特許 6740103 セントラライザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6740103

(24)【登録日】2020年7月28日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】セントラライザ装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 19/24 20060101AFI20200730BHJP

【ＦＩ】

   E21B19/24

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-229979(P2016-229979)

(22)【出願日】2016年11月28日

(65)【公開番号】特開2018-87415(P2018-87415A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2019年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】594149398

【氏名又は名称】古河ロックドリル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(72)【発明者】

【氏名】平野 栄司

(72)【発明者】

【氏名】永田 智也

【審査官】 彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５０４７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１６８５８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５４−０８８００２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭４８−０４０４０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２０１４−５０８８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５３６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／０３１７６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５６−０６７４３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−０７７８４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−０３８９３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ １９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

穿孔機械のガイドシェル先端に設けられて穿孔軸線に沿って穿孔力を伝達する伝達部材を案内するセントラライザ装置であって、
ベースフレームと、該ベースフレームに前記穿孔軸線に沿った枢軸まわりに揺動可能に設けられた一対のクランプアームと、該一対のクランプアームの先端側に揺動スライド機構を介して設けられて前記一対のクランプアームの揺動に伴う開閉動作によって前記伝達部材を案内する一対のホルダと、前記一対のクランプアームの基端側相互に架け渡されるとともに前記穿孔軸線に沿った支軸により自身両端がそれぞれ前記基端側に連結されて自身の伸縮により前記一対のクランプアームを揺動させる油圧シリンダと、を備え、
前記揺動スライド機構は、前記一対のクランプアームの揺動に応じて前記一対のホルダを前記穿孔軸線に対して直交する方向にスライド移動可能に支持しており、
前記一対のホルダが閉止時において、前記油圧シリンダ両端の支軸間の距離は、前記一対のクランプアーム相互の枢軸間の距離よりも大きく設定されていることを特徴とするセントラライザ装置。

【請求項2】

前記揺動スライド機構は、前記一対のホルダのスライド移動を案内するために前記ベースフレームに装着されて、前記穿孔軸線の前後方向の前側に配設された前側ガイドと、前記穿孔軸線の前後方向の後側に配設された後側ガイドとを有するガイド装置を備え、
前記前側ガイドは、前記後側ガイドよりも大きな摺動力を許容するように摺動面積が大きく設定されるとともに、前記穿孔軸線の前方への応力を支持するように前記ベースフレームに装着されている請求項１に記載のセントラライザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クローラドリル等の穿孔機械に装備されるセントラライザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の穿孔機械には、穿孔力を伝達するロッド等の伝達部材を回転摺動可能に案内するセントラライザ装置が装備される（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のセントラライザ装置は、図１４に要部を一部破断して示すように、ガイドシェル３先端のフートパッド６に、一対のホルダ８を備える。

【0003】

一対のホルダ８は、図１５に示すように、ロッド２の左右に配置され、穿孔軸線ＣＬと直交方向に設けられた支軸９まわりに回動可能に支持される。一対のホルダ８は、ホルダ基端側に下方に突設されたピン１３を有し、このピン１３が、油圧シリンダ１５の駆動により、同図中の左右方向にリンク１４を介して押圧されることで、支軸９を中心にロッド２との対向方向に開閉可能になっている（図１５（ａ）、（ｂ）参照）。

【0004】

一対のホルダ８は、図１４に示すように、穿孔軸線ＣＬと同軸上に、それぞれ円形の小径部１０、大径部１１および段付部１２を有する。図１５（ａ）に示す、一対のホルダ８が閉じた状態のときに、小径部１０の内周面は、ロッド２の外周面を案内可能に挿通するように設定されている。穿孔作業時には、油圧シリンダ１５を伸長して一対のホルダ８を閉じ、小径部１０でロッド２を案内することでロッド２の振れを防止して穴曲がりを抑制する。

【0005】

なお、ホルダ８が閉じた状態のときに、大径部１１の内周面は、スリーブ４の外周面を把持するように設定され、ロッド交換作業時には、油圧シリンダ１５を一旦短縮してホルダ８を開く。次いで、大径部１１および段付部１２にスリーブ４が当接するように位置決めし、その後に、油圧シリンダ１５を伸長して一対のホルダ８を閉じスリーブ４を把持する。そして、この状態でネジを緩めてスリーブ４とシャンクロッド（不図示）を切り離し、新たなロッド２を継ぎ足して螺着する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実開昭５４−８８００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１記載のセントラライザ装置では、ホルダ８を閉じてロッド２を案内する際に、ロッド２の軸線と穿孔軸線ＣＬとが一致することを前提としている。そのため、穿孔作業中に、穴曲がり等により、ロッド２の軸線が穿孔軸線ＣＬからずれるような外力がロッド２に作用すると、片側のホルダ８の面圧が過大となり、そちら側にだけ異常摩耗が進行するという問題がある。また、ロッド２に作用する外力が油圧シリンダ１５の推力よりも大きい場合は、ホルダ８がロッド２で押圧されて開いてしまい、ロッド２の案内状態が不安定になるという問題がある。

【0008】

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、穿孔作業中にロッド等の伝達部材に外力が作用した場合であっても、支持部材の異常摩耗が発生せず、伝達部材の案内状態を安定に保ち得るセントラライザ装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るセントラライザ装置は、穿孔機械のガイドシェル先端に設けられて穿孔軸線に沿って穿孔力を伝達する伝達部材を案内するセントラライザ装置であって、ベースフレームと、該ベースフレームに前記穿孔軸線に沿った枢軸まわりに揺動可能に設けられた一対のクランプアームと、該一対のクランプアームの先端側に揺動スライド機構を介して設けられて前記一対のクランプアームの揺動に伴う開閉動作によって前記伝達部材を案内する一対のホルダと、前記一対のクランプアームの基端側相互に架け渡されるとともに前記穿孔軸線に沿った支軸により自身両端がそれぞれ前記基端側に連結されて自身の伸縮により前記一対のクランプアームを揺動させる油圧シリンダと、を備え、前記揺動スライド機構は、前記一対のクランプアームの揺動に応じて前記一対のホルダを前記穿孔軸線に対して直交する方向にスライド移動可能に支持しており、前記一対のホルダが閉止時において、前記油圧シリンダ両端の支軸間の距離は、前記一対のクランプアーム相互の枢軸間の距離よりも大きく設定されている。

【0010】

本発明の一態様に係るセントラライザ装置によれば、一対のクランプアームの揺動に伴う一対のホルダの開閉動作によって伝達部材を案内できる。さらに、揺動スライド機構は、一対のクランプアームの揺動に応じて一対のホルダを穿孔軸線に対して直交する方向にスライド移動可能に支持しており、ホルダの閉止時において、油圧シリンダ両端の支軸間の距離は、一対のクランプアーム相互の枢軸間の距離よりも大きく設定されているので、自動調心機能を奏する。

【0011】

すなわち、本発明の一態様に係るセントラライザ装置によれば、揺動スライド機構は、一対のクランプアームの揺動に応じて一対のホルダを穿孔軸線に対して直交する方向にスライド移動可能に支持しているので、穿孔作業中に、伝達部材に対してその軸線が穿孔軸線からずれるような外力が作用すると、一対のホルダは、伝達部材の案内状態を維持しながら伝達部材の変位方向へと追従することができる。そして、一対のホルダが閉止時において、油圧シリンダ両端の支軸間の距離は、一対のクランプアーム相互の枢軸間の距離よりも大きく設定されているので、後述する作用機序により、伝達部材を穿孔軸線へと戻すように復元力が発生する。したがって、ホルダに片側のみの面圧が過剰となって異常摩耗が発生することはなく、伝達部材の案内状態は常に安定する。

【0012】

ここで、本発明の一態様に係るセントラライザ装置において、前記揺動スライド機構は、前記一対のホルダのスライド移動を案内するために前記ベースフレームに装着されて、前記穿孔軸線の前後方向の前側に配設された前側ガイドと、前記穿孔軸線の前後方向の後側に配設された後側ガイドとを有するガイド装置を備え、前記前側ガイドは、前記後側ガイドよりも大きな摺動力を許容するように摺動面積が大きく設定されるとともに、前記穿孔軸線の前方への応力を支持するように前記ベースフレームに装着されていることは好ましい。

【0013】

すなわち、穿孔作業中は、伝達部材には、ドリフタの打撃機構によって発生する衝撃力が伝播されるところ、セントラライザ装置は、伝達部材を案内するものであって、把持している訳ではない。そのため、この衝撃力が直接作用することは無いものの、衝撃力の影響から逃れることは不可能である。これに対し、本発明の一態様に係るセントラライザ装置では、一対のホルダは、揺動スライド機構のガイド装置によってスライド移動に案内され、穿孔軸線に対して直交する方向に移動する構造なので、このガイド装置には衝撃力の一部が伝達される場合が生じ得る。

【0014】

そこで、本発明の一態様に係るセントラライザ装置において、揺動スライド機構のガイド装置を、穿孔軸線の前後方向の２箇所の位置のベースフレームに設けた前側ガイドおよび後側ガイドを有する構成とし、前側ガイドが、後側ガイドよりも大きな摺動力を許容するように摺動面積を大きく設定し、かつ、穿孔軸線の前方への応力を支持するようにベースフレームに装着すれば、ドリフタの打撃機構によって発生する衝撃力に対応する構造として好適である。

【発明の効果】

【0015】

上述したように、本発明によれば、穿孔作業中にロッド等の伝達部材に外力が作用した場合であっても、支持部材の異常摩耗が発生せず、案内状態を安定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一態様に係るセントラライザ装置を備えた穿孔機械の一実施形態であるクローラドリルの斜視図である。

【図2】図１に示す、第１実施形態のセントラライザ装置の側面図であって、同図では、ドリフタが後方位置にある状態を示している。

【図3】第１実施形態のセントラライザ装置の側面図であって、同図では、ドリフタが前方位置にある状態を示している。

【図4】第１実施形態のセントラライザ装置の斜視図である（ツースの傾斜面は便宜的にストレート形状のものを表している）。

【図5】第１実施形態のセントラライザ装置を一部透視的に示した側面図である。

【図6】図５のＡ−Ａ線断面図である。

【図7】図５のＢ−Ｂ線断面図であって、ツースと伝達部材の当接箇所のみＢ´方向からの矢視であり、同図（ａ）は、セントラライザ装置の開放状態、（ｂ）は、セントラライザ装置の閉止状態を示している。

【図8】第１実施形態のセントラライザ装置の自動調心機能を説明する模式図である。

【図9】第１実施形態のセントラライザ装置の自動調心機能を説明する模式図である。

【図10】第１実施形態のセントラライザ装置の自動調心機能を説明するグラフである。

【図11】第１実施形態のセントラライザ装置の自動調心機能を説明するグラフである。

【図12】本発明に係るセントラライザ装置の第２実施形態を示す模式図であり、同図は、揺動スライド機構の他のリンク構成を示す。

【図13】第２実施形態のセントラライザ装置の自動調心機能を説明する模式図である。

【図14】従来の穿孔機械のセントラライザ装置の一例を説明する図（同図（ａ）は（ｂ）でのＺ−Ｚ断面図、（ｂ）は装置後方から見た図（一部破断））である。

【図15】図１４の要部（Ｇ矢視）の説明図であり、同図（ａ）は一対のホルダが閉じた状態を示し、（ｂ）は開いた状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一態様に係るセントラライザ装置を備えた穿孔機械の一実施形態であるクローラドリルについて図面を適宜参照しつつ説明する。本明細書においては、図２での左方向を前方、右方向を後方として説明をする。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

【0018】

図１に示すように、本実施形態のセントラライザ装置１１０は、クローラドリル１００に装備される。クローラドリル１００は、クローラで走行可能な走行台車１７１と、走行台車１７１上の車体前部に設けられたオペレータキャビン１７２と、車体前部の側方から起伏自在に張り出す作業ブーム１７３等の周知の構成を備える。
作業ブーム１７３の先端には、ガイドシェル１０１が設けられている。ガイドシェル１０１には、ドリフタ１０２が公知の送り機構によって前進後退可能に搭載されている。ガイドシェル１０１の先端には、ケーシング１０７を介してフートパッド１０８およびサクションキャップ１０９が設けられている。

【0019】

ドリフタ１０２には、公知の打撃機構と回転機構が設けられ、回転機構の前方には、穿孔軸線ＣＬと同軸にシャンクロッド１０３が装着されている。シャンクロッド１０３の先端には、図２に示すように、スリーブ１０４を介してロッド１０５が螺着される。また、ロッド１０５の先端にはビット１１６が螺着される。これらシャンクロッド１０３〜ビット１０６からなる構成部材が、穿孔力（打撃機構で発生する衝撃と回転機構で発生する回転）を破砕対象である岩盤へと穿孔軸線ＣＬ（図５、図６等参照）に沿って伝達する「伝達部材」である。なお、各図では、穿孔軸線ＣＬを水平とした姿勢を示している。

【0020】

図２〜図４に示すように、ガイドシェル１０１とケーシング１０７の間には、セントラライザ装置１１０が設けられる。セントラライザ装置１１０は、ベースプレート（前）１１２、ベースプレート（後）１１３、およびフレームメンバー１１４からなるベースフレーム１１１内の左右に、一対のクランプアーム１２０が左右対称に設けられている。一対のクランプアーム１２０は、穿孔軸線ＣＬに沿って平行に設けられた水平方向の枢軸１２４を軸線として、油圧によりロッドが伸縮駆動される油圧シリンダ１５０の伸縮に応じて開閉動作可能に設けられている。

【0021】

ベースプレート（前）１１２には、図７（ａ）に示すように、伝達部材が干渉することなく挿通可能な内径切欠部１１２ａが設けられている。ベースプレート（前）１１２の上部には、保持プレート１１５が着脱可能に設けられており、保持プレート１１５には伝達部材が干渉することなく挿通可能な内径切欠部１１５ａが形成されている。

【0022】

クランプアーム１２０は、アームボディ１２１およびアームスライダ１２２を有する。アームスライダ１２２には、後述する、略丸棒状のアームスライドガイド１３５に形成された二面幅からなるガイド部１３５ａが摺動するスライド面１２３が凹の溝形状により形成されている。

【0023】

一対のアームボディ１２１の下方、すなわち、枢軸１２４を中央にしてスライド面１２３とは反対側の基端部には、油圧シリンダ１５０が基端側相互を繋ぐように架け渡されている。本実施形態では、油圧シリンダ１５０のロッド先端が、穿孔軸線に沿った支軸であるロッドピン１５１によって軸支され、シリンダ本体の基端部が、穿孔軸線に沿った支軸である油圧シリンダピン１５２によって軸支されている。

【0024】

図６に示すように、ホルダ１３０は、穿孔軸線に沿って配置されるホルダボディ１３１と、ホルダボディ１３１の外側面に外方に向けて張り出すように形成された前側支持腕１３３および後側支持腕１３４とを有する。ホルダボディ１３１は、前側支持腕１３３、および後側支持腕１３４とは反対側に、後述するツース１６０を装着するツース装着面１３２を有する。ツース装着面１３２の中央部には、十文字形状を呈した位置決め溝１３２ａが形成されている。

【0025】

ツース装着面１３２には、ツース１６０が着脱可能に装着される。ツース１６０は、ロッド１０５側に形成された傾斜面１６１と、ホルダボディ１３１側に形成されたホルダ当接面１６２とを有する。傾斜面１６１は、小径当接面１６１ａ、大径当接面１６１ｂ、および段付面１６１ｃを有する。
ホルダ当接面１６２には、位置決め凸条１６２ａが形成されている。図４および図７に示すように、片側のホルダボディ１３１に対して、一対のツース１６０を、傾斜面１６１同士が対向するように上下に装着することで、穿孔軸線に開口するＶブロックが構成される。

【0026】

前側支持腕１３３と後側支持腕１３４には、アームスライドガイド１３５が装着されている。アームスライド１３５は、自身軸線が穿孔軸方向に沿って配置された丸棒状の部材であり、穿孔軸方向の中央部に形成された二面幅からなるガイド部１３５ａと、ガイド部１３５ａの前端側に形成された保持部（前）１３５ｂと、後端側に形成された保持部（後）１３５ｃとを有する。

【0027】

保持部（前）１３５ｂは、アームスライドガイド保持孔（前）１３３ｂに回動可能に装着され、保持部（後）１３５ｃは、アームスライドガイド保持孔（後）１３４ａに回動可能に装着されている。ガイド部１３５ａの二つの面は、対向するスライド面１２３と相互に摺動可能にそれぞれ設けられている。これにより、スライド面１２３とアームスライドガイド１３５とは、本発明の揺動スライド機構における「すべり回転対偶」を構成している。

【0028】

図４に示すように、ベースフレーム１１１には、穿孔軸線の前後に、ガイド装置１４０が設けられている。本実施形態では、ベースプレート（前）１１２の後面には、前側ガイドとして、一対のホルダスライドガイド（前）１４１が装着され、ベースプレート（後）１１３の前面には、後側ガイドとして、ホルダスライドガイド（後）１４４が装着されている。

【0029】

ホルダスライドガイド（前）１４１は、図５に示すように、横断面が矩形の固定部１４２と、固定部１４２に連結されたガイド部１４３とを有する。固定部１４２がベースプレート１１２に装着される。ガイド部１４３は、円筒状の軸部からなり、中空円筒状のスライド内壁１３３ａと相互に摺動可能に設けられている。ガイド部１４３の軸線は、穿孔軸線ＣＬ上で穿孔軸線ＣＬと交わる直交軸であって水平方向に延びている。

【0030】

ホルダスライド（後）１４４は、図７（ａ）に示すように、自身軸方向の中央に、横断面が方形の固定部１４５が形成され、その両端に円筒状のガイド部１４６が一対形成されている。固定部１４５は、ベースプレート１１３に装着されている。ガイド部１４６は、円筒状の軸部からなり、スライド孔１３６と相互に摺動可能に設けられている。ガイド部１４６の軸線は、ホルダスライドガイド（前）１４１の軸線と平行であり、上下方向の下方に設けられることで、穿孔軸線とはねじれの関係にある。

【0031】

ここで、図５に示すように、ガイド部１４３の直径は、ガイド部１４６の直径よりも大きく設定され、ホルダスライドガイド（前）１４１は、ホルダスライドガイド（後）１４４よりも大きな摺動力に耐え得るようになっている。
また、ホルダスライドガイド（前）１４１に後方から前方への応力が作用する場合は、固定部１４２がこの応力を支持するところ、本実施形態では、固定部１４２とベースプレート１１２との当接面積を確保しているため、応力集中によるホルダスライドガイド（前）１４２の破損が防止されている。

【0032】

このように、本実施形態のセントラライザ装置１１０は、一対のクランプアーム１２０の揺動に応じて一対のホルダ１３０を穿孔軸線ＣＬに対して直交する方向にスライド移動可能に支持する「揺動スライド機構」を備えている。
すなわち、図７に示すように、油圧シリンダ１５０の伸縮によって一対のクランプアーム１２０が揺動すると、一対のクランプアーム１２０の揺動動作は、ガイド装置１４０に案内された一対のホルダ１３０の水平方向（穿孔軸線ＣＬを中央として穿孔軸線ＣＬと直交する方向）への移動動作に変換される。そして、ホルダ１３０に装着されてＶブロックを構成するツース１６０は、一対のホルダ１３０の水平方向への移動によって開閉し、伝達部材の案内（または把持）と開放とを切り替えることができる。

【0033】

さらに、本実施形態のセントラライザ装置１１０においては、一対のクランプアーム１２０相互の枢軸１２４同士の軸間距離（以下、「枢軸間距離」ともいう）と、油圧シリンダ１５０両端の二つの支軸の軸間距離、すなわち、ロッドピン１５１と油圧シリンダピン１５２との軸間距離（以下、「油圧シリンダ支軸間距離」ともいう）とを、ホルダ１３０が閉じた状態において、油圧シリンダ支軸間距離が枢軸間距離よりも大きく設定している。本実施形態のセントラライザ装置１１０によれば、これにより、自動調心機能を奏する。

【0034】

以下、本実施形態のセントラライザ装置１１０における自動調心機能の作用機序（メカニズム）について説明する。図８および図９は、セントラライザ装置１１０が、伝達部材（同図ではロッド１０５）を穿孔軸線ＣＬと一致するようにセンタリングしている状態を模式的に示している。
仮に、センタリングされる伝達部材が穿孔軸線ＣＬからＸ軸方向にずれている場合、伝達部材をセンタリングする際には図９に示す様になる。同図において、移動した後の節をそれぞれＡ'、Ｃ'、Ｄ'、Ｆ'とする。αとβの関係を考えると、
ｔａｎ（θ_１−α）＝（ａ−Ｘ）／ｂ
ｔａｎ（θ_１＋β）＝（ａ＋Ｘ）／ｂ
である。

【0035】

ここで、Ｆ_（θ）＝ｂ×ｔａｎθを考えると、図１０より、ｔａｎ関数の傾きの違いにより、α＞βとなる。許容するＸ軸方向のずれから、リンクのパラメータａ、ｂを決定することができる。伝達部材がずれていた時の油圧シリンダ１５０の長さＬを考えると、Ｃ'Ｆ'のＸ軸方向の距離Ｇ、およびＹ軸方向の距離Ｈは、
Ｇ＝ｄ＋ｃ_ｘ＋ｆ_ｘ
Ｈ＝ｃ_ｙ−ｆ_ｙ
と表すことができる。

【0036】

三角形の性質から、ｃ_ｘ、ｃ_ｙ、ｆ_ｘ、ｆ_ｙをそれぞれ求めると、
ｃ_ｘ＝Ｌ_２ ｓｉｎ（θ_２−α）
ｃ_ｙ＝Ｌ_２ ｃｏｓ（θ_２−α）
ｆ_ｘ＝Ｌ_２ ｓｉｎ（θ_２＋β）
ｆ_ｙ＝Ｌ_２ ｃｏｓ（θ_２＋β）
と表すことができる。そのため、
Ｇ＝ｄ＋Ｌ_２ （ｓｉｎ（θ_２−α）＋ｓｉｎ（θ_２＋β））
Ｈ＝Ｌ_２ （ｃｏｓ（θ_２−α）−ｃｏｓ（θ_２＋β））
となる。

【0037】

θ_２−α＝θ'_２−α'
θ_２＋β＝θ'_２＋α'
θ'_２＝θ_２＋（β−α）／２
α'＝（α＋β）／２
と置くと、Ｇ，Ｈはそれぞれ、
Ｇ＝ｄ＋Ｌ_２ （ｓｉｎ（θ'_２−α'）＋ｓｉｎ（θ'_２＋α'））
Ｈ＝Ｌ_２ （ｃｏｓ（θ'_２−α'）−ｃｏｓ（θ'_２＋α'））
となる。

【0038】

加法定理より、
Ｇ＝ｄ＋２Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２ ｃｏｓα'
Ｈ＝２Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２ ｓｉｎα'
となる。そのため、油圧シリンダ１５０の長さＬは、
Ｌ^２＝Ｇ^２＋Ｈ^２
Ｌ_２＝ｄ^２＋４Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２ ｃｏｓα'＋４Ｌ_２^２ ｓｉｎ^２θ'_２ ｃｏｓ^２α'＋４Ｌ_２^２ ｓｉｎ^２θ'_２ ｓｉｎ^２α'
Ｌ_２＝ｄ^２＋４Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２ ｃｏｓα'＋４Ｌ_２^２ ｓｉｎ^２θ'_２ （ｃｏｓ^２α'＋ｓｉｎ^２α'）
Ｌ_２＝ｄ^２＋４Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２ ｃｏｓα'＋４Ｌ_２^２ ｓｉｎ^２θ'_２
となる。

【0039】

α＝β＝０の時の油圧シリンダ１５０の長さをＬ_０とすると、
Ｌ_０^２＝ｄ^２＋４Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２ ＋４Ｌ_２^２ ｓｉｎ^２θ'_２
Ｌ^２−Ｌ_０^２＝４Ｌ_２ ｓｉｎθ'_２（ ｃｏｓα'−１）
三角関数の性質から、ｃｏｓα＜１である。

【0040】

以上のことから、Ｌ^２−Ｌ_０^２の値は、θ'_２＞０の場合、負の値となる。そのため、Ｌ_０＞Ｌであり、油圧シリンダ１５０の長さをＬ_０の状態まで伸ばそうとすると、力のつり合いから、自動調芯機能が働く。また、図９及び図１１より、Ｈの正負が逆転すると、力の向きが逆転するため、ｃｙ＞ｆｙである必要があり、ｃｙ＝Ｌ_２ｃｏｓ（θ'_２−α'），ｆｙ＝Ｌ_２ｃｏｓ（θ'_２＋α'）から、θ'_２＞０が必要条件であることが導出できる。

【0041】

以下、本実施形態のセントラライザ装置１１０で穿孔作業を行う場合を説明する。
本実施形態は、スリーブ１０４およびロッド１０５からなる径差のある伝達部材を用いて穿孔作業を行う場合である。図２は、ドリフタ１０２がガイドシェル１０１の後方にあり、打撃機構、回転機構、および送り機構を作動させて岩盤にさく孔を行う状態を示している。

【0042】

このとき、セントラライザ装置１１０では、油圧シリンダ１５０が伸長し、クランプアーム１２０が穿孔軸線ＣＬ側へと揺動している。クランプアーム１２０が穿孔軸線ＣＬ側へと揺動すると、ホルダ１３０が穿孔軸線ＣＬに向けて水平方向に移動して閉止状態となり、小径当接面１６１ａがロッド１０５の外周面と点接触する。

【0043】

小径当接面１６１ａによって形成されるＶブロックの内接円の直径は、ホルダ１３０の閉止状態において、ロッド１０５を前後移動および回転することを許容するように設定されている。そのため、ロッド１０５は、小径当接面１６１ａによって案内され、ロッド１０５の振れが防止されて穴曲がりが抑制される。

【0044】

図３、図６および図７は、ロッド１０５の１本分の穿孔作業が終了して新たなロッドを継ぎ足す場合を示している。
新たなロッドを継ぎ足す場合は、ドリフタ１０２を前進させ、スリーブ１０４が段付面１６１ｃに当接するように位置決めしてから、図７（ｂ）に示すように、油圧シリンダ１５０を伸長してホルダ１３１を閉止状態として大径当接面１６１ｂをスリーブ１０４の外周面と点接触させる。大径当接面１６１ｂによって形成されるＶブロックの内接円の直径は、ホルダ１３０の閉止状態において、スリーブ１０４を把持するように設定されているので、スリーブ１０４は大径当接面１６１ｂによって把持される。

【0045】

この状態でネジ緩めを行い、スリーブ１０４とシャンクロッド１０３を切り離してからドリフタ１０２を後方に退避させ、公知のロッドチェンジャによって新たなロッド１０５を穿孔軸線ＣＬ上に搬送し、シャンクロッド１０３およびスリーブ１０４と螺着する。
セントラライザ装置１１０を開放して、ドリフタ１０２を前進させてビット１０６を着岩させてから、セントラライザ装置１１０を閉止してロッド１０５を案内可能な状態としてからドリフタ１０２を作動させて穿孔作業を再開する。

【0046】

ここで、穿孔作業中は、ビット１０６が破砕帯を通過する等によって穴曲がり発生し易い状況下では、ロッド１０５には、ロッド１０５の軸線が穿孔軸線ＣＬからずれるような外力が作用する場合がある。

【0047】

このとき、本実施形態のセントラライザ装置１１０では、ホルダ１３０は、上述した揺動スライド機構により、ロッド１０５の案内状態を維持しながら変位方向へと追従し、それに伴い、ロッド１０５を穿孔軸線ＣＬへと戻すように復元力が発生する。したがって、本実施形態のセントラライザ装置１１０によれば、片側のホルダ１３０のツース１６０のみの面圧が過剰となって異常摩耗が発生することはなく、ロッド１０５の案内状態は常に安定する。

【0048】

また、穿孔作業中は、ロッド１０５には、ドリフタ１０２の打撃機構によって発生する衝撃力が伝搬されるところ、その衝撃力の一部が、ツース１６０を介してホルダ１３０に伝わる場合が生じる。このとき、ガイド装置１４０は、ホルダスライドガイド（前）１４１とホルダスライドガイド（後）１４４から構成されるが、軸線が穿孔軸線ＣＬと直交するレイアウトを採用するホルダスライドガイド１４１の方がこの衝撃力の影響を受けることになる。

【0049】

これに対し、本実施形態のセントラライザ装置１１０によれば、ガイド装置１４０は、ガイド部１４３が、ガイド部１４６よりも摺動面が大きく設定されているので、ロッド１０５から伝わった衝撃力が作用して摺動力が増大しても許容することが可能である。
また、本実施形態のセントラライザ装置１１０によれば、ガイド装置１４０は、固定部１４２とベースプレート１１２との当接面積を確保しているため、ホルダスライドガイド（前）１４１に、後方から前方へと衝撃力が作用しても応力集中による破損のおそれがない。

【0050】

なお、本実施形態のセントラライザ装置１１０においては、上述した通り、ロッド１０５から伝達される衝撃力の大部分は、ツース１６０およびホルダ１３０を経てホルダスライドガイド（前）１４１で受ける構造となっているところ、ホルダ１３０とクランプアーム１２０の結合箇所は、「すべり回転対偶」なので、ホルダ１３０内を伝搬する衝撃力は、クランプアーム１２０側には殆ど伝わらない。したがって、精密機器である油圧シリンダ１５０が、ドリフタ１０２の衝撃力の影響によって破損することはない。

【0051】

図１２および図１３は、本発明の第２実施形態を示した模式図である。なお、上記第１実施形態の構成と対応する箇所には、同一の符号を付してある。
図１２および図１３に示すように、第２実施形態は、揺動スライド機構の派生型であり、第１実施形態の揺動スライド機構と比較すると、油圧シリンダ１５０がガイド面１５０ｍに沿って軸方向にスライド移動可能とされ、リンクが２節から３節に増えており、部材同士が摺動する「すべり回転対偶」の箇所は、２箇所から４箇所（符号１５１ｓ、１５２ｓ、１２４ｓ、１２４ｓ）に増えている。そのため、第２実施形態の揺動スライド機構は、構成としては複雑化しているものの、第２実施形態においても、第１実施形態同様に、自動調心機能は発揮されるようになっている。

【0052】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明に係るセントラライザ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しなければ、その他の種々の変形や各構成要素を変更することが許容されることは勿論である。

【符号の説明】

【0053】

１００ クローラドリル（穿孔機械）
１０１ ガイドシェル
１０２ ドリフタ
１０３ シャンクロッド（伝達部材）
１０４ スリーブ（伝達部材）
１０５ ロッド（伝達部材）
１０６ ビット（伝達部材）
１０７ ケーシング
１０８ フートパッド
１０９ サクションキャップ
１１０ セントラライザ装置
１１１ ベースフレーム
１１２ ベースプレート（前）
１１２ａ 内径切欠部
１１３ ベースプレート（後）
１１４ フレームメンバー
１１５ 保持プレート
１１５ａ 内径切欠部
１２０ クランプアーム
１２１ アームボディ
１２２ アームスライダ
１２３ スライド面
１２４ 枢軸
１３０ ホルダ
１３１ ホルダボディ
１３２ ツース装着面
１３２ａ 位置決溝
１３３ 前側支持腕
１３３ａ スライド内壁
１３３ｂ アームスライドガイド保持孔（前）
１３４ 後側支持腕
１３４ａ アームスライドガイド保持孔（後）
１３５ アームスライドガイド
１３５ａ ガイド部
１３５ｂ、１３５ｃ 保持部（前）、保持部（後）
１３６ スライド孔
１４０ ガイド装置
１４１ ホルダスライドガイド（前）（前側ガイド）
１４２ 固定部
１４３ ガイド部
１４４ ホルダスライドガイド（後）（後側ガイド）
１４５ 固定部
１４６ ガイド部
１５０ 油圧シリンダ
１５１ ロッドピン
１５２ 油圧シリンダピン
１６０ ツース
１６１ 傾斜面
１６１ａ 小径当接面
１６１ｂ 大径当接面
１６１ｃ 段付面
１６２ ホルダ当接面
１６２ａ 位置決め凸条
１７１ 走行台車
１７２ オペレータキャビン
１７３ 作業ブーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】