JPH09158258A - 建設機械の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、障害物が建設機械に近接した場
合に警報することに加えて、建設機械に接触した場合
に、安全処置を講ずる監視装置を提供することにある。 【解決手段】 この建設機械の監視装置では、建設機械
から離れた指定領域の中への障害物の侵入を検知する超
音波センサーからなっている第一の検知装置と、建設機
械に障害物が接触したことを検知する接触型電気センサ
ーからなっている第２の検知装置とを備えている。第一
の検出装置は首振り運動を行うことにより監視領域を広
範囲にすることができる。また車輌の走行速度や旋回速
度の対応して上記首振り運動の速度を調整することによ
り稼働中であっても有効な監視を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、建設機械に人や
物が近接した場合の他、接触した場合に、建設機械の外
部と運転室内に警報を発したり、運転を停止したりする
監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の監視装置として、従来、本出
願人が出願した特開平７一１０２５９６号公報に開示さ
れたものが好評を博している。この監視装置は、建設機
械の外部の複数個所に固定して設けられて障害物を検知
する超音波センサーからなっている近接検知装置と、運
転室内と建設機械外部とにそれぞれ設けられた警報部と
を備えている。そして、障害物が建設機械に近接したこ
とを近接検知装置が検知すると、警報部が運転室内のオ
ペレータと周囲の人とに警報を発する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この監視装置は、障害
物が近接した場合に警報を発する構成である。ところ
で、この近接の場合に加えて、障害物が建設機械に接触
した場合に、適切な安全処置を講ずるならば、人災を最
小限にするために一層望ましい。また、この監視装置の
近接検知装置は、超音波センサーを建設機械外部に固定
して設けられている。この超音波センサーは、検知領域
の幅が比較的狭いので、死角領域を少なくしようとする
と、多数個を取り付けなければならない。ところが、超
音波センサーは、一個当たり比較的高価なので、多数個
設けると製造コストが高くなる。また、多数個のセンサ
ーのすべてについてセンサーとしての機能を十分に発揮
できる取付位置を見つけるのも難しい。この発明は、上
記事情に鑑みて創案されたものであって、この発明の課
題は、障害物が建設機械に近接した場合に警報すること
に加えて、建設機械に接触した場合に、安全処置を講ず
る監視装置を提供することにある。また、この発明の他
の課題は、障害物の接近を検知する検知装置を最小限の
個数の超音波センサーで構成した監視装置を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次のような技術的手段が講じられてい
る。請求項１の監視装置では、建設機械に設けられて、
建設機械から離れた指定領域の中への障害物の侵入を検
知する超音波センサーからなっている第一の検知装置
と、建設機械に障害物が接触したことを検知する接触型
電気センサーからなっている第２の検知装置とを備えて
いる。請求項２の監視装置では、上記構成に加えて、第
一の検知装置の非接触型センサーを左右方向に往復動す
る機構を備えているので、検知範囲が拡大される。請求
項３の監視装置では、第一の検知装置の往復動機構が上
部旋回体の旋回速度および建設機械の走行速度に対応し
て可変に設けられている。この監視装置によると、上部
旋回体の旋回時および建設機械の走行時に、停止時と同
様の検知が可能なように第一の検知装置が横方向に往復
動される。請求項４の監視装置では、第二の検知装置の
接触型センサーが、建設機械の走行又は旋回時にオペレ
ータの死角となる建設機械の最外部位に設けられてい
る。この監視装置によると、オペレータの死角領域で建
設機械に障害物が接触したことを検知することができ
る。請求項５の監視装置では、第一・第二の検知装置に
より障害物の侵入又は障害物の接触が検知されると、建
設機械の外部に警報を発する外部警報部と、建設機械の
運転室内に設けられ、第一・第二の検知装置により障害
物の侵入又は障害物の接触が検知されたことをオペレー
タに知らせる内部警報部とを備えている。請求項６の監
視装置では、第二の検知装置により建設機械への障害物
の接触が検知されると、建設機械のエンジンを自動的に
停止させる機能を有する制御器が設けられる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の建設機械の監
視装置の好適実施例について図面を参照しつつ説明す
る。図１〜図３に、監視装置を備えた建設機械の一実施
例を示している。この実施例では、建設機械の一例とし
て油圧ショベル１を用いている。この油圧ショベル１
は、上部旋回体２の下面に設けられた超音波センサーか
らなっている第一の検知装置３と、上部旋回体２の後部
カウンタウェイト４のバンパー５と一体的に設けられた
接触型センサーからなっている第二の検知装置６とを備
えている。

【０００６】ここで、この油圧ショベル１の監視装置
は、図３および図４に示すように、非接触型センサーか
らなっている第一の検知装置３と、接触型センサーから
なっている第二の検知装置６と、これら第一・第二の検
知装置３，６の後段に接続された制御器２１と、この制
御器２１の後段に接続された外部警報部１８と、内部警
報部１９とからなっている。

【０００７】第一の検知装置３は、この実施例では、非
接触型センサーの一例としての超音波センサーからなっ
ており、油圧ショベル１から離れた監視領域Ｅの中への
障害物の侵入を検知する近接検知用として設けられてい
る。第一の検知装置３は、この例では、図１及び図３に
示すように、オペレータが監視しにくい領域をカバーす
るため、上部旋回体２の下面のボトムガード部に３個取
り付けられている。ここで取付位置を上部旋回体２の下
面としたのは、第一の検知装置３の場合、超音波や赤外
線等の信号の反射で障害物を検出するため、水平にまた
直角に障害物に当てる方が精度が良いためであり、本実
施例で第一の検知装置３は検知する障害物の高さに設置
することが好ましいので、全高が低い小型の建設機械で
は、機体の上方に設置することが好ましい。次に、図示
例では、第一の検知装置３は、後方に２つ（図２参
照）、運転席２０の反対側の側方に１つ（図３参照）が
配置されているが、取り付け位置、個数についてはこの
例に限定されるものではない。なお、検知すべき障害物
としては、人と物とがあるが、この実施例では、便宜
上、人だけを挙げて説明している。

【０００８】この実施例では、超音波センサーとして、
障害物に当たって反射してきた超音波により人の存在を
検知する型のものが第一の検知装置３として採用されて
いる。 超音波センサーとしては、この他に、作業員が
レスポンサーを携帯し、建設機械から放射された超音波
を感知すると超音波を放射して建設機械に自己の存在を
知らせるレスポンス型のものもある。このレスポンス型
であると、レスポンサーを所持する作業員以外の人およ
び物の存在を検知することができない。これに対して、
この実施例ではレスポンサーを所持していない人、ある
いは物であっても検知可能であるが、この発明では、レ
スポンス型を用いてもよい。

【０００９】超音波センサーは、領域判定手段に接続さ
れており、人に当たって反射された超音波がセンサーに
戻るまでの時間から、人までの距離を測定して領域の判
定を行う。この実施例の監視領域Ｅは、図３に示すよう
に、円状の監視領域Ｅ１と、その外側の環状の監視領域
Ｅ２とに分けられる。そして、監視領域Ｅ２に人が侵入
したと判定されたときと、その人が監視領域Ｅ２まで侵
入したときと判定されたときとで、異なる警報が行われ
るようになっている。

【００１０】この実施例の第一の検知装置３は、左右方
向に往復動する機構を備えた可動型として構成され、検
知範囲の拡大を図っている。すなわち、この実施例の第
一の検知装置３は、図５に示すように、超音波放射方向
を低位置に向けて設定された超音波センサー部７と、こ
の超音波センサー部７を首振り往復運動させる回転モー
ター部８とからなっており、回転モータ部８のケーシン
グを建設機械のスイングフレームのボトムガード１ａ上
にネジ止めなどにより固着している。これにより、超音
波センサー７は、回転モーター８により左右方向に首振
り往復運動される。

【００１１】図６には、第一の検知装置３を機体の上部
に配置した実施例を示す。この実施例では、その他の構
成は前記図１に示す実施例と同一であるので、同一構成
には同一符号を付して説明を省略する。この第一の検知
装置３は、図７〜図８に示すように、超音波放射方向を
低位置に向けて設定された超音波センサー７と、この超
音波センサー７を首振り往復運動させる回転モーター８
と、この超音波センサー７の上下方向の位置を適宜設定
する上下位置調整機構９と、この上下位置調整機構９を
保持すると共に油圧ショベル１に取り付けるための固定
枠１０とを備えている。そして、超音波センサー７は、
回転モーター８により矢印Ｐで示す左右方向に首振り往
復運動される。

【００１２】上下位置調整機構９は、この例ではリンケ
ージ機構からなっている。すなわち、固定枠１０に形成
された左右一対のガイド溝１１と、回転用モーター８お
よび超音波センサー７を支持すると共にガイド溝１１に
沿って摺動可能となっている水平軸１２とを備えてい
る。水平軸１２をガイド溝１１に沿って矢印Ｑで示すよ
うに上下移動させることにより、超音波センサー７の上
下方向の位置を適宜設定できるようになっている。これ
により、建設機械の大小、あるいはどんな構造であるか
に拘らず、超音波センサー７の検知能力を十分発揮でき
るように取り付け可能となる。

【００１３】回転モーター８として、この実施例ではワ
イパーを往復動させるモーターを採用している。そし
て、この例では、図８（ａ）（ｂ）に示すように、回転
モーター８のシャフト１０１の回動をリンケージ機構１
４によりシャフト１００を往復回動させて超音波センサ
ーに伝達するように設けられている。勿論、回転モータ
ー８と超音波センサー７との間の動力伝達機構は、リン
ケージ機構に限らず、適宜公知構成を採用できる。そし
て、この第一の検知装置３は、図７（ｂ）に示すよう
に、固定枠１０に形成したボルト穴１３に図示しないボ
ルトを通すことにより、油圧ショベル１に簡単に取り付
け可能となっている。

【００１４】次に、上記回転用モータ８は首振り往復運
動の速度を一律とする構成であってもよいが、本各実施
例では、首振り往復運動の速度を可変とする構成からな
っている。すなわち、図４のブロック図に仮想線で示す
ように、油圧ショベルの操作レバー（図示せず）の動き
またはドライブ機構の動きを検出するセンサ等を用いて
油圧ショベル１の走行速度および上部旋回体２の旋回速
度を検知する。そして、それに対応した超音波センサー
７の首振り往復動速度を自動的に選択する（速度の緩急
の他、停止させてもよい）ような制御手段が設けられて
いる。例えば、油圧ショベル１が前進する場合には、車
体の側方に配置した超音波センサー７の首振り速度を油
圧ショベル１の進行速度との関係で調整し、基準となる
首振り速度（停止時の首振り速度）より走行速度が早い
場合には首振りを停止し、基準となる首振り速度より走
行速度が遅い場合にはその速度差を基準として減速され
た首振り速度とする補正を行い、車体後方に配置した超
音波センサー７は基準となる首振り速度のままとする。
このように調整して油圧ショベルの走行速度により影響
を抑えることができる。

【００１５】更に超音波センサー７の首振り速度を往路
と復路で別々に調整可能とすれば一層正確に検出するこ
とができる。即ち、、車体の側方に設けた超音波センサ
ー７は前進走行時には往路側の速度が減速され復路側の
速度が加速され、後進走行時には逆となるので、それぞ
れ個別に調整して首振り速度を調整する構造としてもよ
い。この場合には、センサは油圧ショベル１の走行速度
の検知だけでなく前進か後進かをも検知する。また、車
体の外周に設けた全ての超音波センサー７は車体の旋回
方向が首振りの往路または復路のいずれかと一致するの
で調整が必要となる。そこで車体の旋回が首振りの往路
側と同一方向の場合には、旋回速度が首振り速度と略同
じまたは早い場合に首振りを停止し、前記旋回速度が遅
い場合には首振り速度との差分を基にして減速された速
度で復路側に首振りを行う。そして、前述のように超音
波センサー７の首振り速度を往路と復路で別々に調整可
能とすれば、旋回方向が超音波センサー７の首振り往路
側と同じ方向の場合には前述のように停止または速度が
減速され、旋回方向と逆の復路側の速度は加速される。
逆方向の旋回時には上記と逆の制御となるので、それ
ぞれ個別に調整して首振り速度を調整する構造としても
よい。この場合には、センサは油圧ショベルの旋回速度
の検知だけでなく旋回方向が右か左かをも検知する必要
がある。このようにすると、機械の停止時と同様な状態
で超音波センサー７が首振りするので、検知が一層確実
となる。

【００１６】一方、第二の検知装置６は、接触型センサ
ーからなっており、油圧ショベル１に人が接触したこと
を検知する接触検知用として設けられる。この接触型セ
ンサー６は、油圧ショベル１の走行又は上部旋回体２の
旋回時にオペレータの死角となる油圧ショベル１の最外
部位に設けられる。この実施例の接触型センサーは、後
部カウンタウエイト４に、バンパー５と一体的に設けら
れている。

【００１７】バンパー５と第二の検知装置６とは、この
例では、実質的に同一部材となる。バンパー５は、図９
（ａ）（ｂ）に示すように、接触型センサーを格納した
ラバー１５と、このラバー１５を保持するフレーム１６
とを備えている。フレーム１６として、例えばアルミ製
又は塩化ビニール製などのものがある。バンパー５の取
り付け部位が曲面の場合、例えばこの例のように後部カ
ウンタウエイト４の曲面に取り付けるときには、柔軟性
のある塩化ビニール製のフレーム１６からなるバンパー
５が取り付けやすく、好適である。この実施例のバンパ
ー５は、ボルト１７により後部カウンタウエイトに取り
付けられる。図示例の接触型センサーは、幅が狭いの
で、複数個並列にして取り付ることにより、検知能力を
向上させることもできる。

【００１８】外部警報部１８は、第一・第二の検知装置
３・６により人の侵入又は人の接触が検知されたとき
に、その侵入者又は接触者に警報を発するために設けら
れている。外部警報部１８は、この例では、上部旋回体
２の上面に設けられている。この実施例の外部警報部１
８は、警報ライトと合成音声スピーカーの両方により知
らせるように構成されている。勿論、これに限らず、ブ
ザー音、光の点滅その他の任意の警報方法を用いること
もできる。

【００１９】この実施例の外部警報部１８では、第一の
検知装置３が監視領域Ｅ２に人が侵入したことを検知す
ると、警報ライトが動作する。さらに、第一の検知装置
３が人（障害物）が監視領域Ｅ１まで侵入したことを検
知したり、第二の検知装置６が接触を検知すると、警報
ライトに併せて合成音声により知らせるようになってい
る。また、内部警報部１９は、運転室２０内に設けられ
ており、第一・第二の検知装置３，６により人の侵入又
は人の接触が検知されたことをオペレータに知らせるた
めに設けられている。内部警報部１９は、この例では、
ブザーからなっている。勿論、これに限らず、警報ライ
トや合成音声などで知らせるようにしてもよい。

【００２０】この実施例の内部警報部１９では、第一の
検知装置３が監視領域Ｅ２に人が侵入したことを検知す
ると、警報ライトが動作する。第一の検知装置３がその
人が監視領域Ｅ１まで侵入したり、第二の検知装置６が
接触したことを検知すると、警報ライトに併せてブザー
が鳴るようになっている。制御器２１は、第一・第二の
検知装置３，６から人の近接又は人の接触を検知したと
の信号を入力し、次いで、その検知信号を外部・内部の
警報部１８，１９に向けて出力する機能を有する。ま
た、特に、第二の検知装置６から人の接触を検知した信
号を入力した場合、外部・内部の警報部１８，１９に向
けて信号を出力することに併せて、エンジン２２に向け
てその停止を命令する信号を出力する（図４を参照）。

【００２１】ところで、人の接触を検知した場合、次の
〜の対応が考えられる。作業装置の油圧源を停止
する。走行用の油圧源又はリンケージを切る。エン
ジンを高回転から低回転にする。エンジン２２を切
り、建設機械を全停止する。この実施例では、前述のよ
うに、のエンジン２２の停止を選択した。〜では
電磁バルブなどの追加工事が必要となるのに対して追加
工事が不要で低コストであり、また既存の建設機械に対
する改造が容易にできるからである。この実施例では、
人の近接だけでは停止措置をとらずに、運転をそのまま
続けるようにしている。しかしながら、第一の検知装置
３で人の近接を検知した場合にも、エンジン停止措置を
するようにしてもよい。

【００２２】以上のように構成した監視装置によると、
次のように接近、接触を検知して警報・エンジン停止な
どの措置をとる。第一の検知装置３である超音波センサ
ー７は、回転モータ８によって首振り運動される。これ
により、超音波センサー７の検知範囲は拡大され、十分
な検知を行うことができる。監視領域Ｅ２内に人が侵入
すると、第一の検知装置３の超音波センサー７がそれを
検知し、指定領域Ｅ２内近接を検知したとの信号を出力
する。この検知信号は、制御器２１、次いで外部の警報
部１８に入力される。すると、外部警報部１８は、警報
ライトにより、近接者に警報を発する。また、内部警報
部１９が警報ライトの動作によりオペレータに障害物の
存在を知らせる。さらに、その人が監視領域Ｅ１内まで
侵入したことを、第一の検知装置３の超音波センサー７
が検知すると、監視領域Ｅ１内近接を検知したとの信号
を出力する。

【００２３】この検知信号は、制御器２１に入力され、
次いで外部・内部の警報部１８，１９に入力される。す
ると、先の外部警報部１８が、警報ライトの動作を続行
することに併せて、音声を発する。また、内部警報部１
９が、警報ライトの動作と併せて、ブザー音とによりオ
ペレータに強く注意を促す。さらに、人がバンパー５に
接触したことを第二の検知装置６の接触型センサーが検
知すると、接触検知信号を出力する。すなわち、人の接
触を検知すると、外部警報部１８による警報ライト動作
および音声、内部警報部１９による警報ライト動作およ
びブザー音に併せて、エンジン２２に停止命令信号が出
力される。エンジン２２が自動的に即時停止されるの
で、車輌は停止する。

【００２４】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、種々の変形例がある。例えば、上述
した実施例では、第一の検知装置である非接触型センサ
ーとして、超音波センサーをもちいたが、これに限ら
ず、赤外線センサー、レーザーセンサーその他のセンサ
ーを用いてもよく、指向性に応じて旋回角を定めること
ができる。また、上述した実施例では建設機械として油
圧ショベル１を挙げたが、これに限らないのは勿論であ
る。例えば、図６には、ホイールローダ２３に本発明を
適用したものが示されている。この図６中、上述の実施
例と同一符号で示したものは上述の実施例と同様の構成
部材を示している。そして、第一の検知装置は、実線で
示すように車体上部であっても、あるいは図示しないが
車体の中途位置や車体下面に設けてもよい。その他、要
するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更
しうること勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した本発明の監視装置によると
次のような効果を奏する。この建設機械の監視装置は、
指定領域の中への人の侵入を検知する超音波センサーな
どからなっている第一の検知装置と、人が接触したこと
を検知する接触型電気センサーなどからなっている第二
の検知装置とを備えている。したがって、人が建設機械
に近接した場合に警報することに加えて、建設機械に接
触した場合にも安全処置を講ずることができる。また、
請求項２の監視装置は、第一の検知装置の非接触型セン
サーが左右方向に往復動される。すなわち、一個の非接
触型センサーが検知範囲が拡大されるので、近接検知用
装置を最小限の個数の非接触型センサーで構成できる。
したがって、監視装置の製造コストを低減できる。請求
項３の監視装置によると、第一の検知装置の往復動は、
上部旋回体の旋回速度、または建設機械の走行速度に応
じて可変となっている。すなわち、機械の停止時と同様
な状態で第一の検知装置の首振りが行われるので、第一
の検知装置による検知が一層確実になる。請求項４の監
視装置は、第二の検知装置の接触型センサーが建設機械
の走行又は旋回時にオペレータの死角となる建設機械の
最外部位に設けられている。したがって、第二の検知装
置の接触型センサーが、オペレータの死角領域で建設機
械に人が接触したことを検知でき、安全性に一層優れた
ものとできる。請求項５の監視装置は、人の侵入又は人
の接触が検知されると、外部警報部により周囲の人など
の障害物に警報を発せられ、内部警報部によりオペレー
タへ警報が発せられる。したがって、建設機械による周
囲の人などへの危険を未然に防止できる。請求項６の監
視装置は、第二の検知装置により建設機械への人の接触
が検知されると、エンジンを自動的に即時停止させるの
で、建設機械は停止し、人への危害を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の監視装置を備えた建設機械の一実施例
を概略的に示す側面図である。

【図２】（ａ）は図１の建設機械を平面から見た部分的
な図、（ｂ）は同要部側面図である。

【図３】図１の監視領域を示す平面図である。

【図４】建設機械の監視装置を説明するブロック図であ
る。

【図５】図１の建設機械の監視装置の第一の検知装置を
示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【図６】本発明の監視装置を備えた建設機械の異なる実
施例を概略的に示す側面図である。

【図７】図６の建設機械の監視装置の第一の検知装置を
示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図であ
る。

【図８】図６の第一の検知装置の往復回転機構を示す図
であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。

【図９】図１および図６の建設機械の監視装置の第二の
検知装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ線横断面の拡大図である。

【図１０】本発明の監視装置を備えた建設機械の他の実
施例を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平
面図である。

【符号の説明】

１・・・油圧ショベル（建設機械） ３・・・第一の検知装置 ６・・・第二の検知装置 ７・・・超音波センサー ８・・・回転センサー １８・・外部警報部 １９・・内部警報部 ２１・・制御器 ２２・・エンジン ２３・・ホイールローダ（建設機械）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械に設けられて、建設機械から離
   れた監視領域内の障害物を検知する非接触型センサーか
   らなっている第一の検知装置と、 建設機械に障害物が接触したことを検知する接触型セン
   サーからなっている第２の検知装置とを備えていること
   を特徴とする建設機械の監視装置。
2. 【請求項２】 前記第一の検知装置は、非接触型センサ
   ーを左右に往復動する機構を備えていることを特徴とす
   る請求項１に記載の建設機械の監視装置。
3. 【請求項３】 前記第一の検知装置の往復動機構は、上
   部旋回体の旋回速度および建設機械の走行速度に対応し
   て往復動速度を可変に設けられていることを特徴とする
   請求項２に記載の建設機械の監視装置。
4. 【請求項４】 前記第二の検知装置の接触型センサー
   は、建設機械の走行又は旋回時にオペレータの死角とな
   る建設機械の最外部位に設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載の建設機械の監視装置。
5. 【請求項５】 前記第一・第二の検知装置により障害物
   の侵入又は障害物の接触が検知されると、建設機械の外
   部に警報を発する外部警報部と、 建設機械の運転室内に設けられ、前記第一・第二の検知
   装置により障害物の侵入又は障害物の接触が検知された
   ことをオペレータに知らせる内部警報部とを備えている
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の建
   設機械の監視装置。
6. 【請求項６】 前記第二の検知装置により建設機械への
   障害物の接触が検知されると、建設機械のエンジンを自
   動的に停止させる機能を有する制御器が設けられること
   を特徴とする請求項１、４または５に記載の建設機械の
   監視装置。