JP2012188899A

JP2012188899A - 建設機械

Info

Publication number: JP2012188899A
Application number: JP2011055290A
Authority: JP
Inventors: Hisanobu Mori; 尚暢森
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】カメラによって運転室の周辺領域の監視を行う際に、下部走行体の走行速度を制御して安全に走行できるようにする。
【解決手段】キャブ５の後方領域を監視するカメラ８で撮影したカメラ画像と、機械の作動状況を示す機械情報を含む機械情報画像とが表示装置２０に入力される。カメラ画像又は機械情報画像の何れを表示装置２０に表示させるかは、画像切換スイッチ２０ａによって選択的に切り換えられる。ここで、下部走行体１の走行速度は、走行ペダル１８の踏み込み量に応じて調整されるが、カメラ画像が選択されると、走行ペダル１８の踏み込み量に応じた走行速度よりも低下するように制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、建設機械に関するものである。

従来より、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、上部旋回体に運転室が設けられた建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の建設機械では、運転室にモニタが設置されており、機械の作動状況をオペレータに認識させるために、例えば、エンジンの回転数計、燃料計、冷却水温計、作動油温度計等の各種の機械情報を含む機械情報画像が表示される。また、この建設機械には、運転室の周辺領域、特に後方を監視するカメラが設けられており、走行操作レバーの操作に応じて、機械情報画像からカメラ画像に切り換えることで、オペレータが後方の安全確認を行うことができるようにしている。

特開２００６−３３６２７５号公報

しかしながら、従来の建設機械では、モニタに表示される画像を、走行操作レバーの操作に応じて機械情報画像からカメラ画像へと自動的に切り換えるようにしているので、カメラによる後方確認が不要な作業中であっても、モニタにカメラ画像が表示されてしまい、オペレータが作業に集中できないおそれがある。

また、モニタによる後方確認が必要となるのは、後方の障害物を回避したり、自走によって建設機械をトレーラに積み込む等、安全確認をしながら下部走行体を低速で走行させる場合である。しかしながら、モニタで後方を確認しながら走行ペダルの踏み込み量を微調整して下部走行体の走行速度を低下させる作業は、走行ペダルの踏み込み過ぎによる速度超過に注意を払いながら慎重に行わなければならず、オペレータにとって負担がかかるものとなっていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カメラによって運転室の周辺領域の監視を行う際に、下部走行体の走行速度を制御して安全に走行できるようにすることにある。

本発明は、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、該上部旋回体に運転室が設けられた建設機械を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記運転室の周辺領域を監視するカメラと、
前記カメラで撮影したカメラ画像と、機械の作動状況を示す機械情報を含む機械情報画像とが入力される表示装置と、
前記カメラ画像又は前記機械情報画像の何れを前記表示装置に表示させるかを選択的に切り換える画像切換手段と、
前記下部走行体の走行速度を調整する操作手段と、
前記画像切換手段で前記カメラ画像が選択された場合に、前記下部走行体の走行速度を、前記操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下させる速度制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、運転室の周辺領域を監視するカメラで撮影したカメラ画像と、機械の作動状況を示す機械情報を含む機械情報画像とが表示装置に入力される。カメラ画像又は機械情報画像の何れを表示装置に表示させるかは、画像切換手段によって選択的に切り換えられる。ここで、下部走行体の走行速度は、操作手段の操作量に応じて調整されるが、カメラ画像が選択されると、操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下するように制御される。

このような構成とすれば、表示装置に表示される画像の切り換えを、画像切換手段によって選択的に行うことができるので、カメラによる後方確認が不要な作業中にカメラ画像が表示装置に表示されてしまうことがなく、オペレータが作業に集中することができる。

また、表示装置にカメラ画像が表示されると、下部走行体の走行速度が、操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下するように制御したので、カメラによる安全確認を行いながら下部走行体を低速で走行させることができる。

具体的に、表示装置にカメラ画像を表示して後方確認をする必要があるのは、後方の障害物を回避したり、自走によって建設機械をトレーラに積み込む等、安全確認をしながら下部走行体を低速で走行させる場合である。しかしながら、表示装置で後方を確認しながら操作手段の操作量を微調整して下部走行体の走行速度を低下させる作業は、操作手段の操作量が過大とならないように注意を払いながら慎重に行わなければならず、オペレータにとって負担がかかるものとなっていた。

これに対し、本発明では、表示装置にカメラ画像を表示した場合には、操作手段の操作量が通常と同じあっても低速でしか走行しないように制御しているので、オペレータは、表示装置で後方を確認しながら下部走行体を容易に低速走行させることができ、作業負担を軽減できる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記下部走行体の走行速度を制御するための少なくとも走行低速モードを含む複数の走行モードを選択的に設定可能な走行モード設定手段を備え、
前記走行モード設定手段で前記走行低速モードが選択された場合に、前記速度制御手段により前記下部走行体の走行速度を前記操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下させるとともに、前記画像切換手段により前記カメラ画像を選択して前記表示装置に表示させることを特徴とするものである。

第２の発明では、走行モード設定手段により、下部走行体の走行速度を制御するための複数の走行モードが選択的に設定される。走行モードは、少なくとも走行低速モードを含んでいる。ここで、下部走行体の走行速度は、操作手段の操作量に応じて調整されるが、走行低速モードが選択されると、操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下するように制御される。そして、表示装置には、カメラ画像が表示される。

このような構成とすれば、走行低速モードを選択するだけで、下部走行体の走行速度を、操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下させるとともに、表示装置にカメラ画像が表示されるように制御しているので、カメラによる安全確認を行いながら下部走行体を低速で走行させることができる。

具体的に、走行低速モードが選択されるのは、後方の障害物を回避したり、自走によって建設機械をトレーラに積み込む等、安全確認をしながら下部走行体を低速で走行させる場合である。そこで、走行低速モードを選択したときに、表示装置の表示画像の切り換え作業も合わせて行うことで、オペレータの負担を軽減して作業性を向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度検出手段と、
前記カメラの撮影方向を変更するカメラ角度変更手段を備え、
前記カメラ角度変更手段は、前記角度検出手段で検出された旋回角度に対応した方向に前記カメラの撮影方向を変更するように構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、角度検出手段により、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が検出される。カメラ角度変更手段により、角度検出手段で検出された旋回角度に対応した方向にカメラの撮影方向が変更される。

このような構成とすれば、下部走行体に対して上部旋回体が旋回していた場合でも、カメラの撮影方向が下部走行体の進行方向に沿って向くようにカメラを回転させてカメラ角度を変更することができ、下部走行体の進行方向の後方の安全確認を確実に行うことができる。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度検出手段を備え、
前記表示手段は、前記画像切換手段で前記カメラ画像が選択された場合に、前記角度検出手段で検出された旋回角度に対応した該カメラ画像の画角を抽出し、抽出した画角の該カメラ画像を表示するように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、角度検出手段により、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が検出される。そして、カメラ画像が選択された場合に、表示装置により、角度検出手段で検出された旋回角度に対応したカメラ画像の画角が抽出され、抽出された画角のカメラ画像が表示される。

このような構成とすれば、下部走行体に対して上部旋回体が旋回していた場合でも、後方領域を幅広く撮影したカメラ画像の画角のうち、旋回角度に対応してオペレータが後方確認に必要な表示範囲の画角のみを抽出して表示装置に表示することで、下部走行体の進行方向の後方の安全確認を確実に行うことができる。また、カメラの撮影方向を変更する手段を別途設けなくてもよいため、コスト低減に有利となる。

本発明によれば、表示装置に表示される画像の切り換えを、画像切換手段によって選択的に行うことができるので、カメラによる後方確認が不要な作業中にカメラ画像が表示装置に表示されてしまうことがなく、オペレータが作業に集中することができる。

また、表示装置にカメラ画像を表示した場合には、操作手段の操作量が通常と同じであっても低速でしか走行しないように制御しているので、オペレータは、表示装置で後方を確認しながら下部走行体を容易に低速走行させることができ、作業負担を軽減できる。

本発明の実施形態に係る建設機械の全体構成を示す側面図である。運転室内の構成を示す平面図である。建設機械の回路構成図である。カメラの撮影範囲を示す概略平面図である。表示装置に表示される画像の切換手順を示すフローチャート図である。走行速度の変更手順を示すフローチャート図である。本変形例に係る建設機械のカメラの撮影範囲を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る建設機械の全体構成を示す側面図である。図１に示すように、この建設機械１０は、クローラ式の下部走行体１の上に旋回可能な上部旋回体２が搭載された油圧ショベルである。上部旋回体２には、アタッチメント４、キャブ５、機械室６、カウンターウエイト７、カメラ８が設けられている。

なお、本実施形態では、図１において、図面左側のアタッチメント４が配置された側を前側、紙面手前側のキャブ５が配置された側を左側とし、以下の説明では前後左右等の方向は特に言及しない限り、これに従うものとする。

アタッチメント４は、上部旋回体２の前部中央に起伏可能に支持されたブーム１１と、このブーム１１の長手方向に延びてブーム１１に回動可能に支持されたアーム１２と、このアーム１２に回動可能に支持されたバケット１３とを有している。

キャブ５は、矩形箱型の運転室であり、アタッチメント４の左側に隣接して位置するように上部旋回体２の前部左側に配設されている。キャブ５内には、オペレータが着座する運転席１５（図２参照）が設けられている。

機械室６は、上部旋回体２の後部に左右両側間にわたって設けられている。機械室６の後側の左右両側間にわたる部分にはカウンターウエイト７が設けられている。

カメラ８は、キャブ５の周辺領域の視野、特に、後方視野を確保するための後方監視カメラであり、上部旋回体２の後部のカウンターウエイト７上に取り付けられている。このカメラ８は、ステッピングモータ（図示省略）により回転する旋回台８ａ（カメラ角度変更手段）の上に設置され、コントローラ２５（図２参照）から送信される回転駆動信号に基づいて、撮影方向を任意の角度に変更できるようになっている。カメラ８で撮影したカメラ画像は、表示装置２０（図２参照）に表示され、オペレータが後方の安全を確認しながら作業を行うことができる。

図２に示すように、運転席１５の左右両側には、アタッチメント４を駆動するための操作レバー１６が設けられている。また、運転席１５の前方には、上部旋回体２の床面から上方に延びる走行レバー１７が設けられている。この走行レバー１７を操作することにより、下部走行体１を前進又は後退させることができる。

運転席１５の前方で且つ上部旋回体２の床面側には、走行ペダル１８（操作手段）が設けられている。オペレータは、走行ペダル１８の踏み込み量（操作量）を調整することにより、下部走行体１の走行速度を調整することができる。

運転席１５の右側後方には、コントローラ２５が設けられている。コントローラ２５には、ラジエータ水温、作動油温、及び燃料残量等の機械情報を検出するセンサ２１からの検出信号が入力される。また、コントローラ２５には、カメラ８で撮影したカメラ画像が入力される。コントローラ２５では、センサ２１（図３参照）からの検出信号に基づいて温度等の機械情報信号に変換される。この機械情報信号は、表示装置２０に入力される。

運転席１５の右側前方には、表示装置２０が設けられている。表示装置２０は、液晶ディスプレイ等で構成されるモニタであり、オペレータに各種の情報を認識させることができる。表示装置２０には、カメラ８で撮影したカメラ画像信号と、コントローラ２５から送信された機械情報信号とが入力される。そして、表示装置２０では、カメラ画像信号がカメラ画像に変換されるとともに、機械情報信号が機械情報画像に変換される。

表示装置２０には、カメラ画像と機械情報画像とを選択的に切り換える画像切換スイッチ２０ａが設けられている。画像切換スイッチ２０ａをカメラ画像表示に切り換えると、表示装置２０にはカメラ画像が表示され、後方確認が可能となる。そして、画像切換スイッチ２０ａで選択された画像が、カメラ画像であるか又は機械情報画像であるかを示す画像選択情報信号がコントローラ２５に送信される。

図３に示すように、コントローラ２５には、走行モード設定部２８から走行モード信号が入力され、角度検出器２９から旋回角度信号が入力される。

走行モード設定部２８は、走行低速モードや走行高速モードというような複数の走行モードを選択的に設定するためのものであり、選択された走行モードを示す走行モード信号をコントローラ２５に送信する。そして、走行低速モードを選択すると、表示装置２０にはカメラ画像が表示されるようになっている。

具体的に、走行低速モードが選択されるのは、後方の障害物を回避したり、自走によって建設機械１０をトレーラに積み込む等、安全確認をしながら下部走行体１を低速で走行させる場合である。そこで、走行低速モードを選択したときに、表示装置２０の表示画像の切り換え作業も合わせて行うことで、オペレータの負担を軽減して作業性を向上できるようにしている。

角度検出器２９は、上部旋回体２の下部走行体１に対する旋回角度を検出するものであり、旋回角度を示す旋回角度信号をコントローラ２５に送信する。そして、コントローラ２５は、旋回角度信号に対応した方向をカメラ８の撮影方向が向くように、旋回台８ａのステッピングモータに対して回転駆動信号を送信する。これにより、旋回台８ａが回転して、カメラ８の撮影方向が変更される（図４参照）。

このような構成とすれば、下部走行体１に対して上部旋回体２が旋回していた場合でも、カメラ８の撮影方向が下部走行体１の進行方向に沿って向くようにカメラ８を回転させてカメラ角度を変更することができ、下部走行体１の進行方向の後方の安全確認を確実に行うことができる。

また、コントローラ２５は、エンジンコントローラ２２と、走行速度切換弁２３（速度制御手段）とに接続されている。

エンジンコントローラ２２は、コントローラ２５から送信されたエンジン回転数指令を受信すると、エンジン３１の噴射ポンプ３１ａに対して噴射ポンプ指令を送信する。これにより、エンジン３１の回転数が制御される。

走行速度切換弁２３は、コントローラ２５から送信された走行速度切換信号を受信すると、走行用油圧モータ２６の斜板２６ａを走行高速モード又は走行低速モードに選択的に切り換える。

なお、本実施形態では、コントローラ２５と表示装置２０とを別体で構成しているが、一体で構成しても構わない。

ここで、建設機械１０の駆動は、エンジン３１により油圧ポンプ３２を作動させて、走行用油圧モータ２６や油圧シリンダといった油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動式となっている。

下部走行体１の左右の走行手段を駆動するために、走行用油圧モータ２６が設けられている。走行用油圧モータ２６は、エンジン３１により駆動される油圧ポンプ３２からの圧油により駆動される。

また、走行ペダル１８により操作される減圧弁３５が設けられている。減圧弁３５は、パイロットポンプ３３から供給されるパイロット圧を走行ペダル１８の踏み込み量に応じて減圧させて、走行用油圧モータ２６の作動を制御するためのコントロールバルブ２７に供給する。

本実施形態の建設機械１０では、走行低速モードや走行高速モードというような複数の走行モードを選択的に設定できるようになっている。具体的に、走行モード設定部２８によって走行低速モードが設定されると、コントローラ２５は、エンジンコントローラ２２に対してエンジン回転数指令を送信し、エンジン回転数を所定の回転に下げる一方、走行速度切換弁２３に対して走行速度切換信号を送信し、走行用油圧モータ２６の斜板２６ａを低速側に切り換える。これにより、下部走行体１の走行速度を、走行ペダル１８の踏み込み量に応じた走行速度よりも低下させることができる。

図５は、表示装置に表示される画像の切換手順を示すフローチャート図である。図５に示すように、まず、ステップＳ１０１では、画像切換スイッチ２０ａによりカメラ画像が選択されているかを判定する。ステップＳ１０１での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０２に分岐する。ステップＳ１０１での判定が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０４に分岐する。

ステップＳ１０２では、表示装置２０にカメラ画像を表示し、続くステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、表示装置２０からコントローラ２５に対してカメラ画像が選択されたことを示す画像選択情報信号を送信し、処理を終了する。

ステップＳ１０４では、表示装置２０に機械情報画像を表示し、続くステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、表示装置２０からコントローラ２５に対して機械情報が選択されたことを示す画像選択情報信号を送信し、処理を終了する。

図６は、走行速度の変更手順を示すフローチャート図である。図６に示すように、まず、ステップＳ２０１では、表示装置２０においてカメラ画像又は機械情報画像の何れを選択したかを示す画像選択情報信号を受信し、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、カメラ画像が選択されたかを判定する。ステップＳ２０２での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２０３に分岐する。ステップＳ２０２での判定が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２０５に分岐する。

ステップＳ２０３では、コントローラ２５からエンジンコントローラ２２に対して、エンジン３１の回転数を下げるためのエンジン回転数指令を出力し、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、コントローラ２５から走行速度切換弁２３に対して、走行低速モードに設定するための走行速度切換信号を出力し、走行用油圧モータ２６の斜板２６ａを走行低速モードに切り換え、処理を終了する。

ステップＳ２０５では、コントローラ２５からエンジンコントローラ２２に対して、エンジン３１の回転数を通常出力とするためのエンジン回転数指令を出力し、処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る建設機械１０によれば、表示装置２０に表示される画像の切り換えを、画像切換スイッチ２０ａによって選択的に行うようにしているので、カメラ８による後方確認が不要な作業中にカメラ画像が表示装置２０に表示されてしまうことがなく、オペレータが作業に集中することができる。

また、表示装置２０にカメラ画像が表示されると、下部走行体１の走行速度が、走行ペダル１８の踏み込み量に応じた走行速度よりも低下するように制御したので、カメラ８による安全確認を行いながら下部走行体１を低速で走行させることができる。

具体的に、通常動作時には、走行ペダル１８をフルに踏み込むことで走行速度が高速となるが、表示装置２０にカメラ画像を表示させて後方を確認するときには、エンジン３１の回転数を下げて走行速度を制限するようにしている。つまり、走行低速モードに設定した場合には、走行ペダル１８をフルに踏み込んだとしても、通常の走行速度よりも低下した速度でしか下部走行体１が走行しないように制御している。これにより、オペレータは、表示装置２０で後方を確認しながら下部走行体１を容易に低速走行させることができ、作業負担を軽減できる。

《変形例》
図７は、本変形例に係る建設機械のカメラの撮影範囲を示す概略平面図である。前記実施形態との違いは、下部走行体１の進行方向に対応したカメラ画像の画角を抽出するようにした点であるため、以下、実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図７に示すように、カメラ８は、上部旋回体２の後方を幅広い領域にわたって撮影可能な広角カメラである。カメラ８で撮影されたカメラ画像信号は、表示装置２０に入力される。

ここで、カメラ８で撮影した幅広のカメラ画像をそのまま表示装置２０に表示すると、オペレータが後方確認をする際に、視野範囲が広すぎて適切に安全確認できないおそれがある。そこで、本変形例では、上部旋回体２の下部走行体１に対する旋回角度に基づいて、オペレータが安全確認に必要な範囲のカメラ画像の画角のみを抽出するようにしている。

つまり、画像切換スイッチ２０ａをカメラ画像表示に切り換えると、表示装置２０では、角度検出器２９で検出された旋回角度に対応したカメラ画像の画角が抽出され、抽出された画角のカメラ画像が表示される。ここで、旋回角度に対応したカメラ画像の画角とは、カメラ８で撮影された幅広のカメラ画像のうち、カメラ８の撮影方向が下部走行体１の進行方向に沿って向いている画角のことである。

このような構成とすれば、カメラ８で後方領域を幅広く撮影したカメラ画像のうち、オペレータが後方確認に必要なカメラ画角のみを抽出して表示装置２０に表示させることで、下部走行体１の進行方向の後方の安全確認を確実に行うことができる。また、カメラ８の撮影方向を変更する手段を別途設けなくてもよいため、コスト低減に有利となる。

以上説明したように、本発明は、カメラによって運転室の周辺領域の監視を行う際に、下部走行体の走行速度を制御して安全に走行できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１下部走行体
２上部旋回体
５キャブ（運転室）
８カメラ
８ａ旋回台（カメラ角度変更手段）
１０建設機械
１８走行ペダル（操作手段）
２０表示装置
２０ａ画像切換スイッチ（画像切換手段）
２３走行速度切換弁（速度制御手段）
２８走行モード設定部（走行モード設定手段）
２９角度検出器（角度検出手段）

Claims

下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、該上部旋回体に運転室が設けられた建設機械であって、
前記運転室の周辺領域を監視するカメラと、
前記カメラで撮影したカメラ画像と、機械の作動状況を示す機械情報を含む機械情報画像とが入力される表示装置と、
前記カメラ画像又は前記機械情報画像の何れを前記表示装置に表示させるかを選択的に切り換える画像切換手段と、
前記下部走行体の走行速度を調整する操作手段と、
前記画像切換手段で前記カメラ画像が選択された場合に、前記下部走行体の走行速度を、前記操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下させる速度制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械。
請求項１において、
前記下部走行体の走行速度を制御するための少なくとも走行低速モードを含む複数の走行モードを選択的に設定可能な走行モード設定手段を備え、
前記走行モード設定手段で前記走行低速モードが選択された場合に、前記速度制御手段により前記下部走行体の走行速度を前記操作手段の操作量に応じた走行速度よりも低下させるとともに、前記画像切換手段により前記カメラ画像を選択して前記表示装置に表示させることを特徴とする建設機械。
請求項１又は２において、
前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度検出手段と、
前記カメラの撮影方向を変更するカメラ角度変更手段を備え、
前記カメラ角度変更手段は、前記角度検出手段で検出された旋回角度に対応した方向に前記カメラの撮影方向を変更するように構成されていることを特徴とする建設機械。
請求項１又は２において、
前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度検出手段を備え、
前記表示手段は、前記画像切換手段で前記カメラ画像が選択された場合に、前記角度検出手段で検出された旋回角度に対応した該カメラ画像の画角を抽出し、抽出した画角の該カメラ画像を表示するように構成されていることを特徴とする建設機械。