JP2006307433A - 作業機械の操作装置及び作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】各操作系の配置を最適化し複数種類の動作をする作業具及びこれを装着した作業フロントの全ての動作を手元で指示することができる作業機械の操作装置及び作業機械を提供する。
【解決手段】走行体１を有する下部車体２、この下部車体２の上部に設けられ運転室４を有する上部車体３、この上部車体３に設けた作業フロントＡ，Ｂ、及び作業フロントＡ，Ｂのアーム先端に揺動自在に設けられ旋回及び把持爪の開閉の動作をする作業具２０ａ，２０ｂを備えた作業機械の操作装置５０ａ，５０ｂにおいて、作業フロントＡ，Ｂの動作を指示する操作レバー５５ａ，５５ｂと、操作レバー５５ａ，５５ｂの先端部に設けられ作業具２０ａ，２０ｂの把持爪の開閉動作を指示する作業具開閉操作レバー５７ａ，５７ｂと、操作レバー５５ａ，５５ｂの前部に設けられ作業具２０ａ，２０ｂの旋回の動作を指示する作業具旋回操作レバー５８ａ，５８ｂとを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、構造物解体工事、廃棄物解体工事、道路工事、建設工事、土木工事等に使用される作業機械の操作装置及び作業機械に関する。

一般の油圧ショベルは、上部車体にブーム及びアームからなる多関節型の作業フロントを俯仰動可能に連結し、アーム先端にバケットを上下揺動自在に取り付けた構成であるが、バケットに代えてブレーカやクラッシャ、グラップル等を装着することで、構造物解体工事、廃棄物解体工事、土木建設工事等に使用される作業機械を構成する場合がある。この種の作業機械の作業フロントは一般に１台であるが、近年では２台の作業フロントを備えた作業機械も提唱されている。２台の作業フロントを備えることで、例えば作業フロントで被解体物を解体する場合にもう１つの作業フロントで被解体物を把持すること等ができ、作業の安定性や効率の面でメリットがある（特許文献１等参照）。

特開平１１−１８１８１５号公報

しかしながら、グラップル等といったそれ自体がアクチュエータを有する作業具を作業フロントに装着した場合、バケット装着を想定した場合に対して作業具駆動用の操作系を追加する必要がある。このような場合は運転室内の操作者の足元にペダルを追加する等して対応するのが通常であった。しかし足では繊細な操作がしづらく、微操作性が要求される解体作業等においては十分な作業性を確保することが難しい。まして、把持爪の開閉機能に加えて作業具自体の旋回機能を備えた一部のグラップルのように複数種類の動作をする作業具を装着する場合、狭隘な運転室内にさらに増設すべきペダルのレイアウトが難しい。また、複数種類の動作を指示する複雑な操作を足元で行うのにも熟練を要する。

それに対し、上記特許文献１の記載技術では、運転席の両側に設けた操作レバーに作業具操作用の補助レバー等を追加している。これによりオペレータは手元で作業具を操作することができるので微操作性が向上する。しかし特許文献１の記載技術では旋回機能のないグラップルへの適用例しか示されておらず、複数種類の動作をする作業具及びこれを装着した作業フロントの全ての動作を手元で指示する操作系統は現状のところ存在しない。

本発明の目的は、各操作系の配置を最適化し複数種類の動作をする作業具及びこれを装着した作業フロントの全ての動作を手元で指示することができる作業機械の操作装置及び作業機械を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、走行体を有する下部車体、この下部車体の上部に設けられ運転室を有する上部車体、この上部車体に設けた作業フロント、及びこの作業フロントのアーム先端に揺動自在に設けられ第１及び第２の動作をする作業具を備えた作業機械の操作装置において、前記作業フロントの動作を指示する操作レバーと、この操作レバーの先端部に設けられ前記作業具の第１及び第２の動作のいずれか一方を指示する第１操作手段と、前記操作レバーの前部に設けられ前記作業具のもう一方の動作を指示する第２操作手段とを備えたことを特徴とする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記操作レバーは前後上下への揺動操作及び軸線回りの回転操作が可能なように構成されており、これら揺動操作及び回転操作に応じて前記作業フロントの動作を指示することを特徴とする。

（３）上記（１）において、また好ましくは、前記第２操作手段は、前記操作レバーの軸線に沿う方向に揺動操作可能であり、その操作方向に応じ、前記作業具の第１又は第２の動作である旋回の動作方向を指示することを特徴とする。

（４）上記（１）において、さらに好ましくは、前記作業フロントを２台有する作業機械の運転席の左右両側に、前記２台の作業フロントのそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする。

（５）上記目的を達成するために、また本発明は、走行体を有する下部車体と、この下部車体の上部に設けられ運転室を有する上部車体と、この上部車体に設けた作業フロントと、この作業フロントのアーム先端に揺動自在に設けられ第１及び第２の動作をする作業具と、前記作業フロントの動作を指示する操作レバー、この操作レバーの先端部に設けられ前記作業具の第１及び第２の動作のいずれか一方を指示する第１操作手段、及び前記操作レバーの前部に設けられ前記作業具のもう一方の動作を指示する第２操作手段を有する操作装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、作業フロント及び作業具の操作系を操作者が把持する操作レバーに集約したことにより、複数種類の動作をする作業具及びこれを装着した作業フロントの全ての動作を手元で指示することができる。

以下に図面を用いて本発明に係わる作業機械の操作装置の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る操作装置を備えた作業機械の一例の外観を示す側面図、図２はその平面図である。以下の説明において、図２における機体の上・下・左・右をそれぞれ機体の右・左・前・後とする。
図１及び図２において、油圧ショベル２００は走行体１を備えた下部車体２と下部車体２上に旋回可能に取り付けた上部旋回体３とを有している。上部旋回体３の前部中央付近には運転室４が取り付けられ、上部旋回体３の側部又は後部には図示しないエンジンやポンプ等が収容されている。また、上部旋回体３の前部左右には上下、左右揺動自在に第１作業フロントＡと第２作業フロントＢが取り付けられている。

第１作業フロントＡは、上部旋回体３の前部左側に設けられた第１ブラケット６ａと、第１ブラケット６ａに縦軸回りに左右揺動自在に取り付けられたスイングポスト７ａと、このスイングポスト７ａに上下揺動自在に取り付けられたブーム１０ａと、このブーム１０ａに上下揺動自在に取り付けられたアーム１２ａとを備えている。

スイングポスト７ａと上部旋回体３はスイングポストシリンダ９ａにより連結されており、スイングポストシリンダ９ａの伸縮に伴ってスイングポスト７ａが縦軸回りに回動し第１作業フロントＡが左右方向に揺動する。スイングポスト７ａとブーム１０ａはブームシリンダ１１ａにより連結されており、ブームシリンダ１１ａの伸縮に伴ってブーム１０ａが上下方向に揺動する。同様にブーム１０ａとアーム１２ａはアームシリンダ１３ａにより連結されており、アームシリンダ１３ａの伸縮に伴ってアーム１２ａが上下方向に揺動する。このようにして第１作業フロントＡは俯仰動するように構成されており、かつ本構成例においては左右方向にも揺動するようになっている。

また、アーム１２ａには作業具シリンダ１５ａが備えられている。この作業具シリンダ１５ａは、アーム１２ａとその先端に上下回動自在に取り付けられた作業具（本例ではグラップル）２０ａを取り付けるためのブラケットに連結され、作業具２０ａを上下方向に回動させる。なお、本実施の形態においては、グラップルを作業具２０ａに用いているが、作業機械の作業内容に応じて、カッタ、ブレーカ、バケット、或いはその他の作業具と交換可能である。

一方、第２作業フロントＢは、上部旋回体３の前部右側に設けられている。この第２作業フロントＢの構成は、第１作業フロントＡとほぼ左右対称の関係にあり、第１作業フロントＡの対応の各部材の符号の添字「ａ」を「ｂ」として示すこととし、ここでは説明を省略する。第１作業フロントＡと同じものを装着する場合、第２作業フロントＢに装着した作業具２０ｂについても同様である。

図３は作業具２０ａ，２０ｂの構成を表す側面図である。
図３に示すように、作業具（グラップル）２０ａは、アーム１２ａの先端に上下揺動可能に連結した上記ブラケットに取り付けるフレーム２４ａと、このフレーム２４ａに設けた旋回装置２３ａと、旋回装置２３ａを介してフレーム２４ａに対して旋回（回転）するように取り付けたフレーム２２ａと、このフレーム２２ａに対しリンク機構を介して開閉可能に取り付けた一対の把持爪２１ａと、把持爪２１ａのリンク機構部とフレーム２２ａとを連結し把持爪２１ａを開閉させる把持シリンダ２５ａとを備えている。このように、作業具２０ａは、旋回装置２３ａ及び把持シリンダ２５ａの２つのアクチュエータを備え、旋回装置２３ａによる作業具２０ａ全体の旋回（回転）動作と把持シリンダ２５ａによる把持爪２１ａの開閉動作の２つの動作をするように構成されている。

図４は本実施形態における操作装置を示す図である。
先の運転室４内には運転席４９が設置され、運転席４９の左右両側には作業フロントＡ，Ｂに対応する操作装置５０ａ，５０ｂが設けられている。つまり操作装置５０ａは第１作業フロントＡの操作用であり、操作装置５０ｂは第２作業フロントＢの操作用である。

操作装置５０ａは第１作業フロントＡの左右の揺動動作を指示する操作アーム５１ａを備えている。操作アーム５１ａは、運転席４９の左側に設けられたアームブラケット５２ａに揺動中心軸線５３ａ回りに左右揺動自在に取り付けられ、搭乗した操作者の肘置きとなるアームレスト５４ａを備えている。特に図示していないが、操作者の体型に合わせてアームレスト５４ａの上下位置や前後位置を調節するための調節機構をアームブラケット５２ａに設けることが好ましい。

また操作装置５０ａは、作業フロントＡの動作を指示する操作レバー５５ａを備えている。操作レバー５５ａは、操作アーム５１ａの先端部分の内側（運転席４９側）に上下前後に揺動自在に取り付けられており、その揺動操作の操作方向に応じて第１作業フロントＡのアーム先端８０ａ（図１参照）の動作方向を指示するように構成されている。また、操作レバー５５ａはその軸線５６回りに回転操作可能に構成されており、回転操作の操作方向に応じて作業具２０ａの上下回動動作を指示するようになっている。

操作レバー５５ａの先端部には、作業具２０ａの第１及び第２の動作のいずれか一方（本実施の形態では把持爪２１ａの開閉動作）を指示する作業具開閉操作レバー５７ａが設けられている。また、操作レバー５５ａの前部には、作業具２０ａのもう一方の動作（本実施の形態では作業具２０ａの旋回動作）を指示する作業具旋回操作レバー５８ａが備えられている。作業具旋回操作レバー５８ａは、操作レバー５５ａの軸線５６に沿う方向に揺動操作可能であり、その操作方向に応じ、作業具２０ａの旋回の動作方向が指示される。ここで言う軸線５６に沿う方向とは、本実施の形態では操作レバー５５ａが横置きであるため、運転席４９に搭乗した操作者から見た左右方向に相当する水平方向をさしている。

一方、右側の作業フロントＢを操作する操作装置５０ｂは、運転席の右側に操作装置５０ａと同様に構成されており、同じ部材には操作装置５０ａの各部材の符号の添字を「ａ」から「ｂ」に変えて示すこととして説明を省略する。

図５は作業フロントＡ，Ｂの制御系の機能ブロック図である。なお、図６における括弧内の符号は第２作業フロントＢ又はその操作装置５０ｂ側の対応の構成要素をさしている。
図４では特に図示しなかったが、図５に示すように操作装置５０ａの各操作部には、操作部の変位を検出しその変位方向や変位量に応じて制御装置６０に検出信号を出力するセンサ類が設けられている。制御装置６０は入力された検出信号に応じて対応する駆動系に駆動指令信号を出力する。

センサ類としては、操作アーム５１ａ，５１ｂの揺動変位量をそれぞれ検出する操作アーム用変位検出器６１ａ，６１ｂ、操作レバー５５ａ，５５ｂの上下方向の変位量をそれぞれ検出する操作レバー用上下方向変位検出器６２ａ，６２ｂ、操作レバー５５ａ，５５ｂの前後方向の変位量をそれぞれ検出する操作レバー用前後方向変位検出器６３ａ，６３ｂ、操作レバー５５ａ，５５ｂの回転変位量をそれぞれ検出する操作レバー用回転変位検出器６４ａ，６４ｂ、作業具開閉操作レバー５７ａの変位量をそれぞれ検出する作業具開閉操作レバー用変位検出器６５ａ，６５ｂ、及び作業具旋回操作レバー５８ａ，５８ｂの変位量をそれぞれ検出する作業具旋回操作レバー用変位検出器６６ａ，６６ｂが備えられている。これらのうち、操作アーム用変位検出器６１ａ，６１ｂはそれぞれアームブラケット５２ａ，５２ｂに、その他の変位検出器６２ａ〜６６ａ，６２ｂ〜６６ｂはそれぞれ操作アーム５１ａ，５１ｂに設けられている。

図５の制御系は、大きく分類すると、上記の操作装置内の各変位検出器６１ａ〜６６ａ，６１ｂ〜６６ｂと作業機内の各角度センサ（後に詳述）からなる入力系、この入力系からの入力信号を受けて所定の演算をした後、駆動信号を生成し、駆動信号を出力する制御装置６０、及び制御装置６０からの出力信号を受け、作業機の各部を動作させる各駆動系（後に詳述）からなる出力系で構成される。

入力系としては、上記変位検出器６１ａ〜６６ａ，６１ｂ〜６６ｂの他、スイングポスト７ａ，７ｂの回転角をそれぞれ検出するスイングポスト角度センサ６７ａ，６７ｂ、ブーム１０ａ，１０ｂの回転角をそれぞれ検出するブーム角度センサ６８ａ，６８ｂ、アーム１２ａ，１２ｂの回転角をそれぞれ検出するアーム角度センサ６９ａ，６９ｂ、及び作業具２０ａ，２０ｂの回転角をそれぞれ検出する作業具角度センサ７０ａ，７０ｂが設けられている。図１及び図２には特に図示していないが、これらセンサ６７ａ（６７ｂ），６８ａ（６８ｂ），６９ａ（６９ｂ），７０ａ（７０ｂ）がスイングポスト７ａ（７ｂ）、ブーム１０ａ（１０ｂ）、アーム１２ａ（１２ｂ）、作業具２０ａ（２０ｂ）のそれぞれの回動軸心近傍に取り付けられている。

また出力系としては、スイングポストシリンダ９ａ，９ｂを駆動するスイングポストシリンダ駆動系７１ａ，７１ｂ、ブームシリンダ１１ａ，１１ｂを駆動するブームシリンダ駆動系７２ａ，７２ｂ、アームシリンダ１３ａ，１３ｂを駆動するアームシリンダ駆動系７３ａ，７３ｂ、作業具シリンダ１５ａ，１５ｂを駆動する作業具シリンダ駆動系７４ａ，７４ｂ、把持シリンダ２５ａ，２５ｂを駆動する把持シリンダ駆動系７５ａ，７５ｂ、旋回装置２３ａ，３２ｂを駆動する旋回装置駆動系７６ａ，７６ｂが設けられている。

制御装置６０は、操作アーム用変位検出器６１ａ，６１ｂとスイングポスト角度センサ６７ａ，６７ｂからの信号を用いてリンク制御のための演算を行うリンク演算部６０Ａと、このリンク演算部６０Ａの演算結果をスイングポストシリンダ駆動系７１ａ，７１ｂへの駆動信号に変換する駆動信号生成部６０Ｂと、操作レバー用上下方向変位検出器６２ａ，６２ｂ、ブーム角度センサ６８ａ，６８ｂ、操作レバー用前後方向変位検出器６３ａ，６３ｂ、アーム角度センサ６９ａ，６９ｂからの信号を用いてベクトル制御のための演算を行うベクトル演算部６０Ｃと、このベクトル演算部６０Ｃの演算結果をブームシリンダ駆動系７２ａ，７２ｂとアームシリンダ駆動系７３ａ，７３ｂへの駆動信号に変換する駆動信号生成部６０Ｄと、操作レバー用回転変位検出器６４ａ，６４ｂと作業具角度センサ７０ａ，７０ｂからの信号を用いてリンク制御のための演算を行うリンク演算部６０Ｅと、このリンク演算部６０Ｅの演算結果を作業具シリンダ駆動系７４ａ，７４ｂへの駆動信号に変換する駆動信号生成部６０Ｆと、作業具開閉操作レバー用変位検出器６５ａ，６５ｂからの信号を把持シリンダ駆動系７５ａ，７５ｂと旋回装置駆動系７６ａ，７６ｂへの駆動信号に変換する駆動信号生成部６０Ｇとを有している。

次に、図５〜図８を用いて、第１作業フロントＡ及び第２作業フロントＢの動作について説明する。図６及び図７は操作装置の操作方向を示す図、図８は操作装置の操作方向に対応する作業フロントの動作方向を示す図である。第２作業フロントＢ側の操作方向及び動作方向については各図中に括弧書きで示し適宜説明を省略する。

操作装置５０ａを操作して第１作業フロントＡを動かすには、操作者は運転席４９に着座して左腕の肘関節を操作アーム５１ａ上のアームレスト５４ａにのせ、例えば操作レバー５５ａを把持し作業具開閉操作レバー５７ａに親指をかけるとともに、作業具旋回レバー５８ａにその他の指（例えば人差し指と中指）をかける。同様に、操作装置５０ｂを操作して第２作業フロントＢを動かすには、操作者は右腕の肘関節を操作アーム５１ｂ上のアームレスト５４ｂにのせ、例えば操作レバー５５ｂを把持し作業具開閉操作レバー５７ｂに親指をかけるとともに、作業具旋回レバー５８ｂにその他の指（例えば人差し指と中指）をかける。

このような状態で操作者が操作装置５０ａ，５０ｂの操作アーム５１ａ，５１ｂを前腕部で左右揺動させる（図６のｗ参照）と、操作アーム用変位検出器６１ａ，６０Ｂ及びスイングポスト角度センサ６７ａ，６７ｂは、制御装置６０内のリンク演算部６０Ａへ検出信号を発信する。この検出信号を受けたリンク演算部６０Ａは、リンク演算を行ってその演算結果を制御装置６０内の駆動信号生成部６０Ｂに発信する。そして、この信号を受けた駆動信号生成部６０Ｂは、スイングポストシリンダ駆動系７１ａ，７１ｂに駆動信号を発信する。その結果、駆動信号を受けたスイングポストシリンダ駆動系７１ａ，７１ｂがスイングポストシリンダ６ａ，６ｂを伸縮させ、スイングポスト７ａ，７ｂが操作アーム５１ａ，５１ｂの変位方向と一致する方向に揺動する（図８のＷ参照）。

このとき、スイングポスト７ａ，７ｂの揺動速度は操作アーム５１ａ，５１ｂの変位量と単純増加の関係（例えば比例関係）にあり、操作アーム５１ａ，５１ｂの変位量に応じて制御される。なお、操作アーム５１ａ，５１ｂの変位量をスイングポスト７ａ，７ｂの揺動角度に比例させて位置制御をしても良い。

また、掌部で操作レバー５５ａ，５５ｂを上下前後に変位させると、操作レバー用上下方向変位検出器６２ａ，６２ｂ、操作レバー用前後方向変位検出器６３ａ，６３ｂ、ブーム角度センサ６８ａ，６８ｂ、アーム角度センサ６９ａ，６９ｂは、制御装置６０内のベクトル演算部６０Ｃへ検出信号を発信する。この検出信号を受けたベクトル演算部６０Ｃは、ベクトル演算を行ってその演算結果を制御装置６０内の駆動信号生成部６０Ｄに発信する。そして、この信号を受けた駆動信号生成部６０Ｄは、ブームシリンダ駆動系７２ａ，７２ｂ及びアームシリンダ駆動系７３ａ，７３ｂに駆動信号を発信して、アーム先端８０ａ，８０ｂが操作レバー５５ａ，５５ｂの変位方向に対応して移動するように、ブームシリンダ１１ａ，１１ｂ及びアームシリンダ１３ａ，１３ｂを伸縮させる。

例えば、図６において、操作レバー５５ａ，５５ｂの上下方向の回動軸と前後方向の回動軸を含む平面において、前後方向をｘ方向とし、上下方向をｙ方向とし、その平面をｘ−ｙ平面とする。また、図８において、作業フロントＡ，Ｂを構成するブーム１０ａ，１０ｂ及びアーム１２ａ，１２ｂを含む平面において、前後方向をＸ方向、上下方向をＹ方向とし、その平面をＸ−Ｙ平面とする。この場合、操作レバー５５ａ，５５ｂをｘ−ｙ平面上で任意の方向に変位させると、その変位方向に応じて、ブームシリンダ１１ａ，１１ｂ及びアームシリンダ１３ａ，１３ｂが同時にそれぞれ制御装置６０内で行われたベクトル演算の結果に基づいて必要量だけ伸縮し、アーム先端８０ａ，８０ｂは、Ｘ−Ｙ平面上で前記操作レバー５５ａ，５５ｂの変位方向に対応した方向に移動する。

このとき、アーム先端８０ａ，８０ｂの移動速度は操作レバー５５ａ，５５ｂの変位量と単純増加の関係（例えば比例関係）にあり、操作レバー５５ａ，５５ｂの変位量に応じて制御される。なお、操作レバー５５ａ，５５ｂの変位量を作業フロントのアーム先端８０ａ，８０ｂの移動に比例させて位置制御をしても良い。

また、掌で操作レバー５５ａ，５５ｂを回動中心軸線８１ａ，８１ｂ回りに回動させる（図６のｚ参照）と、操作レバー用回転変位検出器６４ａ，６４ｂ及び作業具角度センサ７０ａ，７０ｂは、制御装置６０内のリンク演算部６０Ｅへ検出信号を発信する。この検出信号を受けたリンク演算部６０Ｅは、リンク演算を行ってその演算結果を制御装置６０内の駆動信号生成部６０Ｆに発信する。そして、この信号を受けた駆動信号生成部６０Ｆは、作業具シリンダ駆動系７４ａ，７４ｂに駆動信号を発信する。その結果、この駆動信号を受け取った作業具シリンダ駆動系７４ａ，７４ｂが作業具シリンダ１５ａ，１５ｂを伸縮させ、作業具２０ａ，２０ｂが操作レバー５５ａ，５５ｂの回動方向と一致する方向に回動する（図８のＺ参照）。

このとき、作業具２０ａ，２０ｂの回動速度は操作レバー５５ａ，５５ｂの変位量と単純増加の関係（例えば比例関係）にあり、操作レバー５５ａ，５５ｂの変位量に応じて制御される。なお、操作レバー５５ａ，５５ｂの変位量を作業具２０ａ，２０ｂの回動角度に比例させて位置制御をしても良い。

また、親指等で作業具開閉操作レバー５７ａ，５７ｂを変位させる（図７のｐ参照）と、作業具開閉操作レバー用変位検出器６５ａ，６５ｂは、制御装置６０内の駆動信号生成部６０Ｇへ検出信号を発信する。この検出信号を受けた駆動信号生成部６０Ｇは、把持シリンダ駆動系７５ａ，７５ｂに駆動信号を発信する。その結果、この駆動信号を受けた把持シリンダ駆動系７５ａ，７５ｂが把持シリンダ２５ａ，２５ｂを駆動させ、作業具開閉操作レバー５７ａ，５７ｂの操作に応じて作業具２０ａ，２０ｂの把持爪２１ａ，２１ｂが開閉する（図８のＰ参照）。

このときの作業具２０ａ，２０ｂの開閉速度は作業具開閉操作レバー５７ａ，５７ｂの変位量と単純増加の関係（例えば比例関係）にあり、作業具開閉操作レバー５７ａ，５７ｂの変位量に応じて制御される。

同様に、他の指（人差し指と中指等）で作業具旋回操作レバー５８ａ，５８ｂを変位させる（図７のｑ参照）と、作業具旋回操作レバー用変位検出器６６ａ，６６ｂは、制御装置６０内の駆動信号生成部６０Ｇへ検出信号を発信する。この検出信号を受けた駆動信号生成部６０Ｇは、旋回装置駆動系７６ａ，７６ｂに駆動信号を発信する。その結果、この駆動信号を受けた旋回装置駆動系７６ａ，７６ｂが旋回装置２３ａ，２３ｂを駆動させ、作業具旋回操作レバー５８ａ，５８ｂの操作に応じて作業具２０ａ，２０ｂが旋回する（図８のＱ参照）。

このときの作業具２０ａ，２０ｂの旋回速度は作業具旋回操作レバー５８ａ，５８ｂの変位量と単純増加の関係（例えば比例関係）にあり、作業具旋回操作レバー５８ａ，５８ｂの変位量に応じて制御される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、作業フロントＡ，Ｂの俯仰動の指示は操作レバー５５ａ，５５ｂによってもちろん手元操作が可能であるが、操作レバー５５ａ，５５ｂにそれぞれの操作レバー５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂを配置したことにより、作業具２０ａ，２０ｂの旋回動作及び把持爪の開閉動作の指示をもが手元操作可能である。しかも、作業具操作用の一方の操作レバー（本実施の形態では把持爪開閉用操作レバー５７ａ，５７ｂ）は親指で、他方の操作レバー（本実施の形態では作業具旋回用操作レバー５８ａ，５８ｂ）は他の指で操作可能であるため、それぞれの操作を行う際にレバーを握り直す必要がなく、極めて高い操作性が確保される。

このように、作業フロント及び作業具の操作系を操作者が把持する操作レバーに集約したことにより、それ自体が２自由度以上の複数種類の動作をする作業具を作業フロントに装着した場合であっても、それら作業具及びこれを装着した作業フロントの全ての動作を対応する一組の操作装置を用いて手元で容易に指示することができる。よって、特に作業具先端の微操作性が要求される解体等の作業において飛躍的な作業効率の向上が期待できる。

また、手元に作業フロント及び作業具の操作系を集約したので、複数種類の動作をする作業具を装着して操作対象となるアクチュエータが増加した場合であっても、運転席の足元にペダル等を追加設置する必要がなく操作系を全体に小型化することができるので、運転室内の狭隘なスペースに余裕を持たせることができ居住性の向上も期待できる。

本実施の形態の操作装置５０ａ，５０ｂにおいては、作業フロントＡ，Ｂの左右の揺動を指示する操作アーム５１ａ，５１ｂが左右揺動自在に取り付けられ、作業フロントＡ，Ｂのアーム先端８０ａ，８０ｂ及び作業具２０ａ，２０ｂの上下回動の動作を指示する操作レバー５５ａ，５５ｂが上下前後に回動自在に横置きに取り付けられている。これにより作業フロントＡ，Ｂ全体の挙動と作業具２０ａ，２０ｂの上下回動が操作装置５５ａ，５５ｂの操作方向に一致し、操作装置の操作性を更に向上させることができる。

特に、本実施の形態の操作レバー５５ａ，５５ｂの制御には、ブームシリンダ１１ａ，１１ｂ及びアームシリンダ１３ａ，１３ｂのそれぞれの伸縮を操作レバーの異なる操作方向に割り当てて制御し、作業フロントのアーム先端を動作させる一般的なシリンダ個別制御方式ではなくベクトル制御方式を採用している。このため操作レバー５５ａ，５５ｂを上下に操作すると、作業フロントＡ，Ｂのアーム先端８０ａ，８０ｂがそれぞれ上下に動作し、操作レバー５５ａ，５５ｂを前後に操作すると、アーム先端８０ａ，８０ｂがそれぞれ前後に動作する。また、操作レバー５５ａ，５５ｂの操作は、操作レバー５５ａ，５５ｂを斜め方向に操作しても、その方向に各作業フロントのアーム先端が追随する。例えば操作レバー５５ａを前上方向に操作した場合は、第１作業フロントＡのアーム先端８０ａが前上方向に動作する。つまり、各アクチュエータに個別に指示しなくても操作レバー５５ａ，５５ｂの操作方向と結果的な作業フロントＡ，Ｂの挙動が対応するので操作を極めて容易化することができる。

なお、以上においては、第１作業フロントＡ及び第２作業フロントＢがいずれもスイングポスト７ａ，７ｂを有する作業機械として、油圧ショベル２００を例にとって説明してきたが、作業機械はこれに限らず、スイングポストを有する作業フロントは左右のいずれか一方としても良い。この場合には、操作アーム５１ａ，５１ｂのどちらか一方の操作を、上部旋回体３の旋回の指示に割り当てても良い。勿論、スイングポストを持たず作業フロントが左右揺動しない作業機械にも本発明は適用可能であり、またアームがブームに対して揺動しオフセットするタイプの作業機械にも適用可能である。この場合は操作アームの揺動操作をオフセット動作に対応させると操作性が良い。

また、作業フロントの動作をベクトル制御する方式を採用した場合を例に挙げて説明したが、ブームシリンダ・アームシリンダ・作業具シリンダの動作指示が操作装置の対応の操作と一対一の関係にある一般のシリンダ個別制御方式を採用した作業機械にも本発明の操作装置は適用可能であることは言うまでもない。

また、２台の作業フロントを有する双腕型の作業機械に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、作業フロントを１台しか持たない作業機械にも本発明は適用可能である。この場合、不要であれば左右どちらかの操作装置を省略しても良い。さらに、ブームとアームを有する作業フロントを有する作業機械に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、これ以外の関節自由度を有する作業フロントを備えた作業機械にも適用可能である。また、本発明の操作装置は油圧ショベルベースの作業機械以外にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る操作装置を備えた作業機械の一例の外観を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る操作装置を備えた作業機械の一例の外観を示す平面図である。 作業具の構成を表す側面図である。 本発明の一実施形態に係る操作装置を示す図である。 作業フロントの制御系の機能ブロック図である。 操作装置の操作方向を示す図である。 操作装置の操作方向を示す図である。 操作装置の操作方向に対応する作業フロントの動作方向を示す図である。

符号の説明

１ 走行体
２ 下部車体
３ 上部車体
４ 運転室
２０ａ，ｂ 作業具
４９ 運転席
５０ａ，ｂ 操作装置
５５ａ，ｂ 操作レバー
５６ 操作レバーの軸線
５７ａ，ｂ 作業具開閉操作レバー
５８ａ，ｂ 作業具旋回操作レバー
８０ａ，ｂ アーム先端
Ａ 第１作業フロント
Ｂ 第２作業フロント

Claims (5)

1. 走行体を有する下部車体、この下部車体の上部に設けられ運転室を有する上部車体、この上部車体に設けた作業フロント、及びこの作業フロントのアーム先端に揺動自在に設けられ第１及び第２の動作をする作業具を備えた作業機械の操作装置において、
   前記作業フロントの動作を指示する操作レバーと、
   この操作レバーの先端部に設けられ前記作業具の第１及び第２の動作のいずれか一方を指示する第１操作手段と、
   前記操作レバーの前部に設けられ前記作業具のもう一方の動作を指示する第２操作手段と
   を備えたことを特徴とする作業機械の操作装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の操作装置において、前記操作レバーは前後上下への揺動操作及び軸線回りの回転操作が可能なように構成されており、これら揺動操作及び回転操作に応じて前記作業フロントの動作を指示することを特徴とする作業機械の操作装置。
3. 請求項１に記載の作業機械の操作装置において、前記第２操作手段は、前記操作レバーの軸線に沿う方向に揺動操作可能であり、その操作方向に応じ、前記作業具の第１又は第２の動作である旋回の動作方向を指示することを特徴とする作業機械の操作装置。
4. 請求項１に記載の作業機械の操作装置において、前記作業フロントを２台有する作業機械の運転席の左右両側に、前記２台の作業フロントのそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする作業機械の操作装置。
5. 走行体を有する下部車体と、
   この下部車体の上部に設けられ運転室を有する上部車体と、
   この上部車体に設けた作業フロントと、
   この作業フロントのアーム先端に揺動自在に設けられ第１及び第２の動作をする作業具と、
   前記作業フロントの動作を指示する操作レバー、この操作レバーの先端部に設けられ前記作業具の第１及び第２の動作のいずれか一方を指示する第１操作手段、及び前記操作レバーの前部に設けられ前記作業具のもう一方の動作を指示する第２操作手段を有する操作装置と
   を備えたことを特徴とする作業機械。

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