JP2002030883A

JP2002030883A - 施工機の制御装置

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Publication number: JP2002030883A
Application number: JP2000214210A
Authority: JP
Inventors: Takanori Yamazaki; 隆典山崎; Katsuto Tanaka; 克仁田中
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP4565709B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転数の管理がしやすい施工機の制御装置を得
る。【解決手段】油圧モータ１６は、導入されるパイロット
圧Ｐ2 に応じて押しのけ容積が可変のものである。油圧
モータ１６へのパイロット圧Ｐ2 を検出するパイロット
圧センサ４０を設ける。また、パイロット圧を指令信号
に応じて制御する電磁制御弁３８を設ける。そして、パ
イロット圧センサ４０により検出されたパイロット圧Ｐ
2 と、内燃機関４４の回転数とに基づいて油圧モータ１
６の設定回転数を算出して表示する。また、油圧モータ
１６への供給圧Ｐ3 を検出する供給圧センサ４２を設
け、電磁制御弁３８を制御して、供給圧Ｐ3 を予め設定
された境界圧Ｐ4 に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撹拌翼等の施工具
を油圧モータにより回転させて地盤の改良を行う際に、
油圧モータを制御する施工機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平１１−３１１０８０号
公報にあるように、オーガスクリューを回転させながら
地中に押し込み、杭孔を掘削する施工機が知られてい
る。このような施工機では、掘削する地盤が軟らかいと
きには回転数を上げて掘削速度を上げ、地盤が固いとき
には十分な掘削トルクを確保できるように油圧モータの
トルクを上げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】油圧モータの出力トル
クＴ、供給圧力Ｐ、押しのけ容積Ｖには下記式の関係が
ある。Ｔ＝Ｐ×Ｖ／（２π）油圧モータに押しのけ容積が可変のものを用いた場合、
押しのけ容積Ｖを減少させると油圧モータの回転数が増
加し、出力トルクＴは減少する。逆に押しのけ容積Ｖを
増加すると、出力トルクＴが増加し、回転数は低下す
る。オーガスクリューを用いて掘削をする場合、過負荷
時に掘削トルクを増加すれば対処できる。

【０００４】しかしながら、オーガスクリューに代えて
撹拌翼を用いる場合、単位昇降長さにおける撹拌翼の回
転数である刃切り回数が重要な施工条件となり、油圧モ
ータの出力トルクの制御よりも、回転数の管理が重要に
なる。本発明の課題は、回転数の管理がしやすい施工機
の制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、内燃機関により駆動される油圧ポンプからの作動油
の供給を受ける油圧モータにより施工具を回転する施工
機において、前記油圧モータは、導入されるパイロット
圧に応じて押しのけ容積が可変で、かつ、前記油圧モー
タへのパイロット圧を検出するパイロット圧センサと、
前記パイロット圧を指令信号に応じて制御する電磁制御
弁とを備えると共に、前記パイロット圧センサにより検
出されたパイロット圧と、前記内燃機関の回転数とに基
づいて前記油圧モータの設定回転数を算出して表示する
表示制御手段を設けたことを特徴とする施工機の制御装
置がそれである。

【０００６】また、前記内燃機関の回転数を検出する回
転数センサを設けると共に、前記表示制御手段は、前記
パイロット圧センサにより検出されたパイロット圧と、
前記回転数センサにより検出された前記内燃機関の回転
数とに基づいて前記油圧モータの設定回転数を算出する
ようにしてもよい。あるいは、更に、前記電磁制御弁へ
の指令信号を設定する設定手段を設けてもよい。また、
前記油圧モータへの供給圧を検出する供給圧センサを設
けると共に、前記電磁制御弁を制御して前記供給圧セ
ンサにより検出された供給圧を予め設定された前記油圧
モータの境界圧に制御する回転制御手段を設けてもよ
い。あるいは、前記油圧モータへの供給圧を検出する供
給圧センサを設けると共に、前記供給圧センサにより検
出された供給圧が予め設定された前記油圧モータの境界
圧を超えたときには、警告を発する報知制御手段を備え
てもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１は自走
式の施工機本体で、リーダ２がステー４及びキャッチン
グホーク６によって起倒自在に支持されている。リーダ
２の前面にはその長手方向に沿って長尺状の一対のガイ
ドレール８が敷設されている。

【０００８】ガイドレール８には、複数のガイドギブ１
０を介して駆動機構１２が摺動可能に取り付けられてい
る。駆動機構１２には、撹拌翼を用いた施工具１４が取
り付けられ、図２に示すように、搭載する油圧モータ１
６により減速機１８を介して施工具１４を回転駆動する
ように構成されている。

【０００９】施工機本体１には、ウインチ２０が搭載さ
れており、ウインチ２０から引き出されたワイヤ２２
は、リーダ２に沿って引き出され、リーダ２の中間に回
転可能に支持されたシーブ２４を介して、リーダ２の上
端に回転可能に支承されたシーブ２６に掛け渡されてい
る。

【００１０】更に、ワイヤ２２は、リーダ２の上端に設
けられたシーブ２８に掛け渡された後、ワイヤ２２には
駆動機構１２が吊下げられており、その一端はリーダ２
の上端に止結されている。尚、ウインチ２０に限らず、
ガイドレール８に沿ってリーダ２に敷設されたラックに
噛合したピニオンを、駆動機構１２に設けたモータによ
り回転させて、駆動機構１２を昇降させるように構成し
たものでもよい。

【００１１】油圧モータ１６は、図２に示すように、切
換弁３０を介して油圧ポンプ３１に接続されており、油
圧ポンプ３１は油圧タンク３２内の作動油を加圧し、切
換弁３０を介して油圧モータ１６に供給する。油圧ポン
プ３１の吐出側の主流路３４と低圧側としての油圧タン
ク３２とは、リリーフ弁３５を介して接続されている。
リリーフ弁３５は主流路３４内の供給圧Ｐ3 が予め設定
された設定圧Ｐ1 を超えたときに開弁して、主流路３４
と油圧タンク３２とを連通し、油圧タンク３２に作動油
を逃す周知のものである。

【００１２】油圧モータ１６は、１回転当りの押しのけ
容積Ｖを可変できる構成のもので、例えば、斜板の傾き
により押しのけ容積Ｖを可変する斜板式、カムリングの
移動により押しのけ容積Ｖを可変するベーン式、斜軸の
傾きにより押しのけ容積Ｖを可変する斜軸式等の油圧モ
ータが知られている。

【００１３】油圧モータ１６が斜板式のものの場合、図
示しない斜板の傾きを変えて押しのけ容積Ｖを変える
が、斜板の傾きは、作用室１６ａに導入されるパイロッ
ト圧Ｐ2 とばね１６ｂとの釣合により決まる。即ち、斜
板の傾きはパイロット圧Ｐ2 に比例し、従って、押しの
け容積Ｖもパイロット圧Ｐ2 に比例する。尚、本実施形
態では、パイロット圧Ｐ2 が増加すると押しのけ容積Ｖ
は減少するものを用いている。

【００１４】作用室１６ａは、パイロット流路３６を介
してパイロットポンプ３７に接続されており、パイロッ
ト流路３６には電磁制御弁３８が介装されている。電磁
制御弁３８は本実施形態では電磁比例式減圧弁が用いら
れており、入力される指令信号に応じてパイロットポン
プ３７からのパイロット圧を減圧して作用室１６ａに導
く。

【００１５】電磁制御弁３８は二次圧が一定となるよう
に、二次圧と電磁力との釣合により弁開度が決定される
周知のものである。尚、パイロットポンプ３７の吐出側
のパイロット流路３６と油圧タンク３２とは、リリーフ
弁３９を介して接続されている。

【００１６】一方、作用室１６ａに導入されるパイロッ
ト圧Ｐ2 を検出するパイロット圧センサ４０が、電磁制
御弁３８の下流側のパイロット流路３６に設けられてい
る。また、主流路３４には、油圧ポンプ３１から主流路
３４に供給される供給圧Ｐ3を検出する供給圧センサ４
２が設けられている。

【００１７】更に、油圧ポンプ３１は、施工機本体１に
搭載されている内燃機関４４により駆動され、本実施形
態では、この内燃機関４４の回転数を検出する内燃機関
回転数センサ４５が設けられている。また、油圧モータ
１６の回転数を検出するモータ回転数検出センサ４６も
設けられている。

【００１８】電磁制御弁３８、パイロット圧センサ４
０、供給圧センサ４２、内燃機関回転数センサ４５、モ
ータ回転数検出センサ４６は、それぞれ制御装置４８に
接続されている。制御装置４８は、図３に示すように、
電子制御回路５０を備え、電子制御回路５０は、周知の
ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６を論理演算回路の
中心として構成され、外部と入出力を行う入出力回路５
８をコモンバス６０を介して相互に接続されている。

【００１９】ＣＰＵ５２は、パイロット圧センサ４０、
供給圧センサ４２、内燃機関回転数センサ４５、モータ
回転数検出センサ４６からの信号を入出力回路５８を介
して入力する。一方、これらの信号及びＲＯＭ５４、Ｒ
ＡＭ５６内のデータや予め記憶された制御プログラムに
基づいてＣＰＵ５２は、入出力回路５８を介して電磁制
御弁３８に指令信号を出力し、油圧モータ１６の押しの
け容積Ｖを制御している。

【００２０】また、制御装置４８は電磁制御弁３８への
指令信号を設定する設定手段としての設定つまみ６２
と、「手動」と「自動」とに切り換える切換スイッチ６
３とを備え、設定つまみ６２を操作することにより、指
令信号を可変できると共に、手動運転と自動運転とを切
り換えることができる。

【００２１】制御装置４８は、液晶等からなる設定回転
数表示部６４と実回転数表示部６６とを備えると共に、
警告ランプ６７を備えている。制御装置４８は、パイロ
ット圧センサ４０により検出されたパイロット圧Ｐ2
と、内燃機関４４の回転数とに基づいて、施工具１４の
設定回転数を算出し、設定回転数表示部６４に表示す
る。また、制御装置４８は、モータ回転数検出センサ４
６により検出される油圧モータ１６の実回転数から施工
具１４の実回転数を算出して実回転数表示部６６に表示
する。

【００２２】押しのけ容積Ｖは、油圧モータ１６の斜板
の角度によって定まるので、押しのけ容積Ｖとパイロッ
ト圧Ｐ2 とは比例し、下記式の関係がある。ここで、α
は実験等によって求められる比例定数である。Ｖ＝α×Ｐ2 油圧モータ１６に供給される単位時間当りの作動油量が
既知であると、パイロット圧Ｐ2 により設定される油圧
モータ１６の設定回転数が求められる。作動油量は、内
燃機関４４の回転数に比例するので、パイロット圧Ｐ2
と内燃機関４４の回転数とに基づいて、パイロット圧Ｐ
2 により設定される油圧モータ１６の設定回転数を算出
できる。

【００２３】次に、前述した本実施形態の施工機の制御
装置の作動について、電子制御回路５０において行われ
る制御処理と共に説明する。操作者は、リリーフ弁３５
を操作して、最大供給圧Ｐ1 を設定する。最大供給圧Ｐ
1 は、これ以上の圧力が、油圧モータ１６、切換弁３
０、主流路３４等に加わった場合に、これらを破損等か
ら保護するために設定する圧力で、一度設定すればよ
く、施工毎に設定する必要はない。

【００２４】そして、油圧ポンプ３１が駆動されると、
油圧ポンプ３１から作動油が主流路３４に供給され、切
換弁３０を介して油圧タンク３２に作動油を逃がす。パ
イロットポンプ３７からの作動油は、パイロット流路３
６に供給され、電磁制御弁３８は設定つまみ６２により
設定された指令信号に応じて減圧し、作用室１６ａに減
圧したパイロット圧Ｐ2 を供給する。このパイロット圧
Ｐ2 に応じた角度に油圧モータ１６の斜板が設定され
る。

【００２５】運転が開始されると、操作者が切換弁３０
を切り換えて、油圧ポンプ３１から吐出される高圧作動
油を主流路３４を介して油圧モータ１６に供給する。こ
れにより、施工具１４が回転駆動される。また、施工具
１４からは、スラリー等の地盤改良剤が吐出されて撹拌
される。

【００２６】そして、モータ制御処理が実行されると共
に、設定回転数表示処理及び実回転数表示処理が一定時
間毎に割込み実行される。設定回転数表示処理が実行さ
れると、図４に示すように、まず、内燃機関４４の回転
数を内燃機関回転数検出センサ４５により検出する（ス
テップ１００）。そして、パイロット圧センサ４０によ
りパイロット圧Ｐ2 を検出する（ステップ１０５）。次
に、この検出したパイロット圧Ｐ2 と内燃機関４４の回
転数と減速機１８の減速比とから施工具１４の設定回転
数を算出する（ステップ１１０）。続いて、算出した設
定回転数を設定回転数表示部６４に表示する（ステップ
１１５）。

【００２７】本実施形態では、内燃機関４４の回転数を
内燃機関回転数検出センサ４５により検出しているの
で、この検出される回転数とに基づいて、設定回転数を
算出している。内燃機関４４が一定回転数で駆動される
場合には、内燃機関回転数検出センサ４４を設ける必要
はなく、その一定の回転数に基づいて設定回転数を算出
すればよい。

【００２８】また、実回転数表示処理が実行されると、
図６に示すように、まず、モータ回転数検出センサ４６
により油圧モータ１６の回転数が検出される（ステップ
３００）。そして、検出された回転数と減速機１８の減
速比とから施工具１４の実回転数が算出される（ステッ
プ３１０）。続いて、算出した実回転数を実回転数表示
部６６に表示する（ステップ３２０）。

【００２９】一方、効率のよい回転数に設定するため
に、図５に示すように、モータ制御処理が実行される。
モータ制御処理では、まず、供給圧センサ４２により供
給圧Ｐ3 を検出する（ステップ１３０）。そして、切換
スイッチ６３が「自動」か「手動」かにより、自動か否
かを判断する（ステップ１４０）。「自動」が選択され
ているときには、供給圧Ｐ3 が、予め設定された油圧モ
ータ１６の境界圧Ｐ4 より小さいか否かを判断する（ス
テップ１５０）。

【００３０】供給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ4 より小さいときに
は、電磁制御弁３８の指令信号を制御して、パイロット
圧Ｐ2 を増加させる（ステップ１６０）。これにより、
押しのけ容積Ｖが減少して油圧モータ１６の回転数が増
加する。押しのけ容積Ｖの減少によりトルクが減少する
ので、供給圧Ｐ3 が増加する。

【００３１】供給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ4 と等しいと判断さ
れたときには（ステップ１７０）、モータ制御処理を繰
り返す。また、供給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ4 より大きいと判
断されたときには、電磁制御弁３８の指令信号を制御し
て、パイロット圧Ｐ2 を減少させる（ステップ１８
０）。これにより、押しのけ容積Ｖが増加して油圧モー
タ１６の回転数が減少する。押しのけ容積Ｖの増加によ
りトルクが増加するので、供給圧Ｐ3 が減少する。この
ように、供給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ4 となるように制御す
る。

【００３２】油圧ポンプ３１は内燃機関４４により駆動
され、油圧ポンプ３１に過大な負荷が加わらないように
するために、内燃機関４４は定馬力制御されている。図
７に示すように、油圧ポンプ３１の供給圧と吐出流量と
は、境界圧Ｐ4 まで吐出流量は最大となり、圧力が境界
圧Ｐ4 以上となると吐出流量は減少する。即ち、油圧モ
ータ１６の回転数が変動してしまう。

【００３３】そこで、自動運転時には、供給圧Ｐ3 が境
界圧Ｐ4 となるように制御することにより、油圧モータ
１６の回転数を調整し、施工効率を向上させることがで
きる。尚、ウインチ２０により駆動機構１２の昇降速度
は、一定となるように制御される。

【００３４】一方、ステップ１３０の処理の実行によ
り、手動であると判断されると、供給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ
4 より小さいか否かを判断する（ステップ１９０）。供
給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ4 より小さいときには、モータ制御
処理を繰り返し実行する。供給圧Ｐ3 が境界圧Ｐ4 より
大きいと判断されたときには、警告ランプ６７を点灯さ
せる（ステップ２００）。この警告ランプ６７の点灯を
操作者が見て、操作者は設定つまみ６２を操作して、パ
イロット圧Ｐ2 を減少させる。これにより、押しのけ容
積Ｖが増加して油圧モータ１６の回転数が減少する。押
しのけ容積Ｖの増加によりトルクが増加するので、供給
圧Ｐ3 が減少する。

【００３５】パイロット圧センサ４０が検出するパイロ
ット圧Ｐ2 も変化するので、設定つまみ６２の操作によ
り、設定回転数表示部６４に表示される設定回転数もそ
れに応じて変化する。操作者はこの表示を見ながら、設
定つまみ６２を操作して、施工具１４に応じた設定回転
数に設定する。

【００３６】尚、本実施形態では、ステップ１００〜１
２０及びステップ３００〜３２０の処理の実行が表示制
御手段として働き、ステップ１３０〜１８０の処理の実
行が回転制御手段として働き、ステップ１９０，２００
の処理の実行が報知制御手段として働く。

【００３７】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の施工機の制
御装置は、パイロット圧と内燃機関の回転数とに基づい
て、油圧モータの設定回転数を表示するので、実際に施
工具が回転する前でも油圧モータによる回転数を把握で
き、回転数の管理がしやすいという効果を奏する。

【００３９】また、内燃機関の回転数を検出する回転数
センサを設けて設定回転数を算出することにより、精度
よく設定回転数を算出できる。更に、供給圧センサを設
けると共に、供給圧を境界圧に制御する回転制御手段を
設けると、施工効率を向上させることができる。警告を
発する報知制御手段を設けると、内燃機関や油圧モータ
の負荷が高いことをいち早く知らせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての施工機の制御装置
を用いた施工機の側面図である。

【図２】本実施形態の施工機の制御装置の油圧系統の構
成を示すブロック図である。

【図３】本実施形態の電気系統の構成を示すブロック図
である。

【図４】本実施形態の電子制御回路において行われる設
定回転数表示処理の一例を示すフローチャートである。

【図５】本実施形態の電子制御回路において行われるモ
ータ制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図６】本実施形態の電子制御回路において行われる実
回転数表示処理の一例を示すフローチャートである。

【図７】本実施形態の油圧ポンプの圧力と流量との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…施工機本体２…リーダ８…ガイドレール１２…駆動機構１４…施工具１６…油圧モータ１８…減速機２０…ウインチ３１…油圧ポンプ３４…主流路３５…リリーフ弁３６…パイロット流路３７…パイロットポンプ３８…電磁制御弁４０…パイロット圧センサ４２…供給圧センサ４４…内燃機関４５…内燃機関回転数センサ４６…モータ回転数検出センサ４８…制御装置５０…電子制御回路６４…設定回転数表示部６６…実回転数表示部６７…警告ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2D029 AA06 3H045 AA04 AA10 AA12 AA24 AA33 BA20 BA28 CA01 CA03 CA09 CA29 DA25 EA33 EA49 3H089 AA32 BB17 CC09 DA03 DA13 DB03 DB46 DB48 EE15 FF07 FF10 GG02 JJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関により駆動される油圧ポンプか
らの作動油の供給を受ける油圧モータにより施工具を回
転する施工機において、前記油圧モータは、導入されるパイロット圧に応じて押
しのけ容積が可変で、かつ、前記油圧モータへのパイロット圧を検出するパイ
ロット圧センサと、前記パイロット圧を指令信号に応じて制御する電磁制御
弁とを備えると共に、前記パイロット圧センサにより検出されたパイロット圧
と、前記内燃機関の回転数とに基づいて前記油圧モータ
の設定回転数を算出して表示する表示制御手段を設けた
ことを特徴とする施工機の制御装置。
【請求項２】前記内燃機関の回転数を検出する回転数
センサを設けると共に、前記表示制御手段は、前記パイ
ロット圧センサにより検出されたパイロット圧と、前記
回転数センサにより検出された前記内燃機関の回転数と
に基づいて前記油圧モータの設定回転数を算出すること
を特徴とする請求項１記載の施工機の制御装置。
【請求項３】更に、前記電磁制御弁への指令信号を設
定する設定手段を設けたことを特徴とする請求項１又は
請求項２記載の施工機の制御装置。
【請求項４】前記油圧モータへの供給圧を検出する供
給圧センサを設けると共に、前記電磁制御弁を制御して
前記供給圧センサにより検出された供給圧を予め設定
された前記油圧モータの境界圧に制御する回転制御手段
を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載
の施工機の制御装置。
【請求項５】前記油圧モータへの供給圧を検出する供
給圧センサを設けると共に、前記供給圧センサにより検
出された供給圧が予め設定された前記油圧モータの境界
圧を超えたときには、警告を発する報知制御手段を備え
たことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の施工
機の制御装置。