JPS6326237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転により地盤を掘削し、掘削した
土砂を地上に排出する底蓋開閉機構を有するアー
スドリル用掘削バケツトの回転速度制御回路に関
するものである。

アースドリルによる竪孔掘削は、通常クレーン
によつて吊り下げられたケリーバの先端に回転に
より地盤を掘削する掘削バケツト（以下バケツト
という）を取付け、クレーンのフロントに固定さ
れた回転駆動装置によりケリーバに回転を与えて
バケツトの中に土砂を取り込み、ケリーバと共に
バケツトを地上に引上げて排土することによつて
行われている。この掘削作業において、運転者は
掘削中のバケツトの中の土砂の入り具合を地上か
ら確認することができないので、バケツトの回転
数を数えて感覚的に土砂の入り具合いをつかんで
いた。しかしながら、従来のアースドリル用掘削
バケツトの駆動制御回路は、エンジンの馬力を有
効に生かすために、第１図に示すように、バケツ
トの回転トルクと速度とがほぼ馬力一定となるよ
うな制御方法がとられているため、軟らかい地盤
では回転数が大きく、硬い地盤では小さくなり、
軟らかい地盤と硬い地盤とが互層になつていると
ころではたえず回転数が変化する（第１図に矢印
で示したように、回転数とトルクとのバランス点
を求めて常に変化する）ため、運転者はバケツト
の回転数をつかみにくく、バケツトを地上に引上
げたところあまり土砂が入つていない場合があ
り、掘削効率の低下を招いていた。このため運転
者は、エンジンの回転数を変化させて操作するこ
とが多い。すなわち、次のような操作手順をと
る。第１図に示すように、エンジンの回転数を最
高にした状態で、トルクと回転数とがＢ１でバラ
ンスし、この結果、バケツトの回転数がＶ１にな
る場合を例にとつて説明する。この状態でエンジ
ンの回転数を低くして運転を行うと、バランス点
がＢ１→Ｂ２に移行し、バケツトの回転数がＶ２
になる。この状態で運転しても、負荷が大きくな
るとすぐにバケツトの回転数が下降するので、下
降しないように、すなわち、バケツトの回転数が
一定になるようにエンジンの回転数を上げる操作
を行う。そして負荷と回転数とのバランス点が白
抜きの矢印で示した方向に水平に移行し、最終的
にエンジンの最高回転時の馬力一定曲線との交点
Ｂ３に到達するように操作する。すなわち、Ｂ２
→Ｂ３に至る回転数一定状態を得たいために、エ
ンジンの回転数を制御するものである。このよう
な制御を行う場合、常にエンジンの回転数を上下
させなければならないという操作上の困難さと相
まつて、エンジン音が変化するので、耳ざわりで
あるという欠点を有していた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、運転者がエンジン
の回転数を変化させる操作を行なうことなく常に
安定したバケツトの回転数を得ることのできる速
度制御回路を提供することにある。

本発明は、前記の如き目的を達成するため、掘
削バケツトを回転駆動する油圧モータと、その油
圧モータの駆動回路に圧油を供給する可変容量形
油圧ポンプと、前記油圧モータの回転方向を制御
する方向切換弁と、該方向切換弁を切換制御する
と共に前記可変容量形油圧ポンプの吐出油量を制
御するパイロツト弁とをそなえたアースドリル用
掘削バケツトの駆動制御回路において、前記パイ
ロツト弁の２次圧力を可変容量形油圧ポンプの制
御部へ導く管路の途中に調整可能な減圧弁を設け
て可変容量形油圧ポンプの制御部に前記パイロツ
ト弁の操作量に関係なく任意の油圧を作用させ得
るようにすると共に、その制御油圧の大きさに応
じて前記油圧モータの駆動回路圧力を選択できる
手段を設けたことを特徴とする 以下、本発明の一実施例を第２図乃至第４図を
用いて具体的に説明する。第２図は、本発明のア
ースドリル用掘削バケツトの回転速度制御回路を
示したもので、１は図示しないエンジンにより駆
動される可変容量形油圧ポンプ（以下、油圧ポン
プという）で、油圧ポンプ１の吐出側には、その
吐出油を切換制御する方向切換弁２と、駆動回路
の最高圧力を設定するリリーフ弁３と、可動式分
岐弁２１とが設けられている。可動式分岐弁２１
の下流側には、設定圧力を順次異ならせたリリー
フ弁２２，２３，２４，２５，２６を介在させた
分岐管路が接続され、可動式分岐弁２１の可動量
によつてリリーフ弁２２，２３，２４，２５，２
６の何れかを選択できるようになつている。方向
切換弁２は、掘削バケツト３０に回転力を与える
油圧モータ４の駆動回路５，６に接続され、駆動
回路５，６にはカウンタバランス弁７が設置され
ている。なお、８は戻り回路を示している。

９は操作用油圧ポンプで、その吐出側にはパイ
ロツト弁１０と操作用油圧回路の圧力を設定する
リリーフ弁２０とが設置されている。パイロツト
弁１０の２次側管路１１，１２は、シヤトル弁１
３の入口側に接続されると共に、前記方向切換弁
２の受圧部２ａ，２ｂに接続されている。シヤト
ル弁１３の出口側は管路１４を介して油圧ポンプ
１の制御部１ａに接続されている。パイロツト弁
１０の２次圧力を前記油圧ポンプ１の制御部１ａ
へ導く管路１４の途中には、任意に調整可能な減
圧弁１５が設けられている。また減圧弁１５の上
流側と下流側とは、分岐管路１６，１７により接
続されており、その分岐管路１６，１７には、そ
れぞれチエツク弁１８、ストツプバルブ１９が介
在されている。さらに減圧弁１５の下流側管路
は、ストツプバルブ２７を経て前記可動式分岐弁
２１の受圧部２１ａに接続されている。

次に、本発明の作用を説明する。第２図におい
て、今、パイロツト弁１０の操作レバー１０ａを
矢印の方向へ揺動すると、その操作量に応じた油
圧が２次側管路１１に発生し、その圧油はシヤト
ル弁１３及び管路１４を通つて、ストツプバルブ
１９が開いている場合はストツプバルブ１９を通
つて油圧ポンプ１の制御部１ａに流入し、油圧ポ
ンプ１の吐出流量が制御されると共に、方向切換
弁２の受圧部２ａに供給され、駆動回路６に油圧
ポンプ１の吐出油が導かれて油圧モータ４が矢印
の方向へ回転する。このようにして、バケツト３
０の回転掘削制御が行われる。従つて、その状態
で操作レバー１０ａをデテントロツク位置にして
おけば、油圧モータ４は油圧ポンプ１の流量制御
によつて、安定した高速制御を行うことができ
る。なお、この時には可動式分岐弁２１が可動し
ないように、ストツプバルブ２７が閉じられてい
る。

次に、土質に応じて速度制御を行いたい場合に
は、ストツプバルブ１９を閉じておくと共に、ス
トツプバルブ２７を開き、さらに減圧弁１５の操
作レバー１５ａを矢印方向に倒すことによつて所
定の２次圧力が発生するようにセツトしておく。
この状態でパイロツト弁１０の操作レバー１０ａ
を矢印の方向へ揺動させると、２次側管路１１に
油圧が発生し、その圧油はシヤトル弁１３及び管
路１４を通つて減圧弁１５に導かれ、その減圧弁
によつて予め設定した２次圧力に減圧された油圧
が制御部１ａに作用する。油圧ポンプ１は可変容
量形油圧ポンプであることから、その制御圧力に
応じて一定の流量が吐出される。一方、方向切換
弁２の受圧部２ａには、操作レバー１０ａの操作
量に応じた油圧が管路１１を介して作用する。す
なわち、減圧弁１５によつて、操作レバー１０ａ
による発生圧力と制御部１ａに作用する圧力とは
切り離された関係になる。従つて、油圧ポンプ１
の制御部１ａには、操作レバー１０ａの操作量に
関係なく、一定の低油圧を作用させることができ
る。ここで、減圧弁１５の２次圧力と油圧ポンプ
１の制御圧力P_Pとは等しいことから、油圧ポン
プ１の吐出流量をQ_Pとすれば、油圧ポンプ１の
流量制御線図は一般的に第３図に示すようにな
る。また、パイロツト弁１０の２次圧力と方向切
換弁２の制御圧力とは等しいが、前述した関係か
ら、減圧弁１５を設けたことにより、油圧ポンプ
１の制御圧力と方向切換弁２の制御圧力とをそれ
ぞれ独立させることができる。従つて、操作レバ
ー１０ａを完全に切換えてデテントロツクした状
態にすれば、方向切換弁２を完全に切換えた状態
で、油圧ポンプ１の吐出流量を減圧弁１５の操作
レバー１５ａの倒し量によつて、任意の油圧ポン
プ１の吐出流量に制御することができる。すなわ
ち、第３図で示したように、制御圧力を最大値で
あるP_P1にすれば、油圧ポンプ１の吐出流量はQ_P1
となる。また減圧弁１５の操作レバー１５ａの倒
し量を固定すれば、油圧ポンプ１の吐出流量を一
定に保てると共に、油圧モータ４の回転数も一定
に保つことができる。この場合、装置の駆動馬力
を有効に生かすためには、負荷の軽い時には吐出
流量を多く、負荷の重い時には吐出流量を少なく
することが最も適切である。すなわち、駆動圧力
×吐出流量が一定になる値を線図で示したのが第
４図の破線である。従つて、減圧弁１５の操作レ
バー１５ａを倒しても必らず所定の馬力を越えな
いように制御してやる必要がある。この制御を行
なう目的で設けられたのが可動式分岐弁２１であ
る。すなわち、減圧弁１５によつて制御圧力P_P
に設定された圧油は、油圧ポンプ１の制御部１ａ
に流入すると共に、可動式分岐弁２１の受圧部２
１ａに流入し、その制御圧力P_Pに応じて可動式
分岐弁２１を可動させ、制御圧力P_Pに対応した
駆動回路圧力Ｐを設定する。なお、前記の実施例
は、可動式分岐弁２１とその可動式分岐弁の切換
えにより選択される複数の設定圧の異なるリリー
フ弁２２〜２６により油圧モータ４の回路圧を土
質に応じて選択するようにした例を示したが、リ
リーフ弁３を可変リリーフ弁にしてその可変リリ
ーフ弁のリリーフ圧を制御することもできる。

この関係を、第４図の流量制御線図を用いてさ
らに詳細に説明する。制御圧力P_P1によつて制御
された油圧ポンプ１の吐出流量をQ_P1とする。制
御圧力P_P1は第３図から明らかなように最も高い
圧力であるから、この時可動式分岐弁２１の可動
量が最大となるように設定されている。従つてこ
の時の駆動回路圧力はリリーフ弁２２の設定圧力
P₁で制御されることになる。制御圧力P_P2によつ
て油圧ポンプ１の吐出流量がQ_P2で制御される時
には、可動式分岐弁２１の可動量が制御圧力の減
少により自動的に少し減少し、駆動回路はリリー
フ弁２３の設定圧力P₂で制御される。このよう
にして制御圧力P_Pが次第に減少すると、油圧ポ
ンプ１の吐出流量も少なくなると共に、可動式分
岐弁２１の可動量も自動的に減少して、駆動回路
圧力もリリーフ弁２４，２５，２６の設定圧力
P₃，P₄，P₅によつて制御されることになる。そ
して、制御圧力P_Pが最小値になると、油圧ポン
プ１の吐出流量も最小となり、可動式分岐弁２１
は可動しなくなる。従つて、駆動回路圧力の設定
は、リリーフ弁３の設定値P₆によつて制御され
ることになる。

ここで、各リリーフ弁２２〜２６の設定圧力、
すなわち各流量に対する駆動回路圧力の設定値Ｐ
は次のようにして求めることができる。即ち、第
４図に示すように、装置の駆動馬力を有効に生か
すため、馬力一定になるように算出した破線で示
す曲線から吐出流量に対する圧力値を求め、これ
を駆動回路圧力とするものである。第３図及び第
４図からも明らかなように、油圧ポンプ１の吐出
流量の変化に対してP_PとＰとは全く逆の傾向を
示す。即ち、油圧ポンプ１の制御圧力P_Pが大き
くなるに従つて油圧モータ４の駆動回路圧力Ｐは
小さな値になるように制御しなければならない。
本発明は、これを可能にするために、可動式分岐
弁２１を減圧弁１５の制御圧力の大きさによつて
可動させ、その可動量によつて駆動回路圧力が最
大馬力に見合つて変化するようにしたものであ
る。

以上述べたように、本発明によれば、パイロツ
ト弁の２次圧力を可変容量形油圧ポンプの制御部
へ導く管路の途中に調整可能な減圧弁を設けて可
変容量形油圧ポンプの制御部にパイロツト弁の操
作量に関係なく任意の油圧を作用させ得るように
すると共に、前記減圧弁によつて設定される制御
油圧の大きさに応じて前記油圧モータの駆動回路
圧力を選択できる選択手段を設けたので、従来の
如く複雑なエンジンの制御を行なうことなく、単
に減圧弁の操作レバーを所望の位置にセツトする
だけで一定のバケツト回転速度を得ることがで
き、これによりバケツト内への土砂の入り具合を
運転者が容易につかむことができるようになり、
その場合、そこで選定されたバケツト回転速度に
対し最大馬力点で駆動回路圧力が設定されている
ので、エンジン馬力を有効に生かすことができる
と共に、過負荷によるエンジンの停止をさけるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアースドリル用掘削バケツトを一定の
回転数に保つための従来の制御方法を説明する回
転数−トルク制御線図、第２図は本発明の一実施
例を示す速度制御回路図、第３図及び第４図は本
発明に係る流量−圧力制御線図である。 １……可変容量形油圧ポンプ、２……方向切換
弁、２ａ，２ｂ……制御部、３，２２，２３，２
４，２５，２６……リリーフ弁、４……油圧モー
タ、５，６……駆動回路、９……操作用油圧ポン
プ、１０……パイロツト弁、１０ａ……操作レバ
ー、１３……シヤトル弁、１４……管路、１５…
…調整可能な減圧弁、１５ａ……操作レバー、２
１……可動式分岐弁、２１ａ……制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘削バケツトを回転駆動する油圧モータと、
   その油圧モータの駆動回路に圧油を供給する可変
   容量形油圧ポンプと、前記油圧モータの回転方向
   を制御する方向切換弁と、該方向切換弁を切換制
   御すると共に前記可変容量形油圧ポンプの吐出油
   量を制御するパイロツト弁とをそなえたアースド
   リル用掘削バケツトの駆動制御回路において、前
   記パイロツト弁の２次圧力を可変容量形油圧ポン
   プの制御部へ導く管路の途中に調整可能な減圧弁
   を設けて可変容量形油圧ポンプの制御部に前記パ
   イロツト弁の操作量に関係なく任意の油圧を作用
   させ得るようにすると共に、前記減圧弁によつて
   設定される制御油圧の大きさに応じて前記油圧モ
   ータの駆動回路圧力を選択できる選択手段を設け
   たことを特徴とするアースドリル用掘削バケツト
   の回転速度制御回路。 ２ 前記選択手段は、減圧弁によつて設定される
   制御油圧によつて切換制御される可動式分岐弁
   と、該可動式分岐弁の切換えによつて選択される
   設定圧力の異なる複数のリリーフ弁とによつて構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のアースドリル用掘削バケツトの回転速度制御
   回路。