(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
さく岩機を乗駕したガイドシェルを移動可能に支持するさく孔装置のブームにおいて、ブームの作動部の駆動用シリンダに、磁気式ピックアップを備えた位置検出シリンダを、駆動用シリンダの伸縮に伴って伸縮するよう並設したことを特徴とするブームの作動量検出機構。
【請求項２】
位置検出シリンダのロッド側室とヘッド側室とを低圧油路に接続したことを特徴とする請求項１記載のブームの作動量検出機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削工事等に使用されるジャンボ等のさく孔装置において、ブームの関節部の回転角度等の作動量を検出するためのブームの作動量検出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトンネル掘削工事では、さく孔装置を用いて切羽の岩石に発破用の孔をさく孔し、この孔に爆薬を装填して発破を行い、岩石を破砕する。
【０００３】
さく孔装置は、さく岩機を乗駕したガイドシェルをブームの先端部で支持しており、このブームは、ガイドシェルを目標位置まで移動させて位置決めするために、伸縮、旋回、俯仰、チルト、スイング等の動きができるように、油圧シリンダで駆動される伸縮部や関節部等の多数の作動部を備えている。
【０００４】
そして、近年は、操作を容易にするため、さく孔装置にコンピュータ等の制御手段を搭載し、ブームの伸縮部や関節部等の作動部にその伸縮長や回転角度等の作動量を検出する検出器を設け、検出器の検出データに基づいてガイドシェルや乗駕されたさく岩機のさく孔位置の計算表示や、自動的なさく孔位置決めを行えるようにしたものも特殊仕様として用いられるようになっている。
【０００５】
このようなブームの関節部の作動量の検出器としては、従来、汎用のロータリエンコーダ等の回転角検出器を関節部に取付けて使用していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さく孔装置のブームは、粉塵や水などの多い過酷な作業環境で使用されるので、ブームに設けられる検出器は防塵性、防水性等の耐環境性に優れていることが必要である。
【０００７】
ところが、汎用のロータリエンコーダ等の回転角検出器は、防塵性、防水性等の耐環境性が劣っているので、ブームの関節部に回転角検出器を取付ける場合には、耐環境性を確保するためにカバーする構造が必要となり取付構造が複雑になる。
【０００８】
また、ブームの関節部に回転角検出器を取付けるには前記カバー構造等が必要とされるため大幅な改造をしなければならず、多くの構成部品を交換する等の作業を要し、既存のブームに回転角検出器を設けるにはブームを新規に製造するに等しい多大な労力と費用がかかる。
【０００９】
そこで、パワーショベル等の建設機械で油圧シリンダの伸縮の作動量を検出するために使用されている位置検出機構を、さく孔装置のブームの作動部の作動量を検出するために使用することが考えられる。この位置検出機構は、油圧シリンダに磁気式ピックアップを設け、ロッド上に磁気信号を書き込んだものであって、油圧シリンダの伸縮時にロッドが移動すると、磁気式ピックアップが磁気信号を検知して電気パルス信号を出力することにより伸縮の作動量を検出する。この位置検出機構は、建設機械で使用することを考慮して開発されたものであり、防塵、防水、耐振等の耐環境性に優れている。
【００１０】
しかしながら、さく孔装置のブームでは、パワーショベル等に用いられるものと違って、特殊な構造の駆動用シリンダを使用しており、またブーム内部に配置されるものもあるので、この位置検出機構をブームの作動部の駆動用シリンダに取付ける場合にも、ブーム構造やシリンダ構造の変更が必要となり、関節部に回転検出器を取付けるのと同様な大幅な改造が必要になる。
【００１１】
本発明は、さく孔装置のブームの伸縮長や回転角度等の作動量を検出するためのブームの作動量検出機構における上記問題を解決するものであって、防水性、防塵性等の耐環境性に優れ、また、ブーム自体の改造のような多大な労力や費用を必要とせず、既存のブームにも容易に取付けることのできる信頼性の高いブームの作動量検出機構を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のブームの作動量検出機構では、さく岩機を乗駕したガイドシェルを移動可能に支持するさく孔装置のブームにおいて、ブームの作動部の駆動用シリンダに、磁気式ピックアップを備えた位置検出シリンダを、駆動用シリンダの伸縮に伴って伸縮するよう並設している。
【００１３】
さく孔作業を行うときには、さく孔装置のブームを動かしてガイドシェルをさく孔位置に位置決めし、乗駕されているさく岩機を駆動してさく孔を行う。位置決めを行う際にブームの作動部の駆動用シリンダが伸縮すると、それに伴って位置検出シリンダが伸縮するので、磁気式ピックアップが磁気信号を検知して電気パルス信号を出力することにより作動部の作動量が検出される。
【００１４】
この作動量検出機構は、耐環境性に優れており、また、ブームの作動部の駆動用シリンダに、位置検出シリンダを並設するだけでよく、ブーム構造やシリンダ構造の大幅な改造が不要であり、既存のブームにも容易に取付けることができる。
【００１５】
位置検出シリンダは、ロッド側室とヘッド側室とを低圧油路に接続して作動油を供給することにより潤滑可能となり、一般の油圧シリンダと同様の耐久性をもたせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のブームの作動量検出機構を設けたさく孔用装置のブームの側面図、図２はブームの平面図、図３及び図４は位置検出シリンダの取付状態の説明図、図５及び図６は位置検出シリンダの検出作用の説明図、図７は駆動用シリンダと位置検出シリンダの油圧回路図である。
【００１７】
ここで、さく孔装置のブーム１は、さく孔装置に固設される基台１２上に、ブーム台１３を旋回軸１４によって枢着し、このブーム台１３に伸縮ブーム１５の基端を俯仰軸１６によって枢着している。伸縮ブーム１５は、基端ブーム４と先端ブーム５とからなり、先端ブーム５が基端ブーム４に対してスライドするよう基端ブーム４内にブーム伸縮用油圧シリンダ１１が設けられている。基台１２とブーム台１３との間には旋回用油圧シリンダ１７、伸縮ブーム１５の基端ブーム４とブーム台１３との間には俯仰用油圧シリンダ１８が設けられており、これらの伸縮によって伸縮ブーム１５は、旋回、俯仰可能になっている。
【００１８】
先端ブーム５の先端部には、チルトアーム１９がチルトアーム軸２０によって枢着され、先端ブーム５との間にチルト用油圧シリンダ２１を設けてチルト可能になっている。チルトアーム１９には、スイングアーム２２がスイングアーム軸２３によって枢着され、チルトアーム１９との間にスイング用油圧シリンダ２４を設けてスイング可能になっている。スイングアーム２２にはガイドロータリ２５が設けられており、ロータリ軸を中心として回転可能になっている。ガイドロータリ２５には、ガイドマウンチング２６が支持され、このガイドマウンチング２６でさく岩機を乗駕したガイドシェル（図示略）を前後スライド可能に支承している。
【００１９】
このブーム１の伸縮、旋回、俯仰、チルト、スイングの各作動部の駆動用シリンダである伸縮用油圧シリンダ１１、旋回用油圧シリンダ１７、俯仰用油圧シリンダ１８、チルト用油圧シリンダ２１、スイング用油圧シリンダ２４には、位置検出シリンダとして、それぞれ伸縮位置検出シリンダ３１、旋回位置検出シリンダ３２、俯仰位置検出シリンダ３３、チルト位置検出シリンダ３４、スイング位置検出シリンダ３５が並設されている。
【００２０】
図３に示すように、位置検出シリンダＲを駆動用シリンダＤに直接取付可能な箇所では、駆動用シリンダＤに取付ベース２を設け、この取付ベース２に取付ピン１０で位置検出シリンダＲが駆動用シリンダＤの伸縮に伴って等距離伸縮するように平行に取付けらる。
【００２１】
位置検出シリンダＲを駆動用シリンダＤに直接取付けるのが困難な箇所では、図４に示すように、駆動用シリンダＤが取付けられているブーム１の部材３に取付ベース２を設け、駆動用シリンダＤの取付ピン９の中心軸線と位置検出シリンダＲの取付ピン１０の中心軸線とを一致させて、位置検出シリンダＲが駆動用シリンダＤの伸縮に伴って等距離伸縮するように取付けられる。
【００２２】
位置検出シリンダＲは、図５に示すように、シリンダチューブ６側に磁気式のピックアップ８を設け、ロッド７上に磁気信号ＭＳを書き込んだものであって、位置検出シリンダＲの伸縮時にロッド７が移動すると、磁気式のピックアップ８が磁気信号ＭＳを検知して電気パルス信号ＥＳを出力することにより伸縮の作動量を検出する。
【００２３】
駆動用シリンダＤの伸長側室４１と短縮側室４２とは切換弁４０を介して高圧油路Ｐと低圧油路Ｔとに接続されている。位置検出シリンダＲは、へッド側室４３とロッド側室４４とが共に低圧油路Ｔに接続されている。
【００２４】
さく孔作業を行うときには、さく孔装置のブーム１を動かしてガイドシェルをさく孔位置に位置決めし、乗駕されているさく岩機を駆動してさく孔を行う。
位置決めを行う際には、切換弁４０の操作により、ブーム１の作動部の駆動用シリンダＤの伸長側室４１または短縮側室４２に高圧油路Ｐから圧油が供給され駆動用シリンダＤが伸縮する。すると、それに伴って位置検出シリンダＲが伸縮するので、磁気式ピックアップ８が磁気信号ＭＳを検知して電気パルス信号ＥＳを出力する。この電気パルス信号ＥＳのパルスを計数することにより位置検出シリンダＲの伸縮距離、即ち駆動用シリンダＤの伸縮距離が得られる。
【００２５】
伸縮シリンダ１５の伸縮部の作動量としては、伸縮用油圧シリンダ１１の伸縮距離を求める。旋回、俯仰、チルト、スイングの各関節部の作動量は、各関節部の回転角度として求めることが望ましい。
【００２６】
回転角度を求める場合には、図６に示すように、関節部の回転中心Ｏから駆動シリンダＤの前後の取付ピン９までの距離ａ、ｂ（一定）と検出された駆動シリンダＤの伸縮距離から得られる駆動シリンダＤの長さｃとから、角度θを次式により計算する。
θ＝ｃｏｓ-1〔（ａ2 ＋ｂ 2−ｃ2 ）／２ａｂ〕
【００２７】
位置検出シリンダＲからの検出データは、さく孔装置のコントローラ４５がさく孔位置を表示したり、切換弁４０を制御して自動的なさく孔位置決めを行うために利用される。
【００２８】
この作動量検出機構は、位置検出シリンダＲを用いることにより高い防水、防塵性が得られるので耐環境性に優れている。また、ブーム１の作動部の駆動用シリンダＤに、位置検出シリンダＲを並設するだけでよく、ブーム構造やシリンダ構造の大幅な改造が不要であり、既存のブームにも容易に取付けることができ、労力や経費を低減することができる。
【００２９】
位置検出シリンダＲのへッド側室４３とロッド側室４４とは低圧油路Ｔに接続されており、位置検出シリンダＲの伸縮により作動油がへッド側室４３とロッド側室４４とに供給されるので、位置検出シリンダＲ内には常に作動油で潤滑される一般の油圧シリンダと同様の耐久性をもたせることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガイブームの作動量検出機構は、防水性、防塵性等の耐環境性に優れ、高い信頼性が得られる。また、ブーム自体の改造のような多大な労力や費用を必要とせず、既存のブームにも容易に取付けることができる。
【００３１】
位置検出シリンダは、ロッド側室とヘッド側室とを低圧油路に接続して作動油を供給することにより潤滑可能となり、一般の油圧シリンダと同様の耐久性をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブームの作動量検出機構を設けたさく孔用装置のブームの側面図である。
【図２】ブームの平面図である。
【図３】位置検出シリンダの取付状態の説明図である。
【図４】位置検出シリンダの取付状態の説明図である。
【図５】位置検出シリンダの検出作用の説明図である。
【図６】位置検出シリンダの検出作用の説明図である。
【図７】駆動用シリンダと位置検出シリンダの油圧回路図である。
【符号の説明】
１      ブーム
２      取付ベース
３      部材
４      基端ブーム
５      先端ブーム
６      シリンダチューブ
７      ロッド
８      磁気式ピックアップ
９      取付ピン
１０    取付ピン
１１    伸縮用油圧シリンダ
１２    基台
１３    ブーム台
１４    旋回軸
１５    伸縮ブーム
１６    俯仰軸
１７    旋回用油圧シリンダ
１８    俯仰用油圧シリンダ
１９    チルトアーム
２０    チルトアーム軸
２１    チルト用油圧シリンダ
２２    スイングアーム
２３    スイングアーム軸
２４    スイング用油圧シリンダ
２５    ガイドロータリ
２６    ガイドマウンチング
３１    伸縮位置検出シリンダ
３２    旋回位置検出シリンダ
３３    俯仰位置検出シリンダ
３４    チルト位置検出シリンダ
３５    スイング位置検出シリンダ
４０    切換弁
４１    伸長側室
４２    短縮側室
４３    ヘッド側室
４４    ロッド側室
４５    コントローラ
Ｄ      駆動用シリンダ
ＥＳ    電気パルス信号
ＭＳ    磁気信号
Ｏ      回転中心
Ｐ      高圧油路
Ｒ      位置検出シリンダ
Ｔ      低圧油路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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