(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス電圧が印加される励磁コイルをケーシング内のコイル室に設け、励磁コイルの中央に超磁歪材を配置し、該超磁歪材の前端に密接して衝撃伝達具を設け、超磁歪材の後端に密接して反力受板を設けた衝撃さく孔装置であって、衝撃伝達具の一段目をアンビルとし、アンビルとケーシングとの間にシールを設けて密閉空間を形成し、密閉空間に油脂を充填したことを特徴とする衝撃さく孔装置。
【請求項２】
アンビルを前方が小径となる段付き形状とし、段付き部を常時後方に加圧する弾性体ブッシュを設けたことを特徴とする請求項１記載の衝撃さく孔装置。
【請求項３】
アンビルを前方が小径となる段付き形状とし、段付き部を常時後方に加圧する加圧油室を設け、衝撃さく孔装置の回転装置に圧油を供給する高圧管路から加圧油室へ給油管路を接続したことを特徴とする請求項１記載の衝撃さく孔装置。
【請求項４】
アンビルの後面に、超磁歪材の前端が組立てられた状態で抜け出さない深さで嵌合する凹部を設けたことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載の衝撃さく孔装置。
【請求項５】
コイル室内に絶縁油を充填し、ケーシングの外周に放熱構造物を設けたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載の衝撃さく孔装置。
【請求項６】
コイル室内に衝撃さく孔装置の回転装置の低圧管路から排出された作動油を供給し、コイル室を衝撃さく孔装置の戻り管路と連通させたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載の衝撃さく孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超磁歪材による衝撃作用を利用した衝撃さく孔装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
岩石等のさく孔対象物にさく孔を行うさく孔装置には、油圧や空圧により作動する打撃ピストンでロッド等の衝撃伝達具に衝撃波を発生させる油圧式や空圧式のさく孔装置があった。近年、このような油圧式や空圧式のさく孔装置に代わるものとして、超磁歪材に磁場の変化を与えたときの高速歪によって衝撃伝達具に衝撃波を発生させる衝撃さく孔装置が提案されている。
【０００３】
図５に示すように、従来の超磁歪材１を用いた衝撃さく孔装置１５は、ケーシング５内のコイル室８に設けた励磁コイル４の中央に超磁歪材１が配置され、この超磁歪材１の前端に密接するように衝撃伝達具としてロッド２が配置され、超磁歪材１の後端に密接して反力受板３が設けられている。励磁コイル４はパルス電圧を印加する電源装置６と接続されている。ロッド２の先端には、ビット１３が取付けられている。また、この衝撃さく孔装置１５は、回転装置１１とフラッシング装置１２と推力装置（図示略）とを備えており、ロッド２には、回転装置１１で回転が与えられ、フラッシング装置１２からは繰粉排出用の流体が供給されるようになっている。さらに、推力装置の推力を検出して電源装置６の出力を開閉制御する空打ち防止装置（図示略）が設けられている。
【０００４】
さく孔作業時には、衝撃さく孔装置１５は推力装置によって前方への推力が与えられてビット１３の先端がさく孔の対象物７に押しつけられ、励磁コイル４には電源装置６からパルス電圧が印加される。
【０００５】
励磁コイル４にパルス電圧が印加されると、励磁コイル４に流れる励磁電流によって超磁歪材１に磁場の変化が与えられて磁歪が発生し、超磁歪材１の前端に密接したロッド２、ビット１３を通じて対象物７に衝撃波が伝達され、対象物７が破壊される。ロッド２には回転装置１１で回転が与えられて孔尻全体に破壊が進行し、フラッシング装置１２からは繰粉排出用の流体が供給されて繰粉を排出するのでさく孔が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
衝撃さく孔装置１５をトンネルや鉱山等の坑内で使用する場合には、労働衛生上の見地から繰粉排出用の流体には水が用いられる。また、坑内では自然の湧水も多く大量の水が衝撃さく孔装置１５に降り注ぐこともある。超磁歪材１は、鉄系の合金で非常に錆びやすく、このような環境で使用するには、防湿、防錆対策が不可避である。
【０００７】
しかし、従来の超磁歪材を用いた衝撃さく孔装置１５の構造では、防水性が悪く、坑外や露天などの乾燥した雰囲気ではさほど支障ないものの、湿潤な坑内で使用するには、防水性が不足し、超磁歪材１が錆びやすいという問題がある。
【０００８】
また、従来の衝撃さく孔装置１５は、超磁歪材１の前端とロッド２を十分に密接させるのが難しい。さらに、超磁歪材１は端面の縁が欠損し易く、励磁コイルは発熱するのでコイル室が高温となる。
【０００９】
本発明は、超磁歪材による衝撃作用を利用した衝撃さく孔装置におけるかかる問題を解決するものであって、防水性が良く、湿潤な坑内で使用するのに好適な超磁歪材を用いた衝撃さく孔装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、超磁歪材の前端と衝撃伝達具の後端とを十分密接させることができ、超磁歪材の縁の欠損を防止し、コイル室の冷却効果を向上できる衝撃さく孔装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では、パルス電圧が印加される励磁コイルをケーシング内のコイル室に設け、励磁コイルの中央に超磁歪材を配置し、この超磁歪材の前端に密接して衝撃伝達具を設け、超磁歪材の後端に密接して反力受板を設けた衝撃さく孔装置において、衝撃伝達具の一段目をアンビルとし、アンビルとケーシングとの間にシールを設けて密閉空間を形成し、密閉空間に油脂を充填することにより防水性を向上させている。
【００１２】
また、アンビルを前方が小径となる段付き形状とし、段付き部を常時後方に加圧する弾性体ブッシュを設けることにより、超磁歪材の前端と衝撃伝達具の後端とを十分に密接させることができるようにする。
【００１３】
段付き部を常時後方に加圧するため、弾性体ブッシュに代えて加圧油室を設け、衝撃さく孔装置の回転装置に圧油を供給する高圧管路から加圧油室へ給油管路を接続することによっても、超磁歪材の前端と衝撃伝達具の後端とを十分に密接させることが可能となる。
【００１４】
アンビルの後面に超磁歪材の前端が組立てられた状態で抜け出さない深さで嵌合する凹部を設けると、超磁歪材の縁の欠損が防止できる。
【００１５】
コイル室内に絶縁油を充填し、ケーシングの外周に放熱構造物を設けると、コイル室内の励磁コイルと超磁歪材を効果的に冷却できる。
【００１６】
コイル室内に衝撃さく孔装置の回転装置の低圧管路から排出された作動油を供給し、コイル室を衝撃さく孔装置の戻り管路と連通させると、冷却効果を向上できる
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である衝撃さく孔装置の構成図、図２は凹部を設けたアンビルの形状の説明図、図３は衝撃さく孔装置の冷却用のフィンの説明図、図４は本発明の他の実施の形態である衝撃さく孔装置の構成図である。
【００１８】
図１に示す衝撃さく孔装置１０は、ケーシング５内のコイル室８に設けた励磁コイル４の中央に超磁歪材１が配置され、この超磁歪材１の前端に密接して衝撃伝達具の一段目としてアンビル２１、その前方に衝撃伝達具の二段目としてシャンクロッド２２が配置され、超磁歪材１の後端に密接して反力受板３が設けられている。励磁コイル４はパルス電圧を印加する電源装置６と接続されている。シャンクロッド２２の先端には、ビット付きのロッドが連結される。この衝撃さく孔装置１０は、回転装置１１とフラッシング装置１２と推力装置（図示略）とを備えており、シャンクロッド２２には、回転装置１１で回転が与えられ、フラッシング装置１２からは繰粉排出用の流体が供給されるようになっている。さらに、推力装置の推力を検出して電源装置６の出力を開閉制御する空打ち防止装置（図示略）が設けられている。
【００１９】
さく孔作業時には、衝撃さく孔装置１０は推力装置によって前方への推力が与えられてビットの先端がさく孔の対象物に押しつけられ、励磁コイル４には電源装置６からパルス電圧が印加される。
【００２０】
励磁コイル４にパルス電圧が印加されると、励磁コイル４に流れる励磁電流によって超磁歪材１に磁場の変化が与えられて磁歪が発生し、超磁歪材１の前端に密接したアンビル２１からシャンクロッド２２、ロッド、ビットを通じて対象物に衝撃波が伝達され、さく孔が行われる。
【００２１】
アンビル２１は、超磁歪材１の衝撃を受けてこの衝撃をシャンクロッド２２に伝達するものであって、アンビル２１の衝撃による一回の変位量は、普通小型の衝撃さく孔装置では十分の数ｍｍ、大型の衝撃さく孔装置でも１〜２ｍｍ程度である。
【００２２】
アンビル２１は前方が小径となる段付き形状となっており、段付き部２６を常時後方に加圧するゴム等の弾性体ブッシュ２７が設けられている。この弾性体ブッシュ２７によって、アンビル２１は常時超磁歪材１側へ押されているので、超磁歪材１の前端とアンビル２１の後端とを十分に密接させることができる。衝撃波の伝達は、材質のヤング率、比重量の平方根、及び断面積の比によって按分される。ゴムは鋼材に比し、比重量が約七〜八分の一、ヤング率は二千〜二万分の一である。従ってさく孔中の衝撃波の通過に際しても弾性体ブッシュ２７には殆どエネルギーは伝達されることはなく、９９％以上のエネルギーがロッドに伝達されることになる。
【００２３】
衝撃さく孔装置１０は、空打ち防止装置が設けられているので、空打ちの連続で弾性体ブッシュ２７を叩くことはなく、弾性体ブッシュ２７の耐久性は十分に確保できる。
【００２４】
超磁歪材１は、引張り破壊応力が小さいので、このように加圧しておくことは超磁歪材１の保護に有用である。
【００２５】
超磁歪材１の縁４１は比較的欠けやすい。図２に示すように、アンビル２１の後面に超磁歪材１が殆ど隙間無く嵌合する凹部４２を設け、この凹部４２の深さＤを衝撃さく孔装置１０の推力が０になったとき自由に動ける距離Ｌよりやや大きくとれば、超磁歪材１の前端が組立てられた状態で抜け出さないようになり、超磁歪材１の縁４１の衝撃による欠損を保護することができる。
【００２６】
超磁歪材１を励磁する励磁コイル４は瞬間的に大電流を流すように高い電圧がかかる。また、超磁歪材１での渦電流の発生と励磁コイル４の銅損による発熱がある。そこで、コイル室８内には、超磁歪材１の防錆と、絶縁と、放熱を兼ねて絶縁油が充填されている。図３に示すように、ケーシング５の外周に放熱用のフィン４０を設けると、コイル室８内の励磁コイル４と超磁歪材１の放熱効果を増強することがきる。放熱構造物として、フィン４０に代えて放熱パイプを設けてもよい。
【００２７】
コイル室８の前後には防水のためシール２８、２９が設けられている。超磁歪材１は出力を向上するためには、励磁コイル４で十分覆われていることが望ましいので、シール２８はコイル室８の前方のアンビル２１とケーシング５との間に設けられ、シール２９はコイル室８の後方の反力受板３とケーシング５との間に設けられている。
【００２８】
さらに、シール２８の前方のアンビル２１とケーシング５との間には複数のシール２３、２４が設けられてシール２３、２４の間には密閉空間２５が形成されており、この密閉空間２５には防水性を有し防錆性の高い潤滑油やグリス等の油脂が充填される。
【００２９】
この構成により、衝撃さく孔装置１０の前方から浸入する水は、弾性体ブッシュ２７、シール２３、２４間の油脂が充填された密閉空間２５に阻止され、超磁歪材１に達することはない。
【００３０】
通常、衝撃さく孔装置１０には、回転装置１１及び推力装置の動力として油圧が用いられている。
【００３１】
そこで、段付き部２６を常時後方に加圧するため、図４に示すように、弾性体ブッシュ２７に代えて加圧油室３７を設け、衝撃さく孔装置１０の回転装置１１の油圧モータ３０に油圧ポンプ３１から圧油を供給する高圧管路３２から加圧油室３７へ給油管路３８を接続することによっても、超磁歪材１の前端とアンビル２１の後端とを密接させることができる。既述のごとくアンビル２１の衝撃一回当たり変位量は小さいので、加圧油室３７の容積を十分にとれば、アンビル２１の衝撃に伴う加圧油室３７の油圧の上昇は、たとえアキュムレータを設けなくとも穏やかなものとすることができる。
【００３２】
また、回転装置１１の油圧モータ３０の低圧管路３３をコイル室８に接続して、油圧モータ３０から排出される作動油をコイル室８内に絶縁油として供給し、コイル室８を戻り管路３５と連通させ、この油をオイルクーラ３４を介してタンク３６へ戻すようにすると冷却効果を向上できる
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の衝撃さく孔装置は、防水性が良く、湿潤な坑内で使用するのに好適である。
【００３４】
また、アンビルを前方が小径となる段付き形状とし、段付き部を常時後方に加圧する弾性体ブッシュを設けることにより、超磁歪材の前端と衝撃伝達具の後端とを十分に密接させることができるようにする。
【００３５】
段付き部を常時後方に加圧するため、弾性体ブッシュに代えて加圧油室を設け、衝撃さく孔装置の回転装置に圧油を供給する高圧管路から加圧油室へ給油管路を接続することによっても、超磁歪材の前端と衝撃伝達具の後端とを十分に密接させることが可能となる。
【００３６】
アンビルの後面に超磁歪材の前端が組立てられた状態で抜け出さない深さで嵌合する凹部を設けると、超磁歪材の縁の欠損が防止できる。
【００３７】
コイル室内に絶縁油を充填し、ケーシングの外周に放熱構造物を設けると、コイル室内の励磁コイルと超磁歪材を効果的に冷却できる。
【００３８】
コイル室内に衝撃さく孔装置の回転装置の低圧管路から排出された作動油を供給し、コイル室を衝撃さく孔装置の戻り管路と連通させると、冷却効果を向上できる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である衝撃さく孔装置の構成図である。
【図２】凹部を設けたアンビルの形状の説明図である。
【図３】衝撃さく孔装置の冷却用のフィンの説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である衝撃さく孔装置の構成図である。
【図５】従来の衝撃さく孔装置の構成図である。
【符号の説明】
１      超磁歪材
３      反力受板
４      励磁コイル
５      ケーシング
６      電源装置
８      コイル室
１０    衝撃さく孔装置
１１    回転装置
１２    フラッシング装置
２１    アンビル
２２    シャンクロッド
２３    シール
２４    シール
２５    密閉空間
２６    段付き部
２７    弾性体ブッシュ
２８    シール
２９    シール
３０    油圧モータ
３１    油圧ポンプ
３２    高圧管路
３３    低圧管路
３４    オイルクーラ
３５    戻り管路
３６    タンク
３７    加圧油室
３８    給油管路
４０    フィン
４１    縁
４２    凹部
【図１】
0004107401.tif 000002
【図２】
0004107401.tif 000003
【図３】
0004107401.tif 000004
【図４】
0004107401.tif 000005
【図５】
0004107401.tif 000006