(57)【要約】【課題】移動可能に設けられた運転室を備える作業機械での作業機の干渉防止機能を、運転室内でオペレータが表示手段によって判断容易にして作業できるようにする。【解決手段】本体上で運転室１５が移動可能に設けられて、先端部に作業アタッチメントを具備されて屈曲運動する作業機６を有する干渉防止機能付の作業機械１において、作業機６の干渉回避領域Ｄと減速領域Ｃおよび運転領域Ｂをそれぞれ判別できる領域表示手段（領域表示器）を、運転室１５の運転席の前方位置に設けるとともに、前記運転室１５が格納位置Ａから離れると、作業機６先端部が前記干渉回避領域Ｄに入れば禁止領域であると認識されるようにする。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に作業アタッチメントを具備されて屈曲運動する作業機を有する干渉防止機能付の作業機械において、
作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域とをそれぞれ判別できる領域表示手段を、運転席の前方位置ないし前側方位置に設けることを特徴とする作業機械の作業機干渉防止域表示装置。
【請求項２】
作業機械本体上で運転室が移動可能に設けられ、前記作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域として、運転室が定位置に在る場合の第１の作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域と、運転室が定位置から離れる場合の第２の作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域とのみを有し、前記領域表示手段は第１と第２の作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域とを、運転室の位置に応じて切換え表示することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の作業機干渉防止域表示装置。
【請求項３】
前記運転室が定位置から離れると、作業機先端部が前記第２の作業機の干渉回避領域に入れば運転室の張出し禁止領域であると認識される表示をすることを特徴とする請求項２に記載の作業機械の作業機干渉防止域表示装置。
【請求項４】
領域表示手段としては、運転領域と減速領域と干渉回避領域とをそれぞれ表わすランプを配した表示器である請求項１〜３のいずれかに記載の作業機械の作業機干渉防止域表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機が運転室に近づいたとき、作業機の動作を自動停止させて運転室との衝突を回避する作業機の干渉防止装置に係り、運転室が移動する形式の作業機械において、作業機を作動させるとその作業機の干渉防止機能がオペレータに、明確に認識できるようにされた作業機械の作業機干渉防止域表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、アームやジブの先端に作業目的に応じたアタッチメントを取付けて掘削あるいは荷揚げの作業を行う作業機を備えてなる作業機械においては、運転室内の運転者が作業の状況によって運転室の外側、特に前下方を視認して作業性が向上できるようにする目的で、運転室を前方に移動させるスライド方式のものが提案されている。一方、前記作業機を備える作業機械では、先端部にアタッチメントを取付けた作業機のアームやブームが旋回体の前部に基端を枢支されて起伏するとともに、関節部で上下に屈曲作動して先端部に付されたアタッチメントを作動させ、掘削や荷揚げなど目的の作業が行われるようにされている。
【０００３】
このような作業機を備える作業機械では、作業を行う際に、作業機械の姿勢によって、アタッチメントの一部が旋回体上に設けられた運転室と接触して、運転室を破損したり、場合によってはオペレータに危害を及ぼすことがある。このようなことを回避するために、作業機械に作業機の干渉防止装置を設けて作業機と運転室との衝突を回避するようにしたものが特許文献１、または特許文献２によって知られている。
【０００４】
前記特許文献１に開示されるものは、本体上に移動可能な運転室を備える油圧ショベルなどの屈伸作動する作業機が、運転室の周囲に設定された侵入禁止領域に到達したとき、その作業機が運転室と干渉する方向への動作を禁止するようにした作業機の干渉防止装置において、運転室の本体に対する移動量を検出する装置を備えて、この検出装置の検出結果に基づいて検出された移動量に対して補正し、補正後の侵入禁止領域として作業範囲の制限制御が行われる構成である旨記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では、屈伸作動する作業機を備える建設機械において、作業機の運転室への干渉防止機能に関連する機器に異常が発生したことを知らせる警告ブザーと、作業機の操作装置の操作状態を検出する検出手段を備えて、前記操作装置が操作されているとき異常が発生すると警告ブザーを吹鳴させて、作業機が干渉回避領域に近づく方向へ動作される可能性がある場合に警告ブザーを吹鳴させてオペレータに異常を認識させ、操作装置が操作されないときには異常発生に拘らず警告ブザーの吹鳴を停止させてオペレータや周辺住民に不快感を与えないようにする構成である旨が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３１０７８３号公報
【特許文献２】
特開２０００−３５２０７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１により知られる先行技術では、作業機の枢支点が本体の前上部で定位置にあるのに対して、運転室が本体上で移動可能にされているので、運転室の移動に応じてその移動量を制御部でマイクロコンピュータにより演算させて、予め設定されている基本の干渉禁止領域に対し、運転室の移動に応じて補正するようにされているため、理論的には優れているが、その制御が複雑化し、制御される作業機の操作アクチュエータを通常の操作に加えて複雑に操作させることとなり、アクチュエータの動作に応答遅れが生じると制御動作が予定通り行われ難くなる虞がある。また、この種の干渉防止機能付き建設機械では、作業機の屈伸する関節部や基部枢支位置に設けられる角度センサからの出力信号に基づいて作業機の位置情報を演算しているため、センサ類に故障が発生した場合、作業機と干渉禁止領域との相対距離を正確に求めることができず、作業機が干渉禁止領域を越えて動作してしまったり、その逆に干渉禁止領域のはるか手前で停止してしまうなどの不具合が生じる。そのために、オペレータが自動的に作業機の干渉防止機能が働くものと確信して作業機を干渉禁止領域に近付けるような操作を行った場合、その干渉禁止領域内に作業機が進入して思わぬ事態を招くことになるという問題点がある。
【０００８】
また、前記特許文献２によれば、作業機の運転室に対する干渉防止機構に連動して、関連機器の異常やそれに伴う干渉回避領域（干渉禁止領域）に接近すると警告ブザーを吹鳴させてオペレータに危険を認識させるものであるから、オペレータは作業機の運転操作時、異常となると警告ブザーにより注意を喚起されるという効果は認められるが、作業現場の環境によっては周囲の騒音が激しい場合、警告音を聞き漏らす虞がある。また、頻繁に警告ブザーが吹鳴するとオペレータに不快感を与え、精神衛生上好ましくないと言う問題点がある。
【０００９】
また、前記文献とは別に、この種移動式の運転室を備える干渉防止機能付の作業機械では、その干渉回避領域のラインについて、具体的に目視できるものではないので、オペレータが干渉回避領域の内か外であるかを判断することができず、あくまでも作業機に組込まれたセンサによって制御操作されるので、作業機のアタッチメントが、例えば運転室が格納位置にあり、作業機のアタッチメントが運転室の張出し位置における干渉回避領域にある場合に、運転室を張出すと、作業機の作動機器が全ロックされてしまうため、運転不能になる。また、作業機の操作に際して意図せずに減速領域での運転操作が行なわれると、円滑な操作ができなくなり、正常運転領域と減速領域と干渉回避領域との判別をオペレータが簡単に区別して運転操作を行うには熟練が必要となり、作業能率向上を阻害する要因となっている。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、移動可能に設けられた運転室を備える作業機械における作業機の干渉防止機能を、運転室内でオペレータが表示手段によって判断容易にして運転操作ができるようにする、作業機械の作業機干渉防止域表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による作業機械の作業機干渉防止域表示装置は、
先端部に作業アタッチメントを具備されて屈曲運動する作業機を有する干渉防止機能付の作業機械において、
作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域とをそれぞれ判別できる領域表示手段を、運転席の前方位置ないし前側方位置に設けることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１２】
本発明によれば、作業機の干渉防止機能によって作業機の先端部が、予め設定されている作業機の運転領域から干渉回避領域へのどの領域に在るか判別できる表示手段を、運転席の前方位置ないし前側方位置に設けられているので、オペレータが運転中に容易にその表示手段を視認できて簡単に状況判断ができ、その状況に応じて作業機を円滑に運転操作させることができると言う効果が得られる。
【００１３】
前記発明において、作業機械本体上で運転室が移動可能に設けられ、前記作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域として、運転室が定位置に在る場合の第１の作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域と、運転室が定位置から離れる場合の第２の作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域とのみを有し、前記領域表示手段は第１と第２の作業機の干渉回避領域と減速領域と運転領域とを、運転室の位置に応じて切換え表示することを特徴とする（第２発明）。
【００１４】
この発明によれば、作業機の干渉防止機能によって作業機の先端部が、予め設定されている作業機の運転領域から干渉回避領域へのどの領域に在るか判別できる表示手段によって、作業の状況により予め設定されている運転室が定位置の場合（第１の作業機の運転領域〜干渉回避領域までの設定）と運転室が定位置から離れる場合（第２の作業機の運転領域〜干渉回避領域までの設定）との表示が切換えられて、運転室を定位置から離れるように動かそうとすると、運転室の移動量に関わらず予め設定されている減速領域へ作業機先端部が進入するとその運転室の張出しを警告する表示がなされて、オペレータが運転操作を誤らせないで作業機の全ロックを回避させるようにすることができる。
【００１５】
また、前記第２発明において、前記運転室が定位置から離れると、作業機先端部が前記第２の作業機の干渉回避領域に入れば運転室の張出し禁止領域であると認識される表示をすることを特徴とする（第３発明）。こうすると、張出し禁止領域を表示して干渉防止機能が働くのを事前に警告するので、オペレータはその状態を確実に判断できて運転室の張出しと作業機の干渉回避領域側への移動との相対的関係を認識して円滑な運転状態に操作することができるのである。
【００１６】
前記発明において、領域表示手段としては、運転領域と減速領域と干渉回避領域とをそれぞれ表わすランプを配した表示器であるのが好ましい。こうすると、その各領域を区別するために、例えば青・黄・赤の各表示ランプを配列して、設定されている各領域のいずれに作業機先端部があるかをコントローラにおける演算処理で判別して対応する領域の表示ランプを点灯させることで、オペレータが表示器でのランプ表示で状態を簡単に視認することができ、作業機を運転操作する目安を即座に判断することができ、作業効率を向上させ得るという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による作業機械の作業機干渉防止域表示装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１には本発明の作業機干渉防止域表示装置を備える作業機械の一実施形態の側面図が示され、図２には運転室の格納位置検知手段の一具体例を表わす平面図（ａ）と側面図（ｂ）が、図３には運転室内に設置された領域表示器を表わす図が、図４には作業機の運転時における動作の領域とその領域を示す表示ランプの点灯状態とを合わせて表わす図が、それぞれ示されている。
【００１９】
この実施形態の作業機械１は、装軌式の下部走行体２の走行フレーム２ａ上部中央に所要の高さで直立するコラム３を備え、このコラム３の上部に旋回機構４を介して上部旋回体５が設けられ、上部旋回体５上に基端部を軸支されて起伏可能な荷役用の作業機６が配設されている。前記作業機６は、ブーム７とアーム８およびクラムシェルバケット９からなり、ブーム７がブームシリンダ１１により操作され、そのブーム７に付設されるアームシリンダ１２によってアーム８を起伏できるようにされている。なお、ブーム７の中間部下側と旋回体との間にアシストシリンダ１３が配されて、ブーム７の起伏をアシストするようにされている。符号１０は踊り場、１６は通路、１６ａは手摺である。
【００２０】
前記上部旋回体５の前部位置には運転室１５が設けられ、この運転室１５は、平行リンク機構２０によって定位置（格納位置）から前方に、また上方に、所定の範囲で移動可能にされている。前記平行リンク機構２０は、図２に示されるように、上部旋回体５の前上部に設けられるベース部材２９に基端部をそれぞれ枢支されて所要の間隔で平行して配される二組の第１平行リンク２１と、この第１平行リンク２１の上端部に枢支される中間連結部材２２と、この中間連結部材２２に基端部を枢支されて配される第２平行リンク２３と、前記第１平行リンク２１の一方のリンク２７基端部と他方のリンク２７’の先端部とを繋いで起伏操作する第１リンクシリンダ２５および前記第２平行リンク２３の一方のリンク２８の基端部と他方のリンク２８’の先端部とを繋いで起伏操作する第２リンクシリンダ２６とによって構成されている。この平行リンク機構２０における第２リンクシリンダ２６の先端部が運転室支持フレーム２４の後端部に連結されて、前進または昇降できるようになされている。
【００２１】
前記運転室１５が定位置にある箇所を格納位置Ａとされ、この格納位置Ａには、運転室１５の格納位置検知手段３０として、例えば図２に示されるように、運転室１５に対向する上部旋回体５の前端部に取付けられるＴ字型をしたブラケット３１の先端部３１ａに近接スイッチ３２が横向きに取付けられており、運転室支持フレーム２４の後端部に格納位置Ａで前記近接スイッチ３２に対向する位置に突き出すようにして運転室検出プレート３３が設けられている。そして、前記近接スイッチ３２から上部旋回体５の適所に設けられる図示されない制御装置に組込まれるコントローラ３４にリード線により信号が伝達されるようになされている。なお、運転室１５には前記格納位置検知手段３０によって格納位置Ａにあるか移動しているかを判断できる表示手段（例えば表示ランプなど）を設けてオペレータが確認できるようにするのが好ましい。
【００２２】
一方、この作業機械１には、運転室１５に対して作業機６の先端部（クラムシェルバケット９）が近接して、誤って接触するのを防止する作業機干渉防止装置４０が設けられている。特に、図４で示されるように、運転室１５が格納位置Ａ（定位置）から矢印ａで示されるように前方へ張出して作業時におけるオペレータの作業視認性を高める必要があるので、作業中に運転の状況に応じて運転室１５を前記平行リンク機構２０の作動によって前方に移動させることがある。このような移動可能な運転室１５に対して、作業機６はブーム７の基端部を上部旋回体５上に枢支されて作動の原点に変化はないので、運転室１５が格納位置Ａにある場合と、運転室１５が前方に張出した場合とでは、当然作業機６の動作範囲が狭まることになる。言換えると、作業機６の先端部（クラムシェルバケット９）が上部旋回体５側に最も近づいて作業する場合に、運転室１５が張出すことで、その作業機６の先端部が運転室１５に干渉する危険性が高まることになる。
【００２３】
そのために、本実施形態では、作業機６先端部の運転室１５への干渉を防止する干渉防止装置４０としては、作業機の制御系において、運転領域Ｂと運転室に対する干渉回避領域Ｄと両領域の間に設けられる減速領域Ｃと自動停止領域Ｃ’（図４参照）とを、座標入力によって運転室１５が格納位置Ａにある場合と格納位置Ａから突き出している場合の２種類のテーブルを用意して、制御装置に組込まれるコントローラ３４にデータとして入力されており、これらデータによって各領域が設定される。作業機６の運転に際して、運転領域Ｂから運転室１５側に作業機先端部が近づくように操作されると、まず減速領域Ｃに移行すれば、アーム８先端部の変位速度が減速され、さらに運転室１５に近づく動きを続けると、自動停止領域Ｃ’になり、作業機６は滑らかに停止し、干渉を回避する方向の操作のみ可能となる。また、何らかの原因で領域Ｃ’で停止せず、その内側（運転室に近い側）に設けられたデットラインＤ’に達すると作業機６の駆動部が全停止する（ロックされる）ように設定されている。
【００２４】
このような制御手段は、現実に視認することができないので、前記各動作領域のいずれに作業機６の先端部が位置しているかを表示する表示器が運転席の前方で前窓の視界を損なわない位置に取付けられる。この領域表示器４１としては、青・黄・赤の表示ランプ４２，４３，４４を備えたものとされ、前述のように運転室１５内における運転席１５ａの前方位置に配置されてオペレータが作業状態での荷動きを視認する状態で簡単に確認できるようにするのが好ましい。
【００２５】
前記領域表示器４１における表示ランプ４２〜４４は、青色ランプ４２が点灯の場合運転領域Ｂにあることが示されて、自由に運転操作が行える状態であることを認識できる。黄色ランプ４３が点灯であると、減速領域Ｃにあることが示されて、干渉を回避するための注意を喚起する領域であることが認識でき、また自動停止領域Ｃ’で自動停止した場合は黄色ランプ４３が点滅する。また、運転室１５が格納位置Ａにいて張出し警告領域Ｅにある場合は、赤色ランプ４４も点灯し、運転室１５を前に出すことができない領域にあることを認識できる。また、干渉回避領域Ｄで全ロック状態の場合は、赤色ランプ４４が点滅し、通常の故障との区別が可能となる。このように、領域表示器４１では、表示ランプ４２〜４４の色分けと点灯・点滅で、オペレータが今作業機の状態がどのような位置にあるかを一目で判別することができるようにされている。
【００２６】
前記領域表示器４１における各領域を表わす表示ランプ４２〜４４の点灯・点滅については、作業機６のブーム７基部の枢支ピン位置およびアーム８の取付位置に設けられた角度センサ（図示せず）からの角度信号をコントローラ３４に送信されると、そのコントローラ３４において予め入力されているデータと比較演算させて、対応する領域の表示ランプ４２〜４４が点灯・点滅するように関連付けられる。また、同時に、前記運転室１５の格納位置検知手段３０における検知信号が、運転室１５が格納位置Ａから離れたことを検知してコントローラ３４に送信されると、そのとたんに運転室１５が張出した状態での規制に切換えられ、運転制御領域が変更されて、減速領域Ｃ（黄色点灯）・自動停止領域Ｃ’（黄色点滅）・干渉回避領域Ｄ（赤色点滅）と領域が図５のように変化する。
【００２７】
作業機６の作動は、制御装置の作動によって、作業機６を作動させるアクチュエータ１１，１２，１３とその操作用の機器が制御され、これに合わせて前記領域表示がなされる。
【００２８】
このように構成される本実施形態では、オペレータが運転室１５内で周知の手段で作業機６を運転操作すると、作業機６が屈伸したり上下動したりして目的作業を遂行する間で、その作業機６の先端部（アーム８の先端に取り付くバケット９など）が移動する過程で、領域表示器４１上にて青色ランプ４２が点灯しているときには運転領域Ｂにあることが認識される。やがて作業機６の先端部が手前に引かれて表示ランプが黄色点灯に変わると減速領域Ｃに移行したことをオペレータが認識でき、そのまま手前側に移行させると自動停止することも認識できる。このように、表示器上でのランプの色で作業機６の先端部が位置する領域を即座に知ることができる。しかも、その領域表示器４１が運転席１５ａにいるオペレータの目前に位置するので、前方注視での作業状態にあって、必ずオペレータの視野に入ることになり、特にわき見をしなくとも色彩の変化で運転自由な領域か干渉回避領域に近づきつつあるかを即座に判断でき、減速と作業効率の落ちるのを未然に回避して、円滑な運転を続行することができるのである。
【００２９】
また、運転室１５が格納位置Ａにあるとき、オペレータが領域表示器４１を見て運転室１５を前に突き出すことができるかどうかは、作業機６の先端部（クラムシェルバケット９）が前窓からの視野外にあっても、領域表示器４１の赤色表示ランプ４４が点灯しているか否かで判断することができるので、みだりに全ロック状態となるような運転操作をすることなく、設定された自由運転できる領域（運転領域Ｂ）に移動させて全ロックを回避することができる。またさらに、減速領域Ｃに移動して吊り荷の負荷によることなく減速状態になるようなときには、作業機６の先端部を運転領域Ｂへ移して、その後に引上げると言うような操作を行えば速やかに引上げることが可能になる、という具合に表示ランプの表示色によって操作を切換えるようにすることができる。
【００３０】
本実施形態では、上述のように、運転時における作業機先端部の位置を、座標入力されたデータと照合してその位置がどこにあるかを、運転室に設けられる領域表示器で３段階に区別して異なる色のランプと点灯・点滅状態で表示することによって判別できるようにされるので、オペレータが直感的に状況判断することができ、疲労感を起させることなく、円滑に、かつ速やかに作業機を運転することができ、作業効率の向上を図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、表示ランプによって状況判断ができるので、高度な技術を習熟しなくとも、視野から外れた位置にある作業機先端部の位置を確認できて無理なく運転を行うことができるので、作業能率を高め得るという効果を奏するものである。
【００３２】
以上の実施形態では、領域表示器として三個の表示ランプを切換えて表示させるものについて説明したが、これに代えて表示面とその輝度とをオペレータの視野において判別できるように配置すれば色調が変化するデジタル表示式の表示器を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の作業機干渉防止域表示装置を備える作業機械の一実施形態の側面図である。
【図２】図２は、運転室の格納位置検知手段の一具体例を表わす平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図３】図３は、運転室内に設置された領域表示器を表わす図である。
【図４】図４は、作業機運転時の動作領域とその各領域を示す表示ランプの点灯・点滅状態とを表わす図（運転室が格納位置にある場合）である。
【図５】図５は、作業機運転時の動作領域とその各領域を示す表示ランプの点灯・点滅状態とを表わす図（運転室が張出し位置にある場合）である。
【符号の説明】
１                    作業機械
５                    上部旋回体
６                    作業機
７                    ブーム
８                    アーム
９                    クラムシェルバケット
１５                  運転室
１５ａ                運転席
２０                  平行リンク機構
２４                  運転室支持フレーム
３０                  格納位置検知手段
３２                  近接スイッチ
３３                  運転室検出プレート
３４                  コントローラ
４０                  干渉防止装置
４１                  領域表示器
４２                  青色ランプ
４３                  黄色ランプ
４４                  赤色ランプ
Ａ                    運転室の格納位置
Ｂ                    運転領域
Ｃ                    減速領域
Ｃ’                  自動停止領域
Ｄ                    干渉回避領域
【図１】
2004332442.tif 000003
【図２】
2004332442.tif 000004
【図３】
2004332442.tif 000005
【図４】
2004332442.tif 000006
【図５】
2004332442.tif 000007