JPS62296089A - ドリル、ドリルビツト及び掘削方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドリル、ドリルビット及び掘削方法に関する
。本発明は、特に立坑ドリル、及びそれを使用した地上
掘削方法に関する。

〔発明の要約〕

本発明にるドリルは、ドリルロッドと、このロッドに取
り付けられたドリルビットと、ドリルロッドの軸に対し
、ほぼ垂直方向に設けられ、対向する２個の駆動シャフ
トを有し、ドリルビットに装備された駆動装置と、駆動
シャフトを駆動する装置と、前記駆動シャフトの各々に
、偏心して設けられた石切機とを備えるでいることを特
徴としている。

石切機は、ほぼ同一の重量で、１８０°ずれるように、
偏心可能に配置されいる。そこで、使用の際に、ドリル
ビットは、バランスが保たれるようになっている。

本発明の一実施例によれば１８駆動装置駆動シャフトは
、互いに軸方向に延び、ドリルロッドの軸に対し、直角
方向に延びている。

本発明の別の実施例によれば、ｉ動シャフトは、ドリル
ロッドの軸に対し、下方向に傾いている。

そこで、駆動シャフトに取り付けた石切機は、ビットの
前端に向け、それぞれ収束している。

本発明の更に別の実施例よれば、駆動シャフトは、ドリ
ルロッドを介し、表面より駆動される歯車箱よりなって
いる。

本発明の更に別の実施例によれば、駆動装置は、駆動シ
ャフトを、駆動するべく、ビット内に設けられたモータ
であり、モータを駆動するべく、ドリルロッドに設けら
れた装置を備えている。

本発明の好適実施例によれば、ビットは楕円形であり１
石切機は、ほぼ半球状である。石切機は、外面で、硬質
金属の挿入体と、ピックと、刃若しくは類似の切削器具
を支持している。

ビットにより掘削された岩石と土を穴から流出させるた
めに、ドリルロッドは導管を備えている。

この導管を介して、使用の際に、流体は、ドリルビット
に送られたり排出されたりする。

本発明による掘削方法は、ドリルロッドの端部で、ドリ
ルロッドの軸の回りに、ドリルビットを回転させる段階
と、ビット内の装置により、偏心した重量を回転させ、
掘削方向に、たたき付は作用をビットに伝える段階より
なることを特徴としている。

〔実施例〕

以下１本発明を、好適実施例に基づき詳細に説明する。

第１図のドリルは、ドリルロッド（１０）　、および作
動式ドリルビット（１２）を備えている。

ドリルビット（１２）は、球状を呈し、かつ、上端がド
リルロッド（１０）に取り付けられているディスク（１
４）と、ドーム状外面に、堅い金属岩盤用植刃（１９）
が設けられている２つのほぼ半球状の岩盤破砕用カッタ
ー（１６）　（１８）とを備えている。

ディスク（１４）の下方部は、使用時、ピッｈ（１２）
の掘削方向を案内するため、予め開けられた先進孔（２
２）の中に位置するビット（１２）から前方へ伸びてい
る案内ロッド（２０）を備えている。

岩盤用カッター（１６）　（１８）は、ビットの中に置
かれている駆動装置によって回転させられる。この駆動
装置は、それぞれのカッターに対する駆動シャフト（２
６）を有している。

本発明の実施例における駆動装置は、ドリルロッド（１
０）の軸に直交する軸（Ａ）上で合致している。

しかし、岩盤用カッターは、シャフトの周りで回転させ
るため、偏心させて駆動シャフトに取り付けられる。カ
ッターの偏心軸（Ｂ）は、カッター（１６）（１８）が
回転する際、ビットのバランスがとれるよう、駆動シャ
フト軸（Ａ）の両側に等間隔に置かれている。

第２図および第３図示のカッター用駆動装置において、
駆動シャフト（２６）は、ビットディスク（１４）に固
着されて、ビットの中の置かれているモータ（２８）に
より駆動される。

モータは、ドリルロッド（ｌＯ）において、面からビッ
トへ渡される電気ケーブルによって作動させられる。

駆動装置は、モータ駆動シャフト（２６）にキ一式に取
り付けられる離心スリーブ（３０）を含んでいる。

このキーは、第３図にのみ示しである。

カッター（１８）に対する駆動装置は、カッター（１８
）のスリーブ（３０）が、図示のカッター（１６）のそ
れと１８０”ずれてシャフト（２６）に取り付けられて
いる以外、カッター（１６）に対する駆動装置と同じで
ある。

駆動部は更に、駆動シャフト（２６）の軸と偏心するモ
ータ（２８）のケーシングに固定されるリングギヤ（３
２）と、岩盤用カッター（１６）に取り付けられるとと
もに、離心スリーブ（３０）の周りで偏心回転可能な小
径のピニオンギヤ（３４）と、４個だけが図示されてい
るローラー軸受上の偏心軸（４）とを備えている。

スリーブ（３０）、シャフト（２６）の軸に対するピニ
オンギヤ（３４）、およびリングギヤ（３２）の偏心に
より、ピニオンは、第３図から明らかなように、リング
ギヤ（３２）と単に部分的にかみ合うだけである。

自ずと明らかなように、ストローク、即ち、スリーブ（
３０）の偏心距離は、シャフト（２６）が回転する際、
ギヤを噛合部分でぴったり保つため、リングギヤとピニ
オンギヤとの直径差と一致しなければならない。

シャフト（２６）が、モータ（２８）により１時計方向
に回転する際、２つのギヤの噛合部分は、離心スリーブ
の半径方向の圧力により、時計方向へシャフトとともに
回転させられ、カッター（１６）のほうは、植刃（１９
）を、掘削されるべき地面と係合させることにより、ブ
レーキ負荷が、カッター（１６）にかけられるまで、駆
動軸（Ａ）の周りで、単に偏心揺れするだけである。

ドリルのカッターが、掘削されるべき原料により制動を
受けると、第３図の矢印で示すように。

カッター（１６）　（１８）は、ギヤ（３２）（３４）
の噛合部分でギヤ歯に働く反作用力により、シャフト（
２６）の方向と反対の方向へ回転させられる。

ピニオンギヤ（３４）によって動かされるカッター（１
６）　（１８）は、明らかに、駆動シャフト（２６）よ
りも相当に遅い速度で回転する。カッターの回転速度は
、ギヤ（３２）（３４）の比率を変えることにより可能
である。

例えば、偏心距離３ｆｆｙ１１、シャフト速度４　、０
０Ｏｒｐｍ。

および適切な歯数比を用いた場合、カッターは、毎分８
　、０００のハンマーストロークを与える２つの離心内
により、　２００ｒｐｍの掘削、即ち粉砕速度で回転す
る。

トリルノハンマーおよび切削動作は、ドリルロッド（１
０）、また面からのビット（１２）を回転させることに
よって、更に向上する。

ドリルビットのハンマー打撃は、駆動装置の偏心距離を
大きくしたり、時間的ハンマー打パルスをドリルロッド
（２０）に適用することによって、増大させることがで
きる。

第２図および第３図示のモータ駆動装置は、第４図示の
ような外側駆動部と代替できる、第４図示の装置におい
て、駆動シャフト（２６）は、ピッ１への中でディスク
（１４）によって支持されているギヤボックス（４０）
により駆動される。

ギヤボックス（４０）は、３つベベルギヤ（４２）（４
４）（４６）を備え、それらの歯数比は、シャフト（２
６）に最適の回転速度を与えるべく決められる。ギヤ（
４２）は１面駆動シャフトに連結され、かつドリルロッ
ド（１０）を介して、シャフトに連結される。

本発明によるすべての実施例において、土や岩の切削物
を掘削された穴から取り除くため、使用時、適切な液体
を、ドリルロッドを介して、ビットの方へポンプで送ら
なければならない。

第１図乃至第４図示の実施例において、洗い流し流体は
、ディスク（１４）の底部付近に設けられた口から流出
させるため、ディスク（１４）における適宜の孔（図示
せず）を介し、ドリルロッドとか、そこにおける分離流
体導管から流される。

第５図及び第６図示のドリルビットは、岩盤切削用駆動
シャフトの軸が、ドリルロッドの軸に対して下方に傾斜
している点で、第１図示のものと原理的に異なっている
。

ディスク（１４）は、岩盤用カッター（１６）　（１８
）が、ビットの前端部において、双方に収束するように
して支持されるよう、くさび状になっている。

第５図示のドリルの駆動装置を、第６図に示す。

この装置は、モータ（４８）からなり、このモータは、
第１駆動シヤフト（５０）と、第２駆動シヤフト（５２
）と、２つのシャツ１−の間における自在継手（５４）
と、適切な軸受（５８）上で、傾斜角をなしてシャフト
（５２）を回転可能に保持するため、モータに取り付け
られるケージ（５６）と、ケージ（５６）に固着されて
いるピニオンギヤ（６０）とを有している。

離心スリーブ（６２）は、キ一式にシャフト（５２）に
取り付けられ、かつ、岩盤用カッター（１６）に固着さ
れるとともに、スリーブ（６２）上の軸受により回転し
うるようになっているハウジング（６４）を備えている
。

ハウジング（６４）は、前述の実施例のように、固定ピ
ニオンギヤ（６０）と部分的に噛合するリングギヤ（６
Ｇ）を備えている。

しかし、第６図示の装置の場合、偏心ギヤは。

リングギヤ（６６）であり、固定式ギヤは、駆動シャフ
ト（５２）と同軸になっているピニオンで（６０）であ
る。そのことは、岩盤用カッターが、駆動シャフト（５
２）と同じ方向へ回転することを意味する。

この実施例に係るカッター（１８）の駆動装置は、両方
の岩盤切削用駆動装置が、カッターを、駆動シャフトの
方向に対し同じ方向へ回転させるようになっている第１
図及び第２図示のものと異なり、岩盤用カッター（１８
）を、カッター（１６）の方向と反対の方向へ回転させ
る駆動装置を備えている。

この逆の回転を行なわせるため、カッター（１８）の駆
動装置は、第１および第２の駆動シャフト。

ならびにケージ（５６）以外、第１図および第２図の駆
動装置と同じになっている。つまり、リングギヤは、ケ
ージ（５６）に取り付けられ、ピニオンは、シャフト上
でカッター（１６）の同じ回転方向と逆になる場合、ピ
ニオンが、駆動シャフト（５２）と逆の方向へ回転する
ように、岩盤用カッター（１８）とともに回転する。

岩盤用カッター（１６）　（１８）の回転が逆方向であ
るため、ドリルビットは、ドリルロッド（２０）に加え
られる外力を全く必要とせず、ドリルロッドの軸の周り
で回転させられ、かつ、ドリルの切削線上に、収束カッ
ターの間にギャップが存在しないという事により、ビッ
トは、先進孔を必要とせず、自分で掘削を行なうことが
できる。

本実施例の場合、最適の掘削動作は、掘削を進行させな
がら、ドリルロッド（ｌＯ）の回転を制動させることに
よって達成される。

本発明によるドリルに係る既述の双方の実施例において
、ディスク（１４）と、ビットのカッターとの間に適宜
のシール（図示せず）を設けることにより、ビットの駆
動装置に損傷をもたらす土や石の切削物を、カッターに
進入させるのを防止できる。

本発明は、上記の詳細な内容に限定されるものではない
０例えば、異なる硬度を有する材料に。

ドリルのハンマー速度、および切削速度を適切に合わせ
るため、離心距離や、ギヤの比率を変えることにより、
所望のハンマー衝撃力および切削速度を得ることができ
る。

更に、迅速に回転する踵心円、または比較的遅い回転式
岩盤用カッターには、逆の動き、若しくはビットのハン
マー？ｆｒ’Ｂ力を大きくさせるため、付加的な遠心力
、または相殺するための重りを付加することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明よるドリルの第１実施例の下端部の正
面図、 第２図は、第１図のドリルビットの半部の断面正面図、 第３図は、第２図のビット駆動装置の３−３線による断
面図。 第４図は、第１図のドリルビットの別の駆動装置の部分
図、 第５図は５本発明のドリルビットの第２実施例の正面図
、 第６図は、第５図のビットの半部の部分断面正面図であ
る。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）ドリルロッド（１０）と、このロッド（１０）に
   取り付けられたドリルビット（１２）とを備えるドリル
   において、 ドリルビット（１２）が、対向する２個の駆動シャフト
   （２６）を有する駆動装置を備え、駆動シャフト（２６
   ）が、ドリルロッド（１０）の軸に対し、ほぼ直交し、
   またシャフト（２６）を駆動する装置（２８）（４０）
   と石切機（１６）（１８）を備え、この石切機（１６）
   （１８）が、駆動シャフト（２６）のそれぞれに、偏心
   するように設けられていることを特徴とするドリル。
2. （２）石切機（１６）（１８）が、ほぼ同一の重量であ
   り、互いに１８０°偏位するように、駆動シャフト（２
   ６）に設けられ、使用の際に、ドリルビット（１２）の
   バランスが保たれるようになっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項に記載のドリル。
3. （３）駆動装置の駆動シャフト（２６）が、ドリルロッ
   ド（１０）の軸に対し、直角方向に向くようになってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項若しくは
   第（２）項に記載のドリル。
4. （４）駆動シャフト（２６）の軸が、このシャフトに取
   り付けた石切機（１６）（１８）が、ビット（１２）の
   前端に向けて互いに収束するように、下向きにそれぞれ
   傾いていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   若しくは第（２）項に記載のドリル。
5. （５）シャフト駆動装置が、ドリルロッド（１０）を介
   して、表面から駆動される歯車箱（４０）であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（４）項の
   いずれかに記載のドリル。
6. （６）駆動装置が、ビットに設けられたモータ（２８）
   であり、かつモータを駆動するために、ドリルロッド（
   １０）を通る装置を備えていることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の
   ドリル。
7. （７）石切機（１６）（１８）が、歯車（３２）（３４
   ）（６０）（６６）を介して、駆動シャフト（２６）に
   連結され、これらの歯車（３２）（３４）（６０）（６
   ６）が、駆動シャフト（２６）に対する石切機（１６）
   （１８）の回転速度を減少させることを特徴とする特許
   請求の範囲第（６）項に記載のドリル。
8. （８）ビット（１２）が楕円形であり、各石切機（１６
   ）（１８）が、外面で、硬質金属石切体（１９）を支持
   する半球体であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項乃至第（７）項のいずれかに記載のドリル。
9. （９）石切機（１６）（１８）が、駆動装置により、反
   対方向に回転自在であることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項乃至第（８）項のいずれかに記載のドリル
   ビット。
10. （１０）ドリルロッド（１０）が、使用の際に、液体を
    流し込むための導管を支持していることを特徴とする特
    許請求の範囲第（１）項乃至第（９）項のいずれかに記
    載のドリルビット。
11. （１１）ドリルロッド（１０）の端部で、このロッド（
    １０）の軸の回りに、ドリルビットを回転させる段階と
    、ビットにより、偏心重量を回転させ、ビットに対し、
    回転方向に、たたき合い作用を伝達する段階とよりなる
    掘削方法。