JP2001323516A - 作業機械の作業装置識別システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クイックカプラ装置を介して作業機械に種々
の作業装置を取付ける場合に、取付けられる作業装置に
関する情報を作業機械本体の制御装置に自動的に入力す
ることができるようにした作業機械の作業装置識別シス
テムを提供する。 【解決手段】 作業装置に関する諸元などの情報を収容
した情報収容部を作業装置に備え、その情報を受取る情
報受取部をクイックカプラ装置に備え、情報受取部によ
って受取られた情報を作業機械の制御装置に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業機械の作業装
置識別システム、さらに詳しくは、クイックカプラ装置
を介し作業機械に種々の作業装置を交換し取付ける場合
に、取付けられる作業装置に関する情報を作業機械本体
に自動的に入力することができるようにした作業装置識
別システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば油圧ショベルのごとき作業機械
は、その作業腕に取付けられる作業装置を異なったもの
と交換することにより、種々の作業を遂行することがで
きる。バケットを取付けることにより土砂の掘削、積込
などの作業が遂行され、油圧ブレーカを取付けることに
より採石、路面破砕などの作業が遂行され、圧砕機を取
付けることにより構造物の解体などの作業が遂行され
る。したがって、バケット、ブレーカ、圧砕機、その他
の種々の作業装置を適宜に着脱交換すれば、一台の油圧
ショベルを多目的、多機能に用いることができる。

【０００３】そこで、作業装置の着脱を自在に容易に行
うことができるようにするために、油圧ショベルはクイ
ックカプラ装置（以下単にクイックカプラと呼ぶことが
ある）を備え、作業装置はクイックカプラを介して油圧
ショベルに取付けられる。典型的なクイックカプラは、
油圧ショベルの作業腕に取付けられるブラケットと、ブ
ラケットに設けられた固定フック及び可動フックと、可
動フックに連結された伸縮自在な流体圧シリンダと、作
業装置に設けられた一対の係合軸とを備えている。そし
て、可動フックと固定フックとの間隔をオペレータが流
体圧シリンダを伸縮作動させて拡縮し、固定フック及び
可動フックを係合軸の各々に離脱自在に係合させること
により、作業装置は油圧ショベルに着脱自在に連結され
る。種々の作業装置に一対の係合軸を備えておけば、任
意の作業装置を油圧ショベルに容易に着脱することがで
きる。

【０００４】一方油圧ショベルに取付けられる作業装置
は、その種類によって、また同じ種類の作業装置であっ
ても、仕様、諸元、能力などがそれぞれ異なる。そこで
油圧ショベルには、取付けられた作業装置を最適の条件
で稼働させることができるようにするために、エンジン
出力、油圧力、作動速度などを作業装置に合わせて設定
することができる制御装置が備えられている。したがっ
て、作業装置を交換するときには、制御装置にそのため
の作業装置固有の情報、例えば作業装置のアクチュエー
タに要求される定格供給油圧力、流量、作業装置の大き
さ、質量などが入力される。この入力は油圧ショベルの
制御装置に備えられたモニタから、キーボード、スイッ
チなどを用いて手動で行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の作業機械には、次のとおりの解決すべき問題が
ある。

【０００６】（１）情報の入力が煩雑：クイックカプラ
を用いて種々の作業装置が比較的頻繁に着脱交換される
作業機械においては、作業装置を着脱交換するたびにオ
ペレータは、交換された作業装置に関する情報を作業機
械の制御装置に入力する必要があり、その入力の操作が
煩雑である。また、手動で入力するために間違った入力
がなされたり、正しい情報への修正の作業が必要にな
る。したがって、情報の入力の手間、間違った入力によ
る作業装置の制御不具合などによって、作業機械を最適
の条件で稼働させることができなくなり、また作業機械
の作業能率が悪くなる。

【０００７】（２）入力情報の数が限られる：作業装置
に関する情報の入力が作業装置の交換時に手動で行われ
るので、入力できる情報の数には実質上限りがある。す
なわち入力することができる情報は作業装置の種別や、
アクチュエータの油圧力、流量のような基本情報に限ら
れてしまう。したがって、作業装置を最適の条件で稼働
させるためには作業装置に関する情報の数を増やすこと
が望まれている。さらに、作業装置の作動状況を知るこ
とができる情報、例えば作業装置にセンサを取付けてセ
ンサからの出力情報を作業機械の制御装置にリアルタイ
ムに入力することが望まれている。

【０００８】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、クイックカプラ装置を介して作
業機械に種々の作業装置を取付ける場合に、取付けられ
る作業装置に関する情報を作業機械本体の制御装置に自
動的に入力することができるようにした作業装置識別シ
ステムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、作業装置がクイックカプラ装置を介し着脱自在に
取付けられる作業機械において、該作業装置に関する諸
元などの情報を収容した情報収容部が該作業装置に備え
られ、その情報を受取る情報受取部が該クイックカプラ
装置に備えられ、該情報受取部によって受取られた情報
が該作業装置を制御するための信号として該作業機械を
制御する制御装置に入力される、ことを特徴とする作業
機械の作業装置識別システムである。

【００１０】そして、着脱される個々の作業装置にその
作業装置に関する情報を予め収容した情報収容部を備え
ておき、その情報をクイックカプラに備えた情報受取部
によって受取り、作業機械の制御装置に自動的に入力す
ることができるようにする。

【００１１】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の作業機械の作業装置識別システムにおいて、該情報
収容部の情報は、該情報受取部に無線によって送られる
作業装置識別システムである。

【００１２】そして、作業装置の情報収容部の情報をク
イックカプラの情報受取部に無線によって送ることによ
り、情報を送るための配線を不要にし、作業機械の過酷
な稼働環境における断線などの可能性も除き、情報を確
実に送ることができるようにする。

【００１３】請求項３に記載された発明は、請求項１記
載の作業機械の作業装置識別システムにおいて、該情報
収容部の情報は、該情報受取部に有線によって送られる
作業装置識別システムである。

【００１４】そして、作業装置の情報収容部とクイック
カプラの情報受取部との間に設けた配線が損傷される可
能性のない形態の作業装置、あるいは損傷の可能性のな
い稼働環境の場合には、有線で信号を授受することによ
り無線のような送受信のための手段を不要にしてシステ
ムを安価に提供することができるようにする。

【００１５】請求項４に記載された発明は、請求項１記
載の作業機械の作業装置識別システムにおいて、該情報
収容部の情報は、該情報受取部に非接触形の読取手段に
よって読取られる作業装置識別システムである。

【００１６】そして、非接触形の読取手段を用いて情報
受取部に情報を読取るようにする。

【００１７】請求項５に記載された発明は、請求項４記
載の作業機械の作業装置識別システムにおいて、非接触
形の読取手段は、該情報収容部に設けられたＩＣカード
に収容された該情報を電磁誘導により読取る作業装置識
別システムである。

【００１８】そして、ＩＣカードの情報を電磁誘導によ
り読取るようにする。

【００１９】請求項６に記載された発明は、請求項４記
載の作業機械の作業装置識別システムにおいて、非接触
形の読取手段は、該情報収容部に設けられたマーク及び
／又はコードによる該情報を光学的に読取る作業装置識
別システムである。

【００２０】そして、情報の量が比較的少ない場合に
は、バーコードなどによる情報を光学的手段により読取
るようにする。

【００２１】請求項７に記載された発明は、請求項１か
ら５までのいずれかに記載の作業機械の作業装置識別シ
ステムにおいて、該作業装置はその作動状況を検出する
ための検知手段を備え、その出力信号が該情報収容部を
介して該情報受取部に送られる作業装置識別システムで
ある。

【００２２】そして、作業装置の作動環境情報を作業機
械の制御装置に自動的に入力することができるようにす
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
作業機械の作業装置識別システムを、典型的な作業機械
である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示してい
る添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

【００２４】図１を参照して説明すると、全体を番号２
で示す油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４
上に水平方向に旋回自在に支持された上部旋回体６と、
上部旋回体６に上下方向に揺動自在に装着された多関節
の作業腕８とを備え、作業腕８の先端にはクイックカプ
ラ１０を介して着脱自在に取付けられた作業装置として
の油圧ブレーカ１２が取付けられている（以下油圧ブレ
ーカを含む作業装置を総称して単に作業装置１２と呼
ぶ）。上部旋回体６には運転室６ａ及びエンジンなどが
収容されたエンジン室６ｂが備えられている。運転室６
ａには油圧ショベル２の制御装置７が備えられている。

【００２５】図１とともに図２を参照してクイックカプ
ラ１０を説明すると、クイックカプラ１０は、作業腕８
及び作業腕８に備えられた揺動リンク９に取付けられた
ブラケット１４と、ブラケット１４に設けられた固定フ
ック１４ａ及び可動フック１４ｂと、可動フック１４ｂ
に連結された伸縮自在な流体圧シリンダ１４ｃと、作業
装置１２に設けられた一対の係合軸１２ａ及び１２ｂと
を備えている。オペレータが固定フック１４ａと可動フ
ック１４ｂとの間隔を流体圧シリンダ１４ｃを伸縮させ
て拡縮させ、固定フック１４ａを係合軸１２ａに、可動
フック１４ｂを係合軸１２ｂにそれぞれ離脱自在に係合
させることにより、作業装置１２は油圧ショベル２に着
脱自在に取付けられる。

【００２６】作業装置１２としての油圧ブレーカは、周
知の作業装置の一つであり、運転室６ａのオペレータの
操作によって油圧ショベル２本体から供給される圧油に
より作動操作される先端の棒状のチゼル１３の打撃力に
より、岩石、路盤などの破砕を行う作業装置である。

【００２７】図１及び図２とともに図３を参照して本発
明に従って構成された作業装置識別システムの概要を先
ず説明すると、全体を番号２０で示す作業装置識別シス
テムは、作業装置１２に備えられ作業装置１２に関する
諸元などの情報を収容した情報収容部２２と、クイック
カプラ１０に備えられその情報を受取る情報受取部２４
とを有し、情報受取部２４によって受取られた情報は作
業装置１２を制御するための信号として運転室６ａの制
御装置７に入力される。情報収容部２２と情報受取部２
４との間の信号の授受は無線（電波）によって行われ、
情報受取部２４と制御装置７との間の信号はケーブル２
５によって接続されている。

【００２８】主として図３を参照して説明すると、運転
室６ａに備えられた制御装置７は、油圧ショベル２を制
御するためにその機体本体に標準的に装備されているも
ので、マイクロコンピュータを含む制御器７ａ、複数個
の操縦レバー７ｂ、油圧制御回路７ｃ、モニタ７ｄなど
を備えている。制御器７ａは、油圧ショベル２の作業の
形態、作業装置１２の種類などに合わせて必要なエンジ
ン出力の設定、油圧回路の選択などを行う。そして、オ
ペレータが操作する操縦レバー７ｂの操作量に基づいた
油圧力、油圧流量などが作業装置１２のアクチュエータ
に出力される。

【００２９】情報収容部２２は、作業装置１２の一対の
係合軸１２ａ及び１２ｂの間の部材１２ｃの部分に箱状
の容器１３に入れられて取付けられている。情報収容部
２２は、作業装置１２に関する情報（この情報について
は後に詳述する）を記録したＩＣカードのごとき記録手
段２２ａと、記録された情報を電波信号にして送信する
送信手段２２ｂとを備えている。記録手段２２ａへの情
報の書込みは記録手段２２ａを情報収容部２２に収める
前に予め行なわれる。情報収容部２２の電源２３は、油
圧ショベル２本体から配線されるか、あるいはそれ専用
の電池が作業装置１２の容器１３の中に備えられてい
る。

【００３０】情報収容部２２に収容される情報として
は、作業装置１２の形式などを表す識別番号、大きさな
どの諸元寸法、質量及び重心位置、アクチュエータの定
格流量、圧力などが入力さる。これらの情報の種類は、
作業装置の種類によって、また同じ種類でも大きさなど
によって、さらには作業装置の使用目的などによって異
なるものである。したがって入力は、個々の作業装置に
合わせてその作業装置専用のデータが入力される。作業
装置によっては作業装置の作業範囲を規定する限界作業
域などのデータも含まれる。

【００３１】さらに作業装置１２には、その作動状況を
検出するための、例えば油圧アクチュエータの油温セン
サ、油圧センサなどの周知のセンサによる検知手段２８
が、作業装置１２の油圧アクチュエータの回路に取付け
られ、その出力電気信号が情報収容部２２の送信手段２
２ｂに接続され、送信手段２２ｂを介してクイックカプ
ラ１０の情報受取部２４に送信される。検知手段２８と
しては個々の作業装置に合わせて油温センサ、油圧セン
サなどの他に、騒音、振動、周囲温度、作業力、積載質
量などを検出するための種々のセンサが取付けられる。

【００３２】情報受取部２４は、クイックカプラ１０の
ブラケット１４を構成している基板１４ｄの、作業装置
１２に取付けられた情報収容部２２と対向した部分に取
付けられている。情報受取部２４は、情報収容部２２の
送信手段２２ｂからの電波信号を受信する受信手段２４
ａを備えている。受取られた信号は、作業腕８に沿って
情報受取部２４と運転室６ａの制御装置７との間に配設
されたケーブル２５によって、制御装置７の制御器７ａ
に入力される。

【００３３】なお、上述の送信手段２２ｂ及び受信手段
２４ａとしては、この種の通信手段として周知のもので
足りるので、その詳細な説明は省略する。

【００３４】情報受取部２４からの信号、すなわち作業
装置１２の固有の情報及び検知手段２８からの情報が入
力された制御装置７の制御器７ａは、前記のように作業
装置１２の種類に合わせ、すなわち入力された情報に基
づいて必要なエンジン出力の設定、油圧回路の選択など
を行う。そして、作業装置１２のアクチュエータにオペ
レータが操作する操縦レバー７ｂの操作量に基づいた油
圧力、油圧流量などが出力される。さらに、制御器７ａ
は検知手段２８からの出力が所定の値に維持されるよう
にエンジンの出力、油圧回路などを制御する。また、検
知手段２８からの出力をモニタ７ｄに表示する。

【００３５】かくして、上述のように構成された作業機
械の作業装置識別システム２０は、油圧ショベル２に作
業装置１２がクイックカプラ１０を介し取付けられる
と、作業装置１２に関する情報を、作業装置１２に備え
られた情報収容部２２からクイックカプラ１０に備えら
れた情報受取部２４によって受取り、運転室６ａの制御
装置７に入力する。そして、制御装置７はその入力情報
に基づいて取付けられた作業装置１２を最適の条件で稼
働させるためのエンジン出力、油圧回路などの設定を行
う。

【００３６】図４を参照して本発明の他の実施の形態を
説明すると、この実施の形態においては情報収容部２２
と情報受取部２４との間の信号の授受が有線によって行
われる。すなわち、情報受取部２４は制御装置７とを結
ぶケーブル２５につながるコネクタ２７を備え、コネク
タ２７に情報収容部２２からのケーブル２９が接続され
ている。本実施の形態は前述の無線のように送受信のた
めの手段が必要ないから、システムの構成を簡単にする
ことができる。

【００３７】図５を参照してさらに他の実施の形態を説
明すると、この実施の形態は、情報収容部２２の情報を
情報受取部２４に備えられた読取手段によって読取るも
のである。情報収容部２２には作業装置１２に関する上
述の情報が収容されたＩＣカード３０が備えられ、情報
受取部２４には制御装置７にケーブル２５でつながりこ
の情報を電磁誘導により読取る電磁誘導読取手段３２が
備えられている。そして、作業装置１２に関する読取ら
れた情報が制御装置７に送られる。この形態は、ＲＦ−
ＩＤ（ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ−ＩＤＥＮＴＩ
ＦＩＣＡＴＩＯＮ）と呼ばれる非接触ＩＣカード形式の
電磁誘導を利用した情報読取方式で、読取手段３２は発
信回路、アンテナ、復調回路などを有し、ＩＣカード３
０は情報メモリ、電源回路、制御回路、変調回路、アン
テナなどを有した、周知のもので足りるので、その詳細
な説明は省略する。

【００３８】図６を参照してさらに他の実施の形態を説
明すると、この実施の形態においては、情報収容部２２
はその容器１３の表面に、作業装置１２に関する情報を
含む所定のマーク及び／又はコード３４が貼付又は印刷
されており、情報受取部２４は制御装置７にケーブル２
５でつながる光学的読取手段３６が備えられている。そ
して、作業装置１２に関する読取られた情報が制御装置
７に送られる。なお、光学的読取手段３６は、例えばレ
ーザを光源としレーザ光をポリゴンミラーなどで反射さ
せ、マーク／コードなどに照射して反射信号に基づいて
解読する周知のもので足りるので、その詳細な説明は省
略する。

【００３９】図１〜図３を参照して上述したとおりの作
業機械の作業装置識別システムの作用を説明する。

【００４０】（１）作業装置に関する情報の入力が容
易：作業装置識別システム２０によれば、作業機械２に
クイックカプラ１０を介して種々の作業装置を取付ける
場合、作業装置の各々に備えられる情報収容部２２の作
業装置に関する情報が、クイックカプラ１０の情報受取
部２４によって受取られ作業機械２の制御装置７に自動
的に入力される。したがって、従来作業機械２のオペレ
ータが作業装置を交換するたびに手動により行っていた
作業装置に関する情報の煩雑な入力作業の必要がなくな
る。また、情報の入力の間違いも防止される。そして任
意の作業装置を取付けた作業機械を、その最適の条件で
稼働させることができ、作業の能率を向上させることが
できる。

【００４１】（２）入力データ数が制限されない：作業
装置識別システム２０によれば、取付けられる作業装置
に関する情報が予め個々の作業装置の情報収容部２２に
収容されるので、任意の数の情報を入力しておくことが
できる。また、作業装置の作動状況を検出する検知手段
２８からの情報もリアルタイムに作業機械２に入力され
る。

【００４２】（３）作業機械の作業性能、制御性能の向
上：したがって、作業装置識別システム２０によれば、
作業装置に関する情報の作業装置を交換するたびに行っ
ていた入力作業の必要がなくなるとともに、従来に比べ
て飛躍的な量の信号の入力が可能となり、さらには作業
装置に装備された検知手段２８のセンサからの信号な
ど、あらゆる要素データを容易に作業機械２本体に入力
することができるので、作業装置を含む作業機械２全体
の作業性能、制御性能を飛躍的に高めることができる。

【００４３】（４）情報の信頼性：また、作業装置に備
えられる情報収容部２２の情報は、クイックカプラ１０
の情報受取部２４によって近接した位置で、かつ自動的
に授受されるから、信号伝達の信頼性が確保される。

【００４４】なお、本発明の実施の形態においては、ク
イックカプラ１０は作業機械の油圧ショベル２に連結さ
れる一対のフック１４ａ、１４ｂを備えたブラケット１
４と、作業装置１２に備えられこの一対のフックに離脱
自在に係合する一対の係合軸１２ａ、１２ｂとを有して
いるが、クイックカプラは作業機械に作業装置を着脱自
在に取付けるものであればよいから、この実施の形態に
限定されるものではない。

【００４５】

【発明の効果】本発明に従って構成された作業機械の作
業装置識別システムによれば、クイックカプラ装置を介
して作業機械に種々の作業装置を取付ける場合に、取付
けられる作業装置に関する情報を作業機械本体の制御装
置に自動的に入力することができるようにした作業装置
識別システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された作業機械の作業装置
識別システムを備えた典型的な作業機械である油圧ショ
ベルの側面図。

【図２】クイックカプラ装置を介して作業装置が着脱自
在に取付けられる部分の拡大側面図。

【図３】作業装置識別システムの構成ブロック図。

【図４】図３の情報収容部と情報受取部との間の情報授
受の他の実施の形態を示した該当する部分の図。

【図５】図３の情報収容部と情報受取部との間の情報授
受のさらに他の実施の形態を示した該当する部分の図。

【図６】図３の情報収容部と情報受取部との間の情報授
受のさらに他の実施の形態を示した該当する部分の図。

【符号の説明】

２：油圧ショベル（作業機械） ７：制御装置 １０：クイックカプラ装置 １２：油圧ブレーカ（作業装置） ２０：作業装置識別システム ２２：情報収容部 ２４：情報受取部 ２８：検知手段 ３０：ＩＣカード ３２：電磁誘導読取手段 ３４：マーク、コード ３６：光学的読取手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 明一 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 船橋 俊彦 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB04 BA03 BB12 DA04 FA02 2D012 HA00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業装置がクイックカプラ装置を介し着
   脱自在に取付けられる作業機械において、 該作業装置に関する諸元などの情報を収容した情報収容
   部が該作業装置に備えられ、その情報を受取る情報受取
   部が該クイックカプラ装置に備えられ、該情報受取部に
   よって受取られた情報が該作業装置を制御するための信
   号として該作業機械を制御する制御装置に入力される、
   ことを特徴とする作業機械の作業装置識別システム。
2. 【請求項２】 該情報収容部の情報は、該情報受取部に
   無線によって送られる、請求項１記載の作業機械の作業
   装置識別システム。
3. 【請求項３】 該情報収容部の情報は、該情報受取部に
   有線によって送られる、請求項１記載の作業機械の作業
   装置識別システム。
4. 【請求項４】 該情報収容部の情報は、該情報受取部に
   備えられた非接触形の読取手段によって読取られる、請
   求項１記載の作業機械の作業装置識別システム。
5. 【請求項５】 非接触形の読取手段は、該情報収容部に
   設けられたＩＣカードに収容された該情報を電磁誘導に
   より読取る、請求項４記載の作業機械の作業装置識別シ
   ステム。
6. 【請求項６】 非接触形の読取手段は、該情報収容部に
   設けられたマーク及び／又はコードによる該情報を光学
   的に読取る、請求項４記載の作業機械の作業装置識別シ
   ステム。
7. 【請求項７】 該作業装置はその作動状況を検出するた
   めの検知手段を備え、その出力信号が該情報収容部を介
   して該情報受取部に送られる、請求項１から５までのい
   ずれかに記載の作業機械の作業装置識別システム。