JP3748824B2 - 回転駆動制御手段 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーダに沿って昇降自在に装着し回転駆動装置の回転出力を昇降高さに応じて自動的に変更可能な回転駆動制御手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
支持杭を建てる基礎工事では、例えば鋼管杭を地盤に回転圧入させたり、スクリューロッドで地盤を掘削作業する場合には、杭打機のリーダに昇降可能に装着したオーガなどの回転駆動装置が使用される。そうしたオーガに取り付けられた鋼管杭やスクリューロッドなどは、オーガによって回転が与えられ、それに伴いオーガがリーダに沿って下降することにより地盤に押し付けられ、回転圧入や地盤の掘削が行われる。
【0003】
しかし、リーダを昇降するオーガを使用した作業の場合には、地盤に回転圧入される鋼管杭などから受ける回転反力がリーダに作用するが、最近ではリーダが長尺になってきていることから、強度問題に対応する必要が生じてきた。特に、3点支持式であればリーダの左右方向にかかる負荷に対する強度は得られるものの、図7に示すような(詳細は後述する)1本のバックステー6で支えられたリーダ5はそうした左右横方向の負荷に対して弱いという欠点があるためである。
【0004】
オーガ15を介して受ける回転反力はリーダ5を左右に振るため、モーメントによって付根付近に最も大きな応力が作用することになる。リーダ5に作用するモーメントは、鋼管杭などを回転させるオーガ15の回転トルクが一定の場合でもオーガ15の高さ位置によって変化する。そして、リーダ5は、前述したように長尺化の傾向にあり、杭打機全体のバランスから軽量化される方向にある一方で、回転出力は増加の傾向にあるためリーダ5への負担はますます大きくなってきている。従って、回転反力に対する強度の問題がリーダ保護、ひいては作業の安全からも重要になってきており、その解決方法が望まれている。
【0005】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、回転駆動装置の回転出力を昇降高さに応じて自動的に変更可能な回転駆動制御手段を提供することを目的とする。
【0006】
本発明の回転駆動制御手段は、杭打機のリーダに沿って昇降可能に装着された回転駆動装置が、油圧モータの回転を減速機を介して出力軸に伝達し、その出力軸に連結された鋼管杭やスクリューロッドなどを回転させるものであって、前記リーダを昇降する回転駆動装置の該リーダに対する所定位置の通過を検出する位置検出器と、該位置検出器からの信号を受けて回転駆動装置の出力をトルク、回転数又は馬力の少なくともいずれか一つについて変化させる前記油圧モータの駆動回路とを有することを特徴とする。
【0007】
よって、本発明の回転駆動制御手段によれば、回転駆動装置が高い位置にある場合には小さいトルク、回転数、又は馬力の回転を出力し、所定の位置まで下がったところで、或いは連続してトルク、回転数、又は馬力を大きくするように自動的に切り換えられる。
そのため、回転反力によってリーダが受ける軸支部分のモーメントを、特に高い位置での回転反力を小さくして抑えることができた。また、例えば掘削ロッドで地盤を掘削する際に刃が石に当たって衝撃を受けるような場合、その衝撃によってリーダは下端の支持部分に大きなモーメントを受けることになる。しかし、回転駆動装置が高い位置では回転数を下げているので衝撃は小さくなり、リーダへの負担を小さく抑えることができる。
【0008】
また、本発明の回転駆動制御手段は、次のような実施態様であることが好ましい。
油圧モータの駆動回路が、駆動用の油圧ポンプから前記油圧モータへ送られる作動油の供給圧力を調整すべく、高圧用のリリーフ弁と低圧用リリーフ弁とを有し、前記位置検出器からの信号を受けて低圧用のリリーフ弁側流路の連通・遮断を行うものであること。
前記油圧モータの駆動回路が、駆動用の油圧ポンプから前記油圧モータへ送られる作動油の供給圧力を調整すべく電磁式の可変リリーフ弁と、その可変リリーフ弁のリリーフ圧を任意に調整可能なリリーフ圧設定装置とを有し、前記位置検出器からの信号を受けたリリーフ圧設定装置によって可変リリーフ弁のリリーフ圧を調整するものであること。
【0009】
前記油圧モータの駆動回路が、前記油圧モータが可変容量型モータであって、当該可変容量型モータの押しのけ容積を変化させるための圧力油の供給・遮断を調整する電磁切換弁を有し、前記位置検出器からの信号を受けて前記電磁切換弁の切り換えを行うものであること。
前記油圧モータの駆動回路が、前記油圧ポンプが可変容量型であって、当該可変容量型ポンプの斜板の傾き調整を行うための圧力油の供給・遮断を行う電磁切換弁を有し、前記位置検出器からの信号を受けて前記電磁切換弁の切り換えを行うものであること。
【0010】
前記油圧モータの駆動回路が、前記油圧ポンプを2機有し、前記油圧モータに対して各油圧ポンプがそれぞれの方向切換弁を介して接続されたものであって、前記位置検出器からの信号を受けて一方の油圧ポンプについてのみ、当該方向切換弁を切り換えるものであること。
前記油圧モータの駆動回路が、前記油圧モータが馬力制御装置と一体に構成された可変馬力モータであって、当該馬力制御装置を変化させるための圧力油の供給・遮断を調整する電磁切換弁を有し、前記位置検出器からの信号を受けて前記電磁切換弁の切り換えを行うものであること。
【0011】
前記電磁切換弁が比例減圧弁であって、パイロット圧を連続的に変化させるものであること。
前記位置検出器が、前記回転駆動装置の通過に伴って回転子が引っかけられてON/OFF状態が切り換えられるリミットスイッチであること。
前記位置検出手段が、リール式長さ計又はエンコーダであって、前記回転駆動装置のリーダに対する昇降位置を連続的に検出するものであること。
【0012】
次に、本発明に係る回転駆動制御装置について図面を参照しながら説明する。以下の各実施形態は、図7に示すように、杭打機1のリーダ5に対して回転駆動装置であるオーガ15が昇降可能に装着され、そうしたオーガ15の油圧モータ10について昇降位置に応じた回転駆動制御を行うものである。
杭打機1は、クローラによって走行可能な走行部2に操縦席などを備えた上部旋回体3を旋回可能に設けたベースマシン4を構成し、リーダ5が上部旋回体3の前後方向に回動可能に軸支され、後方から連結されたバックステー6によって起伏可能に支持されている。杭打機1は、地面が傾斜した場所でもリーダ5の垂直を出すためのチルト機構を有しており、リーダ5は、軸支された支持フレーム7が不図示のチルトブラケットに軸支され、シリンダ8の作動によって左右方向に傾きを変えられるようになっている。
【0013】
更に、この杭打機1は、前記課題でも挙げたリーダ5を長尺にしたものであり、上部リーダ5aと下部リーダ5bとがヒンジ9で連結され、作業時において図のように1本のリーダ5としてボルト締めなどによって固定するようにしたものである。
回転駆動装置であるオーガ15は昇降装置16と一体に構成され、こうした杭打機1のリーダ5に対して昇降可能に装着される。例えば、この昇降装置16では、リーダ5の上下軸方向に取り付けられたラックに対してピニオンを噛合させ、そうしたピニオンを昇降用油圧モータ17によって回転させて昇降させている。
【0014】
オーガ15は、鋼管杭やスクリューロッドなどを連結する出力軸11が下方に突設され、減速機を介して伝達された油圧モータ10の出力によって、その出力軸11及び連結された鋼管杭やスクリューロッドなどに回転を与える。
そこで例えば、この杭打機1を使用して地盤の掘削を行う場合、実線で示したようにリーダ5を上昇したオーガ15に対してその出力軸11にスクリューロッドが連結され、リーダ5に沿って垂直に吊されたスクリューロッドは、油圧モータ10の駆動によりって回転を与えられるとともにオーガ15が下降することによって地盤を掘り進む。
【0015】
本実施形態の回転駆動制御手段は、こうしたオーガの油圧モータ(以下、「オーガモータ」と記す)の回転駆動を制御するものであり、以下これについて具体的に説明する。図1は、第1実施形態の回転駆動制御手段を示した図であり、具体的にはオーガモータの駆動回路を示した図である。先ずオーガモータ駆動回路には、オーガ15を構成するオーガモータ10に対し、作動油を供給する駆動用の油圧ポンプ(以下、他の実施形態も含めて「駆動ポンプ」と記す)21がその作動油の入出力を反転させる方向切換弁22を介して接続されている。
【0016】
その駆動ポンプ21と方向切換弁22とは供給流路31,32を介して接続されており、その供給流路31からは、リリーフ弁23が配管された排出流路33が分岐している。従って、方向切換弁22を介してオーガモータ10へ送られる作動油は、このリリーフ弁23によって所定のリリーフ圧が設定されている。また、駆動ポンプ21と方向切換弁22との間には圧力切換弁24が設けられており、低圧リリーフ弁26を設けた低圧流路34と給流路31,32との連通・遮断が切り換えられるようになっている。
【0017】
方向切換弁22及び圧力切換弁24は、ともにパイロット用の油圧ポンプ(以下、他の実施形態も含めて「パイロットポンプ」と記す)25によって作動するように構成されている。すなわち方向切換弁22には、そのスプールを動作させる操作ポートに、回転切換弁27,28を介しパイロットポンプ25が接続され、また圧力切換弁24には、同じようにそのスプールを動作させる操作ポートの一方に電磁切換弁26を介してパイロットポンプ25が接続されている。
【0018】
回転切換弁27,28は、オペレータが操縦席にあるレバーの操作によって切り換えられるものであり、レバーが中立位置のときには図示する状態であって、正転側に倒されたときに回転切換弁27が切り換わり、逆転側に倒されたときに回転切換弁28が切り換わるようになっている。一方、電磁切換弁26は、リーダ5に設置された位置検出器41に電気的に接続され、昇降するオーガ15に反応した位置検出器41からの信号によって切り換えられるようになっている。
【0019】
この位置検出器41は、例えば図8に示すようなリミットスイッチであり、それが例えば図7に示すリーダ5のA位置に取り付けられている。位置検出器41は、回転可能なL字形の回転子42を有し、それが昇降装置16に固定された作用片18の通過によって引っかけられ、回転するような位置に取り付けられる。位置検出器41のリーダ5に対する設置位置は任意に決めることができるが、それは両リリーフ弁23,26の作用に起因したオーガモータ10から出力される回転トルクやリーダ5にかかる回転反力、特にリーダ5下端の反力モーメントに対する強度などを考慮して決定される。
【0020】
次に、こうした回転駆動制御手段の作用について説明する。
先ずオーガ15が図7の二点鎖線で示すようにリーダ5の下端側にあって、その駆動が停止している場合には、オーガモータ駆動回路は図1に示す状態にある。そこで、昇降装置16を駆動させてオーガ15を、図7の実線で示す位置まで上昇させる。オーガ15が上昇する場合、昇降装置16の作用片18がA位置を通過する際に位置検出器41の回転子42が引っ掛けられて一点鎖線で示すように回転する。そして、こうした位置検出器41の動作によって電磁切換弁26が通電して自動的に切り換えられる。従って、パイロットポンプ25からの圧力油が電磁切換弁26を介して圧力切換弁24側に送られ、そのパイロット圧によって切り換わった圧力切換弁24を介して供給流路31,32に低圧流路34が接続された状態になる。
【0021】
次いで、図7に実線で示すように、リーダ5の上昇位置にオーガ15が到達したところでその出力軸11に掘削ロッド12が取り付けられ、オーガ15をリーダ5に沿って下降させるとともにオーガモータ10に回転が与えられる。すなわち、オペレータによって正転側へレバーが操作され、回転切換弁27が切り換わって、パイロットポンプ25からのパイロット圧によって方向切換弁22が切り換えられる。すると、駆動ポンプ21から吐出された作動油は、供給流路31,32から方向切換弁22を通って正転側流路35を流れ、オーガモータ10へと供給される。一方、オーガモータ10から排出された作動油は、逆転側流路36から方向切換弁22を通り、排出流路33を流れてタンク30へと戻される。
【0022】
このとき駆動ポンプ21から吐出された作動油は、高圧用のリリーフ弁23ではなく、低圧リリーフ弁29によって設定された低いリリーフ圧でオーガモータ10へと供給される。従って、オーガモータ10からは低トルクの回転が出力され、地中へ入る掘削ロッド12からの回転反力も小さいものとなる。そして、掘削ロッド12による作業が進み、オーガ15が再びリーダ5のA位置を通過すると、位置検出器41の回転子42が引っ掛けられて逆に回転し、図8の実線で示す状態に戻される。そのため電磁切換弁26は、通電が遮断されて図示する状態に自動的に戻され、パイロット圧から解放された圧力切換弁24も図示する状態に戻る。
【0023】
従って、この場合には低圧リリーフ弁29の配管された低圧流路34が遮断されるため、駆動ポンプ21から供給される作動油はリリーフ弁23のリリーフ圧に設定が自動的に切り換えられ、オーガモータ10へは高圧で作動油が供給されることとなる。その結果、オーガモータ10からは高トルクの回転が出力され、それによって掘削ロッド12が地盤を掘削する。
その後、一旦挿入させた掘削ロッド12を引き抜くような場合は、これを逆回転させながらオーガ15を上昇させる。その場合には、オペレータのレバー操作によって回転切換弁28が切り換わり、方向切換弁22にパイロット圧がかかり供給流路31,32が逆転側流路36に接続される。そのため、掘削ロッド12を逆回転させてオーガ15が上昇し、前述したように位置検出器41を通過するときに圧力切換弁24が切り換えられ、作動油のリリーフ圧が高圧から低圧になり、オーガ15の回転出力も高トルクから低トルクへと切り換えられる。
【0024】
よって、本実施形態の回転駆動制御手段によれば、オーガモータ10は、オーガ15が高い位置にある場合には低トルクの回転を出力し、所定の位置まで下がったところで自動的に高トルクに切り換えられるので、回転反力によってリーダ5やバックステー6が受ける下端の反力モーメントを小さく抑えることができた。従って、本実施形態の杭打機1のようにリーダ5が長尺で、1本のバックステー6で支えるような構造のものに対し、各下端の軸支部分にかかる負荷を許容値に抑えることができた。
【0025】
次に、回転駆動制御手段の第2実施形態について説明する。図2は、第2実施形態の回転駆動制御手段を示した図であり、オーガモータの駆動回路を示した図である。なお、第1実施形態のものと共通する構成要素については同符号を付して説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様に、オーガモータ10と駆動ポンプ21とが方向切換弁22を介して接続され、オペレータのレバー操作による回転切換弁27,28の切り換えによってパイロットポンプ25からのパイロット圧を受けて切り換えられるように構成されている。また、駆動ポンプ21が接続された供給流路55にはタンク52側に電磁式の可変リリーフ弁51が配管されており、オーガモータ10へはこの可変リリーフ弁51によって設定された所定圧の作動油が供給されるようになっている。
【0026】
可変リリーフ弁51は、リリーフ圧設定装置46を介して位置検出器45へ接続され、任意にリリーフ圧を変えられるようになっている。本実施形態の位置検出器45には不図示のエンコーダが使用され、昇降装置16(図7参照)の昇降用油圧モータ17の回転数からリーダ5を昇降するオーガ15の高さ位置を検出するようにしたものである。そして、リリーフ圧設定装置46は、その位置検出器45からの信号を受けて、高さに応じた所定の圧力にするための制御信号を可変リリーフ弁51に送るようにしたものである。
【0027】
そこで、図1に実線で示す上昇位置のオーガ15に不図示の掘削ロッド12が取り付けられ、オーガ15をリーダ5に沿って下降させるとともにオーガモータ10に回転が与えられる。すなわち、オペレータのレバー操作によって回転切換弁27が切り換わり、駆動ポンプ21から吐出された作動油は、可変リリーフ弁51のリリーフ圧に従って供給流路55を流れ、方向切換弁22を通ってオーガモータ10へと供給される。従って、オーガ15はオーガモータ10の駆動によって掘削ロッド12を回転させながら徐々に下降する。位置検出器45からは、オーガ15の下降を示す検出信号が逐次リリーフ圧設定装置46へ送られ、そこから更に可変リリーフ弁51へ高さ位置に応じた制御信号が送られる。
【0028】
そのため、オーガ15が下降するに従ってリリーフ圧、すなわちオーガモータ10への作動油の供給圧力が自動的に変えられて調節される。具体的には、オーガ15の下降に従ってリリーフ圧が高くなるように設定されており、オーガモータ10からは徐々にトルクが高くなっていく回転が出力される。逆に、一旦回転圧入させた掘削ロッド12を引き抜く場合は、オーガ15の上昇に従いオーガモータ10からは徐々にトルクが低くなって回転が出力される。
【0029】
よって、本実施形態の回転駆動制御手段によれば、オーガ15が高い位置にある場合には低トルクの回転を出力し、下降するに従って徐々に自動的に高トルクへ切り換えられるようにしたので、オーガ15が高い位置にある場合に、回転反力によってリーダ5やバックステー6が受ける下端の反力モーメントを小さく抑えることができた。従って、本実施形態の杭打機1のようにリーダ5が長尺で、1本のバックステー6で支えるような構造のものに対し、各下端の軸支部分にかかる負荷を許容値に抑えることができた。また、連続的にトルクを変化させるので、トルク変化による衝撃もなくスムーズに作業が行われる。
【0030】
次に、回転駆動制御手段の第3実施形態について説明する。図3は、第3実施形態の回転駆動制御手段を示した図であり、具体的にはオーガモータの駆動回路を示した図である。なお、第1実施形態のものと共通する構成要素については同符号を付して説明する。本実施形態では、オーガ15に可変容量型のオーガモータ60が使用され、そのオーガモータ60と駆動ポンプ21とが方向切換弁22を介して接続されている。そして、この方向切換弁22には、オペレータのレバー操作によって切換可能な回転切換弁27,28を介してパイロットポンプ25が接続されている。
【0031】
駆動ポンプ21からオーガモータ60へ作動油を送る供給流路65には、タンク61側にリリーフ弁62が配管されており、オーガモータ60へはこのリリーフ圧の作動油が供給されるようになっている。
ところで可変容量型のオーガモータ60は、1回転当りの押しのけ容積Vを可変できる構造のもので、例えば、斜板の傾きにより押しのけ容積Vを可変する斜板式、カムリングの移動により押しのけ容積Vを可変するベーン式、斜軸の傾きにより押しのけ容積Vを可変する斜軸式等の油圧モータである。
【0032】
そこで、オーガモータ60が斜板式のものの場合、押しのけ容積Vを変える斜板の傾きは、作用室60aに導入される圧力油のパイロット圧とばね60bとの釣合によって決められ、更に斜板の傾きがパイロット圧に比例するので、押しのけ容積Vもパイロット圧に比例する。こうしたオーガモータ60の作用室60aには、電磁切換弁63を介してパイロットポンプ25が接続され、そのパイロット流路66には、リリーフ弁64が配管され、作用室60aにかかるパイロット圧が設定されている。電磁切換弁67は、第1実施形態と同様に、リーダ5の所定高さ位置に取り付けられた位置検出器41(図8参照)が接続されている。
【0033】
次に、こうした回転駆動制御手段の作用について説明する。オーガ15が図7の二点鎖線で示すようにリーダ5の下端側にあって、その駆動が停止している場合には、オーガモータ駆動回路は図3に示す状態にある。そこで先ず、昇降装置16を駆動させてオーガ15を図7の実線で示す位置まで上昇させる。オーガ15が上昇する場合、A位置を通過の際に位置検出器41の回転子42が作用片18に引っ掛けられて回転する。そして、こうした位置検出器41の動作によって電磁切換弁63が通電して自動的に切り換えられる。パイロットポンプ25と遮断された作用室60aはタンク61へと接続が切り換えられ、ばね60bに付勢された斜板の傾きが変わって、押しのけ容積が小さくなる。
【0034】
そこで、そのままの状態でオーガ15が図1の実線で示す位置まで上昇し、掘削ロッド12が取り付けられた後、オーガ15をリーダ5に沿って下降させるとともにオーガモータ60に回転が与えられる。すなわち、駆動ポンプ21から吐出された作動油は、リリーフ弁62によって設定された一定の圧力でオーガモータ60へと供給される。しかし、作用室60aの押しのけ容積が小さくなっているため、オーガモータ60のトルクは小さく、そのオーガ15に連結された掘削ロッド12には低トルクの回転が出力される。
【0035】
掘削ロッド12による作業が進み、オーガ15がリーダ5のA位置を再び通過すると、位置検出器41の回転子42が引っ掛けられて回転が戻される。そのため、通電が遮断された電磁切換弁63は図示する状態に自動的に戻され、作用室60aにはパイロットポンプ25からの圧力油が供給され、リリーフ弁64によって設定されたパイロット圧に従って押しのけ容積が大きくなる。これにより駆動ポンプ21から吐出された作動油は、リリーフ弁66によって設定された一定の圧力でオーガモータ60へと供給されているが、押しのけ容積の拡大によってオーガモータ60の出力トルクは大きくなる。
【0036】
よって、本実施形態の回転駆動制御手段によれば、オーガモータ10は、オーガ15が高い位置にある場合には低トルクの回転を出力し、所定の位置まで下がったところで自動的に高トルクに切り換えられるので、回転反力によってリーダ5やバックステー6が受ける下端の反力モーメントを小さく抑えることができた。従って、本実施形態の杭打機1のようにリーダ5が長尺で、1本のバックステー6で支えるような構造のものに対し、各下端の軸支部分にかかる負荷を許容値に抑えることができた。
【0037】
次に、回転駆動制御手段の第4実施形態について説明する。図4は、第4実施形態の回転駆動制御手段を示した図であり、具体的にはオーガモータの駆動回路を示した図である。なお、第1実施形態のものと共通する構成要素については同符号を付して説明する。本実施形態は、可変容量型の駆動ポンプ71を使用し、方向切換弁22を介して連結したオーガモータ10へ供給する作動油の吐出流量を変化させるようにしたものである。方向切換弁22は、オペレータのレバー操作による回転切換弁27,28の切り換えによってパイロットポンプ25からのパイロット圧を受けて切り換えられるように構成されている。
【0038】
可変容量型の駆動ポンプ71は、斜板の傾きによって流量制御を行う公知のものであり、その斜板の傾きをシリンダ72に導入される圧力油のパイロット圧とばねとの釣合によって調整するよう構成されている。すなわち、図9に示すように、パイロット圧がゼロ(P0)の場合の最大流量V0を、パイロット圧がP1になった場合に最大流量V1にまで落とすようにしたものである。シリンダ72には、電磁切換弁73を介してパイロットポンプ25が接続され、その電磁切換弁73には、第1実施形態と同様にリーダ5の所定高さ位置に設置された位置検出器41が接続されている。
【0039】
次に、こうした回転駆動制御手段の作用について説明する。オーガ15が図7の二点鎖線で示すようにリーダ5の下端側にあって、その駆動が停止している場合には、このオーガモータ駆動回路は図4に示す状態になっている。そこで先ず、昇降装置16を駆動させてオーガ15を図7の実線で示す位置まで上昇させる。オーガ15が上昇する場合、A位置を通過の際に位置検出器41の回転子42が作用片18に引っ掛けられて回転する。そして、こうした位置検出器41の動作によって電磁切換弁73が通電して自動的に切り換えられる。そのため、シリンダ72にパイロット圧P1が作用し、駆動ポンプ71は、斜板の傾きが変わって吐出流量が少ない状態になる。
【0040】
そこで、そのままの状態でオーガ15は図1に実線で示す位置まで上昇し、掘削ロッド12が取り付けられた後、オーガ15をリーダ5に沿って下降させるとともにオーガモータ10に回転が与えられる。すなわち、オペレータのレバー操作によって回転切換弁27が切り換わり、それに従って方向切換弁22が切り換えられて駆動ポンプ71から吐出された作動油がオーガモータ10へと供給される。このとき駆動ポンプ71は、斜板の傾きが変えられて最大の吐出流量がV0からV1にまで少なくなっている。そのためオーガモータ10への作動油の供給流量が少なくなっており、そのオーガ15に連結された掘削ロッド12には低回転数の回転が出力される。
【0041】
そして、掘削ロッド12による作業が進み、オーガ15がリーダ5のA位置を再び通過すると、位置検出器41の回転子42が引っ掛けられて回転が戻される。そのため、通電が遮断された電磁切換弁73は図示する状態に自動的に戻され、シリンダ72は、パイロットポンプ25からタンク74へと切り換えられることでパイロット圧がゼロ(P0)になる。従って、ばねの付勢力によって斜板の傾きが戻されて駆動ポンプ71の最大の吐出流量が図9に示すV0に戻る。これにより駆動ポンプ71からの吐出流量の増加によってオーガモータ10への供給流量が多くなり、オーガ15に連結された掘削ロッド12に高回転数で回転が出力される。
【0042】
よって、本実施形態の回転駆動制御手段によれば、オーガ15が高い位置にある場合には低回転数の回転を出力し、所定の位置まで下がったところで自動的に高回転数に切り換えられる。例えば掘削ロッド12で地盤を掘削する際に刃が石に当たって衝撃を受けるような場合、その衝撃によってリーダ5は下端の支持部分に大きなモーメントを受けることになる。しかし、オーガ15が高い位置では回転数を下げているので衝撃は小さくなり、リーダ5への負担を小さく抑えることができる。
【0043】
次に、回転駆動制御手段の第5実施形態について説明する。図5は、第5実施形態の回転駆動制御手段を示した図であり、具体的にはオーガモータの駆動回路を示した図である。なお、第1実施形態のものと共通する構成要素については同符号を付して説明する。本実施形態では、オーガ15のオーガモータ10を第1及び第2駆動ポンプ81,82を利用して駆動させるようにしたものである。第1及び第2駆動ポンプ81,82には、オーガモータ10への作動油の入出力を反転させる方向切換弁83,84がそれぞれ駆動ポンプ81,82に対応して接続されている。方向切換弁83,84には、それぞれの各操作ポートに回転切換弁27,28を介してパイロットポンプ25に接続され、オペレータのレバー操作によってパイロット圧がかかるようになっている。
【0044】
そして、一方の方向切換弁84に対しては、回転切換弁27,28が電磁切換弁85,86を介して接続され、これによっても方向切換弁84にかかるパイロットポンプ25からのパイロット圧の切り換えができるようになっている。そして、こうした電磁切換弁85,86には、第1実施形態と同様にリーダ5の所定高さ位置に設置された位置検出器41が接続されている。
【0045】
次に、こうした回転駆動制御手段の作用について説明する。オーガ15が図7の二点鎖線で示すようにリーダ5の下端側にあって、その駆動が停止している場合には、オーガモータ駆動回路は図5に示す状態にある。そこで先ず、昇降装置16を駆動させてオーガ15を、図7の実線で示す位置まで上昇させる。オーガ15が上昇する場合、A位置を通過の際に位置検出器41の回転子42が作用片18に引っ掛けられて回転する。そのため電磁切換弁85,86が通電して自動的に切り換えられ、方向切換弁84の操作ポートがタンク90へと接続されて図示する中立状態が維持される。
【0046】
次にオーガ15は図1に実線で示すようにリーダ5の位置まで上昇し、掘削ロッド12が取り付けられた後、オーガ15をリーダ5に沿って下降させるとともにオーガモータ10に回転が与えられる。すなわち、オペレータのレバー操作によって回転切換弁27が切り換えられる。しかし、このときパイロットポンプ25からのパイロット圧は方向切換弁83にのみ作用し、駆動ポンプ81から吐出された作動油だけがオーガモータ10へと供給される。そのため、作動油の供給流量は半減しており、オーガ15に連結された掘削ロッド12には低回転数の回転が出力される。
【0047】
そして、掘削ロッド12による作業が進み、オーガ15がリーダ5のA位置を再び通過すると、位置検出器41の回転子42が引っ掛けられて回転が戻され、通電が遮断された電磁切換弁85,86が図示する状態に自動的に戻される。従って、パイロットポンプ25からの圧力油が既に切り換えられている回転切換弁27を介して方向切換弁84へと送られ、その方向切換弁84の切り換えによって駆動ポンプ82から吐出された作動油がオーガモータ10へと供給される。そのため、オーガモータ10へは、2機の駆動ポンプ81,82から作動油の供給が行われ、そのオーガ15に連結された掘削ロッド12などには高回転数で回転が出力される。
【0048】
よって、本実施形態の回転駆動制御手段によれば、オーガ15が高い位置にある場合には低回転数の回転を出力し、所定の位置まで下がったところで自動的に高回転数に切り換えられる。例えば掘削ロッド12で地盤を掘削する際に刃が石に当たって衝撃を受けるような場合、その衝撃によってリーダ5は下端の支持部分に大きなモーメントを受けることになる。しかし、オーガ15が高い位置では回転数を下げているので衝撃は小さくなり、リーダ5への負担を小さく抑えることができる。
【0049】
次に、回転駆動制御手段の第6実施形態について説明する。図6は、第6実施形態の回転駆動制御手段を示した図であり、具体的にはオーガモータの駆動回路を示した図である。なお、第1実施形態のものと共通する構成要素については同符号を付して説明する。本実施形態では、駆動ポンプ101からの作動油をオーガ15のオーガモータ10へ方向切換弁22を介して供給するようにしたものであり、方向切換弁22を介してオーガモータ10に接続されている。方向切換弁22は、オペレータのレバー操作による回転切換弁27,28の切り換えによってパイロットポンプ25からのパイロット圧を受けて切り換えられるように構成されている。
【0050】
本実施形態の駆動ポンプ101は、馬力制御装置102と一体に構成されたものであり、その馬力制御装置102に作用する圧力油のパイロット圧によって作動油の吐出流量及び吐出圧力を変化させるものである。即ち、図10に示すような吐出流量及び吐出圧力の吐出特性を、駆動ポンプ101では、馬力制御装置102によって吐出流量及び吐出圧力をともに変化させて馬力を調整させるようにしたものである。この馬力制御装置102は、電磁切換弁103を介してパイロットポンプ25が接続され、その電磁切換弁103には、第1実施形態と同様にリーダ5の所定高さ位置に設置された位置検出器41が接続されている。
【0051】
次に、こうした回転駆動制御手段の作用について説明する。オーガ15が図7の二点鎖線で示すようにリーダ5の下端側にあって、その駆動が停止している場合には、オーガモータ駆動回路は図6に示す状態にある。そこで先ず、昇降装置16を駆動させてオーガ15を、図7の実線で示す位置まで上昇させる。オーガ15が上昇する場合、A位置を通過する際に位置検出器41の回転子42が作用片18に引っ掛けられて回転する。そのため電磁切換弁103が通電して自動的に切り換えられ、馬力制御装置102にP2のパイロット圧が作用する。
【0052】
そこで、そのままの状態でオーガ15は図1に実線で示す位置まで上昇し、掘削ロッド12が取り付けられた後、オーガ15をリーダ5に沿って下降させるとともにオーガモータ10に回転が与えられる。すなわち、駆動ポンプ101から吐出された作動油がオーガモータ10へと供給される。これはオペレータのレバー操作によって回転切換弁27が切り換えられ、それに従って方向切換弁22が切り換えられて駆動ポンプ101から吐出された作動油がオーガモータ10へと供給される。このとき駆動ポンプ101は、図10に示すようにパイロット圧P1が作用した吐出特性を示す状態にあるので、駆動ポンプ101からの吐出流量及び吐出圧力は低下している。そのため、駆動ポンプ101からそうした作動油が供給されたオーガモータ10の出力は馬力が低下し、そのオーガ15に連結された掘削ロッド12には馬力を抑えた回転が出力される。
【0053】
そして、掘削ロッド12による作業が進み、オーガ15がリーダ5のA位置を再び通過すると、位置検出器41の回転子42が引っ掛けられて回転が戻される。そのため、通電が遮断された電磁切換弁103は図示する状態に自動的に戻され、馬力制御装置25にパイロットポンプ25からのパイロット圧がゼロ(P0)になり、馬力制御装置102によって駆動ポンプ101の吐出流量及び吐出圧力が増大する。これによりオーガモータ10の出力馬力は大きくなり、そのオーガ15に連結された掘削ロッド12などには高い馬力で回転が出力される。
【0054】
よって、本実施形態の回転駆動制御手段によれば、オーガ15が高い位置にある場合には小さい馬力の回転を出力し、所定の位置まで下がったところで自動的に大きい馬力に切り換えられる。そのため、回転反力によってリーダ5が受ける軸支部分のモーメントを、特に高い位置での回転反力を小さくして抑えることができた。また、例えば掘削ロッド12で地盤を掘削する際に刃が石に当たって衝撃を受けるような場合、その衝撃によってリーダ5は下端の支持部分に大きなモーメントを受けることになる。しかし、オーガが高い位置では回転数を下げているので衝撃は小さくなり、リーダ5への負担を小さく抑えることができる。
【0055】
なお、本発明は前記実施形態の回転駆動制御装置に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記第4及び第6実施形態では、それぞれ電磁切換弁73,103を使用して1段階で吐出流量や馬力を変化させるようにしたが、例えば、第2実施形態のように位置検出器45にエンコーダを使用したり、その他リール式の長さ計などを用いることによりオーガ15の高さ位置を検出し、電磁切換弁の替わりに比例減圧弁を使用して連続的に吐出流量や馬力を変化させるようにしてもよい。
【0056】
【発明の効果】
本発明は、前記リーダを昇降する回転駆動装置の該リーダに対する所定位置の通過を検出する位置検出器と、該位置検出器からの信号を受けて回転駆動装置の出力をトルク、回転数又は馬力の少なくともいずれか一つについて変化させる前記油圧モータの駆動回路とを有する構成としたので、回転駆動装置の回転出力を昇降高さに応じて自動的に変更可能な回転駆動制御手段を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の回転駆動制御手段を示した回路図である。
【図2】第2実施形態の回転駆動制御手段を示した回路図である。
【図3】第3実施形態の回転駆動制御手段を示した回路図である。
【図4】第4実施形態の回転駆動制御手段を示した回路図である。
【図5】第5実施形態の回転駆動制御手段を示した回路図である。
【図6】第6実施形態の回転駆動制御手段を示した回路図である。
【図7】リーダに回転駆動装置を装着した杭打機を示した図である。
【図8】リミットスイッチタイプの位置検出器を示した図である。
【図9】吐出流量を調整する際の駆動ポンプによる吐出特性を示した図である。
【図10】馬力を調整する際の駆動ポンプによる吐出特性を示した図である。
【符号の説明】
1 杭打機
5 リーダ
10 オーガモータ
11 出力軸
15 オーガ
18 作用片
21 駆動ポンプ
22 方向切換弁
23 リリーフ弁
25 パイロットポンプ
26 電磁切換弁
27,28 回転切換弁
41 位置検出器
42 回転子
Claims (10)
- 杭打機のリーダに沿って昇降可能に装着された回転駆動装置が、油圧モータの回転を減速機を介して出力軸に伝達し、その出力軸に連結された鋼管杭やスクリューロッドなどを回転させるものであって、
前記リーダを昇降する回転駆動装置の該リーダに対する所定位置の通過を検出する位置検出器と、
該位置検出器からの信号を受けて回転駆動装置の出力をトルク、回転数又は馬力の少なくともいずれか一つについて変化させる前記油圧モータの駆動回路とを有することを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項1に記載する回転駆動制御手段において、
前記油圧モータの駆動回路は、駆動用の油圧ポンプから前記油圧モータへ送られる作動油の供給圧力を調整すべく、高圧用のリリーフ弁と低圧用リリーフ弁とを有し、前記位置検出器からの信号を受けて低圧用のリリーフ弁側流路の連通・遮断を行うものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項1に記載する回転駆動制御手段において、
前記油圧モータの駆動回路は、駆動用の油圧ポンプから前記油圧モータへ送られる作動油の供給圧力を調整すべく電磁式の可変リリーフ弁と、その可変リリーフ弁のリリーフ圧を任意に調整可能なリリーフ圧設定装置とを有し、前記位置検出器からの信号を受けたリリーフ圧設定装置によって可変リリーフ弁のリリーフ圧を調整するものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項1に記載する回転駆動制御手段において、
前記油圧モータの駆動回路は、前記油圧モータが可変容量型モータであって、当該可変容量型モータの押しのけ容積を変化させるための圧力油の供給・遮断を調整する電磁切換弁を有し、前記位置検出器からの信号を受けて前記電磁切換弁の切り換えを行うものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項1に記載する回転駆動制御手段において、
前記油圧モータの駆動回路は、前記油圧ポンプが可変容量型であって、当該可変容量型ポンプの斜板の傾き調整を行うための圧力油の供給・遮断を行う電磁切換弁を有し、前記位置検出器からの信号を受けて前記電磁切換弁の切り換えを行うものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項1に記載する回転駆動制御手段において、
前記油圧モータの駆動回路は、前記油圧ポンプを2機有し、前記油圧モータに対して各油圧ポンプがそれぞれの方向切換弁を介して接続されたものであって、前記位置検出器からの信号を受けて一方の油圧ポンプについてのみ、当該方向切換弁を切り換えるものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項1に記載する回転駆動制御手段において、
前記油圧モータの駆動回路は、前記油圧モータが馬力制御装置と一体に構成された可変馬力モータであって、当該馬力制御装置を変化させるための圧力油の供給・遮断を調整する電磁切換弁を有し、前記位置検出器からの信号を受けて前記電磁切換弁の切り換えを行うものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項5又は請求項7に記載する回転駆動制御手段において、
前記電磁切換弁が比例減圧弁であって、パイロット圧を連続的に変化させるものであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項2又は請求項4乃至請求項7のいずれかに記載する回転駆動制御手段において、
前記位置検出器は、前記回転駆動装置の通過に伴って回転子が引っかけられてON/OFF状態が切り換えられるリミットスイッチであることを特徴とする回転駆動制御手段。 - 請求項3又は請求項8に記載する回転駆動制御手段において、
前記位置検出手段は、リール式長さ計又はエンコーダであって、前記回転駆動装置のリーダに対する昇降位置を連続的に検出するものであることを特徴とする回転駆動制御手段。
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