JPH05156669A - 作業車用警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業車の稼働時に発生する衝撃音等のエネル
ギーの大きい雑音の検出を有効に排除し、装置全体の信
頼性向上を図った作業車用警報装置を得ること。 【構成】 クレーン車等の作業車１に搭載され高い周波
数の超音波を探索信号として送受信する超音波送受波手
段２と、この超音波送受波手段２の受信信号に基づいて
目標物が危険距離内にあるか否かを判断し必要な場合に
予め装備した警報手段５０用の駆動制御信号を出力する
信号処理回路３０とを備えている。そして、作業車に
は、低い周波数の超音波に感応する低超音波受波器を搭
載し、信号処理回路３０と警報手段５０との間に警報用
の常閉スイッチ回路８０を設け、更に、低周波超音波受
波器７０の出力が所定レベル以上の場合に常閉スイッチ
回路８０を導通制御する警報スイッチ制御手段７１を装
備し、誤った警報発信を防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業車用警報装置に係
り、とくにロードローラやパワーショベル等の作業車に
搭載され、超音波を利用して作業員の位置を検知すると
共に、必要に応じて警報を発したり、或いは作業車の動
作を停止制御する等の処置を行うようにした作業車用警
報装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業車用警報装置は、ロードローラやパ
ワーショベル等の作業車に搭載され、道路工事や建設現
場で働く作業員の安全を確保するために、また必要に応
じて必要なときに、適宜、作業車の運転士や作業員に警
報を発し、注意を喚起すると共に、場合によってはその
警報信号を用いて作業車の動作を停止させることを意図
して用いられている。

【０００３】図５乃至図６に従来例を示す。この図５乃
至図６に示す従来例のものは、作業車側から目標物探索
用の超音波を出力するとともに、この超音波を受信した
目標物から前述した超音波とは異なった周波数の返信用
超音波を出力せしめ、この返信用超音波を作業車側が検
知するとともに、この検知信号に基づいて超音波の往復
時間を測定して作業車と目標物との距離を求め、この距
離が所定の距離より近い時に警報手段等を作動せしめる
等の手法を採っている。

【０００４】これを更に詳述すると、この図５乃至図６
に示す実施例は、作業車１に装備されて目標物探索用超
音波を出力する超音波送受波手段２と、作業員等の目標
物３に装備され前述した超音波送受波手段２からの探索
用の超音波を受信した場合に作動して当該受信信号の周
波数とは異なった周波数の返信用超音波を出力する返信
用超音波送受信手段４とを備えている。目標物３として
は、本実施例では作業員が必ず着用するヘルメットを対
象としている。

【０００５】返信用超音波送受信手段４は、広帯域の超
音波を入出力する返信用送受波器５と、この返信用送受
波器５に併設され受信信号の周波数とは異なった周波数
の返信用パルス信号（返信用送受波器５用の励振信号）
を出力する第１の送受信回路１０とにより構成されてい
る。

【０００６】探索用の超音波送受波手段２は、例えば三
つの超音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃにより構成されて
いる。この三つの超音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、
それぞれ図６に示す如く作業車１の一方の面に等間隔に
且つ同一高さに装備されている。この内、外側の超音波
送受波器２Ａ，２Ｃは、その指向性の広がりの外側の境
界線が図６に示すようにローラ車１の移動方向に略平行
になるように内側に向けて装備されている。この三つの
超音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、これに併設された
第２の送受信回路２０によって並列駆動されるようにな
っている。

【０００７】この第２の送受信回路２０は、三つの超音
波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃを並列駆動する並列駆動機
能と、この三つの超音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの何
れかで検知される超音波および前述した超音波送受波器
２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対する駆動時のタイミング信号を目
標物判定用の信号として信号処理回路３０に送り込む受
信情報検出機能とを備えている。

【０００８】信号処理回路３０は、時間差検出回路３１
と、この時間差検出回路３１で時間内に位置する作業員
等の目標物が危険距離Ｓ内に存在するか否かを判断する
危険判定回路３２とにより構成されている。この危険判
定回路３２は、比較回路３２Ａと基準信号出力回路３２
Ｂとにより構成されている。そして、予め基準信号出力
回路３２Ｂにて設定した危険距離Ｓに対応した時間より
も時間差検出回路３１の出力に係る探知距離に対応した
時間が小さい場合、当該危険判定回路３２は直ちに危険
信号を出力し、インタフェース４０を介して警報手段５
０及び作業車１のブレーキ制御手段６０を作動させるよ
うになっている。

【０００９】そして、かかる従来例にあっては、使用す
る超音波の周波数が雑音の少ない高い周波数，例えば数
１０［ＫＨ_z］に設定され、これによって作業環境が発
する雑音の影響を極力抑えるという手法が採られてい
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来例にあっては、例えばパワーショベルが岩石や土を
打撃する際の衝撃音により、更には砂利やコンクリート
床を車が進む際にキャタピラが発する音等の雑音によっ
て誤警報が出力されるという不都合がしばしば生じてい
た。

【００１１】これは、上記従来例の信号処理回路３０に
おける信号検出の判断基準が、例えば図４に示す点線の
位置に設定されていることに起因する。即ち、工事現場
における雑音は、その主成分が一般に数［ＫＨ_z］とい
う低いが、その裾ひきに当たる高い周波数領域において
も大きなエネルギーを合わせ持ち、信号処理回路３０で
設定したしきい値レベルを越えることから、雑音である
にもかかわらず目標物からの反射波として検出されてい
たことに起因する。

【００１２】従って、作業車の近くに、作業員等の目標
物がいない場合でも上述した雑音を受信して誤警報を発
する、という事態が生じる。このため、従来の警報シス
テムにあっては、装置の信頼性が悪いという不都合があ
った。

【００１３】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、とくに、作業車の稼働時に発生する衝撃音等の
エネルギーの大きい雑音の検出を有効に排除すると共
に、これによって装置全体の信頼性向上を図った作業車
用警報装置を提供することを、その目的する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では、クレーン車
等の作業車に搭載され数１０［ＫＨ_z］の高い周波数の
超音波を目標物探索信号として使用し送受信する探索用
の超音波送受波手段と、この超音波送受波手段で受信し
た信号に基づいて目標物までの距離を演算すると共に、
当該目標物を作業車の近くに捕捉した場合に警報手段用
の駆動制御信号を出力する信号処理回路とを備えてい
る。そして、作業車に、数［ＫＨ_z］以下の低い周波数
の超音波に感応する低周波超音波受波器を搭載するとと
もに、信号処理回路と警報手段との間に警報用の常閉ス
イッチ回路を設け、低周波超音波受波器の出力が所定レ
ベル以上の場合に常閉スイッチ回路を導通制御する警報
スイッチ制御手段を装備する、という構成を採ってい
る。これによって前述した目的を達成しようとするもの
である。

【００１５】

【作用】信号処理回路３０では、受信信号に基づいて超
音波の到達時間が演算され、目標物３が危険距離Ｓ以内
にあるか否かが判断される。目標物３が危険距離Ｓ内に
ある場合、信号処理回路３０は、直ちに所定の信号を出
力して警報手段５０等を作動させる。一方、障害となる
雑音は、その多くは低周波数領域に主成分を有する極め
て大きなものである。低周波超音波受波器７０は、この
周波低周波数領域専用のセンサである。この低周波超音
波受波器７０で検知された低周波数の超音波は、障害と
なる雑音として警報スイッチ制御手段７１へ送り込まれ
る。この警報スイッチ制御手段７１では、入力信号に対
して前述した如く一定のしきい値に基づき障害となる雑
音か否かが判断される。そして障害となる雑音であると
判断された場合、警報用の常閉スイッチ回路８０を開
（オープン）とするためのオープン制御信号が出力され
警報手段５０等の稼働が禁止される。このため、超音波
送受波手段２が作業車１の走行音等を作業員等の目標物
からの反射音として誤認検出しても、それが最終的な信
号として取り扱われることは無く、従って、誤警報が警
報手段５０から発せられることも無い。

【００１６】

【発明の実施例】以下、本発明の一実施例を、図１乃至
図３に基づいて説明する。ここで、前述した従来例と同
一の構成部材については同一の符号を用いることとす
る。

【００１７】図１に示す実施例は、クレーン車等の作業
車１に搭載され数１０［ＫＨ_z］の高い周波数の超音波
を目標物探索信号として使用し送受信する超音波送受波
手段２と、この超音波送受波手段２で受信した信号と当
該超音波送受波手段２からの出力信号とに基づいて目標
物までの距離を演算すると共に、当該目標物を作業車の
近くに捕捉した場合に予め装備した警報手段５０用の駆
動制御信号を出力する信号処理回路３０とを備えてい
る。更に、作業車１には、数［ＫＨ_z］以下の低い周波
数の超音波に感応する低周波超音波受波器７０が搭載さ
れ、信号処理回路３０と警報手段５０との間には外部制
御によってオープン動作する警報用の常閉スイッチ回路
８０が設けられている。そして、低超音波受波器７０の
出力が所定レベル以上の場合に常閉スイッチ回路８０を
導通制御する警報スイッチ制御手段７１が、常閉スイッ
チ回路８０に併設されている。

【００１８】これを更に詳述すると、図１乃至図３にお
いて、符号４は返信用超音波送受信手段４を示す。この
返信用超音波送受信手段４は、作業員等の目標物３に装
備され前述した探索用の超音波送受波手段２からの超音
波を受信した場合に作動して当該受信信号の周波数とは
異なった周波数の返信用超音波を出力する機能を備えて
いる。目標物３としては、本実施例では作業員が必ず着
用するヘルメットを対象としている。

【００１９】返信用超音波送受信手段４は、広帯域の返
信用送受波器５と、この返信用送受波器５に併設された
第１の送受信回路１０とにより構成されている。この第
１の送受信回路１０は、第１のスイッチ回路１１と、こ
の第１のスイッチ回路１１の一方の接続端子１１ａに接
続された第１の出力駆動回路１２と、第１のスイッチ回
路１１の他方の接続端子１１ｂに直列接続された第１の
増幅回路１３及び第１の受信判別回路１４とを備え、さ
らに、この第１の受信判別回路１４に付勢されて第１の
スイッチ回路１１を第１の出力駆動回路１２側から第１
の増幅回路１３側へ切換えると同時に第１の駆動回路１
２にトリガ信号を送って動作させこれを制御する第１の
制御回路１５を併設した構成となっている。

【００２０】また、第１の受信判別回路１４は、返信用
の超音波送受波器５が前述した探索用超音波送受信手段
２からの超音波を受信した場合に直ちに作動し、第１の
制御回路１５に所定の動作指令信号を出力する機能を有
している。また、第１の駆動回路１２は、前述した探索
用の超音波送受波手段２から出力される探索用超音波と
は異なった周波数の超音波を返信用送受波器５から出力
させるため、当該返信用送受波器５励振用の異なった周
波数の励振信号を出力するように構成されている。

【００２１】探索用の超音波送受波手段２は、本実施例
においては三つの超音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃによ
り構成されている。この三つの超音波送受波器２Ａ，２
Ｂ，２Ｃは、それぞれ図６に示す如く作業車１の一方の
面に等間隔に且つ同一高さに装備されている。この内、
外側の超音波送受波器２Ａ，２Ｃは、その指向性の広が
りの外側の境界線が図２に示すようにローラ車１の移動
方向に略平行になるように内側に向けて装備ざれてい
る。この三つの超音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、こ
れに併設された第２の送受信回路２０によって並列駆動
されるようになっている。

【００２２】この第２の送受信回路２０は、第２のスイ
ッチ回路２１と、この第２のスイッチ回路２１の一方の
接続端子２１ａに接続された第２の駆動回路２２と、第
２のスイッチ回路２１の他方の接続端子２１ｂに直列接
続された第２の増幅回路２３及び第２の受信判別回路２
４と、予め定められた一定のタイミングで第２のスイッ
チ回路２１を切換えると同時に第２の駆動回路２２にト
リガ信号を送って動作させこれを制御する第２の制御回
路２５とにより構成され、その出力側には信号処理回路
３０が装備されている。

【００２３】ここで、第２の駆動回路２２は、三つの超
音波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃを同時に駆動するための
所定周波数の励振信号を出力するように構成されてい
る。また、第２の受信判別回路２４は、返信超音波の最
初の到達信号によって作動し所定の演算用パルス信号を
信号処理回路３０へ出力するようになっている。一方、
第２のスイッチ回路２１の切換えは、第２の制御回路２
５によって行われる。第２のスイッチ回路２１の切換え
動作は、例えば予め定めた危険距離Ｓ（図６参照）の２
倍程度の範囲を充分にカバーし得る程度にその送信時間
と受信時間との切換えタイミングが設定されている。

【００２４】この場合、第２の制御回路２５から出力さ
れる送信開始の信号は、前述した信号処理回路３０へも
送られる。

【００２５】この信号処理回路３０は、時間差検出回路
３１と、危険判定回路３２とにより構成されている。時
間差検出回路３１は、探索超音波が出力されてから返信
超音波が受信されるまでの時間を計時する機能を備えて
いる。この時間差検出回路３１は、具体的には、第２の
制御回路２５の出力信号の立上がり又は立下がり端をリ
セット信号として、又前記第２の受信判別回路２４の出
力信号の立上がり又は立下がり端をエンド（ＥＮＤ）信
号として、クロックパルスを適宜計数する計数回路を主
要部とした構成となっている。この時間差検出回路３１
の時間差出力は危険判定回路３２へ送られ、ここで目標
物３が危険距離Ｓ内に存在するか否かが判断される。

【００２６】この危険判定回路３２は、比較回路３２Ａ
と基準信号出力回路３２Ｂとにより構成されている。そ
して、予め基準信号出力回路３２Ｂにて設定した危険距
離Ｓに対応した時間よりも時間差検出回路３１の出力に
係る探知距離に対応した時間が小さい場合、当該危険判
定回路３２は直ちに危険信号を出力し、インタフェース
４０を介して警報手段５０及び作業車１のブレーキ制御
手段６０を作動させるようになっている。

【００２７】警報スイッチ制御手段７１は、低超音波受
波器７０から出力させる雑音信号を入力し増幅する雑音
増幅回路７１Ａと、この雑音増幅回路７１Ａから出力さ
れる雑音信号を所定のしきい値に基づいてその有害度を
判断する有害度判別回路７１Ｂと、この有害度判別回路
７１Ｂの出力に基づいて作動し前述した警報用スイッチ
回路を導通制御するパルス出力回路７１Ｃとにより構成
されている。

【００２８】次に、上記実施例の全体的な作用等につい
て説明する。まず、図１の状態で装置全体が稼働状態に
入った場合、第２の駆動回路２２から出力される所定周
波数の励振信号は、第２のスイッチ回路２１を介して探
索用の超音波送受波手段２へ送られ、三つの超音波送受
波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃが同時に作動して図６に示すよう
に探索用超音波が同時に出力される。この探索用の超音
波送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、第２の制御回路の作用
によって一定時間経過後、その超音波出力状態が超音波
受信状態に切換えられる。

【００２９】この切換え動作に相前後して、返信用超音
波送受信手段４が探索用超音波を受信すると、直ちに第
１の受信判別回路が第１の制御回路を作動させるための
稼働信号を出力する。この稼働信号の出力により第１の
制御回路１５が作動して第１のスイッチ回路１１を切換
作動させ、第１の駆動回路を返信用の超音波送受波器１
０に接続する。これにより超音波送受波器１０からは前
述した探索用超音波とは周波数の異なる返信用超音波が
出力される。この返信用超音波は、受信状態にある探索
用の超音波送受波手段２のいづれかの超音波送受波器２
Ａ，２Ｂ，２Ｃに検知され、第２の受信判別回路２４に
て返信用超音波であることが確認される。同時に第２の
受信判別回路２４は、受信信号を波形整形して信号処理
回路３０へ送る。

【００３０】この信号処理回路３０では、前述した如く
到達時間が演算され、目標物３が危険距離Ｓ以内にある
か否かが判断される。そして、目標物３が危険距離Ｓ内
にある場合、信号処理回路３０は、インタフェース４０
を介して直ちに所定の信号を出力して警報手段５０を作
動させ、同時にローラ車１のブレーキ制御手段６０をし
て停止制御せしめる。

【００３１】一方、前述した如く、障害となる雑音は、
低周波数領域に主成分を有する極めて大きなものであ
る。低周波超音波受波器７０は、この低周波数領域専用
のセンサである。この低周波超音波受波器７０で検知さ
れた低周波数の超音波は、障害となる雑音として警報ス
イッチ制御手段７１へ送り込まれる。この警報スイッチ
制御手段７１では、入力信号に対し前述した如く一定の
しきい値によって障害となる雑音か否かが判断される。
そして障害となる雑音であると判断された場合、警報手
段用の常閉スイッチ回路８０を開（オープン）とするた
めのオープン制御信号を出力し警報手段５０の稼働を禁
止する。同時にローラ車１のブレーキ制御手段６０につ
いても何ら制御しない。

【００３２】このため、超音波送受波手段２がローラ車
１の走行音等を作業員等の目標物からの反射音として誤
認検出しても、それが最終的な信号としてインタフェー
ス４０に届くことは無く、従って誤警報が警報手段５０
から発せられることも無いし、ブレーキ制御手段６０か
ら作業車停止信号が出力されることもない。

【００３３】この場合、数［ＫＨ_z］以下の低周波数領
域では、作業車の走行音や衝撃音以外にも幾多の雑音源
が存在することが想定される。このため、場合によって
は、警報スイッチ制御手段７１より、度々、常閉スイッ
チ回路８０を開（オープン）とするためのオープン制御
信号が出力され、常閉スイッチ回路８０が連続してオー
プン制御されるという事態が生じる。かかる事態の発生
を防止するため、警報スイッチ制御手段７１では、前述
した作業車の走行音や衝撃音等のエネルギーレベルが大
きいことに着目し、雑音増幅回路７１Ａの増幅度を低く
抑えると共に有害度判別回路７１Ｂのしきい値レベルを
極度に高く設定し、これによって作業車の走行音や衝撃
音等に限定した雑音検出機能を、当該有害度判別回路７
１Ｂが有するように設定した。これにより、作業車の走
行音や衝撃音等のエネルギーレベルが大きい雑音が発生
した場合に生じ易い誤警報の出力を確実に阻止すること
ができる。

【００３４】即ち、前述した超音波送受波手段２が、ロ
ーラ車１の走行音等の雑音を反射超音波と誤認して検出
しても、同時に作動する低周波超音波受波器７０と警報
スイッチ制御手段７１の作用によって警報手段５０が動
作するのを有効に防止することができる。

【００３５】なお、上記実施例においては、探索用の超
音波送受波手段２として３個の超音波送受波器２Ａ，２
Ｂ，２Ｃを装備した場合を例示したが、超音波送受波器
の個数については特に限定するものではない。

【００３６】また、上記実施例において、探索用超音波
送受波器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び返信用送受波器５として
は、広帯域で送波と受波の両作用を兼ねたものを使用す
る場合を例示したが、それぞれ、送波器専用と受波器専
用の２組を装備してもよい。

【００３７】更に、上記実施例においては、目標物とし
て特にヘルメット着用の作業員の場合を例示したが、本
発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例え
ば、目標物としてチョッキ着用の作業員，ベルト又はク
ツ着用の作業員等を想定し、チョッキ，ベルト又はクツ
の各々に一又は二以上の超音波送受波器を装備するよう
に構成したものであってもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、作業車の稼働時に発生する衝撃音
等のエネルギーの大きい雑音を近くの作業員として誤認
捕捉するという不都合を、低周波超音波受波器と警報ス
イッチ制御手段と当該警報スイッチ制御手段により制御
される警報手段用の常閉スイッチ回路との作用により有
効に排除することができ、これがため衝撃音等によって
装備の警報手段が作動するという不都合を有効に排除す
ることができ、従って装置全体の信頼性を著しく向上さ
せることができるという従来にない優れた作業車用警報
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１乃至図３】本発明の一実施例を示すブロック図

【図４】障害となる雑音の一例を示す線図

【図５】従来例を示すブロック図

【図６】図５の従来例を装備した作業車の例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１：作業車としてのロードローラ ２：探索用の超音波送受波手段 ３：作業員等に目標物 ４：返信用超音波送受信手段 ３０：信号処理回路 ５０：警報手段 ７０：低周波超音波受波器 ７１：警報スイッチ制御手段 ７１Ａ：雑音増幅回路 ７１Ｂ：有害度判別回路 ７１Ｃ：パルス出力回路 ８０：警報手段用の常閉スイッチ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーン車等の作業車に搭載され数１０
   ［ＫＨ_z］の高い周波数の超音波を目標物探索信号とし
   て使用し送受信する探索用の超音波送受波手段と、この
   超音波送受波手段で受信した信号に基づいて目標物まで
   の距離を演算すると共に，当該目標物を作業車の近くに
   捕捉した場合に警報手段用の駆動制御信号を出力する信
   号処理回路とを備えて成る作業車用警報装置において、
   前記作業車に、数［ＫＨ_z］以下の低い周波数の超音波
   に感応する低周波超音波受波器を搭載するとともに、前
   記信号処理回路と警報手段との間に警報用の常閉スイッ
   チ回路を設け、前記低周波超音波受波器の出力が所定レ
   ベル以上の場合に前記常閉スイッチ回路を導通制御する
   警報スイッチ制御手段を装備したことを特徴とする作業
   車用警報装置。
2. 【請求項２】 前記警報スイッチ制御手段が、前記低周
   波超音波受波器から出力される雑音信号を入力し増幅す
   る雑音増幅回路と、この雑音増幅回路から出力される雑
   音信号を所定のしきい値に基づいてその有害度を判断す
   る有害度判別回路と、この有害度判別回路の出力に基づ
   いて作動し前述した警報用スイッチ回路を導通制御する
   パルス出力回路とを含む構成としたことを特徴とした請
   求項１記載の作業車用警報装置。
3. 【請求項３】 前記低周波超音波受波器の出力に対して
   前記有害度判別回路７１Ｂに設定されるしきい値が、比
   較的高いレベルに設定されていることを特徴とした請求
   項２記載の作業車用警報装置。