JP2015175157A - 建設機械の操作器 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウトの制約が少なく、誤操作のおそれがなく、且つ作業内容に応じて操作者の楽な姿勢で操作することができる建設機械の操作器を提供する。
【解決手段】操作器５０は、枠体５２と枠体５２に配設されたジョイスティック７４，７６等の複数個の操作入力手段とを備え、且つ油圧ショベル２の作動を制御する作動制御手段に電子的に接続されており、枠体５２が操作者の手に把持されてジョイスティック７４，７６等の操作入力手段に加えられる手動操作に応じて作動制御手段に制御信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械の作動を制御する作動制御手段を備える建設機械を操作するための操作器に関する。

一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に俯仰動自在に取付けられた作業腕装置とから大略構成されている。上部旋回体は、操作者が搭乗する運転室と、油圧ショベルの作動を制御する作動制御手段等を備えている。

運転室内には、操作者が着座する運転席が配設されている。運転席の左右両側には、左右一対のコンソールが配設されている。各コンソールの上部には、左右一対の手動操作可能な操作器が配設されている。

操作器は、作動制御手段に電子的に接続されており、作業腕装置を俯仰動させるための俯仰動信号や、上部旋回体を旋回させるための旋回信号等を作動制御手段に出力するためのものである。また、コンソールには、操作器から作動制御手段に制御信号を送るための電気配線等が配設されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４２７７４号公報

上述したような操作器やコンソールは、運転室内の空間を大きく使用するため、レイアウトの制約が大きい。また、操作者が運転室に乗降する際に作業服が操作器に引っかかってしまった場合等には、操作者の意図しない操作が操作器に入力されてしまい、操作者の意に反して油圧ショベルが作動してしまうときがあり、このときには重大な事故が発生するおそれがある。

また、操作者は、作業腕装置の先端を高所に持上げて作業を行う場合には高所を見上げながら操作器を操作する一方、地面に深い穴を掘る作業を行う場合には掘削途中の穴を覗き込みながら操作器を操作する。このような場合には、操作器がコンソールに固定されていることから、操作者は無理な姿勢となるため、操作者に掛かる負担が大きい。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レイアウトの制約が少なく、誤操作のおそれがなく、且つ作業内容に応じて操作者の楽な姿勢で操作することができる建設機械の操作器を提供することである。

本発明によれば、上記技術的課題を達成する建設機械の操作器として、建設機械の作動を制御する作動制御手段を備える建設機械を操作するための操作器にして、枠体と該枠体に配設された複数個の操作入力手段とを備え、且つ該作動制御手段に電子的に接続されており、該枠体が操作者の手に把持されて該操作入力手段に加えられる手動操作に応じて該作動制御手段に制御信号を出力する、ことを特徴とする建設機械の操作器が提供される。

好ましくは、加えられる手動操作と該作動制御手段に出力する制御信号との相対関係を切替える切替手段を含む。該切替手段は、建設機械の機体を操作するための制御信号を出力する機体操作用相対関係と、操作者が搭乗する運転室に配設される表示器の画面に表示される画像を操作するための制御信号を出力する画像操作用相対関係とを切替えるのが好適である。建設機械の作動を緊急停止させるための緊急停止信号を出力するのが好都合である。少なくとも１個の十字方向に揺動操作可能な十字入力手段を含み、該十字入力手段に加えられる揺動操作の操作方向及び操作量に応じて制御信号を出力するのが好ましい。少なくとも１個の一側及び他側に揺動操作可能な揺動入力手段を含み、該揺動入力手段に加えられる揺動操作の操作方向及び操作量に応じて制御信号を出力するのが好適である。少なくとも１個の押圧操作可能な押圧入力手段を含み、該押圧手段に加えられる押圧操作に応じて制御信号を出力するのが好都合である。

本発明によって提供される建設機械の操作器においては、枠体とこの枠体に配設された複数個の操作入力手段とを備え、且つ作動制御手段に電子的に接続されており、枠体が操作者の手に把持されて操作入力手段に加えられる手動操作に応じて作動制御手段に制御信号を出力する。この結果、操作器は、運転室内に固定されることを要せずコンパクトに構成され得るため、レイアウトする際の制約が少ない。また、操作器がコンパクトであることから、操作器が操作者の作業服等に引っかかってしまうことがないため、誤操作のおそれもない。更に、操作者は、操作器が運転室内に固定されていないことから、作業内容に応じて楽な姿勢で操作器を操作することができる。

本発明の第１の実施形態における操作器の平面図。 図１に示す操作器が機体操作用相対関係において出力する制御信号と十字入力手段に加えられる手動操作との相対関係の一例を示した図。 図１に示す操作器が機体操作用相対関係において出力する制御信号と揺動入力手段に加えられる手動操作との相対関係の一例を示した図。 図１に示す操作器を備える建設機械の側面図。 図４に示す建設機械の構成例を示した図。 図４に示す建設機械の電気油圧回路図。 本発明の第２の実施形態における操作器の平面図。 図７に示す操作器が機体操作用相対関係において出力する制御信号と十字入力手段に加えられる手動操作との相対関係の一例を示した図。 図７に示す操作器が機体操作用相対関係において出力する制御信号と揺動入力手段に加えられる手動操作との相対関係の一例を示した図。

以下、本発明に係る建設機械の操作器の第１及び第２の実施形態を、代表的な建設機械である油圧ショベルを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１から図６までは、本発明に係る操作器の第１の実施形態を示している。図４を参照して説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、自走可能な下部走行体４と、下部走行体４上に旋回自在に搭載された上部旋回体６と、上部旋回体６に俯仰動自在に取付けられた作業腕装置８とから大略構成されている。土砂等の掘削作業時には、作業腕装置８が俯仰動作され、上部旋回体６が下部走行体４に対し旋回動作されることによって土砂等の掘削作業が行われるようになっている。

下部走行体４は、前後方向に延びる左右一対のトラックフレーム１０，１０（一方のみ図示）を有し骨組み構造体をなすベースフレーム１２と、油圧駆動の走行モータ１４を有し各トラックフレーム１０，１０の一端側に配設された左右一対の駆動輪１６，１６と、各トラックフレーム１０，１０の他端側に配設された左右一対の遊動輪１８，１８と、右駆動輪１６と右遊動輪１８、左駆動輪１６と左遊動輪１８の各々に巻き掛けられた左右一対の履帯２０，２０とから大略構成されている。下部走行体４は、各走行モータ１４，１４が各駆動輪１６，１６、各遊動輪１８，１８及び各履帯２０，２０を回転させることによって自走可能となっている。

作業腕装置８は、上部旋回体６の一端側に俯仰動自在に取付けられたブーム２２と、基端側２４ａがブーム２２の先端側に揺動自在に取付けられたアーム２４と、アーム２４の先端側２４ｂに回動自在に取付けられた作業具２６と、ブーム２２を俯仰動させるブームシリンダ２８と、アーム２４を揺動させるアームシリンダ３０と、作業具２６を回動させる作業具シリンダ３２とから大略構成されている。なお、各シリンダ２８，３０，３２は油圧駆動である。また、ブーム２２には作業領域の照明を行うブーム照明灯が配設されている。

上部旋回体６は、骨組み構造体をなす旋回フレーム３４を備えている。旋回フレーム３４上には、各種機器を収容している機器収容室３６と、上部旋回体６を旋回させる油圧駆動の旋回モータ３８と、操作者が搭乗する運転室４０と、油圧ショベル２の作動を制御する作動制御手段４２と、警報を発する警報装置と、作業領域の照明を行う旋回体照明灯等が搭載されている。

機器収容室３６内には、動力源としてのエンジン４４と、エンジン４４によって駆動され圧油供給源をなす主油圧ポンプ４６と、エンジン４４によって駆動されパイロット圧を生成するパイロットポンプ４８等が収容されている。

運転室４０内には、操作者が着座するための運転席と、操作者に必要な機械情報を表示する表示器と、ラジオ等の音響機器と、冷風や温風などの調和空気を供給するための空調装置と、油圧ショベル２を操作するための電気式の操作器５０等が配設されている。また、運転室４０の上面には作業領域の照明を行う運転室照明灯が配設されており、運転室４０の前面には前面ガラスの雨滴を払拭するワイパーが配設されている。

図１を参照して説明する。操作器５０は、操作者の手に把持される枠体５２と、枠体５２に配設された複数個の操作入力手段とを備えている。枠体５２は、左右一対の円柱状の把持部５４，５６と、直方体状の中央部５８とを含む。中央部５８は、その長手方向の各端部において、各把持部５４，５６の軸方向が略平行となるように、各把持部５４，５６の外周面と接続されている。

右把持部５４には、操作入力手段として、４個の円形ボタン６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄと、右シーソースイッチ６２とが配設されている。各円形ボタン６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは、押圧操作可能な操作入力手段であり、右把持部５４の軸方向一端面に突出して配設されている。右シーソースイッチ６２は、一側及び他側に揺動操作可能な操作入力手段であり、右把持部５４の外周面に一側及び他側が軸方向に延在するようにして配設されている。

左把持部５６には、操作入力手段として、４個の矩形ボタン６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄと、左シーソースイッチ６６とが配設されている。各矩形ボタン６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄは、押圧操作可能な操作入力手段であり、左把持部５６の軸方向一端面に突出して配設されている。左シーソースイッチ６６は、一側及び他側に揺動操作可能な操作入力手段であり、左把持部５６の外周面に一側及び他側が軸方向に延在するようにして配設されている。

中央部５８には、操作入力手段として、丸ボタン６８と、左右一対の角ボタン７０，７２と、左右一対のジョイスティック７４，７６とが配設されている。丸ボタン６８、右角ボタン７０及び左角ボタン７２は、押圧操作可能な操作入力手段であり、中央部５８の一の面に突出して配設されている。右ジョイスティック７４及び左ジョイスティック７６は、十字方向を含む３６０°全方向への揺動操作及び軸方向への押圧操作が可能な操作入力手段であり、中央部５８の一の面から真直に延びている。

操作器５０には、ＵＳＢコネクタ７８が設けられている。また、運転席の近傍にはＵＳＢポートが設けられており、このＵＳＢポートは作動制御手段４２へと接続されている。そして、操作器５０は、ＵＳＢコネクタ７８がＵＳＢポートに接続されていることによって、作動制御手段４２と電子的に脱着自在に接続されている。なお、操作器５０と作動制御手段４２との電子的な接続は、ＵＳＢ以外の有線又は赤外線等の無線によってなされていてもよい。

操作器５０は、枠体５２が操作者の手に把持されて操作入力手段に加えられる手動操作に応じて作動制御手段４２に制御信号を出力する。制御信号を出力するための手動操作には、円形ボタン６０ａ等の各ボタンに加えられる押圧操作と、各シーソースイッチ６２，６６に加えられる一側又は他側への揺動操作と、各ジョイスティック７４，７６に加えられる十字方向の各々への揺動操作及び軸方向への押圧操作とが含まれる。なお、上記以外の操作入力手段を操作器５０に配設し、その操作入力手段に加えられる手動操作によって制御信号を出力するようにしてもよい。

操作器５０には、公知のポテンショメータ、エンコーダ又はリミットスイッチ等からなる操作位置検出器（図示されていない）が配設されている。そして、操作器５０は、検出器によって検出された手動操作に応じて作動制御手段４２に制御信号を出力する。

操作器５０は、加えられる手動操作と作動制御手段４２に出力する制御信号との相対関係を切替える切替手段を含む。この切替手段は、油圧ショベル２の機体を操作するための制御信号を出力する機体操作用相対関係と、運転室４０内の表示器の画面に表示される画像を操作するための制御信号を出力する画像操作用相対関係とを切替えるものである。切替手段については、例えば左角ボタン７２を切替手段とし、左角ボタン７２に加えられる押圧操作に応じて相対関係が切り替わるようにすることができる。

操作器５０は、油圧ショベル２の作動を緊急停止させるための緊急停止信号を出力する。例えば、丸ボタン６８に加えられる押圧操作に応じて、エンジン４４の作動を停止させるための緊急停止信号を作動制御手段４２に出力するようにし、これによって油圧ショベル２の作動を緊急停止させるようにすることができる。

機体操作用相対関係において、操作器５０が出力する制御信号には、下部走行体４、上部旋回体６及び作業腕装置８の作動を操作するためのものとして、走行信号、転回信号、旋回信号、俯仰動信号、揺動信号、アーム先端位置制御信号及び回動信号が含まれる。

走行信号とは、各走行モータ１４，１４を同一の方向に作動させ下部走行体４を前進又は後退させるための制御信号である。転回信号とは、各走行モータ１４，１４を異なる方向に作動させ下部走行体４を転回させるための制御信号である。旋回信号とは、旋回モータ３８を作動させ上部旋回体６を旋回させるための制御信号である。俯仰動信号とは、ブームシリンダ２８を作動させブーム２２を俯仰動させるための制御信号である。揺動信号とは、アームシリンダ３０を作動させアーム２４を揺動させるための制御信号である。アーム先端位置制御信号とは、ブームシリンダ２８及びアームシリンダ３０を複合的に作動させアーム２４の先端側２４ｂの位置を制御するための制御信号である。回動信号とは、作業具シリンダ３２を作動させ作業具２６を回動させるための制御信号である。

また、機体操作用相対関係において、上記以外にも操作器５０が出力する制御信号には、警報信号、エンジン回転数増減信号、空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号、温度調整信号、ラジオＯＮ／ＯＦＦ信号、周波数調整信号、ワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号、噴射信号、照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号が含まれる。

警報信号とは、警報装置が警報を発するようにするための制御信号である。エンジン回転数増減信号とは、エンジン４４の回転数を増減させるための制御信号である。空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号とは、空調装置の電源をオン又はオフするため制御信号である。温度調整信号とは、空調装置の設定温度を調整するための制御信号である。ラジオＯＮ／ＯＦＦ信号とは、ラジオの電源をオン又はオフするための制御信号である。周波数調整信号とは、ラジオの受信周波数を調整するための制御信号である。ワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号とは、ワイパーを作動又は停止させるための制御信号である。噴射信号とは、運転室４０の前面ガラスを洗浄する洗浄液を噴射させるための制御信号である。照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号とは、各照明灯を点灯又は消灯させるための制御信号である。なお、上記以外の制御信号を作動制御手段４２に出力するようにしてもよい。

操作器５０に加えられる手動操作と操作器５０が出力する制御信号との相対関係は、任意に決定され得る。例えば、以下のような相対関係（図２及び図３にその一部を示す。）が、操作者が直感的に操作を行い易いものとして挙げられる。なお、操作器５０は円形ボタン６０ａ等の各ボタンが配設されている面を上側且つ各シーソースイッチ６２，６６が配設されている面を前側として、右把持部５４が操作者の右手に把持されるものとし、左把持部５６が操作者の左手に把持されるものとする。

右ジョイスティック７４に加えられる前後方向及び左右方向の揺動操作とアーム先端位置制御信号、右ジョイスティック７４に加えられる押圧操作と警報信号、左ジョイスティック７６に加えられる前後方向の揺動操作と回動信号、左ジョイスティック７６に加えられる左右方向の揺動操作と旋回信号、各シーソースイッチ６２，６６に加えられる揺動操作と走行信号、円形ボタン６０ａに加えられる押圧操作と空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号、円形ボタン６０ｂに加えられる押圧操作とラジオＯＮ／ＯＦＦ信号、円形ボタン６０ｃに加えられる押圧操作とワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号、円形ボタン６０ｄに加えられる押圧操作と噴射信号、矩形ボタン６４ａ，６４ｂに加えられる押圧操作とエンジン回転数増減信号、矩形ボタン６４ｃ，６４ｄに加えられる押圧操作と温度調整信号又は周波数調整信号、右角ボタン７０に加えられる押圧操作と照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号、のような相対関係である。

この場合、操作器５０は、右ジョイスティック７４に加えられる前方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端上昇信号を出力し、右ジョイスティック７４に加えられる後方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端下降信号を出力し、右ジョイスティック７４に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端前進信号を出力し、右ジョイスティック７４に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端後退信号を出力し、右ジョイスティック７４に加えられる軸方向への押圧操作に応じて警報信号を出力する。

アーム先端上昇信号とは、アーム２４の先端側２４ｂの位置を上方向に移動させるための制御信号である。アーム先端下降信号とは、アーム２４の先端側２４ｂの位置を下方向に移動させるための制御信号である。アーム先端前進信号とは、アーム２４の先端側２４ｂの位置を前方向に移動させるための制御信号である。アーム先端後退信号とは、アーム２４の先端側２４ｂの位置を後方向に移動させるための制御信号である。

また、上記の場合、操作器５０は、左ジョイスティック７６に加えられる後方向への揺動操作及び操作量に応じて掘削回動信号を出力し、左ジョイスティック７６に加えられる前方向への揺動操作及び操作量に応じて放出回動信号を出力し、左ジョイスティック７６に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じて右旋回信号を出力し、左ジョイスティック７６に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じて左旋回信号を出力する。

掘削回動信号とは、作業具２６によって掘削を行う方向に、即ち、作業具シリンダ３２が伸長することによって作業具２６を回動させるための制御信号である。放出回動信号とは、作業具２６によって掘削された土砂等を放出する行う方向に、即ち、作業具シリンダ３２が縮退することによって作業具２６を回動させるための制御信号である。右旋回信号とは、油圧ショベル２を上から見て時計回りに上部旋回体６を旋回させるための制御信号である。左旋回信号とは、油圧ショベル２を上から見て反時計回りに上部旋回体６を旋回させるための制御信号である。

更に、上記の場合、操作器５０は、右シーソースイッチ６２に加えられる下側への揺動操作及び操作量に応じて一側履帯前進信号を出力し、右シーソースイッチ６２に加えられる上側への揺動操作及び操作量に応じて一側履帯後退信号を出力し、左シーソースイッチ６６に加えられる下側への揺動操作及び操作量に応じて他側履帯前進信号を出力し、左シーソースイッチ６６に加えられる上側への揺動操作及び操作量に応じて他側履帯後退信号を出力する。

一側履帯前進信号とは、一側の履帯２０を遊動輪１８側の方向へ走行させるための走行信号である。一側履帯後退信号とは、一側の履帯２０を駆動輪１６側の方向へ走行させるための走行信号である。他側履帯前進信号とは、他側の履帯２０を遊動輪１８側の方向へ走行させるための走行信号である。他側履帯後退信号とは、他側の履帯２０を駆動輪１６側の方向へ走行させるための走行信号である。

更にまた、上記の場合、操作器５０は、円形ボタン６０ａに加えられる押圧操作に応じて空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、円形ボタン６０ａと共に矩形ボタン６４ｃに加えられる押圧操作に応じて温度上昇信号を出力し、円形ボタン６０ａと共に矩形ボタン６４ｄに加えられる押圧操作に応じて温度下降信号を出力する。

そしてまた、上記の場合、操作器５０は、円形ボタン６０ｂに加えられる押圧操作に応じてラジオＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、円形ボタン６０ｂと共に矩形ボタン６４ｃに加えられる押圧操作に応じて周波数上昇信号を出力し、円形ボタン６０ｂと共に矩形ボタン６４ｄに加えられる押圧操作に応じて周波数下降信号を出力する。

このほか、上記の場合、操作器５０は、円形ボタン６０ｃに加えられる押圧操作に応じてワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、円形ボタン６０ｄに加えられる押圧操作に応じて噴射信号を出力し、矩形ボタン６４ａに加えられる押圧操作に応じてエンジン回転数増大信号を出力し、矩形ボタン６４ｂに加えられる押圧操作に応じてエンジン回転数減少信号を出力し、右角ボタン７０に加えられる押圧操作に応じて照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。

一方、画像操作用相対関係において、操作器５０が出力する制御信号には、カーソル移動信号、ポインタ移動信号、決定信号及び取消信号が含まれる。カーソル移動信号とは、表示器に表示されたカーソルを上下方向及び左右方向に移動させるための制御信号である。ポインタ移動信号とは、表示器に表示されたポインタを上下方向及び左右方向に移動させるための制御信号である。決定信号とは、移動させたカーソル又はポインタによって選択した項目を決定するための制御信号である。取消信号とは、決定した項目を取消すため制御信号である。なお、上記以外の制御信号を作動制御手段４２に出力するようにしてもよい。

画像操作用相対関係においても、操作器５０に加えられる手動操作と操作器５０が出力する制御信号との相対関係は、任意に決定され得る。例えば、以下のような相対関係が、操作者が直感的に操作を行い易いものとして挙げられる。

各矩形ボタン６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄに加えられる押圧操作とカーソル移動信号、左ジョイスティック７６に加えられる揺動操作とポインタ移動信号、円形ボタン６０ａに加えられる押圧操作と決定信号、円形ボタン６０ｂに加えられる押圧操作と取消信号、のような相対関係である。

この場合、操作器５０は、矩形ボタン６４ａに加えられる押圧操作に応じてカーソルを上方向に移動させる制御信号を出力し、矩形ボタン６４ｂに加えられる押圧操作に応じてカーソルを下方向に移動させる制御信号を出力し、矩形ボタン６４ｃに加えられる押圧操作に応じてカーソルを右方向に移動させる制御信号を出力し、矩形ボタン６４ｄに加えられる押圧操作に応じてカーソルを左方向に移動させる制御信号を出力する。

また、上記の場合、操作器５０は、左ジョイスティック７６に加えられる前方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを上方向に移動させる制御信号を出力し、左ジョイスティック７６に加えられる後方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを下方向に移動させる制御信号を出力し、左ジョイスティック７６に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを右方向に移動させる制御信号を出力し、左ジョイスティック７６に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを左方向に移動させる制御信号を出力する。

更にまた、上記の場合、操作器５０は、円形ボタン６０ａに加えられる押圧操作に応じて決定信号を出力し、円形ボタン６０ｂに加えられる押圧操作に応じて取消信号を出力する。

図５を参照して説明する。作動制御手段４２は、操作器５０から出力された制御信号に応じて、ブームシリンダ２８等の各油圧アクチュエータの作動及び表示器に表示された画像の制御等を行う。作動制御手段４２は、主油圧ポンプ４６から各油圧アクチュエータへ圧油の給排を制御するコントロールバルブ８０と、コントロールバルブ８０に作用するパイロット圧を調整する電磁比例減圧弁８２と、電磁比例減圧弁８２への通電及び表示器に表示された画像の制御等を行うコントローラ８４とから大略構成されている。

コントロールバルブ８０は、各油圧アクチュエータに対応した円筒状スプールを有している。スプールがその軸線方向に変位することによって、主油圧ポンプ４６から油圧アクチュエータへの油路及び油圧アクチュエータから作動油タンク８６への油路が切換えられ、油圧アクチュエータの作動方向が制御される。また、スプールの変位量によって、主油圧ポンプ４６から油圧アクチュエータへの供給油量及び油圧アクチュエータから作動油タンク８６への排出油量が調整され、油圧アクチュエータの作動速度が制御される。

電磁比例減圧弁８２は、パイロットプンプ４８から各スプールの軸線方向端部の各々へ接続するパイロット油路の各々に配設されている。電磁比例減圧弁８２は、その開度によってスプールの軸線方向端部に作用するパイロット圧を減圧調整し、スプールの変位方向及び変位量を制御する。

コントローラ８４は、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして提供される電子制御装置である。コントローラ８４は、機体操作用相対関係においては、操作器５０から制御信号が出力されると、制御信号に基づき所定の電磁比例減圧弁８２に所定値の電流を出力し、電磁比例減圧弁８２の開度を調整する。また、コントローラ８４は、画像操作用相対関係においては、操作器５０から制御信号が出力されると、制御信号に基づき演算処理を行い、演算処理を行った項目等を操作者に認識させるための画像を表示器に表示する。

図６を参照して、作業具シリンダ３２を油圧アクチュエータの例として、作動制御手段４２による作動制御を説明する。ここで、操作器５０に加えられる手動操作と操作器５０が出力する制御信号との相対関係については、その一部を図２及び図３に示したような相対関係であるものとする。

操作器５０は、機体操作用相対関係において、左ジョイスティック７６に後側（図６におけるＡ方向）への揺動操作が加えられると、その操作方向及び操作量に応じてコントローラ８４に掘削回動信号（作業具シリンダ３２の伸長信号）を出力する。そうすると、コントローラ８４は、この制御信号に基づき作業具スプール用電磁比例減圧弁８２ａに所定値の電流を出力し、当該電磁弁８２ａの開度を調整する。これによって、減圧調整されたパイロット圧が作業具スプール８０ａの軸線方向の一端部に作用し、作業具スプール８０ａの変位方向及び変位量が制御される。この結果、主油圧ポンプ４６から作業具シリンダ３２への油路が切換えられると共に供給油量及び排出油量の調整がなされ、作業具シリンダ３２は所定の速度で伸長する。

上述したとおりの、図１から図６までに示された第１の実施形態の作用を説明する。操作器５０は、枠体５２と枠体５２に配設されたジョイスティック７４，７６等の複数個の操作入力手段とを備え、且つ作動制御手段４２に電子的に接続されており、枠体５２が操作者の手に把持されてジョイスティック７４，７６等の操作入力手段に加えられる手動操作に応じて作動制御手段４２に制御信号を出力する。

この結果、操作器５０は、運転室４０内に固定されることを要せずコンパクトに構成され得るため、レイアウトする際の制約が少ない。また、操作器５０がコンパクトであることから、操作器５０が操作者の作業服等に引っかかってしまうことがないため、誤操作のおそれもない。更に、操作者は、操作器５０が運転室４０内に固定されていないことから、作業内容に応じて楽な姿勢で操作器５０を操作することができる。

次に、図７から図９までは、本発明の第２の実施形態を示している。なお、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図７を参照して説明する。操作器１００は、操作者の手に把持される第１の枠体１０２と、第１の枠体１０２に接続された第２の枠体１０４と、各枠体１０２，１０４に配設された複数個の操作入力手段とを備えている。各枠体１０２，１０４は、平面視において略長方形の板状であり、長手方向の一端部の各々が蝶番等を介して回動自在に接続されている。

第１の枠体１０２には、操作入力手段として、左右一対のシーソースイッチ１０６，１０８と、左右一対のジョイスティック１１０，１１２と、３個の円形ボタン１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと、６個の矩形ボタン１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂ，１２０ａ，１２０ｂと、３個の角ボタン１２２，１２４，１２６とが配設されている。

右シーソースイッチ１０６及び左シーソースイッチ１０８は、一側及び他側に揺動操作可能な操作入力手段であり、第１の枠体１０２の一の面に一側及び他側が長手方向に延在するようにして配設されている。

右ジョイスティック１１０及び左ジョイスティック１１２は、十字方向を含む３６０°全方向への揺動操作及び軸方向への押圧操作が可能な操作入力手段であり、第１の枠体１０２の一の面から真直に延びている。

各円形ボタン１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ、各矩形ボタン１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂ，１２０ａ，１２０ｂ及び各角ボタン１２２，１２４，１２６は、押圧操作可能な操作入力手段であり、第１の枠体１０２の一の面から突出して配設されている。

第２の枠体１０４には、操作入力手段として、タッチパネル１２８と、方形ボタン１３０とが配設されている。タッチパネル１２８は、指等の接触操作により操作入力が可能な操作入力手段であり、第２の枠体１０４の一の面に配設されている。方形ボタン１３０は押圧操作可能な操作入力手段であり、第２の枠体１０４の一の面から突出して配設されている。

操作器１００は、第１の枠体１０２が操作者の手に把持されて操作入力手段に加えられる手動操作に応じて作動制御手段４２に制御信号を出力する。制御信号を出力するための手動操作には、各シーソースイッチ１０６，１０８に加えられる一側又は他側への揺動操作と、各ジョイスティック１１０，１１２に加えられる十字方向の各々への揺動操作及び軸方向への押圧操作と、円形ボタン１１４ａ等の各ボタンに加えられる押圧操作と、タッチパネル１２８に加えられる接触操作とが含まれる。なお、上記以外の操作入力手段を操作器１００に配設し、その操作入力手段に加えられる手動操作によって制御信号を出力するようにしてもよい。

操作器１００には、公知のポテンショメータ、エンコーダ又はリミットスイッチ等からなる操作位置検出器（図示されていない）及び抵抗膜方式や静電容量方式の接触検出器（図示されていない）が配設されている。そして、操作器１００は、検出器によって検出された手動操作に応じて作動制御手段４２に制御信号を出力する。

操作器１００は、加えられる手動操作と作動制御手段４２に出力する制御信号との相対関係を切替える切替手段を含む。切替手段については、例えば円形ボタン１１４ａを切替手段とし、円形ボタン１１４ａに加えられる押圧操作に応じて相対関係が切り替わるようにすることができる。

操作器１００は、油圧ショベル２の作動を緊急停止させるための緊急停止信号を出力する。例えば、方形ボタン１３０に加えられる押圧操作に応じて、エンジン４４の作動を停止させるための緊急停止信号を作動制御手段４２に出力するようにし、これによって油圧ショベル２の作動を緊急停止させるようにすることができる。

機体操作用相対関係において、操作器１００が出力する制御信号には、第１の実施形態において述べたものと同様のものが含まれる。即ち、走行信号、転回信号、旋回信号、俯仰動信号、揺動信号、アーム先端位置制御信号、回動信号、警報信号、エンジン回転数増減信号、空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号、温度調整信号、ラジオＯＮ／ＯＦＦ信号、周波数調整信号、ワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号、噴射信号及び照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号である。なお、上記以外の制御信号を作動制御手段４２に出力するようにしてもよい。

操作器１００に加えられる手動操作と操作器１００が出力する制御信号との相対関係は、任意に決定され得る。例えば、以下のような相対関係（図８及び図９にその一部を示す。）が、操作者が直感的に操作を行い易いものとして挙げられる。なお、操作器１００は、第１の枠体１０２を下側、第２の枠体１０４を上側、右シーソースイッチ１０６を右側、左シーソースイッチ１０８を左側として操作者の手に把持されるものとする。

右ジョイスティック１１０に加えられる上下方向及び左右方向の揺動操作とアーム先端位置制御信号、右ジョイスティック１１０に加えられる押圧操作と警報信号、左ジョイスティック１１２に加えられる上下方向の揺動操作と回動信号、左ジョイスティック１１２に加えられる左右方向の揺動操作と旋回信号、各シーソースイッチ１０６，１０８に加えられる揺動操作と走行信号、円形ボタン１１４ｂに加えられる押圧操作と空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号、円形ボタン１１４ｃに加えられる押圧操作とラジオＯＮ／ＯＦＦ信号、矩形ボタン１１６ａ，１１６ｂに加えられる押圧操作とエンジン回転数増減信号、矩形ボタン１１８ａ，１１８ｂに加えられる押圧操作と温度調整信号、矩形ボタン１２０ａ，１２０ｂに加えられる押圧操作と周波数調整信号、角ボタン１２２に加えられる押圧操作と噴射信号、角ボタン１２４に加えられる押圧操作とワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号、角ボタン１２６に加えられる押圧操作と照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号、のような相対関係である。

この場合、操作器１００は、右ジョイスティック１１０に加えられる上方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端上昇信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる下方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端下降信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端前進信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じてアーム先端後退信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる軸方向への押圧操作に応じて警報信号を出力する。

また、上記の場合、操作器１００は、左ジョイスティック１１２に加えられる下方向への揺動操作及び操作量に応じて掘削回動信号を出力し、左ジョイスティック１１２に加えられる上方向への揺動操作及び操作量に応じて放出回動信号を出力し、左ジョイスティック１１２に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じて右旋回信号を出力し、左ジョイスティック１１２に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じて左旋回信号を出力する。

更に、上記の場合、操作器１００は、右シーソースイッチ１０６に加えられる上側への揺動操作及び操作量に応じて一側履帯前進信号を出力し、右シーソースイッチ１０６に加えられる下側への揺動操作及び操作量に応じて一側履帯後退信号を出力し、左シーソースイッチ１０８に加えられる上側への揺動操作及び操作量に応じて他側履帯前進信号を出力し、左シーソースイッチ１０８に加えられる下側への揺動操作及び操作量に応じて他側履帯後退信号を出力する。

更にまた、上記の場合、操作器１００は、円形ボタン１１４ｂに加えられる押圧操作に応じて空調装置ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、矩形ボタン１１８ａに加えられる押圧操作に応じて温度上昇信号を出力し、矩形ボタン１１８ｂに加えられる押圧操作に応じて温度下降信号を出力する。

そしてまた、上記の場合、操作器１００は、円形ボタン１１４ｃに加えられる押圧操作に応じてラジオＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、矩形ボタン１２０ａに加えられる押圧操作に応じて周波数上昇信号を出力し、矩形ボタン１２０ｂに加えられる押圧操作に応じて周波数下降信号を出力する。

このほか、上記の場合、操作器１００は、矩形ボタン１１６ａに加えられる押圧操作に応じてエンジン回転数増大信号を出力し、矩形ボタン１１６ｂに加えられる押圧操作に応じてエンジン回転数減少信号を出力し、角ボタン１２２に加えられる押圧操作に応じて噴射信号を出力し、角ボタン１２４に加えられる押圧操作に応じてワイパーＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、角ボタン１２６に加えられる押圧操作に応じて照明灯ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。

一方、画像操作用相対関係において、操作器１００が出力する制御信号には、第１の実施形態において述べたものと同様のものが含まれる。即ち、カーソル移動信号、ポインタ移動信号、決定信号及び取消信号である。なお、上記以外の制御信号を作動制御手段４２に出力するようにしてもよい。

画像操作用相対関係においても、操作器１００に加えられる手動操作と操作器１００が出力する制御信号との相対関係は、任意に決定され得る。例えば、以下のような相対関係が、操作者が直感的に操作を行い易いものとして挙げられる。

左ジョイスティック１１２に加えられる揺動操作とカーソル移動信号、右ジョイスティック１１０に加えられる揺動操作とポインタ移動信号、矩形ボタン１１６ａに加えられる押圧操作と決定信号、矩形ボタン１１６ｂに加えられる押圧操作と取消信号、のような相対関係である。

この場合、操作器１００は、左ジョイスティック１１２に加えられる上方向への揺動操作及び操作量に応じてカーソルを上方向に移動させる制御信号を出力し、左ジョイスティック１１２に加えられる下方向への揺動操作及び操作量に応じてカーソルを下方向に移動させる制御信号を出力し、左ジョイスティック１１２に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じてカーソルを右方向に移動させる制御信号を出力し、左ジョイスティック１１２に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じてカーソルを左方向に移動させる制御信号を出力する。

また、上記の場合、操作器１００は、右ジョイスティック１１０に加えられる上方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを上方向に移動させる制御信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる下方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを下方向に移動させる制御信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる右方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを右方向に移動させる制御信号を出力し、右ジョイスティック１１０に加えられる左方向への揺動操作及び操作量に応じてポインタを左方向に移動させる制御信号を出力する。

更にまた、上記の場合、操作器１００は、矩形ボタン１１６ａに加えられる押圧操作に応じて決定信号を出力し、矩形ボタン１１６ｂに加えられる押圧操作に応じて取消信号を出力する。

上述したとおりの、図７から図９までに示された第２の実施形態の作用を説明する。操作器１００は、第１枠体１０２及び第２の枠体１０４と各枠体１０２，１０４に配設されたシーソースイッチ１０６，１０８等の複数個の操作入力手段とを備え、且つ作動制御手段４２に電子的に接続されており、第１の枠体１０２が操作者の手に把持されてシーソースイッチ１０６，１０８等の操作入力手段に加えられる手動操作に応じて作動制御手段４２に制御信号を出力する。

この結果、操作器１００は、運転室４０内に固定されることを要せずコンパクトに構成され得るため、レイアウトする際の制約が少ない。また、操作器１００がコンパクトであることから、操作器１００が操作者の作業服等に引っかかってしまうことがないため、誤操作のおそれもない。更に、操作者は、操作器１００が運転室４０内に固定されていないことから、作業内容に応じて楽な姿勢で操作器１００を操作することができる。

２：油圧ショベル（建設機械）
４０：運転室
４２：作動制御手段
５０：操作器（第１の実施形態）
５２：枠体
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ：円形ボタン（押圧入力手段）
６２，６６：シーソースイッチ（揺動入力手段）
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ：矩形ボタン（押圧入力手段）
６８：丸ボタン（押圧入力手段）
７０，７２：角ボタン（押圧入力手段）
７４，７６：ジョイスティック（十字入力手段）
１００：操作器（第２の実施形態）
１０２：第１の枠体
１０４：第２の枠体
１０６，１０８：シーソースイッチ（揺動入力手段）
１１０，１１２：ジョイスティック（十字入力手段）
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ：円形ボタン（押圧入力手段）
１１６ａ，１１６ｂ，１１８ａ，１１８ｂ，１２０ａ，１２０ｂ：矩形ボタン（押圧入力手段）
１２２，１２４，１２６：角ボタン（押圧入力手段）
１３０：方形ボタン（押圧入力手段）

Claims (7)

1. 建設機械の作動を制御する作動制御手段を備える建設機械を操作するための操作器にして、
   枠体と該枠体に配設された複数個の操作入力手段とを備え、且つ該作動制御手段に電子的に接続されており、該枠体が操作者の手に把持されて該操作入力手段に加えられる手動操作に応じて該作動制御手段に制御信号を出力する、ことを特徴とする建設機械の操作器。
2. 加えられる手動操作と該作動制御手段に出力する制御信号との相対関係を切替える切替手段を含む、請求項１記載の建設機械の操作器。
3. 該切替手段は、建設機械の機体を操作するための制御信号を出力する機体操作用相対関係と、操作者が搭乗する運転室に配設される表示器の画面に表示される画像を操作するための制御信号を出力する画像操作用相対関係とを切替える、請求項２記載の建設機械の操作器。
4. 建設機械の作動を緊急停止させるための緊急停止信号を出力する、請求項１から３までいずれかに記載の建設機械の操作器。
5. 少なくとも１個の十字方向に揺動操作可能な十字入力手段を含み、該十字入力手段に加えられる揺動操作の操作方向及び操作量に応じて制御信号を出力する、請求項１から４までいずれかに記載の建設機械の操作器。
6. 少なくとも１個の一側及び他側に揺動操作可能な揺動入力手段を含み、該揺動入力手段に加えられる揺動操作の操作方向及び操作量に応じて制御信号を出力する、請求項１から５までいずれかに記載の建設機械の操作器。
7. 少なくとも１個の押圧操作可能な押圧入力手段を含み、該押圧手段に加えられる押圧操作に応じて制御信号を出力する、請求項１から６までいずれかに記載の建設機械の操作器。

Images