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本研究は、鉱業界、土木建設業界における掘削作業の能率の向上およびそのロボット化などに対応できる油圧式多機能シリンダの特性の検討を目的としたものである。
はじめに、電磁弁・油圧シリンダ系の特性を実験的に検討して、それが満足できるものであることを確認した。同時に、多機能シリンダの基本特性である送り速度および振動振幅などは、供給圧力、入力信号周波数などによって定量的に制御できることを明らかにした。
次に、負荷試験装置のモデルを用いて振動効果について検討した。その結果、非加振では高負荷の領域において送り速度が急激に低下し、それ以上の負荷に対してはテーブルが前進できなかった。一方、加振の場合、非加振ではそれが可動できなかった領域においても前進し、安定した動きが得られた。したがって、多機能シリンダに振動機能を与えることにより、土の掘削作業の能率を向上させることができるという結果が得られた。また、非加振時より加振時の方が最大押し付け力が明らかに大きく、モデル実験においても、多機能シリンダの鉱山機械や土木建設機械への応用が可能であるという結果が得られた。以上、モデルで得られた結果を検証するために、多機能シリンダを搭載した油圧式ショベルを用いて実際に土を掘削する実験を行い、加振と非加振それぞれの場合の掘削効率におよぼす諸因子の影響について検討した結果、モデルで得られた結果と同様に、非加振では土の掘削ができない場合でも、多機能シリンダを加振させることによって掘削が可能になることが実際の機械で検証できた。また、多機能シリンダに振動の機能を与えることによって、掘削に要する時間ならびに消費エネルギが大幅に減少できることが明らかになった。さらに、土の振動掘削には、振動振幅と周波数の最適な組み合わせが存在することが確認でき、かつその有効性が得られた。
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