JP2000230253A - 排土処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹凸のある施工面を作業機械の排土板で計画
面に沿って平滑に排土する。 【解決手段】 計画面Ｓに対して平行に基準光Ｍを照射
する基準光照射部２２を施工部近傍に設置し、作業機械
２の排土板Ｈの上部に上記基準光Ｍを受光するセンサ部
２３を設け、この受光位置に応じた表示を行う表示部２
８とを具備し、上記表示部２８の表示に基いて上記排土
板Ｈを遠隔操作で排土を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工事現場におけ
る施工部を平滑に均すブルドーザ，グレーダ等の作業機
械で行われる排土処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０ないし図１１は、活火山近辺や災
害地域等の工事現場の施工部を平滑に均す従来の作業機
械を示す説明図であり、１は施工部の地盤、２は地盤１
の表面を平滑に均すブルドーザ，グレーダ等の作業機
械、３は作業機械２を無線で制御する基地局、４は基地
局３が走行し、施工部の外縁の安全な区域に設けられた
走行道路、５は施工部の近傍に設置され、作業機械２の
位置と高さの情報を基地局３に送信するＧＰＳ装置であ
る。

【０００３】排土処理の動作を説明すると、まず地盤１
の上で作業機械２を数回走行させて、地盤１の凹凸を調
べるために基地局３で操縦者が遠隔操作を行い作業機械
２を走行させると、作業機械２に搭載されたＧＰＳアン
テナが人工衛星からの電波を受信し、ＧＰＳ装置５を介
して基地局３のモニターに作業機械２の位置と高さが表
示され、地盤１の凹凸の状況を操縦者が把握して、地盤
１の凹凸を３次元地形情報として基地局３の記憶装置に
記憶させる。

【０００４】この凹凸を平滑にするために、実際の施工
面Ｆの盛上り部Ｚを排土するために作業機械２の排土板
Ｈを遠隔操作で操作して前方に排土し、施工面Ｆの窪地
Ｔに補修して、施工面Ｆの凹凸を均して計画面Ｓに近づ
けていく。

【０００５】施工面Ｆを計画面Ｓに近づけたあと、再び
施工面Ｆの上で作業機械２を走行させて施工面Ｆの凹凸
の状況を調べるために、作業機械２のＧＰＳアンテナか
らＧＰＳ装置５で施工面Ｆの凹凸を基地局３のモニター
で位置と高さを表示し細かな凹凸を調べて、さらに施工
面Ｆを計画面Ｓに近づけて平滑に均していき、地盤１全
体を平滑に均している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地盤１
の３次元地形情報を基地局３の記憶装置に入力する手間
がかかり、計画面Ｆの盛上り部Ｚを排土して窪地Ｔに補
修するときには、作業機械２の排土板Ｈを遠隔操作で排
土，補修していることからこの盛上り部Ｚ，窪地Ｔを計
画面Ｓに一致させるように排土，補修を行うのに熟練を
要し、工期が長くなるという欠点を有していた。なお、
施工面Ｆの凹凸を平滑にする装置として、施工部近傍に
計画面Ｓと平行にレーザーを照射するレーザー発生器を
設け、このレーザーを受光する受光器を作業機械２の排
土板Ｈに設けたものが公知となっているが、この受光器
の受光範囲が２０ｃｍ程度であり排土板Ｈを制御可能な
範囲が上下方向に２０ｃｍ程度と短く、この範囲以上の
凹凸により受光器の受光範囲からレーザーが外れると受
光器にレーザーが当たるように高さを調整する必要があ
り、この調整に時間がかかり工期が長くなってしまうの
で凹凸の大きな施工面Ｆには適用できなかった。また、
計画面Ｓに対して平行な光を送信する自動追尾トータル
ステーションを施工部近傍に設け、この光を受信するプ
リズムを排土板Ｈに設けたものが公知となっているが、
これは事前に地盤１の３次元地形情報を入力する手間が
かかり、工期が長くなる欠点を有していた。また、計画
面Ｓに対して作業機械２の排土板Ｈを油圧コントロール
し、施工面Ｆを平滑にする装置が公知となっているが、
これは排土板Ｈが予想外の動きをする危険性があり、排
土板Ｈを制御可能な範囲が上下方向に２０ｃｍ程度と短
く、凹凸の大きな施工面Ｆには適用できなかった。

【０００７】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、工期を短くし、凹凸の大きな施工面を平
滑にするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この請求項１に係る発明
は、計画面に平行となるように基準光を照射する基準光
照射部を施工部近傍に設置し、作業機械の排土板の上部
に垂直方向に延長する如く取付けられて上記基準光照射
部からの光を受光する受光センサと、上記基準光照射部
からの光の受光位置に応じた表示を行う表示部とを具備
し、上記表示部の表示に基いて上記排土板の計画面に対
する位置を推定しながら遠隔操作で排土を行うようにし
たものである。

【０００９】この請求項２に係る発明は、上記受光セン
サを上記排土板の左側，右側の上部に形成し、上記受光
センサのそれぞれの受光位置に応じた表示を行う表示部
を２つ形成したものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１に係わる
排土処理方法の一例を示す斜視図であり、図２は概略
図、図３はブロック図、図４，図５は受光センサの取付
け状態を示す図、図６は表示部の取付け状態を示す図、
図７，図８は動作説明図であり、１０ないし図１１と同
じものは同一符号を用いている。各図において、２１は
走行道路４の上に設置されたエレベータ三脚、２２はエ
レベータ三脚２１の上に設けられ、計画面Ｓに平行とな
るように作業機械２側へレーザ光等の基準光Ｍを回転し
て照射する基準光照射部、２３は基準光照射部２２から
の基準光Ｍを検出する棒状のセンサ部であり、縦列のブ
ロックに分割されたフォトセンサ２３ａ〜２３ｅから形
成され、支柱２４と支持棒２５，２５とで作業機械２の
排土板Ｈの上縁中央に垂直方向に取付けられる。上記基
準光照射部２２は基準光Ｍの水平面に対する傾斜角を自
由に調整する調整操作部を有し、この調整操作部の操作
及びエレベータ三脚２１の操作に基いて基準光Ｍの高さ
及び傾斜角を設定する。本例では、基準光Ｍを計画面Ｓ
に平行となるように設定する。基準光Ｍの形成する面と
計画面Ｓとの差は、作業機械２の排土板Ｈの下端とセン
サ部２３の中央部との差になるように設定するのが望ま
しい。２６はセンサ部２３におけるフォトセンサ２３ａ
〜２３ｅの中のいずれかのセンサが光を検出しているか
否かを判定して、排土板Ｈの基準光Ｍに対する上，下位
置を判定するレベル検出手段であり、このレベル検出手
段２６からのリレー信号は制御手段２７に出力される。
２８は回転灯２８ａ〜２８ｅを縦列に並べて一体化し、
棒状に形成した表示部であり、作業機械２の屋根部２ａ
の前部左，右に垂直方向に２つ植設されるもので、回転
灯２８ａ〜２８ｅは制御手段２７で制御される点灯回路
２９の出力に基き選択的に点灯される。

【００１１】例えば、フォトセンサ２３ａが基準光Ｍを
検出すると、制御手段２７は点灯回路２９を制御して最
上部の回転灯２８ａを点灯し、フォトセンサ２３ｅが基
準光Ｍを検出すると、制御手段２７は点灯回路２９を制
御して最下部の回転灯２８ｅを点灯する。

【００１２】図５に示す如く基準光Ｍを検出する受光セ
ンサとしてのセンサ部２３は、センサの長さが１００〜
２００ｃｍ程度であり、一体化されたセンサを５つのブ
ロックに分けており、各ブロックの長さを制御手段２７
で設定しており、各ブロックの長さを遠隔操作で任意に
調整できる。この場合、センサ部２３は１つのブロック
の長さを２０〜４０ｃｍ程度としたフォトセンサ２３ａ
〜２３ｅから形成される。さらにセンサ部２３の受光高
さに対してどの回転灯２８ａ〜２８ｅを点灯させるかの
対応関係を無線又は有線の遠隔操作によって制御手段２
７で任意に設定でき、あらかじめ状況に合わせて上記対
応関係を変更しておくようにしてもよい。この場合はフ
ォトセンサ２３ａ〜２３ｅが受光したときに回転灯２８
ａ〜２８ｅが点灯するように設定している。センサ部２
３は、支柱２４の右，左，前，後の４面に形成された４
枚の支持板３０の外側に配置され、この支持板３０の
上，下側はボルト３１，３１で支柱２４に取付けられ
る。センサ部２３は、支持板３０の外側に１ｃｍ程度の
フォトダイオード３２が縦列に１００〜２００個配置さ
れて形成され、４面に形成されているのでほぼ全ての方
向からの近赤外線領域の光を感知できる。このフォトダ
イオード３２の外側表面には、基準光Ｍのみが通過する
ように、基準光Ｍの波長と同じ６３０〜７５０ｎｍを通
過するフィルター材３３が被着され形成されている。こ
のフォトダイオード３２が基準光Ｍを受光するとＯＮ状
態となり、レベル検出手段２６で検出されて、制御手段
２７により点灯回路２９が制御されて表示部２８が点灯
する。

【００１３】図６に示す如く、表示部２８の回転灯２８
ａ〜２８ｅは一つの高さが１０ｃｍ程度であり、屋根部
２ａから上に突出し、外側に回転灯２８ａ〜２８ｅごと
に色分けをした色付きのアクリル板３３ａ〜３３ｅが４
枚ずつ形成されて高さを識別しやすくしており、遠くか
ら見ても回転灯２８ａ〜２８ｅのどれが点灯しているか
を確実に確認することができ、計画面Ｓに対する排土板
Ｈのずれを操縦者が確認し易くなり、排土板Ｈの遠隔操
作が容易となる。

【００１４】動作を説明すると、図７（ａ）に示すよう
に、計画面Ｓに対し実際の施工面Ｆに盛上り部Ｚが生じ
た場合、この盛上り部Ｚを排土板Ｈで前方に排土して均
すことで平坦化して施工面Ｆを計画面Ｓに近づける必要
がある。

【００１５】本実施の形態１によれば、盛上り部Ｚを排
土板Ｈで上の方から徐々に排土して行く過程で、当初基
準光Ｍがセンサ部２３の最下部のフォトセンサ２３ｅに
照射されており、制御手段２７の動作により表示部２８
の最下部の回転灯２８ｅが点灯する。これで、排土板Ｈ
が盛上り部Ｚの比較的上層部を排土していることがわか
る。

【００１６】前方に盛上り部Ｚの土を排土していくと、
排土板Ｈが徐々に下部方向に沈んで行くので、基準光Ｍ
がセンサ部２３の下部のフォトセンサ２３ｄで検出され
て、制御手段２７の動作により回転灯２８ｄが点灯し表
示部２８の点灯が上部方向に移っていく。この点灯の変
化を見ることで排土が順調に進んでいることがわかる。

【００１７】排土板Ｈの下縁が計画面Ｓに一致すると図
７（ｂ）に示すように基準光Ｍがセンサ部２３の中央の
フォトセンサ２３ｃで検出されて、回点灯２８ｃが点灯
するので、これにより盛上り部Ｚが排土されて計画面Ｓ
にその施工面Ｆが一致したことになる。

【００１８】他方、図８（ａ）に示すように、計画面Ｓ
に対し実際の施工面Ｆの前方に窪地Ｔが生じた場合、こ
の窪地Ｔに排土板Ｈで盛上り部Ｚからの土を排土して均
すことで平坦化して施工面Ｆを計画面Ｓに近づける必要
がある。

【００１９】この場合、盛上り部Ｚからの土を排土板Ｈ
で上の方から徐々に盛って補修する過程で、基準光Ｍは
センサ部２３の最上部のフォトセンサ２３ａに照射され
ており、制御手段２７により表示部２８の最上部の回転
灯２８ａが点灯する。これで、排土板Ｈが窪地Ｔの比較
的下側に盛っていることがわかる。

【００２０】さらに窪地Ｔに盛上り部Ｚからの土を盛っ
て補修していくと、排土板Ｈが徐々に上部方向に上がっ
て行くので、基準光Ｍがセンサ部２３の上部のフォトセ
ンサ２３ｂで検出されて、制御手段２７の動作により回
転灯２８ｂが点灯し表示部２８の点灯が下部方向に移っ
ていく。この点灯の変化を見ることで補修が順調に進ん
でいることがわかる。

【００２１】排土板Ｈの下縁が計画面Ｓに一致すると図
８（ｂ）に示すように基準光Ｍがセンサ部２３の中央の
フォトセンサ２３ｃで検出されて、回点灯２８ｃが点灯
するので、これにより盛上り部Ｚが排土されて計画面Ｓ
にその施工面Ｆが一致し、施工部全体を平滑に均すこと
ができる。

【００２２】このように、計画面Ｓに平行な基準光Ｍを
照射する基準光照射部２２を施工部近傍に設置し、この
基準光Ｍを受光するセンサ部２３を作業機械２の排土板
Ｈの上部に形成し、この受光位置に応じて表示部２８を
点灯させて、施工面Ｆが計画面Ｓに一致するように排土
板Ｈを遠隔操作して排土を行うので、表示部２８の点灯
位置に応じて排土板Ｈの位置を遠隔操作すればよく、比
較的簡単に操作を行うことができるので、工期を短くす
ることができる。一つのブロックの長さを２０〜４０ｃ
ｍとしたフォトセンサ２３ａ〜２３ｅで基準光Ｍを検出
し排土板Ｈを遠隔操作するので、１００〜２００ｃｍ以
内で基準光Ｍを受光でき、大きな凹凸がある施工面Ｆで
あってもセンサ部２３から基準光Ｍが外れることがな
く、この施工面Ｆを平滑にすることができる。

【００２３】なお、センサ部２３を５つのフォトセンサ
２３ａ〜２３ｅにブロック分けて、表示部２８の５つの
回転灯２８ａ〜２８ｅを点灯させた場合を説明したが、
センサ部２３を２つまたは２つ以上のブロックに分け
て，このブロックに対応する数の回転灯を設けてもよ
い。また、回転灯だけでなく、上記ブロックに対応する
数のライトを点灯又は点滅させるようにしてもよい。

【００２４】また、施工面Ｆにセンサ部２３より大きな
例えば２００ｃｍ以上の凹凸があると、基準光Ｍからセ
ンサ部２３が上又は下側に外れてしまうことがある。こ
の場合であっても、レベル検出手段２６は記憶手段を内
蔵しており、この記憶手段がどのフォトセンサ２３ａ〜
２３ｅで基準光Ｍを検出したかを常に記憶しているの
で、この記憶手段は、外れる直前の記憶情報から制御手
段２７を制御し、例えば基準光Ｍがセンサ部２３の上側
に外れたときには上側の回転灯２８ａ〜２８ｃを点灯
し、下側に外れたときには、下側の回転灯２８ｃ〜２８
ｅを点灯するようになっている。そのため基準光Ｍから
センサ部２３が外れた場合であっても、施工面Ｆが盛上
っているか窪んでいるかを確実に認識できる。

【００２５】また、作業が何回かに分かれる場合や、作
業エリアが広く１日で作業が終了しない場合等に、基準
光照射部２２を設置し直して基準光Ｍを計画面Ｓに平行
に設定し直す必要がある。この場合には、センサ部２３
を設けた２台の作業機械２を、既に作業を終えてレベル
を出した作業エリアの異なる地点に、それぞれの作業機
械２を移動させる。あらかじめ作業機械２は、それぞれ
の排土板Ｈの高さが同じになるように調整しておき、そ
れぞれのセンサ部２３の中央部に基準光Ｍが通り、それ
ぞれの中央の回転灯２３ｃが点灯するように基準光照射
部２２を調整する。このようにすれば、基準光照射部２
２の基準光Ｍを計画面Ｓに対して簡単に平行になるよう
に調整することができる。

【００２６】実施の形態２．上記実施の形態１では、排
土板Ｈの上縁に一つのセンサ部２３を設けた場合を説明
したが、この実施の形態２では、図９に示すように、排
土板Ｈの左，右の上縁にセンサ部２３，２３を形成し、
それぞれの検出位置を左，右の表示部２８，２８に表示
させるようにしてもよい。このようにすれば、排土板Ｈ
の左側，右側の高さを表示でき、排土板Ｈを左，右に傾
けチルトさせた状態で、施工面Ｆを排土することがで
き、左，右の凹凸が異なっても施工面Ｆを計画面Ｓに一
致させて、平滑にすることができる。

【００２７】なお、本実施の形態において、表示部２８
を作業機械２に形成したものについて説明したが、表示
部を基地局３に形成し、作業機械２から無線又は有線で
受光高さを送信して、この表示部に表示するようにして
もよい。この表示部は、回転灯２８ａ〜２８ｅだけに限
らずに、回転灯２８ａ〜２８ｅと同じ数のライトを点灯
又は点滅させるようにしてもよい。また、どの回転灯２
８ａ〜２８ｅが点灯しているかをデジタルの数字、例え
ば１〜５又は０，±１，±２等で表示するようにしても
よい。また、基準光Ｍを受光したフォトセンサ２３ａ〜
２３ｅの高さをデジタルの数字、例えば０〜２００又は
０〜±１００等で表示するようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、計画面に平行となるように基準光を照射する基準光
照射部を施工部近傍に設置し、作業機械の排土板の上部
に垂直方向に延長する如く取付けられて上記基準光照射
部からの光を受光する受光センサと、上記基準光照射部
からの光の受光位置に応じた表示を行う表示部とを具備
し、上記表示部の表示に基いて上記排土板の計画面に対
する位置を推定しながら遠隔操作で排土を行うようにし
たので、工期を短くでき、凹凸の大きな施工面を平滑に
することができる。

【００２９】第２の発明によれば、上記受光センサを上
記排土板の左側，右側の上部に形成し、上記受光センサ
のそれぞれの受光位置に応じた表示を行う表示部を２つ
形成したので、工期を短くでき、凹凸の大きな施工面を
平滑にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図２】 この発明の一実施の形態を示す上面図であ
る。

【図３】 この発明の一実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図４】 この発明の一実施の形態を示す前面図であ
る。

【図５】 この発明の一実施の形態を示す前面図であ
る。

【図６】 この発明の一実施の形態を示す断面図であ
る。

【図７】 この発明の一実施の形態を示す動作説明図で
ある。

【図８】 この発明の一実施の形態を示す動作説明図で
ある。

【図９】 この発明の一実施の形態を示す前面図であ
る。

【図１０】 従来例を示す上面図である。

【図１１】 従来例の動作を示す動作説明図である。

【符号の説明】

１ 地盤、２ 作業機械、３ 基地局、４ 走行道路、
２２ 基準光照射部、２３ センサ部、２３ａ〜２３ｅ
フォトセンサ、２８ 表示部、２８ａ〜２８ｅ 回転
灯、Ｓ 計画面、Ｆ 施工面、Ｚ 盛上り部、Ｔ 窪
地、Ｍ 基準光、Ｈ 排土板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計画面に平行となるように基準光を照射
   する基準光照射部を施工部近傍に設置し、作業機械の排
   土板の上部に垂直方向に延長する如く取付けられて上記
   基準光照射部からの光を受光する受光センサと、上記基
   準光照射部からの光の受光位置に応じた表示を行う表示
   部とを具備し、上記表示部の表示に基いて上記排土板の
   計画面に対する位置を推定しながら遠隔操作で排土を行
   うようにしたことを特徴とする排土処理方法。
2. 【請求項２】 上記受光センサを上記排土板の左側，右
   側の上部に形成し、上記受光センサのそれぞれの受光位
   置に応じた表示を行う表示部を２つ形成したことを特徴
   とする請求項１に記載の排土処理方法。