JPS5894591A - ア−スドリルにおける制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アースドリルにおいて、スラスト力を調節し
て回転パケットにがかる掬削負荷を一定に制御する制御
装置に、ＰＡするものである。

アースドリルは、一般に、第１図乃至第３図に３頁 示すように、クレーン本体（アースドリル本体）１にジ
ブ２の基端をピンにより俯仰可能に支持すると共に、ジ
ブ２の下部にフロントフレーム６０基端をビンにより起
伏可能に装着し、そのフロントフレーム６の先端にケリ
ードライブ装ｆ５をスラストシリンダ１０を介１．て取
付ける。このケリードライブ装置５は、ケーシング５ａ
に油圧モータ７を搭載し、その油圧モータ７の回転軸に
ピニオン７ａ　ｆ取付け、前記ケーシング５−にシャフ
ト９を同転自在に軸承し、そのシャフト９の外周側面に
噛合歯９ａを形成し、その噛合歯９ａと前記ピニオン７
ｍとを噛合させ、前記シャフト９に四角形の長孔９ｂを
シャフト９の中心軸方向に設けたものである。前記ジブ
２の先端から最下したケリーバ３を前記シャフト９の長
孔９ｂに挿通し、　ケリードライブ装置５にケリーバ３
を回転可能にかつ昇降可能に取付け、そのケリーバ３の
下端（回転パケット４を取付ける。前記油圧モータ７に
前記回転パケット４にかかる負荷の程度によって自動的
に吐出流量を制御する可変容量型油圧ポンプ（本性ｒＷ
ｉｎｎ　５８−り４５！１１（２）発明の制御装置の一
実施例を示した第４図中符号１】にて示す。）を接続し
、前記スラストシリンダ１０に別の油圧ポンプ（本発明
の制御装置の一実施例を示した第４図中符号］２にて示
す。）を接続する。

次に、その操作作動について説明すると、可変容量型油
圧ポンプを作動させて油圧モータ７、ピニオン７ａ　、
噛合歯９ｍ　、シャフト９を介しケリーバ３１回転パケ
ット４を回転させると共に、別の油圧ポンプを作動させ
てスラストシリンダ１０をのばし、押下げ力を与えなか
らスラストシリンダ１０に取付けられたケリードライブ
装置５を介しケリーバ３１回転パケット４を押下させ、
その回転パケット４により地盤を掘削し、その掘削した
土砂を回転パケット４中に取り入れ、該回転パケット４
を掘削孔から一旦引き出して掘削した土砂を排出し、以
下上述の操作を繰返して竪孔を掘削する。

かかるアースドリルにおいては、地盤の硬軟度に応じて
回転パケット４にかけるスラスト力（押下刃）を調節す
ることが重要である。すなわち、地盤が硬質の場合、ス
ラストシリンダ１０を操作してスラスト力をかけ過ぎる
と、回転パケット４に負荷がかかり過ぎて圧力制御弁（
図示していない〕が作用して回転パケット４が停止する
ため、スラスト力を小さくする必要がある。また、その
反力によってフロントフレーム６が持ち上がったり、ジ
ブ２が後方にあおられたり危険である。逆に、地盤が軟
質の場合でスラスト力が不足すると、回転パケット４に
１荷がかからず回転パケット４が空回わりして掘削され
ないため、スラスト力を大きくする必要がある。

上述のスラスト力は、回転パケット４の自重およびケリ
ーバ３の自重と、スラストシリンダ１０のスラスト力（
押下刃）との和から得られる。そして、スラストシリン
ダ１０のスラスト力を調節することにより、全体のスラ
スト力を調節することができる。なお、上述のスラスト
シリンダ１０のスラスト力は、フロントフレーム６およ
びケリードライブ装置５を持ち上げようとする力の反力
で与えられ、シャフト９の回転力がケリーバ３との接触
６百 面（四角形の長孔９ｂ部）に生ずる軸方向（−ト下方向
）の摩擦力としてケリーバ３に伝達されるものである。

従来、かかるスラスト力の調節は、専ら操作者の勘に頼
って行われている。

ところが、掘削地盤は硬・軟様々に変化するため、地盤
の硬軟度の状態に見合ったスラスト力を回転パケット４
にかけるには相当の熟練を要１１、■−かも地盤の硬軟
度の状態に見合ったスラスト力を確実に回転パケット４
にかけることは地盤状態が目視できるものでなく非常に
困難である。その結果、硬質地盤においてはスラスト力
をかけ過ぎたり、また軟質地盤においてはスラスト力が
不足したりすることが良くあり、掘削効率が悪いと言っ
た問題点がある。

本発明は、上述の諸欠点に鑑み、回転パケットにかかる
負荷に基づいてスラスト力を自動的に調節し、その調節
したスラスト力を回転パケットにかけて回転パケットに
かかる負荷を地盤が硬争軟いずれの状態であっても一定
に制御し、地盤を効率良く掘削することができる制御装
置を提供せん１頁 とするものである。

本発明は、可変容量型油圧ポンプ、油圧モータ間の油圧
流路に圧力−電気信号変換器を設け、前記スラストシリ
ンダ、油圧ポンプ間の油圧流路に電磁切換弁を設け、そ
の電磁切換弁と前記圧力−電気信号変換器との間に、圧
力−電気信号変換器からの電気信号と設定値とを比較す
る比較器を設け、該比較器から−の指令により前記電磁
切換弁を介し前記スラストシリンダを作動させてスラス
ト力を調節することにより、前記回転パケットにがかる
負荷を地盤が硬・軟いずれの状態であっても一定に制御
し得るように構成したことを特徴とするものである。

以下、本発明のアースドリルにおける制御装置の一実施
例を第４図および第５図を参照して説明する。

この実施例における本発明の制御装置は・ケリードライ
ブ装置の油圧モータ７に、回転パケット４にかかる負荷
の程度に応じて自動的に吐出流量を制御する可変容量型
油圧ポンプ１１を切換弁】３を８頁 特開０８随一！１４５９１　（３） 介して接続し、一方スラストシリンダ１０に別の油圧ポ
ンプ１２を電磁切換弁１４を介１−て接続する。前記切
換弁１３（油圧モータ７側）と可変容量型油圧ポンプ１
１との間の油圧流路に、可変容量型油圧ポンプ１１の吐
出圧力を電気信号に換える圧力−電圧変換器１５を設け
る。その圧力−電圧変換器１５に、急激なサージ圧によ
る異常電圧をカットするフィルター１６を接続する。前
記切換弁１３に、切換弁１３がＰボートのときＥ、〉０
なる電圧を出力し、かつ切換弁１３がＮボートおよびニ
ュートラルボートのときＥ、：Ｏとなって電圧を出力し
ない位置−電圧切換器１８を設ける。この位置−電圧切
換器１８および前記フィルター１６に、前記圧力−電圧
変換器１５からの電圧Ｅ、と設定電圧Ｅ、とを比較し、
さらに前記位置−電圧切換器１８からの出力電圧Ｅ１を
考慮し、Ｅ、（Ｅ、かつＥ、＞ｏのときにのみ電圧を出
力する比較器１７を接続する。この比較器１７と前記電
磁切換弁１４との間に継電器１９を設は名。

この実施例における本発明の制御装置は、以上の如き構
成よりなり、゛以下その作動について説明する。

まず、可変容量型油圧ポンプ１１の吐出圧力、すなわち
回転パケット４にかかる負荷を設定し、その設定値を比
較器１７において設定電圧Ｅ、として記憶させておく。

それから、切換弁１３をＰボートに切換えると共に、可
変容量型油圧ポンプ１１を作動させる。すると、可変容
量型油圧ポンプ１１から吐出した圧油は実線矢印方向に
流れ、油圧モータ７゜ビニオン７ａｌ噛金歯９ｍ　、シ
ャフト９およびケリーバ３を介して回転パケット４が正
転して地盤を掘削する。

一方、位置−電圧変換器１８がＥ、〉０なる電圧を比較
器１７に出力すると共に、圧力−電圧変換器１５比較器
１７に出力する。すると、比較器１７は検出電圧Ｅ、と
設定電圧Ｅ、とを比較し・Ｅ、（Ｅ、のとき・すなわち
可変容量型油圧ポンプ１１の吐出圧力が小さく回転パケ
ット４にかかる負荷が不足しているときには、上述のＥ
、）Ｏの条件と−より電圧を継１０頁 電器１９に出力する。その継電器１９は電磁切換弁１４
に通電し、その電磁切換弁１４はＢボートに切換わる。

すると、別の油圧ポンプ１２の圧油は実線矢印方向に流
れてスラストシリンダ１０のボトム側に流入し、そのス
ラストシリンダ１０のピストンロッドが伸長Ｉ７、回転
パケット４にスラスト力がかかり、該回転パケット４に
負荷がかかる。そして、回転パケット４の負荷が太き（
なり、可変容量型油圧ポンプ１１の吐出圧力が設定圧力
より大きくなると、すなわちＩｉ：ｔ＞Ｅａとなると、
比較器１７は継電器１９に電圧を出力せず、その継電器
１９は電磁切換弁１４へ通電せず、その電磁切換弁１４
はＢボートからニュートラルボートへと復帰し、スラス
トシリンダ１０のピストンロッドの伸長が停止する。ま
た、掘削が進み回転パケット４の負荷が不足し、吐出圧
力が設定圧力より小さくなり、Ｅ、　（Ｅ、となると、
再びスラストシリンダ１０のピストンロッドが伸長する
。以下、上述の作動を繰返して回転パケット４に一定の
負荷をかける。すなわち、地盤が硬・軟いずれの状態で
あってもスラストシリンダ１０を１１　　　貰 作動させてスラスト力を調節し、回転パケット４にかか
る負荷を一定に制御するものである。従って、硬い地盤
の場合に回転パケット４に負荷をかけ過ぎたり、軟い地
盤の場合に回転パケット４にかける負荷が不足したりす
るようなことはなく、回転パケット４は地盤が硬・軟い
ずれの状態であっても一定の負荷をもって地盤を掘削す
ることができるので、掘削効率が従来の操作者の勘にた
よってスラスト力を調節するものと比較して優れている
。

上述のようにしてスラグ）シリンダ１０のピストンロッ
ドを全ストローク伸長させたならば、−切換弁１３をニ
ュートラルボートに切換えて回転パケット４の回転を一
旦停止させ、次いで電磁切換弁１４をＮボートに切換え
、油圧ポンプ１２からの圧油をスラストシリンダ１０の
ロンド側に供給し、スラストシリンダｌＯのピストンロ
ッドを縮める。このとき、切換弁１３はニュートラルボ
ー）Ｋ位置するので、位肴−電圧変換器１８の出力電圧
はＥ、　＝　Ｏとなり、従って吐出圧力が設定圧力より
小さくＥ２〈特開”Ｈ！１８−９４５９１（４） Ｅ３となっても、比較器１７は継電器１９に電圧を出力
することがない。

そして、回転パケット４中に土砂が満杯となり、または
竪孔を所要深度まで掘削したならば、切換弁１３をＮボ
ートに切換えて油圧モータ７等を介１７回転パケット４
を一旦逆転させてから停止させ竪孔から引き上げる。こ
の逆転中は、切換弁１３はＮボートに位置するので、上
述の切換弁１３がニュートラルボートに位置する場合と
同様に、位置−電圧変換器１８の出力電圧はＥ、二〇と
なり、従って吐出圧力が設定圧力より小さくＥｌ＜Ｅｓ
となっても、比較器１７は継電器１９に電圧を出力する
ようなことはない。すなわち、位置−電圧変換器１８°
の安全手段により、回転パケット４が正転掘削時以外に
は、吐出圧力が設定圧力より小さくＥｍ＜Ｅｍとなって
も、電磁切換弁１４はニュートラルボートを保ち、回転
パケット４にはスラスト力がかからない。

また、この実施例における本発明の制御装置は、圧力−
電圧変換器すと比較器１７との間にフィルタ２０−１６
を介装したので、比較器１７における設定′電圧１３頁 Ｅ、付近で発生すると考えられるハンチを防止すること
ができる。

第５図は可変容量型油圧ポンプの吐出圧力Ｐと吐出流量
Ｑの特性図である。

横軸に吐出圧力Ｐを、縦軸に吐出流量Ｑを表わす。図中
、〔Ｉ〕は馬力制御可能な吐出圧力Ｐ０より大きい吐出
圧力の馬力制御域、Ａは等馬力曲線、Ｐ、は比較器１７
における設定電圧Ｅ、に対応する可質容量型油圧ポンプ
の設定圧力、斜線部ａＦｉ本装置の効果をより発揮する
ときの圧力設定の幅をそれぞれ示す。なお設定圧力Ｐ、
は、設定電圧Ｅ、を調整することにより可変である。

回転パケット４にかかる負荷、すなわち可変容量型油圧
ポンプ１１の吐出圧力を設定幅ａの中で設定電圧Ｅ、に
対応する圧力Ｐ、に設定することにより、可変容量型油
圧ポンプ１１の吐出流量が減少する。

このため、回転パケット４０回転速度が小さくなり、回
転パケット４と掘削壁面との摩擦抵抗、また回転パケッ
ト４の内側面と掘削された土砂との摩擦抵抗、（回転パ
ケット内部の土砂相互の摩擦１４頁 抵抗など）による動力損失が減少する。従って、エンジ
ンの所要馬力が減少し、燃費を節減でき、しかも動力損
失の減少した分だけ実際に掘削に使われる馬力が増１．
、掘削効率が向上される。

また、竪孔の真直精度が高度に要求される場合ハ、りと
えばスラストシリンダのスラスト力を除き、ケリーバ等
の自重のみにスラスト力を減らしてゆっくりと掘削する
ことが必要になるので設定電圧Ｅ、を低く設定し、対応
する設定圧力Ｐ３を圧力設定幅ａより小さく設定すると
良い。

以上の実施例からも明らかなように、本発明のアースド
リルにおける制御装置は、回転パケットにかかる負荷に
基づいてスラストシリンダを作動させてスラスト力を調
節し、その調節したスラスト力を回転パケットにかけ、
該回転パケットにかかる負荷を地盤が硬軟いずれの状態
であっても一定に制御できるように構成したものである
から、回転パケットは地盤が硬軟いずれの状態であって
も一定の負荷をもって地盤を掘削することができ、従来
の操作者の勘によりスラスト力を調節するも１５ のと比較して掘削効率が非常に優れている。また、スラ
スト力をかけ過ぎてその反力により、フロントフレーム
が持ち上がったり、ジブが後方にあおられるようなこと
は全くなく安全性が格段に向上される実用上の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１滴はアースドリルの全体図、第２図はフロントフレ
ームの上部を破断したケリードライブ製電の正面図、第
３図は第２図におけるＩ−１線断面図、第４図は本発明
のアースドリルにおける制御装置の一実施例を示した油
圧および電気回路図、第５図は可変容量型油圧ポンプの
吐出圧力、吐出流量の特性図である。 ｌ・・・クレーン本体（アースドリル本体）、２・・・
ジブ、３・・・ケリーバ、４・・・回転パケット、５・
・・ケリードライブ装置、６・・・フロントフレーム、
７・・・油圧モータ、１０・・・スラストシリンダ、１
１・・・可変容量型油圧ポンプ、１２・・・油圧ポンプ
、１３・・・切換弁、１４・・・電磁切換弁、１５・・
・圧力−電圧変換器、１６・・・フィルター、１７・・
・比較器、１８・・・位置−電圧変換器、】９・・・継
電器。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　　正　　実第２図 １ Ｌ、Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アースドリル本体にジブの基端を装着１−７、そ
   のジブの下部にフロントフレームの基端を装着し、その
   フロントフレームの先端にスラストシリンダを介１−で
   ケリードライブ装置を取付け、そのケリードライブ装置
   にケリーバを回転可能にかつ昇降可能に取付け、そのケ
   リーバの先端に回転パケットを取付け、前記ケリードラ
   イブ装置の油圧モータに、回転パケットにかかる負荷の
   程度によって自動的に吐出流量を制御する可変容量型油
   圧ポンプを接続し、前記スラストシリンダに油圧ポンプ
   を接続し、前記可変容量型油圧ポンプを作動させて前記
   油圧モータを介し回転パケットを回転させると共に、前
   記油圧ポンプを作動させて前記スラストシリンダを介し
   ケリードライブ装置を押下げ、ケリーバ下端に設けた回
   転パケットを押下させて竪孔を掘削するアースドリルに
   おいて、前記可変容量型油圧ポンプ、油圧モータ間の油
   圧流　　　− 路に圧力−電気信号変換器を設け、前記スラストシリン
   ダ、油圧ポンプ間の油圧流路に電磁切換弁を設け、その
   電磁切換弁と前記圧力−電気信号変換器との間に、圧力
   −電気信号変換器からの電気信号と設定値とを比較する
   比較器を設け、該比較器からの指令により前記電磁切換
   弁を介し、前記スラストシリンダを作動させてスラスト
   力を調節することにより、前記回転パケットにかかる負
   荷を地盤が硬・軟いずれの状態であっても一定に制御し
   得るように構成したことを特徴とするアースドリルにお
   ける制御装置。 ２、　回転パケットが正転掘削時に比較器が作動し得る
   ように構成した安全手段を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のアースドリルにおける制御装置
   。