JP2023086304A - 建設機械用検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械の改善のために活用できる情報を出力できる建設機械用検出装置を提供する。【解決手段】建設機械に着脱可能な建設機械用検出装置１０であって、前記建設機械が有する操作レバーＡの傾動動作に関するレバー操作情報を検出するレバー操作検出部１０１と、前記建設機械の現在位置における時刻を検出する時刻検出部１０２と、を備え、前記レバー操作検出部１０１による前記レバー操作情報を、前記レバー操作情報を検出した時点での前記時刻検出部の検出時刻と関連付けたデータとして出力する。【選択図】図１１

Description

本発明は、建設機械に着脱可能であって、操作レバーの操作情報を出力できる建設機械用検出装置に関する。

従来から広く用いられている建設機械に、新たな機能を付加することが提案されている。例えば特許文献１には、建設機械（重機）に着脱可能な遠隔操作装置が記載されている。

特開平１１－５０４９３号公報

ここで従来の建設機械は、操縦者が操縦することにより作業を行うものに過ぎなかった。これは、特許文献１に記載の発明でも同様であって、建設機械自体は無人化できるものの、遠隔位置で操縦者が操縦する点では同じであった。一方、遠隔操作装置を用いるか否かにかかわらず、安全性や作業効率の向上が建設機械においても求められている。

そこで本発明は、建設機械の安全性や作業効率を向上させること等の、建設機械の改善のために活用できる情報を出力できる建設機械用検出装置を提供することを課題とする。

本発明は、建設機械に着脱可能な建設機械用検出装置であって、前記建設機械が有する操作レバーの傾動動作に関するレバー操作情報を検出するレバー操作検出部と、前記建設機械の現在位置における時刻を検出する時刻検出部と、を備え、前記レバー操作検出部による前記レバー操作情報を、前記レバー操作情報を検出した時点での前記時刻検出部の検出時刻と関連付けたデータとして出力する、建設機械用検出装置である。

この構成によると、建設機械に装着することで、操作レバーの傾動動作に関するレバー操作情報を検出時刻と共に関連付けたデータとして出力できるので、このデータを活用に供することができる。

また、前記建設機械は、入力動作としての、前記操作レバーの前記傾動動作に対する、出力動作としての、前記建設機械に設けられた機器側駆動部の動作の入出力関係を操作モードとして設定可能であり、前記操作モードは、前記入出力関係の内容が異なった複数パターンに設定され、前記建設機械用検出装置は、前記操作モードを取得する操作モード取得部を備え、前記操作モード取得部が取得した前記操作モードの情報である操作モード情報と、前記レバー操作検出部が取得した前記レバー操作情報とを関連付けたデータとして出力するものとできる。

この構成によると、建設機械に装着することで、操作モード情報及びレバー操作情報を関連付けたデータとして出力できるので、このデータを活用に供することができる。

また、前記操作モード取得部は、前記建設機械の操縦者が前記複数パターンから選択された特定の前記操作モードを入力する操作モード入力部を含むものとできる。

この構成によると、操縦者による操作モード入力部の入力内容を操作モード情報に利用できる。

また、前記機器側駆動部は、所定の動作を行う複数の動作部と、前記複数の動作部の各々に連結されることで、前記複数の動作部を動作させる複数の油圧機構と、を備え、前記操作モードは、前記操作レバーの設定上の傾動方向である規定傾動方向と前記油圧機構の駆動とを関連付けた情報を含み、前記レバー操作検出部は、前記傾動動作に関する情報として、前記操作レバーの現実の傾動に係る操作傾動方向及び操作傾動角度に関する情報を検出し、前記操作モードの情報に含まれる前記規定傾動方向と、前記レバー操作検出部が検出した前記操作傾動方向とが対応付けられるものとできる。

この構成によると、操作モードの情報に含まれる規定傾動方向と、レバー操作検出部が検出した操作傾動方向とが対応付けられることで、建設機械に設定されている操作モードに対応した操作レバーの傾動動作の情報を出力できる。

また、前記建設機械は操縦室を有し、当該操縦室に前記操作レバーを左右に一対備え、各操作レバーは、前後方向及び左右方向への傾動動作が可能であり、前記レバー操作検出部は、前記各操作レバーの現実の傾動に係る操作傾動方向及び操作傾動角度に関する情報を出力するものとできる。

この構成によると、出力された各操作レバーの、前後方向及び左右方向における傾動方向と傾動角度に関する情報を活用できる。

本発明によると、建設機械の安全性や作業効率を向上させること等の、建設機械の改善のために活用できる情報を出力できる。

本発明の被装着機器の操縦室の配置につき要部を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態を示す、操縦室の前方から見た斜視図である。 前記第１実施形態において、主軸及び操作レバーが傾動した状態を示す斜視図である。 前記第１実施形態において、レバー側連結部の連結を解除する例を示した斜視図である。 前記第１実施形態において、駆動部側連結部の連結を解除する例を示した斜視図である。 前記第１実施形態における取付部の形態例を、部分的に抜き出して示す斜視図である。 前記第１実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態を示す斜視図である。 前記第２実施形態において、主軸及び操作レバーが傾動した状態を示す斜視図である。 前記第２実施形態において、駆動部側連結部の連結を解除する例を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態の構成を示すブロック図である。 前記レバー側連結部の別の構成例を示す斜視図である。

本発明につき、第１～第３実施形態を示して説明する。ただし、第１、第２実施形態は機器装着ユニット１に関してであって、両者間で形態上の差異がある実施形態である。一方、第３実施形態は機器装着ユニット１に含まれる建設機械用検出装置１０に関してであって、情報出力の観点における実施形態である。以下の説明における方向の表現で、上下方向は被装着機器（油圧ショベル）の使用時の上下方向に対応し、前後及び左右方向は、被装着機器（油圧ショベル）の操縦室に搭乗した操縦者から見た場合の各方向に対応する。

－第１実施形態－
まず、図２～図５に示す第１実施形態について説明する。本実施形態の機器装着ユニット１は、操作レバーＡの傾動によって操作される被装着機器に装着可能である。この機器装着ユニット１は、被装着機器を遠隔操作したり、操縦者が搭乗した際の操作記録（ログ）を取ったりすることができる。被装着機器の一例は油圧機械、具体的には油圧駆動の建設機械、より具体的には油圧ショベルやブルドーザである。以下においては、被装着機器が油圧ショベル（「ショベルカー」とも呼ばれる）の場合を説明する。

図１に、被装着機器（油圧ショベル）の操縦室における操作レバーＡ等の配置を概略的に示す。操縦室の操縦席Ｓに搭乗した操縦者から見て左右に操作レバーＡ（ＡＬ，ＡＲ）が設けられている（図１では、操作レバーＡのグリップ（図２等参照）を図示せず、軸部が露出した状態を示している）。被装着機器は、操作レバーＡの基端部を傾動するように支持する基礎部Ｂを備えている。これにより各操作レバーＡは傾動可能である。基礎部Ｂの上方に操作レバーＡが突出している。基礎部Ｂの内部には油圧系統のパイロットバルブ（図示しない）が設けられていて、操作レバーＡを傾動させることで、傾動角度に応じた添加量を入力するようにパイロットバルブを操作できる。操作レバーＡは、中立状態の自己の軸方向に直交する平面に属する、互いに交差する２軸方向に傾動可能である。本実施形態では操縦者基準で前後方向（Ｙ方向）、及び、直交する関係にある左右方向（Ｘ方向）に傾動可能である（前後と左右の複合方向も含む）。各操作レバーＡを操縦者基準で前後左右に傾動させることにより、油圧ショベルでは、例えば、ブームの上下移動、アームの前後移動、旋回（クローラ等の走行部に対する上部機構の旋回）、バケットの回動を操作できる。ちなみに、操縦者の前方にあるクローラ操作ペダル・レバーＣにより、走行部の前進、後進、ターンを行うことができる。

被装着機器では、入力動作としての、操作レバーＡの傾動動作に対する、出力動作としての、油圧ショベルに設けられた機器側駆動部の動作の入出力関係である操作モードが設定されている。機器側駆動部は、所定の動作を行う複数の動作部と、複数の動作部の各々に連結されることで、複数の動作部を動作させる複数の油圧機構と、を備える。油圧ショベルの場合、動作部は、ブーム、アーム、バケットが該当し、油圧機構は各動作部に対応して設けられる油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ等）が該当する。操作モードは、操作レバーＡの設定上の傾動方向である規定傾動方向と油圧機構の駆動とを関連付けた情報を含む。操作モードに関し、建設機械特有の事情として、ＪＩＳの規定が存在するものの統一はされておらず、被装着機器の製造会社によって異なっているのが現状である。日本においては操作モードが４パターン存在する。また、この操作モードは、被装着機器において操作モード設定部（図１２参照）を操縦者が操作することで変更可能とされている。つまり、操作モードは、前記入出力関係の内容が異なった複数パターンに設定されるようになっている。これに応じ、後述する操作モード取得部は、操縦者が前記複数パターンから選択された特定の操作モードを入力する操作モード入力部を含んでいる。

本実施形態の機器装着ユニット１は、被装着機器に装着され、操縦室を無人とした状態で、操縦者が遠隔操縦を行うために使用できる。また、特に建設機械において、安全性や作業効率を向上させること等の、建設機械の改善のために活用できる情報を出力すべく、例えば、操縦室に操縦者が乗った状態で、操縦者が建設機械の操作を行い、その操作に関する情報を出力するために用いられる。この機器装着ユニット１は、被装着機器に装着される本体部２と、被装着機器と本体部２との間に配置される取付部３を備える。

説明の都合上、取付部３を先に説明する。取付部３は、被装着機器が備える基礎部Ｂに対し、本体部２の基礎部Ｂに対する位置を調整可能に取り付けられる。取付部３は、図２～図５には示されていないが、例えば、図６に示すように、基礎部Ｂが元々有しているボルト穴への、取付部３を固定するためのボルト３１のねじ込み度合により、上下方向の位置調整が可能とされている。また、スリット３２等のスライド可能な構成により、前後方向の位置調整が可能とされている。この構成により、被装着機器の各々の寸法差に合わせて最適な位置に機器装着ユニット１を装着できる。

本体部２は、主に、機構部２１と駆動部２２とを備える。機構部２１は、操作レバーＡに連結され、操作レバーＡを傾動させるように動作する部分である。機構部２１は、主に、主軸２１１、伝達機構２１２、レバー側連結部２１３を有する。各部については追って説明する。駆動部２２は、駆動源であるモータ（電動モータ、具体的にはサーボモータ）及び必要に応じて減速機構等を備えており、機構部２１を動作するための駆動力を発生させる。駆動部２２が発生する駆動力は、機器装着ユニット１が連結された操作レバーＡを支障なく傾動させられる大きさに設定されている。また駆動部２２は、機構部２１に対して駆動力を供給するように、機構部２１に駆動力を断続可能に連結される。駆動力の断続は、伝達機構２１２（具体的には駆動部側連結部２１２２）によりなされる。後述のように、駆動部２２は、回動軸の延びる方向が直交する関係にある第１駆動部２２ａと第２駆動部２２ｂの２台から構成されている。

主軸２１１は、駆動部２２の駆動力を受けて傾動する棒状の部分である。傾動は、下方に位置する基部に対して上方に位置する先端部が移動するようになされる。よって機構部２１は、操作レバーＡを傾動させるように、所定角度範囲で回動動作する。前述のように操作レバーＡは、中立状態の軸方向に直交する平面に属し、交差する２軸方向に傾動可能である。これに対応し、機構部２１は、前記２軸の各軸に対応した各回動軸まわりに回動可能である。具体的には前後方向と左右方向であり、前後方向と左右方向が複合した斜め方向にも回動可能である（図３参照）。主軸２１１は、軸線方向が操作レバーＡの有する軸部の軸線方向と平行になるように配置される。このように本実施形態では、中立位置にある操作レバーＡの軸心に機構部２１の動作中心を一致させるのに比べて、容易に位置合わせを行うことができるため、機器装着ユニット１の取り付けが容易である。よって、既存の被装着機器に対する後付け設置に適している。

伝達機構２１２は、駆動部２２から主軸２１１に駆動力を伝達する部分である。伝達機構２１２は、主軸２１１に連結されて主軸２１１の傾動に対応して動作する傾動動作部２１２１と、傾動動作部２１２１及び駆動部２２を相互に連結する駆動部側連結部２１２２と、を備える。

伝達機構２１２は、駆動力を伝達する伝達状態と伝達しない非伝達状態とに切替可能である。非伝達状態とすることで、主軸２１１を介して操作レバーＡに負荷がかかりにくくできる。このため、操作レバーＡ単独での傾動動作が可能となり、非伝達状態で機器装着ユニット１を装着していないのとほぼ同じ使用感で操作できる。

傾動動作部２１２１は、主軸２１１に対して作用する第１方向誘導部２１２１ａと第２方向誘導部２１２１ｂを有する。第１方向誘導部（左右誘導部）２１２１ａは、左右方向に平行に配置された、上方に凸の円弧状（アーチ状）である２本の棒状体２１４，２１４を有している。この２本の棒状体２１４，２１４は、主軸２１１を挟むように配置され、主軸２１１は、２本の棒状体２１４，２１４の間を上下方向に貫通している。２本の棒状体２１４，２１４同士は固定的に設けられており間隔は不変とされている。第１方向誘導部２１２１ａは、その端部が回動支持されており、左右方向に延びる軸線まわりで前後方向に回動する。第１方向誘導部２１２１ａは、主軸２１１の外周面に当接することで、主軸２１１を左右方向に誘導する。第２方向誘導部（前後誘導部）２１２１ｂは回動枠体２１５を有している。本実施形態の回動枠体２１５は、平面視で正方形状であって、上下に貫通する空間を有した枠体とされている。回動枠体２１５は、前後方向に延びる軸線まわりで左右方向に回動する。回動枠体２１５は、主軸２１１の基部（下端部）を、左右方向に延びる軸線まわりで前後方向に回動可能に支持している。このため回動枠体２１５は、左右方向に延びる軸線まわりで前後方向に回動する回動軸２１５１を有しており、主軸２１１の基部はこの回動軸２１５１に固定されている。第１方向誘導部２１２１ａ及び第２方向誘導部２１２１ｂは、機器装着ユニット１において不動な部分である支持金具２１６によって支持される。本実施形態の支持金具２１６は、操作レバーＡが設けられたボックスの前方に固定されており、例えば平面視で十字形であって、両端が上方に立ち上げられた形状とされている。ただし、支持金具２１６の形状は一例に過ぎず、種々に変更できる。第１方向誘導部２１２１ａと第２方向誘導部２１２１ｂは独立して動作する。このため、駆動部２２は、第１方向誘導部２１２１ａを動作させるための第１駆動部２２ａと、第２方向誘導部２１２１ｂを動作させるための第２駆動部２２ｂとが設けられている。各部の回動変位に応じて、例えば図３に示すように斜め方向を向いたような、主軸２１１を可動範囲内で前後左右の任意の姿勢とすることができる。なお、ここで説明した傾動動作部２１２１の構成は一例に過ぎず、種々の構成を採用することができる。

駆動部側連結部２１２２は、機構部２１（具体的には傾動動作部２１２１）と駆動部２２とを連結することで駆動力を伝達する。機器装着ユニット１の１台当たりで、駆動部側連結部２１２２は２個設けられている。傾動動作部２１２１における第１方向誘導部２１２１ａと第１駆動部２２ａとが第１駆動部側連結部２１２２ａにより連結され、傾動動作部２１２１における第２方向誘導部２１２１ｂと第２駆動部２２ｂとが第２駆動部側連結部２１２２ｂにより連結される。駆動部側連結部２１２２は、機構部２１及び駆動部２２に物理的に連結されていて、機構部２１及び駆動部２２の少なくとも一方から取り外すことができる。取り外しを行うことにより、機構部２１と駆動部２２との連結状態が解除される。この構成により、連結状態を解除するための構成を単純にできる。また、伝達状態と非伝達状態との切り替えを容易にできる。本実施形態の駆動部側連結部２１２２は、機構部２１（傾動動作部２１２１）及び前記操作レバーＡの両方に着脱可能である。

本実施形態の駆動部側連結部２１２２は、長尺部材２１７の各端部に短尺部材２１８が回動可能に連結され、略「コ」字状とされている。上側の短尺部材２１８が機構部２１と連動して回動するように連結され、下側の短尺部材２１８が駆動部２２と連動して回動するように連結されている。機構部２１または駆動部２２から駆動部側連結部２１２２を取り外すに際しては、例えば、図５に矢印を付して示したように、上下の短尺部材２１８から長尺部材２１７を取り外すことができる。なお、これに限られず、例えば機構部２１または駆動部２２の回動軸から短尺部材２１８を取り外してもよい。また、長尺部材２１７を長手方向に連結された複数の部材から構成するようにし、各部材の連結部分を切り離す構成としてもよい。また、本実施形態では長尺部材２１７及び短尺部材２１８を、軸線が直線方向に延びる細長い板状としたが、長尺部材２１７を湾曲板状とすることもできる。また、短尺部材２１８を円板状や多角形板状とすることができる。

レバー側連結部２１３は、主軸２１１の傾動に操作レバーＡの傾動を連動させるように、主軸２１１及び操作レバーＡを相互に連結する部分である。レバー側連結部２１３により、機器装着ユニット１に属する主軸２１１と被装着機器に属する操作レバーＡの傾動状態を一致させることができる。レバー側連結部２１３は、主軸２１１及び前記操作レバーＡ（具体的には、図１等に示された、操作レバーＡが有する軸部）の少なくとも一方に着脱可能である。本実施形態では、主軸２１１及び前記操作レバーＡの両方に着脱可能である。

レバー側連結部２１３は、主軸２１１と操作レバーＡとの間の少なくとも一部において、主軸２１１と操作レバーＡとを結ぶように設けられる長尺部材２１３１を含む。レバー側連結部２１３が長尺部材２１３１を含むことで、着脱を容易にできる。長尺部材２１３１は、例えば棒状体や細長い板状体から構成することができる。本実施形態では１枚の細長い板状体から構成されている。なお、長尺部材２１３１は単独部材であってもよいし、複数部材の集合体であってもよい。長尺部材２１３１は、主軸２１１及び操作レバーＡに物理的に連結されていて、主軸２１１及び操作レバーＡの少なくとも一方に着脱可能である。本実施形態では、主軸２１１及び操作レバーＡの両方に着脱可能である。前記「着脱」は、主軸２１１と操作レバーＡとを連動する状態と連動しない状態（縁が切れた状態）とに切り換えられる程度であればよい。レバー側連結部２１３は、例えば、１本以上の長尺部材２１３１と、長尺部材２１３１に対して連結及び分離が可能な副部材２１３２から構成される。そして、長尺部材２１３１と副部材２１３２とを分離した状態とすることで、長尺部材２１３１は、主軸２１１及び操作レバーＡの少なくとも一方（本実施形態では両方）から取り外される。このように長尺部材２１３１と副部材２１３２とで構成すると、少ない構成点数で主軸２１１または操作レバーＡに対して着脱可能な構成を実現できるので有利である。長尺部材２１３１の形状と副部材２１３２の形状はそれぞれ種々の形状とすることができる。本実施形態において具体的には、主軸２１１を取り巻くように設けられた筒状の主軸側ブラケット（前記副部材２１３２の一例）と、操作レバーＡが有する軸部を取り巻くように設けられた筒状の操作レバー側ブラケット（前記副部材２１３２の一例）と、の間に１本の長尺部材２１３１が設けられている。長尺部材２１３１は、主軸側ブラケット、操作レバー側ブラケットの各々に対し、ボルトやピン等の結合部材により連結されており、結合部材を外すことで長尺部材２１３１を取り外すことができる。

ここで、レバー側連結部２１３の別の構成例について説明する。一つの例としては、図１２に示すように、長尺部材２１３１を、主軸２１１及び操作レバーＡ（特に軸部）を挟むように対向した一対から構成することができる。長尺部材２１３１の両端部では、図１２に示すように、主軸２１１及び操作レバーＡ側に設けられた凸部２１１１，Ａ１に長尺部材２１３１が有する穴部２１３４が抜き差し可能に嵌ることで、長手方向の位置決めがなされ、かつ、主軸２１１と操作レバーＡとを連動させられる。長尺部材２１３１の一端部には、図示のように穴部２１３４が複数（本実施形態では３箇所）設けられていて、主軸２１１と操作レバーＡの軸心間距離に対応させることができる。このような対向構造とすることで、長手方向でのねじれに対する強度を大きくでき、主軸２１１の傾動に操作レバーＡの傾動をひずみの小さい状態で連動させられる。そして、一対の長尺部材２１３１は、対向配置された状態で連結部材（前記副部材２１３２の一例）により相互に連結される。つまり、一対の長尺部材２１３１は、連結部材が介在することで、主軸２１１及び操作レバーＡを挟んだ状態で連結される。図１２に示した例では、連結部材は、一対の一方と他方に一体とされた、板状の突出片として形成されており、厚さ方向で重ね合わせた状態で結合部材であるピン２１３３が貫通されて一体化される。そして、この連結部材が一対を構成する他の長尺部材２１３１から取り外されることで、長尺部材２１３１は、一対が固定的に対向配置された状態ではなくなり、主軸２１１及び操作レバーＡの少なくとも一方（図１２に示す構成では両方）から取り外される。連結部材の取り外しを容易にするため、ピン２１３３には持ち手（具体的にはリング）を設けておくことができる。図１２に示す構成では、作業者が連結部材からピン２１３３を抜くだけで、一対の長尺部材２１３１を、主軸２１１及び操作レバーＡを挟んだ状態から解除して、主軸２１１及び操作レバーＡから離した分解状態とすることが容易にできる。このように、一対の長尺部材２１３１により、主軸２１１及び前記操作レバーＡを相互に連結することが確実にでき、かつ、連結部材により着脱が容易である。

次に、レバー側連結部２１３のさらに別の構成例を複数示す。以下の構成例は、レバー側連結部２１３の構成自体の例に限られず、主軸２１１及び操作レバーＡを相互に連結した状態（駆動力が伝達可能な状態）と非連結の状態（駆動力が伝達不能な状態）を切り替えるための例である。なお、これら列挙した例も一例に過ぎず、ここに明示しなかった他の例で実施することもできる。
（１）主軸２１１自体を機構部２１から取り外せる構成。
（２）前記主軸側ブラケット（副部材２１３２）を主軸２１１から取り外せる構成。
（３）前記操作レバー側ブラケット（副部材２１３２）を操作レバーＡが有する軸部から取り外せる構成。
（４）操作レバーＡが有する軸部自体を、レバー側連結部２１３を着脱可能とした構成。
（５）レバー側連結部２１３を、長手方向に連結された複数の部材から構成するようにし、連結部分を切り離す構成。
（６）レバー側連結部２１３を、長手方向に連結された複数の部材であって、主軸２１１に対して分離不能とされた主軸側端部、操作レバーＡに対して分離不能とされた操作レバー側端部、両端部間に位置しており両端部から切り離すことのできる中央部から構成。

以上のように本実施形態の機器装着ユニット１が構成される。本実施形態の構成によると、レバー側連結部２１３が、主軸２１１及び操作レバーＡの少なくとも一方に着脱可能であることにより、本体部２を容易に操作レバーＡから切り離すことができる。従って、本体部２を操作レバーＡから連動しないように切り離すことで、本体部２の着脱作業が容易である。

次に、操作レバーＡの傾動動作を検出する観点から説明する。前記検出は、操縦室に搭乗した操縦者の操作に応じた操作レバーＡの動作を検出することにより、操作の記録（ログ）を取ってそれを活用することを主な目的としている（目的はこれに限定される訳ではない）。ここまでの説明は、機器装着ユニット１を、操縦室を無人とした遠隔操作に用いる観点であったから、以下の説明は観点が異なるものである。ただし、以下の説明の事項を遠隔操作時に適用することも可能である。なお、この操作レバーＡの傾動動作を検出する観点は、下記の第３実施形態とも一部が共通している。

この観点にて、本実施形態の機器装着ユニット１は、操作レバーＡの傾動動作を検出する傾動検出部２３を備える（なお、図面上の「２３」部分は傾動検出部２３そのものを示すものではなく、傾動検出部２３の設けられる位置を示している）。この傾動検出部２３は、駆動部２２から機構部２１への駆動力の伝達を断った状態でも、操作レバーＡの傾動動作を検出可能である。傾動検出部２３が、駆動部２２から機構部２１とへの駆動力の伝達を断った状態で、操作レバーＡの傾動動作を検出可能なので、駆動部２２の負荷がかからない状態で傾動検出部２３の検出が可能である。従って、操縦者の搭乗中における傾動検出部２３の検出結果を用いて、安全性や作業効率の向上に貢献できる。

傾動検出部２３は、機構部２１の動作に関する情報を、操作レバーＡの傾動動作に関する情報として検出する。前記「機構部２１の動作」とは、操作レバーＡの傾動動作に対応した機構部２１の動作である。本実施形態の傾動検出部２３は、駆動部２２ではなく機構部２１に取り付けられている。このため、駆動部側連結部２１２２の機構部２１と駆動部２２との連結、連結解除に関係なく検出を行うことができる。この傾動検出部２３により、操作レバーＡの傾動動作を直接検出することなく、機器装着ユニット１の内部で検出値を得ることができる。なお、傾動検出部２３を駆動部２２から離れた位置に配置し（「外付け」とし）、駆動部２２の動作に係る変位自体、または変位を電気信号に変換して傾動検出部２３に伝達するよう構成してもよい。また設計の都合によっては、傾動検出部２３を駆動部２２に設けることもできる。

前述したように機構部２１は回動動作するが、傾動検出部２３は、機構部２１の回動動作に関する情報を、前記操作レバーＡの傾動動作に関する情報として検出する。傾動検出部２３は、具体的には２台のポテンショメータを有する。１台のポテンショメータは第１方向誘導部２１２１ａの回動を検出し、もう１台のポテンショメータは第２方向誘導部２１２１ｂの回動を検出する。本実施形態において、回動動作に関する情報とは、２台のポテンショメータから得られた検出情報である。傾動を直接検出するよりも、回動動作の方が検出容易である。傾動検出部２３としては、ポテンショメータに限らず、レゾルバ等の種々の手段を用いることができる。なお、傾動検出部２３に絶対位置でなく相対位置を検出する手段を用いる場合は、原点位置を定める手順が必要となる。

また前述のように、操作レバーＡは、中立状態の軸方向に直交する平面に属し、交差する２軸方向に傾動可能であり、機構部２１は、前記２軸の各軸に対応した各回動軸まわりに回動可能である。そして、傾動検出部２３は、前記各回動軸まわりの回動操作を検出するセンサを含む。センサとしては内界センサに属する種々のものを用いることができる。このように傾動検出部２３を構成することで、建設機械等における一般的な機器配置に容易に対応できる。

以上のように構成された本実施形態の機器装着ユニット１では、操作レバーＡ、機構部２１、駆動部２２の三者が連結された駆動検出モードと、機構部２１と駆動部２２との連結状態が解除された非駆動検出モードと、操作レバーＡと機構部２１との連結状態が解除されており、傾動検出部２３の検出ができない手動操作モードと、を選択可能である。駆動検出モードは、レバー側連結部２１３、駆動部側連結部２１２２の両方が連結状態となっている場合であり、例えば遠隔操縦の実施の際に選択される。この際に、主軸２１１の動作を記録する（ログを取る）こともできる。非駆動検出モードは、レバー側連結部２１３が連結状態であって駆動部側連結部２１２２が非連結状態である場合であり、例えば操縦室に操縦者が乗って、操縦者による操作レバーＡの操作を記録する（ログを取る）際に選択される。手動操作モードは、レバー側連結部２１３が非連結状態である場合（駆動部側連結部２１２２の連結状態は問わない）であり、操縦室に操縦者が乗って通常の操縦を行う際に選択される。この手動操作モードでは、被装着機器の基礎部Ｂから機器装着ユニット１を取り外すことなく、操作レバーＡに機構部２１及び駆動部２２の負荷がかからない、フリーの状態にできるので、操縦室に操縦者が乗って、遠隔操縦ではない通常の操縦を行う際、機器装着ユニット１が取り付けられていない状態に近い使用感（軽い使用感）で操縦できる。以上のように各モードを機器装着ユニット１に実装することにより、検出や操作の目的に合わせて自由度高く対応できる。

－第２実施形態－
次に、図８～図１０に示す第２実施形態について説明する。ここでの説明は、主に、第１実施形態と相違する部分について行う。

第１実施形態では、第１方向誘導部２１２１ａと第２方向誘導部２１２１ｂとが別の形態とされていた。これに対して本実施形態では、第２方向誘導部２１２１ｂが第１方向誘導部２１２１ａと同様の形状とされており、平面視で交差（具体的には直交）した構成とされている。交差は、中立状態（上方を向いた状態）の操作レバーＡが有する軸部の、軸方向での直上でなされる。また、本実施形態では、第１方向誘導部２１２１ａが下方に位置し、第２方向誘導部２１２１ｂが上方に位置する形で交差する。

第１方向誘導部２１２１ａ及び第２方向誘導部２１２１ｂは、不動な部分である支持金具２１９によって支持される。本実施形態の支持金具２１９は、操作レバーＡが設けられたボックスの一部の全周を取り巻くように固定された枠体であり、例えば平面視で正方形形であって、異なる辺の側面部で第１方向誘導部２１２１ａ及び第２方向誘導部２１２１ｂを支持する。ただし、支持金具２１９の形状は一例に過ぎず、種々に変更できる。

第１実施形態では、各方向誘導部に誘導された主軸２１１の動作を、レバー側連結部２１３を介して操作レバーＡに伝達していた。これに対して本実施形態では、各方向誘導部２１２１ａ，２１２１ｂが操作レバーＡを直接誘導するよう構成されている。このため本実施形態では、第１実施形態と異なり主軸２１１は不要である。またこれに伴い、レバー側連結部２１３も不要である。

本実施形態の機器装着ユニット１では、操作レバーＡ、機構部２１、駆動部２２の三者が連結された駆動検出モードと、機構部２１と駆動部２２との連結状態が解除された非駆動検出モードと、を選択可能である。ただし第１実施形態とは異なり、操作レバーＡと機構部２１との連結状態が解除されており、傾動検出部２３の検出ができない手動操作モードは選択できない。

－第３実施形態－
前記第１実施形態または第２実施形態の機器装着ユニット１には、被装着機器が建設機械、具体的には、操縦者のレバー操作により直接的に油圧機構を動作させる建設機械（例えば油圧ショベル）に特化し、建設機械に着脱可能な建設機械用検出装置１０が含まれている。この建設機械用検出装置１０は、建設機械が有する操作レバーＡの傾動動作に関するレバー操作情報を含むデータを外部に出力する。以下、この建設機械用検出装置１０を第３実施形態として説明する。なお、機器装着ユニット１自体の物理的構成は第１実施形態、第２実施形態と同様の構成とできる。本実施形態の建設機械用検出装置１０は、建設機械の安全性や作業効率を向上させること等の、建設機械の改善のために活用できる情報を出力できる装置である。

建設機械用検出装置１０から出力されたデータを活用してできる前記「建設機械の改善」の内容は、例えば、建設機械の作業記録（ログ）、操縦者の技能習得に関する教育、操縦中の建設機械の危険予測、自動操縦（完全無人運転）、遠隔操縦（建設機械について無人運転）が挙げられる。前述のうち、作業記録（ログ）は例えば、操縦者の労働条件の管理や、発生した事故の検証、または事故に至らないいわゆるヒヤリハット事象の抽出、省略可能な無駄な動作の洗い出し、効率的な作業のための操作マニュアル作成に用いることができる。また、教育は例えば、熟練操縦者の操作から教師データを作成すること、そして、経験の浅い操縦者の操作内容を前記教師データから比較して、操作の改善点を抽出することに用いることができる。また、危険予測は例えば、建設機械に設けられている傾斜センサやカメラ等のデータと併用することで、危険な作業をリアルタイムで抽出し、必要に応じて操縦者や監督者に警告や注意信号を出すことに用いることができる。カメラだけを用いるよりも、本実施形態の方が高精度の危険予測が可能である。このように、本実施形態の建設機械用検出装置１０では、種々に活用できる有用なデータを出力できる。なお、ここで説明した内容はあくまでも一例に過ぎず、建設機械の改善に関する種々の事項が該当する。

本実施形態の建設機械用検出装置１０は、レバー操作検出部１０１と時刻検出部１０２とを備える。レバー操作検出部１０１は、例えば傾動検出部２３の検出結果を利用して、建設機械が有する操作レバーＡの現実の傾動動作に関するレバー操作情報を検出する。時刻検出部１０２は、例えばリアルタイムクロックを有することにより、建設機械の現在位置における時刻（例えば、年、月、日、時、分、秒）を検出する。検出する時刻は、建設機械が作業を現在行っている位置が所在する地域の標準時における時刻である。また建設機械用検出装置１０は、例えばＧＰＳを利用した現在地点検出部を備えることもできる。

建設機械用検出装置１０、具体的には建設機械用検出装置１０が有する制御部１０３は、レバー操作検出部１０１によるレバー操作情報を、レバー操作情報を検出した時点での時刻検出部１０２の検出時刻と関連付けたデータとして出力する。データの関連付けは、一方のデータ（レバー操作情報に対応）に他方のデータ（検出時刻）を埋め込んだ単一のデータとするものであってもよいし、一方のデータと他方のデータが別個のデータであり、両者を結びつけるための別のデータを組み合わせて一組とするものであってもよい（以下の「関連付け」に対する説明についても同様）。また、データの出力は、建設機械の外部に無線で出力されてもよいし、建設機械に接続されたケーブルを介して有線で出力されてもよい。さらには、建設機械の操縦室等に設けられた記憶媒体に対して出力されてもよい。また、レバー操作（入力）に対して建設機械のブーム、アーム、バケット等の動作（出力）には、油圧系統の構成に起因するタイムラグが生じる。このためデータを、タイムラグを考慮して変換した形で出力してもよい。

本実施形態の建設機械用検出装置１０はさらに、ＪＩＳや建設機械の製造会社によって異なることにより複数パターンに設定されることがある操作モードを取得する操作モード取得部１０４を備える。操作モード取得部１０４の一部は制御部１０３に設けられることができる。そして建設機械用検出装置１０は、操作モード取得部１０４が取得した操作モードの情報である操作モード情報と、レバー操作検出部１０１が取得したレバー操作情報とを関連付けたデータとして出力する。操作モード取得部１０４による操作モード情報の自動取得は、左右の各操作レバーＡについての傾動方向及び傾動角度（例えばレバー操作検出部１０１の検出結果に含まれる）に対して、建設機械の油圧機構に関し、どの油圧機構がどのような動作をしたかを建設機械が備えるセンサ等によって検出し、操作モード取得部１０４自体、または制御部１０３における演算で行うことができる。

本実施形態の建設機械用検出装置１０を建設機械に装着することで、ＪＩＳや建設機械の製造会社によって複数パターンある操作モード情報と、実際の操作レバーＡの操作に係るレバー操作情報を関連付けたデータとして出力できるので、このデータを活用に供することができる。また、操作モード取得部１０４により、複数パターンに設定されることがある操作モードを一つに特定できるため、建設機械用検出装置１０のシステムを、操作モードに応じて初期化すること（イニシャライズ）が容易である。

本実施形態の操作モード取得部１０４は、建設機械の操縦者が前記複数パターンから選択された特定の前記操作モードを入力する操作モード入力部１０４１を含む。操作モード入力部１０４１は、建設機械に元から設けられている操作モードを設定するための操作モード設定部（図１１参照）が兼ねることができる。また、このように兼用することで、前記自動取得に比べて、操作モードを取得するための構成を簡単にできる。また、建設機械用検出装置１０の初期値設定を容易に行うことができる。操作モード入力部１０４１を設けることにより、操縦者による操作モード入力部１０４１の入力内容を操作モード情報に利用できる。また、建設機械用検出装置１０が操作モード取得部１０４（操作モード入力部１０４１）を備えることで、操縦者が使い慣れた建設機械に対応した操作パターン（例えば建設機械の操作モード設定部によって設定される）を、建設機械用検出装置１０の側で容易に特定できることから、操縦者が不慣れな操作パターンを回避できて使い慣れている操作パターンで建設機械を操作できる。このことから、安全に、効率的に建設機械を操作可能である。また、そのような慣れた操作を基礎として、建設機械用検出装置１０から、レバー操作情報を含むデータを外部に出力することができるので、通常の操作状況に近い自然な形のデータを外部に出力することができる。

レバー操作検出部１０１は、第１実施形態及び第２実施形態における傾動検出部２３と同様の部分であって、傾動動作に関する情報として、操作レバーＡの現実の傾動に係る操作傾動方向（Ｘ方向、Ｙ方向、かつ、プラス方向、マイナス方向）及び操作傾動角度に関する情報を検出する。そして、操作モードの情報に含まれる規定傾動方向と、レバー操作検出部１０１が検出した前記操作傾動方向とが対応付けられる。操作モードの情報に含まれる規定傾動方向と、レバー操作検出部１０１が検出した操作傾動方向とが対応付けられることで、建設機械に設定されている操作モードに対応した（整合した）操作レバーＡの傾動動作の情報を出力できる。

前述のように、建設機械の操縦室には操作レバーＡが左右に一対備えられており、各操作レバーＡは、前後方向（Ｙ方向）及び左右方向（Ｘ方向）への傾動動作が可能である。レバー操作検出部１０１は、各操作レバーＡの現実の傾動に係る操作傾動方向及び操作傾動角度に関する情報を出力する。２本の操作レバーＡで２方向の情報を出力することから、４個のデータが出力されることになる。ちなみに、本実施形態の建設機械用検出装置１０では、クローラ操作ペダル・レバーＣの前後方向の操作に関する情報も出力するので、全部で６個のデータが出力される。これにより、出力された各操作レバーＡの、前後方向及び左右方向における傾動方向と傾動角度に関する情報を活用できる。

以上のように構成された本実施形態の建設機械用検出装置１０を建設機械に装着することで、操作レバーＡの傾動動作に関するレバー操作情報を検出時刻と共に関連付けたデータとして出力できるので、このデータを活用に供することができる。そして、建設機械用検出装置１０から出力されたレバー操作情報を、検出時刻と共に関連付けたデータを活用することにより、建設機械の安全性や作業効率を向上させること等の、建設機械の改善を行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、被装着機器は建設機械（油圧ショベル）に限定されず、種々の機器であってよい。特に、操作レバーＡの傾動によって操作される種々の機器に適用可能である。また、電子式の操作レバーを有する被装着機器に適用することも可能である。

Ａ 操作レバー
Ａ１ 凸部
Ｂ 基礎部
Ｃ クローラ操作ペダル・レバー
Ｓ 操縦席
１ 機器装着ユニット
１０ 建設機械用検出装置
１０１ レバー操作検出部
１０２ 時刻検出部
１０３ 制御部
１０４ 操作モード取得部
１０４１ 操作モード入力部
２ 本体部
２１ 機構部
２１１ 主軸
２１１１ 凸部
２１２ 伝達機構
２１２１ 傾動動作部
２１２１ａ 第１方向誘導部
２１２１ｂ 第２方向誘導部
２１２２ 駆動部側連結部
２１２２ａ 第１駆動部側連結部
２１２２ｂ 第２駆動部側連結部
２１３ レバー側連結部
２１３１ 長尺部材（レバー側連結部）
２１３２ 副部材
２１３３ ピン
２１３４ 穴部
２１４ 棒状体
２１５ 回動枠体
２１５１ 回動軸
２１６ 支持金具
２１７ 長尺部材（駆動部側連結部）
２１８ 短尺部材
２１９ 支持金具
２２ 駆動部
２２ａ 第１駆動部
２２ｂ 第２駆動部
２３ 傾動検出部
３ 取付部
３１ ボルト
３２ スリット

被装着機器では、入力動作としての、操作レバーＡの傾動動作に対する、出力動作としての、油圧ショベルに設けられた機器側駆動部の動作の入出力関係である操作モードが設定されている。機器側駆動部は、所定の動作を行う複数の動作部と、複数の動作部の各々に連結されることで、複数の動作部を動作させる複数の油圧機構と、を備える。油圧ショベルの場合、動作部は、ブーム、アーム、バケットが該当し、油圧機構は各動作部に対応して設けられる油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ等）が該当する。操作モードは、操作レバーＡの設定上の傾動方向である規定傾動方向と油圧機構の駆動とを関連付けた情報を含む。操作モードに関し、建設機械特有の事情として、ＪＩＳの規定が存在するものの統一はされておらず、被装着機器の製造会社によって異なっているのが現状である。日本においては操作モードが４パターン存在する。また、この操作モードは、被装着機器において操作モード設定部（図１１参照）を操縦者が操作することで変更可能とされている。つまり、操作モードは、前記入出力関係の内容が異なった複数パターンに設定されるようになっている。これに応じ、後述する操作モード取得部は、操縦者が前記複数パターンから選択された特定の操作モードを入力する操作モード入力部を含んでいる。

Claims (5)

1. 建設機械に着脱可能な建設機械用検出装置であって、
   前記建設機械が有する操作レバーの傾動動作に関するレバー操作情報を検出するレバー操作検出部と、
   前記建設機械の現在位置における時刻を検出する時刻検出部と、を備え、
   前記レバー操作検出部による前記レバー操作情報を、前記レバー操作情報を検出した時点での前記時刻検出部の検出時刻と関連付けたデータとして出力する、建設機械用検出装置。
2. 前記建設機械は、入力動作としての、前記操作レバーの前記傾動動作に対する、出力動作としての、前記建設機械に設けられた機器側駆動部の動作の入出力関係を操作モードとして設定可能であり、
   前記操作モードは、前記入出力関係の内容が異なった複数パターンに設定され、
   前記建設機械用検出装置は、前記操作モードを取得する操作モード取得部を備え、
   前記操作モード取得部が取得した前記操作モードの情報である操作モード情報と、前記レバー操作検出部が取得した前記レバー操作情報とを関連付けたデータとして出力する、請求項１に記載の建設機械用検出装置。
3. 前記操作モード取得部は、前記建設機械の操縦者が前記複数パターンから選択された特定の前記操作モードを入力する操作モード入力部を含む、請求項２に記載の建設機械用検出装置。
4. 前記機器側駆動部は、所定の動作を行う複数の動作部と、前記複数の動作部の各々に連結されることで、前記複数の動作部を動作させる複数の油圧機構と、を備え、
   前記操作モードは、前記操作レバーの設定上の傾動方向である規定傾動方向と前記油圧機構の駆動とを関連付けた情報を含み、
   前記レバー操作検出部は、前記傾動動作に関する情報として、前記操作レバーの現実の傾動に係る操作傾動方向及び操作傾動角度に関する情報を検出し、
   前記操作モードの情報に含まれる前記規定傾動方向と、前記レバー操作検出部が検出した前記操作傾動方向とが対応付けられる、請求項２または３に記載の建設機械用検出装置。
5. 前記建設機械は操縦室を有し、当該操縦室に前記操作レバーを左右に一対備え、
   各操作レバーは、前後方向及び左右方向への傾動動作が可能であり、
   前記レバー操作検出部は、前記各操作レバーの現実の傾動に係る操作傾動方向及び操作傾動角度に関する情報を出力する、請求項１～４のいずれかに記載の建設機械用検出装置。

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