(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体の上部フレーム上に設けられた運転室内部に運転者シートを備えた建設機械において、
前記運転室内に設けられ、運転者シートに対する３軸チャンネルの振動信号を発する複数の加速度センサーがシートの下部に備えられた運転者シートと、
前記運転室の下部に設けられ、前記信号を印加され、リアルタイムで３軸チャンネルそれぞれの振動を演算し、３軸振動値を出力する振動測定装置と、
前記運転者シートと前記振動測定装置との間に設けられ、前記３軸振動値を印加され、所定区間内で発生する平均振動値と衝撃振動値を演算しかつ貯蔵し、その結果を運転者の手・腕に伝わる振動に関する振動露出値および運転者の全身に伝わる振動に関する振動露出値として出力する電子制御器と、
前記運転室内に設けられ、前記振動露出値をＬＣＤ画面に表示するが、前記ＬＣＤ画面を介して前記振動露出値をリアルタイムでモニタリングするように構成されたディスプレー装置と、
電子制御器から印加された制御信号が予め定められていた前記振動露出値の限界を超えると、アラームを運転者に提供する警報装置とからなることを特徴とする建設機械用の運転者振動モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械用の運転者振動モニタリング装置に関するものであって、さらに詳しくは建設機械の運転中に過度に生じ得る振動状態をモニタリングすることで振動に対する運転者の露出状態をリアルタイムで提供し、且つ、必要時に運転者にアラーム警報を提供することから、安全で且つ容易に建設機械を作動することが可能となる。
【背景技術】
【０００２】
一般に、掘削機や油圧ショベルなどのような建設機械の作業過程において、建設や土木工事現場での路面状態は相対的に悪いため、車体の振動が必ず伴うことになると共に、運転室での各種レバーや他の付設装置を操作する運転者はその振動に容易に露出されてしまう事情である。
【０００３】
特に、近年には建設機械の振動露出値のＥＬＶ(Ｅｘａｐｏｓｕｒｅ  Ｌｉｍｉｔ  Ｖａｌｕｅ)を各国の実情に照らして規定している。
【０００４】
これにより、運転者は、一日８時間に準じる振動露出値を超過しないようになっており、且つ、建設機械には、運転者が長時間振動及び衝撃に露出されることを防止することができるように製造過程で運転者身体に加えられる振動のＷＢＶ(Ｗｈｏｌｅ  Ｂｏｄｙ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ)や運転者の腕などに加えられる振動のＨＡＶ(Ｈａｎｄ  Ａｒｍ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ)を含めるデータを記録及び提供することができる装置を別に備えなければならない。
【０００５】
従来の一般建設機械は、振動及び衝撃緩衝装置として装備を構成する下部走行体と運転室の接触部とに防振ゴムを設けたり、運転者シートの下部に別に緩衝用ダンパーを取り付けることで、車体から運転者に伝わる振動や衝撃をある程度減少させることができるように構成されているだけであって、前述した振動露出値のＥＬＶをＥＵの規格や他の国の規定に適するように構成し得ないという問題を抱えていた。
【０００６】
また、従来の単純なダンパー機能を備えた緩衝装置のみでは、振動や衝撃を充分に遮断することができなかったため、運転者に疲労感を加重させるばかりでなく、特に長時間使用過程における運転者身体に対する振動露出値や運転者の腕や腕筋肉系などに加えられる振動露出値を別に測定及びモニタリングすることができないため、過度な振動や衝撃による身体上の病気をもたらすことになるという問題もがあった。
【０００７】
さらに、建設機械の振動露出値は、作業現場の路面環境や運転者の使用時間などによって異なるため、建設機械に適切な振動露出状態の許容基準を設定する時、作業時間や作業現場表示などを単純に整形化させてモニタリングすることは実用的ではなく、且つ、現在の作業状態を反映した上で、振動露出値の限界に到達した場合に運転者にリアルタイムでその状態を提供する必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、該目的は、運転者身体に加えられる振動露出値や運転者の腕や腕筋肉系などに加えられる振動露出値をリアルタイムで測定及びモニタリングし得る建設機械用の運転者振動モニタリング装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、現在作業状態を反映し、振動露出値の限界に到達した場合に、リアルタイムで運転者に警報を供給することができる建設機械用の運転者振動モニタリング装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の説明において、ＲＭＳ(Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ)値とは、運転者シートから測定される振動を予め設定しておいたアルゴリズムにより処理する平均振動値であり、ＶＤＶ(Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｄｏｓｅ  Ｖａｌｕｅ)とは、運転者シートから測定される振動を予め設定しておいたアルゴリズムにより処理する振幅のうちに最大振幅(Ｐｉｃｋ  Ｍａｘ．)を含める衝撃振動値であり、Ａ(Ｔ)とは、所定区間(Ｔ)内で運転者シートから測定される振動を予め設定しておいたアルゴリズムにより処理する平均振動値である。
【００１１】
また、運転者身体の振動露出に関しては、ＷＢＡ値でディスプレーするデータであり、運転者の腕などの振動露出に関しては、ＨＡＶ値でディスプレーするデータであるが、各振動露出値は、運転開示の際から毎ｄＴ時間ごとに時間区間Ｔ以内の範囲で各国の規定する限界値の平均振動値Ａ(Ｔ)又は衝撃振動値ＶＤＶ(Ｔ)を超過するか否かをモニタリングすることができるように、Ｔ時間までの累積平均振動値及び累積衝撃振動値データをディスプレーすることと解析すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述したような目的を達成するために、本発明による建設機械用の運転者振動モニタリング装置は、下部走行体の上部フレーム上に設けられた運転室内部に運転者シートを備えた建設機械において、
前記運転室内に設けられ、運転者シートに対する３軸チャンネルの振動信号を発する複数の加速度センサーがシートの下部に備えられた運転者シートと、
前記運転室の下部に設けられ、前記信号を印加され、リアルタイムで３軸チャンネルそれぞれの振動を演算し、３軸振動値を出力する振動測定装置と、
前記運転者シートと前記振動測定装置との間に設けられ、前記３軸振動値を印加され、所定区間内で発生する平均振動値と衝撃振動値を演算しかつ貯蔵し、その結果を運転者の手・腕に伝わる振動に関する振動露出値および運転者の全身に伝わる振動に関する振動露出値として出力する電子制御器と、
前記運転室内に設けられ、前記振動露出値をＬＣＤ画面に表示するが、前記ＬＣＤ画面を介して前記振動露出値をリアルタイムでモニタリングするように構成されたディスプレー装置と、
電子制御器から印加された制御信号が予め定められていた前記振動露出値の限界を超えると、アラームを運転者に提供する警報装置とからなることを特徴とする。
【００１３】
この際、前記加速度センサーは、公知の運転者シートの下部又は肘掛けに設置可能であり、且つ、前記電子制御器は、加速度センサーの入力信号で運転者シートの振動状態の限界可否を判断し、それによる制御信号を発する出力装置とを含める。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明による建設機械用の運転者振動モニタリング装置は、運転者身体に加えられる振動露出値や建設機械装備の振動値をリアルタイムで測定及びモニタリングすることができ、且つ、現在、作業状態が振動露出値の限界に到達する場合、リアルタイムで運転者にアラーム警報を提供することができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
図１は、本発明によるシステム主要部の配置状態を示した構成図であり、図２は、本発明によるシステムを作動するための回路構成を示したブロック図である。
【００１７】
本発明の望ましい実施例による建設機械用の運転者振動モニタリング装置は、下部走行体１４の上部フレーム１５に設けられた運転室１３の内部に備えられた運転者シート１１の下部に設けられ、運転者シート１１の振動を感知する加速度センサー１０を備えるが、前記加速度センサー１０は運転者シート１０の振動を３軸チャンネルの低周波信号として発する。
【００１８】
振動測定装置１２は、前記３軸チャンネルの信号を印加され、リアルタイムで３軸チャンネルの振動を個別に測定し、それによる出力値を発する。
【００１９】
電子制御器２０は、前記振動測定装置１２の出力値を印加され、所定区間内で発生する平均振動値と衝撃振動値とを演算し、その結果を振動露出値として出力する。
【００２０】
ディスプレー装置３０は、運転者の視野に容易に入るように運転室１３の内部一側に設けられ、前記振動露出値をリアルタイムでＬＣＤ画面上に表示する。
【００２１】
前記電子制御器２０は、平均振動値と衝撃振動値とを算出する演算装置２１と、演算結果を貯蔵するマイコンなどのような貯蔵手段２２とからなり、Ａ(８)で示すことができる一日平均振動露出値やその他衝撃振動露出値及び最大振動などを含める制御信号を貯蔵し、これを前記ディスプレー装置３０上に出力することができる。
【００２２】
また、本発明の実施例において、前記電子制御器２０は、一般の掘削機や油圧ショベルなどの運転室内に設けられたディスプレーＥＣＵ(Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ)に連結し、且つ、ディスプレー装置３０は、一般の計器盤に連結して利用することも可能である。
【００２３】
一方、本発明の望ましい実施例において、本発明による建設機械用の運転者振動モニタリング装置は、電子制御器２０により平均振動値と衝撃振動値とを演算し、その結果を振動露出値として出力する制御信号を提供し、且つ、前記電子制御器２０から提供された制御信号が予め定められていた限界を超過すると、アラーム警報を運転者に提供する警報装置４０をさらに含めて構成される。
【００２４】
前記警報装置４０において、運転者身体の振動露出に関するＷＢＶ(Ｗｈｏｌｅ  Ｂｏｄｙ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ)の場合は、振動露出値が０．５Ｈｚ〜８０Ｈｚの範囲を超えると、運転者にアラーム警報を提供し、次いで運転者の腕などの振動露出に関するＨＡＶ(Ｈａｎｄ  Ａｒｍ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ)の場合は、振動露出値が８Ｈｚ〜８００Ｈｚの範囲を超えると、運転者にアラーム警報を提供することが望ましい。且つ、作業地域や建設機械の種類に相応して別途に振動露出値の範囲について先に設定しておく必要がある場合には、セッティング値を変更し、適用することが可能であることは言うまでもない。
【００２５】
図３は、本発明による装置の作動手順を示したフローチャートであり、図４は、本発明によるディスプレー装置の表示状態を示した図面である。
【００２６】
図示の如く、掘削機や油圧ショベルなどの建設機械のエンジンが始動されると、本発明による運転者振動モニタリング装置は、段階Ｓ１００で加速度センサー１０を介して運転者シート１１に加えられる３軸チャンネルの低周波振動信号を発生し、且つ、段階Ｓ２００で運転者シート１１のチャンネル別振幅を算出して、電子制御器２０に提供する。
【００２７】
この信号は、電子制御器２０で所定の時間区間ｄＴの範囲を設定する際、初期値として設定して貯蔵することができ、且つ、運転者又は建設機械のオペレータが必要に応じて時間区間を改めて調整することができる。
【００２８】
段階Ｓ３００で運転者シート１１に加えられるＲＭＳの平均振動値及び所定時間区間Ａ(Ｔ)の平均振動値及び最大振動値を含めるＷＢＶの衝撃振動値を演算し、且つ、この過程は後述するディスプレー装置３０により振動露出値として示される運転者身体の振動露出に関するＷＢＶのディスプレーデータと運転者腕などの振動露出に関するＨＡＶのディスプレーデータなどを生成するアルゴリズム遂行過程である。
【００２９】
電子制御器２０は、アルゴリズム遂行による前記データ生成結果をマイコンなどの貯蔵手段を介して臨時に貯蔵する。
【００３０】
また、段階Ｓ４００で振動露出値と予め設定しておいた限界値とを比較し、該結果をモニタリングすることができるようにディスプレー装置３０に出力するが、例えば、限界値を１．１５ｍ/ｓに設定した場合、前記段階Ｓ４００で演算結果と比較し、限界値以内の範囲に前記振動露出値が包含されると、段階Ｓ５００で出力信号を変換し、ディスプレー装置３０に前記振動露出値の含まれた出力データを供給する。
【００３１】
次に、段階Ｓ７００で、前記ディスプレー装置３０のＬＣＤ画面又は公知の計器盤一側に運転者又は装備オペレータに現在の作業状態に関する所定の時間区間範囲内で行われた累積振動情報をリアルタイムで表す。
【００３２】
もし、前記段階Ｓ４００において、演算結果と比較し、限界値以内の範囲から前記振動露出値が超過された場合には、Ｓ６００で電子制御器２０の制御信号により警報装置４０を作動し、運転者及び装備オペレータにアラーム警報をリアルタイムで提供し、ディスプレー装置３０のＬＣＤ画面又は計器盤一側に運転者又は装備オペレータに現在作業状態に関する所定の時間区間範囲内で行われた累積振動情報をリアルタイムで表す。
【００３３】
以上のように、本発明による建設機械用運転者振動モニタリング装置は、運転者に加えられる振動露出値や建設機械装備の振動値をリアルタイムでモニタリングするものの、図４乃至図５は、本発明によるディスプレー装置３０を介して実際運転者シートから計測した３軸振動値と、これをリアルタイムで処理し、毎２０秒ごとに計算したＷＢＶ値とを、棒グラフと数値に表した一実施例を示したものである。
【００３４】
つまり、建設機械の運転室内で作業者は運転又は作業過程において、ある瞬間に三つの振動値のうちに、最高値が規定しておいた限界値を超えると、アラーム警報の提供を受けることが可能となる。
【００３５】
また、図５に示されたように、運転者は、一日８時間に準じて振動情報を保有することができるため、振動露出が非常に大きい建設機械の作業環境を安全且つ容易に保持することが可能となる。
【００３６】
本発明の説明において、図４は、本発明によるディスプレー装置の表示状体を示した図面であって、電子制御器２０から提供される出力信号を通常の掘削機用計器盤に表示した実施例を示したものである。
【００３７】
ここで、別の画面表示手段を備える他の建設機械のＬＣＤ表示装置や計器盤に本発明の技術を適用するということは本発明の技術的範疇に含められるものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるシステムの主要部配置状態を示す構成図である。
【図２】本発明によるシステムを作動するための回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による装置の作動手順を示したフローチャートである。
【図４】本発明によるディスプレー装置を介して８時間に基づく振動露出状態の一実施例を示す図面である。
【図５】本発明によるディスプレー装置を介して毎２０秒ごとに演算した平均振動値と計測した振動データの表示状態の一実施例を示した図面である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  加速度センサー
１１  運転者シート
１２  加速度測定装置
２０  ＥＣＵ
２１  振動露出値演算装置
２２  貯蔵装置
３０  ディスプレー
４０  警報装置
【図１】
0004696034.tif 000002
【図２】
0004696034.tif 000003
【図３】
0004696034.tif 000004
【図４】
0004696034.tif 000005
【図５】
0004696034.tif 000006