JPH0561245U

JPH0561245U - 多関節建設機械の作業機操作装置

Info

Publication number: JPH0561245U
Application number: JP747592U
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: 1993-08-13
Anticipated expiration: 2007-01-24
Also published as: JP2568422Y2

Abstract

(57)【要約】作業機操作レバーの変位方向と一致する方向に前記作
業機の先端に取り付けた作業具の回動支点を移動させる
ことができると共に、作業機操作レバーに設けた作業具
操作手段により、オペレータは片方の手により作業機操
作レバーを操作しながら、作業具を回転させることがで
きる。【構成】複数の関節からなる作業機に対する回転速度
指令を与える作業機操作レバーを前記複数の関節を含む
平面に略平行な平面上を２次元変位自在に車体に取り付
けると共に、この作業機操作レバーの変位方向と一致す
る方向に前記作業機の先端に取り付けた作業具の回動支
点を移動させるように前記複数の関節に対する速度指令
を行う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、前記作業具に対する回転速度指令を与える
操作手段を前記操作レバーに取着する。

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２−７４２５１」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３５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 ，Ｌ2 ，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３８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ＬＶ1 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ＬＶ 1 、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Ｘc'，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２−１０１５１１」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】

請求項１は、複数の関節からなる作業機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関節を含む平面に略平行な平面上を２次元変位自在に車体に取り付けると共に、この作業機操作レバーの変位方向と一致する方向に前記作業機の先端に取り付けた作業具の回動支点を移動させるように前記複数の関節に対する速度指令を行う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、前記作業具に対する回転速度指令を与える操作手段を前記操作レバーに設けることを特徴とし、請求項２は、前記作業具に対する回転速度指令を与える操作手段は前記作業機操作レバーを操作するオペレータの手の指によって操作されることを特徴とし、請求項３は、前記作業具に対する回転速度指令を与える操作手段は直線式の位置検出器であることを特徴とし、請求項４は、前記作業具に対する回転速度指令を与える操作手段は角度検出器であることを特徴とし、請求項５は、前記多関節建設機械は油圧式掘削機であり、該油圧掘削機の上部旋回体の旋回操作レバーは車体に対して立設されると共に、前記作業機操作レバーを操作する手と反対側の手により旋回方向に操作されるように設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

次に前記構成の作用について説明する。請求項１は、複数の関節からなる作業機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関節を含む平面に略平行な平面上を２次元変位自在に操作すれば、この作業機操作レバーの変位方向と一致する方向に前記作業機の先端に取り付けた作業具の回動支点を移動させることができ、前記作業機操作レバーに設けた作業具操作手段により前記作業具を回転させることができる。請求項２は、前記作業機操作レバーをオペレータが操作しながら、同じ手の指により前記作業具操作手段を操作することができる。請求項３は、前記作業具に対する回転速度指令は前記作業具操作手段の操作量に応じて直線式の位置検出器により出力され、請求項４は、前記作業具に対する回転速度指令は前記作業具操作手段の操作量に応じて角度検出器により出力され、請求項５は、前記作業機操作レバーを操作する手と反対側の手により車体に対して立設された旋回操作レバーを所望の旋回方向に操作すれば、上部旋回体は旋回操作レバーの操作方向に旋回する。

【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３０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２０ｘ，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２３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、作業機操作レバー３を略垂直方向に配設するようにしたが、該作業機操作レバー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と共に、一方の手だけで作業機の操作を行うため、オペレータは作業機の操作に集中することができる。（２）従来のように、手首を頻繁に動かすことによってバケットの回動駆動操作を行う必要がないのでオペレータに疲労感を与えることがない。（３）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。

【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

【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関節を
含む平面に略平行な平面に近い球面上を変位自在に車体
に取り付けると共に、この作業機操作レバーの変位方向
と一致する方向に前記作業機の先端に取り付けた作業具
の回動支点を移動させるように前記複数の関節に対する
速度指令を行う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、前記作業具に対する回転速度指令
を与える操作手段を前記操作レバーに設けることを特徴
とする多関節建設機械の作業機操作装置。
【請求項２】前記作業具に対する回転速度指令を与え
る操作手段は前記作業機操作レバーを操作するオペレー
タの手の指によって操作されることを特徴とする請求項
１の多関節建設機械の作業機操作装置。
【請求項３】前記作業具に対する回転速度指令を与え
る操作手段は直線式の位置検出器であることを特徴とす
る請求項１の多関節建設機械の作業機操作装置。
【請求項４】前記作業具に対する回転速度指令を与え
る操作手段は角度検出器であることを特徴とする請求項
１の多関節建設機械の作業機操作装置。
【請求項５】前記多関節建設機械は油圧式掘削機であ
り、該油圧式掘削機の上部旋回体の旋回操作レバーは車
体に対して立設されると共に、前記作業機操作レバーを
操作する手と反対側の手により旋回方向に操作されるよ
うに設けたことを特徴とする請求項１の多関節建設機械
の作業機操作装置。