(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケット式掘削機の運転方法であって、
前記バケット式掘削機は、
ベースマシン上に水平旋回および傾動可能に設けられたブームと、該ブームの上端にワイヤーを介して昇降可能に吊下された掘削バケットとを備え、該掘削バケット下端の一対のシェルを開閉して掘削位置での掘削および排土位置での排土を繰り返すバケット式掘削機であり、
前記掘削バケットを、その鉛直軸中心に自転させる自転駆動機構を備え、
前記自転駆動機構は、前記ワイヤーに同軸に連結されつつ、前記掘削バケットを鉛直軸中心の相対回転可能に支持する連結部材と、
該連結部材に対して前記掘削バケットを回転駆動する回転駆動装置と、
前記回転駆動時において前記ブームおよび前記連結部材に係合してこれらの間の相対回転を規制する相対回転規制部材と、からなり、
前記相対回転規制部材は、前記ブームの上端に鉛直軸中心の相対回転を規制されて設けられた鉛直なガイドパイプと、
前記ワイヤーおよび前記連結部材の間に、鉛直軸中心の相対回転を規制されて同軸に介装されて、前記ガイドパイプ内に挿抜可能なガイドバーであって、前記ガイドパイプ内に収容時には互いの相対回転を規制されるガイドバーと、からなり、
前記バケット式掘削機の運転方法は、
前記ブームの水平旋回および傾動によって、掘削位置と排土位置との間の掘削バケットの移動動作を行うとともに、前記自転によって、掘削位置および排土位置のそれぞれに適した向きに掘削バケットを指向する指向動作を行い、
ガイドバーのガイドパイプ内収容時以外の、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作を禁止することを特徴とするバケット式掘削機の運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバケット式掘削機の運転方法であって、
前記ベースマシンに対する前記ブームの水平旋回角度と、前記ベースマシンに対する前記ブームの傾動角度と、前記ブームに対する前記掘削バケットの自転角度とを検出する検出器を用いて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作の動作軌跡を、前記ブームの水平旋回角度信号と傾動角度信号と自転角度信号とを互いに関連付けた動作軌跡データとして記憶部に記憶するティーチングステップと、
前記記憶部から読み出した前記動作軌跡データに基づいて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作を再生するプレイバックステップと、を有することを特徴とするバケット式掘削機の運転方法。
【請求項３】
請求項１に記載のバケット式掘削機の運転方法であって、
前記ベースマシンに対する前記ブームの水平旋回角度と、前記ベースマシンに対する前記ブームの傾動角度と、前記ブームに対する前記掘削バケットの自転角度とを検出する検出器を用いて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作の動作軌跡を、前記ブームの水平旋回角度信号と傾動角度信号と自転角度信号とを互いに関連付けた動作軌跡データとして記憶部に記憶するティーチングステップと、
前記記憶部から読み出した前記動作軌跡データに基づいて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作を再生するプレイバックステップとを備え、
ガイドバーのガイドパイプ内収容時以外での前記ティーチングステップおよび前記プレイバックステップの実行を禁止するインターロックを有することを特徴とするバケット式掘削機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバケット式掘削機およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より掘削に用いられるバケット式掘削機は、図７（ａ）に示すように、水平旋回可能な旋回ベース１３ａを備えるベースマシン１３と、前記旋回ベース１３ａ上に傾動可能に軸支されたブーム１５と、このブーム１５上端１５ａからワイヤー１７を介して昇降可能に吊下された掘削バケット２０とから構成される。そして、図７（ｂ）に示すように当該掘削バケット２０は、その幅方向がブーム１５水平旋回の半径方向に対して直交するようにブーム１５に吊下されている。このため、通常は掘削開始前に、これから掘削する掘削溝３の向きに合わせて掘削バケット２０を指向させるべく、この掘削溝２の幅方向に対して、ブーム１５水平旋回の半径方向が直交するようにベースマシン１３を適宜移動して調整している。
【０００３】
そして、この調整後は、▲１▼掘削位置たる掘削溝３上で掘削バケット２０を巻下上げして掘削バケット下端の一対のシェル２５ａ，２５ｂにより掘削溝３を掘削し、▲２▼シェル２５ａ，２５ｂ内に収容した掘削土を排土すべく、ブーム１５水平旋回および傾動によって掘削バケット２０を、図中の破線矢印のように掘削位置３からトラック７等の排土位置へ移動し、▲３▼排土位置７にて前記シェル２５ａ，２５ｂを開閉して掘削土を排土し、▲４▼再度掘削すべく、排土位置７から掘削位置３へと掘削バケット２０を移動し、これら▲１▼〜▲４▼を繰り返して所定深度の掘削溝３を掘っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７（ｂ）に示すように近隣に用地境界２があるような隅部１ａに掘削溝３を掘る場合には、前述のような、掘削溝３の向きに掘削バケット２０を指向させる調整、すなわち掘削溝３の幅方向に対してブーム１５水平旋回の半径方向が直交するようにベースマシン１３を移動する調整を行うと、掘削バケット２０よりも一般に広幅のベースマシン１３は、この用地境界２を跨いで隣地４に侵入してしまう。したがって、用地境界２に近隣した隅部１ａを掘削できないという問題があった。
【０００５】
また、前記▲２▼および▲４▼のような、ブーム１５水平旋回および傾動による、掘削位置３と排土位置７との間の掘削バケット２０の移動動作は、掘削溝３が所定深度に達するまで何度も繰り返される繰り返し動作である。このため、この移動動作を自動制御装置等に記憶させて自動運転すれば、更に効率良く掘削を行うことができる。しかしながら、前記掘削バケット２０はワイヤー吊りのため、前記移動動作の加減速パターンによっては、当該移動動作時に掘削バケット２０が大きく前後左右に揺動して危険な場合がある。このため、これを防ぐべく、揺動が小さくなるような加減速パターンを検討して前記自動制御装置に設定しなければならないが、この検討に長時間を要するため自動化されていなかった。
【０００６】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、掘削バケットを掘削溝の向きに指向させるためにベースマシンを移動しなくて済み、また掘削位置と排土位置との間の移動動作時の掘削バケットの揺動を小さく抑えて、この掘削バケットの移動動作を自動化することができるバケット式掘削機およびその運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、バケット式掘削機の運転方法であって、前記バケット式掘削機は、ベースマシン上に水平旋回および傾動可能に設けられたブームと、該ブームの上端にワイヤーを介して昇降可能に吊下された掘削バケットとを備え、該掘削バケット下端の一対のシェルを開閉して掘削位置での掘削および排土位置での排土を繰り返すバケット式掘削機であり、前記掘削バケットを、その鉛直軸中心に自転させる自転駆動機構を備え、前記自転駆動機構は、前記ワイヤーに同軸に連結されつつ、前記掘削バケットを鉛直軸中心の相対回転可能に支持する連結部材と、該連結部材に対して前記掘削バケットを回転駆動する回転駆動装置と、前記回転駆動時において前記ブームおよび前記連結部材に係合してこれらの間の相対回転を規制する相対回転規制部材と、からなり、前記相対回転規制部材は、前記ブームの上端に鉛直軸中心の相対回転を規制されて設けられた鉛直なガイドパイプと、前記ワイヤーおよび前記連結部材の間に、鉛直軸中心の相対回転を規制されて同軸に介装されて、前記ガイドパイプ内に挿抜可能なガイドバーであって、前記ガイドパイプ内に収容時には互いの相対回転を規制されるガイドバーと、からなり、前記バケット式掘削機の運転方法は、前記ブームの水平旋回および傾動によって、掘削位置と排土位置との間の掘削バケットの移動動作を行うとともに、前記自転によって、掘削位置および排土位置のそれぞれに適した向きに掘削バケットを指向する指向動作を行い、ガイドバーのガイドパイプ内収容時以外の、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作を禁止することを特徴とするバケット式掘削機の運転方法、である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバケット式掘削機の運転方法であって、前記ベースマシンに対する前記ブームの水平旋回角度と、前記ベースマシンに対する前記ブームの傾動角度と、前記ブームに対する前記掘削バケットの自転角度とを検出する検出器を用いて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作の動作軌跡を、前記ブームの水平旋回角度信号と傾動角度信号と自転角度信号とを互いに関連付けた動作軌跡データとして記憶部に記憶するティーチングステップと、前記記憶部から読み出した前記動作軌跡データに基づいて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作を再生するプレイバックステップと、を有することを特徴とするバケット式掘削機の運転方法、である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のバケット式掘削機の運転方法であって、前記ベースマシンに対する前記ブームの水平旋回角度と、前記ベースマシンに対する前記ブームの傾動角度と、前記ブームに対する前記掘削バケットの自転角度とを検出する検出器を用いて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作の動作軌跡を、前記ブームの水平旋回角度信号と傾動角度信号と自転角度信号とを互いに関連付けた動作軌跡データとして記憶部に記憶するティーチングステップと、前記記憶部から読み出した前記動作軌跡データに基づいて、掘削バケットの前記移動動作および前記指向動作を再生するプレイバックステップとを備え、ガイドバーのガイドパイプ内収容時以外での前記ティーチングステップおよび前記プレイバックステップの実行を禁止するインターロックを有することを特徴とするバケット式掘削機の運転方法、である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１および２はいずれも本発明に係る一実施形態の側面図であり、図１に掘削バケットを掘削溝内に吊り降ろした状態を示す一方、図２には地上に吊り上げた状態を示す。また、図３（ａ）は図２中のIII部を一部破断して示す側面図、図３（ｂ）は同様に一部を破断して示す正面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＣ−Ｃ線矢視の断面図である。図４（ａ）は図１中のIV部を一部破断して示す側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のバケット式掘削機１１は、水平旋回可能な旋回ベース１３ａを備えるベースマシン１３と、前記旋回ベース１３ａ上に傾動可能に軸支されたブーム１５と、このブーム１５上端１５ａからワイヤー１７を介して昇降可能に吊下された掘削バケット２０とから概略構成される。そして、この掘削バケットは、その鉛直軸中心に自転可能であり掘削溝３の向きに合わせて、その向きに指向できるようになっている。
【００２５】
ベースマシン１３は、走行可能なキャタピラ上に、旋回用油圧モーター（不図示）にて水平旋回可能な旋回ベース１３ａを備えて構成され、この旋回ベース１３ａ上には運転室や前記ブーム１５が設けられている。この旋回ベース１３ａの旋回角度は、キャタピラに設けられたロータリーエンコーダ等の旋回角度検出器（不図示）によって検出される。
【００２６】
ブーム１５は、その下端１５ｂを旋回ベース１３ａに傾動可能に軸支され、そして上端１５ｂに、ケーブル１６ａを介して接続されたリンク部材１６を鉛直面内に旋回駆動させる傾動駆動装置（不図示）により起伏自在に傾動される。このブーム１５の傾動角度は、ブーム１５に固設された傾斜計等の傾動角度検出器（不図示）によって検出される。
【００２７】
また、このブーム１５の上端１５ａにはシーブ１５ｃ，１５ｄが回転自在に軸支されており、前記掘削バケット２０を吊下するワイヤー１７は、このシーブ１５ｃ，１５ｄをガイドにして、旋回ベース１３ａ上のワイヤーウインチ（不図示）により適宜巻上下げされる。
【００２８】
このワイヤー１７と掘削バケット２０との間には鉛直な鋼製のガイドバー３１が両者と同軸に介装されている。このガイドバー３１は、後記の相対回転規制部材３０の一部を構成するものであり、前記ワイヤー１７に対しては相対回転を規制されて固設される一方、掘削バケット２０には後記連結部材２６を介して相対回転自在に連結される。
【００２９】
掘削バケット２０は、前記ガイドバー３１等を介してワイヤー１７に同軸に吊下された掘削バケット本体２１と、この掘削バケット本体２１の四側面にそれぞれ配された掘削姿勢調整用ガイド２３と、前記掘削バケット本体２１の下端に設けられた開閉動作する左右一対のシェル２５ａ，２５ｂとを備える。各シェル２５ａ，２５ｂの切刃には、所定間隔置きに２つおよび３つのバケット爪２４ａ，２４ｂがそれぞれ配されており、シェル閉口状態にて互いに噛み合うようになっている。また、前記掘削姿勢調整用ガイド２３は、掘削溝３内における掘削バケット２０の掘削姿勢を調整するものであり、前記各四側面からそれぞれ独立に出没可能に設けられて、必要に応じて突出して掘削溝３内壁を押し付ける。
【００３０】
図４（ａ）に図１中のIV部を、拡大しつつ一部破断して示すが、前記掘削バケット本体２１の上部２１ａには前記連結部材２６が設けられ、前記ガイドバー３１と掘削バケット２０とを同軸に連結している。この連結部材２６は、前記ガイドバー３１の下端に同軸に固設されるユニバーサルジョイント２７と、このユニバーサルジョイント２７に同軸に固設される円柱状の連結部材本体２８と、この連結部材本体２８と前記掘削バケット本体２１上部との間に同軸に介装されたクロスローラー軸受け２９とからなり、もって、掘削バケット本体２１は、ガイドバー３１を介して前記ワイヤー１７（不図示）に、鉛直軸中心の相対回転自在に吊下されている。尚、図の錯綜を避けるため、前記クロスローラー軸受け２９にあっては、断面を示す斜線を省略している。
【００３１】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、この相対回転をさせるための回転駆動装置４１は前記掘削バケット本体２１に設けられている。この回転駆動装置４１は、前記連結部材本体２８から下方に同軸に突出した円柱部２８ａの外周に沿って一体形成されたピニオン歯車４３ａと、このピニオン歯車４３ａに噛み合うラック歯車４３ｂが設けられたピストン４５を備える油圧シリンダー４７とから構成される。そして、この油圧シリンダー４７はその長手方向を水平にして掘削バケット本体上部２１ａに固設され、ラック歯車４３ｂが設けられた前記ピストン４５を長手方向に移動させることによって、前記ピニオン歯車４３ａを動かして、もって、ピニオン歯車４３ａが一体形成された前記連結部本体２８を、掘削バケット本体２１に対して鉛直軸中心の相対回転駆動するようになっている。
【００３２】
この油圧シリンダー４７は、シリンダーチューブ４４と、このシリンダーチューブ４４内に摺動移動可能なピストン４５と、このシリンダーチューブ４４の両端に固設されたヘッドカバー４６とからなる。そしてピストン４５の両側方に画成される油圧室４７ａ，４７ｂに、サーボ弁等によって作動油を適宜出し入れして、前記ピストン４５を長手方向に駆動する。尚、前記サーボ弁に接続する油圧ホース等は図示していない。
【００３３】
また、このピストン４５の両端部を除く外周部には、前記長手方向のラック歯車４３ｂが形成されているとともに、前記シリンダーチューブ４４の長手方向の中央の一部がこのラック歯車４３ｂに対応させて開口され、この開口部４４ａから前記ラック歯車４３ｂが外に露出している。そして、この開口部４４ａに対応させて前記ピニオン歯車４３ａが配されて前記ラック歯車４３ｂと噛み合わされ、もってラックピニオン機構が構成されている。
【００３４】
また、前記ピストン４５が、前記シリンダーチューブ４４に対して相対回転してしまうと、前記開口部４４ａから前記ラック歯車４３ｂの位置がずれる虞がある。このため、これを防ぐべく、前記ピストン４５の端面には、その端面中心から偏心させて長手方向の孔４５ａが形成されており、この孔４５ａに前記ヘッドカバー４６に固設された長手方向に延在するロッド部材４８が挿通されて、もってピストン４５のシリンダーチューブ４４に対する相対回転を規制するようになっている。このロッド部材４８は、前記両端のヘッドカバー４６の両方に設けられており、前記相対回転は確実に阻止される。
【００３５】
尚、これらロッド部材４８は、ピストン４５位置を検知するセンサー機能も兼ね備えており、つまり、掘削バケット本体２１と連結部本体２８との間の相対回転角度たる掘削バケット２０の自転角度を検出可能な自転角度検出器として機能する。そして、このセンサー出力に基づいて前記両油圧室４７ａ，４７ｂへの作動油量をサーボ弁等によって調整し、もってピストン４５位置を制御できる結果、前記掘削バケット本体２１と連結部本体２８との間の相対回転角度を任意に調整できる。
【００３６】
但し、この回転駆動時には、連結部材本体２８およびガイドバー３１を介してワイヤー１７に回転反力が作用しワイヤー１７をねじる虞がある。すると、このねじれ角度分、前記連結部材本体２８はブーム１５に対して相対回転してしまうので、ブーム１５に対して所期の回転角度に掘削バケット２０を設定すべく、この連結部材本体２８に対して掘削バケット２０を所期の相対回転させても、当該掘削バケット２０は、ブーム１５に対する前記所期の回転角度から前記ねじれ角度分ずれて設定されてしまう。このため、これを防ぐべく、図１に示すように、回転駆動時に連結部材本体２８と前記ブーム１５とに係合してこれらの間の相対回転を規制する相対回転規制部材３０が設けられている。
【００３７】
この相対回転規制部材３０は、前記ガイドバー３１と、前記ブーム１５の上端１５ａにユニバーサルジョイント３５を介して連結された鉛直な鋼製ガイドパイプ３３とからなり、前記ガイドバー３１は、ワイヤー１７の巻上下げによって、ガイドパイプ３３下端３３ａから挿抜可能になっている。このガイドパイプ３３内にガイドバー３１が収容された状態を図２に示し、図２中のIII部を拡大して図３に示す。図示の如く、ガイドバー３１の断面外形状とガイドパイプ３３の断面内形状は、互いに矩形状に形成されているので、ガイドパイプ３３内にガイドバー３１が収容された状態では、ガイドパイプ３３内周の隅部とガイドバー３１外周の角部とが係合して、もってガイドパイプ３３とガイドバー３１との間の鉛直軸中心の相対回転は規制される。よって、この収容状態では、前記連結部材本体２８は、ガイドバー３１およびガイドパイプ３３を介してブーム１５に対する相対回転は規制されているので、この連結部材本体２８に対する掘削バケット２０の前記相対回転角度の設定によって、掘削バケット２０をブーム１５に対して所期の回転角度に確実に設定することができる。尚、回転駆動時に前記連結部材本体２８に作用する回転反力は、ガイドパイプ３３が連結されたブーム上端１５ａへ伝達されてブーム１５にて対抗するため、ワイヤー１７に回転反力が作用することはなく、ねじれに起因したワイヤー１７の破損は防止される。
【００３８】
また、この収容状態にあっては、前記ガイドパイプ３３内にガイドバー３１の全長が完全に収まるとともに、更に前記ガイドバー３１と前記連結部材本体２８とを繋ぐユニバーサルジョイント２７も収容されるようになっている。よって、ガイドパイプ３３によってガイドバー３１の揺動は拘束される一方、ユニバーサルジョイント２７の動きも拘束され、もってこのガイドバー３１に吊下された掘削バケット２０の前後左右の揺動も拘束される。したがって、ブーム水平旋回および傾動による、掘削位置と排土位置との間の掘削バケット２０の移動動作の際にも、掘削バケット２０の前後左右の揺動を小さく抑えることができる。
【００３９】
以上の構成からなるバケット式掘削機１１は、図５に示す作動フローに従って溝掘削を行う。この作動フローを用いて、図６に示すように近隣に用地境界２がある隅部１ａに掘削溝３を掘る場合の掘削手順について説明する。
【００４０】
▲１▼ 図６（ｂ）に示すように、ベースマシン１３を、用地境界２から出ないようにしつつ掘削位置たる掘削溝３と排土位置たるトラック７との間に配置する。そして、ブーム１５水平旋回および傾動により掘削バケット２０を移動動作させて、これから掘削する掘削溝３上に掘削バケット２０を配置する。この時、掘削溝３の平面中心と、掘削バケット２０の平面中心たる前記鉛直軸とは一致させている。そして、掘削バケット２０を前記鉛直軸中心に自転させて、掘削溝３の向きに掘削バケット２０を指向させる。このように掘削バケット２０を自転できるので、掘削バケット２０をブーム１５水平旋回および傾動によって掘削溝３上に配置しさえすれば、容易に掘削バケット２０を掘削溝３の向きに指向させることができる。よって、掘削溝３の向きに掘削バケット２０を指向するためにベースマシン１３を移動する必要はなく、当該移動した結果ベースマシン１３が用地境界２からはみ出して隣地４に侵入してしまうことを防止できる。尚、この自転時には、図６（ａ）に示すように、ガイドバー３１はガイドパイプ３３内に収容されているので、掘削バケット２０を、ブーム１５に対して任意の向きに確実に指向させることができる。また、掘削バケット２０の前記移動動作時にも、図６（ａ）に示すように、ガイドバー３１はガイドパイプ３３内に収容されているので、ブーム１５水平旋回および傾動の際に生じる掘削バケット２０の前後左右の揺動は小さく抑えられており安全である。尚、掘削バケット２０の自転による前記指向動作と、前記ブーム水平旋回等による掘削バケット２０の移動動作とは、ガイドバー３１のガイドパイプ３３内収容時以外は実行できないようにインターロックを設けておくのが望ましい。
【００４１】
▲２▼次ぎに掘削バケット２０を巻下げて（ｓ１，ｓ２）、地面若しくは掘削溝３底部に達したら巻下げを停止し（ｓ３）、シェル２５ａ，２５ｂを開閉して掘削し掘削土をシェル２５ａ，２５ｂ内に収容する（ｓ４，ｓ５，ｓ６）。そして、図６(ａ）に示すように掘削バケット２０を巻上げて（ｓ７，ｓ８）、地上に吊り出したら巻上げを停止する（ｓ９）。
【００４２】
▲３▼次ぎに掘削バケット２０を１８０°自転する（ｓ１０，ｓ１１，ｓ１２）。これは、掘削溝２０に対する左右のシェル２５ａ，２５ｂの位置を入れ替えるために行うものである。例えば、左右のシェル２５ａ，２５ｂの切刃に設けられた前記バケット爪の個数が、左右のシェル２５ａ，２５ｂで異なる場合には、左右のシェル２５ａ，２５ｂの掘削能力に差が出る。このような場合に、そのまま掘削および排土を繰り返して掘り進めていくと、掘削溝３が深さ方向に曲がってしまうので、この掘削能力差を散らして鉛直に掘削する目的で行っている。尚、この自転時には、前記ガイドバー３１はガイドパイプ３３内に収容されているので、正確に１８０°の回転をすることができる。
【００４３】
▲４▼次ぎに図６（ｂ）の破線矢印で示すように、ブーム１５水平旋回および傾動によって、掘削位置から排土位置たるトラック７上へ掘削バケット２０を移動するとともに（ｓ１３，ｓ１５）、トラック７内へ確実に排土ずべく掘削バケット２０を自転してトラック７の向きに指向させる（ｓ１４，ｓ１６，ｓ１７）。
【００４４】
▲５▼次ぎにトラック７の高さまで掘削バケット２０を巻下げて停止し（ｓ１８，ｓ１９，ｓ２０）、シェル２５ａ，２５ｂを開閉してトラック７上に掘削土を排土する（ｓ２１）。
【００４５】
▲６▼次ぎに掘削バケット２０を巻上げてガイドパイプ３３内にガイドバー３１を収容する（ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４）。
【００４６】
▲７▼次ぎにガイドパイプ３３内へのガイドバー３１の収容を確認したら、ブーム１５水平旋回および傾動によって、排土位置７から掘削位置３へと掘削バケット２０を移動するとともに（ｓ２５，ｓ２７）、掘削バケット２０を自転して前記掘削溝３の向きに指向させる（ｓ２４，ｓ２８，ｓ２９）。
【００４７】
以降、▲２▼〜▲７▼を適宜回数繰り返して、掘削溝３を所定深度まで掘削していく。
尚、前記運転室内には、運転モード切替スイッチが設けられており、前記作動フローを全て手動操作で行う手動モードと、前記▲３▼、▲４▼および▲７▼を自動操作で行う自動モードとの内のいずれかを選択することができる。
【００４８】
手動モードを選択すると、前記運転室内の操作ハンドル等を用いて運転操作者が前記作動フローの動作を全て手動で操作する。
【００４９】
自動モードを選択すると、自動制御装置（不図示）が、予め設定された掘削バケット２０の動作軌跡データに基づいて、旋回ベース１３の旋回用油圧モーター、ブーム１５の傾動駆動装置、および掘削バケット２０の自転用油圧シリンダーを制御して動かし、前記作動フローの内、▲３▼、▲４▼、および▲７▼の動作を自動で行う。
【００５０】
▲３▼、▲４▼、および▲７▼の動作軌跡データは、自動制御装置が備えるティーチングステップを事前に行うことで、自動制御装置内の記憶部に格納される。つまり、自動制御装置の操作画面には、自動制御装置に動作軌跡を記憶させるティーチングステップと、この動作軌跡を再生させるプレイバックステップの選択ボタンがあり、運転操作者が、ティーチングステップ選択ボタンを押してティーチングステップを開始すると、この開始以降の運転操作者の操作による、ブーム１５水平旋回および傾動たる掘削バケット２０の移動動作や、掘削バケット２０の自転による指向動作等からなる動作軌跡を前記記憶部に記憶する。
【００５１】
これらの動作軌跡は、前記ベースマシン１３に対する前記ブーム１５の水平旋回角度を検出する前記旋回角度検出器と、前記ベースマシン１３に対する前記ブーム１５の傾動角度を検出する傾動角度検出器と、ブーム１５に対する前記掘削バケット２０の自転角度を検出する自転角度検出器とを用いて計測される。そして、掘削バケット２０の前記移動動作および前記指向動作の動作軌跡を、水平旋回角度信号と傾動角度信号と自転角度信号とを互いに関連付けて順次動作軌跡データとして記憶部に記録する。これらの動作軌跡データは、それぞれにインデックス番号が付与されこれに関連付けられて記憶部に記憶される。例えば、前記▲３▼の動作軌跡データにはＡＣＴ３のインデックス番号が、前記▲４▼の動作軌跡データにはＡＣＴ４のインデックス番号がそれぞれに付与されて記憶される。このようにして所期の動作軌跡データを記憶したら、ティーチングステップ終了ボタンを押して、これを終了させる。
【００５２】
プレイバックステップボタンを選択してから、所望の前記インデックス番号を入力すると、自動制御装置は、記憶部から前記動作軌跡データを読み出して、これに基づいて旋回ベース１３ａの旋回用油圧モーター、ブーム１５の傾動駆動装置、掘削バケット２０の前記自転用油圧シリンダーを制御して動かし、前記掘削バケット２０は前記動作軌跡に沿って動くようになっている。
【００５３】
例えば、作動フロー中の▲２▼の巻上げが終了したら（ｓ９）、運転操作者は、インデックス番号としてＡＣＴ３を入力する。すると、自動制御装置は、このＡＣＴ３の動作軌跡データに基づいて前記自転用油圧シリンダーに指令して掘削バケットを１８０°自転させる（ｓ１０，ｓ１１）。そして、この自転動作が終了すると（ｓ１２）、運転操作者は、インデックス番号ＡＣＴ４を入力する。すると、自動制御装置は、このＡＣＴ４の動作軌跡データに基づいて旋回ベース１３の旋回用油圧モーター、ブーム１５の傾動駆動装置、掘削バケット２０の前記自転用油圧シリンダーに指令して、ブーム１５水平旋回および傾動によって、前記排土位置たるトラック７上に掘削バケット２０を移動するとともに（ｓ１３，ｓ１５）、トラック７内へ確実に排土ずべく掘削バケット２０を自転してトラック７の向きに指向させる（ｓ１４）。そして、これらの動作が終了したら（ｓ１６，ｓ１７）、運転操作者は、前記作動フローの▲５▼を手動操作で行う。
【００５４】
尚、前記ガイドパイプ３３内にガイドバー３１を収容していない場合の、ティーチングステップおよびプレイバックステップの実行を禁止するインターロックを設けられている。このため、前記収容時以外ではこれらステップを実行できず、もって、ブーム１５水平旋回動作等に伴って掘削バケット２０が大きく前後左右に揺動するという危険な状況を未然に防ぐことができる。
【００５５】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
（ａ）本実施形態においては、ガイドバー３１の横断面外形状とガイドパイプ３３の横断面内形状とを矩形にしたが、これらの間の相対回転を規制できれば、これに限るものではなく、例えば三角形や五角形でも良い。
（ｂ）本実施形態においては、回転駆動装置４１にいわゆるラックピニオン機構を用いたが、前記回転駆動ができればこれに限るものではなく、例えば、前記ピニオン歯車に代えてスプロケットを同軸に設け、これにチェーンを掛け回して駆動しても良い。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、掘削バケットの向きを掘削溝に指向するためのベースマシンの移動をしなくて済むので、近隣に用地境界があるような隅部に掘削溝を掘削すべくベースマシンを移動した結果、ベースマシンが用地境界からはみ出して隣地に侵入することを防止できて、つまり隣地に侵入することなく前記隅部も掘削することができる。
【００５７】
さらに、掘削バケットを、ブームに対して任意の向きに確実に指向させることができるので、掘削バケットを掘削溝の向きへ確実に指向させることができる。また、ねじれに起因したワイヤーの破損を防ぐことができて、ワイヤー寿命を長くできる。
【００５８】
さらに、掘削バケットを、ブームに対して任意の向きに確実に指向させることができるので、掘削バケットを掘削溝の向きへ確実に指向させることができる。また、掘削バケットの鉛直軸中心の揺動回転は、前記ガイドパイプによって抑制されるため、ブームに対する掘削バケットの指向精度に優れる。更に、掘削位置と排土位置との間の掘削バケットの移動動作を自動運転できるので、更に掘削効率を向上することができる。
【００５９】
さらに、掘削位置および排土位置のそれぞれに適した向きに掘削バケットを指向させることができるので、掘削および排土作業性に優れる。
【００６０】
さらに、掘削バケットの移動動作および指向動作を自動運転することができるので、掘削効率を更に向上することができる。
【００６１】
請求項２に示す発明によれば、前記動作軌跡に沿った掘削バケットの移動動作および指向動作を自動運転できて、掘削位置と排土位置間の移動動作および指向動作を確実かつ高精度に反復動作させることができる。
【００６２】
請求項３に示す発明によれば、前記請求項２と同様の効果を奏する。また、掘削バケットが大きく前後左右に揺動する危険な状況を未然に防ぐことができて、その安全性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の側面図であって、その掘削バケットを掘削溝内に吊り降ろした状態を示す。
【図２】本発明に係る一実施形態の側面図であって、前記掘削バケットを地上に吊り上げた状態を示す。
【図３】図３（ａ）は図２中のIII部を一部破断して示す側面図、図３（ｂ）は同様に一部を破断して示す正面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＣ−Ｃ線矢視の断面図である。
【図４】図４（ａ）は図１中のIV部を一部破断して示す側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。
【図５】本発明に係る一実施形態の作動フローである。
【図６】図６（ａ）は本発明に係る一実施形態のバケット式掘削機の側面図であり、図６（ｂ）は平面視の概略図である。
【図７】図７（ａ）は従来のバケット式掘削機の側面図であり、図７（ｂ）は平面視の概略図である。
【符号の説明】
１  地面
３  掘削溝
１１  バケット式掘削機
１３  ベースマシン
１５  ブーム
１７  ワイヤー
２０  掘削バケット
２５ａ、２５ｂ  シェル
２６  連結部材
３０  相対回転規制部材
３１  ガイドバー（相対回転規制部材）
３３  ガイドパイプ（相対回転規制部材）
４１  回転駆動装置
【図１】
0003941428.tif 000002
【図２】
0003941428.tif 000003
【図３】
0003941428.tif 000004
【図４】
0003941428.tif 000005
【図５】
0003941428.tif 000006
【図６】
0003941428.tif 000007
【図７】
0003941428.tif 000008