特許 6359964 遠隔操作式の作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6359964

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】遠隔操作式の作業機械

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/033 20060101AFI20180709BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20180709BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/033 P

   B60R16/02 645D

   E02F9/20 C

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-255627(P2014-255627)

(22)【出願日】2014年12月17日

(65)【公開番号】特開2016-113119(P2016-113119A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2017年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥田 一晶

【審査官】 菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−０９９９４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０９１７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２７４９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１９７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４７９９０９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行移動するための走行体と、
前記走行体の上部に旋回可能に搭載され運転室及びエンジン室を有する旋回体と、
前記旋回体の前部に俯仰の動作が可能に設けた多関節型の作業装置と、
前記エンジン室に収容されたエンジンと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機から供給される電力を蓄電すると共に前記発電機の出力端子の電圧が下がると放電状態に切り換わるバッテリーと、
キーオン時に前記バッテリーに接続されるキーオン端子を有するキースイッチと、
第１給電ラインを介して前記キーオン端子に接続された燃料ポンプと、
第２給電ラインを介して前記キーオン端子に接続された警告装置と、
前記発電機に設けられアースラインを介して前記警告装置に接続されたレギュレータと、
遠隔操作装置からの操作信号を受信する受信装置と、
前記受信装置で受信した操作信号に応じて制御対象機器を制御するコントローラとを備え、
前記エンジン及び前記発電機が停止又はその回転数が設定値を下回ると前記レギュレータによって前記アースラインがアースされて前記警告装置に電流が流れ、前記バッテリーが放電状態にあることを前記警告装置によって報知する遠隔操作式の作業機械において、
前記警告装置を作動させた前記アースラインを流れる電流で励磁されて前記第１給電ラインを遮断するリレーを備え、前記エンジン及び前記発電機が停止又はその回転数が前記設定値を下回って前記警告装置が作動すると前記第１給電ラインを遮断して前記燃料ポンプを停止させることを特徴とする遠隔操作式の作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔操作式の作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の作業機械にはリモコン等で遠隔操作することができるものがある（特許文献１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１６８７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

遠隔操作に対応した作業機械であっても、作業機械本体の電源を入り切りするには運転室でキースイッチを操作しなければならない場合が多い。従って、遠隔操作中に何らかのトラブルでエンジンが停止して作業不能に陥っても、キースイッチがオンのままであるため作動し続ける電気機器が存在し得る。作業機械に直ぐには近付けないような現場では、作業機械のバッテリー上がりが懸念される。

【0005】

本発明の目的は、エンジンが停止又は設定値を下回って回転数が低下したときのバッテリーの持続時間を延長させることができる遠隔操作式の作業機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、走行移動するための走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に搭載され運転室及びエンジン室を有する旋回体と、前記旋回体の前部に俯仰の動作が可能に設けた多関節型の作業装置と、前記エンジン室に収容されたエンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄電すると共に前記発電機の出力端子の電圧が下がると放電状態に切り換わるバッテリーと、キーオン時に前記バッテリーに接続されるキーオン端子を有するキースイッチと、第１給電ラインを介して前記キーオン端子に接続された燃料ポンプと、第２給電ラインを介して前記キーオン端子に接続された警告装置と、前記発電機に設けられアースラインを介して前記警告装置に接続されたレギュレータと、遠隔操作装置からの操作信号を受信する受信装置と、前記受信装置で受信した操作信号に応じて制御対象機器を制御するコントローラとを備え、前記エンジン及び前記発電機が停止又はその回転数が設定値を下回ると前記レギュレータによって前記アースラインがアースされて前記警告装置に電流が流れ、前記バッテリーが放電状態にあることを前記警告装置によって報知する遠隔操作式の作業機械において、前記警告装置を作動させた前記アースラインを流れる電流で励磁されて前記第１給電ラインを遮断するリレーを備え、前記エンジン及び前記発電機が停止又はその回転数が前記設定値を下回って前記警告装置が作動すると前記第１給電ラインを遮断して前記燃料ポンプを停止させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、エンジンが停止又は設定値を下回って回転数が低下したときのバッテリーの持続時間を延長させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態に係る電気回路を適用する作業機械の一例である油圧ショベルの側面図である。

【図2】図１に示した油圧ショベルに搭載された電気回路のうち本発明の一実施形態に係る部分を抽出して表した電気回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

【0010】

１．作業機械
図１は本発明の一実施の形態に係る電気回路を適用する作業機械の一例である油圧ショベルの側面図である。

【0011】

同図に示した油圧ショベル１は、走行移動するための走行体４、走行体４の上部に旋回可能に搭載した旋回体２、旋回体２の前部に俯仰動可能に設けた作業装置６を備えている。走行体４と旋回体２とで車体を構成する。作業装置６は多関節型の掘削装置であり、旋回体２の支持構造体を形成する梯子状のベースフレーム５の前部側に取付けられている。ベースフレーム５にはまた、運転室９、エンジン室１０及びカウンタウェイト３が搭載されている。ベースフレーム５及びこれに支持された運転室９、エンジン室１０及びカウンタウェイト３等は旋回体２の構成要素である。運転室９は作業装置６の基部の左側に、カウンタウェイト３は旋回体２の旋回中心を挟んで作業装置６の反対側（後部）に、エンジン室１０はカウンタウェイト３及び運転室９の間にそれぞれ位置している。

【0012】

２．電気回路
図２は油圧ショベル１に搭載された電気回路のうち本実施形態に係る部分を抽出して表した電気回路図である。

【0013】

図２に示した電気回路は、バッテリー１１、キースイッチ１２、発電機１３、燃料ポンプ１４、操作装置１５、受信装置１６、コントローラ１７、モニタ１８及びリレー１９を備えている。

【0014】

バッテリー１１のマイナス端子はアースされ、プラス端子はキースイッチ１２及び発電機１３の各Ｂ端子に接続されている。バッテリー１１は発電機１３から供給される電力を蓄電し、放電時にはキースイッチ１２を介して電力を電気機器（図２では燃料ポンプ１４、コントローラ１７、モニタ１８等）に供給する。

【0015】

キースイッチ１２は、Ｂ端子の他、ＢＲ端子、Ｒ１端子、Ｒ２端子、Ｃ端子及びＡｃｃ端子を備えている。キースイッチ１２を暖機位置（ＰＲＥ−ＨＥＡＴＩＮＧ）にすると、Ｂ端子、ＢＲ端子及びＲ１端子が接続してＢＲ端子及びＲ１端子がＢ端子を介してバッテリー１１に接続し、Ｒ２端子、Ｃ端子及びＡｃｃ端子とバッテリー１１との接続が遮断される。キースイッチ１２をキーオフ位置（ＯＦＦ）にすると、Ｂ端子と他の端子との接続が遮断され、ＢＲ端子、Ｒ１端子、Ｒ２端子、Ｃ端子及びＡｃｃ端子とバッテリー１１との接続が遮断される。キースイッチ１２をキーオン位置（ＯＮ）にすると、Ｂ端子、ＢＲ端子、Ｒ２端子及びＡｃｃ端子が接続してＢＲ端子、Ｒ２端子及びＡｃｃ端子がＢ端子を介してバッテリー１１に接続し、Ｒ１端子及びＣ端子とバッテリー１１との接続が遮断される。本願明細書で「キーオン端子」と記載した場合には、キーオン位置でバッテリー１１に接続するＢＲ端子、Ｒ２端子又はＡｃｃ端子を意味することとする。キースイッチ１２を始動位置（ＳＴＡＲＴ）にすると、Ｂ端子、ＢＲ端子、Ｒ１端子、Ｃ端子及びＡｃｃ端子が接続してＢＲ端子、Ｒ１端子、Ｃ端子及びＡｃｃ端子がＢ端子を介してバッテリー１１に接続し、Ｒ２端子とバッテリー１１との接続が遮断される。

【0016】

発電機１３は、エンジン室１０内に収容されたエンジン（不図示）の出力軸に連結されており、エンジンによって駆動されて発電する。発電機１３のＢ端子はキースイッチ１２のＢ端子及びバッテリー１１に接続しており、発電時にはそのＢ端子を介してバッテリー１１及びキースイッチ１２に電力を供給する。発電機１３のＩＧ端子は、給電ライン２８を介してキースイッチ１２のＢＲ端子に接続されている。また、発電機１３のＬ端子は、アースライン２３を介してモニタ１８のチャージランプ２４に接続している。チャージランプ２４は、給電ライン２９を介してキースイッチ１２のＡｃｃ端子に接続されている。給電ライン２８，２９の途中にはそれぞれヒューズ２０，２１が設けられている。モニタ１８は、例えば運転室９において運転席（不図示）に搭乗した搭乗者が視認し易い位置に設けられており、特に図示していないがチャージランプ２４以外の表示灯やＬＣＤ等を備えている。チャージランプ２４はエンジン及び発電機１３が停止又はその回転数が予め定めた設定値（下限値）を下回ってバッテリー１１が放電状態にあることを搭乗者に知らせる警告装置である。本願明細書では、エンジンが停止した状態又はエンジンの回転数が設定値を下回って低下した状態をエンジン停止等という。発電機１３にはエンジン停止等を条件にアースライン２３をアースするレギュレータ２５が備わっている。

【0017】

操作装置１５は、運転室９において運転席（不図示）に隣接して設けられていて、操作方向及び操作量に応じた操作信号をコントローラ１７に出力する。受信装置１６はリモコン等の遠隔操作装置２２からの操作信号を受信し、受信した操作信号をコントローラ１７に出力する。コントローラ１７は、入力された操作信号に応じて指令値を演算し、対応する制御対象機器（不図示）に指令信号を出力する。制御対象機器としては、例えば作業装置６、走行体４、旋回体２をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータに供給する圧油の流れを制御するコントロールバルブ等が例示できる。

【0018】

燃料ポンプ１４はエンジンに燃料を供給する役割のもので、ヒューズ２０を介してキースイッチ１２のＢＲ端子に接続している。燃料ポンプ１４とキースイッチ１２のＢＲ端子とを接続する配線の途中にはリレー１９が設けられている。リレー１９はコイル２６及びスイッチ２７を備えている。コイル２６は給電ライン２８とアースライン２３とを接続している。スイッチ２７は給電ライン２８上に設けられていて、給電ライン２８を連通したり遮断したりする。

【0019】

３．動作
キースイッチ１２を始動位置（ＳＴＡＲＴ）にすると、操作装置１５による操作を禁止する安全装置としてのロックレバー（不図示）がロック状態（操作禁止状態）にあることを条件にしてスタータモータ（不図示）が回転し、エンジン（不図示）が始動する。エンジンが始動すると発電機１３が回転し、発電機１３のＢ端子の電圧が上昇しバッテリー１１が充電されると共にキースイッチ１２のＢ端子に発電機１３によって電圧がかけられるようになる。その後、キースイッチ１２がキーオン位置（ＯＮ）になった後もエンジンや発電機１３は動作し続ける。

【0020】

キーオン位置では、キースイッチ１２の内部でＢ端子がＢＲ、Ｒ２及びＡｃｃ端子に接続する。これにより、ＢＲ端子に接続した燃料ポンプ１４に電圧が掛かる。燃料ポンプ１４はアースされているため、ＢＲ端子、給電ライン２８、ヒューズ２０及びリレー１９のスイッチ２７を介して燃料ポンプ１４に電流が流れ、燃料ポンプ１４が駆動される。また、発電機１３のＩＧ端子にもＢＲ端子、給電ライン２８及びヒューズ２０を介して電流が流れ、これがレギュレータ２５の電源となる。一方、Ａｃｃ端子に接続したコントローラ１７にもＡｃｃ端子、給電ライン２９及びヒューズ２１を介して電流が流れ、これがコントローラ１７の電源となる。但し、同じくＡｃｃ端子に接続したチャージランプ２４にも電圧は掛かるが、エンジン回転中はレギュレータ２５により発電機１３のＬ端子がアースされないためチャージランプ２４には電流が流れず、チャージランプ２４は消灯した状態である。

【0021】

本願明細書ではキースイッチ１２がキーオン位置にあってエンジンが正常に動作している状態を可動状態といい、可動状態時に操作装置１５又は遠隔操作装置２２が操作されると、操作信号に応じてコントローラ１７から指令信号が出力され、油圧ショベル１が動作する。

【0022】

このとき、可動状態時に何らかのトラブルによってエンジン停止等になると、発電機１３に備わったレギュレータ２５によって発電機１３のＬ端子がアースされる。これにより、アースライン２３がアースされてチャージランプ２４に電流が流れ、チャージランプ２４が点灯する。同時に、給電ライン２８もリレー１９及びアースライン２３を介してアースされ、リレー１９においては給電ライン２８を流れる電流がコイル２６に流れるため、コイル２６が励磁されてスイッチ２７が開き、給電ライン２８から燃料ポンプ１４に供給される電流が遮断される。これにより燃料ポンプ１４が停止する。

【0023】

４．効果
仮に図２の電気回路においてリレー１９を省略し、リレー１９を介さずに給電ライン２８を燃料ポンプ１４に接続した場合、何らかのトラブルによってエンジン停止等に陥った場合、発電機１３のＢ端子の電圧が下がり、バッテリー１１が放電状態に切り換わる。このとき、キースイッチ１２のＢＲ端子と燃料ポンプ１４との接続状態が維持されるため、発電機１３が作動していないにも関わらず燃料ポンプ１４が駆動され、バッテリー１１の電力を浪費してしまう。

【0024】

それに対し、本実施形態においては、エンジン停止等を条件に点灯するチャージランプ２４に着目し、給電ライン２８にリレー１９を設け、チャージランプ２４の配線に電流が流れた際にスイッチ２７で給電ライン２８を遮断するように構成した。これにより、エンジン停止等に陥った場合にバッテリー１１が放電状態に切り換わっても、燃料ポンプ１４への給電が遮断されるのでバッテリー１１の電力消費を抑えることができる。従って、エンジン停止等にあるときのバッテリー１１の持続時間を大幅に延長させることができる。

【0025】

特に本実施形態のように遠隔操作に対応した油圧ショベル１の場合、遠隔操作によって人が立ち入れない高放射線環境下等で稼働させるとき、仮に通信エラー等によってエンジン停止等に陥ってもレスキューロボットが到着するまでバッテリー１１を持続させられる可能性が大きく増す。よって、人が容易に近付けないところで油圧ショベル１を稼働させる場合でも、エンジン停止等に陥った場合にエンジン再始動により可動状態に復帰させられる可能性が増す。

【0026】

５．その他
本実施形態では、リレー１９の駆動電流が流れるアースライン２３の駆動対象である警告装置としてチャージランプ２４を例に挙げて説明したが、アースライン２３に接続する警告装置としては、単なる表示灯ではなく、例えば警告音、音声、その他表示の機能を有する装置（ブザー、スピーカ、ＬＣＤ等）を適用することも可能である。また、コイル２６にアースライン２３から電流が流れるようにしたが、要するにチャージランプ２４に流れる電流がコイル２６に流れるようにすれば良いため、アースライン２３ではなく給電ライン２９にコイル２６を接続する構成とすることも考えられる。

【0027】

また、１本の作業装置６を備えた油圧ショベル１に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、２本の作業装置を備えたいわゆる双腕型作業機械、或いはホイールローダ等の他種の作業機械にも本発明は適用可能であり、同様の効果を奏することができる。適用対象となる作業機械の大きさ（機械質量）も限定されない。

【符号の説明】

【0028】

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 旋回体（車体）
４ 走行体（車体）
６ 作業装置
１１ バッテリー
１２ キースイッチ
１３ 発電機
１４ 燃料ポンプ（電気機器）
１６ 受信装置
１７ コントローラ
１９ リレー
２３ アースライン
２４ チャージランプ（警告装置）
２５ レギュレータ
２８ 給電ライン（第１給電ライン）
２９ 給電ライン（第２給電ライン）
Ａｃｃ，ＢＲ，Ｒ１，Ｒ２ 端子（キーオン端子）

【図1】

【図2】