JP2505275Y2 - 建設用作業車の作業領域監視装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、建設用作業車の作業領域監視装置に関し、
特に超音波を利用して作業領域に侵入した作業者等を検
出し警報を発するようにした建設用作業車の作業領域監
視装置に関する。

（従来の技術） 建設現場等においては、パワーショベル等の建設機械
と作業員等が同一の作業領域で同時に作業することが多
い。このような場合、建設機械のオペレータ及び建設機
械の近くで作業する作業者の不注意で作業者が稼動中の
建設機械に接触して死傷などの人的災害を引き起こす場
合が多々ある。

従来、このような人的災害を防止する手段として、建
設用作業車の前部または後部に超音波送受波器を取付
け、この超音波送受波器から超音波を所定方向に向け発
射し、作業者等から反射してくる超音波を送受波器で受
信することにより、警報を発したり、ブレーキを自動的
に作動させて建設用作業車を停止するようにしていた。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来の検知方式では、警
報検知領域内の物体から反射する超音波を送受波器で受
信して物体の存在を検知するものであるため、検知され
た物体が作業者か、或は定置された物体であるかの判別
が難しい。そのため、作業者以外の物体に対しても反応
して建設用作業車を自動停止させてしまうという不都合
が生じ、作業車の稼動率を低下させるという問題があ
る。

また、超音波送受波器は作業車の前部または後部の一
箇所にしか設けられていないため、超音波送受波器の検
知領域以外の作業領域内に作業者等が侵入しても、これ
を検知することができないという問題があった。

本考案は、上述のような点に鑑みなされたもので、建
設用作業車の全警報検知領域を同時に監視できると共
に、検知領域に侵入した作業者等を確実に検知できる建
設用作業車の作業領域監視装置を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 一実施例を示す第１図及び第２図に対応づけて本考案
を説明すると、本考案は、建設用作業車１上に設置さ
れ、該建設用作業車１を中心にして所定半径の警報検知
エリアがカバーできるように所定の角度で外方に向け放
射状に、かつ方向調整可能に配列される複数の超音波送
受波器3a〜3fと、各超音波送受波器3a〜3fから所定周波
数の超音波を発生させるための発振信号を出力し、該発
振信号を各超音波送受波器3a〜3fに供給する発振手段51
と、建設用作業車１に配置され、該建設用作業車１の警
報検知エリア内に侵入物体６が侵入したことを報知する
報知手段55と、侵入物体６が携帯するものであって、超
音波送受波器3a〜3fからの超音波を受信する超音波受波
器81と、侵入物体６に警報検知エリア内であることを報
知する報知手段７及び超音波受波器3a〜3fと異なる周波
数の超音波を発する超音波送波器86を有すると共に、超
音波受波器81が超音波送受波器3a〜3fからの超音波を受
信した時に信号を出力して報知手段７を動作させ、かつ
超音波送波器86に起動指令を与えて該超音波送波器86を
発振動作させる信号処理回路83を有する侵入物体用超音
波送受波ユニット８と、建設用作業車１側にあって、超
音波送受波器3a〜3fが侵入物体６側の超音波送波器86か
ら放射される超音波を受信した時に信号を出力して作業
車１側の報知手段55を動作させるとともに、侵入物体用
超音波送受波ユニット８が超音波送受波器3a〜3fより送
出される超音波に応答してから侵入物体用超音波送受波
ユニット８の超音波送波器86から送出される超音波を超
音波送受波器3a〜3fが受信するまでの時間から侵入物体
６までの距離を算出する信号処理回路54と、作業車１側
の信号処理回路54で算出された距離が予め設定した値以
上と判定された時に作業車１を停止制御する制御手段56
とを備えたことを特徴とする。

（作用） 各超音波送受波器3a〜3fが発振動作すると、これら各
超音波送受波器3a〜3fの開口面からの超音波は作業車１
を中心にして360度の全方向に亘り放射され、警報検知
エリアを同時に監視できる大勢となる。

これによって、侵入物体６が警報検知エリア内にいず
れの方向から侵入しても、これを確実に検知し得る。

そして、作業車１と侵入物体６との間での通信には異
なる周波数の超音波が利用されているから、双方の検
知、認識が確実になる。

また、作業車１側の信号処理回路54で算出された距離
が予め設定した値以上と判定された時に作業車１を制御
手段56で停止制御することにより、作業車１と作業者等
の侵入物体６間の相対距離が作業車１の作業エリア内に
入ると、作業車を自動的に停止させることができる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図〜第４図に基づいて
説明する。

第１図は本考案の作業領域監視システムをパワーショ
ベルに適用した場合の全体の構成図、第２図は超音波送
受波器の外観図である。

第１図において、１はクローラ式のパワーショベル、
２はその旋回部である。旋回部２の上面には、その周縁
側に位置して総計６個の超音波送受波器3a〜3fが外方に
向けて放射状に設置されている。

各超音波送受波器3a〜3fは、第２図に示すように、防
水，防塵構造のケース本体10に内蔵された超音波送波器
11及び超音波受波器12を有し、この超音波送波器11及び
超音波受波器12の前面には、それぞれ所定長さ（10cm程
度）の樹脂材からなる筒状のホーン13,14が取り付けら
れている。

また、ケース本体10の左右両側は凹状のブラケット15
にボルト16によって上下方向の傾きが調節できるように
取り付けられ、更にブラケット15は取付台17上に溶接な
どの手段により固定されている。

また、取付台17は、これに形成した長孔17aに挿通さ
れるボルト18によってパワーショベル１の旋回部２上に
固定される。そして、長孔17aは超音波送受波器3a〜3f
の水平方向の角度を調整するためのものである。

このように構成された各超音波送受波器3a〜3fは、パ
ワーショベル１の警報検知エリア内に侵入した侵入物
体，例えば作業者との間の超音波の送受信が損なわれな
いように、見通しの良い場所を選んで旋回部２上に設置
される。更にパワーショベル１を中心にした所定半径
（10m程度）内の警報検知エリアが６個の超音波送受波
器3a〜3fによってカバーできるように、各超音波送受波
器3a〜3fをパワーショベル１を中心とする円周方向に約
60°の角度をおいて放射状に配列する。

第１図において、符号５はパワーショベル１の運転室
内に設置される監視用の制御ユニットである。この制御
ユニット５は、各超音波送受波器3a〜3fを発振動作させ
ると共に、各超音波送受波器3a〜3fで受波した信号を処
理して警報及びパワーショベル１の停止制御を行なうも
ので、超音波送受波器3a〜3fの各超音波送波器11を所定
の周波数（例えば28KHz）で同時に駆動する発振回路51
と、この発振回路51からの発振出力を増幅して超音波送
受波器3a〜3fの超音波送波器11に供給する増幅回路52
と、超音波送受波器3a〜3fの超音波受波器12で受波した
作業者側からの超音波信号を検出する検出回路53と、こ
の検出回路53から出力される検出信号を処理して警報器
55及びパワーショベル１の停止制御56を制御する信号処
理回路54と、スイッチ57を介して各回路に電力を供給す
る電源回路58とから構成される。

また、６はパワーショベル１の警報検知エリア内に侵
入する検知対象物体，例えば作業者であり、この作業者
６は警報ブザー７を内蔵した超音波送受波ユニット８を
携帯している。これにより、作業者６がパワーショベル
１の警報検知エリア内に侵入した時、パワーショベル１
側と作業者６の超音波送受波ユニット12間で超音波によ
る交信を行ない、互いの存在を認識し警報できるように
する。

作業者側の超音波送受波ユニット８は、第３図に示す
ようにパワーショベル１の超音波送受波器3a〜3fから放
射される超音波を受信する超音波受波器81と、この超音
波受波器81で受信した超音波信号を検出する検出回路82
と、この検出回路82から出力される検出信号を処理して
警報ブザー７を鳴動制御すると共に超音波の発振を制御
する信号処理回路83と、この信号処理回路83からの発振
指令に基づいて所定周波数（例えば21KHz）の信号を所
定時間発振動作する発振回路84と、この発振回路84から
の発振出力を増幅する増幅回路85と、この増幅回路85の
出力により駆動される超音波送波器86と、これら回路に
電力を供給する乾電池等の電源87とから構成される。

次に、上記のように構成された本実施例の動作を説明
する。

パワーショベル１の検知エリア内の監視に際し、スイ
ッチ57をオンすると、電源回路58から各回路に電力が供
給され、作動状態に設定される。これに伴い発振回路51
が動作すると、その発振出力は増幅回路52を介して各超
音波送受波器3a〜3fの超音波送波器11に加わるため、各
超音波送波器11は動作され、これから発生する所定周波
数（28KHz）の超音波はそれぞれのホーン13の開口面か
ら放射される。

この時、各超音波送受波器3a〜3fの垂直方向の指向特
性は第４図の破線Ｉに示すようになり、かつ水平方向は
60°の間隔で配列された各超音波送受波器3a〜3fがカバ
ーするようになるから、パワーショベル１の警報検知エ
リア内の監視が360°いずれの方向からでも可能にな
る。

かかる状態において、超音波送受波ユニット８を携帯
した作業者６等が警報検知エリア内に侵入すると、超音
波受波器81がパワーショベル側超音波送受波器3a〜3fの
いずれかの超音波を受信するため、その超音波は電気信
号に変換される。そして、この変換信号を受けた検出回
路82は超音波送受波器3a〜3fから発振された周波数の超
音波信号のみを抽出し、これを信号処理回路83に出力す
る。

信号処理回路83では、検出回路82からの検出信号に基
づいて警報ブザー７に駆動信号を出力し、警報ブザー７
を鳴動することで作業者６自身がパワーショベル１の危
険な作業領域に侵入したことを知る。これによって作業
者６は、自ら危険を知り、検知エリア外へ退避する。

一方、作業者６がパワーショベル１の警報検知エリア
内に侵入することによって、作業者自身が警告を受ける
と同時に信号処理回路83が発振回路84に起動指令を与え
る。これにより、発振回路84が作動すると、その発振出
力は増幅回路85を介して超音波送波器86に加わり、該超
音波送波器86を所定時間駆動する。超音波送波器86が駆
動すると、これから発する超音波（周波数21KHz）はパ
ワーショベル１に向け放射される。

作業者側の超音波送波器86から放射される超音波がパ
ワーショベル側の超音波送受波器3a〜3fの超音波受波器
12のいずれかで受信されると、この超音波は電気信号に
変換されて検出回路53に出力される。この変換信号を受
けた検出回路53は超音波送波器86から発振された周波数
の超音波信号のみを抽出し、これを信号処理回路54に出
力する。信号処理回路54では、検出回路53からの検出信
号に基づいて警報器55に駆動信号を出力し、警報器55を
駆動することで警報検知エリア内に作業者等が侵入した
ことをパワーショベル１のオペレータに報知する。そし
て、作業者６等がパワーショベル１の旋回及び作業エリ
ア内に存在している時は、運転中のパワーショベル１を
自動的に停止させる。

この場合、作業者側の超音波送波器86からの超音波到
達時間を信号処理回路54で判別し、その結果が所定値以
下と判定された時に停止制御部56に信号を送出してパワ
ーショベル１を停止させれば良い。

このように本実施例にあっては、パワーショベル１の
旋回部２の上に各超音波送受波器3a〜3fを斜め外方に向
けて放射状に配列し、これによりパワーショベル１を中
心とする必要半径の警報検知エリアを全て監視できるよ
うになっているから、作業者６等が運転中のパワーショ
ベル１に対し360°いずれの方向から警報検知エリア内
に侵入しても、これを確実に検知することができると共
に、検知エリアを同時に監視することができる。

また、パワーショベル１と作業者６間では、互いに周
波数の異なる超音波を利用して互いの存在を認識し、警
報を発するよう構成されているから、不用意に侵入する
作業者等を確実に検知し、識別できるほか、従来のよう
に電柱、塀等の定置物によってパワーショベル１が停止
してしまうという問題を解消できる。

また、各超音波送受波器3a〜3fの筒状ホーン13,14
は、ケース本体10から分離して洗浄することができると
共に、送波器11,受波器12を風雨等から保護することが
でき、更に送受に指向生を持たせることができる。

また、各超音波送受波器3a〜3fは、旋回部２に対し放
射方向を調節可能に取り付けられるので、警報検知エリ
アに対する監視領域の調整が可能になる。

尚、上記実施例では、パワーショベルの作業領域を監
視する場合について述べたが、ブルトーザ，ローラ車，
バックホーなどの建設用作業車にも利用できることは勿
論である。

また、上記実施例では、警報ブザーによって互いの存
在を認識する場合について述べたが、回転ランプ，その
他の手段を用いても良い。

また、本考案においては、監視領域における作業車と
作業者間の距離に応じて作業者側のブザー音の形態を変
化させ、かつ作業車側のブザーの鳴動を制御することが
できる。

この場合は、例えば特開昭64−12285号公報に示すよ
うに、作業車側の超音波送受波器が超音波を送出し始め
た時点から、作業者側の超音波送受波ユニットが作業車
側からの超音波を受信して応答用の超音波を送出し、こ
れを作業車側の超音波送受波器が受信するまでの往復時
間を作業車側の信号処理回路で演算して、作業車と作業
者間の距離を求める。

そして、作業車が旋回する危険な作業領域より外れた
監視検知エリア内に作業者が存在すると判断された時
（例えば旋回中心からの距離が13m〜10mの時）は、作業
者が携帯する超音波送受信ユニットを、例えばインター
バルの長いブザー音で鳴動させる。

また、作業者が作業車の旋回領域に入っていると判定
された時（例えば旋回中心からの距離が10m〜6mの時）
は、作業車のブザーを鳴動してオペレータに警報を与え
ると同時に作業者側のブザーを鳴動させる。

更に、作業者が作業車の危険な旋回領域内に入ってい
ると判定された時（例えば旋回中心からの距離が6m〜0m
の時）は、作業車及び作業者側のブザーをインターバル
の短い緊急音で鳴動させる。

このようにすれば、作業車の稼動率及び作業者の安全
性をより向上できる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、建設用作業車に
当該建設用作業車を中心にして360°の方向の警報検知
エリアをカバーできるように複数の超音波送受波器を所
定の角度間隔で外方に向け放射状に配列したので、警報
検知エリアを同時に監視できると共に、侵入物体が検知
エリア内にいずれの方向から侵入してもこれを確実に検
知できる。

また、作業車と侵入物体間では互いに異なる周波数の
超音波を利用して相互の存在を認識する方式になってい
るため、侵入物体を確実に検知し識別することができ
る。

さらに、作業車側の信号処理回路で算出された距離が
予め設定した値以上と判定された時に作業車を制御手段
で停止制御することにより、作業車１と作業者等の侵入
物体間の相対距離が作業車の作業エリア内に入ると、作
業車を自動的に停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体の構成図、第２図
は超音波送受波器の外観図、第３図は本実施例における
侵入物体側の超音波送受波ユニットの具体例を示す回路
ブロック図、第４図は作業車の侵入物体に対する超音波
送受波器の指向性を示す説明図である。 尚図中、１はパワーショベル（作業車）、２は旋回部、
3a〜3fは超音波送受波器、５は制御ユニット、６は作業
者（侵入物体）、７は警報ブザー、８は超音波送受波ユ
ニット、51は発振回路、54は信号処理回路、55は警報
器、56は停止制御部、81は超音波受波器、83は信号処理
回路、84は発振回路、86は超音波送波器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 長浜 至 東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目６番15号 フジタ工業株式会社内 (72)考案者 木村 節朗 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社東京計器内 (72)考案者 滝口 功 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社東京計器内 (72)考案者 松沢 秀司 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社東京計器内 (56)参考文献 特開 昭55−11597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250275（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】建設用作業車上に設置され、該建設用作業
   車を中心にして所定半径の警報検知エリアがカバーでき
   るように所定の角度で外方に向け放射状に、かつ方向調
   整可能に配列される複数の超音波送受波器と、 前記各超音波送受波器から所定周波数の超音波を発生さ
   せるための発振信号を出力し、該発振信号を前記各超音
   波送受波器に供給する発振手段と、 前記建設用作業車に配置され、該建設用作業車の警報検
   知エリア内に侵入物体が侵入したことを報知する報知手
   段と、 前記侵入物体が携帯するものであって、前記超音波送受
   波器からの超音波を受信する超音波送受波器と、前記侵
   入物体に警報検知エリア内であることを報知する報知手
   段及び前記超音波送受波器と異なる周波数の超音波を発
   する超音波送波器を有すると共に、該超音波受波器が前
   記超音波送受波器からの超音波を受信した時に信号を出
   力して前記報知手段を動作させ、かつ前記超音波送波器
   に起動指令を与えて該超音波送波器を発振動作させる信
   号処理回路を有する侵入物体用超音波送受波ユニット
   と、 前記建設用作業車側にあって、前記超音波送受波器が前
   記侵入物体側の超音波送波器から放射される超音波を受
   信した時に信号を出力して前記作業車側の報知手段を動
   作させるとともに、前記侵入物体用超音波送受波ユニッ
   トが前記超音波送受波器より送出される超音波に応答し
   てから前記侵入物体用超音波送受波ユニットの超音波送
   波器から送出される超音波を前記超音波送受波器が受信
   するまでの時間から侵入物体までの距離を算出する信号
   処理回路と、 前記作業車側の信号処理回路で算出された距離が予め設
   定した値以上と判定された時に作業車を停止制御する制
   御手段と、 を備えてなる建設用作業車の作業領域監視装置。