(57)【要約】【課題】１台の動画カメラにより、鉄屑等の積込作業や竪坑の掘削作業双方に対応できる建設機械のカメラ装置を提供する。【解決手段】運転キャビン11からの視界を補うため、アタッチメント周辺を撮影して運転キャビン11のモニタに動画データを送る建設機械１のカメラ装置２において、支持アーム22の傾倒軸21を建設機械１に設けて前記支持アーム22を運転キャビン11の前後方向に傾倒自在とし、起立姿勢の支持アーム22が運転キャビン11の上方に突出させる部分から撮影方向Ｔを前方のアタッチメント周辺に向ける動画カメラ23を前記支持アーム22に設けたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転キャビンからの視界を補うため、アタッチメント周辺を撮影して運転キャビンのモニタに動画データを送る建設機械のカメラ装置において、
支持アームの傾倒軸を建設機械に設けて前記支持アームを運転キャビンの前後方向に傾倒自在とし、
起立姿勢の支持アームが運転キャビンの上方に突出させる部分から撮影方向を前方に向ける動画カメラを前記支持アームに設けたことを特徴とする建設機械のカメラ装置。
【請求項２】
支持アームは、傾倒軸を運転キャビンの天井前縁に設けた請求項１記載の建設機械のカメラ装置。
【請求項３】
支持アームは、傾倒軸と動画カメラとの間を伸縮自在とした請求項１又は２いずれか記載のカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転キャビンからの視界（運転キャビネット内のシートに着席した作業者が視認できる範囲）を補うため、アタッチメント周辺を撮影して運転キャビンのモニタに動画データを送る建設機械のカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、通常のアーム13に電磁石アタッチメント（リフティングマグネット）14を取り付けた建設機械１は、廃材から鉄屑を選別して電磁石アタッチメント14に吸着し、アーム13を操作してダンプカー３の荷台31に前記鉄屑を運ぶ積込作業に供する。このとき、荷台31の開放された上面は、運転キャビン11からの視界Ｓより上にあり、荷台31直上又は荷台31内での電磁石アタッチメント14の状況が分からない。このため、電磁石アタッチメント14を用いた鉄屑等の積込作業では、運転キャビン11が昇降機構112を備えた建設機械１を用い、運転キャビン11をダンプカー３の荷台31を見下ろす高さに上昇させて視界Ｓに電磁石アタッチメント14や荷台31を捉え、電磁石アタッチメント14がどのように荷台31に鉄屑等を積み込みしているかを把握していた（図５参照）。
【０００３】
また、長尺なアーム（テレスコープアーム）15に掘削アタッチメント（クラムシェルバケット）16を取り付けた建設機械１は、地面に竪坑４を掘る掘削作業に供する。このとき、竪坑４は、運転キャビン11からの視界Ｓより下にあり、特に床面が視界Ｓを遮るため、掘削アタッチメント16が竪坑4をどのように掘っているかが分からない。このため、掘削アタッチメント16を用いて竪坑4を掘る掘削作業では、運転キャビン11が進退機構113を備えた建設機械1を用い、運転キャビン11を前進させて竪坑4上方に位置させ、運転キャビネット11の底に設けた観察窓を通じて下方に向けた視界Ｓに掘削アタッチメント16や竪坑４を捉え、掘削アタッチメント16が竪坑4をどのように掘っているかを把握していた（図６参照）。
【０００４】
しかし、運転キャビンを上昇させたり、前進させたりすると、建設機械の重心が変化してしまい、作業中の安定性を損なって危険性が増す問題がある。また、そもそも運転キャビンに昇降機構又は進退機構を設けるには、建設機械の改造が必要で、前記改造の費用及び労力が掛かっていた。更に、運転キャビンの昇降機構又は進退機構が複雑で、メンテナンスの費用及び労力が掛かっていた。これから、建設機械を改造することなく、運転キャビンからの視界を補う手段として、運転キャビンに設けたモニタに動画データを送るカメラ装置が提案さている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１は、運転キャビネットにチューブ（シリンダ本体）を固定し、前記運転キャビネットから前方にロッド端（可動側シリンダのヘッド部）を突き出すシリンダと、ロッド端に対して取り付けられた角度調整自在な動画カメラ（CCDカメラ）とから構成されるカメラ装置（可動モニタ装置）を開示する。動画カメラは、運転キャビンに設けられたモニタ（モニタ装置）とケーブルを介して接続され、前記モニタに動画データ（画像データ）を送る（特許文献１・［請求項１］）。これにより、運転キャビンからの視界を補い、竪坑を掘る場合等の掘削作業を容易にする効果を得ている（特許文献１・［0065］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平11-036382号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１が開示するカメラ装置は、竪坑の掘削作業に適した建設機械を提供する。しかし、特許文献１が開示するカメラ装置は、運転キャビンの天井と変わらない高さに動画カメラがあるから、鉄屑等の積込作業に利用できない。ここで、特許文献１が開示するカメラ装置として、高さの異なる複数の動画カメラを運転キャビンに設けることも考えられる。ところが、複数の動画カメラを同時使用することがないため、製造コストを掛けて同時に使用されない複数の動画カメラを設けることは、製造コスト及び運用コストの面から好ましくない。そこで、１台の動画カメラにより、鉄屑等の積込作業や竪坑の掘削作業双方に対応できる建設機械のカメラ装置について検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
検討の結果開発したものが、運転キャビンからの視界を補うため、アタッチメント周辺を撮影して運転キャビンのモニタに動画データを送る建設機械のカメラ装置において、支持アームの傾倒軸を建設機械に設けて前記支持アームを運転キャビンの前後方向に傾倒自在とし、起立姿勢の支持アームが運転キャビンの上方に突出させる部分から撮影方向を前方に向ける動画カメラを前記支持アームに設けたことを特徴とする建設機械のカメラ装置である。動画カメラと運転キャビンのモニタとは、有線又は無線により接続する。動画カメラの電源は、動画カメラ又は支持アームに専用電源を設けたり、建設機械が備える既設電源が利用されたりする。
【０００９】
動画カメラは、起立姿勢の支持アームが運転キャビンから上方に突出させる部分から撮影方向を前方に向けて設けると、積込作業時の際に前方に位置するアタッチメント周辺を撮影できる。撮影方向は、撮影範囲（画角）の中心方向である。動画カメラは、支持アームを前方に傾けて傾倒姿勢になると、撮影方向を下方に向け、掘削作業時の際に下方に位置するアタッチメント周辺を撮影できる。動画カメラは、一定の画角を有するため、撮影方向が水平又は鉛直からずれて支持アームに固定されても、前方又は下方に位置するアタッチメント周辺を撮影できる。支持アームは、動画カメラを使用しない場合、運転キャビンの後方に傾けた待避姿勢にできる。支持アームの傾倒手段は、傾倒軸に回転動力を伝える電動モータ又は油圧モータや、支持アームに接続させたロッドを伸縮させる電動シリンダ、油圧シリンダ又はエアシリンダを例示できる。
【００１０】
運転キャビンの前後方向は、運転キャビンから見た前後方向を意味し、運転キャビンを越えて建設機械の左右幅の範囲で設定する。運転キャビンの前後方向は、左右方向に若干傾いてもよい。また、支持アームの起立姿勢は、運転キャビンから上方に支持アームを突出させる姿勢で、支持アームが垂直方向に突出させる姿勢を中心に前後方向に若干傾いた姿勢を含む。支持アームの傾倒姿勢は、運転キャビンから前方に支持アームを突出させる姿勢で、支持アームが水平方向を向く姿勢を中心に上下方向に若干傾いた姿勢を含む。
【００１１】
支持アームは、傾倒軸を運転キャビンの天井前縁に設けるとよい。これにより、動画カメラは、支持アームのどこに設けても、起立姿勢で運転キャビンの上方に必ず位置し、傾倒姿勢で運転キャビンの前方に必ず位置する。これにより、動画カメラは、支持アームの起立姿勢で運転キャビンの上方に突出する位置から前方に位置するアタッチメント周辺を必ず撮影でき、また支持アームの傾倒姿勢で運転キャビンの前方に突出する位置から下方に位置するアタッチメント周辺を必ず撮影できる。
【００１２】
支持アームは、傾倒軸と動画カメラとの間を伸縮自在にするとよい。これにより、支持アームの起立姿勢で動画カメラの撮影方向を上下方向に調節でき、支持アームの傾倒姿勢で動画カメラの撮影方向を前後に調節できる。支持アームは、動画カメラの不使用時に全長を縮めた待避姿勢にできる。伸縮する支持アームは、電動シリンダ、油圧シリンダ又はエアシリンダや噛み合いチェーンが利用できる。電動シリンダ、油圧シリンダ又はエアシリンダである支持アームは、チューブ下端を傾倒軸により建設機械に軸着し、伸縮するロッドの先端に動画カメラを取り付ける。また、噛み合いチェーンである支持アームは、対となるチェーンの収納ボックスを傾倒軸により建設機械に軸着し、増減する噛み合い部分の先端に動画カメラを取り付ける。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、１つの動画カメラだけで、鉄屑等の積込作業や竪坑の掘削作業双方に対応できる建設機械のカメラ装置が提供できる。これは、運転キャビンの前後方向に傾倒自在な支持アームに動画カメラを設けたことによる効果である。また、動画カメラを使用しない場合、支持アームを運転キャビンの後方に傾けた待避姿勢とすれば、長尺な支持アームが運転キャビンの上方又は前方に突出してその他の作業の邪魔にならなくする利点も得られる。
【００１４】
支持アームの傾倒軸を運転キャビンの天井前縁に設けると、運転キャビンから上方又は前方に必ず突出する支持アームに設けた動画カメラは、運転キャビンから前方に位置するアタッチメント周辺や上方のアタッチメント周辺を必ず撮影できる。また、傾倒軸が運転キャビンの天井前縁に設けられているので、伸縮しない長尺な支持アームも、前記支持アームを運転キャビンの後方に向けて傾けることにより、運転キャビンの天井に寝かせて、前記運転キャビンの後方からの突出量をなくす又は抑えた待避姿勢にできる利点がある。
【００１５】
支持アームを伸縮自在にすると、動画カメラの撮影方向を上下方向又は前後方向に調整自在となり、撮影対象となるアタッチメント周辺の具体的撮影位置を調整できる。また、支持アームが伸縮するので、例えば支持アームを運転キャビンの後方に向けて傾倒させなくても、起立姿勢のままの支持アームを縮めることにより、支持アームが運転キャビンの上方又は前方からの突出量を抑えた待避姿勢にできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】伸縮自在な支持アームから構成されるカメラ装置を設けた建設機械の一例を表す側面図である。
【図２】伸縮しない支持アームから構成されるカメラ装置を設けた建設機械の別例を表す側面図である。
【図３】本例の建設機械で鉄屑等の積込作業をしている状態を表す側面図である。
【図４】本例の建設機械で竪坑の掘削作業をしている状態を表す側面図である。
【図５】昇降機構を備えた従来の建設機械で鉄屑等の積込作業をしている状態を表す側面図である。
【図６】進退機構を備えた従来の建設機械で竪坑の掘削作業をしている状態を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明のカメラ装置２は、例えば図１に見られるように、先端に動画カメラ23を設けた支持アーム22の傾倒軸21を、建設機械１の運転キャビン11の天井111前縁に設けて構成される。支持アーム22は、伸縮自在で、縮退させて先端を直上に向けた起立姿勢を待避姿勢（図１中実線参照）とする。待避姿勢の支持アーム22は、運転キャビン11から前後いずれにも突出せず、縮めることにより直上に向けてわずかに突出するだけなので、他の作業の邪魔にならない。支持アーム22は、起立姿勢から水平姿勢の範囲（90度）で傾倒自在で、伸張させて待避姿勢から先端を少し前方に傾けた傾倒姿勢、又は伸張させて運転キャビン11から前方に先端を大きく突出させた傾倒姿勢（図１中仮想線参照）を使用状態とする。
【００１８】
本例の支持アーム22は、噛み合いチェーンにより、傾倒軸21と動画カメラ23との間を伸縮自在にしている。噛み合いチェーンの収納ボックス221は、運転キャビン11の天井111前縁に設けた傾倒軸21に軸着され、電動モータ211の回転動力に従って傾倒する。そして、前記収納ボックス221から噛み合いながら繰り出される噛み合いチェーンを、伸縮する支持アーム22とする。電動モータ211や収納ボックス221のチェーン繰出手段と運転キャビン11の操作手段（図示略）とは、有線（RS-232Cに代表されるシリアル通信ケーブルやLANケーブル等）又は無線（Bluetooth（登録商標）やWiFi（登録商標）等）で接続される。電動モータ211や収納ボックス221のチェーン繰出手段の電源は、電動モータ211や収納ボックス221のチェーン繰出手段に専用電源を設けたり、建設機械１が備える既設電源（図示略）が利用されたりする。
【００１９】
動画カメラ23は、先端を直上に向ける起立姿勢の支持アーム22の前記先端に、撮影方向Ｔを前方に向けて設けられる。本例の動画カメラ23の撮影方向Ｔは、支持アーム22が傾倒する前後方向に一致し、かつ前記支持アーム22の延在方向に直交する。動画カメラ23は、単焦点のもので構わないが、後述するように、画角Ｍが捉える範囲を加減したい場合、望遠機能を有するとよい。動画カメラ23と運転キャビン11のモニタ（図示略）とは、有線（RS-232Cに代表されるシリアル通信ケーブルやLANケーブル等）又は無線（Bluetooth（登録商標）やWiFi（登録商標）等）で接続される。動画カメラ23の電源は、動画カメラ23又は支持アーム22に専用電源を設けたり、建設機械１が備える既設電源（図示略）が利用されたりする。
【００２０】
本発明のカメラ装置２は、図２に見られるように、伸縮しない支持アーム24でも構成できる。別例の支持アーム24は、運転キャビン11の天井111の前後長に相当する長さの金属棒で、運転キャビン11の天井111前縁に設けた傾倒軸21に基端が軸着され、電動モータ211の回転動力に従って傾倒する。別例の支持アーム24は、先端を後方に向けて運転キャビン11の天井111に沿わせた水平姿勢を待避姿勢（図２中実線参照）とする。待避姿勢の支持アーム22は、運転キャビン11から前後いずれにも突出しないので、他の作業の邪魔にならない。また、別例の支持アーム24は、前記待避姿勢から先端を前方に向けた水平姿勢の範囲（180度）で傾倒自在で、起立姿勢から先端を少し前方に傾けた傾倒姿勢、又は運転キャビン11から前方に先端を大きく突出させた傾倒姿勢（図１中仮想線参照）を使用状態とする。
【００２１】
本例のカメラ装置２を利用した積込作業（図３）及び掘削作業（図４）を説明する。鉄屑の積込作業に際して、建設機械１は、図３に見られるように、通常のアーム13に電磁石アタッチメント14を取り付ける。作業者は、運転キャビネット11の旋回やブーム12及びアーム13の屈曲により、電磁石アタッチメント14を移動させる。そして、電磁石アタッチメント14を作動及び非作動を切り換えることにより、鉄屑を吸着して移動し、分離してダンプカー３の荷台31に積み込む。
【００２２】
カメラ装置２は、支持アームを伸張して起立姿勢から前方に少し倒した傾倒姿勢にし、動画カメラ23の撮影方向Ｔを荷台31の中心に向ける。支持アーム22の傾倒角度は、動画カメラ23の撮影方向Ｔを決定する。支持アーム22の傾倒角度は、積込作業に合わせて自動的に設定させてもよいし、作業者により調整自在としてもよい。動画カメラ23の撮影方向Ｔがダプカー３の荷台31中央付近に向けられると、動画カメラ23の画角Ｍが電磁石アタッチメント14や荷台31を捉え、電磁石アタッチメント14がどのように荷台31に鉄屑等を積み込みしているかが、運転キャビネット11のモニタ（図示略）で容易に把握できる。
【００２３】
積込作業に本発明のカメラ装置２を利用した場合、上述の通り、電磁石アタッチメント14がどのように荷台31に鉄屑等を積み込みしているかを運転キャビネット11のモニタ（図示略）で把握できる。これに加えて、運転キャビネット11は、ダンプカー３の荷台31側方（本例では後方）にあって、作業者が前記荷台31周辺を視認できる。従来は、上昇した運転キャビネット11が荷台31より上に位置し、前記荷台31周辺が視認できなかった（図５参照）。これは、作業者が確認できる範囲が、運転キャビネット11からの視界Ｓに、動画カメラ23の画角Ｍが加わって拡大されたことを意味し、周囲の安全を確認しながら、確実かつ迅速に積込作業ができる効果をもたらしている。
【００２４】
竪坑４の掘削作業に際して、建設機械１は、図４に見られるように、長尺なアーム15に掘削アタッチメント16を取り付ける。作業者は、運転キャビネット11の旋回やブーム12及びアーム13の屈曲により、掘削アタッチメント16を移動（特に昇降）させる。そして、掘削アタッチメント16を下方に向けた姿勢で開閉させることにより、竪坑４の底を掘削する。動画カメラ23の画角Ｍが十分であれば、撮影方向Ｔを竪坑４の底中心に向けなくても、底にさえ向けていれば、下方に向けて降ろした掘削アタッチメント16を含めて竪坑４内部全体を撮影できる。
【００２５】
カメラ装置２は、支持アーム22を伸張して運転キャビン11から前方に先端を大きく突出させた傾倒姿勢にし、動画カメラ23の撮影方向Ｔを竪坑４の底に向ける。支持アーム22の傾倒角度は、動画カメラ23の撮影方向Ｔを決定する。支持アーム22の傾倒角度は、掘削作業に合わせて自動的に設定されてもよいし、作業者により調整自在としてもよい。動画カメラ23の撮影方向Ｔが竪坑４の底に向けられると、動画カメラ23の画角Ｍが掘削アタッチメント16や竪坑４を捉え、掘削アタッチメント16が竪坑4をどのように掘っているかが、運転キャビネット11のモニタ（図示略）で容易に把握できる。
【００２６】
掘削作業に本発明のカメラ装置２を利用した場合、上述の通り、掘削アタッチメント16が竪坑4をどのように掘っているかを運転キャビネット11のモニタ（図示略）で把握できる。これに加えて、運転キャビネット11は、竪坑４より手前（本例では右方）に控えていて、作業者が竪坑４周辺の全部を視認できる。従来は、前進した運転キャビネット11が竪坑４に被さり、前記竪坑４周辺の全部が視認できなかった（図６参照）。これは、作業者が確認できる範囲が、運転キャビネット11からの視界Ｓに、動画カメラ23の画角Ｍが加わって拡大されたことを意味し、周囲の安全を確認しながら、確実かつ迅速に掘削作業ができる効果をもたらしている。
【００２７】
このように、本例のカメラ装置２によれば、１つの動画カメラ23だけで、鉄屑等の積込作業や竪坑４の掘削作業双方に対応できる。ここで、本例のカメラ装置２は、支持アーム22の傾倒角度のほか、前記支持アーム22を伸縮できるため、動画カメラ23の撮影方向Ｔを同じにしながら、画角Ｍに捉える範囲を調整できる。更に、動画カメラ23が望遠機能を有すれば、画角Ｍに捉える範囲を柔軟に調整できる。動画カメラ23の望遠機能は、撮影方向Ｔを位置固定したまま利用できるため、積込作業又は掘削作業中、撮影方向Ｔの中心を拡大したい場合に便利である。
【符号の説明】
【００２８】
１  建設機械
11  運転キャビン
12  ブーム
13  アーム
14  電磁石アタッチメント
15  長尺なアーム
16  掘削アタッチメント
２  カメラ装置
21  傾倒軸
22  支持アーム
23  動画カメラ
24  支持アーム
３  ダンプカー
31  荷台
４  竪坑
Ｓ  視界
Ｍ  画角
Ｔ  撮影方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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