JP2021189127A - 作業機の掘削支援システム、及び作業機の掘削支援方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、地中レーダが有するレーダには、一定の深度(許容深度)を超えると精度が低下し、一度の探査では十分に埋設物を検出できないという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、作業機による掘削の正確性及び効率性を向上させることができる作業機の掘削支援システムの提供を目的とする。
[第1実施形態]
図1A〜図1Eは、作業機の掘削支援システム1を示しており、作業機の掘削支援システム1は、地中の埋設物Uを探査するレーダ35を有する地中探査装置30と、掘削作業を行う作業装置5とが連携することで、作業装置5による掘削の正確性及び効率性を向上させるシステムである。作業機の掘削支援システム1は、作業機2と、地中探査装置30と、第1表示装置60と、を備えている。本実施形態では、掘削作業を行う作業装置5を有する作業機2として、バケット27aを装着した旋回作業機であるバックホーを例示して説明する。
本実施形態においては、作業機2の運転席7に着座した運転者の前側(図9の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図9の矢印A2方向)を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、前後方向に直交する方向である水平方向を幅方向(機体3の幅方向)として説明する。
走行装置4の前部には、ドーザ装置8が装着されている。ドーザ装置8は、図示しないドーザシリンダ(油圧アクチュエータ)を伸縮することによりブレード(排土板)を昇降(上げ下げ)させることができる。
機体3は、旋回軸心回りに旋回する旋回基板10を有する。旋回基板10は、鋼板等から形成されており、機体3の底部を構成する。原動機は、この旋回基板10に搭載されている。
向に(スイング軸21を中心として水平方向に)回動可能である。
作業装置5は、機体3に設けられ且つ掘削作業を行う。具体的には、作業装置5は、ブーム装置25と、アーム装置26と、作業具装置27とを有している。ブーム装置25は、ブーム25aと、ブームシリンダ25bとを有している。ブーム25aの基端側は、スイングブラケット20Bの第1枢支部23の幅方向に延伸する横軸(第1回転軸)25cを介して揺動自在(回動自在)に支持されている。ブーム25aの先端側は、アーム26aを揺動自在に支持している。また、ブーム25aの中間部は、長手方向に沿って長尺状であって、中途部で下方に屈曲している。
アーム装置26は、アーム26aと、アームシリンダ26bとを有している。アーム26aは、長尺状である。アーム26aの基端側は、横軸(第2回転軸)26cを介してブーム25aの先端側に揺動自在に支持されている。
作業具装置27は、作業具としてのバケット27aと、作業具シリンダとしてのバケットシリンダ27bとを有している。バケット27aは、横軸(第3回転軸)27cを介してアーム26aの先端側に揺動自在に支持されている。
図1Aに示すように、作業機2は、第1制御装置11を備えている。第1制御装置11は、電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成された装置であり、作業機2が有する様々な機器(例えば作業装置5)を制御する。また、第1制御装置11は、不揮発性のメモリ等であって、情報を記憶する記憶領域を構成する第1記憶部11aを有している。第1記憶部11aは、第1制御装置11の制御プログラムや外部から取得した情報を記憶する。
図1Aに示すように、走行部32は、本体31を走行可能に支持する装置であり、本体31に推進力を付与する。走行部32は、例えば本体31に複数設けられている。走行部
32は、例えば回転駆動する車輪、車輪を駆動させる駆動モータ、及び駆動モータが出力する駆動力を変速して車輪に伝達する伝達部等から構成されている。なお、走行部32は、本体31を走行させることができればよく、クローラ等であってもよい。
ータを外部に出力することができる。
第2制御装置33は、電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成された装置であり、主にレーダ35や方向測定部36が検出したデータの処理を行う。これにより、作業機2や走行車両18が走行することで、地中探査装置30Bは、通過した箇所(走行軌跡)における地中の探査を行うことができ、第2制御装置33が処理した探査データを外部に出力することができる。
る情報を表示することができればよく、例えば作業機2の運転席7の周囲に設けられたターミナル表示装置や、作業機2の運転席7に着座した運転者、遠隔操作で当該作業機2を操作する運転者、或いは作業者に作業指示を行う作業指示者が所持する携帯端末である。ターミナル表示装置は、キャビン6の室内における運転席7に着座した作業者から視認可能な位置(例えば、運転席7の前方、斜め前方、或いは側方)に配置され、作業機2と通信可能に接続されている。また、携帯端末は、PCや比較的演算能力の高いスマートフォン(多機能携帯電話)等で構成されている。
図1A〜図1Eに示すように、作業機の掘削支援システム1は、地中探査装置30のレーダ35の許容深度d1を取得する第1取得部62aと、地中探査装置30のレーダ35が探査を行った位置(探査位置)を取得する第2取得部62bと、を備え、第1表示部61は、許容深度d1及び探査位置を表示することで、作業装置5が掘削作業を行う掘削位置をマップとして表示可能である。本実施形態において、第1取得部62a及び第2取得部62bは、第1表示装置60の第1表示制御装置62が備えており、当該第1表示制御装置62が有する電気・電子部品、電気回路、及び記憶媒体に格納されたプログラム等から構成されている。
査結果、並びに許容深度d1を表示する。具体的には、第1表示部61は、掘削位置で探知された埋設物Uの地表Sからの深度が許容深度d1未満の場合には当該掘削位置と埋設物Uの地表Sからの深度とを対応付け、掘削位置で埋設物Uが探知されなかった場合及び探知された埋設物Uの地表Sからの深度が許容深度d1以上の場合には当該掘削位置と許容深度d1とを対応付けたマップを表示する。
第1表示部61は、作業場マップM1に加えて、作業場及び掘削作業を行う作業機2に関する情報や、第1〜第5グループ並びに深度及び許容深度d1を示す凡例を表示可能である。具体的には、第1表示部61は、作業場マップM1とともに、第1基本表示部E1と第1凡例表示部E2とを表示する。
次に、第1表示装置60の作業場マップM1の表示方法について詳しく説明する。
図1A〜図1Eに示すように、第1表示装置60は、第1マップ演算部62cと第1グループ設定部62dを有している。第1マップ演算部62c及び第1グループ設定部62dは、第1表示装置60の第1表示制御装置62が備えており、当該第1表示制御装置62が有する電気・電子部品、電気回路、及び記憶媒体に格納されたプログラム等から構成されている。
ズで区切ることで形成したエリアQnに入るデータとして分割する。ここで、第1マップ演算部62cは、エリアQnに入る許容深度d1又は探査結果が複数ある場合には、例えば、データの値(埋設物深度又は許容深度d1)を平均し、平均値の深度をエリアQnに対応する分割データD1nとして割り当てる。また、第1マップ演算部62cは、エリアQnに入るデータが1つである場合には、当該データをエリアQnに対応する分割データD1nとして割り当てる。
第1グループ設定部62dは、第1マップ演算部62cで割り当てられたエリアQn毎の分割データD1nに対して、グループを設定する。サーバ50に、予めグループ数とグループ毎の基準値(上限値、下限値)との関係を示すグループ設定情報が記憶されている場合、第1グループ設定部62dは、グループ設定情報を参照し、分割データD1nとグループ毎の基準値とを比較して、分割データD1n毎にグループを割り当てることで、グループを設定する。
また、地中探査装置30が走行車両18に設けられている場合、第2表示装置70は走行車両18に設けられているナビゲーションシステムやマルチインフォメーションディス
プレイ等の車両表示装置や、走行車両18を操作する運転者が有する携帯端末である。車両表示装置は、走行車両18に搭乗する運転者から視認可能な位置に配置され、走行車両18と通信可能に接続されている。
図1B〜図1Eに示すように、作業機の掘削支援システム1は、第8取得部72aを備えている。詳しくは、第2表示装置70は、作業装置5が掘削作業を行った掘削位置を取得する第8取得部72aを有し、第2表示部71は掘削位置を表示することで、レーダ35が探査を行う位置をマップとして表示可能である。本実施形態において、第8取得部72aは、第2表示装置70の第2表示制御装置72が備えており、当該第2表示制御装置72が有する電気・電子部品、電気回路、及び記録媒体に格納されたプログラム等から構成されている。
Fidelity、登録商標)、その他のネットワーク網を介して情報(データ)の送受信を行うことができる。
位置検出装置14は、D−GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星Z)により、自己(機体3)の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、位置検出装置14は、測位衛星Zから送信された衛星信号(測位衛星Zの位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて、作業機2の位置(例えば、緯度、経度)を検出する。本実施形態において、位置検出装置14は、図9に示すように、作業機2の運転席7を覆うキャビン6の上部(ルーフ)に設けられている。なお、位置検出装置14は、作業機2の位置を検出することができればよく、その取り付け位置や構成は、上記構成に限定されない。例えば、位置検出装置14は、車速センサ、画像処理、ジャイロセンサ等によって自己の位置を推定する構成であってもよい。また、位置検出装置14は、衛星信号を正常に受信できる場合は衛星信号に基づいて位置を検出し、衛星信号を正常に受信できない場合に車速センサ、画像処理、ジャイロセンサ等により位置を推定する構成であってもよい。位置検出装置14が検出した作業機2の位置情報(作業機位置)のうち、少なくとも作業装置5が掘削作業を行った位置(
掘削位置)を示す位置情報(掘削位置データ)は、例えば第1記憶部11aに記憶される。
タD2nを、どのグループに分けるかは任意であって、上述した例に限定されない。図6に示した数値は、グループ分けを説明するための数値であり、限定されない。本実施形態においては、「第5グループ」は、最も深い掘削結果を示しており、「第1グループ」は、最も浅い掘削結果を示している。
図5に示すように、第2基本表示部E3は、作業場及び探査を行う地中探査装置30に関する情報を表示する表示領域である。地中探査装置30に関する情報は、予めサーバ50の記憶装置53に記憶されており、第2表示制御装置72は、第4通信部73を介して当該情報を取得し、第2基本表示部E3に表示させる。第2基本表示部E3は、予め登録された作業場名、作業場の面積、及び作業場の位置情報を表示する。また、第2基本表示部E3は、地中探査装置30の名称、型番等を表示する。
なお、図5に示した例では、各分割データに作業装置5が掘削した深度に応じたグループを割り当てて表示させる構成について説明したが、これに限らず、作業装置5が掘削した深度の数値を表示させるようにしてもよい。
図1B〜図1Eに示すように、第2表示装置70は、第2マップ演算部72bと第2グループ設定部72cを有している。第2マップ演算部72b及び第2グループ設定部72cは、第2表示装置70の第2表示制御装置72が兼用している。
第2マップ演算部72bは、第8取得部72aが取得した掘削データに基づいて、掘削結果を作業場内のエリアqn毎に割り当てる処理を行う。例えば、メッシュサイズが5mである場合、第2マップ演算部72bは、エリアqnの1辺の幅(縦幅、横幅)を5mに設定して、5mごとに作業場を複数のエリアqnに区切り、掘削結果を、当該メッシュサイズで区切ることで形成したエリアqnに入るデータとして分割する。ここで、第2マップ演算部72bは、エリアqnに入る掘削結果が複数ある場合には、例えば、データの値(掘削結果)を平均し、平均値の深度をエリアqnに対応する分割データD2nとして割り当てる。また、第2マップ演算部72bは、エリアqnに入るデータが1つである場合には、当該データをエリアqnに対応する分割データD2nとして割り当てる。
第2グループ設定部72cは、第2マップ演算部72bで割り当てられたエリアqn毎の分割データD2nに対して、グループを設定する。サーバ50に、予めグループ数とグループ毎の基準値(上限値、下限値)との関係を示すグループ設定情報が記憶されている場合、第2グループ設定部72cは、グループ設定情報を参照し、分割データD2nとグループ毎の基準値とを比較して、分割データD2n毎にグループを割り当てることで、グループを設定する。
機能携帯電話)等の端末を操作して、掘削位置を予め設定入力し、第8取得部72aがサーバ50から当該掘削位置を取得するような構成であってもよい。
本実施形態において、第2表示制御装置72が第8取得部72a、第2マップ演算部72b、及び第2グループ設定部72cを兼用しているが、第8取得部72a、第2マップ演算部72b、及び第2グループ設定部72cは、サーバ50の演算処理装置51が兼用してもよく、第2表示制御装置72が第4通信部73を介して探査マップM2の表示情報をサーバ50から取得し、第2表示部71に探査マップM2を表示させるような構成であってもよい。
また、第1表示装置60は、携帯端末である。上記構成によれば、携帯端末を確認することで許容深度d1及び掘削位置のマップを認識できるため、上述した効果を奏する作業機の掘削支援システム1をより簡単に導入できる。
また、作業機の掘削支援システム1は、情報を表示する第2表示装置70と、作業装置5が掘削作業を行った掘削位置を取得する第8取得部72aと、を備え、第2表示装置70は、第8取得部72aが取得した掘削位置に基づいて、レーダ35が探査を行う位置をマップに表示する第2表示部71を有している。上記構成によれば、第2表示装置70が表示するマップに基づいて、掘削作業が行われた位置を地中探査装置30に探査を行わせることができる。
また、作業機2は、運転者が着座する運転席7を有し、地中探査装置30は、作業機2に設置する設置式であり、第2表示装置70は、運転席7の周囲に設けられているか、或いは携帯端末である。
上記構成によれば、運転者は、運転席7の周囲の第2表示装置70又は、手元の携帯端末
である第2表示装置70を確認して、作業機2を掘削位置に移動させ、掘削位置での地中探査を簡単に行うことができる。
[第2実施形態]
第1実施形態においては、第1表示部61が許容深度d1と、作業装置5が掘削作業を行う掘削位置と、をマップ(作業場マップM1)として作業機2を操作する作業者に表示することで、地中探査装置30が探査した場所の的確な掘削を実現するが、上記構成に加えて、或いは代えて第1制御装置11が作業装置5を制御して、地中探査装置30の探査した場所において、作業装置5が許容深度d1を超えて掘削することを阻止するような構成であってもよい(第2実施形態)。
図1Gに示すように、作業機2は、ブーム制御弁28aと、アーム制御弁28bと、バケット制御弁28cと、操縦装置19と、を有している。ブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cは、それぞれ油路を介して、ブームシリンダ25b、アームシリンダ26b、バケットシリンダ27bに接続されている。また、ブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cには、それぞれ油路を介して、作動油を吐出する油圧ポンプP1が接続されている。
図1Gに示すように、作業機の掘削支援システム1は、第3取得部11dと、第1制御部11eと、を備えている。詳しくは、第1制御装置11は、第3取得部11dと、第1制御部11eと、を有している。第3取得部11d及び第1制御部11eは、第1制御装置11が有する電気・電子部品、電気回路、及び第1記憶部11aに格納されたプログラム等から構成されている。第3取得部11dは、地中探査装置30が地表Sから探査を行うことができる深度である許容深度d1を取得する。
第1制御部11eは、作業装置5が地表Sから許容深度d1までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、作業装置5が許容深度d1を超えて掘削作業を行うことを阻止する。具体的には、第1制御部11eは、深度演算部11bが演算した深度と、第3取得部11dが取得した許容深度d1に基づいて、実際の掘削作業の深度が許容深度d1を超えないように作業制御部11cによるブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cの切換動作の制御を補正する。
2回目(N=2)の掘削作業を行う場合、第1設定値は、許容深度d1と前回(N=1)の掘削作業における第1設定値、つまり許容深度d1との和で算出される。即ち、2回目における第1設定値は、許容深度d1の2倍の値である。
なお、第1制御部11eは、探査結果において埋設物Uが検出されない場合と埋設物Uが検出された場合とで、作業装置5の制御を異ならせても良い。斯かる場合、第1制御部11eは、作業装置5が掘削作業を行う掘削位置で探知された埋設物Uの地表Sからの深度が許容深度d1未満の場合には、当該掘削位置において作業装置5が地表Sから埋設物Uの深度までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、且つ埋設物Uの地表Sからの深度を超えて掘削作業を行うことを阻止する。一方、第1制御部11eは、掘削位置で埋設物Uが探知されなかった場合及び探知された埋設物Uの地表Sからの深度が許容深度d1以上の場合には、作業装置5が地表Sから許容深度d1までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、且つ作業装置5が許容深度d1を超えて掘削作業を行うことを阻止する。例えば、探査結果において埋設物Uが検出されない場合、今回(N=α)の第1設定値は、許容深度d1と、前回(N=α−1)の掘削作業における第1設定値と、の和で算出され、第1制御部11eは、今回の掘削作業の深度が第1設定値を超過せず、実際の掘削作業の深度が地表Sから第1設定値までの範囲になるよう、制御の補正を行う。また、探査結果において埋設物Uが検出された場合、今回(N=α)の第1設定値は、前回(N=α−1)の掘削作業における第1設定値と、許容深度d1及び今回の埋設物深度の小さい方と、の和によって算出され、第1制御部11eは、今回の掘削作業の深度が第1設定値を超過せず
、実際の掘削作業の深度が地表Sから第1設定値までの範囲になるよう、制御の補正を行う。
3回目(N=3)の掘削作業を行う場合、許容深度d1と前回(N=2)までの実際の掘削作業の深度の累計値との和で算出される。つまり、3回目における第1設定値は、1回目(N=1)の深度演算部11bが演算した実際の掘削作業の深度と、2回目(N=2)の深度演算部11bが演算した実際の掘削作業の深度、即ち許容深度d1と、許容深度d1と、の和である。
上述した作業機の掘削支援システム1は、埋設物Uを探査可能なレーダ35を有する地中探査装置30と、機体3と、機体3に設けられ且つ掘削作業を行う作業装置5と、作業装置5を制御する第1制御装置11と、を有する作業機2と、地中探査装置30が地表Sから所定の精度で探査を行うことができる深度である許容深度d1を取得する第3取得部11dと、を備え、第1制御装置11は、第3取得部11dが取得した許容深度d1に基づいて、作業装置5が地表Sから許容深度d1までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、作業装置5が許容深度d1を超えて掘削作業を行うことを阻止する第1制御部11eを有している。上記構成によれば、地中探査装置30が探査した場所において、許容深度d1を超えて掘削することを確実に阻止でき、掘削の正確性及び効率性を向上させることができる。
が地表Sから許容深度d1までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、且つ作業装置5が許容深度d1を超えて掘削作業を行うことを阻止する。上記構成によれば、掘削位置で埋設物Uが検出された場合であっても、当該埋設物Uの深度を超えて掘削することを確実に阻止でき、掘削の正確性を向上させることができる。
[第3実施形態]
第2実施形態においては、第1制御装置11が作業装置5の制御を行い、地中探査装置30の探査した場所において作業装置5が地表Sから許容深度d1を超えて掘削することを阻止することで、地中探査装置30が探査した場所の的確な掘削を実現するが、上記構成に代えて、第1制御装置11が作業装置5を制御して、地中探査装置30の探査した場所において地表Sから許容深度d1を超えない範囲で自律して掘削させるような構成であってもよい(第3実施形態)。
図1Hに示すように、作業機の掘削支援システム1は、第4取得部11fと、第5取得部11gと、を備えている。詳しくは、第1制御装置11は、第4取得部11fと、第5取得部11gと、第2制御部11hと、を有している。第4取得部11f、第5取得部11g、及び第2制御部11hは、第1制御装置11が有する電気・電子部品、電気回路、及び第1記憶部11aに格納されたプログラム等から構成されている。第4取得部11fは、地中探査装置30が探査を行った探査位置を取得する。具体的には、第4取得部11fは、通信装置13を介して、第2記憶部33aに記憶されている探査データを取得して、少なくとも探査位置を取得する。本実施形態において、第4取得部11fは、探査位置に加えて、当該探査位置に対応する探査結果を取得する。
第2制御部11hは、深度演算部11bが演算した深度に基づいて、ブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cの切換動作を制御して、深度が地表Sから許容深度d1又は探査結果までの範囲になるよう掘削させる。第2制御部11hは、予め第1記憶部11aに記憶されているテーブルに基づいて、深度が地表Sから許容深度d1又は探査結果までの範囲になるようブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cの切換動作を制御する。
以下、図8Aを参照しながら、作業機の掘削支援システム1による作業装置5の自律制御(作業機2の掘削支援方法)の一連の流れを説明する。まず、地中探査装置30が埋設物Uの探査を行う(S1,第1ステップ)。地中探査装置30のレーダ35が埋設物Uの探査を行うと、第2制御装置33が探査位置及び当該位置における探査結果を含む探査データを第2記憶部33aに記憶する(S2)。
第4取得部11fが探査位置を取得すると(S3)、第3取得部11dが許容深度d1を取得する(S4,第3ステップ)。具体的には、第3取得部11dは、通信装置13を
介して、地中探査装置30の第2記憶部33aに記憶されている許容深度d1を取得する。
第5取得部11gが作業機2の位置を取得すると(S6)、当該位置と、第2ステップで取得した探査位置と、に基づいて、第2制御部11hが作業機2の位置が探査位置に位置しているか否かを判断する(S7)。第2制御部11hが作業機2の位置が探査位置に位置していると判断した場合(S7,Yes)、第2制御部11hは、探査位置に対応する探査結果に基づいて、当該探査位置において埋設物Uが検出されたか否かを判断する(S8)。
作業装置5が掘削作業を行うと(S9,S10)、第2制御部11hは、掘削作業が完了したかを判断する(S11)。具体的には、第2制御部11hは、第1記憶部11aに記憶されている探査位置に対応する掘削位置(掘削対象位置)に基づいて、全ての掘削対象位置において掘削作業を行った場合、掘削作業が完了したと判断し(S11,Yes)、少なくとも一の掘削対象位置において掘削作業を行っていない場合、掘削作業が完了していないと判断する(S11,No)。
また、第2制御部11hが作業機2の位置が探査位置に位置していないと判断した場合(S7,No)、第2制御部11hは、作業装置5を制御して掘削作業を中断し(S12)、作業機2を異なる掘削対象位置に移動させてS6の処理に戻る(S6)。
なお、図4Bに示すように、深度演算部11bが掘削作業を行う前の地表S(基準面)との位置関係によって深度d3を算出する場合、第2制御部11hは、基準面からの深度であり且つ許容深度d1及び探査結果に基づく第2設定値を算出し、掘削される深度が基準面から第2設定値までの範囲になるよう、ブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cを制御する。
あると算出される。2回目(N=2)の探査結果において埋設物Uが検出されない場合、2回目の第2設定値は、1回目の第2設定値と許容深度d1との和、即ち許容深度d1の2倍の大きさである。さらに、3回目(N=3)の探査結果において埋設物Uが検出され、埋設物深度が許容深度d1以上である場合、3回目の第2設定値は、2回目の第2設定値と許容深度d1の和によって算出される。また、4回目(N=4)の埋設物深度が許容深度d1より小さい場合、4回目の第2設定値は、3回目の第2設定値と埋設物深度の和によって算出される。
第4取得部11fが探査データに基づいて探査位置を取得すると(S22)、第3取得部11dが許容深度d1を取得する(S23)。
第3取得部11dが許容深度d1を取得すると(S23)、第2制御部11hがそれぞれの探査位置ごとに前回(N=α−1)の第2設定値を第1記憶部11aから取得する(S24)。第2制御部11hが前回(N=α−1)の第2設定値を取得すると(S24)、第2制御部11hは、探査データに基づいて、探査結果において埋設物Uが検出されたか否かを判断する(S25)。
第2制御部11hが探査結果において埋設物Uが検出されたと判断した場合(S25,Yes)、当該第2制御部11hは、探査結果が許容深度d1よりも小さいか否かを判断する(S27)。
第5取得部11gが作業機2の位置を取得すると(S31)、当該位置と、探査位置と、に基づいて、第2制御部11hが作業機2の位置が探査位置に位置しているか否かを判断する(S32)。第2制御部11hが作業機2の位置が探査位置に位置していると判断した場合(S32,Yes)、第2制御部11hは、基準面から第2設定値までの範囲を
掘削するよう作業装置5を制御する(S33)。
一方、第2制御部11hが作業機2の位置が探査位置に位置していないと判断した場合(S32,No)、第2制御部11hは、作業装置5を制御して掘削作業を中断する(S35)。掘削作業が中断されると(S35)、S31に戻り、位置検出装置14が作業機2の位置を検出し、第5取得部11gが当該検出された位置を取得する(S31)。
また、上述した例において第2制御部11hは、基準面から掘削される深度が第2設定値になるよう、ブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cを制御するが、第2制御部11hは、掘削される深度が許容深度d1よりも浅い任意の深さ(任意深さ)になるよう、ブーム制御弁28a、アーム制御弁28b及びバケット制御弁28cを制御してもよい。斯かる場合、探査結果において埋設物Uが検出されない場合、第2制御部11hは、前回(N=α−1)の掘削作業における第2設定値と、任意深さと、の和によって今回(N=α)の第2設定値を算出する。また、探査結果において埋設物Uが検出された場合、第2制御部11hは、前回(N=α−1)の掘削作業における第2設定値と、任意深さ及び今回の掘削作業における探査結果の小さい方と、の和によって今回(N=α)の第2設定値を算出する。
結果までの範囲になり、且つ基準面からの深度が目標深度を超えないよう掘削させる。詳しくは、第2制御部11hは、位置検出装置14が検出し且つ作業装置5が掘削した掘削位置と、当該掘削位置において作業装置5が掘削する深度と、を対応付けた掘削データを第1記憶部11aに記憶させ、それぞれの位置において作業装置5が掘削した深度の累計値を算出する。第2制御部11hは、当該累計値と目標深度とに基づいて、作業装置5を制御して、所定回(N=α)における掘削作業による深度が地表Sから許容深度d1又は探査結果までの範囲になり、且つ基準面からの深度が目標深度を超えないよう掘削させる。また、第2制御部11hは、累計値が目標深度未満である場合、通信装置13及び第1通信部37を介して第2制御装置33に指示を行い、地中探査装置30Aに探査を行わせる。
第3取得部11dが許容深度d1を取得すると(S45)、作業機2が掘削作業を開始する(S46)。作業機2が掘削作業を開始すると(S46)、位置検出装置14が作業機2の位置を検出し、第5取得部11gが当該検出された位置を取得する(S47)。
(S55)。
、位置測定部34が検出した本体31の位置が、第6取得部33bが取得した掘削位置にある場合、レーダ35に当該掘削位置の探査を行わせる第3制御部33eを有しており、作業装置5が掘削作業を行った掘削位置における深度の累計値が当該掘削位置の目標深度未満である場合、第3制御部33eは、レーダ35に当該掘削位置の探査を行わせ、第2制御部11hは、レーダ35による探査結果に基づいて、作業装置5を制御して、当該掘削位置で埋設物Uが探知され且つ探知された埋設物Uの地表Sからの深度が許容深度d1未満の場合には当該掘削位置を地表Sから埋設物Uの深度まで掘削させ、当該掘削位置で埋設物Uが探知されなかった場合及び当該掘削位置で埋設物Uが探知され且つ探知された埋設物Uの地表Sからの深度が許容深度d1以上の場合には、作業装置5に地表Sから目標深度および許容深度d1のうちのいずれか浅い方まで掘削作業させる。上記構成によれば、掘削した深度の累計値が目標深度に到達するまでの間、レーダ35が掘削位置の探査を行い、作業装置5が当該探査位置の掘削作業を行う。これにより、掘削の正確性を維持することができる。
2 作業機
3 機体(旋回台)
5 作業装置
7 運転席
11 第1制御装置
11d 第3取得部
11e 第1制御部
11f 第4取得部
11g 第5取得部
11h 第2制御部
11i 第7取得部
18 走行車両
30 地中探査装置
31 本体
32 走行部
33 第2制御装置
33b 第6取得部
33e 第3制御部
34 位置測定部
35 レーダ
60 第1表示装置
61 第1表示部
62 第1表示制御装置
62a 第1取得部
62b 第2取得部
70 第2表示装置
71 第2表示部
72 第2表示制御装置
72a 第8取得部
d1 許容深度
S 地表
U 埋設物
Claims (18)
- 埋設物を探査可能なレーダを有する地中探査装置と、
機体と、前記機体に設けられ且つ掘削作業を行う作業装置と、を有する作業機と、
情報を表示する第1表示装置と、
前記レーダが地表から所定の精度で探査を行うことができる深度である許容深度を取得する第1取得部と、
前記レーダが探査を行った探査位置を取得する第2取得部と、
を備え、
前記第1表示装置は、前記第1取得部が取得した前記許容深度と、前記第2取得部が取得した前記探査位置と、に基づいて、前記許容深度及び前記作業装置が掘削作業を行う掘削位置をマップに表示する第1表示部を有している作業機の掘削支援システム。 - 前記第1表示部は、前記掘削位置で探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度未満の場合には当該掘削位置と前記埋設物の深度とを対応付け、前記掘削位置で前記埋設物が探知されなかった場合及び探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度以上の場合には当該掘削位置と前記許容深度とを対応付けた前記マップを表示する請求項1に記載の作業機の掘削支援システム。
- 前記作業機は、運転者が着座する運転席を有し、
前記第1表示装置は、前記運転席の周囲に設けられている請求項1又は2に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記第1表示装置は、携帯端末である請求項1又は2に記載の作業機の掘削支援システム。
- 埋設物を探査可能なレーダを有する地中探査装置と、
機体と、前記機体に設けられ且つ掘削作業を行う作業装置と、前記作業装置を制御する第1制御装置と、を有する作業機と、
前記地中探査装置が地表から所定の精度で探査を行うことができる深度である許容深度を取得する第3取得部と、
を備え、
前記第1制御装置は、前記第3取得部が取得した前記許容深度に基づいて、前記作業装置が地表から前記許容深度までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、前記作業装置が前記許容深度を超えて掘削作業を行うことを阻止する第1制御部を有している作業機の掘削支援システム。 - 前記第1制御部は、
前記作業装置が掘削作業を行う掘削位置で探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度未満の場合には、当該掘削位置において前記作業装置が地表から前記埋設物の深度までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、且つ前記埋設物の深度を超えて掘削作業を行うことを阻止し、
前記掘削位置で前記埋設物が探知されなかった場合及び探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度以上の場合には、前記作業装置が地表から前記許容深度までの範囲で掘削作業を行うことを許容し、且つ前記作業装置が前記許容深度を超えて掘削作業を行うことを阻止する請求項5に記載の作業機の掘削支援システム。 - 埋設物を探査可能なレーダを有する地中探査装置と、
機体と、前記機体に設けられ且つ掘削作業を行う作業装置と、前記作業装置を制御する第1制御装置と、を有する作業機と、
前記地中探査装置が地表から所定の精度で探査を行うことができる深度である許容深度を取得する第3取得部と、
前記地中探査装置が探査を行った探査位置を取得する第4取得部と、
前記作業機の位置を取得する第5取得部と、
を備え、
前記第1制御装置は、前記第5取得部の取得した前記作業機の位置が、前記第4取得部の取得した前記探査位置にある場合、前記作業装置を制御して、地表から前記許容深度までの範囲を掘削させる第2制御部を有している作業機の掘削支援システム。 - 前記第2制御部は、前記第5取得部の取得した前記作業機の位置が、前記第4取得部の取得した前記探査位置にある場合、
前記作業装置が掘削作業を行う掘削位置で探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度未満の場合には、当該掘削位置において前記作業装置に地表から前記埋設物の深度まで掘削させ、
前記掘削位置で前記埋設物が探知されなかった場合及び探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度以上の場合には、前記作業装置に地表から前記許容深度まで掘削させる請求項7に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記作業装置が掘削作業を行った掘削位置を取得する第6取得部を備え、
前記地中探査装置は、
本体と、
前記本体に設けられ且つ走行可能な走行部と、
前記本体の位置を検出する位置測定部と、
前記位置測定部が検出した前記本体の位置に基づいて、前記走行部及び前記レーダの制御を行う第2制御装置と、
を有し、
前記第2制御装置は、前記位置測定部が検出した前記本体の位置が、前記第6取得部が取得した前記掘削位置にある場合、前記レーダに当該掘削位置の探査を行わせる第3制御部を有している請求項1〜8のいずれか1項に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記作業装置が掘削作業を行った掘削位置を取得する第6取得部と、
予め設定した目標深度を取得する第7取得部と、
を備え、
前記地中探査装置は、
本体と、
前記本体に設けられ且つ走行可能な走行部と、
前記本体の位置を検出する位置測定部と、
前記位置測定部が検出した前記本体の位置に基づいて、前記走行部及び前記レーダの制御を行う第2制御装置と、
を有し、
前記第2制御装置は、前記位置測定部が検出した前記本体の位置が、前記第6取得部が取得した前記掘削位置にある場合、前記レーダに探査を行わせる第3制御部を有しており、
前記作業装置が掘削作業を行った掘削位置における深度の累計値が当該掘削位置の前記目標深度未満である場合、前記第3制御部は、前記レーダに当該掘削位置の探査を行わせ、前記第2制御部は、前記レーダによる探査結果に基づいて、前記作業装置を制御して、当該掘削位置で前記埋設物が探知され且つ探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度未満の場合には当該掘削位置を地表から前記埋設物の深度まで掘削させ、当該掘削位置で前記埋設物が探知されなかった場合及び当該掘削位置で前記埋設物が探知され且つ探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度以上の場合には、前記作業装置
に地表から前記目標深度および前記許容深度のうちのいずれか浅い方まで掘削作業させる請求項7又は8に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記第2制御装置は、前記位置測定部が検出した前記本体の位置が、前記第6取得部が取得した前記掘削位置と異なる場合、前記走行部により前記本体を前記掘削位置に移動させる請求項9又は10に記載の作業機の掘削支援システム。
- 情報を表示する第2表示装置と、
前記作業装置が掘削作業を行った掘削位置を取得する第8取得部と、
を備え、
前記第2表示装置は、前記第8取得部が取得した前記掘削位置に基づいて、前記レーダが探査を行う位置をマップに表示する第2表示部を有している請求項1〜8のいずれか1項に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記地中探査装置は、作業者が手動で移動させる手動式であり、
前記第2表示装置は、携帯端末である請求項12に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記作業機は、運転者が着座する運転席を有し、
前記地中探査装置は、前記作業機に設置する設置式であり、
前記第2表示装置は、前記運転席の周囲に設けられているか、或いは携帯端末である請求項12に記載の作業機の掘削支援システム。 - 前記地中探査装置は、走行可能な走行車両に設置する設置式であり、
前記第2表示装置は、前記走行車両を操作する運転者が有する携帯端末である請求項12に記載の作業機の掘削支援システム。 - 埋設物を探査可能なレーダを有する地中探査装置で埋設物の探査を行う第1ステップと、
前記第1ステップで前記地中探査装置が探査を行った探査位置を取得する第2ステップと、
前記地中探査装置が地表から所定の精度で探査を行うことができる深度である許容深度を取得する第3ステップと、
前記第2ステップで取得した前記探査位置と、前記第3ステップで取得した前記許容深度と、に基づいて、作業機が有する作業装置で前記探査位置を前記地表から前記許容深度までの範囲で掘削する第4ステップと、
を含む作業機の掘削支援方法。 - 前記第4ステップは、前記第1ステップで探査した結果と、前記第2ステップで取得した前記探査位置と、前記第3ステップで取得した前記許容深度と、に基づいて、当該探査位置で探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度未満の場合には前記作業装置で当該探査位置を地表から前記埋設物の深度までの範囲で掘削し、当該探査位置で前記埋設物が探知されなかった場合及び探知された前記埋設物の地表からの深度が前記許容深度以上の場合には前記作業装置で当該探査位置を地表から前記許容深度まで掘削する請求項16に記載の作業機の掘削支援方法。
- 前記第4ステップで前記作業装置が掘削した深度の累計値が予め設定した目標深度未満であるか否かを判断する第5ステップを含み、
前記第5ステップで前記累計値が前記目標深度未満であると判断された場合、前記第1ステップに戻る請求項16又は17に記載の作業機の掘削支援方法。
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