JP7284450B2

JP7284450B2 - 安全装置

Info

Publication number: JP7284450B2
Application number: JP2019027815A
Authority: JP
Inventors: 翔大西
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2023-05-31
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: JP2020132358A

Description

本発明は、旋回台の旋回動作を規制する制御装置を備えた安全装置に関するものである。

従来から、移動式クレーンを含む作業車には、旋回自在に構成される旋回台が搭載されている。この旋回台の後方側は、作業機に視界が遮られるため、死角となる領域が発生する。このため、旋回台の後方側に、人や物が存在している状況にもかかわらず、オペレータがそのことに気付かずに旋回台を旋回させてしまう恐れがある。

そこで、例えば、特許文献１の安全装置は、人の位置を検出する位置検出部と、可動機械と人との干渉の危険性を判定する干渉判定部と、干渉の危険性があると判定された場合に人の位置に警報音が出力されるようにする報知制御部と、を備えている。このため、干渉の危険性がない人に報知しないようにすることで、作業効率の低下を防止することができる、とされている。

特開２０１７－１４５５６４号公報

しかしながら、前述した特許文献１の安全装置は、人のみを検出している。そのため、物に対する干渉を防止することはできなかった。さらに言えば、人と物とを区別していないため、人と物が混在している状況下では、作業効率を損なうことになっていた。

そこで、本発明は、作業効率を損なうことなく、作業者の安全を確保できる、安全装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の作業車の安全装置は、旋回台と、前記旋回台に設置されて周囲に存在する人の位置を検出する人検出器と、前記旋回台に設置されて周囲に存在する物の位置を検出する物検出器と、前記人検出器によって検出された人及び／又は前記物検出器によって検出された物の位置情報に基づいて、前記旋回台の旋回動作を規制する制御装置であって、人に対する規制と物に対する規制とを区別して実行する制御装置と、を備え、前記制御装置は、人に対して前記旋回台が第１距離以下に接近すると前記旋回台の旋回動作を停止又は減速するとともに、物に対して前記旋回台が前記第１距離よりも近い第２距離以下に接近すると前記旋回台の旋回動作を停止又は減速するようにされている。

このように、本発明の作業車の安全装置は、旋回台と、旋回台に設置されて周囲に存在する人の位置を検出する人検出器と、旋回台に設置されて周囲に存在する物の位置を検出する物検出器と、人検出器によって検出された人及び／又は物検出器によって検出された物の位置情報に基づいて、旋回台の旋回動作を規制する制御装置であって、人に対する規制と物に対する規制とを区別して実行する制御装置と、を備えている。このような構成であるから、人に対する規制と物に対する規制とを区別して実行することにより、作業効率を損なうことなく、作業者の安全を確保できる、安全装置となる。

実施例のラフテレーンクレーンの側面図である。実施例のラフテレーンクレーンの平面図である。実施例の安全装置の制御系のブロック図である。人を検出した場合の安全装置の作用図である。物を検出した場合の安全装置の作用図である。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

ここにおいて、本実施例では、作業車の一例として、移動式クレーンについて説明するが、これに限定されるものではなく、他の作業車、例えば、パワーショベル等、にも本発明を適用することができる。

移動式クレーンとしては、例えば、ラフテレーンクレーン、オールテレーンクレーン、トラッククレーン等が挙げられる。以下、本実施例に係る作業車両としてラフテレーンクレーンを例に説明するが、他の移動式クレーンにも、本発明に係る安全装置を適用することができる。

（移動式クレーンの構成）
まず、図１、図２を用いて、移動式クレーンの構成について説明する。本実施例のラフテレーンクレーン１は、図１、図２に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体１０と、車体１０の四隅に設けられたアウトリガ１１，・・・と、車体１０に水平旋回可能に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２の後方のフレーム１３に取り付けられたブーム１４と、を備えている。

アウトリガ１１は、スライドシリンダを伸縮させることによって、車体１０から幅方向外側にスライド張出／スライド格納可能であるとともに、ジャッキシリンダを伸縮させることによって車体１０から上下方向にジャッキ張出／ジャッキ格納可能である。例えば、アウトリガ１１は、左前アウトリガ１１ａ、右前アウトリガ１１ｂ、左後アウトリガ１１ｃ、右後アウトリガ１１ｄから構成される。

旋回台１２は、旋回モータ６１の動力が伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体１０に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。旋回台１２は、右前方に配置された操縦席１８と、後方に配置されたカウンタウェイト１９と、を有している。

さらに、旋回台１２の車幅方向の中央には、フレーム１３、１３が立設されており、フレーム１３、１３に挟まれるようにブーム１４が設置されている。したがって、旋回台１２の右前方に配置された操縦席１８からは、オペレータにとって、フレーム１３、１３やブーム１４に視界を遮られて後方側は見えにくく、特に左後方側は死角となる。つまり、作業中のオペレータは、前方のブーム１４やフックブロック１７に意識を向けるため、後方側の障害物等を見落とす可能性がある。

ブーム１４は、基端ブーム１４１と中間ブーム１４２と先端ブーム１４３とによって入れ子式に構成されており、内部に配置された伸縮シリンダ６３によって伸縮できるようになっている。先端ブーム１４３の最先端のブームヘッド１４４にはシーブが配置され、シーブにワイヤロープ１６（以後、ワイヤ１６と呼ぶ）が掛け回されてフックブロック１７（以後、フック１７と呼ぶ）が吊下げられている。

最も外側の基端ブーム１４１は、付け根部がフレーム１３に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、支持軸を回転中心として上下に起伏できるようになっている。さらに、フレーム１３と基端ブーム１４１の下面との間には、起伏シリンダ６２が架け渡されており、起伏シリンダ６２を伸縮することでブーム１４全体を起伏することができる。

そして、本実施例の旋回台１２の後部には、後述するように、周囲に存在する人の位置を検出する人検出器としての人感センサ２０と、周囲に存在する物の位置を検出する物検出器としての近接センサ３０、３０と、がそれぞれ設置されている。

（制御系の構成）
次に、図３のブロック図を用いて、本実施例の安全装置Ｄの制御系の構成について説明する。安全装置Ｄは、制御装置としてのコントローラ４０を中心として構成されている。コントローラ４０は、入力ポート、出力ポート、演算装置などを有する汎用のマイクロコンピュータである。コントローラ４０は、操作レバー５１～５３（旋回操作レバー５１、起伏操作レバー５２、伸縮操作レバー５３）からの操作信号を受けて、図示しない制御バルブを介してアクチュエータ６１～６３（旋回モータ６１、起伏シリンダ６２、伸縮シリンダ６３）を制御する。

さらに、本実施例のコントローラ４０は、人検出器としての人感センサ２０からの位置情報と近接センサ３０、３０からの位置情報に基づいて、旋回台１２の旋回動作を規制するようになっている。加えて、コントローラ４０は、人検出器としての人感センサ２０からの位置情報に基づいて、人及び／又は操縦者に、人の接近を警報するようになっている。

人検出器としての人感センサ２０は、例えば、赤外線を用いて人の発する熱を感知する熱センサである。この他、人感センサ２０としては、光センサ、音波センサ、音感センサ等を使用することもできる。

人感センサ２０は、旋回台１２の後方中央近傍に後向きに設置される。ただし、人感センサ２０の位置は、これに限定されるものではなく、旋回台１２の後方に配置されていればよい。したがって、旋回台１２の後方中央を中心点として、後方に扇形の検出範囲Ａ１が広がっている。例えば、検出範囲Ａ１は、半径（第１距離）Ｒ１で中心角１５０度の扇形の領域となる。そして、この検出範囲Ａ１に人が存在すると、人検出信号が人感センサ２０からコントローラ４０に送信される。

物検出器としての近接センサ３０は、例えば、インピーダンスの変化を検出する誘導形近接センサである。この他、近接センサ３０としては、静電容量形近接センサ、磁気近接センサ等を使用することもできる。

近接センサ３０、３０は、旋回台１２の左右の後方隅角部近傍に斜め後方向きに設置される。ただし、近接センサ３０の位置や個数は、これに限定されるものではなく、旋回台１２の後方に配置されていればよい。したがって、旋回台１２の後方隅角部を中心点として、斜め後方に扇形の検出範囲Ａ２が広がっている。例えば、検出範囲Ａ２は、半径（第２距離）Ｒ２で中心角１５０度の扇形の領域となる。そして、この検出範囲Ａ２に物や人が存在すると、物検出信号が近接センサ３０からコントローラ４０に送信される。

ここにおいて、本実施例では、人検出器としての人感センサ２０の検出距離である第１距離Ｒ１は、物検出器としての近接センサ３０の検出距離である第２距離Ｒ２よりも、長くなるように設定されている。より具体的に言うと、第１距離Ｒ１は、例えば２．０（ｍ）とし、第２距離Ｒ２は、例えば０．５（ｍ）とすることができる。

そして、旋回台１２と、人感センサ２０と、近接センサ３０と、コントローラ４０と、旋回モータ６１と、によって、安全装置Ｄが構成されている。

（作用）
次に、本実施例の安全装置Ｄの作用について説明する。

はじめに、図４を用いて、人Ｈに旋回台１２の後方が接近する例を説明する。操縦者は、前方のブーム１４やフック１７を見ながら、旋回操作レバー５１を操作して、旋回モータ６１を回転駆動させて旋回台１２を旋回させる。そうすると、操縦者が気づかないまま、旋回台１２の後方が、人Ｈに近づいていく。

コントローラ４０は、人Ｈに対して旋回台１２が第１距離Ｒ１以下に接近すると、旋回動作を規制する。すなわち、人感センサ２０によって人Ｈが感知されると、旋回台１２の旋回速度を解析して、旋回モータ６１の回転を減速するか、又は、旋回モータ６１の回転を停止することにより、旋回台１２の旋回動作を規制する。

この場合、解析した結果、旋回台１２が直ちに人Ｈに衝突しそうな状況では旋回モータ６１を停止し、旋回台１２が直ちに人Ｈに衝突しそうではない状況では旋回モータ６１を減速するようにされることが好ましい。

加えて、コントローラ４０は、人Ｈに対して旋回台１２が第１距離Ｒ１以下に接近すると、当該人Ｈ及び／又は操縦者に、当該人Ｈに対して旋回台１２が接近していることを、警報するようにされている。すなわち、人感センサ２０によって人Ｈが感知されると、旋回台１２の旋回速度を解析して、モニタ７１内に「後方に人が接近しています」等の警報表示をしたり、スピーカ７２から「人が接近しています」等の音声を発生させる。なお、警報手段は、これらに限定されるものではなく、例えば回転警告灯などによってもよい。

次に、図５を用いて、物である壁Ｗに旋回台１２の後方が接近する例を説明する。操縦者は、前方のブーム１４やフック１７を見ながら、旋回操作レバー５１を操作して、旋回モータ６１を回転駆動させて旋回台１２を旋回させる。そうすると、操縦者が気づかないまま、旋回台１２の後方が、壁Ｗに近づいていく。

そして、コントローラ４０は、物（ここでは壁Ｗ）に対して旋回台１２が第２距離Ｒ２以下に接近すると、旋回動作を規制する。すなわち、近接センサ３０によって壁Ｗが検出されると、旋回台１２の旋回速度を解析して、旋回モータ６１の回転を減速するか、又は、旋回モータ６１の回転を停止することにより、旋回台１２の旋回動作を規制する。

この場合、解析した結果、旋回台１２が直ちに壁Ｗに衝突しそうな状況では旋回モータ６１を停止し、旋回台１２が直ちに壁Ｗに衝突しそうではない状況では旋回モータ６１を減速するようにされることが好ましい。

図４、図５を用いて説明してきたように、本実施例のコントローラ４０は、人Ｈが接近した状況下での規制と、物（壁Ｗ）が接近した状況下での規制と、を区別してそれぞれ実行するようになっている。つまり、コントローラ４０は、人Ｈと物（壁Ｗ）に対して、異なる条件に基づいて規制を実施している。

（効果）
次に、本実施例の安全装置Ｄの奏する効果を列挙して説明する。

（１）上述してきたように、本実施例の作業車の安全装置Ｄは、旋回台１２と、旋回台１２に設置されて周囲に存在する人の位置を検出する人検出器としての人感センサ２０と、旋回台１２に設置されて周囲に存在する物の位置を検出する物検出器としての近接センサ３０、３０と、人感センサ２０によって検出された人及び／又は近接センサ３０、３０によって検出された物の位置情報に基づいて、旋回台１２の旋回動作を規制する制御装置であるコントローラ４０であって、人に対する規制と物に対する規制とを区別して実行するコントローラ４０と、を備えている。このような構成であるから、人に対する規制と物に対する規制とを区別して実行することにより、作業効率を損なうことなく、作業者の安全を確保できる、安全装置Ｄとなる。

すなわち、人と物とを一律に規制すると、安全側となるように人を基準として規制条件を設定することとなり、作業効率が損なわれることになる。そこで、人と物とを区別して規制することによって、それぞれに適した規制を行うことで作業効率が向上するようになる。例えば、人感センサ２０によって人のみをセンシングし、旋回停止・警報をいち早く遠い距離で実施し、近接センサ３０によって障害物のみをセンシングし、壁面のぎりぎりまで旋回させることが可能となる。

（２）また、コントローラ４０は、人に対して旋回台１２が第１距離Ｒ１以下に接近すると旋回台１２の旋回動作を規制するとともに、物に対して旋回台１２が第１距離Ｒ１よりも近い第２距離Ｒ２以下に接近すると旋回台１２の旋回動作を規制するようにされている。

すなわち、コントローラ４０は、人に対しては衝突の危険性や人が移動する可能性を考慮して十分な距離をとれるようにし、恒常的な静止物に対しては比較的に近くまで旋回できるようにしている。

（３）さらに、コントローラ４０は、人に対して旋回台１２が第１距離Ｒ１以下に接近すると旋回台１２の旋回動作を停止又は減速するとともに、物に対して旋回台１２が第２距離以下Ｒ２に接近すると旋回台１２の旋回動作を停止又は減速するようにされている。このように、旋回台１２を停止又は減速させることによって、人や物との距離を確保することで、安全に作業することができる。この場合、人と物とで規制を開始するための条件を区別して適用することで、効率よく作業できるようになる。

（４）また、コントローラ４０は、人に対して旋回台１２が第１距離Ｒ１以下に接近すると、人及び／又は操縦者に、人に対して旋回台１２が接近していることを警報するようにされている。したがって、操縦者は人の接近を知らされることでより注意して作業できるうえ、人にも注意を促して退避させることもできる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例では、ラフテレーンクレーン１が壁Ｗに対して、アウトリガ１１ａ～１１ｄを左右で異張出しの状況下について説明したが、これに限定されるものではなく、オーバーハングした構造物等では、全張出しの状況下でも本発明が有効に機能する。

１：ラフテレーンクレーン（作業車）；
１０：車体；１１：アウトリガ；
１２：旋回台；１８：操縦席；
２０：人感センサ；
３０：近接センサ；
４０：コントローラ；
５１：旋回操作レバー；５２：起伏操作レバー；５３：伸縮操作レバー；
６１：旋回モータ；６２：起伏シリンダ；６３：伸縮シリンダ；
７１：モニタ；７２：スピーカ；
Ｄ：安全装置；
Ｈ：人；Ｗ：壁（物）；
Ｒ１：第１距離；Ｒ２：第２距離；
Ａ１：検出範囲；Ａ２：検出範囲

Claims

作業車の安全装置であって、
旋回台と、
前記旋回台に設置されて周囲に存在する人の位置を検出する人検出器と、
前記旋回台に設置されて周囲に存在する物の位置を検出する物検出器と、
前記人検出器によって検出された人及び／又は前記物検出器によって検出された物の位置情報に基づいて、前記旋回台の旋回動作を規制する制御装置であって、人に対する規制と物に対する規制とを区別して実行する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、人に対して前記旋回台が第１距離以下に接近すると前記旋回台の旋回動作を停止又は減速するとともに、物に対して前記旋回台が前記第１距離よりも近い第２距離以下に接近すると前記旋回台の旋回動作を停止又は減速するようにされている、安全装置。
前記制御装置は、人に対して前記旋回台が前記第１距離以下に接近すると、人及び／又は操縦者に、人に対して前記旋回台が接近していることを警報するようにされている、請求項１に記載された、安全装置。