JP5462664B2

JP5462664B2 - 油圧モータ駆動装置

Info

Publication number: JP5462664B2
Application number: JP2010044974A
Authority: JP
Inventors: 真司栗本
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JP2011179603A

Description

本発明は、油圧モータ駆動装置に関し、詳しくは、油圧ポンプから吐出される圧油によって油圧モータを駆動する油圧モータ駆動装置に関する。

油圧ポンプから吐出される圧油によって油圧モータを駆動する油圧モータ駆動装置として、ドレン配管の接続不良などによってドレン配管の圧力が上昇したときに、油圧モータ駆動用油圧回路に設けた油圧切換弁を切り換えて油圧モータ側の油圧経路を遮断することにより油圧モータを停止させる保護回路を設けた油圧モータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−５１２２号公報

しかし、特許文献１に記載された油圧モータ駆動装置は、クレーンの巻上ロープを巻回したウインチの巻上ドラムを駆動する油圧モータの保護を主たる目的としているため、ドレン配管の圧力が上昇した異常発生時に油圧モータの油圧経路を遮断し、油圧モータをロック状態としてウインチの巻上ドラムが回転しないようにすることで巻上ロープで吊り上げた物品が落下することを防止している。

一方、基礎工事を行う全回転チュービング装置のケーシングチューブを駆動するための油圧モータや、杭打機のオーガ駆動装置におけるオーガ駆動用の油圧モータでは、異常発生時に油圧モータを急激に停止させると、大きな力で回転駆動されているケーシングチューブやオーガからの反力や慣性力が、油圧モータや駆動部の機器に加わった状態で停止してしまうため、これらの機器に悪影響を及ぼすおそれがあった。

また、全回転チュービング装置は、油圧モータを備えたチュービング装置本体と、エンジン及び油圧ポンプを備えた油圧ユニットとを備えており、チュービング装置本体の油圧モータ側油圧回路と油圧ユニットの油圧ポンプ側油圧回路とはセルフシールカップリング（クイック継手）を備えた油圧ホースで接続するようにしている。このため、クレーンや杭打機に比べて油圧ホースの着脱を頻繁に行う必要があり、また、チュービング装置本体に各種センサを設けたものでは、油圧ユニットに設けられているバッテリーに電源供給用の配線を接続する必要もあり、油圧ホースや配線の状態を確認する作業に手間がかかっていた。

そこで本発明は、ドレン配管の圧力が上昇したときに、油圧モータを回転可能な状態としたままドレン配管の圧力が過度に上昇することによる油圧モータの破損を防止できる油圧モータ駆動装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の油圧モータ駆動装置は、エンジンにより駆動される油圧ポンプから供給される圧油によって油圧モータを駆動する油圧回路を備えた油圧モータ駆動装置において、前記油圧モータと並列にバイパス配管を設けるとともに、該バイパス配管に、前記油圧モータのドレン圧力があらかじめ設定された規定値以下のときには閉弁状態となり、前記ドレン圧力が前記規定値を超えたときに開弁状態となるバイパス弁を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の油圧モータ駆動装置は、前記油圧モータが全回転チュービング装置に設けられた油圧モータであり、前記油圧ポンプがエンジンにより油圧ポンプを駆動する油圧ユニットに設けられた油圧ポンプであり、全回転チュービング装置の油圧配管と油圧ユニットの油圧配管とは、セルフシールカップリングを備えた油圧ホースにて着脱可能に接続されることを特徴としている。

また、前記バイパス弁が、該バイパス弁が前記閉弁状態となる方向に付勢する付勢手段と、前記油圧モータのドレン配管から分岐したパイロット配管を介して流入する前記規定値を超えたドレンの圧力により前記バイパス弁を開弁状態とする開弁手段とを備え、前記油圧モータと前記パイロット配管との間の前記ドレン配管の前記油圧モータの近くには、該油圧モータから排出され、前記ドレン配管を通過して前記油圧ユニットに戻る方向の流れのみを許容するチェック弁が設けられていることを特徴としている。

さらに、前記バイパス弁が、通電状態で閉弁状態を保持し、非通電状態で付勢手段の付勢力によって開弁状態となる電磁弁からなり、該電磁弁は、前記油圧モータのドレン配管から分岐したパイロット配管を介して流入する前記規定値を超えたドレンの圧力により前記電磁弁を非通電状態とする圧力スイッチを備え、前記油圧モータと前記パイロット配管との間の前記ドレン配管の前記油圧モータの近くには、該油圧モータから排出され、前記ドレン配管を通過して前記油圧ユニットに戻る方向の流れのみを許容するチェック弁が設けられていることを特徴とし、前記電磁弁の電源が前記エンジンに設けられているバッテリから供給されることを特徴としている。

本発明の油圧モータ駆動装置によれば、ドレン圧力が上昇したときに油圧モータと並列に設けたバイパス配管のバイパス弁を開いて油圧ポンプから供給される圧油をバイパス配管に流すようにしているので、油圧モータが回転停止してドレン圧力が過度に上昇することを防止できるとともに、油圧モータとバイパス配管とが並列に接続されていることから、ドレン圧力が上昇してバイパス弁が開いたときに油圧モータの油圧回路が遮断されずにバイパス配管に連通した状態になるので、油圧モータは回転可能な状態となっている。したがって、油圧モータが急激に停止することはなく、反力や慣性力が低下したときに自動的に停止するので、油圧モータや、該油圧モータで駆動される機器に悪影響を及ぼすことがない。

また、ドレン配管にチェック弁を設けておくことにより、ドレン圧力が上昇してバイパス弁が開いた状態を保持することができるので、ドレン圧力が上昇した原因を解消するまでは復帰することがなく、ドレン圧力が上下動してもバイパス弁が開閉作動することはなく、油圧モータに圧油が断続的に供給されることを防止できる。

本発明の油圧モータ駆動装置の第１形態例を示す油圧回路図である。本発明の油圧モータ駆動装置の第２形態例を示す油圧回路図である。

図１は、本発明の油圧モータ駆動装置を、全回転チュービング装置におけるケーシングチューブを回転駆動するための油圧モータに適用した形態例を示すものである。全回転チュービング装置１１は、地上に据え付けられるベースフレーム１２に立設した昇降シリンダ１３の伸縮によって上下に昇降する昇降フレーム１４と、該昇降フレーム１４に立設したチャックシリンダ１５によって上下に昇降するチャックフレーム１６と、昇降フレーム１４の内側にベアリング１７を介して回転可能に設けられたリング状の下部回転体１８と、チャックフレーム１６の内側にベアリング１９を介して回転可能に設けられたリング状の上部回転体２０と、上部回転体２０に吊下げられたチャック２１と、昇降フレーム１４に設けられて前記下部回転体１８を減速機２２を介して回転駆動する油圧モータ２３とを備えている。

全回転チュービング装置１１における油圧モータ２３の油圧回路は、油圧モータ２３の正転側ポートに接続した正転側配管２４と、油圧モータ２３の逆転側ポートに接続した逆転側配管２５と、油圧モータ２３のドレンポートに接続したドレン配管２６とを備えるとともに、油圧モータ２３と並列に設けられたバイパス配管２７と、該バイパス配管２７に設けられたバイパス弁２８と、前記ドレン配管２６からバイパス弁２８に向けて分岐したパイロット配管２９と、油圧モータ２３のドレンポートとパイロット配管２９との間でドレンポートの近くの前記ドレン配管２６に設けられて油圧モータ２３からドレン配管２６を通過し、油圧ユニット３１に戻る方向の流れのみを許容するチェックバルブ３０とを備えている。

前記バイパス弁２８は、該バイパス弁２８を閉弁状態とする方向に付勢する付勢手段２８ａと、パイロット配管２９からの圧力でバイパス弁２８を開弁状態とする開弁手段とを備えており、前記パイロット配管２９を介して流入するドレンの圧力があらかじめ設定された規定値以下のときには付勢手段２８ａの付勢力によってバイパス弁２８は閉状態に保持され、ドレン配管２６のドレンの圧力が前記規定値を超えたときにはパイロット配管２９を介して流入するドレンの圧力で開弁手段が作動してバイパス弁２８を開弁状態にするように形成されている。

前記油圧モータ２３は、全回転チュービング装置１１とは別に形成された油圧ユニット３１から供給される圧油によって駆動される。油圧ユニット３１は、エンジン３２と、該エンジン３２によって駆動される油圧ポンプ３３と、該油圧ポンプ３３で昇圧された圧油の流路を油圧モータ２３の正転側流路３４と逆転側流路３５とに切り換える方向切換弁３６と、該方向切換弁３６を操作するための信号線３７と、油圧モータ２３からのドレンをタンク３８に回収するドレン回収配管３９と、油圧ポンプ３３の吐出圧の過度の上昇を防止するためのリリーフバルブ３３ａとを備えている。また、方向切換弁３６の中立位置Ｎでは、正転側流路３４、逆転側流路３５、ポンプ側流路Ｐ及びタンク側流路Ｔが全て連通した状態となっている。

全回転チュービング装置１１で施工を行う際には、全回転チュービング装置１１の油圧回路と油圧ユニット３１の油圧回路とは、正転側、逆転側及びドレンの３本の油圧ホース４１によりそれぞれ接続される。各油圧ホース４１の両端と各油圧回路のホース接続口とにはセルフシールカップリング（クイック継手）４２がそれぞれ設けられており、全回転チュービング装置１１及び油圧ユニット３１を移動させる際の油圧ホース４１の着脱を容易に行えるようにしている。

全回転チュービング装置１１を使用したオールケーシング工法では、下部回転体１８、上部回転体２０及びチャック２１の内側にケーシングチューブ４３が挿入された状態で、チャックシリンダ１５でチャックフレーム１６を下降させて下部回転体１８とケーシングチューブ４３との間にチャック２１を嵌入させることにより、ケーシングチューブ４３を下部回転体１８、上部回転体２０及びチャック２１の内側に把持した状態とした後、この状態で、昇降シリンダ１３を作動させて昇降フレーム１４を下降させるとともに、操作レバーなどを操作して信号線３７から方向切換弁３６のソレノイドに作動信号を送り、方向切換弁３６を正転位置Ａに切り換えて油圧ユニット３１から油圧モータ２３の正転側配管２４に圧油を供給して油圧モータ２３を正転させ、下部回転体１８を介してケーシングチューブ４３を回転させながらケーシングチューブ４３を地中に圧入していく。

施工終了後に方向切換弁３６を正転位置Ａから中立位置Ｎに戻すと、正転側流路３４、逆転側流路３５、ポンプ側流路Ｐ及びタンク側流路Ｔが全て連通した状態になるので、油圧モータ２３は自由回転可能な状態となり、ケーシングチューブ４３からの反力が無くなった位置で油圧モータ２３が停止状態となる。

ケーシングチューブ４３の施工中は、油圧ユニット３１から油圧モータ２３へは、正転側流路３４から正転側の油圧ホース４１ａを通って正転側配管２４に圧油が供給され、油圧モータ２３を正方向に回転駆動した後の戻り油は、逆転側配管２５から逆転側の油圧ホース４１ｂを通り、タンク側流路Ｔを経てタンク３８に回収される。また、油圧モータ２３からのドレンは、前記ドレン配管２６からドレン回収用の油圧ホース４１ｃを通ってドレン回収配管３９によりタンク３８に回収される。この通常の施工中の状態におけるドレン配管２６内の圧力は、タンク３８側の終端が大気圧に開放された状態になっているので、大気圧（約１００ｋＰａ）乃至大気圧より僅かに高い圧力となっている。

したがって、パイロット配管２９を介してバイパス弁２８に作用する圧力も、油圧モータ２３の耐圧などの条件に応じてあらかじめ設定された規定値、例えば１５０ｋＰａ以下の圧力になっているので、バイパス弁２８は、付勢手段２８ａに付勢されて閉弁状態となっている。これにより、バイパス配管２７が遮断された状態になっているので、バイパス配管２７内を、正転側配管２４から逆転側配管２５へ向かって圧油が流れることはなく、供給された圧油は、すべてが油圧モータ２３の正転側ポートに流入して油圧モータ２３を駆動するために用いられる。

一方、ドレン回収用の油圧ホース４１ｃの接続を忘れたり、接続が不十分だったりした場合には、油圧モータ２３からチェックバルブ３０を通過してドレン配管２６に流入したドレンをタンク３８に逃がすことができず、ドレン配管２６のドレンの圧力、即ちドレン圧力が上昇し、同時にパイロット配管２９の圧力も上昇する。このようにしてパイロット配管２９の圧力があらかじめ設定された前記規定値を超えた圧力に上昇すると、通常のリリーフバルブと同様にしてパイロット配管２９からの圧力でバイパス弁２８が開弁状態となり、バイパス配管２７が連通状態となる。バイパス配管２７が連通すると、正転側配管２４に供給された圧油は、流れ抵抗が小さいバイパス配管２７を流れて逆転側配管２５に流入し、逆転側の油圧ホース４１ｂを通ってタンク３８に戻る。

これにより、圧油が油圧モータ２３に流入することがなくなり、油圧モータ２３の回転が停止し、ドレン圧力が上昇することを防止する。このとき、油圧モータ２３の正転側ポートと逆転側ポートとは、バイパス配管２７を介して連通した状態になっているので、施工終了後に方向切換弁３６を正転位置Ａから中立位置Ｎに戻したときと同様に、油圧モータ２３は自由回転可能な状態となり、ケーシングチューブ４３からの反力が無くなった位置で油圧モータ２３が停止状態となる。したがって、大きな反力を受けた状態で油圧モータ２３が停止状態になることがなく、油圧モータ２３や減速機２２だけでなく、チャック２１などの機器を保護することができる。

また、油圧モータ２３の近くのドレン配管２６上に、油圧モータ２３側への流れを防止するチェックバルブ３０を設けることにより、油圧モータ２３が回転停止し、ドレン圧力が低下してもパイロット配管２９の圧力が低下することはなく、開弁状態となったバイパス弁２８の開弁状態を保持することができるので、油圧モータ２３の作動・停止によるドレン圧力の変化、すなわちパイロット配管２９の圧力の上下変動によってバイパス弁２８が開閉を繰り返すことがなくなり、油圧モータ２３にビビリ振動が発生することを防止できる。

バイパス弁２８が開いて油圧モータ２３が停止したときには、方向切換弁３６を中立位置Ｎに戻した後、ドレン回収用の油圧ホース４１ｃの接続状態を確認し、油圧ホース４１ｃを確実に接続することにより、ドレン配管２６内の圧力上昇したドレンを油圧ホース４１ｃからタンク３８に放出することができ、ドレン配管２６内の圧力が低下するのに伴ってパイロット配管２９の圧力も低下するので、バイパス弁２８が付勢手段２８ａに付勢されて閉弁状態に復帰し、通常の運転状態となる。

図２に示す第２形態例は、前記バイパス弁として電磁弁を用いた例を示している。なお、前記第１形態例に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例で前記バイパス配管２７に設けられたバイパス弁５１は、ソレノイド５１ａが通電状態のときに閉弁状態を保持し、ソレノイド５１ａへの通電が断たれると付勢手段５１ｂの付勢力によって開弁状態となる、いわゆるシャットオフ電磁弁からなるものであって、ソレノイド５１ａへの通電制御は、前記パイロット配管２９の圧力が前記規定値以下の通常時にはＯＮ状態を保持し、パイロット配管２９の圧力が既定値を超えたときにＯＦＦとなる常閉接点タイプの圧力スイッチ５２によって行われる。また、圧力スイッチ５２を介してバイパス弁５１のソレノイド５１ａに供給する作動用電源は、油圧ユニット３１のエンジン３２に設けられているバッテリ５３から配線５４を介して供給するようにしている。

本形態例では、３本の油圧ホース４１と配線５４とを確実に接続することにより、圧力スイッチ５２がＯＮとなってソレノイド５１ａが作動し、バイパス弁５１が閉弁状態となってバイパス配管２７が遮断されることで前記同様のケーシングチューブ４３の施工が可能な状態となる。

ドレン回収用の油圧ホース４１ｃの接続を忘れたりした場合は、前記同様に、ドレン配管２６及びパイロット配管２９のドレン圧力が上昇し、パイロット配管２９の圧力が前記既定値を超えたときに圧力スイッチ５２がＯＦＦとなり、ソレノイド５１ａが非通電状態になることから付勢手段５１ｂの付勢力によってバイパス弁５１が開弁状態となり、バイパス配管２７が連通状態になる。これにより、前記同様に、正転側配管２４に供給された圧油は、バイパス配管２７を通って逆転側配管２５から油圧ホース４１ｂを経てタンク３８に戻るので、油圧モータ２３が停止状態となるとともに、油圧モータ２３のドレン圧力が上昇することを防止する。この場合も、ドレン配管２６にチェックバルブ３０を設けておくことにより、油圧モータ２３のドレン圧力の変化でバイパス弁２８が開閉を繰り返すことを防止できる。

また、配線５４の接続を忘れると、ソレノイド５１ａが非通電状態になることから付勢手段５１ｂの付勢力によってバイパス弁５１が開弁状態となり、前記同様に、バイパス配管２７が連通状態になって正転側配管２４に供給された圧油が油圧モータ２３に流入することがなくなり、油圧モータ２３が停止するとともにドレン圧力の上昇が防止される。このように配線５４が確実に接続されたときに施工可能な状態とすることにより、全回転チュービング装置１１に設けた各種センサや各種電装品へも確実に給電した状態で施工することができ、ドレン圧力が上昇したときに通電状態となってバイパス弁５１を開く電磁弁に比べて安全性などを向上させることができる。

さらに、前記バイパス弁５１のソレノイド５１ａは、通常の施工状態では常時通電状態となっているため、ソレノイド５１ａを作動させる電源としてエンジン３２に設けられて、エンジン３２が回転中に充電されるバッテリ５３から電源を供給することにより、施工中におけるソレノイド５１ａへの電源供給を確実に行うことができる。

なお、油圧モータを正回転させるときだけでなく、逆回転させる場合も同様であり、複数の油圧モータを駆動する場合も同様である。また、本発明の油圧モータ駆動装置は、全回転チュービング装置に限らず、杭打機のオーガ駆動装置など、ドレン圧力上昇時に油圧モータを停止させる際に、油圧モータを自由回転状態とすることが好ましい各種機器の油圧モータ駆動用として利用することができる。また、バイパス弁５１として電磁弁を用いたときの電源は、商用電源などの他の電源を用いることも可能である。

１１…全回転チュービング装置、１２…ベースフレーム、１３…昇降シリンダ、１４…昇降フレーム、１５…チャックシリンダ、１６…チャックフレーム、１７…ベアリング、１８…下部回転体、１９…ベアリング、２０…上部回転体、２１…チャック、２２…減速機、２３…油圧モータ、２４…正転側配管、２５…逆転側配管、２６…ドレン配管、２７…バイパス配管、２８…バイパス弁、２８ａ…付勢手段、２９…パイロット配管、３０…チェックバルブ、３１…油圧ユニット、３２…エンジン、３３…油圧ポンプ、３３ａ…リリーフバルブ、３４…正転側流路、３５…逆転側流路、３６…方向切換弁、３７…信号線、３８…タンク、３９…ドレン回収配管、４１…油圧ホース、４２…セルフシールカップリング、４３…ケーシングチューブ、５１…バイパス弁、５１ａ…ソレノイド、５１ｂ…付勢手段、５２…圧力スイッチ、５３…バッテリ、５４…配線

Claims

エンジンにより駆動される油圧ポンプから供給される圧油によって油圧モータを駆動する油圧回路を備えた油圧モータ駆動装置において、前記油圧モータと並列にバイパス配管を設け、該バイパス配管に、前記油圧モータのドレン圧力があらかじめ設定された規定値以下のときには閉弁状態となり、前記ドレン圧力が前記規定値を超えたときに開弁状態となるバイパス弁を設けたことを特徴とする油圧モータ駆動装置。
前記油圧モータが全回転チュービング装置に設けられた油圧モータであり、前記油圧ポンプがエンジンにより油圧ポンプを駆動する油圧ユニットに設けられた油圧ポンプであり、全回転チュービング装置の油圧配管と油圧ユニットの油圧配管とは、セルフシールカップリングを備えた油圧ホースにて着脱可能に接続されることを特徴とする請求項１記載の油圧モータ駆動装置。
前記バイパス弁は、該バイパス弁が前記閉弁状態となる方向に付勢する付勢手段と、前記油圧モータのドレン配管から分岐したパイロット配管を介して流入する前記規定値を超えたドレンの圧力により前記バイパス弁を開弁状態とする開弁手段とを備え、前記油圧モータと前記パイロット配管との間の前記ドレン配管の前記油圧モータの近くには、該油圧モータから排出され、前記ドレン配管を通過して前記油圧ユニットに戻る方向の流れのみを許容するチェック弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の油圧モータ駆動装置。
前記バイパス弁は、通電状態で閉弁状態を保持し、非通電状態で付勢手段の付勢力によって開弁状態となる電磁弁からなり、該電磁弁は、前記油圧モータのドレン配管から分岐したパイロット配管を介して流入する前記規定値を超えたドレンの圧力により前記電磁弁を非通電状態とする圧力スイッチを備え、前記油圧モータと前記パイロット配管との間の前記ドレン配管の前記油圧モータの近くには、該油圧モータから排出され、前記ドレン配管を通過して前記油圧ユニットに戻る方向の流れのみを許容するチェック弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の油圧モータ駆動装置。
前記電磁弁の電源は、前記エンジンに設けられているバッテリから供給されることを特徴とする請求項４記載の油圧モータ駆動装置。