JP5020528B2 - 建設機械の監視装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1においては、後方カメラが、旋回用レバーの操作と連動して上部走行体の旋回する方向と同じ方向にカメラ自体も旋回する建設機械の後方監視装置が開示されている。これにより、監視方向が真後ろに固定された後方カメラでは映すことができない上部旋回体後方の旋回範囲を映すことを可能としている。
すなわち、上記従来の監視装置では、旋回用レバーの操作を検知し、上部旋回体の旋回が始まってからカメラの旋回が始まるので、実際に上部旋回体が旋回する範囲を映すまでにはタイムラグが発生する。このため、旋回直後に上部旋回体が障害物と接触してしまうおそれがあり、安全性の面で十分とは言い難い。
なお、上部旋回体の後方とは、運転席に普通に着座したオペレータが向く方向とは反対の方向を言い、上部旋回体の後方端部とは、例えば、カウンタウエイト等が設けられている場所がこれに該当する。また、操作方向に対して反対側とは、例えば、上部旋回体を動かそうとする方向の反対側の方向を言い、例えば、上部旋回体を左側に旋回するように操作した場合には、上部旋回体の右側が反対側の方向となる。
この結果、建設機械を操作する際の安全性をさらに向上させることができる。
これにより、例えば、オペレータが後退操作をした際に、自動的に視認したい方向のカメラ映像、すなわち、上部旋回体の後方のカメラ映像が、オペレータによる操作を介さずに自動的に表示されるので、オペレータの操作負担を軽減することが可能となる。
これにより、突発的に事象、あるいは、オペレータが気づかないような事象に対しても、自動的にその事象を映した映像が拡大して表示されるようになる。
この結果、オペレータが予測しなかった問題を回避することができるようになるので、建設機械を操作する際の安全性をさらに向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る監視装置を搭載した油圧ショベル(建設機械)1について、図1〜図6を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、以下の説明において使用する「左」、「右」、「前」、「後」という文言は、キャブ6(図1等参照)内でオペレータが運転席に普通に着座したとき時に向く方向を基準とした方向を示すものとする。
本実施形態に係る油圧ショベル1は、図1に示すように、下部走行体2と、上部旋回体3と、作業機4と、カウンタウエイト5と、キャブ6と、後方カメラ11a・11bと、機器室12と、を備えている。
下部走行体2は、進行方向左右両端部分に巻き掛けられた履帯2aを回転させることで、油圧ショベル1を前進、後退させるとともに、上面側に上部旋回体3を旋回可能な状態で装着している。
作業機4は、ブーム7と、ブーム7の先端に取り付けられたアーム8と、アーム8の先端に取り付けられたバケット9と、を含むように構成されており、油圧シリンダ10によってアーム8やバケット9等を上下に移動させながら、土砂や砂礫等の掘削を行う土木工事の現場において作業を行う。
キャブ6は、油圧ショベル1のオペレータが乗降する運転室であって、作業機4の先端部を見通せるように、上部旋回体3上における作業機4の側方となる左側前部に配置されている。
機器室12は、作業機4の後方に配置されており、図示しないエンジン、燃料タンク、作動油タンクおよび操作弁等を収容する。
本実施形態の油圧ショベル1は、図2に示すように、パイロット圧油ポンプ21と、走行操作レバー22と、パイロット管路23a・23b・28a・28bと、方向切替弁24・29と、旋回操作レバー27と、油圧ポンプ31と、走行油圧モータ32と、旋回油圧モータ33と、圧力スイッチ35a・35b・35c・35dと、を含むように構成された油圧および電気回路20を備えている。
走行操作レバー(操作レバー)22は、下部走行体2の走行動作を操作するレバーであって、レバー操作に基づいてパイロット管路23a・23bに所定のパイロット圧油を出力する。
方向切替弁24は、それぞれのパイロット圧油入力ポート24a・24bに入力された圧油に基づいて所定の油路切換動作や流量調整等を行う。
パイロット管路28a・28bは、パイロット圧油ポンプ21から供給される圧油を方向切換弁29に導くための管路であって、それぞれのパイロット圧油入力ポート29a・29bに接続されている。
油圧ポンプ31は、方向切替弁24、方向切替弁29を介して、それぞれ走行油圧モータ32、旋回油圧モータ33に接続されている。そして、これらのポンプから供給される圧油によって、走行油圧モータ32、旋回油圧モータ33等を駆動する。
監視装置11は、オペレータが、運転席に着座した状態でモニタ画面42を通して上部旋回体3の後方を視認するための装置であって、図3に示すように、左後方カメラ11aと、右後方カメラ11bと、モニタ画面42と、コントローラ41(第1の表示制御部・第2の表示制御部)と、から構成されている。
そして、コントローラ41は、図2に示すように、油圧および電気回路20の一部を構成しており、圧力スイッチ35a〜35dに連動してモニタ画面42を制御する。
右後方カメラ11bは、図4に示すように、上部旋回体3後方に配置されたカウンタウエイト5の上面における右後方に配置されており、上部旋回体3の右後側を映している。これにより、上部旋回体3が左旋回した時の、上部旋回体3の右後方の旋回範囲を恒常的に映し出すことができる。
コントローラ41は、図2に示すように、油圧および電気回路20の一部を構成しており、圧力スイッチ35a〜35dから送信される検出信号を受信して、以下に示す所定の画面表示となるように制御する。
モニタ画面42は、通常の作業時には、図5に示すように、1画面に左後方カメラ11aが映す映像43aおよび右後方カメラ11bが映す映像43bの両映像を表示する。本フローチャート(図6参照)は、この通常の作業時に表示される状態を基準とし、この状態をステップS1として説明を行う。
ステップS3では、オペレータが上部旋回体3を左旋回させるように旋回操作レバー27の操作を行った時であって、この時、パイロット管路28aの流路上に配置された圧力スイッチ35dがポンプ圧を検知する。
ステップS5では、コントローラ41が、圧力スイッチ35dからの検出信号を受信する。
ステップS6では、コントローラ41が、受信した検出信号を圧力スイッチ35dからの信号であることを判断した後、両映像を表示する状態から右後方カメラ11bの映像43bを拡大して表示する状態(図5参照)に切り換える。これにより、上部旋回体3の後方が旋回する範囲を視認することが可能となり、オペレータにとって視認すべき方向が見易く表示されるようになるので、操作の際の安全性が向上する。
ステップS13では、ステップS7において、圧力スイッチ35dが、ポンプ圧を検知できない場合であって、この時、モニタ画面42に表示された右後方カメラ11bの映像を拡大して表示した状態(図5参照)から両映像を表示する状態に戻る。
ステップS9では、圧力スイッチ35cが、コントローラ41に対してポンプ圧の検出信号を送信する。
ステップS11では、コントローラ41が、受信した検出信号を圧力スイッチ35cからの信号であることを判断した後、両映像を表示する状態から左後方カメラ11aの映像43aを拡大して表示する状態(図5参照)に切り換える。これにより、ステップS6と同様に、上部旋回体3の後方の旋回範囲を視認することが可能となり、オペレータにとって視認すべき方向が見易く表示されるようになるので、操作の際の安全性が向上する。
ステップS13では、ステップS12において、圧力スイッチ35cが、ポンプ圧を検知できない場合であって、この時、モニタ画面42に表示された左後方カメラ11aの映像43aを拡大して表示した状態は、両映像を表示する状態に戻る。
監視装置11では、上記に示した手順に従って処理を行うことによって、オペレータが操作する旋回操作レバー27の内容に従って、モニタ画面42の表示を切り換えている。
(1)
本実施形態の油圧ショベル1に搭載された監視装置11では、恒常的に上部旋回体3の左後側を映す左後方カメラ11aと、上部旋回体3の右後側を映す右後方カメラ11bと、それぞれのカメラ映像43a・43bを一つの画面上に表示するモニタ画面42と、オペレータが操作レバーを操作した場合には、操作レバーの操作方向とは反対側の方向を映すカメラ映像(旋回操作レバー27を左旋回するように操作した場合には、上部旋回体3の右後側を映すカメラ11bの映像、旋回操作レバー27を右旋回するように操作した場合には、上部旋回体3の左後側を映すカメラ11aの映像)を拡大して表示するように切り換えるコントローラ41と、を備えている。
この結果、油圧ショベル1を操作する際の安全性をさらに向上させることができる。
本実施形態の油圧ショベル1に搭載された監視装置11では、オペレータが旋回操作レバー27を左旋回するように操作すると、上部旋回体3の後方を映すカメラ映像43a・43bの中から上部旋回体3の右後側を映すカメラの映像43bが自動的にモニタ画面42に拡大して表示された状態(図5参照)となり、旋回操作レバー27を右旋回するように操作すると、上部旋回体3の後方を映すカメラ映像43a・43bの中から上部旋回体3の左後側を映すカメラの映像43aが自動的にモニタ画面42に拡大して表示された状態(図5参照)となる。
本実施形態の油圧ショベル1に搭載された監視装置11では、それぞれのカメラ映像43a・43bをモニタ画面42の一つの画面上に表示している。
これにより、上部旋回体3を動かそうとする前にそれぞれカメラ映像を視認することができるので、上部旋回体3を動かした直後の安全性をより向上させることが可能となる。
本発明の他の実施形態に係る監視装置52を搭載した油圧ショベル(建設機械)51は、上記の実施形態に係る監視装置11に、図2〜図4において破線で示された後方カメラ11cを追加したものである。
そして、後方カメラ11cは、図4に示すように、上部旋回体3後方に配置されたカウンタウエイト5の上面における後方の中央部に配置されており、上部旋回体3の後方を映している。これにより、下部走行体2が後退する際の可動範囲を恒常的に映し出すことができる。
なお、本発明の他の実施形態に係る監視装置52を搭載した油圧ショベル51について、図7、図8を用いて説明すれば以下の通りである。
モニタ画面42は、通常の作業時には、図7に示すように、モニタ画面42の1画面に左後方カメラ11aが映す映像43a、右後方カメラ11bが映す映像43bおよび後方カメラ11cが映す映像43cの3映像を表示する。本フローチャート(図8参照)は、この通常の作業時に表示される状態を基準とし、この状態をステップS21として説明を行う。
ステップS22では、オペレータが操作する操作レバーの種類を判断している。オペレータが操作する操作レバーが旋回操作レバー27の場合、ステップS23に移り、走行操作レバーである場合、ステップS34に移る。
ステップS24では、オペレータが上部旋回体3を左旋回させるように旋回操作レバー27の操作を行った時であって、この時、パイロット管路28aの流路上に配置された圧力スイッチ35dがポンプ圧を検知する。
ステップS25では、圧力スイッチ35dが、コントローラ41に対してポンプ圧の検出信号を送信する。
ステップS27では、コントローラ41が、受信した検出信号を圧力スイッチ35dからの信号であることを判断した後、3映像を表示する状態から右後方カメラ11bの映像43bを拡大して表示する状態(図7参照)に切り換える。これにより、上部旋回体3の後方が旋回する範囲を視認することが可能となり、オペレータにとって視認すべき方法が見易く表示されるようになるので、操作の際の安全性が向上する。
ステップS40では、ステップS28において、圧力スイッチ35dが、ポンプ圧を検知できない場合であって、この時、モニタ画面42に表示された右後方カメラ11bの映像43bを拡大して表示した状態は、3映像を表示する状態に戻る。
ステップS30では、圧力スイッチ35cが、コントローラ41に対してポンプ圧の検出信号を送信する。
ステップS32では、コントローラ41が、受信した検出信号を圧力スイッチ35cからの信号であることを判断した後、3映像を表示する状態から左後方カメラ11aの映像43aを拡大して表示する状態(図7参照)に切り換える。これにより、ステップS27と同様に、上部旋回体3の後方が旋回する範囲を視認することが可能となり、オペレータにとって視認すべき方向が見易く表示されるようになるので、操作の際の安全性が向上する。
ステップS40では、ステップS33において、圧力スイッチ35cが、ポンプ圧を検知できない場合であって、この時、モニタ画面42に表示された左後方カメラ11aの映像を拡大して表示した状態は、3映像を表示する状態に戻る。
ステップS35では、オペレータが下部走行体2を走行させるように走行操作レバー22の操作を行った時であって、この時、パイロット管路23a・23bの流路上に配置された圧力スイッチ35c・35dのいずれか一方がポンプ圧を検知する。
ステップS36では、圧力スイッチ35a・35bのいずれか一方が、コントローラ41に対してポンプ圧の検出信号を送信する。
ステップS38では、コントローラ41が、受信した検出信号を圧力スイッチ35c・35dのいずれか一方からの信号であることを判断した後、3映像を表示する状態から後方カメラ11cの映像43cを拡大して表示する状態(図7参照)に切り換える。これにより、下部走行体2の走行する可動範囲を視認することが可能となり、オペレータにとって視認すべき方向が見易く表示されるようになるので、操作の際の安全性が向上する。
ステップS40では、ステップS39において、圧力スイッチ35a・35bのいずれか一方が、ポンプ圧を検知できない場合であって、この時、モニタ画面42に表示された後方カメラ11cの映像を拡大して表示した状態は、3映像を表示する状態に戻る。
監視装置52では、上記に示した手順に従って処理を行うことによって、オペレータが操作する走行操作レバー22、旋回操作レバー27の内容に従って、モニタ画面42の表示を切り換えている。
(1)
本実施形態の油圧ショベル51に搭載された監視装置52では、恒常的に上部旋回体3の左後側を映す左後方カメラ11aと、上部旋回体3の右後側を映す右後方カメラ11bと、上部旋回体3の後方を映す後方カメラ11cと、それぞれのカメラ映像43a・43b・43cを一つの画面上に表示するモニタ画面42と、オペレータが操作レバーを操作した場合には、操作レバーの操作方向とは反対側の方向を映すカメラ映像(旋回操作レバー27を左旋回するように操作した場合には、上部旋回体3の右後側を映すカメラ11bの映像、旋回操作レバー27を右旋回するように操作した場合には、上部旋回体3の左後側を映すカメラ11aの映像)を拡大して表示するように切り換えるコントローラ41と、を備えている。
この結果、油圧ショベル51を操作する際の安全性をさらに向上させることができる。
本実施形態の油圧ショベル51に搭載された監視装置52では、オペレータが旋回操作レバー27を左旋回するように操作すると、上部旋回体3の後方を映すカメラ映像43a・43b・43cの中から上部旋回体3の右後側を映すカメラの映像43bが自動的にモニタ画面42に拡大して表示された状態(図7参照)となる。そして、旋回操作レバー27を右旋回するように操作すると、上部旋回体3の後方を映すカメラ映像43a・43・43cbの中から上部旋回体3の左後側を映すカメラの映像43aが自動的にモニタ画面42に拡大して表示された状態(図7参照)となる。さらに、走行操作レバー22を操作すると上部旋回体3の後方を映すカメラ映像43a・43b・43cの中から上部旋回体3の後方を映すカメラの映像43cが自動的にモニタ画面42に拡大して表示された状態(図7参照)となる。
本実施形態の油圧ショベル51に搭載された監視装置52では、それぞれのカメラ映像43a・43b・43cをモニタ画面42の一つの画面上に表示している。
これにより、上部旋回体3を動かそうとする前にそれぞれカメラ映像を視認することができるので、上部旋回体3を動かした直後の安全性を向上させることが可能となる。
本実施形態の油圧ショベル51に搭載された監視装置52では、恒常的に上部旋回体3の左後側を映す左後方カメラ11aと、上部旋回体3の右後側を映す右後方カメラ11bと、上部旋回体3の後方を映す後方カメラ11cと、が配置されている。
これにより、配置するカメラの数が従来より増えたので、死角となる視界の範囲を狭くすることができ、油圧ショベル51を操作する際の安全性をさらに向上させることが可能となる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。
(A)
上記第1および第2の実施形態の油圧ショベル1・51では、オペレータが操作レバーを操作した場合には、操作レバーの操作方向とは反対側の方向を映すカメラ映像(旋回操作レバー27を左旋回するように操作した場合には、上部旋回体3の右後側を映すカメラ11bの映像、旋回操作レバー27を右旋回するように操作した場合には、上部旋回体3の左後側を映すカメラ11aの映像)を拡大して表示するように切り換える例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
この結果、油圧ショベルを操作する際の安全性をさらに向上させることができる。
上記第1および第2の油圧ショベル1・51では、オペレータによる操作レバー(走行操作レバー22あるいは旋回操作レバー27)の操作を検知して、モニタ画面42に表示される状態を切り換える例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、赤外線センサは、図9に示したように、カメラが映す範囲とセンサの感知部とが1対1の関係となるように配置するだけでなく、1つの赤外線センサを1箇所に配置して、赤外線センサが物体を感知した位置からその範囲を映す位置に配置されたカメラを特定し、その映像を拡大して表示するように制御してもよい。
上記第1および第2の油圧ショベル1・51では、上部旋回体3後部のカウンタウエイト5に後方カメラ11a・11b・11cを配置した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
上部旋回体の旋回範囲を映すことができる位置、例えば、上部旋回体の左右側側面にそれぞれ左後方向、右後方向を映すように監視カメラを配置してもよい。また、カウンタウエイトの側部および下部に配置してもよい。
上記第1の油圧ショベル1では、通常の作業時におけるモニタ画面42は、左後方カメラ11aのカメラ映像43aおよび右後方カメラ11bのカメラ映像43bを左右に並べて表示する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、両映像を上下に並べて表示してもよく、全てのカメラ画像が1画面に表示されればよい。また、モニタ画面上の四隅の一箇所に小さくカメラ映像を表示してもよい。
上記第2の実施形態の油圧ショベル51についても同様である。
上記第1の上記実施形態の油圧ショベル1では、オペレータが視認したい方向の映像を拡大して表示する場合、例えば、図5における左旋回時の表示のように、特定のカメラのみの映像が表示される例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
上記第1および第2の上記実施形態の油圧ショベル1・51では、オペレータがキャブ6内において各種操作レバーを操作する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、危険箇所等の無人化施工の場面で使用される油圧ショベルに適用することも可能である。この場合、キャブ内における各種操作レバーの操作に該当するものとして、例えば、施工機械に搭載されたカメラ映像の表示部を備えたリモコンの操作や、モニタを備えた遠隔操作室での操作機器の操作等がこれに該当する。
2 下部走行体
2a 履帯
3 上部旋回体
4 作業機
5 カウンタウエイト
6 キャブ
7 ブーム
8 アーム
9 バケット
10 油圧シリンダ
11 監視装置
11a 左後方カメラ (カメラ)
11b 右後方カメラ(カメラ)
11c 後方カメラ(カメラ)
12 機器室
20 油圧および電気回路
21 パイロット圧油ポンプ
22 走行操作レバー(操作レバー)
23a・23b パイロット管路
24 方向切替弁
24a・24b パイロット圧油入力ポート
27 旋回操作レバー(操作レバー)
28a・28b パイロット管路
29a・29b パイロット圧油入力ポート
31 油圧ポンプ
32 走行油圧モータ
33 旋回油圧モータ
35a〜35d 圧力スイッチ
41 コントローラ(第1〜第3の表示制御部・制御部)
42 モニタ画面
43a カメラ映像
43b カメラ映像
51 油圧ショベル(建設機械)
52 監視装置
60a〜60d 赤外線センサ(感知部)
Claims (3)
- 下部走行体と前記下部走行体に旋回可能な状態で装着される上部旋回体とを備え、操作レバーによって前記下部走行体および前記上部旋回体の操作を行う建設機械に取り付けられた監視装置であって、
前記上部旋回体に設置された複数のカメラと、
前記複数のカメラが映したそれぞれの映像を一つの画面上に表示するモニタ画面と、
前記操作レバーのうち前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる旋回操作レバーの操作時には、前記上部旋回体が右旋回するように前記旋回操作レバーを操作した場合には前記上部旋回体の左後方向を映す位置に配置された前記カメラの映像を拡大して表示するとともに、前記上部旋回体が左旋回するように前記旋回操作レバーを操作した場合には前記上部旋回体の右後方向を映す位置に配置された前記カメラの映像を拡大して表示する第1の表示制御部と、
を備えた建設機械の監視装置。 - 前記操作レバーのうち前記下部走行体を前後に走行させる走行操作レバーの操作時には、前記上部旋回体の後方を映すカメラの映像を拡大して表示する第2の表示制御部をさらに備えている、
請求項1に記載の建設機械の監視装置。 - 前記上部旋回体の可動範囲に進入する物体を感知する感知部と、
前記感知部が前記物体を感知した時には、前記複数のカメラのうち前記物体を映す位置に配置された前記カメラの映像を前記モニタ画面に拡大して表示する第3の表示制御部と、をさらに備えている、
請求項1または2に記載の建設機械の監視装置。
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