(57)【要約】  本発明は、穿孔装置（６）の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグ（１）の打撃デバイスにより穿孔装置（６）に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する方法および装置に関するものである。緊結度を検出するため、ネジ式継手が緊結している状態について少なくとも１つの緊結されたモデルをあらかじめ決定し、打撃中に測定した振動を緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と比較し、その比較に基づいて、判定時点で両モデルのうちのいずれにネジ式継手の緊結度がより良好に該当するかを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔装置（６）の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグ（１）の打撃デバイスにより該穿孔装置（６）に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する方法であって、該ネジ式継手が緩んだ状態に関する少なくとも１つの緩んだモデルを、前記穿孔装置（６）に衝撃を与えながら発生する振動に基づいてあらかじめ決め、打撃中、該穿孔装置（６）から発生する振動を測定し、測定した振動信号を前記モデルと比較して前記ネジ式継手における緊結度を判定する方法において、該方法はさらに、前記ネジ式継手が緊結している状態に関する少なくとも１つの緊結されたモデルをあらかじめ決定し、打撃中、測定した振動信号を前記緊結されたモデルおよび前記緩んだモデルの両方と比較し、該比較に基づいて前記ネジ式継手の緊結度が判定時点で前記モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを決めることを特徴とする穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度の検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記モデルは、前記穿孔ロッド（6a）の物理的特性に基づいて理論的に決めることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記モデルは、前記穿孔装置（６）に衝撃を与え、前記ネジ式継手が緊結している場合と緩んでいる場合の両方とも、掘削中、前記穿孔装置（６）から振動を測定することによって決めることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記モデルは、装置を操作する操作者が前記穿孔装置（６）のネジ式継手を開く行動に基づいて衝撃を与えることによって決めることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記モデルの間の閾値条件を決めて、該モデルの一方では前記ネジ式継手が緩んでいるとみなし、該モデルの他方では該ネジ式継手が緊結しているとみなすことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記モデルの間の閾値条件は調節可能であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記削岩リグ（１）の制御デバイス（８）が前記削岩リグ（１）および/または穿孔条件に従って前記閾値条件を自動的に調節することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれかに記載の方法において、前記閾値条件は理論的に決めることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項５ないし７のいずれかに記載の方法において、前記閾値条件は、熟練操作者が打撃を行ない、該操作者の決めた打撃停止値を前記モデルの間の閾値条件として設定するように経験的に決めることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は前記削岩リグ（１）から測定することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は前記穿孔装置（６）から測定することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は音響信号として測定することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、前記振動は応力波として測定することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、前記振動は加速度として測定することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、前記振動は機械振動として測定することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、前記振動は超音波として測定することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、前記振動は光学的に測定することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、前記穿孔装置（６）における応力波の伝播を測定することを特徴とする方法。
【請求項１９】
穿孔装置（６）の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグ（１）の打撃デバイスにより該穿孔装置に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する装置であって、前記削岩リグ（１）を制御する制御デバイス（８）と、前記穿孔装置（６）のネジ式継手が緩んだ状態を示す所定の緩んだモデルを記憶する記憶手段と、打撃中、前記穿孔ロッドから発生する振動を測定する測定手段（９）と、該測定した振動を所定の原理に従って分析し、前記緩んだモデルと比較して前記ネジ式継手が緩んでいるかを判定する分析手段（11）とを含む装置において、前記記憶手段には、前記穿孔装置（６）のネジ式継手が緊結している状態を示す少なくとも１つの緊結されたモデルもあらかじめ記憶され、前記分析手段（11）は、掘削中、測定した振動信号を前記緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と比較し、該比較に基づいて判定時点で前記ネジ式継手の緊結度が前記モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを判定することを特徴とする穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度の検出装置。
【請求項２０】
請求項19に記載の検出装置において、前記記憶手段は前記制御デバイス（８）に含まれていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項19または20に記載の検出装置において、前記記憶手段は、前記モデルの間に決められた閾値条件を記憶し、該モデルの一方では前記ネジ式継手が緩んでいるとみなし、該モデルの他方では該ネジ式継手が緊結しているとみなすことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項21に記載の検出装置において、前記制御デバイス（８）は、前記モデルの測定結果に基づいて前記閾値条件を調節するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項22に記載の検出装置において、前記削岩リグ（１）の制御デバイス（８）は、前記削岩リグ（１）および/または穿孔条件に従って前記閾値条件を自動的に調節するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項19ないし23のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は前記削岩リグ（１）から振動を測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項19ないし24のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は前記穿孔装置（６）から振動を測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項19ないし25のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を音響信号として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項19ないし25のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を応力波として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項19ないし25のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を加速度として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項19ないし25のいずれかに記載する装置において、前記測定デバイス（９）は振動を機械振動として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項19ないし25のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を超音波として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項19ないし25のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を光学的に測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項19ないし25のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を前記穿孔装置（６）における応力波の伝播として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、穿孔装置の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグの打撃デバイスにより穿孔装置に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する方法に関するものであり、本方法は、ネジ式継手が緩んだ状態に関する少なくとも１つの緩んだモデルを、穿孔装置に衝撃を与えながら発生する振動に基づいてあらかじめ決め、打撃中、穿孔装置から発生する振動を測定し、測定した振動信号をモデルと比較してネジ式継手における緊結度を判定するものである。
【０００２】
さらに、本発明は、穿孔装置の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグの打撃デバイスにより穿孔装置に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する装置に関するものであり、本装置は、削岩リグを制御する制御デバイスと、穿孔装置のネジ式継手が緩んだ状態を示す所定の緩んだモデルを記憶する記憶手段と、打撃中、穿孔ロッドから発生する振動を測定する測定手段と、測定した振動を所定の原理に従って分析して緩んだモデルと比較し、ネジ式継手が緩んでいるかを判定する分析手段とを有するものである。
【０００３】
孔を岩盤または地面に穿孔する場合、穿孔装置が用いられ、これは、１本以上の穿孔ロッド、穿孔ビット、および場合に応じて穿孔シャンクがネジ式継手により相互連結されたものである。いわゆるダウンザホール穿孔（DTH穿孔）では通常、穿孔装置の穿孔ビットをダウンザホールドリルに連結し、これは、打撃デバイスを備え孔の底部に位置する。ドリルはさらに穿孔パイプに連結され、各パイプはネジ式継手によって相互連結されて地表へ延びている。穿孔パイプは回転可能である。以後、穿孔ロッドおよび穿孔パイプをともに穿孔ロッドと称す。穿孔中、ネジ式継手は、回転トルク、および穿孔中これに伝わる衝撃の両方とこれによって生じる応力波およびねじれ波によって緊結されるが、実際上、ネジ式継手は、概して回転モータだけでは操作できない。
【０００４】
公知のように、この問題を解消するため、穿孔終了後、送り力が穿孔ロッドに作用していないときに操作者が打撃デバイスで穿孔ロッドに衝撃を与え、これによって適切な衝撃回数でネジを緩める試みが行なわれている。操作者は経験に基づいてこれを行ない、通常は穿孔装置から特有の音または振動を受けたり、他の方法でネジ式継手が緩んだことに気づいたりすると、打撃を停止する。
【０００５】
実際上、ネジの緩みを確実な方法で検出することは困難であり、常に一回目で成功するとは限らないことが問題である。また、ネジがすでに緩んでいる場合、不必要な衝撃を与えると、穿孔装置が摩耗し、さらには損傷する可能性もある。加えて、ネジ式継手が完全に開放されてしまい、穿孔装置の各部品がばらばらに外れて孔に落ち込んでしまう危険がある。さらに、操作者がこれを手動で行なわなければならないことが自動化を妨げている。
【０００６】
穿孔ロッドの分解およびネジの緩み検出を自動化するさまざまな試みが行なわれている。これらは、とりわけ、欧州特許第1671011号公報、日本国特開昭61−56966号公報および日本国特許第1864566号公報に開示されている。しかし、これらの公報に開示されている方式は、実際において操作上十分に信頼性のあるものではない。これらは、非常にきめ細かく精密な特徴的振動パターン、もしくは個々のケースに固有の値を必要するにもかかわらず、これらの使用は、ほとんどデバイスごとと言えるほど制約され、あるデバイスについての設定は、他の同様なデバイスに、または条件が変われば、使用できないほどである。
【発明の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、ネジを確実に緩めることができ、必要な場合、完全に自動化できる方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の方法は、ネジ式継手が緩んだ状態に関する少なくとも１つの緊結されたモデルもあらかじめ決定し、打撃中、測定した振動信号を緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と比較し、この比較に基づいてネジ式継手の緊結度が判定時点で両モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを決めることを特徴とする。
【０００９】
本発明の装置は、記憶手段には、穿孔装置のネジ式継手が緊結している状態を示す少なくとも１つの緊結されたモデルもあらかじめ記憶され、分析手段は、打撃中、測定した振動信号を緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と比較し、この比較に基づいてネジ式継手の緊結度が判定時点でどちらのモデルにより良好に該当するかを判定するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の基本概念は、ネジ式継手が緊結していることを示す振動とネジ式継手が緩んでいることを示す振動との両方に関してモデルを決めることである。さらに、打撃中に測定した信号を緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と打撃中、比較し、これらの比較に基づいて、測定した信号がどちらのモデルにより近いかを判定する。この比較に基づいて対応する結論を出す。すなわち、測定時においてネジ式継手が緊結しているか、または緩んでいるかを判定する。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、緊結されたモデルと緩んだモデルとの間には別個の閾値条件を決め、これは、たとえば数学的に、または閾値条件の決定の際に熟練操作者を用いることによって決めるものであり、この熟練操作者は、その打撃作業および、とくに衝撃状態の停止の能力に基づいて、閾値として機能する値を決定する。一方の閾値条件では、モデル比較にて測定した振動に従ってネジ式継手が緊結され、他方の条件では、ネジ式継手が緩められる。
【００１２】
本発明の方法および本発明の装置によれば、ネジ式継手の状態検出の信頼性がより高くなり、公知の方式より容易に自動化ができる。なぜなら、モデルの正確な一致を必要とせず、２つの異なるモデル間の比較を大まかなモデルを用いて行なうことができ、したがって、実際の状態がどうであるかを検出し易いからである。さらに、緊結されたモデルと緩められたモデルの間の閾値条件の位置は、たとえば環境の変化につれて、または穿孔装置の変更に応じて変えることができるように決定すれば、本方法は、同じ装置が異なった環境にある場合や装置が異なった場合にも容易に適用することができる。
【００１３】
さらに、さまざまな穿孔装置、穿孔条件等に対して複数のモデルを作ることによって、本方法は、さまざまな状況に応じて広く適用することができる。本発明の解決策は、振動特性に関して正確で細密な条件を必要とせず、振動特性に及ぼす緊結度およびその変化の影響をモデルによって広く記述することができる。本モデルは、さまざまな緊結状態における振動およびその特性を全体的に記述し、これによって個々のケースに固有の値または設定が不要である。その代わり、本モデルは、環境、機器およびデバイスの違いを吸収し、これらを自動的に考慮している。本発明の解決策はさらに、緊結されたネジ式継手および緩められたネジ式継手の両モデルを採用し、振動の一致性をこれらのモデルとで比較する。緊結状態の結論を得るには、振動およびその特性がモデルと正確に一致する必要はない。したがって、緊結の判定は、以前の方式よりも信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
さて、本発明を添付図面においてさらに詳細に説明する。
【図１】は削岩リグの模式図、
【図２】は本発明による方法の原理を模式的に示す図、
【図３】は本発明の方法を形成する方式およびその適用を実現するシステムを模式的に示す図、
【図４】は本発明の方法を適用する方式を模式的に示す図、
【図５】は本発明の方法を適用する方式を模式的に一例として示す図である。
【発明の詳細な説明】
【００１５】
図１は、ブーム３が接続されているキャリア２を有する削岩リグ１を模式的に示す。ブーム３の一方の端部には送りビーム４が接続され、これに沿って削岩機５が使用中に移動する。削岩ドリル５には穿孔装置６が連結され、これは削岩中、削岩ドリルに含まれる打撃デバイスによって回転され、衝撃を与えられる。
【００１６】
穿孔装置６は１本以上の穿孔ロッド6aおよび穿孔ビット6bを有し、これらはネジ式継手によって公知の方法で相互連結されている。他の削岩リグでは、穿孔装置はやはり穿孔シャンクを含み、これは、ここでは図示しないが、当業者に公知のものであり、一般に削岩機の内側に配置されている。この種の削岩リグ、およびその作動は、通例公知であり、したがって詳細な説明の必要はない。
【００１７】
削岩リグ１の削岩機５は、穿孔に使用される公知の打撃デバイスを有している。その作動および構造は一般的に知られているので、これ以上詳細に説明する必要はない。穿孔装置６のネジ式継手を緩めるため、穿孔装置は、削岩リグの打撃デバイスによって衝撃が与えられ、場合によっては、削岩リグに含まれる公知の回転モータ７によってネジの緩め方向に回転される。こうして、穿孔装置にて発生した力が徐々にネジ式継手を緩める。
【００１８】
削岩リグ１はまた制御デバイス８を有し、これは、穿孔中および他の使用中に削岩リグの作動を制御する。制御デバイス８は測定デバイス９を有し、測定デバイス９は、別体もしくはその一体部分をなし、打撃中、穿孔ロッドからの振動を測定する。測定デバイス９は、とくに、衝撃の最中に穿孔装置から発生する振動を、たとえばこの測定デバイスに接続されたセンサ10によって測定する。そこでセンサ10は、たとえば音響信号を測定するマイクロホン、ひずみゲージトランスデューサもしくは応力波を測定する同様なもの、または加速度を測定する加速度センサもしくは他の適切なセンサでよい。このようなセンサに代わって、光学式測定デバイスを用いることもできる。そこで測定は、穿孔装置６、削岩リグのフレーム、または関連する場所、空中を伝播する音などで行なえばよい。さらに、制御デバイスは分析手段11を有し、分析手段はそこで、測定した振動を分析し、その結果を所定の緩められたモデルおよび緊結されたモデルと比較し、ネジ式継手が緩んでいるか否かを判定する。測定デバイス９および分析手段11は、制御デバイス８の一部もしくは別個のデバイスであってもよく、また制御デバイス８に含まれるコンピュータプログラムによって実現してもよい。
【００１９】
本特許出願および請求の範囲において、打撃とは次のいずれかを言う。穿孔すべき岩盤に向けてドリルを送ることなしに削岩リグの打撃デバイスもしくは別体の打撃デバイスによって穿孔ロッドの長手方向へ穿孔装置に衝撃を与える。穿孔中、その最終段階において、穿孔すべき孔の終点の少し手前で送りを減少させて、削岩リグの打撃デバイスにより発生する応力波によって穿孔中でもネジを緩めることができるようにする。緩めるべき穿孔ロッドのネジ式継手に対して別個の打撃デバイスによって穿孔ロッドの横断方向に衝撃を与える。
【００２０】
図２は本発明の方法が働く仕組みを模式的に示す。これは、１つ以上の堅く相互緊結されたネジ式継手を有する穿孔装置を記述した緊結されたモデル12を振動測定によってまたは理論的に決める。さらにこれは、ネジ式継手が緩められた状態を測定または理論的決定に従って記述した第２のモデル、すなわち緩められたモデル13を示す。実際上、これらのモデルは、穿孔装置から測定され、または理論的に決定されたさまざまな振動周波数もしくはさまざまな振動周波数スペクトルであり、またはネジの状態を表す他の測定値または計算値であり、したがって状況の変化に応じてこれらの値もそれぞれ変化する。これらの値はそれぞれ、特定の装置に固有であり、使用されている装置および機器によってさまざまに変化することがある。
【００２１】
緊結されたモデルと緩められたモデルとの間には遷移過程14があり、これはネジが緩み始めた時に生起する。遷移は急激な移行ではなく、徐々に、しかも実際には数秒内に行なわれる。この遷移過程14において、たとえば、振動周波数、周波数スペクトルまたは他の表示値が、緊結されたモデル12から緩められたモデル13に向けて変化し、これによって周波数と周波数スペクトルとの間には、ネジが望み通りに緩められたことを人が検知できる状況が存在する。この点において閾値条件15を決めることができ、これは、打撃中、測定された振動信号を上述の所定のモデルと比較するための閾値として機能する。
【００２２】
閾値条件15は、たとえば両モデル間の中ほどに、または所望のように、とくに経験に基づいていずれか１つの方向に設定することができる。そこで、閾値条件は調節可能でもよく、穿孔装置をさまざまに変える場合、または穿孔条件を実質的に変える場合に、閾値条件を調節してもよい。この調節は、たとえば、状況に応じて識別および検出の感度を上げたり、または下げたりするように、すなわち設定閾値条件で決まる場合よりも検出を早く、または遅く行なうことができるように変えてもよい。
【００２３】
閾値条件15は、熟練操作者が打撃作業を行ない、操作者の停止操作状況に基づいて閾値条件15を決定するように決めてもよい。所望ならば、複数の異なる操作者を使うことが当然可能であり、該操作者の停止操作状況に基づいて平均閾値条件を作ることができ、これも所望に応じて変更可能である。すべての場合において、操作者とは、穿孔者、保守者、または作業中削岩リグを使用する何らかの他の者のいずれかである。
【００２４】
閾値条件自体は単に、周波数などの特定の変数の特定の設定値でよい。しかしこれは、変数の数学関数、変数を表わすモデル、または変数を表わす曲線に基づくモデル、さらには多次元モデルであってさえもよい。
【００２５】
両モデル間に決められる閾値条件は、たとえば、選択された閾値を超えるものでもよい。この閾値は、計算により事前に選択または決定してもよい。閾値の検証は数学的表現または関数に基づいてもよく、これは振動特性について算出され、その値は設定閾値と比較される。さらにこの条件は、たとえば振動特性を表す複数の数学的変数に対して振動特性を検証する場合、選択した範囲内または特性サブセット内に振動特性がはいるものでもよい。この条件はまた、数学関数、数学的関係、またはそれ自体公知の他の数学演算でもよい。さらにこの条件は、たとえば検証した振動特性の時間的変化またはその累積として与えてもよい。
【００２６】
図３は、作動するシステムに本発明の方法を提供する仕方を模式的に示す。
【００２７】
先ず、１つ以上の削岩リグについて振動データを収集21する。その後、測定した振動データを、たとえば数理統計学により処理22し、その特性を判定する。測定信号からは、振動特性を表わすパラメータまたは他の計算量を公知の方法を用いて生成することができる。これらの計算方法は一般に公知であり、したがってこれ以上詳細に説明する必要がない。この後、測定データに基づいて、緊結されたモデル24および緩められたモデル25を暫定的に判定23し、そこで得られたモデルを本方法の実行に利用する。
【００２８】
この後、得られたモデルを１つ以上の削岩リグで試用することができ、その結果に基づいて、試用で必要としたモデルに必要な変更を行なうことができる。次いで、さまざまな削岩リグおよび装置について、さらにはさまざまな削岩条件について複数の異なるモデルを任意に利用できるが、これらは、特定の削岩リグごとに用いるこれらの理由に応じて分類することができる。当然、得られたモデルは実際の経験により比較することができ、必要な場合、修正版モデルを作ることもできる。
【００２９】
図４は本発明の方法を適用する方式を模式的に示す。これは、前述の方式で削岩リグから振動を測定26し、その後、モデル決定に試用した特性に基づいて振動特性27を決める。次に、準備したモデルと測定した振動の特性を比較28し、その比較に基づいてネジ式継手の緊結度に関する結論を引き出す29。すなわち、きつく締付けられているか、または開放するのに十分なほど緩んでいるかについての結論を出す。
【００３０】
図５は本発明の方法を適用する方式を模式的に、一例として示す。同図に示す曲線は、打撃作業中、削岩リグの穿孔装置の振動周波数を測定することによって与えられる。
【００３１】
同図から分かるように、穿孔装置の振動周波数は、ネジ式継手が緊結していない、すなわち緩んでいる場合よりも緊結している場合の方が低い。したがって、緊結されたモデルは、特定周波数M1より低い周波数範囲をカバーし、緩んだモデルは第２の特定周波数M2より高い周波数範囲をカバーしている。これらの間には曖昧な領域があり、その中央には、一例として閾値条件がある。すなわち、この場合、これは選択された特定の振動周波数であり、これは、状況を判定したり結論を出したりするのに利用する。
【００３２】
打撃中、その初期時点T0から時刻T1までは、振動測定をすると、ネジ式継手が緊結していることが分かる。ここから先、時刻T2までは、緊結されていない状態よりも緊結された状態が多い状況であるが、時刻T2で状況が変化する。この先、時刻T3までは、緊結された状態よりも緊結されていない状態が多い状況であるが、いずれも完全には緩んでいない。時刻T3から先だけ、実質的にすべてのネジ式継手が完全に緩んでいると判断することができる。
【００３３】
本方法を適用する場合、先ず２つのモデルを準備する。そのひとつは緊結された状態を表し、他方は緩んだ状態を表す。また、両モデル間には、決定を行う際に利用する閾値条件が決められている。打撃中、測定した振動を両モデル、すなわち緊結されたモデルおよび緩んだモデルと比較し、閾値条件を用いてネジ式継手の状態に関する結論を出す。
【００３４】
実際は、たとえば閾値条件、すなわちこの場合はそれを表す周波数を達成したとき、打撃作業を停止してもよい。緊結されたネジ式継手がまだ存在すれば、必要に応じて、分解させるための衝撃をさらに与えることができる。閾値条件は、たとえば、この特定の穿孔状況で行なわれる測定値に基づいて調節して、緊結されたモデルに、あるいは緩んだモデルに近づくようにしてもよく、これによって本実施例による限界値として用いられる周波数値を低くしたり高くしたりする。
【００３５】
当然ながら、本装置は制御用の記憶手段を有し、この記憶手段には、決定したモデルおよび閾値条件、ならびに他のパラメータ、および場合によっては測定した振動も、さらにはその分析結果も保存される。記憶手段は、たとえば、制御デバイス８内のメモリでもよく、または穿孔コンピュータシステム内にあるメモリでもよく、こうして削岩リグの制御デバイスはメモリを使用することができる。
【００３６】
以上、本発明は、明細書および図面にて例としてのみ説明したが、これに限定されることはない。したがって、振動信号は、穿孔ロッドから直接、または削岩リグのさまざまな部分から間接的に測定してもよい。振動は、穿孔装置における音波信号、超音波信号、加速度、応力波、応力波の伝播として適切な測定デバイスによって、もしくは他の公知の測定方法によって測定することができる。応力波は、穿孔装置、削岩リグのフレーム、または削岩リグにおける他の適した点のいずれかから測定してもよい。そこで、レーザ測定デバイス、または本目的に適した他の光学式測定デバイスを用いて光学的測定を行なってもよい。測定した振動信号は、さまざまに処理して、数学的に、または音響フィルタ、電子フィルタなどに掛けることによって、所望の比較モデルおよび比較信号を生成することができる。
【００３７】
打撃後は、安全を期して、穿孔装置を締付け方向に回転し、これによって開いたネジ式継手は若干締め付けられ、穿孔装置の各部品がばらばらになれないようにすることができる。これは、自動的に行なって、打撃後、制御デバイスが穿孔装置を締付け方向に少しねじるように構成してもよい。
【図１】
2013533462.tif 000003
【図２】
2013533462.tif 000004
【図３】
2013533462.tif 000005
【図４】
2013533462.tif 000006
【図５】
2013533462.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【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】
穿孔装置（６）の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグ（１）の打撃デバイスにより該穿孔装置（６）に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する方法であって、該ネジ式継手が緩んだ状態に関する少なくとも１つの緩んだモデルを、前記穿孔装置（６）に衝撃を与えながら発生する振動に基づいてあらかじめ決め、打撃中、該穿孔装置（６）から発生する振動を測定し、測定した振動信号を前記モデルと比較して前記ネジ式継手における緊結度を判定する方法において、該方法はさらに、前記ネジ式継手が緊結している状態に関する少なくとも１つの緊結されたモデルをあらかじめ決定し、該モデルの間の閾値条件を決めて、該モデルの一方では前記ネジ式継手が緩んでいるとみなし、該モデルの他方では該ネジ式継手が緊結しているとみなし、これによって該モデルの間の閾値条件が調節可能であり、打撃中、測定した振動信号を前記緊結されたモデルおよび前記緩んだモデルの両方と比較し、該比較に基づいて前記ネジ式継手の緊結度が判定時点で前記モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを決めることを特徴とする穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度の検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記モデルは、前記穿孔ロッド（6a）の物理的特性に基づいて理論的に決めることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記モデルは、前記穿孔装置（６）に衝撃を与え、前記ネジ式継手が緊結している場合と緩んでいる場合の両方とも、掘削中、前記穿孔装置（６）から振動を測定することによって決めることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記モデルは、装置を操作する操作者が前記穿孔装置（６）のネジ式継手を開く行動に基づいて衝撃を与えることによって決めることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記削岩リグ（１）の制御デバイス（８）が前記削岩リグ（１）および/または穿孔条件に従って前記閾値条件を自動的に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５のいずれかに記載の方法において、前記閾値条件は理論的に決めることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、前記閾値条件は、熟練操作者が打撃を行ない、該操作者の決めた打撃停止値を前記モデルの間の閾値条件として設定するように経験的に決めることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は前記削岩リグ（１）から測定することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は前記穿孔装置（６）から測定することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は音響信号として測定することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は応力波として測定することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は加速度として測定することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は機械振動として測定することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は超音波として測定することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は光学的に測定することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記穿孔装置（６）における応力波の伝播を測定することを特徴とする方法。
【請求項１７】
穿孔装置（６）の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグ（１）の打撃デバイスにより該穿孔装置に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する装置であって、前記削岩リグ（１）を制御する制御デバイス（８）と、前記穿孔装置（６）のネジ式継手が緩んだ状態を示す所定の緩んだモデルを記憶する記憶手段と、打撃中、前記穿孔ロッドから発生する振動を測定する測定手段（９）と、該測定した振動を所定の原理に従って分析し、前記緩んだモデルと比較して前記ネジ式継手が緩んでいるかを判定する分析手段（11）とを含む装置において、前記記憶手段には、前記穿孔装置（６）のネジ式継手が緊結している状態を示す少なくとも１つの緊結されたモデルもあらかじめ記憶され、前記記憶手段には、前記モデルの間に決められた閾値条件も記憶され、該モデルの一方では前記ネジ式継手が緩んでいるとみなし、該モデルの他方では該ネジ式継手が緊結しているとみなし、前記分析手段（11）は、掘削中、測定した振動信号を前記緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と比較し、該比較に基づいて判定時点で前記ネジ式継手の緊結度が前記モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを判定し、前記制御デバイス（８）は、前記モデルの測定結果に基づいて前記閾値条件を調節するように構成されていることを特徴とする穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度の検出装置。
【請求項１８】
請求項17に記載の検出装置において、前記記憶手段は前記制御デバイス（８）に含まれていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項18に記載の検出装置において、前記削岩リグ（１）の制御デバイス（８）は、前記削岩リグ（１）および/または穿孔条件に従って前記閾値条件を自動的に調節するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項17ないし19のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は前記削岩リグ（１）から振動を測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項17ないし20のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は前記穿孔装置（６）から振動を測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を音響信号として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を応力波として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項vないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を加速度として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項17ないし21のいずれかに記載する装置において、前記測定デバイス（９）は振動を機械振動として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を超音波として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を光学的に測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイス（９）は振動を前記穿孔装置（６）における応力波の伝播として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月3日(2012.12.3)
【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】
穿孔装置の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグの打撃デバイスにより該穿孔装置に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する方法であって、該ネジ式継手が緩んだ状態に関する少なくとも１つの緩んだモデルを、前記穿孔装置に衝撃を与えながら発生する振動に基づいてあらかじめ決め、打撃中、該穿孔装置から発生する振動を測定し、測定した振動信号を前記モデルと比較して前記ネジ式継手における緊結度を判定する方法において、該方法はさらに、前記ネジ式継手が緊結している状態に関する少なくとも１つの緊結されたモデルをあらかじめ決定し、該モデルの間の閾値条件を決めて、該モデルの一方では前記ネジ式継手が緩んでいるとみなし、該モデルの他方では該ネジ式継手が緊結しているとみなし、これによって該モデルの間の閾値条件が調節可能であり、打撃中、測定した振動信号を前記緊結されたモデルおよび前記緩んだモデルの両方と比較し、該比較に基づいて前記ネジ式継手の緊結度が判定時点で前記モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを決めることを特徴とする穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度の検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記モデルは、前記穿孔ロッドの物理的特性に基づいて理論的に決めることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記モデルは、前記穿孔装置に衝撃を与え、前記ネジ式継手が緊結している場合と緩んでいる場合の両方とも、掘削中、前記穿孔装置から振動を測定することによって決めることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記モデルは、装置を操作する操作者が前記穿孔装置のネジ式継手を開く行動に基づいて衝撃を与えることによって決めることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記削岩リグの制御デバイスが前記削岩リグおよび/または穿孔条件に従って前記閾値条件を自動的に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５のいずれかに記載の方法において、前記閾値条件は理論的に決めることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、前記閾値条件は、熟練操作者が打撃を行ない、該操作者の決めた打撃停止値を前記モデルの間の閾値条件として設定するように経験的に決めることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は前記削岩リグから測定することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は前記穿孔装置から測定することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記振動は音響信号として測定することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は応力波として測定することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は加速度として測定することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は機械振動として測定することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は超音波として測定することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記振動は光学的に測定することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記穿孔装置における応力波の伝播を測定することを特徴とする方法。
【請求項１７】
穿孔装置の少なくとも１つのネジ式継手を削岩リグの打撃デバイスにより該穿孔装置に衝撃を与えて緩める際、穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度を検出する装置であって、前記削岩リグを制御する制御デバイスと、前記穿孔装置のネジ式継手が緩んだ状態を示す所定の緩んだモデルを記憶する記憶手段と、打撃中、前記穿孔ロッドから発生する振動を測定する測定手段と、該測定した振動を所定の原理に従って分析し、前記緩んだモデルと比較して前記ネジ式継手が緩んでいるかを判定する分析手段とを含む装置において、前記記憶手段には、前記穿孔装置のネジ式継手が緊結している状態を示す少なくとも１つの緊結されたモデルもあらかじめ記憶され、前記記憶手段には、前記モデルの間に決められた閾値条件も記憶され、該モデルの一方では前記ネジ式継手が緩んでいるとみなし、該モデルの他方では該ネジ式継手が緊結しているとみなし、前記分析手段は、掘削中、測定した振動信号を前記緊結されたモデルおよび緩んだモデルの両方と比較し、該比較に基づいて判定時点で前記ネジ式継手の緊結度が前記モデルのうちのいずれにより良好に該当するかを判定し、前記制御デバイスは、前記モデルの測定結果に基づいて前記閾値条件を調節するように構成されていることを特徴とする穿孔ロッドのネジ式継手の緊結度の検出装置。
【請求項１８】
請求項17に記載の検出装置において、前記記憶手段は前記制御デバイスに含まれていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項18に記載の検出装置において、前記削岩リグの制御デバイスは、前記削岩リグおよび/または穿孔条件に従って前記閾値条件を自動的に調節するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項17ないし19のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは前記削岩リグから振動を測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項17ないし20のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは前記穿孔装置から振動を測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは振動を音響信号として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは振動を応力波として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは振動を加速度として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項17ないし21のいずれかに記載する装置において、前記測定デバイスは振動を機械振動として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは振動を超音波として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは振動を光学的に測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項17ないし21のいずれかに記載の検出装置において、前記測定デバイスは振動を前記穿孔装置における応力波の伝播として測定するように構成されていることを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2013533462.tif 000008
2013533462.tif 000009
2013533462.tif 000010