(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機によって駆動される可変容量型油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出油で回転されてアースドリルバケットを駆動する可変容量型油圧モータとを備えたアースドリル用高低速切換回路において、
前記油圧ポンプは、馬力制御により押し除け容積が制御され、
少なくとも２段階に前記アースドリルバケットの回転速度を切換える切換装置と、
前記切換装置が高速側に切換えられたとき、馬力制御による前記可変容量油圧ポンプの最大押除け容積を最大値に、前記可変容量モータの押除け容積を最小値に設定し、前記切換装置が低速側に切換えられたとき、馬力制御による前記可変容量油圧ポンプの最大押除け容積を最小値に、前記可変容量モータの押除け容積を最大値に設定する押除け容積設定手段とを備えることを特徴とするアースドリル用高低速切換回路。
【請求項２】
請求項１の切換回路において、
前記押除け容積設定手段はポンプ用レギュレータとモータ用レギュレータとを備え、
前記切換装置は前記油圧ポンプ用レギュレータと油圧モータ用レギュレータを連動して制御するスイッチであることを特徴とするアースドリル用高低速切換回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアースドリルバケットの回転速度を高低で切換えるようにした油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アースドリル作業機は、クローラクレーンをベースとした作業機本体にアースドリル掘削装置を設置したものである。その作業機本体は、走行体と、走行体上に旋回可能に設置された旋回体と、旋回体に俯仰動可能に取り付けられたブームとを有する。アースドリル掘削装置は、作業機本体の旋回体に取り付けられたフロントフレームと、フロントフレームの先端に設置された回転駆動装置と、ブーム先端からウインチでワイヤロープを介して吊り下げられ回転駆動装置から回転駆動力が伝達されるケリーバと、ケリーバの先端に連結されるアースドリルバケットとを有する。回転駆動装置でケリーバを回転することにより、ケリーバ先端のアースドリルバケットを回転駆動して地盤を掘削する。
【０００３】
アースドリルによる掘削作業では、掘削後にアースドリルバケット内の土砂を排土するが、土質によっては土砂がアースドリルバケットに付着する。そのため、通常は排土後にアースドリルバケットを高速回転して付着した土砂を振り落す作業が不可欠である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アースドリル回転駆動装置は可変容量油圧ポンプからの圧油で駆動される油圧モータを備えており、従来はエンジン回転数を最大にし、その上でアースドリル用操作レバーを最大に操作して油圧モータを最大回転数で回転させている。
【０００５】
上記可変容量油圧ポンプは、いわゆる馬力制御により吐出圧が高いほど押除け容積を小さくするものであり、これによりエンジン出力を有効に利用している。このような可変容量油圧ポンプはポンプ圧力が第１の所定値以下のときに最大押除け容積となり、ポンプ圧力が第１の所定値より高い場合には圧力が高くなるほど押除け容積が小さくなり、これにより油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを上回らないようにしている。
【０００６】
アースドリル回転駆動装置の油圧ポンプと油圧モータの容量（押除け容積）は種々の観点から決定されるが、通常は所望の掘削トルクのときに所望の回転速度でアースドリルバケットが回転するように決定される。そのため、排土後に付着した土砂を振り落す際にエンジン回転数を最高にし、アースドリル用操作レバーを最大操作してもモータ回転速度は油圧ポンプの吐出流量で制限され、バケット回転速度が遅く付着土砂が十分に振り落せない場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、従来に比べてアースドリルバケットを空中で高速に回転することができるアースドリル用高低速切換回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図２に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、原動機によって駆動される可変容量型油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂと、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの吐出油で回転されてアースドリルバケット３４を駆動する可変容量型油圧モータ４３Ａ，４３Ｂとを備えたアースドリル用高低速切換回路に適用される。  そして、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの押し除け容積を馬力制御により制御し、少なくとも２段階にアースドリルバケット３４の回転速度を切換える切換装置５１と、切換装置５１が高速側に切換えられているとき、馬力制御により可変容量油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積を最大値に、可変容量モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積を最小値に設定し、切換装置５１が低速側に切換えられているとき、馬力制御により可変容量油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積を最小値に、可変容量モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積を最大値に設定する押除け容積設定手段とを備えることにより、上述した目的を達成する。
請求項２の発明は、請求項１の切換回路において、押除け容積設定手段はポンプ用レギュレータ４５Ａ，４５Ｂとモータ用レギュレータ４６Ａ，４６Ｂとを備え、切換装置５１は油圧ポンプ用レギュレータと油圧モータ用レギュレータを連動して制御するスイッチである。
【０００９】
以上の課題を解決するための手段の項では実施の形態の図に対応づけて説明したが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１はアースドリル作業機の全体構成を示す図である。アースドリル作業機は、クローラクレーンをベースとした作業機本体１０にアースドリル掘削装置３０を設置したものである。その作業機本体１０は、走行体１１と、走行体１１上に旋回可能に設置された旋回体１２と、旋回体１２に俯仰動可能に取り付けられたブーム１３とを有する。アースドリル掘削装置３０は、旋回体１２に取り付けられたフロントフレーム３１と、フロントフレーム３１の先端に設置された回転駆動装置３２と、ブーム１２の先端から図示しないウインチでワイヤロープ１４を介して吊り下げられるケリーバ３３と、ケリーバ３３の下端に連結されたアースドリルバケット３４とを備える。回転駆動装置３２でケリーバ３３を回転することによりアースドリルバケット３４を回転駆動して地盤を掘削する。
【００１１】
図２はアースドリル作業機の油圧回路を示す図である。図２において、図示しないエンジンで駆動される可変容量油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂからの圧油はコントロールバルブ４２Ａ，４２Ｂでその方向と流量が制御されて可変容量油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの回転方向と回転速度が制御される。コントロールバルブ４２Ａ，４２Ｂは油圧パイロットバルブである操作装置４４から出力されるパイロット油圧でそれぞれ切換えられる。油圧モータ４３Ａ，４３Ｂは減速装置４７で減速されてケリーバ３３を駆動する。
【００１２】
この実施の形態では、図３に示すように、コントロールバルブ４２Ａはパイロット油圧Ｐ１ＭＰａで開き始め、パイロット油圧Ｐ２ＭＰａで最大の開口面積となる。コントロールバルブ４２Ｂはパイロット油圧Ｐ２ＭＰａで開き始め、パイロット油圧Ｐ３ＭＰａで最大の開口面積となる。したがって、図２の回路はいわゆる合流回路である。操作装置４４を図示Ｌ１の位置に操作したとき、操作装置４４のパイロット油圧はＰ２ＭＰａであり、コントロールバルブ４２Ａだけが操作され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂは油圧ポンプ４１Ａからの吐出流量で回転する。操作装置４４が図示のＬ１以上に操作されると、操作装置４４はパイロット油圧Ｐ２ＭＰａ以上の圧力を出力し、コントロールバルブ４２Ｂが開き始め、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの双方の吐出流量で可変容量油圧モータ４３Ａ，４３Ｂが回転する。操作装置４４を最大位置Ｌ２まで操作したときにパイロット圧油はＰ３ＭＰａとなり、コントロールバルブ４２Ｂが最大開口面積となる。このとき、コントロールバルブ４２Ａも最大開口面積である。
【００１３】
可変容量油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの押除け容積はポンプレギュレータ４５Ａ，４５Ｂで、可変容量油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積はモータレギュレータ４６Ａ，４６Ｂでそれぞれ制御される。ポンプレギュレータ４５Ａ，４５Ｂはそれぞれ押除け容積切換パイロット管路４５ＰＣの圧油により、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積を大小２段階（以下、最大値をｑＰ１、最小値をｑＰ２とする）に切換える。また、馬力制御をするためにポンプ圧力管路４５ＰＰの圧油に応じて押除け容積を制御する。これは、図４に示すようなＰ−Ｑ制御と呼ばれるものであり、ポンプ吸収馬力がエンジン出力馬力を越えないように、ポンプ圧力Ｐに応じてポンプ押除け容積、すなわちポンプ流量Ｑを制御するものである。ここでは、ポンプ最大押除け容積が大小２段階に設定されるので、ポンプ最大流量は図４のＱ１もしくはＱ２で制限される。
【００１４】
モータレギュレータ４６Ａ，４６Ｂはそれぞれ押除け容積切換パイロット管路４６ＰＣの圧油により、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積を大小２段階（以下、最大値をｑＭ１、最小値をｑＭ２とする）に切換える。
【００１５】
この実施の形態では、押除け容積切換パイロット管路４５ＰＣ，４６ＰＣの圧油がタンク圧力のときに油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積は最小値ｑＰ２に設定され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積は最小値ｑＭ２に設定される。反対に、押除け容積切換パイロット管路４５ＰＣ，４６ＰＣの圧油がパイロットポンプ圧力のときに油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積は最大値ｑＰ１に設定され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積は最大値ｑＭ１に設定される。
【００１６】
図２で符号５０は押除け容積指令回路であり、この指令回路５０では、連動する２つの接点を有する高低速切換スイッチ５１により押除け容積切換パイロット圧力を切換えることができる。図示のようにスイッチ５１が開いているときは、電磁弁５２Ｐ，５２Ｍがそれぞれイ位置にある。このとき、ポンプレギュレータ４５Ａ，４５Ｂにはパイロットポンプ５３からリリーフ弁５４で規定された最大圧力が印加され、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積は最大値ｑＰ１に設定される。一方、モータレギュレータ４６Ａ，４６Ｂにはタンク圧が供給され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積は最小値ｑＭ２に設定される。
【００１７】
スイッチ５１が閉じているときは、電磁弁５２Ｐ，５２Ｍがそれぞれロ位置にある。このとき、ポンプレギュレータ４５Ａ，４５Ｂにはタンク圧力が供給され、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積は最小値ｑＰ２に設定される。一方、モータレギュレータ４６Ａ，４６Ｂにはパイロットポンプ５３からリリーフ弁５４で規定された最大圧力が印加され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積は最大値ｑＭ１に設定される。図５に切換スイッチ５１の切換位置に応じたポンプとモータの傾転角を示す。
【００１８】
このように構成したアースドリル高低速切換回路の動作について説明する。
高低速切換スイッチ５１を閉じて低速（Ｌ）側に操作すると、電磁弁５２Ｐ，５２Ｍがロ位置に切換わり、ポンプレギュレータ４５Ａ，４５Ｂにはタンク圧力が供給され、モータレギュレータ４６Ａ，４６Ｂにはパイロットポンプ５３からリリーフ弁５４で規定された最大圧力が印加される。そのため、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積は最小値ｑＰ２に設定され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積は最大値ｑＭ１に設定される。したがって、操作装置４４を最大操作位置Ｌ２まで操作した場合には、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂは図６で示すようなトルク−回転数特性ＬＣに応じて運転される。特性ＬＣでは最大トルクはＴ１となり、最大回転数はＮ１となる。
【００１９】
一方、高低速切換スイッチ５１を開いて高速（Ｈ）側に操作すると、電磁弁５２Ｐ，５２Ｍがイ位置に切換わり、ポンプレギュレータ４５Ａ，４５Ｂにはパイロットポンプ５３からリリーフ弁５４で規定された最大圧力が印加され、モータレギュレータ４６Ａ，４６Ｂにはタンク圧力が供給される。そのため、油圧ポンプ４１Ａ，４１Ｂの最大押除け容積は最大値ｑＰ１に設定され、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂの押除け容積は最小値ｑＭ２に設定される。したがって、操作装置４４を最大操作位置Ｌ２まで操作した場合には、油圧モータ４３Ａ，４３Ｂは図６で示すようなトルク−回転数特性ＨＣに応じて運転される。特性ＨＣでは最大トルクはＴ２（＜Ｔ１）となり、最大回転数はＮ２（＞Ｎ１）となる。
【００２０】
このように、油圧ポンプと油圧モータの双方の押除け容積を図５に示すように設定することにより、従来に比べてより高速にバケットを空中で回転することが可能となる。すなわち、従来の油圧ポンプの最大押除け容積をｑＰ１（本実施の形態の最大値）、油圧モータの押除け容積をｑＭ１（本実施の形態の最大値）とすると、図６において、従来のトルク−回転速度特性はＰＲＣのように表わすことができる。この特性ＰＲＣでは、所望のトルクＴ１を得ることはできてもモータ回転速度はＮ３で制限され、排土後にバケットに付着する土砂を振り落すために必要な回転速度が得られなかった。そこで、油圧ポンプの最大押除け容積をｑＰ２と、それよりも大きいｑＰ１との間で切換可能とすることにより、ポンプ最大押除け容積を最大のｑＰ１に、モータ押除け容積を最小のｑＭ２として組合せて運転することにより、図６の特性ＨＣを得ることができる。
【００２１】
また、以上の実施の形態では、スイッチ５１を高速側にすると、ポンプ最大押除け容積を最大値にモータ押除け容積を最小値にし、これにより、アースドリル作業機としては、バケット最高回転速度が最大の状態で運転が可能となり、一方、スイッチ５１を低速側にすると、ポンプ最大押除け容積を最小値にモータ押除け容積を最大値にし、これにより、バケット掘削最大トルクが最大の状態で運転が可能となる。したがって、掘削中は切換スイッチ５１を低速側に切換え、排土後の土砂振り落し作業のときは高速側に切換えるだけで、所望の２種類の運転状態でアースドリルを運転することができ、操作性が向上する。また、ポンプ最大押除け容積が最小値で、モータ押除け容積が最小値の組合せ、あるいは、ポンプ最大押除け容積が最大値で、モータ押除け容積が最大値の組合せのような不所望な運転状態が禁止されるので、操作性も良い。
【００２２】
なお、切換スイッチ５１の２つの接点を個別に操作可能とし、ポンプ押除け容積とモータ押除け容積の切換をそれぞれ別々に行うようにしてもよい。
【００２３】
また、以上では油圧ポンプの最大押除け容積を大小２段階に、油圧モータの押除け容積を大小２段階にそれぞれ設定するようにしたが、それぞれ３段階以上に切換可能としてもよい。油圧ポンプの最大押除け容積あるいは油圧モータの押除け容積だけをそれぞれ３段階以上に切換えるようにしてもよい。また、２台の油圧モータでケリーバを駆動するようにしたが、１台で駆動してもよい。
【００２４】
以上の実施例において、エンジンが原動機を、指令回路５０が切換装置を、レギュレータ４５Ａ，４５Ｂ，４６Ａ，４６Ｂや電磁弁５２Ｐ，５２Ｍが容積設定手段をそれぞれ構成する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、可変容量油圧ポンプの最大押除け容積を少なくとも２段階に切換可能とし、可変容量油圧モータの押除け容積も少なくとも２段階に切換えるようにしたので、ポンプ最大押除け容積が最大値でモータ押除け容積を最小値に設定することにより、バケットを所望の高速回転速度で回転することが可能となり、バケットに付着した土砂を効果的に振り落すことができる。
とくに請求項２の発明のように、ポンプ押除け容積とモータ押除け容積を連動制御して最適な運転状態に設定するようにすれば、排土後の土砂振り落し作業のときはスイッチを高速側に切換えるだけで、所望の回転速度でアースドリルバケットを回転することができ、操作性が向上する。また、ポンプ最大押除け容積が最小値で、モータ押除け容積が最小値の組合せ、あるいは、ポンプ最大押除け容積が最大値で、モータ押除け容積が最大値の組合せのような不所望な運転状態が確実に禁止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアースドリル作業機の一実施の形態を示す図
【図２】本発明による高低速切換回路の一実施の形態を示す回路図
【図３】操作パイロット圧力とコントロールバルブの開口面積を説明する図
【図４】油圧ポンプのＰ−Ｑ特性を説明する図
【図５】切換スイッチの切換位置とポンプおよびモータの押除け容積を説明する図
【図６】油圧モータのトルク−回転速度特性を示す図
【符号の説明】
１０  作業機本体
３０  アースドリル
３２  回転駆動装置
３３  ケリーバ
３４  バケット
４１Ａ，４１Ｂ  可変容量型油圧ポンプ
４２Ａ，４２Ｂ  コントロールバルブ
４３Ａ，４３Ｂ  可変容量型油圧モータ
４５Ａ，４５Ｂ  ポンプレギュレータ
４６Ａ，４６Ｂ  モータレギュレータ
５０  指令回路
５１  高低速切換スイッチ
５２Ｐ，５２Ｍ  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003579232.tif 000004
【図４】
0003579232.tif 000005
【図５】
0003579232.tif 000006
【図６】
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