JP2014084713A - 採掘車両及びブーム移動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】採掘車両のブームを移動する方法において、オペレータが容易にセッティングできる制御方法を提供する。
【解決手段】採掘車輌１は可動キャリア２と掘削ブーム４を備える。掘削ブーム４には幾つかのブーム継手５ａ〜５ｆが設けられ、採掘作業装置９がブームの遠位端に設けられる。１つ以上のブーム継手５ａ〜５ｆの位置が決められ、記憶媒体に格納される。制御ユニット１８は、受け取った制御コマンドに応じて、少なくとも１つのブーム４を予め定められた位置に移動するように構成され、採掘車両１に対する移動位置がブーム４に対して予め定められ、制御ユニット１８は、ブーム４の移動位置に関する格納データを使用し、ブーム４を任意の現在位置から予め定められた移動位置に自動的に移動させるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は採掘車両に関し、特に採掘車両のブームを移動するためのシステムに関する。

本発明はさらに、採掘車両のブームを移動する方法に関し、ブームを移動するための制御を実行するコンピュータプログラムに関する。

本発明の分野に関しては独立請求項の前段においてさらに詳しく規定される。

採掘坑やその他の作業現場では、様々な採掘車両、例えば移動式採掘機械が使われている。採掘車両は、ブームと、ブーム上の採掘作業装置とを備える。ブームは使用中、様々な作業位置の間を移動する。ブーム構造が複雑であるために、ブームを制御することは一般的に要求が厳しくかつ時間のかかる仕事である。ブームは通常、複数のブームアクチュエータとブーム継手を有しており、マニュアル制御によりそれらを所望の位置にセッティングすることは必ずしも直感的にできることではない。さらに作業現場へのオペレータの視界は悪い場合もあり、利用可能な自由空間には限界がある。

本発明の目的は、新規かつ改善された採掘車両及び採掘車両のブームを移動する方法を提供することにある。

本発明の一側面によれば、ブームの少なくとも１つの位置、例えばブーム継手の位置が予め規定され、採掘車両の制御ユニットが、受け取った制御コマンドに応じて、少なくとも１つのブーム継手を所定位置に移動するように構成された採掘車両が提供される。採掘車両に対する移動位置はブームのために予め規定され、制御ユニットは、記憶されたデータをブームの移動位置に反映するように構成され、任意の現在位置から予め定められた移動位置までブームを自動で動かす。

本発明の一側面によれば、採掘車両に対するブームの予め定められた移動位置に記憶されたデータを反映するステップと、任意の現在位置から予め定められた移動位置までブームを自動で動かすステップと、を備える方法が提供される。

開示された解決法の利点は、オペレータの作業がより平易になり負担がより少なくなるということである。ブームは正確に移動位置に動かされ、さらにブームの衝突が回避される。

一実施形態によれば、ブーム継手の１つ以上の所定位置が、削岩装置に対して、規定され、実行される。これに関し、例えば前記所定位置は掘削計画によるものではない。

一実施形態によれば、ブーム制御システムに対して、１つ以上のブーム目標位置が教示される。マニュアル制御によってブームを所望の位置に移動することができ、その位置を記憶媒体に格納することができる。単一のブーム継手の現在位置や選択された複数のブーム継手やブームの全継手の位置を格納することができる。ティーチングプロセスの実行は割に簡単である。その他の利点としては、ティーチングプロセスを可視化することでオペレータは状況を認識する。本実施形態を実行するため、採掘車両は１つ以上のブーム継手位置を教示するための手段とその教示された位置を格納するための手段を有する。さらに採掘車両の制御ユニットを、そのティーチングプロセスや格納プロセスをアシストするように構成しても良い。

一実施形態によれば、ブーム制御システムに対して１つ又はそれ以上のブーム目標位置が入力される。キーパッドやタッチスクリーン等の入力装置によって位置データを入力することができる。或いは、位置データを記憶装置から読み込むか、位置データを外部の制御ユニットやサーバーから制御ユニットに伝送することも可能である。

一実施形態によれば、採掘作業装置の少なくとも１つの位置が予め定められ、その位置を実現する各ブーム継手の位置が記憶媒体に格納される。制御ユニットによってブーム継手に関して格納されたデータを読み込み、そのデータに基づいて採掘作業装置を前記所定位置に自動的に移動するようにしても良い。

一実施形態によれば、採掘車両は、少なくとも１本の掘削ブームと、その掘削ブームの遠位端の掘削ユニットとを有する削岩装置である。その掘削ユニットは、細長いフィードビームと、そのフィードビーム上に長手方向に可動支持された掘削機械とを有する。掘削ブームの継手に対しては１つ又はそれ以上の所定位置が定められる。

一実施形態によれば、制御ユニットには、ブームを制御するための１つ以上のブーム移動シーケンスを備え、１つ以上の所定の中間位置を通って目標位置に採掘作業装置とブーム部品を移動する。ブームは連続する所定位置に位置決めされることができる。このようにしてブームは衝突のない経路を通って目標位置に移動されるかもしれない。この移動経路は必ずしも最短経路とは限らず、採掘車両の制御キャビンやキャリアや他のブーム又は部品、及び地面との衝突を回避することができる。さらに油圧ホース、電気ケーブル及びセンサにとっては、それらが破損するのを回避するためにブームが所定のステップに従って移動されるのを必要とするかもしれない。

一実施形態によれば、ブーム制御システムのために移動シーケンスを定める際には逆のティーチングプロセスが使用される。ある特定の方法を用い、特定の位置を通って目標位置へとブームを移動するためにブーム移動シーケンスが必要な場合、逆のティーチングを使用することができる。初めにブームが希望する目標位置に移動され、その位置がメモリに格納され、その後、マニュアル制御によってブームは１つ以上の中間位置に移動されて、その位置が格納される。このようにして作られた移動シーケンスが格納される。シーケンスの起動に伴い、ブームはその現在位置から定められた中間位置を通って定められた目標位置へと移動する。

一実施形態によれば、キャリアにはブームのための１つ以上の移動サポートが設けられる。移動サポートは、キャリア移動の際にブームや採掘作業装置を配置することができる物理的な支持要素である。ブームが移動サポートに支持されている時、ブームシステムの質量中心は通常の作動位置と比べ低くなっている。このようにして移動運転の際の採掘車両の安定性が改善される。

一実施形態によれば、移動位置ではどんな物理的移動サポートがない状態でも良い。移動位置は、ブームシステムの質量中心が低レベルにありブームシステム通常作動時よりも少ない空間で済むように設計されるかもしれない。そのようにして、移動運転に対する採掘車両の安定性と取扱適性が向上する。さらなる利点としては、制御ユニットによる制御によってブームが自動的かつかなり迅速に移動位置に移動可能であるために、ブームを移動位置に動かさずに採掘車両を運転しようとするオペレータの衝動を回避することができる。制御ユニットによってキャリアの運転を回避するようにしても良く、またブームが移動位置に駆動されないことを検出するのに応じてその運転速度が制限されるようにしても良い。さらに、ブームを移動位置に配置することなくキャリアが設定時間の間や距離限界にわたって駆動されたならば、制御ユニットによって警告が出されるようにしても良い。

実施形態によれば、ブーム制御システムに対しては移動位置が教示される。ティーチングプロセスにおいて、例えばブームは最初、そのブームが移動サポートに対向するような所望の移動位置に向けてマニュアルで移動されるかもしれない。ブームやブーム継手の位置はその際に記憶される。必要なら、ブーム制御システム用の移動シーケンスを定義する際に逆のティーチングプロセスを使用しても良い。

一実施形態によれば、教示された位置は、例えば装置シャットダウンや特定作業ステージ又はサイクルの完了といったような所定のアクションに応じ、記憶媒体から自動的に消去される。この特徴は、古い教示位置によって制御上問題が生じるようなことを確実に回避する。それにより望ましい位置の更新が保証される。

一実施形態によれば、ブームが移動位置にあって少なくとも１つの移動サポートに対して支持されている時、ブーム測定手段の較正処理が実行される。ブームが移動サポートに支えられている時にはブーム位置は正確でかつ安定した状態にあるため、較正は実行が容易である。

一実施形態によれば、ブーム継手の所定位置は記憶媒体の中に測定値として格納される。その所定位置は、ブームをマニュアルで動かし、センサ、測定装置及び対応する測定手段からの測定値を集めることでブーム制御システムに対して教示することができる。ブームを所定位置に動かす際にはブーム制御システムが格納されている測定置を用いる。格納された測定値を使用することの利点としては、測定手段の較正ミスが発生したとしてもブームの実際の位置決め精度には影響しないということである。これは値が同じ測定手段によって集められ再生されるためである。それは相対的精度の問題であってあくまで絶対精度の問題ではない。

一実施形態によれば、ブームに対し作動位置と所定の目標位置との間で１つ以上の中間位置が決められる。中間位置の位置データは記憶装置に格納しても良く、さらに制御ユニットが、目標位置とブームの１つの以上の中間位置に関する格納データを読み込んで、ブームを作動位置から所定の中間位置を通って目標位置へと自動的に動かすようにしても良い。中間位置は、ブームに係るブームシステムと採掘作業装置が採掘車両のどんな他の部分や地面とも衝突しないように決められる。また、運転や測定技術上の理由から中間位置と移動シーケンスを使う場合があるかもしれない。

一実施形態によれば、ブームに対し作動位置と所定の移動位置との間で１つ以上の中間位置が決められる。中間位置の位置データは記憶装置に格納しても良く、さらに制御ユニットが、移動位置とブームの１つの以上の中間位置に関する格納データを読み込んで、ブームを作動位置から所定の中間位置を通って移動位置へと自動的に動かすようにしても良い。

一実施形態によれば、所定の中立位置にブームを自動的に駆動することができる。その中立位置はティーチングプロセス又は入力装置によって定められるものでも良い。ブームには範囲とその中の所定の中立位置がある。その中立位置は幾何学的な中心位置でも、或いは実質上ブーム作動領域の中心にある位置でも良く、その結果として作動領域を容易かつ包括的に利用することが可能となる。中立位置は又、ブームと、掘削対象となる孔の位置による送り（フィード）との事前位置合わせを含むかもしれない。さらに中立位置は、地面に対するサポートの中に送りを駆動することで生じる位置合わせ誤差を補償するため、ブームと送りの事前位置合わせを含むかもしれない。制御ユニットによってブームを中立位置に自動的に駆動するようにしても良い。自動制御はオペレータからの制御コマンドによって開始するようにしても良い。例えば、ブームが幾何学的中心位置にある時そのブーム延伸を良好に利用できる。ブームのそのようなスタート位置は又、初期位置と呼ばれるかもしれない。所定の中立位置や初期位置のこの特徴は、作業現場でのブームの位置決めを迅速化する。

一実施形態によれば、採掘作業装置には重力に対しての傾斜を測定するための１つ以上の傾斜計が設けられる。例えば、フィードビームの側面などに傾斜計を固定することはある程度簡単である。掘削ユニットのような採掘作業装置は実質上垂直な作動位置と実質上水平な移動位置を持つかもしれない。制御ユニットは傾斜計から測定データを受け取り、ブーム移動の際にその測定データを使用する。制御ユニットは又、ブームを移動位置に移動する際に測定データを使用しても良く、それにより採掘作業装置の少なくとも横方向への揺動と前後方向への傾斜が決められる。制御ユニットは少なくとも横方向への揺動に影響を与えるブーム継手を所定の移動位置に移動すると共に、そのブームを移動位置に移動する際には揺動継手が変化しないように保持するように構成されるかもしれない。従って、揺動継手の所定位置は、ブームが移動位置へと移動される際の１つの中間位置である。採掘作業装置が未だ垂直位置にある場合は、揺動継手はその所定位置へと移動され、傾斜計を使った計測が可能である。採掘作業装置が水平位置に回転された後は、傾斜計を使った測定がもはや不可能となる。開示された手順を使うことで何らかの追加のセンサと器具の必要性がなくなる。尚、ブームを移動位置に移動する際には、ブームの傾斜継手は移動位置において物理的な移動サポートに対し駆動することが可能であるため、結果として傾斜方向における正確な位置決め測定値の必要がないことに留意されたい。傾斜計に加え、他のタイプのセンサも作動範囲が限られており、ブームの移動シーケンス決定の際には制御ユニットにおいてその範囲を考慮することができる。

一実施形態によれば、採掘作業装置には、正確な測定が実行できる作動範囲を有する１つ以上のセンサ又は測定装置が設けられる。制御ユニットはセンサの作動範囲を勘案して、ブームを少なくとも１つの中間位置を介して目標位置へと制御する。中間位置においては、制御ユニットは少なくとも１つのブーム継手を、目標位置に必要とされる所定位置に移動させる。ブームをその中間位置から目標位置に移動する際には、その事前調整された継手は変化しないように保持される。このようにしてブーム継手の移動シーケンスはセンサと測定装置の作動範囲の影響を受ける。

一実施形態によれば、制御ユニットはオペレータから制御コマンドを受けた後、所定位置に向かう移動手順を開始する。制御ユニットはオペレータからの追加承認が移動手順の開始後に受けたことを要求するかもしれない。マニュアル制御コマンドは、例えば制御ユニットにおいてプッシュボタン又は相当する物理的命令手段を押すか、或いはディスプレイユニットのポインティングデバイスを使用することにより実行されるかもしれない。この実施形態は移動手順を開始するための非常に簡単な手順を提示する。

一実施形態によれば、制御ユニットはオペレータによって入力された制御コマンドをモニタリングしても良く、ブームが異常かつ現在計画された作動手順に属さない方向に対して移動される時を注目しても良い。制御ユニットは、そのようなブームの逸脱した動作を検出し、それらを、ブームを移動位置や他の所定位置に移動開始する必要性として解釈する。制御ユニットは移動動作手順を自動的に開始しても良く、或いはオペレータからの承認を受けた後にその手順を始めるようにしても良い。この特徴によって作動をさらに自動化かつ迅速化することができる。

一実施形態によれば、制御ユニットは制御装置の動作をモニタリングし、制御装置が所定の極端位置に移動される時を検知する。制御ユニットは制御装置の所定の極端位置を認識し、それを、ブームを作動位置から所定位置へ、またその逆へと移動開始するためのリクエストとして解釈する。その所定位置は移動位置であっても良い。

一実施形態によれば、掘削孔の開口部の内側に少なくともその一部が挿入され得るサポートチューブを装着するため所定位置が定められる。掘削孔をカラー付けした後、掘削を一時的に中断し、サポートチューブ装着の間、掘削ユニットを掘削開口部から装着位置に移動しても良い。サポートチューブはサラサラした土が掘削孔の内部に落下するのを防止する。サポートチューブ装着後は掘削ユニットが掘削位置に戻され、サポートチューブを通って掘削が継続される。その装着位置とカラー付け位置は所定位置として決定することができ、ブーム継手位置はそれら所定位置に対して格納することができる。開示した装着手順実行の際は、ブームは自動的に装着位置に移動し、そして掘削位置に戻ることができる。

一実施形態によれば、掘削孔のカラー付けを検査するため少なくとも１つの所定位置が定められる。本実施形態では、掘削はカラー付けサイクル後に中断されるか、或いは掘削孔が適当な出発点を持つのを確実にするためにカラー付けサイクルが一時的に中断される。検査の間は、掘削ユニットは掘削孔の出発点から離反される。ドリルビットや他の掘削器具の状態を検査する必要がある場合には同じ方式を使って良い。検査位置及び／又は掘削位置は所定位置として決定することができ、ブーム継手位置はそれら所定位置に対して格納することができる。開示した検査手順実行の際は、ブームは自動的に検査位置に移動し、そして掘削位置に戻ることができる。

一実施形態によれば、ドリルビットを変えるために少なくとも１つの所定位置が定められる。削岩装置はドリルビットを変えるための交換装置を有するかもしれない。ブームは、交換装置がドリルビットに到達でき、交換が実行できるような所定の交換位置に移動可能である。ドリルビットに加え、ドリルロッドのような他の掘削器具も又、適当な交換装置によって交換可能である。その際にも所定の交換位置が必要となる。さらに削岩装置にはドリルビットの修理を行う工具研磨装置を設けても良い。ブームは所定のビット修理位置に移動でき、そこでビットは工具研磨装置と対面することになる。元の掘削位置、交換位置及びビット修理位置は所定位置として決定することができ、ブーム継手位置はそれら所定位置に対して格納することができる。開示した検査手順実行の際は、ブームは自動的に所定位置に移動することができる。

一実施形態によれば、ブーム、掘削ユニット、ボルティングユニット、ロッドマガジンや他の掘削ユニット、補助装置、又はブーム上に配置されたアクチュエータを加えたり、検査したり、さらに／或いはそれらを補修したりするために少なくとも１つの所定ブーム位置が定められる。ブーム上の位置と観測された装置のサービス処理が考慮されるような幾つかの装置関連サーボス位置が予め設定されるようにしても良い。それらサービス位置は所定位置として決定することができ、ブーム継手位置はこれら所定位置に対して格納することができる。開示した検査手順実行の際は、ブームは自動的に所定位置に移動することができる。

一実施形態によれば、制御ユニットは位置データを採掘車両の座標系内座標として処理するように構成されている。

一実施形態によれば、制御ユニットは位置データを採掘車両に対して外部の座標系内座標として処理するように構成されている。

一実施形態によれば、制御ユニットは位置データを大域座標系内座標として処理するように構成されている。

一実施形態によれば、制御ユニットは位置データをブーム継手の数値データとして処理するように構成されている。

一実施形態によれば、制御システムは、ブームやブーム上の採掘作業装置が地面や制御キャビンや採掘車両に属する任意の物理的障害物に確実に衝突しないようにするための衝突回避システムを備える。制御ユニットに対して採掘車両の寸法と運動学を決定することができ、ブーム位置に関する測定データを測定センサや装置から制御ユニットに送ることができる。制御ユニットがブームと採掘作業装置の位置を決定しても良く、さらにその位置を障害物データと比較しても良い。制御ユニットは衝突分析を考慮した状態でブームの動作を制御するようにしても良い。制御ユニットはブームの部品と採掘作業装置が既知の障害物を通過するような順番でブーム継手を移動させても良い。このようにしてブームは１つ以上の中間位置を有し、それを通ってブームが所望の最終位置へと移動されるようにしても良い。

一実施形態によれば、制御ユニットは採掘車両の移動運転をモニタリングし、キャリアが移動した際にブームが移動位置にないか否かをオペレータに指示するように構成されている。或いは又、制御ユニットはブームが移動位置へと移動されるまでは移動運転を回避するようにしても良い。制御ユニットに速度規制を設けても良く、それによってキャリアが遅い速度で作業現場を移動できるようにしても良い。さらに制御ユニットは走行面の均一性や車両の安定性に関係するその面の影響度を考慮するようにしても良い。これらの特徴は、採掘車両の転倒が回避されるために採掘車両の安全性を向上させる。

一実施形態によれば、開示されたブーム制御システム及び手順は、露天採鉱や他の工事現場、例えば道路建設、建造物、類似工事現場等における地上掘削のために設計された地上掘削装置を対象としている。

一実施形態によれば、開示されたブーム制御システム及び手順は、地下生産採掘坑やトンネル工事現場の掘削や、様々な岩石洞くつや貯蔵ホールを造る際の掘削のために設計された坑内掘削装置を対象としている。

一実施形態によれば、開示されたブーム制御システム及び手順は、１本以上のボルティングブーム及びそのボルティングブームのボルティングユニッを設けたボルティング車両を対象としている。

一実施形態によれば、開示されたブーム制御システム及び手順は、以下の車両：即ち測定車両、充電車両、コンクリート噴霧車両及び岩石除去車両の内の１つを対象としている。

一実施形態によれば、開示された自動ブーム制御手順は、その目的をもって設計された１つ以上のソフトウエアやコンピュータプログラムを実行することで達成される。そのコンピュータプログラムは、コンピュータ上で動かされた際に開示された機能やステップを実行するように構成されやプログラムコード手段を有する。

一実施形態によれば、上述した特徴の少なくともいくつかは、移動位置又は他の予め定められた位置から運転位置（作業位置）までブームを動かし、又は戻すために適用される。従って、予め定められた位置からの移動は自動で行われる。

以上開示した実施形態は、必要な特徴を設けた適切な解決策を成すために組み合わせることが可能である。

尚、本願明細書では“採掘”という用語は広義に解釈されていることに留意されたい。その用語“採掘”は従来からの採掘坑だけでなく、任意の方法で岩に穴が開けられ処理されるような他の作業現場をも引用するものである。従って、道路建設、建造物及びその他の作業現場なども採掘工事現場として解釈することができる。従って採掘車両は建設仕事現場で使用される車両を指す場合もある。

地上工事現場の削岩装置を示す概略的側面図である。 地中工事現場の削岩装置を示す概略的側面図である。 削岩装置のブームシステム及びそのブームシステムの自由度を示した概略的側面図である。 Ｖ方向において、掘削ユニットの横方向での揺動を概略的に示した図である。 ブームが移動位置に移動された状態の図３の削岩装置を概略的に示した図である。 ブーム制御のための装置の制御ブロック図である。 一般概念におけるブーム制御手順を示す簡略化されたチャート図である。 削岩装置と、ブーム移動動作を開始させる欲求を認識する機構とを上から見た図である。 削岩装置と、ブームをブーム範囲の中央位置に移動する機構とを上から見た図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態を添付図面においてより詳細に説明する。

図では、本発明の幾つかの実施形態は、その明瞭化のため単純化されて示されている。図において類似の部品は同じ参照番号が付されている。

図１は採掘車両１を示しており、この場合は削岩装置である。採掘車両１は作業現場３に輸送運転可能な可動キャリア２を有する。採掘車両１には複数のブーム継手５ａ〜５ｆを備えることで多目的な動作をするブーム４又はブームシステムが設けられる。ブームシステム４は、例えば５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅのような回転継手と５ｃ、５ｆのような直線継手を有しても良い。開示されたブームシステム４は全体で６つの自由度を持っている。ブーム４はブーム継手５ａの垂直軸７に対して横方向に回転Ｒすることができる。ブーム４はブーム継手５ａの水平軸８に対してそれを回転Ｒさせることにより昇降することができ、ブーム継手５ｃに対し例えば伸縮自在にそれを直線的Ｌに動かすことで縮めたり伸ばしたりすることができる。或いは又、ブーム継手５ａブームを上下動させる水平継手であっても良く、この場合横方向の移動はキャリアの下部本体に対して上部本体を回転させることで達成することができる。ブーム４の遠位端には採掘作業装置９が設けられており、この場合掘削ユニット１０はフィードビーム１１と、そのフィードビーム１１に支持された掘削機械１２とを有する。掘削機械１２は送り装置１３によってフィードビーム１１上を直線的Ｌに移動することができる。掘削ユニット１０はブーム継手５ｄの水平軸１４に対して前後方向に回転Ｔすることができる。このブーム動作を“傾動Ｔ”と呼ぶ。さらにブームはブーム継手５ｅの水平軸１５に対して回転Ｓすることができる。このブーム動作は“揺動Ｓ”と呼ぶ。ブーム４はブームアクチュエータ１６によって動かすことができ、その幾つかを図１に示す。ブーム４は、オペレータの制御によってマニュアルでブームアクチュエータ１６を制御することにより動かすことができ、また或いはキャリア２に対して１つ以上の所定位置においてブーム４や少なくとも１つのブーム継手５ａ〜５ｆを可動ならしめる自動ブーム制御を利用することにより動かすことができる。

又、ブーム４にはブームシステムの位置を決定するための１つ以上のセンサ１７、測定装置、或いは他の位置検出手段が設けられる。例えば、その測定手段はブーム上に位置するものでも良く、キャリア上に位置するものでも良い。測定手段１７の測定データは採掘車両１の制御ユニット１８に送られる。制御ユニット１８はブーム４の位置を決定し、それをオペレータに示したり、それを自動ブーム制御に組み入れたりするかもしれない。ブーム継手位置は制御ユニットでも計算することができる。

採掘車両１は又、キャリア２上に制御キャビン１９を備えることができる。その制御キャビン１９にはブーム４の運転や採掘車両１全体を制御するための適当な制御部材が設けられるかもしれない。制御ユニット１８を制御キャビン１９内部に置くこともできる。さらに採掘車両は１つ以上の移動サポート２０を備えることができ、キャリア２の輸送運転が開始する前にブーム４はこれに対して移動することができる。移動サポート２０は例えばゴム製パッドのような物理的な支持片であっても良く、或いはキャリア２から上を指す細長い支持構造体であっても良い。図１から明らかなように移動サポートは制御キャビン１９に隣接して設けられる。キャリア２上にはスペースが少ししかないため、ブームは正確な動作制御をもって移動位置へ移動されなければならない。又、設計された動作シーケンスに従い、ブームを特定の方法によって移動位置へ移動する必要が往々にしてある。また別の面では、ブーム４や掘削ユニット１０が制御キャビン１９やキャリア２や地面にぶつかるリスクもある。

図２は、トンネルや同様の地中の岩石洞くつの面に対して水平の掘削孔２１を掘削するのに適当な別の削岩装置１を示している。時として掘削ユニット１０は、トンネルの天井や壁面に爆破孔や補強孔を掘削するためにトンネルに対して横方向に回転可能である。削岩装置は複数のブームを備えることで少なくとも１本の掘削ユニット付き掘削ブームと１本のボルティングユニット付きボルティングブームを有するかもしれない。さらに採掘作業装置は又、掘削孔２１に爆破材料や接合材料を供給する送り装置であっても良い。ブーム４には複数のブーム継手５が設けられ、様々な位置に汎用的方法で位置決めすることが可能である。ブーム４は本特許出願で開示された制御原理に従って制御可能である。坑内採掘車両は又、ブームのための所定の移動位置を持つかもしれない。

図３は採掘車両１のブーム動作を単純化した形で示している。図からわかるように、ブーム４は図１に示したものとは若干異なる。明確にするため図３は採掘車両を簡素化した形で開示している。ブーム４は６つの自由度を有し、複数のブーム継手５ａ〜５ｆを有する。採掘作業装置９にはその垂直位置を決めるための１つ以上の傾斜計２２が設けられるかもしれない。傾斜計２２は重力に対して垂直位置を測定しているときだけ信頼性ある測定結果を生み出すことができる。これが、ブーム移動工程において、ブーム継手５ｅに対して採掘作業装置を垂直位置に移動する理由である。図４では揺動Ｓが垂直にセットされた状態を示している。この後、ブーム４が移動位置に移動した際にはブーム継手５ｅはもはや調整されなくなる。傾斜計の測定結果は、それがまだ可能である場合に使用される。この手順により追加のセンサや計器が要らなくなる。尚、垂直方向位置に加えて傾斜位置もまた傾斜計によって測定可能である。

図５では、ブーム４は移動サポート２０上に載置される移動位置へと移動されている。移動サポート２０に対する傾動Ｔを制御する際には傾斜計２２を用いた正確な測定をする必要はない。他のブーム継手に関連して傾斜計以外のセンサが存在するかもしれない。ブーム４は揺動継手５ｅに対し垂直位置に自動的に移動可能である。制御ユニットによる制御の下でブームを移動可能な他の所定位置を１つ以上設けても良い。

図６は１つ以上の制御ユニット１８と、その制御ユニット１８に制御データとコマンドを送る入力手段２４を有するブーム制御システム２３を示している。入力手段は、ジョイスティックのような制御装置２５とキーパッドのような入力装置２６を備え、それによりオペレータ２７は制御ユニット１８とコミュニケーションをとることができる。さらに制御ユニット１８は１つ以上のメモリユニット２８からデータを読み込み、またデータをその中に格納することもできる。制御ユニット１８には、ブーム制御のための作動原理とガイドラインを含んだ１つ以上の制御計画２９を設けるようにしても良い。制御計画２９はブームを１つ以上の所定位置に自動的に制御するためのアルゴリズムを含むかもしれない。所定位置に関係するデータはメモリユニットや媒体２８に格納することができる。測定データはブーム角センサやリニアセンサ等の様々なセンサ１７から制御ユニット１８へと送られる。傾斜計２２の測定データも又、制御ユニット１８に送られる。制御ユニット１８は、制御アルゴリズムを含みかつ制御情報を生成するための測定データを処理するソフトウエアプログラムを駆動することが可能な適切なプロセッサを装備したコンピュータであるかもしれない。測定データやマニュアル制御コマンドや対応戦略に基づいて制御ユニット１８は、自動化されたブーム制御を可能にするブームアクチュエータ１６のための制御コマンドを生成する。

図７は開示されたブーム制御に関する課題を示した簡略チャート図である。本図に提示されたステップと特徴は上に論じられており、特に「発明の概要」の項で述べられている。

図８には、マニュアル制御の下、ブーム４の動作をモニタリングして作業現場３の通常動作とは異なる動作２９を認識するためのシステムが示されている。掘削ブーム４がマニュアル制御によって、次に掘削されるべき掘削孔２１から明確に離れて移動した際、制御ユニット１８はこれを認識し、その異なる動作２９を、ブーム４を移動位置へ移動させるための要望として解釈する。この後、制御ユニット１８はブーム４を移動動作のために所定位置に移動しても良く、或いは移動シーケンスを実行してブーム４を移動サポート２０に向けて自動的に移動するようにしても良い。またこれに代わるものとして、制御ユニットがマニュアル制御装置の動作をモニタリングし、制御装置が極端な位置や予め定められた位置に移動されるような状況を認識するようにしても良く、それに基づいて制御ユニットがオペレータの制御動作を、ブームを移動位置に移動させる要望として解釈する。

図９は削岩装置１とブーム範囲３０とを上から見た図である。制御ユニット１８はブーム４をブーム範囲３０の中央位置３１に自動的に移動させるように構成されるかもしれない。中央位置にある時、ブーム４の延伸は良好であり、作動は迅速である。例えば、採掘車両１が作業現場３に位置決めされた時、ブームは中央位置３１へと駆動することが可能である。

図面や関連する記述は本発明の概念を説明することを目的としているにすぎない。本発明の細部は請求の範囲内で変わるかもしれない。

１ 採掘車両
２ 可動キャリア
４ 掘削ブーム
９ 採掘作業装置
１２ 掘削機械
１６ ブームアクチュエータ
１７，２２ 測定手段
１８ 制御ユニット

Claims (16)

1. 可動キャリア（２）と、
   複数のブーム継手を有する少なくとも１本のブーム（４）と、
   ブーム（４）を様々な位置に移動するための複数のブームアクチュエータ（１６）と、
   ブーム（４）の遠位部分に配置された少なくとも１つの採掘作業装置（９）と、
   ブーム（４）の実際の位置を決定するための測定手段（１７、２２）と、
   測定手段から受け取った測定データと入力された制御データに応じてブームの位置を制御する少なくとも１つの制御ユニット（１８）と、を有する採掘車両であって、
   ブーム（４）の少なくとも１つの位置が予め定められ、
   制御ユニット（１８）は、受け取った制御コマンドに応じて、少なくとも１つのブームを予め定められた位置に移動するように構成され、
   採掘車両に対する移動位置がブームに対して予め定められ、
   制御ユニットは、ブームの移動位置に関する格納データを使用し、ブームを任意の現在位置から予め定められた移動位置に自動的に移動させるように構成されることを特徴とする採掘車両。
2. 少なくとも１つのブーム継手（５）の少なくとも１つの位置は、所望の位置にあるブーム（４）を移動することによって、制御ニット（１８）に教示され、その教示された位置は記憶媒体（２８）に格納されることを特徴とする請求項１に記載の採掘車両。
3. 採掘作業装置（９）の少なくとも１つの位置が予め定められ、その位置を実現する各ブーム継手（５）の位置が記憶媒体（２８）に格納され、
   制御ユニット（１８）は、ブーム継手（５）についての格納データを読み出すとともに採掘作業装置（９）を予め定められた所定位置に自動的に移動させるように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の採掘車両。
4. 採掘車両（１）は、少なくとも１本の掘削ブームと、掘削ブームの遠位端にある掘削ユニット（１０）とを有する削岩装置であり、掘削ユニット（１０）は、細長いフィードビーム（１１）と、フィードビーム（１１）上に可動支持された掘削機械（１２）とを有し、
   掘削ブームの少なくとも１つの位置が予め定められ、掘削ブームの予め定められた位置を実現する各ブーム継手の位置が記憶媒体（２８）に格納され、
   制御ユニット（１８）は、ブーム継手についての格納データを読み出すとともに掘削ブームを少なくとも１つの予め定められた位置に自動的に移動させるように構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の採掘車両。
5. キャリア（２）に対するブームの複数の位置が予め定められ、その予め定められたブーム位置を実現するブーム継手の位置が記憶媒体（２８）に格納され、
   制御ユニット（１８）は、ブーム継手についての格納データを読み出すとともにブームを連続する所定位置に位置決めするための移動シーケンスを生成するように構成され、
   制御ユニット（１８）における移動シーケンスの実行は、ブームを所望のブーム位置に移動させるように構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の採掘車両。
6. キャリア（２）にはブームのための少なくとも１つの移動サポートが設けられ、
   移動位置においてブームは少なくとも１つの移動サポートに対して支持されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の採掘車両。
7. ブームに対して運転位置と所定位置との間に少なくとも１つの中間位置が決められ、
   制御ユニット（１８）は、ブームの所定位置についての格納データを読み出すように構成され、かつ少なくとも１つの中間位置を介して運転位置から所定位置にブームを自動的に移動するように構成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の採掘車両。
8. ブームの少なくとも１つの位置は、ブーム継手の測定値又はブームのブーム部品の座標として予め定められることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の採掘車両。
9. ブーム（４）はブーム範囲（３０）とその範囲内の所定の中間位置（３１）とを有し、
   中間位置についてのデータが記憶媒体（２８）に格納され、
   制御ユニット（１８）は格納データを読み出すとともにブーム（４）を中間位置（３１）に自動的に移動させるように構成されることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の採掘車両。
10. 採掘作業装置（９）には重力に対する方向を測定するため傾斜計（２２）のような少なくとも１つのセンサが設けられ、
    制御ユニット（１８）は、ブームを予め定められた位置に移動する際にセンサから受け取った測定データを使用することで、採掘作業装置（９）の少なくとも側方の揺動（Ｓ）と前後方傾斜（Ｔ）が決定されるように構成され、
    制御ユニット（１８）は、側方揺動（Ｓ）に作用する少なくともブーム継手（５ｅ）を予め定められた位置へと移動させるとともに、他のブーム継手を用いることでブーム（４）を所定位置へと移動する際、ブーム継手（５ｅ）が変化しないように保持するように構成されることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の採掘車両。
11. 採掘車両には少なくとも１つの制御装置が設けられることにより、ブーム（４）は運転時、オペレータ（２７）のマニュアル制御によって移動され、
    制御ユニット（１８）は、制御装置の動作を監視し、制御装置が予め定められた極限位置へと移動された時を検出するように構成され、
    制御ユニット（１８）は、ブームをその運転位置から予め定められた位置へ移動させるか、或いはその逆へと移動させることを開始する要求として、制御装置の認識された極限位置を読み取るように構成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の採掘車両。
12. ブーム又はブーム上の掘削作業装置が地面又は採掘車両に属する物理的障害物を打たないことを確実にするため衝突回避システムを備え、
    制御ユニットは、ブーム又は採掘作業装置の位置を決定するために配置され、障害物データに対する位置を比較し、
    制御ユニットは、障害物データに対する位置を比較した結果を考慮することによって、ブーム継手の移動を制御するために構成されていることを特徴とする請求項１に記載の採掘車両。
13. プロセッサを有する少なくとも１つの制御ユニットによってブーム（４）の移動を制御するステップと、
    測定手段によってブームの実際の位置を測定するステップと、
    測定データに基づいて制御ユニットのプロセッサの中にあるブームの実際の位置データを決定するステップと、
    実際の位置データと入力された制御データに応じた新しい位置へとブーム継手を移動するため、制御ユニットによってブームのブームアクチュエータを制御するステップと、
    を有する採掘車両（１）のブーム（４）を移動する方法であって、
    制御装置の自動制御の下で、ブームを予め定められた位置に移動するステップを有し、
    採掘車両に対する移動位置がブームに対して事前に定められ、ブームの移動位置に関する格納データが使用され、ブームを任意の現在位置から定められた移動位置に自動的に移動することを特徴とする方法。
14. ブーム継手の移動順番を定義する所定のブームシーケンスに応じて、ブームを実際の位置と目標位置との間に移動することで、これにより、ブームを少なくとも１つの中間ブーム位置を介して目標位置に移動することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 制限された作動範囲を有する少なくとも１つのセンサを使って少なくとも１つのブーム継手を測定するステップと、
    少なくとも１つの中間位置を介してブーム（４）を目標位置に制御するステップと、
    中間位置において少なくとも１つのブーム継手を、目標位置に必要な所定位置へと調整するステップと、
    ブーム（４）を中間位置から目標位置へと移動する際に、予め調整された継手が変化しないように保持するステップと、を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. コンピュータ上で動いた際に、採掘車両に請求項１３〜１５の何れか一項に記載の方法を実行するように構成されたプログラムコード手段を有することを特徴とするコンピュータプログラム。

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