JP5593398B2 - 削岩機のドリルシャンクの潤滑方法および装置 - Google Patents

Description

発明の背景

本発明は、削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する方法に関するものであり、本方法は、ドリルシャンクの回転機構を潤滑するために、削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路の圧力流体流の少なくとも一部をドリルシャンクの回転機構に送ることを含む。

さらに本発明は、削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する装置に関するものであり、本装置は、削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路の圧力流体流の少なくとも一部をドリルシャンクの回転機構に送ってドリルシャンクの回転機構を潤滑するものである。

削岩リグは、地下鉱山、露天鉱山および掘削現場での削岩および岩盤掘削に使用するものである。削岩および岩盤掘削で使用される公知の方法として、切削式、粉砕式および衝撃式がある。衝撃式は、硬岩に対して最も一般的に用いられる。衝撃式では、削岩リグにおける１台以上の削岩機のドリルロッド、およびその先端に設けられるドリルビットといった工具はいずれも、工具自体の長手軸を中心として回転し、被掘削岩盤に衝突する。岩盤は、主にこの衝撃によって破壊される。回転の目的は主に、ドリルビットの埋込み金具やその他の作用部を常に岩盤の新たな場所に衝突させることにある。衝突を起こさせるために、削岩機は液圧式打撃装置を備えていてよく、その打撃ピストンによって削岩機のドリルシャンクと、さらには掘削工具に応力パルスが発生し、応力パルスは、圧縮応力波としてドリルビットの最端部の掘削工具へ、さらには岩盤へと伝わって、岩盤を破壊する。削岩機は、液圧式打撃装置の代わりに、機械的に動く打撃ピストンや他の打撃部材を用いずに、例えば電磁気に基づく手段によって応力パルスをドリルシャンクに発生する打撃装置を備えていてもよい。

通常、削岩機（以後、穿孔機とも称する）のドリルシャンクの回転機構は、圧搾空気に潤滑油を加えたものである圧搾空気を使って潤滑する。潤滑用空気は、穿孔機内を循環して必要箇所を潤滑し、最終的に穿孔機の外に送り出される。場合により、空気を削岩リグに再循環させてもよく、潤滑油は空気から分離されて廃棄されるか、あるいは再利用のためにさらに処理される。このように、穿孔機内を循環した潤滑油は、穿孔機には戻されない。方式によっては、ドリルシャンクの回転機構は別の循環式油潤滑回路を用いて潤滑してもよいが、それでもなお、ドリルシャンクのスプラインは圧搾空気潤滑を利用して潤滑する。

圧搾空気潤滑に基づく潤滑方式には、必ずしも全部の潤滑油を回収する必要はないものの、若干の潤滑油が微細な液滴として空気内に残ってしまうという問題点がある。また、ドリルシャンクの圧搾空気潤滑に基づく潤滑方式は、例えば毎秒、数百あるいは数千にも達する高い頻度で応力パルスを発生させる打撃装置への適用には向いていない。このような打撃装置の場合、例えば圧搾空気潤滑の処理能力ではドリルシャンクのスプラインを潤滑して冷却するには不十分であり、ドリルシャンクのスプラインおよび回転装置に使われる回転ブッシングまたは同様の部材の急激な摩耗を招く。

発明の簡単な説明

本発明は、削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑するための新規で改良された方法および装置を提供することを目的とする。

本発明に係る方法は、ドリルシャンクの回転機構の潤滑に使用される圧力流体を循環させて削岩機の液圧系に戻し、さらに削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路まで戻すことを特徴とする。

本発明に係る装置は、ドリルシャンクの回転機構の潤滑に使用される圧力流体を循環させて削岩機の液圧系に戻し、さらに削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路まで戻すように構成されていることを特徴とする。

このように本方式では、削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路の圧力流体流の少なくとも一部がドリルシャンクの回転機構に送られてこれを潤滑し、ドリルシャンクの回転機構の潤滑に使用される圧力流体は、循環して削岩機の液圧系まで、つまり削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路まで戻される。

本方式では、ドリルシャンクおよびその回転機構の十分に効果的な潤滑および冷却を容易に行える。また、圧縮機など、圧搾空気潤滑に必要な圧搾空気供給源を本方式では無くすことも可能である。さらに本方式では、削岩機の様々な装置の機能を実行するのと同じ圧力流体を潤滑に使用するので、潤滑剤やその容器を別途設ける必要がない。ドリルシャンクの回転機構を潤滑する圧力流体を循環させて削岩機の液圧系に戻すことで、ドリルシャンクとその回転機構を潤滑する閉じた系を容易に形成でき、その場合、従来の圧搾空気潤滑で起こり得た潤滑剤の空気中への漏出が起きない。

一実施形態では、削岩機の打撃装置を出入する圧力流体流の少なくとも一部をドリルシャンクの回転機構に送る。

別の実施形態では、削岩機の回転装置を出入する圧力流体流の少なくとも一部をドリルシャンクの回転機構に送る。

第３の実施形態では、削岩機の打撃装置の制御弁の弁位置の調節に使用する制御装置に出入する圧力流体流の少なくとも一部をドリルシャンクの回転機構に送る。

本発明の実施形態をいくつか、添付図面にて詳細に記載する。
削岩リグの概略側面図である。 削岩機の概略側面図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する装置を示す概略図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する別の装置を示す概略図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する第３の装置を示す概略図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する第４の装置を示す概略図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する第５の装置を示す概略図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する第６の装置を示す概略図である。 削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する第７の装置を示す概略図である。

これらの図では、明確化のために、本発明のいくつかの実施形態を簡略に図示している。図中、類似する部分は同一の参照番号を付してある。

発明の詳細な説明

図１は、削岩リグ1を簡略に示す概略側面図である。図１における削岩リグ1は、運搬台2、１本以上のブーム3、およびブーム3の自由端に取り付けられた送りビーム4を含んでいる。さらに、削岩機5または穿孔機5が送りビーム4に配設されている。また、削岩リグ1の運搬台2には、液圧ポンプ6などの圧力媒体供給源が配設されていてもよく、媒体供給源によって発生する圧力を利用して、圧力流体の貯蔵庫の役割を果たす圧力媒体容器19から圧力流体が圧力回路7を伝って削岩機5へと送られて、様々な機能を実行する。

図２は削岩機5の概略側面図であり、削岩機は送りビーム4に対して移動可能な状態で送りビーム4上に取り付けられている。削岩機5は、送り装置8によって送りビーム4上を移動するものでよい。削岩機5はドリルシャンク9を有し、ドリルシャンクに所要の掘削工具10、例えば１つ以上のドリルロッド10a、10bおよびドリルビット11で構成される工具を連結させてもよく、掘削工具10は削岩機5の工具10を形成するものである。また、削岩機5は、ドリルシャンク9に応力パルスを発生させる打撃装置12を有している。加えて、削岩機5は回転装置13を有し、回転装置を使用してドリルシャンク9およびそれに連結された掘削工具10をその長手軸を中心に回転させることができる。ドリルシャンク9が掘削工具10に衝撃力、回転力および送り力を伝達し、掘削工具はこれらの力を被掘削岩盤14に伝達する。

図３は、打撃装置12の基本的な側部断面を示す図であり、図３では、打撃装置のフレーム15を参照符号15を付した囲い枠として至極簡略に示すにとどめ、また、簡潔にするために断面ハッチンも省略している。フレーム15内には、伝達ピストン17を備えた作用チャンバ16がある。伝達ピストン17は、ドリルロッド10bまたはその他の削岩機5の掘削工具10に属する工具と同軸である。伝達ピストン17とドリルロッド10bとの間にはドリルシャンク9があり、これは、伝達ピストン17の発生する応力パルスをドリルロッド10bに伝達させるものである。伝達ピストン17がその軸方向に動くことで、伝達ピストン17は、少なくとも応力パルスの形成開始時とその発生中、ドリルシャンク9に接触する。応力パルスを発生させるために、例えば、図１に示すポンプ6などの圧力媒体供給源から加圧流体が、圧力回路7に連結された圧力ラインPL1に沿って打撃装置12の制御弁18を通り作用チャンバ16へ送られる。制御弁18は当業者にとって自明な様々な方法を用いて形成できるため、本明細書では制御弁18の構造および作動原理についての詳述は省く。図３に示す制御弁18の位置は圧力流体の還流時の位置であり、それはつまり、圧力流体が出力ラインOL1を通って打撃装置12から流出可能な状態にあることを示す。圧力流体による圧力が伝達ピストン17をドリルシャンク9の方へ押すと応力パルスが発生し、それによりドリルシャンク9が押圧され、ドリルシャンク9を介してドリルロッド10a、10bおよびドリルビット11が掘削対象の岩盤14に押し付けられる。図３に示す打撃装置12では、応力パルスの発生には特別な打撃運動が要らない。制御弁18によって圧力流体の打撃装置12への流入が閉じられ、伝達ピストン17に作用していた圧力流体が出力ラインOL1に沿って圧力媒体容器19へ流出できると、応力パルスが止まり、ドリルシャンク9の方へわずかに、実際には数ミリメートルほど、移動した伝達ピストン17はその初期位置に戻る。これは、制御弁18が圧力を交互に切り換えて、伝達ピストン17に作用させ、次にこの圧力を打撃装置12から放出させることで繰り返され、これにより制御弁18の制御の下に一連の応力パルスが形成される。伝達ピストン17を元に戻すには、必要に応じてパルスとパルスの合間に圧力媒体をチャンバ16aに供給するか、バネなどの機械的手段を用いて、あるいは送り装置8によって打撃装置12を掘削方向に押すことで、伝達ピストン17を後退させることができ、これによって伝達ピストン17が打撃装置12に対してその開始位置へ戻る。

打撃装置12の作動中、打撃装置12は、送り装置8によって公知の方法でドリルロッド10a、10bの方へ、また同時に被穿孔材料の方へ押される。

ドリルシャンク9はスプライン20を有し、スプラインは、ドリルシャンク9を取り囲む回転ブッシング21の内周に設けられた溝22と結合する。これによりドリルシャンク9は回転ブッシング21を介して回転可能となる。そこで回転ブッシング21は、リングギア25を備えた回転モータ23によって回転する。リングギアはモータ23の軸24に連結され、リングギアの表面には、回転ブッシング21の外周に設けられた溝27と結合する溝26が設けられている。回転モータ23、軸24、リングギア25および回転ブッシング21によって回転装置13が形成され、これによって、ドリルシャンク9とこれに連結された掘削工具10は、掘削中、回転することができる。図１に示す実施形態では、リングギア25、回転ブッシング21、およびドリルシャンク9のスプライン20でドリルシャンク9の回転機構が形成されているが、ドリルシャンク9の回転機構は様々に形成可能であり、本明細書では、ドリルシャンク9の回転機構とは、回転モータ23で発生した回転運動をドリルシャンク9に伝達する手段や部品のことを意味する。なお、回転機器の基本的な構造および動作は、それ自体が当業者に周知であるため、本明細書では詳しく述べない。

ドリルシャンク9の回転機構の潤滑、つまり図３に係る実施形態では、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周に設けられた溝22の間の潤滑、ならびにリングギア25と回転ブッシング21の外周に設けられた溝27の間の潤滑は、打撃装置12の液圧回路または打撃回路の還流を利用して行う。図３では、液圧回路の還流は太い矢印で表してあり、この矢印の示す方向は打撃装置12の液圧回路の還流の道程を簡略に表している。打撃装置12の作用チャンバ16から戻ってくる圧力流体流を図３では矢印A1で示してあり、その流れは制御弁18によって出力ラインOL1へ導かれ、圧力流体は、矢印A2およびA3で簡略に示すように、出力ラインからドリルシャンク9へと誘導され、そこで流れは２本の支流A4、A5に分岐される。支流A4は、リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の連結部を潤滑するために振り向けられ、支流A5は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間との間の連結部を潤滑するために振り向けられる。リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の空隙から来る流れは矢印A6で示し、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の空隙から来る流れは矢印A7で示してある。図３の実施形態では、支流A6およびA7はその後、圧力媒体容器19向かう前に合流して１本の流れA8になる。もっとも、支流A6およびA7は個々の流れのままでも当然、圧力媒体容器19へ送ることができたものである。

図１では、削岩リグ1の運搬台2に対して配設された圧力媒体容器19は１つしか示していない。しかし、削岩リグ1は圧力媒体容器を複数備え、例えば、削岩リグ1の運搬台2に対して配設された圧力媒体容器の他に、削岩リグに取り付けられた各削岩機5がそれぞれ専用の圧力媒体容器を有するようにしてもよい。

また、液圧ポンプ6などの圧力媒体供給源も複数設けて、例えば、回転装置13がそれ専用の圧力媒体供給源を有する一方で、送り装置8および打撃装置12はそれらで共有の圧力媒体供給源を有するようにしてもよい。さらに、ブーム3を作動させるための圧力媒体供給源を別途設けてもよい。

図３に係る方式では、打撃装置12の液圧回路の圧力流体の還流、つまり打撃装置12から出る圧力流体流をこのように利用して、ドリルシャンクの回転機構を潤滑し、その際、打撃装置12は、削岩機において少なくとも１つの機能を果たす装置を形成している。本方式は、ドリルシャンクおよびその回転機構の潤滑および冷却に十分な効果を発揮する。また本方式は、圧搾空気潤滑に必要な圧縮機などの圧搾空気供給源が不要であり、あるいは潤滑剤を別途必要とせず、再循環できなくてもかまわない。ドリルシャンク9の回転機構の潤滑に使用される圧力流体が圧力媒体容器19に送られると、ドリルシャンク9の回転機構の潤滑によって閉じた系が形成され、その場合、従来の圧搾空気潤滑で起こり得た微細潤滑剤の環境大気への漏出がなくなり、潤滑に用いた圧力流体を、例えば削岩機5の液圧系、ひいては打撃装置12の液圧回路に再循環できる。また、伝達ピストン17も別途封止しないでよいが、これは、作用チャンバ16から伝達ピストン17を通って漏洩が起きても、その流れがドリルシャンク9へ向かい、その後、再び油循環系に戻るからである。ただし有利には、打撃装置12の外側に封止を施すことで、打撃装置12からドリルシャンク9の周囲に油が漏れるのを防止できる。図３では、このような封止を参照符号30を付してかなり簡略に示してある。

また、図３の方式において、伝達ピストン17の戻りは打撃装置12に向かう送り力によって起こったものであり、例えば別の戻り作用面域または機械的な補助装置によって起きたものでない場合、送り力の必要性は実質的に低下する。圧力媒体容器の圧力が伝達ピストン17の両側に作用するので、圧力媒体容器の圧力によって発生する力はほとんど相殺されてしまい、送り力の必要性が減少する。チャンバ16aは、チャンバ16aと矢印A3で示す流路の間に配設された接続路31を通して圧力媒体容器の圧力と接する。

図３に示す実施形態において、打撃装置12の作用チャンバ16からの還流はすべてドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てられるが、別の実施形態として、打撃装置12の打撃回路からの還流の一部のみをドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てることも可能であることは明白であり、この場合、還流の残りの分は圧力媒体容器19に直接戻される。

図３に示す実施形態では、以降の各図に示す実施形態と同様に、圧力流体の還流は太い矢印で簡略に表しているが、実際には、打撃装置12の外側にある圧力流体は適切な圧力ホースなどに沿って流れ、打撃装置12内では、例えば掘削によって形成された流路を通って打撃装置のフレーム部へ流れるように構成されていることは、明白である。

図４は、図３に係る打撃装置12の側部断面を概略的に示す図であり、したがってこの装置の動作は図３に示す動作と同じである。ただし、矢印A1で示す打撃装置12から出る圧力流体流は、矢印A2で表すように圧力媒体容器19に直接送られる。

図４はさらに、回転モータ23の動作制御に用いられる回転装置13の制御弁28を示している。回転モータ23を駆動するために圧力流体を回転モータ23に送るが、これは、矢印Bで簡略に示すように、例えば図１に示すポンプ6などの圧力供給源から圧力ラインPL2に沿って制御弁28を通って送られる。制御弁28は、当業者に明らかな様々なやり方で形成できるため、本明細書では制御弁28の構造および動作原理の詳述は省略する。回転モータ23からの圧力流体の還流は、出力ラインOL2を通る。圧力流体が回転モータ23に供給される流れ、すなわち入力流、および回転モータ23からの還流すなわち出力流は通常、回転装置23の動作中に絶えることがない。

ドリルシャンク9の回転機構の潤滑、すなわちドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周に設けられた溝22の間の潤滑、ならびにリングギア25と回転ブッシング21の外周に設けられた溝27の間の潤滑は、図４に係る実施形態では、回転装置13の液圧回路すなわち回転回路の還流を利用して行うものであり、したがって回転装置13は、削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置を形成するものである。図４では、回転装置の液圧回路の還流は太い矢印で表してあり、この矢印の示す方向は回転装置13の液圧回路の還流の道程を簡略に表している。回転装置13、とくに回転モータ23から流出する圧力流体流は図４では矢印B1で示してあり、その流れは制御弁28によって出力ラインOL2へ導かれ、この圧力流体は、矢印B2および矢印B3で簡略に示すように、出力ラインからドリルシャンク9へと誘導され、そこで流れが２つの支流B4、B5に分岐される。支流B4は、リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の連結部を潤滑するために振り向けられ、支流B5は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の連結部を潤滑するために振り向けられる。リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の空隙から出る流れは矢印B6で示し、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の空隙から出る流れは矢印B7で示す。図４の実施形態では、支流B6およびB7はその後、圧力媒体容器19に誘導する前に合流して１本の流れB8になる。もっとも、支流B6およびB7は、個々の流れのままでも当然、圧力媒体容器19へ送ることができたものである。

図４に係る方式では、回転装置13の液圧回路の圧力流体の還流をこのように使用して、ドリルシャンクの回転機構を潤滑する。本方式は、先に図３に係る実施形態について述べた効果と同様の効果を奏する。伝達ピストン17を送り装置8の送り力のみによってその初期位置に戻す場合、必要な送り力は、チャンバ16aと矢印B3で示す流路との間に配設された接続路31を通してチャンバ16aを圧力媒体容器の圧力に接続することで低減できる。

図４の実施形態では、回転装置13からの還流はすべてドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てられるが、別の実施形態として、回転装置13の液圧回路からの還流の一部のみをドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てることも可能であることは明白であり、この場合、還流の残りの分は圧力媒体容器19に戻される。

図５は、図３に係る打撃装置12の側部断面を概略的に示す図であり、この装置の動作は図３に示す動作と同じであるが、矢印A1で示す打撃装置12から出る圧力流体流は、矢印A2に示すように圧力媒体容器19に直接送られる点が異なる。

図５はさらに、打撃装置12の制御弁18の動作を制御する制御装置29をごく簡略に図示している。本制御装置は、実際には、制御弁18の弁位置を調節するものであり、圧力流体の影響下で動作する。また、圧力ラインPL3も図示され、これは、矢印Cで簡略に示すように、図１に示すポンプ6などの圧力供給源から供給される圧力流体を制御装置29に送るものである。制御装置29から来る圧力流体の還流は、出力ラインOL3を通過する。制御装置29は当業者に明らかな様々なやり方で形成可能であり、よって制御装置29の構造および動作の詳細はここでは省略する。

ドリルシャンク9の回転機構の潤滑、つまり図５に係る実施形態では、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周に設けられた溝22の間の潤滑、ならびにリングギア25と回転ブッシング21の外周に設けられた溝27の間の潤滑は、打撃装置12の制御弁18の制御装置29の液圧回路または動作回路からの還流を利用して行うよう構成されている。図５では、上記液圧回路の還流は太い矢印で表し、この矢印の示す方向は制御装置29の液圧回路の還流の道程を簡略に表している。制御装置29から出る圧力流体流は、矢印C1およびC2で簡略に示すように、ドリルシャンク9に向かうように構成され、そこで流れが２本の支流C3およびC4に分岐される。支流C3は、リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の連結部を潤滑するために振り向けられ、支流C4は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の連結部を潤滑するために振り向けられる。リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の空隙から来る流れは矢印C5で示し、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の空隙から来る流れは矢印C6で示してある。図５の実施形態では、支流C5およびC6はその後、圧力媒体容器19に誘導する前に合流して１本の流れC7になる。もっとも、支流C5およびC6は、個々の流れのままでも当然、圧力媒体容器19へ送ることができたものである。

図５に係る方式では、打撃装置12の制御弁18の動作を制御する制御装置29の液圧回路の圧力流体の還流をこのように利用して、ドリルシャンクの回転機構を潤滑し、その際、制御装置29は、削岩機において少なくとも１つの機能を果たす装置を形成している。本方式は、先に図３の実施形態について述べた効果と同様の効果を奏する。送り装置8の送り力のみを使って伝達ピストン17をその初期位置に戻す場合、必要な送り力は、チャンバ16aと矢印C2で示す流路の間に配設された接続路31を通してチャンバ16aを圧力媒体容器の圧力に接続することで低減できる。

図５に示す実施形態では、制御装置29からの還流はすべてドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てられるが、別の実施形態として、制御装置29からの還流の一部のみをドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てることも可能であることは明白であり、この場合、還流の残りの分は圧力媒体容器19に戻される。

図６は、第２の打撃装置12の側部断面全体を概略的に示した図である。図６に係る打撃装置12は構造が図３ないし図５に示す装置と類似しているが、図６において異なる点は、打撃装置12の伝達ピストン17が矢印D5の表す流路を有し、伝達ピストン17の戻り動作中、この流路を通って圧力流体が伝達ピストン17およびチャンバ16aを介してドリルシャンクに向かって流れ、ドリルシャンク9の回転機構を潤滑することである。伝達ピストン17の戻り動作中、圧力流体は還流D1として作用チャンバ16から戻り、矢印D2、D3およびD4で示すようにドリルシャンク9に送られる。図６ではそこで、圧力流体が出力ラインOL1を通って打撃装置12から流出すると、制御弁18は、応力パルスの発生に先立って圧力流体が還流している間、図示の位置にある。還流に先立つ応力パルスの発生時には、伝達ピストン17は、矢印D4で示す流路および矢印D5で示す流路が一直線に並ぶまでドリルシャンク9の方へ移動する。圧力流体が矢印D5の表す流路から送出されて、チャンバ16aを通ってドリルシャンク9に向かい、圧力流体流が２本の支流D6およびD7に分岐され、支流D6は、リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の連結部を潤滑するために振り向けられ、支流D7は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の連結部を潤滑するために振り向けられる。リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の空隙から来る流れは矢印D8で示し、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の空隙から来る流れは矢印D9で示してある。図６の実施形態では、支流D8およびD9はその後、圧力媒体容器19に誘導する前に合流して１本の流れD10になるが、支流D8およびD9は、個々の流れのままでも当然、圧力媒体容器19へ送ることができたものである。

図６に示す実施形態では、打撃装置12の作用チャンバ16からの還流はすべてドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てられるが、別の実施形態として、打撃装置12の作用チャンバ16から出る還流の一部のみをドリルシャンクの回転機構の潤滑用に充てることも可能であることは明白であり、この場合、還流の残りの分は圧力媒体容器19に戻される。

このように、図６に係る実施形態では、伝達ピストン17がドリルシャンク9に向かって動いたとき、インパクトパルスまたは応力パルスの発生中に矢印D4およびD5の表す流路間の接続が形成される。伝達ピストン17の戻り動作が始まって、伝達ピストンの戻り動作の間、矢印D4、D5で示す流路は相互に接続した状態にあり、これにより作用チャンバ16から戻ってくる圧力流体が矢印D4およびD5の示す流路を通ってチャンバ16aに流れ、そこからドリルシャンク9とその回転機構へ送られる。戻り動作の最終段階において、伝達ピストン17が図６に示すその開始位置へと動くと、矢印D4、D5で示す流路間の接続が閉じる。これは、応力パルスの発生前である。矢印D4、D5で表す流路間の接続の期間は、例えばこれらの流路の直径寸法で決めることができる。

図７は、削岩機のドリルシャンクの回転機構を潤滑する第５の装置を簡略に示す図である。図７に係る装置は図３に係る装置に相当するが、以下の点で異なっている。すなわち、図８の装置では、打撃装置12の制御弁18は回転自在な切換部材18aを含み、この切換部材は、モータ32および軸33または他の適切な機構によって矢印R方向に回転するか、あるいは前後に回転可能である。切換部材18aは、開口部18bまたは溝18bなどの流路を１つ、または図７に示すように複数備え、切換部材18aが動くと、圧力流体が圧力ラインPL1から伝達ピストン17へ作用し、これに応じて、切換部材18aがさらに動くと、伝達ピストン17に作用する圧力流体は出力ラインOL1を通って排出される。図７では、制御弁18は、出力ラインOL1を通って圧力流体を打撃装置12から流出させる弁位置にある。制御弁18の切換部材18aを回転させるモータ32、回転自在な切換部材18aを備えた制御弁18、および伝達ピストン17は、いろいろな相対的位置に配設可能であるが、好ましくは、モータ32、弁18および伝達ピストン17は、図７に図式的に示すように、互いに同軸上に位置するように配する。

図７に係る装置はまた、ドリルシャンク9の回転に利用する動力を回転ブッシング21からドリルシャンク9へ送る方法が図３の装置と異なる。図３の装置では、ドリルシャンク9はスプライン20を有し、ドリルシャンクの回転に必要な動力を回転ブッシング21からドリルシャンク9に送る。しかし、図７の装置では、回転ブッシング21とドリルシャンク9の間に複数のボール34が配され、いくつかのボールが回転ブッシング21の溝22に配置されている一方、ドリルシャンク9に形成された溝35には別のいくつかのボールが配置されていることで、ドリルシャンク9の回転に必要な動力をボール34とボールを保持する溝22、35の各端部とが回転ブッシング21からドリルシャンク9に伝達する。そのため、図７の実施形態におけるドリルシャンク9の回転機構は、リングギア25、回転ブッシング21およびボール34を備えている。丸いボール34の代わりに、例えば円筒状ローラまたは曲面を有するものとこれらに対応する形状の溝22、35とを使用してもよい。

図３の装置と図７の装置には上述の違いがあるものの、図７におけるドリルシャンク9の回転機構の潤滑は、図３について既述した潤滑と同じ原理で作用する。

図８は、打撃装置12の側部断面を示す概略図であり、本装置は図３に係る装置に概ね一致するが、図３の打撃装置とは次の点で異なっている。すなわち、図８の打撃装置12のドリルシャンク9はフランジ36を有し、フランジ36は少なくともその一部分または全体が打撃装置12のフレーム構体15のチャンバ40内に配され、フランジ36は作用面域37または表面域37を形成し、表面域37に圧力を作用させることで、打撃装置内におけるドリルシャンク9および伝達ピストン17の位置に影響を及ぼすことができる。ドリルシャンク9は、軸受38を介して打撃装置12のフレーム15に支持される。フランジ36と軸受38の後方にはさらにチャンバ39があり、このチャンバによってドリルシャンク9とその回転機構の潤滑を構成することができる。

ドリルシャンク9の回転機構の潤滑、つまり図８に係る実施形態では、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周に設けられた溝22の間の潤滑、ならびにリングギア25と回転ブッシング21の外周に設けられた溝27の間の潤滑は、打撃装置12に流入する圧力流体によって行うように構成されている。図８の実施形態では、打撃装置12の圧力ラインPL1に沿って圧力媒体供給源から打撃装置12に流入する圧力流体の一部は、ドリルシャンク9に取り付けられたフランジ36の作用面域37に送られてそこに作用する。この流れは太い矢印で表し、この矢印の示す方向は流れの道程を簡略に表している。圧力ラインPL1に沿って打撃装置12に流入する圧力流体の一部は、図８では図示されていない弁を通って、矢印E1、E2、E3およびE4によって図式的に示した行程でドリルシャンク9に送られる。ドリルシャンク9では、矢印E4で図式的に示すように、圧力流体がフランジ36の作用面域37に作用するように構成されている。作用面域37に作用する圧力がドリルシャンク9と伝達ピストン17の両方を後方に押す。そこで、打撃装置が次の応力パルスを発生させる前に、ドリルシャンク9および伝達ピストン17はそれぞれの初期位置に戻る。それと同時に、ドリルシャンク9と伝達ピストン17の相互接続も高まる。つまり本方式は、打撃装置12内のドリルシャンク9の位置調節に利用できる。図８に示す実施形態ではこのように、上記作用面域は、伝達ピストン17や液圧式打撃装置の打撃ピストンではなく、従来通りドリルシャンク9に配設されている。

作用面域37に作用する、矢印E4で表された流れの少なくとも一部は、矢印E5で示すようにさらにドリルシャンク9のフランジ36を通過するが、これは、軸受38を通過する漏れ流として、またはフランジ36に設けられた１つ以上の圧力低減用絞り導路に沿って、またはフランジ36と脇を別流として流れて、フランジ36の後ろに位置するチャンバ39に達する。この流れはチャンバ39で２本の支流E6およびE7に分岐され、支流E6は、リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の連結部を潤滑するために振り向けられ、支流E7は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の連結部を潤滑するために振り向けられる。リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の空隙から出る流れは矢印E8で示し、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の空隙から来る流れは矢印E9で示してある。図８の実施形態では、支流E8およびE9はその後、圧力媒体容器19に誘導する前に合流して１本の流れE10になる。もっとも、支流E8およびE9は、個々の流れのままでも当然、圧力媒体容器19へ送ることができたものである。

図８に係る実施形態では、フランジ36とチャンバ40によってシリンダ・アクチュエータが形成され、シリンダ・アクチュエータは、削岩機5の動作に影響を与え、また打撃装置12のドリルシャンク9および／または伝達ピストン17の位置にも影響を及ぼす。漏れ流としてフランジ36を通って、および／もしくは別の圧力低下用絞り導路に沿ってフランジを通過し、ならびに／または漏れ流として軸受38の軸受間隙を通ってフランジ36の背後のチャンバ39に流入する圧力流体は、上述のアクチュエータからの圧力流体の還流、すなわちアクチュエータを出た流れである。これは、前述のようにして、さらにドリルシャンク9の回転機構の潤滑に使用される。軸受38の軸受間隙を通ってチャンバ39に流れる漏れ流の量は、フランジ36と打撃装置12のフレーム15の間の密閉度または密閉率に左右されるため、上記漏れ流もまた、フランジ36とその作用面域37の用に設計された機能の一部である。

図８に係る方式では、打撃装置12の液圧回路からの流れの一部をこのように利用して、ドリルシャンク9および伝達ピストン17をそれぞれの初期位置に戻す。この作用によって生じた圧力流体の還流はそこで、ドリルシャンクの回転機構の潤滑に使用される。打撃装置12の作動圧を利用しないで、ドリルシャンク9および伝達ピストンを戻す機能を呈するのに必要な作動圧を回転装置13の作動圧から得ることも可能であろう。すなわち、回転装置13の圧力ラインPL2、制御弁18の動作を制御する制御装置29の作動圧、つまり制御装置29の圧力ラインPL3、またはこれらのラインとは別の回路の可調整作動圧からも得ることができるであろう。

図９は、削岩機5のドリルシャンク9の回転機構を潤滑する第７の装置を示す概略図である。図９に示す方式は、打撃装置12に流入する圧力流体をドリルシャンク9の回転機構の潤滑に使用する以外は、図３の方式とよく似ている。

ドリルシャンク9の回転機構の潤滑、つまり図９に係る実施形態では、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周に設けられた溝22の間の潤滑、ならびにリングギア25と回転ブッシング21の外周に設けられた溝27の間の潤滑は、打撃装置12の液圧回路または打撃回路の入力流を利用して行うよう構成されている。圧力ラインPL1に沿って打撃装置12に流入する圧力流体流の一部は、矢印F1および矢印F2で簡略に示すように、ドリルシャンク9に送られる。図９に示す実施形態はさらに減圧装置41を有し、この装置は絞り弁または減圧弁でよく、これを使って圧力流体の圧力を潤滑目的に十分な圧力レベルまで下げることができる。圧力流体は、減圧装置を通った後、矢印F3で示す通りにドリルシャンク9に向かって流れ、そこで流れが２本の支流F4およびF5に分岐される。支流F4は、リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の連結部を潤滑するために振り向けられ、支流F5は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の連結部を潤滑するために振り向けられる。リングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27との間の空隙から出てくる流れは矢印F6で示し、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22との間の空隙から出てくる流れは矢印F7で示している。図３に示す実施形態では、支流F6およびF7はその後、合流して１本の流れF8になり、この流れは矢印A2で表した打撃装置12から出た流れと合流し、圧力媒体容器19に送られる。本方式の利点は、図３の説明に関連して述べた利点と同じである。

図９に係る方式では、打撃装置12に流入する圧力流体、すなわち打撃装置の液圧回路の入力流は、かくしてドリルシャンク9の回転機構の潤滑に利用される。同様に、ドリルシャンク9を押して削岩機5の工具10から遠ざけるように構成されたフランジ36に圧力流体を誘導するのに可能であったように、回転装置13または制御弁18の制御装置29に流入する圧力流体をドリルシャンク9の回転機構の潤滑に利用することもできたであろう。回転装置に流入する圧力流体の圧力レベルがドリルシャンクの回転機構の潤滑にも適したレベルであれば、減圧装置41を使用しなくてもかまわない。

場合によっては、本願で述べた各特徴事項を他の特徴と無関係にそれだけで利用してもよい。またその一方で、本願に述べた特徴事項を必要に応じて組み合わせて、様々な組合せを得てもよい。よって、例えば図７に示す制御弁、および／またはドリルシャンク9の回転に利用する伝動原理を、必要に応じて図３ないし図６または図８または図９に係る方式に用いることもできる。

図面およびそれに関連する記載は、本発明の概念を例示するにすぎない。本発明の詳細は、請求項の範囲において変更してもよい。各図およびそれぞれに関する記載は、ドリルシャンク9のスプライン20と回転ブッシング21の内周の溝22の間の潤滑、およびリングギア25と回転ブッシング21の外周の溝27の間の潤滑のいずれも、同じ適用箇所から流出する圧力流体によって行われるが、別の実施形態を用いることも可能である。その場合、潤滑する両方の箇所において、潤滑は、様々な適用箇所もしくは複数の適用場所から流れてくる圧力流体によって行うか、さらには／または複数の適用箇所に流入する圧力流体によって行う。

Claims (20)

1. ドリルシャンクの回転機構を潤滑するために、削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路の圧力流体流の少なくとも一部を前記ドリルシャンクの回転機構に送ることを含む削岩機のドリルシャンクの回転機構の潤滑方法において、該方法は、前記ドリルシャンクの回転機構の潤滑に使用する圧力流体を循環させて前記削岩機の液圧系に戻し、さらに該削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路に戻すことを特徴とする削岩機のドリルシャンクの回転機構の潤滑方法。
2. 請求項１に記載の方法において、該方法は、前記ドリルシャンクの回転機構に、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置に流入する圧力流体を送って該回転機構を潤滑することを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記ドリルシャンクの回転機構に送られる圧力流体の圧力は、該ドリルシャンクの回転機構に該圧力を送る前に減圧させることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法において、該方法は、前記ドリルシャンクの回転機構に、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置から流出する圧力流体を送って、該回転機構を潤滑することを特徴とする方法。
5. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、該削岩機の打撃装置であることを特徴とする方法。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、該削岩機の回転装置であることを特徴とする方法。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、該削岩機の打撃装置の制御弁の弁位置の調節に使用する制御装置であることを特徴とする方法。
8. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、前記ドリルシャンクを押して該ドリルシャンクを該削岩機の工具から遠ざけるように構成された装置であることを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記ドリルシャンクを押して該ドリルシャンクを前記削岩機の工具から遠ざけるように構成された装置の作動圧は、該削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の作動圧から得ることを特徴とする方法。
10. 請求項８に記載の方法において、前記ドリルシャンクを押して該ドリルシャンクを前記削岩機の工具から遠ざけるように構成された装置の作動圧は、別の可調整圧力媒体供給源から得ることを特徴とする方法。
11. 削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路の圧力流体流の少なくとも一部をドリルシャンクの回転機構に送って該回転機構を潤滑する削岩機のドリルシャンクの回転機構の潤滑装置において、前記ドリルシャンクの回転機構の潤滑に使用する圧力流体を循環させて前記削岩機の液圧系に戻し、さらに該削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の液圧回路に戻すことを特徴とする削岩機のドリルシャンクの回転機構の潤滑装置。
12. 請求項11に記載の潤滑装置において、前記ドリルシャンクの回転機構に送られて該回転機構を潤滑する圧力流体は、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置に流入する圧力流体から得るように構成されていることを特徴とする潤滑装置。
13. 請求項12に記載の潤滑装置において、該装置は、前記ドリルシャンクの回転機構に送られる圧力流体の圧力を、該ドリルシャンクの回転機構に送る前に減圧する減圧装置を少なくとも１つ含むことを特徴とする潤滑装置。
14. 請求項11に記載の潤滑装置において、前記ドリルシャンクの回転機構に送られて該回転機構を潤滑する圧力流体は、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置から流出する圧力流体から得るように構成されていることを特徴とする潤滑装置。
15. 請求項11ないし14のいずれかに記載の潤滑装置において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、該削岩機の打撃装置であることを特徴とする潤滑装置。
16. 請求項11ないし14のいずれかに記載の潤滑装置において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、該削岩機の回転装置であることを特徴とする潤滑装置。
17. 請求項11ないし14のいずれかに記載の潤滑装置において、前記削岩機は該削岩機の打撃装置の動作を制御する制御弁を有し、該削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は前記制御弁の弁位置の調節に使用する制御装置であることを特徴とする潤滑装置。
18. 請求項11ないし14のいずれかに記載の潤滑装置において、前記削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置は、前記ドリルシャンクの作用面域に圧力を送るように構成された装置であり、該圧力によって前記ドリルシャンクを押圧して該ドリルシャンクを該削岩機の工具から遠ざけることを特徴とする潤滑装置。
19. 請求項18に記載の潤滑装置において、前記ドリルシャンクを押して該ドリルシャンクを前記削岩機の工具から遠ざけるように構成された装置の作動圧は、該削岩機の少なくとも１つの機能を果たす装置の作動圧から得るように構成されていることを特徴とする潤滑装置。
20. 請求項18に記載の潤滑装置において、前記ドリルシャンクを押して該ドリルシャンクを前記削岩機の工具から遠ざけるように構成された装置の作動圧は、別の可調整圧力媒体供給源から得るように構成されていることを特徴とする潤滑装置。

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