JP2004011212A - 路面切削用アタッチメント装置及び作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】マンホール周囲の舗装面を、能率良く切削できる切削モードを備えた切削装置を提供する。
【解決手段】切削断面の粗さ精度が低い“粗削りモード”と，精度が高い“仕上げモード”をモード切換スイッチ５７により，容易に切り換えることができるように構成して、効率良く作業ができるようにする。
【選択図】　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンホールなど路面に設置されている構造物の周りの路面を切削する切削用アタッチメント装置およびそのアタッチメント装置を装着した作業機に関する。
【０００２】
【従来技術】
マンホールの周囲の舗装面を切削する従来機として、特開２０００−９６５１２号公報に開示されたものがある。これは、油圧ショベル等の油圧作業機の多関節アームの先端に切削装置を取付け、マンホール周りの舗装面をマンホールを傷つけることなく切削する機械である。この機械における切削装置は、自転かつガイド部を中心に公転するエンドミルであり、切削作業においては、エンドミルの公転及び自転の速度調整を、切削装置に取付けられた流量制御弁を手動調整して行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
切削面の仕上げ粗さは、エンドミルの公転速度と自転速度に大きく左右される。そのため、上記の機械にあって、切削面のきめの細かさが要求される場合、エンドミルの公転速度と自転速度を変更するために作業を中断して切削装置に取付けられた流量制御弁をその都度手動で調整する必要があり、作業効率が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は、切削工具の公転（移動）速度と自転（回転）速度の組み合わせを設定できるようにして切削面の状態を容易に選択できるようにした路面切削装置用アタチメント装置とそれを備えた作業機を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を達成るために本発明の路面切削用アタッチメント装置は、請求項１の発明は、路面を切削する切削工具と、前記切削工具を回転させる回転装置と、前記回転装置とともに前記切削工具を移動させる移動装置と、前記切削工具による切削面の粗さ精度が低い“粗削りモード”と切削面の粗さ精度が高い“仕上げモード”のいずれかを択一的に設定するモード設定器と、前記移動装置と前記回転装置とを前記各モードに適した速度で制御する制御装置とを備えたものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、前記制御装置は、前記モード設定器からの“粗削りモード”指令に基づいて前記切削工具の回転数に対して前記移動装置による前記切削工具の送り速度を速める信号を前記移動装置に出力するものである。
【０００７】
請求項３の発明は、前記制御装置は、前記モード設定器からの“仕上げモード”指令に基づいて前記移動装置による前記切削工具の送り速度に対して前記切削工具の回転数を速める信号を前記移動装置に出力するものである。
【０００８】
請求項４の発明は、前記回転装置は、前記切削工具自体を自転させる自転装置であり、前記移動装置は、前記切削工具を前記自転装置とともに所定の軸心を中心に回転させる公転装置としたものである。
【０００９】
また、請求項５の発明は、前記公転装置には、前記自転装置を前記公転中心方向へ直進移動させる直進移動装置をさらに備えるものである。
【００１０】
また、請求項６の発明は、前記切削工具はエンドミルからなり、前記公転装置の軸心には、マンホールまたはその蓋の中心にガイドされる中心軸を備えるものである。
【００１１】
また、本発明の作業機は、請求項７の発明のように、走行体上に旋回可能の設置された旋回体と、前記旋回体に設置された多関節アームと、前記多関節アームの先端に前記請求項１から６のいずれかの切削用アタッチメント装置を装着したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による路面切削用アタッチメント装置および作業機の実施の形態を図１ないし図４により説明する。図１は本発明による路面切削用アタッチメント装置をアーム先端に装着した作業機の一実施の形態を示す側面図、図２は路面切削用アタチメント装置の拡大側面図、図３は図２の正面図、図４は油圧回路図である。図１において、１０は油圧ショベル本体をベースとした油圧作業機であり、油圧作業機１０は、ホイール式走行体１２（クローラ式としてもよい）上に、旋回装置１３を介して旋回体１４を設置し、この旋回体１４上に運転室１５を設置すると共に、多関節アーム１１を取付けてなる。
【００１３】
１は、多関節アーム１１の先端に設けられる切削装置であり、油圧シリンダ１６により路面に対する角度調整可能に取付けられる。すなわち、切削装置１は、アーム１１の先端に取付けるためのブラケット２と、ブラケット２に設置された旋回装置３と、エンドミル装置３０と、エンドミル装置３０を旋回装置３の径方向に移動させる油圧シリンダ６と、エンドミル装置３０の移動位置を検出するためのストロークセンサ５２（図４参照）とからなる。７はマンホール、８はマンホールに設置され、マンホール７の中心位置に後述する支軸２６との連結部を有するガイド、９はマンホール７の周囲の舗装面である。
【００１４】
図２に示すように、切削装置１のブラケット２に設置する旋回装置３は、ブラケット２に固定された固定輪（外輪）１８と、固定輪１８の内周面にボールベアリングで回転可能に支持され内周面に内歯車を有する旋回輪（内輪）２０と、外輪１８に固定された油圧モータ１７とを有する。油圧モータ１７の出力軸にはピニオン１９が取付けられ、このピニオン１９が旋回輪２０の内歯車と噛み合い、油圧モータ１７により旋回輪２０を回転することができる。油圧モータ１７には、その回転速度を検出する回転計５１および回転を制御する電磁比例式流量制御弁５４が一体的に設けられている。旋回体４は旋回輪２０の下面に固定される。旋回体４は、図３に示すように断面形状が門型をなし、旋回装置３の旋回半径方向に長い構造を有する。この旋回体４の両側の内壁にはガイドレール２１が設けられ、このガイドレール２１にはエンドミル装置３０が長手方向に移動可能に保持されている。エンドミル装置３０は、フレーム２２と、フレーム２２に固定される油圧モータ５ａと、油圧モータ５ａで回転するエンドミル５とを備えている。フレーム２２の両面には突条２３が突設され、この突条２３がガイドレール２１に摺動自在に嵌合されている。そして、フレーム２２は、一端がピン２４で旋回体４に連結された油圧シリンダ６の他端とピン２５により連結されている。したがって、油圧シリンダ６の伸縮動作によりフレーム２２、すなわちエンドミル５が旋回体４の長手方向に移動する。油圧シリンダ６の伸縮量はストロークセンサ５２で検出される。
【００１５】
なお、旋回体４の旋回中心には、前述のガイド８に連結される支軸２６を備え、支軸２６は旋回体４に対して回転可能に設けられ、旋回体４を旋回中心部で支持する構造をなす。（図２参照）
上記の構成により、旋回装置３でエンドミル５を支軸２６を中心に公転動作させ、油圧モータ５ａでエンドミル５を自転させ、油圧シリンダ６で公転半径を変化させることができる。
【００１６】
図４において、油圧シリンダ６と旋回モータ１７とは駆動源としての油圧ポンプ６０に対して並列接続されている。油圧ポンプ６０と油圧シリンダ６と油圧モータ１７との間には２つの電磁バルブ５５と５６が直列に設けられている。この電磁バルブ５５は、油圧ポンプ６０から吐出される圧油を油圧モータ１７又は油圧シリンダ６へ選択的に切り換えるもの、電磁バルブ５６は、油圧シリンダ６の動作方向（伸縮）と、油圧モータ１７の回転方向（正逆転）を切り換えるものである。電磁バルブ５５と油圧モータ１７との間には電磁比例流量制御バルブ５４が設けられている。これによって油圧モータ１７の回転速度を調整する。電磁バルブ５５と油圧シリンダ５２との間にはスローリターンバルブ６１、６２が設けられている。これによって油圧シリンダ６の駆動速度を制限する。油圧モータ５ａは電磁比例流量制御バルブ５３を介して油圧ポンプ６３と接続されている。これによって油圧モータ５ａの回転速度を調整する。電磁比例流量制御バルブ５３、５４のソレノイド部には後述するＣＰＵ６４から駆動信号が印加される。油圧モータ１７の回転数と、エンドミルモータ５ａの回転数はそれぞれ回転計５０、５１で計測され、伸縮量はストロークセンサ５２で検出される。回転計５０、５１およびストロークセンサ５２の検出信号は後述するようにＣＰＵ６４に印加される。
【００１７】
図５は切削アタッチメント装置の制御ブロック図である。ＣＰＵ６４には、モード切換スイッチ５７、油圧モータ１７の回転計５１、エンドミル５の回転計５０、油圧シリンダ６のストロークセンサ５２がそれぞれ接続されている。これら回転計５０、５１、ストロークセンサ５２の信号により、油圧モータ１７、５ａの回転数および油圧シリンダ６の伸縮量を制御する。
【００１８】
モード切換スイッチ５７は、“仕上げモード”と“粗削りモード”の切り換え用のスイッチであり、例えば運転席内に設置される。モード切り換えは、エンドミル５の自転速度を一定にし、公転速度を切り換えて行う。
【００１９】
この際、“仕上げモード”では“粗削りモード”よりも公転速度を小さく設定することで、“粗削りモード”よりもきめの細かい切削断面を得ることができ、“仕上げモード”におけるエンドミル５の自転速度をＲ１、公転速度Ｓ１、“粗削りモード”における自転速度Ｒ２、公転速度Ｓ２とすると、（Ｓ１／Ｒ１）＜（Ｓ２／Ｒ２）の関係となる。
【００２０】
切り換えられたモードに応じて、ＣＰＵ６４は電源６５から電磁比例流量制御弁５４への供給電流を制御する。したがって、油圧モータ１７は、回転計５１により検出される回転数が予め設定される所定の回転数になるようにＣＰＵ６４で速度制御される。ＣＰＵ６４は、電磁比例流量制御バルブ５３を一定開度に制御して、エンドミル５の油圧モータ５ａを一定速度で回転する。
【００２１】
この切削アタッチメント装置１を用いてマンホール７の周囲の舗装面９を切削する場合について説明する。作業開始時はモード切換スイッチ５７により”粗削りモード”を設定しておく。したがって、電磁比例流量制御バルブ５３、５４のソレノイド部にはＣＰＵ６４から粗削り用駆動信号が印加される。作業機の走行、旋回、多関節アーム１１の操作により、切削装置１の支軸２６をマンホール７に設けられるガイド８に連結させる。これにより、エンドミル５がマンホール７の外周部に沿って公転可能になる。なお、この状態もしくはガイド８に支軸２６を連結する前に、電磁バルブ５５、５６により、油圧シリンダ６を伸縮させてエンドミル５をマンホール７の外周位置に移動させておく。
【００２２】
そして、多関節アーム１１を操作してエンドミル５を舗装面９に押し付け、油圧モータ５ａによりエンドミル５を回転させて所定の深さに舗装面９を切削する。この深さ調整は、ガイド８が支軸２６の縦方向の移動を許容し、横方向の移動を阻止する構造を有しているから、それらの連結深さを多関節アーム１１により調整することで行うことができる。
【００２３】
続いて、”粗削りモード”により油圧モータ１７を作動させ、エンドミル５を、支軸２６を中心に公転させて舗装面９を同心状に切削する。
【００２４】
エンドミル５による切削を３６０度行うと、いったん油圧モータ１７を停止し、油圧シリンダ６を作動させ、エンドミル５による切削半径を変更する。そして、再び油圧モータ１７を駆動して同心円状の切削を行う。このような切削作業の繰り返しによって、マンホール７の周囲を同心状に切削する。
【００２５】
“粗削りモード”による所望の切削を終了し、エンドミル５による切削面の仕上げを行う場合は、モード切換スイッチ５７により”仕上げモード”に切り換える。このとき、電磁比例流量制御バルブ５４のソレノイド部にはＣＰＵ６４から仕上げ用駆動信号が印加され、粗削り時に比べて低速度で油圧モータ１７が回転する。電磁比例流量制御バルブ５３のソレノイド部にはＣＰＵ６４から引き続き粗削り用駆動信号が印加され、油圧モータ５ａは粗削り時と同じ回転速度で駆動する。このように仕上げモードが設定されるとエンドミル５が低速度で公転し、きれいな断面を得る事ができる。
【００２６】
各モードの他の実現手段として、前記方法とは異なりエンドミル５の公転速度を一定にし、自転速度を切り換えて行うことも可能である。
【００２７】
この際、“仕上げモード”では“粗削りモード”よりも自転速度を大きく設定することで“粗削りモード”よりもきめの細かい切削断面を得ることができ、“仕上げモード”におけるエンドミル５の自転速度をＲ１、公転速度Ｓ１、“粗削りモード”における自転速度Ｒ２、公転速度Ｓ２とすると、（Ｓ１／Ｒ１）＜（Ｓ２／Ｒ２）の関係となる。
【００２８】
この場合、切り換えられたモードに応じて、ＣＰＵ６４は電源６５から電磁比例流量制御弁５３への供給電流を制御する。したがって、油圧モータ１７がＣＰＵ６４で速度制御される。
【００２９】
ＣＰＵ６４は電源６５から電磁比例流量制御弁５３への供給電流を制御する。したがって、油圧モータ１７がＣＰＵ６４で速度制御され、エンドミル５の公転速度が一定に制御される。
【００３０】
なお、モード切換スイッチ５７を“仕上げモード”と“粗削りモード”という選択型のスイッチにするのではなく、仕上げ度合いを任意に選択出来るようなダイアル式の調整レバーにすることで、さまざまな粗さの切削断面を得ることも可能である。
【００３１】
また、アーム先端を軌跡制御できる多関節アーム式作業機の先端に、ブレーカのようにエンドミルを直接取付け、上述したと同様な作業により路面を切削することもできる。すなわち、エンドミルがマンホールの周囲を異なる半径で同心円状に複数回回転するように、多関節アームおよび上部旋回体を軌跡制御する。
【００３２】
本発明は、アスファルトに限らずコンクリートなど他の路面を切削する切削アタッチメント装置にも適用でき、円形のマンホールの周囲だけではなく、種種の形状をした埋設物の周囲の路面を切削する、切削アタッチメントにも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の路面切削用アタッチメント装置とそれを備えた作業機によれば、要求された切削面の粗さを実現する為に、切削作業を中断し手動式の流量調整弁を調整する手間を省く事ができ、効率の良い作業を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による路面の切削用アタッチメント装置をアーム先端に装着した作業機の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】図１の要部拡大側面図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】本発明の油圧回路図である。
【図５】本発明の切削アタッチメント装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１：切削装置、２：ブラケット、３：旋回装置、４：旋回体、５：エンドミル、５ａ：駆動装置、６：油圧シリンダ、７：マンホール、８：ガイド、９：舗装面、１０：油圧作業機、１１：多関節アーム、１２：ホイール式走行体、１３：旋回装置、１４：旋回体、１５：運転室、１６：油圧シリンダ、１７：油圧モータ、１８：固定輪、２０：旋回輪、２１：ガイドレール、２２：フレーム、２３：突条、２４：ピン、３０：エンドミル装置、５０、５１回転計、５２：ストロークセンサ、５３：電磁比例式流量制御弁、５４：電磁比例式流量制御弁、５５：電磁バルブ、５６：電磁バルブ、５７：モード切換スイッチ、６０、６３：油圧ポンプ、６１、６２：スローリターンバルブ、６４：ＣＰＵ、６５：電源

Claims (7)

1. 路面を切削する切削工具と、
   前記切削工具を回転させる回転装置と、
   前記回転装置とともに前記切削工具を移動させる移動装置と、
   前記切削工具による切削面の粗さ精度が低い“粗削りモード”と切削面の粗さ精度が高い“仕上げモード”のいずれかを択一的に設定するモード設定器と、
   前記移動装置と前記回転装置とを前記各モードに適した速度で制御する制御装置とを備えた路面切削用アタッチメント装置。
2. 請求項１に記載の路面切削用アタッチメント装置において、
   前記制御装置は、前記モード設定器からの“粗削りモード”指令に基づいて前記切削工具の回転数に対して前記移動装置による前記切削工具の送り速度を速める信号を前記移動装置に出力することを特徴とする路面切削用アタッチメント装置。
3. 請求項１に記載の路面切削用アタッチメント装置において、
   前記制御装置は、前記モード設定器からの“仕上げモード”指令に基づいて前記移動装置による前記切削工具の送り速度に対して前記切削工具の回転数を速める信号を前記移動装置に出力することを特徴とする路面切削用アタッチメント装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載の切削用アタッチメント装置において、
   前記回転装置は、前記切削工具自体を自転させる自転装置であり、前記移動装置は、前記切削工具を前記自転装置とともに所定の軸心を中心に回転させる公転装置であることを特徴とする路面切削用アタッチメント装置。
5. 請求項４に記載の切削用アタッチメント装置において、
   前記公転装置には、前記自転装置を公転中心方向に直進移動させる直進移動装置をさらに備えることを特徴とする路面切削用アタッチメント装置。
6. 請求項４または５に記載の切削用アタッチメント装置において、前記切削工具はエンドミルからなり、前記公転装置の軸心には、マンホールまたはその蓋の中心にガイドされる中心軸を備えることを特徴とする路面切削用アタッチメント装置。
7. 走行体上に旋回可能の設置された旋回体と、前記旋回体に設置された多関節アームとを備えた作業機の、前記多関節アームの先端に請求項１から６のいずれか１項記載の路面切削用アタッチメントを装着したことを特徴とする作業機。

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