JP4109120B2 - 自走式制御機械のための遠隔制御装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念による自走式作業機械の遠隔制御装置、とりわけ地盤締固め機において使用可能な遠隔制御装置に関する。

例えば自走式作業機械の遠隔制御の１つの方式は、作業機械と遠隔制御装置の送信機との間に、複数の心線が収められたケーブル接続を設けることに依拠している。ケーブル接続は一方では遠隔制御装置の送信機から作業機械への制御命令の伝送に使用される。さらに、送信機はケーブル接続により作業機械からエネルギー供給を受ける。これにより、作業機械による持続的な作業動作が維持される。

この種の遠隔制御を用いた作業機械では、前記のケーブル接続を用いることで、予め決められたケーブル長のゆえに、作業機械の操作者が目的に沿って設定された動作領域内にのみ留まることが保証される。言い替えると、ケーブル長は、操作者が運転中の作業機械の前を走ることができないように選定されている。さらに、操作者に対して設けられた動作領域は、例えば保護棒、押え棒などのような安全装置により保護されており、操作者が安全装置と接触すると、安全装置により、作業機械がストップしたり、作業機械の進行方向が反転する。

しかし、工事現場でこの種の作業機械を操作する際、作業機械に設けられた安全装置が破損する可能性は完全には排除されていない。そのため、操作者の安全はもはや保証されない。保護棒は、例えば、曲がってしまったり、作業機械から完全にもぎ取られてしまう可能性がある。そのため、危険なケースでは、走行中の作業機械の動作をもはやストップさせることができなくなる。ケーブル接続を用いた遠隔制御の別の欠点は、ケーブル長が制限されているため、操作者がつねに作業機械の後を追い、作業機械の近傍に留まらなければならないことにある。それゆえ、操作者は絶えず作業機械による騒音、場合によっては排気ガス及び／又は振動にさらされる。

前述した欠点を回避するために、赤外線システムを用いた遠隔制御装置が公知である。この遠隔制御装置では、変調された赤外光が送信ユニットから自走式作業機械に取り付けられた受信ユニットへ送出され、制御命令が伝達される。現行の保安規定によれば、この種の赤外線遠隔制御装置においては、操作者はつねに作業機械を目視できる位置に立っており、送信ユニットは作業機械に取り付けられた受信ユニットの方向を向いている。例えば転倒のため、操作者が送信ユニットにより放出された赤外光をもはや受信ユニットに向けることができなくなると、直ちに赤外線信号の受信及びそれに続く作業機械の作動が中断され、作業機械は停止する。

ＤＥ ４２ ２１ ７９３ Ｃ１からは、自走式地盤締固め機の赤外線遠隔制御が公知である。この赤外線遠隔制御では、操作者が携行する制御装置により、作業機械の機能的な制御のための赤外制御放射の他に、制御放射に比べて格段に低い強度の近距離赤外放射が放射される。このため、この近距離放射は送信機の近傍においてのみ十分な強度で受信される。この近距離放射が受信されると、作業機械に取り付けられた受信ユニットにおいて、制御放射により引き起こされる電気信号の生成が抑制される。この電気信号は、抑制が行われないときには、作業機械の走行を生じさせる。

この赤外線遠隔制御では、作業機械は、制御放射の受信領域内ではあるが近距離放射の到達距離外である領域にいる間、動作することができる。操作者と作業機械との間の距離が所定の安全距離を下回ると、すなわち、作業機械に取り付けてある受信ユニットにより近距離放射が受信されると、作業機械は停止する。

一般に、赤外線システムの欠点は、必要となる大きな放射出力が送信ユニットのエネルギー消費を大きくしてしまうという点にある。作業機械の使用時に、送信ユニットへのエネルギー供給のために設けられたバッテリないし送信蓄電池が空になった場合、不都合な動作の中断が生じかねない。それ以外には、バッテリないし送信蓄電池の放電のゆえに、時として作業機械が不適切な時点に制御不能になる場合に安全性の危険が生じる。
ＤＥ ４１ ３９ ０４１ Ａ１には、ワイヤレスシステムとしてもワイヤ接続によるシステムとしても動作可能な遠隔制御装置が記載されている。この装置では、信号伝達ケーブルが装置に接続されているか否かを検出器が確認し、装置をワイヤレスシステムとワイヤ接続システムとの間で切り替える切り替え手段に相応の信号を送る。ワイヤレス接続モードでは、制御信号は送信機を介して受信機に接続されたケーブルを用いて伝達される。さらに、ケーブルは送信機のエネルギー供給にも使用される。

本発明の課題は、大きな送信電力で制御信号を送信するときに、安全性を制限することなく、安全にかつ比較的長い作業時間にわたって動作することのできる自走式作業機械の遠隔制御装置を提供することである。

本発明によれば、上記課題は請求項１に記載の特徴を備えた遠隔制御装置により解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項において規定されている。

自走式作業機械、とりわけ地盤締固め機のための本発明による遠隔制御装置は、赤外線の形で制御信号を送信する、操作員により操作可能な送信ユニットと、受信した制御信号を電気的な制御命令として作業機械の制御部に供給する、作業機械に配置された受信ユニットを有しており、送信ユニットが作業機械の動作中にエネルギー供給のためにケーブルを介して外部エネルギー源に接続可能であることを特徴としている。

外部エネルギー源は作業機械によって給電される、例えば、地盤締固め機の発電機によって給電されることも可能である。択一的に、外部エネルギー源を作業機械のバッテリから構成してもよい。このようにして、遠隔制御装置の送信ユニットのエネルギー供給は、例えば工事現場での使用の際に、他のエネルギー源とは無関係に保障されている。

本発明の別の有利な実施形態によれば、電磁放射は近距離放射成分を有しており、作業機械は、受信ユニットがこの近距離放射成分を受信すると、停止状態に移行させることができる。このようにして、操作者と作業機械の間の距離が所定の安全距離を下回ると、作業機械の動作が中断されることが保証される。

遠隔制御装置の特に有利な実施形態は、比較的に長距離の電磁放射が、作業機械の制御部に送るべき制御命令に相応して変調又は符号化された制御放射を有していること、及び、受信ユニットが、近距離放射成分から制御放射を区別するための手段と、近距離放射成分を受信した際に制御部に送るべき制御命令の生成又は出力を阻止するための手段とを有していることを特徴としている。

本発明による解決手段は、赤外線遠隔制御の長所がケーブル制御の長所と組み合わされるという利点を有している。本発明の実施形態では、制御信号はつねに赤外線によって送信ユニットから作業機械に取り付けられた受信ユニットへ送信されるため、前述した赤外線の利点のすべてがつねに有効である。前述した、近距離放射成分を用いた近接電磁界による作業機械の走行運動の停止は、操作者の十分な安全を保証する。作業機械は専ら指向性のある赤外線放射により制御されるので、いずれにせよ操作者が転倒した際にはデータフローは自動的に中断され、作業機械は停止する。これにより、操作者が轢かれたり、押し潰されたりする危険の可能性が排除される。

本発明による遠隔制御装置の別の利点は、作業機械まで十分な安全距離があるという前提の下で、操作者が任意の場所から作業機械を制御することができることにある。送信ユニットと外部エネルギー源との間の使用ケーブルの長さに関しては、何ら制限はない。さらに、赤外線遠隔制御を行うことにより、例えば保護棒のような形態の脆弱な安全装置を注視していなくてもよく、これにより、作業機械故障安全性が改善され、さらにはコスト節約が達成される。

本発明の別の有利な実施形態によれば、制御放射は近距離放射成分に比べて格段に高い強度を有している。これに相応して制御放射は近距離放射成分に比べて長い到達距離を有しているため、作業機械は近距離放射成分の受信範囲の外側では専ら送信ユニットにより放射された制御放射を受信することにより動作可能となる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、受信ユニットには信号処理部が割当てられており、この信号処理部は、受信した制御放射が所定の条件に適合していない場合に作業機械の動作を中断するよう構成されている。上記の所定の条件とは、例えば、制御放射の強度に関する下限によって形成されるものであってよい。とりわけ、工事現場での使用中には、受信ユニットの表面が軽く汚れることがあり、このことが送信ユニットにより放射される電磁放射の受信時における全般的な減衰をもたらす。

保障されるべき操作者の安全は、受信ユニットの汚れによって、制御放射に比べて低い強度を有することのある近距離放射成分が、場合によって受信ユニットにより受信され得なくなり、それにより作業機械の停止が不可能となることがある限りは、制限に服している。この作業機械の動作の妨害及びこれに関連した操作者に対する危険は、制御放射が受信ユニットの汚れに起因する低い強度で受信された場合に、作業機械の動作を信号処理部によって相応して中断するようにすることで補償される。こうした事態が生じた場合、受信ユニットは操作者により相応して洗浄されなければならない。洗浄後、作業機械の動作は通常どおりに続行可能である。

本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、送信ユニットは制御放射と近距離放射成分を交互に放射する。択一的に、送信ユニットが制御放射と近距離放射成分を同時に放射するようにしてもよい。ただし、近距離放射成分は制御放射とは異なってアドレス符号化されている。

本発明の別の実施形態は、送信ユニットが、外部エネルギー源により再充電可能な送信蓄電池と電気的に接続されていることを特徴としている。送信蓄電池は有利には送信ユニットに取り付けられている。操作者の運動の自由度が送信ユニットを外部エネルギー源につなぐケーブルによって制限される場合には、一定の時間の間、送信ユニットへのエネルギー供給が不十分であるがために作業機械の制御が中断されることもなく、そのままケーブルを送信ユニットから取り去ることができる。

以下では、本発明のこれらの利点及び特徴ならびに他の利点及び特徴を添付した図を参照しつつ本発明の実施例に基づいて説明する。

図は作業機械を操作する本発明による遠隔制御装置の原理回路図を示したものである。

例えば地盤締固めローラ又は振動板のような、詳細には説明しない自走式の遠隔制御可能な作業機械１を遠隔制御するための遠隔制御装置が、送信ユニット２と受信ユニット３を有している。受信ユニット３は作業機械に取り付けられており、作業機械１の制御部（図示せず）と接続されている。送信ユニット２は操作者によって操作可能なハンドセット２ａに取り付けられており、これにより作業機械に対して相応の制御命令を入力することが可能である。入力された制御命令に応じて、送信ユニット２は変調又は符号化された赤外波長域の制御放射を放射する。この制御放射は、作業機械１に取り付けられた受信ユニット３、例えば赤外線アイにより受信されるように方向付けされている。受信された制御信号は受信ユニット３により電気的な制御命令として作業機械１の制御部に供給され、作業機械１はこれにより制御され、相応して運動する。

作業機械１にはさらに、外部エネルギー源４が取り付けられており、作業機械１により給電される。外部エネルギー源４は、例えば、作業機械１の発電機により給電される別個のバッテリから成っていてもよい。択一的に、外部エネルギー源４は作業機械１のバッテリから成っていてもよい。ケーブル５（例えば２極ケーブル）の一方の端部は外部エネルギー源４に取り付けられている。ただし、ケーブル５は送信ユニット２の方向に導かれている。ケーブル５の他方の端部は、コネクタ部６を介してハンドセット２ａに取り付け、送信ユニット２に外部エネルギー源４からエネルギーが供給されるようにしてもよい。本明細書において示した遠隔制御装置では、赤外線遠隔制御の一般的な保安規定が遵守されているので、ケーブル５を任意の長さにしてもよい。とういのも、ケーブル５は専ら送信ユニット２のエネルギー供給のために設けられているからである。

送信ユニット２により放射された赤外線は、到達距離Ｉの近距離放射成分と到達距離ＩＩの制御放射とから構成されている。ただし、制御放射は近距離放射成分に比べて相応に高い強度を有している。作業機械を妨害なく制御するためには、操作者が送信ユニット２により放射される赤外線をつねに受信ユニット３の方向に向ける必要がある。図中、原則的に尺度なしで破線により示されているように、赤外線は、受信ユニット３が赤外線の放射領域内に位置し、相応して赤外線を受信することができるように、指向性のある放射線の形態で放射される。

作業機械１が、専ら到達距離ＩＩの制御放射が受信ユニット３により受信される領域内にある場合には、受信された制御信号は電気的な制御命令として作業機械１の制御部に送られる。操作者が作業機械１に向かって動いている場合、又は作業機械１が動作中に操作者の方へ動いている場合、作業機械１と操作者との間の距離が所定の安全距離を下回ると、受信ユニット３により付加的に到達距離Ｉの近距離放射成分が受信される。その結果、詳細には説明しない、受信ユニット３に接続された相応の手段によって、作業機械１の制御部への制御命令の供給が防止される。これにより、作業機械１は停止する。こうして作業機械１の動作は操作者の近傍で停止するので、作業機械１に他の安全装置を設けることなく、操作者の安全が十分に保障される。

作業機械を操作する本発明による遠隔制御装置の原理回路図を示す。

Claims (9)

1. 例えば地盤締固め機である自走式作業機械のための遠隔制御装置であって、赤外線の形で制御信号を送信する、操作員により操作可能な送信ユニット（２）と、受信した制御信号を電気的な制御命令として作業機械の制御部に供給する、作業機械（１）に配置された受信ユニット（３）を有している形式の遠隔制御装置において、
   前記送信ユニット（２）は、前記作業機械（１）の動作中に、エネルギー供給のためにケーブル（５）を介して、前記作業機械に取り付けられた外部エネルギー源（４）に接続可能であり、
   前記制御信号は、前記送信ユニット（２）が前記エネルギー源（４）と前記ケーブル（５）を介して接続されているときでも、専ら赤外線の形で伝送される、ことを特徴とする自走式作業機械のための遠隔制御装置。
2. 前記赤外線は近距離放射成分を有しており、前記作業機械（１）は、該近距離放射成分が前記受信ユニット（３）により受信された際には、停止状態に移行させることが可能である、請求項１記載の遠隔制御装置。
3. 前記赤外線は、前記制御部に供給される制御命令に相応して変調又は符号化された制御放射を有しており、
   前記受信ユニット（３）は、制御放射を近距離放射成分から区別するための手段と、近距離放射成分を受信した際に、前記制御部に供給される制御命令を阻止又は出力するための手段とを有している、請求項１又は２記載の遠隔制御装置。
4. 前記受信ユニット（３）には信号処理部が割当てられており、
   前記信号処理部は、受信した制御放射が所定の条件に適合していない場合には、前記作業機械（１）の動作を中断するよう構成されている、請求項１記載の遠隔制御装置。
5. 制御放射は近距離放射成分に比べて格段に高い強度を有している、請求項３又は４記載の遠隔制御装置。
6. 制御放射と近距離放射成分とが前記送信ユニット（２）により交互に放射可能である、請求項３から５のいずれか１項記載の遠隔制御装置。
7. 前記所定の条件は制御放射の強度に関する下限である、請求項４から６いずれか１項記載の遠隔制御装置。
8. 前記外部エネルギー源（４）は前記作業機械（１）により給電される、請求項１から７記載の遠隔制御装置。
9. 前記送信ユニット（２）は、前記外部エネルギー源（４）により再充電可能な送信蓄電池と電気的に接続されている、請求項１から８のいずれか１項記載の遠隔制御装置。

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