(57)【要約】  本発明は、掘削時にドリルポイントが突出するドリル端部（４１）及び前記ドリル端部に対向する後端部（４２）を有する送りビーム（４）を有する削岩装置に関する。削岩機（５）は、前記送りビーム（４）に沿って移動可能であり、かつ、圧力シリンダ（６）は、少なくとも部分的に送りビーム（４）の内部に配置され、一端（６２２）が送りビーム（４）に対して移動可能であり、かつ、他端（６１１）が送りビーム（４）に対して固定されている。送りライン（５１）は、圧力シリンダ（６）によって駆動され、かつ、削岩機を送りビーム（４）に沿って前後に送るために削岩機（５）に連結されている。圧力シリンダ（６）の少なくとも一部は送りビーム（４）の内部に配置され、また、圧力シリンダ（６）の固定された端部（６１１）は送りビーム（４）の後端部（４２）に配置されている。圧力シリンダ（６）は、前記送りライン（５１）を介して、削岩機（５）を送りビーム（４）に沿って前後に移動するように構成されている。また、本発明は、前記削岩装置を備えた削岩リグにも関する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削時にドリルポイントが突出するドリル端部（４１）及び前記ドリル端部に対向する後端部（４２）を有する送りビーム（４）と、
前記送りビーム（４）に沿って移動可能な削岩機（５）と、
少なくとも部分的に送りビーム（４）の内部に配置され、一端（６２２）が送りビーム（４）に対して移動可能であり、かつ、他端（６１１）が送りビーム（４）に対して固定された圧力シリンダ（６）と、
圧力シリンダ（６）によって駆動され、かつ、削岩機を送りビーム（４）に沿って前後に送るために削岩機（５）に連結された送りライン（５１）と
を備えた削岩装置において、
圧力シリンダ（６）の固定された端部（６１１）が、送りビーム（４）の後端部（４２）に配置され、
送りライン（５１）が、送りビーム（４）の各端部（４２，４１）に固定された二つの外側滑車（５２，５３）を通過し、
圧力シリンダ（６）が、前記送りライン（５１）を介して、削岩機（５）を送りビーム（４）に沿って前後に移動するように構成されている
ことを特徴とする削岩装置。
【請求項２】
送りビーム（４）の内側にある圧力シリンダ（６）の可動端部（６２２）に、二つの内側滑車（５４，５５）を設け、
送りライン（５１）を、外側滑車（５２，５３）から内側滑車（５４，５５）を通過して、固定された二つの終点（５１２，５１１）に至るように配置した
ことを特徴とする請求項１に記載の削岩装置。
【請求項３】
圧力シリンダ（６）が、一つの外側シリンダ（６１）と、外側シリンダ（６１）内で作動する一つの内側シリンダ（６２）とから成る二つのシリンダ（６１，６２）を有し、
外側シリンダ（６１）が、送りビーム（４）の後端部（４２）に固定されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の削岩装置。
【請求項４】
送りビームが箱形ビームである
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の削岩装置。
【請求項５】
送りビームに対する削岩機（５）の位置を測定する測定装置が、外側滑車（５２，５３）の一方又は両方に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の削岩装置。
【請求項６】
測定装置が、外側滑車（５２，５３）の軸（９）に設けられ、
測定装置が設けられた滑車（５２，５３）と軸（９）とが一緒に回転するように一体的に構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の削岩装置。
【請求項７】
測定装置が、軸の伸長部に設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の削岩装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の削岩装置を有することを特徴とする削岩リグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に従った削岩装置に関する。また、本発明は、そのような削岩装置を備えた削岩リグに関する。
【背景技術】
【０００２】
削岩リグの最も重要な特徴の一つは、その耐久性と信頼性である。装置の全ての部品は、削岩リグの極限作業運転において必要とされる高い要求を満たす必要がある。また、このような状況下では、精度が抑えられ得ることも重要である。このため、装置の耐久性、精度及び信頼性を改善することが常に捜し求められている。
【０００３】
一般的に、削岩リグ（図１参照）は、移動可能なキャリア１と、ブーム２と、例えば送りビームホルダ３を介してブーム２に連結された送りビーム４とを備えている。送りビーム及び送りビームホルダは、少なくとも送りビームの全長の一部に沿って相対的に移動可能であり、送りビームとブームとの間の相対移動を可能にする。削岩機５は、送りビームに移動可能に設けられる。通常、一方の側部が開放しており、そこで、削岩機が摺動し得る溝形ビーム(channel beam)が送りビームとして使用される。この溝形ビームは開口を備え、その開口を通して、駆動手段が削岩機に連結され、送りビームに沿って前後に削岩機を動かし得る。
【０００４】
作動中、送りビームは大きな機械的応力に曝されるので、その構造強度は非常に重要なものになる。しかしながら、その操作性を維持するために、送りビームの大きさ及び重さには制限がある。従って、開放溝形ビームより強い構造強度を有するが、溝形ビームと同じ厚さ又はそれより薄い別のビーム構造を使用することが望まれる。これらの特徴は、箱形ビームにより提供される。しかし、閉鎖形ビームである箱形ビームを使用する場合、削岩機の送り構造を別の方法で構成する必要がある。なぜなら、箱形ビームには、好ましくは駆動手段が設けられる内部と、削岩機が摺動可能に設けられる外部との間に、送りビームに沿った連結部がないからである。従来、箱形ビームを使用する場合、駆動手段は、スプロケットやチェーンを介して削岩機に連結されたギヤホイールの軸を駆動するように設けられていた。このような構造は図２に示されている。図２において、削岩機５’は、摺動要素５０’を介して箱形の送りビーム４’上に摺動可能に設けられている。送りエンジン６’によって駆動されるチェーン５１’が、送りビームに沿って削岩機５’を矢印Ａ及びＢの方向に動かすために用いられている。チェーンは、送りビーム４’の各端部４１’及び４２’に設けられた二つのスプロケット５２’及び５３’を通過し、チェーン５１’の一部がビームの内部で駆動し得る。この構成により、送りビームの内部と削岩機との間に送りビームに沿った連結部を必要とせずに、溝形ビームの代わりに箱形ビームを使用することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、圧力シリンダを使用して、送りビームに沿って削岩機を動かす方が、信頼性及び安定性があるため有利であることが証明されている。
【０００６】
米国特許第６５５０５４４号には、圧力シリンダを使って送りビームに沿って削岩機を移動させる削岩装置が開示されている。この構成では、送りラインは、圧力シリンダの可能端部に設けられた滑車を通る。上述のように、この構成を箱形ビームに使用することは不可能である。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６５５０５４４号
【発明の開示】
【０００８】
本発明の主目的は、上述した問題点を解決し、圧力シリンダを使って閉鎖型送りビームに沿って削岩機を移動することを可能にする構造を達成することにある。本発明の他の目的は、その能力を最大限に利用することができるように圧力シリンダの効率を改善することにある。この目的は、請求項１における特徴部分に記載した特徴により達成される。
【０００９】
本発明の好ましい実施例は、従属項に説明されている。
【００１０】
主たる特徴によれば、本発明は、掘削時にドリルポイントが突出するドリル端部及び前記ドリル端部に対向する後端部を有する送りビームと、前記送りビームに沿って移動可能な削岩機と、少なくとも部分的に送りビームの内部に配置され、一端が送りビームに対して移動可能であり、かつ、他端が送りビームに対して固定された圧力シリンダと備えた削岩装置に関する。送りラインは、圧力シリンダによって駆動され、かつ、削岩機を送りビームに沿って前後に送るために削岩機に連結されている。圧力シリンダの固定された端部は、送りビームの後端部に配置され、送りラインは、送りビームの各端部に固定された二つの外側滑車を通過する。
【００１１】
この構成により、圧力シリンダを箱形ビームの内部で使用することが可能になり、それにより、箱形ビームの利点と圧力シリンダの利点とが一つの実施態様において組み合わされる。さらにまた、圧力シリンダを、ドリル端部ではなく、送りビームの後端部に固定することにより、圧力シリンダの力をより効果的に利用することが可能になる。即ち、圧力シリンダは、それが収縮する時よりも、それが膨張する時に、より大きな力を発揮し、この付加的な力は、ドリルを地面に押し込む時よりも、ドリルを地面から引き抜く時に必要とされる。
【００１２】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴並びに本発明の利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１４】
図１は削岩リグの概略図を示しており、この削岩リグは、移動可能なキャリア１、ブーム２及び送りビーム４を備えている。送りビーム４は、送りビームホルダ３を介してブーム２に接続されている。送りビーム４及び送りビームホルダ３は、送りビーム４の全長の少なくとも一部に沿って相互に移動可能である。削岩機５は、送りビーム４に摺動可能に取り付けられ、ドリルストリング１０を作動させるためにビーム４に沿って移動可能である。ドリルストリング１０は、ドリルポイント（ドリルビット）及び連結ロッドを有する。送りビーム４に取り付けられた他の装置は、例えば、ロッドを操作するための装置であり得る。
【００１５】
ここで図３を参照すると、送りビーム４は、掘削時にドリルポイントが突出するドリル端部４１と、ドリル端部４１の反対側にある後端部４２とを有する。圧力シリンダ６は、送りビーム４の内部に設けられている。圧力シリンダ６は、送りライン５１を使用して送りビーム４に沿って、削岩機５を前後に駆動させるように構成されている。送りラインは、チェーン、ワイヤ又は十分な強度と堅さを持った他の線材であり得る。本発明の好ましい実施例では、ワイヤが送りラインとして使用されている。実際には、二つの送りラインを使用することが有利であり得る。この場合、二つの送りラインは、削岩機の各側部に一つづつ設けられ、削岩機の対向する側部に固定される。しかしながら、送りラインの数は、一つ又は複数の送りラインを削岩機に固定する固定構造を除いては、本発明に関する全体的な構造には影響を及ぼさない。適当な固定構造は、この技術分野において周知であり、本発明によっては保護されない。
【００１６】
送りライン５１を低い摩擦で通過させるための手段５２，５３，５４及び５５が送りビームの内部に加えて、送りビームの両端部に設けられている。好ましくは、これらの手段は、軸に対する摩擦が低い内部ベアリングを備えたホイール又は滑車５２，５３，５４及び５５から成る。この明細書で用いられる「滑車」の語は、広い意味で理解されるべきであり、送りラインを低い摩擦で通過させることができる適当な公知のどのようなタイプの手段も排除するものではない。
【００１７】
圧力シリンダ６は、二つのシリンダを有する従来の形式のものであり得、一つの外側シリンダ６１と、該外側シリンダ６１内で油圧により摺動する一つの内側シリンダ６２とを備える。外側シリンダ６１は、一つの外端部６１１を有する。この外端部６１１は、好ましくは、送りビームの後端部４２に固定される。また、外側シリンダ６１は、一つの内端部６１２を有し、この内端部６１２から内側シリンダ６２が伸びる。本発明が一つの圧力シリンダ６のみを使用することに限定されるものではなく、必要な動作を得るために二つ又はそれ以上の圧力シリンダが適当な組み合わせで用いられ得ることは、特許請求の範囲に限定したように、当然に、本発明の範囲内である。複数の圧力シリンダは、送りビームの同一の端部又は対向する端部に設けられ得る。しかし、図３における好ましい実施例のように、一つの圧力シリンダを後端部に設けると、圧力シリンダが膨張した時に出る付加的な力が、ドリルを地面から引き抜くために用いられ得る。ドリルを地面中に押し込む時の主たる作業は、削岩機によって実行される掘削により行われるので、縮まった圧力シリンダによって供給され得る力は十分な大きさになる。さらに別の方法は、内側シリンダを送りビームに固定し、外側シリンダを自由に動けるようにすることにある。しかし、機械的観点からみると、より重い外側シリンダを取り付けて、内側シリンダを前後に動けるようにする方が有利である。
【００１８】
内側シリンダ６２の一端は、常に外側シリンダの内部にある。内側シリンダ６２の他端にはホルダ６２５が設けられている。ホルダ６２５は、二つの滑車５４，５５を収容し、送りライン５１はこれらの滑車上を通過する。送りライン５１の両端は、従来型の固定装置５１１及び５１２に固定されている。また、ラインの弛みを防止するために不図示の延伸機が設けられている。第一の固定装置５１１は外側シリンダ６１の内側端部６１２に設けられている。送りライン５１は、この第一固定装置５１１から出て、内側シリンダのホルダ６２５に設けられた二つの滑車のうちの最後部滑車(closest sheave)５５上を通過し、ドリル端部にある滑車５２までのび、かつ、それを通過し、送りビームから出て、最終的に、削岩機５に達する。送りライン５１は、削岩機５の他側部から伸び、送りビームの後端部４２にある滑車５３上を通過し、ここで送りビーム４に入り、内側シリンダにおけるホルダ６２５の二つの滑車の中の最前部滑車(foremost sheave)５４上を通過した後、送りビームのドリル端部４１に向けて戻り、その第二端部が第二固定装置５１２に固定される。従って、送りラインは、その殆どの部分が送りビームの内部で作動する。大まかには、送りラインにおける送りビームの外側で作動する部分は、送りビームの各端部４２，４１にある二つの滑車５２，５３間で削岩機５に取り付けるための部分だけである。
【００１９】
図４及び図５は、図３における４−４線及び５−５線に沿った断面図である。これらの図面を参照すると、削岩機５は、ボルト５６によってスレッド４３に取り付けられている。削岩機５とスレッド４３との間には、挿入体、即ち、スペーサ５９が設けられる。スレッド４３は、ボルト５８を介して摺動要素５０を保持している。各摺動要素５０は、二つの低摩擦耐摩耗性接触要素４５を有し、送りビーム４上でそのまま摺動する。送りラインは、スレッド４３の下方に配置された固定構造体５７の位置でスレッド４３に取り付けられる。二つの送りラインを、削岩機の各側部に一つづつ使用する場合、これらのラインの端部は、好ましくは、スレッド４３の各側部にある二つの別々の固定構造体５７に固定される。一つの送りラインしか使用しない場合には、必要な固定構造体は一つだけである。しかし、送り精度を維持するために、固定構造体が十分に堅固であり、スレッド、従って、削岩機が、圧力シリンダによって送りラインを介して付与された動きに対して、両方向に直接的に応答するようにすることが重要である。
【００２０】
圧力シリンダは、外側ハウジング６３を備え、この外側ハウジングは送りビームの内部に堅固に取り付けられている。送りビーム４の内部には凹所４６が設けられており、その内部にハウジング６３の突起部６６が嵌る。外側シリンダ６１はハウジング６３の内部に取り付けられ、より小さい内側シリンダ６２は、作動液の影響下で外側シリンダ６１の内部で摺動するよう配置される。
【００２１】
図４は、ホルダ６２５がどのようにして送りビーム内に摺動可能に設けられているかを示している。ホルダ６２５は、送りラインが通過すべき二つの滑車５４，５５を保持している。これらの滑車は、ベアリング５４１を介して軸６２７上に設けられている。ホルダ６２５の両側部には突起部６２６が設けられており、これら突起部６２６が送りビームの凹所４６内に摺動可能に配置されている。突起部６２６は、送りビーム４の内部で内側シリンダ６２の可動端部６２２をガイドする。シリンダを磨滅しないように、好ましくは、突起部には低摩擦コーティングが施され、かつ、好ましくは、突起部は交換可能であり、ビームより突起部が磨滅するようにビーム材料よりも柔らかい材料で構成される。
【００２２】
送りビームの各端部に二つの外側滑車５２，５３を設ける構成により、送りビームとして箱形ビームを使用することが可能になる。加えて、二つの滑車５２，５３は、測定装置の取り付けのための望ましい配置を構成する。前記測定装置は、送りビームに沿った削岩機の正確な位置を測定する。測定装置は、外側スリーブの一方又は両方に配置され得る。しかし、好ましい実施例では、図３に示すように、測定装置は、後側滑車５２の軸９の伸長部に設けられている。この測定装置の位置は、矢印７によって示されている。作動状態にするためには、滑車５２と軸９とが一緒に回転するように、滑車５２を軸９に固定する必要がある。それにより、送りライン５１の動き、従って、削岩機５の動きを、軸の回転を測定することにより監視することが可能になる。
【００２３】
勿論、圧力シリンダを送りビームの後端部に配置する上記した構成は、溝形送りビームと同様に箱形送りビームに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】削岩リグの概略図である。
【図２】従来の駆動機構を備えた送りビームの概略図である。
【図３】本発明に係る圧力シリンダによって削岩機を駆動する送りビームの概略図である。
【図４】本発明に係る削岩機を有する送りビームを示す図３における４−４線断面図である。
【図５】本発明に係る削岩機を有する送りビームを示す図３における５−５線断面図である。
【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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【国際調査報告】
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