JPH03295934A - 切盛土工事における法面整形施工法及び施工装置 - 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、法面の切り出し線設定データを与えてレーザ
光の位置から求まる切り出し線で法面を整形する切盛土
工事における法面整形施工法及び施工装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の切盛土工事における法面整形施工法について説明
する。

第５図は従来の切盛土工事における法面整形施工法を説
明するための図である。

従来の切盛土工事における法面整形施工法では、基準点
より法切り出し位置を計算し、第５図に示すように丁張
４１をかけ、法長、勾配を表示する。

そして、重機土工で、切り出し位置より丁張４１に合わ
せてパワーショベルで法面を切り、残土はダンプトラッ
ク等にて運搬する。このようにして１段目の法長４３ま
で取ると、小段４５で水平にしておく。

続いて２段目の切り出し位置を出し、距離、高さを確認
して２段目の丁張４２をかける。そして、重機土工で、
１段目のときと同様の方法で施工する。段数が多い場合
には、上記の施工を繰り返し行う。

また、パケットを連結するアームの先端部下面に反射鏡
を取り付けると共に、車体側に投光器と受光器の対を取
り付けて法面の整形を行う装置も既に提案（例えば実開
昭５５−１１８０６３号公報）されている。この装置の
場合には、法面整形の角度に応じて投光器と受光器の取
り付け位置を設定し、常に受光できるようにアーム起動
を制御することによって法面整形の角度を制御するもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の切盛土工事における法面整形施工
法では、上記のように逐−切り出し位置を計算し、しか
も、段数が多い場合には、その各段毎に小段で切り出し
位置を出すため、測量を頻繁に行うことが必要であり、
測量に時間を要するという問題がある。さらに、切り出
し位置毎に丁張をかけるため、作業が煩雑で手間もかか
り施工効率も悪いという問題がある。

また、反射鏡及び投光器と受光器を組み合わせた装置で
も、法面の切出し位置に丁張をかけることが必要である
ことは上記の場合と同様であり、同様の問題を有してい
る。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、省力化
を図ると共に、簡便で施工精度の高い切盛土工事におけ
る法面整形施工法及び施工装置を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の切盛土工事における法面整形施工法
は、渋面の整形方向にレーザ光を発振するレーザ発振器
を設置し、パワーショベルの車体にレーザ受光器を取り
付けて法面整形の切り出し線の設定データを与え、パワ
ーショベルがレーザ光の方向に移動しながらレーザ受光
器の受光位置と与えられた設定データに基づいて切り出
し線を演算し切り出し粗仕上げ、本仕上げを施工するこ
とを特徴とする。さらには、車体を止めた状態で切り出
し粗仕上げと本仕上げを順に施工し、或いは一定距離を
単位として切り出し粗仕上げと本仕上げを繰り返し行う
ことを特徴とし、レーザ光を左右又は上下に走査させる
ことを特徴とする。

また、法面整形施工装置は、パワーショベル、該パワー
ショベルの車体に取り付けられるレーザ受光器、及びパ
ワーショベルの法面切り出し粗仕上げ、本仕上げ動作を
制御する制御装置を備え、該制御装置は、法面整形の切
り出し線の設定データとレーザ受光器の受光位置から法
面切り出し線を演算しパワーショベルを制御するように
構成したことを特徴とする。さらには、レーザ受光器の
取り付け部に移動機構を設け、レーザ光の受光位置が一
定の領域から外れた場合には当該領域内で受光できるよ
うにレーザ受光器を移動させ、該移動量により受光位置
を補正したり、レーザ光の受光位置が左右の一定の領域
から外れた場合にはパワーショベルの進路修正指示を出
力するようにし、パケットが計算された切り出し線より
許容範囲に達したときに報知するようにしたことを特徴
とする。

〔作用〕

本発明の切盛土工事における法面整形施工法及び施工装
置では、レーザ発振器から法面の整形方向にレーザ光を
発振して、該レーザ光をパワーショベルの車体に取り付
けたレーザ受光器で受光し、受光位置から法面の切り出
し線を計算するので、切り出し位置の測量や丁張かけを
行わな（でも、所望の切り出し線に法面を整形すること
ができる。

また、レーザ受光器に移動機構を取り付け、レーザ光が
受光位置の一定の領域から外れた場合には一定の領域内
で受光できるようにレーザ受光器を上下動させることに
よりパワーショベルの停止位置で凹凸が大きくても、レ
ーザ光を基準とした正確な切り出し線を計算することが
できる。

レーザ光を左右又は上下に走査させると、パワーショベ
ルの走行ラインに沿ってカーブした法面の整形や現地盤
に平行に傾斜する法面の整形も容易に行うことができる
。

レーザ光の発振方向を固定した場合には、車体の横方向
へのずれに対して、レーザ光が受光位置の左右一定の領
域から外れると走行進路の修正指示を出力することによ
って、レーザ光の方向への走行を制御することができる
。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る切盛土工事における法面整形施工
法の１実施例を説明するための図、第２図は施工時の概
要を示す様子を説明するための図である。図中、１はレ
ーザ受光器、２はパワーショベル、３はブーム、４はア
ーム、５はパケット、６は法面、８は白線、７はレーザ
発振器、Ｌはレーザ光を示す。

第１図において、レーザ受光器１は、パワ−ショベル２
０車体に取り付けられ、第２図に示すようにレーザ発振
器７から発振されたレーザ光りを受光するものである。

パワーショベル３は、演算制御装置を有し、レーザ受光
器２の受光位置を基準として、この基準の位置から法面
６の切り出し線１＋、１２、ｉｓを求める。そして、切
り出し位置は、図示のように切り出し線１１に沿って上
方からパケット５の刃先を下ろしてきたときに法面６に
当たる位置となり、この位置からまず切り出し線１１に
沿って法面６を切り、切り出し線！、の小段で水平にし
、さらに切り出し線ｌ、に沿って法面６を切る。

基準の位置Ｐとして例えばパワーショベル３の中心を通
る線上で設定すると、レーザ光りは、この線と平行とな
る方向に発振するようにセットされる。したがって、パ
ワーショベル３は、この線を進路の目標にすればよく、
基準の位置Ｐは、レーザ受光器１における受光位置から
横方向と高さ方向に一定値を加減算するだけの演算で求
めることができる。

切り出し線Ｉ１．．１２．１．の設定では、まず、切り
出し線ｌ、を基準の位置Ｐから距離ｄの位置Ｑで角度β
により立ち上げ、次に所定の法長の先端で水平に線ｌ、
の小段を設け、さらに線ｌ、を角度αで立ち上げる。こ
の場合、切り出し線！。

と法面６とが交わる位置は一定しないので、その法長が
一定にならないことは勿論であるが、この延長線上に切
り出し位置を求めることができる。

このようにしてレーザ受光器１における受光位置から基
準の位置Ｐを求め、切り出し線Ｊ、、ｆ。

、Ｒ３を求めることができるが、上記の説明から明らか
なように受光位置から直接立ち上げ位置Ｑを求め、切り
出し線β＋、１２、ｌ１３を設定することができること
はいうまでもない。

したがって、パワーショベル２は、第２図に示すように
線を進路の目標にすることによってレーザ光りの方向に
走行して所定の位置で停止し、求めた切り出し線１＋、
ｌ’ａ、ｌｓに沿って法面を切り出し整形するようにブ
ーム３、アーム４、パケット５の各シリンダを制御すれ
ばよい。

第２図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。白
線８は、整形する法面に沿ってパワーショベル２が走行
する中心と法面側のキャタピラ下に引いたものであり、
これをパワーショベル２の進路のガイドとするものであ
る。このような白線を設け、パワーショベル２をこの白
線に沿って移動させれば、レーザ光を左右に走査するこ
とによって、レーザ光の受光位置を高さの基準情報とし
て用いることができ、白線に沿ったレーザ光の高さを基
準とする法面の整形を行うことができる。この場合のレ
ーザ受光器は、縦に細長いものを用いることができ、パ
ワーショベル２の進路をカーブさせて曲がった法面の施
工を行うこともできる。つまり、パワーショベル２の進
路に平行な法面を整形することができる。

また、レーザ光を上下に走査してもよい。この場合のレ
ーザ受光器には、横に細長いものを用いることになり、
小段を現地盤から一定の高さとする法面の整形を行うこ
とができる。なお、法面は、上下に走査されるレーザ光
から一定の距離に整形される。したがって、例えば現地
盤が斜面の場合に、その斜面と同じ傾斜で小段を設ける
施工に適したものとなる。

次に、本発明の切盛土工事における法面整形施工法に使
用されるパワーショベルについて実施例を説明する。

第３図は油圧式パワーショベルの正面図、第４図は第３
図；こ示す油圧式パワーショベルに搭載される制御装置
のブロック構成を示す図である。図において、１１は車
体、１２はブーム、１３はブームシリンダ、１４はアー
ム、１５はアームシリンダ、１６はパケット、１７はパ
ケットシリンダ、２０はレーザ受光器、２４はレーザ発
振器を示す。

油圧式パワーショベルは、第２図に示すように、車体１
１にブームシリンダ１３でブーム１２を、そのブーム１
２にアームシリンダ１５でアーム１４を、そのアーム１
４にパケットシリンダ１７でパケット１６をそれぞれ上
下回動自在に設けている。また、車体１１には、前後傾
斜計１８、左右傾斜計１９、レーザ受光器２０を設ける
と共に、ブーム１２の回動支点にブーム角度センサ２１
を、アーム１４の回動支点にアーム角度センサ２２を、
パケット１６の回動支点にパケット角度センサ２３をそ
れぞれ設けている。

上記油圧式パワーショベルに搭載される制御装置は、第
３図に示すように前後傾斜計１８、左右傾斜計１９、レ
ーザ受光器２０、ブーム角度センサ２１、アーム角度セ
ンサ２２、パケット角度センサ２３の信号を入力して演
算を行い電磁比例制御弁３４〜３６を制御するコントロ
ーラ３０、演算により得られた法面の切り出し線等を表
示する表示器３８からなる。コントローラ３０は、演算
部３１と制御部３３からなり、切り出し線が入力され演
算部３１に設定される。

演算部３１では、レーザ受光器２０で検出されるレーザ
光りの受光位置、前後傾斜計１８で検出される前後傾斜
角度、左右傾斜計１９で検出される左右傾斜角度に基づ
いて、基準の位置、車体１１の変位量を演算して求め、
そして、設定された切り出し線で法面を切り出しするた
めの制御指令を演算して求める。

先に述べたようにレーザ光りが固定の場合には、レーザ
光りの受光位置を基準として距離ｄにある位置Ｑ及びそ
こからの高さｈを求めるが、レーザ光りが横走査の場合
には、車体の位置を基準として距離ｄにある位置Ｑを求
めレーザ光りの受光位置の高さを基準として小段等の基
準ラインの高さｈを求める。また、レーザ光りが縦走査
の場合には、レーザ光りの受光位置の横方向の情報を基
準として距離ｄにある位置Ｑを求め車体の高さを基準と
して高さｈを求める。

制御部３３では、制御指令を入力してブーム用、アーム
用、パケット用の電磁比例制御弁３４〜３６に制御電流
を供給する。この制御電流により圧油の供給を制御して
ブームシリンダ１３、アームシリンダ１５、パケットシ
リンダ１７を伸縮させてブーム１２、アーム１４、パケ
ット１６を回動させることによってパケット１６を切り
出し線に沿って直線的に移動させ法面の切り出しを行う
。

例えばブーム枢着ピンの位置を基準としてパケット１日
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。所定の
幅で法面を切り出し、終了すると、車体１１を所定距離
走行して停止させ、同様の作業を繰り返し行う。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えばレーザ光を走査せ
ず固定している場合には、車体の進路がずれると、レー
ザ光が受光面から外れてしまうので、レーザ光が受光位
置の左右一定の領域から外れた場合には進路の修正指示
を出力するようにしてもよい。また、現地盤（パワーシ
ョベル走行面）の凹凸が大きい場合にもレーザ光が受光
面から外れてしまうので、レーザ受光器に移動機構を取
り付けて上下、さらには左右に移動可能にしてもよい。

この場合には、その移動量で受光位置を補正することが
必要になるが、１ノーザ受光器として受光面積の小さい
ものを用いることができる。

また、パワーショベルを法面の下側で走行させて切り出
しを行うようにしたが、法面の上側で走行させても同様
に施工が可能であることは勿論である。

さらには、レーザ光を基準線としてこの基準線から切り
出し線を設定するので、パワーショベルに作業点（停止
位置）、切り出し線Ｉ１１〜１３の設定データや、切り
出し・粗仕上げ、本仕上げの族ニブログラムを予めセッ
トしておくことにより、全自動で施工を行うように構成
してもよい。この場合には、例えばパケットにかかるト
ルクを検出するセンサを取り付けると、パケットの刃先
が切り出し部に当たった位置を検出することができ、こ
の位置からパケットの容量に応じて切り出し線に沿った
切り出しを行うように制御すればよい。

また、切り出し・粗仕上げは、手動施工で行い、本仕上
げのみ切り出し線に沿って自動施工するというように半
自動で施工するように構成してもよい。手動施工の場合
には、パケットが切り出し線の一定の範囲にある時に警
報を出せば、設定した切り出し線量上に切り出しが行わ
れるのを防ぐことができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レー
ザ発振器をセットして切り出し線を与え、パワーショベ
ルの車体に取り付けたレーザ受光器でレーザ光を受光し
、切り出し線を演算するので、自動切り出しを行うこと
ができ、施工の効率化、省力化を図ることができる。し
かも、レーザ受光器め受光位置から基準の位置を演算し
、引き出し線を求めるので、簡便な設定、操作で法面整
形が可能になる。また、従来のように切り出し位置を出
したり、丁張をかけたりすることが必要でなく、測量に
要する道具や手間をなくし、作業員を少なくし施工精度
を上げることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る切盛土工事における法面整形施工
法の１実施例を説明するための図、第２図は施工時の概
要を示す様子を説明するための図、第３図は油圧式パワ
ーショベルの正面図、第４図は第３図に示す油圧式パワ
ーショベルに搭載される制御装置のブロック構成を示す
図、第５図は従来の切盛土工事における法面整形施工法
を説明するための図である。 １・・・レーザ受光器、２・・・パワーショベル、３・
・・ブーム、４・・・アーム、５・・・パケット、６・
・・法面、８・・・白線、７・・・レーザ発振器、Ｌ・
・・レーザ光。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）法面の整形方向にレーザ光を発振するレーザ発振
   器を設置し、パワーショベルの車体にレーザ受光器を取
   り付けて法面整形の切り出し線の設定データを与え、パ
   ワーショベルがレーザ光の方向に移動しながらレーザ受
   光器の受光位置と与えられた設定データに基づいて切り
   出し線を演算し切り出し粗仕上げ、本仕上げを施工する
   ことを特徴とする切盛土工事における洗面整形施工法。
2. （２）車体を止めた状態で切り出し粗仕上げと本仕上げ
   を順に施工することを特徴とする請求項１記載の切盛土
   工事における洗面整形施工法。
3. （３）一定距離を単位として切り出し粗仕上げと本仕上
   げを繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載の切盛
   土工事における洗面整形施工法。
4. （４）レーザ光を左右又は上下に走査させることを特徴
   とする請求項１記載の切盛土工事における洗面整形施工
   法。
5. （５）パワーショベル、該パワーショベルの車体に取り
   付けられるレーザ受光器、及びパワーショベルの法面切
   り出し粗仕上げ、本仕上げ動作を制御する制御装置を備
   え、該制御装置は、法面整形の切り出し線の設定データ
   とレーザ受光器の受光位置から法面切り出し線を演算し
   パワーショベルを制御するように構成したことを特徴と
   する切盛土工事における渋面整形施工装置。
6. （６）レーザ受光器の取り付け部に移動機構を設け、レ
   ーザ光の受光位置が一定の領域から外れた場合には当該
   領域内で受光できるようにレーザ受光器を移動させ、該
   移動量により受光位置を補正することを特徴とする請求
   項５記載の切盛土工事における渋面整形施工装置。
7. （７）レーザ光の受光位置が左右の一定の領域から外れ
   た場合にはパワーショベルの進路修正指示を出力するよ
   うにしたことを特徴とする請求項５記載の切盛土工事に
   おける渋面整形施工装置。
8. （８）バケットが計算された切り出し線より許容範囲に
   達したときに報知するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の切盛土工事における渋面整形施工装置。