JP5814081B2 - 掘削装置 - Google Patents

Description

本発明は、地上走行車に支持させて掘削作業を行う掘削装置および掘削方法に係るものである。

従来、地上走行車に突設されたブームに、掘削装置（チェン式カッター）を昇降駆動可能に支持し、この掘削機の姿勢を制御する構成は、公知である（特許文献１）。

特開２０１１−１９０６５２

前記公知例は、掘削機のフレームに伸縮する圧接板を設け、この圧接板を掘削溝の壁面に押し当てて、掘削機の掘削姿勢を修正するものであるから、掘削機の全体の姿勢を修正するのが容易でないという課題がある。
また、公知例は、圧接板およびアクチュエータを掘削機に設けるので、構造が複雑となる課題がある。
本願は、簡単な構成で掘削機の傾斜を修正するようにしたものである。

請求項１の発明は、地上走行車１に設けたクレーン６に吊設したリーダー２６に、縦状のポスト１５の上部の駆動スプロケット１６とポスト１５の下部の従動スプロケット１８との間に掘削体２１を所定間隔おいて複数並設した無端チェン２０を掛け回して構成した掘削機５をワイヤー２５により昇降自在に吊設し、前記掘削機５に該掘削機５の左右方向および前後方向の掘削姿勢の傾斜を検出する傾斜検出装置３０を設け、該傾斜検出装置３０の左右方向の傾斜情報に基づいて掘削作業中の前記掘削機５の前記無端チェン２０の回転方向を切り替えることにより左右方向の傾斜を修正し、前記傾斜検出装置３０の掘削機５の前後方向の傾斜情報に基づいて掘削作業中の前記クレーン６を伸縮あるいは起伏させて前後方向の傾斜を修正し、この傾斜修正は手動操作または自動制御で行い、前記地上走行車１の操縦部の所定位置に、掘削機５の傾斜情報のみならず自動制御による傾斜修正状態を表示する表示モニタ４０を設けた掘削装置としたものである。
請求項２の発明は、前記表示モニタ４０は、手動操作または自動制御との切替状態と、手動操作時の操作指示情報と、自動制御に設定画面とを表示する構成とした掘削装置としたものである。

請求項１の発明では、無端チェン２０の回転方向を切り替えて掘削機５の左右傾斜姿勢を修正でき、また、クレーン６の伸縮あるいは起伏による簡単な構成で掘削機５の前後傾斜姿勢を修正でき、この傾斜修正は表示モニタ４０に掘削機５の傾斜情報を表示するので、傾斜修正を容易にでき、さらに、自動制御による傾斜修正状態を表示するので、自動制御中でも掘削機５の作業姿勢を把握でき、操作性および作業性を向上させることができる。
請求項２の発明では、掘削機５の傾斜修正を行う際に、表示モニタ４０にて手動操作と自動制御との切替選択でき、手動操作を選択すると、手動操作時の掘削機５の傾斜修正操作のやり方を指示情報として表示するので、適切かつ容易に手動傾斜修正操作をすることができ、また、自動制御を選択したときには、自動制御の設定画面を表示するので、設定操作を容易にすることができ、操作性および作業性を向上させることができる。

地上走行車および掘削装置の側面図および掘削装置の正面図。 掘削装置の正面図。 掘削装置の側面図。 掘削装置の傾斜状態の一例の正面図。 掘削装置の傾斜修正状態の一例の正面図。 掘削装置の傾斜状態の一例の正面図。 掘削装置の傾斜修正状態の一例の正面図。 表示モニタの正面図。 表示モニタの他の表示例の正面図。 表示モニタの他の表示例の正面図。 表示モニタの他の表示例の正面図。 ブロック図。 フロー図。 フロー図。 地上走行車および掘削装置の他の作業状態の側面図。 地上走行車および掘削装置の他の作業状態の側面図。

本発明の一実施例を図により説明する。１は地上走行車であり、走行装置（クローラ）２の上方にテーブル３を設ける。テーブル３の構成は任意であり、テーブル３には、旋回あるいは前後移動する移動テーブルを設けてもよい。
テーブル３には掘削機（チェン式カッター）５を吊設するクレーン６を設ける。クレーン６は基部ブーム７に対して移動ブーム８を伸縮自在に構成する。移動ブーム８は一つあるいは複数設けても良い。１０は移動ブーム８を伸縮駆動する伸縮用モーター（図１２）である。

前記掘削機５の構成は任意であるが、縦状のポスト１５の上部に駆動スプロケット１６を駆動軸１７により軸装し、ポスト１５の下部に従動スプロケット１８を従動軸１９により軸装する。駆動スプロケット１６と従動スプロケット１８との間に無端チェン２０を掛け回す。無端チェン２０にはビットあるいはバケット等により構成した掘削体２１を所定間隔おいて複数並設する。前記駆動スプロケット１６は、正回転と逆回転とに切り替え自在の駆動モーター２３により駆動する構成とする。

この掘削機５は、クレーン６の先端の吊設部２４から垂下するワイヤー２５により吊設され、吊設部２４から垂下するリーダー２６に支持された状態で昇降する。前記ワイヤー２５は前記吊設部２４内に設けたワイヤー繰出巻き取り装置（図示省略）により出し入れされ、掘削機５を昇降させる。
しかして、前記掘削機５には、該掘削機５の左右方向（掘削溝の長手方向）の傾斜であるＸ方向（＋−Ｘ方向）傾斜の傾斜角度と（例えば、図２）、前記掘削機５の前後方向（掘削溝の幅方向）の傾斜であるＹ方向（＋−Ｙ方向）傾斜の傾斜角度（例えば、図３）とを検出（計測）する傾斜検出装置３０を設ける（図１２）。傾斜検出装置３０はコントローラ３１に接続し、コントローラ３１にＸ方向およびＹ方向の傾斜情報を送出する。コントローラ３１には前記駆動モーター２３を接続し、コントローラ３１は傾斜検出装置３０のＸ方向情報に基づいて駆動モーター２３の正逆回転方向の切替を制御する構成とする。

即ち、掘削機５は、掘削体２１の掘削抵抗の反力により傾斜する傾向があることが判明し、図４のように、掘削体２１が正面視右回転の場合、掘削機５の下部が右側に位置する左傾斜（＋Ｘ方向傾斜）となり、掘削体２１が左回転の場合、掘削機５の下部が左側に位置する右傾斜（−Ｘ方向傾斜）となる（図６）。
そのため、掘削機５が左傾斜になったときには（図４）、掘削体２１を左回転させ（図５）、掘削機５が右傾斜になったときには（図６）、掘削体２１を右回転させて（図７）、Ｘ方向傾斜を修正する。

また、コントローラ３１には前記伸縮用モーター１０を接続し、コントローラ３１は傾斜検出装置３０のＹ方向情報に基づいて伸縮用モーター１０を作動させてクレーン６を伸縮あるいは起伏させる。
即ち、掘削地盤の硬軟（強弱）により掘削抵抗は変化し、この掘削抵抗の弱い側の、掘削機５の軸心に対して前後方向（掘削溝の幅方向）に傾斜することがあり、図３のように、掘削機５の上部が前側に倒れると前傾斜（＋Ｙ方向傾斜）となり、掘削機５の上部が後側に倒れると後傾斜（−Ｙ方向傾斜）となる。
そのため、掘削機５が前傾斜（＋Ｙ方向傾斜）になったときには、移動ブーム８を縮小させ、掘削機５が後傾斜（−Ｙ方向傾斜）になったときには、移動ブーム８を伸長させて、Ｙ方向傾斜を修正する。

上記の場合、前記コントローラ３１は、傾斜検出装置３０の情報に基づいて、掘削機５のＸ方向傾斜およびＹ方向傾斜の程度を演算し、このＸ方向およびＹ方向の傾斜を修正するように、駆動モーター２３の回転数および回転方向の自動制御と、伸縮用モーター１０の回転方向の自動制御とを行う（図１３，図１４）。

さらに、地上走行車１の操縦部(図示省略)等の所定位置に、掘削機５の傾斜情報を表示する表示モニタ４０を設け（例えば、図８）、掘削機５の自動制御により作動を視認し、作業の安全性を向上させる。
前記表示モニタ４０の表示構成は任意であるが、図８の表示モニタ４０の表示状態の一例では、Ｘ方向とＹ方向の傾斜角度を表示する。

図９は、表示モニタ４０の他の表示状態の例を示し、Ｘ方向とＹ方向の傾斜角度と、掘削機５の回転方向と、クレーン６の状態を表示している。
また、図１０は、表示モニタ４０の他の表示状態の例を示し、作業状態を表示しており、傾斜自動制御と手動操作との選択を行える。
また、図１１は、表示モニタ４０の他の表示状態の例を示し、姿勢制御の設定画面を表示している。

また、前記表示モニタ４０の情報に基づいて、手動による傾斜修正も可能に構成する。所定位置には駆動モーター２３の正逆転の回転方向を切り替える回転方向切替スイッチ４１と、クレーン６の伸縮スイッチ４２と、起伏スイッチ４３と、入力手段４４を設け、これらの操作情報は表示モニタ４０に表示する。

（実施例の作用）
地上走行車１を走行させて掘削現場に至り、掘削現場の掘削箇所に、地上走行車１のクレーン６に取付けたリーダー２６の下部を設置する。
次に、クレーン６のワイヤー２５の下端に掘削機５の上部を取付け、ワイヤー２５を繰り出して掘削機５をリーダー２６に対して下降させ、掘削作業を開始する。
この掘削作業の開始に際し、例えば、クレーン６を旋回させることにより、地面に接地しているリーダー２６の上部を左右に振って、掘削機５のＸ方向の傾斜を修正して初期設定する。

同様に、例えば、基部ブーム７に対して移動ブーム８を伸縮または起伏させてＹ方向の傾斜を修正し、初期設定する。
この場合、地上走行車１の操縦部(図示省略)等の所定位置に、掘削機５の傾斜情報を表示する表示モニタ４０を設けているので、表示モニタ４０の表示を視認しつつ操作して、掘削機５を所定位置に所定姿勢で位置させて、掘削作業を開始する。
表示モニタ４０は、掘削機５の姿勢修正操作すると、操作に応じた掘削機５の姿勢を表示する。
したがって、掘削作業開始準備を頗る容易に、かつ、掘削作業精度を向上させられる。

次に、駆動モーター２３により掘削機５を駆動させて掘削作業を行っていると、掘削機５の掘削抵抗の反力により、掘削機５は左右に傾斜するので、掘削機５の回転方向を反対に切り替えて、Ｘ方向の傾斜を修正する。
この場合、掘削機５あるいはリーダー２６の所定部位には、Ｘ方向の傾斜角度と、Ｙ方向の傾斜角度とを検出（計測）する傾斜検出装置３０を設け、傾斜検出装置３０はコントローラ３１に接続し、コントローラ３１には駆動モーター２３を接続しているので、傾斜検出装置３０のＸ方向の傾斜情報に基づいてコントローラ３１は掘削機５が設定より傾斜していると判定すると、駆動モーター２３の正逆回転方向の切替を自動制御して、掘削機５の作業姿勢を正常状態に保持する。

例えば、正面視において、掘削体２１が右回転の場合、掘削機５の下部が右側に位置する左傾斜（＋Ｘ方向傾斜）となるので（図４）、掘削体２１を左回転させて修正する。
反対に、掘削体２１が左回転の場合、掘削機５の下部が左側に位置する右傾斜（−Ｘ方向傾斜）となる（図６）ので、掘削体２１を右回転させて、Ｘ方向の傾斜を修正する。
このように、掘削作業中の掘削機５の作業姿勢は、自動制御により修正され、掘削溝の掘削精度を向上させられる。

また、コントローラ３１にはクレーン６の伸縮用モーター１０を接続しているので、コントローラ３１は傾斜検出装置３０のＹ方向の傾斜情報に基づいて伸縮用モーター１０を作動させてクレーン６を伸縮あるいは起伏させる。
即ち、図３のように、掘削機５の上部が前側に倒れると前傾斜（＋Ｙ方向傾斜）となり、掘削機５の上部が後側に倒れると後傾斜（−Ｙ方向傾斜）となるが、掘削機５が設定より前傾斜（＋Ｙ方向傾斜）になったときには、移動ブーム８を縮小させ、掘削機５が後傾斜（−Ｙ方向傾斜）になったときには、移動ブーム８を伸長させて、Ｙ方向を修正する。

上記の場合、地上走行車１の操縦部(図示省略)等の所定位置に、掘削機５の傾斜情報を表示する表示モニタ４０を設けているので、例えば、コントローラ３１に掘削機５の基本姿勢を設定し、この基本姿勢を表示モニタ４０は表示し、掘削機５の自動制御状態をデーター上視認（確認）し、作業の安全性を向上させる。

また、図８の表示モニタ４０の表示状態では、Ｘ方向とＹ方向の傾斜角度を表示しているので、常時、掘削機５の掘削作業姿勢の監視を行える。
また、図９の表示モニタ４０の他の表示状態の例では、Ｘ方向とＹ方向の傾斜角度と、掘削機５の回転方向と、クレーン６の状態を表示しているので、適切な修正方向を表示でき、一層、詳細な掘削作業姿勢の監視を行え、傾斜修正精度を向上させられる。

また、図１０の表示モニタ４０の他の表示状態の例では、作業状態を表示しているので、作業状態に応じて、傾斜自動制御と手動操作との選択の切替を行える。
また、図１１は、表示モニタ４０の他の表示状態の例では、姿勢制御の設定画面を表示しているので、地盤等の作業条件に応じて、適切な掘削姿勢を設定して、この設定した目標作業姿勢となるように、自動傾斜修正制御を行え、操作性および作業性を向上させられる。

例えば、コントローラ３１への入力手段４４により初期設定情報を入力すると、これを、表示モニタ４０に表示すると共に、コントローラ３１は、リーダー２６の上部を左右に振って、掘削機５のＸ方向の傾斜の初期設定を実行し、クレーン６を伸縮あるいは起伏させてＹ方向の傾斜の初期設定を実行する。

また、図１５のように、障害物がある場合や、傾斜・段差（図１６）がある場合でも、適切な掘削姿勢を設定して、この設定した目標作業姿勢となるように、自動傾斜修正制御を実行する。
また、駆動モーター２３の正逆転の回転方向を切り替える回転方向切替スイッチ４１と、クレーン６の伸縮スイッチ４２と、起伏スイッチ４３を設けているので、手動による傾斜修正も行える。

１…地上走行車、２…走行装置、３…テーブル、５‥掘削機、６…クレーン、７…基部ブーム、８…移動ブーム、１０…伸縮用モーター、１５…ポスト、１６…駆動スプロケット、１７…駆動軸、１８…従動スプロケット、１９…従動軸、２０…無端チェン、２１…掘削体、２３…駆動モーター、２４…吊設部、２５…ワイヤー、２６…リーダー、３０…傾斜検出装置、３１…コントローラ、４０…表示モニタ。

Claims (2)

1. 地上走行車１に設けたクレーン６に吊設したリーダー２６に、縦状のポスト１５の上部の駆動スプロケット１６とポスト１５の下部の従動スプロケット１８との間に掘削体２１を所定間隔おいて複数並設した無端チェン２０を掛け回して構成した掘削機５をワイヤー２５により昇降自在に吊設し、前記掘削機５に該掘削機５の左右方向および前後方向の掘削姿勢の傾斜を検出する傾斜検出装置３０を設け、該傾斜検出装置３０の左右方向の傾斜情報に基づいて掘削作業中の前記掘削機５の前記無端チェン２０の回転方向を切り替えることにより左右方向の傾斜を修正し、前記傾斜検出装置３０の掘削機５の前後方向の傾斜情報に基づいて掘削作業中の前記クレーン６を伸縮あるいは起伏させて前後方向の傾斜を修正し、この傾斜修正は手動操作または自動制御で行い、前記地上走行車１の操縦部の所定位置に、掘削機５の傾斜情報のみならず自動制御による傾斜修正状態を表示する表示モニタ４０を設けた掘削装置。
2. 請求項１において、前記表示モニタ４０は、手動操作または自動制御との切替状態と、手動操作時の操作指示情報と、自動制御に設定画面とを表示する構成とした掘削装置。

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