JPH02161021A - Remote controlled excavating equipment - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To promote safety by controlling a work section constituted of an excavator equipped with an excavating slave manipulator and a camera by a ground controlling section provided with a master manipulator and a picture receiver. CONSTITUTION:An excavator 10 of a work section A is placed to the inside bottom of a hole 5 made by excavating the ground surface 1. Then, a command signal is transmitted to the work section A from a controlling section B equipped with a picture receiver 18 receiving an image a master manipulator 20 and a camera 14 of the excavator 10 through power and a signal transfer system C. After that, a slave manipulator 13 of the excavator 10 is operated to dip up the earth in the vicinity of the bottom of the hole 5 with a digging tool 12, and the earth is loaded on an earth carrying out elevator 22 to take out to the ground.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、送電線鉄塔等の建造物用の基礎穴を掘削機を
使用して掘り下げて行く遠隔操作型の掘削設備に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a remote-controlled excavation equipment that uses an excavator to dig a foundation hole for a structure such as a transmission line tower.

「従来技術」 送電線架設用鉄塔には、架設された送電線に作用する張
力や鉄塔自重等の荷重が加わるため、これらの荷重によ
って鉄塔が傾斜したり倒壊したりすることのないように
鉄塔基礎部を地中に埋める必要があり、そして特に５０
０ＫＶ級の大型送電線用鉄塔の場合には、その基礎穴と
して土砂を２０ｍ程度あるいはそれ以上の深さにまで掘
り下げる必要が生じる。``Prior art'' Loads such as the tension acting on the installed power lines and the tower's own weight are applied to the transmission line installation tower, so it is necessary to install the tower in order to prevent the tower from tilting or collapsing due to these loads. It is necessary to bury the foundation underground, and in particular
In the case of a 0KV class large transmission line tower, it is necessary to dig earth and sand to a depth of about 20 meters or more for the foundation hole.

従来、このような基礎穴の掘削は例えば第３図に示すよ
うに、地表１に置かれている油圧式クラムシェルパケッ
ト等の掘削用重機２から、垂直腕３によって支持されて
いるグラブ等の掘具４を掘削すべき基礎穴５の部分に降
ろして土砂を掘り下げていくことによって行なわれてい
る。Conventionally, the excavation of such a foundation hole has been carried out using a heavy excavating machine 2 such as a hydraulic clamshell packet placed on the ground surface 1 and a grab or the like supported by a vertical arm 3, as shown in FIG. 3, for example. This is done by lowering the digging tool 4 into the foundation hole 5 to be excavated and digging out the earth and sand.

「発明が解決しようとする課題」 しかるに、このような掘削作業において、掘削深さを満
足させるためには、垂直腕３の長さを十分なものとしな
ければならないが、山間部等の辺地作業の場合には、長
尺にして大重量を有する垂直腕３は、その運搬や収納等
、取扱い作業性において極めて不利なものとなる。``Problem to be Solved by the Invention'' However, in such excavation work, the length of the vertical arm 3 must be sufficient to satisfy the excavation depth. In this case, the vertical arm 3, which is long and heavy, is extremely disadvantageous in terms of handling and workability such as transportation and storage.

また、掘削用重機の能力以上の深さの基礎穴を必要とす
る場合や、第４図に示すように、掘削した穴５の下部を
広げた拡底部６にコンクリートを打設して建造物基礎７
を埋設する必要がある場合等においては、掘削した穴５
の中に作業員が入って掘削作業を行なうことを余儀なく
される。さらに、掘削した土砂を穴５から運び出す場合
にも、該穴５の中に作業員が入ってその作業を実施する
ことが必要となるので、掘削する穴５が深くなる（例え
ば深さが２０ｍ以上に及ぶようになる　）と、穴５上部
の開口径が例えば４ｍ程度であっても、穴５の底部にい
る作業員からは小さなものにしか見えなくなり、作業員
の不安感をつのらせるとともに、土砂崩れの危険性も増
し、加えてガス発生による酸欠を生じかねない等、安全
性が損なわれることになる。In addition, when the foundation hole is required to be deeper than the capacity of heavy excavation equipment, or as shown in Fig. 4, concrete may be poured into the expanded bottom part 6 of the excavated hole 5 to form a structure. Basics 7
If it is necessary to bury the excavated hole 5.
Workers are forced to go inside and carry out excavation work. Furthermore, when carrying out the excavated earth and sand from the hole 5, it is necessary for a worker to enter the hole 5 and carry out the work, so the hole 5 to be excavated becomes deep (for example, 20 m deep). ), even if the diameter of the opening at the top of the hole 5 is, for example, about 4 m, it will only look small to the worker at the bottom of the hole 5, increasing the worker's sense of anxiety. , the risk of landslides increases, and in addition, there is a risk of oxygen deficiency due to gas generation, which impairs safety.

本発明は、上述の如き問題を有効に解決するもので、つ
まり作業員は地上にいて掘削機を遠隔操縦することによ
り、作業員が掘削穴の中に入ることなく掘削穴を掘り下
げることを可能とするものである。The present invention effectively solves the above-mentioned problems; in other words, by remotely controlling an excavator while on the ground, it is possible for the worker to dig into an excavated hole without entering the hole. That is.

「課題を解決するための手段」 本発明に係る遠隔操作型掘削設備は、機具を持つ掘削用
のスレーブマニピュレータおよび掘削作業状況を映像化
して地上の制御部に伝達するための撮像機とが具備され
ている掘削機からなるワーク部と、前記スレーブマニピ
ュレータと同一の自由度を有するマスクマニピュレータ
および前記撮像機からの映像を受ける受像機とを有する
地上の制御部と、前記ワーク部と制御部とを結ぶ動力お
よび信号伝達系とにより構成されてなるものである。"Means for Solving the Problems" The remote-controlled excavation equipment according to the present invention is equipped with a slave manipulator for excavation that has equipment, and an imaging device for visualizing the excavation work status and transmitting the image to a control unit on the ground. a control unit on the ground having a work part consisting of an excavator, a mask manipulator having the same degree of freedom as the slave manipulator, and a receiver that receives an image from the image pickup device; It consists of a power and signal transmission system that connects the

「実施例Ｊ 以下、本発明に係る遠隔操作型掘削設備の一実施例を第
１図および第２図を参照して説明する。Embodiment J An embodiment of the remote-controlled excavation equipment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第１図は本発明に係る掘削設備の全体構成を示す説明図
、第２図は該掘削設備における各機能のブロック図の一
例を示すもので、図において符号Ａは掘削等を実施する
ためのワーク部、符号Ｂはその遠隔操縦を行なうための
地上の制御部、符号Ｃは両者を接続するための電力用ケ
ーブルおよび信号用ケーブル等からなる動力および信号
伝達系を示している。Fig. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the excavation equipment according to the present invention, and Fig. 2 shows an example of a block diagram of each function in the excavation equipment. The work section, reference numeral B, indicates a ground control section for remote control, and reference symbol C indicates a power and signal transmission system consisting of power cables, signal cables, etc. for connecting the two.

前記ワーク部Ａは、主として穴５の掘削を行なう掘削機
１０かもなるものであり、該掘削機１゜は、これを駆動
させるための動力源ユニット１１と、パケット、クラム
シェル、インパクトハンマ等の機具１２を持つスレーブ
マニピュレータ１３と、掘削作業状況を映像化するため
の撮像機１４と、照明具１５とを具備している。The work unit A also includes an excavator 10 that mainly excavates the hole 5, and the excavator 1° includes a power source unit 11 for driving the excavator 1, and a device such as a packet, clamshell, impact hammer, etc. It is equipped with a slave manipulator 13 having a device 12, an imaging device 14 for visualizing the excavation work situation, and a lighting device 15.

そして、前記掘削機１０は、例えば油圧モータによって
作動するクローラ（無限軌道）を備えた走行部１６によ
り前後進および方向変更自在に走行する機能を有し、ま
た同様に油圧を駆動力として動作する旋回部１７に前記
機具１２を持つスレ−ブマニピュレータ１３を設置して
なり、その向きを調節可能としている。また、機具１２
は例えば３〜４軸の油圧アクチュエータにより自在に駆
動されるものが適用される。The excavator 10 has a function of running forward and backward and changing direction freely by a running section 16 equipped with a crawler (track) operated by a hydraulic motor, for example, and similarly operates using hydraulic pressure as a driving force. A slave manipulator 13 having the tool 12 is installed in the rotating section 17, so that its direction can be adjusted. In addition, equipment 12
For example, one that is freely driven by a 3- to 4-axis hydraulic actuator is applied.

前記動力源ユニット１１は、地上から動力および信号伝
達系Ｃを経由して送られる電力で油圧ポンプを運転して
圧油を発生させるものであり、前記掘削機１０の走行部
１６に具備される。The power source unit 11 generates pressure oil by driving a hydraulic pump using electric power sent from the ground via the power and signal transmission system C, and is provided in the traveling section 16 of the excavator 10. .

前記スレーブマニピュレータ１３は、地上の制御部Ｂに
おけるマスクマニピュレータ２０の位Ｒ指令に追従する
油圧サーボシステム（第２図参照）によって動作する。The slave manipulator 13 is operated by a hydraulic servo system (see FIG. 2) that follows the position R command of the mask manipulator 20 in the control section B on the ground.

前記撮像機１４は、ビデオカメラ、地上への画像送信装
置、撮影用操縦装置等から構成されており、地上から動
力および信号伝達系Ｃを介して有線制御を行なうことに
より、ビデオカメラを少なくとも２方向に向きを変える
機能を有して、掘削機１０の掘削作業状況を映像化して
地上に送信するものが適用され、遠近判別を可能とする
ために立体撮像機または２台の撮像機で構成され、前記
旋回部１７にボルト等によって着脱可能に取り付けられ
ている。The image capturing device 14 is composed of a video camera, an image transmitting device to the ground, a photographing control device, etc., and is controlled by wire from the ground via a power and signal transmission system C to control at least two video cameras. It has the function of changing the direction of the excavator 10, visualizes the excavation work status of the excavator 10, and transmits it to the ground.It is configured with a three-dimensional imager or two imagers to enable distance discrimination. and is removably attached to the rotating portion 17 with bolts or the like.

前記地上の制御部Ｂは、ワーク部Ａを画像により監視し
ながら遠隔操縦するための受像機１８と、掘削機用ジョ
イスティックおよびカメラ用ジョイスティックなどを有
するコントローラ１９と、ワーク部Ａのスレーブマニピ
ュレータ１３を操作するためのマスクマニピュレータ２
０と、その自重を補償するための自重補償（トルク）演
算回路などを具備するものが適用されている。The above-mentioned control section B on the ground includes a receiver 18 for remotely controlling the work section A while monitoring it with images, a controller 19 having a joystick for an excavator, a joystick for a camera, etc., and a slave manipulator 13 for the work section A. Mask manipulator 2 for operation
0 and a self-weight compensation (torque) calculation circuit for compensating for the self-weight.

そして、コントローラ１９における掘削機用ジョイステ
ィックは、受像機１８を監視しながら操作を行なうこと
によって、掘削機１０における走行部１６や旋回部１７
を作動させるものであり、また、カメラ用ジョイスティ
ックも受像機１８を監視しながら操作を行なうことによ
って、撮像機１４の向き（姿勢）やピント、ズーム比を
調整するものである。そして、マスクマニピュレータ２
０は、ワーク部Ａのスレーブマニピュレータ１３と同じ
自由度を有し、電動により最低３軸の回動を行なうもの
が適用される。The excavator joystick in the controller 19 is operated while monitoring the image receiver 18 to control the running part 16 and the rotating part 17 of the excavator 10.
The camera joystick is also operated while monitoring the image receiver 18 to adjust the direction (posture), focus, and zoom ratio of the image pickup device 14. And mask manipulator 2
0 has the same degree of freedom as the slave manipulator 13 of the work part A, and is electrically rotated in at least three axes.

また、掘削された穴５には、土砂搬出用エレベータ２２
が配設されると共に、該エレベータ２２はレール２３に
沿って移動させられ、穴５の上方には、ワーク部Ａたる
掘削機ｌＯを吊持するためのウィンチ２４が設けられる
。In addition, an elevator 22 for carrying out earth and sand is installed in the excavated hole 5.
is provided, the elevator 22 is moved along a rail 23, and a winch 24 is provided above the hole 5 for suspending the excavator IO, which is the work portion A.

このような構成を有する掘削設備においては、地表１を
掘削して生じた穴５の内底部にワーク部Ａたる掘削機ｌ
Ｏを位置させた状態としておいて、制御部Ｂから指令信
号を動力および信号伝達系Ｃを経由してワーク部Ａに送
ることにより掘削機１０を自由に遠隔操縦することがで
きる。In the excavation equipment having such a configuration, the excavator l serving as the work part A is placed at the inner bottom of the hole 5 created by excavating the ground surface 1.
The excavator 10 can be freely remotely controlled by sending a command signal from the control section B to the work section A via the power and signal transmission system C with the position O in the position.

すなわち、掘削機１０におけるスレーブマニピュレータ
１３を操作して穴５の底部近傍の土砂を機具１２によっ
て掘削して掘り下げ、掘削した土砂を同様にスレーブマ
ニピュレータ１３を操作して機具１２によってすくい上
げて土砂搬出用エレベータ２２に積み込み地上に搬出し
て穴５の中から排除する。そして、これらの掘削作業は
、撮像機１４を所要箇所に向けることにより随時映像化
が行なわれて動力および信号伝達系Ｃを経由して地上に
伝送され、地上の制御部Ｂにおける受像機でこれら作業
を監視することにより、進行状況を知ることができる。That is, the slave manipulator 13 of the excavator 10 is operated to excavate and dig the earth and sand near the bottom of the hole 5 with the tool 12, and the slave manipulator 13 is similarly operated to scoop up the excavated earth and sand with the tool 12 for carrying out the earth and sand. It is loaded into the elevator 22, carried out to the ground, and removed from the hole 5. These excavation operations are visualized at any time by pointing the imaging device 14 at the required location, and transmitted to the ground via the power and signal transmission system C. By monitoring your work, you can see your progress.

したがって、作業者は掘削作業が行なわれている間、穴
５の中に立ち入る必要がなく、掘削した穴５の内底部に
ワーク部Ａ（掘削機１０　）が常に位置しているので、
穴５の深さについても特に制限を受けることがない。ま
た、第４図で説明した拡底部６は、スレーブマニピュレ
ータ１３を操作して機具１２でその部分を余分に掘削す
ることによって容易に行なうことができる。　そして、
穴５の掘削作業終了状態において、穴５の内底に位置し
ている掘削機１０は、ウィンチ２４で吊持することによ
り地上に引き上げることができる。Therefore, the operator does not need to enter the hole 5 while the excavation work is being carried out, and the work part A (excavator 10) is always located at the inner bottom of the excavated hole 5.
There is no particular restriction on the depth of the hole 5 either. Further, the bottom widening portion 6 explained in FIG. 4 can be easily formed by operating the slave manipulator 13 and excavating that portion excessively with the tool 12. and,
When the excavation work of the hole 5 is completed, the excavator 10 located at the inner bottom of the hole 5 can be lifted to the ground by being suspended by the winch 24.

なお、以上の実施例に代えて次のようにすることもでき
る。Note that the following may be used instead of the above embodiment.

（イ）掘、副機における走行部や旋回部を電気モータに
よって駆動させること。(a) Driving the running and rotating parts of the excavator and auxiliary equipment by electric motors.

（ロ）スレーブマニピュレータを電動によって操作する
こと。(b) Operating the slave manipulator electrically.

（ハ）送電線の鉄塔以外の建造物の基礎穴に適用するこ
と。(c) Applicable to foundation holes of structures other than transmission line towers.

「発明の効果」 以上説明したように本発明に係る掘削設備は、ワーク部
（掘削機）を地上の制御部において遠隔操縦して土砂の
掘削作業や搬出作業を行なうものであるから、 ■作業員が掘削した穴の中に入る必要性がなく、土砂崩
れ、ガス噴出、酸欠等による人身事故の恐れを排除する
ことができる。"Effects of the Invention" As explained above, the excavation equipment according to the present invention performs earth and sand excavation work and carrying out work by remotely controlling the work part (excavator) from the control part on the ground. There is no need for personnel to enter the excavated hole, and the risk of personal injury due to landslides, gas spouts, oxygen deficiency, etc. can be eliminated.

■大型の掘削用重機が不要となるので、送電線架設場所
のように山間部等の立地条件の悪い僻地であっても、掘
削場所への機器の運搬および設置を容易に行なうことが
できる。■Since large heavy excavation equipment is not required, equipment can be easily transported and installed to the excavation site, even in remote areas with poor location conditions such as mountainous areas, such as power transmission line installation sites.

等の効果を奏する。It has the following effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図および第２図は本発明に係る遠隔操作型掘削設備
の一実施例を示し、第１図は穴の掘削作業を実施してい
る状況の全体構成図、第２図はマスタマニピュレータに
おける機能ブロック図、第３図は従来装置による穴の掘
削作業の例を示す説明図、第４図は穴の変形例を示す縦
断面図である。 Ａ・・・・・・ワーク部、 Ｂ・・・・・・制御部、 Ｃ・・・・・・動力および信号伝達系、０・・・・・・
掘削機、 ２・・・・・機具、 ３・・・・・・スレーブマニピュレータ、４・・・・・
・撮像機、 ８・・・・・・受像機、 ０・・・・・・マスタマニピュレータ。1 and 2 show an embodiment of remote-controlled drilling equipment according to the present invention. A functional block diagram, FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a hole drilling operation using a conventional device, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the hole. A... Work part, B... Control part, C... Power and signal transmission system, 0...
Excavator, 2...Equipment, 3...Slave manipulator, 4...
・Imaging device, 8... Image receiver, 0... Master manipulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 遠隔操縦によって建造物用基礎穴等を掘り下げるための
掘削設備であって、掘具（１２）を持つ掘削用のスレー
ブマニピュレータ（１３）および掘削作業状況を映像化
して地上の制御部（Ｂ）に伝達するための撮像機（１４
）とが具備されている掘削機（１０）からなるワーク部
（Ａ）と、前記スレーブマニピュレータ（１３）と同一
の自由度を有するマスタマニピュレータ（２０）および
前記撮像機（１４）からの映像を受ける受像機（１８）
とを有する地上の制御部（Ｂ）と、前記ワーク部（Ａ）
と制御部（Ｂ）を結ぶ動力および信号伝達系（Ｃ）とか
ら構成されている遠隔操作型掘削設備。This is an excavation equipment for digging foundation holes for buildings etc. by remote control, which includes a slave manipulator (13) for excavation holding a digging tool (12) and a control unit (B) on the ground that visualizes the excavation work status. Imager for transmission (14
), a master manipulator (20) having the same degree of freedom as the slave manipulator (13), and images from the image pickup device (14). Receiving receiver (18)
a control section (B) on the ground having a control section (B), and the work section (A).
A remote-controlled excavation equipment consisting of a power and signal transmission system (C) connecting the control section (B) and the control section (B).