JP2005171510A - 操作装置および作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの操作レバーで２台のフロント作業機をそれぞれ独立して同時に操作可能であり、また、２つの操作レバーで１台のフロント作業機を操作可能な操作装置および作業車両を提供する。
【解決手段】 作業機操作レバー２０ａ，２０ｂがともに起立操作位置である場合、従来の油圧ショベルの操作と同様に、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向毎にいずれか１つのアクチュエータが駆動される通常制御モードに設定される。この場合、フロント選択スイッチ５０で選択された左右いずれかのフロント作業機のみが操作可能となる。作業機操作レバー２０ａ，２０ｂがともに倒伏操作位置である場合、操縦装置１７ａで右側のフロント作業機を、操縦装置１７ｂで左側のフロント作業機をそれぞれベクトル制御モードで操作可能とする。ベクトル制御モードでは、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向と、各作業具の先端部分の駆動方向とが一致する。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、操作レバーによって多関節の腕を操作する操作装置、およびこの操作装置を用いる作業車両に関する。

２台のフロント作業機が取り付けられた多関節式作業車両が知られている。この作業機では、２台のフロント作業機を２つの操作レバーでそれぞれ独立して同時に操作可能としている。たとえば、それぞれの操作レバーが前後左右方向に傾動されると、それぞれのフロント作業機が前後上下に駆動される。また、それぞれのレバー把持部が軸芯周りに回動されると、フロント作業機が前後上下動する面内でそれぞれの作業機先端が回動される（特許文献１参照）。

特開平１１−１８１８１５号公報

しかしながら、１台のフロント作業機を２本の操作レバーで操作する従来の作業車両とは操作方法が異なるため、従来の作業車両の操作に慣れたオペレータがこの作業車両を操作する場合には、作業効率が低下する恐れがある。

（１） 請求項１の発明による操作装置は、複数のアクチュエータによって駆動される多関節を有する１本もしくは複数本の腕をそれぞれ独立して操作する２つの操作手段と、操作手段の操作方向および操作量に応じてアクチュエータを駆動する操作信号を出力する操作信号出力手段と、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向と腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードを切り替える切替手段とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明による操作装置は、複数のアクチュエータによって駆動される多関節を有する２本の腕を操作する２つの操作手段と、操作手段の操作方向および操作量に応じてアクチュエータを駆動する操作信号を出力する操作信号出力手段と、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向と腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードを切り替える切替手段と、２本の腕のいずれか一方を選択する選択手段と、切替手段によりベクトル制御モードに切り替えられている場合には、選択手段による腕の選択状態に関わらず、一方の操作手段で一方の腕を操作し、他方の操作手段で他方の腕を操作するように制御し、切替手段により通常制御モードに切り替えられている場合には、選択手段で選択された腕のみを２つの操作手段で操作するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明による操作装置は、複数のアクチュエータによって駆動される多関節を有する２本の腕を操作する２つの操作手段と、操作手段の操作方向および操作量に応じてアクチュエータを駆動する操作信号を出力する操作信号出力手段と、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向と腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードを切り替える切替手段と、２本の腕のいずれか一方を選択する選択手段と、切替手段によりベクトル制御モードに切り替えられている場合には、選択手段で選択された一方の腕を一方の操作手段で操作するように制御し、かつ、他方の操作手段による操作を無効とし、切替手段により通常制御モードに切り替えられている場合には、選択手段で選択された腕のみを前記２つの操作手段で操作するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の操作装置において、２つの操作手段は、起立操作位置と倒伏操作位置の２位置で操作を行う操作レバーをそれぞれ有し、切替手段は、各操作レバーが起立操作位置もしくは倒伏操作位置のいずれかの操作位置に設定されているかを検出し、２つの操作レバーの双方が起立操作位置に設定されていることを検出すると通常制御モードに設定し、２つの操作レバーの双方が倒伏操作位置に設定されていることを検出するとベクトル制御モードに設定することを特徴とする。
（５） 請求項５の発明による作業車両は、請求項１〜４のいずれかの項に記載の操作装置を備えることを特徴とする。

（１） 請求項１および請求項５の発明では、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向と腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードに切り替えるように構成した。これにより、ベクトル制御モードが選択された場合、オペレータの意図するように腕の先端の位置を正確に制御できるので、簡単に操作できる。また、通常制御モードが選択された場合、従来の作業車両の操作に慣れたオペレータが、従来の作業車両と同じように操作できるので、作業効率が低下する恐れがなく、汎用性も高い。
（２） 請求項２および請求項３の発明では、ベクトル制御モードに設定されている場合には、一方の操作手段で一方の腕を操作し、他方の操作手段で他方の腕を操作するように構成した。これにより、運転者は運転席にすわったまま２本の腕を自由に操ることができ、２本の腕を同時に独立して簡単に操作することができる。その結果、構造物解体作業、廃棄物解体作業、土木建設作業等が容易に行えるようになり、作業効率が向上する。

―――第１の実施の形態（１腕型の作業車両）―――
図１〜８を参照して、本発明による操作装置を搭載した作業車両の第１の実施の形態を説明する。図１に示すように、油圧ショベルをベースとした作業車両１００は、走行体１に旋回体３が旋回可能に取り付けられている。旋回体３の前部には運転室４が取付けられている。運転室４の後方にはエンジン及び油圧ポンプを含む主要駆動装置等の装置５が設けられている。

運転室４の右側の旋回体３には多関節の腕を有するフロント作業機１１０が取り付けられている。フロント作業機１１０は、上下方向に揺動自在に取り付けられたブーム１０と、ブーム１０に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム１２と、アーム１２の先端部分（アーム先端）１２ｃに上下方向に回動自在に取付けられた作業具であるグラップル１４とを有する。作業具には、グラップル１４の他にもカッタやブレーカ等が取り付け可能である。

フロント作業機１１０は、ブーム１０を上下揺動させるブームシリンダ１１と、アーム１２を上下揺動させるアームシリンダ１３と、グラップル１４を上下回動させる作業具シリンダ１５とを有する。

図２に運転室４の内部を示す。運転室４内には運転席１６が設けられ、運転席１６の右側および左側にはフロント作業機の操縦装置１７ａ，１７ｂがそれぞれ設置されている。

操縦装置１７ａは、運転席１６の右側に軸Ｕａを中心に左右に揺動可能な肘受け１８ａと、肘受け１８ａの先端に取り付けられたアーム１９ａと、アーム１９ａの先端近傍に設けられた作業機操作レバー２０ａとを有する。また、肘受け１８ａの後部には、軸Ｕａを中心とする肘受け１８ａの回転変位量を検出して信号を発信する変位検出器２４ａが設けられている。

図３に示すように、作業機操作レバー２０ａは、やや左側に傾斜して起立した起立操作位置と、作業機操作レバー２０ａが左側に向かって略水平に倒伏した倒伏操作位置との間で姿勢を変更可能である。そのため、作業車両１００の前後方向に略平行な軸Ｖａを中心に作業機操作レバー２０ａの全体が回動可能に構成されている。作業機操作レバー２０ａは、図２に示した起立操作位置において前後左右に傾動可能に（図３に示した倒伏操作位置において前後上下に）取付けられたレバー把持部２１ａを有する。さらに、レバー把持部２１ａは、作業機操作レバー２０ａの中心軸Ｗａを中心に回動操作が可能である。

作業機操作レバー２０ａの下部近傍には、起立操作位置と倒伏操作位置とで作業機操作レバー２０ａを固定するための固定装置４１ａ，４２ａが設けられている。固定装置４１ａ，４２ａは、ゲートロックレバーと連動して、作業機操作レバー２０ａを固定する。なお、ゲートロックレバーは、図示しないが運転室４の出入口に設けられ、ゲートロック位置とゲートロック解除位置との間で操作される。ゲートロックレバーがゲートロック解除位置にあるときは、作業機操作レバー２０ａが操作されても各油圧シリンダ１１，１３，１５は駆動されず、旋回体３も旋回されない。

ゲートロックレバーがゲートロック位置に操作されると、固定装置４１ａ，４２ａは、作業機操作レバー２０ａを起立操作位置もしくは倒伏操作位置で固定する。ゲートロックレバーがゲートロック解除位置に操作されると、固定装置４１ａ，４２ａは、軸Ｖａを中心に作業機操作レバー２０ａを回動可能に釈放する。したがって、固定装置４１ａ，４２ａとゲートロックレバーとが連動することで、ゲートロック解除時にのみ、作業機操作レバー２０ａは軸Ｖａを中心に回動可能となる。

作業機操作レバー２０ａには、レバー把持部２１ａの傾動角度を検出して信号を発信する変位検出器２５ａと、レバー把持部２１ａの回転変位量を検出して信号を発信する変位検出器２６ａと、作業機操作レバー２０ａが起立操作位置であるか倒伏操作位置であるかを検出するレバー位置検出器４０ａとが設けられている。なお、変位検出器２５ａ，２６ａは、例えばポテンショメータで構成され、レバー位置検出器４０ａは、例えばリミットスイッチや近接スイッチなどで構成される。

運転席１６を挟んで操縦装置１７ａと左右対称に設けられた操縦装置１７ｂは、操縦装置１７ａと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。以下の説明では、操縦装置１７ｂの各構成要素について、上述した操縦装置１７ａの各構成要素に対応する符号の末尾のａをｂに代えて記載する。

図４はフロント作業機１１０の制御系の構成を示す。上述の各変位検出器２４ａ〜２６ａ、２４ｂ〜２６ｂおよびレバー位置検出器４０ａ，４０ｂの検出信号は制御装置２９に送られる。また、ブーム角度センサ３６、アーム角度センサ３７、作業具角度センサ３８は、フロント作業機のブーム１０、アーム１２、グラップル１４に設けられてそれぞれの角度を検出し、これらの検出信号を制御装置２９に送る。

制御装置２９は、各検出器２４ａ〜２６ａ，２４ｂ〜２６ｂ、４０ａ，４０ｂ、および角度センサ３６〜３８の検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、ブーム駆動系３１、アーム駆動系３２、作業具駆動系３３、作業具操作系３４、旋回駆動系３５に制御信号を出力する。

ブーム駆動系３１、アーム駆動系３２、作業具駆動系３３、作業具操作系３４、旋回駆動系３５の各系は、制御装置２９からの各制御信号に応じて、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１３、作業具シリンダ１５、グラップル１４を動作させるとともに、図示しない駆動手段、および旋回体３を旋回させる図示しない旋回モータをそれぞれ制御する。なお、以下の説明では、油圧ポンプからの圧油で駆動される各油圧シリンダ１１，１３，１５、および旋回モータなどの油圧モータを総称してアクチュエータと呼ぶ。

―――操縦装置１７ａ，１７ｂの操作方法―――
上述の操縦装置１７ａ，１７ｂの操作方法は次のとおりである。運転席１６に着座したオペレータは、上腕部から肘部を肘受け１８ａ，１８ｂに乗せ、前腕部をアーム１９ａ，１９ｂに乗せ、掌部で作業機操作レバー２０ａ，２０ｂのレバー把持部２１ａ，２１ｂを把持する。オペレータが前腕部を左右に揺動させることで、操縦装置１７ａ，１７ｂの肘受け１８ａ，１８ｂが軸Ｕａ，Ｕｂを中心に回動される。また、オペレータは、掌部で作業機操作レバー２０ａ，２０ｂのレバー把持部２１ａ，２１ｂを傾動し、また、レバー把持部２１ａ，２１ｂを軸Ｗａ，Ｗｂ回りに回動することができる。

このように、操縦装置１７ａ，１７ｂの各部が操作されると、制御装置２９は、上述のように各検出器２４ａ〜２６ａ，２４ｂ〜２６ｂ、４０ａ，４０ｂ、および角度センサ３６〜３８の検出信号を受けて所定の演算を行い、各系３１〜３５に制御信号を出力して、後述するように、対応する各系のアクチュエータを所定の方向に駆動させる。

―――操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容とアクチュエータの動作について―――
第１の実施の形態の作業車両１００では、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂが起立操作位置にあるか、倒伏操作位置にあるかを、レバー位置検出器４０ａ，４０ｂから出力される検出信号によって判別し、その判別内容にしたがって、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容とアクチュエータの動作との対応関係を異ならせている。この対応関係を操縦装置１７ａ，１７ｂの制御モードとして、以下に詳述する。

―――通常制御モード―――
作業機操作レバー２０ａ，２０ｂがともに起立操作位置である場合、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータが駆動される通常制御モードに設定される。通常制御モードにおける作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方法は、従来の油圧ショベルの操作と同じ操作方法である。すなわち、通常制御モードでは、２本の作業機操作レバー２０ａ，２０ｂでフロント作業機１１０を操作する。そのため、通常制御モードでは、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向に対応するアクチュエータが駆動されるように、制御装置２９からブーム駆動系３１、アーム駆動系３２、作業具駆動系３３、作業具操作系３４、旋回駆動系３５の各系へ制御信号が送信される。図５に示すように、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向と、駆動されるアクチュエータとは一対一で対応する。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、作業機操作レバー２０ａが前後方向（図５（ａ）ｘ方向）に操作されると、ブームシリンダ１１が駆動されてブーム１０が上下動し（図５（ｂ）Ｘ方向）、作業機操作レバー２０ａが左右方向に操作されると（図５（ａ）ｙ方向）、作業具シリンダ１５が駆動されてグラップル１４がアーム先端１２ｃで回動する（図５（ｂ）Ｙ方向）。同様に、作業機操作レバー２０ｂが前後方向に操作されると（図５（ａ）ｗ方向）、アームシリンダ１３が駆動されてアーム１２が上下動し（図５（ｂ）Ｗ方向）、作業機操作レバー２０ｂが左右方向に操作されると（図５（ａ）ｚ方向）、旋回モータが駆動されて旋回体３が旋回する（図５（ｂ）Ｚ方向）。

図５（ａ）に示したｘ−ｙ平面内の任意の方向に作業機操作レバー２０ａが操作されると、作業機操作レバー２０ａの操作量のｘ方向成分およびｙ方向成分に応じてブームシリンダ１１および作業具シリンダ１５の双方が駆動される。同様に、図５（ａ）に示したｗ−ｚ平面内の任意の方向に作業機操作レバー２０ｂが操作されると、作業機操作レバー２０ａの操作量のｗ方向成分およびｚ方向成分に応じてアームシリンダ１３および旋回モータの双方が駆動される。

なお、グラップル１４それ自身は、不図示の足踏み式操作ペダルにて操作される。グラップル１４以外の作業具が取り付けられている場合も同じである。また、通常制御モードでは、軸Ｕａ，Ｕｂを中心に肘受け１８ａ，１８ｂを左右に揺動する操作、および、中心軸Ｗａ，ｗｂを中心にレバー把持部２１ａ，２１ｂを回動する操作は無効であり、これらの操作ではいずれのアクチュエータも駆動されない。

通常制御モードにおけるアクチュエータの駆動速度は、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの各部の変位量と単純増加の関係、例えば比例関係にある。なお、この場合、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの各部の変位量の時間微分、すなわち作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの各部の操作速度をアクチュエータの駆動速度に対応させ、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの各部の変位量をアクチュエータの駆動量に比例させてもよい。

―――ベクトル制御モード―――
運転席１６の右側の作業機操作レバー２０ａが倒伏操作位置である場合、作業機操作レバー２０ａの操作方向と、グラップル１４の先端部分の駆動方向とが一致するように、複数のアクチュエータが連携して駆動されるベクトル制御モードに設定される。そのため、ベクトル制御モードでは、複数のアクチュエータが同時駆動されて、作業機操作レバー２０ａの操作方向と、グラップル１４の先端部分の駆動方向とが一致するように、制御装置２９からブーム駆動系３１、アーム駆動系３２、作業具駆動系３３、作業具操作系３４、旋回駆動系３５の各系へ制御信号が送信される。なお、作業機操作レバー２０ａが倒伏操作位置に回動されると、作業機操作レバー２０ｂの起立／倒伏操作位置に関わらず、運転席１６の左側の操縦装置１７ｂによる操作は無効となる。

図６（ａ），（ｂ）および図７（ａ），（ｂ）に示すように、ベクトル制御モードでは、作業機操作レバー２０ａが前方（図７（ａ）ｘｆ方向）に操作されると、各シリンダ１１，１３，１５が連携して駆動されて、グラップル１４の対地角度を変化させずにアーム先端１２ｃが作業車両１００の前方（図７（ｂ）Ｘｆ方向）に駆動される。作業機操作レバー２０ａが後方（図７（ａ）ｘｂ方向）に操作されると、各シリンダ１１，１３，１５が連携して駆動されて、グラップル１４の対地角度を変化させずにアーム先端１２ｃが作業車両１００の後方（図７（ｂ）Ｘｂ方向）に駆動される。

作業機操作レバー２０ａが上方向（図７（ａ）ｙo方向）に操作されると、各シリンダ１１，１３，１５が連携して駆動されて、グラップル１４の対地角度を変化させずにアーム先端１２ｃが上方向（図７（ｂ）Ｙo方向）に駆動される。作業機操作レバー２０ａが下方向（図７（ａ）ｙi方向）に操作されると、各シリンダ１１，１３，１５が連携して駆動されて、グラップル１４の対地角度を変化させずにアーム先端１２ｃが下方向（図７（ｂ）Ｙi方向）に駆動される。

作業機操作レバー２０ａのレバー把持部２１ａが図７（ａ）のｚo方向に回動されると、作業具シリンダ１５が駆動されてグラップル１４がアーム先端１２ｃで図７（ｂ）のＺo方向に回動される。作業機操作レバー２０ａのレバー把持部２１ａが図７（ａ）のｚi方向に回動されると、作業具シリンダ１５が駆動されてグラップル１４がアーム先端１２ｃで図７（ｂ）のＺi方向に回動される。

図６（ａ），７（ａ）に示したｘ−ｙ平面内の任意の方向に作業機操作レバー２０ａが操作されると、作業機操作レバー２０ａの操作量のｘ方向成分およびｙ方向成分に応じてアーム先端１２ｃが駆動される。例えば、図７（ａ）に示すように、作業機操作レバー２０ａが水平前方のｘｆ方向から上方に角度θα傾斜したｊ方向に操作されると、アーム先端１２ｃは、作業機操作レバー２０ａの操作方向と同じ方向、すなわち、図７（ｂ）に示した、水平前方のＸ方向から上方に角度θα傾斜したＪ方向に駆動される。

図７（ａ）に示すように、作業機操作レバー２０ａのレバー把持部２１ａが角度θβだけ反時計方向に回動されると、グラップル１４は、レバー把持部２１ａの回動方向と同じ方向に同じ角度だけ、すなわち、図７（ｂ）に示した、角度θβだけ反時計方向に回動される。

このように、ベクトル制御モードに設定された場合、制御装置２９は、作業機操作レバー２０ａの操作方向と、グラップル１４の先端部分の駆動方向とが一致するように制御する。したがって、作業具の駆動方向は、作業機操作レバー２０ａの操作感覚に近い。

なお、ベクトル制御モードに設定された場合、旋回体３の旋回は、不図示の足踏み式操作ペダルにて操作される。また、グラップル１４は、通常制御モードの時と同様に、不図示の足踏み式操作ペダルにて操作される。グラップル１４以外の作業具が取り付けられている場合も同じである。

ベクトル制御モードにおけるアクチュエータの駆動速度は、通常制御モードの時と同様である。

―――フローチャート―――
図８は、第１の実施の形態の作業車両１００に搭載された操作装置の動作を示すフローチャートである。この処理は、制御装置２９で実行されるプログラムにより行われる。不図示のエンジンキースイッチがオンされるとこのプログラムが起動される。ステップＳ１０１において、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作位置（起立／倒伏）を検出してステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で検出した作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの検出位置の双方が起立操作位置であるか否かを判断する。ステップＳ１０３が肯定判断されるとステップＳ１０５へ進み、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータが駆動される通常制御モードに設定してリターンする。

ステップＳ１０３が否定判断されるとステップＳ１０７へ進み、ステップＳ１０１で検出した作業機操作レバー２０ａの検出位置が倒伏操作位置であるか否かを判断する。ステップＳ１０７が肯定判断されるとステップＳ１０９へ進み、作業機操作レバー２０ａの操作方向と、グラップル１４の先端部分の駆動方向とが一致するように、複数のアクチュエータが連携して駆動されるベクトル制御モードに設定してリターンする。

ステップＳ１０７が否定判断されるとステップＳ１１１へ進み、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを正しい操作位置に設定するように促す旨を不図示の表示手段に表示してリターンする。

上述の処理によれば、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの起立／倒伏操作位置を検出して（ステップＳ１０１）、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの双方とも起立操作位置であれば（ステップＳ１０３肯定判断）、作業車両１００を通常制御モードにて操縦可能とする（ステップＳ１０５）。作業機操作レバー２０ａが倒伏操作位置であれば（ステップＳ１０７肯定判断）、作業車両１００をベクトル制御モードにて操縦可能とする（ステップＳ１０９）。作業機操作レバー２０ｂのみが倒伏操作位置であれば（ステップＳ１０７否定判断）、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを正しい操作位置に設定するようオペレータに報知する（ステップＳ１１１）。

上述した第１の実施の形態の作業車両１００は、次の作用効果を奏する。
（１） 通常の油圧ショベル等と同様に、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータが駆動される通常制御モードと、作業機操作レバー２０ａの操作方向がグラップル１４（作業具）の先端部分の駆動方向と一致するように複数のアクチュエータが連携して駆動されるベクトル制御モードとを切替可能とした。これにより、ベクトル制御モードを選択すれば、オペレータの意図するように作業具先端の位置を正確に制御できるので、簡単に操作できる。また、通常制御モードを選択すれば、従来の作業車両の操作に慣れたオペレータが、従来の作業車両と同じように操作できるので、作業効率が低下する恐れがなく、汎用性も高い。

（２） 作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを起立操作位置とすれば通常制御モードとなり、作業機操作レバー２０ａを倒伏操作位置とすれば、ベクトル制御モードとなるようにした。通常制御モードにおける作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作位置は、従来の作業車両と同じであるので、従来の作業車両の操作に慣れたオペレータに違和感を覚えさせない。また、ベクトル制御モードにおける作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作位置では、作業具の駆動方向が作業機操作レバー２０ａの操作感覚に近いので、習熟度の低いオペレータでも、容易に操作できる。

（３） 作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの起立／倒伏操作位置と、通常／ベクトル制御モードとが連動しているので、オペレータが予期しない作業車両１００の動作が生じにくく、安全性が高い。

―――第２の実施の形態（双腕型の作業車両）―――
図９〜１５を参照して、本発明による操作装置を搭載した作業車両の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。図９，１０は、第２の実施の形態の作業車両の側面図、および平面図である。作業車両２００は、フロント作業機を２組備える点で第１の実施の形態の作業車両１００と異なる。

図１０に示すように、運転室４の右側には第１ブラケット６ａが設けられ、第１ブラケット６ａにはスイング式の第１フロント作業機Ａが取り付けられている。第１フロント作業機Ａは、第１ブラケット６ａに左右方向に揺動自在に取付けられた取付体７ａと、取付体７ａに上下方向に揺動自在に取り付けられたブーム１０ａと、ブーム１０ａに上下方向に揺動自在に取付けられたアーム１２ａと、アーム１２ａの先端部分（アーム先端）１２ｃａに上下方向に回動自在に取付けられた第１作業具であるブレーカ１４ａとを有する。

第１フロント作業機Ａは、取付体７ａを左右揺動させる揺動用シリンダ９ａと、ブーム１０ａを上下揺動させるブームシリンダ１１ａと、アーム１２ａを上下揺動させるアームシリンダ１３ａと、ブレーカ１４ａを上下回動させる作業具シリンダ１５ａとを有する。

運転席１６を挟んで第１フロント作業機Ａと左右対称に設けられた第２フロント作業機Ｂは、第１フロント作業機Ａと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。以下の説明では、第２フロント作業機Ｂの各構成要素について、上述した第１フロント作業機Ａの各構成要素に対応する符号末尾のａをｂに代えて記載する。なお、第２フロント作業機Ｂに取り付けられる作業具は、グラップル１４ｂである。

図１１に運転室４の内部を示す。運転室４は、第１の実施形態の作業車両１００とほぼ同じであるが、アーム１９ａにフロント選択スイッチ５０が設けられている点で第１の実施形態の作業車両１００と異なる。フロント選択スイッチ５０は、後述するように、通常制御モードの時に操作可能とするフロント作業機を第１フロント作業機Ａまたは第２フロント作業機Ｂいずれか一方に決定するスイッチである。

図１２に第１フロント作業機Ａおよび第２フロント作業機Ｂの制御系の構成を示す。上述の各検出器２４ａ〜２６ａ、２４ｂ〜２６ｂ、４０ａ，４０ｂ、およびフロント選択スイッチ５０の検出信号は制御装置２９に送られる。

ブーム角度センサ３６ａ、アーム角度センサ３７ａ、作業具角度センサ３８ａは、第１フロント作業機Ａのブーム１０ａ、アーム１２ａ、ブレーカ１４ａに設けられてそれぞれの角度を検出し、これらの検出信号を制御装置２９に送る。同様に、ブーム角度センサ３６ｂ、アーム角度センサ３７ｂ、作業具角度センサ３８ｂは、第２フロント作業機Ｂのブーム１０ｂ、アーム１２ｂ、ブレーカ１４ｂに設けられてそれぞれの角度を検出し、これらの検出信号を制御装置２９に送る。

制御装置２９は、各検出器２４ａ〜２６ａ，２４ｂ〜２６ｂ、４０ａ，４０ｂ、フロント選択スイッチ５０、および角度センサ３６ａ〜３８ｂ，３６ａ〜３８ｂの検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、取付体スイング駆動系３０ａ，３０ｂ、ブーム駆動系３１ａ，３１ｂ、アーム駆動系３２ａ，３２ｂ、作業具駆動系３３ａ，３３ｂ、作業具操作系３４ａ，３４ｂ、旋回駆動系３５に制御信号を出力する。

取付体スイング駆動系３０ａ，３０ｂ、ブーム駆動系３１ａ，３１ｂ、アーム駆動系３２ａ，３２ｂ、作業具駆動系３３ａ，３３ｂ、作業具操作系３４ａ，３４ｂ、旋回駆動系３５は、制御装置２９からの各制御信号に応じて、揺動用シリンダ９ａ，９ｂ、ブームシリンダ１１ａ，１１ｂ、アームシリンダ１３ａ，１３ｂ、作業具シリンダ１５ａ，１５ｂ、作業具１４ａ，１４ｂを動作させるとともに、図示しない駆動手段、および旋回体３を旋回させる図示しない旋回モータをそれぞれ制御する。

―――操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容とアクチュエータの動作について―――
第２の実施の形態の作業車両２００における操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容とアクチュエータの動作との対応関係は、第１の実施形態の作業車両１００とほぼ同じであるが、フロント作業機を２組備えているため、異なる点がある。以下、詳述する。

―――通常制御モード―――
作業機操作レバー２０ａ，２０ｂがともに起立操作位置である場合、第１の実施形態の作業車両１００と同様に、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータが駆動される通常制御モードに設定される。ただし、第２の実施形態の作業車両２００では、フロント作業機を２組備えているため、フロント選択スイッチ５０で選択された方のフロント作業機のみが操作可能となる。

フロント選択スイッチ５０で第１フロント作業機Ａが選択された場合、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、作業機操作レバー２０ａが前後方向（図１３（ａ）矢印ｘ）に操作されると、ブームシリンダ１１ａが駆動されてブーム１０ａが上下動される（図１３（ｂ）矢印Ｘ）。作業機操作レバー２０ａが左右方向に操作されると（図１３（ａ）矢印ｙ）、作業具シリンダ１５ａが駆動されてブレーカ１４ａがアーム先端１２ｃａで回動される（図１３（ｂ）矢印Ｙ）。同様に、作業機操作レバー２０ｂが前後方向に操作されると（図１３（ａ）矢印ｗ）、アームシリンダ１３ａが駆動されてアーム１２ａが上下動され（図１３（ｂ）矢印Ｗ）、作業機操作レバー２０ｂが左右方向に操作されると（図１３（ａ）矢印ｚ）、旋回モータが駆動されて旋回体３が旋回される（図１３（ｂ）矢印Ｚ）。

軸Ｕａを中心に肘受け１８ａを左右に揺動するよう操作されると（図１３（ａ）矢印ｔａ）、揺動用シリンダ９ａが駆動されて、取付体７ａに取り付けられた第１フロント作業機Ａが第１ブラケット６ａを中心として、肘受け１８ａの揺動方向と同じ方向に左右に揺動される（図１３（ｂ）矢印Ｔａ）。

フロント選択スイッチ５０で、第２フロント作業機Ｂが選択された場合の操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容と第２フロント作業機Ｂの動作との対応関係も同様である（図１３（ａ），（ｃ）参照）。

―――ベクトル制御モード―――
作業機操作レバー２０ａ，２０ｂがともに倒伏操作位置である場合、操縦装置１７ａで第１フロント作業機Ａをベクトル制御モードで操作可能とし、操縦装置１７ｂで第２フロント作業機Ｂをベクトル制御モードで操作可能とする。なお、ベクトル制御モードでは、フロント選択スイッチ５０は、無効となる。

図１４（ａ），（ｂ）に示すように、ベクトル制御モードでは、作業機操作レバー２０ａが前後方向（図１４（ａ）矢印ｘａ）に操作されると、各シリンダ１１ａ，１３ａ，１５ａが連携して駆動されて、ブレーカ１４ａの対地角度を変化させずにアーム先端１２ｃａが作業車両２００の前後方向（図１４（ｂ）矢印Ｘａ）に駆動される。作業機操作レバー２０ａが上下方向（図１４（ａ）矢印ｙａ）に操作されると、各シリンダ１１ａ，１３ａ，１５ａが連携して駆動されて、ブレーカ１４ａの対地角度を変化させずにアーム先端１２ｃａが上下方向（図１４（ｂ）矢印Ｙａ）に駆動される。

作業機操作レバー２０ａのレバー把持部２１ａが図１４（ａ）の矢印ｚａのように回動されると、作業具シリンダ１５ａが駆動されてブレーカ１４ａがアーム先端１２ｃａで図１４（ｂ）の矢印Ｚａのよう、レバー把持部２１ａの回動方向と同じ方向に回動される。

軸Ｕａを中心に肘受け１８ａを左右に揺動するよう操作された場合の動作は、通常制御モードと同じである。（図１４（ａ）矢印ｔａ、図１４（ｂ）矢印Ｔａ）。

操縦装置１７ｂの各部の操作内容と第２フロント作業機Ｂの動作との関係も上述のとおりである。

―――フローチャート―――
図１５は、第２の実施の形態の作業車両２００に搭載された操作装置の動作を示したフローチャートである。この処理は、制御装置２９で実行されるプログラムにより行われる。不図示のエンジンキースイッチがオンされるとこのプログラムが起動される。ステップＳ２０１において、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの操作位置（起立／倒伏）を検出してステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０３において、ステップＳ２０１で検出した作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの検出位置の双方が起立操作位置であるか否かを判断する。ステップＳ２０３が肯定判断されるとステップＳ２０４へ進み、フロント選択スイッチ５０の選択状態を検出してステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５において、ステップＳ２０４で検出したフロント選択スイッチ５０の選択状態に応じて、第１フロント作業機Ａもしくは第２フロント作業機Ｂのいずれか一方を通常制御モードで運転するよう設定してリターンする。

ステップＳ２０３が否定判断されるとステップＳ２０７へ進み、ステップＳ２０１で検出した作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの検出位置の双方が倒伏操作位置であるか否かを判断する。ステップＳ２０７が肯定判断されるとステップＳ２０９へ進み、操縦装置１７ａで第１フロント作業機Ａをベクトル制御モードで操作し、操縦装置１７ｂで第２フロント作業機Ｂをベクトル制御モードで操作するよう設定してリターンする。

ステップＳ２０７が否定判断されるとステップＳ２１１へ進み、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを正しい操作位置に設定するように促す旨を不図示の表示手段に表示してリターンする。

上述の処理によれば、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの起立／倒伏操作位置を検出して（ステップＳ２０１）、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの双方とも起立操作位置であれば（ステップＳ２０３肯定判断）、フロント選択スイッチ５０で選択されたほうのフロント作業機を通常制御モードにて操縦可能とする（ステップＳ２０５）。作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの双方とも倒伏操作位置であれば（ステップＳ２０７肯定判断）、操縦装置１７ａで第１フロント作業機Ａをベクトル制御モードで操作し、操縦装置１７ｂで第２フロント作業機Ｂをベクトル制御モードで操作するよう設定する（ステップＳ２０９）。作業機操作レバー２０ａもしくは２０ｂのいずれか一方が起立操作位置で他方が倒伏操作位置であれば（ステップＳ２０７否定判断）、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを正しい操作位置に設定するようオペレータに報知する（ステップＳ２１１）。

上述した第２の実施の形態の作業車両２００は、第１の実施の形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
（１） 作業機操作レバー２０ａ，２０ｂをともに倒伏操作位置にしてベクトル制御モードに設定することで、運転席１６の右側に取り付けられた操縦装置１７ａによって右側の第１フロント作業機Ａを操作し、運転席１６の左側に取り付けられた操縦装置１７ｂによって左側の第２フロント作業機Ｂを操作できる。運転者は運転席１６にすわったまま２台のフロント作業機Ａ，Ｂを自由に操ることができ、２台のフロント作業機Ａ，Ｂを同時に独立して簡単に操作することができる。その結果、構造物解体作業、廃棄物解体作業、土木建設作業等が容易に行えるようになり、作業効率が向上する。

（２） 作業機操作レバー２０ａ，２０ｂをともに起立操作位置にして通常制御モードを選択すれば、従来の作業車両の操作に慣れたオペレータは、フロント選択スイッチ５０で選択されたフロント作業機Ａ，Ｂのいずれか一方を従来の作業車両と同じように操作できる。これにより、不慣れな操作による作業効率低下の恐れがない。

―――変形例―――
（１） 上述した第２の実施の形態では、ベクトル制御モード時にフロント選択スイッチ５０は無効であるが、本発明はこれに限定されない。ベクトル制御モード時であってもフロント選択スイッチ５０を有効としてもよい。例えば、フロント選択スイッチ５０で第１フロント作業機Ａが選択された場合、作業機操作レバー２０ａを倒伏操作位置に設定した操縦装置１７ａで第１フロント作業機Ａを操作し、作業機操作レバー２０ｂの操作位置に関係なく操縦装置１７ｂの操作を無効としてもよい。同様に、フロント選択スイッチ５０で第２フロント作業機Ｂが選択された場合、作業機操作レバー２０ｂを倒伏操作位置に設定した操縦装置１７ｂで第２フロント作業機Ｂを操作し、操縦装置１７ａの操作を無効としてもよい。

また、作業機操作レバー２０ａを倒伏操作位置とした操縦装置１７ａによって、フロント選択スイッチ５０で選択された方のいずれか一方のフロント作業機のみを操作することとし、フロント選択スイッチ５０の選択状態および作業機操作レバー２０ｂの操作位置のいずれにも関係なく操縦装置１７ｂの操作を無効としてもよい。同様に、作業機操作レバー２０ｂを倒伏操作位置とした操縦装置１７ｂによって、フロント選択スイッチ５０で選択された方のいずれか一方のフロント作業機のみを操作することとし、フロント選択スイッチ５０の選択状態および作業機操作レバー２０ａの操作位置のいずれにも関係なく操縦装置１７ａの操作を無効としてもよい。

また、上述した第２の実施の形態で説明した作業機操作レバーの操作位置と制御モードとの関係に加えて、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂのいずれか一方のみが倒伏操作位置である場合には、作業機操作レバーが倒伏操作位置となった方の操縦装置によって、フロント選択スイッチ５０で選択された方のいずれか一方のフロント作業機のみをベクトル制御で操作するようにしてもよい。さらに上述した各変形例の操作方法をそれぞれ選択可能とする選択スイッチを設けてもよい。

（２） 第２の実施の形態では、第１フロント作業機Ａ及び第２フロント作業機Ｂの両方を、旋回体３に取付体７ａ，７ｂを介してブーム１０ａ，１０ｂを左右揺動自在に連結したスイング構造としたが、第１フロント作業機Ａ及び第２フロント作業機Ｂのいずれか一方のみをスイング構造にしてもよい。

（３） 上述の説明では、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの起立／倒伏操作位置によって通常／ベクトル制御モードを選択するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、通常／ベクトル制御モード切替スイッチを別途設けてもよい。この場合、作業機操作レバー２０ａ，２０ｂの起立／倒伏操作位置に関係なく通常／ベクトル制御モードを選択できる。これにより、オペレータは、好きな操作位置で作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを操作できる。

（４） 上述の説明では、作業車両として油圧ショベルをベースマシンとしたものについて説明したが、作業車両は特にこれには限らず、種々の変形が可能である。例えば、第１フロント作業機Ａ及び第２フロント作業機Ｂをともにスイング構造のないブーム、アーム、作業具からなる作業車両としてもよい。この場合には、運転席の側部の肘受けを左右揺動自在に取り付ける必要はない。
（５） さらに、上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

以上の実施の形態およびその変形例において、たとえば、操作手段は操縦装置１７ａ，１７ｂに、操作信号出力手段は変位検出器２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂに、切替手段はレバー位置検出器４０ａ，４０ｂに、選択手段はフロント選択スイッチ５０に、制御手段は、制御装置２９にそれぞれ対応する。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。

本発明による第１の実施の形態の作業車両の側面図である。 図１の作業車両１００の運転室４の内部を示す図である。 作業機操作レバー２０ａ，２０ｂを示す図である。 フロント作業機１１０の制御系の構成を示す図である。 通常制御モードにおける、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容とフロント作業機１１０の動作との関係を示す図であり、（ａ）は、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容を示し、（ｂ）は、フロント作業機１１０の動作を示す。 ベクトル制御モードにおける、操縦装置１７ａの操作内容とフロント作業機１１０の動作との関係を示す図であり、（ａ）は、操縦装置１７ａの操作内容を示し、（ｂ）は、フロント作業機１１０の動作を示す。 ベクトル制御モードにおける、作業機操作レバー２０ａの操作方向とグラップル１４の動作方向との関係を示す図であり、（ａ）は、作業機操作レバー２０ａの操作方向を示し、（ｂ）は、グラップル１４の動作方向を示す。 作業車両１００に搭載された操作装置の動作を示すフローチャートである。 本発明による第２の実施の形態の作業車両の側面図である。 図９の作業車両２００の平面図である。 図９，１０の作業車両２００の運転室４の内部を示す図である。 第１フロント作業機Ａおよび第２フロント作業機Ｂの制御系の構成を示す図である。 通常制御モードにおける、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容と各フロント作業機の動作との関係を示す図であり、（ａ）は、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容を示し、（ｂ）は、第１フロント作業機Ａの動作を示し、（ｃ）は、第２フロント作業機Ｂの動作を示す。 ベクトル制御モードにおける、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容と各フロント作業機の動作との関係を示す図であり、（ａ）は、操縦装置１７ａ，１７ｂの操作内容を示し、（ｂ）は、第１フロント作業機Ａの動作を示し、（ｃ）は、第２フロント作業機Ｂの動作を示す。 作業車両２００に搭載された操作装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 走行体 ３ 旋回体
１０，１０ａ，１０ｂ ブーム １１，１１ａ，１１ｂ ブームシリンダ
１２，１２ａ，１２ｂ アーム １３，１３ａ，１３ｂ アームシリンダ
１４ 作業具（グラップル） １４ａ ブレーカ
１４ｂ グラップル １５，１５ａ，１５ｂ 作業具シリンダ
１７ａ，１７ｂ 操縦装置 １８ａ，１８ｂ 肘受け
２０ａ，２０ｂ 作業機操作レバー ２１ａ，２１ｂ レバー把持部
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ 変位検出器
２９ 制御装置 ４０ａ，４０ｂ レバー位置検出器
５０ フロント選択スイッチ １００，２００ 作業車両
１１０ フロント作業機

Claims (5)

1. 複数のアクチュエータによって駆動される多関節を有する１本もしくは複数本の腕をそれぞれ独立して操作する２つの操作手段と、
   前記操作手段の操作方向および操作量に応じて前記アクチュエータを駆動する操作信号を出力する操作信号出力手段と、
   前記操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、前記操作手段の操作方向と前記腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、前記複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、前記操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、前記操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードを切り替える切替手段とを備えることを特徴とする操作装置。
2. 複数のアクチュエータによって駆動される多関節を有する２本の腕を操作する２つの操作手段と、
   前記操作手段の操作方向および操作量に応じて前記アクチュエータを駆動する操作信号を出力する操作信号出力手段と、
   前記操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、前記操作手段の操作方向と前記腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、前記複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、前記操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、前記操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードを切り替える切替手段と、
   前記２本の腕のいずれか一方を選択する選択手段と、
   前記切替手段によりベクトル制御モードに切り替えられている場合には、前記選択手段による腕の選択状態に関わらず、一方の操作手段で一方の腕を操作し、他方の操作手段で他方の腕を操作するように制御し、前記切替手段により通常制御モードに切り替えられている場合には、前記選択手段で選択された腕のみを前記２つの操作手段で操作するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする操作装置。
3. 複数のアクチュエータによって駆動される多関節を有する２本の腕を操作する２つの操作手段と、
   前記操作手段の操作方向および操作量に応じて前記アクチュエータを駆動する操作信号を出力する操作信号出力手段と、
   前記操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、前記操作手段の操作方向と前記腕の先端部分の駆動方向とが一致するように、前記複数のアクチュエータを連携して駆動するベクトル制御モード、および、前記操作信号出力手段から出力される操作信号に基づいて、前記操作手段の操作方向毎にあらかじめ定められた１つのアクチュエータを駆動する通常制御モードを切り替える切替手段と、
   前記２本の腕のいずれか一方を選択する選択手段と、
   前記切替手段によりベクトル制御モードに切り替えられている場合には、前記選択手段で選択された一方の腕を一方の操作手段で操作するように制御し、かつ、他方の操作手段による操作を無効とし、前記切替手段により通常制御モードに切り替えられている場合には、前記選択手段で選択された腕のみを前記２つの操作手段で操作するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする操作装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の操作装置において、
   前記２つの操作手段は、起立操作位置と倒伏操作位置の２位置で操作を行う操作レバーをそれぞれ有し、
   前記切替手段は、前記各操作レバーが起立操作位置もしくは倒伏操作位置のいずれかの操作位置に設定されているかを検出し、前記２つの操作レバーの双方が起立操作位置に設定されていることを検出すると前記通常制御モードに設定し、前記２つの操作レバーの双方が倒伏操作位置に設定されていることを検出すると前記ベクトル制御モードに設定することを特徴とする操作装置。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載の操作装置を備えることを特徴とする作業車両。
   

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