特許 7474024 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】2024-04-16

(45)【発行日】2024-04-24

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20240417BHJP

   H04N 7/18 20060101ALI20240417BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 B

H04N7/18 J

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018057171

(22)【出願日】2018-03-23

(65)【公開番号】P2019167754

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2020-10-14

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(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】因藤 雅人

【合議体】

【審判長】古屋野 浩志

【審判官】西田 秀彦

【審判官】佐藤 史彬

(56)【参考文献】

【文献】実開平７－２０３５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】再公表特許第２０１５／０２５９８９（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－４８０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６６２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１２４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

E02F9/26

H04N7/18

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられたブームと、
前記ブームの腹側で前記上部旋回体に取り付けられた撮像装置と、を備え、
前記撮像装置が出力する画像には、作動油ホースの画像、旋回フレームの画像、前記ブームの画像、アームの画像、バケットの画像、及び、運転室によるオクルージョンが生じている領域をもたらす前記運転室の画像が含まれ、
前記撮像装置が出力する画像に占める、前記運転室によるオクルージョンが生じている領域の比率は２５％未満である、
ショベル。

【請求項2】

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられたブームと、
前記ブームの腹側で前記上部旋回体に取り付けられた、バケットの内側を真後ろから捉えた画像を出力する撮像装置と、
前記上部旋回体に取り付けられた慣性計測装置と、を備え、
前記慣性計測装置は、前記上部旋回体の左前部を構成する一方で１つの剛体を構成しない運転室と前記上部旋回体の右前部との間で、ブームフートブラケットとともに前記１つの剛体を構成する旋回フレームに取り付けられており、
前記慣性計測装置が出力する計測データと前記撮像装置が出力する画像とを同期して記録するように構成されている、
ショベル。

【請求項3】

前記撮像装置及び前記慣性計測装置は、前記１つの剛体に取り付けられている、
請求項２に記載のショベル。

【請求項4】

前記撮像装置が出力する画像に占める、前記運転室によるオクルージョンが生じている領域の比率は２５％未満である、
請求項２又は３に記載のショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、上部旋回体の側方及び後方の死角を監視できるように上部旋回体の側部及び後部にカメラが取り付けられているショベルが知られている（特許文献１参照。）。このショベルでは、操作者は、上部旋回体の左前部にある運転室からバケットを肉眼で見ながらアタッチメントを操作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１０９７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述のショベルでは、操作者は、バケットを左斜め後ろから見ているため、例えばバケットの幅方向の端線が水平になっているか否かを確認し難い場合がある。そのため、アタッチメントを操作し難い場合がある。

【0005】

そこで、アタッチメントの動きを後ろから撮像できるショベルを提供することが望ましい。

【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、前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられたブームと、前記ブームの腹側で前記上部旋回体に取り付けられた撮像装置と、を備え、前記撮像装置が出力する画像には、作動油ホースの画像、旋回フレームの画像、前記ブームの画像、アームの画像、バケットの画像、及び、運転室によるオクルージョンが生じている領域をもたらす前記運転室の画像が含まれ、前記撮像装置が出力する画像に占める、前記運転室によるオクルージョンが生じている領域の比率は２５％未満である。

【発明の効果】

【0007】

上述の手段により、アタッチメントの動きを後ろから撮像できるショベルが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。

【図2】図１のショベルに搭載される基本システムの構成例を示す図である。

【図3】図１のショベルの正面図である。

【図4】上部旋回体の上面図である。

【図5】前カメラが出力するデジタル画像の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るショベルについて説明する。各図面において、同じ構成要素には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

図１は、本発明の実施形態に係るショベルＰＳの側面図である。ショベルＰＳの下部走行体１には、旋回機構２を介して旋回自在に上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられている。アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてバケット６が取り付けられている。

【0011】

ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。ブームシリンダ７は、左ブームシリンダ７Ｌ及び右ブームシリンダ７Ｒ（図１では不可視）を含む。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３を集合的に「姿勢センサ」と称することもある。姿勢センサは、アタッチメントの姿勢を検出する。例えば、バケット６の爪先等を含むアタッチメントの作業部位の位置を導き出すことができるようにするためである。

【0012】

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。

【0013】

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。

【0014】

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。バケット角度センサＳ３は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。

【0015】

ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせを含む慣性計測装置等であってもよい。

【0016】

上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０、動力源としてのエンジン１１、慣性計測装置Ｓ４、撮像装置８０等が搭載されている。

【0017】

慣性計測装置Ｓ４は、上部旋回体３の慣性を計測する。本実施形態では、慣性計測装置Ｓ４は、ジャイロセンサと加速度センサの組み合わせで構成されている。具体的には、慣性計測装置Ｓ４は、例えば、３軸ジャイロセンサと３軸加速度センサの組み合わせで構成されている。但し、３軸ジャイロセンサは２軸ジャイロセンサであってもよく、３軸加速度センサは２軸加速度センサであってもよい。また、慣性計測装置Ｓ４は、加速度センサのみで構成されていてよく、ＧＮＳＳセンサ等の他のセンサで構成されていてもよい。慣性計測装置Ｓ４は、計測データをコントローラ３０に対して出力する。

【0018】

撮像装置８０は、ショベルの周囲を撮像する装置である。本実施形態では、撮像装置８０は、ショベルの前側の空間を撮像する前カメラ８０Ｆ、左側の空間を撮像する左カメラ８０Ｌ、右側の空間を撮像する右カメラ８０Ｒ、及び、後方の空間を撮像する後カメラ８０Ｂを含む。前カメラ８０Ｆ、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ及び後カメラ８０Ｂは、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼デジタルカメラであり、それぞれ取得したデジタル画像をコントローラ３０に出力する。表示装置４０に直接出力してもよい。撮像装置８０は、レーザレンジファインダ、距離画像カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ等であってもよい。

【0019】

キャビン１０の頂部には、測位装置Ｇ１及び通信装置Ｔ１が設けられている。測位装置Ｇ１は、例えばＧＮＳＳ受信機であり、ショベルＰＳの位置を検出し、検出した位置に関するデータをコントローラ３０に出力する。通信装置Ｔ１は、外部との通信を制御し、外部から取得したデータをコントローラ３０に出力する。通信装置Ｔ１は、慣性計測装置Ｓ４が出力する計測データ、撮像装置８０が出力するデジタル画像等を外部に送信するように構成されていてもよい。外部の管理者等が計測データ、デジタル画像等を利用できるようにするためである。

【0020】

キャビン１０の内部には、コントローラ３０、表示装置４０、音声出力装置４３等が設けられている。コントローラ３０は、ショベルＰＳの駆動制御を行う主制御部として機能する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。表示装置４０は、コントローラ３０からの指令に応じて各種作業情報を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、コントローラ３０に接続される液晶ディスプレイである。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの指令に応じて音声情報を出力する。音声出力装置４３は、例えば、コントローラ３０に接続されるスピーカを含む。音声出力装置４３は、ブザー等の警報器であってもよい。

【0021】

また、コントローラ３０は、取得したデータを時系列で記録するように構成されている。本実施形態では、コントローラ３０は、慣性計測装置Ｓ４が出力する計測データと、撮像装置８０が出力するデジタル画像とを同期して記録するように構成されている。「データの記録」は、例えば、揮発性記憶媒体に記憶されているデータを不揮発性記憶媒体に保存することを意味する。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３等の他のセンサが出力するデータを追加的に同期して記録するようにしてもよい。

【0022】

コントローラ３０は、ショベルＰＳの稼働中にデータを継続的に記録するように構成されていてもよく、所定の条件が満たされた場合に限ってデータを記録するように構成されていてもよい。所定の条件は、例えば、慣性計測装置Ｓ４が出力する計測データが閾値を超えた場合を含む。また、慣性計測装置Ｓ４が出力する計測データが異常値を示すことを含んでいてもよい。この場合、コントローラ３０は、慣性計測装置Ｓ４が出力する計測データが異常値を示した瞬間を含む所定時間にわたるデジタル画像ＤＧを計測データ等と共に記録するように構成されていてもよい。計測データ等と共に記録されるデジタル画像ＤＧは、一時記憶装置（揮発性記憶装置）に記録された後で、その一時記憶装置から永久記憶装置（不揮発性記憶装置）に移されてもよく、永久記憶装置に直接的に記録されてもよい。

【0023】

図２は、ショベルＰＳに搭載されている基本システムの構成例を示す図である。基本システムは、エンジン１１、コントローラ３０、表示装置４０等を含む。表示装置４０は、例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮ等の通信ネットワーク、専用線等を介してコントローラ３０に接続されている。そして、表示装置４０は、コントローラ３０から供給される作業情報等を含む画像を表示する。

【0024】

具体的には、表示装置４０は、画像表示部４１、入力部４２、及び、画像表示部４１に表示する画像を生成する変換処理部４０ａを含む。

【0025】

変換処理部４０ａは、例えば、撮像装置８０が出力するデジタル画像を含む画像を生成する。表示装置４０には、前カメラ８０Ｆ、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ、及び後カメラ８０Ｂのそれぞれからデジタル画像が入力される。また、変換処理部４０ａは、コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータのうち画像表示部４１に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。

【0026】

変換処理部４０ａは、変換した画像信号を画像表示部４１に出力し、撮像装置８０からのデジタル画像、コントローラ３０からのデータに基づいて生成した画像を画像表示部４１に表示させる。変換処理部４０ａは、表示装置４０ではなく、コントローラ３０に設けられてもよい。

【0027】

入力部４２は、ショベルＰＳの操作者がコントローラ３０に情報を入力するための装置である。図２の例では、入力部４２は、スイッチパネルに設けられた押しボタンスイッチを含む。入力部４２は、メンブレンスイッチであってもよく、タッチパネルであってもよい。本実施形態では、入力部４２は、表示切換ボタン４２ａ及び方向ボタン４２ｂを有する。

【0028】

表示切換ボタン４２ａは、画像表示部４１に表示される画像を切り換えるための操作部の一例である。表示切換ボタン４２ａは、押される度に、画像表示部４１に表示される画面を切り換えるように構成されている。画像表示部４１に表示される画面は、メイン画面及び前方表示画面を含む。

【0029】

方向ボタン４２ｂは、方向を入力する操作部の一例である。本実施形態では、上下左右の４方向を入力できるように構成された十字ボタンが採用されている。上ボタン、下ボタン、左ボタン、及び右ボタンの独立した４つのボタンであってもよい。操作者は、方向ボタン４２ｂの操作により、画面を切り替えたり、画面内に表示されるカーソルを移動させたり、カーソル移動により選択された項目の数値を変更したりすることができる。

【0030】

表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０は、エンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、スタータ１１ｂ、電装品７２等にも供給される。スタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動させる。

【0031】

エンジン１１は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続されている。そして、エンジンコントロールユニット７４により制御される。エンジンコントロールユニット７４は、所定の制御周期でエンジン１１の状態を示すデータをコントローラ３０に対して出力する。エンジン１１の状態を示すデータは、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温を示すデータ等を含む。コントローラ３０は、内部の記憶部３０ａにこのデータを蓄積し、このデータに関する情報を必要に応じて表示装置４０に表示させる。

【0032】

メインポンプ１４は、作動油ラインを介してコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

【0033】

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

【0034】

コントロールバルブ１７は、ショベルＰＳにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、複数のスプール弁を含むバルブブロックであり、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。油圧アクチュエータは、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータを含む。

【0035】

操作装置２６は、キャビン１０内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作装置２６が操作されると、パイロットポンプ１５から油圧アクチュエータのそれぞれに対応するスプール弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力（パイロット圧）の作動油が供給される。

【0036】

コントローラ３０は、例えば以下で説明するデータを取得する。コントローラ３０が取得したデータは、記憶部３０ａに格納される。

【0037】

可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａは、斜板角度を示すデータをコントローラ３０に出力する。吐出圧センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧を示すデータをコントローラ３０に出力する。メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路に設けられている油温センサ１４ｃは、管路を流れる作動油の温度を示すデータをコントローラ３０に出力する。操作圧センサ１５ａ、１５ｂは、操作装置２６が操作された際に生成されるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に出力する。

【0038】

操作装置２６としての操作レバーには、入力部４２の別の一例としてのスイッチボタン２６Ｓが設けられている。操作者は、操作レバーを操作しながらスイッチボタン２６Ｓを操作することで、コントローラ３０に指令信号を入力できる。

【0039】

エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルである。本実施形態では、キャビン１０内に設けられている。そして、エンジン回転数を段階的に切り換えることができるように構成されている。具体的には、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えることができるように構成されている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に出力する。図２は、エンジン回転数調整ダイヤル７５によりＨモードが選択された状態を示す。

【0040】

ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルＰＳを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定回転数に制御される。

【0041】

次に、図３及び図４を参照し、前カメラ８０Ｆの設置例について説明する。図３は、ショベルＰＳの正面図であり、ブーム４の腹側が見えるように描画されている。図４は、上部旋回体３の上面図であり、ブーム４及びブームシリンダ７の図示が省略されている。図３及び図４では、旋回フレーム３Ｆには細かいドットパターンが付され、ブームフートブラケット３Ｂ、ブーム４、ブームシリンダ７及びブームシリンダフートブラケット６０には粗いドットパターンが付されている。

【0042】

前カメラ８０Ｆは、ブーム４の腹側で上部旋回体３に取り付けられるように構成されている。本実施形態では、ブームフートブラケット３Ｂの前部に配置された一対のブームシリンダフートブラケット６０の間で上部旋回体３に取り付けられている。すなわち、後カメラ８０Ｂ、左カメラ８０Ｌ及び右カメラ８０Ｒと比べ、障害物等の他の物体と接触し難い位置に配置されている。他の物体は、例えば、掘削作業中にバケット６等で弾かれてショベルＰＳに向かって飛んでくる石を含む。

【0043】

具体的には、前カメラ８０Ｆは、左ブームシリンダフートブラケット６０Ｌと右ブームシリンダフートブラケット６０Ｒとの間で旋回フレーム３Ｆに剛結された慣性計測装置Ｓ４の筐体の上面（＋Ｚ側の面）に取り付けられている。また、光軸が上部旋回体３の中心面Ａ１を通るように取り付けられている。また、左ブームシリンダ７Ｌと右ブームシリンダ７Ｒとの間でブーム４の腹側の表面に沿うように配索されている作動油ホース６５の下側（－Ｚ側）に配置されている。

【0044】

ブームフートブラケット３Ｂは、図４に示すように、左ブームフートブラケット３ＢＬ、右ブームフートブラケット３ＢＲ及び中央プレート３ＢＣを含む。左ブームシリンダフートブラケット６０Ｌは、左ブームフートブラケット３ＢＬの前部に配置されている。右ブームシリンダフートブラケット６０Ｒは、右ブームフートブラケット３ＢＲの前部に配置されている。

【0045】

前カメラ８０Ｆは、旋回フレーム３Ｆに剛結されていてもよい。この場合、慣性計測装置Ｓ４は、旋回フレーム３Ｆ、又は、ブームシリンダフートブラケット６０等の旋回フレーム３Ｆに剛結された部材に剛結されていてもよい。そして、慣性計測装置Ｓ４は前カメラ８０Ｆの近傍に配置されてもよい。すなわち、慣性計測装置Ｓ４は、前カメラ８０Ｆが剛結されている位置とは別の位置に剛結されていてもよい。例えば、慣性計測装置Ｓ４は、上部旋回体３の左前部３ＬＦを構成するキャビン１０と、上部旋回体３の右前部３ＲＦとの間で旋回フレーム３Ｆに剛結されていてもよい。上部旋回体３の右前部３ＲＦには、例えば、階段状カバーで覆われた工具箱が配置されている。具体的には、慣性計測装置Ｓ４は、破線ブロックで示すように、キャビン１０と左ブームシリンダフートブラケット６０Ｌとの間で左ブームシリンダフートブラケット６０Ｌに剛結されていてもよい。以下では、前カメラ８０Ｆが剛結されている位置とは別の位置に剛結された慣性計測装置Ｓ４を慣性計測装置Ｓ４Ａとする。慣性計測装置Ｓ４Ａは、望ましくは、キャビン１０に近い位置に配置される。キャビン１０に近いほど、ショベルＰＳの操作者が感じる振動等をより正確に検出できるためである。

【0046】

前カメラ８０Ｆ及び慣性計測装置Ｓ４は、望ましくは、１つの剛体に取り付けられている。１つの剛体は、例えば、旋回フレーム３Ｆ、ブームフートブラケット３Ｂ及びブームシリンダフートブラケット６０のうちの少なくとも１つで構成される。本実施形態では、キャビン１０は、１つの剛体を構成する要素には含まれない。衝撃緩衝装置を介して旋回フレーム３Ｆに取り付けられているためである。すなわち、慣性計測装置Ｓ４がキャビン１０に取り付けられると、旋回フレーム３Ｆに作用する衝撃力を正確に検出できなくなるためである。具体的には、旋回フレーム３Ｆに作用する直接的（一次的）な振動ではなく、その一次的な振動によってもたらされる二次的な振動を検出してしまうためである。右前部３ＲＦを構成する階段状カバー、上部旋回体カバー３Ｖ、エンジンフード３Ｅ等部材も、同様の理由により、１つの剛体を構成する要素には含まれない。

【0047】

また、前カメラ８０Ｆ及び慣性計測装置Ｓ４は、望ましくは、一体的に動くように配置される。つまり、ショベルＰＳが振動した場合、前カメラ８０Ｆと慣性計測装置Ｓ４との振動方向が同一の振動方向となるように配置される。慣性計測装置Ｓ４が検出した振動と前カメラ８０Ｆが捉えた光景（振動の原因を映し出すデジタル画像）の変化とを対応させるためである。慣性計測装置Ｓ４が検出した振動のタイミングと前カメラ８０Ｆが捉えた光景の変化のタイミングとが対応する場合、管理者は、振動が発生した瞬間を含む短時間に記録されたデジタル画像を見るだけで、振動が発生した瞬間のアタッチメントの様子を確認できるためである。

【0048】

そこで、本実施形態では、前カメラ８０Ｆ及び慣性計測装置Ｓ４は何れも、旋回軸Ａ２の前側（＋Ｘ側）で且つ中心面Ａ１を横切るように配置されている。或いは、両者は、図４に示すように、旋回軸Ａ２の前側（＋Ｘ側）で、且つ、前カメラ８０Ｆと旋回軸Ａ２を結ぶ線分と、慣性計測装置Ｓ４Ａと旋回軸Ａ２を結ぶ線分との間に形成される角度θが９０度以下となるように配置されていてもよい。より望ましくは、角度θが３０度以下となるように配置されていてもよい。また、両者は、望ましくは、Ｚ軸方向においてほぼ同じ高さとなるように配置される。また、慣性計測装置Ｓ４は、望ましくは、旋回軸２Ａにできるだけ近い位置に配置される。上部旋回体３の動きをできるだけ正確に計測するためである。例えば、旋回軸Ａ２に関する力のモーメントは旋回軸２Ａから離れるほど大きくなるためである。

【0049】

また、前カメラ８０Ｆ及び慣性計測装置Ｓ４は何れも、コントローラ３０との接続に使用される信号ケーブルＣＢが容易に配索されるように配置されている。蓄電池７０等の電源に接続される電力ケーブル（図示せず。）についても同様である。信号ケーブルＣＢは、前カメラ８０Ｆとコントローラ３０とを接続する信号ケーブルＣＢ１、慣性計測装置Ｓ４とコントローラ３０とを接続する信号ケーブルＣＢ２、及び、コントローラ３０と表示装置４０とを接続する信号ケーブルＣＢ３を含む。本実施形態では、信号ケーブルＣＢ１及びＣＢ２は何れも、図４に示すように、中央プレート３ＢＣに形成された開口３Ｈ１を通り、且つ、旋回用油圧モータ２１の左側の空間を通って延びる。そして、左ブームフートブラケット３ＢＬに形成された開口３Ｈ２を通り、且つ、キャビン１０の右側壁に形成された開口（図示せず。）を通って延び、キャビン１０内に設置されたコントローラ３０に接続されている。左ブームシリンダフートブラケット６０Ｌに剛結されている慣性計測装置Ｓ４Ａの場合には、信号ケーブルＣＢ２は、例えば、キャビン１０と左ブームフートブラケット３ＢＬとの間を通って延び、キャビン１０内に設置されたコントローラ３０に接続される。信号ケーブルＣＢ１のこのような配索経路により、前カメラ８０Ｆは確実にコントローラ３０に接続される。慣性計測装置Ｓ４に関する信号ケーブルＣＢ２についても同様である。なお、キャビン１０内に設置されたコントローラ３０から延びる信号ケーブルＣＢ３は、例えば、キャビン１０の右側内壁に沿って延び、キャビン１０内に設置された表示装置４０に接続される。

【0050】

次に、図５を参照し、前カメラ８０Ｆが出力するデジタル画像ＤＧについて説明する。図５は、表示装置４０の画像表示部４１に表示されたデジタル画像ＤＧの一例を示す。コントローラ３０は、例えば、操作レバーの先端に設けられたスイッチボタン２６Ｓが押下された場合にデジタル画像ＤＧを表示装置４０の画像表示部４１に表示させるように構成されている。

【0051】

図５に示すように、デジタル画像ＤＧは、旋回フレーム３Ｆの画像Ｇ３Ｆ、ブーム４の画像Ｇ４、アーム５の画像Ｇ５、バケット６の画像Ｇ６、左ブームシリンダ７Ｌの画像Ｇ７Ｌ、右ブームシリンダ７Ｒの画像Ｇ７Ｒ、キャビン１０の画像Ｇ１０、及び、作動油ホース６５の画像Ｇ６５を含む。破線で囲まれた領域ＶＡは、オクルージョンが生じていない領域を表す。「オクルージョン」は、手前にあるショベルＰＳの構成要素が背後にある物体を隠して見えないようにする状態を意味する。一点鎖線で囲まれた領域ＶＢは、キャビン１０によるオクルージョンが生じている領域を表す。なお、本実施形態では、領域ＶＡの範囲を表す破線は画像表示部４１には表示されない。領域ＶＢの範囲を表す一点鎖線についても同様である。

【0052】

図５に示すように、前カメラ８０Ｆは、バケット６の内側を真後ろから捉えたデジタル画像ＤＧを出力できるように配置されている。この配置により、デジタル画像ＤＧを見るショベルＰＳの操作者は、バケット６の幅方向の端線６Ｅと水平面との間に形成される角度をより正確に把握できる。すなわち、バケット６の幅方向の端線６Ｅが水平になっているか否かをより正確に把握できる。なお、画像表示部４１には端線６Ｅ及び水平補助線が表示されてもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、姿勢センサの出力に基づいて端線６Ｅの位置及び傾きを決定し、慣性計測装置Ｓ４の出力に基づいて水平補助線の位置及び傾きを決定する。

【0053】

また、操作者は、ブーム４を上昇させたときにバケット６の画像Ｇ６が画面の斜め上方ではなく上方に移動する様子をデジタル画像ＤＧで確認できる。そのため、キャビン１０の内側からバケット６を肉眼で見ている場合よりも、すなわち、左斜め後方からバケット６を見ている場合よりも、バケット６と地面との間の距離の変化をより正確に違和感無く把握できる。

【0054】

また、ブーム４の画像Ｇ４、アーム５の画像Ｇ５及びバケット６の画像Ｇ６を含むアタッチメントの画像は、真後ろから捉えられた画像であるため、アタッチメントの左右両側にある地物の画像を覆い隠して見えなくしてしまうことはない。そのため、操作者は、例えば、キャビン１０の内側からバケット６を肉眼で見ている場合には、バケット６の存在によりバケット６の右斜め前方の空間で作業する作業者の様子を確認できないが、デジタル画像ＤＧを見ることでその様子を確認できる。このように、前カメラ８０Ｆは、キャビン１０の内側から見た場合にアタッチメントの陰に隠れてしまう地物を確実に撮像できる。

【0055】

また、デジタル画像ＤＧは、アタッチメントの画像がデジタル画像ＤＧの縦中心線ＶＬと重なるように構成されている。なお、本実施形態では、縦中心線ＶＬは画像表示部４１には表示されない。この構成により、デジタル画像ＤＧを見る操作者は、アタッチメントの左右両側の様子を同時に視認しながらアタッチメントを操作できる。

【0056】

また、前カメラ８０Ｆは、キャビン１０によるオクルージョンが生じている領域ＶＢが、デジタル画像ＤＧの全体の４分の１未満となるように配置されている。すなわち、前カメラ８０Ｆが出力するデジタル画像ＤＧに占める領域ＶＢの比率が２５％未満となるように配置されている。そのため、前カメラ８０Ｆは、バケット６が到達可能な範囲のほぼ全てを撮像できる。

【0057】

また、施工事業者、施工管理業者、ショベルのレンタル業者、ショベルのリース業者、ショベルの修理業者等の管理者は、デジタル画像ＤＧを見ることで、ショベルがどのように操作されていたかを確認できる。そのため、コントローラ３０は、記録したデジタル画像ＤＧと計測データ等との組み合わせを所定のタイミングで外部の管理者に送信する。

【0058】

例えば、管理者は、デジタル画像ＤＧを見ることでアタッチメントの操作が適切であるか否かを確認できる。そして、不適切な操作が行われていることを認識した場合には、ショベルＰＳの操作者に適切な操作を指導することができる。

【0059】

また、管理者は、例えば、慣性計測装置Ｓ４が出力する計測データが異常値を示した瞬間を含む所定時間にわたるデジタル画像ＤＧを見ることで、アタッチメントの動きがその異常値の原因になっているか否かを確認できる。また、本実施形態では、計測データとデジタル画像ＤＧとが同期するように構成されているため、管理者は、計測データが異常値を示した瞬間を含む所定時間にわたるデジタル画像ＤＧのみを選択的に見ることができる。すなわち、計測データが異常値を示していない期間に関するデジタル画像ＤＧを見る必要はない。そのため、管理者は、確認すべき期間に記録された画像のみを効率的に見ることができる。ショベルＰＳは、計測データが異常値を示した瞬間を含む所定時間にわたるデジタル画像ＤＧのみを計測データと共に外部に送信するように構成されていてもよい。通信量をできるだけ少なくするためである。

【0060】

また、管理者は、デジタル画像ＤＧを見ることで、標準装備のバケットが大型のバケットに無断で交換されてしまっているか否かを確認してもよい。

【0061】

上述のように、本発明の実施形態に係るショベルＰＳは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回自在に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられたブーム４と、ブーム４の腹側で上部旋回体３に取り付けられた撮像装置８０（前カメラ８０Ｆ）と、を備える。この構成により、ショベルＰＳは、アタッチメントの動きを後ろから撮像できる。そのため、ショベルＰＳの操作者は、例えば図５に示すような前カメラ８０Ｆが出力するデジタル画像ＤＧを見ることで、バケット６の幅方向の端線６Ｅが水平になっているか否かをより正確に把握できる。また、バケット６と地面との間の距離の変化をより正確に把握できる。

【0062】

ショベルＰＳは、上部旋回体３に取り付けられた慣性計測装置Ｓ４を備えていてもよい。この場合、慣性計測装置Ｓ４は、望ましくは、上部旋回体３の左前部３ＬＦを構成するキャビン１０と上部旋回体３の右前部３ＲＦとの間で旋回フレーム３Ｆに取り付けられる。より望ましくは、前カメラ８０Ｆと共に、１つの剛体に取り付けられる。第１に、旋回フレーム３Ｆに作用する二次的な振動ではなく、旋回フレーム３Ｆに作用する一次的な振動を慣性計測装置Ｓ４が計測できるようにするためである。第２に、慣性計測装置Ｓ４が検出した一次的な振動と前カメラ８０Ｆが捉えた光景（振動の原因を映し出すデジタル画像）の変化とを対応させるためである。すなわち、振動が発生した瞬間を含む短時間に記録されたデジタル画像を見るだけで、振動が発生した瞬間のアタッチメントの様子を操作者が確認できるようにするためである。そのため、上述の実施形態では、前カメラ８０Ｆは、旋回フレーム３Ｆに剛結された慣性計測装置Ｓ４の筐体の上面（＋Ｚ側の面）に取り付けられ、慣性計測装置Ｓ４と一体的に動くように配置されている。この配置により、前カメラ８０Ｆは、上部旋回体３の前部を浮き上がらせるような衝撃が加わった場合、領域ＶＡに映る画像が画面の下方に移動する一連のデジタル画像を取得できる。

【0063】

前カメラ８０Ｆが出力するデジタル画像ＤＧは、望ましくは、キャビン１０によるオクルージョンが生じている領域ＶＢの比率が２５％未満となるように構成されている。デジタル画像ＤＧを見る操作者が、キャビン１０とアタッチメントとの位置関係を容易に把握できるようにした上で、操作者がアタッチメントの左右両側の様子を容易に把握できるようにするためである。なお、操作者は、デジタル画像ＤＧではキャビン１０の画像Ｇ１０によって遮られて視認できない部分を肉眼で見ることができる。キャビン１０の画像Ｇ１０によって遮られて視認できない部分は、キャビン１０の前方の空間に対応するためである。

【0064】

また、図５に示したデジタル画像ＤＧは、ショベルＰＳのキャビン１０内に配置された表示装置４０だけでなく、管理装置の表示装置においても表示される。更に、支援装置の表示装置において表示されてもよい。この場合、ショベルＰＳ、管理装置及び携帯端末（支援装置）によりショベルＰＳの管理システムが構成される。管理装置は、ショベルＰＳの作業を管理する装置であり、例えば、作業現場外に位置する管理センタ（事務所）等に設置される、表示装置を備えたコンピュータである。管理装置は、使用者が持ち運び可能な可搬性のコンピュータであってもよい。携帯端末は、表示装置を備えた通信端末であり、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等を含む。これにより、管理者はショベルＰＳの外部においてもデジタル画像ＤＧを確認することができる。

【0065】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。

【0066】

例えば、上述の実施形態では、前カメラ８０Ｆは、慣性計測装置Ｓ４又は旋回フレーム３Ｆに直接取り付けられているが、取り付けステーを介して取り付けられていてもよい。また、ブームフートブラケット３Ｂの中央プレート３ＢＣに取り付けられていてもよい。

【0067】

また、慣性計測装置Ｓ４は、旋回フレーム３Ｆ又はブームシリンダフートブラケット６０に剛結されているが、ブームフートブラケット３Ｂに剛結されていてもよい。

【0068】

また、前カメラ８０Ｆとコントローラ３０とを接続する信号ケーブルＣＢ１と、慣性計測装置Ｓ４とコントローラ３０とを接続する信号ケーブルＣＢ２は、１本の信号ケーブルにまとめられていてもよい。また、前カメラ８０Ｆ及び慣性計測装置Ｓ４のそれぞれとコントローラ３０とは無線通信を介して接続されていてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１・・・下部走行体 ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ３Ｂ・・・ブームフートブラケット ３ＢＣ・・・中央プレート ３ＢＬ・・・左ブームフートブラケット ３ＢＲ・・・右ブームフートブラケット ３Ｅ・・・エンジンフード ３Ｆ・・・旋回フレーム ３Ｈ１、３Ｈ２・・・開口 ３ＬＦ・・・左前部 ３ＲＦ・・・右前部 ３Ｖ・・・上部旋回体カバー ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ７Ｌ・・・左ブームシリンダ ７Ｒ・・・右ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １１ａ・・・オルタネータ １１ｂ・・・スタータ １１ｃ・・・水温センサ １４・・・メインポンプ １４ａ・・・レギュレータ １４ｂ・・・吐出圧センサ １４ｃ・・・油温センサ １５・・・パイロットポンプ １５ａ、１５ｂ・・・操作圧センサ １７・・・コントロールバルブ ２１・・・旋回用油圧モータ ２６・・・操作装置 ２６Ｓ・・・スイッチボタン ３０・・・コントローラ ３０ａ・・・記憶部 ４０・・・表示装置 ４０ａ・・・変換処理部 ４１・・・画像表示部 ４２・・・入力部 ４２ａ・・・表示切換ボタン ４２ｂ・・・方向ボタン ４３・・・音声出力装置 ６０・・・ブームシリンダフートブラケット ６０Ｌ・・・左ブームシリンダフートブラケット ６０Ｒ・・・右ブームシリンダフートブラケット ６５・・・作動油ホース ７０・・・蓄電池 ７２・・・電装品 ７４・・・エンジンコントロールユニット ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル７５ ８０・・・撮像装置 ８０Ｆ・・・前カメラ ８０Ｂ・・・後カメラ ８０Ｌ・・・左カメラ ８０Ｒ・・・右カメラ ＣＢ、ＣＢ１～ＣＢ３・・・信号ケーブル Ｇ１・・・測位装置 ＰＳ・・・ショベル Ｓ１・・・ブーム角度センサ Ｓ２・・・アーム角度センサ Ｓ３・・・バケット角度センサ Ｓ４、Ｓ４Ａ・・・慣性計測装置 Ｔ１・・・通信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】