Method of operating rod-shaped parts, centralizers and rock drilling unit

発明の背景

本発明は、掘削装置の給送ビームにおける棒状部品の操作方法に関するものである。 掘削業界で使用される掘削ロッド、ロックボルトおよび同様の棒状部品は、交換装置によって掘削ユニットの中心に導入したり中心から離脱させたりする。 その操作中、中心に位置するロッドは、給送ビームに配された１つ以上のセントラライザで支持される。 ロッド交換のために掘削装置やセントラライザは交換位置へ駆動され、ここで交換装置は給送ビームに対して横切る方向に回動することができ、それによってセントラライザの閉鎖部材が同時に開く。 交換装置が通常位置に戻ると、セントラライザの閉鎖部材は閉じることになる。

本発明はさらにセントラライザおよびセントラライザを備えた削岩ユニットに関するものである。

本発明の分野は、本願の独立請求項の前段により詳しく記載されている。

削岩には、削岩機を有しこれに接続された工具で被処理材料に削岩孔を穿つ削岩ユニットを用いる。 工具は、削岩ロッドおよびその先端部に接続されたドリルビットを含んでよいし、または、長い削岩孔を削岩する場合は、掘削ロッドを複数連結して延長掘削ロッド装置を形成したものがある。 掘削ロッドは、しばしば比較的長くなり、したがって給送ビームに配設されたセントラライザを使って削岩機と削岩孔との間に延伸する部分で掘削ロッドを支持する必要がある。 セントラライザは、ロッドが貫通配設される中心孔を含む。 中心孔の縁には、掘削ロッドの交換中に開くことのできる閉鎖部材がある。 また、セントラライザは、たとえばボルティング機器に使ってもよい。

フィンランド公報第74778号には、バネの力を用いて閉鎖部材を閉鎖位置に保持することが記載されている。 しかし、バネを用いた閉鎖部材の固定は十分に開示されていない。

発明の簡単な説明

本発明の目的は、ロッドを操作する新規で改良した方法を提供することであり、さらに新規で改良されたセントラライザおよびそれを備えた削岩ユニットを提供することである。

本発明の方法は、閉鎖位置にある間、形状固定方式でセントラライザの閉鎖部材を固定して、閉鎖部材における掘削ロッドから作用する力の影響によって閉鎖部材が開くことを防止する特徴がある。

本発明のセントラライザによれば、閉鎖部材は、閉鎖位置にある間、形状固定方式の固定部材で固定され、これによって掘削ロッドから閉鎖部材に作用する力の影響による閉鎖部材の開放を防止する特徴がある。

本発明の削岩ユニットによれば、セントラライザの閉鎖部材は、閉鎖位置にある間、形状固定され、それによって掘削ロッドから閉鎖部材に作用する力の影響による閉鎖部材の開放が防止できるという特徴がある。

本発明の基本的な発想によれば、セントラライザの閉鎖部材は、閉鎖位置にある間、形状固定方式で固定される。

本発明は、掘削ロッドまたは他の掘削器具から閉鎖部材に作用する力では、通常操作中、形状固定された締付けを解くことができないという有利な点を有する。 付勢装置で生成される力は、形状固定部材の相互位置を不変に保つことだけに必要であり、掘削ロッドから閉鎖部材に及ぼす開放力をすべてこれで受けるようにこれを設計しなくて済む。 閉鎖部材の締付けが堅いので、すべての状況でロッドをセントラライザに確実に保持することができる。 これは、閉鎖部材がバネ力だけによって閉じたままにされる先行技術の解決策に優る明らかな利点である。

実施例の基本的な発想によれば、セントラライザの閉鎖部材は、相互に形状固定した締付け部材を用いて固定される。

実施例の基本的な発想によれば、閉鎖部材に影響を与える相互に形状固定した締付け部材は、少なくとも２つの長尺状移送穴と、それらの間に配置され該移送穴に沿って摺動する枢動ピンとを含む。

実施例の基本的な発想は、形状固定を解く運動を、実質的に長手方向だけに移動するように配設された押出しロッドによって締付け部材に伝えることである。

実施例の基本的な発想によれば、セントラライザのフレームは、中心線がガイド部材と平行に配置された第１の長尺状移送穴を含む。 閉鎖部材は中心線が曲状をなす第２の長尺状移送穴を含み、これは、第１の移送穴に対して横断的に配設されている。 これらの移送穴を通して、ガイド部材によって線形方向に動くトランスバース枢動ピンが配設されている。 枢動ピンおよび移送穴は相互の形状締付けを形成して閉鎖部材を閉鎖位置に保つように配設されている。 ガイド部材が第１の移送穴の方向に枢動ピンを動かすと、前記形状締付けが解けると同時に、閉鎖部材が開位置に向けて動き始める。

実施例の基本的な発想は、交換装置の回動機構において、交換装置で横断的に給送ビームまで動くように配置された別個の押圧面が接続されていることである。 押圧面は、セントラライザの押出しロッドを押すように配設されている。 押圧面は、関節機構を用いて実質的に線形方向だけに動くように配設してもよい。

本発明のいくつかの実施例を添付図面に関連してより詳細に説明する。

は、２本のブームを備え掘削ユニットとこれに配設されたボルティング装置とを備えた掘削リグの概略的な側面図であり、

は削岩ユニットの概略図であり、

は、セントラライザが閉鎖位置にある状況における削岩ユニットの、給送ビーム方向に見た概略図であり、

は、セントラライザが交換位置へ駆動されロッド交換装置が中心へ回動した状況における、図３の削岩ユニットの概略図であり、

および

は、セントラライザの動作を示す概略斜視図であり、

は、閉鎖部材の形状固定とそこに掛かる力を示すさらに概略的な図である。

明確さのために、各図では発明のいくつかの実施例を簡略化した方法で示す。 同様の参照符号は、図中の同様の部分を表わす。

発明のいくつかの実施例の詳細な説明

図１に示した掘削リグ１は、１本以上のブーム３が配置された移動可能な運搬機２を含む。 第１のブーム3aは掘削ブームであり、これには削岩ユニット４が具備されている。 削岩ユニット４は、給送装置７を用いて給送ビーム上で動かすことができる削岩機５を含む。 削岩機５に対して工具８を接続することが可能であり、これは、ネジ接続などの接続手段で相互接続された複数の一連の掘削ロッド９を含むことがある。 さらに、最先端掘削ロッドの端部には、岩石11に掘削孔12を穿つ掘削ボタンを有する掘削ビット10がある。 削岩機５は、工具８に衝撃パルスを供給する打撃装置を含んでもよく、これは、衝撃パルスを掘削ビット10に、さらには被破砕岩石11へ伝達するものである。 削岩機５はまた、回動装置を含んでもよく、それによって工具８は掘削中その長手方向軸を中心に回動することができる。 削岩ユニット４は、給送ビーム６によって支持されるロッドマガジン13も具備してよい。 ロッドマガジン13によって、長孔掘削や他の掘削工具に必要な延長ロッド９を収納することができる。 ロッドマガジン13に関連して、少なくとも１つの交換装置14があり、これによって掘削工具は、ロッドマガジン13と掘削軸、すなわち中心Ｋとの間に配置することができる。 給送ビーム６の最先端部には保持器15があってもよく、これは、工具８を把持してこれを中心Ｋに心合わせすることできるジョーを有する。 さらに、削岩機５と保持器15との間の部分には、削岩機５とともに給送ビーム６上を動くよう１つ以上のセントラライザ16を配設してもよい。

図１の掘削リグ１の第２のブーム3bは第２の掘削ユニット40を具備し、これは、ロックボルト、注入パイプまたはその同等物などの掘削器具18を操作する掘削装置17を含む。 これらの器具もセントラライザ16で支える必要がある場合がある。 その結果、ボルティング装置に関連して、たとえば、交換装置14や、ロッド状器具を収納するマガジンがあってもよい。 これにはさらに、本発明によるセントラライザ16を設け、これを操作するための手段を設けてもよい。

図２はロッドマガジン13を備えた給送ビーム６を有する削岩ユニット４を示し、ロッドマガジンには掘削ロッド９または掘削に必要な他のロッド状器具を収納することができる。 ロッドマガジン13に関連して交換装置14を配設してもよい。 給送ビーム６の最先端部には保持器15がある。 給送ビーム６にはセントラライザ16が支持され、削岩機５の動作に応じて動くように配置されている。 図２に示した状況において、削岩機５およびセントラライザ16は逆方向Ｂに交換位置Ｖまで移動され、この位置で掘削ロッド９をロッドマガジン13から中心Ｋに案内することが可能であり、または掘削ロッド９を中心Ｋから除去してロッドマガジンに収納することができる。

図３は、本発明によるセントラライザ16およびその操作手段を示す。 セントラライザ16はフレーム19を含み、これを用いてセントラライザを給送ビーム６上で可動的に配置することができる。 さらに、セントラライザ16には中心穴20が開けられ、これを通して、たとえば掘削ロッドなどのロッド状器具を配設可能である。 中心穴20は、削岩ユニット４または他の削岩装置の中心Ｋに配設されている。 中心穴20の周縁には交換隙間21があって、これは閉鎖部材22で部分的にまたは完全に閉じることができ、閉鎖部材は一種のジョー片でよく、これはフレーム19に枢動リンク23で連結してもよい。 閉鎖部材22は開放することができ、これによって掘削ドリルまたは同等のものが交換隙間21を通して中心Ｋに配置され、または中心Ｋから撤去することができるようになっている。 閉鎖部材22が閉じると、掘削ロッドの中心隙間20からの離脱が阻まれる。 閉鎖部材22の開放動作は、交換位置での交換装置14の操作に依存するように構成されている。 図３に示される通常位置から図４に示される位置までの交換装置14の回動によって、閉鎖部材22の開放および交換隙間21の取外しが生ずるように構成されている。

図３はガイド部材24も示し、これは、閉鎖部材22を開くために必要な動きを伝達するように配設されている。 ガイド部材24は長尺状の押出しロッド25であってよく、これは、フレーム19に支持されて実質的にその長手方向だけに動かすことができる。 その場合、押出しロッドは、閉鎖部材22の操作機構に伝達される線形運動Ｌだけを有する。 閉鎖力は、バネまたは同等物などの１つ以上の付勢部材26で生成されてよく、閉鎖部材22に影響を与えるように配設されている。 付勢部材26は、押出しロッドに作用する外力がないときは、押出しロッド25に影響を与えてその通常位置に押出しロッドを移送するように配設してもよい。 押出しロッド25は、交換装置14の側のロッド端部にあるロールまたは同様のロール手段27を含んでもよく、これによって、ネジ接続をネジ開閉して軸方向運動が必要な場合、交換装置に対するセントラライザの運動が可能になる。

図３はまた、交換装置14およびこれと一体化したロッドマガジン13を給送ビーム６に平行な回動ロッド28に接続してもよいことを示し、回動ロッドは、適切な回動装置によってその長手方向軸を中心として回動することができ、それによって交換装置14の給送位置29が中心Ｋに来ることができる。 セントラライザ16の押出しロッド25は、押圧面30によって実質的に線形な方向に押される。 押圧面30は、交換装置14に対して軸方向の間隔をおいて配置され、関節機構31を用いて回動ロッド28へ、そして給送ビーム６に接続されている。 回動ロッド28の回動は、交換装置14および押圧面30の両方の動きに影響を与える。 間接機構31は、押圧面30の移動方向を押出しロッド25と同じ方向に保って、押出しロッドが何ら不要な応力に曝されることのないようにすることを企図している。 関節機構31は、給送ビーム６に関節接続された少なくとも１本の第１のアーム32、および回動ロッド28に関節接続された少なくとも１本の第２のアーム33を含んでもよい。 回動ロッド28はクランク34を含んでもよく、これは、ピン35またはそれに含まれる同様の伝達部材を用いて回動運動を第２のアーム33における長尺状移送穴36に伝えることができる。 移送穴36を用いれば、交換装置14に必要な移動と比較して押圧面30に対して相対的に短い移動を構成することが可能になる。 移送穴36の寸法を変更することによって、得られる移動を調整することが可能である。

図３および図４にはまた、押出しロッド25をトランスバース枢動ピン37に接続してよいことも示され、枢動ピンは、セントラライザ16のフレームに設けられた第１の長尺状移送穴38によって案内されて動くように配設するとよい。 移送穴38の中心線は、押出しロッド25の線形運動と実質的に平行になるように配置される。 閉鎖部材22はさらに、第２の移送穴39を含んでもよく、これは、中心線が第１の移送穴38に対して交差してもよい。 また、第２の移送穴39の中心線は曲状であってもよい。 第１の移送穴38によって、押出しロッド25は、確実に線形運動する一方、第２の移送穴39および枢動ピン37とともに、閉鎖部材22の形状固定も構成している。 固定状況において、付勢部材26は、所定の相対的位置で形状固定を保持することだけが必要であり、それによって堅い形状固定で閉鎖部材22に作用する力を受け、固定は付勢部材26によって生成される力に依存しない。

場合によっては第２の移送穴39は、その最外縁部に固定用ノッチ（図示せず）を含んでもよいし、移送穴39の曲率半径がその最外縁部で変化してもよく、それによって枢動ピン37と移送穴39との間の形状固定は、さらに確実になる。 押出しロッド25が枢動ピン37を押して固定用ノッチから取り外した後のみ、枢動ピン37は、移送穴39に沿って摺動でき、閉鎖部材22を関節23に対する開口位置に回動することができる。

図５および図６はさらに、セントラライザ16と交換装置14との間の連携を斜視図で示している。

図７は、閉鎖部材22の動作や形状固定、およびそこに作用する力を示す。 中央隙間20に位置する掘削ロッド９からは、横断方向の力F2、F3が閉鎖部材22に作用し、これらの力は、枢動リンク23に対する開位置に向けて閉鎖部材22を回動させる傾向がある。 そのとき力FRが枢動ピン37に作用し、移送穴38は力FRに対して逆方向の力FTを形成する。 さらに、掘削ドリルが回動するにつれ、摩擦力が掘削ドリル９と閉鎖部材22との間の中央隙間20に発生する。 この摩擦力は、その枢動リンク23に対して閉鎖部材22を開く傾向の回動力F1を生成する。 力F1はまた、同図に示す力FRを枢動ピン37に生じ、形状固定はこの力に対して逆の力FTを生成する。 このように、閉鎖部材22は、掘削ロッドを介して伝達される何らかの力の影響があっても開位置に変化することはない。 枢動ピン37の線形運動Ｌによってだけ、移送穴38で案内される方向に形状固定を開放することができる。 枢動ピン37が移送穴の右端位置に向けて移送穴内を摺動すると、枢動ピン37は、閉鎖部材22を開位置に向けてその枢動リンク23に対して同時に押圧する。 閉鎖部材22が完全に開くと、枢動ピン37は、図４および図６で分かるように、右端の位置に配される。

上記例で説明した方法以外で堅い形状固定を実現してもよいことは明らかである。 たとえば、移送穴の形状および相対的方向を何らかの他の方法で構成することは可能である。 その場合にも、閉鎖部材を開ける各力の方向に対して移送穴と枢動ピンとの間に堅い固定が得られるはずである。

図３ないし図７が削岩ユニットに関連するとしても、ここで提示した解決策や操作原理は、ボルティング装置または掘削におけるロッド状部品の操作を意図した他の何らかの掘削装置にも適用することができる。

ある場合には、本願で説明した特徴事項は、他の特徴事項に関わりなく同様に用いることができる。 他方、本願に記載の特徴事項を必要に応じて組み合わせ、種々の組合せを提供してもよい。

図面とその関連する明細書は、発明発想の説明だけを意図している。 発明の詳細は、請求項の範囲内で変えることができる。