JP4940480B2

JP4940480B2 - ドリルヘッド

Info

Publication number: JP4940480B2
Application number: JP2009206733A
Authority: JP
Inventors: 羽賀一夫; 矢田谷嘉一
Original assignee: YAMAMOTO ROCK MACHINE LTD
Current assignee: YAMAMOTO ROCK MACHINE LTD
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-09-08
Also published as: JP2011058194A

Description

本発明は、削孔装置、削岩装置および高炉や転炉等の出銑口の補修装置、等に使用するドリルヘッドに関する。

ドリルヘッドは、先端にビットを備えるロッド（以下、削孔ロッドと称す）に回転力と給進力あるいは回転力、給進力および打撃力を付与し、削孔、削岩および出銑口の補修等を行うものである。従って、ドリルヘッドには、回転力を付与する回転駆動装置（例えば、モータ、歯車など）および打撃力を付与する打撃装置（例えばピストン）が内蔵され、また、ドリルヘッドは、リーダまたはガイドセルに沿って摺動自在のスライドテーブル（スライダー）に固着され、このスライドテーブルには給進装置（例えば、油圧シリンダやリーダまたはガイドセルの両端に設けられたスプロケットに懸回されたチェーン）が連結されて進退され、このスライドテーブルの進退でドリルヘッドを進退させ、これにより削孔ロッドに給進力および引抜力を付与するものである（例えば、特許文献１および２参照）。

また、ドリルヘッドには、クリーニングスイベルを連結し、削孔ロッドより流体（例えば、水や空気）を供給し、削孔ロッド先端のビット部より流体を噴出しつつ削孔、削岩または出銑口の補修等を行うものがある（例えば、特許文献３および４参照）。これによれば、削孔ロッドに回転、推進（給進）および打撃を与える他に、削孔ロッド先端のビット部より流体を噴出させるので、掘削土や削岩屑および出銑口の鉄屑等が排除されるので、削孔、削岩または出銑口の補修の障害にならず、削孔効率が向上する。

従来、このクリーニングスイベルを連結したドリルヘッドは、例えば図２に示す構造となっている。ドリルヘッド１０１は、トランスミッションハウジング１１０内にシャンクロッド１０２を備え、このシャンクロッド１０２に回転駆動装置１０３および打撃装置１０４が連係されている。シャンクロッド１０２には、スピンドルギア１０５がスプライン結合されており、このスピンドルギア１０５に回転駆動装置１０３を構成するモータ１０７で回転するギア１０６が噛合され、シャンクロッド１０２に回転力が付与される。また、シャンクロッド１０２の直上には、打撃装置１０４を構成するシリンダ１０８を設け、そのピストン１０９がシャンクロッド１０２と同軸状に設けられ、このピストン１０９でシャンクロッド１０２の頭を打撃することで打撃力が付与される。また、ドリルヘッド１０１は、図示しないが、リーダまたはガイドセルに沿って摺動自在のスライドテーブル（スライダー）に固着され、このスライドテーブルには給進装置（例えば、油圧シリンダやスプロケットに懸回されたチェーン）が連結されて進退され、これによりドリルヘッドも進退する。

一方、クリーニングスイベル１１１は、ジョイントアダプタ１１２とシールケース１１３とで構成されている。ジョイントアダプタ１１２は、一端側にドリルヘッド１０１のシャンクロッド１０２にねじ結合するねじ孔１１４が設けられ、他端側に内アダプタロッド１２１および外アダプタロッド１２２がねじ結合するねじ孔１１５、１１６が設けられ、このねじ孔１１５、１１６から側面に開口する流体の供給孔１１７および掘削土等の排出孔１１８が設けられている。

前記内アダプタロッド１２１および外アダプタロッド１２２は、一端側がジョイントアダプタ１１２のねじ孔１１５、１１６にねじ結合され、同心状の二重管に配設され、この内アダプタロッド１２１の他端側には内管１２４がねじ結合１２６され、外アダプタロッド１２２の他端側には外管１２５がねじ結合１２７されて連結される、そして、内アダプタロッド１２１および内管１２４の中空部が流体の供給通路１２８となり、内アダプタロッド１２１と外アダプタロッド１２２との間および内管１２４と外管１２５との間が排出通路１２９となっており、供給通路１２８は供給孔１１７に連通し、排出通路１２９は排出孔１１８と連通している。

従って、クリーニングスイベル１１１では、開口１１９より流体（例えば、空気や水）を供給し、供給孔１１７から供給通路１２８を経て削孔ロッド１２３（内管１２４および外管１２５で構成）の先端ビット部（図示省略）より噴出させることができ、噴出された流体の圧力で、例えば、掘削土は、流体と共に排出通路１２９から排出孔１１８を経て開口１２０より外部に排出できる。

このようなクリーニングスイベル１１１が連結されたドリルヘッド１０１によれば、内管１２４および外管１２５で構成する削孔ロッド１２３には、ドリルヘッド１０１により回転力、給進力（推進力）および打撃力が付与され、クリーニングスイベル１１１より流体が供給される。
そこで、クリーニングスイベル１１１より流体を供給しつつドリルヘッド１０１を駆動させて削孔ロッド１２３に回転力、給進力および打撃力を付与して削孔、削岩または出銑口の補修をする。この時の流体の供給は、例えば、削孔では削孔ロッド１２３が地盤中に進入してから開始してもよい。

特開平１０−３７６４５号公報実開平４−７７６８９号公報実開平６−７１５８７号公報実開平７−２０３８７号公報

しかし、ドリルヘッド１０１は、リーダまたはガイドセルに沿って摺動自在のスライドテーブル（スライダー）に固着され、このスライドテーブルには給進装置（例えば、油圧シリンダやスプロケットに懸回されたチェーン）が連結されて進退され、このスライドテーブルの進退でドリルヘッド１０１を進退させ、これにより削孔ロッド１２３に給進力（推進力）および引抜力を付与する構成となっている。従って、ドリルヘッド１０１の進退距離は、リーダまたはガイドセルの長さに制約を受け、例えば、削孔で削孔深度が大きい場合には、ドリルヘッド１０１の始端から終端までの１回のストロークでは、削孔ロッドを所定深度に到達させることができない。このような場合には、ドリルヘッド１０１が始端から移動して終端にきたら、ドリルヘッド１０１から地盤中の削孔ロッド１２３は切り離し、ドリルヘッド１０１を始端に戻し、ドリルヘッド１０１と地盤中の削孔ロッド１２３との間に新しい削孔ロッド１２３を継ぎ足し、再び削孔することを繰り返し実施することで、所定深度まで削孔する。
この削孔ロッド１２３のドリルヘッド１０１からの切り離しおよび継ぎ足しは、内アダプタロッド１２１および外アダプタロッド１２２のねじ結合１２６、１２７部分において行っている。

ところが、従来のドリルヘッド１０１とクリーニングスイベル１１１は、別体で構成され、ドリルヘッド１０１のシャンクロッド１０２の螺軸１０２ａに、クリーニングスイベル１１１のジョイントアダプタ１１２のねじ孔１１４をねじ込むことで、ドリルヘッド１０１にクリーニングスイベル１１１を連結しドリルヘッド１０１とクリーニングスイベル１１１との間にスイベルストッパ１３０が設けられた構成となっている。従って、削孔ロッド１２３（内管１２４、外管１２５）は、内アダプタロッド１２１および外アダプタロッド１２２にねじ結合１２６、１２７されているため、前記削孔ロッド１２３の切り離し時には、ねじ結合１２６、１２７を解除する回転を与え、継ぎ足し時にはねじ結合１２６、１２７させる回転を与えることとなるため、このねじ結合１２６、１２７を解除したり、ねじ結合させる回転力は、ドリルヘッド１０１のシャンクロッド１０２の螺軸１０２ａとクリーニングスイベル１１１のジョイントアダプタ１１２のねじ孔１１４とのねじ結合部分にも作用する。これによりドリルヘッド１０１のシャンクロッド１０２の螺軸１０２ａとクリーニングスイベル１１１のジョイントアダプタ１１２のねじ孔１１４とのねじ結合に次第に緩みが生じてしまい、損傷の原因になったり、また、ねじ結合状態の緩みを修正するための作業に多大の手数、時間がかかり、例えば、削孔作業全体の効率が低下するなどの課題があった。

また、シャンクロッド１０２の螺軸１０２ａとジョイントアダプタ１１２のねじ孔１１４とのねじ結合の緩みを防止するために、このねじ結合部分に砂を噛ませるなどしているが、この方法ではねじ結合部分が焼き付いて固着状態となり、損傷したり、再利用が不可になってしまう課題がある。

本発明は、かかる従来の課題を解決せんと提案されたものであり、その目的は、削孔ロッドの切り離しおよび継ぎ足しを実施しても、ドリルヘッドとクリーニングスイベルのねじ結合の緩みを全く心配することがなく、削孔効率の向上を図ったドリルヘッドの提供にある。

前記課題を解決するため、本発明のドリルヘッドは、トランスミッションハウジング内に、シャンクロッドと、このシャンクロッドを回転する回転駆動装置と、シャンクロッドを打撃する打撃装置と、を内蔵し、
前記シャンクロッドの下端にシャンクロッドと共に回動可能なジョイントアダプタが一体に連結され、このジョイントアダプタ部分は、前記トランスミッションハウジングに固定的に連結されたシールケースで被覆されて該シールケースとともにクリーニングスイベルを構成し、
前記ジョイントアダプタの下端面の軸心には、外アダプタロッドが螺合する大径の袋ねじ孔と、この大径の袋ねじ孔の天面に内アダプタロッドが螺合する大径の袋ねじ孔より小径の袋ねじ孔が軸線方向に同心的に設けられ、
また、ジョイントアダプタには、側面に開口し前記大径の袋ねじ孔に連通する通孔と、側面に開口し前記小径の袋ねじ孔に連通する通孔とが設けられ、
前記シールケースには、前記各通孔のうち一方の通孔に連通する流体の供給口と、他方の通孔に連通する流体の排出口とが、それぞれ設けられていることを特徴とする。

この構成によりシャンクロッドは、回転駆動装置で回転され、打撃装置で打撃される。ジョイントアダプタは、シャンクロッドに一体に連結されているので、回転駆動装置の回転力および打撃装置の打撃力は、シャンクロッドを介しジョイントアダプタに伝達される。
ジョイントアダプタの小径の袋ねじ孔には内アダプタロッドが螺合されて連結され、大径の袋ねじ孔には外アダプタロッドが螺合されて連結され同心状の二重管となり、内アダプタロッドにはインナロッド（内管）が連結され、外アダプタロッドにはアウタロッド（外管）が連結され、このインナロッドとアウタロッドの二重管が削孔ロッドを構成する。ジョイントアダプタはシャンクロッドと共に回動可能となっているので、回転駆動装置でシャンクロッドが回転されると、このシャンクロッドに連結されているジョイントアダプタも回転する。
従って、回転駆動装置の回転力および打撃装置の打撃力は、シャンクロッドを介しジョイントアダプタに伝達されるから、このジョイントアダプタに連結されている削孔ロッド（インナロッド、アウタロッド）にも伝達される。これにより削孔ロッドには、回転駆動装置で回転力を、打撃装置で打撃力を付与することができる。

また、ドリルヘッドは、リーダまたはガイドセルに沿って摺動自在のスライドテーブル（スライダー）に固着され、このスライドテーブルには給進装置、（例えば、油圧シリンダやスプロケットに懸回されたチェーン）が連結されて進退され、このスライドテーブルの進退でドリルヘッドを進退させ、これにより削孔ロッドに給進力（推進力）および引抜力を付与することができる。

さらに、ジョイントアダプタの小径の袋ねじ孔には内アダプタロッドが螺合されて連結され、大径の袋ねじ孔には外アダプタロッドが螺合されて連結され、同心状の二重管となり、内アダプタロッドにはインナロッド（内管）が連結され、外アダプタロッドにはアウタロッド（外管）が連結され、二重管の削孔ロッドとなっている。そして、内アダプタロッドおよびインナロッドの中空部は連通し通路となり、また、内アダプタロッドと外アダプタロッドとの間およびインナロッドとアウタロッドの間が連通し通路となり、いずれか一方の通路が流体の供給通路となり、他方の通路がスライム等の排出通路となる。この一方の通路は、ジョイントアダプタの一方の通孔に連通し、他方の通路はジョイントアダプタの他方の通孔に連通している。シールケースには、供給口と排出口が設けられ、供給口はジョイントアダプタの一方の通孔の開口に対応する位置に設けられ、排出口はジョイントアダプタの他方の通孔の開口に対応する位置に設けられている。

従って、例えば、内アダプタロッドおよびインナロッドの中空部の通路を流体の供給通路として、シールケースの、この供給通路に連通するジョイントアダプタの通孔の開口に対応する位置に設けられた開口を供給口とし、内アダプタロッドと外アダプタロッドとの間およびこれと連通するインナロッドとアウタロッドとの間を排出通路とし、シールケースの、この排出通路に連通するジョイントアダプタの通孔の開口に対応する位置に設けられた開口を排出口とすると、供給口より供給（圧入）した流体は、ジョイントアダプタの一方の通孔より供給通路に流入し、削孔ロッドの先端ビット部より噴出されることができ、噴出した流体はスライム等と共に排出通路を経てジョイントアダプタの他方の通孔を通り排出口より外部に排出させることができる。

また、本発明のドリルヘッドの前記シャンクロッドとジョイントアダプタとの連結は、スプライン結合であることを特徴とする。
この構成によりシャンクロッドに伝達された回転力および打撃力をジョイントアダプタに確実に伝達することができると共に、シャンクロッドとジョイントアダプタの間に緩衝部材を介在させることができ、シャンクロッドとジョイントアダプタの連結部の損傷を防止できるし、騒音の発生も防止できる。

本発明に係るドリルヘッドによれば、次のような効果を奏する。
（１）本発明のドリルヘッドは、クリーニングスイベルを一体に備えるので、従来のようにドリルヘッドに別体のクリーニングスイベルをねじ結合して取り付ける必要がない。従って、本発明のドリルヘッドは、ドリルヘッドに別体のクリーニングスイベルを取り付けるねじ結合部分がないので、従来のように削孔ロッドの切り離しおよび継ぎ足しで、該ねじ結合が緩むことも発生しないので、それに伴う修正作業も必要ないし、ねじ結合するに際し砂を噛まし緩みを防止する、等の作業も不要となる。これによりねじ結合部分で焼き付く損傷も生じない。
（２）本発明のドリルヘッドによれば、クリーニングスイベルを一体に備えるので、削孔ロッドに回転力、給進力および打撃力を付与できると共に、クリーニングスイベルを取り付けることなく、流体を供給して削孔、、削岩または出銑口の補修、等を実施できる。
（３）削孔ロッドの切り離し、継ぎ足しで螺合の解除およびねじ結合させるために削孔ロッドを回転させても、本発明はドリルヘッドとクリーニングスイベルのねじ結合部分がないので、このねじ結合部分の緩みに配慮することなく作業でき、速やかに削孔ロッドの切り離しおよび継ぎ足しを実施できる。

本発明の実施の形態を示すドリルヘッドの断面図である。従来のドリルヘッドを示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態を示すドリルヘッドの断面図である。
ドリルヘッド１は、トランスミッションハウジング１０内にシャンクロッド２と、このシャンクロッド２を回転する回転駆動装置３と、前記シャンクロッド２を打撃する打撃装置４と、を内蔵し、前記シャンクロッド２の下端にシャンクロッド２と共に回動可能なジョイントアダプタ１２がスプライン結合で連結され、このジョイントアダプタ１２部分は前記トランスミッションハウジング１０に連続して設けられたシールケース１３で被覆されてクリーニングスイベル１１となっている。符号、１２ａはジョイントアダプタピンである。このようにジョイントアダプタ１２は、シャンクロッド２に一体に連結されている。

前記ジョイントアダプタ１２の下端面の軸心には、外アダプタロッド２２が螺合する大径の袋ねじ孔１６と、この大径の袋ねじ孔１６の天面に設けられた内アダプタロッド２１が螺合する前記大径の袋ねじ孔１６より小径の袋ねじ孔１５とが軸線方向に同心的に設けられ、また、ジョイントアダプタ１２には、側面に開口１８ａし前記大径の袋ねじ孔１６に連通する通孔１８と、側面に開口１７ａし前記小径の袋ねじ孔１５に連通する通孔１７とが設けられ、前記シールケース１３には、前記一方の通孔１７の開口１７ａに対応する位置に供給口１９が、前記他方の通孔１８の開口１８ａに対応する位置に排出口２０が、設けられて大略構成されている。

前記回転駆動装置３は、シャンクロッド２にスプライン結合されたスピンドルギア５に、モータ７で駆動されるギア６が噛合されて構成されている。従って、モータ７でギア６を回転駆動させることによって、スピンドルギア５を介してシャンクロッド２を回転することができる。符号５ａはスピンドルギアピンである。

前記打撃装置４は、シャンクロッド２の直上にシリンダ８を設け、そのピストン９がシャンクロッド２と同軸上に配置され、該ピストン９がシャンクロッド２の頭部を打撃する構成となっている。従って、シリンダ８のピストン９を駆動してシャンクロッド２の頭部を打撃することができる。

前記ジョイントアダプタ１２の小径の袋ねじ孔１５には、内アダプタロッド２１が螺合されて連結され、大径の袋ねじ孔１６には外アダプタロッド２２が螺合されて連結され、同軸状の二重管となり、内アダプタロッド２１にはインナロッド（内管）２４が螺合２６されて連結され、外アダプタロッド２２にはアウタロッド（外管）が螺合２７されて連結され、二重管の削孔ロッド２３となっている。そして、内アダプタロッド２１およびインナロッド２４の中空部は連通し通路２８となり、また、内アダプタロッド２１と外アダプタロッド２２との間およびインナロッド２４とアウタロッド２５との間は連通し通路２９となり、いずれか一方の通路が流体（例えば、水や空気）の供給通路となり、他方の通路が使用した流体やスライム等の排出通路となる。本例では、通路２８を流体の供給通路とし、通路２９を排出通路として説明する。従って、供給通路２８は、ジョイントアダプタ１２の一方の通孔１７に連通し、排出通路２９は、ジョイントアダプタ１２の他方の通孔１８に連通している。

シールケース１３には、供給口１９と排出口２０が設けられ、供給口１９はジョイントアダプタ１２の一方の通孔１７の開口１７ａに臨み、排出口２０はジョイントアダプタ１２の他方の通孔１８の開口１８ａに臨み設けられている。

従って、供給口１９より流体を供給（圧入）すると、流体はジョイントアダプタ１２の一方の通孔１７から供給通路２８を通って削孔ロッド２３の先端ビット部（図示省略）より噴出させることができ、噴出した流体はスライム等と共に排出通路２９を経てジョイントアダプタ１２の他方の通孔１８を通り排出口２０より外部に排出させることができる。

しかして、この実施の形態に示すドリルヘッド１によれば、シャンクロッド２にはジョイントアダプタ１２がスプライン結合で一体に連結され、ジョイントアダプタ１２には、内および外アダプタロッド２１、２２を介し削孔ロッド２３（インナロッド２４、アウタロッド２５）が連結されているので、削孔ロッド２３には、回転駆動装置３でシャンクロッド２を回転することによって回転力を付与でき、打撃装置４でシャンクロッド２を打撃することによって打撃力を付与できる。
また、ドリルヘッド１は、図示は省略したがリーダまたはガイドセルに沿って摺動自在のスライドテーブル（スライダー）に固着され、このスライドテーブルには給進装置（例えば、油圧シリンダやスプロケットに懸回されたチェーン）が連結されて進退され、このスライドテーブルの進退でドリルヘッド１を進退させ、これにより削孔ロッド２３に給進力（推進力）および引抜力を付与することができる。

従って、このドリルヘッド１では、削孔ロッド２３（インナロッド２４、アウタロッド２５）に回転力、給進力（推進力）および打撃力を付与すると共に、シールケース１３の流体の供給口１９より流体を供給し、削孔ロッド２３の先端ビット部より流体を噴出しつつ削孔、削岩および出銑口の補修、等を行うことできる。
そして、この削孔、削岩および出銑口の補修、等の実施中に、削孔ロッド２３（インナロッド２４、アウタロッド２５）の切り離しや継ぎ足しを行っても、クリーニングスイベル１１は、ドリルヘッド１内に一体に設けられており、ドリルヘッドとクリーニングスイベルとのねじ結合がないので、従来のようにこのねじ結合部分の緩みに配慮することなく作業できる。また、従来はドリルヘッドとクリーニングスイベルとを用意しなければならなかったが、本発明ではドリルヘッドだけ用意すればよい。

なお、前記実施の形態は、本発明を制限するものではなく、本発明は要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が許容される。

本発明のドリルヘッドは、削孔装置、削岩装置および高炉や転炉等の出銑口の補修装置、等に用いて有用である。

１ドリルヘッド
２シャンクロッド
３回転駆動装置
４打撃装置
５スピンドルギア
８シリンダ
９ピストン
１０トランスミッションハウジング
１１クリーニングスイベル
１２ジョイントアダプタ
１３シールケース
１５小径の袋ねじ孔
１６大径の袋ねじ孔
１７、１８通孔
１９流体の供給口
２０排出口
２１内アダプタロッド
２２外アダプタロッド
２３削孔ロッド
２４インナロッド
２５アウタロッド
２８通路（供給通路）
２９通路（排出通路）

Claims

トランスミッションハウジング内に、シャンクロッドと、このシャンクロッドを回転する回転駆動装置と、シャンクロッドを打撃する打撃装置と、を内蔵し、
前記シャンクロッドの下端にシャンクロッドと共に回動可能なジョイントアダプタが一体に連結され、このジョイントアダプタ部分は、前記トランスミッションハウジングに固定的に連結されたシールケースで被覆されて該シールケースとともにクリーニングスイベルを構成し、
前記ジョイントアダプタの下端面の軸心には、外アダプタロッドが螺合する大径の袋ねじ孔と、この大径の袋ねじ孔の天面に内アダプタロッドが螺合する大径の袋ねじ孔より小径の袋ねじ孔が軸線方向に同心的に設けられ、
また、ジョイントアダプタには、側面に開口し前記大径の袋ねじ孔に連通する通孔と、側面に開口し前記小径の袋ねじ孔に連通する通孔とが設けられ、
前記シールケースには、前記各通孔のうち一方の通孔に連通する流体の供給口と、他方の通孔に連通する流体の排出口とが、それぞれ設けられていることを特徴とするドリルヘッド。
前記シャンクロッドとジョイントアダプタの連結は、スプライン結合であることを特徴とする請求項１記載のドリルヘッド。