JP2568422Y2

JP2568422Y2 - 多関節建設機械の作業機操作装置

Info

Publication number: JP2568422Y2
Application number: JP1992007475U
Authority: JP
Inventors: 博之石見
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1998-04-15
Anticipated expiration: 2007-01-24
Also published as: JPH0561245U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は油圧式掘削機などの多関
節を有する建設機械に関し、特に該多関節を有する建設
機械の作業機操作レバーの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】多関節を有する建設機械の作業機操作装
置、特に操作レバーの変位方向と一致する方向に作業機
を駆動制御するようにして、作業機の操作感覚が人間の
感覚にマッチするようにした構成は、従来、例えば図６
〜図８に示すような本出願人による「特願平２−７４２
５９」がある。図６における油圧式掘削機は、作業機と
してブーム３０、アーム３１、バケット３２を有し、こ
れらブーム３０、アーム３１、バケット３２はブームシ
リンダ３３、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３
５によって駆動される。また、上部旋回体３６は下部走
行体３７上で矢印のように旋回する。これら作業機３０
〜３２は通常、運転室３８内に配置された、図７に示さ
れるような２本の作業機操作レバーＬＶ１，ＬＶ２によ
って操作される。Ａは上部旋回体３６上におけるブーム
３０の回動支点、Ｂはブーム３０上におけるアーム３１
の回動支点、Ｃはアーム３１上におけるバケット３２の
回動支点であり、これら回動支点Ｂ，Ｃの位置はＡを原
点とするＸ−Ｙ座標により表わされる。なお、Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３は、それぞれ前記回動支点ＡＢ間の距離、回動
支点ＢＣ間の距離、回動支点Ｃとバケット３２の刃先間
の距離である。

【０００３】図７は図６に示す油圧式掘削機の運転室３
８内に配置される運転席を概略的に示すもので、作業機
操作レバーＬＶ1 はブーム３０およびアーム３１を連動
駆動操作し、作業機操作レバーＬＶ2 の前後方向の操作
は上部旋回体３６を旋回駆動操作させるものである。作
業機操作レバーＬＶ1 は図７にも示すように、運転席の
床に対して略平行に取り付けられており、ブーム３０、
アーム３１およびバケット３２を含む平面と略平行な平
面に近い球面上を自在に変位できるように構成されてい
る。この作業機操作レバーＬＶ1 は、図６に示すバケッ
ト３２の回動支点Ｃに対する速度指令Ｖｃを与えるもの
で、この速度指令Ｖｃの方向に一致する方向にバケット
３０の回動支点Ｃが移動するようブーム３０およびアー
ム３１が回転駆動される。即ち、作業機操作レバーＬＶ
1 の変位方向とバケット３２の回動支点Ｃの移動方向は
完全に一致すると共に、作業機操作レバーＬＶ1 の変位
量Ｌ1 はバケット３０の回動支点Ｃの移動速度に対応し
ている。なお、この作業機操作レバーＬＶ1 の変位方向
は車体を基準とした相対角度を示すもので、絶対的な方
向を示すものではない。図７に示すように、作業機操作
レバーＬＶ2 は作業機操作レバーＬＶ1 とは違って通常
どおり略垂直方向に配設されており、その前後方向操作
によってバケット３のチルト（掘削側への回転）／ダン
プ（排土側への回転）を行い、また、左右方向操作によ
って上部旋回体３６が左右旋回を行うように駆動制御す
る。

【０００４】図８は前記従来技術の制御駆動系の構成を
示すもので、作業機操作レバーＬＶ1 、ＬＶ2 の各変位
方向および変位量Ｌ_1X ,Ｌ_1Y ,Ｌ２はレバー変位検出器
２０ｘ，２０ｙ，２１で検出され、それらの検出出力Ｘ
c'，ＹC'はコントローラ２２に入力される。また、ブー
ム角センサ１７、アーム角センサ１８、バケット角セン
サ１９によってブーム角α、アーム角β、バケット角γ
（図６参照）がそれぞれ検出され、該角検出値α、β、
γがコントローラ２２に入力される。即ち、コントロー
ラ２２では、レバー変位検出器２０ｘ, ２０ｙから入力
されたバケット３２の回動支点Ｃにおける速度指令Ｖc
に関するＸ，Ｙ方向の各ベクトルＸc'，Ｙc'と、ブーム
角センサ１７，アーム角センサ１８により検出したブー
ム角αとアーム角β、および定数であるブーム長Ｌ1 、
アーム長Ｌ2 によりブーム３０の回転速度指令α’とア
ーム３１の回転速度指令β’を求める（詳細は本出願人
による「特願平２−７４２５１」参照）。ところで、ブ
ームシリンダ３３への供給流量は車体に対するブーム３
０の回転速度に対応し、アームシリンダ３４への供給流
量はブーム３０に対するアーム３１の回転速度に対応し
ているため、コントローラ２２はブーム３０の回転速度
指令α’をブーム駆動系２３へ、ブーム３０に対するア
ーム３１の回転速度指令β’をアーム駆動系２４へ出力
する。

【０００５】また、コントローラ２２はレバー変位検出
器２１から入力されたバケット３２の回転速度指令γ’
をバケット駆動系２５に出力する。このように本従来例
においては、作業機操作レバーＬＶ1 をオペレータの前
方側方に配置し、この作業機操作レバーＬＶ1 の変位方
向と一致する方向にバケット回動支点Ｃが移動するよう
にブーム３０およびアーム３１を駆動制御するように
し、かつ、作業機操作レバーＬＶ2 の操作方向もバケッ
ト３２の移動方向と一致させるようにしたので、作業機
の操作感覚が人間の感覚にマッチするようになり、誤操
作が減少すると共に、複雑な複合操作も容易になし得る
ようになる。

【０００６】図９は他の従来技術である「特開平２−１
０１５１１」を示す図で、作業機操作レバー４０による
バケット回動支点Ｃの駆動制御は前記従来技術の作業機
操作レバーＬＶ1 と同じであるが、前記従来技術の作業
機操作レバーＬＶ2 の前後操作によるバケット３２の回
動制御を作業機操作レバー４０の軸回りの回転操作で行
うことによって、作業機の操作を一方の作業機操作レバ
ー４０で行い、他方の操作レバー４１は旋回操作専用に
使用する以外は前記従来技術と同様のため説明を省略す
る。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】前記従来技術、「特願
平２−７４２５１」においては、一方の作業機操作レバ
ーＬＶ1 でバケット３２の回動支点Ｃを制御し、他方の
作業機操作レバーＬＶ2の前後方向操作でバケット３２
の回動制御を行うため、作業機操作のうちバケット３２
の回動操作だけを別の手で行うことになり、オペレータ
にとって違和感があるという問題があった。また、作業
機の操作を片方の手だけに集中させるようにした前記他
の従来技術、「特開平２−１０１５１１」ではバケット
３２の回動操作が作業機操作レバー４０の回転操作であ
るため、バケット３２の回動操作に当たって手首を頻繁
に動かす必要があり、オペレータにとって疲労感を与え
る問題があった。

【０００８】本考案は前記従来の不具合を改善する目的
でなされたもので、作業機の操作感覚が人間の感覚にマ
ッチするようにして、複雑な複合操作を容易になし得る
ようにした多関節建設機械において、作業機の操作を一
方の手に集中させるだけでなく、手首を動かさずにバケ
ットを回動操作することによって、オペレータが疲れる
ことのない多関節建設機械の作業機操作装置を提供す
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１の考案は、複数
の関節からなる作業機を操作し、車体上に固定された支
点回りに揺動自在で、かつ車体の左右方向に略水平に設
置された１本の作業機操作レバーと、この作業機操作レ
バーの変位方向と一致する方向に、作業機の先端に取り
付けた作業具の回転支点が移動するように、複数の各関
節駆動手段に対して作業機操作レバーの操作量に応じた
速度指令を出力する制御手段を備えた多関節建設機械の
作業機操作装置において、作業機操作レバーに設けら
れ、作業機操作レバーを握った手の指先で操作される操
作手段と、操作手段からの信号を入力し、操作手段の操
作方向に作業具をその回転支点回りに回転させると共
に、操作手段の操作量に応じた回転速度指令を、作業具
の駆動手段に出力する制御手段とを備えることを特徴と
し、本願第２の考案は、第１の考案において、操作手段
は、信号発生部とその操作部とからなり、信号発生部
は、作業機操作レバーの内部に設置され、操作部は作業
機操作レバー端部に揺動支点を有するレバーで、その一
端はリンクを介して信号発生部に連結され、他端を作業
機操作レバーを握った手の指先で揺動操作することを特
徴とし、本願第３の考案は、第１の考案において、操作
手段は、信号発生部とその操作部とからなり、信号発生
部は、作業機操作レバーに設置された角度検出器で、操
作部は、作業機操作レバーを握った手の指先により角度
検出器を操作する摘みとすることを特徴とする。

【００１０】

【作用】次に前記構成の作用について説明する。第１の
考案は、移動させようとする作業具の所望位置方向に作
業機操作レバーを操作すると、その操作量に応じた速度
で作業機先端の回転支点に取り付けた作業具が移動す
る。作業具が所望位置に到達したら作業機操作レバーを
中立に戻して作業機を停止させた後、作業具を回転した
い方向に、作業機操作レバーを握った手の指先で操作手
段を操作すると、作業具はその回転支点回りに操作手段
の操作量に応じた速度で回転する。第２の考案は、作業
機操作レバーを握った手の指先で操作部（レバー）の他
端を揺動操作すると、作業機操作レバーの内部に設置さ
れ、操作部（レバー）の一端にリンクを介して連結され
た信号発生部が駆動される。第３の考案は、作業機操作
レバーを握った手の指先で操作部（摘み）を操作する
と、作業機操作レバーに設置された信号発生部（角度検
出器）が駆動される。

【００１１】

【実施例】以下、本考案の実施例について添付図面によ
り詳述する。図１〜図５は本考案の実施例を示す図で、
図１〜図４は本考案の第１実施例を示す図、図５は本考
案の第２実施例における図３に対応する部分を示す図で
ある。なお、前記図６〜図８に示す従来技術と共通の構
成要素には同符号を付して、その構成および作用の説明
を省略する。

【００１２】図１に示されるように、図６の運転室３８
内に設置されたオペレータシート１の前方側方に配置さ
れた２本の作業機操作レバー２，旋回操作レバー３によ
ってそれぞれ作業機および上部旋回体が駆動操作され
る。作業機操作レバー２はブーム３０およびアーム３１
を連動駆動操作し、旋回操作レバー３は上部旋回体３６
を旋回駆動操作させるものである。作業機操作レバー２
は図６に示す運転室３８の床に対して略平行に取り付け
られており、ブーム３０、アーム３１およびバケット３
２を含む平面と略平行な平面に近い球面上を自在に変位
できるように構成されている。この作業機操作レバー２
は、図６に示すバケット３２の回動支点Ｃに対する速度
指令Ｖｃを与えるもので、この速度指令Ｖｃの方向に一
致する方向にバケット３０の回動支点Ｃが移動するよう
にブーム３０およびアーム３１が回転駆動される。即
ち、作業機操作レバー２の変位方向とバケット３２の回
動支点Ｃの移動方向は完全に一致すると共に、作業機操
作レバー２の変位量Ｌ1 （＝√（Ｌ_1X ²＋Ｌ_1Y ²））は
バケット３０の回動支点Ｃの移動速度に対応している。
なお、この作業機操作レバー２の変位方向は車体を基準
とした相対角度を示すもので、絶対的な方向を示すもの
ではない。

【００１３】図２は図１に示される２本の作業機操作レ
バー２および旋回操作レバー３の操作状態を示す詳細図
で、作業機操作レバー２の上下方向操作と、左右方向操
作（斜め方向操作も可能）によってそれぞれバケット３
０の回動支点Ｃを制御することは前記従来技術と同じで
ある。前記作業機操作レバー２には、図３にその詳細を
示すような差動トランス式バケット回動操作装置が設置
されており、該作業機操作レバー２の端面には円筒ケー
ス６の端面が固着されており、該円筒ケース６はゴム製
のカバー１５により覆われていると共に、該円筒ケース
６の軸方向中央部にはソレノイド７が取り付けられてい
る。該ソレノイド７の内径部には鉄心８が軸方向に移動
できるように配設され、該鉄心８の左右にはフランジ部
を有する非磁性体８ａ，８ｂが固着されていると共に、
該非磁性体８ａ，８ｂのフランジ部と前記円筒ケース６
の内端面間にはそれぞれセンタリングばね９ａ，９ｂが
配設されており、前記鉄心８が軸方向の中心に付勢され
ている。また、前記鉄心８のロッド８ｃはリンク９を介
してバケット回動操作レバー１０がピン１２，１３によ
り連結されており、該バケット回動操作レバー１０は前
記円筒ケース６の他端面に固着されたブラケット１１に
ピン１４により枢着されている。１０ａは前記バケット
回動操作レバー１０の操作部で、オペレータは作業機操
作レバー２のカバー１５部を握ってバケット３２の回動
支点Ｃを操作しながら、人指し指を前記操作部１０ａに
差し込んでバケット３２を回動操作する。即ち、人指し
指を引き込めばバケット３２はチルト作動し、人指し指
を押し出せばバケット３２はダンプ作動するように回転
駆動される。前記鉄心８が軸方向に移動することにより
ソレノイド７から出力されるバケット回動操作指令γ’
は信号配線１６により作業機操作レバー２の中心を通っ
てコントローラ２２に送られる。また、旋回操作レバー
３は作業機操作レバー２とは違って通常どおり垂直方向
に設置されており、該旋回操作レバー３の左右操作によ
って上部旋回体３６が左右方向の旋回を行うように駆動
制御される。

【００１４】図４は前記第１実施例の制御駆動系を示す
もので、作業機操作レバー２およびバケット回動操作レ
バー１０の各変位方向および変位量Ｌ1 （図６参照）,
Ｌ2はレバー変位検出器２０ｘ，２０ｙ，２１で検出さ
れ、それらの検出出力はコントローラ２２に入力され
る。また、ブーム角センサ１７、アーム角センサ１８、
バケット角センサ１９によってブーム角α、アーム角
β、バケット角γ（図６参照）がそれぞれ検出され、該
角検出値α、β、γがコントローラ２２に入力されてい
る。即ち、コントローラ２２では、レバー変位検出器２
０ｘ，２１ｙから入力されたバケット３２の回動支点Ｃ
の速度指令Ｖc に関するＸ，Ｙ方向の各ベクトルＸc'，
Ｙc'と、ブーム角センサ１７，アーム角センサ１８によ
り検出したブーム角αとアーム角β、および定数である
ブーム長Ｌ1 、アーム長Ｌ2 によりブーム３０の回転速
度指令α’とアーム３１の回転速度指令β’を求める
（詳細は本出願人による「特願平２−７４２５１」参
照）。前記従来技術同様、ブームシリンダ３３への供給
流量は車体に対するブーム３０の回転速度に対応し、ア
ームシリンダ３４への供給流量はブーム３０に対するア
ーム３１の回転速度に対応しているため、コントローラ
２２はブーム３０の回転速度指令α’をブーム駆動系２
３へ、ブーム３０に対するアーム３１の回転速度指令
β’−α’をアーム駆動系２４へ出力する。また、コン
トローラ２２はレバー変位検出器２１から入力されたバ
ケット３２の回転速度指令γ’をバケット駆動系２５に
出力すると、バケット３２のチルト（掘削側への回転）
／ダンプ（排土側への回転）が行われる。

【００１５】このように、本実施例では、作業機操作レ
バー２をオペレータの前方側方に配置し、この作業機操
作レバー２の変位方向と一致する方向にバケット回動支
点Ｃが移動するようにブーム３０およびアーム３１を駆
動制御するようにし、かつバケット３２の操作方向もバ
ケット３２の移動方向と一致させるようにしたので、作
業機の操作感覚が人間の感覚にマッチするようになり、
誤操作が減少すると共に、複雑な複合操作を容易になし
得るようになる。なお、本実施例では、旋回操作レバー
３を略垂直方向に配設するようにしたが、該旋回操作レ
バー３も作業機操作レバー２と同じく水平方向に配設し
てもよい。また、本実施例ではバケット３２の他にブー
ム３０、アーム３１という２つの作業機を有する油圧式
掘削機に適用するようにしたが、本考案をバケット３２
以外の作業具を有する他の建設機械に適用するようにし
ても良く、また、作業機はブーム３０、アーム３１の２
つに限らず、３つ以上で構成され、最先端の作業機のバ
ケット回動支点Ｃをレバー２からの指令Ｖ_ｃ（＝√（Ｘ
_ｃ ^，２＋Ｙ_ｃ ^，２））で操作することもできる。

【００１６】図５は、前記本考案の第１実施例における
図３に対応する本考案の第２実施例のバケット回動操作
装置を示す図で、操作レバー２の端面はオペレータの手
による握り部としてゴム製のカバー１５により覆われて
いると共に、該操作レバー２の端面にはフラケット２６
が固定されている。該フラケット２６にはセンタリング
機能（図示せず）付き角度検出器２７が固定されてお
り、該角度検出器２７は摘み２７ａによりその角度信号
であるバケット回動操作信号γ’を調整することができ
る。２８は信号配線で、前記角度検出器２７からのバケ
ット回動操作信号γ’を操作レバー２の中心を経由して
コントローラ２２に伝達する。他の構成については前記
本考案の第１実施例と同様のため説明を省略する。本第
２実施例において作業機を操作するには、オペレータが
操作レバー２のカバー２９部を握りバケット３２の回動
支点Ｃを制御しながら、同じ手の親指と人指し指により
前記摘み２７ａを摘んでバケット３２の回動駆動操作を
行うと、バケット３２のチルト（掘削側への回転）／ダ
ンプ（排土側への回転）が行われる。

【００１７】

【考案の効果】本願考案は以上の通り構成したので次の
ような効果がある。（１）作業機操作レバーの操作方向
と作業具の移動方向とが一致し、操作手段の操作方向と
作業具の回転方向とが一致すると共に、作業機操作レバ
ーおよび操作手段の各操作量に応じた速度で作業具を移
動、回転させることにより、作業機の操作感覚が人間の
感覚にマッチするようにしたので、複雑な複合操作を容
易になし得て、操作性が大幅に向上する。（２）作業機
操作レバーを握った手の指先で操作手段を操作すること
により、一方の手だけで作業機の操作を行うことができ
るため、オペレータは作業機の操作に集中でき、この面
からも操作性が大幅に向上する。（３）バケットの回動
駆動操作を行うには、従来のように、手首を頻繁に動か
す必要がないのでオペレータの疲労を低減できる。
（４）従来技術におけるバケットの回動操作部を改造す
るだけの簡単な改造でよいためコスト的に安価である。
（５）なお、操作手段の信号発生部を作業機操作レバー
の内部に設置すれば、操作手段がコンパクトになると共
に、信号発生部が外部の障害物に対して保護され、信号
発生部を市販の角度検出器とすれば、これを作業機操作
レバーに設置するだけでよいため安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案第１実施例の運転席を示す図である。

【図２】図１における操作レバー部の詳細を示す図であ
る。

【図３】図２における作業機操作レバーの一部軸断面を
示す図である。

【図４】本考案第１実施例における制御回路を示す図で
ある。

【図５】本考案第２実施例における図３に相当する部分
を示す図である。

【図６】一般の油圧式掘削機の全体を示す図である。

【図７】従来技術における運転席および操作レバーの操
作状態を示す図である。

【図８】図４に対応する従来技術における制御回路を示
す図である。

【図９】別の従来技術における運転席および操作レバー
の操作状態を示す、図７と同様な図である。

【符号の説明】

１オペレータシート２作業機操作レバー３旋回操作レバー６円筒ケース７ソレノイド８鉄心８ａ，８ｂ非磁性体８ｃロッド９ａ，９ｂセンタリングばね１０バケット回動操作レバー１０ａ操作部１１ブラケット１２〜１４ピン１５カバー１６信号配線１７ブーム角センサ１８アーム角センサ１９バケット角センサ２０ｘ，２０ｙ，２１操作レバー変位検出器２２コントローラ２３ブーム駆動系２４アーム駆動系２５バケット駆動系２６ブラケット２７ａ摘み２８信号配線２９カバー３０ブーム３１アーム３２バケット３３ブームシリンダ３４アームシリンダ３５バケットシリンダ３６上部旋回体３７下部走行体３８運転室

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の関節からなる作業機を操作し、車
体上に固定された支点回りに揺動自在で、かつ車体の左
右方向に略水平に設置された１本の作業機操作レバー
と、この作業機操作レバーの変位方向と一致する方向
に、作業機の先端に取り付けた作業具の回転支点が移動
するように、複数の各関節駆動手段に対して作業機操作
レバーの操作量に応じた速度指令を出力する制御手段を
備えた多関節建設機械の作業機操作装置において、作業
機操作レバーに設けられ、作業機操作レバーを握った手
の指先で操作される操作手段と、操作手段からの信号を
入力し、操作手段の操作方向に作業具をその回転支点回
りに回転させると共に、操作手段の操作量に応じた回転
速度指令を、作業具の駆動手段に出力する制御手段とを
備えることを特徴とする多関節建設機械の作業機操作装
置。
【請求項２】請求項１において、操作手段は、信号発
生部とその操作部とからなり、信号発生部は、作業機操
作レバーの内部に設置され、操作部は作業機操作レバー
端部に揺動支点を有するレバーで、その一端はリンクを
介して信号発生部に連結され、他端を作業機操作レバー
を握った手の指先で揺動操作することを特徴とする多関
節建設機械の作業機操作装置。
【請求項３】請求項１において、操作手段は、信号発
生部とその操作部とからなり、信号発生部は、作業機操
作レバーに設置された角度検出器で、操作部は、作業機
操作レバーを握った手の指先により角度検出器を操作す
る摘みとすることを特徴とする多関節建設機械の作業機
操作装置。