JPS5955990A - 工具用固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は人？”Ｌ子式に伸縮する可動部ｔもった工技術
の背景 深い井戸の掘削技術において、一方が他方の内ｇＩｌｌ
Ｋ設置された２つの部分の入れ子式伸縮移動によって第
１作業状態から第２作業状態へ変位しつる多数の工具が
使用されている。しばしば、第１作業状態は通常の掘削
作業の行なわれる状態であり、一方、第２作業状態はそ
の工具の性質に応じて１例えば、回転部を口・ツクする
、衝撃装置を口・ツク解除する、あるいけ、ｇｒＪ撃装
置の構成部材とし℃スピンドルおよびスリーブの相対移
動ｆｃ解放し更に安全装置を作動せしめかつドリルスト
リングから部品を分離する等を行なう状態である。

固定装置は常に１通常の作用状態において起りうる軸方
向の力によって偶発的に伸縮移動をするのを防止するも
のである。ロックｔ−ｆｆ？除するには軸方向の過負荷
を加えることが必要であり、その後工具は第２作業状態
へ変位する。

ある軸方向の過負荷に達する寸でスリーブ内部のスピン
ドルの自由な相対移動金口・ツクする固定装置は従来か
ら提案されている。

固定要素は円筒状の転動体で形成され、これらの転１１
１ＫＨスピンドル部のポケット内に＋１！１１１方向お
よび半径方向に僚め込脣れている２、こイｔらの同定要
素と共働する中間要素は、常時スフリングに抗して軸方
向に移動可能な部分と、軸方向にセ移動可能であるが、
ロック状態ではストッパ（（対抗し、かつ半径方向内方
へ枢動可能な３つのアームから成る部分［ハへ入る。

画形式の中間要素に、隣接する側面に傾斜面ケ有し４こ
れらの傾斜面は、中ｎｉ　ａ素の相互の軸方向の６を置
の変ｆｅに応じてアームが内方又は外方へ枢動するのに
伴なっ℃相互の面上ケ摺動できるようになっている。中
間要素の枢動アームは史に傾斜面？！−有し、これらの
傾斜面はロック状態において転動体に対抗して接触し、
もってスピンドル部に力が加わった際、転動体ｒま枢動
アームの傾斜面上を転動し、その結果こ７１．らの枢動
アームな強ｆｌｔｌｌ的Ｋ　ｌｌ１９　イ１かつ中ＩＨ
１要素のもう一方の部材に係合しているそれらの他方の
傾斜面によっ℃スプリングに抗してそれらのｔ＜１５拐
盆軸方向に移設１せしめる。

枢動アームｆｆ：ｌｉｌ［Ｉすことによってスピンドル
部を転動体と共に軸方向に自由に移動させることが可能
である。深い井戸の掘削工具において固定装置ケロ・ν
り解除するために通常の力として数１（）万ニュートン
（Ｎｌｌ超越る力が必要である。というのは、この力は
通常の軸方向の力とけ十分に区別されなけ′４ｔば１ｃ
Ｏ−）ないからである。固定装置および負荷のかかる材
料の摩耗は出来るだけ小さくなければならない。米国特
許２，６７８，８０５号の装「では、軸方向の緊張負荷
と共に枢動アームの過酷な曲げ応力が生じ、更に、ロッ
ク解除の動作中、枢動アームの傾斜面とスプリングに抗
し℃軸方向に移動可能な中間部材の傾斜面との間の摩擦
が生ずる。

発明の目的 本発明の目的は、入′４′Ｌ子式に伸縮移動可能なスピ
ンドル部とスリーブ部から成る改良した工具用固定装置
ケ提供することにあり、通常の動作力の下における摩耗
および材ず−Ｆの応力全１代減し、ロック〉よひ口・ツ
ク解除サイクルの繰り返しの後に〉いても一定の再生可
能な結果を与えることである。

発明の構成および作用効果 本発明の工具用固定装置は、入れ子式伸縮移動可能なス
ピンドル部とスリーブ部とから成り、これらは共に１つ
の環状室全規定し、該環状室内にけ転動体から成る固定
要素と傾斜面を備えた中ｒｒｌｌ要素とが配設され、中
間要素の幾つかけスプリングに抗して軸方向に移動可能
であり、他の中間要素は軸方向に間１定的に設置さ７７
、、更に前記盾１穴要素は工具の軸に明し℃半径方向に
移動可能であＩ＋かつ中ｒｉ１要素の軸方向に固定され
た部材は半径方向の応力に対して剛性に形成さイ１．て
いることを特徴とする、 −また、本発明の深井戸掘削用液圧トリ“ル衝撃装置の
固定装置は、環状のスリーブ部と、該スリーブ部内の設
置さイを対向する衝ヌｒ肩部ケ具備するスピンドル部と
かｃ−、成警ノ１作動流体を充填しｔ電はくび７１．部
分と径の大きくなった領域とを備え、スピンドル部Ｋｌ
−ｊピストンが装着さｌ？’？、、バルブはピストンが
前記〈びｎ部分を一方向に油温した際前記室からの１−
”ｐ動流体の流出を絞りかつ他方向においては室へ自由
に流入せしめ、環状室の中には転動体から成る固定要素
と傾斜面を備えた中間要素と全備え、中間要素の一部は
スプリングに抗して軸方向に移動可能であり、他の中間
要素はｅ１１方向に固定的に設置され、固定状態では、
一対の衝撃肩部は相互に抗して支持さ？１．かつピスト
ンはくびれ部分から所定距離だけ外側にあセ」、固定の
間のスピンドル部材の局部的位置とドリル衝は装置のピ
ストンの前記くびれ部分への挿入との間に緩衝部があり
、更に前記固定要素は工具の軸に関して半径方向に移動
可能であリカ１つ１４」間要素の軸方向に設置さイ″し
た部材ｔま一半径方向の応力に対して１１１１１１性に
形成されていること’に％ｒ徴とする。

ロック解除の瞬間において、それらの間に最も大きな圧
縮力の〃・かる部材に相互に転動することができる、と
いう事実に基づき、低い摩耗でもって軸方向の過負荷全
件なった力の制御の発生が達成される。その結果、これ
らの部材間の材料の「こす１）つき」が避けられる。Ｉ
ｉた。軸方向に設置された中１１１要素の剛性溝′ＩＡ
（Ｌ′ｃよ（１曲げ応力を避けることができる。

固定装置が液圧ドリル衝撃装置に用いら１″１．る場合
、ロック作用の反対方向への移動の制限は、相互に対し
て支持される一対の衝撃肩部にｍ：つ’（Ｊ”ｊえらイ
１．る。その結果＋　ｌｉ’ｉ１定要素と中間要素との
間の相互の繰り返し７のけね返舎）は、ドリル作用中に
交互に荷車が作用する場合であっても、防止さ１％るの
である。口・ツク中のスピンドル部の局部的イ＼を置と
ドリル衝撃装置のピストンのくびｖ１５部分への一入と
の間の緩衝部は、軸方向の過負荷のカロ速作用の下にピ
ストンがくびれ部分へ早急に移動しつるの全防止する。

その軸方向の過負荷は口・ツク解除作用の後においても
なおイｒ在し、室内の作動流体の祢度に過度の圧力によ
る急激な制動作用に起因し℃シールケ撰傷するおそｒｔ
、（Ｄあるものである。

更新さｎたロックおよびその後の力の適用なしにドリル
衝撃装励をＷ帰させる場合に（いて−力の蓄積はゆっく
り行なわイ１１、もって過変の圧力のピーク現象げ不可
能となるっ 固定装置け、スピンドル部に設置ざイ′したスリーブが
ｌ’ｌｌ＋方向に固定されているかあるいけ移動可能で
あるかによって、ロックおまひロック解除に関し、逆転
可能又は逆転不能に構成することができる。

更に、実施例の形態によると、スプリング用のスト・ソ
バは軸方向に移動可能に構成することができ、こｆＶ、
けおそらくけスリーブ部の外部から操作することのでき
る装置によって行なわれ、もってロヅク解除の行なわれ
る力の初期値を調節することが可能となる。

固定要素はケージ内に設置するのが望捷しく。

これにエリ、一方において・、組み付けおよび分解を容
易に行なうことができると共に固定要素ケ同軸に配置す
ることが容易となり、他方において。

摺動作用の生ずる場所での支持領域を提供する、固定要
素と中間要素の９荷を軽減するために。

これらの要素を多層に形成することがでｎるっその結果
２個々の層の間で力が均一に分散される。

実施例 第１図に示す固定装置はスピンドル部１ヶ備え、このス
ピンドル部はスリーブ部２の内部に入れ予成に伸縮移動
可能に敗りｆ＝ｔけら；Ｉ’Ｌ”Ｃおりかつスリーブ３
を担持している。このスリーブ３け環状４内にあり、ｌ
＄壁７と、ねじ９によりスピンドル部１に連結さイＬｌ
こもう１つのスピンドル部１ｌｉＯの端面８との間で把
持さ？ｔている。スリーブ３げスピンドル部１と比べて
径の大きな領域４ｔイイ（〜かつその両端においてテー
バ部５，６オ介し一〇スピンドル部］の径に近づいてい
る。図示の状態では、スリーブ３のテーバｒｉｌ′Ｊ５
は、ケージ２０内に同軸に配設されたボー１１月９の形
態ケした固定要素に接触し又いるうこの位置に１、−い
て、ボール１９は１だ半径方向Ｕ）遊び領イ了する。ス
ピンドル部１が左方に移動するＶこつイｔ、ボールは外
方へ押しやられ、そしてスリーブ部２内Ｖこ支持され１
こ拶Ｏ′部材１７として示き７また中ｊｆｉＪ要素およ
び４（（１方向にオＪ動可能なスリーブ１１に接触する
。接合部拐１７の接触面は工」１の軸Ｖこ垂直なそ′４
１．の砲面」８によって形成芒れ′こおり、−万スリー
ブ１１の接Ｍｊ面はテーバｊｆｉ１２で形成宴れている
。スリーブ１１の後端面１３けスペース部材１４．１５
に介在させてスプリング１６に面している。このスプリ
ング１６の軸方向に移動可能なストツパが支持スリーブ
２２の端面２１によって形成されており、この支持スリ
ーブ２２はギー２３によって回転不能に保持さイ１．て
いると共にスプリング］６から離れた側における螺条ビ
ン２４で終結し℃いるうこの螺東ビン２４け、軸方向に
設置さｔ’Ｌ″Ｃいるが回転可１１目な調節スリーブ２
６の螺条スリーブ部２５に係合し、この調節スリーブ部
２Ｇは、スリーブ部２の外部から操作するＣとのできる
ベベルビニオン２８によっ又ベベルギャリノ、２７ケ介
し１調節可能である。円節スリーブ部２６は、スリーブ
部２にねじ込寸η、たもう１つのスＩＪ、−ブ部３１の
螺条肩部３０に対抗して支持さｆ’している。

図示の位置において、このド１定装置は、所定の初期ｆ
１ａμ下の軸方向の力が作用し℃いる場合、スリーブ部
２ＶｒＣ関するスピンドル部１の左方への移動を防止す
る。というのけ−じ１定要素１９が半径方向外方へ離れ
るのが防止さｎ２こ１１ＬＶ’Ｃよって。

スリーブ３が移動するのに必要とする血路断面積葡与え
るのが防止されるからである。

し、かじながら、軸方向の力が所定の初期値を越えたと
き、スリーブ３がテーパ面５を介して半径方向の力の成
分が生じその力がボール１９Ｖｃ伝わり、その結果、ス
リーブ１１のテーバ面１２Ｖ？−、おける更に別の力の
成分により、スリーブ１１がスプリング」６の方向へ軸
方向に移動する。こめ作用の１４１．ボール１９セテー
バ面５，１２−ヒを転動し半径方向外方へ移動する。そ
の結果、スリーブ３が必要とする通路断面積が与えらイ
１１、スピンドル部１μ左方へ自由に動きうる状態とな
るθロック解除を行なわしめる力の初期値は支持スリー
ブ２２を移動させることによって調節することができる
。スプリング１６の硬度に応じて調節が必要であ１ｊ、
そｔｔ　Ｖｒ−より、スプリング全圧縮し始める時点−
までのスリーブ１１の自由な移動が制限され。

あるいけ、スリーブ１１の自由移動なしでスプリング１
６（（初期の緊張力がかけられる。スピンドル部１を逆
方向に移動さ硝ることによって、新たなロックが行なわ
れる。テーパ面６けボール１９のためのスリーブ３の作
動面とし１機能する。このテーパ面の平坦傾斜角度を選
定することにより、ロック解除力に対する所要の復帰力
を減することかでさる。

第２図において、固定装置を備えた液圧ドリル衝撃装置
が示し′Ｃある。第１図の装置と対応する参照番号で示
した構造でかつ作用形態が一致する部分に・ついてけ前
置簡明する必要はないであろう。

１−リル右Ｔｉ序装置は、士方向きの衝撃風を与える、
ハンマ４０とアンウ゛イル４１から成る一対の＠撃肩部
と、下方向きの衝５δ風ケ与える、ハンマ４２とアンワ
イル４３から成る一対のイトｊ撃〕ｌ″７部とを有する
。史（′こ、ドリル衝撃装置は、作動流体が充」眞さイ
ア、かつくびイ尤部分４５と犬きな径の領域４６と金利
するチャンバ４４を備えるっスピンドル部１けピストン
４７ゲ担持し、このピストン４７にくびれ部分４５を貫
通して引さ抜くことができる。

通常のドリル作用中は、ハンマ４２とアンヴイル４３が
イ目互に接触しかつピストン４７がくひｔＬ部分４５の
外ｉＡＢにま・るようＶｉ’−、トリル衝撃装置は共に
駆動される。ｌ・リル衝撃装＠は、もう１つのくびイ１
．部う４８によって示さイ９．るダンピング（緩＠）部
′ｌｆ：備え、スピンドル部１−とに配設されかつスト
ッパ４９の−Ｉｔｌｌ　Ｋ接触するもう１つのピストン
５０は前記くびれ部分４８ケ貝通して引き抜くことがで
きる。ピストン５０はその内周面に配設さ？”ｌ、ｆハ
つ軸方向にのひｆｃ　１ｆｆＪ路５１’にイＪする。固
定架Ｗ１げ固定状態におる。第１図の実施例の形態と対
照的に、スリーブ３仁ｔスピンドル部に固定されｔおら
ず、制御Ｘ８．さイ１．た範囲内で移動可能になってい
るうその制限範囲は、一方（・乙おいてストッパ５２に
よって規定さイ１．他方においてストッパ５４の背後に
隣接するスプリング５３によって規定さイする。

ロック解１．′Ｉ″、の間の装置の動作は第１図につい
て説’、ｌ’Ｊｕｆｃものと同様である。ロック：’４
Ｔ除の後に軸方向の力がな、し存庄する結果とじ−Ｃピ
ストン４７がくびイ１、部分４５に入る才でスピンドル
部１の加速が行々わ？ｔ、かつデートンバー４１内にお
いて急激な制動全件なう反応として圧力ビーりがあられ
イするので、シールを保股するためにダンピング（緩衝
）手段が設けら１″ｌ、、このｌ“ンビンク手段け、ロ
ック厘ｒ除後の部位からピストン４７がそのくびれ部分
４５に入る′までスピンドル部Ｊのゆっくりとした移動
ケ行なわしめる、このことは、もう１つのピストン５０
が臨界的な移動位相のｌｒｉ　＜ひれ部分４８ケ通過し
なけ１ｔはならない、という事実の結果としζ行なわ７
１．る。口・ンク解除の後、固定装置が再び係合するこ
となく、衝撃装置ｒ７’ＩＫ上方および下方の両方向に
同いた衝撃風を施すことがでキル。ハンマー４２と了ン
ウ′イル４３かうＵＹ；６一対の前型肩部の接近、およ
びボール１９とスリーブ３のデーパ面６との相互接触に
よ１ｊ、スプリング５３の圧縮を伴なってスピンドル部
１に関して軸方向の血路を与える。この場合において、
保合紫更新するには支持スリーブ２２の復帰全必要とじ
７その場合におい℃ボール１９の退却の結果どし℃スリ
ーブ１１の移動）（対し′Ｃスプリング１６が外方−＼
のいかなる反カケも蓄積できないようにしなけ且ばなら
ない。その後スプリング５３けスリーブ３をスト・ソバ
５２に対し２て保持する位置にあり、一方ボール１９け
対応する軸方向の移動に伴かってスリーブ３のテーバ面
６上を外方へ移動するウロヅクの後、支持スリーブ２２
づ再び復帰づ１１．るべきである。

第３図の実施例では、軸方向に３層ケなす固定お、ｒ、
び中間要素ｆｆｐ備している。ケージ２０はボール］　
９’　、　１９”および１ｇ′’が配設さｔ’＋、る３
つの平坦面を有する。スリーブ１１」二にはスリーブ側
にテーバ面Ｊ　２’　、　１２”ｉ−よび】２″が対応
して配設さ１１″Ｃおり、同じ様にテーバ面に形成され
た面５′。

５１１訃よび５″′　がスリーブ３上のスピンドル９ｔ
ｌｌＶＣ対応し、で配設されている。スリーブ１１，３
はそれぞれ一体の部品であるのが望ましい、スリーブ３
のＪ−ＩＪ大きな径をもった領域４“′セボール１９“
′の平面ケ越え゛Ｃ軸方向に形成され、ボール牙備えた
平面間の間隙付量も大きなものとしている。その結果、
ロック解除の間、スリーブ１１はスリーブ側において移
動した位置にとど１す、装置は中間位置においＣ口・ツ
クしないという効果が達成される。

ここに図示した実施例から離′４ｔて、固定装置は機械
式ドリル衝撃装置ＶＣおける緩和装置として面接使用す
ることもできる。同様Ｖこ、ζ、の装置は指示装置を固
定するためにも使用することができ、またコアバレル用
のコア抜き装置に装置することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロック解除および逆転口・ツクの可能な固定装
置の原琲奮示す断面図２ 第２図１′：１液圧ドリル衝撃装置の補助装置とし、Ｃ
の、逆転不能な態様の固定装ｖｉ、の断面図。 第３図は軸方向に３つの層をＦｉｌ、友固定敦累と中間
要素とゲ備える固定装置の断面図である。 １．１０・・・・スピンドル部、２・・・・−・スリー
ブ部、３・・・・・スリＡブ、Ｊｌ・・・・・・スリー
ブ。 １４．１５・・・・・・スペース部材、１６・・・・・
・スプリング、１７・・・・・・接合部材、１９・・・
・・・ボール（固定要素）。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　入れ予成に伸縮移動可能なスピンドル部とスリー
   ブ部とから取り、こすｔらは共に１つの環状室全規定し
   、該環状室内には転動体から成る固定要素と傾斜面を備
   えた中間要素とが配設され：中間要素の幾つかはスプリ
   ングに抗して軸方向に移動可能であり、他の中間要素は
   軸方向に固定的に設置され、更に前記固定要素は工具の
   軸に関して半径方向に移動可能でありかつ中間要素の軸
   方向に固定され皮部材は半径方向の応力に対して剛性に
   形成さ１１．ていること金特徴とする工具用固定装置、 ２、環状のスリーブ部と、該スリーブ部内に設置され対
   向する＠早肩部を具備するスピンドル部とを備え、作動
   流体全充填した室はくびれ部分と径の大きくなった領域
   とを備え、スピンドル部にはピストンが装着され、バル
   ブは、該ピストンが前記くびれ部分を一方向に通過した
   際は前記室からの作動流体の流出を絞りかつ他方向へ移
   動した際は室へ自由に流入せしめ、環状室の中には転動
   体から成る固定要素と傾斜面を備えた中間要素とを備え
   、中間要素の一部はスプリングに抗して軸方向トシ移動
   可能であり、他の中間要素は軸方向に固定的に設置され
   、固定状態では、一対の衝撃肩部は相互に抗して支持さ
   れかつピストンけくびｉｔ部分から所定距離だけ外側に
   あり、固定の間のスピンドル部材の局部的６を置とドリ
   ル衝撃装置のピストンの前記くびｎ部分への挿入部との
   間に緩衝部があり、更に前記固定要素は工具の軸に関し
   て半径方向に移動可能でありかつ中間要素の軸方向に設
   置された部材は半径方向の応力に対して剛性に形成され
   ていることを特徴とする深井戸掘削用液圧ドリル衝撃装
   置の固定装置。 ３、緩衝部は狭い通路をもったもう１つのくびれ部分と
   もう１つのピストンから成る特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ４、固定要素は、スピンドル部とスリーブ部との間に設
   置さイ］７た分離ケージの中に設置さ（ｔ、かつ固定状
   態においてスリーブのテーバ面に抗して接触し、該スリ
   ーブはスピンドル部上に設置されカッ該スピンドル部に
   比べてより径の大きな領域を有する特許請求の範囲第２
   項又は第３項記載の装置。 ５、前記スリーブにはその両端にテーノく面が設けらｔ
   Ｌ、かつスピンドル部上に軸方向に設置されている特許
   請求の範囲第４頌記載の装置。 ６、前記スリーブにはその両端にチーツク面が設け・ら
   れ、かつスピンドル上ケ制限された範囲内で軸方向にＶ
   ！−動可能に設置され、その制限範囲は一方向がス１ツ
   バで、′！！た池方向がスピリングによって規定さイ１
   ５、該スフリングは背後におけるストッパに隣接しくい
   る特Ｊ′［請求の範囲第４項記載の装置。 ７、固定要素は２力の伝達に応じて軸方向に移動可能な
   中間要素の傾斜面に直接接触するようになした１１′５
   訂請求の範囲第２項〜第６項のいずれか１現記−載の装
   置。 ８　半径方向内方に指向しかつ固定要素上の軸方向に移
   動可能な中間要素によって作用する最大反力は、中間要
   素のスプリング用の、軸方向Ｋ　移動可能なストッパに
   よって調節することができる特許請求の範囲第２項〜第
   ７項のいずれか１項記載の装置っ ９、前記ストッパは支持スリーブ内部の端面で形成され
   、該支持スリーブは回転に対して保持されていると共に
   、軸方向に設けられ之螺条部を介して回転可能な調節ス
   リーブに係合し、該調節スリーフケベベルギヤリムを備
   え、これにベベルビニオンが係合し、該ビニオンはスリ
   ーブ部の外部から操作することができる特許請求の範囲
   第８ＪＪｉ記載の装置。 １０　　固定要素およびそれらのケージは、固定状態に
   おいて、中間要素の軸方向に設置された部材の端面に対
   して支持され、該端面は工具の軸に関して垂直にのび℃
   いる特許請求の範囲第４項〜第９項のいずれか１項記載
   の装置。 １１、口・ツク解除およびその逆のロックのために適用
   される軸方向の力の間の一定の関係は、スリーブのテー
   バ面の傾斜度によって定められる特許請求の範囲第５項
   記載の装置。 １２、固定要素はボールである特許請求の範囲第２埴〜
   第１１項のいず′４ｔか１項記載の装置。 １３　　固定要素および中間要素は軸方向に多層に形成
   されている特許請求の範囲第２項〜第１２項のいずＩし
   か１項記載の装置。 １４　　層を成した中間要素は一体的な部材を形成する
   特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １５、スピンドル側におい℃径の大きくなったスリーブ
   の領域な、最後の固定要素を越えて、少なくとも、固定
   要素の２つの隣接する層の最大間隔程度の軸方向の長さ
   を有する特許請求の範囲第４項〜第１４項のいずれか１
   項記載の装置。