(57)【要約】【課題】  建設機械を操作するオペレータが運転室内で後方視野を取得するために、カメラを収容させた収容部に設けられる窓部に装着した保護カバーが破損しても、直ちにカメラが損傷しないように保護する。【解決手段】  収容部１０はカウンタウエイト７に形成した刳り貫き部により構成され、カメラ１３はそのコーナ壁１０ａにブラケット１４を介して角度調整可能に設けられ、カメラ１４の上部位置に反射鏡１５を設けて、上方に向けたカメラ１４の視野を後方に向けるように曲折させるようになし、カメラ１４は開口部１１の高さ位置とほぼ同じか、若しくはそれより低い位置に配置して、カメラ１４が取り付けられているコーナ壁１０ａを保護壁部として機能させている。【選択図】  図５
2005180065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の上部旋回体の後方を監視するために、カウンタウエイトに収容部を形成して、この収容部内に後方監視用のカメラを設置する構成としたものにおいて、
前記カウンタウエイトに形成した収容部は、視野を得る方向に開口し、かつ透明部材による保護カバーで覆われた窓部と、この窓部に連なる剛体部材で形成した保護壁部とを有するものとなし、
前記カメラは前記保護壁部の内側に収容され、
前記窓部から取り込まれる外部観察視野を前記カメラに導くために、このカメラの光軸を曲折させる反射鏡を配置する
構成としたことを特徴とする建設機械の後方監視装置。
【請求項２】
前記窓部は前記保護壁部の上部位置に設けられ、前記カメラは前記窓部より下方位置にその撮影用対物レンズを上方に向けるようにして配置し、また前記反射鏡はこのカメラの上部位置に配置する構成としたことを特徴とする請求項１記載の建設機械の後方監視装置。
【請求項３】
前記カメラまたは反射鏡の少なくとも一方は角度調整可能に設ける構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の建設機械の後方監視装置。
【請求項４】
前記収容部の下部位置に水抜き孔を形成する構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の建設機械の後方監視装置。
【請求項５】
前記水抜き孔は、前記カウンタウエイトの下面部に開口部を形成して、この開口部に着脱可能に装着されるアンダーカバーに設ける構成としたことを特徴とする請求項４記載の建設機械の後方監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に装着され、この建設機械を操作するオペレータにとって死角となる領域に対して補助的な視野を得るための後方監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の一例として、油圧ショベルはクローラ式走行手段を有する下部走行体に旋回装置を介して上部旋回体を設置したものから構成され、上部旋回体には、運転室及び作業手段としてのフロント作業機が装着されている。これら運転室及びフロント作業機は、上部旋回体の前方に配置されている。また、上部旋回体における運転室の後部側には機械室を構成する建屋が設けられ、最後部位置にはカウンタウエイトが設置されている。
【０００３】
油圧ショベルは、主に土砂の掘削等の作業を行うために用いられるものである。このために、運転室内にはオペレータが着座する運転席が設置されており、この運転席の左右両側部や前方部には操作手段としての操作レバーや操作ペダル等が設けられている。従って、オペレータは運転席に着座して操作手段を操作するようになっており、その操作中には、運転室の前方及び側方の状況は視認により確認できるが、前方を向いた姿勢では、後方及び斜め後方の視野が得られない。ここで、作業の安全性及び円滑性等の観点からは、後方視野を得ることは極めて重要なこととなる。
【０００４】
勿論、運転室の外側にはバックミラーが設置されており、このバックミラーを視認することによって、ある程度は後方及び斜め後方の視野が得られることになるが、バックミラーだけでは後方及び斜め後方の安全確認等を行うためは不完全なものであり、より確実に安全確認を行うためには、オペレータは運転席から後方を振り返るようにしなければならない。しかしながら、作業中において、オペレータが後方を振り返るのは操作上では好ましくはない。また、運転室の後方位置には建屋が設けられて、後窓からの視野が制限されることになり、より確実に後方安全確認を行おうとすると、オペレータは下車しなければならないことになる。
【０００５】
とりわけ、油圧ショベルが稼動する作業現場において、作業者が立ち入って何等かの作業している場合や、周囲に構築物等が位置している場合等には、後方安全確認は極めて重要になってくる。ここで、後方安全の確認が必要なのは、主に、下部走行体による後進時及び上部旋回体の旋回時であるが、土砂を掘削してダンプトラックに積載する等といった作業を行う際には、後進及び旋回は頻繁に行われることから、安全確認のために頻繁に下車するのは、作業効率の点で極めて不利であり、また面倒でもある。
【０００６】
以上のことから、オペレータが運転室内で前方を向いた状態でも、後方の安全確認を行えるようにするために、上部旋回体の後方に監視用のカメラを設置して、このカメラからの映像を運転室内に設けたモニタに表示することによって、後方における補助視野を得るようにするように構成したものは従来から知られている。
ただし、油圧ショベルが稼動する作業現場は、カメラにより撮影を行うには極めて過酷な条件下にある。即ち、作業現場では塵埃が舞い上がり、岩石等が飛散する環境下にあることから、少なくとも岩石等が直接カメラに衝突しないように保護しなければならない。このために、カウンタウエイトにカメラの収容部を設けて、この収容部内にカメラをその対物レンズを後方に向けるように配置し、しかもカメラによる後方視野を確保するために、収容部の後部側を開口させて、この開口部に透明な保護カバーを装着することによって、カメラを保護する構成としたものが、特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４０６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、カメラの保護という観点からは、保護カバーに極めて高い強度を持たせなければ、岩石等が激突すると破損してしまうおそれがある。保護カバーとして高い強度を有する合成樹脂を用い、しかもその厚みを大きくすれば、その強度を高めることができる。ただし、保護カバーに対する衝撃には強弱があり、稀に極端に大きな衝撃が保護カバーに作用することもある。従って、このような稀に生じる事態に対応するために、保護カバーの強度を極端に高くするのは必ずしも合理的なものとはいえない。従って、保護カバーは実際に生じるあらゆる衝撃荷重に対して完全なものとはなり得ない。
【０００８】
そこで、本発明においては、カメラを収容する収容部の窓部に装着した保護カバーに極端な衝撃荷重等が作用して、この保護カバーが破損しても、カメラを損傷しないように二重の保護機能を発揮させるようになし、もって保護カバーに衝撃に対する極端な強度を持たせなくても、カメラの保護の完全性を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明は、建設機械の上部旋回体の後方を監視するために、カウンタウエイトに収容部を形成して、この収容部内に後方監視用のカメラを設置する構成としたものであって、前記カウンタウエイトに形成した収容部は、視野を得る方向に開口し、かつ透明部材による保護カバーで覆われた窓部と、この窓部に連なる剛体部材で形成した保護壁部とを有するものとなし、前記カメラは前記保護壁部の内側に収容され、前記窓部から取り込まれる外部観察視野を前記カメラに導くために、このカメラの光軸を曲折させる反射鏡を配置する構成としたことをその特徴とするものである。
【００１０】
カウンタウエイトにカメラの収容部を形成して、この収容部内にカメラを装着するが、このカメラによる視野を確保し、かつ岩石等の衝突からカメラを保護するために保護カバーをその窓部に装着する。従って、保護カバーには、高い透明性を持たせ、またそれを透過する像の歪みを最小限に抑制する必要がある。保護カバーはこの観点から選択するようになし、保護カバーの強度を二次的な要求とする。従って、保護カバーの強度はある程度の限度があり、岩石等の衝突により極端な衝撃が加わると、破損のおそれがある。ただし、通常の作業を行っている際に、岩石等の衝突物が衝突した程度では保護カバーは破損しない程度の強度を持たせるが、それ以上、即ち稀に起こるであろうような岩石等の激突といった事態が発生したときにまで破損させないような高い強度を保護カバーに持たせない。そして、たとえ保護カバーが破損しても、保護壁部によりカメラだけは損傷しないように二重の保護機能を発揮させるようにしている。即ち、窓部に向けて飛来する岩石の軌跡の延長線から外れた位置にカメラを設置することによって、窓部に連なる壁面を保護壁部として機能させる。ここで、保護壁部は金属等の高強度部材で形成して、岩石等が激突しても破損しない強度を持たせる。カウンタウエイトは鋼板からなる容器内に重量物を充填したものであるから、この鋼板を保護壁部として機能させることができる。
【００１１】
ただし、保護カバー破損後のカメラの保護機能はあくまで一時的なものである。即ち、飛来する岩石等が直接衝突しないように保護するが、保護カバーが破損した状態において、岩石等が収容部内に飛来したときに、反射鏡はともかくとして、カメラには壁面に衝突して跳ね返ったものは衝突する可能性があるが、直接衝突することはない。このように、直接の衝突さえ避け、衝撃が緩和された岩石がカメラと接触しても、カメラが損傷する可能性は極めて少ないものとなる。しかしながら、そのまま作動を長時間継続すると、やがてはカメラを損傷させることになる。保護カバーの破損はモニタに映し出される映像から確認できるので、それが確認されたときには、直ちに対応策を取れば良い。この対応策としては、カメラを取り外すか、カメラを緩衝部材で覆うかという措置を取ることになる。ただし、そうすると後方視野が得られなくなるので、できれば早期に保護カバーを交換するのが望ましい。
【００１２】
窓部と保護壁部との相対位置関係については、カメラの位置に依存する。カメラを上部側に装着する場合には、窓部は保護壁部より下方に位置させ、またカメラを左側に配置すれば、窓部は右側、保護壁は左側に配置し、さらに逆にカメラを右側に配置したときには、窓部は左側で、保護壁は右側に位置するようにする。ただし、一般的に安全確認のために後方視野を得る場合、車両の後方における斜め下方を視野に入れるのが合理的であり、また岩石等は斜め上方に向けて飛散することが多いので、カメラは下方の位置に設けるようになし、反射鏡はこのカメラの上部位置に配置する構成とする。従って、窓部は上方、保護壁部は下方に位置させる。
【００１３】
反射鏡の角度を変えるとカメラの視野範囲も異なってくる。反射鏡を上方に配置したときに、水平面に対する角度を大きくすれば、その分だけカメラ設置部に近い位置の映像を取得でき、また水平面に近い角度とすると、それだけカメラ設置部から遠い位置を視野範囲とすることができる。また、反射鏡は必ずしも平面形状のものとしなければならないのではなく、反射面が左右方向または上下方向に湾曲する形状とすることもできる。そして、作業現場等に応じて、カメラ及び反射鏡の少なくとも一方の角度及び形状を任意に設定できるようにすることもできる。収容部は保護カバーで覆われているので、ある程度は気密状態に保持できる。収容部を完全防水構造とすることも可能であるが、構造の簡略化を図るために、多少の隙間が生じるのを許容するようになし、この収容部の下部位置に水抜き孔を形成する構成とすれば、カメラや反射鏡を汚損したり、劣化させたりすることはない。しかも、カウンタウエイトの下面に開口部を形成して、この開口部に金属等の高強度部材からなるアンダーカバーを着脱可能に装着し、このアンダーカバーに水抜き孔を形成するのが、カメラ及び反射鏡のメンテナンス性を考慮したときに、より望ましい構成となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように構成することによって、後方視野を取得するために設けられる窓部に装着した保護カバーが破損しても、直ちにカメラが損傷するのを防止できる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に後方監視装置が装着される建設機械の一例として油圧ショベルの全体構成を示す。図中において、１は左右のクローラ式走行手段１ａ，１ａを備えた下部走行体であり、この下部走行体１の上には、旋回装置２を介して上部旋回体３が設置されている。上部旋回体３は旋回フレーム（図示せず）を有し、この旋回フレームにおいて、前方部に作業手段としてのフロント作業機４が装着され、このフロント作業機４と左右に並ぶようにして運転室５が設置されている。フロント作業機４は、ブーム４ａ，アーム４ｂ及びバケット４ｃから構成された多関節機構を有するものである。バケット４ｃは主に土砂の掘削を行うためのものであるが、作業の内容に応じて、このバケット４ｃに代えて他の作業アタッチメントを装着できるようになっている。また、運転室５の後部側にはエンジン等の機器類を収納した建屋６が設置されており、さらに上部旋回体３の最後端部にはカウンタウエイト７が設けられている。
【００１６】
油圧ショベルは概略以上のように構成されるが、この油圧ショベルを操作するオペレータは運転室５に設けた運転席８に着座して、操作レバーや操作ペダルを操作することによって、この油圧ショベルを作動させて、土砂の掘削等の作業を行うことになる。油圧ショベルの作動中には、上部旋回体３を旋回させたり、下部走行体１により後進したりすることがある。このときには、後方の安全を確認しなければならない。オペレータが運転席８に着座して、前方を向いた状態で、後方の安全確認を行えるようにするために、カウンタウエイト７の後端面には収容部１０が形成されており、この収容部１０内には後述するカメラ１３を含むカメラユニットが設置されている。また、運転室５内で、オペレータが運転席８に着座して前方を向いたままの姿勢で後方視野を得るために、後述するカメラにより撮影された後方の映像を表示するモニタ９が設置されている。
【００１７】
図２乃至図４にカメラユニットの設置部の構成を示すものであって、これらの図において、１０はカメラユニットの収容部であって、この収容部１０は、カウンタウエイト７に形成した刳り貫き部により構成されるものであり、この収容部１０はカウンタウエイト７の左右方向における中央部分であって、しかも上下方向には下方の位置に形成されている。なお、収容部１０は必ずしもこの位置である必要はなく、例えばカウンタウエイト７の左右方向及び上下方向の概略中央位置に形成したり、また左右両側に偏った位置に２箇所設けたりすること等も可能である。
【００１８】
次に、図５及び図６にカメラユニットの設置構造を示す。これらの図から明らかなように、収容部１０は、カウンタウエイト７を後端面から水平方向に向けて所定の深さ分を有する空所を形成したものからなり、その後端面と下面とに開口部１１，１２が形成されている。そして、収容部１０は左右の側壁と、上部壁，奥側の端壁及び下部側のコーナ壁とから構成される。カメラ１３はコーナ壁１０ａにブラケット１４を介して角度調整可能に設けられており、このカメラ１４の対物レンズ部は上方に向けられている。従って、このカメラ１４の視野は上方、つまり上部壁１０ｂの方向を向いている。
【００１９】
カメラ１４の上部位置には、反射鏡１５が設けられており、この反射鏡１５はブラケット１６により上部壁１０ｂに角度調整可能に取り付けられている。反射鏡１５は、上方に向けたカメラ１４の視野を後方に向けるように曲折させるためのものである。従って、反射鏡１５は上部壁１０ｂに対して概略４５°乃至その前後の角度を有するように装着されることになる。そして、ブラケット１４に対するカメラ１３の角度及びブラケット１６に対する反射鏡１５の角度を適宜設定することによって、油圧ショベルの構造や用途等に応じて最適な視野範囲が得られるように調整することができる。
【００２０】
収容部１０における後端側の開口部１１は窓部として機能するものである。つまり、図５に示したように、カメラ１４の光軸中心線Ａは真直ぐ上方に向けられて、反射鏡１５により曲折されて後方に向けられるようになる。従って、カメラ１３の視野は上下方向においては、同図に角度θ１で示した範囲となる。また、左右方向の視野角は図６に角度θ２で示した範囲となる。好ましくは、開口部１１はこの角度θ１の全範囲にわたり開口させるのが望ましい。ここで、カメラ１３を設置したのは、後方の安全確認を行うためのものであり、油圧ショベルの後部側の周辺を撮影すれば良く、あまり遠方の像を取得する必要がないことから、カメラ１４の光軸中心線Ａを反射鏡１５により曲折させた後の角度は水平となるより、むしろ若干下方に傾くようにするのが望ましい。一方、左右方向においては、できるだけ広い視野角が得られるようにする。
【００２１】
後方側における開口部１１には透明板、好ましくは透明樹脂からなる保護カバー１７が装着されている。この保護カバー１７は外部視野を鮮明な状態で入射させるためのものであり、かつ外部から飛来する岩石等がカメラ１４及び反射鏡１５に衝突しないように保護するためのものである。ただし、保護カバー１７は鋼板等と比較して強度がそれほど高いものではない。勿論、材質や厚み等により高い強度を持たせることもできるが、極端に高い強度を持たせるようにすると、保護カバー１７が極めて高価なものとなってしまうし、また透明度が低下したり、透過する像に歪みが生じたりする可能性がある。従って、保護カバー１７は、岩石等が飛来して衝突しても破損しない程度の強度を持たせ、むしろカメラ１４による映像の画質の向上を優先する。その上で、保護カバー１７が破損しても、カメラ１４は損傷しないように二重の保護機能を発揮させる構成としている。
【００２２】
而して、岩石等が飛来して保護カバー１７に衝突する場合、その方向が限られる。即ち、図５に矢印Ｃで示した方向である。そこで、収容部１０内で、この岩石等が飛来する方向の延長線位置から避けた位置にカメラ１４を配置することによって、たとえ保護カバー１７が破損した後に岩石等が収容部10内に飛来しても、カメラ１４に直接衝突しないようになし、もってカメラ１４に激しい衝撃が加わらないようにしている。即ち、カメラ１４を開口部１１の高さ位置とほぼ同じか、若しくはそれより低い位置に配置し、カメラ１４が取り付けられているコーナ壁１０ａを保護壁部として機能させて、飛来する岩石等がカメラ１４に直撃しないように保護している。ここで、カウンタウエイト７は鋼板等の高い強度を有する容器の内部に重量物を収納したものから構成されるので、このカウンタウエイト７を構成する鋼板を保護壁部とすることができる。カメラ１４は非透明部材であるコーナ壁１０ａの内側に位置しているが、反射鏡１５によりその視野方向を後方に向けるようにしているので、後方監視という目的が損なわれない。
【００２３】
勿論、保護カバー１７が破損してしまえば、外部から飛来する岩石等が収容部１０を構成する壁面に跳ね返ってカメラ１４に衝突することになり、これら繰り返されると、カメラ１４が損傷するに至ることになる。従って、保護カバー１７が破損すると、できるだけ早期に対策を講じる必要がある。即ち、最終的には保護カバー１７の交換を行うことになるが、作業現場で作業している間に保護カバー１７の交換するのは困難な場合もあり、カメラ１４を取り外すようにするのが現実的である。そして、保護カバー１７が破損したときには、この状態がカメラ１４により撮影されるので、オペレータはモニタ９に表示される映像を注視すれば、容易に発見することができ、迅速な対応が可能になる。
【００２４】
また、収容部１０には、その下面にも開口部１２が形成されている。この開口部１２にはアンダーカバー１８が装着されている。ここで、開口部１２を設けたのは、収容部１０の内部及びカメラ１４，反射鏡１５を清浄な状態に保つためのメンテナンス用のものであり、常時においては、閉鎖状態に保持するためにアンダーカバー１８が装着されている。従って、アンダーカバー１８は、ねじ止め等というように、着脱可能に装着するのが望ましい。そして、このアンダーカバー１８は保護カバー１７のように透明性が要求されないので、高い強度を有する鋼板等で形成する。
【００２５】
油圧ショベルは野外で作業するものであり、風雨に晒されることから、収容部１０の内部に雨水等が侵入するのを完全には阻止できない。従って、収容部１０内に雨水等が侵入する可能性は否定できない。そこで、カメラ１４及び反射鏡１５が雨水等に汚損されて、視野が十分得られなくなるのを防止するために、迅速かつ確実に排水するために、水抜き孔１８ａが穿設されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の後方監視装置を装着した建設機械の一例としての油圧ショベルの外観斜視図である。
【図２】カウンタウエイトの一部を破断にして示す図１の正面図である。
【図３】図１の要部平面図である。
【図４】図１の要部左側面図である。
【図５】図２の要部拡大断面図である。
【図６】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  下部走行体
３  上部旋回体
４  フロント作業機
５  運転室
７  カウンタウエイト
８  運転席
９  モニタ
１０  収容部
１０ａ  コーナ壁
１０ｂ  上部壁
１１，１２  開口部
１３  カメラ
１４，１６  ブラケット
１５  反射鏡
１７  保護カバー
１８  アンダーカバー
１８ａ  水抜き孔
【図１】
2005180065.tif 000003
【図２】
2005180065.tif 000004
【図３】
2005180065.tif 000005
【図４】
2005180065.tif 000006
【図５】
2005180065.tif 000007
【図６】
2005180065.tif 000008