特許 7006972 ロッドハンドリング装置

(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】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-01-24

(54)【発明の名称】ロッドハンドリング装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 19/08 20060101AFI20220117BHJP

   E21B 19/086 20060101ALI20220117BHJP

【ＦＩ】

E21B19/08

E21B19/086

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020045548

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021147777

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2021-10-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000168506

【氏名又は名称】鉱研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】生田 正治

(72)【発明者】

【氏名】木村 敦志

(72)【発明者】

【氏名】田島 史郷

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特開平６－２３５２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２８４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－３０２４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－３１５７９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １９／０８

Ｅ２１Ｂ １９／０８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボーリング装置にボーリングロッドを供給及び回収するロッドハンドリング装置であって、
前記ボーリングロッドの複数本を積み重ね状態で搭載したロッドコンテナが着脱可能に取り付けられる旋回動作可能及び自走動作可能な本体部と、
前記本体部に上下方向への伸縮可能に立設された伸縮マストと、
前記伸縮マストに対する傾斜角度が変更可能に伸縮マストに支持され、スライド動作することにより長さが変化可能となっているスライドアームと、
上下方向へのチルト動作と、旋回動作と、軸回りのスイング動作が可能となって前記スライドアームの先端部に取り付けられ、前記ボーリングロッドの把持及び解放を行なうロッド把持部材と、を備えていることを特徴とするロッドハンドリング装置。

【請求項2】

前記ロッドコンテナを着脱可能に支持するコンテナ架台が前記本体部に取り付けられており、前記コンテナ架台は前記本体部に対する起伏動作が可能となっていることを特徴とする請求項１記載のロッドハンドリング装置。

【請求項3】

前記本体部に弾性的に当接する弾性部材が前記コンテナ架台における前記本体部側の端部に取り付けられ、前記ロッド把持部材によるボーリングロッドの把持動作の負荷が緩和可能となっていることを特徴とする請求項２記載のロッドハンドリング装置。

【請求項4】

前記ロッド把持部材は、前記ボーリングロッドを３点支持で把持する把持ブロックを横並び状に少なくとも２つ備えていることを特徴とする請求項１記載のロッドハンドリング装置。

【請求項5】

前記横並び状の把持ブロックは、一方が前記ボーリングロッドのインナーロッドの把持が可能で、他方がボーリングロッドのアウターロッドの把持が可能となっていることを特徴とする請求項４記載のロッドハンドリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボーリング装置に対してボーリングロッドを供給したり、回収するために用いるロッドハンドリグ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ボーリングロッドをボーリング装置へ供給するロッドハンドリング装置として、特許文献１及び特許文献２に記載された構造が従来より公知である。
特許文献１には、ボーリングロッドの複数をロッドコンテナに立設させてループ状移動路を移動させ、このボーリングロッドをロッドハンドラが取り出し、ボーリング装置に移動して供給する構造が記載されている。
特許文献２には、ボーリングロッドを立設させたターンプレートがループ状移動路に沿って移動するロッドコンテナと、ロッドコンテナ上のボーリングロッドを把持して移動し、ボーリング装置のドリルヘッドに供給するグリッパーとを有する構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平５－３０２４８８号公報

【文献】特許第６５０１８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のロッドハンドリング装置では、ボーリングロッドをロッドコンテナに立設させた状態とし、立設したボーリングロッドを取り出してボーリング装置に供給する構造であるため、ボーリングロッドを立設させる必要があり、そのための支持構造が必要であるばかりでなく立設させた状態で移動させる構造が必要となっており、ロッドハンドリング装置の全体が複雑な構造となる問題がある。しかも、ボーリングロッドを立設させることなく横置きに積み重ねた状態では、取り出すことができないため、不便となっている。

【0005】

従来のロッドハンドリング装置では、ボーリングロッドを立設した状態のままでボーリング装置に供給する構造であるため、ボーリング装置もそのガイドセルが垂直となった状態でボーリングロッドを受け取る必要がある。このためボーリングロッドの受け渡し姿勢が限定され、例えば、傾斜した状態や水平の状態でのボーリングロッドの供給ができない問題がある。従って地盤の状況に応じて角度変更及び高さ変更しながらボーリングロッドを供給することができないものとなっている。

【0006】

従来のロッドハンドリング装置では、ボーリングロッドが単管だけ、あるいは二重管だけに限定されるものであり、単管、二重管の双方のロッドハンドリングができない不便さがある。

【0007】

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、横置きのボーリングロッドをボーリング装置に供給することができ、しかもボーリングロッドを傾斜状態や水平状態でもボーリング装置に供給することができ、単管、二重管を問わず取り扱いすることが可能なロッドハンドリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のロッドハンドリング装置は、ボーリング装置にボーリングロッドを供給及び回収するロッドハンドリング装置であって、前記ボーリングロッドの複数本を積み重ね状態で搭載したロッドコンテナが着脱可能に取り付けられる旋回動作可能及び自走動作可能な本体部と、前記本体部に上下方向への伸縮可能に立設された伸縮マストと、前記伸縮マストに対する傾斜角度が変更可能に伸縮マストに支持され、スライド動作することにより長さが変化可能となっているスライドアームと、上下方向へのチルト動作と、旋回動作と、軸回りのスイング動作が可能となって前記スライドアームの先端部に取り付けられ、前記ボーリングロッドの把持及び解放を行なうロッド把持部材と、を備えていることを特徴とする。

【0009】

本発明では、前記ロッドコンテナを着脱可能に支持するコンテナ架台が前記本体部に取り付けられており、前記コンテナ架台は前記本体部に対する起伏動作が可能となっていることを特徴とする。
また、前記本体部に弾性的に当接する弾性部材が前記コンテナ架台における前記本体部側の端部に取り付けられ、前記ロッド把持部材によるボーリングロッドの把持動作の負荷が緩和可能となっていることを特徴とする。
また、前記ロッド把持部材は、前記ボーリングロッドを３点支持で把持する把持ブロックを横並び状に少なくとも２つ備えていることを特徴とする。
また、前記横並び状の把持ブロックは、一方が前記ボーリングロッドのインナーロッドの把持が可能で、他方がボーリングロッドのアウターロッドの把持が可能となっていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、横置きのボーリングロッドをボーリング装置に供給することができ、ボーリングロッドを傾斜状態や水平状態でもボーリング装置に供給することができ、単管、二重管を問わず取り扱いすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ボーリング装置に対し前側に設置されたロッドハンドリング装置からボーリングロッドを供給する状態を示す側面図である。

【図2】ボーリング装置に対し横側からのボーリングロッドの供給状態、回収状態を示す側面図である。

【図3】ボーリングロッドを後部のロッドコンテナから取り出し旋回した状態を示す側面図である。

【図4】ロッドハンドリング装置が備える各部材の動作を示す側面図である。

【図5】コンテナ架台の傾斜動作を示す側面図である。

【図6】コンテナ架台の水平状態を示す側面図である。

【図7】ロッドハンドリング装置の主要部分を示す側面図である。

【図8】コンテナ架台の取り付け構造を示す側面図である。

【図9】２重管を外した時のアウターロッドにインナーロッドを格納する状態を示す側面図である。

【図10】２重管からなるボーリングロッドの把持状態を示す側面図である。

【図11】ロッド把持部材の全体を示す側面図である。

【図12】ボーリングロッドを把持した状態のロッド把持部材の正面図である。

【図13】把持ブロックのスイング動作を示す正面図である。

【図14】把持ブロックによるボーリングロッドの把持動作を示す正面図である。

【図15】把持ブロックがボーリングロッドを掴む状態を示す正面図である

【図16】把持ブロックが大径のボーリングロッドを掴む状態を示す正面図である。

【図17】把持ブロックが小径のボーリングロッドを掴む状態を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１～図１７を参照して本発明の一実施形態のロッドハンドリング装置１を説明する。

【0013】

ロッドハンドリング装置１は掘削を行うボーリング装置１００に対してボーリングロッド２を供給及び回収する装置である。
ボーリング装置１００は図１及び図２に示すように、クローラ１１１によって走行する装置本体１１０と、装置本体１１０に伸縮駆動可能に設けられた複数のシリンダアーム１２０と、シリンダアーム１２０の先端部に取り付けられたガイドセル１３０とを備えている。ガイドセル１３０はシリンダアーム１２０の伸縮駆動によって垂直状態から水平状態の間で角度調整が行われる。従って、図示例ではガイドセル１３０が斜めとなっているが、掘削条件に応じて適宜、ガイドセル１３０の傾き姿勢を調整することができる。

【0014】

ガイドセル１３０には、給進機構１５０が取り付けられ、給進機構１５０にドリルヘッド１４０が連結されている。給進機構１５０が駆動することによりドリルヘッド１４０がガイドセル１３０の長さ方向に沿って移動する。ドリルヘッド１４０には、ボーリングロッド２が着脱可能に取り付けられており、ドリルヘッド１４０が駆動することによりボーリングロッド２による掘削が行われる。また、先行したボーリングロッド２を地盤から引き抜く動作も行われる。

【0015】

図１～図４に示すように、ロッドハンドリング装置１は、本体部３と、伸縮マスト４と、スライドアーム５と、ロッド把持部材６とを備えている。

【0016】

本体部３は、クローラ１１が取り付けられたベース（図示省略）上に旋回動作可能に取り付けられており、全体が自走動作可能及び旋回動作可能となっている。本体部３が旋回動作可能となっていることにより、本体部３はその前面がボーリング装置１００側に臨む姿勢（図１、図３、図４）、ボーリング装置１００との反対側に臨む姿勢（図７）及びこれらの中間に臨む姿勢（図２）に変化することができる。
伸縮マスト４はこの本体部３に取り付けられる。また、本体部３には、ロッドコンテナ７が着脱可能に取り付けられる。

【0017】

伸縮マスト４は垂直方向を向くように本体部３に立設されている。伸縮マスト４は内部にマストシリンダ１２を備えており、マストシリンダ１２が作動することにより上下方向に伸縮するようになっている。この上下動作によりスライドアーム５の高さ位置を変更することができる。

【0018】

スライドアーム５は伸縮マスト４の上端部に取り付けられるものであり、伸縮マスト４の上端部にヒンジピン１３を介して回動可能に支持される。スライドアーム５及び伸縮マスト４には、傾斜シリンダ１４が掛け渡されており、傾斜シリンダ１４が伸縮動作することにより、スライドアーム５の伸縮マスト４に対する傾斜角度が変更される。これによりスライドアーム５は図４に示す水平状態だけなく、図３に示す下方傾斜状態、図９に示す上方傾斜状態に姿勢変更することができる。
スライドアーム５の内部には、伸縮シリンダ１５が配置されており、伸縮シリンダが伸縮することによりスライドアーム５がスライド動作して同アームの長さが変更される。
以上のスライドアーム５の一方側の端部には、ロッド把持部材６が取り付けられている。

【0019】

ロッド把持部材６は図７及び図９に示すように、上端部に連結フレーム２０を備え、この連結フレーム２０がスライドアーム５の先端部の連結ブラケット１６に連結される。連結フレーム２０と連結ブラケット１６とには屈曲動作可能なチルトレバー２１が掛け渡されており、このチルトレバー２１にスライドアーム内のチルトシリンダ２２が連結されている。従って、チルトシリンダ２２が伸縮動作することによりロッド把持部材６の全体は図４の矢印Ｅで示すようにスライドアーム５に対してチルト動作する。

【0020】

ロッド把持部材６は図１１及び図１２に示すように、スイング用シリンダ２３、把持用シリンダ３２、旋回用モータ２７を制御する電磁弁ユニット２４が連結フレーム２０の内部に配置されている。この連結フレーム２０には、スイング用シリンダ２３が横並び位置に固定されている。スイング用シリンダ２３の先端には、支持プレート２５が連結されている。支持プレート２５はヒンジピン２６を介して連結フレーム２０にスイング可能に取り付けられている。この構造では、スイング用シリンダ２３が伸縮すると、支持プレート２５はヒンジピン２６を中心に正逆回転する。これによりロッド把持部材６の全体は図１３の矢印Ｆで示すようにスライドアーム５に対してスイング動作する。このスイング動作はヒンジピン２６の軸回りに行われ、例えば、４５°の範囲内のスイング動作で調整される。なお、把持用シリンダ３２への油は電磁弁ユニット２４から回転ジョイント３９（図１２、図１３参照）を介して供給される。

【0021】

図１１に示すように、ロッド把持部材６は横並び状で配置された２つの把持ブロック２８、２９を有している。２つの把持ブロック２８，２９は取付プレート３０から垂下しており、この取付プレート３０と支持プレート２５との間に油圧で作動する旋回用モータ２７が配置されている。旋回用モータ２７が作動すると、取付プレート３０が旋回用モータ２７により旋回し、この旋回により２つの把持ブロック２８、２９は図４の矢印Ｇで示すようにスライドアーム５に対して旋回動作する。

【0022】

以上の構造では、ロッド把持部材６はスライドアーム５に対して上下方向のチルト動作と、旋回動作と、軸回りのスイング動作とが可能となっているため、ボーリングロッド２に合わせた姿勢の変更が容易となり、ロッド把持部材６によるボーリングロッド２の把持が容易となる。

【0023】

横並び状の２つの把持ブロック２８、２９は、取付プレート３０から垂下した一対の支持プレート３１に取り付けられている。２つの把持ブロック２８、２９は同一の構造となっており、一方の把持ブロック２９について説明する。
把持ブロック２９は、図１１、図１２及び図１６、図１７に示すように、上下方向に沿って支持プレート３１に取り付けられた把持用シリンダ３２と、把持用シリンダ３２のシリンダロッド３２ａに取り付けられたスライドブロック３３と、スライドブロック３３の左右両側に連結ピン３４を介して連結された２つの可動アーム３５と、それぞれの可動アーム３５の下部の可動ピン３６を介して連結された２つの把持爪３７とを有している。把持爪３７は固定ピン３８によって支持プレート３１に回動可能に取り付けられている。

【0024】

以上の把持ブロック２８、２９は、スライドブロック３３と、２つの把持爪３７とによってボーリングロッド２を把持するものであり、ボーリングロッド２は３点支持によって把持される。

【0025】

次に、ロッド把持部材６によるボーリングロッド２の把持を説明する。
ロッド把持装置６を下降させてロッドコンテナ７に載置されているボーリングロッド２の間に開放状態の把持爪３７を差し込み、図１５に示すように一のボーリングロッド２を掴む。この状態で把持用シリンダ３２を伸長し、スライドブロック３３の下降と共に可動アーム３５を下降させて可動ピン３６を押す。これにより図１４に示すように固定ピン３８を中心に２つの把持爪３７がボーリングロッド２の方向に移動し、ボーリングロッド２を持ち上げてセンター側に引き寄せる。この引き寄せによりスライドブロック３３と左右の把持爪３７とによってボーリングロッド２がほぼ中央に位置決めされる。さらに把持爪３７が閉じることにより、ボーリングロッド２が浮き上がって確実にセンタリングされながら把持される。ボーリングロッド２の把持は３点支持のため、ボーリングロッド２の潰れを防止することができる。この構造では、ボーリングロッド２のロッド径が異なっていても、図１６、図１７に示すようにほぼ中央に位置決めしたボーリングロッド２の把持が可能となる。

【0026】

この形態におけるロッド把持部材６は、把持ブロック２８、２９を横並び状に２つ設けることにより、ボーリングロッド２が２重管であっても、その把持が可能となっている。図１０はアウターロッド２ａの内部にインナーロッド２ｂが挿入された２重管からなるボーリングロッド２の把持を示し、一方の把持ブロック２８がアウターロッド２ａを把持し、他方の把持ブロック２９がインナーロッド２ｂを把持する。これにより単管だけでなく、２重管の把持も可能となり適用範囲を広げることができる。なお、把持ブロックは２つだけなく、３つ以上設けることも可能である。

【0027】

次に、本体部３に着脱可能となっているロッドコンテナ７について説明する。
図１、図３、図４、図７、図９に示すように、本体部３には、コンテナ架台４０が設けられており、このコンテナ架台４０上にロッドコンテナ７が載置可能となっている。
ロッドコンテナ７は複数のボーリングロッド２を積み重ね状態で搭載するものであり、複数のボーリングロッド２の搭載状態でコンテナ架台４０に着脱可能に載置される。このように複数のボーリングロッド２を搭載したロッドコンテナ７を載置することにより、ボーリング装置１００に対するボーリングロッド２の補充を迅速に行うことができる。又、掘削に使用した先行のボーリングロッド２をボーリング装置１００から取り外してロッドコンテナ７に回収することもできる。

【0028】

コンテナ架台４０は、ロッドコンテナ７が載置される載置台４１と、載置台４１を本体部３に取り付けるための取付アーム４２とによって形成されている。本体部３には、コンテナ架台４０を着脱可能に取り付けるための取付ブラケット４４が設けられている。取付ブラケット４４は取付ピン４５を有しており、この取付ピン４５に取付アーム４２を係止することによりコンテナ架台４０が片持ち支持で本体部３に取り付けられる。

【0029】

図５、図６、図９に示すように、取付ブラケット４４には立ち上げ用シリンダ４６が設けられている。この立ち上げ用シリンダ４６を伸長作動させることによりコンテナ架台４０が傾斜状に立ち上げられる（図５）。また、立ち上げ用シリンダ４６を短縮動作させることによりコンテナ架台４０を水平状態に戻すことができる（図６）。従って、コンテナ架台４０は本体部３に対する起伏動作が可能となっており、ロッドコンテナ７からのボーリングロッド２の取り出しやロッドコンテナ７へのボーリングロッド２の回収の際の姿勢を任意に変更することができ、これらの作業を容易に行うことができる。

【0030】

図８に示すように、この実施形態においては、コンテナ架台４０の載置台４１における取付ブラケット４４側の端部に弾性部材４３が取り付けられ、この弾性部材４３が取付ブラケット４４に当接している。このような構造では、ロッド把持部材６によってロッドコンテナ７からボーリングロッド２を取り出す際の押し付けによる負荷が作用しても、弾性部材４３が負荷を減衰させるため、負荷を緩和することができる。

【0031】

この実施形態のロッドハンドリング装置１は、本体部３が旋回動作及び自走可能で、本体部３に取り付けられた伸縮マスト４が伸縮可能で、スライドアーム５が長さ変化可能で、ロッド把持部材６がチルト動作、旋回動作及び軸回りのスイング動作が可能となっている。このような構造とすることにより、以下の優れた点を有している。
（１）地盤の状況に応じて角度変更及び高さ変更しながらボーリング装置１００に対するボーリングロッド２の供給及び回収を行うことができ、ボーリング装置１００に対するボーリングロッド２の着脱の作業性が向上する。しかもボーリングロッドを横置きの積み重ね状態で供給できるため、簡単な構造とすることができる。
（２）複数のボーリングロッド２を搭載した状態でボーリング装置１００に対する移動ができるため、施工現場へのボーリングロッド２の搬送を迅速に行うことができ、省力化も可能となる。
（３）ボーリングロッド２が単管であっても、二重管であっても確実に把持できるため、ボーリングロッドに対する適用範囲を大きくすることができる。

【符号の説明】

【0032】

１ ロッドハンドリング装置
２ ボーリングロッド
３ 本体部
４ 伸縮マスト
５ スライドアーム
６ ロッド把持部材
７ ロッドコンテナ
１２ マストシリンダ
１３ ヒンジピン
１４ 傾斜シリンダ
１５ 伸縮シリンダ
２１ チルトレバー
２２ チルトシリンダ
２３ スイング用シリンダ
２６ ヒンジピン
２７ 旋回用モータ
２８ ２９ 把持ブロック
３２ 把持用シリンダ
３３ スライドブロック
３７ 把持爪
３９ 回転ジョイント
４０ コンテナ架台
４３ 弾性部材
４６ 立ち上げ用シリンダ
１００ ボーリング装置
１４０ ドリルヘッド

【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】

【図16】

【図17】