JP2017008527A - 作業機械の遠隔操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】根元部分から左右に揺動自在に設けられたフロント作業機を備える作業機械の遠隔操作システムの操作性を向上すること。【解決手段】離れた場所から作業機械１からのスイングポストシリンダ９ａに対して操作信号を出力する操作装置２００に、フレーム１４３と、フレーム１４３に後側の端部が取り付けられ、所定の面上を揺動可能に取り付けられた操作アーム１０３ａと、操作アーム１０３ａの基準位置からの揺動量に応じてスイングポストシリンダ９ａへの操作信号を生成する変位検出器１０７ａとを備える。【選択図】 図６

Description

本発明は携帯可能な操作装置を備える作業機械の遠隔操作システムに関する。

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としては、走行体を備えた下部走行体に上部旋回体を旋回自在に取付け、この上部旋回体に多関節型のフロント作業機を上下回動自在に取付けたものが知られている。このような作業機械の一例として油圧ショベルがある。この油圧ショベルでは、上部旋回体にブーム・アームからなるフロント作業機を上下回動自在に連結し、アームの先端にバケットを上下回動自在に取付け、掘削、積込み、地均し等の作業を行う。また、バケットの代わりにブレーカ、クラッシャ、グラップル等を装着して、構造物解体工事、廃棄物解体工事等の作業を行えるようにしている。

しかし、これら一般的な油圧ショベルでは、１台の作業機械に１台のフロント作業機しか取付けられていないため、例えば以下のような不自由がある。構造物解体作業においてブレーカやクラッシャ、鉄筋カッタ等を用いて構造物を破壊する際、フロント作業機が１台しか取付けられていないと、例えば構造物を破壊するものとしてフロント作業機を使用した場合、当該構造物をフロント作業機で把持することは当然できない。このため、ブレーカ等で構造物を破砕するたびに、破片が落下し、さらに落下したはずみで破片が周囲に飛散するため、破片を回収して破棄する必要があり、効率が悪い。また、解体対象に保存すべき部分がある場合には、それが落下しないようにあらかじめクレーン等で吊っておく必要があり、そのための操作、作業人員も必要となる。

このことを解消する技術が開示された文献として、本出願人による特開２００６−２５２２２４号公報（特許文献１）がある。

特許文献１は、多関節型の第１フロント作業機を上部旋回体前部の左側に左右揺動自在に備え、多関節型の第２フロント作業機を上部旋回体前部の右側に左右揺動自在に備える双腕作業機械を開示している。特許文献１に示す双腕作業機械の操作装置は、運転席の左右に、１台ずつ、計２台設けてあり、それぞれが、第１、第２フロント作業機に対応している。以下、左側の操作装置を代表させて説明する。操作装置は、運転席の左側に設けられた操作アームブラケットと、この操作アームブラケットに左右揺動自在に取り付けられ、第１フロント作業機の左右の揺動を指示する操作アームと、この操作アームに一体に揺動するように取り付けられたアームレストとを備えている。

ここで、特許文献１の双腕作業機械は、災害現場、階上解体、ビル解体といった、人間が作業を行う上では危険が生じる現場での稼働が主である。これらの現場では、操作者を保護し作業の安全性を向上させる一般的な手段として遠隔操作が良く知られている。

作業機械を遠隔で操作するため用いる遠隔操作装置が開示された文献として、特開平７−２０３５６８号公報（特許文献２）がある。

特許文献２の遠隔操作装置には、遠隔操作装置固定用の腰ベルトと肩ベルトが設けてある。特許文献２の遠隔操作装置は、操作者の腰部前方に設置し、腰ベルトを操作者の腰に巻き回し、肩ベルトを操作者の肩部に巻き回すことで、遠隔操作装置を操作者の体に固定する構造となっている。遠隔操作装置の筐体は、操作者の腰部横幅に収まる大きさである。また、遠隔操作装置の筐体の上面に、前後左右に揺動可能な操作レバーが上下方向に延在して複数本設けてある。

特開２００６−２５２２２４号公報 特開平７−２０３５６８号公報

ここで、特許文献２に示した遠隔操作装置を、特許文献１に示す双腕作業機械の遠隔操作装置として適用することを想定する。

特許文献２の遠隔操作装置は、操作者の腰部に取り付ける構造であることから、特許文献１に示す操作者が搭乗して操作する作業機械の操作レバーと比較して、より小型で軽量な操作レバーが設けられている。つまり、特許文献２の遠隔操作装置に設けられた操作レバーと、特許文献１の搭乗機に設けられた操作レバーとでは構造が異なるため、操作感覚も異なり操作性が悪化する。

また、特許文献１に示す双腕作業機は、フロント作業機が根元部分から左右に揺動自在に設けてあり、それに対応して、操作席の左右に設けられた操作ブラケットに対して、操作アームが左右に揺動する構成となっている。この操作アームの左右の揺動で、フロント作業機の左右の揺動を指示する構成となっている。特許文献２に示す遠隔操作装置は、操作装置の筐体の上面に、上下方向に延在して操作レバーを配置する構成であり、特許文献１のように操作アームの左右揺動機構を設ける構成にはなっていない。したがって、フロント作業機の左右揺動の指示方法が、特許文献２の遠隔操作装置と特許文献１の搭乗機とでは異なり、この点でも操作性の観点で問題がある。

そこで本発明は、根元部分から左右に揺動自在に設けられたフロント作業機を備える作業機械の遠隔操作システムの操作性を向上することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、少なくとも１つのアクチュエータを有する作業機械と、当該作業機械から離れた場所から前記少なくとも１つのアクチュエータに対して操作信号を出力する操作装置とを備える作業機械の遠隔操作システムにおいて、前記操作装置は、フレームと、当該フレームに一方側の端部が固定された、所定の面上を揺動可能に前記フレームに固定されたアームと、前記アームの基準位置からの揺動量に応じて前記操作信号を生成する当該アームの他方側の端部に取り付けられ、操作者による操作に応じて前記操作信号を生成する操作信号生成器とを備え、前記アームは、所定の面上を揺動可能に前記フレームに固定されており、基準位置からの揺動量に応じて前記操作信号を生成することを特徴とする。

本発明によれば、根元部分から左右揺動自在に設けられたフロント作業機を備える作業機械に実際に搭乗して作業する場合と同等の作業効率を得ることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る作業機械の斜面図。 図１に示した作業機械の上面図。 図１に示した作業機械で使用される作業具の図。 図１に示した作業機械に搭載された操作装置を示す図。 図１に示した作業機械の制御系を示したブロック図。 図１に示した作業機械の遠隔操作用の操作装置の斜視図。 図６に示した操作装置の側面図。 図６に示した操作装置の上面図。 図６に示した操作装置の制御系を示したブロック図。 本発明の実施の形態に係る遠隔操作用の操作装置の変形例の斜視図。 本発明の実施の形態に係る遠隔操作用の操作装置の変形例の上面図。 本発明の実施の形態に係る遠隔操作用の操作装置の変形例の斜視図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る作業機械の遠隔操作システムは、複数の油圧アクチュエータを有する作業機械１（図１、２参照）と、当該複数の油圧アクチュエータに対して作業機械１から離れた場所から操作信号を出力する遠隔操作用の操作装置２００（後述する図６参照）を備えている。

図１は本実施の形態に係る作業機械１の斜視図であり、図２は図１に示した作業機械１の上面図である。

図１、２に示したように、本実施の形態に係る作業機械１は、油圧ショベルをベースとしたものであり、根元部分から左右揺動自在の多関節型の作業装置であるフロント作業機を旋回体４の前方に２本備えている。作業機械１は、左右一対の覆帯２ａ、２ｂを有する走行体３と、走行体３の上部に旋回可能に取り付けた旋回体４と、遠隔操作用の操作装置２００から無線出力される操作信号を受信するための受信機１５１を備えている。

覆帯２ａ、２ｂには、覆帯２ａ、２ｂを駆動させる走行モータ１８ａ、１８ｂが備えられている。旋回体４の中央部には、旋回体４を旋回させる旋回モータ１９が備えられている。旋回体４の中央前方には運転室５が設置されている。運転室５の左右には、一本ずつ、計２本のフロント作業機Ａ、Ｂが取り付けられている。

運転室５内の運転席４９に座った操作者からみて左側に位置するフロント作業機（左フロント作業機）Ａは旋回体４の前部左側に設けられた第１ブラケット６ａと、この第１ブラケット６ａに縦軸周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に上下回動自在に取り付けられたブーム１０ａと、このブーム１０ａに上下回動自在に取り付けられたアーム１２ａと、このアーム１２ａに上下回動自在に取り付けられた作業具（アタッチメント）１４ａとを備えている。

また、フロント作業機Ａは、スイングポスト７ａと旋回体４とに連結され、スイングポスト７ａを縦軸周りに左右方向に揺動させるスイングポストシリンダ９ａと、スイングポスト７ｂとブーム１０ａに連結され、ブーム１０ａを横軸回りに上下方向に回動させるブームシリンダ１１ａと、ブーム１０ａとアーム１２ａとに連結され、アーム１２ａを横軸回りに上下方向に回動させるアームシリンダ１３ａと、アーム１２ａと作業具１４ａとに連結され、作業具１４ａを横軸回りに上下方向に回動させる作業具シリンダ１５ａとを有している。すなわち、フロント作業機Ａはこれら各シリンダ９ａ、１１ａ、１３ａ、１５ａにより駆動される。

図３に図１に示した作業機械１に係る作業具（アタッチメント）１４ａの構造例を示す。作業具１４ａはアーム１２ａの先端に取り付けられる把持装置本体１４１ａと、先端側で対象物を把持できるように対向して設けられた一対の把持爪１６１ａ及び把持爪１６２ａを開閉駆動する作業具爪シリンダ１７ａとを有する。なお、作業具１４ａは、作業機械１の作業内容に応じて、図中で示したグラップルの他に、カッタ、ブレーカ、バケット、その他の作業具のいずれか１つに任意に交換可能である。

ところで、運転室５内の運転席４９に座った操作者からみて右側に位置するフロント作業機（右フロント作業機）Ｂが、旋回体４の前部右側に取り付けられている。右フロント作業機Ｂは、左フロント作業機Ａと同様に構成されており、同じ部材には符号の添字を「ａ」から「ｂ」に変えて示すことにし、ここでは説明を省略する。

図４は図１に示した作業機械１の運転室５内に搭載された操作装置を示す図であり、図５は図１に示した作業機械１の制御系を示したブロック図である。

図４に示す作業機械１の操作装置において、運転席４９の左側には左フロント作業機Ａを操作するための左腕操作部５０ａと、運転席４９の右側には右フロント作業機Ｂを操作するための右腕操作部５０ｂが設けられている。

左腕操作部５０ａは運転席４９の左側に設けられた操作アームブラケット５１ａと、その操作アームブラケット５１ａに左右揺動自在に取り付けられ、左フロント作業機Ａの左右の揺動を指示する操作アーム５２ａと、この操作アーム５２ａの上部に取り付けられたアームレスト５３ａとを備えている。

アームレスト５３ａは、運転席４９に着座した操作者の肘関節が位置することを想定した肘関節支持部７７ａを有している。肘関節支持部７７ａは操作アーム５２ａの揺動中心軸線７３ａ上に位置している。操作アームブラケット５１ａは、操作者の体型に合わせて肘関節支持部７７ａの位置を調節するための肘関節調節装置７８ａを有している。

また、左腕操作部５０ａは、操作アーム５２ａの先端部分に上下前後に回動自在に取り付けられ、左フロント作業機Ａのブーム１０ａ及びアーム１２ａの動作を指示する横置きの操作レバー５４ａと、この操作レバー５４ａの周囲に、操作レバーの回転中心軸線７４ａ周りに回動自在に取り付けられ、作業具１４ａの回動を指示する作業具回動レバー５５ａと、操作レバー５４ａの先端部に上下方向へ回動自在に取り付けられ、作業具１４ａの駆動・停止を指示する作業具操作スイッチ５６ａとを備えている。

また、図５に示すように、左腕操作部５０ａは、操作アームブラケット５１ａに設けられ、操作アーム５２ａの基準位置（図４に示した操作アーム５２ａの状態を基準位置とする）からの揺動変位量を検出して信号を発信する操作アーム用変位検出器５７ａと、操作アーム５２ａに設けられ、操作レバー５４ａの上下方向の変位量を検出して信号を発信する操作レバー用上下方向変位検出器５８１ａと、操作アーム５２ａに設けられ、操作レバー５４ａの前後方向の変位量を検出して信号を発信する操作レバー用前後方向変位検出器５８２ａと、操作アーム５２ａに設けられ、作業具回動レバー５５ａの回転変位量を検出して信号を発信する作業具回動レバー用変位検出器と５９ａと、作業具回動レバー５５ａに備えられ、作業具操作スイッチ５６ａの変位を検出して信号を発信する作業具操作スイッチ用変位検出器６０ａを有している。

ところで、右腕操作部５０ｂは運転席４９の右側に設けられている。これは、左腕操作部５０ａと同様に構成されており、同じ部材には符号の添字を「ａ」から「ｂ」に変えて示すことにし、ここでは説明を省略する。

また、運転室５内には、運転席４９の前方に、操作者の足によって操作される左走行指示装置８０、右走行指示装置８１および旋回指示装置８２が備えられている。左走行指示装置８０は、左側の走行モータ１８ａの駆動を制御するためのもので、運転席４９の前後方向に回動可能である。右走行指示装置８１は、右側の走行モータ１８ｂの駆動を制御するためのもので、運転席４９の前後方向に回動可能である。旋回指示装置８２は、旋回体４を旋回させる旋回モータ１９の駆動を制御するためのもので、運転席４９の左右方向に回動可能である。

図５に示すように、左走行指示装置８０には、前後方向の変位量を検出して信号を発信する左走行指示装置用変位検出器８３が備えられており、右走行指示装置８１には、前後方向の変位量を検出して信号を発信する右走行指示装置用変位検出器８４が備えられており、旋回指示装置８２には、左右方向の変位量を検出して信号を発信する旋回指示装置用変位検出器８５が備えられている。

次に、図５を用いて、操作部５０ａ、５０ｂ、左走行指示装置８０、右走行指示装置８１および旋回指示装置８２の操作とアクチュエータの動作の関係について説明する。

図５において、操作者が、操作アーム５２ａ、５２ｂを揺動させると、操作アーム用変位検出器５７ａ、５７ｂは制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ａへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ａは、スイングポストシリンダ駆動系９２ａ、９２ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けたスイングポストシリンダ駆動系９２ａ、９２ｂは、スイングポストシリンダ９ａ、９ｂを伸縮させる。これによりスイングポスト７ａ、７ｂが揺動される。

また、操作レバー５４ａ、５４ｂを上下方向に変位させると、操作レバー用上下方向変位検出器５８１ａ、５８１ｂは制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｂへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｂは、ブームシリンダ駆動系９３ａ、９３ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けたブームシリンダ駆動系９３ａ、９３ｂは、ブームシリンダ１１ａ、１１ｂを伸縮させる。これによりブーム１０ａ、１０ｂが揺動される。

また、操作レバー５４ａ、５４ｂを前後方向に変位させると、操作レバー用前後方向変位検出器５８２ａ、５８２ｂは制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｃへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｃは、アームシリンダ駆動系９４ａ、９４ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けたアームシリンダ駆動系９４ａ、９４ｂは、アームシリンダ１３ａ、１３ｂを伸縮させる。これによりアーム１２ａ、１２ｂが揺動される。

また、作業具回動レバー５５ａ、５５ｂを前後方向に変位させると、作業具回動レバー用変位検出器５９ａ、５９ｂは制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｄへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｄは、作業具シリンダ駆動系９５ａ、９５ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた作業具シリンダ駆動系９５ａ、９５ｂは、作業具シリンダ１５ａ、１５ｂを伸縮させる。これにより作業具１４ａ、１４ｂが揺動される。

また、作業具操作スイッチ５６ａ、５６ｂを上下方向に変位させると、作業具操作スイッチ用変位検出器６０ａ、６０ｂは制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｅへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｅは、作業具爪シリンダ駆動系９６ａ、９６ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた作業具爪シリンダ駆動系９６ａ、９６ｂは、作業具爪シリンダ１７ａ、１７ｂを伸縮させる。これにより把持爪１６１ａ、１６２ａと把持爪１６１ａ、１６２ｂが開閉される。

また、左走行指示装置８０を前後方向に変位させると、左走行指示装置用変位検出器８３は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｆへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｆは、左走行駆動系９７に駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた左走行駆動系９７は、走行モータ１８ａを駆動させる。これにより作業機械１の覆帯２ａが駆動する。

また、右走行指示装置８１を前後方向に変位させると、右走行指示装置用変位検出器８４は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｇへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｇは、右走行駆動系９８に駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた右走行駆動系９８は、走行モータ１８ｂを駆動させる。これにより作業機械１の覆帯２ｂが駆動する。

また、旋回指示装置８２を左右方向に変位させると、旋回指示装置用変位検出器８５は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｈへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｈは、旋回駆動系９９に駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた旋回駆動系９９は、旋回モータ１９を駆動させる。これにより作業機械１の旋回体４が旋回する。

切替えスイッチ１５２は、作業機械１の運転室５０内に取り付けられており、駆動信号生成部９０Ａ〜９０Ｈに入力される信号を切り替えることで作業機械１の操作方式を切り替えるスイッチである。具体的には、切替えスイッチ１５２を利用することで、作業機械１に搭載された操作装置（操作部５０ａ，５０ｂ、走行指示装置８０，８１、旋回指示装置８２）を介して操作者が操作（搭乗操作）する方式と、作業機械１から離れた位置の操作装置２００（後述する図６参照）を介して操作者が操作（遠隔操作）する方式とに切り替えることができる。本実施の形態の切替えスイッチ１５２は、不用意に切替え操作される可能性を低減する観点から運転室５０内に設置したが、その機能的な観点からは設置位置に特に限定はない。

図６は図１に示した作業機械１の遠隔操作用の操作装置２００の斜視図であり、図７は図６に示した操作装置２００の側面図であり、図８は図６に示した操作装置２００の上面図である。なお、以下では、図６に示した、操作装置２００に設定した３次元座標系に基づいて各方向を称することがある。

これらの図に示した遠隔操作装置２００は、背負子１００と、背負子１００の左側面に取り付けられ左フロント作業機Ａを操作するための左腕操作部１０１ａと、背負子１００の右側面に取り付けられ右フロント作業機Ｂを操作するための右腕操作部１０１ｂと、操作装置２００による操作信号を作業機械１の受信機１５１に対して送信する送信機１５０を備えている。

送信機１５０は、操作装置２００で作業機械１を遠隔操作する際に、操作装置２００からの操作信号を受信機１５１に送信するもので、背負子１００に固定されている。操作者が、切替えスイッチ１５２を図５に示した位置から切り替えると、作業機械１に搭載された操作装置（左腕操作部５０ａ、右腕操作部５０ｂ）に係る各種検出器と制御装置９０の接続が遮断される代わりに、受信機１５１と制御装置９０の接続が確立され、操作装置２００による作業機械１の遠隔操作が可能となる。

背負子１００は、複数のパイプ部材１４３ａ〜１４３ｅを結合して形成したフレーム１４３と、フレーム１４３の前方に固定され、操作者の背中に当接される背当て１４１と、背当て１４１の背当て面に取り付けられ、操作者の背中に背当て１４１を固定するための１対の背負いベルト１４２を備えている。本実施の形態では、背当て１４１を操作者の背中に当てながら、背負いベルト１４２で背負子１００を操作者に括りつける要領で、遠隔用の操作装置２００を操作者の身体に固定している。

複数のパイプ部材１４３ａ〜１４３ｅは、互いに結合され背負子１００の骨組みであるフレーム１４３を形成している。本実施の形態に係るパイプ部材１４３ａは、背当て１４１の形状に合わせて逆Ｕ字状をしている。パイプ部材１４３ａには、略水平方向に伸びる２本のパイプ部材１４３ｃ、１４３ｅが架け渡されており、パイプ部材１４３ａの下端部には、Ｕ字状をしたに折り曲げ加工されたパイプ部材１４３ｂが取り付けられている。パイプ部材１４３ｂには、略水平方向に伸びるパイプ部材１４３ｄが架け渡されている。

パイプ部材１４３ｃ、１４３ｄ、１４３ｅの左側端部には、左腕操作部１０１ａを背負子１００に固定するための固定板１１１ａが取り付けられており、パイプ部材１４３ｃ、１４３ｄ、１４３ｅの右側端部には、右腕操作部１０１ｂを背負子１００に固定するための固定板１１１ｂが取り付けられている。

左腕操作部１０１ａは、複数の固定ボルト１１４ａ（図８参照）を介して位置調節可能に固定板１１１ａに取り付けられた操作アームブラケット１０２ａと、後側（一方側）の端部側で操作アームブラケットに揺動可能に取付けられた操作アーム１０３ａと、操作アーム１０３ａの前側（他方側）の端部（先端部分）に取付けられた操作レバー１０４ａを備えている。

操作アーム（第１アーム）１０３ａは、前後方向に延び前側及び後側に端部を有する部材で形成されており、後側の端部において操作アームブラケット１０２ａの下面に取付けられている。操作アーム１０３ａは、前後方向軸および左右方向軸を含む平面上（背負子１００に対して設定した水平面上）において、操作アームブラケット１０２ａへの取付け位置１２３ａを通過する縦軸（上下方向の軸）を中心として左右方向に揺動可能に構成されており、操作者の操作によって揺動されることで左フロント作業機Ａの左右の揺動（スイングポストシリンダ９ａの伸縮）を指示する操作信号を出力する。操作アーム１０３ａの揺動中心を通過する上記縦軸は、前後方向軸および左右方向軸を含む平面に直交する。操作アーム１０３ａから出力される操作信号は、取付け位置１２３ａと同軸上に設けられた操作アーム用変位検出器１０７ａ（図９参照）によって検出される、図８に示した基準位置からの揺動量（揺動変位量）の大小に応じて生成される。すなわち、基準位置からの揺動量を大きくすると左フロント作業機Ａの揺動速度が相対的に増加し、揺動量を小さくすると左フロント作業機Ａの揺動速度は相対的に減少する。

操作アーム１０３ａの前側の端部には、操作レバー１０４ａを取り付けるための操作レバーブラケット１２５ａが取り付けられている。操作レバー１０４ａは、その軸方向が左右方向と一致する姿勢で、操作アーム１０３ａに対して略水平に操作レバーブラケット１２５ａに取り付けられている。操作レバー１０４ａは、操作アーム１０３ａへの取付け位置を基点として上下前後に揺動自在に構成されている。操作レバー１０４ａの揺動は、左フロント作業機Ａのブーム１０ａ及びアーム１２ａの動作を指示する操作信号を操作者による操作に応じて生成する。

また、左腕操作部１０１ａは、操作レバー１０４ａの周囲に、操作レバー１０４ａの回転中心軸線１２４ａ周りに回動自在に取り付けられ、作業具１４ａの回動を指示する作業具回動レバー１０５ａと、操作レバー１０４ａの先端部に上下に回動自在に取り付けられ、作業具１４ａの駆動・停止を指示する作業具操作スイッチ１０６ａとを備えている。作業具回動レバー１０５ａの回動は、作業具１４ａに回動を指示する操作信号を操作者による操作に応じて生成し、作業具操作スイッチ１０６ａの回動は、作業具１４ａの駆動・停止を指示する操作信号を操作者による操作に応じて生成する。

ところで、右腕操作部１０１ｂは、左腕操作部１０１ａと左右対称に背負子１００の右側に設けられている。そこで、右腕操作部１０１ｂにおいて左腕操作部１０１ａの各部と同様に構成されている部分については、原則説明を省略して、符号の添字を「ｂ」で示して左腕操作部１０１ａに係る部分と区別して示す。

左腕操作部１０１ａに係る操作アーム１０３ａ先端の上部には、旋回体４を左右に旋回する旋回モータ１９の駆動を制御するための旋回指示スイッチ１３２が基準位置を中心に前後方向に回動可能に設けられている。右腕操作部１０１ｂに係る操作アーム１０３ｂ先端の上部には、左側の走行モータ１８ａの駆動を制御するための左走行指示スイッチ１３０と、右側の走行モータ１８ｂの駆動を制御するための右走行指示スイッチ１３１とがそれぞれ基準位置を中心に前後方向に回動可能に設けられている。これら旋回指示スイッチ１３２、左走行指示スイッチ１３０および右走行指示スイッチ１３１の回動も、操作信号を生成する。

なお、上記の旋回指示スイッチ１３２、左走行指示スイッチ１３０および右走行指示スイッチ１３１の構成は、その回動方向を含めて一例に過ぎず、旋回指示（左旋回／右旋回）及び左右の走行指示（前進／後退）が可能なものであれば他の構成でも良い。

図９は図６に示した操作装置２００の制御系を示したブロック図である。なお、ここでは、簡略して、左腕操作部１０１ａと右腕操作部１０１ｂに係る各部を一緒に説明するが、先と同様に、符号に添字「ａ」が付されたものが左腕操作部１０１ａに係る部分を示し、符号に添字「ｂ」が付されたものが右腕操作部１０１ｂに係る部分を示す（以下同様とする）。

図９に示した各検出器１０７，１０８１，１０８２，１０９，１１０，１３３，１３４，１３５は検出対象の変位量に応じて、対応アクチュエータへ出力される操作信号を生成する操作信号生成器として機能している。まず、操作アーム用変位検出器１０７ａ、１０７ｂは、操作アームブラケット１０２ａ、１０２ｂに設けられており、操作アーム１０３ａ、１０３ｂの揺動変位量を検出して信号を発信する。操作レバー用上下方向変位検出器１０８１ａ、１０８１ｂは、操作アーム１０３ａ、１０３ｂに設けられており、操作レバー１０４ａ、１０４ｂの上下方向の変位量を検出して信号を発信する。操作レバー用前後方向変位検出器１０８２ａ、１０８２ｂは、操作アーム１０３ａ、１０３ｂに設けられており、操作レバー１０４ａの前後方向の変位量を検出して信号を発信する。作業具回動レバー用変位検出器１０９ａ、１０９ｂは、操作レバー１０４ａ、１０４ｂに設けられており、作業具回動レバー１０５ａ、１０５ｂの回転変位量を検出して信号を発信する。作業具操作スイッチ用変位検出器１１０ａ、１１０ｂは、作業具回動レバー１０５ａ、１０５ｂに備えられており、作業具操作スイッチ１０６ａ、１０６ｂの変位量を検出して信号を発信する。

また、図９において、左走行指示スイッチ用変位検出器１３３は、左走行指示スイッチ１３０に備えられており、左走行指示スイッチ１３０の変位量を検出して信号を発信する。右走行指示スイッチ用変位検出器１３４は、右走行指示スイッチ１３１に備えられており、右走行指示スイッチ１３１の変位量を検出して信号を発信する。旋回指示スイッチ用変位検出器１３５は、旋回指示スイッチ１３２に備えられており、旋回指示スイッチ１３２の変位量を検出して信号を発信する。

本発明の実施の形態に係る遠隔操作システムにおいて、操作装置２００の操作アーム１０３ａ、１０３ｂを基準位置（図８に示した操作アーム１０３ａ，１０３ｂの位置を基準位置とする）から揺動させると、その基準位置からの揺動量に応じて操作アーム用変位検出器１０７ａ、１０７ｂは送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ａへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ａは駆動信号を生成して、スイングポストシリンダ駆動系９２ａ、９２ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けたスイングポストシリンダ駆動系９２ａ、９２ｂは、スイングポストシリンダ９ａ、９ｂを伸縮させる。これによりスイングポスト７ａ、７ｂが揺動する。なお、図５中には図示していないが、駆動信号生成部９０Ａは、操作アーム１０３ａの揺動量（操作アーム用変位検出器１０７ａの検出信号）からスイングポストシリンダ駆動系９２ａへの駆動信号を生成する第１駆動信号生成部と、操作アーム１０３ｂの揺動量（操作アーム用変位検出器１０７ｂの検出信号）からスイングポストシリンダ駆動系９２ｂへの駆動信号を生成する第２駆動信号生成部を備えている。

また、操作レバー１０４ａ、１０４ｂを基点（図６，８に示した位置）から上下方向に変位させると、その基点からの変位量に応じて操作レバー用上下方向変位検出器１０８１ａ、１０８１ｂは送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｂへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｂは駆動信号を生成して、ブームシリンダ駆動系９３ａ、９３ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けたブームシリンダ駆動系９３ａ、９３ｂは、ブームシリンダ１１ａ、１１ｂを伸縮させる。これによりブーム１０ａ、１０ｂが揺動する。

また、操作レバー１０４ａ、１０４ｂを基点（図６，８に示した位置）から前後方向に変位させると、その基点からの変位量に応じて操作レバー用前後方向変位検出器１０８２ａ、１０８２ｂは送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｃへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｃは駆動信号を生成して、アームシリンダ駆動系９４ａ、９４ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けたアームシリンダ駆動系９４ａ、９４ｂは、アームシリンダ１３ａ、１３ｂを伸縮させる。これによりアーム１２ａ、１２ｂが揺動する。

また、作業具回動レバー１０５ａ、１０５ｂを基準位置から前後方向に回動させると、その基準位置からの変位量に応じて作業具回動レバー用変位検出器１０９ａ、１０９ｂは送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｄへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｄは駆動信号を生成し、作業具シリンダ駆動系９５ａ、９５ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた作業具シリンダ駆動系９５ａ、９５ｂは、作業具シリンダ１５ａ、１５ｂを伸縮させる。これにより作業具１４ａ、１４ｂが揺動する。

また、作業具操作スイッチ１０６ａ、１０６ｂを上下方向に変位させると、作業具操作スイッチ用変位検出器１１０ａ、１１０ｂは送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｅへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｅは駆動信号を生成し、作業具爪シリンダ駆動系９６ａ、９６ｂに駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた作業具爪シリンダ駆動系９６ａ、９６ｂは、作業具爪シリンダ１７ａ、１７ｂを伸縮させる。これにより把持爪１６１ａ、１６１ｂと、把持爪１６２ａ、１６２ｂが開閉する。

また、左走行指示スイッチ１３０を基準位置から前後方向に変位させると、その変位に応じて左走行指示スイッチ用変位検出器１３３は送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｆへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｆは駆動信号を生成し、左走行駆動系９７に駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた左走行駆動系９７は、走行モータ１８ａを駆動させる。これにより作業機械１の覆帯２ａが駆動する。

また、右走行指示スイッチ１３１を基準位置から前後方向に変位させると、その変位に応じて右走行指示スイッチ用変位検出器１３４は送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｇへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｇは駆動信号を生成し、右走行駆動系９８に駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた右走行駆動系９８は、走行モータ１８ｂを駆動させる。これにより作業機械１の覆帯２ｂは駆動する。

また、旋回指示スイッチ１３２を基準位置から前後方向に変位させると、その変位に応じて旋回指示スイッチ用変位検出器１３５は送信機１５０へ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた送信機１５０は、図５に示した受信機１５１へ検出信号を送信する。次に、この検出信号を受けた受信機１５１は制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｈへ検出信号を発信する。次に、この検出信号を受けた駆動信号生成部９０Ｈは駆動信号を生成し、旋回駆動系９９に駆動信号を発信する。さらに、この駆動信号を受けた旋回駆動系９９は、旋回モータ１９を駆動させる。これにより作業機械１の旋回体４が旋回する。

＜効果＞
上記のように、本実施の形態では、操作アームブラケット１０２ａ，１０２ａへの取付け位置１２３ａ，１２３ｂを中心として左右方向に揺動可能に構成された操作アーム１０３ａ，１０３ｂを遠隔用の操作装置２００に備えた。そして、この操作アーム１０３ａ，１０３ｂを基準位置から左右に揺動することで、作業機械１に搭載されている操作装置（左腕操作部５０ａ、右腕操作部５０ｂ）と同様に、フロント作業機Ａ，Ｂの左右揺動を指示することが可能となった。したがって、本実施の形態によれば、作業機械に実際に搭乗して作業する場合と同等の作業効率を遠隔用の操作装置により得ることができる。

また、上記の構成とすることで、背当て１４１と背負いベルト１４２を用いて遠隔用の操作装置２００を操作者の背中に固定することができる。その結果、操作者は、作業機械１に搭載されているフロント作業機用の操作装置と形状および配置がほぼ同等である操作装置２００の重量を支えつつ作業機械１を遠隔で操作することが可能となり、作業機械１に搭乗して作業を行う場合と同等の作業効率が得られる。

＜変形例：縦レバー＞
ところで、上記の説明では、操作レバー１０４ａ、１０４ｂの軸方向が水平方向に保持されるように操作レバー１０４ａ、１０４ｂを配置したが（図６など参照）、操作レバー１０４ａ、１０４ｂの配置はこれだけに限らない。図１０は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作用の操作装置２００Ａの変形例の斜視図である。この図に示す操作装置２００Ａは、前後左右に回動自在なジョイスティック型の操作レバー４０４ａ，４０４ｂを備えている。操作レバー４０４ａ、４０４ｂは、基準位置においてその軸方向が上下方向に保持されるように、操作アーム１０３ａ、１０３ｂの先端部に固定されている。

操作装置２００Ａにおける左走行指示スイッチ１３０および右走行指示スイッチ１３１は、操作アーム１０３ｂの先端部における内側面から操作アーム１０３ａ側に突出したブラケット上に配置されている。また、旋回指示スイッチ１３２は、操作アーム１０３ａの先端部における内側面から操作アーム１０３ｂ側に突出したブラケット上に配置されている。なお、図６に示した場合と同様に、各スイッチ１３０、１３１、１３２の配置に特に限定は無い。

＜変形例：操作者が搭乗不能な作業機械での利用＞
なお、本実施の形態は、操作者が搭乗可能な作業機械１の運転席４９内に設けられた切替えスイッチ１５２を操作することで、搭乗操作と遠隔操作を切り替える構成となっているが、操作者が搭乗不可能な構造（例えば運転席４９の無い構造）を作業機械１が備える場合には、遠隔でのみ作業機械１を操作する構成としても良い。

＜第２実施形態：スイング中心が背当ての背部に位置＞
第１の実施の形態では、操作アーム１０３ａ，１０３ｂの操作アームブラケット１０２ａ，１０２ａへの取付け位置１２３ａ，１２３ｂが、フレーム１４３の左右方向の端部の外側に位置した構成となっているが、これに代えて、取付け位置１２３ａ，１２３ｂがともにフレーム１４３の左右方向の両端部（左右外縁）よりも内側に位置した構成として良い。

図１１は、第２の実施の形態における遠隔操作用の操作装置２００の上面図である。フレーム１４３の構成は第１実施形態と同様である。図１１では、固定板１１１ａ，１１１ｂと操作アームブラケット１０２ａ，１０２ｂが、第１実施形態と比較してフレーム１４３の左右方向の両端部（左右外縁）の内側に設けてある。操作アーム１０３ａ，１０３ｂはともに一方の端部（後側の端部）側においてＬ字に屈曲した形状をしており、当該一方の端部がともに、背当て１４１の後側に配置されたアームブラケット１０２ａ，１０２ｂに接続されている。これにより、操作アーム１０３ａ，１０３ｂの揺動中心である操作アーム取付け位置（操作アーム取付け部）１２３ａ、１２３ｂがともに、フレーム１４３の左右外縁よりも左右方向における内側に位置し、かつ、背当て１４１の後側に位置している。つまり、操作アーム取付け位置１２３ａ，１２３ｂの左右方向における中心間距離Ｌ１と、フレーム１４３の左右方向における外幅Ｌ２とを比較すると、Ｌ１＜Ｌ２となる。

このような構成とすることで、操作アームブラケット１０２ａ，１０２ｂの左右方向の外側への張出し量を少なくすることが可能となり操作装置２００がコンパクトになるので、遠隔操作装置２００の装着時の操作者の移動性が向上する。

＜第３実施形態：旋回指示スイッチ及び走行指示スイッチの他の配置＞
第１実施の形態では、左走行指示スイッチ１３０と、右走行指示スイッチ１３１を背負子１００の右側の操作アーム１０３ｂ先端の上部に配置し、旋回指示スイッチ１３２を左側の操作アーム１０３ａ先端の上部に配置したが、これらスイッチ１３０、１３１、１３２の配置に特に限定は無い。例えば、左右のスイッチ１３０，１３１，１３２の位置を入れ替えて、左走行指示スイッチ１３０と右走行指示スイッチ１３１を背負子１００の左側の操作アーム１０３ａ先端の上部に配置し、旋回指示スイッチ１３２を右側の操作アーム１０３ｂ先端の上部に配置する構成を採用してもよい。

また、左走行指示スイッチ１３０、右走行指示スイッチ１３１および旋回指示スイッチ１３２を、左右の操作アーム１０３ａ、１０３ｂの先端部にそれぞれ配置してもよい。図１２は、第３の実施の形態における遠隔操作用の操作装置２００の斜視図である。

図１２の操作装置２００は、左右の操作アーム１０３ａ、１０３ｂの前側の端部（他方側の端部）に位置する操作レバーブラケット１２５ａ，１２５ｂの上面にそれぞれ設けられた左走行指示スイッチ１３０、右走行指示スイッチ１３１および旋回指示スイッチ１３２を備えている。先述の例と同様に、左走行指示スイッチ１３０、右走行指示スイッチ１３１および旋回指示スイッチ１３２の変位量は、左走行指示スイッチ用変位検出器１３３、右走行指示スイッチ用変位検出器１３４および旋回指示スイッチ用変位検出器１３５で検出されて送信機１５０及び受信機１５１を介して制御装置９０に出力され、制御装置９０内の駆動信号生成部９０Ｆ，９０Ｇ，９０Ｈにて各スイッチ操作に対応するアクチュエータ１８ａ，１８ｂ，１９への駆動信号が生成される。

ところで、作業機械１を操作する際には、２つのフロント作業機Ａ，Ｂの一方を操作しながら、走行あるいは本体旋回を同時に行いたい場合がある。例えば、フロント作業機Ａまたはフロント作業機Ｂと旋回モータ１９を同時に動かしたい場合を想定する。本実施形態では、左右の操作アーム１０３ａ，１０３ｂの両方に、旋回指示スイッチ１３２を設けてあることから、操作者が右腕操作部１０１ｂで右のフロント作業機Ｂを動かしている間に、左の操作アーム１０３ａの先端にある旋回指示スイッチ１３２で旋回モータ１９を動かすことができ、さらに、操作者が左腕操作部１０１ａで左のフロント作業機Ｂを動かしている間に右の操作アーム１０３ｂの先端にある旋回指示スイッチ１３２で旋回モータ１９を動かすことができる。なお、一方のフロント作業機と走行を同時操作する場合も同様である。

したがって、上記のように走行指示及び旋回指示に係るスイッチ１３０，１３１，１３２を左右の操作アーム１０３ａ，１０３ｂの両方に備える操作装置２００によれば、２つのフロント作業機Ａ，Ｂの一方を動かしながら、本体旋回又は走行を同時に行うことが可能となり作業性が向上する。

なお、上記の実施の形態では、操作レバーブラケット１２５ａ，１２５ｂの上面に各スイッチ１３０，１３１，１３２を設置したが、一方のフロント作業機を一方の手で操作中の操作者の他方の手が届く範囲であれば各スイッチ１３０，１３１，１３２の設置位置に限定は無い。

上記の実施の形態では、走行可能な走行体３と旋回可能な旋回体４の双方を備える作業機械１を例に挙げて説明したため、走行指示及び旋回指示に係る３つのスイッチ１３０，１３１，１３２を左右の操作アーム１０３ａ，１０３ｂの両方に備える構成としたが、走行体と旋回体のいずれか一方を備える作業機械であれば、その一方の操作信号を生成可能なスイッチを左右の操作アーム１０３ａ，１０３ｂの両方に備える構成とすれば良い。

上記の各実施の形態では、駆動信号生成部９０Ａ〜９０Ｈを作業機械１に設置する場合について説明したが、これらを遠隔操作装置２００に設置し、遠隔操作装置２００側で生成した駆動信号を各アクチュエータの駆動系９２〜９９に無線で直接出力する構成を採用しても良い。

本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の各実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

１…作業機械、３…走行体、４…旋回体、９ａ，９ｂ…スイングポストシリンダ、１１ａ，１１ｂ…ブームシリンダ、１３ａ，１３ｂ…アームシリンダ、１５ａ，１５ｂ…作業具シリンダ、１７ａ，１７ｂ…作業具爪シリンダ、１８ａ，１８ｂ…走行モータ、１９…旋回モータ、４９…運転席、１００…背負子、１０１ａ，１０１ｂ…操作部、１０２ａ，１０２ｂ…操作アームブラケット、１０３ａ，１０３ｂ…操作アーム（アーム）、１０４ａ，１０４ｂ…操作レバー、１０５ａ，１０５ｂ…作業具回動レバー、１０６ａ，１０６ｂ…作業具操作スイッチ、１０７ａ，１０７ｂ…操作アーム用変位検出器（第１、第２操作信号生成器）、１１１ａ，１１１ｂ…固定板、１１４ａ，１１４ｂ…固定ボルト、１１８ａ…固定穴、１１９ａ…固定ボルト、１２５ａ，１２５ｂ…操作レバーブラケット、１３０…左走行指示スイッチ、１３１…右走行指示スイッチ、１３２…旋回指示スイッチ、１４１…背当て、１４２…背負いベルト、Ａ，Ｂ…フロント作業機

Claims (5)

1. 少なくとも１つのアクチュエータを有する作業機械と、前記作業機械から離れた場所から前記少なくとも１つのアクチュエータに対して操作信号を出力する操作装置とを備える作業機械の遠隔操作システムにおいて、
   前記操作装置は、
   フレームと、
   前後方向に延び前側及び後側に端部を有する部材であって、所定の面上を揺動可能に前記後側の端部側において前記フレームに取り付けられたアームと、
   前記アームの基準位置からの揺動量に応じて前記操作信号を生成する操作信号生成器とを備えることを特徴とする作業機械の遠隔操作システム。
2. 請求項１に記載の作業機械の遠隔操作システムにおいて、
   前記操作装置は、
   前記フレームに固定され、操作者の背中に当接される背当てと、
   操作者の背中に前記背当てを固定するための背負いベルトとをさらに備えることを特徴とする作業機械の遠隔操作システム。
3. 請求項２に記載の作業機械の遠隔操作システムにおいて、
   前記アームの揺動中心が、前記背当ての後側に位置し、かつ、前記フレームの左右外縁よりも左右方向内側に位置していることを特徴とする作業機械の遠隔操作システム。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の作業機械の遠隔操作システムにおいて、
   前記作業機械は、
   複数のアクチュエータにより駆動され前記作業機械の左側に取り付けられた第１フロント作業機と、
   複数のアクチュエータにより駆動され前記作業機械の右側に取り付けられた第２フロント作業機とを備え、
   前記操作装置は、
   前記フレームの左側に取り付けられた第１アームと、
   前記フレームの右側に取り付けられた第２アームと、
   前記第１フロント作業機の前記複数のアクチュエータのいずれかに出力する操作信号を前記第１アームの基準位置からの揺動量に応じて生成する第１操作信号生成器と、
   前記第２フロント作業機の前記複数のアクチュエータのいずれかに出力する操作信号を前記第２アームの基準位置からの揺動量に応じて生成する第２操作信号生成器とを備えることを特徴とする作業機械の遠隔操作システム。
5. 請求項４に記載の作業機械の遠隔操作システムにおいて、
   前記作業機械は、少なくとも１つのアクチュエータにより駆動される走行体及び／又は旋回体を備え、
   前記操作装置は、前記第１アーム及び前記第２アームの前記前側の端部にそれぞれ配置され、前記走行体及び／又は前記旋回体の前記少なくとも１つのアクチュエータに出力する操作信号を生成する操作信号生成器をさらに備えることを特徴とする作業機械の遠隔操作システム。

Images