JP7081809B2 - Control method in ground construction machine and ground construction machine - Google Patents
Control method in ground construction machine and ground construction machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP7081809B2 JP7081809B2 JP2018163254A JP2018163254A JP7081809B2 JP 7081809 B2 JP7081809 B2 JP 7081809B2 JP 2018163254 A JP2018163254 A JP 2018163254A JP 2018163254 A JP2018163254 A JP 2018163254A JP 7081809 B2 JP7081809 B2 JP 7081809B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stirring
- stirring tool
- push
- value
- hydraulic motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Description
本発明は、オーガスクリューや撹拌工具などの工具を回転駆動して地盤に対して掘削や地盤改良の施工を行う地盤施工機およびその地盤施工機における制御方法に関し、さらに詳しくは、押しのけ容積を連続的に変更可能な油圧モータを備えた地盤施工機において、工具の駆動トルクの上限値と下限値を設定でき、その上限値と下限値の間で最適な駆動トルクとなるように制御を行うとともに、所定長さの所定区間における撹拌工具の羽根切回数が目標値を下回ることのないように適切に制御することのできる地盤施工機およびその地盤施工機における制御方法に関する。 The present invention relates to a ground construction machine that rotationally drives tools such as an auger screw and a stirring tool to perform excavation and ground improvement work on the ground, and a control method in the ground construction machine. In a ground construction machine equipped with a hydraulic motor that can be changed, the upper and lower limits of the drive torque of the tool can be set, and control is performed so that the optimum drive torque is obtained between the upper and lower limits. The present invention relates to a ground construction machine capable of appropriately controlling the number of blade cuttings of a stirring tool in a predetermined section of a predetermined length so as not to fall below a target value, and a control method in the ground construction machine.
オーガスクリューを回転駆動して地盤の掘削を行ったり、撹拌工具を回転駆動して地盤改良を行ったりする地盤施工機は従来から使用されていた。例えば、地盤の掘削を行う場合、掘削を行う地盤の状態(柔らかい、固いなど)に応じて工具(オーガスクリュー)の駆動トルクおよび回転速度を適切な値に設定する必要がある。 A ground construction machine that rotationally drives an auger screw to excavate the ground or rotationally drives a stirring tool to improve the ground has been conventionally used. For example, when excavating the ground, it is necessary to set the drive torque and rotation speed of the tool (auger screw) to appropriate values according to the condition of the ground to be excavated (soft, hard, etc.).
地盤施工機による地盤改良は、地盤中に円柱形状の柱状改良杭を造成するものである。まず、地盤の掘削および撹拌を行う撹拌工具によって地盤に対して円柱形状の掘削を行い、撹拌工具からセメントミルク等の地盤改良剤を地盤中に注入するとともに地盤の撹拌を行って、円柱形状の柱状改良杭を造成するものである。この柱状改良杭が固化することにより、地盤の強度が大幅に増大する。 Ground improvement by a ground construction machine is to create a columnar improvement pile in the ground. First, a columnar excavation is performed on the ground with a stirring tool that excavates and stirs the ground, and a ground improving agent such as cement milk is injected into the ground from the stirring tool and the ground is stirred to form a columnar shape. It is intended to create columnar improved piles. The solidification of these columnar improved piles greatly increases the strength of the ground.
地盤施工機において、工具の駆動トルクと回転速度の関係がそれぞれ異なる複数の変速段を設定しておき、地盤の状態に応じて作業者がそれらの変速段から最も適切なものを選択して設定するようなものは以前から知られていた。また、このような変速段の移行を自動的に行うような地盤施工機も公知である。下記の特許文献1には、押しのけ容積を変更することができる可変容量型の油圧モータを使用し複数の変速段を設定して、変速段の選択を自動的に行うようにした地盤施工機が記載されている。
In the ground construction machine, multiple gears with different relationships between the drive torque of the tool and the rotation speed are set, and the operator selects and sets the most appropriate gear from those gears according to the condition of the ground. Something like that has been known for some time. Further, a ground construction machine that automatically shifts such a shift stage is also known. In
地盤施工機による地盤改良において、柱状改良杭の単位長さあたりの羽根切回数は、柱状改良杭の強度や均一性に関連する重要な指標となっている。ここで、羽根切回数とは撹拌工具の撹拌羽根が通過する回数を表しており、撹拌工具の回転数に羽根の枚数を乗じたものとなる。柱状改良杭の造成に際しては、単位長さあたりの羽根切回数の目標値が設定される。 In the ground improvement by the ground construction machine, the number of blade cuttings per unit length of the columnar improved pile is an important index related to the strength and uniformity of the columnar improved pile. Here, the number of times of blade cutting represents the number of times that the stirring blade of the stirring tool passes, and is obtained by multiplying the number of rotations of the stirring tool by the number of blades. When constructing columnar improved piles, a target value for the number of blade cuttings per unit length is set.
この羽根切回数を目標値に一致させるように制御を行う地盤改良施工方法は公知である。下記の特許文献2には、ある深さの所定長さの区間において、撹拌工具の下降時に羽根切回数を演算して、その演算値と目標値との差を不足羽根切回数として算出し、撹拌工具の上昇時の上昇速度をその不足羽根切回数に基づいて決定して制御するようにした地盤改良施工方法が記載されている。
A ground improvement construction method for controlling the number of blade cuttings so as to match a target value is known. In
特許文献1のような地盤施工機では、工具の駆動トルクの上限値と下限値を設定することができ、その上限値と下限値の間で最適な駆動トルクとなるように安定的かつ円滑に変速制御を行うことができる。また、地盤の状態に応じて最適な変速段を自動的に選択することができ、熟練作業者の高度な判断や技術に依存せずに効率的に地盤施工を行うことができる。
In a ground construction machine such as
また、地盤施工機による地盤改良においては、柱状改良杭の品質を確保するために、柱状改良杭の単位長さあたりの羽根切回数の目標値が設定される。撹拌工具の羽根切回数が目標値を達成するために、前述の特許文献2のような制御を行うことは有用である。特許文献2の制御は、ある深さの所定長さの区間において、撹拌工具の下降時に不足羽根切回数を算出し、撹拌工具の上昇時の上昇速度をその不足羽根切回数に基づいて決定するものであり、いったん上昇速度を決定すればその区間内はずっとその上昇速度を指示するものである。
Further, in the ground improvement by the ground construction machine, the target value of the number of blade cuttings per unit length of the columnar improved pile is set in order to ensure the quality of the columnar improved pile. In order to achieve the target value for the number of blade cuttings of the stirring tool, it is useful to perform the control as described in
このため、その区間内に地盤組成の不均一などがある場合、撹拌工具の回転速度に変動を生じてしまい、その区間の羽根切回数が目標値に達しないおそれがある。さらに、特許文献1に記載されたような自動的に変速制御を行う地盤施工機に、このような所定区間における羽根切回数が確実に目標値を達成するような制御を行う場合、特許文献2のような制御方法はそのままでは適用できないという問題点がある。これは自動的に変速制御を行う地盤施工機では、随時、変速制御によって撹拌工具の回転速度が変更される可能性があるため、所定区間における撹拌工具の上昇速度を常に一定値に設定したのでは、羽根切回数が目標値に到達しない可能性があるからである。
Therefore, if there is non-uniformity of the ground composition in the section, the rotation speed of the stirring tool may fluctuate, and the number of blade cuttings in the section may not reach the target value. Further, when the ground construction machine that automatically controls the shift as described in
そこで、本発明は、押しのけ容積を連続的に変更可能な油圧モータを備えた地盤施工機において、工具の駆動トルクの上限値と下限値を設定でき、その上限値と下限値の間で最適な駆動トルクとなるように制御を行うとともに、柱状改良杭の所定長さの所定区間における撹拌工具の羽根切回数が目標値を下回ることのないように適切に制御することのできる地盤施工機およびその地盤施工機における制御方法に関する。 Therefore, according to the present invention, in a ground construction machine equipped with a hydraulic motor capable of continuously changing the push-out volume, the upper limit value and the lower limit value of the drive torque of the tool can be set, and the optimum upper limit value and the lower limit value can be set. A ground construction machine that can control the drive torque and appropriately control the number of blade cuttings of the stirring tool in a predetermined section of a predetermined length of the columnar improved pile so that it does not fall below the target value. Regarding the control method in the ground construction machine.
上記目的を達成するために、本発明の地盤施工機における制御方法は、撹拌羽根と地盤改良剤の注出口を備え、地盤中に円柱形状の柱状改良杭を造成するための撹拌工具と、前記撹拌工具が下端部に固定された中空管状のロッドと、前記撹拌工具を地盤に対して下降または上昇方向に駆動する昇降駆動部と、押しのけ容積を連続的に変更可能であり、前記撹拌工具を回転駆動する油圧モータと、前記撹拌工具の回転位置または回転速度を検出するための回転検出器と、前記油圧モータに供給される流体の圧力を検出するための圧力検出器とを備えた地盤施工機における制御方法であって、前記油圧モータが発生可能な駆動トルクの範囲内で、前記撹拌工具の回転駆動に実際に使用する駆動トルクの上限値と下限値を設定する手順と、前記下限値以上かつ前記上限値以下の範囲において、前記下限値および前記上限値を含む複数の駆動トルクを設定する手順と、設定した複数の前記駆動トルクにそれぞれ対応する前記油圧モータの複数の押しのけ容積を求める手順と、前記下限値に対応する下限容積以外の押しのけ容積から1段階小さい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を下方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して設定する手順と、前記上限値に対応する上限容積以外の前記押しのけ容積から1段階大きい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を上方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して設定する手順と、前記押しのけ容積から隣接する押しのけ容積に移行するための基準時間をそれぞれの移行に対して設定する手順と、前記油圧モータが前記下限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が下方基準値以下である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階小さい押しのけ容積に移行する手順と、前記油圧モータが前記上限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が上方基準値以上である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階大きい押しのけ容積に移行する手順と、前記撹拌工具を下降させながら撹拌を行う撹拌下降工程において、前記柱状改良杭の所定長さの所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数を計数して記憶する手順と、前記撹拌工具を上昇させながら撹拌を行う撹拌上昇工程において、前記撹拌工具の現在位置と、前記所定区間における上昇中の羽根切回数と、前記撹拌工具の現在の回転速度とから、前記所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値を下回ることのないように前記撹拌工具の前記所定区間の残りの区間における上昇速度を演算して設定する手順とを有するものである。 In order to achieve the above object, the control method in the ground construction machine of the present invention includes a stirring blade and a spout for a ground improving agent, and a stirring tool for creating a columnar columnar improving pile in the ground, and the above. The hollow tubular rod in which the stirring tool is fixed to the lower end, the elevating drive unit that drives the stirring tool in the descending or ascending direction with respect to the ground, and the push-out volume can be continuously changed, and the stirring tool can be used. Ground construction equipped with a rotary-driven hydraulic motor, a rotation detector for detecting the rotational position or rotational speed of the stirring tool, and a pressure detector for detecting the pressure of the fluid supplied to the hydraulic motor. A procedure for setting an upper limit value and a lower limit value of a drive torque actually used for rotationally driving the stirring tool within a range of the drive torque that can be generated by the hydraulic motor, which is a control method in the machine, and the lower limit value. Within the range above and below the upper limit value, a procedure for setting a plurality of drive torques including the lower limit value and the upper limit value, and a plurality of push-out volumes of the hydraulic motor corresponding to the set drive torques are obtained. The procedure, the procedure for setting the reference value of the pressure for shifting from the push-out volume other than the lower limit volume corresponding to the lower limit value to the push-out volume one step smaller for each push-out volume as the lower reference value, and the upper limit. A procedure for setting a reference value of the pressure for shifting from the push-out volume other than the upper limit volume corresponding to the value to a push-out volume one step larger for each push-out volume as an upper reference value, and adjacent to the push-out volume. A procedure for setting a reference time for shifting to the push-out volume for each shift, and a state in which the hydraulic motor is in a predetermined push-out volume other than the lower limit value and the pressure is equal to or lower than the lower reference value. The procedure for shifting to a push-out volume one step smaller when is continuous for a reference time or longer, and the state where the hydraulic motor is in a predetermined push-out volume other than the upper limit value and the pressure is equal to or higher than the upper reference value. In the procedure of shifting to a one-step larger push-out volume when the volume is continuous for a reference time or longer, and in the stirring lowering step of stirring while lowering the stirring tool, the stirring tool of the stirring tool in a predetermined section of a predetermined length of the columnar improved pile. In the procedure of counting and storing the number of blade cuttings and the stirring ascending step of performing stirring while raising the stirring tool, the current position of the stirring tool, the number of blade cuttings during ascending in the predetermined section, and the stirring tool. From the current rotation speed of A procedure for calculating and setting the ascending speed in the remaining section of the predetermined section of the stirring tool so that the total number of the stirring lowering step and the stirring raising step of the number of blade cuttings of the stirring tool does not fall below the target value. It has.
また、上記の地盤施工機における制御方法において、前記撹拌工具の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値以上となった場合には、前記撹拌工具の上昇速度を変更しないものであることが好ましい。 Further, in the control method in the above-mentioned ground construction machine, the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool is that the total number of the stirring lowering step and the stirring ascending step of the number of blade cuttings of the stirring tool in the predetermined section is set. When the value exceeds the target value, it is preferable that the ascending speed of the stirring tool is not changed.
また、上記の地盤施工機における制御方法において、前記撹拌工具の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が現在の上昇速度で目標値以上となると判断される場合には、前記撹拌工具の上昇速度を変更しないものであることが好ましい。 Further, in the control method in the above-mentioned ground construction machine, the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool is that the total number of the stirring lowering step and the stirring ascending step of the number of blade cuttings of the stirring tool in the predetermined section is set. When it is determined that the current ascending speed is equal to or higher than the target value, it is preferable that the ascending speed of the stirring tool is not changed.
また、本発明の地盤施工機は、撹拌羽根と地盤改良剤の注出口を備え、地盤中に円柱形状の柱状改良杭を造成するための撹拌工具と、前記撹拌工具が下端部に固定された中空管状のロッドと、前記撹拌工具を地盤に対して下降または上昇方向に駆動する昇降駆動部と、押しのけ容積を連続的に変更可能であり、前記撹拌工具を回転駆動する油圧モータと、前記撹拌工具の回転位置または回転速度を検出するための回転検出器と、前記油圧モータの回転出力を前記撹拌工具に伝達するための回転駆動部と、前記油圧モータに供給される流体の圧力を検出するための圧力検出器と、前記油圧モータの押しのけ容積を制御して前記油圧モータが適切な駆動トルクを発生するように駆動制御する駆動制御部と、前記昇降駆動部を介して前記撹拌工具の昇降移動を制御する昇降制御部とを有し、前記駆動制御部は、情報を記憶する記憶手段を備えたものであり、前記記憶手段は、前記油圧モータが発生可能な駆動トルクの範囲内で、前記撹拌工具の回転駆動に実際に使用する駆動トルクの上限値と下限値を記憶するとともに、前記下限値以上かつ前記上限値以下の範囲において、前記下限値および前記上限値を含む複数の駆動トルクを記憶し、設定した複数の前記駆動トルクにそれぞれ対応する前記油圧モータの複数の押しのけ容積を記憶し、前記下限値以外の前記押しのけ容積から1段階小さい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を下方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して記憶するとともに、前記上限値以外の前記押しのけ容積から1段階大きい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を上方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して記憶し、前記押しのけ容積から隣接する押しのけ容積に移行するための基準時間をそれぞれの移行に対して記憶するものであり、さらに、前記駆動制御部は、前記油圧モータが前記下限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が下方基準値以下である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階小さい押しのけ容積に移行する手順と、前記油圧モータが前記上限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が上方基準値以上である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階大きい押しのけ容積に移行する手順を実行するものであり、前記昇降制御部は、前記撹拌工具を下降させながら撹拌を行う撹拌下降工程において、前記柱状改良杭の所定長さの所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数を計数して記憶する手順と、前記撹拌工具を上昇させながら撹拌を行う撹拌上昇工程において、前記撹拌工具の現在位置と、前記所定区間における上昇中の羽根切回数と、前記撹拌工具の現在の回転速度とから、前記所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値を下回ることのないように前記撹拌工具の前記所定区間の残りの区間における上昇速度を演算して設定する手順を実行するものである。 Further, the ground construction machine of the present invention is provided with a stirring blade and a spout for a ground improving agent, and a stirring tool for creating a columnar columnar improving pile in the ground and the stirring tool are fixed to the lower end portion. A hollow tubular rod, an elevating drive unit that drives the stirring tool in a descending or ascending direction with respect to the ground, a hydraulic motor that can continuously change the push-out volume and rotationally drives the stirring tool, and the stirring. A rotation detector for detecting the rotation position or rotation speed of the tool, a rotation drive unit for transmitting the rotation output of the hydraulic motor to the stirring tool, and a pressure of a fluid supplied to the hydraulic motor are detected. The stirring tool is lifted and lowered via the pressure detector, the drive control unit that controls the push-out volume of the hydraulic motor to drive and control the hydraulic motor to generate an appropriate drive torque, and the lift drive unit. The drive control unit includes an elevating control unit that controls movement, and the drive control unit is provided with a storage means for storing information, and the storage means is within a range of drive torque that can be generated by the hydraulic motor. A plurality of drive torques including the lower limit value and the upper limit value are stored in the range of the lower limit value or more and the upper limit value or less while storing the upper limit value and the lower limit value of the drive torque actually used for the rotary drive of the stirring tool. Is stored, a plurality of push-out volumes of the hydraulic motor corresponding to each of the set drive torques are stored, and a reference for the pressure for shifting from the push-out volume other than the lower limit value to a push-out volume one step smaller. The value is stored as a lower reference value for each push-out volume, and the reference value of the pressure for shifting from the push-out volume other than the upper limit value to a push-out volume one step larger is used as an upper reference value for each push-out volume. The reference time for shifting from the push-out volume to the adjacent push-out volume is stored for each shift, and further, in the drive control unit, the hydraulic motor is other than the lower limit value. When the pressure is below the lower reference value continuously for a reference time or more while being in the predetermined push-out volume, the procedure for shifting to the push-out volume one step smaller and the hydraulic motor is other than the upper limit value. When the pressure is continuously equal to or higher than the upper reference value for a reference time or longer while being in the predetermined push-out volume, the procedure for shifting to the push-out volume one step larger is executed, and the elevating control unit performs the procedure. In the stirring lowering step of stirring while lowering the stirring tool, the columnar In the procedure of counting and storing the number of blade cuttings of the stirring tool in a predetermined section of a predetermined length of the improved pile and the stirring raising step of stirring while raising the stirring tool, the current position of the stirring tool and the above. From the number of blade cuttings during climbing in the predetermined section and the current rotation speed of the stirring tool, the total number of the stirring lowering steps and the stirring rising steps of the number of blade cuttings of the stirring tool in the predetermined section is less than the target value. The procedure for calculating and setting the ascending speed in the remaining section of the predetermined section of the stirring tool is executed so as not to cause the above.
また、上記の地盤施工機において、前記撹拌工具の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値以上となった場合には、前記撹拌工具の上昇速度を変更しないものであることが好ましい。 Further, in the above-mentioned ground construction machine, in the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool, the total number of the stirring lowering step and the stirring ascending step of the number of blade cuttings of the stirring tool in the predetermined section is equal to or more than the target value. In the case of, it is preferable that the ascending speed of the stirring tool is not changed.
また、上記の地盤施工機において、前記撹拌工具の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が現在の上昇速度で目標値以上となると判断される場合には、前記撹拌工具の上昇速度を変更しないものであることが好ましい。 Further, in the above-mentioned ground construction machine, in the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool, the total number of the stirring lowering step and the stirring ascending step of the number of blade cuttings of the stirring tool in the predetermined section is currently increased. When it is determined that the speed exceeds the target value, it is preferable that the ascending speed of the stirring tool is not changed.
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。 Since the present invention is configured as described above, the following effects are obtained.
油圧モータに供給される圧力油の圧力と圧力基準値との上下関係だけでなく、そのような上下関係が継続する時間も考慮することにより安定的で円滑な自動変速制御が可能となる。それに加えて、撹拌工具による羽根切回数が確実に目標値に到達するようにし、高品質の柱状改良杭を造成することができる。 Stable and smooth automatic transmission control is possible by considering not only the vertical relationship between the pressure of the pressure oil supplied to the hydraulic motor and the pressure reference value but also the time during which such a vertical relationship continues. In addition, it is possible to ensure that the number of blade cuttings by the stirring tool reaches the target value, and to create a high-quality columnar improved pile.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の地盤施工機1の全体構成を示す概略図である。地盤施工機1は、無端状の軌道帯輪3を有し、自走可能な構成になっている。リーダー4は撹拌工具11を支持し案内するための支柱である。リーダー4は、地盤に対して垂直な状態から水平な状態まで起伏動作が可能であるとともに、運転台5と一緒に旋回できる構成になっている。地盤施工機1を移動・運搬するときは、リーダー4を水平状態に倒し、本体の上部に水平状態で保持して移動する。リーダー4は支点9を中心に揺動可能に支持されており、運転台5での操作により油圧シリンダ6を動作させてリーダー4の起伏動作が行われる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the
このリーダー4を起立させた状態で、リーダー4上を上下方向に移動可能に駆動ヘッド7が設けられており、駆動ヘッド7には油圧モータ81(図2参照)および回転駆動部8が固定配置されている。油圧モータ81および回転駆動部8は先端側に撹拌工具11を固定したロッド10を回転駆動するためのものである。ロッド10は中空の管状の部材であり、内部の中空部を通して地盤改良剤などを地盤中に注入することができる。ロッド10の先端側(下方側)には掘削具や撹拌工具11が固定されている。
A
駆動ヘッド7は、図示しない駆動機構によりリーダー4上を上下方向に移動することができる。駆動ヘッド7が移動されれば、回転駆動部8とともにロッド10および撹拌工具11も同じ量だけ移動される。例えば、撹拌工具11として下端側の掘削部と撹拌部を備えたものを使用し、ロッド10を回転駆動しながら下降させて、掘削作業と撹拌による地盤改良作業とを同時に行う。このとき攪拌工具からは地盤改良剤を噴出させて地盤構成物に注入し、この地盤構成物を撹拌して地盤改良を行う。地盤改良剤は、セメントミルク等であり、ロッド10の中空部を通して供給される。
The
また、地盤施工機1には、オーガースクリュー等の掘削専用工具を取り付けて、掘削作業のみを行う場合もある。このように、地盤施工機1によって地盤改良作業や、掘削作業を行う場合、撹拌工具11の駆動トルクおよび回転速度を地盤の状態(柔らかい、固いなど)に応じて適切な値に設定する必要がある。例えば、固い地盤では撹拌工具11の駆動トルクを大きく(回転速度を小さく)しなければならず、一方、柔らかい地盤では回転速度を大きく(駆動トルクを小さく)して高能率の掘削作業を行うことができる。
Further, the
図2は、油圧モータ81および回転駆動部8の構成を示す模式図である。ここで、回転駆動部8(図1参照)は、減速機構82、スピンドル83、チャック84からなり、油圧モータ81の回転出力をロッド10および撹拌工具11(図1参照)に伝達するためのものである。減速機構82は油圧モータ81の回転出力を減速してスピンドル83に伝達する。スピンドル83は、駆動ヘッド7に対して回転可能に支持されている。
FIG. 2 is a schematic view showing the configurations of the
スピンドル83には、チャック84が固定されており、チャック84によってロッド10を把持したり、ロッド10を解放したりできる。チャック84によってロッド10を把持すれば、ロッド10はスピンドル83に固定され、スピンドル83の回転によってロッド10および撹拌工具11を回転駆動することができる。
A
油圧モータ81は押しのけ容積を連続的に変更可能なものである。この油圧モータ81は低回転速度および高トルクの回転出力特性を有するものが好ましい。油圧モータ81としては、例えば、偏心形ラジアルピストンモータが利用できる。この偏心形ラジアルピストンモータは、出力軸に対して放射状に配置されたピストンにより中央の偏心円筒カムおよび出力軸を回転駆動するものである。偏心円筒カムの偏心量が連続的に調整可能であれば、その偏心量を変更することにより油圧モータの押しのけ容積を連続的に変更することができる。
The
駆動制御部85は、油圧源からの圧力油を油圧モータ81に供給して、油圧モータ81の回転駆動制御を行う。油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pは圧力検出器86によって検出され、その検出値が駆動制御部85に送られる。駆動制御部85は、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pに応じて自動変速制御すなわち撹拌工具11の駆動トルク制御を行う。
The
また、駆動制御部85は、エンコーダ87からの信号を受信して、油圧モータ81の出力軸の回転速度を求めることができる。エンコーダ87は油圧モータ81の出力軸の回転角度に応じたパルス信号を出力する。すなわち、エンコーダ87は油圧モータ81の回転速度の検出器として利用でき、油圧モータ81の回転位置の検出器としても利用できる。また、油圧モータ81によって撹拌工具11が回転駆動されているので、エンコーダ87により撹拌工具11の回転位置および回転速度を検出することができる。
Further, the
駆動制御部85は、その内部にCPU851と記憶手段852を有しており、CPU851によって各種の情報処理を行う。また、記憶手段852には、駆動制御や情報処理に必要な各種のデータやプログラムが記憶されている。また、情報処理の結果のデータ等も記憶手段852に記憶される。
The
駆動制御部85は、油圧モータ81に電気的な制御信号を送り、油圧モータ81の押しのけ容積を所定範囲の任意の値に変更制御することができる。駆動制御部85は、油圧モータ81の押しのけ容積を変更して出力軸の駆動トルクおよび回転速度の変更制御を行う。これにより、地盤施工機1の自動変速制御すなわち撹拌工具11の駆動トルクを適切な値に変更制御する自動制御を行う。
The
次に、駆動制御部85が行う自動変速制御について説明する。本発明の地盤施工機1の変速制御方法においては、油圧モータ81は押しのけ容積を連続的に変更可能なものである。このため、変速制御方法についても、ロッド10に負荷される負荷トルクなどに応じて油圧モータ81の押しのけ容積を連続的に変化させるようなフィードバック制御も考えられる。しかしながら、このような単純なフィードバック制御では地盤状態の変化等による急激なトルク変動により、油圧モータの押しのけ容積も大きく変更制御され、変速制御が振動して安定しないことがある。また、それにより工具自体にも振動が発生して工具や地盤施工機が損傷してしまうおそれがある。
Next, the automatic shift control performed by the
そこで、本発明の地盤施工機1の変速制御方法においては、油圧モータ81の駆動トルクの上限値と下限値を設定し、その上限値と下限値を含む範囲内で複数の駆動トルク値を設定して、それらの複数の段階的な駆動トルク値を使用して自動変速制御を行うようにしたものである。すなわち、本発明の変速制御方法においては、駆動トルクの連続的な変更制御を行うのではなく、駆動トルクの連続的な数値範囲に対してあえて複数の段階的な駆動トルク値を設定し、その段階的な駆動トルク値を使用して自動変速制御を行うようにしたものである。
Therefore, in the shift control method of the
まず、駆動制御部85の内部の記憶手段852には油圧モータ81の駆動トルクの最大値Tmaxと最小値Tminが記憶されている。これは、油圧モータ81の出力特性から求められる駆動トルクの範囲である。実用的に使用可能な油圧モータ81の駆動トルクの範囲がこの最大値と最小値の間の区間となる。すなわち、通常使用可能な駆動トルクの値はこの最小値Tmin以上でありかつ最大値Tmax以下となる。この駆動トルクの最小値Tminと最大値Tmaxは、地盤施工機1の製造メーカーが予め設定しておくことができる。また、ユーザーがそれらの最小値Tminと最大値Tmaxを設定あるいは変更できるようにしてもよい。
First, the storage means 852 inside the
また、油圧モータ81の駆動トルクには、駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合の制限値が設定される。ここでリーダー4の上部とは、リーダー4上方の予め定められた所定位置以上の位置をいう。駆動ヘッド7がリーダー4上方の予め定められた所定位置以上の位置にある場合、油圧モータ81の駆動トルクが制限値以下に制限される。
Further, the drive torque of the
この制限値も駆動制御部85の内部の記憶手段852に記憶される。駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合、油圧モータ81の駆動トルクが大きくなるとリーダー4に大きな負担がかかり、リーダー4が傾斜してしまったり、最悪の場合、地盤施工機1が転倒してしまうおそれもある。このため、駆動ヘッド7がリーダー4上部の所定位置以上の位置にある場合、油圧モータ81の駆動トルクを所定の制限値以下に制限することが望ましい。
This limit value is also stored in the storage means 852 inside the
この制限値は、駆動ヘッド7がリーダー4上部にある場合でも、安全に施工作業を行うことができる値とする。制限値は製造メーカーによる既定値が設定されているが、ユーザーがこの制限値を変更することができる。なお、この制限値は特許請求の範囲における第2上限値に対応する。すなわち、制限値と第2上限値とは同じものである。
This limit value is a value that enables safe construction work even when the
駆動制御部85は駆動ヘッド7の位置を常に監視しており、駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合、油圧モータ81の駆動トルクはこの制限値(第2上限値)以下に制限される。手動操作や自動変速制御によって油圧モータ81の駆動トルクを変更しても、駆動トルクはこの制限値までしか増大しない。駆動ヘッド7がリーダー4の上部位置にない場合は、油圧モータ81の駆動トルクをこの制限値を超える値にまで変更することが可能である。
The
また、自動変速制御や手動で駆動トルクの設定を行う場合の、駆動トルクの上限値と下限値が、駆動制御部85の内部の記憶手段852に記憶される。自動変速制御や手動で設定される駆動トルク値はこの下限値と上限値の間の範囲(両端のトルク値も含む)となる。この駆動トルクの下限値および上限値は、ユーザーが施行位置の地盤の状態や経験から設定するものである。当然、この下限値および上限値は、駆動トルクの最小値Tmin以上かつ最大値Tmax以下に設定する。
Further, the upper limit value and the lower limit value of the drive torque when the automatic shift control or the manual setting of the drive torque is performed are stored in the storage means 852 inside the
駆動トルクの下限値および上限値を設定すると、駆動制御部85は、この下限値以上かつ上限値以下の範囲を10等分して11段階の駆動トルク値を自動的に求める。実際には、駆動トルクの下限値を0%表示とし上限値を100%表示として、0%,10%,20%,30%,40%,…,100%の11段階の百分率表示が用いられる。この百分率表示をトルク指標と呼ぶことにする。このとき、トルク指標がx%表示のトルク値をT(x)とすると、トルク値T(x)は、下限値をTL、上限値をTUとして、次の式1によって求められる。
When the lower limit value and the upper limit value of the drive torque are set, the
T(x)=TL+(TU-TL)・x/100 … 式1
自動変速制御においては、この0%~100%の11段階の駆動トルク値のいずれかの適切な値が地盤の状態に応じて自動的に割り当てられる。油圧モータ81の駆動トルク値は、地盤の状態に応じて11段階の駆動トルク値のいずれかに自動的に遷移するように制御される。具体的な自動変速制御の手順については後に詳しく説明する。
T (x) = TL + (TU- TL ) · x / 100 ...
In the automatic shift control, an appropriate value of any of the 11 stages of drive torque values from 0% to 100% is automatically assigned according to the condition of the ground. The drive torque value of the
なお、上記の上限値TUとしては、通常時の上限値である第1上限値TU1と、駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合の油圧モータ81の駆動トルクの制限値である第2上限値TU2が記憶されている。第2上限値TU2は、通常は第1上限値TU1より小さい値に設定される。
The upper limit value TU is a first upper limit value TU1 which is a normal upper limit value, and a limit value of the drive torque of the
駆動ヘッド7が通常位置すなわちリーダー4上部の所定位置より下方の位置にある場合、上限値TUとして第1上限値TU1の値が設定され、前述の11段階の駆動トルク値が求められる。駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合、上限値TUとして第2上限値TU2の値が設定され、前述の11段階の駆動トルク値が求められる。
When the
図3は、油圧モータ81の出力軸における駆動トルクとトルク指標との関係を示すグラフである。グラフの横軸がトルク指標を示し、縦軸が駆動トルクを示している。グラフに表されているように、駆動トルクの最小値Tminと最大値Tmaxの間に、駆動トルクの下限値TLおよび上限値TUが設定されている。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the drive torque and the torque index on the output shaft of the
そして、下限値TLに対応するトルク指標を0%とし、上限値TUに対応するトルク指標を100%とする。そして、下限値以上かつ上限値以下の範囲を10等分して、0%,10%,20%,30%,40%,…,100%の11段階のトルク指標が設定される。地盤施工機1の操作者はこのトルク指標に基づいて、手動での駆動トルク調整および自動トルク制御(自動変速制御)を行うのである。なお、駆動トルクの最小値Tminおよび最大値Tmax、下限値TLおよび上限値TU、トルク指標などは、駆動制御部85内部の記憶手段852に記憶される。
Then, the torque index corresponding to the lower limit value TL is set to 0%, and the torque index corresponding to the upper limit value TU is set to 100%. Then, the range of the lower limit value or more and the upper limit value or less is divided into 10 equal parts, and 11-step torque indexes of 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, ..., 100% are set. The operator of the
図4は、油圧モータ81の押しのけ容積と出力軸における駆動トルクとの関係を示すグラフである。油圧モータ81は押しのけ容積を連続的に変更可能なものであり、駆動制御部85からの制御信号により押しのけ容積が変更される。油圧モータ81に供給される圧力油の圧力と流量がほぼ一定である場合、油圧モータ81の押しのけ容積と駆動トルクは、図示のようにほぼ直線的な関係にある。油圧モータ81の漏れや損失がなければ、押しのけ容積と駆動トルクは比例する。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the push-out volume of the
油圧モータ81の駆動特性における駆動トルクの最小値Tminおよび最大値Tmaxは、押しのけ容積の最小値Qminおよび最大値Qmaxによって定まるものである。押しのけ容積の最小値Qminには駆動トルクの最小値Tminが対応し、押しのけ容積の最大値Qmaxには駆動トルクの最大値Tmaxが対応する。押しのけ容積を最小値Qminから最大値Qmaxまで連続的に変更することにより、駆動トルクも最小値Tminから最大値Tmaxまで連続的に変化する。
The minimum value T min and the maximum value T max of the drive torque in the drive characteristics of the
油圧モータ81の駆動トルクを所望の値に変更するには、図4の関係から駆動トルクに対応する押しのけ容積を求め、油圧モータ81の押しのけ容積を求めた値に変更すればよい。図4のような駆動トルクと押しのけ容積の関係は、計算式や数表の形式で駆動制御部85内の記憶手段852に記憶されている。
In order to change the drive torque of the
油圧モータ81に供給される圧力油の圧力と流量をほぼ一定に維持する場合、油圧モータ81の出力軸の駆動トルクは押しのけ容積に比例する。また、出力軸の回転速度は駆動トルクに反比例する。すなわち、圧力油の圧力と流量をほぼ一定に維持した状態でも、油圧モータの押しのけ容積を変更することによって駆動トルクを適切な値に変更制御することができる。
When the pressure and flow rate of the pressure oil supplied to the
油圧モータ81に供給される圧力油の供給源としては、内燃機関等の原動機によって駆動されるポンプが利用される。一般的に原動機は最も効率の良い定格出力の近傍で使用することが望ましく、このときに圧力油の供給効率も最大となる。本発明の自動トルク制御(自動変速制御)を行うことにより、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力と流量をほぼ一定に保つことができ、圧力油供給源の原動機を最大効率で運転できるため、工具駆動の効率を向上させることができる。
As a supply source of the pressure oil supplied to the
次に、本発明における工具回転の自動復帰制御について説明する。地盤施工機1において、地盤による負荷が大きすぎて撹拌工具11の回転が拘束され停止してしまうことがある。この場合には油圧モータ81の出力軸の回転も拘束されて停止してしまう。このときに油圧モータ81の駆動トルクを増大させて撹拌工具11の駆動を再開しようとしても、油圧モータ81の押しのけ容積が変化しないことがある。本発明の地盤施工機1は、このような場合に油圧モータ81の拘束状態を円滑に解除して回転駆動状態に復帰させる機能を有している。
Next, the automatic return control of the tool rotation in the present invention will be described. In the
すなわち、油圧モータ81の出力軸の回転が拘束された場合は、それを検出して自動的に油圧モータ81に対する圧力油の供給を一定時間停止する。そして、油圧モータ81の押しのけ容積を変更して駆動トルクを1段階増大させる制御を行う。その後、油圧モータ81に対する圧力油の供給を再開して、油圧モータ81を回転状態に復帰させる。このように圧力油の供給を停止している間に押しのけ容積を変更することにより、確実に押しのけ容積を変更することができる。
That is, when the rotation of the output shaft of the
これは、圧力油の供給を停止することにより、拘束時に油圧モータ81の各部に作用する過大な力が除去され、押しのけ容積の変更機構が円滑に動作するようになるためであると考えられる。このように油圧モータ81の回転拘束状態から回転状態への自動復帰制御を行うことにより、地盤施工機1の操作者が複雑な操作を行うことなく、自動的に回転拘束状態から正常な回転駆動状態へと復帰させることができる。
It is considered that this is because by stopping the supply of the pressure oil, the excessive force acting on each part of the
次に、本発明における上記のような自動変速制御と自動復帰制御についてより具体的に説明する。駆動制御部85は、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pに応じて自動変速制御を行う。駆動制御部85は、圧力Pと比較して自動変速制御を行うための複数の圧力基準値を記憶している。すなわち、トルク値を増大させるか否かの判断に使用する圧力基準値(上方基準値)と、トルク値を減少させるか否かの判断に使用する圧力基準値(下方基準値)とをそれぞれのトルク状態に対応させて記憶している。さらに、トルク値の移行条件が継続する時間の基準となる基準時間をそれぞれのトルク状態に対応させて記憶している。
Next, the automatic shift control and the automatic return control as described above in the present invention will be described more specifically. The
駆動制御部85は、圧力Pと圧力基準値(上方基準値)とを比較して、圧力Pが上方基準値以上である状態が基準時間以上連続した場合に、駆動トルクを1段階増大させる。また、駆動制御部85は、圧力Pと圧力基準値(下方基準値)とを比較して、圧力Pが下方基準値以下である状態が基準時間以上連続した場合に、駆動トルクを1段階減少させる。圧力Pが下方基準値より大きく上方基準値より小さい場合は、駆動トルクは現在の状態のまま維持される。
The
図5は、自動変速制御のための圧力基準値Psと基準時間tsの設定値の一例を示す図である。この圧力基準値Psと基準時間tsの設定値は駆動制御部85内部の記憶手段852に記憶される。自動変速制御は、油圧モータ81の駆動トルクを、11段階のトルク指標に対応するトルク値の中から自動的に選択して、適切なトルク値となるように設定するものである。また、施工中に地盤の状態が変化しても、地盤の状態に応じた適切な駆動トルクに自動的に変更される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a set value of a pressure reference value P s and a reference time ts for automatic transmission control. The set values of the pressure reference value P s and the reference time t s are stored in the storage means 852 inside the
ここで、駆動トルクの11段階のトルク指標0%~100%のそれぞれに対して、指標数nを定義する。すなわち、トルク指標0%に対しては指標数:0を対応させ、トルク指標10%に対しては指標数:1を対応させ、トルク指標20%に対しては指標数:2を対応させる。同様に、トルク指標30%~100%に対しても指標数:3~10をそれぞれ対応させる。トルク指標100%は指標数:10に対応する。
Here, the index number n is defined for each of the
ここで、駆動トルクを1段階増加させる操作は、指標数nに対応する駆動トルクから指標数n+1に対応する駆動トルクに移行することと同じである。また、駆動トルクを1段階減少させる操作は、指標数nに対応する駆動トルクから指標数n-1に対応する駆動トルクに移行することと同じである。
Here, the operation of increasing the drive torque by one step is the same as shifting from the drive torque corresponding to the index number n to the drive torque corresponding to the index
圧力基準値Psと基準時間tsは、駆動トルクの移行操作のそれぞれに対して設定されている。現在の駆動トルクの状態が指標数nに対応するトルク値である場合、トルク値を増大させるか否かの判断に使用する圧力基準値(上方基準値)をPs(n,n+1)と表す。また、その圧力基準値に対する基準時間をts(n,n+1)と表す。そして、トルク値を減少させるか否かの判断に使用する圧力基準値(下方基準値)をPs(n,n-1)と表す。また、その圧力基準値に対する基準時間をts(n,n-1)と表す。 The pressure reference value P s and the reference time t s are set for each of the drive torque transfer operations. When the current drive torque state is the torque value corresponding to the index number n, the pressure reference value (upper reference value) used for determining whether to increase the torque value is expressed as P s (n, n + 1). .. Further, the reference time with respect to the pressure reference value is expressed as t s (n, n + 1). The pressure reference value (lower reference value) used to determine whether to reduce the torque value is expressed as P s (n, n-1). Further, the reference time with respect to the pressure reference value is expressed as t s (n, n-1).
ここで、圧力基準値Ps(n,n+1)と基準時間ts(n,n+1)はn=0~9に対して設定され、圧力基準値Ps(n,n-1)と基準時間ts(n,n-1)はn=1~10に対して設定されている。 Here, the pressure reference value P s (n, n + 1) and the reference time t s (n, n + 1) are set for n = 0 to 9, and the pressure reference value P s (n, n-1) and the reference time are set. t s (n, n-1) is set for n = 1 to 10.
なお、これらの圧力基準値Psおよび基準時間tsは、通常時の上限値である第1上限値TU1に対する11段階の駆動トルク値のそれぞれに対して設定されており、それと同時に、駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合の上限値である第2上限値TU2に対する11段階の駆動トルクのそれぞれに対しても設定されている。すなわち、図5のようなテーブルが2種類記憶されており、駆動ヘッド7の位置に応じて使い分けられる。なお、図5のような圧力基準値および基準時間のテーブルは駆動制御部85内の記憶手段852に記憶されている。
It should be noted that these pressure reference values P s and reference time t s are set for each of the 11-step drive torque values with respect to the first upper limit value TU1 which is the upper limit value at the normal time, and at the same time, drive. It is also set for each of the 11-step drive torques with respect to the second upper limit value TU2 , which is the upper limit value when the
なお、ここでは駆動ヘッド7がリーダー4の上部に位置する場合の制御を、駆動トルクの上限値を第2上限値として11段階の駆動トルクを設定して行っているが、本発明はこのような制御には限定されない。駆動ヘッドがリーダー上部に位置する場合に、単純に駆動トルクを制限値を超える値には設定できないようにするだけでもよい。
Here, the control when the
次に、図6から図9のフローチャートに基づいて、自動変速制御および自動復帰制御について具体的な制御手順を説明する。図6から図9のフローチャートは駆動制御部85によって実行されるプログラムの内容を示すものである。図6は、自動変速制御の処理手順を示すフローチャートである。地盤施工機1の変速制御モードが自動変速モードに設定された状態で、撹拌工具11の回転駆動を開始する操作がなされると、図6のフローチャートの手順が開始される。
Next, specific control procedures for automatic shift control and automatic return control will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 6 to 9. The flowcharts of FIGS. 6 to 9 show the contents of the program executed by the
手順101では油圧モータ81の回転駆動が開始される。これにより地盤の施工が開始されると、手順102から手順106の処理を繰り返すことにより、自動変速制御を実行する。すなわち、地盤の状態や撹拌工具11に対する負荷に応じて、油圧モータ81の駆動トルクを適切な値に変更制御する。
In
さらに手順101では自動変速制御の初期トルクが設定される。初期トルクは自動変速制御の開始時における駆動トルクの初期値である。操作者はトルク指標0%~100%から任意の初期値を設定しておくことができる。操作者が初期値を設定していなければ、既定値としてトルク指標50%に相当するトルク値が設定される。そして現在の駆動トルクの指標数を表す変数nに初期値に対応する指標数の値が代入される。例えば、初期値がトルク指標50%の場合、現在の駆動トルクの指標数を表す変数nに5が代入される。
Further, in the
手順102では駆動ヘッド7のリーダー4上の位置が検出される。次に、手順103では駆動トルクおよびトルク指標の設定と、圧力基準値および基準時間の設定が行われる。これらの設定は、駆動ヘッド7のリーダー4上の位置に応じて第1上限値TU1と第2上限値TU2のいずれかが上限値TUとして設定され、それによって各トルク指標に対応する11段階の駆動トルク値が求められる。また、駆動ヘッド7の位置に対応した圧力基準値および基準時間が使用されるように設定される。
In
また、手順103では、駆動ヘッド7の位置が通常位置から上部位置に変化した場合、または上部位置から通常位置に変化した場合に、指標数の修正が行われる。駆動ヘッド7の位置が通常位置の場合と上部位置の場合では指標数に対応する駆動トルクの値が異なるためである。駆動ヘッド7の位置が通常位置と上部位置の間で変更されると、まず、位置変更前の指標数に対応する駆動トルクが求められ、その駆動トルクに最も近い駆動トルクを位置変更後の11段階の駆動トルクの中から選択する。そして、選択した駆動トルクに対応する指標数を変数nに代入する。変数nは現在の駆動トルクの指標数を表すものである。
Further, in the
次の手順104はトルク増大サブルーチンを呼び出す処理を行う。トルク増大サブルーチンは、図7に示す処理手順を実行するものであり、自動変速制御において各条件により駆動トルクを増大する処理を行うものである。このトルク増大サブルーチンについては、後に詳しく説明する。
The
トルク増大サブルーチンから呼び出しもとに戻ると次は手順105に進む。手順105はトルク減少サブルーチンを呼び出す処理を行う。トルク減少サブルーチンは、図8に示す処理手順を実行するものであり、自動変速制御において各条件により駆動トルクを減少させる処理を行うものである。このトルク減少サブルーチンについては、後に詳しく説明する。トルク減少サブルーチンから呼び出しもとに戻ると次は手順106に進む。
After returning to the caller from the torque increase subroutine, the next step is
手順106では、自動変速制御を継続するかどうかを判断する。地盤施工機1の変速制御モードが手動変速モードに変更されたり、地盤の施工が終了して撹拌工具11の回転駆動が停止されると、手順106から「No」側に進み自動変速制御を終了する。このような自動変速制御の終了操作がない場合は、手順106から「Yes」側に進み、手順102に戻って手順102~106の処理を繰り返す。
In
図7は、トルク増大サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。トルク増大サブルーチンは、自動変速制御において各条件により油圧モータ81の駆動トルクを増大する処理を行うものである。トルク増大サブルーチンが呼び出されると、まず手順201において、現在設定されている駆動トルクの指標数nの値が10であるか否かが判断される。指標数nの値が10である場合は、指標数n=10は駆動トルクの上限値に対応し、それ以上駆動トルクを増大できないので、トルク増大サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the torque increase subroutine. The torque increase subroutine performs a process of increasing the drive torque of the
指標数nの値が10でない場合(0~9の場合)は、手順201から手順202に進む。手順202では、駆動制御部85に内蔵されたタイマーをリセットして時間測定を開始する。このタイマーにより油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pが圧力基準値Ps(n,n+1)以上である状態が継続する時間を測定する。
If the value of the index number n is not 10 (in the case of 0 to 9), the process proceeds from
次に、手順203において、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pの検出値を圧力基準値Ps(n,n+1)と比較する。この圧力基準値Ps(n,n+1)は、図5に示すようなテーブルの中から現在の駆動トルクの指標数nに対応するものが選択される。圧力Pが圧力基準値Ps(n,n+1)以上である場合には次の手順204に進み、そうでない場合はトルク増大サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
Next, in
次の手順204では、タイマーで測定中の時間tを基準時間ts(n,n+1)と比較する。この基準時間ts(n,n+1)は、図5に示すようなテーブルの中から現在の駆動トルクの指標数nに対応するものが選択される。時間tが基準時間ts(n,n+1)以上となれば手順205に進み、そうでなければ手順203に戻り、手順203から手順204を繰り返す。
In the
結局、この手順203および手順204で、圧力Pが圧力基準値Ps(n,n+1)以上である状態が基準時間ts(n,n+1)以上継続したか否かが判断される。基準時間ts(n,n+1)以上継続すれば手順205に進み、継続しなければトルク増大サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。すなわち、圧力Pが圧力基準値Ps(n,n+1)以上である状態が基準時間ts(n,n+1)以上継続しなければ、駆動トルクを増大することはない。
After all, in the
手順205では、指標数を表す変数mに値(n+1)を代入する。この変数mの値により油圧モータ81の駆動トルクが設定されるので、この代入は駆動トルクを1段階増大することを表している。次の手順206はトルク設定サブルーチンを呼び出す処理を行う。トルク設定サブルーチンは、図9に示す処理手順を実行するものであり、変数mの値により油圧モータ81の駆動トルクを設定する処理を行うものである。このトルク設定サブルーチンについては、後に詳しく説明する。トルク設定サブルーチンから呼び出しもとに戻ってくると、このトルク増大サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
In
図8は、トルク減少サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。トルク減少サブルーチンは、自動変速制御において各条件により油圧モータ81の駆動トルクを減少させる処理を行うものである。トルク減少サブルーチンが呼び出されると、まず手順301において、現在設定されている駆動トルクの指標数nの値が0であるか否かが判断される。指標数nの値が0である場合、指標数n=0は駆動トルクの下限値に対応し、それ以上駆動トルクを減少できないので、トルク減少サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the torque reduction subroutine. The torque reduction subroutine performs a process of reducing the drive torque of the
指標数nの値が0でない場合(1~10の場合)は、手順301から手順302に進む。手順302では、駆動制御部85に内蔵されたタイマーをリセットして時間測定を開始する。このタイマーにより油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pが圧力基準値Ps(n,n-1)以下である状態が継続する時間を測定する。
If the value of the index number n is not 0 (1 to 10), the process proceeds from
次に、手順303において、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pの検出値を圧力基準値Ps(n,n-1)と比較する。この圧力基準値Ps(n,n-1)は、図5に示すようなテーブルの中から現在の駆動トルクの指標数nに対応するものが選択される。圧力Pが圧力基準値Ps(n,n-1)以下である場合には次の手順304に進み、そうでない場合はトルク減少サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
Next, in the
次の手順304では、タイマーで測定中の時間tを基準時間ts(n,n-1)と比較する。この基準時間ts(n,n-1)は、図5に示すようなテーブルの中から現在の駆動トルクの指標数nに対応するものが選択される。時間tが基準時間ts(n,n-1)以上となれば手順305に進み、そうでなければ手順303に戻り、手順303から手順304を繰り返す。
In the
結局、この手順303および手順304で、圧力Pが圧力基準値Ps(n,n-1)以下である状態が基準時間ts(n,n-1)以上継続したか否かが判断される。基準時間ts(n,n-1)以上継続すれば手順305に進み、継続しなければトルク減少サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。すなわち、圧力Pが圧力基準値Ps(n,n-1)以下である状態が基準時間ts(n,n-1)以上継続しなければ、駆動トルクを減少させることはない。
After all, in
手順305では、指標数を表す変数mに値(n-1)を代入する。この変数mの値により油圧モータ81の駆動トルクが設定されるので、この代入は駆動トルクを1段階減少させることを表している。次の手順306はトルク設定サブルーチンを呼び出す処理を行う。トルク設定サブルーチンは、図9に示す処理手順を実行するものであり、変数mの値により油圧モータ81の駆動トルクを設定する処理を行うものである。トルク設定サブルーチンから呼び出しもとに戻ってくると、このトルク減少サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
In
図9は、トルク設定サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。このトルク設定サブルーチンは、指標数を表す変数mの値により油圧モータ81の駆動トルクを設定する処理を行うものである。また、このトルク設定サブルーチンには、回転拘束状態から回転状態への自動復帰制御の手順も組み込まれている。なお、このトルク設定サブルーチンは、自動変速モードの自動変速制御に利用されるだけでなく、手動変速モードでの駆動トルク値の手動設定でも利用される。
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of the torque setting subroutine. This torque setting subroutine performs a process of setting the drive torque of the
トルク設定サブルーチンが呼び出されると、まず手順401において、回転拘束状態から回転状態への自動復帰制御がオンとされているか否かが判断される。自動復帰制御がオンであれば手順402に進み、自動復帰制御がオフであれば手順410に進む。すなわち、操作パネルにおいて自動復帰制御がオフとされている場合、自動復帰制御は行われず、単純に油圧モータ81の駆動トルクを変数mの値に従って設定するだけである。
When the torque setting subroutine is called, first, in
手順410では、指標数を表す変数mの値に対応する駆動トルクに設定するために、まず、その駆動トルクに対応する押しのけ容積を図4の関係から求める。そして油圧モータ81の押しのけ容積を求めた容積に設定する。また、油圧モータ81の押しのけ容積を設定すると同時に、現在の駆動トルクの指標数を表す変数nに変数mの値が代入される。これにより変更後の駆動トルクの指標数が変数nにセットされる。手順410の後は、トルク設定サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。
In
手順401において、自動復帰制御がオンであれば手順402に進み、変数mの値が変数nの値よりも大きいか否かが判断される。変数mの値の方が大きければ駆動トルクを増大するということであり、手順403に進み、自動復帰制御を伴う駆動トルクの設定が行われる。そうでない場合は駆動トルクが増大されないので、手順410に進み、自動復帰制御は行わず単純に油圧モータ81の駆動トルクを変数mの値に従って設定する。すなわち、駆動トルクを増大するという指示がなされている場合のみ自動復帰制御を行う。
In
手順403では、駆動制御部85に内蔵されたタイマーをリセットして時間測定を開始する。このタイマーによって、油圧モータ81の出力軸の回転速度Rが所定の拘束基準速度Rr以下であり、かつ、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pが拘束圧力基準値Pr以上である状態が継続する時間を測定する。
In
ここで、拘束基準速度Rrとは、撹拌工具11が回転拘束状態であることを判断するための油圧モータ81の出力軸の回転速度の基準値である。また、拘束圧力基準値Prとは、撹拌工具11が回転拘束状態であることを判断するための、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力の基準値である。すなわち、油圧モータ81の出力軸の回転速度Rが拘束基準速度Rr以下であり、かつ、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pが拘束圧力基準値Pr以上である状態が所定の拘束基準時間tr以上連続した場合、撹拌工具11が回転拘束状態であるものと判断する。
Here, the restraint reference speed R r is a reference value of the rotation speed of the output shaft of the
まず、手順404では、油圧モータ81の出力軸の回転速度Rが拘束基準速度Rr以下であるか否かが判断される。拘束基準速度Rr以下であれば手順405に進み、そうでなければ手順410に進み自動復帰制御は行わず単純に油圧モータ81の駆動トルクを変数mの値に従って設定する。なお、油圧モータ81の出力軸の回転速度Rの情報は、エンコーダ87からの検出信号によって求められる。拘束基準速度Rrの実際の値は1[回転/分]程度である。この拘束基準速度Rrの値もユーザーが設定可能である。
First, in
次に、手順405では、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pが拘束圧力基準値Pr以上であるか否かが判断される。拘束圧力基準値Pr以上であれば手順406に進み、そうでなければ手順410に進み自動復帰制御は行わず単純に油圧モータ81の駆動トルクを変数mの値に従って設定する。拘束圧力基準値Prの値は油圧モータ81に供給される圧力油の最大値に近い値が設定される。回転が拘束されている場合、圧力油の供給圧力のほぼ最大値が検出される。
Next, in the
次に、手順406では、タイマーで測定中の時間tを拘束基準時間trと比較する。この拘束基準時間trの実際の値は1秒程度である。この拘束基準時間trの値もユーザーが設定可能である。時間tが拘束基準時間tr以上となれば手順407に進み、そうでなければ手順404に戻り、手順404から手順406を繰り返す。
Next, in
結局、この手順404から手順406で、油圧モータ81の出力軸の回転速度Rが拘束基準速度Rr以下であり、かつ、油圧モータ81に供給される圧力油の圧力Pが拘束圧力基準値Pr以上である状態が拘束基準時間tr以上継続したか否かが判断される。拘束基準時間tr以上継続すれば手順407に進み、継続しなければ手順410に進み自動復帰制御は行わず単純に油圧モータ81の駆動トルクを変数mの値に従って設定する。すなわち、上記の回転拘束状態が所定の拘束基準時間tr以上継続しなければ、自動復帰制御は行わない。
After all, in
手順407では、油圧モータ81への圧力油の供給を停止して、油圧モータ81の回転駆動をオフとする。この回転駆動の停止時間は予め設定された所定の時間であり、具体的には0.1秒程度である。この停止時間の値もユーザーが設定可能である。手順407で油圧モータ81の回転駆動をオフとした後、即座に手順408に進んで駆動トルクの設定を行い、所定の停止時間が経過したら手順409で再び油圧モータ81の回転駆動をオンとする。
In
手順408では、指標数を表す変数mの値に対応する駆動トルクに設定するために、その駆動トルクに対応する押しのけ容積を求め、油圧モータ81の押しのけ容積を求めた値に設定する。また、油圧モータ81の押しのけ容積を設定すると同時に、現在の駆動トルクの指標数を表す変数nに変数mの値が代入される。これにより変更後の駆動トルクの指標数が変数nにセットされる。
In
次の手順409では、所定の停止時間が経過した後に、再び油圧モータ81の回転駆動をオンとする。手順409の後は、トルク設定サブルーチンの処理を終了して呼び出しもとに戻る。以上のトルク設定サブルーチンでは、指標数を表す変数mの値により油圧モータ81の駆動トルクを設定するとともに、自動復帰制御がオンであれば回転拘束状態から回転状態への自動復帰制御が行われる。自動復帰制御により、操作者が特に複雑な操作を行わなくとも、回転拘束状態から回転状態に自動的に復帰させることができる。
In the
以上の図6から図9に示すような処理手順によって自動変速制御を行うことにより、自動変速制御の安定性を大幅に向上させることができる。すなわち、油圧モータに供給される圧力油の圧力と圧力基準値との上下関係だけでなく、そのような上下関係が継続する時間も考慮することにより安定的で円滑な自動変速制御が可能となっている。それに加えて、一つの油圧モータのみを使用しながら、必要に応じて変速段数を任意に増加させることができ、これによっても安定的で円滑な自動変速制御が可能となっている。 By performing the automatic shift control by the processing procedure as shown in FIGS. 6 to 9, the stability of the automatic shift control can be significantly improved. That is, stable and smooth automatic transmission control is possible by considering not only the vertical relationship between the pressure of the pressure oil supplied to the hydraulic motor and the pressure reference value but also the time during which such a vertical relationship continues. ing. In addition, the number of gears can be arbitrarily increased as needed while using only one hydraulic motor, which also enables stable and smooth automatic transmission control.
また、工具の駆動トルクの上限値と下限値を任意に設定することが可能であり、地盤の状態や施工内容に応じて、安全かつ適切に工事を実施することができる。また、上述のような自動変速制御を行うことにより、油圧モータに供給される圧力油の圧力と流量をほぼ一定に保つことができ、圧力油供給源の原動機を最大効率で運転できるため、工具駆動の効率を向上させることができる。 Further, the upper limit value and the lower limit value of the drive torque of the tool can be arbitrarily set, and the construction can be carried out safely and appropriately according to the condition of the ground and the construction contents. In addition, by performing the automatic shift control as described above, the pressure and flow rate of the pressure oil supplied to the hydraulic motor can be kept almost constant, and the prime mover of the pressure oil supply source can be operated with maximum efficiency. The efficiency of driving can be improved.
そして、工具の回転が拘束され回転拘束状態となってしまった場合でも、回転拘束状態から自動的に回転状態に復帰させることが可能となった。さらに、一つの油圧モータのみで安定的で円滑な自動変速制御が可能となるため、地盤施工機の製造コストを大幅に低減させることができる。 Then, even if the rotation of the tool is constrained and the rotation is constrained, it is possible to automatically return from the rotation restraint state to the rotation restraint state. Furthermore, since stable and smooth automatic transmission control is possible with only one hydraulic motor, the manufacturing cost of the ground construction machine can be significantly reduced.
次に、撹拌工具11の昇降移動制御について説明する。図10は、撹拌工具11の昇降移動の制御に関する構成を示すブロック図である。駆動ヘッド7(図2参照)は昇降駆動部70により駆動されリーダー4上を上下方向に移動することができる。駆動ヘッド7が移動されれば、回転駆動部8とともにロッド10および撹拌工具11も同じ量だけ移動される。昇降制御部71は、昇降駆動部70を制御して撹拌工具11の昇降位置および昇降速度を設定・調整する。
Next, the ascending / descending movement control of the stirring
図11は、柱状改良杭の造成における撹拌工程を行う際の撹拌工具11の昇降移動を示す図である。縦軸は地表からの深度[m]を示しており、横軸は時間[s]を示している。撹拌工具11は回転駆動され撹拌を行いながら深度0mから所定の下降速度で下降される。撹拌工程の最深位置(図11では深度5mの位置)まで到達すると撹拌工具11の移動は上昇に転じ、撹拌工具11は所定の上昇速度で上昇される。
FIG. 11 is a diagram showing the up-and-down movement of the stirring
柱状改良杭は単位長さ毎に羽根切回数の目標値が設定されている。ここで、羽根切回数とは撹拌工具の撹拌羽根が通過する回数を表しており、撹拌工具の回転数に羽根の枚数を乗じたものとなる。柱状改良杭の品質を確保するためには、羽根切回数がこの目標値に到達することが重要となる。本発明の地盤施工機1においては、羽根切回数が確実に目標値に到達するように、羽根切確保制御を行うことが可能となっている。
For columnar improved piles, a target value for the number of blade cuttings is set for each unit length. Here, the number of times of blade cutting represents the number of times that the stirring blade of the stirring tool passes, and is obtained by multiplying the number of rotations of the stirring tool by the number of blades. In order to ensure the quality of columnar improved piles, it is important that the number of blade cuttings reaches this target value. In the
羽根切確保制御を行うか否かは地盤施工機1の操作者が選択することができ、地盤施工機1の操作パネルにおいて羽根切確保制御のオン・オフを切り替えるようになっている。羽根切確保制御がオフの場合は、羽根切回数を目標値に到達させるための制御は行われず、撹拌工具11の昇降移動は予め設定された移動速度に従って行われる。羽根切確保制御がオンの場合は、羽根切回数が目標値に到達するように撹拌工具11の上昇移動速度が制御される。羽根切確保制御の具体的な内容は以下に説明する。
The operator of the
柱状改良杭は、図11に示すように単位長さ毎の単位区間に区切られ、それらの単位区間毎に羽根切回数の目標値が設定される。目標値は単位区間毎に異なる値でもよいし、同じ値でもよい。図11に示す例では、各単位区間は深度の数値で[0~1.0],[1.0~2.0],[2.0~3.0],[3.0~4.0],[4.0~5.0]となっている。 As shown in FIG. 11, the columnar improved pile is divided into unit sections for each unit length, and a target value for the number of blade cuttings is set for each unit section. The target value may be different for each unit interval or may be the same value. In the example shown in FIG. 11, each unit interval is a numerical value of depth [0 to 1.0], [1.0 to 2.0], [2.0 to 3.0], [3.0 to 4. It is 0] and [4.0 to 5.0].
本発明の地盤施工機1では、羽根切確保制御等の種々の制御をより正確に実行するために各単位区間を4分割して長さが0.25mの区間として、その分割された単位区間に基づいて制御を行っている。図12は、分割された単位区間に基づいた羽根切確保制御を示す図である。図12は深度[2.0~3.0]の単位区間を拡大して示しており、この単位区間は前述のように4分割された分割単位区間となっている。
In the
ここで、撹拌工具11が上昇工程にあり深度[2.50~2.75]の区間にあるものとし、撹拌工具11の現在位置をXとする。一般化のためにこの区間の上端位置をH、下端位置をLとする。撹拌工具11がこの区間[H~L]を下降工程で通過したときの羽根切回数は昇降制御部71で計数され記憶されている。なお、羽根切回数=撹拌工具の回転数×羽根枚数である。
Here, it is assumed that the stirring
この区間における下降工程での羽根切回数をKdとし、上昇工程での現在位置までの羽根切回数をKxとする。単位区間の羽根切回数の目標値はそれぞれの分割単位区間に均等に割り振られる。すなわち、分割単位区間の目標値は単位区間の目標値の1/4となる。この分割単位区間の目標値をKmとする。撹拌工具11がこの区間の残りの上昇工程において必要な残りの羽根切回数をKzとすると、Kzは次の式で表される。
Kz=Km-Kd-Kx … 式2
The number of blade cuttings in the descending process in this section is Kd, and the number of blade cuttings up to the current position in the ascending process is Kx. The target value for the number of blade cuts in a unit interval is evenly distributed to each division unit interval. That is, the target value of the division unit interval is 1/4 of the target value of the unit interval. The target value of this division unit interval is Km. Assuming that the remaining number of blade cuttings required by the stirring
Kz = Km-Kd-Kx ...
残りの羽根切回数Kzに対応する撹拌工具11の回転数をNzとし、撹拌工具11の羽根枚数をhとすると、Nzは次の式で表される。
Nz=Kz/h
また、現在の撹拌工具11の回転速度をRとし、撹拌工具11が回転数Nzの回転を行うために必要な時間をtとすると、tは次の式で表される。
t=Nz/R
Assuming that the rotation speed of the stirring
Nz = Kz / h
Further, assuming that the rotation speed of the
t = Nz / R
撹拌工具11の上昇工程のこの区間の残りの距離は(X-H)である。羽根切回数が目標値に到達するために必要な撹拌工具11の上昇速度をVzとすると、Vzは次の式で表される。
Vz=(X-H)/t … 式3
すなわち、撹拌工具11の上昇速度を式3で計算される速度Vzに設定すれば、この区間での羽根切回数が目標値に到達することになる。
The remaining distance in this section of the ascending step of the stirring
Vz = (X-H) / t ...
That is, if the ascending speed of the stirring
ただし、式3で計算される速度Vzが現在の上昇速度よりも大きい場合は上昇速度を変更せず、現在の速度のまま撹拌工程を続けることが望ましい。上昇速度を増加させると羽根切回数は減少することになるので、現在の上昇速度でも羽根切回数が目標値以上となると判断されるからである。羽根切回数が目標値を上回っても特に支障はなく、上昇速度を変更しない方がむしろ制御が安定して好ましい。
However, when the speed Vz calculated by
同様に、式2の計算で残りの羽根切回数Kzが0または負の値となる場合も、上昇速度を変更せず、現在の速度のまま撹拌工程を続けることが望ましい。Kzが0の場合は羽根切回数が目標値に到達したことを示し、Kzが負の値となる場合は羽根切回数が既に目標値を上回っていることを示している。この場合も特に支障はなく、上昇速度を変更しない撹拌工程を続ければよい。
Similarly, even when the remaining number of blade cuttings Kz is 0 or a negative value in the calculation of
羽根切確保制御がオンの場合は、昇降制御部71は次のような動作を行う。撹拌工具11が撹拌下降工程にある場合、昇降制御部71は分割単位区間のそれぞれにおける羽根切回数を計数して記憶しておく。撹拌工具11が撹拌上昇工程に移行した場合、昇降制御部71は現在の区間での撹拌工具11に関して上記の式2から式3のような計算を行い、現在の上昇速度では羽根切回数が目標値に到達しないと判断した場合には、撹拌工具11の上昇速度を式3で計算される速度Vzに変更して、羽根切回数が目標値に到達できるようにする。
When the blade cutting securing control is on, the elevating
昇降制御部71は、それぞれの分割単位区間において、上記のような計算を繰り返し行っており、羽根切回数が目標値に到達するか否かを常時判断している。このため区間内に不均一層がある場合や自動変速によって撹拌工具11の回転速度が変化したような場合であっても、それらの変動をふまえた新たな上昇速度を計算し、上昇速度を変更して羽根切回数が確実に目標値に到達するようにできる。
The elevating
以上のように、本発明によれば、安定的で円滑な自動変速制御が可能であり、また、工具の駆動トルクの上限値と下限値を任意に設定することにより、地盤の状態や施工内容に応じて、安全かつ適切に工事を実施することができる。そして、撹拌工具による羽根切回数が確実に目標値に到達するようにし、高品質の柱状改良杭を造成することができる。 As described above, according to the present invention, stable and smooth automatic transmission control is possible, and by arbitrarily setting the upper limit value and the lower limit value of the drive torque of the tool, the condition of the ground and the construction contents Therefore, the construction can be carried out safely and appropriately. Then, the number of blade cuttings by the stirring tool can be surely reached the target value, and a high quality columnar improved pile can be created.
なお、以上の実施の形態の説明では、自動変速制御における駆動トルクの下限値と上限値との間の範囲を10等分して11段階の駆動トルク値を設定するようにしているが、11段階に限らず任意の段階数の駆動トルク値を設定するようにしてもよい。例えば、21段階や41段階等の駆動トルクを設定することもできる。また、11段階よりも少ない駆動トルクの段階数とすることもできる。 In the above description of the embodiment, the range between the lower limit value and the upper limit value of the drive torque in the automatic transmission control is divided into 10 equal parts to set the drive torque value in 11 steps. The drive torque value may be set to any number of stages, not limited to the stage. For example, it is possible to set a drive torque of 21 steps, 41 steps, or the like. Further, the number of driving torque steps may be less than 11 steps.
本発明によれば、安定的で円滑な自動変速制御を実行するとともに、撹拌工具による羽根切回数が確実に目標値に到達するようにし、高品質の柱状改良杭を造成可能な地盤施工機を提供することができる。 According to the present invention, a ground construction machine capable of producing high-quality columnar improved piles by executing stable and smooth automatic shift control and ensuring that the number of blade cuttings by a stirring tool reaches a target value is provided. Can be provided.
1 地盤施工機
3 軌道帯輪
4 リーダー
5 運転台
6 油圧シリンダ
7 駆動ヘッド
8 回転駆動部
9 支点
10 ロッド
11 撹拌工具
70 昇降駆動部
71 昇降制御部
81 油圧モータ
82 減速機構
83 スピンドル
84 チャック
85 駆動制御部
86 圧力検出器
87 エンコーダ
851 CPU
852 記憶手段
1
852 Memory means
Claims (6)
前記撹拌工具(11)が下端部に固定された中空管状のロッド(10)と、
前記撹拌工具(11)を地盤に対して下降または上昇方向に駆動する昇降駆動部(70)と、
押しのけ容積を連続的に変更可能であり、前記撹拌工具(11)を回転駆動する油圧モータ(81)と、
前記撹拌工具(11)の回転位置または回転速度を検出するための回転検出器(87)と、
前記油圧モータ(81)に供給される流体の圧力を検出するための圧力検出器(86)とを備えた地盤施工機における制御方法であって、
前記油圧モータ(81)が発生可能な駆動トルクの範囲内で、前記撹拌工具(11)の回転駆動に実際に使用する駆動トルクの上限値と下限値を設定する手順と、
前記下限値以上かつ前記上限値以下の範囲において、前記下限値および前記上限値を含む複数の駆動トルクを設定する手順と、
設定した複数の前記駆動トルクにそれぞれ対応する前記油圧モータ(81)の複数の押しのけ容積を求める手順と、
前記下限値に対応する下限容積以外の押しのけ容積から1段階小さい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を下方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して設定する手順と、
前記上限値に対応する上限容積以外の前記押しのけ容積から1段階大きい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を上方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して設定する手順と、
前記押しのけ容積から隣接する押しのけ容積に移行するための基準時間をそれぞれの移行に対して設定する手順と、
前記油圧モータ(81)が前記下限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が下方基準値以下である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階小さい押しのけ容積に移行する手順と、
前記油圧モータ(81)が前記上限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が上方基準値以上である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階大きい押しのけ容積に移行する手順と、
前記撹拌工具(11)を下降させながら撹拌を行う撹拌下降工程において、前記柱状改良杭の所定長さの所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数を計数して記憶する手順と、
前記撹拌工具(11)を上昇させながら撹拌を行う撹拌上昇工程において、前記撹拌工具(11)の現在位置と、前記所定区間における上昇中の羽根切回数と、前記撹拌工具(11)の現在の回転速度とから、前記所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値を下回ることのないように前記撹拌工具(11)の前記所定区間の残りの区間における上昇速度を演算して設定する手順とを有する地盤施工機における制御方法。 A stirring tool (11) equipped with a stirring blade and a spout for a ground improving agent for creating a columnar columnar improving pile in the ground, and a stirring tool (11).
A hollow tubular rod (10) to which the stirring tool (11) is fixed to the lower end,
An elevating drive unit (70) that drives the stirring tool (11) in a descending or ascending direction with respect to the ground.
The hydraulic motor (81), which can continuously change the push-out volume and rotationally drives the stirring tool (11),
A rotation detector (87) for detecting the rotation position or rotation speed of the stirring tool (11), and
It is a control method in a ground construction machine provided with a pressure detector (86) for detecting the pressure of a fluid supplied to the hydraulic motor (81).
A procedure for setting an upper limit value and a lower limit value of the drive torque actually used for the rotary drive of the stirring tool (11) within the range of the drive torque that can be generated by the hydraulic motor (81).
A procedure for setting a plurality of drive torques including the lower limit value and the upper limit value in the range of the lower limit value or more and the upper limit value or less, and
A procedure for obtaining a plurality of push-out volumes of the hydraulic motor (81) corresponding to a plurality of set drive torques, and a procedure for obtaining a plurality of push-out volumes.
A procedure for setting a reference value of the pressure for shifting from a push-out volume other than the lower limit volume corresponding to the lower limit value to a push-out volume one step smaller for each push-out volume as a lower reference value, and a procedure.
A procedure for setting a reference value of the pressure for shifting from the push-out volume other than the upper limit volume corresponding to the upper limit value to a push-out volume one step larger for each push-out volume as an upper reference value, and a procedure.
A procedure for setting a reference time for each transition from the push-out volume to an adjacent push-out volume, and
A procedure for shifting to a one-step smaller push-out volume when the hydraulic motor (81) is in a predetermined push-out volume other than the lower limit value and the pressure is continuously below the lower reference value for a reference time or longer. When,
A procedure for shifting to a one-step larger push-out volume when the hydraulic motor (81) is in a predetermined push-out volume other than the upper limit value and the pressure is continuously equal to or higher than the upper reference value for a reference time or longer. When,
A procedure for counting and storing the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in a predetermined section of a predetermined length of the columnar improved pile in the stirring lowering step of stirring while lowering the stirring tool (11).
In the stirring ascending step of agitating while raising the stirring tool (11), the current position of the stirring tool (11), the number of blade cuttings during ascending in the predetermined section, and the current stirring tool (11). From the rotation speed, the predetermined section of the stirring tool (11) so that the total number of the stirring lowering step and the stirring rising step of the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in the predetermined section does not fall below the target value. A control method in a ground construction machine having a procedure for calculating and setting the ascending speed in the remaining section of .
前記撹拌工具(11)の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値以上となった場合には、前記撹拌工具(11)の上昇速度を変更しないものである地盤施工機における制御方法。 The control method for the ground construction machine according to claim 1.
In the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool (11), the total number of the stirring lowering step and the stirring raising step of the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in the predetermined section is equal to or more than the target value. In this case, the control method in the ground construction machine that does not change the ascending speed of the stirring tool (11).
前記撹拌工具(11)の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が現在の上昇速度で目標値以上となると判断される場合には、前記撹拌工具(11)の上昇速度を変更しないものである地盤施工機における制御方法。 The control method for the ground construction machine according to claim 2.
In the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool (11), the total number of the stirring lowering step and the stirring ascending step of the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in the predetermined section is targeted at the current ascending speed. A control method in a ground construction machine that does not change the ascending speed of the stirring tool (11) when it is determined that the value is equal to or higher than the value.
前記撹拌工具(11)が下端部に固定された中空管状のロッド(10)と、
前記撹拌工具(11)を地盤に対して下降または上昇方向に駆動する昇降駆動部(70)と、
押しのけ容積を連続的に変更可能であり、前記撹拌工具(11)を回転駆動する油圧モータ(81)と、
前記撹拌工具(11)の回転位置または回転速度を検出するための回転検出器(87)と、
前記油圧モータ(81)の回転出力を前記撹拌工具(11)に伝達するための回転駆動部(82~84)と、
前記油圧モータ(81)に供給される流体の圧力を検出するための圧力検出器(86)と、
前記油圧モータ(81)の押しのけ容積を制御して前記油圧モータ(81)が適切な駆動トルクを発生するように駆動制御する駆動制御部(85)と、
前記昇降駆動部(70)を介して前記撹拌工具(11)の昇降移動を制御する昇降制御部(71)とを有し、
前記駆動制御部(85)は、情報を記憶する記憶手段(852)を備えたものであり、
前記記憶手段(852)は、
前記油圧モータ(81)が発生可能な駆動トルクの範囲内で、前記撹拌工具(11)の回転駆動に実際に使用する駆動トルクの上限値と下限値を記憶するとともに、前記下限値以上かつ前記上限値以下の範囲において、前記下限値および前記上限値を含む複数の駆動トルクを記憶し、
設定した複数の前記駆動トルクにそれぞれ対応する前記油圧モータ(81)の複数の押しのけ容積を記憶し、
前記下限値以外の前記押しのけ容積から1段階小さい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を下方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して記憶するとともに、前記上限値以外の前記押しのけ容積から1段階大きい押しのけ容積に移行するための前記圧力の基準値を上方基準値としてそれぞれの押しのけ容積に対して記憶し、
前記押しのけ容積から隣接する押しのけ容積に移行するための基準時間をそれぞれの移行に対して記憶するものであり、
さらに、前記駆動制御部(85)は、
前記油圧モータ(81)が前記下限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が下方基準値以下である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階小さい押しのけ容積に移行する手順と、
前記油圧モータ(81)が前記上限値以外の所定の前記押しのけ容積にある状態で、前記圧力が上方基準値以上である状態が基準時間以上連続した場合に、1段階大きい押しのけ容積に移行する手順を実行するものであり、
前記昇降制御部(71)は、
前記撹拌工具(11)を下降させながら撹拌を行う撹拌下降工程において、前記柱状改良杭の所定長さの所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数を計数して記憶する手順と、
前記撹拌工具(11)を上昇させながら撹拌を行う撹拌上昇工程において、前記撹拌工具(11)の現在位置と、前記所定区間における上昇中の羽根切回数と、前記撹拌工具(11)の現在の回転速度とから、前記所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値を下回ることのないように前記撹拌工具(11)の前記所定区間の残りの区間における上昇速度を演算して設定する手順を実行するものである地盤施工機。 A stirring tool (11) equipped with a stirring blade and a spout for a ground improving agent for creating a columnar columnar improving pile in the ground, and a stirring tool (11).
A hollow tubular rod (10) to which the stirring tool (11) is fixed to the lower end,
An elevating drive unit (70) that drives the stirring tool (11) in a descending or ascending direction with respect to the ground.
The hydraulic motor (81), which can continuously change the push-out volume and rotationally drives the stirring tool (11),
A rotation detector (87) for detecting the rotation position or rotation speed of the stirring tool (11), and
A rotary drive unit (82 to 84) for transmitting the rotational output of the hydraulic motor (81) to the stirring tool (11), and
A pressure detector (86) for detecting the pressure of the fluid supplied to the hydraulic motor (81), and
A drive control unit (85) that controls the push-out volume of the hydraulic motor (81) to drive and control the hydraulic motor (81) to generate an appropriate drive torque.
It has an elevating control unit (71) that controls the elevating movement of the stirring tool (11) via the elevating drive unit (70).
The drive control unit (85) is provided with a storage means (852) for storing information.
The storage means (852) is
Within the range of the drive torque that can be generated by the hydraulic motor (81), the upper limit value and the lower limit value of the drive torque actually used for the rotary drive of the stirring tool (11) are stored, and the lower limit value or more and the said Within the range below the upper limit value, a plurality of drive torques including the lower limit value and the upper limit value are stored.
The plurality of push-out volumes of the hydraulic motor (81) corresponding to the plurality of set drive torques are stored.
The reference value of the pressure for shifting from the push volume other than the lower limit value to the push volume one step smaller is stored as a lower reference value for each push volume, and 1 from the push volume other than the upper limit value. The reference value of the pressure for shifting to a step larger push-out volume is stored as an upper reference value for each push-out volume, and is stored.
The reference time for transitioning from the push-out volume to the adjacent push-out volume is stored for each shift.
Further, the drive control unit (85)
A procedure for shifting to a one-step smaller push-out volume when the hydraulic motor (81) is in a predetermined push-out volume other than the lower limit value and the pressure is continuously below the lower reference value for a reference time or longer. When,
A procedure for shifting to a one-step larger push-out volume when the hydraulic motor (81) is in a predetermined push-out volume other than the upper limit value and the pressure is continuously equal to or higher than the upper reference value for a reference time or longer. Is what you do
The elevating control unit (71)
A procedure for counting and storing the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in a predetermined section of a predetermined length of the columnar improved pile in the stirring lowering step of stirring while lowering the stirring tool (11).
In the stirring ascending step of agitating while raising the stirring tool (11), the current position of the stirring tool (11), the number of blade cuttings during ascending in the predetermined section, and the current stirring tool (11). From the rotation speed, the predetermined section of the stirring tool (11) so that the total number of the stirring lowering step and the stirring rising step of the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in the predetermined section does not fall below the target value. A ground construction machine that executes the procedure of calculating and setting the ascending speed in the remaining section of .
前記撹拌工具(11)の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が目標値以上となった場合には、前記撹拌工具(11)の上昇速度を変更しないものである地盤施工機。 The ground construction machine according to claim 4.
In the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool (11), the total number of the stirring lowering step and the stirring raising step of the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in the predetermined section is equal to or more than the target value. In this case, the ground construction machine does not change the ascending speed of the stirring tool (11).
前記撹拌工具(11)の上昇速度を演算して設定する手順は、前記所定区間における前記撹拌工具(11)の羽根切回数の撹拌下降工程および撹拌上昇工程の合計数が現在の上昇速度で目標値以上となると判断される場合には、前記撹拌工具(11)の上昇速度を変更しないものである地盤施工機。 The ground construction machine according to claim 5.
In the procedure for calculating and setting the ascending speed of the stirring tool (11), the total number of the stirring lowering step and the stirring ascending step of the number of blade cuttings of the stirring tool (11) in the predetermined section is targeted at the current ascending speed. A ground construction machine that does not change the ascending speed of the stirring tool (11) when it is determined that the value is equal to or higher than the value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018163254A JP7081809B2 (en) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | Control method in ground construction machine and ground construction machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018163254A JP7081809B2 (en) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | Control method in ground construction machine and ground construction machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020033818A JP2020033818A (en) | 2020-03-05 |
| JP7081809B2 true JP7081809B2 (en) | 2022-06-07 |
Family
ID=69667378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018163254A Active JP7081809B2 (en) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | Control method in ground construction machine and ground construction machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7081809B2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000282454A (en) | 1999-03-31 | 2000-10-10 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Automatic control device for soil improving machine |
| JP2002180452A (en) | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Fudo Constr Co Ltd | Ground improvement construction method and construction management device |
| JP2003213667A (en) | 2002-01-18 | 2003-07-30 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | Control device for ground improving machine |
| JP2005120701A (en) | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Soirutekku:Kk | Quality control method in deep layer mixing construction method |
| JP2014145192A (en) | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Taisei Corp | Improvement body construction system |
| JP2015101827A (en) | 2013-11-21 | 2015-06-04 | 株式会社ワイビーエム | Shift control method for ground construction machine and ground construction machine |
| JP2016089623A (en) | 2014-11-04 | 2016-05-23 | ライト工業株式会社 | Ground improvement system and ground improvement method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347413A (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-29 | Kobe Steel Ltd | Controller for ground improver |
| DE4020111A1 (en) * | 1990-06-23 | 1992-01-09 | Klemm Bohrtech | CONTROL DEVICE FOR SWITCHING A HYDRAULIC SWITCHING MOTOR TO A BASE LOAD MOTOR |
-
2018
- 2018-08-31 JP JP2018163254A patent/JP7081809B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000282454A (en) | 1999-03-31 | 2000-10-10 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Automatic control device for soil improving machine |
| JP2002180452A (en) | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Fudo Constr Co Ltd | Ground improvement construction method and construction management device |
| JP2003213667A (en) | 2002-01-18 | 2003-07-30 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | Control device for ground improving machine |
| JP2005120701A (en) | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Soirutekku:Kk | Quality control method in deep layer mixing construction method |
| JP2014145192A (en) | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Taisei Corp | Improvement body construction system |
| JP2015101827A (en) | 2013-11-21 | 2015-06-04 | 株式会社ワイビーエム | Shift control method for ground construction machine and ground construction machine |
| JP2016089623A (en) | 2014-11-04 | 2016-05-23 | ライト工業株式会社 | Ground improvement system and ground improvement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020033818A (en) | 2020-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2633454C2 (en) | Piling machine and method of driving pile elements in soil | |
| US8136612B2 (en) | Constant-mode auto-drill with pressure derivative control | |
| CN109891031B (en) | Method and construction device for soil working | |
| JP7036433B2 (en) | Pile driving device | |
| JP7081809B2 (en) | Control method in ground construction machine and ground construction machine | |
| CN104747303A (en) | Concrete pump truck and control method thereof | |
| JP4579249B2 (en) | Control system and control method for fluid pressure actuator and fluid pressure machine | |
| JP2010521603A (en) | Rock drill control method and apparatus and rock drill | |
| KR20120070935A (en) | Hydraulic pump controlling method for an excavator | |
| JP5666795B2 (en) | Ground construction machine and its tool drive control method | |
| JP6310239B2 (en) | Shift control method for ground construction machine and ground construction machine | |
| CN115506709B (en) | A long spiral intelligent bottom expansion pressure grouting pile construction method | |
| JP2017504886A (en) | Method for controlling a machining system comprising a machining device and a power feed mechanism | |
| JP2000282454A (en) | Automatic control device for soil improving machine | |
| US7134511B2 (en) | Soil working method and device | |
| CA2561894C (en) | Method and system for collaring | |
| JP7470974B2 (en) | Method for controlling drive of ground improvement device and ground improvement device | |
| JP2014145192A (en) | Improvement body construction system | |
| JP3430148B2 (en) | Ground improvement construction method and construction management device | |
| JP2014202027A (en) | Ground improvement method | |
| JP2002030883A (en) | Control device for machine tool | |
| JP3759235B2 (en) | Construction management equipment for medium digging method | |
| CN113915179B (en) | Spiral pile forming system and method with main hoisting speed and power head rotating speed matched in real time and rotary drilling rig | |
| US11000971B2 (en) | Method for operating a machine tool, and machine tool operable by the method | |
| JPH09328985A (en) | Auger drilling control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210514 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220301 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220422 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220517 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220519 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7081809 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |