JP2019190063A

JP2019190063A - アースドリル

Info

Publication number: JP2019190063A
Application number: JP2018081514A
Authority: JP
Inventors: 高好奥村; Takayoshi Okumura
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】フロント部の状態を検出することにより、掘削作業からクレーン作業への作業モードの移行を円滑に行うことができる制御手段を備えたアースドリルを提供する。【解決手段】アースドリル１１は、先端に拡底バケットを装着したケリーバ２４を回転させながら地中に押し込むことにより杭孔を形成する掘削作業と、補巻フック３１により搬送物を吊り上げるクレーン作業とが選択的に可能であり、起伏ロープ３４の張力を検出する連結部材３８と、該連結部材の検出結果に基づいてクレーン作業が可能であるか否かを判断するコントローラと、該コントローラによる判断結果を表示するディスプレイとを備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、アースドリルに関し、詳しくは、ブームの先端部に設けられたシーブ軸に、掘削作業用の主巻ロープを巻き掛ける主巻シーブとクレーン作業用の補巻ロープを巻き掛ける補巻シーブとを備えたアースドリルに関する。

アースドリルは、一般に、起伏ウインチから繰り出した起伏ロープや油圧で作動する起伏シリンダにより支持されたブームの先端にシーブ軸が設けられており、このシーブ軸にケリーバを吊持する主巻ロープが巻き掛けられる主巻シーブと、補巻フックを吊持する補巻ロープが巻き掛けられる補巻シーブとを回転可能に取り付けている（例えば、特許文献１，２参照。）。補巻ロープは、補巻フックでクレーン作業時に使用する各種資材などを吊り上げるために用いられるが、比較的重いものを吊り上げる場合には、吊り上げ能力を上げるために１本掛けから２本掛けに掛け替えられる（例えば、特許文献３参照。）。

一方、吊荷や作業半径が過大になると車体が不安定になることから、アースドリルには、作用する転倒モーメントが安定に要する安定モーメントを超えて過負荷状態となることを防止する過負荷防止装置（モーメントリミッタ）を備えている。この過負荷防止装置の一つとして、ロードセルを用いて検出した起伏ロープの張力が所定張力以上になったときに、ブームの倒伏や吊り上げ操作を規制することにより、起伏ロープの張力が過大となることを防止するものが知られている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２０１３−６７９８９号公報特開２００５−９７８８８号公報特開２０１５−１４５３０７号公報特開２０１５−１３７１６２号公報

しかし、上述の特許文献４に記載された過負荷防止装置では、その構造上、ロードセルで検出した起伏ロープの張力と、別途に検出したブームの起伏角度とに基づいて吊り荷重を算出する際に、フロント部の状態、つまり掘削装置やケリーバなどの装着の有無を考慮に入れて精度よく算出することができない。このため、例えば、補巻ロープを１本掛けから２本掛けに掛け替えたとしても、ケリーバを外し忘れて吊り上げ操作を行った場合には、操作者の意図した吊り上げ性能が確保できず、クレーン作業時の利便性が損なわれるおそれがあった。

そこで本発明は、フロント部の状態を検出することにより、掘削作業からクレーン作業への作業モードの移行を円滑に行うことができる制御手段を備えたアースドリルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のアースドリルは、ベースマシンの前部に起伏可能に設けられたブームと、該ブームの先端部に配置されたシーブ軸に回転可能に設けられる主巻シーブ及び補巻シーブと、前記主巻シーブに巻き掛けられた主巻ロープに吊持されるケリーバと、前記補巻シーブに巻き掛けられた補巻ロープに吊持される補巻フックとを備え、先端に掘削装置を装着した前記ケリーバを回転させながら地中に押し込むことにより杭孔を形成する掘削作業と、前記補巻フックにより搬送物を吊り上げるクレーン作業とが選択的に可能なアースドリルにおいて、前記掘削装置の荷重を検出するフロント荷重検出手段と、該フロント荷重検出手段の検出結果に基づいて前記クレーン作業が可能であるか否かを判断する制御手段と、該制御手段による判断結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴としている。

また、前記ブームの起伏角度を検出する起伏角検出手段と、前記補巻ロープの張力を検出する補巻張力検出手段とを備え、前記制御手段は、前記ブームに作用する転倒モーメントがあらかじめ設定された安定モーメントを超える過負荷状態を防止する機能を有した過負荷防止装置を構成するとともに、前記クレーン作業を行う状態で、前記起伏角検出手段及び前記補巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて過負荷防止機能を働かせることを特徴としている。

さらに、ベースマシンの前部に起伏可能に設けられたブームと、該ブームの先端部に配置されたシーブ軸に回転可能に設けられる主巻シーブ及び補巻シーブと、前記主巻シーブに巻き掛けられた主巻ロープに吊持されるケリーバと、前記補巻シーブに巻き掛けられた補巻ロープに吊持される補巻フックとを備え、先端に掘削装置を装着した前記ケリーバを回転させながら地中に押し込むことにより杭孔を形成する掘削作業と、前記補巻フックにより搬送物を吊り上げるクレーン作業とが選択的に可能であるとともに、前記補巻ロープを尻手に前記補巻フックを連結した１本掛けの状態からシーブ付き補巻フックのシーブに巻き掛けた多本掛けの状態に掛け替え可能なアースドリルにおいて、前記掘削装置の荷重を検出するフロント荷重検出手段と、前記主巻ロープの張力を検出する主巻張力検出手段と、前記フロント荷重検出手段及び前記主巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて前記補巻ロープの掛け本数に対応したクレーン作業が可能であるか否かを判断する制御手段と、該制御手段による判断結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴としている。

また、前記ブームの起伏角度を検出する起伏角検出手段と、前記補巻ロープの張力を検出する補巻張力検出手段とを備え、前記制御手段は、前記ブームに作用する転倒モーメントがあらかじめ設定された安定モーメントを超える過負荷状態を防止する機能を有した過負荷防止装置を構成するとともに、前記補巻ロープの掛け本数に対応したクレーン作業を行う状態で、前記起伏角検出手段及び前記補巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて過負荷防止機能を働かせることを特徴としている。

本発明のアースドリルによれば、制御手段がフロント荷重検出手段の検出結果に基づいてクレーン作業が可能であるか否かを判断するとともに、この判断結果を報知手段によって報知するので、拡底バケットやケリーバなどの着脱を操作者に促して掘削作業からクレーン作業への作業モードの移行を円滑に行うことができる。また、制御手段がフロント荷重検出手段及び主巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて補巻ロープの掛け本数に対応したクレーン作業が可能であるか否かを判断するので、拡底バケットやケリーバなどの装着状態を精度よく検出することが可能となり、作業モードの移行をより円滑に行うことができる。

本発明を適用したアースドリルの一形態例を示す側面図である（ケリーバ下端に掘削装置を装着した掘削作業状態）。同じく側面図である（掘削装置のみを外して補巻フックによる１本掛けにしたクレーン作業状態）。同じく側面図である（掘削装置及びケリーバを外してシーブ付き補巻フックによる２本掛けにしたクレーン作業状態）。同じくアースドリルに備えた過負荷防止装置の一例を示す構成図及び掘削モードからクレーンモードに移行する手順を示すフローチャートである。

図１乃至図４は、本発明のアースドリルの一形態例を示すもので、本形態例に示すアースドリル１１は、図１に示すように、自走式のベースマシン１２の前部に起伏可能に設けられたブーム１３の先端部前面に、該ブーム１３の長さ方向に直交するシーブ軸１４が水平方向に設けられ、該シーブ軸１４に主巻シーブ１５及び補巻シーブ１６が互いに間隔をあけてそれぞれ回転可能に支持されている。また、ブーム１３の先端部後面に、該ブーム１３の長さ方向に直交する主巻ガイドシーブ軸１７及び補巻ガイドシーブ軸１８が左右同軸上に水平方向に設けられ、主巻ガイドシーブ軸１７には主巻ガイドシーブ１９が、補巻ガイドシーブ軸１８には補巻ガイドシーブ２０が互いに間隔をあけてそれぞれ回転可能に支持されている。

前記主巻シーブ１５には、主巻ウインチ２１から主巻ガイドシーブ１９を介して繰り出された掘削作業用の主巻ロープ２２を巻き掛け、この主巻ロープ２２の尻手にスイベル２３を介してケリーバ２４を回転可能に吊り下げ、主巻ウインチ２１でケリーバ２４を昇降させるように構成している。また、ブーム１３の下方に支持されたフロントフレーム２５の先端には、ケリーバ２４が昇降可能な状態で挿通されるケリーバ回転駆動装置（ケリードライブ）２６がフレームシリンダ２７によって支持された状態で設けられており、ケリーバ回転駆動装置２６でケリーバ２４を回転させることにより、ケリーバ２４の下端部に装着した掘削装置である拡底バケット２８や掘削バケット（図示せず）を回転させる。

さらに、補巻シーブ１６には、補巻ウインチ２９から補巻ガイドシーブ２０を介して繰り出されたクレーン作業用の補巻ロープ３０を巻き掛け、この補巻ロープ３０の尻手に補巻フック３１が連結されている。また、ベースマシン１２の後部にはガントリ３２が起伏可能に設けられている。

ガントリ３２は、起伏ウインチ３３から繰り出される起伏ロープ３４をガイドするためのガイドシーブ３５を備えている。また、起伏ロープ３４は、起伏ウインチ３３から上方に立ち上がってガイドシーブ３５を経て前方のミドルシーブブロック３６とガントリシーブブロック３７とに掛け回されてロープ端がガントリシーブブロック３７に連結部材３８を介して固定されている。さらに、ミドルシーブブロック３６には、一端がブーム１３の先端部に設けられたブラケット１３ａに接続されたペンダントロープ３９の他端が接続されており、起伏ウインチ３３で起伏ロープ３４を巻き取ったり、繰り出したりすることによってブーム１３を起伏させる。

ここで、掘削作業をする場合には、起伏ウインチ３３で起伏ロープ３４を操作してブーム１３を所定角度に立ち上げるとともに、ケリーバ回転駆動装置２６を所定位置に配置した状態で、ケリーバ回転駆動装置２６でケリーバ２４を回転させることによって拡底バケット２８や掘削バケットを回転させながら地中に押し込んで掘削する工程と、拡底バケット２８や掘削バケットを引き上げて掘削した土砂を排出する工程とを交互に繰り返すことによって杭孔が形成される。

一方、クレーン作業をする場合には、図２に示すように、ケリーバ２４の先端から拡底バケット２８を取り外すとともに、補巻ウインチ２９から繰り出された補巻ロープ３０の尻手に補巻フック３１を連結した１本掛けの状態で各種資材（搬送物）を吊り上げる。また、重量物を吊り上げる場合には、図３に示すように、スイベル２３からケリーバ２４を取り外し、補巻フック３１を取り外した補巻ロープ３０をシーブ付き補巻フック４０のシーブ４１に巻き掛けるとともに、補巻ロープ３０の尻手をスイベル２３に固定することによって２本掛けにする。

このように形成されたアースドリル１１には、クレーン作業時に吊荷や作業半径が過大になると車体が不安定になることから、ブーム１３に作用する転倒モーメントがあらかじめ設定された安定モーメントを超えて過負荷状態となることを防止する機能を有した過負荷防止装置を備えている。この過負荷防止装置４２は、図４（Ａ）に示すように、クレーン作業に関する各種情報を表示可能な報知手段であるタッチパネル式のディスプレイ４３と、ブーム１３の起伏角度を検出する起伏角検出手段である起伏角センサ４４と、拡底バケット２８の荷重を検出するフロント荷重検出手段である連結部材３８と、主巻ロープ２２の張力を検出する主巻張力検出手段である主巻ガイドシーブ軸１７と、補巻ロープ３０の張力を検出する補巻張力検出手段である補巻ガイドシーブ軸１８と、ブーム１３の倒伏を起伏ウインチ３３の油圧回路を遮断して停止させる倒伏停止ソレノイド４５と、補巻ロープ３０の巻き上げを補巻ウインチ２９の油圧回路を遮断して停止させる補巻上停止ソレノイド４６と、これらの機器と接続した制御手段であるコントローラ４７とを備えている。

主巻ガイドシーブ軸１７及び補巻ガイドシーブ軸１８は、ピン型ロードセルとして機能するもので、主巻ガイドシーブ軸１７は、主巻ロープ２２の張力を主巻ガイドシーブ軸１７に加わるせん断力として検出し、補巻ガイドシーブ軸１８は、補巻ロープ３０の張力を補巻ガイドシーブ軸１８に加わるせん断力として検出する。また、連結部材３８は、起伏ロープ３４のロープ端とガントリシーブブロック３７とをピンジョイント方式で連結するもので、連結部に用いたピン型ロードセルで起伏ロープ３４の張力をピンに加わるせん断力として検出する。

コントローラ４７は、連結部材３８で検出した起伏ロープ３４の張力に基づいて、言い換えると、拡底バケット２８の装着の有無によって変化するフロント荷重に基づいて、掘削作業を行うための掘削モードからクレーン作業を行うためのクレーンモードに作業モードを移行させ、過負荷防止機能を働かせる。この過負荷防止機能は、補巻ガイドシーブ軸１８で検出した補巻ロープ３０の張力と、起伏角センサ４４で検出したブーム１３の起伏角度に基づきブーム１３にかかる転倒モーメントを算出するとともに、この転倒モーメントが増加して、あらかじめ設定された安定モーメントを超える過負荷状態となった場合に、転倒モーメントが増加する方向の動作、つまりブーム１３の倒伏及び補巻ロープ３０の巻き上げ操作を規制する。

また、コントローラ４７は、連結部材３８で検出した起伏ロープ３４の張力及び主巻ガイドシーブ軸１７で検出した主巻ロープ２２の張力のそれぞれに基づいて補巻ロープ３０の掛け本数に対応したクレーン作業が可能であるか否かをディスプレイ４３に表示させる。

以下では、掘削モードからクレーンモードに移行する流れを図４（Ｂ）にしたがって説明する。まず、コントローラ４７は、過負荷防止装置４２の電源を投入することにより、拡底バケット２８を装着した状態（図１）の掘削モード（ステップ５１）から、クレーンモードへ移行する処理を行う（ステップ５２）。ここで、起伏ロープ３４の張力が所定の閾値以上である場合には、拡底バケット２８を装着した状態であると判断し、エラーとなる（ステップ５３）。この結果、操作者はディスプレイ４３の表示により、クレーン作業が行えないことを確認する。

そこで、拡底バケット２８を取り外すとともに、補巻ロープ３０の尻手に補巻フック３１を連結した１本掛けの状態（図２）にすることにより、起伏ロープ３４の張力が所定の閾値以下となり、コントローラ４７は、拡底バケット２８を取り外した状態であると判断し、１本掛けによるクレーン作業が可能なクレーンモードに移行する（ステップ５４）。この結果、操作者はディスプレイ４３の表示により、１本掛けによるクレーン作業が行えることを確認する。

次に、重量物を吊り上げる際には、コントローラ４７は、タッチパネルの操作に基づいて、２本掛けによるクレーン作業が可能なクレーンモードへ移行する処理を行う（ステップ５５）。ここで、主巻ロープ２２の張力が所定の閾値以上にある場合には、ケリーバ２４を装着した状態であると判断し、エラーとなる（ステップ５６）。この結果、操作者はディスプレイ４３の表示により、２本掛けによるクレーン作業が行えないことを確認する。

そこで、ケリーバ２４を取り外すことで、主巻ロープ２２の張力が所定の閾値以下となり、コントローラ４７は、ケリーバ２４を取り外した状態であると判断し、２本掛けによるクレーン作業が可能なクレーンモードに移行する（ステップ５７）。この結果、操作者はディスプレイ４３の表示により、２本掛けによるクレーン作業が行えることを確認する。そして、補巻フック３１を取り外した補巻ロープ３０をシーブ付き補巻フック４０のシーブ４１に巻き掛けた２本掛けの状態（図３）にする。

このように、コントローラ４７が起伏ロープ３４の張力に基づいてクレーン作業が可能であるか否かを判断するとともに、この判断結果をディスプレイ４３に表示するので、拡底バケット２８やケリーバ２４などの着脱を操作者に促して掘削作業からクレーン作業への作業モードの移行を円滑に行うことができる。また、コントローラ４７が起伏ロープ３４及び主巻ロープ２２の張力のそれぞれに基づいて補巻ロープ３０の掛け本数に対応したクレーン作業が可能であるか否かを判断するので、拡底バケット２８やケリーバ２４などの装着状態を精度よく検出することが可能となり、作業モードの移行をより円滑に行うことができる。さらに、クレーン作業時には、コントローラ４７がブーム１３の起伏角度及び補巻ロープ３０の張力のそれぞれに基づいて過負荷防止機能を働かせるので、掘削作業からクレーン作業に移行しても、車体が不安定になることを防止できる。加えて、吊り荷重を補巻ロープ３０の張力で直接に検出するので、過負荷防止機能の精度向上を図ることができる。

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものではなく、ブームは、起伏ロープにより起伏可能に支持された構成だけでなく、油圧で作動する起伏シリンダにより起伏可能に支持された構成でもよい。この場合、フロント荷重検出手段には、起伏シリンダの内圧を検出する圧力検出器が用いられる。また、シーブ付き補巻フックに巻き掛けた多本掛けの補巻ロープは、２本掛けに限定されず、吊り上げ性能の範囲内であれば、４本掛けなどによるクレーン作業を行うことができる。さらに、報知手段には、ディスプレイの他に、光や音で作業モードの移行を促すことができ、本発明の範囲内で適宜に変更することができる。

１１…アースドリル、１２…ベースマシン、１３…ブーム、１３ａ…ブラケット、１４…シーブ軸、１５…主巻シーブ、１６…補巻シーブ、１７…主巻ガイドシーブ軸、１８…補巻ガイドシーブ軸、１９…主巻ガイドシーブ、２０…補巻ガイドシーブ、２１…主巻ウインチ、２２…主巻ロープ、２３…スイベル、２４…ケリーバ、２５…フロントフレーム、２６…ケリーバ回転駆動装置、２７…フレームシリンダ、２８…拡底バケット、２９…補巻ウインチ、３０…補巻ロープ、３１…補巻フック、３２…ガントリ、３３…起伏ウインチ、３４…起伏ロープ、３５…ガイドシーブ、３６…ミドルシーブブロック、３７…ガントリシーブブロック、３８…連結部材、３９…ペンダントロープ、４０…シーブ付き補巻フック、４１…シーブ、４２…過負荷防止装置、４３…ディスプレイ、４４…起伏角センサ、４５…倒伏停止ソレノイド、４６…補巻上停止ソレノイド、４７…コントローラ

Claims

ベースマシンの前部に起伏可能に設けられたブームと、該ブームの先端部に配置されたシーブ軸に回転可能に設けられる主巻シーブ及び補巻シーブと、前記主巻シーブに巻き掛けられた主巻ロープに吊持されるケリーバと、前記補巻シーブに巻き掛けられた補巻ロープに吊持される補巻フックとを備え、先端に掘削装置を装着した前記ケリーバを回転させながら地中に押し込むことにより杭孔を形成する掘削作業と、前記補巻フックにより搬送物を吊り上げるクレーン作業とが選択的に可能なアースドリルにおいて、前記掘削装置の荷重を検出するフロント荷重検出手段と、該フロント荷重検出手段の検出結果に基づいて前記クレーン作業が可能であるか否かを判断する制御手段と、該制御手段による判断結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴とするアースドリル。
前記ブームの起伏角度を検出する起伏角検出手段と、前記補巻ロープの張力を検出する補巻張力検出手段とを備え、前記制御手段は、前記ブームに作用する転倒モーメントがあらかじめ設定された安定モーメントを超える過負荷状態を防止する機能を有した過負荷防止装置を構成するとともに、前記クレーン作業を行う状態で、前記起伏角検出手段及び前記補巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて過負荷防止機能を働かせることを特徴とする請求項１記載のアースドリル。
ベースマシンの前部に起伏可能に設けられたブームと、該ブームの先端部に配置されたシーブ軸に回転可能に設けられる主巻シーブ及び補巻シーブと、前記主巻シーブに巻き掛けられた主巻ロープに吊持されるケリーバと、前記補巻シーブに巻き掛けられた補巻ロープに吊持される補巻フックとを備え、先端に掘削装置を装着した前記ケリーバを回転させながら地中に押し込むことにより杭孔を形成する掘削作業と、前記補巻フックにより搬送物を吊り上げるクレーン作業とが選択的に可能であるとともに、前記補巻ロープを尻手に前記補巻フックを連結した１本掛けの状態からシーブ付き補巻フックのシーブに巻き掛けた多本掛けの状態に掛け替え可能なアースドリルにおいて、前記掘削装置の荷重を検出するフロント荷重検出手段と、前記主巻ロープの張力を検出する主巻張力検出手段と、前記フロント荷重検出手段及び前記主巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて前記補巻ロープの掛け本数に対応したクレーン作業が可能であるか否かを判断する制御手段と、該制御手段による判断結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴とするアースドリル。
前記ブームの起伏角度を検出する起伏角検出手段と、前記補巻ロープの張力を検出する補巻張力検出手段とを備え、前記制御手段は、前記ブームに作用する転倒モーメントがあらかじめ設定された安定モーメントを超える過負荷状態を防止する機能を有した過負荷防止装置を構成するとともに、前記補巻ロープの掛け本数に対応したクレーン作業を行う状態で、前記起伏角検出手段及び前記補巻張力検出手段のそれぞれの検出結果に基づいて過負荷防止機能を働かせることを特徴とする請求項３記載のアースドリル。