JP3579232B2 - High / low speed switching circuit for earth drill - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアースドリルバケットの回転速度を高低で切換えるようにした油圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
アースドリル作業機は、クローラクレーンをベースとした作業機本体にアースドリル掘削装置を設置したものである。その作業機本体は、走行体と、走行体上に旋回可能に設置された旋回体と、旋回体に俯仰動可能に取り付けられたブームとを有する。アースドリル掘削装置は、作業機本体の旋回体に取り付けられたフロントフレームと、フロントフレームの先端に設置された回転駆動装置と、ブーム先端からウインチでワイヤロープを介して吊り下げられ回転駆動装置から回転駆動力が伝達されるケリーバと、ケリーバの先端に連結されるアースドリルバケットとを有する。回転駆動装置でケリーバを回転することにより、ケリーバ先端のアースドリルバケットを回転駆動して地盤を掘削する。
【0003】
アースドリルによる掘削作業では、掘削後にアースドリルバケット内の土砂を排土するが、土質によっては土砂がアースドリルバケットに付着する。そのため、通常は排土後にアースドリルバケットを高速回転して付着した土砂を振り落す作業が不可欠である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
アースドリル回転駆動装置は可変容量油圧ポンプからの圧油で駆動される油圧モータを備えており、従来はエンジン回転数を最大にし、その上でアースドリル用操作レバーを最大に操作して油圧モータを最大回転数で回転させている。
【0005】
上記可変容量油圧ポンプは、いわゆる馬力制御により吐出圧が高いほど押除け容積を小さくするものであり、これによりエンジン出力を有効に利用している。このような可変容量油圧ポンプはポンプ圧力が第1の所定値以下のときに最大押除け容積となり、ポンプ圧力が第1の所定値より高い場合には圧力が高くなるほど押除け容積が小さくなり、これにより油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを上回らないようにしている。
【0006】
アースドリル回転駆動装置の油圧ポンプと油圧モータの容量(押除け容積)は種々の観点から決定されるが、通常は所望の掘削トルクのときに所望の回転速度でアースドリルバケットが回転するように決定される。そのため、排土後に付着した土砂を振り落す際にエンジン回転数を最高にし、アースドリル用操作レバーを最大操作してもモータ回転速度は油圧ポンプの吐出流量で制限され、バケット回転速度が遅く付着土砂が十分に振り落せない場合がある。
【0007】
本発明の目的は、従来に比べてアースドリルバケットを空中で高速に回転することができるアースドリル用高低速切換回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図2に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、原動機によって駆動される可変容量型油圧ポンプ41A,41Bと、油圧ポンプ41A,41Bの吐出油で回転されてアースドリルバケット34を駆動する可変容量型油圧モータ43A,43Bとを備えたアースドリル用高低速切換回路に適用される。 そして、油圧ポンプ41A,41Bの押し除け容積を馬力制御により制御し、少なくとも2段階にアースドリルバケット34の回転速度を切換える切換装置51と、切換装置51が高速側に切換えられているとき、馬力制御により可変容量油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積を最大値に、可変容量モータ43A,43Bの押除け容積を最小値に設定し、切換装置51が低速側に切換えられているとき、馬力制御により可変容量油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積を最小値に、可変容量モータ43A,43Bの押除け容積を最大値に設定する押除け容積設定手段とを備えることにより、上述した目的を達成する。
請求項2の発明は、請求項1の切換回路において、押除け容積設定手段はポンプ用レギュレータ45A,45Bとモータ用レギュレータ46A,46Bとを備え、切換装置51は油圧ポンプ用レギュレータと油圧モータ用レギュレータを連動して制御するスイッチである。
【0009】
以上の課題を解決するための手段の項では実施の形態の図に対応づけて説明したが、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。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1はアースドリル作業機の全体構成を示す図である。アースドリル作業機は、クローラクレーンをベースとした作業機本体10にアースドリル掘削装置30を設置したものである。その作業機本体10は、走行体11と、走行体11上に旋回可能に設置された旋回体12と、旋回体12に俯仰動可能に取り付けられたブーム13とを有する。アースドリル掘削装置30は、旋回体12に取り付けられたフロントフレーム31と、フロントフレーム31の先端に設置された回転駆動装置32と、ブーム12の先端から図示しないウインチでワイヤロープ14を介して吊り下げられるケリーバ33と、ケリーバ33の下端に連結されたアースドリルバケット34とを備える。回転駆動装置32でケリーバ33を回転することによりアースドリルバケット34を回転駆動して地盤を掘削する。
【0011】
図2はアースドリル作業機の油圧回路を示す図である。図2において、図示しないエンジンで駆動される可変容量油圧ポンプ41A,41Bからの圧油はコントロールバルブ42A,42Bでその方向と流量が制御されて可変容量油圧モータ43A,43Bの回転方向と回転速度が制御される。コントロールバルブ42A,42Bは油圧パイロットバルブである操作装置44から出力されるパイロット油圧でそれぞれ切換えられる。油圧モータ43A,43Bは減速装置47で減速されてケリーバ33を駆動する。
【0012】
この実施の形態では、図3に示すように、コントロールバルブ42Aはパイロット油圧P1MPaで開き始め、パイロット油圧P2MPaで最大の開口面積となる。コントロールバルブ42Bはパイロット油圧P2MPaで開き始め、パイロット油圧P3MPaで最大の開口面積となる。したがって、図2の回路はいわゆる合流回路である。操作装置44を図示L1の位置に操作したとき、操作装置44のパイロット油圧はP2MPaであり、コントロールバルブ42Aだけが操作され、油圧モータ43A,43Bは油圧ポンプ41Aからの吐出流量で回転する。操作装置44が図示のL1以上に操作されると、操作装置44はパイロット油圧P2MPa以上の圧力を出力し、コントロールバルブ42Bが開き始め、油圧ポンプ41A,41Bの双方の吐出流量で可変容量油圧モータ43A,43Bが回転する。操作装置44を最大位置L2まで操作したときにパイロット圧油はP3MPaとなり、コントロールバルブ42Bが最大開口面積となる。このとき、コントロールバルブ42Aも最大開口面積である。
【0013】
可変容量油圧ポンプ41A,41Bの押除け容積はポンプレギュレータ45A,45Bで、可変容量油圧モータ43A,43Bの押除け容積はモータレギュレータ46A,46Bでそれぞれ制御される。ポンプレギュレータ45A,45Bはそれぞれ押除け容積切換パイロット管路45PCの圧油により、油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積を大小2段階(以下、最大値をqP1、最小値をqP2とする)に切換える。また、馬力制御をするためにポンプ圧力管路45PPの圧油に応じて押除け容積を制御する。これは、図4に示すようなP−Q制御と呼ばれるものであり、ポンプ吸収馬力がエンジン出力馬力を越えないように、ポンプ圧力Pに応じてポンプ押除け容積、すなわちポンプ流量Qを制御するものである。ここでは、ポンプ最大押除け容積が大小2段階に設定されるので、ポンプ最大流量は図4のQ1もしくはQ2で制限される。
【0014】
モータレギュレータ46A,46Bはそれぞれ押除け容積切換パイロット管路46PCの圧油により、油圧モータ43A,43Bの押除け容積を大小2段階(以下、最大値をqM1、最小値をqM2とする)に切換える。
【0015】
この実施の形態では、押除け容積切換パイロット管路45PC,46PCの圧油がタンク圧力のときに油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積は最小値qP2に設定され、油圧モータ43A,43Bの押除け容積は最小値qM2に設定される。反対に、押除け容積切換パイロット管路45PC,46PCの圧油がパイロットポンプ圧力のときに油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積は最大値qP1に設定され、油圧モータ43A,43Bの押除け容積は最大値qM1に設定される。
【0016】
図2で符号50は押除け容積指令回路であり、この指令回路50では、連動する2つの接点を有する高低速切換スイッチ51により押除け容積切換パイロット圧力を切換えることができる。図示のようにスイッチ51が開いているときは、電磁弁52P,52Mがそれぞれイ位置にある。このとき、ポンプレギュレータ45A,45Bにはパイロットポンプ53からリリーフ弁54で規定された最大圧力が印加され、油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積は最大値qP1に設定される。一方、モータレギュレータ46A,46Bにはタンク圧が供給され、油圧モータ43A,43Bの押除け容積は最小値qM2に設定される。
【0017】
スイッチ51が閉じているときは、電磁弁52P,52Mがそれぞれロ位置にある。このとき、ポンプレギュレータ45A,45Bにはタンク圧力が供給され、油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積は最小値qP2に設定される。一方、モータレギュレータ46A,46Bにはパイロットポンプ53からリリーフ弁54で規定された最大圧力が印加され、油圧モータ43A,43Bの押除け容積は最大値qM1に設定される。図5に切換スイッチ51の切換位置に応じたポンプとモータの傾転角を示す。
【0018】
このように構成したアースドリル高低速切換回路の動作について説明する。
高低速切換スイッチ51を閉じて低速(L)側に操作すると、電磁弁52P,52Mがロ位置に切換わり、ポンプレギュレータ45A,45Bにはタンク圧力が供給され、モータレギュレータ46A,46Bにはパイロットポンプ53からリリーフ弁54で規定された最大圧力が印加される。そのため、油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積は最小値qP2に設定され、油圧モータ43A,43Bの押除け容積は最大値qM1に設定される。したがって、操作装置44を最大操作位置L2まで操作した場合には、油圧モータ43A,43Bは図6で示すようなトルク−回転数特性LCに応じて運転される。特性LCでは最大トルクはT1となり、最大回転数はN1となる。
【0019】
一方、高低速切換スイッチ51を開いて高速(H)側に操作すると、電磁弁52P,52Mがイ位置に切換わり、ポンプレギュレータ45A,45Bにはパイロットポンプ53からリリーフ弁54で規定された最大圧力が印加され、モータレギュレータ46A,46Bにはタンク圧力が供給される。そのため、油圧ポンプ41A,41Bの最大押除け容積は最大値qP1に設定され、油圧モータ43A,43Bの押除け容積は最小値qM2に設定される。したがって、操作装置44を最大操作位置L2まで操作した場合には、油圧モータ43A,43Bは図6で示すようなトルク−回転数特性HCに応じて運転される。特性HCでは最大トルクはT2(<T1)となり、最大回転数はN2(>N1)となる。
【0020】
このように、油圧ポンプと油圧モータの双方の押除け容積を図5に示すように設定することにより、従来に比べてより高速にバケットを空中で回転することが可能となる。すなわち、従来の油圧ポンプの最大押除け容積をqP1(本実施の形態の最大値)、油圧モータの押除け容積をqM1(本実施の形態の最大値)とすると、図6において、従来のトルク−回転速度特性はPRCのように表わすことができる。この特性PRCでは、所望のトルクT1を得ることはできてもモータ回転速度はN3で制限され、排土後にバケットに付着する土砂を振り落すために必要な回転速度が得られなかった。そこで、油圧ポンプの最大押除け容積をqP2と、それよりも大きいqP1との間で切換可能とすることにより、ポンプ最大押除け容積を最大のqP1に、モータ押除け容積を最小のqM2として組合せて運転することにより、図6の特性HCを得ることができる。
【0021】
また、以上の実施の形態では、スイッチ51を高速側にすると、ポンプ最大押除け容積を最大値にモータ押除け容積を最小値にし、これにより、アースドリル作業機としては、バケット最高回転速度が最大の状態で運転が可能となり、一方、スイッチ51を低速側にすると、ポンプ最大押除け容積を最小値にモータ押除け容積を最大値にし、これにより、バケット掘削最大トルクが最大の状態で運転が可能となる。したがって、掘削中は切換スイッチ51を低速側に切換え、排土後の土砂振り落し作業のときは高速側に切換えるだけで、所望の2種類の運転状態でアースドリルを運転することができ、操作性が向上する。また、ポンプ最大押除け容積が最小値で、モータ押除け容積が最小値の組合せ、あるいは、ポンプ最大押除け容積が最大値で、モータ押除け容積が最大値の組合せのような不所望な運転状態が禁止されるので、操作性も良い。
【0022】
なお、切換スイッチ51の2つの接点を個別に操作可能とし、ポンプ押除け容積とモータ押除け容積の切換をそれぞれ別々に行うようにしてもよい。
【0023】
また、以上では油圧ポンプの最大押除け容積を大小2段階に、油圧モータの押除け容積を大小2段階にそれぞれ設定するようにしたが、それぞれ3段階以上に切換可能としてもよい。油圧ポンプの最大押除け容積あるいは油圧モータの押除け容積だけをそれぞれ3段階以上に切換えるようにしてもよい。また、2台の油圧モータでケリーバを駆動するようにしたが、1台で駆動してもよい。
【0024】
以上の実施例において、エンジンが原動機を、指令回路50が切換装置を、レギュレータ45A,45B,46A,46Bや電磁弁52P,52Mが容積設定手段をそれぞれ構成する。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、可変容量油圧ポンプの最大押除け容積を少なくとも2段階に切換可能とし、可変容量油圧モータの押除け容積も少なくとも2段階に切換えるようにしたので、ポンプ最大押除け容積が最大値でモータ押除け容積を最小値に設定することにより、バケットを所望の高速回転速度で回転することが可能となり、バケットに付着した土砂を効果的に振り落すことができる。
とくに請求項2の発明のように、ポンプ押除け容積とモータ押除け容積を連動制御して最適な運転状態に設定するようにすれば、排土後の土砂振り落し作業のときはスイッチを高速側に切換えるだけで、所望の回転速度でアースドリルバケットを回転することができ、操作性が向上する。また、ポンプ最大押除け容積が最小値で、モータ押除け容積が最小値の組合せ、あるいは、ポンプ最大押除け容積が最大値で、モータ押除け容積が最大値の組合せのような不所望な運転状態が確実に禁止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアースドリル作業機の一実施の形態を示す図
【図2】本発明による高低速切換回路の一実施の形態を示す回路図
【図3】操作パイロット圧力とコントロールバルブの開口面積を説明する図
【図4】油圧ポンプのP−Q特性を説明する図
【図5】切換スイッチの切換位置とポンプおよびモータの押除け容積を説明する図
【図6】油圧モータのトルク−回転速度特性を示す図
【符号の説明】
10 作業機本体
30 アースドリル
32 回転駆動装置
33 ケリーバ
34 バケット
41A,41B 可変容量型油圧ポンプ
42A,42B コントロールバルブ
43A,43B 可変容量型油圧モータ
45A,45B ポンプレギュレータ
46A,46B モータレギュレータ
50 指令回路
51 高低速切換スイッチ
52P,52M 電磁弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic circuit that switches the rotation speed of an earth drill bucket between high and low.
[0002]
[Prior art]
The earth drill working machine is one in which an earth drill drilling device is installed in a working machine main body based on a crawler crane. The work machine main body includes a traveling body, a revolving body installed rotatably on the traveling body, and a boom mounted on the revolving body so as to be able to move up and down. The earth drill drilling device is composed of a front frame attached to the revolving superstructure of the work machine body, a rotary drive device installed at the tip of the front frame, and a rotary drive device suspended from the boom tip by a winch via a wire rope. It has a kelly bar to which a rotational driving force is transmitted, and an earth drill bucket connected to a tip of the kelly bar. By rotating the kelly bar with the rotary driving device, the earth drill bucket at the tip of the kelly bar is rotated to excavate the ground.
[0003]
In a drilling operation using an earth drill, earth and sand in the earth drill bucket are discharged after excavation, but the earth and sand adheres to the earth drill bucket depending on soil properties. For this reason, it is usually necessary to rotate the earth drill bucket at a high speed after discharging the earth to shake off the attached earth and sand.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The earth drill rotation drive device is equipped with a hydraulic motor driven by pressure oil from a variable displacement hydraulic pump.Conventionally, the engine speed is maximized, and then the earth drill operation lever is operated to the maximum to operate the hydraulic motor. Is rotated at the maximum speed.
[0005]
The variable displacement hydraulic pump reduces the displacement volume as the discharge pressure becomes higher by so-called horsepower control, and thereby effectively uses the engine output. Such a variable displacement hydraulic pump has a maximum displacement when the pump pressure is equal to or lower than a first predetermined value. When the pump pressure is higher than the first predetermined value, the displacement increases as the pressure increases, and the displacement decreases. This prevents the absorption torque of the hydraulic pump from exceeding the output torque of the engine.
[0006]
The capacity (displacement capacity) of the hydraulic pump and hydraulic motor of the earth drill rotary drive device is determined from various viewpoints, but usually, the earth drill bucket is rotated at a desired rotation speed at a desired drilling torque. It is determined. As a result, the engine speed is maximized when shaking off the earth and sand that has adhered after the earth has been discharged, and the motor speed is limited by the discharge flow rate of the hydraulic pump even if the operating lever for the earth drill is maximally operated, and the bucket speed is slow. The earth and sand may not be able to shake off sufficiently.
[0007]
An object of the present invention is to provide a high / low speed switching circuit for an earth drill that can rotate an earth drill bucket in the air at a higher speed than in the prior art.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIG. 2 showing one embodiment. The present invention relates to variable displacement
According to a second aspect of the present invention, in the switching circuit of the first aspect, the displacement setting means includes
[0009]
In the section of the means for solving the above problems, description has been made in association with the drawings of the embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a view showing the entire configuration of the earth drill working machine. The earth drill working machine is one in which an earth
[0011]
FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic circuit of the earth drill working machine. In FIG. 2, pressure oil from variable displacement
[0012]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
[0013]
The displacement of the variable displacement
[0014]
The
[0015]
In this embodiment, the maximum displacement of the
[0016]
In FIG. 2,
[0017]
When the
[0018]
The operation of the earth drill high / low speed switching circuit thus configured will be described.
When the high /
[0019]
On the other hand, when the high / low
[0020]
As described above, by setting the displacement volumes of both the hydraulic pump and the hydraulic motor as shown in FIG. 5, it is possible to rotate the bucket in the air at a higher speed than before. That is, (the maximum value of the present embodiment) up to displacement volume of
[0021]
Further, in the above embodiment, when the
[0022]
Note that the two contacts of the
[0023]
Further, in the above description, the maximum displacement volume of the hydraulic pump is set in two stages of large and small, and the displacement volume of the hydraulic motor is set in two stages of large and small. Only the maximum displacement volume of the hydraulic pump or the displacement volume of the hydraulic motor may be switched in three or more stages. In addition, the kerry bar is driven by two hydraulic motors, but may be driven by one unit.
[0024]
In the above embodiment, the engine constitutes the prime mover, the
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, the maximum displacement volume of the variable displacement hydraulic pump is made switchable in at least two stages, and the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor is also switched in at least two stages. By setting the motor displacement volume to the minimum value by the value, the bucket can be rotated at a desired high-speed rotation speed, and the soil attached to the bucket can be effectively shaken off.
In particular, if the pump displacement and the motor displacement are interlocked and set to an optimal operation state as in the second aspect of the invention, the switch can be operated at a high speed when the soil is shaken off after discharging. Only by switching to the side, the earth drill bucket can be rotated at a desired rotation speed, and operability is improved. Undesirable operation such as a combination of the maximum pump displacement volume and the minimum motor displacement volume, or the combination of the maximum pump displacement volume and the maximum motor displacement volume. The state is definitely forbidden.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an earth drill working machine according to the present invention; FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a high / low speed switching circuit according to the present invention; FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining PQ characteristics of a hydraulic pump. FIG. 5 is a diagram for explaining a switching position of a changeover switch and a displacement volume of a pump and a motor. FIG. 6 is a torque of a hydraulic motor. -Diagram showing rotation speed characteristics [Explanation of symbols]
10
Claims (2)
前記油圧ポンプの吐出油で回転されてアースドリルバケットを駆動する可変容量型油圧モータとを備えたアースドリル用高低速切換回路において、
前記油圧ポンプは、馬力制御により押し除け容積が制御され、
少なくとも2段階に前記アースドリルバケットの回転速度を切換える切換装置と、
前記切換装置が高速側に切換えられたとき、馬力制御による前記可変容量油圧ポンプの最大押除け容積を最大値に、前記可変容量モータの押除け容積を最小値に設定し、前記切換装置が低速側に切換えられたとき、馬力制御による前記可変容量油圧ポンプの最大押除け容積を最小値に、前記可変容量モータの押除け容積を最大値に設定する押除け容積設定手段とを備えることを特徴とするアースドリル用高低速切換回路。A variable displacement hydraulic pump driven by a prime mover,
A high-low speed switching circuit for an earth drill, comprising: a variable displacement hydraulic motor that is driven by the discharge oil of the hydraulic pump to drive an earth drill bucket;
In the hydraulic pump, displacement is controlled by horsepower control,
A switching device for switching the rotation speed of the earth drill bucket in at least two stages;
When the switching device is switched to the high-speed side, the maximum displacement volume of the variable displacement hydraulic pump by horsepower control is set to a maximum value, the displacement volume of the variable displacement motor is set to a minimum value, and the switching device is operated at a low speed. And a displacement volume setting means for setting the maximum displacement volume of the variable displacement hydraulic pump under horsepower control to a minimum value and the displacement volume of the variable displacement motor to a maximum value. High and low speed switching circuit for earth drills.
前記押除け容積設定手段はポンプ用レギュレータとモータ用レギュレータとを備え、
前記切換装置は前記油圧ポンプ用レギュレータと油圧モータ用レギュレータを連動して制御するスイッチであることを特徴とするアースドリル用高低速切換回路。The switching circuit according to claim 1,
The displacement volume setting means includes a regulator for a pump and a regulator for a motor,
The high / low speed switching circuit for an earth drill, wherein the switching device is a switch that controls the regulator for the hydraulic pump and the regulator for the hydraulic motor in conjunction with each other.
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