JP3865883B2

JP3865883B2 - Oil quantity detection device for hydraulic actuator of drilling machine

Info

Publication number: JP3865883B2
Application number: JP21872397A
Authority: JP
Inventors: 和行太田; 錚董
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: JPH1162461A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、さく岩機を搭載したガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を、油圧アクチュエータの油量によって求め、その作動量のデータに基づいて自動位置決めや位置表示を行うトンネルジャンボ等のさく孔機において、可動部分の油圧アクチュエータの油量を検出する油量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削等のさく孔作業において、省力化、省人化のために、さく岩機を搭載したガイドシェルとこれを支持するブームをコンピュータで制御して自動的に位置決めや位置表示を行うさく孔機が用いられている。このようなさく孔機では、ガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を求め、その作動量のデータに基づいて目標位置までの所要移動量を演算して各可動部分の油圧アクチュエータの作動を制御する。
【０００３】
例えば、図２に示すトンネルジャンボＪは、台車１の前部にブーム４を枢支している。このブーム４は、ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６でリフト、スイング可能になっており、ブーム伸縮シリンダ（図示略）で伸縮可能になっている。このブーム４の先端部には、さく岩機２を搭載したガイドシェル３が枢支されている。ガイドシェル３はガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ（図示略）でスイング、チルト可能になっている。さく岩機２はフィードシリンダ（図示略）によってガイドシェル３上で送りが与えられる。
【０００４】
台車１上には、ガイドシェル３やブーム４の各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を求めるための検出手段２０が設けられる。このように、台車１上でガイドシェル３やブーム４の各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を遠隔で検出するための検出手段２０には、図３に示すように、ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６、ブーム伸縮シリンダ、ガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ、フィードシリンダ等の各可動部分の油圧アクチュエータＡと油圧源とを接続する作動管路１０に油量センサ１１を設け、油量センサ１１で検出した油量から可動部分の作動量を演算して求めるものが使用されている。
【０００５】
ここで油量センサ１１には、例えば図示のような両軸型のシリンダ構造のものが用いられており、ピストン１２の移動量によって作動管路１０から油圧アクチュエータＡに流れる作動油の油量を計測し、計測した油量のデータを電気信号として出力するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、油圧アクチュエータＡを作動させてガイドシェル３やブーム４を動かすと、作動油の油温が上昇し、作動を停止すると作動油は自然に冷却されて油温が下がる。油温が変化すると、図４に示すように、作動油は体積が変化する。
【０００７】
例えば、油圧２１０kgf/cm²、油温４０℃の状態における作動油の体積を１．０００とすると、油圧が７０kgf/cm²で一定のとき、油温が２０℃から６０℃に上昇すると、作動油の体積は０．９９７から１．０２３になり、約２．６％増加することになる。
【０００８】
従って、油量センサ１１の油圧アクチュエータＡ側の油室１３、作動管路１０の油量センサ１１から油圧アクチュエータＡまで部分、及び油圧アクチュエータＡの油量センサ１１側の油室１４内の作動油も体積が変化するので、油量センサ１１で検出した油量と実際にアクチュエータＡを作動させる作動油の油量とは相違することになり、油量センサ１１自体の計測の精度が高くても、油量センサ１１の検出データから求めた可動部分の作動量には誤差が生じて、さく孔機の正確な制御に支障をきたす。
【０００９】
このような誤差をさけるために、可動部分に作動量を直接検出するエンコーダ等の計測機器を取付けることも可能であるが、さく孔機は過酷な作業環境で使用されるものであるので、計測機器をブーム４やガイドシェル３に直接設置すると、計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれがある。
【００１０】
この発明は、さく孔機の可動部分の作動量を求めるための油圧アクチュエータの油量の検出におけるかかる問題を解決するものであって、油圧アクチュエータに供給される油量を台車側から遠隔で精度良く検出することができ、計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれのないさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置は、さく岩機を搭載したガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を、油圧アクチュエータの油量によって求め、その作動量のデータに基づいて自動位置決めや位置表示を行うさく孔機において、前記油圧アクチュエータと油圧源とを接続する作動管路から当該油圧アクチュエータに供給する作動油の油量を検出する油量センサと、前記作動管路の前記油圧アクチュエータと前記油量センサとを繋ぐ部分の油温を検出する温度センサと、該温度センサの検出データに基づいて油量の誤差を補正するコントローラとを設けることにより上記課題を解決している。
【００１２】
さく孔作業時には、油圧アクチュエータの作動管路の油量が油量センサによって検出され、この油量によって可動部分の作動量が求められ、この可動部分の作動量のデータに基づいてさく孔機の自動位置決め等の制御が行われる。
【００１３】
このとき、作動管路の油温が変化すると、作動油は体積が変化し、油量センサで検出した油量が実際に油圧アクチュエータを作動させる油量と相違するようになって誤差を生じるが、作動管路の油温が温度センサによって検出されており、作動管路の油温が変化すると、コントローラが温度センサの検出データに基づいて油量の誤差を補正する。
【００１４】
従って、可動部分の作動量は補正された油量に基づいて精度良く求められるので、正確にさく孔機を制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態であるさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置の構成図である。
【００１６】
油圧アクチュエータＡの油量検出装置３０が用いられるさく孔機の構成は、基本的に図２に示すトンネルジャンＪと同様であり、台車１にブーム４が設けられている。このブーム４は、ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６でリフト、スイング可能になっており、ブーム伸縮シリンダ（図示略）で伸縮可能になっている。このブーム４の先端部には、さく岩機２を搭載したガイドシェル３が枢支されている。ガイドシェル３はガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ（図示略）でスイング、チルト可能になっている。さく岩機２はフィードシリンダ（図示略）によってガイドシェル３上で送りが与えられる。
【００１７】
ブームリフトシリンダ５、ブームスイングシリンダ６、ブーム伸縮シリンダ、ガイドスイングシリンダ７、ガイドチルトシリンダ、フィードシリンダ等の各可動部分の油圧アクチュエータＡの油量を遠隔で検出するため、油量検出装置３０は台車１上に設けられる。
【００１８】
油圧アクチュエータＡと油圧源とを接続する作動管路１０は、台車１からブーム４側への部分がブーム４の動きに追従できるように、可撓性の油ホース１０Ｈとなっている。
油量検出装置３０は、油圧アクチュエータＡの作動管路１０の油量を検出する油量センサ３１と、作動管路１０の油温を検出する温度センサ３２と、この温度センサ３２の検出データに基づいて油量の誤差を補正するコントローラ３３とを備えている。
【００１９】
油量センサ３１は、作動管路１０から油圧アクチュエータＡに供給する作動油の油量を計測し、計測した油量のデータをコントローラ３３に送る。温度センサ３２は、作動管路１０の油量センサ３１よりアクチュエータＡ側で作動油の温度を計測し、計測した油温のデータをコントローラ３３に送る。
【００２０】
さく孔作業時には、油圧アクチュエータＡの作動管路１０の油量が油量センサ３１によって検出され、この油量によって可動部分の作動量が求められ、この可動部分の作動量のデータに基づいてさく孔機の自動位置決め等の制御が行われる。
【００２１】
このとき、作動管路１０の油温が変化すると、油量センサ３１のアクチュエータＡ側の油室３４、作動管路１０の油量センサ３１から油圧アクチュエータＡまでの部分、及び油圧アクチュエータＡの油量センサ３１側の油室１４内の作動油は体積が変化するので、油量センサ３１で検出した油量が実際にアクチュエータＡを作動させる油量と相違するようになって誤差を生じるが、作動管路１０の油温は温度センサ３２によって常時検出されているので、作動管路１０の作動油の油温が変化すると、コントローラ３３が温度センサ３２の検出データに基づいて油量の誤差を補正する。
【００２２】
コントローラ３３による油量の補正は、例えば次式のような補正式によって補正値ΔＶを求めることにより行われる。
ΔＶ＝Ｖ×α×ΔＴ
Ｖ：作動油の体積
α：温度による作動油の膨張係数
ΔＴ：油温の変化
温度による作動油の膨張係数αは、定数としてコントローラ３３に記憶されている。
【００２３】
さく孔機の可動部分の作動量は、この補正値ΔＶによって補正された油量に基づいて精度良く求められるので、正確にさく孔機を制御することができる。
計測機器をブーム４側に設置する必要はないので、計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれはない。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のさく孔機の油圧アクチュエータの油量検出装置は、さく孔機の可動部分の作動量を求めるためのアクチュエータの油量を台車側から遠隔で精度良く検出することができる。従って、正確にさく孔機を制御することができ、また、計測機器をブーム側に設置しないので計測機器の破損や電気配線の断線等のおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるさく孔機のアクチュエータの油量検出装置の構成図である。
【図２】さく孔機の一例を示すトンネルジャンボの側面図である。
【図３】従来のさく孔機のアクチュエータの油量検出装置の構成図である。
【図４】油温変化による作動油の体積変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１台車
２さく岩機
３ガイドシェル
４ブーム
５ブームリフトシリンダ
６ブームスイングシリンダ
７ガイドスイングシリンダ
１０作動管路
１０Ｈ油ホース
１４油室
３０油量検出装置
３１油量センサ
３２温度センサ
３３コントローラ
３４油室
Ａアクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention obtains the operating amount of a movable part such as a joint shell and a boom part of a guide shell or boom mounted with a rock drill by the amount of oil of a hydraulic actuator, and performs automatic positioning and position based on the operating amount data. The present invention relates to an oil amount detection device for detecting an oil amount of a hydraulic actuator of a movable part in a drilling machine such as a tunnel jumbo that performs display.
[0002]
[Prior art]
In drilling operations, such as tunneling, labor saving, for labor saving, fence automatically perform positioning or location display by controlling the boom in computer supporting gas Idosheru and this mounting the rock drill A hole punch is used. In such drilling machines, the amount of movement of the movable parts such as the guide shell and each joint part of the boom and the slide part is obtained, and the amount of movement to the target position is calculated based on the data of the amount of movement, and each movable part is calculated. Control the operation of the hydraulic actuator of the part.
[0003]
For example, the tunnel jumbo J shown in FIG. 2 pivotally supports the boom 4 at the front portion of the carriage 1. The boom 4 can be lifted and swung by a boom lift cylinder 5 and a boom swing cylinder 6, and can be expanded and contracted by a boom telescopic cylinder (not shown). A guide shell 3 on which a rock drill 2 is mounted is pivotally supported at the tip of the boom 4. The guide shell 3 is swingable and tiltable by a guide swing cylinder 7 and a guide tilt cylinder (not shown). The rock drill 2 is fed on the guide shell 3 by a feed cylinder (not shown).
[0004]
On the carriage 1, detection means 20 is provided for determining the amount of operation of movable parts such as the joint portions and the slide portions of the guide shell 3 and the boom 4. As shown in FIG. 3, the detection means 20 for remotely detecting the operation amount of the movable parts such as the joint portions and the slide portions of the guide shell 3 and the boom 4 on the carriage 1 as shown in FIG. An oil amount sensor 11 is provided in an operating line 10 that connects a hydraulic actuator A and a hydraulic source of each movable part such as a cylinder 5, a boom swing cylinder 6, a boom telescopic cylinder, a guide swing cylinder 7, a guide tilt cylinder, and a feed cylinder. What is obtained by calculating the operation amount of the movable part from the oil amount detected by the oil amount sensor 11 is used.
[0005]
Here, the oil amount sensor 11 has, for example, a double-shaft type cylinder structure as shown in the figure, and the amount of hydraulic oil flowing from the working line 10 to the hydraulic actuator A according to the movement amount of the piston 12 is determined. The measured oil amount data is output as an electrical signal.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Normally, when the hydraulic actuator A is operated to move the guide shell 3 or the boom 4, the oil temperature of the hydraulic oil rises, and when the operation is stopped, the hydraulic oil is naturally cooled and the oil temperature is lowered. When the oil temperature changes, the volume of the hydraulic oil changes as shown in FIG.
[0007]
For example, if the hydraulic oil volume is 1.000 when the hydraulic pressure is 210 kgf / cm ² and the oil temperature is 40 ° C., the oil pressure increases from 20 ° C. to 60 ° C. when the oil pressure is constant at 70 kgf / cm ^2. The oil volume will be from 0.997 to 1.023, an increase of about 2.6%.
[0008]
Accordingly, the oil chamber 13 on the hydraulic actuator A side of the oil amount sensor 11, the portion from the oil amount sensor 11 to the hydraulic actuator A on the working conduit 10, and the hydraulic oil in the oil chamber 14 on the oil amount sensor 11 side of the hydraulic actuator A. Since the volume also changes, the oil amount detected by the oil amount sensor 11 and the oil amount of the hydraulic oil that actually operates the actuator A are different, and even if the accuracy of measurement of the oil amount sensor 11 itself is high. An error occurs in the operation amount of the movable part obtained from the detection data of the oil amount sensor 11 and hinders accurate control of the drilling machine.
[0009]
In order to avoid such errors, it is possible to attach measuring equipment such as an encoder that directly detects the operating amount to the movable part, but drilling machines are used in harsh working environments, so measurement If the device is directly installed on the boom 4 or the guide shell 3, there is a risk of damage to the measuring device or disconnection of the electrical wiring.
[0010]
The present invention solves such a problem in detecting the oil amount of the hydraulic actuator for obtaining the operation amount of the movable part of the drilling machine, and accurately determines the oil amount supplied to the hydraulic actuator from the carriage side. It is an object of the present invention to provide an oil amount detection device for a hydraulic actuator of a drilling machine that can be well detected and does not have the risk of breakage of measuring equipment or disconnection of electrical wiring.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The oil amount detection device for the hydraulic actuator of the drilling machine according to the present invention obtains the operating amount of the movable part such as each joint part and slide part of the guide shell and boom mounted with the drilling machine from the oil amount of the hydraulic actuator, In a drilling machine that performs automatic positioning and position display based on the data of the operation amount, an oil amount for detecting the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator from an operation line connecting the hydraulic actuator and a hydraulic source providing a sensor, a temperature sensor for detecting the oil temperature of the hydraulic actuator and the portion connecting the said oil amount sensor of the working line, and a controller to correct an error of the amount of oil on the basis of the detection data of the temperature sensor This solves the above problem.
[0012]
At the time of drilling work, the oil amount of the hydraulic actuator working line is detected by an oil amount sensor, and the amount of operation of the movable part is obtained from this oil amount, and the drilling machine is operated based on the data of the operation amount of the movable part. Control such as automatic positioning is performed.
[0013]
At this time, if the oil temperature in the working line changes, the volume of the working oil changes, and the oil amount detected by the oil amount sensor becomes different from the oil amount that actually operates the hydraulic actuator, causing an error. When the oil temperature in the working line is detected by the temperature sensor and the oil temperature in the working line changes, the controller corrects the oil amount error based on the detection data of the temperature sensor.
[0014]
Accordingly, since the operation amount of the movable part is accurately obtained based on the corrected oil amount, the drilling machine can be controlled accurately.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of an oil amount detection device for a hydraulic actuator of a drilling machine according to an embodiment of the present invention.
[0016]
The configuration of the drilling machine in which the oil amount detection device 30 of the hydraulic actuator A is used is basically the same as that of the tunnel jacket J shown in FIG. 2, and the boom 1 is provided on the carriage 1. The boom 4 can be lifted and swung by a boom lift cylinder 5 and a boom swing cylinder 6, and can be expanded and contracted by a boom telescopic cylinder (not shown). A guide shell 3 on which a rock drill 2 is mounted is pivotally supported at the tip of the boom 4. The guide shell 3 is swingable and tiltable by a guide swing cylinder 7 and a guide tilt cylinder (not shown). The rock drill 2 is fed on the guide shell 3 by a feed cylinder (not shown).
[0017]
In order to remotely detect the oil amount of the hydraulic actuator A of each movable part such as the boom lift cylinder 5, the boom swing cylinder 6, the boom telescopic cylinder, the guide swing cylinder 7, the guide tilt cylinder, and the feed cylinder, It is provided on the carriage 1.
[0018]
The working conduit 10 connecting the hydraulic actuator A and the hydraulic power source is a flexible oil hose 10H so that a portion from the carriage 1 to the boom 4 side can follow the movement of the boom 4.
The oil amount detection device 30 includes an oil amount sensor 31 that detects the amount of oil in the operation line 10 of the hydraulic actuator A, a temperature sensor 32 that detects the oil temperature of the operation line 10, and detection data of the temperature sensor 32. And a controller 33 for correcting an oil amount error based on the controller 33.
[0019]
The oil amount sensor 31 measures the amount of hydraulic oil supplied from the working line 10 to the hydraulic actuator A, and sends the measured oil amount data to the controller 33. The temperature sensor 32 measures the temperature of the working oil on the actuator A side from the oil amount sensor 31 of the working pipe line 10, and sends the measured oil temperature data to the controller 33.
[0020]
At the time of drilling work, the oil amount of the working pipe 10 of the hydraulic actuator A is detected by the oil amount sensor 31, and the operation amount of the movable part is obtained from this oil amount, and the operation amount of the movable part is determined based on the operation amount data. Control such as automatic positioning of the punch is performed.
[0021]
At this time, when the oil temperature of the working pipe line 10 changes, the oil chamber 34 on the actuator A side of the oil quantity sensor 31, the part from the oil quantity sensor 31 to the hydraulic actuator A of the working pipe line 10, and the oil of the hydraulic actuator A Since the volume of the hydraulic oil in the oil chamber 14 on the side of the quantity sensor 31 changes, the oil quantity detected by the oil quantity sensor 31 becomes different from the oil quantity that actually operates the actuator A. Since the oil temperature of the working line 10 is constantly detected by the temperature sensor 32, when the oil temperature of the working oil in the working line 10 changes, the controller 33 calculates an oil amount error based on the detection data of the temperature sensor 32. to correct.
[0022]
The correction of the oil amount by the controller 33 is performed, for example, by obtaining a correction value ΔV by a correction equation such as the following equation.
ΔV = V × α × ΔT
V: Volume of hydraulic oil α: Expansion coefficient of hydraulic oil due to temperature ΔT: Expansion coefficient α of hydraulic oil due to temperature change of oil temperature is stored in the controller 33 as a constant.
[0023]
Since the operation amount of the movable part of the drilling machine can be accurately obtained based on the oil amount corrected by the correction value ΔV, the drilling machine can be controlled accurately.
Since there is no need to install the measuring device on the boom 4 side, there is no risk of damage to the measuring device or disconnection of the electrical wiring.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, the oil amount detection device for the hydraulic actuator of the drilling machine according to the present invention can detect the oil quantity of the actuator for obtaining the operation amount of the movable part of the drilling machine remotely and accurately from the carriage side. Can do. Therefore, the drilling machine can be accurately controlled, and the measuring device is not installed on the boom side, so there is no fear of damage to the measuring device or disconnection of the electric wiring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an oil amount detection device for an actuator of a drilling machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a tunnel jumbo showing an example of a drilling machine.
FIG. 3 is a configuration diagram of an oil amount detection device for an actuator of a conventional drilling machine.
FIG. 4 is a graph showing a change in volume of hydraulic oil due to a change in oil temperature.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bogie 2 Rock drill 3 Guide shell 4 Boom 5 Boom lift cylinder 6 Boom swing cylinder 7 Guide swing cylinder 10 Actuation line 10H Oil hose 14 Oil chamber 30 Oil amount detection device 31 Oil amount sensor 32 Temperature sensor 33 Controller 34 Oil chamber A Actuator

Claims

The amount of operation of the movable parts such as the guide shell and boom joints and slides equipped with rock drills is obtained from the oil amount of the hydraulic actuator, and automatic positioning and position display are performed based on the data of the operation amount. In the drilling machine,
The portion connecting the operating pipeline connecting the hydraulic actuator and the hydraulic source and the oil amount sensor for detecting the oil amount of the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator, and the hydraulic actuator of the working line and said oil amount sensor An oil amount detection device for a hydraulic actuator of a drilling machine, comprising: a temperature sensor for detecting an oil temperature of the oil and a controller for correcting an error in the oil amount based on detection data of the temperature sensor.