JP3330799B2 - 掘削機のウインチ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアースオーガなどの
掘削装置を使用して掘削作業を行う掘削機のウインチ制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アースオーガ掘削装置をロープで吊持し
て掘削作業を行う場合、運転者は掘削速度をみながらロ
ープ繰り出し速度を手動で調整する必要がある。また、
アースオーガ掘削装置のオーガスクリュウをパイプ状の
杭で外挿して杭の圧入作業を行う、いわゆる絞り込み作
業時には、アースオーガ掘削装置を吊持する第１の油圧
ウインチの支持ロープの繰り出し量と、圧入を行う第２
の油圧ウインチの圧入ロープの繰込み量の双方を手動で
調整する必要がある。このような手動によるロープ繰り
出し量の調節は運転者の負担が大きい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】絞り込み作業における
運転者の負担軽減を図るようにした従来例として実開平
６−６５３８７号に開示されているものがある。これは
自動的にハーフクラッチ状態を発生させて支持ロープの
張力を一定に保持しようとするもので、運転者の負担は
幾分軽減されるものの、摩擦熱が発生してクラッチの耐
久性が悪化したり、ウインチ回路の効率が低下して燃費
が悪くなるなどの問題がある。

【０００４】本発明の目的は、クラッチの耐久性や燃費
を損わずに運転者の負担を軽くするようにした掘削機の
ウインチ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】一実施の形態を示す図１
〜図５に対応付けて説明する。請求項１の発明は、油圧
ポンプ１１からの圧油の流量と方向を制御弁１２で制御
して油圧モータ１３の回転方向と回転速度を調節するこ
とにより吊り荷を所定の速度で巻下げ巻上げる油圧ウイ
ンチと、制御弁１２による圧油の流れを制御することに
よって油圧ウインチの回転方向と回転速度を指令する操
作装置３２と、油圧ウインチのロープ張力を検出する張
力検出装置４２と、操作装置３２により巻下げ操作およ
び巻上げ操作のいずれが指令されているかを判断する判
断手段４１，４３と、張力検出装置４２で検出されるロ
ープ張力と判断手段４１による判断結果とに基づいて、
ロープ張力が一定となるように制御弁１２から油圧モー
タ１３へ流れる圧油を調節して油圧モータ１３の速度を
調節する速度調節装置４１とを備えることを特徴とす
る。請求項２の発明は、請求項１の装置の速度調節装置
４１を、張力検出装置４２で検出されるロープ張力と判
断手段４１による判断結果とに基づいて、操作装置３２
が巻下げを指令しているときは、ロープ張力が巻下げ用
下限値未満になると油圧モータ１３の速度を下げて、ロ
ープ張力が巻下げ用上限値を越えると油圧モータ１３の
速度を上げてロープ張力を一定にし、操作装置３２が巻
上げを指令しているときは、ロープ張力が巻上げ用下限
値未満になると油圧モータ１３の速度を上げて、ロープ
張力が巻上げ用上限値を越えると油圧モータ１３の速度
を下げてロープ張力を一定とするように制御弁１２から
油圧モータ１３へ流れる圧油を調節するようにしたもの
である。請求項３の発明は、図６〜図９に対応づけて説
明すると、掘削装置１０６を所定の速度で巻下げ巻上げ
る支持用ウインチと、掘削装置１０６を所定の速度で圧
入する圧入用ウインチと、支持用ウインチでロープを繰
り出しつつ圧入用ウインチでロープを繰込んで掘削装置
１０６を圧入する絞り込み作業を指令する指令装置５２
と、支持用ウインチおよび圧入用ウインチの支持ロープ
張力および圧入ロープ張力をそれぞれ検出する第１およ
び第２の張力検出装置５３，５４と、指令装置５２で絞
り込み作業が指令されているとき、支持ロープ張力およ
び圧入ロープ張力の各基準値に基づいて、支持ロープ張
力および圧入ロープ張力が所定値となるように支持用ウ
インチおよび圧入用ウインチの速度を調節する速度調節
装置５１とを備えることを特徴とする。請求項４の発明
は、請求項３の速度調節装置を、圧入用ウインチのロー
プ張力が圧入用上限値を越えると圧入用ウインチの速度
を下げ、圧入ロープ張力が圧入用下限値未満になると圧
入用ウインチの速度を上げ、支持ロープ張力が支持用下
限値未満になると支持用ウインチの速度を下げ、支持ロ
ープ張力が支持用上限値を越えると支持用ウインチの速
度を上げるようにしたものである。請求項５および６の
発明は、請求項３および４の発明においてウインチを油
圧ウインチとしたものである。請求項７の発明は、図１
０〜図１３に対応づけて説明すると、掘削装置１０６を
所定の速度で巻下げ巻上げる支持用ウインチと、掘削装
置１０６を所定の速度で圧入する圧入用ウインチと、圧
入用ウインチでロープを繰出しつつ支持用ウインチでロ
ープを繰り込んで掘削装置１０６を巻上げる掘削装置巻
上げ作業を指令する指令装置７２と、圧入用ウインチの
圧入ロープ張力を検出する張力検出装置５４と、指令装
置７２で掘削装置巻上げ作業が指令されているとき、支
持用ウインチでロープを繰込むとともに、圧入ロープ張
力の基準値に基づいて、圧入ロープ張力が所定値となる
ように圧入用ウインチの速度を調節する速度調節装置７
１とを備えることを特徴とする。請求項８は請求項７の
ウインチを油圧ウインチにしたものである。

【０００６】請求項１の発明では、油圧ウインチで繰込
み繰り出されるロープの張力が巻上げ巻下げ方向に応じ
て一定値に制御される。請求項２の発明では、巻下げ時
に巻下げ下限値未満になるとロープ速度を遅くしてロー
プ張力を増加し、巻下げ上限値を越えるとロープ速度を
速くしてロープ張力を低下することにより、ロープ張力
を上限値と下限値の範囲内の値に制御できる。一方、巻
上げ時に巻上げ下限値未満になるとロープ速度を速くし
てロープ張力を増加し、巻上げ上限値を越えるとロープ
速度を遅くしてロープ張力を低下することにより、ロー
プ張力を上限値と下限値の範囲内の値に制御できる。請
求項３の発明では、絞り込み作業が指令されると、支持
ロープ張力と圧入ロープ張力が所定値となるように支持
用ウインチと圧入用ウインチが制御される。請求項４の
発明では、絞り込み作業を指令装置５２で指示すると、
圧入ロープ張力が上限値を越えるとロープ速度を遅くし
てロープ張力を低下し、圧入ロープ張力が下限値未満に
なるとロープ速度を速くしてロープ張力を上げる。一
方、圧入に伴い、支持ロープ張力が上限値を越えるとロ
ープ速度を速くして支持ロープ張力を低下させ、支持ロ
ープ張力が下限値未満になるとロープ速度を遅くして支
持ロープ張力を増加させる。この場合、指令装置５２に
よる指示だけで絞り込み作業を全自動で行なったり、あ
るいは指令装置５２で絞り込みを指示した上で手動で支
持ウインチと圧入ウインチを操作してそれぞれロープ張
力を調節するようにしてもよい。請求項５および６の発
明は請求項３と４と同様にして支持ロープ張力と圧入ロ
ープ張力が所定値に制御される。請求項７の発明では、
掘削装置巻上げ作業が指令装置７２から指令されると、
支持ロープ張力と圧入ロープ張力が所定値になるように
支持用ウインチと圧入用ウインチの回転速度が制御され
る。請求項８の発明では、掘削装置を巻上げる作業を指
令装置７２から指令したとき、圧入ロープ張力が上限値
を越えるとロープ速度を速くしてロープ張力を低下し、
圧入ロープ張力が下限値未満になるとロープ速度を遅く
してロープ張力を上げる。一方、支持ロープ張力が上限
値を越えるとロープ速度を遅くして支持ロープ張力を低
下させ、支持ロープ張力が下限値未満になるとロープ速
度を速くして支持ロープ張力を増加させる。この場合、
指令装置７２による指示だけで掘削装置巻上げ作業を全
自動で行なったり、あるいは指令装置７２で掘削装置巻
上げを指示した上で手動で支持ウインチと圧入ウインチ
を操作してそれぞれロープ張力を調節するようにしても
よい。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】

−第１の実施の形態− 図１〜図５により、油圧ウインチ装置でアースオーガ掘
削装置を吊持する掘削機に本発明を適用した場合につい
て説明する。

【０００９】図１は掘削機の側面図であり、１００は下
部走行体１０１とこの下部走行体１０１に旋回可能に搭
載されている上部旋回体１０２とから成る掘削機本体で
ある。上部旋回体１０２に突設されたブラケット１０３
にリーダ１０４が傾動可能に連結され、リーダ１０４は
バックステー装置１０５で所定の角度で保持されてい
る。リーダ１０４にはアースオーガ掘削装置１０６が装
着され、上部旋回体１０２に搭載されている油圧ウイン
チ装置の巻上げドラム１０７に巻き回されているロープ
１０８により掘削装置１０６は巻上げ、巻下げられる。
掘削装置１０６はオーガスクリュー１０９を回転しなが
ら装置全体を巻下げて掘削を行うものである。

【００１０】図２は油圧ウインチ装置の油圧回路図であ
る。油圧ポンプ１１から吐出される圧油はコントロール
バルブ１２を介して油圧モータ１３に導かれる。油圧ポ
ンプ１１の最高吐出圧力はリリーフ弁１４で規定され
る。コントロールバルブ１２と油圧モータ１３との間は
油路１５と１６で接続され、油路１６には圧力調整弁１
７ａと逆止弁１７ｂとで構成されるカウンタバランスバ
ルブ１７が設けられる。圧力調整弁１７ａは一方の油路
１５の圧力に応じて開き、油路１５に圧力が発生してい
ないときは閉じてウインチの逸走を防止する。油圧モー
タ１３の出力は減速機１８で減速されて巻上げドラム１
０７を回転駆動する。コントロールバルブ１２は手動切
換式、油圧パイロット切換式、電磁切換式などいずれの
操作方式でもよいが、ここでは油圧パイロット切換式を
採用する。

【００１１】３０はパイロット油圧回路であり、油圧ポ
ンプ３１からの圧油をパイロット操作装置３２で減圧し
てコントロールバルブ１２のパイロットポート１２Ｌ，
１２Ｕに送り、コントロールバルブ１２はそのパイロッ
ト圧力で切換えられる。パイロット操作装置３２は一対
の減圧弁３２Ｌ，３２Ｕを有し、各減圧弁３２Ｌ，３２
Ｕの出力パイロット圧力が管路３３Ｌ，３３Ｕを通って
コントロールバルブ１２のパイロットポート１２Ｌ，１
２Ｕに導かれる。

【００１２】管路３３Ｌ，３３Ｕの圧力は圧力センサ３
４Ｌ，３４Ｕで測定され、これにより、パイロット操作
装置３２の操作方向が識別される。管路３３Ｌ，３３Ｕ
の途中には電磁切換弁３５Ｌ，３５Ｕがそれぞれ設けら
れている。これらの切換弁が図２の位置ａに切換えられ
ている場合、パイロット操作装置３２からのパイロット
圧力でコントロールバルブ１２が操作され、位置ｂに切
換わるとコントロールバルブ１２の各パイロットポート
１２Ｌ，１２ＵはタンクＴに連通する。これらの電磁切
換弁３５Ｌ，３５Ｕは巻上げドラム１０７のロープ張力
が所定値になるように後述する演算器４１からの信号に
より切換え制御される。

【００１３】図３は電磁切換弁３５Ｌ，３５Ｕを切換え
制御してロープ張力を所定値に制御するための制御系の
ブロック図である。演算器４１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、入力インターフェースなどからなり、演算器４１に
は、ロープ張力を検出する荷重計４２と、パイロット操
作装置３２の操作方向を検出する操作方向検出器４３
と、巻下げ時のロープ張力上下限値と巻上げ時のロープ
張力上下限値を入力して設定する上下限値設定器４４
と、ロープ張力一定制御を行うか否かを指示する制御ス
イッチ４５とからの信号が入力され、ロープ張力を一定
に保持するために電磁切換弁３５Ｌ，３５Ｕを切換え制
御する。なお、操作方向検出器４３は圧力センサ３４
Ｌ，３４Ｕを利用して構成するが、パイロット操作装置
３２のレバー位置を検出してもよい。

【００１４】図４および図５は演算器４１のＲＯＭに予
め格納されているプログラムの手順を示すもので、ロー
プ張力一定制御を行うために制御スイッチ４５がオンさ
れるとスタートする。ステップＳ１で上げ、下げ電磁弁
３５Ｌ，３５Ｕをオフして、図２の位置ａで電磁弁３５
Ｌ，３５Ｕを保持する。ステップＳ２で制御スイッチ４
５がオンされていないと判定されるとステップＳ６で電
磁弁３５Ｌ，３５Ｕをオフしてリターンする。ステップ
Ｓ２で制御スイッチ４５がオンされていると判定される
とステップＳ３でパイロット操作装置３２の操作方向を
判定する。パイロット操作装置３２が操作されていな
い、すなわち圧力センサ３４Ｌ，３４Ｕが圧力を検出し
ていないときはステップＳ２に戻り、巻下げに操作され
ていると判定されると、すなわち圧力センサ３４Ｌが圧
力を検出しているときはステップＳ４に進む。

【００１５】ステップＳ４において、荷重計４２で検出
したロープ張力が巻下げ下限値未満であると判定される
とステップＳ５で下げ側電磁弁３５Ｌをオンして、電磁
弁３５Ｌを図２の右側の位置ｂに切換える。したがっ
て、管路３３Ｌに発生していたパイロット圧力がタンク
Ｔに逃げて管路３３Ｌの圧力が低下し、コントロールバ
ルブ１２は位置Ｌ側から中立位置Ｎに向って切換わり、
巻下げ速度が遅くなってロープ張力が増加する。

【００１６】一方、ステップＳ４において、荷重計４２
で検出したロープ張力が巻下げ下限値未満でないと判定
されるとステップＳ７に進む。検出したロープ張力が巻
下げ上限値を越えている場合には、ステップＳ８で下げ
側電磁弁３５Ｌをオフして、電磁弁３５Ｌを図２の位置
ａに切換える。したがって、管路３３Ｌがタンクから遮
断されてパイロット操作装置３２と連通して管路３３Ｌ
の圧力が増加し、コントロールバルブ１２は位置Ｌ側に
向って開口面積が増加するように切換わり、巻下げ速度
が速くなってロープ張力が低下する。ステップＳ７が否
定されると、すなわちロープ張力の検出値が下限値と上
限値の範囲内にあるときは電磁弁３５Ｌをオフのままス
テップＳ２に戻る。この場合、管路３３Ｌのパイロット
圧力はパイロット操作装置３２の操作量に応じた値とな
る。

【００１７】ステップＳ３において巻上げに操作されて
いると判定されると、すなわち圧力センサ３４Ｕが圧力
を検出しているときはステップＳ９に進む。ステップＳ
９において、荷重計４２で検出したロープ張力が巻上げ
上限値を越えていると判定されるとステップＳ１０で上
げ側電磁弁３５Ｕをオンして、電磁弁３５Ｕを図２の右
側の位置ｂに切換える。したがって、管路３３Ｕに発生
していたパイロット圧力がタンクＴに逃げて管路３３Ｕ
の圧力が低下し、コントロールバルブ１２は位置Ｕ側か
ら中立位置Ｎに向って切換わり、巻上げ速度が遅くなっ
てロープ張力が低下する。

【００１８】一方、ステップＳ９において、荷重計４２
で検出したロープ張力が巻上げ上限値を越えていないと
判定されるとステップＳ１１に進む。検出したロープ張
力が巻上げ下限値未満の場合には、ステップＳ１２で上
げ側電磁弁３５Ｕをオフして、図２の位置ａに切換え
る。したがって、管路３３ＵがタンクＴから遮断されて
パイロット操作装置３２と連通して管路３３Ｕの圧力が
増加し、コントロールバルブ１２は位置Ｕ側に向って開
口面積が増加するように切換わり、巻上げ速度が速くな
ってロープ張力が増加する。ステップＳ１１が否定され
ると、すなわちロープ張力の検出値が下限値と上限値の
範囲内にあるときは電磁弁３５Ｕをオフのままステップ
Ｓ２に戻る。この場合、管路３３Ｕのパイロット圧力は
パイロット操作装置３２の操作量に応じた値となる。

【００１９】以上の第１の実施の形態では、巻下げ時に
巻下げ下限値未満になるとロープ速度を遅くしてロープ
張力を増加し、巻下げ上限値を越えるとロープ速度を速
くしてロープ張力を低下することにより、ロープ張力を
上限値と下限値の範囲内の値に制御できる。一方、巻上
げ時に巻上げ下限値未満になるとロープ速度を速くして
ロープ張力を増加し、巻上げ上限値を越えるとロープ速
度を遅くしてロープ張力を低下することにより、ロープ
張力を上限値と下限値の範囲内の値に制御できる。

【００２０】−第２の実施の形態− 図６は本発明が適用される掘削機の他の例を示す側面図
であり、いわゆる絞り込み作業を行う掘削機である。図
１と同様な箇所には同一の符号を付して相違点を説明す
る。上部旋回体１０２には第１の油圧ウインチと第２の
油圧ウインチが搭載され、第１の油圧ウインチの巻上げ
ドラム１０７には図１の掘削機と同様に掘削装置１０６
を巻上げ巻下げるロープ１０８が巻付けられている。掘
削装置１０６とブラケット１０３にはそれぞれシーブ１
１０，１１１が設置され、第２の油圧ウインチの巻上げ
ドラム２０７に巻つけられたロープ２０８がシーブ１１
０，１１１の間に掛け回されている。第２の巻上げドラ
ム２０７を巻上げると掘削装置１０６がロープで下方に
引張られて杭１１２が圧入されつつオーガスクリュー１
０９で掘削される。

【００２１】図７は第２の油圧ウインチの油圧回路を示
すが、図２の第１の油圧ウインチの油圧回路と全く同一
であり、第１の油圧ウインチと同一の要素に２００番台
の符号を付して説明は省略する。

【００２２】図８は第２の実施の形態における制御系の
ブロック図である。５１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入
力インターフェースなどからなる演算器、５２は絞り込
み作業を行うときに操作される絞り込みスイッチ、５３
は第１の油圧ウインチのロープ張力を測定する第１荷重
計、５４は第２の油圧ウインチのロープ張力を測定する
第２荷重計、５５はキーボードのような入力部であり、
これらの出力信号は演算器５１に入力される。演算器５
１はこれらの信号を受けて、第２の油圧ウインチで杭１
１２を圧入する際、第２の油圧ウインチの圧入ロープ張
力と、第１の油圧ウインチの掘削装置支持ロープの張力
がそれぞれ予め定めた所定値に制御されるように、第１
の油圧ウインチの下げ側電磁弁３５Ｌと上げ側電磁弁３
５Ｕおよび、第２の油圧ウインチの下げ側電磁弁２３５
Ｌと上げ側電磁弁２３５Ｕにそれぞれ切換え信号を出力
する。

【００２３】図９はそのような絞り込み作業における圧
入ロープと支持ロープのロープ張力を所定値に制御する
ための制御フローチャートであり、絞り込みスイッチ５
２がオンされるとスタートする。ステップＳ２１では全
ての電磁弁をオフする。つまり、パイロット操作装置３
２，２３２を手動で操作したとうりコントロールバルブ
１２，２１２が切換えられて第１および第２の油圧ウイ
ンチが駆動される。ステップＳ２２では、予め入力部５
５から入力された条件を読み込む。たとえば、オーガ重
量、スクリュー重量、杭重量、第１および第２の油圧ウ
インチのロープ掛け数、圧入力値がそれぞれキーボード
５５から入力されている。

【００２４】ステップＳ２３で絞り込みスイッチ５２が
オンか判定し、オフならばステップＳ２８で全ての電磁
弁をオフしてこのプログラムを終了してリターンする。
絞り込みスイッチ５２がオンならばステップＳ２４に進
む。ステップＳ２４において、第２荷重計５４で検出さ
れた第２の油圧ウインチのロープ張力Ｔ２が第２の油圧
ウインチの圧入用上限値を越えていると判定されるとス
テップＳ２５で上げ側電磁弁２３５Ｕをオンして、電磁
弁２３５Ｕを図７の右側の位置ｂに切換える。したがっ
て、管路２３３Ｕに発生していたパイロット圧力がタン
クＴに逃げて管路２３３Ｕの圧力が低下し、コントロー
ルバルブ２１２は位置Ｕ側から中立位置Ｎに向って切換
わり、巻上げ速度（圧入速度）が遅くなってロープ張力
が低下する。

【００２５】一方、ステップＳ２４において、第２の荷
重計５４で検出した第２の油圧ウインチの圧入ロープ張
力Ｔ２が圧入用上限値以下と判定されるとステップＳ２
９に進む。検出した圧入ロープ張力Ｔ２が圧入用下限値
未満の場合には、ステップＳ３０で上げ側電磁弁２３５
Ｕをオフして、電磁弁２３５Ｕを図７の位置ａに切換え
る。したがって、管路２３３ＵがタンクＴから遮断され
てパイロット操作装置２３２と連通して管路２３３Ｕの
圧力が増加し、コントロールバルブ２１２は位置Ｕ側に
向って開口面積が増加するように切換わり、巻上げ速度
（圧入速度）が速くなってロープ張力が増加する。ステ
ップＳ２９が否定されると、すなわちロープ張力の検出
値Ｔ２が圧入用下限値と圧入用上限値の範囲内にあると
きは電磁弁２３５ＵをオフのままステップＳ２６に進
む。

【００２６】ステップＳ２６において、第１荷重計５３
で検出した支持ロープ張力Ｔ１が支持用下限値未満であ
ると判定されるとステップＳ２７で第１の油圧ウインチ
の下げ側電磁弁３５Ｌをオンして、電磁弁３５Ｌを図２
の右側の位置ｂに切換える。したがって、管路３３Ｌに
発生していたパイロット圧力がタンクＴに逃げて管路３
３Ｌの圧力が低下し、コントロールバルブ１２は位置Ｌ
側から中立位置Ｎに向って切換わり、巻下げ速度が遅く
なってロープ張力が増加する。

【００２７】一方、ステップＳ２６において、第１荷重
計５３で検出した支持ロープ張力Ｔ１が支持用下限値未
満でないと判定されるとステップＳ３１に進む。検出し
た支持ロープ張力が支持用上限値を越えている場合に
は、ステップＳ３２で第１の油圧ウインチの下げ側電磁
弁３５Ｌをオフして、電磁弁３５Ｌを図２の位置ａに切
換える。したがって、管路３３ＬがタンクＴから遮断さ
れてパイロット操作装置３２と連通して管路３３Ｌの圧
力が増加し、コントロールバルブ１２は位置Ｌ側に向っ
て開口面積が増加するように切換わり、巻下げ速度が速
くなって支持ロープ張力Ｔ１が低下する。ステップＳ３
１が否定されると、すなわち支持ロープ張力の検出値Ｔ
１が支持用下限値と上限値の範囲内にあるときは電磁弁
３５ＬをオフのままステップＳ２３に戻る。この場合、
管路３３Ｌのパイロット圧力はパイロット操作装置３２
の操作量に応じた値となる。

【００２８】以上のように第２の実施の形態は絞り込み
作業時に支持ロープ張力と圧入ロープ張力を一定の値に
制御するもので、絞り込み作業時に絞り込みスイッチ５
２をオン操作し、第１の油圧ウインチのパイロット操作
装置３２を巻下げにフル操作し、第２の油圧ウインチの
パイロット操作装置２３２を巻上げにフル操作する。圧
入ロープ張力Ｔ２が上限値を越えるとロープ速度を遅く
してロープ張力を低下し、圧入ロープ張力Ｔ２が下限値
未満になるとロープ速度を速くしてロープ張力を上げ
る。一方、杭１１２の圧入に伴い、支持ロープ張力Ｔ１
が上限値を越えるとロープ速度を速くして支持ロープ張
力Ｔ１を低下させ、支持ロープ張力Ｔ１が下限値未満に
なるとロープ速度を遅くして支持ロープ張力Ｔ１を増加
させる。

【００２９】−第３の実施の形態− 図１０〜図１３により第３の実施の形態を説明する。第
２の実施の形態では、パイロット操作装置３２を巻下げ
にフル操作し、パイロット操作装置２３２を巻上げ側に
フル操作した上で絞り込みスイッチ５２をオンすると、
支持ロープ張力と圧入ロープ張力がそれぞれの上下限値
の範囲内で制御されたが、第３の実施の形態では、自動
絞り込みスイッチをオン操作するだけでパイロット操作
装置３２も２３２も操作せずに絞り込み作業を行い、し
かも、支持ロープ張力と圧入ロープ張力を所定の範囲内
の値に制御するものである。

【００３０】図１０は第３の実施の形態の油圧回路図で
あり、図２および図７と同様な箇所には同一の符号を付
して相違点を説明する。なお、第１および第２の油圧ウ
インチは同一構成であり、図１０では２つの符号を付し
た。コントロールバルブ１２，２１２はそれぞれ比例電
磁弁６０Ｌ，６０Ｕ、２６０Ｌ，２６０Ｕから出力され
るパイロット圧力でも切換え制御される。各比例電磁弁
は後述する演算器７１からの信号に応じたパイロット圧
力を出力する。パイロット管路３３Ｌ，３３Ｕには電磁
切換弁６１Ｌ，６１Ｕが設けられ、自動絞り込み指令時
は切換弁６１Ｌ，６１Ｕを位置ａに切換えて比例電磁弁
からのパイロット圧力をコントロールバルブ１２，２１
２のパイロットポートに導き、自動絞り込み指令がない
ときはパイロット操作装置３２、２３２からのパイロッ
ト圧油をコントロールバルブ１２，２１２のパイロット
ポートに導く。これらの電磁切換弁も後述する演算器７
１からの信号で切換えられる。

【００３１】図１１は第３の実施の形態の制御系のブロ
ック図である。第８図と同様な箇所には同一の符号を付
して相違点を説明する。１５２は自動絞り込みスイッチ
であり、この自動絞り込みスイッチ１５２がオン操作さ
れると絞り込みが自動的に行われる。演算器７１は、自
動絞り込みスイッチ１５２がオン操作されると、第１お
よび第２の上げ下げ切換弁６１Ｕ〜２６１Ｌを比例電磁
弁側の位置ａに切換え、第１および第２の荷重計５３，
５４からのロープ張力検出値をモニタしながら圧入を行
い、支持ロープ張力と圧入ロープ張力が所定範囲の値に
なるように制御される。

【００３２】また図１１において、７２はオーガ自動引
上げスイッチであり、このスイッチ７２がオン操作され
ると、第１および第２の上げ下げ切換弁６１Ｕ〜２６１
Ｌを比例電磁弁側の位置ａに切換え、第１および第２の
荷重計５３，５４からのロープ張力検出値をモニタしな
がらオーガ掘削装置の巻上げを行い、支持ロープ張力と
圧入ロープ張力が所定範囲の値になるように制御され
る。

【００３３】図１２は自動絞り込みスイッチ１５２がオ
ン操作されたときにスタートするプログラムの処理手順
を示し、ステップＳ４１で入力部５５から予め入力され
た各種の条件を読み込む。たとえば、オーガ重量、スク
リュー重量、杭重量、第１および第２の油圧ウインチの
ロープ掛け数、圧入力値がそれぞれキーボードから入力
されている。ステップＳ４２で全自動絞り込みスイッチ
１５２がオンか判定し、オフならばステップＳ４８で全
ての電磁弁をオフしてこのプログラムを終了してリター
ンする。全自動絞り込みスイッチ１５２がオンならばス
テップＳ４３に進む。ステップＳ４３では電磁切換弁６
１Ｌと２６１Ｕを切換えて、第１の油圧ウインチは巻下
げ側を比例電磁弁６０Ｌで制御し、第２の油圧ウインチ
は巻上げ側を比例電磁弁２６０Ｕで制御するようにす
る。はじめは比例電磁弁６０Ｌと２６０Ｕを初期値で駆
動し、第１の油圧ウインチの油圧モータ１８は比例電磁
弁６０Ｌから出力されるパイロット圧力に応じた速度で
支持ロープを巻下げる。一方、第２の油圧ウインチの油
圧モータ２１８は比例電磁弁２６０Ｕから出力されるパ
イロット圧力に応じた速度で圧入ロープを巻上げる。

【００３４】ステップＳ４４において、第２荷重計５４
で検出された第２の油圧ウインチのロープ張力Ｔ２が第
２の油圧ウインチの圧入用上限値を越えていると判定さ
れるとステップＳ４５で第２の油圧ウインチの上げ側比
例電磁弁２６０Ｕを操作してその出力パイロット圧力を
低減する。したがって、管路２３３Ｕの圧力が低下し、
コントロールバルブ２１２は位置Ｕ側から中立位置Ｎに
向って切換わり、巻上げ速度（圧入速度）が遅くなって
ロープ張力が低下する。

【００３５】一方、ステップＳ４４において、第２の荷
重計５４で検出した第２の油圧ウインチの圧入ロープ張
力Ｔ２が圧入用上限値以下と判定されるとステップＳ４
９に進む。検出した圧入ロープ張力Ｔ２が圧入用下限値
未満の場合には、ステップＳ５０で第２の油圧ウインチ
の上げ側比例電磁弁２６０Ｕを操作してその出力パイロ
ット圧力を増加する。したがって、管路２３３Ｕの圧力
が増加し、コントロールバルブ２１２は位置Ｕ側に向っ
て開口面積が増加するように切換わり、巻上げ速度（圧
入速度）が速くなってロープ張力が増加する。ステップ
Ｓ４９が否定されると、すなわちロープ張力の検出値Ｔ
２が圧入用下限値と圧入用上限値の範囲内にあるときは
電磁弁２６０Ｕを初期値のままとしてステップＳ４６に
進む。

【００３６】ステップＳ４６において、第１荷重計５３
で検出した支持ロープ張力Ｔ１が支持用下限値未満であ
ると判定されるとステップＳ４７で第１の油圧ウインチ
の下げ側比例電磁弁６０Ｌを操作してその出力パイロッ
ト圧力を低減する。したがって、管路３３Ｌの圧力が低
下し、コントロールバルブ１２は位置Ｌ側から中立位置
Ｎに向って切換わり、巻下げ速度が遅くなってロープ張
力が増加する。

【００３７】一方、ステップＳ４６において、第１荷重
計５３で検出した支持ロープ張力Ｔ１が支持用下限値未
満でないと判定されるとステップＳ５１に進む。検出し
た支持ロープ張力が支持用上限値を越えている場合に
は、ステップＳ５２で第１の油圧ウインチの下げ側比例
電磁弁６０Ｌを操作してその出力パイロット圧力を増加
する。したがって、管路３３Ｌの圧力が増加し、コント
ロールバルブ１２は位置Ｌ側に向って開口面積が増加す
るように切換わり、巻下げ速度が速くなって支持ロープ
張力Ｔ１が低下する。ステップＳ５１が否定されると、
すなわち支持ロープ張力の検出値Ｔ１が支持用下限値と
上限値の範囲内にあるときは電磁弁６０Ｌを初期値のま
まステップＳ４３に戻る。

【００３８】以上のように第３の実施の形態は全自動絞
り込み作業時には、通常操作に使用されるパイロット操
作装置３２、２３２を一切操作することなく支持ロープ
張力と圧入ロープ張力を一定の値に制御して絞り込み作
業を行うもので、絞り込み作業時に全自動絞り込みスイ
ッチ１５２をオン操作すると絞り込み作業が自動的に開
始される。圧入ロープ張力Ｔ２が上限値を越えるとロー
プ速度を遅くしてロープ張力を低下し、圧入ロープ張力
Ｔ２が下限値未満になるとロープ速度を速くしてロープ
張力を上げる。一方、杭１１２の圧入に伴い、支持ロー
プ張力Ｔ１が上限値を越えるとロープ速度を速くして支
持ロープ張力Ｔ１を低下させ、支持ロープ張力Ｔ１が下
限値未満になるとロープ速度を遅くして支持ロープ張力
Ｔ１を増加させる。

【００３９】図１３は自動オーガ引上げスイッチ７２が
オン操作されたときにスタートするプログラムの処理手
順を示し、ステップＳ６１で入力部５５から予め入力さ
れた各種の条件を読み込む。たとえば、オーガ重量、ス
クリュー重量、杭重量、第１および第２の油圧ウインチ
のロープ掛け数、圧入力値がそれぞれキーボードから入
力されている。ステップＳ６２で全自動オーガ引上げス
イッチ７２がオンか判定し、オフならばステップＳ６８
で全ての電磁弁をオフしてこのプログラムを終了してリ
ターンする。全自動オーガ引上げスイッチ７２がオンな
らばステップＳ６３に進む。ステップＳ６３では電磁切
換弁６１Ｕと２６１Ｌを切換えて、第１の油圧ウインチ
は巻上げ側を比例電磁弁６０Ｕで制御し、第２の油圧ウ
インチは巻下げ側を比例電磁弁２６０Ｌで制御するよう
にする。はじめは比例電磁弁６０Ｕと２６０Ｌを初期値
で駆動し、第１の油圧ウインチの油圧モータ１８は比例
電磁弁６０Ｕから出力されるパイロット圧力に応じた速
度で支持ロープを巻上げる。一方、第２の油圧ウインチ
の油圧モータ２１８は比例電磁弁２６０Ｌから出力され
るパイロット圧力に応じた速度で圧入ロープを巻下げ
る。

【００４０】ステップＳ６４において、第２荷重計５４
で検出された第２の油圧ウインチのロープ張力Ｔ２が第
２の油圧ウインチの圧入用下限値未満と判定されるとス
テップＳ６５で第２の油圧ウインチの下げ側比例電磁弁
２６０Ｌを操作してその出力パイロット圧力を低減す
る。したがって、管路２３３Ｌの圧力が低下し、コント
ロールバルブ２１２は位置Ｌ側から中立位置Ｎに向って
切換わり、巻上げ速度が遅くなってロープ張力が増加す
る。

【００４１】一方、ステップＳ６４において、第２の荷
重計５４で検出した第２の油圧ウインチの圧入ロープ張
力Ｔ２が圧入用下限値未満ではないと判定されるとステ
ップＳ６９に進む。検出した圧入ロープ張力Ｔ２が圧入
用上限値を越えている場合には、ステップＳ７０で第２
の油圧ウインチの下げ側比例電磁弁２６０Ｌを操作して
その出力パイロット圧力を増加する。したがって、管路
２３３Ｌの圧力が増加し、コントロールバルブ２１２は
位置Ｌ側に向って開口面積が増加するように切換わり、
巻上げ速度が速くなってロープ張力が低下する。ステッ
プＳ６９が否定されると、すなわちロープ張力の検出値
Ｔ２が圧入用下限値と圧入用上限値の範囲内にあるとき
は電磁弁２６０Ｌを初期値のままとしてステップＳ６６
に進む。

【００４２】ステップＳ６６において、第１荷重計５３
で検出した支持ロープ張力Ｔ１が支持用下限値未満であ
ると判定されるとステップＳ６７で第１の油圧ウインチ
の上げ側比例電磁弁６０Ｕを操作してその出力パイロッ
ト圧力を増加する。したがって、管路３３Ｕの圧力が増
加してコントロールバルブ１２は位置Ｕ側に向って開口
面積が増加するように切換わり、巻上げ速度が速くなっ
てロープ張力が増加する。

【００４３】一方、ステップＳ６６において、第１荷重
計５３で検出した支持ロープ張力Ｔ１が支持用下限値未
満でないと判定されるとステップＳ７１に進む。検出し
た支持ロープ張力が支持用上限値を越えている場合に
は、ステップＳ７２で第１の油圧ウインチの上げ側比例
電磁弁６０Ｕを操作してその出力パイロット圧力を低減
する。したがって、管路３３Ｕの圧力が低下し、コント
ロールバルブ１２は位置Ｕ側から中立位置Ｎ側に向って
切換わり、巻上げ速度が遅くなって支持ロープ張力Ｔ１
が低下する。ステップＳ７１が否定されると、すなわち
支持ロープ張力の検出値Ｔ１が支持用下限値と上限値の
範囲内にあるときは電磁弁６０Ｕを初期値のままステッ
プＳ６３に戻る。

【００４４】以上のように第３の実施の形態における全
自動オーガ引上げ作業は、通常操作に使用されるパイロ
ット操作装置３２、２３２を一切操作することなく支持
ロープ張力と圧入ロープ張力を一定の値に制御するもの
で、絞り込み作業終了後、全自動オーガ引上げスイッチ
７２をオン操作するとオーガ引上げ作業が自動的に開始
され、圧入ロープ張力Ｔ２が上限値を越えるとロープ速
度を速くしてロープ張力を低下し、圧入ロープ張力Ｔ２
が下限値未満になるとロープ速度を遅くしてロープ張力
を上げる。一方、支持ロープ張力Ｔ１が上限値を越える
とロープ速度を遅くして支持ロープ張力Ｔ１を低下さ
せ、支持ロープ張力Ｔ１が下限値未満になるとロープ速
度を速くして支持ロープ張力Ｔ１を増加させる。

【００４５】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、荷重計４２，５３，５４が張力検出装置に、パイロ
ット操作装置３２，２３２が操作装置に、操作方向検出
器４３、圧力センサ３４Ｌ，３４Ｕや演算器４１が判断
手段に、演算器４１，５１，７１が速度調節装置に、制
御スイッチ４５，絞り込みスイッチ５２，オーガ巻上げ
スイッチ７２が指令装置にそれぞれ相当する。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、掘削時に支持ロープ張力が所定の値となるように
ウインチモータの回転数そのものを制御するようにした
ので、運転者は掘削装置の挙動を監視して支持ロープの
繰り出しを調節する必要がなく、作業に対する負担が少
なくなり、また、ハーフクラッチによる発熱の問題も発
生しない。また本発明によれば、絞り込み作業に際して
支持ロープ張力と圧入ロープ張力が所定値になるように
支持用ウインチと圧入用ウインチの回転数を制御するよ
うにしたので、同様な効果を操作する。さらに、絞り込
み作業を行う掘削装置において、掘削装置を巻上げる際
に支持ロープ張力と圧入ロープ張力が一定になるように
支持用ウインチと圧入用ウインチの回転数を制御するよ
うにしたので、同様な効果を操作する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるアースオーガ掘削装置を備
えた掘削機の一例の側面図

【図２】図１で使用される第１の油圧ウインチの第１の
実施の形態の油圧回路を示す図

【図３】第１の実施の形態の制御系を示すブロック図

【図４】第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャ
ート

【図５】図４に引続くフローチャート

【図６】本発明が適用されるアースオーガ掘削装置を備
えた掘削機の他の例の側面図

【図７】図６で使用される第２の油圧ウインチの油圧回
路例を示す図

【図８】第２の実施の形態の制御系を示すブロック図

【図９】第２の実施の形態の処理手順を示すフローチャ
ート

【図１０】第３の実施の形態の油圧ウインチの油圧回路
例を示す図

【図１１】第３の実施の形態の制御系を示すブロック図

【図１２】第３の実施の形態の全自動絞り込み処理手順
を示すフローチャート

【図１３】第３の実施の形態の全自動オーガ引上げ処理
手順を示すフローチャート

【符号の説明】

１１ 油圧ポンプ １２，２１２ コントロールバルブ １３，２１３ 油圧モータ ３１，２３１ パイロット油圧ポンプ ３２，２３２ パイロット操作装置 ３５Ｌ，３５Ｕ，２３５Ｌ，２３５Ｕ 電磁切換弁 ４１，５１，７１ 演算器 ４２，５３，５４ 荷重計 ４３ 操作方向検出器 ４４ 上下限値設定器 ４５ 制御スイッチ ５２ 絞り込みスイッチ ５５ 入力部 ６０Ｌ，６０Ｕ 比例電磁弁 ６１Ｌ，６１Ｕ 電磁切換弁 ７２ オーガ自動引き上げスイッチ １００ 掘削機本体 １０６ 掘削装置 １０７ 支持ドラム １０８ 支持ロープ １５２ 自動絞り込みスイッチ ２０７ 圧入ドラム ２０８ 圧入ロープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 19/08 E21B 3/02 E21B 7/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプからの圧油の流量と方向を制
   御弁で制御して油圧モータの回転方向と回転速度を調節
   することにより吊り荷を所定の速度で巻下げ巻上げる油
   圧ウインチと、 前記制御弁による圧油の流れを制御することによって前
   記油圧ウインチの回転方向と回転速度を指令する操作装
   置と、 前記油圧ウインチのロープ張力を検出する張力検出装置
   と、 前記操作装置により巻下げ操作および巻上げ操作のいず
   れが指令されているかを判断する判断手段と、 前記張力検出装置で検出されるロープ張力と前記判断手
   段による判断結果とに基づいて、前記ロープ張力が一定
   となるように前記制御弁から前記油圧モータへ流れる圧
   油を調節して前記油圧モータの速度を調節する速度調節
   装置とを備えることを特徴とするウインチ制御装置。
2. 【請求項２】 前記速度調節装置は、前記張力検出装置
   で検出されるロープ張力と前記判断手段による判断結果
   とに基づいて、前記操作装置が巻下げを指令していると
   きは、前記ロープ張力が巻下げ用下限値未満になると前
   記油圧モータの速度を下げて、前記ロープ張力が巻下げ
   用上限値を越えると前記油圧モータの速度を上げてロー
   プ張力を一定にし、前記操作装置が巻上げを指令してい
   るときは、前記ロープ張力が巻上げ用下限値未満になる
   と前記油圧モータの速度を上げて、前記ロープ張力が巻
   上げ用上限値を越えると前記油圧モータの速度を下げて
   ロープ張力を一定とするように前記制御弁から前記油圧
   モータへ流れる圧油を調節することを特徴とする請求項
   １記載のウインチ制御装置。
3. 【請求項３】 掘削装置を所定の速度で巻下げ巻上げる
   支持用ウインチと、 前記掘削装置を所定の速度で圧入する圧入用ウインチ
   と、 前記支持用ウインチでロープを繰り出しつつ前記圧入用
   ウインチでロープを繰込んで前記掘削装置を圧入する絞
   り込み作業を指令する指令装置と、 前記支持用ウインチおよび圧入用ウインチの支持ロープ
   張力および圧入ロープ張力をそれぞれ検出する第１およ
   び第２の張力検出装置と、 前記指令装置で前記絞り込み作業が指令されていると
   き、前記支持ロープ張力および圧入ロープ張力の各基準
   値に基づいて、前記支持ロープ張力および圧入ロープ張
   力が所定値となるように前記支持用ウインチおよび圧入
   用ウインチの速度を調節する速度調節装置とを備えるこ
   とを特徴とする掘削装置のウインチ制御装置。
4. 【請求項４】 前記速度調節装置は、前記圧入用ウイン
   チのロープ張力が圧入用上限値を越えると前記圧入用ウ
   インチの速度を下げ、前記圧入ロープ張力が圧入用下限
   値未満になると前記圧入用ウインチの速度を上げ、前記
   支持ロープ張力が支持用下限値未満になると前記支持用
   ウインチの速度を下げ、前記支持ロープ張力が支持用上
   限値を越えると前記支持用ウインチの速度を上げること
   を特徴とする請求項３記載の掘削装置のウインチ制御装
   置。
5. 【請求項５】 油圧ポンプからの圧油の流量と方向を制
   御弁で制御して油圧モータの回転方向と回転速度を調節
   することにより掘削装置を所定の速度で巻下げ巻上げる
   支持用油圧ウインチと、 油圧ポンプからの圧油の流量と方向を制御弁で制御して
   油圧モータの回転方向と回転速度を調節することにより
   前記掘削装置を所定の速度で圧入する圧入用油圧ウイン
   チと、 前記支持用油圧ウインチでロープを繰り出しつつ前記圧
   入用油圧ウインチでロープを繰込んで前記掘削装置を圧
   入する絞り込み作業を指令する指令装置と、 前記支持用油圧ウインチおよび圧入用油圧ウインチの支
   持ロープ張力および圧入ロープ張力をそれぞれ検出する
   第１および第２の張力検出装置と、 前記指令装置で前記絞り込み作業が指令されていると
   き、前記支持ロープ張力および圧入ロープ張力の各基準
   値に基づいて、前記支持ロープ張力および圧入ロープ張
   力が所定値となるように前記制御弁から前記油圧モータ
   へ流れる圧油を調節して前記支持用油圧ウインチおよび
   圧入用油圧ウインチの速度をそれぞれ調節する速度調節
   装置とを備えることを特徴とする掘削装置のウインチ制
   御装置。
6. 【請求項６】 前記速度調節装置は、前記圧入用油圧ウ
   インチのロープ張力が圧入用上限値を越えると前記圧入
   用油圧ウインチの速度を下げ、前記圧入ロープ張力が圧
   入用下限値未満になると前記圧入用油圧ウインチの速度
   を上げ、前記支持ロープ張力が支持用下限値未満になる
   と前記支持用油圧ウインチの速度を下げ、前記支持ロー
   プ張力が支持用上限値を越えると前記支持用油圧ウイン
   チの速度を上げることを特徴とする請求項５記載の掘削
   装置のウインチ制御装置。
7. 【請求項７】 掘削装置を所定の速度で巻下げ巻上げる
   支持用ウインチと、 前記掘削装置を所定の速度で圧入する圧入用ウインチ
   と、 前記圧入用ウインチでロープを繰出しつつ前記支持用ウ
   インチでロープを繰り込んで前記掘削装置を巻上げる掘
   削装置巻上げ作業を指令する指令装置と、 前記圧入用ウインチの圧入ロープ張力を検出する張力検
   出装置と、 前記指令装置で前記掘削装置巻上げ作業が指令されてい
   るとき、前記支持用ウインチで前記ロープを繰込むとと
   もに、前記圧入ロープ張力の基準値に基づいて、前記圧
   入ロープ張力が所定値となるように前記圧入用ウインチ
   の速度を調節する速度調節装置とを備えることを特徴と
   する掘削装置のウインチ制御装置。
8. 【請求項８】 油圧ポンプからの圧油の流量と方向を制
   御弁で制御して油圧モータの回転方向と回転速度を調節
   することにより掘削装置を所定の速度で巻下げ巻上げる
   支持用油圧ウインチと、 油圧ポンプからの圧油の流量と方向を制御弁で制御して
   油圧モータの回転方向と回転速度を調節することにより
   前記掘削装置を所定の速度で圧入する圧入用油圧ウイン
   チと、 前記圧入用ウインチでロープを繰出しつつ前記支持用ウ
   インチでロープを繰り込んで前記掘削装置を巻上げる掘
   削装置巻上げ作業を指令する指令装置と、 前記圧入用油圧ウインチの圧入ロープ張力を検出する張
   力検出装置と、 前記指令装置で前記掘削装置巻上げ作業が指令されてい
   るとき、前記支持用油圧ウインチで前記掘削装置を巻上
   げるとともに、前記圧入ロープ張力の基準値に基づい
   て、前記圧入ロープ張力が所定値となるように前記圧入
   用油圧ウインチの制御弁から油圧モータへ流れる圧油を
   調節して前記圧入用ウインチの速度を調節する速度調節
   装置とを備えることを特徴とする掘削装置のウインチ制
   御装置。