説明

ミキサドラム駆動装置

【課題】運搬効率の減少を招かずにミキサドラムを電動機で駆動することができるミキサドラム駆動装置を提供することである。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、ミキサ車Vの架台Cに回転自在に搭載されるミキサドラムMと、ミキサドラムMを回転駆動する油圧モータ3と、ミキサ車VのエンジンEの動力によって駆動されるとともに油圧モータ3に圧油を供給する油圧ポンプ4とを備えたミキサドラム駆動装置Sにおいて、ミキサドラムMを撹拌回転させるように油圧モータ3へ油圧ポンプ4に独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプ5と、補助油圧ポンプ5を回転駆動する直流ブラシ付き電動機6とを設け、ミキサドラムMを撹拌回転させる場合に直流ブラシ付き電動機6で補助油圧ポンプ5のみを駆動してミキサドラムMを回転駆動させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ミキサドラム駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ミキサ車は、モルタルやレディミクストコンクリート等(以下、「生コン」という)を架台に回転自在に搭載されるミキサドラム内に積載して、生コン工場から工事現場まで運搬するものである。
【0003】
そして、このミキサ車は、生コンを運搬するにあたり、生コンの品質劣化および固化を防止するためにミキサドラムを正回転させてミキサドラム内の取付けられた螺旋状の複数のブレードで絶えず攪拌しつづけるようにしている。また、ミキサ車は、ミキサドラムを先程とは逆回転させることでミキサドラム内の生コンを排出することができ、コンクリート打設現場に到着すると、上記のようにミキサドラムを逆回転させて生コンを打設箇所へ供給することができる。
【0004】
上述のようにミキサ車にあっては、生コンがミキサドラム内に投入されると排出されるまでは、常に、これを回転させる必要があり、その駆動源としては、ミキサ車のエンジンを用いるのが一般的である。具体的には、PTO(Power Take Off)を介してエンジンの回転動力を油圧ポンプへ伝達し、油圧ポンプから吐出される圧油を油圧モータへ供給してこれを駆動し、油圧モータの回転でミキサドラムを回転駆動するようにしている。
【0005】
このようなエンジンのみでミキサドラムを駆動するミキサドラム駆動装置では、特に、ミキサドラムを高速回転させる場合、エンジンの回転数を上げる必要があり、回転数を上げると騒音が発生するとともに燃料消費が激しくなる。
【0006】
また、生コンをミキサドラムに積載している間は、固化を防止する等の理由から、常にミキサドラムを回転し続ける必要があるので、エンジンを停止することができない。そのため、打設現場で排出の順番待ちでミキサ車を停車中であっても、エンジンを駆動し続ける必要がある。
【0007】
そこで、この問題を解決するため、エンジンによる油圧ポンプの駆動に併せて、電動機で副油圧ポンプを駆動して、ミキサドラムを回転駆動するミキサドラム駆動装置も提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2007−278430号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特開2007−278430号公報に開示されたミキサドラム駆動装置では、以下の問題がある。
【0010】
上記ミキサドラム駆動装置では、電動機で副油圧ポンプを駆動することで、ミキサドラムを正回転、逆回転させることができ、ミキサドラム内に積載される生コンの撹拌、投入および排出の全てを上記電動機で賄うことができるようになっている。そのため、電動機の駆動に必要なインバータも必要となるほか、電動機自体も高出力のものを使用しなくてはならないので電動機や電源も大型となってしまう。
【0011】
このように、従来のミキサドラム駆動装置では、ミキサ車の架台に電動機を駆動するための部品点数が多くなり、電動機およびこの駆動に必要となる電源その他部品も大型となるので、ミキサドラムの架台への搭載スペースが圧迫されるとともにミキサ車の重量も重くなる結果となる。よって、ミキサドラムの積載容量を小さくせねばならず、生コンの運搬量が減少し、運搬効率が悪化してしまう問題があった。また、運搬効率が悪化するので、その分、燃料消費量が増加するという問題もある。
【0012】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、運搬効率の減少を招かずにミキサドラムを電動機で駆動することができるミキサドラム駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記した目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、ミキサ車の架台に回転自在に搭載されるミキサドラムと、当該ミキサドラムを回転駆動する油圧モータと、上記ミキサ車のエンジンの動力によって駆動されるとともに上記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとを備えたミキサドラム駆動装置において、上記ミキサドラムを撹拌回転させるように上記油圧モータへ上記油圧ポンプに独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプと、上記補助油圧ポンプを回転駆動する直流ブラシ付き電動機とを設け、上記ミキサドラムを撹拌回転させる場合に直流ブラシ付き電動機で上記補助油圧ポンプのみを駆動してミキサドラムを回転駆動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明のミキサドラム駆動装置によれば、運搬効率の減少を招かずにミキサドラムを電動機で駆動することができる。また、本発明のミキサドラム駆動装置によれば、運搬効率の減少を招かないので、ミキサ車の燃料消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一実施の形態におけるミキサドラム駆動装置を示す図である。
【図2】ミキサドラムを架台に搭載したミキサ車の側面図である。
【図3】ミキサドラムを架台に搭載したミキサ車の架台に搭載されたミキサドラムの背面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態におけるミキサドラム駆動装置Sは、図1および図3に示すように、ミキサ車Vの架台Cに回転自在に搭載されるミキサドラムMと、ミキサドラムMを回転駆動する油圧モータ3と、ミキサ車VのエンジンEの動力によって駆動されるとともに油圧モータ3に圧油を供給する油圧ポンプ4、ミキサドラムMを撹拌回転させるように油圧モータ3へ油圧ポンプ4に独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプ5と、補助油圧ポンプ5を回転駆動する直流ブラシ付き電動機6と、直流ブラシ付き電動機6を制御するコントローラ7とを備えて構成されている。
【0017】
ミキサ車Vは、架台Cに取り付けた脚Tと、脚Tに回転自在に備え付けられた一対のローラR,Rとを備えるとともに、ミキサドラムMと当該ミキサドラムMの回転駆動に必要な油圧モータ3、油圧ポンプ4、補助油圧ポンプ5、直流ブラシ付き電動機6およびコントローラ7を架台Cに搭載している。ミキサドラムMは、後端が開口する有底筒状に形成され、前端となる底部の軸心部が油圧モータ3に連結されるドラムシェル1と、ドラムシェル1の後端側外周に設けられるローラリング2とを備えている。また、ミキサドラムMは、図2および図3に示すように、ローラリング2を上記ローラR,Rで下から支持するようにして、架台Cに回転自在に取り付けられている。これにより、ミキサドラムMは、後端側が上方に持ち上げられた前傾姿勢で上記架台Cに取り付けられている。
【0018】
なお、図示はしないが、ドラムシェル1の内周側には、複数の螺旋状のブレードが設けられており、ミキサドラムMが正回転すると、内部に積載される生コン等の積載物を当該ブレードによって内部側に移動させながら攪拌し、ミキサドラムMが逆回転すると、該積載物を当該ブレードによって後端側に移動させてミキサドラムMから排出することができるようになっている。また、このミキサドラムM内へ生コンを投入する際には、ミキサドラムMを正回転させるが、撹拌回転よりも高速でミキサドラムMを正回転させることになる。したがって、ミキサドラムMを回転させる上では、積載物を投入する際に利用される投入モードと、当該積載物を撹拌する際に利用される撹拌モードと、当該積載物を排出する際に利用される排出モードの三つのモードがある。撹拌モードでは、生コンの固化を防止しつつもスランプ値の上昇を抑制する必要のため、生コンの固化を防止でき得る程度の低速、たとえば、1〜2rpm程度の速度でミキサドラムMを正回転させる。
【0019】
積載物は、この実施の形態では、生コンをコンクリートプラントから打設現場へ運搬する状況を例に挙げて説明しているが、打設現場にて生コンを排出した後にミキサドラムM内に洗浄水を投入して洗浄しながらコンクリートプラントへ帰る場合では、積載物を洗浄水としてもよい。
【0020】
油圧モータ3は、この場合、双方向回転可能に設定されており、ループ状の管路8で油圧ポンプ4に接続されている。そして、油圧モータ3は、ミキサドラムMに連結されており、正回転する場合にはミキサドラムMを正回転させ、逆回転する場合にはミキサドラムMを逆回転させるようになっている。なお、油圧モータ3とミキサドラムMとの間に減速機を介装してもよい。油圧ポンプ4は、管路8の途中に設けられており、油圧モータ3へ向けて圧油を吐出する一方向吐出型の油圧ポンプとされていて、PTO9を介してミキサ車VのエンジンEに連結され、当該エンジンEの動力で回転駆動されるようになっている。なお、一方向へ圧油を吐出する油圧ポンプ4で油圧モータ3を双方向へ回転させるために、この実施の形態の場合、管路8の途中に、切換弁20を設けている。この切換弁20は、油圧ポンプ4の圧油を油圧モータ3を正回転させるように油圧モータ3へ送る位置20aと、油圧ポンプ4の圧油を油圧モータ3を逆回転させるように油圧モータ3へ送る位置20bと、油圧モータ3と油圧ポンプ4の接続を断つ位置20cとの三つの位置を備えた4ポート3位置の切換弁とされている。なお、油圧ポンプ4は、一方向吐出型に設定される他、双方向吐出型に設定されていてもよく、この場合には、切換弁20を設けずに油圧ポンプ4と油圧モータ3とをループ状の管路で接続して油圧ポンプ4の吐出方向を切換えることで油圧モータ3を正逆双方向へ回転駆動するようにしてもよい。
【0021】
また、補助油圧ポンプ5は、管路8の油圧モータ3と油圧ポンプ4との間の一方をタンク10に接続する管路11の途中に設けられている。なお、管路8の油圧モータ3と油圧ポンプ4との間の他方もまた、管路12によってタンク10に接続されている。
【0022】
直流ブラシ付き電動機6は、一方向へのみ回転するように電源Batに接続されていて、補助油圧ポンプ5も直流ブラシ付き電動機6によってタンク10から油を吸いこんで油圧モータ3へ向けて吐出するようになっている。また、管路11と管路12の途中には、切換弁13が設けられており、この切換弁13は、油圧モータ3を正回転させるように、補助油圧ポンプ5の吐出した圧油を油圧モータ3へ送る位置13aと、油圧モータ3を経由せずに油圧ポンプ4の吐出した圧油をタンク10へ戻す位置13bの二つの位置を備えた4ポート2位置の切換弁とされている。
【0023】
そして、直流ブラシ付き電動機6は、電源Batからの電力供給で駆動されると、上記補助油圧ポンプ5が回転して、タンク10から油を吸い込んで、圧油を吐出する。ここで、切換弁13が油圧モータ3へ圧油を供給する位置13aを採る場合、上記補助油圧ポンプ5から吐出される圧油が油圧モータ3へ供給され、油圧モータ3は正回転するようになっている。
【0024】
また、この実施の形態におけるミキサドラム駆動装置Sにあっては、ミキサ車VのオペレータがミキサドラムMの回転モードを選択することができるように、選択レバー14が設けられており、選択レバー14の操作によってオペレータが選択した回転モードでミキサドラムMを回転させることができるようになっている。具体的には、オペレータは、選択レバー14を図中破線矢印方向へ操作することによって、ミキサドラムMを高速で正回転させる投入モードと、ミキサドラムMを低速で正回転させる撹拌モードと、ミキサドラムMを高速で逆回転させる排出モードの各モードのいずれかを選択できるようになっている。より詳細には、選択レバー14は、エンジンEの図示しないガバナにリンク等を介して連結されていて投入モードおよび排出モードでは、エンジンEの回転数を上昇させてミキサドラムMを高速回転させることができるようになっている。また、選択レバー14は、切換弁20を切換える図示しないソレノイド等のアクチュエータを駆動することができるようになっていて、投入モードおよび撹拌モードでは、切換弁20を油圧モータ3を正回転させるように圧油を供給する位置20aへ切換え、排出モードでは、切換弁20を油圧モータ3を逆回転させるように圧油を供給する位置20bへ切換えることができるようになっている。
【0025】
つづいて、コントローラ7は、選択レバー14が撹拌モードに位置するとオン信号を出力する近接スイッチ15と、電源Batと直流ブラシ付き電動機6とを接続する電源ライン16の途中に設けたスイッチ17に接続されている。選択レバー14が撹拌モードに位置する場合、近接スイッチ15のオン信号がコントローラ7に入力されて、コントローラ7は、近接スイッチ15のオン信号によってミキサドラムMを撹拌回転させる指示を認識する。なお、コントローラ7は、上記の判断が可能であって、スイッチ17へ信号を出力してスイッチ17をオンオフさせることができればよい。
【0026】
そして、コントローラ7は、ミキサドラムMを撹拌回転させる指示があると、この実施の形態では具体的には、近接スイッチ15のオン信号の入力を受けると、スイッチ17をオンして、電源Batから直流ブラシ付き電動機6へ電力供給して、補助油圧ポンプ5を駆動し、補助油圧ポンプ5から供給される圧油で油圧モータ3を駆動してミキサドラムMを撹拌回転させる。より詳細には、コントローラ7は、上記したスイッチ17のオン動作に加えて、切換弁13,20を切換動作させる。コントローラ7は、切換弁13,20を切換駆動する図示しないソレノイド等のアクチュエータに接続されており、ミキサドラムMを撹拌回転させる場合には、直流ブラシ付き電動機6のみでミキサドラムMを回転駆動するべく、油圧モータ3を補助油圧ポンプ5の吐出した圧油を送る位置13aへ切換弁13を切換えるとともに、切換弁20を油圧ポンプ4を油圧モータ3から油圧回路上で縁を切る位置20c、つまり、油圧ポンプ4と油圧モータ3の接続を断つ位置20cへ切換える。このように油圧ポンプ4を油圧モータ3から縁を切ることで、補助油圧ポンプ5の圧油が油圧ポンプ4側へ回り油圧ポンプ4を介してタンク10へ圧力が逃げてしまうようなことがなく、効率よくミキサドラムMを回転駆動することができる。
【0027】
また、オペレータにより選択レバー14の操作でミキサドラムMを撹拌回転させる撹拌モードから他のモードに切り換えられると、コントローラ7は、スイッチ17をオフして直流ブラシ付き電動機6を停止し、切換弁13を補助油圧ポンプ5と油圧モータ3から油圧回路上で縁を切る位置13b、つまり、補助油圧ポンプ5と油圧モータ3の接続を断つ位置13bへ切換える。そして、選択レバー14が指示するモードに応じて、切換弁20が油圧モータ3を正回転或いは逆回転させるように切換る。このように補助油圧ポンプ5を油圧モータ3から縁を切ることで、油圧ポンプ4の圧油が補助油圧ポンプ5側へ回り補助油圧ポンプ5を介してタンク10へ圧力が逃げてしまうようなことがなく、効率よくミキサドラムMを投入或いは排出回転させることができる。
【0028】
なお、切換弁20の切換えについてであるが、選択レバー14を投入モード或いは排出モードへ切換えることによって、コントローラ7から切換弁20のアクチュエータの制御権を選択レバー14へ与えて、切換弁20の切換えを選択レバー14の制御下におくようにしてもよいし、選択レバー14が上記各モードのいずれを指示しているかをコントローラ7で認識できるようにしている場合には、選択レバー14からの指示をコントローラ7で受け取って切換弁20のアクチュエータをコントローラ7で制御するようにしてもよい。また、切換弁13、切換弁20をソレノイドによって切換える代わりに、選択レバー14と切換弁20をリンク等を介して連結しておき、選択レバー14の操作によって切換弁20の切換を行えるようにしてもよく、これに加えて、スイッチ17の切換も選択レバー14にリンク等を介して連動するようにしてもよい。
【0029】
上記したように、このミキサドラム駆動装置Sにあっては、ミキサドラムMを撹拌回転させる場合には、直流ブラシ付き電動機6のみを用いてミキサドラムMを撹拌回転させる。このようにすることで、電動機でミキサドラムMを投入、撹拌および排出の全ての機能を満足させる場合に比較して、直流ブラシ付き電動機6ではインバータが不要で、しかも、直流ブラシ付き電動機6に要求される最大トルクも小さくて済むので、直流ブラシ付き電動機6と電源Batを小型化することができる。
【0030】
さらに、ミキサドラムMを撹拌回転させるのは、直流ブラシ付き電動機6であり、これを一定回転数で駆動すれば、油圧モータ3へ供給される圧油の油量が一定となるので、ミキサドラムMを一定の回転数で回転させることができる。ここで、ミキサドラムMを撹拌回転するのにエンジンで油圧ポンプを駆動することで行う場合、ミキサ車の走行中にはエンジン回転数が走行状況に応じて変化するので、何ら手当をしないと油圧ポンプの回転数もエンジン回転数に応じて変化して、ミキサドラムMを一定回転数で撹拌回転させることができない。そのため、従来のミキサドラム駆動装置にあっては、エンジン回転数が変化しても油圧ポンプの吐出流量が一定となるように、油圧ポンプに吐出流量を調節できる可変容量型のポンプ、具体的には、傾転角の調節により吐出流量を調節可能なピストンポンプを使用して、エンジン回転数の変化に応じて傾転角を調節して一定の流量を吐出するようにしている。対して、本発明のミキサドラム駆動装置Sは、上記したように、ミキサドラムMを撹拌回転させる際には必ず直流ブラシ付き電動機6で行ってミキサドラムMを一定の回転数で回転させることができるので、ミキサドラムMを一定回転数で撹拌回転させるために油圧ポンプ4の吐出流量を制御する必要がないので、油圧ポンプ4を可変容量型のポンプを使用せずともよく、油圧ポンプ4の吐出流量を制御するための装置も不要となる。したがって、このミキサドラム駆動装置Sにあっては、油圧ポンプ4の小型軽量化が図れるとともに、流量制御のための装置も不要となる。
【0031】
したがって、本発明のミキサドラム駆動装置Sによれば、直流ブラシ付き電動機6および電源Batの軽量小型化、インバータの廃止、油圧ポンプ4の軽量小型化、油圧ポンプ4の流量制御のための装置の廃止が可能であるから、ミキサドラムMの容量を圧迫することがなく、ミキサドラムMの容量を充分に確保することができ、ミキサ車Vが軽量となるので軽量となった分だけ生コン積載量を増加させることができる。そのため、本発明のミキサドラム駆動装置Sによれば、生コンの運搬量の低下の問題を生じることがなく、運搬効率の減少を招かずにミキサドラムMを電動機で駆動することができる。
【0032】
このように、本発明のミキサドラム駆動装置Sでは、運搬効率の減少を招かないので、ミキサ車Vの消費燃料量も低減させることができる。また、補助油圧ポンプ5の駆動によるドラム回転は撹拌回転のみとなるので、補助油圧ポンプ5の回転数は、一方向一定でよく、直流ブラシ付き電動機6の回転数も一定回転でよい。
【0033】
また、本発明のミキサドラム駆動装置Sによれば、直流ブラシ付き電動機6および電源Batの軽量小型化、インバータの廃止、油圧ポンプ4の軽量小型化、油圧ポンプ4の流量制御のための装置の廃止が可能であるから、インバータが不要なので、製造コストも低減することもできる。
【0034】
さらに、ミキサドラムMの駆動系統がエンジンEと直流ブラシ付き電動機6の二系統であるので、いずれか一方の系統において、何らかの支障があって、ミキサドラムMを駆動できない事態が生じても、他の一系統でミキサドラムMを回転駆動することも可能である。
【0035】
また、PTO9と油圧ポンプ4との間にクラッチを設けておき、ミキサドラムMを撹拌回転中には、エンジンEと油圧ポンプ4との接続を断つようにしてもよく、この場合には、エンジンEのパワーを走行にのみ使用することができ、消費燃料の更なる低減も可能である。
【0036】
なお、上記したところでは、ミキサドラムMが撹拌回転中であることをコントローラ7が認識するには、選択レバー14が撹拌モードを指示する位置にあるときに選択レバー14の接近によりオン信号を出力する近接スイッチ15からのオン信号で認識するようにしていたが、他のセンサを用いて撹拌モードが選択されたことを認識するようにしてもよく、選択レバー14の代わり操作ボタンや選択スイッチを用いることも可能である。
【0037】
また、ミキサドラムMを支持する脚Tに取り付けられてミキサドラムMの重量を検出する重量センサを設けておき、ミキサドラムMを撹拌回転の指示があったことに加えて、重量センサで検出した重量が所定重量以上である場合に、直流ブラシ付き電動機6を駆動してミキサドラムMを回転駆動するようにしてもよい。ミキサドラムMに生コンや洗浄水等の積載物を積載した状態と積載していない状態では、生コンを積載したミキサドラムMの方が重い。したがって、上記所定重量を空のミキサドラムMを超える重量に設定すると、重量センサで実際に検出した重量と所定重量とを比較することで、ミキサドラムM内に生コンが積載されているか否かを判断することができる。このように、オペレータの操作ミスで空のミキサドラムMを撹拌回転させてしまうようなことがあっても、エンジン停止時に直流ブラシ付き電動機6の駆動によって電力を無駄に消費してしまうことが防止される。また、ミキサドラムM内に生コンや洗浄水等の積載物が積載されているか否かの判断は、管路8中であって油圧モータ3を正回転させる際の圧油の流れの油圧モータ3より上流の圧力を検出することでも行うことができる。ミキサドラムMに積載物を積載した状態と積載していない状態では、積載物を積載したミキサドラムMを回転駆動する方が大きなトルクを要するため、ミキサドラムMを回転駆動する際の油圧モータ3へ供給する圧油の圧力が積載物を積載した状態の方が積載していない状態のそれよりも著しく大きくなる。したがって、積載物をミキサドラムMに積載した状態で油圧モータ3を駆動するときの圧油の圧力に上記所定圧を設定すると、圧力センサで実際に検出した圧力と所定圧とを比較することで、ミキサドラムM内に積載物が積載されているか否かを判断することができる。また、圧力センサの代わりに、上記所定圧でオンしてコントローラ7へオン信号を出力する圧力スイッチを設けておき、オン信号の入力がある場合にミキサドラムM内に積載物を積載中であると判断するようにしてもよい。
【0038】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【0039】
3 油圧モータ
4 油圧ポンプ
5 補助油圧ポンプ
6 直流ブラシ付き電動機
7 コントローラ
Bat 電源
C 架台
E エンジン
M ミキサドラム
R ローラ
S ミキサドラム駆動装置
V ミキサ車

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ミキサ車の架台に回転自在に搭載されるミキサドラムと、当該ミキサドラムを回転駆動する油圧モータと、上記ミキサ車のエンジンの動力によって駆動されるとともに上記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとを備えたミキサドラム駆動装置において、上記ミキサドラムを撹拌回転させるように上記油圧モータへ上記油圧ポンプに独立して圧油を供給可能な補助油圧ポンプと、上記補助油圧ポンプを回転駆動する直流ブラシ付き電動機とを設け、上記ミキサドラムを撹拌回転させる場合に直流ブラシ付き電動機で上記補助油圧ポンプのみを駆動してミキサドラムを回転駆動させることを特徴とするミキサドラム駆動装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate


【公開番号】特開2012−201144(P2012−201144A)
【公開日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−65506(P2011−65506)
【出願日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)