JPS5894592A - 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
て回転パケットにかかる掘削負荷を一定に制ａする制御
装置に関するものである。

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６の基端をピ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
ブ装置５をスラストシリンダ１０ヲ介して取付ける。こ
のケＩＪ　−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を取付け、前記ケーシング５ａにシャフト９をｌ
ａ１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７１と
を噛合させ、前記シャフト９に四角形の長孔９ｂヲシヤ
フト９の中心軸方向に設けたものである。前記ジブ２の
先端から吊下したケリーバ３を前記シャフト９の長孔９
ｂ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
に回転パケット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（本発明の制御
装置の一実施例を示した第５図中符号１１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５図中符号１
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７１１．
噛合歯９ｍ　、シャフト９を介しケリーバ３９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ヲ伸ばし、押下げ力を与えなが
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３９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
を掬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整孔を掘削する。

かかるアースドリルにおいては、地盤の硬軟変に応じて
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（
図ボせず）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、そのスラス
ト力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に負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
面（四角形の長孔９ｂ部）に生じる軸方向（上下方向）
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し、しかも地盤の硬軟の状態
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−蜘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
たりすることが艮くあり、掘削効率が悪いと言った問照
点がある。また、スラストシリンダ１０の作動開始、停
止の操作を短時間の内に繰返すと、そのスラストシリン
ダ１０の反力が加振力となってフロントフレーム６およ
びジブ２が撮動を起こすことがある。

本発明は、上述の問題点や欠点を解決改善するアースド
リルにおける制御装置を提供せんとするものである。

本発明は、前記スラストシリンダとケリードライブ装置
との間もしくはスラストシリンダとフロントフレームと
の間にバネ体を介装し、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、圧カー電マ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すると共に、前記バ
ネ体により前記回転パケットにかかる負荷の急激な変化
を吸収し、かつ土質変化に追従して回転パケットヲ瞬時
に変位させ、かつフロントフレーム、ジブ等の撮動を防
ぐことができるように構成したことを特徴とする。

以下、本発明のアースドリルにおける制御装置の実施例
の内の２例を第３図乃至第７図を参照して説明する。

第３図乃至第６図は本発明のアースドリルにおける制御
装置の第１の実施例を示し、第３図はフロントフレーム
上部を破断したケリードライブ装置の正面図、第４図（
ａｌ　、　ｆｂ）は緩衛機構の正面図。

側面図、第５図は油圧電気回路図、第６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。

この実施例における本発明の制御装置は、スラストシリ
ンダ１０のピストンロッドとケリードライブ装置５との
間にバネ機構を介装する。このバネ機構は、スラストシ
リンダ１０のピストンロッドの先端に鍔部２３を固定し
、その鍔部ｎの下面に第１リンク列を吊下して設け、そ
の第１リンクＵの下端部両側面にビンｎを植設する。一
方、前記ケリードライブ装置５に受部２５を固設し、そ
の受部５に２枚の第２リンク２Ｊを前記第１リンク２４
を挟み込むように設け、その第２リンク２１に長孔２６
ヲ第１リンク列、第２リンク２１の長手方向（スラスト
シリンダ１０のスラスト力がかかる方向）に開設する。

前記２枚の第２リンク２１の間に第１リンク別を挟み込
むと共に、第１リンク冴のビン２２を第２リンク２１の
長孔かに係合させ、前記鍔部ｎと受部６との間に圧縮ス
プリング２０ヲ介装する。

前記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１３ヲ介して
接続し、一方スラストシリンダＩＯに別の油圧ポンプ１
２を電磁切換弁１４を介して接続する。前記切換弁１３
（油圧モータ７側）と可変容量型油圧ポンプ１１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、　）　Ｏなる
電圧を出力し、かつ切換弁１３がＮボー）ｂよびニュー
トラルボートのときＥ１＝０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Ｅ、を考慮
し、Ｅｍ＜ＥｓかつＥ、〉０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を設ける。

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１】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７ａ　、噛合歯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Ｅｌ〉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が可変
容量型油圧ポンプ１１からの実際の吐出圧力を検出して
これを電圧Ｅ、に変換し、この電圧Ｅ。

をフィルター１６を介して比較器１７に出力する。する
と、比較器１７は検出電圧Ｅ、と設定電圧Ｅ３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、上述の鉛、〉Ｏの条件とにより
電圧を継電器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、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第３図中矢
印方向に伸長Ｉ５、さらにバネ機構のスプリングかが撓
み、その撓んだスプリング加、ケリードライブ装置５．
ケリーバ３を介して回転パケット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の負荷が大きくなり、可変容量型油圧ポンプ１
１の吐出圧力が設定圧力より大きくなると、すなわちＥ
、　）　Ｅ、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９Ｐ１４へ通電
せず、その電磁切換弁１４はＢボートカラニュートラル
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。

このとき、スラストシリンダ１０Ｆｉピストンロンドの
伸長が停止して回転パケット４にかかるスラスト力が急
激に低下しようとするが、バネ機構のスプリング加がそ
の撓み反力によりケリードライブ装置５を第３図中矢印
方向に押下するので、そのスプリング加の撓み反力がケ
リードライブ装置５、ケリーバ３を介して回転パケット
４に伝わり、回転パケット４にかかるスラスト力（負荷
）が急激に低下するようなことはない。

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、（Ｅ３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
。このとき、バネ機構のスプリング加が撓んでから回転
パケット４にスラスト力（負荷）がかかるので、回転パ
ケット４にかかるスラスト力（負荷）が急激に上がるよ
うなことはない。このバネ機構のスプリング加の作用、
すなわち回転パケット４にかかるスラスト力（負荷）が
急激に上がったり低下したリスることを防ぐ作用と、比
較器１７における設足電圧Ｅ、付近で発生するハンチン
グを防ぐフィルター１６の作用とにより、スラストシリ
ンダ１０の作動開始、停止の操作が比較的長い時間をお
いて繰返されるので、比較的短時間においてスラストシ
リンダ１０の作動開始、停止の操作が繰返され、そのス
ラストシリンダ１０の反力が加娠力となってフロントフ
レーム６およびジブ２が撮動を起こすようなことはない
。

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、地盤が硬命軟いずれの状態であ
ってもスラストシリンダ１０ヲ作動させてスラスト力を
調節し、回転パケット４にかかる負荷を一足に制御する
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ストシリンダ１（）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バケツ；・４の回転を
一旦停止させ、次いで電磁切換弁１４をＲボートに切換
え、油圧ポンプ１２からの油圧をスラストシリンダ１０
のロッド側に供給し、スラストシリンダ１０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
ボートに位置するので、位置−電圧変換器１８の出力電
圧はＥ、＝０となり、従って吐出圧力が設定圧力より小
さくＥｌ＜Ｅｌとなっても、比較器Ｊ７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
整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等を介し回転パケット４を
一旦逆転させてから停止させ整孔から引き上げる。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、　＝０と
なり、従って吐出圧力が設定圧力より小さくＥ、（Ｅ、
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　Ｅｔ＜　Ｅ、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縛の制御装置は、スラ
ストシリンダ１０とケリードライブ装置５との間にバネ
機構（スプリング２０）全介装したので、回転パケット
４が地盤を掘削中（すなわち、可変容量型油圧ポンプ１
２の吐出圧力が設定圧力以下で、スラストシリンダ１０
のピストンロッドが伸長している状態であって、回転パ
ケット４の掘削抵抗が徐々に増加して設定圧力に近づい
ている。）において、地盤の土質が硬土質から軟土質に
変わると、スプリング加が撓んでいる範囲内で回転パケ
ット４が瞬時に降下して所要のスラスト力（負荷）をも
って地盤を掘削することができ、急激な負荷の低下によ
る掘削能率の低下を防ぐことができる。また、土質が軟
土質から硬土質に変わって負荷が上がると、スプリング
加が撓んで負荷の急激な上昇を吸収することができ、機
械への衝撃を緩衝吸収することができ、機械の耐久性を
向上させることができる。

第６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を表わ丁。図中
（１）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、に対応する可変容量
型油圧ポンプの設定圧力、斜線部ａは本装置の効果をよ
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Ｅ３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１】の吐出圧力を設定幅息の中で設定電圧Ｅ、に
対応する圧力Ｐ、゛に設定することにより、可変容量型
油圧ボン、プ１１の吐出流量が減少する。このため、回
転パケット４の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
砂相互の摩擦抵抗等）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
力が増し、掘削効率が向上される。

また、整孔の真直精度が高度に要求される場合は、たと
えばスラストシリンダのスラスト力を除き、ケリーバ等
の置型のみにスラスト力を減らしてゆつ（りと掘削する
必要があるので設定電圧Ｅ３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。

第７図は本発明のアースドリル（おける制御装置の第２
の実施例を示したフロントフレームの上部を破断したケ
リードライブ装置の正面図である。

この実施例における本発明の制御装置は、フロントフレ
ーム６とスラストシリンダ１ｏのヘッドとの間にスプリ
ング２０ヲ介装したものであって、上述の第１実施例の
ものと同一の作用効果を奏することができる。

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の硬軟状態に無関係に一定
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。

特に本発明のアースドリルにおける制御装置は、スラス
トシリンダとフロントフレームとの間もしくはスラスト
シリンダとケリードライブ装置との間にバネ体を介装し
たので、そのバネ体により掘削地盤の土質が軟土質から
硬土質に変化して回転パケットにかかる負荷が急激に上
昇しても、その急激に上昇した負荷を十分に吸収するこ
とができ、一方掘削地盤の土質が硬土質から軟土質に変
化して回転パケットにかかる負荷が急激に低下しても、
バネ体の撓んでいる範囲内で回転パケットを瞬時に降下
させて所要の負荷をかけることができ、従って掘削効率
を向上せしめると共に、機械の耐久性をも向上せしめる
ことができる。また、バネ体の緩衝作用により、スラス
トシリンダの作動開始。

停止の繰返が比較的長い時間をおいて繰返されるので、
ハンチング、すなわちフロントフレームやジブが振動を
起こすのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアースドリルの全体図、第２図はケリードライ
ブ装置の断面図である。 第３図乃至第６図は本発明のアースドリルにおける制御
装置の第１の実施例を示

【−１第３図はフロントフレー
ム上部を破断したケリードライブ装置の正面図、第４図
（ａｌ　、　（ｂｌは緩衝機構の正面図。 側面図、第５図は油圧電気回路図、第６図は可変容量型
油圧ポンプの吐出圧力、吐出流量の特性−である。 第７図は本発明のアースドリルにおける制御装置の第２
の実施例を示したフロントフレーム上部を破断したケリ
ードライブ装置の正面図である。 １・・・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・・・可変容葉型油圧ポンプ、】２・・・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・・・位蓋−電圧変換器、１９・・・継
電器、銀・・・スプリング。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　　本　　正　　実第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 ０（懺ｉｓ）

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し、そのジ
   ブの下部にフロントフレームの基端を装着１２、そのフ
   ロントフレームの先端にスラストシリンダを介してケリ
   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がり昇降可能に取付け、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全掘削するアースドリルにおい
   て、前記スラストシリンダとケリードライブ装置との間
   もしくはスラストシリンダとフロントフレームとの間に
   バネ体を介装し、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カラ調節することに
   より、前記回転パケットにかかる負荷を地盤が硬φ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する
   と共に、前記バネ体により前記回転パケットにかかる負
   荷の急激な変化を吸収し、かつ土質変化に追従して回転
   パケットを瞬時に変位させ、かつフロントフレーム、ジ
   ブ等の振動を防ぐことができ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。