JP2018105059A - 建設機械の安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動された建設機械の周囲に作業者が立ち入らないように、安全性を高めた建設機械の安全装置を提供する。
【解決手段】
油圧ショベル１の旋回体３の外表面に設置された警報器１７と、ゲートロックレバー１２の状態を検知するゲートロックレバースイッチ２５と、ゲートロックレバー１２がゲートロック・オン状態に操作されたことを検知すると、これに応答して無線送受信機２０に無線信号を送出させるコントローラ２１と、無線信号を受信すると誘導員を呼出し、誘導員が応答をすると許可通知を返信する携帯子機１４とを有する。コントローラ２１は、許可通知を受信すると警報器１７により油圧ショベル１が運転中であることを警報する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設機械の安全装置に係り、更に詳しくは、建設機械とその周囲の安全を図る誘導員との連携を強化する安全装置に関する。

建設機械の使用時に、周囲の作業者に注意を促す方策が検討されており、例えば、特許文献１によると、建設機械の後方への移動、旋回等の開始動作をセンサで検知し、このセンサの検知信号を制御手段が取り込み、制御手段は建設機械における旋回体の旋回、建設機械の後方への移動等の開始動作に先立って、建設機械における旋回体の後部に設けた発光シ−トの発光態様を制御し、建設機械の周辺に注意を促している。

また、特許文献２では、油圧ショベルの旋回体の旋回操作レバーや走行用の操作レバーの動きをセンサで検出し、旋回方向や走行方向等を示す表示パターンを外部警報表示部に表示して、建設機械の動く方向を知らせている。

特許文献３では、ゲートロックレバーの上げ下げに連動して、建設機械における旋回体の外周面の後方部分に設置された発光ダイオードパネルによる表示を制御して、建設機械の近傍にいる作業者に対して建設機械が動作可能な状態であるかを知らせる。

特開２００６−２９８３５８号公報 特開平７−１０２５９６号公報 特開２０１２−６７４７８号公報

上記従来技術のいずれも、建設機械の状況を周囲の作業者に知らせるものであり、建設機械の状況を見た作業者が各自で、自己の安全を図るという域を出ていない。一方、労働の安全衛生についての基準を定めた、労働安全衛生規則第１５８条（以下、「安衛規１５８条」）によれば、「車両系建設機械を用いて作業を行うときは、運転中の車両系建設機械に接触することにより労働者に危険が生ずるおそれのある箇所に、労働者を立ち入らせてはならない。ただし、誘導員を配置し、その者に当該車両系建設機械を誘導させるときは、この限りでない。」と定めている。

従来技術を適用した建設機械の運用では、建設機械の周囲に立入禁止のバリケードを設置する、若しくは、バリケードを設置できないような場合は、建設機械が「運転中」状態であることを知らせる発光に気がついた誘導者が、一般作業員の立入を監視することになる。

建設機械が使用される現場、例えば解体現場では、建設機械がアタッチメント（フォーク、掴み機等）で建物等から掴んだ廃材を地上に降ろす作業が一旦終了すると、数人の作業員が廃材を分別、回収する作業を行う。誘導者は、その中の作業者であることが多く、常に建設機械を監視し続けているわけではないのが実情である。従って、建設機械の外部に表示装置を付けて警告を発しても誘導者の責を負った作業者が認知できない場合も想定し得る。

本発明の目的は、「運転中」状態の建設機械の周囲に作業者が立ち入らないように、安全性を高めた建設機械の安全装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明は、建設機械の旋回体の外表面に設置された警報器と、
前記建設機械のゲートロックレバーの状態を検知するゲートロックレバースイッチと、
前記ゲートロックレバーがゲートロック・オン状態に操作されたことをゲートロックレバースイッチが検知すると、これに応答して無線送受信機に無線信号を送出させるコントローラと、
前記無線信号を受信すると誘導員を呼出し、誘導員が応答をすると前記無線送受信機に許可通知を返信する携帯子機とを有し、
前記コントローラは、前記許可通知を受信すると前記警報器により前記建設機械が運転中であることを警報することを特徴とする。

本発明により、誘導員が建設機械の運転を実質指示誘導することになり、「運転中の建設機械に接触することにより労働者に危険が生ずるおそれのある箇所に、労働者を立ち入りさせない」ということを実現し、より積極的な安全対策を講じることができるようになる。

実施例１による建設機械と携帯子機を示す図である。 建設機械の制御回路図である。 動作を示すフローチャートである。 適用例を示す図である。 実施例２を示す図である。

誘導者の責を負った作業者が、建設機械の外部表示装置に気付かない場合を想定して、外部に設置された表示装置による警報に代えて、若しくは付加して拡声器を装着して音により認知させることを検討したが、近隣への影響に配慮して、現場では作業音以外の音を出すことに対して極めて慎重であり、忌避している。よって、騒音の追加となる音による安易な認知は適用できない。

また、安衛規１５８条によれば、単に「運転中」状態の建設機械の周辺で作業している作業者に知らせるだけでは足りず、建設機械を「誘導員が誘導」すると規定している。そこで、本発明では、従来技術に見られたような「建設機械の状況を見た作業者が各自で、自己の安全を図る」というような、建設機械を主とし作業者を従とする関係を変革すべく検討を行った。

建設機械の運転状態を誘導員に知らせることは、直接的には「誘導員が建設機械を誘導」することには結びつかないが、本発明では「安全対策」を向上させるために、これを結び付けることにした。本発明では、建設機械を主とし作業者を従とする関係を逆転させ、作業者である誘導員を主とし建設機械を従とする発想の転換を行った。

建設機械には、特許文献３にも示されるように、ゲートロックレバーが設置されている。ゲートロックレバーは、乗降口を遮ってオペレータの乗降を規制するように設置され、ゲートロック・オン状態においてはレバーがほぼ水平になり乗降が規制され、引き上げ若しくは下げることによってゲートロック・オフ状態となり乗降口を開放する。ゲートロック・オン状態では、操作油による動作による操作が可能であり、この状態において建設機械が「運転中」状態である。一方、ゲートロック・オフ状態では操作が不能となるとされている。

ゲートロックレバーにより建設機械の動作が開始させるが、ゲートロック・オン状態になったときに、誘導員に対して知らせる手段として無線を利用することにした。無線を利用することにより、誘導員個人に対して廻りに影響することなく知らせることとした。また、誘導員を主とし建設機械を従とするため、誘導員の許可がなければ操作レバーを用いて建設機械を運転できないようにした。そのために、誘導員の許可を取得するための設備を建設機械に設置した。また、誘導員の許可については、オペレータが誘導員の許可を確認して建設機械を動作させるソフト的な対応や、誘導員の許可がなければ建設機械の動作が不能となるハード的な対応が採用できるようにした。以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１Ａにおいて、建設機械の油圧ショベル１は、走行体２と、走行体２上に旋回可能に搭載された旋回体３と、旋回体３の前側で、左、右の中間位置に俯仰動可能に設けられた多関節形式の作業装置４を有している。また、走行体２は、駆動輪２ａと遊動輪２ｂとの間に履帯２ｃを巻回している。旋回体３の前部側にはオペレータが居住するキャビン８が設けられ、後部側には機関室６が設けられている。キャビン８には、オペレータが着座する運転席７が設けられている。キャビン８は、進行方向（排土板１１の側）に向かって左側の一方にのみ扉が設けられており、図１ではその扉を取り除いた状態を示している。

また、運転席７の前側には、各種の操作レバー９が設けられている。操作レバー９としては、走行用レバー、走行用レバーの左右に作業装置４を動作させ、旋回体３を旋回させる作業用レバー等がある。また、運転席７の横には、電源のオンオフ、及びエンジンの始動用の電源キースイッチ２２（図２）等が設置されているが、図２において説明する。キャビン８の搭乗口には、ゲートロックレバー１２が設置されている（図では、運転席７の側面から前に水平になり乗降を規制している状態）。

旋回体３の外表面には、赤、青で発光する警報器１７が設けられている。警報器１７内には、発光ダイオード等の発光手段が設けられ、赤／青での発光が可能である。また、旋回体３の前側コーナ、後側コーナの目に付きやすい位置にそれぞれ設けられている。また、キャビン８の内部には、オペレータの見える位置に表示装置１８が設けられている。

アンテナ５は、ゲートロックレバー１２の動作に従って無線信号を発信する。図１Ｂにおいて、誘導員用の携帯子機１４は、油圧ショベル１との間で受信／返信するアンテナ１５と、誘導員への呼出しを行う通知器１３と、通知を認識した誘導員が返信する応答器１６とを有し、誘導員のヘルメットに装着されている。

図２は油圧ショベル１の電気系統、油圧系統の制御回路を示している。油圧ショベル１は、エンジン２９により駆動されるパイロットポンプ３０及びメインの油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１から吐出される圧油によって駆動される油圧モータ３５（旋回体３を旋回させる）及び油圧シリンダ３６、３７を含む複数の油圧アクチュエータ（作動装置４を作動する）と、油圧ポンプ３１から油圧モータ３５及び油圧シリンダ３６、３７に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するパイロット操作式の流量制御弁群３３とを有している。

パイロットポンプ３０から吐出される圧油は、電磁切換形式の電磁切替弁３４によってオンオフ制御される。電磁切替弁３４の下流側には、流量制御弁群３３を操作するための制御パイロット圧を生成するリモコン弁群３２を備えている。リモコン弁群３２は運転席７の左右に夫々位置する操作レバー９に連動している。

エンジン２９には、コントローラ２１の制御信号に基づいてエンジン２９に供給される燃料噴射量を制御し、エンジン２９の回転数が目標回転数に維持されるように制御する。コントローラ２１には、電源のオンオフ、及びエンジン２９の始動、停止を制御する電源キースイッチ２２と、無線送受信機２０と、エンジン２９の目標回転数を設定するエンジンコントロールダイヤル２３と、ゲートロックレバー１２の状態を検知するゲートロックレバースイッチ２５と、警報器１７、表示器１８を制御する制御器２７及びモード選択をするスイッチ２４が接続されている。

図３は、コントローラ２１と携帯子機１４の動作を示したフローチャートである。
油圧ショベル１は、エンジン２９が起動しただけでは、作業装置４の操作はできない。ゲートロックレバー１２の状態によるのである。ゲートロックレバー１２が乗降を開放している状態であると、ゲートロックレバースイッチ２５はゲートロック・オフ状態に操作されていると検知したままである。コントローラ２１は電磁切替弁３４により、パイロットポンプ３０とリモコン弁群３２の連通を遮断し、これによりリモコン弁群３２による制御パイロット圧３２ａ〜３２ｃの生成を不能とし、その制御パイロット圧３２ａ〜３２ｃによる流量制御弁群３３の操作を不能としている。

ゲートロックレバー１２がゲートロック・オン状態に操作されたことをゲートロックレバースイッチ２５が検知すると、これに応答してコントローラ２１は無線送受信機２０を介して携帯子機１４に対して「許可申請」を表す無線信号を発呼する（Ｓ１１）。この際、運転許可申請中であることを油圧ショベル１の周囲の作業員に知らせるため、警報器１７が赤色点滅するように制御器２７を指示する。この赤色点滅を「運転申請警報」と呼ぶことにする。

携帯子機１４は、「許可申請」を受け取ると（Ｓ２１）、通知器１３を用いて誘導者に対して呼出を行う。通知器１３の呼出しは、呼び出し音や点滅発光等を用いて行われる（Ｓ２２）。誘導者がこれに応答して、応答器１６を操作すると（Ｓ２３）、「許可通知」が返信される（Ｓ２４）。

コントローラ２１は、「許可通知」を受信すると（Ｓ１２）、警報器１７の点灯を常時点灯の状態にして周囲に運転中であることを警報する。この常時赤色点灯を「運転中警報」とよぶことにする。また、表示装置１８に許可が降りたことを表示（例えば点灯による許可表示）してオペレータに操作可能であることを通知する。さらに、電磁切替弁３４を作動させ、パイロットポンプ３０の圧力をリモコン弁群３２に導き、これによりリモコン弁群３２による制御パイロット圧３２ａ〜３２ｃの生成を可能とし、その制御パイロット圧３２ａ〜３２ｃによる流量制御弁群３３の操作を可能とする（Ｓ１３）。
従って、油圧ショベル１は、ゲートロックレバー１２がゲートロック・オン状態に操作されたことをゲートロックレバースイッチ２５で検知したとしても、コントローラ２１の制御により「許可通知」を受信するまで流量制御弁群３３の操作を不能となる。

モード選択をするスイッチ２４は、電磁切替弁３４の作動をゲートロックレバー１２がゲートロック・オン状態になったら誘導者の許可通知が有無に拘わらずに動作させて、パイロットポンプ３０の圧力をリモコン弁群３２に導くモードを選択できるようにするものである。

次に、図４を用いて本発明の安全装置の適用例について説明する。
解体作業現場において、オペレータが運転席７に乗車して油圧ショベル１の電源キースイッチ２２により電源をオンし、エンジン２９を起動する。ゲートロックレバー１２がゲートロック・オフ状態のままであると、一般に油圧ショベル１は前進／後退及び排土板１１の操作は可能であるが、作業装置４を用いた作業はできない。この状態において、コントローラ２１は、警報器１７を青色発光させてエンジン２９が起動された状態であることを周囲に知らせる。この青色発光を「エンジン起動警報」と呼ぶことにする。

一方、誘導者Ｙ、作業者Ｓらは、廃材の回収作業をしているものとする。
オペレータがゲートロックレバー１２を操作して、ゲートロック・オン状態にすると、警報器１７は赤色点滅して「運転申請警報」を周囲に知らせる。この状態では、油圧ショベル１の誘導指示を待っている状態である。一方、携帯子機１４は、誘導者Ｙに対して呼出を行う。呼出に気がついた誘導者Ｙは、油圧ショベル１が誘導可能なポジションに着くと応答器１６を操作して、許可通知を油圧ショベル１に送る。これに応答して、表示装置１８が点灯することによりオペレータは、誘導者Ｙの誘導下に入ったことが確認できる。また、警報器１７が赤色常時点灯の「運転中警報」が発せられ、周囲の作業員に対して立入り制限中であることを知らせる。

オペレータがゲートロックレバー１２を操作しても、誘導者Ｙが応答できない場合には、誘導者Ｙを探すために、乗降口から降車する。降車の際には、オペレータはゲートロックレバー１２を操作しなければ乗降口が開かないので、ゲートロックレバー１２はゲートロック・オフ状態となる。ゲートロック・オフ状態では、エンジン２９が運転状態であれば、警報器１７を青色発光に変更して「エンジン起動警報」とする。電源キースイッチ２２により電源がオフされれば、完全に停止状態となる。

油圧ショベル１による解体作業が一時的に終了し、オペレータがゲートロックレバー１２を操作して、ゲートロック・オフ状態にすると、エンジン２９が運転状態であれば、警報器１７を青色発光に変更して「エンジン起動警報」とする。この状態では、誘導者Ｙは油圧ショベル１が廃屋から取り出した廃材を他の作業者Ｓと共に処理する等の他の作業に戻る。

本実施例によれば、誘導者Ｙによる許可通知がなければ、電磁切替弁３４が作動せずに油圧ショベル１のハード的に作業装置の運転ができないため、誘導者Ｙが油圧ショベル１に対して主たる立場として、誘導が可能となる。

上記実施例においては、誘導者の許可通知の有無により油圧ショベル１のハード的に作業装置の運転不可能とする形態であったが、実施例２では電磁切替弁３４の制御については行わずに、単に表示装置１８により誘導者の許可通知をオペレータに知らせるだけとし、油圧ショベル１の操作レバー９を操作するか否かはオペレータの判断に任せるソフト的な形態とする。

オペレータは、表示装置１８による許可通知がなければ、操作レバー９を用いた作業装置４の操作ができないことを現場のルールとしておく。実施例２では、携帯子機１４の動作は実施例１と同じである。

図５において、ゲートロックレバー１２がゲートロック・オン状態に操作されると、ゲートロックレバースイッチ２５がこれを検知する。コントローラ４０は無線送受信機２０を介して携帯子機１４に対して「許可申請」を表す無線信号を発呼する。コントローラ４０は、許可申請中であることを油圧ショベル１の周囲の作業員に知らせるため、警報器１７が赤色点滅するように制御器２７を指示する（運転申請警報）。

コントローラ４０は、携帯子機１４から「許可通知」を受信すると、警報器１７の点灯を常時点灯の状態にして周囲に運転状態であることを警報し（運転中警報）、かつ表示装置１８を点灯してオペレータに操作可能であることを通知する。

本実施例においては、電気系統／油圧系統を制御するコントローラ２１に実装されるもので無いため、ゲートロックレバー１２の状態を検知するスイッチを取り付けることにより、既存の油圧ショベルに装着することができる。

１ 油圧ショベル
２ 走行体
３ 旋回体
４ 作業装置
５ アンテナ
７ 運転席
８ キャビン
９ 操作レバー
１１ 排土板
１２ ゲートロックレバー
１７ 警報器
１８ 表示装置
２０ 無線送受信機
２１、４０ コントローラ
２５ ゲートロックレバースイッチ
２９ エンジン
３４ 電磁切替弁

Claims (3)

1. 建設機械の旋回体の外表面に設置された警報器と、
   前記建設機械のゲートロックレバーの状態を検知するゲートロックレバースイッチと、
   前記ゲートロックレバーがゲートロック・オン状態に操作されたことをゲートロックレバースイッチが検知すると、これに応答して無線送受信機に無線信号を送出させるコントローラと、
   前記無線信号を受信すると誘導員を呼出し、誘導員が応答をすると前記無線送受信機に許可通知を返信する携帯子機とを有し、
   前記コントローラは、前記許可通知を受信すると前記警報器により前記建設機械が運転中であることを警報することを特徴とする建設機械の安全装置。
   
2. 請求項１に記載の建設機械の安全装置において、
   前記建設機械は、流量制御弁群に与えられる操作油により作業装置が操作されており、
   前記コントローラは、前記ゲートロックレバーがゲートロック・オン状態に操作されたことをゲートロックレバースイッチが検知しても、前記許可通知を受信するまで前記流量制御弁群の操作を不能とすることを特徴とする建設機械の安全装置。
   
3. 請求項１に記載の建設機械の安全装置において、
   オペレータに前記許可通知を通知する表示装置を有することを特徴とする建設機械の安全装置。