JP2014114545A - Hydraulic unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ユニットに関し、詳しくは、エンジンで油圧ポンプを駆動して昇圧した作動油(圧油)を全回転チュービング装置の駆動源として供給するのに適した油圧ユニットに関する。 The present invention relates to a hydraulic unit, and more particularly, to a hydraulic unit suitable for supplying hydraulic oil (pressure oil) boosted by driving a hydraulic pump with an engine as a drive source of a full-rotation tubing device.
建設現場で使用される各種作業装置、例えば、走行手段を備えたクレーンや杭打機、パワーショベル(油圧ショベル)などは、油圧モータや油圧シリンダなどの油圧アクチュエータの駆動源として、エンジンで油圧ポンプを駆動する油圧ユニットを搭載しており、走行手段を持たない全回転チュービング装置などは、別に形成されたエンジン駆動式の油圧ユニットから油圧ホースを介して作動油の供給を受けるように形成されている。 Various working devices used at construction sites, such as cranes and pile driving machines equipped with traveling means, power shovels (hydraulic excavators), etc., are hydraulic pumps with engines as drive sources for hydraulic actuators such as hydraulic motors and hydraulic cylinders. A full-rotation tubing device that is equipped with a hydraulic unit that drives the vehicle and that does not have traveling means is configured to receive hydraulic oil supplied from a separately formed engine-driven hydraulic unit via a hydraulic hose. Yes.
このような油圧ユニットにおける安全装置として、エンジン冷却水の温度や作動油の温度を監視し、これらの温度が上昇したときに、油圧ポンプの吐出量を低減することにより、エンジンのオーバーヒートを回避したり、油圧回路に設けられている各種機器を保護したりする安全装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As a safety device in such a hydraulic unit, the engine coolant temperature and hydraulic oil temperature are monitored, and when these temperatures rise, the discharge amount of the hydraulic pump is reduced to avoid engine overheating. A safety device that protects various devices provided in a hydraulic circuit is known (see, for example, Patent Document 1).
前記特許文献1に記載された安全装置は、該特許文献1に例示されているような油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットには十分な効果を発揮することができ、また、クレーン用のウインチを作動させる油圧モータにおいても十分な効果を期待することができる。しかし、大口径のケーシングチューブを回転させながら圧入する全回転チュービング装置では、ケーシングチューブの回転抵抗や回転反力が大きく、さらに、ケーシングチューブの口径や圧入深度、地中の土砂の状態によって変化するため、エンジン冷却水の温度上昇によって単純に油圧ポンプの吐出量を低減すると、ケーシングチューブの回転を継続できなくなることがあった。 The safety device described in Patent Document 1 can exhibit a sufficient effect for a hydraulic unit that supplies hydraulic oil to a hydraulic cylinder as exemplified in Patent Document 1, and for a crane. A sufficient effect can be expected even in a hydraulic motor that operates a winch. However, in a full-rotation tubing device that press-fits while rotating a large-diameter casing tube, the rotational resistance and rotational reaction force of the casing tube are large, and furthermore, it varies depending on the diameter of the casing tube, the depth of press-fit, and the state of earth and sand. Therefore, if the discharge amount of the hydraulic pump is simply reduced due to the temperature rise of the engine cooling water, the casing tube may not continue to rotate.
特に、エンジンが高負荷によってオーバーヒートするような状況は、ケーシングチューブの回転抵抗が大きく、大量の作動油を油圧モータに連続供給してケーシングチューブを回転させている状況であるから、このような状況でケーシングチューブの回転が停止してしまうと、ケーシングチューブに地中の土砂が張り付いて回転抵抗がより大きくなり、再起動が非常に困難になるおそれがあった。また、作動油の温度が上昇すると、油圧ポンプなどに油膜切れが発生して運転を継続できなくなるおそれがあった。 In particular, the situation where the engine is overheated by a high load is a situation where the casing tube has a large rotational resistance and a large amount of hydraulic oil is continuously supplied to the hydraulic motor to rotate the casing tube. When the rotation of the casing tube stops, the earth and sand in the ground sticks to the casing tube, and the rotation resistance becomes larger, which may make it very difficult to restart. Further, when the temperature of the hydraulic oil rises, there is a possibility that the oil pump is cut off and the operation cannot be continued.
そこで本発明は、ケーシングチューブの回転圧入のような高負荷の運転を必要とする作業を、エンジンのオーバーヒートや作動油の温度上昇を効果的に防止して作業を安全に継続することができる制御機能を備えた油圧ユニットを提供することを目的としている。 In view of this, the present invention provides a control that can safely continue work by effectively preventing engine overheating and hydraulic oil temperature rise for work requiring high load operation such as rotary press-fitting of a casing tube. The object is to provide a hydraulic unit having a function.
上記目的を達成するため、本発明の油圧ユニットは、エンジンで可変容量油圧ポンプを駆動し、該可変容量油圧ポンプで昇圧した作動油を油圧アクチュエータの駆動源として供給する油圧ユニットにおいて、該油圧ユニットを制御する油圧ユニット制御器は、前記エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された第1設定温度以上になったときに第1温度上昇警報を発する第1警報発生手段と、前記温度検出手段の検出温度が、前記第1設定温度より高い温度に設定された第2設定温度以上になったときに、前記第1温度上昇警報とは異なる第2温度上昇警報を発する第2警報発生手段とを備えていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a hydraulic unit according to the present invention is a hydraulic unit that drives a variable displacement hydraulic pump with an engine and supplies hydraulic oil boosted by the variable displacement hydraulic pump as a drive source of a hydraulic actuator. A hydraulic unit controller that controls the temperature of the cooling water of the engine, and a first temperature rise when the detected temperature of the temperature detection means is equal to or higher than a preset first set temperature. The first alarm generation means for issuing an alarm and the first temperature increase alarm when the temperature detected by the temperature detection means is equal to or higher than a second set temperature set higher than the first set temperature. And a second alarm generation means for issuing a different second temperature rise alarm.
さらに、本発明の油圧ユニットは、前記作動油の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された作動油の設定温度以上になったときに作動油の温度上昇警報を発する警報発生手段を備えていることを特徴としている。 Furthermore, the hydraulic unit according to the present invention includes a temperature detection means for detecting the temperature of the hydraulic oil, and a temperature rise of the hydraulic oil when the temperature detected by the temperature detection means becomes equal to or higher than a preset temperature of the hydraulic oil. An alarm generating means for issuing an alarm is provided.
本発明の油圧ユニットによれば、冷却水の温度が、第2設定温度に比べて低く設定された第1設定温度以上になったときに、第1温度上昇警報を発して温度上昇時に対応した運転を行うようにオペレータに促すので、オペレータが作動油供給先の状況を確認しながら可変容量油圧ポンプの吐出量を低減するなどの低負荷運転を行うことにより、エンジンの負荷を軽減させて冷却水の温度を低下させることができ、オーバーヒートによるエンジンの停止を回避して運転を継続することができる。 According to the hydraulic unit of the present invention, when the temperature of the cooling water is equal to or higher than the first set temperature set lower than the second set temperature, the first temperature rise alarm is issued to cope with the temperature rise. Since the operator is urged to perform the operation, the operator reduces the engine load by performing low-load operation such as reducing the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump while checking the status of the hydraulic oil supply destination, and cooling The temperature of the water can be lowered, and the operation can be continued while avoiding the stop of the engine due to overheating.
また、第1温度上昇警報で低負荷運転を行っても冷却水や作動油の温度が上昇して第2設定温度以上になったときには、前記第1温度上昇警報とは異なる第2温度上昇警報を発令し、より低負荷となる運転を行うように強く促し、温度の上昇をより確実に抑えるようにすることで運転を継続できるようにする。これにより、ケーシングチューブを回転圧入する全回転チュービング装置のように、作業の中断が好ましくない用途に対して作動油を確実に連続して供給することができ、ケーシングチューブの圧入作業など等の施工を安全に継続して行うことができる。さらに、作動油の温度上昇を検出して警報を発令することにより、作動油温度の上昇による油膜切れの発生を確実に防止することができる。 In addition, even if the low temperature operation is performed with the first temperature rise alarm, when the temperature of the cooling water or the hydraulic oil rises to be equal to or higher than the second set temperature, a second temperature rise alarm different from the first temperature rise alarm is obtained. Is issued, and it is strongly urged to perform the operation with a lower load, and the operation can be continued by suppressing the temperature rise more reliably. This makes it possible to reliably and continuously supply hydraulic oil to applications where interruption of work is not desirable, such as a full-rotation tubing device that rotationally press-fits a casing tube. Can be carried out safely and continuously. Furthermore, by detecting an increase in the temperature of the hydraulic oil and issuing an alarm, it is possible to reliably prevent the occurrence of an oil film break due to the increase in the hydraulic oil temperature.
本形態例に示す油圧ユニットは、駆動源となるエンジン11と、該エンジン11により駆動される可変容量油圧ポンプ12と、該可変容量油圧ポンプ12で昇圧した作動油を、制御弁13やリリーフ弁14を介して油圧モータや油圧シリンダなどの油圧アクチュエータに供給する油圧回路15とを備えるとともに、前記エンジンを制御するエンジン制御器(エンジン作業機)16と、前記可変容量油圧ポンプ12や制御弁13などを制御する油圧ユニット制御器17とを備えている。
The hydraulic unit shown in the present embodiment includes an
また、エンジン11には、エンジン制御器16に冷却水の温度を表示するための水温センサ18が設けられるとともに、冷却水の温度に応じて油圧ユニット制御器17を作動させるための温度検出手段となる水温スイッチ19が設けられている。さらに、可変容量油圧ポンプ12の吐出経路12aには、昇圧された作動油の温度に応じて油圧ユニット制御器17を作動させるための温度検出手段となる油温スイッチ20が設けられている。
Further, the
油圧ユニット制御器17は、オペレータの操作によって可変容量油圧ポンプ12や制御弁13を制御し、圧力、流量及び方向を制御して油圧アクチュエータに作動油を供給する機能に加えて、前記水温スイッチ19及び油温スイッチ20からの信号によって運転時の冷却水及び作動油の温度上昇を監視し、冷却水や作動油の温度上昇によってエンジンなどが停止することを防止するための温度制御部を備えている。
The
この温度制御部は、図2に示す手順で運転中の冷却水の温度や作動油の温度の監視(オーバーヒートの監視)を行い、冷却水や作動油の温度が上昇したときに所定の警報を発することでオペレータに温度上昇を告知し、低負荷運転を行うように促すことにより、冷却水や作動油の温度上昇によって油圧ユニットが停止することを防止する。 This temperature control unit monitors the temperature of the cooling water and hydraulic oil during operation (overheat monitoring) according to the procedure shown in FIG. 2, and gives a predetermined alarm when the temperature of the cooling water or hydraulic oil rises. By informing the operator of the temperature rise and prompting the operator to perform a low load operation, the hydraulic unit is prevented from being stopped due to the temperature rise of the cooling water or hydraulic oil.
まず、エンジンの冷却水の温度監視は、ステップ51からスタートし、ステップ52で水温スイッチ19で検出したエンジンの冷却水の温度が、冷却水の第1設定温度、例えば100℃以上に上昇したか否かを判断し、冷却水の温度が100℃以上に上昇していない場合は、最初のステップ51に戻ってそのまま作業を継続する。ステップ52で冷却水の温度が100℃以上に上昇したと判断したときは、ステップ53に進み、第1警報発生手段が作動して第1温度上昇警報、例えば、ブザーを鳴動させたり、警告ランプを点灯させたりしてオペレータに温度上昇警報を告知し、低負荷運転を行うように促す。第1温度上昇警報発令中は、ステップ54でオペレータが、油圧ユニットから作動油を供給している油圧アクチュエータ、例えば、全回転チュービング装置におけるケーシングチューブ回転圧入用の油圧モータの状態を確認し、可変容量油圧ポンプ12の吐出圧力を一定に保ったまま吐出量を低減してエンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行い、油圧モータによるケーシングチューブの回転トルクを一定に保ったまま回転数を低くして作業を継続する。
First, engine cooling water temperature monitoring starts from
低負荷運転中は、第1温度上昇警報が継続しており、次のステップ55で冷却水の温度が100℃未満に低下したか否かを判断し、冷却水の温度が100℃未満に低下した場合には、第1温度上昇警報を停止して最初のステップ51に戻って通常の作業を再開する。冷却水の温度が100℃未満に低下していない場合は、ステップ55からステップ56に進み、エンジンコントローラで監視を行って水温センサ18で検出した冷却水の温度が第2設定温度、例えば105℃以上に上昇したか否かを判断する。冷却水の温度が105℃以上に上昇していない場合は、ステップ54に戻って前記低負荷運転を継続し、必要に応じて可変容量油圧ポンプ12の吐出量を更に低減する。
During low-load operation, the first temperature rise alarm continues, and in the
ステップ56で冷却水の温度が105℃以上に上昇したと判断したときは、ステップ57に進んで第2警報発生手段を作動させる。前記第1温度上昇警報より強い警報である第2温度上昇警報を発令する。第1温度上昇警報より強い第2温度上昇警報は、例えば、黄色に対して赤色、ブザー音量の大小など、適宜な組み合わせを選択することができる。第2温度上昇警報が発令された場合、オペレータは、ケーシングチューブの回転状態を確認しながら、ケーシングチューブの回転が停止しない程度まで可変容量油圧ポンプ12の吐出圧力、すなわち出力トルクを低減し、エンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行う。このステップ57における低負荷運転中も、前記ステップ54と同様に、ステップ55及びステップ56での冷却水の温度の判断を繰り返し行い、ステップ55で冷却水の温度が100℃未満に低下したと判断したときに、全ての警報を解除してステップ51に戻り、通常の作業状態に復帰する。
When it is determined in
このように、冷却水の温度上昇に応じて警報を発令し、オペレータに低負荷運転を行うように促し、オペレータが作業を中断しない程度に、可変容量油圧ポンプ12の吐出圧力や吐出流量を調節することにより、エンジンがオーバーヒートを起こして突然停止することがなくなり、作業を安全に継続することができる。
In this way, an alarm is issued in response to the temperature rise of the cooling water, prompting the operator to perform a low load operation, and adjusting the discharge pressure and flow rate of the variable displacement
また、作動油の温度監視は、ステップ61からスタートし、ステップ62で油温スイッチ20で検出した作動油の温度が、作動油の設定温度、例えば80℃以上に上昇したか否かを判断し、作動油の温度が80℃以上に上昇していない場合は、最初のステップ61に戻る。ステップ62で作動油の温度が80℃以上に上昇したと判断したときは、ステップ63に進み、前記冷却水の温度監視と同様の警報発生手段が作動して作動油の温度上昇警報を発令してオペレータに温度上昇警報を告知し、低負荷運転を行うように促す。この温度上昇警報発令中は、ステップ64でオペレータが、前記同様に、可変容量油圧ポンプ12の吐出圧力や吐出量を調節して低負荷運転を行い、作動油の流量を低減することによって作動油の温度低下を図る。このように、作動油の温度を監視し、温度が上昇したときに低負荷運転を行うようにすることにより、作動油の温度上昇による油膜切れなどの発生を未然に回避することができ、作業を安全に継続することができる。
The temperature monitoring of the hydraulic oil starts from
なお、図2の手順では、第2設定温度における判断をエンジンコントローラに設けられている水温センサを利用して行ったが、設定が異なる複数の水温スイッチを使用して判断基準にすることもできる。また、作動油の温度上昇を監視しない手順を採用することもできる。 In the procedure of FIG. 2, the determination at the second set temperature is performed using the water temperature sensor provided in the engine controller. However, a plurality of water temperature switches with different settings may be used as a determination standard. . Further, a procedure that does not monitor the temperature rise of the hydraulic oil can be adopted.
11…エンジン、12…可変容量油圧ポンプ、12a…吐出経路、13…制御弁、14…リリーフ弁、15…油圧回路、16…エンジン制御器、17…油圧ユニット制御器、18…水温センサ、19…水温スイッチ、20…油温スイッチ
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