JPH07158117A

JPH07158117A - 掘削均平用自動制御装置及びその方法

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Publication number: JPH07158117A
Application number: JP34376993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishizawa; 博石沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】人力作業を必要とせずに、地面を自動的に整
地する。【構成】トラクターの進路、掘削深度等の情報を記憶
する記憶部３と、演算部４と指令部５とを備える自動制
御装置において、指令部５からトラクターの各種油圧電
磁弁に電気信号が送られることにより、トラクターの走
行と掘削を自動的に制御して、整地作業を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削機械、特に建設、
農業用等作業機械の自動制御装置並びにそれを使用する
方法、より詳しく云えば建設機械、農業機械、運搬機械
等に装備して、予め与えられた指令に基づき、機械の走
行と作業を完全自動的に制御する自動制御装置並びにそ
の使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の建設機械、農業機械、運搬機械
は、手動で運転操作するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの手動の方法で
は、多数の人手を必要とする上、作業の正確さを欠き、
費用がかかる。例えば、耕起作業について述べると、こ
の作業は運動場、田の整備のように、地面を出来るだけ
平らにしなくてはならない。

【０００４】従来の作業方法では、位置の高い掘削機械
の運転席から、位置の低い地面の杭のマークを目視して
判断し、掘削用装置の高さを手動で調整しているので、
ベテランのオペレーターでも、数ｃｍ程度の誤差が生じ
てしまう。これを、均平段階において、多数の人を使っ
て補正しているが、工期が長くなったり、工費が重むと
云う欠点がある。

【０００５】道路側溝等の溝敷設工事の場合、通常長い
距離にわたって、勾配を小さくする必要がある。従来、
バックホー等の建設機械を使用して地盤を掘削している
が、掘り過ぎると人力による地耐力復旧作業を要し、ま
た不等沈下の可能性がある。このため機械掘りは浅めに
止めて、残りの掘削を人力によって精密に仕上げる方法
をとっているが、この方法では多くの人手を要し、工期
を長くし、工費を高めてしまう。

【０００６】均平整地作業の一例として、運動場の造成
・整備工事について述べる。運動場はその用途から、出
来るだけ平坦であることが要求され、通常勾配は１／３
００以下である。また、早期に乾燥させることが重要な
要件である。従来、土のグラウンドにおける雨水排水
は、表面勾配により７０％が排出され、残りは浸透排水
される。このため、グラウンド表面は極度の平坦性が必
要であるとともに、その下層においては、早期かつ均一
な透水による排水性が求められている。

【０００７】この目的で、グラウンドの土の層の構造
は、図２に示すように上層（２１）はローム土と粘性土
を混ぜてやや固く締め上げ、下層（２２）はローム土等
の現場土を均等の厚さ及び均一の密度で形成している。
（２３）は排水層（２４）は地盤を示す。この造成・整
備の従来の施工方法においては、トラクターに耕起部品
ロータリーを取り付けて土を掘り起こし、これを人力に
より砕きながら、地面に張った水糸に従って平坦になら
し、ローラーで転圧して仕上げている。しかし、この方
法では表面は平坦となるが、均一な浸透排水が不可能で
あって、早期に劣化し頻繁な補修が必要となる。その要
因は掘削底面が平坦さを欠いているためである。高い運
転席からの目視による誤差、踏み固められた場所の地面
の空掘り等のために、掘削された面は平坦さを欠き、そ
こで砕土表面を単に平坦にならしただけでも、ローラー
転圧した際に表面に不陸（凹凸）が生じる。

【０００８】この対策として、ベテラン職人の人力作業
により、図３のような修正ならしを施して表面の平坦さ
を得ている。（２５）は掘削底面、（２６）は転圧仕上
り面、（２７）は均し面を示している。しかし、この方
法では、下層ローム土の砕土部分の厚さが均一でないた
め、降雨やローラー転圧によって表面が不等沈下し、平
坦さを失って水溜りを発生する。また一方掘り残し部を
含め下層ローム土の密度の差は浸透排水を不均一にし乾
燥ムラを生ずる。これらの現象はグラウンドの使用効率
を低下させるだけでなく、早期の劣化を引き起こして頻
繁な補修工事を必要としている。

【０００９】本発明は、従来技術におけるこのような問
題を解決することを目的とし、車両、特に建設機械を自
動制御して、運行し、掘削及び均平作業を行わせること
により、容易かつ迅速に品質の優れた施工地面を作る電
子制御装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、掘削機
械の進路軌跡、掘削深度、敷地周辺の建造物等の情報を
記憶する記憶部と、それらの情報を計算する演算部と、
これらの計算結果の電気信号を掘削機械の各油圧電磁弁
に送る指令部とを備える、掘削機械の掘削均平用自動制
御装置が提供される。

【００１１】本発明によれば、また記憶部において、掘
削機械の進路軌跡、掘削深度、敷地周辺の建造物等の情
報を記憶する段階と、演算部において前記情報を計算す
る段階と、これらの計算結果を電気信号にて指令部より
掘削機械の各油圧電磁弁に送り、もって掘削機械の走行
と掘削深度を制御する段階とを含む自動制御装置による
掘削均平方法が提供される。

【００１２】

【実施例】グラウンド整備工事に関する掘削均平作業の
１実施例について図面を参照して説明する。図１は、本
発明のブロックダイアグラムである。

【００１３】ＩＣカード書込み装置（２）のＣＲＴに、
施工図面（１）に記入された、トラクターのような建設
機械の進路軌跡、仕上り高低値、敷地周辺の建造物等の
主な目標をプロットし、ＩＣカードに書き込む。ＩＣカ
ードを本発明による装置の本体の記憶部（３）に挿入セ
ットする。

【００１４】本発明による装置の本体及び超音波探知機
（８）をトラクター内の適宜箇所に設置する。レーザ受
信機（９）を、トラクター運転席の天蓋支柱等四方に見
通しのきく箇所に取り付ける。超音波探知機（８）の送
受信部はトラクターの前面に取り付ける。次に、本発明
による装置と、トラクターの各油圧装置の間に図１のブ
ロックダイアグラムに示すように配線し、結合する。

【００１５】現場周辺の見通しの良い位置に、レーザ発
信機（１０）を設置する。この発信機（１０）の発信部
の高さは、レーザ受信機（９）の高さに合わせセットす
る。グラウンド敷地内基準点における掘削深度を定め、
掘削底面レベルとレーザレベルとの差値を記憶部（３）
にて記憶させる。

【００１６】次に、本装置の操作について説明する。レ
ーザ発信機（１０）を始動し、レーザ光を水平に掃引発
振させる。図面に指定された出発位置から、トラクター
を発進させる。ナビゲータ（７）から、演算部（４）は
走行位置に関する数値を得、更に超音波探知機（８）に
より、トラクター自身の現在地点に関する情報を得て、
操向方向を決定し、指令部（５）から電気信号をトラク
ターのステアリング機構の油圧装置の操向制御油圧電磁
弁（１１）に直接入力して操向操作を行なう。

【００１７】掘削深度と傾斜度の制御は次のようにして
行われる。演算部（４）は、レーザ光の示す標準高さ
と、図面の最寄の点における指示高さから、トラクター
の現在走行地点における掘削深度を演算し、指令部
（５）よりトラクターのロータリーの高さ調整用油圧機
構の油圧電磁弁（１２）に電気信号を送って掘削深度を
制御する。

【００１８】演算部（４）は、図面の最寄りの点におけ
る指示高さからトラクターの現在地点における傾斜度を
演算し、指令部（５）からトラクターのロータリーの傾
斜度制御油圧電磁弁（１３）に電気信号を送って傾斜度
を調整する。

【００１９】走行制御は次のようにして行われる。地面
が軟かく容易に掘削しうる時は、演算部（４）はタコメ
ータ（６）から掘削深度の過不足の情報を得て適正な走
行速度を演算し、指令部（５）からトラクターの自動変
速機のギア転換制御部・制動油圧電磁弁（１４）に電気
信号を送って走行速度を速める。逆に地面が固く現在の
走行速度で掘り切れない時には、減速又は停止させ、掘
り残しが生じた場合には、一旦後退し再発進し掘り直
す。

【００２０】掘削終了後、トラクター部品をパワーハロ
ーに取り替え、砕土及び均し作業を自動的に行なう。均
し面の高さは、平均掘削深度の１．４倍に砕土の状態や
大気湿度等を加味して決定し、演算部（４）に入力指示
する。作業終了後、レーザ発信機（１０）を停止し、ト
ラクターに搭載した、本装置のうちレーザ受信機（９）
を除くすべてをエンジンローラに移して、自動走行させ
転圧作業を行なう。

【００２１】トラクターの進路上に、ＩＣカードに記憶
されていない物体例えば犬等を、超音波探知機（８）が
発見した時、指令部（５）に通報してトラクターを制動
停止するとともに警笛を鳴らして警告し、物体を除去し
た後、再発進する。

【００２２】本発明による装置は、ブルドーザ、グレー
ダー、パワーショベル、コンボー、バックホウ、トレン
チャー、トラクター、フィニシャー、エンジンローラ等
の各種の建設機械、ダンプカー等の運搬機械及び農業機
械に使用しうる。

【００２３】

【発明の効果】本発明による効果は次の通りである。（ａ）例えば運動場造成、圃場造成、給配水管、溝敷設
等の精密な面勾配が求められる土木工事において、人力
による補正を必要とせずに、高能率で高品質の作業結果
を達成することが出来る。（ｂ）補正作業が不要となる上、２４時間操業も可能で
あり、また多数の建設機械を投入して、各区画内で整然
と作業することが出来るので、工期を著しく短縮するこ
とが可能である。（ｃ）オペレータ及び多数の補正作業人員が不要とな
り、労務員が大幅に削減される他、工期の短縮に伴い現
場管理費用等の経費も減少し、全体の費用を安くするこ
とが出来る。（ｄ）全体の作業が自動化されるため作業における人身
事故を防止出来、労災事故の可能性をなくす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置のブロックダイアグラム、

【図２】整地作業をするグラウンドの断面図、

【図３】人力による掘削と均平をした後のグラウンドの
断面図。

【符号の説明】

（１）施工図面（２）ＩＣカード書き込
み装置（３）記憶部（４）演算部（５）指令部（６）タコメータ（７）ナビゲータ（８）超音波探知機（９）レーザ受信機（１０）レーザ発信機（１１）操向制御用油圧電磁弁（１２）掘削深度制御用油圧電磁弁（１３）傾斜度制御用油圧電磁弁（１４）走行制御用油圧電磁弁（２１）上層（２２）下層（２３）排水層（２４）地盤（２５）掘削底面（２６）転圧仕上面（２７）均し面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削機械の進路軌跡、掘削深度、敷地周
辺の建造物等の情報を記憶する記憶部と、それらの情報
を計算する演算部と、これらの計算結果の電気信号を掘
削機械の各油圧電磁弁に送る指令部とを備える掘削機械
の掘削均平用自動制御装置。
【請求項２】掘削深度の過不足の情報を与えて演算部
において適正な走行速度を演算させるべく、演算部に接
続されたタコメータを備える請求項１の自動制御装置。
【請求項３】走行位置に関する数値を与えるべく演算
部に接続されたナビゲータを備える請求項１又は２の自
動制御装置。
【請求項４】本体にレーザ受信機を備え、現場周辺に
高さを合せて設置したレーザ発信機よりレーザ光を受信
することにより、掘削深度を定める請求項１〜３のいず
れの自動制御装置。
【請求項５】掘削機械の進路上に妨害物を発見するべ
く超音波探知機に接続された請求項１〜４のいずれかの
自動制御装置。
【請求項６】施工図面を記憶したＩＣカードを記憶部
に挿入して、掘削機械を動かす請求項１〜５のいずれか
の自動制御装置。
【請求項７】指令部が掘削・均平高を定める高低制御
油圧電磁弁、傾斜度を定める傾斜制御油圧電磁弁、走行
制御するギア転換制御部制動油圧電磁弁、ステアリング
機構の油圧装置を制御する操向制御油圧電磁弁に接続さ
れ、掘削機械の走行及び掘削を制御する請求項１〜６の
いずれかの自動制御装置。
【請求項８】記憶部において、掘削機械の進路軌跡、
掘削深度、敷地周辺の建造物等の情報を記憶する段階
と、演算部において前記情報を計算する段階と、これらの計算結果を電気信号にて指令部より掘削機械の
各油圧電磁弁に送り、もって掘削機械の走行と掘削深度
を制御する段階とを含む自動制御装置による掘削均平方
法。