JP3652062B2 - 発破地面の自動掘削負荷計測装置 - Google Patents
発破地面の自動掘削負荷計測装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3652062B2 JP3652062B2 JP09741697A JP9741697A JP3652062B2 JP 3652062 B2 JP3652062 B2 JP 3652062B2 JP 09741697 A JP09741697 A JP 09741697A JP 9741697 A JP9741697 A JP 9741697A JP 3652062 B2 JP3652062 B2 JP 3652062B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excavation
- excavator
- time
- bucket
- blasting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/26—Indicating devices
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発破地面の自動掘削負荷計測装置に係わり、特に、大規模鉱山等において発破をかけた後の掘削機による地面の掘削負荷を測定する発破地面の自動掘削負荷計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露天掘り（直掘り）の大規模鉱山等においては、発破により一旦地面を爆破し、その後、爆破された地面を掘削機、例えば油圧ショベルで掘削する手段が採用されている。
【０００３】
この時の採掘状況を図１５〜図１６を用いて説明する。図１５は大規模鉱山全体の平面図である。この図で、Ａは大規模鉱山の全体領域を示し、通常、縦、横それぞれ数ｋｍ以上に及ぶ。Ａ１ 〜Ａｎ は全体領域Ａを小さく区分した区域を示し、各区域は、例えば、縦、横それぞれ５０〜 ２００ｍ程度に選定される。Ｂはこの鉱山現場の管理を行う鉱山管理事務所を示す。鉱山管理事務所Ｂは全体領域Ａの内外の管理に都合の良い位置に設置される。
【０００４】
図１６は図１５に示す１つの区域の平面図である。この場合、図１５に示す区域Ａ１ が方形で示される。Ｐｂ１、Ｐｂ２、・・・、Ｐｂｉ、・・・は、区域Ａ１における発破の設置位置を示す。また、ｄ１ 、ｄ２ は発破相互の間隔を示す。通常、この間隔はほぼ等間隔とされることが多い。発破の設置位置（間隔）や爆薬の量は、全体領域Ａにおけるある場所の地質調査の柱状サンプルや地形図を参考にして決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記大規模鉱山における作業の８０％は表土の除去作業にあるといわれている。従って、発破の適否は作業全体に重大な影響を及ぼす。即ち、爆薬の量が少な過ぎたり、発破位置の間隔が広過ぎたりすると土石を充分にほぐすことができず、油圧ショベルによる掘削負荷が大きくなり、掘削に長時間を要し、予定時間通りの掘削ができず、ダンプトラックを長時間待機させることになる。逆に、爆薬量が多過ぎたり、発破位置の間隔が狭過ぎると土石が過剰にほぐされ、油圧ショベルの有する掘削能力を充分に生かしきれないばかりでなく、爆薬に大きなコストがかかるという問題が生じる。発破の計画者は、発破後の状態を見て、または油圧ショベルのオペレータから掘削の状況を聞いて次の区域の発破の計画を立案するが、鉱山に使用されている油圧ショベルの稼動率は、通常１００％近く、オペレータに掘削時の負荷状態等をメモする余裕等はなく、逆に、そのための時間をとるとすれば稼働率が落ち生産性が低下するという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記の種々の問題点に鑑みて、自動的に正確な発破状態を計測し、表示することのできる発破地面の自動掘削負荷計測装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採った。
【０００８】
発破後の地面を掘削する掘削機を利用して発破地面の掘削負荷を計測し表示する発破地面の自動掘削負荷計測装置において、
前記自動掘削負荷計測装置は、
前記掘削機のバケットのクラウド操作を検出するクラウド操作検出手段と、
前記クラウド操作が検出された時に前記掘削機が掘削作業を行っている掘削位置を検出する掘削位置検出手段と、
前記検出された各掘削位置における前記掘削機のバケットシリンダのボトム圧力を掘削負荷として検出する掘削負荷検出手段と、
前記掘削機のバケットの開放操作を検出する開放操作検出手段と、
前記検出された前記開放操作が、前記掘削機による掘削作業主体のときのものであるか、あるいは運搬車への掘削物の積込作業主体のときのものであるかを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記判定手段は、
前記掘削機による運搬車への積み込みに要する所定の時間幅を有する積込基準時間と、前記バケットの前回の開放操作から今回の開放操作に要した所要時間とを対比して、前記所要時間が前記積込基準時間の前記時間幅内に入っている時は、開放操作が積込作業主体のときのものであると判定することを特徴とする。
【００１０】
また、前記自動掘削負荷計測装置は、表示手段を備え、
前記表示手段に、前記各掘削位置毎の掘削負荷をそれぞれ表示すると共に、前記各掘削位置における前記掘削機の作業内容が前記掘削作業主体であるか、あるいは積込作業主体であるかを表示することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図１４を用いて説明する。
【００１２】
図２は本実施形態に係わる自動掘削負荷計測装置を備える油圧ショベルの側面図である。
【００１３】
図において、１は走行体、２は上部旋回体、３は運転室、４は上部旋回体２に回動可能に支持されたブーム、４Ｓはブーム４を駆動するブームシリンダ、５はブーム４に回動可能に支持されたアーム、５Ｓはアーム５を駆動するアームシリンダ、６はアーム５に回動可能に支持されたバケット、６Ｓはバケット６を駆動するバケットシリンダ、６ｐはバケットの回動中心となるピン、７Ａは人工衛星からの信号を受信するためのアンテナ、８Ａは鉱山事務所等に備えられるコンピュータと送受信するためのアンテナである。Ｃはバケット操作におけるクラウド方向、Ｄはダンプ方向、Ｏはバケット開方向を示す。
【００１４】
この油圧ショベルは、通常、バケット６がクラウド方向Ｃに操作されると掘削が行われ、ダンプ方向Ｄに操作されると放土が行われる。またバケット開方向Ｏに操作される場合は、ダンプトラックへの土石等の積み込みまたは整地のための放土が行われる。１つの区域に発破が仕掛けられ、爆破が終了すると、当該区域に１台または複数台の油圧ショベルが入って爆破された地面を掘削し、掘削土石等をダンプトラックに積み込んで所定の個所へ運搬して処理を行う。
【００１５】
図１は、本実施形態に係わる発破地面の自動掘削負荷計測装置のブロック図である。なお、図２に示す部分と同一の部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図において、６Ｓｒはバケットシリンダ６Ｓのロッド室、６Ｓｂはボトム室、１０，１９は油圧ポンプ、１１，２０は油タンク、１２は油圧ポンプ１０とバケットシリンダ６Ｓの間に介在するコントロール弁、１３はバケット６をクラウド方向またはダンプ方向に操作する操作レバー、１４，２３はそれぞれバケット操作用パイロット弁とバケット開閉用パイロット弁、１５は操作レバー１３によるバケット６のクラウド方向（図２におけるクラウド方向Ｃ）の操作信号Ｌｃを検出する圧力スイッチ、１６は操作レバー１３によるバケット６のダンプ方向（図２におけるダンプ方向Ｄ）の操作信号Ｌｄを検出する圧力スイッチ、１７はバケットシリンダ６Ｓのボトム室６Ｓｂの圧力信号Ｐｂを検出する圧力センサ、１８Ｓはバケット開閉シリンダ、１８Ｓｒはバケット開閉シリンダ１８Ｓのロッド室、１８Ｓｂはボトム室、２１は油圧ポンプ１９とバケット開閉シリンダ１８Ｓ間に介在するコントロール弁、２２はバケット６を開閉操作する操作レバー、２４は操作レバー２２によるバケット６の開方向の操作信号Ｌｂを検出する圧力スイッチである。
【００１７】
操作レバー１３または２２が操作されると、バケット操作パイロット弁１４またはバケット操作開閉パイロット弁２３の各パイロット圧力が制御されて、コントロール弁１２または２１を駆動する。
【００１８】
また、７は、油圧ショベルに搭載され、人工衛星からの信号をアンテナ７Ａで受信して油圧ショベルの地球上の絶対座標Ｐｇを出力するＧＰＳ（ Grobal Positioning System）、８はアンテナ８Ａを備える無線送受信器、２５は、油圧ショベルに備えられ、コンピュータで構成される処理装置（構成の詳細は後述する）、２６は油圧ショベルのブーム角αを検出する角度センサ、２７は油圧ショベルのアーム角βを検出する角度センサ、２８は油圧ショベルの上部旋回体２の旋回中心に設置され、検出角度θを検出する磁気方位センサ、２９は油圧ショベルに備えられ、スタートスイッチＯＮまたはストップスイッチＯＮに操作されたとき信号Ｓｓを出力するスタート／ストップスイッチである。
【００１９】
また、３０は、例えば、図１５に示す管理事務所Ｂ等に備えられるコンピュータ（構成の詳細は後述する）、３１は処理装置２５から送信される各種データをアンテナ３１Ａを介して受信する無線送受信機、３２はコンピュータ３０から出力される各種データを表示する表示装置である。
【００２０】
図３は、磁気方位センサ２８の方位検出を説明する図である。
【００２１】
図において、２ｃは上部旋回体２の旋回中心、実線で示す４、５はそれぞれブーム４およびアーム５の軸線、６ｐはバケット６の回動ピンである。磁気方位センサ２８は、上部旋回体２の正面方向の向き、即ち、ブーム４、アーム５、バケット６の向きが地磁気の北方向から何度傾いているかを検出し、その検出角度θを方位データとして検出する。
【００２２】
次に、処理装置２５の構成を図４を用いて説明する。
【００２３】
図４は図１に示す処理装置２５のシステム構成図である。
【００２４】
図において、２５１は図１に示す油圧ショベルの各部から出力される信号を入力する入力インタフェース、２５２は種々の演算処理を実行するＣＰＵ、２５３は各種の処理プログラム等を格納するＲＯＭまたはＲＡＭ、２５４は演算処理の結果等を格納するＲＡＭ、２５５は時刻信号を出力するタイマ、２５６は処理装置２５で得られたデータを外部に出力するための出力インタフェースである。ＲＯＭ２５３には、後に詳述する処理装置２５において実行される、スタートプログラム２５３ａ、負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂ、掘削位置サンプリングプログラム２５３ｃ、および終了プログラム２５３ｄの各プログラムが格納されている。
【００２５】
次に、コンピュータ３０の構成を図５を用いて説明する。
【００２６】
図５は図１に示すコンピュータ３０のシステム構成図である。
【００２７】
図において、３０１は図１に示す無線送受信機３１で受信した信号を入力する入力インタフェース、３０２は種々の演算処理を実行するＣＰＵ、３０３は処理プログラムや各種データが格納されるＲＯＭおよびＲＡＭ、３０４は処理の結果得られた表示データを格納するＲＡＭ、３０５は表示データを表示装置３２等へ出力する出力インタフェースである。ＲＯＭおよびＲＡＭ３０３には、発破データ３０３ａ、負荷圧データ３０３ｂ、および表示プログラム３０３ｃが格納されている。発破データ３０３ａは、掘削工事現場の地図、発破を設けた位置、および火薬の使用量等のデータで格納されている。
【００２８】
次に、処理装置２５において実行される処理手順を図６〜図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
図６は、処理装置２５におけるスタータプログラム２５３ａの実行に係わり、処理装置２５における初期処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００３０】
ステップ１０において、発破終了後、地面の掘削を開始する時、オペレータによる油圧ショベルのスタート／ストップスイッチ２９の操作を確認する。スタートスイッチ２９がＯＮされると信号Ｓｓが出力される。ステップ１１において、処理装置２５はこの信号Ｓｓを入力すると、図示されていない掘削回数をカウントする掘削カウンタｎ、作業サイクルをカウントする作業サイクルカウンタａ、操作レバー１３の操作時間をカウントするレバー操作時間カウンタＣｔｌ、および圧力センサ１７の検出圧力Ｐｂの積算値Ｐｄをそれぞれ０にセットし、また、クラウドフラグＦｃ、ダンプフラグＦｄ、および開フラグＦｂをそれぞれＯＦＦにセットし、サイクルタイム計測開始時刻Ｃｔ（０）に現在時刻をセットして、スタートプログラムを終了する。
【００３１】
図７〜図９は、処理装置２５における負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂの実行に係わり、処理装置２５において負荷圧データを得るための処理手順を示すフローチャートである。
【００３２】
ここで、負荷圧サンプリングプログラムは、タイマ２５５の出力に基づき、一定時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎に起動される。またこの処理は、操作レバー１３がバケット６をクラウド方向に操作されたとき（即ち、掘削が行われたとき）、この操作信号Ｌｃがノイズでなくオペレータの意志であることを確認するため、操作信号Ｌｃが一定時間、例えば ０．３ｓｅｃ継続して入力されたか否かを判断し、一定時間継続して入力されたときは掘削が行われたものとする確認処理を行い、また、掘削を終了して放土するときの操作信号Ｌｄについても同様の確認処理を行う。さらに、掘削しダンプトラックに放土する一連の作業サイクル時間を計測するために、バケット６が開放されたとき出力される操作信号Ｌｂについても同様の確認処理を行う。これらの確認処理がされて初めてそれぞれ所要の数値の設定やデータの取り込み動作が実行される。
【００３３】
ステップ２０において、負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂが起動すると、操作レバー１３のクラウド方向の操作信号Ｌｃが入力されたか否かを判断する。入力されていない場合はステップ２１において、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃを０にセットし、かつ、クラウドフラグＦｃをＯＦＦにする。次いで、ステップ２２で、操作レバー１３のダンプ方向操作信号Ｌｄが入力されたか否か判断し、入力されていない場合はステップ２３において、ダンプ操作判定用カウンタ値Ｃｄを０にセットし、かつ、ダンプフラグＦｄをＯＦＦにする。次いで、ステップ２４において、操作レバー２２のバケット開方向の操作信号Ｌｂが入力されたか否かを判断し、入力されていない場合はステップ２５において、バケット開操作判定用カウンタＣｂを０にセットし、かつバケット開フラグをＯＦＦにする。そして、ステップ２６において、クラウドフラグＦｃがＯＮか否かを判断し、ＯＮでない場合には、ステップ２７において、同様にダンプフラグＦｄがＯＮか否か判断し、ＯＮでなければ処理を終了する。
【００３４】
このような処理が１０ｍｓｅｃ毎に行われて行くうちに、ステップ２０において、オペレータが掘削を行うために操作レバー１３をクラウド方向に操作すると、操作信号Ｌｃが検出され、次いでステップ２８において、クラウドフラグＦｃがＯＮか否かが判断される。この場合、ＯＮになっていないので、ステップ２９において、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが予め定められた値Ｃｃｏになっているか否か判断する。設定値Ｃｃｏを例えば３０回とすると、負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂは上記の例では１０ｍｓｅｃ毎に実行されるので、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが０から３０になるまでには０．３ｓｅｃを要し、この時間間隔でオペレータの操作意志の確認を行うことになる。
【００３５】
即ち、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが予め定められた値Ｃｃｏになっていない場合には、ステップ３０においてクラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃに「「1 」を加算し、次にステップ２２、ステップ２３、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２６、ステップ２７を経て処理を終了する。この処理を１０ｍｓｅｃ毎に繰り返して行くと、やがてステップ２９において、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが値Ｃｃｏに達し、オペレータによる操作レバー１３のクラウド方向への操作を確認することになる。この操作が確認されると、ステップ３１において、クラウドフラグＦｃをＯＮにし、掘削カウンタｎに「１」を加算し、そのときの掘削位置Ｐ６ｐ（ピン６ｐの位置）、およびそのときの時刻ｔｏ（ｎ）を格納し、かつ、ダンプフラグＦｄをＯＦＦにする。次いで、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２６、ステップ２７を経て処理を終了する。
【００３６】
上記ステップ３１の処理が終了して１０ｍｓｅｃ経過後に再度負荷圧サンプリングプログラムが実行されるが、このときは前回のステップ３１の処理でクラウドフラグＦｃがＯＮとなっているので、ステップ２８でこれを判断し、処理はステップ２２、ステップ２３を経てステップ２４へ移行する。クラウドフラグＦｃはＯＮの状態にあるので、ステップ２５を経て、ステップ２６でこれが判断され、ステップ３２へ移行する。ステップ３２では、クラウド操作時間のカウント値Ｃｔｌに「１」を加算し、かつ、そのときの圧力センサ１７の検出値（負荷圧）Ｐｂをそれまでの負荷圧の積算値Ｐｄ（この場合は最初の掘削であるので「０」）に加算する。次いで、ステップ２７を経て処理を終了する。この処理が掘削動作中、１０ｍｓｅｃ毎に実行され、その都度、クラウド操作時間のカウント値Ｃｔｌに「１」が加算され、負荷圧データが積算されていく。
【００３７】
次に、掘削動作が終了すると、オペレータは操作レバー１３をダンプ方向へ操作する。この動作は、ステップ２０およびステップ２１を経てステップ２２の処理で判断される。次いで、ステップ３３でダンプフラグＦｄがＯＮであるか否か判断し、この場合はダンプ方向へ切り換えられたばかりであるので、ダンプフラグＦｄはＯＦＦの状態にあり、ステップ３４においてダンプ操作判定用カウンタ値Ｃｄが所定値Ｃｄｏになっているか否か判断し、ステップ３５において所定値Ｃｄｏにはなっていないので、ダンプ操作判定用カウンタ値Ｃｄ に「１」を加算し、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２７を経て処理を終了する。クラウド方向操作の場合と同様、この処理がＣｄ ＝Ｃｄｏになる（ダンプ方向操作が確認される）まで繰り返され、ステップ３４でこれが判断されると、ステップ３６でダンプフラグＦｄをＯＮし、クラウドフラグＦｃをＯＦＦにする。次いで、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２６を経てステップ２７でダンプフラグＦｄがＯＮであることを判断し、次いで、ステップ３７で掘削回数ｎが更新されているか否かをみる。この場合、掘削回数ｎはステップ３１で「１」が加算され、更新されているので、ステップ３８の処理を実行することになる。
【００３８】
ところで、幾度かのバケットのクラウド（掘削）とダンプ（放土）を繰り返した後は、油圧ショベルは、ダンプトラックに掘削した土石類を積み込む。このとき、オペレータはバケットを開方向に操作する。その結果は、ステップ２４において、バケット開操作信号ＬｂがＯＮとなることにより判定される。次に、ステップ４１において、開フラグＦｂがＯＮか否かが判定される。最初は開フラグＦｂはＯＦＦであるのでステップ４２に導かれる。次に、ステップ４３でバケット開操作判定用カウンタＣｂがバケット開カウンタ設定値Ｃｂｏに到達したと判断されるまで、Ｃｂのカウンタは累積される。バケット開操作判定用カウンタＣｂがバケット開カウンタ設定値Ｃｂｏに到達するとステップ４４が実行される。ここでは、バケット開フラグＦｂをＯＮとし、このときの時刻を作業サイクルタイム計測開始時刻Ｃｔ（ａ）に格納する。格納後、作業サイクルカウンタａに「１」を加算してステップ２６、ステップ２７、ステップ３７を経てステップ３８を実行する。
【００３９】
ステップ３８では、以下の処理が実行される。
【００４０】
（１）作業サイクルカウンタａのときのクラウド操作時間のカウント値Ｃｔｌの積算値Ｃｔｌ（ａ，ｎ）から同じ作業サイクルカウンタａで前回までのクラウド操作時間カウント値Ｃｔｌ（ａ，ｎ−１）を減算して今回のクラウド操作時間までのカウント値ΔＣｔｌ（ａ，ｎ）を得る。
【００４１】
（２）今回のクラウド操作時間カウント値ΔＣＴｌ（ａ，ｎ）に負荷圧サンプリングプログラム２３３ｃの繰り返し時間間隔Ｔｓ（１０ｍｓｅｃ）を乗算して今回の掘削時間ΔＴｌを得る。
【００４２】
（３）今回得られた負荷圧の積算値Ｐｄ（ａ，ｎ）から、前回までの負荷圧の積算値Ｐｄ（ａ，ｎ−１）を減算して今回の負荷圧ΔＰｄ（ａ，ｎ）を得る。
【００４３】
（４）今回の負荷圧ΔＰｄｌ（ａ，ｎ）を今回の操作時間ΔＴｌで除して今回の平均負荷圧Ｐａ（ａ，ｎ）を得る。
【００４４】
この演算結果は逐次、無線送受信機８を介して鉱山管理事務所Ｂ等のコンピュータ３０へ送信される。
【００４５】
次に、ステップ４５において、作業サイクルカウンタａが更新されているか否かを判断する。油圧ショベルが数回の掘削および放土の作業の後、ダンプトラックに土石等を積み込むと、ステップ４４において作業サイクルカウンタａが更新されるので、ステップ４５で作業サイクルカウンタａの更新が確認される。次に、ステップ４６において、ダンプトラックに積み込むまでの作業サイクル時間Ｔｃｙｃを、前回の作業サイクルカウンタＣｔ（ａー１）を今回の作業サイクルカウンタＣｔ（ａ）から減算したものに、繰り返し時間間隔（１０ｍｓ）Ｔｓを乗算して求める。
【００４６】
次に、この作業サイクル時間Ｔｃｙｃが、ダンプトラックがあまり来ない時の掘削作業主体の時のものか、あるいは、ダンプトラックが次々に来て積み込む積み込み作業主体の時のものかを、自動的に判定する処理について説明する。
【００４７】
通常、ダンプトラックが次々来る時の掘削と積み込みに要する時間は一定であり、その時間を基準サイクル時間Ｔｒｅｆとし、この基準サイクル時間Ｔｒｅｆに対してダンプトラックの到来時間の誤差分と掘削作業時のバケット開操作に要する時間を△Ｔｂａｎｄ１および△Ｔｂａｎｄ２とする。
【００４８】
はじめに、ステップ４７において、今回得られた作業サイクル時間Ｔｃｙｃと基準サイクル時間Ｔｒｅｆに△Ｔｂａｎｄ１を加えたものとを比較する。この作業サイクル時間Ｔｃｙｃが大きいかまたは等しい場合は、ステップ４９でフラグＦ２５＝１に設定する。フラグＦ２５＝１はダンプトラックへの積み込みが行われていない掘削作業主体であることを意味する。
【００４９】
次に、ステップ４８で作業サイクル時間Ｔｃｙｃが、基準サイクル時間Ｔｒｅｆに△Ｔｂａｎｄ１を加えたものより小さい場合であって、かつ基準サイクル時間Ｔｒｅｆから△Ｔｂａｎｄ２を減算したものより大きい場合は、フラグＦ２５＝０に設定する。このフラグＦ２５＝０は、今回の作業がダンプトラックへの積み込み作業であることを意味する。さらに、作業サイクル時間Ｔｃｙｃが基準サイクル時間Ｔｒｅｆから△Ｔｂａｎｄ２を減算したものに等しいか、または小さい場合は、フラグＦ２５＝１に設定する。この場合は、通常のダンプトラックへの積み込み作業に関わらないバケットの開操作の場合と判定し、この場合のバケットの開操作は掘削作業のためのものと判定する。
【００５０】
このフラグＦ２５＝１またはフラグＦ２５＝０のフラグ情報は、他の掘削負荷情報等と共に、無線送受信機２４を介して逐次管理事務所Ｂのコンピュータ３０に送信される。
【００５１】
次に、処理装置２５における掘削位置サンプリングプログラム２５３ｃの実行に係わり、先にステップ３１において求めた掘削位置Ｐ６ｐを算出するための処理手順を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５２】
ステップ７０において、ＧＰＳ７からの信号Ｐｇ、磁気方位センサ２８からの検出信号θ、ブーム角センサ２６およびアーム角センサ２７からの検出信号α、βを読み込む。次に、ステップ７１において、油圧ショベルの旋回中心とブーム４の上部旋回体２との連結点２ｃとの間の水平距離（既知）、および角度α、β用いて上記連結点２ｃとバケットピン６ｐとの間の水平距離Ｌを演算し、先に読み出された信号Ｐｇ、演算された距離Ｌ、および方位θに基づいて掘削位置（バケットピン６ｐの位置）Ｐ６ｐを演算する。
【００５３】
次に、終了プログラム２５３ｄの実行に係わり、処理装置２５において実行される終了処理の処理手順を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
ステップ８０において、掘削または積み込み作業を終了すると、オペレータによるスタート／ストップスイッチ２９の操作を確認する。ストップスイッチ２９がＯＮされると信号Ｓｓが出力され、ステップ８１において、作業終了のステータスを出力すると共に、現在の時間ｔ０、クラウド操作時間の積算値Ｔｌ、負荷圧力の積算値Ｐｄを無線送受信機８を介して管理事務所Ｂのコンピュータ３０に送信し、処理を終了する。
【００５５】
次に、管理事務所Ｂに配置され、処理装置２５から送信される負荷圧データを表示処理するコンピュータ３０および表示装置３２の動作を図１２〜図１４を用いて説明する。
【００５６】
図１２はコンピュータ３０における表示プログラム３０３ｃの実行に係わり、受信した負荷圧データ３０３ｂを表示装置３２に表示するための処理手順を示すフローチャートである。
【００５７】
コンピュータ３０は、油圧ショベルによる掘削および積み込みの作業開始前に、発破データ３０３ａに基づいて表示装置３２の画面に作業区域および発破設置位置を表示する。この状態で、ステップ９０において、油圧ショベルから新しい負荷圧データを受信したか否かを判断する。新しい負荷圧データが受信すると、ステップ９１で、表示装置３２の表示画面に、入力された掘削位置データＰ６ｐに相当する位置に○を表示し、かつその近辺に掘削負荷圧△Ｐｄ（ａ，ｎ）を表示し、さらに、前記○の中に、今回の作業サイクルが、掘削作業主体であったか、積み込み作業主体であったかをフラグＦ２５に基づいて色分けして表示する。次にステップ９２において、ストップスイッチ２９がＯＮされているか否かを判定し、ＯＮされていない時は、ステップ９０からの処理を繰り返す。掘削および積み込みの一連の作業が終了して、オペレータによりストップスイッチ２９がＯＮされると、ステップ９３において、図１１のステップ８１の処理により送信されてきたクラウド操作時間の積算値Ｔｌ、および負荷圧力の積算値Ｐｄを表示すると共に、現在時刻ｔ０から掘削作業開始時刻ｔ０（１）を減算して作業に要した全経過時間を表示する。
【００５８】
さらに、ステップ９４において、作業サイクルタイム毎のクラウド操作時間の積算値Ｔｌ、および積算負荷圧力Ｐｄと、掘削主体かまたは積み込み主体かを表す表示、掘削位置Ｐ６ｐが含まれる小区域の記号が表示される。
【００５９】
図１３は、表示装置３２の表示画面の一部拡大図である。
【００６０】
図において、Ｐｂｉは発破を設置した位置の一つを示し、発破位置Ｐｂｉの周辺の○印は掘削位置であり、数字は負荷圧を表している。なお、負荷圧は実際の負荷圧ではなく、実際の負荷圧を０〜１００のレベルに区分したときのレベル表示である。
【００６１】
図１４は、表示装置３２の他の表示画面の一部拡大図である。
【００６２】
図において、Ｐｂｉは発破を設けた位置の一つを示し、この表示例は、区域をさらに小区域（例えば ５ｍ四方）に細分し、これら小区域毎に掘削時間および負荷圧（レベル）の平均値を表示するようにしている。勿論、この場合には、図示されていないが、表示プログラム３０３ｃに掘削時間および負荷圧レベルの平均値演算の処理手順が付加されることになる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータに直接掘削状況を聞かなくても、作業内容が掘削主体か積み込み主体であるかが自動的に判定され、掘削負荷圧の高い掘削主体の作業をしていることが解れば、各掘削位置に対するその後の発破の処置をより適正に行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明では、掘削機が掘削作業を行っている掘削位置および掘削時におけるバケットの掘削負荷を検出すると共に、バケットの開放操作毎にその掘削位置における作業が掘削主体か、または積み込み主体であるかを自動的に判定して、表示するようにしたので、発破位置や発破量等を適正に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る発破地面の自動掘削負荷計測装置のブロック図である。
【図２】本実施形態に係わる自動掘削負荷計測装置を備える油圧ショベルの正面図である。
【図３】図１に示す磁気方位センサ２８の方位検出を説明する図である。
【図４】図１に示す処理装置２５のシステム構成図である。
【図５】図１に示すコンピュータ３０のシステム構成図である。
【図６】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図７】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図８】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図９】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１０】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１１】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１２】図１に示すコンピュータ３０の表示処理手順を説明するフローチャートである。
【図１３】図１に示す表示装置３２の表示画面の一部拡大図である。
【図１４】図１に示す表示装置３２の他の表示画面の一部拡大図である。
【図１５】露天堀される大規模鉱山全体の平面図である。
【図１６】図１５に示す１つの区域の平面図である。
【符号の説明】
６ バケット
６Ｓ バケットシリンダ
７ ＧＰＳ
１３ 操作レバー
１５ 圧力スイッチ
１７ 圧力センサ
２２ 操作レバー
２４ 圧力センサ
２５ 処理装置
２５３ｂ 負荷圧サンプリングプログラム
２６ 角度センサ
２７ 角度センサ
２８ 磁気方位センサ
３０ コンピュータ
３０３ｂ 負荷圧データ
３２ 表示装置
Ｐｂｉ 発破設置位置
Ｐ６ｐ 掘削位置
Ｔｒｅｆ 基準サイクル時間
Ｔｃｙｃ 作業サイクル時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、発破地面の自動掘削負荷計測装置に係わり、特に、大規模鉱山等において発破をかけた後の掘削機による地面の掘削負荷を測定する発破地面の自動掘削負荷計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露天掘り（直掘り）の大規模鉱山等においては、発破により一旦地面を爆破し、その後、爆破された地面を掘削機、例えば油圧ショベルで掘削する手段が採用されている。
【０００３】
この時の採掘状況を図１５〜図１６を用いて説明する。図１５は大規模鉱山全体の平面図である。この図で、Ａは大規模鉱山の全体領域を示し、通常、縦、横それぞれ数ｋｍ以上に及ぶ。Ａ１ 〜Ａｎ は全体領域Ａを小さく区分した区域を示し、各区域は、例えば、縦、横それぞれ５０〜 ２００ｍ程度に選定される。Ｂはこの鉱山現場の管理を行う鉱山管理事務所を示す。鉱山管理事務所Ｂは全体領域Ａの内外の管理に都合の良い位置に設置される。
【０００４】
図１６は図１５に示す１つの区域の平面図である。この場合、図１５に示す区域Ａ１ が方形で示される。Ｐｂ１、Ｐｂ２、・・・、Ｐｂｉ、・・・は、区域Ａ１における発破の設置位置を示す。また、ｄ１ 、ｄ２ は発破相互の間隔を示す。通常、この間隔はほぼ等間隔とされることが多い。発破の設置位置（間隔）や爆薬の量は、全体領域Ａにおけるある場所の地質調査の柱状サンプルや地形図を参考にして決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記大規模鉱山における作業の８０％は表土の除去作業にあるといわれている。従って、発破の適否は作業全体に重大な影響を及ぼす。即ち、爆薬の量が少な過ぎたり、発破位置の間隔が広過ぎたりすると土石を充分にほぐすことができず、油圧ショベルによる掘削負荷が大きくなり、掘削に長時間を要し、予定時間通りの掘削ができず、ダンプトラックを長時間待機させることになる。逆に、爆薬量が多過ぎたり、発破位置の間隔が狭過ぎると土石が過剰にほぐされ、油圧ショベルの有する掘削能力を充分に生かしきれないばかりでなく、爆薬に大きなコストがかかるという問題が生じる。発破の計画者は、発破後の状態を見て、または油圧ショベルのオペレータから掘削の状況を聞いて次の区域の発破の計画を立案するが、鉱山に使用されている油圧ショベルの稼動率は、通常１００％近く、オペレータに掘削時の負荷状態等をメモする余裕等はなく、逆に、そのための時間をとるとすれば稼働率が落ち生産性が低下するという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記の種々の問題点に鑑みて、自動的に正確な発破状態を計測し、表示することのできる発破地面の自動掘削負荷計測装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採った。
【０００８】
発破後の地面を掘削する掘削機を利用して発破地面の掘削負荷を計測し表示する発破地面の自動掘削負荷計測装置において、
前記自動掘削負荷計測装置は、
前記掘削機のバケットのクラウド操作を検出するクラウド操作検出手段と、
前記クラウド操作が検出された時に前記掘削機が掘削作業を行っている掘削位置を検出する掘削位置検出手段と、
前記検出された各掘削位置における前記掘削機のバケットシリンダのボトム圧力を掘削負荷として検出する掘削負荷検出手段と、
前記掘削機のバケットの開放操作を検出する開放操作検出手段と、
前記検出された前記開放操作が、前記掘削機による掘削作業主体のときのものであるか、あるいは運搬車への掘削物の積込作業主体のときのものであるかを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記判定手段は、
前記掘削機による運搬車への積み込みに要する所定の時間幅を有する積込基準時間と、前記バケットの前回の開放操作から今回の開放操作に要した所要時間とを対比して、前記所要時間が前記積込基準時間の前記時間幅内に入っている時は、開放操作が積込作業主体のときのものであると判定することを特徴とする。
【００１０】
また、前記自動掘削負荷計測装置は、表示手段を備え、
前記表示手段に、前記各掘削位置毎の掘削負荷をそれぞれ表示すると共に、前記各掘削位置における前記掘削機の作業内容が前記掘削作業主体であるか、あるいは積込作業主体であるかを表示することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図１４を用いて説明する。
【００１２】
図２は本実施形態に係わる自動掘削負荷計測装置を備える油圧ショベルの側面図である。
【００１３】
図において、１は走行体、２は上部旋回体、３は運転室、４は上部旋回体２に回動可能に支持されたブーム、４Ｓはブーム４を駆動するブームシリンダ、５はブーム４に回動可能に支持されたアーム、５Ｓはアーム５を駆動するアームシリンダ、６はアーム５に回動可能に支持されたバケット、６Ｓはバケット６を駆動するバケットシリンダ、６ｐはバケットの回動中心となるピン、７Ａは人工衛星からの信号を受信するためのアンテナ、８Ａは鉱山事務所等に備えられるコンピュータと送受信するためのアンテナである。Ｃはバケット操作におけるクラウド方向、Ｄはダンプ方向、Ｏはバケット開方向を示す。
【００１４】
この油圧ショベルは、通常、バケット６がクラウド方向Ｃに操作されると掘削が行われ、ダンプ方向Ｄに操作されると放土が行われる。またバケット開方向Ｏに操作される場合は、ダンプトラックへの土石等の積み込みまたは整地のための放土が行われる。１つの区域に発破が仕掛けられ、爆破が終了すると、当該区域に１台または複数台の油圧ショベルが入って爆破された地面を掘削し、掘削土石等をダンプトラックに積み込んで所定の個所へ運搬して処理を行う。
【００１５】
図１は、本実施形態に係わる発破地面の自動掘削負荷計測装置のブロック図である。なお、図２に示す部分と同一の部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図において、６Ｓｒはバケットシリンダ６Ｓのロッド室、６Ｓｂはボトム室、１０，１９は油圧ポンプ、１１，２０は油タンク、１２は油圧ポンプ１０とバケットシリンダ６Ｓの間に介在するコントロール弁、１３はバケット６をクラウド方向またはダンプ方向に操作する操作レバー、１４，２３はそれぞれバケット操作用パイロット弁とバケット開閉用パイロット弁、１５は操作レバー１３によるバケット６のクラウド方向（図２におけるクラウド方向Ｃ）の操作信号Ｌｃを検出する圧力スイッチ、１６は操作レバー１３によるバケット６のダンプ方向（図２におけるダンプ方向Ｄ）の操作信号Ｌｄを検出する圧力スイッチ、１７はバケットシリンダ６Ｓのボトム室６Ｓｂの圧力信号Ｐｂを検出する圧力センサ、１８Ｓはバケット開閉シリンダ、１８Ｓｒはバケット開閉シリンダ１８Ｓのロッド室、１８Ｓｂはボトム室、２１は油圧ポンプ１９とバケット開閉シリンダ１８Ｓ間に介在するコントロール弁、２２はバケット６を開閉操作する操作レバー、２４は操作レバー２２によるバケット６の開方向の操作信号Ｌｂを検出する圧力スイッチである。
【００１７】
操作レバー１３または２２が操作されると、バケット操作パイロット弁１４またはバケット操作開閉パイロット弁２３の各パイロット圧力が制御されて、コントロール弁１２または２１を駆動する。
【００１８】
また、７は、油圧ショベルに搭載され、人工衛星からの信号をアンテナ７Ａで受信して油圧ショベルの地球上の絶対座標Ｐｇを出力するＧＰＳ（ Grobal Positioning System）、８はアンテナ８Ａを備える無線送受信器、２５は、油圧ショベルに備えられ、コンピュータで構成される処理装置（構成の詳細は後述する）、２６は油圧ショベルのブーム角αを検出する角度センサ、２７は油圧ショベルのアーム角βを検出する角度センサ、２８は油圧ショベルの上部旋回体２の旋回中心に設置され、検出角度θを検出する磁気方位センサ、２９は油圧ショベルに備えられ、スタートスイッチＯＮまたはストップスイッチＯＮに操作されたとき信号Ｓｓを出力するスタート／ストップスイッチである。
【００１９】
また、３０は、例えば、図１５に示す管理事務所Ｂ等に備えられるコンピュータ（構成の詳細は後述する）、３１は処理装置２５から送信される各種データをアンテナ３１Ａを介して受信する無線送受信機、３２はコンピュータ３０から出力される各種データを表示する表示装置である。
【００２０】
図３は、磁気方位センサ２８の方位検出を説明する図である。
【００２１】
図において、２ｃは上部旋回体２の旋回中心、実線で示す４、５はそれぞれブーム４およびアーム５の軸線、６ｐはバケット６の回動ピンである。磁気方位センサ２８は、上部旋回体２の正面方向の向き、即ち、ブーム４、アーム５、バケット６の向きが地磁気の北方向から何度傾いているかを検出し、その検出角度θを方位データとして検出する。
【００２２】
次に、処理装置２５の構成を図４を用いて説明する。
【００２３】
図４は図１に示す処理装置２５のシステム構成図である。
【００２４】
図において、２５１は図１に示す油圧ショベルの各部から出力される信号を入力する入力インタフェース、２５２は種々の演算処理を実行するＣＰＵ、２５３は各種の処理プログラム等を格納するＲＯＭまたはＲＡＭ、２５４は演算処理の結果等を格納するＲＡＭ、２５５は時刻信号を出力するタイマ、２５６は処理装置２５で得られたデータを外部に出力するための出力インタフェースである。ＲＯＭ２５３には、後に詳述する処理装置２５において実行される、スタートプログラム２５３ａ、負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂ、掘削位置サンプリングプログラム２５３ｃ、および終了プログラム２５３ｄの各プログラムが格納されている。
【００２５】
次に、コンピュータ３０の構成を図５を用いて説明する。
【００２６】
図５は図１に示すコンピュータ３０のシステム構成図である。
【００２７】
図において、３０１は図１に示す無線送受信機３１で受信した信号を入力する入力インタフェース、３０２は種々の演算処理を実行するＣＰＵ、３０３は処理プログラムや各種データが格納されるＲＯＭおよびＲＡＭ、３０４は処理の結果得られた表示データを格納するＲＡＭ、３０５は表示データを表示装置３２等へ出力する出力インタフェースである。ＲＯＭおよびＲＡＭ３０３には、発破データ３０３ａ、負荷圧データ３０３ｂ、および表示プログラム３０３ｃが格納されている。発破データ３０３ａは、掘削工事現場の地図、発破を設けた位置、および火薬の使用量等のデータで格納されている。
【００２８】
次に、処理装置２５において実行される処理手順を図６〜図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
図６は、処理装置２５におけるスタータプログラム２５３ａの実行に係わり、処理装置２５における初期処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００３０】
ステップ１０において、発破終了後、地面の掘削を開始する時、オペレータによる油圧ショベルのスタート／ストップスイッチ２９の操作を確認する。スタートスイッチ２９がＯＮされると信号Ｓｓが出力される。ステップ１１において、処理装置２５はこの信号Ｓｓを入力すると、図示されていない掘削回数をカウントする掘削カウンタｎ、作業サイクルをカウントする作業サイクルカウンタａ、操作レバー１３の操作時間をカウントするレバー操作時間カウンタＣｔｌ、および圧力センサ１７の検出圧力Ｐｂの積算値Ｐｄをそれぞれ０にセットし、また、クラウドフラグＦｃ、ダンプフラグＦｄ、および開フラグＦｂをそれぞれＯＦＦにセットし、サイクルタイム計測開始時刻Ｃｔ（０）に現在時刻をセットして、スタートプログラムを終了する。
【００３１】
図７〜図９は、処理装置２５における負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂの実行に係わり、処理装置２５において負荷圧データを得るための処理手順を示すフローチャートである。
【００３２】
ここで、負荷圧サンプリングプログラムは、タイマ２５５の出力に基づき、一定時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎に起動される。またこの処理は、操作レバー１３がバケット６をクラウド方向に操作されたとき（即ち、掘削が行われたとき）、この操作信号Ｌｃがノイズでなくオペレータの意志であることを確認するため、操作信号Ｌｃが一定時間、例えば ０．３ｓｅｃ継続して入力されたか否かを判断し、一定時間継続して入力されたときは掘削が行われたものとする確認処理を行い、また、掘削を終了して放土するときの操作信号Ｌｄについても同様の確認処理を行う。さらに、掘削しダンプトラックに放土する一連の作業サイクル時間を計測するために、バケット６が開放されたとき出力される操作信号Ｌｂについても同様の確認処理を行う。これらの確認処理がされて初めてそれぞれ所要の数値の設定やデータの取り込み動作が実行される。
【００３３】
ステップ２０において、負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂが起動すると、操作レバー１３のクラウド方向の操作信号Ｌｃが入力されたか否かを判断する。入力されていない場合はステップ２１において、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃを０にセットし、かつ、クラウドフラグＦｃをＯＦＦにする。次いで、ステップ２２で、操作レバー１３のダンプ方向操作信号Ｌｄが入力されたか否か判断し、入力されていない場合はステップ２３において、ダンプ操作判定用カウンタ値Ｃｄを０にセットし、かつ、ダンプフラグＦｄをＯＦＦにする。次いで、ステップ２４において、操作レバー２２のバケット開方向の操作信号Ｌｂが入力されたか否かを判断し、入力されていない場合はステップ２５において、バケット開操作判定用カウンタＣｂを０にセットし、かつバケット開フラグをＯＦＦにする。そして、ステップ２６において、クラウドフラグＦｃがＯＮか否かを判断し、ＯＮでない場合には、ステップ２７において、同様にダンプフラグＦｄがＯＮか否か判断し、ＯＮでなければ処理を終了する。
【００３４】
このような処理が１０ｍｓｅｃ毎に行われて行くうちに、ステップ２０において、オペレータが掘削を行うために操作レバー１３をクラウド方向に操作すると、操作信号Ｌｃが検出され、次いでステップ２８において、クラウドフラグＦｃがＯＮか否かが判断される。この場合、ＯＮになっていないので、ステップ２９において、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが予め定められた値Ｃｃｏになっているか否か判断する。設定値Ｃｃｏを例えば３０回とすると、負荷圧サンプリングプログラム２５３ｂは上記の例では１０ｍｓｅｃ毎に実行されるので、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが０から３０になるまでには０．３ｓｅｃを要し、この時間間隔でオペレータの操作意志の確認を行うことになる。
【００３５】
即ち、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが予め定められた値Ｃｃｏになっていない場合には、ステップ３０においてクラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃに「「1 」を加算し、次にステップ２２、ステップ２３、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２６、ステップ２７を経て処理を終了する。この処理を１０ｍｓｅｃ毎に繰り返して行くと、やがてステップ２９において、クラウド操作判定用カウンタ値Ｃｃが値Ｃｃｏに達し、オペレータによる操作レバー１３のクラウド方向への操作を確認することになる。この操作が確認されると、ステップ３１において、クラウドフラグＦｃをＯＮにし、掘削カウンタｎに「１」を加算し、そのときの掘削位置Ｐ６ｐ（ピン６ｐの位置）、およびそのときの時刻ｔｏ（ｎ）を格納し、かつ、ダンプフラグＦｄをＯＦＦにする。次いで、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２６、ステップ２７を経て処理を終了する。
【００３６】
上記ステップ３１の処理が終了して１０ｍｓｅｃ経過後に再度負荷圧サンプリングプログラムが実行されるが、このときは前回のステップ３１の処理でクラウドフラグＦｃがＯＮとなっているので、ステップ２８でこれを判断し、処理はステップ２２、ステップ２３を経てステップ２４へ移行する。クラウドフラグＦｃはＯＮの状態にあるので、ステップ２５を経て、ステップ２６でこれが判断され、ステップ３２へ移行する。ステップ３２では、クラウド操作時間のカウント値Ｃｔｌに「１」を加算し、かつ、そのときの圧力センサ１７の検出値（負荷圧）Ｐｂをそれまでの負荷圧の積算値Ｐｄ（この場合は最初の掘削であるので「０」）に加算する。次いで、ステップ２７を経て処理を終了する。この処理が掘削動作中、１０ｍｓｅｃ毎に実行され、その都度、クラウド操作時間のカウント値Ｃｔｌに「１」が加算され、負荷圧データが積算されていく。
【００３７】
次に、掘削動作が終了すると、オペレータは操作レバー１３をダンプ方向へ操作する。この動作は、ステップ２０およびステップ２１を経てステップ２２の処理で判断される。次いで、ステップ３３でダンプフラグＦｄがＯＮであるか否か判断し、この場合はダンプ方向へ切り換えられたばかりであるので、ダンプフラグＦｄはＯＦＦの状態にあり、ステップ３４においてダンプ操作判定用カウンタ値Ｃｄが所定値Ｃｄｏになっているか否か判断し、ステップ３５において所定値Ｃｄｏにはなっていないので、ダンプ操作判定用カウンタ値Ｃｄ に「１」を加算し、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２７を経て処理を終了する。クラウド方向操作の場合と同様、この処理がＣｄ ＝Ｃｄｏになる（ダンプ方向操作が確認される）まで繰り返され、ステップ３４でこれが判断されると、ステップ３６でダンプフラグＦｄをＯＮし、クラウドフラグＦｃをＯＦＦにする。次いで、ステップ２４、ステップ２５、ステップ２６を経てステップ２７でダンプフラグＦｄがＯＮであることを判断し、次いで、ステップ３７で掘削回数ｎが更新されているか否かをみる。この場合、掘削回数ｎはステップ３１で「１」が加算され、更新されているので、ステップ３８の処理を実行することになる。
【００３８】
ところで、幾度かのバケットのクラウド（掘削）とダンプ（放土）を繰り返した後は、油圧ショベルは、ダンプトラックに掘削した土石類を積み込む。このとき、オペレータはバケットを開方向に操作する。その結果は、ステップ２４において、バケット開操作信号ＬｂがＯＮとなることにより判定される。次に、ステップ４１において、開フラグＦｂがＯＮか否かが判定される。最初は開フラグＦｂはＯＦＦであるのでステップ４２に導かれる。次に、ステップ４３でバケット開操作判定用カウンタＣｂがバケット開カウンタ設定値Ｃｂｏに到達したと判断されるまで、Ｃｂのカウンタは累積される。バケット開操作判定用カウンタＣｂがバケット開カウンタ設定値Ｃｂｏに到達するとステップ４４が実行される。ここでは、バケット開フラグＦｂをＯＮとし、このときの時刻を作業サイクルタイム計測開始時刻Ｃｔ（ａ）に格納する。格納後、作業サイクルカウンタａに「１」を加算してステップ２６、ステップ２７、ステップ３７を経てステップ３８を実行する。
【００３９】
ステップ３８では、以下の処理が実行される。
【００４０】
（１）作業サイクルカウンタａのときのクラウド操作時間のカウント値Ｃｔｌの積算値Ｃｔｌ（ａ，ｎ）から同じ作業サイクルカウンタａで前回までのクラウド操作時間カウント値Ｃｔｌ（ａ，ｎ−１）を減算して今回のクラウド操作時間までのカウント値ΔＣｔｌ（ａ，ｎ）を得る。
【００４１】
（２）今回のクラウド操作時間カウント値ΔＣＴｌ（ａ，ｎ）に負荷圧サンプリングプログラム２３３ｃの繰り返し時間間隔Ｔｓ（１０ｍｓｅｃ）を乗算して今回の掘削時間ΔＴｌを得る。
【００４２】
（３）今回得られた負荷圧の積算値Ｐｄ（ａ，ｎ）から、前回までの負荷圧の積算値Ｐｄ（ａ，ｎ−１）を減算して今回の負荷圧ΔＰｄ（ａ，ｎ）を得る。
【００４３】
（４）今回の負荷圧ΔＰｄｌ（ａ，ｎ）を今回の操作時間ΔＴｌで除して今回の平均負荷圧Ｐａ（ａ，ｎ）を得る。
【００４４】
この演算結果は逐次、無線送受信機８を介して鉱山管理事務所Ｂ等のコンピュータ３０へ送信される。
【００４５】
次に、ステップ４５において、作業サイクルカウンタａが更新されているか否かを判断する。油圧ショベルが数回の掘削および放土の作業の後、ダンプトラックに土石等を積み込むと、ステップ４４において作業サイクルカウンタａが更新されるので、ステップ４５で作業サイクルカウンタａの更新が確認される。次に、ステップ４６において、ダンプトラックに積み込むまでの作業サイクル時間Ｔｃｙｃを、前回の作業サイクルカウンタＣｔ（ａー１）を今回の作業サイクルカウンタＣｔ（ａ）から減算したものに、繰り返し時間間隔（１０ｍｓ）Ｔｓを乗算して求める。
【００４６】
次に、この作業サイクル時間Ｔｃｙｃが、ダンプトラックがあまり来ない時の掘削作業主体の時のものか、あるいは、ダンプトラックが次々に来て積み込む積み込み作業主体の時のものかを、自動的に判定する処理について説明する。
【００４７】
通常、ダンプトラックが次々来る時の掘削と積み込みに要する時間は一定であり、その時間を基準サイクル時間Ｔｒｅｆとし、この基準サイクル時間Ｔｒｅｆに対してダンプトラックの到来時間の誤差分と掘削作業時のバケット開操作に要する時間を△Ｔｂａｎｄ１および△Ｔｂａｎｄ２とする。
【００４８】
はじめに、ステップ４７において、今回得られた作業サイクル時間Ｔｃｙｃと基準サイクル時間Ｔｒｅｆに△Ｔｂａｎｄ１を加えたものとを比較する。この作業サイクル時間Ｔｃｙｃが大きいかまたは等しい場合は、ステップ４９でフラグＦ２５＝１に設定する。フラグＦ２５＝１はダンプトラックへの積み込みが行われていない掘削作業主体であることを意味する。
【００４９】
次に、ステップ４８で作業サイクル時間Ｔｃｙｃが、基準サイクル時間Ｔｒｅｆに△Ｔｂａｎｄ１を加えたものより小さい場合であって、かつ基準サイクル時間Ｔｒｅｆから△Ｔｂａｎｄ２を減算したものより大きい場合は、フラグＦ２５＝０に設定する。このフラグＦ２５＝０は、今回の作業がダンプトラックへの積み込み作業であることを意味する。さらに、作業サイクル時間Ｔｃｙｃが基準サイクル時間Ｔｒｅｆから△Ｔｂａｎｄ２を減算したものに等しいか、または小さい場合は、フラグＦ２５＝１に設定する。この場合は、通常のダンプトラックへの積み込み作業に関わらないバケットの開操作の場合と判定し、この場合のバケットの開操作は掘削作業のためのものと判定する。
【００５０】
このフラグＦ２５＝１またはフラグＦ２５＝０のフラグ情報は、他の掘削負荷情報等と共に、無線送受信機２４を介して逐次管理事務所Ｂのコンピュータ３０に送信される。
【００５１】
次に、処理装置２５における掘削位置サンプリングプログラム２５３ｃの実行に係わり、先にステップ３１において求めた掘削位置Ｐ６ｐを算出するための処理手順を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５２】
ステップ７０において、ＧＰＳ７からの信号Ｐｇ、磁気方位センサ２８からの検出信号θ、ブーム角センサ２６およびアーム角センサ２７からの検出信号α、βを読み込む。次に、ステップ７１において、油圧ショベルの旋回中心とブーム４の上部旋回体２との連結点２ｃとの間の水平距離（既知）、および角度α、β用いて上記連結点２ｃとバケットピン６ｐとの間の水平距離Ｌを演算し、先に読み出された信号Ｐｇ、演算された距離Ｌ、および方位θに基づいて掘削位置（バケットピン６ｐの位置）Ｐ６ｐを演算する。
【００５３】
次に、終了プログラム２５３ｄの実行に係わり、処理装置２５において実行される終了処理の処理手順を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
ステップ８０において、掘削または積み込み作業を終了すると、オペレータによるスタート／ストップスイッチ２９の操作を確認する。ストップスイッチ２９がＯＮされると信号Ｓｓが出力され、ステップ８１において、作業終了のステータスを出力すると共に、現在の時間ｔ０、クラウド操作時間の積算値Ｔｌ、負荷圧力の積算値Ｐｄを無線送受信機８を介して管理事務所Ｂのコンピュータ３０に送信し、処理を終了する。
【００５５】
次に、管理事務所Ｂに配置され、処理装置２５から送信される負荷圧データを表示処理するコンピュータ３０および表示装置３２の動作を図１２〜図１４を用いて説明する。
【００５６】
図１２はコンピュータ３０における表示プログラム３０３ｃの実行に係わり、受信した負荷圧データ３０３ｂを表示装置３２に表示するための処理手順を示すフローチャートである。
【００５７】
コンピュータ３０は、油圧ショベルによる掘削および積み込みの作業開始前に、発破データ３０３ａに基づいて表示装置３２の画面に作業区域および発破設置位置を表示する。この状態で、ステップ９０において、油圧ショベルから新しい負荷圧データを受信したか否かを判断する。新しい負荷圧データが受信すると、ステップ９１で、表示装置３２の表示画面に、入力された掘削位置データＰ６ｐに相当する位置に○を表示し、かつその近辺に掘削負荷圧△Ｐｄ（ａ，ｎ）を表示し、さらに、前記○の中に、今回の作業サイクルが、掘削作業主体であったか、積み込み作業主体であったかをフラグＦ２５に基づいて色分けして表示する。次にステップ９２において、ストップスイッチ２９がＯＮされているか否かを判定し、ＯＮされていない時は、ステップ９０からの処理を繰り返す。掘削および積み込みの一連の作業が終了して、オペレータによりストップスイッチ２９がＯＮされると、ステップ９３において、図１１のステップ８１の処理により送信されてきたクラウド操作時間の積算値Ｔｌ、および負荷圧力の積算値Ｐｄを表示すると共に、現在時刻ｔ０から掘削作業開始時刻ｔ０（１）を減算して作業に要した全経過時間を表示する。
【００５８】
さらに、ステップ９４において、作業サイクルタイム毎のクラウド操作時間の積算値Ｔｌ、および積算負荷圧力Ｐｄと、掘削主体かまたは積み込み主体かを表す表示、掘削位置Ｐ６ｐが含まれる小区域の記号が表示される。
【００５９】
図１３は、表示装置３２の表示画面の一部拡大図である。
【００６０】
図において、Ｐｂｉは発破を設置した位置の一つを示し、発破位置Ｐｂｉの周辺の○印は掘削位置であり、数字は負荷圧を表している。なお、負荷圧は実際の負荷圧ではなく、実際の負荷圧を０〜１００のレベルに区分したときのレベル表示である。
【００６１】
図１４は、表示装置３２の他の表示画面の一部拡大図である。
【００６２】
図において、Ｐｂｉは発破を設けた位置の一つを示し、この表示例は、区域をさらに小区域（例えば ５ｍ四方）に細分し、これら小区域毎に掘削時間および負荷圧（レベル）の平均値を表示するようにしている。勿論、この場合には、図示されていないが、表示プログラム３０３ｃに掘削時間および負荷圧レベルの平均値演算の処理手順が付加されることになる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータに直接掘削状況を聞かなくても、作業内容が掘削主体か積み込み主体であるかが自動的に判定され、掘削負荷圧の高い掘削主体の作業をしていることが解れば、各掘削位置に対するその後の発破の処置をより適正に行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明では、掘削機が掘削作業を行っている掘削位置および掘削時におけるバケットの掘削負荷を検出すると共に、バケットの開放操作毎にその掘削位置における作業が掘削主体か、または積み込み主体であるかを自動的に判定して、表示するようにしたので、発破位置や発破量等を適正に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る発破地面の自動掘削負荷計測装置のブロック図である。
【図２】本実施形態に係わる自動掘削負荷計測装置を備える油圧ショベルの正面図である。
【図３】図１に示す磁気方位センサ２８の方位検出を説明する図である。
【図４】図１に示す処理装置２５のシステム構成図である。
【図５】図１に示すコンピュータ３０のシステム構成図である。
【図６】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図７】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図８】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図９】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１０】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１１】図１に示す処理装置２５の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１２】図１に示すコンピュータ３０の表示処理手順を説明するフローチャートである。
【図１３】図１に示す表示装置３２の表示画面の一部拡大図である。
【図１４】図１に示す表示装置３２の他の表示画面の一部拡大図である。
【図１５】露天堀される大規模鉱山全体の平面図である。
【図１６】図１５に示す１つの区域の平面図である。
【符号の説明】
６ バケット
６Ｓ バケットシリンダ
７ ＧＰＳ
１３ 操作レバー
１５ 圧力スイッチ
１７ 圧力センサ
２２ 操作レバー
２４ 圧力センサ
２５ 処理装置
２５３ｂ 負荷圧サンプリングプログラム
２６ 角度センサ
２７ 角度センサ
２８ 磁気方位センサ
３０ コンピュータ
３０３ｂ 負荷圧データ
３２ 表示装置
Ｐｂｉ 発破設置位置
Ｐ６ｐ 掘削位置
Ｔｒｅｆ 基準サイクル時間
Ｔｃｙｃ 作業サイクル時間
Claims (3)
- 発破後の地面を掘削する掘削機を利用して発破地面の掘削負荷を計測し表示する発破地面の自動掘削負荷計測装置において、
前記自動掘削負荷計測装置は、
前記掘削機のバケットのクラウド操作を検出するクラウド操作検出手段と、
前記クラウド操作が検出された時に前記掘削機が掘削作業を行っている掘削位置を検出する掘削位置検出手段と、
前記検出された各掘削位置における前記掘削機のバケットシリンダのボトム圧力を掘削負荷として検出する掘削負荷検出手段と、
前記掘削機のバケットの開放操作を検出する開放操作検出手段と、
前記検出された前記開放操作が、前記掘削機による掘削作業主体のときのものであるか、あるいは運搬車への掘削物の積込作業主体のときのものであるかを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする発破地面の自動掘削負荷計測装置。 - 請求項１の記載において、
前記判定手段は、
前記掘削機による運搬車への積み込みに要する所定の時間幅を有する積込基準時間と、前記バケットの前回の開放操作から今回の開放操作に要した所要時間とを対比して、前記所要時間が前記積込基準時間の前記時間幅内に入っている時は、開放操作が積込作業主体のときのものであると判定することを特徴とする発破地面の自動掘削負荷計測装置。 - 請求項１ないしは請求項２のいずれか１つの請求項記載において、
前記自動掘削負荷計測装置は、表示手段を備え、
前記表示手段に、前記各掘削位置毎の前記掘削負荷をそれぞれ表示すると共に、前記各掘削位置における前記掘削機の作業内容が前記掘削作業主体であるか、あるいは積込作業主体であるかを表示することを特徴とする発破地面の自動掘削負荷計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09741697A JP3652062B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 発破地面の自動掘削負荷計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09741697A JP3652062B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 発破地面の自動掘削負荷計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10292440A JPH10292440A (ja) | 1998-11-04 |
| JP3652062B2 true JP3652062B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=14191870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09741697A Expired - Fee Related JP3652062B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 発破地面の自動掘削負荷計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3652062B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6932647B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2021-09-08 | 住友建機株式会社 | ショベル、及びショベルの制御装置 |
| CN109594607B (zh) * | 2018-12-17 | 2022-01-21 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种挖掘机行走液压泵故障检测方法及挖掘机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339601A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-11 | Sumitomo Heavy Industries | Device for detecting and indicating load force upon hydraulic excavator |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP09741697A patent/JP3652062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10292440A (ja) | 1998-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6114993A (en) | Method for determining and displaying the position of a truck during material removal | |
| US7513070B2 (en) | Work support and management system for working machine | |
| JPWO2003033829A1 (ja) | 油圧ショベルの作業量検出装置及び作業量検出方法並びに作業量検出結果表示装置 | |
| US11599957B2 (en) | Construction site management device, output device, and construction site management method | |
| JP7290165B2 (ja) | 掘削システム、制御装置及び制御方法 | |
| CN104234116B (zh) | 用于挖掘检测的系统和方法 | |
| JP2023174885A (ja) | 施工現場管理装置 | |
| US20160196749A1 (en) | Method for assisting hauling trucks at worksite | |
| CN102797461B (zh) | 用于监控线缆铲机的操作的方法和系统 | |
| KR20210109595A (ko) | 작업 기계 | |
| JP3652062B2 (ja) | 発破地面の自動掘削負荷計測装置 | |
| JP3824715B2 (ja) | 発破地面の掘削負荷計測装置 | |
| JP2000064360A (ja) | 油圧ショベルの荷重計測装置 | |
| JP3723660B2 (ja) | 掘削負荷計測表示装置 | |
| AU2017218995B2 (en) | System and method for swing control | |
| WO2024057884A1 (ja) | 積込機械及び管制装置 | |
| US10641862B2 (en) | Ranging radio relative machine positioning system and method | |
| CN117868249A (zh) | 确定附接工具被附接到作业机械的斗杆或动臂的计算机实现的方法 | |
| CN116096972A (zh) | 作业机械 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050120 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050215 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |