JPS6145885A - グラブバケツトの水平掘削制御装置 - 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） 本発明は、浚渫作業等に用いられるグラブバケットの水
平掘削制御装置に関するものである。

（従来技術） この種のグラブバケットは、第４図に示ずＪ：うに、支
持ロープ１′によって、ｈ下動され、開閉ロープ２′に
よって開閉される。このバケット３′を用い、支持ロー
プ１′を停止させたままで、開閉ロープ２′のみによっ
てバケットを開閉さμ゛て掘削した場合、バケット爪先
が円弧状に回動するため、掘削跡の中央部に山状の掘残
し部Ａが生じる。　　　− この掘残し部Ａを消去するために、従来では一般に、支
持ロープ１′を巻装した支持ドラムの操作レバーと、開
閉ロープ２′を巻装した開閉ドラムの操作レバーの双方
を同時に操作して、支持ロー１１′を徐々に緩めながら
、開閉ロープ２′にＪこりバケット３′を閉じることに
ｊ：っでバケット爪先の回動軌跡が水平面に近付くよう
に調節しつつ掘削していた。

しかしながら、レバー操作だ【プでバケット爪先を水平
移動さＩて掘削仕上げ面を水平にすることは極めて困難
である。そのため、前記掘残し部Ａを再度掘削する必要
があり、作業能率が悪く、また、たどえ再掘削してもそ
の掘削仕上げ面を水平にすることは難しい。しかも、掘
削仕上げ而の水平度は、掘削および再掘削時のオペレー
タの技量によるため、その水平度にばらつきがあり、か
つ、オペレータの精神的疲労度も大きい等の問題があつ
た。

なお、従来のバケットにおいて、リンク機構を用いてバ
ケットの回動軌跡を機械的に変動させ、バケットの開閉
時にバケット爪先が水平に移動するようにしたものが知
られているが、その構造ではリンク機構の構造が複雑で
、部品点数も多く、コストが非常に高くつき、かつ、故
障も多く、耐久性に乏しい等の問題があり、また、比較
的大官ａのバケットでは製作が困難であった。

（発明の目的） 本発明は、このような問題を解決するためになされたも
のであり、掘削時にバケットの爪先が水平移動するよう
に自動的に制御でき、掘残し部が生じることなく、容易
に水平掘削でき、オペレータの精神的疲労の軽減と、作
業能率の向上に寄与し得る装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明の要旨は、グラブバケットを上下動させる支持ロ
ープを巻装した支持ドラムおよびその駆動装置と、前記
バケットを開閉させる開閉ロープを巻装した開閉ドラム
およびその駆動装置ど、前記バケットの開口度を検出す
る検出装置と、バケット爪先を水平移動させるためのバ
ケット開口度に応じたバケット爪先の必要移動量を設定
する設定装置と、前記検出装置と設定装置からの信号を
入力して開口度検出値に対応するバケット爪先の必要移
動量を判別する判別回路と、該判別回路から出力された
信号を入力して支持ドラム駆動装置と開閉ドラム駆動装
置のうち少なくとも支持ドラム駆動装置に対して前記必
要移動量に対応づ゛る岱だけ駆動させる制御信号を出力
する制御回路とを具備し、これによって、自動的に水平
掘削できるようにした水平掘削制御装置にある。

また、第２の発明の要旨は、前記水平掘削制御装置にお
いて、設定装置を、入力回路に入力されるバケットのパ
ラメータに基いて、バケット爪先を水平移動させるため
のバケット開口度に応じたバケット爪先の必要移動量を
、支持ドラムを駆動する支持モータと開閉ドラムを駆動
する開閉モータの必要回転量に演算してテーブルを作成
づ゛るように構成し、かつ、判別回路を、前記検出装置
からの間口度検出信号と設定装置のテーブルから読み出
した信号に基いてバケット開口度に対応する支持モータ
と開閉モータの必要回転量を判別するように構成し、制
御回路を、前記判別回路から出力された信号を入力して
支持モータど開閉モータに前記必要回転量に対応する量
だけ駆動させる制御信号を出力するように構成すること
により、ベースマシンの機種やバケットの型式等が異な
る場合でも自動的に水平掘削できるようにし、装置の汎
用性を向上できるようにした点にある。

（実施例） 第１図は本発明装置の概要を示すブロック図であり、図
にＪ５いて、支持ドラム１１はその駆動装置としての支
持モータ１２に減速機１３を介して連結され、開閉ドラ
ム２１はその駆動装置どしての開閉モータ２２に減速機
２３を介して連結されている。また、支持モータ１２お
よび開閉モータ２２にはそれぞれモータの回転量検出装
置１４゜２４と制御回路１５．２５とが電気的に接続さ
れている。４ｒお、４はバケツｉ〜３（第２図参照）の
間口麻検出装［，５は設定装置、５１　＄；ｔバケット
３のパラメータの入力回路、５２は演算回路、５３はテ
ーブル、６は判別回路を示し、これらについては後に詳
述する。

一方、バケツ１−３は、第２図に示ｔ　Ｊ：うに十部シ
ーブボックス３１ど下部シーブボックス３２どの間に複
数本のピン３３およびアーム３４を介して一対のシェル
３５を回動自在にかつ開閉自在にｊル結して構成されて
いる。このバケツ１−３は、支持ロープ１によって上下
動され、かつ、開閉１］−ブ２によって開閉される。支
持ローブ１は前記支持ドラム１１に巻装され、その先端
がブーツ＼のポイントシーブ等（図示省略）を経（”上
部シーブボックス３１にブラケットアーム３６を介して
連結される。開閉ロープ２は前記開閉ドラム２１に巻装
され、その先端が前記ブームのポイン１〜シーブ等を経
て上部シーブボックス３１および下部シーブボックス３
２の各シーブ３７，３８に掛【）渡された後、両ボック
ス３１．３２のいずれか一方に固定される。

上記バケット３において、支持ローブ１を停止した状態
で、開閉ロープ２のみの巻上げ、巻下げを行った場合、
バケッｌ−３の爪先３９は円弧状の回動軌跡Ｌｃを描き
ながら開閉される。

ここで、前記回動軌跡１ｃに基いてバケット３の開口度
と、バケット爪先３つの変位量との関係を求めると、第
２図図示の通りである。すなわち、第２図では、バケツ
１へ３の全開時を開口度Ｏ％、全開時を開口度１００％
とし、その間を１０％刻みで区切り、各区間におけるバ
ケット爪先３９の変位量をｄｌ・・・ｄ　１０で表して
いる。

第２図により、たとえば開口１ｒｉ１００％から９０％
の区間では、バケット爪先３つが変位量ｄ　１０だけ下
がるので、この区間では、前記開閉ローフ２の巻上げに
伴って、変位ｍ　ｄ　１ｏに相当するｍ（必要移動量）
だ１ノ支持ローブ１を巻上げればバケット爪先３９が水
平に移動することが分かる。

また、同様に開口度４０％から３０％の区間では、バケ
ット爪先３９が変位Ｊｉｄ４だけ上るので、この区間で
は、開閉ロープ２の巻上げに伴って、変位Ｅｋ　ｄ　４
に相当する量だけ支持ロープ１を巻下げればバケット爪
先３９が水平に移動することが分かる。

また、前記バケット３の開口度Ｊ３よび各開口度区間に
お（プるバケット爪先３９の移動量は、支持ロー１１と
開閉［１−ブ２の巻上げ量および巻下げ量によって決ま
り、これら巻、Ｌげ呈おｊ：び巻下げ量は、支持ドラム
１１ど開■１ドラム２１の回転量、すなわち支持モータ
１２ど開閉モータ２２の回転量によって決まる。このこ
とから、バケツ１へ爪先３つを水平移動させて水平掘削
を行うためには、バケット３の開口度に応じて支持モー
タ１２ど開開モータ２２の回転量を制御すればよいこと
が分かる。

ところで、前記バケット３の開口度および各開口度区間
にお【プるバケツ１へ爪先３９の移動量は、使用するバ
ケット３のパラメータ、づ−なわらバケット３の各ピン
３３とバケット爪先３９の位百関係および開閉ストロー
ク、およびバケットを装着する機械のパラメータすなわ
ら支持ドラム１１ど巻取ドラム２１のロープ巻ぎ径（Ｐ
ＣＤ）　、各減速１１１３．２３の減速比等によって異
なる。しかし、その使用するバケットのパラメータが決
まれば、これに基いて各機種毎に、バケット３の聞［１
度、各開口度区間におけるバケット爪先３つを水平移動
させるために必要なバケット爪先３９の必要移動量を容
易に算出することができ、ざらに、その必要移動ｍに基
いて支持モータ１２と開閉モータ２２の必要回転量も容
易に算出することができる。

そこで、図例では、装置の汎用性を高めるために、設定
装置５に、前記バケット３のパラメータおにびバケッ１
〜を装着する機械のパラメータをパノＪする入力回路５
１と、その演算回路５２が設りられている。

そして、入力回路５１に前記バケット３のパラメータお
よびバケットを装着する機械のパラメータを入力すれば
、それに基いて、演算回路５２により、バケット３の開
口度１００％から０％までの間をその制御に適したＮ個
の区間に分けるとともに、各開口度区間Ｎ〜１における
バケット爪先３９の必要移動ｍｄ、〜ｄ１と、支持モー
タ１２の必要回転量Ｒｈ、〜Ｒｈｔ　と、開閉モータ２
２の必要回転ＭＲｃｎ−Ｒｃ１がそれぞれ演算され、こ
れに基いて、表１に示すようなテーブル５３が作成され
る。

表　　１ 表１において、開口度区間Ｎの始まりは開口度１００％
に相当し、開口度区間１の終りは開口度０％に相当する
。

次いで、掘削時において、開口度検出装置４によりバケ
ット３の開口度が検出される。この場合、バケット３０
開口疫は支持ロープ１ど開閉ロープ２の巻上げ、巻下げ
笛の相対関係によって決まる′ので、たとえば支持ドラ
ム１１と開閉ドラム２１の回転量を検出することににリ
バケット３の開口度を検出することができる。なお、別
の開口度検出手段として、支持モータ１２と開閉モータ
２２の回転量、または減速機１３．２３の回転量等の検
出によってバケット３の開口度を検出することもできる
。

前記間口度検出装置４によって検出されたバケッ］・３
の開口度検出値は判別回路６に送られ、この判別回路６
で、バケツ１−３の開口度検出値に対応づ“る支持モー
タ１２の必要回転量と、開閉モータ２２の必要回転量が
判別され、それらの必要回転量がテーブル５３より読み
出されるとともに、支持モーター２の制御回路１５およ
び開閉モータ２２の制御回路２５に送られ、両モーター
２．２２の回転量が制御される。このどき、両モーター
２．２２の回転量が回転量検出装置１４．２４により検
出されて前記判別回路６にフィードバックされて制御さ
れる。

次に、その制御を第３図に示ずフローチャートに基いて
説明する。

今、たどえば全開状態（表１の開口度区間Ｎの始まり）
から掘削が開始されると、開口度区間ｉをＮ（ステップ
Ｓｏ）どしてプログラムがスタートされ、次のような制
御が行われる。

まず、支持上−タ系において、その開口度区間ｉでバケ
ット爪先３９を水平移動させるに必要な支持モーター２
の必要回転量Ｒｈ、が設定装置５のテーブル５３から読
み出され（ステップＳ＋　）、その必要回転量Ｒｈ・が
どの程度かが判別される（ステップＳ２＞。そして、必
要回転ｆｉｌＲｈ、が、Ｒｈ、＞Ｑのとき、すなわちバ
ケット爪先３９を上げる必要があるときは、支持モータ
ー２の制御回路１５に対して正回転（巻上げ）させる信
号が送られ（ステップＳ３）、Ｒｈ−＜Ｏのどき、すな
わちバケット爪先３つを下げる必要があるときは、前記
制御回路１５に対して逆回転（巻下げ）させる信号が送
られ（ステップＳ４）、ステップＳ５で支持モーター２
が正回転または逆回転方向に駆動される。なお前記ステ
ップＳ２で、Ｒｈ。

■ ＝０のときは、バケット爪先３９を上下動させる必要が
ないので、ステップＳ８に進む。

また、前記支持モーター２の回転に伴って、回転量検出
装置１４により支持モーター２の回転量Ｒｈが検出され
、その検出された回転ＩＲｈがステップＳ６でプログラ
ムに入力され、その回転量Ｒｈが前記ステップＳ１でテ
ーブル５３から読み出された必要回転量Ｒｈ、と比較、
判別され（ステップＳ７　）　、Ｒｈ＝Ｒｈ　、どなっ
た時点で支持モーター２が停止される（ステップ８９）
。

一方、開閉モータ系において、前記開口度区間ｉでバケ
ット爪先３９を水平移動させるに必要な開閉モータ２２
の必要回転量Ｃ１が設定装置５のテーブル５３から読み
出される（ステップＴ１）。

そして、開閉モータ２２の制御回路２５に駆動信号が送
られて開閉モータ２２が駆動され（ステップＴ２）、こ
の開閉モータ２２の駆動に伴って回転量検出装置２５か
ら開閉モータ２２の回転量ＲＣが検出され、その検出さ
れた回転ｆｄ　ＲＣがステップＴ３でプログラムに入力
され、その回転量ＲＣが前記ステップＴ１でテーブル５
３から読み出された必要回転量Ｒｃ、ど比較、判別され
（ステップＴ４　）、ＲＣ＝ＲＣ・どなった時点で開閉
モータ２２が停止される（ステップＴ５　）。

こうして、ステップ８１〜スデツプＳ８で支持モーター
２の回転方向および回転量を制御して、支持ローグーの
所定ｍの巻上げまたは巻下げを行うとともに、ステップ
Ｔ１−ステップＴ５で開閉モータ２２の回転量を制御し
て開閉ローブ２の所定量の巻上げを行った後、ステップ
Ｓ９で、前記設定装置５のテーブル５３から前記開口度
区間ｉで制御した後のバケット３の目標間口ＵＤｉを読
み出すとともに、ステップＳ１ｏで開口度検出装置１に
より制御後の開口度Ｄｏを検出してプログラムに入力し
、くの開口度検出値Ｄｏが前記目標開口度Ｄｉに達して
いるか否かを判別する（ステップ５１１）。

ぞして、ＹＥＳ　（Ｄｏ　＝Ｄ　ｉ　）のどきは、前記
の制御対象とした開口度区間ｉが最終開口度区間１であ
ったか否かが判別され（ステップ５１２）、Ｎｏのとき
は警報ランプもしくはブザー等によってエラー表示を行
う（ステップ５１３）。また、ステップＳ　１２で、前
記開口度区間ｉが最終開口度区間１に達していないとき
（ｉ≧２〉は、その開口度区間を１区間だけ更新さ法て
（ステップ５１４）、前記ステップＳ１およびステップ
Ｔ１の前に戻し、以下、・上記と同様の制御を繰返す。

なお、ステップＳ　１２で、前記開口度区間ｉが最終開
口度区間１と同一のどぎは、上記の制御を終了する。

このにうに、バケット３の開口度を複数の区間に分け、
その開口度区間を１区間ずつ更新しながら、各開口度区
間において、支持モータ１２と開閉モータ２２の回転量
をそれぞれ制御することにＪこり、バケット爪先３９を
水平移動ざμて、水平掘削を行わせるのである。

次に、別の実施例について説明する。

上記実施例では、設定装置５側で、各開口度区間におけ
るバケット爪先３９の必要移動量を支持モータ１２ど開
閉モータ２２の必要回転０ｉに演算して設定したが、設
定装置５側には各開口度区間におりるバケット爪先３９
の必要移動量を設定し、支持モータ１２と開閉モータ２
２の制御回路１５゜２５側で前記必要移動量を各モータ
１２．２２の必要回転量に演算して制御するＪ：うにし
ても３１こい。

また、上記実施例では、汎用タイプとして、設定装置５
で、バケット３のパラメータに応じて演算、制御するよ
うにしたが、機種等が特定された専用タイプとして用い
るどぎは、前記バケット爪先３９の必要移動量おＪζび
支持モータ１２と開閉モータ２２の必要回転量が特定さ
れるので、前記のような入力回路５１および演算回路５
２を設りる必要はなく、設定装置５にその特定された必
要移動量もしくは必要回転量を設定しておくだけでよい
。

〈発明の効果） 以上のように、本発明によれば、掘削時にバケットの爪
先を自動的に水平移動させることができるので、掘残し
部が生じることなく、容易に水平掘削できる。しかも、
従来のようにレバー操作だけで水平掘削を行う場合のよ
うにオペレータの技量に影響されることなく、オペレー
タの精神的疲労度を軽減できるとともに、作業能率の向
上に寄与でき、かつ、水平掘削用バケットの、にうにバ
ケット側を改良する必要がなく、既存の通常のバケツ１
へを備えた機種に簡単に対応させて実施できるので、非
常に経済的である。

また、第２の発明によれば、上記の作用効果に加えて、
バケットのパラメータおよびバケットを装着する機械の
パラメータを入力するだけで、−そのパラメータに応じ
た水平掘削制御が可能であり、装置の汎用性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示すブロック図、第２図
はその制御のためのバケットの開口度とバケット爪先の
必要移動量どの関係を３１明Ｊ°るＩ〔めの側面図、第
３図（ａ）（ｔ））はその制御内容を示すフローヂ１７
−１へ、第４図は従来のバケツ１−・ににる掘削状態を
説明するだめの側面図である。 １・・・支持ロープ、２・・・開閉ロープ、３・・・バ
ケット、４・・・開口度検出装置、５・・・設定装置、
６・・・判別回路、１１・・・支持ドラム、１２・・・
支持モータ１．１４・・・支持モータの回転量検出装置
、１５・・・支持モータの制御回路、２１・・・開閉ド
ラム、２２・・・開閉モータ、２／Ｉ・・・開閉モータ
の回転量検出装置、２５・・・開閉モータの制御回路、
３つ・・・バケットの爪先、５１・・・入力回路、５２
・・・演算回路、５３・・・テーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、グラブバケットを上下動させる支持ロープを巻装し
   た支持ドラムおよびその駆動装置と、前記バケットを開
   閉させる開閉ロープを巻装した開閉ドラムおよびその駆
   動装置と、前記バケットの開口度を検出する検出装置と
   、バケット爪先を水平移動させるためのバケット開口度
   に応じたバケット爪先の必要移動量を設定する設定装置
   と、前記検出装置と設定装置からの信号を入力して開口
   度検出値に対応するバケット爪先の必要移動量を判別す
   る判別回路と、該判別回路から出力された信号を入力し
   て支持ドラム駆動装置と開閉ドラム駆動装置のうち少な
   くとも支持ドラム駆動装置に対して前記必要移動量に対
   応する量だけ駆動させる制御信号を出力する制御回路と
   を具備していることを特徴とするグラブバケットの水平
   掘削制御装置。 ２、グラブバケットを上下動させる支持ロープを巻装し
   た支持ドラムおよびその駆動装置と、前記バケットを開
   閉させる開閉ロープを巻装した開閉ドラムおよびその駆
   動装置と、前記バケットの開口度を検出する検出装置と
   、入力回路に入力されるバケットのパラメータおよびバ
   ケットを装着する機械のパラメータに基いて、バケット
   爪先を水平移動させるためのバケット開口度に応じたバ
   ケット爪先の必要移動量を、支持ドラムを駆動する支持
   モータと開閉ドラムを駆動する開閉モータの必要回転量
   に演算してテーブルを作成する設定装置と、前記検出装
   置からの開口度検出信号と設定装置のテーブルから読み
   出した信号に基いてバケット開口度に対応する支持モー
   タと開閉モータの必要回転量を判別する判別回路と、該
   判別回路から出力された信号を入力して支持モータと開
   閉モータに前記必要回転量に対応する量だけ駆動させる
   制御信号を出力する制御回路とを具備していることを特
   徴とするグラブバケットの水平掘削制御装置。 ３、前記バケット爪先の必要移動量を、支持ロープを停
   止させた状態で開閉ロープによりバケットを開閉させた
   場合におけるバケット爪先の回動軌跡に基いて演算し、
   かつ、バケットの開口度を、バケットの全開状態から全
   閉状態までの区間を複数に区画して求め、各開口度区間
   毎にバケット爪先の上下方向の変位量を必要移動量とし
   て演算していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のグラブバケットの水平掘削制御装置
   。