JP2007077579A

JP2007077579A - Rotary driving type drilling apparatus

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Publication number: JP2007077579A
Application number: JP2005263030A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Maeda; 和徳前田; Takaaki Kato; 貴章加藤; Takeo Ikeda; 武穂池田
Original assignee: Okabe Co Ltd; Nippon Steel and Sumikin Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd; Okabe Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary driving type drilling apparatus which can quickly switch the reciprocative motion of a piston hammer arranged on a rear side of a cylinder, by employing a simple structure, and can ease an impact force accompanying the switching of the reciprocative motion, to thereby protect the apparatus from being damaged. <P>SOLUTION: According to the rotary driving type drilling apparatus which is composed such that a driving force is applied to a drill bit 4 by a down-the-hole hammer, the cylinder 2 has a cushion camber 30 formed on a rear end thereof, which is sealed when an external peripheral portion of the piston hammer 1 makes sliding contact with the same, and a diameter-expanded portion 29 formed in front of the cushion camber, which defines a communication gap in cooperation with the external peripheral portion of the piston hammer 1. Thus when the piston hammer 1 recedes, pressurized air is delivered via the communication gap formed between the diameter-expanded portion 29 and the external peripheral portion of the piston hammer 1, to the rear of the piston hammer 1, and further while the pressurized air is confined in the cushion chamber 30 to increase the pressure in the cushion chamber 30, the reciprocative motion of the piston hammer 1 is switched. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、進退可能に構成された削孔ビットに対してダウンザホールハンマにより打撃力を付与するように構成した回転打撃式の削孔装置に関する。 The present invention relates to a rotary percussion drilling device configured to apply a striking force by a down-the-hole hammer to a drilling bit configured to be able to advance and retreat.

この種の削孔ビットに対して回転力と打撃力を付与して掘削を行う回転打撃式の削孔装置における打撃力の付与の仕方は、トップハンマ方式とダウンザホールハンマ方式に大別される。後者のダウンザホールハンマ方式は、先端の削孔ビットを直接的に打撃することから、掘削性能が高く、大深度削孔にも有効である。ところで、このダウンザホールハンマ方式を採用する回転打撃式削孔装置において、ピストンハンマ作動用の流体通路を合理的に配置することによりシリンダの外径の縮小を試みた従来技術が開示されている（特許文献１）。しかしながら、この従来技術は、流体通路の設置スペースが狭く、充分な通路面積を確保しにくいだけでなく、ピストンハンマの後方部における進退動作の切替えがそれらの流体通路の切替えにより行われるため、大きな質量からなるピストンハンマの慣性力を吸収して素早い切替え動作を実現するには技術的な困難が伴った。延いては、そのピストンハンマの後方部における進退切替え動作に関する制約が削孔径の縮小化の障害になるという技術的問題があった。
特開平６−７３９７１号公報 The manner of applying the striking force in the rotary percussion drilling device that performs excavation by imparting rotational force and striking force to this type of perforation bit is broadly divided into a top hammer method and a down-the-hole hammer method. The latter down-the-hole hammer method directly hits the drill bit at the tip, and therefore has high excavation performance and is effective for deep drilling. By the way, in the rotary percussion drilling device adopting this down-the-hole hammer method, there has been disclosed a prior art which attempts to reduce the outer diameter of the cylinder by rationally arranging the fluid passage for operating the piston hammer (patent) Reference 1). However, this conventional technique not only has a small installation space for the fluid passage and it is difficult to ensure a sufficient passage area, but also the forward / backward movement switching at the rear part of the piston hammer is performed by switching these fluid passages. It was technically difficult to realize the quick switching operation by absorbing the inertia force of the piston hammer consisting of mass. As a result, there has been a technical problem that the restriction on the forward / backward switching operation at the rear part of the piston hammer becomes an obstacle to the reduction of the hole diameter.
JP-A-6-73971

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、簡単な構成より、シリンダの後方部におけるピストンハンマの進退動作の切替えを素早く行うことができ、しかもその切替え時に伴う衝撃力を緩和して装置に対する損傷を防ぐことが可能な回転打撃式削孔装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been developed in view of the above-described conventional technical situation. With a simple configuration, the piston hammer can be quickly moved back and forth in the rear portion of the cylinder, and at the time of the switching. It is an object of the present invention to provide a rotary percussion drilling device capable of reducing impact force and preventing damage to the device.

前記課題を解決するため、本発明では、削孔ビットに対してダウンザホールハンマにより打撃力を付与するように構成した回転打撃式削孔装置において、シリンダの後端部にピストンハンマの外周部が摺接することにより密閉されるクッション室を設けるとともに、そのクッション室の手前に前記ピストンハンマの外周部との間に流通間隙が形成される拡径部を設け、ピストンハンマの後退時に、前記拡径部と該ピストンハンマの外周部との間に形成される前記流通間隙を介して加圧エアをピストンハンマの後部へ流通させ、更にその加圧エアを前記クッション室に閉込めて増圧しながらピストンハンマの進退動作を切替えるという技術手段を採用した。 In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, in a rotary impact type drilling device configured to apply an impact force to a drill bit by a down-the-hole hammer, an outer peripheral portion of a piston hammer slides on a rear end portion of a cylinder. A cushion chamber that is hermetically sealed by contact is provided, and an enlarged diameter portion is formed in front of the cushion chamber so that a flow gap is formed between the outer periphery of the piston hammer. The pressurized air is circulated to the rear part of the piston hammer through the flow gap formed between the outer periphery of the piston hammer and the piston hammer while the pressurized air is confined in the cushion chamber to increase the pressure. Adopted the technical means of switching the forward and backward movement of.

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）ピストンハンマの進退切替え動作においては、前記拡径部とピストンハンマの外周部との間に形成される流通間隙を介して加圧エアがピストンハンマの後部へ流通し、更にその加圧エアがクッション室に閉込められて増圧されるように構成したので、ピストンハンマの前進動作への切替えに必要な高圧エアの形成にかかる所要時間を大幅に縮小できることから、素早い切替え動作が得られ、掘削性能の向上にもきわめて有効である。
（２）ピストンハンマの前進動作への切替えに必要な高圧エアの形成にかかる所要時間が大幅に縮小されるに拘らず、その動作方向の切替え時に作用する衝撃力は前記クッション室による緩衝作用により効果的に減衰されることから、装置に対する損傷を効果的に防ぐことが可能である。
（３）さらに、前記切替え動作後のピストンハンマの前進時においては、その切替え直後に前記拡径部とピストンハンマの外周部との間に形成される流通間隙を介して加圧エアがピストンハンマの後部のリアチャンバに流入し、リアチャンバ内の内圧が急増してピストンハンマの前進動作を加速することから、立上がりのよい切替え動作が得られる。
（４）以上のように、シリンダの後端部にピストンハンマの外周部が摺接し得るクッション室を設けるとともに、そのクッション室の手前にピストンハンマの外周部との間に流通間隙が形成される拡径部を設けるという、シリンダの外径に対する影響の少ない簡単な構成によって素早い切替え動作や緩衝作用が得られるので、ダウンザホールハンマ回転打撃式削孔装置を小口径用として適用する上できわめて有効である。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) In the forward / backward switching operation of the piston hammer, pressurized air flows to the rear part of the piston hammer through a flow gap formed between the enlarged diameter portion and the outer peripheral portion of the piston hammer, and the pressurization is further performed. Since the air is confined in the cushion chamber and the pressure is increased, the time required to form the high-pressure air required for switching to the forward movement of the piston hammer can be greatly reduced, resulting in quick switching operation. It is also extremely effective for improving excavation performance.
(2) Although the time required for forming the high-pressure air necessary for switching to the forward movement of the piston hammer is greatly reduced, the impact force acting when switching the operation direction is due to the buffering action by the cushion chamber. Since it is effectively attenuated, it is possible to effectively prevent damage to the device.
(3) Further, when the piston hammer moves forward after the switching operation, the pressurized air is supplied to the piston hammer through a flow gap formed between the enlarged diameter portion and the outer periphery of the piston hammer immediately after the switching. Since it flows into the rear chamber at the rear and the internal pressure in the rear chamber suddenly increases to accelerate the forward movement of the piston hammer, a switching operation with a good rise is obtained.
(4) As described above, a cushion chamber in which the outer periphery of the piston hammer can be slidably contacted is provided at the rear end portion of the cylinder, and a flow gap is formed between the outer periphery of the piston hammer in front of the cushion chamber. A quick changeover operation and buffering action can be obtained by a simple configuration with little influence on the outer diameter of the cylinder by providing an enlarged diameter part, so it is extremely effective in applying the down-the-hole hammer rotary hammering type drilling device for small bores. is there.

本発明は小口径用の回転打撃式削孔装置としてきわめて有効であるが、種々の口径用としても適用が可能である。また、単体の削孔ビットを使用する単管削孔装置としても、インナービットとその外周部に配設されたアウタービットを使用する二重管削孔装置としても適用が可能である。要は、削孔ビットに対してダウンザホールハンマにより打撃力を付与するように構成した回転打撃式削孔装置であれば、シリンダやピストンハンマの径如何や、削孔ビットの形態如何に関わらず、広く適用することが可能である。 The present invention is extremely effective as a rotary impact drilling device for small calibers, but can also be applied to various calibers. Further, the present invention can also be applied as a single pipe drilling apparatus using a single drilling bit, or as a double pipe drilling apparatus using an inner bit and an outer bit disposed on the outer periphery thereof. In short, if it is a rotary percussion drilling device that is configured to apply a striking force to the drill bit by down-the-hole hammer, regardless of the diameter of the cylinder or piston hammer, regardless of the form of the drill bit, It can be widely applied.

図１は本発明の一実施例の要部を示した縦断面図である。図中１はピストンハンマで、シリンダ２の内部に摺動可能に嵌装されている。シリンダ２の先端部には、そのシリンダ２の端部に螺着された案内支持部材３を介して削孔ビット４が進退可能に嵌装されており、該削孔ビット４の後端部をピストンハンマ１により打撃することにより打撃力が伝達されるように構成されている。削孔ビット４の先端部には複数個の削孔用チップ５が備えられており、内部にはエア流通用の内部流通路６が形成されている。この内部流通路６の上流側はバルブ細管７を介してピストンハンマ１の内部に形成された内部流通路８に対して嵌入・脱離可能に構成され、下流側は流出孔９を介して外部に連通されている。また、削孔ビット４は案内支持部材３の内面との間に形成されたスプライン結合によって前後方向のみ摺動可能に案内され、シリンダ２の回転動作によって共に回転するように構成されている。削孔ビット４の後部外周面には、凹部１０が形成されており、シリンダ２側に固定された係止部材１１との係合によって削孔ビット４のストロークが規制されるように構成されている。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an essential part of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a piston hammer which is slidably fitted in the cylinder 2. A drill bit 4 is fitted to the tip of the cylinder 2 through a guide support member 3 screwed to the end of the cylinder 2 so as to be able to advance and retract. The striking force is transmitted by striking with the piston hammer 1. A plurality of drilling tips 5 are provided at the tip of the drilling bit 4, and an internal flow passage 6 for air circulation is formed inside. The upstream side of the internal flow path 6 is configured to be able to be inserted into and removed from the internal flow path 8 formed inside the piston hammer 1 via a valve thin tube 7, and the downstream side is externally connected via an outflow hole 9. It is communicated to. The drill bit 4 is guided so as to be slidable only in the front-rear direction by a spline connection formed between the inner surface of the guide support member 3 and is configured to rotate together by the rotation operation of the cylinder 2. A recess 10 is formed on the outer peripheral surface of the rear portion of the drill bit 4, and the stroke of the drill bit 4 is restricted by engagement with a locking member 11 fixed to the cylinder 2 side. Yes.

前記ピストンハンマ１は、中央部の小径部１２と両側の大径部１３，１４から構成され、前方の大径部１３をシリンダ２の内面に摺接するとともに、後方の大径部１４をシリンダ２の後端部に螺入された給気管１５の連結部１６の内面に摺接することにより、ピストンハンマ１を両側で軸線方向に進退可能に支持している。給気管１５からは加圧エアが供給され、バルブシート１７に接離可能に配設された逆止弁１８を介してバルブ室１９に流入した後、シリンダ２と給気管１５の連結部１６との間に形成された連通路２０を経て給気口２１から給気されるように構成している。なお、逆止弁１８の背圧側にはバネ材２２が配設されるとともに、バルブ細管２３が一体的に形成されており、ピストンハンマ１の内部流通路８に対して嵌入・脱離可能に構成されている。 The piston hammer 1 is composed of a small-diameter portion 12 at the center and large-diameter portions 13 and 14 on both sides, and the front large-diameter portion 13 is in sliding contact with the inner surface of the cylinder 2 and the rear large-diameter portion 14 is connected to the cylinder 2. By slidingly contacting the inner surface of the connecting portion 16 of the air supply pipe 15 screwed into the rear end portion, the piston hammer 1 is supported so as to advance and retreat in the axial direction on both sides. Pressurized air is supplied from the air supply pipe 15 and flows into the valve chamber 19 through a check valve 18 that is detachably arranged on the valve seat 17, and then the connecting portion 16 between the cylinder 2 and the air supply pipe 15 The air is supplied from the air supply port 21 through the communication passage 20 formed between the two. A spring material 22 is disposed on the back pressure side of the check valve 18 and a valve thin tube 23 is integrally formed so that it can be inserted into and removed from the internal flow passage 8 of the piston hammer 1. It is configured.

次に、加圧エアの流れと共にピストンハンマ１の打撃動作に関して説明する。しかして、図１に示した削孔ビット４の前進状態から地盤からの反力によって、図２のように削孔ビット４がシリンダ２に対して相対的に後退（図において上動）した場合には、前記給気口２１からピストンハンマ１の小径部１２の周囲のシリンダ２との間隙２４へ加圧エアが流入し、さらにピストンハンマ１の大径部１３の外周面の後半部に形成された縦溝２５及びシリンダ２の内周面に形成された凹部２６を経てピストンハンマ１と削孔ビット４の後端部との間に流入し、図３に示したようにフロントチャンバ２７を拡大しながらピストンハンマ１を後退させることになる。本実施例では、図１に示したように、前記凹部２６は、前進状態の削孔ビット４の後端部から離れた位置まで形成し、その凹部２６が形成されていない部分をクッション室として構成している。これにより、後述のように、軟弱な地盤の掘削時における装置の損傷を軽減することが可能である。 Next, the striking operation of the piston hammer 1 together with the flow of pressurized air will be described. Thus, when the drilling bit 4 is moved backward relative to the cylinder 2 as shown in FIG. 2 due to the reaction force from the ground from the advanced state of the drilling bit 4 shown in FIG. The pressurized air flows into the gap 24 between the air supply port 21 and the cylinder 2 around the small-diameter portion 12 of the piston hammer 1, and is formed in the rear half of the outer peripheral surface of the large-diameter portion 13 of the piston hammer 1. 3 flows into the space between the piston hammer 1 and the rear end portion of the drill bit 4 through the vertical groove 25 and the recess 26 formed in the inner peripheral surface of the cylinder 2, and the front chamber 27 is moved as shown in FIG. The piston hammer 1 is moved backward while expanding. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the concave portion 26 is formed to a position away from the rear end portion of the forward drilling bit 4, and a portion where the concave portion 26 is not formed is used as a cushion chamber. It is composed. Thereby, as will be described later, it is possible to reduce damage to the apparatus during excavation of soft ground.

しかして、上述のように、図２においてピストンハンマ１と削孔ビット４の後端部との間に加圧エアが供給されると、図３に示したようにフロントチャンバ２７が拡大し、ピストンハンマ１が後退する。この図２から図３へのピストンハンマ１の後退動作においては、ピストンハンマ１の後方のリアチャンバ２８がピストンハンマ１の内部流通路８、削孔ビット４の内部流通路６及び流出孔９を介して外部へ開放されているので、ピストンハンマ１はスムーズに後退する。そして、やがて図示のように縦溝２５が凹部２６から外れると、フロントチャンバ２７への加圧エアの供給が停止され、同時にピストンハンマ１の内部流通路８の後端側にバルブ細管２３が嵌入し、リアチャンバ２８が密閉される。因みに、この状態においても、フロントチャンバ２７には加圧エアが充満されているので、ピストンハンマ１は、リアチャンバ２８を圧縮しながら後退動作を継続する。 As described above, when the pressurized air is supplied between the piston hammer 1 and the rear end portion of the drill bit 4 in FIG. 2, the front chamber 27 expands as shown in FIG. The piston hammer 1 moves backward. In the backward movement of the piston hammer 1 from FIG. 2 to FIG. 3, the rear chamber 28 behind the piston hammer 1 passes through the internal flow passage 8 of the piston hammer 1, the internal flow passage 6 of the drill bit 4, and the outflow hole 9. The piston hammer 1 moves backward smoothly. Then, when the longitudinal groove 25 is removed from the recess 26 as shown in the figure, the supply of pressurized air to the front chamber 27 is stopped, and at the same time, the valve narrow tube 23 is fitted to the rear end side of the internal flow passage 8 of the piston hammer 1. The rear chamber 28 is sealed. Incidentally, even in this state, since the front chamber 27 is filled with pressurized air, the piston hammer 1 continues to move backward while compressing the rear chamber 28.

そして、図４の状態に至ると、ピストンハンマ１の後方の大径部１４が給気管１５の連結部１６の内面に形成した凹部からなる拡径部２９内に位置し、給気口２１からの加圧エアがそのピストンハンマ１の大径部１４の外周部と拡径部２９との間隙を介してリアチャンバ２８に流入する。そして、さらにピストンハンマ１が後退すると、図５のように大径部１４により後方のクッション室３０が密閉され、ピストンハンマ１に対する前進方向への押圧力が急増する。同時に、前方のバルブ細管７がピストンハンマ１の内部流通路８から抜けて脱離するので、フロントチャンバ２７内の加圧エアはバルブ細管７、削孔ビット４の内部流通路６及び流出孔９を介して外部へ放出され、フロントチャンバ２７の内圧は激減する。その結果、ピストンハンマ１は前進動作に切替えられる。 When the state shown in FIG. 4 is reached, the large-diameter portion 14 at the rear of the piston hammer 1 is positioned in the enlarged-diameter portion 29 formed by a recess formed in the inner surface of the connecting portion 16 of the air supply pipe 15, and from the air supply port 21. The pressurized air flows into the rear chamber 28 through a gap between the outer peripheral portion of the large-diameter portion 14 of the piston hammer 1 and the enlarged-diameter portion 29. Further, when the piston hammer 1 is further retracted, the rear cushion chamber 30 is sealed by the large-diameter portion 14 as shown in FIG. 5, and the pressing force in the forward direction against the piston hammer 1 increases rapidly. At the same time, since the front valve thin tube 7 is detached from the internal flow passage 8 of the piston hammer 1 and desorbed, the pressurized air in the front chamber 27 flows into the valve thin tube 7, the internal flow passage 6 and the outflow hole 9 of the drill bit 4. The internal pressure of the front chamber 27 is drastically reduced. As a result, the piston hammer 1 is switched to the forward movement.

しかる後、ピストンハンマ１の前進動作が図６の状態まで進むと、給気口２１からの加圧エアがピストンハンマ１の大径部１４と前記拡径部２９との間隙を介してリアチャンバ２８に流入し、リアチャンバ２８内の内圧が急増する結果、ピストンハンマ１の前進動作が加速される。本発明は、以上のようにシリンダ２の後端部にピストンハンマ１の外周部が摺接することにより密閉されるクッション室３０を設けるとともに、その手前にピストンハンマ１の外周部との間に流通間隙を形成するための凹部からなる拡径部２９を設けた点を特徴としており、これによりピストンハンマ１の後退時には、前記拡径部２９とピストンハンマ１の外周部との間に形成される流通間隙を介して加圧エアがピストンハンマの後部へ流通し、更にその加圧エアがクッション室３０に閉込められて増圧される結果、ピストンハンマ１の前進動作への切替えが助勢されることになる。また、その切替え後のピストンハンマ１の前進時には、切替え直後に給気口２１からの加圧エアがピストンハンマ１の大径部１４の外周部と前記拡径部２９との間隙を介してリアチャンバ２８に流入し、リアチャンバ２８内の内圧が急増する結果、ピストンハンマ１の前進動作が加速されることになる。すなわち、本発明によれば、前記拡径部２９及びクッション室３０の設置によって、ピストンハンマ１の後退動作から前進動作への素早い切替え動作が可能となり、掘削性能の向上にも有効であるとともに、その動作方向の切替え時に作用する衝撃力はクッション室３０による緩衝作用により効果的に減衰されるので、装置に対する損傷を効果的に防ぐことも可能である。なお、図６に示したように、ピストンハンマ１が前進動作を始めてから間もない時期に、ピストンハンマ１の内部流通路８の前端側にバルブ細管７が嵌入して、フロントチャンバ２７が密閉される。その後、図７に示したようにピストンハンマ１が前進して大径部１４の外周部と前記拡径部２９との間隙が遮断されても、フロントチャンバ２７内は低圧のままであることから、リアチャンバ２８内の加圧エアによりピストンハンマ１の前進動作が継続される。 Thereafter, when the forward movement of the piston hammer 1 proceeds to the state shown in FIG. 6, the pressurized air from the air supply port 21 passes through the gap between the large-diameter portion 14 of the piston hammer 1 and the enlarged-diameter portion 29. As a result, the forward pressure of the piston hammer 1 is accelerated. As described above, the present invention provides the cushion chamber 30 that is sealed when the outer periphery of the piston hammer 1 is in sliding contact with the rear end of the cylinder 2 as described above, and flows between the outer periphery of the piston hammer 1 in front of the cushion chamber 30. A feature is that a diameter-increased portion 29 formed of a recess for forming a gap is provided, and this is formed between the diameter-expanded portion 29 and the outer peripheral portion of the piston hammer 1 when the piston hammer 1 is retracted. Pressurized air flows to the rear part of the piston hammer through the flow gap, and further, the pressurized air is confined in the cushion chamber 30 and the pressure is increased. As a result, switching to the forward movement of the piston hammer 1 is assisted. It will be. Further, when the piston hammer 1 after the switching is advanced, the pressurized air from the air supply port 21 is immediately rearranged through the gap between the outer peripheral portion of the large-diameter portion 14 of the piston hammer 1 and the enlarged-diameter portion 29 immediately after the switching. As a result of flowing into the chamber 28 and rapidly increasing the internal pressure in the rear chamber 28, the forward movement of the piston hammer 1 is accelerated. That is, according to the present invention, the installation of the enlarged diameter portion 29 and the cushion chamber 30 enables a quick switching operation from the backward operation of the piston hammer 1 to the forward operation, which is effective in improving excavation performance, Since the impact force acting at the time of switching the operation direction is effectively attenuated by the buffering action by the cushion chamber 30, it is possible to effectively prevent damage to the apparatus. As shown in FIG. 6, the valve capillary 7 is fitted into the front end side of the internal flow passage 8 of the piston hammer 1 and the front chamber 27 is sealed immediately after the piston hammer 1 starts moving forward. Is done. After that, as shown in FIG. 7, even if the piston hammer 1 moves forward and the gap between the outer peripheral portion of the large diameter portion 14 and the enlarged diameter portion 29 is blocked, the inside of the front chamber 27 remains at a low pressure. The forward movement of the piston hammer 1 is continued by the pressurized air in the rear chamber 28.

そして、図８に示したように、ピストンハンマ１の前方の大径部１３に形成した縦溝２５とシリンダ２の内周面に形成された凹部２６との連通が開始されると、給気口２１からピストンハンマ１の小径部１２の周囲のシリンダ２との間隙２４を介して供給される加圧エアがフロントチャンバ２７へ流入して、ピストンハンマ１の後退動作への切替えの準備に入る。因みに、このフロントチャンバ２７への加圧エアの流入によりピストンハンマ１の前進動作に対してブレーキがかかることになるが、この時点では、ピストンハンマ１はそれ自体の慣性によって高速での前進動作を維持するように各部の寸法が設定されている。 Then, as shown in FIG. 8, when communication between the longitudinal groove 25 formed in the large-diameter portion 13 in front of the piston hammer 1 and the recess 26 formed in the inner peripheral surface of the cylinder 2 is started, Pressurized air supplied from the port 21 through the gap 24 with the cylinder 2 around the small diameter portion 12 of the piston hammer 1 flows into the front chamber 27 and is ready for switching to the backward movement of the piston hammer 1. . Incidentally, the inflow of pressurized air into the front chamber 27 causes a brake to be applied to the forward movement of the piston hammer 1, but at this point, the piston hammer 1 performs the forward movement at a high speed due to its own inertia. The dimensions of each part are set so as to maintain.

しかして、ピストンハンマ１が高速で更に前進すると、図９に示したように削孔ビット４の後端面を打撃することになる。この打撃の瞬間におけるピストンハンマ１と削孔ビット４との間のエアは凹部２６側へ逆流したり削孔ビット４の外周部のスプライン結合部から逃げることになる。なお、この打撃動作の際には、後方のバルブ細管２３はピストンハンマ１の内部流通路８の後端側から抜けて脱離した状態にあり、リアチャンバ２８は内部流通路８、削孔ビット４の内部流通路６及び流出孔９を介して外部へ開放された状態にある。そして、硬質の地質部分を掘削中の場合には、掘削量が小さいことからピストンハンマ１の打撃を受けても削孔ビット４はあまり前進しない。しかも、図９の状態では給気口２１がピストンハンマ１の小径部１２の周囲のシリンダ２との間隙２４に連通した状態にあり、打撃後のピストンハンマ１と削孔ビット４との間には加圧エアが供給され続けるので、更に以上の図２〜図９の動作を繰返すことになる。 If the piston hammer 1 further advances at a high speed, the rear end face of the drill bit 4 is hit as shown in FIG. The air between the piston hammer 1 and the drill bit 4 at the moment of the impact flows backward to the concave portion 26 side or escapes from the spline coupling portion on the outer peripheral portion of the drill bit 4. During this striking operation, the rear valve narrow tube 23 is detached from the rear end side of the internal flow passage 8 of the piston hammer 1, and the rear chamber 28 is connected to the internal flow passage 8 and the drill bit. 4 is opened to the outside through the internal flow passage 6 and the outflow hole 9. When the hard geological part is being excavated, the excavation amount is small, so that the drill bit 4 does not advance so much even if the piston hammer 1 is hit. In addition, in the state of FIG. 9, the air supply port 21 is in communication with the gap 24 between the piston hammer 1 and the cylinder 2 around the small-diameter portion 12, and between the piston hammer 1 after striking and the drill bit 4. Since the pressurized air continues to be supplied, the operations of FIGS. 2 to 9 are repeated.

これに対して、軟弱な地質部分を掘削する場合には、１回の打撃毎の掘削量が大きく、図９に示したようにピストンハンマ１が高速で削孔ビット４の後端面を打撃すると、削孔ビット４は図１０に示したように前進する。この図１０の場合には、給気口２１とピストンハンマ１の小径部１２の周囲のシリンダ２との間隙２４との連通が大径部１４により遮断された状態にある。さらに、以上の打撃動作を再度実行させるには、装置を押込んで地盤からの反力により削孔ビット４をシリンダ２に対して相対的に後退（図において上動）させて、前記給気口２１と間隙２４を連通させることにより可能である。 On the other hand, when excavating a soft geological part, the amount of excavation for each impact is large, and the piston hammer 1 hits the rear end face of the drill bit 4 at a high speed as shown in FIG. The drill bit 4 advances as shown in FIG. In the case of FIG. 10, communication between the air supply port 21 and the gap 24 between the cylinder 2 around the small diameter portion 12 of the piston hammer 1 is blocked by the large diameter portion 14. Further, in order to re-execute the above-described striking operation, the air supply port is formed by pushing the device and retreating the drill bit 4 relative to the cylinder 2 (upward in the drawing) by the reaction force from the ground. This is possible by connecting the gap 21 and the gap 24.

ところで、この地質が軟弱な場合の掘削においては、図８に関して説明したようにフロントチャンバ２７へ加圧エアが供給された際に、その加圧エアによって削孔ビット４が前進してしまうこともある。また、打撃時のピストンハンマ１と削孔ビット４との間のエアの圧力上昇や、打撃タイミングのずれなどによって打撃位置が前方（図において下方）にずれることがある。このような場合には、地盤からの反力が弱いため、削孔ビット４に作用した打撃力を前記係止部材１１を介して装置側で受止めなければならないことから装置が損傷を受けやすい。本実施例では、この装置の損傷を軽減するため、図１１に示したように、凹部２６が形成されていない前方の部分をクッション室３１として構成するという技術手段を採用した。すなわち、図示のように、ピストンハンマ１の前進に伴って削孔ビット４の後端面との間に閉じられたクッション室３１が形成されるので、そのクッション手段としての緩衝機能により削孔ビット４に対する打撃力が緩和され、装置が損傷から保護されることになる。なお、クッション室３１内のエアはやがて削孔ビット４の外周部のスプライン結合部から漏出することになる。因みに、このクッション手段としては、バネ材等の弾性手段を付設する形態も可能である。 By the way, in the excavation when the geology is weak, when the pressurized air is supplied to the front chamber 27 as described with reference to FIG. 8, the drill bit 4 may be advanced by the pressurized air. is there. Further, the striking position may be shifted forward (downward in the drawing) due to an increase in air pressure between the piston hammer 1 and the drill bit 4 at the time of striking or a shift in striking timing. In such a case, since the reaction force from the ground is weak, the striking force acting on the drill bit 4 must be received on the device side via the locking member 11, and the device is easily damaged. . In this embodiment, in order to reduce damage to the apparatus, a technical means is adopted in which a front portion where the concave portion 26 is not formed is configured as a cushion chamber 31 as shown in FIG. That is, as shown in the figure, a cushion chamber 31 is formed between the rear end surface of the drill bit 4 as the piston hammer 1 advances, and therefore the drill bit 4 is provided by a buffer function as the cushion means. The impact force against is reduced and the device is protected from damage. In addition, the air in the cushion chamber 31 will eventually leak from the spline coupling portion on the outer peripheral portion of the drill bit 4. Incidentally, as the cushion means, a form in which an elastic means such as a spring material is additionally provided is also possible.

本発明の一実施例の要部を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the principal part of one Example of this invention. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example. 同実施例の動作過程を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the operation | movement process of the Example.

符号の説明Explanation of symbols

１…ピストンハンマ、２…シリンダ、３…案内支持部材、４…削孔ビット、５…削孔用チップ、６…内部流通路、７…バルブ細管、８…内部流通路、９…流出孔、１０…凹部、１１…係止部材、１２…小径部、１３，１４…大径部、１５…給気管、１６…連結部、１７…バルブシート、１８…逆止弁、１９…バルブ室、２０…連通路、２１…給気口、２２…バネ材、２３…バルブ細管、２４…間隙、２５…縦溝、２６…凹部、２７…フロントチャンバ、２８…リアチャンバ、２９…拡径部、３０，３１…クッション室

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston hammer, 2 ... Cylinder, 3 ... Guide support member, 4 ... Drilling bit, 5 ... Drilling tip, 6 ... Internal flow path, 7 ... Valve capillary, 8 ... Internal flow path, 9 ... Outflow hole, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Concave part, 11 ... Locking member, 12 ... Small diameter part, 13, 14 ... Large diameter part, 15 ... Supply pipe, 16 ... Connection part, 17 ... Valve seat, 18 ... Check valve, 19 ... Valve chamber, 20 ... Communication path, 21 ... Air supply port, 22 ... Spring material, 23 ... Valve capillary, 24 ... Gap, 25 ... Vertical groove, 26 ... Recess, 27 ... Front chamber, 28 ... Rear chamber, 29 ... Expanded diameter part, 30 , 31 ... Cushion room

Claims

削孔ビットに対してダウンザホールハンマにより打撃力を付与するように構成した回転打撃式削孔装置において、シリンダの後端部にピストンハンマの外周部が摺接することにより密閉されるクッション室を設けるとともに、そのクッション室の手前に前記ピストンハンマの外周部との間に流通間隙が形成される拡径部を設け、ピストンハンマの後退時に、前記拡径部と該ピストンハンマの外周部との間に形成される前記流通間隙を介して加圧エアをピストンハンマの後部へ流通させ、更にその加圧エアを前記クッション室に閉込めて増圧しながらピストンハンマの進退動作を切替えるように構成したことを特徴とする回転打撃式削孔装置。

In the rotary percussion drilling device configured to apply a striking force to the drilling bit with the down-the-hole hammer, a cushion chamber that is sealed by sliding the outer periphery of the piston hammer at the rear end of the cylinder is provided. An enlarged diameter portion is formed in front of the cushion chamber so that a flow gap is formed between the outer periphery of the piston hammer and between the enlarged diameter portion and the outer periphery of the piston hammer when the piston hammer is retracted. The configuration is such that the pressurized air is circulated to the rear portion of the piston hammer through the formed flow gap, and the compressed air is confined in the cushion chamber and the forward / backward movement of the piston hammer is switched while increasing the pressure. Rotating percussion drilling device characterized.