JPS622112B2 - - Google Patents

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JPS622112B2
JPS622112B2 JP18500480A JP18500480A JPS622112B2 JP S622112 B2 JPS622112 B2 JP S622112B2 JP 18500480 A JP18500480 A JP 18500480A JP 18500480 A JP18500480 A JP 18500480A JP S622112 B2 JPS622112 B2 JP S622112B2
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JP
Japan
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excavation
bit
tool
load
control device
Prior art date
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JP18500480A
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Japanese (ja)
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JPS57112591A (en
Inventor
Hiroshi Kusumi
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ワイヤロープあるいはシリンダ等を
介して懸架装置に懸架させた掘削具により地盤を
掘削する掘削機における、掘削具の降下自動制御
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic lowering control device for an excavator used in an excavator that excavates the ground with an excavator suspended on a suspension device via a wire rope or a cylinder.

竪孔掘削機、例えばリバースサーキユレーシヨ
ンドリル等により地盤を掘削する機械では、一般
にウインチに巻付けたワイヤロープで掘削具を吊
り、掘削の進行に伴つてワイヤロープを巻下げて
ゆく。掘削孔が深く、この垂直度が要求される場
合には、ワイヤロープに適当な張力をかけて、掘
削具を振り子のように吊り下げ保持を行つて、ケ
リーバが傾斜しないように操作している。従つ
て、ウインチの操縦者は、常にワイヤロープの張
り具合いを注視しながら、掘削具の巻下げ動作を
制御しなければならない。このワイヤロープの張
り具合いを手動によつて常に一定に保つには、振
削地盤の様々な変化を考慮しなければならないの
でかなりむずかしく熟練を要する。
In a machine that excavates the ground using a shaft excavator, such as a reverse circulation drill, the excavating tool is generally suspended by a wire rope wound around a winch, and the wire rope is lowered as the excavation progresses. When the drilling hole is deep and verticality is required, appropriate tension is applied to the wire rope and the drilling tool is suspended and held like a pendulum to prevent the Kerry bar from tilting. . Therefore, the winch operator must control the lowering operation of the excavator while constantly monitoring the tension of the wire rope. Manually maintaining the tension of this wire rope at a constant constant level requires consideration of various changes in the shaking ground, which is quite difficult and requires skill.

このためこれの自動化を考えたものとして、特
開昭54−82803号公報及び特開昭54−118601号公
報が開示されている。前者は土質性状に関係な
く、掘削具を吊つている荷重を常にある範囲の値
に保つように制御するものであり、後者は掘削ト
ルクを常に一定に保つように制御するものであ
る。
For this reason, JP-A-54-82803 and JP-A-54-118601 have been disclosed with the aim of automating this process. The former is to control the load on which the excavator is suspended to always be kept within a certain range regardless of the soil properties, and the latter is to control to always keep the excavation torque constant.

しかし前者の場合は、あくまでも検出している
ものは掘削具を吊つている荷重、即ち、見方を変
えればビツトにかかる荷重だけである。従つて、
このビツト荷重を一定に保つということは、当然
軟らかい地盤では掘削具の下降速度は速く、硬い
地盤では遅くなる。軟らかい地盤の掘削には、通
常ブレード型ビツトを用いるため、掘削具の下降
速度が速くなると、カツタの喰い込み量やビツト
の回転数が大きくなり、掘削トルクは増大してビ
ツト回転が停止してしまう。従つてビツト荷重の
大きさだけを検出して掘削具を下降させたので
は、ビツト回転の停止及び作動を頻繁に繰り返す
ことになり、掘削作業効率が低下してしまう欠点
がある。
However, in the former case, what is being detected is only the load that suspends the excavation tool, that is, the load that is applied to the bit if you look at it from a different perspective. Therefore,
Keeping this bit load constant naturally means that the lowering speed of the excavator will be faster in soft ground and slower in hard ground. Blade-type bits are usually used when excavating soft ground, so when the descending speed of the excavator increases, the amount of biting into the cutter and the rotational speed of the bit increase, the excavation torque increases, and the bit rotation stops. Put it away. Therefore, if the excavating tool is lowered by detecting only the magnitude of the bit load, the bit rotation will have to be stopped and activated frequently, resulting in a disadvantage that the excavating work efficiency will be reduced.

また後者の場合は、地盤が均質であれば掘削ト
ルクの変動はあまり大きくないが、礫層や軟、硬
土質が互層になつている場合やローラビツトによ
る硬土質掘削の場合には、掘削トルクの変動は非
常に大きく、条件によつてはその値の最小値に対
して最大値が2〜3倍に達することもあり、この
値を基に掘削速度を制御することは実用上不可能
である。従つて掘削トルクだけによつて掘削具を
下降させたのでは、ローラビツトによる硬地盤掘
削の制御に供し得ない欠点がある。
In the latter case, if the ground is homogeneous, the excavation torque will not fluctuate very much, but if the ground is made up of alternating layers of gravel, soft and hard soil, or if hard soil is excavated using a roller bit, the excavation torque will vary. The fluctuations are very large, and depending on the conditions, the maximum value can reach 2 to 3 times the minimum value, making it practically impossible to control the excavation speed based on this value. . Therefore, if the excavator is lowered only by the excavation torque, it cannot be used to control hard ground excavation using the roller bit.

本発明は、ワイヤロープあるいはシリンダ等を
介して懸架装置に懸架させた掘削具により地盤を
掘削する竪孔掘削機において、土質条件やビツト
回転数が変化しても、常に使用されるビツトにと
つて適切なビツト荷重や掘削トルクが作用するよ
うに自動制御を行うことができる掘削具の降下自
動制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention is a pit excavator that excavates the ground with a drilling tool suspended from a suspension device via a wire rope or a cylinder, and the bit is always used even if the soil conditions and the rotation speed of the bit change. It is an object of the present invention to provide an automatic lowering control device for an excavating tool that can automatically control the bit load and excavation torque so that appropriate bit loads and excavation torques are applied.

以下、本発明の一実施例を第1図乃至第5図に
より説明する。第1図は竪孔掘削機を示し、下記
のように構成されている。本体1の後部にはウイ
ンチ2が設置され、中央部にはリーダ3が取付け
られている。ウインチ2とリーダ3の中間部に
は、ウインチ2や掘削具を駆動するための油圧ポ
ンプを含む制御装置4が設置され、リーダ3の前
部には、掘削具を駆動するロータリテーブル5が
係合可能に設置され、ロータリテーブル5の駆動
反力を本体1で取ることができるようになつてい
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 shows a pit excavator, which is constructed as follows. A winch 2 is installed at the rear of the main body 1, and a leader 3 is installed at the center. A control device 4 including a hydraulic pump for driving the winch 2 and the excavating tool is installed between the winch 2 and the leader 3, and a rotary table 5 for driving the excavating tool is engaged at the front of the leader 3. The drive reaction force of the rotary table 5 can be taken by the main body 1.

ウインチ2から繰り出され、リーダ3の頂部の
シーブブロツクを経由させたワイヤロープ11に
は、下記の構成から成る掘削具が吊るされてい
る。掘削具は、ロータリテーブル5に上下動可能
に係合して駆動トルクを受けるケリーバ6と、ケ
リーバ6の下端側に順次接続されるドリルパイプ
8と、ドリルパイプ8の下端に接続され、土砂を
掘削するビツト7と、ビツト7によつて掘削され
た土砂を水と共に吸い上げ、ビツト7、ドリルパ
イプ8及びケリーバ6の内部を通つて地上へ排出
するにあたり、ケリーバ6の上端と非回転体であ
るサクシヨンホース9との間に介設されたスイベ
ルジヨイント10とによつて構成される。ワイヤ
ロープ11の端部には、一端側をリーダ3の上
部、例えばトツプシーブブロツクに取付けた荷重
計12に連結されている。また本体1の下部に
は、地上に敷設されたレール13上を転動する車
輪14が設けられている。
An excavating tool having the following configuration is suspended from a wire rope 11 that is let out from the winch 2 and passed through a sheave block at the top of the leader 3. The excavation tool includes a kelly bar 6 that is vertically movably engaged with the rotary table 5 and receives a driving torque, a drill pipe 8 that is sequentially connected to the lower end of the kelly bar 6, and a drill pipe 8 that is connected to the lower end of the drill pipe 8 to remove earth and sand. When the bit 7 to be excavated and the earth and sand excavated by the bit 7 are sucked up together with water and discharged to the ground through the inside of the bit 7, the drill pipe 8 and the Kelly bar 6, the upper end of the Kelly bar 6 and a non-rotating body are used. The suction hose 9 and a swivel joint 10 are interposed between the suction hose 9 and the suction hose 9. One end of the wire rope 11 is connected to a load cell 12 which is attached at one end to the upper part of the leader 3, for example to a top sheave block. Furthermore, wheels 14 that roll on rails 13 laid on the ground are provided at the bottom of the main body 1.

第2図は、本発明による掘削具の降下自動制御
装置を示す。電気油圧サーボ弁15の各ポート
は、油タンク16の油を圧送する油圧ポンプ17
の吐出側、油タンク16、油圧モータ18にそれ
ぞれ接続され、油圧モータ18の出力軸は減速機
19を介してドラム2′に連結されている。サー
ボ弁15は、荷重計12に接続された函数発生機
20により、そのスプールを徐々に切換えること
ができるようになされ、かつそのポートU、Dを
選択するように構成されている。22は降下自動
制御回路の駆動圧を制御するリリーフ弁である。
尚、実用上は、手動によつてもウインチ2による
巻上げ巻下げを行うことができるように構成して
おくことが便利である。
FIG. 2 shows an automatic lowering control device for an excavator according to the present invention. Each port of the electrohydraulic servo valve 15 is connected to a hydraulic pump 17 that pumps oil from an oil tank 16.
The output shaft of the hydraulic motor 18 is connected to the drum 2' via a speed reducer 19. The servo valve 15 is configured to be able to gradually switch its spool by a function generator 20 connected to the load cell 12 and to select ports U and D thereof. 22 is a relief valve that controls the driving pressure of the automatic descent control circuit.
Note that, in practice, it is convenient to configure the winch 2 so that it can be hoisted and lowered manually as well.

またビツト7は、ケリーバ6を介してロータリ
テーブル5と係合して、ロータリテーブル5の駆
動トルクによつて回転させられる。次に、この駆
動装置の構成について説明する。油タンク16の
油を油圧ポンプ23で圧送し、油圧モータ24を
駆動する。油圧モータ24の出力軸は減速機の歯
車群25の駆動軸に接続されている。そして、最
終的にロータリテーブル5を回転させることにな
る。26は油圧モータ24の駆動圧を制限するリ
リーフ弁である。27は油圧モータ24の入口側
の圧力を検出し、圧力の大きさを電圧に変換する
圧力変換器である。そしてこれには、サージ圧に
よる一時的な高い電圧をカツトするフイルタ42
を介して、その検出量により予め設定された電圧
値と比較し、タイマー28A,28B及び継電器
29A,29Bを作動させる比較器30が接続さ
れており、継電器29Aは電磁切換弁50,51
のポートX,Yを選択する励磁部に接続されると
共に、これを励磁した場合にサーボ弁15に接続
される函数発生器20の回路を遮断するための接
点が、回路の途中にB接点として組み込まれてい
る。タイマー28Aは比較器30によつて選択さ
れた電圧によつて継電器29Aの作動が停止して
も、設定時間励磁し続けるものである。つまり、
これは掘削トルクの変動巾が大きい時には、ドラ
ム2′を作動させる電圧を捨つても瞬時に消え、
また再び瞬時に捨うことになつて、ドラム2′を
作動させるに至らぬままこれを繰り返すというバ
タツキ現象を防ぐためのものである。同様にタイ
マー28Bは継電器29Bが作動した際に励磁さ
れるもので、一度励磁されると継電器29Bの作
動が停止しても、設定時間励磁し続け、タイマ2
8Bの接点が函数発生器20の回路にB接点とし
て入つているので、この回路を遮断することにな
り、サーボ弁15は上記設定時間中図示の中立位
置に保持される。
Further, the bit 7 engages with the rotary table 5 via the kely bar 6 and is rotated by the driving torque of the rotary table 5. Next, the configuration of this drive device will be explained. Oil in the oil tank 16 is pumped by a hydraulic pump 23 to drive a hydraulic motor 24. The output shaft of the hydraulic motor 24 is connected to a drive shaft of a gear group 25 of a reduction gear. Finally, the rotary table 5 is rotated. 26 is a relief valve that limits the driving pressure of the hydraulic motor 24. 27 is a pressure converter that detects the pressure on the inlet side of the hydraulic motor 24 and converts the magnitude of the pressure into voltage. This includes a filter 42 that cuts off temporary high voltage due to surge pressure.
A comparator 30 is connected to compare the detected amount with a preset voltage value and operate timers 28A, 28B and relays 29A, 29B, and relay 29A is connected to electromagnetic switching valves 50, 51.
A contact is connected to the excitation part that selects ports X and Y of the servo valve 15, and is connected to the servo valve 15 when the excitation part is excited. It has been incorporated. Timer 28A continues to be energized for a set period of time even when relay 29A is deactivated by the voltage selected by comparator 30. In other words,
When the excavation torque fluctuates widely, even if the voltage that operates the drum 2' is removed, it disappears instantly.
This is also to prevent the flapping phenomenon in which the drum 2' is repeatedly discarded instantaneously without being able to operate the drum 2'. Similarly, the timer 28B is energized when the relay 29B is activated, and once it is energized, it continues to be energized for the set time even if the relay 29B stops operating.
Since the contact 8B is inserted into the circuit of the function generator 20 as a B contact, this circuit is cut off, and the servo valve 15 is held at the neutral position shown during the above set time.

函数発生器20は、荷重計12の出力電圧に対
して第3図に示すような電気油圧サーボ入力が得
られるものであり、,,のような制御パタ
ーンを複数個選択的に変えることができる。従つ
て、いづれのパターンによつてもサーボ弁15の
スプールの動きを徐々に行わせることができるの
で、掘削具の昇降速度を徐々に増減できるように
なつている。
The function generator 20 is capable of obtaining an electro-hydraulic servo input as shown in FIG. . Therefore, the spool of the servo valve 15 can be gradually moved in any pattern, so that the lifting speed of the excavator can be gradually increased or decreased.

第4図は、油圧モータ24の駆動油圧を圧力変
換器27で電圧としてとらえ、この出力電圧によ
る比較器30の作動範囲を示し、電圧がEE〜EF
の範囲では継電器29Aを作動させ、ED〜EE
範囲では継電器29Bを作動させ、O〜EDの範
囲ではどちらの継電器も作動させないようになつ
ている。
FIG. 4 shows the operating range of the comparator 30 based on the output voltage when the driving oil pressure of the hydraulic motor 24 is captured as a voltage by the pressure converter 27, and the voltage ranges from E E to E F
The relay 29A is operated in the range ED to EE, the relay 29B is operated in the range ED to EE , and neither relay is operated in the range O to ED .

第5図は、操作盤の一例を示したもので、これ
には電気抵抗を変え、掘削具を吊るロープの掛け
数を変えることができる電源スイツチ兼ロープ掛
け数切換器31と、荷重指示計32と、電圧値E
A,EB,ED,EEをそれぞれ設定する電圧調整器
33,34,35,36と、電圧値EA,EB,E
D,EEをそれぞれ指示する電圧指示計37,3
8,39,40と、油圧モータ24の入口側圧力
を表示する圧力表示計41とが設けられている。
さらに第3図の制御パターンを選択できるように
なつており、52は制御パターン、53,54,
55は函数発生器20の各パターン,,を
それぞれ選択する操作ボタンである。
Figure 5 shows an example of an operation panel, which includes a power switch/rope number changer 31 that can change the electrical resistance and change the number of ropes for hanging the excavation tool, and a load indicator. 32 and the voltage value E
Voltage regulators 33, 34, 35, 36 for setting A , E B , E D , E E respectively, and voltage values E A , E B , E
Voltage indicators 37, 3 indicating D and E E respectively
8, 39, 40, and a pressure indicator 41 that displays the pressure on the inlet side of the hydraulic motor 24.
Furthermore, the control pattern shown in FIG. 3 can be selected, with 52 being a control pattern, 53, 54,
55 is an operation button for selecting each pattern of the function generator 20, respectively.

今、本発明の制御装置によらず、ケリーバ6、
ビツト7、ドリルパイプ8、スイベルジヨイント
10から成る掘削具を巻上げると、荷重指示計3
2には全体の重量の和が表示される。次に、本発
明の制御装置を作動させれば、上記の状態におい
て荷重計12により検出された電圧値は最大のE
Cを示し、函数発生器20によつてサーボ弁15
のスプールが第2図のDの状態に切換えられ、油
圧ポンプ17からの圧油が実線の矢印のように流
れ、ドラム2′は巻下げ方向に回転してビツト7
等を降下させる。ビツト7が孔底に到達し、ワイ
ヤロープ11の張力が減少し、荷重計12の出力
電圧が第3図のEA〜EBの値になれば、函数発生
器20によつてサーボ入力は零になつて、サーボ
弁15が中立状態になり、ドラム2′は停止す
る。
Now, regardless of the control device of the present invention, Kerryba 6,
When the drilling tool consisting of the bit 7, drill pipe 8, and swivel joint 10 is hoisted up, the load indicator 3
2 displays the sum of the entire weight. Next, when the control device of the present invention is activated, the voltage value detected by the load cell 12 in the above state is set to the maximum E.
C , the servo valve 15 is controlled by the function generator 20.
The spool is switched to the state shown in FIG.
etc. to descend. When the bit 7 reaches the bottom of the hole, the tension in the wire rope 11 decreases, and the output voltage of the load cell 12 reaches the values E A to E B in FIG. When the value becomes zero, the servo valve 15 becomes neutral, and the drum 2' stops.

ロータリテーブル5を駆動すれば、ビツト7が
回転して掘削を行う。掘削の進行に伴いワイヤロ
ープ11の張力が増し、荷重計12の出力電圧が
Bを超えると、再びドラム2′が回転し、ビツト
7等は降下する。また油圧モータ18の漏れ油等
の原因によりワイヤロープ11がゆるみ、荷重計
12の出力電圧がEAより下がつた場合には、函
数発生器20によつてサ−ボ入力はマイナスにな
つて、サーボ弁15のスプールがUの状態に切換
えられる。これにより、圧油が破線の矢印のよう
に流れ、ドラム2′は逆回転させられ、ビツト7
等が巻上げられる。尚、このビツト荷重の要素に
よつて制御する場合、この巻上げ制御を省略し
て、停止と巻下げとの二区分の制御でも、実作業
に充分供し得る。
When the rotary table 5 is driven, the bit 7 rotates and excavates. As the excavation progresses, the tension of the wire rope 11 increases and when the output voltage of the load cell 12 exceeds E B , the drum 2' rotates again and the bit 7 and the like fall. Furthermore, if the wire rope 11 becomes loose due to oil leakage from the hydraulic motor 18, and the output voltage of the load cell 12 drops below E A , the servo input becomes negative by the function generator 20. , the spool of the servo valve 15 is switched to the U state. As a result, the pressure oil flows as shown by the dashed arrow, the drum 2' is rotated in the opposite direction, and the bit 7 is rotated in the opposite direction.
etc. are rolled up. When controlling based on the bit load element, this hoisting control can be omitted and control in two stages, stopping and hoisting, can be sufficient for actual work.

一方、掘削トルクの変化は、油圧モータ24の
圧力に変化を与えるので、この圧力を表示する圧
力指示計41の値を読めば、掘削トルクの変化の
状態を知ることができる。またこの変化の頻度か
ら現在掘削している地盤の状態、即ち礫層を掘削
しているのか均質な地盤を掘削しているのかとい
つた程度のことをこの指示計41から知ることも
できる。そして非常に硬い地盤に入り、ビツト7
の回転が停止するような状態になつた時、圧力変
換器27によつて検出された電圧値の最大のEF
であるので、第4図のFの範囲にあり、比較器3
0は継電器29Aを作動させ、タイマー28Aを
励磁して、タイマー28Aの設定時間、電磁切換
弁50,51のスプールがそれぞれX,Yの状態
に切換えられると共に、荷重計12による制御回
路を、タイマー28Aの接点が切れることによつ
て遮断してしまうので、荷重計12の制御要素は
なくなり、サーボ弁15のスプールは中立位置に
なる。従つて、油圧ポンプ11からの圧油が破線
の矢印のように流れ、ドラム2′は巻上げ方向に
回転し、ビツト7等を上昇させる。ビツト7が上
昇すれば、孔底の土砂とビツト7との係合が解か
れるので、ビツト7が回転可能になり、その時の
掘削トルクも小さくなる。従つて、タイマー28
Aの設定時間経過後、継電器29A,29Bのど
ちらも作動していなければ、電磁切換弁50,5
1のそれぞれのスプールを動作させる信号は出な
くなり、この後は荷重計12による函数発生器2
0の作動状態によつて、サーボ弁15のスプール
が動作する。
On the other hand, a change in excavation torque causes a change in the pressure of the hydraulic motor 24, so by reading the value of the pressure indicator 41 that displays this pressure, it is possible to know the state of change in the excavation torque. Furthermore, from the frequency of this change, it is also possible to know from this indicator 41 the state of the ground currently being excavated, ie, whether the excavation is in a gravel layer or homogeneous ground. Then we entered very hard ground and bit 7
The maximum voltage value E F detected by the pressure transducer 27 when the rotation of the
Therefore, it is in the range of F in Fig. 4, and comparator 3
0 activates the relay 29A, energizes the timer 28A, and for the set time of the timer 28A, the spools of the electromagnetic switching valves 50 and 51 are switched to the X and Y states, respectively, and the control circuit by the load cell 12 is activated by the timer. Since the contact point 28A is cut off, the load cell 12 is no longer controlled, and the spool of the servo valve 15 is placed in the neutral position. Therefore, the pressure oil from the hydraulic pump 11 flows as indicated by the dashed arrow, and the drum 2' rotates in the winding direction, raising the bit 7 and the like. When the bit 7 rises, the engagement between the bit 7 and the earth and sand at the bottom of the hole is released, so the bit 7 becomes rotatable and the excavation torque at this time also becomes smaller. Therefore, timer 28
After the set time A has elapsed, if neither relay 29A or 29B is operating, the electromagnetic switching valves 50 and 5
The signal to operate each spool of 1 is no longer output, and after this, the function generator 2 by the load cell 12
According to the operating state of 0, the spool of the servo valve 15 operates.

次に、ビツト7の回転が停止するまでには至ら
ないが、かなり苛酷な掘削状態に入つた場合、圧
力変換器27によつて検出された電圧値がED
Eの値になれば、比較器30は継電器29Bを
作動させ、タイマー28Bを励磁して、タイマー
28Bの設定時間、サーボ弁15のスプールを励
磁する回路を遮断して、ビツト7等の昇降を停止
する。
Next, when the bit 7 does not stop rotating but enters a fairly severe digging condition, the voltage value detected by the pressure transducer 27 becomes E D ~
When the value of E E is reached, the comparator 30 activates the relay 29B, energizes the timer 28B, and interrupts the circuit that energizes the spool of the servo valve 15 for the set time of the timer 28B, so that bit 7, etc. stop.

次に、ビツト7の掘削が軽負荷で行われている
時には、圧力変換器27によつて検出された電圧
値がO〜EDの値となり、比較器30は継電器2
9A,29Bの双方共作動させないため、電磁切
換弁50,51のそれぞれのスプールを動作させ
る信号は出ない状態となり、ドラム2′の回転は
荷重計12の出力電圧の要素だけで動作する。
Next, when bit 7 is being excavated with a light load, the voltage value detected by the pressure transducer 27 becomes a value between O and E D , and the comparator 30
Since both 9A and 29B are not operated, no signal is output to operate the spools of the electromagnetic switching valves 50 and 51, and the drum 2' is rotated only by the output voltage factor of the load meter 12.

以上述べたように、掘削トルクの要素による制
御についてまとめると、ビツト7の回転が停止す
るような掘削トルクが一時的にしても発生した場
合には、ビツト7等を巻上げてビツト7を回転可
能にさせる。また、ビツト7の回転は停止しない
が、停止しそうな掘削トルクが発生した場合は、
ビツト7等の巻下げ(巻上げも含む)操作を停止
させて、ビツト7の負荷を軽減させる。また、軽
トルクの場合は、ビツト7等の巻上げ、巻下げ操
作に関与しないようになつている。即ち、ドラム
2′の巻上げ、巻下げは、ビツト荷重を主体とし
た制御によるものであり、ビツト7の掘削状態を
ビツト荷重では検出しきれない状態において、掘
削トルクで歯止めをかけるものである。従つて、
掘削トルクによるビツト7等の巻下げ制御は、こ
の制御回路に組み込まれていない。
As mentioned above, to summarize the control based on the elements of digging torque, if a digging torque that stops the rotation of bit 7 occurs even temporarily, bit 7 etc. can be hoisted up and bit 7 can be rotated. Let it be. In addition, although Bit 7 does not stop rotating, if a drilling torque that is likely to stop occurs,
The load on bit 7 is reduced by stopping the lowering (including winding) operation of bit 7 and the like. In addition, in the case of light torque, it is designed not to be involved in the hoisting and lowering operations of the bit 7 and the like. That is, the hoisting and lowering of the drum 2' is controlled mainly by the bit load, and when the excavation state of the bit 7 cannot be detected by the bit load, the excavation torque is used to stop the excavation state. Therefore,
The lowering control of bit 7 and the like using the excavation torque is not incorporated into this control circuit.

通常の掘削においては、ビツト7の回転が停止
する段階に至る以前に、継電器29Bを作動させ
る段階を経るので、かなり掘削トルクの変動の激
しい掘削条件、即ち継電器29Aを作動させる状
態を招かない限り、ビツト7等の下降動作が停止
してしまつて、ビツト7等を上昇させざるを得な
い状態を招くことは少ない。ビツト7が回転を停
止し、ドラム2′によつてビツト7等を巻上げる
動作が入ることは掘削能率を低下させることにな
るので、電圧値ED〜EEの範囲で電圧を検出し、
ドラム2′の作動を制御することが掘削能率を高
める上で大きな効果をもたらすことになる。
In normal excavation, the relay 29B is activated before the rotation of the bit 7 is stopped, so unless the excavation condition causes a considerable fluctuation in the excavation torque, that is, the condition in which the relay 29A is activated. , Bit 7, etc., are rarely forced to rise because the downward movement of Bit 7, etc. is stopped. If the bit 7 stops rotating and the drum 2' starts winding up the bit 7, etc., this will reduce excavation efficiency, so the voltage is detected in the range of voltage values E D to E E.
Controlling the operation of the drum 2' has a great effect on increasing excavation efficiency.

軟かい地盤でブレード型ビツトを用いて掘削し
た場合、ビツト荷重は小さくて制御する値に達し
ていないが、カツタの喰い込み量が多くなつた
り、駆動トルクが不足してビツト7の回転が停止
してしまうことが起こり得る。このような場合に
は、従来のビツト荷重による制御装置では、ビツ
ト荷重が制御する値に達しない限り制御できなか
つたが、本発明の制御装置によれば、常に掘削ト
ルクを監視する回路が組み込まれているので、例
えビツト荷重が小さくてサーボ弁15のスプール
をDの状態に切換える信号が出ても、掘削トルク
が制御する値に達した時点で、継電器29Bの作
動によつてタイマー28Bの接点が開き、ドラム
2′への油圧回路が閉塞し、ドラム2′の回転は停
止するため、カツタの喰い込みがなくなり、ビツ
ト7の負荷が軽減してビツト7の回転が停止する
のを避けることができる。
When excavating with a blade type bit in soft ground, the bit load is small and does not reach the control value, but the amount of biting by the cutter increases or the rotation of bit 7 stops due to insufficient driving torque. It may happen that you do. In such a case, the conventional control device using the bit load could not control the drilling unless the bit load reached the control value, but the control device of the present invention incorporates a circuit that constantly monitors the excavation torque. Therefore, even if the bit load is small and a signal is issued to switch the spool of the servo valve 15 to state D, when the excavation torque reaches the controlled value, the timer 28B is activated by the relay 29B. The contact opens, the hydraulic circuit to the drum 2' is closed, and the rotation of the drum 2' stops, so the cutter no longer bites, the load on bit 7 is reduced, and the rotation of bit 7 is prevented from stopping. be able to.

次に、今とは逆に掘削トルクの大きさだけを検
出して掘削具を下降させる従来の制御装置におい
ては、掘削トルクの変動の激しい地層やローラビ
ツトを使用した場合、頻繁に掘削具の昇降が行わ
れ、安定した下降速度が得られなかつたが、本発
明の制御装置を採用することにより、掘削トルク
の変動巾より変動巾の少ないビツト荷重を主体に
制御することになるので、安定した掘削を行うこ
とができる。また従来の掘削トルク制御では、最
適ビツト荷重を与えることができなかつた為、特
にローラビツトの場合に問題が生じていたが、本
発明により直接ビツト荷重で制御することが可能
になつたので、最適ビツト荷重を任意に選定で
き、カツタの寿命の増大が計れる。さらに、最適
ビツト荷重もさることながら、ビツト7への負荷
トルクが大きくなれば自動的に掘削できなくなる
ので、単にビツト荷重だけの制御でなく掘削トル
クの制御も加えられているので、ビツト径や土質
条件によつては掘削トルクによる制御も可能であ
る等、巾広い対応が得られるようになつた。
Next, in contrast to the current control device, which detects only the magnitude of excavation torque and lowers the excavation tool, when using a roller bit or a stratum with large fluctuations in excavation torque, the excavation tool must be raised and lowered frequently. However, by adopting the control device of the present invention, the bit load, which has a smaller fluctuation range than the excavation torque fluctuation range, is mainly controlled, so a stable descending speed could not be obtained. Excavation can be done. In addition, with conventional excavation torque control, it was not possible to give the optimum bit load, which caused problems, especially in the case of roller bits, but with the present invention, it has become possible to control directly with the bit load, so it is possible to achieve the optimum bit load. The bit load can be selected arbitrarily, increasing the life of the cutter. Furthermore, in addition to the optimum bit load, if the load torque on bit 7 becomes large, excavation will no longer be possible automatically, so in addition to controlling just the bit load, excavation torque is also controlled, so the bit diameter and Depending on soil conditions, control using excavation torque is also possible, allowing for a wide range of options.

このようにして、掘削具は常に一定範囲のロー
プ張力によつて保持され、掘削を自動的に継続す
ることができる。
In this way, the digging tool is always held within a certain range of rope tension and digging can continue automatically.

また、ワイヤロープを用いたウインチの代わり
に、油圧シリンダを用いても同様な作動が得られ
る。また、荷重計の出力信号を油圧もしくは機械
式(カムを使用する)としても良い。
Further, a similar operation can be obtained by using a hydraulic cylinder instead of a winch using a wire rope. Further, the output signal of the load cell may be hydraulic or mechanical (using a cam).

上述の実施例のうち、操作盤の荷重指示計32
について第6図を用いて詳述する。荷重指示計3
2は次の部品から構成されている。即ち、中央に
位置する荷重指示用指針43、指針43の可動溝
44、溝44の右側に位置し、かつクレーン吊り
上げ荷重を示す目盛盤と荷重計12に発生する電
圧を示す目盛盤とを併記した銘盤45、銘盤45
の右側に位置した電圧指示用指針46、指針46
の可動溝47、前記可動溝44の左側に位置し、
かつ銘盤45に対して荷重目盛が逆に示されてい
る可動式銘盤48、可動式銘盤48を動かす為の
ダイヤル49から成り立つている。
Among the above embodiments, the load indicator 32 on the operation panel
This will be explained in detail using FIG. Load indicator 3
2 consists of the following parts. That is, a load indicating pointer 43 located in the center, a movable groove 44 of the pointer 43, a scale board located on the right side of the groove 44 and indicating the crane lifting load, and a scale board indicating the voltage generated in the load cell 12 are written together. Nameplate 45, nameplate 45
Voltage indicating pointer 46, pointer 46 located on the right side of
a movable groove 47 located on the left side of the movable groove 44;
It also includes a movable name plate 48 whose load scale is shown in reverse relative to the name plate 45, and a dial 49 for moving the movable name plate 48.

次に調整方法について説明する。さず本発明の
制御装置によらずケリーバ6、ビツト7、ドリル
パイプ8、スイベルジヨイント10から成る掘削
具を巻上げ、ロープの掛け数を例えば6本掛けで
あつた場合、ロープ掛け数切換器31を「6」に
セツトすると、自動的に荷重計12で検出された
電圧値に対して6倍の可動量に演算されて該当荷
重値を指針が示す。この指針位置が、即ち第6図
での2点鎖線で示した荷重15tである。そして
ダイヤル49を回して可動銘盤48を動かし、こ
の位置の目盛盤の零位置を合わせる。次に徐々に
ビツト7を孔底に預け、制御しようとするビツト
荷重を指針43が指すまで預ける荷重を増やして
いく。荷重計出力電圧EAに相当する制御荷重を
指した位置でビツト7等を孔底に預けるのを止
め、その時の荷重計の電圧値EAである指針46
によつて示された値を読み、電圧調整器33を回
して、電圧指示計37の値を指針46によつて示
された値に合わせる。次に、さらにビツト7等を
孔底に預け、荷重計出力電圧EBに相当する制御
荷重を指した位置で、ビツト7等を孔底に預ける
のを止め、その時の荷重計の電圧値EBである指
針46によつて示された値を読み、電圧調整器3
4を回して、電圧指示計38の値を、指針46に
よつて示された値に合わせる。この荷重指示計3
2は単にクレーンの吊り上げ荷重の指示だけでな
く、ビツト荷重も読み取ることができ、さらに制
御電圧を決定する際の電圧値も読み取ることがで
きる。
Next, the adjustment method will be explained. First, when the excavating tool consisting of the Kelly bar 6, the bit 7, the drill pipe 8, and the swivel joint 10 is hoisted without using the control device of the present invention, and the number of ropes to be hung is, for example, 6, the number of ropes to be hooked is switched. 31 is set to "6", the movable amount is automatically calculated to be six times the voltage value detected by the load meter 12, and the pointer indicates the corresponding load value. This pointer position is the load 15t shown by the two-dot chain line in FIG. Then, turn the dial 49 to move the movable name plate 48 to adjust the zero position of the scale plate at this position. Next, the bit 7 is gradually deposited on the bottom of the hole, and the deposited load is increased until the pointer 43 points to the bit load to be controlled. Stop placing the bit 7 etc. on the bottom of the hole at the position pointing to the control load corresponding to the load cell output voltage E A , and set the pointer 46 which is the load cell voltage value E A at that time.
Read the value indicated by and turn the voltage regulator 33 to adjust the value of the voltage indicator 37 to the value indicated by the pointer 46. Next, further deposit bit 7 etc. on the hole bottom, stop depositing bit 7 etc. on the hole bottom at the position pointing to the control load corresponding to the load cell output voltage E B , and check the voltage value E of the load cell at that time. B , read the value indicated by the pointer 46, and adjust the voltage regulator 3.
4 to adjust the value of the voltage indicator 38 to the value indicated by the pointer 46. This load indicator 3
2 can read not only the instruction of the lifting load of the crane, but also the bit load, and also the voltage value when determining the control voltage.

以上で制御荷重のセツトが完了した訳で、後は
自動降下の指示を行えば、前述したような制御に
よる掘削を行うことができる。
Now that the control load has been set, all that is left is to instruct automatic descent and excavation can be performed under the control described above.

以上述べたように本発明によれば、掘削具の懸
架荷重により懸架装置を降下制御する制御回路を
設けて検出荷重が常に設定範囲の値になるように
すると共に、掘削トルクが過大になつた時には掘
削トルクの検出量により懸架装置を停止もしくは
巻上げる制御回路を設けたので、下記の効果が得
られる。
As described above, according to the present invention, a control circuit is provided to control the lowering of the suspension device according to the suspended load of the excavation tool, so that the detected load is always within the set range, and it is also possible to prevent the excavation torque from becoming excessive. Since a control circuit is provided that sometimes stops or hoists the suspension device depending on the detected amount of excavation torque, the following effects can be obtained.

(1) 単にビツト荷重だけによつて掘削具を下降さ
せるのではなく、常に掘削トルクに制限を加え
るような制御も付帯させたので、特に軟かい地
盤でブレード型ビツトを用いて掘削するような
場合、カツタの喰い込み量やビツト回転数に合
わせた掘削速度を得ることができるので、ビツ
ト回転の停止、作動の頻繁な繰り返しが無くな
り、掘削作業効率を高めることができる。
(1) Rather than simply lowering the excavation tool based on the bit load, we also added a control that constantly limits the excavation torque, making it easier to use when excavating with a blade-type bit, especially in soft ground. In this case, it is possible to obtain an excavation speed that matches the biting depth of the cutter and the rotational speed of the bit, thereby eliminating the frequent repetition of stopping and operating the rotation of the bit, thereby increasing the efficiency of excavation work.

(2) 掘削トルクだけによつて掘削具を下降させる
のではなく、むしろビツト荷重による制御を主
体としている為、掘削トルク制御に比べて安定
した掘削を行うことができ、掘削条件によつて
は掘削トルクによる規制も自動的に付加される
ので巾広い対応が得られる。
(2) The excavation tool is not lowered only by the excavation torque, but rather is mainly controlled by the bit load, so it is possible to perform more stable excavation compared to excavation torque control, and depending on the excavation conditions. Regulations based on excavation torque are automatically added, providing a wide range of support.

(3) ビツト等の掘削具の保持力を任意の一定範囲
に自動的に制御できるので、掘削孔の垂直精度
を保持できる。
(3) Since the holding force of drilling tools such as bits can be automatically controlled within an arbitrary fixed range, the vertical accuracy of the drilling hole can be maintained.

(4) 運転員が常に掘削状況を監視しなくて済み省
力化できる。
(4) Operators do not have to constantly monitor the excavation status, which saves labor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るリバースサーキユレーシ
ヨンドリルを示す側面図、第2図は本発明による
掘削具の降下自動制御装置の一実施例を示す系統
図、第3図は第2図における荷重計の出力電圧に
より作動する函数発生器の出力図を示す図、第4
図は第2図における圧力計の出力電圧により作動
する比較器の作動範囲を示す図、第5図は第2図
の制御装置に対応する操作盤の説明図、第6図は
第5図の操作盤のうちの荷重指示計の拡大詳細図
である。 1……掘削機本体、2……ウインチ、2′……
ドラム、3……リーダ、5……ロータリテーブ
ル、6……ケリーバ、7……ビツト、8……ドリ
ルパイプ、10……スイベルジヨイント、11…
…ワイヤロープ、12……荷重計、15……電気
油圧サーボ弁、17,23……油圧ポンプ、1
8,24……油圧モータ、20……函数発生器、
27……圧力変換器、28A,28B……タイマ
ー、29A,29B……継電器、30……比較
器、50,51……電磁切換弁。
FIG. 1 is a side view showing a reverse circulation drill according to the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment of an automatic lowering control device for a drilling tool according to the present invention, and FIG. 3 is a side view showing a reverse circulation drill according to the present invention. Figure 4 showing the output diagram of the function generator operated by the output voltage of the load cell.
The figure shows the operating range of the comparator operated by the output voltage of the pressure gauge in Figure 2, Figure 5 is an explanatory diagram of the operation panel corresponding to the control device in Figure 2, and Figure 6 is the one shown in Figure 5. It is an enlarged detailed view of a load indicator on the operation panel. 1...Excavator main body, 2...Winch, 2'...
Drum, 3... Leader, 5... Rotary table, 6... Kelly bar, 7... Bit, 8... Drill pipe, 10... Swivel joint, 11...
... Wire rope, 12 ... Load cell, 15 ... Electro-hydraulic servo valve, 17, 23 ... Hydraulic pump, 1
8, 24...hydraulic motor, 20...function generator,
27...Pressure transducer, 28A, 28B...Timer, 29A, 29B...Relay, 30...Comparator, 50, 51...Solenoid switching valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ワイヤロープあるいはシリンダ等を介して懸
架装置に懸架させた掘削具により地盤を掘削する
竪孔掘削機において、前記掘削具の懸架荷重制御
装置と、前記掘削具の掘削トルク制御装置とを具
備し、かつ、前記懸架荷重制御装置は、掘削具の
懸架荷重を検出する荷重計と、該荷重計の出力電
圧に対応して掘削具の懸架装置を作動させる電気
油圧サーボ弁へ入力信号を与える函数発生器とに
よつて構成され、前記掘削トルク制御装置は、掘
削具を駆動する油圧モータの入口側の圧力を検出
して電圧値に変換する圧力変換器と、油圧モータ
に作用するサージ圧をカツトするフイルタを介し
前記圧力変換器で検出された検出値と予め設定さ
れた値とを比較する比較器と、該比較器の出力に
よつて掘削具の懸架装置を停止もしくは巻上げる
電磁切換弁を作動させるタイマーおよび継電器と
によつて構成され、前記荷重計の信号に応じて掘
削具の懸架装置を少なくとも停止と巻上げとの二
区分に自動的に制御するよう前記函数発生器から
の信号をサーボ弁へ入力させ、かつ、掘削トルク
が過大になつた時には、函数発生器への荷重計か
らの信号を遮断すると共に掘削トルクの検出量に
より前記比較器で信号を分別し、掘削具の懸架装
置を停止もしくは巻上げる電磁切換弁へ入力させ
るようにしたことを特徴とする掘削具の降下自動
制御装置。
1. A vertical hole excavator that excavates the ground with a drilling tool suspended on a suspension device via a wire rope or a cylinder, comprising a suspended load control device for the drilling tool and an excavation torque control device for the drilling tool. , and the suspended load control device includes a load cell that detects the suspended load of the excavation tool, and a function that provides an input signal to an electro-hydraulic servo valve that operates the suspension device of the excavation tool in response to the output voltage of the load cell. The excavation torque control device includes a pressure converter that detects the pressure on the inlet side of the hydraulic motor that drives the excavation tool and converts it into a voltage value, and a pressure converter that detects the pressure on the inlet side of the hydraulic motor that drives the excavation tool and converts it into a voltage value, and a a comparator that compares the detected value detected by the pressure transducer with a preset value via the cutting filter; and an electromagnetic switching valve that stops or hoists the suspension system of the excavating tool based on the output of the comparator. a timer and a relay to operate the signal from the function generator so as to automatically control the suspension system of the excavating tool into at least two categories, stop and hoist, according to the signal from the load cell. When the excavation torque is input to the servo valve and becomes excessive, the signal from the load cell to the function generator is cut off, the signal is separated by the comparator according to the detected amount of excavation torque, and the excavation tool is suspended. An automatic lowering control device for an excavating tool, characterized in that an input is made to an electromagnetic switching valve for stopping or hoisting the device.
JP18500480A 1980-12-27 1980-12-27 Automatic fall controller for excavating device of vertical hole excavator Granted JPS57112591A (en)

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