KR102296056B1 - 천공기 및 오토 스로틀 제어용 프로그램 - Google Patents

천공기 및 오토 스로틀 제어용 프로그램 Download PDF

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후루까와 로크 드릴 가부시끼가이샤
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Abstract

연비나 환경면에 대한 영향 등을 개선한 천공기를 제공한다. 구체적으로는, 천공기(1)에 있어서, 천공 작업의 대기중에 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 한다. 또한, 착암기(4)의 회전, 이송, 로드교환, 및 붐 작동 중 어느 하나가 행해질 때에 엔진 회전속도를 제1속도보다 큰 제2속도로 상승시킨다. 또한, 타격 또는 플러싱이 행해질 때에 엔진 회전속도를 제2속도보다 큰 제3속도로 상승시키고, 타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 제3속도에서 제1속도로 하강시킨다. 속도의 대소관계에 대해서는, 제1속도＜제2속도＜제3속도의 순서이다. 예를 들어, 제1속도는 저속(1200 rpm), 제2속도는 중속(1800 rpm), 제3속도는 고속(2200 rpm)이다.

Description

천공기 및 오토 스로틀 제어용 프로그램{DRILLING DEVICE AND AUTOMATIC THROTTLE CONTROL PROGRAM}
본 발명은, 천공기(Drilling device)의 엔진의 스로틀 제어에 관한 것이다.
광산, 채석, 토목공사 등의 현장에서는, 암석에 발파구멍의 천공을 행하기 위해 크롤러 드릴(Crawler drill) 등의 천공기가 사용된다. 천공기에 있어서, 가이드 쉘에는 착암기(드리프터)가 탑재되어 있다. 착암기는 구동 유체에 의해 유압 드리프터와 공압 드리프터로 구별된다. 착암기는 타격기구나 회전기구를 구비하고 있고, 비트를 선단에 부착한 로드가 장착된다.
천공시에는, 타격기구에 의해 로드 선단의 비트에 타격을 부여하여 충격파를 발생시키고, 회전기구에 의해 로드 선단의 비트에 회전을 부여하여 암반과 접촉하는 비트의 위상을 변화시키면서 충격파를 암반에 전달하여 파괴함으로써, 천공을 행한다. 또한, 천공중은 비트의 선단이 암석을 파괴하여 조분(繰粉)을 발생시키기 때문에, 플러싱(조분의 제거)을 행한다.
천공기에 의한 천공 작업에 있어서, 천공기의 오퍼레이터는, 착암기의 각 작동기구의 작동상황을 시각이나 시청으로 파악하여 천공중에 천공대상의 암질을 판단하고, 암질에 맞게 착암기의 각 작동기구의 작동조건을 조정하면서 천공을 행한다. 이때 천공기의 엔진의 스로틀 제어에 대해서도, 오퍼레이터가 수동 조작(수동 선택, 수동 설정을 포함)에 의해 행하고 있다.
예를 들어, 오퍼레이터는, 엔진을 기동(ON)하는 동시에, 스로틀 제어에 의해 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)으로 고정한다. 또한, 오퍼레이터는, 타격 또는 플러싱을 행할 때에는, 스로틀제어에 의해 풀 스로틀(full throttle) 등으로 하여 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다. 그 다음, 타격 및 플러싱이 종료되면, 오퍼레이터는, 스로틀 제어에 의해 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 하강시켜 다시 중속(1800 rpm)으로 고정한다.
종래, 천공 작업을 행하는 천공기의 분야에 있어서는, 천공 작업의 효율이 가장 중요시되고 있었는데, 최근은 연비나 환경면에 대한 영향 등도 중요시되게 되어 왔다. 그러나, 상기와 같은 스로틀 제어에서는, 빠르게 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)으로 상승시킬 수 있도록, 상시 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm) 이상으로 하고 있기 때문에, 연비나 환경면에 대한 영향 등의 점에서 최적화 되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 연비나 환경면에 대한 영향 등을 개선한 천공기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 천공기에서는, 천공 작업의 대기중에 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 한다. 또한, 착암기의 회전, 이송, 로드교환, 및 붐 작동의 어느 하나가 행해질 때에 엔진 회전속도를 제1속도보다 큰 제2속도로 상승시킨다. 또한, 타격 또는 플러싱이 행해질 때에 엔진 회전속도를 제2속도보다 큰 제3속도로 상승시키고, 타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 제3속도에서 제1속도로 하강시킨다. 이때, 제3속도에서 직접 제1속도로 하강시켜도 좋고, 제3속도에서 제2속도를 거쳐 단계적으로 제1속도로 하강시켜도 좋다. 속도의 대소관계에 대해서는, 제1속도＜제2속도＜제3속도의 순서이다. 예를 들어, 제1속도는 저속(1200 rpm), 제2속도는 중속(1800 rpm), 제3속도는 고속(2200 rpm)이다.
바람직하게는, 엔진 회전속도가 제2속도로 된 후, 일정시간 연속하여 착암기의 회전, 이송, 로드교환, 붐 작동, 타격 및 플러싱의 어느 하나도 행해지지 않는 경우, 엔진 회전속도를 제2속도에서 제1속도로 하강시킨다.
또한, 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하고 있는 동안에, 착암기의 타격기구 또는 플러싱기구가 구동할 때에는, 엔진 회전속도를 제1속도에서 제3속도로 상승시킨다. 보다 바람직하게는, 주행중에도 엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지한다.
본 발명의 일 양태에 따른 오토 스로틀 제어용 프로그램은, 상기의 천공기에 있어서의 처리를, 컴퓨터로 실행시키기 위한 프로그램이다. 그리고, 그 오토 스로틀 제어용 프로그램은, 기억장치나 기억매체에 격납하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 천공기에 있어서, 종래보다도 다단계의 스로틀 제어를 행하고, 엔진의 기동후, 착암기의 회전, 이송, 로드교환, 및 붐 작동의 어느 하나가 행해질때까지 아이들링 상태로 함으로써, 연비나 환경면에 대한 영향 등을 개선할 수 있다.
도 1은 천공기의 일례인 크롤러 드릴의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자동제어장치의 구성례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 천공기에 있어서의 오토 스로틀 제어의 처리순서를 나타내는 개략도이다.
도 4는 비교대상이 되는 공지의 천공기에 있어서의 스로틀 제어의 조작순서를 나타내는 개략도이다.
아래에, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 첨부도면을 참조하여 설명한다. 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이고, 현실의 것과는 다른 점에 유의해야 한다.
또한, 아래에 나타내는 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 기술적 사상은, 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것에 특정하는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 사상은, 청구범위에 기재된 청구항이 규정하는 기술적 범위 내에 있어서, 여러 가지의 변경을 가할 수 없다.
(천공기의 구성)
도 1은, 본 실시 형태에 따른 천공기의 일례인 크롤러 드릴의 사시도이다.
크롤러 드릴(1)은 대차(臺車, 2)의 앞부분에 붐(3)을 구비하고 있다. 이 붐(3)은, 그 선단부에서, 착암기(드리프터)(4)가 탑재된 가이드 쉘(5)을 지지하고 있다. 착암기(4)는, 타격기구(6)와 회전기구(7)를 구비하고 있고, 비트(8)를 선단에 부착한 로드(9)가 장착된다.
착암기(4)는, 가이드 쉘(5)에 마련한 이송기구(10)에 의해 이송(피드)이 부여되고, 가이드 쉘(5)을 따라 천공축선상을 전후로 이동한다. 천공시에는, 착암기(4)는, 타격기구(6)에 의해 로드(9)의 선단의 비트(8)에 타격을 부여하여 충격파를 발생시키고, 회전기구(7)에 의해 로드(9)의 선단의 비트(8)에 회전을 부여하여 암반과 접촉하는 비트(8)의 위상을 변화시키면서 충격파를 암반에 전달하여 파괴함으로써 천공을 행한다.
또한, 가이드 쉘(5)의 중간부에는, 천공축선으로부터 편심되어 로드(9)를 격납하는 로드교환장치(11)가 마련되어 있다. 천공 길이가 로드(9)의 길이보다 긴 경우에는, 천공 작업 시에 로드교환장치(11)를 사용하여 로드(9)의 덧붙임 및 회수를 행한다.
또한, 가이드 쉘(5)의 선단에는 풋 패드(12)가 마련되어 있다. 천공중에는, 가이드 쉘(5)의 선단의 풋 패드(12)를 암반에 밀어붙임으로써, 가이드 쉘(5)이 천공에 의해 흔들리는 것을 방지하고 있다.
또한, 풋 패드(12)의 위에는, 천공축선상에 석션 캡(13)이 마련되어 있다. 석션 캡(13)의 내측에는 비트(8)가 수납되어 있고, 그 안에는 비트(8)와 로드(9)를 연결하기 위한 관통구멍이 마련되어 있다. 천공중에는 비트(8)의 선단이 암석을 파쇄하여 조분을 발생시키기 때문에, 붐(3)은 가이드 쉘(5)의 선단의 석션 캡(13)을 암반 표면에 밀어붙인다. 석션 캡(13)은, 천공의 구멍 언저리 근처를 덮음으로써, 조분이 암반 표면에서 비산하는 것을 방지하고 있다.
대차(2)의 뒷부분에는, 엔진 회전에 근거하여 구동하는 집진장치(더스트 콜렉터)(14), 유압 구동부(15) 및 공기 구동부(16)가 설치(내장)되어 있다. 집진장치(14)는, 조분 반송관(도시 생략)을 개재시켜 석션 캡(13)에 접속되어 있고, 이 조분 반송관(도시 생략)을 개재시켜 조분을 포집하도록 되어 있다. 유압 구동부(15)는, 유압 시스템에 의해, 타격기구(6), 회전기구(7), 이송기구(10), 및 로드교환장치(11)를 구동한다. 여기에서는, 착암기(4)나 이송기구(10)로서, 유압 드리프터나 유압 피드 모터를 상정하고 있는데, 실제로는 공압 드리프터나 공압 피드 모터라도 좋다. 공기 구동부(16)는, 공기를 압축해서 압축 공기를 공급한다.
더욱이, 착암기(4)는, 플러싱기구(17)를 구비하고 있고, 공기 구동부(16)로부터 압축 공기의 공급을 받는다. 천공시에는, 플러싱기구(17)는, 착암기(4)의 내부에서 로드(9), 선단의 비트(8)로 플러싱을 위한 압축 공기를 공급하여 암반 표면으로 조분을 배출한다.
로드(9) 및 비트(8)는, 내부에 압축 공기의 경로가 되는 공동(空洞) 또는 관이 마련되어 있다. 즉, 로드(9) 및 비트(8)는 중공(中空)으로 되어 있다. 위에서 설명한 대로, 석션 캡(13)은, 천공의 구멍 언저리 근처를 덮음으로써, 이 조분이 암반 표면에서 비산되는 것을 막는다. 집진장치(14)는, 석션 캡(13)에 접속된 조분 반송관(도시 생략)을 개재시켜, 이 조분을 포집한다.
착암기(4)의 타격압력, 회전압력, 이송속도(이송 길이), 이송압력 및 플러싱압력을 검출하기 위한 검출기(18)로서, 유압 구동부(15)에 회전압력 검출기(18a), 이송속도 검출기(18b), 이송압력 검출기(18c), 타격압력 검출기(18d)가, 공기 구동부(16)에 플러싱압력 검출기(18e)가 각각 마련되어 있다.
대차(2) 상에는, 크롤러 드릴(1)의 작동을 제어하기 위한 오퍼레이터 캐빈(19) 및 자동제어장치(20)가 설치되어 있다. 도시하지는 않으나, 오퍼레이터 캐빈(19) 내에는, 오퍼레이터를 위한 운전석 및 표시장치가 마련되어 있다. 표시장치는 터치패널이라도 좋다. 또한, 실제로는, 원격조종이나 무선조종을 할 수 있도록, 통신장치 등이 마련되어 있어도 좋다. 자동제어장치(20)에는, 기억, 연산, 제어의 기능을 가지는 컴퓨터가 사용되고 있다.
(자동제어장치의 구성)
도 2는, 자동제어장치(20)의 구성례를 나타는 블럭도이다.
자동제어장치(20)는, 붐(3), 회전기구(7), 이송기구(10), 로드교환장치(11), 타격기구(6) 및 플러싱기구(17)의 구동 및 정지를 검지한다. 이때, 자동제어장치(20)는, 회전압력 검출기(18a), 이송속도 검출기(18b), 이송압력 검출기(18c), 타격압력 검출기(18d), 및 플러싱압력 검출기(18e)를 개재시켜, 상기의 각 기구의 구동 및 정지를 검지하여도 좋다.
본 실시 형태에서는, 자동제어장치(20)는, 저속 제어부(20a)와, 중속 제어부(20b)와, 고속 제어부(20c)를 구비한다.
저속 제어부(20a)는, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)의 상태로 한다. 저속(1200 rpm)은 제1속도에 상당한다. 저속 제어부(20a)는, 엔진(21)의 오토 스로틀 제어를 개시하기 위한 오토 스로틀 스위치(22)가 ON이 되고, 엔진(21)의 오토 스로틀 제어를 개시하였을 때에, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지하여, 이른바 아이들링 상태로 한다. 그리고 저속 제어부(20a)는, 주행중이나 천공 작업의 대기중에도 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지한다.
여기서는, 오토 스로틀 스위치(22)는, 오퍼레이터 캐빈(19) 내에 마련되어 있는 것으로 한다. 이 오토 스로틀 스위치(22)는, 물리적인 스위치 등에 한정되지 않고, 가상적인 스위치 등이라도 좋다. 예를 들어, 터치 패널에 표시된 아이콘 등이라도 좋다. 실제로는, 오토 스로틀 스위치(22)를, 엔진(21)의 기동용의 스위치, 스로틀 다이얼 또는 스로틀 레버/패달 등과 일체화 또는 연동시킴으로써, 엔진(21)의 기동(ON)과 동시에 오토 스로틀 제어가 개시되도록 하여도 좋다.
또한, 원격조종이나 무선조종의 경우에는, 오토 스로틀 스위치(22)는 조작단말(콘솔) 측에 마련되어 있어도 좋다. 또한, 오토 스로틀 스위치(22)는, 자동제어장치(20)에 의해 소프트 웨어적으로 실현되어 있어도 좋다. 혹은, 오퍼레이터가 최초로 스로틀 제어를 수동조작으로 행한 시점에서 자동적으로 오토 스로틀 제어를 개시하여도 좋다.
즉, 오토 스로틀 스위치(22)는, 오토 스로틀 제어의 기동신호를 출력하는 구조이면 좋다.
중속 제어부(20b)는, 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)의 상태로 한다. 중속(1800 rpm)은 제2속도에 상당한다. 중속 제어부(20b)는, 착암기(4)의 회전기구(7), 이송기구(10), 로드교환장치(11), 및 붐(3) 중 어느 하나를 구동할 때에 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 상승시킨다.
고속 제어부(20c)는, 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)의 상태로 한다. 고속(2200 rpm)은 제3속도에 상당한다. 고속 제어부(20c)는, 착암기(4)의 타격기구(6) 또는 플러싱기구(17)가 구동될 때에 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm) 또는 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다.
또한, 고속 제어부(20c)는, 타격기구(6) 및 플러싱기구(17)의 구동이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강시킨다.
천공 작업시의 각 주요부의 처리의 우선도에 대해서는, 저속 제어부(20a)＜중속 제어부(20b)＜고속 제어부(20c)의 순서이다. 즉, 저속 제어부(20a)보다도 중속 제어부(20b), 중속 제어부(20b)보다도 고속 제어부(20c)의 처리가 우선된다. 단, 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는, 발명의 이해에 도움이 되기 위해, 엔진 회전속도의 제어기능을 기능 블럭으로 나눈 편의상의 분류에 지나지 않는다. 실제로는, 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는, 동일한 장치 또는 회로이어도 좋다. 속도의 대소관계에 대해서는, 제1속도＜제2속도＜제3속도의 순서이다.
그리고 상기의 엔진 회전속도의 값은 일례에 지나지 않는다. 오차가 있어도 허용된다. 또한, 엔진 회전속도의 최고값(최고속도)은 천공기의 기종마다 다르기 때문에, 기종에 따라 저속, 중속, 고속의 값이 다를 수도 있다고 생각된다. 따라서, 실제로는, 상기의 속도의 대소관계를 만족하면서, 각 동작에 있어서 필요한 속도에 도달하고 있으면 되고, 이 조건에 따르고 있으면 속도 자체는 임의이다. 예를 들어, 저속은 1200 rpm으로 한 다음에, 중속은 1600 rpm 이상 1800 rpm 이하의 범위내의 속도, 고속은 1800 rpm 이상 2500 rpm 이하의 범위내의 속도로 하는 것도 가능하다. 이때, 각 속도를 하나씩 순번대로 결정하는 등으로 하여, 각 속도의 값이 중복되지 않게 한다. 또한, 속도 변경시의 타임 래그를 최소한으로 억제할 수 있는 간격으로, 각 속도를 결정하는 것이 바람직하다.
(오토 스로틀 제어의 처리순서)
도 3은, 본 실시 형태에 따른 천공기에 있어서의 오토 스로틀 제어의 처리순서를 나타내는 개략도이다.
본 실시 형태에 따른 천공기에서는, 컴퓨터에 의한 오토 스로틀 제어를 실현하고 있다. 먼저, 크롤러 드릴(1)의 자동제어장치(20)는, 오퍼레이터의 조작에 따라서, 또는 사전설정에 따라서 자동적으로, 엔진(21)을 기동(ON)하는 동시에, 그 처리순서의 동작모드를 선택한 다음에, 엔진(21)의 오토 스로틀 제어를 개시하기 위한 오토 스로틀 스위치(22)를 ON으로 한다.
실제로는, 오퍼레이터가 엔진(21)을 기동하여 오토 스로틀 스위치(22)를 ON으로 한 것을, 자동제어장치(20)가 검지하도록 하여도 좋다. 오토 스로틀 스위치(22)를 ON으로 하면, 자동제어장치(20)의 저속 제어부(20a)가 기동한다.
자동제어장치(20)의 저속 제어부(20a)는, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지하여, 이른바 아이들링 상태로 한다. 여기서, 저속 제어부(20a)는, 크롤러 드릴(1)이 주행모드(주행상태)인 경우에도, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지한다. 그리고, 크롤러 드릴(1)의 주행중의 엔진 회전속도의 조절에 대해서는, 오퍼레이터가 스로틀 다이얼 등을 조작하여 엔진 회전속도를 수동 선택하는 것도 가능하다.
자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)는, 착암기(4), 회전기구(7), 이송기구(10) 로드교환장치(11) 및 붐(3) 중 어느 하나가 구동을 개시할 때(작동 ON하였을 때)에, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 상승시킨다. 즉, 착암기(4)의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C: Rod Changer), 및 붐 작동 중의 어느 하나가 행해질 때에 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 상승시킨다.
단, 실제로는, 상기의 동작의 전부를 대상으로 하는 사례에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 착암기의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C), 및 붐 작동 중에서, 엔진 회전속도를 상승시키는 트리거(계기)가 되는 동작을, 미리 오퍼레이터가 임의로 설정(지정)·변경할 수 있게 하는 것도 생각된다.
그리고, 중속 제어부(20b)가 처리를 개시할 때에, 저속 제어부(20a)는 처리를 종료한다. 실제로는, 중속 제어부(20b)가 처리 개시시에 저속 제어부(20a)를 정지하여도 좋다. 즉, 동작의 주체가, 저속 제어부(20a)에서 중속 제어부(20b)로 이행된다.
자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)는, 엔진 회전속도가 중속(1800 rpm)이 된 후, 일정시간(예를 들어 5초간) 연속하여, 착암기의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C), 및 붐 작동 중 어느 하나도 행해지지 않은 경우(일정 시간, 무입력 상태가 계속된 경우), 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강시킨다.
그리고, 시간의 계측에 대해서는, 워치 독 타이머 등의 컴퓨터의 하드웨어 시간 계측기를 이용하는 것이 생각된다. 혹은, GPS(Global Positioning System)를 이용하여, GPS 위성에 탑재된 원자시계의 시각 데이터를 수신하게 하여도 좋다. 단, 실제로는 이들의 예에 한정되지 않는다.
엔진 회전속도가 중속(1800 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강하면, 중속 제어부(20b)는 처리를 종료하고, 저속 제어부(20a)가 처리를 재개한다. 즉, 동작의 주체가, 중속 제어부(20b)에서 저속 제어부(20a)로 이행된다. 실제로는, 중속 제어부(20b)가 정지되기 전에 저속 제어부(20a)를 기동하여도 좋다. 저속 제어부(20a)는, 다시 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지한다.
자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)는, 이 일정 시간 내에, 나아가 착암기의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C), 및 붐 동작중의 어느 하나가 행해진 경우, 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)으로 유지한 상태에서, 일정 시간의 카운트값을 초기화하고, 다시 상기의 모든 동작이 종료된 시점에서 일정 시간의 카운트를 개시한다.
자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 착암기(4)의 타격기구(6) 또는 플러싱기구(17)가 구동을 개시할 때(작동 ON한 때)에 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다. 즉, 타격 또는 플러싱이 행해질 때에 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다.
그리고, 고속 제어부(20c)가 처리를 개시할 때에, 중속 제어부(20b)는 처리를 종료한다. 실제로는, 고속 제어부(20c)가 처리 개시시에 중속 제어부(20b)를 정지하여도 좋다. 즉, 동작의 주체가, 중속 제어부(20b)에서 고속 제어부(20c)로 이행된다.
자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 저속 제어부(20a)가 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지하고 있는 동안에, 착암기(4)의 타격기구(6) 또는 플러싱기구(17)가 구동을 개시할 때(작동 ON한 때)에는, 직접, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다. 이때, 일단 중속 제어부(20b)가 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 상승시킨 다음에, 고속 제어부(20c)가 다시 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시키게 하여도 좋다.
자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 타격기구(6) 및 플러싱기구(17)의 구동이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 저속((1200 rpm)으로 하강시킨다. 즉, 타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강시킨다.
엔진 회전속도가 고속(2200 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강되면, 고속 제어부(20c)는 처리를 종료하고, 저속 제어부(20a)가 처리를 재개한다. 즉, 동작의 주체가, 고속 제어부(20c)에서 저속 제어부(20a)로 이행된다. 실제로는, 고속 제어부(20c)가 정지되기 전에 저속 제어부(20a)를 기동하여도 좋다. 저속 제어부(20a)는, 다시 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지한다.
완전히 천공 작업을 종료하는 경우, 자동제어장치(20)는, 오퍼레이터의 조작에 따라서, 또는 사전 설정에 따라서 자동적으로, 엔진(21)을 정지(OFF)한다. 엔진(21)을 정지(OFF)하면, 자동제어장치(20)는 처리를 종료하고, 엔진(21)은 정지상태(0 rpm)가 된다.
(변형례)
그리고, 실제로는, 자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 타격기구(6) 및 플러싱기구(17)의 구동이 종료되었을 때에, 일단, 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 하강시키게 하여도 좋다. 즉, 타격 및 플러싱이 종료되었을 때에, 일단, 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 하강시킨다. 엔진 회전속도가 고속(2200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 하강하였을 때, 자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는 처리를 종료하고, 자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)가 처리를 개시한다.
이 경우, 자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 엔진 회전속도가 중속(1800 rpm)이 된 후, 착암기(4)의 타격기구(6) 또는 플러싱기구(17)가 구동을 개시할 때에 처리를 재개하고, 다시 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다.
반대로, 자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)는, 엔진 회전속도가 중속(1800 rpm)이 된 후, 일정 시간 연속하여 착암기의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C), 붐 작동, 타격 및 플러싱의 어느 하나도 행해지지 않은 경우, 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강시킨다.
(오토 스로틀 제어용 프로그램)
상기한 오토 스로틀 제어의 처리절차를 컴퓨터로 실행시키기 위한 프로그램을, 오토 스로틀 제어용 프로그램이라 칭한다. 이 오토 스로틀 제어용 프로그램은, 기억장치나 기억매체에 격납하는 것이 가능하다. 오토 스로틀 제어용 프로그램은, 상주 프로그램이라도 좋다. 이 경우, 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는, 상기한 동작을 실시할때 이외에는, 항상 대기하고 있다.
그리고, 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는 각각, 개별의 상주 프로그램을 실행함으로써 실현하여도 좋다. 혹은, 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는 각각, 오브젝트지향 프로그램에 있어서의 오브젝트나, 메인 루틴으로부터 호출되는 서브 루틴을 실행함으로써 실현하여도 좋다. 또한, 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는 각각, 개별의 가상 머신(VM)에 의해 실현하여도 좋다.
도시는 하지 않았으나, 자동제어장치(20)는, 이 오토 스로틀 제어용 프로그램에 근거하여 구동하여 소정의 처리를 실행하는 프로세서와, 이 오토 스로틀 제어용 프로그램이나 각종 데이터를 기억하는 메모리 및 스토리지를 구비하는 컴퓨터에 의해 실현한다. 그리고 실제로는, 자동제어장치(20)의 저속 제어부(20a), 중속 제어부(20b), 및 고속 제어부(20c)는 각각, 개별의 독립된 컴퓨터에 의해 실현하여도 좋다.
상기의 프로세서의 예로서, CPU, 마이크로프로세서, 마이크로 컨트롤러, 혹은 전용의 기능을 가지는 반도체 집적회로 등을 생각할 수 있다. 상기의 메모리의 예로서, RAM, ROM, EEPROM이나 플래쉬 메모리 등의 반도체 기억장치 등을 생각할 수 있다. 또한, 버퍼나 레지스터 등이라도 좋다. 상기의 스토리지의 예로서, HDD나 SSD 등의 보조기억장치 등을 생각할 수 있다. 또한, DVD 등의 이동식 디스크나, SD메모리카드 등의 기억매체(미디어) 등이라도 좋다.
그리고, 상기의 프로세서 및 상기의 메모리는, 일체화되어 있어도 좋다. 예를 들어, 최근에는 마이크로컴퓨터 등의 1 칩화가 추진되고 있다. 따라서, 전자기기기 등에 탑재되는 1 칩 마이크로컴퓨터가, 상기의 프로세서 및 상기의 메모리를 구비하고 있는 사례도 생각된다. 단, 실제로는, 이들의 예에 한정되지 않는다.
상기의 설명에 있어서는 크롤러 드릴을 예로 설명하고 있는데, 실제로는 다운 더 홀 드릴(Down-the-hole drill)이나 드릴 점보(Drill jumbo)에 대해서도 적용 가능하다. 또한, 크롤러 드릴과 같은 스로틀 제어를 행하는 다른 중기에 대해서도 적용 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명해 왔는데, 실제로는, 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아닌, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 변경이 있어도 본 발명에 포함된다.
(본 실시 형태의 효과)
[비교대상이 되는 공지의 스로틀 제어]
도 4는, 비교대상이 되는 공지의 천공기에 있어서의 스로틀 제어의 조작순서를 나타내는 개략도이다.
공지의 천공기에서는, 대부분의 경우, 오퍼레이터가 스로틀 제어를 수동 조작으로 행하고 있었다. 우선, 오퍼레이터는, 엔진을 기동(ON)한다. 이때, 오퍼레이터는, 스로틀 제어에 의해 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)으로 고정한다.
그 이유는 중속(1800 rpm)이 천공기의 주행에 최적인 엔진 회전속도이고, 타격 또는 플러싱을 행할 때에 바로 고속(2200 rpm)으로 상승시킬 수 있는 엔진 회전속도이기 때문이다. 오퍼레이터는 수동 조작에 의한 스로틀 제어에 드는 시간과 수고를 줄이기 위해, 고속(2200 rpm)으로 상승시킬 때 이외는 중속(1800 rpm)으로 고정해두는 것이 일반적이다.
오퍼레이터는, 타격 또는 플러싱을 행할 때에는, 스로틀 제어에 의해 풀 스로틀 등으로 하여 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다. 그 다음, 타격 및 플러싱이 종료되면, 오퍼레이터는, 스로틀 제어에 의해 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 하강시키고, 다시 중속(1800 rpm)으로 고정한다.
상기와 같은 조작 순서는, 천공 작업의 효율을 고려하면 충분하긴 한데, 연비나 환경면에 대한 영향 등을 고려하면 최적은 아니다.
[본 실시 형태에 따른 스로틀 제어]
한편, 본 실시 형태에 따른 천공기에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 자동제어장치(20)에 의한 오토 스로틀 제어를 행한다. 우선, 엔진을 기동(ON)하였을 때에, 자동제어장치(20)의 저속 제어부(20a)는, 오토 스로틀 제어에 의해 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지한다.
또한, 자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)는, 착암기(4)의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C), 및 붐 작동 중의 어느 하나가 행해질 때에, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)보다 큰 중속(1800 rpm)으로 상승시킨다.
자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 타격 또는 플러싱이 행해질 때에 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)보다 큰 속도(2200 rpm)로 상승시킨다. 혹은, 고속 제어부(20c)는, 엔진 회전속도를 저속(1200 rpm)으로 유지하고 있는 동안에, 타격 또는 플러싱이 행해질 때에는, 저속(1200 rpm)에서 고속(2200 rpm)으로 상승시킨다.
그 다음, 자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강시킨다. 그리고, 실제로는, 자동제어장치(20)의 고속 제어부(20c)는, 타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 고속(2200 rpm)에서 중속(1800 rpm)으로 하강시키게 하여도 좋다.
더욱이, 자동제어장치(20)의 중속 제어부(20b)는, 엔진 회전속도가 중속(1800 rpm)이 된 후, 일정 시간(예를 들어 5초간) 연속하여, 상기 착암기의 회전, 이송, 로드교환, 붐 작동, 타격 및 플러싱의 어느 하나도 행해지지 않은 경우, 엔진 회전속도를 중속(1800 rpm)에서 저속(1200 rpm)으로 하강시킨다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 천공기에 있어서의 오토 스로틀 제어의 처리절차에서는, 수동 조작에 의한 스로틀 제어에 드는 시간과 수고를 고려할 필요가 없고, 무조작시에 중속(1800 rpm)으로 고정해 둘 필요가 없기 때문에, 천공 작업의 개시시 및 대기중에는 엔진 회전속도를 자동적으로 저속(1200 rpm)으로 유지하고 있다.
또한, 타격 또는 플러싱이 행해지기 전의 동작(전단계의 동작)으로서, 착암기의 회전, 이송(피드), 로드교환(R/C), 및 붐 작동 중의 어느 하나가 행해질 때에, 비로소 엔진 회전속도를 중속으로 하고 있다.
즉, 본 실시 형태에 따른 천공기에서는, 엔진 기동후에 불필요하게 엔진 회전속도를 상승시켜서 중속으로 고정하는 일 없이 저속으로 유지하고, 고속으로 할 필요가 있는 동작의 전단계의 동작이 행해졌을 때에 비로소 중속까지 상승시키고 있다.
특히, 중속까지 상승시킨 후, 일정 시간 연속하여 무입력(무조작) 상태가 계속된 경우, 자동적으로 엔진 회전속도를 중속에서 저속으로 하강시켜 유지함으로써, 에너지 손실을 더욱 억제하는 구성으로 되어 있다. 그리하여, 연비나 환경면에 대한 영향 등의 관점에서 최적인 스로틀 제어를 행할 수 있다.
1: 크롤러 드릴 (천공기) 2: 대차(臺車)
3: 붐 4: 착암기 (드리프터)
5: 가이드 쉘 6: 타격기구
7: 회전기구 8: 비트
9: 로드 10: 이송기구 (피드기구)
11: 로드교환장치 12: 풋 패드
13: 석션 캡 14: 집진장치 (더스트 콜렉터)
15: 유압 구동부 16: 공기 구동부
17: 플러싱기구 18: 검출기
18a: 회전압력 검출기 18b: 이송속도 검출기
18c: 이송압력 검출기 18d: 타격압력 검출기
18e: 플러싱 압력 검출기 19: 오퍼레이터 캐빈
20: 자동제어장치 (컴퓨터) 20a: 저속 제어부
20b: 중속 제어부 20c: 고속 제어부
21: 엔진 22: 오토 스로틀 스위치

Claims (12)

  1. 천공 작업의 대기중에 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하는 제1속도 제어부와,
    착암기의 회전기구, 이송기구, 로드교환장치, 및 붐중 어느 하나를 구동할 때에 엔진 회전속도를 상기 제1속도보다 큰 제2속도로 상승시키는 제2속도 제어부와,
    상기 착암기의 타격기구 또는 플러싱기구가 구동할 때에 엔진 회전속도를 상기 제2속도보다 큰 제3속도로 상승시키고, 상기 타격기구 및 상기 플러싱기구의 구동이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 상기 제3속도에서 상기 제1속도로 하강시키는 제3속도 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 천공기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2속도 제어부는, 엔진 회전속도가 상기 제2속도가 된 후, 일정 시간 연속하여, 상기 회전기구, 상기 이송기구, 상기 로드교환장치, 상기 붐, 상기 타격기구 및 상기 플러싱기구의 어느 하나도 구동하지 않은 경우, 엔진 회전속도를 상기 제2속도에서 상기 제1속도로 하강시키는 천공기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제3속도 제어부는, 상기 제1속도 제어부가 엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하고 있는 동안에, 상기 타격기구 또는 상기 플러싱기구가 구동될 때에는, 엔진 회전속도를 상기 제1속도에서 상기 제3속도로 상승시키는 천공기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제3속도 제어부는, 상기 제1속도 제어부가 엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하고 있는 동안에, 상기 타격기구 또는 상기 플러싱기구가 구동될 때에는, 엔진 회전속도를 상기 제1속도에서 상기 제3속도로 상승시키는 천공기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1속도 제어부는, 주행중에 엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지하는 천공기.
  6. 천공 작업의 대기중에 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하는 제1속도 제어부와,
    착암기의 회전기구, 이송기구, 로드교환장치, 및 붐 중 어느 하나를 구동할 때에 엔진 회전속도를 상기 제1속도보다 큰 제2속도로 상승시키는 제2속도 제어부와,
    상기 착암기의 타격기구 또는 플러싱기구가 구동할 때에 엔진 회전속도를 상기 제2속도보다 큰 제3속도로 상승시키고, 상기 타격기구 및 상기 플러싱기구의 구동이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 상기 제3속도에서 상기 제2속도로 하강시키는 제3속도 제어부를 구비하고,
    상기 제2속도 제어부는, 상기 제3속도 제어부가 상기 제2속도로 하강시킨 후, 일정 시간 연속하여, 상기 회전기구, 상기 이송기구, 상기 로드교환장치, 상기 붐, 상기 타격기구 및 상기 플러싱기구의 어느 하나도 구동되지 않을 때에는 엔진 회전속도를 상기 제2속도에서 상기 제1속도로 하강시키는 것을 특징으로 하는 천공기.
  7. 천공 작업의 대기중에 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하는 스텝과,
    착암기의 회전, 이송, 로드교환 및 붐 작동 중 어느 하나가 행해질 때에 엔진 회전속도를 상기 제1속도보다 큰 제2속도로 상승시키는 스텝과,
    타격 또는 플러싱이 행해질 때에 엔진 회전속도를 상기 제2속도보다 큰 제3속도로 상승시키는 스텝과,
    타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 상기 제3속도에서 상기 제1속도로 하강시키는 스텝을 천공기의 컴퓨터로 실행시키는 것을 특징으로 하는 오토 스로틀 제어용 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  8. 제 7항에 있어서,
    엔진 회전속도가 상기 제2속도로 된 후, 일정 시간 연속하여 상기 착암기의 회전, 이송, 로드교환, 붐 작동, 타격 및 플러싱의 어느 하나도 행해지지 않은 경우, 엔진 회전속도를 상기 제2속도에서 상기 제1속도로 하강시키는 스텝을 추가로 천공기의 컴퓨터로 실행시키는 오토 스로틀 제어용 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  9. 제 7항에 있어서,
    엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하고 있는 동안에, 상기 타격 또는 상기 플러싱이 행해질때에는, 엔진 회전속도를 상기 제1속도에서 상기 제3속도로 상승시키는 스텝을 추가로 천공기의 컴퓨터로 실행시키는 오토 스로틀 제어용 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  10. 제 8항에 있어서,
    엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로 하고 있는 동안에, 상기 타격 또는 상기 플러싱이 행해질때에는, 엔진 회전속도를 상기 제1속도에서 상기 제3속도로 상승시키는 스텝을 추가로 천공기의 컴퓨터로 실행시키는 오토 스로틀 제어용 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    주행중에 엔진 회전속도를 상기 제1속도로 유지하는 스텝을 추가로 천공기의 컴퓨터로 실행시키는 오토 스로틀 제어용 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  12. 천공 작업의 대기중에 엔진 회전속도를 제1속도로 유지하여 아이들링 상태로하는 스텝과,
    착암기의 회전, 이송, 로드교환, 및 붐 작동 중 어느 하나가 행해질 때에 엔진 회전속도를 상기 제1속도보다 큰 제2속도로 상승시키는 스텝과,
    타격 또는 플러싱이 행해질 때에 엔진 회전속도를 상기 제2속도보다 큰 제3속도로 상승시키는 스텝과,
    타격 및 플러싱이 종료되었을 때에 엔진 회전속도를 상기 제3속도에서 상기 제2속도로 하강시키는 스텝과,
    상기 제2속도로 하강시킨 후, 일정 시간 이내에 타격 또는 플러싱이 행해질때에는 다시 엔진 회전속도를 상기 제2속도에서 상기 제3속도로 상승시키는 스텝과,
    상기 제2속도로 하강시킨 후, 일정 시간 이내에 상기 착암기의 회전, 이송, 로드교환, 붐 작동, 타격 및 플러싱의 어느 하나도 행해지지 않는 경우, 엔진 회전속도를 상기 제2속도에서 상기 제1속도로 하강시키는 스텝을 천공기의 컴퓨터로 실행시키는 것을 특징으로 하는 오토 스로틀 제어용 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
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