JPH10237906A

JPH10237906A - 建設機械の作業者検知装置

Info

Publication number: JPH10237906A
Application number: JP9042639A
Authority: JP
Inventors: Masahito Miyagaki; 雅人宮垣; Michiaki Igarashi; 道昭五十嵐
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】建設機械と作業者の近接を建設機械に警報を発
して知らせることができる、死角がなく、安全を図るこ
とができる建設機械の作業者検知装置を提供する。【解決手段】建設機械側には所定箇所に取り付けられ
た、赤外線を発光する赤外線送信機と、作業者側から発
する無線電波を受信する電波受信機と、前記赤外線送信
機と電波受信機を制御する第１の制御部と、前記第１の
制御部の出力により警報を発する警報装置と、が備えら
れ、作業者側には所定箇所に取り付けられた、前記赤外
線を受光する赤外線受信機と、受光された赤外線に対応
する無線電波を発信する電波送信機と、前記赤外線受信
機と前記電波送信機を制御する第２の制御部と、が備え
られた構成とされ、前記建設機械と前記作業者が所定範
囲以内に近接した場合に、前記作業者の赤外線受信機が
前記建設機械から発光された赤外線を受光して前記電波
送信機より無線電波を発信し、この無線電波を前記建設
機械の電波受信機が受信して前記警報装置より警報を発
する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械の近傍に
位置する作業者と当該建設機械との近接を検知して警報
を発する建設機械の作業者検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダム工事や道路工事等において
は、搭乗式の建設機械を使用して、砕石、コンクリー
ト、アスファルト等の材料を転圧する締固めと呼ばれる
作業が行われている。図１１は、この締固めを行う前記
建設機械としてのタイヤローラ１００を示すもので、こ
のタイヤローラ１００は前進後進を繰り返すことにより
地盤の締固めを行うものである。このようなタイヤロー
ラ１００は、操作するオペレータ１１０の視界が必ずし
も良くないこともあって、転圧等のために移動する際
に、近傍で作業中の作業者１１１を当該タイヤローラ１
００の前輪ローラ１０１や後輪ローラ１０２に巻き込む
ような事故をおこすことがあった。

【０００３】そこでこのような事故を回避するために、
特開平５−３２１３０３号公報に示すような提案があっ
た。この提案は建設機械側に超音波発信器を備えて超音
波を発信し、この超音波を作業者側で超音波受信機を備
えて受信し、さらに作業者側で電波発信機を備えて電波
で建設機械側に応答するものである。しかしなから、こ
の提案では作業者側の超音波受信機が大きくなり携帯す
るのに不便であったり、建設機械側の超音波発信器に死
角ができて超音波が作業者に届かないという問題があっ
た。これを改善するものとして、特開平５−３３９９６
４号公報に示すような提案があった。この提案は基準局
より送信された電波に従って、作業者側の応答装置が超
音波を発信するもので、この超音波を建設機械側の超音
波受信機で受信して警報を発するものである。しかしな
がら、この提案では作業者側の応答装置が大きくなり携
帯に不便であったり、作業者の姿勢によっては応答の超
音波が建設機械側に返らない死角ができたり、或いは建
設機械の進行方向以外の場所に作業者が位置していて
も、電波は無指向性なので反応してしまうといった問題
があった。

【０００４】また、これらを改善するものとして、特開
平７−２６０９３２号公報に示すような提案があった。
この提案は、建設機械側と作業者側にそれぞれ超音波発
信機と超音波受信機を備え、建設機械側から発信した超
音波を作業者側で受信して超音波で応答するものであ
る。しかしながら、この提案では、作業者側の応答装置
が大きくなり携帯に不便であったり、作業者の姿勢によ
っては応答の超音波が建設機械側に返らない死角ができ
たりするという問題があり、建設機械の作業者検知装置
としては必ずしも要求を満足させるものではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
に鑑みて創案されたものであり、建設機械と作業者の近
接を建設機械に警報を発して知らせることができ、さら
に死角がなく、安全を図ることができる建設機械の作業
者検知装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題を解決
するために、建設機械側には当該建設機械の所定箇所に
取り付けられた、赤外線を発光する赤外線送信機と、作
業者側からの無線電波を受信する電波受信機と、前記赤
外線送信機と電波受信機を制御する第１の制御部と、前
記第１の制御部の出力により警報を発する警報装置と、
が備えられ、作業者側には当該作業者の所定箇所に取り
付けられた、前記赤外線を受光する赤外線受信機と、受
光された赤外線に対応する無線電波を発信する電波送信
機と、前記赤外線受信機と前記電波送信機を制御する第
２の制御部と、が備えられた構成とされ、前記建設機械
と前記作業者が所定範囲以内に近接した場合に、前記作
業者の赤外線受信機が前記建設機械から発光された赤外
線を受光して前記電波送信機より無線電波を発信し、こ
の無線電波を前記建設機械の電波受信機が受信して前記
警報装置より警報を発する構成としたものである。ま
た、前記赤外線送信機の発光部は、複数の発光ダイオー
ドからなるダイオードアレイを使用し、前記建設機械の
前後または後部のみに取り付けたものである。また、前
記赤外線受信機および電波送信機は、前記作業者が装着
するヘルメットまたは身体の一部に取り付けたものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図９に基づいて説明する。図１は、本発明の建設機
械の作業者検知装置を示す概念図、図２は図１の建設機
械に取り付けられる赤外線発光部の斜視図、図３は、図
２の赤外線発光部を建設機械に取り付けた場合の発光エ
リアを示す模式図、図４は、建設機械側の作業者検知装
置の構成ブロック図、図５は、第１の制御部の処理手順
を示すフローチャート、図６は、赤外線の発光パターン
を示すタイミングチャート図、図７は、作業者側のヘル
メットに取り付けた作業者検知装置の説明図、図８は、
作業者側の作業者検知装置の構成ブロック図、図９は、
第２の制御部の処理手順を示すフローチャートである。

【０００８】本発明の建設機械の作業者検知装置は、図
１に示すように、建設機械としてのタイヤローラ１側に
は、赤外線送信機１０、電波受信機２０、この赤外線送
信機１０と電波受信機２０を制御する第１の制御部３
０、この第１の制御部３０の出力により警報を発する警
報装置４０と、が搭載されており、作業者８側には、前
記タイヤローラ１の赤外線送信機１０から発信された赤
外線を受信する赤外線受信機５０、この赤外線受信機５
０と同一の筐体、または別の筐体に格納されて無線電波
を発信する無線電波送信機６０、この赤外線受信機５０
と電波送信機６０を制御する第２の制御部７０が作業者
８が装着するヘルメット９の頭頂部、またはその周囲に
設置されている。

【０００９】先ず、図１に示すタイヤローラ１は、前輪
ローラ２と後輪ローラ３、および車体４を有しており、
この車体４の前面部及び後面部の地上より１ｍ程の高さ
位置に、赤外線送信機１０の赤外線発光部１１が略水平
に取付けられている。この赤外線発光部１１は、図２に
示すように、車体４の車幅に合わせた１〜２ｍの細長い
筐体１２の内部に、複数の赤外線発光ダイオード１３，
１３，１３・・・を収納してダイオードアレイとしたも
ので、後述する第１の制御部３０により赤外線発光部１
１から赤外線を放射し、図３（ａ）に示すような車幅方
向、および図３（ｂ）に示すような上下方向の斜線部分
の広い範囲に亘って赤外線を放射して、死角をなくすよ
うにしている。

【００１０】この赤外線送信機１０の内部構成は周知の
ものであるが、図４に示すように、赤外線発光部１１を
駆動するドライバ回路１４を備えており、このドライバ
回路１４は第１の制御部３０により制御され、図示しな
い前進、後進の切換えスイッチによる切換え操作に基づ
き、制御用ＣＰＵ３１が変調信号発生回路１５を制御し
て特別な発光パターンのパルス信号を発生し、このパル
ス信号がドライバ回路１４により発光ダイオード１３に
電力を供給し、車体の前後に取り付けられた赤外線発光
部１１から赤外線を発光するようになっている。

【００１１】また、タイヤローラ１には、図４に示すよ
うに、前記第１の制御部３０により制御される電波受信
機２０が搭載されている。この電波受信機２０の構成は
周知なもので、アンテナ２１や、図示しない高周波増
幅、中間増幅回路、復調回路等の電波受信回路２２を備
えたもので、アンテナ２１はタイヤローラ１のキャノピ
ー７に設置され、電波受信回路２２は第１の制御部３０
と同一の筐体４ａ（図１参照）に収納されて、風雨や塵
埃を避けるため前記運転席５付近の車体４の内部に格納
されている。この電波受信機２０では、作業者８側より
発信された微弱電波をアンテナ２１で受信すると、電波
受信回路２２で必要なレベルまで増幅して復調し、第１
の制御部３０に入力する。

【００１２】この第１の制御部３０は、前記赤外線送信
機１０と電波受信機２０とを制御するもので、図４に示
すように、制御用のＣＰＵ３１や出力ポート３２、出力
ポート３３、入力ポート３４、或いは図示しないシステ
ムプログラム等を格納するＲＯＭ、作業用メモリとして
のＲＡＭ等からなるＣＰＵ回路を構成している。また、
第１の制御部３０は、ＣＰＵ３１の出力ポート３２より
太陽光などの外乱赤外光とは明らかに異なる、図６に示
すような発光パターンを赤外線送信機１０に発信させ、
この発光パターンに応じた作業者側の電波信号を入力ポ
ート３４より入力した場合に出力ポート３３より警報装
置４０に警報信号を出力するものである。

【００１３】また、この第１の制御部３０の出力により
警報を発する警報装置４０は、タイヤローラ１のオペレ
ータ６が確認し易いように、車体４のメータパネル４ｂ
の上に取り付けられている。この警報装置４０は、標準
的な構成として、駆動用のドライバ回路４１を備えた警
報ランプ４２と、ブザー４３と、音声合成回路４４を備
えたスピーカ４５の３種類の組み合わせから構成されて
おり、必要に応じてこれらの中の１種類、或いは２種類
の組み合わせでも使用できる。この警報装置４０が発せ
られた場合に、タイヤローラ１のオペレータ６はタイヤ
ローラ１を停止させたり、或いは作業者８に警報を発す
る等の処置をとり、危険を回避するものである。

【００１４】次に、この第１の制御部３０における赤外
線送信機１０、電波受信機２０、および警報装置４０の
制御手順を図５に基づいて説明する。同図において、先
ずステップＳ１にてＣＰＵ３１の初期設定を行い受信可
能状態にする。次いで、ステップＳ２において、図６に
示すように、太陽光などの外乱赤外光とは明らかに異な
る発光パターンのパルス信号を生成する。次いで、ステ
ップＳ３において、ＣＰＵ３１より変調信号発生回路１
５へパルス信号を出力し、４０キロヘルツの変調光に変
調する。そしてドライバ回路１４で赤外線発光部１１を
駆動して、赤外線を発光する。次いで、ステップＳ４に
おいて、電波受信機２０より入力する。次いで、ステッ
プＳ５において、電波受信機２０より入力した電波信号
のレベルが、予め設定したレベル以上か否かを判断す
る。そして設定したレベル以上であれば作業者８が所定
範囲内に位置しているものと判断してステップＳ６に進
み、レベル以下であればステップＳ７に進む。次いで、
ステップＳ６では作業者８が所定範囲内に位置している
場合なので、警報装置４０により、警報ランプ、ブザ
ー、あるいは音声合成でタイヤローラ１のオペレータ６
に警報を発する。これによりタイヤローラ１のオペレー
タ６は停止等の処置を講じるので、作業者８も所定範囲
外に退避する。すると電波信号のレベルは設定したレベ
ル以下になるのでステップＳ７に進む。次いで、ステッ
プＳ７では、作業者８が所定範囲内に位置していないの
で、警報装置４０の警報ランプ、ブザー、音声合成は停
止する。するとＣＰＵ３１はリセットされ処理ステップ
は初期設定される。

【００１５】次に、タイヤローラ１からの発信された赤
外線を受光し、無線電波を発信する図８における作業者
８側の赤外線受信機５０と電波送信機６０、およびこの
赤外線受信機５０と電波送信機６０を制御する第２の制
御部７０について説明する。先ず、赤外線受信機５０
は、図１に示すように作業員等８が装着するヘルメット
９の頭頂部に取付けられて、赤外線を受信し易いように
なっている。この赤外線受信機２０の技術は、本出願人
の出願に係る特願平６−６５０２号『赤外線信号の受光
器』，および特願平６−１６３５８号『赤外線信号の受
光器』に開示された技術が用いられる。前記特願平６−
１６３５８号『赤外線信号の受光器』の出願に係る発明
の概略を図７に基づいて説明する。図７（ａ）は赤外線
受光部５１の平面図であり、図７（ｂ）はその正面図で
ある。この赤外線受光部５１は、プリント配線板５２に
赤外線を受信するための３個のＰＩＮホトダイオードＰ
Ｈ１，ＰＨ２，ＰＨ３が実装されている。符号５３は可
視光カットフィルタであり、それぞれにＰＩＮホトダイ
オードＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３の表面に添設されて、可
視光から可能な限り各ＰＩＮホトダイオードＰＨ１，Ｐ
Ｈ２，ＰＨ３を遮蔽している。また、３個のＰＩＮホト
ダイオードの中心部には後述する電波送信機６０のアン
テナ６２が取り付けられている。さらに、プリント配線
板５３の裏面には、受光回路５４、および後述する電波
送信回路６１と第２の制御部７０が実装されている。

【００１６】これらの３個のＰＩＮホトダイオードＰＨ
１，ＰＨ２，ＰＨ３は、二点鎖線にて示す円周Ｃ〔図７
（ａ）参照〕上に１２０°の間隔にて配設され、また、
各ＰＩＮホトダイオードＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３を、概
ね４５°程度の仰角を持たせて配設している。したがっ
て、水平方向においては３６０°全周方向からの赤外線
の受信が可能であり、加えて、垂直方向０°から９０°
すなわち上方からの赤外線も受信が可能であって、半円
球の全方向からの赤外線を受信できるようになってい
る。また、前記ＰＩＮホトダイオードＰＨ１，ＰＨ２，
ＰＨ３は、特に図示しないが、プリント配線板５２を底
面とするドーム状に形成された透明アクリル樹脂等の光
透過体で全体が覆われて保護されている。接続線等の図
示は省略している。これらのＰＩＮホトダイオードＰＨ
１，ＰＨ２，ＰＨ３は、従来使用されていた受信用の超
音波センサ素子に比べて小型化、軽量化されており、こ
れにより赤外線受光部５１の小型、軽量化が可能となっ
ている。さらに、電波送信回路６１や制御部７０もＩＣ
化等で小型、軽量化されているので、赤外線受信機５０
と電波送信機６０の装置全体は小型化、軽量化され、作
業者８のヘルメット９に取り付け可能としている。

【００１７】また、各ＰＩＮホトダイオードＰＨ１，Ｐ
Ｈ２，ＰＨ３はヘルメットの周囲に略１２０°の間隔で
取り付けてもよい。さらに、電波送信機６０とアンテナ
６２は分離してヘルメット９または作業者８の一部に装
着してもよい。これらのＰＩＮホトダイオードＰＨ１，
ＰＨ２，ＰＨ３で受光された赤外線は、図８に示すよう
に、受光回路５４で増幅、復調して第２の制御回路７０
に出力され、第２の制御回路７０は、制御用のＣＰＵ７
１や入力ポート７２、出力ポート７３、或いは図示しな
いシステムプログラム等を格納するＲＯＭ、作業用メモ
リとしてのＲＡＭ等からなるＣＰＵ回路を構成してい
る。この第２の制御回路７０は、赤外線受信機５０から
の入力信号を入力ポート７２で入力し、この入力信号が
前記赤外線送信機１０からの信号の場合には、無線電波
の発信信号を出力ポート７３より電波送信機６０に出力
するものである。また、第２の制御回路７０は、携帯用
の電池７５の電圧監視部７４を備えており、予め設定し
た電圧値より電池７５の電圧が低下した場合は電圧低下
の警報を発するようになっており、電池７５の交換を支
障なく行うことができる。

【００１８】この第２の制御回路７０における信号処理
手順を図９に基づいて説明する。同図において、先ずス
テップＳ１′にてＣＰＵ７１の初期設定を行い受光可能
状態にする。次いで、ステップＳ２′において、赤外線
受信機５０の受光回路５４より入力信号を入力ポート７
２で入力する。次いで、ステップＳ３′において、入力
信号が太陽光などの外乱赤外光か、それとも前記赤外線
送信機１０からの入力信号なのかを判断するため、予め
ＲＯＭで記憶していた図６に示すような信号パターンと
比較する。そして信号パターンと一致すればステップＳ
４′に進み、一致しない場合はステップＳ５′に進む。
次いで、ステップＳ４′においは、出力ポート７３より
電波送信回路６１に出力信号を送りアンテナ６２より微
弱電波を発信させる。また、ステップＳ５′において
は、出力ポート７３からの信号出力を止め発信を停止さ
せる。

【００１９】また、第２の制御回路７０から出力信号に
より微弱電波を発信する電波送信機６０は、電波送信回
路６１とアンテナ６２より構成されている。（図８参
照）電波送信回路６１は、中間周波数増幅回路、局発回
路、変調回路、高周波増幅回路等を備えた周知の回路で
微弱電波を発信するものである。また、アンテナ６２は
無指向性のダイポールアンテナであり、そのため電波受
信機を備えたタイヤローラ１に対して死角がなくなるの
で安全が高まるものである。

【００２０】また、本実施の形態においては、赤外線受
信機５０、電波送信機６０、および第２の制御回路７０
に電力を供給する電池７５は、図１に示すように、作業
者８のヘルメット９に取り付けてもよいが、長時間の使
用に耐える大型の電池等を使用する場合は、作業者８の
ベルト等に取付けて配線してもよい。さらには、この電
池７５は太陽電池装置にて電力の供給を行うようにして
もよく、太陽電池とバッテリーとの併用としてもよい。

【００２１】

【実施例】また、本実施の形態においては、図２に示す
ように、タイヤローラ１に取り付ける赤外線発光部１１
は、複数の発光ダイオード１３を１列に並べて１個の筐
体１２に収容したもので説明したが、この形状に限定さ
れるものではなく、例えば図１０（ａ）に示す実施例の
ように、筐体１２を２つ以上に分割しても同様の機能を
果たすものである。これは筐体１２が大きいと製造に困
難があり、またタイヤローラ１への取付け作業も難しい
ので、筐体１２を分割することでこれらの問題を解決す
るものである。また、図１０（ｂ）に示す実施例は、複
数のダイオード１３を２列に配置したもので、さらに上
と下のダイオード１３の方向を変えているので、上下の
方向に広く赤外線を照射することが可能となる。さら
に、図１０（ｃ）に示す実施例は、１列に配置した発光
ダイオード１３の方向を互いに変えたもので、１列に配
置した発光ダイオード１３で広い赤外線の照射角度が得
られるという利点がある。また、本発明の実施の形態に
おいては前記建設機械をタイヤローラとして説明した
が、これ以外にも、移動によって近傍の作業者等に危険
を及ぼす虞のある建設機械すべてに本発明を適用できる
のは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明のように、本発明は、建設機械
側には所定箇所に取り付けられた、赤外線を発光する赤
外線送信機と、作業者側からの無線電波を受信する電波
受信機と、前記赤外線送信機と電波受信機を制御する第
１の制御部と、前記第１の制御部の出力により警報を発
する警報装置と、が備えられ、作業者側には当該作業者
の所定箇所に取り付けられた、前記赤外線を受光する赤
外線受信機と、受光された赤外線に対応する無線電波を
発信する電波送信機と、前記赤外線受信機と前記電波送
信機を制御する第２の制御部と、が備えられた構成とさ
れ、前記建設機械と前記作業者が所定範囲以内に近接し
た場合に、前記作業者の赤外線受信機が前記建設機械か
ら発光された赤外線を受光して前記電波送信機より無線
電波を発信し、この無線電波を前記建設機械の電波受信
機が受信して前記警報装置より警報を発する構成とした
ことにより、建設機械と作業者の近接を建設機械のオペ
レータに警報を発して知らせることができ、移動する建
設機械による作業者との事故を防ぐことができる。ま
た、前記赤外線送信機の発光部は、複数の発光ダイオー
ドからなるダイオードアレイを使用したことにより、赤
外線の到達場所に死角がなくなり、安全性が向上する。
また、前記赤外線受信機および電波送信機は、小型化、
軽量化されて前記作業者が装着するヘルメットに取り付
け可能となり、作業上の妨げとならないので、作業性に
は影響を与えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の建設機械の作業者検知装置を示す概念
図である。

【図２】図２は図１の建設機械に取り付けられる赤外線
発光部の斜視図である。

【図３】図２の赤外線発光部を建設機械に取り付けた場
合の発光エリアを示す模式図である。

【図４】建設機械側の作業者検知装置の構成ブロック図
である。

【図５】第１の制御部の処理手順を示すフローチャート
である。

【図６】赤外線の発光パターンを示すタイミングチャー
ト図である。

【図７】作業者側のヘルメットに取り付けた作業者検知
装置の説明図である。

【図８】作業者側の作業者検知装置の構成ブロック図で
ある。

【図９】第２の制御部の処理手順を示すフローチャート
である。

【図１０】赤外線発光部の実施例を示す斜視図である。

【図１１】従来の建設機械の問題点を示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１タイヤローラ２前輪ローラ３後輪ローラ４車体５運転席６オペレータ７キャノピー８作業者９ヘルメット１０赤外線送信機１１赤外線発光部１２筐体１３発光ダイオード１４ドライバ回路１５変調信号発生回路２０電波受信機２１アンテナ２２電波受信回路３０第１の制御部３１ＣＰＵ３２出力ポート３３出力ポート３４入力ポート３５車輌電源４０警報装置４２警報ランプ４３ブザー４４音声合成回路５０赤外線受信機５１赤外線受光部５４受光回路６０電波送信機６１電波送信回路６２アンテナ７０第２の制御部７１ＣＰＵ７５電池ＰＨ１〜ＰＨ３ＰＩＮホトダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建設機械側には当該建設機械の所定箇所
に取り付けられた、赤外線を発光する赤外線送信機と、
作業者側からの無線電波を受信する電波受信機と、前記
赤外線送信機と電波受信機を制御する第１の制御部と、
前記第１の制御部の出力により警報を発する警報装置
と、が備えられ、作業者側には当該作業者の所定箇所に取り付けられた、
前記赤外線を受光する赤外線受信機と、受光された赤外
線に対応する無線電波を発信する電波送信機と、前記赤
外線受信機と前記電波送信機を制御する第２の制御部
と、が備えられた構成とされ、前記建設機械と前記作業者が所定範囲以内に近接した場
合に、前記作業者の赤外線受信機が前記建設機械から発
光された赤外線を受光して前記電波送信機より無線電波
を発信し、この無線電波を前記建設機械の電波受信機が
受信して前記警報装置より警報を発することを特徴とし
た建設機械の作業者検知装置。
【請求項２】前記赤外線送信機の発光部は、複数の発
光ダイオードからなるダイオードアレイを使用し、前記
建設機械の車体の前後または後部のみに取り付けている
ことを特徴とする請求項１記載の建設機械の作業者検知
装置。
【請求項３】前記赤外線受信機および電波送信機は、
前記作業者が装着するヘルメットまたは身体の一部に取
り付けていることを特徴とする請求項１記載の建設機械
の作業者検知装置。