(57)【要約】      （修正有）【課題】時間を節約し、より効率的な掘削を容易にする荷役掘削機械を提供する。【解決手段】シャーシ１２に対して移動可能なバケット２４を有する荷役運搬機械１０を操作する方法であって、バケット２４を掘削領域である第１領域の第１位置に配置するステップａ）と、バケット２４を排出領域である第２領域に移動させるステップｂ）と、バケット２４を第１領域の第１位置とは異なる第１領域の第２位置に配置することによってバケット２４を自動的に第１領域に戻すように制御システムを準備するステップｃ）と、バケット２４を第２領域に戻すステップｄ）とを含む方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械のシャーシに対して移動可能な材料運搬器具を有する荷役運搬機械を操作する方法であって、
前記材料運搬器具を第１領域の第１位置に配置するステップａ）と、
前記材料運搬器具を第２領域に移動させるステップｂ）と、
前記材料運搬器具を第１領域の第１位置とは異なる第１領域の第２位置に配置することによって前記材料運搬器具を自動的に第１領域に戻すように制御システムを準備するステップｃ）と、
前記材料運搬器具を第２領域に戻すステップｄ）と
を含む方法。
【請求項２】
前記ステップａ）は前記制御システムによって自動的に行われ、好ましくは、前記ステップａ）は前記器具を用いて材料運搬操作を行うことを含み、好ましくは、前記操作は材料をピックアップする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｂ）は前記制御システムによって自動的に行われ、好ましくは、前記ステップｂ）は前記器具によって運ばれる材料を第２領域に移動させることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂ）は前記制御システムによって自動的に行われ、前記ステップｂ）は第２領域において前記器具を用いて材料運搬操作を行うことを含み、好ましくは、前記操作は材料を堆積させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃ）は、前記制御システムによって自動的に行われ、前記ステップｃ）は前記材料運搬器具を材料なしで第１領域に戻すことを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｃ）は前記制御システムによって自動的に行われ、前記ステップｃ）は前記器具を用いて材料運搬操作を行うこと、好ましくは、請求項２に記載の材料運搬操作を行うことを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップｄ）は前記制御システムによって自動的に行われ、好ましくは、前記ステップｄ）は前記器具によって運ばれる材料を第２領域に移動させることを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップｄ）は前記制御システムによって自動的に行われ、前記ステップｄ）は前記器具を用いて材料運搬操作を行うこと、好ましくは、請求項４に記載の材料運搬操作を行うことを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップｂ）は前記制御システムによって自動的に行われ、前記ステップｂ）は前記材料運搬器具を第２領域の第１位置に移動させることを含み、且つ前記制御システムによって自動的に行われ、前記ステップｄ）は前記材料運搬器具を第２領域の第２位置とは異なる第２領域の第１位置に戻すことを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は穴を掘るために使用される、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記材料は、壊れやすい材料及び／又はばらばらの材料である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は壊れやすく且つ／又はばらばらの材料を第１領域から第２領域に移動させるために使用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記材料運搬器具はバケット又はショベルである、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記テップａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）は前記機械のシャーシが静止している間に行われる、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記材料運搬器具を第１領域の第１及び第２位置とは異なる第１の領域の第３位置に配置することによって前記材料運搬器具を自動的に第１領域に戻すように制御システムを準備するｅ）であって、第１領域の第２位置は、第１領域の第１位置と第１領域の第３位置、中間であるｅ）と、
前記材料運搬器具を第２領域に戻すｆ）と
を含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップｆ）は前記制御システムによって自動的に行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記テップａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）及びｆ）は前記機械のシャーシが静止している間に行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記テップａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）は前記機械のシャーシが静止している間に行われ、且つ前記ステップｅ）及びｆ）を行う前に、前記機械のシャーシは異なり且つ／又は隣接した位置に移動される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷役運搬機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機のような既知の荷役運搬機械は、材料運搬アーム組立体を有する。アーム組立体は、機械のシャーシに対して概ね水平な軸を中心に旋回可能に取り付けられたブームとして知られるアームを有することができる。ディッパーとして知られる更なるアームが、シャーシから離れたブームの端部に取り付けられることができ、概ね水平な軸を中心に旋回可能であることができる。バケットのような材料運搬器具が、ディッパーの端部に旋回可能に取り付けられることができる。ブームは、第１油圧ラムの操作によって上げ下げすることができる。ディッパーは、第２油圧ラムの操作によってブームに対して移動可能であることができ、バケットは、第３油圧ラムの操作によってディッパーに対して移動可能であることができる。
【０００３】
材料を動かすために、例えば溝を掘るために、機械オペレーターが３つの油圧アクチュエータ全てを同時に操作しなければならず、これは熟練を要する作業である。熟練したオペレーターは、溝を掘るとき、バケットをすばやく材料で満たし、バケットを溝から持ち上げ、車両の左右どちらかにバケットを空けることができる。この掘削サイクル時間又は積み込みサイクル時間は、バケットの地盤への最初の貫入に著しく影響される。バケットが地盤にあまりにも深く入り込むと、バケットを満たすために地中で引っ張ることができない。逆に、バケットが地盤に十分に入り込まないと、バケットは部分的にしか満たされない。よく訓練されていないオペレーターほど、より短い掘削／積み込みサイクル時間で操作する傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、改良された荷役運搬機械が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、本発明によれば、機械のシャーシに対して移動可能な材料運搬器具を有する荷役運搬機械を操作する方法であって、
材料運搬器具を第１領域の第１位置に配置するステップａ）と、
材料運搬器具を第２領域に移動させるステップｂ）と、
材料運搬器具を第１領域の第１位置とは異なる第１領域の第２位置に配置することによって材料運搬器具を自動的に第１領域に戻すための制御システムを設けるステップｃ）と、
材料運搬器具を第２領域に戻すステップｄ）と
を含む方法が提供される。
【０００６】
第１領域は、溝を掘ることが望ましい領域であることができる。第２領域は、溝からの掘削土を堆積させることが望ましい領域であることができる。有利には、ステップａ）は、器具を第１領域に、例えば溝を掘ることが好ましい領域に配置するが、ステップｃ）は、材料運搬器具を第１領域内のステップａ）とは異なる位置に配置する。有利には、制御システムは、溝が徐々に延長されるにつれて、自動的に材料運搬器具を溝内の漸次的に異なる位置に配置し、それによって溝の掘削を補助する。溝の長さが徐々に延長されるにつれて、材料運搬器具は自動的に溝内の次の順次的な位置に直接配置される。溝が徐々に延長されるにつれて材料運搬器具が直接配置される溝内の異なる位置は、機械に向かって又は機械から離れるように連続的に進む。溝内の必要な位置に材料運搬器具を直接配置する（すなわち、材料運搬器具が前の掘削位置を通って移動されない）ことは、時間を節約し、より効率的な掘削を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付図面を参照しながら、単なる実施例として本発明を説明する。
【図１】本発明に従う荷役運搬機械の概略側面図である。
【図２】図１の荷役運搬機械の一部の概略平面図である。
【図３】本発明の方法に従って図１の機械で掘られた溝の概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１及び２を参照すると、シャーシ１２と運転室１４とを含む荷役運搬機械１０が示されている。運転室はシャーシ１２に取り付けられる。機械を地上で移動させるために、１対の無限軌道１６の形態の地面係合輸送手段がシャーシ上に設けられる。
【０００９】
運転室１４のフレームにはアームアセンブリ１８が取り付けられ、アームアセンブリは、ブーム２０の形態の第１アームと、ディッパー２２の形態の第２アームと、バケット２４の形態の地面係合手段とを含む。ブーム２０は、ブームの第１端部２０Ａにおいてリンク１２Ａに旋回軸２６によって旋回可能に取り付けられる。リンク１２Ａは、概ね垂直な軸でフレームに対して旋回可能に取り付けられる。旋回軸２６は水平方向に配向される。ディッパーは、ブーム２０の第２端部２０Ｂに旋回軸２８によって旋回可能に取り付けられる。旋回軸２８は水平方向に配向される。バケットは、ディッパー２２の端部２２Ａから離れたディッパー２２の端部２２Ｂに旋回軸３０によって旋回可能に取り付けられる。旋回軸３０は水平方向に配向される。
【００１０】
第１油圧ラム３２の形態の第１油圧アクチュエータが、フレームに旋回可能に取り付けられた第１端部３２Ａと、ブームの第１端部と第２端部との間のブームの途中に旋回可能に取り付けられた第２端部３２Ｂとを有する。第２油圧ラム３４の形態の第２油圧アクチュエータが、ブームの第１端部と第２端部との間のブームの途中に旋回可能に取り付けられた第１端部３４Ａと、ディッパーの第１端部２２Ａに近接してディッパーに旋回可能に取り付けられた第２端部３４Ｂとを有する。第３油圧ラム３６の形態の第３油圧アクチュエータが、ディッパーの第１端部２２Ａに近接してディッパーに旋回可能に取り付けられた第１端部３６Ａと、ディッパーの第２端部に近接してリンク機構３８に旋回可能に取り付けられた第２端部３６Ｂとを有する。リンク機構３８は、それ自体知られており、単に第３油圧ラム３６の伸縮運動を旋回軸３０周りのバケット２４の回転運動に変換するだけである。
【００１１】
第１油圧ラムの伸長はブームを上昇させ、第１油圧ラムの収縮はブームの低下を引き起こす。第２ラムの伸長は旋回軸２８を中心に（図１を見たとき）時計回りにディッパーを旋回させ、すなわち「ディッパーイン」方向にブームを移動させ、第２油圧ラム３４の収縮は旋回軸２８を中心に図１を見たとき反時計回りに、すなわち「ディッパーアウト」方向にディッパーを移動させる。第３油圧ラム３６の伸長は旋回軸３０を中心に時計回りに、すなわち「詰め込み」方向にバケット２４を移動させ、第３油圧ラム３６の収縮は旋回軸３０を中心に反時計回りに、すなわち「ダンプ」方向にバケットを移動させる。
【００１２】
第１、第２及び第３油圧ラムはすべて複動油圧ラムである。複動油圧ラムはそれ自体知られている。それらはシリンダー内にピストンを含む。ピストンは、シリンダーの端部を越えて延びるロッドに取り付けられる。ピストンから離れたロッドの端部は、油圧ラムの一端を定める。ロッドから離れたシリンダーの端部は、油圧ラムの反対端を定める。ピストンとロッドから離れたシリンダーの端部との間に、「ヘッド側チャンバ」が定められる。ピストンとロッドの端部に近接するシリンダーの端部との間に、「ロッド側チャンバ」が定められる。ヘッド側圧力チャンバの加圧はラムを伸長させ、ロッド側チャンバの加圧はラムを収縮させる。
【００１３】
以下に説明するように、機械は、第１、第２及び第３油圧ラムを動作させるためのシステムを含む。
【００１４】
油圧ポンプ（図示せず）は原動機によって駆動される。原動機は、内燃エンジンであることができるが、他の原動機が適している。油圧ラム３２を伸縮させるために、オペレーターがブーム制御装置（図示せず）を操作することによって、ブームスプール弁（図示せず）を動作させることができる。油圧ラム３４を伸縮させるために、ディッパースプール弁（図示せず）をディッパー制御装置（図示せず）によって制御することができる。油圧ラム３６を伸縮させるために、バケットスプール弁（図示せず）をバケット制御装置（図示せず）によって制御することができる。このようにして、オペレーターは、材料を操作し且つ運搬するために、ブーム制御装置、ディッパー制御装置、及びバケット制御装置を手動で操作することができる。
【００１５】
荷役運搬機械はまた、制御システム５２を含む。
【００１６】
制御システム５２は、オペレーターのオプションで選択的に有効に又は無効にすることができる。制御システム５２を有効にするために、オペレーターは、スイッチ、ボタン又は他のオペレーター入力装置（図示せず）を作動させる。制御システム５２を無効にするために、オペレーターは、ボタン、スイッチ又は他のオペレーター入力装置を作動させる。
【００１７】
制御システムが無効にされると、オペレーターは、材料を操作し且つ運搬するために、上記のように、ブーム制御装置、ディッパー制御装置、及びバケット制御装置を手動で操作することができる。
【００１８】
制御システムが有効になっている状態では、動作は以下の通りである。
【００１９】
制御システム５２は、予めプログラムされた操作シーケンスが自動的に行われることを可能にする。
【００２０】
従って、例として溝などを掘ることが必要とされるとき、オペレーターは制御システム５２を有効にする。制御システム５２は、その結果、予めプログラムされた操作シーケンスでブーム、ディッパー、バケットの動きを制御する。アーム組立体の一般的な一連の動作は以下の通りである。
【００２１】
まず、制御システム５２がブームを下げ、ディッパーが「ディッパーアウト」方向に移動され、それによってバケット２４のバケット歯２５をシャーシ１２から離れるように移動させる。ブームはその後、バケット歯２５が地面に係合するように更に下げられる。バケットはその後、バケット歯を地中で移動させ始めるために少し押し込まれる。ディッパー、ブーム及びバケットはその後、バケットを地盤材料で満たすためにバケット歯が概ねシャーシに向かって移動するように、徐々にディッパーを「ディッパーイン」方向に移動させ、ブームを「ブーム上昇」方向に移動させ、且つバケットを「詰め込み」方向に移動させるために同時に操作される。バケットがいっぱいになると、ブームが上げられ、アーム組立体が機械に対して横方向に回転され、その後、バケットを排出位置に移動させることによって地盤材料が排出さる。シーケンスはその後、全体として繰り返される。しかしながら、バケットが溝に戻されるとき、バケットは、１回目のバケット一杯分の地盤材料を除去したときと同じ位置には配置されず、むしろバケットは、２回目のバケット一杯分の地盤材料を取る準備ができている漸次的に異なる位置に配置される。
【００２２】
従って、図２及び３に関して、溝を掘るために、バケットのカッティングエッジ２４Ｂはまず位置１０１の地面Ｇに配置されなければならない。制御システムは次に、リーディングエッジ２４Ｂを位置１０２に引き寄せるようにブーム、ディッパー及びバケットを移動させる。制御システムは次に、カッティングエッジ２４Ｂを位置１０３に引き寄せるようにバケットを詰め込み、その後、ブームはバケットを地中から出すように持ち上げられる。これにより、図３にクロスハッチングで示される、地盤の部分Ａが除去される。フレームは次に、溝からの掘削土を排出することが意図されている第２領域６０に向かってバケットを移動させるために、シャーシに対して（図２を見たとき）時計方向に回転される。バケット２４が第２領域６０の上になると、バケットは「ダンプ」され、それによって領域６０で地面に掘削土Ａを堆積させる。フレームはその後、反時計回りに回転され、カッティングエッジ２４Ｂは溝に戻される。しかしながら、地盤材料Ａは移動されたので、バケット２４の先端２４Ｂは、制御システムによって、位置１０１ではなく、位置１０２に配置される必要がある。バケットを２回目に充填するために、カッティングエッジは、位置１０２に配置され、位置１０４に移動され、次いで、図３にクロスハッチングで示される地盤材料Ｂを集めるために位置１０５に移動される。ブームは次に、地面からバケットを持ち上げるために上昇させられ、フレームは時計回りに回転され、掘削土Ｂが第２領域６０に堆積され、それによって掘削土の山を形成する。３回目のバケットの充填のために、カッティングエッジは制御システムによってまず位置１０４に配置され、次いで位置１０６及び１０７に移動される。４回目のバケットの充填のために、カッティングエッジは制御システムによって位置１０６に配置され、次いで位置１０８及び１０９に移動される。５回目のバケットの充填のために、カッティングエッジは制御システムによって位置１０８に配置され、次いで位置１１０及び１１１に移動される。６回目のバケットの充填は、制御システムによって位置１１０に配置され、次いで位置１１２及び１１３に移動される。このように、バケットが溝に戻されるたびに、カッティングエッジは制御システムによって前回とは漸次的に異なるように配置される。
【００２３】
溝の所望の位置は第１領域５９（図２参照）を表す。溝の掘削土の山は第２領域６０（図２参照）を表す。本発明は、材料運搬器具（この例では、バケット２４）を第１領域と第２領域との間で繰り返し移動させることを提供する。しかしながら、器具は、第１領域にあるとき同じ位置に移動されず、むしろ、器具は、自動的に第１領域の漸次的に異なる位置に移動される。このようにして、溝などを徐々に掘ることができる。
【００２４】
短い溝を掘ることが必要な場合、ブーム、ディッパー、及びバケットの移動だけで、短い溝を掘るのに十分なことがあり、言い換えると、車両を無限軌道１６によって移動させる必要がないことがある。しかしながら、長い溝が必要とされる他の状況では、シャーシが図１の位置１にある間に、（例えば、地盤材料Ａ、Ｂ及びＣを除去することによって）溝の第１部分を掘ることができる。地盤材料Ｄ、Ｅ及びＦを除去するために、図２に示す位置２にシャーシを移動することが必要なことがある。シャーシの移動にもかかわらず、バケットは第１領域に戻り、すなわち地盤材料Ｄ、Ｅ及びＦを除去するために溝に戻る
一実施形態では、システムは溝などの自動掘削を可能にし、従ってオペレーターが物理的に機械に存在する必要はなく、むしろオペレーターは機械から離れることができる。これは危険な環境で特に有利であり、オペレーターは機械から離れて安全な場所にいることができる。
【００２５】
離れた場所にいるとき、オペレーターは、機械のすべての面を制御する必要はない。一実施例では、オペレーターが決める必要があるのは、第１領域の第１位置と第２領域だけである。これが行われた後、制御システムは、予め定められた動きのシーケンスを自動的に生じさせることができ、それによって所望の方法で材料を運搬し、例えば、第１領域で溝又は穴を掘り、第２領域に掘削土を堆積させる。
【００２６】
或いは、別の実施形態では、特定のステップのみをコントローラによって制御することができる。例えば、第１領域の第１位置とは異なる第１領域の第２位置に材料運搬器具を配置することによって材料運搬器具を第１領域に戻すステップのみが自動的に行われる必要がある。これにより、（例えば溝内の）器具の前の位置とは異なる（例えば溝内の）適切な位置に器具をすばやく戻すことが可能になる。制御システムは、従って、漸次的に異なる位置に器具をすばやく戻すことができる。これにより、その結果、別の漸次的に異なる位置に器具を戻すことが必要とされるまで、例えば材料を運搬するためにオペレーターが器具の動きを制御することが可能になる。これは、運搬する材料が均一でないとき、例えば地盤が時折、大きな岩や他のこのような材料を含む場合に有利である。例えば、溝を掘るとき、最初の３回のバケットの積み荷は、土壌のようなばらばらの材料を含むことがある。この土壌を持ち上げることは、特別な器具の操作を必要とする。しかしながら、４回目の積み荷は、わずかに異なる器具の操作を必要とする岩などの掘り出しを必要とする場合がある。オペレーターは、必要に応じて、土壌や岩石をピックアップするのに必要とされる必要な器具の操作を決めることができるが、それにもかかわらず、土／岩が掘削土の山の上に置かれると、機械は、必要に応じて、オペレーターによって見られるように、更なる土壌又は更なる岩をピックアップするために更なる材料運搬器具の操作のための準備ができている適切な漸次的に異なる位置に器具を戻すことができる。
【００２７】
上記のように且つ図３に示すように、バケットのリーディングエッジ２４Ｂは位置１０１で動き始める。それぞれの連続するバケット積み込みのために、リーディングエッジ２４Ｂは位置１０２、１０４、１０６、１０８及び１１０に配置される。これらの漸次的に異なる開始位置は、一般に機械に向かって進む。しかしながら、更なる実施形態では、漸次的に異なる位置は機械に向かって進む必要はなく、むしろ、それらは任意の方向に進むことができる。特に、深い穴又は深い溝を掘るとき、漸次的に異なる位置のあるものは前の位置の真下にあることがある。
【００２８】
制御システムは、行われる操作シーケンスを製造工場で事前にプログラムされることができる。或いは、制御システムは、現場で事前にプログラムされることができる。詳細には、制御システムは、材料運搬操作のシークセンスを記録すること、及び次いでこれらの動作をずらして繰り返すように準備することによって、現場で予めプログラムすることができる。例えば、図３の溝を掘る別の方法は、制御システムが無効の状態で、オペレーターが土壌Ａ及びＢを除去することである。
【００２９】
制御システムがまだ無効になっている状態で、オペレーターは記録システムを有効にし、記録システムはその結果、土壌Ｃ及びＤを除去するのに使用されたブーム制御装置、ディッパー制御装置及びバケット制御装置の手動操作シーケンスを記録する。その記録された操作シーケンスは、オフセットを除いて、土壌Ｅ及びＦを除去するための事前にプログラムされた操作シーケンスとなる。言い換えれば、土壌Ｄ及びＥを除去するために使用された操作シーケンスは、土壌Ｅ及びＦを除去するために繰り返されるが、それらは位置１０４と１０８との間の距離に応じたオフセットを用いて繰り返される。
【００３０】
一実施形態では、器具の位置制御のためのフィードバックループを提供するために、追加のセンサーを設けることができる。しかしながら、一実施形態では、センサーなどは何も必要とされず、従って、いかなる位置フィードバックループも必要とされない。従って、このような構成は（フィードバックセンサーが必要とされないため）比較的安価であり、（メンテナンスを必要とするセンサーが存在しないため）維持するのが比較的容易である。
【００３１】
上記のように、荷役運搬機械は掘削機である。しかしながら、本発明は掘削機に限定されず、他の荷役運搬機械、例えばバックホーローダー、テレスコピックハンドラー、フォークリフトトラックなどを使用することができる。上記のように、使用される器具はバケットである。しかしながら、更なる実施形態では、バケットを使用する必要はく、他の器具を使用すべきであり、例えば、フォークリフト又はテレスコピックハンドラーフォークなどを使用することができる。
【００３２】
上記のように、材料運搬器具を第１領域の第１位置に配置するステップ、及び材料運搬器具を第１領域の第１位置とは異なる第１領域の第２位置に配置することによって材料運搬器具を第１領域に戻すステップは、機械が静止している状態で、機械が同じ位置に静止している状態又は機械が異なる位置に静止している状態で行われる。更なる実施形態では、機械が動いている間、すなわち機械が地上で移動している間、これらのステップの一方又は両方を行うことは不可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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