JP2922727B2 - 土砂運搬車の走行制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土砂を搬送する際に用
いられる土砂運搬車の走行制御システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、建設現場では省力化のために、各
種作業に使用する作業機械の自動化が推進されている。
その例としては、土砂の搬出、搬入を行うトラック等の
土砂運搬車や、現場内において土砂の移送を行うパワー
ショベル及びブルドーザ等の掘削機の走行制御がある。
そして、従来は、各々の装置を個別に走行制御している
のが通常である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばパワ
ーショベルで集積して一箇所に堆積した土砂をトラック
の荷台に移送する場合等、掘削機と土砂運搬車とがある
程度接近し連係して作業を行う際には、両者の間が接近
し過ぎないように、各々の制御において所定の間隔を確
保するように位置制御している。しかしながら、掘削機
と土砂運搬車との一方又は両方に位置制御のずれが生じ
ると、両者の間が接近し過ぎて作業を良好に行えなくな
ったり、両者が接触して故障の要因となる不具合があっ
た。また、このことは、掘削機が有人で駆動されている
場合にも起こり得る不具合であった。

【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、掘削機と土砂運搬車とが接近して連係作業を行う際
に、両者の間に必要な間隔を確実に確保するようにでき
る土砂運搬車の走行制御システムを提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、建設現場に配置された掘削機と、該建設現
場に向かって移動する土砂運搬車との距離が所定距離以
上確保されるように、前記土砂運搬車の走行を制御する
ためのシステムであって、前記土砂運搬車を走行させる
駆動手段と、前記掘削機と前記土砂運搬車との距離を測
距する測距手段と、前記掘削機と前記土砂運搬車との距
離が所定距離となったときに、前記土砂運搬車を停止さ
せるように前記駆動手段の駆動を制御する制御手段とを
備え、前記掘削機は、土砂移送用のアームと、該アーム
の先端に揺動可能に枢着されたバケットとをさらに備
え、前記測距手段は前記バケットの外面の箇所に設けら
れた超音波センサまたはレーザ測距装置を有し、前記測
距手段による前記掘削機と前記土砂運搬車との距離の測
距は、前記超音波センサまたはレーザ測距装置によって
測距された前記バケットの外面の箇所と前記土砂運搬車
の所定箇所間の距離と、前記掘削機の所定箇所と前記バ
ケットの外面の箇所間の距離と、前記土砂運搬車の前記
所定箇所と前記土砂運搬車の後端箇所間の距離と、前記
掘削機の前端箇所と前記掘削機の所定箇所間の距離とに
基づいて算出されることで行われ、前記測距手段によっ
て算出された前記掘削機と前記土砂運搬車との距離が前
記所定距離となったことが前記制御手段に伝達されるよ
うに構成されていることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例による走行制御システム
が適用されたトラックとこれを用いて運搬する土砂及び
土砂の掘削を行うパワーショベルとを示す側面図、図２
は図１のトラック及びパワーショベルの制御系の概略構
成を示すブロック図である。

【０００７】図１において１はパワーショベル（掘削機
に相当）、２は土砂、３は土砂２が堆積された地面、４
は土砂２の搬送を行うトラック（土砂運搬車に相当）、
５はトラック４の動作を集中管理するコントロールセン
タ、Ｐは土砂２の堆積箇所（建設現場に相当）である。

【０００８】パワーショベル１は、クローラ１１と、ク
ローラ１１上に水平旋回可能に設けられた旋回台１２
と、旋回台１２の前部に上下方向へ揺動可能に枢着され
た第１アーム１３と、第１アーム１３の先端に上下方向
へ揺動可能に枢着された第２アーム１４と、第２アーム
１４の先端１４２に上下方向へ揺動可能に枢着されたバ
ケット１５と、これらを駆動するための駆動機構１６
と、コントロールボックス１７とを備えている。また、
バケット１５の外面１５１で前記第２アーム１４の先端
１４２への枢着箇所の近傍には超音波センサ１８が設け
られている。

【０００９】駆動機構１６は図２に示すように、油圧ポ
ンプ１６１とディーゼルエンジン１６２とを備えてお
り、旋回台１２、第１，第２アーム１３，１４、及びバ
ケット１５は、油圧ポンプ１６１から油圧回路１６６を
経て供給される圧油により駆動される。また、クローラ
１１は、ディーゼルエンジン１６２から動力伝達機構１
６７を介して伝達される動力により駆動される。

【００１０】コントロールボックス１７には図２に示す
ように主制御装置１７１が設けられており、超音波セン
サ１８、駆動制御装置１７２、主制御装置１７１の制御
プログラム等が格納された記憶回路１７３、情報入力用
のキーボード１７４、及びコントロールセンタ５との信
号送受信用の送受信器１７６が接続されている。駆動制
御装置１７２は、油圧ポンプ１６１から油圧回路１６へ
の駆動用圧油の供給を制御するもので、油圧ポンプ１６
１と、油圧回路１６内の油圧を調整するための比例制御
弁１６５とが接続されていると共に、運転制御回路１７
５が接続されている。運転制御回路１７５には、ディー
ゼルエンジン１６２と動力伝達機構１６７とが接続さ
れ、これらによるクローラ１１への動力伝達を制御する
ものである。

【００１１】一方、トラック４は図１に示すように、ク
ローラ４１と、クローラ４１上に設けられた傾倒可能な
荷台４２と、荷台４２の前端に立設された立設片４３
と、クローラ４１を駆動し荷台４２を傾倒させる駆動機
構４４と、コントロールボックス４５とを備えている。
駆動機構４４はディーゼルエンジン４４１を備えてお
り、このディーゼルエンジン４４１の動力は、図２に示
すクローラ駆動部４４２、操舵部４４３、及び始動／停
止制御部４４４を介してクローラ４１に伝達され、ま
た、始動／停止制御部４４４及びアップ／ダウン制御部
４４５を介して荷台４２に伝達される。

【００１２】コントロールボックス４５には図２に示す
ように主制御装置４５１が設けられており、運転制御回
路４５２、主制御装置４５１の制御プログラム等が格納
された記憶回路４５３、コントロールセンタ５との信号
送受信用の送受信器４５４が接続されている。運転制御
回路４５２は、ディーゼルエンジン４４１からクローラ
４１及び荷台４２への動力の伝達を制御するもので、デ
ィーゼルエンジン４４１と、クローラ駆動部４４２、操
舵部４４３、始動／停止制御部４４４、及びアップ／ダ
ウン制御部４４５とが接続されている。

【００１３】また、コントロールセンタ５には、パワー
ショベル１との信号送受信用の送受信器５２と、トラッ
ク４との信号送受信用の送受信器５３と、これら送受信
器５２，５３が接続されたホストコンピュータ５１とが
設けられている。

【００１４】尚、本実施例では、土砂移送用のアームが
第１，第２アーム１３，１４で構成され、駆動手段が駆
動機構４４により構成され、測距手段が超音波センサ１
８と主制御装置１７１で構成されていると共に、制御手
段がホストコンピュータ５１、主制御装置４５１、運転
制御回路４５２、及び記憶回路４５３で構成されてい
る。

【００１５】次に、本実施例の走行制御システムによる
トラック４の走行制御動作について、図３を参照して説
明する。ここで説明するのは、図１に示す土砂２の堆積
箇所Ｐで待機しているパワーショベル１に向かってトラ
ック４が後退（図３中矢印Ｘ方向）している際の走行制
御動作である。一方、土砂２の堆積箇所Ｐで停止してい
るパワーショベル１は、例えばパワーショベル１を運転
するオペレータ（図示せず）の運転操作により、第１，
第２アーム１３，１４をトラック４に向けた状態で、ト
ラック４が土砂２の堆積箇所Ｐへ到着するのを待機して
いる。

【００１６】さて、パワーショベル１とトラック４との
間に必要な間隔が確保されるようにトラック４の走行を
制御するに当たっては、パワーショベル１の超音波セン
サ１８を用いて、パワーショベル１とトラック４との間
隔の測定を行う。そこで、不図示のオペレータの操作に
よりバケット１５の姿勢を図３中の斜線で示すように
し、これにより超音波センサ１８をトラック４の立設片
４３に指向させると共に、パワーショベル１とトラック
４との間隔測定に必要な設定値をキーボード１７４から
入力する。

【００１７】具体的には、図３の姿勢における旋回台１
２の旋回中心点Ｏ（特許請求の範囲の掘削機の所定箇所
に相当）から第２アーム１４の先端１４２までの距離、
つまり、旋回台１２の旋回中心点Ｏから超音波センサ１
８が設けられたバケット１５の外面１５１の箇所までの
距離Ｌと、パワーショベル１及びトラック４の間に必要
な間隔Ｌ１との３つの設定値をキーボード１７４から入
力する。

【００１８】これらの設定値がキーボード１７４から入
力設定され、超音波センサ１８から出射された超音波が
トラック４の立設片４３（特許請求の範囲の土砂運搬車
の所定箇所に相当）に照射されると、その反射波が超音
波センサ１８で受波されて、該トラック４の立設片４３
と、超音波センサ１８が設けられたバケット１５の外面
１５１との距離Ｌ２が、一般的な超音波測距法に従って
測距され、その結果が主制御装置１７１により検出され
る。

【００１９】これと同時に主制御装置１７１は、例えば
記憶回路１７３内にあらかじめ記憶された、旋回台１２
の旋回中心点Ｏ（特許請求の範囲の掘削機の所定箇所に
相当）からクローラ１１の前端１１２（図３）（特許請
求の範囲の掘削機の前端箇所に相当）までの距離Ｌ３
と、トラック４の荷台４２の長さＬ４、すなわち立設片
４３からトラック４の後端までの距離（特許請求の範囲
の土砂運搬車の前記所定箇所と前記土砂運搬車の後端箇
所間の距離に相当）とを検索しこれを取り出す。そし
て、主制御装置１７１は、超音波センサ１８で測距した
距離Ｌ２と、キーボード１７４から入力された距離Ｌ
と、記憶回路１７３から取り出された距離Ｌ３及び距離
Ｌ４とに基づいて、実際のパワーショベル１からトラッ
ク４までの距離Ｌ５の値を、Ｌ５＝Ｌ＋Ｌ２−（Ｌ３＋
Ｌ４）の式から算出し、算出された距離Ｌ５を目標とす
る距離Ｌ１と比較する。

【００２０】そして、トラック４が前記矢印Ｘ方向に後
退している間、距離Ｌ５と距離Ｌ１との比較結果を主制
御装置１７１で監視し、Ｌ５＞Ｌ１の状態ではそのまま
待機し、Ｌ５＝Ｌ１となったときには、その旨を示す信
号を、送受信器１７６を介してコントロールセンタ５の
送受信器５２に送信し、ホストコンピュータ５１に入力
させる。すなわち、主制御装置１７１で算出された実際
のパワーショベル１からトラック４までの距離Ｌ５が上
記所定距離Ｌ１となったことが制御手段を構成するホス
トコンピュータ５１に伝達されるように構成されてい
る。パワーショベル１からの、Ｌ５＝Ｌ１となった旨を
示す信号が入力されたホストコンピュータ５１は、内部
の記憶回路に記憶された所定のプログラムに従って、ト
ラック４の後退走行を停止させる指令信号を生成し、こ
れを送受信器５３を介してトラック４の送受信器４５４
に送信し、トラック４の主制御装置４５１に入力させ
る。

【００２１】後退走行を停止させる指令信号が入力され
た主制御装置４５１では、記憶回路４５３に記憶された
制御プログラムに従って運転制御回路４５２を制御し、
ディーゼルエンジン４４１からクローラ４１への動力伝
達をクローラ駆動部４４２にて直ちに断たせる。この移
動により、例えば、バケット１５からトラック４の荷台
４２に土砂２を放出する際に、土砂２の放出箇所をトラ
ック４の停止位置によらず常に一定にすることができ
る。

【００２２】このように、本実施例の走行制御システム
によれば、パワーショベル１のバケット１５の外面１５
１に超音波センサ１８を設け、この超音波センサ１８で
バケット１５の外面１５１の箇所とトラック４の立設片
４３との間の距離を測距し、その距離に基づいてトラッ
ク４とパワーショベル１との間の距離を算出し、その結
果に基づいてトラック４の走行を制御するようにしたの
で、パワーショベル１とトラック４とが接近して連係作
業を行う際に、両者の間に必要な間隔Ｌ１を確実に確保
するようにできる。

【００２３】尚、本実施例では、超音波センサ１８から
の超音波をトラック４の立設片４３に照射して、この立
設片４３と超音波センサ１８が設けられたバケット１５
の外面１５１との距離Ｌ２を測距するものとしたが、例
えば超音波をトラック４の荷台４２の後端に照射して、
該荷台４２の後端と超音波センサ１８との距離を測距し
てもよい。また、超音波センサの配設箇所は本実施例に
示した箇所に限定されず、例えば第２アーム１４の先端
に超音波センサを吊り下げるように設けたり、パワーシ
ョベル１の前部に設けてもよく、トラック４側に設けて
もよい。さらに、超音波センサで測距された距離から、
パワーショベル１とトラック４との間隔を算出する方式
についても、実施例で示した方式以外のものであっても
よい。

【００２４】また、本実施例では、パワーショベル１が
オペレータにより運転されるものとしたが、トラック４
と同様にコントロールセンタ５で集中管理して無人運転
されるようにしてもよく、土砂運搬車としては、本実施
例に示すようなクローラ式のもの以外に走行輪式のもの
であってもよい。さらに、測距手段としては、超音波セ
ンサに限らずレーザ測距装置等を用いることもできる
が、超音波センサを用いれば、レーザ測距装置等に比べ
て重量を軽くすることができるので、測距装置の耐衝撃
性を向上させることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、建
設現場に配置された掘削機と、該建設現場に向かって移
動する土砂運搬車との距離が所定距離以上確保されるよ
うに、前記土砂運搬車の走行を制御するためのシステム
であって、前記土砂運搬車を走行させる駆動手段と、前
記掘削機と前記土砂運搬車との距離を測距する測距手段
と、前記掘削機と前記土砂運搬車との距離が所定距離と
なったときに、前記土砂運搬車を停止させるように前記
駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記掘削
機は、土砂移送用のアームと、該アームの先端に揺動可
能に枢着されたバケットとをさらに備え、前記測距手段
は前記バケットの外面の箇所に設けられた超音波センサ
またはレーザ測距装置を有し、前記測距手段による前記
掘削機と前記土砂運搬車との距離の測距は、前記超音波
センサまたはレーザ測距装置によって測距された前記バ
ケットの外面の箇所と前記土砂運搬車の所定箇所間の距
離と、前記掘削機の所定箇所と前記バケットの外面の箇
所間の距離と、前記土砂運搬車の前記所定箇所と前記土
砂運搬車の後端箇所間の距離と、前記掘削機の前端箇所
と前記掘削機の所定箇所間の距離とに基づいて算出され
ることで行われ、前記測距手段によって算出された前記
掘削機と前記土砂運搬車との距離が前記所定距離となっ
たことが前記制御手段に伝達されるようにしたので、掘
削機と土砂運搬車とが接近して連係作業を行う際に、両
者の間に必要な間隔を確実に確保するようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による走行制御システムが適
用されたトラックとこれを用いて運搬する土砂及び土砂
の掘削を行うパワーショベルとを示す側面図である。

【図２】図１のトラック及びパワーショベルの制御系の
概略構成を示すブロック図である。

【図３】本実施例の走行制御システムによるトラックの
走行制御動作について説明する説明図である。

【符号の説明】

１ パワーショベル（掘削機） ２ 土砂 ４ トラック（土砂運搬車） １３ 第１アーム（アーム） １４ 第２アーム（アーム） １４２ 第２アーム先端（アーム先端） １５ バケット １５１ バケット外面 １８ 超音波センサ（測距手段） ４４ 駆動機構（駆動手段） ４５１ 主制御装置（制御手段） ４５２ 運転制御回路（制御手段） ４５３ 記憶回路（制御手段） ５１ ホストコンピュータ（制御手段） Ｐ 土砂堆積箇所（建設現場）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設現場に配置された掘削機と、該建設
   現場に向かって移動する土砂運搬車との距離が所定距離
   以上確保されるように、前記土砂運搬車の走行を制御す
   るためのシステムであって、 前記土砂運搬車を走行させる駆動手段と、 前記掘削機と前記土砂運搬車との距離を測距する測距手
   段と、 前記掘削機と前記土砂運搬車との距離が所定距離となっ
   たときに、前記土砂運搬車を停止させるように前記駆動
   手段の駆動を制御する制御手段とを備え、 前記掘削機は、土砂移送用のアームと、該アームの先端
   に揺動可能に枢着されたバケットとをさらに備え、 前記測距手段は前記バケットの外面の箇所に設けられた
   超音波センサまたはレーザ測距装置を有し、 前記測距手段による前記掘削機と前記土砂運搬車との距
   離の測距は、前記超音波センサまたはレーザ測距装置に
   よって測距された前記バケットの外面の箇所と前記土砂
   運搬車の所定箇所間の距離と、前記掘削機の所定箇所と
   前記バケットの外面の箇所間の距離と、前記土砂運搬車
   の前記所定箇所と前記土砂運搬車の後端箇所間の距離
   と、前記掘削機の前端箇所と前記掘削機の所定箇所間の
   距離とに基づいて算出されることで行われ、 前記測距手段によって算出された前記掘削機と前記土砂
   運搬車との距離が前記所定距離となったことが前記制御
   手段に伝達されるように構成されている、 ことを特徴とする土砂運搬車の走行制御システム。