JP6671273B2

JP6671273B2 - 作業装置を装備した作業車

Info

Publication number: JP6671273B2
Application number: JP2016240526A
Authority: JP
Inventors: 川本　和義; 和義川本; 佐藤　栄二; 栄二佐藤; 裕太堀部
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: JP2018097525A

Description

本発明は、作業装置を装備した作業車における危険管理に関する。

特許文献１には、フォークリフトが作業者に接近したことを知らせる接近警報装置が開示されている。この接近警報装置では、警報信号用の特定コードを発信することができる無線送信機をフォークリフトに配設し、予め設定された距離を経て到達した電波を受信することにより警報音を発生することができる無線受信機を作業者に所持させている。これにより、フォークリフトが予め設定された範囲内にいる作業者に接近した場合、搬送車両の接近を当該作業者に警報音により知らせることができる。

特開２００３−３１７１６３号公報

特許文献１による接近警報装置では、作業者が無線受信機の所持しなかった場合、警報音は鳴らされない。さらに、作業者が特定の作業のためにフォークリフトに接近しなければならないことは少なくない。この場合、作業者が無線受信機を所持している場合、警告音が鳴りっぱなしとなって、作業の邪魔となるので、無線受信器または無線送信器の電源を切る必要がある。当該作業が完了した後、無線受信器または無線送信器の電源を再び投入しなければ、接近警報装置が機能しない。また、頻繁に接近警告が発生するような場所や、頻繁に接近警告を受ける作業者が、存在している場合、危険管理上、そのような場所や作業者を調べて、管理する必要があるが、そのような管理は考慮されていない。
このような実情に鑑み、より改善された危険管理が可能な作業車が要望されている。

本発明による、作業装置を装備した作業車は、自車位置を算出する自車位置算出部と、前記作業装置の対地高さを変更する昇降機構と、前記作業装置が上昇位置にあることを検出する上昇位置検出センサと、ロック状態において前記作業装置の下降を阻止するロック部材と、前記ロック部材のロック状態を検出するロック検出センサと、前記上昇位置にある作業装置の下方に人が入ったことを検出する少なくとも１つの人感センサと、前記上昇位置検出センサが前記作業装置の上昇位置を検出するとともに、前記ロック検出センサが前記ロック状態を検出していない場合に、前記人感センサが前記作業装置の下方に人を検出すると、危険性を判定する危険性判定部と、前記危険性判定部によって判定された危険性に基づいて、危険回避警告を報知する報知部と、前記危険性の内容を含む危険情報と、前記危険性が発生した際の前記自車位置を含む位置情報とを組み合わせて危険管理情報を生成する危険管理情報生成部とを備えている。

作業車に備えられている作業装置として、その高さや姿勢が昇降機構によって変更可能な作業装置がある。例えば、フォークリフトのフォークや草刈機の集草容器などである。この構成によれば、作業状態検出センサ群である上昇位置検出センサやロック検出センサからの状態検出信号によって作業装置の状態を推定することができるとともに、人感センサからの人感検出信号に基づいて、作業装置が上昇位置で、ロック部材によってロックされていないときに、前記人感センサが作業装置の下方に人が入ったことを検出した場合、作業装置と人との間に危険な状態が生じていると判定され、その危険性を回避すべく危険回避警告が報知される。この報知により、危険な状態におかれた人は、その危険な状態から離れることができる。さらに、そのような危険性の内容、例えば、作業装置の危険個所への人の接近などを含む危険情報と、この危険性が発生した場所、つまり作業車の位置（自車位置）とを組み合わせた危険管理情報が生成される。したがって、この生成された危険管理情報を検討することで、より効果的な危険管理が可能となる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、通信回線を通じて管理コンピュータに送信する通信部が備えられ、前記危険管理情報に前記作業車の識別情報及び前記作業車の運転者の識別情報を加えた作業車管理情報が、前記管理コンピュータに送信されるように構成されている。この構成では、発生場所を含む危険性の内容に、危険性が発生した作業車及びその運転者を特定する情報が加えられて、管理コンピュータに送信される。これにより、管理コンピュータは、管理している全ての作業車及び運転者において発生した危険性を、統計的に処理し、検討することができる。なお、ここでいう運転者は広義の用語であり、この作業車に同乗する管理者やこの作業車を管理する管理者を含んでいる。したがって、危険性の発生時に、管理コンピュータ側から、運転者に危険性の発生を携帯電話等で知らせることができる。

しかしながら、人感センサを常に機能ＯＮにしておくと、危険性が発生しない状況下においても、人感センサを用いた危険性の判定処理が行われ、無駄である。特に、人感センサが複数備えられている場合には、人感センサの駆動電力も無視できない。このため、危険性が発生しない状況下においては、対応する人感センサの機能をオフにすることが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記作業装置が下降位置にあるときに、前記人感センサは機能オフとなり、前記作業装置が上昇位置にあるときに、前記人感センサは機能オンとなるように構成されている。

草刈機の全体側面図である。草刈機の全体平面図である。集草容器の上昇状態を示す側面図である。集草容器の上昇排出状態を示す側面図である。昇降シリンダのロック部材を示す側面図である。昇降シリンダのロック部材を示す分解斜視図である。草刈機の制御系の機能ブロック図である。危険管理ルーチンのフローチャートである。

次に、図面を用いて、本発明による作業車の具体的な実施形態の１つを説明する。この実施形態では、作業機は草刈機であり、図１は草刈機の全体側面図、図２は草刈機の全体平面図である。
図１と図２に示すように、この草刈機は、左右一対の操向操作自在な前車輪１と左右一対の駆動自在な後車輪２とによって自走するよう構成され、かつ車体後部に設けた運転座席３が配置された乗用型の車体を備えている。この車体を構成する車体フレーム４の前後輪間にモーアユニット２０が吊り下げられ、車体フレーム４の後部に支持フレーム３１を介して集草容器３２が装備されている。モーアユニット２０及び集草容器３２は、草刈機の作業装置である。

モーアユニット２０は、モーアデッキ２１の内部に横方向に並んで位置する複数の刈り刃を備えている。刈り刃によって切断された刈り草は刈り刃の回転によって発生した風によって、搬送ダクト６を通じて集草容器３２に送り込まれ、集草容器３２に貯留される。

集草容器３２は、図１及び図３に示すように、昇降機構３０によって昇降可能及び姿勢変更可能に、支持フレーム３１に支持されている。昇降機構３０は、支持フレーム３１の左右側から車体後方向きに上下揺動自在に延出した上下一対の昇降リンク３３ａ，３３ｂと、各昇降リンク３３ａ，３３ｂの遊端側に連結された容器支持体３３ｃとを有したリンク機構３３によって、支持フレーム３１の上端部と集草容器３２の後端部とを連結している。この昇降機構３０は、集草容器３２の左右両横側に設けた昇降シリンダ３４と、前記集草容器３２の後部の下方に設けた一つのダンプシリンダ３５とを備えている。昇降シリンダ３４のシリンダ本体３４ｂの下端部が、支持フレーム３１の下端に接続され、昇降シリンダ３４のピストンロッド３４ａの先端部が、昇降リンク３３ｂに固定されたブラケット３４ｃに接続されている。

図４に示すように、昇降機構３０は、前記左右一対の昇降シリンダ３４によってリンク機構３３を下降操作し、前記ダンプシリンダ３５によって集草容器３２を回転支軸３６の軸芯まわりに下降揺動操作することにより、集草容器３２を下降位置に操作する。下降位置では、集草容器３２の前部に設けてある刈り草投入口３２ｃが車体前方向きになって搬送ダクト６に連通し、搬送ダクト６からの刈り草が集草容器３２に刈り草投入口３２ｃから投入される。集草容器３２の後部に設けてある刈り草排出口３２ｂに対する蓋体３２ａの支持アーム３９が、この支持アーム３９と容器フレーム３２ｆとを連結している連結ボルト３９ａの軸芯まわりに、支持アーム３９と前記容器支持体３３ｃとに連結された開閉リンク３７によって閉じ側に揺動操作され、蓋体３２ａが閉じ操作されて刈り草排出口３２ｂを閉じる。

昇降機構３０には、集草容器３２を昇降シリンダ３４で上昇させたときに、集草容器３２が下降しないように、昇降シリンダ３４のピストンロッド３４ａの収縮を阻止するロック部材７０が備えられている。

図５及び図６に示すように、ロック部材７０は、外筒７１と内筒７２とを備えている。
外筒７１の基端は、ピストンロッド３４ａの先端部を連結しているブラケット３４ｃに、ピン３８周りに、機体前後方向に揺動自在に連結されている。外筒７１にはスライド可能に内筒７２が挿入されており、内筒７２の先端に馬蹄形のストッパー７３が固定されている。

図６に示すように、ストッパー７３を形成する板状のストッパー片７３ａの長手方向一端部は内筒７２に固定され、他端部にピストンロッド３４ａを嵌める略Ｕ字状の切欠き凹部７４が形成されている。切欠き凹部７４の両側に、荷重を支持する一対のアーム部７３ｃを形成してある。ストッパー片７３ａの内筒７２を取り付けている中間部には係止孔７５を形成し、アーム部７３ｃに補強リブ７３ｂを備えている。

外筒７１の遊端側端部には機体左右方向に係止ピン７６を貫通させるためのピン孔７１ａが設けられている。外筒７１に嵌入している内筒７２の基端側端部には、外筒７１から内筒７２を引き出した伸長状態で、係止ピン７６を前記ピン孔７１ａとともに挿通するためのピン孔７２ａが形成されている。集草容器３２を上昇させて昇降シリンダ３４のピストンロッド３４ａが大きく突出した状態において、ストッパー７３のアーム部７３ｃ及び切欠き凹部７４をピストンロッド３４ａに嵌合させると、両ピン孔７１ａに係止ピン７６が挿通可能な状態、または、両ピン孔７１ａが略重合する状態となって、係止ピン７６を容易に挿通できる状態になるようにピン孔７１ａが形成されている。

内筒７２を外筒７１に対して最大に押し込んだ位置よりも少し手前の状態で、且つ、ストッパー７３のアーム部７３ｃ及び切欠き凹部７４の開口部７４ａが機体内方側に向く第１姿勢にしたときに、前記係止ピン７６を前記ピン孔７１ａとともに挿通できるピン孔７２ｂが形成されている。前記ストッパー７３に形成した係止孔７５は円形に形成してある。下側の昇降リンク３３ｂの基部には、係止孔７５と嵌合するコの字状の保持部７７が設けられている。

内筒７２を外筒７１に最大に押し込んだ状態では、ストッパー７３は、保持部７７に近づけても保持部７７から離れた延長側に位置してある。内筒７２を外筒７１に最大に押し込んだ状態で、ストッパー７３の係止孔７５を保持部７７の延長線上に位置させた状態で、内筒７２を少し引き出すと、保持部７７をストッパー７３の係止孔７５に嵌めることができる。保持部７７と係止孔７５とが係合した状態で、且つ、ストッパー７３のアーム部７３ｃ及び切欠き凹部７４を機体内方側に向く第１姿勢にすると、前記両ピン孔７１ａ，７２ｂに前記係止ピン７６が挿通可能な状態に、両ピン孔７１ａ，７２ｂを重合させることができる。この状態で、係止ピン７６をピン孔７１ａ，７２ｂに挿通させてベータピン７８で抜け止めをすることで、ストッパー７３のアーム部７３ｃ及び切欠き凹部７４が機体内方側に向く第１姿勢に固定され、ロック部材７０が収縮状態に固定される。これにより、ロック部材７０はアンロック状態となる。

次にロック部材７０をアンロック状態からロック状態に操作する状態について説明する。昇降シリンダ３４を伸長させて昇降リンク３３ａ，３３ｂを上昇させた状態において、図５の二点鎖線に示す格納位置のロック部材７０に対し、ベータピン７８を取り外して係止ピン７６を抜き取り、内筒７２を上方に少し収縮させて、保持部７７からストッパー７３（係止孔７５）を上方に外す。次に外筒７１に対して内筒７２を約９０度回転させる。
これにより、ストッパー７３の切欠き凹部７４が、昇降シリンダ３４のピストンロッド３４ａに向き合う。

さらに、ロック部材７０をピン３８周りに昇降シリンダ３４に向かって機体後方に揺動させると、ストッパー７３の切欠き凹部７４に昇降シリンダ３４のピストンロッド３４ａが入り込む。次に外筒７１に対して内筒７２を下方に伸長させ、ストッパー７３のアーム部７３ｃを昇降シリンダ３４のシリンダ本体３４ｂの上端部に接当させて、係止ピン７６をピン孔７１ａに挿通し、係止ピン７６にベータピン７８を取り付ける。これにより、ロック部材７０が伸長状態のままロック状態となる。このロック部材７０のロック状態において、昇降シリンダ３４の収縮（昇降リンク３３ａ，３３ｂの下降）が阻止される。

図３に示すように、集草容器３２が上昇位置にあることを検出する上昇位置検出センサ８２ａが昇降シリンダ３４のブラケット３４ｃに設けられ、ロック部材７０のロック状態を検出するためにロック検出センサ８２ｂが昇降シリンダ３４に設けられている。上昇位置検出センサ８２ａは、ピストンロッド３４ａとブラケット３４ｃとの相対位置関係を検知するセンサで構成することができ、ロック検出センサ８２ｂは、ストッパー７３を検知するセンサで構成することができる。

さらに、図３に示すように、支持フレーム３１の後面に、集草容器３２の近傍に位置する人を検知するように、人感センサ８０が設けられている。人感センサ８０は、上昇した集草容器３２の下方に入った人間や動物などを検出することができる。複数の人感センサ８０は、超音波や光ビームなどを用いた公知のセンサで構成することができる。

図７には、この草刈機に構築されている制御系が示されている。この制御系の中核要素である制御ユニット５には、入出力インタフェースとして機能する、出力処理部９５、入力処理部９４、通信部９６が備えられている。出力処理部９５は、車両走行機器群９１、作業装置機器群９２、報知デバイス９３などと接続している。車両走行機器群９１には、図示されていないが変速機構やエンジンユニットなど車両走行のために制御される機器が含まれている。作業装置機器群９２には、モーアユニット２０の駆動機構や、作業装置を昇降させる昇降機構３０などが含まれている。報知デバイス９３には、危険が生じた場合、危険回避の警告を報知するブザーやスピーカやランプが含まれている。通信部９６は、制御ユニット５で処理されたデータを遠隔地の管理センタＫＳに構築された管理コンピュータ１００に送信するとともに、管理コンピュータ１００から種々のデータを受信する機能を有する。

入力処理部９４は、衛星測位モジュール７、走行状態検出センサ群８１、作業状態検出センサ群８２、人感センサ８０などと接続している。走行状態検出センサ群８１には、エンジン回転数や変速状態などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業状態検出センサ群８２には、上述した上昇位置検出センサ８２ａやロック検出センサ８２ｂが含まれている。さらに、集草容器３２以外の作業装置を装備した場合には、その作業装置の位置や姿勢を検出するセンサなどが適当な箇所に備えられる。

制御ユニット５には、危険管理に関する制御機能部として、危険性判定部６０と、情報生成部６１、報知部６４が構築されている。危険性判定部６０は、作業状態検出センサ群８２に含まれている上昇位置検出センサ８２ａやロック検出センサ８２ｂからの状態検出信号と、人感センサ８０からの人感検出信号とに基づいて、危険性を判定する。この実施形態では、集草容器３２が上昇しているとともにロック部材７０がロック状態でない場合に、集草容器３２の下方及びその周辺領域に人が入ると、危険性が生じたと判定される。
報知部６４は、危険性判定部６０によって危険性が判定された場合、その危険性を回避すべく、報知デバイス９３を通じて危険回避警告を報知する。

情報生成部６１には、危険管理情報生成部６２と作業車管理情報生成部６３とが含まれる。危険管理情報生成部６２は、危険性判定部６０で判定された危険性の内容を含む危険情報と、危険性が発生した際のこの草刈機の自車位置を含む位置情報とを組み合わせて危険管理情報を生成する。自車位置は、ＧＰＳ等を採用した衛星測位モジュール７からの位置情報に基づいて、自車位置算出部５１が算出する。自車位置算出部５１に地図データが含まれている場合には、自車位置として経緯度データのみならず、地名なども出力される。したがって、危険管理情報には、危険性の内容（集草容器３２の下方に人が入った）、危険性発生日時、危険性発生場所などを含めることができる。

作業車管理情報生成部６３は、危険管理情報に作業車の識別情報及び運転者の識別情報を加えた作業車管理情報を生成する。作業車の識別情報及び運転者の識別情報は、予め入力され、識別情報格納部５２に格納されている。生成された作業車管理情報は、通信部９６から、通信回線（インターネット回線や携帯電話回線など）を介して、遠隔地の管理センタＫＳに設置されている管理コンピュータ１００に送信される。管理コンピュータは、クラウドサービスを行うコンピュータシステムとして構築されており、ユーザからの情報を収集するとともに、収集された情報を加工し、ユーザに提供する機能を有する。危険管理情報格納部１０１は、草刈機（管理コンピュータ１００に登録され、管理されている作業車の１つ）は、受け取った作業車管理情報から危険管理情報を読み出し、管理している作業車及び運転者（管理者／ユーザ）で区分け可能に格納する。作業車管理部１０３は、登録されている作業車ごとに、その作業車に生じた危険性を、統計的手法などを用いて評価する。危険管理情報提供部１０２は、危険管理情報の内容を、通信回線を通じてアクセスしてきたユーザ端末９に与える。このような構成により、ユーザ端末９を用いて、作業車（草刈機）に生じた危険性を即時に知ったユーザ（例えば作業車管理者）は、直接、携帯電話等の通信手段を通じて、作業中の運転者に注意を与えることも可能となる。

そのほかに、制御ユニット５には、走行制御部５３や作業制御部５４が備えられている。走行制御部５３は、運転者による操作に基づいて車両走行機器群９１を制御する。作業制御部５４は、作業装置であるモーアユニット２０や昇降機構３０の動きを制御するために、作業装置機器群９２に制御信号を与える。

次に、図８のフローチャートを用いて、この草刈機における危険管理制御の一例を説明する。
危険管理ルーチンが呼び出されると、危険性判定部６０は、状態検出信号として、上昇位置検出センサ８２ａやロック検出センサ８２ｂからの信号を取り込む（＃０２）。状態検出信号の状態から、集草容器３２が上昇位置であれば（＃０４Ｙｅｓ分岐）、人感センサ８０が機能オンされ（＃０５ａ）、さらに、ロック部材７０がアンロック状態であれば（＃０６Ｙｅｓ分岐）、人感検出信号の状態がチェックされる（＃０８）。人感検出信号が人の存在を検知しておれば、危険性判定部６０は、危険性が発生したと判定する（＃１０Ｙｅｓ分岐）。集草容器３２が上昇位置ではなければ（＃０４Ｎｏ分岐）、人感センサ８０が機能オフされ（＃０５ｂ）、ステップ＃０２に戻り、再び状態検出信号を読み込む。集草容器３２が上昇位置であっても（＃０４Ｙｅｓ分岐）、ステップ＃０８での人感検出信号の状態チェックにおいて、人感検出信号が人の存在を検知していなければ、危険性はないとみなして（＃１０Ｎｏ分岐）、ステップ＃０２に戻り、再び状態検出信号を読み込む。つまり、集草容器３２が下降位置にあるときに、人感センサ８０は機能オフとなり、集草容器３２が上昇位置にあるときに、人感センサ８０は機能オンとなる

危険性判定部６０によって危険性が発生したと判定されると、報知部６４による指令により、報知デバイス９３から危険回避警告が報知される（＃１２）。その際、人感センサ８０によって、人の存在が集草容器３２の下方領域であると判定された場合には、下方領域からの立ち退き命令が報知され、人の存在が集草容器３２の下方の外側領域であると判定された場合には、下方領域への接近禁止命令が報知される。報知デバイスがブザーの場合には、立ち退き命令のブザー音は、接近禁止命令のブザー音より大きな音量を用いるとよい。このような警告報知と同時に、危険性が発生した場所と日時が、自車位置算出部５１から読み出される（＃１４）。さらに、危険管理情報生成部６２が、危険性の内容を示す危険情報と、危険性が発生した場所や日時とを含む危険管理情報を生成する（＃１６）。次いで、作業車または運転者、あるいはその両方の識別情報が読み出される（＃１８）。読み出された識別情報と危険管理情報とが組み合わされ、作業車管理情報が作業車管理情報生成部６３によって生成される（＃２０）。生成された作業車管理情報は、通信部９６によって、管理コンピュータ１００に送信される（＃２２）。

上述した実施形態では、危険管理として、上昇した集草容器３２の下方に人が進入することを危険性の発生とし、この危険性を回避することが取り扱われたが、もちろん、その他の作業装置の種々の状態と人との関係を危機管理の対象として取り扱うことも可能である。作業車が異なると、危険管理として取り扱われる事象も異なる。例えば、バックホウやバケットローダでは、上昇したバケットの下方に人が進入すること危険管理の対象となる。さらに、多数の作業車を管理するレンタルショップなどでは、貸し出した作業車における危険な事象を管理することで、適切な作業車の取り扱いを貸出人に指導することができる。

〔別実施の形態〕（１）上述した実施形態では、作業車としての草刈機から管理コンピュータ１００に送信される情報は、作業車管理情報であったが、危険管理情報であってもよいし、単純に危険性の内容を示した危険情報であってもよい。また、草刈機からの通信先としては、ユーザ端末９であってもよいし、管理者や運転者の携帯電話であってもよい。

（２）上述した実施形態では、作業装置の状態を検出する状態検出センサと人を感知する人感センサ８０とが別のセンサであったが、これに代えて、カメラによる撮影画像から作業装置の状態と人の動きとの両方を認識するようなセンサシステムを採用してもよい。

（３）図７で示された機能ブロック図における各機能部の区分けは、説明を分かりやすくするための一例であり、種々の機能部を統合したり、単一の機能部を複数に分割したりすることは自由である。

本発明は、危険性を管理しなければならない作業装置を装備した作業車に適用可能である。

３０：昇降機構
３２：集草容器
５：制御ユニット
５１：自車位置算出部
５２：識別情報格納部
５３：走行制御部
５４：作業制御部
６０：危険性判定部
６１：情報生成部
６２：危険管理情報生成部
６３：作業車管理情報生成部
６４：報知部
７：衛星測位モジュール
７０：ロック部材
８０：人感センサ
８１：走行状態検出センサ群
８２：作業状態検出センサ群
８２ａ：上昇位置検出センサ
８２ｂ：ロック検出センサ
９：ユーザ端末
９１：車両走行機器群
９２：作業装置機器群
９３：報知デバイス
１００：管理コンピュータ
１０１：危険管理情報格納部
１０２：危険管理情報提供部
１０３：作業車管理部
ＫＳ：管理センタ

Claims

作業装置を装備した作業車であって、
自車位置を算出する自車位置算出部と、
前記作業装置の対地高さを変更する昇降機構と、
前記作業装置が上昇位置にあることを検出する上昇位置検出センサと、
ロック状態において前記作業装置の下降を阻止するロック部材と、
前記ロック部材のロック状態を検出するロック検出センサと、
前記上昇位置にある作業装置の下方に人が入ったことを検出する少なくとも１つの人感センサと、
前記上昇位置検出センサが前記作業装置の上昇位置を検出するとともに、前記ロック検出センサが前記ロック状態を検出していない場合に、前記人感センサが前記作業装置の下方に人を検出すると、危険性を判定する危険性判定部と、
前記危険性判定部によって判定された危険性に基づいて、危険回避警告を報知する報知部と、
前記危険性の内容を含む危険情報と、前記危険性が発生した際の前記自車位置を含む位置情報とを組み合わせて危険管理情報を生成する危険管理情報生成部と、を備える作業車。
通信回線を通じて管理コンピュータに送信する通信部が備えられ、前記危険管理情報に前記作業車の識別情報及び前記作業車の運転者の識別情報を加えた作業車管理情報が、前記管理コンピュータに送信される請求項１に記載の作業車。
前記作業装置が下降位置にあるときに、前記人感センサは機能オフとなり、前記作業装置が上昇位置にあるときに、前記人感センサは機能オンとなる請求項１または２に記載の作業車。