(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
さく岩機を搭載したガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を、油圧アクチュエータの油量によって求め、その作動量のデータに基づいて自動位置決めや位置表示を行うさく孔機において、
前記油圧アクチュエータと油圧源とを接続する作動管路から当該油圧アクチュエータに供給する作動油の油量を検出する油量センサと、前記作動管路の前記油圧アクチュエータと前記油量センサとを繋ぐ部分の油温を検出する温度センサと、該温度センサの検出データに基づいて油量の誤差を補正するコントローラとを設けたことを特徴とするさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、さく岩機を搭載したガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を、油圧アクチュエータの油量によって求め、その作動量のデータに基づいて自動位置決めや位置表示を行うトンネルジャンボ等のさく孔機において、可動部分の油圧アクチュエータの油量を検出する油量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削等のさく孔作業において、省力化、省人化のために、さく岩機を搭載したガイドシェルとこれを支持するブームをコンピュータで制御して自動的に位置決めや位置表示を行うさく孔機が用いられている。このようなさく孔機では、ガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を求め、その作動量のデータに基づいて目標位置までの所要移動量を演算して各可動部分の油圧アクチュエータの作動を制御する。
【０００３】
例えば、図２に示すトンネルジャンボＪは、台車１の前部にブーム４を枢支している。このブーム４は、ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６でリフト、スイング可能になっており、ブーム伸縮シリンダ（図示略）で伸縮可能になっている。このブーム４の先端部には、さく岩機２を搭載したガイドシェル３が枢支されている。ガイドシェル３はガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ（図示略）でスイング、チルト可能になっている。さく岩機２はフィードシリンダ（図示略）によってガイドシェル３上で送りが与えられる。
【０００４】
台車１上には、ガイドシェル３やブーム４の各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を求めるための検出手段２０が設けられる。このように、台車１上でガイドシェル３やブーム４の各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を遠隔で検出するための検出手段２０には、図３に示すように、ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６、ブーム伸縮シリンダ、ガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ、フィードシリンダ等の各可動部分の油圧アクチュエータＡと油圧源とを接続する作動管路１０に油量センサ１１を設け、油量センサ１１で検出した油量から可動部分の作動量を演算して求めるものが使用されている。
【０００５】
ここで油量センサ１１には、例えば図示のような両軸型のシリンダ構造のものが用いられており、ピストン１２の移動量によって作動管路１０から油圧アクチュエータＡに流れる作動油の油量を計測し、計測した油量のデータを電気信号として出力するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、油圧アクチュエータＡを作動させてガイドシェル３やブーム４を動かすと、作動油の油温が上昇し、作動を停止すると作動油は自然に冷却されて油温が下がる。油温が変化すると、図４に示すように、作動油は体積が変化する。
【０００７】
例えば、油圧２１０kgf/cm2 、油温４０℃の状態における作動油の体積を１．０００とすると、油圧が７０kgf/cm2 で一定のとき、油温が２０℃から６０℃に上昇すると、作動油の体積は０．９９７から１．０２３になり、約２．６％増加することになる。
【０００８】
従って、油量センサ１１の油圧アクチュエータＡ側の油室１３、作動管路１０の油量センサ１１から油圧アクチュエータＡまで部分、及び油圧アクチュエータＡの油量センサ１１側の油室１４内の作動油も体積が変化するので、油量センサ１１で検出した油量と実際にアクチュエータＡを作動させる作動油の油量とは相違することになり、油量センサ１１自体の計測の精度が高くても、油量センサ１１の検出データから求めた可動部分の作動量には誤差が生じて、さく孔機の正確な制御に支障をきたす。
【０００９】
このような誤差をさけるために、可動部分に作動量を直接検出するエンコーダ等の計測機器を取付けることも可能であるが、さく孔機は過酷な作業環境で使用されるものであるので、計測機器をブーム４やガイドシェル３に直接設置すると、計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれがある。
【００１０】
この発明は、さく孔機の可動部分の作動量を求めるための油圧アクチュエータの油量の検出におけるかかる問題を解決するものであって、油圧アクチュエータに供給される油量を台車側から遠隔で精度良く検出することができ、計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれのないさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置は、さく岩機を搭載したガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を、油圧アクチュエータの油量によって求め、その作動量のデータに基づいて自動位置決めや位置表示を行うさく孔機において、前記油圧アクチュエータと油圧源とを接続する作動管路から当該油圧アクチュエータに供給する作動油の油量を検出する油量センサと、前記作動管路の前記油圧アクチュエータと前記油量センサとを繋ぐ部分の油温を検出する温度センサと、該温度センサの検出データに基づいて油量の誤差を補正するコントローラとを設けることにより上記課題を解決している。
【００１２】
さく孔作業時には、油圧アクチュエータの作動管路の油量が油量センサによって検出され、この油量によって可動部分の作動量が求められ、この可動部分の作動量のデータに基づいてさく孔機の自動位置決め等の制御が行われる。
【００１３】
このとき、作動管路の油温が変化すると、作動油は体積が変化し、油量センサで検出した油量が実際に油圧アクチュエータを作動させる油量と相違するようになって誤差を生じるが、作動管路の油温が温度センサによって検出されており、作動管路の油温が変化すると、コントローラが温度センサの検出データに基づいて油量の誤差を補正する。
【００１４】
従って、可動部分の作動量は補正された油量に基づいて精度良く求められるので、正確にさく孔機を制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態であるさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置の構成図である。
【００１６】
油圧アクチュエータＡの油量検出装置３０が用いられるさく孔機の構成は、基本的に図２に示すトンネルジャンＪと同様であり、台車１にブーム４が設けられている。このブーム４は、ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６でリフト、スイング可能になっており、ブーム伸縮シリンダ（図示略）で伸縮可能になっている。このブーム４の先端部には、さく岩機２を搭載したガイドシェル３が枢支されている。ガイドシェル３はガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ（図示略）でスイング、チルト可能になっている。さく岩機２はフィードシリンダ（図示略）によってガイドシェル３上で送りが与えられる。
【００１７】
ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６、ブーム伸縮シリンダ、ガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ、フィードシリンダ等の各可動部分の油圧アクチュエータＡの油量を遠隔で検出するため、油量検出装置３０は台車１上に設けられる。
【００１８】
油圧アクチュエータＡと油圧源とを接続する作動管路１０は、台車１からブーム４側への部分がブーム４の動きに追従できるように、可撓性の油ホース１０Ｈとなっている。
油量検出装置３０は、油圧アクチュエータＡの作動管路１０の油量を検出する油量センサ３１と、作動管路１０の油温を検出する温度センサ３２と、この温度センサ３２の検出データに基づいて油量の誤差を補正するコントローラ３３とを備えている。
【００１９】
油量センサ３１は、作動管路１０から油圧アクチュエータＡに供給する作動油の油量を計測し、計測した油量のデータをコントローラ３３に送る。温度センサ３２は、作動管路１０の油量センサ３１よりアクチュエータＡ側で作動油の温度を計測し、計測した油温のデータをコントローラ３３に送る。
【００２０】
さく孔作業時には、油圧アクチュエータＡの作動管路１０の油量が油量センサ３１によって検出され、この油量によって可動部分の作動量が求められ、この可動部分の作動量のデータに基づいてさく孔機の自動位置決め等の制御が行われる。
【００２１】
このとき、作動管路１０の油温が変化すると、油量センサ３１のアクチュエータＡ側の油室３４、作動管路１０の油量センサ３１から油圧アクチュエータＡまでの部分、及び油圧アクチュエータＡの油量センサ３１側の油室１４内の作動油は体積が変化するので、油量センサ３１で検出した油量が実際にアクチュエータＡを作動させる油量と相違するようになって誤差を生じるが、作動管路１０の油温は温度センサ３２によって常時検出されているので、作動管路１０の作動油の油温が変化すると、コントローラ３３が温度センサ３２の検出データに基づいて油量の誤差を補正する。
【００２２】
コントローラ３３による油量の補正は、例えば次式のような補正式によって補正値ΔＶを求めることにより行われる。
ΔＶ＝Ｖ×α×ΔＴ
Ｖ：作動油の体積
α：温度による作動油の膨張係数
ΔＴ：油温の変化
温度による作動油の膨張係数αは、定数としてコントローラ３３に記憶されている。
【００２３】
さく孔機の可動部分の作動量は、この補正値ΔＶによって補正された油量に基づいて精度良く求められるので、正確にさく孔機を制御することができる。
計測機器をブーム４側に設置する必要はないので、計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれはない。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置は、さく孔機の可動部分の作動量を求めるためのアクチュエータの油量を台車側から遠隔で精度良く検出することができる。従って、正確にさく孔機を制御することができ、また、計測機器をブーム側に設置しないので計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるさく孔機のアクチュエータの油量検出装置の構成図である。
【図２】さく孔機の一例を示すトンネルジャンボの側面図である。
【図３】従来のさく孔機のアクチュエータの油量検出装置の構成図である。
【図４】油温変化による作動油の体積変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１      台車
２      さく岩機
３      ガイドシェル
４      ブーム
５      ブームリフトシリンダ
６      ブームスイングシリンダ
７      ガイドスイングシリンダ
１０    作動管路
１０Ｈ  油ホース
１４    油室
３０    油量検出装置
３１    油量センサ
３２    温度センサ
３３    コントローラ
３４    油室
Ａ      アクチュエータ
【図１】
0003865883.tif 000002
【図２】
0003865883.tif 000003
【図３】
0003865883.tif 000004
【図４】
0003865883.tif 000005