特許 7250671 ショベル

(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】

(24)【登録日】2023-03-24

(45)【発行日】2023-04-03

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/24 20060101AFI20230327BHJP

【ＦＩ】

E02F9/24 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019224940

(22)【出願日】2019-12-12

(62)【分割の表示】P 2018191259の分割

【原出願日】2013-03-06

(65)【公開番号】P2020056302

(43)【公開日】2020-04-09

【審査請求日】2020-01-06

【審判番号】

【審判請求日】2021-10-06

(73)【特許権者】

【識別番号】502246528

【氏名又は名称】住友建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】内堀 貴雄

【合議体】

【審判長】住田 秀弘

【審判官】佐藤 美紗子

【審判官】西田 秀彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－９６０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平５－６４２５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－３４３２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

E02F9/00-9/28

E02F3/42-3/85

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、該下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、該上部旋回体の前方中央部に備えられる掘削アタッチメントを含んで構成されるショベルであって、
前記ショベルに搭載され、前記ショベルの周辺の所定範囲内の障害物を検知する検知手段と、
前記ショベルに搭載され、前記検知手段が前記障害物を検知しているか否かを判定する判定手段と、を有し、
油圧回路が弁で遮断されていて操作レバーをオペレーターが操作しても対応する油圧アクチュエータが動作しない場合、及び、前記油圧回路が連通されていて操作レバーをオペレーターが操作すると対応する油圧アクチュエータが動作する場合の何れの場合であっても、前記判定手段は、前記検知手段が前記障害物を検知しているか否かを判定する、
ショベル。

【請求項2】

掘削用、旋回用、及び前後進用の油圧アクチュエータを更に有する、
請求項１記載のショベル。

【請求項3】

前記判定手段は、前記検知手段が前記障害物を検知していると判定した場合、掘削、旋回、及び前後進の動作を禁止する、
請求項１又は２に記載のショベル。

【請求項4】

前記判定手段は、電源オンの後に、前記検知手段が前記障害物を検知しているか否かを判定する、
請求項１乃至３の何れかに記載のショベル。

【請求項5】

前記ショベルの周辺の所定範囲は、前記ショベルの左側の所定範囲、前記ショベルの右側の所定範囲、及び前記ショベルの後側の所定範囲を含む、
請求項１乃至４の何れかに記載のショベル。

【請求項6】

前記検知手段の検知範囲の左側の境界と右側の境界との間の角度は、１８０度未満である、
請求項１乃至５の何れかに記載のショベル。

【請求項7】

前記検知手段は、前記上部旋回体におけるエンジンフードの側方に配置されている、
請求項１乃至６の何れかに記載のショベル。

【請求項8】

前記検知手段は、ステレオカメラ、レーザレーダ、単眼カメラの何れかである、
請求項１乃至７の何れかに記載のショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、安全性を確保するショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

ショベル等の建設機械として例えば特許文献１に記載のものがある。この技術においては、作業中の建設機械と周囲の作業員等の障害物との接触を防止するため、障害物との距離や建設機械の切削や旋回などの動作に対応させて危険である場合に警報を行うことが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１９８５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、上述した特許文献１に記載の従来技術においては、建設機械の作業が行われていない状態のような、操作レバーをオペレーターが操作しても対応する油圧アクチュエータが動作しない状態における建設機械の周辺の作業員の安全を確保する技術については開示されていない。

【0005】

本発明においては、操作レバーをオペレーターが操作しても対応する油圧アクチュエータが動作しない状態であっても、より確実に周辺の作業員の安全を確保することができるショベルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、該下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、該上部旋回体の前方中央部に備えられる掘削アタッチメントを含んで構成されるショベルであって、前記ショベルに搭載され、前記ショベルの周辺の所定範囲内の障害物を検知する検知手段と、前記ショベルに搭載され、前記検知手段が前記障害物を検知しているか否かを判定する判定手段と、を有し、油圧回路が弁で遮断されていて操作レバーをオペレーターが操作しても対応する油圧アクチュエータが動作しない場合、及び、前記油圧回路が連通されていて操作レバーをオペレーターが操作すると対応する油圧アクチュエータが動作する場合の何れの場合であっても、前記判定手段は、前記検知手段が前記障害物を検知しているか否かを判定する。

【発明の効果】

【0007】

上述の手段により、より確実に周辺の作業員の安全を確保することができるショベルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る実施例１のショベルの始動許可装置１のカメラ２を含む概略構成を示す模式ブロック図である。

【図2】実施例１のショベルの始動許可装置１が適用されるショベル６０の一実施形態について示す模式図である。

【図3】実施例１のショベルの始動許可装置１のカメラ２の設置位置と検出範囲の一実施形態について示す模式図である。

【図4】実施例１のショベルの始動許可装置１のコントローラ５の制御内容の詳細を示すフローチャートである。

【図5】本発明に係る実施例２のショベルの始動許可装置１１の含む油圧ロックレバー６の概略構成を示す模式図である。

【図6】実施例２のショベルの始動許可装置１１のカメラ２を含む概略構成を示す模式ブロック図である。

【図7】実施例２のショベルの始動許可装置１１のコントローラ５の制御内容の詳細を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0010】

本実施例１のショベルは、始動許可装置１を有し、図１に示すように、カメラ２と、エンジン３をキースイッチ４の選択位置（スタート、オン、オフ）に基づいて制御するコントローラ５とを含んで構成される。

【0011】

コントローラ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）及びこれらを相互に接続するデータバスと入出力インターフェース等を備えたコンピュータである。

【0012】

本実施例１のコントローラ５は、例えば、本発明の始動許可方法を実行するプログラムをＲＯＭやＮＶＲＡＭに記憶している。コントローラ５は、一時記憶領域としてＲＡＭを利用しながら対応する処理をＣＰＵに実行させることで、人検知手段５ａ、始動手段５ｂ、判定手段５ｃ、許可手段５ｄを構成する。

【0013】

本実施例１のショベルの始動許可装置１は、図２に示すように、ショベル６０（建設機械）に適用される。ショベル６０は、クローラ式の下部走行体６１の上に、旋回機構６２を介して、上部旋回体６３を旋回軸ＰＶの周りで旋回自在に搭載している。

【0014】

また、上部旋回体６３は、その前方左側部にキャビン（運転室）６４を備え、その前方中央部に掘削アタッチメントＥ（ブーム、アーム、バケット）を備えている。さらに、上部旋回体６３は、その左側面、右側面及び後面にそれぞれ対応する上述したカメラ２（カメラ２Ｌ、カメラ２Ｒ、カメラ２Ｂ）を備えている。

【0015】

図１に示したエンジン３は、上部旋回体６３内部のいずれかの箇所に設置される。また、キースイッチ４は、キャビン６４内のオペレーター（操作者）の操作可能な位置に設置される。キースイッチ４の選択位置はスタート、オン、オフの三つであり、選択位置がスタートである場合に、周知の始動回路に基づいて、コントローラ５に始動信号が出力される。

【0016】

なお、キースイッチ４の選択位置がオフの場合は、エンジン３を停止する停止指令をコントローラ５がエンジン３に出力するとともに、ショベル６０内の電源をオフとする。また、キースイッチ４の選択位置がオンの場合は、スタートを経由している場合は、エンジン３の駆動が継続され、オフを経由している場合は、エンジン３は停止したままショベル６０内の電源はオンとされる。なお、本実施例１のキースイッチ４は一例であり、上述した三つの選択位置の他に選択位置（例えば、エンジン３のグロープラグ予熱位置やアクセサリ電源位置等）を備えるものであってもよい。

【0017】

本実施例１のショベルの始動許可装置１においては、上述したキースイッチ４の選択位置がスタートとされ、かつ、以下に述べる実施例１の許可条件が成立した場合に、始動手段５ｂがエンジン３に対して始動指令を出力する。エンジン３はこの始動指令に基づいて始動されて、エンジン３の駆動軸に連結された図示しない油圧ポンプが駆動される。

【0018】

この図示しない油圧ポンプは、ショベル６０が含む周知の油圧回路においてパイロット圧を生成している。キャビン６４内の運転室に備えられる複数の操作レバー（操作部）がオペレーターにより操作されると、対応する複数の切削用、旋回用、前後進用の油圧アクチュエータのそれぞれにパイロット圧が送り込まれて動作される。つまり、ショベル６０における掘削、旋回、前後進の動作が適宜、オペレーターにより選択される。

【0019】

カメラ２は、図１に示したように、ショベル６０の周囲を映し出す入力画像を取得するための装置である。ここで、カメラ２は単眼タイプであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を備える。実施例１におけるカメラ２は、図３に示すオペレーターの死角となりやすい所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢをそれぞれ撮像する。

【0020】

カメラ２Ｌは左側面の一点鎖線で示す扇形状の所定範囲ＣＬを撮像し、カメラ２Ｒは右側面の一点鎖線で示す扇形状の所定範囲ＣＲを撮像し、カメラ２Ｂは後面の一点鎖線で示す扇形状の所定範囲ＣＢを撮像する。なお、カメラ２の設置箇所は上述した三箇所に限られるものではなく、オペレーターの死角となる範囲をカバーできるものであればよい。例えばカメラ２は、上部旋回体６３の右側面及び後面のみ、又は前面と右側面、後面と左側面の全てに取り付けられていてもよい。カメラ２は、撮像により取得した入力画像をコントローラ５に対して出力する。

【0021】

コントローラ５の人検知手段５ａは、三つのカメラ２からの入力画像について、周知の画像処理により例えばオプティカルフローを求めて、ショベル６０周辺の所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢ内の人を検知する。コントローラ５の始動手段５ｂは、キースイッチ４の選択位置がスタートであって、本実施例１の判定手段５ｃによる許可条件を満たす場合に、エンジン３を始動する始動信号をエンジン３に対して出力する。

【0022】

本実施例１の許可条件は以下の通りである。つまり、コントローラ５の判定手段５ｃは、キースイッチ４の選択位置がスタートである場合に、人検知手段５ａが人を検知するか否かを判定し、この判定手段５ｃが否定と判定する場合にエンジン３の始動手段５ｂによる始動を許可する。

【0023】

以下に本実施例１のショベルの始動許可装置１の制御内容について図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。ステップＳ１に示すように、コントローラ５の判定手段５ｃは、キースイッチ４の選択位置がスタートであるか否かを判定し、肯定であればステップＳ２にすすみ、否定であればＥＮＤにすすむ。

【0024】

ステップＳ２において、コントローラ５の人検知手段５ａは、三つのカメラ２からの入力画像を上述した所定の画像処理を行って、所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢのいずれかに位置する人を検出する。つづいて、ステップＳ３において、コントローラ５の判定手段５ｃは、人検知手段５ａにより人が検出されて「人有り？」の状態であるか否かを判定する。

【0025】

ステップＳ３において、判定手段５ｃにより否定と判定される場合、つまり、所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢに人がいない場合には、ステップＳ４にすすむ。ステップＳ４において、コントローラ５の許可手段５ｄはエンジン３の始動を許可する。この許可に基づいて、コントローラ５の始動手段５ｂは、エンジン３に対して始動信号を出力し、エンジン３が始動される。

【0026】

ステップＳ３において、判定手段５ｃにより肯定と判定される場合、すなわち、所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢに人がいる場合には、ステップＳ５にすすんで、コントローラ５の許可手段５ｄは、エンジン３の始動を不許可とする。この不許可に基づいて、コントローラ５の始動手段５ｂは、ステップＳ１において、キースイッチ４の選択位置がオペレーターによりスタートとされた条件でも、始動信号をエンジン３に対して出力しない。図４に示したフローチャートはコントローラ５の制御周期毎に繰り返し実行されて、本発明のショベルの始動許可方法が実行される。

【0027】

上述した本実施例１に示したショベルの始動許可装置１は、ショベル６０の周辺の所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢにおいて人が存在する場合には、キースイッチ４の選択位置がオペレーターによりスタートとされた条件でも、エンジン３の始動を不許可とすることができる。

【0028】

つまり本実施例１は、キースイッチ４の選択位置がスタートであって人がショベル６０の周辺に存在する条件を、エンジン３の始動の不許可条件とすることができる。これとともに本実施例１は、キースイッチ４の選択位置がスタートであって人がショベル６０の周辺に存在しない条件を、エンジン３の始動の許可条件とすることができる。

【0029】

本実施例１は、この不許可条件と許可条件の切り分けにより、ショベル６０に人が存在する場合にはエンジン３の始動を禁止して、人特に作業者の安全を確保することができる。特にオペレーターがキャビン６４に乗り込む前の周囲の目視確認と乗り込んだ後の警笛による警報を失念した場合でも、本実施例１によれば安全を確保できる。これとともに、本実施例１は、ショベル６０の周辺に人が存在しない場合には、キースイッチ４の選択位置がスタートであることに基づいて速やかにエンジン３の始動を行うことができる。

【実施例2】

【0030】

上述した実施例１の許可条件については、オペレーターの実際の操作手順に併せて適宜変更することが可能である。以下それについての本実施例２のショベルの始動許可装置１１について述べる。既述した実施例１で示したショベルの始動許可装置１と共通する構成については同一の符号を付し、以下、相違点を主に説明する。

【0031】

通常、ショベル６０等の建設機械のエンジン３の始動の前には、オペレーターはキャビン６４に乗り込む前に周囲を目視確認し、キャビン６４に乗り込んだ後、警笛を鳴らして周囲に人がいる場合には退避を促してからエンジン３を始動させる。

【0032】

ここで図５に示すように、キャビン６４内の座席Ｓの左方には通常、油圧ロックレバー６が設置されている。この油圧ロックレバー６を手前側に引き図５中「Ｌ」で示す位置まで移動させると「油圧ロック状態」が選択される。「油圧ロック状態」においては、ショベル６０内の油圧回路内に設けられたシャット弁が、キャビン６４内の操作レバーと油圧アクチュエータとの間の油圧回路を遮断する。つまり、操作レバーをオペレーターが操作しても対応する油圧アクチュエータが動作しない。

【0033】

油圧ロックレバー６を前方側に倒して図５中「Ｕ」で示す位置まで移動させると「油圧ロック解除状態」が選択される。「油圧ロック解除状態」においては、シャット弁はキャビン６４内の操作レバーと油圧アクチュエータとの間の油圧回路を連通させる。つまり、操作レバーをオペレーターが操作した場合に対応する油圧アクチュエータは動作される。

【0034】

ここでオペレーターがキャビン６４に乗り込むときには、図５に示す油圧ロックレバー６は位置「Ｌ」に位置している。オペレーター自身がキャビン６４に乗り込み、座席Ｓに座ったときに、油圧ロックレバー６を位置「Ｌ」そのままとして「油圧ロック状態」を保持した後、キースイッチ４の選択位置を操作して、適宜エンジン３の始動を行う。始動を行った後は、油圧ロックレバー６を位置「Ｕ」とし「油圧ロック解除状態」として、操作レバーによる油圧アクチュエータの動作を可能とする。

【0035】

そこで本実施例２のショベルの始動許可装置１１では、図５に示すように、油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」か「油圧ロック解除状態」のいずれであるかを、例えばポテンショメータなどの位置検出スイッチを用いてコントローラ５に入力する構成とする。

【0036】

コントローラ５の許可手段５ｄは、実施例１で述べたものと同様の所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢに人がおらず、キースイッチ４の選択位置がスタートとされ、かつ、油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」である許可条件にて、エンジン３の始動を許可する。

【0037】

つまり本実施例２のショベルの始動許可装置１１が含むコントローラ５の制御内容は、図７に示すように、図４に示したフローチャートに比べて、ステップＳ６が追加される。ステップＳ３にて、判定手段５ｃにより所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢに人がいないと判定され、かつ、ステップＳ６において、油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」である場合に、ステップＳ４にすすんで、許可手段５ｄにより、エンジン３の始動が許可される。

【0038】

ステップＳ３において、判定手段５ｃにより、所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢに人がいないと判定され、ステップＳ６にて、油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」でないと判定される場合には、ステップＳ５にすすむ。ステップＳ５において、許可手段５ｄが、エンジン３の始動を不許可とする。

【0039】

なお、本実施例２においても、ステップＳ３において、所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢに人がいると判定手段５ｃにより判定される場合には、ステップＳ５にすすんで、許可手段５ｄにより、エンジン３の始動は不許可とされる。図７に示したフローチャートもコントローラ５の制御周期毎に繰り返し実行され、本発明のショベルの始動許可方法が実行される。

【0040】

上述した本実施例２に示したショベルの始動許可装置１１においても、建設機械であるショベル６０の周辺の所定範囲ＣＬ、ＣＲ、ＣＢにおいて、人が存在する場合には、キースイッチ４の選択位置がオペレーターによりスタートとされた条件でも、エンジン３の始動を不許可とすることができる。

【0041】

さらに本実施例２は、キースイッチ４の選択位置がスタートであって人がショベル６０の周辺に存在する場合、又は、人がショベル６０に存在せずかつ油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」でない場合の双方を、エンジン３の始動の不許可条件とする。また、本実施例２は、キースイッチ４の選択位置がスタートであって人がショベル６０の周辺に存在せず、かつ、油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」である場合を、エンジン３の始動の許可条件とする。

【0042】

本実施例２は、この不許可条件と許可条件の切り分けにより、ショベル６０の周辺に人が存在する場合にはエンジン３の始動を禁止して、人特に作業者の安全を確保することができる。これとともに、本実施例２は、ショベル６０の周辺に人が存在しない場合には、油圧ロックレバー６が「油圧ロック状態」であることを追加条件として、キースイッチ４の選択位置がスタートであることに基づいて速やかにエンジン３の始動を行うことができる。

【0043】

本実施例２では特に、万一オペレーターが操作レバーに触れた状態で、キースイッチ４の選択位置をスタートとした場合でも、意図しないショベル６０の掘削、旋回、前後進の動作を禁止できる。加えて、本実施例２ではエンジン３の始動直後の、ショベル６０の掘削、旋回、前後進の急激な動作を禁止できる。これにより本実施例２では、周囲の人の安全を確保できる。

【0044】

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

【0045】

例えば上述した実施例では、所定範囲の入力画像から人検知手段５ａが人を検知するにあたり画像処理を用いることを例示したが人を検知する手法はこれに限られない。つまり、パターンマッチングによる手法や、ステレオカメラを用いた立体物検出の手法を用いることも可能である。また、アクティブ型の赤外線センサやパッシブ型の赤外線センサ（例えば焦電型赤外線センサ）を用いてもよく、レーザレーダや超音波センサを用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明のショベルの始動許可装置、ショベルの始動許可方法は、ショベルの周辺の所定範囲に人が検知される場合には、エンジンの始動を不許可とすることで、特に作業員の安全を確実に確保することができる。このため、種々の建設機械に適用して好適なものである。

【符号の説明】

【0047】

１ ショベルの始動許可装置
２Ｌ カメラ（左）
２Ｒ カメラ（右）
２Ｂ カメラ（後）
３ エンジン
４ キースイッチ
５ コントローラ
５ａ 人検知手段
５ｂ 始動手段
５ｃ 判定手段
５ｄ 許可手段
１１ ショベルの始動許可装置
６ 油圧ロックレバー
６０ ショベル（建設機械）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】