JP5833829B2

JP5833829B2 - ミキサドラム駆動装置

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Publication number: JP5833829B2
Application number: JP2011065506A
Authority: JP
Inventors: 良光高橋; 和徳田中
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: AU2016201320B2; WO2012128174A1; AU2012232247A1; EP2689962A4; JP2012201144A; AU2016201320A1; US9481106B2; EP2689962A1; CN103442944A; NZ616170A; CN103442944B; US20140010036A1

Description

この発明は、ミキサドラム駆動装置に関する。

ミキサ車は、モルタルやレディミクストコンクリート等（以下、「生コン」という）を架台に回転自在に搭載されるミキサドラム内に積載して、生コン工場から工事現場まで運搬するものである。

そして、このミキサ車は、生コンを運搬するにあたり、生コンの品質劣化および固化を防止するためにミキサドラムを正回転させてミキサドラム内の取付けられた螺旋状の複数のブレードで絶えず攪拌しつづけるようにしている。また、ミキサ車は、ミキサドラムを先程とは逆回転させることでミキサドラム内の生コンを排出することができ、コンクリート打設現場に到着すると、上記のようにミキサドラムを逆回転させて生コンを打設箇所へ供給することができる。

上述のようにミキサ車にあっては、生コンがミキサドラム内に投入されると排出されるまでは、常に、これを回転させる必要があり、その駆動源としては、ミキサ車のエンジンを用いるのが一般的である。具体的には、ＰＴＯ（ＰｏｗｅｒＴａｋｅＯｆｆ）を介してエンジンの回転動力を油圧ポンプへ伝達し、油圧ポンプから吐出される圧油を油圧モータへ供給してこれを駆動し、油圧モータの回転でミキサドラムを回転駆動するようにしている。

このようなエンジンのみでミキサドラムを駆動するミキサドラム駆動装置では、特に、ミキサドラムを高速回転させる場合、エンジンの回転数を上げる必要があり、回転数を上げると騒音が発生するとともに燃料消費が激しくなる。

また、生コンをミキサドラムに積載している間は、固化を防止する等の理由から、常にミキサドラムを回転し続ける必要があるので、エンジンを停止することができない。そのため、打設現場で排出の順番待ちでミキサ車を停車中であっても、エンジンを駆動し続ける必要がある。

そこで、この問題を解決するため、エンジンによる油圧ポンプの駆動に併せて、電動機で副油圧ポンプを駆動して、ミキサドラムを回転駆動するミキサドラム駆動装置も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−２７８４３０号公報

しかしながら、特開２００７−２７８４３０号公報に開示されたミキサドラム駆動装置では、以下の問題がある。

上記ミキサドラム駆動装置では、電動機で副油圧ポンプを駆動することで、ミキサドラムを正回転、逆回転させることができ、ミキサドラム内に積載される生コンの撹拌、投入および排出の全てを上記電動機で賄うことができるようになっている。そのため、電動機の駆動に必要なインバータも必要となるほか、電動機自体も高出力のものを使用しなくてはならないので電動機や電源も大型となってしまう。

このように、従来のミキサドラム駆動装置では、ミキサ車の架台に電動機を駆動するための部品点数が多くなり、電動機およびこの駆動に必要となる電源その他部品も大型となるので、ミキサドラムの架台への搭載スペースが圧迫されるとともにミキサ車の重量も重くなる結果となる。よって、ミキサドラムの積載容量を小さくせねばならず、生コンの運搬量が減少し、運搬効率が悪化してしまう問題があった。また、運搬効率が悪化するので、その分、燃料消費量が増加するという問題もある。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、運搬効率の減少を招かずにミキサドラムを電動機で駆動することができるミキサドラム駆動装置を提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、ミキサ車の架台に回転自在に搭載されるミキサドラムと、上記ミキサドラムを回転駆動する油圧モータと、上記ミキサ車のエンジンの動力によって駆動されるとともに上記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとを備えたミキサドラム駆動装置において、上記ミキサドラムを撹拌回転させるように上記油圧モータへ上記油圧ポンプに独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプと、上記補助油圧ポンプを回転駆動する直流ブラシ付き電動機とを設け、上記ミキサドラムを投入回転あるいは排出回転させる場合には上記油圧ポンプのみを駆動して上記ミキサドラムを回転駆動させ、上記ミキサドラムを撹拌回転させる場合には直流ブラシ付き電動機で上記補助油圧ポンプのみを駆動して上記ミキサドラムを回転駆動させることを特徴とする。

本発明のミキサドラム駆動装置によれば、運搬効率の減少を招かずにミキサドラムを電動機で駆動することができる。また、本発明のミキサドラム駆動装置によれば、運搬効率の減少を招かないので、ミキサ車の燃料消費量を低減することができる。

一実施の形態におけるミキサドラム駆動装置を示す図である。ミキサドラムを架台に搭載したミキサ車の側面図である。ミキサドラムを架台に搭載したミキサ車の架台に搭載されたミキサドラムの背面図である。

以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態におけるミキサドラム駆動装置Ｓは、図１および図３に示すように、ミキサ車Ｖの架台Ｃに回転自在に搭載されるミキサドラムＭと、ミキサドラムＭを回転駆動する油圧モータ３と、ミキサ車ＶのエンジンＥの動力によって駆動されるとともに油圧モータ３に圧油を供給する油圧ポンプ４、ミキサドラムＭを撹拌回転させるように油圧モータ３へ油圧ポンプ４に独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプ５と、補助油圧ポンプ５を回転駆動する直流ブラシ付き電動機６と、直流ブラシ付き電動機６を制御するコントローラ７とを備えて構成されている。

ミキサ車Ｖは、架台Ｃに取り付けた脚Ｔと、脚Ｔに回転自在に備え付けられた一対のローラＲ，Ｒとを備えるとともに、ミキサドラムＭと当該ミキサドラムＭの回転駆動に必要な油圧モータ３、油圧ポンプ４、補助油圧ポンプ５、直流ブラシ付き電動機６およびコントローラ７を架台Ｃに搭載している。ミキサドラムＭは、後端が開口する有底筒状に形成され、前端となる底部の軸心部が油圧モータ３に連結されるドラムシェル１と、ドラムシェル１の後端側外周に設けられるローラリング２とを備えている。また、ミキサドラムＭは、図２および図３に示すように、ローラリング２を上記ローラＲ，Ｒで下から支持するようにして、架台Ｃに回転自在に取り付けられている。これにより、ミキサドラムＭは、後端側が上方に持ち上げられた前傾姿勢で上記架台Ｃに取り付けられている。

なお、図示はしないが、ドラムシェル１の内周側には、複数の螺旋状のブレードが設けられており、ミキサドラムＭが正回転すると、内部に積載される生コン等の積載物を当該ブレードによって内部側に移動させながら攪拌し、ミキサドラムＭが逆回転すると、該積載物を当該ブレードによって後端側に移動させてミキサドラムＭから排出することができるようになっている。また、このミキサドラムＭ内へ生コンを投入する際には、ミキサドラムＭを正回転させるが、撹拌回転よりも高速でミキサドラムＭを正回転させることになる。したがって、ミキサドラムＭを回転させる上では、積載物を投入する際に利用される投入モードと、当該積載物を撹拌する際に利用される撹拌モードと、当該積載物を排出する際に利用される排出モードの三つのモードがある。撹拌モードでは、生コンの固化を防止しつつもスランプ値の上昇を抑制する必要のため、生コンの固化を防止でき得る程度の低速、たとえば、１〜２ｒｐｍ程度の速度でミキサドラムＭを正回転させる。

積載物は、この実施の形態では、生コンをコンクリートプラントから打設現場へ運搬する状況を例に挙げて説明しているが、打設現場にて生コンを排出した後にミキサドラムＭ内に洗浄水を投入して洗浄しながらコンクリートプラントへ帰る場合では、積載物を洗浄水としてもよい。

油圧モータ３は、この場合、双方向回転可能に設定されており、ループ状の管路８で油圧ポンプ４に接続されている。そして、油圧モータ３は、ミキサドラムＭに連結されており、正回転する場合にはミキサドラムＭを正回転させ、逆回転する場合にはミキサドラムＭを逆回転させるようになっている。なお、油圧モータ３とミキサドラムＭとの間に減速機を介装してもよい。油圧ポンプ４は、管路８の途中に設けられており、油圧モータ３へ向けて圧油を吐出する一方向吐出型の油圧ポンプとされていて、ＰＴＯ９を介してミキサ車ＶのエンジンＥに連結され、当該エンジンＥの動力で回転駆動されるようになっている。なお、一方向へ圧油を吐出する油圧ポンプ４で油圧モータ３を双方向へ回転させるために、この実施の形態の場合、管路８の途中に、切換弁２０を設けている。この切換弁２０は、油圧ポンプ４の圧油を油圧モータ３を正回転させるように油圧モータ３へ送る位置２０ａと、油圧ポンプ４の圧油を油圧モータ３を逆回転させるように油圧モータ３へ送る位置２０ｂと、油圧モータ３と油圧ポンプ４の接続を断つ位置２０ｃとの三つの位置を備えた４ポート３位置の切換弁とされている。なお、油圧ポンプ４は、一方向吐出型に設定される他、双方向吐出型に設定されていてもよく、この場合には、切換弁２０を設けずに油圧ポンプ４と油圧モータ３とをループ状の管路で接続して油圧ポンプ４の吐出方向を切換えることで油圧モータ３を正逆双方向へ回転駆動するようにしてもよい。

また、補助油圧ポンプ５は、管路８の油圧モータ３と油圧ポンプ４との間の一方をタンク１０に接続する管路１１の途中に設けられている。なお、管路８の油圧モータ３と油圧ポンプ４との間の他方もまた、管路１２によってタンク１０に接続されている。

直流ブラシ付き電動機６は、一方向へのみ回転するように電源Ｂａｔに接続されていて、補助油圧ポンプ５も直流ブラシ付き電動機６によってタンク１０から油を吸いこんで油圧モータ３へ向けて吐出するようになっている。また、管路１１と管路１２の途中には、切換弁１３が設けられており、この切換弁１３は、油圧モータ３を正回転させるように、補助油圧ポンプ５の吐出した圧油を油圧モータ３へ送る位置１３ａと、油圧モータ３を経由せずに油圧ポンプ４の吐出した圧油をタンク１０へ戻す位置１３ｂの二つの位置を備えた４ポート２位置の切換弁とされている。

そして、直流ブラシ付き電動機６は、電源Ｂａｔからの電力供給で駆動されると、上記補助油圧ポンプ５が回転して、タンク１０から油を吸い込んで、圧油を吐出する。ここで、切換弁１３が油圧モータ３へ圧油を供給する位置１３ａを採る場合、上記補助油圧ポンプ５から吐出される圧油が油圧モータ３へ供給され、油圧モータ３は正回転するようになっている。

また、この実施の形態におけるミキサドラム駆動装置Ｓにあっては、ミキサ車ＶのオペレータがミキサドラムＭの回転モードを選択することができるように、選択レバー１４が設けられており、選択レバー１４の操作によってオペレータが選択した回転モードでミキサドラムＭを回転させることができるようになっている。具体的には、オペレータは、選択レバー１４を図中破線矢印方向へ操作することによって、ミキサドラムＭを高速で正回転させる投入モードと、ミキサドラムＭを低速で正回転させる撹拌モードと、ミキサドラムＭを高速で逆回転させる排出モードの各モードのいずれかを選択できるようになっている。より詳細には、選択レバー１４は、エンジンＥの図示しないガバナにリンク等を介して連結されていて投入モードおよび排出モードでは、エンジンＥの回転数を上昇させてミキサドラムＭを高速回転させることができるようになっている。また、選択レバー１４は、切換弁２０を切換える図示しないソレノイド等のアクチュエータを駆動することができるようになっていて、投入モードおよび撹拌モードでは、切換弁２０を油圧モータ３を正回転させるように圧油を供給する位置２０ａへ切換え、排出モードでは、切換弁２０を油圧モータ３を逆回転させるように圧油を供給する位置２０ｂへ切換えることができるようになっている。

つづいて、コントローラ７は、選択レバー１４が撹拌モードに位置するとオン信号を出力する近接スイッチ１５と、電源Ｂａｔと直流ブラシ付き電動機６とを接続する電源ライン１６の途中に設けたスイッチ１７に接続されている。選択レバー１４が撹拌モードに位置する場合、近接スイッチ１５のオン信号がコントローラ７に入力されて、コントローラ７は、近接スイッチ１５のオン信号によってミキサドラムＭを撹拌回転させる指示を認識する。なお、コントローラ７は、上記の判断が可能であって、スイッチ１７へ信号を出力してスイッチ１７をオンオフさせることができればよい。

そして、コントローラ７は、ミキサドラムＭを撹拌回転させる指示があると、この実施の形態では具体的には、近接スイッチ１５のオン信号の入力を受けると、スイッチ１７をオンして、電源Ｂａｔから直流ブラシ付き電動機６へ電力供給して、補助油圧ポンプ５を駆動し、補助油圧ポンプ５から供給される圧油で油圧モータ３を駆動してミキサドラムＭを撹拌回転させる。より詳細には、コントローラ７は、上記したスイッチ１７のオン動作に加えて、切換弁１３，２０を切換動作させる。コントローラ７は、切換弁１３，２０を切換駆動する図示しないソレノイド等のアクチュエータに接続されており、ミキサドラムＭを撹拌回転させる場合には、直流ブラシ付き電動機６のみでミキサドラムＭを回転駆動するべく、油圧モータ３を補助油圧ポンプ５の吐出した圧油を送る位置１３ａへ切換弁１３を切換えるとともに、切換弁２０を油圧ポンプ４を油圧モータ３から油圧回路上で縁を切る位置２０ｃ、つまり、油圧ポンプ４と油圧モータ３の接続を断つ位置２０ｃへ切換える。このように油圧ポンプ４を油圧モータ３から縁を切ることで、補助油圧ポンプ５の圧油が油圧ポンプ４側へ回り油圧ポンプ４を介してタンク１０へ圧力が逃げてしまうようなことがなく、効率よくミキサドラムＭを回転駆動することができる。

また、オペレータにより選択レバー１４の操作でミキサドラムＭを撹拌回転させる撹拌モードから他のモードに切り換えられると、コントローラ７は、スイッチ１７をオフして直流ブラシ付き電動機６を停止し、切換弁１３を補助油圧ポンプ５と油圧モータ３から油圧回路上で縁を切る位置１３ｂ、つまり、補助油圧ポンプ５と油圧モータ３の接続を断つ位置１３ｂへ切換える。そして、選択レバー１４が指示するモードに応じて、切換弁２０が油圧モータ３を正回転或いは逆回転させるように切換る。このように補助油圧ポンプ５を油圧モータ３から縁を切ることで、油圧ポンプ４の圧油が補助油圧ポンプ５側へ回り補助油圧ポンプ５を介してタンク１０へ圧力が逃げてしまうようなことがなく、効率よくミキサドラムＭを投入或いは排出回転させることができる。

なお、切換弁２０の切換えについてであるが、選択レバー１４を投入モード或いは排出モードへ切換えることによって、コントローラ７から切換弁２０のアクチュエータの制御権を選択レバー１４へ与えて、切換弁２０の切換えを選択レバー１４の制御下におくようにしてもよいし、選択レバー１４が上記各モードのいずれを指示しているかをコントローラ７で認識できるようにしている場合には、選択レバー１４からの指示をコントローラ７で受け取って切換弁２０のアクチュエータをコントローラ７で制御するようにしてもよい。また、切換弁１３、切換弁２０をソレノイドによって切換える代わりに、選択レバー１４と切換弁２０をリンク等を介して連結しておき、選択レバー１４の操作によって切換弁２０の切換を行えるようにしてもよく、これに加えて、スイッチ１７の切換も選択レバー１４にリンク等を介して連動するようにしてもよい。

上記したように、このミキサドラム駆動装置Ｓにあっては、ミキサドラムＭを撹拌回転させる場合には、直流ブラシ付き電動機６のみを用いてミキサドラムＭを撹拌回転させる。このようにすることで、電動機でミキサドラムＭを投入、撹拌および排出の全ての機能を満足させる場合に比較して、直流ブラシ付き電動機６ではインバータが不要で、しかも、直流ブラシ付き電動機６に要求される最大トルクも小さくて済むので、直流ブラシ付き電動機６と電源Ｂａｔを小型化することができる。

さらに、ミキサドラムＭを撹拌回転させるのは、直流ブラシ付き電動機６であり、これを一定回転数で駆動すれば、油圧モータ３へ供給される圧油の油量が一定となるので、ミキサドラムＭを一定の回転数で回転させることができる。ここで、ミキサドラムＭを撹拌回転するのにエンジンで油圧ポンプを駆動することで行う場合、ミキサ車の走行中にはエンジン回転数が走行状況に応じて変化するので、何ら手当をしないと油圧ポンプの回転数もエンジン回転数に応じて変化して、ミキサドラムＭを一定回転数で撹拌回転させることができない。そのため、従来のミキサドラム駆動装置にあっては、エンジン回転数が変化しても油圧ポンプの吐出流量が一定となるように、油圧ポンプに吐出流量を調節できる可変容量型のポンプ、具体的には、傾転角の調節により吐出流量を調節可能なピストンポンプを使用して、エンジン回転数の変化に応じて傾転角を調節して一定の流量を吐出するようにしている。対して、本発明のミキサドラム駆動装置Ｓは、上記したように、ミキサドラムＭを撹拌回転させる際には必ず直流ブラシ付き電動機６で行ってミキサドラムＭを一定の回転数で回転させることができるので、ミキサドラムＭを一定回転数で撹拌回転させるために油圧ポンプ４の吐出流量を制御する必要がないので、油圧ポンプ４を可変容量型のポンプを使用せずともよく、油圧ポンプ４の吐出流量を制御するための装置も不要となる。したがって、このミキサドラム駆動装置Ｓにあっては、油圧ポンプ４の小型軽量化が図れるとともに、流量制御のための装置も不要となる。

したがって、本発明のミキサドラム駆動装置Ｓによれば、直流ブラシ付き電動機６および電源Ｂａｔの軽量小型化、インバータの廃止、油圧ポンプ４の軽量小型化、油圧ポンプ４の流量制御のための装置の廃止が可能であるから、ミキサドラムＭの容量を圧迫することがなく、ミキサドラムＭの容量を充分に確保することができ、ミキサ車Ｖが軽量となるので軽量となった分だけ生コン積載量を増加させることができる。そのため、本発明のミキサドラム駆動装置Ｓによれば、生コンの運搬量の低下の問題を生じることがなく、運搬効率の減少を招かずにミキサドラムＭを電動機で駆動することができる。

このように、本発明のミキサドラム駆動装置Ｓでは、運搬効率の減少を招かないので、ミキサ車Ｖの消費燃料量も低減させることができる。また、補助油圧ポンプ５の駆動によるドラム回転は撹拌回転のみとなるので、補助油圧ポンプ５の回転数は、一方向一定でよく、直流ブラシ付き電動機６の回転数も一定回転でよい。

また、本発明のミキサドラム駆動装置Ｓによれば、直流ブラシ付き電動機６および電源Ｂａｔの軽量小型化、インバータの廃止、油圧ポンプ４の軽量小型化、油圧ポンプ４の流量制御のための装置の廃止が可能であるから、インバータが不要なので、製造コストも低減することもできる。

さらに、ミキサドラムＭの駆動系統がエンジンＥと直流ブラシ付き電動機６の二系統であるので、いずれか一方の系統において、何らかの支障があって、ミキサドラムＭを駆動できない事態が生じても、他の一系統でミキサドラムＭを回転駆動することも可能である。

また、ＰＴＯ９と油圧ポンプ４との間にクラッチを設けておき、ミキサドラムＭを撹拌回転中には、エンジンＥと油圧ポンプ４との接続を断つようにしてもよく、この場合には、エンジンＥのパワーを走行にのみ使用することができ、消費燃料の更なる低減も可能である。

なお、上記したところでは、ミキサドラムＭが撹拌回転中であることをコントローラ７が認識するには、選択レバー１４が撹拌モードを指示する位置にあるときに選択レバー１４の接近によりオン信号を出力する近接スイッチ１５からのオン信号で認識するようにしていたが、他のセンサを用いて撹拌モードが選択されたことを認識するようにしてもよく、選択レバー１４の代わり操作ボタンや選択スイッチを用いることも可能である。

また、ミキサドラムＭを支持する脚Ｔに取り付けられてミキサドラムＭの重量を検出する重量センサを設けておき、ミキサドラムＭを撹拌回転の指示があったことに加えて、重量センサで検出した重量が所定重量以上である場合に、直流ブラシ付き電動機６を駆動してミキサドラムＭを回転駆動するようにしてもよい。ミキサドラムＭに生コンや洗浄水等の積載物を積載した状態と積載していない状態では、生コンを積載したミキサドラムＭの方が重い。したがって、上記所定重量を空のミキサドラムＭを超える重量に設定すると、重量センサで実際に検出した重量と所定重量とを比較することで、ミキサドラムＭ内に生コンが積載されているか否かを判断することができる。このように、オペレータの操作ミスで空のミキサドラムＭを撹拌回転させてしまうようなことがあっても、エンジン停止時に直流ブラシ付き電動機６の駆動によって電力を無駄に消費してしまうことが防止される。また、ミキサドラムＭ内に生コンや洗浄水等の積載物が積載されているか否かの判断は、管路８中であって油圧モータ３を正回転させる際の圧油の流れの油圧モータ３より上流の圧力を検出することでも行うことができる。ミキサドラムＭに積載物を積載した状態と積載していない状態では、積載物を積載したミキサドラムＭを回転駆動する方が大きなトルクを要するため、ミキサドラムＭを回転駆動する際の油圧モータ３へ供給する圧油の圧力が積載物を積載した状態の方が積載していない状態のそれよりも著しく大きくなる。したがって、積載物をミキサドラムＭに積載した状態で油圧モータ３を駆動するときの圧油の圧力に上記所定圧を設定すると、圧力センサで実際に検出した圧力と所定圧とを比較することで、ミキサドラムＭ内に積載物が積載されているか否かを判断することができる。また、圧力センサの代わりに、上記所定圧でオンしてコントローラ７へオン信号を出力する圧力スイッチを設けておき、オン信号の入力がある場合にミキサドラムＭ内に積載物を積載中であると判断するようにしてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

３油圧モータ
４油圧ポンプ
５補助油圧ポンプ
６直流ブラシ付き電動機
７コントローラ
Ｂａｔ電源
Ｃ架台
Ｅエンジン
Ｍミキサドラム
Ｒローラ
Ｓミキサドラム駆動装置
Ｖミキサ車

Claims

ミキサ車の架台に回転自在に搭載されるミキサドラムと、
上記ミキサドラムを回転駆動する油圧モータと、
上記ミキサ車のエンジンの動力によって駆動されるとともに上記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとを備えたミキサドラム駆動装置において、
上記ミキサドラムを撹拌回転させるように上記油圧モータへ上記油圧ポンプに独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプと、
上記補助油圧ポンプを回転駆動する直流ブラシ付き電動機とを設け、
上記ミキサドラムを投入回転あるいは排出回転させる場合には上記油圧ポンプのみを駆動して上記ミキサドラムを回転駆動させ、
上記ミキサドラムを撹拌回転させる場合には直流ブラシ付き電動機で上記補助油圧ポンプのみを駆動して上記ミキサドラムを回転駆動させる
ことを特徴とするミキサドラム駆動装置。