JP3609301B2

JP3609301B2 - ケーシング掘削機の油圧回路

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Publication number: JP3609301B2
Application number: JP29264099A
Authority: JP
Inventors: 克己田村; 宏久住; 正法田原; 裕樹竹内
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: JP2001115765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築・土木の基礎工事などに使用される大口径鋼管杭・鋼管類の地盤等への押し込み、地盤等からの引き抜きをおこなうケーシング掘削機の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のケーシング掘削機の油圧回路として、従来、特開平７−１８０４６０号公報に記載のものがある。以下、この従来技術について図４，５に基づいて説明する。図４はケーシング掘削機の外観構成を示す正面図、図５は従来のケーシング掘削機の油圧回路を示す回路図である。
【０００３】
はじめに、図４によりケーシング掘削機の外観構成について説明する。掘削具を形成するケーシングＡの下端には、掘削用ビットＢ’を備えたケーシングヘッドＢが設けられている。ケーシングＡはチャック装置Ｉで把持され、回転用油圧モータＥを備えた回転装置Ｆにより回転力を与えられるようになっている。また、ケーシングＡは昇降シリンダ１５の作動により、昇降ガイドＤに案内され昇降する。固定部を形成するベースフレームＧには複数個のアウトリガＨが装着され、これらのアウトリガＨが地盤上に載置される。上述した昇降シリンダ１５の一端、例えばロッドの端部は、ベースフレームＧに固定され、他端、例えばヘッド側に位置するシリンダ端部は、上述の回転装置Ｆの非回転部分に固定されている。
【０００４】
このようなケーシング掘削機による地盤等の掘削時には、昇降シリンダ１５を伸長させた状態で、チャック装置ＩでケーシングＡを把持させ、回転用油圧モータＥでチャック装置Ｉを回転させてケーシングＡを回転させながら昇降シリンダ１５を収縮させてこのケーシングＡを下降させ、ケーシングヘッドＢのビットＢ’により地盤等を掘削する。そして、掘削されたケーシングＡ内の土砂は、ハンマグラフ等のバケットにより外部に排出される。昇降シリンダ１５の収縮ストローク分の掘削を終えたら、チャック装置ＩによるケーシングＡの把持を解き、昇降シリンダ１５を伸長させ、チャック装置Ｉ及び回転装置Ｆの回転部分等を上昇させる。この状態で再び、チャック装置ＩでケーシングＡを把持させ、回転用油圧モータＥを作動させ、かつ、昇降シリンダ１５を収縮させる。これにより上述のように、ケーシングＡが回転しながら下降し、ビットＢ’による昇降シリンダ１５の収縮ストローク分の掘削がおこなわれる。このような掘削の間、掘削深さが大きくなると、最下端のケーシングＡの直上にビットＢ’を有さないケーシングＡがピンで連結される。この状態にあって再び上述の掘削がおこなわれる。継ぎ足されるケーシングＡは、所望の掘削深さに応じて複数本になることが多い。
【０００５】
上述のような掘削動作とは逆に、例えばケーシングＡを引き上げる動作は以下のようにおこなわれる。すなわち、昇降シリンダ１５を収縮させた状態でチャック装置ＩによってケーシングＡを把持させ、昇降シリンダ１５を伸長させる。これによりケーシングＡは昇降シリンダ１５の伸長ストロークだけ上昇する。ここでケーシングＡの上方部分は、図示しない拘束手段で落下しないように拘束される。この状態でチャック装置ＩによるケーシングＡの把持を解き、昇降シリンダ１５を収縮させる。この状態で再びチャック装置ＩによってケーシングＡを把持させ、前述の拘束手段による拘束を解き、昇降シリンダ１５を伸長させる。これによりケーシングＡは再び昇降シリンダ１５の伸長ストロークだけ上昇する。このような動作が繰り返された後、最上部のケーシングＡの連結が解かれ、その最上部のケーシングＡが外される。以下同様の動作が繰り返され最後にビットＢ’を備えたケーシングＡが外されて、ケーシングＡの引き上げが終了する。
【０００６】
次に、上述したケーシング掘削機の駆動回路を構成する従来の油圧回路について、図５により説明する。
この図５において、１５は前述した昇降シリンダで、複数、例えば４本設けられている。従来の油圧回路は、この昇降シリンダ１５を作動させる圧油を供給する油圧ポンプ、例えば可変容量油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ１の吐出管路を形成する油路ａに連絡され、昇降シリンダ１５を伸長させる圧油を導く伸長側油路ｃと、油路ａに連絡され、昇降シリンダ１５を収縮させる圧油を導く収縮側油路ｄと、これらの伸長側油路ｃ及び収縮側油路ｄに介設され、油圧ポンプ１から昇降シリンダ１５に供給される圧油の流れ、及び昇降シリンダ１５からタンクに戻される圧油の流れを制御する方向制御弁、すなわちソレノイド弁５とを備えている。
【０００７】
また、油圧ポンプ１から吐出される圧油の圧力のうちの、伸長側油路ｃに圧油を供給するときの最大圧を規定するリリーフ弁４と、収縮側油路ｄに圧油を供給するときの最大圧を規定するリリーフ弁２と、これらのリリーフ弁４，２の作動を選択的に切換えるソレノイド弁３とを備えている。
【０００８】
また、収縮側油路ｄを流れる圧油の伸長側油路ｃへの供給を選択的に可能にするパイロットチェック弁１２と、このパイロットチェック弁１２を作動させるソレノイド弁１０と、伸長側油路ｃに介設されるカウンタバランス弁１４とを備えている。
【０００９】
さらに、伸長側油路ｃ及び収縮側油路ｄから分岐させた油路ｅと、この油路ｅ中にそれぞれ介設されるスロットル弁８、ソレノイド弁７、リリーフ弁１１、チェック弁６を備えている。
【００１０】
この従来の油圧回路にあっては、ソレノイド弁３のＳＯＬ１を励磁して当該ソレノイド弁３を図の上段位置に切換え、ソレノイド弁５のＳＯＬ４を励磁して当該ソレノイド弁５を図の右位置に切換えることにより、油圧ポンプ１の圧油が油路ａ、ソレノイド弁５、伸長側油路ｃを介して昇降シリンダ１５のヘッド側に供給され、また、昇降シリンダ１５のロッド側の油が収縮側油路ｄ、ソレノイド弁５を介してタンクに戻され、これによって昇降シリンダ１５が伸長する。
【００１１】
また、ソレノイド弁３のＳＯＬ２を励磁して当該ソレノイド弁３を図の下段位置に切換え、ソレノイド弁５のＳＯＬ３を励磁して当該ソレノイド弁５を図の左位置に切換えることにより、油圧ポンプ１の圧油が油路ａ、ソレノイド弁５、収縮側油路ｄを介して昇降シリンダ１５のロッド側に供給され、昇降シリンダ１５のヘッド側の油が伸長側油路ｃ、ソレノイド弁５を介してタンクに戻され、これによって昇降シリンダ１５が収縮する。
【００１２】
このような昇降シリンダ１５の伸長、収縮とともに、前述した図４に示す回転用油圧モータＥを駆動することにより、図４に示すケーシングＡが回転しながら下降して通常の圧入掘削がおこなわれる。
【００１３】
また、差動回路時には，ソレノイド弁３のＳＯＬ１を励磁して当該ソレノイド弁３を図の上段位置に切換えるとともに、ソレノイド弁１０のＳＯＬ５を励磁して当該ソレノイド弁１０を図の右位置に切換えることにより、油圧ポンプ１の圧油が油路ａ、ソレノイド弁１０を介して、パイロットチェック弁１２に与えられ、このパイロットチェック弁１２が、圧油の逆流を可能にするように作動する。したがって、収縮側油路ｄから伸長側油路ｃ方向への圧油の流入が可能になる。
【００１４】
また、軟弱地盤等に対しておこなわれる自重掘削（フリー回路）、すなわち回転装置Ｆの回転部分、回転用油圧モータＥ、チャック装置Ｉ等の機器の自重と、ケーシングＡの自重との合計荷重により昇降シリンダ１５を自然降下させて掘削をおこなう自重掘削時には、スロットル弁８の開度の手動調整とともに、ソレノイド弁７のＳＯＬ８を励磁して図の右位置に切換えることがおこなわれる。これにより、昇降シリンダ１５のヘッド側から流出される油が、伸長側油路ｃ、スロットル弁８を介して、一部が収縮側油路ｄを介して昇降シリンダ１５のロッド側に供給され、残りがタンクに戻される。このような昇降シリンダ１５の収縮動作とともに図４に示す回転用油圧モータＥを駆動することにより、自重掘削がおこなわれる。
【００１５】
さらに、自重掘削を利用するもののケーシングＡの下降速度を制御しようとする自重制御掘削に際しては、スロットル弁８の開度の手動調整とともに、ソレノイド弁７のＳＯＬ７を励磁して図の左位置に切換えることがおこなわれる。これにより、昇降シリンダ１５のヘッド側から流出される油が、伸長側油路ｃ、スロットル弁８、リリーフ弁１１を介して、一部が収縮側油路ｄを介して昇降シリンダ１５のロッド側に供給され、残りがチェック弁６を経てタンクに戻される。これにより、昇降シリンダ１５のヘッド側室にリリーフ弁１１の設定圧力に応じた背圧が作用し、ケーシングヘッドＢに自重−α（背圧に相当する荷重）の抑制された荷重が作用する。したがって、掘削対象物の変化に応じた下降速度での掘削動作が実施される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、自重掘削あるいは自重制御掘削に際し、スロットル弁８の手動調整によってケーシングＡの下降速度を制御しているが、スロットル弁８を一度調整しても、既設のケーシングＡに新たなケーシングＡが連結されて全体の自重が増加すると、作動油の圧力に変化を生じ、このスロットル弁８の通過流量が変化し、ケーシングＡの下降速度が速くなってしまう。また、寒冷地における駆動時には、油の温度が低いことから油の粘度が高くなるが、このように油の粘度が高いときにスロットル弁８の手動調整をすると、作業の継続によって油温が上昇し、油の粘度が小さくなるように変化したときに、ケーシングＡの下降速度が速くなってしまう。このようにケーシングＡの下降速度が変化した場合には、作業者がスロットル弁８の再調整をおこなうが、作業者の手動でおこなわれる調整作業であることから、作業者の勘に頼る面もあり、最適な速度とすることが困難である。
【００１７】
また、このようなスロットル弁８の再調整に際しては、作業者は掘削機を操作する操作盤から離れて、操作盤とは通常は離隔した位置に設置されている油圧ユニットの場所まで行き、その油圧ユニットに含まれるスロットル弁８の調整をおこなうことになる。したがって、操作盤と油圧ユニット間の煩雑な移動動作を余儀なくされる。このようなことから、当該掘削機を介して実施される掘削作業の能率の向上を見込めない問題もある。
【００１８】
さらに、掘削対象物には、岩盤とか、鉄筋を含むコンクリート基礎とか、鋼材などの硬い掘削対象物なども含まれるが、このような硬い掘削対象物を速すぎる下降速度で、すなわち制御が十分になされていない下降速度で掘削しようとすると、ケーシングヘッドＢの下端のビットＢ’が大きな荷重を受けた状態で掘削対象物に衝合することになり、このビットＢ’の損耗あるいは折損を生じやすい。
【００１９】
なお、偏荷重のかかる傾斜岩盤とか、地中に埋設される建造物の壁などを掘削する場合には、下降速度を微速度にすることが必要になることがある。このような場合に、微速度を実施できないときには、ビットＢ’が掘削対象物上を滑って、本来鉛直に下降させるはずのケーシングＡが傾いてしまう懸念がある。上述した従来技術では、スロットル弁８の手動調整によるものであることから、基本的に下降速度の制御が困難であることに伴い、このような微速度制御がさらに困難となる問題もある。
【００２０】
本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、手動調整されるスロットル弁を必要とすることなく、ケーシングの下降速度の遠隔制御を可能とするケーシング掘削機の油圧回路を提供することにある。
【００２１】
また、第２の目的は、微速度制御を可能とするケーシング掘削機の油圧回路を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、下端部に掘削用ビットを有するケーシングを昇降させる複数の昇降シリンダと、この昇降シリンダを作動させる圧油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプと上記昇降シリンダとを連絡し、上記昇降シリンダを伸長させる圧油を導く伸長側油路と、上記油圧ポンプと上記昇降シリンダとを連絡し、上記昇降シリンダを収縮させる圧油を導く収縮側油路とを備え、上記ケーシングに回転力を与えながら上記昇降シリンダを収縮させることにより、上記ケーシングが回転しながら下降し、当該ケーシングの下端の上記ビットが掘削をおこなうケーシング掘削機の油圧回路において、上記油圧ポンプから上記収縮側油路に供給される圧油の流量を制御する流量制御手段を備え、上記伸長側油路に、上記油圧ポンプから上記昇降シリンダへの圧油の流れを許容し、上記昇降シリンダから上記油圧ポンプへの圧油の流れを阻止するチェック弁と、当該伸長側油路の圧力を、上記昇降シリンダを収縮させる際に上記ケーシングを、その自重及び上記昇降シリンダによって昇降される部分の自重によって自然降下させない所定の大きさの圧力に規定する可変リリーフ弁とを並列に配置し、上記流量制御手段によって上記収縮側油路へ供給される圧油の流量を調整することにより上記昇降シリンダの収縮速度を、ケーシング及び昇降シリンダによって昇降される部分の自重の影響を受けずに制御する構成にしてある。
【００２３】
このように構成した請求項１に係る発明にあっては、伸長側油路の圧力を規定する可変リリーフ弁を備えているが，このような可変リリーフ弁は遠隔制御が可能なものから構成することができる。したがって、例えば当該掘削機を操作する操作盤に，この可変リリーフ弁を制御する操作部を設けることができる。
【００２４】
可変リリーフ弁の操作部を操作して、その設定圧力を、ケーシング及び掘削機の昇降し得る部分を自然降下させない所定の圧力に設定しておき，この状態でケーシングに回転力を与えながら昇降シリンダの収縮側油路に流量制御手段によって制御される流量を供給すると、この昇降シリンダは供給された流量に依存する速度で収縮し，これに伴ってケーシングを下降させることができる。すなわち、ケーシング及び掘削機の昇降し得る部分の自重による影響を受けずに，ケーシングの下降速度を制御することができる。ケーシングが複数連結された場合も同様であり，連結されて自重が増加する度に可変リリーフ弁の設定圧力を，ケーシング及び掘削機の昇降し得る部分を自然降下させない所定の圧力に設定することがおこなわれる。このようにして，手動調整されるスロットル弁を要することなく，遠隔操作によって，ケーシングの下降速度を制御でき，所望の掘削作業を実施することができる。
【００２５】
また，上記第１の目的を達成するために、本願の請求項２に係る発明は，請求項１に係る発明において、上記可変リリーフ弁が，上記ケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な電磁比例リリーフ弁から成る構成にしてある。
【００２６】
電磁比例リリーフ弁の操作部を，例えば掘削機を操作する操作盤に設けることは容易に可能である。このように構成すれば、電磁比例リリーフ弁を操作盤から遠隔操作することができる。
【００２７】
上記第１の目的を達成するために、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記伸長側油路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサによって検出される圧力値よりも大きい所定の圧力に相当するリリーフ圧となるように上記電磁比例リリーフ弁を制御する制御信号を出力するコントローラとを備えた構成にしてある。
【００２８】
このように構成した請求項３に係る発明では、コントローラは、圧力センサで検出される圧力値よりも大きいリリーフ圧となるように可変リリーフ弁を自動制御する。
【００２９】
上記第１の目的を達成するために、本願の請求項４に係る発明は、請求項1〜３のいずれか１項に係る発明において、上記油圧ポンプが可変容量油圧ポンプから成り、上記流量制御手段が、上記ケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な上記可変容量油圧ポンプのおしのけ容積を制御するレギュレータから成る構成にしてある。
【００３０】
レギュレータを電気的に制御できるように構成し、その操作部を、例えば掘削機を操作する操作盤に設けることは容易に可能である。このように構成すれば、レギュレータを操作盤から遠隔操作することができる。
【００３１】
上記第２の目的を達成するために、本願の請求項５に係る発明は、請求項1〜３のいずれか１項に係る発明において、上記流量制御手段が、上記ケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な電磁比例フローコントロール弁から成る構成にしてある。
【００３２】
電磁比例フローコントロール弁は，圧力補償，温度補償機能を有するものであり、流量の微調節を実現できる。また、その操作部を，例えば掘削機を操作する操作盤に設けることは容易に可能である。したがって、掘削条件の変化に対応して遠隔的に昇降シリンダに供給される流量を制御してケーシングの下降を微速度まで制御することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明のケーシング掘削機の油圧回路の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の請求項１，２，４に相当する第１実施形態を示す回路図である。なお、ケーシング掘削機の外観構成は，前述した図４に示したものと例えば同等である。したがって、以下の説明においては必要に応じて図４で示した符号を用いて説明をおこなう。また、図１において、あるいは後述する図２，３において、前述した図５に示すものと同等のものは同じ符号で示してある。
【００３４】
図１に示す第１実施形態にあっても、チャック装置Ｉによって把持させたケーシングＡ（図４に示す）を昇降させる昇降シリンダ１５を備えている。この昇降シリンダ１５は複数、例えば４本備えている。また、昇降シリンダ１５を作動させる圧油を供給する油圧ポンプ，例えば可変容量油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ１の吐出管路を形成する油路ａに連絡され、昇降シリンダ１５を伸長させる圧油を導く伸長側油路ｃと，油路ａに連絡され，昇降シリンダ１５を収縮させる圧油を導く収縮側油路ｄと、これらの伸長側油路ｃ及び収縮側油路ｄに介設され、油圧ポンプ１から昇降シリンダ１５に供給される圧油の流れ，及び昇降シリンダ１５からタンクに戻される圧油の流れを制御する方向制御弁、すなわちソレノイド弁５とを備えている。３０は、可変容量油圧ポンプ１から吐出される圧油の流量を制御する流量制御手段、すなわち油圧ポンプ１の押しのけ容積を制御するレギュレータである。
【００３５】
また、油圧ポンプ１から吐出される圧油の圧力のうちの、伸長側油路ｃに圧油を供給するときの最大圧を規定するリリーフ弁４と、収縮側油路ｄに圧油を供給するときの最大圧を規定するリリーフ弁２と、これらのリリーフ弁４，２の作動を選択的に切換えるソレノイド弁３とを備えている。以上の各構成については、前述した図５に示したものと同等である。
【００３６】
この第１実施形態は特に、伸長側油路ｃに、油圧ポンプ１から昇降シリンダ１５への圧油の流れを許容し、昇降シリンダ１５から油圧ポンプ１への圧油の流れを阻止するチェック弁１７と、当該伸長側油路ｃの圧力を規定する可変リリーフ弁、例えばケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な電磁比例リリーフ弁１６とを並列に配置してある。また、電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力を、ケーシングＡを自然降下させない所定の大きさの圧力に設定してある。すなわち、ケーシングＡの自重と掘削機の昇降動作が可能な部分の自重の合計荷重を、電磁比例リリーフ弁１６で設定された圧力と、昇降シリンダ１５と、掘削機の非駆動部と、前述した図４に示したベースフレームＧと、アウトリガＨとを介して、掘削機が載置される地盤に支持させてある。
【００３７】
このように構成した第１実施形態では、以下のようにして掘削作業が実施される。
すなわち、図示しない操作盤からの操作により、ソレノイド弁３のＳＯＬ１を励磁して当該ソレノイド弁３を図１の上段位置に切換え、ソレノイド弁５のＳＯＬ４を励磁して当該ソレノイド弁５を図１の右位置に切換える。これにより、油圧ポンプ１から吐出される圧油が油路ａ、ソレノイド弁５、伸長側油路ｃを介して昇降シリンダ１５のヘッド側に供給され、また、昇降シリンダ１５のロッド側の油が収縮側油路ｄ、ソレノイド弁５を介してタンクに戻される。これによって、昇降シリンダ１５が伸長し、昇降シリンダ１５に接続された掘削機の可動部分が上昇する。この状態において、最初のケーシングＡすなわち図４に示したビットＢ’を下端に備えたケーシングＡが掘削機の中央部分に挿入され、操作盤からの操作によりチャック装置Ｉが作動して、ケーシングＡがこのチャック装置Ｉによって把持される。
【００３８】
このとき、図示しない操作盤からの操作により、電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力を調節する操作がなされる。すなわち、ケーシングＡが自然に降下しない程度の背圧を昇降シリンダ１５のヘッド側室に立たせるように、電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力を所定の圧力に調節する操作がなされる。これにより、ケーシングＡは自然降下しない状態に保たれる。
【００３９】
この状態から、操作盤における操作により図４に示した回転用油圧モータＥを駆動させると、ケーシングＡが回転する。また、操作盤における操作によりソレノイド弁３のＳＯＬ２を励磁して当該ソレノイド弁３を図１の下段位置に切換え、ソレノイド弁５のＳＯＬ３を励磁して当該ソレノイド弁５を図１の左位置に切換えることにより、油圧ポンプ１の圧油が油路ａ、ソレノイド弁５、収縮側油路ｄを介して昇降シリンダ１５のロッド側に供給され，昇降シリンダ１５のヘッド側の油が伸長側油路ｃ、ソレノイド弁５を介してタンクに戻され、これによって昇降シリンダ１５が収縮する。これらにより、ケーシングＡが回転しながら下降し、ケーシングＡの下端のビットＢ’による昇降シリンダ１５の収縮ストローク分の掘削がおこなわれる。なお、操作盤におけるレギュレータ３０の操作により、油圧ポンプ１の吐出流量が制御され、これにより昇降シリンダ１５の収縮時の作動速度、つまりケーシングＡの下降速度が制御される。
【００４０】
昇降シリンダ１５の収縮ストローク分の掘削を終えたら、チャック装置ＩによるケーシングＡの把持を解き、昇降シリンダ１５を伸長させ、チャック装置Ｉ及び回転装置Ｆの回転部分（可動部分）等を上昇させる。この状態で再び、操作盤からの操作により、チャック装置ＩによってケーシングＡを把持させる動作がおこなわれ、次いで前述のように、回転用油圧モータＥを作動させ、かつ、昇降シリンダ１５を収縮させる動作がなされる。これにより前述と同様に、ビットＢ’による昇降シリンダ１５の収縮ストローク分の掘削がおこなわれる。このような掘削の間、掘削深さが大きくなると、最下端のケーシングＡの直上にビットＢ’を有さないケーシングＡがピンで連結される。
【００４１】
このとき、追加されたケーシングＡの自重に相当する荷重だけ増加するが、前述と同様に操作盤からの操作により電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力を調節する操作がなされる。すなわち、複数本のケーシングＡが自然に降下しない程度の背圧を昇降シリンダ１５のヘッド側室に立たせるように、電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力を所定の圧力まで増加させる操作がなされる。このような電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力の調節は、ケーシングＡが増加する毎になされる。
【００４２】
上述したようにして、新たなケーシングＡが連結されると、再び上述の掘削がおこなわれる。継ぎ足されるケーシングＡは、予定する掘削深さに応じた本数設けられる。このようにして、所望の掘削深さの大口径鋼管杭用の縦坑等が掘削される。
【００４３】
また、上述した掘削動作とは逆に、例えばケーシングＡを土中から引き上げる動作は以下のようにおこなわれる。すなわち、昇降シリンダＡを収縮させた状態でチャック装置ＩによってケーシングＡを把持させ、図示しない操作盤からの操作により、ソレノイド弁３のＳＯＬ１を励磁して当該ソレノイド弁３を図１の上段位置に切換え、ソレノイド弁５のＳＯＬ４を励磁して当該ソレノイド弁５を図１の右位置に切換える。これにより、油圧ポンプ１から吐出される圧油が油路ａ、ソレノイド弁５、伸長側油路ｃを介して昇降シリンダ１５のヘッド側に供給され、また、昇降シリンダ１５のロッド側の油が収縮側油路ｄ、ソレノイド弁５を介してタンクに戻される。これによって、昇降シリンダ１５が伸長し、昇降シリンダ１５に接続された掘削機の可動部分、及びチャック装置Ｉに把持されたケーシングＡが上昇する。すなわち、ケーシングＡは昇降シリンダ１５の伸長ストロークだけ上昇する。ここでケーシングＡの上方部分は、図示しない拘束手段で落下しないように拘束される。この状態でチャック装置ＩによるケーシングＡの把持を解き、操作盤における操作によりソレノイド弁３のＳＯＬ２を励磁して当該ソレノイド弁３を図１の下段位置に切換え、ソレノイド弁５のＳＯＬ３を励磁して当該ソレノイド弁５を図１の左位置に切換える。これにより、油圧ポンプ１の圧油が油路ａ、ソレノイド弁５、収縮側油路ｄを介して昇降シリンダ１５のロッド側に供給され，昇降シリンダ１５のヘッド側の油が伸長側油路ｃ、ソレノイド弁５を介してタンクに戻され、昇降シリンダ１５が収縮する。この状態で再びチャック装置ＩによってケーシングＡを把持させ、前述の拘束手段による拘束を解き、昇降シリンダ１５を伸長させる。これによりケーシングＡは再び昇降シリンダ１５の伸長ストロークだけ上昇する。このような動作が繰り返された後、最上部のケーシングＡの連結が解かれ、その最上部のケーシングＡが外される。
【００４４】
以下同様の動作が繰り返され、最後にビットＢ’を備えたケーシングＡが外されて、ケーシングＡの引き上げが終了する。
【００４５】
このように構成した第１実施形態にあっては、掘削機による掘削作業に際し、昇降シリンダ１５のヘッド側室に、ケーシングＡが自然に降下しないような背圧を立てた状態で、レギュレータ３０の操作により油圧ポンプ１から吐出される流量を制御して、昇降シリンダ１５のロッド側室への供給流量を制御し、当該昇降シリンダ１５の下降操作をおこなわせ、ケーシングＡを下降させるようにしてあることから、ケーシングＡ及び掘削機の可動部の自重による下降速度の影響を除くことができる。すなわち、このケーシングＡの下降速度をレギュレータ３０で制御される流量に依存させることができ、精度の高いケーシングＡの下降速度制御を実現させることができる。しかも、この下降速度制御は、従来のような手動調整されるスロットル弁を要することなく、操作盤からレギュレータ３０を操作することにより遠隔的に実施することができる。
【００４６】
したがって、精度の高い下降速度制御を実現できることから、掘削精度を高めることができ、これにより掘削作業の能率を向上させることができる。また、作業者は操作盤の位置だけで操作することが可能となり、すなわち、作業中に、あるいはケーシングＡの数が変化する度に、操作盤と油圧ユニット間を往復する煩雑な動作が必要でなくなり、この点からも掘削作業の能率を向上させることができる。
【００４７】
また、上述のようにケーシングＡの下降速度を高い精度で制御できることから、ケーシングＡの下降速度が速すぎて硬い掘削対象物にケーシングＡの下端のビットＢ’が衝合する事態を防ぎながら掘削作業を続けることができ、これによりビットＢ’の損耗や折損を抑制することができ、当該掘削機の耐久性を向上させることができる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、４本の昇降シリンダ１５に、互いに等しい大きさの背圧を常時かけながら昇降シリンダ１５を収縮させてケーシングＡを下降させるので、４本の昇降シリンダ１５の下降速度が等速になり、これによりケーシングＡを鉛直に下降させることができる。
【００４９】
なお、上述した電磁比例リリーフ弁１６の設定圧力を、０に設定したり、掘削機の上下方向の可動部と全てのケーシングＡの重量とを加えた自重に相応する圧力よりも小さい圧力に設定すれば、従来におけるのと同様に自重掘削をおこなわせることができる。
【００５０】
図２は本発明の請求項１，２，５に相当する第２実施形態を示す回路図である。
この図２に示す第２実施形態は、油圧ポンプとして固定容量油圧ポンプ１´を設けてあるとともに、この油圧ポンプ１´の吐出管路を形成する油路ａに、油圧ポンプ１´から吐出される圧油の流量を制御する流量制御手段、例えば操作盤からの操作が可能な電磁比例フローコントロール弁１８を設けてある。この電磁比例フローコントロール弁８は、圧力補償、温度補償機能を有するものであり、微少流量を高精度に制御し得ることが一般に知られている。その他の構成は，前述した図１に示す第１実施形態におけるのと同様である。
【００５１】
このように構成した第２実施形態にあっては、基本的には前述した第１実施形態と同様に昇降シリンダ１５のヘッド側室に十分に大きな背圧を立てることができるので、この第１実施形態におけるのと同様の作用を奏するが、特に微少流量を高精度に制御し得る電磁比例フローコントロール弁８を備えていることから、図示しない操作盤からの遠隔操作により、油圧ポンプ１´から吐出され昇降シリンダ１５のロッド側室に供給される流量の微調節を実現できる。すなわち、昇降シリンダ１５を収縮させる際のケーシングＡの下降を微速度制御することができる。
【００５２】
この第２実施形態によれば、第１実施形態におけるよりもさらに高精度のケーシングＡの下降速度制御を実現でき、特に、偏荷重のかかる傾斜岩盤とか、地中に埋設される建造物の壁などを掘削する際の微速度制御が容易であり、したがって、ビットＢ’の掘削対象物上のすべりを抑えながらケーシングＡを鉛直に下降させることができ、このように微速度制御が必要な掘削対象物を掘削する際の作業性に優れている。
【００５３】
図３は、本発明の請求項１，２，３，４に相当する第３実施形態を示す回路図である。この図３に示す第３実施形態は、チャック装置ＩによりケーシングＡを把持させ、ケーシングＡが自然降下しない状態の伸長側油路ｃの圧力を検出する圧力センサ３１と、この圧力センサ３１から出力される圧力値Ｐに、比較的小さな所定の圧力値ΔＰを加算（Ｐ＋ΔＰ）する演算をおこない、その演算値に相当する制御信号を電磁比例リリーフ弁１６の制御部に出力するコントローラ３２とを備えている。その他の構成は前述した第１実施形態におけるのと同様である。
【００５４】
このように構成した第３実施形態にあっては、ケーシングＡの連結本数の如何にかかわらず、圧力センサ３１から出力される信号に応じてコントローラ３２は、昇降シリンダ１５を伸長させて静止させ、ケーシングＡを把持させたときに、そのケーシングＡが自然に降下することのない圧力よりもわずかに大きい圧力に相当するリリーフ圧となるように電磁比例リリーフ弁１６を自動的に制御するので、操作盤における作業者の操作が必要でなく、操作が簡単である。その他の作用効果については、前述した第１実施形態におけるのと同様である。なお、第２実施形態の構成において、上述した圧力センサ３１とコントローラ３２の組み合わせを設けるようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本願の各請求項に係る発明によれば、昇降シリンダにケーシングの自然降下を生じさせない常時十分に大きい背圧をかけながら収縮側油路に流量制御手段によって制御される圧油を供給してケーシングを下降させるようにしてあり、従来のような手動調整されるスロットル弁を必要とすることなく、ケーシングの下降速度の遠隔制御が可能となり、従来に比べて掘削作業の能率を向上させることができる。
【００５６】
また、可変リリーフ弁を遠隔制御することにより、ケーシングの下降速度を高精度に制御でき、これによりケーシングヘッドの下端のビットが掘削対象物に速い速度で衝合することを抑えることができ、ビットの損耗あるいは折損を防ぐことができ、当該掘削機の耐久性を向上させることができる。
【００５７】
また、ケーシングを下降させる複数の昇降シリンダに、互いに等しい背圧を常時かけながら当該昇降シリンダを収縮させてケーシングを下降させるので、昇降シリンダの下降速度が等速になり、これによりケーシングを鉛直に下降させることができる。
【００５８】
そして特に、請求項３に係る発明によれば、電磁比例リリーフ弁を圧力センサから出力される信号に応じて自動制御でき、操作が簡単である。
【００５９】
また、請求項５に係る発明によれば、電磁比例フローコントロール弁によりポンプ吐出流量を高精度に制御できるので、ケーシングの微速度制御を実現でき、これにより偏荷重のかかる傾斜岩盤とか、建造物の壁などの掘削に際してもケーシングをより確実に鉛直に下降させることができ、さらに精度の高い掘削作業を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケーシング掘削機の油圧回路の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図である。
【図４】ケーシング掘削機の外観構成を示す正面図である。
【図５】従来のケーシング掘削機の油圧回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１可変容量油圧ポンプ
１´ 固定容量油圧ポンプ
５ソレノイド弁（方向制御弁）
１５昇降シリンダ
１６電磁比例リリーフ弁（可変リリーフ弁）
１７チェック弁
１８電磁比例フローコントロール弁（流量制御手段）
３０レギュレータ（流量制御手段）
３１圧力センサ
３２コントローラ
ａ油路
ｃ伸長側油路
ｄ収縮側油路
Ａケーシング
Ｂケーシングヘッド
Ｂ´ 掘削用ビット
Ｄ昇降ガイド
Ｅ回転用油圧モータ
Ｆ回転装置
Ｇベースフレーム
Ｈアウトリガ
Ｉチャック装置

Claims

下端部に掘削用ビットを有するケーシングを昇降させる複数の昇降シリンダと、
この昇降シリンダを作動させる圧油を供給する油圧ポンプと、
この油圧ポンプと上記昇降シリンダとを連絡し、上記昇降シリンダを伸長させる圧油を導く伸長側油路と、
上記油圧ポンプと上記昇降シリンダとを連絡し、上記昇降シリンダを収縮させる圧油を導く収縮側油路とを備え、
上記ケーシングに回転力を与えながら上記昇降シリンダを収縮させることにより、上記ケーシングが回転しながら下降し、当該ケーシングの下端の上記ビットが掘削をおこなうケーシング掘削機の油圧回路において、
上記油圧ポンプから上記収縮側油路に供給される圧油の流量を制御する流量制御手段を備え、
上記伸長側油路に、上記油圧ポンプから上記昇降シリンダへの圧油の流れを許容し、上記昇降シリンダから上記油圧ポンプへの圧油の流れを阻止するチェック弁と、当該伸長側油路の圧力を、上記昇降シリンダを収縮させる際に上記ケーシングを、その自重及び上記昇降シリンダによって昇降される部分の自重によって自然降下させない所定の大きさの圧力に規定する可変リリーフ弁とを並列に配置し、
上記流量制御手段によって上記収縮側油路へ供給される圧油の流量を調整することにより上記昇降シリンダの収縮速度を、ケーシング及び昇降シリンダによって昇降される部分の自重の影響を受けずに制御することを特徴とするケーシング掘削機の油圧回路。
上記可変リリーフ弁が、上記ケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な電磁比例リリーフ弁から成ることを特徴とする請求項１記載のケーシング掘削機の油圧回路。
上記伸長側油路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサによって検出される圧力値よりも大きい所定の圧力に相当するリリーフ圧となるように上記電磁比例リリーフ弁を制御する制御信号を出力するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項２記載のケーシング掘削機の油圧回路。
上記油圧ポンプが可変容量油圧ポンプから成り、上記流量制御手段は、上記ケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な上記可変容量油圧ポンプのおしのけ容積を制御するレギュレータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーシング掘削機の油圧回路。
上記流量制御手段が、上記ケーシング掘削機の操作部を形成する操作盤からの操作が可能な電磁比例フローコントロール弁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーシング掘削機の油圧回路。