(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
教示された掘削から放土までの一連の動作を再生動作する自動運転ショベルにより、ストックヤードに貯留された採石を掘削してクラッシヤに放土し、該クラッシヤにより前記放土された採石を破砕して砕石を得る砕石処理システムにおいて、
前記自動運転ショベルから離れた位置に設けられ当該自動運転ショベルの起動および停止を操作する遠隔操作装置と、前記ストックヤードに前記砕石を搬入する運搬機械に配備され、前記自動運転ショベルの一時停止を操作する移動可能な移動型操作装置とを配備し、前記遠隔操作装置の停止ボタンからの停止コマンドを前記移動型操作装置の一時停止用の操作ボタンからの停止コマンドに対して優先させることを特徴とする砕石処理システム。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記砕石を積み出す作業機械に前記自動運転ショベルの停止を操作する移動可能な移動型操作装置とをさらに備えたことを特徴とする砕石処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石処理システムに係わり、特に、ストックヤード上の採石を自動運転ショベルですくい取り、すくい取った採石をクラッシャに供給する作業を自動化するとともに、ストックヤードへの採石の供給と生産された砕石の搬出を円滑にした砕石処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ショベルを使用した加工プラントの例としては、特開平９−１９５３２１号公報が知られている。これは、加工対象物である地山を崩した採石をブルドーザでかき集め、これをブルドーザと同一平面上に配置した自動運転ショベルによりすくい取り、加工手段である移動式クラッシヤに投入する作業を、ブルドーザのオペレータ１人で行うものであり、さらにオペレータの運転するブルドーザに、自動運転ショベルの自動運転を指令する装置と移動式クラッシャの砕石レベルを監視する装置を設け、ブルドーザで採石を自動運転ショベルのフロント部に集め、自動運転ショベルを運転させてして採石をすくい取り、移動式クラッシヤに排土するように構成されている。また、移動式クラッシヤの採石レベルが高くなったときは、自動運転ショベルを停止させるために、採石レベルを監視しながら作業を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の加工プラントは、自動運転ショベルがブルドーザと同一平面上にあり、ブルドーザによって自動運転ショベルの近傍に採石を寄せていかなければならず、この間、ブルドーザと自動運転ショベルのフロントが衝突しないように、自動運転ショベルの運転を体止する必要が生じる。
【０００４】
このためブルドーザに搭乗しているオペレータは、常に自動運転ショベルとの距離を勘案し、必要に応じて体止あるいは停止させる操作をしなければならず、作業効率を思うように上げることができなかった。
【０００５】
また、自動運転ショベルは、クラッシヤの採石レベルを検出して動作を制御しているが、どのような状態で自動運転ショベルが停止しているかを、ブルドーザ側から監視していなければならず、作業効率を上げるための阻害要因となっていた。
【０００６】
さらに、製品として生産される砕石を搬出する側では、例えば、クラッシヤのコンベアによって吐き出された砕石が堆積してその高さが高くなり過ぎた時等、何らかの要因により作業を止める必要を生じた場合には、これを検知して自動運転ショベルを停止する必要が生じる。しかし、搬出側の、例えば、ホイルローダには自動運転ショベルを止める機能が付いておらず、ブルドーザのオペレータがこれをも監視するには、その間の距離があり過ぎ、監視を容易に行い得ず、結果として採石を自動運転ショベルに供給する作業を停滞させる要因となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、採石の供給と生産された砕石の搬出に伴う自動運転ショベルの動作の停止を適切かつ簡便に行うことにより、作業効率の向上と生産性の向上を図った砕石処理システムを提供することにある。
【０００８】
【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用した。
【０００９】
教示された掘削から放土までの一連の動作を再生動作する自動運転ショベルにより、ストックヤードに貯留された採石を掘削してクラッシヤに放土し、該クラッシヤにより前記放土された採石を破砕して砕石を得る砕石処理システムにおいて、
前記自動運転ショベルから離れた位置に設けられ当該自動運転ショベルの起動および停止を操作する遠隔操作装置と、前記ストックヤードに前記砕石を搬入する運搬機械に配備され、前記自動運転ショベルの一時停止を操作する移動可能な移動型操作装置とを配備し、前記遠隔操作装置の停止ボタンからの停止コマンドを前記移動型操作装置の一時停止用の操作ボタンからの停止コマンドに対して優先させることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１の記載において、前記砕石を積み出す作業機械に前記自動運転ショベルの停止を操作する移動可能な移動型操作装置とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１から図６を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に関わる砕石処理システムの構成およびその作業形態を示す図である。
【００１４】
同図において、１は教示された掘削から放土までの一連の作業手順を自動的に繰り返し、ストックヤード４に貯留された土石を掘削して、移動式クラッシヤ５に放土する自動運転ショベル、２は自動運転ショベル１の自動運転操作を行うのに適した任意の場所に設置された遠隔操作装置、３０，３１はそれぞれ交互にストックヤード４に採石を供給するトラック、３２はホイールローダ８によって積み込まれた砕石を搬出するトラック、４は採石６を一時的に貯えるとともに、採石を供給するトラック３０，３１と自動運転ショベル１を同一平面上から切り離す役割を果たすストックヤード、５は自動運転ショベル１によって放土された土石を破砕して、砕石４を製造する移動式クラッシヤ、７は移動式クラッシヤ５によって製造された砕石、８はホイールローダ用通信装置８１が設けられるとともに、移動式クラッシヤ５によって製造された砕石７をトラック３２に積み込むホイールローダである。
【００１５】
ここで、自動運転ショベル１は、走行体１０１、走行体１０１上に旋回可能に設けられた旋回体１１１、旋回体１１１に回動可能に設けられたブーム１１２、ブーム１１２の先端に回動可能に設けられたアーム１１３、アーム１１３の先端に回動可能に設けられたバケット１１４、ブーム１１２、アーム１１３、バケツト１１４とをそれぞれ回動動作するためのシリンダ１１５、１１６、１１７、旋回体１１１に設けられた運転室１１８、遠隔操作装置２との間で信号の送受信を行うショベル用通信装置１２１、トラック３０，３１およびホイールローダ８との間で信号の送受信を行うショベル用通信装置１２２、およびショベルコントローラ１１が設けられる。
【００１６】
遠隔操作装置２は、システム操作部２１、遠隔操作装置用コントローラ２２、システム状態表示部２３、および遠隔操作装置用通信装置２４から構成される。
【００１７】
トラック３０，３１は、それぞれ自動運転ショベル１のとの間で信号の送受信を行うトラック用通信装置３００，３１０を備える。
【００１８】
移動式クラッシヤ５は、走行体５０、ホッパ５１、砕石部５２、コンベア５３から構成される。
【００１９】
この砕石処理システムは上記のごとく、各種の建設機械の協同作業によって遂行され、トラック３０，３１によって交互にストックヤード４に採石６が供給され、自動運転ショベル１は遠隔操作装置２からの起動指令を受けると、採石６を掘削して移動式クラッシヤ５に放土する動作を繰り返す。移動式クラッシヤ５は放土された採石を破砕し砕石７を製造し、砕石７はホイールローダ８によってトラック３２に積み込まれ搬出される。
【００２０】
図２は、本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。なお、同図において、図１に示す符号と同符号の箇所は同一箇所を示す。
【００２１】
同図において、１０は自動運転ショベル１の車載搭載装置を示し、１１はティーチングした内容を記憶し、再生して自動運転ショベル１を制御するためのショベルコントローラ、１２１は遠隔操作装置２からの操作コマンドを入力し、かつ自動運転ショベル１の運転状態を通知するための双方向の通信装置、１２２はトラック３０、トラック３１、ホイールローダ８に搭載された通信装置から送信された停止コマンドを受信するための通信装置、１４は自動運転ショベル１の作業手順をティーチングするための教示操作部、１５はショベルコントローラ１１から出力された駆動電流によって駆動され、コントロールバルブ１６のパイロット圧を調整する比例電磁弁、１６は比例電磁弁１５から出力される油圧信号により制御され、アクチュエータ１７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、１７は図１に示す自動運転ショベル１の各部を作動するための図示していないシリンダ等のアクチュエータ、１８は旋回体１１１、ブーム１１２、アーム１１３、バケット１１４の各関節の位置を計測するための角度センサである。
【００２２】
２０は遠隔操作装置２の搭載装置を示し、遠隔操作装置２には、自動運転ショベル１に各種の操作コマンドを送信する遠隔操作装置用通信装置２４と、少なくとも自動運転ショベル１の起動を行うための起動ボタン２１１および停止を行うための停止ボタン２１２を備えるシステム操作部２１と、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砕石処理システムの各種の状態を表示するシステム状態表示部２３と、システム操作部２１からの操作指令をコマンドに変換し通信装置２４へ出力するとともに通信装置２４で受けた自動運転ショベル１の状態をシステム状態表示部２３に表示する遠隔操作装置用コントローラ２２とを備える。
【００２３】
３０１，３１１，８２は、それぞれトラック３０、トラック３１、ホイルローダ８のようにオペレータが搭乗し、移動可能な建設機械に搭載された停止ボタンであり、これらの停止ボタン３０１，３１１，８２のいずれかが押されると、それぞれの通信装置３００，３１１，８２から停止コマンドが送信され自動運転ショベル１の通信装置１２２によって受信される。自動運転ショベル１は受信した停止コマンドにより自動運転ショベルの動作を停止する。なお、この構成では、通信装置１２２は受信機能だけ備えればよく、また通信装置３００、３１０、８１も送信機能だけ備えればよく、これらに比較的安価な装置を用いることができる。
【００２４】
図３は、図２に示すショベルコントローラ１１の詳細な構成を示すブロック図である。なお、同図において、図１および図２に示す符号と同符号の箇所は同一箇所を示す。
【００２５】
同図において、１１９は角度センサ１８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、１１１は、ティーチング時、教示操作部１４からの操作により、教示コマンドと現在位置演算部１１９から得られた自動運転ショベル１の現在位置を教示位置データとして出力する教示処理部、１１４は教示処理部１１１から出力された教示コマンドを格納する教示コマンド格納部、１１２は教示処理部１１１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、１１７はシステム操作部２１からの起動信号により起動されたとき、教示コマンド格納部１１４に格納されている教示コマンドを逐次解釈して、教示位置格納部１１２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タプリタ部、１１３はコマンドインタプリタ部１１７からの指令に応じて教示位置格納部１１２から教示位置データを出力処理する教示位置出力部、１１５は自動運転ショベル１が各教示位置間を円滑に動作するように、教示位置出力部１１３の教示位置データから、教示位置データ間を補間した複数の教示位置データを作成し逐次出力するサーボ前処理部、１１６はサーボ前処理部１１５から出力され、補間された教示位置データと、現在位置演算部１１９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１の各部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、１１８は優先コマンド選択部である。
【００２６】
図４は、図３に示す教示コマンド格納部１１４に格納されている教示コマンドの一例を示す図である。
【００２７】
同図において、Ｌ１は行ラベルを表す。
【００２８】
Ｖは移動速度を指定するコマンドであり、数値が大きいほど移動速度が高速であることを示す。
【００２９】
ｍｏｖｅ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、Ｐ１〜Ｐｎはｍｏｖｅ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、ｍｏｖｅ Ｐ１ は教示位置格納部１１２に格納されている教示位置データの中から、図５に示す位置ＮＯ．Ｐ１に移動すべきことを示す。
【００３０】
ｇｏｔｏはジヤンプ命令であり、ｇｏｔｏ Ｌ１ は行ラベルＬ１から再び実行開始することを示す。
【００３１】
図５は、図３に示す教示位置格納部１１２に格納されている教示位置データの一例を示す図である。
【００３２】
同図において、Ｐ１〜Ｐｎは各教示位置に対応するとともに、図４に示す教示コマンドのラベルＰ１〜Ｐｎに対応しており、各教示位置で自動運転ショベル１の各関節がとるべき旋回角度、ブーム角度、アーム角度およびバケット角度の各値が設定されている。
【００３３】
次に、本実施形態に係わる自動運転ショベル１の動作を図３から図５を用いて説明する。
【００３４】
ティーチング時は、図３において、自動運転ショベル１内の教示操作部１４からの操作によって教示処理部１１１を介してティーチングが行われ、角度センサ１８からの入力により現在位置演算部１１９で演算した、図５に示すような教示位置データが教示位置格納部１１２に、また図４に示すような教示コマンドが教示コマンド格納部１１４に格納される。
【００３５】
プレイバック時には、システム操作部２１の起動ボタン２１１により起動コマンドが通信装置２４、通信装置１２１を介して、起動指令が発せられ、優先コマンド選択部１１８を通してコマンドインタプリタ部１１７を起動する。コマンドインタプリタ部１１７は、図４に示す教示コマンド格納部１１４に記憶されている教示コマンドを順次参照し実行し、教示され通りの動作を再現する。
【００３６】
ここでは、Ｖ＝０．７であり、教示位置間の速度の調整を行うサーボ前処理部１１５にこの速度をセットする。次にコマンドインタプリタ部１１７はｍｏｖｅＰ１を解釈して、教示位置出力部１１３に、図５に示すようなラベルＰ１の教示位置を教示位置格納部１１２から取り出し、サーボ前処理部１１５に移動目標位置Ｐ１をとして出力する。サーボ前処埋部１１５では、先の速度コマンドとこの移動目標位置Ｐ１から、補間処理により現在の位置と目標位置Ｐ１との間を与えられた速度で移動できるように細分化し補間された教示位置データを作成してサーボ制御部１１６に出力する。サーボ制御部１１６では、補間教示位置データと現在位置演算部１１９から出力される各関節の角度データとを対比して、バケット１１４等の自動運転ショベルの各部を所定の位置に移動させるための駆動電流を出力する。駆動電流は、比例電磁弁１５を駆動することによってパイロット圧が立ち、さらにコントロールバルブ１６を介してアクチュエータ１７に流れる油量および油圧が制御される。これにより教示された位置Ｐ１に自動運転ショベル１を移動させ、同様にｍｏｖｅ Ｐ２ で位置Ｐ２に、ｍｏｖｅ Ｐ３ で位置Ｐ３に移動させる。これにより掘削、旋回、放土、旋回という一連の作業を行うことができる。最後にｇｏｔｏ Ｌ１ によりラベルＬ１へコマンドの実行位置を移行し、これにより繰り返し自動運転させることができる。
【００３７】
また、システム操作部２１の停止ボタン２１２を操作すると、停止コマンドが通信装置２４および通信装置１２１を介して自動運転コントローラ１１に伝達され、コマンドインタプリタ部１１７は自動運転ショベル１の動作を停止する。
【００３８】
ここで、図３に示す優先コマンド選択部１１８について詳述する。
【００３９】
本実施形態では、コマンドを発する元となる操作系統が、システム操作部２１とトラック３０，３１およびホイールローダ８のそれぞれの停止ボタン３０１，３１１，８２の４系統があり、システム操作部２１は通信装置１２１の通信ラインに、その他の３系統は通信装置１２２に接続され、最終的に２系統のコマンド入力ラインが優先コマンド選択部１１８に接続される。優先コマンド選択部１１８でははどの系統から来たコマンドを優先するか、またどのような追加処理を加えるかを決定し、実際のコマンドインタプリタ１１７の起動、停止を決定する。
【００４０】
次に、各通信装置２４，８１，３００，３１０から送信されて来る起動コマンド、停止コマンドに対する優先コマンド選択部１１８における処理手順を図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
なお、このフローチャートにおいて、停止コマンドまたは起動コマンドの処理手順がそのまま処理の優先順序となる。図示するように、固定されている遠隔操作装置２からの停止処理が最も優先度が高く、次にホイルローダ８の停止ボタン８２、トラック３０の停止ボタン３０１、トラック３１の停止ボタン３１１、遠隔操作装置２の起動ボタン２１１の順となっている。
【００４２】
ステップ１において通信装置１２１および通信装置１２２からコマンドを入力する。ステップ２において、入力されたコマンドがシステム操作部２１の停止ボタン２１２からの停止コマンドかどうかをチェックする。ＹＥＳの場合は、ステップ８でコマンドインタプリタ部１１７での実行を停止し、ステップ１で次のコマンド入力を行う。ＮＯの場合は、ステップ３において、ホイルローダ８の停止ボタン８２からの停止コマンドかどうかをチェックする。ＹＥＳの場合は、ステップ８で自動運転ショベル１の動作を止めるためコマンドインタプリタ部１１７の実行を停止し、ステップ１で次のコマンド入力を待つ。ＮＯの場合は、ステップ４でトラツク３０の停止ボタン３０１かどうかチェックする。ＹＥＳの場合は、ステップ９で自動運転ショベル１の動作を止めるためコマンドインタプリタ部１１７の実行を停止し、ステップ１０でトラック３０が採石をストックヤード４に落とす程度の時間を自動的にｎ秒待ち、この間は他のコマンドを受け付けず、この後、ステップ１１で自動運転ショベル１の動作を再開するためコマンドインタプリタ部１１７を起動し、ステップ１で次のコマンドを入力する。ＮＯの場合は、ステップ５において、トラツク３１の停止ボタン３１１かどうかをチェックする。ＹＥＳの場合は、ステップ９で自動運転ショベル１の動作を止めるためコマンドインタプリタ部１１７の実行を停止し、ステップ１０でトラック３１が採石をストックヤード４に落とす程度の時間を自動的にｎ秒待ち、この間は他のコマンドを受け付けず、この後ステップ１１で自動運転ショベル１の動作を再開するためコマンドインタプリタ部１１７を起動し、ステップ１で次のコマンドを入力する。ＮＯの場合は、ステップ６でシステム操作部２１の起動ボタン２１１かどうかをチェックする。ＹＥＳの場合は、自動運転ショベル１の動作を再開するためコマンドインタプリタ部１１７を起動し、ステップ１で次のコマンド入力を実行し、ＮＯの場合は、何もせずに、ステップ１で次のコマンド入力を行う。
【００４３】
上記のごとく、本実施形態によれば、トラックからの停止ボタンの操作により、ストックヤードに採石を供給する際に自動運転ショベルの動作を一時停止させることができるので、採石の供給中に自動運転ショベルが掘削動作に入り、採石供給のじやまになることを防止することができ、採石の供給作業の効率を向上することができる。また、複数のトラックにより任意のタイミングで採石をストックヤードに供給でき、採石の供給作業を大幅に向上できる。
【００４４】
また、移動式クラッシヤの砕石吐き出し用コンベアの下に積もった砕石が高くなり過ぎて移動式クラッシヤに異常を引き起こして停止したり、搬出用のトラツクが来ない等、何らかの要因により作業を止める必要が生じたときは、搬出作業を行っているホイルローダのオペレータがこれを知って停止ボタンを操作することにより、自動運転ショベルを停止することができる。
【００４５】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明は、砕石処理システムにおいて、自動運転ショベルから離れた位置に設けられ当該自動運転ショベルの起動および停止を操作する遠隔操作装置と、当該砕石処理システムを監視し得る範囲で機能し前記自動運転ショベルの停止を操作する移動可能な移動型操作装置とを配備したので、移動型操作装置によって複数の場所からオペレータが、状況に応じて自動運転ショベルを停止することができ、採石の供給側、砕石の搬出側双方の作業効率を向上できる。
【００４６】
また、それぞれの操作装置から必要に応じて停止処理、起動処埋を行えるので、作業効率を向上させることができ、従来のように、ある一定の個所でしか自動運転ショベルを停止できないシステムに比ベ、細かな状況判断が可能となり、間題を引き起こす前に即座に自動運転ショベルを停止することができるので、作業効率を大幅に向上させることができ、さらには砕石処理システムを安定的に稼働させることができる。
【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２】本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３】図２に示すショベルコントローラ１１の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す教示コマンド格納部１１４に格納されている教示コマンドの一例を示す図である。
【図５】図３に示す教示位置格納部１１２に格納されている教示位置データの一例を示す図である。
【図６】図３に示す優先コマンド選択部１１８における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  自動運転ショベル
２  遠隔操作装置
４  ストックヤード
５  移動式クラッシヤ
６  採石
７  砕石
８  ホイールローダ
１１  ショベルコントローラ
１４  教示操作部
１８  角度センサ
２１  システム操作部
２３  システム状態表示部
２４  遠隔操作装置用通信装置
３０，３１  トラック
３２  トラック
８１  ホイールローダ用通信装置
８２  停止ボタン
１１１  教示処理部
１１２  教示位置格納部
１１４  教示コマンド格納部
１１５  サーボ前処理部
１１６  サーボ制御部
１１７  コマンドインタプリタ部
１１８  優先コマンド選択部
１１９  現在位置演算部
１２１  通信装置
１２２  通信装置
２１１  起動ボタン
２１２  停止ボタン
３００  通信装置
３０１  停止ボタン
３１０  通信装置
３１１  停止ボタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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