JP2014187761A - 作業機械の駆動状態報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の作業者に対して作業装置の駆動に関する状態を伝達することのできる作業機械の駆動状態報知装置を提供する。
【解決手段】移動式クレーンの外側から視認可能な状態表示部２５ａにクレーン装置２０の状態を表示するようにしている。これにより、エンジン音を発生させることなく、周囲の作業者がクレーン装置２０の駆動開始のタイミングを計りながら作業を行うことができるので、静音性を向上させると共に作業効率を向上させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、所定の作業を行う作業装置の駆動状態を周囲の作業者に対して報知するための作業機械の駆動状態報知装置に関するものである。

従来の作業機械としては、所定の作業を行う作業装置と、作業装置を駆動させる動力源としてエンジンと、を備えたものが知られている。

前記作業機械では、作業装置の駆動が可能な状態である作業待機状態においてエンジンがアイドリング運転を行っているため、周囲の作業者はエンジン音によって作業装置が作業待機状態であることを認識することができる。

一方、従来の作業機械として、所定の作業を行う作業装置と、作業装置を駆動させる動力源として電動モータと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の作業機械として、所定の作業を行う作業装置と、作業装置を駆動させるアイドリングストップ機能を有するエンジンと、を備えたものが知られている。

特許第３９３５０９８号公報

電動モータで駆動する作業機械やアイドリングストップ機能を有するエンジンで駆動する作業機械では、作業装置の作業待機状態でエンジン音が発生しないため、周囲の作業者は作業装置が作業待機状態であるか否かを認識することができず、作業機械の動作と周囲の作業者との連係が必要な作業において互いにタイミングを計ることができず、作業効率が低下する。

本発明の目的とするところは、周囲の作業者に対して作業装置の駆動に関する状態を伝達することのできる作業機械の駆動状態報知装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、所定の作業を行う作業装置を備えた作業機械において、周囲の作業者に対して作業装置の状態を報知する作業機械の駆動状態報知装置であって、作業装置の外側から視認可能に設けられ、作業装置の駆動に関する状態を表示する表示手段を備えている。

これにより、作業装置の駆動が可能な状態が外側から視認可能となることから、エンジン音を発生させることなく、周囲の作業者が作業機械の駆動開始のタイミングを計りながら作業を行うことが可能となる。

本発明によれば、エンジン音を発生させることなく、周囲の作業者が作業装置の駆動開始のタイミングを計りながら作業を行うことができるので、静音性を向上させると共に作業効率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す移動式クレーンの側面図である。 油圧供給装置、動力装置および制御系を示す概略図である。 状態表示部を示す図である。 状態報知制御処理のフローチャートである。

図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。なお、以下の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

本発明の駆動状態報知装置を備えた作業機械の一例としての移動式クレーン１は、図１に示すように、走行体としての車両１０と、作業装置としてのクレーン装置２０と、を備えている。

車両１０は、車輪１１を有し、エンジン、または、エンジンおよび後述するモータジェネレータを動力源として走行する。また、車両１０の前側および後側の左右両側には、クレーン作業時に車両１０の転倒を防止するとともに、車両１０を安定的に支持するためのアウトリガ１２が設けられている。アウトリガ１２は、幅方向外側に移動可能であるとともに、油圧式のジャッキシリンダによって下方に伸長可能である。アウトリガ１２は、下端を接地させることにより車両１０を地面に対して安定的に支持する。

クレーン装置２０は、車両１０の前後方向略中央部に水平面上を旋回可能に設けられた旋回台２１と、旋回台２１に対して起伏可能に設けられるとともに、伸縮可能に設けられたブーム２２と、ブーム２２の先端側から垂下されるワイヤロープ２３と、ワイヤロープ２３の巻き込みまたは繰り出しを行うためのウインチ２４と、旋回台２１の前側に設けられ、車両１０の走行およびクレーン装置２０による作業に関する操作を行うためのキャビン２５と、を備えている。

キャビン２５は、旋回台２１に設けられ、旋回台２１と共に旋回する。キャビン２５の前面の下部には、クレーン装置２０のクレーン作業時において玉掛け作業を行う作業者に対してクレーン装置２０の駆動状態を報知するための状態表示部２５ａが設けられている。

状態表示部２５ａは、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置からなり、図３に示すように、クレーン装置２０の駆動に関する状態を表示すると共に表示を消すことが可能である。

各ジャッキシリンダ、旋回台２１を旋回させるための旋回モータ、ブーム２２を起伏させるための起伏シリンダ、ブーム２２を伸縮させるための伸縮シリンダおよびウインチ２４を回転させるためのウインチモータ等のアクチュエータ６０は、作動油によって作動する。図２に示すように、各アクチュエータ６０を作動させる作動油は、油圧供給装置３０によって供給される。

油圧供給装置３０は、図２に示すように、油圧を生じさせるための油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１から吐出された作動油を各アクチュエータ６０に供給するための作動油回路３２と、を備えている。

油圧ポンプ３１は、図２に示すように、車両１０に設けられ、車両１０を走行させる動力を発生させると共に動力を車輪１１に伝達するための動力装置４０から取出された動力によって駆動する。油圧ポンプ３１は、例えば、斜板式のアキシャルプランジャ油圧ポンプであり、斜板の角度を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。

作動油回路３２には、クレーン装置２０に設けられたアクチュエータ６０（起伏シリンダ、伸縮シリンダ、ウインチモータ）がロータリージョイント３３を介して接続されている。また、作動油回路３２には、複数のコントロールバルブ（図示せず）が設けられ、各コントロールバルブによって各アクチュエータ６０に流入する作動油の流量および流通方向が制御される。各コントロールバルブは、キャビン２５内の操作レバーや操作ペダル等の後述する操作入力部５１によって操作され、操作入力部５１の操作量に応じて作動油の流量の調整が可能である。各コントロールバルブは、ソレノイド等の切換手段を有し、後述するコントローラ５０からの信号によって操作が可能である。

動力装置４０は、動力を発生させるための動力源ユニット４１と、動力源ユニット４１から出力される動力を、トルクを転換して車輪１１側に伝達するためのトルクコンバータ４２と、トルクコンバータ４２から出力される動力の回転速度およびトルクを変更するためのトランスミッション４３と、トランスミッション４３から出力される動力を車輪１１に伝達するプロペラシャフト４４と、プロペラシャフト４４に設けられた電気式のリターダ４５と、を備えている。

動力源ユニット４１は、主に車両走行用の動力源であるエンジン４１ａと、供給された電力によって電動モータとして機能するとともに、エンジン４１ａの動力によって、または走行中の減速時等に発電機として機能するモータジェネレータ４１ｂと、モータジェネレータ４１ｂで発電された電力を蓄えるとともに、モータジェネレータ４１ｂを電動モータとして機能させる場合に電力を供給可能なバッテリ４１ｃと、バッテリ４１ｃの出力を制御したりモータジェネレータ４１ｂの動作を制御したりするためのモータジェネレータ駆動制御部４１ｄと、エンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結および連結の解除を切換可能なクラッチ４１ｅと、を備えている。

モータジェネレータ４１ｂは、エンジン４１ａとトルクコンバータ４２との間に設けられている。エンジン４１ａの動力は、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸とを連結することにより、モータジェネレータ４１ｂの入出力軸を介してトルクコンバータ４２に伝達される。

モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、インバータ、昇圧コンバータ、モータ制御部、ジェネレータ制御部等を有している。モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、バッテリ４１ｃの出力を制御してモータジェネレータ４１ｂに電力を供給したり、後述するコントローラ５０からの信号に応じてモータジェネレータ４１ｂの機能を発電機または電動モータに切換えたりする。また、モータジェネレータ駆動制御部４１ｄには、外部電源に接続するための電源ケーブル４１ｆが接続可能に設けられている。モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、モータジェネレータ４１ｂを電動モータとして機能させる場合に、電源をバッテリ４１ｃまたは外部電源に切換えることが可能である。外部電源は、例えば３相交流２００Ｖや３相交流４００Ｖ等の電源が用いられる。

トルクコンバータ４２の出力側には、トランスミッション４３に伝達される動力を取出し可能なＰＴＯ（パワーテイクオフ）機構４６が設けられ、ＰＴＯ機構４６を介して油圧ポンプ３１が連結可能である。ＰＴＯ機構４６は、油圧ポンプ３１に対するエンジン４１ａの出力軸およびトルクコンバータ４２の入出力軸との連結と連結の解除の切換えが可能である。

また、移動式クレーン１は、車両１０の走行時やクレーン装置２０による作業時における油圧供給装置３０および動力装置４０の制御を行うためのコントローラ５０を有している。

コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。コントローラ５０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

コントローラ５０には、状態表示部２５ａと、各アクチュエータ６０と、各アクチュエータ６０に対応するコントロールバルブ（図示せず）と、油圧ポンプ３１と、動力源ユニット４１と、操作レバーやアクセルペダル等の車両１０およびクレーン装置２０の操作を行うための操作入力部５１と、車両１０の走行およびクレーン装置２０の駆動等の各種設定を行うための設定入力部５２と、周囲の作業者に対してクレーン装置２０が駆動中である旨の音声による報知を行うためのスピーカ５３と、が接続されている。ここで、車両１０とクレーン装置２０との間で信号を伝達するための信号線は、ロータリージョイント３３に備えられたスリップリングを介して接続されている。

コントローラ５０には、アクチュエータ６０の駆動状態に関する信号が入力される。コントローラ５０は、アクチュエータ６０の駆動状態に関する信号に基づいてコントロールバルブや表示装置に信号を出力する。また、コントローラ５０には、電源ケーブル４１ｆが接続されるモータジェネレータ駆動制御部４１ｄの接続部に供給される電力に関する信号が入力される。コントローラ５０は、接続部に供給される外部電源の電圧に基づいて外部電源の接続の有無を検出する。

以上のように構成された作業機械としての移動式クレーン１において、クレーン装置２０による作業を行う場合には、エンジン４１ａの動力、バッテリ４１ｃの電力および外部電源の電力のいずれかによって、油圧ポンプ３１を駆動させることが可能である。このため、クレーン装置２０は、エンジン４１ａの動力によって油圧ポンプ３１を駆動させるためのエンジン作業モード、バッテリ４１ｃの電力によって油圧ポンプ３１を駆動させるためのバッテリ作業モード、または、外部電源の電力によって油圧ポンプ３１を駆動させるための外部電源作業モードによって駆動される。作業者は、エンジン作業モード、バッテリ作業モードおよび外部電源作業モードのいずれかを、作業の開始前に設定入力部５２を操作して設定する。

エンジン作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとを連結した状態で、ＰＴＯ機構４６によって油圧ポンプ３１に対してエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸を連結した状態とする。

エンジン作業モードにおいて、エンジン４１ａの回転数は、作業者の操作入力部５１に対するアクセル操作によって調整され、使用者の操作入力部５１に対するアクセル操作がない状態では作業アイドリング回転数で駆動される。また、エンジン作業モード時における作業の合間の待機状態では、作業アイドリング回転数で駆動するエンジン４１ａの動力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動させ、発電された電力をモータジェネレータ駆動制御部４１ｄを介してバッテリ４１ｃに充電する。さらに、エンジン作業モード時において、バッテリ４１ｃは、外部電源の電力によっても充電が可能である。

バッテリ作業モードおよび外部電源作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、クラッチ４１ｅをエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの連結を解除した状態とする。また、バッテリ作業モードおよび外部電源作業モードでは、ＰＴＯ機構４６を油圧ポンプ３１に対してモータジェネレータ４１ｂの入出力軸を連結した状態とする。

外部電源作業モードでは、クレーン作業を行う場所に設置された電源に接続された電源ケーブル４１ｆを、モータジェネレータ駆動制御部４１ｄに接続する。外部電源作業モード時における作業の合間の待機状態では、外部電源の電力によってバッテリ４１ｃを充電可能である。

クレーン装置２０による作業を行う場合に、コントローラ５０は、作業モードおよびクレーン装置２０の駆動状態に関する情報の状態表示部２５ａへの表示、および、クレーン装置２０の駆動状態に応じたスピーカ５３からの音声の出力を制御する状態報知制御処理を行う。このときのコントローラ５０の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、作業モードが外部電源作業モードであるか否かを判定する。外部電源作業モードであると判定した場合にはステップＳ２に処理を移し、外部電源作業モードでないと判定した場合にはステップＳ７に処理を移す。

（ステップＳ２）
ステップＳ１において作業モードが外部電源作業モードであると判定した場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、モータジェネレータ駆動制御部４１ｄに電源ケーブル４１ｆが接続されているか否かを判定する。電源ケーブル４１ｆが接続されていると判定した場合にはステップＳ３に処理を移し、電源ケーブル４１ｆが接続されていないと判定した場合にはステップＳ１２に処理を移す。

（ステップＳ３）
ステップＳ２においてモータジェネレータ駆動制御部４１ｄに電源ケーブル４１ｆが接続されていると判定した場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、クレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されたか否かを判定する。クレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されたと判定した場合にはステップＳ４に処理を移し、クレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されていないと判定した場合にはステップＳ６に処理を移す。

（ステップＳ４）
ステップＳ３においてクレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されたと判定した場合に、ステップＳ４においてＣＰＵは、スピーカ５３からクレーン装置２０が作業中である旨の音声を出力してステップＳ５に処理を移す。

具体的には、例えば、スピーカ５３から「クレーン作業中です」等の音声を出力する。このとき、スピーカ５３から発せられる音声は、エンジン４１ａの音量よりも小さい音量である。

（ステップＳ５）
ステップＳ５においてＣＰＵは、状態表示部２５ａに外部電源の電力によるクレーン装置２０の駆動中である旨の表示をして状態報知制御処理を終了する。

具体的には、例えば、状態表示部２５ａに「外部電源作業中」と表示する。

（ステップＳ６）
ステップＳ３においてクレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されていないと判定した場合に、ステップＳ６においてＣＰＵは、状態表示部２５ａに外部電源の電力によるクレーン装置２０の作業の待機中である旨の表示をして状態報知制御処理を終了する。

具体的には、例えば、状態表示部２５ａに「外部電源待機中」と表示する。

（ステップＳ７）
ステップＳ１において作業モードが外部電源作業モードでないと判定した場合に、ステップＳ７においてＣＰＵは、作業モードがバッテリ作業モードであるか否かを判定する。作業モードがバッテリ作業モードであると判定した場合にはステップＳ８に処理を移し、作業モードがバッテリ作業モードでないと判定した場合にはステップＳ１２に処理を移す。

（ステップＳ８）
ステップＳ７において作業モードがバッテリ作業モードであると判定した場合に、ステップＳ８においてＣＰＵは、クレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されたか否かを判定する。クレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されたと判定した場合にはステップＳ９に処理を移し、クレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されていないと判定した場合にはステップＳ１１に処理を移す。

（ステップＳ９）
ステップＳ８においてクレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されたと判定した場合に、ステップＳ９においてＣＰＵは、スピーカ５３からクレーン装置２０が作業中である旨の音声を出力してステップＳ１０に処理を移す。

具体的には、例えば、スピーカ５３から「クレーン作業中です」等の音声を出力する。このとき、スピーカ５３から発せられる音声は、エンジン４１ａの音量よりも小さい音量である。

（ステップＳ１０）
ステップＳ１０においてＣＰＵは、状態表示部２５ａにバッテリ４１ｃの電力によるクレーン装置２０の駆動中である旨の表示をして状態報知制御処理を終了する。

具体的には、例えば、状態表示部２５ａに「バッテリ作業中」と表示する。

（ステップＳ１１）
ステップＳ８においてクレーン装置２０を駆動させる操作が操作入力部５１に入力されていないと判定した場合に、ステップＳ１１においてＣＰＵは、状態表示部２５ａにバッテリ４１ｃの電力によるクレーン装置２０の作業の待機中である旨の表示をして状態報知制御処理を終了する。

具体的には、例えば、状態表示部２５ａに「バッテリ待機中」と表示する。

（ステップＳ１２）
ステップＳ２においてモータジェネレータ駆動制御部４１ｄに電源ケーブル４１ｆが接続されていないと判定した場合、または、ステップＳ７において作業モードがバッテリ作業モードでないと判定した場合に、ステップＳ１２においてＣＰＵは、状態表示部２５ａに表示を行わずに状態報知制御処理を終了する。

ここで、ステップＳ７において作業モードがバッテリ作業モードでないと判定した場合には、作業モードがエンジン作業モードに設定されている。エンジン作業モードでは、エンジン音が発せられるため、状態表示部２５ａの表示やスピーカ５３からの音声の出力を行う必要がない。

このように、本実施形態の作業機械の外部電源接続装置によれば、移動式クレーン１の外側から視認可能な状態表示部２５ａにクレーン装置２０の状態を表示するようにしている。
これにより、エンジン音を発生させることなく、周囲の作業者がクレーン装置２０の駆動開始のタイミングを計りながら作業を行うことができるので、静音性を向上させると共に作業効率を向上させることが可能となる。

また、クレーン装置２０の駆動中である旨を、スピーカ５３から音声を発生させることで報知している。
これにより、クレーン装置２０の作業に連係しない作業を行う周囲の作業者に対して、エンジン音よりも小さい音でクレーン装置２０が駆動中である旨を伝えることができるので、安全性を向上させることが可能となる。

また、クレーン装置２０のキャビン２５の前面に状態表示部２５ａを設けている。
これにより、クレーン作業時において玉掛け作業を行う作業者が確実に状態表示部２５ａの表示内容を確認することができるので、安全性および作業効率を向上させることが可能となる。

なお、前記実施形態では、外部電源の電力によって駆動可能なクレーン装置２０を備えた移動式クレーン１を作業機械として示したがこれに限られるものではない。外部電源の電力によって駆動可能な作業装置を備えたものであれば、例えば、高所作業車や掘削機等の作業機械に本発明を適用可能である。

また、前記実施形態では、クレーン装置２０がエンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの一方または両方の動力によって駆動するものを示したがこれに限られるものではない。例えば、クレーン装置２０は、外部電源の電力で駆動可能な電動モータの動力でのみ駆動するものでもよい。

また、前記実施形態では、モータジェネレータ４１ｂの動力によってクレーン装置２０を駆動させる場合に、状態表示部２５ａによってクレーン装置２０の状態を報知するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。
例えば、アイドリングストップ機能を備えたエンジンでクレーン装置２０を駆動させる場合には、クレーン作業の待機中にアイドリングストップ機能によってエンジンが停止しているときに、状態表示部２５ａにクレーン作業の待機中である旨を表示するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、クレーン装置２０の駆動中である旨をスピーカ５３から音声を発するようにしたものを示したがこれに限られるものではない。例えば、クレーン装置２０の駆動中である旨を、ブザー等から発せられる警報音によって報知するようにしてもよい。このときの警報音は、エンジン４１ａよりも小さい音量であることが望ましい。

また、前記実施形態では、状態表示部２５ａをキャビン２５の前面に設けるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。クレーン作業時における玉掛け作業者が視認可能であれば、例えば、ブーム２２の先端部やブーム２２の先端部から垂下されるフックブロックに設けてもよい。

また、前記実施形態では、操作入力部５１に対するクレーン装置２０を駆動させる操作の入力によってクレーン装置２０が駆動中である状態を状態表示部２５ａに表示している。
クレーン装置２０が駆動中である状態を状態表示部２５ａに表示するタイミングとしては、操作入力部５１が傾倒操作を行う操作レバーの場合に、実際にクレーン装置２０が駆動し始める前の操作レバーの傾倒角度で状態表示部２５ａにクレーン装置２０が駆動中である旨を表示するようにしてもよい。この場合には、実際にクレーン装置２０が駆動する前に周囲の作業者にクレーン装置２０が駆動することを伝えることができるので、周囲の作業者がクレーン装置２０の駆動開始のタイミングを計ることが可能となる。

１…移動式クレーン、１０…車両、２０…クレーン装置、２５…キャビン、２５ａ…状態表示部、３０…油圧供給装置、３１…油圧ポンプ、４０…動力装置、４１…動力源ユニット、４１ｂ…モータジェネレータ、４１ｄ…モータジェネレータ駆動制御部、４１ｆ…電源ケーブル、５０…コントローラ、５１…操作入力部、５２…設定入力部、５３…スピーカ、６０…アクチュエータ。

Claims (3)

1. 所定の作業を行う作業装置を備えた作業機械において、周囲の作業者に対して作業装置の状態を報知する作業機械の駆動状態報知装置であって、
   作業装置の外側から視認可能に設けられ、作業装置の駆動に関する状態を表示する表示手段を備えた
   ことを特徴とする作業機械の駆動状態報知装置。
2. 作業装置が駆動中である旨を音によって報知する駆動状態報知手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の駆動状態報知装置。
3. 作業装置は、ブームを備えたクレーン装置であり、
   表示手段は、クレーン装置の前側に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械の駆動状態報知装置。

Images