(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドシェルに前後進可能に搭載されたさく岩機と、該さく岩機の各作動部の作動状態を検出しその検出データに基づいてさく孔制御を行うさく岩機制御装置と、さく岩機がガイドシェルの後端位置にあることを検出する後端位置検出器と、さく岩機がシャンクロッドとセントラライザとの間にロッドを１本挟んだ位置にあることを検出する中間位置検出器と、ロッド又はシャンクロッドのねじの切離し状態を検出するねじ切り検出器と、前記さく岩機制御装置の検出データ、及び後端位置検出器、中間位置検出器、ねじ切り検出器の各検出データに基づいてロッドの継足し及び回収の制御を行うロッド交換制御装置とを備えたロッド交換装置において、目標のさく孔長を入力するさく孔長入力装置と、送り速度を検出する送り速度検出器と、ロッド又はシャンクロッドのねじの弛み状態を検出するねじ弛み検出器と、前記さく岩機制御装置の検出データ、さく孔長入力装置の入力データ、及び後端位置検出器、中間位置検出器、ねじ切り検出器、送り速度検出器、ねじ弛み検出器の各検出データに基づいてロッドの継足し及び回収の制御を行うロッド交換制御装置を設けたことを特徴とするロッド交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、さく孔装置のロッドの継足し及び回収作業の操作を省力化することのできるロッド交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クローラドリル等のさく孔装置では、ガイドシェルに搭載されたさく岩機にシャンクロッドを挿着し、このシャンクロッドに所定長のロッドをスリーブを介して接続し、ロッド先端にはビットを取付け、さく岩機から打撃と回転をビットに伝達し、さく岩機に送りを与えて岩石にさく孔する。さく孔長がロッドの長さより長い場合には、さく孔作業の際にロッドの継足し及び回収を行う。
【０００３】
かっては、このロッドの継足し、回収、及びそれに付随するロッドのねじ部への給油は人力で行われていたが、大きな労力を要するため、オペレータが運転席から油圧バルブのレバーや電気スイッチのレバーを操作することによりロッドの継足し、回収、及びロッドのねじ部への給油を行うことのできるロッド交換装置が使用されるようになっている。（特公昭５８−６０３８号、特公平４−２３９１号参照）。
【０００４】
しかし、ロッド交換装置のレバーの操作は面倒で熟練を要し、オペレータの疲労が大きいため、ロッド交換装置の操作を省力化することが望まれており、面倒な操作手順をコンピュータに記憶させることでロッドの継足し、回収、及びロッドのねじ部への給油の操作を省力化することのできるロッド交換装置も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、省力化が進んだロッド交換装置においても、ロッドの継足し、回収に伴うロッドのねじ部の弛み判定はオペレータの視覚、聴覚及び勘に頼って行われている。また、目標とするさく孔長にまで達したことを確認し、さく孔作業を終了させるのもオペレータの視覚によって行っている。このように、オペレータは肉体的な負担から開放されてもその引換えとして精神的な負担を負うことになり、疲労が軽減されたとは言えない。
【０００６】
この発明は、ロッド交換装置におけるかかる問題を解決するものであって、ロッドの継足し、回収、及びロッドのねじ部への給油の操作を省力化することのできるロッド交換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ガイドシェルに前後進可能に搭載されたさく岩機と、該さく岩機の各作動部の作動状態を検出しその検出データに基づいてさく孔制御を行うさく岩機制御装置と、さく岩機がガイドシェルの後端位置にあることを検出する後端位置検出器と、さく岩機がシャンクロッドとセントラライザとの間にロッドを１本挟んだ位置にあることを検出する中間位置検出器と、ロッド又はシャンクロッドのねじの切離し状態を検出するねじ切り検出器と、前記さく岩機制御装置の検出データ、及び後端位置検出器、中間位置検出器、ねじ切り検出器の各検出データに基づいてロッドの継足し及び回収の制御を行うロッド交換制御装置とを備えたロッド交換装置において、目標のさく孔長を入力するさく孔長入力装置と、送り速度を検出する送り速度検出器と、ロッド又はシャンクロッドのねじの弛み状態を検出するねじ弛み検出器と、前記さく岩機制御装置の検出データ、さく孔長入力装置の入力データ、及び後端位置検出器、中間位置検出器、ねじ切り検出器、送り速度検出器、ねじ弛み検出器の各検出データに基づいてロッドの継足し及び回収の制御を行うロッド交換制御装置を設けることにより上記課題を解決している。
【０００８】
【作用】
さく孔作業を開始する前にさく孔長入力装置で目標のさく孔長を設定し、さく孔中は送り速度検出器で送り速度とさく孔長の検出を行う。既に接続されているロッドによるさく孔が終わってさく孔長の検出値が設定値に達せずロッドの継足しが必要な場合には、さく岩機制御装置のさく孔終了の検出により、まず、孔の中の繰粉を除去するために、さく岩機は回転とフラッシングを行いながらガイドシェル後端まで後退し再びさく孔停止位置まで前進するホールクリーニングを行う。
【０００９】
次に、シャンクロッドのねじを弛めるために、回転のみを停止して所定時間打撃を与える無回転打撃を行う。この、無回転打撃の継続時間等の制御は送り速度検出器で検出した送り速度データに基づいて決定する。無回転打撃が終了し、ねじ弛み検出器がシャンクロッドのねじが弛んだことを検出すると、ガイドシェルの前端部においてロッドとシャンクロッドとを接続しているスリーブをセントラライザでクランプし、さく岩機を逆転後退させてシャンクロッドのねじの切離しを行う。このとき、ロッド交換装置の給油機構のアームが給油ヘッドを給油位置へ移動し、抜出してくるシャンクロッドのねじ部に給油を行う。
【００１０】
ねじが切離されると、ねじ切り検出器がねじの切離し状態を検出し、この検出信号に基づいて、給油機構は給油ヘッドの給油を中止してアームを元の位置に戻し、さく岩機は回転を中止してガイドシェルの後端まで後退する。後端位置検出器がさく岩機のガイドシェルの後端位置への後退を検出すると、ロッド交換装置のロッド交換機構が継足し用のロッドをさく孔軸線上に供給し、給油機構のアームが給油ヘッドを給油位置へ移動させ、給油ヘッドは継足し用のロッドのねじ部へ給油を行う。
【００１１】
それから、さく岩機を正転前進させてシャンクロッドを継足し用のロッドの後端のスリーブに螺着し、更に、継足し用のロッドの前端のねじ部をセントラライザでクランプされているスリーブに螺着して継足しが終了する。中間位置検出器がさく岩機の中間位置にあることを検出し、ねじ切り検出器がねじの接続されたことを検出すると、ロッド交換機構と給油機構は元の位置に戻り、さく孔が再開される。
【００１２】
送り速度検出器で検出したさく孔長の累計が、さく孔長入力装置に入力した目標のさく孔長に達するまで以上のようなロッドの継足しを繰り返す。
送り速度検出器で検出したさく孔長の累計が、さく孔長入力装置に入力した目標のさく孔長に達すると、さく孔は終了してロッドの回収を行う。まず、さく岩機制御装置のさく孔終了の検出データによりホールクリーニングを行い、無回転打撃を行う。無回転打撃が終了し、ねじ弛み検出器がロッド及びシャンクロッドのねじが弛んだことを検出すると、ガイドシェルの前端部においてロッドとこのロッドより先に継足されたロッドとを接続しているスリーブをセントラライザでクランプする。中間位置検出器がさく岩機の中間位置にあることを検出し、ロッド交換機構でロッドを把持し、さく岩機を逆転後退させてロッド後端のスリーブからシャンクロッドのねじを切離す。
【００１３】
後端位置検出器がさく岩機のガイドシェルの後端位置への後退を検出すると、ロッド交換機構がロッドを逆回転させてセントラライザでクランプされているスリーブからロッドを切り離す。ねじ切り検出器が切離し状態を検出すると、この検出信号に基づいてロッド交換機構は元の位置に戻り切離したロッドを格納する。そこでさく岩機が前進して正転し、シャンクロッドのねじをセントラライザでクランプされているスリーブに螺着する。ねじ切り検出器が接続状態を検出すると、以後同様の手順で次のロッドの回収が繰返される。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明の一実施例であるロッド交換装置を備えた油圧クローラドリルの斜視図、図２はさく岩機の構成の説明図、図３はロッド交換装置の平面図、図４はロッド交換装置の側面図、図５は図３のＣ−Ｃ線断面図、図６は図３のＡ−Ａ線断面図、図７はロッド交換制御装置の構成を示すブロック図、図８は継足し作業の流れ図、図９は回収作業の流れ図、図１０はさく孔長入力装置の正面図、図１１は送り速度検出器の平面図、図１２は送り速度検出器の側面図である。
【００１５】
油圧クローラドリル１は、トラックフレーム２を備えた走行台車５上に、旋回起伏可能にブーム８が設けられており、ブーム８の先端部には、さく岩機１０を搭載したガイドシェル１１がチルト、及びスイング可能に支持されている。
ガイドシェル１１に搭載されたさく岩機１０にはシャンクロッド３が挿着され、このシャンクロッド３に所定長のロッド４がスリーブ７を介して接続されており、ロッド４の先端にはビット６が取付けられている。ガイドシェル１１の先端部には、ロッド４を保持するセントラライザ１３が設けられている。さく岩機１０は、打撃機構２８と回転機構９とを備えており、ガイドシェル１１に設けた送り機構１２で前後進し、シャンクロッド３、ロッド４を介して打撃と回転をビット６に伝達して岩石にさく孔する。さく孔長がロッド４の長さより長い場合には、さく孔作業の際にロッド４の継足し及び回収が行なわれる。
【００１６】
このため、ガイドシェル１１には、ロッドラック部１６と、スイングアーム部１７と、ローテータ部１８と、スリーブクランプ部１９とからなり、ロッド４の継足し及び回収を行う公知のロッド交換機構１４と、ロッド４のねじ部２１に給油する給油機構１５とを備えたロッド交換装置２０が設けられている。給油機構１５は、ガイドシェル１１の側面に給油アーム２６を枢支し、油圧シリンダ２７を設けて回動可能とし、この給油アーム２６の先端部に給油ヘッド２５を取付けたものであり、必要に応じ油圧シリンダ２７を伸長して給油ヘッド２５をロッド間近の給油位置へ移動させ、シャンクロッド３、ロッド４のねじ部２１へ注油することができる。
【００１７】
このアーム２６には、ロッド４のねじの接続と切離しの状態を検出するねじ切り検出器２４が、給油ヘッド１５と近接して設けられている。ねじ切り検出器２４は、アーム１６を回動させ給油ヘッド１５を給油位置へ移動させたところでねじの切離し状態を検出する。ガイドシェル１１には、さく岩機１０がガイドシェル１１の後端位置にあることを検出する後端位置検出器２２と、さく岩機１０がシャンクロッド３とセントラライザ１３との間にロッド４を１本挟んだ位置にあることを検出する中間位置検出器２３とが設けられている。送り機構１２には送り速度検出器８８が設けられている。
【００１８】
走行台車５上のオペレータキャビン８０内には、手動操作レバー４３に隣接してさく孔長入力装置６６、さく孔長表示部６７、自動スタートボタン６０、及び緊急停止ボタン６８が設けられている。走行台車５上の油圧制御部３０には、さく岩機１０の打撃機構２８と回転機構９と送り機構１２の作動状態を検出する打撃検出器３１、回転検出器３２、送り検出器３３、フラッシングを検出するフラッシング検出器３４、ロッド交換機構１４の作動状態を検出するロッドラック送り検出器３５、スイングアーム入検出器３６、スイングアーム出検出器３７、ローテータアーム出検出器３８とが設けられている。
【００１９】
また、走行台車５上の電気制御部４０には、さく岩機１０の各作動部の作動状態を検出する打撃検出器３１、回転検出器３２、送り検出器３３、フラッシングを検出するフラッシング検出器３４の検出データに基づいてさく孔制御を行うさく岩機制御装置（図示略）と共に、打撃検出器３１、回転検出器３２、送り検出器３３、フラッシング検出器３４の検出データ、ねじ弛み検出器７７、送り速度検出器８８、後端位置検出器２２、中間位置検出器２３、ねじ切り検出器２４、ロッドラック送り検出器３５、スイングアーム入検出器３６、スイングアーム出検出器３７、ローテータアーム出検出器３８の各検出データとさく孔長入力装置６６の入力データに基づいてロッドの継足し及び回収の制御を行うロッド交換制御装置４１が設置されている。
【００２０】
ねじ弛み検出器７７は無回転打撃の打撃音を測定するマイクロホン７８、フラッシング空気圧を検出する圧力センサー（図示略）及び信号処理を行うコンピュータからなり、マイクロホン７８はオペレータキャビン８０外の下端に、圧力センサーは空気圧制御部７０に設けられている。この実施例では、ねじ弛み検出器７７用のコンピュータとして、ロッド交換制御装置４１のコンピュータ４２が共用されている。
【００２１】
ロッド交換制御装置４１は、ＣＰＵとメモリと入出力ユニットとを備えたコンピュータ４２と、手動操作レバー４３と自動スタートボタン６０で構成されている。コンピュータ４２は、メモリにロッドの継足し及び回収の制御を行うためのロッド交換制御プログラム、さく孔長入力装置６６の入力データ及びねじ弛み検出のための判断基準値が予め記憶されており、打撃検出器３１、回転検出器３２、送り検出器３３、フラッシング検出器３４の検出データ、ねじ弛み検出器７７、送り速度検出器８８、後端位置検出器２２、中間位置検出器２３、ねじ切り検出器２４、ロッドラック送り検出器３５、スイングアーム入検出器３６、スイングアーム出検出器３７、ローテータアーム出検出器３８の各検出データに基づいて、ロッドラック電磁弁５１、スイングアーム電磁弁５２、ローテータ電磁弁５３、スリーブクランプ電磁弁５４、給油アーム電磁弁５５、給油ポンプ電磁弁５６、セントラライザ開閉電磁弁５７へ制御信号を出力する。コンピュータ４２は、さく岩機制御装置と共用することができ、その場合はさく岩機制御プログラムも予め記憶される。
【００２２】
図８に示すように、さく孔作業を開始する前に目標のさく孔長をさく孔長入力装置６６に入力する。さく孔中は送り速度検出器８８で送り速度を検出し、速度データからさく孔長を算出しその累計をコンピュータ４２に逐次記憶する。既に接続されているロッド４によるさく孔が終わってロッド４の継足しを行う場合には、さく岩機制御装置のさく孔終了の検出により、孔の中の繰粉を除去するホールクリーニング、ロッド４のねじを弛める無回転打撃を行う。岩盤が硬くてさく孔速度が上昇しない場合にはさく孔中にねじ部は強固に螺着するため無回転打撃の時間を長くする必要があり、岩盤が柔らかくさく孔速度が上昇する場合にはさく孔中にねじ部は強固に螺着しないため無回転打撃の時間を短くすることができる。この、無回転打撃の継続時間等の制御は送り速度検出器８８で検出した送り速度データに基づいて決定する。図８に示すフローでは、パターン１、パターン２、パターン３から何れかを選択する。
【００２３】
ねじ弛み検出器７７はねじの弛みの前後で無回転打撃の打撃音の周波数特性とフラッシング空気圧の状態が変化することに着目し、打撃音と空気圧の両方又はどちらか一方を選択し、あらかじめコンピュータ４２に記憶させた各判断基準値との比較によりねじ弛みの状態を検出する。無回転打撃が終了し、ねじ弛み検出器７７がシャンクロッド３のねじが弛んだことを検出すると、さく岩機１０を早送後退させ、セントラライザ１３を閉じてから早送前進させてロッド４とシャンクロッド３とを接続しているスリーブ７をセントラライザ１３に押込んでクランプさせ、さく岩機１０を逆転後退させてシャンクロッド３のねじの切離しを行う。このとき、給油機構１５の給油アーム２６が給油ヘッド２５を給油位置へ移動し、抜出してくるシャンクロッド３のねじ部２１に給油を行う。ねじが切離されると、ねじ切り検出器２４がねじの切離し状態を検出し、この検出信号に基づいて、給油機構１５は給油ヘッド２５の給油を中止して給油アーム２６を元の位置に戻し、さく岩機１０は回転を中止してガイドシェル１１の後端まで後退する。
【００２４】
後端位置検出器２２がさく岩機１０のガイドシェル１１の後端位置への後退を検出すると、ロッド交換装置２０のロッド交換機構１４では、ロッドラック部１６から継足し用のロッドを１本取出し、スイングアーム部１７を回動させてさく孔軸線Ｚ上に供給する。そこで、給油アーム２６が給油ヘッド２５を給油位置へ移動させ、給油ヘッド２５は継足し用のロッド４のねじ部２１へ給油を行う。それから、さく岩機１０を正転前進させてシャンクロッド３を継足し用のロッド４の後端のスリーブ７に螺着し、更に、継足し用のロッド４の前端のねじ部２１をセントラライザ１３でクランプされているスリーブ７に螺着して継足しが終了する。
【００２５】
中間位置検出器２３がさく岩機１０の中間位置にあることを検出し、ねじ切り検出器２４がねじの接続されたことを検出すると、ロッド交換機構１４はローテータ部１８のローラを開き、スイングアーム部１７を回動させて元の位置に退避し、給油機構１５も元の位置に戻ってさく孔が再開される。送り速度検出器８８で検出したさく孔長の累計が、さく孔長入力装置６６に入力した目標のさく孔長に達するまで以上のようなロッドの継足しを繰り返す。
【００２６】
送り速度検出器８８で検出したさく孔長の累計が、さく孔長入力装置６６に入力した目標のさく孔長に達すると、さく孔は終了して図９に示すようにロッドの回収を行う。さく岩機制御装置のさく孔終了の検出データにより孔の中の繰粉を除去するホールクリーニング、ロッド４のねじを弛める無回転打撃を行う。岩盤が硬くてさく孔速度が上昇しない場合にはさく孔中にねじ部は強固に螺着するため無回転打撃の時間を長くする必要があり、岩盤が柔らかくさく孔速度が上昇する場合にはさく孔中にねじ部は強固に螺着しないため無回転打撃の時間を短くすることができる。この、無回転打撃の継続時間等の制御は送り速度検出器８８で検出した送り速度データに基づいて決定する。ねじ弛み検出器７７はねじの弛みの前後で無回転打撃の打撃音の周波数特性とフラッシング空気圧の状態が変化することに着目し、打撃音と空気圧の両方又はどちらか一方を選択し、あらかじめコンピュータ４２に記憶させた各判断基準値との比較によりねじ弛みの状態を検出する。無回転打撃が終了し、ねじ弛み検出器７７がロッド４及びシャンクロッド３のねじが弛んだことを検出すると、さく岩機１０を早送後退させる。この時繰粉詰まりのために、さく岩機１０が後端に達する前に送り速度検出器８８によって後退速度ゼロが検出されると、さく岩機１０を早送り前進させ、再度早送後退させる。さく岩機１０が後端に達し、セントラライザ１３を閉じてから早送前進させてロッド前端のスリーブ７をセントラライザ１３に押込んでクランプさせる。中間位置検出器２３がさく岩機１０の中間位置にあることを検出すると、ロッド交換機構１４はローテータ部１８を開き、スイングアーム部１７を回動させてローテータ部１８をさく孔軸線Ｚ上に移動させ、ローテータ部１８を閉じてロッド４を把持する。そこで、さく岩機１０を逆転後退させてロッド４後端のスリーブ７からシャンクロッド３のねじを切離す。後端位置検出器２２がさく岩機１０のガイドシェル１１の後端位置への後退を検出すると、ローテータ部１８のローラがロッド４を逆回転後退させてセントラライザ１３でクランプされているスリーブ７からロッド４を切り離す。ねじ切り検出器２４が切離し状態を検出すると、この検出信号に基づいてスイングアーム部１７を回動させて元の位置に退避し、ロッドラック部１６に切離したロッド４を格納する。それから、さく岩機１０が前進して正転し、シャンクロッド３のねじをセントラライザ１３でクランプされているスリーブ７に螺着する。ねじ切り検出器２４が接続状態を検出すると、給油機構１５は元の位置に戻り、以後同様の手順で継足された本数分のロッドの回収が繰返される。
【００２７】
以上の操作は、自動スタートボタン６０を投入するとロッド交換制御装置４１によりプログラムに従って制御されるが、必要に応じて手動操作レバー４３によりマニュアル操作を割り込んで行うこともできる。マニュアル操作による割り込みを行った後、再度自動操作に復帰させる時は手動操作レバー４３をニュートラルに戻すことで次のステップから自動操作に切り替わる。また、自動スタートボタン６０を解除することにより、完全に手動操作レバー４３によるマニュアル操作を行うこともできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のロッド交換装置によれば、ロッドの継足し、回収、ロッドのねじ部への給油、及びそれに付随するねじを弛める際の無回転打撃の条件設定とねじ弛み状態の判定をオペレータが行う必要がなくなる。そして、所定のさく孔長に達するまで、オペレータが運転席で面倒な油圧バルブのレバーや電気スイッチのレバーを操作することなくさく孔、ねじ弛め、ロッドの継足し、回収、及びロッドのねじ部への給油が可能となるので、さく孔装置の操作が省力化されオペレータの疲労が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるロッド交換装置を備えた油圧クローラドリルの斜視図である。
【図２】さく岩機の構成の説明図である。
【図３】ロッド交換装置の平面図である。
【図４】ロッド交換装置の側面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】ロッド交換制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】継足し作業の流れ図である。
【図９】回収作業の流れ図である。
【図１０】さく孔長入力装置の正面図である。
【図１１】送り速度検出器の平面図である。
【図１２】送り速度検出器の側面図である。
【符号の説明】
１      油圧クローラドリル
２      トラックフレーム
３      シャンクロッド
４      ロッド
５      走行台車
７      スリーブ
８      ブーム
９      回転機構
１０    さく岩機
１１    ガイドシェル
１２    送り機構
１３    セントトライザ
１４    ロッド交換機構
１５    給油機構
１６    ロッドラック部
１７    スイングアーム部
１８    ローテータ部
１９    スリーブクランプ部
２０    ロッド交換装置
２１    ねじ部
２２    後端位置検出器
２３    中間位置検出器
２４    ねじ切り検出器
２５    給油ヘッド
２６    給油アーム
２８    打撃機構
３０    油圧制御部
３１    打撃検出器
３２    回転検出器
３３    送り検出器
３４    フラッシング検出器
３５    ロッドラック送り検出器
３６    スイングアーム入検出器
３７    スイングアーム出検出器
３８    ローテータアーム出検出器
４０    電気制御部
４１    ロッド交換制御装置
４２    コンピュータ
４３    手動操作レバー
６０    自動スタートボタン
６６    さく孔長入力装置
７０    空気圧制御部
７７    ねじ弛み検出器
７８    マイクロホン
８０    オペレータキャビン
８８    送り速度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003554066.tif 000008
【図８】
0003554066.tif 000009
【図９】
0003554066.tif 000010
【図１０】
0003554066.tif 000011
【図１１】
0003554066.tif 000012
【図１２】
0003554066.tif 000013