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公開番号2021173048
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211101
出願番号2020077488
出願日20200424
発明の名称コア採取装置
出願人株式会社クリステンセン・マイカイ
代理人個人,個人,個人
主分類E21B 25/00 20060101AFI20211004BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】軟岩用と硬岩用とに共用可能であるとともに切り替え作業に要する手間と時間を削減することができるコア採取装置を提供する。
【解決手段】スイベルヘッド11と、外管12と、内管13と、ビット14と、コア取込部15と、を備えたコア採取装置10であって、スイベルヘッド11は、ヘッド本体20と、軸方向に進退可能に支持される支持軸23と、内管13の基端を固定するインナーヘッド26と、支持軸23とインナーヘッド26とを回転自在に接続するベアリング24と、支持軸23を先端側に向かって付勢するスプリング27と、を有し、ヘッド本体20は、支持軸23の基端側を挿通させる挿通孔21bと、挿通孔21bに挿入可能かつ取り外し可能な別体のスリーブ29と、を有している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
駆動手段に接続されて回転駆動される駆動体と、前記駆動体に基端が固定されて先端にビットを有する外管と、前記外管の内部に挿通されて先端にコア取込部を有する内管と、前記駆動体および前記外管に対して前記内管を回転自在に支持するスイベル機構と、を備えたコア採取装置であって、
前記スイベル機構は、
前記駆動体の内部に挿通されて軸方向に進退可能に支持される支持軸と、
前記内管の基端を固定する内管固定部と、
前記支持軸と前記内管固定部とを回転自在に接続する回転接続部と、
前記駆動体に対して前記支持軸を先端側に向かって付勢する付勢手段と、を有し、
前記駆動体は、
前記駆動手段の先端を係合させる係合部と、
前記支持軸の基端側を挿通させる挿通孔と、
前記挿通孔に挿入可能かつ取り外し可能な別体の規制部材と、を有し、
前記挿通孔から前記規制部材が取り外された状態において、前記支持軸が前記付勢手段の付勢力に抗して軸方向の基端側に向かって後退可能となり、
前記駆動手段の先端部と前記支持軸の基端部との間の前記挿通孔に前記規制部材が挿入された状態において、前記規制部材によって前記支持軸の後退が規制される
ことを特徴とするコア採取装置。
続きを表示(約 520 文字)【請求項2】
前記ビットが軟岩用ビットであり、前記コア取込部がシューである場合に、前記挿通孔から前記規制部材が取り外されて前記支持軸が後退可能とされ、
前記ビットが硬岩用ビットであり、前記コア取込部がコアリフターケースおよびコアリフターである場合に、前記挿通孔に前記規制部材が挿入されて前記支持軸の後退が規制される
ことを特徴とする請求項1に記載のコア採取装置。
【請求項3】
前記駆動体の前記係合部は、前記駆動手段の先端の雄ねじと螺合可能な雌ねじで構成され、前記雌ねじの内径は、前記挿通孔の内径よりも大きく形成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のコア採取装置。
【請求項4】
前記規制部材は、前記支持軸の基端部と略同径かつ円筒状に形成されたスリーブで構成される
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のコア採取装置。
【請求項5】
前記駆動体の内部には、前記支持軸の進退移動を許容し、かつ、前記支持軸の回転を規制するキー構造が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のコア採取装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、コア採取装置に関するものである。
続きを表示(約 3,400 文字)【背景技術】
【0002】
従来、ビットを先端に有する外管と、外管の内部に供回りを規制するように設けられた内管とを備え、外管と内管との間には掘削流体を通すための流体通路が設けられた二重管方式のコア採取装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。掘削地層として砂礫や粘土のように軟らかい軟岩層を対象としたコア採取装置は、内管の先端にコア取込手段としてのシューが設けられ、このシューがビットの先端から突出するとともに、掘削地層の硬さに応じて突出寸法がスプリングによって変化するようになっている。また、掘削地層として硬岩を対象としたコア採取装置は、内管の先端にコア取込手段としてのコアリフターケースおよびコアリフターが設けられ、ビットによって切り出した棒状コアが取り込まれるようになっている。
【0003】
従来のコア採取装置の一例を図4、5に基づいて説明する。図4は、従来の軟岩用のコア採取装置100Aを示す断面図であって、このコア採取装置100Aは、ボーリングマシン等によるボーリングロッドの回転駆動軸Rによって回転駆動されるスイベルヘッド101と、スイベルヘッド101のヘッド本体(駆動体)101aに固定される外管(アウターチューブ)102と、スイベルヘッド101のインナーヘッド101bに固定される内管(インナーチューブ)103と、外管102の先端に固定される軟岩掘削用のビット104aと、内管103の先端に取り付けられる軟岩用のコア取込部105aと、を備え、外管102と内管103の間に流体通路106が形成されている。一方、図5は、従来の硬岩用のコア採取装置100Bを示す断面図であって、このコア採取装置100Bは、スイベルヘッド101と、外管102と、内管103と、外管102の先端に固定される硬岩掘削用のビット104bと、内管103の先端に取り付けられる硬岩用のコア取込部105bと、を備える。
【0004】
図4に示す軟岩用のスイベルヘッド101のヘッド本体101aは、回転駆動軸Rが螺合により固定される固定部101cと、上下のカップリング101d,101eおよびヘッドチューブ101fと、を有し、これらが互いに固定されるとともに、下側のカップリング101eに外管102の基端が螺合により固定される。上下のカップリング101d,101eの内部には、軸受け部が設けられており、これらの軸受け部に亘って内管103を支持する支持軸(シャフト)101gが回転自在に設けられている。支持軸101gの先端にはインナーヘッド101bがボルト101hによって固定され、支持軸101gの中間部には拡径部101iが形成され、この拡径部101iがベアリング101jを介して下側のカップリング101eの軸受け部に支持され、支持軸101gの下方への移動が規制されている。支持軸101gの基端部は、上側のカップリング101dの軸受け部に挿入され、この軸受け部の下側にベアリング101kが設けられ、このベアリング101kを介して支持軸101gにばね受け101mが外挿されている。支持軸101gの拡径部101iとばね受け101mとの間には圧縮ばねとしてのスプリング101nが設けられ、このスプリング101nによって支持軸101gが下方に付勢されている。
【0005】
図4に示す軟岩用のコア採取装置100Aにおいて、内管103の先端にはカップリング103aを介してインナーエクステンション103bが固定され、インナーエクステンション103bに軟岩用のコア取込部105aを構成するシュー105cが固定されている。シュー105cは、鋭利な先端面を有する円筒状の部品であり、ビット104aの刃面に対して、20mm程度突出するように取り付けられるとともに、掘削地層の硬さに応じて伸縮する機構となっている。すなわち、軟岩用のコア採取装置100Aでは、スイベルヘッド101のスプリング101nによって支持軸101gが下方に付勢されるとともに、支持軸101gの基端が上側のカップリング101dの軸受け部に挿入されていることから、スプリング101nの付勢力に抗して支持軸101gが上方に移動可能になっており、これにより内管103およびシュー105cが上下移動可能に支持されている。また、支持軸101gがベアリング101j,101kを介して上下のカップリング101d,101eに支持されていることで、内管103を外管102に対して回転自在に支持するスイベル機構が構成され、回転駆動軸Rによってヘッド本体101aおよび外管102が回転される際に、内管103は共回りせず、シュー105cおよびインナーエクステンション103bの内部に掘削したコアを取り込むように構成されている。
【0006】
図5に示す硬岩用のコア採取装置100Bにおいて、内管103の先端のインナーエクステンション103bには、硬岩用のコア取込部105bを構成するコアリフターケース105dが固定され、コアリフターケース105d内にコアリフター105eが設けられている。また、スイベルヘッド101においては、前述のスプリング101nに換えて円筒状のカラー101pが支持軸101gの拡径部101iとばね受け101mとの間に介装されている。すなわち、硬岩用のコア採取装置100Bでは、内管103およびコアリフターケース105dが上下移動不能となるように、カラー101pによって支持軸101gの上方への移動が規制されている。以上のようなコア採取装置100A,100Bは、スイベルヘッド101、外管102および内管103が共用可能に構成され、掘削地層に応じて、ビット104a,104bとコア取込部105a,105bが交換されるとともに、スプリング101nとカラー101pが交換されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2007−231630号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、従来のコア採取装置100A,100Bのように、軟岩用と硬岩用でスイベルヘッド101のスプリング101nとカラー101pを交換する必要がある構造の場合、ヘッド本体101aの固定部101cおよび上側のカップリング101dをヘッドチューブ101fから取り外すとともに、ベアリング101kおよびばね受け101mを支持軸101gから取り外してから、スプリング101nとカラー101pを交換し、各部を再度組み立てる作業が必要になり、交換作業に多大な手間と時間を要するという問題がある。
【0009】
本発明は、軟岩用と硬岩用とに共用可能であるとともに切り替え作業に要する手間と時間を削減することができるコア採取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】
【0010】
本発明のコア採取装置は、駆動手段に接続されて回転駆動される駆動体と、前記駆動体に基端が固定されて先端にビットを有する外管と、前記外管の内部に挿通されて先端にコア取込部を有する内管と、前記駆動体および前記外管に対して前記内管を回転自在に支持するスイベル機構と、を備えたコア採取装置であって、前記スイベル機構は、前記駆動体の内部に挿通されて軸方向に進退可能に支持される支持軸と、前記内管の基端を固定する内管固定部と、前記支持軸と前記内管固定部とを回転自在に接続する回転接続部と、前記駆動体に対して前記支持軸を先端側に向かって付勢する付勢手段と、を有し、前記駆動体は、前記駆動手段の先端を係合させる係合部と、前記支持軸の基端側を挿通させる挿通孔と、前記挿通孔に挿入可能かつ取り外し可能な別体の規制部材と、を有し、前記挿通孔から前記規制部材が取り外された状態において、前記支持軸が前記付勢手段の付勢力に抗して軸方向の基端側に向かって後退可能となり、前記駆動手段の先端部と前記支持軸の基端部との間の前記挿通孔に前記規制部材が挿入された状態において、前記規制部材によって前記支持軸の後退が規制されることを特徴とする。
(【0011】以降は省略されています)

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