JP2008139925A - 作業機用警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業機に搭載される受信装置の電子部品に、耐震、防塵および防寒対策を施し、装置が故障した場合にはオペレータに故障を確実に伝える作業機用警報装置を提供する。
【解決手段】 各構成部品を収容する筐体２と、警報発信装置３ｂにより発信された警報信号を受信する警報受信手段３ａと、バッテリー等から供給される電力を所定の電圧に維持する電圧維持手段４と、リレースイッチ５１によりオン／オフ操作される警報灯５２を備えた警報灯点灯手段５と、音源に圧電ブザー６１を備えた警報音発生手段６と、警報受信手段３ａが警告信号を受信した場合、警報灯点灯手段５および警報音発生手段６を発光および発音制御する制御手段７とを有しており、警報受信手段３ａ、電圧維持手段４、警報灯点灯手段５、警報音発生手段６および制御手段７に用いられる電子部品のうち、当該電子部品とこれらを固定する回路基板８との間に形成される隙間を絶縁性樹脂で被覆する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、作業機による作業中の事故を未然に防ぐために、作業機のオペレータに対して光と音により警報や指示を伝える機能を備えた作業機用警報装置であって、特に耐震、防塵および防寒等の過酷な条件下での使用に耐性を備えた作業機用警報装置に関するものである。

従来より、土木工事や除雪などに用いられるショベルカーやダンプカー、除雪機などの大型の作業機では、オペレータからの死角が広いために接触事故や転倒事故などにつながるケースがある。そこで、作業機周囲の危険情報をオペレータに警告する警報装置が提案されている。

例えば、特開２００１−１１８１９６号公報によると、複数の作業機が過度に接近するのを防止する方法として、ある作業機では、搭載された発信装置から接近警報用の信号を発信し、他の作業機では、搭載された受信装置により接近警報用の信号を受信し、受信レベルにより作業機の接近状況をランプの点灯とブザー音でオペレータに警報する方法が提案されている（特許文献１）。これにより車両間の接近を確実に警報することができるとしている。また、自己が発信した故障診断用の信号を自己で受信することにより故障の有無も診断できるとしている。

一方、作業機は舗装のされていない環境で使用されることが多い。このような環境下では、振動や埃などにより作業機に搭載された電子機器が故障してしまう問題がある。

この点、特開２００６−１９０７２５号公報によれば、電子部品を搭載したフレキシブル基板、コネクタ、及び金属ベースを金型に嵌めて、エポキシ樹脂系成形材料を流し込んで一体的に被覆する樹脂封止型エンジンコントロール装置が提案されている（特許文献２）。このように電子部品及びコネクタ、金属ベースを完全に覆い隠すように封止するためエンジンコントロール装置の耐震性、防水性などの信頼性が向上するとしている。

特開２００１−１１８１９６号公報 特開２００６−１９０７２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、発信装置を持たない車両の接近や通行人・作業者の接近、障害物の存在、路面の起伏による転倒の危険の警報など、その作業機の外部から危険を伝えることができない。また、警報装置の耐震、防塵に関する記載はない。さらに、故障の有無を判断する診断装置が備わっているが、これが故障すると、オペレータは装置の故障に気づかずに作業を続けてしまうため危険である。

一方、特許文献２に記載された発明においては、単純に電子部品全体を覆ってしまう構造であるためエポキシ樹脂内に熱がこもりやすく、温度上昇による電子部品への影響がある。またエポキシ樹脂を流入する際も金型温度を１６５〜１７０℃に設定することから、電子部品への悪影響が否めない。さらに、金型を使用しなければならないという問題がある。多数の金型が必要になる上、樹脂の加温、基板のセッティング、冷却、仕上げ処理等、多数の工程を経る手間がかかり、異常にコスト高になる。しかも全体を被覆してしまっているので一部の電子部品が故障すると、その部分のみの部品交換・修理は難しく結局のところ廃棄せざるを得ない。また、耐寒対策はなされていないため寒冷地で使用する除雪機等には対応できない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、耐震、防塵および防寒対策を備えており、過酷な条件下の使用に耐えることができ、仮に装置が故障した場合にはオペレータに故障を確実に伝える作業機用警報装置を提供することを目的としている。

本発明に係る作業機用警報装置の特徴は、作業機による除雪や土木工事の作業中における事故を未然に防ぐために作業機オペレータに対して光と音により警報する機能を備えた作業機用警報装置であって、各構成部品を収容する筐体と、前記作業機の外部から警報発信装置によって発信された警報信号を受信する警報受信手段と前記作業機のバッテリーから供給される電力を所定の電圧に維持する電圧維持手段と、リレースイッチによりオン／オフ操作される警報灯を備えた警報灯点灯手段と、警報音の音源に圧電ブザーを備えた警報音発生手段と、前記警報受信手段により警告信号を受信した場合、前記警報灯点灯手段および前記警報音発生手段を発光および発音制御する制御手段とを有しており、前記警報受信手段、前記電圧維持手段、前記警報灯点灯手段、前記警報音発生手段および前記制御手段に用いられる電子部品のうち、当該電子部品とこれらを固定する回路基板との間に形成される隙間が絶縁性樹脂で被覆されている点にある。

また、本発明において、筐体を作業機内に固定する固定金具について、当該固定金具と前記筐体との間に弾性部材を狭持するとともに、当該固定金具と筐体とを固定する固定ボルトを緩み防止用の接着材で固定することが好ましい。

さらに、本発明において、前記警報灯点灯手段のリレースイッチは、プラス側をグランドに接地し、マイナス側で通電制御することが好ましい。

さらにまた、本発明において、前記電圧維持手段を前記制御手段に対して放熱可能な下方位置に配置することが好ましく、前記電圧維持手段が低電圧で出力する低電圧維持部と高電圧で出力する高電圧維持部とから構成されている場合には、その高電圧維持部を前記制御手段側に配置することがより好ましい。

本発明によれば、作業機に搭載される受信装置の電子部品に、耐震、防塵および防寒対策を施し、装置が故障した場合にはオペレータに故障を確実に伝える作業機用警報装置を提供することができる。

以下、本発明に係る作業機用警報装置の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態の裏蓋を外した状態を示す裏面概略斜視図であり、図２は本実施形態の表蓋を外した状態を示す概略正面図である。

本実施形態の作業機用警報装置１は、主として、各構成部品を収容する筐体２と、作業機外の警報発信装置３ｂ（図６に示す）から発信された警報信号を受信する警報受信手段３ａと、作業機のバッテリー（図示しない）から供給される電力を所定の電圧に維持する電圧維持手段４と、リレースイッチ５１によりオン／オフ操作される警報灯５２（図７に示す）を備えた警報灯点灯手段５と、警報音の音源に圧電ブザー６１を備えた警報音発生手段６と、警報灯点灯手段５および警報音発生手段６を点灯および発音制御する制御手段７と、これら電子部品を設けた回路基板８とから構成されている。

ここで本実施形態の各構成についてより詳細に説明する。

筐体２は、各構成部品を収容し、作業機内のオペレータ室などに固定するためのものであり、各構成部品を収容する本体２ａと、各構成部品を埃から保護し、本実施形態の作業機用警報装置１と作業機とを固定する固定金具２１を備えた裏蓋２ｂと、本実施形態の起動スイッチ９１および後述するＩＤ設定スイッチ９２を埃から保護するための表蓋２ｃとから構成される。

本体２ａには、バッテリーからの電力を入力し、作業機外部の警報発生装置３ｂからの動作信号を入力する入力端子２２と、作業機オペレータが視認できる場所に設けられた警報灯５２に電力を供給する出力端子２３と、警報装置１の起動スイッチ９１ならびに、ＩＤ設定スイッチ９２を収納するためのスイッチボックス９とが備えられている。

入力端子２２には３芯ジャックが設置されており、３芯のうち２芯は作業機のバッテリーから電力を受ける端子として使用され、残る１芯は動作信号を受信するアンテナの端子として使用される。また、入力端子２２には作業機のシガレットライターからバッテリの電力を取得し、警報発生装置３ｂからの動作信号を受信するアンテナ兼用電力ケーブル２６が接続されている。

裏蓋２ｂには、作業機に固定するための固定金具２１が設けられており、裏蓋２ｂと固定金具２１と間にはゴム板などの弾性緩衝部材２４が狭持され、作業機の振動を吸収するようになっている。さらに固定金具２１と筐体２とを固定する固定ボルト２５は振動などにより緩まないように接着剤で固定されている。

本体２ａと裏蓋２ｂは、正面側からネジ止めされる。また、表蓋２ｃはスイッチボックス９を覆うように設けられており、本体２ａに対してスライドさせることにより容易に脱着できるようになっている。

警報受信手段３は、作業機外部の警報発生装置３ｂから発信された信号を受信し、そのＩＤ番号と送信内容を解析し、その送信内容に則した電圧信号を制御手段７へと送信するものである。この警報受信手段３ａは、信号を受信して解析を行う受信信号解析機能および解析結果を制御手段７へ送信する受信信号送信機能を有するレシーバ３１と、所定の警報発生装置３ｂのみからの電波信号を受信判別するために所定の警報発生装置３ｂに対応したＩＤ番号を予め設定をするＩＤ設定スイッチ９２とを有する。また、警報受信手段３と警報発生装置との信号の送受信にはＦＭ電波が用いられる。

電圧維持手段４は、作業機のバッテリーから入力端子２２を介して供給された電力を所定の電圧に変換・維持するためのものであり、制御手段７と警報灯点灯手段５とにＤＣ（直流）５Ｖの電力を供給する低電圧出力用の低電圧維持部４１と、警報音発生手段６の圧電ブザー６１にＤＣ１２Ｖの電力を供給する高電圧出力用の高電圧維持部４２とを有する。各維持部４１，４２には、電圧を一定に保つために３端子レギュレータが用いられる。

警報灯点灯手段５は、オペレータが視認できる位置に設置される警報灯５２を点滅ないし点灯させて作業機のオペレータに警報および指示をあたえるためのものであり、警報灯５２とその警報灯５２のオン／オフ操作を行うリレースイッチ５１とを有する。

ここで、リレースイッチ５１はプラス側を作業機の金属部分などのグランドに接地し、マイナス側で通電制御している。これにより、マイナス側の導線などが重機の車体に触れ、一見、短絡状態になったとしても車体などが抵抗となるため過電流は発生せず、リレースイッチなどの電子部品の破損を防ぐと同時に、リレースイッチがオン状態となって自動的に警報灯が点灯し、オペレータに短絡状態を確実に知らせることができる。

警報音発生手段６は、警報音によりオペレータに対して警報および指示を与えるためのものであり、電圧をかけることにより音が発生する圧電ブザー６１を備えている。この圧電ブザー６１は、図３に示すように、音響エネルギーの拡散を防ぎ警報音の効果を高めるため、振動面にプラスチック板６２を密着させ、回路基板８と本体２ａとの間に狭持し、さらに熱接着剤により固定されている。

制御手段７は、警報灯５２の点灯・点滅および圧電ブザー６１の発音を制御するためのものであり、処理手順を記憶する機能と、この記憶された処理手順に従ってリレースイッチ５１および圧電ブザー６１を制御する機能とを有している。本実施形態では、この制御手段７としてマイクロコンピュータ（以下マイコン）７を用いる。

回路基板８は、図４に示すように、電子部品を固定して回路を組むためのものであり、部品配置面８１とハンダ固定面８２とを有している。リレースイッチ５１やマイコン７などの電子部品Ａの足部ａは、図４に示すように、部品配置面８１からハンダ固定面８２に貫通し、ハンダ固定面８２においてハンダＣにより固定される。さらに電子部品Ａと部品配置面８１との間に形成される隙間には、部品配置面８１から電子部品Ａまで絶縁性樹脂Ｂが埋められている。これにより各電子部品Ａが安定的に固定され、耐震、防水効果が得られる。なお、絶縁性樹脂Ｂは建築用のシール材であるシリコンコーキング材や速乾性を有する熱接着剤などを使用する。

つぎに、電子回路８における各電子部品の配置について説明する。

図５は本実施形態における回路基板８の部品配置面８１を示すシルク図である。図５の下方が重力方向を向くように設置される。

本実施形態では、寒冷地域で除雪機等に搭載されるときの防寒対策として、電圧維持手段４をその他の電子部品を温めるあるいは温度低下を防止するヒーターとして使用するようになっている。具体的には、低温になると処理能力が低下するおそれのあるマイコン７を筐体２の略中央に配置し、そのマイコン７の下方位置に電圧維持手段４を配置するようになっている。また、電圧維持手段４のうち高電圧維持部４２は低電圧維持部４１よりも多くの熱を発するためマイコン７側に設置している。さらに、マイコン７以外の電子部品も異常な温度低下による機能低下を防ぐため、電圧維持手段４の近傍に配置するのが好ましい。

つぎに、上述した本実施形態の作業機用警報装置１の作用について説明する。

本実施形態の作業機用警報装置１を動作するため、予め入力端子２２と作業機のシガレットライターとをアンテナ兼用電力ケーブル２６で接続し、出力端子２３に接続された警報灯５２をオペレータが視認できる場所に設置しておく。また、スイッチボックス９内の起動スイッチ９１を入れて、特定の警報発生装置３ｂに対応したＩＤ番号をＩＤ設定スイッチ９２により設定する。

ここで、バッテリーからの電力は電圧維持手段４に送られ、一定の電圧に変換・維持されて各電子部品に供給される。前記電圧維持手段４によれば、クレーン車などの巨大重機に用いられるＤＣ２４Ｖバッテリーでも、一般車両などに用いられるＤＣ１２Ｖバッテリーでも使用できる。

図６で示すように、危険を察知した監視員が警報発生装置３ｂを操作すると、作業機に搭載された作業機用警報装置１に対してＦＭ電波が発信される。作業機用警報装置１はそのＦＭ電波をアンテナ兼用電力ケーブル２６で受信し、入力端子２２を介してレシーバ３１に送信する。レシーバ３１は、その受信信号解析機能によって受信された電波の有するＩＤ番号（例えばＡ車用）と、設定されているＩＤ番号とを比較し、一致するか否かを判別する。一致した場合、受信電波の内容を解析し、その解析結果をマイコン７へ送信する。もしＩＤ番号が一致しなかった場合（Ｂ車用やＣ車用の場合）は、その受信電波の内容の解析は行わない。このように警報発生装置３ｂのＩＤ番号を登録しておくことにより、電波の混線を防いで確実に警報機能を発揮させられる。

マイコン７では、レシーバ３１から解析結果を受信すると、その解析結果に従って記憶されている処理手順でリレースイッチ５１や圧電ブザー６１などを制御する。

警報灯５２は、マイコン７による処理手順に従ってリレースイッチ５１が制御されることによりオン／オフ操作が行われる。また、圧電ブザー６１でも同様に、マイコン７から電圧信号を直接送って警報音を発生させる。なお、マイコン７には数種類の処理手順が記憶されており、事故防止の警報以外に作業機の発進や停止といった指示をオペレータに対して伝達することもできる。

一方、作業機が悪路を走行したり、除雪作業を行うことによって作業機用警報装置１には大きな振動が生じるが、各電子部品Ａと回路基板８との隙間は絶縁性樹脂Ｂにより被覆されているため、電子部品Ａの振動が抑制され、足折れ等の損傷を防止することができる。また、埃や雨水が回路基板８などに付着しても短絡することを防止できる。さらに、絶縁性樹脂Ｂは電子部品を完全には覆っていないため、発生した熱は容易に放熱される。また、絶縁性樹脂Ｂは各電子部品Ａと回路基板８との隙間に限定的に使用されているため、使用量が抑えられ、低コストに抑えられる。

また、筐体２と固定金具２１との間に狭持されたゴム板などの弾性部材により、作業機の振動が作業機用警報装置１に伝わりづらくなり、この点でも足折れなどの損傷を防止している。

さらに、もしマイナス側の導線などが重機の車体に触れ、一見、短絡状態になったとしても、作業機などが抵抗となるため過電流は発生せず、バッテリーからの電力が供給されている限り、リレースイッチ５１がオン状態となり警報灯５２は自動的に通電されて点灯する。そのため、オペレータは短絡状態になったとしてもその異常発生に直ちに気づくことができる。

また、発熱量の多い電圧維持手段６をマイコン７の下方に配置しているため、その電圧維持手段６により発生した熱が筐体２内を適当に対流し、上方のマイコン７等の各電子部品Ａが温められ、温度低下による機能低下や故障を防止できる。特に、高電圧維持部６２をマイコン７側に配置することによって、より防寒効果を高められる。

以上のような本実施形態によれば、作業機用警報装置１に用いられる各電子部品Ａが振動による足折れや埃などによる短絡、寒さによる機能低下といった過酷な条件下での耐性に優れており、仮に故障した場合も直ちにオペレータが認識できる。

なお、本発明に係る作業機用警報装置１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、さらなる防振・防塵対策のために、本体２ａと裏蓋２ｂと間にゴム等で形成されたパッキンを設けてもよい。また、作業機のバッテリー以外から電力を得るように構成してもよい。

本発明に係る作業機用警報装置の実施形態において裏蓋を外した状態を示す概略斜視図である。 本実施形態の表蓋を外した状態を示す概略正面図である。 本実施形態の圧電ブザーの設置方法を示す概略図である。 本実施形態の電子部品の固定方法を示す概略図である。 本実施形態の回路基板の部品配置面を示すシルク図である。 本実施形態と警報発信装置との通信状況を示す概略図である。 本実施形態のアンテナ兼用電力ケーブルおよび警報灯を接続した状態の概略斜視図である。

符号の説明

１ 作業機用警報装置
２ 筐体
３ａ 警報受信手段
３ｂ 警報発信装置
４ 電圧維持手段
５ 警報灯点灯手段
６ 警報音発生手段
７ 制御手段（マイコン）
８ 回路基板
９ スイッチボックス
２ａ 本体
２ｂ 裏蓋
２ｃ 表蓋
２１ 固定金具
２２ 入力端子
２３ 出力端子
２４ 弾性緩衝部材
２５ 固定ボルト
２６ アンテナ兼用電源ケーブル
３１ レシーバ
４１ 低電圧維持部
４２ 高電圧維持部
５１ リレースイッチ
５２ 警報灯
６１ 圧電ブザー
６２ プラスチック板
８１ 部品配置面
８２ ハンダ固定面
９１ 起動スイッチ
９２ ＩＤ設定スイッチ
Ａ 電子部品
ａ 足部
Ｂ 絶縁樹脂
Ｃ ハンダ

Claims (5)

1. 作業機による除雪や土木工事の作業中における事故を未然に防ぐために作業機オペレータに対して光と音により警報する機能を備えた作業機搭載用警報装置であって、
   各構成部品を収容する筐体と、
   前記作業機の外部から警報発信装置によって発信された警報信号を受信する警報受信手段と、
   前記作業機のバッテリーから供給される電力を所定の電圧に維持する電圧維持手段と、
   リレースイッチによりオン／オフ操作される警報灯を備えた警報灯点灯手段と、
   警報音の音源に圧電ブザーを備えた警報音発生手段と、
   前記警報受信手段により警告信号を受信した場合、前記警報灯点灯手段および前記警報音発生手段を発光および発音制御する制御手段とを有しており、
   前記警報受信手段、前記電圧維持手段、前記警報灯点灯手段、前記警報音発生手段および前記制御手段に用いられる電子部品のうち、当該電子部品とこれらを固定する回路基板との間に形成される隙間が絶縁性樹脂で被覆されていることを特徴とする作業機用警報装置。
2. 請求項１において、筐体を作業機内に固定する固定金具について、当該固定金具と前記筐体との間に弾性部材を狭持するとともに、当該固定金具と筐体とを固定する固定ボルトを緩み防止用の接着材で固定することを特徴とする作業機用警報装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記警報灯点灯手段のリレースイッチは、プラス側をグランドに接地し、マイナス側で通電制御することを特徴とする作業機用警報装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記電圧維持手段を前記制御手段に対して放熱可能な下方に配置することを特徴とする作業機用警報装置。
5. 請求項４において、前記電圧維持手段が低電圧で出力する低電圧維持部と高電圧で出力する高電圧維持部とから構成されており、この高電圧維持部を前記制御手段側に配置することを特徴とする作業機用警報装置。

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