WO1999047759A1

WO1999047759A1 - Excavatrice a commande automatique et systeme concasseur de pierres la comportant

Info

Publication number: WO1999047759A1
Application number: PCT/JP1999/001363
Authority: WO
Inventors: Toru Kurenuma; Akira Hashimoto; Kazuhiro Sugawara; Yoshiyuki Nagano; Hideto Ishibashi
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 1999-09-23
Also published as: KR100404437B1; AU740949B2; EP0990739A4; US6523765B1; US6732458B2; US20030019132A1; KR20010012677A; CN1262716A; EP0990739A1; CN1166841C; AU2853499A

Description

_ , ― JP9謂 363

f§月糸田自動運転ショベルおよびそれを用いた枠石処理システム技術分野

本発明は、自動運転ショベルに係わり、更に詳しくは、掘削抵抗の大きな岩石等を含む掘削物の掘削時において、掘削抵抗の大きさに応じて掘削軌跡を自動調整することを可能にした自動運転ショべル、およびこの自動運転ショベルを利用した枠石処理システムに関する。背景技術

従来、建設機械の代表例として油圧ショベルが知られているが、近年、油圧ショベルによってその掘削から放土までの一巡する単調な作業を繰り返す場合には、自動運転によってその作業を行わせるようになつている。しかし、油圧ショベルを自動運転するためには解決しなければならない種々の問題がある。例えば、油圧ショべルによる掘削作業中にバゲットが岩石等に当たって所望の動作をしなくなる場合には、熟練のォペレ一夕はこのような状態を察知して回避動作をとり、作業を円滑に継続させるが、これを自動運転ショべルに行わせるためには工夫が必要である。

従来、このような掘削作業時の問題を解決するものとして、特公昭 6 1 - 9 4 5 3号公報には、アームおよびバケツ卜に加わる過負荷を検出する過負荷検出センサを設け、過負荷が検出されたときはブームを微量上昇させることによってその過負荷を軽減し自動掘削を継続する技術が開示されている。また、特開平 4 一 3 5 0 2 2 0 号公報には、掘削時に、ブーム、ァ一ム、およびパケットを動作させるシリンダに取り付けた圧力センサからの検出値が所定値以上に達し、かつブーム、アーム、およびバゲットに取り付けた角度センザから求めた動作速度が所定値以下になった場合は、過負荷であると判断して掘削軌跡をずらし、掘削作業の障害を回避する技術が開示されている。

また、近年、砕石現場での碎石作業の自動化も進められてきており、特開平 9 — 1 9 5 3 2 1 号公報には自動枠石プラントの技術が開示されている。この自動砕石プラントは、ブルドーザによりかき集めた採石を、油圧ショベルで掬い取って、モ一ビルクラッシャに排出し、モービルクラッシャで砂利を生成するものであり、さらに、ォペレ一夕により操作されるブルドーザには、油圧ショベルおよびモービルクラッシャを自動運転制御させる制御装置が設けられていると共に、油圧ショベルから離れた位置にも、油圧ショベルおよびモービルクラッシャを自動運転制御する制御装置が設けられている。

しかし、特公昭 6 1 — 9 4 5 3 号公報のものは、各関節の位置を検出するための位置検出センサに加えて、過負荷を検出するためのセンサも必要であり、また自動運転を行うための処理負荷も大きいという問題があった。特開平 4 一 3 5 0 2 2 0 号公報のものは、各種のセンサを必要とし、また、センサによって検出されたデータに基づく演算が必要であり、自動運転ショベルが備える制御装置の演算負荷を増大させることになり、また、自動運転ショベルをゆつくり動かした場合には、動作速度が小さくなり、過負荷時の低速時との区別がつけ難く誤検出の可能性があった。さらに、シリンダの圧力は岩石等に当たった時は大きくなる力その時のショックでその岩石が動き出すと圧力が低くなるためその時も誤検出の可能性があり、さらに、このような圧力センサや動作速度から過負荷を求める方法では、どの程度の圧力値でどの程度の動作速度であれば過負荷であるかを判定することが実用上難しかった。

また、特開平 9 — 1 9 5 3 2 1 号公報に示される碎石プラントでは、油圧ショベルは、ブルドーザによって集めた採石を予め記憶した順番で掬い込むように設定されている力、油圧ショベルが砕石を効率良く掬い込むためには、ブルドーザを操作して、崩された碎石を油圧ショベルの作業範囲まで集積する必要があり、その際、ブル _ _g ―

ドーザに乗車しているオペレータは、ブルドーザが砕石の掬い込み作業を行っている油圧ショベルのフロント部に接触しないように両者間の距離に注意してブルドーザを制御しなければならなかった。さらに、油圧ショベルによって碎石の掬い込み作業が行われている時には、油圧ショベルのフロント部との接触を防ぐために、ブルド一ザによる油圧ショベルの作業範囲への採石の集積動作を休止しなければならず、また、油圧ショベルの作業範囲での採石量が少なくなった場合には、ブルドーザによって採石を集積するために、油圧ショベルの運転を休止しなければならない等の問題もあり、砕石処理を安定かつ効率よく行えないという問題があった。

本発明の目的は、上記の種々の間題点に鑑みて、掘削時の過負荷状態を検出するために特別の装置を必要とすることなく、简便な方法で掘削時の障害物を回避することのできる自動運転ショベルを提供すると共に、自動運転ショベルを用いた砕石処理システムにおいて作業効率の向上を図ることにある。発明の開示

上記の目的を達成するために、請求項 1 の発明は、油圧ショベルと、該油圧ショベルに設けられ、教示された捆削から放土までの一巡する動作を当該油圧ショベルに再生動作させる自動運転コント口ーラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コン卜ローラは、当該油圧ショベルの各教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内への到達を判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、次の教示位置を目標位置として出力することを特徴とする。また、請求項 2 の発明は、請求項 1 の発明において、前記自動運転コントローラは、掘削開始から掘削終了間の再生動作時において、教示された教示位置を目標位置として出力後、前記位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置に基づく目標位置を出力することを特徴とする。

また、請求項 3 の発明は、少なくとも、ブーム、アームおよびバケットを作動する油圧シリンダ並びに旋回体を作動する油圧モー夕を作動する電磁切換弁と、前記旋回体と前記ブーム問、前記ブ一ムと前記アーム間、前記アームと前記バケッ卜間のそれぞれの角度を検出する角度検出器とを備える油圧ショベルと、教示して記憶された教示位置データを逐次読み出して出力する教示位置出力手段と、前記教示位置デ一夕を入力して当該油圧ショベルが円滑に動作するように前記教示位置データ間が補間された目標位置データを出力するサーボ前処理手段と、前記目標位置データを入力して当該油圧ショベルを目標位置に制御するために前記電磁切換弁に制御信号を出力するサーボ制御手段とを備える自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コントローラは、当該油圧ショべルが各教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内への到達を判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、前記サーボ前処理部から次の教示位置データに基づく目標位置データを前記サーボ制御部に出力することを特徴とする。

また、請求項 4 の発明は、請求項 3 の発明において、前記自動運転コントローラは、前記教示位置毎に設定された位置決め精度に基づいて、前記旋回体、ブーム、アーム、およびバケツ卜のそれぞれの位置決め精度を演算する演算手段を備え、前記位置決め判定手段は、前記の旋回体、ブーム、アーム、およびバケットが前記演算されたそれぞれの位置決め精度に基づくそれぞれの所定の位置決め範囲内への到達を判定することを特徴とする。

また、請求項 5 の発明は、請求項 3 ないしは請求項 4 のいずれか 1 つの請求項の発明において、前記サーボ前処理部は、掘削開始から掘削終了問の再生動作時において、各教示位置デ一夕に対応する - ―

最終目標位置データの出力後、前記位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置データに基づく目標位置データを出力することを特徴とする。

また、請求項 6 の発明は、請求項 1 、請求項 3 、または請求項 4 のいずれか 1 つの請求項の発明において、掘削開始から搌削終了までの間の前記教示位置毎に設定される位置決め精度のうち、掘削開始位置および掘削終了位置を除く教示位置における位置決め精度は、前記掘削開始位置および前記掘削終了位置における位置決め精度より低く設定されていることを特徴とする。

請求項 7 の発明は、請求項 1 、請求項 3 、請求項 4 、または請求項 6 のいずれか 1 つの請求項の発明において、掘削動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度は、放土動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度より低く設定されていことを特徴とする。

請求項 8 の発明は、請求項 1 ないしは請求項 7 のいずれか 1 つの請求項の発明において、前記教示位置毎に設定された位置決め精度は、当該油圧ショベルまたは当該油圧ショベルから離れた位置に設けられた操作手段により任意に設定し得ることを特徴とする。

請求項 9 の発明は、教示された掘削から放土までの一巡する動作を油圧ショベルに再生動作させる自動運転ショベルにおける自動運転方法において、再生動作させるために、教示位置、および当該教示位置における再生動作速度と位置決め精度を指令する第 1 の工程と、当該教示位置の前の教示位置と当該教示位置との間の再生動作を円滑化するための補間された目標位置の演算を行う第 2 の工程と、前記目標位置を順次指令する第 3 の工程と、前記目標位置のうち当該教示位置に相当する最終目標位置を指令したか否かを判定し、前記最終目標位置を指令していないと判定したときは、前記最終目標位置が指令されるまで前記第 3 の工程を実行する第 4 の工程と、前記第 4 の工程において、前記最終目標位置を指令したと判定されたときは、当該教示位匱における前記位置決め精度が所定値以上であ _f) _

るか否かを判定する第 5 の工程と、前記第 5 の工程において、所定値以上であると判定されたときは、現在位置が前記位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内に到達したか否かを判定し、到達していないと判定されたときは、到達するまで当該判定を繰り返す第 6 の工程と、前記第 5 の工程において、所定値以上であると判定されないとき、または前記第 6 の工程において、現在位置が前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、当該教示位置の次の教示位置、および次の教示位置における再生動作速度と位置決め精度を指令する第 7 の工程と、から構成されていることを特徴とする。

請求項 1 0 の発明は、油圧ショベルと、該油圧ショベルに設けられ、教示された掘削から放土までの一巡する動作を当該油圧ショべルに再生動作させる自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コントローラに、掘削開始から掘削終了間の再生動作において、教示された教示点を目標位置デ一夕として出力後、所定時間経過してから次の目標位置データを出力させるための遅延手段を設けたことを特徴とする。

請求項 1 1 の発明は、少なくとも、ブーム、アームおよびバケツトを作動する油圧シリンダ並びに旋回体を作動する油圧モー夕を作動する電磁切換弁と、前記旋回体と前記ブーム間、前記ブームと前記アーム間、前記アームと前記バケツト間のそれぞれの角度を検出する角度検出器とを備える油圧ショベルと、教示して記憶された教示位置データを逐次読み出して目標位置データとして出力する目標位置出力手段と、前記目標位置デ一夕を入力して前記目標位置デー夕を出力すると共に当該油圧ショベルが円滑に動作するように補間した目標位置データを出力するサーボ前処理手段と、前記各目標位置データを入力して当該油圧ショベルを目標位置に制御するために前記電磁切換弁に制御信号を出力するサーボ制御手段とを備える自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記目標位置出力手段に、掘削開始から掘削終了間の再生動作にお ― ―

いて、前記サーボ前処理手段から、教示された教示点が目標位置デ一夕としてサーボ制御部に出力後、所定時閒経過してから次の目標位置データを出力させるための遅延手段を設けたことを特徴とする。

請求項 1 2 の発明は、請求項 1 0 ないしは請求項 1 1 のいずれか 1 つの請求項の発明において、前記遅延手段において設定される前記所定時間は、軽負荷または無負荷時において、前記教示された教示点を目標位置データとして出力後、当該油圧ショベルが前記目標位置データの目標位置に到達するまでの時間に設定されることを特徴とする。

請求項 1 3 の発明は、砕石を生成する砕石処理システムにおいて、採石が搬入される搬入面より下方に投下される採石を貯留する枠石 '貯留部と、この砕石貯留部に貯留された採石を掬い取って排出する掘削機と、この掘削機により排出される採石を破砕して枠石を生成するクラッシャとを備えたことを特徴とする。

請求項 1 4 の発明は、碎石を生成する碎石処理システムにおいて、採石を運搬する採石運搬機と、この採石運搬機によって搬入される搬入面より下方に投下される採石を貯留する砕石貯留部と、この砕石貯留部に貯留された採石を掬い取って排出する掘削機と、この掘削機により排出される採石を破枠して砕石を生成するクラッシャとを備えたことを特徴とする。

請求項 1 5 の発明は、砕石を生成する砕石処理システムにおいて、採石を運搬する採石運搬機と、この採石運搬機によって搬入される搬入面より下方に投下される採石を貯留するための砕石貯留部と、この砕石貯留部に貯留された採石を掬い取って排出する作業を自動運転する掘削機と、この掘削機により排出される採石を破砕して砕石を生成するクラッシャと、前記掘削機の自動運転を遠隔操作制御する遠隔操作装置とを備えたことを特徴とする。

求項 1 6 の発明は、請求項 1 3 ないしは請求項 1 5 のいずれか

1 つの請求項の発明において、前記砕石貯留部の底面が前記掘削機の設置面より下方に位置していることを特徴とする。 ― ―

請求項 1 7 の発明は、諸求項 1 3 ないしは請求項 1 5 のいずれか 1 つの請求項の発明において、前記砕石貯留部の底面が前記掘削機の設置面と略同面に位置していることを特徴とする。

請求項 1 8 の発明は、砕石を生成する砕石処理システムの碎石貯 5 留部において、採石を貯留する底部と、採石運搬機によって投下される採石を前記底部に案内する第 1 の案内面と、クラッシャに前記採石を移送するための捆削機による前記採石の掬い取り後の残余の採石が前記底部に戻るように案内するための第 2 の案内面とを備えたことを特徴とする。

1⁽⁾ 請求項 1 9 の発明は、請求項 1 8 の発明において、前記底部の底面が前記掘削機の設置面より下方に位置していることを特徴とする。請求項 2 0 の発明は、枠'石を生成する砕石処理システムの碎石貯留部において、採石を貯留する底部と、採石運搬機によって投下される採石を前記底部に案内する案内面とを備えたことを特徴とする。

I⁵ 請求項 2 1 の発明は、石を生成する砕石処理方法において、碎石運搬機によって搬入された採石を、掘削機の設置面より下方に底面を有する枠石貯留部に投下する工程と、前記砕石貯留部に堆積された採石を掘削機によって掬い取ってクラッシャに排出する工程と、前記クラッシャによって前記採石を破砕して砕石を生成する工程と

²⁰ からなることを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1 の実施形態に係わる自動運転ショベル本体およびその作業形態の一例を示す図である。

2⁵ 図 2 は、第 1 の実施形態に係わる自動運転ショベル本体に搭載される車載装置および操作ボックスに搭載される教示再生装置本体の制御機構を示すブロック図である。

図 3 は、第 1 の実施形態に係わる自動運転コントローラの機能構成の詳細を示すブロック図である。

3⁰ 図 4 は、図 3 に示す教示位置格納部に格納される教示位置データ ―

の一例を示す図である。

図 5 は、図 3 に示す再生コマンド格納部に格納される再生コマンドの一例を示す図である。

図 6 は、第 1 の実施形態に係わる自動運転ショベル本体のブームの回転中心を原点〇とする各関節の寸法および角度を示す図である。図 7 は、第 1 の実施形態に係わる自動運転ショベル本体の掘削開始位置 P 1 、掘削中間位置 P 2 、および掘削終了位置 P 3 を示す図である。

図 8 は、第 1 の実施形態に係わる自動運転ショベルの再生動作の処理手順を示すフローチヤ一トである。

図 9 は、本発明の第 2 の実施形態に係わる自動運転コントロ一ラの機能構成の詳細を示すブロック図である。

図 1 0 は、図 9 に示す再生コマンド格納部 5 0 3 に格納される再生コマンドの一例を示す図である。

図 1 1 は、第 2 の実施形態に係わる自動運転ショベルの岩石等の障害物からの回避方法を説明する図である。

図 1 2 は、本発明の第 3 の実施形態に係わる砕石処理システムの全体構成およびその作業形態を示す図である。

図 1 3 は、第 3 の実施形態に係わる砕石処理システムの制御機構の概要を示すブロック図である。

図 1 4 は、第 3 の実施形態に係わる他の枠石処理システムの全体構成およびその作業形態を示す図である。

図 1 5 は、第 3 の実施形態に係わる他の砕石処理システムの全体構成およびその作業形態を示す図である。発明を実施するための最良の形態

はじめに、本発明の第 1 の実施形態を図 1 〜図 8 を用いて説明する。

図 1 は、各実施形態に関わる自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す側面図である。 - -

同図において、 1 はストツクヤード 2 に貯留された土石を掘削して、後述するクラッシャ 3 に放土する自動運転ショベル本体、 3 は自動運転ショベル本体 1 から放土された土石を碎石するクラッシャ、 4 は自動運転ショベル本体 1 の再生操作を行うのに適した任意の場所に設置された操作ボックスである。

自動運転ショベル本体 1 は、走行体 1 0 と、走行体 1 0 上に旋回可能に設けられた旋回体 1 1 と、旋回体 1 1 に回動可能に設けられたブーム 1 2 と、ブーム 1 2 の先端に回動可能に設けられたアーム 1 3 と、アーム 1 3 の先端に回動可能に設けられたバケツト 1 4 と、ブーム 1 2 、アーム 1 3 、ノ 'ケット 1 4 とをそれぞれ回動動作するためのシリンダ 1 5 、 1 6 、 1 7 と、旋回体 1 1 に設けられた運転室 1 8 と、操作ボックス 4 との間で信号の送受信を行うアンテナ 1 9 とから構成されている。

また、自動運転ショベル本体 1 には、旋回体 1 1 の旋回角を検出する角度センサ 1 1 1 、旋回体 1 1 とブーム 1 2 との回動角を検出する角度センサ 1 1 2 と、ブーム 1 2 とアーム 1 3 の回動角を検出する角度センサ 1 1 3 と、アーム 1 3 とノケット 1 4 との回動角を検出する角度センサ 1 1 4 が設けられている。

また、クラッシャ 3 は、走行体 3 0 と、ホッパ 3 1 と、砕石部 3 2 と、コンベア 3 3 とから構成されており、 3 4 はクラッシャ 3 によって枠かれた碎石を示す。

また、操作ボックス 4 は、支持台 4 0 と、支持台 4 0 に固定された教示再生装置本体 4 1 とから構成され、教示再生装置本体 4 1 には起動ボタン 4 1 1 と、停止ボタン 4 1 2 と、非常停止ボタン 4 1 3 と、教示再生装置本体 4 1 と機械的かつ電気的に接続可能に設けられ教示時に操作される教示操作部 4 1 4 と、教示結果等を表示する表示部 4 1 9 と、自動運転ショベル本体 1 のアンテナ 1 9 との間で、信号の送受信を行うアンテナ 4 1 5 とを備えている。

図 2 は、図 1 に示す自動運転ショベル本体 1 に搭載される車内搭載装膛 5 および操作ボックス 4 の教示再生装置本体 4 1 の制御機構 -

の概要を示すブロック図である。

同図において、 4 1 6 は再生時に操作される再生操作部、 4 1 7 は教示操作部 4 1 4 または再生操作部 4 1 6 から出力される信 ^を、後述する自動運転コントローラ 5 0 に出力するための所定の信号に形成するコマンド生成部、 4 1 8 および 5 4 はそれぞれ教示再生装置 4 1 と自動運転コントローラ 5 0 問の信号を送受信するための無線装置である。なお、コマンド生成部 4 1 7 は、マイクロコンピュ一夕を使用した一般的なコン卜ローラで構成され、入力した信号に相当する指令コードを生成する機能を有する。

5 は車内装置を示し、 5 0 は主としてコンピュータで構成され自動運転ショベルを自動運転するための各種の制御を行う自動運転コントロ一ラ、 5 1 は自動運転コントローラ 5 0 から出力される駆動電流によって駆動される比例電磁弁、 5 2 は比例電磁弁 5 1 から出力される油圧信号により制御され、ァクチユエ一夕に流入する油量または油圧を制御するコントロールバルブ、 5 3 は自動運転ショべル本体 1 の各関節を作動するためのシリンダ 1 5 、 1 6 、 1 7 等のァクチユエ一夕、 4 1 4 ' は教示操作部である。その他の符号に示す構成は図 1 に示す同符号のものと同じである。

同図において、教示操作は、通常、運転室 1 8 内に装着される教示操作部 4 1 4 ' からの操作によって教示が行われ、自動運転コントローラ 5 0 はその操作に従って、各角度センサ 1 1 1 〜 1 1 4 からの検出値を入力して演算し、後述するように、所定の記憶領域に教示位置データとして記憶する。また、教示操作部 4 1 4 , 4 1 4 ' からの操作により所定の記憶領域に再生時に使用される再生コマンドを設定し記憶する。なお、同図において、教示操作部 4 1 4 は、運転室 1 8 内の教示操作部 4 1 4 ' から外されて、教示再生操作装置 4 1 に装着されているときの状態を示す。

再生時は、再生操作部 4 1 6 から起動ボタン 4 1 1 をオンすることによって、コマンド生成部 4 1 7 において生成された所定の信号がアンテナ 4 1 5 および 1 9 を介して自動運転コントローラ 5 0 に -

送信され、再生処理が開始される。自動運転コントロ一ラ 5 0 において再生処理が開始されると、記憶されている教示データが呼び出され、角度センサ 1 1 1 〜 1 1 4 から得られた現在位置情報と対比しながら、この教示位置データに合致するように、旋回体 1 1 、ブーム 1 2 、アーム 1 3 、バケツト 1 4 をそれぞれ作動させるための比例電磁弁 5 1 に駆動電流を出力する。比例電磁弁 5 1 からはさらにコントロールバルブ 5 2 を介して、各ァクチユエ一夕 5 3 を制御して自動運転ショベル本体 1 の再生動作が行われる。

図 3 は、図 2 に示す自動運転コントローラ 5 0 の本実施形態に係わる機能構成の詳細を示すプロック図である。

同図において、 5 0 1 は角度センサ 1 1 1 〜 1 1 4 において検出された角度信号を現在の位置データに演算する現在位置演算部、 5 0 2 は教示時、教示操作部 4 1 4 または 4 1 4 ' からの操作により、現在位置演算部 5 0 1 から得られた自動運転ショベル本体 1 の現在位置を教示位置デ一夕として出力する教示処理部、 5 0 3 は教示操作部 4 1 4 ， 4 1 4 ' からの指令により教示処理部 5 0 2 によって設定された再生動作時の各種の動作を指令するコマンドが格納されている再生コマンド格納部、 5 0 4 は教示処理部 5 0 2 から出力された教示位置データを格納する教示位置格納部、 5 0 5 は再生操作部 4 1 6 からの起動信号により起動されたとき、再生コマンド格納部 5 0 3 に格納されている再生コマンドを逐次解釈して、教示位置格納部 5 0 4 から所定の教示位置データの出力を指示するコマンドイン夕プリ夕部、 5 0 6 はコマンドイン夕プリ夕部 5 0 5 からの指令に応じて教示位置格納部 5 0 4 から教示位置データを出力処理する教示位置出力処理部、 5 0 7 は自動運転ショベル本体 1 が各教示位置間を円滑に動作するように、教示位置出力処理部 5 0 6 から出力された教示位置データに基づいて教示位置データ問を補間した目標位置データを作成し出力する、即ち、与えられた始点（現在位置もしくは教示位置）と終点（教示位置）間を、ある一定時間きざみで補間演算を行って時系列データを作成し、順次角度目標値として - _

サーボ制御部 5 0 8 に出力するサーボ前処理部、 5 0 8 はサーボ前処理部 5 0 7 から出力されて補間された目標位置データと、現在位置演算部 5 0 1 から出力された現在位置データとを対比して、自動運転ショベル本体 1 の各関節を所定の位置に制御するための駆動電流を出力するサーボ制御部である。

また、 5 0 9 は各関節の位置決め精度を設定するための基準となる位置決め基準値が格納されている位置決め基準値格納部、 5 1 0 はサーボ前処理部 5 0 7 からの指令によって制御され、各教示位置における各関節の位置決め精度を、位置決め基準値格納部 5 0 9 に格納されている基準値と各教示位置において設定された位置決め精度とに基づいて演算して求める位置決め精度演算部、 5 1 1 はサーボ前処理部 5 0 7 からの指令によって制御され、各関節が各教示位置におけ位置決め範囲に到達したか否かを判定する位置決め判定部である。その他の符号に示す構成は図 2 に示す同符号のものと同じである。

図 4 は、図 3 に示す教示位置格納部 5 0 4 に格納される教示位置データの一例を示す図である。

同図において、 P 1 〜 P n は、教示位置に対応すると共に後述する再生コマンドのラベル P 1 〜 P n に対応しており、各教示位置で自動運転ショベルの各部が取るべき旋回角、ブーム角、アーム角、パケット角、の各値が設定されている。

図 5 は、再生コマンド格納部 5 0 3 に格納される本実施形態に係わる再生コマンドの一例を示す図である。

同図において、 L 1 はコマンドではなく行ラベルを表す。 Vは移動速度を指定するコマンドであり、数値が大きい程移動速度が高速であることを示す。 P A C ( p o s i t i o n a l a c c u r a c y ) は移動の位置決め精度を指定するコマンドであり、これは所定の教示位置に自動運転ショベルを移動させることは容易でないことからこの数値に示すような位置決め精度の数値内に達したら自動運転ショベルは当該教示位置に到達したものと判定するために使用される。この数値が - -

大きい程高精度に教示位置への追随が要求される。 M〇 V E は指定された教示位置への移動を指令するコマンドであり、 P 1 〜 P n は M O V E コマンドの各関節の角度情報を示すラベルである。例えば、 M O V E P 1 は教示位置格納部 5 0 4 に格納されている教示位置データのうち、図 4 に示す位置 N o . P I に移動すべきことを示す。

G O T O L 1 は行ラベル L 1 から再び実行を開始することを指示するコマンドである。

次に、本実施形態に係わる自動運転ショベルの動作を図 3 に基づいて説明する。

教示操作は、教示操作部 4 1 4 または 4 1 4 ' から操作される。通常は、教示操作部 4 1 4 ' が自動運転ショベル本体 1 の運転室 1 8 内に装着され、運転室から教示操作が行われる。

教示操作部 4 1 4 ' が運転室 1 8 に装着され、教示操作が行われると、その指令は教示処理部 5 0 2 に入力され、教示処理部 5 0 2 で現在位置演算部 5 0 1 から現在位置データを入力して、各教示位置に対応する再生コマンドと教示位置データを生成する。生成された再生コマンドと教示位置データはそれぞれ再生コマンド格納部 5 0 3 と教示位置格納部 5 0 4 に格納される。

再生動作は、起動ボタン 4 1 1 をオンすることによって、コマンドインタプリ夕部 5 0 5 力起動命令により再生コマンド格納部 5 0 3 に格納されている再生コマンドを順次読み出して実行する。再生コマンドが M 0 V E命令の場合には、教示位置出力処理部 5 0 6 に、教示位置格納部 5 0 4 から該当するパラメ一夕を出力し、サーボ前処理部 5 0 7 に転送する。

サーボ前処理部 5 0 7 は、コマンドイン夕プリ夕部 5 0 5 から与えられた目標速度で各関節が動作するように角度の補間演算を行い、サーボ制御部 5 0 8 に角度目標値を出力する。サーボ制御部 5 0 8 は、現在位置演算部 5 0 1 で演算された現在位置データと、サーボ前処理部 5 0 7 から出力される角度目標値とを基に、一般的なフィ一ドバック制御を行い、比例電磁弁 5 1 を駆動するための駆動電流 -

を出力する。これによりコントロールバルブ 5 2 が制御されてァクチユエ一夕 5 3 に所定の圧油が供給され、自動運転ショベル本体 1 の各関節が駆動される。

一方、位置決め精度演算部 5 1 0 は、各教示位置において与えられた位置決め精度に応じた各関節に対する位置決め精度を、位置決め基準値格納部 5 0 9 に格納されている基準値に基づいて演算する。

ここで、サーボ前処理部 5 0 7 における補問演算が最終目標位置 (例えば M O V E P 2 の場合には P 2 ) に達し、その最終目標位置データがサーボ制御部 5 0 8 へと出力されると、位置決め判定部 δ 1 1 はサーボ前処理部 5 0 7 からの指令により、各関節の現在位置が位置決め精度演算部 5 1 0 によって演算された各関節の位置決め精度に基づいて設定された位置決め範囲内に達したかどうかを判定する。判定の結果、各関節が位置決め範囲内に達していない場合には、サーボ前処理部 5 0 7 は前記の最終目標位置をサーボ制御部 5 0 8 に出力し続ける。また、各関節が所定の位置決め範囲内に達した場合は、サーボ前処理部 5 0 7 は最終目標位置の出力を終了し、教示位置（ Ρ 2 ) と教示位置出力処理部 5 0 6 から出力される次の教示位置（ Ρ 3 ) 間の補間演算を行い自動運転の動作を続行する。次に、掘削時の自動運転ショベル本体 1 の動作を図 6 〜図 7 を用いて説明する。

ここで、図 6 はブーム 1 2 の回転中心を原点〇とする自動運転ショベル本体 1 の各関節の寸法および角度を示す図であり、 Gは自動運転ショベル本体 1 の接地面、 L b mはブーム長さ、 L a mはァーム長さ、 L b k はバケツト長さ、 0 s wは旋回体 1 1 が走行体 1 0 となす角度、 6 b mは水平軸 X とブーム 1 2 とのなす角度、 0 a m はブーム 1 2 とアーム 1 3 とのなす角度、 0 b k はアーム 1 3 とバケッ卜 1 4 とのなす角度である。

図 7 は、前記原点〇を中心とする自動運転ショベル本体の掘削開始位置 P 1 、掘削中間位置 P 2 、および掘削終了位置 P 3 を示す図であり、 e a m P l は P 1 におけるアーム角度、 S a m P 2 は P 2 6 一

におけるアーム角度、 () a m P 2 P A C は P 2 におけるアームに対する位置決め範囲を表す。

再生動作における動作順序は P 1 — P 2 — P 3 の順で行われ、 P 1 → P 2 の動作はアームクラウドのみの動作とする。

はじめに、 P 1 力、ら P 2 への動作は、図 3 に示すコマンドイン夕プリ夕部 5 0 5 により再生コマンド格納部 5 0 3 に格納されている以下のコマンドがサーボ前処理部 5 0 7 に出力される。

V = 9 0 ( 1 )

P A C = 0 ( 2 )

M O V E P 2 ( 3 )

こ二で、（ 1 ) 式の Vは、前述のように速度を表すコマンドであり、この場合アームの最大速度に対する 9 0 %の速度で動作するように、サーボ前処理部 5 0 7 において補間演算が行われる。また、

( 2 ) 式の P A C は、前述のように掘削中間位置 P 2 における位置決め精度を表すコマンドであり、旋回体、ブーム、アーム、およびバケツ卜のそれぞれの関節の位置決め精度は、位置決め精度演算部 5 1 0 において、各教示位置 P 1 ， P 2 , P 3 · · ' における位置決め精度値 P A C と位置決め基準値格納部 5 0 9 に格納されている旋回体、ブーム、アーム、およびバケツ卜の各関節の位置決め基準値 s w P A C 、 Θ b m P A C > Θ a m P A C , および 0 b k P A C とに基づいて演算される。

ここで、例えば、 P A C = 1 0 0 の場合には、 P 2 におけるァームに対する位置決め精度 Θ a m P 2 P A Cは、

0 a m P 2 P A C = { 1 + ( 1 0 0 - P A C ) / 1 0 } 0 a m P A C

= Θ a m P A C ( 4 )

として計算され、 P A C = 5 0 の場合は、

« a m P 2 P A C = { 1 + ( 1 0 0 — P A C ) / 1 0 } Θ a m P A C

= 6 Θ a m P A C ( 5 ) として計算され、 P A C = 0 の場合は、

0 a m P 2 P A C = { 1 + ( 1 0 0 — P A C ) / 1 0 } ί a m P A C

= 1 1 & a m P A C ( 6 )

として計算される。

ただし、本実施形態では、 P A C = 0 の場合は、サーボ前処理部 5 0 7 における補間演算が最終目標位置（ P 2 ) に達した場合は、位置決め判定部 5 1 1 における判定を行わず、即ち、各関節の現在位置が P 1 と P 2間のどの位置にあるかを問わずに、直ちに次の P 2 から P 3への補間演算へと移行する。

なお、本実施形態では、各関節の位匱決め精度を、位置決め精度と位置決め基準値を上式（ 4 ) 〜（ 6 ) の関係を利用して求めた力、このような関係式を用いずに任意に設定してもかまわない。なお、他の関節の位置決め精度 S b m P 2 P A C、 Θ a m P 2 P A C , および 0 b k P 2 P A Cも、 Θ a m P 2 P A C と同様に求められる。通常は、サーボ前処理部 5 0 7 において最終目標位置がサーボ制御部 5 0 8へと出力されると、演算された各関節の位置決め精度に基づき、位置決め判定部 5 1 1 において自動運転ショベル本体が位置決め範囲に達したかどうかが判定される。つまり、最終目標値が出力されても、ブーム、アーム、バケツ卜等の各関節はその最終目標位置より遅れて追随している。そのため、例えば、アームについては、 P A C = 5 0 の場合、（ 5 ) 式から、（9 a m P 2 ± 6 e a m P 2 P A Cの位置決め範囲に達したかどうかが判定される。達していない場合は、サーボ前処理部 5 0 7 は最終目標位置をサ一ボ制御部 5 0 8へと出力し続け、自動運転ショベル本体 1 の各関節は最終目標位置に向かって動作し続ける。自動運転ショベル本体 1 の各関節が前記の位置決め範囲内に達した場合は、最終目標位置の出力は終了し、掘削中問位置 P 2から次の掘削終了位置 P 3 間の補間演算を開始して、補間された新たな目標値が出力し、各関節はその新たな位置に向かって移動し始める。 - 1 -

本実施形態では、掘削開始位置 P 1 から捆削中間位置 P 2 に向かう時は、岩石等により大きな捆削抵抗を受け、掘削中間位置 P 2 に到達することが難しくなる可能性を考慮して、掘削中間位置 P 2 における位置決め精度を、例えば、 P A C = 0 に設定している。その結果、サーボ前処理部 5 0 7 が最終目標位置 P 2 を出力したら、直ちに次の P 2 から P 3 への補間演算へと移行し、各関節は補間された新たな目標値に向かって移動し始めるように動作するので、いたずらに目標位置 P 2 を追随するあまり岩石等の障害物の抵抗を受けて掘削が停滞する等の事態を回避することができ、 P 1 - P 2→ P 3 の動作を停止することなくスムーズに動作させることができる。また、本実施形態では、掘削終了位置 P 3 では、荷こばれを防止するために、 P A C = 8 0 としてバケツ卜の抱え込み姿勢を高い精度で指定している。また、クラッシャホッパ上での放土時のように十分な位置決めが必要な場合には、位置決め精度 P A C の値を大きくすることによって位置決め範囲を狭くし、十分な精度での位置決めを可能にしている。

ここで、自動運転コントローラ 5 0 の各教示位置（ここでは、教示位置 P 1 から教示位置 P 3 ) における再生動作の処理手順を図 8 に示すフローチヤ一トを用い説明する。

はじめに、図示していないが、サーボ前処理部 5 0 7 から最終目標位置 P 1 を出力後、各関節が位置決め判定部 5 1 1 において位置決め範囲に到達していると判定されると、ステップ 1 において、再生コマンド格納部 5 0 3 から教示位置 P 2 に対する再生コマンド、 V = 9 0 、 P A C = 0 および M O V E P 2 が出力される。次に、ステップ 2 で、位置決め精度演算部 5 1 0 において各関節に対する位置決め精度が演算される。次いで、ステップ 3 においてサーボ前処理部 5 0 7 において P 1 から P 2 間の補間演算が行われ、ステツプ 4 において補間演算によって得られた目標位置をサーボ制御部 5 0 8 へと出力し、サーボ制御により各関節を動作させる。次に、ステップ i3 においてステップ 3 における補間演算の結果出力された目 - i -

標位置の最終目標位置（ P 2 ) が出力されたか否かが判定される。二こで、補間演算された目標位が最終日標位置に達していない場合はステップ 4 へと戻り、補間された目標位置として最終目標位置 ( P 2 ) が出力するまでサーボ制御部 5 0 8 に出力される。サーボ制御部 5 0 8 に最終目標位置が出力されると、ステップ 6 において教示位置（ P 2 ) における位置決め精度 P A Cが任意に設定された所定値 S より大きいか否かが判定される。位置決め精度 P A Cが所定値 S より大きい場合は、ステップ 7 においてステップ 2 で演算された各関節の位置決め精度に基づいて、各関節が最終目標位置（ P 2 ) の所定の位置決め範囲内に到達したか否かが判定される。つまり、 &関節力、 s w P 2 士 Θ s w P 2 P A C、かつ b m P 2 土 fl b m P 2 P A C , かつ 0 a m P 2 ± 6 a m P 2 P A (：、かつ Θ b k P 2 ± Θ b k P 2 P A C の範囲内に到達したか否かが判定される。各関節が最終目標位置（ P 2 ) の所定の位置決め範囲に到達していないときは、各関節が最終目標位置（ P 2 ) の所定の位置決め範囲に到達するまでステップ 7 の処理を繰り返す。各関節が最終目標位置（ P 2 ) の所定の位置決め範囲に到達したときは、ステップ 8 に移行する。またステップ 6 において、位置決め精度 P A Cが所定値 S より小さい場合、例えば、ステップ 1 に示すように P A C = 0 に設定されている場合は、ステップ 7 における位置決め範囲への到達の判定は行わず、ステップ 8 へと移行して、次の教示位置 P 3 における再生コマンドを直ちに出力する。以降はステップ 1 以降の処理手順と同様の処理を繰り返し再生動作を続行する。

上記のごとく、本実施形態によれば、捆削時おいて、掘削中間位置 P 2 における自動運転ショベルの各関節の位置決め精度を低く（ P A C = 0 ) 設定して、サーボ前処理部 5 0 7 が補間演算の結果、最終目標位置（ P 2 ) を出力したら、追随動作している各関節が掘削開始位置 P 1 と掘削中間位置 P 2 のいかなる位置にあっても、最終目標値 P 2 に向かってサーボ制御されることなく、直ちに、掘削中問位置 P 2 と掘削終了位置 P 3 間の新たな補間演算された目標位 _ _

置に向かって各関節はサーボ制御される。そのため、例えば、掘削開始位置 P 1 と掘削中間位置 P 2 間に岩石等の掘削抵抗の大きい障害物があっても、掘削中間位置 P 2 から掘削終了位置 P 3 向かう方向を掘削開始位置 P 1 から掘削中間位置 P 2 に向かう方向から外すことができ、自動運転ショベル本体 1 は自動的に前記障害物を回避して、再生動作を停滞することなく継続させることができる。

また、本実施形態によれば、掘削開始位置 P 1 と搌削中問位置 P 2 問が砂等の捆削抵抗の小さい掘削物の場合は、サーボ前処理部 5 0 7 が補間演算の結果、最終目標位置（ P 2 ) を出力した時点で、追随動作している各関節は掘削開始位置 P 1 と掘削中間位置 P 2 間のいずれかの位置にあるが、捆削抵抗が小さいと、各関節の遅れが少ないため、各関節の現在位置が最終目標位置（ P 2 ) に近接した位置にあることになり、教示位置 P 1 , P 2 ， P 3 · · ' に従い掘削精度の高い掘削を行わせることができる。

次に、本発明の第 2 の実施形態を図 9 および図 1 1 を用いて説明する。

図 9 は、図 3 に示す自動運転コントローラ 5 0 の本実施形態に係わる機能構成の詳細を示すブロック図である。

5 0 9 は、コマンドインタプリタ部 5 0 5 から指令を受けて所定時間のカウントを行いコマンドイン夕プリ夕部 5 0 5 に応答する夕イマである。その他の構成は図 3 に示す同符号のものと同じであるので説明を省略する。

図 1 0 は、図 3 に示す再生コマンド格納部 5 0 3 に格納される本実施形態に係わる再生コマンドの一例を示す図である。

同図において、 P A C (pos i t ional accuracy) は、先に説明したように移動の位置決め精度を指定するコマンドであるが、ここでは、 P A C = 0 にして、掘削作業がスムーズに進行するように位置決め精度を小さくし、目標位置と現在位置に大きな開きがあっても移動の完了ができるようにしている。

W A I Tは所定時間の待機を指令するコマンドであり、教示位置 1 —

データ P 3 がサーボ前処理部 5 0 7からサーボ制御部 5 0 8 に出力後、その出力情報がコマンドイン夕プリ夕部 5 0 5 に伝達され、コマンドインタプリタ部 5 0 5 は W A I Tコマンドが設定されていると、タイマ 5 0 9 にその WA I Tコマンドで指定される設定時間を出力し、夕イマ 5 0 9 はその設定時間経過後、完了アンサをコマンドインタプリタ部 5 0 9 に出力する。完了アンサが出されるとコマンドイン夕プリ夕部 5 0 9 はサーボ前処理部 5 0 7 に、各教示された目標位置データ P 3 と目標位置データ P 4間の補間された目標位置デ一夕をサーボ前処理部 5 0 7 からサ一ボ制御部 5 0 8 に出力し、自動運転ショベル本体 1 を目標位置データ P 4 に向かって移動するようにサーボ制御する。設定時間は、軽負荷状態または無負荷状態でサーボ前処理部 5 0 7 から教示された目標位置データを出力してから自動運転ショベル本体 1 が概ねその目標位置データの目標位置に到達するまでの時間に設定する。なお、その他のコマンドは図 5 に示すものと同一であるので説明を省略する。

次に、本実施形態に係わる自動運転ショベル本体 1 の岩石等の障害物からの回避動作を図 1 1 を用いて説明する。

図 1 1 ( a ) は、 P A C≠ 0 の場合のパケット先端の目標位置およびその軌跡を示す図、図 1 1 ( b ) は P A C = 0 の場合のバケツト先端の目標位置およびその軌跡を示す図、図 1 1 ( c ) は P A C = 0 、 WA I Tあり、の場合のバケツト先端の目標位置およびその軌跡を示す図である。ここで、 P x , P x + 1 ， P x + 2 はそれぞれ教示位置格納部 5 3 に格納された教示位置データに基づく目標位置、 p l ， 2 , p 3 , · · ' は教示位置データに基づいて算出され補間された目標位置、 P 1 ' , P 2 ' , p 3 ' , · · ' は実際にバケツ卜先端が通過した位置を表す。

はじめに、サ一ボ前処理部 5 0 7力、角度センサ 1 1 1 〜 1 1 4、現在位置演算部 5 0 1 、サーボ制御部 5 0 8 を介して、現在位置デ一夕 P X を入手し保持する。次いで、教示位置出力処理部 5 0 6 から目標となる教示位置データ P X + 1 が読み込まれ、ここで両者の ~ H -

差分 C の、例えば、 1 Z 8 の差分を算出し、位置データ P X +差分 C Z 8 の位置データをサーボ制御部 5 0 8 に出力する。次に、サーボ前処理部 5 0 7 は、位置データ P X +差分 2 C Z 8 をサーボ制御部 5 0 8 に出力する。以下同様の処理を繰り返して、位置データ P X +差分 C ( =教示位置デ一夕 P X + 1 ) をサーボ制御部 5 0 8 に出力する。

ところで、実際のサーボ制御では、サーボ制御部 5 6 から目標となる移動指令が比例電磁弁 5 1 に出力されても、例えば、バケット先端は遅れて追随する。そのため、図 1 1 ( a ) に示すように、 P A Cがゼロ以外の所定の値に設定されている場合は、目標位置 P X 十 1 がサ一ボ制御部 5 0 8 から出力されても、バケツト先端の現在位置が未だ P X と P X + 1 間のいずれかの位置にある場合は、目標位置 P X 十 1 に向かってサ一ボ制御される。バケツト先端が移動して P A Cの所定の値に対応する図 1 1 ( a ) に示す円内に達すると、最早、 P x + 1 を目標位置とすることなく、算出され補間された目標位置 P 1 を目標としてサーボ制御が行われる。

しかし、この場合は、 P A C の値を適切な値に設定することにより、再生動作を精度良く実行することができるが、図 1 1 ( a ) において、目標位置 P X + 1 が出力された時点で、パケット先端の現在位置が未だ P X と P X + 1 間のいずれかの位置にあり、未だ円内に達していない状態において、バケツ卜が岩石等の障害物に当たり移動できなくなった場合でも、さらにバケツトを目標位置 P X + 1 に向かって移動させようとし、バケツトがその点で停滞し障害物を回避できない場合がある。

次に、図 1 1 ( b ) に示すように、 P A C の値がゼロに設定されている場合は、教示された目標位置 P X + 1 がサーボ制御部 5 0 8 から算出された時点で、バケツト先端の現在位置が未だ P X と P X ÷ 1 間のいずれかの位置にあっても、目標位置 P X + 1 と次の目標位置 P X + 2 との間の補間処理が開始され、逐次、補間された目標位置 p 1 , p 2 · · ' が設定される。そのため、ノケット先端は目 _ _

標位置 Ρ χ + 1 に向かうことなく、補問された目標位置 p i , p 2 - - · に向かってサーボ制御されることになる。そのため、 P A C がゼロに設定される場合は、図 1 1 ( a ) の場合のように、 P A C の値で決まる所定の円内に達するまで目標位置 P X + 1 に向かうようにはサーボ制御されないので、バケッ卜が岩石等の障害物に当たり移動困難になった場合でも、目標位置が P 1 , 2 - ' ' に変更され、通過点 p l ' . 2 ' . p 3 ' . · · ' を通過し、岩石等の障害物を回避することができる。

しかし、この場合 P A C をゼロに設定することより、上記のように、掘削時、岩石等の障害物を回避することはできるものの、図示するように、岩石等の障害物の有無にかかわらず、本来通過すべき目標位置 P X + 1 、次いで補間された目標位置 P 1 , P 2 · · · を通過せず、精度の良い作業を行わせることができない。

そこで、本実施形態では、このような岩石等の障害物と衝突する可能性のある場合は、図 1 1 ( c ) に示すように、 P A C = 0 、 W A I Tのコマンドを設ける。その結果、目標となる目標位置 P x + 1 がサーボ制御部 5 0 8 から出力された時点で、バケッ卜先端の現在位置が未だ P X と P X 十 1 間のいずれかの位置（位置 A ) にある場合は、次の目標位置を設定するために、目標位置 P x + 1 と次の目標位置 P X + 2 との問の補間処理を開始することなく、 W A I T で設定される所定時間、目標位置 P X + 1 を目標点として維持する。その間、パケットは目標位置 P X + 1 に向かって移動し、所定時間経過後（位置 B ) に、目標位置 P X + 1 と次の目標位置 P X + 2 との間の補間処理を開始し、補間された目標位置 P 1 , P 2 · · · を設定する。この時点からバケツト先端は目標位置 P X + 1 に向かうことなく、逐次補間された目標位置 p 1 , 2 - · ' に向かってサーボ制御される。

このように、本実施形態によれば、教示された目標位置 P X + 1 が出力された時点で、バケツト先端の現在位置が未だ P と P X +

1 問のいずれかの位置にある場合は、直ちに、次ぎの目標位の補 - -

間処现を開始することなく、所定時問待ってから補間処理を開始し、その間バケットを目標位置 Ρ X + 1 に向かうようにサ一ボ制御するようにしたので、岩石等の障害物が無い場合は目標位置 Ρ X + 1 に近接した位置を通過して作業をさせることができ精度の良い再生動作をさせることができる。また、パケットが岩石等の障害物に当たり移動できなくなった場合でも、所定時間経つと、目標位置が目標位置 Ρ X + 1 から補問された目標位置 Ρ 1 ， ρ 2 · · · に変更され、岩石等の障害物を回避することができる。

次に、本発明の第 3 の実施形態に係わる砕石処理システムを図 1 2 から図 1 5 を用いて説明する。

図 1 2 は、本実施形態に係わる砕石処理システムの全体構成およびその作業形態を示す図である。

同図において、 1 は第 1 および第 2 の実施形態で用いられたようなバックホータイプの自動運転ショベル本体である。

2 は採石 2 1 を一時的に貯えるストックヤードで、ストックャ一ド 2 は自動運転ショベル本体 1 の設置場所の近傍に配置される。ストツクヤード 2 は自動運転ショベル本体 1 の設置場所から離れる側に傾斜角をもって形成された第 1 の案内面 2 2 と、自動運転ショべル本体 1 の設置場所側に傾斜角をもって形成された第 2 の案内面 2 3 と、第 1 の案内面 2 2 と第 2 の案内面 2 3 間に形成した底部 2 4 とから構成され、底部 2 4 は自動運転ショベル本体 1 の設置場所面よりも下方に形成される。第 1 の案内面 2 3 および第 2 の案内面 2 2 とは底部 2 4 から上方に向かうに従って先広がりとなるように形成されてり、さらに第 1 の案内面 2 3 は自動運転ショベル本体 1 の設置場所面よりも上方に延在している。また、第 1 の案内面 2 3 の傾斜角度は、その上方の延在部、即ち採石 2 1 の供給部 2 5 から放出される採石 2 1 が底部 2 4 に堆積されるような角度に設定することが望ましい。さらに第 2 の案内面 2 2 の傾斜角度は、採石掬い取り作業の効率の面から、自動運転ショベル本体 1 のバケツト 1 4 によって掬い取れた後の採石が底部 2 4 に戻るような角度に設定する - l b -

ことが望ましい。

6 はストックヤード 2 を構成する第 1 の案内面 2 3 の延在部、即ち採石 2 1 の供給部 2 5 に侵入するトラック等の採石運搬機であり、採石運搬機 6 は他の箇所の地山を崩して生成された採石を運搬するためのベッセル 6 1 を備えている。採石運搬機 6 はこれに搭乗したオペレータによって運転され、ベッセル 6 1 に積み込まれた採石を供給部 2 5 において、ベッセル 6 1 の傾動により、採石をストックヤード 2 に放出する。

3 は自動運転ショベル本体 1 の近傍に配置したクラッシャであり、クラッシャ 3 の異常状態を検出して異常状態検出信号を出力する異常状態検出部 3 5 と、アンテナ 3 7 を備えている。その他の構成は図 1 に示す同符号のものと同じである。

図 1 3 は本実施形態に係わる枠石処理システムの制御機構の概要を示すブロック図である。その他の構成は図 2 に示す同符号のものと同じである。

4 1 9 は自動運転ショベルの動作異常状態、正常運転状態、教示操作状態等の当該碎石処理システムの各種の状態を表示する表示部である。

7 はクラッシャ 3 の搭載装置を示し、 3 6 は操作ボックス 4 に異常状態検出信号を送信する無線装置、 3 8 は異常状態が検出されたときは異常信号の送信を指令するコマンド生成部である。

次に、本実施形態に係わる碎石処理システムの動作を図 1 2 および図 1 3 を用いて説明する。

図 1 2 に示すように、ストックヤード 2 には、採石運搬機 6 により採石が放出される。この採石運搬機 6 による採石放出時期は、自動運転ショベル本体 1 のバケツ卜 1 4 による採石 2 1 の掬い込み動作と一致しないように行われる。採石運搬機 6 により放出された採石は、ストックヤード 2 を構成する第 1 の案内面 2 3 に沿って落下し、底部 2 4 に堆積される。自動運転ショベル本体 1 は、操作ボックス 4 からの起動指令を受信することにより、予め記憶した教示動作に従って教示動作を再生する。即ち、バゲット 1 4 によりストツクヤード 2 内の採石 2 1 を掬い込み、この状態で旋回体 1 1 を旋回して、ノケット 1 4 をクラッシャ 3 のホッノ \° 3 1 上に位置させ、次にバケツト 1 4 を回動させて、ノケット 1 4 内の採石をホッパ 3 1 に放出し、再び旋回体 1 1 を旋回させてバケツト 1 4 をストックャ一ド 2 に移動させて採石 2 1 を掬い込むという動作を繰り返す。

クラッシャ 3 のホッパ 3 1 に投入された採石 2 1 は、破枠後、コンベア 3 3 により砕石 3 4 として放出される。砕石 3 4 は他に用意された運搬機により搬出される。

碎石の生成作業において、自動運転ショベル本体 1 のバケツト 1 4 によって、ストックヤード 2 内の採石 2 1 を掬い込んだとき、バケット 1 4 からこぼれ落ちた採石 2 1 および自動運転ショベル本体 1 側に寄せられた採石 2 1 は、ストックヤード 2 を構成する第 2 の案内面 2 2 により、底部 2 4側に戻される。その結果、ストックャード 2 の底面 2 4 には、採石 2 1 がー個所に偏って堆積することがないので、自動運転ショベル本体 1 のバケツト 1 4 による掬い込み作業効率を向上させることができる。

また、ストックヤード 2 内への採石 2 1 の投入位置は、自動運転ショベル本体 1 の設置位置よりも離れた位置に設定してあるので、採石運搬機 6 と自動運転ショベル本体 1 との接触を心配する必要がない。その結果、採石 2 1 をストックヤード 2 内に安全かつ効率良く供給することができる。

さらに、クラッシャ 3 に異常が発生した場合には、その異常状態検出部 3 5 からの検出信号が、操作ボックス 4 に送信されるので、操作ボックス 4 ではこの異常状態を表示部 4 1 9 に表示すると共に、クラッシャ 3 に停止指令を送信する。その結果、クラッシャ 3 の異常も一元的に管理することができ、枠石生成を安定かつ効率的に行うことができる。

図 1 4 は、本実施形態に係わる図 1 2 のものと異なる他の砕石処理システムの全体構成およびその作業形態を示す図である。なお、同図において、図 1 2 に示す符号と同一符号の箇所は同一箇所を示す。

この碎石処理システムが図 1 2 に示したものと異なる点は、ストックヤード 2 を構成する第 2 の案内面 2 2 と自動運転ショベル本体 1 の設置面との交点付近に、自動運転ショベル本体 1 の設置面側への採石 2 1 の移動を抑止する採石移動抑止部材 2 6 を設けたことにある。

この砕石処理システムでは、自動運転ショベル本体 1 のバケツト 1 4 は採石移動抑止部材 2 6 を回避して移動するように動作教示される。また、この枠石処理システムによれば、ストックヤード 2 を動運転ショベル本体 1 の設置面より十分低く設置できない場合に有効であると共に、先の碎石処理システムと同様な効果を奏することができる。

なお、上記の各砕石処理システムにおいて、ストックヤード 2 を構成する第 2 の案内面 2 2 は、傾斜角をもって形成したが、略垂直に形成してもよい。

図 1 5 は、本実施形態に係わる図 1 2 および図 1 4 に示すものと異なる他の碎石処理システムの全体構成およびその作業形態を示す図である。

なお、同図において、図 1 2 に示す符号と同一符号の箇所は同一箇所を示す。

この碎石処理システムが図 1 2 および図 1 4 に示す枠石処理システムと異なる点は、自動運転ショベル本体 1 として口一ディングショベルタイプのものを用い、ス卜ックヤード 2 を構成する底部 2 4 の底面と自動運転ショベル本体 1 の設置面とを略同一面としたことにめ " s 。

この砕石処理システムでは、自動運転ショベル本体 1 が口一ディングショベルタイプであるので、ストックヤード 2 の底部 2 4 の底面と自動運転ショベル本体 1 の設置面とを略同一面に配置しても、採石 2 1 を効率よく掬い取ることができる。なお、上記の各碎石処理システムでは、クラッシャ 3 を自動運転ショベル本体 1 の設置面よりも下方に設置している力、クラッシャ 3 を自動運転ショベル本体 1 の設置面とほぼ同一の面に設置することも可能である。産業上の利用可能性

上記のごとく、本発明の自動運転ショベルは、自動運転コント口ーラに、油圧ショベルの各教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の教示位置範囲内への到達を判定する位置決め判定手段を設け、当該油圧ショベルが前記所定の教示位置範囲内に到達したと判定されたときは、次の教示位置を目標位置として出力するようにしたので、各教示位置毎に位置決め精度は任意に設定されているので、掘削や放土の各作業位置に応じて掘削精度を制御できるので、高精度でかつ作業効率の高い自動運転を行わせることができる。また、本発明の自動運転ショベルでは、自動運転コントローラは、掘削開始から掘削終了間の再生動作時において、教示位置を目標位置として出力後、位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置に基づく目標位置を出力するようにしたので、掘削時の掘削抵抗の大きさに応じて掘削軌跡を自動的に変更することができるので、岩石等の掘削抵抗の大きな障害物への衝突による掘削の停滞を防止することができ、効率の良い掘削を行わせることができる。また、本発明の自動運転ショベルは、自動運転コントローラに、掘削開始から掘削終了間の再生動作において、教示された教示点を目標位置データとして出力後、所定時間経過してから次の目標位置データを出力させるための遅延手段を設けたので、岩石等の障害物が無い場合は教示された目標位置に近接した位置を通過させることができ精度の良い掘削作業を行わせることができる。また、岩石等の障害物に当たり移動できなくなった場合でも、所定時間経つと、自動運転ショベルが移動すべき目標位置が次の目標位置に変更され障害物を回避することができ、無駄な回避動作をすることなく、掘 _{2 g}

削作業を継続することができる。また、本発明の自動運転ショベルは、上記の各効果を奏するために、従来のように各種のセンサを必要とせず、また自動運転コントロ一ラに対する演算の処理負担も少ない。

また、本発明の砕石処理システムは、採石をストックヤードに堆積し、この堆積した採石を捆削機によって掬い込むようにしたので、採石処理作業を安定かつ効率的に行うことができる。また、本発明の碎石処理システムは、採石を掘削機によって掬い込み可能に堆積させることができるので、採石を堆積するための作業が不要となり、枠石処理作業の効率を向上させることができる。また、本発明の砕石処理システムは、ストックヤードに採石を堆積し、掘削機によつて堆積された採石を掬い込んでクラッシャに放出する動作を繰り返させ、クラッシャから碎石を生成するので、碎石処理作業の効率を向上させることができる。

Claims

言青求の範囲

1 . 油圧ショベルと、該油圧ショベルに設けられ、教示された掘削から放土までの一巡する動作を当該油圧ショベルに再生動作させる自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コントローラは、当該油圧ショベルの各教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内への到達を判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、次の教示位置を目標位置として出力することを特徴とする自動運転ショベル。

2 . 請求項 1 において、前記自動運転コントローラは、掘削開始から掘削終了間の再生動作時において、教示された教示位置を目標位置として出力後、前記位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置に基づく目標位置を出力することを特徴とする自動運転ショベル。

3 . 少なくとも、ブーム、アームおよびバケツトを作動する油圧シリンダ並びに旋回体を作動する油圧モータを作動する電磁切換弁と、前記旋回体と前記ブーム間、前記フームと ^記アーム間、前記ァームと前記パケット問のそれぞれの角度を検出する角度検出器とを備える油圧ショベルと、教示して記憶された教示位置データを逐次読み出して出力する教示位置出力手段と、前記教示位置データを入力して当該油圧ショベルが円滑に動作するように前記教示位置データ問が補間された目標位置データを出力するサーボ前処理手段と、前記目標位置デ一夕を入力して当該油圧ショベルを目標位置に制御するために前記電磁切換弁に制御信号を出力するサーボ制御手段とを備える自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コントローラは、当該油圧ショベルが各教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内への到達を判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、前記サーボ前処理部から次の教示位置データに基づく目標位置データを前記サーボ制御部に出力することを特徴とする自動運転ショベル。

4 . 請求項 3 において、前記自動運転コントローラは、前記教示位置毎に設定された位置決め精度に基づいて、前記旋回体、ブーム、アーム、およびバケツ卜のそれぞれの位置決め精度を演算する演算手段を備え、前記位置決め判定手段は、前記の旋回体、ブーム、ァーム、およびバゲットが前記演算されたそれぞれの位置決め精度に基づくそれぞれの所定の位置決め範囲内への到達を判定することを特徴とする自動運転ショベル。

5 . 請求項 3 ないしは請求項 4 のいずれか 1 つの請求項において、 ijij記サーボ前処理部は、掘削開始から掘削終了間の再生動作時において、各教示位置データに対応する最終目標位置データの出力後、前記位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置デ一夕に基づく目標位置データを出力することを特徴とする自動運転ショベル。

6 . 請求項 1 、請求項 3 、または請求項 4 のいずれか 1 つの請求項において、

掘削開始から掘削終了までの間の前記教示位置毎に設定される位置決め精度のうち、掘削開始位置および掘削終了位置を除く教示位置における位置決め精度は、前記掘削開始位置および前記掘削終了位置における位置決め精度より低く設定されていることを特徴とする自動運転ショベル。

7 . 請求項 1 、請求項 3 、請求項 4 、または請求項 6 のいずれか 1 つの請求項において、掘削動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度は、放土動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度より低く設定されていことを特徴とする自動運転ショベル。

8 . 請求項 1 ないしは請求項 7 のいずれか 1 つの請求項において、前記教示位置毎に設定された位置決め精度は、当該油圧ショベルまたは当該油圧ショべルから離れた位置に設けられた操作手段により任意に設定し得ることを特徴とする自動運転ショベル。

9 . 教示された掘削から放土までの一巡する動作を油圧ショべルに再生動作させる自動運転ショベルにおける自動運転方法において、再生動作させるために、教示位置、および当該教示位置における再生動作速度と位置決め精度を指令する第 1 の工程と、当該教示位置の前の教示位置と当該教示位置との間の再生動作を円滑化するための補間された目標位置の演算を行う第 2 の工程と、前記目標位置を順次指令する第 3 の工程と、前記目標位置のうち当該教示位置に相当する最終目標位置を指令したか否かを判定し、前記最終目標位置を指令していないと判定したときは、前記最終目標位置が指令されるまで前記第 3 の工程を実行する第 4 の工程と、前記第 4 の工程において、前記最終目標位置を指令したと判定されたときは、当該教示位置における前記位置決め精度が所定値以上であるか否かを判定する第 5 の工程と、前記第 5 の工程において、所定値以上であると判定されたときは、現在位置が前記位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内に到達したか否かを判定し、到達していないと判定されたときは、到達するまで当該判定を繰り返す第 6 の工程と、前記第 5 の工程において、所定値以上であると判定されないとき、または前記第 6 の工程において、現在位置が前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、当該教示位置の次の教示位置、および次の教示位置における再生動作速度と位置決め精度を指令する第 7 の工程と、から構成されていることを特徴とする自動運転ショベルにおける自動運転方法。

1 0 . 油圧ショベルと、該油圧ショベルに設けられ、教示された掘削から放土までの一巡する動作を当該油圧ショベルに再生動作させる自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コントローラに、掘削開始から掘削終了間の再生動作において、教示された教示点を目標位置データとして出力後、所定時間経過してから次の目標位置データを出力させるための遅延手段を設けたことを特徴とする自動運転ショベル。

1 1 . 少なくとも、ブーム、アームおよびバケツトを作動する油圧シリンダ並びに旋回体を作動する油圧モー夕を作動する電磁切換弁と、前記旋回体と前記ブーム間、前記ブームと前記アーム間、前記アームと前記パケット間のそれぞれの角度を検出する角度検出器とを備える油圧ショベルと、教示して記憶された教示位置データを逐次読み出して目標位置データとして出力する目標位置出力手段と、前記目標位置データを入力して前記目標位置データを出力すると共に当該油圧ショベルが円滑に動作するように補間した目標位置デー夕を出力するサーボ前処理手段と、前記各目標位置データを入力して当該油圧ショベルを目標位置に制御するために前記電磁切換弁に制御信号を出力するサーボ制御手段とを備える自動運転コン卜ローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記目標位置出力手段に、掘削開始から掘削終了間の再生動作において、前記サーボ前処理手段から、教示された教示点が目標位置データとしてサ一ボ制御部に出力後、所定時間経過してから次の目標位置データを出力させるための遅延手段を設けたことを特徴とする自動運転ショべル。

1 2 . 請求項 1 0 ないしは請求項 1 1 のいずれカゝ 1 つの請求項において、前記遅延手段において設定される前記所定時間は、軽負荷または無負荷時において、前記教示された教示点を目標位置データとして出力後、当該油圧ショベルが前記目標位置データの目標位置に到達するまでの時間に設定されることを特徴とする自動運転ショべル。

1 3 . 砕石を生成する碎石処理システムにおいて、採石が搬入される搬入面より下方に投下される採石を貯留する砕石貯留部と、この砕石貯留部に貯留された採石を掬い取って排出する掘削機と、この掘削機により排出される採石を破碎して碎石を生成するクラッシャとを備えたことを特徴とする砕石処理システム。

1 4 . 碎石を生成する碎石処理システムにおいて、採石を運搬する採石運搬機と、この採石運搬機によって搬入される搬入面より下方に投下される採石を貯留する碎石貯留部と、この砕石貯留部に貯留された採石を掬い取って排出する掘削機と、この掘削機により排出される採石を破砕して碎石を生成するクラッシャとを備えたことを特徴とする枠石処理システム。

1 5 . 砕石を生成する砕石処理システムにおいて、採石を運搬する採石運搬機と、この採石運搬機によって搬入される搬入面より下方に投下される採石を貯留するための碎石貯留部と、この砕石貯留部に貯留された採石を掬い取って排出する作業を自動運転する掘削機と、この掘削機により排出される採石を破碎して砕石を生成するクラッシャと、前記掘削機の自動運転を遠隔操作制御する遠隔操作装置とを備えたことを特徴とする砕石処理システム。

1 6 . 請求項 1 3 ないしは請求項 1 5 のいずれか 1 つの請求項において、前記枠石貯留部の底面が前記掘削機の設置面より下方に位置していることを特徴とする碎石処理システム。

1 7 . 請求項 1 3 ないしは請求項 1 5 のいずれか 1 つの請求項において、前記砕石貯留部の底面が前記掘削機の設置面と略同面に位置していることを特徴とする碎石処理システム。

1 8 . 砕石を生成する碎石処理システムの碎石貯留部において、採石を貯留する底部と、採石運搬機によって投下される採石を前記底部に案内する第 1 の案内面と、クラッシャに前記採石を移送するための掘削機による前記採石の掬い取り後の残余の採石が前記底部に戻るように案内するための第 2 の案内面とを備えたことを特徴とする砕石処理システムの砕石貯留部。

1 9 . 請求項 1 8 において、前記底部の底面が前記掘削機の設置面より下方に位置していることを特徴とする枠石処理システムの砕石貯留部。

2 0 . 碎石を生成する碎石処理システムの砕石貯留部において、採石を貯留する底部と、採石運搬機によって投下される採石を前記底部に案内する案内面とを備えたことを特徴とする碎石処理システムの砕石貯留部。

2 1 . 碎石を生成する砕石処理方法において、砕石運搬機によって搬入された採石を、掘削機の設置面より下方に底面を有する碎石貯留部に投下する工程と、前記砕石貯留部に堆積された採石を掘削機によって掬い取ってクラッシャに排出する工程と、前記クラッシャによって前記採石を破碎して枠石を生成する工程とからなることを特徴とする砕石処理方法。