JP2003056010A - Excavation system for underground embedded objects - Google Patents
Excavation system for underground embedded objectsInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、地表近くの地中に
埋設された埋設物の周囲の土を油圧ショベルにて掘削す
る地下埋設物掘削システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underground excavation system for excavating soil around an embedded object buried in the ground near the surface of the earth with a hydraulic excavator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、天然ガスや石油等を輸送するの
に、地表近く（例えば１ｍ程度の深さ）の地中にパイプ
ラインを埋設することが行われている。このパイプライ
ンは、管肌の損傷・腐食防止や、寒冷地での輸送流体の
凍結防止のために、管の外周面に合成テープが巻き付け
られた状態で埋設されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to transport natural gas, oil, etc., a pipeline is buried in the ground near the surface (for example, a depth of about 1 m). This pipeline is embedded in a state in which a synthetic tape is wrapped around the outer peripheral surface of the pipe in order to prevent damage and corrosion on the skin of the pipe and to prevent freezing of the transport fluid in cold regions.
【０００３】ところで、この種パイプラインは、長年使
用していると、外周面に巻き付けられたテープが損傷す
ることにより管肌に損傷・腐食が生じる場合がある。こ
のように管肌が損傷すると、流体輸送そのものに支障を
来たすだけでなく、その輸送流体の漏れによって思わぬ
事故が発生する危険性がある。このため、埋設後所定期
間が経過したパイプラインは、その周囲の土を掘り返し
て地表面に露出させ、外周面に巻き付けられているテー
プを交換したり、あるいは腐食した管を新品の管と交換
したりする補修作業が必要となってくる。By the way, if this type of pipeline has been used for many years, the tape wound around the outer peripheral surface may be damaged and the skin of the pipe may be damaged or corroded. If the pipe skin is damaged in this way, not only the fluid transportation itself will be hindered, but there is a risk that an unexpected accident may occur due to leakage of the transportation fluid. For this reason, for pipelines that have been laid for a certain period of time, the soil around them is dug back to expose it to the ground surface and the tape wrapped around the outer surface is replaced, or the corroded pipe is replaced with a new pipe. Repair work is required.
【０００４】このパイプラインを補修するために、その
パイプライン周りの土を掘削する作業機械として油圧シ
ョベルを用いるシステムについて、本出願人は既に提案
している（特願２００１−１７１２６０号）。この既提
案のシステムによれば、各掘削工程における掘削作業が
すべて油圧ショベルを用いて行われるので、仮に１台の
油圧ショベルが故障したとしても、その故障車以外の機
械でその担当部署をカバーすることができ、またオペレ
ータも共有することができるとともに、補給部品の共通
率も高めることができるという優れた特徴を有してい
る。The applicant has already proposed a system using a hydraulic excavator as a working machine for excavating soil around the pipeline in order to repair the pipeline (Japanese Patent Application No. 2001-171260). According to this proposed system, all excavation work in each excavation process is performed using hydraulic excavators, so even if one hydraulic excavator fails, machines other than the faulty car will cover the department in charge. In addition, it has an excellent feature that it can be shared by the operators and the common ratio of the supply parts can be increased.
【０００５】ところで、前述のように油圧ショベルを用
いて埋設物周りの土の掘削作業を行う場合、埋設物の位
置を明確に把握して掘削作業を行わないと、その埋設物
を破損させるという問題点や、あるいは掘削作業が効率
的に行えないという問題点がある。By the way, when excavating the soil around the buried object by using the hydraulic excavator as described above, the buried object is damaged unless the position of the buried object is clearly grasped before the excavation work. There is a problem or that excavation work cannot be performed efficiently.
【０００６】従来、このような問題点に対処したものと
して、特許第２７０９３４５号公報に開示されたものが
ある。この公報に記載のものでは、地下埋設物探索装置
を搭載する車両と掘削装置を搭載する車両とに分割し、
地下埋設物探索装置を搭載する車両から得られるマップ
情報を元に、掘削装置を搭載する車両によって掘削を行
うように構成されている。[0006] Conventionally, as a solution to such a problem, there is one disclosed in Japanese Patent No. 2709345. In the one described in this publication, it is divided into a vehicle equipped with an underground buried object search device and a vehicle equipped with an excavation device,
Excavation is performed by a vehicle equipped with an excavation device based on map information obtained from a vehicle equipped with the underground buried object search device.
【０００７】また、本願発明に関連する先行技術とし
て、特許第２８２３３９６号公報および特開平３−２９
５９３５号公報に記載された技術がある。このうち、前
者（特許第２８２３３９６号公報）においては、トンネ
ル掘削工事において、地中に掘進する掘削機の位置を地
上から確認するために、地上を走行する走行車上に設置
され、ＧＰＳ衛星を利用してその走行車の地上での絶対
位置を検出する絶対位置検出手段と、前記走行車上に設
置され、地中の掘削機を探査する地中物体探査手段と、
走行車の絶対位置と掘削機の相対位置とから地中の掘削
機の絶対位置を算出する手段とを備えてなる掘削機の自
動探査装置が提案されている。As prior arts related to the present invention, Japanese Patent No. 2823396 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-29 are known.
There is a technique described in Japanese Patent No. 5935. Among them, in the former (Japanese Patent No. 2823396), in a tunnel excavation work, in order to confirm the position of an excavator that is excavating underground, the GPS satellite is installed on a traveling vehicle on the ground. Absolute position detection means for detecting the absolute position of the traveling vehicle on the ground, and an underground object exploration means installed on the traveling vehicle for exploring an underground excavator,
There has been proposed an automatic excavator exploration device including means for calculating the absolute position of an underground excavator from the absolute position of a traveling vehicle and the relative position of the excavator.
【０００８】また、後者（特開平３−２９５９３５号公
報）においては、管の埋設施工に際して、掘削溝と同じ
傾斜角度で平行にレーザ光を発振するレーザ発振器を設
けるとともに、油圧ショベルの車体にレーザ受光器を設
けて掘削溝の深さおよび傾斜角度のデータを与え、レー
ザ光の方向に油圧ショベルが移動しながら、各掘削工程
をレーザ受光器における受光位置および掘削溝の深さと
傾斜角度に基づいて演算を行って施工するようにした管
埋設施工方法が提案されている。In the latter case (Japanese Patent Laid-Open No. 3-295935), a laser oscillator that oscillates a laser beam in parallel at the same inclination angle as the excavation groove is provided at the time of burying the pipe, and a laser is provided on the body of the hydraulic excavator. Based on the light receiving position in the laser receiver and the depth and inclination angle of the excavation groove, each excavation process is performed while the excavator moves in the direction of the laser beam by providing a light receiver with data on the depth and inclination angle of the excavation groove. A pipe burying construction method has been proposed in which the calculation is performed and construction is performed.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
許第２７０９３４５号公報に記載のものでは、地下埋設
物探索装置を搭載する車両を走行させて埋設物の存在を
検知させ、この検知信号を掘削作業機搭載車両の遠隔操
作装置用の制御装置に向けて送信するように構成されて
いるために、埋設物の地上での絶対座標が検出できず、
埋設物の正確な位置検知が行えないという問題点があ
る。また、掘削作業を行う掘削作業機の作業位置（例え
ばバケットの刃先位置）情報までを指示することができ
ず、実際の装置に適用する際に種々の解決すべき課題が
ある。However, in the one disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 2709345, a vehicle equipped with an underground buried object searching apparatus is run to detect the existence of the buried object, and this detection signal is used for excavation work. Since it is configured to transmit to the control device for the remote control device of the aircraft mounted vehicle, absolute coordinates on the ground of the buried object cannot be detected,
There is a problem that the position of the buried object cannot be accurately detected. Further, it is not possible to instruct even the work position (for example, the blade edge position of the bucket) information of the excavating work machine that performs the excavating work, and there are various problems to be solved when applied to an actual device.
【００１０】また、本発明に関連する先行技術として挙
げた前記各公報（特許第２８２３３９６号公報、特開平
３−２９５９３５号公報）に記載のものでは、ＧＰＳ衛
星を利用する点あるいはレーザ投受光器を利用する点が
断片的に記載されているのみであって、これら技術手段
から、地下埋設物の掘削を総合的に行う本発明のような
システムを直ちに導き出せるものではない。Further, in the above-mentioned publications (Japanese Patent No. 2823396 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-295935) cited as prior arts related to the present invention, a point using a GPS satellite or a laser transmitter / receiver is used. However, it is not possible to immediately derive from such technical means a system such as the present invention for comprehensively excavating underground buried objects.
【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、油圧ショベルを用いて地表近くの地中に埋
設された埋設物の周囲の土を掘削するに際して、埋設物
を破損させることなく、しかも掘削作業を効率的に行う
ことのできる地下埋設物掘削システムを提供することを
目的とするものである。The present invention has been made in view of the above problems, and when excavating the soil around the buried object buried in the ground near the surface of the earth using a hydraulic excavator, the buried object is damaged. It is an object of the present invention to provide an underground buried object excavation system that can efficiently perform excavation work without the need.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第１発明による地下埋設物掘削シ
ステムは、地表近くの地中に埋設された埋設物の周囲の
土を油圧ショベルにて掘削する地下埋設物掘削システム
において、（ａ）前記埋設物を探査する埋設物探査手段
とＧＰＳとが搭載され、前記埋設物に沿って走行される
ことによりその埋設物の地中での絶対座標を検出する埋
設位置検出手段、（ｂ）この埋設位置検出手段により検
出された埋設物の絶対座標に基づき、前記油圧ショベル
の機械中心位置を決定するショベル位置決定手段、
（ｂ）前記油圧ショベルにおける上部旋回体の姿勢を検
出するショベル姿勢検出手段、（ｃ）前記油圧ショベル
におけるバケットの刃先位置を検出する刃先位置検出手
段および（ｄ）前記ショベル位置決定手段、前記ショベ
ル姿勢検出手段および刃先位置検出手段からの出力に基
づいて、前記バケットによる掘削位置および掘削深さを
決定する掘削位置・深さ決定手段を備えることを特徴と
するものである。In order to achieve the above object, the underground excavation system for excavating an underground object according to the first aspect of the present invention is a hydraulic excavator for excavating soil around an embedded object buried in the ground near the surface of the earth. In the underground buried object excavation system for excavating in (a), the buried object exploration means for exploring the buried object and the GPS are mounted, and the buried object is excavated in the ground by traveling along the buried object. Embedded position detecting means for detecting absolute coordinates, (b) shovel position determining means for determining the machine center position of the hydraulic excavator based on the absolute coordinates of the embedded object detected by the embedded position detecting means,
(B) Shovel attitude detecting means for detecting the attitude of the upper swing body in the hydraulic excavator, (c) Blade edge position detecting means for detecting the blade edge position of the bucket in the hydraulic excavator, and (d) the excavator position determining means, the excavator. An excavation position / depth determination means for determining an excavation position and an excavation depth by the bucket based on outputs from the posture detection means and the blade edge position detection means.
【００１３】本発明において、油圧ショベルを用いた埋
設物周りの土の掘削に際しては、まず埋設物を探査する
埋設物探査手段とＧＰＳとを搭載した埋設位置検出手段
がその埋設物に沿って走行され、ＧＰＳにてその埋設位
置検出手段自身の絶対位置が検出されるとともに、埋設
物探査手段にて埋設物の埋設位置が検出され、これら各
検出情報から埋設物の地中での絶対座標が求められる。
そして、この求められた絶対座標に基づいて掘削を行う
油圧ショベルの機械中心位置が決定される。次に、この
決定された機械中心位置に対してショベル姿勢検出手段
によって油圧ショベルにおける上部旋回体の姿勢が検出
され、さらに刃先位置検出手段によってバケットの刃先
位置が検出される。こうして、埋設管の絶対位置とバケ
ット刃先の絶対位置との関係が決められ、この関係に基
づき、掘削位置・深さ決定手段によりバケットによる掘
削位置および掘削深さが決定される。この決定された掘
削位置および掘削深さを例えばモニタ表示することで、
オペレータはモニタ表示を見ながら埋設物の破損を防止
しつつ油圧ショベルの操作を確実に、かつ迅速に行うこ
とができる。また、この埋設管の掘削位置および掘削深
さ係る情報に基づき、油圧ショベルの自動停止もしくは
自動掘削等を行うこともできる。In the present invention, when excavating the soil around the buried object using the hydraulic excavator, the buried object detecting means for searching the buried object and the buried position detecting means equipped with the GPS travel along the buried object. Then, the absolute position of the buried position detecting means itself is detected by the GPS, and the buried position of the buried object is detected by the buried object exploring means, and the absolute coordinates of the buried object in the ground are detected from these respective detection information. Desired.
Then, the machine center position of the excavator for excavation is determined based on the obtained absolute coordinates. Next, with respect to the determined machine center position, the shovel attitude detecting means detects the attitude of the upper swing body in the hydraulic excavator, and the blade edge position detecting means further detects the blade edge position of the bucket. In this way, the relationship between the absolute position of the buried pipe and the absolute position of the bucket blade edge is determined, and based on this relationship, the excavation position / depth determination means determines the excavation position and excavation depth of the bucket. By displaying the determined excavation position and excavation depth on a monitor, for example,
The operator can surely and quickly operate the hydraulic excavator while preventing damage to the buried object while looking at the monitor display. Further, it is also possible to automatically stop or excavate the hydraulic excavator based on the information on the excavation position and the excavation depth of the buried pipe.
【００１４】本発明において、前記埋設位置検出手段が
油圧ショベルとは別個に設けられる基地局車両であり、
この基地局車両から複数の油圧ショベルに検出データを
通信する通信手段が設けられるのが好ましい（第２発
明）。また、前記埋設位置検出手段が基地局車両を兼ね
る油圧ショベルであり、この基地局車両から複数の油圧
ショベルに検出データを通信する通信手段が設けられる
ようにしても良い（第３発明）。このようにすれば、先
頭車両（基地局車両もしくは先頭の油圧ショベル）にて
検出された埋設管の絶対座標に係る情報をリアルタイム
で後続車両に伝送することができ、作業効率をより向上
させることができる。In the present invention, the buried position detecting means is a base station vehicle provided separately from the hydraulic excavator,
It is preferable that a communication means for communicating the detection data from the base station vehicle to the plurality of hydraulic excavators is provided (second invention). Further, the buried position detecting means may be a hydraulic excavator that doubles as a base station vehicle, and a communication means for communicating detection data from the base station vehicle to a plurality of hydraulic excavators may be provided (third invention). By doing so, information relating to the absolute coordinates of the buried pipe detected by the leading vehicle (base station vehicle or leading hydraulic excavator) can be transmitted to the following vehicle in real time, and work efficiency can be further improved. You can
【００１５】次に、第４発明による地下埋設物掘削シス
テムは、地表近くの地中に埋設された埋設物の周囲の土
を油圧ショベルにて掘削する地下埋設物掘削システムに
おいて、（ａ）前記埋設物の位置が既知の油圧ショベル
に設けられる水平方向および垂直方向のレーザプレーン
投光器、（ｂ）このレーザプレーン投光器からのレーザ
光を受光すべく、前記埋設物の位置が未知の油圧ショベ
ルに設けられるレーザ受光器、（ｃ）前記油圧ショベル
におけるバケットの刃先位置を検出する刃先位置検出手
段および（ｄ）前記レーザ受光器および刃先位置検出手
段からの出力に基づいて、前記バケットによる掘削位置
および掘削深さを決定する掘削位置・深さ決定手段を備
えることを特徴とするものである。Next, an underground buried object excavating system according to a fourth aspect of the present invention is an underground buried object excavating system for excavating soil around a buried object buried in the ground near the surface by a hydraulic excavator, wherein: A horizontal and vertical laser plane projector provided on the hydraulic excavator whose position of the buried object is known, and (b) a hydraulic excavator whose position of the buried object is unknown so as to receive laser light from the laser plane projector. Laser receiver, (c) blade edge position detecting means for detecting the blade edge position of the bucket in the hydraulic excavator, and (d) excavation position and excavation by the bucket based on outputs from the laser optical receiver and blade edge position detecting means. It is characterized in that it comprises an excavation position / depth determining means for determining the depth.
【００１６】本発明においては、埋設物の位置が既知の
油圧ショベルに設けられる水平方向および垂直方向のレ
ーザプレーン投光器から投光される水平方向のレーザプ
レーンおよび垂直方向のレーザプレーンが、埋設物の位
置が未知の油圧ショベルに設けられるレーザ受光器にて
受光されることにより、このレーザ受光器を備える油圧
ショベルの作業機の上下方向位置もしくは左右方向位置
に係る情報を得ることができる。こうして得られた情報
と刃先位置検出手段より得られるバケットの刃先位置に
係る情報とに基づいて、掘削位置・深さ決定手段により
バケットによる掘削位置および掘削深さが決定される。
この決定された掘削位置および掘削深さを例えばモニタ
表示することで、オペレータはモニタ表示を見ながら埋
設物の破損を防止しつつ油圧ショベルの操作を確実に、
かつ迅速に行うことができる。また、この埋設物の掘削
位置および掘削深さ係る情報に基づき、油圧ショベルの
自動停止もしくは自動掘削等を行うこともできる。In the present invention, the horizontal and vertical laser planes projected from the horizontal and vertical laser plane projectors provided on the hydraulic excavator in which the position of the buried object is known are the buried object. By receiving the light by the laser light receiver provided in the hydraulic shovel whose position is unknown, it is possible to obtain information regarding the vertical position or the horizontal position of the working machine of the hydraulic shovel equipped with this laser light receiver. Based on the information thus obtained and the information on the blade edge position of the bucket obtained by the blade edge position detection means, the excavation position / depth determination means determines the excavation position and the excavation depth by the bucket.
By displaying the determined excavation position and excavation depth, for example, on the monitor, the operator reliably operates the hydraulic excavator while preventing damage to the buried object while watching the monitor display.
And it can be done quickly. Further, it is possible to automatically stop or excavate the hydraulic excavator based on the information on the excavation position and the excavation depth of the buried object.
【００１７】また、第５発明による地下埋設物掘削シス
テムは、地表近くの地中に埋設された埋設物の周囲の土
を油圧ショベルにて掘削する地下埋設物掘削システムに
おいて、（ａ）前記油圧ショベルの上部旋回体の前後位
置に搭載され前記埋設物を探査する埋設物探査手段、
（ｂ）前記油圧ショベルの上部旋回体を旋回させた際の
前記埋設物探査手段からの出力に基づき、前記埋設物の
軸心の水平方向ベクトル、垂直方向ベクトルおよび旋回
中心からのオフセット距離を検出する埋設物検出手段、
（ｃ）前記油圧ショベルにおけるバケットの刃先位置を
検出する刃先位置検出手段および（ｄ）前記埋設物検出
手段および刃先位置検出手段からの出力に基づいて、前
記バケットによる掘削位置および掘削深さを決定する掘
削位置・深さ決定手段を備えることを特徴とするもので
ある。The underground buried object excavating system according to the fifth aspect of the invention is an underground buried object excavating system for excavating soil around a buried object buried in the ground near the surface with a hydraulic excavator, wherein: An embedded object exploration means that is installed in the front-rear position of the upper revolving structure of the shovel to search the embedded object,
(B) Detecting the horizontal vector, the vertical vector of the axis of the buried object, and the offset distance from the turning center based on the output from the buried object exploration means when the upper revolving structure of the hydraulic excavator is swung. Embedded object detection means,
(C) Blade position detection means for detecting the blade position of the bucket in the hydraulic excavator, and (d) Excavation position and depth of the bucket are determined based on the outputs from the embedded object detection means and the blade position detection means. It is characterized in that it is provided with an excavation position / depth determining means.
【００１８】本発明においては、油圧ショベルの上部旋
回体の前後位置に搭載された少なくとも２個の埋設物探
査手段により、その上部旋回体の旋回時に埋設物の軸心
の水平方向ベクトル、垂直方向ベクトルおよび旋回中心
からのオフセット距離が検出され、これによって埋設物
の埋設位置および深さが検出される。こうして得られた
情報と刃先位置検出手段より得られるバケットの刃先位
置に係る情報とに基づいて、掘削位置・深さ決定手段に
よりバケットによる掘削位置および掘削深さが決定され
る。この決定された掘削位置および掘削深さを例えばモ
ニタ表示することで、オペレータはモニタ表示を見なが
ら埋設物の破損を防止しつつ油圧ショベルの操作を確実
に、かつ迅速に行うことができる。また、この埋設物の
掘削位置および掘削深さ係る情報に基づき、油圧ショベ
ルの自動停止もしくは自動掘削等を行うこともできる。According to the present invention, at least two buried object exploring means mounted at the front and rear positions of the upper revolving structure of the hydraulic excavator make the horizontal vector and the vertical direction of the axis of the buried product at the time of revolving of the upper revolving structure. The vector and the offset distance from the center of rotation are detected, thereby detecting the buried position and depth of the buried object. Based on the information thus obtained and the information on the blade edge position of the bucket obtained by the blade edge position detection means, the excavation position / depth determination means determines the excavation position and the excavation depth by the bucket. By displaying the determined excavation position and excavation depth on the monitor, for example, the operator can operate the hydraulic excavator reliably and quickly while preventing damage to the buried object while watching the monitor display. Further, it is possible to automatically stop or excavate the hydraulic excavator based on the information on the excavation position and the excavation depth of the buried object.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】次に、本発明による地下埋設物掘
削システムの具体的な実施の形態について、図面を参照
しつつ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, specific embodiments of an underground excavation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２０】（第１の実施形態）図１には、本発明の第
１の実施形態に係る埋設管補修システムの全体概要を説
明する平面図が示されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view for explaining the general outline of the buried pipe repair system according to the first embodiment of the present invention.
【００２１】この実施形態において、図中左右方向に延
設された埋設管（既設管）１は、その外周面にテープが
巻き付けられた状態で、地表から１ｍ程度の深さの位置
に埋設されている。この埋設管１の補修作業は、図中右
側から左側へ向けて順次行われるようにされており、そ
の補修工程は主として次の９工程からなっている。な
お、これらの補修工程を実行するに際して、主要機械と
して油圧ショベルが用いられ、この油圧ショベルを含む
各重機等は図中矢印Ａ方向へ向かって進行していくよう
にされている。また、基本的にその進行方向に向かって
埋設管１の右方（図中下方）は重機および資材運搬車両
等の進行スペース３とされ、左方（図中上方）は掘削さ
れた土の盛土スペース４とされている。ここで、掘削土
（盛土）は、埋設管１の上方の土（表土）とその下層土
とに分離するために、前記盛土スペース４のうち進行方
向に向かって左側が表土スペース４ａ、右側が下層土ス
ペース４ｂとされている。In this embodiment, a buried pipe (existing pipe) 1 extending in the left-right direction in the drawing is buried at a depth of about 1 m from the surface of the earth with a tape wound around the outer peripheral surface thereof. ing. The repair work of the buried pipe 1 is performed sequentially from the right side to the left side in the drawing, and the repair process mainly includes the following 9 processes. When performing these repair processes, a hydraulic excavator is used as a main machine, and each heavy machine including the hydraulic excavator is designed to move in the direction of arrow A in the figure. Basically, the right side (lower side in the figure) of the buried pipe 1 is the traveling space 3 for heavy equipment and material transport vehicles, and the left side (upper side in the figure) is the embankment of excavated soil. It is designated as Space 4. Here, in order to separate the excavated soil (embankment) into the soil (surface soil) above the buried pipe 1 and the underlying soil, the left side of the embankment space 4 in the traveling direction is the surface soil space 4a and the right side is It is designated as the subsoil space 4b.
【００２２】（１）第１工程：表土剥ぎ（上面掘削）
この表土剥ぎは、通常タイプの油圧ショベル５を、埋設
管１の略直上部にその履帯が埋設管１と略平行になるよ
うに設置するとともにバケット幅の大きなバケットを装
着し、この油圧ショベル５を進行方向（矢印Ａ方向）に
向けて後進させながら、埋設管１の上方にある表土を所
定幅だけ掘削することにより行われる。
（２）第２工程：右側側溝掘削
この右側側溝掘削は、第１工程における表土剥ぎが完了
した後方部位において、埋設管１の右側方に側溝７を掘
削するものである。この側溝掘削は、前記第１工程にて
形成された浅溝６の底面を足場にして埋設管１を跨ぐよ
うに履帯を配して、オフセットブーム式の油圧ショベル
８を用いて行われる。(1) First step: Surface soil stripping (top surface excavation) In this surface soil stripping, a normal type hydraulic excavator 5 is arranged so that its crawler belt is substantially parallel to the embedded pipe 1 directly above the embedded pipe 1. It is carried out by installing a bucket having a large bucket width, and excavating the topsoil above the buried pipe 1 by a predetermined width while moving the hydraulic excavator 5 backward in the traveling direction (direction of arrow A). (2) Second Step: Right Side Gutter Excavation In this right side gutter excavation, a gutter 7 is excavated on the right side of the buried pipe 1 at the rear portion where the top soil removal in the first step is completed. The excavation of the gutter is performed using the offset boom type hydraulic excavator 8 with the crawler belt arranged so as to straddle the buried pipe 1 with the bottom surface of the shallow groove 6 formed in the first step as a scaffold.
【００２３】（３）第３工程：左側側溝掘削
この左側側溝掘削は、第２工程における右側側溝掘削が
完了した後方部位において、埋設管１の左側方に側溝９
を掘削するものである。この側溝掘削は、前記第１工程
にて形成された浅溝６の底面を足場にして、前記右側側
溝掘削と同様のオフセットブーム式の油圧ショベル８Ａ
を用いて行われる。
（４）第４工程：管下掘削
この管下掘削は、前記第３工程における左側側溝掘削が
完了した後方部位において、左右の側溝７，９の下部を
埋設管１の下方で相互に連結するように掘削するもので
ある。この管下掘削は、第１工程にて用いられたのと同
様の通常タイプの油圧ショベル５Ａを、埋設管１の右方
に設けられた重機等の進行スペース３にその履帯が埋設
管１と略平行になるように設置し、上部旋回体を進行方
向に対して左旋回方向に略９０°旋回させた状態で走行
させ、アーム５ａの先端に取り付けられたワイヤロープ
１０にて管下掘削機（カッタビット式の掘削装置）１１
を牽引しつつ連続的に行われる。(3) Third step: left side trench excavation In this left side trench excavation, a gutter 9 is formed on the left side of the buried pipe 1 at the rear portion where the right side trench excavation in the second step is completed.
Is to excavate. In this gutter excavation, the bottom surface of the shallow groove 6 formed in the first step is used as a scaffold, and an offset boom type hydraulic excavator 8A similar to the right gutter excavation is used.
Is performed using. (4) Fourth step: Under-pipe drilling In this under-pipe drilling, the lower parts of the left and right gutters 7, 9 are interconnected below the buried pipe 1 at the rear part where the left-side gutter drilling in the third step is completed. To excavate. In this excavation under the pipe, the same type of hydraulic excavator 5A as that used in the first step is used, and the crawler belt is buried in the advancing space 3 such as a heavy machine provided on the right side of the embedding pipe 1. They are installed so as to be substantially parallel to each other, and the upper-part turning body is made to run in a state where the upper-part turning body is turned about 90 ° to the left with respect to the traveling direction. (Cutter-bit type excavator) 11
It is carried out continuously while towing.
【００２４】（５）第５工程：テープ除去、管肌洗浄お
よび（６）第６工程：再テーピング
このテープ除去、管肌洗浄および再テーピングは、第４
工程において管下掘削が完了した後方部位において、そ
の作業部位の前後位置にて埋設管１をクローラ式クレー
ン１２，１２により吊持した状態で、専用の洗浄装置１
３およびテーピング装置１４を用いて行われる。
（７）第７工程：下層土埋め戻し
この下層土埋め戻しは、前記第６工程における再テーピ
ングが完了した後方部位において、補修後の埋設管１に
対して下層土スペース４ｂにある盛土を埋め戻すもので
ある。この埋め戻しは、第１工程にて用いられたのと同
様の通常タイプの油圧ショベル５Ｂを、埋設管１の右方
に設けられた重機等の進行スペース３にその履帯が埋設
管１と略平行になるように設置し、上部旋回体を進行方
向に対して左旋回方向に略９０°旋回させた状態で走行
させつつ、前記盛土を手前側に引き寄せるようにして行
われる。(5) Fifth step: tape removal, tube skin cleaning and (6) Sixth step: retaping This tape removal, tube skin cleaning and retaping is the fourth step.
In the rear part where the down pipe excavation is completed in the process, the dedicated cleaning device 1 is used with the buried pipe 1 suspended by the crawler type cranes 12 and 12 at the front and rear positions of the working part.
3 and taping device 14. (7) Seventh Step: Backfilling the Lower Soil This backfilling of the lower soil fills the embankment in the lower soil space 4b with respect to the repaired buried pipe 1 at the rear part where the re-taping in the sixth step is completed. It is something to return. In this backfilling, a normal type hydraulic excavator 5B similar to that used in the first step is used, and its crawler belt is substantially the same as the buried pipe 1 in a traveling space 3 such as a heavy machine provided on the right side of the buried pipe 1. The embankments are installed so as to be parallel to each other, and the upper revolving structure is run in a state where the upper revolving structure is swung to the left by about 90 ° with respect to the traveling direction, and the embankment is pulled toward the front side.
【００２５】（８）第８工程：管下土締め固め
この管下土締め固めは、前記第７工程における下層土埋
め戻しが完了した後方部位において、埋め戻された下層
土を油圧ショベル５Ｃのアーム５ａ先端に取り付けられ
た締め固め機（締め固め装置）１５により締め固めるも
のである。
（９）第９工程：表土埋め戻し
この表土埋め戻しは、前記第８工程における管下土締め
固めが完了した後方部位において、締め固められた下層
土の上方にブルドーザ１６を用いて表土スペース４ａに
ある盛土を埋め戻すものである。(8) Eighth step: compaction of soil beneath the pipe This compaction of soil beneath the pipe is performed by using the hydraulic excavator 5C to remove the backfilled subsoil at the rear portion where the backsoil in the seventh step has been completely backfilled. A compaction device (compaction device) 15 attached to the tip of the arm 5a is used for compaction. (9) Ninth step: backfilling with topsoil This backfilling with topsoil is performed by using the bulldozer 16 above the compacted lower layer soil at the rear portion where the soil compaction under the pipe in the eighth step has been completed. It is to refill the embankment at.
【００２６】本実施形態のシステムにおいては、前述の
ような埋設管１の補修工程のうち、第１工程（上面掘削
工程）、第２工程（右側側溝掘削工程）および第３工程
（左側側溝掘削）の各掘削工程において、油圧ショベル
を操作するオペレータに対して、後述の刃先モニタ３５
への表示、警告もしくは自動停止等のガイダンスを行う
ようにされている。このガイダンスシステムを含む本実
施形態の埋設管掘削システムについて以下に詳述する。In the system of the present embodiment, among the above-mentioned repair process of the buried pipe 1, the first process (upper face excavation process), the second process (right side trench excavation process) and the third process (left side trench excavation process). ) In each excavation process, a cutting edge monitor 35, which will be described later, is provided to the operator who operates the hydraulic excavator.
Is displayed, a warning, or guidance such as automatic stop is provided. The buried pipe excavating system of this embodiment including this guidance system will be described in detail below.
【００２７】まず、各掘削工程における掘削作業を実行
する前に、図２に示される基地局車両（先頭車両）２０
によって埋設管１の埋設位置の探査が行われ、この探査
に基づいてその埋設管１の地中での３次元絶対座標が決
定される。このために、図３に示されるように、前記基
地局車両２０にはＧＰＳ（グローバル・ポジショニング
・システム）２１が搭載されるとともに、地中探査装置
（本実施形態では、地中レーダ）２２が搭載され、この
基地局車両２０を、おおよその埋設位置が既知の埋設管
１に沿わせて走行させて、地中レーダ２２によってその
埋設管１の埋設位置および深さを検出するとともに、走
行路上における当該基地局車両２０の絶対位置をＧＰＳ
２１にて測定するようにされている。First, before executing the excavation work in each excavation process, the base station vehicle (leading vehicle) 20 shown in FIG.
The buried position of the buried pipe 1 is searched by and the three-dimensional absolute coordinates of the buried pipe 1 in the ground are determined based on this search. For this reason, as shown in FIG. 3, a GPS (Global Positioning System) 21 is mounted on the base station vehicle 20, and an underground exploration device (in this embodiment, an underground radar) 22 is installed. The installed base station vehicle 20 is caused to travel along the buried pipe 1 whose approximate buried position is known, and the underground radar 22 detects the buried position and depth of the buried pipe 1, and at the same time, on the traveling road. The absolute position of the base station vehicle 20 in
The measurement is made at 21.
【００２８】前記基地局車両２０には、この基地局車両
２０全体を制御・管理するコントローラ２３が設けられ
ており、このコントローラ２３は、前記ＧＰＳ２１から
得られる基地局車両２０の絶対位置に係るデータと、地
中レーダ２２から得られる埋設管１の埋設位置に係るデ
ータとから、地中における埋設管１の絶対座標に係るマ
ップ情報を作成する。こうして作成されたマップ情報は
データ通信機２４を介して油圧ショベル５にデータ送信
される。The base station vehicle 20 is provided with a controller 23 that controls and manages the entire base station vehicle 20, and the controller 23 obtains data relating to the absolute position of the base station vehicle 20 obtained from the GPS 21. And map data relating to the absolute position of the buried pipe 1 in the ground are created from the data relating to the buried position of the buried pipe 1 obtained from the underground radar 22. The map information thus created is transmitted to the hydraulic excavator 5 via the data communication device 24.
【００２９】一方、埋設管１の上面掘削を実行する油圧
ショベル５は、この油圧ショベル５全体を制御・管理す
るコントローラ２５を備え、このコントローラ２５に、
基地局車両２０のデータ通信機２４からのデータを受信
するデータ通信機２６が接続されるとともに、前記基地
局車両２０と同様のＧＰＳ２７が接続されて構成されて
いる。On the other hand, the hydraulic excavator 5 for excavating the upper surface of the buried pipe 1 is provided with a controller 25 for controlling and managing the entire hydraulic excavator 5, and the controller 25 has
A data communication device 26 that receives data from the data communication device 24 of the base station vehicle 20 is connected, and a GPS 27 similar to that of the base station vehicle 20 is also connected.
【００３０】また、図４（ａ）（ｂ）も参照しつつ、前
記油圧ショベル５には、この油圧ショベル５の上部旋回
体５ｂの向き（旋回角θ）を検出する方位センサ２８お
よび旋回角センサ２９と、油圧ショベル５の水平線に対
する前後方向の傾斜角αを検出する傾斜センサ３０およ
びピッチジャイロ３１と、ブーム５ａの傾斜角ａを検出
するブーム角センサ３２と、アーム５ｃの傾斜角ｂを検
出するアーム角センサ３３と、バケット５ｄのストロー
クｃを検出するバケットストロークセンサ３４とが設け
られ、これら各センサ２８，２９，３０，３１，３２，
３３，３４からのデータが前記コントローラ２５に入力
される。このコントローラ２５においては、各入力デー
タに基づいて所要の演算を実行し、その演算結果が刃先
モニタ３５に表示される。Also, referring to FIGS. 4A and 4B, the hydraulic excavator 5 has an azimuth sensor 28 for detecting the direction (turning angle θ) of the upper swing body 5b of the hydraulic excavator 5 and a turning angle. A sensor 29, a tilt sensor 30 and a pitch gyro 31 that detect a tilt angle α in the front-rear direction with respect to the horizon of the hydraulic excavator 5, a boom angle sensor 32 that detects the tilt angle a of the boom 5a, and a tilt angle b of the arm 5c. An arm angle sensor 33 for detecting and a bucket stroke sensor 34 for detecting the stroke c of the bucket 5d are provided. These sensors 28, 29, 30, 31, 32,
Data from 33 and 34 are input to the controller 25. The controller 25 executes a required calculation based on each input data, and the calculation result is displayed on the blade edge monitor 35.
【００３１】ここで、前記方位センサ２８は上部旋回体
５ｂの静的位置を検出し、前記旋回角センサ２９は上部
旋回体５ｂの動的位置を検出し、方位センサ２８からの
出力信号はローパスフィルターを、旋回角センサ２９か
らの出力信号はハイパスフィルターをそれぞれ通された
後に両信号が加算されて最終的な制御信号を得るように
されている。同様に、前記傾斜センサ３０は油圧ショベ
ル５の静的傾斜位置を検出し、前記ピッチジャイロ３１
は油圧ショベル５の動的傾斜位置を検出し、傾斜センサ
３０からの出力信号はローパスフィルターを、ピッチジ
ャイロ３１からの出力信号はハイパスフィルターをそれ
ぞれ通された後に両信号が加算されて最終的な制御信号
を得るようにされている。なお、本実施形態における方
位センサ２８および旋回角センサ２９が、本発明におけ
るショベル姿勢検出手段に対応し、本実施形態における
傾斜センサ３０、ピッチジャイロ３１、ブーム角センサ
３２、アーム角センサ３３およびバケットストロークセ
ンサ３４が、本発明における刃先位置検出手段に対応す
る。Here, the orientation sensor 28 detects the static position of the upper swing body 5b, the swing angle sensor 29 detects the dynamic position of the upper swing body 5b, and the output signal from the orientation sensor 28 is low-pass. The output signal from the turning angle sensor 29 is passed through a high-pass filter, and then both signals are added to obtain a final control signal. Similarly, the inclination sensor 30 detects the static inclination position of the hydraulic excavator 5, and the pitch gyro 31 is detected.
Detects the dynamic tilt position of the hydraulic excavator 5, the output signal from the tilt sensor 30 is passed through the low pass filter, and the output signal from the pitch gyro 31 is passed through the high pass filter. It is designed to obtain control signals. The azimuth sensor 28 and the turning angle sensor 29 in the present embodiment correspond to the shovel attitude detecting means in the present invention, and the tilt sensor 30, the pitch gyro 31, the boom angle sensor 32, the arm angle sensor 33, and the bucket in the present embodiment. The stroke sensor 34 corresponds to the cutting edge position detecting means in the present invention.
【００３２】次に、前述の構成よりなる埋設管掘削シス
テムの作用について説明する。Next, the operation of the buried pipe excavating system having the above-mentioned structure will be described.
【００３３】前述のように、油圧ショベル５による掘削
作業の実行前に、基地局車両（先頭車両）２０を埋設管
１に沿うように走行させ、この基地局車両２０に搭載さ
れている地中レーダ２２によって埋設管１の埋設位置お
よび深さを探査し、その位置情報を収集する。一方、基
地局車両２０の絶対位置はＧＰＳ２１にて測定されるの
で、基地局車両２０のコントローラ２３においては、こ
れらＧＰＳ２１および地中レーダ２２から入力されるデ
ータに基づいて埋設管１の地中での３次元絶対座標に係
るマップ情報が演算される。そして、得られたマップ情
報はデータ通信機２４を介して埋設管１の上面掘削を担
当する油圧ショベル５に送信される。As described above, before the excavation work is performed by the hydraulic excavator 5, the base station vehicle (leading vehicle) 20 is caused to travel along the buried pipe 1, and the underground installed in the base station vehicle 20. The radar 22 searches the buried position and the depth of the buried pipe 1 and collects the position information. On the other hand, the absolute position of the base station vehicle 20 is measured by the GPS 21, so that the controller 23 of the base station vehicle 20 can measure the underground position of the buried pipe 1 based on the data input from the GPS 21 and the underground radar 22. Map information relating to the three-dimensional absolute coordinates of is calculated. Then, the obtained map information is transmitted via the data communication device 24 to the hydraulic excavator 5 which is in charge of excavating the upper surface of the buried pipe 1.
【００３４】一方、前記マップ情報をデータ通信機２６
を介して受信した油圧ショベル５においては、当該油圧
ショベル５に搭載されたＧＰＳ２７から得られるその油
圧ショベル５の絶対位置に係るデータを参照し、油圧シ
ョベル５の機械中心位置を決定しその機械中心が埋設管
１の直上方に位置するようにして掘削作業が行われる。
また、この油圧ショベル５のコントローラ２５において
は、このコントローラ２５に入力される方位センサ２８
および旋回角センサ２９からの上部旋回体５ｂの旋回角
データ、傾斜センサ３０およびピッチジャイロ３１から
の傾斜角データ、ブーム角センサ３２、アーム角センサ
３３およびバケットストロークセンサ３４からの作業機
姿勢データに基づき、バケット５ｄの刃先の絶対位置が
演算される。こうして、コントローラ２５の演算結果に
基づいて、刃先モニタ３５には、埋設管１の絶対位置と
刃先の絶対位置との関係、言い換えれば埋設管１と刃先
との相対位置が表示される。したがって、油圧ショベル
５を操作するオペレータはその刃先モニタ３５を見なが
ら埋設管１に刃先が接触しないように油圧ショベル５を
操作することができる。On the other hand, the map information is sent to the data communication device 26.
In the hydraulic excavator 5 received via, the data relating to the absolute position of the hydraulic excavator 5 obtained from the GPS 27 mounted on the hydraulic excavator 5 is referred to determine the machine center position of the hydraulic excavator 5 to determine the machine center. The excavation work is carried out so that is located immediately above the buried pipe 1.
Further, in the controller 25 of the hydraulic excavator 5, the azimuth sensor 28 input to the controller 25 is input.
And the swing angle data of the upper swing body 5b from the swing angle sensor 29, the tilt angle data from the tilt sensor 30 and the pitch gyro 31, the work machine attitude data from the boom angle sensor 32, the arm angle sensor 33, and the bucket stroke sensor 34. Based on this, the absolute position of the blade edge of the bucket 5d is calculated. In this way, the relationship between the absolute position of the embedded pipe 1 and the absolute position of the blade tip, in other words, the relative position between the embedded tube 1 and the blade tip is displayed on the blade tip monitor 35 based on the calculation result of the controller 25. Therefore, an operator who operates the hydraulic excavator 5 can operate the hydraulic excavator 5 while watching the blade tip monitor 35 so that the blade tip does not contact the embedded pipe 1.
【００３５】また、図５に示されている埋設管１の右側
側溝掘削を行うオフセットブーム式の油圧ショベル８お
よび左側側溝掘削を行うオフセットブーム式の油圧ショ
ベル８Ａ（図１参照）については、ブーム８ａの先端部
にオフセットブーム８ｂが左右回動自在に連結され、こ
のオフセットブーム８ｂの先端部に前後回動自在にアー
ム８ｃが連結されてなり、アーム８ｃおよびバケット８
ｄが左右方向にオフセット（平行移動）できるような構
造である。したがって、これら油圧ショベル８，８Ａの
コントローラ（図示省略）においては、前記油圧ショベ
ル５における各種センサからのデータ以外に、オフセッ
トブーム８ｂの回動角を検知するオフセット角センサ
（図示せず）からのデータが入力される。そして、この
コントローラは、前記傾斜センサ３０、ピッチジャイロ
３１、ブーム角センサ３２、アーム角センサ３３および
バケットストロークセンサ３４およびオフセット角セン
サからの作業機姿勢データに基づき、バケット８ｄの刃
先の絶対位置を演算する。これ以外の点については、前
記上面掘削の場合と同様であるので、その詳細な説明を
省略することとする。Further, the offset boom type hydraulic excavator 8 for excavating the right side groove of the buried pipe 1 and the offset boom type hydraulic excavator 8A for excavating the left side groove shown in FIG. An offset boom 8b is rotatably connected to the left and right of the tip portion of 8a, and an arm 8c is rotatably and rotatably connected to the tip of the offset boom 8b.
The structure is such that d can be offset (translated) in the left-right direction. Therefore, in the controller (not shown) of these hydraulic excavators 8 and 8A, in addition to the data from the various sensors in the hydraulic excavator 5, an offset angle sensor (not shown) for detecting the rotation angle of the offset boom 8b is used. Data is entered. Then, this controller determines the absolute position of the blade edge of the bucket 8d based on the work machine attitude data from the tilt sensor 30, the pitch gyro 31, the boom angle sensor 32, the arm angle sensor 33, the bucket stroke sensor 34, and the offset angle sensor. Calculate Since the other points are the same as those in the case of the top surface excavation, detailed description thereof will be omitted.
【００３６】本実施形態においては、予め埋設管１に沿
って基地局車両２０を走行させた後に、この基地局車両
２０にて得たマップ情報を油圧ショベル５，８，８Ａに
受け渡すものとしたが、先頭の油圧ショベル５が基地局
車両２０を兼ねるようにし、この油圧ショベル５に地中
レーダ２２を搭載し、この油圧ショベル５のコントロー
ラ２５にてマップ情報を作成するようにし、この作成さ
れたマップ情報を後続の油圧ショベル８，８Ａに受け渡
すようにする実施形態も可能である。このようにすれ
ば、先頭を走行させる基地局車両２０が不要となる。In this embodiment, after the base station vehicle 20 has been run along the buried pipe 1 in advance, the map information obtained by the base station vehicle 20 is transferred to the hydraulic excavators 5, 8, 8A. However, the head hydraulic excavator 5 also serves as the base station vehicle 20, the ground radar 22 is mounted on this hydraulic excavator 5, and the controller 25 of this hydraulic excavator 5 creates map information. An embodiment is also possible in which the generated map information is transferred to the subsequent hydraulic excavators 8, 8A. In this way, the base station vehicle 20 that runs the front is unnecessary.
【００３７】本実施形態においては、基地局車両２０も
しくは先頭の油圧ショベル５にて埋設管１のマップ情報
を作成し、この作成されたマップ情報を通信手段を介し
て他の油圧ショベルに送信するようにしたものを説明し
たが、作成されたマップ情報をＩＣカード等の記録媒体
に記録し、この記録媒体を、掘削作業を担当する油圧シ
ョベルに渡すようにすることもできる。In this embodiment, the map information of the buried pipe 1 is created by the base station vehicle 20 or the hydraulic excavator 5 at the head, and the created map information is transmitted to another hydraulic excavator via the communication means. However, it is also possible to record the created map information in a recording medium such as an IC card and pass the recording medium to a hydraulic excavator in charge of excavation work.
【００３８】（第２の実施形態）図６には、本発明の第
２の実施形態に係る埋設管掘削システムの説明図が示さ
れている。この例では、前記第４工程（管下掘削工程）
に用いられる油圧ショベル５Ｄとして、その履帯が埋設
管１を跨ぐように配されるとともに、アーム５ｃ先端に
管下掘削機１１Ａが装着されてなる構造のものが用いら
れている。(Second Embodiment) FIG. 6 shows an explanatory view of a buried pipe excavating system according to a second embodiment of the present invention. In this example, the fourth step (drilling under the pipe)
As the hydraulic excavator 5D used in, a structure is used in which the crawler belt is arranged so as to straddle the buried pipe 1, and the down pipe excavator 11A is attached to the tip of the arm 5c.
【００３９】本実施形態では、前記管下掘削機１１Ａが
埋設管１に最も近接した位置で掘削作業を実行してお
り、この管下掘削機１１Ａの位置情報から埋設管１の軸
心位置情報が容易に得られることに鑑み、この管下掘削
機１１Ａを保有する油圧ショベル５Ｄの上方に、水平方
向および垂直方向の各レーザプレーン回転投光器３６，
３７を設置するとともに、上面掘削用の油圧ショベル５
のアーム５ｃ上に、水平レーザを受光するリニアアレイ
レーザ受光器３８を、側溝掘削用油圧ショベル８，８Ａ
のアーム８ｃ上に、垂直レーザを受光するリニアアレイ
レーザ受光器３９，４０をそれぞれ設置したものであ
る。In the present embodiment, the down pipe excavator 11A performs excavation work at a position closest to the buried pipe 1, and the axial center position information of the buried pipe 1 is calculated from the position information of the down pipe excavator 11A. In view of the fact that the above-mentioned excavator 11A is easily obtained, the laser plane rotary projectors 36 in the horizontal and vertical directions are provided above the hydraulic excavator 5D.
37, and hydraulic excavator 5 for excavating the upper surface
A linear array laser receiver 38 for receiving a horizontal laser is provided on the arm 5c of the above, and a hydraulic excavator for excavating a ditch 8, 8A.
Linear array laser receivers 39 and 40 for receiving a vertical laser are installed on the arm 8c.
【００４０】このように構成されているので、油圧ショ
ベル５Ｄのレーザプレーン投光器３６から後方の油圧シ
ョベル５（先頭車両）に向けて投光される水平方向のレ
ーザプレーンは、上面掘削用の油圧ショベル５のリニア
アレイレーザ受光器３８にて受光されることにより、こ
の油圧ショベル５におけるアーム５ｃの上下方向位置に
係るデータを得ることができ、このデータと、前記実施
形態と同様の作業機姿勢データとによってバケット５ｄ
の刃先位置を演算することができる。そして、この演算
に基づき、油圧ショベル５の刃先モニタに、埋設管１の
位置とバケット５ｄの刃先位置との関係を表示させるこ
とができる。したがって、油圧ショベル５を操作するオ
ペレータはその刃先モニタを見ながら埋設管１に刃先が
接触しないように油圧ショベル５を操作することができ
る。With this structure, the horizontal laser plane projected from the laser plane projector 36 of the hydraulic excavator 5D toward the rear hydraulic excavator 5 (leading vehicle) is a hydraulic excavator for excavating the upper surface. By receiving the light with the linear array laser receiver 38 of No. 5, it is possible to obtain data relating to the vertical position of the arm 5c in the hydraulic excavator 5, and this data and work machine attitude data similar to those of the above-described embodiment. By the bucket 5d
The blade edge position of can be calculated. Then, based on this calculation, the blade tip monitor of the hydraulic excavator 5 can display the relationship between the position of the buried pipe 1 and the blade tip position of the bucket 5d. Therefore, an operator who operates the hydraulic excavator 5 can operate the hydraulic excavator 5 while watching the blade tip monitor so that the blade tip does not contact the embedded pipe 1.
【００４１】また、油圧ショベル５Ｄのレーザプレーン
投光器３７から後方の油圧ショベル８，８Ａに向けて投
光される垂直方向のレーザプレーンは、側溝掘削用の油
圧ショベル８，８Ａのリニアアレイレーザ受光器３９，
４０にて受光されることにより、これら油圧ショベル
８，８Ａにおけるアーム８ｃの左右方向位置に係るデー
タを得ることができ、このデータと、前記実施形態と同
様の作業機姿勢データとによってバケット８ｄの刃先位
置を演算することができる。そして、この演算に基づ
き、これら油圧ショベル８，８Ａの刃先モニタに、埋設
管１の位置とバケット８ｄの刃先位置との関係を表示さ
せることができる。したがって、油圧ショベル８，８Ａ
を操作するオペレータはその刃先モニタを見ながら埋設
管１に刃先が接触しないように油圧ショベル８，８Ａを
操作することができる。The vertical laser plane projected from the laser plane projector 37 of the hydraulic excavator 5D toward the rear hydraulic excavators 8 and 8A is a linear array laser receiver of the hydraulic excavators 8 and 8A for excavating a side groove. 39,
By receiving the light at 40, it is possible to obtain data relating to the horizontal position of the arm 8c in these hydraulic excavators 8 and 8A. Based on this data and the work machine attitude data similar to that of the above-described embodiment, the bucket 8d The edge position can be calculated. Then, based on this calculation, the relationship between the position of the buried pipe 1 and the position of the blade edge of the bucket 8d can be displayed on the blade edge monitors of these hydraulic excavators 8, 8A. Therefore, the hydraulic excavator 8,8A
The operator who operates can operate the hydraulic excavators 8 and 8A while watching the blade tip monitor so that the blade tip does not come into contact with the buried pipe 1.
【００４２】本実施形態では、管下掘削機１１Ａの位置
情報から埋設管１の軸心位置情報を得るものについて説
明したが、管肌を洗浄する前記洗浄装置１３の位置情報
から埋設管１の位置情報を得るようにしても良い。In the present embodiment, the description has been given of the case where the axial center position information of the buried pipe 1 is obtained from the position information of the down pipe excavator 11A. However, the buried pipe 1 is detected from the position information of the cleaning device 13 for cleaning the skin. The position information may be obtained.
【００４３】（第３の実施形態）図７には、本発明の第
３の実施形態に係る埋設管掘削システムの説明図が示さ
れている。本実施形態では、前記第２工程（右側側溝掘
削）に用いられる油圧ショベル８を例にして説明されて
いるが、第１工程（上面掘削）および第３工程（左側側
溝掘削）に用いられる油圧ショベル５，８Ａについても
同様である。(Third Embodiment) FIG. 7 shows an explanatory view of a buried pipe excavating system according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the hydraulic excavator 8 used in the second step (right side groove excavation) is described as an example, but the hydraulic pressure used in the first step (top surface excavation) and the third step (left side groove excavation). The same applies to the shovels 5 and 8A.
【００４４】本実施形態においては、上部旋回体８ｅの
後端部下面とブーム８ａの先端部下面とにそれぞれ地中
レーダ２２Ａ，２２Ｂが装着され、上部旋回体８ｅの旋
回動作時にそれら一対の地中レーダ２２Ａ，２２Ｂによ
って埋設管１の埋設位置および深さを検出するようにさ
れている。なお、本実施形態において、方位センサ、旋
回角センサ、前後方向の傾斜角を検出する傾斜センサ、
前後方向の傾斜角を検出するピッチジャイロ、ブーム角
センサ、アーム角センサ、バケットストロークセンサお
よびオフセット角センサを有する構成は第１の実施形態
と同様である。本実施形態では、さらに左右方向の傾斜
角を検出する傾斜センサおよびレートジャイロが用いら
れている。In the present embodiment, the ground radars 22A and 22B are mounted on the lower surface of the rear end portion of the upper swing body 8e and the lower surface of the tip end portion of the boom 8a, respectively. The medium radars 22A and 22B detect the buried position and the depth of the buried pipe 1. In the present embodiment, the azimuth sensor, the turning angle sensor, the tilt sensor that detects the tilt angle in the front-rear direction,
The configuration including the pitch gyro that detects the tilt angle in the front-rear direction, the boom angle sensor, the arm angle sensor, the bucket stroke sensor, and the offset angle sensor is the same as that of the first embodiment. In this embodiment, a tilt sensor and a rate gyro that further detect the tilt angle in the left-right direction are used.
【００４５】前記地中レーダ２２Ａ，２２Ｂは地中に向
けてパルスを発信し、埋設管１の表面からの反射波を受
信することで、その反射波波形によって、埋設管１の水
平方向ベクトルおよび垂直方向ベクトル（図７（ｂ）参
照）と、旋回中心からのオフセット距離ｄ１，ｄ２（図
７（ｃ）参照）とが算出されるようになっている。The underground radars 22A and 22B emit a pulse toward the ground and receive a reflected wave from the surface of the buried pipe 1, whereby the horizontal vector of the buried pipe 1 and The vertical direction vector (see FIG. 7B) and the offset distances d 1 and d 2 from the turning center (see FIG. 7C) are calculated.
【００４６】一方、前記前後・左右の傾斜センサ、レー
トジャイロ、方位センサおよび旋回角センサからのデー
タにより油圧ショベル８の旋回平面の傾きが決定され、
また傾斜センサ、ピッチジャイロおよび作業機姿勢より
車体基準点に対する刃先の垂直位置が算出され、さらに
方位センサ、旋回角センサおよびオフセット角センサに
より車体基準点に対する刃先の水平位置が算出される。
こうして、これら各データと前記埋設管１の水平・垂直
方向ベクトルおよび旋回中心からの距離に係るデータと
に基づき、刃先モニタには、埋設管１と刃先との相対位
置を表示させることができる。したがって、油圧ショベ
ル８を操作するオペレータはその刃先モニタを見ながら
埋設管１に刃先が接触しないように油圧ショベル８を操
作することができる。On the other hand, the inclination of the turning plane of the hydraulic excavator 8 is determined by the data from the front / rear / left / right tilt sensors, rate gyro, direction sensor and turning angle sensor.
Further, the vertical position of the cutting edge with respect to the vehicle body reference point is calculated from the tilt sensor, the pitch gyro and the work machine posture, and the horizontal position of the cutting edge with respect to the vehicle body reference point is calculated by the azimuth sensor, the turning angle sensor and the offset angle sensor.
In this way, the relative position between the embedded pipe 1 and the blade tip can be displayed on the blade tip monitor based on each of these data and the data relating to the horizontal / vertical direction vector of the embedded pipe 1 and the distance from the turning center. Therefore, an operator who operates the hydraulic excavator 8 can operate the hydraulic excavator 8 while watching the blade tip monitor so that the blade tip does not contact the embedded pipe 1.
【００４７】本実施形態においては、地中レーダを２個
用い、これを上部旋回体の前後に設けてその上部旋回体
の旋回動作を利用して埋設管１の相対位置を探査するも
のとしたが、勿論、この地中レーダは３個以上設けるこ
ともできる。In the present embodiment, two underground radars are used, which are provided in front of and behind the upper revolving superstructure to search the relative position of the buried pipe 1 by utilizing the revolving motion of the upper revolving superstructure. However, of course, three or more ground radars can be provided.
【００４８】本実施形態および前記第１の実施形態にお
いては、埋設管探査手段として地中レーダを用いたもの
を説明したが、この埋設管探査手段としては、他に、電
磁誘導法を用いる方法がある。この電磁誘導法は、特に
金属管の場合に有効な方法であって、信号電流値と信号
方向とによって埋設管１の水平位置と深さとを探査する
ことが可能である。In the present embodiment and the first embodiment, the underground pipe exploration means using the underground radar has been described, but as the buried pipe exploration means, another method using the electromagnetic induction method is used. There is. This electromagnetic induction method is particularly effective in the case of a metal pipe, and it is possible to search the horizontal position and depth of the buried pipe 1 based on the signal current value and the signal direction.
【００４９】前記各実施形態においては、埋設管１の埋
設位置とバケット刃先との相対位置をモニタ表示し、オ
ペレータがそのモニタ表示を見ながら油圧ショベルの操
作を行うようにしたものを説明したが、埋設管の埋設位
置とバケット刃先との相対位置に係る情報に基づいて、
バケット刃先が埋設管に衝接する位置まで来ると作業機
を自動停止させるように刃先の自動制御を行うようにす
ることも可能である。さらには、前記情報に基づいて油
圧ショベルの自動掘削制御（無人運転）を行うようにし
ても良い。In each of the above-mentioned embodiments, the relative position between the buried position of the buried pipe 1 and the bucket blade tip is displayed on the monitor, and the operator operates the hydraulic excavator while watching the monitor display. , Based on the information on the relative position of the buried position of the buried pipe and the bucket blade edge,
It is also possible to automatically control the blade edge so that the working machine is automatically stopped when the bucket blade edge reaches a position where it comes into contact with the buried pipe. Further, automatic excavation control (unmanned operation) of the hydraulic excavator may be performed based on the above information.
【図１】図１は、第１の実施形態に係る埋設管補修シス
テムの全体概要を説明する平面図である。FIG. 1 is a plan view illustrating an overall outline of a buried pipe repair system according to a first embodiment.
【図２】図２は、第１の実施形態に係る埋設管掘削シス
テムの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a buried pipe excavating system according to the first embodiment.
【図３】図３は、第１の実施形態に係る埋設管掘削シス
テムのシステム構成図である。FIG. 3 is a system configuration diagram of the buried pipe excavating system according to the first embodiment.
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、上面掘削用油圧ショベル
のショベル姿勢および刃先位置の説明図である。4A and 4B are explanatory views of a shovel posture and a blade tip position of a hydraulic excavator for excavating a top surface.
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、側溝掘削用油圧ショベル
のショベル姿勢および刃先位置の説明図である。5 (a) and 5 (b) are explanatory views of a shovel posture and a blade edge position of a hydraulic excavator for excavating a gutter.
【図６】図６は、第２の実施形態に係る埋設管掘削シス
テムの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a buried pipe excavating system according to a second embodiment.
【図７】図７は、第３の実施形態に係る埋設管掘削シス
テムの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a buried pipe excavating system according to a third embodiment.
１ 埋設管
５，５Ａ，５Ｄ 油圧ショベル
５ｂ 上部旋回体
８，８Ａ オフセットブーム式の油圧ショ
ベル
１１，１１Ａ 管下掘削機
２０ 基地局車両
２１，２７ ＧＰＳ
２２，２２Ａ，２２Ｂ 地中レーダ
２３，２５ コントローラ
２４，２６ データ通信機
２８ 方位センサ
２９ 旋回角センサ
３０ 傾斜センサ
３１ ピッチジャイロ
３２ ブーム角センサ
３３ アーム角センサ
３４ バケットストロークセンサ
３５ 刃先モニタ
３６，３７ レーザプレーン回転投光器
３８，３９，４０ リニアアレイレーザ受光器1 Underground pipe 5,5A, 5D Hydraulic excavator 5b Upper revolving structure 8,8A Offset boom type hydraulic excavator 11,11A Under pipe excavator 20 Base station vehicle 21,27 GPS 22,22A, 22B Underground radar 23,25 Controller 24,26 Data communication device 28 Direction sensor 29 Turning angle sensor 30 Inclination sensor 31 Pitch gyro 32 Boom angle sensor 33 Arm angle sensor 34 Bucket stroke sensor 35 Blade edge monitor 36,37 Laser plane rotary projector 38,39,40 Linear array laser light reception vessel
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一之 大阪府枚方市上野３丁目１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (72)発明者 竃門 光彦 大阪府枚方市上野３丁目１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB01 AB02 AB03 AB04 AC09 BA02 BA03 BA06 BA07 DA04 DB04 DB05 FA02 5J062 BB01 BB08 CC07 5J084 AA04 AA05 AB17 BA03 BA32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kazuyuki Suzuki 3-1-1 Ueno, Hirakata-shi, Osaka Co., Ltd. Komatsu Manufacturing Osaka Plant (72) Inventor Mitsuhiko Komon 3-1-1 Ueno, Hirakata-shi, Osaka Co., Ltd. Komatsu Manufacturing Osaka Plant F-term (reference) 2D003 AA01 AB01 AB02 AB03 AB04 AC09 BA02 BA03 BA06 BA07 DA04 DB04 DB05 FA02 5J062 BB01 BB08 CC07 5J084 AA04 AA05 AB17 BA03 BA32
Claims (5)
囲の土を油圧ショベルにて掘削する地下埋設物掘削シス
テムにおいて、（ａ）前記埋設物を探査する埋設物探査
手段とＧＰＳとが搭載され、前記埋設物に沿って走行さ
れることによりその埋設物の地中での絶対座標を検出す
る埋設位置検出手段、（ｂ）この埋設位置検出手段によ
り検出された埋設物の絶対座標に基づき、前記油圧ショ
ベルの機械中心位置を決定するショベル位置決定手段、
（ｂ）前記油圧ショベルにおける上部旋回体の姿勢を検
出するショベル姿勢検出手段、（ｃ）前記油圧ショベル
におけるバケットの刃先位置を検出する刃先位置検出手
段および（ｄ）前記ショベル位置決定手段、前記ショベ
ル姿勢検出手段および刃先位置検出手段からの出力に基
づいて、前記バケットによる掘削位置および掘削深さを
決定する掘削位置・深さ決定手段を備えることを特徴と
する地下埋設物掘削システム。1. In an underground buried object excavating system for excavating soil around an embedded object buried in the ground near the surface of the earth with a hydraulic excavator, (a) an embedded object exploring means for exploring the embedded object, and a GPS. Embedded position detecting means for detecting absolute coordinates in the ground of the buried object by traveling along the buried object, and (b) absolute coordinates of the buried object detected by the buried position detecting means. Based on the excavator position determining means for determining the machine center position of the hydraulic excavator,
(B) Shovel attitude detecting means for detecting the attitude of the upper swing body in the hydraulic excavator, (c) Blade edge position detecting means for detecting the blade edge position of the bucket in the hydraulic excavator, and (d) the excavator position determining means, the excavator. An underground excavation system for excavation, comprising excavation position / depth determination means for determining an excavation position and an excavation depth by the bucket based on outputs from the attitude detection means and the blade edge position detection means.
は別個に設けられる基地局車両であり、この基地局車両
から複数の油圧ショベルに検出データを通信する通信手
段が設けられる請求項１に記載の地下埋設物掘削システ
ム。2. The buried position detecting means is a base station vehicle provided separately from the hydraulic excavator, and a communication means is provided for communicating detection data from the base station vehicle to a plurality of hydraulic excavators. Underground underground excavation system.
ねる油圧ショベルであり、この基地局車両から複数の油
圧ショベルに検出データを通信する通信手段が設けられ
る請求項１に記載の地下埋設物掘削システム。3. The underground buried object according to claim 1, wherein the buried position detecting means is a hydraulic excavator that also serves as a base station vehicle, and communication means for communicating detection data from the base station vehicle to a plurality of hydraulic excavators is provided. Drilling system.
囲の土を油圧ショベルにて掘削する地下埋設物掘削シス
テムにおいて、（ａ）前記埋設物の位置が既知の油圧シ
ョベルに設けられる水平方向および垂直方向のレーザプ
レーン投光器、（ｂ）このレーザプレーン投光器からの
レーザ光を受光すべく、前記埋設物の位置が未知の油圧
ショベルに設けられるレーザ受光器、（ｃ）前記油圧シ
ョベルにおけるバケットの刃先位置を検出する刃先位置
検出手段および（ｄ）前記レーザ受光器および刃先位置
検出手段からの出力に基づいて、前記バケットによる掘
削位置および掘削深さを決定する掘削位置・深さ決定手
段を備えることを特徴とする地下埋設物掘削システム。4. In an underground buried object excavating system for excavating soil around an buried object buried in the ground near the surface by a hydraulic excavator, (a) the position of the buried object is provided in a known hydraulic excavator. Horizontal and vertical laser plane projectors, (b) a laser receiver provided on a hydraulic excavator in which the position of the buried object is unknown so as to receive laser light from the laser plane projector, (c) in the hydraulic excavator Blade edge position detecting means for detecting the blade edge position of the bucket, and (d) Excavation position / depth determining means for determining the excavation position and the excavation depth by the bucket based on the outputs from the laser receiver and the blade edge position detection means. An underground burial structure excavating system, comprising:
囲の土を油圧ショベルにて掘削する地下埋設物掘削シス
テムにおいて、（ａ）前記油圧ショベルの上部旋回体の
前後位置に搭載され前記埋設物を探査する埋設物探査手
段、（ｂ）前記油圧ショベルの上部旋回体を旋回させた
際の前記埋設物探査手段からの出力に基づき、前記埋設
物の軸心の水平方向ベクトル、垂直方向ベクトルおよび
旋回中心からのオフセット距離を検出する埋設物検出手
段、（ｃ）前記油圧ショベルにおけるバケットの刃先位
置を検出する刃先位置検出手段および（ｄ）前記埋設物
検出手段および刃先位置検出手段からの出力に基づい
て、前記バケットによる掘削位置および掘削深さを決定
する掘削位置・深さ決定手段を備えることを特徴とする
地下埋設物掘削システム。5. In an underground buried object excavating system for excavating soil around an buried object buried in the ground near the surface by a hydraulic excavator, (a) the excavator is mounted at a front and rear position of an upper swing body. A buried object exploring means for exploring the buried object; (b) a horizontal direction vector of the axial center of the buried object based on an output from the buried object exploring means when the upper swing body of the hydraulic excavator is swung; From the embedded object detection means for detecting the direction vector and the offset distance from the turning center, (c) the blade edge position detection means for detecting the blade edge position of the bucket in the hydraulic excavator, and (d) the embedded object detection means and the blade edge position detection means. And an excavation position / depth determination means for determining the excavation position and the excavation depth by the bucket based on the output of Mu.
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