(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光発生装置により形成された基準平面を基に、建設機械の整地器具の高さ基準を前記建設機械に与えるためのレーザ光検出装置であって、
前記レーザ光検出装置は、
前記建設機械の整地器具周辺の所定位置に搭載され、
レーザ光を検出する受光センサと、電源と、前記電源を制御する電源制御部とを有し、
前記建設機械の振動を検知する検知手段として振動センサを設け、その振動センサで前記建設機械の振動を検知することにより待機状態解除信号を発信させ、
前記電源制御部は、一定時間レーザ光の入力がないことにより受光センサの電源をオフにし、かつ待機状態解除信号の入力により受光センサがオンに切り替わることを特徴とするレーザー光検出装置。
【請求項２】
前記振動センサがチップ型コンデンサにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は造成作業等に用いられるローテティングレーザー等のレーザー光発生装置からのレーザー光を検出するレーザー光検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光検出装置は建設機器の整地器具周辺に取り付けられる。そのため、コードによる配線等は取り付けに邪魔である。また、整地器具等に巻き込まれることは大変危険なため、そうならないように厳密に設置する必要があり、その作業は大変面倒であった。
【０００３】
そこで、これらコード類を廃止するため、レーザー検出装置をバッテリーにより駆動することが考えられた。
【０００４】
レーザー装置が稼働しっぱなしでは、直ぐにバッテリーが上がってしまうので、従来のレーザー光検出装置では、レーザー光が入射しているか否かにより装置全体の電源の動作を切り換えていた。
【０００５】
この場合、レーザー光が入射せず、所定の時間が経つと、装置が“スリープモード”になり待機する。そして、スリープ時に受光センサがレーザー光を検出すると、スリープモードを解除し、レーザー検出装置が稼働状態になるようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
レーザー光の入射を検知する従来のレーザー検出装置では、常にレーザー光の検知が可能な状態でなければならないので、受光センサは常に通電されていなければならなくなる。
【０００７】
ところが、この受光センサは、レーザー光の入射位置を検出する機能を有するので、多くのチャンネルを有するアナログ回路を設けており、装置において約５分の６もの電力を消費してしまう。
【０００８】
したがって、スリープモードであっても、省電力効果はあまりなく、バッテリーの消耗を軽減する効果が少なかった。
【０００９】
本発明の目的は、より優れた省電力性を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段は請求項１〜３に記載のレーザー検出装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によるレーザー検出装置は、レーザー光発生装置により射出されて基準平面を形成するレーザー光を検出する。レーザーを検出する受光センサは電源に接続されている。建設機械が稼働していないときには、その電源を自動的にオフにする。建設機械が再び稼働したときは、振動センサにより建設機械の振動を検知することで、受光センサ用の電源をオンにする。
【００１２】
振動センサがチップ型コンデンサにより構成されているのが好ましい。
【００１３】
本願発明の好ましい態様は、受光センサ用の電源をマイコンで管理するとともに、建設機器の作動状態を振動センサにより検知するように構成したものである。
【００１４】
このような構成にすることにより、スリープの解除が、レーザー光の入射でなく、設置された建築機械の動作により確実に制御できるだけでなく、スリープ時には受光センサへの電力供給を止めることが出来、振動センサのみの電力で済むので、消費量もきわめて少なくできる。
【００１５】
本願発明の好ましい形態のレーザー光検出装置は、エクスカベーター等の建築機械のアーム等に磁石またはクランプを介して所定の位置に固定される。ここで所定位置とは、バケット等のように施工面を形成する整地器具（とくにその先端）と所定位置とのオフセットを明確とする事が可能な位置である。
【００１６】
施工現場において、ローティングレーザー等のレーザー光発生装置によりレーザー光による基準平面を形成する。
【００１７】
一方、レーザー光検出装置は、建設機械の整地器具の上方に取り付けられ、このとき整地器具における施工面を形成する部分に対し所定の高さに基準位置がくるように配置される。
【００１８】
また、レーザー光検出装置は、受光センサでレーザー光を検出し、このレーザー光の入射位置と装置の基準位置との偏差（高さ方向）に応じて、建設機器のオペレータに対し整地器具の動かすベき方向をディスプレイ（表示部）により指示する。
【００１９】
本願発明のさらに好ましい形態の建設機械用レーザー光検出装置は、整地器具の上方に受光センサを取り付け、基準となるレーザ光を受光センサで検知し、それに基づいた情報をディスプレイに表示する。
【００２０】
受光センサの受光部の検出範囲に、複数の基準位置を設定して、１つの基準位置を標準位置とし、他の基準位置をオフセット位置とする。第１及び第２オフセット位置を標準位置の上下にそれぞれ設ける。標準位置とオフセット位置のいずれで検出が行なわれているかを示すディスプレイ（表示部）を設ける。
【００２１】
レーザー光検出装置に使用する受光センサにおいては、基準位置（高さ表示）に対するレーザー光の入射位置を検出し、それに基づき、整地器具を移動すべき方向と移動量をオペレータに対して表示する。
【００２２】
レーザー光検出装置は、その本体の裏面を建設機械の所定位置（アーム等）にネジ等で着脱可能に取り付ける。
【００２３】
また、磁力により、建設機器の整地器具に固定することもできる。構造は、複数のマグネットを複数の網板で挟み込むことで、磁力を強力にすることができる。その場合、網板部が整地器具等に接するので、耐久性が高い。また、網板はそれぞれわずかに動くので、多少凹凸がある面でも、確実に固着し、急な衝撃等でも脱落を防ぐ。
【００２４】
また、レーザー光検出装置は、整地器具に固定されたポール等に固定することもできる。その場合は、クランプ式が用いられることが多い。
【００２５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２６】
図１は、本発明の１つの実施例による建設機械用レーザー光検出装置１を備えたショベルカー２による土工事の様子を示す平面図である。
【００２７】
図１において、１０は、整地（造成地面）の検出範囲を示す。
【００２８】
図１の整地状態において、整地の基準位置１１は標準位置となっている。
【００２９】
整地又はその隣接地の所定箇所に、三脚３を介して回転レーザ装置４を設置する。回転レーザ装置４から出射されたレーザ光Ｐが基準となる面を形成している。
【００３０】
レーザ光Ｐと協働して、適正高さを建設機械２側の操縦者に指示するためのレーザー光検出装置１が建設機械２のアーム部２ａに設定されている。
【００３１】
図２に示すように、レーザー光検出装置１は、レーザ光Ｐを検出するための受光センサ５と、それに基づいて適正高さからのズレを建設機械２側の操縦者に提示するためのディスプレイ６を有する。
【００３２】
レーザー光検出装置１の前方部に受光センサ５が配置されている。この受光センサ５の検出範囲には、中央Ｃの上下に上方レンジＲ１と下方レンジＲ２が配置されている。両方のレンジＲ１、Ｒ２とも約１０ｃｍの寸法になっている。レーザー光は、図２の左側から右向きに送られてきて、受光センサ５の検出範囲に入り得るようになっている。
【００３３】
ディスプレイ６には、多数の発光素子６１（たとえばＬＥＤ）が矩形の枠６２の中に所定のパターンで配置されている。上下方向に９列が設定されていて、上の列から順に２個、１個、３個、１個、３個、１個、３個、１個、２個の発光素子６１が各列に配置されている。３個の列が３つあるが、いずれも基準位置を示しており、中央の列は標準位置を示し、上の列は第１オフセット位置を示し、下の列は第２オフセット位置を示す。これらの基準位置を示すそれぞれの列に対応させて、発光素子からなるマーク６３、６４、６５が配置されている。
【００３４】
符号６６は、標準位置のマーク６５と、第１及び第２オフセット位置のマーク６３、６４のいずれか１つを選択するためのボタンを示す。オペレータがボタン６６を押すごとに、設定される（つまり点灯する）マーク６３、６４、６５の位置がローテーション式に変化する。６７は、オン、オフ切換用のパワースイッチである。
【００３５】
図３を参照して、ディスプレイ６の作用を説明する。白の丸と四角は発光素子６１、６３〜６５の点灯状態（又は点滅）を示し、黒の丸と四角は発光素子６１、６３〜６５の消灯状態を示す。
【００３６】
図３は通常状態の位置表示例を示す。標準位置のマーク６５が点灯している。
【００３７】
図３のＡとＢでは、レーザー光Ｐは受光センサ５の基準位置Ｓ（標準位置）よりも下方にある。
【００３８】
図３のＣでは、レーザー光Ｐは受光センサ５の基準位置Ｓ（標準位置）と一致している。
【００３９】
図３のＤとＥでは、レーザー光Ｐは受光センサ５の基準位置Ｓ（標準位置）よりも上方にある。
【００４０】
前述のように、基準位置Ｓがレーザー光Ｐの位置とずれている時は、４個の表示用の発光素子６１が２種類の形（三角形状を構成する３個の発光素子と基準位置に存在する１個の発光素子）に発光し、オペレータによるアーム２の移動を促す。この時、基準位置の発光素子は、三角形状を構成する３個の発光素子に対して、ずれの幅と方向を示す基準となっている。ずれが小さいときはアーム２の移動量は少なくし、ずれが大きいときはアーム２の移動量は大きくする。
【００４１】
なお、基準位置の発光素子は基準のラインを表現するように複数点灯してもよい。
【００４２】
基準位置Ｓとレーザー光Ｐの位置が一致した時は、三角形状に発光していた発光素子６１は消光し、新たに基準位置にある横一列の３つの発光素子６１が発光し、移動の完了を示す。
【００４３】
好ましくは、三角形の発光素子６１と、その三角形の頂点方向の発光素子６１とを交互に点灯させることにより、ずれ方向をより視認しやすくする。
【００４４】
図４は、受光センサ５とディスプレイ６を制御する装置を示している。
【００４５】
レーザー光Ｐを検出する受光センサ５はアナログ回路（図示せず）を有する。その電源８３は、検出装置本体に内蔵されているマイコン８１により制御されている。
【００４６】
このマイコン８１は、ある一定期間（たとえば５分）レーザー光Ｐの入力がないと、建設作業は行われていないと判断し、待機（ｓｌｅｅｐ）状態として受光センサ５用の電源８３をオフにする。
【００４７】
一方、待機状態になることで、振動センサ８２からマイコン８１に入力される待機解除信号が有効になる。これは、振動センサ８２が振動を検知した場合、マイコン８１に待機状態を解除する信号である。なお、振動センサ８２用の電源８３は常にオンになっている。
【００４８】
消費電力の一例を述べると、装置全体の消費電力は、作動時は３００ｍＷであり、待機状態のとき（スリープ時）は４９ｍＷである。受光センサ５内のアナログ回路は、検出装置全体の約５／６の電力を消費するので、スリープモード時の省電力効果は高くなる。
【００４９】
受光センサ５の消費電力が多い理由を述べると、受光センサ５にはレーザー入射位置を検出するために、回路のチャンネルが多く必要になるので、必然的に多くの電力を消費してしまうからである。
【００５０】
なお、電源８３としてはＮｉＭＨ式単３充電池を４本使用している。もちろん、通常の乾電池やバッテリーも使用可能である。
【００５１】
図５は、振動センサ８２の一例を示している。
【００５２】
振動センサ８２はチップ型コンデンサと似た構成になっており、複数のコンデンサ９１に振動を与えると微弱な電流を生じるという特性を有する。
【００５３】
実際に生じる電流はかなり微弱なので、アンプ（図示せず）により増幅した後、マイコン８１のスリープ解除ポートにスリープ解除信号を送るようにする。
【００５４】
この振動センサ８２の消費電力はかなり微弱であり、増幅用アンプ回路を含めても１ｍＷ程度の消費電力となる。
【００５５】
なお、本願実施例にて使用されている振動センサ８２は「村田製作所  PKGS-45LB-TC」である。
【００５６】
また、図４において、８４はオペレータを示し、６６はマイコン８１用のスイッチを示す。
【００５７】
このように振動センサ８２を使用すると、装置全体の消費電力を少なくすることが出来る。特にバッテリー等により駆動されている場合は、バッテリー切れにより作業が中断されたりすることがなくなるので、作業効率がも上がる。
【００５８】
また、消費電力を抑えることで、バッテリーの容量を減らして、装置の重量を軽くすることもできる。
【００５９】
装置が軽くなると、急激な衝撃による装置の脱落の危険が少なくなり、建設機器に設置する際の持ち運び等も容易になる。
【００６０】
振動センサを用いることで、装置の稼働状態を建設機器の稼働状態に対して的確に制御できるようになるのである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、より優れた省電力性を実現できる。さらに電池やバッテリ等でも長時間の作動を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例による建設機械用レーザー光検出装置を有するショベルカーで標準作業をしている様子を示す説明図。
【図２】図１の建設機械用レーザー光検出装置を示す側面図。
【図３】受光センサとディスプレイについて通常状態の位置表示例を示す図。
【図４】受光センサの制御装置を示すブロック図。
【図５】振動センサの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１  建設機械用レーザー光検出装置
２  ショベルカー
２ａ  建設機械２のアーム部
３  三脚
４  回転レーザ装置
５  受光センサ
６  ディスプレイ
１０  整地（造成地面）の検出範囲
１１、１２、１３  整地の基準位置
６１、６３、６４、６５  発光素子
６２  矩形の枠
６６  ボタン
６７  オン、オフ切換用のパワースイッチ
【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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