JP2017145649A

JP2017145649A - 作業機械

Info

Publication number: JP2017145649A
Application number: JP2016029381A
Authority: JP
Inventors: 武田　康弘; Yasuhiro Takeda; 康弘武田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP6694294B2

Abstract

【課題】運転室の前窓から視認できない作業対象領域を違和感なく、つまりは恰も直接見ているが如くモニタリングしながら操作することができる作業機械を提供する。【解決手段】基礎構造体１０と、運転席２０２を収容した運転室２２を有し基礎構造体１０上に設けられた旋回体２０と、旋回体２０に連結された作業腕３１と、作業腕３１に装着されたブレーカ３２とを備えた作業機械１００Ａにおいて、表示面を運転室２２の内側に向けて運転室２２の床に設けた疑似窓であるモニタ３１１と、モニタ３１１の背面側の領域Ｌ２，Ｌ３を運転室２２側から撮影するように配置したカメラ３２０とを備え、カメラ３２０で撮影した映像がモニタ３１１に表示されるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、運転室の前窓の視野外で作業具を用いる特殊な作業機械に関する。

旋回式作業機械である油圧ショベルをベースとする作業機械には様々な種類のものがある。中には、主な作業対象領域が運転室の下方又は上方に位置し、作業腕を運転室の下方又は上方に伸ばして作業する作業機械もある。この種の作業機械では、運転席に座った状態で運転室の前窓から作業対象領域を視認することができない。従って、前窓とは別に運転室に覗き窓が設けられているが、覗き窓を使わずに運転室からオペレータが身を乗り出して無理な姿勢で操作することがある。

それに対し、運転室の下方の作業対象領域をカメラで撮影し、運転室内のモニタでオペレータがその映像を見ながら操作を行える作業機械もある（特許文献１等参照）。

特開２００９−３５９０５号公報

特許文献１の作業機械ではモニタが運転室内の前部に配置されている（同文献の各図参照）。この場合、運転席に座ったオペレータからすると作業対象領域とモニタが異なる方向に存在し、作業腕を伸ばす方向と視線方向が一致しないため、モニタに映し出される映像との間に感覚的なずれが生じ得る。

本発明は、運転室の前窓から視認できない作業対象領域を違和感なく、つまりは恰も直接見ているが如くモニタリングしながら操作することができる作業機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基礎構造体と、運転席を収容した運転室を有し前記基礎構造体上に設けられた旋回体と、前記旋回体に連結された作業腕と、前記作業腕に装着された作業具とを備えた作業機械において、表示面を前記運転室の内側に向けて前記運転室の内壁に設けた疑似窓であるモニタと、前記モニタの背面側の領域を前記運転室側から撮影するように配置したカメラとを備え、前記カメラで撮影した映像が前記モニタに表示されることを特徴とする。

本発明によれば、運転室の前窓から視認できない作業対象領域を違和感なく、つまりは恰も直接見ているが如くモニタリングしながら操作することができる。

本発明の第１実施形態に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた運転室の内部の構造を模式的に表す透視左側面図である。本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた運転室の内部の構造を模式的に表す平面図である。本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた疑似窓システムの模式図である。本発明の第１実施形態の一変形例に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。本発明の第１実施形態の他の変形例に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。本発明の第１実施形態の更に他の変形例に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。図７に示した作業機械の運転室が前方にスライドした状態を表す図である。本発明の第２実施形態に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられた運転室の内部の構造を模式的に表す透視左側面図である。本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられた運転室の平面図である。図１０に示した運転室の前部を開放した状態を表す図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
１．作業機械
図１は本発明の第１実施形態に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。以降、運転席に着いたオペレータの前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面直交方向手前側）、右側（図１中紙面直交方向奥側）を作業機械の前、後、左、右とし、それぞれ単に前側、後側、左側、右側と記載する。また、後述する運転室については内部を透視して図示してある。

図１に例示した作業機械１００Ａは、製鉄所等で溶鋼を運搬するのに用いる取り鍋Ｗの内壁に張り付けてある耐火煉瓦や耐火煉瓦に付着した金属を剥がしたりするのに用いられる機械である。取り鍋Ｗは上部が開口した有底円筒形状の容器であり、同図では中心線を通る断面の輪郭線を二点鎖線で表してある。この取り鍋Ｗは支持部材Ｓを介して地面に置かれている。作業機械１００Ａは油圧ショベルをベースマシンとしたものであり、基礎構造体１０、旋回体２０及び作業装置３０を備えている。

１−１．基礎構造体
基礎構造体１０は、架台１１及びポスト１２を含む。架台１１は接地しており、ボルト（不図示）等で地面に強固に固定されている。架台１１の位置や大きさは、取り鍋Ｗの図１に示す断面上のＵ字状の内壁面Ｌ１−Ｌ３のうち少なくとも底面Ｌ２及び後面Ｌ３に作業装置３０の先端が届くように取り鍋Ｗの大きさによって高さや位置が設定されている。ポスト１２は架台１１の上部にボルト（不図示）等で強固に固定されている。

１−２．旋回体
旋回体２０は、旋回フレーム２１、運転室２２、カウンタウェイト２３、動力室２４等を備えている。

旋回フレーム２１は旋回体２０のベースフレームであり、旋回輪２５を介してポスト１２の上部に設けられており、旋回体２０が図１の旋回中心Ｃを中心にして基礎構造体１０に対して旋回可能である。旋回フレーム２１には、旋回輪２５の付近に旋回モータ（不図示）が搭載されていて、旋回モータの出力軸が旋回輪２５に設けた歯車と噛み合うことで、基礎構造体１０に対して旋回体２０が旋回する。旋回モータには電動モータを用いることもできるが、本実施形態では油圧モータが用いてある。運転室２２は旋回中心Ｃに対して前側にオフセットした位置に配置され、旋回フレーム２１上に台座部２６を介して嵩上げして設けられている。この例では運転室２２の下面の方が動力室２４の上面よりも高い。運転室２２の詳細は後述する。カウンタウェイト２３は作業装置３０との重量のバランスをとるための錘であり、旋回フレーム２１の後端に設けられている。動力室２４は台座部２６とカウンタウェイト２３の間に位置し、特に図示していないが、原動機（エンジン又は電動機）やこの原動機で駆動される油圧ポンプ、ラジエータやオイルクーラ等の熱交換器、油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する切換弁ユニット、作動油タンクや燃料タンク等を収容している。

１−３．作業装置
作業装置３０は、作業腕３１及びブレーカ３２を含む。作業腕３１は、ブーム３３、アーム３４、ブームシリンダ３５（図５等参照）、アームシリンダ３６及びアタッチメントシリンダ３７を備えている。ブーム３３は旋回体２０の前部に上下方向に回動可能に連結され、アーム３４はこのブーム３３の先端に、ブレーカ３２はこのアーム３４の先端に、それぞれ回動可能に連結されている。ブームシリンダ３５は旋回体２０及びブーム３３に、アームシリンダ３６はブーム３３及びアーム３４に、それぞれ両端が連結されている。アタッチメントシリンダ３７は、基端がアーム３４の基部側に連結される一方、先端がリンク３８，３９を介してそれぞれアーム３４の先端部及びブレーカ３２に連結されている。ブームシリンダ３５、アームシリンダ３６及びアタッチメントシリンダ３７はいずれも油圧シリンダであるが、電動シリンダを用いても良い。

１−４．運転室
図２は運転室２２の内部の構造を模式的に表す透視左側面図、図３はその平面図である。図２及び図３に示したように、運転室２２は、ボディ２０１、運転席２０２、操作レバー装置２０３Ｌ，２０３Ｒ及び２０４Ｌ，２０４Ｒ、操作盤２０５（図３参照）、コンソールボックス２０６Ｌ，２０６Ｒ、疑似窓システム３００（図４参照）等を備えている。

ボディ２０１は運転席２０２を包囲する運転室２２の外殻であり、ピラー２０１ａ−２０１ｄ、窓２０１ｅ−２０１ｈ、床２０１ｉ及び天井２０１ｊにより運転席２０２の前後左右及び上下を囲んでいる。ピラー２０１ａは運転室２２の左前、ピラー２０１ｂは右前、ピラー２０１ｃは右後、ピラー２０１ｄは左後の各コーナーにおいて床２０１ｉと天井２０１ｊとを連結している。窓２０１ｅ−２０１ｈは少なくとも一部が可視光を通す素材（ガラスやアクリル等）で形成され、これらを介して運転室２２の内部から運転室２２の外の様子が光学的に伺えるようになっている。窓２０１ｅが前窓、窓２０１ｆが右窓、窓２０１ｇが後窓、窓２０１ｈが左窓である。右窓２０１ｆ又は左窓２０１ｈの一方、本実施形態では左窓２０１ｈは、図示していないが適宜フレームで区画されて一部が開閉扉になっている。また、前述した台座部２６には梯子が取り付けられていて、オペレータは架台１１等から梯子を上り下りして運転室２２に対して開閉扉を介して乗降する。

運転席２０２はオペレータが座る座席であり、台座２０２ａ、シートクッション２０２ｂ、バックレスト２０２ｃ、ヘッドレスト２０２ｄ及びアームレスト２０２ｅを備えている。台座２０２ａは床２０１ｉ上に固定されている。台座２０２ａにはサスペンションが含まれる場合もある。シートクッション２０２ｂはオペレータが座る着座部であり、台座２０２ａ上に固定されている。バックレスト２０２ｃはシートクッション２０２ｂに座ったオペレータが背中を凭せ掛ける背凭れであり、シートクッション２０２ｂの後部から起立している。ヘッドレスト２０２ｄはオペレータが頭部を凭せ掛ける枕状の部位であり、バックレスト２０２ｃの上部に設けられている。アームレスト２０２ｅはオペレータが肘を乗せる肘掛であり、運転席２０２の左右両側に設けられていて、それぞれコンソールボックス２０６Ｌ，２０６Ｒの上側に位置するように例えばバックレスト２０２ｃの上下方向の中間位置に前方に延びる姿勢で取り付けられている。

操作レバー装置２０３Ｌ，２０３Ｒは前後左右に傾斜操作する十字操作式のレバー装置であり、それぞれ運転席２０２の左右に配置されている。操作レバー装置２０３Ｌ，２０３Ｒによって作業装置３０及び旋回体２０の動作が指示される。操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒは前後に傾斜操作するレバー装置であり、運転席２０２の前側に左右に並べて配置されている。これら操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒは走行操作用であるため、本実施形態では不要であり省略することも当然できるが、基礎構造体として走行体を備えた他種の作業機械（図５−図９参照）に適用する場合に走行体の操作に用いられる。

その他、コンソールボックス２０６Ｌ，２０６Ｒは、それぞれ運転席２０２の左右でアームレスト２０２ｅの下側に配置されている。これらコンソールボックス２０６Ｌ，２０６Ｒには、作動油温や燃料の残量等のインジケータ、作業モード及びエンジンの目標回転数の設定を行うスイッチ類、エアコンユニット、ラジオ等が適宜備えられている。操作盤２０５はモニタや操作装置を備えており、運転席２０２に座ったオペレータの視界を邪魔しないように配置され、右側のコンソールボックス２０６Ｒの付近に設けられる場合もあるが、本実施形態では右前のピラー２０１ｂに取り付けられている。操作盤２０５のモニタには、例えば作業具（この例ではブレーカ３２）と目標との位置関係（距離等）や作業具の角度等が表示される。

疑似窓システム３００は、モニタユニット３１０、カメラ３２０及び操作装置３３０（図４参照）を備えている。疑似窓システム３００について次に説明する。

２．疑似窓システム
２−１．モニタユニット
モニタユニット３１０は、モニタ３１１、保護カバー３１２及び表示制御装置３１４（図４参照）を含む。

モニタ３１１はＬＣＤや有機ＥＬディスプレイ等で構成した疑似窓であり、表示面を上向きにしてボディ２０１の内壁（本実施形態では床２０１ｉにおける運転席２０２の前側）にブラケット（不図示）を介して設けてある。前述したように運転室２２の内部には操作盤２０５等にもモニタがあるが、モニタ３１１はこれとは別に運転室２２から下方を見下ろす覗き窓を模して床２０１ｉに設けられている。モニタ３１１の表示面の形状は限定されないが、本実施形態では左右に長い矩形状である。モニタ３１１の左右方向の幅は、運転席２０２の座面の幅（つまりシートクッション２０２ｂの左右方向の幅）又はコンソールボックス２０６Ｌ，２０６Ｒの間隔と同じかそれより僅かに狭い程度でも良いが、本実施形態では運転席２０２の座面の幅及びコンソールボックス２０６Ｌ，２０６Ｒの間隔よりも広くしてある。

保護カバー３１２はモニタ３１１の上側を覆う保護部材であり、本実施形態では保護カバー３１２の上面が床２０１ｉの上面と面一（高さが同じ）になっていて、保護カバー３１２が床面の一部を構成している。この保護カバー３１２はモニタ３１１にボルト等で取り付けてモニタ３１１と一体としても良いが、本実施形態では床２０１ｉに固定してある。保護カバー３１２は可視光を通す透明で高強度の部材であり、例えば強化ガラスで構成されている。保護カバー３１２とモニタ３１１の表示面との間に障害物はなく、運転室２２内から保護カバー３１２を介してモニタ３１１に映し出される映像を視認することができる。保護カバー３１２は運転席２０２に座ったオペレータの足元に位置し、運転中にオペレータが足を置いたり乗降の際に踏んだりすることも想定され、少なくともオペレータが上に立っても耐えられるだけの十分な強度を持つ。

なお、本実施形態ではモニタ３１１の表示面の裏側に位置するように（下方に重なるように）、床下に操作弁装置２０４ａ（図２参照）が設置してある。操作弁装置２０４ａは操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒの構成要素であり、操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒの操作方向及び操作量に応じた操作信号（油圧信号）を出力する操作信号出力装置である。操作弁装置２０４ａに連結した操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒのレバー部分は、基部から短距離だけ前方に延びてモニタ３１１をかわし、モニタ３１１及び保護カバー３１２の前側を通って起立して運転席２０２の前方に位置するグリップまで延びている。なお、操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒに電気レバー装置を用いる場合には、ポテンショメータ等の電気信号を出力する操作信号出力装置が操作弁装置２０４ａに代用される。

２−２．カメラ
カメラ３２０はモニタ３１１に映し出す映像を撮影するものであり、モニタ３１１の背面側の領域を運転室２２側から見た映像が撮影できるように配置してある。カメラ３２０は旋回体２０に取り付けられ、光軸を下に向けた姿勢（厳密には光軸が下方に向かって前側に傾斜した姿勢）で、例えば図１に示したように台座部２６に、又は図２に示したように運転室２２の下部に、ブラケット（不図示）を介して取り付けられている。カメラ３２０の光軸は、図１及び図２に示したように運転室２２内の設定座標Ｏとモニタ３１１の例えば表示面の中心を通る線Ｘに合わせることが好ましいが、作業対象領域が撮影範囲（画角α）に収まっていれば厳密に線Ｘに光軸が合致している必要はない。本実施形態における設定座標Ｏは、運転席２０２に座って上体を前傾させて足元を見下ろしたオペレータの目の位置の想定座標である。設定座標Ｏの一例としては、運転席２０２を左右に等分する鉛直面内の座標であってヘッドレスト２０２ｄの水平方向の前側でシートクッション２０２ｂの前縁の鉛直方向の上側に位置する座標が挙げられる。作業対象領域とは、作業具（この例ではブレーカ３２）の先端の届く範囲であって窓２０１ｅ−２０１ｈを通した運転席２０２からの視界から外れた特定領域のことであり、本実施形態では前述した取り鍋Ｗの内壁面Ｌ２，Ｌ３等である。従って、モニタ３１１及びカメラ３２０は、作業対象領域と設定座標Ｏとの間に表示面と光軸を反対に向けて配置されていることになる。カメラ３２０のレンズの焦点距離や絞り値、撮像素子の大きさ等は、作業対象領域の全体が被写界深度に収まるように設定してある。

また、本実施形態では、モニタ３１１の表示面と内法寸法が同じ仮想の窓枠をモニタ３１１に置換した場合に、前述した設定座標Ｏから仮想の窓枠を通して見える視野にモニタ３１１の表示が合うように（仮想の窓枠を通して見える対象物とモニタ３１１に表示される対象物の大きさが合うように）、カメラ３２０のレンズの焦点距離、撮像素子の大きさ、モニタ３１１のサイズ及び視野率（モニタ３１１に映し出される映像の範囲と実際に撮像素子で捉えられた映像の範囲の比率）が設定してある。カメラ３２０のレンズは単焦点レンズでも良いが、ズームレンズを用いることもできる。前述した仮想の窓枠を通して見える視野に合うモニタ３１１の表示を「基本表示」と称すると、カメラ３２０にズームレンズを用いる場合、広角端から望遠端までのズーム域に基本表示が含まれるようにする。基本表示に対してズームイン（拡大）及びズームアウト（縮小）ができることが好ましく、ズームレンズを用いるのであれば少なくともズームインができるようにする。

なお、「仮想の窓枠を通して見える視野に合う」とは、仮想の窓枠を通して見える視野にモニタ３１１の表示が一致する場合を含むことは言うまでもないが、作業機械１００Ａの構造や作業対象領域との位置関係、製造上の都合等によりモニタ３１１及びカメラ３２０のレイアウトやサイズが制約される場合もあり、これら制約に基づく光軸や視野率のずれは許容される。

２−３．操作装置
図４は疑似窓システムの模式図である。概略すると、オペレータの操作に伴って操作装置３３０から表示制御装置３１４に操作信号が出力され、操作信号に応じて表示制御装置３１４からモニタ３１１やカメラ３２０に指令信号が出力されてモニタ３１１やカメラ３２０が動作する。また、カメラ３２０から表示制御装置３１４には映像信号が入力され、映像信号及び操作信号に基づいた表示信号が表示制御装置３１４からモニタ３１１に出力され、カメラ３２０で撮影した映像がモニタ３１１に表示される。ここでは操作装置３３０について説明する。

操作装置３３０は図２等では図示していないが、例えば乗降口と反対側のコンソール（本実施形態では右側のコンソールボックス２０６Ｒ）に装備したり窓（本実施形態では右窓２０１ｆ）に掛けたりして、運転室２２内に備えられている。この操作装置３３０は、図４に示したように、電源スイッチ３３１ａ、ズームインスイッチ３３１ｂ、ズームアウトスイッチ３３１ｃ、表示拡大スイッチ３３１ｄ、表示縮小スイッチ３３１ｅ、前スイッチ３３１ｆ、後スイッチ３３１ｇ、左スイッチ３３１ｈ、右スイッチ３３１ｉ等を備えている。各スイッチを操作すると、操作に応じた操作信号が操作装置３３０から表示制御装置３１４に出力される。

２−４．表示制御装置
表示制御装置３１４は、モニタ３１１に一体に取り付けられていても良いし、モニタ３１１とは離して配置されていても良い。電源スイッチ３３１ａの操作に伴って操作装置３３０から操作信号が入力されると、表示制御装置３１４はモニタ３１１及びカメラ３２０に指令信号を出力してモニタ３１１及びカメラ３２０の電源を入り切りする。本実施形態はモニタ３１１とカメラ３２０を１つの電源スイッチ３３１ａで入り切りする例であるが、モニタ３１１とカメラ３２０の電源スイッチを別々にしても良い。ズームインスイッチ３３１ｂの操作に伴って操作装置３３０から操作信号が入力されると、表示制御装置３１４はカメラ３２０に指令信号を出力し、カメラ３２０の焦点距離を伸ばしていく（ズームインしていく）。ズームアウトスイッチ３３１ｃの操作に伴って操作装置３３０から操作信号が入力されると、表示制御装置３１４はカメラ３２０に指令信号を出力し、カメラ３２０のレンズの焦点距離を縮めていく（ズームアウトしていく）。

また、表示拡大スイッチ３３１ｄの操作に伴って操作装置３３０から操作信号が入力されると、表示制御装置３１４はモニタ３１１に指令信号を出力し、モニタ３１１の表示を拡大していく（撮影された映像における表示範囲を狭めていく）。表示拡大時、表示縮小スイッチ３３１ｅの操作に伴って操作装置３３０から操作信号が入力されると、表示制御装置３１４はモニタ３１１に指令信号を出力し、モニタ３１１の表示を縮小していく（表示範囲を広げていく）。表示拡大時、前スイッチ３３１ｆ、後スイッチ３３１ｇ、左スイッチ３３１ｈ又は右スイッチ３３１ｉの操作に伴って操作装置３３０から操作信号が入力されると、表示制御装置３１４はモニタ３１１に指令信号を出力し、表示範囲を前、後、左又は右に移動させていく。また、特に図示していないが、リセットボタンを設け、これを操作するとモニタ３１１及びカメラ３２０が駆動され、前述した基本表示に戻るようにしても良い。

３．動作
作業機械１００Ａ及び取り鍋Ｗが図１のようにセットされたら、オペレータは運転室２２に乗り込み、運転席２０２に着いて所定の手続きにより作業装置１００が駆動できる状態とし、電源スイッチ３３１ａを操作して疑似窓システム３００を起動する。これによりカメラ３２０で撮影された映像（動画）がモニタ３１１に映し出され、作業対象領域の現在の様子をモニタ３１１で視認することができる。オペレータは、運転席２０２に座った状態で足元を見下ろし、モニタ３１１で作業対象領域を見ながら、操作レバー装置２０３Ｌ，２０３Ｒを操作して旋回体２０を旋回させたり作業装置３０を駆動したりし、取り鍋Ｗの内壁面の耐火煉瓦や付着金属をブレーカ３２によって剥がしていく。このとき、例えば作業に慎重を要するような場合等、必要に応じて操作装置３３０を適宜操作してズーム機能や表示拡大、表示範囲の位置調整等を利用することもできる。

４．効果
（１）作業性の向上
運転室２２の内壁（本実施形態では床２０１ｉ）に疑似窓としてモニタ３１１を設け、カメラ３２０で撮影した作業対象領域の様子をリアルタイムでモニタ３１１に映し出すことができる。作業対象領域は運転席２０２に座ったオペレータから見てモニタ３１１越しの位置にあり、その映像は運転席２０２に着いたオペレータの視線方向からカメラ３２０で捉えたものである。そのため、運転席２０２に座った状態では光学的な窓から作業対象領域（この例では例えば内壁面Ｌ２，Ｌ３）が見えない場合でも、オペレータは運転席２０２に座って作業対象領域の方向に視線を向けて、モニタ３１１を介してあたかも作業対象領域を直接見ているような感覚で違和感なく操作することができる。このように運転室２２の前窓２０１ｅから視認できない作業対象領域を違和感なく、つまりは恰も直接見ているが如くモニタリングしながら操作することができる。また、運転席２０２に座って作業対象領域の方角に目を向けた自然な姿勢で操作することができるので、運転席２０２から立って身を乗り出すような無理な姿勢で操作する必要もない。従って、作業性を向上させることができる。

前述したようにカメラ３２０のレンズの焦点距離等により上記基本表示を設定したことにより、運転席２０２から覗き窓を介して直接見るのと同じ大きさで作業対象領域を視認することができることも、違和感のない操作に貢献し得る。

（２）ボディの構造強度の向上
仮に運転室２２の下方の作業対象領域（内壁面Ｌ２，Ｌ３等）を見下ろす覗き窓を設ける場合、床２０１ｉを開口させることになる分、運転室２２のボディ２０１の剛性が低下し得る。本実施形態においては、覗き窓の開口させる必要がなく、モニタ３１１等を収容するスペースを床２０１ｉに設ける場合でもスペースはモニタ３１１で埋まる。従って、覗き窓を開口させる場合に比べてボディ２０１の構造強度を向上させることができる。

（３）広い視野の確保
仮に覗き窓を開口させる場合には設置スペースに余裕があったとしてもボディ２０１の強度の観点から覗き窓の面積をあまり大きくすることができない。また格子等の補強又は保護のための部材を設ける必要があり、これが視界の邪魔になる。それに対し、本実施形態の場合、覗き窓を開口させる場合のようなボディ２０１の強度の低下がないため、設置スペースの余裕に応じて大きなモニタ３１１を設置することができる。視界を邪魔する構造物も必要ない。従って、図３等に示したように運転席２０２の座面よりも幅が広く床２０１ｉにおける運転席２０２の前側の領域を広く占める大型のモニタ３１１を設置することができ、上記基本表示の条件下でも覗き窓を設ける場合に比べて広い視野を確保する上で有利である。

また、走行用の操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒが運転席２０２の前方に配置される場合でも、本実施形態のように操作信号出力装置（操作弁装置２０４ａ等）をモニタ３１１の背後に配置することで、モニタ３１１の前後方向の寸法を大きく確保する工夫が可能である。覗き窓の場合、これに重なるように操作信号出力装置を配置すると、操作信号出力装置やその配管又は配線が視界を妨げる障害物となるため、操作弁装置２０４ａを本実施形態のように配置することはできない。モニタ３１１の背後に操作弁装置を配置することができる点も視野の拡大に貢献する。また運転室２２の広さによっては、一般的な油圧ショベルの運転席の構造を踏襲していては操作弁装置が干渉して必要な大きさのモニタ３１１の設置自体が困難な場合もある。それに対し、本実施形態のようにモニタ３１１の背後に操作弁装置２０４ａを配置することにより、必要な大きさのモニタ３１１を狭隘な運転室に設置できるメリットもある。

（４）モニタの保護
本実施形態ではオペレータの足元にモニタ３１１が配置されるため、モニタ３１１に直接荷重が加わることが望ましくない場合には、運転中や乗降時等にモニタ３１１を踏まないようにオペレータに慎重な行動を強いることとなり、負担となり得る。そこで本実施形態ではモニタ３１１を保護カバー３１２で覆うことにより、モニタユニット３１０を踏んでも差し支えがなく、オペレータの負担を軽減することができる。

（５）作業精度の向上
図１に示した取り鍋Ｗを対象として本体を必要以上に傷付けることなく耐火煉瓦や付着金属のみをブレーカ３２ではつる作業には精度が要求される。本実施形態ではカメラ３２０のズーム機能やモニタ３１１の表示拡大機能により作業対象領域の特定の箇所を適宜大写しにすることができるので、作業精度向上への貢献が期待できる。大型のモニタ３１１に大写しにすることで、一層の効果が期待できる。

５．適用対象
第１実施形態では取り鍋Ｗを解体する作業機械１００Ａの運転室２２の床２０１ｉにモニタ３１１を設けた場合を例に挙げて説明したが、適用対象は取り鍋Ｗを解体する作業機械に限定されない。作業対象領域が運転室の下方にあり、運転席に座った状態では運転室の前窓から作業領域を見ることができない作業機械全般に対して同様に適用できる。以下に幾つかの適用例を変形例として例示する。

５−１．ハイキャブ仕様機
図５は本発明の第１実施形態の一変形例に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。この図において説明済みの要素に対応する要素については、既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図５に示した作業機械１００Ｂはグラップル３２Ａでスクラップ処理を行う機械であり、スクラップの山やスクラップを積み込むトラックの荷台の中が見易いように台座部２６を介して嵩上げすることで運転室２２を高位置に配置したハイキャブ仕様機である。

作業機械１００Ｂが作業機械１００Ａと相違する点は、基礎構造体１０Ａが走行体であって走行して移動可能であること、作業具がブレーカ３２ではなくグラップル３２Ａであることである。基礎構造体１０Ａはホイール式でも良いが本実施形態ではクローラ式の走行体であり、トラックフレーム１３、従動輪（アイドラ）１４、駆動輪１５、クローラ（履帯）１６及び走行モータ１７を備えている。トラックフレーム１３は、図示していないが上方から見てＨ型に形成されており、左右両側の前端近傍に従動輪１４、後端近傍に駆動輪１５を回転自在に支持している。左右の駆動輪１５の軸にはそれぞれ走行モータ１７の出力軸が連結されている。クローラ１６は左右両側において従動輪１４及び駆動輪１５に掛け回されている。また、トラックフレーム１３の中央部には上部に旋回輪２５を介して旋回フレーム２１が旋回可能に設けられている。走行モータ１７には電動アクチュエータを用いることもできるが、本実施形態では油圧アクチュエータが用いてある。走行モータ１７は操作レバー装置２０４Ｌ，２０４Ｒ（図３等参照）の操作に応じて駆動される。その他の点について作業機械１００Ａ，１００Ｂは概ね同様の構成である。

作業機械１００Ｂは運転室２２が高位置であるため、基礎構造体１０Ａの付近が運転席２０２から前窓２０１ｅを通して見ることが難しくなっている。従って、基礎構造体１０Ａの付近の領域を作業対象領域とする場合に、この作業対象領域を撮影範囲に含むようにカメラ３２０を設置し、図２や図３に示したようにモニタ３１１を配置することで、図１−図４で説明した実施形態と同様の効果が得られる。

５−２．ハイポスト仕様機
図６は本発明の第１実施形態の他の変形例に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。この図において説明済みの要素に対応する要素については、既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図６に示した作業機械１００Ｃも作業機械１００Ｂと同じくグラップル３２Ａでスクラップ処理を行う機械であり、スクラップの山やスクラップを積み込むトラックの荷台の中が見易いように運転室２２を高位置に配置したハイポスト仕様機である。作業機械１００Ｃが作業機械１００Ｂと相違する点は、台座部を介さずに旋回フレーム２１上に運転室２２を設ける代わりに、基礎構造体１０Ａのトラックフレーム１３の上部にポスト２６Ａを設け、ポスト２６Ａの上部に旋回輪２５を介して旋回フレーム２１を設けた点である。つまり、ポスト２６Ａにより旋回体２０の全体を嵩上げした構成である。その他の点について作業機械１００Ｂ，１００Ｃは概ね同様の構成である。

作業機械１００Ｃも作業機械１００Ｂと同じく基礎構造体１０Ａの付近が運転席２０２から前窓２０１ｅを通して見ることが難しくなっている。従って、基礎構造体１０Ａの付近の領域を作業対象領域とする場合に、この作業対象領域を撮影範囲に含むようにカメラ３２０を設置し、図２や図３に示したようにモニタ３１１を配置することで、図１−図４で説明した実施形態と同様の効果が得られる。

５−３．スライドキャブ仕様機
図７は本発明の第１実施形態の更に他の変形例に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。この図において説明済みの要素に対応する要素については、既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図７に示した作業機械１００Ｄは伸縮アーム３４Ａとクラムバケット３２Ｂを用いて深掘削作業を行う機械であり、通常の運転室では作業対象領域が見えないため、運転室２２Ａをシリンダ等のアクチュエータによって前方にスライド可能に構成したスライドキャブ仕様機である。

作業機械１００Ｄにおいては、運転室２２Ａが台座部を介さず旋回フレーム２１上に設けられており、運転室２２Ａが前後にスライドして図８に示したように旋回フレーム２１の前側に移動可能である。また、通常のアームに代えて伸縮アーム３４Ａがブーム３３に連結されており、伸縮アーム３４Ａの先端に作業具としてクラムバケット３２Ｂが連結されている。伸縮アーム３４Ａは内蔵したシリンダによって伸縮する。クラムバケット３２Ｂは自在継手により伸縮アーム３４Ａの先端に吊り下げられており、シリンダ３４Ａａの伸縮により開閉する。その他の点については、作業機械１００Ｄは作業機械１００Ｂと概ね同様の構成である。

一般にスライドキャブ仕様の作業機械は運転室の床の一部がガラス窓になっていて、運転室を前方にスライドさせて床のガラス窓から作業対象領域が見えるようにしてあるが、構造上の制約により大きなガラス窓を設けることはできない。疑似窓システム３００はこのガラス窓の代わりに設けることもできる。運転室２２Ａの床２０１ｉにモニタ３１１を設置し、例えば運転室２２Ａの下部にカメラ３２０を設けることで、図８に示したように運転室２２Ａを前方にスライドさせると、作業対象領域（掘削部Ｇの底）をモニタ３１１で見ながら作業することができる。従って、図１−図４で説明した実施形態と同様の効果が得られる。

（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態に係る作業機械の全体構造を表す左側面図である。第１実施形態と同様、運転席に着いたオペレータの前側（図９中左側）、後側（図９中右側）、左側（図９中紙面直交方向手前側）、右側（図９中紙面直交方向奥側）を作業機械の前、後、左、右とし、それぞれ単に前側、後側、左側、右側と記載する。この図において説明済みの要素に対応する要素については、既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図９に示した作業機械１００Ｅは、通常仕様の油圧ショベルに比較して長い作業腕３１の先端に、鋏状のカッタを有する破砕機３２Ｃを作業具として装着した構成である。この作業機械１００Ｅは高所（例えば機体接地面から１２−１８ｍを超えるような箇所）の作業対象領域の対象物の解体作業に用いる機械であり、破砕機３２Ｃのカッタに対象物を挟み噛み砕いて破砕する。運転室２２は台座部等を介して嵩上げすることなく旋回フレーム２１上に設けられている。旋回体２０自体もポスト等を介して嵩上げすることなく走行体である基礎構造体１０Ａ上に設けられている。疑似窓システム３００について本実施形態が第１実施形態と主に相違する点は、モニタ３１１が運転室２２の天井２０１ｊに設けられている点である。

図１０は図９の運転室２２の内部の構造を模式的に表す透視左側面図、図１１は図９の運転室２２の平面図である。疑似窓システム３００は第１実施形態と同様の構成要素で成り立っているが、本実施形態では作業対象領域が運転室２２の上方斜め前方であることから、図１０及び図１２に示したようにモニタ３１１及びカメラ３２０が天井２０１ｊに設置されている。モニタ３１１は表示面を運転室２２の内部空間に向けて（つまり下に向けて）天井２０１ｊの前部（例えばバックレスト２００ｃの前側）に設置されていて、運転席２０２に座って作業対象領域の方向を見上げると表示面が見えるように配置されている。モニタ３１１のサイズについては第１実施形態で説明した通りである。本実施形態では操作弁装置２０４ａとモニタ３１１との干渉は問題にならないため、床２０１ｉ上に操作弁装置２０４ａを配置した一般的構成としてある。

また、モニタ３１１の背面側の領域を運転室２２側から見た映像を撮影するため、本実施形態では光軸を上に向けた姿勢（厳密には光軸が上方に向かって前側に傾斜した姿勢）で運転室２２の上部にカメラ３２０を設置してある。本実施形態における設定座標Ｏは、運転席２０２に座って上体をバックレスト２０２ｃに凭せ掛けた姿勢で作業対象領域の方向を見上げたオペレータの目の位置の想定座標である。設定座標Ｏの一例としては、運転席２０２を左右に等分する鉛直面内の座標であってヘッドレスト２０２ｄの水平方向の前側でシートクッション２０２ｂの上側に位置する座標が挙げられる。カメラ３２０の光軸、レンズの焦点距離や絞り値、撮像素子の大きさ、モニタ３１１のサイズ及び視野率は、第１実施形態と同じ趣旨の下で設定してある。

なお、運転室２２の前部から上部に亘って設けたレール２０７でガイドすることにより、図１２に示したように運転室２２内において天井２０１ｊの下側に重なる位置まで前窓２０１ｅをスライドさせ、運転室２２の前部を開放させられる構成とする場合がある。この場合には運転室２２の前部の開閉に伴ってスライドする前窓２０１ｅに干渉しないようにモニタ３１１を設ける必要がある。本実施形態では、カメラ３２０と共にモニタ３１１を天井２０１ｊの上部に設け、カメラ３２０の対物レンズを覗いてカメラ３２０及びモニタ３１１をカバー３２１で覆った構成を例示してある。この場合はモニタ３１１の表示面の視認を妨げないように天井２０１ｊに開口を設ける必要があるが、この開口はモニタ３１１で塞がれ、単なる開口を設けた場合に比べてボディ２０１の強度への影響は少ない。開口には保護カバー３１２（図２等参照）を嵌めこむこともできるが、保護カバー３１２を省略した構成としても良い。また、運転席２０２とモニタ３１１との間に前窓２０１ｅがあっても、前窓２０１ｅを通してモニタ３１１を見ることができる。

その他の点は第１実施形態と同様である。

本実施形態においては運転席２０２から前窓２０１ｅを通した視界から上側に作業対象領域が外れるが、モニタ３１１を疑似的な窓として運転席２０２から作業対象領域の方向にその様子を捉えることができる。従って、オペレータはあたかも作業対象領域を直接見ているかのように無理のない姿勢で違和感なく操作することができる。本実施形態においても、第１実施軽形態と同様の効果得ることができる。

第２実施形態では高所で解体作業をする作業機械１００Ｅの運転室２２の天井２０１ｊにモニタ３１１を設けた場合を例に挙げて説明したが、適用対象はこの種の解体機に限定されない。作業対象領域が運転室の上方にあり、運転席に座った状態では運転室の前窓から作業領域を見ることができない作業機械全般に対して同様に適用できる。例えば作業腕の先端に装着した散水ノズルにより、解体現場等で粉塵の飛散を抑えるために高所に散水する作業機械等にも本実施形態と同じ要領で疑似窓システム３００を適用することができる。

（その他）
以上、第１実施形態及びその変形例においては運転室２２，２２Ａの床２０１ｉにモニタ３１１を設置した例を説明したが、床２０１ｉに対するモニタ３１１の設置態様は先に図２及び図３で説明した態様に限定されない。例えば透明な保護カバー３１２でモニタ３１１を覆う代わりに開閉扉や蓋でモニタ３１１を覆い、不使用時には開閉扉や蓋を閉めてモニタ３１１を保護する構成もある。保護カバー３１２が床２０１ｉと面一となる構成を例示したが、床２０１ｉを掘り下げず薄型のモニタを床２０１ｉ上に設置した構成（床２０１ｉの上面よりモニタ３１１又は保護カバー３１２の上面が高くなった構成）でも良い。

第２実施形態においては運転室２２の天井２０１ｊにモニタ３１１を設置した例を説明したが、この場合のモニタ３１１の設置態様も図１０や図１１に示した例に限定されない。例えば天井２０１ｊの厚みがモニタ３１１よりも厚い場合には、天井２０１ｊの内壁面（下面）に凹部を形成し、そこにモニタ３１１を嵌め込む構成としても良い。前窓２０１ｅとの干渉に対策する必要がない場合には、薄型のモニタ３１１を天井２０１ｊの下面にボルト等で取り付ける構成としても良い。

また、全ての例において、モニタ３１１は一枚のモニタで構成しても良いが、複数枚並べて１つのモニタとして扱う構成も考えられる。モニタリング対象となる作業対象領域が複数ある場合、カメラ３２０とモニタ３１１を複数対設けることもできる。また、カメラ３２０は固定式でも良いが、スイング機構やシフト機構等を備えた支持部材を介して旋回体２０に取り付けると共に操作装置３３０にスイングやシフトの操作スイッチを設け、カメラ３２０の光軸の位置や角度を手元で調整できるようにすることも考えられる。

更には、映像をモニタ３１１に表示するのみでなく、必要であればカメラ３２０にマイクを設け、運転室２２，２２Ａ内の既存のスピーカー又はモニタ３１１に設けたスピーカー等からマイクで受けた音声をリアルタイムで出力するようにしても良い。また、カメラ３２０で取得した映像や音声のデータを記録する記録装置を備えた構成とすれば、作業状況の記録に用いることもできる。

１０，１０Ａ…基礎構造体、２０…旋回体、２２，２２Ａ…運転室、３１…作業腕、３２…ブレーカ（作業具）、３２Ａ…グラップル（作業具）、３２Ｂ…クラムバケット（作業具）、３２Ｃ…破砕機（作業具）、１００Ａ−１００Ｅ…作業機械、２０１ｉ…床（運転室の内壁）、２０１ｊ…天井（運転室の内壁）、２０２…運転席、２０２ｂ…シートクッション（運転席の座面）、２０４ａ…操作弁装置（操作信号出力装置）、２０４Ｌ，２０４Ｒ…操作レバー装置、３１１…モニタ、３１２…保護カバー、３２０…カメラ

Claims

基礎構造体と、
運転席を収容した運転室を有し前記基礎構造体上に設けられた旋回体と、
前記旋回体に連結された作業腕と、
前記作業腕に装着された作業具とを備えた作業機械において、
表示面を前記運転室の内側に向けて前記運転室の内壁に設けた疑似窓であるモニタと、
前記モニタの背面側の領域を前記運転室側から撮影するように配置したカメラとを備え、
前記カメラで撮影した映像が前記モニタに表示されることを特徴とする作業機械。
請求項１の作業機械において、前記モニタが、前記運転室の床における前記運転席の前側に設けられていることを特徴とする作業機械。
請求項２の作業機械において、前記モニタを覆う保護カバーを備えたことを特徴とする作業機械。
請求項２の作業機械において、レバー及び前記レバーの操作に応じた操作信号を出力する操作信号出力装置を有する操作レバー装置が前記運転席の前側に備えられており、前記操作信号出力装置が前記モニタの下側に位置するように前記運転室の床下に配置されていることを特徴とする作業機械。
請求項１の作業機械において、前記モニタが、前記運転室の天井に設けられていることを特徴とする作業機械。
請求項１の作業機械において、前記モニタの幅は、前記運転席の座面の幅以上であることを特徴とする作業機械。
請求項１の作業機械において、前記モニタの表示面と内法寸法が同じ窓枠を前記モニタに置換した場合に前記運転室内の設定座標から前記窓枠を通して見える視野に前記モニタの表示が合うように、前記カメラのレンズの焦点距離、撮像素子の大きさ、前記モニタのサイズ及び視野率が設定してあることを特徴とする作業機械。