(57)【要約】【課題】オペレータの保護を目的とする歩行型除雪機の運転者駐在制御型安全装置は、従来小型機では実現されていたが、複雑で高度な運転操作を必要とする中型機、大型機ではその高い要請にもかかわらず実現されないでいた。【解決手段】歩行型除雪機に、空中で非接触に物体を検知又は該物体までの距離情報を検知するセンサで、略人体幅以上且つ略前記機体幅以下の横検知範囲を持つセンサを、運転者に対向して設け、運転者の運転位置駐在を検知するようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行型除雪機に、空中で非接触に物体を検知又は該物体までの距離情報を検知するセンサで、略人体幅以上且つ略前記機体幅以下の横検知範囲を持つセンサを、運転者に対向して設け、運転者の運転位置駐在を検知するようにした歩行型除雪機の安全装置。
【請求項２】
前記センサの検知距離が設定範囲内にあるときのみ、動力供給可能なるようにし、動力供給運転中は、前記センサの検知距離が設定範囲を超えたとき、又は運転者が運転位置を離れたとき、又は前記センサの検知機能を故意に停止させられようとしたとき、即座にまたは設定時間後に、動力供給を停止または動力停止させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の歩行型除雪機の安全装置。
【請求項３】
前記センサを空中超音波式センサとする請求項１に記載の歩行型除雪機の安全装置。
【請求項４】
前記センサをＬＥＤ又はレーザーなど光波式センサとする請求項１に記載の歩行型除雪機の安全装置。
【請求項５】
前記センサを電波式センサとする請求項１に記載の歩行型作業機械の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、主にオーガ１１（雪を掻き崩したり、削雪したりして収集する装置）とブロワ１２（雪を吐出させる装置）とシュータ１３（投雪方向を定める装置）とで構成される除雪部１と、走行部２と、それらを駆動する原動機３（エンジン、モータなど）とによって構成される歩行型ロータリー除雪機の安全装置に関わるものであり、従来小型機で採用されてきた通称デットマン機構（除雪機安全協議会規格）と呼ばれる運転者駐在制御型安全装置を発展させ本来の目的とする姿で実現し、中型機や大型機でも搭載できるようにし、運転者の安全性を向上させることをねらいとする。
【０００２】
運転者駐在制御型安全装置は動力供給中、即ちロータリー除雪部の回転中あるいは機体走行中に、運転者が運転位置を離れて作業する際に生ずる危険から運転者を保護することを目的とする安全制御装置であり、運転に複雑高度な操作を必要としない小型機で既に実現されＩＳＯ８４３７やＡＮＳＩ　Ｂ７１にも規格化されている。一般的には除雪作業クラッチレバーと走行クラッチレバーとして実用化され、運転者のクラッチレバーの入り切りで除雪部や走行部への動力を機械的又は電気的に入り切りする。運転者が運転位置を離れるとき、クラッチレバーが離され（切られ）同時に自動的に動力供給が切られるため安全である。しかしこのクラッチレバー方式は除雪作業走行中は両腕が両クラッチ保持操作に完全に取られるため、他の操作は一切出来なくなるという欠点をもっている。このことが中、大型機への実用化を阻んでいた。また除雪作業走行中レバーを握りしめていなければならないのは運転者にかなりの心身的負担にもなっていた。これを改善するための方法がいくつか考案されている。（例えば、実公平１−３８６８１、特開平３−１０７００９）
【従来の技術】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれまでの考案はいずれも運転者駐在制御型安全装置付き小型機の操作性の改良と運転者の疲労軽減程度にとどまり、複雑で高度な操作を必要とする中、大型機への展開はされなかった。そもそもクラッチレバーを使用し握り操作を強いることで、機械式電動式にかかわらずその腕がその操作に取られてしまうことには変わりなく、前記安全装置の中、大型機への展開は今までの操作概念とは全く違った方式が必要とされる。一方運転者の運転操作に依存しない運転者駐在検知方法も考えられてはいたが（例えば実開平２−３３８２０）技術的根拠はなく空想でしかなかった。
【０００４】
故に本発明は従来方式に変わる優れた運転者駐在制御型安全装置を実現し、中型機や大型機でも実用化できるようにし、歩行型除雪機の安全性の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明において講じた技術手段は、歩行型除雪機に、空中で非接触に物体を検知又は該物体までの距離情報を検知するセンサで、略人体幅以上且つ略前記機体幅以下の横検知範囲を持つセンサを、運転者に対向して設け、運転者の運転位置駐在を検知するようにし、前記センサの検知距離が設定範囲内にあるときのみ、動力供給可能なるようにし、動力供給運転中は、前記センサの検知距離が設定範囲を超えたとき、又は運転者が運転位置を離れたとき、又は前記センサの検知機能を故意に停止させられようとしたとき、即座にまたは設定時間後に、動力供給を停止または動力停止させる構成としたことである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
その結果、運転者が運転位置を離れるときは確実に動力供給が停止されるようになり、且つその安全機能維持のための余分な操作負担を運転者に強いることがなく、運転者駐在制御型安全装置が中、大型機で実現でき、中、大型除雪機の運転者に対する安全性が飛躍的に向上するようになった。
【０００７】
【実施例】
本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１から図１０に本発明の第一実施例を示す。図１、図２は歩行型除雪機の運転位置側と除雪部側からみた全体図である。除雪機はオーガ１１により雪を掻き崩したり削雪したりして収集しシュータ１３によって運転者の意図する方向に投雪させる機械である。図３は本発明の制御機器配置の様子を示す側面透視図である。センサ６１により運転者Ｍが運転位置に駐在していないとコントローラ６３が判断するとエンジン３の燃料カットソレノイド３１を動作させエンジン停止させ除雪部１又は走行部２への動力の供給を停止させる。
【０００８】
運転者駐在検知の構成を説明する。センサ６１は除雪機の操作部の表示パネル６のほぼ上側に、運転者Ｍに向かって装着している。センサ６１には本実施例では超音波式センサを使用した。図７にセンサ単体での検知領域を、図８、図９に除雪機に前記のように搭載した場合の平面検知領域と立面検知領域をそれぞれ示す。領域を示すデータの波線はφ１００ｍｍの厚紙製円筒を標的Ｔとして距離方向、横方向（左右上下）の検知限界点をプロットしたものである。もう一方の実線は運転者Ｍである人を標的として同様にプロットしたものである。両データはほとんど相似している。これらは超音波の強度分布、速度分布などいわゆる超音波音場を示すものではない。以下これを検知ビームＢと呼ぶ。図７上段は検知ビームの水平分布Ｂｈを示し、下段は検知ビームの垂直分布Ｂｖを示す。センサ６１は標的Ｔ又は運転者Ｍの前記距離に比例した電気信号（電圧、電流など）を出力する。
【０００９】
図４及び図５はセンサ６１の単体部分を示す図である。主に超音波式センサ６１１とそのケース６１２及びブラケット６１３より構成している。超音波式センサ６１１内の６１１ａはホーン部を６１１ｃは振動子部を示す。６１１ｂはメッシュ状の防滴カバーである。ケース６１２は検知ビームが損なわれないよう考慮されている。超音波式センサ６１１は取り付け板６１２ｂにネジ固定され、ケース６１２は表示パネル６に固着されたブラケット６１３に防振材と共にボルト・ナット固定されている。
【００１０】
超音波式センサ６１１の検知ビームＢの形状は基本的には、超音波周波数と、振動子６１１ｃの径と板厚の比と、受信感度によって定まるが、ホーン６１１ａの形状によってもある程度調整することができ、人体幅及び機体幅、また他の条件などから必要なセンサの性能を決めることが出来る。本実施例では超音波の送信と受信を同一の振動子で行う送受一体型で周波数４０ＫＨｚの四角筒型ホーンのものを使用している。これは操作パネル５上での手の動作を非感知にしセンサ６１１が不安定動作しないよう縦方向検知範囲を狭くする為である。センサ６１の光波式での検知ビームの形状は光学系（レンズ系、例えばシリンドリカルレンズなど）の調整で、電波式での検知ビームの形状は周波数とアンテナ形状（例えばプリントアンテナ面積形状など）の調整で、設定することが出来る。
【００１１】
運転者駐在検知の方式を説明する。本実施例で使用した超音波式センサ６１は検知物体距離にしてほぼ０．３ｍ〜３ｍ以上∞迄安定で０．４ｍ〜３ｍのレンジで距離に比例した電気的出力を送出する。これにしきい値を設定し距離０．８ｍ位置までを運転者Ｍの許容駐在区域とし、このしきい値面と前記検知ビームＢで囲まれた空間領域を運転者Ｍの駐在区域Ｓと設定した。運転者Ｍがこの駐在区域Ｓにかかっている場合はセンサ６１出力は設定しきい値内で安定している。運転者Ｍが駐在区域Ｓ外に出た場合、センサ６１出力は、距離方向にはしきい値オーバーになり、横方向に対しても検知物体無し、即ち∞出力でしきい値オーバーになる。これをコントローラ６３内でしきい値を基準とするコンパレータ回路で運転者駐在の有無を判断している。センサ６１の不安定領域０〜０．３ｍで問題となる操作パネル５の中央部の操作器類は形状、寸法など見直し不検知となるようにした。完全ゼロ、即ちセンサ６１が故意に板などの遮蔽物で塞がれた場合は無反射相当、即ち∞出力でしきい値オーバーになる。故意に本安全装置の機能を殺すことは簡単にはできない。これとコントローラ６３に持たせている回路断線検知機能とで不正操作を防止している。
【００１２】
制御を簡潔に説明する。エンジン３の始動後、除雪部１への動力接続は除雪クラッチレバー５２で、走行部２への動力接続は走行クラッチレバー５１で行うが、その際、センサ６１の出力がしきい値以上であると、コントローラ６３がクラッチ投入後直ちに燃料カットソレノイド３１を動作させ、エンジン３を停止させ動力投入を絶つようにしている。即ち運転者Ｍが駐在区域Ｓにかかっていないと、動力の供給が出来ないようにしてある。尚、図で配線関係は省略してある。一方クラッチ投入動力供給運転中はセンサ６１の出力がしきい値オーバーとなった時、即ち運転者Ｍが駐在区域Ｓの外に出た時、コントローラ６３は直ちにエンジン停止させ除雪部１、走行部２への動力を絶つようにしてある。このようにして運転者が運転位置を離れて動力供給させることが出来ず、また運転者が運転位置を離れた状態で運転継続することが出来きないため、運転者駐在制御型安全装置を実現できる。運転者が除雪部１の回転動作中、又は走行中に運転位置を離れて危険な作業をすることがなく、また除雪機が暴走することもなく安全である。
【００１３】
前記制御の内、クラッチ投入する時に運転者が居ない、ということはあり得ないように思えるが、作業環境も足場も悪い雪上でのあらゆる状況を前提としている。例えば機体真横からとか、積もった雪の上に乗って、除雪機の真上からとか、あるいは足でとか、普通ではあり得ないような操作も想定しなければならない。これらの異常な操作はいずれも運転者不在として動力停止させる。運転者が正規運転位置にいるときのみ動力投入できる。コントローラ６３はまた運転者駐在中には運転者駐在ランプ６２を点灯させる。
【００１４】
図６に以上の制御ブロックを示す。センサ６１の出力信号はコントローラ６３へ入力される。クラッチ投入判別はクラッチレバー５１、５２に連動している既装着のスイッチ（図省略）を利用している。図でセンサ６１出力がしきい値オーバー且つクラッチ投入となると、コントローラ６３は直ちに燃料カットソレノイド３１を作動させ、エンジン停止させる。逆にセンサ６１出力がしきい値以内の場合は運転者駐在ランプ６２を点灯させる。停止制御に燃料カットソレノイド３１を作動させるのは原動機がディーゼルエンジンの場合であり、ガソリンエンジンの場合は点火コイル１次側をショート、モータの場合は電源断及び回生制動、などさせて原動機停止にする。
【００１５】
以上のように制御としては簡明であるが、この構成で本来目的とする理想的な運転者駐在制御型安全装置が実現できる。運転者の運転操作によらないため、従来、小型機にしか搭載できなかった安全装置を中、大型機でも搭載できるようになる。
【００１６】
運転者駐在区域Ｓのしきい値面は、通常の運転位置で運転者の背中面に相当する。従ってその分、胴体厚み分、機体から下がっても（離れても）運転者不在とはならない。これは運転操作器類一定設定での定常作業運転走行できる限界の運転者随伴距離である。両手開放状態でも即座に操作器類に手の届く範囲として設定した。又機体左右方向に、検知ビームＢにかかる範囲で、胴体巾分程度であれば、通常運転位置を離れることが出来る。運転位置からでは確認しずらい前方除雪状態を横方向から確認することが出来る。以上のように本発明装置は決して運転者を運転位置に拘束するものではなく、安全優先もさることながら、作業者の運転快適性にも十分配慮されたものになっている。
【００１７】
本発明はまた不慮の運転者不在状況についても充分考慮した。即ち転倒保護である。図１０にその様子を示す。異方形の検知ビームＢにしたのは操作パネル５上での誤検知を防ぐと共に、運転者転倒を確実に検知することにもある。
【００１８】
尚、本実施例では操作パネル５上の操作器配置は違和感の無いよう従来通りにしてあるが、両腕が完全に自由に使えることから運転者の駐在検知をより確実にするため、より左右に効果的に再配置しても良い。また安全制御は即動力停止にしたが運転者の不用意ミスをカバーする意味で遅延時間を設け、その間運転者駐在ランプ６２を点滅させるなどして、運転者に注意を勘気させるのも良い。
【００１９】
図１１、図１２に本発明第二実施例を示す。クラッチに電動制御を採用した中、大型機への本発明の適用である。クラッチの電動制御化により運転快適性の向上、メインテナンスフリー、安全性向上などトータル性能が向上し製品魅力度も向上する。
【００２０】
操作器類では第一実施例での走行クラッチレバー５１、除雪クラッチレバー５２がそれぞれクラッチスイッチ（図省略）に変わるだけで他は同様である。第二実施例では産業用乾式単板式の電磁クラッチ、及びブレーキを採用している。図１１には除雪部１への動力供給を、図１２には走行部２への動力供給を、それぞれ示す。尚図１１には走行部伝達の図を図１２には除雪部伝達の図を、それぞれ省略している。エンジン３の動力は、エンジンプーリ４１からブロワプーリ４２で受けブロワクラッチ７１を介してブロワ１２、オーガ１１へ供給される。一方エンジンプーリ４１からもう一つの走行プーリ４３で受け走行クラッチ７３を介して、直交ギヤ４６、ギヤプーリ４７、ＨＳＴプーリ４８、ＨＳＴ８、走行ミッション９、を経て、駆動スプロケット２１へ供給される。除雪クラッチ７１が切られた後は除雪ブレーキ７２が作動しブロワ１４、オーガ１１の回転を止める。一方走行クラッチ７３が切られた後は走行ミッション９のギヤ抵抗で自然停止する。
【００２１】
以上のクラッチ７１、７２、ブレーキ７３をコントローラ６４で制御を行う、第一実施例での運転者駐在制御はエンジン停止だったのに対し、本第二実施例ではクラッチ断にしてある。即ち、運転者が駐在区域Ｓにかかっていないと、クラッチスイッチを押してもクラッチ７１、７２は入らない。また動力供給運転中、運転者が駐在区域Ｓの外に出るとクラッチ７１、７２は切れブレーキ７３が入る。エンジン停止は除雪作業の大きな中断になるのに対し、クラッチ断はたいした中断にはならないことによる。コントローラ６４はこの他、始動安全装置、運転安全監視装置などの機能を合せ持ちクラッチ電動制御の良さをフルに生かしている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、歩行型除雪機に、空中で非接触に物体を検知又は該物体までの距離情報を検知するセンサで、略人体幅以上且つ略前記機体幅以下の横検知範囲を持つセンサを、運転者に対向して設け、運転者の運転位置駐在を検知するようにし、前記センサの検知距離が設定範囲内にあるときのみ、動力供給可能なるようにし、動力供給運転中は、前記センサの検知距離が設定範囲を超えたとき、又は運転者が運転位置を離れたとき、又は前記センサの検知機能を故意に停止させられようとしたとき、即座にまたは設定時間後に、動力供給を停止または動力停止させる構成としたので以下の効果を有する。
【００２３】
運転者駐在制御型安全装置を理想の型で実現できるため従来困難とされてきた中、大型機にも装着できるようになり、除雪機の安全性が飛躍的に向上する。
【００２４】
操作器類に影響なく実現できるため安全装置の普及に大きく貢献できる。
【００２５】
故意に安全機能を停止させることが困難であるため、運転者が異常な運転操作をすることが出来ず、より安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願第一実施例を示す歩行型除雪機の運転者位置側から見た図である。
【図２】本出願第一実施例を示す歩行型除雪機の除雪部側から見た図である。
【図３】本出願第一実施例を示す歩行型除雪機の側面透視図である。
【図４】本出願実施例のセンサ部を示す斜視図である。
【図５】本出願実施例のセンサ部を示す側面図である。
【図６】本出願実施例の略制御ブロックを示す図である。
【図７】本出願実施例の超音波式センサ単体の検知ビームを示す図である。
【図８】本出願第一実施例での横方向検知ビームを示す平面図である。
【図９】本出願第一実施例での縦方向検知ビームを示す側面図である。
【図１０】本出願第一実施例で運転者転倒検知を示す図である。
【図１１】本出願第二実施例を示す歩行型除雪機の除雪部中心の側面透視図である。
【図１２】本出願第二実施例を示す歩行型除雪機の走行部中心の側面透視図である。
【符号の説明】
１　除雪部
２　走行部
３　原動機部
４　動力伝達要素
５　操作パネル
６　表示パネル
７　クラッチ、ブレーキ
８　ＨＳＴ
９　走行ミッション
１１　オーガ
１２　ブロワ
１３　シュータ
３１　燃料カットソレノイド
５１　走行クラッチレバー
５２　除雪作業クラッチレバー
６１　センサ
６２　運転者駐在ランプ
６３　コントローラ
Ｂ　検知ビーム
Ｍ　運転者
Ｓ　運転者駐在区域
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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