JP3607134B2 - パワーシャベル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築用や土木用等のパワーシャベルに関わり、特に、そのパワーシャベルのオペレータ室と走行体との位置関係等を確認することができるパワーシャベルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０および図１１は、従来の左右一対の駆動レバー４８にて前後左右の車輪４６を駆動して左右の走行体４５を前後動かせる油圧式のパワーシャベル４０を示す図である。このパワーシャベル４０では、オペレータ室４１に設けている操作卓４７使用して、アーム４３およびバケット４４を制御しながら作業する。車体の移動は駆動レバー４８を操作することより行われ前進、後退、回転等が実行できる。
【０００３】
この駆動レバー４８を共に前に倒した時に両側の車輪４６が駆動され、車輪４６と係合している左右の走行体４５が前進駆動し、車体は前方向に進む。同じ原理で、駆動レバー４８を共に後に倒した時に車体は後退する。また、駆動レバー４８の右レバー４８ａだけを前に倒したとき、右の車輪４６を駆動し、右の走行体４５のみが動き（左の車輪４６および左の走行体４５は動かない）、車体は左へ回転する。逆に、左レバー４８ｂのみを前に倒すときは車体は右へ回転する。
【０００４】
普段の作業場ではパワーシャベル４０の向きを回転をさせながら作業する必要があるため、回転部４２とオペレータ室４１およびアーム４３、バケット４４が一体になっているパワーシャベルの上部は、３６０度以上自由に水平回転できるようになっている。その回転は、回転部４２の内部にある油圧駆動モータより駆動された駆動軸が駆動軸歯車を回転させ、この駆動軸歯車と噛み合う従動内歯車がパワーシャベル４０の上部を回転させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パワーシャベル４０の上部が３６０度以上自由に回転するため、当該上部を回転させて作業する時、オペレータはこの上部を支持している走行体４５の進行方向を体を乗り出して確認する必要がある。また、走行体４５の方向はすぐに確認できるが、車体の前進または後進方向がどの方向であるのかは、判断しにくい。その為、通常、オペレータは駆動レバー４８をちょっと動かしてみて、進む方向を確認する。この方向確認方法は、こつまたは経験が必要であり、初心者に向いてない。
【０００６】
また、オペレータが駆動レバー４８を動かしたとき、パワーシャベル４０が前方向または後方向に進みすぎて事故に繋がりやすい。特に、作業現場に深い穴がある場合には、パワーシャベル４０が穴に落ちてしまい人身事故を起こすおそれがある。
【０００７】
一方、油圧式のパワーシャベル４０の上部が回転するときにその回転方向を検出する技術が知られている（特開平８−１５８４１５）。この特開平８−１５８４１５で示される技術は、回転位置検出装置により回転部４２の回転位置を検出し、該回転部４２が前向き領域、後向き領域、左向き領域、右向き領域のどれかの領域に位置しているかを判定し、この回転部４２の領域に対応して、左右一対操作レバーのノブ（駆動レバー４８に相当）にそれぞれ１つずつ設けられた発光部を各領域毎に異なってオンオフさせる。
【０００８】
回転部４２が前向き領域にある場合には、左右両発光部とも緑色に点灯させる。回転部４２が後向き領域にある場合には、左右両発光部とも赤色に点灯させる。左向き領域にある場合には、右の発光部を点灯させ、逆、右向き領域にある時、左の発光部を点灯させる。これによって、オペレータは、進行方向表示装置を見て、本体の進み方向を判断しながら作業することができる。
【０００９】
このような方向指示装置の場合、前向きの場合も後向きの場合も共に、左右の発光部が同時に点灯する。異なる点は表示される色の違いのみとしている。万が一、オペレータが覚え間違いを起こしたら、誤操作するおそれがある。また、分解能は９０度であり、精度の調整ができず、オペレータの向きと走行体４５との間の角度を正確には表示できない。
【００１０】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであり、オペレータ室と走行体との装置位置関係をどのような場合でも確実にかつ精度良く表示できるパワーシャベルを提供することを目的とする。また、オペレータの誤操作を確実に防止できたり、オペレータが誤操作しても事故とならないようにできたりして安全性が確保されたパワーシャベルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のパワーシャベルは、先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、アームおよびオペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体と、回転部はオペレータ室に固定して設けられると共に油圧モータで回転する駆動軸歯車に噛み合う従動歯車とを有するパワーシャベルにおいて、オペレータ室の向き方向を基準として駆動軸歯車の回転数と回転方向を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された回転数に基づいて走行体の前進または後進の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示する表示手段とを設け、この表示手段は、回転部周辺に設置される検出手段が検知した検知信号に基づいて回転数を計算する電子回路システムを有し、装置の非動作時にはオペレータ室と走行体との位置関係がメカ的に固定されると共に電子回路システムが装置の非動作となる直前の計算結果を記憶することでオペレータ室または走行体の他方に対する絶対位置を割り出すものであり、オペレータ室内で移動設置可能に構成されるものとしている。
【００１２】
このような構造とすることで、作業中のオペレータに対して、走行体の前進または後進方向が分かり易くなり、事故を避けることができる。また、作業途中で休憩したいとき、パワーシャベルの電子回路システムが、機械を止める直前の方向および計算結果を記憶できるため、休憩後の作業開始時に位置関係を再設定する必要がなくなり、操作が簡単になる。加えて、オペレータが見やすい位置に設置することができ、便利となる。
【００１３】
他の発明のパワーシャベルは、先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、アームおよびオペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体とを有するパワーシャベルにおいて、走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示する表示手段を備えている。このため、オペレータは危険方向や進行禁止方向を視認できるので、作業を安全に行うことができる。
【００１４】
また、他の発明のパワーシャベルは、先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、アームおよびオペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体とを有するパワーシャベルにおいて、進行を禁止する方向を設定できるようにされている。このため、オペレータが誤操作しても危険方向には進行できないように設定でき、パワーシャベルが穴に落ちる等の事故を確実に防止することができる。
【００１５】
さらに、他の発明は、上述の各発明のパワーシャベルに加え、回転部はオペレータ室に固定して設けられると共に油圧モータで回転する駆動軸歯車に噛み合う従動内歯車と、オペレータ室の向き方向を基準として前記駆動軸歯車の回転数と回転方向を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された回転数に基づいて走行体の前進または後進の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示する表示手段とを設け、この表示手段に走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示させるようにしている。
【００１６】
このため、表示手段は、走行体の前進または後進方向の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示するだけではなく、走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示することができる。これによって、作業効率のアップと作業の安全性の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、本発明のパワーシャベルの実施の形態を示す図で、パワーシャベルを上方から見た平面図である。図示されているように、オペレータ室１は、操作卓２が設置されている。このオペレータ室１内のオペレータは、操作卓２よりバケット３及びアーム４を制御して作業する。回転部５は、オペレータ室１および先端にバケット３が付いているアーム４と一体となり、走行体６に対し、３６０度以上自由に水平回転する。走行体６は、この回転部５を支持すると共に車体本体の場所位置を移動させる。
【００１９】
回転部５の回転は、図２に示したように、回転部５に一体的に設けられる従動歯車９が回転することにより実行される。なお、駆動軸歯車７は、油圧モータ（図示省略）で動かされる駆動軸８と一体回転する。そして、この駆動軸歯車７と噛み合う従動歯車９が回転部５と一緒に回転する。また、表示手段となる方向表示器１０は、オペレータ室１内の操作卓２に設置した電子回路システム２１と繋がる。
【００２０】
図３および図４は、駆動軸歯車７と従動歯車９との噛み合いの状態を拡大して示す図である。パワーシャベルの車体内の電子回路システム２１と繋がる磁気センサー１１は、車体の本体上でかつ両歯車７および９の上方に固定されている。４つの磁石１２ａ〜１２ｄ（以下単に磁石１２という）の配置は、原則的に磁気センサー１１と同じ側で、駆動軸歯車７の表面または駆動軸８の上に設ける。本実施の形態では、磁石１２は駆動軸歯車７の歯１３の支持部の外縁近傍に固定されている。
【００２１】
本実施の形態では、図３に示したように、磁石１２の個数は４個（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）とされている。その４つの磁石１２は、駆動軸歯車７の中心に対して、９０度の回転位置毎で、かつ駆動軸歯車７の歯１３の支持部の外縁近傍に配置されている。磁気センサー１１は、磁石１２の真上に配置される。このような配置とすることで、磁気センサー１１の感知感度が良いものとなる。
【００２２】
また、仮に一番強い磁気を感知した時、即ち、磁石１２ａがちょうど磁気センサー１１の真下にある時、オペレータ室１の向きが走行体６の前進方向と一致する場合に、０度と設定する。駆動軸歯車７が回動し、磁石１２ｂが磁気センサー１１の真下に入ると、磁気がもう一度強くなる。これによって、駆動軸歯車７が９０度を回転したことを認識する。磁石１２ａが磁気センサー１１の下に再度戻った時、即ち、図５に示したように４回強い磁気を検知したとき、駆動軸歯車７は３６０度回転したこととなる。
【００２３】
このように、磁気センサー１１が駆動軸歯車７に設けられた磁石１２ａ〜１２ｄの磁気を次から次へと感知し、その感知結果を電子回路システム２１に送る。
【００２４】
図６に示したように、車体内の電子回路システム２１は、データ収集用の入力ポート２２と、中央演算処理部（ＣＰＵ）２３およびＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５等と、方向表示器１０を表示させる表示ドライバ２６に出力する出力ポート２７とを有する。この電子回路システム２１をサポートする電源がパワーシャベル本体の電源と共用される。
【００２５】
パワーシャベルの起動時、まず、回転部５の基準を設定する。即ち、回転部５およびアーム４およびオペレータ室１の向きが、走行体６の前進方向と一致したとき、その回転部５の位置を基準位置として設定する。この設定は基準位置の設定手段３１を操作して行う。回転部５が回転し始めると、駆動軸８を駆動する油圧モータに配置された回転方向検知センサー３２は、駆動軸８および駆動軸歯車７の回転方向を検出して入力ポート２２に転送する。
【００２６】
なお、パワーシャベルを操作する前に、オペレータは方向表示器１０の表示角度の分解能を設定する（１０度、１５度、３０度等を表示できるように選択する）。さらに、表示モード（点灯または点滅または警報音等）の設定を表示モードの設定手段３４によって行う。この設定データは、電子回路システム２１の入力ポート２２に転送される。
【００２７】
磁気センサー１１は、駆動軸歯車７の磁石１２の磁気を検出し、入力ポート２２に送る。その入力ポート２２は、磁気パルスをデジタル信号として処理すると共に転送されてきた各設定データおよびそのデジタル信号をＣＰＵ２３に送る。ＣＰＵ２３は、送られてきたデジタル信号と、元のメカ的に設定された駆動軸歯車７と従動歯車９との回転比率とから、回転部５と一体回動する従動歯車９の回転角度を割り出す。
【００２８】
また、ＣＰＵ２３で算出した回転部５の角度と入力した表示モードのデータおよび他のデータは、出力ポート２７に転送され、表示ドライバ２６より、オペレータ室１にある操作卓２に設置された方向表示器１０に告知される。この告知データを受け取るで方向表示器１０の針１４（図９参照）が回転し、走行体６の前進方向を指す。設定を変えることによって、後進方向を表示することができる。なお、針１４ではなく液晶やＬＥＤ等を使用して表示するようにしても良い。
【００２９】
図７に示したように、パワーシャベルの起動時に、基準位置Ｃを設定する（この基準位置は、回転部５およびオペレータ室１の向きが走行体６の前進方向と一致した状態とする）、即ち、走行体６の前進方向と回転部５の回転角度αは０度とする。そのとき、方向表示器１０の針１４が０°を指す。作業を始め、回転部５が右へ角度α分回転した時（Ｃ’の位置）、方向表示器１０の針１４が左へ角度αだけ回り、オペレータ室１から見て走行体６の前進方向がどの方向であるかを指すこととなる。
【００３０】
建築作業場では、連続作業ではなく、途中で休憩する場合がよくある。一旦止まった機械は、その基準位置を記憶していない場合、再起動の時、その基準位置がなくなり、方向表示器１０が誤指示したりして、事故が発生するおそれがある。そのため、電子回路システム２１のＲＡＭ２５に休憩する直前の計算結果を記憶させる。即ち、休憩直前の回転部５の方向を記憶させる。その場合、休憩後に再度パワーシャベルを起動される際、再設定または基準位置を探すことが不要となり、操作手順も簡単になる。また、再設定等を忘れパワーシャベルを動かしてしまい思わぬ方向にパワーシャベルが動き出してしまうという事態を防止することができる。
【００３１】
なお、電子回路システム２１の中にＥＥＰＲＯＭを設け、回転部５の方向を記憶させる手段として、ＲＡＭ２５の代わりにそのＥＥＰＲＯＭを使用しても良い。記憶手段としてＥＥＰＲＯＭを使用する場合、パワーシャベルの電源が切られたことを検知する手段と、切られたことを検知したらＣＰＵ２３がＥＥＰＲＯＭに切られる直前の回転部５の方向を書き込む作業とが必要となる。このため、ＣＰＵ２３が電源が切られる直前のデータを書き込む作業時間分、ＣＰＵ２３を駆動させている必要があり、その機能を果たす手段がさらに必要となる。
【００３２】
また、オペレータ室１に設置された方向表示器１０は、オペレータの習慣、好みによって各種の設定をすることが可能となっている。即ち、設定に当たっては、方向表示器１０に表示する角度の分解能の選択、表示モードの選択等が行える。加えて、作業場によって危険領域または進行禁止領域Ｓの設定を可能としても良い。また、この設定された危険領域または進行禁止領域Ｓの進行方向には進行できないようにパワーシャベルを制御することを可能としても良い。また、その方向表示器１０は、オペレータ室１内移動設置可能となっているため、オペレータにとって、見やすく、作業の邪魔にならない位置に設置できることとなり、作業が楽となる。
【００３３】
危険領域または進行禁止領域Ｓは、走行体６の位置が変わるとその走行体に対する表示位置関係が変わる。一方、走行体６の方向はが変わらなければ、その領域Ｓは走行体６の表示と一定の位置関係を維持する。走行体６の地面に対する位置関係はカーナビゲーションに使用されるものと同様な検知装置（ジャイロ装置）を採用することで容易に検知することができる。
【００３４】
なお、駆動軸歯車７の磁石１２と磁気センサー１１の代わりに発光器と輝度センサーを設けるようにしても良い。この場合、回転部５に水平設置された駆動軸歯車７に発光器を設け、電子回路システム２１と接続している輝度センサーが車体に固定される。このような構造でも、駆動軸歯車７の回転数を検知でき、駆動軸歯車７と従動歯車９の回転比に基づきで、電子回路システム２１が計算し、方向表示器１０に走行体６の前進または後退方向を示すことができる。
【００３５】
上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限ることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。例えば、図８に示したように、駆動軸歯車７の磁石１２と磁気センサー１１の代わりに電子抵抗Ｒ（Ｒ１〜Ｒ６）と導電針１５を設けるようにしても良い。
【００３６】
この場合、回転部５の周辺にある駆動軸８が長く伸び、仮駆動歯車１８を駆動する。仮駆動歯車１８は、１つの仮従動歯車１６と噛み合い、この仮従動歯車１６を回転させる。仮従動歯車１６の回転方向及び回転速度、回転数は回転部５の回転方向および回転数と同一となるように設置する。また、仮従動歯車１６の中心に軸１７が１本を設置され、軸１７と仮従動歯車１６とは一体的に回転する。
【００３７】
軸１７の端部に１本の導電針１５を固定し、その導電針１５が軸１７の回転によって回転する。そして、仮従動歯車１６とは別体に電子抵抗Ｒを固定配置し、導電針１５はその電子抵抗Ｒと導通し、その抵抗の電位を計る。計った電位が電位差メータより、電子回路システム２１に入力して処理され、表示ドライバ２６に送られる。表示ドライバ２６は、オペレータ室１に設置された方向表示器１０に回転した角度αのデータを送る。この結果、方向表示器１０の針１４は、逆方向へ回転し、走行体６の前進方向を示す。
【００３８】
仮従動歯車１６に設置された電気抵抗Ｒの値は、仮従動歯車１６の軸１７の回転角度αによって、それぞれに決まっている。例えば、方向表示器１０の角度分解能が６０度毎を希望する場合には、電気抵抗Ｒを６個（Ｒ１〜Ｒ６）必要とする。電気抵抗Ｒは、仮従動歯車１６の近辺で１つの円周状に平均配置される。なお、６個の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６の各抵抗値はそれぞれ違っている。
【００３９】
その６個の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、一端に全部連通するように接続線を介し検知回路と繋ぐ。軸１７の回転な導電針１５を回転させ、例えば、電気抵抗Ｒ１と導通の接触区域Ｍ１とが接触したとする。仮に導電針１５は電気抵抗Ｒ１と導通する時、図８中のＩとIIとの間に定電流を流せば、この電気抵抗Ｒ１の抵抗値より電圧がわかる。導電針１５が電子抵抗Ｒ２の接触区域Ｍ２と接触する時、電気抵抗Ｒ２の抵抗値が先の電気抵抗Ｒ１とは違うため、検知される電圧も違う。それによって、６個の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６の両端の電圧は異なることとなる。この６個電圧値は、それぞれに角度に対応する、この電圧値を電子回路システム２１に入力させることで、表示ドライバ２６を介して方向表示器１０に、走 行体６の前進または後退方向を示すことができる。
【００４０】
図８に示すポテンショメーターでは、接触区域Ｍ１，Ｍ２の間に隙間を設けないようにしている。即ち、導電針１５が両接触区域Ｍ１，Ｍ２に同時に接触する範囲を設けている。この構成は、他の接触点でも同様としている。これによって、６０度毎の境界を認識させることができると共に不検知領域が発生しないようになる。
【００４１】
上述の各実施の形態では、アームの先端にバケットを有するパワーシャベルを例にして説明したが、走行体とオペレータ室とが相対回転するものであれば、本発明を適用することができる。例えば、アームの先端に岩を切削する器具が取り付けられている切削装置、荷物等を移動させるクレーン装置にも適用することが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のパワーシャベルによれば、走行体の前進方向または後退方向を示すことができる表示手段と共に非動作となる直前の位置関係を記憶する電子回路システムが組み込まれているので、オペレータ室と走行体との相対位置関係を確実かつ精度良く表示できることとなる。このため、オペレータは作業がし易くなると共に事故が減少する。
【００４３】
さらに、危険方向や進行禁止方向の設定表示や進行禁止制御によって、危険方向が分かり、また、危険方向への進行が禁止され、作業の安全度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のパワーシャベルの示す図で、上方から見た平面図である。
【図２】図１のパワーシャベルの回転部の構造を示すため一部を取り除いて歯車の噛み合う状態を示す図である。
【図３】図２の駆動軸歯車部分およびその周辺を拡大して示す図である。
【図４】図３を矢示Ａ方向から見た図である。
【図５】図３および図４の磁石付き駆動軸歯車が回転したときの磁気センサーの感知磁気波形を示す図である。
【図６】図１のパワーシャベルに設けられた遠視回路システムとその周辺の回路図である。
【図７】図１のパワーシャベルの回転部の回転角度と表示手段なる方向表示器の針の位置との関係を説明するための図である。
【図８】本発明のパワーシャベルにおけるオペレータ室と走行体との位置関係を検知するための他の例で、電気抵抗の電圧差を検知して方向を表示するための構成を示す図である。
【図９】図１のパワーシャベルに用いられる方向表示器を示す図である。
【図１０】従来のパワーシャベルの構造を示す図である。
【図１１】図１０のパワーシャベルのオペレータ室を示す図である。
【符号の説明】
１ オペレータ室
２ 操作卓
３ バケット
４ アーム
５ 回転部
６ 走行体
７ 駆動軸歯車
８ 駆動軸
９ 従動歯車
１０ 方向表示器（表示手段）
１１ 磁気センサー
１２ 磁石
１６ 仮従動歯車
２１ 電子回路システム
α 回転部の回転角度
Ｒ 電気抵抗
Ｓ 危険領域または進行禁止領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築用や土木用等のパワーシャベルに関わり、特に、そのパワーシャベルのオペレータ室と走行体との位置関係等を確認することができるパワーシャベルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０および図１１は、従来の左右一対の駆動レバー４８にて前後左右の車輪４６を駆動して左右の走行体４５を前後動かせる油圧式のパワーシャベル４０を示す図である。このパワーシャベル４０では、オペレータ室４１に設けている操作卓４７使用して、アーム４３およびバケット４４を制御しながら作業する。車体の移動は駆動レバー４８を操作することより行われ前進、後退、回転等が実行できる。
【０００３】
この駆動レバー４８を共に前に倒した時に両側の車輪４６が駆動され、車輪４６と係合している左右の走行体４５が前進駆動し、車体は前方向に進む。同じ原理で、駆動レバー４８を共に後に倒した時に車体は後退する。また、駆動レバー４８の右レバー４８ａだけを前に倒したとき、右の車輪４６を駆動し、右の走行体４５のみが動き（左の車輪４６および左の走行体４５は動かない）、車体は左へ回転する。逆に、左レバー４８ｂのみを前に倒すときは車体は右へ回転する。
【０００４】
普段の作業場ではパワーシャベル４０の向きを回転をさせながら作業する必要があるため、回転部４２とオペレータ室４１およびアーム４３、バケット４４が一体になっているパワーシャベルの上部は、３６０度以上自由に水平回転できるようになっている。その回転は、回転部４２の内部にある油圧駆動モータより駆動された駆動軸が駆動軸歯車を回転させ、この駆動軸歯車と噛み合う従動内歯車がパワーシャベル４０の上部を回転させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パワーシャベル４０の上部が３６０度以上自由に回転するため、当該上部を回転させて作業する時、オペレータはこの上部を支持している走行体４５の進行方向を体を乗り出して確認する必要がある。また、走行体４５の方向はすぐに確認できるが、車体の前進または後進方向がどの方向であるのかは、判断しにくい。その為、通常、オペレータは駆動レバー４８をちょっと動かしてみて、進む方向を確認する。この方向確認方法は、こつまたは経験が必要であり、初心者に向いてない。
【０００６】
また、オペレータが駆動レバー４８を動かしたとき、パワーシャベル４０が前方向または後方向に進みすぎて事故に繋がりやすい。特に、作業現場に深い穴がある場合には、パワーシャベル４０が穴に落ちてしまい人身事故を起こすおそれがある。
【０００７】
一方、油圧式のパワーシャベル４０の上部が回転するときにその回転方向を検出する技術が知られている（特開平８−１５８４１５）。この特開平８−１５８４１５で示される技術は、回転位置検出装置により回転部４２の回転位置を検出し、該回転部４２が前向き領域、後向き領域、左向き領域、右向き領域のどれかの領域に位置しているかを判定し、この回転部４２の領域に対応して、左右一対操作レバーのノブ（駆動レバー４８に相当）にそれぞれ１つずつ設けられた発光部を各領域毎に異なってオンオフさせる。
【０００８】
回転部４２が前向き領域にある場合には、左右両発光部とも緑色に点灯させる。回転部４２が後向き領域にある場合には、左右両発光部とも赤色に点灯させる。左向き領域にある場合には、右の発光部を点灯させ、逆、右向き領域にある時、左の発光部を点灯させる。これによって、オペレータは、進行方向表示装置を見て、本体の進み方向を判断しながら作業することができる。
【０００９】
このような方向指示装置の場合、前向きの場合も後向きの場合も共に、左右の発光部が同時に点灯する。異なる点は表示される色の違いのみとしている。万が一、オペレータが覚え間違いを起こしたら、誤操作するおそれがある。また、分解能は９０度であり、精度の調整ができず、オペレータの向きと走行体４５との間の角度を正確には表示できない。
【００１０】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであり、オペレータ室と走行体との装置位置関係をどのような場合でも確実にかつ精度良く表示できるパワーシャベルを提供することを目的とする。また、オペレータの誤操作を確実に防止できたり、オペレータが誤操作しても事故とならないようにできたりして安全性が確保されたパワーシャベルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のパワーシャベルは、先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、アームおよびオペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体と、回転部はオペレータ室に固定して設けられると共に油圧モータで回転する駆動軸歯車に噛み合う従動歯車とを有するパワーシャベルにおいて、オペレータ室の向き方向を基準として駆動軸歯車の回転数と回転方向を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された回転数に基づいて走行体の前進または後進の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示する表示手段とを設け、この表示手段は、回転部周辺に設置される検出手段が検知した検知信号に基づいて回転数を計算する電子回路システムを有し、装置の非動作時にはオペレータ室と走行体との位置関係がメカ的に固定されると共に電子回路システムが装置の非動作となる直前の計算結果を記憶することでオペレータ室または走行体の他方に対する絶対位置を割り出すものであり、オペレータ室内で移動設置可能に構成されるものとしている。
【００１２】
このような構造とすることで、作業中のオペレータに対して、走行体の前進または後進方向が分かり易くなり、事故を避けることができる。また、作業途中で休憩したいとき、パワーシャベルの電子回路システムが、機械を止める直前の方向および計算結果を記憶できるため、休憩後の作業開始時に位置関係を再設定する必要がなくなり、操作が簡単になる。加えて、オペレータが見やすい位置に設置することができ、便利となる。
【００１３】
他の発明のパワーシャベルは、先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、アームおよびオペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体とを有するパワーシャベルにおいて、走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示する表示手段を備えている。このため、オペレータは危険方向や進行禁止方向を視認できるので、作業を安全に行うことができる。
【００１４】
また、他の発明のパワーシャベルは、先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、アームおよびオペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体とを有するパワーシャベルにおいて、進行を禁止する方向を設定できるようにされている。このため、オペレータが誤操作しても危険方向には進行できないように設定でき、パワーシャベルが穴に落ちる等の事故を確実に防止することができる。
【００１５】
さらに、他の発明は、上述の各発明のパワーシャベルに加え、回転部はオペレータ室に固定して設けられると共に油圧モータで回転する駆動軸歯車に噛み合う従動内歯車と、オペレータ室の向き方向を基準として前記駆動軸歯車の回転数と回転方向を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された回転数に基づいて走行体の前進または後進の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示する表示手段とを設け、この表示手段に走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示させるようにしている。
【００１６】
このため、表示手段は、走行体の前進または後進方向の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示するだけではなく、走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示することができる。これによって、作業効率のアップと作業の安全性の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、本発明のパワーシャベルの実施の形態を示す図で、パワーシャベルを上方から見た平面図である。図示されているように、オペレータ室１は、操作卓２が設置されている。このオペレータ室１内のオペレータは、操作卓２よりバケット３及びアーム４を制御して作業する。回転部５は、オペレータ室１および先端にバケット３が付いているアーム４と一体となり、走行体６に対し、３６０度以上自由に水平回転する。走行体６は、この回転部５を支持すると共に車体本体の場所位置を移動させる。
【００１９】
回転部５の回転は、図２に示したように、回転部５に一体的に設けられる従動歯車９が回転することにより実行される。なお、駆動軸歯車７は、油圧モータ（図示省略）で動かされる駆動軸８と一体回転する。そして、この駆動軸歯車７と噛み合う従動歯車９が回転部５と一緒に回転する。また、表示手段となる方向表示器１０は、オペレータ室１内の操作卓２に設置した電子回路システム２１と繋がる。
【００２０】
図３および図４は、駆動軸歯車７と従動歯車９との噛み合いの状態を拡大して示す図である。パワーシャベルの車体内の電子回路システム２１と繋がる磁気センサー１１は、車体の本体上でかつ両歯車７および９の上方に固定されている。４つの磁石１２ａ〜１２ｄ（以下単に磁石１２という）の配置は、原則的に磁気センサー１１と同じ側で、駆動軸歯車７の表面または駆動軸８の上に設ける。本実施の形態では、磁石１２は駆動軸歯車７の歯１３の支持部の外縁近傍に固定されている。
【００２１】
本実施の形態では、図３に示したように、磁石１２の個数は４個（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）とされている。その４つの磁石１２は、駆動軸歯車７の中心に対して、９０度の回転位置毎で、かつ駆動軸歯車７の歯１３の支持部の外縁近傍に配置されている。磁気センサー１１は、磁石１２の真上に配置される。このような配置とすることで、磁気センサー１１の感知感度が良いものとなる。
【００２２】
また、仮に一番強い磁気を感知した時、即ち、磁石１２ａがちょうど磁気センサー１１の真下にある時、オペレータ室１の向きが走行体６の前進方向と一致する場合に、０度と設定する。駆動軸歯車７が回動し、磁石１２ｂが磁気センサー１１の真下に入ると、磁気がもう一度強くなる。これによって、駆動軸歯車７が９０度を回転したことを認識する。磁石１２ａが磁気センサー１１の下に再度戻った時、即ち、図５に示したように４回強い磁気を検知したとき、駆動軸歯車７は３６０度回転したこととなる。
【００２３】
このように、磁気センサー１１が駆動軸歯車７に設けられた磁石１２ａ〜１２ｄの磁気を次から次へと感知し、その感知結果を電子回路システム２１に送る。
【００２４】
図６に示したように、車体内の電子回路システム２１は、データ収集用の入力ポート２２と、中央演算処理部（ＣＰＵ）２３およびＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５等と、方向表示器１０を表示させる表示ドライバ２６に出力する出力ポート２７とを有する。この電子回路システム２１をサポートする電源がパワーシャベル本体の電源と共用される。
【００２５】
パワーシャベルの起動時、まず、回転部５の基準を設定する。即ち、回転部５およびアーム４およびオペレータ室１の向きが、走行体６の前進方向と一致したとき、その回転部５の位置を基準位置として設定する。この設定は基準位置の設定手段３１を操作して行う。回転部５が回転し始めると、駆動軸８を駆動する油圧モータに配置された回転方向検知センサー３２は、駆動軸８および駆動軸歯車７の回転方向を検出して入力ポート２２に転送する。
【００２６】
なお、パワーシャベルを操作する前に、オペレータは方向表示器１０の表示角度の分解能を設定する（１０度、１５度、３０度等を表示できるように選択する）。さらに、表示モード（点灯または点滅または警報音等）の設定を表示モードの設定手段３４によって行う。この設定データは、電子回路システム２１の入力ポート２２に転送される。
【００２７】
磁気センサー１１は、駆動軸歯車７の磁石１２の磁気を検出し、入力ポート２２に送る。その入力ポート２２は、磁気パルスをデジタル信号として処理すると共に転送されてきた各設定データおよびそのデジタル信号をＣＰＵ２３に送る。ＣＰＵ２３は、送られてきたデジタル信号と、元のメカ的に設定された駆動軸歯車７と従動歯車９との回転比率とから、回転部５と一体回動する従動歯車９の回転角度を割り出す。
【００２８】
また、ＣＰＵ２３で算出した回転部５の角度と入力した表示モードのデータおよび他のデータは、出力ポート２７に転送され、表示ドライバ２６より、オペレータ室１にある操作卓２に設置された方向表示器１０に告知される。この告知データを受け取るで方向表示器１０の針１４（図９参照）が回転し、走行体６の前進方向を指す。設定を変えることによって、後進方向を表示することができる。なお、針１４ではなく液晶やＬＥＤ等を使用して表示するようにしても良い。
【００２９】
図７に示したように、パワーシャベルの起動時に、基準位置Ｃを設定する（この基準位置は、回転部５およびオペレータ室１の向きが走行体６の前進方向と一致した状態とする）、即ち、走行体６の前進方向と回転部５の回転角度αは０度とする。そのとき、方向表示器１０の針１４が０°を指す。作業を始め、回転部５が右へ角度α分回転した時（Ｃ’の位置）、方向表示器１０の針１４が左へ角度αだけ回り、オペレータ室１から見て走行体６の前進方向がどの方向であるかを指すこととなる。
【００３０】
建築作業場では、連続作業ではなく、途中で休憩する場合がよくある。一旦止まった機械は、その基準位置を記憶していない場合、再起動の時、その基準位置がなくなり、方向表示器１０が誤指示したりして、事故が発生するおそれがある。そのため、電子回路システム２１のＲＡＭ２５に休憩する直前の計算結果を記憶させる。即ち、休憩直前の回転部５の方向を記憶させる。その場合、休憩後に再度パワーシャベルを起動される際、再設定または基準位置を探すことが不要となり、操作手順も簡単になる。また、再設定等を忘れパワーシャベルを動かしてしまい思わぬ方向にパワーシャベルが動き出してしまうという事態を防止することができる。
【００３１】
なお、電子回路システム２１の中にＥＥＰＲＯＭを設け、回転部５の方向を記憶させる手段として、ＲＡＭ２５の代わりにそのＥＥＰＲＯＭを使用しても良い。記憶手段としてＥＥＰＲＯＭを使用する場合、パワーシャベルの電源が切られたことを検知する手段と、切られたことを検知したらＣＰＵ２３がＥＥＰＲＯＭに切られる直前の回転部５の方向を書き込む作業とが必要となる。このため、ＣＰＵ２３が電源が切られる直前のデータを書き込む作業時間分、ＣＰＵ２３を駆動させている必要があり、その機能を果たす手段がさらに必要となる。
【００３２】
また、オペレータ室１に設置された方向表示器１０は、オペレータの習慣、好みによって各種の設定をすることが可能となっている。即ち、設定に当たっては、方向表示器１０に表示する角度の分解能の選択、表示モードの選択等が行える。加えて、作業場によって危険領域または進行禁止領域Ｓの設定を可能としても良い。また、この設定された危険領域または進行禁止領域Ｓの進行方向には進行できないようにパワーシャベルを制御することを可能としても良い。また、その方向表示器１０は、オペレータ室１内移動設置可能となっているため、オペレータにとって、見やすく、作業の邪魔にならない位置に設置できることとなり、作業が楽となる。
【００３３】
危険領域または進行禁止領域Ｓは、走行体６の位置が変わるとその走行体に対する表示位置関係が変わる。一方、走行体６の方向はが変わらなければ、その領域Ｓは走行体６の表示と一定の位置関係を維持する。走行体６の地面に対する位置関係はカーナビゲーションに使用されるものと同様な検知装置（ジャイロ装置）を採用することで容易に検知することができる。
【００３４】
なお、駆動軸歯車７の磁石１２と磁気センサー１１の代わりに発光器と輝度センサーを設けるようにしても良い。この場合、回転部５に水平設置された駆動軸歯車７に発光器を設け、電子回路システム２１と接続している輝度センサーが車体に固定される。このような構造でも、駆動軸歯車７の回転数を検知でき、駆動軸歯車７と従動歯車９の回転比に基づきで、電子回路システム２１が計算し、方向表示器１０に走行体６の前進または後退方向を示すことができる。
【００３５】
上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限ることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。例えば、図８に示したように、駆動軸歯車７の磁石１２と磁気センサー１１の代わりに電子抵抗Ｒ（Ｒ１〜Ｒ６）と導電針１５を設けるようにしても良い。
【００３６】
この場合、回転部５の周辺にある駆動軸８が長く伸び、仮駆動歯車１８を駆動する。仮駆動歯車１８は、１つの仮従動歯車１６と噛み合い、この仮従動歯車１６を回転させる。仮従動歯車１６の回転方向及び回転速度、回転数は回転部５の回転方向および回転数と同一となるように設置する。また、仮従動歯車１６の中心に軸１７が１本を設置され、軸１７と仮従動歯車１６とは一体的に回転する。
【００３７】
軸１７の端部に１本の導電針１５を固定し、その導電針１５が軸１７の回転によって回転する。そして、仮従動歯車１６とは別体に電子抵抗Ｒを固定配置し、導電針１５はその電子抵抗Ｒと導通し、その抵抗の電位を計る。計った電位が電位差メータより、電子回路システム２１に入力して処理され、表示ドライバ２６に送られる。表示ドライバ２６は、オペレータ室１に設置された方向表示器１０に回転した角度αのデータを送る。この結果、方向表示器１０の針１４は、逆方向へ回転し、走行体６の前進方向を示す。
【００３８】
仮従動歯車１６に設置された電気抵抗Ｒの値は、仮従動歯車１６の軸１７の回転角度αによって、それぞれに決まっている。例えば、方向表示器１０の角度分解能が６０度毎を希望する場合には、電気抵抗Ｒを６個（Ｒ１〜Ｒ６）必要とする。電気抵抗Ｒは、仮従動歯車１６の近辺で１つの円周状に平均配置される。なお、６個の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６の各抵抗値はそれぞれ違っている。
【００３９】
その６個の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、一端に全部連通するように接続線を介し検知回路と繋ぐ。軸１７の回転な導電針１５を回転させ、例えば、電気抵抗Ｒ１と導通の接触区域Ｍ１とが接触したとする。仮に導電針１５は電気抵抗Ｒ１と導通する時、図８中のＩとIIとの間に定電流を流せば、この電気抵抗Ｒ１の抵抗値より電圧がわかる。導電針１５が電子抵抗Ｒ２の接触区域Ｍ２と接触する時、電気抵抗Ｒ２の抵抗値が先の電気抵抗Ｒ１とは違うため、検知される電圧も違う。それによって、６個の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ６の両端の電圧は異なることとなる。この６個電圧値は、それぞれに角度に対応する、この電圧値を電子回路システム２１に入力させることで、表示ドライバ２６を介して方向表示器１０に、走 行体６の前進または後退方向を示すことができる。
【００４０】
図８に示すポテンショメーターでは、接触区域Ｍ１，Ｍ２の間に隙間を設けないようにしている。即ち、導電針１５が両接触区域Ｍ１，Ｍ２に同時に接触する範囲を設けている。この構成は、他の接触点でも同様としている。これによって、６０度毎の境界を認識させることができると共に不検知領域が発生しないようになる。
【００４１】
上述の各実施の形態では、アームの先端にバケットを有するパワーシャベルを例にして説明したが、走行体とオペレータ室とが相対回転するものであれば、本発明を適用することができる。例えば、アームの先端に岩を切削する器具が取り付けられている切削装置、荷物等を移動させるクレーン装置にも適用することが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のパワーシャベルによれば、走行体の前進方向または後退方向を示すことができる表示手段と共に非動作となる直前の位置関係を記憶する電子回路システムが組み込まれているので、オペレータ室と走行体との相対位置関係を確実かつ精度良く表示できることとなる。このため、オペレータは作業がし易くなると共に事故が減少する。
【００４３】
さらに、危険方向や進行禁止方向の設定表示や進行禁止制御によって、危険方向が分かり、また、危険方向への進行が禁止され、作業の安全度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のパワーシャベルの示す図で、上方から見た平面図である。
【図２】図１のパワーシャベルの回転部の構造を示すため一部を取り除いて歯車の噛み合う状態を示す図である。
【図３】図２の駆動軸歯車部分およびその周辺を拡大して示す図である。
【図４】図３を矢示Ａ方向から見た図である。
【図５】図３および図４の磁石付き駆動軸歯車が回転したときの磁気センサーの感知磁気波形を示す図である。
【図６】図１のパワーシャベルに設けられた遠視回路システムとその周辺の回路図である。
【図７】図１のパワーシャベルの回転部の回転角度と表示手段なる方向表示器の針の位置との関係を説明するための図である。
【図８】本発明のパワーシャベルにおけるオペレータ室と走行体との位置関係を検知するための他の例で、電気抵抗の電圧差を検知して方向を表示するための構成を示す図である。
【図９】図１のパワーシャベルに用いられる方向表示器を示す図である。
【図１０】従来のパワーシャベルの構造を示す図である。
【図１１】図１０のパワーシャベルのオペレータ室を示す図である。
【符号の説明】
１ オペレータ室
２ 操作卓
３ バケット
４ アーム
５ 回転部
６ 走行体
７ 駆動軸歯車
８ 駆動軸
９ 従動歯車
１０ 方向表示器（表示手段）
１１ 磁気センサー
１２ 磁石
１６ 仮従動歯車
２１ 電子回路システム
α 回転部の回転角度
Ｒ 電気抵抗
Ｓ 危険領域または進行禁止領域
Claims (4)
- 先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、上記アームおよび上記オペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体と、上記回転部は上記オペレータ室に固定して設けられると共に油圧モータで回転する駆動軸歯車に噛み合う従動歯車とを有するパワーシャベルにおいて、上記オペレータ室の向き方向を基準として上記駆動軸歯車の回転数と回転方向を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された回転数に基づいて上記走行体の前進または後進の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示する表示手段とを設け、この表示手段は、上記回転部周辺に設置される上記検出手段が検知した検知信号に基づいて回転数を計算する電子回路システムを有し、装置の非動作時には上記オペレータ室と上記走行体との位置関係がメカ的に固定されると共に上記電子回路システムが装置の非動作となる直前の計算結果を記憶することで上記オペレータ室または上記走行体の他方に対する絶対位置を割り出すものであり、上記オペレータ室内で移動設置可能に構成されことを特徴とするパワーシャベル。
- 先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、上記アームおよび上記オペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体とを有するパワーシャベルにおいて、上記走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示する表示手段を備えたことを特徴とするパワーシャベル。
- 先端にバケットを有するアームと、このアームおよびバケットの動きを操作卓より制御する手段を有するオペレータ室と、上記アームおよび上記オペレータ室を一体的に３６０度以上自由に回転可能とする回転部と、この回転部を支持すると共に装置自体の場所位置を移動させる走行体とを有するパワーシャベルにおいて、進行を禁止する方向を設定できるようにされたことを特徴とするパワーシャベル。
- 前記回転部は上記オペレータ室に固定して設けられると共に油圧モータで回転する駆動軸歯車に噛み合う従動内歯車と、前記オペレータ室の向き方向を基準として前記駆動軸歯車の回転数と回転方向を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された回転数に基づいて前記走行体の前進または後進の少なくともいずれか一方の方角を相対回動位置関係として表示する表示手段とを設け、この表示手段に前記走行体の進行方向で危険方向または禁止された方向の少なくとも一方の進行方向を表示させるようにしたことを特徴とする請求項２または３記載のパワーシャベル。
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