JPH03295933A - レーザ光を用いた油圧式パワーショベルの直線掘削制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 不発”明は、油圧式パワーショベルにより管理設用溝の
掘削や法面の掘削などのバケットを直線的に移動して掘
削する際の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

油圧式パワーショベルはブーム、アーム、バケットを上
下方向に回動してバケットで掘削作業するものであり、
それらのブーム、アーム、バケットはオペレータが操作
弁を操作することでブームシリンダ、アームシリンダ、
バケットシリンダに圧油を供給して伸縮することで上下
回動するようになり、バケットを直線的に移動するには
各操作弁を複雑に操作しなければならず、その操作が大
変面倒で熟練を要する。

他方、バケットを自動的に直線移動させて直線掘削を自
動的に行なう直線掘削制御方法が種々提案されている。

例えば、特公昭６２−３７１８３号公報に示すように、
ブーム回動角、アーム回動角、バケット回動角に基づい
て演算し、その演算結果によって各操作弁を切換えるこ
とでバケットを直線的に移動する直線掘削制御方法が提
案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来より提案されている直線掘削制御方法を実際に油圧
式パワーショベルに適用した具体例はなく、本発明者が
油圧式パワーショベルに適用して管理設用溝を掘削した
ところ溝底が平坦でなく段差を有する状態となり、ヒユ
ーム管を埋設することができなかった。

なぜなら、ヒユーム管は所定の長さを有していると共に
、溝底に沿って均一に接するように埋設するので、溝底
が段差を有する形状であるとヒユーム管を埋設できない
。

本発明は前述の課題を鑑みなされたものであり、その目
的は溝底を平坦な状態に掘削できるようにした油圧式パ
ワーショベルの直線掘削制御方法を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は前述
の溝底が段差を有する形状となる理由について検討した
結果、従来から提案されている直線掘削制御方法は車体
が停止している状態での自動制御のみを考慮しているが
、実際に管理設用溝を掘削する場合には車体を停止して
所定の長さの溝を掘削終了したら車体を所定距離走行さ
せ、再び所定の長さの溝を掘削するので、車体を走行さ
せて再び掘削する際に掘削地表面の凹凸等によって車体
の高さが異なるから、掘削した溝の深さが異なって溝底
が段差を有する状態となってしまうことが判明した。

このことを解消するために鋭意研究した結果、レーザ発
振器からのレーザ光をパワーショベルの車体で受光する
ことで掘削地表面の凹凸による車体高さの変位量を検出
し、それに基づいてバケットを直線移動させれば溝底を
平坦な状態に掘削できることを見い出した。

すなわち、本発明の油圧式パワーショベルの直線掘削制
御方法は、掘削地表面に設置したレーザ発振器のレーザ
光を車体に設けたセンサて検出することで車体高さ変位
量を求め、その車体高さ変位量を制御系にフィードバッ
クして各操作弁への切換信号を補正するようにした方法
であり、これによって管理設用溝の溝底を平坦な状態に
掘削できる。

〔実　施　例〕

第１図に示すように、車体１にブーム２をブームシリン
ダ３で上下回動自在に設け、そのブーム２にアーム４を
アームシリンダ５で上下回動自在に設けると共に、その
アーム４にバケット６をバケットシリンダ７で上下回動
自在に設けて油圧式パワーショベルを構成し、その車体
１には前後傾斜計８、左右傾斜計９、レーザ光を受光す
るセンサ１０が設けであると共に、ブーム２の回動支点
にブーム角度センサ１１、アーム４の回動支点にアーム
角度センサ１２、バケット６の回動支点にバケット角度
センサ１３が設けてあり、掘削地表面Ａにはレーザ発振
器１４が設置され、このレーザ発振器１４のレーザ光Ｂ
を前記センサ１０で受光するようにしである。

前記前後傾斜計８、左右傾斜計９、ブーム角度センサ１
１、アーム角度センサ１２、バケット角度センサ１３の
信号はコントローラ２０の演算回路２１における自動掘
削制御回路２２に入力されて従来と同様に演算して制御
指令を制御回路２３に出力し、その制御回路２３よりブ
ーム用、アーム用、バケット用の電磁比例制御弁２４，
２５．２６に制御電流を出力してブームシリンダ３、ア
ームシリンダ５、バケットシリンダ７を伸縮してバケッ
ト６を直線的に移動して溝掘削を行なう。

前記センサ１０はレーザ光Ｂを受光することでレーザ光
Ｂに対するセンサ１０の変位を検出し、その信号を前記
演算回路２１における車体高さ変位量演算回路２７に入
力し、前後傾斜計８からの車体前後傾斜角度及び左右傾
斜計９からの車体左右傾斜角度に乱づいて車体１の高さ
変位量を演算して自動掘削制御回路２２にフィードバッ
クして制御指令を補正すると共に、その指令値に基づく
溝深さを表示部２８に表示する。

次にヒユーム管理設用溝を掘削する動作を説明する。

■車体１に走行すると同時に手動操作でブーム２、アー
ム４、バケット６を回動してバケット６先端部を掘削開
始位置として車体１を停止する。

■コントローラ２０の自動掘削制御回路２２に掘削する
溝の深さを入力し、前記センサ１０からの信号と前後・
左右傾斜角度によってその時の車体高さを演算し、その
車体高さに基づいて入力された溝深さとなるように演算
して制御信号を制御回路２３に入力し、各電磁比例制御
弁２４．２５．２６に制御電流を送ってブームシリンダ
３、アームシリンダ５、バケットシリンダ７に圧油を供
給しブーム２、アーム３、バケット６を回動してバケッ
ト６を所定深さで所定勾配に沿って直線移動して車体１
を停止した状態で溝を掘削する。

■所定の長さの溝を掘削終了したら車体１を所定距離走
行して停止し、その時のセンサ１０の信号で車体高さ変
位量を演算し、その車体高さ変位量だけ制御信号を補正
して前述と同様にバケット６を所定深さ、所定勾配に沿
って直線移動して溝を掘削する。

例えば、ブーム枢着ピンの位置を基準としてバケット６
の位置を演算する場合には車体高さ変位量だけブーム枢
着ピンの位置を変位させて制御信号を演算する。

■この動作を繰り返すことで溝を連続して掘削する。

以上の実施例では角度センサでブーム、アーム、バケッ
トの回動量を検出したが、シリンダのストロークによっ
て回動量を検出しても良い。

〔発明の効果〕

車体１が所定距離走行して停止した状態ごとにレーザ光
により車体高さ変位量を検出し、その車体高さ変位量に
基づいて掘削深さを補正するので、掘削地表面の凹凸な
どによって車体１の高さが異なっても連続した平坦面と
なるように直線掘削できるから、ヒユーム管理設用溝を
掘削する際に溝底を平坦な状態に掘削できてヒユーム管
を埋設できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は油圧式パワーショベルの正面図、第２図は制御
装置のブロック説明図である。 １は車体、２はブーム、３はブームシリンダ、４はアー
ム、５はアームシリンダ、６はバケット、７はバケット
シリンダ、１０はセンサ、１４はレーザ発振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ブーム回動量、アーム回動量、バケット回動量等に基づ
   いてバケット先端部が直線的に移動するようにブーム、
   アーム、バケットを自動的に回動制御する油圧式パワー
   ショベルの直線掘削制御方法において、 掘削開始時に車体高さを、掘削地表面に設置したレーザ
   発振器１４のレーザ光Ｂにより車体に設置したセンサ１
   ０にて検出し、その検出した車体高さに基づいて掘削深
   さを決定して車体停止状態で所定長さだけ直線掘削し、
   その後に車体１を所定距離走行させて停止状態で再び直
   線掘削する際に前記レーザ光により車体高さ変位量を検
   出し、その車体高さ変位量によって掘削深さを補正する
   ようにしたことを特徴とするレーザ光を用いた油圧式パ
   ワーショベルの直線掘削制御方法。