(57)【要約】【課題】アクチュエータをアナログ的に制御することができ、かつ小さなスペースに多くの入力装置ユニットを設定可能な建設機械用操作装置及びこれを備えた建設機械を提供する。【解決手段】建設機械用操作装置を、把持部１と、当該把持部に設けられた入力装置ユニット３と、入力装置ユニット３より出力される検出信号を入力し、当該検出信号に応じたアクチュエータの制御信号を出力するコントローラ６とから構成する。入力装置ユニット３には、検出部である圧力センサ１２，１３と、操作部である揺動レバー１４と、揺動レバー１４の操作に所要のストロークを付与する弾性部材１５，１６とを備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部と、当該把持部に設けられた操作部と、当該操作部の操作状態を検出する検出部と、当該検出部からの出力信号により動作が制御されるアクチュエータと、前記検出部から出力される検出信号を入力し、当該検出信号に応じた前記アクチュエータの制御信号を出力するコントローラとを備えた建設機械用操作装置において、前記検出部として圧力センサを備えると共に、当該圧力センサの受圧面と前記操作部との間に弾性部材を介設したことを特徴とする建設機械用操作装置。
【請求項２】
前記圧力センサ及び前記弾性部材並びに前記操作部を、前記把持部に凹設された窪み内に収納し、前記操作部の一部を前記把持部の外面より突出したことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用操作装置。
【請求項３】
前記弾性部材の弾性係数を調整するための弾性係数調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用操作装置。
【請求項４】
前記操作部としてプッシュボタンを備えたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用操作装置。
【請求項５】
前記操作部として揺動レバーを備えたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用操作装置。
【請求項６】
前記圧力センサ及び前記弾性部材並びに前記操作部を有する入力装置ユニットを前記把持部に複数個備えたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用操作装置。
【請求項７】
アクチュエータを制御するための建設機械用操作装置を備えた建設機械において、前記建設機械用操作装置として、把持部と、当該把持部に設けられた操作部と、当該操作部の操作状態を検出する検出部と、当該検出部からの出力信号により動作が制御されるアクチュエータと、前記検出部から出力される検出信号を入力し、当該検出信号に応じた前記アクチュエータの制御信号を出力するコントローラとを有し、かつ、前記検出部として圧力センサを用いると共に、当該圧力センサの受圧面と前記操作部との間に弾性部材を介設したものを備えたことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に備えられる建設機械用操作装置及びこれを備えた建設機械に係り、特に、建設機械に備えられた各種アクチュエータを制御するための入力装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの建設機械には、例えばブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ及びオフセットシリンダなどのアクチュエータを制御するための建設機械用操作装置が備えられるが、近年、この種の建設機械用操作装置としては、操作部と、当該操作部の操作状態を検出する検出部と、当該検出部からの検出信号を入力し、当該検出信号に応じた前記アクチュエータの制御信号を出力するコントローラとを備え、前記アクチュエータの制御を電気的に行うものが提案されている。
【０００３】
従来のこの種の建設機械用操作装置には、前記検出部として、例えばリミットスイッチなどのオンオフスイッチや、例えば可変抵抗器などの位置センサが用いられている。
【０００４】
このように、アクチュエータの制御を電気的に行う建設機械用操作装置を備えると、アクチュエータの制御をリンク機構を介して機械的に行う建設機械用操作装置を備えた場合に比べて運転席周りの設計の自由度を高めることができるので建設機械の設計を容易化できると共に、アクチュエータの制御を指先で行うことができるので作業に要する運転者の負担を軽減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記検出部としてオンオフスイッチを備えた従来の建設機械用操作装置は、アクチュエータをアナログ的に制御することができないので、用途が限定されるという不都合がある。
【０００６】
一方、前記検出部として位置センサを備えた従来の建設機械用操作装置は、アクチュエータをアナログ的に制御することができるので広い用途に応用可能であるが、高精度の制御を行うためには操作部の操作範囲が大きい位置センサを必要とするので、位置センサの設定に大きなスペースを必要とし、小さなスペースに多くの検出部を設定することが難しいという不都合がある。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その目的は、アクチュエータをアナログ的に制御することができ、かつ小さなスペースに多くの検出部を設定することが可能な建設機械用操作装置を提供すること及び当該操作装置を備えた建設機械を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、建設機械用操作装置に関しては、把持部と、当該把持部に設けられた操作部と、当該操作部の操作状態を検出する検出部と、当該検出部からの出力信号により動作が制御されるアクチュエータと、前記検出部から出力される検出信号を入力し、当該検出信号に応じた前記アクチュエータの制御信号を出力するコントローラとを備えた建設機械用操作装置において、前記検出部として圧力センサを備えると共に、当該圧力センサの受圧面と前記操作部との間に弾性部材を介設するという構成にした。
【０００９】
このように、検出部として圧力センサを備えると、当該圧力センサに加える押圧力を調整することによって圧力センサより押圧力に応じた検出信号が出力されるので、アクチュエータをアナログ的に制御することができ、オンオフスイッチを備えた場合に比べて建設機械用操作装置の多用途化を図ることができる。また、圧力センサの受圧面と操作部との間に弾性部材を介設すると、指先の動作に押圧力に応じたストロークを持たせることができるので、圧力センサに加える押圧力の調整を容易化でき、アクチュエータの制御を高精度に行うことができる。さらに、検出部として圧力センサを備え、かつ圧力センサの受圧面と操作部との間に弾性部材を介設してなる入力装置は、位置センサを用いた入力装置に比べて操作部のストロークを格段に小さくすることができるので、狭いスペース内に多数の入力装置を集約して設定することが可能となり、建設機械用操作装置の小型化及び高機能化を図ることができる。
【００１０】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、前記構成の建設機械用操作装置において、前記圧力センサ及び前記弾性部材並びに前記操作部を、前記把持部に凹設された窪み内に収納し、前記操作部の一部を前記把持部の外面より突出するという構成にした。
【００１１】
このように、圧力センサ及び弾性部材並びに操作部を把持部に凹設された窪み内に収納し、操作部の一部を把持部の外面より突出すると、把持部の外面にこれらの各部材を設定する場合に比べて把持部を小型化できると共に、把持部の形状を手指で把持しやすい形状に形成することができるので、建設機械用操作装置の操作性を高めることができる。
【００１２】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、前記構成の建設機械用操作装置において、前記弾性部材の弾性係数を調整するための弾性係数調整手段を設けるという構成にした。
【００１３】
このように、弾性部材の弾性係数を調整するための弾性係数調整手段を設けると、操作部の感度、即ち、操作部の操作量と圧力センサより出力される信号値との比を適宜変更することができるので、制御するアクチュエータの種類に応じて操作部の感度を最適に調整することができ、建設機械用操作装置の操作性を高めることができる。また、同一の圧力センサを用いて操作部の感度が異なる各種の入力装置を構成することができるので、多用途用の建設機械用操作装置を安価に製造することができる。
【００１４】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、前記構成の建設機械用操作装置において、前記操作部としてプッシュボタンを備えるという構成にした。
【００１５】
このように、操作部としてプッシュボタンを備えると、操作部の操作を容易に行うことができるので、建設機械用操作装置の操作性を良好なものにすることができる。
【００１６】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、前記構成の建設機械用操作装置において、前記操作部として揺動レバーを備えるという構成にした。
【００１７】
このように、操作部として揺動レバーを備えると、揺動レバーの揺動方向に応じた多値の信号を圧力センサより出力することが可能になるので、建設機械用操作装置の多用途化及び多機能化を図ることができる。
【００１８】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、前記構成の建設機械用操作装置において、前記圧力センサ及び前記弾性部材並びに前記操作部を有する入力装置ユニットを前記把持部に複数個備えるという構成にした。
【００１９】
このように、圧力センサ及び弾性部材並びに操作部より構成される入力装置ユニットを前記把持部に複数個備えると、各入力装置ユニットに備えられた圧力センサより多値の信号を出力することができるので、建設機械用操作装置の多用途化及び多機能化を図ることができる。
【００２０】
一方、前記の目的を達成するために、本発明は、建設機械に関しては、アクチュエータを制御するための建設機械用操作装置を備えた建設機械において、前記建設機械用操作装置として、把持部と、当該把持部に設けられた操作部と、当該操作部の操作状態を検出する検出部と、当該検出部からの出力信号により動作が制御されるアクチュエータと、前記検出部から出力される検出信号を入力し、当該検出信号に応じた前記アクチュエータの制御信号を出力するコントローラとを有し、かつ、前記検出部として圧力センサを用いると共に、当該圧力センサの受圧面と前記操作部との間に弾性部材を介設したものを備えるという構成にした。
【００２１】
このように、建設機械用操作装置を構成するための検出部として圧力センサを備えると、当該圧力センサに加える押圧力を調整することによって圧力センサより押圧力に応じた検出信号が出力されるので、アクチュエータをアナログ的に制御することができ、アクチュエータの操作の多様化を図ることができる。また、圧力センサの受圧面と操作部との間に弾性部材を介設すると、指先の動作に押圧力に応じたストロークを持たせることができるので、圧力センサに加える押圧力の調整を容易化でき、アクチュエータの制御を高精度に行うことができる。さらに、検出部として圧力センサを備え、かつ圧力センサの受圧面と操作部との間に弾性部材を介設してなる入力装置は、位置センサを用いた入力装置に比べて操作部のストロークを格段に小さくすることができるので、狭いスペース内に多数の入力装置を集約して設定することが可能となり、建設機械の運転席周りの設計を容易化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る建設機械用操作装置の第１実施形態を、図１及び図２を用いて説明する。図１は第１実施形態に係る建設機械用操作装置の構成図、図２は第１実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる圧力センサの出力特性とコントローラより出力される制御信号との関係を示すグラフ図である。
【００２３】
図１に示すように、本例の建設機械用操作装置は、建設機械における運転席の近傍に配置され、オペレータによって把持される把持部１と、当該把持部１に形成された窪み２内に収納された入力装置ユニット３と、増幅回路４，５と、コントローラ６と、これら入力装置ユニット３と増幅回路４，５とコントローラ６とを接続する配線７とから構成されている。
【００２４】
入力装置ユニット３は、前記窪み２内に収納可能な形状及び大きさに外形が形成された筒状のケース１１と、当該ケース１１の底面に設定された２つの圧力センサ（検出部）１２，１３と、前記ケース１１に揺動可能に取り付けられた揺動レバー（操作部）１４と、前記圧力センサ１２，１３の受圧面１２ａ，１３ａと前記揺動レバー１４の押圧面１４ａ，１４ｂとの間に介設された２つの弾性部材１５，１６とからなる。前記揺動レバー１４の上端部は、前記ケース１１の上端部より外向きに突出されており、オペレータが把持部１を把持した状態で、親指の指先で揺動操作できるようになっている。また、ケース１１と２つの弾性部材１５，１６の間には所要のクリアランス１７が設けられており、弾性部材１５，１６の弾性変形を吸収できるようになっている。
【００２５】
前記２つの圧力センサ１２，１３は、前記揺動レバー１４の揺動方向に配置されており、図２に符号Ａで示すように、前記揺動レバー１４の揺動ストロークｘに応じた検出信号（電圧値）を出力する。
【００２６】
前記コントローラ６は、前記増幅回路４，５にて増幅された検出信号Ａを入力し、図２に符号Ｂで示すように、圧力センサ１２，１３の受圧力Ｐ（揺動ストロークｘ）の下限値及び上限値が規制された制御信号Ｂを出力する。即ち、図２に示すように、圧力センサ１２，１３からは圧力センサ１２，１３の受圧力Ｐに応じた検出信号Ａが出力されるが、この検出信号Ａをもって直接アクチュエータを制御すると、揺動レバー１４に触れただけでアクチュエータが駆動されてしまうと共に、揺動レバー１４が過大な操作力で操作されたときにアクチュエータが必要以上の高速で駆動されてしまい、アクチュエータの操作性が悪いものになる。そこで、図２に示すように、コントローラ６は、圧力センサ１２，１３の受圧力がＰ１（揺動ストロークがｘ１）に達するまでは制御信号Ｂを出力しないように検出信号Ａを補正し、揺動レバー１４の操作に余裕を持たせている。また、コントローラ６は、圧力センサ１２，１３の受圧力がＰ２（揺動ストロークがｘ２）に達した後は一定の制御信号Ｂが出力されるように検出信号Ａを補正し、アクチュエータの最大駆動速度を規制している。これにより、アクチュエータの操作性を良好なものにすることができる。
【００２７】
次に、前記第１実施形態に係る建設機械用操作装置を備えた建設機械の一例を、図３を用いて説明する。図３は第１実施形態に係る建設機械用操作装置を備えたオフセットシリンダの制御装置を示す図である。
【００２８】
図３において、２１は車体に対するブームの設定位置を左右方向にオフセットするオフセットシリンダ、２２はオフセットシリンダ２１に圧油を供給するメインポンプ、２３はオフセットシリンダ２１とメインポンプ２２とをつなぐ管路に設けられ、オフセットシリンダ２１の操作量及び操作方向を制御するコントロールバルブ、２４はコントロールバルブ２３にパイロット圧を供給するパイロットポンプ、２５はコントロールバルブ２３とパイロットポンプ２４とをつなぐ管路に設けられ、パイロット圧を遮断してオフセットシリンダ２１を操作位置に保持するロックバルブ、２６はコントロールバルブ２３とパイロットポンプ２４とをつなぐ管路に設けられ、当該管路中の異物を除去するフィルタ、２７はコントロールバルブ２３とパイロットポンプ２４とをつなぐ管路に設けられ、コントロールバルブ２３に供給されるパイロット圧を調整する比例電磁弁ユニット、２７ａは第１の比例電磁弁、２７ｂは第２の比例電磁弁であり、図１と対応する部分には同一の符号が表示されている。
【００２９】
このオフセットシリンダの制御装置において、揺動レバー１４が右方向に操作されると、圧力センサ１２より揺動レバー１４の揺動ストロークに対応する検出信号Ａが出力され、その検出信号Ａは増幅回路４で増幅される。増幅回路４で増幅された検出信号Ａはコントローラ６で制御信号Ｂに変換され、第１の比例電磁弁２７ａに印加される。これによって第１の比例電磁弁２７ａを通ってコントロールバルブ２３の一端にパイロット圧が供給され、コントロールバルブ２３が第１の方向に操作されて、オフセットシリンダ２１が図示しないブームを右方向にオフセットさせる方向に操作される。
【００３０】
揺動レバー１４が左方向に操作された場合には、圧力センサ１３より揺動レバー１４の揺動ストロークに対応する検出信号Ａが出力され、その検出信号Ａは増幅回路５で増幅される。増幅回路５で増幅された検出信号Ａはコントローラ６で制御信号Ｂに変換され、第２の比例電磁弁２７ｂに印加される。これによってコントロールバルブ２３の他端にパイロット圧が供給されて、コントロールバルブ２３が第２の方向に操作され、オフセットシリンダ２１が図示しないブームを左方向にオフセットさせる方向に操作される。
【００３１】
第１実施形態に係る建設機械用操作装置は、検出部として圧力センサ１２，１３を備えたので、オフセットシリンダ２１の制御が可能になるなど、オンオフスイッチを備えた建設機械用操作装置では行うことができないアクチュエータの制御が可能になり、建設機械用操作装置の多用途化を図ることができる。また、圧力センサ１２，１３の受圧面１２ａ，１３ａと操作部である揺動レバー１４との間に弾性部材１５，１６を介設したので、指先の動作に押圧力に応じたストロークを持たせることができて、圧力センサ１２，１３に加える押圧力の調整を容易化でき、アクチュエータであるオフセットシリンダ２１の制御を高精度に行うことができると共に、位置センサを用いた入力装置に比べて揺動レバー１４のストロークを格段に小さくすることができて、建設機械用操作装置の小型化及び高機能化を図ることができる。
【００３２】
また、第１実施形態に係る建設機械用操作装置は、圧力センサ１２，１３及び揺動レバー１４並びに弾性部材１５，１６を把持部１に凹設された窪み２内に収納し、揺動レバー１４の一部を把持部１の外面より突出したので、把持部１の外面にこれらの各部材を設定する場合に比べて把持部１を小型化できると共に、把持部１の形状を手指で把持しやすい形状に形成することができ、建設機械用操作装置の操作性を高めることができる。
【００３３】
また、第１実施形態に係る建設機械用操作装置は、操作部として揺動レバー１４を備えたので、揺動レバー１４の揺動方向に応じた多値の信号を圧力センサ１２，１３より出力することができ、建設機械用操作装置の多用途化及び多機能化を図ることができる。
【００３４】
次に、本発明に係る建設機械用操作装置の第２実施形態を、図４を用いて説明する。図４は第２実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる把持部１の要部断面図である。
【００３５】
この図から明らかなように、第２実施形態に係る建設機械用操作装置は、ケース１１を外面に雄ねじ３１が刻設された内筒１１ａと、内面に雌ねじ３２が刻設された外筒１１ｂとから構成し、これら内筒１１ａと外筒１１ｂとの螺合量を変更することによって弾性部材１５，１６の弾性係数を調整できるようにしたことを特徴とする。本例の建設機械用操作装置は、内筒１１ａと外筒１１ｂの螺合量を多くすることによって弾性部材１５，１６の弾性係数を高めることができ、内筒１１ａと外筒１１ｂの螺合量を少なくすることによって弾性部材１５，１６の弾性係数を低下することができる。
【００３６】
本例の建設機械用操作装置は、弾性部材１５，１６の弾性係数を調整するための弾性係数調整手段（雄ねじ３１が刻設された内筒１１ａ及び雌ねじ３２が刻設された外筒１１ｂ）を設けたので、揺動レバー１４の感度を適宜変更することができ、制御するアクチュエータの種類に応じて揺動レバー１４の感度を最適に調整することができることから、建設機械用操作装置の操作性を高めることができる。また、同一の圧力センサ１２，１３を用いて揺動レバー１４の感度が異なる各種の入力装置を構成することができるので、多用途用の建設機械用操作装置を安価に製造することができる。
【００３７】
次に、本発明に係る建設機械用操作装置の第３実施形態を、図５を用いて説明する。図５は第３実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる把持部１の要部断面図である。
【００３８】
この図から明らかなように、第３実施形態に係る建設機械用操作装置は、操作部としてプッシュボタン３３を備えたことを特徴とする。この場合には、圧力センサ及び弾性部材の数量をそれぞれ１つずつにすることができる。
【００３９】
本例の建設機械用操作装置は、操作部としてプッシュボタン３３を備えたので、操作部の操作を容易に行うことができ、建設機械用操作装置の操作性を良好なものにすることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る建設機械用操作装置の第４実施形態を、図６を用いて説明する。図６は第４実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる把持部１の正面図である。
【００４１】
この図から明らかなように、第４実施形態に係る建設機械用操作装置は、把持部１に複数個の入力装置ユニット３を備えたことを特徴とする。
【００４２】
本例の建設機械用操作装置は、複数個の入力装置ユニット３をを備えたので、各入力装置ユニット３に備えられた圧力センサより多値の信号を出力することができ、建設機械用操作装置の多用途化及び多機能化を図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、検出部として圧力センサを備えたので、アクチュエータをアナログ的に制御することができ、オンオフスイッチを備えた建設機械用操作装置では行うことができないアクチュエータの制御が可能になって、建設機械用操作装置の多用途化を図ることができる。また、圧力センサの受圧面と操作部である揺動レバーとの間に弾性部材を介設したので、指先の動作に押圧力に応じたストロークを持たせることができ、圧力センサに加える押圧力の調整を容易化できて、アクチュエータであるオフセットシリンダの制御を高精度に行うことができると共に、位置センサを用いた入力装置に比べて揺動レバーのストロークを格段に小さくすることができて、建設機械用操作装置の小型化及び高機能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る建設機械用操作装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる圧力センサの出力特性とコントローラより出力される制御信号との関係を示すグラフ図である。
【図３】第１実施形態に係る建設機械用操作装置を備えたオフセットシリンダの制御装置を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる把持部１の要部断面図である。
【図５】第３実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる把持部１の要部断面図である。
【図６】第４実施形態に係る建設機械用操作装置に備えられる把持部１の正面図である。
【符号の説明】
１　把持部
２　窪み
３　入力装置ユニット
４，５　増幅回路
６　コントローラ
１２，１３　圧力センサ（検出部）
１４　揺動レバー（操作部）
１５，１６　弾性部材
１７　クリアランス
３１，３２　弾性係数調整手段（ねじ）
３３　プッシュボタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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