(57)【要約】【課題】オペレータが迅速に傾斜角が所定の範囲内であるか否かを認識できない。【解決手段】クレーン機能付き油圧ショベル１は、車体フレームである上部旋回体３に設けられた運転室５と、運転室５の傾斜角を測定する角度検出器２４と、角度検出器２４の出力である傾斜角が所定の閾値θより大きいか否かを判断する判断部、すなわちコントローラ２５と、コントローラ２５が所定の閾値θより大きいと判断したことを報知する報知部、すなわちモニタ２２およびスピーカ２７と、を備える。【選択図】図５
2016211190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームと、
前記車体フレームの傾斜角を測定する角度検出器と、
前記角度検出器の出力である傾斜角が所定値より大きいか否かを判断する判断部と、
前記判断部が所定値より大きいと判断したことを報知する報知部と、を備えるクレーン機能付き油圧ショベル。
【請求項２】
請求項１に記載のクレーン機能付き油圧ショベルにおいて、
前記報知部は表示部、および音声出力部の少なくとも一つを備えるクレーン機能付き油圧ショベル。
【請求項３】
請求項１に記載のクレーン機能付き油圧ショベルにおいて、
作業装置を掘削作業に使用するショベルモードから、前記作業装置を吊荷の昇降に使用するクレーンモードへ切換える指令を出力するモード切り替えスイッチと、
前記モード切り替えスイッチが操作されると、前記角度検出器の出力する傾斜角が所定値以下である場合には前記クレーンモードへの切換えを許可し、前記角度検出器の出力する傾斜角が所定値より大きい場合には前記クレーンモードへの切換えを禁止するモード制御部とをさらに備えるクレーン機能付き油圧ショベル。
【請求項４】
請求項１に記載のクレーン機能付き油圧ショベルにおいて、
前記車体フレームが水平状態にある場合の前記角度検出器の出力に基づく値を保存する補正用保存部と、
前記角度検出器の出力および前記補正用保存部に保存された前記出力に基づく値を用いて、前記角度検出器の出力を補正する補正傾斜角出力部とをさらに備えるクレーン機能付き油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン機能付き油圧ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーン機能を備える油圧ショベルが知られている。クレーン機能による作業を行う場合は、安定的につり荷作業を行うために油圧ショベルの傾斜角が小さい、おおよそ水平に設置してから作業することが求められる。特許文献１には、水準器をオペレータが確実に観察することができる位置に装着する油圧ショベルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている発明では、オペレータが迅速に傾斜角が所定の範囲内であるか否かを認識できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるクレーン機能付き油圧ショベルは、車体フレームと、車体フレームの傾斜角を測定する角度検出器と、角度検出器の出力である傾斜角が所定値より大きいか否かを判断する判断部と、判断部が所定値より大きいと判断したことを報知する報知部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、傾斜角が大きいことを報知部が報知するため、オペレータは迅速に傾斜角が所定の範囲内であるか否かを認識できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】油圧ショベルの外観の概略図
【図２】油圧ショベルの運転室の概略図
【図３】第１の実施の形態においてコントローラに接続されている主な機器を示す図
【図４】クレーンモードにおけるモニタ画面の構成を示す図
【図５】コントローラの処理を示すフローチャート
【図６】第２の実施の形態においてコントローラに接続されている主な機器を示す図
【図７】クレーンモードスイッチが押された際のコントローラの処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、図１〜５を参照して、本発明によるクレーン機能付き油圧ショベルの第１の実施の形態を説明する。
図１は、クレーン機能付き油圧ショベル（以下、油圧ショベル）１の外観の概略図である。油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２の上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３の前部側に設けられた作業装置４と、上部旋回体３に設けられた運転室５とを備える。
【０００９】
作業装置４は、上部旋回体３に俯仰動可能に取り付けられたブーム６と、ブーム６の先端に俯仰動可能に取り付けられたアーム７と、アーム７の先端に回転可能に取り付けられたバケット８と、ブーム６を駆動するブームシリンダ９と、アーム７を駆動するアームシリンダ１０と、バケットリンク１２を介してバケット８を駆動するバケットシリンダ１１と、クレーン作業における荷釣りを行うフック１３とを備える。フック１３は、バケットリンク１２に設けられたフック格納空間に格納可能である。図１では、フック１３をフック格納空間から取り出した状態を示している。
【００１０】
運転室５は、運転席１４と、モニタ２２と、角度検出器２４と、コントローラ２５と、スピーカ２７とを備える。これらは図２を参照しながら説明する。図１の下部に示すように、図示左が運転室５の前方、図示右が運転室５の後方である。図１には記載していないが、図の手前側が運転室５の左、図の奥側が運転室５の右である。
図２は、運転室５の平面図である。図１の下部に示すように、図示左が運転室５の前方、図示右が運転室５の後方、図示上が運転室の右、図示下が運転室の左である。
【００１１】
運転室５は、オペレータが着席する運転席１４と、運転席１４の前方に位置し運転室５の床面に設けられた操作ペダル１５と、操作ペダル１５の前方から上向きに伸長する走行用操作レバー１６と、運転席１４の左に設けられた左レバーボックス１７と、運転席１４の右に設けられた右レバーボックス１８と、レバーボックス１７，１８の上部前方に設けられた制御用レバー１９，２０とを備える。運転室５はさらに、右レバーボックス１８の右に計器盤２１を備える。計器盤２１は、モード変更スイッチ２３、および不図示の水準器校正スイッチを備える。
【００１２】
モード変更スイッチ２３は、ショベルモードを示す位置とクレーンモードを示す位置のいずれかの位置をとる。モード変更スイッチ２３の状態は、コントローラ２５に出力される。水準器校正スイッチはコントローラ２５に接続され、水準器校正スイッチが押されると、コントローラ２５により後述する校正処理が開始される。
運転室５はさらに、動作モードに応じた情報を出力するモニタ２２と、油圧ショベル１の傾きを検出する角度検出器２４と、後述する演算を行うコントローラ２５と、警告音を出力するスピーカ２７とを備える。角度検出器２４は、検出した傾きを電気信号としてコントローラ２５に出力する。モニタ２２およびスピーカ２７は、コントローラ２５の指令に基づき動作する。
【００１３】
角度検出器２４は、設置位置、すなわち運転室５の水平からの傾斜角度を検出し電気信号として出力するセンサ、すなわち電子水準器である。角度検出器２４は、左右方向の傾きである左右傾斜角を示す左右角度信号α、および前後方向の傾きである前後傾斜角を示す前後角度信号βを出力する。以下では、左右角度信号αと前後角度信号βを特に区別する必要がない場合は、角度信号と呼ぶ。
コントローラ２５は、補正用保存部２５ａ、ならびに不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを備え、ＲＯＭに保存されたプログラムをＲＡＭに展開して実行する。補正用保存部２５ａは不揮発性の書き換え可能な記憶領域、たとえばフラッシュメモリである。
【００１４】
図３は、コントローラ２５に接続されている主な機器を示す図である。コントローラ２５には、角度検出器２４から左右角度信号αおよび前後角度信号βが入力され、モード変更スイッチ２３からモードを示す信号が入力される。コントローラ２５は入力された角度信号に対して所定の処理を行い、傾斜角度に変換する。所定の処理とは、たとえば４〜２０ｍＡで入力された電流値を０〜９０度に変換するスケーリング処理、または符号化されたデジタル信号の復号化処理である。
コントローラ２５は後述する処理を行い、処理結果をモニタ２２およびスピーカ２７に出力する。補正用保存部２５ａには、後述する校正用の情報が保存される。
【００１５】
（画面表示）
図４は、クレーンモードにおけるモニタ２２の表示部２８の表示例を示す図である。表示部２８には、傾斜角に関する情報、およびクレーン作業に必要なパラメータが表示される。表示部２８の背景色、すなわち情報が描画されていない領域の色は、通常は白や薄い灰色などの眼への負担が少ない色が使用されるが、後述する注意喚起を行う場合には赤や黄色など目立つ色が使用される。
【００１６】
左右傾斜角度、および前後傾斜角度が、領域２９に数値を用いて、領域３０に画像を用いて表示される。領域３０は、左右方向の傾きを表す領域３０Ａと、前後方向の傾きを示す領域３０Ｂとに分けられる。領域３０Ａおよび領域３０Ｂには、気泡式水準器における気泡を模擬した円が表示される。この気泡を模擬した円は、領域２９に示す傾斜角度に連動して移動する。オペレータは、領域３０に表示される気泡の位置により傾きを直感的に把握でき、領域２９に表示される数値により詳細な変化を把握できる。
表示部２８に表示されるパラメータは、実荷重、定格荷重、高さ、半径、などである。定格荷重とは、作業装置４の姿勢ごとに予め設定された吊り可能荷重である。すなわち、油圧ショベル１の姿勢が変化すると定格荷重も変化する。高さとは、地面からフック１３までの高さである。半径とは、上部旋回体３の回転中心からフック１３までの長さである。
【００１７】
（校正処理）
油圧ショベル１の出荷前、分解整備後、および部品交換後にオペレータにより以下の校正処理が行われる。
オペレータが油圧ショベル１を水平堅土の上に移動させ、水準器校正スイッチを押す。
水準器校正スイッチが押されると、コントローラ２５が角度検出器２４の出力を用いて左右方向の傾斜角、および前後方向の傾斜角を算出する。そして、それら傾斜角を正負逆転させた値を補正値として補正用保存部２５ａに保存する。すでに補正用保存部２５ａに補正値が保存されていた場合は、上書き保存される。
【００１８】
たとえば、左右方向の傾斜角が「＋３度」、前後方向の傾斜角が「−１度」の場合には、左右方向の補正値は「−３度」、前後方向の補正値は「＋１度」となる。
これ以後、コントローラ２５は傾斜角の評価を行う際に、角度検出器２４から入力された角度信号から算出した左右傾斜角、および前後傾斜角にそれぞれの補正値を加えた値を評価対象とする。
【００１９】
（フローチャート）
図５は、コントローラ２５のＲＯＭに保存されるプログラムの動作を示すフローチャートである。このプログラムは、オペレータにより不図示のキースイッチがＯＮにされると動作を開始する。以下で説明する各ステップの実行主体は、コントローラ２５のＣＰＵである。
ステップＳ１０１では、角度検出器２４から取得した角度信号を用いて傾斜角、すなわち左右傾斜角、および前後傾斜角を算出してステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２では、補正用保存部２５ａに補正値が保存されているか否かを判断する。保存されていると判断する場合はステップＳ１０３に進み、保存されていないと判断する場合はステップＳ１０４に進む。
【００２０】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１において算出した傾斜角、すなわち左右傾斜角および前後傾斜角のそれぞれに、補正用保存部２５ａに保存されている左右傾斜角の補正値および前後傾斜角の補正値を加えてステップＳ１０４に進む。以下では補正値を加えた傾斜角も同様に傾斜角と呼ぶ。
ステップＳ１０４では、モード変更スイッチ２３の出力を読み込み、モードがクレーンモードとショベルモードのいずれであるかを判断する。クレーンモードであると判断するとステップＳ１０５に進み、ショベルモードであると判断するとステップＳ１０９に進む。
【００２１】
ステップＳ１０５では、左右傾斜角および前後傾斜角のいずれも閾値θ以下であるか、または左右傾斜角または前後傾斜角が閾値θを上回っているかを判断する。左右傾斜角および前後傾斜角のいずれも閾値θ以下であると判断する場合はステップＳ１０６に進む。左右傾斜角または前後傾斜角が閾値θを上回っていると判断する場合はステップＳ１０７に進む。なお、閾値θはあらかじめ設定された角度であり、０度から閾値θの間においては車体が水平状態であると判断する角度である。
ステップＳ１０６では、モニタ２２、およびスピーカ２７を用いた注意喚起を停止する。すなわち、モニタ２２の背景色を標準の白または薄い灰色に戻し、スピーカ２７の発音を停止する。次にステップＳ１０８に進む。
【００２２】
ステップＳ１０７では、モニタ２２、およびスピーカ２７を用いた注意喚起を行う。すなわち、モニタ２２の背景色を目立つ赤または黄色に変更し、スピーカ２７から警告音としてブザー音を出力する。次にステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、左右傾斜角および前後傾斜角の値、およびそれに対応する画像、すなわち領域３０に表示する水泡の画像を作成してモニタ２２に出力する。次にステップＳ１０９に進む。
【００２３】
ステップＳ１０４においてショベルモードであると判断されると実行される、またはステップＳ１０８の後に実行されるステップＳ１０９では、キースイッチがＯＦＦであるか否かを判断する。キースイッチがＯＦＦであると判断すると図５により動作が表されるプログラムを終了し、キースイッチがＯＦＦではない、すなわちキースイッチがＯＮであると判断する場合はステップＳ１０１に戻る。
【００２４】
上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）クレーン機能付き油圧ショベル１は、車体フレームである上部旋回体３に設けられた運転室５と、運転室５の傾斜角を測定する角度検出器２４と、角度検出器２４の出力である傾斜角が所定の閾値θより大きいか否かを判断する判断部、すなわちコントローラ２５と、コントローラ２５が所定の閾値θより大きいと判断したことを報知する報知部、すなわちモニタ２２およびスピーカ２７と、を備える。
【００２５】
クレーン機能付き油圧ショベル１をこのように構成したので、オペレータは迅速に傾斜角が所定の範囲内であるか否かを認識できる。従来は、エンジン等の稼働による振動を有する環境下において気泡式水準器を覗き込む必要があったため、他の動作を中断して振動する気泡を注視してその正確な位置を判断し、その位置が所定の範囲内であるかを確認することに時間を要した。しかし、クレーン機能付き油圧ショベル１は傾斜角が所定の角度より大きいと報知を行うため、オペレータは報知が行われているか否かにより、傾斜角が所定の角度以下か否かを迅速に認識できる。
【００２６】
（２）報知部は、表示部、すなわちモニタ２２、および音声出力部、すなわちスピーカ２７の少なくとも１つを備える。
クレーン機能付き油圧ショベル１は、モニタ２２を用いて報知することにより、当該油圧ショベル１の動作音や周囲環境の騒音が大きい場合でも、映像により確実にオペレータに報知することができる。クレーン機能付き油圧ショベル１は、スピーカ２７を用いることにより、オペレータが注視している方向に関わらず報知を行うことができる。
【００２７】
（３）クレーン機能付き油圧ショベル１は、運転室５が水平状態にある場合の角度検出器２４の出力に基づく値、すなわち傾斜角を正負逆転させた値を補正値として保存する補正用保存部２５ａと、角度検出器２４の出力および補正用保存部２５ａに保存された値に基づき、角度検出器２４の出力を補正する補正傾斜角出力部（図５のステップＳ１０３）とを備える。
そのため、センサの取付け誤差、機器の仕様変更、経年によるずれを容易に校正できる。従来は、ナットやワッシャを用いて水準器の姿勢を調整していたが、試行錯誤が必要なため煩雑な作業であった。しかし、クレーン機能付き油圧ショベル１は角度検出器２４の姿勢を調整する必要がなく、信号を用いた補正が可能なので容易に校正ができる。
【００２８】
（変形例）
上述した第１の実施の形態は、以下のように変形してもよい。
（１）角度検出器２４は運転室５に取り付けられたが、角度検出器２４の取付け位置はこれに限定されない。下部走行体２に取り付けられてもよいし、上部旋回体３に取り付けられてもよい。
（２）モニタ２２は、背景色を変更することにより注意喚起を行ったが、注意喚起の方法はこれに限定されない。傾斜角を表示する領域２９および領域３０のみ背景色を変更してもよいし、背景色は変更せずに描画に用いる色を変更してもよいし、表示部２８の表示を点滅させてもよい。
【００２９】
（３）スピーカ２７は、ブザー音を発することにより注意喚起を行ったが、注意喚起の方法はこれに限定されない。傾斜角が所定の角度よりも大きい旨を音声で出力してもよいし、傾斜角を読み上げてもよい。また、傾斜角の大きさに応じて音量、テンポ、音の高さを変更してもよい。
（４）コントローラ２５は、補正用保存部２５ａに補正値が保存されているかを判断したが、初期値として値がゼロの補正値を保存することでこの判断を省略してもよい。すなわち、図５においてステップＳ１０２を削除し、ステップＳ１０１の次にステップＳ１０３を実行するように変更してもよい。
（５）コントローラ２５は、校正処理機能を備えなくてもよい。すなわち、コントローラ２５が補正用保存部２５ａを備えず、図５においてステップＳ１０２およびＳ１０３のステップを省略してもよい。
【００３０】
（６）コントローラ２５は校正処理において、油圧ショベル１が水平堅土の上に居る際に角度検出器２４が検出した角度を算出し、さらに正負逆転させた値を、補正用保存部２５ａに保存した。しかし、正負逆転させずに算出した角度をそのまま保存してもよい。さらには、角度信号をそのまま保存してもよい。この場合は、第１の実施の形態と同様の補正した傾斜角が得られるように、図５のステップＳ１０３の処理を変更する。
（７）第１の実施の形態において説明したコントローラ２５の機能は、その一部がハードウエアで実現されてもよい。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図６〜７を参照して、本発明によるクレーン機能付き油圧ショベルの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、傾斜角が所定の角度より大きい場合にはショベルモードからクレーンモードに変更できない点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３２】
（構成）
第２の実施の形態における油圧ショベル１の構成は、モード変更スイッチ２３の代わりにクレーンモードスイッチを備える点、およびコントローラ２５のＲＯＭに保存されるプログラムが増えている点が主に異なる。コントローラ２５のＲＡＭには、現在のモード、すなわちショベルモードおよびクレーンモードのいずれかが保存される。なお、第１の実施の形態において図５を用いて説明した処理は、本実施の形態においても実行される。
図６は、第２の実施の形態においてコントローラ２５に接続されている主な機器を示す図である。
【００３３】
クレーンモードスイッチ１２３は、複数の色を切換えて発光可能な押しボタンである。クレーンモードスイッチ１２３は、色により現在のモードを表し、たとえば青色はショベルモードを表し、赤色はクレーンモードを表す。クレーンモードスイッチ１２３の発光色は、コントローラ２５の出力に基づき決定される。すなわち、コントローラ２５はクレーンモードスイッチ１２３に出力する発光色指令を、モードに基づき決定する。クレーンモードスイッチ１２３は、オペレータにより押されると、その発光色にかかわらず同一の押下信号をコントローラ２５に出力する。
【００３４】
コントローラ２５は、クレーンモードスイッチ１２３から押下信号を受信すると、後述するプログラムを実行し、モードの切り替え、またはエラー報知を行う。すなわち、オペレータがクレーンモードスイッチ１２３を押してもモードが変更されず、エラー報知が行われる場合がある。コントローラ２５は、ＲＡＭに保存されているモードに応じて、クレーンモードスイッチ１２３に発光色の指令を出力する。たとえば、ショベルモードの場合は青色を発光する指令を出力し、クレーンモードの場合は赤色を発光する指令を出力する。
【００３５】
（押下信号対応処理）
図７は、コントローラ２５がクレーンモードスイッチ１２３から押下信号を受信すると実行されるプログラムの動作を示すフローチャートである。以下で説明する各ステップの実行主体は、コントローラ２５のＣＰＵである。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３は、図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同一なので説明を省略する。
ステップＳ２０４では、ＲＡＭに保存されているモードを読み込み、ショベルモード、およびクレーンモードのいずれであるかを判断する。ショベルモードであると判断する場合はステップＳ２０５に進み、クレーンモードであると判断する場合はステップＳ２０８に進む。
【００３６】
ステップＳ２０５では、左右傾斜角および前後傾斜角のいずれも閾値θ以下であるか、または左右傾斜角または前後傾斜角が閾値φを上回っているかを判断する。左右傾斜角および前後傾斜角のいずれも閾値φ以下であると判断する場合はステップＳ２０６に進む。左右傾斜角または前後傾斜角が閾値φを上回っていると判断する場合はステップＳ２０７に進む。なお、閾値φはあらかじめ設定された角度であり、前述の閾値θと同一でもよいし、異なる値でもよい。
ステップＳ２０６では、ＲＡＭに保存されているモードをクレーンモードに変更し、図７に示すフローチャートを終了する。
【００３７】
ステップＳ２０７では、短時間、たとえば３秒間だけモニタ２２、およびスピーカ２７を用いた注意喚起を行う。すなわち、モニタ２２の背景色を目立つ赤または黄色に変更し、スピーカ２７から警告音としてブザー音を出力する。次に図７に示すフローチャートを終了する。
ステップＳ２０４において現在がクレーンモードであると判断されると実行されるステップＳ２０８において、ＲＡＭに保存されているモードをショベルモードに変更し、図７に示すフローチャートを終了する。
【００３８】
上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）油圧ショベル１は、作業装置４を掘削作業に使用するショベルモードから、作業装置４を吊荷の昇降に使用するクレーンモードへ切換える指令を出力するモード切り替えスイッチ、すなわちクレーンモードスイッチ１２３を備える。油圧ショベル１は、クレーンモードスイッチ１２３が押されると、角度検出器２４の出力する傾斜角が所定値の閾値φ以下である場合にはクレーンモードへの切換えを許可し、角度検出器２４の出力する傾斜角が所定の閾値φより大きい場合にはクレーンモードへの切換えを禁止するモード制御部（図７のステップＳ２０４〜Ｓ２０８）を備える。
油圧ショベル１をこのように構成したので、傾斜角が閾値φよりも大きい場合はクレーンモードに変更できず、傾斜角が大きい姿勢でのクレーン作業を未然に防止できる。
【００３９】
（第２の実施の形態の変形例）
上述した第２の実施の形態では、クレーンモードスイッチ１２３が操作されると、クレーンモードとショベルモードとが相互に切換えられた。しかし、モードの切換え方向ごとに異なるスイッチを設けてもよい。すなわち、さらにショベルモードスイッチを設け、クレーンモードスイッチ１２３が操作されるとショベルモードからクレーンモードへ切換えられ、ショベルモードスイッチが操作されるとクレーンモードからショベルモードへ切換えられてもよい。
【００４０】
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１  …  クレーン機能付き油圧ショベル
３  …  上部旋回体（車体フレーム）
４  …  作業装置
２２  …  モニタ（報知部、表示部）
２４  …  角度検出器
２５  …  コントローラ（判断部、モード制御部、補正傾斜角出力部）
２５ａ  …  補正用保存部
２７  …  スピーカ（報知部、音声出力部）
【図１】
2016211190.tif 000003
【図２】
2016211190.tif 000004
【図３】
2016211190.tif 000005
【図４】
2016211190.tif 000006
【図５】
2016211190.tif 000007
【図６】
2016211190.tif 000008
【図７】
2016211190.tif 000009