(57)【要約】【課題】要求される油圧力及び油流量に対してより柔軟に対応する。【解決手段】パワーユニット１０は、油圧により駆動する油圧シリンダ１３０を有する杭圧入引抜機１００から出力された油圧力及び油流量の要求値を示すベント要求信号Ｖｓに応じた電流信号Ｅｃを生成する制御部３０と、電流信号Ｅｃに応じて杭圧入引抜機１００に接続される油圧ポンプ２０から油圧シリンダ１３０に対する油圧力及び油流量を無段階に調節する調節部４０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置から出力された油圧力及び油流量の要求値に応じた信号を生成する制御部と、
前記制御部により生成された信号に応じて、前記油圧駆動装置に接続された油圧ポンプから前記駆動部に対する油圧力及び油流量を無段階に調節する調節部と、
を備えることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項２】
前記調節部は、前記油圧ポンプから前記駆動部にかかる油圧系統に設けられて当該油圧系統の油圧力及び／又は油流量を調節するための電磁比例弁であることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。
【請求項３】
油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置に接続されて前記駆動部に対して油圧をかける油圧ポンプと、
請求項１又は２に記載の油圧制御装置と、
を備えることを特徴とするパワーユニット。
【請求項４】
油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置と、
請求項３に記載のパワーユニットと、
を備える油圧駆動システムであって、
前記油圧駆動装置は、前記駆動部を駆動するための油圧力及び油流量の要求値を出力する出力部を備え、
前記パワーユニットの前記制御部は、前記出力部から出力された要求値に応じた信号を生成することを特徴とする油圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧制御装置、パワーユニット及び油圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、杭を地盤に打ち込んで埋設する装置として、既設の杭から反力を取って杭を地中に圧入する杭圧入機が知られている（例えば、特許文献１）。係る杭圧入機は、外部に設けられたパワーユニットからの油圧により駆動する。パワーユニットは、油圧ポンプや当該油圧ポンプによる油圧力及び油流量を杭圧入機に対応した所定の油圧力及び油流量とするためのバルブ等を備え、当該杭圧入機専用の駆動源として機能する。  
【０００３】
杭には様々な形状や大きさがあり、施工目的や施工方法に応じて使い分けられている。また、各種の杭や各種の施工方法に対応するように複数の機種の杭圧入機が存在する。ここで、複数の機種の杭圧入機の各々に最適な油圧力及び油流量が異なることから、一般的に、各々の機種に対応した専用のパワーユニットが設けられている。
【０００４】
しかしながら、複数の機種の杭圧入機の各々に対応した専用のパワーユニットを設けるためのコストは極めて高い。また、一つの杭圧入機でも圧入力等の上限値が段階的に変更可能に設けられているものについては油圧力及び油流量について複数の設定が存在する。そこで、図４に示すように、油圧力及び油流量の複数の設定の各々に対応するための複数のバルブを有するパワーユニットが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−４７８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のパワーユニットは、図４に示すように、油圧力や油流量の設定ごとに個別のバルブを必要とすることから、設定の数がより多い杭圧入機に対応するパワーユニットほど高コストとなる。また、従来のパワーユニットで対応できない油圧力、油流量の設定については、さらにバルブを追加するか、新たなパワーユニットが必要となる。
また、杭の圧入では、新たに圧入される杭に対して杭圧入機が加える圧入力や、杭圧入機が既設の杭を把持するための把持力、これらの圧入や把持を行うチャックや各把持部等の各部の動作速度等、様々な条件に応じて油圧力、油流量を最適化することが望ましい。しかしながら、従来のパワーユニットでは、予め定められた油圧力や油流量の設定ごとに個別のバルブを必要とすることから、このような条件に応じて最適化された油圧力及び油流量を提供することができなかった。
【０００７】
また、上記の油圧力及び油流量に係る課題は、油圧により駆動する駆動部を有する他の油圧駆動装置においても生じ得る課題である。
【０００８】
本発明は、要求される油圧力及び油流量に対してより柔軟に対応可能な油圧制御装置、パワーユニット及び油圧駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明による油圧制御装置は、油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置から出力された油圧力及び油流量の要求値に応じた信号を生成する制御部と、前記制御部により生成された信号に応じて、前記油圧駆動装置に接続された油圧ポンプから前記駆動部に対する油圧力及び油流量を無段階に調節する調節部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の油圧制御装置であって、前記調節部は、前記油圧ポンプから前記駆動部にかかる油圧系統に設けられて当該油圧系統の油圧力及び／又は油流量を調節するための電磁比例弁であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によるパワーユニットは、油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置に接続されて前記駆動部に対して油圧をかける油圧ポンプと、請求項１又は２に記載の油圧制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置と、請求項３に記載のパワーユニットと、を備える油圧駆動システムであって、前記油圧駆動装置は、前記駆動部を駆動するための油圧力及び油流量の要求値を出力する出力部を備え、前記パワーユニットの前記制御部は、前記出力部から出力された要求値に応じた信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、要求される油圧力及び油流量に対してより柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である油圧駆動システムを示す図である。
【図２】パワーユニットの動作制御に係る主要構成の一例を示すブロック図である。
【図３】パワーユニットの動作制御に係る主要構成の別の一例を示すブロック図である。
【図４】従来の油圧駆動システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１６】
本発明の一実施形態である油圧駆動システム１は、図１及び図２に示すように、杭圧入引抜機１００及びパワーユニット１０を備える。
【００１７】
杭圧入引抜機１００は、油圧により駆動する駆動部（例えば、後述する油圧シリンダ１３０）を有する油圧駆動装置である。
具体的には、杭圧入引抜機１００は、例えば、図１に示すように、本体部１１０と、本体部１１０に対し昇降するチャック部１２０とを備えて概略構成されている。
本体部１１０は、杭圧入引抜機１００が既設の杭（例えば、鋼矢板２００）上を移動するための移動部１１１と、移動部１１１上に設けられたマスト部１１２とを備えて概略構成されている。
移動部１１１は、既設の鋼矢板２００を把持可能な第１把持部１１１ａを備え、第１把持部１１１ａにより圧入及び引き抜きの際に既設の鋼矢板２００を把持することによって杭圧入引抜機１００が地盤からの反力を得る。
チャック部１２０は、圧入される杭としての新たな鋼矢板２０１を把持可能な第２把持部１２１を備え、第２把持部１２１により新たな鋼矢板２０１を把持した状態で本体部１１０に対して降下することにより、新たな鋼矢板２０１を地盤に圧入することができる。また、チャック部１２０は、第２把持部１２１により既設の鋼矢板２００を把持して引き抜くことができる。
また、移動部１１１は、水平方向に伸縮可能に構成されており、移動部１１１による把持動作及び伸縮動作とチャック部１２０による把持動作とを適当な順序で行うことによって杭圧入引抜機１００が既設の鋼矢板２００の並び方向に沿って移動可能となっている。また、マスト部１１２は、移動の際の方向転換のために、チャック部１２０を伴って移動部１１１に対し鉛直軸周りに旋回可能に設けられている。
【００１８】
さらに、杭圧入引抜機１００は、チャック部１２０による杭の圧入動作及び引き抜き動作用の油圧シリンダ１３０を備える。
油圧シリンダ１３０は、例えば、図１に示すように、シリンダチューブ１３１や、該シリンダチューブ１３１内を移動するピストン及び該ピストンと一体化されてシリンダチューブ１３１の一端から突出したロッド１３２等を備える。
油圧シリンダ１３０は、例えば、シリンダチューブ１３１のヘッド側が上、ロッド１３２側が下となるように配置されている。そして、ロッド１３２が本体部１１０のマスト部１１２に係止され、シリンダチューブ１３１がチャック部１２０に固定されている。
油圧シリンダ１３０は、ヘッド側に油圧が加わると、シリンダチューブ１３１が上昇する。これに伴い、チャック部１２０が上昇する。一方、油圧シリンダ１３０は、ロッド１３２側に油圧が加わると、シリンダチューブ１３１が下降する。これに伴い、チャック部１２０が下降する。このように、油圧シリンダ１３０は、油圧により駆動する。
【００１９】
また、杭圧入引抜機１００は、油圧シリンダ１３０のヘッド側へ油圧をかけるためのヘッド側油圧管路１４０や、ロッド１３２側へ油圧をかけるためのロッド側油圧管路１５０を備えている。
本実施形態では、ヘッド側油圧管路１４０は、ヘッド側油圧ホース１４１とシリンダ配管１４２とを備えて構成され、ロッド側油圧管路１５０は、ロッド側油圧ホース１５１とシリンダ配管１５２とを備えて構成されている。なお、これらの油圧管路の構成は、一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更することができる。
【００２０】
また、杭圧入引抜機１００は、油圧シリンダ１３０に限らず、各把持部等を油圧により駆動するための複数の駆動部を有しているが、周知のものと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００２１】
また、杭圧入引抜機１００は、油圧シリンダ１３０を駆動するための油圧力及び油流量の要求値を出力する要求値出力部１６０を備える。
具体的には、要求値出力部１６０は、図２に示すように、油圧シリンダ１３０に必要な油圧力及び油流量の要求値を示すベント要求信号Ｖｓをパワーユニット１０に出力する。ここで、ベント要求信号Ｖｓが示す油圧力及び油流量の要求値は、例えば、杭圧入引抜機１００により取り扱われる杭の形状や大きさ、杭が圧入又は引き抜かれる地盤の状態、杭の圧入力、杭に対する把持力、杭の圧入又は引き抜きの動作速度等の各種の条件に応じたものとなる。
【００２２】
油圧力及び油流量の要求値は、例えば、各種の条件に応じた油圧力及び油流量を示す値がオペレーターにより手動で設定される。
また、油圧力及び油流量の要求値は、所定の油圧力及び油流量の基準値と各種の条件に応じて油圧力及び油流量を補正するための補正値との組み合わせにより要求値出力部１６０に設けられた演算部により算出されるものであってもよい。この場合、例えば、杭の形状や大きさ、杭が圧入又は引き抜かれる地盤の状態、杭の圧入力、杭に対する把持力、杭の圧入又は引き抜きの動作速度等の各種の条件の各々に対応するための複数の設定（モード）が予め杭圧入引抜機１００に用意されている。そして、オペレーターによりいずれかのモードに対応する設定がなされると、当該設定に応じた要求値が自動的に算出される。オペレーターによる具体的な操作例としては、杭圧入引抜機１００に対して遠隔指示入力が可能であって、杭圧入引抜機１００の設定を行うためのボタンが設けられているラジオコントローラによるものが挙げられるが、一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
【００２３】
杭圧入引抜機１００は、パワーユニット１０と接続される。なお、図１では、見かけ上ヘッド側油圧ホース１４１とロッド側油圧ホース１５１の二つの油圧ホースで杭圧入引抜機１００とパワーユニット１０が接続されているが、実際には、油圧シリンダ１３０に限らず、杭圧入引抜機１００が備える複数の駆動部の各々に対応するように油圧ホースが設けられる。
パワーユニット１０は、杭圧入引抜機１００の油圧シリンダ１３０の駆動源として機能する。パワーユニット１０は、図２に示すように、油圧ポンプ２０、制御部３０及び調節部４０等を備える。なお、図２では、説明の簡略化を目的として１つの油圧ポンプ２０と当該一つの油圧ポンプ２０に対応する調節部４０を図示しているが、実際には、杭圧入引抜機１００が備える複数の駆動部に対応可能な数の油圧ポンプ２０及び調節部４０が設けられる。また、パワーユニット１０は、例えば、無限軌道１１を備え、杭圧入引抜機１００の移動に追従可能に設けられている。
【００２４】
油圧ポンプ２０は、杭圧入引抜機１００に接続され、油圧シリンダ１３０に対して油圧をかける。
具体的には、油圧ポンプ２０は、所定の範囲内で油圧力及び油流量を調節可能に設けられたポンプであり、ヘッド側油圧管路１４０やロッド側油圧管路１５０を介して接続された油圧シリンダ１３０に対して油圧をかける。
【００２５】
制御部３０は、油圧シリンダ１３０を駆動するための油圧力及び油流量の要求値に応じた信号（例えば、電流信号Ｅｃ）を生成する。
具体的には、制御部３０は、例えば、杭圧入引抜機１００の要求値出力部１６０から出力されたベント要求信号Ｖｓが示す油圧力及び油流量の要求値に応じた電圧信号Ｅｔを生成する第１出力部３１と、第１出力部３１により生成された電圧信号Ｅｔに応じて調節部４０を動作させる電流の大きさを当該要求値に応じた電流の大きさとするための電流信号Ｅｃを生成する第２出力部３２と、を備える。
より具体的には、第１出力部３１は、ベント要求信号Ｖｓが示す油圧力及び油流量の要求値に応じた直流の電圧を電圧信号Ｅｔとして生成して第２出力部３２に出力するコントローラである。第１出力部３１は、当該電圧の範囲を油圧ポンプ２０が許容する最小の油圧力と最大の油圧力との間の範囲に対応させて無段階に電圧を制御する。また、第１出力部３１は、油流量についても同様に、要求値に対応する油圧系統が許容する最小の油流量と最大の油流量との間の範囲に対応させて無段階に電圧を制御する。
また、第２出力部３２は、例えば、後述する調節部４０の圧力調節弁４１や流量調節弁４２に対応するよう設けられたドライバであり、第１出力部３１から出力された電圧信号Ｅｔに応じた電流信号Ｅｃを生成して調節部４０に出力する。電流信号Ｅｃの電流値の大小は、第１出力部３１から出力された電圧信号Ｅｔとしての電圧の高低に応じる。
また、制御部３０は、上記の信号出力と共に、油圧シリンダ１３０に対して油圧をかけるように油圧ポンプ２０を動作させる。
【００２６】
調節部４０は、制御部３０により生成された電流信号Ｅｃに応じて、油圧ポンプ２０から油圧シリンダ１３０に対する油圧力及び油流量を無段階に調節する。
具体的には、調節部４０は、例えば、油圧ポンプ２０、油圧シリンダ１３０及び油圧ポンプ２０から油圧シリンダ１３０にかけて設けられた油圧管路を含む油圧系統に設けられた圧力調節弁４１や流量調節弁４２である。ここで、油圧系統は、内部が油（作動油）で満たされた閉空間であり、閉空間内の油に対して加えられた油圧ポンプ２０側からの油圧力及び油流量に応じて油圧シリンダ１３０が動作する。
【００２７】
圧力調節弁４１は、油圧系統の油圧力が制御部３０の制御下で指定された油圧力を超えると、閉空間から油を逃がすように開いて油圧力を下げる。図示しないが、逃がされた油は配管を通ってタンクに戻される。また、圧力調節弁４１は、油圧系統の油圧力が制御部３０の制御下で指定された油圧力以下になると閉じ、油圧系統の油圧力を維持する。
【００２８】
流量調節弁４２は、絞り動作により油圧系統内で油が流れる経路の径を調節するように動作することで、油圧系統の油流量を調節する。
【００２９】
また、圧力調節弁４１や流量調節弁４２は電磁比例弁であり、油圧系統における油圧力や油流量に応じた開閉や絞り動作等の各種の動作は、電流信号Ｅｃの電流値の大小に応じる。即ち、油圧ポンプ２０から油圧シリンダ１３０に対する油圧力及び油流量は、ベント要求信号Ｖｓが示す油圧力及び油流量の要求値に応じて無段階に調節される。
このように、制御部３０及び調節部４０は、協働により油圧制御装置として機能する。
【００３０】
なお、本実施形態では、調節部４０が圧力調節弁４１及び流量調節弁４２を有しているが、一例であってこれに限られるものでない。例えば、調節部４０は、圧力調節弁４１又は流量調節弁４２のいずれか一方であってもよい。この場合でも、圧力調節弁４１、流量調節弁４２はそれぞれ油圧力及び油流量の両方を調節する機能を有しているので、要求値が示す油圧力及び油流量に応じることができる。
また、図２に示す例では、一つの第２出力部３２を図示しているが、実際には、圧力調節弁４１及び流量調節弁４２の各々に対して個別に第２出力部３２が設けられる。
【００３１】
また、上記では、油圧シリンダ１３０に接続された１つの油圧ポンプ２０の油圧力及び油流量の制御に係る説明を行っているが、制御部３０は、油圧シリンダ１３０に限らず、杭圧入引抜機１００が備える複数の駆動部の各々に対応するベント要求信号Ｖｓに応じて当該複数の駆動部に接続された各々の油圧ポンプ２０及び調節部４０の動作を制御する。
【００３２】
また、図２に示すように、杭圧入引抜機１００の要求値出力部１６０とパワーユニット１０の第１出力部３１との間にはベント要求信号Ｖｓを伝送するための配線１６１が設けられている。配線１６１は、例えば、ヘッド側油圧管路１４０やロッド側油圧管路１５０に沿うように設けられていてもよいし、独立して設けられていてもよい。また、配線１６１を介した伝送に代えて、無線通信を介して伝送を行うようにしてもよい。
【００３３】
以上、本実施形態の油圧駆動システム１によれば、パワーユニット１０の制御部３０がベント要求信号Ｖｓに応じて電流信号Ｅｃを生成し、調節部４０が電流信号Ｅｃに応じて油圧ポンプ２０から油圧シリンダ１３０等の駆動部に対してかけられる油圧力及び油流量を無段階に調節するので、要求される油圧力、油流量ごとに個別のバルブを設ける必要がなくなり、要求される油圧力及び油流量に対してより柔軟に対応することができる。
また、要求される油圧力、油流量ごとに個別のバルブを設ける必要がないことから、より低コストで複数パターンの油圧力及び油流量に対応可能なパワーユニット１０を提供することができる。
【００３４】
また、調節部４０が圧力調節弁４１及び／又は流量調節弁４２であるので、電流信号Ｅｃ等の電気信号に応じた油圧力及び油流量の制御を容易に行うことができることから、要求される油圧力及び油流量に対してより柔軟に対応することができる。
【００３５】
また、杭圧入引抜機１００が油圧シリンダ１３０を駆動するための油圧力及び油流量の要求値を出力する要求値出力部１６０を備えるので、杭圧入引抜機１００とパワーユニット１０との組み合わせにおいて、油圧力及び油流量の要求値とパワーユニット１０による油圧力及び油流量の提供とのマッチングをより簡易な仕組みとすることができる。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態は、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３７】
例えば、パワーユニットは、複数の油圧駆動装置に対応するための油圧ポンプ２０を備えていてもよい。この場合、例えば、図３に示す油圧駆動システム１Ａのように、同時に接続される複数の油圧駆動装置（例えば、杭圧入引抜機１００やアタッチメント１００Ａ等）の各々の駆動部（例えば、油圧シリンダ１３０や駆動部１３０Ａ等）に対応するための複数の油圧ポンプ２０を備える。そして、制御部３０が、各々の駆動部に対応するベント要求信号Ｖｓに応じて各油圧ポンプ２０及び調節部４０の動作を制御する。この場合、パワーユニット１０Ａの油圧ポンプ２０及び調節部４０の数は、対応する必要がある駆動部の数に応じる。よって、パワーユニット１０Ａは、対応可能な駆動部の数の範囲内であれば、特定の機種に限定されない複数の油圧駆動装置に対応することができる。
また、図３に示す例では、一つの制御部３０が複数の油圧ポンプ２０及び調節部４０の動作を制御しているが、一例であってこれに限られるものでない。例えば、調節部４０の各々に対して制御部３０を個別に設けてもよい。また、図３に示す例では、杭圧入引抜機１００の要求値出力部１６０が油圧シリンダ１３０及び駆動部１３０Ａの両方の要求値を管理し、出力しているが、一例であってこれに限られるものでない。例えば、各々の油圧駆動装置が個別に要求値出力部１６０を有していてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では、杭圧入引抜機１００等が油圧駆動装置の一例として記載されているが、一例であってこれに限られるものでない。例えば、クランプクレーン、パイルランナー、ユニットランナーその他の建設機械、工作機械等、油圧により駆動する駆動部を有する油圧駆動装置であればよく、その具体的な構成は問われない。
また、駆動部についても同様に、油圧で駆動するものであればその具体的な形態は特に制限されるものでなく、油圧シリンダ、油圧モータその他のあらゆる油圧による駆動部が本発明の適用対象となり得る。
【００３９】
また、上記の実施形態では、制御部３０が第１出力部３１と第２出力部３２を備え、圧力調節弁４１や流量調節弁４２の動作を電流信号Ｅｃで制御しているが、一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、調節部４０として電圧に応じて動作する電磁比例弁が用いられる場合、制御部３０は、電流信号Ｅｃに代えて電圧信号Ｅｔ等の電圧を調節部４０に出力する。
【００４０】
また、調節部４０は、油圧系統において油圧力、油流量を無段階に調節できればよく、その具体的な配設位置を問われない。例えば、圧力調節弁４１は、油圧ポンプ２０に設けられてもよいし、図３に示すように、流量調節弁４２は、油圧ポンプ２０の油流量を調節するように設けられてもよい。
また、調節部４０の具体的構成は、電磁比例弁のみに限られない。例えば、調節部４０は、さらに、アキュムレータ等、油圧力や油流量の調節に係る他の構成を備えていてもよい。この場合、制御部３０は、さらに、アキュムレータ等の他の構成の動作を制御するための信号を生成する。
【符号の説明】
【００４１】
１        油圧駆動システム
１０      パワーユニット
２０      油圧ポンプ
３０      制御部
３１      第１出力部
３２      第２出力部
４０      調節部
４１      圧力調節弁（電磁比例弁）
４２      流量調節弁（電磁比例弁）
１００    杭圧入引抜機（油圧駆動装置）
１３０    油圧シリンダ（駆動部）
１６０    要求値出力部（出力部）
Ｅｃ      電流信号（信号）
Ｅｔ      電圧信号
Ｖｓ      ベント要求信号
【図１】
2014139374.tif 000003
【図２】
2014139374.tif 000004
【図３】
2014139374.tif 000005
【図４】
2014139374.tif 000006