JP3488906B2 - 油圧式さく岩機の制御装置 - Google Patents

油圧式さく岩機の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば岩盤に発破
用の下穴や、法面のアンカー穴等を穿孔するために使用
される油圧式さく岩機の動作を制御する制御装置に関す
るものである。 【0002】 【従来の技術】岩盤等に穿孔するさく岩機として、油圧
式の打撃装置と回転装置とフィード装置とを備えた油圧
式さく岩機が広く使用されている。この種のさく岩機で
は、本体の先端部に取り付けたシャンクロッドにさく孔
ロッドを接続し、該シャンクロッドにシリンダ空所内に
設けたピストンで打撃を与えて、該さく孔ロッドの先端
部に装着したロックビットで穿孔する。穿孔中は、本体
に設けた回転装置によりさく孔ロッドを回転させるとと
もに、フィード装置でさく岩機を前進させつつ所定深さ
の孔を穿孔する。 【0003】さく孔対象となる岩盤は一般に均質ではな
く、割れ目、粘土層、挟雑物、空洞等が存在するので、
一定のさく孔条件でさく孔を行っていると、穴曲がり、
回転停止、ジャミング(さく孔ロッドが抜けなくなる)
等の事故が発生することが多い。したがって、このよう
な事故を避けるため、従来はさく岩機のオペレータが岩
質、岩盤の状態等を観察しながら、主に勘に頼って打
撃、回転、推力を調節していた。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、勘に頼
ってさく孔を行う従来の方法では、オペレータに熟練が
必要で、しかもさく孔状況を常時注意深く観察していな
ければならないので、オペレータの疲労が大きいという
問題があった。そこで本発明は、さく孔中に岩質等の変
化があっても、うまく自動的に対応できるようなさく孔
装置を提供することを課題としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかる油圧式さく岩機の制御装置は、油圧式の打撃装
置、回転装置及びフィード装置を備えた油圧式さく岩機
の動作を制御する制御装置であって、前記さく岩機の打
撃装置に供給する作動油の流量を切り替える流量切替バ
ルブと、回転装置に供給する作動油の流量を切り替える
流量切替バルブと、フィード装置に供給する作動油の流
量を切り替える流量切替バルブと、前記打撃装置、回転
装置及びフィード装置における入口側と出口側の差圧を
検出する差圧センシングバルブとを設け、前記打撃装置
の差圧で回転装置の流量を切り替え、回転装置の差圧で
フィード装置の流量を切り替え、フィード装置の差圧で
打撃装置の流量を切り替えることにより、回転負荷が上
昇するとフィード装置の前進圧力と速度が弱になり、フ
ィード前進が弱になると打撃圧力が弱になり、打撃が弱
になると回転数が増加するように比例制御することを特
徴としている。 【0006】上記構成の本願発明によると、打撃装置、
回転装置、フィード装置の差圧によって打撃、回転、フ
ィードの各作動状態とそれぞれのバランスを制御するの
で、さく孔条件が変化しても殆ど自動的にそれに対応し
てさく孔を継続することができる。この制御装置は、電
気を使用せずに制御を行うので、電源が不要であり、制
御装置の構成も簡単なものとすることができる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、図面にあらわされた本発明
の実施形態について具体的に説明する。本発明で使用す
るさく岩機1は、図1及び図2に示すように、油圧で作
動する油圧式さく岩機であって、本体を構成するシリン
ダ2の内部に打撃装置Pのシリンダ空所5が設けられて
いる。 【0008】前記シリンダ空所5の内部には、ピストン
10が前後摺動自在に設けられ、その外周部に前後に移
動するバルブ15が設けられている。図中、17はシリ
ンダライナー、18はシリンダバックライナー、19は
シリンダフロントライナーである。ピストン10の芯部
には貫通孔10aが設けられ、これにブローチューブ2
0が挿通されている。 【0009】ピストン10の前側にはシャンクロッド2
2が取り付けられている。このシャンクロッド22の前
端部にはさく孔ロッド連結用のねじ部23が設けられ、
中間部にはスプライン部24が形成されている。また、
シャンクロッド22の芯部にも貫通孔22aが設けられ
ており、前記ブローチューブ20の先端部がこの貫通孔
の後部に挿入されている。 【0010】前記シリンダ2の前端部にはギヤボックス
25が設けられ、さらにその前部にチャックエンド27
が設けられている。ギヤボックス25には、さく孔ロッ
ドを回転させる回転装置Rが設けられている。すなわ
ち、ギヤボックス25の後部に回転装置Rの駆動源であ
る油圧モータ30が取り付けられ、その回転軸にドライ
ブギヤ32が取り付けられている。このドライブギヤ3
2にはアイドラーギヤ33が噛合しており、該アイドラ
ーギヤにチャックドライバー35のギヤ部35aが噛合
している。36はチャックブッシング、37はチャック
であり、シャンクロッド22のスプライン部に係合した
状態で、チャックドライバー35に係合して回転させら
れ、シャンクロッドを回転させる。また、40はチャッ
クエンドキャップ、41はチャックエンドキャップライ
ナーである。 【0011】本体の中間部にはアキュムレーター50,
50が設けられている。このアキュムレーター50は、
ボデイ51内に可撓性のダイヤフラム52を備え、気体
(窒素ガス)の圧縮性を利用して油圧を蓄える働きをな
す。 【0012】つぎに、上記打撃装置Pのバルブ15とピ
ストン10の動作について説明する。図3乃至図7は、
要部を模式的にあらわすもので、まず、図3において、
ピストン10は上死点に達しており、高圧ポートD1か
らピストン後室S1に高圧オイルHPが作用する。ピス
トン後室の受圧面積A1とピストン前室の受圧面積A2
とはA1>A2の関係にあるので、ピストン後室に高圧
ラインが通じると、ピストン後部に働く力がピストン前
部に働く力より大きくなって、ピストンは打撃行程に転
じる。 【0013】図4において、ピストン10は前進運動を
継続し、この間アキュムレーター50は、所要のオイル
量の不足分を補給する。ピストン10の大径部がバルブ
切り替えポートD2を開き、バルブ後室S2に通じてバ
ルブ15が切り替えを開始する。 【0014】図5において、ピストン10は、打撃点に
達して打撃行程中に得た運動エネルギーをロッド22に
伝達し、ロッドが破壊作業に必要な打撃エネルギーを伝
播する。この時点でバルブは切り替わっており、高圧ポ
ートD1を閉じて低圧ポートD3を開き、ピストン後室
は低圧ラインLPに通じる。ピストン後室の圧力は低下
してピストン前部に働く力がピストン後部に働く力より
大きくなり、ピストンは後退する。なお、空打ちでピス
トンが打撃点よりさらに前進すると、ピストンはポート
D4を閉じ、クッション室S3を形成して停止した後、
後退に移る。 【0015】図6において、ピストン10は後退を続
け、バルブ15は、ピストン10の大径部の後面に押さ
れて共に後退する。この時、ピストン後室のオイルは低
圧ポートD3から、またバルブ後室のオイルはピストン
大径部の溝D4を経て低圧ラインLPに排出される。ピ
ストン後退行程中にアキュムレーター50(A3)へ高
圧オイルが、また、アキュムレーター50(A4)へ低
圧オイルがそれぞれ蓄えられる。 【0016】図7において、ピストンが後退を続ける
と、バルブ15は低圧ポートD3を閉じると同時に、高
圧ポートD1を開いて、ピストン後室は高圧ラインHP
と通じる。低圧ポートD3を閉じたピストン後室は、ピ
ストンが後退行程中に得た慣性エネルギーで高圧ライン
にクッション室を形成し、蓄圧されたオイルはアキュム
レーター50(A3)に蓄えられる。ピストンがクッシ
ョンによって停止する上死点に達すると、バルブの切り
替えも完了して、図3の状態に戻る。以下、同様の動作
を繰り返す。 【0017】さく岩機に推力を付与するフィード装置F
は、次のように構成されている。すなわち、図8に示す
ように、さく岩機1はガイドセル60に前後移動自在に
搭載されており、該ガイドセルの両端部付近に取り付け
られたスプロケットホイールにはフィード用のチェーン
63が掛け渡されている。このチェーンは、フィード用
油圧モータ65によって前後に走行させられるもので、
ガイドセル60に前後移動自在に取り付けたキャリッジ
67が前記チェーンに取り付けられている。さく岩機1
は、このキャリッジ67に固定されており、油圧モータ
65を正逆回転させることにより、さく岩機1がキャリ
ッジ67とともに前後に移動する。なお、図示例ではガ
イドセル60がクローラ式走行車体のアーム(油圧で作
動)によって前後、左右に傾動自在に支持されている
が、他の適当な支持装置で支持してもよい。 【0018】図9は制御装置を表すブロック図である。
同図において、油圧ポンプ70からの作動油は、コント
ロールバルブVc1から流量切替バルブVr1を通って
打撃装置Pに供給される。打撃装置への油圧回路には、
入口側と出口側の差圧を検出する差圧センシングバルブ
Vs1が設けられている。 【0019】同様に、回転装置Rへの作動油は、コント
ロールバルブVc2、流量切替バルブVr2を通って供
給され、その油圧回路には入口側と出口側の差圧を検出
するセンシングバルブVs2が設けられている。さら
に、フィード装置Fへの作動油は、コントロールバルブ
Vc3、流量切替バルブVr3を通って供給され、その
油圧回路には、入口側と出口側の差圧を検出するセンシ
ングバルブVs3が設けられている。 【0020】前記打撃装置P用の流量切替バルブVr1
には、フィード装置Fの差圧センシングバルブVs3で
検出される差圧が設定圧以上となった場合に当該流量切
替バルブVr1を大流量側へ切り替える切替駆動装置S
1が設けられている。また、前記回転装置R用の流量切
替バルブVr2には、打撃装置Pの差圧が設定圧以上と
なった時に小流量側へ切り替える切替駆動装置S2が設
けられ、前記フィード装置F用の流量切替バルブVr3
には、前記回転装置Rの差圧が設定圧以上になった時に
小流量側へ切り替える切替駆動装置S3が設けられてい
る。 【0021】上記流量切替バルブVrと差圧センシング
バルブVsとの組み合わせによって、打撃圧力コントロ
ール、フィード圧力及びスピードコントロール、並びに
回転数コントロールが次のように行われる。まず、打撃
圧力コントロールにおける打撃圧力と回転圧力及びフィ
ード圧力との関係は、図10及び図11に示す通りであ
る。すなわち、回転圧力が定圧よりも上昇したら打撃圧
力が低下し、フィード圧力が定圧よりも低くなると打撃
圧力が低下する。 【0022】フィード圧力及びスピードコントロールに
おけるフィードスピード、フィード圧力と回転圧力との
関係は図12及び図13に示す通りである。すなわち、
回転圧力が定圧より上昇したらフィード速度が低下し圧
力も低下する。 【0023】回転数コントロールにおける回転圧力と回
転数の関係、及び打撃圧力と回転数の関係は図14及び
図15に示す通りである。すなわち、回転圧力が定圧よ
り上昇したら回転数は増加する。また、打撃圧が低下し
たら回転数は増加する。 【0024】このように、打撃、回転、フィードの各油
圧回路の差圧を検出して、互いの流量を比例制御するこ
とにより、打撃、回転、フィードの各作動状態と、それ
ぞれのバランスを比例制御しながらほぼ自動的にさく孔
することができるのである。なお、各流量切替バルブを
切替駆動する差圧は、経験等に基づいて最適なものを選
択すればよい。 【0025】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかるさく岩機の制御装置は、打撃装置、回転装置、
フィード装置の油圧回路の差圧を検出して、当該差圧に
より互いの流量を比例制御するので、岩質等の変化によ
りさく孔条件が変化しても、自動的に対応して打撃、回
転、フィードを調節することが可能となり、作業者に多
大の負担がかかることなく、楽に良好なさく孔を行うこ
とが可能となった。そして、これにより空打防止や適正
打撃力が得られるため、シャンクロッドやロッド等のア
クセサリーズの寿命が長くなるほか、孔曲りの防止、穿
孔時間の短縮が図れるようになった。
【図面の簡単な説明】 【図1】さく岩機の縦断面図である。 【図2】その一部を破面で表した平面図である。 【図3】その動作をあらわす要部の模式図である。 【図4】その動作をあらわす要部の模式図である。 【図5】その動作をあらわす要部の模式図である。 【図6】その動作をあらわす要部の模式図である。 【図7】その動作をあらわす要部の模式図である。 【図8】フィード装置の外観図である。 【図9】制御装置のブロック図である。 【図10】打撃圧力と回転圧力の関係を表すグラフであ
る。 【図11】打撃圧力とフィード圧力との関係を表すグラ
フである。 【図12】回転圧力とフィード速度との関係を表すグラ
フである。 【図13】回転圧力とフィード圧力との関係を表すグラ
フである。 【図14】回転圧力と回転数との関係を表すグラフであ
る。 【図15】打撃圧力と回転圧力との関係を表すグラフで
ある。 【符号の説明】 1 さく岩機 2 シリンダ 10 ピストン 15 バルブ 22 シャンクロッド P 打撃装置 R 回転装置 F フィード装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢田谷 嘉一 広島県比婆郡東城町大字東城36 ヤマモ トロックマシン株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−217582(JP,A) 実開 昭60−4636(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 6/02 E21B 19/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 油圧式の打撃装置、回転装置及びフィー
    ド装置を備えた油圧式さく岩機の動作を制御する制御装
    置であって、前記さく岩機の打撃装置に供給する作動油
    の流量を切り替える流量切替バルブと、回転装置に供給
    する作動油の流量を切り替える流量切替バルブと、フィ
    ード装置に供給する作動油の流量を切り替える流量切替
    バルブと、前記打撃装置、回転装置及びフィード装置に
    おける入口側と出口側の差圧を検出する差圧センシング
    バルブとを設け、前記打撃装置の差圧で回転装置の流量
    を切り替え、回転装置の差圧でフィード装置の流量を切
    り替え、フィード装置の差圧で打撃装置の流量を切り替
    えることにより、回転負荷が上昇するとフィード装置の
    前進圧力と速度が弱になり、フィード前進が弱になると
    打撃圧力が弱になり、打撃圧力が弱になると回転数が増
    加するように比例制御することを特徴とする油圧式さく
    岩機の制御装置。
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