(57)【要約】【課題】  単独操作モードでの操作中、ジョイスティックの操作方向が変わった場合でも、意図しないアクチュエータの作動を防止する。【解決手段】  全方向操作可能なジョイスティック２１、２２と、同時操作モードと単独操作モードの選択を行う操作モード切換スイッチ２５を有し、操作信号と操作モード信号を出力するクレーン操作部２０と、信号を演算処理し、同時操作モードが選択されているとき、アクチュエータの制御弁にジョイスティックによる全操作信号に対応する制御信号を送り、単独操作モードが選択されているとき、ジョイスティックの無操作状態から最初に選択した一方向の操作信号が一つのアクチュエータを単独作動させる有効操作信号として記憶されて、そのアクチュエータの制御弁に対応する制御信号を送ると共に、ジョイスティックが無操作状態に戻るまでの間、有効操作信号以外の操作信号は全て無効とするクレーン作動制御部３０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】
作業機のアクチュエータの作動の選択と速度操作を行う全方向操作可能なジョイスティックと、同時操作モードと単独操作モードの選択を行う操作モード切換手段とを有し、ジョイスティックの操作による操作信号と操作モード切換手段の操作による操作モード信号を出力する作業機操作部と、出力された操作信号と操作モード信号を演算処理し、操作モード切換手段により同時操作モードが選択されているときは、アクチュエータの制御弁にジョイスティックの操作による全ての操作信号に対応する制御信号を送り、操作モード切換手段により単独操作モードが選択されているときは、ジョイスティックの無操作状態から最初に選択した一方向の操作信号が一つのアクチュエータを単独作動させる有効操作信号として記憶されて、そのアクチュエータの制御弁に有効操作信号に対応する制御信号を送ると共に、ジョイスティックが無操作状態に戻るまでの間、前記有効操作信号以外の操作信号は全て無効とする作業機作動制御部とを備えた作業機の操作装置。
【請求項２】
ジョイスティックの無操作状態に一定の幅の不感帯領域を設けた請求項１記載の作業機の操作装置。
【請求項３】
不感帯領域を可変とした請求項２記載の作業機の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向操作可能なジョイスティックを用いた作業機の操作装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷役機械、建設機械、土木機械等の複数のアクチュエータを備えた作業機における操作装置には、全方向操作可能なジョイスティックを用いたものがある。
例えば、図９に示すような車両搭載型のクレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチ１１のワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端から吊下している。
【０００３】
クレーン１は、コラム６（ブーム７）の旋回、ブーム７の伸縮と起伏、及びウインチ１１によるフック１３の巻上巻下の作動を行うためのアクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ブーム起伏用油圧シリンダ９、及びウインチ用油圧モータ１０を備えており、作業の内容に応じてこれらのアクチュエータの切換制御弁装置３の操作装置６０を操作し、各アクチュエータの作動を制御する。
【０００４】
このクレーン１を操作するためのジョイスティックを用いた操作装置６０は、図６に示すように、クレーン操作部４０とクレーン作動制御部５０とで構成されている。
クレーン操作部４０には、図７、図８に示すように、正面の右側にブーム７の起伏作動とフック１３の巻上巻下作動を制御するための全方向操作可能なジョイスティック２１、左側にブーム７の伸縮作動と、コラム６（ブーム７）の左右旋回作動を制御するための全方向操作可能なジョイスティック２２が設けられている。
【０００５】
クレーン作動制御部５０は、右側のジョイスティック２１又は左側のジョイスティック２２の操作により出力されるクレーン操作部４０からの操作信号（操作したいアクチュエータの作動を選択する操作方向と、そのアクチュエータの作動速度を決定する傾倒量の信号）を演算処理する演算回路５１と、演算回路５１からの信号により、切換制御弁装置３のブーム旋回制御弁３３、ブーム伸縮制御弁３４、ブーム起伏制御弁３５、及びフック巻上巻下制御弁３６に制御信号を送る出力回路５２とを備えている。
【０００６】
この操作装置６０でクレーン１の操作を行う場合には、クレーン操作部４０のジョイスティック２１、２２の把持部２３を握り、作業の内容に応じて所要のアクチュエータの作動に対応する方向にジョイスティック２１、２２を傾倒することにより、ジョイスティック２１、２２の操作方向と傾倒量に応じた制御信号が各制御弁３３、３４、３５、３６に送られる。
【０００７】
従って、右側のジョイスティック２１を上下に傾倒させるとフック１３の巻下巻上作動、左右に傾倒させるとブーム７の起伏作動が傾倒操作に応じた速度で行われる。左側のジョイスティック２２を上下に傾倒させるとブーム７の伸縮作動、左右に傾倒させるとブーム７の左右旋回作動が傾倒操作に応じた速度で行われる。
例えば、右側のジョイスティック２１を真上に傾倒するとフック１３が巻下げられる。右側のジョイスティック２１を右斜め上方に傾倒させるとフック１３の巻下作動と、ブーム７の伏作動が連動する。このとき、ジョイスティック２１を上方寄り、即ちフック巻下側に片寄せて傾倒させれば、ブーム７の伏作動よりフック１３の巻下作動の速度が速くなる。ジョイスティック２１を右方寄り、即ちブーム伏側に片寄せて傾倒させればフック１３の巻下作動よりブーム７の伏作動の速度が速くなる。
【０００８】
一方、全方向操作可能なジョイスティックで、確実に一つの操作だけを行いたいという要求がある。
そこで、モード切換機構を設けて、ジョイスティックの上下方向の操作と左右方向の操作を単独で制御する単独操作モードと、ジョイスティックの上下方向の操作と左右方向の操作を同時に制御する同時操作モードを選択できるようにした操作装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
この操作装置では、単独操作モードを選択すると、ジョイスティックの正面の真上を０°とした場合、時計回りに右斜め上方の４５°、右斜め下方の１３５°左斜め下方の２２５°、左斜め上方の３１５°の各位置が境界線となって、それぞれの境界線を挟んだ二つの操作がその境界線で切り換わるようになる。
例えば、ジョイスティックの上方の操作と右方の操作が切り換わる境界線は右斜め上方の４５°の位置であり、その境界線の上方寄りにジョイスティックを傾倒すれば上方の操作に対応する作動制御が行われ、右方の操作に対応する作動制御は行われない。その境界線の右方寄りにジョイスティックを傾倒すれば、右方の操作に対応する作動制御が行われ、上方の操作に対応する作動制御は行われない。
【００１０】
しかし、このような操作装置では、単独操作モードでの操作中に、操作している作業者の腕（あるいは手や指）が外的要因などにより誤って動いてしまい、ジョイスティックの操作方向が境界線を越えた場合には、作業者の意図しないアクチュエータが作動することになる。
【特許文献１】特開平１０−９１２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、作業機の操作装置における上記問題を解決するものであって、単独操作モードでの操作中に、外的要因などによりジョイスティックの操作方向が変わってしまった場合でも、作業者の意図しないアクチュエータが作動するのを確実に防止できる、より安全な作業機の操作装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の作業機の操作装置は、作業機のアクチュエータの作動の選択と速度操作を行う全方向操作可能なジョイスティックと、同時操作モードと単独操作モードの選択を行う操作モード切換手段とを有し、ジョイスティックの操作による操作信号と操作モード切換手段の操作による操作モード信号を出力する作業機操作部と、出力された操作信号と操作モード信号を演算処理し、操作モード切換手段により同時操作モードが選択されているときは、アクチュエータの制御弁にジョイスティックの操作による全ての操作信号に対応する制御信号を送り、操作モード切換手段により単独操作モードが選択されているときは、ジョイスティックの無操作状態から最初に選択した一方向の操作信号が一つのアクチュエータを単独作動させる有効操作信号として記憶されて、そのアクチュエータの制御弁に有効操作信号に対応する制御信号を送ると共に、ジョイスティックが無操作状態に戻るまでの間、前記有効操作信号以外の操作信号は全て無効とする作業機作動制御部とを備えることによって上記課題を解決している。
【００１３】
この作業機の操作装置で同時操作を行う場合には、作業者は操作モード切換手段で同時操作モードを選択してから、ジョイスティックで作業機のアクチュエータの作動の選択と速度操作を行う。
同時操作モードでは、ジョイスティックの操作による操作信号は全て有効であり、作業機作動制御部がアクチュエータの制御弁にジョイスティックの操作による全ての操作信号に対応する制御信号を送るので、通常の同時操作が行われる。
【００１４】
この作業機の操作装置で単独操作を行う場合には、作業者は操作モード切換手段で単独操作モードを選択してから、ジョイスティックで作業機のアクチュエータの作動の選択と速度操作を行う。
ジョイスティックが傾倒されると、作業機作動制御部はジョイスティックの無操作状態から最初に選択した一方向の操作信号が一つのアクチュエータを単独作動させる有効操作信号として記憶されて、そのアクチュエータの制御弁に有効操作信号に対応する制御信号を送る。
【００１５】
これにより、最初に選択されたアクチュエータの作動がジョイスティックの傾倒操作に応じた速度で行われる。
作業機作動制御部は、ジョイスティックが無操作状態に戻るまでの間、前記有効操作信号以外の操作信号を全て無効とするので、ジョイスティックの無操作状態から最初に選択した操作方向と異なる方向を示す操作信号に対応する制御信号が、アクチュエータの制御弁に送られることはない。
【００１６】
従って、単独操作モードでの操作中に、操作している作業者の腕（あるいは手や指）が外的要因などにより誤って動いてしまい、ジョイスティックの操作方向が変化した場合でも、作業者の意図しないアクチュエータが作動するようなことはない。
なお、この作業機の操作装置では、無操作状態に一定の幅の不感帯領域を設けることにより、無操作状態と操作状態の判別を確実に行うことができる。
また、不感帯領域を可変とすれば、作業者の好みにより不感帯領域を変更し、操作性を良くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の作業機の操作装置は、単独操作モードでの操作中に、外的要因などによりジョイスティックの操作方向が変わってしまった場合でも、作業者の意図しないアクチュエータが作動するのを確実に防止でき、より安全な操作が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の実施の一形態を示すクレーンの操作装置の構成図、図２はクレーン操作部の正面図、図３クレーン操作部の側面図、図４はクレーンの操作装置による作動制御の流れ図、図５は本発明の実施の一形態である操作装置を備えた車両搭載型クレーンの正面図である。
操作対象である車両搭載型のクレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチ１１のワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端から吊下している。
【００１９】
クレーン１は、コラム６（ブーム７）の旋回、ブーム７の伸縮と起伏、及びウインチ１１によるフック１３の巻上巻下の作動を行うためのアクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ブーム起伏用油圧シリンダ９、及びウインチ用油圧モータ１０を備えており、作業の内容に応じてこれらのアクチュエータの切換制御弁装置３の操作装置１４を操作し、各アクチュエータの作動を制御する。
【００２０】
クレーンの操作装置１４は、図１に示すように、クレーン操作部２０とクレーン作動制御部３０とで構成されている。
クレーン操作部２０には、図２、図３に示すように、正面の右側にブーム７の起伏作動とフック１３の巻上巻下作動を制御するための全方向操作可能なジョイスティック２１、左側にブーム７の伸縮作動と、コラム６（ブーム７）の左右旋回作動を制御するための全方向操作可能なジョイスティック２２、中央上部に同時操作モードと単独操作モードの何れかを選択するための操作モード切換スイッチ２５が設けられている。
【００２１】
ジョイスティック２１、２２は、ポテンショメータや静電容量型センサなどを用いて、上下、左右への傾倒操作に応じて変化するアナログ信号が出力されるようになっている。ロータリエンコーダや圧電素子を利用したものを用いることもできる。
ここで、右側のジョイスティック２１は上下に傾倒するとフック１３の巻下巻上作動、左右に傾倒させるとブーム７の起伏作動を操作するための操作信号を出力し、左側のジョイスティック２２は、上下に傾倒するとブーム７の伸縮作動、左右に傾倒させるとコラム６（ブーム７）の左右旋回作動を操作するための操作信号を出力するように構成されているが、これは一例であって、ジョイスティック２１、２２と、クレーン１の旋回用油圧モータ５、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ウインチ用油圧モータ１０との対応は任意に設定することができる。
【００２２】
操作モード切換スイッチ２５には、トグルスイッチや押釦スイッチ等を用い、スイッチ操作により同時操作モード信号と単独操作モード信号（具体的には、単独操作モード信号がスイッチのon信号）が出力されるようになっている。
クレーン操作部２０の部品点数を少なくするために、既存のスイッチやジョイスティックの操作の組み合わせにより、同時操作モードと単独操作モードとを切換えるように構成することも可能である。
【００２３】
例えば、クレーン操作部２０には、図示しないが、ジョイスティックの傾倒に対するアクチュエータの作動速度を制御する手段として速度切換スイッチを備えたものがある。この速度切換スイッチは、モーメンタリ式の押釦スイッチが一般的に用いられており、スイッチを押す毎に、アクチュエータの速度を低下させる微速モードの適用と不適用とが切換え可能になっている。
【００２４】
速度切換スイッチとジョイスティックの操作の組み合わせにより同時操作モードと単独操作モードとを切換えるようにする場合には、例えば、速度切換スイッチを押しながらジョイスティックを上方に操作すると単独操作モードになり、速度切換スイッチを押しながらジョイスティックを下方に操作すると同時操作モードに切り換わるようにする。
なお、この場合において、操作モードの切換操作中は、安全のため、ジョイスティック操作によるアクチュエータの制御は行わないものとし、さらに、速度切換スイッチを押すことによる微速モードの切換えも行わないものとする。
【００２５】
また、図示しないが、クレーン操作部２０等に表示手段を設け、同時操作モードと単独操作モードのどちらに切り換わっているかを判別できるようにすることもできる。
クレーン操作部２０は、クレーン１に直接取付けてもよいが、多芯ケーブルによる有線式あるいは高周波回路を組み込んだ無線式などによる遠隔操作でクレーン作動制御部３０へ信号を送るようにすることもできる。
【００２６】
クレーン作動制御部３０は、クレーン操作部２０のジョイスティック２１、２２の操作により出力される操作信号（操作したいアクチュエータの作動を選択する操作方向と、そのアクチュエータの作動速度を決定する傾倒量の信号）と操作モード切換スイッチ２５の操作により出力される単独操作モード信号とを演算処理する演算回路３１と、演算回路からの信号により、切換制御弁装置３のブーム旋回制御弁３３、ブーム伸縮制御弁３４、ブーム起伏制御弁３５、及びフック巻上巻下制御弁３６に制御信号を送る出力回路３２とを備えている。
【００２７】
この操作装置１４でクレーン１の操作を行う場合には、作業者は、まずクレーン操作部２０の操作モード切換スイッチ２５で同時操作モードか単独操作モードを何れかを選択する。そして、ジョイスティック２１、２２の把持部２３を握り、作業の内容に応じて所要のアクチュエータの作動に対応する方向にジョイスティック２１、２２を傾倒させる。ジョイスティック２１、２２の操作による操作信号と操作モード切換スイッチ２５の操作による単独操作モード信号は、クレーン操作部２０からクレーン作動制御部３０に送られる。
【００２８】
クレーン作動制御部３０では、演算回路３１がクレーン操作部２０からの操作信号と単独操作モード信号を読み込み、図４に示すように、操作モード切換スイッチ２５からの単独操作モード信号がonであるかoff であるかを判断し、off であるとき（即ち、同時操作モードであるとき）には、通常の同時操作モードの流れに沿ってジョイスティック２１、２２からの操作信号を処理し、出力回路３２を駆動してジョイスティック２１、２２の操作方向と傾倒量に応じた制御信号を各制御弁３３、３４、３５、３６に送る。
【００２９】
従って、右側のジョイスティック２１を上下に傾倒させるとフック１３の巻下巻上作動、左右に傾倒させるとブーム７の起伏作動が傾倒操作に応じた速度で行われる。左側のジョイスティック２２を上下に傾倒させるとブーム７の伸縮作動、左右に傾倒させるとブーム７の左右旋回作動が傾倒操作に応じた速度で行われる。
例えば、右側のジョイスティック２１を真上に傾倒するとフック１３が巻下げられる。右側のジョイスティック２１を右斜め上方に傾倒させると、同時操作モードであるため、フック１３の巻下作動と、ブーム７の伏作動が連動する。このとき、ジョイスティック２１を上方寄り、即ちフック巻下側に片寄せて傾倒させれば、ブーム７の伏作動よりフック１３の巻下作動の速度が速くなる。ジョイスティック２１を右方寄り、即ちブーム伏側に片寄せて傾倒させればフック１３の巻下作動よりブーム７の伏作動の速度が速くなる。
【００３０】
これに対し、操作モード切換スイッチ２５からの単独操作モード信号がonであるとき（即ち、単独操作モードであるとき）には、単独操作モードの流れに沿って、ジョイスティック２１、２２からの操作信号を処理し、出力回路３２を駆動してジョイスティック２１、２２の操作方向と傾倒量に応じた制御信号を各制御弁３３、３４、３５、３６に送る。
【００３１】
単独操作モードでは、一つのジョイスティックに対して一つの操作のみ可能とし、一つのジョイスティックで同時に複数の操作を行うのは不可能とする。
即ち、ジョイスティック２１（又はジョイスティック２２）において、無操作状態から最初に操作方向を示した操作による操作信号が有効操作信号として記憶され、そのジョイスティック２１（２２）の傾倒操作に応じた制御信号がその操作に対応する一つのアクチュエータの制御弁に送られる。
【００３２】
また、無操作状態から最初に操作方向を示した操作による有効操作信号以外の方向を示す操作信号は、全て無効となり、有効操作信号と異なる方向を示す操作信号に対応した制御信号がアクチュエータの制御弁に送られることはない。
そして、この有効操作信号と無効操作信号の区別は、全ての操作信号が無操作状態となるまで保持される。
【００３３】
例えば、右側のジョイスティック２１を無操作状態から真上に傾倒させると、ジョイスティック２１の上方側への傾倒操作に応じた速度でフック１３が巻下げられ、そのままジョイスティック２１を真上から右斜め上方へ操作方向を変えると、フック１３の巻下作動はジョイスティック２１の上方側への傾倒操作に応じた速度で減速しながら継続して行われるが、ブーム７の伏作動は行われない。さらに、そのままジョイスティック２１を右斜め上方から右方へ操作方向を変え続け、真右になるとジョイスティック２１の上方側に対する操作量は０になるため、フック１３の巻下作動は停止する。勿論、ブーム７の伏作動も行われない。なお、この状態からジョイスティック２１を上方へ操作方向を変えると、フック１３の巻下作動が、再び作動し始めることになる。
【００３４】
また、右側のジョイスティック２１を無操作状態から右斜め上方の４５°（真上を０°として時計回りに４５°、以下同じ）以下の方向に傾倒させた場合には、フック１３の巻下作動は、ジョイスティック２１の上方側への傾倒操作に応じた速度で行われるが、ブーム７の伏作動は行われない。右側のジョイスティック２１を無操作状態から右斜め上方の４５°より大きい角度の方向に傾倒させた場合には、ブーム７の伏作動が、ジョイスティック２１の右方側への傾倒操作に応じた速度で行われるが、フック１３の巻下作動は行われない。
【００３５】
右側のジョイスティック２１を無操作状態から右斜め上方の４５°の方向へ傾倒させると、上方の操作を優先し、フック１３の巻下作動は、ジョイスティック２１の上方側への傾倒操作に応じた速度で行われるが、ブーム７の伏作動は行われない。この場合の優先操作は一例であり、右方の操作が優先するように設定してもよい。
従って、例えば、右側のジョイスティック２１でフック１３の巻下作動を単独で行うために、右側のジョイスティック２１を無操作状態から最初に傾倒させる方向は、真上を０°とした場合に真上から時計回りに４５°（右斜め上方）までと、真上から反時計回りに４５°（左斜め上方）までの範囲となる。
【００３６】
なお、単独操作モードにおいても、例えば、右側のジョイスティック２１を上方（巻下側）に操作、左側のジョイスティック２２を上方（伸側）に操作した場合は、フック１３の巻下作動とブーム７の伸作動の連動が可能となる。
このクレーンの操作装置１４では、単独操作モードでの操作中であれば、操作している作業者の腕（あるいは手や指）が外的要因などにより誤って動いてしまい、ジョイスティック２１、２２の操作方向が変化した場合でも、作業者の意図しないアクチュエータが作動するようなことはない。
なお、この作業機の操作装置では、無操作状態に一定の幅の不感帯領域を設けることにより、無操作状態と操作状態の判別を確実に行うことができ、また、作業者の好みにより不感帯領域を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の一形態を示すクレーンの操作装置の構成図である。
【図２】クレーン操作部の正面図である。
【図３】クレーン操作部の側面図である。
【図４】クレーンの操作装置による作動制御の流れ図である。
【図５】本発明の実施の一形態である操作装置を備えた車両搭載型クレーンの正面図である。
【図６】従来のクレーンの操作装置の構成図である。
【図７】従来のクレーン操作部の正面図である。
【図８】従来のクレーン操作部の側面図である。
【図９】従来の車両搭載型のクレーンの正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      クレーン
３      切換弁制御装置
５      旋回用油圧モータ
６      コラム
７      ブーム
８      ブーム伸縮用油圧シリンダ
９      ブーム起伏用油圧シリンダ
１０    ウインチ用油圧モータ
１１    ウインチ
１３    フック
１４    操作装置
２０    クレーン操作部
２１、２２    ジョイスティック
２５    操作モード切換スイッチ
３０    クレーン作動制御部
３１    演算回路
３２    出力回路
３３    ブーム旋回制御弁
３４    ブーム伸縮制御弁
３５    ブーム起伏制御弁
３６    フック巻上巻下制御弁
４０    クレーン操作部
５０    クレーン操作部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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