專利名稱：挖掘機(jī)的方向控制方法與控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及挖掘機(jī)的的方向控制方法與控制裝置，此挖掘機(jī)采用之密封機(jī)身設(shè)有頭部以及在此頭部之后能為其彎曲連接的尾部，具體地說(shuō)，在本發(fā)明涉及的控制挖掘機(jī)前進(jìn)方向的方法與裝置中，利用了沿著待建造之隧道的計(jì)劃線與基準(zhǔn)線指示方向的光線。
在先有技術(shù)中，通過(guò)采用設(shè)置有可相對(duì)彎曲而連接的頭部與尾部之密封機(jī)身的密封型隧道挖掘機(jī)，來(lái)開設(shè)管路一類隧道時(shí)，當(dāng)挖掘機(jī)需要根據(jù)擬建造之隧道的計(jì)劃線路變換位置，則可變更挖掘機(jī)的前進(jìn)方向作所謂方向修正。
作為上述這種方向控制的方法與裝置中之一，是以確定指向擬建造之隧道的計(jì)劃線路的激光一類光線的位移為基準(zhǔn)，即于前述尾部上安裝接收此光線的靶子，使光線照射到靶子的目標(biāo)位置，換言之，使光線朝此靶子的照射位置成為目標(biāo)位置，據(jù)此來(lái)修正挖掘機(jī)的前進(jìn)方向，具體地說(shuō)，即修正頭部相對(duì)于尾部的方向。
在上面這種周知的方向控制方法與裝置中，將靶子配置成，當(dāng)挖掘機(jī)之軸線與計(jì)劃線一致，挖掘機(jī)的相對(duì)于計(jì)劃線的位置與姿勢(shì)兩者均正確時(shí)，光線即照射向目標(biāo)位置。這樣，一旦挖掘機(jī)偏離計(jì)劃線，射向靶子的光線照射位置即落到目標(biāo)位置之外。在這種周知的方向控制方法與裝置中，是使光線照向目標(biāo)位置來(lái)修正挖掘機(jī)的前進(jìn)方向。
但是，在此種采用光線與靶子的方向控制方法與裝置中，由于是把指向基準(zhǔn)線的光線直接照射到設(shè)在尾部的靶子上，故不過(guò)是把基準(zhǔn)方向中靶子配置處的部位沿著基準(zhǔn)線進(jìn)行方向修正而已。在這樣的方向控制中，即使是光線射向靶子的目標(biāo)位置，頭部在很多情況下會(huì)相對(duì)于尾部或基準(zhǔn)線傾斜，因而使方向修正作業(yè)復(fù)雜。
此外，在這種方向控制方法與裝置中，由于是通過(guò)使頭部的前端越過(guò)基準(zhǔn)線變位來(lái)使基準(zhǔn)線方向中靶子配置處的部位與此基準(zhǔn)線一致，因而頭部相對(duì)于基準(zhǔn)線的變位很大。這樣，在此處方向控制方法與裝置中，在挖掘機(jī)在一定距離內(nèi)前進(jìn)期間，頭部的蠕動(dòng)次數(shù)不但多而且蠕動(dòng)的范圍也大，結(jié)果使挖掘機(jī)一面進(jìn)行大量的蠕動(dòng)，一面前進(jìn)，使方向修正作業(yè)更加復(fù)雜。
作為另一種方向控制裝置，是把分度板與指針?lè)謩e設(shè)于頭部與尾部，根據(jù)分度板上的指針位置，來(lái)確定頭部相對(duì)于尾部的彎曲方向與大小，據(jù)此修正挖掘機(jī)的前進(jìn)方向，特別是修正頭部相對(duì)于尾部的方向。
但在這種采用分度板與指針周知的方向控制方法與裝置中，雖可確定頭部相對(duì)于尾部彎曲的方向與大小，但并不能辨明挖掘機(jī)是否與基準(zhǔn)線一致，縱令能夠修正頭部相對(duì)于尾部的彎曲方向與大小，但并不能修正使得挖掘機(jī)與基準(zhǔn)線一致時(shí)的頭部相對(duì)于尾部之彎曲方向與大小。
為了修正能使挖掘機(jī)與基準(zhǔn)線一致時(shí)頭部相對(duì)于尾部彎曲的方向與大小，可以考慮綜合利用以上兩種周知的方向控制技術(shù)，但由于射向靶子的光線照射位置的偏移方向與大小與指針相對(duì)于分度的偏移方向與大小無(wú)關(guān)，操作人員不得不依據(jù)相互無(wú)關(guān)的信息來(lái)進(jìn)行方向修正，需要十分熟悉方向修正作業(yè)。
本發(fā)明之目的即在于，不必使挖掘機(jī)作大量蠕動(dòng)，便可簡(jiǎn)易地控制挖掘機(jī)的前進(jìn)方向。
本發(fā)明的挖掘機(jī)方向控制方法，是使光線從挖掘機(jī)的后方沿假設(shè)的基準(zhǔn)線指向挖掘機(jī)，由裝設(shè)于密封機(jī)身頭部上的反射鏡接收此光線，再由設(shè)于此機(jī)身尾部上的靶子來(lái)接收這一反射光線，使此反射光線照射到靶子中的目標(biāo)位置，來(lái)控制方向的修正。
本發(fā)明的挖掘機(jī)方向控制裝置則包括裝設(shè)于密封機(jī)身頭部的反射鏡與裝設(shè)于密封機(jī)身尾部的靶子，前者用來(lái)接收從挖掘機(jī)后方沿假設(shè)之基準(zhǔn)線射向挖掘機(jī)的光線，后者則用來(lái)接收來(lái)自上述反射鏡的反射光線。
靶子中的目標(biāo)位置例如可以把頭部前端的一定部位作為方向控制對(duì)象的從屬部位，而這一從屬部位實(shí)質(zhì)上是在基準(zhǔn)線上時(shí)能夠成為射向靶子的反射光線的照射位置。
從設(shè)置于起始豎井內(nèi)之光源所發(fā)出的作為基準(zhǔn)的激光之類光線，經(jīng)頭部上的反射鏡反射后，射向尾部上的靶子。
反射光線相對(duì)于靶子中目標(biāo)位置之照射位置的變位量與變位方向，因頭部相對(duì)于尾部之角度、尾部相對(duì)于光線之角度、頭部相對(duì)于光線之角度以及基準(zhǔn)線與光線之變位量等而異。但是，反射光線相對(duì)于目標(biāo)位置之照射位置的變位方向，主要與頭部相對(duì)于基準(zhǔn)線之傾斜方向有關(guān)。
這樣，為了使反射光線射向目標(biāo)位置，相對(duì)于尾部來(lái)修正頭部的方向使挖掘機(jī)前進(jìn)時(shí)，即使是挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線的位置與姿勢(shì)無(wú)一正確時(shí)，通常也能將挖掘機(jī)修正到使頭部前端之從屬部與基準(zhǔn)線的方向一致，其挖掘機(jī)在其頭部前端沿著基準(zhǔn)線的條件下前進(jìn)。結(jié)果，挖掘機(jī)便能在相對(duì)于基準(zhǔn)線修正其正確位置與正確姿勢(shì)的同時(shí)前進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明，是把作為基準(zhǔn)的光線通過(guò)頭部的反射鏡反射后，照射到尾部的靶子，通過(guò)使射向靶子之反射光線所照射的部位或?yàn)榘凶又械哪繕?biāo)位置來(lái)作為控制方向修正的方法，由此達(dá)到控制挖掘機(jī)前進(jìn)方向之目的，從而使方向控制變得容易。
此外，由于能使挖掘機(jī)的前端部沿基準(zhǔn)線作方向控制，與周知的令基準(zhǔn)線方向中靶子設(shè)置處的部位沿著基準(zhǔn)線來(lái)修正方向的技術(shù)相比，頭部的蠕動(dòng)次數(shù)少且蠕動(dòng)范圍也小，這樣就能減少挖掘機(jī)的蠕動(dòng)次數(shù)并縮小其蠕動(dòng)范圍。
靶子內(nèi)的目標(biāo)位置當(dāng)前述從屬部實(shí)質(zhì)上是在基準(zhǔn)線上的為上述反射光線的照射位置時(shí)，取定它的任意部位都是可以的。換言之，從屬部可以取作為上述反射光線照射到目標(biāo)位置時(shí)在基準(zhǔn)線上的任意部位。
但是，靶子中的目標(biāo)位置最好是取，挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)反射光線射向靶子的位置。這樣，由于從屬部是挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)在基準(zhǔn)線上的部位，頭部的蠕動(dòng)次數(shù)會(huì)更少，蠕動(dòng)的范圍也會(huì)更小。據(jù)此，挖掘機(jī)的蠕動(dòng)次數(shù)也更少而蠕動(dòng)范圍也更小。結(jié)果使得挖掘機(jī)基本上是直向前進(jìn)。
最好設(shè)置偏向器，可使指向基準(zhǔn)線的光線沿著已從該基準(zhǔn)線變位的光路并指向反射鏡，這樣，即使利用指向尾部軸線上的光線，也能使該光線繞過(guò)密封機(jī)身內(nèi)的障礙物。
但更理想的方法是采用這樣的偏向器，使沿著基準(zhǔn)線的光線朝封閉機(jī)身的徑向外方偏轉(zhuǎn)，使偏轉(zhuǎn)的光線朝向反射鏡，而讓反射鏡的反射光線射向此封閉機(jī)身的徑向中央。這樣，可使上述光線不受密封機(jī)身內(nèi)障礙物的影響，縮短從頭部前端至反射鏡的距離，由此能提高方向控制的精度。
上述靶子最好配備有允許射向反射鏡之光線通過(guò)的半透明的透光部和接收自反射鏡反射回的受光部。這樣，根據(jù)光線射向透光部的照射位置和反射光線到受光部上的照射位置，就能得知挖掘機(jī)相對(duì)于光線的特別是尾部相對(duì)于光線的變位量。
也可在靶子附近配置電視攝象機(jī)，由監(jiān)控器來(lái)監(jiān)視其圖象。
前述靶子所在的位置最好設(shè)定成，當(dāng)挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，使此目標(biāo)位置處于從反射鏡到目標(biāo)位置的距離相當(dāng)于從基準(zhǔn)線與挖掘機(jī)前端交點(diǎn)到前述作彎曲的連接之彎曲中心距離的至少二分之一的位置處。這樣，不使設(shè)定于挖掘機(jī)前端上的從屬部超越基準(zhǔn)線變位，就能容易地控制挖掘機(jī)的前進(jìn)方向，從而與周知的方向控制方法與控制裝置相比，就能顯著地減少挖掘機(jī)的蠕動(dòng)次數(shù)和大大縮小其蠕動(dòng)范圍。
至于從反射鏡到目標(biāo)位置的距離，以取作為挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，由挖掘機(jī)前端到上述彎曲中心的距離之半為宜。這樣就能進(jìn)一步縮小挖掘機(jī)的蠕動(dòng)范圍。
下面簡(jiǎn)述本發(fā)明的附圖。


圖1是示明配備有本發(fā)明之方向控制裝置之挖掘機(jī)的實(shí)施例之剖面圖與示明射向靶子之光線的照射位置的圖。
圖2是用來(lái)闡明本發(fā)明之方向修正方法之原理的示意圖。
圖3是示明配備有本發(fā)明另一種方向控制裝置之挖掘機(jī)實(shí)施例的剖面圖。
圖4是示明配備有本發(fā)明又一種方向控制裝置之挖掘機(jī)實(shí)施例的剖面圖。
現(xiàn)在參看附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
在圖1中，封閉型的隧道挖掘機(jī)10包括有筒狀的密封機(jī)身12，后者備有頭部14和與其后部相連的尾部16。頭部14與尾部16可把挖掘機(jī)10(實(shí)際上是它的尾部16)之軸線18上的彎曲中心點(diǎn)20作為中心，作可彎曲式的結(jié)合，并由相對(duì)于尾部來(lái)修正頭部取向之方向修正用的一批千斤頂22使之相互連接。
頭部14的后端以可彎曲的方式接納尾部16的前端。尾部16分割成由一批螺栓作為分離但不能作相對(duì)位移而連結(jié)起的多個(gè)筒狀體16a、16b。同樣，頭部14也可分割成由一批螺栓作可分離但不能作相對(duì)位移而連接的多個(gè)筒狀體。
頭部14之內(nèi)由隔壁24劃分成前方區(qū)與后方區(qū)。在隔壁24中，曲軸26被支承成可繞軸線18的周圍旋轉(zhuǎn)。曲軸26裝配成使其偏心部成為上述的前方區(qū)。在曲軸26的偏心部中，以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承一轉(zhuǎn)動(dòng)件28，而在轉(zhuǎn)動(dòng)體28中則安裝有挖鏟組件30。此挖鏟組件是設(shè)有從轉(zhuǎn)動(dòng)體28沿徑向外伸的一批臂與設(shè)在這些臂前端的一批鏟齒之先有設(shè)備。
隔壁24中還安裝有用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸26的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)32。轉(zhuǎn)動(dòng)體28與挖鏟組件30構(gòu)造成，可通過(guò)曲軸26的轉(zhuǎn)動(dòng)作以軸線18為中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(公轉(zhuǎn))和作以曲軸26的偏心部為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)(自轉(zhuǎn))。這方面的結(jié)構(gòu)，例如可參看日本特許(公開)昭63-189596公報(bào)中所公開的技術(shù)，由于與方向控制無(wú)直接關(guān)系，省除它的詳細(xì)說(shuō)明。
通過(guò)給水管34可將挖掘物排出用的泥水從地面供給于頭部14的前方區(qū)。供給到此前方區(qū)的泥水則和挖掘物共同經(jīng)排出管36排向地上。給水管34與排出管36則經(jīng)尾部16、混凝土管之類鋪設(shè)管道36以及起始豎井(圖中未示明)伸向地面。
方向控制裝置利用設(shè)于前述起始豎坑之光源發(fā)出的激光一類光線。在圖示例子中，是以待建造之隧道(圖中以管路示明)的計(jì)劃線為基準(zhǔn)線，光線40指向計(jì)劃線即基準(zhǔn)線。但也可采用與計(jì)劃平行的設(shè)想線為基準(zhǔn)線，而也可讓光線40平行地指向計(jì)劃線。
方向控制裝置包括從隔壁24伸向尾部16內(nèi)的臂42、安裝在該臂后端的托架44、用來(lái)接受光線安裝于托架44上的反射鏡46、用來(lái)接受來(lái)自該反射鏡之反射光線48的裝于尾部16上的靶子50以及對(duì)該靶子進(jìn)行攝象的電視攝象機(jī)52。
反射鏡46在圖示例子中為平面鏡，但也可采用曲率半徑大的凹面鏡。反射鏡46配置成使其中心位于軸線18上而反射面相對(duì)于軸線18按一定角度傾斜。
靶子50設(shè)定在裝于尾部16中的托架54上。靶子50中設(shè)有允許射向反射鏡46之光線40通過(guò)的半透明部50a和接受來(lái)自反射鏡46的反射光線48之受光部50b。因此，如圖1(B)所示，靶子50之中形成有由射向半透明部50a之光線40照射成的光斑40a，以及由射向受光部50a之反射光線48照射成的光斑48a。
電視攝象機(jī)52通過(guò)托架56安裝于尾部16上，能從前方映照靶子50的整體，此攝象機(jī)的輸出信號(hào)通過(guò)圖中未示明之電纜傳送到設(shè)于地面的監(jiān)控器，由后者來(lái)識(shí)別光線在靶子50上的照射位置。
挖掘機(jī)10在配備有作用于千斤頂22之壓力顯示器、千斤頂22伸長(zhǎng)量顯示器與密封機(jī)身12前方區(qū)內(nèi)壓力顯示器時(shí)，這些個(gè)計(jì)量顯示裝置以設(shè)置于靶子42的附近為宜，而它們的顯示部便可以和靶子50本身都成為電視攝象機(jī)52的折攝對(duì)象。
當(dāng)挖掘機(jī)10相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，光線40即指向軸線18，通過(guò)靶子50之透光部50a的規(guī)定部位而到迭反射鏡46，而反射光線48即照射到靶子50之受光部50b上的規(guī)定部位。此時(shí)射向靶子50的反射光線之照射位置是用于方向控制的目標(biāo)位置(參看圖2)，而挖掘機(jī)10的前端與基準(zhǔn)線的交叉部便成為方向控制對(duì)象的從屬部58。
在圖示例中，從屬部58乃是頭部14之前端與基準(zhǔn)線的交叉部。因而，當(dāng)光線40指向基準(zhǔn)線而挖掘機(jī)10之軸線18與基準(zhǔn)線一致時(shí)，從屬部58即成為頭部14前端的中心。但是，從屬部58也可以是其它部位。
靶子50應(yīng)裝配成當(dāng)挖掘機(jī)10相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，在和反射鏡44之光照射部正交之線76相平行的方向中，反射鏡46與目標(biāo)位置72的距離11應(yīng)為從屬部58與彎曲中心點(diǎn)20之距離L2的二分之一以上。但是，為后面詳細(xì)說(shuō)明的，也可將反射鏡配置成使距離L1不足距離L2的二分之一。
挖掘時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體28與挖鏟組件30通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)32的作用而處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，挖掘機(jī)10即在設(shè)置于前述起始豎井中的總的推動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下前進(jìn)。此時(shí)，反射光線48即根據(jù)挖掘機(jī)10相對(duì)于基準(zhǔn)線的位置與姿勢(shì)，照向受光部50b的規(guī)定位置。這樣，操作人員便控制千斤頂22以使光線48照射向目標(biāo)位置。據(jù)此即可控制挖掘機(jī)10，使之相對(duì)于基準(zhǔn)線按正確位置與正確姿勢(shì)前進(jìn)。
其次參看圖2，說(shuō)明利用此種方向控制裝置來(lái)控制挖掘機(jī)10之前進(jìn)方向的控制方法。
如圖2所示，從屬部58是頭部14之前端與基準(zhǔn)線70之交叉部，光線40指向基準(zhǔn)線70，受光部56b的目標(biāo)位置處于軸線18之上。在圖2(A)、(B)與(C)中，軸線18與基準(zhǔn)線70平行;在圖2(D)中，軸線18相對(duì)于基準(zhǔn)線70傾斜。另外，在圖2(A)、(B)與(C)中，于垂直反射鏡44之光照射部位的線76之方向(在圖2所示例子中，即從屬部58與彎曲中心點(diǎn)20的連接方向)中，反射鏡46與目標(biāo)位置72之距離L1與從屬部52和彎曲中心點(diǎn)20之距離L2相比，分別是后者的二分之一，大于它的二分之一和小于它的二分之一。而在圖(2)D中，距離L1則取作為距離L2的二分之一。
如圖2(A)所示，距離L1為距離L2的二分之一，當(dāng)射向靶子之反射光線48的照射位置74與目標(biāo)位置72相一致時(shí)，即使頭部相對(duì)于尾部?jī)A斜，從屬部58也在基準(zhǔn)線70之上。在這種狀態(tài)下，若不修正頭部相對(duì)于尾部的方向而使挖掘機(jī)前進(jìn)，則此挖掘機(jī)會(huì)朝其軸線18趨近基準(zhǔn)線70的方向徐徐變位，而從屬部58則會(huì)從基準(zhǔn)線70向下方緩慢變位，同時(shí)，照射位置74則從目標(biāo)位置72向下方徐徐變位。
為此，在圖2(A)所示情形中，要不使照射位置74從目標(biāo)位置72向上方變位而使照射位置74接近目標(biāo)位置72，就應(yīng)使頭部相對(duì)于尾部以較現(xiàn)行情況更為朝上方向(在圖中為順時(shí)針?lè)较?的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，修正頭部相對(duì)于尾部的方向，于此同時(shí)，并在修正之后，使挖掘機(jī)前進(jìn)。這樣，挖掘機(jī)便能徐徐修正成軸線18與基準(zhǔn)線70一致，從屬部58與基準(zhǔn)線70一致，頭部相對(duì)尾部不傾斜的正確位置與正確姿勢(shì)。
如圖2(N)所示，此時(shí)的距離L1大于距離L2的二分之一，當(dāng)射向靶子之反射光線48的照射位置74與目標(biāo)位置72一致，即使頭部相對(duì)于尾部?jī)A斜，從屬部58卻高出于基準(zhǔn)線70之上。在這種狀態(tài)下，如不修正頭部相對(duì)于尾部的方向使挖掘機(jī)前進(jìn)，則挖掘機(jī)將朝向其軸線18趨近基準(zhǔn)線70的方向徐徐變化，從屬部58雖然緩慢地趨近基準(zhǔn)線，但照射位置74則從目標(biāo)位置72起向上方漸漸變位。
因此，在圖2(B)所示情形，要不使照射位置74從目標(biāo)位置72朝上方變位使照射位置74接近目標(biāo)位置72，也應(yīng)使頭部相對(duì)于尾部以較既有情況更為朝上的方向(在圖中為順時(shí)針?lè)较?的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，修正頭部相對(duì)于尾部的方向，于此同時(shí)，并在修正后使挖掘機(jī)繼續(xù)前進(jìn)。這樣，挖掘機(jī)便能漸變式地調(diào)整成軸線18與基準(zhǔn)線70一致，從屬部18與基準(zhǔn)線70一致，頭部相對(duì)尾部不傾斜的正確位置與正確姿勢(shì)。
如圖2(C)所示，距離L1小于距離L2的二分之一，此時(shí)即使射向靶子之反射光線48的照射位置74與目標(biāo)位置72相一致，由于頭部相對(duì)于尾部?jī)A斜，從屬部58處于基準(zhǔn)線70的下方。這種狀態(tài)下，若不修正頭部相對(duì)于尾部的方向使挖掘機(jī)前進(jìn)，挖掘機(jī)雖可朝其軸線18趨近基準(zhǔn)線70的方向徐徐變位，但從屬部58將從基準(zhǔn)線70朝下方緩慢變位，而照射位置74則從目標(biāo)位置72向上方漸漸變位。
因此，在圖2(C)所示情形中，要不使照射位置74從目標(biāo)位置72朝上方變位而使照射位置74接目標(biāo)位置72，也應(yīng)使頭部相對(duì)于尾部以較現(xiàn)存情況更為朝上的方向(在圖中為順時(shí)針?lè)较?的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，修正頭部相對(duì)于尾部的方向，于此同時(shí)，并在修正后使挖掘機(jī)前進(jìn)。這樣，挖掘機(jī)便能漸漸修正成軸線18與基準(zhǔn)線70一致，從屬部58與基準(zhǔn)線70一致，頭部相對(duì)于尾部不傾斜的正確位置與正確姿勢(shì)。
如圖2(D)的示，若頭部相對(duì)于尾部?jī)A斜，同時(shí)軸線18相對(duì)于基準(zhǔn)線70傾斜，則射向靶子之反射光線48的照射位置74與目標(biāo)位置72不一致。這時(shí)，照射位置相對(duì)于目標(biāo)位置的變位方向，則視頭部相對(duì)于尾部之傾斜方向與大小以及軸線18相對(duì)于基準(zhǔn)線70之傾斜方向與大小而異(在圖示例中為上方)。
在圖2(D)所示狀態(tài)下，若不修正頭部相對(duì)于尾部的方向使挖掘機(jī)前進(jìn)，則挖掘機(jī)朝其軸線18與基準(zhǔn)線70一致的方向徐徐變位，而照射位置則接近于表觀的目標(biāo)位置72。
但在實(shí)際控制工作中，頭部相對(duì)于尾部的傾斜方向與傾斜大小以及軸線18相對(duì)于基準(zhǔn)線70之傾斜的方向與大小并不明了。
因此，在圖2(D)所示情形中，為使照射位置74趨近目標(biāo)位置72，應(yīng)使頭部相對(duì)于尾部以較現(xiàn)有情況更為朝上之方向(圖中為順時(shí)針?lè)较?的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，修正頭部相對(duì)于尾部的方向，于此同時(shí)，并在修正后使挖掘機(jī)前進(jìn)。這樣，挖掘機(jī)便能漸漸修正成軸線18與基準(zhǔn)線70一致，從屬部58與基準(zhǔn)線70一致，頭部相對(duì)于尾部不傾斜的正確位置與正確姿勢(shì)。
如上所述，在本發(fā)明中例如能夠按以下方式進(jìn)行方向修正。
當(dāng)照射位置74位移或變位到目標(biāo)位置72上方時(shí)，要使照射位置74趨近目標(biāo)位置72，可使頭部相對(duì)尾部較現(xiàn)存情況更為向上之方向(圖中為順時(shí)針?lè)较?的角度旋轉(zhuǎn)，修正頭部相對(duì)于尾部的方向，于此同時(shí)并在修正之后使挖掘機(jī)前進(jìn)。
當(dāng)照射位置74位移或變位到目標(biāo)位置72下方時(shí)，為使照射位置接近目標(biāo)位置，可使頭部相對(duì)于尾部較現(xiàn)存情況更朝下之方向(圖中為反時(shí)針?lè)较?的角度旋轉(zhuǎn)，修正頭部相對(duì)于尾部的方向，于此同時(shí)并在修正之后，令挖掘機(jī)前進(jìn)。
當(dāng)照射位置74與目標(biāo)位置72一致時(shí)，為了讓照射位置74不再位移開目標(biāo)位置72，可使頭部相對(duì)于尾部較現(xiàn)時(shí)位置朝下方向(圖中的順時(shí)針?lè)较?之角度旋轉(zhuǎn)，相對(duì)尾部修正頭部方向，于此同時(shí)并在修正之后，令挖掘機(jī)前進(jìn)。
在上述任何一種情形，均可將挖掘機(jī)徐徐地修正成使其軸線18與基準(zhǔn)線70一致，從屬部58與基準(zhǔn)線70一致，頭部相對(duì)于尾部不傾斜的正確位置與正確姿勢(shì)。修正作業(yè)可用人工或自動(dòng)控制裝置進(jìn)行。
不論距離L1相對(duì)于距離L2的大小如何，頭部相對(duì)于尾部?jī)A向何方，軸線18相對(duì)于基準(zhǔn)線70也有傾斜而且照射位置74與目標(biāo)位置72不一致，均可采用修正頭部相對(duì)尾部之方向的方向修正用千斤頂，進(jìn)行方向修正。
在圖2所示狀態(tài)中，距離L1大于距離L2二分之一時(shí)，當(dāng)照射位置74與目標(biāo)位置72相一致，從屬部58不會(huì)越出基準(zhǔn)線。與此相反，當(dāng)距離L1小于距離L2的二分之一，當(dāng)射向靶子之反射光線48的照射位置74與目標(biāo)位置72相一致時(shí)，從屬部58就已越出基準(zhǔn)線70。這樣，當(dāng)距離L1超過(guò)距離L2的二分之一，由于能控制從屬部58不越出基準(zhǔn)線70，故同L1＜ 1/2 L2的情形相比，可使頭部前端的蠕動(dòng)范圍縮小，提高挖掘機(jī)的直進(jìn)性。但是，即是在L1＜ 1/2 L2的情形，與周知的方向控制的方法與裝置相比，挖掘機(jī)的蠕動(dòng)次數(shù)可以減少，而蠕動(dòng)范圍也可縮小。
又在圖2的示狀態(tài)中當(dāng)L1＝ 1/2 L2時(shí)，若照射位置74與目標(biāo)位置72一致，則從屬部58與基準(zhǔn)線70一致。但在L1＜ 1/2 L2時(shí)，即使照射位置74與目標(biāo)位置72一致，從屬部58也不與基準(zhǔn)線70一致。因此，當(dāng)L1＝ 1/2 L2時(shí)，與L1＞L2的情形相比，可縮小頭部前端的蠕動(dòng)范圍。
如上所述，要是使頭部相對(duì)于尾部朝向照射位置74相對(duì)于目標(biāo)位置72的變位或位移方向的角度，較其現(xiàn)有位置作進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)照射位置74已從目標(biāo)位置72變位或正從目標(biāo)位置72變位，為了使照射位置74趨近目標(biāo)位置72或不從目標(biāo)位置72變位，只需修正頭部相對(duì)于尾部之方向即可，從而與周知的方向修正技術(shù)相比，這里的方向修正作業(yè)是簡(jiǎn)便的。
利用本發(fā)明的方向控制方法與裝置，當(dāng)挖掘機(jī)的軸線與基準(zhǔn)線一致時(shí)，常能使頭部相對(duì)于尾部的方向修正成使從屬部58對(duì)向基準(zhǔn)線70，與此相反，在周知的方向控制技術(shù)中，在使挖掘機(jī)的軸線與基準(zhǔn)線相一致時(shí)，為了把頭部相對(duì)于尾部的方向朝頭部前端偏離基準(zhǔn)線的方向，即使得對(duì)應(yīng)于從屬部58的部位越出基準(zhǔn)線，是需要做許多修正工作的。因此，根據(jù)本發(fā)明的方向控制方法與裝置，與周知的方向控制技術(shù)相比，每單位距離內(nèi)的蠕動(dòng)次數(shù)將減少，蠕動(dòng)范圍也將縮小。
要是將反射鏡配置成，使射向反射鏡46之光線40在照射位置中的線76與連接從屬部58和彎曲中心點(diǎn)20之假想線平行，換言之，使此鏡之反射面與該假想線正交時(shí)，則從屬部58實(shí)質(zhì)上是處于基準(zhǔn)線70上時(shí)，把朝向反射光線的照射位置74取作了靶子內(nèi)的目標(biāo)位置72，這樣就使方向修正作業(yè)變得容易。但是反射鏡也可不如上配置。
此外，也可不把指向基準(zhǔn)線70的光線40直接入射向反射鏡46以使反射鏡配置成使其中心與軸線18相一致，而可把反射鏡46配置成朝挖掘機(jī)10之徑向向外變位的形式。
在圖3所示的方向控制裝置中還含有改變光線40之光路的偏向器60，偏向器60則包括著使指向基準(zhǔn)線之光線40偏向尾部徑向外方的第一偏向鏡62，以及使此已偏向之光線取平行于基準(zhǔn)線的第二偏心鏡64。
圖3實(shí)施例中的反射鏡46可為能接受第二反射鏡偏向之光線，可于尾部16之徑向外方變位。同時(shí)，靶子50為使偏向鏡64偏向的光線通過(guò)透光部50a并使反射光線48照射到透光部50a上，可于尾部16之徑向外方變位。
在圖3所示裝置的情形中，要是使挖掘機(jī)10相對(duì)于基準(zhǔn)線依正確的位置與正確的姿勢(shì)前進(jìn)，光線40將指向軸線18，通過(guò)靶子50的透光部50a的規(guī)定部位，到達(dá)反射鏡46，而反射光線48便照射到靶子50之受光部50b的位置。此外，即令頭部14相對(duì)于尾部16傾斜，當(dāng)從屬部58處于基準(zhǔn)線上時(shí)，反射光線48便會(huì)照射到受光部50b的目標(biāo)位置上。
但由于從屬部58不在基準(zhǔn)線上時(shí)，反射光經(jīng)48即照射到偏離受光部50b之目標(biāo)位置的部位，可以知道從屬部58偏離了基準(zhǔn)線，操作人員這時(shí)便能調(diào)節(jié)千斤頂使反射光線照射到受光部50b的目標(biāo)位置。于是，便可控制挖掘機(jī)10使之相對(duì)于基準(zhǔn)線依正確的位置與正確的姿勢(shì)前進(jìn)。
采用圖3所示的裝置時(shí)，由于指向軸線18的光線40能繞過(guò)障礙物，故能有效地利用尾部16內(nèi)的空間。同時(shí)，在圖3所示的裝置情形，當(dāng)挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線按正確位置與正確姿勢(shì)配置時(shí)，以按照距離L1＞ 1/2 距離L2的方式來(lái)配置靶子50為宜。
在圖4所示的方向控制裝置中，含有改變光線40之光路中的其它偏向器80。此偏向器80包括使指向基準(zhǔn)線上之光線50偏向尾部16徑向外方之第一偏向器80、允許此偏向光線通過(guò)的半透明鏡84、以及使通過(guò)此半透明鏡之肖線平行指向軸線18的第二偏向鏡86，它們借助托架88而安裝于尾部16上。
第二偏向鏡86裝配成，使通過(guò)半透明鏡84的光線指向反射鏡并使從反射鏡46來(lái)的反射光線48指向半透明鏡84。此半透明鏡84允許經(jīng)第一偏向鏡82偏向之光線通過(guò)并射向第二偏向鏡86，同時(shí)可讓由第二偏向鏡86偏向的反射光線48指向靶子50。電視攝象機(jī)52則裝配成可從靶子50后方拍攝其整體情況。
在圖4所示裝置中，當(dāng)挖掘機(jī)10以相對(duì)于基準(zhǔn)線的正確位置與正確姿勢(shì)前進(jìn)時(shí)，當(dāng)線40指向軸線18，通過(guò)靶子50之透光部50a的一定部位與偏向器80到達(dá)反射鏡46，而反射光線48則經(jīng)偏向鏡80照射到靶子50之受光部50b的目標(biāo)位置。同時(shí)，即使頭部14相對(duì)于尾部?jī)A斜，當(dāng)從屬部58處于基準(zhǔn)線上時(shí)，反射光線48即照射到受光部50b的目標(biāo)位置。
但是，一旦從屬部58偏離基準(zhǔn)線，根據(jù)反射光線48照射到偏離受光部50b的目標(biāo)位置的部位，可以得知從屬部58偏離了基準(zhǔn)線，于是操作人員便可調(diào)節(jié)千斤頂使反射光線48照射到受光部50b的目標(biāo)位置。由此，可控制挖掘機(jī)10依相對(duì)于基準(zhǔn)線的正確位置與正確姿勢(shì)前進(jìn)。
根據(jù)圖4所示的裝置，由于光線40能避開轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)32之類障礙物的影響而把反射鏡裝設(shè)于從屬部58的附近，就能縮短從屬部58至反射鏡46的距離，從而能提高方向控制的精度。
在圖4所示裝置的條件下，當(dāng)挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線配置于正確的位置與正確的姿勢(shì)時(shí)，最好把靶子50配置成，使得和反射鏡44光照射部之垂線76相平行之方向中的反射鏡46與目標(biāo)位置72間的距離L1(實(shí)際上是反射光線48的光程長(zhǎng))，大于前述距離L2的二分之一以上。在這種情形下，反射光線48的光程長(zhǎng)L1，可以作為反射鏡46與第二偏向鏡86間之距離，第二偏向鏡86與半透明鏡84間之距離以及半透明鏡84與靶子50間的距離之和求得。
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)的方向控制方法，此挖掘機(jī)具有之密封機(jī)身設(shè)有頭部以及在此頭部之后能為其彎曲連接的尾部，且包括有能修正此頭部相對(duì)于尾部之方向的裝置；在此種挖掘機(jī)的方向控制方法中還有控制上述方向修正裝置之方法，使得光線從挖掘機(jī)后方沿設(shè)想的基準(zhǔn)線指向此挖掘機(jī)，并由裝于頭部上的反射鏡接受此光線，同時(shí)由裝設(shè)于尾部上的靶子接受來(lái)自反射鏡的反射光線，以使此反射光線照射到靶子內(nèi)的目標(biāo)位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)的方向控制方法，其中述及之目標(biāo)位置乃是為上述頭部之前端確定之從屬部在實(shí)質(zhì)上處于該基準(zhǔn)線上時(shí)，射向靶子之反射光線的照射位置。
3.如權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)的方向控制方法，前中述及之從屬部是在挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，實(shí)質(zhì)上配置于此基準(zhǔn)線之上。
4.如權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)的方向控制方法，其中述及之頭部與尾部可以彎曲中心點(diǎn)為中心作彎曲連接，而上述的靶子則配置于這樣的位置，使得其中之目標(biāo)位置所處位置是在一從上述反射鏡到目標(biāo)位置的距離至少相當(dāng)于，在挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，從基準(zhǔn)線與挖掘機(jī)前端之交點(diǎn)至該彎曲中心點(diǎn)的二分之一處。
5.如權(quán)利要求4所述的挖掘機(jī)的方向控制方法，其中之目標(biāo)位置所處位置是在從反射鏡到目標(biāo)位置之距離至少相當(dāng)于，在挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，從基準(zhǔn)線與挖掘機(jī)前端之交點(diǎn)至該彎曲中心點(diǎn)之距離的二分之一處。
6.一種挖掘機(jī)的方向控制裝置，此挖掘機(jī)具有之密封機(jī)身設(shè)有頭部以及在此頭部之后能為其彎曲連接的尾部，且包括有能修正此頭部相對(duì)于尾部之方向的裝置，此種挖掘機(jī)的方向控制裝置中包括有，能接受從挖掘機(jī)后方沿設(shè)想的基準(zhǔn)線指向此挖掘機(jī)之光線的裝設(shè)于前述頭部上的反射鏡，以及能接受來(lái)自該反射鏡之反射光線的裝設(shè)于上述尾部上的靶子。
7.如權(quán)利要求6所述的挖掘機(jī)的方向控制裝置，其中述及的靶子，當(dāng)為上述頭部前端確定的用作挖掘機(jī)前進(jìn)時(shí)的從屬部實(shí)質(zhì)上處于基準(zhǔn)線上，具有作為射向此靶子之反射光線的照射位置即目標(biāo)位置。
8.如權(quán)利要求7所述的挖掘機(jī)的方向控制裝置，其中的從屬部當(dāng)挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，實(shí)質(zhì)上是在基準(zhǔn)線之上的。
9.如權(quán)利要求6所述的挖掘機(jī)的方向控制裝置，它還含有偏向器，用來(lái)使指向基準(zhǔn)線之光沿著從該基準(zhǔn)線變位后的光路并且指向所述之反射鏡。
10.如權(quán)利要求6所述的方向控制裝置，它還含有這樣的偏向器，可使指向基準(zhǔn)線之光線朝密封機(jī)身徑向外方偏向，且使此已偏向之光線指向反射鏡，再使來(lái)自此反射鏡的反射光線指向密封機(jī)身的徑向中央，復(fù)令此已射向徑向中央的光線再照射到靶子的上。
11.如權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的方向控制裝置，其中述及之靶子配備有允許射向反射鏡之光線通過(guò)的半透明部和接受來(lái)自反射鏡之反射光線的受光部。
12.如權(quán)利要求6所述的方向控制裝置，它還包括有在靶子附近處的攝象用的電視攝象機(jī)。
13.如權(quán)利要求6所述的挖掘機(jī)的方向控制裝置，其中的頭部與尾部可以彎曲中心點(diǎn)為中心作彎曲連接，而其中的靶子則配置于這樣的位置;在挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，使得此目標(biāo)位置處于從反射鏡到目標(biāo)位置的距離至少相當(dāng)于從基準(zhǔn)線與挖掘機(jī)前端交點(diǎn)至彎曲中心點(diǎn)之距離的二分之一處。
14.如權(quán)利要求13所述的挖掘機(jī)的方向控制裝置，其中當(dāng)挖掘機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)線處于正確位置與正確姿勢(shì)時(shí)，使該目標(biāo)位置處于從反射鏡到目標(biāo)位置的距離至少相當(dāng)于從基準(zhǔn)線與挖掘機(jī)前端交點(diǎn)至彎曲中心點(diǎn)的距離的二分之一處。
全文摘要
不必使挖掘機(jī)作大量蠕動(dòng)可簡(jiǎn)易地控制其前進(jìn)方向的控制方法與裝置。在此挖掘機(jī)密封機(jī)身頭部裝有接受指向設(shè)想之基準(zhǔn)線的光線之反射鏡，并于此機(jī)身尾部裝有接受來(lái)自此反射鏡之反射光線的靶子，可以對(duì)使反射光線照射向靶子內(nèi)之目標(biāo)位置的方向修正裝置進(jìn)行控制，還可以使此頭部前端之從屬部沿著基準(zhǔn)線來(lái)控制挖掘機(jī)的前進(jìn)方向。
文檔編號(hào)E21D9/093GK1068887SQ92105799
公開日1993年2月10日 申請(qǐng)日期1992年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月19日
發(fā)明者明坂登始夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社伊薩基開發(fā)工機(jī)