(57)【要約】削岩装置（１）は削岩機（６）を含み、削岩機は打撃装置（４）と、送り装置（９）と、工具（７）とを有していて、工具（７）端部には削岩用のビット（８）が備えられている。工具（７）は、打撃装置（４）によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波としてビットへ伝えるよう、配設されている。送り装置（９）は、切削される岩に対して工具（７）およびビット（８）を送り出すように配設されていて、これによって、削岩時に、打撃装置（４）によって発生し工具（７）に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から工具（７）へ向かって引張応力として反射し、打撃装置の衝撃エネルギー（４）は、岩から反射する引張応力（σv）のレベルによって調節する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
削岩装置（１）は、打撃装置（４）と、送り装置（９）と、工具（７）とを有する削岩機（６）を含み、前記工具（７）端部には削岩用のビット（８）が備えられ、前記工具（７）は前記打撃装置（４）によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波として前記ビット（８）へ伝えるよう配設されていて、前記送り装置（９）は切削される岩に対して前記工具（７）およびビット（８）を送り出すように配設されていて、これによって削岩時に、前記打撃装置（４）によって発生し前記工具（７）に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から前記工具（７）へ向かって引張応力として反射する、削岩装置に関係する方法において、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルによって前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーを調節することを特徴とする削岩装置に関係する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルを、削岩貫通速度（NPR）と引張応力（σv）のレベルとの相互依存に基づいて決定することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記打撃装置（４）に用いられる衝撃圧力を設定する工程と、
前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる最大許容引張応力レベル（σvmax）を設定する工程と、
前記用いられる衝撃圧力に基づく削岩の最大許容貫通速度（NPRmax）および最大許容引張応力レベル（σvmax）を決定する工程と、
実際の削岩貫通速度（NPR）を決定する工程と、
実際の削岩貫通速度（NPR）と最大許容貫通速度（NPRmax）とを比較する工程と、
実際の貫通速度（NPR）が最大許容貫通速度（NPRmax）を超える場合は、前記削岩機（６）の運転を調節して、前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーを、実際の貫通速度（NPR）が最大でも最大許容削岩貫通速度（NPRmax）と等しくなるレベルまで減少させ、これによって前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる引張応力レベルを、設定された最大許容引張応力レベル（σvmax）より低く保つことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、送りビーム（３）上の削岩機（６）の進行速度を計測することによって、実際の削岩貫通速度（NPR）を決定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記打撃装置（４）の衝撃圧力を変更することによって該打撃装置（４）の衝撃エネルギーを調節することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記打撃装置（４）の打撃ピストンのストローク長が調節可能であり、該打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、該打撃装置（４）の打撃ピストンのストローク長を変更することによって調節することを特徴とする方法。
【請求項７】
削岩装置（１）は、打撃装置（４）と、送り装置（９）と、工具（７）とを有する削岩機（６）を含み、前記工具（７）端部には削岩用のビット（８）が備えられ、前記工具（７）は前記打撃装置（４）によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波として前記ビット（８）へ伝えるよう配設されていて、前記送り装置（９）は切削される岩に対して前記工具（７）およびビット（８）を送り出すように配設されていて、これによって削岩時に、前記打撃装置（４）によって発生し前記工具（７）に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から前記工具（７）へ向かって引張応力として反射する、削岩装置に関係する設備において、前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルによって調節されることを特徴とする削岩装置に関係する設備。
【請求項８】
請求項７に記載の設備において、該設備は制御ユニット（12）を含み、該ユニットは、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルを削岩貫通速度（NPR）と引張応力（σv）のレベルとの相互依存に基づいて決定するように配設されていることを特徴とする設備。
【請求項９】
請求項８に記載の設備において、前記制御ユニット（12）は、
前記打撃装置（４）に用いられる衝撃圧力を設定する手段と、
前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる最大許容引張応力レベル（σvmax）を設定する手段と、
前記用いられる衝撃圧力に基づく削岩の最大許容貫通速度（NPRmax）および最大許容引張応力レベル（σvmax）を決定する手段と、
実際の削岩貫通速度（NPR）を決定する手段と、
実際の削岩貫通速度（NPR）と最大許容貫通速度（NPRmax）とを比較する手段とを含み、
実際の貫通速度（NPR）が最大許容貫通速度（NPRmax）を超える場合は、前記削岩機（６）の運転が調節され、前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、実際の貫通速度（NPR）が最大でも最大許容削岩貫通速度（NPRmax）と等しくなるレベルまで減少し、これによって前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる引張応力レベルは、設定された最大許容引張応力レベル（σvmax）より低く保たれることを特徴とする設備。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかに記載の設備において、該設備は計測手段（11）を含み、該手段は、送りビーム（３）上の削岩機（６）の進行速度を計測することによって実際の削岩貫通速度（NPR）を決定するように配設されていることを特徴とする設備。
【請求項１１】
請求項７ないし10のいずれかに記載の設備において、前記打撃装置の衝撃エネルギー（４）は、衝撃圧力を変更することによって調節可能であることを特徴とする設備。
【請求項１２】
請求項７ないし10のいずれかに記載の設備において、前記打撃装置（４）の打撃ピストンのストローク長は調節可能であり、該打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、打撃ピストンのストローク長を変更することによって調節可能であることを特徴とする設備。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は削岩装置に関係する方法に関するものである。この削岩装置は削岩機を含み、削岩機は打撃装置と、送り装置と、工具とを有していて、工具端部には削岩用のビットが備えられている。また工具は、打撃装置によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波としてビットへ伝えるよう、配設されている。そして送り装置は、切削される岩に対して工具およびビットを送り出すように配設されている。これによって、削岩時に、打撃装置によって発生し工具に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から工具へ向かって引張応力として反射する。
【０００２】
また本発明は削岩装置に関係する設備に関するものである。この削岩装置は削岩機を含み、削岩機は打撃装置と、送り装置と、工具とを有していて、工具端部には削岩用のビットが備えられている。また工具は、打撃装置によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波としてビットへ伝えるよう、配設されている。そして送り装置は、切削される岩に対して工具およびビットを送り出すように配設されている。これによって、削岩時に、打撃装置によって発生し工具に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から工具へ向かって引張応力として反射する。
【０００３】
例えば地下鉱脈、露天掘りの採石場および土地造成場では、削岩用および掘削用に削岩機が用いられている。公知の削岩および掘削方法には、切削法、粉砕法および打撃法がある。打撃法は硬い岩用のタイプの削岩機に最も多用されている。打撃法では、削岩機の工具は回転運動および衝撃運動の両方を行なう。しかし、岩は主として衝撃運動の作用によって破壊される。回転運動の主たる機能は、ドリルビットのボタンその他の作動部位、または工具の外側端部にあるビットによって、常に岩の新たな箇所に確実に打撃を加えることである。削岩機は一般に液圧式打撃装置を有し、この打撃装置の打撃ピストンによって、必要な圧縮応力波を工具に与えることができる。また削岩機は一般に、打撃装置とは別個の回転モータも有する。打撃法において効率的に岩を破壊するには、衝撃が加えられる瞬間にビットが岩の面に当たっている必要がある。打撃装置による衝撃エネルギーの打ち込みにより、工具に圧縮応力波が生成され、この圧縮応力波が工具から工具端部に設けられたビットに伝えられ、さらにそこから岩に伝わる。一般に、いかなる削岩条件においても、圧縮応力波の一部は工具に向かって引張応力として反射する。岩が軟らかく、岩／ビットの接触が不十分な場合は、岩から反射する波における引張応力のレベルが高くなる。軟らかい岩に対して過大な衝撃エネルギーによって削岩を継続すると、一般的に、ドリルロッド間のジョイントが摩耗したり、さらに／または削岩工具が早期に疲労破壊を起こしたりする。
【０００４】
一般的に言えば、削岩を制御するために現在用いられているいわゆる送り−衝撃−追い上げ制御方法では、過大な衝撃エネルギーで軟らかい岩が削岩されることを回避できない。送り−衝撃−追い上げ制御方法では、衝撃圧力は削岩機の送りに基づいて制御される。削岩における衝撃圧力と送り圧力との相互依存は、例えば米国特許第5,778,990号に記載されている。軟らかい岩を削岩する場合、送り圧力は所定の値に保たれる。削岩機の送りについて設定された速度限界値を超過したときだけ、送り圧力は減少し、衝撃の圧力もそれに伴って減少する。しかし、例えば硬い岩から軟らかい岩へ削岩するときには、送り−衝撃−追い上げ制御方法を用いていた場合、削岩の貫通速度は上昇する。実際上、様々な種類の岩の貫通速度値に応じて十分に正確に送り速度限界値を設定し、送り−衝撃−追い上げ制御における速度限界値に対応して送り圧力を望ましく制限することは、不可能である。削岩の貫通速度は、送り用に設定された速度制御限界値より低いままであるため、送り圧力およびこれに応じた衝撃圧力は当初のレベルのままであるし、これによって工具における引張応力も高くなる。一般に、速度限界値は一定であり、非常に高く設定されているため、岩の種類の変化を検知することはできず、削岩を無為に行なうだけである。
【０００５】
本発明は、削岩機の衝撃エネルギーを調節する新規な設備を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明による方法は、切削される岩から工具に向かって反射する引張応力のレベルによって打撃装置の衝撃エネルギーを調節することを特徴とする。
【０００７】
本発明による設備は、切削される岩から工具に向かって反射する引張応力のレベルによって打撃装置の衝撃エネルギーが調節されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の基本的な思想は以下のようになる。すなわち、削岩機を含み、削岩機が打撃装置と、送り装置と、工具とを有していて、工具端部には削岩用のビットが備えられ、工具は打撃装置によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波としてビットへ伝えるよう配設されていて、送り装置は切削される岩に対して工具およびビットを切削される岩に対して送り出すように配設されていて、これによって削岩時に、打撃装置によって発生し工具に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は切削される岩から工具へ向かって引張応力として反射する削岩装置において、打撃装置の衝撃エネルギーを、切削される岩から工具に向かって反射する引張応力のレベルによって調節するということである。本発明の第１の実施例によれば、岩から工具へ向かって反射する引張応力のレベルは、削岩貫通速度と引張応力レベルとの相互依存に基づいて決定する。本発明の第２の実施例によれば、削岩貫通速度と引張応力レベルとの相互依存を、打撃装置に用いられる衝撃圧力の設定、削岩機の工具に加えられる最大許容引張応力レベルの設定、上記用いられる衝撃圧力に基づく削岩の最大許容貫通速度および最大許容引張応力レベルの決定、実際の削岩貫通速度の決定、および実際の削岩貫通速度と最大許容貫通速度との比較に利用する。そして実際の貫通速度が最大許容貫通速度を超える場合は、削岩機の運転を調節して、打撃装置の衝撃エネルギーを、実際の貫通速度が最大でも最大許容削岩貫通速度と等しくなるレベルまで減少させ、これによって削岩機の工具に加えられる引張応力レベルを、設定された最大許容引張応力レベルより低く保つ。
【０００９】
本発明は、削岩工具に与える負荷に直接に簡単な方法で作用を及ぼして、工具の耐用寿命に影響を与えることができるという利点と、衝撃エネルギーを岩の様々な種類に応じて正確に調節できるという利点とを有する。本設備の実行に必要なのは削岩貫通速度の計測だけであり、他のいかなる計測も必要としない。削岩の可制御性は相当に改善される。なぜなら、送り−衝撃−追い上げ制御方法では、送り圧力に変化がなければ全く反応がないからである。さらに本設備によれば、衝撃の瞬間に、岩の硬さについての情報が一定の精度で得られる。
【００１０】
以下、本文では、岩の硬さに加えて、岩の貫入抵抗という他のパラメータも使用する。定義によれば、岩の貫入抵抗は、ドリルビットまたはビットの貫入とこれに抵抗する力との関係を記述したものであり、この関係は主として、岩の硬さと、ドリルビットまたはビットの幾何的形状とに依存する。したがって貫入抵抗は、ドリルビットまたはビットに与えられた特性、および岩の硬さの両方を斟酌したものである。
【００１１】
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明による設備を利用する削岩装置１を概略化し大幅に簡略化した側面図である。図１の削岩装置１はブーム２を含み、ブームの端部には送りビーム３が設けられていて、送りビームは削岩機６を有し、削岩機６は打撃装置４および回転装置５を含む。回転装置５は工具７に継続的に回転力を伝え、この回転力の作用によって、工具７に接続されたビット８は、打撃の後、およびこれに続く岩の新しい箇所への打撃打ち込みに伴って変位する。従来どおり、打撃装置４は、圧力媒体の作用によって動作する打撃ピストンを含み、この打撃ピストンは、工具７の後端部または工具７と打撃装置４との間に設けられたシャンクをたたく。当然ながら、打撃装置４の構造は他の種類のものとしてもよい。また衝撃パルスは、例えば電磁気学に基づく手段によって生成してもよい。かかる種類の特性に基づく打撃装置も、本文における打撃装置としてよい。工具７の後端部は削岩機６に接続されていて、工具７の外端部または端部は、固定式または着脱式の削岩用ビット８を含んでいる。削岩中、ビット８は送り装置９によって岩に対して押し出される。送り装置９は送りビーム３に設けられていて、削岩機６はビーム３に対して可動式に設置されている。典型的にはビット８はビットボタン8aを有するいわゆるドリルビットであるが、他のビット構体としてもよい。深い穴を掘る場合、すなわちいわゆる延長ロッド削岩では、工具７を構成するドリルロッド10a〜10cは、ビット８と削岩機６との間に、掘削される穴の深さに応じた数だけ配置される。
【００１３】
図１では削岩装置１は、削岩機６の構造以上に、相当に縮尺して図示されている。図示の明確化のため、図１の削岩装置１は１本のブーム２、送りビーム３、削岩機６および送り装置９だけを含んでいるが、削岩装置が典型的には複数のブーム２を含み、削岩機６および送り装置９を有する送りビーム３も、各ブーム２の端部に設けてよいことは言うまでもない。また、削岩機６が一般にビット８の目詰まりを防ぐフラッシング装置を含むことも言うまでもないが、図示の明確化のため、フラッシング装置は図１では図示を省略している。
【００１４】
打撃装置４によって生成される衝撃エネルギーは、圧縮応力波として、ドリルロッド10a〜10cを介して、最も外側のドリルロッド10cの端部に設けられたビット８に向かって伝えられる。圧縮応力波がビット８に到達すると、ビット８およびビット８にあるビットボタン8aが、切削すべき対象に打ち込まれ、強烈な圧縮応力を生じ、この圧縮応力の作用によって、切削すべき岩に割れ目が生じる。打撃装置４の衝撃エネルギーが岩の硬さに比較して過大な場合は、削岩工具における引張応力レベルが不必要に大きくなるという問題が生じる。軟らかい岩に対して過大な衝撃エネルギーによる削岩を継続すると、一般的に、ドリルロッド10a〜10c間のジョイントが摩耗したり、さらに／または削岩工具が早期に疲労破壊を起こしたりする。
【００１５】
衝撃エネルギーを調節する本発明による設備は、各々の削岩機／工具／ビットの組み合わせについて、岩の様々な貫入抵抗に応じて単位衝撃あたりの工具７に生じる応力レベルを計算可能であるという事実に基づくものである。単位衝撃は、その速度viが１m/sの衝撃をいう。図２は、岩の様々な貫入抵抗K1に対して、単位衝撃により生じる単位引張応力σ1vを示す概略図であり、貫入抵抗はK1 = 10〜1000 kN/mmの間を変化する。１ビットのタイプの場合、軟らかい岩の貫入抵抗はK1 = 10 kN/mmであり、同じく１ビットのタイプの場合、硬い岩の貫入抵抗はK1 = 1000 kN/mmである。図２の横軸は岩の貫入抵抗K1を表し、縦軸は反射した単位引張応力σ1vを表す。
【００１６】
速度viの衝撃は工具に次式に示す引張応力レベルを生じる。
σv = viσ1v   （１）
σ1vは、図２に示すごとく与えられた岩の貫入抵抗K1に対する、単位衝撃あたりの引張応力である。したがって、速度vi = 9.5 m/sの衝撃が岩に加わるとき、岩の貫入抵抗をK1 = 300 kN/mmとすれば、式（１）によって、工具にσv = 9.5 * 12 = 114 MPa の引張応力が生じる。一方、同一の衝撃を与えた場合、ドリルビット８のビットボタン8aによって、次式のような貫通長さが得られる。
un = viuln   （２）
ulnは、図３に概略的に示すごとく与えられた貫入抵抗Klに対する、単位衝撃あたりのビットボタン8aの貫通長さである。例えば速度vi = 9.5 m/sの衝撃が貫入抵抗K1 = 300 kN/mmの対象に加わると、ボタンの貫通長さはun = 9.5 * 0.125 = 1.19 mmとなる。
【００１７】
削岩の正味貫通速度NPRは次式で計算可能である。
NPR = α f（un）β  （３）
fは衝撃周波数であり、αおよびβは、ドリルビットボタンの貫通長さとドリルビット全体との関係を表す定数である。定数αおよびβは、切削される穴の直径と、ドリルビットの幾何学的形状とに応じて決定される。またこれらの定数は、ドリルビットの最も外側のボタンの直径と、ドリルビットの直径と、最も外側のボタンの数とに基づき、十分な精度で決定可能である。さらに、各削岩機について、衝撃速度viおよび衝撃周波数fが衝撃圧力にどのように依存しているかを表す特性曲線を決定することも可能である。削岩中、衝撃周波数fは、例えば削岩機の圧力媒体の脈動から計測可能である。図４は、打撃装置の衝撃速度viと衝撃圧力との相互依存を概略的に示す図であり、横軸には衝撃圧力が単位バールで与えられ、縦軸には打撃装置４の打撃ピストンの衝撃速度がメートル毎秒の単位で与えられている。一方、図５は、衝撃周波数fと衝撃圧力との相互依存を概略的に示す図であり、横軸には衝撃圧力が単位バールで与えられ、縦軸には打撃装置４の打撃ピストンの衝撃周波数が単位ヘルツで与えられている。
【００１８】
衝撃エネルギーの調節に必要な調節曲線は以下の方法で得られる。
１．最大許容引張応力レベルσvmaxを設定。
２．各衝撃圧力に対応する衝撃速度viおよび衝撃周波数fを決定。
３．工程２で得られる衝撃速度viから、式（１）および図２の曲線を利用して、引張応力を最大許容値σvmaxより低く保つことのできる最低許容貫入抵抗値K1minを探索。
４．最低許容岩貫入抵抗値K1minに対応する最大許容ボタン貫通長さ値unmaxを式（２）および図３の曲線から取得。
５．定数αおよびβ、衝撃周波数fおよび最大許容ボタン貫通長さ値unmaxが与えられている場合に、最大許容貫通速度NPRmaxを式（３）により取得。このように、設定された引張応力レベルに対して、最大許容貫通速度NPRmaxを表す貫通速度曲線を、衝撃圧力の関数として決定可能。
６．削岩中に最大許容貫通速度NPRmaxを超過すると、最大許容引張応力レベルσvmaxも超過する。したがって衝撃圧力は、引張応力が減少するように、減少させるべき。
【００１９】
打撃装置４の打撃ピストンのストローク長が変更可能な状態で削岩機を使用する場合、衝撃速度v1は、例えばストローク長を調節することによって減少させてよく、これによって、衝撃周波数fも相応に増加する。すると衝撃力は一定に保たれるが、衝撃エネルギーは許容レベルまで減少する。すると調節曲線はわずかに変化する。衝撃周波数fの変化を考慮に入れる必要があるからである。
実施例
図６に実線で概略的に示すのは、様々な引張応力レベルσvにおける１つの削岩工具の最大許容貫通速度NPRmaxである。点線は、切削される岩の貫入抵抗K1を表す補助線であり、これらは、切削される岩の様々な貫入抵抗K1および様々な衝撃圧力とともに貫通速度NPRを理解するのに役立つ。当初、削岩は、衝撃圧力が220バールで岩の貫入抵抗がおよそ300 kN/mmの作動点Ａで実行される。削岩機の運転者によって設定された最大許容引張応力レベルσvmaxは140 MPaとする。作動点Ａにおける削岩貫通速度は3.1 m/minであり、そのため貫通速度は、上記衝撃圧力に対応した最大許容貫通速度NPRmax = 3.5 m/minより低い。削岩が進行すると、岩は急激に軟らかくなって貫入抵抗値Kl = 200 kN/mmとなり、これは図６の作動点Ｂに相当する。作動点Ｂでは貫通速度は3.9 m/min、すなわち貫通速度は上記衝撃圧力において許容される値より高い。調節方式では、衝撃圧力を作動点Ｃに到達するまで下げることにより、これに対応する。作動点Ｃでは衝撃圧力は175バールであり貫通速度は3.3 m/minであり、この貫通速度は、切削すべき対象が上記硬さのときに上記衝撃圧力によって許容される最高貫通速度である。
【００２０】
本発明による設備によれば、削岩工具の負荷を直接、簡単な方法で調節することができ、したがって工具の耐用寿命を改善することができる。衝撃エネルギーを正確に調節して様々な種類の岩に対応することも可能である。本設備の実現には、削岩貫通速度の計測しか必要とせず、他に計測を行なう必要はない。本設備によれば、削岩の可制御性を相当に改善可能である。なぜなら、送り−衝撃−追い上げ制御方法では、送り圧力に変化がなければ、全く反応しないからである。また本設備によれば、衝撃の瞬間に、岩の硬さについての情報が一定の精度で得られる。さらに、削岩機のストローク長が調節可能な場合、衝撃圧力でなく、衝撃周波数および衝撃速度を調節して岩の硬さに適合したものとすることも可能であり、このとき衝撃エネルギーは減少するが衝撃力はほぼ一定値に保たれる。
【００２１】
削岩機の貫通速度NPRは、削岩機６に連関して設けられた計測手段11によって計測される。計測手段11は、送りビーム３上の削岩機６の伝播速度を直接計測可能であり、あるいは、送りビーム３上の削岩機６の移動を計測可能である。これによって削岩貫通速度を、行なわれた移動およびかかった時間に基づいて決定可能である。計測手段11の計測メッセージは制御ユニット12に転送される。制御ユニット12は有利にはマイクロプロセッサ、すなわち信号処理に基づくデータ処理およびデータ制御装置であり、制御ユニット12によって、計測手段11で得られる計測信号および運転者が設定するデフォルト値に基づき、ポンプ13に与えられる制御信号14が決定される。運転者が設定するデフォルト値には、削岩が開始される時の打撃装置４の衝撃圧力HPと、削岩中の最大許容引張応力レベルσvmaxとが含まれる。これら２つの初期値に基づき、制御ユニット12は上述の方法により、最大許容貫通速度NPRmaxを決定する。この速度が、計測手段11で計測された貫通速度と比較される。測定された貫通速度が最大許容貫通速度NPRmaxを超えると、打撃装置４の衝撃圧力は減少する。ポンプ13は圧力チャネル15を通して作動液を矢印Ａの打撃装置４の方向へ送り出し、打撃ピストンのストロークを生成する。打撃ピストンの戻りストローク中、作動液は矢印Ｂの方向に帰還チャネル16を通って流れ、コンテナ17に入る。明確化のため、打撃装置の構造は概略しか図１に示しておらず、例えば、公知の方法で打撃装置を制御するのに用いる１つ以上の制御弁は、図１では図示を省略している。
【００２２】
図面およびそれらに関する記載は、発明の思想を説明するものにすぎない。本発明の詳細は、特許請求の範囲内で改変してよい。それゆえ、削岩機は、液圧式に代えて、気圧式または電気式の削岩機にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による設備が適用される削岩装置の概略側面図である。
【図２】岩の様々な貫入抵抗に応じて削岩機ユニットの打ち込みにより生成される引張応力の概略図である。
【図３】岩の様々な貫入抵抗に応じて削岩機ユニットの打ち込みまたはユニットの衝撃力により生成されるビットボタンの貫通長さの概略図である。
【図４】削岩機における打撃装置の衝撃速度と衝撃圧力との相互依存を示す概略図である。
【図５】削岩機における打撃装置の衝撃周波数と衝撃圧力との相互依存を示す概略図である。
【図６】様々な引張応力レベルにおける削岩工具の最大許容貫通速度を示す概略図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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2005505711.tif 000010
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月27日(2003.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削岩装置（１）は、打撃装置（４）と、送り装置（９）と、工具（７）とを有する削岩機（６）を含み、前記工具（７）端部には削岩用のビット（８）が備えられ、前記工具（７）は前記打撃装置（４）によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波として前記ビット（８）へ伝えるよう配設されていて、前記送り装置（９）は切削される岩に対して前記工具（７）およびビット（８）を送り出すように配設されていて、これによって削岩時に、前記打撃装置（４）によって発生し前記工具（７）に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から前記工具（７）へ向かって引張応力として反射する、削岩装置に関係する方法において、削岩貫通速度（NPR）を決定し、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルを、削岩貫通速度（NPR）と引張応力（σv）のレベルとの相互依存に基づいて決定し、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルによって前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーを調節することを特徴とする削岩装置に関係する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記打撃装置（４）に用いられる衝撃圧力を設定する工程と、
前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる最大許容引張応力レベル（σvmax）を設定する工程と、
前記用いられる衝撃圧力に基づく削岩の最大許容貫通速度（NPRmax）および最大許容引張応力レベル（σvmax）を決定する工程と、
実際の削岩貫通速度（NPR）を決定する工程と、
実際の削岩貫通速度（NPR）と最大許容貫通速度（NPRmax）とを比較する工程と、
実際の貫通速度（NPR）が最大許容貫通速度（NPRmax）を超える場合は、前記削岩機（６）の運転を調節して、前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーを、実際の貫通速度（NPR）が最大でも最大許容削岩貫通速度（NPRmax）と等しくなるレベルまで減少させ、これによって前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる引張応力レベルを、設定された最大許容引張応力レベル（σvmax）より低く保つことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、送りビーム（３）上の削岩機（６）の進行速度を計測することによって、実際の削岩貫通速度（NPR）を決定することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、前記打撃装置（４）の衝撃圧力を変更することによって該打撃装置（４）の衝撃エネルギーを調節することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、前記打撃装置（４）の打撃ピストンのストローク長が調節可能であり、該打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、該打撃装置（４）の打撃ピストンのストローク長を変更することによって調節することを特徴とする方法。
【請求項６】
削岩装置（１）は、打撃装置（４）と、送り装置（９）と、工具（７）とを有する削岩機（６）を含み、前記工具（７）端部には削岩用のビット（８）が備えられ、前記工具（７）は前記打撃装置（４）によって発生した衝撃エネルギーを圧縮応力波として前記ビット（８）へ伝えるよう配設されていて、前記送り装置（９）は切削される岩に対して前記工具（７）およびビット（８）を送り出すように配設されていて、これによって削岩時に、前記打撃装置（４）によって発生し前記工具（７）に伝わった圧縮応力波の少なくとも一部は、切削される岩から前記工具（７）へ向かって引張応力として反射する、削岩装置に関係する設備において、該設備は削岩貫通速度（NPR）を決定する計測手段（11）と、制御ユニット（12）とを含み、該ユニットは、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルを削岩貫通速度（NPR）と引張応力（σv）のレベルとの相互依存に基づいて決定するように配設されていて、前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、切削される岩から前記工具（７）に向かって反射する引張応力（σv）のレベルによって調節されることを特徴とする削岩装置に関係する設備。
【請求項７】
請求項６に記載の設備において、前記制御ユニット（12）は、
前記打撃装置（４）に用いられる衝撃圧力を設定する手段と、
前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる最大許容引張応力レベル（σvmax）を設定する手段と、
前記用いられる衝撃圧力に基づく削岩の最大許容貫通速度（NPRmax）および最大許容引張応力レベル（σvmax）を決定する手段と、
実際の削岩貫通速度（NPR）を決定する手段と、
実際の削岩貫通速度（NPR）と最大許容貫通速度（NPRmax）とを比較する手段とを含み、
実際の貫通速度（NPR）が最大許容貫通速度（NPRmax）を超える場合は、前記削岩機（６）の運転が調節され、前記打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、実際の貫通速度（NPR）が最大でも最大許容削岩貫通速度（NPRmax）と等しくなるレベルまで減少し、これによって前記削岩機（６）の工具（７）に加えられる引張応力レベルは、設定された最大許容引張応力レベル（σvmax）より低く保たれることを特徴とする設備。
【請求項８】
請求項６または７に記載の設備において、該設備は計測手段（11）を含み、該手段は、送りビーム（３）上の削岩機（６）の進行速度を計測することによって実際の削岩貫通速度（NPR）を決定するように配設されていることを特徴とする設備。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の設備において、前記打撃装置の衝撃エネルギー（４）は、衝撃圧力を変更することによって調節可能であることを特徴とする設備。
【請求項１０】
請求項６ないし８のいずれかに記載の設備において、前記打撃装置（４）の打撃ピストンのストローク長は調節可能であり、該打撃装置（４）の衝撃エネルギーは、打撃ピストンのストローク長を変更することによって調節可能であることを特徴とする設備。
【国際調査報告】
2005505711.tif 000027
2005505711.tif 000028
2005505711.tif 000029