JP3286143B2 - 移動式自動砕石プラントおよび自動油圧ショベル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブルドーザでかき
集めた砕石を油圧ショベルですくい取り、その砕石をモ
ービルクラッシャに排土し、このモービルクラッシャで
砂利を生成する移動式自動砕石プラントと、この移動式
自動砕石プラントに使用される自動油圧ショベルとに関
するものであり、特に、一人のオペレータで砂利の生成
ができるように工夫したものである。

【０００２】

【従来の技術】砂利を生成する砕石プラントには、固定
式の砕石プラントと移動式の砕石プラントがある。図９
は後者に関するものであり、従米技術による移動式砕石
作業状態を示している。

【０００３】図９に示すように、ブルドーザＢにはオペ
レータが乗車し、地山を崩し、崩した砕石を油圧ショベ
ルＳの作業範囲内まで集積する。油圧ショベルＳにもオ
ペレータが乗車しており、ブルドーザＢで集められた砕
石をフロント作業機部によりすくい取り、このフロント
作業機部を持ち上げながら、上部旋回体を旋回して、後
方に位置するモービルクラッシャＣ1 のホッパに上記砕
石を排土する。排土した後のフロント作業機部は再び砕
石をすくい取るために反転復帰操作する。

【０００４】モービルクラッシャＣ1 はホッパに貯まっ
た砕石を破砕し、ふるいに掛け、所定の大きさ以上の石
のみをコンベアで排出して砂利を生成する機械である。
図９では、２台のモービルクラッシャＣ1 ，Ｃ2 を順次
使用する例である。

【０００５】すなわち、最初のモービルクラッシャＣ1
で選別された砂利を、次のモービルクラッシャＣ2 で破
砕してさらに細かくし、ふるいに掛け、均一な粒度の砂
利を生成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来技術で
は、油圧ショベルＳに乗車したオペレータは、砕石をす
くい取りモービルクラッシャＣ1 に排土するという単純
作業の繰り返しであり、そのための疲労感を感じること
が多い。

【０００７】また、近年は、砕石現場ではコスト低減、
３Ｋ作業の見直しに伴い、作業員の削減化がさかんに行
われているのが現状である。

【０００８】本発明は、このような従来技術および近年
の砕石現場の方向性に鑑みなされたもので、ブルドーザ
に乗車したオペレータが一人で砂利を生成できる移動式
の自動砕石プラントと、この自動砕石プラントに好適な
自動油圧ショベルとを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載された発明は、砕石をかき集めるブ
ルドーザと、ブルドーザで集められた砕石のすくい取
り、排土および復帰動作を自動的に行う自動油圧ショベ
ルと、この自動油圧ショベルから排土された砕石より砂
利を生成するモービルクラッシャとを具備し、ブルドー
ザは、自動油圧ショベルおよびモービルクラッシャから
の信号を受信して自動油圧ショベルおよびモービルクラ
ッシャの状態を表示するとともに自動油圧ショベルに遠
隔操作信号を送信する機能を備えた移動式自動砕石プラ
ントである。

【００１０】このように、この移動式自動砕石プラント
は、自動油圧ショベルが無人で砕石をすくい取り、モー
ビルクラッシャに排土することが可能であるため、オペ
レータはブルドーザに一人乗車すれば良いことになる。
ブルドーザのオペレータは、表示された自動油圧ショベ
ルおよびモービルクラッシャの状態を見ながら自動油圧
ショベルを遠隔操作する。

【００１１】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の移動式自動砕石プラントにおいて、ブルドーザに、
無線信号を送受信するための送受信ユニットおよび送受
信アンテナと、自動油圧ショベルおよびモービルクラッ
シャの状態を表示する車両モニタとを設け、自動油圧シ
ョベルに、この油圧ショベルを無線信号により遠隔操縦
するための遠隔制御ユニットおよび送受信アンテナと、
油圧ショベルを自動運転するための制御装置とを設け、
モービルクラッシャに、砕石のレベルを検出する砕石レ
ベル検出手段と、前記レベルの信号を自動油圧ショベル
の制御装置へ送信するためのデータ送信装置および送信
アンテナとを設けたものである。

【００１２】このため、ブルドーザに乗車したオペレー
タが油圧ショベルをも遠隔制御することができる。また
は、制御装置により油圧ショベルを自動運転することが
できる。さらに、モービルクラッシャ内の砕石レベルを
検出し、その検出信号で油圧ショベルの動作を制御する
ため、クラッシャの能力に応じて油圧ショベルを自動運
転でき、効率良く砕石作業を行うことができる。

【００１３】請求項３に記載された発明は、請求項２記
載の移動式自動砕石プラントにおいて、ブルドーザに搭
載した送受信ユニットに、油圧ショベルの全自動運転
と、油圧ショベルに対する教示操作と、ブルドーザのオ
ペレータによる油圧ショベルの遠隔操縦とを選択するた
めの運転モード選択スイッチを設け、自動油圧ショベル
に、監視用カメラと、このカメラで撮られた画像信号を
送信するためのカメラ用アンテナとを設け、自動油圧シ
ョベルから離れた位置にシステム監視室を設置し、この
システム監視室に、ブルドーザと同様の送受信ユニット
および送受信アンテナと、前記油圧ショベルのカメラ用
アンテナから送信された画像信号を受信するためのカメ
ラ用アンテナと設けることにより、このシステム監視室
にてブルドーザに乗車したオペレータと同様の遠隔操作
を可能としたものである。

【００１４】このため、運転モードのうちの遠隔操縦を
選択することにより、ブルドーザのオペレータが油圧シ
ョベルを遠隔操作することも可能であり、また、現場が
変わり油圧ショベルの接地面が変化した場合は、運転モ
ードのうちの教示操作を選択して、現場に応じたショベ
ルの動作を教示し、現場の変化に対応した油圧ショベル
の自動運転を行うことができる。さらに、油圧ショベル
に設けた監視カメラで作業状況を監視するとともに安全
の確認を行いながら、システム監視室からも油圧ショベ
ルでの操作が可能である。そのため、ブルドーザのオペ
レータが現場を離れても、監視室より油圧ショベルを自
動運転あるいは遠隔操作することができる。

【００１５】請求項４に記載された発明は、移動式自動
砕石プラントに使用される上部旋回体にフロント作業機
部を設けてなる油圧ショベルであって、各可動部の作動
量を検出する検出器からの信号より油圧ショベルの姿勢
を演算する姿勢演算手段と、フロント作業機部のシリン
ダ圧力を検出する検出器からの信号より掘削力を演算す
る掘削力演算手段と、前記姿勢演算手段および前記掘削
力演算手段の出力結果よりフロント作業機部により砕石
を自動的にすくい込むように制御するすくい込み制御部
と、フロント作業機部の排土動作および復帰動作の軌跡
を、予め設定した計画データあるいはオペレータの教示
操作により設定する教示データを格納する排土および復
帰軌跡記憶部と、フロント作業機部による砕石のすくい
込み手順データを格納したすくい込み手順記憶部と、こ
れらの記憶部のデータと前記姿勢演算手段からの信号と
により空中動作するフロント作業機部の軌跡を補正する
軌跡補正部と、この軌跡補正部からの出力データで排土
動作を自動的に行う排土制御部および復帰動作を自動的
に行う復帰制御部と、油圧ショベルの排土位置に設置さ
れたモービルクラッシャにおける砕石レベルの検出信号
より前記排土制御部の起動および停止を判定するクラッ
シャ状態判定部とを具備した制御装置を搭載した移動式
自動砕石プラント用の自動油圧ショベルである。

【００１６】そして、検出器により検出した各可動部の
作動量信号より姿勢演算手段は油圧ショベルの姿勢を演
算し、圧力信号より掘削力演算手段は掘削力を演算し、
これらの姿勢演算手段および掘削力演算手段の出力結果
より、すくい込み制御部は砕石を自動的にすくい込む動
作を制御する。排土および復帰軌跡記憶部は予め設定し
た計画データおよび教示データを格納し、すくい込み手
順記憶部は砕石のすくい込み手順データを格納し、これ
らの記憶部のデータおよび姿勢演算手段からの信号によ
り軌跡補正部は空中動作するフロント作業機部の軌跡を
補正し、この軌跡補正部からの出力データにより排土制
御部が排土動作を自動的に制御するとともに、復帰制御
部が復帰動作を自動的に制御する。さらに、クラッシャ
状態判定部はモービルクラッシャ内の砕石レベルの検出
信号より、排土制御部の起動、停止を判定する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の一形態
を、図１乃至図８を参照して説明する。

【００１８】先ず、図１を用いて移動式自動砕石プラン
トの全体構成を説明する。

【００１９】図１において、１はオペレータが操作して
地山を崩したり砕石をかき集める作業を行うブルドーザ
である。このブルドーザ１には後述の自動油圧ショベル
５へ信号を送信する、あるいは自動油圧ショベル５や遠
隔操縦モービルクラッシャ11，15からの信号を受信する
ための送受信ユニット２および送受信アンテナ3aと、自
動油圧ショベル５や遠隔操縦モービルクラッシャ11，15
の状態を表示する車両モニタ４とが設けられている。

【００２０】前記自動油圧ショベル５は、その上部旋回
体の旋回動作や、ブーム、スティックおよびバケットか
らなるフロント作業機部の油圧シリンダによる動作を自
動操作して、砕石のすくい取りや遠隔操縦モービルクラ
ッシャ11への排土動作および復帰動作を自動で行うもの
であり、また、ブルドーザ１のオペレータによる遠隔操
縦や、油圧ショベル５から離れた位置に設置したシステ
ム監視室19からの遠隔操縦によって、この自動油圧ショ
ベル５を操作することも可能である。

【００２１】この自動油圧ショベル５には、上述の遠隔
操縦を無線信号により行うための遠隔制御ユニット６お
よび送受信アンテナ7aと、自動運転のための制御装置８
と、監視用カメラ９と、このカメラ９で撮られた画像信
号を送信するためのカメラ用アンテナ10a とがそれぞれ
設けられている。

【００２２】前記遠隔操縦モービルクラッシャ11，15
は、自動油圧ショベル５から排土され投入された砕石を
ー旦ホッパにため、遠隔操縦により砕石を破砕し、ふる
いに掛け、所定の大きさ以上の石のみをコンベアで排出
して砂利を生成する機械である。図１では、最初の遠隔
操縦モービルクラッシャ11が処理した砕石を次の遠隔操
縦モービルクラッシャ15で更に細かく処理する、２回の
処理過程を示している。

【００２３】これらのモービルクラッシャ11，15には、
ホッパ内に投入された砕石およびコンベア上の砕石の各
レベルを検出する砕石レベル検出手段としての砕石処理
レベル検出器12，16と、上記レベル信号や遠隔操縦モー
ビルクラッシャ11，15の状態信号を送信するためのデー
タ送信装置13，17および送信アンテナ14a ，18a とがそ
れぞれ設けられている。上記信号は自動油圧ショベル
５、ブルドーザ１さらにはシステム監視室19に送信され
る。なお、これらのモービルクラッシャ11，15には、ブ
ルドーザ１またはシステム監視室19から送信された遠隔
操縦信号を受信するための受信アンテナおよびその信号
を処理する遠隔操縦用の受信装置もそれぞれ設けられて
いる。

【００２４】前記システム監視室19は、遠隔で砕石プラ
ントの状態を監視するものであり、ブルドーザ１と同様
の送受信ユニット（図示せず）および送受信アンテナ20
a と、前記自動油圧ショベル５のカメラ用アンテナ10a
から送信された画像信号を受信するためのカメラ用アン
テナ21a とを備えており、このシステム監視室19にても
ブルドーザ１に乗車したオペレータと同様の遠隔操作を
行える。

【００２５】図２は、ブルドーザ１と自動油圧ショベル
５との間に設けられた送受信ユニットと遠隔制御ユニッ
トのブロック回路を示している。

【００２６】この図２において、送受信ユニット２はブ
ルドーザ１のオペレータが自動油圧ショベル５に遠隔操
作信号を送信するための、あるいは自動油圧ショベル５
や遠隔操縦モービルクラッシャ11，15からの信号を受信
するためのものである。

【００２７】この送受信ユニット２には、操作信号処理
手段50により処理された信号を送信し、更に外部からの
信号を受信する送受信手段３と、アクチュエータの遠隔
制御を行うための複数の操作具類（スイッチ、ダイヤル
等の操作具）51の他に、遠隔用エンジン始動スイッチ5
2、遠隔用エンジン停止スイッチ53、遠隔用安全スイッ
チ54、非常停止スイッチ88、運転モード選択スイッチ22
等の各種スイッチ類が設けられている。

【００２８】運転モード選択スイッチ22は、後述するよ
うに、自動油圧ショベル５の全自動運転と、油圧ショベ
ル５に対する教示操作と、オペレータによる油圧ショベ
ル５の遠隔操縦とを選択するためのものである。

【００２９】そして、これら操作具類51、遠隔用スイッ
チ類52，53，54，88，22からの操作信号が操作信号処理
手段50で対応する制御信号に処理されたものが送受信手
段３から送受信アンテナ3aを介して送信されるようにな
っている。なお、2aは送受信ユニット２の電源スイッチ
である。

【００３０】ちなみに、送受信媒体としては、電磁波、
電波、光波等の適宜空中伝播する波を採用することはい
うまでもない。また、制御信号としては、アナログ信
号、デジタル信号等、各種信号とすることができる。

【００３１】一方、図２において、６は自動油圧ショベ
ル５に搭載された遠隔制御ユニットである。この遠隔制
御ユニット６には、前記送信された制御信号を送受信ア
ンテナ7aを介して受信する、あるいは運転状況に関する
信号を送信する送受信手段７と、手動操作具側の安全ス
イッチ87a からの検知信号、エンジン70の回転数を検知
するエンジン回転検出器82からの検知信号、アクチュエ
ータに取り付けた各検出器（圧力検出器、ストローク検
出器、モータ回転検出器等）90〜98からの検知信号をそ
れぞれ処理をする検知信号処理手段55と、送受信手段７
および検知信号処理手段55からの信号を入力し、これら
の入力信号に基づいて対応する遠隔操作指令信号を出力
する遠隔操作指令出力部56と、この出力部56からの指令
信号に基づき油圧ショベルのエンジンなどに制御信号
（ドライバ信号）を出力する第１制御信号出力手段57と
が、それぞれ設けられている。

【００３２】上記第１制御信号出力手段57は、エンジン
70の始動制御手段（例えば、スタータモータを起動させ
るためのリレー）83、停止制御手段（例えば、ストップ
ソレノイドを起動させるためのリレー）84、運転報知手
段（例えば、表示灯）60、異常報知手段（例えば、表示
灯、警報器）61にそれぞれ制御信号（ドライバ信号）を
出力するものである。

【００３３】さらに、この遠隔制御ユニット６の遠隔操
作指令出力部56には、前記送受信ユニット２中の運転モ
ード選択スイッチ22で選択された運転モードを判定する
判定器62が接続されている。

【００３４】この判定器62の出力信号が制御装置８に送
られる。この制御装置８には、前記検知信号処理手段55
からの信号即ち各アクチュエータに取付けられた検出器
の信号も入力される。そして、この制御装置８より第２
制御信号出力手段58に対して制御信号が出力される。

【００３５】この第２制御信号出力手段58は、前記第１
制御信号出力手段57からの制御信号以外の制御信号を出
力する。また、遠隔制御ユニット６には電源供給のため
の電源制御手段59が設けられている。

【００３６】図３は、自動油圧ショベル５に搭載された
油圧機器を含めた制御部のブロック回路を示している。
この図３において、86は手動制御ユニットであって、こ
の手動制御ユニット86と前記遠隔制御ユニット６とで自
動油圧ショベル５の制御部を構成している。

【００３７】手動制御ユニット86には、アクチュエータ
の手動制御を行うための複数の手動制御用操作具類89の
他に、手動用安全スイッチ87a 、手動用エンジン始動ス
イッチ87b 、手動用エンジン停止スイッチ87c 、遠隔・
手動切換操作スイッチ87d 等の各種スイッチ類が設けら
れている。

【００３８】これらの手動用スイッチ87a 〜87d および
操作具類89からの操作信号を入力することで、手動制御
ユニット86は対応する制御信号を出力して各種アクチュ
エータの制御を行うように構成されている。

【００３９】この図３において、エンジン70には、その
駆動に基づいて作動するメイン油圧ポンプ71およびパイ
ロット油圧ポンプ72が接続されている。メイン油圧ポン
プ71からの圧油が、メインコントロール弁73を経由して
油圧シリンダ74a ，74b 、油圧モータ75a ，75b 等の各
種アクチュエータに供給されて自動油圧ショベル５の各
種作動部を作動するようになっている。

【００４０】前記パイロット油圧ポンプ72の吐出管路中
に、自動・遠隔制御用パイロット弁ユニット76と、手動
制御用パイロット弁ユニット77とがパラレルに設けられ
ている。

【００４１】自動・遠隔制御用パイロット弁ユニット76
は、パイロット油圧ポンプ72からの圧油が常時供給され
るが、前記第２制御信号出力手段58からの制御信号に基
づく弁切換作動によって、メインコントロール弁73を切
換制御するための必要な制御用パイロット圧油を高圧選
択弁ユニット79に供給するようになっている。

【００４２】一方、手動制御用パイロット弁ユニット77
は、前記手動制御用操作具類89に基づいて手動制御ユニ
ット86から出力された制御信号による弁切換作動によっ
て、メインコントロール弁73を切換制御するための制御
用パイロット圧油を高圧選択弁ユニット79に供給するよ
うになっている。

【００４３】また、パイロット油圧ポンプ72から手動制
御用パイロット弁ユニット77に至る圧油供給経路には、
手動用安全スイッチ87a が操作されることに伴う手動制
御ユニット86からの制御指令を受けて圧油供給を遮断す
る側に切換わる電磁切換弁78が設けられている。

【００４４】そして、メインコントロール弁73は、手動
制御信号、遠隔制御信号に基づく高圧選択弁ユニット79
からの制御用パイロット圧による弁切換作動に基づい
て、各対応するアクチュエータ74a ，74b ，75a ，75b
に対して選択的な圧油供給を行い、対応する作動部を作
動するようになっている。

【００４５】アクチュエータの状態を検出するため、ア
クチュエータ74a にはストローク検出器90、圧力検出器
92，93が設けられており、アクチュエータ74b にはスト
ローク検出器91、圧力検出器94，95が設けられており、
アクチュエータ75a には回転数検出器96が、アクチュエ
ータ75b には回転数検出器97が設けられており、メイン
油圧ポンプ71の吐出管路には圧力検出器98が設けられて
いる。これらの検出器90〜98が検知信号処理手段55に接
続されていることは前述の通りである。

【００４６】一方、前記エンジン70には、エンジンを始
動するスタータモータ80と、エンジンを停止するストッ
プソレノイド81と、エンジン70の回転数を検知するエン
ジン回転検出器82とが設けられているが、エンジン回転
検出器82が検知信号処理手段55に接続されていることは
前述の通りである。

【００４７】また、スタータモータ80は、スタータ制御
器83からの制御指令に基づいて駆動するものであるが、
スタータ制御器83は、制御選択手段である制御選択スイ
ッチ85を介し、前記遠隔制御ユニット６の第１制御信号
出力手段57または手動制御ユニット86に接続されてい
る。

【００４８】そして、制御選択スイッチ85は、遠隔・手
動切換操作スイッチ87d が遠隔制御側あるいは手動制御
側に切換操作された時、手動制御ユニット86からの対応
する選択制御信号に基づいて切換作動し、接点を手動制
御ユニット86側あるいは遠隔制御ユニット６側に切換え
るように設定されている。

【００４９】さらに、遠隔・手動切換操作スイッチ87d
は、遠隔制御側に切換操作したときに、前記遠隔制御ユ
ニット６の電源制御手段59をＯＮ側に切換えるよう接続
されている。

【００５０】さらに、前記ストップソレノイド81は、ソ
レノイド制御器84からの制御指令に基づいて駆動するも
のであるが、このソレノイド制御器84は、遠隔制御ユニ
ット６の第１制御信号出力手段57および手動制御ユニッ
ト86の両者に接続されており、そして、何れかー方のエ
ンジン停止指令を受けることでストップソレノイド81に
対してエンジン停止指令を出力するように設定されてい
る。

【００５１】図４は、自動油圧ショベル５における制御
装置８の構成を示したものであり、自動油圧ショベル５
で砕石のすくい取り作業、排土作業および復帰作業を自
動的に行うという、本発明の自動砕石プラントに係わる
制御部の構成である。

【００５２】この図４に示された排土および復帰軌跡記
憶部100 は、自動油圧ショベル５のフロント作業機部が
砕石をすくい込んだ後に遠隔操縦モービルクラッシャ11
までスティック先端が描く排土動作の軌跡データと、フ
ロント作業機部が砕石をモービルクラッシャ11に排土し
た後に次のすくい込み位置へ復帰するまでのスティック
先端が描く復帰動作の軌跡データとをそれぞれ格納した
記憶部である。

【００５３】また、この排土および復帰軌跡記憶部100
は、予め設定した計画データだけでなく、オペレータの
教示操作により設定する教示データも格納することがで
きる。すなわち、送受信ユニット２中の運転モード選択
スイッチ22で教示モードが選択されると、オペレータの
教示操作により排土および復帰操作を教示データとして
記憶部100 に記憶することができ、教示後はこの教示デ
ータを基に自動排土および自動復帰制御することにな
る。

【００５４】図４に示された、すくい込み手順記憶部10
1 は、ブルドーザ１で集められた砕石をフロント作業機
部によりどの順番ですくい込むかを記憶するすくい込み
手順データを格納したものである。このすくい込み手順
記憶部101 での記憶データの形式としては、例えば、図
８に例示された砕石のすくい込み手順（パターン）例の
ように、水平面データと鉛直面データとに分けて記憶す
る方法もある。

【００５５】図４に示された軌跡補正部102 は、フロン
ト作業機部のスティック先端の排土動作および復帰動作
の軌跡を補正するものである。すなわち、スティック先
端のすくい込み位置は毎回変化する可能性があり、特に
水平面でのすくい込み位置をすくい込み手順記憶部101
内のデータに基づいて変更する場合、排土動作および復
帰動作するに必要な旋回角度および軌跡は毎回変更する
必要がある。

【００５６】したがって、この軌跡補正部102 は、姿勢
演算手段105 からの作業中の自動油圧ショベル５の姿勢
データと、排土および復帰軌跡記憶部100 のデータと、
すくい込み手順記憶部101 のデータとより、空中で排土
動作および復帰動作するフロント作業機部のスティック
先端軌跡を補正する機能をもつものである。

【００５７】図４に示された排土制御部103 は、軌跡補
正部102 からの出力データで、すくい込み後のフロント
作業機部および上部旋回体の排土操作を自動的に行うた
めの制御部であり、復帰制御部104 は、軌跡補正部102
からの出力データで、排土後のフロント作業機部を次の
すくい込み位置まで自動的に復帰させるためのフロント
作業機部および上部旋回体の制御部である。

【００５８】前記姿勢演算手段105 は、アクチュエータ
のひとつである油圧シリンダ74a ，74b に設けられたシ
リンダストローク検出器90，91や、油圧モータ75a ，75
b に設けられた回転角検出器からなる自動油圧ショベル
５の旋回角度検出器からの検出データ信号により、フロ
ント作業機部のシリンダストロークや上部旋回体の旋回
角度などを検出し、それらの検出データ信号から自動油
圧ショベル５および該油圧ショベルフロント作業機部の
３次元的姿勢を演算する演算手段である。

【００５９】また、フロント作業機部の油圧シリンダ74
a ，74b の圧力検出器92〜95からの信号は掘削力演算手
段106 に入力され、この掘削力演算手段106 は、すくい
込み中のフロント作業機部の掘削力を演算する機能を持
っている。

【００６０】前記姿勢演算手段105 および掘削力演算手
段106 の演算結果はすくい込み制御部107 に入力され、
このすくい込み制御部107 により砕石を自動的にすくい
込むようにフロント作業機部を制御する。

【００６１】また、図４に示されたクラッシャ状態判定
部108 は、遠隔操縦モービルクラッシャ11，15のホッパ
内やベルトコンベア内での砕石のレベルを判定する機能
を持ち、上記砕石レべルが所定のしきい値を越えたか否
かの判定を行い、このしきい値を越えた場合、所定のフ
ラグを立てるものである。

【００６２】図４において、要素番号100 〜108 で示さ
れた各手段は、運転モード選択スイッチ22で選択した自
動モード（教示モードを含む）に係わるものであり、排
土制御部103 、復帰制御部104 、すくい込み制御部107
の出力結果（アクチュエータに対する操作信号）が第２
制御信号出力手段58に出力される。

【００６３】図４において109 は、遠隔操作モードに関
する遠隔操縦指令出力部であり、この遠隔操縦指令出力
部109 では、オペレータのアクチュエータに対する操作
がそのまま第２制御信号出力手段58に出力される。

【００６４】次に、図５乃至図７に示されたフローチャ
ートを用いて前記実施形態の作用を説明する。なお、フ
ローチャートにおける丸数字は制御手順を示すステップ
番号である。

【００６５】図５は、前記制御装置８に設けられたすく
い込み制御部107 の処理フローを示したものである。こ
の図５において、まず判定器110 ですくい込み作業が終
了したか否かを判定する（ステップ１）。終了していな
ければ次の判定器111 ですくい込み中のバケット先端の
深さが目標深さに達したか否かを判定する（ステップ
２）。

【００６６】もし、目標深さに達していれば、バケット
先端位置を上に修正するために、ブーム上げ操作演算器
113 でブーム上げ操作を行う（ステップ３）。すくい込
み中にバケット先端が目標深さに達しなければ、すくい
込み制御演算器112 でブーム、スティック、バケットの
制御演算を行う（ステップ４）。

【００６７】すくい込み制御演算器112 では、例えば、
スティック操作は所定の関数で定義し、ブームはスティ
ック掘削力が所定の値を維持するように伸縮操作し、バ
ケットはスティックの姿勢に対応した角度に制御する方
法がある。

【００６８】すくい込み作業が終了した場合、ブーム上
げ、バケット水平制御演算器114 でバケットを水平に保
ちながらブームを上げ操作する（ステップ５）。また同
時に次の排土制御部103 に移行することになる。

【００６９】図６は、前記制御装置８に設けられた排土
制御部103 の処理フローを示したものである。

【００７０】この図６において、まず判定器130 で遠隔
操縦モービルクラッシャ11のホッパおよびコンベア内の
砕石レベルがしきい値以上か否かを判断する（ステップ
６）。砕石レベルがこのしきい値に達したら、一時停止
処理131 を行い、その場に一時停止することになる（ス
テップ７）。

【００７１】前記しきい値に達していなければ、次の判
定器115 で排土位置すなわち遠隔操縦モービルクラッシ
ャ11のホッパ位置に達したか否かを判定する（ステップ
８）。このホッパ位置に達していなければ次のバケット
水平制御器116 に進む（ステップ９）。この制御器116
は、すくい込んだ砕石をこぼさないようにバケットを水
平に制御する部分である。

【００７２】さらに、旋回角・速度制御器117 で排土位
置に対する旋回角および旋回速度を制御する（ステップ
10）。また、排土軌跡補償器118 で前記旋回角に対する
ブーム、スティック操作の補償を行う（ステップ11）。

【００７３】前記旋回角・速度制御器117 、排土軌跡補
償器118 は前述の軌跡補正部102 からのデータに基づい
て制御するものである。判定器115 で排土位置すなわち
遠隔操縦モービルクラッシャ11のホッパ位置に達した場
合、排土操作119 を行い（ステップ12）、次の復帰制御
部104 に移行することになる。

【００７４】図７は、前記制御装置８に設けられた復帰
制御部104 の処理フローを示したものである。

【００７５】この図７において、まず判定器120 ですく
い込み開始位置すなわち次のすくい込み作業を行うため
のバケット先端位置に達したか否かを判定する（ステッ
プ13）。このすくい込み開始位置に達していなければ、
次のバケット姿勢制御器121に進む。このバケット姿勢
制御器121 は、排土したバケット角から次にすくい込み
を開始するためのバケット角にするためのバケット姿勢
を制御するものである（ステップ14）。

【００７６】さらに、旋回角・速度制御器122 ですくい
込み開始位置に対する旋回角および旋回速度を制御する
（ステップ15）。また、復帰軌跡補償器123 で前記旋回
角に対するブーム、スティック操作の補償を行う（ステ
ップ16）。

【００７７】前記旋回角・速度制御器122 および復帰軌
跡補償器123 は、前述の軌跡補正部102 からのデータに
基づいて制御するものである。判定器120 ですくい込み
開始位置に達した場合、次のすくい込み制御部107 に移
行することになる。

【００７８】前述した、制御装置８の制御部により、す
くい込み手順と排土および復帰動作計画データに基づい
て、自動的に砕石をすくい込み、遠隔操縦モービルクラ
ッシャ11のホッパに砕石を排土することが可能になる。

【００７９】また、前記クラッシャのホッパやコンベア
内の砕石がしきい値以上の場合、砕石を供給する必要が
無いため、自動油圧ショベル５は一時停止して、砕石を
クラッシャ処理できるまで待機することが可能になる。

【００８０】図８に例示した記憶データに基づく砕石の
すくい込み手順は、（Ａ）に示すように砕石が平面的に
拡大している場合は水平面データに基づいて、また、
（Ｂ）に示すように砕石が立体的に集積されている場合
は鉛直面データに基づいて行うと良い。

【００８１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、自動油圧
ショベルが砕石のすくい取り、モービルクラッシャへの
排土などを自動的に行うため、オペレータはブルドーザ
のみに乗車すれば良いことになり、砂利を生成する砕石
プラントでの作業員の削減およびコスト低減を図ること
ができる。ブルドーザのオペレータは、表示された自動
油圧ショベルおよびモービルクラッシャの状態を見なが
ら自動油圧ショベルを遠隔操作できる。

【００８２】請求項２記載の発明によれば、ブルドーザ
に乗車したオペレータが油圧ショベルをも遠隔制御する
ことができ、または油圧ショベルをその制御装置により
自動運転することができるから、油圧ショベルのオペレ
ートに要する作業員を削減できる。さらに、モービルク
ラッシャ内の砕石レベルを検出し、油圧ショベルの動作
を制御しているため、クラッシャの能力に応じた油圧シ
ョベルの自動運転が可能になり、効率良く砕石作業を行
うことができる。

【００８３】請求項３記載の発明によれば、運転モード
のうちの遠隔操縦を選択することにより、ブルドーザの
オペレータが油圧ショベルを遠隔操作することも可能で
あり、また、現場が変わり油圧ショベルの接地面が変化
しても、運転モードのうちの教示操作で現場に応じた油
圧ショベルの自動運転を行うことができる。さらに、油
圧ショベルに設けた監視カメラで作業状況を監視すると
ともに安全の確認を行いながら、システム監視室からも
油圧ショベルでの操作が可能であるため、ブルドーザの
オペレータが現場を離れても、システム監視室にて油圧
ショベルを自動あるいは遠隔操作することができる。

【００８４】請求項４記載の発明によれば、請求項１乃
至３に記載された移動式自動砕石プラントに好適な自動
運転を可能とする制御装置を備えた自動油圧ショベルを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動式自動砕石プラントの全体構
成を示す説明図である。

【図２】同上プラントにおける送受信ユニットおよび遠
隔制御ユニットの制御回路を示すブロック図である。

【図３】同上プラントに使用される自動油圧ショベルに
おける油圧機器を含めた制御部の回路を示すブロック図
である。

【図４】同上自動油圧ショベルの制御装置における各制
御部の全体構成を示すブロック図である。

【図５】同上制御装置中のすくい込み制御部における制
御手順を示したフローチャートである。

【図６】同上制御装置中の排土制御部における制御手順
を示したフローチャートである。

【図７】同上制御装置中の復帰制御部における制御手順
を示したフローチャートである。

【図８】同上制御装置中のすくい込み記憶部の内容を示
した説明図であり、（Ａ）は水平面のすくい取り手順、
（Ｂ）は鉛直面のすくい取り手順を示す。

【図９】従来技術による砕石作業状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ブルドーザ ２ 送受信ユニット 3a 送受信アンテナ ４ 車両モニタ ５ 自動油圧ショベル ６ 遠隔制御ユニット 7a 送受信アンテナ ８ 制御装置 ９ 監視用カメラ 10a カメラ用アンテナ 11 モービルクラッシャ 12 砕石レベル検出手段 13 データ送信装置 14a 送信アンテナ 19 システム監視室 20a 送受信アンテナ 21a カメラ用アンテナ 22 運転モード選択スイッチ 90〜98 検出器 100 排土および復帰軌跡記憶部 101 すくい込み手順記憶部 102 軌跡補正部 103 排土制御部 104 復帰制御部 105 姿勢演算手段 106 掘削力演算手段 107 すくい込み制御部 108 クラッシャ状態判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−24351（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−288753（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/20 E02F 3/42 B02C 21/00 - 21/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砕石をかき集めるブルドーザと、 ブルドーザで集められた砕石のすくい取り、排土および
   復帰動作を自動的に行う自動油圧ショベルと、 この自動油圧ショベルから排土された砕石より砂利を生
   成するモービルクラッシャとを具備し、 ブルドーザは、 自動油圧ショベルおよびモービルクラッシャからの信号
   を受信して自動油圧ショベルおよびモービルクラッシャ
   の状態を表示するとともに自動油圧ショベルに遠隔操作
   信号を送信する機能を備えた ことを特徴とする移動式自
   動砕石プラント。
2. 【請求項２】 ブルドーザに、無線信号を送受信するた
   めの送受信ユニットおよび送受信アンテナと、自動油圧
   ショベルおよびモービルクラッシャの状態を表示する車
   両モニタとを設け、 自動油圧ショベルに、この油圧ショベルを無線信号によ
   り遠隔操縦するための遠隔制御ユニットおよび送受信ア
   ンテナと、油圧ショベルを自動運転するための制御装置
   とを設け、 モービルクラッシャに、砕石のレベルを検出する砕石レ
   ベル検出手段と、前記レベルの信号を自動油圧ショベル
   の制御装置へ送信するためのデータ送信装置および送信
   アンテナとを設けたことを特徴とする請求項１記載の移
   動式自動砕石プラント。
3. 【請求項３】 ブルドーザに搭載した送受信ユニット
   に、油圧ショベルの全自動運転と、油圧ショベルに対す
   る教示操作と、ブルドーザのオペレータによる油圧ショ
   ベルの遠隔操縦とを選択するための運転モード選択スイ
   ッチを設け、 自動油圧ショベルに、監視用カメラと、このカメラで撮
   られた画像信号を送信するためのカメラ用アンテナとを
   設け、 自動油圧ショベルから離れた位置にシステム監視室を設
   置し、このシステム監視室に、ブルドーザと同様の送受
   信ユニットおよび送受信アンテナと、前記油圧ショベル
   のカメラ用アンテナから送信された画像信号を受信する
   ためのカメラ用アンテナと設けることにより、このシス
   テム監視室にてブルドーザに乗車したオペレータと同様
   の遠隔操作を可能としたことを特徴とする請求項２記載
   の移動式自動砕石プラント。
4. 【請求項４】 移動式自動砕石プラントに使用される上
   部旋回体にフロント作業機部を設けてなる油圧ショベル
   であって、 各可動部の作動量を検出する検出器からの信号より油圧
   ショベルの姿勢を演算する姿勢演算手段と、 フロント作業機部のシリンダ圧力を検出する検出器から
   の信号より掘削力を演算する掘削力演算手段と、 前記姿勢演算手段および前記掘削力演算手段の出力結果
   よりフロント作業機部により砕石を自動的にすくい込む
   ように制御するすくい込み制御部と、 フロント作業機部の排土動作および復帰動作の軌跡を、
   予め設定した計画データあるいはオペレータの教示操作
   により設定する教示データを格納する排土および復帰軌
   跡記憶部と、 フロント作業機部による砕石のすくい込み手順データを
   格納したすくい込み手順記憶部と、 これらの記憶部のデータと前記姿勢演算手段からの信号
   とにより空中動作するフロント作業機部の軌跡を補正す
   る軌跡補正部と、 この軌跡補正部からの出力データで排土動作を自動的に
   行う排土制御部および復帰動作を自動的に行う復帰制御
   部と、 油圧ショベルの排土位置に設置されたモービルクラッシ
   ャにおける砕石レベルの検出信号より前記排土制御部の
   起動および停止を判定するクラッシャ状態判定部とを具
   備した制御装置を搭載したことを特徴とする移動式自動
   砕石プラント用の自動油圧ショベル。