JP5940904B2

JP5940904B2 - さく孔機

Info

Publication number: JP5940904B2
Application number: JP2012136876A
Authority: JP
Inventors: 五味　敏彦; 敏彦五味
Original assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Current assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: JP2014001546A

Description

本発明は、鉱山、採石、土木工事等の現場でさく孔作業に使用されるクローラドリル等のさく孔機に関する。

この種のさく孔機は、ガイドシェルに搭載されたドリフタからロッド先端に取付けたビットに打撃と回転を伝達し、ドリフタに送りを与えてさく孔をする。さく孔作業において、オペレータは、ドリフタの各作動機構の作動状況を視覚や聴覚で把握してさく孔対象の岩質を判断し、岩質に合わせてドリフタの各作動機構の作動条件を調整する（例えば特許文献１参照）。

ところで、通常、この種のさく孔機での打撃やフラッシング時における、エンジンの回転数制御は、エンジンを定格回転数まで自動的に上昇させることで、エンジンに直結されているコンプレッサおよび油圧ポンプの回転数を上昇させ、これにより、フラッシングに必要な圧縮空気や、打撃機構を作動させる圧油の吐出量を定格まで上昇させている。
ただし、さく孔状況に応じて、あるいはさく孔の要求スペック（さく孔径、さく孔長）によっては、さく孔能力を落としてさく孔機を運転する場合がある。その際は、エンジンを定格回転数までは上昇させずに、定格回転数よりも低いエンジン回転数で運転する。このような低い回転数での運転は、燃費にも良い効果があるので省エネ運転としての使用が可能である。

特開平１０−６１３６８号公報

しかしながら、エンジン回転数を定格回転数よりも下げてさく孔機を運転した場合、通常、岩盤を破砕する能力に基づいてエンジン回転数を調整する場合が多い。岩盤を破砕する能力にエンジン回転を合わせるとコンプレッサの吐出空気量も減少する。そのため、例えばさく孔内をフラッシングするための圧縮空気をエアブローする操作モードにおいて、破砕した岩粉をさく孔内から完全に排出できないことがあり、目標さく孔長に孔を仕上げることが困難となるという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、さく孔状況および操作モードに応じた適切なエンジン回転数を設定し得るさく孔機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るさく孔機は、打撃機構と、フラッシング機構とを備えるさく孔機であって、前記打撃機構の送り圧力および送り速度を検出するさく孔状況検出手段と、オペレータの操作が入力される操作入力手段と、前記さく孔状況検出手段からの検出情報および前記操作入力手段からの操作情報が入力され、エンジンの回転数を制御するとともにエンジンの回転数を規定する制御モードを複数記憶している制御部とを備え、前記制御部は、前記さく孔状況検出手段からの検出情報に基づいてさく孔状況を判断し、その判断に応じて前記複数の制御モードから対応する制御モードを設定するとともに、前記操作入力手段からの操作入力状態に基づいて、前記エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御することを特徴とする。

さらに、本発明の一態様に係るさく孔機において、前記制御部は、前記制御モードとして、前記エンジンを定格回転数で回転させる通常制御モードと、前記エンジンを前記定格回転数よりも低い回転数で回転させる第一省エネ制御モードと、前記エンジンを前記定格回転数または前記定格回転数よりも低い回転数のいずれかで回転させる第二省エネ制御モードとを有し、前記現在設定されている制御モードが前記通常制御モードおよび前記第一省エネ制御モードの場合は、前記操作入力手段からの操作入力情報にかかわらず、前記エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御し、前記現在設定されている制御モードが前記第二省エネ制御モードの場合は、前記操作入力手段からの操作入力状態が、打撃操作且つフラッシング操作、若しくは、打撃操作であるときは、前記エンジンを前記定格回転数よりも低い回転数で回転させ、前記操作入力手段からの操作入力状態が、フラッシング操作のみであるときは、前記エンジンを前記定格回転数で回転させることを特徴とする。

ここで、本発明の一態様に係るさく孔機において、前記制御部は、前記検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇していないと判断したときには、前記制御モードを通常制御モードに設定し、該通常制御モードでは、エンジン回転数をいずれの操作入力状態においても定格回転数に維持するよう制御することは好ましい。

また、本発明の一態様に係るさく孔機において、前記制御部は、前記検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇し且つ現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下していないとの判断をしたときには、前記制御モードを第一省エネ制御モードに設定し、該第一省エネ制御モードでは、選定されている操作入力状態に基づいて、いずれの操作入力状態においても、エンジン回転数を、定格回転数よりも低いエンジン回転数に制御することは好ましい。

また、本発明の一態様に係るさく孔機において、前記制御部は、前記検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇し且つ現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下したとの判断をしたときには、制御モードを第二省エネ制御モードに設定し、該第二省エネ制御モードでは、選定されている操作入力状態に基づいて、操作入力状態がフラッシング操作のみのときには、エンジン回転数を定格回転数に制御し、操作入力状態が打撃または打撃しつつフラッシングするとの操作入力のときには、エンジン回転数を定格回転数よりも低いエンジン回転数に制御することは好ましい。

本発明によれば、制御部が、さく孔状況検出手段からの検出情報に基づいてさく孔状況を判断し、その判断に応じて複数の制御モードから対応する制御モードを設定するとともに、操作入力手段からの操作入力状態に基づいて、エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御するので、さく孔状況および操作モードに応じた適切なエンジン回転数を設定することができる。

本発明の一態様に係るさく孔機の一実施形態であるクローラドリルの全体斜視図である。図１のクローラドリルのガイドシェルに前後移動可能に搭載されたドリフタ部分を説明する側面視の模式図である。図１のクローラドリルの制御部に係る構成を説明するブロック図である。制御部が実行するモード切替処理のフローチャートである。図４のモード切替処理中の第一省エネ制御モードのフローチャートである。図４のモード切替処理中の第二省エネ制御モードのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、この油圧クローラドリル１は、トラックフレーム２を備えた走行台車５上に旋回起伏可能にブーム８が設けられており、このブーム８の先端部にはドリフタ１０を搭載したガイドシェル１１がチルト及びスイング可能に支持されている。図２に示すように、ドリフタ１０は、打撃機構１３と回転機構９とフラッシング機構１４とを備えている。ドリフタ１０の前方にはシャンクロッド３が挿着され、シャンクロッド３に所定長のロッド４がスリーブ７を介して接続され、このロッド４の先端にはビット６が取付けられる。

ドリフタ１０は、ガイドシェル１１に設けられた送り機構１２で送りが与えられて前後に移動可能になっており、シャンクロッド３、ロッド４を介してビット６に打撃と回転とを伝達して岩石にさく孔可能になっている。なお、さく孔長がロッド４の長さより長い場合には、ロッド４の継ぎ足しと回収が必要となるので、図１に示すように、ガイドシェル１１にはロッド４の継ぎ足しと回収を行うロッド交換装置１７が装備されている。
図２に示したフラッシング機構１４は、ロッド６先端に圧縮空気を供給してさく孔内の繰粉を排出させる。ガイドシェル１１の先端部には、図１に示すように、さく孔口元を覆うダストポット３６が設けられ、ダストポット３６は不図示のダストコレクタに接続されており、排出された繰粉が捕集される。

また、図１に示すように、走行台車５には、上述の回転機構９、送り機構１２、打撃機構１３及びロッド交換装置１７を駆動するための油圧駆動部１５と、フラッシング機構１４に圧縮空気を供給するための空気駆動部１６とが装備されている。さらに、走行台車５には、ドリフタ１０打撃機構１３による送り圧力および送り速度を検出するさく孔状況検出手段として、送り速度検出器２１および送り圧力検出器２２が設けられている。
台車５上にはオペレータキャビン２４が設けられ、オペレータキャビン２４内の運転席付近には、手動さく孔操作用の操作レバー（不図示）等を備えた入力部３１が操作入力手段として設けられている。さく孔作業を行う場合には、オペレータは、操作入力手段たる入力部３１から所望するさく孔に必要な操作情報を入力する。

台車５上のオペレータキャビン２４には制御部２５が設けられている。制御部２５には、記憶、演算、制御の機能を有するコンピュータが用いられており、制御部２５の記憶装置には、さく孔制御に所要のさく孔データのほか、上記さく孔状況検出手段からの検出情報に基づいてさく孔状況を判断するブログラム、エンジンの回転数を規定する複数の制御モードのデータ、エンジンの回転数を、現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御するためのプログラムが予め記憶されている。

本実施形態では、制御部２５は、エンジンの回転数を規定する複数の制御モードとして、エンジンを定格回転数（本実施形態では２２００ｒｐｍ）で回転させる通常制御モードと、エンジンを定格回転数よりも低い回転数（本実施形態では２０００ｒｐｍ）で回転させる第一省エネ制御モードと、エンジンを定格回転数または定格回転数よりも低い回転数のいずれかで回転させる第二省エネ制御モードとが記憶されている。

制御部２５は、入力部３１からの操作入力に応じ、例えばさく孔開始が指令されると、制御部２５に記憶されているさく孔手順のプログラムデータに基づいて、ドリフタ１０を前進駆動させる。また、制御部２５は、入力部３１から操作情報が入力されると、その入力に応じた操作入力状態を設定する。操作入力状態としては、例えばフラッシング操作のみ入力された状態、打撃操作のみ入力された状態、または打撃しつつフラッシングする操作が入力された状態などが設定されるようになっている。

そして、制御部２５は、さく孔行程にてモード切替処理が実行され、送り速度検出器２１および送り圧力検出器２２からの検出データ（検出情報）に基づき、回転抵抗増加やビット孔詰まり等のさく孔状況を判断し、その判断に応じて、上記複数の制御モードから対応する制御モードを設定するとともに、操作入力手段からの操作入力状態に基づいて、エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御する。これにより、岩質に従った最適なさく孔作業が、適切なエンジン回転数のもとで行われるようになっている。

より詳しくは、さく孔行程中は、送り速度検出器２１および送り圧力検出器２２それぞれからの検出データ（検出情報）は随時（例えば０．５秒毎）に制御部２５に記憶される。そして、さく孔行程の実行により、図４に示すように、ステップＳ１に移行し、まず、エンジンを定格回転数（２２００ｒｐｍ）で回転させる通常制御モードでさく孔が開始されて続くステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、制御部２５に記憶された送り速度の情報を検出情報として読み込み、続くステップＳ３で、その検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇していないと判断したとき（Ｎｏ）には、ステップＳ５に移行し、そうでないと判断したとき（Ｙｅｓ）には、ステップＳ４に移行する。ステップＳ５では、通常制御モードを維持してステップＳ２に処理を戻す。ここで、通常制御モードでは、エンジン回転数をいずれの操作入力状態においても定格回転数に維持するよう制御する。

ステップＳ４では、制御部２５に記憶された送り圧力の情報を検出情報として読み込み、続くステップＳ６で、その検出情報に基づいて、現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下していないと判断したとき（Ｎｏ）には、ステップＳ８に移行し、そうでないと判断したとき（Ｙｅｓ）には、ステップＳ７に移行する。ステップＳ８では、制御モードを第一省エネ制御モードに設定してステップＳ９に移行する。一方、ステップＳ８では、制御モードを第二省エネ制御モードに設定してステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、制御部２５に記憶された送り速度の情報を検出情報として読み込み、続くステップＳ１０で、その検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも低下していないと判断したとき（Ｎｏ）には、ステップＳ２に処理を戻し、そうでないと判断したとき（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、制御モードを通常制御モードに設定して処理をステップＳ２に戻す。

次に、上記モード切替処理中のステップＳ８の第一省エネ制御モード、およびステップＳ７の第二省エネ制御モードについて説明する。
ステップＳ８の第一省エネ制御モードでは、図５に示すように、操作入力手段からの操作入力情報を監視し、移行したステップＳ８１で打撃操作が入力されていると判断したとき（Ｙｅｓ）にはステップＳ８２に移行し、そうでないと判断したとき（Ｎｏ）にはステップＳ８３に移行する。ステップＳ８２では、フラッシング操作が入力されているか否かにかかわらずステップＳ８４に移行してエンジンを定格回転数よりも低い回転数（２０００ｒｐｍ）で回転させて処理を戻す。ステップＳ８３では、フラッシング操作が入力されているか否かを監視して、フラッシング操作が入力されていれば（Ｙｅｓ）ステップＳ８４に移行し、そうでないときは（Ｎｏ）処理をステップＳ８１に戻す。

また、ステップＳ７の第二省エネ制御モードでは、図６に示すように、操作入力手段からの操作入力情報を監視し、移行したステップＳ７１で打撃操作が入力されていると判断したとき（Ｙｅｓ）にはステップＳ７２に移行し、そうでないと判断したとき（Ｎｏ）にはステップＳ７３に移行する。
ステップＳ７２では、フラッシング操作が入力されているか否かにかかわらずステップＳ７４に移行してエンジンを定格回転数よりも低い回転数（２０００ｒｐｍ）で回転させて処理を戻す。ステップＳ７３では、フラッシング操作が入力されているか否かを監視して、フラッシング操作が入力されていれば（Ｙｅｓ）ステップＳ７５に移行し、そうでないときは（Ｎｏ）処理をステップＳ７１に戻す。ステップＳ７５では、エンジンを定格回転数で回転させて処理を戻す。

次に、この油圧クローラドリル１の作用・効果について説明する。
この油圧クローラドリル１でさく孔をする際には、オペレータは、操作入力手段である入力部３１の操作により、所望するさく孔に必要な操作情報を入力する。さく孔開始が指令されると、ドリフタ１０が前進駆動される。これにより、制御部２５では、上述したモード切替処理（図４参照）が実行され、さく孔状況検出手段である送り速度検出器２１および送り圧力検出器２２からの検出情報に基づいてさく孔状況を判断し、その判断に応じて複数の制御モードから対応する制御モードを設定するとともに、入力部３１からの操作入力状態に基づいて、エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御する。

本実施形態の例では、複数の制御モードとして、上述の３つの制御モードが予め設定されており、現在設定されている制御モードが通常制御モード（ステップＳ１またはＳ１１）および第一省エネ制御モード（ステップＳ８）の場合は、入力部３１からの操作入力情報にかかわらず、エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御する。また、現在設定されている制御モードが第二省エネ制御モード（ステップＳ７）の場合は、入力部３１からの操作入力状態が、打撃操作且つフラッシング操作、若しくは、打撃操作であるときは、エンジンを定格回転数よりも低い回転数で回転させ（ステップＳ７４）、操作入力手段からの操作入力状態が、フラッシング操作のみであるときは、エンジンを定格回転数で回転させる（ステップＳ７５）。

より具体的には、制御部２５は、検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇していないと判断したとき（ステップＳ３でのＮｏ）には、制御モードを通常制御モードに設定し（ステップＳ５）、通常制御モードでは、エンジン回転数をいずれの操作入力状態においても定格回転数に維持する。
また、制御部２５は、検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇し（ステップＳ３でのＹｅｓ）且つ現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下していない（ステップＳ６でのＮｏ）との判断をしたときには、制御モードを第一省エネ制御モードに設定し（ステップＳ８）、第一省エネ制御モードでは（図５参照）、選定されている操作入力状態に基づいて、いずれの操作入力状態においても、エンジン回転数を、定格回転数よりも低いエンジン回転数に制御する（ステップＳ８４）。

さらに、制御部２５は、検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇し（ステップＳ３でのＹｅｓ）且つ現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下した（ステップＳ６でのＹｅｓ）との判断をしたときには、制御モードを第二省エネ制御モードに設定し（ステップＳ７）、該第二省エネ制御モードでは（図６参照）、選定されている操作入力状態に基づいて、操作入力状態がフラッシング操作のみのとき（ステップＳ７３でのＹｅｓ）には、エンジン回転数を定格回転数に制御し（ステップＳ７５）、操作入力状態が打撃または打撃しつつフラッシングするとの操作入力のときには、エンジン回転数を定格回転数よりも低いエンジン回転数に制御する（ステップＳ７４）。

したがって、この油圧クローラドリル１によれば、オペレータがオペレータキャビン２４の操作レバーやスイッチ等の入力部３１で適切なエンジン回転数の設定操作を都度行わなくても、さく孔の開始から終了まで、制御部２５で自動的に、さく孔状況および操作モードに応じた適切なエンジン回転数に制御することができる。そのため、さく孔状況および操作モードに応じた適切なエンジン回転数の自動設定により、最も適切な条件でさく孔をしつつ適切な省エネ運転が可能である。
なお、本発明に係るさく孔機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

１クローラドリル
２トラックフレーム
３シャンクロッド
４ロッド
５走行台車
６ビット
８ブーム
９回転機構
１０ドリフタ
１１ガイドシェル
１２送り機構
１３打撃機構
１４フラッシング機構
１５油圧駆動部
１６空気駆動部
１７ロッド交換装置
２１送り速度検出器（さく孔状況検出手段）
２２送り圧力検出器（さく孔状況検出手段）
２５制御部
３１入力部

Claims

打撃機構と、フラッシング機構とを備えるさく孔機であって、
前記打撃機構の送り圧力および送り速度を検出するさく孔状況検出手段と、オペレータの操作が入力される操作入力手段と、前記さく孔状況検出手段からの検出情報および前記操作入力手段からの操作情報が入力され、エンジンの回転数を制御するとともにエンジンの回転数を規定する制御モードを複数記憶している制御部とを備え、
前記制御部は、前記さく孔状況検出手段からの検出情報に基づいてさく孔状況を判断し、その判断に応じて前記複数の制御モードから対応する制御モードを設定するとともに、前記操作入力手段からの操作入力状態に基づいて、前記エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御するとともに、
前記制御モードとして、前記エンジンを定格回転数で回転させる通常制御モードと、前記エンジンを前記定格回転数よりも低い回転数で回転させる第一省エネ制御モードと、前記エンジンを前記定格回転数または前記定格回転数よりも低い回転数のいずれかで回転させる第二省エネ制御モードとを有し、
前記現在設定されている制御モードが前記通常制御モードおよび前記第一省エネ制御モードの場合は、前記操作入力手段からの操作入力情報にかかわらず、前記エンジンの回転数を現在設定されている制御モードで規定するエンジン回転数に制御し、
前記現在設定されている制御モードが前記第二省エネ制御モードの場合は、前記操作入力手段からの操作入力状態が、打撃操作且つフラッシング操作、若しくは、打撃操作であるときは、前記エンジンを前記定格回転数よりも低い回転数で回転させ、前記操作入力手段からの操作入力状態が、フラッシング操作のみであるときは、前記エンジンを前記定格回転数で回転させることを特徴とするさく孔機。
前記制御部は、前記検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇していないと判断したときには、前記制御モードを通常制御モードに設定し、該通常制御モードでは、エンジン回転数を、いずれの操作入力状態においても定格回転数に維持するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のさく孔機。
前記制御部は、前記検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇し且つ現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下していないとの判断をしたときには、前記制御モードを第一省エネ制御モードに設定し、
該第一省エネ制御モードでは、選定されている操作入力状態に基づいて、いずれの操作入力状態においても、エンジン回転数を、定格回転数よりも低いエンジン回転数に制御することを特徴とする請求項１または２に記載のさく孔機。
前記制御部は、前記検出情報に基づいて、現在取得した送り速度が直前に取得した送り速度よりも上昇し且つ現在取得した送り圧力が直前に取得した送り圧力よりも低下したとの判断をしたときには、制御モードを第二省エネ制御モードに設定し、
該第二省エネ制御モードでは、選定されている操作入力状態に基づいて、操作入力状態がフラッシング操作のみのときには、エンジン回転数を定格回転数に制御し、操作入力状態が打撃または打撃しつつフラッシングするとの操作入力のときには、エンジン回転数を定格回転数よりも低いエンジン回転数に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のさく孔機。