JP2540782Y2 - 油圧式掘削機の作業機操作装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、油圧式掘削機の作業機操作装置に関する。

［従来の技術］ 作業機として複数のアームと、先端のアームに取り付
けられるバケット等のアタッチメントとを有する多関節
建設機械、たとえば油圧式掘削機は一般に第５図に示す
ように、作業機としてブーム16、アーム17、バケット18
を備え、これらの作業機はブームシリンダ19、アームシ
リンダ20、バケットシリンダ21によって駆動される。ま
た車体22は履帯23上で旋回することができる。前記作業
機の駆動と車体の旋回とは、キャビン内に配設された２
本の作業機操作レバー（以下操作レバーという）によっ
て手動操作される。

前記操作レバーの操作性を改良し、未熟なオペレータ
であっても容易に作業ができるようにするため、本発明
者らがさきに出願した特願平２−74258、特願平２−742
59による作業機制御装置がある。この作業機制御装置は
第６図に示すように、ブームとアームとを駆動する操作
レバー１を運転席右側にほぼ水平に取り付け、バケット
駆動と旋回操作とを行う操作レバー10を運転席左側にほ
ぼ垂直に取り付けた上、操作レバー１を前記ブーム、ア
ームおよびバケットを含む平面上を２次元変位移動自在
に構成し、操作レバー１先端の変位方向と同じ方向にバ
ケットの回動支点が移動するように前記ブーム、アーム
を制御するものである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記構造の油圧式掘削機用作業機制御装置において、
操作レバー１のストロークと操作力との関係は第７図に
示す通りであり、ｘ軸およびｙ軸方向を基準として、操
作レバーを中立位置に戻す力Fx1,Fx2（またはFy1,Fy2）
が作用している。従って操作レバー１を動かすには、お
のおのの方向にFx1,Fx2（またはFy1,Fy2）を超える力を
加える必要がある。

このような構造により、ｘ軸またはｙ軸に沿って直線
的に操作レバーを動かすことが容易となっている。たと
えばｘ軸に沿って直線的に操作レバーを動かす場合に
は、概略ｘ軸方向にFx1またはFx2を超える力を加える。
このときｙ軸方向に加わる力を完全に０とすることは困
難であるが、ｙ軸方向に加わる力がFy1またはFy2以下で
あれば、ｙ軸方向に操作レバーが動くことはない。従っ
てオペレータはｘ軸に沿って容易に直線的に操作レバー
を動かすことができ、これに伴ってバケット刃先もｘ軸
に沿って直線的に動く。

ところが、ｘ軸またはｙ軸に対してある角度をもって
直線的に操作レバーを動かそうとする場合は、前述のよ
うに容易ではない。たとえば第５図に示すような斜面を
一定の角度θで平坦に掘削または仕上げする場合、作業
サイクルごとに角度が異なったり、１作業サイクル内で
角度が変化したりすると、凹凸のある斜面に形成されて
しまう。特に未熟なオペレータの場合は、このような一
定角度の斜面掘削・仕上げは極めて困難な作業となる。
なお特願平２−74258、特願平２−74259によらない作業
機操作装置すなわちブーム操作とアーム操作とを別々の
操作レバーで行う油圧式掘削機では、上記斜面掘削・仕
上げは更に難しい作業となる。

本考案は上記従来の問題点に着目し、基準とするｘ軸
またはｙ軸に対して傾きをもつ方向に直線的に操作レバ
ーを動かす場合、前記傾きを持つ方向に沿った動きを複
数のアームに正確かつ容易に指示することができるよう
な、油圧式掘削機の作業機操作装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本考案に係る油圧式掘削機
の作業機操作装置は、作業機として複数のアームと、先
端のアームに取り付けられるバケットとを有し、前記複
数のアームに対する回転速度指令を与える操作レバー
を、前記複数のアームおよびバケットを含む平面にほぼ
平行な平面上を２次元変位自在に車体に取り付けるとと
もに、この操作レバーの変位方向と一致する方向にバケ
ットの回動支点を移動させるように、前記複数のアーム
に対する速度制御を行う制御手段を備えた油圧式掘削機
において、 複数のアームを駆動し、ｘ軸またはｙ軸に沿う直線的
な動きを容易とした作業機操作レバーを、レバー中心軸
回りに回動自在とし、作業機操作レバー軸の回動角検出
手段によって検出した前記回動角θの値に基づいて、傾
きθなるｘ−ｙ座標系上の変位を、傾き０なる基準座標
系における変位に換算して前記複数のアームに対する速
度制御を行う制御手段を備える構成とした。

［作用］ 上記構成によれば、操作レバーをレバー中心軸回りに
回動自在とし、回動角θだけ傾いた操作レバーのｘ−ｙ
座標系における操作レバーの変位方向、変位量を、操作
レバー回動角０すなわち傾き０のときの座標系（Ｘ−Ｙ
座標系とする）における変位方向、変位量を、操作レバ
ー回動角０すなわち傾き０のときの座標系（Ｘ−Ｙ座標
系とする）における変位方向、変位量に換算した上、ブ
ーム駆動系、アーム駆動系に指令信号を出力することに
したので、作業に先だって操作レバーを所望の角度に回
転させておけば、ｘ軸またはｙ軸に沿って操作レバーを
動かすだけで、角度θに沿って直線的にバケットを動か
すことができる。

［実施例］ 以下に本考案に係る油圧式掘削機の作業機操作装置の
実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

第１図は油圧式掘削機のブーム、アームを駆動する操
作レバーの概略斜視図である。この操作レバー１は運転
席床面に対してほぼ平行にコントロールスタンド２に取
り付けられ、ブーム、アーム、バケットを含む平面上を
自在に２次元変位できるようになっている。前記操作レ
バー１は、レバー基部に操作レバー１の変位方向および
変位量を検出するレバー変位検出器３を内蔵している。
また操作レバー１は基部外周にクリックスストップ式の
角度目盛り４を備え、この角度目盛り４とともに操作レ
バー１がレバー中心軸（ｚ軸という）回りに回転する構
造になっている。

コントロールスタンド２内部には前記操作レバー１の
回動角と回動方向とを検出するレバー回動角検出器５が
設けられ、コントロールスタンド２外側の見やすい箇所
に設けられた表示窓６に、操作レバー１の回動角が表示
されるようになっている。前記レバー変位検出器３およ
びレバー回動角検出器５の出力配線はコントローラに接
続されている。

油圧式掘削機を用いて第５図に示すように、斜面を角
度θで平坦に掘削または仕上げする場合、操作レバーを
ｘ軸に対して角度θで直線的に動かす必要がある。そこ
で油圧式掘削機を所望の位置に移動させた後、操作レバ
ー１をｚ軸回りにθだけ回転する。これによりｘ−ｙ座
標系は、第２図に示すように基準座標系Ｘ−Ｙに対しθ
の傾きをもつことになる。このとき座標Ｐ（x,y）は次
式によってＰ（X,Y）に変換される。

Ｘ＝xcosθ−ysinθ Ｙ＝xsinθ＋ycosθ 従って操作レバー１を角度θで直線的に動かすという
ことは、ｘ軸に沿って動かすことになり、これは従来の
技術によって容易に可能である。従って第３図におい
て、操作レバーをｘ軸方向にストロークsxだけ動かした
場合、基準座標系（Ｘ−Ｙ）では、 SX＝sx・cosθ ここで sy＝０であるから SY＝sx・sinθ となり、第４図に示すようにθ,sx,syの値がコントロー
ラ７に入力されると、コントローラ７はこれらの値から
SX,SYを演算した上、ブーム駆動系８、アーム駆動系９
にそれぞれ流量指令信号を入力し、バケット刃先は角度
θの直線上を移動する。なお第４図において、操作レバ
ー10、レバー変位検出器11、ブーム角センサ12、アーム
角センサ13、バケット角センサ14、バケット駆動系15お
よびコントローラ７の機能の詳細は本発明者らがさきに
出願した特願平２−74259に述べた通りであり、説明を
省略する。

以上によりオペレータは、操作レバーをほぼｘ軸方向
に沿って操作するだけで、従来から正確な作業が困難と
されていた斜面の掘削・仕上げを容易に達成することが
できるようになる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、油圧式掘削機の
ブーム、アームを駆動する操作レバーをレバー中心軸回
りに回動自在とし、操作レバー軸の回動によってその回
動角だけ傾いたｘ−ｙ座標系における操作レバーの変位
方向、変位量を基準座標系における変位方向、変位量に
換算して作業機駆動系に指示する構成としたので、１本
の操作レバーを操作するだけで、任意の角度の直線的掘
削を正確かつ容易に行うことができる。従って未熟練オ
ペレータであっても、十分に満足できる成果を上げるこ
とができ、これに伴ってオペレータの精神的、肉体的疲
労が大幅に軽減され、斜面掘削・仕上げ作業における作
業能率を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る油圧式掘削機の操作レバーを斜め
後方から見た説明図、第２図はｘ−ｙ座標系と基準座標
系（Ｘ−Ｙ座標系）との関係を示す説明図、第３図は斜
面掘削作業において、ｘ−ｙ座標系における操作レバー
の変位方向、変位量と、基準座標系における操作レバー
の変位方向、変位量との関係を示す説明図、第４図は本
実施例における作業機制御系の構成を示すブロック図、
第５図は油圧式掘削機の概略側面図、第６図は操作レバ
ー付近の斜視図、第７図は油圧式掘削機のレバーストロ
ークとレバー操作力との関係を示す図である。 1,10……作業機操作レバー 3,11……レバー変位検出器 ４……角度目盛り ５……レバー回動角検出器 ６……表示窓 16……ブーム 17……アーム 18……バケット 22……車体

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機として複数のアームと、先端のアー
   ムに取り付けられるバケットとを有し、前記複数のアー
   ムに対する回転速度指令を与える作業機操作レバーを、
   前記複数のアームおよびバケットを含む平面にほぼ平行
   な平面上を２次元変位自在に車体に取り付けるととも
   に、この作業機操作レバーの変位方向と一致する方向に
   バケットの回動支点を移動させるように、前記複数のア
   ームに対する速度制御を行う制御手段を備えた油圧式掘
   削機において、 複数のアームを駆動し、ｘ軸またはｙ軸に沿う直線的な
   動きを容易とした作業機操作レバーを、レバー中心軸回
   りに回動自在とし、作業機操作レバー軸の回動角検出手
   段によって検出した前記回動角θの値に基づいて、傾き
   θなるｘ−ｙ座標系上の変位を、傾き０なる基準座標系
   における変位に換算して前記複数のアームに対する速度
   制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする油圧式掘
   削機の作業機操作装置。