JP6341833B2 - デッドマン装置の把持検出構造 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドルを把持して作業を行う作業機械に用いられるデッドマン装置の把持検出構造に関するものである。

ハンドルを把持して作業を行う作業機械には、耕耘機等の農業機械や地面を締め固める転圧機械があり、転圧機械としては、平板式のものではランマやプレートコンパクタ等が知られている。ランマにおいて、例えば、下端部に転圧板を備えた基体と、基体の上部に設けられたエンジンと、エンジンの回転力をクランクにより基体の往復運動に変換し、スプリングを介して転圧板に伝える機構とを有するものがある（特許文献１参照）。上記転圧機械では、振動体となる基体に固定されたハンドルを把持しながら作業しており、運転停止する場合には速やかに操作できるように、イグニッションスイッチ等のメインスイッチをハンドルの把持部分近傍に配置する等しているが、緊急時にはより確実に運転停止することが求められる。

そのようなハンドルを把持して作業する作業機械の緊急停止装置としてデッドマン装置がある。デッドマン装置としては、ハンドルにレバー式のスイッチを設け、ハンドルをレバーとともに握っている間は通常運転可能とし、何等かの異常によりハンドルから手を離した場合にはレバースイッチにより検出し、緊急停止処理を行うとしたものが公知である。

しかしながら、レバー式のスイッチを用いたデッドマン装置では、ハンドルに設けたレバーを共に把持して作業するため作業性が悪く、またレバーにより駆動されるスイッチを設ける等構造が複雑であるという問題がある。さらに、レバーから手が離れても身体の一部によりレバーを押圧してしまうことも考えられ、例えば、作業者の背面に壁等がある場面で何等かの原因により作業機械が後傾や後進した場合に、ハンドルと壁等との間に作業者が挟まれた場合にはレバーが操作されているのと同じになり、停止できなくなるという問題がある。そのような問題に対応するべく、例えば、動力農機のハンドルをパイプ状にし、その手で握る部分の内部に投光素子及び受光素子からなる光センサを設け、握る部分に設けた窓を介して、投光素子からの光が握った手に反射するのを受光素子で受光し、メインスイッチに直列に接続されているリレーを受光状態でオンさせることにより、手を離した場合にはメインスイッチの回路がオフになってエンジンを停止させるようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開２００２−３６３９１５号公報 実開平１−８１３３４号公報

しかしながら、上記特許文献２では把持部の周方向に対して実質的に１箇所に光センサが配置されていることから、その構造を例えばランマに適用した場合には、上下に振動するランマのハンドルを常に同じ状態で握っていることが難しく、光センサが配置されている部分に対して手が一時的に離れるような把持となる虞がある。その場合には、手からの反射光を十分に受光できなくなると、手を離した場合と同じくエンジンが停止してしまうという不都合が生じる。また、光センサのため、窓に汚れが付着すると検出を確実に行えなくなり、工事現場のような劣悪な環境での使用に耐えられないという問題がある。

本発明は、以上の背景に鑑み、ハンドルを把持して作業を行う作業機械に用いられるデッドマン装置によるエンジンの停止処理を簡単な構造で確実に行うことができる把持検出構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ハンドル（５）を備えた作業機械（１）に設けられるデッドマン装置の把持検出構造であって、前記ハンドルが、前記作業機械の本体（２）と作業者との間を横切るように延在し、前記作業者が把持する棒状体（５ａ）を含み、前記棒状体が、全周に亘って周方向に連続する表面（２４ａ）を有するとともに、内部に前記作業者の把持を検出する把持検出手段（２１・２３）を有し、前記把持検出手段は、前記棒状体の前記本体側とは相反する側に不感帯（ａ）を有し、前記不感帯以外の範囲を検出範囲（ｂ）とするように設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、作業者の背面に壁等がある場面でハンドルと壁等との間に作業者が挟まれた場合でも、作業者が把持する棒状体に設けられた把持検出手段が本体側とは相反する側となる作業者側に不感帯を有することから、作業者の身体の一部が棒状体に当接しても把持力として検出されることがなく、手を離すことにより運転を停止させることができる。また、棒状体の作業者側を除いた部分であればどの場所に対しても把持状態を検出できるため、ランマのように大きく振動する作業機械において把持位置が変化しても十分に対応できる。また、棒状体の表面が全周に亘って周方向に連続することから、ハンドルから突出するレバーを用いたデッドマン装置のようにレバーを手以外のもので操作状態にしてしまうことがない。把持状態の検出は感圧センサや圧電素子を用いて可能であり、また温度センサを用いても可能であり、いずれにおいても把持部を構成する既存の棒状体としてのグリップの内部に設けることが可能であり、簡単な構造で把持検出手段を設けることができる。

また、上記の発明において、前記把持部が前記作業者の把持力により圧縮変形する弾性部材（２２）を有し、前記把持検出手段が、前記弾性部材の内周側と外周側とに設けられ、前記弾性部材が前記圧縮変形することにより互いに導通する一対の電極（２１・２３・２３ａ）を有するとよい。この構成によれば、把持力により弾性部材が圧縮変形することにより、その内外周側に設けられた一対の電極同士が導通するため把持状態を検出することができ、簡単な構造で作業者による把持を検出することができる。

また、前記把持検出手段が、周方向に分割された環状部材（２５）に設けられているとよい。この構成によれば、環状部材を分割された側から棒状体に嵌装させてハンドルに取り付けることができ、既存の作業機械に対しても後付けすることができる。

また、前記把持検出手段が複数箇所に設けられているとよい。この構成によれば、把持検出手段を簡単な構造で設けることができることから、ハンドルを両手で把持する耕耘機等の作業機械において両手で把持しないと運転できないようにする場合に容易に適用し得る。

このように本発明によれば、ハンドルを把持して作業を行う作業機械に用いられるデッドマン装置において、ハンドルと背面の壁等との間に作業者が挟まれた場合でも、作業者が把持する棒状体に設けられた把持検出手段が本体側とは相反する側となる作業者側に不感帯を有することから、作業者の身体の一部が棒状体に当接しても把持力として検出されることがなく、手を離すことにより運転を停止させることができ、エンジンの停止処理を簡単な構造で確実に行うことができる。

本発明が適用されたランマの側面図 ハンドルの把持部に設けられた感圧スイッチ装置を示す模式的断面図 後付け可能な感圧スイッチ装置を示す図２に対応する図 ランマの要部上面図

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、上下及び前後を用いて説明する場合には図１の矢印により示された方向とし、左右は紙面の表裏方向とする。

図１は、本発明が適用された作業機械の一例としてのランマ１の側面図である。ランマ１は、ランマ１の本体としての基体２と、基体２の下端に取り付けられた転圧板３と、基体２の上端部の後側に取り付けられたエンジン４と、基体２の上方に配置されたハンドル５とを有する。なお、基体２は転圧板３の主面に対して前傾した立設状態に設けられており、ハンドル５は、パイプ材を曲げて形成されたものであってよく、基体２の軸線に直交する面上で前後左右の４辺を有する矩形状に形成されている。

基体２の上端部には、その側面から互いに同軸かつ相反する側にそれぞれ棒状に突出する左右の取付部材６が設けられ、左右の取付部材６の突出端面にそれぞれボルト止めされた左右の取付プレート７が上方に延出し、左右の取付プレート７の上端部分にハンドル５の左右両辺部分が固着されている。なお、基体２の左右において、取付プレート７に一端が結合され、後方に延出された後に上方に曲折されたＬ字状の補強部材８の他端がハンドル５の左右部分にそれぞれ結合されており、これにより基体２とハンドル５との間の強度が補強されている。

エンジン４は内燃機関または電動モータであってよいが、本実施形態では内燃機関として説明する。また、エンジン４は手動スタータ型であり、エンジン４にはリコイルスタータ１１が組み付けられている。リコイルスタータ１１は、公知の構造のものであってよく、運転中の発電を行う発電機としても機能する。

エンジン４は、基体２の上端部の後端面に当接状態に取り付けられている。エンジン４のクランクシャフトの一端部からなる出力軸４ａが基体２の内部に突入しており、基体２の内部には、出力軸４ａの回転力を往復運動に変換するクランク機構と、クランク機構で変換された往復運動をスプリングにより増幅して転圧板３に伝える機構とが設けられている。これらの機構は公知のものであってよく、その図示及び説明を省略する。

また、ハンドル５の後側部分であって左右間に延在する横バー状の部分には、作業者（図示省略）が把持する棒状体としてのグリップ５ａが設けられている。作業者は、グリップ５ａに対して基体２側とは相反する側に位置してグリップ５ａを把持した姿勢で作業する。グリップ５ａは、基体２と作業者との間を左右方向（図の表裏方向）に横切るように延在し、グリップ５ａの軸線Ｃも同方向に延在している。なお、グリップ５ａの基体２と作業者との間を横切る用に延在する方向は、上記左右方向に限られず、上下方向であってもよい。

エンジン４のグリップ５ａの近傍にはメインスイッチ１２が配設され、ハンドル５のグリップ５ａの近傍にはスロットル操作レバー１３が配設されている。メインスイッチ１２は、ランマ１の電源のオン・オフの切り換えを行うものであり、例えばロータリスイッチであってよい。スロットル操作レバー１３はエンジン４のスロットル弁にケーブルを介して連結されており、スロットル操作レバー１３を操作することにより、エンジン回転数を所定範囲内で増減させることができる。

ランマ１により作業を行う場合には、メインスイッチ１２をオンし、スロットル操作レバー１３を操作して所定のエンジン回転数になるように調整する。これにより、出力軸４ａの回転力が遠心クラッチを介して上記クランク機構に伝達され、転圧板３の上下動による打撃により地面１４を締め固めることができる。

図２は、本発明が適用されたハンドルの把持部に設けられた把持検出手段としての感圧スイッチ装置を示す模式的断面図である。作業者が運転時に把持するハンドル５のグリップ５ａには、ハンドル５側から、内側電極２１と、弾性部材からなる絶縁体２２と、外側電極２３と、絶縁性の外被２４とが、それぞれ内側の部材の外周面を全周に亘って外囲するように、この順に積層されている。また、外被２４の表面２４ａは、グリップ５ａの軸線Ｃ周りとなるグリップ５ａの全周に亘って周方向に連続する面として、図示例では円筒面状に形成されている。なお、表面２４ａの形状は、完全な円筒面である必要はなく、多少の凹凸があってもよい。例えば、グリップ５ａの公知の形状である指を沿わせるための周方向突条を一部に設けたりしたものであってもよく、また、楕円断面形状であってもよい。

内側電極２１は均一の肉厚で円筒状に形成されている。それに対して、外側電極２３は、内側電極２１と同心の円筒状部分を有するとともに、図における上下と後側との３箇所に内側電極２１に向けて突出する内向突部２３ａが接点として設けられている。絶縁体２２は、作業者がグリップ５ａを通常作業時の把持力で把持した場合に半径方向内側に変形し得る弾性部材からなり、内向突部２３ａを受容しかつ内側電極２１の外周面に開口する孔を除いて両電極２１・２３間に挟まれるように設けられている。

また、内向突部２３ａの突出端面と内側電極２１の外周面との間は、グリップ５ａが把持されていない状態で空隙が生じ、上記把持力が生じて絶縁体２２が圧縮変形した場合には内向突部２３ａが内側電極２１に当接し得る隙間となるように設定されている。

このようにして構成された把持検出手段において、一方の電極（外側電極２３）を電源ラインに接続し、他方の電極（内側電極２１）を接地ラインに接続することができる。図示例では、エンジン４により駆動されるリコイルスタータ１１に接続された電源ラインにメインスイッチ１２を介して外側電極２３が接続されている。なお、内側電極２１には、例えば停止回路１５が接続されている。停止回路１５は、電圧が供給されている場合には例えば点火系を作動可能にするが、電圧が供給されなくなったら点火系の作動を停止するように制御するものであってよい。

作業中にはグリップ５ａを把持する把持力により絶縁体２２が半径方向内側に圧縮され、それに伴って両電極２１・２３間が互いに近接するように変形し、少なくとも１つの内向突部２３ａが内側電極２１に当接して両電極２１・２３間が導通状態になる。停止回路１５は、両電極２１・２３間の導通による電圧印加状態、すなわち把持状態を検出している間は上記したように点火系を作動可能にしてエンジン４を運転可能状態にする。それに対して、グリップ５ａから手を離した場合には、把持力により絶縁体２２を圧縮変形させる押圧力が消失するため、両電極２１・２３間が非導通状態になり、上記停止回路１５の働きによりエンジン４が停止する。これにより、作業者の把持力が弱まったり完全に手がグリップ５ａから離れたりした場合にエンジン４が停止するというデッドマン装置を構成することができる。

また、把持状態を検出するための接点を構成する各内向突部２３ａが、作業状態でグリップ５ａの作業者が位置する後側となる部分以外の適所に配設されている。作業状態では、ランマ１の基体２に対して作業者は後側に位置し、ハンドル５の作業者が把持する部分であるグリップ５ａは基体２に対して後側に位置する。そのため、何等かの原因によりランマ１が後側に傾いた際に、作業者の背面に壁等があると、ハンドル５のグリップ５ａと背面の壁等との間に作業者が挟まれる虞がある。

例えば把持検出範囲がグリップ５ａの後側に設けられていると、作業者が手を離しても、壁等との間に挟まれた状態の作業者の身体の一部がグリップ５ａに当接し、その押圧力が把持力として誤検出されると、エンジンが停止しない虞がある。グリップ５ａの後側に設けられていない場合であっても、従来のレバー式スイッチの場合には、グリップ５ａの外方にレバーが突出していることから、グリップ５ａから手を離しても例えば衣服の一部がレバーに引っ掛かって操作した状態になり得る。

それに対して、本発明によれば、基体２に対して作業状態におけるグリップ５ａの後側部分には把持検出手段を構成する内向突部２３ａが設けられていない。これにより、ハンドル５と背面の壁等との間に作業者が挟まれるようになって、作業者の身体の一部がグリップ５ａの後側部分である作業者側範囲ａを押圧しても、いずれの内向突部２３ａも内側電極２１に当接するまでには至ることがない。このようにして、グリップ５ａの基体２とは相反する側となる作業者側範囲ａが把持力検出手段の不感帯として設けられている。したがって、ランマ１が後傾してグリップ５ａと背面の壁等との間に作業者が挟まれるような場面になっても、手を拡げる等してグリップ５ａの作業者側範囲ａ以外の検出範囲ｂに対する把持力が無くなることにより、エンジン４を停止させることができる。

また、図示例のようにグリップ５ａの表面となる外被２４の表面２４ａからレバー式スイッチのレバーのように外側に大きく突出する部分を設ける必要がないため、衣服の一部によりレバーを操作状態にしてしまうという問題が生じることがない。このように、本発明によるデッドマン装置をランマ１のようにハンドル５を把持しながら作業を行う作業機械に適用することにより、上記の顕著な効果を奏することができる。

なお、図示例では内向突部２３ａを作業状態におけるグリップ５ａの前側となる１８０度の範囲となる上下及び後側の３箇所に設けたが、それらの位置や数を限定するものではない。また、各内向突部２３ａの位置に対する押圧力のみを検出するものではない。外側電極２３における各内向突部２３ａ間の円弧状部分に対する押圧力により、円弧状部分が変形し、それに伴って内向突部２３ａも半径方向内側に変位し得るため、例えば図２に示されるように、グリップ５ａの全周において、作業者側範囲ａ以外の検出範囲ｂ内であれば、把持力による押圧力が加わることにより、いずれかの内向突部２３ａが変位して把持力を検出し得るものである。

また、把持力検出手段としては、図示例のものに限られず、例えば絶縁体２２の代わりに圧縮時に導通状態になる公知の導電ゴムを設けてもよい。シート状の導電ゴムをグリップ５ａの上記検出範囲ｂに嵌装状態に設けることにより、検出範囲ｂに対する把持状態を検出することができる。また、所定以上の把持力を検出するものであればよく、圧力によって抵抗値が変わる感圧センサを用いてもよい。また、人体の近接状態を検出する静電容量型近接センサを用いることができ、この場合には、電極としての銅箔パターンが形成された可撓性プリント基板を湾曲させてグリップ５ａの上記検出範囲ｂに設ける。

いずれの場合であっても、作業者側範囲ａに対する把持力を非検出範囲とすることにより、グリップ５ａと背面の壁等との間に作業者が挟まれるような場面になっても、把持力が無くなることによりエンジン４を停止させることができる。

図３は、ハンドル５に後付け可能にした把持力検出手段を構成する感圧スイッチ装置２５を示す図２と同様の図である。図において上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

この感圧スイッチ装置２５は、図２と同様の積層構造からなるものであるが、周方向の一部が周方向に分割され、図示例では全体としてＣ字断面の円筒状の環状部材からなる。Ｃ字状の開いた部分となる開口２５ａの開口幅ｄは、ハンドル５の外径よりは小さくするが、内側電極２１・絶縁体２２・外側電極２３・外被２４の各素材による弾性力に応じて任意であってよい。例えば、開口２５ａをハンドル５の外径以上に開いた場合に、電極２１・２３等に損傷が生じなければ、単に切断された状態となる開口幅ｄが略０となるものであってもよい。また、開口２５ａには、外被２４の表面２４ａが全周に亘って周方向に連続するように、補完部材２６が嵌め込まれる。これにより、上記実施形態と同様にグリップ５ａを違和感無く把持し得る。

このように後付け可能な感圧スイッチ装置２５によれば、既存のハンドルを把持して作業する種々の振動機械に後付けすることができるとともに、故障した場合の交換も容易であり、高い汎用性を有するものとなる。なお、本実施形態のランマ１への装着状態では、開口２５ａをグリップ５ａの後側位置させる。これにより、上記の挟まれた状態に対応し得る。

図４は、ランマ１の要部上面視である。図に示されるように、ハンドル５の作業者側で左右方向に延在する部分には、作業者が左右の手３１・３２で把持する各グリップ５ａが互いに離れて左右両側の適所にそれぞれ設けられている。このように、ハンドル５の互いに離れた場所を両手３１・３２で把持して作業を行う場合には、両グリップ５ａを同時に把持していないことが検出されたときにはエンジン４を停止させるとよい。図２の回路を適用する場合には、両グリップ５ａの各一対の電極２１・２３を互いに直列に接続し、それを停止回路１５に接続すればよい。

以上、本発明を、その好適実施形態の実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、外側電極２３に内向突部２３ａを設けたが、内側電極２１にも対向する外向突部を設けたり、外側電極２３の内周面を円筒面として内側電極２１に外向突部を設けたりしてもよい。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。例えば、内側電極２１を設けたが、ハンドル５が導電性であれば、ハンドル５を内側電極２１の代わりとすることができる。これにより、把持検出手段をより簡単な構造とすることができる。また、上記実施形態ではランマ１について説明したが、本発明の適用はランマ１に限られず、プレートコンパクタや芝刈り機、耕耘機等にも適用し得る。

１ ランマ（作業機械）
２ 基体（本体）
５ ハンドル
５ａ グリップ（棒状体）
２１ 内側電極
２２ 絶縁体
２３ 外側電極
２３ａ 内向突部
２４ａ 表面
２５ 感圧スイッチ装置
ａ 作業者側範囲（不感帯）
ｂ 検出範囲

Claims (4)

1. ハンドル及びエンジンを備えた作業機械に設けられ、前記ハンドルの把持が検出されている間は前記エンジンを運転可能状態にし、前記ハンドルの把持が検出されなくなると前記エンジンを停止させるデッドマン装置の把持検出構造であって、
   前記ハンドルに設けられ、前記作業機械の本体と作業者との間を横切るように延在する、前記作業者が把持する棒状体を含み、
   前記棒状体が、全周に亘って周方向に連続する表面を有するとともに、内部に前記作業者の把持を検出する把持検出手段を有し、
   前記把持検出手段は、前記棒状体の前記表面における前記本体側とは相反する作業者側範囲がなす、前記作業者の把持を検出しない不感帯の範囲と、前記表面における前記不感帯の範囲以外の範囲がなす、前記作業者の把持を検出する検出範囲とを有するように設けられていることを特徴とするデッドマン装置の把持検出構造。
2. 前記棒状体が、前記表面の全周又は周方向の一部をなすように前記表面の周方向に分割されたＣ字断面を有し、前記ハンドルの外周側に取り付けられた環状部材を有し、
   前記把持検出手段が、前記環状部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のデッドマン装置の把持検出構造。
3. 前記棒状体が、前記作業者の把持力により圧縮変形する弾性部材を有し、
   前記把持検出手段が、前記弾性部材の内周側と外周側とに設けられ、前記弾性部材が前記圧縮変形することにより互いに導通する一対の電極を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデッドマン装置の把持検出構造。
4. 前記一対の電極の接点が、前記棒状体の周方向の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のデッドマン装置の把持検出構造。

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