드릴 비트(3)는 개별 작동 조건과 관련하여 모니터링될 수 있다. 그런 다음 이러한 정보는 사용 가능한 모든 드릴 비트(3)에 대한 작동 조건을 표시하기 위해 사용자 인터페이스 또는 이와 유사한 것으로 전송될 수 있으며, 여기서 드릴링 리그(5)의 작업자는 미래의 드릴링 작업을 더 잘 계획하기 위해 상기 정보를 사용할 수 있다. 제어 유닛(100)은 또한 제공된 드릴링 방식과 조합하여 드릴링 작업을 계획할 수 있으며, 드릴 비트(3)의 작동 조건이 적합한 것으로 간주되는 보어가 드릴링될 때 적절한 드릴 비트(3)가 교환 위치(19)로 이동된다. 제어 유닛(100)이 이러한 방식으로 드릴링 작업을 계획하고 드릴 비트 교환 작업을 자동으로 시작하도록 함으로써 많은 시간이 절약될 수 있고 드릴 비트(3)는 결합된 최대 용량까지 사용될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 드릴용 비트 교환기(1)의 그리핑 아암의 사시도를 개략적으로 도시한다. 드릴 비트 교환기(1)의 그리핑 아암(21)은 드릴 비트(3)를 선택적으로 파지하도록 구성된 그리핑 수단(23)을 포함한다. 그리핑 아암(21)은 도 4에서 드릴링 유닛(8)의 드릴 중심 축(15)으로 그리고 지지 장치(9) 위로 이동한다. 지지 장치(9)는 드릴 비트(3) 또는 드릴 로드(7)를 지지 및/또는 유지/파지하기 위해 배치된 암반 드릴링 유닛(8)의 하부 지지 장치일 수 있다. 따라서, 드릴 비트(3)는 지지 장치(9)에 의해 지지될 수 있고, 드릴 비트(3)가 지지 장치(9) 위에 놓이거나 인접하도록 한다. 대안적으로, 지지 장치(9)가 드릴 비트(3)를 파지할 수 있도록 지지 장치(9)가 소정 위치로 이동된다. 드릴 비트(3)가 지지 장치(9)에 의해 지지될 수 있는 경우, 지지 장치(9)는 드릴 비트(3) 아래에 배치되어야 파지 수단(23)에 의해 유지될 때 드릴 비트(3)를 아래에서 지지할 수 있다. 지지 장치(9)가 드릴 비트(3)를 아래에서 지지하도록 하는 위치로 지지 장치(9)를 이동하면, 암석 드릴 유닛(8)에서 다양한 디자인을 갖는 드릴 비트(3)로 변경될 수 있다는 장점이 있다. 드릴 비트(3)의 유형 및 디자인이 드릴링 장치(5)의 유형에 따라 달라질 수 있기 때문에, 그리핑 수단(23)은 지지 장치(9) 없이 드릴 비트(3)를 고정할 수 없으며, 따라서 지지 장치(9)에 의해 그러한 고정이 제공될 수 있다. 그리핑 수단(23) 및 지지 장치(9)의 이러한 이동에 의해, 드릴 비트(3)의 교체는 따라서 그 활용을 증가시키고 다양한 유형의 드릴링 유닛(8)에 사용될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 상기 방법은 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트를 교환하기 위한 제어 장치(100)에 의해 수행된다. 따라서 상기 방법은 도 1 내지 도 4에 개시된 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3) 교환 제어에 관한 것이다.

암반 드릴링 유닛(8)은: 적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 축 방향으로 이송하는 제1 공급 장치(42); 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치(44); 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치(46); 및 적어도 하나의 드릴 로드(7) 상의 드릴 비트(3)를 교환하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 포함한다.

상기 방법은: 드릴 비트(3)의 교환에 관한 정보를 수신하는 단계(s101); 드릴 비트(3)와 적어도 하나의 드릴 로드(7) 사이의 제1 나사 연결부(40)를 느슨하게 하기 위해 형성된 드릴 보어(50)의 바닥(48)에 대해 드릴 비트(3)를 펀칭하기 위한 충격 장치(46)를 제어하는 단계(s102); 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 외부로 이동시키기 위한 제1 공급 장치(42)를 제어하는 단계(s103); 적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s104); 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105); 및 제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s106)를 포함한다.

도 6은 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교환하기 위한 제어 장치(100)에 의해 수행된다. 따라서 방법은 도 1 내지 도 4에 개시된 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)의 교환을 제어하는 방법에 관한 것이다. 드릴 비트(3)의 교환에 관한 정보를 수신하는 단계(s101); 드릴 비트(3)와 적어도 하나의 드릴 로드(7) 사이의 제1 나사 연결부(40)를 느슨하게 하기 위해 형성된 드릴 보어(50)의 바닥(48)에 대해 드릴 비트(3)를 펀칭하기 위한 충격 장치(46)를 제어하는 단계(s102); 적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 외부로 이동시키기 위한 제1 공급 장치(42)를 제어하는 단계(s103); 적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s104); 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105); 및 제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s106)를 포함한다.

드릴 비트(3)를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105) 후, 및 제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s106) 전에, 상기 방법은 지지 장치(9)가 드릴 비트(3)와 접하는 위치로 지지 장치(9)를 이동시키기 위하여 암반 드릴링 유닛(8)의 제2 공급 장치(52)를 제어하는 단계(s107)를 추가로 포함한다.

적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 외부로 이동시키기 위한 제1 공급 장치(42)를 제어하는 단계(s103) 이후에, 그리고 적어도 하나의 드릴 로드로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s104) 전에, 상기 방법은 회전 장치(44)에 연결된 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 파지하기 위해 로드 핸들링 시스템(56)의 그리핑 요소(54)를 제어하는 단계(s108); 및 적어도 하나의 드릴 로드(7)와 회전 장치(44) 사이의 제2 나사 연결부(58)를 조이기 위해 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s109)를 포함한다.

도 7은 장치(500)의 버전의 다이아그램이다. 도 2와 도 3을 참조하여 설명된 제어 장치(100)는 소정 버전에서 장치(500)를 포함한다. 장치(500)는 비휘발성 메모리(520), 데이터 처리 유닛(510) 및 읽기/쓰기 메모리(550)를 포함한다. 비휘발성 메모리(520)는 예를 들어, 장치(500)의 기능을 제어하기 위해, 운영 시스템과 같은 컴퓨터 프로그램이 저장된 제1 메모리 요소(530)를 갖는다. 장치(500)는 버스 컨트롤러, 직렬 통신 포트, I/O 수단, A/D 변환기, 시간 및 날짜 입력 및 전송 유닛, 이벤트 카운터 및 인터럽트 컨트롤러(도시되지 않음)를 추가로 포함한다. 비휘발성 메모리(520)는 또한 제2 메모리 요소(540)를 갖는다.

암반 드릴링 장치(5)를 제어하기 위한 루틴을 포함하는 컴퓨터 프로그램(P)이 제공된다. 프로그램(P)은 메모리(560) 및/또는 읽기/쓰기 메모리(550)에 실행 가능한 형태 또는 압축된 형태로 저장될 수 있다.

데이터 처리부(510)가 특정 기능을 수행하는 것으로 기술되는 경우, 데이터 처리부(510)가 메모리(560)에 저장된 프로그램의 특정 부분 또는 읽기/쓰기 메모리(550)에 저장된 프로그램의 특정 부분을 실행하는 것을 의미한다.

데이터 처리 유닛(510)은 데이터 버스(515)를 통해 데이터 포트(599)와 통신할 수 있다. 비휘발성 메모리(520)는 데이터 버스(512)를 통해 데이터 처리 유닛(510)과 통신하도록 되어 있다. 별도의 메모리(560)는 데이터 버스(511)를 통해 데이터 처리 유닛(510)과 통신하도록 되어 있다. 읽기/쓰기 메모리(550)는 데이터 버스(514)를 통해 데이터 처리 유닛(510)과 통신하도록 되어 있다.

데이터가 데이터 포트(599)를 통해 수신될 때, 그것들은 제2 메모리 요소(540)에 일시적으로 저장된다. 수신된 입력 데이터가 일시적으로 저장되었을 때, 데이터 처리 유닛(510)은 위에서 설명된 바와 같이 코드 실행을 이행하도록 준비된다.

여기에 설명된 방법의 일부는 메모리(560) 또는 읽기/쓰기 메모리(550)에 저장된 프로그램을 실행하는 데이터 처리 장치(510)에 의해 장치(500)에 의해 실행될 수 있다. 장치(500)가 프로그램을 실행할 때, 여기에 설명된 방법이 실행된다.

실시예에 대한 전술한 설명은 단지 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 한정적이거나 설명된 형태로 실시예를 제한하도록 의도되지 않는다. 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 실시예는 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 이에 의해 당업자가 다양한 실시예 및 의도된 용도에 적용할 수 있는 다양한 변형예의 측면에서 본 발명을 이해할 수 있도록 선택 및 설명되었다. 위에 설명된 구성요소 및 특징은 본 발명의 틀 내에서 설명된 여러가지 실시예 사이에서 조합될 수 있다.

Claims

암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위해 제어 장치(100)에 의해 수행되는 방법으로서, 상기 드릴 비트(3)는 제1 나사산 연결부(40)에 의해 적어도 하나의 드릴 로드(7)에 연결되도록 구성되고,
상기 암반 드릴링 유닛(8)은:
적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 축 방향으로 공급하기 위한 제1 공급 장치(42);
적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)의 회전 운동을 발생시키도록 구성된 회전 장치(44);
적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치(46); 및
적어도 하나의 드릴 로드(7) 상의 드릴 비트(3)를 교환하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 포함하고,
상기 방법은,
드릴 비트(3) 교체에 대한 정보를 수신하는 단계(s101);
드릴 비트(3)와 적어도 하나의 드릴 로드(7) 사이의 제1 나사 연결부(40)를 느슨하게 하기 위해, 드릴 보어(50)의 바닥(48)에 대해 드릴 비트(3)를 펀칭하기 위한 충격 장치(46)를 제어하는 단계(s102);
하나 이상의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 외부로 이동시키기 위하여 제1 공급 장치(42)를 제어하는 단계(s103);
적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s104);
드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105); 및
제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위해 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s106)를 포함하는, 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105) 후에, 그리고 드릴 비트(3)에 제 1 나사 연결부(40)에 의해 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위한 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s106) 전에,
상기 방법은:
지지 장치(9)가 드릴 비트(3)와 접하는 위치로 지지 장치(9)를 이동시키기 위해 암반 드릴링 유닛(8)의 제2 공급 장치(52)를 제어하는 단계(s107)를 추가로 포함하는, 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 밖으로 이동시키기 위하여 제1 공급 장치(42)를 제어하는 단계(s103) 후에, 그리고 적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위해 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s104) 후에, 상기 방법은:
회전 장치(44)에 연결된 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 파지하기 위한 로드 핸들링 시스템(56)의 그리핑 요소(54)를 제어하는 단계(s108); 및
적어도 하나의 드릴 로드(7)와 회전 장치(44) 사이의 제2 나사 연결부(58)를 조이기 위해 회전 장치(44)를 제어하는 단계(s109)를 추가로 포함하는, 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(3) 교체에 대한 정보를 수신하는 단계(s101)는 드릴 비트(3)의 드릴링 상황이나 조건에 기초하는, 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1)를 제어하는 단계(s105)는, 그리핑 아암(21)에 의하여 드릴 비트(3)를 드릴 중심 축(15)에서 드릴 비트 보관 장치(13)로 이동시키는 단계와, 드릴 비트 보관 장치(13)에서 새 드릴 비트(3)를 꺼내 드릴 중심 축(15)으로 이동하는 단계를 포함하는, 암반 드릴링 유닛(8)의 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 방법.
컴퓨터 프로그램이 컴퓨터(100; 500)에 의하여 실행될 때, 컴퓨터(100; 500)가 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램(P).
컴퓨터 프로그램이 컴퓨터(100; 500)에 의하여 실행될 때, 컴퓨터(100; 500)가 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는 명령을 포함하는, 컴퓨터-판독 매체.
암반 드릴링 유닛(8)의 제어 장치(100)로서, 상기 암반 드릴링 유닛(8)은;
제1 나사 연결부(40)에 의해 적어도 하나의 드릴 로드(7)에 연결되도록 구성된 드릴 비트(3);와
적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 축 방향으로 공급하기 위한 제1 공급 장치(42);
적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치(44);
적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치(46); 및
적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기;를 포함하고,
상기 제어 장치(100)는:
상기 드릴 비트(3)의 교체에 대한 정보 수신하도록 되어 있고;
상기 드릴 비트(3)와 적어도 하나의 드릴 로드(7) 사이의 제1 나사 연결부(40)를 풀기 위하여 드릴 보어(50)의 바닥(48)에 대해 드릴 비트(3)를 펀칭하기 위해 상기 충격 장치(46)를 제어하도록 되어 있고;
적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 드릴 보어(50) 밖으로 이동시키기 위해 제1 공급 장치(42)를 제어하도록 되어 있고;
적어도 하나의 드릴 로드(7)로부터 드릴 비트(3)를 제거하기 위하여 회전 장치(44)를 제어하도록 되어 있고;
상기 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기를 제어하도록 되어 있고;
제1 나사 연결부(40)에 의해 드릴 비트(3)에 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 부착하기 위하여 회전 장치(44)를 제어하도록 되어 있는, 암반 드릴링 유닛(8)의 제어 장치(100).
제8항에 있어서, 상기 드릴 비트(3)에 지지 장치(9)가 맞닿는 위치로 상기 지지 장치(9)를 이동시키기 위하여, 상기 제어 장치(100)가 상기 암반 드릴링 유닛(8)의 제2 공급 장치(52)를 제어하도록 되어 있는, 암반 드릴링 유닛(8)의 제어 장치(100).
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제어 장치(100)가, 회전 장치(44)에 연결된 적어도 하나의 드릴 로드(7)를 파지하기 위한 로드 핸들링 시스템의 그리핑 요소를 제어하도록 구성되고, 적어도 하나의 드릴 로드(7)와 회전 장치(44) 사이의 제2 나사 연결부(58)를 조이기 위하여 상기 회전 장치(44)를 제어하도록 되어 있는, 암반 드릴링 유닛(8)의 제어 장치(100).
제8항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(3) 교체에 대해 수신된 정보는 드릴 비트(3)의 드릴 상태나 조건을 기반으로 하는, 암반 드릴링 유닛(8)의 제어 장치(100).
제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(3)를 변경 및 교체하기 위한 드릴 비트 교환기는 그리핑 아암(21)을 통해 드릴 중심 축(15)에서 드릴 비트 보관 장치(13)로 드릴 비트(3)를 이동하도록 제어되고, 그 후 드릴 비트 보관 장치(13)로부터 새로운 드릴 비트(3)를 회수하여 드릴 중심 축(15)으로 이동시키도록 제어되는, 암반 드릴링 유닛(8)의 제어 장치(100).
제1 나사 연결부(40)에 의해 적어도 하나의 드릴 로드(7)에 연결되도록 구성되는 드릴 비트(3);
적어도 하나의 드릴 로드(7)와 드릴 비트(3)를 축 방향으로 공급하기 위한 제1 공급 장치(42);
적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)의 회전 운동을 생성하도록 구성된 회전 장치(44);
적어도 하나의 드릴 로드(7) 및 드릴 비트(3)에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치(46); 및
적어도 하나의 드릴 로드(7)에서 드릴 비트(3)를 교체하기 위한 드릴 비트 교환기(1);를 포함하고,
제8항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 따른 제어장치(100)를 포함하는, 암반 드릴링 유닛.
제13항에 있어서, 상기 드릴 비트 교환기(1)는 드릴 비트(3)용 드릴 비트 보관 장치(13)와, 드릴 비트 보관 장치(13)와 드릴 중심 축(15) 사이에서 드릴 비트(3)를 이동시키기 위한 그리핑 아암(21)를 포함하는, 암반 드릴링 유닛.
제13항 또는 제14항에 따른 암반 드릴링 유닛(8)을 포함하는, 암반 드릴링 장치(5).
16. A rock drilling rig (5) according to claim 15, wherein the rock drilling rig (5) is configured for vertical drilling or drilling in an angled direction, in the range of about 0° to about 95° relative a vertical line.
제15항에 있어서, 상기 암반 드릴링 장치(5)는 수직 드릴링 또는 수직선에 대해 약 0°내지 약 95° 범위에서 경사진 방향으로 드릴링하도록 구성되어 있는, 암반 드릴링 장치(5).