特開 2024-131270 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131270

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/08 20060101AFI20240920BHJP

   E02F 3/36 20060101ALI20240920BHJP

   B05B 3/02 20060101ALI20240920BHJP

   B05B 12/00 20180101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

E04G23/08 Z

E02F3/36 A

B05B3/02 Z

B05B12/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041438

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【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】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】新開 光

(72)【発明者】

【氏名】木村 正樹

【テーマコード（参考）】

2D012

2E176

4F033

4F035

【Ｆターム（参考）】

2D012DA02

2E176DD64

4F033PA04

4F033PB09

4F033PD01

4F033PD02

4F035AA01

4F035BA21

4F035BB32

4F035BC01

(57)【要約】

【課題】放水ノズルの向きを容易に変更することができる作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、走行体１と、走行体１の上側に旋回可能に設けられた旋回体２と、旋回体２の前側に連結された作業装置３と、作業装置３に配置された放水ノズル１８と、放水ノズル１８の回動を指示するノズル操作装置２６と、ノズル操作装置２６の指示に応じて放水ノズル１８を回動するノズルモータ２３とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、互いに回動可能に連結された少なくとも１つの連結部材及びアタッチメントを有し、前記車体に連結された作業装置と、前記作業装置に配置された放水ノズルとを備えた作業機械において、
前記放水ノズルの回動を指示するノズル操作装置と、
前記ノズル操作装置の指示に応じて前記放水ノズルを回動するノズルモータとを備えたことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械において、
前記連結部材の回動角を検出する第１の回動角センサと、
前記放水ノズルの回動角を検出する第２の回動角センサと、
前記ノズルモータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ノズル操作装置の指示がない場合に、前記第１及び第２の回動角センサの検出結果に基づき、前記アタッチメントの水平位置での前記放水ノズルから放出された水の放水先の鉛直位置が変化しないように、前記ノズルモータを制御することを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放水ノズルを備えた作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、高所の解体作業（詳細には、建造物を破砕装置で破砕する作業）が行える作業機械を開示する。この作業機械は、走行可能な走行体と、走行体の上側に旋回可能に設けられた旋回体と、旋回体の前側に連結された作業装置とを備える。作業装置は、旋回体の前部に回動可能に連結されたブームと、ブームを回動するブームシリンダと、ブームの先端部に回動可能に連結されたセカンドブームと、セカンドブームを回動するセカンドブームシリンダと、セカンドブームの先端部に回動可能に連結されたアームと、アームを回動するアームシリンダと、アームの先端部に回動可能に連結された破砕装置と、リンク機構を介し破砕装置を回動するシリンダとを備える。

【0003】

特許文献１の作業機械は、水を拡散するように放出する放水ノズルを更に備える。放水ノズルは、上述したリンク機構に配置されているので、破砕装置の回動に連動して回動する。すなわち、放水ノズルの向きが破砕装置の向きに追従する。放水ノズルから破砕装置に向けて水を放出することにより、破砕装置の位置で生じた粉塵が飛散するのを抑えることが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－０４６６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、作業機械の作業を中断して、リンク機構に対する放水ノズルの取付角度を変更すれば、放水ノズルの向きを変更可能である。しかし、作業機械の作業中、放水ノズルの向きを容易に変更することができない。

【0006】

作業機械の作業中、破砕装置の位置だけでなく、その下方の位置でも、例えば破砕装置の破砕によって生じた瓦礫が落下することにより、粉塵が生じる。また、周囲環境（例えば風向き）の変化により、粉塵が生じやすい位置や、粉塵が飛散するのを抑えるべき位置も変化する。そのため、作業機械の作業中、放水ノズルの向きを容易に変更したいという要望がある。

【0007】

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、放水ノズルの向きを容易に変更することができる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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明は、車体と、互いに回動可能に連結された少なくとも１つの連結部材及びアタッチメントを有し、前記車体に連結された作業装置と、前記作業装置に配置された放水ノズルとを備えた作業機械において、前記放水ノズルの回動を指示するノズル操作装置と、前記ノズル操作装置の指示に応じて前記放水ノズルを回動するノズルモータとを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、放水ノズルの向きを容易に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態における作業機械を表す側面図である。

【図2】本発明の一実施形態における作業機械の作業装置のアームに配置された放水ノズル及びカメラを表す図である。

【図3】本発明の一実施形態における作業機械の作業装置のアームに配置された放水ノズル及びノズルモータを表す図である。

【図4】本発明の一実施形態における作業機械のキャブ内に配置されたモニタ等を表す図である。

【図5】本発明の一実施形態における制御装置及び関連機器を表すブロック図である。

【図6】本発明の一実施形態における制御装置の処理手順を表すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態における制御装置で演算された放水先の鉛直位置等を示す側面図である。

【図8】本発明の第１の変形例における作業機械を表す側面図である。

【図9】本発明の第２の変形例における作業機械を表す側面図である。

【図10】本発明の第３の変形例における制御装置及び関連機器を表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

【0012】

図１は、本実施形態における作業機械を表す側面図である。図２は、本実施形態における作業機械の作業装置のアームに配置された放水ノズル及びカメラを表す図である。図３は、本実施形態における作業機械の作業装置のアームに配置された放水ノズル及びノズルモータを表す図である。図４は、本実施形態における作業機械のキャブ内に配置されたモニタ等を表す図である。図５は、本実施形態における制御装置及び関連機器を表すブロック図である。

【0013】

本実施形態の作業機械は、走行可能な走行体１と、走行体１の上側に旋回可能に設けられた旋回体２とを備える。走行体１及び旋回体２は、車体を構成する。走行体１は、走行モータ（図示せず）の回転によって走行し、旋回体２は、旋回モータ（図示せず）の回転によって旋回する。

【0014】

作業機械は、旋回体２の前側（図１の左側）に連結された作業装置３を更に備える。作業装置３は、旋回体２に回動可能に連結されたブーム４（連結部材）と、ブーム４の先端部に回動可能に連結されたミドルアーム５（連結部材）と、ミドルアーム５の先端部に回動可能に連結されたアーム６（連結部材）と、アーム６の先端部に回動可能に連結されたアタッチメント７（本実施形態では破砕装置）とを有する。ブーム４は、ブームシリンダ８の伸縮によって回動し、ミドルアーム５は、ミドルアームシリンダ９の伸縮によって回動し、アーム６は、アームシリンダ１０の伸縮によって回動し、アタッチメント７は、アタッチメントシリンダ１１の伸縮によって回動する。

【0015】

作業装置３は、旋回体２に対するブーム４の回動角αを検出する回動角センサ１２Ａ（図５参照）と、ブーム４に対するミドルアーム５の回動角βを検出する回動角センサ１２Ｂ（図５参照）と、ミドルアーム５に対するアーム６の回動角γを検出する回動角センサ１２Ｃ（図５参照）とを更に有する。作業装置３は、アタッチメント７の周囲を撮影するカメラ１３を更に有する。

【0016】

旋回体２は、オペレータが搭乗可能なキャブ（運転室）１４を有する。キャブ１４内には、オペレータの操作によって走行体１の動作を指示する走行操作装置１５や、オペレータの操作によって旋回体２の動作及び作業装置３の動作を指示する作業操作装置１６Ａ，１６Ｂが設けられている。また、キャブ１４内には、カメラ１３で撮影された画像を表示するモニタ１７が設けられている。

【0017】

作業機械は、作業装置３のアーム６に配置された放水ノズル１８と、水を貯える水タンク１９と、水タンク１９で貯えられた水を放水ノズル１８へ配管２１を介し供給するポンプ２０とを更に備える。放水ノズル１８は、例えば、水を拡散するように放出するものである。なお、本実施形態では、水タンク１９及びポンプ２０は、地上に配置されているものの、旋回体２に搭載されてもよい。

【0018】

作業機機械は、減速ギア２２（本実施形態ではウォームギア）を介し放水ノズル１８を回動するノズルモータ２３と、アーム６に対する放水ノズル１８の回動角θを検出する回動角センサ２４と、旋回体２に搭載され、ノズルモータ２３を制御する制御装置２５（図５参照）と、旋回体２のキャブ１４内に配置されたノズル操作装置２６（図５参照）とを更に備える。そして、放水ノズル１８の回動角θを変更することで、放水ノズル１８から放水される水の放出方向、放出先（目標）を変更することができる。

【0019】

ノズル操作装置２６は、例えば、オペレータの操作によって放水ノズル１８の一方側の回動を指示する回動ボタンと、オペレータの操作によって放水ノズル１８の反対側の回動を指示する回動ボタンとで構成されており、その指示（信号）を制御装置２５へ出力する。

【0020】

制御装置２５は、プログラムに従って処理を実行するプロセッサと、プログラムやデータを記憶するメモリ等を有するものである。制御装置２５は、ノズル操作装置２６の指示に応じてノズルモータ２３を制御する第１の機能と、ノズル操作装置２６の指示がないときに、放水先の鉛直位置が変化しないようにノズルモータ２３を制御する第２の機能とを有する。その詳細を、図６を用いて説明する。

【0021】

図６は、本実施形態における制御装置の処理手順を表すフローチャートである。

【0022】

ステップＳ１にて、制御装置２５は、ノズル操作装置２６の指示があるかどうかを判定する。ノズル操作装置２６の指示がある場合、ステップＳ２及びＳ３に移る。ステップＳ２にて、制御装置２５は、演算フラグＦ＝０に初期化する。ステップＳ３にて、制御装置２５は、ノズル操作装置２６の指示に応じてノズルモータ２３を制御する。ステップＳ２及びＳ３の終了後、ステップＳ１に戻る。

【0023】

ステップＳ１にて、ノズル操作装置２６の指示がない場合、ステップＳ４に移る。ステップＳ４にて、制御装置２５は、演算フラグＦ＝０であるかどうかを判定する。最初は、演算フラグＦ＝０であるから、ステップＳ５及びＳ６に移る。

【0024】

ステップＳ５にて、制御装置２５は、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２４の検出結果に基づき、旋回体２の旋回中心を基準としたアタッチメント７の水平位置Ｘ１（図７参照）を演算する。ステップＳ６にて、制御装置２５は、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２４の検出結果に基づき、旋回体２の旋回中心を基準とした放水ノズル１８の水平位置Ｘ２を演算する。また、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２４の検出結果に基づき、地面を基準とした放水ノズル１８の鉛直位置Ｚ２を演算する。

【0025】

ステップＳ５及びＳ６の終了後、ステップＳ７に移る。ステップＳ７にて、制御装置２５は、上述したアタッチメント７の水平位置Ｘ１と、上述した放水ノズルの水平位置Ｘ２及び鉛直位置Ｚ２と、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２４の検出結果とに基づき、放水先の鉛直位置Ｚ１（詳細には、アタッチメント７の水平位置Ｘ１での放水ノズル１８から放出された水の放水先の鉛直位置）を演算する。その後、ステップＳ８に進み、制御装置２５は、演算フラグＦ＝１に変更する。

【0026】

その後、ステップＳ９に進み、制御装置２５は、放水先の鉛直位置Ｚ１が変化しないように、ノズルモータ２３を制御する。詳しく説明すると、ブーム４の回動角α、ミドルアーム５の回動角β、及びアーム６の回動角γのうちのいずれかが変化したときに、放水先の鉛直位置Ｚ１’を再演算し、放水先の鉛直位置の変化量（Ｚ１’－Ｚ１）を演算する。そして、放水先の鉛直位置の変化量（Ｚ１’－Ｚ１）を無くすための放水ノズル１８の回動角の目標値を演算し、これに基づいてノズルモータ２３を制御する。ステップＳ９の終了後、ステップＳ１に戻る。

【0027】

ステップＳ４にて演算フラグＦ＝１であれば、ステップＳ９に移り、制御装置２５は、上述した処理を行う。

【0028】

以上のように本実施形態においては、作業機械のキャブ１４内のオペレータがノズル操作装置２６を操作すれば、制御装置２５がノズルモータ２３を制御して、放水ノズル１８を回動させる。そのため、放水ノズル１８の向きを容易に変更することができる。一方、作業機械のキャブ１４内のオペレータがノズル操作装置２６を操作しなければ、制御装置２５がノズルモータ２３を制御して、放水先の鉛直位置が変化しないように放水ノズル１８を回動させる。そのため、作業装置３が動作しても、放水先の鉛直位置を固定することができる。

【0029】

なお、上記一実施形態において、放水ノズル１８は、作業装置３のアーム６に配置された場合を例にとって説明したが、これに限られない。図８で示す第１の変形例のように、放水ノズル１８は、作業装置３のミドルアーム５に配置されてもよい。制御装置２５は、上記一実施形態と同様の制御を行う。但し、制御装置２５は、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、２４の検出結果に基づき、旋回体２の旋回中心を基準とした放水ノズル１８の水平位置Ｘ２を演算する。また、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、２４の検出結果に基づき、地面を基準とした放水ノズル１８の鉛直位置Ｚ２を演算する。本変形例においても、上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0030】

あるいは、図９で示す第２の変形例のように、放水ノズル１８は、作業装置３のブーム４に配置されてもよい。制御装置２５は、上記一実施形態と同様の制御を行う。但し、制御装置２５は、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、２４の検出結果に基づき、旋回体２の旋回中心を基準とした放水ノズル１８の水平位置Ｘ２を演算する。また、旋回体２及び作業装置３の各部位の寸法や、回動角センサ１２Ａ、２４の検出結果に基づき、地面を基準とした放水ノズル１８の鉛直位置Ｚ２を演算する。本変形例においても、上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0031】

なお、上記一実施形態及び変形例において、制御装置２５は、ノズル操作装置２６の指示がないとき、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２４の検出結果に基づき、放水先の鉛直位置Ｚ２を演算し、その後、放水先の鉛直位置が変化しないように、ノズルモータ２３を制御する場合を例にとって説明したが、これに限られない。制御装置２５は、例えば、放水先の鉛直位置が変化しない条件でブーム４の回動角α、ミドルアーム５の回動角β、アーム６の回動角γ、及び定数をパラメータとして放水ノズル１８の回動角の目標値を演算する関数を用いてもよい。すなわち、制御装置２５は、ノズル操作装置２６の指示がないとき、回動角センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２４の検出結果に基づき、上述した定数を演算し、その後、上述した関数を用いて放水ノズル１８の回動角の目標値を演算し、これに応じてノズルモータ２３を制御してもよい。

【0032】

また、上記一実施形態及び変形例において、作業装置３は、３つの連結部材（詳細には、ブーム４、ミドルアーム５、及びアーム６）を有する場合を例にとって説明したが、これに限られない。作業装置３は、１つ、２つ、又は４つ以上の連結部材を有してもよい。また、上記一実施形態及び変形例において、作業装置３のアタッチメント７は、破砕装置である場合を例にとって説明したが、これに限られない。作業装置３のアタッチメント７は、例えばバケットであってもよい。

【0033】

また、上記一実施形態及び変形例において、ノズル操作装置２６は、作業機械のキャブ１４内に配置された場合を例にとって説明したが、これに限られない。図１０で示す第３の変形例のように、ノズル操作装置２６は、作業機械の外側に配置され、制御装置２５との間で無線通信（又は有線通信）可能なものでもよい。

【0034】

また、上記一実施形態及び変形例において、制御装置２５は、ノズル操作装置２６の指示に応じてノズルモータ２３を制御する第１の機能と、ノズル操作装置２６の指示がないときに、放水先の鉛直位置が変化しないようにノズルモータ２３を制御する第２の機能とを有する場合を例にとって説明したが、これに限られない。制御装置２５は、第１の機能を有するものの、第２の機能を有しなくてもよい。また、作業機械は、制御装置２５に代えて、ノズル操作装置２６の信号によってノズルモータ２３を制御する回路を備えてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１ 走行体（車体）
２ 旋回体（車体）
３ 作業装置
４ ブーム（連結部材）
５ ミドルアーム（連結部材）
６ アーム（連結部材）
７ アタッチメント
１２Ａ 回動角センサ（第１の回動角センサ）
１２Ｂ 回動角センサ（第１の回動角センサ）
１２Ｃ 回動角センサ（第１の回動角センサ）
１８ 放水ノズル
２３ ノズルモータ
２４ 回動角センサ（第２の回動角センサ）
２５ 制御装置
２６ ノズル操作装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】