JP2000291076A

JP2000291076A - パワーショベル

Info

Publication number: JP2000291076A
Application number: JP11094887A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yamada; 一彦山田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】バケットによる掘削量が適正となるように容
易に制御することができるパワーショベルを提供する。【解決手段】ブーム３，アーム４及びバケット５と同
軸にある作業ライン上の表面形状を表すデータをレーザ
測距装置７により複数点サンプリングして、コントロー
ラ５３は、サンプリングされたデータｄＨｉ，掘削深さ
寸法Ｈ及び掘削開始位置Ｐに基づいて、バケット５によ
る掘削開始位置Ｐからの掘削量ＤＩを積分演算して、そ
の掘削量ＤＩがバケットの容積Ｃに略等しくなるように
掘削終了位置Ｌｅを演算し、その位置Ｌｅに基づいて当
該バケット５を駆動するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば土砂などを
掘削するために使用されるパワーショベルに関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベルは、下部機構，上部旋回
体，ブーム，アーム及びバケットなどから構成されてい
る。下部機構はキャタピラ（クローラ）を備えており、
該キャタピラを駆動させることでパワーショベルは地上
を走行するようになっている。また、下部機構は、旋回
部を介して運転室を備えた上部旋回体を自身の上面に対
して平行に旋回可能に支持している。上部旋回体は、油
圧モータにより下部機構に対して３６０°旋回するよう
になっている。その上部旋回体には、ブームが回動可能
に支持されており、上部旋回体とブームの中間部との間
にはブームシリンダが連結されている。ブームは、ブー
ムシリンダの伸縮に基づいてブームと上部旋回体との連
結部を中心に回動するようになっている。

【０００３】ブームの先端部には、アームが回動可能に
支持されており、ブームの中間部とアームの基端部との
間にはアームシリンダが連結されている。アームは、ア
ームシリンダの伸縮に基づいてブームとアームとの連結
部を中心に回動するようになっている。また、アームの
先端部にはバケットが回動可能に支持されており、アー
ムの中間部とバケットの基端部との間にはバケットシリ
ンダが連結されている。バケットは、バケットシリンダ
の伸縮に基づいてアームとバケットとの連結部を中心に
回動するようになっている。

【０００４】各シリンダは、その各ピストンロッドの伸
縮運動によってそのストロークが調節されて、ブーム，
アーム及びバケットが夫々個々に駆動される。そして、
上部旋回体の運転室内には、パワーショベルの動きを操
作する２本の操作レバーが備えられている。この２本の
操作レバーは、夫々前後左右４位置に切換え操作可能で
あり、所定の提作を行うことによりブームシリンダ，ア
ームシリンダ及びバケットシリンダが伸縮して、油圧モ
ータが左右に回転するようになっている。

【０００５】ところで、掘削作業を行う場合、作業者
は、先ず掘削可能な位置までパワーショベルを走行及び
旋回させた後、２本の操作レバーを操作してブームシリ
ンダ，アームシリンダ及びバケットシリンダを伸縮さ
せ、バケットの先端を掘削位置まで移動させる。次に、
作業者は、２本の操作レバーを操作してバケットを回動
させると共に、必要に応じてブーム及びアーム等を回動
させ、例えば地面の土砂を掘削するようになってる。

【０００６】しかし、これらの作業をスムーズに行うに
は熟練と高度な技術が要求される。特に、ブーム，アー
ム及びバケットを複合的に動作させるのは素人にとって
容易ではなく、作業時間を長引かせる原因となってい
た。また、これらの掘削作業は、通常長い時間にわたっ
て何度も繰り返されることが多く、熟練者であっても繰
り返し作業を続けるのは煩雑であると共に、神経が疲れ
てしまうという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するために、本願発明の発明者は、特願平９−１３１３
５９号において開示されている技術を提案した。即ち、
運転室の屋根上に、可視光であるレーザ光を照射しその
照射角度を垂直方向について調整可能に構成されたレー
ザ測距装置を配置する。そして、作業者が、バケットに
より掘削作業を開始する地点をレーザ測距装置から照射
されるレーザ光によってポインティングすると、レーザ
測距装置は、前記地点において反射されたレーザ光の受
光状態に基づいて、測定原点から指示された掘削開始地
点までの距離Ｚを測定する。

【０００８】すると、前記測定原点から下ろした垂線が
作業面（地面）と交わる地点を座標原点とする掘削開始
地点の座標が得られる。また、各シリンダに配置された
ストローク検出センサによる検出結果に基づいてバケッ
トの現在位置座標を計算して、当該バケットを掘削開始
地点の座標まで自動的に移動させるように制御する。更
に、予め設定された掘削量に応じてバケットを回動させ
て土砂を掘削し、持ち上げるまでの動作を自動的に実行
させるようにしたものである。

【０００９】斯様な技術によれば、作業者は、複雑なレ
バー操作を行うことなく、バケットをレーザ光で指し示
した掘削開始地点まで移動させ、掘削及び持ち上げまで
を行わせることができる。

【００１０】しかしながら、この従来技術においては、
掘削を行う箇所の地形（例えば、地面の隆起状態など）
は考慮していなかった。そのため、予め設定された掘削
量（例えば、最も掘削量が大となる『深い』に設定）に
応じて自動的に掘削を行うと、バケットの内部が土砂な
どで一杯に満たされなかったり、或いは、バケットから
土砂があふれ出てしまう場合があった。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、バケットによる掘削量が適正となる
ように容易に制御することができるパワーショベルを提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のパワーショベルは、走行機能を有す
る下部機構及び前記下部機構に対して旋回可能に構成さ
れた上部旋回体とを備えてなる本体と、前記上部旋回体
に一端が支持された状態で駆動される連結機構と、測定
原点から掘削開始地点までの距離を測定する距離測定手
段と、前記バケットの現在位置を検出するためのバケッ
ト位置検出手段と、前記バケットによる掘削の深さ寸法
を設定する掘削深さ設定手段と、このバケット位置検出
手投から得られるバケットの現在位置と前記距離測定手
段によって測定された前記掘削開始地点までの距離とに
基づいて、前記バケットの位置を前記掘削開始地点に移
動させると共に、前記バケットの容積及び幅寸法並びに
前記掘削深さ設定手段によって設定された深さ寸法に応
じて、前記バケットによる対象物の掘削量が当該バケッ
トの容積に略等しくなるように掘削距離を演算し、その
掘削距離に基づいて当該バケットを駆動するように制御
する制御手段とを備えてなることを特徴とする。

【００１３】斯様に構成すれば、制御手段は、バケット
の現在位置と距離測定手段によって測定された掘削開始
地点までの距離とに基づいてバケットの位置を掘削開始
地点に移動させると、バケットの容積及び幅寸法並びに
掘削の深さ寸法に応じてバケットによる掘削対象たる土
砂などの掘削量が当該バケットの容積に略等しくなるよ
うに掘削距離を演算し、その掘削距離に基づいて当該バ
ケットを駆動するように制御する。即ち、１回の掘削作
業について土砂の掘削量が当該バケットの容積に対して
過不足が無いように掘削距離が自動的に制御されるの
で、掘削作業の効率が最適となる。

【００１４】この場合、請求項２に記載したように、前
記制御手段が前記バケットの駆動制御を行っている間、
本体の走行動作及び上部旋回体の旋回動作を禁止する禁
止手段を備えるのが好ましい。斯様に構成すれば、本体
または上部旋回体を固定することによって、バケットの
駆動制御を正確に行うことが可能となる。

【００１５】また、請求項３に記載したように、前記バ
ケットにより掘削が行われた時の前記上部旋回体の旋回
位置が記憶される位置記憶手段と、前記バケットにより
掘削された対象物がダンプされた後再度掘削動作を行う
場合に、前記位置記憶手段に記憶された旋回位置まで前
記上部旋回体を旋回させるように制御する旋回位置制御
手段とを備えるのが好ましい。

【００１６】斯様に構成すれば、１つの作業ラインにつ
いて連続的に掘削動作を行う場合に、掘削された土砂な
どが所定の位置でダンプされると、旋回位置制御手段に
よって、前回掘削が行われた時の旋回位置まで上部旋回
体が自動的に旋回されるので、作業者が一々レバー操作
を行う必要がなくなる。

【００１７】更に、請求項４に記載したように、前記連
結機構と同軸の掘削軸上の表面形状を表すデータを複数
点サンプリングするサンプリング手段と、このサンプリ
ング手段によってサンプリングされたデータと前記掘削
深さ設定手段によって設定された深さ寸法と前記掘削開
始地点とに基づいて、前記バケットによる掘削開始地点
からの掘削量を積分演算する積分演算手段とを備え、前
記制御手段を、前記積分演算手段による演算結果に基づ
いて掘削距離を演算する構成にすると良い。

【００１８】斯様に構成すれば、制御手段は、積分演算
手段により演算された掘削開始地点からの掘削量の積分
演算結果を参照することで、バケットを掘削開始地点か
らどこまで移動させれば掘削量がバケットの容積に略等
しくなるかを判断することができる。即ち、掘削を行う
対象として例えば地面の形状がフラットではなく、部分
的に隆起していたり或いは陥没しているような状態であ
っても、実際に掘削を行った場合の掘削量の積分演算に
より略正確に求めることが可能である。従って、積分演
算結果に基づき掘削量がバケットの容積に略等しくなる
移動距離を掘削距離とすることで、掘削対象の表面形状
がどのような場合であっても効率的な掘削作業を行うこ
とができる。

【００１９】この場合、請求項５に記載したように、前
記連結機構と同軸の掘削軸から当該バケットの幅寸法以
下である距離ｄだけ平行に離れた位置に設置され、前記
バケットにより既に掘削された箇所の表面形状を表すデ
ータを複数点サンプリングする補助サンプリング手段
と、前記サンプリング手段及び前記補助サンプリング手
段によってサンプリングされたデータに基づいて、次回
に掘削作業を行う１つの作業ラインについての差分掘削
量を演算する差分掘削量演算手段とを備え、前記制御手
段を、前記差分掘削量演算手段によって演算された差分
掘削量に基づいて次回の前記作業ラインについての掘削
作業を行うように制御する構成としても良い。

【００２０】斯様に構成すれば、例えば、最初に設定さ
れた作業ライン（Ａ）について掘削作業を完了した後、
連結機構に対し補助サンプリング手段が設けられている
側と反対の側に本体を距離ｄだけ移動させる。そして、
補助サンプリング手段によって作業ライン（Ａ）の表面
形状を表すデータを複数点サンプリングし、サンプリン
グ手段によって次に掘削作業を行う作業ライン（Ｂ）の
表面形状を表すデータを複数点サンプリングする。

【００２１】すると、作業ライン（Ｂ）のデータと
（Ａ）のデータとの差分に基づいて、次に作業ライン
（Ｂ）について掘削作業を行うべき掘削量を得ることが
できる。そして、その求められた差分掘削量に基づいて
作業ライン（Ｂ）につき掘削作業を行うようにすれば、
作業ライン（Ｂ）の表面形状が作業ライン（Ａ）の表面
形状とほぼ等しくなるように作業面を形成することがで
きる。

【００２２】また、この場合、請求項６に記載したよう
に、前記補助サンプリング手段を、前記バケットにより
掘削された対象物がダンプされた後次の掘削動作を行う
前毎に、前記連結機構と同軸の掘削軸上の表面形状を表
すデータを新たにサンプリングするように構成し、前記
差分掘削量演算手段を、１掘削作業毎に前記補助サンプ
リング手段によって新たに得られる表面形状データに基
づいて、１つの作業ラインについて新たな差分掘削量を
演算する構成としても良い。斯様に構成すれば、実際の
掘削量がバケットの容量に対して誤差を生じた場合で
も、１作業毎に当該作業ラインについて残りの差分掘削
量が演算されるので、誤差を修正しながらより正確な作
業を行うことが可能となる。

【００２３】以上の場合において、請求項７に記載した
ように、掘削作業によって形成される掘削面の基準水平
面に対する形成角度を設定するための角度設定手段を備
え、前記制御手段を、前記角度設定手段によって設定さ
れた角度に応じて前記掘削面を形成するように制御する
構成とするのが好ましい。斯様に構成すれば、基準水平
面に対して所定の角度を有する斜面を掘削作業によって
容易に形成することができる。

【００２４】この場合、請求項８に記載したように、前
記角度設定手段によって設定された作業面の形成角度に
対するオフセット角度を設定するためのオフセット角度
設定手段と、掘削作業をオフセットモードに切り換える
ためのモード切換え手段とを備え、前記制御手段を、前
記モード切換え手段によってオフセットモードが設定さ
れると、前記形成角度に前記オフセット角度設定手段に
よって設定されたオフセット角度を加えた角度で前記掘
削面を形成するように制御する構成としても良い。斯様
に構成すれば、例えば、既に形成した掘削面に対して異
なる角度を有する掘削面を、１つの作業ラインの途中ま
たは作業ラインが変わった所から形成することができ
る。

【００２５】また、請求項９に記載したように、前記作
業面に対するオフセット深さ寸法を設定するためのオフ
セット深さ設定手段を備え、前記制御手段を、前記モー
ド切換え手段によってオフセットモードが設定される
と、前記作業面を形成角度をなす状態から前記オフセッ
ト深さ設定手段によって設定されたオフセット深さ寸法
を加えて掘削するように制御する構成としても良い。斯
様に構成すれば、例えば、既に形成した掘削面に対して
平行に深さ寸法が異なる掘削面を、１つの作業ラインの
途中または作業ラインが変わった所から形成することが
できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て図１乃至図１１を参照して説明する。図１に示すよう
にパワーショベル１は下部機構６、上部旋回体２、連結
機構としてのブーム３、同じく連結機構としてのアーム
４、バケット５及びレーザ測距装置（距離測定手段）７
などから構成されている。

【００２７】下部機構６はキャタピラ６ａを備え、該キ
ャタピラ６ａを駆動させることにより地上を走行する。
下部機構６は旋回部１１を介して上部旋回体２を、同下
部機構６の上面に対して平行に旋回可能に支持してい
る。上部旋回体２は、油圧モー夕により下部機構６に対
して３６０゜旋回するようになっている。

【００２８】上部旋回体２には、ブーム３が回動可能に
支持されており、上部旋回体２とブーム３の中間部との
間にはブームシリンダ（アクチュエータ）８が連結され
ている。ブーム３は、ブームシリンダ８の伸縮に基づい
てブーム３と上部旋回体２との連結部２ａを中心に回動
するようになっている。ブーム３の先端部にはアーム４
が回動可能に支持されており、ブーム３の中間部とアー
ム４の末端部との間にはアームシリンダ（アクチュエー
タ）９が連結されている。アーム４は、アームシリンダ
９の伸縮に基づいてブーム３とアーム４との連結部３ａ
を中心に回動するようになっている。

【００２９】アーム４の先端部にはバケット５が回動可
能に支持されており、アーム４の中間部とバケット５の
基端部との間にはバケットシリンダ（アクチュエータ）
１０が連結されている。バケット５は、バケットシリン
ダ１０の伸縮に基づいてアーム４とバケット５との連結
部４ａを中心に回動するようになっている。各シリンダ
８〜１０は、ピストンロッド８ａ〜１０ａの伸縮運動に
よってストロークが調節され、ブーム３，アーム４，バ
ケット５が夫々個々に駆動されるようになっている。
尚、上部旋回体２，下部機構６及び旋回部１１が本体１
ａを構成している。

【００３０】前記上部旋回体２の前側には、運転室Ｒが
設けられている。運転室Ｒの屋根上前側中央には作業位
置設定装置Ａが設置されている。作業位置設定装置Ａに
ついて説明すると、該装置Ａの基台Ｆの前側に支柱１２
が立設され、その支柱１２にはレーザ測距装置（距離測
定手段，サンプリング手段）７の前部（レーザ光照射
側）が回動可能に支持されている。また、基台Ｆの後側
には上下に昇降する可動柱１３が備えられており、その
可動柱１３の上部にはレーザ測距装置７の後部が支持さ
れている。

【００３１】可動柱１３は、その下部をギヤなどを介し
てパルスモータ１４に連結され、そのパルスモータ１４
の回転動作に基づいて上下動するようになっている。そ
して、レーザ測距装置７は、可動柱１３の上下動に基づ
いて傾き角が変位するようになっている。詳述すると、
可動柱１３が上昇するとレーザ測距装置７の後部が上昇
し、レーザ測距装置７の前部側が下がる方向に傾く。

【００３２】逆に、可動柱１３が下降するとレーザ測距
装置７の後部が下降し、レーザ測距装置７の前部側が上
がる方向に傾く。ここで、レーザ測距装置７とは、レー
ザ光を照射して、そのレーザ光が反射した地点までの距
離を計測することができる公知の装置である。レーザ測
距装置７から照射されるレーザ光は、運転室Ｒのシート
１５からみて前方に照射されるようになっている。

【００３３】図３に示すように、シート１５の右側に
は、第１の操作レバー１６が、シート１５の左側には第
２の操作レバー１７が設けられている。また、シート１
５の右側には設定パネル１８（図４参照）が設けられて
いる。第１及び第２の操作レバー１６，１７は、ブーム
３、アーム４、バケット５及び上部旋回体２を駆動させ
るためのレバーであって、図５（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、夫々前後左右４位置に切換え操作可能になってい
る。

【００３４】図６（ａ）は第１の操作レバー１６を上方
から見た平面図を示し、図６（ｂ）は第１の操作レバー
１６を第２の操作レバー１７側から見た左側面図を示
し、図６（ｃ）は第１の操作レバー１６の断面を正面か
ら見た正断面図を示す。第１の操作レバー１６には、前
記可動柱１３を上下動させるためのアップスイッチ１６
ａ，ダウンスイッチ１６ｂ及び後述する自動掘削制御処
理を開始するためのスタートスイッチ１６ｃが備えられ
ている。アップスイッチ１６ａ及びダウンスイッチ１６
ｂは、グリップ１９の左側部に形成された凹部１９ａの
底部に配置されている。また、スタートスイッチ１６ｃ
は、グリップ１９の上部に形成された凹部１９ｂの底部
に配置されている。

【００３５】次に、前記各シリンダ８〜１０及び油圧モ
ータ２１を作動させるための油圧系回路を図７に従って
説明する。この油圧回路は、ブームシリンダ８，アーム
シリンダ９，バケットシリンダ１０，油圧モータ２１，
各シリンダ８〜１０及び油圧モータ２１に対応するパイ
ロッ卜操作切換弁２２〜２５及び比例制御弁２６〜２
９，パワーショベル１に搭載されたエンジン３１により
駆動される可変容量型油圧ポンプ３２，定容量型油圧ポ
ンプ３３及びリリーフ弁３４，３５とから構成されてい
る。

【００３６】可変容量型油圧ポンプ３２は、シリンダ８
〜１０及び油圧モータ２１を動かすための作動油をオイ
ルタンク３６から汲み上げ、管路３７を介して各パイロ
ット操作切換弁２２〜２５に供給している。

【００３７】ブーム用パイロット操作切換弁２２は、ブ
ームシリンダ８への作動油の供給を制御するための切換
弁である。切換弁２２の切換位置が第１切換位置２２ａ
のときは、油圧ポンブ３２からの作動油がブームシリン
ダ８のボトム室８ｂに供給され、ロッド室８ｃの作動油
が管路３８を介してオイルタンク３６に排出される。こ
れにより、ブームシリンダ７が伸動するようになってい
る。

【００３８】切換弁２２の切換位置が第２切換位置２２
ｂのときは、油圧ポンプ３２からの作動油がブームシリ
ンダ８のロッド室８ｃに供給され、ボトム室８ｂの作動
油が管路３８を介してオイルタンク３６に排出される。
これにより、ブームシリンダ８が縮動する。また、切換
弁２２の切換位置が第３切換位置２２ｃのときは、作動
油の流れは停止するので、ブームシリンダ８は静止状態
に保持される。

【００３９】尚、アーム用パイロット操作切換弁２３及
びアームシリンダ９，バケット用パイロット操作切換弁
２４及びバケットシリンダ１０に関する構造及び作用
は、上記切換弁２２及びシリンダ８に関するものと同様
であり、同一対応部分には符号ａ，ｂ，ｃを夫々付して
図７に図示している。

【００４０】旋回用パイロット操作切換弁２５は、油圧
モータ２１への作動油の供給を制御するために設けられ
ている。切換弁２５の切換位置が第１切換位置２５ａの
とき、油圧ポンプ３２からの作動油が油圧モータ２１の
作動油入出口２１ａに供給され、作動油入出口２１ｂか
ら作動油が管路３８を介してオイルタンク３６に排出さ
れる。これにより、油圧モータ２１が時計周りのＲ方向
に回転する。

【００４１】切換弁２５の切換位置が第２切換位置２５
ｂのときは、油圧ポンプ３２からの作動油が油圧モータ
２１の作動油入出口２１ｂに供給され、作動油入出口２
１ａから作動油が管路３８を介してオイルタンク３６に
排出される。これにより、油圧モータ２１が反時計周り
のＬ方向に回転するようになっている。また、切換弁２
５の切換位置が第３切換位置２５ｃのときは作動油の流
れは停止するので、油圧モータ２１は静止状態に保持さ
れる。そして、これらの各切換弁２２〜２５の各切換位
置は、比例制御弁２６〜２９からのパイロット圧によっ
て制御される。なお、管路３７と管路３８との間にはリ
リーフ弁３４が設けてある。

【００４２】定容量型油圧ポンプ３３は、オイルタンク
３６からオイルを汲み上げて、管路３９を介して各比例
制御弁２６〜２９にオイルを供給するようになってい
る。ブーム用比例制御弁２６は、ブーム用パイロット操
作切換弁２２へ送るパイロット油を制御するための制御
弁である。制御弁２６は、電磁ソレノイドＳＬ１ｂが励
磁されると切換位置が第２切換位置２６ｂになる。この
とき、油圧ポンプ３３からの作動油が、ブーム用パイロ
ット操作切換弁２２にパイロット油として供給される。
これにより、ブーム用パイロット操作切換弁２２は、第
１切換位置２２ａから第３切換位置２２ｃになり、更
に、第３切換位置２２ｃから第２切換位置２２ｂに切り
換わる。

【００４３】制御弁２６は、電磁ソレノイドＳＬ１ａが
励磁されると切換位置が第１切換位置２６ａとなる。こ
のとき、ブーム用パイロット操作切換弁２２にパイロッ
ト油として供給されていた作動油が、管路４０を介して
オイルタンク３６に排出される。これにより、ブーム用
パイロット操作切換弁２２は、第２切換位置２２ｂから
第３切換位置２２ｃになり、更に第３切換位置２２ｃか
ら第１切換位置２２ａに切り換わる。両電磁ソレノイド
ＳＬ１ａ，ＳＬ１ｂが非励磁のときは、制御弁２６は第
３切換位置２６ｃになり作動油の供給は停止するので、
ブーム用パイロッ卜操作切換弁２２はそのときの切換位
置に静止させることができる。

【００４４】尚、アーム用比例制御弁２７，アーム用パ
イロット操作切換弁２３，電磁ソレノイドＳＬ２ａ，Ｓ
Ｌ２ｂ；バケット用比例制御弁２８，バケット用パイロ
ット操作切換弁２４，電磁ソレノイドＳＬ２ａ，ＳＬ３
ｂ；旋回用比例制御弁２９，旋回用パイロット操作切換
弁２５，電磁ソレノイドＳＬ２ａ，ＳＬ４ｂ；に関する
構造及び作用は、上記ブーム用比例制御弁２６，ブーム
用パイロット操作切換弁２２，電磁ソレノイドＳＬ１
ａ，ＳＬ１ｂに関するものと同様であり、同一対応部分
には符号ａ，ｂ，ｃを夫々付して図７に図示している。

【００４５】即ち、ブーム用比例制御弁２６の電磁ソレ
ノイドＳＬ１ａを励磁すると静止していたブームシリン
ダ８は伸動し、縮動していたブームシリンダ８は静止す
る。電磁ソレノイドＳＬ１ｂを励磁すると静止していた
ブームシリンダ８は縮動し、伸動していたブームシリン
ダ８は静止する。

【００４６】また、アーム用比例制御弁２７の電磁ソレ
ノイドＳＬ２ａを励磁すると、静止していたアームシリ
ンダ９は伸動し、縮動していたアームシリンダ９は静止
する。電磁ソレノイドＳＬ２ｂを励磁すると、静止して
いたアームシリンダ９は縮動し、伸動していたアームシ
リンダ９は静止する。

【００４７】また、バケット用比例制御弁２８の電磁ソ
レノイドＳＬ３ａを励磁すると静止していたバケットシ
リンダ１０は伸動し、縮動していたバケットシリンダ１
０は静止する。電磁ソレノイドＳＬ３ｂを励磁すると静
止していたバケットシリンダ１０は縮動し、伸動してい
たバケットシリンダ１０は静止する。

【００４８】更に、旋回用比例制御弁２９の電磁ソレノ
イドＳＬ４ａを励磁すると、静止していた油圧モータ２
１は反時計周りのＬ方向に回転し、時計囚りのＲ方向に
回転していた油圧モータ２１は静止する。励磁ソレノイ
ドＳＬ４ｂを励磁すると、制止していた油圧モータ２１
は時計回りのＲ方向に回転し、反時計回りのＬ方向に回
転していた油圧モータ２１は静止する。なお、管路３９
と管路４０との間にはリリーフ弁３５が設けてある。

【００４９】次に、前記各比例制御弁２６〜２９を切換
制御する電気系回路を図８に従って説明する。第１及び
第２の操作レバ−１６，１７の操作位置はレバー操作位
置検出センサ５１，５２により検出され、その検出信号
は、ＣＰＵなどを中心として構成されているコントロー
ラ（ＥＣＵ，制御手段，禁止手段，旋回位置制御手段，
積分演算手段）５３によって内蔵のＡ／Ｄ変換器（図示
せず）によりＡ／Ｄ変換されて読み込まれるようになっ
ている。

【００５０】コントローラ５３は、レバー操作位置検出
センサ５１，５２から各位置に応じた検出信号が入力さ
れると、その検出信号に応じて前記各比例制御弁２６〜
２９の各電磁ソレノイドＳＬ１ａ〜ＳＬ４ｂに励磁信号
を出力する。従って、パワーショベル１の各駆動部は、
第１及び第２の操作レバ−１６，１７により操作され
る。

【００５１】ブームシリンダ８，アームシリンダ９，バ
ケットシリンダ１０には、バケット位置検出手段として
のブーム位置検出センサ５４，アーム位置検出センサ５
５，バケット位置検出センサ５６が夫々配設されてい
る。各センサ５４〜５６は、各シリンダ８〜１０のロッ
ド８ａ〜１０ａの伸縮量を検出し、その検出信号はＡ／
Ｄ変換されてコントローラ５３に読み込まれるようにな
っている。コントローラ５３は、これらの検出信号に基
づいてその時の各ロッド８ａ〜１０ａの伸縮量を読み取
るようになっている。

【００５２】設定パネル１８には、図４に示すように、
電源スイッチＳＷ、バケット角度を設定するバケット角
度スイッチＢ１〜Ｂ３、掘削深さを設定する掘削深さス
イッチ（掘削深さ設定手段）Ｋ１〜Ｋ３、持上げ高を設
定する持上げ高スイッチＭ１〜Ｍ３が形成されている。
そして、その各スイッチＳＷ，Ｂ１〜Ｂ３，Ｋ１〜Ｋ
３，Ｍ１〜Ｍ３の各信号はコントローラ５３に入力され
る。

【００５３】ここで、バケット角度とは、アーム４の長
手方向の軸線に対するバケット５の角度であり、掘削深
さとは、ブーム３，アーム４及びバケット５が回動して
地面を掘削するときの掘削深さであり、持上げ高とはバ
ケット５が掘削し保持した土砂等を持上げる高さであ
る。また、本実施例では、バケット角度スイッチＢ１〜
Ｂ３に応じて３段階のバケット角度（９０゜，４５゜，
０゜）が設定され、掘削深さスイッチＫ１〜Ｋ３に応じ
て３段階（浅い，中位，深い）の掘削深さが設定され、
持上げ高スイッチＭ１〜Ｍ３に応じて３段階（高い、中
位、低い）の持上げ高が設定されるようになっている。

【００５４】コントローラ５３は、電源スイッチＳＷよ
りオン信号が入力されると、レーザ測距装置７にレーザ
照射指令信号を与えて、レーザ光を照射させるようにな
っている。また、コントローラ５３は、バケット角度ス
イッチＢ１〜Ｂ３，掘削深さスイッチＫ１〜Ｋ３，持上
げ高スイッチＭ１〜Ｍ３の内、夫々何れか１つのオン信
号が入力されると、そのオン信号に応じたバケット角
度，掘削深さ，持上げ高をメモリ（位置記憶手段）５７
に夫々記憶させるようになっている。

【００５５】第１の操作レバ−１６に設けられたアップ
スイッチ１６ａ，ダウンスイッチ１６ｂ，スタートスイ
ッチ１６ｃの各信号は、コントローラ５３に入力され
る。コントローラ５３は、アップスイッチ１６ａのオン
信号が入力されると、その信号に応じたパルス信号をパ
ルスモータ１４に出力する。また、コントローラ５３
は、ダウンスイッチ１６ｂのオン信号を入力すると、そ
の信号に応じたパルス信号をパルスモータ１４に出力す
る。

【００５６】コントローラ５３は、スタートスイッチ１
６ｃのオン信号が入力されると、自動掘削制御処理を開
始する。この自動掘削制御処理において、コントローラ
５３には、レーザ測距装置７の位置を測定原点として場
合におけるレーザ光が反射した地点（掘削開始位置）ま
での距離Ｚ（図２参照）が入力されると共に、パルスモ
ータ１４に出力したパルス信号よりその時のレーザ光の
反射角度θを求める。

【００５７】また、コントローラ５３には、傾斜センサ
５８及び旋回位置センサ５９の出力信号が与えられるよ
うになっている。傾斜センサ５８は、パワーショベル１
本体が絶対水平面に対して何度傾いているかを検出する
ものであり、コントローラ５３は、その出力信号をＡ／
Ｄ変換して読み込むようになっている。また、旋回位置
センサ５９は、下部機構６に対する上部旋回体２の基準
位置からの旋回位置を検出するものであり、コントロー
ラ５３は、その出力信号を同様にＡ／Ｄ変換して読み込
むようになっている。

【００５８】次に、上記のように構成されたパワーショ
ベル１の作用について図９及び図１０をも参照して説明
する。今、エンジン３１が駆動されており、作業者は、
パワーショベル１を作業領域付近に移動させて停止させ
た後、バケット５が掘削作業軸上に位置するように上部
旋回体２を所定位置まで回動させる。そして、予め、設
定パネル１８のバケット角度スイッチＢ１〜Ｂ３，掘削
深さスイッチＫ１〜Ｋ３，持上げ高スイッチＭ１〜Ｍ３
を選択操作して、自動掘削の各動作状態を設定してか
ら、以下のように自動掘削処理を実行させる。

【００５９】図９は、コントローラ５３によって実行さ
れる自動掘削処理の制御内容を示すフローチャートであ
る。この自動掘削処理のプログラムは、メモリ５７に予
め記憶されているものである。コントローラ５３は、常
にはウエイトルーチンにおいてウォッチドッグタイマを
クリアしながら待機しており、例えば、システムタイマ
によるタイマ割込みを所定数カウントする毎（例えば、
１００ｍｓ毎）に自動掘削処理を実行するようになって
いる。

【００６０】図９において、先ず、コントローラ５３
は、スタートフラグＦstがセットされているか否かをチ
ェックする（ステップＳ１）。スタートフラグＦstは、
ステップＳ１１においてスタートスイッチ１６ｃがオン
操作されるとセットされるフラグであり、初期状態では
リセットされているので、ここでは次の判断ステップＳ
２，Ｓ３へと移行する。

【００６１】ステップＳ２，Ｓ３において、コントロー
ラ５３は、本体が走行動作中であるか（ステップＳ２）
または上部旋回体２が旋回動作中であるか否かを（ステ
ップＳ３）判断し、走行または旋回動作中である場合に
は、後述するステップＳ６においてセットされるスキャ
ンフラグＦscをリセットして（ステップＳ４）処理を終
了する。

【００６２】作業者は、先ず、作業対象となる地点に本
体を移動させ、上部旋回体２を所定の位置まで旋回させ
て、掘削作業を行うライン（以下、作業ラインと称す）
を決定する（ここで、作業ラインとは、バケット５によ
り連続的に掘削作業が行われる方向に延長される直線的
な１つの作業範囲を示すものとする）。すると、コント
ローラ５３は、判断ステップＳ２，Ｓ３において夫々
「ＮＯ」と判断してステップＳ５に移行する。この時点
では、スキャンフラグＦscはセットされていないので、
コントローラ５３は「ＮＯ」と判断してステップＳ６に
移行し、レーザ測距装置７により掘削対象となる地面の
形状データを得るためにスキャン処理を行う。

【００６３】ここで、スキャン処理とは、レーザ測距装
置７からのレーザ光の照射角度が変位し得る最大の範囲
についてレーザ光を照射して、離散的な複数のポイント
について夫々の座標データを求める（サンプリング）こ
とで、掘削対象となる地面の形状データを概略的に得る
ことを言う。尚、座標データについての詳細は後述す
る。上述のようにスキャン処理を行うと、コントローラ
５３は、スキャンフラグＦscをメモリ５７の格納領域に
セットした後、処理を終了する。

【００６４】次の制御周期では、コントローラ５３はス
テップＳ１〜Ｓ３で何れも「ＮＯ」と判断し、また、ス
テップＳ５で「ＹＥＳ」と判断することにより、判断ス
テップＳ７，Ｓ９，Ｓ１１へと移行する。ステップＳ
７，Ｓ９，Ｓ１１では、アップスイッチ１６ａ，ダウン
スイッチ１６ｂ，スタートスイッチ１６ｃが夫々オン操
作されたかが判断される。何れもオン操作されない場合
には、そのまま処理を終了する。

【００６５】ステップＳ７，Ｓ９では、作業者は、掘削
開始位置Ｐを決定するために、アップスイッチ１６ａま
たはダウンスイッチ１６ｂをオン操作する。コントロー
ラ５３は、アップスイッチ１６ａがオン操作されると、
レーザ測距装置７の前部側が上昇するようにパルスモー
タ１４にパルス信号を出力し（ステップＳ８）、また、
ダウンスイッチ１６ｂがオン操作されると、レーザ測距
装置７の前部側が下降するようにパルスモータ１４にパ
ルス信号を出力する（ステップＳ１０）。これらの操作
に応じて、レーザ光の照射角が変化する。

【００６６】そして、作業者は、レーザ光の照射ポイン
トを見ながらアップスイッチ１６ａまたはダウンスイッ
チ１６ｂを操作して掘削開始位置Ｐを決定し、決定した
場合には、スタートスイッチ１６ｃをオン操作する。す
ると、コントローラ５３は、ステップＳ１１で「ＹＥ
Ｓ」と判断してステップＳ１２に移行し、スタートフラ
グＦstをメモリ５７の格納領域にセットすると、走行用
の切換弁（図示せず）及び旋回用の切換弁（バルブ）２
５を閉じる（ステップＳ１３）。これらの切換弁を閉じ
るのは、上部旋回体２が動かないようにして、以降のレ
ーザ測距装置７による距離測定及びバケット５による自
動掘削を正確に行うためである。

【００６７】次に、コントローラ５３は、上部旋回体２
の現在の旋回位置Ｔｘを旋回位置センサ５９より得てメ
モリ５７に記憶させると（ステップＳ１４）、その時点
でレーザ光でポインティングされている地点についてレ
ーザ測距装置７により測定された距離Ｚと、パルスモー
タ１４に出力したパルス信号数より反射角度θとを得る
（ステップＳ１５）。

【００６８】例えば、レーザ測距装置７の初期角度が水
平に対して±０°（垂直に対して９０°）であり、パル
ス信号１発当たりパルスモータ１４は１°回動するもの
とする。そして、レーザ測距装置７が初期角度から下方
に回動するように一定の相順でパルス信号を３０発出力
した場合、レーザ測距装置７の照射角度は垂直に対して
９０°−３０°＝６０°となり、照射地点からの反射角
度θは水平に対して３０°俯角となる。

【００６９】以上のようにして距離Ｚと反射角度θとを
得ると、コントローラ５３は、掘削開始位置Ｐ（Ｘ，
Ｙ）の演算処理を行う（ステップＳ１５ａ）。図２に示
すように、コントローラ５３はパワーショベル１に対す
る前方の距離Ｘを、Ｘ＝Ｚｃｏｓθ …（１）の演算式より求める。

【００７０】そして、パワーショベル１に対する高さＹ
を、連結部２ａを基準として、Ｙ＝Ｚｓｉｎθ−Ｇ …（２）の演算式より求める（ただし、Ｇはレーザ測距装置７と
連結部２ａとの間の距離で、メモリ５７に予め記憶され
ている値）。このようにして、掘削開始位置Ｐ（Ｘ，
Ｙ）を前方の距離Ｘと高さＹとで求めると、次に、位置
Ｐから掘削が開始される土砂の掘削量ＤＩを積分演算す
る（ステップＳ１６）。

【００７１】ここで、例えば図１１に示すように、ステ
ップＳ６におけるスキャン処理が距離ｄＬ間隔で行わ
れ、各ポイントでサンプリングされた地表面の高さ（位
置Ｐを基準とする）をｄＨｉ（各サンプリングポイント
に対応するデータナンバー：ｉ＝１，２，３，…）とす
る。そして、バケット５の幅寸法をＷ，設定された掘削
深さ寸法をＨとすると、掘削量ＤＩを次式のように演算
する。ＤＩ＝ＤＩ＋Ｗ・（Ｈ＋ｄＨｉ）・ｄＬ …（３）ステップＳ１６で行う演算は、位置Ｐを始点とする１ポ
イントのデータｄＨｉについて行う（ＤＩは、初期値が
“０”として与えられている）。

【００７２】そして、次の判断ステップＳ１７におい
て、コントローラ５３は、ステップＳ１６の積分結果Ｄ
Ｉがバケット５の容量Ｃ以上となったか否かを判断し、
ＤＩ＜Ｃであれば「ＮＯ」と判断してステップＳ１６に
戻り、次のポイントのデータｄＨｉを加えて積分演算を
行う。ステップＳ１６，Ｓ１７のループを繰り返す内に
積分演算が進行し、ＤＩ≧Ｃになると、コントローラ５
３はステップＳ１７で「ＹＥＳ」と判断して、次のステ
ップＳ１８に移行する。尚、バケット５の幅寸法Ｗ及び
容量Ｃは、メモリ５７に予め記憶されているものとす
る。

【００７３】ステップＳ１８において、コントローラ５
３は、掘削終了位置（掘削距離）Ｌｅ（Ｘe ，Ｙe ）を
決定する。掘削終了位置Ｌｅは、前記ループの繰り返し
によるステップＳ１６の実行回数を回数ｎとすれば、Ｌｅ＝ｄＬ・ｎ …（４）によって得られる。そして、処理を終了する。

【００７４】次回の実行周期では、スタートフラグｆが
セットされているので、コントローラ５３はステップＳ
１において「ＹＥＳ」と判断し、判断ステップＳ１９に
移行する。判断ステップＳ１９においてステップＳ２３
が未実行であれば、コントローラ５３は同ステップを実
行する。

【００７５】ステップＳ２３において、コントローラ５
３は、各センサ５４〜５６からその時のロッド８ａ〜１
０ａの伸縮量を読み取ると、その時のバケット５の先端
５ａの位置（Ｘ１，Ｙ１）を求める。次に、コントロー
ラ５３は、求めた掘削開始位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）とバケット
５の先端５ａの位置（Ｘ１，Ｙ１）とを比較し、バケッ
ト５のバケット角度がメモリ５７に前回記憶させたバケ
ット角度で、そのバケット５の先端５ａの位置が掘削開
始位置Ｐに到達するように、各比例制御弁２６〜２８の
各電磁ソレノイドＳＬ１ａ〜ＳＬ３ｂに励磁信号を出力
する。すると、ブーム３，アーム４及びバケット５が夫
々駆動されて、先端５ａの位置が掘削開始位置Ｐに至
る。そして、処理を終了する。

【００７６】その次の実行周期では、コントローラ５３
は、ステップＳ１及びＳ１９で「ＹＥＳ」と判断してス
テップＳ２０に移行し、ステップＳ２４が未実行である
ので同ステップを実行する。即ち、コントローラ５３
は、バケット５による掘削深さ寸法がメモリ５７に記憶
されている寸法値（浅，中，深の何れか）に応じた値Ｈ
のとなるように、各比例制御弁２６〜２８の各電磁ソレ
ノイドＳＬ１ａ〜ＳＬ３ｂに励磁信号を出力する。する
と、バケット５は、掘削開始位置Ｐから設定寸法Ｈに応
じた深さまで地面を掘り下げる。そして、処理を終了す
る。

【００７７】次の実行周期では、コントローラ５３は、
ステップＳ１，Ｓ１９及びＳ２０で「ＹＥＳ」と判断し
てステップＳ２１に移行し、ステップＳ２４が未実行で
あるので同ステップを実行する。即ち、コントローラ５
３は、バケット５を、ステップＳ１８で決定した掘削終
了位置Ｌｅまで移動させる（手前側に引き寄せる）よう
に各電磁ソレノイドＳＬ１ａ〜ＳＬ３ｂに励磁信号を出
力して制御する。そして、処理を終了する。この段階
で、バケット５により掘削された土砂の量は、バケット
５の容量Ｃにほぼ等しくなっている。

【００７８】次の実行周期では、コントローラ５３は、
ステップＳ１，Ｓ１９〜Ｓ２２で「ＹＥＳ」と判断して
ステップＳ２２に移行し、ステップＳ２６が未実行であ
るので同ステップを実行する。即ち、コントローラ５３
は、バケット５をメモリ５７に前回記憶させた持上げ高
さまで上方に移動させるように、各電磁ソレノイドＳＬ
１ａ〜ＳＬ３ｂに励磁信号を出力する。すると、バケッ
ト５は内部に土砂が満たされた状態で持ち上げられ、そ
の後処理を終了する。

【００７９】次の実行周期では、コントローラ５３は、
ステップＳ１，Ｓ１９〜Ｓ２２で「ＹＥＳ」と判断して
ステップＳ２７に移行し、旋回・走行バルブを開き、バ
ケット５のダンプ動作が終了したか否かを判断する。ダ
ンプ動作が終了していなければ、そのまま処理を終了す
る。ここで、ダンプ動作は、作業者のレバー操作（マニ
ュアル）によって行われ、バケット５がステップＳ２６
で持ち上げられた後、上部旋回体２が所定の位置まで旋
回されてからバケット５を掘削方向と逆方向に回動させ
て、内部の土砂を当該地点の地面に落下させることでダ
ンプする。

【００８０】ダンプ動作が終了し、コントローラ５３が
ステップＳ２８で「ＹＥＳ」と判断すると、次に、バケ
ット５を作業ラインに戻すための旋回動作が行われてい
るか否かが判断される（ステップＳ２９）。ここでの旋
回動作も作業者のレバー操作（マニュアル）によって行
われる。そして、旋回動作が行われていなければ処理を
終了し、行われている場合は、その旋回位置がステップ
Ｓ１４で記憶された位置Ｔｘに達したか否かを判断する
（ステップＳ３０）。

【００８１】ステップＳ３０で「ＮＯ」と判断した場合
には処理を終了し、旋回動作中はステップＳ１，Ｓ１９
〜Ｓ２２，Ｓ２７〜Ｓ３０のループを回り続ける。そし
て、上部旋回体２の旋回位置がＴｘに達して、コントロ
ーラ５３がステップＳ３０で「ＹＥＳ」と判断すると、
その位置で旋回動作を停止させる（ステップＳ３１）。
その後、スタートフラグＦstとスキャンフラグＦscとを
リセットし（ステップＳ３２及びＳ３３）、レーザ測距
装置７の照射角をスキャン動作の開始位置となる原位置
に戻してから（ステップＳ３４）処理を終了する。

【００８２】以上のように本実施例によれば、ブーム
３，アーム４及びバケット５と同軸にある作業ライン上
の表面形状を表すデータをレーザ測距装置７により複数
点サンプリングして、コントローラ５３は、サンプリン
グされたデータｄＨｉ，掘削深さ寸法Ｈ及び掘削開始位
置Ｐに基づいて、バケット５による掘削開始位置Ｐから
の掘削量ＤＩを積分演算して、その掘削量ＤＩがバケッ
トの容積Ｃに略等しくなるように掘削終了位置Ｌｅを演
算し、その位置Ｌｅに基づいて当該バケット５を駆動す
るように制御する。

【００８３】従って、掘削を行う地面の形状がフラット
ではなく、部分的に隆起或いは陥没しているような状態
でも、作業者が複雑なレバー操作を行うことなく、１回
の作業による土砂の掘削量がバケット５の容積Ｃに略等
しくなるように自動的に制御されるので、作業者の操作
負担を軽減することができることに加えて、掘削作業の
効率が最適となる。

【００８４】そして、１つの作業ラインについて連続的
に掘削動作を行う場合に、掘削された土砂が所定の位置
でダンプされると、コントローラ５３は、上部旋回体２
を前回掘削が行われた時の旋回位置Ｔｘまで自動的に旋
回させるので、作業者が一々レバー操作を行う必要がな
く操作性が良好となる。

【００８５】また、本実施例によれば、掘削開始位置Ｐ
までの距離測定と、作業ライン上の表面形状データのサ
ンプリングとをレーザ測距装置７によって行うようにし
たので、作業者は、レーザ光によりポインティングされ
る地点を掘削開始地点として容易に定めることができ、
また、構成要素を共通にして小形化を図ることができ
る。

【００８６】更に、コントローラ５３は、バケット５を
駆動して自動掘削制御を行う間は、走行用の切換弁及び
旋回用の切換弁（バルブ）２５を閉じるようにしたの
で、本体及び上部旋回体２を動かないように固定して、
掘削制御を正確に行うことができる。

【００８７】図１２乃至図２０は本発明の第２実施例を
示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明
する。図１２は、パワーショベル６０の平面図である。
第２実施例のパワーショベル６０においては、第１実施
例のレーザ測距装置７に代わるレーザ測距装置７ａが補
助サンプリング手段として用いられ、サンプリング手段
には、ブーム３及びアーム４と同軸上に配置され本体６
０ａに取り付けられているレーザ測距装置６１（図１３
参照）が対応している。

【００８８】ここで、レーザ測距装置６１が配置されて
いる作業ラインを（Ａ）とすると、レーザ測距装置７ａ
は、その作業ライン（Ａ）から平行に距離ｄだけ離れた
位置に配置されており、その距離ｄは、バケット５の幅
寸法Ｗから微小な所定寸法δを減じたものとなっている
（ｄ＝Ｗ−δ）。また、レーザ測距装置６１は、レーザ
測距装置７ａと略同様の機構によって、レーザ光の照射
角が俯仰角方向に変位するようになっている。

【００８９】また、図１５は、第２の設定パネル６２の
平面図であり、この設定パネル６２は、図１４に示すよ
うにシート１５の左側に配置されている。設定パネル６
２の左側には、独立モードスイッチMD１，自動習いモー
ドスイッチMD２，オフセットモードスイッチ（モード切
換手段）MD３及び数値設定をリセットするためのリセッ
トスイッチＲＳが配置されている。また、設定パネル６
２の右側には、掘削作業によって斜面を形成する場合の
斜面角度（基準面角度）θ0 を数値で設定するためのイ
ンクリメントキー６３ａ及びデクリメントキー６３ｂ
と、これらのキー６３ａ及び６３ｂ（角度設定手段）で
設定された角度を７セグメントＬＥＤで数値表示するた
めの表示部６４とが配置されている。

【００９０】また、それらと共に、オフセットモードス
イッチMD３がオン操作された場合に有効となるもので、
基準面角度に対してオフセットとなる角度Δθ，深さ寸
法ΔＨを設定するためのインクリメントキー６５ａ，６
６ａ及びデクリメントキー６５ｂ，６６ｂと、これらの
キー６５（オフセット角度設定手段）及び６６（オフセ
ット深さ設定手段）で設定された角度Δθ及び寸法ΔＨ
を夫々数値表示するための表示部６７，６８とが配置さ
れている。そして、これらのスイッチ及びキーの各信号
は、図１６に示すように、コントローラ（制御手段，禁
止手段，旋回位置制御手段，積分演算手段，差分掘削量
演算手段，走行制御手段）６９に入力されるようになっ
ている。

【００９１】次に、第２実施例の作用について図１７乃
至図２０をも参照して説明する。第実施例は、自動掘削
により斜面を形成する場合について説明する。（１）独立モード作業者が設定パネル６２の独立モードスイッチMD１をオ
ン操作して独立モードを選択し、インクリメントキー６
３ａを操作して基準面角度θ0 を＋２０°に設定したも
のとする。それから、図１７乃至図１９のフローチャー
トに従って自動掘削処理を行う。

【００９２】先ず、コントローラ６９は、ステップＳ２
で「ＹＥＳ」と判断した場合は、既に作業済みとなった
ラインがあるか否かを判断し（ステップＳ４０）、作業
済みのラインがなければスキャンフラグＦsc（Ａ）をリ
セットして（ステップＳ４ａ）処理を終了する。また、
コントローラ６９は、ステップＳ３で「ＮＯ」と判断し
た場合は、スキャンフラグＦsc（Ａ）がセットされてい
るか否かを判断し（ステップＳ５ａ）、セットされてい
ない場合は、レーザ測距装置６１によって作業ライン
（Ａ）のスキャンを行い（ステップＳ６ａ）その後処理
を終了する。

【００９３】次の実行周期で、コントローラ６９は、ス
テップＳ５ａにおいて「ＹＥＳ」と判断すると作業済み
のラインがあるか否かを判断し（ステップＳ４３）、作
業済みラインがなければステップＳ７に移行する。ま
た、以降同様に作業済みラインの有無を判断するステッ
プＳ４４（図１８参照）では「ＮＯ」と判断することに
より、掘削量ＤＩの積分演算及び掘削終了位置Ｌｅの決
定は基本的に第１実施例と同様に実行される。

【００９４】但し、角度θ0 ＝＋２０°の斜面を形成す
る場合、図２０に示すように、形成される斜面を座標原
点２ａに対して１次関数（ｐｘ＋ｑ）で近似すると、そ
の傾きｐはｐ＝ｔａｎθ0 で得られ、切片ｑは掘削開始
位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）を代入することにより得ることができ
る。従って、コントローラ６９は、バケット５による掘
削面が関数（ｐｘ＋ｑ）に一致するように積分演算及び
バケット５の駆動制御を行う。

【００９５】また、傾斜センサ５８の出力信号が、絶対
水平面に対するパワーショベル本体６０ａの傾きを検出
している場合には、コントローラ６９は、角度θ0 にそ
の傾き検出角を加味することで、斜面が絶対水平面に対
して２０度の角度をなすように調整する（以降では、上
記傾きはないものと仮定する）。尚、ステップＳ１８の
後処理を終了する前に「掘削完了フラグＦe リセット」
の処理ステップＳ６１が挿入されているが、これは独立
モードでは使用しないフラグである。

【００９６】そして、ステップＳ１９〜Ｓ３１までの処
理も第１実施例と同様に実行される。ステップＳ３１の
次は、コントローラ６９は独立モードか否かを判断し
（ステップＳ５９）、この場合「ＹＥＳ」と判断してス
テップＳ３２，ステップＳ３３ａ（後述するフラグＦsc
（Ｂ）のリセット）を実行する。次に、コントローラ６
９は、ステップＳ３４を実行した後、ライン（Ａ）につ
いての作業を完了したか（即ち、掘削終了位置Ｑに達し
たか）否かを判断し、完了していなければ「ＮＯ」と判
断して更に独立モードか否かを判断する（ステップＳ４
６）。この場合「ＹＥＳ」と判断して処理を終了する。

【００９７】以降同様に処理を繰り返すことで、第１実
施例と同様にして最初のライン（Ａ）につき掘削作業を
行う。そして、ライン（Ａ）の掘削作業を完了すると、
コントローラ６９は、ステップＳ４５で「ＹＥＳ」と判
断してスキャンフラグＦsc（Ａ）をリセットし（ステッ
プＳ５３）、更に、独立モードであるからステップＳ５
４でも「ＹＥＳ」と判断して処理を終了する。

【００９８】次に、作業者は、斜面をより広く形成する
ために、マニュアル操作により本体６０ａを距離ｄだけ
図１２中右方向に平行移動させる。この場合、コントロ
ーラ６９は、既に作業済みとなったラインがあることか
らステップＳ４０で「ＹＥＳ」と判断して、移動距離が
ｄに達したか否かを判断する（ステップＳ４１）。ステ
ップＳ４１において移動距離がｄに達していなければ処
理を終了し、ｄに達した場合は走行を停止させるように
制御する（ステップＳ４２）。それからステップＳ４ａ
に移行する。

【００９９】次の実行周期では、コントローラ６９は、
ステップＳ５ａで「ＮＯ」と判断し、ステップＳ６ａに
おいて前回の作業ライン（これを今回はライン（Ｂ）と
する）から距離ｄ移動した次の作業ライン（これを今回
はライン（Ａ）とする）につき、レーザ測距装置６１に
より表面形状データのサンプリングを行う。その次の実
行周期では、ステップＳ５ａ及びＳ４３で「ＹＥＳ」，
ステップＳ５ｂで「ＮＯ」と判断し、レーザ測距装置７
ａにより前回の作業ライン（Ｂ）について表面形状デー
タのサンプリングを行う。

【０１００】即ち、前回のラインに関する作業では、掘
削開始位置Ｐから角度＋２０°の斜面を形成するように
バケット５を駆動制御したが、実際に形成される掘削後
の作業面は必ずしも計算通りになるとは限らない。従っ
て、実際の作業後の状態を改めてレーザ測距装置７ａに
よりサンプリングする。

【０１０１】その次の実行周期では、コントローラ６９
はステップＳ４４で「ＹＥＳ」と判断して、今回と前回
の２つの作業ライン（Ａ），（Ｂ）のサンプリングデー
タに基づいて、今回の作業ライン（Ａ）における掘削量
ＤＩを積分演算する（ステップＳ１６ａ）。

【０１０２】即ち、図１３に示すように、作業ライン
（Ｂ）の表面形状データを基準面とし、その基準面に対
する作業ライン（Ａ）の表面形状データの差分値に基づ
いて積分演算を行うことで、作業ライン（Ｂ）に合わせ
て角度＋２０°の斜面を形成するために今回の作業ライ
ン（Ａ）について掘削するべき土砂の量を正確に求める
ことができる。

【０１０３】そして、以降の実行周期では、コントロー
ラ６９はステップＳ５ａ，Ｓ４３，Ｓ５ｂで何れも「Ｙ
ＥＳ」と判断して、１掘削作業毎の掘削開始位置Ｐは、
ステップＳ７〜Ｓ１０においてマニュアル操作により行
うようにする。

【０１０４】（２）自動習いモード自動習いモードは、作業者が設定パネル６２の自動習い
モードスイッチMD２をオン操作することで選択される。
すると、コントローラ６９は、ステップＳ３１の実行後
ステップＳ５９において「ＮＯ」と判断し、バケット５
による１回の掘削作業が終了したことを示す掘削完了フ
ラグＦe をセットする（ステップＳ６０）。次に、スタ
ートフラグＦstをリセットすることなくステップＳ３３
ａに移行する。

【０１０５】そして、ライン（Ａ）につき作業の途中で
あれば、ステップＳ４５，Ｓ４６で「ＮＯ」と判断して
次の掘削開始位置Ｐｎを演算により求める（ステップＳ
４８）。例えば、作業面が１次関数（ｐｘ＋ｑ）に合わ
せて形成される場合、次の掘削開始位置Ｐｎは、位置Ｐ
からステップＳ１８で求めた掘削終了位置Ｌｅ分の距離
を関数（ｐｘ＋ｑ）に応じて減じた位置として得ること
ができる。

【０１０６】次の掘削開始位置Ｐｎを求めると、コント
ローラ６９は、ステップＳ４９で「ＹＥＳ」と判断し、
位置Ｐｎを次の掘削開始位置Ｐに設定して（ステップＳ
５０）処理を終了する。

【０１０７】そして、次の実行周期では、コントローラ
６９はステップＳ１で「ＹＥＳ」と判断すると、ステッ
プＳ５６で「ＮＯ」と判断し、掘削完了フラグＦe がセ
ットされているか否かを判断する（ステップＳ５７）。
フラグＦe がセットされていなければ、ステップＳ１９
に移行して一連の掘削処理を行う。また、フラグＦeが
セットされている場合は、ステップＳ１３と同様に走行
バルブ及び旋回バルブ２５を閉じると（ステップＳ５
８）ステップＳ４４に移行して、次回の掘削終了位置Ｌ
ｅを決定してから（ステップＳ１６〜Ｓ１８）掘削完了
フラグＦe をリセットし（ステップＳ６１）処理を終了
する。

【０１０８】即ち、自動習いモードでは、作業者は、最
初に掘削開始位置Ｐをレーザ測距装置６１によってポイ
ンティングした後は、次回以降の掘削開始位置Ｐをポイ
ンティングせずとも、コントローラ６９が次の掘削開始
位置Ｐを順次自動的に求めて設定するので、作業者は、
一旦スタートスイッチＳＷをオン操作すると、１つの作
業ラインについての掘削作業が全て完了するまでダンプ
作業以外はマニュアルで操作する必要がなくなる。

【０１０９】（３）オフセットモードオフセットモードは、作業者が自動習いモードで処理を
実行している途中で、設定パネル６２のオフセットモー
ドスイッチMD３をオン操作することで選択される。この
場合、キー６５及び６６で設定された基準面に対するオ
フセット角度Δθ及び寸法ΔＨが有効となる。尚、角度
Δθ及び寸法ΔＨは、両方同時に設定しても良いし、何
れか一方のみを設定しても良い。

【０１１０】そして、コントローラ６９は、ステップＳ
４９において「ＮＯ」と判断し、ステップＳ４８で求め
た次の掘削開始位置Ｐｎに対して、オフセット値を加え
た位置Ｐｎ′を演算する。図１５では角度Δθ及び寸法
ΔＨも両方が設定されているが、例えば、例えば、寸法
ΔＨのみが“＋１５（ｃｍ）”に設定されており、図１
９に示す位置Ｐo1においてオフセットモードスイッチMD
３がオン操作されると、コントローラ６９は、その位置
Ｐo1から深さ寸法を１５ｃｍ加えるようにバケット５を
駆動制御する。

【０１１１】また、角度Δθのみが“＋３１（度）”に
設定されており、図２０に示す位置Ｐo2においてオフセ
ットモードスイッチMD３がオン操作されると、コントロ
ーラ６９は、その位置Ｐo2から斜面の角度が（θ0 ＋Δ
θ）となるようにバケット５を駆動制御する。

【０１１２】以上のように第２実施例によれば、アーム
３，ブーム４及びバケット５からなる連結機構と同軸の
作業ラインにレーザ測距装置６４を配置し、その作業ラ
インからバケット５の幅寸法Ｗよりも小なる距離ｄだけ
平行に離れた位置にレーザ測距装置７ａが位置するよう
に構成し、コントローラ６９は、レーザ測距装置６１及
び７ａによりサンプリングされた今回及び前回の作業ラ
イン（Ａ）及び（Ｂ）の表面形状データに基づいて、作
業ライン（Ａ）についての掘削量を演算するようにし
た。

【０１１３】従って、作業ライン（Ｂ）のデータと
（Ａ）のデータとの差分が、次に作業ライン（Ｂ）につ
いて掘削作業を行うべき差分掘削量として得られるの
で、求めた差分掘削量に基づいて作業ライン（Ｂ）につ
き作業を行うようにすれば、作業ライン（Ｂ）の表面形
状が作業ライン（Ａ）の表面形状とほぼ等しくなるよう
に作業面を形成することができる。

【０１１４】また、コントローラ６９は、１度掘削作業
を行うと、次回以降の掘削開始地点を自動的に設定する
ので、作業者は、次回以降の掘削開始地点を自ら指示す
る必要がなく操作性がより向上する。そして、複数の作
業ラインについて掘削作業を行う場合に、作業者は、複
雑なレバー操作を行うことなく一定の角度をなす斜面を
容易に形成することができる。

【０１１５】また、コントローラ６９は、単独モードに
おいては、バケット５により掘削された土砂をダンプし
た後次の掘削動作を行う前毎に、レーザ測距装置６１に
より作業ライン（Ａ）の表面形状データをサンプリング
し、１掘削作業毎に作業ライン（Ａ）について残りの差
分掘削量を演算するので、実際の掘削量がバケット５の
容量に対して誤差を生じた場合でも、１作業毎に作業ラ
イン（Ａ）について残りの差分掘削量が演算されるの
で、誤差を修正しながらより正確な作業を行うことが可
能となる。

【０１１６】更に、第２実施例によれば、コントローラ
６９は、キー６３ａ及び６３ｂによって設定された角度
に応じて前記掘削面を形成するように制御するので、基
準水平面に対して所定の角度を有する斜面を掘削作業に
よって容易に形成することができる。また、コントロー
ラ６９は、オフセットモードスイッチMD３によりオフセ
ットモードが設定されると、キー６３ａ及び６３ｂによ
って設定された形成角度にキー６５ａ，６５ｂによって
設定されたオフセット角度Δθを加えた角度で掘削面を
形成するように制御するので、既に形成した掘削面に対
して異なる角度を有する掘削面を、１つの作業ラインの
途中または作業ラインが変わった所から形成することが
できる。また、コントローラ６９は、オフセットモード
が設定されると、キー６６ａ，６６ｂによって設定され
たオフセット深さ寸法ΔＨを加えて掘削するので、既に
形成した掘削面に対して平行に深さ寸法が異なる掘削面
を、１つの作業ラインの途中または作業ラインが変わっ
た所から形成することができる。

【０１１７】加えて、コントローラ６９は、１つの作業
ラインについての掘削作業が終了した後次の作業ライン
に本体を移動させる場合に、移動距離がｄに達すると当
該本体の走行を自動的に停止させるので、作業者は、次
の作業ラインに本体を移動させるために、移動距離の微
妙な調整を行う必要がなくなり、操作負担を一層軽減す
ることができる。

【０１１８】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、以下のような変形また
は拡張が可能である。第１実施例におけるレーザ測距装
置７の取付け位置は、第２実施例におけるレーザ測距装
置６１と同じ位置にしても良い。コントローラ５３また
は６９が、レーザ測距装置７または６１によりポインテ
ィングされた掘削開始位置Ｐがバケット５の作業可能範
囲を越えると判断した場合には、ブザー等を鳴動させた
り、ランプを点灯，点滅させたり、或いは、「作業可能
範囲を越えています。」のように音声による警報を発生
させるような警報発生手段を備えても良い。レーザ測距
装置７を旋回可能に設け、ポインティングした掘削開始
位置に対してブーム３，アーム４，バケット５及び上部
旋回体２を動作させれば掘削可能な位置の範囲内にある
ときにスタートスイッチ１６ｃを押すと、バケット５の
先端５ａを掘削開始位置Ｐに移動させて一連の掘削作業
を行わせるようにしても良い。この場合、コントローラ
５３は、レーザ測距装置７の旋回角度を検出し、その旋
回角度も含めて掘削開始位置Ｐを求め、その掘削開始位
置Ｐにバケット５が到達するように旋回用比例制御弁２
９の電磁ソレノイドＳＬ４ａ，ＳＬ４ｂにも励磁信号を
出力する必要がある。斯様に構成すれば、掘削作業を更
に簡略化することができる。

【０１１９】距離測定手段は、レーザ測距装置７に限る
ことなく、例えば、超音波センサなどを使用しても良
い。アップスイッチ１６ａ、ダウンスイッチ１６ｂ及び
ス夕一トスイッチ１６ｃは第１の操作レバ−１６のグリ
ップ１９に形成された凹部１９ａ，１９ｂの底部に配置
されているとしたが、シート１５に座った作業者が操作
できるどの位置に配置しても良いし、リモートコントロ
ーラとして構成しても良い。レーザ測距装置７は可動柱
１３の上下動に基づいて傾き角が変位し、可動柱１３は
パルスモータ１４の回転動作に基づいて上下動する構成
としたが、レーザ測距装置７の傾き角を変位できれば、
パルスモータ１４に代えて例えばリニアモータ等他のモ
ータを使用して実施しても良い。この場合、レーザ光の
角度θを測定するためのセンサを設ける必要がある。パ
ワーショベル１の上部旋回体２には、図１に示すように
前後上下の平面上で回動する連結機構としてのブーム３
及びアーム４を介してバケット５が連結されている構成
としたが、例えば、左右方向にも回動可能な連結機構を
介してバケット５が連結されているもの等、どのような
パワーショベルに適用しても良い。各シリンダ８〜１０
の伸縮及び油圧モータ２１の回転の切換にはパイロット
操作切換弁２２〜２５を使用し、パイロット油圧によっ
て切換弁２２〜２５を操作したが、電磁ソレノイドを設
けた切換弁を使用して直接コントローラからの電気信号
を受けて各シリンダ８〜１０の伸縮及び油圧モータ２１
の回転を制御しても良い。この場合、比例制御弁２６〜
２９が不要となり、部品点数を削減できると共に油圧回
路を簡単にすることができる。

【０１２０】バケット角度スイッチＢ１〜Ｂ３、掘削深
さスイッチＫ１〜Ｋ３、持上げ高スイッチＭ１〜Ｍ３に
応じて夫々３段階のバケット角度、掘削深さ、持上げ高
を設定する構成としたが、バケット角度、掘削深さ、持
上げ高は例えば５段階等、何段階に設定して良いし、ボ
リューム摘み等を設け連続的に設定可能としても良い。
バケット角度を、アーム４の長手方向の軸線に対するバ
ケット５の角度であると定義したが、バケット角度を、
上部旋回体２の前後方向の軸線に対するバケット５の角
度と定義した上で制御を行っても良い。第１実施例にお
いて、レーザ光の照射位置に対して実際の掘削開始位置
は左右方向に若干ズレるため、作業者が予め予測できる
左右方向のズレ量を考慮してレーザ光の照射位置を決定
すれば良いとしたが、レーザ測距装置７を上部旋回体２
に対して旋回可能に構成し、バケット５により実際に掘
削が開始される位置に対して自動的に左右方向の補正を
行うようにレーザ光を照射する構成としても良い。この
場合、コントローラ５３は、レーザ測距装置７から入力
される距離Ｚに応じてレーザ測距装置７の旋回角度を求
める必要があるとともに、求めたレーザ測距装置７の旋
回角度に応じてレーザ測距装置７を旋回させるように制
御する必要がある。また、レーザ測距装置７を旋回させ
るためのモータ等が必要となる。

【０１２１】容量や幅寸法が異なる複数のバケットを交
換してアームに取り付け可能に構成されてる場合は、そ
の容積及び幅寸法をテンキーなどによって外部より入力
するための入力手段を備えても良い。斯様に構成した場
合は、制御手段は、各バケットに応じた適正な掘削量と
なるように掘削距離を演算することができる。第１実施
例において、掘削量ＤＩの積分演算は必要に応じて行え
ば良い。例えば、掘削対象の地形が比較的平坦であり平
面とみなしても特に支障がない場合には、バケットの幅
寸法Ｗ及び容量Ｃ，掘削深さ寸法Ｈのみによって掘削終
了位置Ｌｅを演算しても良い。第１実施例の制御方式に
おいても、必要に応じて第２実施例のように斜面を形成
するような掘削作業を行って良い。第１実施例に自動習
いモードを加えて、次回の掘削開始地点をコントローラ
５３により自動的に設定するようにしても良い。

【０１２２】第２実施例において、レーザ測距装置７ａ
を配置する作業ライン（Ａ）に対する距離ｄは、バケッ
ト５の幅寸法Ｗと同一に設定しても良い。第２実施例の
自動習いモードにおいて、次の掘削開始位置Ｐｎを最初
に与えられたサンプリングデータに基づいて演算するよ
うにしたが、１回の掘削作業毎に残りの作業対象につい
て新たにデータのサンプリングを行って、その新たなデ
ータに基づいて位置Ｐｎを演算するようにしても良い。
斯様に構成すれば、より制度を向上させることができ
る。また、オフセット角度設定手段、オフセット深さ設
定手段は必要に応じて設ければ良く、何れか一方のみを
設けても良い。

【０１２３】第２実施例において、１つの作業ラインに
対する最初の掘削作業では、基準面に対して土砂を数ｃ
ｍ残すようにして（荒削り）、作業完了後に表面形状デ
ータを再度サンプリングした後に、同じ作業ラインに対
する２回目の掘削作業によって仕上げを行うようにして
も良い。次の作業ラインに本体６０ａを移動させる場合
に、移動距離がｄに達すると走行を停止させる制御は、
必要に応じて行えば良い。第２実施例における補助サン
プリング手段としてのレーザ測距装置を、連結機構と同
軸の掘削軸に対してレーザ測距装置６１と逆側に距離ｄ
だけ離れた位置に配置しても良い。斯様に構成すれば、
最初に形成した作業ラインに対して、次の作業ラインを
左右何れの方向についても展開することができる。バケ
ットを本体に対して手前側に回動させることで掘削作業
を行うタイプに限ることなく、バケットを奥行側に回動
させて掘削作業を行うタイプのパワーショベルに適用し
ても良い。

【０１２４】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載のパワーショベルに
よれば、制御手段は、バケットの現在位置と距離測定手
段によって測定された掘削開始地点までの距離とに基づ
いてバケットの位置を掘削開始地点に移動させると、バ
ケットの容積及び幅寸法並びに掘削の深さ寸法に応じて
バケットによる掘削対象たる土砂などの掘削量が当該バ
ケットの容積に略等しくなるように掘削距離を演算し、
その掘削距離に基づいて当該バケットを駆動するように
制御するので、１回の掘削作業について土砂の掘削量が
当該バケットの容積に略等しくなるように掘削距離が自
動的に制御され、掘削作業の効率が最適となる。

【０１２５】請求項２記載のパワーショベルによれば、
制御手段がバケットの駆動制御を行っている間、禁止手
段が本体の走行動作及び上部旋回体の旋回動作を禁止す
るので、本体及び上部旋回体を固定することによってバ
ケットの駆動制御を正確に行うことが可能となる。

【０１２６】請求項３記載のパワーショベルによれば、
１つの作業ラインについて連続的に掘削動作を行う場合
に、掘削された土砂などが所定の位置でダンプされる
と、旋回位置制御手段により上部旋回体が前回掘削が行
われた時の旋回位置まで自動的に旋回されるので、作業
者が一々レバー操作を行う必要がなくなる。

【０１２７】請求項４記載のパワーショベルによれば、
制御手段は、積分演算手段により演算された掘削開始地
点からの掘削量の積分演算結果を参照することで、バケ
ットを掘削開始地点からどこまで移動させれば掘削量が
バケットの容積に略等しくなるかを判断することができ
るので、掘削対象の表面形状がどのような場合であって
も効率的な掘削作業を行うことができる。

【０１２８】請求項５記載のパワーショベルによれば、
差分掘削量演算手段は、サンプリング手段及び補助サン
プリング手段によってサンプリングされたデータに基づ
いて、次回に掘削作業を行う１つの作業ラインについて
の差分掘削量を演算し、制御手段は、記差分掘削量演算
手段によって演算された差分掘削量に基づいて次回の作
業ラインについての掘削作業を行うように制御するの
で、当該作業ラインの表面形状が前回の作業ラインの表
面形状とほぼ等しくなるように作業面を形成することが
できる。

【０１２９】請求項６記載のパワーショベルによれば、
差分掘削量演算手段は、１掘削作業毎に補助サンプリン
グ手段によって新たに得られる表面形状データに基づい
て、１つの作業ラインについての残りの差分掘削量を演
算するので、実際の掘削量がバケットの容量に対して誤
差を生じた場合でも、１作業毎に当該作業ラインについ
て残りの差分掘削量が演算されるので、誤差を修正しな
がらより正確な作業を行うことが可能となる。

【０１３０】請求項７記載のパワーショベルによれば、
制御手段は、角度設定手段によって設定された角度に応
じて掘削面を形成するように制御するので、基準水平面
に対して所定の角度を有する斜面を容易に形成すること
ができる。

【０１３１】請求項８記載のパワーショベルによれば、
制御手段は、モード切換え手段によってオフセットモー
ドが設定されると、斜面の形成角度にオフセット角度設
定手段によって設定されたオフセット角度を加えた角度
で掘削面を形成するように制御するので、例えば、既に
形成した掘削面に対して異なる角度を有する掘削面を、
１つの作業ラインの途中または作業ラインが変わった所
から形成することができる。

【０１３２】請求項９記載のパワーショベルによれば、
制御手段は、モード切換え手段によってオフセットモー
ドが設定されると、作業面を形成角度をなす状態から前
記オフセット深さ設定手段によって設定されたオフセッ
ト深さ寸法を加えて掘削するように制御するので、例え
ば、既に形成した掘削面に対して平行に深さ寸法が異な
る掘削面を、１つの作業ラインの途中または作業ライン
が変わった所から形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における、パワーショベル
の構成を示す側面図

【図２】自動掘削処理を説明するための位置座標図

【図３】運転室に配置されている運転用座席の斜視図

【図４】設定パネルの平面図

【図５】（ａ）は第１のレバーの操作置を説明する図、
（ｂ）は第２のレバーの操作位置を説明する図

【図６】（ａ）は第１のレバーの平面図、（ｂ）は第１
のレバーの左側面図、（ｃ）は第１のレバーの正断面図

【図７】パワーショベルの油圧系回路図

【図８】パワーショベルの電気系回路図

【図９】コントローラにより実行される自動掘削処理ル
ーチンの制御内容を示すフローチャート

【図１０】パワーショベルが掘削作業を行う場合の状態
を説明する図

【図１１】掘削量を積分演算する状態を説明する図

【図１２】本発明の第２実施例を示すパワーショベルの
平面図

【図１３】掘削作業により斜面を形成する状態を模式的
に示す図

【図１４】図３相当図

【図１５】第２の設定パネルの平面図

【図１６】図８相当図

【図１７】図９相当図（その１）

【図１８】図９相当図（その２）

【図１９】図９相当図（その３）

【図２０】掘削作業により斜面を形成するための演算パ
ラメータを説明する図

【符号の説明】

１はパワーショベル、１ａは本体、２は上部旋回体、３
はブーム（連結機構）、４はアーム（連結機構）、５は
バケット、６は下部機構、７はレーザ測距装置（距離測
定手段、サンプリング手段）、７ａはレーザ測距装置
（補助サンプリング手段）、８はブームシリンダ（アク
チュエータ）、９はアームシリンダ（アクチュエー
タ）、１０はバケットシリンダ（アクチュエータ）、１
１は旋回部、５３はコントローラ（制御手段，禁止手
段，旋回位置制御手段，積分演算手段）、５４はブーム
位置センサ（バケット位置検出手段）、５５はアーム位
置センサ（バケット位置検出手段）、５６はバケット位
置センサ（バケット位置検出手段）、５７はメモリ（位
置記憶手段）、６１はレーザ測距装置（距離測定手段，
サンプリング手段）、６３ａ及び６３ｂはキー（角度設
定手段）、６５ａ及び６５ｂはキー（オフセット角度設
定手段）、６６ａ及び６６ｂはキー（オフセット深さ設
定手段）、MD３はオフセットモードスイッチ（モード切
換手段）、６９はコントローラ（制御手段，禁止手段，
旋回位置制御手段，積分演算手段，差分掘削量演算手
段，走行制御手段）、Ｋ１〜Ｋ３は掘削深さスイッチ
（掘削深さ設定手段）を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行機能を有する下部機構及び前記下部
機構に対して旋回可能に構成された上部旋回体とを備え
てなる本体と、前記上部旋回体に一端が支持された状態で駆動される連
結機構と、この連結機構の他端に回動可能に支持され、アクチュエ
ータの駆動ストロークに応じて駆動されるバケットと、測定原点から掘削開始地点までの距離を測定する距離測
定手段と、前記バケットの現在位置を検出するためのバケット位置
検出手段と、前記バケットによる掘削の深さ寸法を設定する掘削深さ
設定手段と、このバケット位置検出手投から得られるバケットの現在
位置と前記距離測定手段によって測定された前記掘削開
始地点までの距離とに基づいて、前記バケットの位置を
前記掘削開始地点に移動させると共に、前記バケットの容積及び幅寸法並びに前記掘削深さ設定
手段によって設定された深さ寸法に応じて、前記バケッ
トによる対象物の掘削量が当該バケットの容積に略等し
くなるように掘削距離を演算し、その掘削距離に基づい
て当該バケットを駆動するように制御する制御手段とを
備えてなることを特徴とするパワーショベル。
【請求項２】前記制御手段が前記バケットの駆動制御
を行っている間は、本体の走行動作及び上部旋回体の旋
回動作を禁止する禁止手段を備えたことを特徴とする請
求項１記載のパワーショベル。
【請求項３】前記バケットにより掘削が行われた時の
前記上部旋回体の旋回位置が記憶される位置記憶手段
と、前記バケットにより掘削された対象物がダンプされた後
再度掘削動作を行う場合に、前記位置記憶手段に記憶さ
れた旋回位置まで前記上部旋回体を旋回させるように制
御する旋回位置制御手段とを備えたことを特徴とする請
求項１または２記載のパワーショベル。
【請求項４】前記連結機構と同軸の掘削軸上の表面形
状を表すデータを複数点サンプリングするサンプリング
手段と、このサンプリング手段によってサンプリングされたデー
タと前記掘削深さ設定手段によって設定された深さ寸法
と前記掘削開始地点とに基づいて、前記バケットによる
掘削開始地点からの掘削量を積分演算する積分演算手段
とを備え、前記制御手段は、前記積分演算手段による演算結果に基
づいて掘削距離を演算することを特徴とする請求項１乃
至３の何れかに記載のパワーショベル。
【請求項５】前記連結機構と同軸の掘削軸から当該バ
ケットの幅寸法以下である距離ｄだけ平行に離れた位置
に設置され、前記バケットにより既に掘削された箇所の
表面形状を表すデータを複数点サンプリングする補助サ
ンプリング手段と、前記サンプリング手段及び前記補助サンプリング手段に
よってサンプリングされたデータに基づいて、次回に掘
削作業を行う１つの作業ラインについての差分掘削量を
演算する差分掘削量演算手段とを備え、前記制御手段は、前記差分掘削量演算手段によって演算
された差分掘削量に基づいて次回の前記作業ラインにつ
いての掘削作業を行うように制御することを特徴とする
請求項４記載のパワーショベル。
【請求項６】前記補助サンプリング手段は、前記バケ
ットにより掘削された対象物がダンプされた後次の掘削
動作を行う前毎に、前記連結機構と同軸の掘削軸上の表
面形状を表すデータを新たにサンプリングし、前記差分掘削量演算手段は、１掘削作業毎に前記補助サ
ンプリング手段によって新たに得られる表面形状データ
に基づいて、１つの作業ラインについて新たな差分掘削
量を演算することを特徴とする請求項５記載のパワーシ
ョベル。
【請求項７】掘削作業によって形成される掘削面の基
準水平面に対する形成角度を設定するための角度設定手
段を備え、前記制御手段は、前記角度設定手段によって設定された
角度をなす掘削面を形成するように制御することを特徴
とする請求項１乃至６の何れかに記載のパワーショベ
ル。
【請求項８】前記角度設定手段によって設定された掘
削面の形成角度に対するオフセット角度を設定するため
のオフセット角度設定手段と、掘削作業をオフセットモードに切り換えるためのモード
切換え手段とを備え、前記制御手段は、前記モード切換え手段によってオフセ
ットモードが設定されると、前記形成角度に前記オフセ
ット角度設定手段によって設定されたオフセット角度を
加えた角度で前記掘削面を形成するように制御すること
を特徴とする請求項７記載のパワーショベル。
【請求項９】前記掘削面に対するオフセット深さ寸法
を設定するためのオフセット深さ設定手段を備え、前記制御手段は、前記モード切換え手段によってオフセ
ットモードが設定されると、前記掘削面を形成角度をな
す状態から前記オフセット深さ設定手段によって設定さ
れたオフセット深さ寸法を加えて掘削するように制御す
ることを特徴とする請求項８記載のパワーショベル。