杭打機
【課題】油圧モータを備えた回転駆動装置の回転出力について、その回転トルクや回転数の可変範囲が広く取れるようにした油圧供給装置を備えた杭打機を提供すること。
【解決手段】油圧モータ１２１を駆動させて回転を出力する回転駆動装置１２０に対し、油圧ポンプ１とコントロールバルブ３と、正転側及び逆転側流路２５，２６と、メインリリーフバルブ５とを有する油圧供給装置を備えたものであって、その油圧供給装置は、正転側流路２５に逆転側流路２６内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブ５が設けられ、そのパイロットチェックバルブ５を跨ぐように接続された増圧流路２７には、メインリリーフバルブ４の設定値で開弁するようにした開閉弁６と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁８と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタ９と、逆流を防止するチェックバルブ１０とが設けられた杭打機。
【解決手段】油圧モータ１２１を駆動させて回転を出力する回転駆動装置１２０に対し、油圧ポンプ１とコントロールバルブ３と、正転側及び逆転側流路２５，２６と、メインリリーフバルブ５とを有する油圧供給装置を備えたものであって、その油圧供給装置は、正転側流路２５に逆転側流路２６内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブ５が設けられ、そのパイロットチェックバルブ５を跨ぐように接続された増圧流路２７には、メインリリーフバルブ４の設定値で開弁するようにした開閉弁６と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁８と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタ９と、逆流を防止するチェックバルブ１０とが設けられた杭打機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭打機に装着される油圧オーガなどの回転駆動装置に対してその油圧モータに作動油を供給するための油圧供給装置を備えた杭打機に関し、特に増圧回路を設けて供給する作動油の圧力の可変範囲を広げた油圧供給装置を備える杭打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走式の杭打機１００は、図４に示すように前側にリーダ１０１が立設され、その左右前方には長手方向に沿って一対のガイドパイプ１０２が固定されている。ガイドパイプ１０２には昇降装置１１０が摺動可能に装着され、またリーダ１０１の上下両端には回転可能に支持された１組のスプロケット１０３（一方のみ図示する）にチェーン１０４が掛け渡され、そのチェーン１０４の両端が昇降装置１１０に連結されている。そして、図示しない回転駆動源を介してチェーン１０４が動力を伝え、昇降装置１１０がリーダ１０１に沿った昇降を行うよう構成されている。
【０００３】
昇降装置１１０には回転駆動装置である油圧オーガ１２０が搭載されている。油圧オーガ１２０は、油圧モータ１２１を備え、その回転が減速機を介して出力軸１２２に連結された鋼管杭１３０に伝えられるように構成されている。ここで、図５は、回転駆動装置である油圧オーガ１２０を駆動する、従来の杭打機に備えられている油圧供給装置を示した図である。
油圧オーガ１２０の油圧モータ１２１は、コントロールバルブ１５１を介して油圧ポンプ１５２に接続されている。油圧ポンプ１５２は、オイルタンク１５３内の作動油を加圧し、コントロールバルブ１５１を介して油圧モータ１２１に供給するものである。油圧ポンプ１５２から作動油を送り出す供給路１５４にはオイルタンク１５３側に分岐した排出流路１５５にリリーフバルブ１５６が接続されている。
【０００４】
油圧ポンプ１５２が駆動すると、加圧された作動油が供給流路１５４に吐出される。そして、コントロールバルブ１５１がＡポートブロックとＢポートブロックのいずれか一方に切り換えられ、作動油が供給流路１５４から正転側流路１５７又は逆転側流路１５８に流れる。従って、コントロールバルブ１５１の切り換えによって油圧モータ１２１に正転側又は逆転側の回転が与えられる。こうした回転は、減速機１２３を介して鋼管杭１３０などに伝達される。そこで、図４に示す昇降装置１１０がリーダ１０１に沿って下降することで、鋼管杭１３０の螺旋刃によって地中に回転圧入が行われる。
【０００５】
図５に示す油圧供給装置は、例えば油圧ポンプ１５２のポンプ流量が１２０Ｌ／ｍｉｎ、リリーフバルブ１５６のリリーフ圧が２７．４５ＭＰａである。一方、油圧オーガ１２０は、その油圧モータ１２１が可変容量型モータであり、容量が２００〜６００ｃｃ／ｒｅｖの範囲で可変するものである。そして、減速機１２３の減速比は１０である。従って、こうした設計の場合、従来の油圧供給装置では、駆動する油圧オーガ１２０は、回転トルクが８．７４〜２６．２ｋＮ・ｍ、回転数が２０〜６０ｒｐｍの範囲でそれぞれ調整可能であって、回転トルクと回転数との可変比が３であった。
【特許文献１】特開平１０−２８０４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、油圧オーガ１２０を装着した杭打機１００は、油圧オーガ１２０によって鋼管杭を地盤に回転圧入させる鋼管ねじ込み工法や、攪拌ロッドによって地盤の土とセメントミルクを混合攪拌させる地盤改良工法に使用される。鋼管ねじ込み工法の場合、径の異なる各種鋼管による施工が行われるが、その際、鋼管に対応して出力トルクの最大値が可変範囲である８．７４〜２６．２ｋＮ・ｍ内で設定して行われる。小径の鋼管に過度の回転トルクが与えられると、その鋼管を変形させたりねじ切ってしまうからである。一方、剛性の高い大径の鋼管に対しては、可変範囲内での施工は可能であっても、必要とするより高い回転トルクが得られない。
【０００７】
そこで、油圧オーガ１２０によって高い回転トルクを得るため、図５に示す油圧供給装置が作動油の供給圧を上げること、すなわちリリーフバルブ１５６のリリーフ圧を上げることが考えられる。しかし、そのためにはコントロールバルブ１５１のほか、油圧回路全体を高圧仕様に交換しなければならず、非常にコストがかかってしまう。一方で、地盤改良工法では、地盤の土とセメントミルクをより良く混合攪拌するため、回転数を上げた高速回転仕様が望まれている。それには、油圧オーガ１２０につて、減速機１２３の減速比を落とした変更で回転数を上げることができるが、その一方で回転トルクが下がって非力なものとなってしまう。
【０００８】
このように、鋼管ねじ込み工法では、より広範囲の外径の鋼管杭を施工できるようにトルクの可変範囲を広げたいというニーズがあり、地盤改良工法でも、同じトルクでより高速回転数が得られる仕様のニーズがあった。しかし、図５に示すような従来の油圧供給装置の場合、可変容量の油圧モータ１２１において回転トルクや回転数の可変範囲が最大３倍までとなっており、それ以上の変速は現実には不可能であった。
【０００９】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、油圧モータを備えた回転駆動装置の回転出力について、その回転トルクや回転数の可変範囲が広く取れるようにした油圧供給装置を備えた杭打機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の杭打機は、油圧モータを駆動させて回転を出力する回転駆動装置に対し、作動油を加圧して供給する油圧ポンプと、その油圧ポンプから油圧モータへの作動油の供給方向を切り換えるコントロールバルブと、そのコントロールバルブと油圧モータとを接続する正転側及び逆転側流路と、流路内の圧力を設定値に保持するメインリリーフバルブとを有する油圧供給装置を備えたものであって、前記油圧供給装置は、前記正転側流路に前記逆転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の杭打機は、前記油圧供給装置が、前記逆転側流路に前記正転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記開閉弁が、前記メインリリーフバルブと同じ設定値で開弁する増圧用リリーフバルブであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記増圧流路には、前記開閉弁と電磁比例減圧弁との間に、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるための絞りが設けられたことことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の杭打機は、前記開閉弁は電磁開閉弁であり、前記正転側又は逆転側流路内の圧力が前記メインリリーフバルブの設定値に達したことを検出するプレッシャースイッチを有し、該プレッシャースイッチからの検知信号に基づいてコントローラが前記電磁開閉弁を開弁制御するようにしたものであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記コントローラが、プレッシャースイッチからの検知信号に基づいて前記油圧ポンプの斜板制御を行い、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるようにしたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の杭打機では、備えられた油圧供給装置において、メインリリーフバルブが開弁するリリーフ圧に達すると、開閉弁が開いて増圧流路に作動油が流れ、油圧ブースタによって増圧された作動油が油圧モータへ供給される。そのため、本発明によれば、増圧流路を通った作動油が油圧ブースタによって増圧された分だけ油圧モータへの供給圧を上げることができ、それによって油圧モータの回転トルクや回転数の可変範囲が広く取れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る杭打機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の杭打機が備える油圧供給装置は、油圧オーガなどの回転駆動装置を駆動させるものであり、特に図４に示すように杭打機１００のリーダ１０１に装着され、その出力軸に連結された鋼管杭や攪拌ロッドに、油圧モータ１２１による回転を与えるものについて説明する。図１は、そうした油圧オーガを駆動させる第１実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した図である。
【００１５】
油圧モータ１２１へ作動油を供給する油圧ポンプ１は、オイルタンク２に接続され、オイルタンク２内の作動油を加圧して吐出する可変容量型のポンプである。油圧ポンプ１は、供給流路２１を介してコントロールバルブ３に接続されている。コントロールバルブ３は、３ブロックの４ポート弁であり、油圧モータ１２１を正転させる場合のＡポートブロックと、逆転させる場合のＢポートブロックと、図示するように、供給流路２１をオイルタンク２に接続した排出流路２２に連通させるＯＦＦブロックとから構成されている。供給流路２１と排出流路２２とは排出側流路２３が接続され、その排出側流路２３にはメインリリーフバルブ４が設けられている。
【００１６】
コントロールバルブ３は、正転側流路２５と逆転側流路２６を介して油圧モータ１２１に接続されている。正転側流路２５にはパイロットチェックバルブ５が設けられている。パイロットチェックバルブ５は、油圧モータ１２１から油圧ポンプ１側への流れを制限するようにしたものであるが、逆転側流路２６内の圧力が高まった場合に開弁して同方向の流れを許容するように構成されている。そして、本実施形態では、正転側流路２５に対しパイロットチェックバルブ５を跨いで増圧流路２７が接続され、その増圧流路２７に増圧回路が構成されている。
【００１７】
増圧流路２７には、メインリリーフバルブ４と同じリリーフ圧の増圧用リリーフバルブ６が設けられ、メインリリーフバルブ４が機能すると同時に正転側流路２５から増圧流路２７へ作動油が流れるように構成されている。そして、その増圧流路２７には、増圧用リリーフバルブ６の二次側に、作動油の流量を減少させるための可変絞り７が接続されている。これは、更に二次側に接続されている油圧ブースタ９の許容流量まで作動油の流量を減少させる必要があるからである。そして、増圧流路２７には電磁比例減圧弁８が接続され、二次側へ送られる作動油の油圧調整ができるように構成されている。本実施形態の電磁比例減圧弁８は、リリーフバルブ４，６のリリーフ圧である２７．４５ＭＰａの半分である１３．７３ＭＰａの値から２２．０６ＭＰａまでの範囲で作動油の圧力を可変できるように構成されている。
【００１８】
そして、電磁比例減圧弁８の二次側には、作動油の圧力を増圧して吐出する油圧ブースタ９が接続されている。ここで使用する油圧ブースタ９は、例えば流入した作動油の元圧をピストン振動によって増圧して吐出するようにしたものであり、増圧倍率を２倍にしたものである。従って、この油圧ブースタ９からは、１３．７３〜２２．０６ＭＰａの範囲の圧力が２倍に増圧され、２７．４５〜４４．１２ＭＰａの圧力範囲の作動油が供給できるようになっている。更に、この増圧流路２７には、油圧ブースタ９によって増圧された作動油が逆流しないようにチェックバルブ１０が設けられている。
【００１９】
次に、こうした油圧供給装置を備える杭打機の作用について説明する。先ず、コントロールバルブ３が図示する状態では、油圧ポンプ１から送られた作動油は供給流路２１から排出流路２２を通ってオイルタンク２へ戻される。そこで次に、コントロールバルブ３がＡポートブロックに切り換えられると、油圧ポンプ１から加圧して送られる作動油は、供給流路２１から正転側流路２５を通って油圧モータ１２１へと供給される。油圧モータ１２１は、その正転側流路２５から逆転側流路２６へ流れる作動油の圧力によって回転が与えられ、油圧オーガ１２０からは減速機１２３を介して回転が出力される。油圧モータ１２１を流れた作動油は、逆転側流路２６からコントロールバルブ３を通り、戻り流路２８から排出側流路２３及び排出流路２２を通ってオイルタンク２へと戻される。
【００２０】
こうして油圧オーガ１２０の油圧モータ１２１に回転が与えられると、その回転が減速機１２３を介して鋼管杭１３０に伝達される。鋼管杭１３０は、オーガ１２０によって回転が与えられ、昇降装置１１０がリーダ１０１に沿って下降することで、先端の螺旋刃によって地中に圧入される。そして、鋼管杭１３０が固い支持地盤に達すると、回転抵抗が大きくなって油圧モータ１２１に供給される作動油の供給圧が増加する。本実施形態では、リリーフ圧が２７．４５ＭＰａに設定されているため、その値を超えるとメインリリーフバルブ４と増圧用リリーフバルブ６とが一緒に開弁する。
【００２１】
増圧用リリーフバルブ６が開いて増圧流路２７に作動油が流れると、可変絞り７によって二次側に接続されている油圧ブースタ９の許容流量まで作動油の流量が減らされる。そして、更に二次側に流れた作動油は、その圧力が電磁比例減圧弁８によってリリーフ圧の半分の１３．７３ＭＰａにまで減圧される。しかし、減圧された作動油は、油圧ブースタ９によって増圧されてリリーフ圧と同じ２７．４５ＭＰａに戻される。
こうして一旦、減圧した作動油を増圧するのは、それまで正転側流路２５を通って供給されていた作動油の圧力と、増圧回路からの作動油の圧力とを一致させ、作動油の圧力を連続的に上昇させるようにするためである。よって、作動油の流れが正転側流路２５から増圧流路２７に切り換えられても、油圧モータ１２１へ供給される作動油の圧力が連続的に変化する。
【００２２】
増圧流路２７へ流れた作動油は、前述したように最初はリリーフ圧と同じ圧力の２７．４５ＭＰａで油圧ブースタ９から吐出され、その後、電磁比例減圧弁８の制御によって作動流体の圧力を１３．７３ＭＰａ〜２２．０６ＭＰａの間で上昇させる方向に可変する。そのため、油圧ブースタ９から吐出される作動油の圧力が２７．４５〜４４．１３ＭＰａまでの範囲で増圧される。油圧ブースタ９から増圧して吐出された作動油は、チェックバルブ１０を通って油圧モータ１２１へと供給される。このとき、正転側流路２５ではパイロットチェックバルブ５が閉じているため逆流が防止される。
【００２３】
よって、従来は、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧以上で油圧モータ１２１を駆動させることができなかったが、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置に油圧ブースタ９などを備えた増圧流路２７を設けたため、より高い圧力の作動油を供給することが可能になった。具体的には、２７．４５ＭＰａを限界としていた仕様から高圧の４４．１３ＭＰａにまで供給可能な仕様の油圧供給装置になった。なお、高圧対応の油圧供給装置にするには、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧を上げるようにすることも考えられるが、それでは装置全体を高圧対応にした構成部品に交換しなければならなくなってコストがかかってしまう。それに対して本実施形態では、増圧回路を構成する油圧ブースタ９などは必要になるが、従来の杭打機について、その油圧供給装置の一部を高圧対応にするだけでよいため、コストを抑えて高圧の作動油を供給することが可能になった。
【００２４】
そして、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置によって例えば最大２７．４５ＭＰａであった作動油の供給圧を４４．１３ＭＰａにまで上げることができ、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧以上の圧力で油圧モータ１２１を回転させ、油圧オーガから出力される回転トルクを大きくすることが可能になった。仮に、図５に示す従来の杭打機と同様に、油圧ポンプ１のポンプ流量が１２０Ｌ／ｍｉｎで、可変容量型モータである油圧モータ１２１は容量が２００〜６００ｃｃ／ｒｅｖの範囲で可変し、油圧オーガ１２０の減速比が１０であるとする。すると、回転トルクは、通常運転時の最小トルク８．７４ｋＮ・ｍから油圧ブースタ９を稼働させた最大トルク４２．１ｋＮ・ｍの範囲で調整が可能となり、トルク可変比が３程度であった従来のものに比べて本実施形態では５程度にまで上がった。
【００２５】
よって、鋼管ねじ込み工法においては、小径の鋼管杭は勿論、従来は扱うことのできなかった大きい径の鋼管杭であっても、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えずに回転トルクの最大値を上げて対応できるようになった。従って、油圧オーガ１２０のギヤ比を従来のままにしたトルク重視設計では、トルク設定範囲が増えることにより、鋼管ねじ込み工法などでより多くの鋼管径に対応できるようになった。なお、こうした設計では、油圧オーガ１２から出力される回転の回転数は従来例と同様に２０〜６０ｒｐｍの範囲で調整可能となる。
【００２６】
一方、地盤改良を行うような場合には、大きな回転トルクは必要ないが、掘削後にセメントミルクと土とを攪拌する時には高速回転が必要になる。その点、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置を回転数重視設計にも対応させることが可能である。そのためには、油圧オーガ１２０の減速機１２３が、減速比を落としたものへの交換が行われ、例えば減速比１０を６．５にまで落としたものが使用される。これは、従来の油圧モータ１２１を使用した場合に、回転トルクの最大値がほぼ同じになるようにして、最小トルクをより落として回転数を上げるように設計したためである。
【００２７】
こうして減速比を落とした油圧オーガ１２０では、通常運転時の回転トルクは５．６８〜１７．０ｋＮ・ｍであって最小値が低くなった分、最高回転数を従来の６０ｒｐｍから９２ｒｐｍにまで上げることができるようになった。そして、メインリリーフバルブ４が開いて油圧ブースタ９が稼働した場合には、増圧が行われ、回転トルクの最大値が従来と同等の２７．４ｋＮ・ｍまで得られた。よって、回転数重視の設計にした場合には、減速比を落としも従来と同程度の最大回転トルクが得られる一方で、より高速の回転が出せるようになったため、地盤改良工法などで高速回転が必要な場合に対応できるようなった。また、この場合、減速比を落とすことにより油圧オーガ自体もコンパクトにできる。
【００２８】
第１実施形態の杭打機では、その油圧供給装置が正転側の回転の場合にだけ増圧が行われるように構成されている。従って、逆転させるためコントロールバルブ３がＢポートブロックに切り換えられると、油圧ポンプ１から加圧して送られた作動油は、供給流路２１から逆転側流路２６を通って油圧モータ１２１へと供給される。このとき、逆転側流路２６内の油圧によってパイロットチェックバルブ５が開くため、作動油は正転側流路２５を逆流し、油圧モータ１２１は、その逆転側流路２６から正転側流路２５へ流れる作動油によって回転が与えられ、油圧オーガ１２０から逆回転が出力される。そして、油圧モータ１２１を流れた作動油は、正転側流路２５からコントロールバルブ３を通り、戻り流路２８から排出側流路２３及び排出流路２２を通ってオイルタンク２へと戻される。
【００２９】
逆回転を出力するのは鋼管杭を引く抜く場合や、攪拌ロッドを引き上げるような場合であるため正転の場合のように大きなトルクを必要とすることは少ない。しかし、地盤改良を行う際、固い岩盤部分を無理矢理掘削するような場合には逆転側にも高トルクの必要が生じる。そこで、本発明の第２実施形態として、逆転側にも増圧回路を設けた油圧供給装置の杭打機について説明する。図２は、第２実施形態の油圧供給装置を示した図であるが、第１実施形態のものと同じ構成については同じ符号を付して説明する。
【００３０】
本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、正転側流路２５にパイロットチェックバルブ５が設けられ、それを跨いで接続された増圧流路（以下、「正転側増圧流路」という）２７に増圧回路が構成されている。そして、本実施形態は、更に逆転側流路２６にパイロットチェックバルブ１１が設けられ、それを跨ぐように接続された逆転側増圧流路２９にも増圧回路が構成されている。その逆転側増圧流路２９には、メインリリーフバルブ４と同じリリーフ圧の増圧用リリーフバルブ１２が設けられ、メインリリーフバルブ４が機能すると同時に逆転側流路２９から逆転側増圧流路２９へ作動油が流れるよう構成されている。
【００３１】
増圧用リリーフバルブ１２の二次側には、作動油の流量を減少させるための可変絞り１３と、作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁１４が接続され、更に作動油の圧力を増圧して吐出する油圧ブースタ１５が接続されている。可変絞り１３は、油圧ブースタ１５の許容流量まで作動油の流量を減少させるものであり、電磁比例減圧弁１４は、油圧ブースタ１５の増圧が２倍であるため、電磁比例減圧弁１４は、リリーフバルブ４，１２のリリーフ圧である２７．４５ＭＰａの半分の値１３．７３ＭＰａから、２２．０６ＭＰａまでの範囲で作動油の圧力を可変できるように構成されている。そして、油圧ブースタ１５の二次側には作動油の逆流を防止するチェックバルブ１６が設けられている。
【００３２】
よって、本実施形態では、正転時には前記第１実施形態で示したように、正転側増圧流路２７を流れた作動油の増圧が行われる他、逆転時にも同じく増圧回路を構成する逆転側増圧流路２９を流れた作動油の増圧が行われる。すなわち、増圧用リリーフバルブ１２が開いて逆転側増圧流路２７に作動油が流れると、可変絞り１３によって二次側に接続されている油圧ブースタ１５の許容流量まで作動油の流量が減らされ、更に電磁比例減圧弁１４によってリリーフ圧の半分にまで減圧される。そして、減圧された作動油は、油圧ブースタ１５によって増圧されてリリーフ圧と同圧に戻されて逆転側流路２６へと送られ、油圧モータ１２１へと供給される。その後も、電磁比例減圧弁１４の制御によって更に増圧した作動油が油圧モータ１２１へと供給される。
【００３３】
よって、本実施形態では、従来と同じ油圧オーガ１２０を使用した場合でも、正転及び逆転時の作動油の増圧によって回転トルクの最大値を上げることができ、例えば従来は３程度あったトルク可変比を５程度にまで上がることができた。そのため、鋼管ねじ込み工法においては、小径の鋼管杭は勿論、従来は扱うことのできなかった大きい径の鋼管杭であっても、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えずに回転トルクの最大値を上げて対応できるようになった。その一方で、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えて回転数を落とした回転数重視設計のものでは、回転トルクの最大値は上がらないが、最小トルクをより落として回転数を上げることが可能である。
【００３４】
続いて、第３実施形態について説明する。前記第１実施形態の杭打機では、その油圧供給装置を構成する増圧流路２７に作動油の流量を減らすための可変絞り７が設けられていた。しかし、これでは作動油が可変絞り７を通る際の発熱によってエネルギーロスが生じてしまい効率が良くなかった。そこで、本実施形態では、そうしたエネルギーロスを考慮した油圧供給装置を備えたものを提案する。図３は、そうした油圧供給装置を示した図であるが、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。
【００３５】
本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置の正転側流路２５に油圧を検出するプレッシャースイッチ１７が設けられ、増圧流路２７に電磁開閉弁１８が設けられ、プレッシャースイッチ１７がコントローラ１９に接続されている。そして、このプレッシャースイッチ１７から送られる検知信号に基づいてコントローラ１９が電磁開閉弁１８や油圧ポンプ１の制御を行うように構成されている。プレッシャースイッチ１７は、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧で検知信号が発信されるように設定されている。なお、このコントローラ１９は、図１及び図２には図示していないが、杭打機が本来有しているものであって特別に構成されたものではない。
【００３６】
そこで、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置においてコントロールバルブ３がＡポートブロックに切り換えられると、油圧ポンプ１から加圧して送られる作動油が正転側流路２５を通って油圧モータ１２１へと供給される。そのため、正転側流路２５から逆転側流路２６へ流れる作動油によって油圧モータ１２１に回転が与えられ、油圧オーガ１２０から回転が出力される。鋼管ねじ込み工法では、鋼管杭１３０が支持地盤に達すると回転抵抗が増加して作動油の供給圧が増加し、リリーフ圧に達するとメインリリーフバルブ４が開く。
【００３７】
そして、同時にプレッシャースイッチ１７からの信号を受けたコントローラ１９の制御によって電磁開閉弁１８が開弁し、遮断されていた増圧流路２７が連通する。また、それと同時にコントローラ１９から可変容量式の油圧ポンプ１に制御信号が送られ、油圧ポンプ１のポンプ流量が油圧ブースタ９の許容流量まで減少する。そのため、増圧流路２７には減少した流量の作動油が流れ、電磁開閉弁１８の二次側では、電磁比例減圧弁８によって最初は圧力が半分にまで減圧される。そして、その減圧された作動油が油圧ブースタ９によって２倍に増圧され、リリーフ圧と同じ圧力で正転側流路２５に送り出される。油圧ブースタ９によって増圧された作動油は、チェックバルブ１０を通って油圧モータ１２１へと供給される。このとき、パイロットチェックバルブ５が閉じているため、作動油が正転側流路２５を逆流することはない。
【００３８】
その後、電磁比例減圧弁８の制御によって作動流体の圧力が徐々に上げられていく。そのため、油圧ブースタ９によって増圧されて油圧モータ１２１に供給される作動油は、メインリリーフバルブ４と同じリリーフ圧から更に上昇したより高い圧力で供給される。具体的には、本実施形態でも電磁比例減圧弁８が作動流体の圧力を１３．７３ＭＰａ〜２２．０６ＭＰａの間で上昇方向に可変するため、リリーフ圧の２７．４５ＭＰａから４４．１３ＭＰａにまで圧力を上げることができる。そして、本実施形態では、こうした高圧仕様の杭打機を提供することになったが、従来の杭打機に対し、その油圧供給装置の一部を高圧対応に交換するだけでよいため、コストを抑えたものとすることができた。
【００３９】
また、本実施形態では、最大２７．４５ＭＰａであった作動油の供給圧を４４．１３ＭＰａにまで上げることで、油圧オーガ１２０から出力される回転トルクを大きくすることが可能になった。すなわち、第１実施形態の場合と同じ条件によって従来のトルク可変比が３程度であったものが本実施形態では５程度にまで上がった。よって、鋼管ねじ込み工法においては、小径の鋼管杭は勿論、従来は扱うことのできなかった大きい径の鋼管杭であっても、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えずに回転トルクの最大値を上げて対応できるようになった。従って、油圧オーガ１２０のギヤ比を従来のまま上げたトルク重視設計では、トルク設定範囲が増えることにより、鋼管ねじ込み工法などでより多くの鋼管径に対応できるようになった。
【００４０】
その一方で、回転数重視設計の油圧オーガ１２０にも対応可能であり、第１実施形態の場合と同様に、回転トルクの最大値がほぼ同じになるように減速比１０を６．５にまで落としたものとすると、通常運転時の回転トルクの最小値が低くなった分、最高回転数を従来よりも上げることができるようになった。そして、メインリリーフ圧に達して油圧ブースタ９が稼働した場合には、増圧によって従来装置と同程度の最大回転トルクが得られる。よって、地盤改良工法などで高速回転が必要な場合に対応できるようなり、また、この場合、減速比を落とすことにより油圧オーガ自体もコンパクトにできる。
【００４１】
更に、本実施形態では、第１実施形態の油圧供給装置に設けられていた増圧用リリーフバルブ６や可変絞り７に換えて、プレッシャースイッチ１７からの信号によってコントローラ１９が可変容量式の油圧ポンプ１の斜板を制御してポンプ流量を油圧ブースタ９の許容流量に合わせるようにしたため、可変絞り７での発熱によるエネルギーロスをなくし、効率のよい運転が可能になった。
なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に正転側だけに増圧回路を設けた油圧供給装置としたが、第２実施形態のように逆転側にも増圧回路を設けるようにしたものであってもよい。
【００４２】
以上、本発明に係る杭打機の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態で示した数値は一例であって、そうした値に限定されるものではない。
また、前記実施形態では、油圧ブースタ１５の許容流量まで作動油の流量が減少するように増圧流路に可変絞り１３を設けたが、例えば油圧ブースタの性能によって流量を減少させる必要がない場合には絞りも不要である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【図２】第２実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【図３】第３実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【図４】回転駆動装置を装着した杭打機を示した側面図である。
【図５】従来の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 油圧ポンプ
２ オイルタンク
３ コントロールバルブ
４ メインリリーフバルブ
５ パイロットチェックバルブ
６ 増圧用リリーフバルブ
７ 可変絞り
８ 電磁比例減圧弁
９ 油圧ブースタ
１０ チェックバルブ
２５ 正転側流路
２６ 逆転側流路
２７ 増圧流路
１２０ 油圧オーガ
１２１ 油圧モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭打機に装着される油圧オーガなどの回転駆動装置に対してその油圧モータに作動油を供給するための油圧供給装置を備えた杭打機に関し、特に増圧回路を設けて供給する作動油の圧力の可変範囲を広げた油圧供給装置を備える杭打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走式の杭打機１００は、図４に示すように前側にリーダ１０１が立設され、その左右前方には長手方向に沿って一対のガイドパイプ１０２が固定されている。ガイドパイプ１０２には昇降装置１１０が摺動可能に装着され、またリーダ１０１の上下両端には回転可能に支持された１組のスプロケット１０３（一方のみ図示する）にチェーン１０４が掛け渡され、そのチェーン１０４の両端が昇降装置１１０に連結されている。そして、図示しない回転駆動源を介してチェーン１０４が動力を伝え、昇降装置１１０がリーダ１０１に沿った昇降を行うよう構成されている。
【０００３】
昇降装置１１０には回転駆動装置である油圧オーガ１２０が搭載されている。油圧オーガ１２０は、油圧モータ１２１を備え、その回転が減速機を介して出力軸１２２に連結された鋼管杭１３０に伝えられるように構成されている。ここで、図５は、回転駆動装置である油圧オーガ１２０を駆動する、従来の杭打機に備えられている油圧供給装置を示した図である。
油圧オーガ１２０の油圧モータ１２１は、コントロールバルブ１５１を介して油圧ポンプ１５２に接続されている。油圧ポンプ１５２は、オイルタンク１５３内の作動油を加圧し、コントロールバルブ１５１を介して油圧モータ１２１に供給するものである。油圧ポンプ１５２から作動油を送り出す供給路１５４にはオイルタンク１５３側に分岐した排出流路１５５にリリーフバルブ１５６が接続されている。
【０００４】
油圧ポンプ１５２が駆動すると、加圧された作動油が供給流路１５４に吐出される。そして、コントロールバルブ１５１がＡポートブロックとＢポートブロックのいずれか一方に切り換えられ、作動油が供給流路１５４から正転側流路１５７又は逆転側流路１５８に流れる。従って、コントロールバルブ１５１の切り換えによって油圧モータ１２１に正転側又は逆転側の回転が与えられる。こうした回転は、減速機１２３を介して鋼管杭１３０などに伝達される。そこで、図４に示す昇降装置１１０がリーダ１０１に沿って下降することで、鋼管杭１３０の螺旋刃によって地中に回転圧入が行われる。
【０００５】
図５に示す油圧供給装置は、例えば油圧ポンプ１５２のポンプ流量が１２０Ｌ／ｍｉｎ、リリーフバルブ１５６のリリーフ圧が２７．４５ＭＰａである。一方、油圧オーガ１２０は、その油圧モータ１２１が可変容量型モータであり、容量が２００〜６００ｃｃ／ｒｅｖの範囲で可変するものである。そして、減速機１２３の減速比は１０である。従って、こうした設計の場合、従来の油圧供給装置では、駆動する油圧オーガ１２０は、回転トルクが８．７４〜２６．２ｋＮ・ｍ、回転数が２０〜６０ｒｐｍの範囲でそれぞれ調整可能であって、回転トルクと回転数との可変比が３であった。
【特許文献１】特開平１０−２８０４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、油圧オーガ１２０を装着した杭打機１００は、油圧オーガ１２０によって鋼管杭を地盤に回転圧入させる鋼管ねじ込み工法や、攪拌ロッドによって地盤の土とセメントミルクを混合攪拌させる地盤改良工法に使用される。鋼管ねじ込み工法の場合、径の異なる各種鋼管による施工が行われるが、その際、鋼管に対応して出力トルクの最大値が可変範囲である８．７４〜２６．２ｋＮ・ｍ内で設定して行われる。小径の鋼管に過度の回転トルクが与えられると、その鋼管を変形させたりねじ切ってしまうからである。一方、剛性の高い大径の鋼管に対しては、可変範囲内での施工は可能であっても、必要とするより高い回転トルクが得られない。
【０００７】
そこで、油圧オーガ１２０によって高い回転トルクを得るため、図５に示す油圧供給装置が作動油の供給圧を上げること、すなわちリリーフバルブ１５６のリリーフ圧を上げることが考えられる。しかし、そのためにはコントロールバルブ１５１のほか、油圧回路全体を高圧仕様に交換しなければならず、非常にコストがかかってしまう。一方で、地盤改良工法では、地盤の土とセメントミルクをより良く混合攪拌するため、回転数を上げた高速回転仕様が望まれている。それには、油圧オーガ１２０につて、減速機１２３の減速比を落とした変更で回転数を上げることができるが、その一方で回転トルクが下がって非力なものとなってしまう。
【０００８】
このように、鋼管ねじ込み工法では、より広範囲の外径の鋼管杭を施工できるようにトルクの可変範囲を広げたいというニーズがあり、地盤改良工法でも、同じトルクでより高速回転数が得られる仕様のニーズがあった。しかし、図５に示すような従来の油圧供給装置の場合、可変容量の油圧モータ１２１において回転トルクや回転数の可変範囲が最大３倍までとなっており、それ以上の変速は現実には不可能であった。
【０００９】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、油圧モータを備えた回転駆動装置の回転出力について、その回転トルクや回転数の可変範囲が広く取れるようにした油圧供給装置を備えた杭打機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の杭打機は、油圧モータを駆動させて回転を出力する回転駆動装置に対し、作動油を加圧して供給する油圧ポンプと、その油圧ポンプから油圧モータへの作動油の供給方向を切り換えるコントロールバルブと、そのコントロールバルブと油圧モータとを接続する正転側及び逆転側流路と、流路内の圧力を設定値に保持するメインリリーフバルブとを有する油圧供給装置を備えたものであって、前記油圧供給装置は、前記正転側流路に前記逆転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の杭打機は、前記油圧供給装置が、前記逆転側流路に前記正転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記開閉弁が、前記メインリリーフバルブと同じ設定値で開弁する増圧用リリーフバルブであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記増圧流路には、前記開閉弁と電磁比例減圧弁との間に、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるための絞りが設けられたことことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の杭打機は、前記開閉弁は電磁開閉弁であり、前記正転側又は逆転側流路内の圧力が前記メインリリーフバルブの設定値に達したことを検出するプレッシャースイッチを有し、該プレッシャースイッチからの検知信号に基づいてコントローラが前記電磁開閉弁を開弁制御するようにしたものであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記コントローラが、プレッシャースイッチからの検知信号に基づいて前記油圧ポンプの斜板制御を行い、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるようにしたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の杭打機では、備えられた油圧供給装置において、メインリリーフバルブが開弁するリリーフ圧に達すると、開閉弁が開いて増圧流路に作動油が流れ、油圧ブースタによって増圧された作動油が油圧モータへ供給される。そのため、本発明によれば、増圧流路を通った作動油が油圧ブースタによって増圧された分だけ油圧モータへの供給圧を上げることができ、それによって油圧モータの回転トルクや回転数の可変範囲が広く取れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る杭打機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の杭打機が備える油圧供給装置は、油圧オーガなどの回転駆動装置を駆動させるものであり、特に図４に示すように杭打機１００のリーダ１０１に装着され、その出力軸に連結された鋼管杭や攪拌ロッドに、油圧モータ１２１による回転を与えるものについて説明する。図１は、そうした油圧オーガを駆動させる第１実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した図である。
【００１５】
油圧モータ１２１へ作動油を供給する油圧ポンプ１は、オイルタンク２に接続され、オイルタンク２内の作動油を加圧して吐出する可変容量型のポンプである。油圧ポンプ１は、供給流路２１を介してコントロールバルブ３に接続されている。コントロールバルブ３は、３ブロックの４ポート弁であり、油圧モータ１２１を正転させる場合のＡポートブロックと、逆転させる場合のＢポートブロックと、図示するように、供給流路２１をオイルタンク２に接続した排出流路２２に連通させるＯＦＦブロックとから構成されている。供給流路２１と排出流路２２とは排出側流路２３が接続され、その排出側流路２３にはメインリリーフバルブ４が設けられている。
【００１６】
コントロールバルブ３は、正転側流路２５と逆転側流路２６を介して油圧モータ１２１に接続されている。正転側流路２５にはパイロットチェックバルブ５が設けられている。パイロットチェックバルブ５は、油圧モータ１２１から油圧ポンプ１側への流れを制限するようにしたものであるが、逆転側流路２６内の圧力が高まった場合に開弁して同方向の流れを許容するように構成されている。そして、本実施形態では、正転側流路２５に対しパイロットチェックバルブ５を跨いで増圧流路２７が接続され、その増圧流路２７に増圧回路が構成されている。
【００１７】
増圧流路２７には、メインリリーフバルブ４と同じリリーフ圧の増圧用リリーフバルブ６が設けられ、メインリリーフバルブ４が機能すると同時に正転側流路２５から増圧流路２７へ作動油が流れるように構成されている。そして、その増圧流路２７には、増圧用リリーフバルブ６の二次側に、作動油の流量を減少させるための可変絞り７が接続されている。これは、更に二次側に接続されている油圧ブースタ９の許容流量まで作動油の流量を減少させる必要があるからである。そして、増圧流路２７には電磁比例減圧弁８が接続され、二次側へ送られる作動油の油圧調整ができるように構成されている。本実施形態の電磁比例減圧弁８は、リリーフバルブ４，６のリリーフ圧である２７．４５ＭＰａの半分である１３．７３ＭＰａの値から２２．０６ＭＰａまでの範囲で作動油の圧力を可変できるように構成されている。
【００１８】
そして、電磁比例減圧弁８の二次側には、作動油の圧力を増圧して吐出する油圧ブースタ９が接続されている。ここで使用する油圧ブースタ９は、例えば流入した作動油の元圧をピストン振動によって増圧して吐出するようにしたものであり、増圧倍率を２倍にしたものである。従って、この油圧ブースタ９からは、１３．７３〜２２．０６ＭＰａの範囲の圧力が２倍に増圧され、２７．４５〜４４．１２ＭＰａの圧力範囲の作動油が供給できるようになっている。更に、この増圧流路２７には、油圧ブースタ９によって増圧された作動油が逆流しないようにチェックバルブ１０が設けられている。
【００１９】
次に、こうした油圧供給装置を備える杭打機の作用について説明する。先ず、コントロールバルブ３が図示する状態では、油圧ポンプ１から送られた作動油は供給流路２１から排出流路２２を通ってオイルタンク２へ戻される。そこで次に、コントロールバルブ３がＡポートブロックに切り換えられると、油圧ポンプ１から加圧して送られる作動油は、供給流路２１から正転側流路２５を通って油圧モータ１２１へと供給される。油圧モータ１２１は、その正転側流路２５から逆転側流路２６へ流れる作動油の圧力によって回転が与えられ、油圧オーガ１２０からは減速機１２３を介して回転が出力される。油圧モータ１２１を流れた作動油は、逆転側流路２６からコントロールバルブ３を通り、戻り流路２８から排出側流路２３及び排出流路２２を通ってオイルタンク２へと戻される。
【００２０】
こうして油圧オーガ１２０の油圧モータ１２１に回転が与えられると、その回転が減速機１２３を介して鋼管杭１３０に伝達される。鋼管杭１３０は、オーガ１２０によって回転が与えられ、昇降装置１１０がリーダ１０１に沿って下降することで、先端の螺旋刃によって地中に圧入される。そして、鋼管杭１３０が固い支持地盤に達すると、回転抵抗が大きくなって油圧モータ１２１に供給される作動油の供給圧が増加する。本実施形態では、リリーフ圧が２７．４５ＭＰａに設定されているため、その値を超えるとメインリリーフバルブ４と増圧用リリーフバルブ６とが一緒に開弁する。
【００２１】
増圧用リリーフバルブ６が開いて増圧流路２７に作動油が流れると、可変絞り７によって二次側に接続されている油圧ブースタ９の許容流量まで作動油の流量が減らされる。そして、更に二次側に流れた作動油は、その圧力が電磁比例減圧弁８によってリリーフ圧の半分の１３．７３ＭＰａにまで減圧される。しかし、減圧された作動油は、油圧ブースタ９によって増圧されてリリーフ圧と同じ２７．４５ＭＰａに戻される。
こうして一旦、減圧した作動油を増圧するのは、それまで正転側流路２５を通って供給されていた作動油の圧力と、増圧回路からの作動油の圧力とを一致させ、作動油の圧力を連続的に上昇させるようにするためである。よって、作動油の流れが正転側流路２５から増圧流路２７に切り換えられても、油圧モータ１２１へ供給される作動油の圧力が連続的に変化する。
【００２２】
増圧流路２７へ流れた作動油は、前述したように最初はリリーフ圧と同じ圧力の２７．４５ＭＰａで油圧ブースタ９から吐出され、その後、電磁比例減圧弁８の制御によって作動流体の圧力を１３．７３ＭＰａ〜２２．０６ＭＰａの間で上昇させる方向に可変する。そのため、油圧ブースタ９から吐出される作動油の圧力が２７．４５〜４４．１３ＭＰａまでの範囲で増圧される。油圧ブースタ９から増圧して吐出された作動油は、チェックバルブ１０を通って油圧モータ１２１へと供給される。このとき、正転側流路２５ではパイロットチェックバルブ５が閉じているため逆流が防止される。
【００２３】
よって、従来は、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧以上で油圧モータ１２１を駆動させることができなかったが、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置に油圧ブースタ９などを備えた増圧流路２７を設けたため、より高い圧力の作動油を供給することが可能になった。具体的には、２７．４５ＭＰａを限界としていた仕様から高圧の４４．１３ＭＰａにまで供給可能な仕様の油圧供給装置になった。なお、高圧対応の油圧供給装置にするには、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧を上げるようにすることも考えられるが、それでは装置全体を高圧対応にした構成部品に交換しなければならなくなってコストがかかってしまう。それに対して本実施形態では、増圧回路を構成する油圧ブースタ９などは必要になるが、従来の杭打機について、その油圧供給装置の一部を高圧対応にするだけでよいため、コストを抑えて高圧の作動油を供給することが可能になった。
【００２４】
そして、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置によって例えば最大２７．４５ＭＰａであった作動油の供給圧を４４．１３ＭＰａにまで上げることができ、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧以上の圧力で油圧モータ１２１を回転させ、油圧オーガから出力される回転トルクを大きくすることが可能になった。仮に、図５に示す従来の杭打機と同様に、油圧ポンプ１のポンプ流量が１２０Ｌ／ｍｉｎで、可変容量型モータである油圧モータ１２１は容量が２００〜６００ｃｃ／ｒｅｖの範囲で可変し、油圧オーガ１２０の減速比が１０であるとする。すると、回転トルクは、通常運転時の最小トルク８．７４ｋＮ・ｍから油圧ブースタ９を稼働させた最大トルク４２．１ｋＮ・ｍの範囲で調整が可能となり、トルク可変比が３程度であった従来のものに比べて本実施形態では５程度にまで上がった。
【００２５】
よって、鋼管ねじ込み工法においては、小径の鋼管杭は勿論、従来は扱うことのできなかった大きい径の鋼管杭であっても、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えずに回転トルクの最大値を上げて対応できるようになった。従って、油圧オーガ１２０のギヤ比を従来のままにしたトルク重視設計では、トルク設定範囲が増えることにより、鋼管ねじ込み工法などでより多くの鋼管径に対応できるようになった。なお、こうした設計では、油圧オーガ１２から出力される回転の回転数は従来例と同様に２０〜６０ｒｐｍの範囲で調整可能となる。
【００２６】
一方、地盤改良を行うような場合には、大きな回転トルクは必要ないが、掘削後にセメントミルクと土とを攪拌する時には高速回転が必要になる。その点、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置を回転数重視設計にも対応させることが可能である。そのためには、油圧オーガ１２０の減速機１２３が、減速比を落としたものへの交換が行われ、例えば減速比１０を６．５にまで落としたものが使用される。これは、従来の油圧モータ１２１を使用した場合に、回転トルクの最大値がほぼ同じになるようにして、最小トルクをより落として回転数を上げるように設計したためである。
【００２７】
こうして減速比を落とした油圧オーガ１２０では、通常運転時の回転トルクは５．６８〜１７．０ｋＮ・ｍであって最小値が低くなった分、最高回転数を従来の６０ｒｐｍから９２ｒｐｍにまで上げることができるようになった。そして、メインリリーフバルブ４が開いて油圧ブースタ９が稼働した場合には、増圧が行われ、回転トルクの最大値が従来と同等の２７．４ｋＮ・ｍまで得られた。よって、回転数重視の設計にした場合には、減速比を落としも従来と同程度の最大回転トルクが得られる一方で、より高速の回転が出せるようになったため、地盤改良工法などで高速回転が必要な場合に対応できるようなった。また、この場合、減速比を落とすことにより油圧オーガ自体もコンパクトにできる。
【００２８】
第１実施形態の杭打機では、その油圧供給装置が正転側の回転の場合にだけ増圧が行われるように構成されている。従って、逆転させるためコントロールバルブ３がＢポートブロックに切り換えられると、油圧ポンプ１から加圧して送られた作動油は、供給流路２１から逆転側流路２６を通って油圧モータ１２１へと供給される。このとき、逆転側流路２６内の油圧によってパイロットチェックバルブ５が開くため、作動油は正転側流路２５を逆流し、油圧モータ１２１は、その逆転側流路２６から正転側流路２５へ流れる作動油によって回転が与えられ、油圧オーガ１２０から逆回転が出力される。そして、油圧モータ１２１を流れた作動油は、正転側流路２５からコントロールバルブ３を通り、戻り流路２８から排出側流路２３及び排出流路２２を通ってオイルタンク２へと戻される。
【００２９】
逆回転を出力するのは鋼管杭を引く抜く場合や、攪拌ロッドを引き上げるような場合であるため正転の場合のように大きなトルクを必要とすることは少ない。しかし、地盤改良を行う際、固い岩盤部分を無理矢理掘削するような場合には逆転側にも高トルクの必要が生じる。そこで、本発明の第２実施形態として、逆転側にも増圧回路を設けた油圧供給装置の杭打機について説明する。図２は、第２実施形態の油圧供給装置を示した図であるが、第１実施形態のものと同じ構成については同じ符号を付して説明する。
【００３０】
本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、正転側流路２５にパイロットチェックバルブ５が設けられ、それを跨いで接続された増圧流路（以下、「正転側増圧流路」という）２７に増圧回路が構成されている。そして、本実施形態は、更に逆転側流路２６にパイロットチェックバルブ１１が設けられ、それを跨ぐように接続された逆転側増圧流路２９にも増圧回路が構成されている。その逆転側増圧流路２９には、メインリリーフバルブ４と同じリリーフ圧の増圧用リリーフバルブ１２が設けられ、メインリリーフバルブ４が機能すると同時に逆転側流路２９から逆転側増圧流路２９へ作動油が流れるよう構成されている。
【００３１】
増圧用リリーフバルブ１２の二次側には、作動油の流量を減少させるための可変絞り１３と、作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁１４が接続され、更に作動油の圧力を増圧して吐出する油圧ブースタ１５が接続されている。可変絞り１３は、油圧ブースタ１５の許容流量まで作動油の流量を減少させるものであり、電磁比例減圧弁１４は、油圧ブースタ１５の増圧が２倍であるため、電磁比例減圧弁１４は、リリーフバルブ４，１２のリリーフ圧である２７．４５ＭＰａの半分の値１３．７３ＭＰａから、２２．０６ＭＰａまでの範囲で作動油の圧力を可変できるように構成されている。そして、油圧ブースタ１５の二次側には作動油の逆流を防止するチェックバルブ１６が設けられている。
【００３２】
よって、本実施形態では、正転時には前記第１実施形態で示したように、正転側増圧流路２７を流れた作動油の増圧が行われる他、逆転時にも同じく増圧回路を構成する逆転側増圧流路２９を流れた作動油の増圧が行われる。すなわち、増圧用リリーフバルブ１２が開いて逆転側増圧流路２７に作動油が流れると、可変絞り１３によって二次側に接続されている油圧ブースタ１５の許容流量まで作動油の流量が減らされ、更に電磁比例減圧弁１４によってリリーフ圧の半分にまで減圧される。そして、減圧された作動油は、油圧ブースタ１５によって増圧されてリリーフ圧と同圧に戻されて逆転側流路２６へと送られ、油圧モータ１２１へと供給される。その後も、電磁比例減圧弁１４の制御によって更に増圧した作動油が油圧モータ１２１へと供給される。
【００３３】
よって、本実施形態では、従来と同じ油圧オーガ１２０を使用した場合でも、正転及び逆転時の作動油の増圧によって回転トルクの最大値を上げることができ、例えば従来は３程度あったトルク可変比を５程度にまで上がることができた。そのため、鋼管ねじ込み工法においては、小径の鋼管杭は勿論、従来は扱うことのできなかった大きい径の鋼管杭であっても、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えずに回転トルクの最大値を上げて対応できるようになった。その一方で、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えて回転数を落とした回転数重視設計のものでは、回転トルクの最大値は上がらないが、最小トルクをより落として回転数を上げることが可能である。
【００３４】
続いて、第３実施形態について説明する。前記第１実施形態の杭打機では、その油圧供給装置を構成する増圧流路２７に作動油の流量を減らすための可変絞り７が設けられていた。しかし、これでは作動油が可変絞り７を通る際の発熱によってエネルギーロスが生じてしまい効率が良くなかった。そこで、本実施形態では、そうしたエネルギーロスを考慮した油圧供給装置を備えたものを提案する。図３は、そうした油圧供給装置を示した図であるが、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。
【００３５】
本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置の正転側流路２５に油圧を検出するプレッシャースイッチ１７が設けられ、増圧流路２７に電磁開閉弁１８が設けられ、プレッシャースイッチ１７がコントローラ１９に接続されている。そして、このプレッシャースイッチ１７から送られる検知信号に基づいてコントローラ１９が電磁開閉弁１８や油圧ポンプ１の制御を行うように構成されている。プレッシャースイッチ１７は、メインリリーフバルブ４のリリーフ圧で検知信号が発信されるように設定されている。なお、このコントローラ１９は、図１及び図２には図示していないが、杭打機が本来有しているものであって特別に構成されたものではない。
【００３６】
そこで、本実施形態の杭打機では、その油圧供給装置においてコントロールバルブ３がＡポートブロックに切り換えられると、油圧ポンプ１から加圧して送られる作動油が正転側流路２５を通って油圧モータ１２１へと供給される。そのため、正転側流路２５から逆転側流路２６へ流れる作動油によって油圧モータ１２１に回転が与えられ、油圧オーガ１２０から回転が出力される。鋼管ねじ込み工法では、鋼管杭１３０が支持地盤に達すると回転抵抗が増加して作動油の供給圧が増加し、リリーフ圧に達するとメインリリーフバルブ４が開く。
【００３７】
そして、同時にプレッシャースイッチ１７からの信号を受けたコントローラ１９の制御によって電磁開閉弁１８が開弁し、遮断されていた増圧流路２７が連通する。また、それと同時にコントローラ１９から可変容量式の油圧ポンプ１に制御信号が送られ、油圧ポンプ１のポンプ流量が油圧ブースタ９の許容流量まで減少する。そのため、増圧流路２７には減少した流量の作動油が流れ、電磁開閉弁１８の二次側では、電磁比例減圧弁８によって最初は圧力が半分にまで減圧される。そして、その減圧された作動油が油圧ブースタ９によって２倍に増圧され、リリーフ圧と同じ圧力で正転側流路２５に送り出される。油圧ブースタ９によって増圧された作動油は、チェックバルブ１０を通って油圧モータ１２１へと供給される。このとき、パイロットチェックバルブ５が閉じているため、作動油が正転側流路２５を逆流することはない。
【００３８】
その後、電磁比例減圧弁８の制御によって作動流体の圧力が徐々に上げられていく。そのため、油圧ブースタ９によって増圧されて油圧モータ１２１に供給される作動油は、メインリリーフバルブ４と同じリリーフ圧から更に上昇したより高い圧力で供給される。具体的には、本実施形態でも電磁比例減圧弁８が作動流体の圧力を１３．７３ＭＰａ〜２２．０６ＭＰａの間で上昇方向に可変するため、リリーフ圧の２７．４５ＭＰａから４４．１３ＭＰａにまで圧力を上げることができる。そして、本実施形態では、こうした高圧仕様の杭打機を提供することになったが、従来の杭打機に対し、その油圧供給装置の一部を高圧対応に交換するだけでよいため、コストを抑えたものとすることができた。
【００３９】
また、本実施形態では、最大２７．４５ＭＰａであった作動油の供給圧を４４．１３ＭＰａにまで上げることで、油圧オーガ１２０から出力される回転トルクを大きくすることが可能になった。すなわち、第１実施形態の場合と同じ条件によって従来のトルク可変比が３程度であったものが本実施形態では５程度にまで上がった。よって、鋼管ねじ込み工法においては、小径の鋼管杭は勿論、従来は扱うことのできなかった大きい径の鋼管杭であっても、油圧オーガ１２０のギヤ比を変えずに回転トルクの最大値を上げて対応できるようになった。従って、油圧オーガ１２０のギヤ比を従来のまま上げたトルク重視設計では、トルク設定範囲が増えることにより、鋼管ねじ込み工法などでより多くの鋼管径に対応できるようになった。
【００４０】
その一方で、回転数重視設計の油圧オーガ１２０にも対応可能であり、第１実施形態の場合と同様に、回転トルクの最大値がほぼ同じになるように減速比１０を６．５にまで落としたものとすると、通常運転時の回転トルクの最小値が低くなった分、最高回転数を従来よりも上げることができるようになった。そして、メインリリーフ圧に達して油圧ブースタ９が稼働した場合には、増圧によって従来装置と同程度の最大回転トルクが得られる。よって、地盤改良工法などで高速回転が必要な場合に対応できるようなり、また、この場合、減速比を落とすことにより油圧オーガ自体もコンパクトにできる。
【００４１】
更に、本実施形態では、第１実施形態の油圧供給装置に設けられていた増圧用リリーフバルブ６や可変絞り７に換えて、プレッシャースイッチ１７からの信号によってコントローラ１９が可変容量式の油圧ポンプ１の斜板を制御してポンプ流量を油圧ブースタ９の許容流量に合わせるようにしたため、可変絞り７での発熱によるエネルギーロスをなくし、効率のよい運転が可能になった。
なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に正転側だけに増圧回路を設けた油圧供給装置としたが、第２実施形態のように逆転側にも増圧回路を設けるようにしたものであってもよい。
【００４２】
以上、本発明に係る杭打機の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態で示した数値は一例であって、そうした値に限定されるものではない。
また、前記実施形態では、油圧ブースタ１５の許容流量まで作動油の流量が減少するように増圧流路に可変絞り１３を設けたが、例えば油圧ブースタの性能によって流量を減少させる必要がない場合には絞りも不要である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【図２】第２実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【図３】第３実施形態の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【図４】回転駆動装置を装着した杭打機を示した側面図である。
【図５】従来の杭打機の油圧供給装置を示した回路図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 油圧ポンプ
２ オイルタンク
３ コントロールバルブ
４ メインリリーフバルブ
５ パイロットチェックバルブ
６ 増圧用リリーフバルブ
７ 可変絞り
８ 電磁比例減圧弁
９ 油圧ブースタ
１０ チェックバルブ
２５ 正転側流路
２６ 逆転側流路
２７ 増圧流路
１２０ 油圧オーガ
１２１ 油圧モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧モータを駆動させて回転を出力する回転駆動装置に対し、作動油を加圧して供給する油圧ポンプと、その油圧ポンプから油圧モータへの作動油の供給方向を切り換えるコントロールバルブと、そのコントロールバルブと油圧モータとを接続する正転側及び逆転側流路と、流路内の圧力を設定値に保持するメインリリーフバルブとを有する油圧供給装置を備えた杭打機において、
前記油圧供給装置は、前記正転側流路に前記逆転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項２】
請求項１に記載する杭打機において、
前記油圧供給装置は、前記逆転側流路に前記正転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する杭打機において、
前記開閉弁は、前記メインリリーフバルブと同じ設定値で開弁する増圧用リリーフバルブであることを特徴とする杭打機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれに記載する杭打機において、
前記増圧流路には、前記開閉弁と電磁比例減圧弁との間に、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるための絞りが設けられたことを特徴とする杭打機。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載する杭打機において、
前記開閉弁は電磁開閉弁であり、前記正転側又は逆転側流路内の圧力が前記メインリリーフバルブの設定値に達したことを検出するプレッシャースイッチを有し、該プレッシャースイッチからの検知信号に基づいてコントローラが前記電磁開閉弁を開弁制御するようにしたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項６】
請求項５に記載する杭打機において、
前記コントローラは、プレッシャースイッチからの検知信号に基づいて前記油圧ポンプの斜板制御を行い、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるようにしたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項１】
油圧モータを駆動させて回転を出力する回転駆動装置に対し、作動油を加圧して供給する油圧ポンプと、その油圧ポンプから油圧モータへの作動油の供給方向を切り換えるコントロールバルブと、そのコントロールバルブと油圧モータとを接続する正転側及び逆転側流路と、流路内の圧力を設定値に保持するメインリリーフバルブとを有する油圧供給装置を備えた杭打機において、
前記油圧供給装置は、前記正転側流路に前記逆転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項２】
請求項１に記載する杭打機において、
前記油圧供給装置は、前記逆転側流路に前記正転側流路内の油圧によって開弁するパイロットチェックバルブが設けられ、そのパイロットチェックバルブを跨ぐように接続された増圧流路には、前記メインリリーフバルブの設定値で開弁するようにした開閉弁と、一次側の作動油を減圧して二次側へ送る電磁比例減圧弁と、作動油の圧力を増圧して二次側に吐出する油圧ブースタと、その油圧ブースタへの逆流を防止するチェックバルブとが設けられたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する杭打機において、
前記開閉弁は、前記メインリリーフバルブと同じ設定値で開弁する増圧用リリーフバルブであることを特徴とする杭打機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれに記載する杭打機において、
前記増圧流路には、前記開閉弁と電磁比例減圧弁との間に、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるための絞りが設けられたことを特徴とする杭打機。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載する杭打機において、
前記開閉弁は電磁開閉弁であり、前記正転側又は逆転側流路内の圧力が前記メインリリーフバルブの設定値に達したことを検出するプレッシャースイッチを有し、該プレッシャースイッチからの検知信号に基づいてコントローラが前記電磁開閉弁を開弁制御するようにしたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項６】
請求項５に記載する杭打機において、
前記コントローラは、プレッシャースイッチからの検知信号に基づいて前記油圧ポンプの斜板制御を行い、前記油圧ブースタの許容流量まで作動油の流量を減少させるようにしたものであることを特徴とする杭打機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２５１５５（Ｐ２００８−２５１５５Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９７１１０（Ｐ２００６−１９７１１０）
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【Ｆターム（参考）】
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