説明

トンネル用作業機械

【課題】坑内の空気の汚染を防止または抑制するとともに、使用範囲を拡大し得るトンネル用作業機械を提供する。
【解決手段】このドリルジャンボ1(トンネル用作業機械)は、油圧ポンプ3と、その油圧ポンプ3からの圧油で駆動する作業用のアクチュエータ4とを備えており、さらに、ディーゼルエンジン7と、そのディーゼルエンジン7にその出力で発電可能に接続された発電機5と、油圧ポンプ3を駆動可能な電動モータ6と、その電動モータ6への電力の供給および前記発電機5からの充電が可能にそれぞれに接続されたバッテリ8とを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル内での作業に用いられるトンネル用作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
この種のトンネル用作業機械の多くは、トンネル内で作業する場合に、エンジン(内燃機関)の排ガスで坑内の空気を汚染しないように、動力源として電動モータで作業するものが従来から採用されている。その多くは、バッテリのみによる駆動や、ケーブルリールを介して外部から供給された電源によって駆動する外部電源駆動である。これにより、主要作業時には、坑内の空気の汚染を防止している。
【0003】
しかし、例えば換気が十分になされる条件下での作業や、比較的に作業時間が短い補助的な作業(例えば自車両の走行時など)には、車載されたディーゼルエンジン等のエンジン(内燃機関)を動力源として使用することは合理的な場合がある。
そこで、例えば特許文献1に記載の技術では、エンジン(内燃機関)および電動モータのそれぞれによって負荷を駆動可能な、いわゆるハイブリッド方式を備える建設機械用モータが提案されている。なお、同文献に記載の建設機械用モータは、回生エネルギー制御等に係る構成は特に有しない。
【特許文献1】特表平8−503276号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、建設機械用モータを電動モータで動作させる場合に、例えばバッテリのみで駆動するときには、バッテリが放電しきれば停止してしまうし、また、例えば外部電源駆動のときには、ケーブルがとどく限られた範囲内のみでの作業となり、外部からの電源の取得が困難な状況での使用においては使用範囲に制限がある。なお、必要な電源を確保するために、発電機を別途に用意したり、あるいは、外部電源を供給可能な範囲を拡大したりすることも考えられるものの、このような方法では、その分の費用が嵩むことになる。
【0005】
また、建設機械用モータをディーゼルエンジンで動作させる場合には、上述のように、例えば換気が十分になされる条件下での作業や、比較的に作業時間が短い補助的な作業(例えば自車両の走行時など)等、内燃機関を使用しても差し支えのない環境に使用範囲が制限されてしまう。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、坑内の空気の汚染を防止または抑制するとともに、使用範囲を拡大し得るトンネル用作業機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は、トンネル内での作業に用いられ、油圧ポンプと、その油圧ポンプからの圧油で駆動する作業用のアクチュエータとを備える作業機械であって、エンジンと、そのエンジンにその出力で発電可能に接続された発電機と、前記油圧ポンプを駆動可能な電動モータと、その電動モータへの電力の供給および前記発電機からの充電が可能にそれぞれに接続されたバッテリとを備えていることを特徴としている。なお、バッテリには大容量のものを採用することは好ましい。また、エンジン(内燃機関)には、ディーゼルエンジンを好適に採用することができる。
【0007】
本発明に係るトンネル用作業機械によれば、油圧ポンプと、その油圧ポンプからの圧油で駆動する作業用のアクチュエータと、エンジンと、そのエンジンにその出力で発電可能に接続された発電機と、前記油圧ポンプを駆動可能な電動モータと、その電動モータへの電力の供給および前記発電機からの充電が可能にそれぞれに接続されたバッテリとを備えているので、バッテリから供給された電力で電動モータを動作させて油圧ポンプを駆動して作業用のアクチュエータを駆動することができる。したがって、坑内の空気の汚染を防止または抑制しつつ必要な作業を行うことができる。
【0008】
また、本発明に係るトンネル用作業機械によれば、発電機は、エンジンにその出力で発電可能に接続されているので、エンジンを運転することで発電機を駆動してバッテリを充電することが可能である。したがって、充電に際しエンジンを動力源として使用するものの、例えば外部からの電源の取得が困難な状況での使用も可能であり、電源が無い場所での放電に備えた再充電も可能である。したがって、その活動範囲をより広域なものとすることができる。また、再充電が可能なので、搭載するバッテリの容量を最小限とすることができる。そのため、そのコストも抑制可能である。
【0009】
ここで、本発明に係るトンネル用作業機械において、外部電源を前記バッテリおよび電動モータに供給可能なケーブルリールを更に有することは好ましい。このような構成であれば、外部電源をバッテリおよび電動モータの両方に給電できるため、例えば電動モータを動作させた状態で作業しつつ、バッテリへの充電が可能である。したがって、その活動範囲をより一層広域なものとする上で好適である。
【発明の効果】
【0010】
上述のように、本発明によれば、坑内の空気の汚染を防止または抑制するとともに、使用範囲を拡大し得るトンネル用作業機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1は本発明に係るトンネル用作業機械の一実施形態であるドリルジャンボの概略説明図である。
このドリルジャンボ1は、作業用のアクチュエータとして周知の構成を備えたものであり、すなわち、同図に示すように、前後にアウトリガ16を備えた台車2に、ドリフタ14、ガイドシェル15およびブーム13を備えてなる穿孔ユニット20、並びに、作業台11の作業台ブーム10等が作業用のアクチュエータとして搭載されている。
【0012】
次に、このドリルジャンボ1の作業用のアクチュエータ駆動系統の構成について、図1および図2を適宜参照しつつ説明する。なお、図2は、アクチュエータ駆動系統の構成を説明するブロック図である。
このドリルジャンボ1は、図1(a)に示すように、台車2内の後部中央に、エンジンとしてディーゼルエンジン7を備えている。そして、このディーゼルエンジン7には、その出力軸に、発電機5が接続されている。また、この発電機5の上方には、図1(b)に示すように、電動モータ6が配置されている。そして、この電動モータ6は、その出力軸に、油圧ポンプ3が接続されている。さらに、この油圧ポンプ3は、台車2内の中央に配置されている油圧モータ4に(図1(a)参照)、油圧回路30を介して接続されており、この油圧モータ4は、図2に示すように、油圧ポンプ3からの圧油で駆動し、ドリルジャンボ1の各装置の作業用のアクチュエータ4として駆動可能になっている。
【0013】
なお、図2ではアクチュエータ4を一つのみ図示しているが、詳細には、アクチュエータは上述のように各装置に複数装備されている。そして、油圧ポンプ3から吐出される圧油は、(以下不図示の)コントロールバルブへ供給され、このコントロールバルブ内には、各装置のアクチュエータをそれぞれ駆動するための複数の切換弁がアクチュエータ毎に設けられている。また、同図では図示を省略しているが、各装置間には、制御用ないし駆動用の電気回路が介在しており、制御用の回路は、制御部に接続され、各装置および制御部相互は、必要な信号の授受が可能になっている。また、駆動用の電気回路は、各装置のアクチュエータの切換弁等に必要な電力の供給が可能に構成されている。例えば上記各切換弁は、信号線を介して制御部に接続されており、各装置の操作信号に応じた制御部からの制御信号に基づいて各切換弁の油路の切換動作が適宜実行される。
【0014】
さらに、このドリルジャンボ1は、図1に示すように、台車2内の後部右側に、大容量のバッテリ8を備えている。この大容量のバッテリ8は、図2に示すように、ディーゼルエンジン7用のバッテリ7aとは別個に設けられたバッテリであり、上記の発電機5からの充電が可能に接続されるとともに、上記の電動モータ6に必要な電力を供給可能に接続されている。つまり、ディーゼルエンジン7の回転による発電機5の交流発電では、不図示のインバータにより直流に変換された後にバッテリ8に導かれ、バッテリ8を充電する。また、バッテリ8からの電流が不図示のインバータにて所定電流に変換され、その変換された後の電流が上記の電動モータ6に供給されることで、要求に対応した回転数およびトルクにて電動モータ6を回転させるようになっている。
【0015】
また、このドリルジャンボ1は、図1に示すように、台車2の後部左側に、ケーブルリール22を有している。このケーブルリール22は、図2に示すように、上記バッテリ8および電動モータ6それぞれに対し、外部電源24を供給可能に接続されるようになっている。
次に、このドリルジャンボ1のアクチュエータ駆動系統の動作、およびその作用・効果について図3〜図7を適宜参照しつつ説明する。
【0016】
上述したように、このドリルジャンボ1は、油圧ポンプ3と、その油圧ポンプ3からの圧油で駆動する作業用のアクチュエータとを備え、さらに、ディーゼルエンジン7と、そのディーゼルエンジン7にその出力で発電可能に接続された発電機5と、油圧ポンプ3を駆動可能な電動モータ6と、その電動モータ6への電力の供給および発電機5からの充電が可能にそれぞれに接続されたバッテリ8とを備えているので、例えば図3に示すように、バッテリ8から供給された電力で電動モータ6を動作させて油圧ポンプ3を駆動して作業用のアクチュエータ4を駆動することができる。したがって、坑内の空気の汚染を防止または抑制しつつ必要な作業を行うことができる。
【0017】
また、発電機5は、ディーゼルエンジン7にその出力で発電可能に接続されているので、例えば図4に示すように、ディーゼルエンジン7を運転することで発電機5を駆動してバッテリ8を充電することが可能である。したがって、充電に際しディーゼルエンジン7を動力源として使用するものの、例えば外部からの電源の取得が困難な状況での使用も可能であり、電源が無い場所での放電に備えた再充電も可能である。したがって、その活動範囲をより広域なものとすることができる。また、再充電が可能なので、搭載するバッテリ8の容量を最小限とすることができる。そのため、そのコストも抑制可能である。また、例えば図5に示すように、ディーゼルエンジン7を運転することで発電機5を駆動してバッテリ8を充電しつつ、バッテリ8から供給された電力で電動モータ6を動作させて油圧ポンプ3を駆動して作業用のアクチュエータ4を駆動することも可能である。
【0018】
また、このドリルジャンボ1によれば、バッテリ8および電動モータ6に外部電源24を供給可能なケーブルリール22を有するので、例えば図6に示すように、外部電源24からの電力を電動モータ6に直に供給し、その供給された電力で電動モータ6を動作させて油圧ポンプ3を駆動して作業用のアクチュエータ4を駆動することも可能である。あるいは、例えば図7に示すように、外部電源24によってバッテリ8を充電することもできる。したがって、その活動範囲をより一層広域なものとすることができる。
【0019】
以上説明したように、このドリルジャンボ1によれば、坑内の空気の汚染を防止または抑制するとともに、使用範囲を拡大することができる。
なお、本発明に係るトンネル用作業機械は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係るトンネル用作業機械として、ドリルジャンボを例に説明したが、これに限定されず、本発明に係るトンネル用作業機械としては、例えば、コンクリート吹付機、支保工エレクター、ローディングショベル、ロードヘッダ、ブームヘッダ、シャフトローダ、または高所作業車等にも適用可能である。
【0020】
また、例えば上記実施形態では、ケーブルリール22は、外部電源24をバッテリ8および電動モータ6に供給可能に装備されている例で説明したが、これに限定されず、ケーブルリール22を装備しない構成であってもよい。また、ケーブルリール22を装備する場合において、外部電源24をバッテリ8または電動モータ6のいずれか一方に供給可能に装備されているものであってもよい。しかし、トンネル用作業機械の活動範囲をより一層広域なものとする上では、ケーブルリール22を装備し、外部電源24をバッテリ8および電動モータ6に供給可能になっていることは好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係るトンネル用作業機械の一実施形態であるドリルジャンボの概略説明図であり、同図(a)はその平面図、同図(b)はその正面図である。
【図2】作業用のアクチュエータ駆動系統の構成を説明するブロック図である。
【図3】作業用のアクチュエータ駆動系統の動作を説明するブロック図である。
【図4】作業用のアクチュエータ駆動系統の動作を説明するブロック図である。
【図5】作業用のアクチュエータ駆動系統の動作を説明するブロック図である。
【図6】作業用のアクチュエータ駆動系統の動作を説明するブロック図である。
【図7】作業用のアクチュエータ駆動系統の動作を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【0022】
1 ドリルジャンボ(トンネル用作業機械)
2 台車
3 油圧ポンプ
4 油圧モータ
5 発電機
6 電動モータ
7 ディーゼルエンジン(エンジン)
8 バッテリ
10 作業台ブーム
11 作業台
13 ブーム
14 ドリフタ
15 ガイドシェル
16 アウトリガ
20 穿孔ユニット
22 ケーブルリール
24 外部電源
30 油圧回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル内での作業に用いられ、油圧ポンプと、その油圧ポンプからの圧油で駆動する作業用のアクチュエータとを備える作業機械であって、
エンジンと、そのエンジンにその出力で発電可能に接続された発電機と、前記油圧ポンプを駆動可能な電動モータと、その電動モータへの電力の供給および前記発電機からの充電が可能にそれぞれに接続されたバッテリとを備えていることを特徴とするトンネル用作業機械。
【請求項2】
外部電源を前記バッテリおよび電動モータに供給可能なケーブルリールを更に有することを特徴とする請求項1に記載のトンネル用作業機械。

【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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【公開番号】特開2008−231763(P2008−231763A)
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−72184(P2007−72184)
【出願日】平成19年3月20日(2007.3.20)
【出願人】(594149398)古河ロックドリル株式会社 (50)
【Fターム(参考)】