JP6501526B2 - Positioning device for rotary drive head of excavator - Google Patents
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Description
本発明は、掘削機の回転駆動ヘッドの位置を確認する位置確認装置に関する。更に詳しくは、折り畳み又は着脱可能なリーダを有する地盤改良機等の掘削機において、その回転駆動ヘッドの位置を常時確認、補正できる掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置に関する。 The present invention relates to a position confirmation device for confirming the position of a rotary drive head of an excavator. More specifically, the present invention relates to a position confirmation device for a rotary drive head of an excavator capable of constantly checking and correcting the position of a rotary drive head in an excavator such as a ground improvement machine having a foldable or detachable reader.
リーダを有する地盤改良機等の掘削機は、施工時はリーダを鉛直状態に立てて掘削作業を行なうが、この施工時は起立状態にあるリーダを、移動時は水平状態に倒伏させて運搬する。この運搬時には、前後の重量バランスが悪いため、かつリーダが長いと一般道等で通行に支障があるため、リーダの端部を折り畳み収納又は着脱してリーダの長さを短くし、コンパクトなリーダ構成にしている。 Excavator such as ground improvement machine with leader erects the leader in vertical position at the time of construction and excavates. During this construction, the leader which is standing up is transported in horizontal position and transported . At the time of this transportation, the weight balance between the front and back is bad, and if the reader is long, there is a hindrance to passage by a general road etc. Therefore, the leader end is folded and stored or removed to shorten the length of the reader. I have a configuration.
一方、施工時には、回転駆動ヘッドは鉛直に立てたリーダの全長に亘って昇降し、掘削ロッドを把持して回転させて掘削し杭等を打ち込む、又は地盤改良等を行う。住宅地等の地盤に対して、特に軟弱な地盤に対しては、掘削機によって地盤を掘削しセメント、混和剤、水等を攪拌させる等により土壌中に杭を形成して、地盤の強化が図られている。軟弱な地層が深くなると、掘削機のリーダも長くなる傾向にある。この掘削は、リーダの長手方向に沿って昇降移動する回転駆動ヘッドがロッドを回転駆動し、そのロッド下端の攪拌翼で地盤を攪拌することによっている。しかしながら、地盤の硬さは一様ではなく、回転駆動ヘッドにかかる負荷は地盤の深さにより変化する。 On the other hand, at the time of construction, the rotary drive head ascends and descends over the entire length of the vertically erected leader, grips and rotates the digging rod, excavates it, inserts a pile or the like, or improves ground. With respect to ground such as residential areas, especially for soft ground, excavate the ground with an excavator and form a pile in the soil by stirring cement, admixture, water, etc. It is designed. As soft formations get deeper, the excavator leader also tends to be longer. In this excavation, a rotary drive head, which moves up and down along the longitudinal direction of the leader, rotationally drives the rod and stirs the ground with a stirring blade at the lower end of the rod. However, the hardness of the ground is not uniform, and the load on the rotary drive head varies with the depth of the ground.
このような従来の構成による掘削機は、リーダが長くなることによって生じる問題点に対応した構成のものが開発されている。前述のように長いリーダを折り畳み又は着脱タイプのリーダに変えるものの構成については知られている(例えば特許文献1、2参照)。又、リーダの途中に機械的なリミットスイッチを設け、リーダ上を移動する過程でこのスイッチの検出を受け、回転駆動ヘッドの掘削条件を昇降途中で変えるようにした構成のものも知られている(例えば、特許文献3参照)。
Excavators having such a conventional configuration have been developed that correspond to the problems caused by the long leader. It is known about the composition of what changes a long leader into a folding or attachment-and-detachment type reader as mentioned above (for example, refer to
前述のように、掘削機のリーダが長いものは、運搬時にリーダの一部を折り畳むか、或いは着脱自在にして離間させるようにしなければならない。このためリーダは施工時と運搬時において構成が変わってしまう。このような折り畳む構造にしたがための安全面については、必ずしもそれに応じた対処はなされていない。特に、掘削機は運搬時に一般道を走行することになるので、掘削機の一部でも落下することや周囲の施設と干渉することは避けなければならない。 As mentioned above, when the leader of the excavator is long, a portion of the leader must be folded or releasably separated when being transported. Therefore, the configuration of the leader changes during construction and transportation. With regard to the safety aspect due to such a folded structure, measures are not necessarily taken accordingly. In particular, since the excavator travels along a general road during transportation, it is necessary to avoid that even part of the excavator falls and interferes with surrounding facilities.
また、掘削機自体はリーダが長尺であっても、必要な掘削抵抗に合わせた回転駆動能力を有する形態のヘッドでなければならない。そのために、掘削装置もリーダの長さに応じて地盤への深度も深くなることを考慮し、その掘削条件等も掘削中の段階で変更することも行なわねばならない。このためにリーダの折り畳み構造をも考慮した、移動時のみならず掘削時の安全面や掘削機能を高めた対策を講じた装置が求められている。 In addition, the excavator itself must be a head having a rotational drive capability adapted to the required digging resistance, even if the leader is long. Therefore, in consideration of the fact that the depth of the ground becomes deeper according to the length of the drilling equipment and the leader, it is also necessary to change the drilling conditions etc. at the stage during the drilling. For this purpose, there is a need for a device which takes measures to enhance safety and digging function not only at the time of movement but also at digging in consideration of the folding structure of the leader.
本発明の目的は、回転駆動ヘッドの位置を複数のセンサーで特定し、確実にその位置を確認できるようにした、掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、地盤に応じた掘削条件を正確に設定し管理ができる、掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、長いリーダを有する掘削機の施工及び運搬時に安全に操作ができる、掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a position confirmation device of a rotary drive head of an excavator, in which the position of the rotary drive head can be specified by a plurality of sensors and the position can be surely confirmed.
Another object of the present invention is to provide a position confirmation device for a rotary drive head of an excavator capable of accurately setting and managing an excavation condition according to the ground.
Still another object of the present invention is to provide a position confirmation device for a rotary drive head of an excavator, which can be safely operated during installation and transportation of an excavator having a long leader.
本発明は、前記目的を達成するめたに次の手段をとる。
本発明の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、
メインリーダ(10)と、
前記メインリーダ(10)に折り畳み又は着脱可能なサブリーダ(9,11)と
からなるリーダ(4)を有する掘削機(1)において、
前記メインリーダ(10)及び前記サブリーダ(9,11)に跨って、前記メインリーダ(10)及び前記サブリーダ(9,11)上で長手方向に移動する回転駆動ヘッド(8)の移動を確認する装置であって、
前記リーダ(4)上の回転駆動ヘッド(8)の移動位置(S1、S2、S3、S4)に対応する各位置に各々センサー(23)を前記リーダー(4)に固定的に設け、及び前記回転駆動ヘッド(8)に固定的に設けられた検出素子により、前記回転駆動ヘッド(8)の前記移動位置(S1、S2、S3、S4)を特定して確認する複数のセンサー(22,23)と、
前記複数のセンサー(22,23)の位置信号を受けて前記回転駆動ヘッド(8)の前記移動位置(S1,S2,S3,S4)を特定し確認する管理装置(12)とからなることを特徴とする。
The present invention takes the following means to achieve the above object.
The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator of the present invention is
The main reader (10),
In the excavator (1) having a leader (4) consisting of a foldable or detachable sub-leader (9, 11) in the main leader (10) ,
Check movement of the rotary drive head (8) moving longitudinally on the main reader (10) and the sub reader (9, 11) across the main reader (10) and the sub reader (9, 11) A device,
Fixedly provided each sensor (23) at positions corresponding to the movement position (S1, S2, S3, S4) of the reader (4) rotation on the drive head (8) to the reader (4), and the by fixedly provided detection element to a rotary drive head (8), a plurality of sensors which the movement position (S1, S2, S3, S4) specific to the confirming of the rotary drive head (8) (22, 23 )When,
A management device (12) for identifying and confirming the movement position (S1, S2, S3, S4) of the rotary drive head (8) in response to position signals of the plurality of sensors (22, 23) It features.
本発明2の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、本発明1に記載された掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置において、前記複数のセンサー(22,23)は、前記回転駆動ヘッド(8)の施工時の移動限界である前記リーダ(4)の両端部に少なくとも配置されたものであり、かつ非接触で検知する非接触式のセンサーである、ことを特徴とする。 The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator according to the second aspect of the present invention is the position confirmation device of the rotary drive head of the excavator according to the first aspect, wherein the plurality of sensors (22, 23) are the rotary drive head (8) A non-contact sensor which is disposed at least at both ends of the reader (4) which is a movement limit at the time of construction, and which detects non-contactingly.
本発明3の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、本発明1又は2に記載された掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置において、前記複数のセンサー(22,23)の一方の検知要素(23)は、前記メインリーダ(10)と前記サブリーダ(9,11)に各々設けられ、前記一方の検知要素(23)は、前記メインリーダ(10)と前記サブリーダ(9,11)が分離しても特定位置(S1,S2,S3,S4)が保持される構成である、ことを特徴とする。 The position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the third aspect of the present invention is the position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the first or second aspect of the present invention, wherein one of the plurality of sensors (22, 23) is detected The element (23) is respectively provided to the main reader (10) and the sub reader (9, 11), and the one detection element (23) is the main reader (10) and the sub reader (9, 11). It is characterized in that the specific position (S1, S2, S3, S4) is held even after separation.
本発明4の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、本発明1又は2に記載された掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置において、前記複数のセンサー(22,23)の一方の検知要素(23)は、磁石のS極、N極の組み合わせを1セットとするセット磁石として位置確認し特定されるものである、ことを特徴とする。 The position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the fourth aspect of the present invention is the position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the first or second aspect of the present invention, wherein detection of one of the plurality of sensors (22, 23) The element (23) is characterized in that it is identified and specified as a set magnet having a combination of the south pole and the north pole of the magnet as one set.
本発明5の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、本発明3又は4の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置において、前記リーダ(4)は、前記メインリーダ(10)の上端部に上部リーダ(9)及び下端部に下部リーダ(11)が設けられたものであり、前記一方の検知要素(23)は、前記メインリーダ(10)の上下の2部位(S2,S3)、並びに前記上部リーダ(9)及び前記下部リーダ(11)の1部位にそれぞれ配置されていることを特徴とする。 The position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the fifth aspect of the invention is the position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the third aspect or the fourth aspect of the present invention, wherein the reader (4) is an upper end portion of the main leader (10). Upper reader (9) and lower reader (11) at the lower end, and the one detection element (23) is the upper and lower two parts (S2, S3) of the main reader (10), And being disposed at one site of the upper reader (9) and the lower reader (11).
本発明6の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、本発明1ないし5の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置において、前記メインリーダ(10)及び前記サブリーダ(9,11)に対する前記回転駆動ヘッド(8)の位置は、前記回転駆動ヘッド(8)に設けられたエンコーダ(17)の出力信号により前記管理装置(12)で管理されていることを特徴とする。 The position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the sixth aspect of the present invention is the position confirmation device for the rotary drive head of the excavator according to the first to fifth aspects of the first to fifth aspects of the present invention. The position of the rotary drive head (8) is managed by the management device (12) by an output signal of an encoder (17) provided on the rotary drive head (8).
本発明の掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置は、長尺のリーダを有する掘削機でそのリーダの一部を折り畳み、或いは分離するものにおいて、回転駆動ヘッドが移動するリーダの一部が分離しても、その位置を正確に特定し確認可能なようにセンサーを設置したので、掘削機による施工時、及び移動を安全にできる。 The position confirmation device for a rotary drive head of an excavator according to the present invention is an excavator having a long leader, in which a part of the leader is folded or separated, a part of the leader moving the rotary drive head is separated However, since the sensor is installed so that the position can be accurately identified and confirmed, the construction by the excavator and the movement can be made safe.
リーダにセンサーを配置するのみで、複雑な回路構成を要せずに回転駆動ヘッドの位置を管理装置で、正確に管理できるようになった。このことにより掘削機の回転駆動ヘッドの昇降動作でのトラブルを未然に防止でき、またその位置計測機能を有効に利用し作業者にその状態を即座に知らせることもできる。 The position of the rotary drive head can be accurately managed by the management device without the need for a complicated circuit configuration only by disposing the sensor in the reader. As a result, it is possible to prevent in advance the trouble in the elevation operation of the rotary drive head of the excavator, and it is also possible to use the position measurement function effectively to notify the operator of the state immediately.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明を適用する掘削機1の側面図であり、リーダを立てて施工している時の状態を示している。図2は、同構成でリーダを倒伏させたときの側面図であり、運搬時の状態を示している。掘削機1は、本例では主に住宅地等の地盤改良に使用されるものを対象にしている。掘削機1は、ベースマシンのクローラ2により、地盤上を自走で走行可能である。このクローラ2上には、旋回可能な機体3が設けられている。この機体3には、リーダ4が支点3aを軸に揺動自在に搭載されている。機体3には、リーダ4を支点3a中心に起立させる、又は倒伏させる伸縮自在な起伏用の油圧シリンダ5が配置されている。更に、機体3には、この掘削機1の操作を管理、制御する管理装置12等が搭載されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a side view of an
リーダ4には、地盤掘削のための掘削駆動装置6が昇降自在に設けられている。この掘削駆動装置6は掘削ロッド7を把持し、回転駆動する回転駆動ヘッド8を備えている。この回転駆動ヘッド8は施工開始時にはリーダ4の上部にあり、掘削ロッド7の下端部に設けられた掘削刃、又は攪拌翼等を回転駆動し、地盤方向に下降して、地盤を掘削、又は攪拌する。後述するように(図8参照)、リーダ4上にはラックギア15が固定配置されている。回転駆動ヘッド8は、これに搭載されたモータ(図示せず)に連結されたピニオンギア16の正逆回転により、リーダ4に沿って、鉛直方向である上下方向に案内され昇降される。
The
攪拌翼は、例えば地盤改良剤を掘削土と混合させる場合に使用される。リーダ4は、ベースマシンの機体3に設けられた支点3aを軸に、油圧シリンダ5により揺動するとともに、ベースマシンの基本機能である機体3の旋回(鉛直軸の回り)により、掘削位置を自由に位置を変えることも可能である。本実施の形態におけるリーダ4は、上部リーダ9がメインリーダ10に蝶番機構で結合されており、上部を折り畳むことが可能である。図示した本例では、この上部リーダ9を蝶番機構で折り畳むことが可能であるが、着脱自在に分離、又は固定する構造であってもよい。
Stirring blades are used, for example, when mixing a ground improver with excavated soil. The
又、このメインリーダ10の下部には、搬送時に下部リーダ11を着脱自在で結合可能としている。施工時には、上部リーダ9がメインリーダ10の延長線上である直線状に拡げられ、図1に示すように鉛直に立てられた状態となる。図2に示すように、運搬時には上部リーダ9は折り畳まれ、メインリーダ10の下端に下部リーダ11が連結される。下部リーダ11には回転駆動ヘッド8が搭載される。これら上部リーダ9及び下部リーダ11の結合(連結)作業は、ベースマシンのウインチ等で、上部リーダ9又は下部リーダ11を吊りながら行なう。次に、その作業についての詳細を説明する。先ず、図1に示すリーダ4を起立状態から、運搬時の状態にするためには、リーダ4を水平状態にし、回転駆動ヘッド8をメインリーダ10の下部側に寄せる。
Further, the
この状態で、上部リーダ9の先端を吊り下げながら、メインリーダ10との固定状態を解除してから、メインリーダ10を再び起立させメインリーダ10の支点10aを中心に上部リーダ9を徐々に折り畳む。この折り畳みで、上部リーダ9を180度反転させて、メインリーダ10の背部に位置させ上部リーダ9をメインリーダ10に固定手段で固定する(図2に示す状態)。この固定は、メインリーダ10が起立状態にあるときに、ボルトや油圧を介して行なう(図示せず。)。次に、この起立状態のリーダ構成をメインリーダ10の長さのまま倒伏させ水平にさせる(図2に示す状態)。この状態で、ラックギア15を有する下部リーダ11を、ウインチのワイヤで吊り下げて、メインリーダ10の下端部にラックギア15の位置を合わせて連結する。即ち、メインリーダ10と下部リーダ11は、直線状で水平状態である。
In this state, while suspending the tip of the
この水平状態で、下部リーダ11を取り付けた後に、回転駆動ヘッド8をこの下部リーダ11上に移動載置させ固定する。この回転駆動ヘッド8の移動は、回転駆動ヘッド8内のモータを手動でオン、オフするマニュアル操作で行なう。なお、回転駆動ヘッド8は、後述するスイッチS3を検知すると、安全のためにこれ以上はマニアル操作以外では下降しない。この移動操作の前に、メインリーダ10の下端部にあるストッパー13を、下部リーダ11の下端に移し、その下端に固定し下部リーダ11のストッパーとする。次に、この状態の下部リーダ11をメインリーダ10の下端部に設けられた支軸10bを介して、揺動により下方向に倒して略直角にし、機体3に設けられた固定手段14で固定する。この構成が図2に示す運搬時の倒伏状態であり、メインリーダ10、上部リーダ9をを水平にし、下部リーダ11を直角に曲げて、この下部リーダ11に回転駆動ヘッド8を搭載した状態が、掘削機1の運搬時の最も重量のバランスが取れた状態である。
In this horizontal state, after the
施工時には、上部リーダ9が起立されていてメインリーダ10と結合しているが、下部リーダ11は取り外されていて分離されている。運搬時には、上部リーダ9は折り畳まれ、水平状態で下部リーダ11が結合される形態となる。運搬時から施工時への作業は、以上説明した逆の工程となる。このような下部リーダ11の結合、分離作業は危険が伴う。特に回転駆動ヘッド8は、重量体でありリーダの高い位置にある場合が多い。このためその移動作業は慎重で、安全を考慮して行なうことになる。運搬時には、下部リーダ11上に回転駆動ヘッド8が移動するので、リーダ4の重心が機体3の重心近傍になるので、掘削機1の安全な移動が可能となる。
At the time of construction, the
このように構成される掘削機1の本体構成自体は、公知でありかつ本発明の要旨でもないので、その掘削機1に関わる詳細な説明は省略する。本発明は、このような構成の掘削機1のメインリーダ10に、複数のセンサーをそれぞれ配置(S1〜S4)し、このセンサーの位置信号を受けて、回転駆動ヘッド8等の動作位置を管理し確認することにある。これらのセンサーは、リーダ4上を移動する回転駆動ヘッド8の移動に対応して配置(S1〜S4)されており、回転駆動ヘッド8のリーダ4上の位置を確認するためのものである。次に、このセンサーの構成及び機能について説明する。
Since the main body configuration itself of the
図3、図4は、掘削機1に複数のセンサーを取り付けた位置構成を模式的に示す説明図である。図3はリーダを起立させている構成の場合、図4はリーダを倒伏させた場合のセンサーの位置(S1〜S4)を示している。これのセンサーは、リーダ4に対する回転駆動ヘッド8の相対位置を確認するためのものであるので、リーダ4と回転駆動ヘッド8に跨り相互に対向する位置に設けられている。なお、部位(S5)のセンサーは、上部リーダ9がメインリーダ10に折り畳まれているか否かを確認するためのものであり、他の部位(S1〜S4)のセンサーとは機能が異なる。
3 and 4 are explanatory views schematically showing a position configuration in which a plurality of sensors are attached to the
センサーそのものは位置を確認するためのもので、種々の形態のものが知られているが、本実施の形態で使用するセンサーは、磁気センサーである。即ち、磁気センサーは、磁場を形成する磁石と、これに近接して配置された回転駆動ヘッド8に配置された検出素子(コイル等)とから構成されている。このセンサーの磁石の取り付け位置はリーダ上であり、図示するように、それぞれS1からS4の部位として示している。又、これらのセンサーに対応して検知できる位置に、移動側の回転駆動ヘッド8には検出素子が搭載されている。各部位(S1からS4)の位置確認情報は、回転駆動ヘッド8がこれらの磁石であるセンサーが配置された部位(S1〜S4)を通過するとき、回転駆動ヘッド8側の検出素子で検知され、この信号が管理装置12に送られる。従って、各部位S1からS4の磁石から管理装置12へは、直接検知信号を送る必要はない。このように、各磁石(各部位S1〜S4)からの信号を拾う必要がないので、各磁石(各部位S1〜S4)から信号を取り出すための配線は必要がない。
Although the sensor itself is for confirming the position, and various types of sensors are known, the sensor used in the present embodiment is a magnetic sensor. That is, the magnetic sensor is composed of a magnet that forms a magnetic field, and a detection element (a coil or the like) disposed on the
この磁気センサーは、磁束密度の変化に応じて出力電圧が変化する原理を利用するもので、無接点の検出を可能としている。本例においては、磁場と電流の相互作用によって起電力が発生することを利用している。即ち、磁場を発生する磁石(各部位S1〜S4に配置)をメインリーダ10側に固定して設置し、電流側である検出素子を回転駆動ヘッド8に設置し、発生する起電力で各部位(S1〜S4に配置)の位置を検出している。従って、管理装置12は、回転駆動ヘッド8に設置されている検出素子の検出信号を管理装置12に取り込むだけで、メインリーダ10上のどの位置に回転駆動ヘッド8があるかを認識できることになる。
This magnetic sensor utilizes the principle that the output voltage changes in accordance with the change in magnetic flux density, and enables contactless detection. In this example, the generation of electromotive force by the interaction between the magnetic field and the current is used. That is, magnets (arranged in each of the portions S1 to S4) for generating a magnetic field are fixedly installed on the
図5は、その検出の原理を示している。磁石20により形成された磁場21に検出素子(コイル等)22が近づくと、S極とN極で構成される磁石20の磁場21により起電力が発生し、検出素子22がその位置にあることを検出確認する。本例は前述のように、磁石20をリーダ4側の所定位置に配置し、検出素子22を回転駆動ヘッド8側に設けている。本例の回転駆動ヘッド8は、移動体であるので、検出素子22は図の矢印の方向に移動し、所定位置を検出できる。
FIG. 5 shows the principle of the detection. When the detection element (coil or the like) 22 approaches the
磁石20は、検出素子22側にS極又はN極を対向させる。本例はこのような検出原理に基づいており、図6で示すようにリーダ4側に設ける磁石20の2個を1セットとしセット磁石23とする。検出素子22側には各々の磁石20のS極又はN極を組み合せて対向させる構成とした。この各々のS極又はN極に対応して、検出素子22が個別に検出できるように、その対応の検出素子を各々22a、22bとしている。リーダ4には、このような複数のセット磁石23を所定位置に設けるようにし、その絶対位置を特定できるようにした。図7においては、このセット磁石23に対し、検出素子22が近接する方向と各々が対向した位置構成を外観図で摸式的に示したものである。
The
土木現場のように土砂、塵芥等の多い環境下では、工作機械等の他の産業機器と比較したとき、回転駆動ヘッド8の位置制御は容易ではなく、リミットスイッチ等の機構部品は故障も多い。この磁気センサーは、検出の感応領域がやや広くなっている上、機構部品がなく、しかも他の検出装置に比べコストが低い構成となっているのが特徴である。図8は、図1のX矢視図で回転駆動ヘッド8の正面を模式的に示す部分図である。回転駆動ヘッド8には図示しないモータに連結したピニオンギア16が取り付けられ、リーダ4のラックギア15に噛合している。このラックギア15は、リーダ4の長手に沿って昇降方向の両側に設けられ、各々にピニオンギア16が噛合している。
Positions of the
昇降モータ(図示せず)の回転でピニオンギア16は駆動され、ラックギア15を介して回転駆動ヘッド8は昇降する。2つの検出素子22a,22bが、リーダ4側の2つの磁石20に対応している。本例の磁石構成は検出素子22aに対しS極が、検出素子22bに対しN極が対応している。2つの検出素子に挟持された位置に後述するロータリエンコーダ17が設けられている。
The
表1は、セット磁石23を4つの部位に設置する場合の磁石20の極の組み合わせを示したものである。即ち、例えば、S1部位のセンサーについては、検出素子22a側に一方の磁石20のS極として対向させ、検出素子22b側に他方の磁石20のN極として対向させ設置している。同様に、S2部位のセンサーについては、検出素子22a側に一方の磁石20のN極として対向させ、検出素子22b側に他方の磁石20のS極として対向させ設置している。S3部位のセンサーについては、検出素子22a側に一方の磁石20のS極として対向させ、検出素子22b側に他方の磁石20のS極として対向させ設置している。更に、S4部位のセンサーについては、検出素子22a側に一方の磁石20のN極として対向させ、検出素子22b側に他方の磁石20のN極として対向させ設置している。
Table 1 shows combinations of poles of the
各部位のセンサーの主な機能を簡単に説明する。S1部位のセンサーは、上部リーダ9上の回転駆動ヘッド8の上限移動位置を検出するものである。S2部位のセンサーは、主にメインリーダ10のみで施工する場合の回転駆動ヘッド8が移動できる上限移動位置を検出するものである。S3部位のセンサーは、回転駆動ヘッド8が移動できるメインリーダ10の下限移動位置を検出するものである。S5部位のセンサーは、メインリーダ10に上部リーダ9が折り畳み状態、又は連結を検出するものである。S4部位のセンサーは、下部リーダ11上の回転駆動ヘッド8の定位置を検出するものである。
A brief explanation of the main functions of the sensor at each site. The sensor at the S1 part detects the upper limit moving position of the
このようにしてセンサーを特定し、リーダ4に各々適用したセンサーの取り付け部位を示したのが、図3及び図4の配置構成である。結果的に、図3は施工時にリーダ4が起立したときのセット磁石23の取り付け位置を示し、図4はリーダ4が倒伏したときのセット磁石23の取り付け位置を模式的に示している。図において、各部位(S1〜S4)はリーダ4の位置に特定される。又、各部位(S1〜S4)での回転駆動ヘッド8の位置信号は検出素子22を介して管理装置12に取り込まれる。
It is the arrangement configuration of FIG.3 and FIG.4 which specified the sensor in this way and showed the attachment site | part of the sensor applied to the
上述したように、S1部位は、回転駆動ヘッド8が上部リーダ9の端部に位置した状態を示す。上部リーダ9は起立状態でメインリーダ10に直列に結合しラックギア15が相互に一致している。従って、回転駆動ヘッド8は、メインリーダ10を通過して上部リーダ9の上端まで移動可能であり、掘削深さによって異なるが、通常はこの位置が回転駆動ヘッド8の上限位置となる。回転駆動ヘッド8がS1を検知することにより、掘削機1は管理装置12により、回転駆動ヘッド8がこの位置にあることを認識できる。
As described above, the S1 portion shows the state where the
S2部位のセンサーは、回転駆動ヘッド8がメインリーダ10に移動した場合の位置で、回転駆動ヘッド8の移動位置の確認、管理装置12内のデータの位置補正等を行うことができる。この掘削位置の確認は、正確に決めるのが好ましい。なお、このS2部位は、本例ではメインリーダ10のみで施工する場合、この回転駆動ヘッド8のメインリーダ10の上端近傍に設置して、上限を検知するものである。その必要がない場合、メインリーダ10の中間位置であっても良く、位置の確認、補正に利用する。
The sensor at the S2 part can check the movement position of the
S3部位は、メインリーダ10の下端部の位置を示し、回転駆動ヘッド8がこの位置に達したときには、その移動を停止させる。メインリーダ10の最下端部にはストッパー13が設けられているが、その直前にこのS3部位の検知で回転駆動ヘッド8の移動を停止させる。もし何らかの異常で回転駆動ヘッド8が位置ずれを起こし、S3部位を離脱状態になった場合には、回転駆動ヘッド8はストッパー13で保持されることになる。センサーS3は、運転中の回転駆動ヘッド8のメインリーダ10の最下限位置でもある。
The portion S3 indicates the position of the lower end of the
しかし、その状態を異常状態としてセンサーで検出確認することになるので、回転駆動ヘッド8への対処を未然に行ない短時間でトラブル処理ができる。上部リーダ9を用いた施工の場合は、4つの部位のセンサー構成となる。施工中各部位のセンサーが回転駆動ヘッド8の移動位置を管理装置12で管理することになる。以上のように、各センサー(S1〜S4)をメインリーダ10の所定位置に配置したので、回転駆動ヘッド8のメインリーダ10上の絶対位置を確認、補正ができるので、管理装置12は回転駆動ヘッド8の正確な位置を認識し補正もできる。即ち、管理装置12は、ロータリエンコーダ17で計測し認識し、メモリに記憶している回転駆動ヘッド8の位置を正確に常時補正することができる。
However, since this state is detected and confirmed by the sensor as an abnormal state, it is possible to deal with the
次に、図4に示すように、運搬状態にある場合には、前述したように下部リーダ11が結合される。S4部位のセット磁石23はこの下部リーダ11に設けられる。この下部リーダ11は着脱可能で、施工時には取り外されているものである。しかし、セット磁石23は、下部リーダ11に固定的に設けられているので、下部リーダ11がメインリーダ10から離脱しても、セット磁石23は下部リーダ11に保持されたままである。
Next, as shown in FIG. 4, when in the transport state, the
このS4部位は、下部リーダ11の位置であることをセット磁石23の極の組み合わせで認識できる。このS4部位のセンサーは、回転駆動ヘッド8がこの下部リーダ11に保持されていることを確認するためのものである。もし不慮の事故等で、回転駆動ヘッド8がこの下部リーダ11から外れるようなことがあれば、この離脱信号をS4部位のセンサーから受け、管理装置12に警告を出し、例えば警報音を出し作業者に知らせるようなことを行う。
This S4 part can recognize that it is the position of the
回転駆動ヘッド8を下部リーダ11に移動させるのは、手動で行う。又、この作業中にこの回転駆動ヘッド8がこの下部リーダ11に正常に移載されていない場合には、ランプ等でその確認もできる。運搬時のS1部位〜S5部位の配置は、以上説明したように図4の位置になる。メインリーダ10の位置のS2部位、S3及びS5部位は、リーダ4の起立、倒伏に関わらず変わらないが、S1部位は運搬時には、上部リーダ9は折り畳まれるので、その位置はメインリーダ10の背面側になる。又、S4部位は、運搬時に下部リーダ11がメインリーダ10に結合されたときに、S3部位の延長上に配置される構成となる。
The
又本例においては、上部リーダ9と結合するメインリーダ10の結合部位のS5部位に、即ち、メインリーダ10上端部にセンサーを設置している。このS5部位のセンサーも磁気センサーである。これは上部リーダ9が折り畳まれているか否かを無接点で確認するためのものである。このS5部位のセンサーは、メインリーダ10と上部リーダ9間の相対動作で検出確認する磁気センサーである。磁石及び検出素子はメインリーダ10、上部リーダ9のどちらに設けてもよく、又、磁石の極はS極又はN極のどちらでもよく、いわゆる磁気スイッチであるAMRセンサーとしてもよい。
Further, in the present embodiment, a sensor is installed at the S5 portion of the coupling portion of the
回転駆動ヘッド8の機能については、前述のように掘削ロッド7を把持し回転駆動しながら、送り駆動装置によりラックギア15を介して昇降動作を行なうことにある。施工中における回転駆動ヘッド8の昇降動作の検出、即ちメインリーダ10上での昇降位置の確認は、図8で示したように、回転駆動ヘッド8に設けられたロータリエンコーダ17によっている。掘削時のメインの位置制御は、このロータリエンコーダ17を用いた制御方式にもよるが、前述のS2部位のセンサー機能は、このロータリエンコーダ17の位置検出機能によっても可能である。
The function of the
ロータリエンコーダ17そのものの機能、及びその信号による位置制御技術は、公知の技術であるので詳細な説明は省略する。このロータリエンコーダ17を設置したことで、回転駆動ヘッド8の位置、速度制御ができるので、掘削条件によって制御可能なモータが回転駆動ヘッドに備えられていれば、掘削中に掘削条件の大きさを切り換えることは可能である。このロータリエンコーダ17の基準設定は、回転駆動ヘッド8をS3部位に設置したときに、その位置設定を常に0設定(例えば、予め設定した機械原点位置)とするようにしている。これは管理装置12により自動的に補正の形で行なわれる。
Since the function of the
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施の形態では、複数のセンサーを、2つの磁石を1セットとし、その各々の極をS極、N極の組み合わせで特定した構成としたが、必ずしも2つの磁石に限定されることはなく3つ以上の磁石の組み合わせでもよい。また、複数の凹凸のドッグを組み合わせて、これを誘導形、静電容量形、超音波形、光電形、磁気形等の複数の近接スイッチで検知するものであっても良い。即ち、回転駆動ヘッド8のリーダ4上の位置の検知は、磁気センサーに限定されるものではない。
The embodiment of the present invention has been described above in detail, but the present invention is not limited to this embodiment, and it can be modified without departing from the object and the spirit of the present invention. It's too late. For example, in the present embodiment, although a plurality of sensors are configured as one set of two magnets, and each pole thereof is specified by a combination of S pole and N pole, it is necessarily limited to two magnets It may be a combination of three or more magnets. In addition, a plurality of uneven dogs may be combined and detected by a plurality of proximity switches such as an inductive type, a capacitive type, an ultrasonic type, a photoelectric type, and a magnetic type. That is, detection of the position of the
1…掘削機
2…クローラ
3…機体
4…リーダ
5…油圧シリンダ
6…掘削駆動装置
7…掘削ロッド
8…回転駆動ヘッド
9…上部リーダ
10…メインリーダ
11…下部リーダ
12…管理装置
13…ストッパ
14…固定手段
15…ラックギア
16…ピニオンギア
17…ロータリエンコーダ
20…磁石
21…磁場
22…検出素子
23…セット磁石
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記メインリーダ(10)に折り畳み又は着脱可能なサブリーダ(9,11)と
からなるリーダ(4)を有する掘削機(1)において、
前記メインリーダ(10)及び前記サブリーダ(9,11)に跨って、前記メインリーダ(10)及び前記サブリーダ(9,11)上で長手方向に移動する回転駆動ヘッド(8)の移動を確認する装置であって、
前記リーダ(4)上の回転駆動ヘッド(8)の移動位置(S1、S2、S3、S4)に対応する各位置に各々センサー(23)を前記リーダー(4)に固定的に設け、及び前記回転駆動ヘッド(8)に固定的に設けられた検出素子により、前記回転駆動ヘッド(8)の前記移動位置(S1、S2、S3、S4)を特定して確認する複数のセンサー(22,23)と、
前記複数のセンサー(22,23)の位置信号を受けて前記回転駆動ヘッド(8)の前記移動位置(S1,S2,S3,S4)を特定し確認する管理装置(12)と
からなることを特徴とする掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置。 The main reader (10),
In the excavator (1) having a leader (4) consisting of a foldable or detachable sub-leader (9, 11) in the main leader (10) ,
Check movement of the rotary drive head (8) moving longitudinally on the main reader (10) and the sub reader (9, 11) across the main reader (10) and the sub reader (9, 11) A device,
Fixedly provided each sensor (23) at positions corresponding to the movement position (S1, S2, S3, S4) of the reader (4) rotation on the drive head (8) to the reader (4), and the by fixedly provided detection element to a rotary drive head (8), a plurality of sensors which the movement position (S1, S2, S3, S4) specific to the confirming of the rotary drive head (8) (22, 23 )When,
A management device (12) for identifying and confirming the movement position (S1, S2, S3, S4) of the rotary drive head (8) in response to position signals of the plurality of sensors (22, 23) The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator characterized by the above.
前記複数のセンサー(22,23)は、前記回転駆動ヘッド(8)の施工時の移動限界である前記リーダ(4)の両端部に少なくとも配置されたものであり、かつ非接触で検知する非接触式のセンサーである、ことを特徴とする掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置。 In the apparatus for checking the position of the rotary drive head of an excavator according to claim 1,
The plurality of sensors (22, 23) are disposed at least at both ends of the reader (4), which is the movement limit of the rotary drive head (8) at the time of construction, and are non-contactingly detected It is a contact type sensor, The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator characterized by the above-mentioned.
前記複数のセンサー(22,23)の一方の検知要素(23)は、前記メインリーダ(10)と前記サブリーダ(9,11)に各々設けられ、前記一方の検知要素(23)は、前記メインリーダ(10)と前記サブリーダ(9,11)が分離しても特定位置(S1,S2,S3,S4)が保持される構成である、ことを特徴とする掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置。 The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator according to claim 1 or 2
One sensing element (23) of the plurality of sensors (22, 23) is provided to the main reader (10) and the sub reader (9, 11) respectively, and the one sensing element (23) is the main Even if the leader (10) and the sub-leader (9, 11) are separated, the specific position (S1, S2, S3, S4) is held, The position confirmation of the rotary drive head of the excavator characterized in that apparatus.
前記複数のセンサー(22,23)の一方の検知要素(23)は、磁石のS極、N極の組み合わせを1セットとするセット磁石として位置確認し特定されるものである、ことを特徴とする掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置。 The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator according to claim 1 or 2
One detection element (23) of the plurality of sensors (22, 23) is characterized by being identified and specified as a set magnet having a combination of a south pole and a north pole of the magnet as one set. The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator.
前記リーダ(4)は、前記メインリーダ(10)の上端部に上部リーダ(9)及び下端部に下部リーダ(11)が設けられたものであり、前記一方の検知要素(23)は、前記メインリーダ(10)の上下の2部位(S2,S3)、並びに前記上部リーダ(9)及び前記下部リーダ(11)の1部位にそれぞれ配置されていることを特徴とする掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置。 The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator according to claim 3 or 4
The reader (4) is provided with an upper reader (9) at an upper end portion of the main reader (10) and a lower reader (11) at a lower end portion, and the one detection element (23) is The rotary drive head of an excavator characterized in that it is disposed at two parts (S2, S3) above and below the main leader (10) and one part of the upper leader (9) and the lower leader (11). Position confirmation device.
前記メインリーダ(10)及び前記サブリーダ(9,11)に対する前記回転駆動ヘッド(8)の位置は、前記回転駆動ヘッド(8)に設けられたエンコーダ(17)の出力信号により前記管理装置(12)で管理されていることを特徴とする掘削機の回転駆動ヘッドの位置確認装置。 The position confirmation device for a rotary drive head of an excavator according to any one of claims 1 to 5, wherein
The position of the rotary drive head (8) with respect to the main reader (10) and the sub reader (9, 11) is determined by the output signal of the encoder (17) provided on the rotary drive head (8). The position confirmation device of the rotary drive head of the excavator characterized by being managed by
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