JP2000222056A - 制御装置 - Google Patents

制御装置

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JP2000222056A
JP2000222056A JP11362788A JP36278899A JP2000222056A JP 2000222056 A JP2000222056 A JP 2000222056A JP 11362788 A JP11362788 A JP 11362788A JP 36278899 A JP36278899 A JP 36278899A JP 2000222056 A JP2000222056 A JP 2000222056A
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Stamos I Papasideris
アイ．パパシダリス スタモス
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Caterpillar Inc
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
    • H01H25/04—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 中央位置へバラツキ無く復帰する多機能制御
レバーを有する制御装置を提供する。 【解決手段】 機械の制御装置が、２つの軸線の廻りに
回転するようにされている制御レバーを有している。こ
の制御レバーはフレーム内でシャフト上に回転可能に取
付けられると共に、第１軸線の廻りの制御レバーの動作
を検出する第１回転センサに接続される。一対の第１調
整可能当接部材が、フレーム内で制御レバーを中央にす
るようにされている。又、制御レバー及びフレームは第
２軸線の廻りに回転するようにされ、第２回転センサ
が、第２軸線の廻りの制御レバーの動作を検出するよう
にされる。一対の第２調整可能当接部材が、固定ハウジ
ング内で制御レバー及びフレームを中央にするようにさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般には制御装置に
関し、より詳細には制御レバーと調整可能センタリング
機構を有する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】作業機械の分野、特に、例えば掘削機類
やバックホーローダー類(backhoe loaders) 、ホイール
ローダー類(wheel loaders) 等の掘削又は積込機能を有
するこれらの機械の分野では、一般に作業用工具は機械
による機能制御に加え、操作者による手動での様々な操
縦により制御される。手動制御システムは多くの場合、
手操作のレバーと足ペダルとを含んでいる。これらの種
類の作業用工具制御方法(implement control schemes)
は、多数のレバー及び足ペダルの操作から生じる操作者
のストレスや疲労を緩和するために幾つかの点で改善の
余地が残されている。例えば機械の操作者は、多数の制
御レバー及び足ペダルを上手に操作及び調整することを
要求される。生産性を上げるために不慣れな操作者は、
操縦及び関連する機能に慣れるように長期間の訓練を必
要とする。
【０００３】幾つかの製造業者は、制御レバーが多過ぎ
ることの不都合を認識し、多機能制御レバーを標準とし
て採用している。多機能制御レバーは、特に、例えばリ
フトリンクへ取付けられたブレード又はバケット等の作
業用工具を有する機械においてリフト及びチルト機能を
制御するのに非常に好ましい機構である。
【０００４】ある種の単一機能の制御レバーと同様に、
ある種の多機能制御レバーでは、操作者がレバーを離し
た時の制御レバーの中央又は中立位置への復帰のバラツ
キのない反復性が問題となる。制御レバーがバラツキ無
く中央又は中立の位置に復帰しない場合、操作者はリン
ク又は作業用工具の意図しないドリフト又は移動を経験
する可能性がある。制御レバーをバラツキ無く中央へ復
帰させることは、リンク及び取付けられた作業用工具の
正確な位置決め及び操作者への信頼性ある基準点の提供
という点で重要である。
【０００５】加えて制御装置は、中央位置へバラツキ無
く復帰するだけでなく、操作者へある程度抵抗力のある
フィードバックを提供する多機能制御レバーを有するこ
とが好ましい。更に、機械機能を制御する少なくとも１
つの戻り止め位置を提供する多機能制御レバーを有する
ことも又好ましい。そして更に、機械への取付前には中
央又は中立位置に容易に事前設定され、一旦機械に取付
後は、容易に調整可能である制御レバーを有することが
好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題の１つ以上を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様とし
て、機械の制御装置が開示されている。この制御装置
は、フレーム内でシャフトに回転可能に取付けられた制
御レバーを含んでいる。このシャフトは第１軸線に沿っ
て配置され、この軸線の廻りを回転可能である。一対の
当接部材が制御レバーに設けられ、一対の第１センタリ
ングレバーが、制御レバーの相対する両側でシャフトに
取付けられる。一対の第１センタリングレバーは、制御
レバーの回転に応じて第１軸線の廻りを互いに対して回
転するようにされる。一対の調整可能当接部材は、セン
タリングレバーに設けられ、制御レバーの当接部材と係
合するようにされる。一対の当接ストップ部分はセンタ
リングレバー上に配置され、これらの当接ストップ部分
がフレーム上に配置された一対のストップ部材と係合す
るようにされる。少なくとも１つの第１付勢機構が、各
センタリングレバーとフレームの相対する両側面との間
で接続される。各第１付勢機構は、各センタリングレバ
ーをフレーム上に配置されたそれぞれのストップ部材に
対して付勢するようにされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図面、より詳細には図１及び図３
を参照すると、機械（図示無し）の制御装置１０は、フ
レーム１６内でシャフト１４上に回転可能に取付けられ
る制御レバー１２を有している。シャフト１４が、第１
軸線１８に沿って配置され、この軸線の廻りに回転可能
である。一対の当接部材２０が、制御レバー１２の両側
に設けられている。一対の第１センタリングレバー２２
が、制御レバー１２の相対する両側でシャフト１４に取
付けられる。一対の第１センタリングレバー２２は、制
御レバー１２の回転に応じて第１軸線１８の廻りを互い
に対して回転するようにされる。
【０００９】一対の第１調整可能当接部材２４が、一対
の第１センタリングレバー２２に設けられる。一対の第
１調整可能当接部材２４は、制御レバーの当接部材２０
と係合するようにされる。
【００１０】一対の当接ストップ部分２６（図１に１つ
が示されている）が、一対の第１センタリングレバー２
２上に配置され、フレーム１６上に配置された一対の第
１ストップ部材２８（図１に１つが示されている）と係
合するようにされる。少なくとも１つの第１付勢機構３
０が、各第１センタリングレバー２２とフレームの相対
する両側面との間で接続される。各第１付勢機構３０
は、各第１センタリングレバー２２をフレーム１６上に
配置されたそれぞれの第１ストップ部材２８に対して付
勢するようにされる。第１付勢機構３０は、各第１セン
タリングレバー２２とフレーム１６との間で接続される
ばねを含んでいる。
【００１１】制御装置１０は、第１軸線１８の廻りの制
御レバー１２の動作を検出するためにシャフト１４の一
方の端部において接続される第１回転センサ３２を有し
ている。第１回転センサ３２は、例えば、作業用工具の
チルト機能等の第１の機械機能を制御するようにされ
る。上記機能は、単に例として述べたに過ぎず、これに
限定するものではないということが理解されるべきであ
る。
【００１２】フレーム１６は、第２軸線３６に沿って配
置された一対の円筒状延長部３４を有している。円筒状
延長部３４はフレーム１６の相対する両側面の端部から
固定ハウジング３８に向かって外方へ延伸している。各
円筒状延長部３４は、固定ハウジング３８内に形成され
る受容部４０と係合するようにされる。受容部４０は固
定ハウジング３８と一体である必要はなく、本発明の本
質から外れることなく、固定ハウジング３８へ取り付け
られる別体の構成部品であることが可能である。
【００１３】制御装置１０は、１つの円筒状延長部３４
の一方の端部において接続される第２回転センサ４２を
含んでいる。第２回転センサ４２は、第２軸線３６の廻
りの制御レバー１２の動作を検出するようにされ、例え
ば、リンクリフト機能等の第２の機械機能を制御するよ
うにされる。
【００１４】制御装置１０は又、フレーム１６に設けら
れる第１及び第２延長部部材４４、４６を含んでいる。
第１及び第２延長部部材４４、４６は、フレーム１６か
ら同じ方向に延伸し、互いから離間されて第２軸線３６
の両側に位置するようにされる。
【００１５】図１及び図２で最も良く示されているよう
に、一対の第２センタリングレバー４８は、円筒状延長
部３４の１つに取付けられる。一対の第２センタリング
レバー４８のそれぞれは、第２軸線３６の廻りを回転す
るように、且つ互いに対して回転するようにされる。一
対の第２センタリングレバー４８のそれぞれには、第１
当接表面５０が設けられ、この表面は、フレーム１６の
第１及び第２延長部部材４４、４６上に設けられるそれ
ぞれの当接表面５２と係合する。少なくとも１つの第２
付勢機構５４が、一対の第２センタリングレバー４８の
それぞれと固定ハウジング３８の相対する両側面との間
で接続される。各第２付勢機構５４は、一対の第２セン
タリングレバー４８のそれぞれをフレーム１６の第１及
び第２延長部部材４４、４６上に位置するそれぞれの当
接表面５２に対して付勢するようにされる。各第２付勢
機構５４は、各第２センタリングレバー４８と固定ハウ
ジング３８との間で接続されるばねを含んでいる。
【００１６】一対の第２調整可能当接部材５６は、固定
ハウジング３８から延伸し、一対の第２センタリングレ
バー４８のそれぞれの末端部分５８と係合する。一対の
第２調整可能当接部材５６は、一対の第２センタリング
レバー４８を中央に置くようにされており、それ故フレ
ーム１６及びそこに取付けられたレバー１２を固定ハウ
ジング３８に対して中央に置くようにする。
【００１７】制御装置１０は更に、戻り止め機構６０を
含んでおり、この戻り止め機構は、制御レバー１２を第
１又は第２軸線１８、３６の１つの廻りに回転させた１
つの位置で保持するようにされる。更に、複数の戻り止
め機構６０が、制御レバー１２を第１及び第２軸線１
８、３６のそれぞれの廻りに回転させた１つの位置で保
持するように使用され得る。機械式の戻り止め機構６０
が、制御レバー１２を第１又は第２軸線１８、３６の廻
りに回転させた１つの位置で保持するように使用され得
る一方、電磁式の戻り止め機構は、制御レバー１２を第
１又は第２軸線１８、３６の廻りに回転させた任意の様
々な位置で保持するように使用され得る。好ましくは、
各戻り止め機構６０は、制御レバー１２をそれぞれの軸
線１８、３６の廻りに回転させた第１及び第２の位置で
保持するようにされる。
【００１８】制御装置１０の一般的な用途は、例えばホ
イールローダーの作業用工具のチルト機能及びリンクリ
フト機能等の多数の機械機能を制御することである。例
えば、操作者が制御レバー１２を把持し、それを中央又
は中立の位置から第１軸線１８の廻りに回転させ、例え
ばバケットダンプ(bucket dump) 又はラックバック(rac
k back) 等の作業用工具のチルト機能を実行するように
する。制御レバー１２が第１軸線１８の廻りを第１の方
向に回転させられる時、制御レバー１２の両側の当接部
材２０の１つが、調整可能当接部材２４に下向きの力を
作用させ、その結果として第１センタリングレバー２２
の対の一方を回転させる。制御レバー１２へ加えられる
回転力は、操作者にある程度の抵抗力のあるフィードバ
ックを与える第１付勢機構３０のばねの１つの付勢力に
対抗して加えられる。第１センタリングレバー２２の１
つが、第１付勢機構３０のばねの１つの付勢力に対抗し
て回転させられる時、第１センタリングレバー２２は、
第１ストップ部材２８から離される。更に、制御レバー
１２の回転により、シャフト１４が回転し、このことが
第１回転センサ３２への入力を提供する。第１回転セン
サ３２は、上記に応答して例えばバケット傾斜又はラッ
クバック等の機械機能を制御するための制御モジュール
へ出力信号を伝達する。
【００１９】操作者が、制御レバー１２を離した時、第
１付勢機構３０のばね力は、回転させられた第１センタ
リングレバー２２を第１ストップ部材２８と接触するよ
うに引き戻す。第１センタリングレバー２２がストップ
部材２８と接触するように戻る時、第１調整可能当接部
材２４は、制御レバー１２の当接部材２０を上方へ押
し、制御レバー１２を中央又は中立の位置に戻す。中央
又は中立の位置において、制御レバー１２の当接部材２
０は、第１センタリングレバー２２のそれぞれの第１調
整可能当接部材２４と接触し、それと同時に第１センタ
リングレバー２２の当接ストップ部分２６は、フレーム
１６のそれぞれの第１ストップ部材２８と接触する。
【００２０】制御レバー１２の中央又は中立位置への第
１軸線１８に対する調整は、第１調整可能当接部材２４
の調整によって容易に行うことが出来る。制御レバー１
２の中央又は中立位置への位置合わせは、第１回転セン
サ３２からのフィードバックを使用すること、又は固定
ハウジング３８へ取り付けられたレバーセンタリングゲ
ージを使用すること、又は制御レバー１２の位置を目視
検査すること、及び結果として、作業用工具及び／又は
リンクが安定し、それぞれの位置からのドリフトが起き
ないことを確認することによって達成される。
【００２１】第２の機械機能を制御するのに制御装置１
０を利用する実際の例としては、操作者が、制御レバー
１２を中央又は中立の位置から第２軸線３６の廻りに回
転させ、作業用工具連結リンクの昇降機能を働かせるよ
うな場合がある。制御レバー１２が第２軸線３６の廻り
に回転させられる時、フレーム１６は固定ハウジング３
８内で回転し、同時にフレーム１６の円筒状延長部３４
は、固定ハウジング３８のそれぞれの受容部４０内で回
転する。操作者によって制御レバー１２へ加えられる回
転力は、回転の方向によって、フレーム１６の第１又は
第２延長部部材４４、４６の１つを介して伝達され、第
２センタリングレバー４８の１つを回転させる。第１又
は第２延長部部材４４、４６の１つの当接表面５２は、
第２センタリングレバー４８の当接表面５０と接触す
る。制御レバー１２が、第２付勢機構５４のばねの１つ
の付勢力に対抗して回転させられ、これと同時に円筒状
延長部３４の回転により、第２回転センサ４２へ入力が
提供される。第２回転センサ４２は、上記に応答して例
えばリンクの昇降等の機械機能を制御するための制御モ
ジュールへ出力信号を伝達する。
【００２２】操作者が、制御レバー１２を離した時、第
２付勢機構５４のばね力は、回転させられた第２センタ
リングレバー４８の末端部分５８を第２調整可能ストッ
プ部材５６と接触するように引き戻す。第２センタリン
グレバー４８が第２調整可能ストップ部材５６と接触す
るように戻る時、第２センタリングレバー４８上の当接
表面５０は、第１又は第２延長部部材４４、４６のそれ
ぞれの当接表面５２を上方へ押し、制御レバー１２及び
フレーム１６を中央又は中立の位置に戻す。
【００２３】制御レバー１２の中央又は中立位置への第
２軸線３６に対する調整は、第２調整可能当接部材５６
の調整によって容易に行うことが出来る。制御レバー１
２の中央又は中立位置への位置合わせは、第２回転セン
サ４２からのフィードバックを使用すること、又は固定
ハウジング３８へ取り付けられたレバーセンタリングゲ
ージを使用すること、又は制御レバー１２の位置を目視
検査すること、及び結果として、作業用工具及び／又は
リンクが安定し、それぞれの位置からのドリフトが起き
ないことを確認することによって達成される。
【００２４】制御装置１０は、戻り止め機構６０を備え
ていて、制御レバー１２を第１及び第２軸線１８、３６
のそれぞれ及び何れかを中心に回転させた位置に保持す
るようにしても良い。戻り止め機構の様々な形式、例え
ば、機械式、電磁式、油圧機械式、あるいはこれらの他
の変形例等が使用され得る。好ましい戻り止め機構６０
は、制御レバー１２をそれぞれの軸線１８、３６の廻り
に回転させた第１及び第２の位置に保持するようにされ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の制御装置の略示斜視図であ
る。
【図２】図２は、ハウジングを取り除いた状態の図１の
制御装置の略示側面図である。
【図３】図３は、図２の制御装置の略示平面図である。
【符号の説明】
１０…制御装置 １２…制御レバー １４…シャフト １６…フレーム １８…第１軸線 ２０…当接部材 ２２…第１センタリングレバー ２４…第１調整可能当接部材 ２６…当接ストップ部分 ２８…第１ストップ部材 ３０…第１付勢機構

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機械の制御装置であって、 フレーム内でシャフトに回転可能に取付けられる制御レ
    バーであって、前記シャフトが第１軸線に沿って配置さ
    れると共にこの軸線の廻りを回転可能である、制御レバ
    ーと、 前記制御レバーの両側に設けられる一対の当接部材と、 前記制御レバーの両側で前記シャフトに取付けられる一
    対の第１センタリングレバーであって、前記制御レバー
    の回転に応じて第１軸線の廻りを互いに対して回転する
    ようにされる一対の第１センタリングレバーと、 前記センタリングレバーに設けられる一対の第１調整可
    能当接部材であって、前記制御レバーの当接部材と係合
    するようにされる一対の第１調整可能当接部材と、 センタリングレバー上に配置された一対の当接ストップ
    部分であって、該当接ストップ部分がフレーム上に配置
    された一対の第１ストップ部材と係合するようにされ
    る、一対の当接ストップ部分と、 各センタリングレバーとフレームの両側面との間で接続
    される少なくとも１つの第１付勢機構であって、各第１
    付勢機構が各センタリングレバーをフレーム上に配置さ
    れたそれぞれの第１ストップ部材に対して付勢するよう
    にされている、第１付勢機構と、 を有する制御装置。
  2. 【請求項２】 前記第１軸線の廻りの制御レバーの動作
    を検出する、前記シャフトの一端において接続される第
    １回転センサを含んでいる請求項１に記載の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記第１回転センサが第１の機械機能を
    制御するようにされている請求項２に記載の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記フレームが、第２軸線に沿って配置
    された一対の円筒状延長部を有し、該円筒状延長部が前
    記フレームの両端から外方へ延伸している請求項１に記
    載の制御装置。
  5. 【請求項５】 固定ハウジングを含み、各円筒状延長部
    が前記固定ハウジングに形成される受容部と係合するよ
    うにされる請求項４に記載の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記第２軸線の廻りの制御レバーの動作
    を検出する、前記円筒状延長部の内の１つの一端におい
    て接続される第２回転センサを含んでいる請求項４に記
    載の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記フレームに設けられる第１及び第２
    延長部部材を含み、前記第１及び第２延長部部材が前記
    フレームから同方向に延伸すると共に互いから離間して
    おり、前記第２軸線の両側に配置される請求項１に記載
    の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記第１及び第２軸線の１つの廻りに回
    転させた位置に前記制御レバーを保持するようにされて
    いる戻り止め機構を含んでいる請求項４に記載の制御装
    置。
  9. 【請求項９】 １つの戻り止め機構が、前記第１軸線の
    廻りに回転させた第１及び第２の位置に前記制御レバー
    を保持するようにされている請求項８に記載の制御装
    置。
  10. 【請求項１０】 １つの戻り止め機構が、前記第２軸線
    の廻りに回転させた第１及び第２の位置に前記制御レバ
    ーを保持するようにされている請求項８に記載の制御装
    置。
JP11362788A 1998-12-21 1999-12-21 制御装置 Withdrawn JP2000222056A (ja)

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US09/217,219 US6128971A (en) 1998-12-21 1998-12-21 Control device
US09/217219 1998-12-21

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