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公開番号2024164677
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023080338
出願日2023-05-15
発明の名称作業機械の回転角度検出装置
出願人個人
代理人個人,個人
主分類G01B 11/26 20060101AFI20241120BHJP(測定;試験)
要約【課題】土砂等の影響を受けにくく、本体部に対する移動部の回転角度をより正確に検出できる作業機械の回転角度検出装置を提供すること。
【解決手段】回転角度検出装置30は、上部回転体と共に基準軸回りに回転可能であり、測定対象物までの距離を測定する距離測定センサ32と、下部回転体と共に基準軸回りに回転可能であり、距離測定センサ32と離間して設けられ、基準軸回りに1回転する間に距離測定センサ32との間の距離が連続又は不連続に変化する測定対象物としての側面部131を有する反射体31と、反射体31が基準軸回りに1回転する間の距離測定センサ32から側面部131までの距離と前記上部回転体に対する前記下部回転体の基準軸回りの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶部34と、距離測定センサ32で測定された距離と前記記憶部34に記憶されたデータとに基づいて、前記下部回転体の回転角度を取得する制御部35とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
基準軸回りに回転可能な上部回転体を有する本体部と、前記上部回転体に対して基準軸回りに回転可能に連結された下部回転体を有する移動部とを備え、前記本体部と前記移動部とが無限回転可能な作業機械の回転角度検出装置であって、
前記本体部に設けられ、前記上部回転体と共に基準軸回りに回転可能であり、測定対象物までの距離を測定する距離測定センサと、
前記下部回転体と共に基準軸回りに回転可能であり、前記距離測定センサと対向するように離間して設けられ、基準軸回りに１回転する間に前記距離測定センサとの間の距離が連続又は不連続に変化する測定対象物としての側面部を有する反射体と、
前記反射体が基準軸回りに１回転する間の前記距離測定センサから前記側面部までの距離と前記上部回転体に対する前記下部回転体の基準軸回りの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、
前記距離測定センサで測定された前記側面部までの距離と、前記記憶部に記憶されたデータとに基づいて、前記距離に対応付けられた前記上部回転体に対する前記下部回転体の基準軸回りの回転角度を取得する制御部と、
を備える作業機械の回転角度検出装置。
続きを表示（約 320 文字）【請求項２】
前記側面部は、基準軸回りに１回転する間に曲率が一定の割合で変化するクロソイド曲線形状を有する、
請求項１に記載の作業機械の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記反射体は、前記下部回転体の外周部分に設けられる、
請求項１又は２に記載の作業機械の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記距離測定センサは、レーザ距離センサである、
請求項１又は２に記載の作業機械の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記本体部の位置及び正面方向を検出するための位置情報を取得する位置情報取得装置を備える、
請求項１又は２に記載の作業機械の回転角度検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業機械の回転角度検出装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、バックホウ、パワーショベル等の作業機械を遠隔操作したり、自動運転したりするための技術が開発されている。例えば、ＧＰＳの位置情報に基づいて作業機械の位置や姿勢を検出するシステムが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平４－２９６６８３号公報
特開平１０－８８６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バックホウやパワーショベル等の作業機械は、本体部と移動部とが無限回転可能に連結されている。この種の作業機械は、移動部にＧＰＳ受信機を設けるスペースがほとんどなく、無限回転のために電源ケーブルの配線も難しい。そのため、ＧＰＳ受信機は、本体部に設けられる。作業機械の本体部の位置及び正面方向は、本体部で受信するＧＰＳの位置情報により検出できる。しかし、移動部は、本体部と異なる方向にも回転するため、本体部で受信するＧＰＳの位置情報から、本体部に対する移動部の回転角度（旋回位置）を把握することはできない。作業機械を遠隔操作や自動運転で走行させる場合、本体部に対する移動部の回転角度が分からないと、作業機械を目的位置に誘導することが難しい。
【０００５】
作業機械の本体部と移動部にロータリーセンサ、光学式エンコーダ等の回転角度センサを設けることにより、本体部に対する移動部の回転角度を検出できる。しかし、既存の作業機械のほとんどは、後付けで回転角度センサを設けることが難しい。既存の作業機械に後付けで回転角度センサと同じ機能を設ける場合、例えば、移動部の下部回転体の外周にベルトを装着し、そのベルトの回転をエンコーダで検出する構成が考えられる。しかし、作業機械の作業中にベルトとエンコーダとの間に土砂や泥（以下、「土砂等」ともいう）が詰まったり、土砂等の詰まりによりベルトやエンコーダの位置がずれたりして、回転角度の検出精度が低下することが懸念される。
【０００６】
本開示の目的は、土砂等の影響を受けにくく、本体部に対する移動部の回転角度をより正確に検出できる作業機械の回転角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る作業機械の回転角度検出装置は、基準軸回りに回転可能な上部回転体を有する本体部と、前記上部回転体に対して基準軸回りに回転可能に連結された下部回転体を有する移動部とを備え、前記本体部と前記移動部とが無限回転可能な作業機械の回転角度検出装置であって、前記本体部に設けられ、前記上部回転体と共に基準軸回りに回転可能であり、測定対象物までの距離を測定する距離測定センサと、前記下部回転体と共に基準軸回りに回転可能であり、前記距離測定センサと対向するように離間して設けられ、基準軸回りに１回転する間に前記距離測定センサとの間の距離が連続又は不連続に変化する測定対象物としての側面部を有する反射体と、前記反射体が基準軸回りに１回転する間の前記距離測定センサから前記側面部までの距離と前記上部回転体に対する前記下部回転体の基準軸回りの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、前記距離測定センサで測定された前記側面部までの距離と、前記記憶部に記憶されたデータとに基づいて、前記距離に対応付けられた前記上部回転体に対する前記下部回転体の基準軸回りの回転角度を取得する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る作業機械の回転角度検出装置によれば、土砂等の影響を受けにくく、本体部に対する移動部の回転角度をより正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
回転角度検出装置３０を備える作業機械１の側面図である。
作業機械１の平面視における概念図である。
回転角度検出装置３０の構成を示すブロック図である。
反射体３１の構成例を示す図である。
記憶部３４に記憶される距離Ｄｓと回転角度θとを対応付けたデータの一例を示す図である。
（Ａ）～（Ｄ）は、移動部２０の回転角度θを説明する概念図である。
（Ａ）～（Ｄ）は、距離測定センサ３２と反射体３１との間の距離の変化を説明する概念図である。
回転角度検出装置３０で実行される回転角度検出処理の手順を示すフローチャートである。
反射体３１の側面部１３１のクロソイド曲線形状を多角形で構成した場合の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の一態様に係る作業機械の回転角度検出装置の実施形態について説明する。本明細書に添付した図面は、いずれも模式図又は概念図であり、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。また、図面においては、部材の断面を示すハッチングを適宜に省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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