JP2010043419A - 自走式作業機械の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切なタイミングでオペレータが周囲の状況を把握できるようにする。
【解決手段】運転室に表示モニタ２０を設け、上部旋回体の右端部に機体の右側方を監視する監視カメラ１４を設ける。アウトリガシリンダ駆動用操作部材が操作される前に、ブレーキスイッチ３１の操作により作業ブレーキがオンすると、コントローラ３０が表示モニタ２０をオンし、表示モニタ２０に監視カメラ１４の画像を表示させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ホイール式油圧ショベル等の自走式作業機械の表示装置に関する。

従来より、機体に搭載されたカメラからの画像を運転室のモニタに表示するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、機体の前方を監視するカメラと後方を監視するカメラをそれぞれ設け、操作レバーの操作に応じて前方または後方のカメラの画像にモニタ表示を切り換える。また、機体の側方を監視するカメラを設け、旋回操作時に側方のカメラの画像にモニタ表示を切り換える。

特開２００２−２９４７６２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、操作レバーの操作時にモニタ表示を切り換えるので、オペレータが周囲の状況を把握するタイミングが遅れる。

本発明による自走式作業機械の表示装置は、運転室に設けられた表示モニタと、機体の側方を監視する監視カメラと、作業用操作部材が操作される前に行われる所定の作業前動作を検出する検出手段と、検出手段により作業前動作が検出されると、表示モニタに監視カメラの画像を表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、作業用操作部材が操作される前の所定の作業前動作が検出されると、表示モニタに側方監視用の監視カメラの画像を表示させるようにしたので、オペレータは適切なタイミングで機体の周囲の状況を把握することができる。

以下、図１〜図６を参照して本発明による自走式作業機械の表示装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る表示装置が適用される自走式作業機械の一例であるホイールショベル（ホイール式油圧ショベル）の外観側面図であり、図２は平面図である。以下では図１，２に示すように機体の前後左右方向を定義する。

ホイールショベルは、下部走行体１と、旋回装置を介して下部走行体１の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体２と、ブームＢＭ、アームＡＭ、バケットＢＫからなる作業用フロント３とを有する。ブームＢＭ、アームＡＭ、バケットＢＫはそれぞれ油圧シリンダ３ａ〜３ｃにより駆動される。なお、図２では作業用フロント３の図示を省略している。

上部旋回体２の前側中央部にはブラケット４が設けられ、ブラケット４にブームＢＭの基端部が前後方向に回動可能に軸支される。ブラケット４の左側には運転室５が設けられ、運転室５の後方にエンジン室６が設けられている。上部旋回体２の後端部にはカウンタウエイト７が搭載されている。下部走行体１には走行用の油圧モータ（不図示）が設けられ、この走行用油圧モータの駆動によりタイヤ８が回転し、ホイールショベルが走行する。

下部走行体１の前端部および後端部には、それぞれ左右一対のアウトリガ１１（左前アウトリガ１１ＦＬ，右前アウトリガ１１ＦＲ、左後アウトリガ１１ＲＬ、右後アウトリガ１１ＲＲ）が設けられている。図３はアウトリガ１１（例えば右後アウトリガ１１ＲＲ）を車両後方側から見た図である。アウトリガ１１は、走行体１のフレーム１ａの端部に、アウトリガシリンダ１２によってピン１ｂを介して回動可能に支持されている。アウトリガシリンダ１２は、運転室内に設けられたアウトリガ駆動用の操作レバー（以下、アウトリガ用レバー）によって操作される。

アウトリガ用レバーによりアウトリガシリンダ１２は、走行時に縮退され、作業時に伸張される。シリンダ１２が縮退されると、アウトリガ１１は図の矢印Ｒ２方向に回動し、非作業位置（鎖線）に格納される。シリンダ１２が伸張されると、アウトリガ１１は図の矢印Ｒ１方向に回動し、作業位置（実線）に張り出して底面が接地する。図２の１３ａ〜１３ｄは、左前アウトリガ１１ＦＬ，右前アウトリガ１１ＦＲ、左後アウトリガ１１ＲＬ、右後アウトリガ１１ＲＲのそれぞれ接地領域を示している。

図２に示すように上部旋回体２の前側右端部には側方監視用カメラ（側方カメラ）１４が取り付けられ、カウンタウエイト７の上端部には後方監視用カメラ（後方カメラ）１５が取り付けられている。カメラ１４，１５は、例えばＣＣＤなどの撮像素子を有するビデオカメラであり、キースイッチのオンにより、それぞれ機体側方および機体後方の動画の撮像を開始する。図２には、カメラ１４，１５の撮像範囲を斜線領域で示している。側方カメラ１４は、接地領域１３ｂ、１３ｄを撮像範囲に含み、右前アウトリガ１１ＦＲおよび右後アウトリガ１１ＲＲの周囲を撮像可能である。

図４（ａ）は、運転室５の要部構成を示す斜視図である。運転室５の前後面および左右側面にはそれぞれ窓ＷＤが設けられ、窓ＷＤは透明のガラスなどで覆われている。運転室５の右側の窓ＷＤの内側には、運転室保護用の保護バー１６が前後方向にわたって複数本（図では２本）取り付けられている。運転室５には前方に向けて運転席１７が設置され、運転席１７の正面および右側面にそれぞれ表示モニタ１８，２０が配設されている。表示モニタ１８には、後方カメラ１５によって撮像されたカメラ画像が表示され、表示モニタ２０には、側方カメラ１４によって撮像されたカメラ画像が表示される。

図４（ｂ）は、表示モニタ２０の正面図である。表示モニタ２０は、アーム２１を介して保護バー１６に支持されている。表示モニタ２０の表示部は前後方向に２分割され、前側の表示部２２Ａに右前アウトリガ１１ＦＲの周囲の画像が表示され、後側の表示部２２Ｂに右後アウトリガ１１ＲＲの周囲の画像が表示される。表示モニタ２０には、画像設定用のスイッチ２３が設けられている。

本実施の形態では、側方カメラ１４を機体の右側のみに設けた。これは、機体の左側の状態はオペレータが窓ＷＤを介して運転室５から容易に視認できるのに対し、機体の右側の状態を運転室５から視認するのは困難だからである。すなわち運転室５は機体の左側に搭載されているため、機体の右側の視界は作業用フロント３等により妨げられ、右側のアウトリガシリンダ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲の状況を運転室５から視認することができない。そこで、機体の右側を監視する側方カメラ１４を設け、以下のように表示モニタ２０の画像を自動的に制御する。

図５は、本実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算装置を含んで構成される。コントローラ３０には、側方カメラ１４と、ブレーキスイッチ３１と、操作検出器３２からの信号が入力され、この入力信号に基づきコントローラ３０は所定の処理を実行し、表示モニタ２０を制御する。

ブレーキスイッチ３１は、運転室５に設けられる操作スイッチであり、ブレーキスイッチ３１の操作により、作業ブレーキオン信号または作業ブレーキオフ信号が出力される。作業ブレーキオン信号が出力されると油圧作業ブレーキが作動し、タイヤ８の回転が阻止される。作業ブレーキは、走行停止状態で作業を行う場合にオンされ、走行時にオフされる。例えばアウトリガシリンダ１２を操作する場合には、その前に作業ブレーキがオンされる。

操作スイッチ３２は、アウトリガシリンダ１２や他の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｃの操作を検出するスイッチである。この操作スイッチ３２は、例えばアウトリガ用レバーに設けられるリミットスイッチや、アウトリガ用レバーの操作パイロット圧によってオンする圧力スイッチにより構成される。

図６は、ＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンにより開始される。ステップＳ１では、側方カメラ１４とブレーキスイッチ３１と操作スイッチ３２からの信号を読み込む。ステップＳ２では、側方カメラ１４からの信号に基づき、表示モニタ２０に表示するための画像信号を生成する。すなわちアウトリガ１１ＦＲの周囲のカメラ画像に対応した画像信号、およびアウトリガ１１ＲＲの周囲のカメラ画像に対応した画像信号をそれぞれ生成する。

ステップＳ３では、ブレーキスイッチ３１からの信号により作業ブレーキオン信号が出力されたか否かを判定する。ステップＳ３が肯定されるとステップＳ４に進み、表示モニタ２０にオン信号を出力する。これにより表示モニタ２０の電源がオンされ、表示部２２Ａ，２２Ｂにそれぞれアウトリガ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲のカメラ画像が表示される。

ステップＳ５では、操作スイッチ３２からの信号によりアウトリガシリンダ１２や他の油圧アクチュエータ４ａ〜４ｃが操作されたか否かを判定する。ステップＳ５が肯定されるとステップＳ９に進み、タイマをリセットして、リターンする。ステップＳ５が否定されるとステップＳ６に進み、タイマをカウントする。

ステップＳ７では、タイマｔが予め定めた所定時間ｔａをカウントしたか否か、すなわち表示モニタ２０のオン後、アウトリガシリンダ１２の非操作状態および油圧アクチュエータ４ａ〜４ｃの非操作状態が所定時間ｔａ継続したか否かを判定する。所定時間ｔａは、作業ブレーキをオンしてからアウトリガ用レバーや他の操作レバーを操作するまでに通常要する時間、もしくはそれよりも多少長めの時間に設定される。ステップＳ７が肯定されるとステップ８に進む。ステップＳ７が否定されるとステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。

ステップＳ８では、表示モニタ２０にオフ信号を出力し、リターンする。これにより表示モニタ２０の電源がオフされる。この場合の表示画面の状態は、エンジンキースイッチをオフしたときと同じである。ステップＳ３で、作業ブレーキがオフと判定されたときもステップＳ８に進み、表示モニタ２０がオフされる。

本実施の形態に係る表示装置についての動作をより具体的に説明する。
走行時には作業ブレーキがオフされ、表示モニタ２０はオフされる（ステップＳ３→ステップＳ８）。このため走行中に表示モニタ２０には何も表示されず、オペレータに対して煩雑な情報提供はなされないので、オペレータは走行に神経を集中することができる。とくにライトを点灯して夜間走行している場合には、表示モニタ２０からの光によって室内が明るく照らされることを防止でき、運転上好ましい。無駄な電力消費を節約でき、燃費にとっても好ましい。

アウトリガシリンダ１２の伸張作業を行う場合には、オペレータは走行停止状態でブレーキスイッチ３１を操作し、作業ブレーキをオンする。これにより表示モニタ２０がオンされ、表示部２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ側方カメラ２０で取得したアウトリガ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲の画像が表示される（ステップＳ４）。このため表示モニタ２０のスイッチを手動でオンする必要がなく、作業時のオペレータの負担を軽減できる。

表示モニタ２０がオンされると、オペレータは表示モニタ２０の画像を通じてアウトリガシリンダ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲の状況を確認できる。周囲の状況に問題がなければ、オペレータはアウトリガ用レバーを操作し、アウトリガシリンダ１２を駆動する。このように操作レバーを操作する前にカメラ画像が表示モニタ２０に表示されるので、オペレータは周囲の状況を把握した上で作業を開始することができ、適切なタイミングでオペレータにカメラ画像を提供できる。

アウトリガシリンダ１２の伸張操作によりアウトリガ１１を接地させた後、オペレータはフロント駆動用操作レバーを操作し、シリンダ３ａ〜３ｃを駆動して掘削作業を行う。フロント駆動時にも側方カメラ１４の画像が表示モニタ２０に表示されるので、オペレータは機体の周囲の状況を監視しながら掘削作業を行うことができる。

作業ブレーキのオン後、所定時間ｔａ内にアウトリガ用レバーやフロント駆動用操作レバーが操作されないと、表示モニタ２０が自動的にオフされる（ステップＳ７→ステップＳ８）。これにより表示モニタ２０が無駄にオンされることを防止でき、省エネとなる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）上部旋回体２の右側（運転室５の反対側）に側方監視用のカメラ１４を取り付け、ブレーキスイッチ３１の操作により作業ブレーキがオンすると、運転室５の表示モニタ２０に側方カメラ１４からの画像を表示するようにした。これによりオペレータはアウトリガシリンダ１２を操作する前にアウトリガシリンダ１２の周囲の状況を把握することができ、適切なタイミングでオペレータにカメラ画像を提供できる。
（２）作業の前提動作である作業ブレーキのオン時に表示モニタ２０をオンするようにしたので、アウトリガシリンダ１２や他の作業用アクチュエータ３ａ〜３ｃの駆動前に確実にカメラ画像を表示させることができる。

（３）側方カメラ１４により右側のアウトリガ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲を監視するようにしたので、運転室５から見えにくいアウトリガ１１の周囲の障害物の存在を確認した上でアウトリガ１１を駆動することができる。
（４）表示モニタ２０の表示部を前後方向に二分割し、前側の表示部２２Ａに前側のアウトリガ１１ＦＲの周囲の画像を表示し、後側の表示部２２Ｂに後側のアウトリガ１１ＲＲの周囲の画像を表示するようにしたので、限られた表示スペースに必要な画像が抜き出されて表示され、効率的である。また、前後のアウトリガ１１ＦＲ，１１ＲＲとモニタ画像の配置が一致しているため、オペレータはアウトリガ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲の状況を容易に把握できる。
（５）表示モニタ２０を運転室５の右側面に設けたので、オペレータは機体の右側を目視しつつ、表示モニタ２０の画像を確認することができる。また、表示モニタ２０の取付位置が側方カメラ１４の監視方向と一致するため、オペレータはアウトリガ１１ＦＲ，１１ＲＲの周囲の状況を違和感なく把握できる。

なお、上記実施の形態では、ブレーキスイッチ３１の操作によって作業ブレーキがオンされる前に操作レバーが操作されたときは、表示モニタ２０をオフのままとしたが、この場合に操作レバーの操作を無効にしてもよい。アウトリガシリンダ１２の操作を許可または禁止する手段を設け、この手段によりアウトリガシリンダ１２の操作が禁止されているときは、ブレーキスイッチ３１の操作に拘わらず表示モニタ２０をオフとしてもよい。

上記実施の形態では、ブレーキスイッチ３１からの信号により作業ブレーキの作動を検出したが、ブレーキ検出手段はこれに限らない。作業ブレーキの作動ではなく、例えばアクスルロックの作動の検出により、操作レバーが操作される前の所定の作業前動作を検出するようにしてもよい。フロント作業用の油圧シリンダ３ａ〜３ｃが操作される前のアウトリガシリンダ１２の操作を所定の作業前動作とし、アウトリガシリンダ１２の操作を検出したときに、表示モニタ２０をオンするようにしてもよい。すなわち、検出手段は上述したものに限らない。

表示制御手段としてコントローラ３０からの信号により、作業ブレーキのオン時に表示モニタ２０の電源をオンするようにしたが、作業前動作の検出時に表示モニタ２０にカメラ画像を表示するのであれば、表示制御手段の構成はこれに限らない。例えば作業ブレーキのオフ時に表示モニタ２０に側方カメラ１４からの画像以外を表示しておき、作業ブレーキのオン時に側方カメラ１４からの画像に表示を切り換るようにしてもよい。また、作業ブレーキのオンにより表示モニタ２０の画像を明るくする等、表示の設定を変更するようにしてよい。

アウトリガ１２を駆動する操作レバーや油圧シリンダ４ａ〜４ｃを駆動する操作レバーを作業用操作部材として用いたが、操作レバー以外の操作部材を作業用操作部材としてもよい。上部旋回体２の右側に１台の側方カメラ１４を設けたが、側方カメラ１４を２台以上設けてもよい。この場合、各カメラ１４の画像を表示モニタ２０の分割画面に表示すればよい。表示画面を分割画面としなくてもよく、画面構成は上述したものに限らない。運転席１７の右側の支持バー１６に表示モニタ２０を取り付けるようにしたが、表示モニタ２０の取付位置はこれに限らない。

上記実施の形態は、ホイールショベルに適用したが、他の自走式作業機械（例えばラフテレーンクレーン等）にも本発明は同様に適用可能である。すなわち本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の自走式作業機械の表示装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係る自走式作業機械の一例であるホイールショベルの外観側面図。 図１の平面図。 図１のホイールショベルに設けられたアウトリガの構成を示す図。 図１の運転室の斜視図。 本発明の実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図。 図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

５ 運転室
１１ アウトリガ
１４ 側方カメラ
２０ 表示モニタ
２２Ａ，２２Ｂ 表示部
３０ コントローラ
３１ ブレーキスイッチ
３２ 操作スイッチ

Claims (5)

1. 運転室に設けられた表示モニタと、
   機体の側方を監視する監視カメラと、
   作業用操作部材が操作される前に行われる所定の作業前動作を検出する検出手段と、
   前記検出手段により作業前動作が検出されると、前記表示モニタに前記監視カメラの画像を表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする自走式作業機械の表示装置。
2. 請求項１に記載の自走式作業機械の表示装置において、
   前記検出手段は、作業ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段であることを特徴とする自走式作業機械の表示装置。
3. 請求項１または２に記載の自走式作業機械の表示装置において、
   前記作業用操作部材は、アウトリガを駆動するアウトリガ駆動用操作部材であり、
   前記監視カメラは、前記運転室の反対側に設けられた前記アウトリガの周囲を監視することを特徴とする自走式作業機械の表示装置。
4. 請求項３に記載の自走式作業機械の表示装置において、
   前記アウトリガは機体の前後にそれぞれ設けられ、
   前記表示制御手段は、前記表示モニタの表示画面を前後方向に二分割し、その前側画面および後側画面にそれぞれ前側および後側のアウトリガの周囲の画像を表示させることを特徴とする自走式作業機械の表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式作業機械の表示装置において、
   前記表示モニタは、前記監視カメラが監視する側の前記運転室の側面に設けられることを特徴とする自走式作業機械の表示装置。

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