特開 2024-173514 作業機械用操作装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173514

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】作業機械用操作装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 N

E02F9/20 B

E02F9/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091986

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】391029347

【氏名又は名称】ニシオホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102048

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 光司

(74)【代理人】

【識別番号】100146503

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】石川 貴一朗

(72)【発明者】

【氏名】藤田 全彦

(72)【発明者】

【氏名】市側 義治

(72)【発明者】

【氏名】山口 秀樹

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB07

2D003BA04

2D003CA10

2D003DA04

2D003FA02

(57)【要約】

【課題】 より簡素なアクチュエーターの支持構造により、装置全体を簡素でコンパクト化させることの可能な作業機械用操作装置を提供すること。
【解決手段】作業機械は互いに交差する一対の操作方向Ｘ，Ｙに対し揺動操作可能な操作レバー３２０を有する。作業機械用操作装置１００は、レバー保持部４０と、第一、第二回転アクチュエーター１０，２０と、アーム３０と、このアームを作業機械の一部に揺動可能に連結する揺動連結部Ｆとを有する。レバー保持部とアームとの間に、第一回転アクチュエーターの第一回転軸１０ｂ及び本体１０ａ、並びに、第二回転アクチュエーターの第二回転軸２０ｂ及び本体２０ａがアームとレバー保持部とを相対的に駆動回転可能に中間接合部２１を介して連結される。第一、第二回転アクチュエーターの回転軸心１０ｃ、２０ｃが交差する向きＸ，Ｙに配置されている。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも互いに交差する一対の操作方向に対し揺動操作可能な操作レバーを有し、同レバーの操作機構を有する作業機械用操作装置であって、
同レバーを保持するレバー保持部と、駆動回転制御可能な第一、第二回転アクチュエーターと、アームと、このアームを作業機械の一部に揺動可能に連結する揺動連結部とを備え、前記レバー保持部と前記アームとの間に、前記第一回転アクチュエーターの第一回転軸及び本体、並びに、前記第二回転アクチュエーターの第二回転軸及び本体が前記アームと前記レバー保持部とを相対的に駆動回転可能に中間接合部を介して連結され、前記第一、第二回転アクチュエーターの回転軸心が交差する向きに配置されている作業機械用操作装置。

【請求項2】

前記揺動連結部は、前記作業機械の一部への支持部と前記アームとの間にこのアームの前記レバー保持部側を上下及び水平に揺動させるヒンジを備えている請求項１記載の作業機械用操作装置。

【請求項3】

前記アームが前記揺動連結部と前記第二回転アクチュエーターへの取付部との距離を伸縮可能且つ前記アームの長手方向軸周りで相対回転を規制するスライド手段を備えている請求項１記載の作業機械用操作装置。

【請求項4】

前記アームに前記第二回転アクチュエーターの本体を取り付け、同第二回転アクチュエーターの回転軸に前記第一回転アクチュエーターの本体部が前記中間接合部を介して取り付けられている請求項１記載の作業機械用操作装置。

【請求項5】

前記第一回転アクチュエーターの回転軸と前記レバー保持部との間にレバー保持部を左右に揺動させる保持部取付体を設けてある請求項４記載の作業機械用操作装置。

【請求項6】

前記揺動連結部及び前記アームが前記作業機械の一部である運転席のアームレストの運転者着座外側に配置され、前記第一回転アクチュエーターが前記第二回転アクチュエーターの前記運転者着座側に配置されている請求項５記載の作業機械用操作装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械用操作装置に関する。さらに詳しくは、少なくとも互いに交差する一対の操作方向に対し揺動操作可能な操作レバーを有し、同レバーの操作機構を有する作業機械用操作装置に関する。

【背景技術】

【0002】

上述のような作業機械用操作装置としては、例えば、以下の先行文献１、２の如きものが知られている。同先行文献１の特許請求の範囲の請求項１によれば、この遠隔制御システムは、
１）前記第１、第２の操作レバーを揺動可能に支持する箇所と前記運転席と前記肘掛け部とを一体的に結合し、
２）前記運転席に取り付けられ、かつ、
３）取り付けられた状態で作業者が前記運転席に着座可能な
４）フレームと、
５）前記フレームに一体的に取り付けられ
６）前記第１、第２の操作レバーを操作する
７）第１、第２のアクチュエータを含む第１、第２のアクチュエータと
を備えている。

【0003】

すなわち、同先行文献１の段落番号００１８及び図２，３の構造によれば、第１、第２のアクチュエータにおける回転式のモーター３６０４，３８０４及び直動式の電気シリンダー３６０２，３８０２等を介して第１、第２の操作レバーを揺動させる。「上記７）の第１、第２のアクチュエータ」のうち特に回転式のモーター３６０４，３８０４は、操作モーメントに耐えるために、固定部に対して揺動してはならない。「上記５）前記フレームに一体的に取り付けられ」ることとなる。この一体的に取り付けは、「上記１）第１、第２の操作レバーを揺動可能に支持する箇所」との相対変異があっては意味がないので、「上記４）フレーム」は、「上記１）前記第１、第２の操作レバーを揺動可能に支持する箇所と前記運転席と前記肘掛け部とを一体的に結合」して、さらに、「上記２）前記運転席に取り付けられ」ることになる。すなわち、先行技術１の構成によれば、アクチュエーターの支持構造は、運転席とひじ掛けを一体化させるフレームにアクチュエーターの本体（３６０４，３８０４）が揺動等しないように固定された大がかりなものとなる。

【0004】

なお、先行文献２は、回転アクチュエーターが用いられているが、アクチュエーターの支持構造については、具体的な記載がない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１２９５１号公報

【特許文献2】特開２０００－３８７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

かかる従来の実情に鑑みて、本発明の目的は、より簡素なアクチュエーターの支持構造により、装置全体を簡素でコンパクト化させることの可能な作業機械用操作装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る作業機械用操作装置の特徴は、少なくとも互いに交差する一対の操作方向に対し揺動操作可能な操作レバーを有し、同レバーの操作機構を有する構成において、同レバーを保持するレバー保持部と、駆動回転制御可能な第一、第二回転アクチュエーターと、アームと、このアームを作業機械の一部に揺動可能に連結する揺動連結部とを備え、前記レバー保持部と前記アームとの間に、前記第一回転アクチュエーターの第一回転軸及び本体、並びに、前記第二回転アクチュエーターの第二回転軸及び本体が前記アームと前記レバー保持部とを相対的に駆動回転可能に中間接合部を介して連結され、前記第一、第二回転アクチュエーターの回転軸心が交差する向きに配置されていることにある。

【0008】

同構成によれば、第一、第二回転アクチュエーターの回転軸の回転により、レバー保持部を介して操作レバーを揺動させるためのひねりの回転力が発生する。アーム先端の揺動連結部には小さな反力でもアームの長さが倍力装置として作用し、小さな支持力で操作レバーを揺動させることができる。この揺動連結部はモーメントに耐える必要がない。したがって、装置支持部の構造が大きな反力やモーメントに耐える必要がなく、簡素な構成とすることができる。

【0009】

上記特徴構成において、前記揺動連結部は、前記作業機械の一部への支持部と前記アームとの間にこのアームの前記レバー保持部側を上下及び水平に揺動させるヒンジを備えてもよい。同構成によれば、前記レバーのひねりにより、アームに傾きを生じるが、その傾きをヒンジにより吸収させることができる。しかも、アームの先端部にヒンジが備わっているので、揺動連結部を本体の一部に固定する際にも、モーメントに耐久する必要がなくて構成が簡素となる。

【0010】

また、上記特徴構成において、前記アームが前記揺動連結部と前記第二回転アクチュエーターへの取付部との距離を伸縮可能且つ前記アームの長手方向軸周りで相対回転を規制するスライド手段を備えてもよい。同構成によれば、上記ひねり操作により、レバー保持部は前後左右に移動するが、その移動に前記第一、第二回転アクチュエーターをスライドさせて追随させることができる。しかも、上記の如く相対回転を規制するため、第一、第二回転アクチュエーターによるひねり操作に支障を来すこともない。

【0011】

さらに、上記特徴構成において、前記アームに前記第二回転アクチュエーターの本体を取り付け、同第二回転アクチュエーターの回転軸に前記第一回転アクチュエーターの本体部が前記中間接合部を介して取り付けられてもよい。同構成によれば、第一、第二回転アクチュエーターの連結が直接的であるため、全体としてコンパクトで回転力の伝達も効率的となる。

【0012】

この構成において、前記第一回転アクチュエーターの回転軸と前記レバー保持部との間にレバー保持部を左右に揺動させる保持部取付体を設けてもよい。保持部取付体によりレバー保持部と前記第一、第二回転アクチュエーターの回転軸と距離を離隔させて、揺動ストロークを確保し、操作レバーの揺動を容易としている。

【0013】

加えて、前記揺動連結部及び前記アームが前記作業機械の一部である運転席のアームレストの運転者着座外側に配置され、前記第一回転アクチュエーターが前記第二回転アクチュエーターの前記運転者着座側に配置されてもよい。同構成によれば、アームレストの外側から、アームレストと操作レバーとの間に装置全体が収まり、シートに着座する操作者の操作を妨げない。

【発明の効果】

【0014】

上記本発明に係る作業機械用操作装置の特徴によれば、より簡素なアクチュエーターの支持構造により、装置全体を簡素でコンパクト化させることの可能な作業機械用操作装置を提供し得るに至った。

【0015】

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第一実施形態に係る作業機械用操作装置を取り付ける運転シートの斜視図である。

【図2】右作業機械用操作装置の取り付け状態を示す斜視図である。

【図3】右作業機械用操作装置の取り付け状態を示す平面図である。

【図4】右作業機械用操作装置の機構概略図である。

【図5】左作業機械用操作装置の側面図である。

【図6】図５のＡ－Ａ断面図である。

【図7】図５のＢ－Ｂ断面図である。

【図8】左作業機械用操作装置の正面図である。

【図9】図８のＣ－Ｃ断面図である。

【図10】右作業機械用操作装置のクランプの写真である。

【図11】右作業機械用操作装置を取り付けるレバーの概略構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。

【図12】右側の作業機械用操作装置の取り付け状態を示す写真であり、（ａ）～（ｄ）は左作業機械用操作装置の基本実施形態、（ｅ）～（ｇ）は右作業機械用操作装置の別の実施形態である。

【図13】右側の作業機械用操作装置の図４相当構成を示し、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）～（ｄ）はさらに別の実施形態である。

【図14】右側の作業機械用操作装置の図４相当構成を示し、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）はさらに別の実施形態である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。

【0018】

図１は作業機械用操作装置を取り付けた状態の運転席の斜視図である。ここで、作業機械とは、例えば、バックホウ等、少なくとも２方向に操作可能なレバーを有する作業機械が含まれる。運転席３００は、作業機械の本体固定部３１０として、座席３１１を備え、この座席３１１は、座面３１２，背面３１３及び左右一対のアームレスト３１４を有する。また、座席３１１の前方には図示省略する左右一対のペダルが存在している。左右一対のアームレスト３１４前には、左右一対の操作レバー３２０（右操作レバー３２０Ｒ，左操作レバー３２０Ｌ）をそれぞれ備える。

【0019】

各操作レバー３２０は、図１１に示すように、操作レバー３２０の直立方向をＺ軸方向とすれば、これに交差（略直交）する略水平方向の作業機械用操作装置，Ｙ軸方向に操作可能である。各操作レバー３２０は、４つの弁３３３ａ～ｄを操作する弁機構３３０に接続されている。この弁機構３３０は、本体固定部３１０に対してユニバーサルジョイント３３２で接続されると共にその上部に操作レバー３２０を突き出す円盤部３３１を有する。４つの弁３３３ａ～ｄはシリンダー式の切替弁で、そのシリンダーロッドを付勢状態で上方に突き出して、円盤部３３１の下面に接当させている。この構造により、各操作レバー３２０は、作業機械用操作装置軸及びＹ軸のプラス、マイナス方向にそれぞれ揺動操作可能であり、４つの弁３３３ａ～ｄの切替により、作業機械が操作される。

【0020】

本発明は、この作業機械の操作を各操作レバー３２０に取り付けた作業機械用操作装置１００（右作業機械用操作装置１００Ｒ，左作業機械用操作装置１００Ｌ）により、各操作レバー３２０を無線装置等により遠隔操作することで、作業機械の遠隔運転を行うものである。

【0021】

図２以降では、左右の作業機械用操作装置１００Ｒ，１００Ｌがそれぞれ図によって異なるため、説明の便宜のために、図と左右の割り当てを表記する。右作業機械用操作装置１００Ｒは、図２～４，１１、１２（ｅ）～（ｇ）が該当し、左作業機械用操作装置１００Ｌは、図５～１０，１２（ａ）～（ｄ）が該当する。

【0022】

図１～１１に示すように、各作業機械用操作装置１００は、操作レバー３２０とアームレスト３１４との間に設置され、順次、レバー保持部４０、第一回転アクチュエーター１０、第二回転アクチュエーター２０、アーム３０、ヒンジ部５０、支持部６０が直列されて構成され、ヒンジ部５０が支点部Ｆを構成する。

【0023】

第一回転アクチュエーター１０は、本体１０ａから突出する第一回転軸１０ｂの第一回転軸心１０ｃを略作業機械用操作装置軸方向に配向し、操作レバー３２０をＹ軸方向に揺動させるものである。また、第二回転アクチュエーター２０は、本体２０ａから突出する第二回転軸２０ｂの第二回転軸心２０ｃを略Ｙ軸方向に配向し，操作レバー３２０を作業機械用操作装置軸方向に揺動させるものである。第一回転アクチュエーター１０、第二回転アクチュエーター２０は、いずれも駆動部としてギヤードモーターを有し、回転角度を認識するロータリーエンコーダーを備えている。両社の連携と、図示しない無線遠隔装置により、中立位置と、作業機械用操作装置軸及びＹ軸に対するプラスマイナス位置に操作レバー３２０を揺動操作可能となっている。

【0024】

アーム３０は、上アーム３１、下アーム３２及びこれら両アーム３１，３２の全長を伸縮可能に連結するスライドレール３３（上レール３３ａ、下レール３３ｂ）を備えている。上アーム３１はアーム固定部２２を介して、ビスにより相対固定位置が上アーム３１の長手方向に変更可能な状態で第二回転アクチュエーター２０に固定される。操作レバー３２０の揺動に伴うレバー保持部４０の作業機械用操作装置Ｙ座標変更に伴うレバー保持部４０と支点部Ｆとの距離変更にスライドレール３３で追随する。

【0025】

レバー保持部４０は、操作レバー３２０を遊びなく保持することにより、操作レバー３２０の操作を確実に行えるように構成されている。詳述すると、図１０の如く、ベース４１に長孔４１ａを備え、可動ループ４２は元孔４２ａに挿入される軸４４を先の長孔４１ａに移動可能に挿入し、軸ねじ４４ａの調整で、固定ループ４３との間隔を調整する。止め具４５は、本体４５ａに輪４５ｂを固定し、可動ループ４２の先孔４２ｂにピン４５ｃを挿入支持している。そして、固定ループ４３のフック４３ａに輪４５ｂを係止し、本体４５ａを可動ループ４２側に倒して輪４５ｂにテンションを作用させて、操作レバー３２０とベース４１との位置変動を規制している。

【0026】

図２～４，８～１０に示すように、第一回転アクチュエーター１０の第一回転軸１０ｂには、円盤状で周部に複数の雌ねじが形成されたブラケット１０ｄがボス嵌合されて固定してあり、第一回転軸１０ｂの駆動力と回転位置をブラケット１０ｄに確実に伝達する。直方体状の保持部取付体１１の下部には、回転規制孔１１ａを設けてあり、図１２に示すような取付ねじを挿通させてブラケット１０ｄの雌ねじに螺合させることで、第一回転軸１０ｂの回転をレバー保持部４０に伝達する。上部には上下調節孔１１ｂが複数形成され、上下調節孔１１ｂを選択して２個の固定ネジ１１ｃを挿通させてベース４１に螺合させることで、レバーの操作位置を調整しつつこれらを相対固定している。

【0027】

第二回転アクチュエーター２０の第二回転軸２０ｂにも，先のブラケット１０ｄと同様のブラケット２０ｄがボス嵌合されて固定してあり、これを中間接合部２１で、第一回転アクチュエーター１０の本体１０ａに固定してある。

【0028】

支点部Ｆを構成するヒンジ部５０は、支持部６０の支点金具６１に対し、中継体５１を上ピン５３Ｚ軸周りで相対回転を許容し、下アーム３２と相対固定される下支点金具５２と中継体５１とを下ピン５４でＹ軸周りで相対回転を許容している。

【0029】

支持部６０は、先の支点金具６１をＬアングル状の取付金具６２に取付、さらにこれをアームレスト３１４に２本の取付ベルト６３で取り付けている。これらの取付は取付ベルトに限らず、ネジやバックルでアームレストを挟み込むように取り付けることも可能であり、その手段は問わない。

【0030】

使用に際しては、右作業機械用操作装置１００Ｒの場合、図１に示すように、揺動連結部Ｆがアームレスト３１４の外側に位置するように、取付金具６２をアームレスト３１４に取付ベルト６３で取り付ける。また、図１０のレバー保持部４０の止め具４５を解放して操作レバー３２０を可動ループ４２と固定ループ４３との間に配置する。軸ねじ４４ａにより軸４４の長孔４１ａ内の位置を調整し、両ループ４２，４３内と操作レバー３２０間に遊びが生じないようにする。この状態でフック４３ａに輪４５ｂを係止して、止め具４５を閉じる。

【0031】

リセット作業においては、操作レバーを中立位置とし、第一、第二回転アクチュエーター１０，２０のロータリーエンコーダーの中立位置を特定する。その後、各方向にレバーを倒し、同じくロータリーエンコーダーの各位置を特定する。そして、遠隔無線装置により、ロータリーエンコーダの回転角度を所望の角度になるように第一、第二回転アクチュエーター１０，２０を動作させることで、遠隔操作が可能となる。

【0032】

マニュアル操作にあたっては、第一、第二回転アクチュエーター１０，２０の駆動を停止すると、これらの回転軸は自由回転が可能である。しかも、同図の配置によれば、座席３１１に運転者が着座しても、作業機械用操作装置１００は、手による操作レバー３２０の妨げとならない配置である。

【0033】

本発明に係る作業機械用操作装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変が可能である。以下に、本発明の他の実施形態を記載するが、上記実施形態と同様の部材には同じ符号を附してある。

【0034】

上記第一の実施形態では、レバー保持部４０を図１０の如き止め具４５を用いた構成とした。しかし、このレバー保持部は、図１２（ｅ）～（ｇ）の如く基端部を枢止した一対のクランプを近接ねじで近接させて、固定するように構成してもよい。

【0035】

上記第一の実施形態では、揺動連結部Ｆをレバー保持部４０の後方に配置した。しかし、この揺動連結部は、図１，４の符号Ｆ２，Ｆ３に示すように、レバー保持部４０の側方または前方に配置しても構わず、右、左作業機械用操作装置１００Ｒ，１００Ｌによって、作業者の乗降を妨げないように異ならせて配置してもよい。

【0036】

上記第一実施形態では、図１３（ａ）の如くレバー保持部を第一回転軸１０ｂ側に連結し、第一回転アクチュエーター１０の本体１０ａに第二回転軸２０ｂを連結した。しかし、図１３（ｂ）の如くレバー保持部を第一回転アクチュエーター１０の本体１０ａ側に連結し、第一回転軸１０ｂを第二回転アクチュエーター２０の本体２０ａに連結しても構わない。その他、図１３（ｃ）（ｄ）の如き構成も可能であるが、操作レバーの操作側を軽量にして慣性力を低減させるには、第一実施形態が優れている。

【0037】

上記第一実施形態では、図１４（ａ）の如く第一回転軸心１０ｃをＸ軸に沿わせて配向し、第二回転軸心２０ｃをＹ軸に沿わせて配向した。しかし、
上記第一実施形態では、図１４（ｂ）の如く第一回転軸心１０ｃをＹ軸に沿わせて配向し、第二回転軸心２０ｃをＸ軸に沿わせて配向しても構わない。

【0038】

但し、運転者の着座の妨げとならない設置スペースのコンパクト化、力の伝達については、上記第一実施形態が優れている。本発明の上記各実施形態は相互に組み合わせて実施することが可能であり、これらの組み合わせは本発明の範囲に含まれるものとする。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、少なくとも互いに交差する一対の操作方向に対し揺動操作可能な操作レバーを有し、同レバーの操作機構を有する作業機械用操作装置として利用することができ、特に遠隔運転操作と、マニュアル操作の双方に同時適用が可能である。ここで、作業機械とは、例えば、バックホウのほか、ブルドーザー、キャリアダンプ、クレーン、解体機、削孔機等のレバー操作機械であってもよい。

【符号の説明】

【0040】

１０：第一回転アクチュエーター、１０ａ：本体、１０ｂ：第一回転軸、１０ｃ：第一回転軸心、１０ｄ：ブラケット、１１：保持部取付体、１１ａ：回転規制孔、１１ｂ：上下調節孔、１１ｃ：固定ネジ、２０：第二回転アクチュエーター、２０ａ：本体、２０ｂ：第二回転軸、２０ｃ：第二回転軸心、２０ｄ：ブラケット、２１：中間接合部、２２：アーム固定部、３０：アーム、３１：上アーム、３２：下アーム、３３：スライドレール（上レール３３ａ、下レール３３ｂ）、４０：レバー保持部、４１：ベース、４１ａ：長孔、４２：可動ループ、４２ａ：元孔、４２ｂ：先孔、４３：固定ループ、４３ａ：フック、４４：軸、４４ａ：軸ねじ、４５：止め具、４５ａ：本体、４５ｂ：輪、４５ｃ：ピン、５０：ヒンジ部、５１：中継体、５２：下支点金具、５３：上ピン、５４：下ピン、６０：支持部、６１：支点金具、６２：取付金具、６３：取付ベルト、１００（１００Ｒ，１００Ｌ）：作業機械用操作装置、３００：運転席、３１０：本体固定部、３１１：座席、３１２：座面、３１３：背面、３１４：アームレスト、３２０（３２０Ｒ，３２０Ｌ）：操作レバー、３３０：弁機構、３３１：円盤部、３３２：ユニバーサルジョイント、３３３ａ～ｄ：弁、Ｆ：揺動連結部、Ｘ，Ｙ：操作方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】