JP2002295181A - Propulsive mechanism of ground drilling machine and control method therefor - Google Patents
Propulsive mechanism of ground drilling machine and control method thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス管、電力ケー
ブル、信号ケーブル、光ファイバーケーブル、上水道
管、下水道管等を非開削で地中に埋設するための孔を地
中に明ける地盤孔明機の推進機構及びその制御方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ground drilling machine for drilling holes for burying gas pipes, power cables, signal cables, optical fiber cables, water supply pipes, sewage pipes, etc. in the ground without cutting. The present invention relates to a propulsion mechanism and a control method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、地盤孔明機としては、機体に推進
機構を備え、この推進機構により地中に推進されるロッ
ドと、このロッドの先端に取り付けられ傾斜受圧面を有
した先導体とを備え、先導体にロッドを順次継ぎ足しな
がら推進することで先導体を推進開始地点、例えば発進
立坑から目標地点、例えば到達立坑まで推進させてい
た。そして、ロッドと共に先導体を回転させながら推進
することで略直線的に推進し、また、ロッドと共に先導
体を回転せずに推進することで、先導体の傾斜受圧面に
作用する土圧反力で先導体が傾斜受圧面とは反対方向
(推進力と土圧反力の合成力方向)に向けて推進し、推
進方向を変更させていた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a ground drilling machine, a body is provided with a propulsion mechanism, and a rod propelled into the ground by the propulsion mechanism and a leading conductor attached to the tip of the rod and having an inclined pressure receiving surface. In addition, the rod is propelled from the starting conductor, for example, from a starting shaft, to a target point, for example, a reaching shaft, by propelling the rod while sequentially adding a rod to the leading conductor. The earth pressure reaction force acting on the inclined pressure receiving surface of the leading conductor by propelling while rotating the leading conductor with the rod while rotating the leading conductor substantially linearly, and by propelling the leading conductor without rotating with the rod. Thus, the leading conductor is propelled in the direction opposite to the inclined pressure receiving surface (in the direction of the combined force of the propulsion force and the earth pressure reaction force) to change the propulsion direction.
【0003】一方、この地盤孔明機にあっては、ロッド
の先端に取り付けた先導体に地中探査用レーダを装着し
て、推進する先の地中の障害物を見つけて、この障害物
との距離を探査していた。この装着した地中探査用レー
ダを用いて地中の障害物との距離を探査する際、レーダ
の性能上、先導体及びロッドの推進速度を極めて低速に
しないと、地中の障害物との距離を正確に探査すること
ができなかった。On the other hand, in this ground drilling machine, an underground exploration radar is attached to a tip conductor attached to the tip of a rod to find an underground obstacle to be propelled, and to identify this obstacle. Was exploring the distance. When exploring the distance to an underground obstacle using this installed underground radar, if the propulsion speed of the leading conductor and the rod is not extremely low due to the performance of the radar, The distance could not be probed accurately.
【0004】このようになる地盤孔明機において、推進
機構にあっては、先導体及びロッドを推進させるための
推進用モータを設けており、この推進用モータは斜板式
の油圧可変モータであった。そして、この推進用モータ
には、減速機を取り付けて動力を減速機を介して出力す
るようにしていた。In such a ground drilling machine, the propulsion mechanism is provided with a propulsion motor for propelling the leading conductor and the rod, and this propulsion motor is a swash plate type variable hydraulic motor. . A reduction gear is attached to this propulsion motor so that power is output via the reduction gear.
【0005】従来、地中に孔を明ける機械において、推
進用モータに減速機を取り付けて動力を減速機を介して
出力するようにしたものとしては、特開平5−3212
87号公報に示されているように、減速機における減速
比をある所定の値のみの1段式として、常に同じ減速比
で減速させるようにしたものが知られていた。[0005] Conventionally, in a machine for drilling a hole in the ground, a device in which a speed reducer is attached to a propulsion motor to output power through the speed reducer is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-3212.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 87, there has been known a speed reducer in a one-stage type having only a predetermined value, which is always decelerated at the same speed reduction ratio.
【0006】一方、本出願人が先に出願した特願200
0−364315において、地盤孔明機では、推進機構
における推進用モータによって推進させるようにしてい
たが、このとき、先導体及びロッドの推進速度は推進用
モータを制御することでコントロールするようにしてい
た。On the other hand, Japanese Patent Application No. 200
At 0-364315, in the ground drilling machine, the propulsion was performed by the propulsion motor in the propulsion mechanism. At this time, the propulsion speed of the leading conductor and the rod was controlled by controlling the propulsion motor. .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の地盤孔明機にお
いて、地中探査用レーダを用いて地中の障害物との距離
を探査する際、障害物との距離の探査を正確に行うため
に、先導体及びロッドの推進速度を極めて低速にする必
要があったが、この地盤孔明機あるいは特開平5−32
1287号公報に記載のものにあっては、推進用モータ
に取り付けた減速機により常に同じ減速比で減速させる
ようにしていたため、推進速度を低速にした場合、斜板
式の油圧可変モータである推進用モータにおいて、止ま
ったり動いたりといった不安定な状態が起こり、低速で
の推進が一定にならずに不安定となることがあり、これ
によって、地中探査用レーダによる地中の障害物との距
離の探査に支障をきたし、最悪の場合は先導体を障害物
に衝突させ損傷させるといった問題があった。これは、
推進用モータにあっては、斜板の性質上、油の流量が少
ない状態においては油の洩れとの関係で、回転速度が停
止したり上がったり下がったりする回転が安定しない不
感帯や不安定領域があり、これにより推進用モータにお
いて、止まったり動いたりといった不安定な状態が起こ
り、これにより低速での推進が不安定となる。SUMMARY OF THE INVENTION In a conventional ground drilling machine, when the distance to an underground obstacle is searched by using an underground radar, it is necessary to accurately detect the distance to the obstacle. , It was necessary to make the propulsion speed of the leading conductor and the rod extremely low.
In the device described in Japanese Patent No. 1287, since the speed reduction gear attached to the propulsion motor always reduces the speed at the same reduction ratio, when the propulsion speed is reduced, the swash plate type hydraulic variable motor is used. An unstable state such as stopping and moving may occur in the motor for propulsion, and the propulsion at low speed may not be stable and may become unstable. This hinders the distance search, and in the worst case, there is a problem that the leading conductor collides with an obstacle and is damaged. this is,
In the case of propulsion motors, due to the nature of the swash plate, when the flow rate of oil is low, there is a dead zone or unstable area where the rotation speed stops or rises or falls due to oil leakage, and the rotation is not stable. There is an unstable state such as stopping or moving in the propulsion motor, which makes propulsion at low speed unstable.
【0008】そこで、減速機において地中探査用レーダ
による地中の障害物との距離の探査に支障をきたさない
ような高めの減速比にすることで、低速での推進におい
て推進用モータの油の流量が少ない状態における不安定
領域を避けて、不安定な状態が起こるのを防止すること
も考えられるが、このようにすると、今度は高速での推
進において推進速度の低下が起こり、地中探査用レーダ
による障害物との距離の探査を行わない場合の通常の推
進での推進速度が非常に遅くなり、作業効率が大幅に低
下する問題があった。このため、減速機において高めの
減速比にすることは難しかった。In view of this, by setting the reduction gear at a high reduction ratio so as not to hinder the search for the distance to the underground obstacle by the underground search radar in the speed reducer, the oil of the propulsion motor can be reduced at low speed propulsion. It is conceivable to avoid the unstable region by avoiding the unstable region in the state where the flow rate is low, but in this case, the propulsion speed decreases at the high speed propulsion, and the underground There is a problem that the propulsion speed in normal propulsion when the distance to an obstacle is not searched by the search radar becomes very slow, and the work efficiency is greatly reduced. For this reason, it was difficult to increase the reduction ratio of the reduction gear.
【0009】一方、従来の特願2000−364315
に記載のものにあっては、推進用モータを制御して、先
導体の推進速度をコントロールするようにしていたが、
一定に推進用モータを制御しても、地中の土質変化等で
負荷が変わることにより先導体の推進速度が一定になら
ず変化してしまう恐れがあり、このように推進速度が変
化することによっても、地中探査用レーダを用いて地中
の障害物との距離を探査する際、障害物との距離の探査
を正確に行うことができなくなるといった問題があっ
た。On the other hand, a conventional Japanese Patent Application No. 2000-364315.
In the thing described in the above, the propulsion motor was controlled to control the propulsion speed of the leading conductor,
Even if the propulsion motor is controlled constantly, the propulsion speed of the leading conductor may not be constant and may change due to changes in the load due to soil changes in the ground, etc. Also, there is a problem in that when the distance to the obstacle under the ground is searched using the underground radar, the search for the distance to the obstacle cannot be performed accurately.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段及び作用効果】第一の発明
は、先導体にロッドを順次継ぎ足しながら推進用モータ
で減速機を介して推進して地中に孔を明ける地盤孔明機
の推進機構において、減速機を、異なる複数の減速比を
有する複数段式にした地盤孔明機の推進機構である。The first invention is a propulsion mechanism for a ground drilling machine which drills a hole in the ground by propelling through a speed reducer with a propulsion motor while sequentially adding a rod to a leading conductor. , Is a propulsion mechanism for a ground drilling machine in which the reduction gear is a multi-stage type having a plurality of different reduction ratios.
【0011】第一の発明によれば、減速機を、異なる複
数の減速比を有する複数段式にしたことにより、減速機
において高い減速比のものと低い減速比のものとに切り
換えることができ、高い減速比のものに切り換えたとき
は、推進速度を低速にした場合、この高い減速比により
推進用モータの油の流量が少ない状態における回転が安
定しない不安定領域を避けて、止まったり動いたりとい
った不安定な状態が起こるのを防止して、低速での推進
を安定させることができ、例えば地中探査用レーダを用
いて地中の障害物との距離を探査する際、障害物との距
離の探査を正確に行うことができ、障害物への衝突を確
実に避けることができる。一方、低い減速比のものに切
り換えたときは、推進速度を高速にすることも可能に
し、作業効率の大幅な向上を図ることができる。このよ
うに地中探査用レーダを用いて地中の障害物との距離を
探査する際と通常の推進を行う際とで、減速機におい
て、それぞれの作業の内容に適した減速比のものを選択
することにより、地中探査用レーダによる障害物の距離
の探査や通常の推進を常に最適に行うことができる。According to the first aspect of the invention, the speed reducer is a multi-stage type having a plurality of different speed reduction ratios, so that the speed reducer can be switched between a high speed reduction ratio and a low speed reduction ratio. When the propulsion speed is set to a low speed when switching to a high reduction ratio, the high reduction ratio avoids an unstable region where rotation of the propulsion motor in a state where the oil flow rate is small is not stable, and stops or moves. Prevents unstable conditions such as flapping and stabilizes propulsion at low speeds.For example, when using an underground exploration radar to detect the distance to an underground obstacle, Can be accurately detected, and collision with an obstacle can be reliably avoided. On the other hand, when switching to a low reduction ratio, the propulsion speed can be increased, and the working efficiency can be greatly improved. In this way, when searching for the distance to an underground obstacle using the underground radar and when performing normal propulsion, the reduction gear with a reduction ratio suitable for the content of each work By making the selection, it is possible to always optimally perform the search for the distance to the obstacle and the normal propulsion by the underground radar.
【0012】第二の発明は、先導体にロッドを順次継ぎ
足しながら推進用モータで減速機を介して推進して地中
に孔を明ける地盤孔明機の推進機構の制御方法におい
て、減速機を、異なる複数の減速比を有する複数段式に
した構成とすると共に、推進速度を検知する推進速度検
知手段と、推進目標速度を設定する推進目標速度設定手
段と、推進速度検知手段で検出した推進速度と推進目標
速度設定手段で設定した推進目標速度との速度偏差を算
出し、この算出した速度偏差を無くす指令を推進用モー
タに出力して、推進速度を一定にする制御を行う速度一
定制御手段とをそれぞれ備えた構成として、減速機にお
いて高い減速比に切り換えたとき、速度一定制御手段に
おいて推進速度を一定にする制御を行うようにした地盤
孔明機の推進機構の制御方法である。A second invention provides a method for controlling a propulsion mechanism of a ground drilling machine which drills a hole in the ground by propelling through a reduction gear with a propulsion motor while sequentially adding a rod to a leading conductor. A propulsion speed detecting means for detecting a propulsion speed, a propulsion target speed setting means for setting a propulsion target speed, and a propulsion speed detected by the propulsion speed detection means. Speed constant control means for calculating a speed deviation between the propulsion target speed set by the propulsion target speed setting means and outputting a command for eliminating the calculated speed deviation to the propulsion motor to control the propulsion speed to be constant. When the speed reducer is switched to a high reduction ratio, the speed constant control means controls the propulsion speed to be constant. It is your way.
【0013】第二の発明によれば、減速機において高い
減速比に切り換えたとき、速度一定制御手段において推
進速度を一定にする制御を行うことにより、低速時での
推進速度を安定させることができ、例えば地中探査用レ
ーダによる障害物との距離の探査を極めて良好に行うこ
とで、障害物への衝突を防止する。According to the second aspect of the present invention, when the reduction gear is switched to a high reduction ratio, the constant speed control means controls the propulsion speed to be constant, thereby stabilizing the propulsion speed at low speed. For example, a collision with an obstacle can be prevented by performing a very good search for a distance from the obstacle using an underground search radar, for example.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明による地盤孔明機の推進機
構及びその制御方法の一実施態様について説明する。地
盤孔明機としては、基本的には従来と同様である。図1
に示すように、機体1に推進機構2を備え、この推進機
構2により地中に推進されるロッド3と、このロッド3
の先端に取り付けられ傾斜受圧面4を有した先導体5と
を備え、先導体5にロッド3を順次継ぎ足しながら推進
することで先導体5を推進開始地点、例えば発進立坑6
から目標地点、例えば到達立坑7まで推進させている。
そして、ロッド3と共に先導体5を回転させながら推進
することで直線的に推進し、また、ロッド3と共に先導
体5を回転せずに推進することで、先導体5の傾斜受圧
面4に作用する土圧反力で先導体5が傾斜受圧面4とは
反対方向(推進力と土圧反力の合成力方向)に向けて推
進し、推進方向を変更させている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a propulsion mechanism for a ground drill according to the present invention and a control method thereof will be described. The ground drilling machine is basically the same as the conventional one. Figure 1
As shown in FIG. 1, a fuselage 1 is provided with a propulsion mechanism 2, and a rod 3 propelled into the ground by the propulsion mechanism 2;
A leading conductor 5 having an inclined pressure-receiving surface 4 attached to the tip of the rod.
To a target point, for example, a reaching shaft 7.
Then, the tip conductor 5 is propelled while being rotated together with the rod 3 so as to be propelled linearly. Further, the tip conductor 5 is propelled without being rotated together with the rod 3 so as to act on the inclined pressure receiving surface 4 of the tip conductor 5. Due to the earth pressure reaction force, the leading conductor 5 is propelled in a direction opposite to the inclined pressure receiving surface 4 (the direction of the combined force of the propulsion force and the earth pressure reaction force) to change the propulsion direction.
【0015】この地盤孔明機において、ロッド3の先端
に取り付けた先導体5には、傾斜受圧面4の中央に地中
探査用レーダ8を装着して、推進する先の地中の障害物
を見つけて、この障害物との距離を探査する。この地中
探査用レーダ8は電磁波を地中に放射し、地中の障害物
からの反射波を受信することにより、障害物との距離を
探査するものである。なお、この地中探査用レーダ8で
の障害物との距離の探査は、レーダの性能上、探査距離
が500mmと短いため、先導体5及びロッド3の推進
速度を極めて低速にする必要がある。In this ground drilling machine, a ground conductor radar 8 is mounted on the tip conductor 5 attached to the tip of the rod 3 at the center of the inclined pressure receiving surface 4 so that an obstacle in the ground to be propelled can be removed. Find and explore the distance to this obstacle. The underground radar 8 radiates electromagnetic waves into the ground and receives reflected waves from obstacles in the ground, thereby detecting the distance to the obstacles. In the underground radar 8 for exploring the distance to an obstacle, the probing speed of the leading conductor 5 and the rod 3 needs to be extremely low because the exploration distance is as short as 500 mm in terms of radar performance. .
【0016】そして、地盤孔明機の推進機構2として
は、機体1の前後斜めに向かうフレーム11に沿って移
動するクレードル12を設けると共に、フレーム11の
後部に推進用モータ13を設けて、この推進用モータ1
3によりクレードル12をフレーム11に沿って移動す
るようにし、この推進用モータ13は斜板式の油圧可変
モータであり、減速機14を取り付けて、この減速機1
4を介して動力を出力する。また、フレーム11に沿っ
て移動するクレードル12上に回転用モータ15を設け
て、この回転用モータ15も斜板式の油圧可変モータで
あり、減速機16を取り付けて、この減速機16を介し
て動力を出力する。そして、この回転用モータ15の前
部にロッド取り付け部17を設けて、このロッド取り付
け部17にロッド3を取り付けることで、回転用モータ
15により先導体5及びロッド3を回転させると共に、
推進用モータ13により先導体5及びロッド3を地中に
推進させる。なお、この推進用モータ13においては、
ポテンショメータあるいはエンコーダ等の推進距離検出
器18を取り付けて推進距離を検出し、また、回転用モ
ータ15においても、ポテンショメータあるいはエンコ
ーダ等の回転角検出器19を取り付けて回転角を検出す
る。As the propulsion mechanism 2 of the ground drilling machine, a cradle 12 that moves along a frame 11 obliquely to the front and rear of the body 1 is provided, and a propulsion motor 13 is provided at a rear portion of the frame 11. Motor 1
3, the cradle 12 is moved along the frame 11, and the propulsion motor 13 is a swash plate type variable hydraulic motor.
4 to output power. In addition, a rotation motor 15 is provided on the cradle 12 that moves along the frame 11, and the rotation motor 15 is also a swash plate type variable hydraulic motor. Output power. A rod mounting portion 17 is provided in front of the rotation motor 15, and the rod 3 is mounted on the rod mounting portion 17, thereby rotating the leading conductor 5 and the rod 3 by the rotation motor 15,
The tip conductor 5 and the rod 3 are propelled underground by the propulsion motor 13. In addition, in this propulsion motor 13,
A propulsion distance detector 18 such as a potentiometer or an encoder is attached to detect the propulsion distance, and the rotation motor 15 is also provided with a rotation angle detector 19 such as a potentiometer or an encoder to detect the rotation angle.
【0017】このようになる推進機構2において、推進
用モータ13に取り付けた減速機14にあっては、異な
る複数の減速比を有する複数段式に、例えば低い減速比
のものと高い減速比のものとである2つの減速比を有す
る2段式にして、所望の減速比のものに切り換える。な
お、この減速機14では、異なる2つの減速比を有する
2段式としているが、異なる3つ以上の減速比を有する
複数段式としても良い。In the propulsion mechanism 2 having such a configuration, the speed reducer 14 attached to the propulsion motor 13 has a plurality of stages having a plurality of different reduction ratios. A two-stage system having two reduction ratios is used to switch to a desired reduction ratio. Although the reduction gear 14 is a two-stage type having two different reduction ratios, it may be a multi-stage type having three or more different reduction ratios.
【0018】この減速機14において、減速比を異なら
せることで、低い減速比に切り換えたとき、低い減速比
によって推進速度の高速仕様に、例えば減速比を40.
7、推進速度を最速200mm/sec程度にして速度
範囲を大きなものにし、また、高い減速比に切り換えた
とき、高い減速比によって推進速度の低速仕様に、例え
ば減速比を303、推進速度を最速50mm/sec程
度にして速度範囲を5〜50mm/sec程度の小さな
ものにする。以上のように、この実施例では、例えば、
高速仕様と低速仕様の減速比は約1対8と大きく、コン
パクトな減速機を使用する。In the speed reducer 14, when the speed reduction ratio is changed to a low speed reduction ratio, the low speed reduction ratio allows the propulsion speed to be set to a high speed specification, for example, a speed reduction ratio of 40.
7. The propulsion speed is increased to about 200 mm / sec to increase the speed range. Also, when the propulsion speed is switched to a high reduction ratio, the propulsion speed is set to a low speed specification by a high reduction ratio. The speed range is made as small as about 5 to 50 mm / sec by setting the speed to about 50 mm / sec. As described above, in this embodiment, for example,
The reduction ratio between the high-speed specification and the low-speed specification is as large as about 1: 8, and a compact reduction gear is used.
【0019】次に、この減速機14及び推進用モータ1
3の構造について具体的に説明すると、図2に示すよう
に、推進用モータ13にあっては、シャフト21と複数
のシリンダ22とを平行に配置し、各シリンダ22のピ
ストン23先端を固定された斜板24に摺動自在に当接
する。これにより、複数のシリンダ22を順番に往復動
させることで、シャフト21を回転して、動力を発生さ
せる。Next, the reduction gear 14 and the propulsion motor 1
3, the shaft 21 and the plurality of cylinders 22 are arranged in parallel in the propulsion motor 13, and the tip of the piston 23 of each cylinder 22 is fixed. The swash plate 24 is slidably contacted. Thus, the plurality of cylinders 22 are sequentially reciprocated to rotate the shaft 21 and generate power.
【0020】そして、減速機14にあっては、推進用モ
ータ13のシャフト21が中央を貫通し、このシャフト
21に多板式の第一クラッチ部25を直接取り付けると
共に、シャフト21に遊星減速部26を介して多板式の
第二クラッチ部27を取り付ける。この遊星減速部26
はサンギヤ28とリングギヤ29とプラネットギヤ30
とからなり、サンギヤ28をシャフト21側に、プラネ
ットギヤ30を第二クラッチ部27側にそれぞれ固着す
る。そして、第一クラッチ部25と第二クラッチ部27
とに回転体31を取り付けて、この回転体31に平歯車
減速部32を取り付け、この平歯車減速部32は回転体
31側に固着する中央の小ギヤ33と大ギヤ34とから
なる。そして、この平歯車減速部32に偏心減速部35
を取り付けて、この偏心減速部35は平歯車減速部32
の大ギヤ34に固着する偏心した2つのギヤ36とリン
グギヤ37とからなり、この偏心減速部35のリングギ
ヤ37に出力部38を取り付ける。そして、この第一ク
ラッチ部25と第二クラッチ部27とおいては、図示し
ていないが、減速比切換部によって第一クラッチ部25
と第二クラッチ部27とのどちらか一方をつなぐように
している。In the speed reducer 14, the shaft 21 of the propulsion motor 13 passes through the center. The multi-plate type first clutch portion 25 is directly attached to the shaft 21, and the planetary speed reducer 26 is attached to the shaft 21. The multi-plate type second clutch unit 27 is attached via the. This planetary reduction unit 26
Is a sun gear 28, a ring gear 29 and a planet gear 30
The sun gear 28 is fixed to the shaft 21 side, and the planet gear 30 is fixed to the second clutch part 27 side. Then, the first clutch section 25 and the second clutch section 27
, A spur gear reduction unit 32 is attached to the rotation body 31, and the spur gear reduction unit 32 includes a central small gear 33 and a large gear 34 fixed to the rotation body 31. The eccentric reduction unit 35 is connected to the spur gear reduction unit 32.
The eccentric reduction unit 35 is attached to the spur gear reduction unit 32.
An eccentric reduction unit 35 has an output unit 38 attached to the ring gear 37 of the eccentric reduction unit 35. Although not shown, the first clutch portion 25 and the second clutch portion 27 are provided by the reduction ratio switching portion.
And the second clutch portion 27.
【0021】このような構成により、第一クラッチ部2
5をつなげた場合、図3(A)に示すように、推進用モ
ータ13のシャフト21の回転、すなわち動力が第一ク
ラッチ部25、回転体31、平歯車減速部32、偏心減
速部35を経て出力部38より出力する。このときは、
減速比が低くなり、高速仕様となる。With such a configuration, the first clutch 2
5, the rotation of the shaft 21 of the propulsion motor 13, that is, the power is transmitted to the first clutch unit 25, the rotating body 31, the spur gear reduction unit 32, and the eccentric reduction unit 35, as shown in FIG. After that, it is output from the output unit 38. At this time,
Reduced gear ratio and high-speed specification.
【0022】また、第二クラッチ部27をつなげた場
合、図3(B)に示すように、推進用モータ13のシャ
フト21の回転、すなわち動力が遊星減速部26、第二
クラッチ部27、回転体31、平歯車減速部32、偏心
減速部35を経て出力部38より出力する。このとき
は、第一クラッチ部25をつなげた場合に比べて、遊星
減速部26を経ていることで、減速比が高くなり、低速
仕様となる。When the second clutch portion 27 is connected, as shown in FIG. 3B, the rotation of the shaft 21 of the propulsion motor 13, that is, the power is reduced by the planetary reduction portion 26, the second clutch portion 27, and the rotation. The signal is output from the output unit 38 through the body 31, the spur gear reduction unit 32, and the eccentric reduction unit 35. At this time, as compared with the case where the first clutch unit 25 is engaged, the reduction ratio is increased by passing through the planetary reduction unit 26, and the low-speed specification is achieved.
【0023】次に、この推進機構2における減速機14
及び推進用モータ13の油圧回路の概略について説明す
ると、図4に示すように、エンジン41によって駆動す
るポンプ42を備え、このポンプ42に流量制御弁43
を接続し、この流量制御弁43に流量切換弁44を接続
し、流量切換弁44に推進用モータ13及び減速機14
を接続する。この流量制御弁43は電気信号を入力し、
この電気信号に基づいた流量を流す。また、流量切換弁
44は電気信号を入力し、この電気信号によって推進用
モータ13の正逆回転を切り換える。Next, the speed reducer 14 in the propulsion mechanism 2
The hydraulic circuit of the propulsion motor 13 will be briefly described. As shown in FIG. 4, a pump 42 driven by an engine 41 is provided.
The flow control valve 43 is connected to a flow switching valve 44, and the flow switching valve 44 is connected to the propulsion motor 13 and the speed reducer 14.
Connect. This flow control valve 43 inputs an electric signal,
A flow rate based on the electric signal is supplied. The flow switching valve 44 receives an electric signal, and switches the forward / reverse rotation of the propulsion motor 13 according to the electric signal.
【0024】なお、油圧回路は前記のものに限定される
ものではなく、他のものでも良い。例えば、図5に示す
ように、エンジン41によって駆動するメインのポンプ
45とサブのポンプ46をそれぞれ備え、このメインの
ポンプ45に流量制御弁47を接続し、この流量制御弁
47に推進用モータ13及び減速機14を接続すると共
に、サブのポンプ46にパイロット弁48,48′を接
続し、このパイロット弁48,48′をパイロット回路
として流量制御弁47に接続する。これにより流量制御
弁47では電気信号に基づいた流量を流すと共に、推進
用モータ13の正逆回転も切り換える。The hydraulic circuit is not limited to the one described above, but may be another circuit. For example, as shown in FIG. 5, a main pump 45 and a sub-pump 46 driven by the engine 41 are provided, and a flow control valve 47 is connected to the main pump 45, and a propulsion motor is connected to the flow control valve 47. 13 and the speed reducer 14, and pilot valves 48, 48 'are connected to the sub-pump 46. The pilot valves 48, 48' are connected to the flow control valve 47 as a pilot circuit. As a result, the flow control valve 47 supplies a flow based on the electric signal, and also switches the forward / reverse rotation of the propulsion motor 13.
【0025】また次に、この推進機構2における推進用
モータ13及び回転用モータ15の制御装置の概略につ
いて説明する。図6に示すように、推進用モータ13に
取り付けた推進距離検出器18と、回転用モータ15に
取り付けた回転角検出器19とを備えると共に、推進用
モータ13に取り付けた減速機14における減速比の切
り換えを行うための減速比切り換え入力部51を備え、
さらに推進速度を入力する推進速度入力部52と、回転
速度を入力する回転速度入力部53とを備える。そし
て、コントローラ54を備え、このコントローラ54は
内部にタイマー55を備えると共に、推進制御部56と
回転制御部57とをそれぞれ備え、推進制御部56にお
いて、推進距離検出器18と減速比切り換え入力部51
と推進速度入力部52とから入力したデータに基づい
て、推進用モータ13の油圧回路における流量制御弁4
3、パイロット弁48,48′と流量切換弁44とに指
令を出力し、さらに減速機14の減速比切換部58にも
指令を出力して、推進用モータ13及び減速機14を制
御する。また、回転制御部57においても、回転角検出
器19と回転速度入力部53とから入力したデータに基
づいて、回転用モータ15の油圧回路における流量制御
弁59と流量切換弁60とに指令を出力して、回転用モ
ータ15を制御する。また、推進制御部56と回転制御
部59とに入力する各種のデータを表示する表示部61
を備える。Next, an outline of a control device of the propulsion motor 13 and the rotation motor 15 in the propulsion mechanism 2 will be described. As shown in FIG. 6, a propulsion distance detector 18 attached to the propulsion motor 13 and a rotation angle detector 19 attached to the rotation motor 15 are provided. A reduction ratio switching input unit 51 for switching the ratio;
Further, a propulsion speed input unit 52 for inputting a propulsion speed and a rotation speed input unit 53 for inputting a rotation speed are provided. The controller 54 includes a timer 55 therein, and includes a propulsion control unit 56 and a rotation control unit 57. The propulsion control unit 56 includes a propulsion distance detector 18 and a reduction ratio switching input unit. 51
The flow control valve 4 in the hydraulic circuit of the propulsion motor 13 based on the data input from the
3. A command is output to the pilot valves 48, 48 'and the flow rate switching valve 44, and a command is also output to the reduction ratio switching unit 58 of the speed reducer 14 to control the propulsion motor 13 and the speed reducer 14. The rotation control unit 57 also issues a command to the flow control valve 59 and the flow switching valve 60 in the hydraulic circuit of the rotation motor 15 based on data input from the rotation angle detector 19 and the rotation speed input unit 53. Output to control the rotation motor 15. A display unit 61 for displaying various data input to the propulsion control unit 56 and the rotation control unit 59
Is provided.
【0026】なお、このコントローラ54にあっては、
図示していないが、先導体5に装着した地中探査用レー
ダ8より障害物との距離データを入力し、これを表示部
61に出力して、障害物との距離等を表示するようにし
ても良い。In this controller 54,
Although not shown, distance data to the obstacle is input from the underground survey radar 8 attached to the conductor 5 and output to the display unit 61 so as to display the distance to the obstacle and the like. May be.
【0027】以上のように、低い減速比のものと高い減
速比のものとである2つの減速比を有する2段式にした
減速機14において、低い減速比に切り換えたときと高
い減速比に切り換えたときの推進速度について、図7を
用いて説明する。なお、図7は、横軸を推進用モータ1
3における油の流量とし、縦軸を推進速度として、油の
流量と推進速度の関係を示す図表である。As described above, in the two-stage type speed reducer 14 having two reduction ratios, that is, one having a low reduction ratio and one having a high reduction ratio, the two-stage reduction gear 14 has a low reduction ratio and a high reduction ratio. The propulsion speed at the time of switching will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the propulsion motor 1.
3 is a chart showing the relationship between the oil flow rate and the propulsion speed, with the oil flow rate and the vertical axis representing the propulsion speed.
【0028】減速機14において、低い減速比に切り換
えて高速仕様にしたとき、図中の線Lのように、推進速
度は、低い減速比によって最速200mm/sec程度
にすることができ、また、高い減速比に切り換えて低速
仕様にしたとき、図中の線Hのように、推進速度は、高
い減速比によって最速50mm/sec程度にすること
ができる。そして、高い減速比による低速仕様のとき
は、低い減速比による高速仕様のときと比べて傾斜角が
ゆるくなることにより、推進用モータ13の推進速度の
立ち上がり開始付近の油の流量が少ない状態における回
転が安定しない不安定領域や不感帯を避けて、油の流量
がある程度高くなる回転が安定している安定領域におい
て、5〜50mm/sec程度の推進速度にすることが
でき、このように推進用モータ13における安定領域に
おいて低速で推進することで、推進速度を安定させる。When the speed reducer 14 is switched to a low reduction ratio for high-speed specification, the propulsion speed can be set to a maximum speed of about 200 mm / sec by the low reduction ratio, as indicated by a line L in the drawing. When switching to a high reduction ratio and using the low-speed specification, as shown by the line H in the figure, the propulsion speed can be set to about 50 mm / sec at the highest speed by the high reduction ratio. In the low-speed specification with a high reduction ratio, the inclination angle becomes smaller than in the high-speed specification with a low reduction ratio, so that the oil flow rate near the start of the propulsion speed rise of the propulsion motor 13 is small. A propulsion speed of about 5 to 50 mm / sec can be obtained in a stable area where the flow rate of oil is stable to a certain extent while avoiding an unstable area or dead zone where rotation is not stable. Propulsion at a low speed in the stable region of the motor 13 stabilizes the propulsion speed.
【0029】このように推進機構2における推進用モー
タ13に取り付けた減速機14において、低い減速比の
ものと高い減速比のものとである2つの減速比を有する
2段式にしたことにより、高い減速比のものに切り換え
たときは、この高い減速比により推進用モータ13の流
量が少ない状態における回転が安定しない不安定領域や
不感帯を避けて、止まったり動いたりといった不安定な
状態が起こるのを防止して、低速での推進を安定させる
ことができ、例えば地中探査用レーダ8を用いて地中の
障害物との距離を探査する際、障害物との距離の探査を
正確に行うことができ、障害物への衝突を避ける。一
方、低い減速比のものに切り換えたときは、この低い減
速比により高速での推進において推進速度の低下を防止
して、推進速度を高速にすることも可能にし、通常の推
進を行う際の作業効率の大幅な向上を図る。As described above, the speed reducer 14 attached to the propulsion motor 13 in the propulsion mechanism 2 has a two-stage type having two reduction ratios, one having a low reduction ratio and the other having a high reduction ratio. When switching to a high reduction ratio, the high reduction ratio avoids an unstable region or dead zone where the rotation of the propulsion motor 13 is low when the flow rate is low, and causes an unstable state such as stopping or moving. And propulsion at low speed can be stabilized. For example, when the distance to the obstacle under the ground is searched using the underground radar 8, the search for the distance to the obstacle can be accurately performed. Can do and avoid collisions with obstacles. On the other hand, when switching to a low speed reduction ratio, the low speed reduction ratio prevents a reduction in the propulsion speed in propulsion at a high speed, and also enables a high speed of the propulsion speed, which makes it possible to perform normal propulsion. Work efficiency is greatly improved.
【0030】これによって、作業者は、地盤の事前調査
を行って、地中に障害物がないと判明した場合、減速機
14において低い減速比となる高速仕様にして、高速に
よる推進を行うようにする。また、作業者は、地盤の事
前調査を行って、地中に障害物があると判明した場合、
あるいは地盤の事前調査を行うことができない場合、減
速機14において高い減速比となる低速仕様にして、地
中探査用レーダ8による地中の障害物との距離の探査に
支障をきたさないようにして、障害物との距離の探査を
正確に行いながら、障害物への衝突を避けて、低速によ
る推進を行うようにする。Thus, the worker performs a preliminary survey of the ground, and if it is determined that there is no obstacle in the ground, the operator sets a high-speed specification with a low reduction ratio in the speed reducer 14 and performs propulsion at a high speed. To In addition, the worker conducted a preliminary survey of the ground and found that there was an obstacle in the ground,
Alternatively, if it is not possible to carry out a preliminary survey of the ground, a low-speed specification with a high reduction ratio in the speed reducer 14 is used so that the underground radar 8 does not hinder the search for the distance to an underground obstacle. Therefore, while accurately detecting the distance to the obstacle, collision with the obstacle is avoided and propulsion at a low speed is performed.
【0031】このように減速機14において各種の作業
の内容に適した減速比のものを選択することにより、地
中探査用レーダ8による障害物との距離の探査や通常の
推進を常に最適に行うことができる。As described above, by selecting a reduction gear having a reduction ratio suitable for the contents of various operations in the speed reducer 14, it is always possible to optimally search for a distance to an obstacle and normal propulsion by the underground radar 8. It can be carried out.
【0032】一方、前述した実施形態にあって、低い減
速比のものと高い減速比のものとである2つの減速比を
有する2段式にした構成とした減速機14において、高
い減速比に切り換えて低速仕様にしたとき、制御装置に
おけるコントローラ54にあっては、以下のような制御
方法を行う。On the other hand, in the above-described embodiment, in the speed reducer 14 having a two-stage structure having two speed reduction ratios of a low speed reduction ratio and a high speed reduction ratio, When switching to the low-speed specification, the controller 54 of the control device performs the following control method.
【0033】これは、図8に示すように、コントローラ
54における推進制御部56において、推進速度検知手
段71と推進目標速度設定手段72と速度一定制御手段
73とを備える。この推進速度検知手段71では推進距
離検出器18から入力した推進位置データとタイマー5
5の時間データとから推進速度Vを検知する。推進目標
速度設定手段72では推進速度入力部52で入力された
推進速度データから推進目標速度Vrefを設定する。
そして、速度一定制御手段73では推進速度検知手段7
1で検知した推進速度Vと推進目標速度設定手段72で
設定した推進目標速度Vrefとの速度偏差uを算出
し、この算出した速度偏差uを無くす指令を推進用モー
タ13に出力して、推進速度Vを一定にする制御を行
う。As shown in FIG. 8, the propulsion control section 56 of the controller 54 includes a propulsion speed detecting means 71, a propulsion target speed setting means 72, and a constant speed control means 73. The propulsion speed detecting means 71 and the propulsion position data input from the propulsion distance detector 18 and the timer 5
The propulsion speed V is detected from the time data of No. 5. The target propulsion speed setting means 72 sets the target propulsion speed Vref from the propulsion speed data input by the propulsion speed input unit 52.
In the constant speed control means 73, the propulsion speed detection means 7
A propulsion speed V between the propulsion speed V detected in Step 1 and the propulsion target speed Vref set by the propulsion target speed setting means 72 is calculated, and a command to eliminate the calculated speed deviation u is output to the propulsion motor 13 so that the propulsion is performed. Control for keeping the speed V constant is performed.
【0034】この速度一定制御手段73における推進速
度Vを一定にする制御としては、図9に示すように、推
進目標速度Vrefから推進速度Vを減算して速度偏差
uを算出し、この算出した速度偏差uを比例・積分制御
すなわち伝達関数K{1+1/(T×s)}を乗算し
て、指令値iを求める。なお、伝達関数におけるKはゲ
イン定数、Tは時定数、sはラプラス変換演算子であ
る。この指令値iは推進用モータ13の油圧回路の流量
制御弁43、パイロット弁48,48′に出力する電流
値である。そして、この求めた指令値iを速度偏差uを
無くす指令として出力する。このように推進速度Vをフ
ィードバックすることで、推進速度Vをすばやく推進目
標速度Vrefにすることができると共に、以後、推進
目標速度Vrefで安定させることができ、推進速度V
を一定に保つことができる。As a control for keeping the propulsion speed V constant by the constant speed control means 73, as shown in FIG. 9, the propulsion speed V is subtracted from the propulsion target speed Vref to calculate a speed deviation u, and the calculated speed deviation u is calculated. The command value i is obtained by multiplying the speed deviation u by the proportional / integral control, that is, by the transfer function K {1 + 1 / (T × s)}. In the transfer function, K is a gain constant, T is a time constant, and s is a Laplace transform operator. The command value i is a current value output to the flow control valve 43 and the pilot valves 48, 48 'of the hydraulic circuit of the propulsion motor 13. Then, the obtained command value i is output as a command for eliminating the speed deviation u. By feeding back the propulsion speed V in this way, the propulsion speed V can be quickly set to the target propulsion speed Vref, and thereafter, can be stabilized at the target propulsion speed Vref.
Can be kept constant.
【0035】このように減速機13において高い減速比
に切り換えたとき、速度一定制御手段73において推進
速度を一定にする制御を行うことにより、仮に地中の土
質変化等で負荷が変わることにで先導体5に影響を受け
ても、常に推進速度を一定にすることができ、低速での
推進を安定させて、例えば地中探査用レーダ8による障
害物との距離の探査を極めて良好に行うことで、障害物
への衝突を確実に防止する。As described above, when the reduction gear 13 is switched to a high reduction ratio, by controlling the propulsion speed to be constant by the constant speed control means 73, the load changes due to a change in the soil quality in the ground. Even when affected by the leading conductor 5, the propulsion speed can be kept constant at all times, and the propulsion at a low speed can be stabilized. For example, the underground exploration radar 8 can search the distance to an obstacle very well. This reliably prevents collision with an obstacle.
【図1】地盤孔明機の全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory view of a ground drill.
【図2】本発明による減速機及び推進用モータの説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a reduction gear and a propulsion motor according to the present invention.
【図3】(A)本発明による減速機及び推進用モータの
作動状態説明図である。 (B)本発明による減速機及び推進用モータの作動状態
説明図である。FIG. 3 (A) is an explanatory view of an operation state of a reduction gear and a propulsion motor according to the present invention. (B) It is an explanatory view of an operation state of a reduction gear and a propulsion motor by the present invention.
【図4】本発明による減速機及び推進用モータの油圧回
路の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a hydraulic circuit of a reduction gear and a propulsion motor according to the present invention.
【図5】本発明による減速機及び推進用モータの他の油
圧回路の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of another hydraulic circuit of the reduction gear and the propulsion motor according to the present invention.
【図6】本発明による推進用モータ及び回転用モータの
制御装置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a control device for a propulsion motor and a rotation motor according to the present invention.
【図7】推進用モータにおける油の流量と推進速度の関
係を示す図表である。FIG. 7 is a table showing a relationship between an oil flow rate and a propulsion speed in a propulsion motor.
【図8】本発明による制御装置におけるコントローラの
説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a controller in the control device according to the present invention.
【図9】本発明による速度一定制御手段における制御ブ
ロック図である。FIG. 9 is a control block diagram of the constant speed control means according to the present invention.
1…機体、2…推進機構、3…ロッド、4…傾斜受圧
面、5…先導体、6…発進立坑、7…到達立坑、8…地
中探査用レーダ、11…フレーム、12…クレードル、
13…推進用モータ、14…減速機、15…回転用モー
タ、16…減速機、17…ロッド取り付け部、18…推
進距離検出器、19…回転角検出器、21…シャフト、
22…シリンダ、23…ピストン、24…斜板、25…
第一クラッチ部、26…遊星減速部、27…第二クラッ
チ部、28…サンギヤ、29…リングギヤ、30…プラ
ネットギヤ、31…回転体、32…平歯車減速部、33
…小ギヤ、34…大ギヤ、35…偏心減速部、36…ギ
ヤ、37…リングギヤ、38…出力部、41…エンジ
ン、42…ポンプ、43…流量制御弁、44…流量切換
弁、45…ポンプ、46…ポンプ、47…流量制御弁、
48…パイロット弁、48′…パイロット弁、51…減
速比切り換え入力部、52…推進速度入力部、53…回
転速度入力部、54…コントローラ、55…タイマー、
56…推進制御部、57…回転制御部、58…減速比切
換部、59…流量制御弁、60…流量切換弁、61…表
示部、71…推進速度検知手段、72…推進目標速度設
定手段、73…速度一定制御手段。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... body, 2 ... propulsion mechanism, 3 ... rod, 4 ... inclined pressure receiving surface, 5 ... tip conductor, 6 ... starting shaft, 7 ... reaching shaft, 8 ... underground radar, 11 ... frame, 12 ... cradle,
13: Propulsion motor, 14: Reduction gear, 15: Rotation motor, 16: Reduction gear, 17: Rod mounting part, 18: Propulsion distance detector, 19: Rotation angle detector, 21: Shaft,
22 ... cylinder, 23 ... piston, 24 ... swash plate, 25 ...
First clutch unit, 26: planetary reduction unit, 27: second clutch unit, 28: sun gear, 29: ring gear, 30: planet gear, 31: rotating body, 32: spur gear reduction unit, 33
... Small gear, 34 ... Large gear, 35 ... Eccentric reduction unit, 36 ... Gear, 37 ... Ring gear, 38 ... Output unit, 41 ... Engine, 42 ... Pump, 43 ... Flow control valve, 44 ... Flow switching valve, 45 ... Pump, 46 ... pump, 47 ... flow control valve,
48: pilot valve, 48 ': pilot valve, 51: reduction ratio switching input unit, 52: propulsion speed input unit, 53: rotation speed input unit, 54: controller, 55: timer,
56: Propulsion control unit, 57: Rotation control unit, 58: Reduction ratio switching unit, 59: Flow control valve, 60: Flow switching valve, 61: Display unit, 71: Propulsion speed detection unit, 72: Propulsion target speed setting unit 73, constant speed control means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 養安 豊彦 神奈川県川崎市川崎区中瀬3−20−1 株 式会社小松製作所開発本部建機第3開発セ ンタ内 Fターム(参考) 2D054 AC18 BA03 GA04 GA15 GA82 GA92 5J070 AC02 AE11 AF03 AK22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toyohiko Yasu 3-20-1 Nakase, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in the 3rd development center of Construction Machinery Development Headquarters, Komatsu Ltd. 2D054 AC18 BA03 GA04 GA15 GA82 GA92 5J070 AC02 AE11 AF03 AK22
Claims (2)
足しながら推進用モータ(13)で減速機(14)を介
して推進して地中に孔を明ける地盤孔明機の推進機構に
おいて、 減速機(14)を、異なる複数の減速比を有する複数段
式にしたことを特徴とする地盤孔明機の推進機構。1. A propulsion mechanism for a ground drilling machine that drills a hole in the ground by propelling through a speed reducer (14) with a propulsion motor (13) while sequentially adding a rod (3) to a tip conductor (5). A propulsion mechanism for a ground drilling machine, wherein the speed reducer (14) is a multi-stage type having a plurality of different reduction ratios.
足しながら推進用モータ(13)で減速機(14)を介
して推進して地中に孔を明ける地盤孔明機の推進機構の
制御方法において、 減速機(14)を、異なる複数の減速比を有する複数段
式にした構成とすると共に、 推進速度を検知する推進速度検知手段(71)と、 推進目標速度を設定する推進目標速度設定手段(72)
と、 推進速度検知手段(71)で検知した推進速度と推進目
標速度設定手段(72)で設定した推進目標速度との速
度偏差を算出し、この算出した速度偏差を無くす指令を
推進用モータ(13)に出力して、推進速度を一定にす
る制御を行う速度一定制御手段(73)とをそれぞれ備
えた構成として、 減速機(14)において高い減速比に切り換えたとき、
速度一定制御手段(73)において推進速度を一定にす
る制御を行うようにしたことを特徴とする地盤孔明機の
推進機構の制御方法。2. A propulsion mechanism for a ground drilling machine which drills a hole in the ground by propelling a propulsion motor (13) via a speed reducer (14) while sequentially adding a rod (3) to a tip conductor (5). In the control method, the speed reducer (14) has a multi-stage structure having a plurality of different reduction ratios, a propulsion speed detecting means (71) for detecting a propulsion speed, and a propulsion target for setting a propulsion target speed. Speed setting means (72)
And calculating a speed deviation between the propulsion speed detected by the propulsion speed detection means (71) and the propulsion target speed set by the propulsion target speed setting means (72), and issuing a command to eliminate the calculated speed deviation to the propulsion motor ( 13) and a constant speed control means (73) for controlling the propulsion speed to be constant. When the speed reducer (14) switches to a high reduction ratio,
A method for controlling a propulsion mechanism of a ground drilling machine, characterized in that a constant speed control means (73) controls the propulsion speed to be constant.
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