JP5184990B2 - 建設作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業オペレータが搭乗して所定の対象物に加工作業を実行する建設作業機械に関し、特に、作業オペレータがオペレータキャビンに収容されて密閉される建設作業機械に関する。

砕石場等で使用する油圧クローラドリルは、地中深く削孔を行うために岩盤の状態の変化や繰粉詰まりによって削孔異常が発生しやすい。削孔異常が発生すると削孔の穴曲がりが生じたり、ロッドが岩盤に捕られて回収不能になる等作業に大きな支障をきたすことになる。

そこで、油圧クローラドリルでは従来より、削孔の状態をモニタしながら削孔異常を未然に防ぐという試みが行われていた。例えば、衝撃装置の動作のモニタ方法として、衝撃ピストンと、衝撃ピストンを移動させるために衝撃装置に圧力媒体を供給する圧力流路で構成される衝撃装置において、圧力流路で作用する圧力媒体の圧力の脈動を測定し、圧力の脈動を圧力曲線としてディスプレイで表示し、かつ、圧力の脈動から衝撃装置の動作状態を示すパラメータを決定し、このパラメータに基づいて衝撃装置の動作状態を判断する。さらに、この動作状態に基づいて衝撃装置の動作を制御するという技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特表２００５−５０５４３３号公報

しかし、特許文献１の衝撃装置の動作のモニタ方法では、動作状態をモニタするだけでも、圧力経路内の圧力センサで圧力を検出し、圧力センサからの検出信号をA／D変換し、A／D変換した信号を波形処理するという信号処理フローが必須であり、信号処理に時間が掛かる。仮に動作状態に基づいて動作を制御するとなると、さらに処理フローは長くなり制御遅れはさけられない。

そもそも、油圧クローラドリルに搭載される削岩機は毎分２０００打撃を発生させるので、一種面滅するような脈動波形をオペレータが視認しても有効な情報を得ることが困難であると予想される。

さらには、削孔作業中常にディスプレイと睨めっこするということは、オペレータに多大な負担を強いることになりかねない。また、このようなシステム構成は複雑でコストが嵩むという問題がある。

従って、特許文献１のような削孔モニタ方法やそれに基づく削孔制御方法は普及が遅れているというのが現状で、オペレータの目と耳によって削孔状態を感知して、迅速に操作するという昔ながらの方法が現在も主流である。

一方、油圧クローラドリルの作業環境自体は急速に改善されている。すなわち、油圧クローラドリルには密閉性が高く、空調装置が装備されたオペレータキャビンが搭載され、オペレータはこのようなオペレータキャビン内で気候の変動に影響されず、削孔で生じる粉塵、そして削孔に伴う騒音から隔離された快適な状態の中で削孔作業を行うことができる。

削孔に伴う騒音は、主に削孔音とエンジン騒音の２つである。しかし、削孔音が必要以上に遮断されると、削孔状態を感知する上で重要な要素が失われることになるために、適切な判断ができなくなり迅速な操作も不可能となるという問題がある。

特に、オペレータキャビンのガラスは視認性向上のために大面積化が進みその分厚みが増しているので、削孔状態を感知する上で重要となる２０００Ｈｚ以上の周波数帯域での遮音性が高い。

近年厳しさを増す排ガス規制によりエンジンの騒音は大きくなっており、削孔音を聴覚するために快適さを犠牲にしてオペレータキャビンの窓やドアを開けて削孔したとしても、エンジン騒音によって肝心の削孔音が聞き取り難いという問題がある。このエンジン騒音は２０００Ｈｚ未満の低周波数帯域の雑音であり音圧レベルも高く、オペレータには不快感を与えるものである。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、密閉されたオペレータキャビンに収容されている作業オペレータが対象加工機構の作業状態を良好に確認することができる建設作業機械を提供することを目的とする。

本発明の建設作業機械は、作業オペレータが搭乗して所定の対象物に加工作業を実行する建設作業機械であって、対象物に加工作業を実行する対象加工機構と、作業オペレータを収容して密閉するオペレータキャビンと、オペレータキャビンの外部に位置して対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音を入力するマイクロフォンと、オペレータキャビンの内部に位置して入力される加工音を再生するスピーカユニットと、再生される加工音を特定の周波数帯域に制限する帯域制限手段と、を有する。

従って、本発明の建設作業機械では、作業オペレータがオペレータキャビンに収容されて密閉された状態で、対象加工機構により対象物に加工作業が実行される。このため、対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音がオペレータキャビンにより多分に遮蔽される。しかし、この対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音をオペレータキャビンの外部に位置するマイクロフォンが入力し、この入力される加工音をオペレータキャビンの内部に位置するスピーカユニットが再生する。このとき、再生される加工音を帯域制限手段が特定の周波数帯域に制限するので、加工作業の状態確認に適正な周波数帯域のみ加工音を作業オペレータに再生するようなことができる。

また、上述のような建設作業機械において、帯域制限手段は、加工音を加工作業の状態確認に適正な周波数帯域に制限してもよい。

また、上述のような建設作業機械において、帯域制限手段は、加工音をオペレータキャビンの密閉により低減される周波数帯域に制限してもよい。

また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構の駆動源となる内燃機関を、さらに有し、帯域制限手段は、内燃機関が発生する外乱音の再生が低減される周波数帯域に加工音を制限してもよい。

また、上述のような建設作業機械において、内燃機関は、オペレータキャビンの外部後方に位置しており、対象加工機構は、オペレータキャビンの外部前方で加工作業を実行し、マイクロフォンは、オペレータキャビンの外部前方に配置されていてもよい。

また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構は、オペレータキャビンの外部前方で加工作業を実行し、スピーカユニットは、オペレータキャビンの内部前方に配置されていてもよい。

また、上述のような建設作業機械において、オペレータキャビンは、作業オペレータが着座するオペレータシートを有し、スピーカユニットは、オペレータキャビンに着座した作業オペレータと対象加工機構の加工作業の実行位置とを結ぶ線上に配置されていてもよい。

また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構の作動に連動してマイクロフォンとスピーカユニットと帯域制限手段とを作動させる作動連動手段を、さらに有してもよい。

また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構は、回転と衝撃とで対象物である地面に加工作業として削孔を実行する削孔機構からなり、帯域制限手段は、加工音を２０００Ｈｚ以上の周波数帯域に制限してもよい。

なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

本発明の建設作業機械では、作業オペレータがオペレータキャビンに収容されて密閉された状態で、対象加工機構により対象物に加工作業が実行される。このため、対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音がオペレータキャビンにより多分に遮蔽される。しかし、この対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音をオペレータキャビンの外部に位置するマイクロフォンが入力し、この入力される加工音をオペレータキャビンの内部に位置するスピーカユニットが再生する。このとき、再生される加工音を帯域制限手段が特定の周波数帯域に制限するので、加工作業の状態確認に適正な周波数帯域のみ加工音を再生することで、密閉されたオペレータキャビンに収容されている作業オペレータが対象加工機構の作業状態を良好に確認することができる。

本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。本実施の形態の建設作業機械である油圧クローラドリル１は、作業オペレータＷＯが搭乗して所定の対象物である地面に加工作業として削孔を実行する。

このため、本実施の形態の油圧クローラドリル１は、図１および図２に示すように、地面に削孔を実行する対象加工機構である削岩ドリルユニット４と、作業オペレータＷＯを収容して密閉するオペレータキャビン６と、オペレータキャビン６の外部に位置して削岩ドリルユニット４が地面を削孔するときに発生する加工音である削孔音を入力するマイクロフォン１１と、オペレータキャビン６の内部に位置して入力される削孔音を再生するスピーカユニット１３と、再生される削孔音を特定の周波数帯域に制限する帯域制限手段であるハイパスフィルタ(ローカットフィルタ)と(図示せず)、を有する。

詳細には後述するが、削岩ドリルユニット４は、回転と衝撃とで対象物である地面に加工作業として削孔を実行する削孔機構からなり、ハイパスフィルタは、削孔音から２０００Ｈｚ未満の周波数帯域を排除することにより、再生される削孔音を２０００Ｈｚ以上の周波数帯域に制限する。

このため、ハイパスフィルタは、削孔音を削孔の状態確認に適正な周波数帯域に制限するとともに、削孔音をオペレータキャビン６の密閉により低減される周波数帯域に制限する。

また、削岩ドリルユニット４の駆動源となる内燃機関であるディーゼルエンジン(図示せず)も有し、ハイパスフィルタは、ディーゼルエンジンが発生する外乱音であるエンジン騒音の再生が低減される周波数帯域に削孔音を制限する。

ディーゼルエンジンは、オペレータキャビン６の外部後方に位置しており、削岩ドリルユニット４は、オペレータキャビン６の外部前方で削孔を実行し、マイクロフォン１１は、オペレータキャビン６の外部前方に配置されている。

図３および図４に示すように、削岩ドリルユニット４は、オペレータキャビン６の外部前方で削孔を実行し、スピーカユニット１３は、オペレータキャビン６の内部前方に配置されている。

図２ないし図４に示すように、オペレータキャビン６は、作業オペレータＷＯが着座するオペレータシート７を有し、スピーカユニット１３は、オペレータキャビン６に着座した作業オペレータＷＯと削岩ドリルユニット４の削孔の実行位置とを結ぶ線上に配置されている。

より具体的には、図１に示すように、油圧クローラドリル１は、従来と同様に、台車２に、ブーム装置３、削岩ドリルユニット４、オペレータキャビン６、等が搭載された構造からなる。削岩ドリルユニット４は、ドリルロッド(図示せず)、このドリルロッドを着脱自在に保持して回転駆動するとともに衝撃を作用させる削岩機５、等からなる。台車２の後部には、前述のディーゼルエンジン、油圧パック、コンプレッサという機器（いずれも図示略）が搭載されている。

オペレータキャビン６には、図２に示すように、オペレータシート７、削孔操作レバー８、計器盤９が備えられている。削孔モニタ装置は、マイクロフォン１１、スピーカユニット１３、ハイパスフィルタ、モニタボックス１２、等で形成されている。

マイクロフォン１１は、台車２の後方に搭載されたディーゼルエンジンの騒音が遮蔽されるように、オペレータキャビン６の前方に配置されている。モニタボックス１２は、削孔中の作業オペレータＷＯと実削孔箇所とを結ぶ線上、すなわち、計器盤９に隣接する形で配置されている。

モニタボックス１２は、スピーカユニット１３、メインスイッチを兼ねたボリューム１４、等が筐体外部に搭載されており、筐体内部には、増幅器や前述のハイパスフィルタからなる信号処理回路(図示せず)が搭載されている。

上述のような構成において、本実施の形態の油圧クローラドリル１では、作業オペレータＷＯがオペレータキャビン６に収容されて密閉された状態で、削岩ドリルユニット４により地面に削孔が実行される。

このため、削岩ドリルユニット４が地面を削孔するときに発生する削孔音がオペレータキャビン６により多分に遮蔽される。しかし、この削岩ドリルユニット４が地面を削孔するときに発生する削孔音をオペレータキャビン６の外部に位置するマイクロフォン１１が入力し、この入力される削孔音をオペレータキャビン６の内部に位置するスピーカユニット１３が再生する。

このとき、再生される削孔音をハイパスフィルタが特定の周波数帯域である２０００Ｈｚ以上に制限するので、削孔の状態確認に適正な周波数帯域のみ削孔音を再生することで、密閉されたオペレータキャビン６に収容されている作業オペレータＷＯが削岩ドリルユニット４の作業状態を良好に確認することができる。

以下、より具体的に油圧クローラドリル１で削孔作業を行う場合を説明する。まず、油圧クローラドリル１は、図２に示すように、オペレータシート７が前方に正対された状態で走行される。

つぎに、ブーム装置３で削岩ドリルユニット４を削孔位置に位置決めする。本実施の形態の油圧クローラドリル１では、削岩ドリルユニット４の削孔の実行位置は、図３に示すように、オペレータキャビン６に着座した作業オペレータＷＯの前側下方、かつ、図４に示すように、右側前方となる。

このとき、オペレータシート７も回動して削岩ドリルユニット４の削孔位置に正対させることができるので、作業オペレータＷＯは削岩ドリルユニット４の削孔位置を正面として確認することができる。

さらに、このように作業オペレータＷＯが削岩ドリルユニット４の削孔位置に正対した状態で、図３および図４に示すように、スピーカユニット１３は、作業オペレータＷＯと削岩ドリルユニット４の削孔位置とを結ぶ線上に位置することになる。

なお、上述のような位置決めの工程では、削孔モニタ装置のメインスイッチを切った状態で行っても良いが、メインスイッチが入った状態でも削岩機５の打撃機構（図示略）を作動させない限りはスピーカユニット１３から音が再生されることはないので、作業オペレータＷＯはオペレータキャビン６内で静かに作業を行うことが可能である。

次に、削孔モニタ装置のメインスイッチが入っていない場合はボリューム１４を捻りメインスイッチを入れ、削岩機５の打撃・回転・送り機構を作動させて岩盤に削孔する。

このとき、削孔に伴い油圧クローラドリル１は騒音に包まれることになるが、削孔モニタ装置を作動させ密閉した状態でオペレータキャビン６内で計測した音の周波数特性は図５に示すとおりである。

なお、この音圧レベルは作業オペレータＷＯがボリューム１４の設定を削孔状態の感知に適切と判断した状態のものであり、作業オペレータＷＯの感性によってボリュームの設定、すなわち全体的な音圧レベルは変化する。

図６に示すように、オペレータキャビン６を密閉して削孔モニタ装置を作動させないと、削孔状態の感知に有効な２０００Ｈｚ以上の周波数帯域の音圧レベルが低下し、変わりに作業オペレータＷＯが最も不快と感じるディーゼルエンジン由来の２０００Ｈｚ未満の音圧レベルが相対的に高い（右肩下がり）。従って、作業オペレータＷＯは削孔の状態が把握できず、不快な音に包まれるという最も好ましくない状況に置かれることになる。

図５に示すように、これに対してオペレータキャビン６を密閉して削孔モニタ装置を作動させると、削孔状態の感知に有効な２０００Ｈｚ以上の周波数帯域の音圧レベルが上昇する。

かわりに作業オペレータＷＯが最も不快と感じるディーゼルエンジン由来の２０００Ｈｚ未満の音圧レベルが相対的に低く（右肩上がり）なっている。従って、作業オペレータＷＯは削孔の状態が把握でき不快な音の影響を感じない。

なお、図７に示すように、オペレータキャビン６のドアを開放して削孔モニタ装置を作動させないと、全体的な音圧レベルが上昇する。特に、オペレータキャビン６を密閉した場合と比較して作業オペレータＷＯが不快と感じる２０００Ｈｚ未満の音圧レベルが上記の２つのグラフよりも高くなる。従って、作業オペレータＷＯは削孔状態の感知はできるものの、気候の影響を受けるばかりではなく不快な騒音にさらされることになるので作業環境は最も苛酷といえる。

作業オペレータＷＯは、削孔作業中に削孔モニタのスピーカで再生される音と削岩機の目視に何らかの異常を感知したら即座に削孔操作レバー８を操作して削孔を制御する。

特に、本実施の形態の油圧クローラドリル１では、密閉式のオペレータキャビン６の外部でマイクロフォン１１で入力する削孔音を内部のスピーカユニット１３で再生するとき、その削孔音をハイパスフィルタで２０００Ｈｚ以上の周波数帯域に制限する。

このため、その構造が簡単であるとともに信号処理が単純である。従って、削孔音の入力と再生とに問題となるレベルのタイムラグが発生せず、作業オペレータＷＯはリアルタイムに必要な操作を実行することができる。

しかも、上述のハイパスフィルタは、削孔音を削孔の状態確認に適正な周波数帯域に制限するとともに、削孔音をオペレータキャビン６の密閉により低減される周波数帯域に制限する。

さらに、ハイパスフィルタは、ディーゼルエンジンが発生するエンジン騒音の再生が低減される周波数帯域に削孔音を制限する。このため、簡単な構造で必要な削孔音のみを的確に再生することができる。

しかも、本実施の形態の油圧クローラドリル１では、ディーゼルエンジンは、オペレータキャビン６の外部後方に位置しており、削岩ドリルユニット４は、オペレータキャビン６の外部前方で削孔を実行し、マイクロフォン１１は、オペレータキャビン６の外部前方に配置されている。このため、マイクロフォン１１は、削岩ドリルユニット４の削孔音を良好に入力することができ、ディーゼルエンジンのエンジン騒音の入力を抑制することができる。

なお、本実施の形態の油圧クローラドリル１では、オペレータシート７は走行状態と削孔状態とに対応して回動させることができるので、作業オペレータＷＯは走行操作と削孔操作とを的確に実行することができる。

ただし、上述のような削孔状態では、オペレータキャビン６に着座した作業オペレータＷＯと削岩ドリルユニット４の削孔の実行位置とを結ぶ線上にスピーカユニット１３が位置する。このため、作業オペレータＷＯはスピーカユニット１３の再生音により削岩ドリルユニット４の削孔状態を直感的に確認することができる。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では削孔モニタ装置を手動操作でオンオフすることを例示した。

しかし、削岩ドリルユニット４の作動に連動してマイクロフォン１１とスピーカユニット１３とハイパスフィルタとを制御回路などの作動連動手段(図示せず)で作動させてもよい。

また、例えば、マイクロフォン１１を指向性の高いものとして削孔軸に向けて設置してもよく、ディーゼルエンジン音やキャビン由来の定常波（こもり音）の低減方法として、ＡＮＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を付加してもよい。

さらに、上記形態ではスピーカユニット１３がオペレータキャビン６に固定されていることを例示した。しかし、スピーカユニット１３がオペレータシート７に装着されていてもよい。

なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。

本発明の実施の形態の建設作業機械である油圧クローラドリルの外観を示す斜視図である。 油圧クローラドリルのオペレータキャビンの内部レイアウトを示す模式的な平面図である。 油圧クローラドリルが加工作業である削孔作業を実行している状態を示す模式的な側面図である。 油圧クローラドリルが加工作業である削孔作業を実行している状態を示す模式的な平面図である。 油圧クローラドリルのオペレータキャビンを密閉して削孔モニタ装置を作動させた状態の削孔音を示す特性図である。 削孔モニタ装置を作動させることなくオペレータキャビンを密閉した状態の削孔音を示す特性図である。 削孔モニタ装置を作動させることなくオペレータキャビンを開放した状態の削孔音を示す特性図である。

符号の説明

１ 油圧クローラドリル
２ 台車
３ ブーム装置
４ 削岩ドリルユニット
５ 削岩機
６ オペレータキャビン
７ オペレータシート
８ 削孔操作レバー
９ 計器盤
１１ マイクロフォン
１２ モニタボックス
１３ スピーカユニット
１４ ボリューム
ＷＯ 作業オペレータ

Claims (8)

1. 作業オペレータが搭乗して所定の対象物に加工作業を実行する建設作業機械であって、
   前記対象物に前記加工作業を実行する対象加工機構と、
   前記作業オペレータを収容して密閉するオペレータキャビンと、
   前記オペレータキャビンの外部に位置して前記対象加工機構が前記対象物を加工作業するときに発生する加工音を入力するマイクロフォンと、
   前記オペレータキャビンの内部に位置して入力される前記加工音を再生するスピーカユニットと、
   再生される前記加工音を特定の周波数帯域に制限する帯域制限手段と、
   を有し、
   前記帯域制限手段は、前記加工音を前記加工作業の状態確認に適正な前記周波数帯域に制限する建設作業機械。
2. 前記帯域制限手段は、前記加工音を前記オペレータキャビンの密閉により低減される前記周波数帯域に制限する請求項１に記載の建設作業機械。
3. 前記対象加工機構の駆動源となる内燃機関を、さらに有し、
   前記帯域制限手段は、前記内燃機関が発生する外乱音の再生が低減される前記周波数帯域に前記加工音を制限する請求項１又は２に記載の建設作業機械。
4. 前記内燃機関は、前記オペレータキャビンの外部後方に位置しており、
   前記対象加工機構は、前記オペレータキャビンの外部前方で前記加工作業を実行し、
   前記マイクロフォンは、前記オペレータキャビンの外部前方に配置されている請求項３に記載の建設作業機械。
5. 前記対象加工機構は、前記オペレータキャビンの外部前方で前記加工作業を実行し、
   前記スピーカユニットは、前記オペレータキャビンの内部前方に配置されている請求項１ないし４の何れか一項に記載の建設作業機械。
6. 前記オペレータキャビンは、前記作業オペレータが着座するオペレータシートを有し、
   前記スピーカユニットは、前記オペレータキャビンに着座した前記作業オペレータと前記対象加工機構の前記加工作業の実行位置とを結ぶ線上に配置されている請求項５に記載の建設作業機械。
7. 前記対象加工機構の作動に連動して前記マイクロフォンと前記スピーカユニットと前記帯域制限手段とを作動させる作動連動手段を、さらに有する請求項１ないし６の何れか一項に記載の建設作業機械。
8. 前記対象加工機構は、回転と衝撃とで前記対象物である地面に前記加工作業として削孔を実行する削孔機構からなり、
   前記帯域制限手段は、前記加工音を２０００Ｈｚ以上の前記周波数帯域に制限する請求項１ないし７の何れか一項に記載の建設作業機械。

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