JP2549579B2 - 軟弱地盤施工用パワーシャベルの操作方法及び装置 - Google Patents
軟弱地盤施工用パワーシャベルの操作方法及び装置Info
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- JP2549579B2 JP2549579B2 JP2248617A JP24861790A JP2549579B2 JP 2549579 B2 JP2549579 B2 JP 2549579B2 JP 2248617 A JP2248617 A JP 2248617A JP 24861790 A JP24861790 A JP 24861790A JP 2549579 B2 JP2549579 B2 JP 2549579B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、含水比の高い超軟弱地盤施工等に用いる
パワーシャベルの施工状態でのバランスを安定してとる
ようにする操作技術の分野に属する。
パワーシャベルの施工状態でのバランスを安定してとる
ようにする操作技術の分野に属する。
〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は下部にフロート兼用のクロ
ーラを有し、該クローラ上の旋回動自在に機体が設けら
れ、該機体から所定数複数の関節を有するアームが連結
延設され、その先端に工事用のバケットが設けられ、而
して、該アームとバケットの間に屈伸用の油圧シリンダ
がリンク的に介設されている軟弱地盤施工用のパワーシ
ャベルの操作方法、及び、装置に関する発明であり、特
に、上記バケットに土砂等の作業荷重のない死荷重状態
でのバランスをとるべく各アーム、及び、バケットの重
心位置を機体の旋回中心から求めてそれらのモーメント
を算出し、機体後部に設けたバランスウエイトのモーメ
ントがそれらのモーメントに等しくなるように該バラン
スウエイトの位置を制御装置により油圧シリンダ等を介
して位置決めするようにした軟弱地盤施工用のパワーシ
ャベルの操作方法、及び、バケットに作業荷重が作用し
ている場合のバランスウエイトの位置出しを行うように
したパワーシャベルの操作方法、及び、該方法に直接使
用する装置に係る発明である。
ーラを有し、該クローラ上の旋回動自在に機体が設けら
れ、該機体から所定数複数の関節を有するアームが連結
延設され、その先端に工事用のバケットが設けられ、而
して、該アームとバケットの間に屈伸用の油圧シリンダ
がリンク的に介設されている軟弱地盤施工用のパワーシ
ャベルの操作方法、及び、装置に関する発明であり、特
に、上記バケットに土砂等の作業荷重のない死荷重状態
でのバランスをとるべく各アーム、及び、バケットの重
心位置を機体の旋回中心から求めてそれらのモーメント
を算出し、機体後部に設けたバランスウエイトのモーメ
ントがそれらのモーメントに等しくなるように該バラン
スウエイトの位置を制御装置により油圧シリンダ等を介
して位置決めするようにした軟弱地盤施工用のパワーシ
ャベルの操作方法、及び、バケットに作業荷重が作用し
ている場合のバランスウエイトの位置出しを行うように
したパワーシャベルの操作方法、及び、該方法に直接使
用する装置に係る発明である。
〈従来の技術〉 周知の如く、軟弱地盤改良工事の土木工事等の建設作
業においては作業能率の向上や施工期間の短縮等を図る
ために、各種の建設機械装置が多く用いられているが、
土砂や建設資材の重量物の移送扛重にはバケットをアー
ムの先端に有して昇降動，旋回動を行うことが出来るパ
ワーシャベルが多く用いられている。
業においては作業能率の向上や施工期間の短縮等を図る
ために、各種の建設機械装置が多く用いられているが、
土砂や建設資材の重量物の移送扛重にはバケットをアー
ムの先端に有して昇降動，旋回動を行うことが出来るパ
ワーシャベルが多く用いられている。
そして、該種パワーシャベルは工事現場に於ける地盤
が砂地であって凹凸が激しかったり、著しい泥水状態で
あるような場合に工事姿勢が不安定にならないようにフ
ロート兼用のクローラを装備し、その上部に旋回動自在
な機体を設けて先端にバケットを有する多関節式のアー
ムを装備すると共に、上部にバランスウエイトを有して
安定作業が出来るようにされており、かかるパワーシャ
ベルを第2,3,4図によってその一般的態様を略説する
と、パワーシャベル１はその下部に左右のフロート兼用
クローラ2,2を装備し、その上部に旋回支持軸３を介し
機体４が旋回動自在に上設され、運転席等の操作部５が
設けられ、前側にはアーム６が多関節式に前延され、後
部にはエンジン等の駆動部７と、更に、その後部にアー
ム６に対するバランスウエイト８が機体４に一固定的に
設けられている。
が砂地であって凹凸が激しかったり、著しい泥水状態で
あるような場合に工事姿勢が不安定にならないようにフ
ロート兼用のクローラを装備し、その上部に旋回動自在
な機体を設けて先端にバケットを有する多関節式のアー
ムを装備すると共に、上部にバランスウエイトを有して
安定作業が出来るようにされており、かかるパワーシャ
ベルを第2,3,4図によってその一般的態様を略説する
と、パワーシャベル１はその下部に左右のフロート兼用
クローラ2,2を装備し、その上部に旋回支持軸３を介し
機体４が旋回動自在に上設され、運転席等の操作部５が
設けられ、前側にはアーム６が多関節式に前延され、後
部にはエンジン等の駆動部７と、更に、その後部にアー
ム６に対するバランスウエイト８が機体４に一固定的に
設けられている。
而して、多関節式のアーム６は第４図に詳示する如
く、後部アーム９と該後部アーム９に縦方向に相対旋回
動自在に枢設される前記アーム10、及び、該前部アーム
10の先端に同じく縦方向に旋回動自在に設けられたバケ
ット11とからなり、前部アーム10は後部アーム９に対し
油圧シリンダ13によってリンク式に連結され、又、該前
部アーム10とバケット11とはリンク15,16により連結さ
れている。
く、後部アーム９と該後部アーム９に縦方向に相対旋回
動自在に枢設される前記アーム10、及び、該前部アーム
10の先端に同じく縦方向に旋回動自在に設けられたバケ
ット11とからなり、前部アーム10は後部アーム９に対し
油圧シリンダ13によってリンク式に連結され、又、該前
部アーム10とバケット11とはリンク15,16により連結さ
れている。
尚、イ〜ルはアーム６のアーム9,10,油圧シリンダ13,
14、及び、バケット11,リンク15,16の枢支点である。
14、及び、バケット11,リンク15,16の枢支点である。
そして、パワーシャベル１は所定位置に移動自在であ
ると共に、当該位置に於いて機体４が旋回動自在にさ
れ、油圧シリンダ13,14を介しアーム9,10を起伏動作
し、バケット11が旋回動して土砂や資材等を昇降進退さ
せて所定の作業が立体的に行われるようにされてはい
る。
ると共に、当該位置に於いて機体４が旋回動自在にさ
れ、油圧シリンダ13,14を介しアーム9,10を起伏動作
し、バケット11が旋回動して土砂や資材等を昇降進退さ
せて所定の作業が立体的に行われるようにされてはい
る。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述在来態様のパワーシャベル１にお
いては第2,3図に示す様に、機体４の下部左右にフロー
ト兼用のクローラ2,2が設けられているために、凹凸の
激しい砂地地盤や含水比の高い超軟弱地盤等に対しては
一応の安定状態で所定の作業が行われるようにはされて
いる。
いては第2,3図に示す様に、機体４の下部左右にフロー
ト兼用のクローラ2,2が設けられているために、凹凸の
激しい砂地地盤や含水比の高い超軟弱地盤等に対しては
一応の安定状態で所定の作業が行われるようにはされて
いる。
さりながら、在来態様のパワーシャベル１においては
後部アーム9,前部アーム10等が枢支点イ，ヘを介し旋回
動し、又、油圧シリンダ13,14も枢支点ニ，ホ，トを介
して旋回動し、更に、バケット11もリンク15,16により
枢支点チ，リ，ヌ，ルにより旋回動するために、これら
の部材は枢支軸３からの距離が変化し、当然のことなが
ら、稼動中にモーメントが変化するにもかかわらず、バ
ランスウエイト８は機体４に於いて、その取り付け位置
が固定的にされているために該バランスウエイト８のモ
ーメントは常に、即ち、稼動中を問わず一定であること
から、アーム６の変化するモーメントとのバランスが保
てず、不安定になり易いという欠点があり、しばしば、
揺振動を発生する難点があり、したがって、これに対処
するに運転席等の操作部５に於けるアーム６やバケット
11の操作には高度の熟練を要するという不都合さがあ
り、スムーズな作業が連続して行え難いという不具合さ
もあった。
後部アーム9,前部アーム10等が枢支点イ，ヘを介し旋回
動し、又、油圧シリンダ13,14も枢支点ニ，ホ，トを介
して旋回動し、更に、バケット11もリンク15,16により
枢支点チ，リ，ヌ，ルにより旋回動するために、これら
の部材は枢支軸３からの距離が変化し、当然のことなが
ら、稼動中にモーメントが変化するにもかかわらず、バ
ランスウエイト８は機体４に於いて、その取り付け位置
が固定的にされているために該バランスウエイト８のモ
ーメントは常に、即ち、稼動中を問わず一定であること
から、アーム６の変化するモーメントとのバランスが保
てず、不安定になり易いという欠点があり、しばしば、
揺振動を発生する難点があり、したがって、これに対処
するに運転席等の操作部５に於けるアーム６やバケット
11の操作には高度の熟練を要するという不都合さがあ
り、スムーズな作業が連続して行え難いという不具合さ
もあった。
特に、前記超軟弱地盤等にあっては極めて危険性が大
きく、作業に極めて高度の熟練を要し、一般のパワーシ
ャベル操作では充当出来ず、作業能率のアップが図れな
いマイナス点があった。
きく、作業に極めて高度の熟練を要し、一般のパワーシ
ャベル操作では充当出来ず、作業能率のアップが図れな
いマイナス点があった。
それに対処するに、アーム６の部材の重量が製造組み
付け時に予め分っていることから稼動中におけるモーメ
ントを制御する技術が種々案出されてはいるが、実効上
機構学的に現出不可能であるネックがあり、特に上述の
如く、滑り易く、沈下，傾動し易い地盤条件ではうまく
適用出来ないきらいがあった。
付け時に予め分っていることから稼動中におけるモーメ
ントを制御する技術が種々案出されてはいるが、実効上
機構学的に現出不可能であるネックがあり、特に上述の
如く、滑り易く、沈下，傾動し易い地盤条件ではうまく
適用出来ないきらいがあった。
このような問題はバケット11に於ける作業荷重が殆ど
働かないような場合は良いが、作業荷重が大きい場合に
は無視出来ないものであった。
働かないような場合は良いが、作業荷重が大きい場合に
は無視出来ないものであった。
そして、再論するまでもなく、特に、超軟弱地盤にお
ける作業においてはバラスを失い易く、危険を伴いかね
ないというデメリットがあった。
ける作業においてはバラスを失い易く、危険を伴いかね
ないというデメリットがあった。
〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくフロー
ト兼用のクローラを下部に装備し、その機体の後部に設
けられたバランスウエイトのモーメントが一定であるの
に対し、前部のアームの稼動時のモーメントが変化する
超軟弱地盤等に於ける作業上の問題点を解決すべき技術
的課題とし、アームやバケットの稼動時におけるモーメ
ントの変化を前提としながらも、該変化するモーメント
に対応させてバランスウエイトを対応的に位置変化させ
て、そのモーメントをコントロールし、機体の前後のモ
ーメントのバランスを常に一定に保持し、超軟弱地盤等
に於いても安定した姿勢でパワーシャベルを稼動させる
ことが出来るようにして建設産業における移送扛重技術
利用分野に益する優れた軟弱地盤施工用パワーシャベル
の操作方法、及び、装置を提供せんとするものである。
ト兼用のクローラを下部に装備し、その機体の後部に設
けられたバランスウエイトのモーメントが一定であるの
に対し、前部のアームの稼動時のモーメントが変化する
超軟弱地盤等に於ける作業上の問題点を解決すべき技術
的課題とし、アームやバケットの稼動時におけるモーメ
ントの変化を前提としながらも、該変化するモーメント
に対応させてバランスウエイトを対応的に位置変化させ
て、そのモーメントをコントロールし、機体の前後のモ
ーメントのバランスを常に一定に保持し、超軟弱地盤等
に於いても安定した姿勢でパワーシャベルを稼動させる
ことが出来るようにして建設産業における移送扛重技術
利用分野に益する優れた軟弱地盤施工用パワーシャベル
の操作方法、及び、装置を提供せんとするものである。
〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、パワー
シャベルにより当該超軟弱地盤等に於ける所定の現場作
業を行うに際し、該パワーシャベルをそのフロート兼用
クローラにより設定部位まで移動搬入させ、その上部機
体の操作部に於ける所定の操作により多関節的に枢支点
を介して前延させた所定数のアームを該アーム間にリン
ク機構的に介装した油圧シリンダにより旋回伸縮させる
と共に、先端のバケットをも旋回昇降させて所定の作業
を行い、その間、アームやバケットに於ける旋回中心か
らの距離が変化することにより該アームやバケットにつ
いてのモーメントが変化するのに対し、該アーム、及
び、バケットの旋回中心からの重心位置を求め、これら
のモーメントを演算により算出し、これらのモーメント
に対応するモーメントになるように機体後部のバランス
ウエイトの位置を制御部を介し所定に位置出しをして該
前後のバランスが超軟弱地盤等に於いても自動的に保て
るようにし、このようなバランス操作がバケットの死荷
重は勿論のこと、死荷重に近い荷重の場合でも、又、所
定の大きさの作業荷重の場合でも全く自動的に行え、バ
ランスウエイトの位置出しは油圧シリンダやウオームギ
ヤ等により自動的に行い、又、アームのリンク結合の油
圧シリンダにワイヤストレンゲージを設けたり、作動角
度測定装置や長さ測定装置を設けて正確に所定量を検出
して演算部に送信することが出来るようにした技術的手
段を講じたものである。
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、パワー
シャベルにより当該超軟弱地盤等に於ける所定の現場作
業を行うに際し、該パワーシャベルをそのフロート兼用
クローラにより設定部位まで移動搬入させ、その上部機
体の操作部に於ける所定の操作により多関節的に枢支点
を介して前延させた所定数のアームを該アーム間にリン
ク機構的に介装した油圧シリンダにより旋回伸縮させる
と共に、先端のバケットをも旋回昇降させて所定の作業
を行い、その間、アームやバケットに於ける旋回中心か
らの距離が変化することにより該アームやバケットにつ
いてのモーメントが変化するのに対し、該アーム、及
び、バケットの旋回中心からの重心位置を求め、これら
のモーメントを演算により算出し、これらのモーメント
に対応するモーメントになるように機体後部のバランス
ウエイトの位置を制御部を介し所定に位置出しをして該
前後のバランスが超軟弱地盤等に於いても自動的に保て
るようにし、このようなバランス操作がバケットの死荷
重は勿論のこと、死荷重に近い荷重の場合でも、又、所
定の大きさの作業荷重の場合でも全く自動的に行え、バ
ランスウエイトの位置出しは油圧シリンダやウオームギ
ヤ等により自動的に行い、又、アームのリンク結合の油
圧シリンダにワイヤストレンゲージを設けたり、作動角
度測定装置や長さ測定装置を設けて正確に所定量を検出
して演算部に送信することが出来るようにした技術的手
段を講じたものである。
〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を図面を参照して説明
すれば以下の通りである。尚、第2,3,4図と同一態様部
分は同一符号を用いて説明するものとする。
すれば以下の通りである。尚、第2,3,4図と同一態様部
分は同一符号を用いて説明するものとする。
この出願の発明において使用されるパワーシャベル１
は第2,3,4図に示す在来態様のものと機械的には実質的
に同一構造であって、当該実施例において超軟弱地盤に
於ける地盤改良工事等に供されるものであって、フロー
ト兼用クローラ2,2の上部に設けられた機体４は該クロ
ーラ2,2に対し支持軸３により旋回動自在にされてお
り、その略中央部には運転席等の操作部５が設けられ、
その前部にはアーム６が多関節的に（当該実施例におい
ては２関節）存在して、その先端にはバケット11が縦方
向に昇降旋回動自在に枢設され、又、機体の操作部５の
後部にはエンジン等の駆動部７、及び、その後部に所定
重量のバランスウエイト８が前後動変位自在に載置され
ており、後部アーム９、前部アーム10バケット11、及
び、これらの間に昇降旋回動伸縮させる油圧シリンダ1
3,14が介設されており、これらのアーム9,10、油圧シリ
ンダ12,13,14、バケット11、リンク15,16は枢支点イ〜
ルにより枢支連結されており、この出願の発明において
は後部アーム９と油圧シリンダ12に対する枢支点イ，ロ
に於いてはロータリエンコーダ等の旋回角度測定装置1
7′,17′が設けられて、又、後部アーム９と油圧シリン
ダ12の先端の枢支点ハに於いてはアーム９側にワイヤス
トレンゲージやロードセル18が設けられて、バケット11
における作業荷重による引張り荷重，圧縮荷重を検出す
ることが出来るようにされて操作部５に装備された第１
図に示す操作装置19の検出部20に電気的に検出信号を送
信することが出来るようにされている。
は第2,3,4図に示す在来態様のものと機械的には実質的
に同一構造であって、当該実施例において超軟弱地盤に
於ける地盤改良工事等に供されるものであって、フロー
ト兼用クローラ2,2の上部に設けられた機体４は該クロ
ーラ2,2に対し支持軸３により旋回動自在にされてお
り、その略中央部には運転席等の操作部５が設けられ、
その前部にはアーム６が多関節的に（当該実施例におい
ては２関節）存在して、その先端にはバケット11が縦方
向に昇降旋回動自在に枢設され、又、機体の操作部５の
後部にはエンジン等の駆動部７、及び、その後部に所定
重量のバランスウエイト８が前後動変位自在に載置され
ており、後部アーム９、前部アーム10バケット11、及
び、これらの間に昇降旋回動伸縮させる油圧シリンダ1
3,14が介設されており、これらのアーム9,10、油圧シリ
ンダ12,13,14、バケット11、リンク15,16は枢支点イ〜
ルにより枢支連結されており、この出願の発明において
は後部アーム９と油圧シリンダ12に対する枢支点イ，ロ
に於いてはロータリエンコーダ等の旋回角度測定装置1
7′,17′が設けられて、又、後部アーム９と油圧シリン
ダ12の先端の枢支点ハに於いてはアーム９側にワイヤス
トレンゲージやロードセル18が設けられて、バケット11
における作業荷重による引張り荷重，圧縮荷重を検出す
ることが出来るようにされて操作部５に装備された第１
図に示す操作装置19の検出部20に電気的に検出信号を送
信することが出来るようにされている。
そして、該操作装置19においてはマイクロコンピュー
タを内蔵する演算部21が設けられて、上記検出部20とア
ーム9,10、バケット11等の部材の予め分っているデータ
の記憶部22にも電気的にも接続され、又、データ収集の
ための記録部23、及び、上記バランスウエイト８に対す
る位置変位用の油圧シリンダやウオームギヤ機構部の制
御部24にも電気的に接続されている。
タを内蔵する演算部21が設けられて、上記検出部20とア
ーム9,10、バケット11等の部材の予め分っているデータ
の記憶部22にも電気的にも接続され、又、データ収集の
ための記録部23、及び、上記バランスウエイト８に対す
る位置変位用の油圧シリンダやウオームギヤ機構部の制
御部24にも電気的に接続されている。
そして、かかる操作装置19はこの出願の発明時の油圧
回路や電子回路、そして、電気学のレベルで充分に適宜
に当業者が設計出来るものである。
回路や電子回路、そして、電気学のレベルで充分に適宜
に当業者が設計出来るものである。
上述構成のパワーシャベル１において、超軟弱軟弱地
盤に搬入された該パワーシャベル１により所定の地盤改
良工事を行うに際し、この出願の発明においてはパワー
シャベル１の前後のバランスが常に保たれ、安定して所
定の作業が行われる。
盤に搬入された該パワーシャベル１により所定の地盤改
良工事を行うに際し、この出願の発明においてはパワー
シャベル１の前後のバランスが常に保たれ、安定して所
定の作業が行われる。
先ず、バケット11により軽量の、即ち、殆ど実質的な
作業荷重が働かず、該バケット11の死荷重のみによる作
業が行われる態様について説明すると、アーム６に働く
モーメントに対し機体４後部のバランスウエイト８のモ
ーメントが同じようにされれば、上述バランスのとれた
安定した姿勢での作業が行われることになる。
作業荷重が働かず、該バケット11の死荷重のみによる作
業が行われる態様について説明すると、アーム６に働く
モーメントに対し機体４後部のバランスウエイト８のモ
ーメントが同じようにされれば、上述バランスのとれた
安定した姿勢での作業が行われることになる。
而して、バランスウエイト８の重量は予め決められて
いるために、その旋回中心からの距離、即ち、位置を変
化させることにより、そのモーメントは変化され、アー
ム６のモーメントに等しくすることが可能となる。
いるために、その旋回中心からの距離、即ち、位置を変
化させることにより、そのモーメントは変化され、アー
ム６のモーメントに等しくすることが可能となる。
そこで、アーム６の全体のモーメントを算出すれば良
く、その際、各アーム9,10、バケット11等の重量は予め
製作，組み立て時に決められているデータとなっている
ことから、操作装置19の記憶部22に入力しておくことが
出来、したがって、各アーム9,10、バケット11の回転中
心からの変化量を測定すれば良いことになる。
く、その際、各アーム9,10、バケット11等の重量は予め
製作，組み立て時に決められているデータとなっている
ことから、操作装置19の記憶部22に入力しておくことが
出来、したがって、各アーム9,10、バケット11の回転中
心からの変化量を測定すれば良いことになる。
そこで、この出願の発明においては第５図に示す様
に、諸元を次の通り決めておく。
に、諸元を次の通り決めておく。
但し、第５図に於いて、油圧シリンダ12の長さは可変
であるために点線で示され、油圧シリンダ14の長さもま
た、可変であるために点線で示されており、その結果、
リンク15,16の枢支点チ，ルの長さもまた点線で示され
ている。
であるために点線で示され、油圧シリンダ14の長さもま
た、可変であるために点線で示されており、その結果、
リンク15,16の枢支点チ，ルの長さもまた点線で示され
ている。
そして、フロート兼用クローラ2,2からの支持軸３の
中心を原点０とし、直交座標軸Ｘ−X,Y−Ｙとし諸元を
次表の通り決めると、 であり、 Δイロハに於いて余弦定理により、 l2 2＝l1 2＋l3 2−2l1l3cosθ２ …（１） が得られる。
中心を原点０とし、直交座標軸Ｘ−X,Y−Ｙとし諸元を
次表の通り決めると、 であり、 Δイロハに於いて余弦定理により、 l2 2＝l1 2＋l3 2−2l1l3cosθ２ …（１） が得られる。
上記（１）式においてl1,l2,θ２は製造，組み立て時
に予め分っているデータであることから該（１）式はl3
に関する二次式であるために、初等的に極めて容易にそ
のl3の値を得ることが出来る。
に予め分っているデータであることから該（１）式はl3
に関する二次式であるために、初等的に極めて容易にそ
のl3の値を得ることが出来る。
又、同様にΔイロハに於いて l3 2＝l1 2＋l2 2−2l1l2cosθ０ …（２） の余弦定理の式が得られ、当該（２）式に於いても、l1
とl2、及び、θ０が上述同様に製造，組み立て時に予め
分っているデータであることから、l3の値は初等的に容
易に得ることが出来る。
とl2、及び、θ０が上述同様に製造，組み立て時に予め
分っているデータであることから、l3の値は初等的に容
易に得ることが出来る。
一方、l3とＸ軸との成す角度θ３については、 θ３＝180−（θ１＋θ２） …（３） であることから、又、θ１については θ１＝tan-1（ｙa−ｙb）／（ｘa−ｘb） …（４） であるため、これらのｘa,xb,ya,yb，θ2,θ５が予め分
っているデータであることにより（３）式のθ３は容易
に得られ、枢支点ハの座標（ｘc,yc）については、 ｘc＝ｘb＋l3cosθ３ …（５） ｙc＝ｙb＋l3sinθ３ …（６） から容易に得ることが出来る。
っているデータであることにより（３）式のθ３は容易
に得られ、枢支点ハの座標（ｘc,yc）については、 ｘc＝ｘb＋l3cosθ３ …（５） ｙc＝ｙb＋l3sinθ３ …（６） から容易に得ることが出来る。
このようにして以下同様に各枢支点ハ〜ルの座標が求
められるが、同様にして後部アーム９の重心座標（x1,y
1）、前部アーム10の重心の座標（x2,y2）、及び、バケ
ット11の重心の座標（x3,y3）が得られ、したがって、
該後部アーム９、前部アーム10、及び、バケット11の重
量W1,W2,W3が予め分っていることにより、これらのモー
メントの総和は容易に得られ、又、当該第５図に示す様
に、機体４の総重量W4と、その座標（x4,y4）が予め得
られていることにより、バランスウエイト８について、
その重量W5が予め知られているために、そのＸ座標x5は
次の（７）式から容易に得ることが出来る。
められるが、同様にして後部アーム９の重心座標（x1,y
1）、前部アーム10の重心の座標（x2,y2）、及び、バケ
ット11の重心の座標（x3,y3）が得られ、したがって、
該後部アーム９、前部アーム10、及び、バケット11の重
量W1,W2,W3が予め分っていることにより、これらのモー
メントの総和は容易に得られ、又、当該第５図に示す様
に、機体４の総重量W4と、その座標（x4,y4）が予め得
られていることにより、バランスウエイト８について、
その重量W5が予め知られているために、そのＸ座標x5は
次の（７）式から容易に得ることが出来る。
x5＝（W1x1＋W2x2＋W3x3−W4x4）/W5 …（７） このような演算は前述操作装置19の検出部20と制御部
22のデータの演算部21に於けるマイクロコンピュータを
介して、直ちに行われ、その得られた（７）式のデータ
のバランスウエイト８のＸ座標ｘに基づいて制御部24に
出力信号を送り、油圧シリンダ、或いは、ウオームギヤ
等の機械的手段により機体４上に於いてバランスウエイ
ト８を移動させることにより、昇降旋回して旋回中心か
らの距離が変化するアーム６やバケット11のモーメント
の総和に対しバランスを自動的に操作することが出来
る。
22のデータの演算部21に於けるマイクロコンピュータを
介して、直ちに行われ、その得られた（７）式のデータ
のバランスウエイト８のＸ座標ｘに基づいて制御部24に
出力信号を送り、油圧シリンダ、或いは、ウオームギヤ
等の機械的手段により機体４上に於いてバランスウエイ
ト８を移動させることにより、昇降旋回して旋回中心か
らの距離が変化するアーム６やバケット11のモーメント
の総和に対しバランスを自動的に操作することが出来
る。
上述態様はバケット11に状態的に軽い荷重やゼロに近
いような作業荷重が印加されて作用している場合につい
てであるが、超軟弱地盤における作業時に土砂，岩石等
の相対的にかなり大重量の作業荷重がバケット11に作用
する態様について説明すると、バケット11や各アーム9,
10に付加する作業荷重等は枢支点イ、及び、ロに引張り
荷重、及び、圧縮荷重として作用し、したがって、第６
図に示す様に、l2軸線上に作用する引張り荷重Pt、及び
l3上に作用する圧縮荷重Pcとし、これらの引張り荷重P
t、圧縮荷重Pcを荷重測定装置としてのワイヤストレン
ゲージ18により検出測定し、操作装置19の演算部21に入
力する。
いような作業荷重が印加されて作用している場合につい
てであるが、超軟弱地盤における作業時に土砂，岩石等
の相対的にかなり大重量の作業荷重がバケット11に作用
する態様について説明すると、バケット11や各アーム9,
10に付加する作業荷重等は枢支点イ、及び、ロに引張り
荷重、及び、圧縮荷重として作用し、したがって、第６
図に示す様に、l2軸線上に作用する引張り荷重Pt、及び
l3上に作用する圧縮荷重Pcとし、これらの引張り荷重P
t、圧縮荷重Pcを荷重測定装置としてのワイヤストレン
ゲージ18により検出測定し、操作装置19の演算部21に入
力する。
又、油圧シリンダ12の基端枢支点に設けた角度測定装
置17によりl3のＸ軸に対する角度θ３を検出測定する
か、前述第（３）式に示す様に、θ３を演算し、それに
より次式（８） θ５＝90−θ３ …（８） から容易にθが得られ、そこで、当該第６図に示す様
に、枢支点ハにおける平行四辺形から余弦定理により、 Pt2＝Pc2＋W2−2PcWcosθ５ …（９） が得られ、ここで、当該（９）式において前述した如
く、ワイヤストレンゲージ18によりPt,Pcが検出測定さ
れ、又、上記（８）式よりθ５が得られることから、当
該（９）式は枢支点ハに作用する垂直方向の作業荷重Ｗ
についての二次式であり、容易に当該Ｗを得ることが出
来る。
置17によりl3のＸ軸に対する角度θ３を検出測定する
か、前述第（３）式に示す様に、θ３を演算し、それに
より次式（８） θ５＝90−θ３ …（８） から容易にθが得られ、そこで、当該第６図に示す様
に、枢支点ハにおける平行四辺形から余弦定理により、 Pt2＝Pc2＋W2−2PcWcosθ５ …（９） が得られ、ここで、当該（９）式において前述した如
く、ワイヤストレンゲージ18によりPt,Pcが検出測定さ
れ、又、上記（８）式よりθ５が得られることから、当
該（９）式は枢支点ハに作用する垂直方向の作業荷重Ｗ
についての二次式であり、容易に当該Ｗを得ることが出
来る。
そこで、前述（７）式同様に旋回中心に対するモーメ
ントのバランスから操作装置19の演算部21で x5＝（Wxc−Wx4）/W5 …（10） が演算されて、バランスウエイト８のＸ座標が示され
て、この出力信号により制御部24の油圧シリンダ、或い
は、ウオームギヤ等で該バランスウエイト８を変位させ
ることにより、バケット11による実際の作業荷重で変化
するモーメントに対しバランスウエイト８のモーメント
を自動的にバランスさせて安定した姿勢で不安定な超軟
弱地盤上でも安定した作業をすることが出来る。
ントのバランスから操作装置19の演算部21で x5＝（Wxc−Wx4）/W5 …（10） が演算されて、バランスウエイト８のＸ座標が示され
て、この出力信号により制御部24の油圧シリンダ、或い
は、ウオームギヤ等で該バランスウエイト８を変位させ
ることにより、バケット11による実際の作業荷重で変化
するモーメントに対しバランスウエイト８のモーメント
を自動的にバランスさせて安定した姿勢で不安定な超軟
弱地盤上でも安定した作業をすることが出来る。
そして、保存用にデータを記録部23に記録する。
このようにすることにより、フロート兼用クローラ２
を有するパワーシャベル１を超軟弱地盤に対する作業に
供する場合において、バケット11に対する作業荷重の有
無にかかわらず、常にバランスが自動的にとれて安定し
て作業が出来る。
を有するパワーシャベル１を超軟弱地盤に対する作業に
供する場合において、バケット11に対する作業荷重の有
無にかかわらず、常にバランスが自動的にとれて安定し
て作業が出来る。
しかも、作業員の操作は殆ど熟練を要しない。
尚、対象とする軟弱地盤は超軟弱地盤のみばかりでな
く、水面下，水中に於ける軟弱地盤に対しても適用可能
であり、又、制御部は電気的，機械的なものが使用可能
である等種々の態様が採用可能である。
く、水面下，水中に於ける軟弱地盤に対しても適用可能
であり、又、制御部は電気的，機械的なものが使用可能
である等種々の態様が採用可能である。
又、アームについては２関節のみならず、３関節以上
のものであっても良いことは勿論のことであり単なる設
計変更の対象であるものである。
のものであっても良いことは勿論のことであり単なる設
計変更の対象であるものである。
〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に軟弱地盤等
の軟弱地盤等に対しフロート兼用のクローラを装備し、
この上部に旋回自在に設けた機体の前方にリンク式の油
圧シリンダにより連結された複数関節のアームを有し、
その先端にバケットを具備するパワーシャベルを用いて
所定の作業を行うに際し、該バケットやアームの方向旋
回による旋回中心からの距離が変化することによる前方
のモーメントの時事刻々の変化に対し機体後部に装備し
ているバランスウエイトが設置重量のままであっても、
その位置を常時随伴的に変化させて前後のモーメントを
常に等しくするようにすることが出来ることからパワー
シャベルは不安定な軟弱地盤上でありながら、安定した
姿勢で作業をすることが出来るという優れた効果が奏さ
れる。
の軟弱地盤等に対しフロート兼用のクローラを装備し、
この上部に旋回自在に設けた機体の前方にリンク式の油
圧シリンダにより連結された複数関節のアームを有し、
その先端にバケットを具備するパワーシャベルを用いて
所定の作業を行うに際し、該バケットやアームの方向旋
回による旋回中心からの距離が変化することによる前方
のモーメントの時事刻々の変化に対し機体後部に装備し
ているバランスウエイトが設置重量のままであっても、
その位置を常時随伴的に変化させて前後のモーメントを
常に等しくするようにすることが出来ることからパワー
シャベルは不安定な軟弱地盤上でありながら、安定した
姿勢で作業をすることが出来るという優れた効果が奏さ
れる。
又、運転席等に於いて熟練を要するレバー操作等をせ
ずに済むために作業がし易いのみならず、作業者に疲労
等を生ぜず、効率的な作業がし易く、しかも、安全性が
高くなるという効果が奏される。
ずに済むために作業がし易いのみならず、作業者に疲労
等を生ぜず、効率的な作業がし易く、しかも、安全性が
高くなるという効果が奏される。
而して、操作装置においては関節部分にはワイヤスト
レンゲージやロードセルの荷重測定装置を設け、角度測
定装置と長さ測定装置のいづれか一方を設けることによ
り、アームの長さ方向変位が生じても自動的にモーメン
トを検出測定し、バランスウエイトの位置出しを行うこ
とが出来るという効果が奏される。
レンゲージやロードセルの荷重測定装置を設け、角度測
定装置と長さ測定装置のいづれか一方を設けることによ
り、アームの長さ方向変位が生じても自動的にモーメン
トを検出測定し、バランスウエイトの位置出しを行うこ
とが出来るという効果が奏される。
又、全体的には特に、重量増加につながるような機構
部は設けないために、在来態様のパワーシャベルの操作
と何ら変りがない操作が行える利点があり、設計によっ
ては従来型のパワーシャベルを新たに改造するだけで良
い利点もある。
部は設けないために、在来態様のパワーシャベルの操作
と何ら変りがない操作が行える利点があり、設計によっ
ては従来型のパワーシャベルを新たに改造するだけで良
い利点もある。
図面はこの出願の発明の実施例の説明図であり、第１図
は操作装置の機構模式図、第２図はパワーシャベルの全
体概略側面図、第３図は同正面図、第４図はアームを中
心とする機体の上部側面拡大図、第５図は作業荷重が少
ない場合のモーメント作用模式図、第６図は作業荷重が
ある場合のモーメント作用模式図である。 ２……フロート兼用クローラ、４……機体 6,9,10……アーム、13,14……油圧シリンダ 11……バケット、１……パワーシャベル ３……支持軸、８……バランスウエイト 18……ワイヤストレンゲージ、17……角度測定装置 21……演算部、24……制御部
は操作装置の機構模式図、第２図はパワーシャベルの全
体概略側面図、第３図は同正面図、第４図はアームを中
心とする機体の上部側面拡大図、第５図は作業荷重が少
ない場合のモーメント作用模式図、第６図は作業荷重が
ある場合のモーメント作用模式図である。 ２……フロート兼用クローラ、４……機体 6,9,10……アーム、13,14……油圧シリンダ 11……バケット、１……パワーシャベル ３……支持軸、８……バランスウエイト 18……ワイヤストレンゲージ、17……角度測定装置 21……演算部、24……制御部
Claims (6)
- 【請求項１】フロート兼用クローラに旋回動自在に上設
した機体から延設した複数関節のアームが油圧シリンダ
をリンクさせて先端にバケットを有している軟弱地盤施
工用パワーシャベルのバランスをとりながら安定姿勢で
操作する方法において、上記各アーム及びバケットの旋
回中心からのワイヤストレンゲージを介して重心位置を
求めてそれらのモーメントを算出し、機体のバランスウ
エイトのモーメントが等しくなるように該バランスウエ
イトの位置を制御するようにすることを特徴とする軟弱
地盤施工用パワーシャベルの操作方法。 - 【請求項２】上記バケットのモーメントの算出が該バケ
ットの死荷重によるもののみの算出であるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軟弱地盤施
工用パワーシャベルの操作方法。 - 【請求項３】上記バケットのモーメントの算出が該バケ
ットの死荷重と作業荷重の算出であるようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軟弱地盤施工用
パワーシャベルの操作方法。 - 【請求項４】フロート兼用クローラに旋回動自在に上設
した機体から延設した複数関節のアームが油圧シリンダ
をリンクさせて先端にバケットを有している軟弱地盤施
工用パワーシャベルのバランスをとりながら安定姿勢で
操作する装置において、上記油圧シリンダにワイヤスト
レンゲージを設けると共に作動角度測定装置と長さ測定
装置のいづれか一方を設け、上記アームとバケットのモ
ーメントの演算部に接続し、該演算部にはバランスウエ
イトの位置出し制御部が接続されていることを特徴とす
る軟弱地盤施工用パワーシャベルの操作装置。 - 【請求項５】上記制御部が油圧式にされていることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の軟弱地盤施工用パ
ワーシャベルの操作装置。 - 【請求項６】上記制御部が機械式にされていることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の軟弱地盤施工用パ
ワーシャベルの操作装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248617A JP2549579B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 軟弱地盤施工用パワーシャベルの操作方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248617A JP2549579B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 軟弱地盤施工用パワーシャベルの操作方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04128439A JPH04128439A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2549579B2 true JP2549579B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=17180782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2248617A Expired - Fee Related JP2549579B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 軟弱地盤施工用パワーシャベルの操作方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2549579B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010031550A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 泥上作業機 |
| CN103046606B (zh) * | 2012-12-21 | 2014-12-24 | 中联重科股份有限公司 | 工程机械设备、可移动式配重系统及控制方法 |
| CN103754777B (zh) * | 2013-12-24 | 2017-06-06 | 浙江三一装备有限公司 | 履带起重机主机后配重的位置调控方法及系统 |
| CN113374018A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-10 | 上海三一重机股份有限公司 | 工程机械的重心调节方法及工程机械 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206761U (ja) * | 1985-06-15 | 1986-12-27 | ||
| JPS6272363U (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-09 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2248617A patent/JP2549579B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04128439A (ja) | 1992-04-28 |
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