JPH09317388A - 土砂圧送ポンプの動作負荷の表示方法及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】土砂圧送ポンプの動作負荷の正確なモニターを
容易に行うことができる、土砂圧送ポンプの動作負荷の
表示方法及び表示装置を提供する。 【解決手段】油圧検出器４５，４６からの検出信号を数
値データとして処理部５０ａに取り込み記憶部５０ｃに
順番に記憶させる。操作スイッチ５２からの表示する工
程の指示が入力されると、記憶部５０ｃ内の直前の１周
期分の数値データを使用して１周期に要する時間Ｔを算
出する。その後予め記憶部５０ｃに記憶された１周期に
必要な全圧油流量・各工程に必要な工程別圧油流量とを
用いてＴ中に占める各工程の時間配分を算出する。そし
てこれらにより表示する工程におけるシリンダ・ピスト
ン動作時期を識別し、この動作時期の油圧検出器４５，
４６からの検出データを処理部５０ａで取り込み記憶部
５０ｃに記憶させ、表示する工程の動作負荷として表示
器４９に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、地下ケー
ブル等の埋設に使用される小口径管を埋設する小口径管
推進機に備えられた、油圧駆動の土砂圧送ポンプの動作
負荷表示方法及び表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の小口径管推進機に備えられた圧送
ポンプに係わる公知技術として、例えば、特開平４−３
６０９２０号公報記載のものがある。この公知技術にお
いては、油圧操作によって筒状の隔離部材である密封シ
リンダと土砂圧送ピストンを先端部に設けた圧送シリン
ダとを前進・後退させて土砂の吸い込み・圧送を繰り返
し行う。すなわち、まず密封工程において、油圧回路か
ら供給される圧油により、圧送ピストン（内部ピスト
ン）と密封シリンダ（外筒）とが一緒に前進方向に押進
され、土砂を取り込みつつ伸びる。そして、密封シリン
ダの先端部がシール部材に当接する伸限において、圧送
ポンプ内に設けられたスプールが壁面に当たることで油
路が機械的に切り換えられて圧送工程に移り、圧送ピス
トンのみが前進方向に押進されて伸び、これによって圧
送ピストンが密封シリンダ内を前進し、密封シリンダ内
の土砂が土砂圧送パイプに押し込まれて圧送される。

【０００３】圧送ピストンが密封シリンダの先端部に達
すると、作動油圧の昇圧により圧送工程が終了したと判
断され、油圧回路から供給される圧油の向きが逆向きに
切り換えられて吸込工程に移り、圧送ピストンと密封シ
リンダとが一緒になって後退方向に押進されて縮む。そ
して、密封シリンダが後端部がケーシング後壁に当接す
る引限になったら、再びスプールで油路が機械的に切り
換えられて圧送ピストンのみが後退方向に押進されて縮
み、密封シリンダ内の土砂タンク側が開放される。

【０００４】上記のような工程の繰り返しにおいて、動
作監視のために作動油の油圧が常時油圧検出器によって
測定されている。そして、上記公報には特に明示されて
いないが、一般的には、油圧検出器からの測定信号をそ
のままアナログメータで表示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の小口径管推進機
においては、推進機前方に配置された掘進機で掘削され
た土砂に作泥剤を注入して泥土化し、土砂圧送ポンプへ
と送り込むようになっている。このとき土砂圧送ポンプ
の圧送負荷をモニターしながら作泥剤の注入量を調整
し、泥土化が不十分で圧送困難とならないようにするの
が通常である。また、この圧送負荷は、圧送される土砂
を排出する排土管の長さによっても変化する。すなわ
ち、小口径推進機による掘削が進行するにつれ、排土管
長さが長くなって排土抵抗が増大し圧送負荷が増加す
る。したがって動作負荷の正確なモニターが必要とな
る。

【０００６】また、上記したように密封工程から圧送工
程への切り換えは内部のスプールで行うので外部から直
接検知できない。よって、スプールのスティック等によ
る故障発生は、作動負荷の異常として検知するしかない
ので、この意味でも動作負荷の正確なモニターが必要と
なる。

【０００７】しかしながら、上記公知技術によるアナロ
グメータ表示においては、以下の理由により、動作負荷
の正確なモニターが困難である。すなわち、上記したよ
うに吸い込み工程から密封工程、圧送工程から吸い込み
工程への切り換えは油圧の昇圧により判断して行うの
で、吸い込み動作（又は圧送動作）が限度まで動いて停
止する動作限になった後、動作終了を判断する所定油圧
まで昇圧する。この昇圧する時の油圧検出値は圧送ポン
プの動作負荷ではないが、アナログメータ表示では、こ
の動作負荷でないものも含め全ての油圧検出値を表示す
るので、動作負荷のみをモニターしにくい（すなわち、
余分なものが入っている）。また、このとき、圧送ポン
プの周期は約５秒であり、しかも切り換え時の保持時間
を除くと約４秒となって非常に短いので、リアルタイム
であるアナログメータ表示では、数周期モニターしない
と動作負荷を正確にモニターできない。

【０００８】本発明の目的は、土砂圧送ポンプの動作負
荷の正確なモニターを容易に行うことができる、土砂圧
送ポンプの動作負荷の表示方法及び表示装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、可動シリンダと、この可動シリン
ダ内に摺動可能に配置された土砂圧送用ピストンと、前
記可動シリンダに接続され該可動シリンダを押進するシ
リンダ押進用ピストンと、前記土砂圧送用ピストンのロ
ッド側に接続され該圧送用ピストンを押進するロッド押
進用ピストンと、前記シリンダ押進用ピストン及び前記
ロッド押進用ピストンを摺動可能に内設する固定シリン
ダとを有し、前記固定シリンダ内で前記シリンダ押進用
ピストンと前記ロッド押進用ピストンとが油圧駆動され
ることにより、前記可動シリンダ及び土砂圧送用ピスト
ンが前進して該可動シリンダ内に土砂を密封する密封工
程、前記土砂圧送用ピストンが前進して該ピストンのボ
トム側にある土砂を圧送する圧送工程、前記可動シリン
ダ及び土砂圧送用ピストンが後退した後に前記土砂圧送
用ピストンがさらに後退して前記可動シリンダ内に土砂
を吸い込む吸い込み工程の３工程を１周期として反復す
る土砂圧送ポンプの、前記油圧駆動に用いられる油圧を
検出し、その検出結果を表示する土砂圧送ポンプの動作
負荷の表示方法において、前記検出される油圧挙動に応
じて前記１周期に要する時間を予め算出し、該１周期に
必要な圧油流量と、前記３工程のそれぞれに必要な圧油
流量とに基づき、前記１周期に要する時間中に占める前
記３工程のそれぞれの時間配分を予め算出した後、該時
間配分に応じて、前記３工程のうち少なくとも１つの工
程における前記土砂圧送用ピストン・可動シリンダの動
作時期を識別し、この動作時期における前記油圧を検出
して表示することを特徴とする土砂圧送ポンプの動作負
荷の表示方法が提供される。すなわち、動作負荷の表示
を行おうとする前に、油圧駆動に用いられる油圧挙動に
より、密封工程→圧送工程→吸い込み工程の１周期に要
する時間が予め算出される。そしてさらに、土砂圧送ポ
ンプの寸法形状によってきまる、この１周期に必要な圧
油流量と上記３工程のそれぞれに必要な圧油流量とに基
づいて、１周期に要する時間中に占める３工程のそれぞ
れの時間配分、すなわち、密封工程が１周期の何分の
一、圧送工程が１周期の何分の一、吸い込み工程が１周
期の何分の一であるか等が予め算出される。この時間配
分は、圧送ポンプの動作速度に関係なくほぼ一定とな
る。その後、動作負荷の表示を行う際には、例えば３工
程のうちいずれか１つの工程を選択すると、その工程の
うちの土砂圧送用ピストン・可動シリンダの動作時期が
いつであるかが、既に算出した時間配分に応じて識別さ
れる。例えば、予め固定値として設定された１周期に要
する時間と時間配分とにより識別が行われたり、１つ前
の周期で算出された１周期に要する時間と時間配分とに
応じて識別が行われる。したがって、この識別された動
作時期における油圧を動作負荷として検出することによ
り、動作負荷でない検出油圧（例えば工程切り換え昇圧
時の油圧）も表示してしまう従来方法と異なり、その工
程の動作負荷のみを表示することができ、また表示時間
も長くすることができる。したがって、土砂圧送ポンプ
の動作負荷の正確なモニターを容易に行うことができ
る。

【００１０】好ましくは、前記土砂圧送ポンプの動作負
荷の表示方法において、前記３工程のうちいずれか１工
程を選択して表示することを特徴とする土砂圧送ポンプ
の動作負荷の表示方法が提供される。

【００１１】また好ましくは、前記土砂圧送ポンプの動
作負荷の表示方法において、前記土砂圧送用ピストン・
可動シリンダの動作時期の識別を、１つ前の周期で算出
された前記１周期に要する時間と前記時間配分とに応じ
て行うことを特徴とする土砂圧送ポンプの動作負荷の表
示方法が提供される。

【００１２】また好ましくは、前記土砂圧送ポンプの動
作負荷の表示方法において、前記土砂圧送用ピストン・
可動シリンダの動作時期の識別を、予め固定値として設
定された前記１周期に要する時間と前記時間配分とに応
じて行うことを特徴とする土砂圧送ポンプの動作負荷の
表示方法が提供される。

【００１３】また、好ましくは、前記土砂圧送ポンプの
動作負荷の表示方法において、前記検出された油圧の表
示を開始するまでの間、１つ前の周期における検出油圧
の表示を継続することを特徴とする土砂圧送ポンプの動
作負荷の表示方法が提供される。これにより、前回と今
回の動作負荷を比較することができるので、周期毎の変
化が分かり、スプールスティック等に起因する圧送ポン
プの故障判定が容易となる。

【００１４】また上記目的を達成するために、本発明に
よれば、可動シリンダと、この可動シリンダ内に摺動可
能に配置された土砂圧送用ピストンと、前記可動シリン
ダに接続され該可動シリンダを押進するシリンダ押進用
ピストンと、前記土砂圧送用ピストンのロッド側に接続
され該圧送用ピストンを押進するロッド押進用ピストン
と、前記シリンダ押進用ピストン及び前記ロッド押進用
ピストンを摺動可能に内設する固定シリンダとを有し、
前記固定シリンダ内で前記シリンダ押進用ピストンと前
記ロッド押進用ピストンとが油圧駆動されることによ
り、前記可動シリンダ及び土砂圧送用ピストンが前進し
て該可動シリンダ内に土砂を密封する密封工程、前記土
砂圧送用ピストンが前進して該ピストンのボトム側にあ
る土砂を圧送する圧送工程、前記可動シリンダ及び土砂
圧送用ピストンが後退した後に前記土砂圧送用ピストン
がさらに後退して前記可動シリンダ内に土砂を吸い込む
吸い込み工程の３工程を１周期として反復する土砂圧送
ポンプの、前記油圧駆動に用いられる油圧を検出する検
出手段と、この検出手段における検出結果を表示する表
示手段とを有する土砂圧送ポンプの動作負荷の表示装置
において、前記１周期に必要な全圧油流量と、前記３工
程のそれぞれに必要な工程別圧油流量とが記憶された記
憶手段と、前記検出手段からの検出信号が入力されて前
記１周期に要する時間を算出するとともに、前記記憶手
段に記憶された前記全圧油流量及び前記工程別圧油流量
に基づき、前記１周期に要する時間中に占める前記３工
程のそれぞれの時間配分を算出する演算手段と、前記３
工程のうち、動作負荷の表示を行う少なくとも１つの工
程が操作入力される入力手段と、この入力手段で操作入
力された前記少なくとも１つの工程と、前記演算手段で
算出された前記時間配分とに応じて、該少なくとも１つ
の工程における前記土砂圧送用ピストン・可動シリンダ
の動作時期を識別する識別手段とを有し、かつ、前記表
示手段は、該識別手段の識別結果に応じ、前記土砂圧送
用ピストン・可動シリンダの動作時期における前記検出
手段の検出結果を表示することを特徴とする土砂圧送ポ
ンプの動作負荷の表示装置が提供される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態は、小口径管推進機
の圧送ポンプに適用した場合の実施形態である。この実
施形態による動作負荷の表示装置が適用される圧送ポン
プが搭載された小口径管推進機の、掘進状態を表す縦断
面図を図２に、図２中III方向からみた矢視図を図３
に、図２中IV−IV横断面図を図４に示す。図２〜図４に
おいて、掘進機４は、掘進機本体を構成する掘進機前部
４−１及び掘進機後部４−２と、掘進機後部４−１と掘
進機後部４−２との中間に設けられるリブ状突起部４−
３を備えている。

【００１６】掘進機前部４−１には、掘削外径が掘進機
４本体よりも大きい回転カッター２が装着されている。
また、掘進機後部４−２には、回転カッター２の外径よ
り小さいヒューム管（埋設管）５が接続されている。こ
のヒューム管５及び掘進機４は、図示しない発進立坑内
に設置した推進装置（図示せず）により推進される。

【００１７】また、掘進機４は、方向修正ジャッキ１０
で掘進機前部４−１の掘削姿勢を調整することで掘進方
向を変えられるようになっており、これにより、近年要
請されているヒューム管５の曲線状敷設にも対応できる
ようになっている。そしてこのとき、リブ状突起部４−
３が、方向修正ジャッキ１０で方向を修正する時の反力
を地山１に伝達するようになっている。

【００１８】回転カッター２は、粘性付与液供給通路１
３から導かれた粘性付与液を注入するための注入口２−
１と、回転カッター２の表面に設けられた最外周掘削刃
２−２と、この最外周掘削刃２−２の後方に設けられ掘
進機４本体とほぼ同径の外筒部２−３と、この外筒部２
−３の表面に周方向・軸方向に順次ずらして複数個設け
られ、先端部回転半径が回転カッター２の掘削半径とほ
ぼ等しい撹拌用の突起物２−４とを備えている。

【００１９】上記構成において、回転カッター２を油圧
モータ６で駆動して回転させ掘削刃で地山１を掘削し、
この掘削土砂を切羽近傍から直接掘進機４本体内に取り
込まず、掘削土砂中に注入口２−１から粘性付与液を注
入して回転カッター２の回転により撹拌混合し、塑性流
動性を有する泥土１２に変換する。そしてこの泥土１２
を、掘削された地山１と掘進機４本体との間に形成され
る隙間である泥土通路９を介して後方の土砂取り込み口
８まで移送し、この土砂取り込み口８から土砂溜めタン
ク３９内に取り込んだ泥土１２を油圧駆動の圧送ポンプ
７で圧送管１１を介し後方の発進立坑内に圧送する。そ
して、このようして泥土の掘削圧送後にできた穴に、小
口径のヒューム管５を敷設していく。

【００２０】圧送ポンプ７の詳細構造を図５に示す。な
お図示の都合上、この図５と後述する図７においては、
図２と左右方向を反転して図示している。図５におい
て、圧送ポンプ７は、概略的にいうと、筒状の土砂隔離
用部材である可動シリンダ、例えば密封用シリンダ７ａ
と、この密封用シリンダ７ａ内に摺動可能に配置された
圧送用ピストン７ｂと、密封用シリンダ７ａに接続され
密封用シリンダ７ａを押進するシリンダ押進用ピストン
１９と、圧送用ピストン７ｂのロッド側（図５中右側）
に接続され圧送用ピストン７ｂのロッド部７ｂＡを押進
するロッド部押進用ピストン３１と、シリンダ押進用ピ
ストン１９及びロッド部押進用ピストン３１を摺動可能
に内設する固定シリンダ、例えばケーシング３０とを有
する。そして、圧送ポンプ７は、ケーシング３０内でシ
リンダ押進用ピストン１９とロッド部押進用ピストン３
１とが油圧駆動されることにより、密封用シリンダ７ａ
及び圧送用ピストン７ｂが前進して密封用シリンダ７ａ
内に土砂を密封する密封工程、圧送用ピストン７ｂが前
進して圧送用ピストン７ｂのボトム側（図５中左側）に
ある土砂を圧送する圧送工程、密封用シリンダ７ａ及び
圧送用ピストン７ｂが後退した後に圧送用ピストン７ｂ
がさらに後退して密封用シリンダ７ａ内に土砂を吸い込
む吸い込み工程の３工程を１周期として反復するように
なっている。

【００２１】すなわち詳細には、圧送ポンプ７は、ケー
シング３０に設けられた第１のポート１４及び第２のポ
ート１５と、このシリンダ押進用ピストン１９後端面と
ケーシング３０後壁内面との間に形成された油室２０
と、密封用シリンダ７ａの外周とケーシング３０の内周
との間に形成された油室２１と、シリンダ押進用ピスト
ン１９内に形成された油路２２，２３と、これら油路２
２，２３間を開閉するスプール２４と、シリンダ押進用
ピストン１９内に形成された別の油路２６と、シリンダ
押進用ピストン１９内中心に軸方向に取り付けられ、圧
送用ピストン７ｂのロッド部７ｂＡに形成された内室２
９と油路２６とを連通するパイプ２７と、このロッド部
押進用ピストン３１の後端面とシリンダ押進用ピストン
１９の前端面との間に形成された油室３２と、ロッド部
７ｂＡの外周と密封用シリンダ７ａの内周との間に形成
された油室３３と、ロッド部７ｂＡの後端寄りに設けら
れ、内室２９と油室３３とを連通する油路３４と、ケー
シング３０の前端部内側に設けられ、シリンダ押進用ピ
ストン１９の前進方向への移動を規制するストッパ２８
と、密封用シリンダ７ａの軸方向ほぼ中間部に設けら
れ、ロッド部押進用ピストン３１の前進方向への移動を
規制するストッパ３５とを有している。

【００２２】このような圧送ポンプ７を駆動する油圧駆
動回路の回路図を図１に示す。なお図１には、構成及び
説明の便宜のために圧送ポンプ７の概念的構成図と、本
実施形態の要部である負荷表示装置１００とを併せて示
す。図１に示す油圧駆動回路においては、油タンク３６
と、図示しない電動機で駆動される油圧ポンプ３８と、
この油圧ポンプ３８の吐出側と圧送ポンプ７の第１のポ
ート１４とを接続する油路４４と、油タンク３６と第２
のポート１５とを接続する油路４３と、これら油路４
３，４４に設けられ油圧ポンプ３８から第１のポート１
４及び第２のポート１５に供給される圧油の流量を制御
する方向切換弁４２とを有している。方向切換弁４２は
電磁切換弁であり、スプール両端に設けられたソレノイ
ド４２ａ，４２ｂにコントローラ５０から入力される駆
動信号に応じて、切り換わるようになっている。すなわ
ち、コントローラ５０は、機能ブロック図を図６に示さ
れるように、油圧検出器４５，４６（後述）からの検出
信号が処理部５０ａを介して演算部５０ｂに入力され、
演算部５０ｂでこの検出信号に基づき方向切換弁４２を
切り換えるための駆動信号を演算し、この演算結果に基
づき処理部５０ａから方向切換弁４２のソレノイド４２
ａ，ｂに駆動信号を出力する。なおコントローラ５０
は、負荷表示装置１００における制御にも係わるが、こ
れについては後述する。また、上記構成のうち、油タン
ク３６、油圧ポンプ３８、方向切換弁４２、コントロー
ラ５０は、掘進機４の反掘進側に設けられた発進立坑
（図示せず）内に設けられており、油路４３，４４は、
この発進立坑と掘進機４内の圧送ポンプ４との長い距離
（例えば１００ｍ）を接続している。

【００２３】このような構成の油圧回路による圧送ポン
プ７の動作を、図１、図５及び図７（ａ）〜（ｇ）を用
いて説明する。まず、密封工程開始時には、圧送ポンプ
７は図７（ａ）に示す状態にある。この状態から、コン
トローラ５０からソレノイド４２ａに駆動信号が出力さ
れ（通電され）、方向切換弁４２が図１中下側位置に切
り換えられる。この結果、油圧ポンプ３８からの圧油が
油路４３を介し、圧送ポンプ７内の第１のポート１４→
油室２０と供給され、この油圧によってシリンダ押進用
ピストン１９が前進方向に押進され、圧送用ピストン７
ｂとともに密封用シリンダ７ａが前進していく（図７
（ｂ））。この前進時に、密封用シリンダ７ａは、土砂
溜めタンク３９（図２参照）内の泥土を取り込んでい
き、先端部が圧送管１１に密着した時点でシリンダ押進
用ピストン１９がストッパ２８に当接する。これによ
り、土砂溜めタンク３９と圧送管１１とが密封用シリン
ダ７ａによって隔離され、密封工程が終了する。なお、
以上の間、油室２１内の油は、第２のポート１５、油路
４４、及び方向切換弁４２を介してタンク３６へと排出
される。

【００２４】ところで、上記の密封用シリンダ７ａが前
進してシリンダ押進用ピストン１９がストッパ２８に当
接するときに、スプール２４もストッパ２８に当接して
後方に押し込まれ、油路２２，２３が連通している。こ
れにより、油室２０→油路２２→油路２３→油室３２と
圧油が供給されて圧送工程が開始され、ロッド部押進用
ピストン３１が押進されて、圧送用ピストン７ｂが密封
用シリンダ７ａの内面に沿って前進する。これによっ
て、圧送用ピストン７ｂにより密封用シリンダ７ａ内の
泥土が圧送管１１に押し込まれ、圧送される（図７
（ｃ））。

【００２５】上記のような圧送工程終了時には、圧送ポ
ンプ７は図７（ｄ）に示すように、ロッド部押進用ピス
トン３１がストッパ３５に当接し、圧送用ピストン７ｂ
の前進が停止する。これにともない、油室２０、第１の
ポート１４、及び油路４３（図１参照）内の油圧が上昇
する。ここでこの油圧は、前述したように油圧検出器４
６で検出された後にコントローラ５０に入力されている
が、この値が所定の設定値以上になると（後述の図８の
点Ｆになると）、方向切換弁４２は、一旦中立位置に戻
った後に、コントローラ５０が所定の遅れ時間をもって
方向切換弁４２の反対側のソレノイド４２ｂに駆動信号
を出力し、図１中上側位置に切り換えられる。この結
果、油圧ポンプ３８からの圧油が油路４４を介し、圧送
ポンプ７内の第２のポート１５→油室２１と供給されて
吸い込み工程が開始される。すなわち、この供給された
圧油の油圧によってスプール２４が後方に移動し、油路
２２，２３間がスプール２４によって閉じられる。そし
て、油室２１に供給された圧油によりシリンダ押進用ピ
ストン１９が後退方向に押進され、密封用シリンダ７ａ
が圧送用ピストン７ｂとともに後退する（図７
（ｅ））。なおこのとき、油室２０内の油は、第１のポ
ート１４、油路４３、及び方向切換弁４２を介してタン
ク３６へと排出される。

【００２６】そして、後退方向に押進されたシリンダ押
進用ピストン１９がケーシング３０の後壁に当接する
と、密封シリンダ７ａの後退が停止し、またスプール２
４もケーシング３０の後壁に当接して前方へ押し込ま
れ、油路２２，２３が再び連通する（図７（ｆ））。こ
れにより、油室２１→油路２６→パイプ２７の内部通路
→ロッド部７ｂＡの内室２９→油路３４を介して油室３
３に圧油が供給され、その油圧によりロッド押進用ピス
トン３１が後退方向に押進され、ロッド部７ｂＡととも
に圧送用ピストン７ｂが後退する。そして、図７（ｇ）
に示すように、ロッド部押進用ピストン３１がシリンダ
押進用ピストン１９に当接し、圧送用ピストン７ｂの後
退も停止して、吸い込み工程が終了する（図７
（ｇ））。なお、これら図７（ｅ）〜（ｇ）の工程の
間、密封用シリンダ７ａが後退して土砂溜めタンク３９
内の土砂取り込み口８が開放されるので、再び泥土通路
９から泥土１２が土砂溜めタンク３９内へと取り込まれ
ている。

【００２７】そしてこのとき、上記のように圧送用ピス
トン７ｂの後退が停止していることから、これにともな
って、油室２１、第２のポート１５、油路４４（図２参
照）内の油圧が上昇する。この油圧は、前述したように
油圧検出器４６で検出された後にコントローラ５０に入
力されているが、この値が所定の設定値以上になると、
出力を停止し、方向切換弁４２は、一旦中立位置に戻っ
た後に、図１中下側位置に切り換えられ、コントローラ
５０が所定の遅れ時間をもって方向切換弁４２の反対側
のソレノイド４２ａに駆動信号を出力し、既述した密封
工程が再び開始される。

【００２８】上記密封工程→圧送工程→吸い込み工程の
１周期における油圧検出器４５，４６における検出値の
挙動を図８に示す。この図８に示されるように、まず、
密封工程開始時においては、前述したように、方向切換
弁４２のソレノイド４２ａに駆動信号が出力されて図１
中下側位置に切り換えられ、油圧ポンプ３８の圧油が油
路４３に供給される。そしてこのとき、図８に示される
ように、圧力検出器４６で検出される油路４３での圧油
の圧力変動の挙動は、密封工程開始時の密封用シリンダ
７ａ及び圧送用ピストン７ｂの前進の始まりとともに鋭
く立ち上がり（図中Ａ→Ｂ）、密封用シリンダ７ａ及び
圧送用ピストン７ｂが前進している間はほぼ平坦となり
（図中Ｂ→Ｃ）、スプール２４がストッパ２８に当接し
て圧送工程が開始されるときにやや落ちて（図中Ｃ→
Ｄ）、圧送用ピストン７ｂが前進している間に再びほぼ
平坦となり（図中Ｄ→Ｅ）、圧送工程終了間際に圧送用
ピストン７ｂが停止して再び鋭く立ち上がり（Ｅ→
Ｆ）、点Ｆに達する。なおこのとき、このような油路４
３内の油圧変動は、油圧検出器４６からの検出信号によ
ってコントローラ５０内に入力されているが、点Ｆが検
出されると、コントローラ５０は圧送が終了したと判断
し、方向切換弁４２が中立位置に戻り、油路４３内の油
圧は急激に減少し、点Ｇに至る。

【００２９】点Ｇに至った後は、さらに方向切換弁４２
のソレノイド４２ｂに駆動信号が出力され、方向切換弁
４２が図１中上側位置に切り換えられ、油圧ポンプ３８
の圧油が油路４４に供給される。このとき、圧力検出器
４５で検出される油路４４での圧油の圧力変動の挙動
は、吸い込み工程開始時における密封用シリンダ７ａ及
び圧送用ピストン７ｂの後退の始まりとともに鋭く立ち
上がり（図中Ｇ→Ｈ）、密封用シリンダ７ａ及び圧送用
ピストン７ｂが後退している間と圧送用ピストン７ｂの
みが後退している間はほぼ平坦となり（図中Ｈ→Ｉ）、
吸い込み工程終了間際に圧送用ピストン７ｂが停止して
再び鋭く立ち上がり（Ｉ→Ｊ）、点Ｊに達する。そして
このとき、前述したように、このような油路４４内の油
圧変動が、油圧検出器４５からの検出信号によってコン
トローラ５０内に入力されているが、点Ｋが検出される
と、コントローラ５０は吸い込みが終了したと判断し、
ソレノイド４２ｂへの出力を停止し、方向切換弁４２が
中立位置に戻るので、油路４３内の油圧は急激に減少
し、点Ａに至る。なお、各工程に要する時間は、例え
ば、吸込動作時間ｅが約１秒、密封動作時間ａが約１．
５秒、圧送動作時間ｂが約１秒、油圧の昇圧時間ｃ＋ｆ
の合計が約０．５秒、切り換え時間ｄ＋ｇの合計が約１
秒で、１周期合計が約５秒となる。ここで密封動作時間
ａ、圧送動作時間ｂ、及び吸い込み動作時間ｅについて
は圧送ポンプ７の動作速度によって変動するが、油圧の
昇圧時間ｃ＋ｆ及び切り換え時間ｄ＋ｇについては、ほ
ぼ固定値であって変動しない。

【００３０】以上のような密封工程→圧送工程→吸い込
み工程を１周期として、同じ順番で同様の工程が繰り返
され、掘進機４から土砂溜めタンク３９内に取り込まれ
た泥土１２を、自動的に、圧送管１１を介して反掘進側
にある発進立坑（図示せず）へと送り出すことができ
る。

【００３１】ここで図１及び図６に戻り、負荷表示装置
１００は、油圧駆動回路の油路４３，４４の油圧をそれ
ぞれ検出する検出手段、例えば油圧検出器４６，４５
と、コントローラ５０と、油圧検出器４５，４６におけ
る検出結果を表示する表示手段、例えば表示器４９と、
表示器４９に密封工程・圧送工程・吸い込み工程のうち
どの工程（何個の工程）の表示を行わせるかを手動で選
択入力するための入力手段、例えば操作スイッチ５２と
から構成される。ここで、この負荷表示装置１００にお
ける機能に係わるコントローラ５０内の機能は以下の通
りである。すなわち、既に説明した処理部５０ａ及び演
算部５０ｂのほかに、密封工程→圧送工程→吸い込み工
程の１周期に必要な全圧油流量と３工程のそれぞれに必
要な工程別圧油流量（これらはともに圧送ポンプ７の構
造によって一意的に定まる）とが予め記憶された記憶手
段として記憶部５０ｃが設けられている。なおこの記憶
部５０ｃは、そのほかにも、油圧検出器４６，４５から
取り込まれた検出信号を所定期間記憶しておく機能を果
たす。また演算部５０ｂは、前述した方向切換弁４２の
切り換えに関する機能のほかに、処理部５０ａを介して
油圧検出器４５，４６からの検出信号が入力され密封工
程→圧送工程→吸い込み工程の１周期に要する時間を算
出するとともに、記憶部５０ａに記憶された全圧油流量
及び工程別圧油流量に基づき、１周期に要する時間中に
占める３工程のそれぞれの時間配分を算出する演算手段
としての機能を果たす。さらに処理部５０ａも、前述し
た方向切換弁４２の切り換えに関する機能のほかに、こ
の操作スイッチ５２で操作入力された表示しようとする
工程と、演算部５０ｂで算出された時間配分とに応じ
て、表示しようとする工程における密封用シリンダ７ａ
及び圧送用ピストン７ｂの動作時期（以下適宜シリンダ
・ピストン動作時期という）を識別してその動作時期の
油圧検出器４５，４６の検出指示のみを取り込む識別手
段としての機能を果たす。

【００３２】つぎに、本実施形態の負荷表示装置１００
の動作及び作用効果を、コントローラ５０の処理部５０
ａ・演算部５０ｂ・記憶部５０ｃにおける制御内容を表
すフローチャートである図９を参照しつつ説明する。す
なわち、まず手順Ｓ１において、油圧検出器４５，４６
から時間を追って次々と検出されてくる検出信号を、例
えば図示しないＡ／Ｄ変換器を介してサンプリングし数
値データとして処理部５０ａに取り込み、記憶部５０ｃ
に順番に記憶させる。このときの取り込み間隔は、例え
ば１００ｍｓｅｃ以下となっている。

【００３３】つぎに、手順Ｓ２に移り、操作スイッチ５
２から表示する工程の指示が入力されたかどうかを判定
する。操作スイッチ５２からの表示工程の指示が入力さ
れない場合には、この判定が満たされず、手順Ｓ１１に
移る。そして手順Ｓ１１で、記憶部５０ｃにおいて所定
数を超える分のデータを古いものから順に消去し、手順
Ｓ１に戻って再び検出データの取り込み・記憶を行う。
すなわち、操作スイッチ５２から表示工程の指示が入力
されない限り、手順Ｓ１→Ｓ２→Ｓ１１のルーチンが繰
り返し行われ、古いデータの更新が行われ続けることに
なる。

【００３４】ここで操作スイッチ５２からの表示工程の
指示（例えば「密封工程と吸い込み工程を表示」等）が
入力されると、手順Ｓ２の判定が満たされて手順Ｓ３へ
移り、処理部５０ａのデータ取り込み及び記憶部５０ｃ
のデータ記憶を停止させ、手順Ｓ４へ移る。

【００３５】そして手順Ｓ４においては、記憶部５０ｃ
に記憶されている数値データのうち、直前の１周期（密
封工程→圧送工程→吸い込み工程）分の数値データを使
用して１周期に要する時間Ｔ（図８参照）を算出する。

【００３６】その後、手順Ｓ５において、あらかじめ記
憶部５０ｃに記憶されていた、密封工程→圧送工程→吸
い込み工程の１周期に必要な全圧油流量、及び３工程の
それぞれに必要な工程別圧油流量とを用い、演算部５０
ｂで、１周期に要する時間Ｔ中に占める３工程のそれぞ
れの時間配分を算出する。例えば、密封動作時間ａ＝
（３／１０）Ｔ、圧送動作時間ｂ＝（１／５）Ｔ、吸込
動作時間ｅ＝（１／５）Ｔとなる。

【００３７】そして、手順Ｓ６において、処理部５０ａ
及び演算部５０ｂで、表示工程におけるシリンダ・ピス
トン動作時期を識別する。例えば密封工程であれば図８
中Ｂ→Ｃ付近が相当するので、密封動作開始時期（図８
中点Ａ）を時間ゼロとして、シリンダ・ピストン動作時
期を例えば（１／２）ａ＝（１／５）Ｔとする。また例
えば吸い込み工程であれば図８中Ｈ→Ｉ付近が相当する
ので、シリンダ・ピストン動作時期を例えば、ａ（＝
(３／１０)Ｔ）＋ｂ（＝(１／５)Ｔ）＋ｃ（例えば０．
２５秒）＋ｄ（例えば０．５秒）＋（１／２）ｅ＝（３
／５）Ｔ＋０．７５秒となる。

【００３８】その後、手順Ｓ７において、手順Ｓ６で算
出したシリンダ・ピストン動作時期における、油圧検出
器４５，４６からの検出データを処理部５０ａで取り込
み記憶部５０ｃに記憶させる。

【００３９】そして、手順Ｓ８に移り、手順Ｓ７で取り
込み記憶された検出データを表示工程の動作負荷として
表示器４９に表示する。その表示器４９における表示の
一例を図１０に示す。図は、密封負荷及び吸い込み負荷
の２つを表示した場合の表示例であり、負荷の大小（た
とえばｋｇｆ／ｃｍ²）を棒グラフの長さで表すもので
ある。

【００４０】その後、手順Ｓ９に移り、次周期のシリン
ダ・ピストン動作時期が来たかどうかを判定する。すな
わち、上記例の密封工程のシリンダ・ピストン動作時期
であれば、時間（６／５）Ｔ（＝(１／５)Ｔ＋Ｔ）、吸
い込み工程のシリンダ・ピストン動作時期であれば、時
間（８／５）Ｔ＋０．７５秒（＝(３／５)Ｔ＋０．７５
秒＋Ｔ）となったかどうかを判定する。このような時間
にまだなっていなければ、手順Ｓ９の判定は満たされず
再び手順Ｓ８に戻る。すなわち、次周期のシリンダ・ピ
ストン動作時期が来るまでは、手順Ｓ８→Ｓ９のルーチ
ンが繰り返し行われ、現データの表示が継続されること
になる。これにより前回と今回の動作負荷を比較するこ
とができ、周期毎の変化が分かり、スプール２４のステ
ィック等に起因する圧送ポンプ７の故障判定が容易とな
る。

【００４１】次周期のシリンダ・ピストン動作時期が来
た場合は、手順Ｓ１０に移って現データを消去し、手順
Ｓ７に戻って再び手順Ｓ７〜Ｓ１０を繰り返す。すなわ
ち、周期Ｔごとに、表示したい工程の検出データ（動作
負荷）が更新されて表示され、更新直前まで、一つ前の
周期における検出データの表示が継続されていることと
なる。

【００４２】以上説明したように、本実施形態の負荷表
示装置１００によれば、動作負荷の表示を行う際には、
例えば３工程のうちいずれか１つの工程を選択すると、
その工程のうちの可動シリンダ７ａ・土砂圧送用ピスト
ン７ｂの動作時期がいつであるかが、１つ前の周期で算
出された１周期に要する時間ＴとこのＴに対する各工程
の時間配分とに応じて識別される。したがって、この識
別された動作時期における油圧を動作負荷として検出す
ることで、動作負荷でない検出油圧（例えば工程切り換
え昇圧時の油圧）も表示してしまう従来方法と異なり、
その工程の動作負荷のみを表示することができ、また表
示時間も長くすることができる。したがって、圧送ポン
プ７の動作負荷の正確なモニターを容易に行うことがで
きる。

【００４３】なお、上記実施形態においては、操作スイ
ッチ５２で選択して入力する、表示を行いたい工程が密
封工程と吸い込み工程の２つである場合を例にとって説
明したが、これに限られず、密封工程、圧送工程、吸込
工程のうち少なくとも１つであればよく、この場合も同
様の効果を得る。また、上記実施形態においては、表示
器４９における表示例として棒グラフを示したが、これ
に限られるものではなく、数値表示や、他のグラフィッ
ク表示等でもよい。また、切換操作入力によって、従来
と同様のアナログメータ表示と切換可能に構成しても良
い。これらの場合も、同様の効果を得る。さらに、上記
実施形態においては、１周期に要する時間Ｔを、表示し
ようとする周期の直前の１周期のデータから求めたが、
これに限られず、例えばもともと圧送ポンプ７の動作速
度があまり変化しないような条件で使用する場合等に
は、あらかじめ固定値として記憶部５０ｃに記憶させて
おき、これを常時用いるようにしても良い。あるいは、
任意の周期のデータから１周期に要する時間Ｔを算出
し、これを固定値として記憶部５０ｃに記憶させておき
常時利用しても良い。これらの場合も、同様の効果を得
る。また、上記実施形態においては、密封工程→圧送工
程→吸い込み工程の１周期に必要な全圧油流量と３工程
のそれぞれに必要な工程別圧油流とをあらかじめ固定値
として記憶部５０ｃに記憶させていたが、これに限られ
ず、例えば運転前に手動で設定入力して記憶部５０ｃに
記憶させ、これを利用するようにしてもよい。この場合
も、同様の効果を得る。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、動作負荷の表示を行う
際には、例えば３工程のうちいずれか１つの工程を選択
すると、その工程のうちの土砂圧送用ピストン・可動シ
リンダの動作時期がいつであるかが、既に算出した時間
配分に応じて識別される。したがって、この識別された
動作時期における油圧を動作負荷として検出することで
その工程の動作負荷のみを表示することができ、また表
示時間も長くすることができる。よって、土砂圧送ポン
プの動作負荷の正確なモニターを容易に行うことがで
き、例えば、作泥剤注入量の調整を容易に行うことがで
きる。

【００４５】また、検出油圧の表示を開始するまでの
間、１つ前の周期における検出油圧の表示を継続するの
で、前回と今回の動作負荷を比較することができる。よ
って、周期毎の変化が分かり、スプールスティック等に
起因する圧送ポンプの故障判定が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の負荷表示装置の概念
構成を、圧送ポンプの概念的構成図及び油圧駆動回路図
と併せて示した図である。

【図２】図１に示された負荷表示装置が適用される圧送
ポンプが搭載された小口径坑掘進機の、掘進状態を表す
縦断面図である。

【図３】図２中III方向からみた矢視図である。

【図４】図２中IV−IV横断面図である。

【図５】図２に示された圧送ポンプの詳細構造を表す縦
断面図である。

【図６】図１に示されたコントローラの詳細機能を表す
ブロック図である。

【図７】図２に示された圧送ポンプの各工程における動
作を表す概念図である。

【図８】図１に示された油圧検出器による、密封工程→
圧送工程→吸い込み工程の１周期における検出値の挙動
を表す図である。

【図９】図１に示されたコントローラの制御内容を表す
フローチャートである。

【図１０】図１に示された表示器による表示例を表した
図である。

【符号の説明】

１ 地山 ２ 回転カッター ４ 掘進機 ７ 圧送ポンプ ７ａ 密封用シリンダ ７ｂ 圧送用ピストン ７ｂＡ ロッド部 ８ 土砂取り込み口 １１ 圧送管 １９ シリンダ押進用ピストン ２０ 油室 ２１ 油室 ２２ 油路 ２３ 油路 ２４ スプール ２６ 油路 ２７ パイプ ２８ ストッパ ３１ ロッド部押進用ピストン ３２ 油室 ３３ 油室 ３４ 油路 ３５ ストッパ ３８ 油圧ポンプ ４２ 方向切換弁 ４３ 油路 ４４ 油路 ４５ 油圧検出器 ４６ 油圧検出器 ４９ 表示器 ５０ コントローラ ５０ａ 処理部 ５０ｂ 演算部 ５０ｃ 記憶部 ５２ 操作スイッチ １００ 負荷表示装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動シリンダと、この可動シリンダ内に
   摺動可能に配置された土砂圧送用ピストンと、前記可動
   シリンダに接続され該可動シリンダを押進するシリンダ
   押進用ピストンと、前記土砂圧送用ピストンのロッド側
   に接続され該圧送用ピストンを押進するロッド押進用ピ
   ストンと、前記シリンダ押進用ピストン及び前記ロッド
   押進用ピストンを摺動可能に内設する固定シリンダとを
   有し、前記固定シリンダ内で前記シリンダ押進用ピスト
   ンと前記ロッド押進用ピストンとが油圧駆動されること
   により、前記可動シリンダ及び土砂圧送用ピストンが前
   進して該可動シリンダ内に土砂を密封する密封工程、前
   記土砂圧送用ピストンが前進して該ピストンのボトム側
   にある土砂を圧送する圧送工程、前記可動シリンダ及び
   土砂圧送用ピストンが後退した後に前記土砂圧送用ピス
   トンがさらに後退して前記可動シリンダ内に土砂を吸い
   込む吸い込み工程の３工程を１周期として反復する土砂
   圧送ポンプの、前記油圧駆動に用いられる油圧を検出
   し、その検出結果を表示する土砂圧送ポンプの動作負荷
   の表示方法において、 前記検出される油圧挙動に応じて前記１周期に要する時
   間を予め算出し、 該１周期に必要な圧油流量と、前記３工程のそれぞれに
   必要な圧油流量とに基づき、前記１周期に要する時間中
   に占める前記３工程のそれぞれの時間配分を予め算出し
   た後、 該時間配分に応じて、前記３工程のうち少なくとも１つ
   の工程における前記土砂圧送用ピストン・可動シリンダ
   の動作時期を識別し、この動作時期における前記油圧を
   検出して表示することを特徴とする土砂圧送ポンプの動
   作負荷の表示方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の土砂圧送ポンプの動作負
   荷の表示方法において、前記３工程のうちいずれか１工
   程を選択して表示することを特徴とする土砂圧送ポンプ
   の動作負荷の表示方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の土砂圧送ポンプの動作負
   荷の表示方法において、前記土砂圧送用ピストン・可動
   シリンダの動作時期の識別を、１つ前の周期で算出され
   た前記１周期に要する時間と前記時間配分とに応じて行
   うことを特徴とする土砂圧送ポンプの動作負荷の表示方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の土砂圧送ポンプの動作負
   荷の表示方法において、前記土砂圧送用ピストン・可動
   シリンダの動作時期の識別を、予め固定値として設定さ
   れた前記１周期に要する時間と前記時間配分とに応じて
   行うことを特徴とする土砂圧送ポンプの動作負荷の表示
   方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の土砂圧送ポンプの動作負
   荷の表示方法において、前記検出油圧の表示を開始する
   までの間、１つ前の周期における検出油圧の表示を継続
   することを特徴とする土砂圧送ポンプの動作負荷の表示
   方法。
6. 【請求項６】 可動シリンダと、この可動シリンダ内に
   摺動可能に配置された土砂圧送用ピストンと、前記可動
   シリンダに接続され該可動シリンダを押進するシリンダ
   押進用ピストンと、前記土砂圧送用ピストンのロッド側
   に接続され該圧送用ピストンを押進するロッド押進用ピ
   ストンと、前記シリンダ押進用ピストン及び前記ロッド
   押進用ピストンを摺動可能に内設する固定シリンダとを
   有し、前記固定シリンダ内で前記シリンダ押進用ピスト
   ンと前記ロッド押進用ピストンとが油圧駆動されること
   により、前記可動シリンダ及び土砂圧送用ピストンが前
   進して該可動シリンダ内に土砂を密封する密封工程、前
   記土砂圧送用ピストンが前進して該ピストンのボトム側
   にある土砂を圧送する圧送工程、前記可動シリンダ及び
   土砂圧送用ピストンが後退した後に前記土砂圧送用ピス
   トンがさらに後退して前記可動シリンダ内に土砂を吸い
   込む吸い込み工程の３工程を１周期として反復する土砂
   圧送ポンプの、前記油圧駆動に用いられる油圧を検出す
   る検出手段と、この検出手段における検出結果を表示す
   る表示手段とを有する土砂圧送ポンプの動作負荷の表示
   装置において、 前記１周期に必要な全圧油流量と、前記３工程のそれぞ
   れに必要な工程別圧油流量とが記憶された記憶手段と、 前記検出手段からの検出信号が入力されて前記１周期に
   要する時間を算出するとともに、前記記憶手段に記憶さ
   れた前記全圧油流量及び前記工程別圧油流量に基づき、
   前記１周期に要する時間中に占める前記３工程のそれぞ
   れの時間配分を算出する演算手段と、 前記３工程のうち、動作負荷の表示を行う少なくとも１
   つの工程が操作入力される入力手段と、 この入力手段で操作入力された前記少なくとも１つの工
   程と、前記演算手段で算出された前記時間配分とに応じ
   て、該少なくとも１つの工程における前記土砂圧送用ピ
   ストン・可動シリンダの動作時期を識別する識別手段と
   を有し、かつ、 前記表示手段は、該識別手段の識別結果に応じ、前記土
   砂圧送用ピストン・可動シリンダの動作時期における前
   記検出手段の検出結果を表示することを特徴とする土砂
   圧送ポンプの動作負荷の表示装置。