(57)【要約】【課題】アタッチメントに設けられた発信器による情報信号の発信を長期間に亘って安定して行うことができる作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、機体と、機体に取付けられる作業装置本体及び作業装置本体に対して着脱可能なアタッチメントを含み、機体に対してアタッチメントを相対変位させるように作動する作業装置と、アタッチメントとともに機体に対して相対変位するようにアタッチメントに配置され、作業装置の作動によるアタッチメントの運動エネルギーを電力に変換し当該電力を利用してアタッチメントに関する情報を含む情報信号を発信する発信器と、機体に配置され、情報信号を受信することが可能な受信器と、受信器が受信した情報信号に基づいて、アタッチメントに関する情報を取得するコントローラとを備える。【選択図】図１
2019078133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、
前記機体に取付けられる作業装置本体及び前記作業装置本体に対して着脱可能なアタッチメントを含み、前記機体に対して前記アタッチメントを相対変位させるように作動する作業装置と、
前記アタッチメントとともに前記機体に対して相対変位するように前記アタッチメントに配置され、前記作業装置の作動による前記アタッチメントの運動エネルギーを電力に変換し当該電力を利用して前記アタッチメントに関する情報を含む情報信号を発信する発信器と、
前記機体に配置され、前記情報信号を受信することが可能な受信器と、
前記受信器が受信した前記情報信号に基づいて、前記アタッチメントに関する情報を取得するコントローラとを備える、作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記コントローラは、
前記作業装置が特定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、
前記運転状態判定部によって前記作業装置が前記特定の運転状態であると判断された特定運転状態判定期間と前記情報信号を受信したタイミングとの関係に基づいて、前記情報信号に基づく前記アタッチメントに関する情報を取得するか否かを判定する情報取得判定部とを含む、作業機械。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械であって、
前記情報取得判定部は、前記特定運転状態判定期間に基づいて設定される許容期間内に前記情報信号を受信したか否かを判定し、その結果に基づいて、前記情報信号に基づく前記アタッチメントに関する情報を取得するか否かを判定する、作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関し、詳しくは、着脱可能なアタッチメントを含む作業装置を備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業装置を備えた油圧ショベル等の作業機械が知られている。作業装置のなかには、作業装置本体と、当該作業装置本体に対して着脱されるブレーカやニブラ、バケット等の様々な作業用アタッチメントと、を含み、用途に応じた作業用アタッチメントを選択して装着することにより様々な作業を行うことが可能なものがある。
【０００３】
作業用アタッチメントは、その種類ごとに異なる稼働条件を有する。そのため、作業機械においては、装着している作業用アタッチメントの種類を的確に把握し、当該作業用アタッチメントに適した条件で作業用アタッチメントを稼働させる必要がある。
【０００４】
下記特許文献１は、作業用アタッチメントについての情報を当該作業用アタッチメントから無線通信によって機体へ送信することが可能な建設機械を開示する。当該建設機械は、作業用アタッチメントに設けられて当該作業用アタッチメントの情報を含む情報信号を発信することが可能な発信器と、機体に設けられて情報信号を受信することにより作業用アタッチメントの種類を把握するコントローラと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３７９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の作業機械では、発信器からコントローラへ無線通信によって情報伝達を行うものであるから、発信器が情報信号を発信するのに必要な電力を確保する必要があるが、その電力の確保は困難である。例えば、発信器に電池を設ける場合には発信可能な時間が著しく制限され、また、発信器に電線を介して電源を接続することは、無線通信の本来のメリットを損なう。
【０００７】
本発明の目的は、機体と、着脱可能なアタッチメントを含み、機体に対してアタッチメントを相対的に変位させるように作動する作業装置と、を備えた作業機械であって、アタッチメントに設けられた発信器による情報信号の発信を長期間に亘って安定して行うことができる作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による作業機械は、機体と、前記機体に取付けられる作業装置本体及び前記作業装置本体に対して着脱可能なアタッチメントを含み、前記機体に対して前記アタッチメントを相対変位させるように作動する作業装置と、前記アタッチメントとともに前記機体に対して相対変位するように前記アタッチメントに配置され、前記作業装置の作動による前記アタッチメントの運動エネルギーを電力に変換し当該電力を利用して前記アタッチメントに関する情報を含む情報信号を発信する発信器と、前記機体に配置され、前記情報信号を受信することが可能な受信器と、前記受信器が受信した前記情報信号に基づいて、前記アタッチメントに関する情報を取得するコントローラとを備える。
【０００９】
上記作業機械においては、発信器がアタッチメントの動きによって発電することができるから、電池や他の外部電源からの電力供給を受けなくても、機体から離れた場所より機体側の受信器に対して自力で情報信号を送信することができる。
【００１０】
上記作業機械において、好ましくは、前記コントローラは、前記作業装置が特定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、前記運転状態判定部によって前記作業装置が前記特定の運転状態であると判断された特定運転状態判定期間と前記情報信号を受信したタイミングとの関係に基づいて、前記情報信号に基づく前記アタッチメントに関する情報を取得するか否かを判定する情報取得判定部とを含む。
【００１１】
上記作業機械においては、アタッチメントに関する情報の取得が特定の条件を満たす場合に限定されるので、例えば、同じ作業現場に複数の作業機械が存在する場合であっても、受信した情報信号が自機のアタッチメントに設けられた発信器から発信されたものであるか否かを判断することができる。そのため、自機のアタッチメントに関する情報だけを取得することができる。
【００１２】
上記作業機械において、好ましくは、前記情報取得判定部は、前記特定運転状態判定期間に基づいて設定される許容期間内に前記情報信号を受信したか否かを判定し、その結果に基づいて、前記情報信号に基づく前記アタッチメントに関する情報を取得するか否かを判定する。
【００１３】
上記作業機械においては、想定されるタイムラグを考慮して、情報信号を特定運転状態判定期間内に受信したか否かを判定することができる。そのため、当該判定の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による作業機械によれば、アタッチメントに設けられた発信器による情報信号の発信を長期間に亘って安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による作業機械の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す作業機械において作業装置を作動させるための構成についてのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る作業機械１の構成図である。図１の例では、作業機械１は、油圧ショベルで構成されているが、これは一例であり、油圧クレーン等の他の建設機械が採用されてもよい。
【００１８】
作業機械１は、クローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられた作業装置４とを備えている。下部走行体２及び上部旋回体３は作業機械１の機体を構成する。
【００１９】
作業装置４は、作業装置本体としてのブーム４１及びアーム４２と、アタッチメント４３とを備えている。ブーム４１は、上部旋回体３に対して起伏可能に取り付けられている。アーム４２は、ブーム４１の先端部に対して揺動可能に取り付けられている。ブーム４１及びアーム４２は、可動連結部４０を介して、相対変位可能に連結されている。ブーム４１及びアーム４２により、複数の分割可動部材が実現されている。アタッチメント４３は、アーム４２の先端部に対して揺動可能に取り付けられている。
【００２０】
図２を参照しながら、作業装置４を作動させるための構成について説明する。図２は、作業装置４を作動させるための構成についてのブロック図である。
【００２１】
アクチュエータ９は、作動油が供給されることによって作動するものである。アクチュエータ９は、作業装置４に設けられる。アクチュエータ９は、上部旋回体３に対してブーム４１を起伏させる油圧シリンダ（ブームシリンダ）や、ブーム４１に対してアーム４２を揺動させる油圧シリンダ（アームシリンダ）、アーム４２に対してアタッチメント４３を揺動させる油圧シリンダ（アタッチメントシリンダ）等である。
【００２２】
アクチュエータ駆動回路８は、作動油をアクチュエータ９に供給し、アクチュエータ９を駆動する。アクチュエータ駆動回路８は、動力源としてのエンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからアクチュエータ９に吐出される作動油の供給量を調整するコントロールバルブと、コントロールバルブを制御するためのパイロット圧を発生させる操作レバーとを含む。
【００２３】
コントローラ７は、アクチュエータ駆動回路８によるアクチュエータ９の駆動を制御する。具体的には、操作レバーの操作量に応じて、油圧ポンプからアクチュエータに供給される作動油の吐出量を調整する。その結果、作業装置４は、ブーム４１及び上部旋回体３間の角度と、ブーム４１及びアーム４２間の角度と、アーム４２及びアタッチメント４３間の角度とをそれぞれ変更し、姿勢を変更する。つまり、作業装置４は、上部旋回体３に対してアタッチメント４３を相対変位させるように作動する。
【００２４】
コントローラ７は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリを備えるコンピュータで構成される。コントローラ７は、上部旋回体３の内部に設けられる。なお、コントローラ７の詳細については、後述する。
【００２５】
再び、図１を参照しながら説明する。アタッチメント４３は、装着部４３１を備えている。装着部４３１は、アーム４２の先端に着脱可能に装着される部分である。図１の例では、アタッチメント４３は、例えばバケットで構成されているが、これは一例であり、ブレーカ又はニブラというような油圧ショベルに対して交換可能に構成されたアタッチメントであればどのようなアタッチメントで構成されてもよい。作業装置４においては、アタッチメント４３の代わりに、アタッチメント４３Ａを装着してもよい。アタッチメント４３Ａは、例えば、ブレーカで構成されている。アタッチメント４３Ａも装着部４３１を備えており、アーム４２の先端に交換可能に装着される。このように、作業機械１は、バケットからなるアタッチメント４３及びブレーカからなるアタッチメント４３Ａを択一的に交換できる。
【００２６】
アタッチメント４３には、発信器５が配置されている。発信器５は、アタッチメント４３の識別情報を含む情報信号を発信する。アタッチメント４３Ａも、アタッチメント４３と同様、アタッチメント４３Ａの識別情報を含む情報信号を発信する。
【００２７】
図１の例において、発信器５は、掘削作業時にアタッチメント４３が地面側に向かう面４３ａにおいて、後端側（アーム４２側）に設けられているが、これは一例であり、面４３ａにおいて、先端側に設けられてもよいし、底面４３ｂ上の適当な位置に設けられてもよいし、特に配置位置は限定されない。
【００２８】
通信可能エリアＤ１は、発信器５から送信される情報信号が到達する範囲を規定する。ここでは、通信可能エリアＤ１は、発信器５の放射面の法線方向に延びるメインローブとメインローブを挟んで前記法線方向に対して斜め方向に延びる複数のサイドローブとにより構成される。
【００２９】
発信器５は、例えば、ＩＣタグで構成されている。また、発信器５は、アタッチメント４３の識別情報を含む情報信号を外部空間に出力するためのアンテナを備えている。その他、発信器５は、識別情報を記憶するメモリと、メモリから識別情報を読み出し、読み出した識別情報を含む発信データを変調して情報信号を生成し、アンテナから出力させる電子回路とを備えている。
【００３０】
ＩＣタグはＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）タグとも称される。本実施の形態では、アクディブ型のＩＣタグであって、作業装置４が動作するときのアタッチメント４３の運動エネルギーを電力に変換し、当該電力を利用して情報信号を発信するものが発信器５として採用されている。運動エネルギーを電力に変換する態様としては、例えば、アタッチメント４３が動き始めたとき、或いは、アタッチメント４３がその動きを停止したときの衝撃を利用するものや、アタッチメント４３が動いているときの振動を利用するものがある。運動エネルギーを電力に変換する素子としては、例えば、圧電素子等が用いられる（例えば、Proc. Symp. Ultrason. Electron., Vol. 27, (2006) pp. 85-86を参照）。なお、運動エネルギーを電力に変換する素子として、例えば、コイルと永久磁石による電磁誘導を利用したものを採用することも可能である。運動エネルギーを電力に変換する態様は、例えば、作業時におけるアタッチメント４３の動き等を考慮して、適宜、選択される。アタッチメント４３の運動エネルギーを変換することによって得られた電力が情報信号の発信に必要な電力に満たない場合には、情報信号の発信に必要な電力を蓄えた後、当該電力を利用して情報信号を発信することが好ましい。電力は、例えば、コンデンサ等を用いることによって蓄えることができる。
【００３１】
識別情報としては、アタッチメント４３の種別を示す情報、製造メーカを示す情報、シリアル番号、及び品番の少なくとも一つを含む情報が採用できる。種別を示す情報とは、例えば、アタッチメント４３がバケットであればバケットであることを示す情報、アタッチメント４３がブレーカであればブレーカであることを示す情報である。
【００３２】
受信器６は、上部旋回内３の内部に設けられ、発信器５によって発信された情報信号を受信する。受信器６は、例えば、ＩＣタグリーダで構成されている。詳細には、受信器６は、発信器５が発信した情報信号を受信するアンテナと、受信された情報信号を増幅する増幅器と、増幅された情報信号を復調し、発信データを抽出する信号処理部と、抽出された発信データをデコードして、識別情報を取得し、当該識別情報をコントローラ７に出力する情報処理部とを備えている。
【００３３】
受信器６は、有線により、コントローラ７に接続されている。コントローラ７は、発信器５から発信された識別情報に基づいて、現在、装着されているアタッチメント４３を認識し、認識したアタッチメント４３に応じた制御を実行する。
【００３４】
再び、図２を参照しながら説明する。コントローラ７は、制御部７１と、運転状態判定部７２と、情報取得判定部７３と、情報処理部７４とを含む。
【００３５】
制御部７１は、アクチュエータ駆動回路８によるアクチュエータ９の駆動を制御する。具体的には、作業装置４を操作する操作レバーの操作量に応じて、油圧ポンプからアクチュエータに供給される作動油の吐出量を調整する。
【００３６】
運転状態判定部７２は、作業装置４の運転状態が特定の運転状態であるか否かを判定する。
【００３７】
作業装置４の運転状態が特定の運転状態であるか否かの判定に用いる情報は、例えば、採用されているアクチュエータ駆動回路８の構成等によって異なる。例えば、操作レバーの操作によってコントロールバルブに付与されるパイロット圧を検出するパイロット圧センサが設けられている場合には、当該パイロット圧センサから出力されるパイロット圧信号に基づいて判定される。また、操作レバーとして電気レバーを用いる場合には、当該電気レバーの操作に伴ってコントローラ７に入力される操作入力信号に基づいて判定される。
【００３８】
特定の運転状態は、例えば、発信器５が運動エネルギーを電力に変換する態様等に応じて、適当に設定される。特定の運転状態は、例えば、少なくともアタッチメント４３が動いている状態であってもよいし、アタッチメント４３の状況が変化する状態であってもよい。少なくともアタッチメント４３が動いている状態は、例えば、下部走行体２によって作業機械１が移動することに起因してアタッチメント４３が動いている状態や、作業装置本体としてのアーム４２及びブーム４１の動作に伴ってアタッチメント４３が動いている状態、アタッチメント４３のみが動いている状態である。アタッチメント４３の状況が変化する状態は、例えば、アタッチメント４３が動き始める状態や、アタッチメント４３の動きが停止する状態である。
【００３９】
情報取得判定部７３は、受信器６から送られてきた識別情報（受信器６が受信した情報信号に基づくアタッチメント４３に関する情報）を自機のアタッチメント４３に関するものとして取得するか否かを判定する。情報取得判定部７３は、運転状態判定部７２によって作業装置４が特定の運転状態であると判定された期間（特定運転状態判定期間）に基づいて設定される許容期間内に情報信号を受信した場合に、当該情報信号に含まれる識別情報を自機のアタッチメント４３に関するものとして取得する。上記許容期間は、例えば、想定されるタイムラグを考慮して設定される。また、受信器６から送られてきた識別情報が自機のアタッチメント４３に関するものであるか否かを判定する精度を高めるために、例えば、連続する複数の許容期間の全てにおいて情報信号を受信した場合に、受信器６から送られてきた識別情報が自機のアタッチメント４３に関するものであると判定するようにしてもよい。
【００４０】
情報処理部７４は、取得した情報を受信時刻と対応付けられてログデータとしてメモリに蓄積する。メモリに蓄積されたログデータは、所定の時間単位（例えば１日単位）で作業機械１の識別情報と対応付けられて通信ネットワークを介してサーバ（図略）に送信される。このログデータを受信したサーバは、自身のメモリにログデータを蓄積する。サーバは、このようなログデータを複数の作業機械から受信してメモリに蓄積する。これにより、管理者は、各作業機械１において、現在、又は過去においてどのようなアタッチメント４３が装着されていたかを管理することができる。
【００４１】
作業機械１においては、発信器５がアタッチメント４３の動きによって発電することができるから、電池や他の外部電源からの電力供給を受けなくても、発信器５から受信器６に対して自力で情報信号を送信することができる。
【００４２】
作業機械１においては、アタッチメント４３に関する情報の取得が特定の条件を満たす場合に限定されるので、例えば、同じ作業現場に複数の作業機械１が存在する場合であっても、受信した情報信号が自機のアタッチメント４３に設けられた発信器５から発信されたものであるか否かを判断することができる。そのため、自機のアタッチメント４３に関する情報だけを取得することができる。
【００４３】
作業機械１においては、想定されるタイムラグを考慮して、情報信号を特定運転状態判定期間内に受信したか否かを判定することができる。そのため、当該判定の精度を高めることができる。
【００４４】
また、作業機械１においては、識別情報がアタッチメント４３のシリアル番号を含む場合、当該シリアル番号とアタッチメント４３の使用状況とを対応付けることにより、アタッチメント４３の累積使用時間を管理することができるため、当該累積使用時間を参考にしてアタッチメント４３の交換時期を把握することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態によって、何等、限定されない。
【００４６】
例えば、本発明のアタッチメントは、バケットやニブラ等のように、作業装置の先端に配置されるものに限定されない。例えば、アームがブームに対して着脱可能に配置されている場合には、バケットやニブラ等のようにアームに対して着脱可能な作業用アタッチメントだけでなくアームも本発明のアタッチメントに相当する。
【符号の説明】
【００４７】
１  作業機械
２  下部走行体
３  上部旋回体
４  作業装置
４１  ブーム
４２  アーム
４３  アタッチメント
５  発信器
６  受信器
７  コントローラ
７２  運転状態判定部
７３  情報取得判定部
【図１】
2019078133.tif 000003
【図２】
2019078133.tif 000004