JP6696841B2 - 接触防止アシストシステム - Google Patents

Description

本発明は、接触防止アシストシステムに関する。

既設構造物の直下において、重機を利用して建設工事を行う場合には、既設構造物に重機が接触することがないように、既設構造物の下側に防護材を設置した状態で作業を行うのが一般的である。ところが、既設構造物への防護材の設置は、設置作業に手間がかかる。また、重機に対して十分な強度を防護材に持たせようとすると、防護材が大規模になる場合がある。さらに、防護材の設置により、既設構造物直下の作業空間が狭くなってしまう。

そのため、防護材を要することなく既設構造物の直下における建設工事を実施するための装置として、特許文献１には、重機本体に超音波センサを取り付けておき、既設構造物の下方に設定された超音波センサの感知エリア内にブームが侵入した際に警報音を発する高さ制限装置が開示されている。

また、特許文献２には、既設構造物の座標データに基づいて、既設構造物の周囲に警戒範囲を設定するとともに、重機の位置データを測定し、測定された重機の位置データにより重機が警戒範囲内に侵入したことが確認された際に、既設構造物側に接近する方向への重機の作動を制御する作業システムが開示されている。

特開２００９−１９１４６１号公報 特開２０１５−２１４８５５号公報

特許文献１の高さ制限装置は、既設構造物との位置関係に応じて超音波センサの感知エリアを調整する必要があるため、その作業に手間がかかる。例えば、河川等において既設構造物の直下で浚渫作業を行う場合には、水位の変化に応じて感知エリアを調整する必要がある。

また、特許文献２の作業システムは、重機の位置データ（座標）に基づいて既設構造物と重機との位置関係を把握するため、重機の位置データを測定するための測量装置と、既設構造物と重機との位置関係を算出するための算出装置等の複数の装置が必要となる。その結果、システムが複雑になるとともに、設備費が高くなる。

このような観点から、本発明は、簡易かつ安価に既設構造物と重機との接触を防止することを可能とした接触防止アシストシステムを提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明の接触防止アシストシステムは、既設構造物の下側において稼働する重機に固定されて、前記既設構造物までの距離を測定する非接触距離計と、前記非接触距離計の測定値が第一距離以下の場合に前記重機を停止する制御手段と、前記非接触距離計の測定値が前記第一距離よりも大きな第二距離以下の場合に警報を発する警報手段とを備えており、前記非接触距離計は、前記重機のアームまたはブームの側面に、横軸を中心に回転可能に取り付けられており、当該非接触距離計の下端には錘が固定されていて、重機稼働時の前記既設構造物までの距離を測定し、前記制御手段は、前記非接触距離計の測定値が前記第二距離以下の場合に前記重機の動作が遅くなるように前記重機を制御することを特徴としている。

かかる接触防止アシストシステムによれば、非接触距離計により測定された重機から既設構造物までの距離が所定の値（第一距離）以下になった場合に重機の動力源または駆動系を停止するため、重機と既設構造物との接触を確実に防止することができる。また、座標計算等の複雑な演算処理を要しないため、簡易かつ安価な装置によって重機の制御が可能である。

前記非接触距離計が、前記重機に横軸を中心に回転可能に取り付けられており、かつ、当該非接触距離計の下端に錘が固定されているため、鉛直方向への非接触距離計による照射を維持することができる。また、前記非接触距離計の測定値が前記第一距離よりも大きな第二距離以下の場合に、警報手段が作動するため、エンジンが停止する前にオペレータが操作することで、作業を安全に継続して行うことが可能となる。

本発明の接触防止アシストシステムによれば、簡易かつ安価に既設構造物と重機との接触を防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係る重機を示す側面図である。 接触防止アシストシステムのブロック図である。 非接触距離計と取付部材を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。 重機による既設構造物下での施工状況を示す斜視図である。

本実施形態では、図１に示すように、橋梁（既設構造物）Ｂの下側の河床を掘削する場合について説明する。
河床の掘削は、油圧ショベル（バックホウ１）が搭載された浚渫船である、いわゆるバックホウ浚渫船２により行う。橋梁Ｂの直下における河床の掘削時には、バックホウ浚渫船２を橋梁Ｂの直下あるいは橋梁Ｂの近傍に配置させた状態で、バックホウ１を稼働させる。

なお、掘削に使用するバックホウ浚渫船２の規格等は限定されるものではなく、橋梁Ｂの高さ（水面から橋梁下面までの距離）、隣り合う橋脚間の距離、河川の規模等に応じて適宜選定すればよい。また、河床の掘削は、バックホウ浚渫船２により行う場合に限定されるものではない。例えば、台船に搭載されたバックホウ等の掘削機を利用して行ってもよい。

バックホウ浚渫船２には、接触防止アシストシステム３が設置されている。接触防止アシストシステム３は、バックホウ１のアーム１１、ブーム１２またはバケット１３等が橋梁Ｂに接触することを防止するためのシステムである。図２に示すように、接触防止アシストシステム３は、レーザー距離計（非接触距離計）４および制御手段５を備えている。

レーザー距離計４は、橋梁Ｂの下面までの距離を測定する。図１に示すように、本実施形態では、バックホウ１のアーム１１の中折れ部の側面、および、アーム１１とブーム１２との接続部近傍のブーム１２の側面（計２箇所）にそれぞれレーザー距離計４が取り付けられている。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、レーザー距離計４は、取付部材６を介してバックホウ１に取り付けられている。なお、レーザー距離計４は、バックホウ１に直接取り付けてもよい。
取付部材６は、ベース板６１と、マグネット６２と、回転軸６３とを備えている。すなわち、取付部材６は、マグネット６２を介してバックホウ１に着脱可能に取り付けられている。

ベース板６１は、マグネット６２を介してバックホウ１に固定される鋼板である。ベース板６１は、取付面（バックホウ１のアーム１１またはブーム１２の表面）と平行になるように取付られる。本実施形態のベース板６１は矩形状を呈しており、中央部には回転軸６３が固定されている。また、ベース板６１には、回転軸６３の下側に弧状の開口６４が形成されている。開口６４は、回転軸の軸芯を中心とした円弧状を呈している。なお、開口６４の半径は限定されるものではない。

マグネット６２は、取付部材６およびレーザー距離計４を支持可能な吸着力を有していて、アーム１１またはブーム１２に固定されている。マグネット６２は、回転軸６３を介してベース板６１に固定されている。なお、マグネット６２は直接ベース板６１に固定されていてもよい。

回転軸６３は、ベース板６１を貫通している。回転軸６３の一端はマグネット６２に固定されている。なお、回転軸６３は、ベース板６１を貫通することなくベース板６１に固定されていてもよい。回転軸６３は、ベース板６１に対して直交している。すなわち、回転軸６３は、バックホウ１のアーム１１またはブーム１２の側面（縦面）に対して交差する方向（本実施形態では直交する方向）に延設された横軸である。

なお、取付部材６の構成は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。例えば、取付部材６は、マグネット６２に代えて、ボルト等により重機に固定してもよい。
また、取付部材６は、必ずしもベース板６１を有している必要はなく、回転軸６３（横軸）を直接重機に取り付けてもよい。

レーザー距離計４は、回転軸（横軸）６３に回転可能に取り付けられている。また、レーザー距離計４の後端（下端）には、錘４１が固定されている。すなわち、レーザー距離計４は、錘４１の重量により横軸を中心に回転することによって照射方向が常に鉛直方向となるように設置されている。

レーザー距離計４の下部には、バックホウ１側に突出する突起４２が突設されている。突起４２は、開口６４の幅よりも小さい外径を有した棒状部材であって、開口６４を貫通している。レーザー距離計４が回転軸６３を中心に回転すると、突起４２が開口６４に沿って移動する。レーザー距離計４の回転範囲は、突起４２の可動範囲（開口６４の一端から他端まで）に制限される。そのため、アーム１１またはブーム１２が激しく動いた場合であっても、レーザー距離計４の回転が制御されて、レーザー距離計４に不具合が生じることが防止されている。

制御手段５は、レーザー距離計４の計測値に基づいて、バックホウ１の稼働を制御する。図１に示すように、本実施形態の制御手段５は、バックホウ１の運転室内に設置されている。なお、制御手段５の設置個所は限定されるものではない。
図２に示すように、制御手段５には、レーザー距離計４、警報手段５１、油圧回路５２および停止解除スイッチ５３が有線または無線により接続されている。

制御手段５は、レーザー距離計４の計測値に応じて油圧回路（駆動系）５２を制御する。すなわち、制御手段５は、レーザー距離計４の計測値が予め設定された距離（第一距離Ｌ_１）以下になった場合（図４参照）に、油圧回路５２の油圧を制御することで、バックホウ１を停止させる。なお、第一距離Ｌ_１は、バックホウ１の最も高い部分（例えば、アーム１１の中折れ点の頂点やアーム１１とブーム１２との接続部の頂点等）が橋梁の下面との離隔距離が所定の距離（例えば５０ｃｍ）以上確保できる値に設定する。制御手段５による油圧回路５２の制御方法は限定されるものではないが、例えば、油圧シリンダに至る油路を閉じたり、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプを停止することにより油圧回路５２を制御する。

停止解除スイッチ５３は、バックホウ１を再稼働するためのスイッチである。停止解除スイッチ５３は、バックホウ５３の安全が確保されたことが確認できた場合に操作する。

なお、本実施形態では、図４に示すように、第一距離Ｌ_１よりも大きな数値の第二距離Ｌ_２を予め設定しておき、レーザー距離計４の計測値が、第二距離Ｌ_２を下回った時点（第一距離Ｌ_１と第二距離Ｌ_２との間）で、制御手段５が警報手段５１に信号を送り、オペレータおよび作業者に警報する。なお、警報方法としては、警報音を発したり、警報ランプを点灯することにより行う。このとき、制御手段５が、バックホウ１の動作が遅くなるように、油圧回路５２の油圧を調整してもよい。

本実施形態の接触防止アシストシステム３によれば、レーザー距離計４により測定されたバックホウ１から橋梁Ｂの下面までの距離が第一距離Ｌ_１以下になった場合に駆動系を停止するため、バックホウ１が橋梁Ｂに接触することを確実に防止することができる。また、測定値を直接使用しており、座標計算等の複雑な演算処理を要しない。そのため、高性能のコンピュータ等を必要とせず、簡易かつ安価な装置によるバックホウ１の制御が可能である。

また、レーザー距離計４は、横軸を中心に回転可能に取り付けられており、かつ、レーザー距離計４の下端に錘４１が固定されているため、アーム１１やブーム１２を移動させた場合であっても、鉛直方向への照射を維持することができ、ひいては、バックホウ１と橋梁Ｂとの離隔距離を正確に測定することができる。また、レーザー距離計４はマグネット６２を介して着脱可能に取り付けられるため、他の重機に使用することも可能である。

また、レーザー距離計４の測定値が第一距離Ｌ_１よりも大きな第二距離Ｌ_２以下の場合に、警報手段５１が作動する。このようにすると、レーザー距離計４の測定値が第一距離Ｌ_１に近づいていることをオペレータが認識できるので、オペレータに慎重な操作を促すことができ、ひいては、作業を安全に継続して行うことができる。そのため、停止させたバックホウ１を再稼働させるために要する手間を省略することができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
前記実施形態では、河川において橋梁の直下の河床の掘削を行う場合について説明したが、接触防止アシストシステムが適用可能な施工箇所および施工目的は、上側に既設構造物が存在する場所であれば限定されるものではない。例えば、高架橋の下側での施工等であってもよい。

前記実施形態では、バックホウ１のアーム１１とブーム１２との２箇所にレーザー距離計４，４が設置されている場合について説明したが、レーザー距離計４の数および取付箇所は限定されるものではない。例えば、アーム１１の中折れ部（１個所）のみにレーザー距離計４が取り付けられていてもよいし、または、アーム１１の中折れ点と先端部にそれぞれレーザー距離計４が取り付けられていてもよい。さらに、レーザー距離計４は、３カ所以上に設置してもよい。

前記実施形態では、第一距離Ｌ_１を下回った場合に制御手段５により駆動系を制御する場合について説明したが、制御手段５によるバックホウ１の制御方法は限定されるものではなく、例えば、制御手段５は、バックホウ１の動力源（エンジンやモーター等）を停止させてもよい。

非接触距離計は、重機から既設構造物までの距離を測定することが可能であれば、レーザー距離計に限定されるものではない。
また、第二距離は、必要に応じて設定すればよい。

１ バックホウ（重機）
２ バックホウ浚渫船
３ 接触防止アシストシステム
４ レーザー距離計（非接触距離計）
５ 制御手段
６ 取付部材

Claims (1)

1. 既設構造物の下側において稼働する重機に固定されて、前記既設構造物までの距離を測定する非接触距離計と、
   前記非接触距離計の測定値が第一距離以下の場合に前記重機を停止する制御手段と、
   前記非接触距離計の測定値が前記第一距離よりも大きな第二距離以下の場合に警報を発する警報手段と、を備えており、
   前記非接触距離計は、前記重機のアームまたはブームの側面に、横軸を中心に回転可能に取り付けられており、当該非接触距離計の下端には錘が固定されていて、重機稼働時の前記既設構造物までの距離を測定し、
   前記制御手段は、前記非接触距離計の測定値が前記第二距離以下の場合に、前記重機の動作が遅くなるように前記重機を制御することを特徴とする、接触防止アシストシステム。

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