JP4578537B2 - 建設機械及びその建設機械で矢板壁を構築するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に振動を発生させるための特許請求範囲請求項１の前文による建設機械に関する。この種の建設機械は、振動機と、少なくとも１つの油圧駆動装置と、油圧駆動装置に油圧油を供給するための油圧回路とを備えるように設計され、油圧回路からは少なくとも１本の潤滑剤補給ライン(lubrication line)が分岐し、これによって振動機に油圧油を潤滑油として供給することができる。

一般的な建設機械は、ドイツ特許第１０１ １５ ２６０ Ｃ２号から知られている。この公報の教示は、油圧駆動装置の油圧回路を振動機の潤滑回路に連結し、油圧油が潤滑油の役割を果たすようにする、というものである。

複合的な油圧潤滑回路を有する、混合物を均質化するための振動機は、米国特許第４，０３９，１６７号から知られている。

独国特許第１０１ １５ ２６０ Ｃ２号公報 米国特許第４，０３９，１６７号明細書 仏国特許第２，７７５，７３２号明細書 米国特許第４，５１６，６５５号明細書 ＥＰ１２４５７３７Ａ２号公報 独国６９５０４３７Ｕ公報 独国特許公開２，５２４，８０８Ａ１号公報 ＥＰ０５３４０６７Ａ２号公報 独国２０ ２００４ ０１９０３４Ｕ１公報

本発明の目的は、汎用建設機械を、高い多用途性を提供しながら、特に高い動作信頼性を実現するように改善することである。

本発明によれば、上記の目的は、特許請求範囲請求項１の特徴を有する建設機械によって解決される。好ましい実施例は従属項に記載されている。

本発明による建設機械は、潤滑ライン上に潤滑剤供給装置(dosing device)を設置し、これによって振動機の動作条件に応じて潤滑剤の供給を変更できることを特徴とする。

本発明の基本原理は、潤滑剤供給装置を設置し、これによって潤滑ライン内を流れる潤滑剤の流れを、振動機の動作条件に応じて油圧回路と振動機との間で選択的に設定し、特に制御および／または規制することができる点にある。本発明は、振動機による潤滑油の需要をその動作条件に依存させることができるという考えに基づいている。潤滑油の需要の変化は、たとえば、振動機の回転速度が高くなると、潤滑剤が潤滑剤補給点にとどまる時間が短くなること、および／または散逸させるべき熱の量が多くなることから生じる。本発明によって潤滑剤の流れを変えることにより、この点に関連して、振動機の回転速度が高くても信頼性の高い潤滑剤補給が可能となり、同時に、回転速度が低い場合に、油圧回路から不必要に多くの油圧油が引き出されて、振動機の潤滑油サンプ(lubricant-oil sump)に好ましくない多量の潤滑剤が累積されるという事態を避けることができる。

同様に、動作条件に応じた振動機の潤滑剤需要は特に、振動機からの潤滑剤の排出が動作条件に応じて、より詳しくは、回転速度に応じて行なわれるケースでもある。この場合、本発明によれば、確実に潤滑剤の供給速度と排出速度が動作条件に関係なく振動機において常に一定であるようにすることが可能である。特に、速度を同じに設定できる。このように、動作時間が長くなっても、振動機に潤滑剤が満杯になってしまうことも、油切れとなることもないようにすることができる。振動機が潤滑剤で満杯になるのを防止するために、振動機からの排出速度を振動機への供給速度より大きく設定することが好ましい。この場合に、排出ポンプの油切れを防止するために、排出される潤滑剤の一部を振動機に戻すようなバランス手段(balancing means)を設けることができる。

動作条件という用語は、たとえば振動機の回転速度と理解することができる。しかしながら、動作条件は、たとえば振動機内の潤滑剤の充満レベルであってもよい。

本発明によれば、特に振動機が動作中にのみ潤滑剤が振動機に供給されるようにすることができ、これによって特に振動機が動作時に潤滑剤で満杯になることが防止できる。本発明にしたがって動作条件に応じて潤滑剤を供給することにより、振動機に適量の潤滑剤を強制的に補給することが可能となる。

本発明により、振動機の各種の回転速度で建設機械を動作させることができ、この場合、回転速度に関係なく、特に信頼性の高い振動機への潤滑剤補給が提供される。したがって、本発明によれば、特に多用途で信頼性の高い建設機械が得られる。建設機械が、特に振動機として振動を発生させる設計である場合、振動機の回転速度が変化することで、異なる地質が広がっている場合でも、各種の建設用要素を円滑かつ高い信頼性で地中に打ち込むことが可能となる。

本発明によれば、潤滑剤供給装置が振動機と機械的に連結される潤滑剤供給ポンプを備えることが特に有利である。この実施例によれば、潤滑剤を振動機に輸送するための潤滑剤供給ポンプは、振動機の少なくとも１つの要素によって駆動される。機械的な連結により、特に単純で信頼性の高い方法で潤滑剤供給装置を条件に応じて作動させることが可能となる。原則として、電子センサによって振動機の動作条件を判断し、電子設定部材によって振動機への潤滑剤の供給量を設定することも可能であろう。

さらに、本発明によれば、振動機の動作条件に応じて振動機から潤滑剤を排出することができる潤滑剤戻し装置(return device)を設けることが特に好ましい。この実施例によれば、振動機への潤滑剤の供給速度と振動機からの潤滑剤の排出速度の両方が、動作条件に応じて設定される。

潤滑剤戻し装置は少なくとも１本の潤滑剤戻しラインを有し、ここに潤滑剤戻しポンプが配置されていることが特に有利である。好ましくは、潤滑剤戻しポンプは振動機に機械的に連結される。潤滑剤供給ポンプと同様に、この実施例による潤滑剤戻しポンプは、振動機の要素によって機械的に駆動される。基本的に、センサによって判断された動作条件に基づいて作動する電子設定部材により、振動機からの潤滑剤の排出を設定することも可能であろう。

回転速度に応じた振動機からの潤滑剤の排出に関連して、本発明からは非常に多くの利点が得られる。この場合、先行技術から知られているように、振動機への潤滑剤の供給量が設定されていると、潤滑剤戻しポンプのポンプサイズは、振動機の回転速度が最低であるときでも、供給される潤滑剤が確実にくみ出されるようなサイズにしなければならないであろう。しかしながら、その結果、潤滑剤戻しポンプの寸法がある程度大きくなりすぎてしまう。この場合に振動機がより高い回転速度、特に公称回転速度で動作すると、ポンプの寸法が大きすぎるため、振動機のサンプに収容できる量より多くのオイルが送られる。そして、潤滑剤戻しラインに好ましくない大量の空気が入り、この空気はそこからベース装置の油圧システムに運ばれ、その結果、好ましくないことに、オイルが泡立てられる可能性がある。これに対し、本発明によれば、振動機に供給される潤滑油の量も回転速度に応じて設定される。したがって、本発明によれば、潤滑剤の供給量と排出量は、相互に一定の比率とすることができる。より詳しくは、本発明によれば、潤滑剤戻しポンプを大きすぎるサイズにする必要がないため、オイルの泡立ちという好ましくない現象を防止できる。最適化のために、潤滑剤供給ポンプによって輸送される量、好ましくは潤滑剤供給ポンプと潤滑剤戻しポンプの両方により運ばれる潤滑剤の量を、とにかく振動機の回転速度に比例させる。

動作の信頼性は、特に潤滑剤戻しポンプの振動機と反対側の潤滑油戻しラインから分岐し、好ましくはスロットルを介して振動機に入るバランスラインを備えることでさらに改善される。バランスラインは、たとえば、おそらく潤滑剤戻しポンプによって振動機から排出される気体部分を振動機に戻す役割を果たすことができる。さらに、バランスラインにより、振動機の完全な油切れが防止される。

特に、油圧油の不要な損失を防止するために、油圧駆動装置から、および／または潤滑剤供給ポンプからのリークオイルを排出するために、リークオイルラインを設置することが有利である。これに関わる機器がなるべく少なくてすむように、油圧駆動装置と潤滑剤供給ポンプの両方からのリークオイルを排出するために、共通のリークオイルラインを設けることが有利である。

さらに、本発明によれば、潤滑剤補給ライン、潤滑剤戻しラインおよび／またはリークオイルラインのそれぞれを、圧制御弁を介して配管接続させるリリーフラインを設けることが好ましく、リリーフラインは振動機に入る。その結果、特に簡単な方法で過剰圧力から保護できる。最適化のために、潤滑剤戻しラインは、潤滑剤戻しポンプの下流のリリーフラインと配管接続される。

振動機に潤滑剤として供給される油圧油は、特に油圧駆動装置のリークオイルであってもよい。この場合、潤滑剤補給ラインを油圧回路のリークオイルラインから分岐させることができる。その代わりに、またこれに追加して、振動機に油圧駆動装置に戻るオイルを供給するような構成にしてもよい。したがって、本発明の好ましい改善点は、潤滑剤補給ラインが油圧回路の戻りラインから分化されるという点である。この実施例によれば、潤滑剤は、油圧モータから出る流れから分岐する。原則として、油圧回路のリークオイルラインおよび／または戻りラインでは、潤滑剤補給機能に特に適しているように、油圧が比較的低い。振動機には、戻りオイルとリークオイルの両方を潤滑剤として供給することもでき、これによって、特に信頼性の高い潤滑剤の供給が確実となる。たとえば、振動機に、動作条件に応じて戻りラインからの基本的流れとリークオイルラインから得られる追加の流れを供給するような構成とすることができる。

基本的に、本発明によれば、油圧駆動装置と振動機を相互に独立して作動できるような構成にすることができる。しかしながら、油圧駆動装置は振動機を作動させるように配置されると特に有利である。この実施例によれば、油圧駆動装置は、振動機の駆動シャフト上に適切に設けられる。振動機は、たとえば回転型振動機、より詳しくは、歯車式振動機とすることができる。好ましくは、油圧駆動装置は油圧ロータリモータである。

それぞれ戻りラインを有する少なくとも２つの油圧駆動装置が振動機を駆動するために設けられた、特に用途が広く、および／または効率的な建設機械が提供される。特に信頼性の高い潤滑剤補給を実現するために、特に、潤滑剤補給ラインを２本の戻りラインと配管接続することが有利である。

たとえば、潤滑剤補給の機能試験のために、潤滑剤補給ライン上、特に、潤滑剤供給ポンプの振動機側に圧力スイッチを設置すると有益である。

特に簡単な方法で振動を発生させるために、少なくとも１つの不平衡質量を振動機上に設けることが有利である。最適化のために、いくつかの不平衡質量を設置し、その位相位置は振幅設定のために変更可能とする。

好ましくは、本発明による、振動機を含む建設機械は土工機械であり、これを用いて、基礎要素、矢板および／または土工ツールを地中に打ち込むことができる。この目的のために、建設要素のための取付台が振動機に設置されることが好ましい。建設機械は、たとえば、表層部振動機(top vibrator)または深層部振動機(depth vibrator)とすることができる。特に土締固め用の建設機械も提供される。本発明による油圧油は適当な液体、特にオイルである。油圧駆動装置を作動させるために、油圧回路内に配置された少なくとも１つの油圧ポンプが適当に設置される。有利な態様として、油圧ポンプは走行装置上に配置され、そこに振動機が油圧駆動装置と一緒に可動的に配置される。油圧駆動装置の回転速度を設定するための手段を設けることが特に有利である。このために、油圧ポンプを調整可能な方法で適当に設置する。本発明によれば、油圧回路は開回路としても閉回路としても設計できる。

本発明はまた、矢板壁を構築するための方法でもあり、この方法によれば、矢板に機械的振動を与え、本発明による建設機械を用いて地中へと打ち込む。

以下に、添付の図面に概略を示す好ましい実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明は、汎用建設機械を、高い多用途性を提供しながら、特に高い動作信頼性を実現するように改善することができるという効果を奏する。

本発明による建設機械を図１に示す。この建設機械は、振動機３を有し、この中に振動を起こすための２つの第一の不平衡質量６と２つの第二の不平衡質量６’が設けられている。振動機３には油圧揺動モータ６１が配置され、これによって、第一の不平衡質量６の位相位置を第二の不平衡質量６’と相対的に設定することができる。油圧揺動モータ６１を作動させるために、このモータには油圧油のための２本の動作ライン６０，６０’が設けられている。

振動機３を駆動するために、不平衡質量６，６’に機械的接続された２つの油圧駆動装置５，５’が設置されている。油圧油を油圧駆動装置５に供給するために、油圧駆動装置５に供給ライン５１が設置されている。同様に、油圧油を油圧駆動装置５’に供給するために、油圧駆動装置５’に供給ライン５１’が設置されている。油圧油を油圧駆動装置５，５’から排出するために、戻りライン５０，５０’がそれぞれ上記駆動装置に配置されている。油圧駆動装置５の供給ライン５１と戻りライン５０の間に逆止弁５３が設置され、戻りライン５０から供給ライン５１への流れを可能にし、反対方向の流れを遮断する。同じ設計の逆止弁５３’が油圧駆動装置５’の供給ライン５１’と戻りライン５０’の間にある。油圧駆動装置５，５’を作動させるために、図には示されていない２つの油圧ポンプが設けられ、各ライン５０，５１およびそれぞれ５０’，５１’に連結されている。

本発明によれば、振動機３の潤滑剤補給にも用いられる、油圧駆動装置５，５’のための油圧油を動作させるよう構成される。この目的のために、油圧駆動装置５の戻りライン５０と油圧駆動装置５’の戻りライン５０’の両方に配管接続された潤滑剤補給ライン１０が設けられ、これによって戻りライン５０，５０’から、油圧駆動装置５，５’に逆流する油圧油を排出し、この油圧油を潤滑媒体として振動機３に供給することができる。振動機３において、油圧油は、潤滑剤補給ライン１０から振動機３の潤滑剤補給地点に輸送される。

潤滑剤補給ライン１０を通じて振動機３に輸送される油圧油の量を設定するために、潤滑剤補給ライン１０には潤滑剤供給ポンプ１６が配置される。潤滑剤供給ポンプ１６は、振動機３と、より詳しくは不平衡質量６，６’と機械的に接続され、その回転速度、ひいては潤滑剤供給ポンプ１６により輸送される潤滑媒体の流れが振動機の回転速度によって、特にこれに比例させることによって決定される。

振動機３の領域において、圧力スイッチ１９が潤滑剤補給ライン１０の上に設置され、この圧力スイッチ１９は予め決定された圧力で閉じ、それによって正しい潤滑状態を監視することが可能となる。

振動機３から潤滑剤を排出するために、潤滑剤戻しライン２０が設けられており、この潤滑剤戻しライン２０は振動機３のサンプに入る。潤滑剤戻しライン２０を通じて、潤滑剤は振動機３から図中に示されていない回収タンクに戻され、ここから油圧油は油圧ポンプによって再び油圧駆動装置５，５’の供給ライン５１，５１’に供給される。潤滑剤戻しライン２０には、潤滑剤供給ポンプ１６と同様に振動機３に機械的に接続された潤滑剤戻しポンプ２６が配置され、それによって上記の潤滑剤戻しポンプ２６の輸送能力も同様に振動機３の回転速度に依存する。両方のポンプ１６，２６の輸送能力が回転速度に依存することから、動作中、振動機３は潤滑剤で満杯になることも、油切れになることもなくなる。

潤滑剤戻しライン２０には、スロットル２７を通じて振動機３に入るバランスライン２８が連結され、これはたとえば、潤滑剤戻しライン２０から振動機３へと気体部分を戻す機能を果たす。

２つの油圧駆動装置５，５’からリークオイルを排出するために、リークオイルライン３０が設置される。このリークオイルライン３０は、油圧揺動モータ６１の別のリークオイルライン３６と結合し、共通のリークオイル戻しラインとなる。さらに、また別のリークオイルライン３１が２つの油圧駆動装置５，５’に設置され、これが２つの油圧駆動装置５，５’を相互に連結する。

連結ライン３２を通じて、潤滑剤供給ポンプ１６がリークオイルライン３０と配管接続され、また油圧駆動装置５，５’のリークオイルライン３１にも配管接続される。このように、潤滑剤供給ポンプは、リークオイルライン３０および／または３１から油圧油を引き出し、これを潤滑剤として振動機３に供給することができる。しかしながら、連結ライン３２はまた、潤滑剤供給ポンプ１６に累積するリークオイルを排出する役割も果たすことができる。

さらに、図１に示す装置はリリーフライン４０を備え、そこに、圧力制限弁４１を介して潤滑剤補給ライン１０が、圧力制限弁４２を介して潤滑剤戻しライン２０が、圧力制限弁４３を介してリークオイルライン３６が入る。リリーフライン４０は、振動機３内に入り、ライン１０，２０および／または３０から油圧油を振動機３へと排出し、過剰圧力から保護することができる。

図１の装置は、リークオイルライン３０，３６と配管接続されるまた別の圧力スイッチ３９を備える。この圧力スイッチ３９は、所定の圧力以上になると開く。したがって、これは、リークオイルライン３０，３６の圧力上昇を検出することができ、これに基づいて油圧駆動装置５，５’または油圧揺動モータ６１の機能的な欠陥の可能性を判断できる。

図１の装置の動作中、油圧駆動装置５，５’には、供給ライン５１，５１’を通じて加圧された油圧油が作用し、振動機３を駆動する。油圧駆動装置５，５’によって輸送される油圧油は、戻りライン５０，５０’を通じて排出される。逆流油圧油の少なくとも一部は、潤滑剤補給ライン１０を通じて潤滑剤として振動機３に供給される。振動機３に機械的に連結される潤滑剤供給ポンプ１６により、この場合に、回転速度に応じた量の潤滑剤が振動機３に確実に供給される。同時に、潤滑剤は、振動機３の底部から潤滑剤戻しライン２０を通じて排出される。同様に振動機３と機械的に接続されている潤滑剤戻しポンプ２６により、排出される潤滑剤の量は振動機３の回転速度に応じて設定される。

本発明による建設機械の油圧部の概略図である。

３ 振動機、５ 油圧駆動装置、６ 不平衡質量、１０ 潤滑剤補給ライン、１６ 潤滑剤供給ポンプ、１９，３９ 圧力スイッチ、２０ 潤滑剤戻しライン、２６ 潤滑剤戻しポンプ、２７ スロットル、２８ バランスライン、３０，３１，３６ リークオイルライン、４０ リリーフライン、４３ 圧力制限弁、５０ 戻りライン、５１ 供給ライン、５３ 逆止弁、６０ 動作ライン、６１ 油圧揺動モータ。

Claims (10)

1. 建設機械であって、
   少なくとも１つの不平衡質量が配置されている振動機と、
   前記振動機を駆動する少なくとも１つの油圧駆動装置と、
   前記油圧駆動装置に油圧油を供給するための油圧回路と、
   前記油圧回路から分岐し、前記振動機に油圧油を潤滑剤として供給する少なくとも１本の潤滑剤補給ラインと、
   前記潤滑剤補給ラインに設置され、前記振動機に機械的に連結される潤滑剤供給ポンプと、を備え、
   潤滑剤の供給量を前記振動機の動作条件に応じて変更できることを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記振動機の動作条件に応じて前記振動機から潤滑剤を排出する潤滑剤戻し装置を備えることを特徴とする建設機械。
3. 請求項２に記載の建設機械であって、
   前記潤滑剤戻し装置は、少なくとも１本の潤滑剤戻しラインを有し、そこに前記振動機に機械的に接続された潤滑剤戻しポンプが配置されていることを特徴とする建設機械。
4. 請求項３に記載の建設機械であって、
   前記潤滑剤戻しポンプの、前記振動機と反対側の前記潤滑剤戻しラインから分岐し、好ましくはスロットルを通じて前記振動機に入るバランスラインを備えることを特徴とする建設機械。
5. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記油圧駆動装置および／または前記潤滑剤供給ポンプからリークオイルを排出するためのリークオイルラインが設置されていることを特徴とする建設機械。
6. 請求項５に記載の建設機械であって、
   前記潤滑剤補給ライン、前記潤滑剤戻しラインおよび／または前記リークオイルラインのそれぞれから潤滑剤を前記振動機に入れる配管で、その各配管の中間にそれぞれ圧力制限弁が配置されるリリーフラインを備えることを特徴とする建設機械。
7. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記油圧回路は、前記油圧駆動装置に供給した油圧油を戻す油圧油戻りラインを含み、
   前記潤滑剤補給ラインは、前記油圧油戻りラインから分岐することを特徴とする建設機械。
8. 請求項１に記載の建設機械であって、
   少なくとも２台の油圧駆動装置を備え、
   前記油圧回路は、前記各油圧駆動装置に油圧油を供給するための各油圧油供給ラインと、
   前記各油圧駆動装置に供給した油圧油を戻す各油圧油戻りラインと、を含み、
   前記潤滑剤補給ラインは、前記各油圧油戻りラインと配管接続されていることを特徴とする建設機械。
9. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記潤滑剤供給ポンプの前記振動機側の前記潤滑剤補給ラインに圧力スイッチが設けられていることを特徴とする建設機械。
10. 少なくとも１つの不平衡質量が配置されている振動機と、前記振動機を駆動する少なくとも１つの油圧駆動装置と、前記油圧駆動装置に油圧油を供給するための油圧回路と、前記油圧回路から分岐し、前記振動機に油圧油を潤滑剤として供給する少なくとも１本の潤滑剤補給ラインと、前記潤滑剤補給ラインに設置され、前記振動機に機械的に連結される潤滑剤供給ポンプと、を備え、潤滑剤の供給量を前記振動機の動作条件に応じて変更できる建設機械を用いて矢板壁を構築するための方法であって、
    矢板に機械的振動を与え、これを前記建設機械によって地中に打ち込むことを特徴とする方法。

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