(57)【要約】  本発明は、ケーシング掘削方法、掘削ユニット、およびアダプタ装置に関するものである。拡張掘削用具による掘削で使用するアダプタ装置（20）は、削岩機械（7）の回転装置（9）によって回転させることができる内部部片（21）を含む。その内部部片を囲んで、内部部片に関して軸方向に移動させることができる外部部片（22）がある。ねじによる着脱時に、外部部片の軸方向位置を変えることによって、回転力を、回転装置から、ケーシング掘削で使用される内部ロッド（10）または外部管（13）のいずれに向けるかを選択することができる。
2008523275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削岩機械（7）に含まれる回転装置（9）によって内部ロッド（10）を回転させて岩石を掘削し、少なくとも１つの掘削ビット（11、14）によって岩石を破砕し、掘削中に外部管（13）を試錐孔（12）に引き入れることと、
２つ以上の内部ロッド（10）を長手方向に順次結合し、かつそれに対応して２つ以上の外部管（13）を長手方向に順次結合することにより、拡張掘削用具を形成することと、
前記内部ロッド（10）が互いに結合されるときか、または前記拡張掘削用具が取り外されるときに、前記内部ロッド（10）をその長手方向軸の周りで回転させることと、
前記外部管（13）が互いに結合されるときか、または前記拡張掘削用具が取り外されるときに、前記外部管（13）をその長手方向軸の周りで回転させることと、
前記内部ロッド（10）および前記外部管（13）を結合するのに必要とされる回転を非同時に行うことと、
前記拡張掘削用具が組み立てられつつあるか、または取り外されつつあるときに、前記削岩機械（7）の前記回転装置（9）とそれに連結されたアダプタ装置（20）とを用いて前記内部ロッド（10）および前記外部管（13）を回転させることとを含む方法において、該方法は、
前記拡張掘削用具の結合および取り外し時に、前記内部ロッド（10）に連結される内部部片（21）と前記外部ケーシング（13）に連結される外部部片（22）とを含む前記アダプタ装置を使用し、
回転力を前記アダプタ装置（20）の前記内部部片（21）に供給してそれを前記内部部片（21）から前記外部部片（22）に伝達し、
前記内部部片（21）に関して前記外部部片（22）を軸方向に移動させて、前記回転装置によって発生した回転力を前記内部ロッド（10）に作用させるかまたは前記外部ロッド（13）に作用させるかを選択することを特徴とするケーシング掘削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
掘削後に前記試錐孔（12）から前記外部管（13）を取り出し、
前記外部管（13）を取り出すのに前記掘削ユニットに含まれる送り機構（8）を使用することを特徴とする方法。
【請求項３】
少なくとも１つの内部ロッド（10）をその長手方向軸の周りで回転させる少なくとも１つの回転装置（9）を有する削岩機械（7）と、
前記削岩機械（7）を移動させる送り機構（8）と、
前記削岩機械（7）を支持し、前記削岩機械が掘削する岩石に向かって前方および後方に移動される送りビーム（6）とを含み、
アダプタ装置（20）が、前記削岩機械（7）の前記回転装置（9）によって発生した回転力を前記内部ロッド（10）に伝達するように配設され、
前記アダプタ装置（20）は、第１の端部（21a）が前記回転装置（9）によって発生した回転力を受け取り、かつ第２の端部（21b）が前記内部ロッド（10）に連結可能である長尺状の内部部片（21）を有し、
前記アダプタ装置（20）はさらに、長尺状の管状部片であって、少なくとも部分的に前記内部部片（21）を囲んで配設され、第２の端部（22b）がケーシング掘削で使用する外部管（13）に連結可能である外部部片（22）を有する掘削ユニットにおいて、
前記内部部片（21）は、少なくとも１つの連結手段（32、33；40、41）によって前記外部部片（22）に連結され、前記連結手段は、前記各部片の長手方向の相互位置にかかわらず、前記内部部片（21）と前記外部部片（22）との間で回転力を伝達するように配設され、
前記アダプタ装置（20）は、前記内部部片（21）に関して前記外部部片（22）を長手方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータ（23）を含み、前記内部部片の第２の端部（21b）と前記外部部片の第２の端部（22b）との間の相互位置は、長手方向に変えることができることを特徴とする掘削ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の掘削ユニットにおいて、
前記内部部片（21）は、前記削岩機械（7）の前記回転装置（9）によって回転される回転部材に連結された独立部片であることを特徴とする掘削ユニット。
【請求項５】
請求項３に記載の掘削ユニットにおいて、
前記内部部片（21）は、前記削岩機械（7）の一部をなし、
前記内部部片（21）は、前記回転装置（9）からの回転力を受ける回転部材（37）を含むことを特徴とする掘削ユニット。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の掘削ユニットにおいて、
前記削岩機械（7）は、前記内部ロッド（10）に向けた衝撃パルスを発生させる少なくとも１つの打撃装置（39）を含むことを特徴とする掘削ユニット。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれかに記載の掘削ユニットにおいて、
前記送りビーム（6）の前端部分は、少なくとも１つの保持装置（24）を含み、
該保持装置（24）は、少なくともケーシング掘削で使用する部品間の連結が切り離されるときに、少なくとも１つの前記掘削部品をロックして動かなくするように配設されることを特徴とする掘削ユニット。
【請求項８】
第１の端部（21a）および第２の端部（21b）を有する長尺状の内部部片（21）を含み、
該内部部片の第１の端部（21a）が、削岩機械（7）の回転装置（9）から前記内部部片（21）への回転力の伝達を可能にする第１の手段を有して、前記内部部片の第２の端部（21b）が、前記内部部片（21）の内部ロッド（10）への連結を可能にする第２の結合手段（43）を有し、
さらに、第１の端部（22a）および第２の端部（22b）を有する長尺状の管状部片であって、少なくとも部分的に前記内部部片（21）を囲んで配設される外部部片（22）を含み、
該外部部片の第２の端部（22b）が、ケーシング掘削で使用する外部管（13）の前記外部部片（22）への連結を可能にする第３の結合手段（28）を有する、削岩機械（7）の回転装置（9）から少なくとも１つの工具に回転力を伝達するアダプタ装置において、
前記内部部片（21）は、少なくとも１つの連結手段（32、33；40、41）によって前記外部部片（22）に連結され、
前記連結手段は、前記各部片の長手方向の相互位置にかかわらず、前記内部部片（21）と前記外部部片（22）との間で回転力を伝達するように配設され、
前記アダプタ装置（20）は、前記内部部片（21）に関して前記外部部片（22）を長手方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータ（23）を含み、前記内部部片の第２の端部（21b）と前記外部部片の第２の端部（22b）との間の相互位置は、長手方向に変えることができることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のアダプタ装置において、
前記連結手段は、前記内部部片（21）に形成された少なくとも１つの第１の連結手段を含み、
前記連結手段は、前記外部部片（22）に形成された少なくとも１つの第２の連結手段を含み、
少なくとも１つの第１の連結手段は長尺状のキー溝（33）であり、
少なくとも１つの第２の連結手段は、前記キー溝（33）内で摺動するように配設されたスプライン（32）であることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のアダプタ装置において、前記内部部片（21）の外面の断面形状と前記外部部片（22）の内面の断面形状は、長手方向軸周りの回転に関して前記内部部片（21）と前記外部部片（22）との間をロックする形状を与えるように配設されることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項１１】
請求項10に記載のアダプタ装置において、該装置は、
前記内部部片（21）の前記外面には複数の突起（40）が設けられ、
前記外部部片（22）の前記内面には、前記突起（40）に対応する箇所に複数の長手方向溝（41）が設けられることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項１２】
請求項８ないし請求項11のいずれかに記載のアダプタ装置において、
前記アダプタ装置（20）は、第１のアクチュエータ（23a）および第２のアクチュエータ（23b）を含み、
前記アダプタ装置（20）は、前記外部部片（22）を横切るように配設された移送部片（25）を有し、
該移送部片（25）は、第１のアクチュエータ（23a）および第２のアクチュエータ（23b）を前記移送部片（25）に取り付ける取付点（26a、26b）を両端部に設けた長尺状の部片であり、
前記移送部片（25）の端部間の中央部分には、前記外部部片（22）が配設される連結開口（27）を設け、
前記連結開口（27）には、前記外部部片（22）がその長手方向軸の周りで実質的に自由に回転を可能とする手段を設け、
前記移送部片（25）は、前記アクチュエータ（23a；23b）によって発生した軸方向の力を前記外部部片（22）に伝達するように配設され、それによって、前記外部部片（22）が軸方向に移動できることを特徴とするアダプタ装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、ケーシング掘削方法に関するもので、その方法は、削岩機械に含まれる回転装置によって内部ロッドを回転させて岩石を掘削し、少なくとも１つの掘削ビットによって岩石を破砕し、掘削中に外部管を試錐孔に引き入れることと、２つ以上の内部ロッドを長手方向に順次結合し、かつそれに対応して２つ以上の外部管を長手方向に順次連結することにより、拡張掘削用具を形成することと、内部ロッドが互いに結合されるときか、または拡張掘削用具が取り外されるときに、内部ロッドをその長手方向軸の周りで回転させることと、外部管が互いに結合されるときか、または拡張掘削用具が取り外されるときに、外部管をその長手方向軸の周りで回転させることと、内部ロッドおよび外部管を結合するのに必要とされる回転を非同時に行うことと、拡張掘削用具が組み立てられつつあるか、または取り外されつつあるときに、削岩機械の回転装置とそれに連結されたアダプタ装置とを用いて内部ロッドおよび外部管を回転させることとを含む。
【０００２】
さらに、本発明は、掘削ユニットに関するもので、掘削ユニットは、少なくとも１つの内部ロッドをその長手方向軸の周りで回転させる少なくとも１つの回転装置を有する削岩機械と、削岩機械を移動させる送り機構と、削岩機械を支持し、削岩機械が掘削する岩石に向かって前方および後方に移動される送りビームとを含み、アダプタ装置が削岩機械の回転装置によって発生した回転力を内部ロッドに伝達するように配設され、このアダプタ装置は、第１の端部が回転装置によって発生した回転力を受け取り、かつ第２の端部が内部ロッドに連結可能である長尺状の内部部片を有し、アダプタ装置はさらに、長尺状の管状部片であって、少なくとも部分的に内部部片を囲んで配設され、第２の端部がケーシング掘削で使用する外部管に連結可能である外部部片を有する。
【０００３】
本発明はさらに、削岩機械の回転装置から少なくとも１つの工具に回転力を伝達するアダプタ装置に関するもので、このアダプタ装置は、第１の端部および第２の端部を有する長尺状の内部部片を含み、この内部部片の第１の端部は、削岩機械の回転装置から内部部片への回転力の伝達を可能にする第１の手段を有し、この内部部片の第２の端部は、内部部片の内部ロッドへの連結を可能にする第２の結合手段を有し、アダプタ装置はさらに、第１の端部および第２の端部を有する長尺状の管状部片であって、少なくとも部分的に内部部片を囲んで配設される外部部片を含み、この外部部片の第２の端部は、ケーシング掘削で使用する外部管の外部部片への連結を可能にする第３の結合手段を有する。
【０００４】
破砕岩石、軟岩、またはその他トンネル掘削に対して質の悪い岩にトンネルを掘る場合、トンネルの壁および天井は、各種アンカー、ボルトによって、およびコンクリートや他の充填物を試錐孔に注入することによって支持されなければならないことがある。また、実際のトンネル掘削を開始する前からトンネルの壁および天井を支持することも公知である。その場合に、ケーシング掘削を使用することができ、ケーシング掘削では、あとで形成されるトンネルの外形に従って、数個の試錐孔が互いに隣り合って掘削される。ケーシング掘削では、掘削中にケーシングが試錐孔に導入され、ケーシングは、質の悪い岩を支持するために残すことができる。ケーシング掘削では、二重用具が使用され、すなわち、掘削は、掘削機の回転装置によって、ドリルロッドまたは相当する内部ロッドを回転させ、場合によっては、それを囲むケーシングまたは相当する外部管を回転させることで行われる。ケーシングの最外端部にはリングビットが設けられ、ドリルロッドの最外端部は内部ビットを備える。掘削した試錐孔が十分に深くなると、ドリルロッドと内部ビットは試錐孔から取り出される。ケーシングは試錐孔内に残すことができ、その場合に、それは試錐孔を支持する要素を形成する。さらに、コンクリート、他の結合材料、および必要な支持部材をケーシングに供給することができる。
【０００５】
長い試錐孔を掘削する場合、拡張掘削用具による掘削として、ケーシング掘削が行われる。その場合に、ケーシング掘削で使用する掘削部品、すなわち、ドリルロッドおよびケーシングは、長手方向に順次連結される。ドリルロッドおよびケーシングにはともに、連結用の結合ねじが設けられる。掘削用具を延長する場合に、連なった掘削部品の結合ねじ同士を連結できるように、ドリルロッドとケーシングの両方をそれらの長手方向軸の周りに回転させることができなければならない。同様に、掘削用具を取り外す場合、結合ねじを切り離すために、掘削部品をそれらの長手方向軸の周りに回転させることができなければならない。一方、ドリルロッドおよびケーシングの連結は、非同時に行わなければならず、この場合に、連結するドリルロッドおよびケーシングを互いにかかわることなく回転させることができなければならない。ケーシング掘削で使用される先行技術の掘削ユニットには、ケーシング同士が連結されるか、または切り離されるときに、ドリルロッドとは無関係にケーシングを回転させる独立した回転ユニットが設けられている。しかし、不都合なことに、そのような回転ユニットでは、掘削ユニットの重量が増し、コストが余分にかかり、保守の必要性が高まる。
【発明の簡単な説明】
【０００６】
本発明は、新規の改良されたケーシング掘削方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明による方法は、拡張掘削用具の結合および取り外し時に、内部ロッドに連結される内部部片と外部ケーシングに連結される外部部片とを含むアダプタ装置を使用し、回転力をアダプタ装置の内部部片に供給してそれを内部部片から外部部片に伝達し、内部部片に関して外部部片を軸方向に移動させて、回転装置によって発生した回転力を内部ロッドに作用させるかまたは外部ロッドに作用させるかを選択することを特徴とする。
【０００８】
本発明による掘削ユニットは、内部部片が少なくとも１つの連結手段によって外部部片に連結され、連結手段は、それらの部片の長手方向の相互位置にかかわらず、内部部片と外部部片との間で回転力を伝達するように配設され、アダプタ装置は、内部部片に関して外部部片を長手方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータを含み、内部部片の第２の端部と外部部片の第２の端部との間の相互位置は、長手方向に変えることができることを特徴とする。
【０００９】
本発明によるアダプタ装置は、内部部片が少なくとも１つの連結手段によって外部部片に連結され、連結手段は、それらの部片の長手方向の相互位置にかかわらず、内部部片と外部部片との間で回転力を伝達するように配設され、アダプタ装置は、内部部片に関して外部部片を長手方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータを含み、内部部片の第２の端部と外部部片の第２の端部との間の相互位置は、長手方向に変えることができることを特徴とする。
【００１０】
本発明の基本となる考え方では、ケーシング掘削の掘削部品の結合および取り外し時に、すなわち、ねじによる着脱時に、内部ロッドと外部管の両方にとって必要な回転運動が、削岩機械に含まれる回転装置によって引き起こされる。アダプタ装置は、回転装置によって発生した回転力を掘削部品に伝達するように配設される。さらに、アダプタ装置は、ねじによる着脱中に内部ロッドかまたは外部管かのいずれかに互いにかかわりなく回転力を伝達するのを可能にする手段を含む。アダプタ装置は、内部部片とそれを囲んで配置された外部部片とを有する。回転力は、削岩装置の回転装置から内部部片の第１の端部の部分に供給することができる。内部部片の最外端部、すなわち、第２の端部には、内部部片を内部ロッドに連結するために、回転可能な結合手段、通常は結合ねじが設けられる。外部部片は、内部部片を囲んで配置された長尺状の管である。外部管の最外端部、すなわち、第２の端部には、外部部片を外部管に連結するために、ねじ込み可能な結合手段、通常は結合ねじが設けられる。外部部片と内部部片との間には、内部部片から外部部片への回転力の伝達を可能にする１つ以上の連結手段がある。したがって、連結手段は、内部部片における少なくとも１つの第１の対向面と外部部片における少なくとも１つの第２の対向面とを常に有する。さらに、外部部片は、内部部片に関して長手方向に移動できるように配設され、この場合に、外部部片が１つ以上のアクチュエータによって動かされて、外部部片の最外端部の結合手段を内部部片の最外端部の結合手段よりも外側に移動させることができる。
【００１１】
本発明の利点は、削岩機械の標準的な回転装置が掘削用具を操作するのに利用することができ、そのため、外部管を回転させる独立した回転ユニットをもはや必要としないことにある。したがって、掘削ユニットの構造を、従来よりも単純化、軽量化、およびコンパクト化することができる。さらに、アダプタ装置は、削岩機械の回転シャフトを中心軸にして配置されるので、結合および取り外しがなされる掘削用具に関してうまく心出しされる。さらに、削岩機械の回転装置によって発生させることができる回転力は、独立した回転ユニットによって発生させた回転力よりも明らかに大きい。したがって、動かなくなった連結部も本発明による解決手段によって簡単に開けることができる。アダプタ装置の利点は、たとえば、その単純で信頼できる構造にある。アダプタ装置の外部部片をその前方位置と後方位置の間で移動させることによって、回転力をアダプタ装置から内部ロッドまたは外部管のいずれに向けるかをねじによる着脱時に選択することが可能である。
【００１２】
本発明による実施例の基本的な考え方は、内部部片が削岩機械の一部をなすことである。その場合に、内部部片の第１の端部、すなわち、内部端部には、歯車やその同等物などの伝達手段が設けられ、回転装置から回転力を受け取るのを可能にする。
【００１３】
本発明による実施例の基本的な考え方は、内部部片が、削岩機械のドリル軸または対応する回転要素にボルト継手またはその同等物によって連結可能な独立した部片であることである。その場合に、アダプタ装置は、削岩機械の基本構造の本質的な変更を全く必要としない。
【００１４】
本発明の実施例による実施形態の基本的な考え方は、１つ以上のスプラインと、対応する１つ以上の長尺状のキー溝とを用いて、内部部片から外部部片に回転力が伝達されることである。キー溝は内部部片の外面に形成することができて、スプラインは外部部片の内面に取り付けることができ、あるいは、スプラインおよびキー溝が前記とは逆に配置される。スプラインおよびキー溝からなる構成は回転力を伝達することができるが、スプラインを長尺状のキー溝において軸方向に移動させることもできる。キー溝は実質的に軸溝とすることができる。場合によっては、キー溝は、軸方向に対して若干傾いてもよく、わずかに螺旋状であってもよい。スプラインおよびキー溝に基づいた連結手段は、比較的単純に形成でき、費用がかからず、耐久性構造を有する。
【００１５】
本発明による実施例の基本的な考え方は、アダプタ装置にある内部部片の外面の断面と外部部片の内面の断面とが成形されて、長手方向軸周りの回転力に関して上記の部片の間にロック形状が形成されることである。しかし、それらの表面の断面形状により、内部部片および外部部片は長手方向軸の方向に移動することができる。実際には、対向面は、楕円形断面や角のある断面などの非円形断面となるように成形することができる。この場合に、内部部片と外部部片との間の対向面は連結手段を形成する。
【００１６】
本発明による実施例の基本的な考え方は、アダプタ装置が、圧力媒体で動作するシリンダやその同等物などのアクチュエータを２つ以上含み、それらが、移送部片を用いて内部部片に関して外部部片を移動させるように配設されることである。移送部片は、外部部片を横切るように配設されて外部部片に取り付けられる長尺状の部片であり、軸方向の移送力を伝達することができる。一方、回転力は、外部部片と移送部片との間で伝達されないが、移送部片は、たとえば、ベアリングで外部部片に取り付けることができる。
【００１７】
本発明による実施例の基本的な考え方は、アダプタ装置の外部部片を、外部部片の少なくとも１つの位置で、内部部片に軸方向にロックできることである。そのロックは、スプラインおよびキー溝の末端位置で行われてもよく、または差し込み式ロック、ねじ式ロック、もしくは他の適切なロック機構に基づいてもよい。外部部片がこのロック位置にあると、内部部片に向けた軸方向の力を外部部片に伝達することができる。その場合に、掘削ユニットに含まれる送り機構は、削岩機械内に後退動作力を発生させることができ、それはアダプタ装置を通じて外部管に伝達される。この構成要件は、掘削した後に、または掘削して他の支持手段を供給した後に試錐孔から外部管を取り除くケーシング掘削の特定の用途に利用することができる。利点としては、外部管を取り出すのに、独立した取り出し要素を何ら必要としないが、掘削ユニットの標準的な送り機構が利用できる。さらに、送り機構は、試錐孔から外部管を取り出すのに十分な力を提供する。
【００１８】
本発明による実施例の基本的な考え方は、外部管が、アダプタ装置に含まれるアクチュエータによって試錐孔から取り出されるというものである。その場合に、アクチュエータは、取り出しに必要とされる力を発生させる。さらなる代替方法としては、アダプタ装置のアクチュエータが取り出しに必要とされる力を送り機構から外部管に伝達することがある。
【００１９】
本発明による実施例の基本的な考え方は、削岩装置が内部ロッドに衝撃パルスを与える打撃装置を含むことである。また、衝撃パルスは、内部ビットからリングビットに伝達することもできる。
【００２０】
本発明の実施例は、添付の図面においてより詳細に説明される。
【００２１】
明確にするために、図面では、本発明のいくつかの実施例を簡略化して示す。同じ参照番号は図面において同じ部品を指す。
【発明のいくつかの実施例の詳細な説明】
【００２２】
図１は、ケーシング掘削用具を設けた掘削トレーラ１を示している。掘削トレーラ１の荷台２は、１つ以上の掘削ブームと１つ以上の補助ブーム４とを設けることができる。掘削ブーム３の最外端部には掘削ユニット５があり、それは、送りビーム６、削岩機械７、および送りビーム６上にあって削岩機械７を方向Ａに前進させ、方向Ｂに後退させる送り機構８を含むものでよい。削岩機械７は、掘削で使用する掘削部品をそれらの長手方向軸の周りに回転させる回転装置９を含むものでよい。また、場合によっては、削岩機械７は、岩石を破砕するために掘削部品に衝撃パルスを与える打撃装置を有してもよい。ケーシング掘削では、二重の用具を使用する。削岩機械７の回転装置９は、内部ロッド10を回転させるもので、その最外端部には、試錐孔12を形成しつつある内部ビット11が設けられている。さらに、内部ビット11は、外部管13を試錐孔12に引き入れるように配設されている。外部管13は、たとえば、内部ビット11を用いて試錐孔内で回転させることができる。外部管13は、内部ロッド10を囲んで配置されている。外部管13の最外端部には、内部ビット11によって形成された試錐孔12を広げるリングビット14が設けられている。
【００２３】
試錐孔12の掘削では、２つ以上の掘削部品が長手方向に順次配置される拡張掘削用具による掘削を採用している。ケーシング掘削では二重用具を使用するので、拡張掘削用具による掘削時に、内部ロッド10と外部管13の両方を取り扱えることが必要である。このために、掘削トレーラ１の補助ブーム４には、マニピュレータ14を設けることができ、それは、ブーム15と把持部材16とを有して１つの拡張掘削用具セット17を補助ブーム４に設けた用具マガジン18から掘削ユニット５へと一度に運ぶことができる。拡張掘削用具セット17は、１つの外部管13とすでにその内部に配置されている１つの内部ロッド10とを含むものでよく、この場合に、掘削部品は同時に移動することができる。マニピュレータ14は、オペレータが制御できる手動装置でもよい。補助ブーム４には、オペレータ用のケージ19を設けることができる。あるいは、マニピュレータ14および用具マガジン18は、その操作が１つ以上の制御ユニットによって制御される自動装置でもよい。
【００２４】
さらに、掘削ユニット５は、削岩機械７と掘削用具の間に配置できるアダプタ装置20を含むものでよい。アダプタ装置20は、削岩機械７の回転装置９から回転力を伝達することができる内部部片21を有するものでよい。さらに、アダプタ装置20は、内部部片21を囲んで配置された管状部片である外部部片22を含む。回転力は、内部部片21から外部部片22に伝達することができる。また、アダプタ装置20は、外部部片22を軸方向に移動させる１つ以上のアクチュエータ23を含むことができる。アクチュエータ23は、たとえば、圧力媒体で動作するシリンダでよく、その第１の端部は削岩機械７もしくは荷台に連結され、その第２の端部は適切な伝達手段によって外部部片22の後部部分に連結することができる。アダプタ装置20の構造および動作は、次に続く図面と関連してより詳細に説明される。
【００２５】
さらに、図１から分かるように、送りビーム６の前端部には、少なくとも１つの掘削部品を動かないようにロックする１つ以上の保持装置24を設けることができる。その場合に、保持装置24は、少なくともケーシング掘削の部品が互いから切り離されるときに、ねじによる着脱に利用することができる。保持装置24は、少なくとも１対の保持ジョーまたは同様なロック部材を含むものでよい。
【００２６】
また、ケーシング掘削は、試験および調査目的の掘削穴に適用することもできる。その場合、外部管は試錐孔を支持し、試錐孔内に配置された測定装置を保護することができる。
【００２７】
図２に示したアダプタ装置20は、２つのアクチュエータ、すなわち、図では大幅に簡略化して示された第１のアクチュエータ23aおよび第２のアクチュエータ23bを有する。移送部片25は、長尺状の部片でよく、外部部片22の第１の端部の部分に配置することができる。移送部片25の両端部には、アクチュエータ23aおよび23bを取り付けできる取り付けポイント26aおよび26bを設けることができる。移送部片25の中央部分には、ベアリング部材とともに連結開口27を設けることができ、回転力が外部部片22から移送部片25に伝達されることはない。あるいは、連結開口27は、図３に示すように、外部部片22の外面と接触するのではなく、連結開口27と外部部片22との間にギャップがあるように寸法を決められる。しかしながら、移送部片25は、外部部片22に連結されて、アクチュエータ23a、23bで発生した伝達力を外部部片22に伝達することができる。１つの代替方法は、移送部片25を２つのフランジ34a、34b間に配置することで、それらは、図６に示すように、外部部片22の第１の端部22aの部分に設けることができる。さらに、図２および図３から分かるように、移送部片25は、互いに結合された２つの部分25a、25bで形成することができる。
【００２８】
さらに、図２から分かるように、外部部片22の第２の端部22bには、ケーシング掘削で使用する外部管13への外部部片の取り付けを可能にする外部結合ねじ28を設けることができる。図２では、外部部片22内部の内部部片21は破線で示されている。内部部片21の第１の端部21aは、固定フランジ29またはその同等物を含んで、内部部片21を削岩機械７の掘削軸かまたは同様の回転部材に取り付けることができる。内部部片21の第２の端部は、ケーシング掘削で使用する内部ロッド10に内部部片21を取り付ける内部結合ねじを含むことができる。注意すべきことは、内部ロッド10が、固体材料から作られてもよく、１つ以上の長尺状のチャネルを有してもよく、または完全に管状の断面を有してもよいことである。
【００２９】
図４は、線C−Cに沿ったアダプタ装置の断面を示している。外部部片の第１の端部22aの部分は、外部部片22の内面に１つ以上の凹部31を設けるものでよく、そこに１つ以上のスプライン32を配置することができる。スプライン32は、接着剤、ねじ、溶接、または他の適切な方法で凹部31に取り付けることができる。さらに、内部部片21の外面は、１つ以上のキー溝33を含むものでよく、それは内部部片21の第１の端部21aの部分からその第２の端部21bの部分に延在することができる。キー溝33の位置と寸法は、スプライン32と対応するように調整される。スプライン32およびキー溝33の数量は、伝達する回転力の大きさに応じて選択することができるが、たとえば、ほとんどの場合、４つのスプライン32および４つのキー溝33で十分である。
【００３０】
図５は、アダプタ装置に含まれる内部部片21および外部部片22の一部、およびそれらの間にある連結部材の断面図である。この場合、連結部材には、外部部片22に取り付けられたスプライン32が含まれる。内部部片21には、長尺状のキー溝33が設けられている。さらに、外部部片22の第１の端部22aは、フランジ34aおよび34bを含むものでよく、それらの間に移送部片25を配置することができる。さらに、外部部片の第１の端部22aは、カバー36を含むことでき、それによりスプラインが凹部31に関して軸方向に移動するのを防止することができる。さらに、図５から分かるように、内部部片21は、管状部片であり、または１つ以上のチャネル35を設けるものでよく、洗浄媒体を掘削ビットに供給することができる。
【００３１】
図６は、外部部片22の部分断面図である。図から分かるように、外部部片の第１の端部22aには、凹部31を設けることができ、それにはスプライン32を配置することができる。他方、スプライン32は、外部部片22の第２の端部22bに配置することもできる。さらに、スプライン32は、外部部片22と実質的に同じ長さとすることができる。また、スプライン32およびキー溝33は、内部部片21および外部部片22に関して上記したものとは逆に配置することができる。
【００３２】
図７は、内部部片21が掘削構造体の一部をなしている削岩機械７を大幅に簡略化した図である。内部部片21の第１の端部21aには、回転装置９から内部部片21に回転力を伝達する歯車などの伝達部材37が設けられている。さらに、内部部片21の第１の端部21aは、削岩機７に含まれる打撃装置39からの衝撃パルスを受ける衝撃面38を含むことができる。図７aに示す内部部片21は、固体材料から作ることができ、その外周には１つ以上の突起40を設けることができ、それは内部部片21と外部部片22との間の連結手段として機能できる。
【００３３】
図８は、内部部片21および外部部片22の部分断面を示している。図から分かるように、外部部片22の内面は、内部部片21の突起40が配置されている１つ以上の溝41を含むことができる。突起40および溝41は、適切に成形および寸法決めされるものでよく、それらの数量は、必要に応じて選択することができる。
【００３４】
図９および図10は、ケーシング掘削におけるアダプタ装置の動作を示している。拡張掘削用具を延長する場合、拡張掘削用具セット17が削岩機械７とすでに試錐孔12内にある掘削用具42との間に配置される。このあとで、図９から分かるように、アダプタ装置20の外部部片22は、その最前位置に運ばれ、この場合に、外部部片22の最外端部にある結合部材28は、内部部材21の結合部材43よりも先の方に延長している。このあとで、送り装置８は、削岩機械７を拡張掘削用具セット17に向かって移動させ、外部部片22の結合部材28は、外部管13の結合部材44に連結される。このとき、外部管13は、すでに試錐孔12にある外部管へと回転装置９によって連結される。このあとで、外部部片22は、図10に示すその後部位置に引かれて、内部ロッド10の結合部材45が回転装置９を使用して連結される。場合によっては、内部用具が最初に連結され、次いで外部用具が連結される。図１に示した保持装置24は、連結および切り離し時に助けとなるように使用することができる。さらに、図９および図10は、掘削軸47に並行な外部管13の内面に対して、内部ロッド10を心出しする支持手段46を示している。
【００３５】
図11に示す断面が示すように、内部部片21および外部部片22の断面は、それらの長手方向軸の周りの回転力を伝達できるが、それと同時に、互いに対して軸方向に移動できるように成形することもできる。この場合に、内部部片21の外面と外部部片の内面は、回転力を伝達する１対の連結手段を形成する。
【００３６】
本願において注意すべきことは、「岩石」という用語は、岩、軟岩材料、および任意の他の地殻材料を指すことである。
【００３７】
また、本願で説明した構成要件は、組み合わせて所望の組合せを形成することもできる。場合によっては、説明した構成要件は、他の要件にかかわらず、それ自体使用することさえできる。
【００３８】
図面および関連説明は、単に本発明の概念を説明することを意図しているにすぎない。本発明の細部は、特許請求の範囲内で変動してよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明による掘削ユニットを設けた掘削トレーラの概略的な側面図である。
【図２】図２は、本発明によるアダプタ装置の概略的な斜視図である。
【図３】図３は、本発明によるアダプタ装置に含まれる移送部片、内部部片、および外部部片の概略図である。
【図４】図４は、本発明によるアダプタ装置に含まれる内部部片および外部部片とそれら間の連結手段の線C−Cに沿った概略的な断面図である。
【図５】図５は、本発明によるアダプタ装置に含まれる内部部片、外部部片、連結手段、および移送部片の概略的な側断面図である。
【図６】図６は、外部部片の概略的な側断面図である。
【図７】図７は、削岩機械の概略図である。
【図８】図８は、本発明によるアダプタ装置の連結手段の概略的な部分断面図である。
【図９】および
【図１０】図９および図１０は、本発明によるアダプタ装置の動作に関する概略的な側面図である。
【図１１】図１１は、内部部片および外部部片の実現可能な形状の概略的な断面図である。
【図１】
2008523275.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【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】
削岩機械に含まれる回転装置によって内部ロッドを回転させて岩石を掘削し、少なくとも１つの掘削ビットによって岩石を破砕し、掘削中に外部管を試錐孔に引き入れることと、
２つ以上の内部ロッドを長手方向に順次結合し、かつそれに対応して２つ以上の外部管を長手方向に順次結合することにより、拡張掘削用具を形成することと、
前記内部ロッドが互いに結合されるときか、または前記拡張掘削用具が取り外されるときに、前記内部ロッドをその長手方向軸の周りで回転させることと、
前記外部管が互いに結合されるときか、または前記拡張掘削用具が取り外されるときに、前記外部管をその長手方向軸の周りで回転させることと、
前記内部ロッドおよび前記外部管を結合するのに必要とされる回転を非同時に行うことと、
前記拡張掘削用具が組み立てられつつあるか、または取り外されつつあるときに、前記削岩機械の前記回転装置とそれに連結されたアダプタ装置とを用いて前記内部ロッドおよび前記外部管を回転させることとを含む方法において、該方法は、
前記拡張掘削用具の結合および取り外し時に、前記内部ロッドに連結される内部部片と前記外部ケーシングに連結される外部部片とを含む前記アダプタ装置を使用し、
回転力を前記アダプタ装置の前記内部部片に供給してそれを前記内部部片から前記外部部片に伝達し、
前記内部部片に関して前記外部部片を軸方向に移動させて、前記回転装置によって発生した回転力を前記内部ロッドに作用させるかまたは前記外部ロッドに作用させるかを選択することを特徴とするケーシング掘削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
掘削後に前記試錐孔から前記外部管を取り出し、
前記外部管を取り出すのに前記掘削ユニットに含まれる送り機構を使用することを特徴とする方法。
【請求項３】
少なくとも１つの内部ロッドをその長手方向軸の周りで回転させる少なくとも１つの回転装置を有する削岩機械と、
前記削岩機械を移動させる送り機構と、
前記削岩機械を支持し、前記削岩機械が掘削する岩石に向かって前方および後方に移動される送りビームとを含み、
アダプタ装置が、前記削岩機械の前記回転装置によって発生した回転力を前記内部ロッドに伝達するように配設され、
前記アダプタ装置は、第１の端部が前記回転装置によって発生した回転力を受け取り、かつ第２の端部が前記内部ロッドに連結可能である長尺状の内部部片）を有し、
前記アダプタ装置はさらに、長尺状の管状部片であって、少なくとも部分的に前記内部部片を囲んで配設され、第２の端部がケーシング掘削で使用する外部管に連結可能である外部部片を有する掘削ユニットにおいて、
前記内部部片は、少なくとも１つの連結手段によって前記外部部片に連結され、前記連結手段は、前記各部片の長手方向の相互位置にかかわらず、前記内部部片と前記外部部片との間で回転力を伝達するように配設され、
前記アダプタ装置は、前記内部部片に関して前記外部部片を長手方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータを含み、前記内部部片の第２の端部と前記外部部片の第２の端部との間の相互位置は、長手方向に変えることができることを特徴とする掘削ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の掘削ユニットにおいて、
前記内部部片は、前記削岩機械の前記回転装置によって回転される回転部材に連結された独立部片であることを特徴とする掘削ユニット。
【請求項５】
請求項３に記載の掘削ユニットにおいて、
前記内部部片は、前記削岩機械の一部をなし、
前記内部部片は、前記回転装置からの回転力を受ける回転部材を含むことを特徴とする掘削ユニット。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の掘削ユニットにおいて、
前記削岩機械は、前記内部ロッドに向けた衝撃パルスを発生させる少なくとも１つの打撃装置を含むことを特徴とする掘削ユニット。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれかに記載の掘削ユニットにおいて、
前記送りビームの前端部分は、少なくとも１つの保持装置を含み、
該保持装置は、少なくともケーシング掘削で使用する部品間の連結が切り離されるときに、少なくとも１つの前記掘削部品をロックして動かなくするように配設されることを特徴とする掘削ユニット。
【請求項８】
第１の端部および第２の端部を有する長尺状の内部部片を含み、
該内部部片の第１の端部が、削岩機械の回転装置から前記内部部片への回転力の伝達を可能にする第１の手段を有して、前記内部部片の第２の端部が、前記内部部片の内部ロッドへの連結を可能にする第２の結合手段を有し、
さらに、第１の端部および第２の端部を有する長尺状の管状部片であって、少なくとも部分的に前記内部部片を囲んで配設される外部部片を含み、
該外部部片の第２の端部が、ケーシング掘削で使用する外部管の前記外部部片への連結を可能にする第３の結合手段を有する、削岩機械の回転装置から少なくとも１つの工具に回転力を伝達するアダプタ装置において、
前記内部部片は、少なくとも１つの連結手段によって前記外部部片に連結され、
前記連結手段は、前記各部片の長手方向の相互位置にかかわらず、前記内部部片と前記外部部片との間で回転力を伝達するように配設され、
前記アダプタ装置は、前記内部部片に関して前記外部部片を長手方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータを含み、前記内部部片の第２の端部と前記外部部片の第２の端部との間の相互位置は、長手方向に変えることができることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のアダプタ装置において、
前記連結手段は、前記内部部片に形成された少なくとも１つの第１の連結手段を含み、
前記連結手段は、前記外部部片に形成された少なくとも１つの第２の連結手段を含み、
少なくとも１つの第１の連結手段は長尺状のキー溝であり、
少なくとも１つの第２の連結手段は、前記キー溝内で摺動するように配設されたスプラインであることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のアダプタ装置において、前記内部部片の外面の断面形状と前記外部部片の内面の断面形状は、長手方向軸周りの回転に関して前記内部部片と前記外部部片との間をロックする形状を与えるように配設されることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のアダプタ装置において、該装置は、
前記内部部片の前記外面には複数の突起が設けられ、
前記外部部片の前記内面には、前記突起に対応する箇所に複数の長手方向溝が設けられることを特徴とするアダプタ装置。
【請求項１２】
請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載のアダプタ装置において、
前記アダプタ装置は、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを含み、
前記アダプタ装置は、前記外部部片を横切るように配設された移送部片を有し、
該移送部片は、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを前記移送部片に取り付ける取付点を両端部に設けた長尺状の部片であり、
前記移送部片の端部間の中央部分には、前記外部部片が配設される連結開口を設け、
前記連結開口には、前記外部部片がその長手方向軸の周りで実質的に自由に回転を可能とする手段を設け、
前記移送部片は、前記アクチュエータによって発生した軸方向の力を前記外部部片に伝達するように配設され、それによって、前記外部部片が軸方向に移動できることを特徴とするアダプタ装置。
【国際調査報告】
2008523275.tif 000014
2008523275.tif 000015
2008523275.tif 000016