JP2003184131A - 建設機械の操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業中の不具合発生時や動作不適時等に、その
ことを操作者に対し迅速かつ正確に報知することができ
る建設機械の操作装置を提供する。 【解決手段】エンジン１００により駆動される主油圧ポ
ンプ１０１と、ブーム用油圧シリンダ１９、アーム用油
圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１及び旋回
用油圧モータ２２を含む複数の油圧アクチュエータとを
備えた建設機械に設けられ、前記複数の油圧アクチュエ
ータを手動操作する手動操作レバー３６Ｌ，３６Ｒを備
えた建設機械の操作装置において、バケット・ブーム用
手動操作レバー３６Ｒ（又は旋回・アーム用手動操作レ
バー３６Ｌ）の操作者把持部３８に、振動手段５５を内
蔵させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械に係わり、特にその建設機械に備えられた各油
圧アクチュエータを操作する建設機械の操作装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、建設機械の１つである油圧ショ
ベルは、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に設
けた上部旋回体と、この上部旋回体に伏仰可能に接続さ
れ、ブーム、アーム、及び作業具（例えばバケット、ブ
レーカ、破砕機等）を含む多関節型のフロント装置とを
備えている。

【０００３】これら下部走行体、上部旋回体、及びフロ
ント装置は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装
置の被駆動部材を構成している。この油圧駆動装置は、
一般に、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆
動する少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプ
から吐出された圧油により前記ブーム、アーム、作業具
をそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油
圧シリンダ、作業具用油圧シリンダ、及び前記油圧ポン
プから吐出された圧油により前記下部走行体を走行させ
る走行用油圧モータ、及び前記油圧ポンプから吐出され
た圧油により前記上部旋回体を下部走行体に対し旋回さ
せる旋回用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータ
と、これら複数の油圧アクチュエータをそれぞれ操作す
る操作手段とを有している。

【０００４】操作手段としては、通常、操作者が着座す
る運転席の左・右両脇に位置する十字操作式の手動操作
レバーと、運転席の前方に位置する左・右走行用操作レ
バー（足でも操作可能）とが設けられている。手動操作
レバーは、通常、左側の手動操作レバーで旋回用油圧モ
ータとアーム用油圧シリンダとを操作し、右側の手動操
作レバーでブーム用油圧シリンダと作業具用油圧シリン
ダとを操作するようになっている場合が多い。

【０００５】操作者はこのように操作レバーを操作して
掘削作業等を行うが、このような作業中に油圧ショベル
のいずれかの箇所に何らかの不具合・異常あるいはその
予兆が生じた（以下適宜、単に不具合発生時という）場
合、又は、油圧ショベル自体に不具合等はないがその動
作状態が好ましくない状態となったあるいはその予兆が
生じた（以下適宜、単に動作不適時という）場合には、
そのことを作業中の操作者に速やかに報知する必要があ
る。

【０００６】このような観点から、従来、例えば特開平
６−１２８９８７号公報、特開２００１−２３４５５９
号公報、特開平１０−２４５８７４号公報に記載の従来
技術が提唱されている。

【０００７】特開２００１−２３４５５９号公報に記載
の従来技術では、運転席の左・右両側でかつ左・右手動
操作レバーより後方に位置するコンソールに、油圧ショ
ベルのエンジンの燃料の残量等を表示する液晶画面を設
けている。

【０００８】特開平６−１２８９８７号公報に記載の従
来技術では、右側手動操作レバーより前方側に、油圧シ
ョベルのエンジンの燃料の残量や、各油圧アクチュエー
タを駆動する作動油の油温等を表示するインジケータを
備えた表示部が設けられている。

【０００９】特開平１０−２４５８７４号公報に記載の
従来技術では、フロント装置にて積み荷を吊架するとき
にその荷重が過大となったときに警報音を発するブザー
が運転室内に設けられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の課題が存在する。

【００１１】すなわち、特開２００１−２３４５５９号
公報や特開平６−１２８９８７号公報の表示では、表示
部分が運転席の左・右両側や運転席前方右側にあるた
め、通常運転席に着座し正面を向いて作業を行っている
操作者の視界に入りづらく、見えにくい。このため迅速
かつ正確な報知が困難である。

【００１２】また特開平１０−２４５８７４号公報に記
載のブザーの場合、作業に伴う騒音が大きい場合には聞
き取りにくく、上記同様に迅速且つ正確な報知が困難と
なる。また高齢化の進む建設業界にあって聴力が衰え必
ずしも十分でない操作者や聴覚障害者の操作者も存在す
る可能性があり、この場合は特に操作者への報知が困難
となる。なお、以上は油圧ショベルの不具合発生時及び
動作不適時を例にとって説明したが、そのほかにも、例
えば電源投入時にシステムが正常であることを報知した
い場合等、正常な状態における機械の所定の状況報知を
発するいわゆる「状態報知」を行いたい場合があり、こ
のような状態報知時への上記２つの従来技術の適用を考
えた場合においても、同様の課題が存在する。

【００１３】本発明の目的は、作業中の不具合発生時や
動作不適時等に、そのことを操作者に対し迅速かつ正確
に報知することができる建設機械の操作装置を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、下部走行体と、この下部走行体上
に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に伏
仰可能に設けられ、ブーム、アーム、作業具からなる多
関節型のフロント装置と、原動機と、この原動機により
駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出され
る圧油により前記ブーム、前記アーム、前記作業具をそ
れぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シ
リンダ、作業具用油圧シリンダ及び前記上部旋回体を前
記下部走行体に対して旋回させる旋回用油圧モータを含
む複数の油圧アクチュエータとを備えた建設機械に設け
られ、前記複数の油圧アクチュエータを手動操作する少
なくとも１つの操作レバーを備えた建設機械の操作装置
において、前記操作レバーのうち少なくとも１つに、振
動手段を設ける。

【００１５】本発明においては、操作者が油圧アクチュ
エータを手動操作する操作レバーの１つに振動手段を設
けている。これにより、例えば、異常検出手段による原
動機異常の検出や荷重検出手段による積み荷荷重の検出
結果に基づき制御手段が振動手段を制御することで、建
設機械のいずれかの箇所に何らかの不具合・異常あるい
はその予兆が生じたり、又は、建設機械の動作状態が好
ましくない状態となったあるいはその予兆が生じたと
き、さらには正常な状態における機械の所定の状況報知
を発する状態報知を行いたい場合に、操作レバーの振動
手段を振動させるようにすることができる。このよう
に、振動を手に伝えることで操作者に注意を促す方式と
することにより、操作者の視界や周囲騒音、聴力等に関
係なく、上記不具合発生や動作不適等を常に操作者に対
し迅速かつ正確に報知することができる。

【００１６】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記振動手段を、前記操作レバーの操作者把持部に内蔵
させる。

【００１７】（３）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記建設機械の動作状態に応じて前記振
動手段を制御する制御手段を備える。

【００１８】（４）上記（３）において、さらに好まし
くは、前記原動機の異常を検出する異常検出手段を有
し、前記制御手段は前記異常検出手段の検出結果に応じ
て前記振動手段を制御する。

【００１９】（５）上記（３）において、また好ましく
は、前記フロント装置が支持する積み荷の荷重を検出す
る荷重検出手段を有し、前記制御手段は前記荷重検出手
段の検出結果に応じて前記振動手段を制御する。

【００２０】（６）上記（３）において、また好ましく
は、前記制御手段は、前記建設機械の動作状態に応じて
前記振動の態様を変化させる。

【００２１】これにより、例えば、発生した不具合ある
いは動作不適の種類に応じて振動の態様（振幅、周波
数、間欠間隔等）を変化させるようにすれば、操作者に
対し、どのような不具合又は動作不適が生じたかという
情報も併せて迅速且つ確実に伝えることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態による建設
機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベル
（ミニショベル）の全体構造を表す側面図であり、図２
は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象で
ある油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。な
お、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて
操作者が運転席に着座した場合における操作者の前側
（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙
面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥
側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。

【００２３】これら図１及び図２において、この油圧シ
ョベルは、走行手段としての左・右の無限軌道履帯（ク
ローラ）１Ｌ，１Ｒを備えた下部走行体２と、この下部
走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３
と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレー
ム４に垂直ピン（図示せず）を中心にして水平方向に回
動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイ
ングポスト５に上下方向に回動可能に（伏仰可能に）取
り付けられた多関節型の作業フロント（フロント装置）
６と、旋回フレーム４上に設けられたいわゆるキャノピ
ータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以
外の大部分を覆う上部カバー８とを備えている。

【００２４】下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフ
レーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側の後
端近傍に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ
（但し１０Ｌのみ図１に図示）と、駆動輪１０Ｌ，１０
Ｒをそれぞれ駆動する左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，
１１Ｒ（但し１１Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレ
ーム９の左・右両側の前端近傍に回転自在に支持され、
履帯１Ｌ，１Ｒを介し駆動輪１０Ｌ，１０Ｒの駆動力で
それぞれ回転される回転輪（アイドラ）１２Ｌ，１２Ｒ
（但し１２Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９
の前方側に上下動可能に設けられ、ブレード用油圧シリ
ンダ１３により上下動する排土用のブレード１４とを備
えている。また下部走行体２の中央部には旋回台軸受
（旋回輪）１５が配置されている。

【００２５】作業フロント６は、ブーム１６と、ブーム
１６に回動可能に結合されたアーム１７と、アーム１７
に回動可能に結合された作業具としてのバケット１８と
を備えている。そして、ブーム１６、アーム１７、及び
バケット１８は、それぞれブーム用油圧シリンダ１９、
アーム用油圧シリンダ２０、及びバケット用油圧シリン
ダ２１により動作する。

【００２６】旋回輪１５は、その中心近傍に、下部走行
体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モー
タ２２（後述の図６参照）が内蔵されている。

【００２７】スイングポスト５は、垂直ピン（図示せ
ず）を介し旋回フレーム４に対し水平に回動可能となっ
ている。またスイングポスト５は、旋回フレーム４に設
けられたスイング用油圧シリンダ２３に、連結ピン（図
示せず）を介して連結されており、スイング用油圧シリ
ンダ２３の伸縮でスイングポスト５全体が鉛直方向の軸
心まわりに回動することによって、作業フロント６が左
・右にスイングするようになっている。

【００２８】運転室７は、上記した旋回フレーム４上の
左側に設けられており、操作者が着座する座席（運転
席）２４と、この座席２４の上方に設けられたルーフ２
５と、このルーフ２５を支持する支柱２６とを有してい
る。図３は、この運転室７内の詳細構造を表す図１中矢
印Ａ方向から見た矢視俯瞰図である。

【００２９】この図３、及び前述の図１、図２におい
て、運転室７内の操作者が着座する座席２４より前方に
は、下部走行体２の左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１
１Ｒをそれぞれ駆動するための手でも足でも操作可能な
左・右走行用操作レバー２７Ｌ，２７Ｒが設けられてい
る。

【００３０】左走行用操作レバー２７Ｌのさらに左側足
元部分には、オプション用油圧アクチュエータ（例えば
ブレーカ用油圧モータ）を駆動するためのオプション用
操作ペダル２８Ｌを備えた電気レバー装置（図示せず）
が設けられている。右走行用操作レバー２７Ｒのさらに
右側足元部分には、スイング用油圧シリンダ２３を駆動
しスイングポスト５（言い換えれば作業フロント６全
体）を左・右にスイングさせるためのスイング用操作ペ
ダル２８Ｒを備えた電気レバー装置（図示せず）が設け
られている。それら左・右走行用操作レバー２７Ｌ，２
７Ｒ及び操作ペダル２８Ｌ，２８Ｒの前側には、オペレ
ータの前方への転落防止のための前ステー３０が設けら
れている。

【００３１】座席２４の左側には、オペレータの左側へ
の転落防止のためのサイドステー３１と、左コンソール
３２とが設けられ、座席２４の右側には、ブレード用油
圧シリンダ１３を駆動しブレード１４を上下動させるた
めのブレードレバー３３と、各種スイッチ及びモニター
が配置されたスイッチ・モニターパネル３４Ａを備えた
右コンソール３４と、燃料タンク（図示せず）からの燃
料供給を制御するための燃料レバー３５とが設けられて
いる。

【００３２】そして、座席２４の左側には、左側又は右
側に操作することで旋回用油圧モータを駆動し上部旋回
体３を左側又は右側に旋回させるとともに前側又は後側
に操作することでアーム用油圧シリンダ２０を駆動しア
ーム１７をダンプ又はクラウドさせる十字操作式の旋回
・アーム用手動操作レバー３６Ｌを備えた電気レバー装
置３７Ｌ（後述の図６参照）が設けられている。また座
席２４の右側には、左側又は右側に操作することでバケ
ット用油圧シリンダ２１を駆動しバケット１８をクラウ
ド又はダンプさせるとともに前側又は後側に操作するこ
とでブーム用油圧シリンダを駆動しブーム１６を下げ又
は上げる十字操作式のバケット・ブーム用手動操作レバ
ー３６Ｒを備えた電気レバー装置３７Ｒ（後述の図６参
照）が設けられている。

【００３３】図４は、この電気レバー装置３７Ｒの全体
構造を表す分解斜視図である。

【００３４】この図４において、バケット・ブーム用手
動操作レバー３６Ｒは、レバー本体を構成する把持部３
８を備えており、この把持部３８が、右コンソール３４
の本体部３４Ｕの前側部分に取り付けるレバー取付けカ
バー４３にボルト４０で固定した伸縮可能な蛇腹状のブ
ーツ３９に対しねじ込み固定されている。また把持部３
８内にはレバー芯部４１の上端部が挿入されナット４４
によって固定されている。

【００３５】一方、上述した右コンソール２４の前側部
分には、裏側（下側）に前述のレバー変位検出器４２Ｒ
が配置されており、座金４５を介して右コンソール本体
部３４Ｕの表側（上側）からボルト４６によって固定さ
れている。これにより、レバー変位検出器４２Ｒのレバ
ー取付け部４９が右コンソール本体部３４Ｕの略長方形
の貫通孔４７及び座金の略長方形の貫通孔４８を介し上
方へ突出した状態となっている。そして、その突出した
レバー取り付け部４９に対し、上述したレバー芯部４１
の下端部が挿入されナット５０で固定されている。

【００３６】右コンソール本体部３４Ｕは、その後端部
を回動ピン５１に挿通されたヒンジ状の回動金具５２に
ボルト５３を介し取り付けられ、これによって運転室７
内に取り付けられる右コンソール３４の下部３４Ｌに対
し回動可能に支持されている。

【００３７】以上のような構造により、ブーツ３９を介
して前後左右変位自在に支持された把持部３８の前後方
向又は左右方向の変位がレバー芯部４１及びレバー取付
け部４９を介してレバー変位検出器４２Ｒ内のポテンシ
ョメータ（図示せず）により検出され、対応した検出信
号として後述のコントローラ１１２により出力されるよ
うになっている。なお、特に詳細な図示を省略するが、
旋回・アーム用手動操作レバー３６Ｌについても、以上
説明したのと同様の構造となっている。

【００３８】図５（ａ）及び図５（ｂ）は上記したバケ
ット・ブーム用手動操作レバー３６Ｒの把持部３８の要
部詳細構造を表す拡大側面図及び側断面図である。これ
ら図５（ａ）及び図５（ｂ）において、レバー支持部４
１の上端部には、取付け部５４を介し例えば圧電素子等
からなる公知の振動手段５５が設けられている。このと
き振動手段５５への接続用のケーブル５６は、取付け部
５４の突起部５４ａを介して把持部３８の一方側（図５
（ｂ）中の右側）の壁面に沿って延設されている。振動
手段５５は、このケーブル５６を介し後述のコントロー
ラ１１２へ接続され、コントローラ１１２の振動制御信
号に応じて振動するようになっている。

【００３９】図３に戻り、十字操作式の手動操作レバー
３６Ｌ，３６Ｒのさらに左・右両側にはパイロットポン
プ等の油圧源からの元圧を遮断可能な誤操作防止用のロ
ックレバー３８Ｌ，３８Ｒを備えたロック弁装置３８
（後述の図６参照）が設けられている。また、座席２４
の下側には、後述するコントローラ１１２（図６参照）
が収納されている。

【００４０】上部カバー８は、図示を省略するが、その
内部に、エンジン（後述の図６参照）、このエンジンに
駆動される油圧ポンプ（同）、エンジンの燃料を貯留す
る燃料タンク、及び油圧ポンプの圧油源となる作動油タ
ンク等の機器を収納している。

【００４１】以上説明した構成において、左・右無限軌
道履帯１Ｌ，１Ｒ、上部旋回体３、スイングポスト５、
ブレード１４、ブーム１６、アーム１７、及びバケット
１８は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置に
より駆動される被駆動部材を構成している。

【００４２】図６は、この油圧駆動装置の要部構成を表
す油圧回路図である。この図６において、油圧駆動装置
は、エンジン（原動機）１００により駆動される主油圧
ポンプ１０１と、この主油圧ポンプ１０１から吐出され
る圧油によって駆動される上記ブーム用油圧シリンダ１
９、アーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリン
ダ２１、及び旋回用油圧モータ２２を含む複数の油圧ア
クチュエータと、主油圧ポンプ１０１からそれらブーム
用油圧シリンダ１９、アーム用油圧シリンダ２０、バケ
ット用油圧シリンダ２１、及び旋回用油圧モータ２２等
に供給される圧油の流量をそれぞれ制御するブーム用コ
ントロールバルブ１０２、アーム用コントロールバルブ
１０３、バケット用コントロールバルブ１０４、及び旋
回用コントロールバルブ１０５を含む弁ユニット１０６
と、ブーム１６、アーム１７、バケット１８、上部旋回
体３の動作を指示する前述の左・右手動操作レバー３６
Ｌ，３６Ｒを備えた電気レバー装置３７Ｌ，３７Ｒと、
油圧源、例えばパイロットポンプ１０７と、このパイロ
ットポンプ１０７の吐出圧に基づき操作パイロット圧を
それぞれ出力するブーム用電磁比例減圧弁１０８ａ，１
０８ｂ、アーム用電磁比例減圧弁１０９ａ，１０９ｂ、
バケット用電磁比例減圧弁１１０ａ，１１０ｂ、及び旋
回用電磁比例減圧弁１１１ａ，１１１ｂと、コントロー
ラ１１２と、油圧ポンプ１０１の吐出圧の最大値を規定
するリリーフ弁１１３と、上記ロックレバー３８Ｌ，３
８Ｒを備えたロック弁装置３８とを備えている。

【００４３】電気レバー装置３７Ｌ，３７Ｒは、上記し
た十字操作式の左・右手動操作レバー３６Ｌ，３６Ｒ
と、それぞれの変位を検出するレバー変位検出器４２
Ｌ，４２Ｒとを備えており、レバー変位検出器４２Ｌ，
４２Ｒは左・右手動操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの変位方
向（十字方向のいずれの方向であるか）及び変位量（操
作量）をそれぞれ検出し、これに応じた作動指令信号
（操作量信号）をコントローラ１１２に出力するように
なっている。

【００４４】コントローラ１１２は、上記レバー変位検
出器４２Ｌ，４２Ｒからの操作量信号を入力して所定の
演算を行い、その結果を制御信号（駆動信号）として上
記電磁比例減圧弁１０８ａ，１０８ｂ，１０９ａ，１０
９ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，１１１ａ，１１１ｂへ出力
する。

【００４５】ブーム用電磁比例減圧弁１０８ａ，１０８
ｂ、アーム用電磁比例減圧弁１０９ａ，１０９ｂ、バケ
ット用電磁比例減圧弁１１０ａ，１１０ｂ、及び旋回用
電磁比例減圧弁１１１ａ，１１１ｂは、それらコントロ
ーラ１１２からの制御信号に基づき、パイロットポンプ
１０７からの１次パイロット圧を減圧して操作パイロッ
ト圧（２次パイロット圧）を生成し、それぞれ、ブーム
用コントロールバルブ１０２のパイロット受圧部１０２
ａ，１０２ｂ、アーム用コントロールバルブ１０３のパ
イロット受圧部１０３ａ，１０３ｂ、バケット用コント
ロールバルブ１０４のパイロット受圧部１０４ａ，１０
４ｂ、及び旋回用コントロールバルブ１０５のパイロッ
ト受圧部１０２ａ，１０２ｂへ出力し、これによってブ
ーム用コントロールバルブ１０２、アーム用コントロー
ルバルブ１０３、バケット用コントロールバルブ１０
４、及び旋回用コントロールバルブ１０５を切り換える
ようになっている。

【００４６】ロック装置３８は、パイロットポンプ１０
７と上記電磁比例減圧弁１０８ａ，１０８ｂ，１０９
ａ，１０９ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，１１１ａ，１１１
ｂとの間の油圧管路上に設けられこの管路を遮断可能な
ロック弁（図示せず）を備えており、ロックレバー３８
Ｌ又は３８Ｒを上昇位置（上げた状態）に引き上げると
ロック装置３８内のロック弁が閉じて１次パイロット圧
が遮断され、ロックレバー３８Ｌ又は３８Ｒを下降位置
（下げた状態）に引き下げるとロック装置３８内のロッ
ク弁が開いて連通状態となり、１次パイロット圧が上記
電磁比例減圧弁１０８ａ，１０８ｂ，１０９ａ，１０９
ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，１１１ａ，１１１ｂへ導かれ
るようになっている。

【００４７】エンジン１００には、その動作状態に係る
状態量（例えばエンジン回転数、エンジンオイル量、ラ
ジエータ水温度等）を検出する公知の状態量センサ（例
えば回転数センサ、オイル量センサ、水温センサ）１１
４が設けられており、この状態量センサ１１４からの検
出信号はコントローラ１１２に入力されるようになって
いる。

【００４８】以上において、コントローラ１１２が、建
設機械の動作状態に応じて前記振動手段を制御する制御
手段を構成し、状態量センサ１１４が原動機の異常を検
出する異常検出手段を構成する。

【００４９】次に、上記のように構成した本実施形態の
動作及び作用を以下に説明する。

【００５０】操作者が例えば多関節型作業フロント６を
所望の態様に屈曲動作させて掘削作業等を行おうとする
場合、運転室７内の旋回・アーム用手動操作レバー３６
Ｌ及びバケット・ブーム用手動操作レバー３６Ｒを操作
すると、レバー変位検出器４２Ｌ及びレバー変位検出器
４２Ｒで検出された操作信号がそれぞれコントローラ１
１２に入力される。コントローラ１１２では、レバー変
位検出器４２Ｌ及びレバー変位検出器４２Ｒからの操作
量信号に応じて制御信号を生成し、対応する電磁比例減
圧弁１０８ａ，１０８ｂ，１０９ａ，１０９ｂ，１１０
ａ，１１０ｂ，１１１ａ，１１１ｂへ出力し、これに応
じて対応するコントロールバルブ１０２，１０３，１０
４，１０５の対応する駆動部１０２ａ（又は１０２
ｂ），１０３ａ（又は１０３ｂ），１０４ａ（又は１０
４ｂ），１０５ａ（又は１０５ｂ）へ操作パイロット圧
（２次パイロット圧）を出力する。これによって対応す
るコントロールバルブ１０２，１０３，１０４，１０５
が切り換えられ、対応する油圧アクチュエータ１９，２
０，２１，２２が駆動される。

【００５１】これにより、旋回・アーム用手動操作レバ
ー３６Ｌを左側又は右側に操作することによりその操作
量に対応した速度で旋回用油圧モータを駆動して上部旋
回体３を下部走行体２に対して左側又は右側に旋回させ
ることでき、また前側又は後側に操作することによりそ
の操作量に対応した速度でアーム用油圧シリンダ２０を
駆動してアーム１７をダンプ又はクラウドさせることが
できる。

【００５２】また、バケット・ブーム用手動操作レバー
３６Ｒを左側又は右側に操作することによりその操作量
に対応した速度でバケット用油圧シリンダ２１を駆動し
てバケット１８をクラウド又はダンプさせることでき、
また前側又は後側に操作することによりその操作量に対
応した速度でブーム用油圧シリンダ１９を駆動してブー
ム１６を下げ又は上げることができる。

【００５３】ここで、このような作業中に、エンジン１
００に何らかの不具合・異常あるいはその予兆が生じた
場合、又は、エンジン１００自体に不具合等はないがそ
の動作状態が好ましくない状態となったあるいはその予
兆が生じた場合には、そのことを作業中の操作者に速や
かに報知する必要がある。本実施形態では、状態量セン
サ１１４の検出結果（例えばエンジン回転数、エンジン
オイル量、ラジエータ水温度等）が常時コントローラ１
１２に入力されており、コントローラ１１２がその入力
信号に基づき上記不具合発生時や動作不適時であるかど
うかを判定する（例えば、エンジンを起動した後におい
てエンジン回転数が所定のしきい値以下となったかどう
か、エンジンオイルの量が所定値以下に減少したかどう
か、ラジエータ水温度が所定のしきい値以上に高くなっ
たかどうか等）。そして、判定が満たされたら、直ちに
バケット・ブーム用手動操作レバー３６Ｒ内に設けた振
動手段５５に振動制御信号を出力し、振動手段５５を振
動させる。

【００５４】本実施形態においては、上記のように振動
を手に伝えることで操作者に注意を促す方式とすること
により、操作者の視界や周囲騒音、聴力等に関係なく、
上記エンジン１００に関する不具合発生や動作不適を常
に操作者に対し迅速かつ正確に報知することができる。

【００５５】なお、上記実施形態は、エンジン１００に
何らかの不具合・異常あるいはその予兆が生じた場合、
又は、エンジン１００自体に不具合等はないがその動作
状態が好ましくない状態となったあるいはその予兆が生
じた場合に振動によって操作者に報知する場合を例にと
って説明したが、これに限られず、他の不具合、動作不
適への適用も考えられる。以下、そのような変形例を順
次説明する。

【００５６】（１）フロント支持荷重に応じて振動させ
る場合 すなわち、本変形例では、簡易クレーン機能を有する油
圧ショベルで、作業フロントの積み荷の荷重が、作業フ
ロントの姿勢に応じて計算される限界荷重に近づくと警
報を発するようにしたものに、本発明を適用した場合の
変形例である。

【００５７】前述の図６に示す油圧駆動装置（駆動制御
装置）おいて、本変形例では、先に説明した構成に加
え、ブーム１６の回動角度を検出する角度センサ２０１
と、アーム１７の回動角度を検出する角度センサ２０２
と、バケット１８の回動角度を検出する角度センサ２０
３と、ショベルの車体の傾きを検出する傾斜角センサ２
０４と、作業フロントで吊り下げられた吊り荷の重量を
検出するためブーム用油圧シリンダ２のボトム圧を検出
する圧力センサ２０５と、ロック弁装置３８と電磁比例
減圧弁１０８ａ，１０８ｂ，１０９ａ、１０９ｂ，１１
０ａ，１１０ｂ，１１１ａ，１１１ｂとの間に配置され
た電磁比例減圧弁２０６とを備えている。

【００５８】角度センサ２０１〜２０３、傾斜角センサ
２０４、圧力センサ２０５の各信号はコントローラ１１
２に入力され、電磁比例減圧弁２０６にはコントローラ
１１２より駆動信号が出力される。

【００５９】コントローラ１１２は、上記実施形態にお
いて説明した機能のほかに、上記油圧ショベルの簡易ク
レーン機能に関連する演算処理機能を備えており、角度
センサ２０１〜２０３、傾斜角センサ２０４、圧力セン
サ２０５の各信号に基づいて作業半径、限界荷重、実荷
重、限界荷重に対する実荷重の比である負荷率の計算、
オーバーロードの判定を行い、その判定結果に応じて全
油圧アクチュエータの停止指令を電磁比例減圧弁２０６
に出力し、かつ前述の振動手段５５を振動させる。

【００６０】図７は、このコントローラ１１２による簡
易クレーン機能関連の制御処理内容をフローチャートで
ある。

【００６１】図７において、油圧ショベルの電源投入
時、コントローラ１１２のメモリ（例えば不揮発性記憶
手段としてのＥＥＰＲＯＭ）に記憶されているブーム
長、アーム長、バケットサイズなどの仕様値を読み込む
（ステップＳ１００）。次に、角度センサ２０１〜２０
３、傾斜角センサ２０４、圧力センサ２０５の各信号を
読み込む（ステップＳ１１０）。次に、作業半径、限界
荷重、実荷重の演算を行う（ステップＳ１２０）。

【００６２】ここで、作業半径とは旋回中心からバケッ
ト中心までの距離であり、ブーム長、アーム長、バケッ
トサイズなどの仕様値と角度センサ２０１〜２０３の検
出値（フロント作業機の姿勢）から公知の方法で計算す
ることができる。また、限界荷重は、図８に示すような
定格荷重カーブから求める。この定格荷重値カーブは、
油圧ショベルの仕様に応じて予め定めたものであり、こ
の定格荷重カーブにそのときの作業半径を参照させ、対
応する定格荷重を限界荷重として求める。

【００６３】実荷重は、圧力センサ２０５の検出値と角
度センサ２０１〜２０３の検出値（フロント作業機の姿
勢）から公知の方法で計算することができる。

【００６４】次に、限界荷重を傾斜角センサ２０４の検
出値である車体傾斜角で補正する（ステップＳ１３
０）。この補正は図９に示すような補正係数ｈを用いて
行う。補正係数ｈは車体傾斜角γの関数として予め定め
ておく。

【００６５】すなわち、図９では、補正係数ｈはｈ＝ａ
γ＋１により演算される。つまり、車体が水平で車体傾
斜角γ＝０のときは補正係数ｈ＝１であり、車体が前方
に傾き車体傾斜角γが増大するにしたがって、補正係数
ｈは直線比例的に漸減し、逆に車体が後方に傾き車体傾
斜角γが小さくなるにしたがって、補正係数ｈは直線比
例的に漸増する。ここで、車体傾斜角γは水平方向を基
準として、それより前方に車体が傾く方向をプラス、後
方に車体が傾く方向をマイナスとしている。

【００６６】次に、負荷率を計算する（ステップＳ１４
０）。負荷率は、実荷重を限界荷重（定格荷重）で除す
ことにより求める。

【００６７】次に、負荷率が９５％以上であるかどうか
オーバーロードの判定を行う（ステップＳ１５０）。負
荷率が９５％以上でなければ、電磁比例減圧弁２０６に
ＯＮの駆動信号を出力し、電磁比例減２０６を全開にす
る（ステップＳ１６０）。そして、上記のステップＳ１
１０〜Ｓ１５０を繰り返す。負荷率が９５％以上であれ
ば、次に負荷率が１００％以上であるかどうかオーバー
ロードの判定を行う（ステップＳ１７０）。

【００６８】負荷率が１００％以上でなければ、油圧シ
ョベルの姿勢維持が困難になる等の油圧ショベル自体の
動作状態が好ましくない状態となっているわけではない
がそのような動作不適状態の予兆が生じたと判定され、
電磁比例減圧弁２０６への駆動信号はＯＮのままとして
電磁比例減圧弁２０６を全開にしつつ、振動手段５５に
断続振動の振動制御信号を出力し、操作者に注意を喚起
すべき旨の報知を行う。

【００６９】一方、負荷率が１００％以上であると、油
圧ショベル自体の動作状態が好ましくない状態であると
判定され、振動手段５５に連続振動の振動制御信号を出
力し、作業限界に至っていることを操作者に報知する。
また、電磁比例減圧弁２０６にＯＦＦの駆動信号を出力
し、電磁比例減圧弁２０６を全閉にし、電磁比例減圧弁
２０６の出力（２次パイロット圧）をタンク圧とする。
これにより油圧アクチュエータ１９，２０，２１，２２
は駆動停止する。

【００７０】なお、以上においては、角度センサ２０１
〜２０３、傾斜角センサ２０４、圧力センサ２０５及び
コントローラ１１２の行う上記ステップ１００、ステッ
プ１１０、及びステップ１２０が、フロント装置が支持
する積み荷の荷重を検出する荷重検出手段を構成する。

【００７１】本変形例においても、上記実施形態同様、
操作者の視界や周囲騒音、聴力等に関係なく、上記簡易
クレーン機能における動作不適（荷重オーバー、作業限
界）を常に操作者に対し迅速かつ正確に報知することが
できる。またこれに加え、動作不適状態であってもその
態様によって振動の態様を変化させる、すなわち負荷率
が９５％以上１００％未満のときは振動手段５５を断続
振動させ、負荷率が１００％以上になったら振動手段５
５を通常のように連続振動させることにより、どのよう
な動作不適が生じたかという情報も併せて迅速かつ確実
に操作者に伝えることができる。この場合、上記のよう
に断続・連続という間欠間隔の別に限られず、振幅や、
周波数・周期等を異ならせるようにしても良い。

【００７２】（２）リリーフ弁作動時に振動させる場合 すなわち、掘削作業時において例えば固い地盤や重い岩
石を掘削しようとする場合にはその負荷の増大に応じて
主油圧ポンプ１０１のポンプ吐出圧が増大し、ついには
図６に示すリリーフ弁１１３のリリーフ設定圧に達して
リリーフ弁１１３が作動し、リリーフした圧油がタンク
へ戻るようになる。

【００７３】そこで、本変形例では、このリリーフ弁１
１３の作動を検出する何らかの公知のリリーフ検出手段
（例えば磁気的・光学的検出手段）を設けてこの検出信
号をコントローラ１１２に入力する。そして、このリリ
ーフ検出手段でリリーフ弁１１３が作動したことを検出
したら、掘削力が限界に達しており油圧ショベル自体の
動作不適状態の予兆が生じているとみなしてコントロー
ラ１１２が振動制御信号を出力して振動手段５５を振動
させる。

【００７４】本変形例においても、上記実施形態及び変
形例（１）同様、操作者の視界や周囲騒音、聴力等に関
係なく、掘削作業における動作不適等（リリーフ弁作
動、掘削力限界）を常に操作者に対し迅速かつ正確に報
知することができる。

【００７５】（３）領域制限制御、軌跡制御等への応用 油圧ショベルはブーム、アーム、バケットのそれぞれが
関節部によって連結され回転運動を行うものであるた
め、それぞれを操作して、例えばバケットの先端を所定
の軌跡通りに（例えば直線状に）動かし所定の領域を掘
削することは、熟練を伴う非常に困難な作業である。

【００７６】このような制限のある掘削作業を容易にす
るために、従来、油圧ショベルの掘削制御装置として、
油圧ショベルの軌跡制御装置や油圧ショベルの領域制限
制御装置がすでに提唱されている。

【００７７】油圧ショベルの軌跡制御装置は、例えば特
開平１０−２９２４２０号公報に記載のように、作業フ
ロントによって掘削されるべき目標掘削面を設定する設
定手段と、作業フロントの特定部位の位置を検出する位
置検出手段と、複数の操作手段の操作信号、位置検出手
段の検出信号、及び目標掘削面に基づき、作業フロント
の目標速度ベクトルを演算する演算手段と、目標速度ベ
クトルに応じて作業フロントが動くように、対応する油
圧制御弁に制御信号を出力する弁制御手段とを有し、所
定の目標掘削面に沿った掘削を容易に行えるようにする
ものである。

【００７８】油圧ショベルの領域制限制御装置は、例え
ば特開平６−１９３０９０号公報に記載のように、作業
フロントが動きうる深さ方向の制限領域を設定する設定
手段と、作業フロントの特定部位の位置を検出する位置
検出手段と、位置検出手段の検出信号及び制限領域に基
づき、制限領域内及びその近傍でのみ作業フロントの動
作を可能とするように、対応する油圧制御弁に制御信号
を出力する弁制御手段とを有し、制限領域内及びその近
傍から外れた作業フロントの動作をできないようにする
ものである。

【００７９】本変形例では、本発明をこれらの油圧ショ
ベルの軌跡制御装置や、領域制限制御装置に適用し、こ
れまで説明した上記不具合発生時や動作不適時ではな
い、例えばバケット１８の先端面が一旦目標掘削面に沿
って掘削開始後に目標掘削面から所定距離以上離れた場
合や、制限領域外（言い換えれば掘削禁止領域内）にバ
ケット１８先端が侵入してしまった場合（あるいは制限
領域内外の境界面に至った場合若しくは境界面に所定の
距離まで近づいた場合）等、正常な状態における機械の
所定の状況報知を発する状態報知時において、コントロ
ーラ１１２で振動手段５５を振動させてそのことを操作
者に報知する。

【００８０】これにより、上記実施形態及び変形例
（１）（２）同様、操作者の視界や周囲騒音、聴力等に
関係なく、軌跡制御又は領域制限制御のもとでの掘削作
業における所定の状況報知を常に操作者に対し迅速かつ
正確に行うことができる。

【００８１】なお、上記軌跡制御及び領域制限制御に限
られず、例えば、バケット先端が油圧ショベルの特定部
位（運転室等）に接触干渉するのを防止するいわゆる干
渉防止制御にも本発明は応用できる。すなわち例えば、
上記接触干渉が発生したときあるいは干渉防止のための
動作禁止領域に例えばバケット先端が侵入してしまった
とき等において、上記同様に振動手段５５を振動させて
そのことを操作者に報知し、同様の効果を得ることがで
きる。また上記軌跡制御、領域制限制御、干渉防止制御
等の機能を行う場合にも限られず、もっとシンプルに、
例えば電源投入時に油圧ショベルの各システムが正常で
あることを報知するために振動手段５５を振動させるよ
うにしてもよい。これらの場合も同様の効果を得る。

【００８２】（４）その他 上記変形例（１）（２）（３）以外にも、油圧ショベル
自体の動作状態が好ましくない状態となっているかある
いはそのような動作不適状態の予兆が生じたときの適用
例として、本発明の適用対象は幅広く考えることができ
る。例えば、油圧ショベルの周囲環境状況を検出する手
段、例えば騒音を検出する集音マイク等を設けて他の建
設車両等の発する警報音や作業者の声等を検出識別し、
それに応じて振動手段を振動させるような用い方も考え
られる。

【００８３】なお、以上においては、振動手段５５を運
転席右側のバケット・ブーム用手動操作レバー３６Ｒ内
に設けたが、これに代えて、左側のアーム・旋回用手動
操作レバー３６Ｌ内に設けてもよい。あるいはそれら操
作レバー３６Ｌ，３６Ｒの両方に設けてもよい。この場
合、上記変形例（４）のように集音マイクを用いると
き、少なくとも２つの集音マイクを設けてそれぞれのマ
イクで検出した音圧によって発音源の位置・方向を同定
可能に構成するとともに、左・右手動操作レバー（バケ
ット・ブーム用手動操作レバー３６Ｒ及び旋回・アーム
用手動操作レバー３６Ｌ）の両方に振動手段５５を内蔵
させておき、上記同定した発音源の方向と同じ側のレバ
ー３６内の振動手段５５のみを振動させるようにしても
よい。また、手動操作レバーが１つしかない場合には、
その操作レバーに振動手段５５を設ければよい。以上の
場合も、同様の効果を得る。

【００８４】また、以上においては、いわゆるスイング
タイプの油圧ショベルに本発明を適用した場合を例にと
って説明したが、これに限られない。例えばオフセット
タイプの油圧ショベルに適用してもよく、この場合は、
上述したスイング用油圧シリンダ２３を駆動しての作業
フロント６の左・右方向へのスイング動作を、オフセッ
ト用油圧シリンダを駆動しての作業フロントの左・右方
向へのオフセット動作に置き換えればよい。さらにスイ
ングタイプでもオフセットタイプでもない通常の油圧シ
ョベルにも適用できることは言うまでもない。これらの
場合も同様の効果を得る。

【００８５】さらに、以上においては、作業具として、
油圧ショベルのアーム先端部にバケットを設ける場合を
例にとって説明したが、これに限られず、他の作業具、
例えば、ブレーカ、破砕機等を設ける場合に本発明を適
用してもよい。この場合も同様の効果を得る。また、以
上においては、建設機械の例として油圧ショベルを例に
とって説明したが、これに限られず、手動操作レバーを
用いて操作するものであれば他の建設機械、例えばクロ
ーラクレーン、ホイールローダ等に対しても適用でき、
この場合も同様の効果を得る。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、操作者が油圧アクチュ
エータを手動操作する操作レバーの１つに振動手段を設
けているので、操作者の視界や周囲騒音、聴力等に関係
なく、作業中の不具合発生時や動作不適時等にそのこと
を操作者に対し迅速かつ正確に報知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である
小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。

【図２】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である
油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。

【図３】図１中矢印Ａ方向から見た矢視俯瞰図である。

【図４】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構
成する電気レバー装置の全体構造を表す分解斜視図であ
る。

【図５】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構
成する作業具・ブーム用手動操作レバーの把持部の要部
詳細構造を表す拡大側面図、及び側断面図である。

【図６】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構
成する油圧駆動装置の要部構成を表す油圧回路図であ
る。

【図７】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構
成するコントローラによる簡易クレーン機能関連の制御
処理内容を表すフローチャートである。

【図８】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である
油圧ショベルの仕様に応じて予め定められた作業半径と
定格荷重カーブとの関係図である。

【図９】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である
油圧ショベルの仕様に応じて予め定められた車体傾斜角
と補正係数との関係図である。

【符号の説明】

２ 下部走行体 ３ 上部旋回体 ６ 作業フロント（フロント装置） １６ ブーム １７ アーム １８ バケット（作業具） １９ ブーム用油圧シリンダ ２０ アーム用油圧シリンダ ２１ バケット用油圧シリンダ（作業具用油圧シリン
ダ） ２２ 旋回用油圧モータ ３６Ｌ 旋回・アーム用手動操作レバー ３６Ｒ バケット・ブーム用手動操作レバー ３８ 把持部 ５５ 振動手段 １００ エンジン（原動機） １０１ 主油圧ポンプ（油圧ポンプ） １１２ コントローラ（制御手段、荷重検出手段） １１４ 状態量センサ（異常検出手段） ２０１ 角度センサ（荷重検出手段） ２０２ 角度センサ（荷重検出手段） ２０３ 角度センサ（荷重検出手段） ２０４ 傾斜角センサ（荷重検出手段） ２０５ 圧力センサ（荷重検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯野 公夫 滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２ 株式会 社日立建機ティエラ滋賀工場内 (72)発明者 吉田 孝富 滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２ 株式会 社日立建機ティエラ滋賀工場内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 AB04 AB06 AC06 BA06 BA07 CA02 DA04 DB02 DB04 EA01 2D015 GA03 GB04 3J070 AA04 BA47 BA51 CA42 CC71 DA21

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部走行体と、この下部走行体上に旋回可
   能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に伏仰可能に
   設けられ、ブーム、アーム、作業具からなる多関節型の
   フロント装置と、原動機と、この原動機により駆動され
   る油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油に
   より前記ブーム、前記アーム、前記作業具をそれぞれ駆
   動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、
   作業具用油圧シリンダ及び前記上部旋回体を前記下部走
   行体に対して旋回させる旋回用油圧モータを含む複数の
   油圧アクチュエータとを備えた建設機械に設けられ、前
   記複数の油圧アクチュエータを手動操作する少なくとも
   １つの操作レバーを備えた建設機械の操作装置におい
   て、 前記操作レバーのうち少なくとも１つに、振動手段を設
   けたことを特徴とする建設機械の操作装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の建設機械の操作装置におい
   て、前記振動手段を、前記操作レバーの操作者把持部に
   内蔵させたことを特徴とする建設機械の操作装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の建設機械の操作装置
   において、前記建設機械の動作状態に応じて前記振動手
   段を制御する制御手段を備えることを特徴とする建設機
   械の操作装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の建設機械の操作装置におい
   て、前記原動機の異常を検出する異常検出手段を有し、
   前記制御手段は前記異常検出手段の検出結果に応じて前
   記振動手段を制御することを特徴とする建設機械の操作
   装置。
5. 【請求項５】請求項３記載の建設機械の操作装置におい
   て、前記フロント装置が支持する積み荷の荷重を検出す
   る荷重検出手段を有し、前記制御手段は前記荷重検出手
   段の検出結果に応じて前記振動手段を制御することを特
   徴とする建設機械の操作装置。
6. 【請求項６】請求項３記載の建設機械の操作装置におい
   て、前記制御手段は、前記建設機械の動作状態に応じて
   前記振動の態様を変化させることを特徴とする建設機械
   の操作装置。