JPH0849261A

JPH0849261A - 作業機の操作用仮想音生成装置

Info

Publication number: JPH0849261A
Application number: JP18606394A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Hatamura; 洋太郎畑村; Yasuo Tanaka; 康雄田中; Ryuji Takada; 龍二高田; Yutaka Watanabe; 豊渡辺; Seiji Yamashita; 誠二山下
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】作業個所が見えない場合でも、アクチュエー
タの作動を確実に把握し安心して操作ができる作業機の
操作用仮想音生成装置を提供すること。【構成】遠隔操縦装置１０の操作レバー１１Ｌ_a 〜１
１Ｌ_c の操作信号は作業機側の制御装置２３へ無線送信
され、これに応じてコントロールバルブの比例ソレノイ
ド２ａ〜２１ｃが励磁されて作業機が駆動される。アク
チュエータの速度は変位センサ２６と微分回路２７で検
出され、無線送信され、制御装置１３の周波数変換器１
３８Ｆはアクチュエータの速度に応じた周波数信号を出
力し、この周波数信号は増幅器１３８Ａで各操作レバー
に対する特定操作レバーの比に応じた増幅率で増幅さ
れ、この増幅された信号はスピーカ１７から仮想音とし
て出力される。仮想音を聞くことでアクチュエータの作
動が把握できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル、油圧ク
レーン、ブルドーザ等の各種作業機の作業時に使用され
る作業機の操作用仮想音生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業機は、オペレータが１つ又は複数の
操作レバーを操作して対応するアクチュエータを駆動す
ることにより所望の作業を行なう。このような作業機と
して、油圧ショベルを例示してその概略構成を図により
説明する。図１６は油圧ショベルの側面図である。この
図で、１は下部走行体、２は下部走行体１上に旋回可能
に設けられた上部旋回体である。３はフロント機構を示
し、上部旋回体２に可回動に取り付けられたブーム４、
ブーム４に可回動に取り付けられたアーム５、アーム５
に可回動に取り付けられたバケット６より成る。４Ｓは
ブーム４を駆動する油圧シリンダ、５Ｓはアーム５を駆
動する油圧シリンダ、６Ｓはバケット６を駆動する油圧
シリンダである。７は運転室であり、内部に操作レバー
を備えている。オペレータが運転室７内の操作レバーの
うちの所要の操作レバーを操作することにより図示しな
いコントロールバルブを作動させ、これに対応する油圧
シリンダ等（アクチュエータ）をその操作量に応じた速
度で駆動し、地面Ｇの掘削個所Ｇ₁ を掘削し、又はその
他の所要の作業を行なう。

【０００３】このような油圧ショベルによる作業は、通
常、オペレータが運転室７に搭乗し、操作レバーを操作
して行なわれるが、危険な個所での作業、例えば、崖の
近辺、崩壊のおそれのある建造物の近辺、河川等に置け
る作業、火山の土石流の除去作業等の作業を行なう場合
には、オペレータが搭乗して作業をするのは危険である
ので、遠隔操縦手段が用いられる。

【０００４】遠隔操縦手段は、受信信号に応じて各コン
トロールバルブを作動させる作業機側の制御装置と、こ
の制御装置に有線又は無線で信号を送信する遠隔操縦装
置とで構成される。遠隔操縦装置には、作業機の操作レ
バーに対応する操作レバーが備えられ、オペレータは遠
隔個所に設けられた遠隔操縦装置の各操作レバーを、作
業機の操作レバーと同じように操作することにより、そ
の操作量に応じた信号を作業機側の制御装置に送信し、
作業機を操縦する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】オペレータが運転室７
に搭乗して作業機を操作する場合、オペレータは、作業
個所（例えば掘削作業の場合バケット６の先端）を見る
ことにより、操作レバーで操作した油圧シリンダが作動
していることを感覚的に把握できる。しかし、遠隔操縦
手段による作業機の操縦では、遠隔操縦する個所と作業
機とが遠く離れている場合がしばしばあり、この場合、
遠隔操縦装置を操作しているオペレータは作業個所又は
作業機の動作を見ることができず、実際に操作レバーで
操作した油圧シリンダが作動していることを確認するこ
とは不可能であり、不安を抱きながら操縦しなければな
らない。

【０００６】なお、遠隔操縦の場合、作業機にカメラ又
はマイクロフォン或いはその両者を搭載し、カメラの映
像やマイクロフォンの音声を遠隔操縦装置側で受信し、
掘削個所の映像を見たり、音を聞いたりしながら作業機
を遠隔操縦する手段が用いられることもあるが、カメラ
ではその視野は限定され、常時、作業個所又は各油圧シ
リンダを視野に収めることはできず、さらに、マイクロ
フォンによる音声では、油圧シリンダが作動しているか
否かは判断することはできない。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、作業個所が見えない遠隔操縦の場合でも、
アクチュエータの作動を確実に把握し、安心して作業機
を操作することができる作業機の操作用仮想音生成装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、操作手段によりアクチュエータを駆動し
て所望の作業を行なう作業機において、前記操作手段の
操作量を検出する操作量検出手段と、前記アクチュエー
タの変位の変化を検出する変位変化検出手段と、前記操
作量検出手段と前記変位変化検出手段の各検出値に基づ
いて可聴音を生成する可聴音生成手段とを設けたことを
特徴とする。

【０００９】

【作用】作業中、遠隔操縦装置の操作手段を操作すると
これに応じてアクチュエータが駆動される。操作量検出
手段は操作手段の操作量を検出し、又、変位変化検出手
段はアクチュエータの速度又は加速度を検出する。これ
ら検出された操作量および速度又は加速度の各検出値に
基づいて、可聴音生成手段により作業中に発生する音響
とは全く別の音（仮想音）を発生させる。オペレータは
発生した仮想音を聞くことによりアクチュエータの作動
を感覚的に把握することができ、これにより安心して作
業機の操作を行なうことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の第１の実施例に係る油圧ショベル
の操作用仮想音生成装置のブロック図である。この図
で、１０は遠隔操縦装置、２０は作業機に備えられてい
る装置を示す。まず、遠隔操縦装置１０において、１１
Ｌａ、１１Ｌｂ、１１Ｌｃは操作レバー（例えば、ブー
ムレバー、アームレバー、バケットレバー）、１２Ｌ
ａ、１２Ｌｂ、１２Ｌｃは各操作レバー１１Ｌａ、１１
Ｌｂ、１１Ｌｃの操作量に比例した電気信号を発生する
操作信号発生装置を示す。なお、上記各操作レバーの他
にも左右走行レバー、旋回レバー等が備えられているが
それらの図示は省略する。１３は制御装置、１４は無線
送信装置、１４ａは送信用アンテナ、１５は無線受信装
置、１５ａは受信用アンテナ、１６は音響増幅器、１７
はスピーカである。

【００１１】制御装置１３は以下の構成を有する。１３
１は操作信号発生装置１２Ｌａ、１２Ｌｂ、１２Ｌｃの
出力信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、１３
２は所要の演算、制御を行なうＣＰＵ、１３３はデータ
を一旦蓄積するＲＡＭ、１３４はＣＰＵ１３２の動作の
手順が格納されたＲＯＭである。１３５は出力インタフ
ェース、１３６は入力インタフェース、１３７は所定の
データをアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、１３８は
Ｄ／Ａ変換器１３７の出力信号に基づいて仮想音信号を
生成する変換装置である。上記の構成中、ＲＯＭ１３４
は、Ａ／Ｄ変換プログラム１３４ａ、送信プログラム１
３４ｂ、受信プログラム１３４ｃ、変換プログラム１３
４ｄ、変換プログラム１３４ｅ、およびＤ／Ａ変換プロ
グラム１３４ｆの各プログラムで構成されている。又、
変換装置１３８は、ＶＦコンバータ等の周知の周波数変
換器１３８Ｆおよび可変ゲインの増幅器１３８Ａ（乗算
器でもよい）で構成されている。

【００１２】次に、作業機側の装置２０において、２１
ａ、２１ｂ、２１ｃはコントロールバルブを駆動する比
例ソレノイドであり、遠隔操縦装置１０の各操作レバー
１１Ｌａ、１１Ｌｂ、１１Ｌｃに対応する。２２は各比
例ソレノイド２１ａ、２１ｂ、２１ｃに駆動電流を供給
するドライバ、２３は制御装置、２４は無線受信装置、
２４ａは受信アンテナ、２５は無線送信装置、２５ａは
送信アンテナ、２６は変位センサ、２７は微分回路であ
る。

【００１３】制御装置２３は以下の構成を有する。２３
２は所要の演算、制御を行なうＣＰＵ、２３３はデータ
を一旦蓄積するＲＡＭ、２３４はＣＰＵ２３２の動作の
手順が格納されたＲＯＭである。２３５は出力インタフ
ェース、２３６はＡ／Ｄ変換器を内蔵する入力インタフ
ェース、２３７は操作レバー１１Ｌａ、１１Ｌｂ、１１
Ｌｃの操作量に応じたデータをアナログ値に変換するＤ
／Ａ変換器である。ＲＯＭ２３４は、受信プログラム２
３４ａ、Ｄ／Ａ変換プログラム２３４ｂ、入力プログラ
ム２３４ｃ、および送信プログラム２３４ｄの各プログ
ラムで構成されている。

【００１４】次に、本実施例の動作を説明する。オペレ
ータは遠隔操縦装置１０の各操作レバー１１Ｌａ、１１
Ｌｂ、１１Ｌｃを選択的に操作することにより遠隔個所
の油圧ショベルを駆動して所要の作業を行なうものであ
る。オペレータが操作レバー１１Ｌａ、１１Ｌｂ、１１
Ｌｃを選択的に操作すると、これに応じて操作信号発生
装置１２Ｌａ、１２Ｌｂ、１２Ｌｃから電気信号が出力
される。制御装置１３ではＡ／Ｄ変換プログラム１３４
ａが起動され、ＣＰＵ１３２はＡ／Ｄ変換プログラム１
３４ａに従って操作信号発生装置１２Ｌａ、１２Ｌｂ、
１２Ｌｃから出力された操作信号をディジタル値に変換
し、これらを一時ＲＡＭ１３３に格納し、次いで、送信
プログラム１３４ｂに従って当該操作信号をＲＡＭ１３
３から取り出し、出力インタフェース１３５、無線送信
機１４、送信アンテナ１４ａを介して油圧ショベルに無
線で送信する。

【００１５】送信された操作信号は油圧ショベル側の装
置２０の受信アンテナ２４ａ、無線受信機２４、入力イ
ンタフェース２３６を介して制御装置２３に入力され
る。制御装置２３の受信プログラム２３４ａは常時起動
されており、送信信号が入力されるとこれをＲＡＭ２３
３に一時格納してＣＰＵ２３２に割込みを行ない、送信
信号の入力を報せる。これにより、ＣＰＵ２３２は受信
プログラム２３４ａに従って送信された操作信号を受信
し、この操作信号をＤ／Ａ変換プログラム２３４ｂに従
ってアナログ信号に変換し、ドライバ２２に出力する。
ドライバ２２は入力した操作信号に応じて比例ソレノイ
ド２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうちの対応するものに対し
て当該操作信号に応じた電流を供給する。これにより、
対応するコントロールバルブが操作され、その油圧シリ
ンダ（アクチュエータ）を駆動して所要の作業が行なわ
れる。

【００１６】作業中、各油圧シリンダは対応する操作レ
バーの操作に応じて、即ち、所望の作業に応じて伸縮変
位する。ここで、１つの油圧シリンダ、例えばブームシ
リンダ４Ｓについてみると、このブームシリンダの変位
は変位センサ２６により検出され、この検出値を微分回
路２７に入力することによりブームシリンダ４Ｓの速度
Ｖが得られる。この速度信号Ｖは制御装置２３に出力さ
れる。このような速度信号発生の状態を図３に示す。

【００１７】図３は上記の動作を示すタイムチャートで
あり、（ａ）はブームレバー１１Ｌａの操作量、（ｂ）
はコントロールバルブのストローク量、（ｃ）はブーム
シリンダ４Ｓの変位量、（ｄ）はブームシリンダ４Ｓの
速度を示し、それぞれ横軸に時間がとってある。ブーム
レバー１１Ｌａが操作されると対応するコントロールバ
ルブがストローク（開口）してブームシリンダ４Ｓに圧
油が供給され、ブームシリンダ４Ｓの速度は上昇してゆ
き、やがて一定速度となる。

【００１８】なお、ブームシリンダ４Ｓの速度の検出手
段としては種々の手段があり、そのいくつかの例を以下
に示す。図１に示すように、ブームシリンダ４Ｓに、そ
の伸縮量（変位）を検出してこれに比例する電圧を出力
する変位センサ２６、例えばポテンショメータを装着
し、得られた電圧を図示のように微分回路２７に入力す
ることにより速度を検出する手段。上記変位センサ２６
の出力電圧をＡ／Ｄ変換し、この変換された電圧を制御
装置２３に設けられたプログラムにより一定時間ごとに
サンプリングして前回のサンプリングの電圧との差を演
算し、当該時間と得られた差により速度を演算する手
段。ブームシリンダ４Ｓにその伸縮に応じて作動するエ
ンコーダを装着し、別途設けたカウンタ又は制御装置２
３内のカウンタにより、一定時間内に発生したエンコー
ダの出力パルスをカウントしてこれを速度とする手段。

【００１９】図１に示す速度検出手段が用いられる場
合、制御装置２３のＣＰＵ２３２は、既に起動されてい
る入力プログラム２３４ｃに従い速度信号Ｖを入力イン
タフェース２３６に入力し、これをＡ／Ｄ変換した後、
送信プログラム２３４ｄに従い、出力インタフェース２
３５、無線送信機２５、送信アンテナ２５ａを介して遠
隔操縦装置１０へ無線で送信する。

【００２０】送信された速度信号Ｖは、遠隔操縦装置１
０の受信アンテナ１５ａ、無線受信機１５、入力インタ
フェース１３６を介して制御装置１３に入力される。制
御装置１３のＣＰＵ１３２は受信プログラム１３４ｃに
従って速度信号Ｖを受信し、これをＲＡＭ１３３に一時
格納する。次に変換プログラム１３４ｄが起動され、Ｃ
ＰＵ１３２は、当該変換プログラム１３４ｄに従ってさ
きに入力されているブームレバー１１Ｌａの操作信号の
絶対値Ｌ_a を取り出し、この値Ｌ_a と各操作レバー１１
Ｌａ〜１１Ｌｃの操作量の最大値の絶対値Ｌ_max との比
（Ｌ_a ／Ｌ_max）に対応する変換装置１３８の増幅器１
３８Ａの増幅率を求める。この増幅率の変換マップを図
３に示す。

【００２１】図３は上記の比（Ｌ_a ／Ｌ_max ）に対する
増幅率の変換マップを示す図である。この図で、横軸に
は前記の比（Ｌ_a ／Ｌ_max ）がとってあり、縦軸には増
幅率（増幅率指令信号Ｓ₂ で表されている）がとってあ
る。本実施例における増幅率は、図示のように概略、操
作レバーの操作量の増加に比例して増加する特性を有す
る。しかし、これと異なる特性の変換マップを使用する
こともでき、又、特性の異なる複数の変換マップを用意
し、これらを選択して使用することもできるのは明らか
である。この変換マップは変換プログラム１３４ｄに格
納されており、これにより求められた増幅率指令信号Ｓ
₂ はＲＡＭ１３３に格納される。

【００２２】次いで、変換プログラム１３４ｅが起動さ
れ、ＣＰＵ１３２はこの変換プログラム１３４ｅに従っ
て受信した速度信号ＶをＲＡＭ１３３から読み出し、こ
の速度信号Ｖに対する変換装置１３８の周波数変換器１
３８Ｆの周波数指令データを求める。この周波数の変換
マップを図４に示す。

【００２３】図４は速度信号Ｖに対する周波数の変換マ
ップを示す図である。この図で、横軸には速度信号Ｖ
が、縦軸には周波数（周波数指令信号Ｓ₁ で表されてい
る）がとってある。本実施例における周波数は、図示の
ように速度信号Ｖの増加に比例して増加する特性を有す
る。しかし、これと異なる特性の変換マップを使用する
こともでき、又、特性の異なる複数の変換マップを用意
し、これらを選択して使用することもできるのは明らか
である。この変換マップは変換プログラム１３４ｅに格
納されており、これにより求められた周波数指令信号Ｓ
₁ はＲＡＭ１３３に格納される。

【００２４】次に、Ｄ／Ａ変換プログラム１３４ｆが起
動され、ＣＰＵ１３２はこのＤ／Ａ変換プログラム１３
４ｆに従ってＲＡＭ１３３から、さきに求めた増幅率指
令信号Ｓ₂ および周波数指令信号Ｓ₁ を読み出し、これ
らに対応した電圧をそれぞれ変換装置１３８の周波数変
換器１３８Ｆおよび増幅器１３８Ａへ出力する。

【００２５】周波数変換器１３８Ｆは図示しない発振器
を備え、入力された信号Ｓ₁ に応じて発振器の周波数が
変換され、この周波数変換された信号が増幅器１３８Ａ
に出力される。図５は信号Ｓ₁ とこれにより変換される
周波数ｆとの関係の一例を示す特性図であり、横軸に信
号Ｓ₁ が、縦軸に周波数ｆがとってある。図示の特性で
は、両者の関係はほぼ比例関係にある。周波数変換器１
３８Ｆから出力された信号は増幅器１３８Ａにおいて、
そのとき入力された信号Ｓ₂ に応じた増幅率で増幅さ
れ、増幅された信号は仮想音信号として音響増幅器１６
へ出力され、スピーカ１７から仮想音信号に応じた音響
（仮想音）が発生せしめられる。

【００２６】油圧ショベルのオペレータは上記の仮想音
を聞くことによりブームシリンダ４Ｓが動いていること
が判り、安心して操作を行なうことができる。特に、ブ
ームシリンダ４Ｓの動き始めの時点を明確に把握できる
ので、小さな変位量で操作を行なう場合、極めて良好な
操作感覚で操作を行なうことができる。

【００２７】ここで、図６、図７、図８を参照して変換
装置１３８の動作の概略をさらに説明する。図６はブー
ムシリンダ４Ｓの速度示す図であり、横軸に時間、縦軸
に速度がとってある。図７はブームレバー１１Ｌａの操
作比（Ｌ_a ／Ｌ_max ）の変化を示す図であり、横軸に時
間、縦軸に操作量がとってある。図８は変換装置１３８
に信号波形を付したブロック図であり、図１に示す部分
と同一部分には同一符号が付してある。図８で、Ｓ_F は
周波数変換器１３８Ｆの出力信号の波形、Ｓ_FAは増幅器
１３８Ａの出力信号（変換装置１３８の出力信号）の波
形を示す。

【００２８】ブームシリンダ４Ｓは、ブームレバー１１
Ｌａの操作に応じて、最初かなり急速に速度を増加して
一定速度に達し、その後当該一定速度を保持し、最後に
徐々に減速して停止するものとする。この速度は制御装
置１３の変換プログラム１３４ｅの図４に示す特性に従
って信号Ｓ₁ として出力される。周波数変換器１３８Ｆ
は、図５に示す特性に従い、信号Ｓ₁ が小さいときには
低い周波数信号を出力し、信号Ｓ₁ が大きいときには高
い周波数信号を出力する。このような信号の波形の概略
が信号Ｓ_F として図８に示されている。この例では、速
度の波形の山の部分で高周波信号、谷の部分で低周波信
号となり、信号Ｓ_F は図６に示す波形に対応して最初低
周波信号、次いで高周波信号、最後に低周波信号とな
る。

【００２９】一方、ブームレバー１１Ｌａの操作比は、
図７に示すように、最初比較的急速に増加して大きな値
に達し、しばらくこの値が維持された後ゆるやかに減少
するものとする。この場合、信号Ｓ₂ は図３に示す特性
に従って変化し、増幅器１３８Ａは、ブームレバーの操
作比が小さく信号Ｓ₂ が小さいときには信号Ｓ_F を小さ
な増幅率で増幅してそのレベルを低くし、ブームレバー
の操作比が大きく信号Ｓ₂ が大きいときには信号Ｓ_F を
大きな増幅率で増幅してそのレベルを高くする。このよ
うにして増幅された信号の波形の概略が信号Ｓ_FAとして
図８に示されている。

【００３０】結局、信号Ｓ_F に応じて、スピーカ１７か
ら聞こえる仮想音は、最初、低くて小さな音が、次い
で、その音が徐々に高くかつ大きくなり、最後に低く小
さな音となる。これにより、オペレータは上述のよう
に、ブームシリンダ４Ｓの動き始めから停止までの動き
の状態を、作業個所が見えなくても把握することがで
き、安心して操作を行なうことができる。

【００３１】このように、本実施例では、油圧ショベル
のブームシリンダの速度に応じた信号に基づいて周波数
を変換し、この周波数変換された信号を、ブームレバー
操作量と他の各操作レバーの操作量の比に応じて増幅
し、この増幅された信号に基づいて仮想音を発生するよ
うにしたので、作業個所が見えない位置にあっても、ブ
ームシリンダの動きを確実に把握することができ、油圧
ショベルを安心して操作することができる。特に、前述
のように、ブームシリンダ４Ｓの動き始めの時点を明確
に把握できるので、小さな変位量で操作を行なう場合、
極めて良好な操作感覚で操作を行なうことができる。

【００３２】又、従来のカメラやマイクロフォンを用い
る装置では、これらの映像信号や音声信号に広い周波数
帯域を占有されることとなり、操縦に必要なデータの送
信が大きく制限される事態が生じていたが、本実施例で
は圧力信号をディジタル信号で送信するだけであるの
で、上記事態の発生を完全に避けることができる。

【００３３】なお、上記実施例の説明では、ブームシリ
ンダ４Ｓを例示して説明したが、アームシリンダ５Ｓや
バケットシリンダ６Ｓに対しても適用可能である。又、
旋回モータや走行モータにも適用可能であり、これらの
場合には、速度は回転速度となる。これらの適用は、以
下の実施例についても同じである。又、上記実施例の説
明では、速度信号で周波数変換を行ない、ブームレバー
１１Ｌａの操作量の比で増幅率を変化させる例について
説明したが、逆に、ブームレバー１１Ｌａの操作量の比
で周波数変換を行ない、速度信号で増幅率を変化させる
ようにすることもできる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。本実施例では、変換プログラム１３４ｄにおける
図３に示す変換マップに代えて図９に示す変換マップを
用い、かつ、変換プログラム１３４ｅに、図１０に示す
変換マップを付加するとともに当該プログラムを変更す
る。図９は本実施例の変換プログラム１３４ｄに付加す
る変換マップを示し、横軸にブームレバーの操作量の
比、縦軸に信号Ｓ₂ がとってある。ブームレバー１１Ｌ
ａが操作されていないとき、信号Ｓ₂ は０であり、ブー
ムレバー１１Ｌａが操作されているとき、信号Ｓ₂ はあ
る一定の値となる。

【００３５】図１０は本実施例の変換プログラム１３４
ｅの変換マップを示し、横軸にブームレバーの操作量の
比、縦軸に係数Ｋがとってある。係数Ｋは、図示のよう
に、ブームレバーの操作開始時点で所定の値に設定さ
れ、ある操作量の比ａ₁ に至るまで増加し、そのときの
値「１」を所定の比まで維持し、操作量の比がそれ以上
になると徐々に減少して操作量の比ａ₂ に至って極めて
小さい値となり、当該比ａ₂ 以上ではその小さな値を維
持する特性を有する。比ａ₁ は例えば３０％、比ａ₂ は
例えば５０％に設定される。

【００３６】本実施例では、図９に示す変換マップの特
性から明らかなように、ブームレバー１１Ｌａが操作さ
れていないときは増幅器１３８Ａの増幅率は０、即ち、
増幅器１３８Ａからは信号は出力されず（仮想音は発生
されず）、ブームレバー１１Ｌａが操作されている場合
には、その操作量の如何にかかわらず、増幅器１３８Ａ
の増幅率は一定となる。

【００３７】一方、本実施例の変換プログラム１３４ｅ
では、図１０に示す変換マップの特性に従ってブームレ
バー１１Ｌａの操作量の比に基づき係数Ｋが求められ、
次いで、さきの実施例と同じく、図４に示す変換マップ
の特性に従って速度信号Ｖに基づき信号Ｓ₁ が求められ
る。この信号Ｓ₁ に対して上記の係数Ｋが乗算され、新
たな信号Ｓ₁₁（Ｓ₁₁＝Ｋ×Ｓ₁ ）が作成され、この信号
Ｓ₁₁が周波数変換器１３８Ｆに出力され、これに応じた
信号Ｓ_F を得る。この信号Ｓ_F は増幅器１３８Ａで図９
に示す所定のレベルで増幅され、仮想音信号Ｓ_FAとして
出力され、スピーカ１７から仮想音が発生する。

【００３８】このように、本実施例では、ブームレバー
が操作されたときのみ所定増幅率での仮想音の発生を可
能とし、かつ、信号Ｓ₁ に上記の特性の係数を乗算する
ようにしたので、さきの実施例と同じ効果を有するとと
もに、ブームシリンダの動き始めの部分を強調すること
ができ、又、ブームレバーを大きく操作した場合（通常
の操作の場合）仮想音を極度に低音として操作の邪魔に
ならないようにすることができる。

【００３９】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。上記第２の実施例においては、ブームレバー１１
Ｌａの操作量の比が大きくなると周波数を低くする係数
の変換マップを用いた。本実施例では、この第２の実施
例で用いた係数の変換マップ、および他の変換マップに
加えて、さらにブームレバー１１Ｌａの操作開始からの
時間経過に応じて変化する特性を有する係数の変換マッ
プを用いるものである。この変換マップを図１１に示
す。

【００４０】図１１は本実施例の変換プログラム１３４
ｅの変換マップを示し、横軸にブームレバー１１Ｌａの
操作開始からの経過時間、縦軸に係数Ｋがとってある。
係数Ｋは、図示のように、ブームレバーの操作開始時点
で所定の値に設定され、この値を一定時間維持し、次い
で時間経過に比例して小さな値まで減少し、以後、当該
小さな値を維持する特性を有する。

【００４１】本実施例では、第２の実施例と同じく、図
９に示す変換マップの特性からブームレバー１１Ｌａが
操作されている場合には、その操作量の如何にかかわら
ず増幅器１３８Ａの増幅率は一定となる。一方、本実施
例の変換プログラム１３４ｅでは、図１０に示す変換マ
ップの特性により求められた係数Ｋ、図４に示す変換マ
ップの特性により求められた速度信号Ｖ、および図１１
に示す変換マップの特性により求められる時間に関する
係数Ｋ₁ が乗算され、新たな信号Ｓ₁₂（Ｓ₁₂＝Ｋ×Ｋ₁
×Ｓ₁ ）が作成され、この信号Ｓ₁₂が周波数変換器１３
８Ｆに出力され、これに応じた信号Ｓ_F を得る。この信
号Ｓ_F は増幅器１３８Ａで図９に示す所定のレベルで増
幅され、仮想音信号Ｓ_FAとして出力され、スピーカ１７
から仮想音が発生する。

【００４２】このように、本実施例では、第２の実施例
の構成に加え、時間経過に従って減少する係数も乗算す
るようにしたので、第２実施例と同じ効果を有するとと
もに、時間が経過すればブームレバーの操作の如何にか
かわらず仮想音を極度に低音とすることができ、操作の
邪魔にならないようにすることができる。

【００４３】なお、上記第３の実施例においては、図１
０に示す変換マップ（係数Ｋ）の使用を省略することも
できる。

【００４４】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。上記第３の実施例においては、時間経過に従って
減少する係数を信号Ｓ₁ に乗算する手段が用いられた。
本実施例では、当該時間経過に従って減少する係数と同
様の特性を信号Ｓ₂ に適用するものである。このような
経過時間に対する信号Ｓ₂ の変換マップは、変換プログ
ラム１３４ｄに格納されている。当該変換マップを図１
２により説明する。

【００４５】図１２は本実施例の変換プログラム１３４
ｄの変換マップを説明する図である。この図で、（ａ）
はブームレバー１１Ｌａの操作量の時間的変化、（ｂ）
は上記変換マップを示し、横軸にブームレバー１１Ｌａ
の操作開始からの経過時間、縦軸に信号Ｓ₂ がとってあ
る。ブームレバー１１Ｌａが操作されると、信号Ｓ
₂は、図示のように、ブームレバー１１Ｌａの操作開始
時点で所定の値に設定され、この値を一定時間維持し、
次いで時間経過に比例して小さな値まで減少し、以後、
当該小さな値を維持し、ブームレバー１１Ｌａが中立位
置に戻されると０になる特性を有する。

【００４６】図１２の（ｂ）に示す変換マップは、第１
の実施例、第２の実施例および第３の実施例における変
換プログラム１３４ｄの信号Ｓ₂ の変換マップに代えて
用いられる。このような変換マップの特性から、ブーム
レバー１１Ｌａが操作されている場合には、その操作量
の如何にかかわらず増幅器１３８Ａの増幅率はブームレ
バー１１Ｌａの操作開始から時間が経過すると減少して
ゆき、最終的に極めて小さな値となる。したがって、本
実施例では、スピーカ１７からの仮想音は時間が経過す
ると小さな音量となる。

【００４７】このように、本実施例では、第１〜第３の
実施例における変換プログラム１３４ｄの信号Ｓ₂ の変
換マップを図１２の（ｂ）に示す特性としたので、第１
の実施例と同じ効果を有するとともに、時間が経過すれ
ばブームレバーの操作の如何にかかわらず仮想音の音量
を極度に低下させることができ、操作の邪魔にならない
ようにすることができる。

【００４８】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。上記第１〜第４の実施例においては、ブームシリ
ンダ４Ｓの速度に基づいて周波数変換器１３８Ｆの周波
数、又は増幅器１３８Ａの増幅率を変化させる手段が用
いられた。本実施例では、ブームシリンダ４Ｓの速度に
代えて、ブームシリンダ４Ｓの加速度に基づいて周波数
変換器１３８Ｆの周波数、又は増幅器１３８Ａの増幅率
を変化させるものである。図１３〜図１５はこれを第１
の実施例に適用した場合の説明図である。

【００４９】図１３は図３に示すものと同じく、変換プ
ログラム１３４ｄに格納された信号Ｓ₂ の変換マップを
示す図である。又、図１４は時間に対する加速度の変化
を示す図である。さらに、図１５は変換プログラム１３
４ｄに格納された信号Ｓ₁ の変換マップを示す図であ
り、図４に示す変換マップに相当する。図１４に示す加
速度は、さきに述べた手段により得られる速度の時間的
変化や微分値を求めることにより得ることができ、又
は、得られた速度信号をハイパスフィルタを通過させる
ことによっても得ることができる。本実施例の動作はさ
きの各実施例の動作に準じ、又、本実施例の効果はさき
の各実施例の効果と同じである。

【００５０】以上、第１〜第５の実施例について述べ
た。そして、これらの各実施例では、作業機として油圧
ショベルを例示して説明したが、他の種々の作業機、例
えばクレーン等にも適用できる。又、上記各実施例の説
明では、操作レバーを備えた遠隔操縦装置について説明
したが、押し釦式の遠隔操縦装置であっても適用可能で
ある。さらに、上記各実施例の説明では、ブームレバー
によりブームシリンダを単独に操作した場合について説
明したが、さきに述べたように他の操作レバーを操作し
て対応するアクチュエータを動作させる場合にも適用可
能である。この場合、対応する各アクチュエータに速度
又は加速度の検出手段が設けられるのは当然である。
又、複数のアクチュエータおよびそれらの操作レバーに
対して本実施例を適用する場合、各変換装置において変
換される周波数帯を変えれば、仮想音を発生しているア
クチュエータを区別して聞き分けることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、操作手
段の操作量を検出する操作量検出手段と、アクチュエー
タの変位の変化（速度又は加速度）を検出する変位変化
検出手段の各検出値に基づいて仮想音を生成するように
したので、作業個所が見えない位置にあっても、アクチ
ュエータの動きを確実に把握することができ、作業機を
安心して操作することができる。特に、アクチュエータ
の動き始めの時点を明確に把握できるので、小さな変位
量で操作を行なう場合、極めて良好な操作感覚で操作を
行なうことができる。さらに、圧力信号をディジタル信
号で送信するので、その送信のための使用周波数帯域が
狭く、他のデータの送受信に何等の支障も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの仮
想音生成装置のブロック図である。

【図２】図１に示す装置の動作を説明するタイムチャー
トである。

【図３】レバー操作量の比と増幅率信号の変換マップを
示す図である。

【図４】速度信号と周波数変換信号の変換マップを示す
図である。

【図５】周波数変換信号と周波数の間の特性を示す図で
ある。

【図６】シリンダの速度の時間的変化を示す図である。

【図７】レバー操作量の時間的変化を示す図である。

【図８】図１に示す変換装置のブロック図である。

【図９】レバー操作量の比対増幅率信号の変換マップを
示す図である。

【図１０】レバー操作量の比対係数の変換マップを示す
図である。

【図１１】時間対係数の変換マップを示す図である。

【図１２】時間対増幅率信号の変換マップを示す図であ
る。

【図１３】レバー操作量の比対増幅率信号の変換マップ
を示す図である。

【図１４】加速度の時間的変化を示す図である。

【図１５】加速度対周波数変換信号の変換マップを示す
図である。

【図１６】油圧ショベルの側面図である。

【符号の説明】

１０遠隔操縦装置１１Ｌ_a 〜１１Ｌ_c 操作レバー１３制御装置１６音響増幅器１７スピーカ２１ａ〜２１ｃ比例ソレノイド２２ドライバ２３制御装置２６変位センサ２７微分回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高田龍二茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者渡辺豊茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者山下誠二茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作手段によりアクチュエータを駆動し
て所望の作業を行なう作業機において、前記操作手段の
操作量を検出する操作量検出手段と、前記アクチュエー
タの変位の変化を検出する変位変化検出手段と、前記操
作量検出手段と前記変位変化検出手段の各検出値に基づ
いて可聴音を生成する可聴音生成手段とを設けたことを
特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項２】請求項１において、前記操作手段は、前
記作業機を遠隔操縦する装置に備えられたものであるこ
とを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項３】請求項１において、前記アクチュエータ
の変位の変化は、前記アクチュエータの作動速度又は作
動加速度であることを特徴とする作業機の操作用仮想音
生成装置。
【請求項４】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記変位変化検出手段の検出値に応じた周波数信号
を発生する周波数変換装置と、前記操作量検出手段の検
出値に応じて前記周波数変換装置の出力信号のレベルを
変化させるレベル変化手段とを備えていることを特徴と
する作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項５】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記操作量検出手段の検出値に応じた周波数信号を
発生する周波数変換装置と、前記変位変化検出手段の検
出値に応じて前記周波数変換装置の出力信号のレベルを
変化させるレベル変化手段とを備えていることを特徴と
する作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項６】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記変位変化検出手段の検出値に応じた周波数信号
を発生する周波数変換装置と、前記操作量検出手段で操
作手段の操作が検出されたとき時間経過に対して特定の
パターンで減少する出力信号に応じて前記周波数変換装
置の出力信号のレベルを変化させるレベル変化手段とを
備えていることを特徴とする作業機の操作用仮想音生成
装置。
【請求項７】請求項４又は請求項５又は請求項６にお
いて、前記周波数変換装置は、前記検出値が大きいとき
高い周波数を出力し、前記検出値が小さいとき低い周波
数を出力することを特徴とする作業機の操作用仮想音生
成装置。
【請求項８】請求項４又は請求項５又は請求項６にお
いて、前記周波数変換装置は、前記検出値が小さいとき
高い周波数を出力し、前記検出値が大きいとき低い周波
数を出力することを特徴とする作業機の操作用仮想音生
成装置。
【請求項９】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記変位変化検出手段の検出値に応じた値と前記操
作量検出手段の検出値に応じてその検出値に対して予め
定められた特定のパターンに従う係数とを乗算する乗算
手段と、前記乗算手段の出力に応じた周波数信号を発生
する周波数変換装置と、前記操作量検出手段が前記操作
手段の操作を検出したときのみ前記周波数変換装置の出
力信号を所定のレベルに変化させて出力するレベル変化
手段とを備えていることを特徴とする作業機の操作用仮
想音生成装置。
【請求項１０】請求項１において、前記可聴音生成手
段は、前記変位変化検出手段の検出値に応じた値と前記
操作量検出手段の検出値に応じてその検出値に対して予
め定められた特定のパターンに従う係数と前記操作量検
出手段で前記操作手段の操作が検出されたとき時間経過
に対して特定のパターンで減少する他の係数とを乗算す
る乗算手段と、この乗算手段の出力に応じた周波数信号
を発生する周波数変換装置と、前記操作量検出手段が前
記操作手段の操作を検出したときのみ前記周波数変換装
置の出力信号を所定のレベルに変化させて出力するレベ
ル変化手段とを備えていることを特徴とする作業機の操
作用仮想音生成装置。
【請求項１１】請求項１において、前記可聴音生成手
段は、前記変位変化検出手段の検出値に応じた値と前記
操作量検出手段の検出値に応じてその検出値に対して予
め定められた特定のパターンに従う係数とを乗算する乗
算手段と、前記操作量検出手段で前記操作手段の操作が
検出されたとき時間経過に対して特定のパターンで減少
する信号に応じて前記周波数変換装置の出力信号を所定
のレベルに変化させるレベル変化手段とを備えているこ
とを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。