JP6961435B2

JP6961435B2 - 障害物判断装置及び建設機械

Info

Publication number: JP6961435B2
Application number: JP2017183789A
Authority: JP
Inventors: 稔大加納; 雄一加藤
Original assignee: 株式会社加藤製作所
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019059565A

Description

本発明は、建設機械の周囲の障害物について判断する障害物判断装置に関する。また、その障害物判断装置を備える建設機械に関する。

特許文献１には、建設機械の周囲の障害物について判断する障害物判断装置が開示されている。この障害物判断装置では、運転室に対する死角領域において、障害物センサが障害物を検知する。そして、コントローラ（プロセッサ）は、障害物センサが障害物を検知した場合、警告部を作動させ、障害物の存在を警告させる。

特開２０００−３４４４６５号公報

建設機械には、走行車体に複数のアウトリガが設けられるものがある。このような建設機械では、作業時において、走行車体の幅方向について外側へアウトリガのそれぞれを張出すとともに、アウトリガのそれぞれを地盤に接地させ、走行車体を支える。前述のようなアウトリガが設けられる建設機械において、前記特許文献１と同様にして建設機械の周囲の障害物について判断する場合、アウトリガの中の１つが、張出されることにより、障害物センサの検知対象範囲に位置する可能性がある。この場合、検知対象範囲に位置するアウトリガが障害物であると、誤って判断される可能性がある。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、アウトリガが障害物であると誤って判断することなく、建設機械の周囲の障害物について適切に判断する障害物判断装置を提供することにある。また、その障害物判断装置を備える建設機械を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のある態様は、走行車体と、前記走行車体に設けられる複数のアウトリガと、を備え、前記アウトリガのそれぞれは、前記走行車体の外側へ張出し可能な建設機械において、前記建設機械の周囲の障害物について判断する障害物判断装置であって、作動されることにより、第１の検知対象範囲において前記障害物を検知するとともに、前記アウトリガの中の１つである特定のアウトリガが張出すことにより、前記特定のアウトリガの少なくとも一部が前記第１の検知対象範囲に位置する第１の障害物センサと、前記第１の障害物センサが前記障害物を検知した場合において、前記障害物の存在を警告させるプロセッサであって、前記特定のアウトリガの張出し量を取得するとともに、前記特定のアウトリガの前記張出し量が閾値以上の場合は、前記第１の障害物センサの作動を停止させるプロセッサと、作動されることにより、前記第１の検知対象範囲とは異なる第２の検知対象範囲において前記障害物を検知するとともに、いずれの状態においても全ての前記アウトリガが前記第２の検知対象範囲の外に位置する第２の障害物センサと、を備え、前記プロセッサは、前記第２の障害物センサが前記障害物を検知した場合においても、前記障害物の存在を警告させるとともに、前記特定のアウトリガの前記張出し量が前記閾値以上であるか否かに関係なく、前記第２の障害物センサを作動させる。

本発明によれば、アウトリガが障害物であると誤って判断することなく、建設機械の周囲の障害物について適切に判断する障害物判断装置を提供することができる。また、その障害物判断装置を備える建設機械を提供することができる。

図１は、ある実施形態に係る障害物判断装置が搭載されるクレーンを示す概略図である。図２は、ある実施形態に係る走行車体の左側面の前方部に設けられるアウトリガ及びその近傍の構成を、アウトリガが張出されていない状態で示す斜視図である。図３は、ある実施形態に係る走行車体の左側面の前方部に設けられるアウトリガ及びその近傍の構成を、アウトリガが張出された状態で示す斜視図である。図４は、ある実施形態に係る障害物判断装置の概略構成を示すブロック図である。図５は、ある実施形態に係るプロセッサによって、動力取出し装置のＯＮ状態において行われる、障害物センサのそれぞれの作動の判断処理を示すフローチャートである。

本発明のある実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。

図１は、本実施形態の障害物判断装置１０が搭載される建設機械であるクレーン１を示す。図１では、クレーン１を鉛直上側から視た状態を概略的に示す。図１に示すように、クレーン１は、走行車体２と、走行車体２上に走行車体２に対して旋回可能に配置される旋回体３と、を備える。クレーン１の走行時においては、図１の状態のように、旋回体３の前方側が、走行車体２の前方側（矢印Ｘ１側）と一致又は略一致する。旋回体３は、クレーン１の操作等が行われる運転室５を備える。

旋回体３には、ブーム７の一端が取付けられる。ブーム７は、旋回体３と一緒に走行車体２に対して旋回するとともに、旋回体３に対して起伏可能である。クレーン１の走行時等の旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態では、ブーム７は、旋回体３に対して伏状し、旋回体３から走行車体２の前方側へ向かって延設される。また、ブーム７は、運転室５に対して旋回体３の幅方向の一方側に並設される。したがって、走行時等の旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態では、ブーム７は、運転室５に対して走行車体２の幅方向（矢印Ｗ１及び矢印Ｗ２で示す方向）の一方側に並設される。また、ある実施例では、走行時等の旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態において、ブーム７は、走行車体２の前方側に向かうにつれて鉛直下側に向かう状態に、延設される。なお、別のある実施例では、旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態において、ブーム７は、水平又は略水平に延設されてもよい。

走行車体２には、複数のアウトリガ１１〜１４が設けられる。本実施形態では、走行車体２の前方部に一対のアウトリガ（前方アウトリガ）１１，１２が設けられ、走行車体２の後方部に一対のアウトリガ（後方アウトリガ）１３，１４が設けられる。すなわち、走行車体２に、二対のアウトリガ１１〜１４が設けられる。本実施形態では、アウトリガ１１は、走行車体２の左側面において前方部に設けられ、アウトリガ１２は、走行車体２の右側面において前方部に設けられる。また、アウトリガ１３は、走行車体２の左側面において後方部に設けられ、アウトリガ１４は、走行車体２の右側面において後方部に設けられる。

また、本実施形態では、走行車体２に、複数（本実施形態では４つ）の障害物センサ１５〜１８が配置される。障害物センサ１５〜１８のそれぞれは、例えば、超音波センサである。そして、障害物センサ１５〜１８のそれぞれは、作動されることにより、超音波を用いて検知対象範囲（Ｚ１〜Ｚ４の対応する１つ）において障害物を検知する。なお、障害物センサ１５〜１８のそれぞれは、作動が停止されている状態では、検知対象範囲（Ｚ１〜Ｚ４の対応する１つ）においても、障害物を検知しない。

本実施形態では、障害物センサ１５は、走行車体２の左側面において前方部に設けられ、障害物センサ１６は、走行車体２の前方端面の左端に設けられる。また、障害物センサ１７は、走行車体２の後方端面の左端に設けられ、障害物センサ１８は、走行車体２の後方端面で、かつ、走行車体２の幅方向について中央部に設けられる。走行時等の旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態では、障害物センサ（第１の障害物センサ）１５は、ブーム７に対して運転室５が位置する側とは反対側に位置する。したがって、旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態では、ブーム７は、走行車体２の幅方向について、障害物センサ１５と運転室５との間に配置される。また、旋回体３の前方側が走行車体２の前方側と一致又は略一致する状態では、障害物センサ（第１の障害物センサ）１５は、アウトリガ（前方アウトリガ）１１，１２に対して後方側（矢印Ｘ２側）で、かつ、運転室５に対して前方側に位置する。

図２及び図３は、走行車体２の左側面の前方部に設けられるアウトリガ１１及びその近傍の構成を示す。図２及び図３に示すように、アウトリガ１１は、走行車体２の幅方向について伸縮する水平伸縮部２１と、鉛直方向について伸縮する鉛直伸縮部２２と、を備える。作業時においては、水平伸縮部２１を伸長することにより、走行車体２の幅方向について外側へアウトリガ１１を張出す。そして、鉛直伸縮部２２を伸長し、アウトリガ１１を地盤に接地させる。なお、アウトリガ１２〜１４のそれぞれも、アウトリガ１１と同様に、水平伸縮部及び鉛直伸縮部を備える。そして、作業時には、アウトリガ１２〜１４のそれぞれも、アウトリガ１１と同様に、走行車体２の幅方向について外側へ張出され、地盤に接地される。前述のようにアウトリガ１１〜１４が地盤に接地されることにより、走行車体２が支持される。

ここで、図２は、アウトリガ１１〜１４の中の１つであるアウトリガ（特定のアウトリガ）１１が張出されていない状態を示し、図３は、アウトリガ１１が張出された状態を示す。図２のようなアウトリガ１１が走行車体２の幅方向の外側へ張出されていない状態では、アウトリガ１１は、障害物センサ（第１の障害物センサ）１５の検知対象範囲（第１の検知対象範囲）Ｚ１の外に位置する。一方、図３のようにアウトリガ１１が走行車体２の幅方向の外側へ張出されると、アウトリガ１１の少なくとも一部が、障害物センサ１５の検知対象範囲（第１の検知対象範囲）Ｚ１に位置する。例えば、アウトリガ１１の張出し量（張出し長さ）Ｌが閾値Ｌｔｈ以上になることにより、アウトリガ１１の一部が、障害物センサ１５の検知対象範囲Ｚ１に位置する。

なお、いずれの状態においても、アウトリガ１１以外のアウトリガ１２〜１４のそれぞれは、障害物センサ（第１の障害物センサ）１５の検知対象範囲（第１の検知対象範囲）Ｚ１の外に位置する。また、障害物センサ１５以外の障害物センサ（第２の障害物センサ）１６〜１８のそれぞれは、検知対象範囲（Ｚ２〜Ｚ４の対応する１つ）を有するが、いずれの状態においても、全てのアウトリガ１１〜１４は、検知対象範囲（第２の検知対象範囲）Ｚ２〜Ｚ４の外に位置する。なお、本実施形態では、検知対象範囲Ｚ１〜Ｚ４（第１の検知対象範囲Ｚ１及び第２の検知対象範囲Ｚ２〜Ｚ４）は、互いに対して異なる。

図４は、障害物判断装置１０の概略構成を示す。障害物判断装置１０は、建設機械であるクレーン１の周囲の障害物について判断する。図４に示すように、障害物判断装置１０は、前述の障害物センサ１５〜１８に加えて、プロセッサ（コントローラ）２５及び記憶媒体２６を備える。プロセッサ２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application specific integrated circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を備える集積回路又は回路構成（circuitry）等である。プロセッサ２５は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。プロセッサ２５での処理は、プロセッサ２５又は記憶媒体２６に記憶されたプログラムに従って行われる。また、記憶媒体２６には、プロセッサ２５で用いられる処理プログラム、及び、プロセッサ２５での演算で用いられるパラメータ、関数及びテーブル等が記憶される。

プロセッサ２５は、障害物センサ１５〜１８の作動を制御する。また、障害物判断装置１０には、警告部２７が設けられる。プロセッサ２５は、障害物センサ１５〜１８のそれぞれが作動している状態において、障害物センサ１５〜１８での検知結果に基づいて、警告部２７の作動を制御する。本実施形態では、プロセッサ２５は、障害物センサ１５〜１８のいずれかが対応する検知対象範囲（Ｚ１〜Ｚ４の対応するいずれか）において障害物を検知した場合に、警告部２７を作動させ、障害物の存在を警告させる。この際、警告部２７は、音の発信、光の点灯、及び、画面表示等のいずれかによって、警告を行う。

また、クレーン１には、変位センサ（ストロークセンサ）３１が設けられ、変位センサ３１は、アウトリガ（特定のアウトリガ）１１での水平伸縮部２１の変位を検知する。そして、変位センサ３１は、アウトリガ１１での水平伸縮部２１の変位に関連する電圧値を出力する。プロセッサ２５は、変位センサ３１からの電圧値を取得する。そして、プロセッサ２５は、変位センサ３１からの電圧値に基づいて、走行車体２の幅方向の外側へのアウトリガ１１の張出し量を算出する。したがって、プロセッサ２５は、変位センサ３１での検知結果に基づいて、アウトリガ１１の張出し量（張出し長さ）を取得する。

プロセッサ２５は、アウトリガ１１〜１４の中の１つであるアウトリガ（特定のアウトリガ）１１の張出し量（張出し長さ）Ｌに基づいて、障害物センサ１５の作動を制御する。本実施形態では、プロセッサ２５は、アウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上の場合は、障害物センサ（第１の障害物センサ）１５の作動を停止させる。すなわち、アウトリガ１１の一部が、障害物センサ１５の検知対象範囲Ｚ１に位置する場合は、障害物センサ１５は作動されず、障害物センサ１５によって障害物が検知されない。また、プロセッサ２５は、アウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上であるか否かに関係なく、所定の条件を満たせば、障害物センサ（第２の障害物センサ）１６〜１８を作動させる。このため、所定の条件を満たせば、アウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上であっても、障害物センサ１６〜１８のそれぞれは、対応する検知対象範囲（Ｚ２〜Ｚ４の対応する１つ）において障害物を検知する。

また、クレーン１には、パーキングブレーキ３６が設けられる。パーキングブレーキ３６は、クレーン１の停止時に作動され、移動時又は走行時に解除される。プロセッサ２５は、パーキングブレーキ３６が解除されているか否かを判断する。本実施形態では、プロセッサ２５は、パーキングブレーキ３６が解除されていない場合は、アウトリガの１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上であるか否かに関係なく、障害物センサ１５〜１８の作動を停止させる。プロセッサ２５は、パーキングブレーキ３６が解除されている場合は、障害物センサ１６〜１８を作動させる。なお、ある実施例では、走行車体２の後方端面の中央部に設けられる障害物センサ１８については、パーキングブレーキ３６が解除されている場合でも、走行車体２が後方側へ移動している状態でのみ、作動される。この場合、パーキングブレーキ３６が解除されていても、走行車体２が前方側へ移動している間は、障害物センサ１８の作動が停止される。

次に、本実施形態の障害物判断装置１０及びクレーン１の作用及び効果について、説明する。図５は、プロセッサ２５によって行われる、障害物センサ１５〜１８のそれぞれの作動の判断処理を示す。判断処理おいては、プロセッサ２５は、パーキングブレーキ３６が解除されているか否かを判断する（Ｓ１０１）。パーキングブレーキ３６が解除されている場合は（Ｓ１０１−Ｙｅｓ）、プロセッサ２５は、障害物センサ（第２の障害物センサ）１６〜１８のそれぞれを作動させる又は作動を維持する（Ｓ１０２）。なお、ある実施例では、パーキングブレーキ３６が解除されている場合に、プロセッサ２５は、走行車体２が前方側に移動しているか、又は、後方側に移動しているかを判断する。そして、プロセッサ２５は、障害物センサ１８に関しては、走行車体２が後方側に移動している場合のみ、作動させる又は作動を維持し、走行車体２が前方側に移動している場合は、作動を停止させる又は作動停止を維持する。

Ｓ１０２の処理を行うと、プロセッサ２５は、アウトリガ（特定のアウトリガ）１１に対応する変位センサ３１からの電圧値を取得する（Ｓ１０３）。そして、プロセッサ２５は、取得した電圧値に基づいて、アウトリガ１１の張出し量（張出し長さ）Ｌを算出し、張出し量Ｌを取得する（Ｓ１０４）。この際、プロセッサ２５は、例えば、記憶媒体２６等に記憶され、かつ、変位センサ３１からの電圧値と張出し量Ｌとの関係を示す関数又はテーブル等を用いて、張出し量Ｌを算出する。そして、プロセッサ２５は、取得したアウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０５）。

張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈより小さい場合は（Ｓ１０５−Ｎｏ）、プロセッサ２５は、アウトリガ１１が障害物センサ（第１の障害物センサ）１５の検知対象範囲（第１の検知対象範囲）Ｚ１の外に位置すると判断する。そして、プロセッサ２５は、障害物センサ１５を作動させる又は作動を維持する（Ｓ１０６）。一方、張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上場合は（Ｓ１０５−Ｙｅｓ）、プロセッサ２５は、アウトリガ１１の少なくとも一部が障害物センサ（第１の障害物センサ）１５の検知対象範囲（第１の検知対象範囲）Ｚ１に位置すると判断する。そして、プロセッサ２５は、障害物センサ１５の作動を停止させる又は作動停止を維持する（Ｓ１０７）。また、Ｓ１０１においてパーキングブレーキ３６が解除されていない場合は（Ｓ１０１−Ｎｏ）、プロセッサ２５は、全ての障害物センサ１５〜１８について、作動を停止させる又は作動停止を維持する（Ｓ１０８）。

クレーン１の作業現場においては、走行車体２を移動させることにより、アウトリガ１１〜１４のそれぞれの接地位置を微調整することがある。この際、アウトリガ１１〜１４のそれぞれにおいて鉛直伸縮部（２２）は収縮され、アウトリガ１１〜１４のそれぞれは地盤に接地していない。ただし、アウトリガ１１〜１４のそれぞれにおいて水平伸縮部（２１）は伸長され、アウトリガ１１〜１４のそれぞれは、走行車体２の幅方向について外側に張出される。したがって、アウトリガ１１〜１４のそれぞれの接地位置の微調整においては、アウトリガ１１〜１４のそれぞれが張出された状態で、走行車体２が移動する。また、作業現場においては、軽荷重の吊荷を吊り上げた状態で、走行車体２を移動させることがある。この場合も、アウトリガ１１〜１４のそれぞれが張出された状態で、走行車体２が移動する。

本実施形態では、アウトリガ（特定のアウトリガ）１１が張出されることにより、アウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上となり、アウトリガ１１の少なくとも一部が障害物センサ（第１の障害物センサ）１５の検知対象範囲Ｘ１に位置する。ただし、本実施形態では、アウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上の場合、プロセッサ２５によって、障害物センサ１５の作動が停止される。このため、アウトリガ１１〜１４のそれぞれの接地位置の微調整、及び、軽荷重の吊荷を吊り上げた状態での移動等において、アウトリガ１１の少なくとも一部が障害物センサ１５の検知対象範囲Ｘ１に位置する状態で走行車体２を移動させても、アウトリガ１１は、障害物センサ１５によって障害物として検知されない。したがって、アウトリガ１１〜１４のそれぞれの接地位置の微調整、及び、軽荷重の吊荷を吊り上げた状態での移動等において、アウトリガ１１が障害物であるとプロセッサ２５が誤って判断することが、有効に防止される。そして、アウトリガ１１が障害物であると誤って判断されないため、アウトリガ１１が障害物であると判断されたことに基づく警告が継続されることも、防止される。

また、本実施形態では、障害物センサ１５以外の障害物センサ（第２の障害物センサ）１６〜１８は、クレーン１の移動時には、アウトリガ１１の張出し量Ｌが閾値Ｌｔｈ以上であるか否かに関係なく、プロセッサ２５によって作動される。このため、アウトリガ１１〜１４のそれぞれの接地位置の微調整、及び、軽荷重の吊荷を吊り上げた状態での移動等においては、障害物センサ１５以外の障害物センサ１６〜１８によって、クレーン１の周囲の障害物が適切に検知される。

また、本実施形態では、いずれのアウトリガ１１〜１４も、障害物センサ１６の検知対象範囲（第２の検知対象範囲）Ｚ２の外で、かつ、障害物センサ１７の検知対象範囲（第２の検知対象範囲）Ｚ３の外で、かつ、障害物センサ１８の検知対象範囲（第２の検知対象範囲）Ｚ４の外に位置する。このため、障害物センサ１６〜１８が作動されても、アウトリガ１１〜１４のそれぞれは、障害物センサ１６〜１８によって障害物として検知されない。したがって、アウトリガ１１〜１４のそれぞれの接地位置の微調整、及び、軽荷重の吊荷を吊り上げた状態での移動等において、障害物判断装置１０によって、クレーン１の周囲の障害物について適切な判断が行われる。

なお、障害物センサ（例えば１５〜１８）の数及び位置等は、前述の実施形態等に限るものではない。障害物センサ（例えば１５〜１８）は、走行車体（例えば２）に１つ以上設けられていればよい。そして、特定のアウトリガ（例えば１１）を張出すことにより、走行車体（例えば２）に設けられる障害物センサ（例えば１５〜１８）の１つ（例えば１５）の検知対象範囲（例えばＸ１）に、特定のアウトリガ（例えば１１）の少なくとも一部が位置すればよい。

また、前述の障害物判断装置１０は、走行車体に複数のアウトリガが設けられる建設機械であれば、クレーン１以外の建設機械にも適用可能である。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

１…クレーン、２…走行車体、１０…障害物判断装置、１１〜１４…アウトリガ、１５〜１８…障害物センサ、２５…プロセッサ、３１…変位センサ。

Claims

走行車体と、前記走行車体に設けられる複数のアウトリガと、を備え、前記アウトリガのそれぞれは、前記走行車体の外側へ張出し可能な建設機械において、前記建設機械の周囲の障害物について判断する障害物判断装置であって、
作動されることにより、第１の検知対象範囲において前記障害物を検知するとともに、前記アウトリガの中の１つである特定のアウトリガが張出すことにより、前記特定のアウトリガの少なくとも一部が前記第１の検知対象範囲に位置する第１の障害物センサと、
前記第１の障害物センサが前記障害物を検知した場合において、前記障害物の存在を警告させるプロセッサであって、前記特定のアウトリガの張出し量を取得するとともに、前記特定のアウトリガの前記張出し量が閾値以上の場合は、前記第１の障害物センサの作動を停止させるプロセッサと、
作動されることにより、前記第１の検知対象範囲とは異なる第２の検知対象範囲において前記障害物を検知するとともに、いずれの状態においても全ての前記アウトリガが前記第２の検知対象範囲の外に位置する第２の障害物センサと、
を具備し、
前記プロセッサは、前記第２の障害物センサが前記障害物を検知した場合においても、前記障害物の存在を警告させるとともに、前記特定のアウトリガの前記張出し量が前記閾値以上であるか否かに関係なく、前記第２の障害物センサを作動させる、
障害物判断装置。
請求項１の障害物判断装置と、
前記走行車体と、
前記走行車体に設けられる前記複数のアウトリガと、
を具備する建設機械。