JPH09268602A - 掘削機の制御装置 - Google Patents

掘削機の制御装置

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JPH09268602A
JPH09268602A JP8352200A JP35220096A JPH09268602A JP H09268602 A JPH09268602 A JP H09268602A JP 8352200 A JP8352200 A JP 8352200A JP 35220096 A JP35220096 A JP 35220096A JP H09268602 A JPH09268602 A JP H09268602A
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JP
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bucket
operating
angle
switch
excavator
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JP8352200A
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Jin Hae Lee
ハン リー ジン
Jeong Chul Lee
チュル リー ジェオン
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Samsung Heavy Industries Co Ltd
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Samsung Heavy Industries Co Ltd
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作装置と作業装置間に直観的な制御関係を
提供して、作業者が多自由度の作業装置を容易に操作し
得るようにする掘削機の制御装置を提供することであ
る。 【解決手段】 掘削機の制御装置において、３方向運動
の制御が可能であり、各々の操作方向に対して中立から
はずれた量に比例する電気的信号を出力する一対の操作
装置と、機能の選択により所定信号を出力すると同時に
選択された機能をディスプレイするスイッチボードと、
前記操作装置とスイッチボード及び前記作業装置の関節
センサーから信号を入力受け、複数の作業装置制御信号
を前記油圧制御バルブに供給して、各アクチュエータに
供給される油量を制御する制御器とを備えて構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は掘削機の制御装置に
関するもので、特に操作装置とこれにより駆動される作
業装置間に直観的な制御関係を提供して、操作装置の動
きと作業装置の動きとが互いに論理的な相関関係を有す
るようにして、作業者が多自由度の作業装置を容易に操
作し得るようにする掘削機の制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、掘削機は多数の関節でなった作
業装置、旋回装置及び走行装置を備え、これらを作動す
るため多数のレバー又はペダル等の操作装置が必要であ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、操作装
置と作業装置間に論理的な相関関係が小さいため、非熟
練作業者には平坦作業等、高度の操作技術を要求する作
業を行いにくく、多数の操作装置を高精度に操作するた
めには長い時間と努力が必要であった。
【０００４】さらに、熟練作業者であっても多数の操作
装置を操作すると、疲労とストレスが易しく発生して作
業能率が低下する不合理な点があった。
【０００５】前述した欠点を克服するため、実際に作業
装置の小型模型で操作装置を製作して位置を追従する装
置（ＵＳ４０５９１９６、日本国特開昭６２−３３９
４、日本国特開平５−２５７５６１）が提案されたが、
これらは作業時の位置を追従し続けなければならないか
ら不便であるだけでなく、操作装置も複雑であった。
【０００６】また、既存の垂直平面に設置されて使用さ
れる操作装置を水平平面に設置して操作装置と作業装置
の平面を同一にして直観的な作業を遂行する提案（日本
国特開昭５８−２２６１３、日本国特開昭５９−１３１
０６６、ＵＳ５１６０２３９、ＵＳ５４２４６２８、Ｅ
ＰＯ３６１６６６Ａ１、日本国実開平４−１３４５７
０、日本国特開平３−２７５８１９）があったが、作業
時の安全装置が不足であり、旋回作業及び走行操作は既
存の型を外れ得なくて、依然として操作性に問題があっ
た。
【０００７】一方、各々の装備ごとに操作方式が異なる
ため、操作者の嗜好に合うように操作方式を選択し得る
発明（日本国特開平５−１５６６６５、日本国特開昭６
４−３１１５３、日本国特開平４−３００３４）は直観
的な操作方法を包含しなく、操作装置と作業装置間の１
対１の対応のみを考慮しながら、熟練された操作のため
にかなり多くの努力が必要であった。
【０００８】従って、本発明の目的は、多関節の作業装
置及び走行装置と旋回装置を両手で自在に操作し得る掘
削機の制御装置を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、操作者と作業装置間
に直観的な制御関係を提供して操作装置の動きと作業装
置の動きが互いに論理的な相関関係を有するようにし
て、作業者が多自由度の作業装置を容易く操作し得るよ
うにする掘削機の制御装置を提供することにある。
【００１０】本発明のさらに他の目的は、装備の機能を
多様に設定し、操作者が状況によって適宜この機能を選
択し得るようにして、高度の熟練された技術を要求する
作業を容易にする掘削機の制御装置を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的
は、下部走行体に対して旋回する上部旋回体の先端に付
着されるブーム、前記ブームの先端に付着されるアー
ム、前記アームの先端に付着されるバケット等、多数の
関節でなった作業装置と、前記下部走行体に対して上部
が旋回するように駆動する旋回装置と、前記下部走行体
の左右トラックを駆動する走行装置と、前記各々の作業
装置及び旋回装置と走行装置を駆動するアクチュエータ
である作業シリンダー及び油圧モーターと、所定の信号
に応じて各アクチュエータに流入される流量を調節する
油圧制御バルブと、前記ブームと上部旋回体間に設置さ
れて、上部旋回体に対するブームの相対回転角を検出す
るブーム角度検出センサーと、前記ブームとアーム間に
設置されて、ブームに対するアームの相対回転角を検出
するアーム角度検出センサーと、前記アームとバケット
間に設置されて、アームに対するバケットの相対角を検
出するバケット角検出センサーとを備えた掘削機の制御
装置において、操作者の操作によりそれぞれ３方向運動
の制御が可能であり、各々の操作方向に対して中立から
はずれた量に比例する電気的信号を出力する一対の操作
装置と、機能選択スイッチが多数設置され、機能の選択
により所定信号を出力すると同時に選択された機能をデ
ィスプレーするスイッチボードと、前記操作装置とスイ
ッチボード及び前記各関節センサーから信号を入力受
け、複数の作業装置制御信号を前記油圧制御バルブに供
給して、各アクチュエータに供給される油量を制御する
制御器とを備えて構成されることを特徴とする多関節作
業装置の制御装置を提供することにより達成される。
【００１２】本発明の好ましい第１特徴によると、前記
操作装置は、前記作業装置の作業平面と同一操作平面を
有するように垂直平面に設置され、操作量及び操作方向
によって前記作業装置を駆動する第１操作装置と、垂直
平面に設置され、操作量及び操作方向によって走行装置
及び旋回装置を駆動する第２操作装置とを備えて構成さ
れる。
【００１３】本発明の好ましい第２特徴によると、前記
第１操作装置は、第１軸に対して往復する第１操作方向
と、第１軸に直交する第２軸に対して往復する第２操作
方向と、第１軸と第２軸がなす平面に直交する第３軸に
対して回転する第３操作方向とに操作される。
【００１４】本発明の好ましい第３特徴によると、前記
第２操作装置は、第１軸に対して往復する第１操作方向
と、第１軸に直交する第２軸に対して往復する第２操作
方向と、第１軸と第２軸がなす平面に直交する第３軸に
対して回転する第３操作方向とを有し、前記第３方向の
操作方向は前記走行装置の前後走行、走行装置の左右回
転及び旋回装置の左右旋回動作にそれぞれ順次対応す
る。
【００１５】本発明の好ましい第４特徴によると、前記
第２操作装置の円周面に設置され、オン状態時、前記第
２操作装置による第３操作方向に対する信号を前記制御
器に出力する旋回選択スイッチをさらに備える。
【００１６】本発明の好ましい第５特徴によると、前記
上部旋回体と前記下部走行体間に設置され、下部走行体
に対する上部旋回体の相対角を感知して前記制御器に出
力する旋回センサーをさらに備える。
【００１７】本発明の好ましい第６特徴によると、前記
旋回センサーで感知した下部走行体に対する上部旋回体
の相対角が１８０度を基準として、第２操作装置の第１
操作方向による下部走行体の前進及び後進作動が交番し
て操作者の座標では常に前方及び後方の操作概念が一致
するように制御する。
【００１８】本発明の好ましい第７特徴によると、前記
スイッチボードは、作業対象の屈曲面に対する平坦作業
を遂行するかを決定する平坦作業スイッチと、作業中に
前記バケットの絶対角度を一定に維持するかを決定する
バケット角維持スイッチと、平坦作業の場合、作業対象
平坦面の角度を設定する角度設定スイッチと、前記操作
装置の操作を手動及び自動モードに転換するモード選択
スイッチと、装備の操作状態と操作方式等の色々の情報
をディスプレーする表示部とを備えて構成される。
【００１９】本発明の好ましい第８特徴によると、前記
モード選択スイッチにより手動モードが選択されると、
第１操作装置の第１操作方向はブームの操作を、第２操
作方向はアームの動作を、第３操作方向はバケットの動
作をそれぞれ制御（手動操作）する。
【００２０】本発明の好ましい第９特徴によると、前記
モード選択スイッチにより自動モードが選択されると、
第１操作装置の第１及び第２操作方向による方向及び操
作量により前記バケットのピボット点が追従されるとと
もに第３操作方向による方向及び操作量により前記バケ
ットが操作されるように制御（自動操作）する。
【００２１】本発明の好ましい第１０特徴によると、前
記第１操作装置の円周面に設置され、オン状態時、前記
第１操作装置の第３操作方向による方向及び操作量に対
する所定信号を前記制御器に出力するバケットスイッチ
をさらに備える。
【００２２】本発明の好ましい第１１特徴によると、前
記自動操作中に前記バケット角維持スイッチが選択され
ると、前記自動操作を遂行しつつバケットのアームに対
する相対角度でさらに追従して、既に操作者により設定
されたバケットの絶対角を維持し、同時にバケットの操
作がある場合には操作者の操作に優先してバケットを制
御しバケットの最終角度を再び追従すべき絶対角度に制
御する。
【００２３】本発明の好ましい第１２特徴によると、前
記平坦作業スイッチが選択されると、前記自動操作が自
動的に選択され、上部旋回体とブームの相対角度、ブー
ムとアームの相対角度及びアームとバケットの相対角度
を検出して、自動操作による第１操作装置の第１操作方
向及び第２操作方向による方向及び操作量によりバケッ
トの先端が追従され、同時に第３操作方向による方向及
び操作量によりバケットが操作されるように制御する。
【００２４】本発明の好ましい第１３特徴によると、平
坦作業スイッチとバケット角維持スイッチが同時に選択
されると、第１操作装置の自動操作による操作量及び操
作方向によりバケット先端の位置が追従されるように制
御し、同時に第３操作方向による操作信号があるとバケ
ット先端の位置は動かない状態で操作者の操作に優先し
てバケットが制御されバケットの作動信号がない場合に
は絶対水平面に対する既に設定されたバケットの絶対角
度を一定に維持するように制御する。
【００２５】本発明の好ましい第１４特徴によると、前
記第１操作装置の先端に設置され、前記制御器に連結さ
れ、オン状態時、前記第１操作装置の所定の操作方向及
び操作量により追従される追従点が前記角度設定スイッ
チで設定した作業平面で作動されるように制御するスイ
ッチをさらに備える。
【００２６】本発明の好ましい第１５特徴によると、平
坦作業中に前記スイッチが選択されると、前記第１操作
装置の第１操作方向及び第２操作方向による方向及び操
作量により追従されるバケットの先端が前記角度設定ス
イッチで設定した一定角度を有する作業平面で作動され
るように制御する。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の好ましい実施例を説明する。
【００２８】添付図面の図１は本発明の一実施例による
掘削機の旋回装置及び走行装置に対する制御装置を示す
概略図であり、図２は本発明の一実施例による掘削機の
作業装置に対する制御装置を示す概略図であり、図３は
図２の簡略図である。
【００２９】図１及び図２に示すように、装備に装着さ
れた作業装置１００が提供され、これは装備の上部に付
着される第１リンクであるブーム４０と、ブームの先端
に付着される第２リンクであるアーム５０と、アームの
先端に連結される作業機具であるバケット６０とを備
え、この作業機具は作業装置別に異なることもある。
【００３０】このような掘削機は下部走行体７９と、こ
の下部走行体に対して旋回可能に結合された上部旋回体
７０と、この上部旋回体の前方部に結合され、複数の関
節により角度変換可能な作業装置１００とからなる。
【００３１】作業装置１００は垂直平面で作動され、ブ
ーム４０のピボット点又は装備の上部７０を回転させる
ことにより作動領域である複数の垂直平面を有する。
【００３２】ブーム４０は油圧シリンダー４１により作
動されて作業装置１００を上下に動かし、アーム５０は
油圧シリンダー５１により装備に対して遠く又は近く作
業機具を動かし、バケット６０は油圧シリンダー６１に
より開けるか閉める運動をする。
【００３３】ブーム４０と上部旋回体７０間には上部旋
回体に対するブームの相対回転角を検出するブーム角度
検出センサー４６が、ブーム４０とアーム５０間にはブ
ームに対するアームの相対回転角を検出するアーム角度
検出センサー５６が、アーム５０とバケット６０間には
アームに対するバケットの相対角を検出するバケット角
検出センサー６６が設置される。
【００３４】各作業シリンダー４１、５１、６１に供給
される油量は油圧制御バルブ４２、５２、６２によりそ
れぞれ調整され、旋回動作と走行動作の場合に各々の油
圧モーター７４、８４、１９４に供給される油量はそれ
ぞれ油圧制御バルブ７６、８６、１９６により操作さ
れ、これら油圧制御バルブと作業者間には操作装置２
０、３０、スイッチボード９０及び制御器１０が設置さ
れる。
【００３５】旋回モーター７４は装備の上部旋回体７０
を駆動し、左走行モーター８４は装備の左走行を担当
し、右走行モーター１９４は右走行を担当する。
【００３６】電気式ジョイスティック等で構成された操
作装置２０、３０は操作者の左右にそれぞれ設置され、
３方向の運動が可能な構造である。運転席の一側に設置
された第１操作装置２０は、図２に示すように、水平面
に装着され、作業装置の作業領域である垂直平面と同一
操作平面で上下方向である第１軸（Ｘ軸）に往復する第
１操作方向２１、２２と、第１軸に直交する前後方向で
ある第２軸（Ｙ軸）に往復する第２操作方向２３、２４
と、第１軸と第２軸がなす平面に直交する第３軸（Ｚ
軸）に対して回転する第３操作方向２６、２７とを有す
る。
【００３７】又、運転席の他側に設置された第２操作装
置３０は、図１に示すように、垂直面に装着され、作業
装置１００の作業領域である垂直平面に直交する操作平
面で前後方向である第２軸（Ｙ軸）に往復する第１操作
方向３１、３２と、第２軸に直交する左右方向である第
３軸（Ｚ軸）に往復する第２操作方向３３、３４と、第
２軸と第３軸が成す平面に直交する第１軸（Ｘ軸）に対
して回転する第３操作方向３６、３７とを有する。
【００３８】前述した第１操作装置２０と第２操作装置
３０は各操作方向に対して中立から外れた量に比例する
電気的信号を発生し、この電気的信号はスイッチボード
９０の操作により制御器１０に入力される。
【００３９】スイッチボード９０は予めプログラム化さ
れた作業機能の選択が可能であるように多数の機能スイ
ッチを備えるもので、操作者の選択によって作業機能が
制御器１０に伝達されて実行されるようにする役割を行
い、装備の操作状態又は操作方式等の色々の情報を操作
者に知らせるための表示部９５と、操作装置の操作を手
動及び自動モードに変換するモード選択スイッチ９１
と、一定傾斜面に対する平坦作業を行う場合に使用され
る平坦作業スイッチ９２と、作業中にバケット６０の絶
対角度を一定に維持するかを決定するバケット各維持ス
イッチ９４と、平坦作業の場合、作業対象平坦面の角度
を設定する角度設定スイッチ９３とを備える。
【００４０】ここで、角度設定スイッチ９３は連続的な
角度設定が可能であるように電位差計（ポテンショメー
ター）又はアップ−ダウンスイッチ等が使用される。
【００４１】望ましくは、第１操作装置２０と第２操作
装置３０には、第１又は第２操作方向に対する操作時、
望まない第３方向に対する出力が発生することもあるの
で、これを防止するため、各操作装置の円周面にバケッ
ト安全スイッチ２８及び旋回安全スイッチ３８が設置さ
れている。即ち、バケット安全スイッチ及び旋回安全ス
イッチをオン状態にした場合にだけ、各操作装置の第３
操作方向に対する操作が出力される。
【００４２】制御器１０は前述したスイッチボード９０
及び操作装置２０、３０の信号と各関節センサー４６、
５６、６６からの信号を入力受けて複数の作業装置制御
信号を油圧制御バルブ４２、５２、６２、７６、８６、
１９６に伝達し、油圧制御バルブは制御器１０から伝達
受けた制御信号に応じて各作業シリンダー４１、５１、
６１及びモーター７４、８４、１９４の油量を制御して
作業装置、旋回装置及び走行装置を操作者の意志の通り
に動かす。
【００４３】このように構成された本発明を図２に基づ
いて作業装置１００に関連した制御装置について先ず説
明する。
【００４４】スイッチボードのモードスイッチ９１の状
態が手動である場合、第１操作装置２０と作業装置１０
０との関係は次のようである。
【００４５】
【表１】 このような手動操作の場合、第１操作装置の操作面と作
業装置の作動面が同一な垂直平面であるので、論理的な
相関関係の推定が容易で直観的な制御が可能である。
【００４６】一方、自動モードが選択されると、バケッ
トのピボット点６３が第１操作装置２０の第１操作方向
と第２操作方向の組合による方向及び操作量により追従
されるよう、制御器１０を使用してブーム４０とアーム
５０の相対角度を制御する。この際に、制御器１０への
入力は第１操作装置の操作方向及び操作量となり、出力
はブーム関節及びアーム関節の相対角度となる。望まし
くは、各関節の相対角度は関節角度検出センサー４６、
５６、６６により測定されて制御器１０に入力され、こ
のような関節角度検出センサーとしてはリゾルバ、ポテ
ンショメーター又はエンコーダ等が使用される。
【００４７】この状態で、第３操作方向によりバケット
６０が操作でき、この時、バケット６０の動きは第３操
作方向である回転方向２６、２７によってだけ決定され
るが、第１操作装置２０の操作時に望まない動作が発生
することもあるので、バケット安全スイッチ２０が作動
する場合にだけバケット６０の信号が制御器１０で処理
されるようにする。従って、操作者はバケットの作動時
には常にバケット安全スイッチ２８を押した状態で作動
しなければならない。
【００４８】制御器１０はバケットのピボット点６３を
第１操作装置の操作方向及び操作量に一致させるために
ブームとアームの相対角度Θ1 とΘ2 を制御すべきであ
るが、ブームとアームの相対角度は、図３に示すよう
に、バケットのピボット点６３に対する位置をｘ2 、ｙ
2 とし、ブームの長さをｌ1 、アームの長さをｌ2 、追
従すべきバケットのピボット点６３の速度をＶ2 とする
と、これは水平成分Ｖ2xと垂直成分Ｖ2yとに分けられ、
これを用いて次のように計算できる。
【００４９】
【数１】 又、スイッチボード９０の平坦作業スイッチ９２が選択
されると、自動モード選択の有無にかかわらず、この自
体だけで自動モードが選択されるように設定される。こ
の際、制御器１０は操作者の操作による第１操作装置２
０の操作方向及び操作量によりバケット先端６４の位置
を追従するように制御する。即ち、バケット６０の角度
を一定角度に制限しなく全範囲を使用しつつ、第１操作
装置２０の操作量及び操作方向により自動モードで追従
していたバケットのピボット点６３をバケットの先端６
４に変えて追従するよう、アームに対するバケットの相
対角度Θ3 を制御して既に設定されたバケットの絶対角
度を維持する。この際に、第３操作方向の作動信号に応
じてバケット６０を作動させると、これによりバケット
が動作し、最終バケット角度を再び追従すべきバケット
の絶対角度に再び設定する。
【００５０】望ましくは、スイッチボード９０の平坦作
業スイッチ９２が選択された状態で作動されると、バケ
ット先端６４の位置がスイッチボード９０の角度設定ス
イッチ９３で設定された角度を有する平面でだけ制御さ
れるよう、第１操作装置２０の先端にスイッチ２９を設
置する。この際に、追従方向及び追従速度は第１操作装
置の第２操作方向に従う。このような状態で、操作者に
よる第１操作装置の第３操作方向によるバケット作動信
号があると、操作方向及び操作量によりバケットが操作
される。
【００５１】又、平坦作業中にバケット各維持スイッチ
９４が選択されると、前述した全ての作業はバケットの
一定絶対角度が維持されるように制御される。
【００５２】前述したバケット先端の制御のため、先ず
バケット先端６４に対する位置をｘ3 、ｙ3 とし、バケ
ットの長さを１3 、そしてΘ3 を絶対水平面に対するバ
ケットの角度とすると、バケットのピボット点６３の位
置は次のようである。
【００５３】
【数２】 ここで決定されたバケットのピボット点６３の位置ｘ
2 、ｙ2 を使用して前述した式（１）と（２）でブーム
４０とアーム５０の相対角度Θ1 及びΘ2 を求め、バケ
ット６０のアーム５０に対する相対角度Θ3 は次の式に
より求められる。
【００５４】
【数３】 又、バケット先端６４の速度を基準として制御しつつバ
ケットの角度を一定に維持するための式は次のようであ
る。先ず、要求されるバケット先端６４の速度Ｖ3 は次
の式によりバケットのピボット点６３の速度Ｖ2 として
表現される。
【００５５】
【数４】 ここで求めたバケットのピボット点６３の速度Ｖ2 は式
（１）と（２）によりブーム及びアーム関節の角速度に
変換されて制御される。又、バケットの角度を一定角度
に制限しなく全範囲で使用しつつ操作装置の操作方向又
は操作量をバケットの先端６４が追従する方法として次
の式が使用できる。先ず、各関節の角速度とバケット先
端６４の速度には次のような関係が存在する。
【００５６】
【数５】 ここで、各関節の各速度［Θ］は次のように求められ
る。
【００５７】
【数６】 以上、操作装置の直観的な操作のための色々の操作方式
を説明したが、これを要約すると次のようである。
【００５８】第１方式は、スイッチボード９０で自動モ
ードが選択された場合、第１操作装置２０の第１操作方
向２１、２２と第２操作方向２３、２４及び操作量に比
例してバケットのピボット点６３を追従し、第３操作方
向の作動信号によるバケットの操作があると、これによ
りバケットが操作される。
【００５９】第２方式は、自動モード９１が選択されバ
ケット各維持スイッチ９４が選択された場合、バケット
６０の絶対角が一定に維持された状態で操作装置２０の
第１操作方向２１、２２と第２操作方向２３、２４及び
操作量に比例してバケットのピボット点を追従し、第３
操作方向の作動信号によるバケットの操作があると、こ
れによりバケットが操作される。
【００６０】第３方式は、平坦作業スイッチ９２が選択
された場合、操作装置２０の第１操作方向２１、２２と
第２操作方向２３、２４及び操作量に比例してバケット
の先端６４を追従し、第３操作方向の作動信号によるバ
ケットの操作があると、これによりバケットが操作され
る。
【００６１】第４方式は、平坦作業スイッチ９２が選択
されるバケット角維持スイッチが同時に選択された場
合、バケット６０の絶対角が操作者の指定により一定に
維持された状態で操作装置２０の第１操作方向２１、２
２と第２操作方向２３、２４の操作方向及び操作量に比
例してバケットの先端６４を追従し、第３操作方向の作
動信号による操作２６、２７があると、これによりバケ
ットが操作される。
【００６２】第５方式は、平坦作業スイッチ９２が選択
され第１操作装置２０のスイッチ２９が選択された場
合、バケットの先端６４は第１操作装置の第２操作方向
２３、２４及び操作量に比例してスイッチボード９０の
角度設定スイッチ９３で設定した一定角度を有する作業
平面を追従するように制御される。
【００６３】前述した五通りの操作方式はスイッチボー
ドの表示部９５に表示されて、操作者が現在の操作方式
を知り得るようにする。
【００６４】次に、図１に示したような旋回装置と走行
装置に関連した制御装置について説明する。
【００６５】第２操作装置３０での第１操作方向３１、
３２の操作中、前方向３１への操作は右トラック８０と
左トラック１９０を前方８１、１９１に動作させ、後方
向３２への操作は右トラック８０と左トラック１９０を
後方８２、１９２に操作させる。
【００６６】第２操作方向の右側方向３３への操作は左
トラックを前方向８１に右トラックを後方向１９２に作
動させて装備を右回転させる作動を行い、左側方向３４
への操作は右トラックを後方向８２に右トラックを前方
向１９１に作動させて装備を左回転させる作動を行う。
【００６７】第２操作装置３０の第３操作方向であるＸ
軸に対する時計方向３６への操作は操作量によって上部
旋回体の時計方向７２の速度を発生させ、反時計方向３
７への操作は上部旋回体を反時計方向７３に回転させ
る。
【００６８】この際に、旋回安全スイッチ３８により、
第１操作方向と第２操作方向の操作中に操作者の望まな
い旋回操作が防止される。
【００６９】望ましくは、図４に示すように、第２操作
装置を走行のために使用する場合、操作装置に設置され
る電位差計等の位置検出器３８、３９は第３方向、つま
り前方３１又は後方３２に対して法線方向に設置され
て、前方又は後方操作の場合に相互同一出力を発生する
構造でなければならない。
【００７０】又、走行を担当する第２操作装置３０の電
気的信号により制御器１０は、旋回センサー７５で測定
した下部走行体７９に対する上部旋回体７０の相対角が
１８０度を越えない場合は、第２操作装置の前方向操作
３１の際に装備が前方に行けるようにトラックを進行方
向８１、１９１に制御し、相対角が１８０度を越える場
合は、操作者の方向で装備が第２操作装置の操作方向に
一致するようにトラック２を後進方向８２、１９２で制
御して、操作者の座標では常に前方及び後方の操作概念
が一致するようにする。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による掘削
機の制御装置によると、それぞれ３方向運動が可能な一
対の操作装置を設置することにより６自由度の装備が両
手だけで容易く操作できるので、操作者の疲労とストレ
スを防止して作業能率を増進させることができ、操作者
と作業装置間の関係を直観的に推定し得る操作方式を提
供して短時間に熟練操作が可能にし、操作機能を多様に
設定して高度の熟練された操作技術を要求する作業を容
易にして作業効率を向上させる効果がある。
【００７２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による掘削機の旋回装置及び
走行装置に対する制御装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例による掘削機の作業装置に対
する制御装置を示す概略図である。
【図３】図２の簡略図である。
【図４】図１の操作装置の内部センサーの配置を示す概
略図である。
【符号の説明】
１０ 制御器 ２０ 第１操作装置 ２１，２２ 第１操作装置の第１操作方向 ２３，２４ 第１操作装置の第２操作方向 ２６，２７ 第１操作装置の第３操作方向 ３０ 第２操作装置 ３１，３２ 第２操作装置の第１操作方向 ３３，３４ 第２操作装置の第２操作方向 ３６，３７ 第２操作装置の第３操作方向 ４０ ブーム ４１，５１，６１ アクチュエータ ４２，５２，６２ 油圧制御バルブ ４６，５６，６６ 関節角検出センサー ５０ アーム ６０ バケット ７０ 上部旋回体 ７４，８４，１９４ 油圧モーター ７６，８６，１９６ 油圧制御バルブ ７９ 下部走行体 ８０，１９０ トラック ９０ スイッチボード ９１ モード選択スイッチ ９２ 平坦作業スイッチ ９３ 角度設定スイッチ ９４ バルブ角維持スイッチ ９５ 表示部 １００ 作業装置

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下部走行体に対して旋回する上部旋回体
    の先端に付着されるブーム、前記ブームの先端に付着さ
    れるアーム、前記アームの先端に付着されるバケット
    等、多数の関節でなった作業装置と、前記下部走行体に
    対して上部が旋回するように駆動する旋回装置と、前記
    下部走行体の左右トラックを駆動する走行装置と、前記
    各々の作業装置及び旋回装置と走行装置を駆動するアク
    チュエータである作業シリンダー及び油圧モーターと、
    所定の信号に応じて各アクチュエータに流入される流量
    を調節する油圧制御バルブと、前記ブームと上部旋回体
    間に設置されて、上部旋回体に対するブームの相対回転
    角を検出するブーム角度検出センサーと、前記ブームと
    アーム間に設置されて、ブームに対するアームの相対回
    転角を検出するアーム角度検出センサーと、前記アーム
    とバケット間に設置されて、アームに対するバケットの
    相対角を検出するバケット角検出センサーとを備えた掘
    削機の制御装置において、 操作者の操作によりそれぞれ３方向運動の制御が可能で
    あり、各々の操作方向に対して中立からはずれた量に比
    例する電気的信号を出力する一対の操作装置と、 機能選択スイッチが多数設置され、機能の選択により所
    定信号を出力すると同時に選択された機能をディスプレ
    ーするスイッチボードと、 前記操作装置とスイッチボード及び前記各関節センサー
    から信号を入力受け、複数の作業装置制御信号を前記油
    圧制御バルブに供給して、各アクチュエータに供給され
    る油量を制御する制御器とを備えて構成されることを特
    徴とする掘削機の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記操作装置は、 前記作業装置の作業平面と同一操作平面を有するように
    垂直平面に設置され、操作量及び操作方向によって前記
    作業装置を駆動する第１操作装置と、 垂直平面に設置され、操作量及操作方向によって走行装
    置及び旋回装置を駆動する第２操作装置とを備えて構成
    されることを特徴とする請求項１記載の掘削機の制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記第１操作装置は、 第１軸に対して往復する第１操作方向と、 第１軸に直交する第２軸に対して往復する第２操作方向
    と、 第１軸と第２軸がなす平面に直交する第３軸に対して回
    転する第３操作方向とに操作されることを特徴とする請
    求項２記載の掘削機の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記第２操作装置は、 第１軸に対して往復する第１操作方向と、第１軸に直交
    する第２軸に対して往復する第２操作方向と、第１軸と
    第２軸がなす平面に直交する第３軸に対して回転する第
    ３操作方向とを有し、前記第３方向の操作方向は前記走
    行装置の前後走行、走行装置の左右回転及び旋回装置の
    左右旋回動作にそれぞれ順次対応することを特徴とする
    請求項２記載の掘削機の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記第２操作装置の円周面に設置され、
    オン状態時、前記第２操作装置による第３操作方向に対
    する信号を前記制御器に出力する旋回選択スイッチをさ
    らに備えることを特徴とする請求項２記載の掘削機の制
    御装置。
  6. 【請求項６】 前記上部旋回体と前記下部走行体間に設
    置され、下部走行体に対する上部旋回体の相対角を感知
    して前記制御器に出力する旋回センサーをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１記載の掘削機の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記旋回センサーで感知した下部走行体
    に対する上部旋回体の相対角が１８０度を基準として、
    第２操作装置の第１操作方向による下部走行体の前進及
    び後進作動が交番して操作者の座標では常に前方及び後
    方の操作概念が一致するように制御することを特徴とす
    る請求項１記載の掘削機の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記スイッチボードは、 作業対象の屈曲面に対する平坦作業を遂行するかを決定
    する平坦作業スイッチと、 作業中に前記バケットの絶対角度を一定に維持するかを
    決定するバケット角維持スイッチと、 平坦作業の場合、作業対象平坦面の角度を設定する角度
    設定スイッチと、 前記操作装置の操作を手動及び自動モードに転換するモ
    ード選択スイッチと、 装備の操作状態と操作方式等の色々の情報をディスプレ
    ーする表示部とを備えて構成されることを特徴とする請
    求項１記載の掘削機の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記モード選択スイッチにより手動モー
    ドが選択されると、第１操作装置の第１操作方向はブー
    ムの操作を、第２操作方向はアームの動作を、第３操作
    方向はバケットの動作をそれぞれ制御（手動操作）する
    ことを特徴とする請求項８記載の掘削機の制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記モード選択スイッチにより自動モ
    ードが選択されると、第１操作装置の第１及び第２操作
    方向による方向及び操作量により前記バケットのピボッ
    ト点が追従されるとともに第３操作方向による方向及び
    操作量により前記バケットが操作されるように制御（自
    動操作）することを特徴とする請求項８記載の掘削機の
    制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１操作装置の円周面に設置さ
    れ、オン状態時、前記第１操作装置の第３操作方向によ
    る方向及び操作量に対する所定信号を前記制御器に出力
    するバケットスイッチをさらに備えることを特徴とする
    請求項９又は１０記載の掘削機の制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記自動操作中に前記バケット角維持
    スイッチが選択されると、前記自動操作を遂行しつつバ
    ケットのアームに対する相対角度をさらに追従して、既
    に操作者により設定されたバケットの絶対角を維持し、
    同時にバケットの操作がある場合には操作者の操作に優
    先してバケットを制御しバケットの最終角度を再び追従
    すべき絶対角度に制御することを特徴とする請求項１０
    記載の掘削機の制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記平坦作業スイッチが選択される
    と、前記自動操作が自動的に選択され、上記旋回体とブ
    ームの相対角度、ブームとアームの相対角度及びアーム
    とバケットの相対角度を検出して、自動操作による第１
    操作装置の第１操作方向及び第２操作方向による方向及
    び操作量によりバケットの先端が追従され、同時に第３
    操作方向による方向及び操作量によりバケットが操作さ
    れるように制御することを特徴とする請求項８記載の掘
    削機の制御装置。
  14. 【請求項１４】 平坦作業スイッチとバケット角維持ス
    イッチが同時に選択されると、第１操作装置の自動操作
    による操作量及び操作方向によりバケット先端の位置が
    追従されるように制御し、同時に第３操作方向による操
    作信号があるとバケット先端の位置は動かない状態で操
    作者の操作に優先してバケットが制御されバケットの作
    動信号がない場合には絶対水平面に対する既に設定され
    たバケットの絶対角度を一定に維持するように制御する
    ことを特徴とする請求項８記載の掘削機の制御装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１操作装置の先端に設置され、
    前記制御器に連続され、オン状態時、前記第１操作装置
    の所定の操作方向及び操作量により追従される追従点が
    前記角度設定スイッチで設定した作業平面で作動される
    ように制御するスイッチをさらに備えることを特徴とす
    る請求項２記載の掘削機の制御装置。
  16. 【請求項１６】 平坦作業中に前記スイッチが選択され
    ると、前記第１操作装置の第１操作方向及び第２操作方
    向による方向及び操作量により追従されるバケットの先
    端が前記角度設定スイッチで設定した一定角度を有する
    作業平面で作動されるように制御することを特徴とする
    請求項８記載の掘削機の制御装置。
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