JP2013231712A - 機械制御器 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械装置による物品等の破損・被害等を効果的に防止する。
【解決手段】 特定のＩＣタグと通信可能な範囲に刈払機が侵入したときに、動力源（エンジン）を停止させる。これにより、ＩＣタグが貼付されたケーブルが損傷等してしまうことを未然に防止できる。また、動力源３が機械制御器１０により停止された後は、作業者によりリセットスイッチが操作されない限り、動力源３を再度機能させることができない構成とするとともに、自動停止機能がオフの場合には、動力源の起動を不可とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、機械装置の作動を制御する機械制御器に関するものである。

例えば、特許文献１に記載の埋設物探査装置は、埋設物に設けられたＩＣタグと油圧ショベルに設けられた送受信装置との間で無線通信を行い、所定の識別情報を送受信装置が受信した場合に音等にて警報を発するものである。

特開２００８−５８２１９号公報

しかし、油圧ショベル等の機械装置は作動音が非常に大きいので、作動時に警報が発せられても、作業者が当該警報を気づかずに油圧ショベルを作動させ続ける可能性が高い。このため、特許文献１に記載の発明では、油圧ショベルにてＩＣタグが設けられた埋設物を破損してしまう可能性がある。

本発明は、上記点に鑑み、機械装置による物品等の破損・被害等を効果的に防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明では、機械装置（１）に適用され、機械装置（１）の作動を制御する機械制御器であって、ＩＣタグ（３１）との間で無線通信を行う通信部（１３）と、通信部（１３）にて予め決められた特定のＩＣタグ（３１）との無線通信がされたときに、機械装置（１）が有する機能のうち、少なくとも予め決められた特定の機能を停止させる停止手段を有する制御部（１１）とを備えることを特徴とする。

これにより、第１発明では、ＩＣタグ（３１）が設けられた物やＩＣタグ（３１）を携帯している者、又はＩＣタグ（３１）が設けられた物やＩＣタグ（３１）を携帯している者の周囲のものが、機械装置（１）の特定の機能によって破損・損傷等してしまうことを未然に防止できる。

つまり、警告のみでは、作業者が当該警報を気づかない限り、特定の機能が作動し続けてしまうので、ＩＣタグ（３１）の周囲のもの等が破損・損傷してしまう可能性が非常に高い。

これに対して、本発明では、ＩＣタグ（３１）との無線通信がされたときに、特定の機能を停止させるので、ＩＣタグ（３１）の周囲のもの等が破損・損傷してしまうことを未然に防止できる。

上記目的を達成するために、第２発明では、機械装置に適用され、機械装置の作動を制御する機械制御器であって、アンテナ（３２）との間で無線通信を行う通信部（１３）と、アンテナ（３２）と通信部（１３）との間で無線通信がされたときに、機械装置（１）が有する機能のうち、予め決められた特定の機能を停止させる停止手段を有する制御部（１１）とを備えることを特徴とする。

これにより、第２発明においても第１発明と同様に、アンテナ（３２）の周囲のもの等が破損・損傷してしまうことを未然に防止できる。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る機械制御器１０を組み付けた刈払機１の斜視図である。 機械制御器１０を組み付けた刈払機１の使用例を示す図である。 本発明の実施形態に係る機械制御器１０のブロック図である。 （ａ）は制御箱１０Ａの側面図であり、（ｂ）は制御箱１０Ａの上面図である。 本発明の実施形態に係る機械制御器１０の作動を示すフローチャートである。 機械制御器１０を組み付けた刈払機１の使用例を示す図である。 機械制御器１０を組み付けた刈払機１の使用例を示す図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。

そして、本実施形態は、刈払機の作動を制御する機械制御器に本発明を適用したものである。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
本実施形態に係る機械制御器１０が適用される刈払機１は、図１に示すように、２サイクルエンジン等の内燃機関を動力源３とする機械装置である。動力源３は、金属パイプにて構成された操作棒５の長手方向一端側に組み付けられている。また、操作棒５の長手方向他端側には、丸鋸状の刈刃７が回転可能に組み付けられている。

操作棒５内には、動力源３で発生した回転力を刈刃７に伝達する駆動軸（図示せず。）が配設されている。なお、駆動軸と動力源３との間には、遠心クラッチ等の動力断続装置に組み込まれている。このため、アイドリング運転時等の動力源３の回転数が低いときには、動力源３で発生した回転力は駆動軸に伝達されない。

１．機械制御器
１．１ 機械制御器の概要
本実施形態に係る機械制御器１０は、図２に示すように、地表に敷設されたケーブル３０又は地中に埋設されたケーブル３０に予め貼付されたＩＣタグ３１との間で無線通信が成立し、そのＩＣタグ３１が予め決められた特定のＩＣタグ３１であるときには、刈払機１の動力源３を停止し、刈払機能を停止させる作動制御を行う。

なお、ＩＣタグとは、電波を受けて働く小型の電子装置（Radio frequency identification）の一種である。そして、ケーブル３０に予め貼付されたＩＣタグ３１は、電波を受けた時に予め決められた識別情報を含む無線信号を送信する。機械制御器１０は、ＩＣタグから送信された無線信号に上記識別信号が含まれている場合には、当該ＩＣタグを予め決められた特定のＩＣタグ３１であると判断する。

１．２ 機械制御器１０の構成
機械制御器１０は、図３に示すように、制御部１１等が収納された制御箱１０Ａ、及びアンテナ部１０Ｂ等を有して構成されている。

なお、制御箱１０Ａは、図１に示すように、操作棒５のうち操作ハンドル５Ａの近傍に組み付けられている。アンテナ部１０Ｂは、操作棒５の他端側、つまり刈刃７の近傍に組み付けられている。そして、アンテナ部１０Ｂと制御箱１０Ａとは、操作棒５に沿って延びるケーブル１０Ｃにより電気的に接続されている。

制御箱１０Ａは、図３に示すように、制御部１１、通信部１３、スイッチ部１５及び電源部１７等が収納された液密な収納箱である。
通信部１３は、アンテナ部１０Ｂを介してＩＣタグ３１との間で無線通信を行う。すなわち、通信部１３は、アンテナ部１０Ｂから電波を放射するとともに、当該電波を受けてＩＣタグ３１から発信された電波を受信し、その受信信号を制御部１１に向けて出力する。

制御部１１は、受信信号に基づいて特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したか否かの判定等を行うとともに、予め記憶された制御プログラムに従ってスイッチ部１５の作動を制御する。なお、制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ等により構成されている。そして、上記制御プログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

スイッチ部１５は、キルスイッチやプラグコード等の動力源３の点火プラグ（図示せず。）用の電気回路を開閉する。このため、スイッチ部１５が開いているときには、点火プラグがスパークできないので、動力源３は停止又は起動不可状態となる。一方、スイッチ部１５が閉じているときには、点火プラグがスパーク可能な状態となるので、動力源３は継続運転可能又は起動可能な状態となる。

なお、本実施形態に係るスイッチ部１５は、スイッチ部１５を閉じる旨の指令信号が制御部１１から発せられている間のみ点火プラグ用の電気回路を閉じる。このため、制御部１１への電力供給が停止しているとき等の制御部１１が作動していないときには、動力源３は停止又は起動不可状態となる。

電源部１７は、通信部１３、制御部１１及びスイッチ部１５に電力を供給する。なお、アンテナ部１０Ｂは、通信部１３を介して電源部１７からの電力が供給される。因みに、本実施形態に係る電源部１７は、リチウムイオン電池等の化学的蓄電材にて構成されている。

また、制御箱１０Ａには、図４（ａ）に示すように、起動スイッチと停止スイッチとが一体化された電源スイッチ１９、及びリセットスイッチ２１が設けられている。これら電源スイッチ１９及びリセットスイッチ２１は、作業者により手動操作されるものである。

そして、作業者は、電源スイッチ１９を回転操作することにより、オフポジション、オンポジション及びストップポジションのいずれかを選択することができる。
すなわち、オフポジションでは、通信部１３、制御部１１及びスイッチ部１５への電力供給を停止し、通信部１３及び制御部１１等が作動不可能なオフ状態となる。このためオフポジションでは、スイッチ部１５が開き、動力源３は停止又は起動不可状態となる。

オンポジションでは、通信部１３及び制御部１１等へ電力が供給され、通信部１３及び制御部１１等が作動可能なオン状態となるとともに、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したときに、音声や光等により作業者に警告を発する警告機能が作動可能な状態となる
。

ストップポジションでは、オン状態となって警告機能が作動可能な状態となるとともに、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したときにスイッチ部１５を開く自動停止機能が作動可能な自動停止可能状態となる。つまり、オンポジションでは、自動停止機能が作動不可能な非自動停止状態となり、ストップポジションでは、自動停止機能及び警告機能が作動可能な状態となる。

リセットスイッチ２１は、自動停止機能により停止した動力源３を再起動可能な状態とするための手動スイッチである。そして、リセットスイッチ２１は、図４（ｂ）に示すように、制御箱１０Ａの上面に設けられている。

また、制御箱１０Ａには、図３に示すように、電源部１７の出力電圧を検知する電圧検知部２３が設けられている。電圧検知部２３で検知された電圧（以下、検知電圧という。）を示す信号は、制御部１１に入力される。

そして、制御部１１は、検知電圧が予め決められた所定電圧未満の場合には、電源スイッチ１９のポジションによらず、機械制御器１０をオフ状態（以下、このオフ状態を電源オフ状態という。）とするとともに、その旨を報知（電圧低下報知という。）する。

因みに、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、制御箱１０Ａの上面に設けられたＬＥＤ等の発光体にて構成された報知部２５を発光又は点滅発光させることにより電圧低下報知を行う。また、上記所定電圧は、機械制御器１０を正常作動させるに必要な電源電圧に基づいて決定される電圧値である。

１．３ 機械制御器の作動（図５参照）
図５に示す制御プログラムは、電源スイッチ１９のポジションによらず、電源部１７から電力供給が開始されると起動し、電源部１７からの電力供給が停止した時、又は電源電圧が上記所定電圧より低い作動最低電圧未満となった時に停止する。

そして、制御プログラムが起動すると、検知電圧が所定電圧未満であるか否か判定され（Ｓ１）、検知電圧が所定電圧未満であると判定された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、電圧低下報知がされるとともに（Ｓ３）、電源オフ状態とされる（Ｓ５）。

一方、検知電圧が所定電圧以上であると判定された場合には（Ｓ１：ＮＯ）、電源スイッチ１９がいずれのポジションにあるかが判定される（Ｓ７）。なお、Ｓ１の実行時においては、スイッチ部１５を閉じる旨の信号が発せられていない状態であるので、スイッチ部１５は開いた状態であり、動力源３は停止又は起動不可状態となっている。

そして、電源スイッチ１９がオフポジションであると判定された場合には（Ｓ７：オフポジション）、オフ状態とされた後（Ｓ９）、再び、Ｓ１が実行される。なお、電源スイッチ１９がオフポジションであると判定された時点で既にオフ状態となっているときには、オフ状態が維持された後（Ｓ９）、再び、Ｓ１が実行される。

また、電源スイッチ１９がオンポジションであると判定された場合には（Ｓ７：オンポジション）、オン状態とされた後（Ｓ１１）、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したか否かが判定される（Ｓ１３）。なお、電源スイッチ１９がオンポジションであると判定された時点で既にオン状態となっているときには、オン状態が維持された後（Ｓ１１）、Ｓ１３が実行される。

そして、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したと判定された場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、警告機能が作動して音声や光等により作業者に警告が発せられた後（Ｓ１５）、再び、Ｓ７が実行される。なお、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信していないと判定された場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、再び、Ｓ１３が実行される。

因みに、Ｓ７からＳ１５に至る制御作動は非常に短時間であるので、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信可能な範囲に刈払機１が存在する間は、警告が連続的に発せられる。
また、電源スイッチ１９がストップポジションであると判定された場合には（Ｓ７：ストップポジション）、スイッチ部１５を閉じる旨の信号が発せられて動力源３が継続運転可能又は起動可能な状態となった後（Ｓ１７）、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したか否かが判定される（Ｓ１９）。

このとき、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信したと判定された場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、警告機能が作動して警告が発せられると同時にスイッチ部１５が開かれる（Ｓ２１）。このため、動力源３が起動不可状態となるとともに、動力源３が稼働している場合には動力源３が停止する。

なお、特定のＩＣタグ３１からの電波を受信していないと判定された場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、再び、Ｓ１９が実行される。
スイッチ部１５が開かれると（Ｓ２１）、リセットスイッチ２１が操作されたか否か判定される（Ｓ２３）。リセットスイッチ２１が操作されたと判定された場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、スイッチ部１５を閉じる旨の信号が発せられて動力源３が継続運転可能又は起動可能な状態となるとともに、警告が停止した後（Ｓ２５）、再び、Ｓ７が実行される。

なお、リセットスイッチ２１が操作されていないと判定された場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、再び、Ｓ２３が実行され、スイッチ部１５が開かれた状態が維持されるため、動力源３が停止したまま起動不可状態が継続する。

３．本実施形態に係る機械制御器の特徴
本実施形態では、特定のＩＣタグ３１と通信可能な範囲に刈払機１が侵入すると、機械制御器１０は動力源３を停止させるので、ＩＣタグ３１が貼付されたケーブル３０が損傷等してしまうことを未然に防止できる。

また、本実施形態では、作業者により操作されるリセットスイッチ２１を備え、動力源３が機械制御器１０により停止された後は、作業者によりリセットスイッチ２１が操作されない限り、動力源３を再度機能させることができないので、刈払機１によってケーブル３０が破損・損傷等してしまうことを確実に防止できる。

また、本実施形態では、起動時には自動停止状態とし、再起同時にはオン状態としないかぎり、動力源３を稼働させることができない。つまり作業者が電源スイッチ１９を少なくともオン状態としない限り、動力源３を稼働させることができない。

したがって、機械制御器１０が作動していない状態で動力源３が稼働することを未然に防止できるので、刈払機１によってケーブル３０が損傷等してしまうことを未然に防止できる。

なお、「起動時」とは、オフ状態からオン状態（自動停止状態も含む。）としたときにおいて、最初に動力源３を起動したときを意味し、「再起動」とは、起動時以降、オン状態（自動停止状態も含む。）で動力源３が停止した後、再度、動力源３を起動させるとき
をいう。

また、本実施形態では、動力源３を起動させる際には、非自動停止状態であるときには、オン状態であっても動力源３の起動を禁止し、自動停止可能状態であるときに動力源３の起動を許可することを特徴としている。

これにより、本実施形態では、動力源３の自動停止機能が作動した状態では、たとえ警告機能が作動可能状態であっても、そもそも動力源３を起動することができないので、刈払機１によってケーブル３０が損傷等してしまうことを確実に防止できる。

また、本実施形態では、リセットスイッチ２１が操作された後においては、非自動停止状態であってもオン状態であれば、動力源３の再起動を許可することを特徴としている。
これにより、本実施形態では、リセットスイッチ２１を操作することにより動力源３が再起動可能な状態なるので、刈払機１の使い勝手が過度に低下することを抑制しながら、ＩＣタグ３１の周囲のもの等が損傷等してしまうことを未然に防止できる。

また、本実施形態では、電源部１７の出力電圧が、予め決められた所定電圧未満の場合には、動力源３の起動を作動不可能な状態にするので、刈払機１の作動中に機械制御器１０が事実上停止することを未然に防止できる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ケーブル３０にＩＣタグ３１を貼付したが、本実施形態は、図６に示すように、ケーブル３０の周囲にＩＣタグ３１を貼付した支柱３３を配設している。

また、各支柱３３には、少なくとも上方側及び下方側の２箇所にＩＣタグ３１が貼付されているとともに、支柱３３の下方側に設定されたＩＣタグ３１を貼付するための部位は、支柱３３の長手方向に変位可能な構成となっている。

なお、図６では、ケーブル３０にもＩＣタグ３１が貼付されているが、ケーブル３０のＩＣタグ３１を廃止してもよい。
（第３実施形態）
上述の実施形態では、地表に敷設されたケーブル３０又は地中に埋設されたケーブル３０に予めＩＣタグ３１を貼付した。これに対して、本実施形態では、ＩＣタグ３１に代えて、ケーブル状のアンテナ３２を配置する。

アンテナ３２は、図示しない発信装置に接続されている。そして、アンテナ３２から所定周波数の信号電波が発信されている。なお、発信装置は、ケーブル３０の延び方向に沿って所定間隔毎に設置されている。

そして、機械制御器１０とアンテナ３２との間で無線通信が成立したときに、第１実施形態と同様な制御により、刈払機１の動力源３を停止し、刈払機能を停止させる作動制御を行う。アンテナ３２は、ケーブル３０に一体化された状態、又はケーブル３０の近傍にてケーブル３０と平行に延びている。

なお、アンテナ３２は、ケーブル状に限定されるものではなく、その他形状であってもよい。また、アンテナ３２は、ケーブル３０と平行に延びたものに限定されるものではなく、ＩＣタグ３１をケーブル３０に貼付したように、複数のアンテナ３２を離散的にケーブル３０又はその近傍に配置してもよい。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、機械装置として刈払機１を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、工作機械や建機等のその他の機械装置にも適用できる。

なお、工作機械（例えば、プレス機）に適用する場合には、プレス機を操作する作業者及びその他の者にＩＣタグ３１を携帯させるとともに、プレス機の周囲、つまりＩＣタグ３１と通信可能な範囲にＩＣタグ３１を携帯した作業者等が侵入した際に、機械制御器１０にてプレス機能を停止させる構成とすればよい。

因みに、プレス機能を停止させるには、（ａ）プレス機の動力源を停止させる、（ｂ）プレス機への電力供給を停止する、（ｃ）プレス作動に関わる部分のみを停止する、又は（ｄ）プレス機の操作パネルを操作不可状態とする等の手法がある。

また、上述の実施形態では、起動スイッチと停止スイッチとが一体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、起動スイッチと停止スイッチとを独立して設けてもよい。

また、上述の実施形態では、動力源３を停止させて刈払機１の刈払機能を停止させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばクラッチ等の動力断続手段を備える機械装置であれば、当該クラッチにて動力の伝達を遮断して機械装置の特定機能を停止させてもよい。

また、上述の実施形態では、動力源３が内燃機関であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動モータ等の他の動力源３を有する機械装置にも適用できる。
また、上述の実施形態では、ソフトウェアにて上記作動を実現したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハードウェアにて上記作動を実現してもよい。

また、上述の実施形態では、本発明に係る機械制御器１０を既存の機械装置に後付したものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る機械制御器１０を組み込んだ機械装置であってもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１… 刈払機 ３… 動力源 ５… 操作棒 ５Ａ… 操作ハンドル ７… 刈刃
１０… 機械制御器 １０Ａ… 制御箱 １０Ｂ… アンテナ部 １０Ｃ… ケーブル
１１… 制御部 １３… 通信部 １５… スイッチ部 １７… 電源部
１９… 電源スイッチ ２１… リセットスイッチ ２３… 電圧検知部
２５… 報知部 ３０… ケーブル ３１… ＩＣタグ

Claims (9)

1. 機械装置に適用され、前記機械装置の作動を制御する機械制御器であって、
   ＩＣタグとの間で無線通信を行う通信部と、
   予め決められた特定のＩＣタグと前記通信部との間で無線通信がされたときに、前記機械装置が有する機能のうち、予め決められた特定の機能を停止させる停止手段を有する制御部と
   を備えることを特徴とする機械制御器。
2. 機械装置に適用され、前記機械装置の作動を制御する機械制御器であって、
   アンテナとの間で無線通信を行う通信部と、
   前記アンテナと前記通信部との間で無線通信がされたときに、前記機械装置が有する機能のうち、予め決められた特定の機能を停止させる停止手段を有する制御部と
   を備えることを特徴とする機械制御器。
3. 作業者により操作されるリセットスイッチを備え、
   前記制御部は、前記特定の機能を停止させた後、前記リセットスイッチが操作された場合に前記特定の機能を作動可能な状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の機械制御器。
4. 作業者により操作され、前記通信部及び前記制御部が作動可能なオン状態と前記通信部及び前記制御部が作動不可能なオフ状態とを切り替える起動スイッチを備え、
   前記制御部は、前記起動スイッチが前記オフ状態ときには、前記特定の機能を作動不可能な状態にすることを特徴とする請求項３に記載の機械制御器。
5. 作業者により操作され、前記停止手段が作動可能な自動停止可能状態と前記停止手段が作動不可能な非自動停止状態とを切り替える停止スイッチを備え、
   前記制御部は、前記停止手段の作動時に作業者に警告を発する警告手段を有し、かつ、前記オン状態のときには前記警告手段を作動可能な状態とし、
   さらに、前記制御部は、前記非自動停止状態であるときには、前記機械装置の起動を禁止し、かつ、前記自動停止可能状態であるときに前記機械装置の起動を許可することを特徴とする請求項４に記載の機械制御器。
6. 前記停止手段は、前記特定の機能を停止させる際には、前記機械装置の動力源を停止させることを特徴とする請求項５に記載の機械制御器。
7. 前記制御部は、前記リセットスイッチが操作された後においては、前記非自動停止状態であっても前記オン状態であれば、前記機械装置の再起動を許可することを特徴とする請求項５又は６に記載の機械制御器。
8. 前記制御部は、前記通信部及び前記制御部に電力を供給する電源部の出力電圧が、予め決められた所定電圧未満の場合には、前記特定の機能を作動不可能な状態にすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の機械制御器。
9. 前記出力電圧が前記所定電圧未満の場合に、その旨を報知する報知部を備えることを特徴とする請求項８に記載の機械制御器。

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