JP2017075001A - 作業手順の案内システム - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータへ正しい手順を案内することのできる作業手順の案内システムを提供する。【解決手段】移動式クレーンの作業手順の案内システムＳである。作業手順の案内システムＳは、作業機の状態を検出する検出装置８１〜８４と、検出装置８１〜８４によって検出された作業機の状態を送信する送信部７０ａと、作業機を遠隔操作する操作部と、作業手順を表示する表示部４３と、送信部７０ａによって送信された作業機の状態を受信する受信部４０ａと、を有する遠隔操作装置４０と、を備えており、遠隔操作装置４０の表示部４３には、受信した作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、移動式クレーンの作業手順の案内システムに関するものである。

従来、移動式クレーンにおいて、運転室の外部から作業機を操作する遠隔操作装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、過負荷防止装置がジブ張出し・格納モードにセットされたときにのみ補助操作盤による制御が可能で、かつ、制御可能範囲がジブ張出し・格納に必要なクレーン動作が行われる範囲に制限されるように構成された操作装置が開示されている。

特許第２７４００３５号公報

しかしながら、上述した特許文献１の操作装置を含む従来の技術は、作業手順を案内する機能を備えていなかった。そのため、オペレータが遠隔操作装置を使用して作業準備するためには、作業手順を覚えておく必要があった。したがって、作業手順を忘れたり誤ったりすると、運転室に備えたマニュアルの中から必要な情報を探し出す必要があった。

そこで、本発明は、オペレータへ正しい手順を案内することのできる作業手順の案内システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の作業手順の案内システムは、移動式クレーンの作業手順の案内システムであって、作業機の状態を検出する検出装置と、前記検出装置によって検出された前記作業機の状態を送信する送信部と、前記作業機を遠隔操作する操作部と、作業手順を表示する表示部と、前記送信部によって送信された前記作業機の状態を受信する受信部と、を有する遠隔操作装置と、を備え、前記遠隔操作装置の前記表示部には、受信した前記作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成される。

このように、本発明の作業手順の案内システムは、移動式クレーンの作業手順の案内システムであって、作業機の状態を検出する検出装置と、検出装置によって検出された作業機の状態を送信する送信部と、作業機を遠隔操作する操作部と、作業手順を表示する表示部と、送信部によって送信された作業機の状態を受信する受信部と、を有する遠隔操作装置と、を備え、遠隔操作装置の表示部には、受信した作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成される。このような構成によれば、実際の作業機の状態に基づいて、作業シーンに応じてオペレータへ正しい手順を案内することができる。

移動式クレーンの側面図である。 実施例の制御系のブロック図である。 実施例１の遠隔操作装置の正面図である。 実施例１の遠隔操作装置の側面図である。 実施例１の遠隔操作装置の表示部に表示される画像である。（ａ）はジブ張出/格納時のピンチェックがＮＧ、（ｂ）はジブ連結ピン、ジブ格納ピン詳細、（ｃ）はジブ張出/格納時のピンチェックがＯＫを示す。 実施例２の遠隔操作装置の斜視図である。 実施例２の遠隔操作装置の表示部に表示される画像である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

まず、図１を用いて本発明の作業手順の案内システムＳを備える移動式クレーンとしてのラフテレーンクレーン１の全体構成を説明する。以下の実施例では、ラフテレーンクレーン１を例にして説明するが、これに限定されるものではなく、オールテレーンクレーンなどの移動式クレーンに広く本発明を適用できる。

（クレーンの全体構成）
本実施例のラフテレーンクレーン１は、図１に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体１０と、車体１０の四隅に設けられたアウトリガ１１，・・・と、車体１０に水平旋回可能に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられたブーム１４と、を備えている。

アウトリガ１１は、スライドシリンダ５２を伸縮させることによって、車体１０から幅方向外側にスライド張出／スライド格納可能であるとともに、ジャッキシリンダ５１を伸縮させることによって車体１０から上下方向にジャッキ張出／ジャッキ格納可能である。

旋回台１２は、旋回用モータの動力を伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体１０に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。旋回台１２は、前方右側に配置された操縦席１８と、後方中央に配置されたブラケット１３と、後方下部に配置されたカウンタウエイト１９と、を有している。

ブーム１４は、基端ブーム１４１と中間ブーム１４２と先端ブーム１４３とによって入れ子式に構成されており、内部に配置された伸縮シリンダによって伸縮できるようになっている。先端ブーム１４３の最先端のブームヘッドにはシーブが配置され、シーブにワイヤロープ１６が掛け回されてフックブロック１７が吊下げられている。

最も外側の基端ブーム１４１は、付け根部がブラケット１３に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、支持軸を回転中心として上下に起伏できるようになっている。さらに、ブラケット１３と基端ブーム１４１の下面との間には、起伏シリンダ１５が架け渡されており、起伏シリンダ１５を伸縮することでブーム１４全体を起伏することができる。

さらに、本実施例のラフテレーンクレーン１では、基端ブーム１４１の側面に、ジブ３０及びテンションロッド２０、２０が横抱姿勢にて格納されている。ジブ３０及びテンションロッド２０、２０は、複数のピン（不図示）とサイドアップシリンダ３１とを用いて、装着／格納される。

（制御系の構成）
次に、図２を用いて本実施例の遠隔操作装置４０を含む制御系の構成について説明する。本実施例の制御系は、アクチュエータとして、４つのジャッキシリンダ５１、・・・と、４つのスライドシリンダ５２、・・・と、旋回モータ５３と、起伏シリンダ５４と、伸縮シリンダ５５と、メインウインチモータ５６と、サブウインチモータ５７と、を備えている。これらのアクチュエータは、後述するコントロールバルブ６４によって制御される。

そして、本実施例の制御系は、油圧回路として、エンジン６０のトランスミッション６１から動力を取り出すＰＴＯ６２と、ＰＴＯ６２によって回転駆動され油タンク６５からの作動油を加圧する油圧ポンプ６３と、油圧ポンプ６３から吐出される作動油の流れを制御するコントロールバルブ６４と、を備えている。コントロールバルブ６４は、各アクチュエータに対応するバルブ群から構成される。各バルブはコントローラ７０によって制御される。

コントローラ７０は、バス、演算装置、記憶装置などを有するコンピュータである。コントローラ７０は、旋回レバー７１、起伏レバー７２、伸縮レバー７３、メインウインチレバー７４などからの操作信号を受信して、又は、通信部７０ａを介して遠隔操作装置４０からの操作信号を受信して、各バルブの移動方向及び移動量を演算し、コントロールバルブ６４に信号を送信することによってアクチュエータを制御する。

そして、本実施例のコントローラ７０には、作業機（移動式クレーン）の状態を検出する検出装置として、トップジブ固定ピン検出装置８１、ジブセット格納ピン検出装置８２、テンションロッド固定ピン検出装置８３、などの近接スイッチ又はリミットスイッチや、ブーム長さ検出器８４などが接続されている。そして、コントローラ７０は、送信部としての通信部７０ａを介して、検出装置８１〜８４によって検出された作業機の状態を遠隔操作装置４０に送信する。

遠隔操作装置４０は、作業準備を遠隔操作で実施するためのものであり、図３、図４に示すように、作業機を操作するための操作面４２と、操作面４２の下方に延びて手で把持される把持部４１と、を有する。また、遠隔操作装置４０は受信部としての通信部４０ａを有しており、以下に説明するレバースイッチＳ１〜Ｓ４や設定ボタンＦ１〜Ｆ３等を操作することでコントローラ７０の通信部７０ａを介してコントローラ７０に指示を出したり、コントローラ７０から情報を取得したりする。把持部４１の背面側には把持部４１を握った状態で人差し指で操作されるトリガ４５が配置されている。トリガ４５は、後述するように、選択手段によって選択されたアクチュエータを、選択された方向（正方向又は逆方向）に、操作量に応じた速度で駆動させる。さらに、遠隔操作装置４０には、図３、図４に示すように前方の動画像を撮影するためのビデオカメラ４７を装着することが好ましい。なお、ビデオカメラ４７の作用・効果については、実施例２において説明するため本実施例においては説明を省略する。

操作面４２は、上部に配置される液晶ディスプレイなどの大型の表示部４３と；表示部４３の右に配置される電源スイッチ４４と；表示部の下左に配置されるモードボタン４６と；モードボタン４６の右に並んで配置される３つの設定ボタンＦ１、Ｆ２、Ｆ３と；モードボタン４６及び設定ボタンＦ１、Ｆ２、Ｆ３に対応して下方に配置される４つの選択手段としての旋回レバースイッチＳ１、起伏レバースイッチＳ２、サブウインチレバースイッチＳ３、及びメインウインチレバースイッチＳ４と；を備えている。メインウインチレバーＳ４は、サイドアップシリンダ３１の操作に切り替えて使用できるようになっている。

表示部４３は、モードボタン４６を長押しすることで設定画面に切り替わり、モードボタン４６に続いて設定ボタンＦ１、Ｆ２、Ｆ３を押すことによって、それぞれクレーンモード（敷板吊工程モード）、アウトリガ張出・格納工程モード、ジブ着脱工程モードに切り替わる。３つの工程モードの基本画面では、表示部４３内の各ボタンや各レバースイッチに対応する位置に、対応するアクチュエータの種類等がアイコンによって表示される。

そして、本実施例の表示部４３には、各工程モードの基本画面とは別に（切替表示）、又は、各工程モードの基本画面に加えて、作業機の状態に基づいて、作業手順として、作業準備の手順の説明書（取扱い説明書の電子データ版）や、作業準備のナビ（作業指示）が表示される。表示部４３は、指先で触れることで操作を入力できるタッチパネルとなっていることが好ましい。

そして、上述した検出装置８１〜８４と、送信部としての通信部７０ａと、操作部４２、受信部４０ａ、表示部４３を有する遠隔操作装置４０と、によって、本発明の作業手順の案内システムＳが構成される。

（作用−ジブ着脱工程）
次に、本実施例の作業手順の案内システムＳの作用について説明する。まず、ジブ着脱工程の作業手順を表示する例について説明する。ジブ着脱工程では、ブーム１４やジブ３０を操作して、ジブ３０をブーム１４の先端に取り付けたり、取り外したりする。このジブ着脱工程を含む作業準備は手順が複雑で、不慣れな作業員が作業することは困難であるため、クレーンのオペレータが運転室１８から出て手作業で準備をしなければならない。さらに、手作業と、作業機の操作と、作業手順の確認と、を並行して実施する必要があるため、作業準備にかなりの時間を費やすことがあった。

加えて、ラフテレーンクレーン１やオールテレーンクレーンでは、運転室１８の昇降に時間がかかる。このため、手順を誤ったことで運転室１８に戻って作業機を再操作するようになると、作業準備に遅延が生じて現場の工程全体に影響するおそれがあった。そこで、本発明の作業手順の案内システムＳは、以下に説明するように、遠隔操作装置４０の表示部４３に作業手順を表示することで、このような課題を解決している。

はじめに、運転室１８内で遠隔操作機能をＯＮにしたうえで、電源スイッチ４４を押して遠隔操作装置４０の電源を入れる。次に、モードセレクト画面（初期画面）において、モードボタン４６に続いて、設定ボタンＦ３を押すとジブ着脱工程モードとなる。ジブ着脱工程モードでは、表示部４３に、ジブ着脱作業の作業手順の説明書が表示される。

例えば、図５（ａ）に示す画面が、遠隔操作装置４０の表示部４３に表示される。画面内には「ジブ張出／格納時のピンチェック」の段階にいることが左上に表示されている。そして、「ジブ連結ピン／ジブセット格納ピン」の箇所が円形の線によって囲まれたうえで、手のアイコンによって指示されている。これによって、作業準備をするオペレータは、ジブ連結ピン、及び／又は、ジブセット格納ピンに、間違いがあることを知る。そして、タッチパネル型の表示部４３の場合には指先で円形の線内に触れることで、又は、ボタン等を押すことで、次の画面へと切り替わる。

次に、図５（ｂ）に示す画面が表示部４３に表示される。画面内には「ジブ連結ピン、ジブセット格納ピン詳細」のチェック段階にいることが左上に表示されている。そして、「ジブセット格納ピンＤ」の箇所が楕円形の線によって囲まれたうえで、「ＬＯＣＫ ＮＧ」と併記されている。これによって、オペレータは、ジブセット格納ピンＤが、ロック状態になっていないことを知る。そして、オペレータは、実際に、遠隔操作装置４０を操作してサイドアップシリンダ３１を操作したうえで、手作業でジブセット格納ピンＤをロック状態にする。

次に、図５（ｃ）に示す画面が表示部４３に表示される。すなわち、ジブセット格納ピン検出装置８２によって、ジブセット格納ピンがロック状態にされたことが検出される。次に、コントローラ７０の通信部７０ａから遠隔操作装置４０の通信部４０ａにジブセット格納ピンがロック状態にされたことが伝達される。そうすると、表示部４３がジブ張出／格納時のピンチェックの画面に戻り、画面中央に大きく「ＯＫ」と表示される。これによって、オペレータは、この段階でのピンチェックが正しい状態になったことがわかる。

（作用−機械のメンテナンス工程）
同様に、機械のメンテナンス工程の作業手順を表示する例について説明する。例えば、作業開始前点検として、油圧装置、操作装置、アウトリガ装置、旋回装置、ブーム・ジブ装置、つり上げ装置、安全装置を点検する場合に、作業手順やチェック項目等を表示することができる。さらに、ワイヤロープの交換の作業手順を表示することができる。具体的には、ワイヤロープの取外し作業では、表示部４３に「（１）アウトリガを設置して、ブームを後方又は側方に向けます。（２）ブームをいっぱいまで下げて、フックを地面に降ろします。（３）フックまたはブーム先端部からロープソケットを取り出します。（４）ワイヤクリップを取り外し、ウェッジを打ち抜いてロープソケットからワイヤロープを取り外します。（５）フックおよび巻過防止装置のウエイトからワイヤロープを抜き取ります。（６）ワイヤロープを引っ張りながらウインチ巻き下げ操作を行って、ワイヤロープを木枠に巻き取ります。」と表示される。この例では、アウトリガ１１やウインチの状態を検出して、作業手順が表示される。

（作用−カウンタウエイトの着脱工程）
同様に、カウンタウエイトの着脱工程の作業手順を表示する例について説明する。カウンタウエイト着脱装置は、カウンタウエイト１９を車両フレーム上の所定位置に置き、カウンタウエイト１９側に設けた油圧シリンダを伸長させ、旋回台後部の支持台に設けた係止部材をスライドさせることで、油圧シリンダのロッド先端部に設けた膨形部を支持台に対して係止及び係止解除させる。この場合であれば、表示部４３に、例えば「（１）油圧シリンダを伸ばしてください。（２）係止部材をスライドさせてください。」と表示される。この例では、油圧シリンダの状態を検出して、作業手順が表示される。

（作用−ラフィングジブの着脱工程）
同様に、ラフィングジブの着脱工程や撓み抑制装置の着脱工程の作業手順を表示する例について説明する。例えば、撓み抑制装置の張出作業に際しては、マストをその格納姿勢から張出姿勢に姿勢変更させるマスト張出ステップと、テンションロープを伸縮ブームの先端部に接続するロープ接続ステップと、伸縮ブームをテンションロープへのプリテンション付与操作が可能なブーム長さ及び起伏角まで伸長及び起仰させるブーム伸長・起仰ステップと、テンションウィンチのドラムの回転を規制するドラムロックステップと、テンションロープにプリテンションを付与するプリテンション付与ステップとを順次実行する。この例では、ブーム起伏角検出手段、テンションロープ接続入力手段、ブーム起仰手段等からの入力を受けて、作業手順が表示される。

（効果）
次に、本実施例の移動式クレーンの作業手順の案内システムＳが奏する効果を列挙して説明する。

（１）上述してきたように、本実施例の移動式クレーンの作業手順の案内システムＳは、ラフテレーンクレーン１に搭載される作業手順の案内システムＳであって、作業機の状態を検出する検出装置８１〜８４と、検出装置８１〜８４によって検出された作業機の状態を送信する送信部７０ａと、作業機を遠隔操作する操作部４２と作業手順を表示する表示部４３と送信部７０ａによって送信された作業機の状態を受信する受信部４０ａとを有する遠隔操作装置４０と、を備えている。そして、遠隔操作装置４０の表示部４３には、受信した作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成されている。このような構成によれば、実際の作業機の状態に基づいて、作業シーンに応じてオペレータへ正しい手順を案内することができる。

つまり、携帯可能な遠隔操作装置４０の表示部４３に作業手順を表示するように構成することによって、手作業と、作業機の操作と、作業手順の確認と、の３つを同時並行して実施できるようになる。逆にいうと、取扱い説明書を携帯して作業しようとしても、分厚い取扱い説明書は携帯するのに不向きであるうえ、作業機の状態や作業シーンに応じた適切な解説を探し出すことも困難なのである。

（２）また、遠隔操作装置４０の表示部４３には、作業手順として、移動式クレーンの作業準備の手順が表示されるように構成されることで、オペレータが自ら手作業する必要のある、作業準備の手順をジブ３０やブーム１４の近くで知ることができるため、マニュアル類の確認や作業機の操作のための運転室１８への昇降を抑制して、効率よく作業準備を実施できるようになる。

（３）より具体的には、遠隔操作装置４０の表示部４３には、作業手順として、移動式クレーンのジブ着脱作業の手順が表示されるように構成されることで、複雑なジブ着脱作業の手順をジブ３０やブーム１４の近くで知ることができるため、マニュアル類の確認や作業機の操作のための運転室１８への昇降を抑制して、効率よく作業準備を実施できるようになる。特に、オペレータ自らによる手作業の回数が多いジブ着脱工程において、携帯可能な遠隔操作装置４０を用いて、作業手順の表示と作業機の操作の両方ができるため、作業効率が大きく向上する。

この他、作業準備の手順として、機械のメンテナンス工程、カウンタウエイトの着脱工程、ラフィングジブの着脱工程、撓み抑制装置の着脱工程などにおいて、遠隔操作装置４０の表示部４３に、受信した作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成することもできる。

以下、図６、図７を用いて、前記実施の形態とは別の形態の遠隔操作装置を備える作業手順の案内システムＳについて説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

まず構成について説明すると、本実施例の作業手順の案内システムＳは、実施例１と略同様に、検出装置８１〜８４と、送信部としての通信部７０ａと、遠隔操作装置９０と、によって構成されている。このうち、本実施例の遠隔操作装置９０は、実施例１の手持ち型の遠隔操作装置４０とは異なり、ウェアラブル型の遠隔操作装置９０となっている。

本実施例のウェアラブル型の遠隔操作装置９０は、頭部に装着するための頭部装着部としてのヘッドギヤ９１と、作業機を操作するための操作部９２と、作業手順を表示する半透明型の表示部９３と、コントローラ７０からの情報を送受信する通信部９４と、装着者の視界画像（前方の動画像）を撮影するためのビデオカメラ９５と、を備えている。さらに、遠隔操作装置９０は、ＧＰＳなどを用いることで、ラフテレーンクレーン１に対する相対的な位置や画像の方向を認識できる機能を有することが好ましい。

そして、本実施例では、表示部４３に、ビデオカメラ９５で撮影された視界画像と、作業手順を示す画像と、が重ね合わせて表示される。すなわち、図７に示すように、実際にビデオカメラ９５によって撮影された動画像と、作業手順のナビを示す番号とが重ね合わせて表示される。例えば、第１番目にジブセットピンＡを確認したうえで、第２番目にサイドアップシリンダ３１を確認するように作業手順を案内している。他にも、音声による案内を追加することもできるし、番号のアイコンの近くに文字による説明を追加することもできる。さらに、アニメーションなどを追加してわかりやすい説明をすることもできる。

次に、作用・効果について説明する。上述してきたように、本実施例の移動式クレーンの作業手順の案内システムＳは、ラフテレーンクレーン１に搭載される作業手順の案内システムＳであって、検出装置８１〜８４と、通信部７０ａと、操作部９２と表示部９３と通信部９４を有する遠隔操作装置９０と、を備えている。そして、遠隔操作装置９０の表示部９３には、受信した作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成されている。このような構成によれば、実際の作業機の状態に基づいて、作業シーンに応じてオペレータへ正しい手順を案内することができる。

そして、本実施例の遠隔操作装置９０は、身体に装着可能なウェアラブル端末であるため、遠隔操作装置９０を手で保持しなくてもよいため、作業準備などの手作業がしやすくなる。つまり、手で保持するタイプの遠隔操作装置を一方の手で持ちつつ、他方の手で作業することになるのに対して、ウェアラブルタイプの遠隔操作装置９０であれば、両手で作業することができる。

そして、本実施例の遠隔操作装置９０は、頭部に装着するための頭部装着部としてのヘッドギヤ９１と、装着者の視界画像を撮影するビデオカメラ９５と、を有するウェアラブル端末であり、表示部９３には、撮影された視界画像と作業手順を示す画像とが重ね合わせて表示されるように構成される。このような構成によれば、遠隔操作装置９０を手で保持しなくてもよいため、作業準備などの手作業がしやすくなる。さらに、現実の視界画像にナビを重ねることでいっそうわかりやすい説明をすることが可能となる。しかも、作業機の状態に応じてリアルタイムにナビが変化するため、必要な説明を探す手間もなくなる。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例では、検出装置として、トップジブ固定ピン検出装置８１、ジブセット格納ピン検出装置８２、テンションロッド固定ピン８３、ブーム長さ検出装置８４を備える場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブーム角度検出装置や、他の検出装置を用いて作業機の状態を検出してもよい。

Ｓ 作業手順の案内システム
１ ラフテレーンクレーン
８１〜８４ 検出装置
７０ コントローラ
７０ａ 通信部（送信部）
４０ 遠隔操作装置
４２ 操作面（操作部）
４３ 表示部
４７ ビデオカメラ
９０ 遠隔操作装置
９１ ヘッドギヤ（頭部装着部）
９２ 操作部
９３ 表示部
９４ 通信部（受信部）
９５ ビデオカメラ

Claims (5)

1. 移動式クレーンの作業手順の案内システムであって、
   作業機の状態を検出する検出装置と、
   前記検出装置によって検出された前記作業機の状態を送信する送信部と、
   前記作業機を遠隔操作する操作部と、作業手順を表示する表示部と、前記送信部によって送信された前記作業機の状態を受信する受信部と、を有する遠隔操作装置と、を備え、
   前記遠隔操作装置の前記表示部には、受信した前記作業機の状態に基づいて作業手順が表示されるように構成される、作業手順の案内システム。
2. 前記遠隔操作装置の前記表示部には、前記作業手順として、前記移動式クレーンの作業準備の手順が表示されるように構成される、請求項１に記載された作業手順の案内システム。
3. 前記遠隔操作装置の前記表示部には、前記作業手順として、前記移動式クレーンのジブ着脱作業の手順が表示されるように構成される、請求項１又は請求項２に記載された作業手順の案内システム。
4. 前記遠隔操作装置は、身体に装着可能なウェアラブル端末である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された作業手順の案内システム。
5. 前記遠隔操作装置は、頭部に装着するための頭部装着部と、装着者の視界画像を撮影するカメラと、を有するウェアラブル端末であり、
   前記表示部には、撮影された視界画像と前記作業手順を示す画像とが重ね合わせて表示されるように構成される、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された作業手順の案内システム。