(57)【要約】  本発明は、衝撃式削岩の制御方法およびソフトウエア製品に関するものであり、さらに本方法が適用される削岩掘削機に関する。本発明は、回転抵抗をモニタし、その目的は、回転抵抗を所望の基準値より下に保つことにある。回転抵抗を調節するために、送り力の低減、衝撃力の低減および送りの停止などの連続的制御動作を行なうことができる。制御に対して設定された限界値を超えると、制御動作が開始する。少なくとも１つの限界値は、２つの連続する制御機能間の時間差を判定する時間限界値である。
2008514831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削岩機（4）へ連結された工具（8）に対して穿孔中に衝撃パルスを与える削岩機（4）において衝撃装置装置（7）を制御し、
前記削岩機(4)の回転装置を制御し、前記工具(8)は、穿孔中、その長手軸を中心に回転し、
前記削岩機(4)を削岩中に削岩すべき岩石に向けて送り出し同様に送り戻す送り装置(5)を制御し、
削岩中に、少なくとも回転抵抗（Rot）を判定して、該回転抵抗（Rot）が該回転抵抗の所定の基準限界値（ref）を越えた時の第１の時点（t1）を登録し、
送り（Feed）を小さくして前記回転抵抗の所定の基準限界値（ref）に向けて該回転抵抗を制御する衝撃式削岩の制御方法において、該方法は、
少なくとも制御の第１の限界値（tx、rotmax）および第２の限界値（ty、permin）を判定し、該限界値のうち、少なくとも一つは時間限界値であり、
各限界値に対応する時点（t2、t3）において前記回転抵抗(Rot)を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、
前記時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、
さらに、前記回転抵抗（Rot）が第１の限界値に対応する第２の時点（t2）における前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、衝撃力（Per）を小さくし、
前記回転抵抗（Rot）が第２の限界値に対応する第３の時点（t3）における前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、前記送りを停止することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
時間限界値（tx）を第１の限界値として、また時間限界値（ty）を第２の限界値として判定し、
第１の時点（t1）から始まる第１の限界値（tx）に対応する第２の時点（t2）を判定し、
第２の時点（t2）から始まる第２の限界値（ty）に対応する第３の時間（t3）を判定し、
前記送り（Feed）を、少なくとも第２の時点（t2）までは小さくし、
前記回転抵抗（Rot）が前記基準限界値（ref）より大きいと、第２の時点（t2）と第３の時点（t3）との間に前記衝撃力（Per）を減少させ、前記回転抵抗（Rot）が前記基準限界値（ref）より大きいと、第３の時点（t3）において前記送りを停止することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、該方法は、前記回転抵抗（Rod）の増大率（k）に対して直接比例する、少なくとも１つの時間限界値（tx、ty）の値を判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、該方法は、前記回転抵抗（Rot）が前記基準限界値（ref）より大きい期間に直接比例する、少なくとも１つの時間限界値（tx、ty）の値を判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
前記衝撃力（Per）に関する最小限界値（permin）を判定して、これを第２の限界値として用い、
前記衝撃力（Per）が前記最小限界値（permin）より小さくなった時点を、第２の限界値に対応する第３の時点（t3）として判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
前記回転抵抗（Rot）に関する最大限界値（rotmax）を判定して、これを第１の限界値として用い、
前記回転抵抗（Rot）が前記最大限界値（rotmax）より大きくなった時点を、第１の限界値に対応する第２の時点（t2）として判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項７】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、第１の時点（t1）と第３の時点（t3）との間において前記送り（Feed）を実質的に線形に小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、第２の時点（t2）と第３の時点（t3）との間において前記衝撃力（Per）を実質的に線形に小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法において、該方法は、第２の時点（t2）と第３の時点（t3）との間において前記衝撃力（Per）を非線形に小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記回転抵抗（Rot）が第２の限界値に対応する第３の時点（t3）において前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、前記送りの方向を逆転させることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１１】
請求項１ないし10のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記送り（Feed）を減少させる場合、前記送り力を小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１２】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記送り（Feed）を減少させる場合、前記送り速度を減速させることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１３】
削岩を制御する制御装置においてソフトウエアを実行すると、少なくとも次の動作、すなわち、
削岩機(4)において、前記削岩機(4)へ連結されている工具(8)に対して削岩中に衝撃パルスを与える衝撃装置(7)と、削岩中に前記工具(8)をその長手軸を中心に回転させる回転装置(11)と、削岩中に前記削岩機(4)を削岩すべき岩石に向けて送り出し、同様に送り戻す送り装置(5)とを制御し、
削岩中に、少なくとも回転抵抗（Rot）を判定して、該回転抵抗（Rot）が該回転抵抗の所定の基準限界値（ref）を越えた時の第１の時点（t1）を登録し、
送り(feed)を小さくして前記回転抵抗の所定の基準限界値（ref）に向けて前記回転抵抗を制御するように構成された衝撃式削岩を制御するソフトウエア製品において、前記制御装置内での該ソフトウエア製品の実行によってさらに、
少なくとも制御の第１の限界値（tx、rotmax）および第２の限界値（ty、permin）を判定し、該限界値のうち、少なくとも一つは時間限界値であり、
各限界値に対応する時点（t2、t3）において前記回転抵抗（Rot）を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、
前記時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、
前記回転抵抗（Rot）が第１の限界値に対応する第２の時点（t2）において前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、衝撃力（Per）を小さくし、
前記回転抵抗（Rot）が第２の限界値に対応する第３の時点（t3）におい前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、前記送りを停止するように構成されていることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１４】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、第１の限界値および第２の限界値は時間限界値であることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１５】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、第２の時点（t2）を判定する第１の限界値は時間限界値であり、第３の時点（t3）を判定する第２の限界値は前記回転抵抗（Rot）の最大限界値（rotmax）であることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１６】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、第２の時点（t2）を判定する第１の限界値は、前記衝撃力（Per）の最小限界値（permin）であり、第３の時点（t3）を判定する第２の限界値は時間限界値であることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１７】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、該ソフトウエアの実行により、前記回転抵抗（Rot）に比例する、少なくとも１つの時間限界値を判定するように構成されていることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１８】
キャリア（２）と、
少なくとも１つの送りビーム（３）と、
該送りビーム（３）に可動に配設された、少なくとも１つの削岩機（４）と、
該削岩機（４）を削岩すべき岩石へ向けて送り出し、同様に送り戻す送り装置（５）と含み、
前記削岩機（４）は、該削岩機（４）へ連結された工具（８）に対して衝撃パルスを生成する衝撃装置（７）、および該工具（８）をその長手軸を中心に回転させる回転装置（11）を含み、
少なくとも前記送り装置（５）、衝撃装置（７）および回転装置（11）の機能を制御装置（12）内の制御方式に従って制御する、少なくとも１つの制御装置（12）と、
少なくとも回転抵抗（Rot）を判定する手段とを含み、
前記制御装置（12）は、前記回転抵抗（Rot）が該回転抵抗の所定の基準限界値（ref）を超えた時の第１の時点（t1）を登録し、
送り（Feed）を小さくして前記回転抵抗を該回転抵抗の所定の基準限界値（ref）へ向けて制御するように構成された削岩用掘削装置において、
前記制御装置（12）は、少なくとも制御の第１の限界値（tx、rotmax）および第２の限界値（ty、permin）を判定し、該限界値の、少なくとも一つは時間限界値であり、
各限界値に対応する時点（t2、t3）において前記回転抵抗（Rot）を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、
前記時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、
前記回転抵抗（Rot）が第１の限界値に対応する第２の時点(t2)において前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、衝撃力（Per）を小さくし、
前記回転抵抗（Rot）が第２の限界値に対応する第３の時点（t3）において前記回転抵抗の基準限界値（ref）より大きいと、前記送りを停止するように構成されていることを特徴とする削岩掘削装置。
【請求項１９】
キャリア（２）と、
少なくとも１つの送りビーム（３）と、
該送りビーム（３）に可動に配設された、少なくとも１つの削岩機（４）と、
前記削岩機（４）を削岩すべき岩石へ向けて送り出し、同様に送り戻す送り装置（５）と含み、
前記削岩機（４）は、該削岩機（４）へ連結された工具（８）に対して衝撃パルスを生成する衝撃装置（７）および該工具（８）をその長手軸を中心に回転させる回転装置（11）を含み、
少なくとも前記送り装置（５）、衝撃装置（７）および回転装置（11）の機能を制御装置（12）内の制御方式に従って制御する、少なくとも１つの制御装置（12）と、
少なくとも回転抵抗（Rot）を判定する手段とを含み、
前記制御装置（12）は、前記回転抵抗（Rot）が該回転抵抗の所定の基準限界値（ref）を超えた時の第１の時点（t1）を登録し、
送り（Feed）を小さくして前記回転抵抗を該回転抵抗の所定の基準限界値（ref）へ向けて制御するように構成された削岩用掘削装置において、
前記制御装置（12）は、制御するために、第１の時点（t1）からモニタする、少なくとも１つの時間限界値（tx）を判定するように構成され、
前記制御装置（12）は、前記時間限界値（tx）に対応する第２の時点（t2）における回転抵抗（Rot）を調節する、少なくとも１つの制御動作を行なうように構成されていることを特徴とする削岩掘削機。
【請求項２０】
請求項19に記載の削岩掘削機において、該制御装置（12）は、前記回転抵抗（Rot）を調節する時間限界値に対応する時点（t2、t3）において衝撃力（Per）を小さくするように構成されていることを特徴する削岩掘削機。
【請求項２１】
請求項19に記載の削岩掘削装置において、該制御装置（12）は、前記回転抵抗（Rot）を調節する時間限界値に対応する時点（t2、t3）において送り速度を減速するように構成されていることを特徴とする削岩掘削装置。
【請求項２２】
請求項19に記載の削岩掘削装置において、該制御装置（12）は、前記回転抵抗（Rot）を調節する時間限界値に対応する時点（t2、t3）において前記送りを停止するように構成されていることを特徴とする削岩掘削機。
【請求項２３】
請求項19に記載の削岩掘削装置において、該制御装置（12）は、前記時間限界値に対応する時点（t2、t3）において送りを停止し、送り方向を逆転させて回転抵抗（Rot）を調節するように構成されていることを特徴とする削岩掘削機。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、削岩機へ連結された工具に対して削岩中に衝撃パルスを与える削岩機における衝撃装置を制御し、削岩機の回転装置を制御し、工具は穿孔中にその長手軸を中心に回転し、削岩機を削岩中に削岩すべき岩石に向けて送り出し同様に送り戻す送り装置を制御し、削岩中に、少なくとも回転抵抗を判定し、回転抵抗がその回転抵抗の所定の基準限界値を超えた時の第１の時点を登録し、送りを小さくして回転抵抗の所定の基準限界値に向けて回転抵抗を制御する衝撃式削岩の制御方法に関するものである。
【０００２】
本発明はさらに、削岩を制御する制御装置においてソフトウエアを実行すると、少なくとも次の動作を提供する衝撃式削岩の制御ソフトウエア製品に関するものである。すなわち、削岩機において、削岩機へ連結されている工具に対して削岩中に衝撃パルスを与える衝撃装置と、削岩中に工具をその長手軸を中心に回転させる回転装置と、削岩中に削岩機を削岩すべき岩石に向けて送り出し同様に送り戻す送り装置とを制御し、さらに、削岩中に、少なくとも回転抵抗を判定し、回転抵抗がその回転抵抗の所定の基準限界値を超えた時の第１の時点を登録し、送りを小さくして回転抵抗の所定の基準限界値に向けて回転抵抗を制御する動作である。
【０００３】
さらに本発明はまた、キャリアと、少なくとも１つの送りビームと、この送りビーム上に可動に配設された、少なくとも１つの削岩機と、削岩機を削岩すべき岩石へ向けて送り出し同様に送り戻す送り装置とを含む削岩用掘削装置に関するものであり、削岩機は、この削岩機へ連結された工具に対して衝撃パルスを生成する衝撃装置、および工具をその長手軸を中心に回転させる回転装置を含み、削岩用掘削装置はさらに、少なくとも送り装置、衝撃装置および回転装置の働きを制御装置内の制御方式に従って制御する、少なくとも１つの制御装置と、少なくとも回転抵抗を判定する手段とを含み、制御装置は、回転抵抗がその回転抵抗の所定の基準限界値を超えた時の第１の時点を登録し、送りを小さくして回転抵抗をその回転抵抗の所定の基準限界値へ向けて制御するよう構成されている。
【０００４】
衝撃式削岩において、いわゆるトルク制御を用いることが知られているが、これは、削岩機の回転モータの回転圧力を削岩機の送り装置の調節で一定に保つことを目的としている。回転トルクが大きくなると、送りを小さくして、再び所望の回転トルクを得る。送りの減少にもかかわらず、回転トルクが小さくならない場合、送り不足の穿孔になってしまう。さらに、ドリルビットが固著してしまうことにもなる。一般に公知のように、送り不足による穿孔に伴う問題は、ドリルビットと岩石との間の接触が少なくなり、これが穿孔力の低下につながる。さらに、送り不足は、穿孔機において引張り応力を生じることになり、これがドリルロッド間の連結部に負荷を与える。
【発明の簡単な説明】
【０００５】
本発明は、新規で改良された削岩制御方法および構造を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明による方法は、少なくとも制御の第１の限界値および第２の限界値を判定し、これらのうち一方の限界値は時間限界値であり、各限界値に対応する時点における回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、さらに、回転抵抗が第１の限界値に対応する第２の時点において回転抵抗の基準限界値より大きいと、衝撃力を小さくし、回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点において回転抵抗の基準限界値より大きいと、送りを停止することを特徴とする。
【０００７】
本発明のソフトウエア製品は、制御装置でのソフトウエア製品の実行によってさらに、少なくとも制御の第１の限界値および第２の限界値を判定し、これらのうち一つの限界値は時間限界値であり、各限界値に対応する時点における回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、回転抵抗が第１の限界値に対応する第２の時点において回転抵抗の基準限界値より大きいと、衝撃力を小さくし、回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点において回転抵抗の基準限界値より大きいと、送りを停止するよう構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による削岩掘削装置は、制御装置が、少なくとも制御の第１の限界値および第２の限界値を判定し、これらの限界値の一つは時間限界値であり、それぞれの限界値に対応する時点における回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、回転抵抗が第１の限界値に対応する第２の時点において回転抵抗の基準限界値より大きいと、衝撃力を小さくし、回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点において回転抵抗の基準限界値より大きいと、送りを停止するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明による第２の削岩掘削装置によれば、制御装置は、制御するために、第１の時点からモニタする、少なくとも１つの時間限界値を判定するように構成され、制御装置は、時間限界値に対応する第２の時点において回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行なうように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の主たる概念は、衝撃式削岩において穿孔抵抗を判定し、この穿孔抵抗を所望の穿孔抵抗基準値に保つことにある。穿孔抵抗が基準値を越えた場合、制御方式に従って送りを減少させる。送りを小さくしても第１の限界値に達するまでに回転抵抗が小さくならない場合、制御方式に従って衝撃力を連続して減少させる。さらに、衝撃力の減少によっても第２の限界値に達するまでに回転抵抗が小さくならない場合、次に送りを停止する。第１の限界値および第２の限界値は、圧力、トルク、力、電圧または動力などの物理量でよい。さらに、第１の限界値および第２の限界値は、時間を表す限界値でもよい。本発明において重要なことは、これらの限界値の、少なくとも一つは、常に時間限界値であることである。この時間限界値によって、２つの連続する制御動作の開始時間の時間差を判定する。
【００１１】
本発明による第２の削岩機の制御系の主たる概念もやはり、穿孔抵抗を所望の穿孔抵抗基準値に保つことである。穿孔抵抗が基準値を超えて、送りを大きくしたにもかかわらず所定の時間中、基準値より大きくなったままでいる場合、削岩機の制御系は、１つ以上の制御動作を行なって、設定した時間限界値に対応する第２の時点において回転抵抗を調節する。
【００１２】
本発明の利点は、最大圧力限界値などばかりでなく、時間ベースの限界値を制御系で判定することができるので、削岩を以前より多様に制御することができることである。したがって、制御系は、事前に削岩を制御して、望ましくない最大限界物理量、例えば最大圧力限界値に近づくのを回避することができる。
【００１３】
本発明による実施例の主たる概念は、第１の時間限界値および第２の時間限界値を制御系で判定することにある。第１の時間限界値は、衝撃力の減少が始まる時点を判定するように構成されている。そこで、第２の時間限界値は、送りを停止する時点を判定するように構成されている。
【００１４】
本発明による実施例の主たる概念は、少なくとも１つの時間限界値を所定の固定限界値とすることにある。この時間限界値は、削岩機ごとの制御装置に設定することができ、または穿孔開始前に場合ごとに設定することができる。
【００１５】
本発明による実施例の主たる概念によれば、制御装置は、判定する回転抵抗に対して、少なくとも１つの時間限界値を調節するよう構成されていることにある。時間限界値の調節の際、回転抵抗の増加率を考慮に入れることができる。他方、時間限界値を調節する場合、通常の穿孔に対応する回転抵抗の基準値より回転抵抗が大きくなる時間の長さを考慮することができる。また、時間限界値を調節する場合、上述の各態様の組合せを考慮に入れることもできる。
【００１６】
本発明による実施例の主たる概念は、衝撃力に対して１つの最小限界値を設定することにある。衝撃力を低減させても、衝撃力が最小限界値に達する時間までに回転抵抗が減少しない場合、送りを停止させる。このようにして、十分な衝撃力を確実に用いることができる。他方、衝撃力の最小限界値が得られた場合、回転抵抗をさらに減少させても回転抵抗がこれ以上減少せず、この状況では、他の制御動作が必要になるとの結論に達することがある。
【００１７】
本発明よる実施例の主たる概念は、回転抵抗に対して最大限界値を設定していることにある。回転抵抗がこの最大限界値に達した時点において、衝撃力の低減を開始させる。回転抵抗に対する最大限界値に加えて、制御における時間限界値がある。衝撃力を低減しても時間限界値で決まる時点までに回転抵抗が回転抵抗の基準値より低くならない場合、送りを停止させる。
【００１８】
本発明の実施例の主たる概念は、衝撃力を線形に減少させることにある。
【００１９】
本発明の実施例の主たる概念は、衝撃力を非線形に、例えば、階段状、または数学的関数に従って低減させることにある。
【００２０】
本発明の実施例の主たる概念は、送り力を線形に低減させることにある。
【００２１】
本発明の実施例の主たる概念は、送り力を非線形に、例えば階段状に、または数学的関数に従って低減させることにある。
【００２２】
本発明の実施例の主たる概念は、衝撃力を低減させ、送りを止めても、回転抵抗が減少しない場合、送りの方向を通常の穿孔に対して逆にすることにある。遅くともドリルビットが岩石から抜き取らる時、穿孔抵抗を減少させる。
【００２３】
次に、添付図面にて本発明をさらに詳細に説明する。
【発明のいくつかの実施例の詳細な説明】
【００２４】
明確にするため、本発明のいくつかの実施例を各図では簡略化して示す。同様の部分および態様は同一の参照番号で示す。
【００２５】
図１は、キャリア２と、削岩機４を可動に取り付けた、少なくとも１つの送りビームと含む削岩掘削装置１を示す。削岩機４は、送り装置５によって、穿孔すべき岩石に向けて押し出し、同様にそれから引き離すことができる。送り装置５は、例えば１つ以上の液圧シリンダで構成して、これらによって削岩機４が適切な伝動部材で動くようにしてもよい。典型的には、送りビーム３は、キャリア２に対して動けるブームに取り付けられる。削岩機４は、この削岩機４へ連結された工具８に対して衝撃パルスを与える衝撃装置７を有している。工具８は、１つ以上のドリルロッド９およびドリルビット10で構成することができる。削岩機４はさらに、工具をその長手軸を中心として回転させる回転装置11含んでよい。穿孔中、衝撃パルスが衝撃装置７によって工具８に対して与えられ、工具は、同時に回転装置11によって回転する。さらに、削岩機４は、穿孔中、岩石に向けて押し出されてドリルビット10が岩石を破壊することができる。削岩は、１つ以上の制御装置12で制御することができる。制御装置12は、コンピュータもしくは同様の装置で構成することができる。穿孔を制御するために、例えば、回転抵抗、衝撃力および送り力を適切なセンサ13で測定することができる。この測定情報をこれらのセンサ13から制御装置12へ送ることができるが、その場合、削岩を制御するための制御方式を設定することができる。さらに、間接測定および計算を用いて、回転抵抗、衝撃力および送り力を判定することもできる。制御装置12は、削岩機４および送り装置５の機能を制御するアクチュエータ、例えば加圧媒体を制御する弁に対して制御指令を出すことができる。削岩機４の衝撃装置７、回転装置11および送り装置５は、加圧媒体作動装置でよく、その場合、測定および制御すべき値は、加圧媒体の圧力でよい。または、これらのアクチュエータは、例えば電気アクチュエータでもよいが、その場合、測定および制御すべき値は電気的値でよい。図１において、測定情報および制御情報の経路を一点鎖線で示す。
【００２６】
図２は、本発明による制御方式の実施例を示す。図２は３つの曲線がそれぞれ穿孔値を表している。すなわち、第１の曲線（Rot）は回転抵抗を時間の関数として示す。第２の曲線（Feed）は送りを時間の関数として、第３の曲線（Per）は衝撃力を時間の関数として、それぞれ表している。図２はさらに、水平破線（ref）を示すが、これは回転抵抗の基準値を表している。通常の穿孔状態では、回転抵抗（Rot）は基準値（ref）とほぼ一致している。時点t1において、回転抵抗（Rot）はかなり大きくなり始める。したがって、削岩を制御する制御装置12は、所定の制御方式に従って送り（Feed）を減少し始める。この送り（Feed）は、送り力、送り速度、またはその両方を減少することによって、小さくすることができる。さらに、時間限界値txを制御装置12に設定することができ、この時間限界値で決まる時間後に、すなわち、時点t2において、衝撃力（Per）の低減が所定の制御方式に従って始まる。衝撃力（Per）が低減されるのは、回転抵抗（Rot）が時間限界値txで決まる時間内に通常の穿孔状態に相当する基準値(ref)に戻っていない場合のみである。送り（Feed）および衝撃力（Per）は、図２に示すように実質的に線形に減少させることができる。回転抵抗（Rot）が、衝撃力（Per）の減少にもかかわらず所定の時間限界値tyで決まる時間内に基準値（ref）へ戻っていない場合、送りを停止することができ、さらに、必要な場合は、逆進させることができる。したがって、時点t3において、削岩機４の岩石からの引き離しを開始することができる。ドリルビット10はこれによって岩石から離れ、穿孔抵抗は、曲線（Rot）から分かるように、急落する。この問題が解消すると、穿孔は、送りを正常の方向へ向けることによって続けることができ、衝撃力(Per)および送り力もしくは送り速度は、再び徐々に大きくすることができる。時間限界値txおよびtyは、制御装置12において固定的に設定することができ、またはそれぞれの穿孔時間前に場合に応じて設定することができる。場合によっては、３つ以上の限界値を設定することができる。
【００２７】
衝撃力（Per）の減少が時点t2において開始された後、送り（Feed）の減少をまだ続けることができることを記しておく。この減少は、時点t1およびt3間では実質的に均等に続けることができ、またはこの減少は、t1からt2と、t2からt3との間で変化させることができる。送り（Feed）が十分に減少している場合、送り（Feed）を、後に図５に示すように、t1からt3またはこの時間の一部において一定に保つこともできる。
【００２８】
したがって、上述の制御方式では、３つの制御動作、すなわち送りの低減、衝撃力の低減、および送りの停止が用いられる。この制御方式はさらに、停止後の送り方向の逆転動作を含んでもよい。さらに、この制御方式の実現には、少なくとも回転抵抗（Rot）の測定またはその他の判定が必要である。これに対して、衝撃力、送り速度および送り力の低減は、衝撃力、送り速度および送り力を測定しないでアルゴリズムによって行なうことができる。
【００２９】
図３は、本発明による制御方式の第２の実施例を示す。この制御の基本原理および制御動作は、図２におけるものと同じであるが、図３の方式における相違点は少なくとも、第１の時間限界値txだけが制御装置12に設定されていることである。さらに、最小限界値（permin）が衝撃力（Per）に対して設定されている。したがって、回転抵抗（Rot）が衝撃力（Per）の低減にもかかわらず減少せず、さらに衝撃力（Per）がその衝撃力に対して設定されている最小限界値（permin）に達している場合、送り方向が逆転される。衝撃装置が加圧媒体作動装置である場合、限界値（permin）は、例えば衝撃圧力に対する最小限界値にすることができる。図２に比べて更なる他の相違点は、衝撃力（Per）が時間t2からt3の間に非線形に減少することである。衝撃力（Per）の減少は、例えば連続数学関数に一致する。送り（Feed）の減少は、例えば１つ以上の段階で行なうことができる。
【００３０】
図４は、本発明による制御方式の第３の実施例を示し、衝撃力（Per）の減少を開始する時点t2と、送りの停止および方向の逆転を開始する時点t3は、回転抵抗（Rot）に従って調節された時間限界値txおよびtyを用いて判定される。時間限界値txは、例えば回転抵抗（Rot）の増大する程度に従って制御装置12で判定することができる。この増大率を図４では角度係数kで示す。他方、時間限界値txは、回転抵抗（Rot）が回転抵抗の基準値（ref）より大きくなっている時間の長さに従って判定することができる。さらに、時間限界値txを調節する場合、上述の方法の組合せを使用することができる。この場合、増大率ばかりでなく有効時間も調節に考慮することができる。この組合せは、図４では第１の区域A1で示し、その大きさは、制御装置12において数学的手段によって判定することができる。さらに、第２の時間限界値tyは、制御装置12において同様の方法で、すなわち、変化率もしくは時間に基づいて判定することができる。第２の時間限界値tyの調節Cも、上述の態様の組合せに基づいて行なうことができる。この組合せは、図4において第２の区域A2で示す。図４からはさらに、時間帯t2からt3における衝撃力の減少を階段状に行なえることがわかる。
【００３１】
図５は、本発明による制御方式の第４の実施例を示し、回転抵抗（Rot）に対して最大限界値（rotmax）が設定されている。回転抵抗（Rot）がこの最大限界値（rotmax）を越えた場合、衝撃力（Per）は、本制御方式に従って時点t2において減少する。さらに、制御装置12には、所定の、もしくは可調節の時間限界値tyが設定されている。衝撃力（Per）の減少にもかかわらず回転抵抗（Rot）が、時間限界値tyで決まる時点t3においてまだ基準限界値（ref）より大きい場合、制御装置12は、送りを停止し送り方向を逆転し、このとき、遅くとも回転抵抗（Rot）が減少する。
【００３２】
実際上、送りの方向を正常の方向から反対に変更することは、常に送りの停止を伴う。送りの停止後、送りの方向を実質的に直ちに、または所定の遅延の後に逆転することができる。
【００３３】
回転抵抗（Rot）は、回転装置11へ流れる加圧媒体の圧力を測定することによって、または回転装置11の流入路と流出路との間の圧力差を測定することによって、判定することができる。さらに、回転抵抗（Rot）は、適切なセンサで工具から直接に測定することもできる。衝撃力（Per）は、用いる衝撃力、流れおよび衝撃周波数に基づいて判定することができ、または工具から直接測定することができる。
【００３４】
本発明による方法は、制御装置12に属する１台以上のコンピュータの処理装置にてコンピュータプログラムを走行させることによって実行することができる。本発明の方法を実行するソフトウエア製品を制御装置12の記憶装置に格納することができ、またはこのソフトウエア製品をCD-ROMディスクなどの記憶手段からコンピュータへロードすることができる。さらに、このソフトウエア製品は、他のコンピュータから、例えばデータネットワークを介して採鉱車両の制御装置に属する装置へロードすることができる。
【００３５】
送り力、送り速度および衝撃力の調節は、所望の制御方式に従って行なうことができる。送り力、送り速度および衝撃力は、適切な数学的関数に従って階段状、線形または適切な比で減少させることができる。したがって、送りおよび衝撃力の調節は、所望の大きさの１つ以上の調節段階によって行なうことができる。衝撃圧力は、例えば１調節段階で所定の半分の力にまで低減することができる。さらに、衝撃圧力の調節は、送り圧力に対する適切な比で行なうことができる。また、注目すべきことは、考慮の対象は、圧力ではなく、回転抵抗、衝撃および送りを判定することができる電気的値、力、動力または他の測定可能もしくは判定可能な大きさでよいことである。
【００３６】
さらに注目すべきことは、上述の調節方式のさまざまな組合せおよび改変を穿孔の調節に利用できることである。
【００３７】
添付図面および関連説明は、本発明の概念の説明のみを目的としたものである。本発明の細部は、特許請求の範囲内で改変することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】削岩掘削機の側面を模式的に示す図である。
【図２】本発明による制御原理の実施例を模式的に曲線で示す図である。
【図３】本発明による制御原理の第２の実施例を模式的に曲線で示す図である。
【図４】本発明による制御原理の第３の実施例を模式的に曲線で示す図である。
【図５】本発明による制御原理の第４の実施例を模式的に曲線で示す図である。
【図１】
2008514831.tif 000003
【図２】
2008514831.tif 000004
【図３】
2008514831.tif 000005
【図４】
2008514831.tif 000006
【図５】
2008514831.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月23日(2007.5.23)
【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】
削岩機へ連結された工具に対して穿孔中に衝撃パルスを与える削岩機において衝撃装置を制御し、
前記削岩機の回転装置を制御し、前記工具は、穿孔中、その長手軸を中心に回転し、
前記削岩機を削岩中に削岩すべき岩石に向けて送り出し同様に送り戻す送り装置を制御し、
削岩中に、少なくとも回転抵抗を判定して、該回転抵抗が該回転抵抗の所定の基準限界値を越えた時の第１の時点を登録し、
送りを小さくして前記回転抵抗の所定の基準限界値に向けて該回転抵抗を制御する衝撃式削岩の制御方法において、該方法は、
少なくとも制御の第１の限界値および第２の限界値を判定し、該限界値のうち、少なくとも一つは時間限界値であり、
各限界値に対応する時点において前記回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、
前記時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、
さらに、前記回転抵抗が第１の限界値に対応する第２の時点における前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、衝撃力を小さくし、
前記回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点における前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、前記送りを停止することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
時間限界値を第１の限界値として、また時間限界値を第２の限界値として判定し、
第１の時点から始まる第１の限界値に対応する第２の時点を判定し、
第２の時点から始まる第２の限界値に対応する第３の時間を判定し、
前記送りを、少なくとも第２の時点までは小さくし、
前記回転抵抗が前記基準限界値より大きいと、第２の時点と第３の時点との間に前記衝撃力を減少させ、前記回転抵抗が前記基準限界値より大きいと、第３の時点において前記送りを停止することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、該方法は、前記回転抵抗の増大率に対して直接比例する、少なくとも１つの時間限界値の値を判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、該方法は、前記回転抵抗が前記基準限界値より大きい期間に直接比例する、少なくとも１つの時間限界値の値を判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
前記衝撃力に関する最小限界値を判定して、これを第２の限界値として用い、
前記衝撃力が前記最小限界値より小さくなった時点を、第２の限界値に対応する第３の時点として判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、該方法は、
前記回転抵抗に関する最大限界値を判定して、これを第１の限界値として用い、
前記回転抵抗が前記最大限界値より大きくなった時点を、第１の限界値に対応する第２の時点として判定することを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項７】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、第１の時点と第３の時点との間において前記送りを実質的に線形に小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、第２の時点と第３の時点との間において前記衝撃力を実質的に線形に小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法において、該方法は、第２の時点と第３の時点との間において前記衝撃力を非線形に小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点において前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、前記送りの方向を逆転させることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１１】
請求項１ないし10のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記送りを減少させる場合、前記送り力を小さくすることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１２】
請求項１ないし11のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記送りを減少させる場合、前記送り速度を減速させることを特徴とする衝撃式削岩の制御方法。
【請求項１３】
削岩を制御する制御装置においてソフトウエアを実行すると、少なくとも次の動作、すなわち
削岩機において、前記削岩機へ連結されている工具に対して削岩中に衝撃パルスを与える衝撃装置と、削岩中に前記工具をその長手軸を中心に回転させる回転装置と、削岩中に前記削岩機を削岩すべき岩石に向けて送り出し、同様に送り戻す送り装置とを制御し、
削岩中に、少なくとも回転抵抗を判定して、該回転抵抗が該回転抵抗の所定の基準限界値を越えた時の第１の時点を登録し、
送りを小さくして前記回転抵抗の所定の基準限界値に向けて前記回転抵抗を制御するように構成された衝撃式削岩を制御するソフトウエア製品において、前記制御装置内での該ソフトウエア製品の実行によってさらに、
少なくとも制御の第１の限界値および第２の限界値を判定し、該限界値のうち、少なくとも一つは時間限界値であり、
各限界値に対応する時点において前記回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、
前記時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、
前記回転抵抗が第１の限界値に対応する第２の時点において前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、衝撃力を小さくし、
前記回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点におい前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、前記送りを停止するように構成されていることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１４】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、第１の限界値および第２の限界値は時間限界値であることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１５】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、第２の時点を判定する第１の限界値は時間限界値であり、第３の時点を判定する第２の限界値は前記回転抵抗の最大限界値であることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１６】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、第２の時点を判定する第１の限界値は、前記衝撃力の最小限界値であり、第３の時点を判定する第２の限界値は時間限界値であることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１７】
請求項13に記載のソフトウエア製品において、該ソフトウエアの実行により、前記回転抵抗に比例する、少なくとも１つの時間限界値を判定するように構成されていることを特徴とするソフトウエア製品。
【請求項１８】
キャリアと、
少なくとも１つの送りビームと、
該送りビームに可動に配設された、少なくとも１つの削岩機と、
該削岩機を削岩すべき岩石へ向けて送り出し、同様に送り戻す送り装置と含み、
前記削岩機は、該削岩機へ連結された工具に対して衝撃パルスを生成する衝撃装置、および該工具をその長手軸を中心に回転させる回転装置を含み、
少なくとも前記送り装置、衝撃装置および回転装置の機能を制御装置内の制御方式に従って制御する、少なくとも１つの制御装置と、
少なくとも回転抵抗を判定する手段とを含み、
前記制御装置は、前記回転抵抗が該回転抵抗の所定の基準限界値を超えた時の第１の時点を登録し、
送りを小さくして前記回転抵抗を該回転抵抗の所定の基準限界値へ向けて制御するように構成された削岩用掘削装置において、
前記制御装置は、少なくとも制御の第１の限界値および第２の限界値を判定し、該限界値の、少なくとも一つは時間限界値であり、
各限界値に対応する時点において前記回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行ない、
前記時間限界値に対応する連続制御動作の開始時点間の時間差を設定し、
前記回転抵抗が第１の限界値に対応する第２の時点において前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、衝撃力を小さくし、
前記回転抵抗が第２の限界値に対応する第３の時点において前記回転抵抗の基準限界値より大きいと、前記送りを停止するように構成されていることを特徴とする削岩掘削装置。
【請求項１９】
キャリアと、
少なくとも１つの送りビームと、
該送りビームに可動に配設された、少なくとも１つの削岩機と、
前記削岩機を削岩すべき岩石へ向けて送り出し、同様に送り戻す送り装置と含み、
前記削岩機は、該削岩機へ連結された工具に対して衝撃パルスを生成する衝撃装置および該工具をその長手軸を中心に回転させる回転装置を含み、
少なくとも前記送り装置、衝撃装置および回転装置の機能を制御装置内の制御方式に従って制御する、少なくとも１つの制御装置と、
少なくとも回転抵抗を判定する手段とを含み、
前記制御装置は、前記回転抵抗が該回転抵抗の所定の基準限界値を超えた時の第１の時点を登録し、
送りを小さくして前記回転抵抗を該回転抵抗の所定の基準限界値へ向けて制御するように構成された削岩用掘削装置において、
前記制御装置は、制御するために、第１の時点からモニタする、少なくとも１つの時間限界値を判定するように構成され、
前記制御装置は、前記時間限界値に対応する第２の時点における回転抵抗を調節する、少なくとも１つの制御動作を行なうように構成されていることを特徴とする削岩掘削機。
【請求項２０】
請求項19に記載の削岩掘削機において、該制御装置は、前記回転抵抗を調節する時間限界値に対応する時点において衝撃力を小さくするように構成されていることを特徴する削岩掘削機。
【請求項２１】
請求項19に記載の削岩掘削装置において、該制御装置は、前記回転抵抗を調節する時間限界値に対応する時点において送り速度を減速するように構成されていることを特徴とする削岩掘削装置。
【請求項２２】
請求項19に記載の削岩掘削装置において、該制御装置は、前記回転抵抗を調節する時間限界値に対応する時点において前記送りを停止するように構成されていることを特徴とする削岩掘削機。
【請求項２３】
請求項19に記載の削岩掘削装置において、該制御装置は、前記時間限界値に対応する時点において送りを停止し、送り方向を逆転させて回転抵抗を調節するように構成されていることを特徴とする削岩掘削機。
【国際調査報告】
2008514831.tif 000008
2008514831.tif 000009
2008514831.tif 000010