JP6249597B2

JP6249597B2 - 全回転チュービング装置用油圧ユニット

Info

Publication number: JP6249597B2
Application number: JP2012266988A
Authority: JP
Inventors: 栗本　真司; 真司栗本
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: JP2014114545A

Description

本発明は、エンジンで油圧ポンプを駆動して昇圧した作動油（圧油）を全回転チュービング装置の駆動源として供給するのに適した油圧ユニットに関する。

建設現場で使用される各種作業装置、例えば、走行手段を備えたクレーンや杭打機、パワーショベル（油圧ショベル）などは、油圧モータや油圧シリンダなどの油圧アクチュエータの駆動源として、エンジンで油圧ポンプを駆動する油圧ユニットを搭載しており、走行手段を持たない全回転チュービング装置などは、別に形成されたエンジン駆動式の油圧ユニットから油圧ホースを介して作動油の供給を受けるように形成されている。

このような油圧ユニットにおける安全装置として、エンジン冷却水の温度や作動油の温度を監視し、これらの温度が上昇したときに、油圧ポンプの吐出量を低減することにより、エンジンのオーバーヒートを回避したり、油圧回路に設けられている各種機器を保護したりする安全装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−２４８６６６号公報

前記特許文献１に記載された安全装置は、該特許文献１に例示されているような油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットには十分な効果を発揮することができ、また、クレーン用のウインチを作動させる油圧モータにおいても十分な効果を期待することができる。しかし、大口径のケーシングチューブを回転させながら圧入する全回転チュービング装置では、ケーシングチューブの回転抵抗や回転反力が大きく、さらに、ケーシングチューブの口径や圧入深度、地中の土砂の状態によって変化するため、エンジン冷却水の温度上昇によって単純に油圧ポンプの吐出量を低減すると、ケーシングチューブの回転を継続できなくなることがあった。

特に、エンジンが高負荷によってオーバーヒートするような状況は、ケーシングチューブの回転抵抗が大きく、大量の作動油を油圧モータに連続供給してケーシングチューブを回転させている状況であるから、このような状況でケーシングチューブの回転が停止してしまうと、ケーシングチューブに地中の土砂が張り付いて回転抵抗がより大きくなり、再起動が非常に困難になるおそれがあった。また、作動油の温度が上昇すると、油圧ポンプなどに油膜切れが発生して運転を継続できなくなるおそれがあった。

そこで本発明は、ケーシングチューブの回転圧入のような高負荷の運転を必要とする作業を、エンジンのオーバーヒートや作動油の温度上昇を効果的に防止して作業を安全に継続することができる制御機能を備えた全回転チュービング装置用油圧ユニットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の全回転チュービング装置用油圧ユニットは、エンジンで可変容量油圧ポンプを駆動し、該可変容量油圧ポンプで昇圧した作動油を、ケーシングチューブを回転させながら圧入する全回転チュービング装置に設けられた油圧アクチュエータの駆動源として供給する油圧ユニットにおいて、該油圧ユニットを制御する油圧ユニット制御器は、前記エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された第１設定温度以上になったときに、前記エンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行うよう促す第１温度上昇警報を発令する第１警報発生手段と、前記温度検出手段の検出温度が、前記第１設定温度より高い温度に設定された第２設定温度以上になったときに、前記第１温度上昇警報より強い警報である、前記ケーシングチューブの回転が停止しないように前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力を変えずに吐出量を最小流量まで低減して前記エンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行うよう促す第２温度上昇警報を発令する第２警報発生手段とを備え、前記第２温度上昇警報が発令される前に、必ず前記第１温度上昇警報が発令されることを特徴としている。

さらに、本発明の全回転チュービング装置用油圧ユニットは、前記作動油の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された作動油の設定温度以上になったときに作動油の温度上昇警報を発令する警報発生手段を備えていることを特徴としている。

本発明の油圧ユニットによれば、冷却水の温度が、第２設定温度に比べて低く設定された第１設定温度以上になったときに、第１温度上昇警報を発して温度上昇時に対応した運転を行うようにオペレータに促すので、オペレータが作動油供給先の状況を確認しながら可変容量油圧ポンプの吐出量を低減するなどの低負荷運転を行うことにより、エンジンの負荷を軽減させて冷却水の温度を低下させることができ、オーバーヒートによるエンジンの停止を回避して運転を継続することができる。

また、第１温度上昇警報で低負荷運転を行っても冷却水や作動油の温度が上昇して第２設定温度以上になったときには、前記第１温度上昇警報とは異なる第２温度上昇警報を発令し、より低負荷となる運転を行うように強く促し、温度の上昇をより確実に抑えるようにすることで運転を継続できるようにする。これにより、ケーシングチューブを回転圧入する全回転チュービング装置のように、作業の中断が好ましくない用途に対して作動油を確実に連続して供給することができ、ケーシングチューブの圧入作業など等の施工を安全に継続して行うことができる。さらに、作動油の温度上昇を検出して警報を発令することにより、作動油温度の上昇による油膜切れの発生を確実に防止することができる。

本発明の全回転チュービング装置用油圧ユニットの一形態例を示す説明図である。運転時の冷却水及び作動油の温度上昇を監視する手順の一例を示すフローチャートである。

本形態例に示す全回転チュービング装置用油圧ユニットは、駆動源となるエンジン１１と、該エンジン１１により駆動される可変容量油圧ポンプ１２と、該可変容量油圧ポンプ１２で昇圧した作動油を、制御弁１３やリリーフ弁１４を介して油圧モータや油圧シリンダなどの油圧アクチュエータに供給する油圧回路１５とを備えるとともに、前記エンジンを制御するエンジン制御器（エンジン作業機）１６と、前記可変容量油圧ポンプ１２や制御弁１３などを制御する油圧ユニット制御器１７とを備えている。

また、エンジン１１には、エンジン制御器１６に冷却水の温度を表示するための水温センサ１８が設けられるとともに、冷却水の温度に応じて油圧ユニット制御器１７を作動させるための温度検出手段となる水温スイッチ１９が設けられている。さらに、可変容量油圧ポンプ１２の吐出経路１２ａには、昇圧された作動油の温度に応じて油圧ユニット制御器１７を作動させるための温度検出手段となる油温スイッチ２０が設けられている。

油圧ユニット制御器１７は、オペレータの操作によって可変容量油圧ポンプ１２や制御弁１３を制御し、圧力、流量及び方向を制御して油圧アクチュエータに作動油を供給する機能に加えて、前記水温スイッチ１９及び油温スイッチ２０からの信号によって運転時の冷却水及び作動油の温度上昇を監視し、冷却水や作動油の温度上昇によってエンジンなどが停止することを防止するための温度制御部を備えている。

この温度制御部は、図２に示す手順で運転中の冷却水の温度や作動油の温度の監視（オーバーヒートの監視）を行い、冷却水や作動油の温度が上昇したときに所定の警報を発することでオペレータに温度上昇を告知し、低負荷運転を行うように促すことにより、冷却水や作動油の温度上昇によって油圧ユニットが停止することを防止する。

まず、エンジンの冷却水の温度監視は、ステップ５１からスタートし、ステップ５２で水温スイッチ１９で検出したエンジンの冷却水の温度が、冷却水の第１設定温度、例えば１００℃以上に上昇したか否かを判断し、冷却水の温度が１００℃以上に上昇していない場合は、最初のステップ５１に戻ってそのまま作業を継続する。ステップ５２で冷却水の温度が１００℃以上に上昇したと判断したときは、ステップ５３に進み、第１警報発生手段が作動して第１温度上昇警報、例えば、ブザーを鳴動させたり、警告ランプを点灯させたりしてオペレータに温度上昇警報を告知し、低負荷運転を行うように促す。第１温度上昇警報発令中は、ステップ５４でオペレータが、油圧ユニットから作動油を供給している油圧アクチュエータ、例えば、全回転チュービング装置におけるケーシングチューブ回転圧入用の油圧モータの状態を確認し、可変容量油圧ポンプ１２の吐出圧力を一定に保ったまま吐出量を低減してエンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行い、油圧モータによるケーシングチューブの回転トルクを一定に保ったまま回転数を低くして作業を継続する。

低負荷運転中は、第１温度上昇警報が継続しており、次のステップ５５で冷却水の温度が１００℃未満に低下したか否かを判断し、冷却水の温度が１００℃未満に低下した場合には、第１温度上昇警報を停止して最初のステップ５１に戻って通常の作業を再開する。冷却水の温度が１００℃未満に低下していない場合は、ステップ５５からステップ５６に進み、エンジンコントローラで監視を行って水温センサ１８で検出した冷却水の温度が第２設定温度、例えば１０５℃以上に上昇したか否かを判断する。冷却水の温度が１０５℃以上に上昇していない場合は、ステップ５４に戻って前記低負荷運転を継続し、必要に応じて可変容量油圧ポンプ１２の吐出量を更に低減する。

ステップ５６で冷却水の温度が１０５℃以上に上昇したと判断したときは、ステップ５７に進んで第２警報発生手段を作動させる。前記第１温度上昇警報より強い警報である第２温度上昇警報を発令する。第１温度上昇警報より強い第２温度上昇警報は、例えば、黄色に対して赤色、ブザー音量の大小など、適宜な組み合わせを選択することができる。第２温度上昇警報が発令された場合、オペレータは、ケーシングチューブの回転状態を確認しながら、ケーシングチューブの回転が停止しない程度まで可変容量油圧ポンプ１２の吐出圧力、すなわち出力トルクを低減し、エンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行う。このステップ５７における低負荷運転中も、前記ステップ５４と同様に、ステップ５５及びステップ５６での冷却水の温度の判断を繰り返し行い、ステップ５５で冷却水の温度が１００℃未満に低下したと判断したときに、全ての警報を解除してステップ５１に戻り、通常の作業状態に復帰する。

このように、冷却水の温度上昇に応じて警報を発令し、オペレータに低負荷運転を行うように促し、オペレータが作業を中断しない程度に、可変容量油圧ポンプ１２の吐出圧力や吐出流量を調節することにより、エンジンがオーバーヒートを起こして突然停止することがなくなり、作業を安全に継続することができる。

また、作動油の温度監視は、ステップ６１からスタートし、ステップ６２で油温スイッチ２０で検出した作動油の温度が、作動油の設定温度、例えば８０℃以上に上昇したか否かを判断し、作動油の温度が８０℃以上に上昇していない場合は、最初のステップ６１に戻る。ステップ６２で作動油の温度が８０℃以上に上昇したと判断したときは、ステップ６３に進み、前記冷却水の温度監視と同様の警報発生手段が作動して作動油の温度上昇警報を発令してオペレータに温度上昇警報を告知し、低負荷運転を行うように促す。この温度上昇警報発令中は、ステップ６４でオペレータが、前記同様に、可変容量油圧ポンプ１２の吐出圧力や吐出量を調節して低負荷運転を行い、作動油の流量を低減することによって作動油の温度低下を図る。このように、作動油の温度を監視し、温度が上昇したときに低負荷運転を行うようにすることにより、作動油の温度上昇による油膜切れなどの発生を未然に回避することができ、作業を安全に継続することができる。

なお、図２の手順では、第２設定温度における判断をエンジンコントローラに設けられている水温センサを利用して行ったが、設定が異なる複数の水温スイッチを使用して判断基準にすることもできる。また、作動油の温度上昇を監視しない手順を採用することもできる。

１１…エンジン、１２…可変容量油圧ポンプ、１２ａ…吐出経路、１３…制御弁、１４…リリーフ弁、１５…油圧回路、１６…エンジン制御器、１７…油圧ユニット制御器、１８…水温センサ、１９…水温スイッチ、２０…油温スイッチ

Claims

エンジンで可変容量油圧ポンプを駆動し、該可変容量油圧ポンプで昇圧した作動油を、ケーシングチューブを回転させながら圧入する全回転チュービング装置に設けられた油圧アクチュエータの駆動源として供給する油圧ユニットにおいて、
該油圧ユニットを制御する油圧ユニット制御器は、
前記エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された第１設定温度以上になったときに、前記エンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行うよう促す第１温度上昇警報を発令する第１警報発生手段と、
前記温度検出手段の検出温度が、前記第１設定温度より高い温度に設定された第２設定温度以上になったときに、前記第１温度上昇警報より強い警報である、前記ケーシングチューブの回転が停止しないように前記可変容量油圧ポンプの吐出圧力を変えずに吐出量を最小流量まで低減して前記エンジンの負荷を軽減する低負荷運転を行うよう促す第２温度上昇警報を発令する第２警報発生手段とを備え、
前記第２温度上昇警報が発令される前に、必ず前記第１温度上昇警報が発令される
ことを特徴とする全回転チュービング装置用油圧ユニット。
前記作動油の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度があらかじめ設定された作動油の設定温度以上になったときに作動油の温度上昇警報を発令する警報発生手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の全回転チュービング装置用油圧ユニット。