JPH08314563A

JPH08314563A - 操作レバーにおける操作力調整装置

Info

Publication number: JPH08314563A
Application number: JP24535595A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kuwabara; 敏夫桑原; Manabu Tamura; 学田村; Hiroaki Shigemitsu; 裕昭重光; Hiroshi Nosaka; 寛野坂
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】操作レバーの操作力を、個々のオペレータに
対応して調節できるようにする。【解決手段】操作レバー４に操作力を付与するための
弾機１４の付勢力を、下側弾機受け３０の上下移動によ
って調整できるようにすると共に、前後の下側弾機受け
は第一駆動モータ３５の駆動で、左右の下側弾機受けは
第二駆動モータ３６の駆動で上下移動するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械等の操縦
装置に用いられる操作レバーの技術分野に属するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば建設機械に設けられる作
業用アクチュエータの作動速度や作動量等を、操作レバ
ーの揺動操作角度によって調整するようにしたものがあ
る。そしてこのようなものでは、角度検知器による操作
レバーの揺動操作角検知値に基づいて作業用アクチュエ
ータの作動制御が行われることになるが、この場合に、
操作レバーに、操作レバーの揺動操作角が増大するほど
付勢されて揺動操作力を増大させるための弾機を設け
て、オペレータが操作レバーの揺動操作力によって作業
用アクチュエータの作動制御を実感できるようにしたも
のがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来、前記弾
機の付勢力は、該弾機の有する固有のバネ係数に従うも
のであった。このため、オペレータの力量や体力によ
り、操作レバーの操作力が重すぎて軽快な操作ができな
いうえ疲労が早期のうちにたまる人もあれば、軽すぎて
必要以上に操作してしまったりする人があって、オペレ
ータの中には操作性が損なわれるものもあり、これを回
避するには、個々のオペレータに対応した弾機を選択す
れば良いが、そのようにするには、オペレータが交代す
る度に面倒な弾機の交換作業が必要である等するため非
現実的である。しかも、水中作業、夜間作業、死角部所
の作業、遠隔作業等の作業部位を目視することができな
い作業を行う場合に、オペレータは作業用アクチュエー
タに働く負荷状態を実感することができず、このため負
荷限界を越えた作業をすることがあって各種部材装置の
故障や破損を招来したり、無理な作業をしてしまうとい
う問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題が
あった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、作業用アクチュエータの作動を操
作レバーの揺動操作角度によって調整しながら行うよう
設定される操作レバーにおいて、該操作レバーの揺動操
作角変化に基づき付勢されて操作レバーの揺動操作力を
変化させるための弾機と、該弾機の自然の付勢力変化に
基づく揺動操作力に対し、これを増減変化させて揺動操
作力の調整をすることができる操作力調整手段を設けた
ものであり、これにより、操作レバーの操作力を、個々
のオペレータの力量や体力に対応させて調整することが
できる。このものにおいて、本発明の操作力調整手段
は、弾機の付勢力を調整することができる付勢力調整手
段とすることができ、さらに該付勢力調整手段を、弾機
の付勢方向前後に移動自在な可動弾機受けと、該可動弾
機受けを移動させるための調整用アクチュエータと、該
調整用アクチュエータの作動を行うための制御部とを用
いて構成することができる。またこのものにおいて、弾
機は操作レバーを中立位置に復帰させるための復帰弾機
で、操作レバーは、前記復帰弾機が前後および左右の各
操作方向にそれぞれ設けられるジョイスティック式操作
レバーとし、調整用アクチュエータは、前後操作方向用
と左右操作方向用との二組とし、該各アクチュエータ
で、対応する前後あるいは左右の可動弾機受けを移動さ
せるようにすることができ、この様にすることにより、
一つの調整用アクチュエータで、操作レバーの相反する
方向の操作力調整を行えることになって、部材の兼用
化、構造の簡略化が計れる。またこのものにおいて、本
発明の操作力調整手段を、弾機付勢力に伴う操作力にさ
らに操作力を付加することができる操作力付加手段とす
ることもでき、さらに該操作力付加手段を、励磁力を可
変できる比例電磁石と、該比例電磁石の励磁に伴い吸引
されるプランジャと、該プランジャの吸引力を操作レバ
ーの操作力に付加するための付加部材と、比例電磁石の
励磁力調整を行うための制御部とで構成することができ
る。またこのものにおいて、弾機は操作レバーを中立位
置に復帰させるための復帰弾機で、操作レバーは、前記
復帰弾機が前後および左右の各操作方向にそれぞれ設け
られるジョイスティック式操作レバーとし、比例電磁
石、プランジャおよび付加部材は、各復帰弾機に対応し
てそれぞれ設けられるものとし、かつ付加部材は、中立
位置を挟んで相対する方向に配されたもの同志が一体的
に連結することができる。さらにこれらのものにおい
て、制御部に、操作レバーを中立位置から揺動操作する
ときの初期揺動操作力を増減調整せしめるべく制御指令
を出力する調整出力手段を設けることができる。さら
に、制御部に、操作レバーが揺動操作されることに伴う
揺動操作力の増加が弾機付勢力の自然増状態よりも増大
調整すべく制御指令を出力する調整出力手段を設けるこ
ともでき、この場合に、該調整出力手段からの制御指令
の出力を、操作レバーの揺動操作範囲において予め設定
される途中位置を越えた以降の操作に設定することもで
きる。さらにまた、制御部に、作業用アクチュエータ側
に設けた作業負荷検知手段に接続され、該作業負荷検知
手段で検知された負荷の大きさに基づいて操作レバーの
揺動操作力を調整するための制御指令を出力する作業負
荷調整出力手段を設けることができる。さらに該作業負
荷調整出力手段を、作業アクチュエータの負荷が予め設
定される設定負荷値を越えていると判断される場合に、
調整出力手段に優先して制御指令を出力する設定とする
こともでき、この様にすることにより、オペレータが作
業用アクチュエータの負荷を実感できるという利点があ
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の三つ
を図面に基づいて説明する。まず、第一の実施の形態を
図１、図２に示すが、該図面において、１は油圧ショベ
ル等の建設機械に設けられる油圧式の作業用アクチュエ
ータを作動させるためのジョイスティック式操作レバー
装置であって、該操作レバー装置１を構成するケース本
体２の上面部には、揺動体３がユニバーサルジョイント
３ａを介して任意方向揺動自在に支持されているが、該
揺動体３の上面中央部には操作レバー４の基端部が一体
的に止着されている。

【０００６】また、５Ｘ、５Ｙは前記ケース本体２の上
側に組付けられる一対の円弧形状をした操作レバー用ガ
イド部材であって、５Ｘは左右方向（±Ｘ方向）用、５
Ｙは前後方向（±Ｙ方向）用のものであるが、前後方向
用のガイド部材５Ｙは、左右両方向に向けて突設された
支軸部５ａが軸受６を介してケース本体２に前後方向揺
動自在に支持されていると共に、左右方向に長いガイド
孔５ｂが穿設されている。また左右方向用のガイド部材
５Ｘは、前後方向と左右方向との違いがあるが前記ガイ
ド部材５Ｙと同様の構造のものであり、そして前記操作
レバー４は、これらガイド部材５Ｘ、５Ｙのガイド孔５
ｂを貫通して上方に突出しており、これによって操作レ
バー４は、前後方向（±Ｙ方向）や左右方向（±Ｘ方
向）のみならず、斜め方向を含む任意方向（３６０度）
への揺動操作が許容されている。

【０００７】さらに、７Ｘ、７Ｙは前記ガイド部材５
Ｘ、５Ｙの前後何れか一方、または左右何れか一方の支
軸部５ａに取り付けられる角度検知器であって、該角度
検知器７Ｘ、７Ｙは、前記操作レバー４の揺動操作に基
づくガイド部材５Ｘ、５Ｙの左右方向、前後方向の揺動
角度を検知して後述する制御部８に信号を出力するよう
に構成されている。そして制御部８では、角度検知器７
Ｘ、７Ｙからの入力信号に基づいて、操作レバー４の操
作量に対応した作業用アクチュエータの作動を行うべく
制御バルブ２８等に対し指令を出力するようになってい
る。

【０００８】また、９Ｘ、９Ｙは他方の支軸部５ａに一
体的に取り付けられるカム体であって、該カム体９Ｘ、
９Ｙのカム面９ａは、ケース本体２側に取付けられたリ
ミットスイッチ１０のスイッチレバー１０ａに対向して
いる。そしてリミットスイッチ１０は、ガイド部材５
Ｘ、５Ｙが予め設定される設定位置に位置したときに、
カム面９ａがスイッチレバー１０ａを押圧することで切
換えられるように設定されており、これによって例えば
操作レバー４の中立位置（零点）検知等を行うことがで
きるようになっている。

【０００９】また、１１はケース本体２に軸受１１ａを
介して上下移動自在に挿通される前後左右四本のプッシ
ュロッドであって、該プッシュロッド１１は、プッシュ
ロッド下端部に一体的に止着される上側弾機受け１２と
後述する下側弾機受け１３とのあいだに介装される弾機
（復帰弾機）１４によって上方に向けて常時付勢されて
いると共に、操作レバー４が中立位置に位置している状
態で四本全てのプッシュロッド１１の上端部が揺動体３
の下面に接当するように設定されている。そしてプッシ
ュロッド１１は、操作レバー４の揺動操作に伴う揺動体
３の揺動に基づいて弾機１４に抗して下方側に移動する
が、このとき操作レバー４の揺動操作角θが増大するほ
ど下方側に移動して弾機１４を付勢するように構成され
ており、これによって操作レバー４は、揺動操作角θが
増大するほど大きな操作力を必要とするように構成され
ている。

【００１０】前記下側弾機受け１３は、円筒部１３ａの
上端部に鍔状の弾機受け面部１３ｂが一体形成されたも
のであって、該弾機受け面部１３ｂは、ケース本体２に
形成される弾機収納室２ａに回り止めされた状態で上下
移動自在に内嵌されていて前記弾機１４の下側を接当支
持するようになっており、また円筒部１３ａは、ケース
本体２の下側に一体的に組付けられる支持板１５に穿設
の貫通孔１５ａを上下移動自在に貫通している。ここ
で、２ｂは弾機収納室２ａの内周面部に設けられる回り
止め用の係合辺部であって、該係合辺部２ｂに、弾機受
け面部１３ｂの外周面部に形成される係合溝１３ｃが上
下摺動自在に係合していることにより、下側弾機受け１
３の回り止めがなされるように構成されている。

【００１１】一方、１６は前記支持板１５の下側にボル
ト１６ａを介して組付けられる下側ケーシングであっ
て、該下側ケーシング１６の下面部には、前記制御部８
の指令に基づいて正逆駆動する駆動モータ１７が組み付
けられている。この駆動モータ１７の出力軸１７ａに
は、ジョイント１８を介してボール螺子１９が連動連結
されているが、該ボール螺子１９には、前記下側弾機受
け１３の円筒部１３ａの内周面部に一体的に取り付けら
れたボールナット２０が螺合されている。そして、駆動
モータ１７の正逆駆動に基づいてボール螺子１９が正逆
回動したとき、該ボール螺子１９に螺合のボールナット
２０は、前述したように下側弾機受け１３が回り止めさ
れているため、該下側弾機受け１３と一体的に上下移動
するようになっており、このようにして下側弾機受け１
２が上下移動することで前記弾機１４の付勢力を調整で
きるようになっている。尚、２９は下側弾機受け１３の
位置を検知するためのモータ回転位置検知センサであ
る。

【００１２】次に、本発明の第二の実施の形態を図３〜
図６に基づいて説明する。ここで、１はジョイスティッ
ク式操作レバー装置、２はケース本体、２ａは弾機収納
室、３は揺動体、３ａはユニバーサルジョイント、４は
操作レバー、５Ｘは左右方向（±Ｘ方向）用のレバー用
ガイド部材、５Ｙは前後方向（±Ｙ方向）用のレバー用
ガイド部材、５ａは支軸部、５ｂはガイド孔、６は軸
受、７Ｘ、７Ｙは角度検知器、９Ｘ、９Ｙはカム体、９
ａはカム面、１０はリミットスイッチ、１０ａはスイッ
チレバー、１１は前後左右四本のプッシュロッド、１１
ａは軸受、１４は前記各プッシュロッド１１にそれぞれ
対応して設けられる弾機（復帰弾機）、１２は上側弾機
受け、１５は支持板であって、これらの部材装置は、前
記第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であ
るため同じ符号を付すと共に、その詳細については省略
する。尚、図２については第一の実施の形態のものを共
用できる。

【００１３】そしてこのものにおいて、３０は前記各弾
機１４に対応して設けられる下側弾機受けであって、該
下側弾機受け３０は、円筒部３０ａの上端部に鍔状の弾
機受け面部３０ｂが一体形成されたものであるが、この
弾機受け面部３０ｂは、前記弾機収納室２ａに上下移動
自在に内嵌されていて弾機１４の下側を接当支持するよ
うになっており、また円筒部３０ａは、前記支持板１５
に穿設の貫通孔１５ａを上下移動自在に貫通している。
一方、前記各下側弾機受け３０の円筒部３０ａには、上
下方向を向く前後および左右の作動軸３１Ｙ、３１Ｘの
上端部がそれぞれ一体的に止着されているが、これら作
動軸３１Ｙ、３１Ｘの中間部は、前記支持板１５の下側
にボルト３２ａにより一体的に組付けられる円筒形状の
下側ケーシング３２の上部に、軸受３２ｂを介してそれ
ぞれ上下移動自在に支持されている。

【００１４】また、３３、３４は前記下側ケーシング３
２の中間部に玉軸受３２ｃを介してそれぞれ軸回り方向
回動自在に支持される上下一対の円盤であって、各円盤
３３、３４の中心部からは回転軸３３ａ、３４ａが一体
的に垂下しているが、上側円盤回転軸３３ａは、下側円
盤回転軸３４ａの軸芯部に形成される空洞状の内筒部３
４ｂを貫通して下側円盤回転軸３４ａの下端部よりも下
方に突出している。さらに、これら各回転軸３３ａ、３
４ａの下端部外周面には、第一、第二のギア３３ｃ、３
４ｃがそれぞれ刻設されているが、該第一、第二ギア３
３ｃ、３４ｃは、前記下側ケーシング３２の下面に組付
けられる第一、第二駆動モータ３５、３６の出力軸３５
ａ、３６ａに一体的に設けられる第三、第四ギア３５
ｂ、３６ｂにそれぞれ噛合している。そして、制御部８
からの駆動指令に基づいて第一、第二駆動モータ３５、
３６が正逆駆動した場合に、これに伴って第三、第四ギ
ア３５ｂ、３６ｂおよびこれに噛合する第一、第二ギア
３３ｃ、３４ｃが正逆回動し、これによって上下円盤３
３、３４がそれぞれ回動する構成となっている。

【００１５】さらに、前記上側円盤３３の上面には、前
後一対の円弧状のガイド溝３３ｄが凹設されており、各
ガイド溝３３ｄの溝底面部には、前記前後左右の作動軸
３１Ｘ、３１Ｙのうち前後の作動軸３１Ｙの下端部に取
り付けられたガイドローラ３７がそれぞれ当接してい
る。また、上側円盤３３には、左右の作動軸３１Ｘの下
端部が貫通する左右一対の円弧状の貫通孔３３ｅが開設
され、この貫通孔３３ｅを貫通する左右の作動軸３１Ｘ
が、下側円盤３４の上面に形成される左右一対の円弧状
のガイド溝３４ｄの溝底面部に当接している。

【００１６】ここで、前記上下の円盤３３、３４に形成
されるガイド溝３３ｄ、３４ｄおよび貫通孔３３ｅは、
回転軸３３ａ、３４ａを軸芯とする円弧状に形成されて
いて、前述した駆動モータ３５、３６の正逆駆動に基づ
き円盤３３、３４が正逆回動すると、各作動軸３１Ｙ、
３１Ｘの下端部が、対応するガイド溝３３ｄ、３４ｄの
溝底面部の一端部から他端部に至るまでのあいだの相対
移動をする設定となっている。さらに、これらガイド溝
３３ｄ、３４ｄの溝底面部は、一端側が低く他端側が高
くなるよう傾斜状に形成されており、而して、前述の円
盤３３、３４の正逆回動に伴う作動軸３１Ｙ、３１Ｘの
相対移動で作動軸３１Ｙ、３１Ｘが上下移動する構成と
なっている。そして該作動軸３１Ｙ、３１Ｘと一体的に
下側弾機受け３０が上下移動することで前記弾機１４の
付勢力を調整できるようになっている。尚、２９は下側
弾機受け３０の位置を検知すべく第一、第二駆動モータ
３５、３６の回転位置を検知するモータ回転位置検知セ
ンサである。

【００１７】扨、前記第一および第二の実施の形態にお
いて、制御部８は、マイクロコンピュータ等を用いて構
成されるものであるが、このものは、図７のブロック図
に示す如く、前記角度検知器７Ｘ、７Ｙ、モータ回転位
置検知センサ２９の他に、後述する操作力調節ダイヤル
２１、パターン切換えダイヤル２２、設定スイッチ２
３、増減率設定ダイヤル２４、角度設定ダイヤル２５、
実行スイッチ２６、作業負荷検知手段２７等の各種検知
手段、調節手段、切換え手段、設定手段、スイッチ手段
等からの信号を入力し、該入力信号に基づいて前記制御
バルブ２８、第一の実施形態における駆動モータ１７ま
たは第二の実施形態における駆動モータ３５、３６等に
制御指令を出力するように構成されている。尚、作業負
荷検知手段２７は、例えば作業用アクチュエータに供給
される作動油の圧力検知、あるいは作業用アクチュエー
タ機構部に働く歪応力の検出等により、作業用アクチュ
エータに作用する負荷を検知するものであるが、通常用
いられる汎用の手段を採用するものであるため、詳細な
説明は省略する。

【００１８】前記操作力調節ダイヤル２１は、操作レバ
ー４を中立位置から前後左右に揺動せしめるときの最小
限の初期荷重（初期操作力）αを調節するためのもので
あるが、該初期荷重αは、操作レバー４が中立位置のと
きの下側弾機受け１３または３０の初期位置βによって
決定される。つまり、下側弾機受け１３または３０の初
期位置βが、弾機受け面部１３ｂまたは３０ｂが支持板
１５に接当する最下端位置のときには初期荷重αは最も
小さく、そして初期位置βが上側に位置するほど初期荷
重αが大きくなるように設定される。

【００１９】また、前記パターン切換えダイヤル２２
は、操作レバー４の操作力パターンを選択するためのダ
イヤルであって、本実施例ではＡ、Ｂ、Ｃの三通りのパ
ターンを選択切換えできるようになっている。つまり、
パターンＡを選択した場合には、操作レバー４の揺動操
作角変化に対する操作力の増減率γ（図１３に示す操作
レバーの揺動操作角θ−操作力の傾き）が、弾機１４の
有する固有のバネ定数に従うように設定される。一方、
パターンＢを選択した場合には、前記増減率γが、パタ
ーンＡの場合よりも大きくなる（傾きが大きくなる）よ
うに設定される。因みにこの増減率γは、前記増減率設
定ダイヤル２４によって任意に設定できる。また、パタ
ーンＣを選択した場合には、前記増減率γが、操作レバ
ー４の揺動操作角θが設定角度δ未満（θ＜δ）のとき
にはパターンＡの場合と同じように設定され、そして操
作レバー４の揺動操作角θが設定角度δ以上（θ≧δ）
となったときに、パターンＢの場合のように増減率γが
大きくなるように設定される。因みにこの設定角度δ
は、角度設定ダイヤル２５によって自由に設定できる。
尚、前記増減率γは、厳密には操作レバー４の揺動操作
に伴うプッシュロッド１１の上下移動変化に対する操作
力の増減率であるが、本実施例では揺動体３の下面が傾
斜状に形成されていて、操作レバー４の揺動操作角変化
に対してプッシュロッド１１の上下移動変化が略比例す
るように設定されているため、近似的に操作レバー４の
揺動操作角変化に対する操作力の増減率とした。

【００２０】次に、操作レバー４の操作力制御につい
て、図８〜図１１に示すフローチャート図に基づいて説
明する。まず、図８に示すメインルーチンにおいて、シ
ステムがスタートして初期設定がなされると、設定スイ
ッチ２３がＯＮか否かの判断がなされる。ここで、ＯＮ
であると判断される場合には設定制御のサブルーチンに
移行する。つまりオペレータが、初期荷重αの設定や操
作力パターンの選択等の各種条件の設定をしたい場合、
該設定スイッチ２３をＯＮすることになり、これによっ
て、これら各種条件の設定を自由に行えることになる。
一方、設定スイッチ２３がＯＦＦであると判断される場
合には、続いて作業負荷検知手段２７からの検知値ε
が、作業用アクチュエータにこれ以上の負荷が働くと好
ましくないとして予め設定される設定負荷値ζ以上であ
るか否かが判断される。ここで、設定負荷値ζ以上でな
い（ε＜ζ）場合には操作力制御のサブルーチンに、ま
た設定負荷値ζ以上である（ε≧ζ）場合には作業負荷
制御のサブルーチンに移行する。

【００２１】前記設定制御のサブルーチンにおいて、制
御部８には、まず前記操作力調節ダイヤル２１、パター
ン切換えダイヤル２２、増減率設定ダイヤル２４、角度
設定ダイヤル２５等の各種調節手段、切換え手段、設定
手段等からの信号が入力される。これらの入力信号は、
オペレータが実行スイッチ２６をＯＮすることにより制
御部８に記憶される。次いで制御部８では、下側弾機受
け１３または３０の位置が、操作力調節ダイヤル２１に
よって設定される初期位置βか否かの判断を行う。ここ
で、設定の初期位置βであると判断された場合にはその
ままリターンする。一方、設定の初期位置βでないと判
断された場合には、制御部８から駆動モータ１７または
３５、３６に対して駆動指令が出力されて、下側弾機受
け１３または３０を設定の初期位置βまで上下移動せし
めてからリターンする。

【００２２】一方、操作力制御のサブルーチンでは、ま
ずパターン切換えダイヤル２２がパターンＡにセットさ
れているか否かの判断がなされる。ここで、パターンＡ
にセットされている場合には、そのままリターンする。
一方、パターンＡにセットされていない場合には、次に
パターンＢにセットされているか否かが判断される。そ
して、パターンＢにセットされている場合に、制御部８
は、前記増減率設定ダイヤル２４によって設定される増
減率γ、および操作レバー４の揺動操作角θに基づいて
下側弾機受け１３または３０の目標位置κを演算する。
続いて制御部８では、下側弾機受け１３または３０の位
置が前記演算された目標位置κであるか否かの判断を行
い、目標位置κでない場合には、駆動モータ１７または
３５、３６に対し駆動指令を出力して、下側弾機受け１
３または３０を目標位置κまで移動せしめてからリター
ンする。また、パターンＡ、パターンＢの何れにもセッ
トされていない、つまりパターンＣにセットされている
場合に、制御部８は、操作レバー４の揺動操作角θが前
記角度設定ダイヤル２５によって設定される設定角度δ
未満であるか否かの判断がなされる。ここで、設定角度
δ未満である（θ＜δ）場合には、そのままリターンす
る。一方、設定角度δ未満でない（θ≧δ）場合には、
前記パターンＢの場合と同様にして、増減率設定ダイヤ
ル２４によって設定される増減率γ、および操作レバー
４の揺動操作角θに基づいて下側弾機受け１３または３
０の目標位置κを演算し、該目標位置κまで下側弾機受
け１３または３０を移動せしめる。

【００２３】さらに、作業負荷制御のサブルーチンで
は、制御部８は、まず前記作業負荷検知手段２７からの
検知値εに基づいて下側弾機受け１３または３０の目標
位置λを演算する。このときの目標位置λは、オペレー
タが作業用アクチュエータにこれ以上の働く負荷が働く
ことが好ましくないことを認識できるよう操作レバー４
の操作力が充分に重くなる位置に設定される。次いで制
御部８では、下側弾機受け１３または３０の位置が前記
目標位置λであるか否かの判断をし、目標位置λでない
場合には駆動モータ１７または３５、３６に駆動指令を
出力し、下側弾機受け１３または３０を目標位置λまで
移動せしめてからリターンする。

【００２４】叙述の如く構成された第一、第二の実施の
形態において、操作レバー４の操作力は、弾機１４の付
勢力に基づいて増減することになるが、該弾機１４の付
勢力は、制御部８からの駆動指令に基づく駆動モータ１
７または３５、３６の正逆駆動に伴う下側弾機受け１３
または３０の上下移動で調整できることになる。つま
り、オペレータは、設定スイッチ２３をＯＮしてから、
操作力調節ダイヤル２１、パターン切換えダイヤル２
２、増減率設定ダイヤル２４、角度設定ダイヤル２５を
所望位置にセットし、その後実行スイッチ２６をＯＮす
ることにより、操作レバー４の初期荷重α、Ａ、Ｂ、Ｃ
の三通りの操作力パターン、操作レバー４の揺動操作角
変化に対する操作力の増減率γ、該増減率γが変わる設
定角度δ等の各種条件を設定することができる。そして
制御部８では、これら設定された条件に基づいて下側弾
機受け１３または３０を移動せしめることにより、弾機
１４の付勢力の調整制御を行うことになるが、この場合
に、作業負荷検知手段２７からの検知値εが、作業用ア
クチュエータにこれ以上の負荷が働くと好ましくないと
して予め設定される設定負荷値ζ以上である場合には、
前記設定条件に関わらず作業用アクチュエータの負荷に
対応した操作力となるよう制御されることになる。

【００２５】この様に、本発明が実施された第一、第二
の形態においては、下側弾機受け１３または３０の上下
移動によって弾機１４の付勢力を調整することにより、
操作レバー４の操作力を、オペレータの力量や体力によ
り任意に調整できることになる。この結果、個々のオペ
レータに対応した操作力で操作できることになって、操
作性が向上する。しかもこのものでは、作業用アクチュ
エータの負荷が予め設定される設定負荷値ζ以上である
場合には、作業用アクチュエータの負荷に対応して操作
レバー４の操作力が重くなるため、水中作業、夜間作
業、死角部所の作業、遠隔作業等の作業部位を目視する
ことができない作業を行う場合であっても、オペレータ
が作業用アクチュエータの負荷の増大を実感でき、この
ため無理な作業をしてしまうような不具合を回避でき
る。

【００２６】さらに、第二の実施の形態においては、第
一駆動モータ３５で前後の作動軸３１Ｙの上下移動を行
い、また第二駆動モータ３６で左右の作動軸３１Ｘの上
下移動を行う構成となっているため、操作レバー４の相
反する方向（例えば操作レバー４の前後方向への揺動で
油圧ショベルのブームを上下移動させるものであると
き、ブーム上昇側とブーム下降側）の操作力調整を、一
つの駆動モータ３５または３６で行えることになって、
部材の兼用化、構造の簡略化が計れるという利点があ
る。

【００２７】次に、本発明の第三の実施の形態を図１４
〜図１６に示すが、ここで、１はジョイスティック式操
作レバー装置、２はケース本体、２ａは弾機収納室、３
は揺動体、３ａはユニバーサルジョイント、４は操作レ
バー、５Ｘは左右方向（±Ｘ方向）用のレバー用ガイド
部材、５Ｙは前後方向（±Ｙ方向）用のレバー用ガイド
部材、５ａは支軸部、５ｂはガイド孔、６は軸受、７
Ｘ、７Ｙは角度検知器、９Ｘ、９Ｙはカム体、９ａはカ
ム面、１０はリミットスイッチ、１０ａはスイッチレバ
ー、１１は前後左右四本のプッシュロッド、１１ａは軸
受、１４は前記各プッシュロッド１１にそれぞれ対応し
て設けられる弾機（復帰弾機）、１２は上側弾機受けで
あって、これらの部材装置は、前記第一の実施の形態と
共通するもの（同一のもの）であるため同じ符号を付す
と共に、その詳細については省略する。尚、図２につい
ては第一の実施の形態のものを共用できる。

【００２８】一方、３８はケース本体２の下側に一体的
に組付けられる支持板であって、該支持板３８の上面に
は、前記弾機１４の下端部が支持されている。また、３
９Ｙ、３９Ｘは上下方向を向く前後および左右の付加軸
であって、該付加軸３９Ｙ、３９Ｘは、前記支持板３８
の弾機支持部の内径側に形成される円筒部３８ａに上下
移動自在に支持されていると共に、該円筒部３８ａから
上方に突出する部位は、各弾機１４の内径部を貫通して
前記上側弾機受け１２の下面に対向している。

【００２９】さらに、前記付加軸３９Ｙ、３９Ｘの円筒
部３８ａから下方に突出する部位は、前記支持板３８に
ボルト４０ａにより一体的に組付けられる下側ケーシン
グ４０に収納されるが、左右の付加軸３９Ｘの下端部に
は、後述する左右の比例ソレノイド４１Ｘを構成するプ
ランジャ４１Ｘａがそれぞれ一体的に取り付けられてい
ると共に、左右の付加軸３９Ｘ同志は、連結金具４２を
介して一体的に連結されている。

【００３０】また、前記左右の比例ソレノイド４１Ｘを
構成する電磁石４１Ｘｂは、下側ケーシング４０の底面
部にホルダ４１Ｘｃを介して取り付けられているが、該
電磁石４１Ｘｂは、入力される電流の大きさに比例する
吸引力で、前記プランジャ４１Ｘａを電磁石４１Ｘｂの
中央部位置に保持するよう吸引する設定となっている。
ここで、プランジャ４１Ｘａの下端と下側ケーシング４
０の底面部とのあいだには、操作レバー４が中立位置で
且つ電磁石４１Ｘｂが非励磁状態のとき、プランジャ４
１Ｘａを電磁石４１Ｘｂの中央部位置に保持するための
保持弾機４３Ｘが介装されているが、この保持状態で、
前記付加軸３９Ｘの上端部が上側弾機受け１２の下面に
接当するように設定されている。

【００３１】一方、前後の付加軸３９Ｙの下端部には、
前後の比例ソレノイド４１Ｙを構成する電磁石４１Ｙｂ
が保持されるホルダ４１Ｙｃが取り付けられているが、
前後の電磁石４１Ｙｂのホルダ４１Ｙｃは一体的に形成
されており、これによって前後の付加軸３９Ｙ同志は一
体的に連結されている。さらにこのホルダ４１Ｙｃは、
下側ケーシング４０の中間部に設けられたガイド部４０
ｂによって上下移動自在にガイドされると共に、該ガイ
ド部４０ｂとホルダ４１Ｙｃとのあいだに介装される保
持弾機４３Ｙによって下側ケーシング４０の中間部に保
持されているが、この保持状態で、前記付加軸３９Ｙの
上端部が、操作レバー４が中立位置のときの上側弾機受
け１２の下面に接当するように設定されている。

【００３２】また、前記前後の比例ソレノイド４１Ｙを
構成するプランジャ４１Ｙａは、下側ケーシング４０の
底面部から立設される支持軸４１Ｙｄに一体的に取り付
けられているが、該プランジャ４１Ｙａは、前記ホルダ
４１Ｙｃが保持弾機４３Ｙによって保持されている状態
で電磁石４１Ｙｂの中央部位置に位置するように設定さ
れている。さらに、電磁石４１Ｙｂは、入力される電流
の大きさに比例する吸引力で、電磁石４１Ｙｂの中央部
位置に前記プランジャ４１Ｙａが位置するようプランジ
ャ４１Ｙａを吸引する設定となっている。

【００３３】尚、前記前後の付加軸３９Ｙに取り付けら
れるホルダ４１Ｙｃの中間部には、前記左右の付加軸３
９Ｘ同志を連結する連結金具４２が上下移動自在に挿通
する長溝状の挿通孔４１Ｙｅが開設されており、これに
よって前後の付加軸３９Ｙと左右の付加軸３９Ｘとは、
互いに干渉することなく独立して上下移動できるように
なっている。

【００３４】そして、この第三の実施の形態において、
制御部８では、図１７のブロック図に示す如く、前記角
度検知器７Ｘ、７Ｙ、操作力調節ダイヤル２１、パター
ン切換えダイヤル２２、設定スイッチ２３、増減率設定
ダイヤル２４、角度設定ダイヤル２５、実行スイッチ２
６、作業負荷検知手段２７等の各種検知手段、調節手
段、切換え手段、設定手段、スイッチ手段等からの信号
を入力し、該入力信号に基づいて制御バルブ２８に制御
指令を出力すると共に、所定のインタフェース回路を介
して前記比例ソレノイド４１Ｘ、４１Ｙに制御指令を出
力するようになっている。

【００３５】つまり、電磁石４１Ｘｂ、４１Ｙｂには、
制御部８からの制御指令に基づく大きさの電流が入力さ
れるが、該入力電流の大きさに比例する吸引力でプラン
ジャ４１Ｘａ、４１Ｙａが電磁石４１Ｘｂ、４１Ｙｂの
略中央部位置に保持されるよう吸引され、そしてこの吸
引力が、付加軸３９Ｘ、３９Ｙ、上側弾機受け１２を介
して、操作レバー４の揺動操作に伴うプッシュロッド１
１の下動に抗する力として働き、これによって前記弾機
１４の付勢力に伴う操作力に更なる操作力を付加できる
ように構成されている。

【００３６】さらに、この第三の実施の形態において、
前記操作力調節ダイヤル２１は、操作レバー４を中立位
置から前後左右に揺動せしめるときの最小限の初期荷重
（初期操作力）αを調節するためのものである。また、
パターン切換えダイヤル２２は、操作レバー４の操作力
パターンを選択するためのダイヤル、さらに設定スイッ
チ２３は、オペレータが、初期荷重αの設定や操作力パ
ターンの選択等の各種条件の設定をしたい場合にＯＮ操
作するためのスイッチ、また増減率設定ダイヤル２４
は、操作レバー４の揺動操作角変化に対する操作力の増
減率γを設定するためのダイヤル、さらにまた角度設定
ダイヤル２５は、増減率γが変化する設定角度δを設定
するためのダイヤルであるが、これらについては前記第
一、第二の実施形態のものと同様のものであるため、詳
細は省略する。尚、操作レバー４の揺動操作角と操作力
との関係を示すグラフ図については、第一、第二の実施
の形態の図１２、図１３を共用できる。

【００３７】次に、第三の実施の形態における操作レバ
ー４の操作力制御について、図１８〜図２０のフローチ
ャート図に示すが、メインルーチンおよび設定制御、操
作力制御、作業負荷制御の各サブルーチンについての説
明は、前記第一、第二の実施の形態と略同様であるため
省略する。尚、メインルーチンのフローチャート図につ
いては、前記第一、第二の実施形態のフローチャート図
（図８）を共用できる。

【００３８】叙述の如く構成された第三の実施の形態に
おいて、操作レバー４の操作力は、弾機１４の付勢力に
基づいて増減することになるが、該弾機１４の付勢力に
加えて、制御部８からの制御指令に基づいて電磁石４１
Ｘｂ、４１Ｙｂに入力される電流の大きさに比例する付
加力が、付加軸３９Ｘ、３９Ｙを介して操作レバー４に
付加されることになる。

【００３９】この結果、電磁石４１Ｘｂ、４１Ｙｂに入
力する電流の大きさを変化させることにより、操作レバ
ー４の操作力を、オペレータの力量や体力により任意に
調整できることになって、操作性が向上する。

【００４０】さらに上記第三の実施形態のものにおいて
は、制御部８から制御指令が出力された場合に、殆どタ
イムロスの無い状態で電磁石４１Ｘａ、４１Ｙａに電流
が流れて操作レバー４に操作力を付加するため、素早い
対応ができるという利点がある。

【００４１】しかもこのものにおいて、比例ソレノイド
４１Ｘ、４１Ｙは各付加軸３９Ｘ、３９Ｙに対応してそ
れぞれ設けられているが、操作レバー４の中立位置を挟
んで相対する方向に配される左右の付加軸３９Ｘ同志お
よび前後の付加軸３９Ｙ同志は一体的に連結されている
ため、操作レバー４を任意の方向、例えば右方向に操作
した場合、左右の両電磁石４１Ｘｂの吸引力が右側の付
加軸３９Ｘを介して操作レバー４の操作力に付加される
ことになり、この結果、電磁石４１Ｘｂ、４１Ｙｂを小
型のものとしても大きな付加力を得られるという利点が
ある。

【００４２】尚、本発明は前記第一〜第三の実施の形態
に限定されないものであることは勿論であって、操作レ
バーの揺動操作力を増加させる場合に、前述のパターン
Ｂ又はＣのように直線的な変化ではなく、図２１に示す
パターンＤのように操作するほど加重的に重くなるよう
放物線（あるいは円弧状等）のように曲線的に変化する
ようにしてもよい。また、調整出力手段からの制御指令
の出力を、操作レバーの揺動操作範囲において予め設定
される途中位置を越えた以降の操作にする場合に、パタ
ーンＣのように一段ではなく、二段、三段等、多段階的
に行うようにしてもよい。この場合に、図２１に示すパ
ターンＥのように、前記パターンＡのあいだにパターン
Ｂがあるよう組合せたもの等、種々のパターンを設定す
ることができることはいうまでもない。また、これらの
ものにおいては、図２２に示すパターンＦのように、操
作力の繰返し的な反復増減変化を伴うように制御するこ
ともでき、このようにしたときには、操作が緩いコギン
グ状態となって、操作量の認識が容易になるという利点
があり都合が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態を示す操作レバー装置の縦断面
図である。

【図２】第一、第二、第三の実施形態を示す操作レバー
装置の平面図である。

【図３】第二の実施形態を示す操作レバー装置の左右方
向縦断面図である。

【図４】第二の実施形態を示す操作レバー装置の前後方
向縦断面図である。

【図５】（Ａ）は図４における上側円盤の平面図、
（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図６】（Ａ）は図３における下側円盤の平面図、
（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図７】第一、第二の実施形態における制御部への入出
力を示すブロック図である。

【図８】第一、第二、第三の実施形態におけるメインル
ーチンを示すフローチャート図である。

【図９】第一、第二の実施形態における設定制御のサブ
ルーチンを示すフローチャート図である。

【図１０】第一、第二の実施形態における操作力制御の
サブルーチンを示すフローチャート図である。

【図１１】第一、第二の実施形態における作業負荷制御
のサブルーチンを示すフローチャート図である。

【図１２】初期荷重αを変えたときの操作レバーの揺動
操作角と操作力との関係を示すグラフ図である。

【図１３】パターンＡ、Ｂ、Ｃの操作レバーの揺動操作
角と操作力との関係を示すグラフ図である。

【図１４】第三の実施形態を示す操作レバー装置の左右
方向縦断面図である。

【図１５】第三の実施形態を示す操作レバー装置の前後
方向縦断面図である。

【図１６】図１５のＡ−Ａ断面図である。

【図１７】第三の実施形態における制御部への入出力を
示すブロック図である。

【図１８】第三の実施形態における設定制御のサブルー
チンを示すフローチャート図である。

【図１９】第三の実施形態における操作力制御のサブル
ーチンを示すフローチャート図である。

【図２０】第三の実施形態における作業負荷制御のサブ
ルーチンを示すフローチャート図である。

【図２１】パターンＤ、Ｅの操作レバーの揺動操作角と
操作力との関係を示すグラフ図である。

【図２２】パターンＦの操作レバーの揺動操作角と操作
力との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

４操作レバー８制御部１３下側弾機受け１４弾機１７駆動モータ２７作業負荷検知手段３０下側弾機受け３５駆動モータ３６駆動モータ３９Ｘ付加軸３９Ｙ付加軸４１Ｘａプランジャ４１Ｘｂ電磁石４１Ｙａプランジャ４１Ｙｂ電磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野坂寛兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番25号高菱エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業用アクチュエータの作動を操作レバ
ーの揺動操作角度によって調整しながら行うよう設定さ
れる操作レバーにおいて、該操作レバーの揺動操作角変
化に基づき付勢されて操作レバーの揺動操作力を変化さ
せるための弾機と、該弾機の自然の付勢力変化に基づく
揺動操作力に対し、これを増減変化させて揺動操作力の
調整をすることができる操作力調整手段を設けたことを
特徴とする操作レバーにおける操作力調整装置。
【請求項２】請求項１において、操作力調整手段は、
弾機の付勢力を調整することができる付勢力調整手段で
あることを特徴とする操作レバーにおける操作力調整装
置。
【請求項３】請求項２において、付勢力調整手段は、
弾機の付勢方向前後に移動自在な可動弾機受けと、該可
動弾機受けを移動させるための調整用アクチュエータ
と、該調整用アクチュエータの作動を行うための制御部
とを用いて構成されていることを特徴とする操作レバー
における操作力調整装置。
【請求項４】請求項３において、弾機は操作レバーを
中立位置に復帰させるための復帰弾機で、操作レバー
は、前記復帰弾機が前後および左右の各操作方向にそれ
ぞれ設けられるジョイスティック式操作レバーとし、調
整用アクチュエータは、前後操作方向用と左右操作方向
用との二組とし、該各アクチュエータで、対応する前後
あるいは左右の可動弾機受けを移動させるようにしたこ
とを特徴とする操作レバーにおける操作力調整装置。
【請求項５】請求項１において、操作力調整手段は、
弾機付勢力に伴う操作力にさらに操作力を付加すること
ができる操作力付加手段であることを特徴とする操作レ
バーにおける操作力調整装置。
【請求項６】請求項５において、操作力付加手段は、
励磁力を可変できる比例電磁石と、該比例電磁石の励磁
に伴い吸引されるプランジャと、該プランジャの吸引力
を操作レバーの操作力に付加するための付加部材と、比
例電磁石の励磁力調整を行うための制御部とで構成され
ていることを特徴とする操作レバーにおける操作力調整
装置。
【請求項７】請求項６において、弾機は操作レバーを
中立位置に復帰させるための復帰弾機で、操作レバー
は、前記復帰弾機が前後および左右の各操作方向にそれ
ぞれ設けられるジョイスティック式操作レバーとし、比
例電磁石、プランジャおよび付加部材は、各復帰弾機に
対応してそれぞれ設けられるものとし、かつ付加部材
は、中立位置を挟んで相対する方向に配されたもの同志
が一体的に連結されていることを特徴とする操作レバー
における操作力調整装置。
【請求項８】請求項２乃至７において、制御部には、
操作レバーを中立位置から揺動操作するときの初期揺動
操作力を増減調整せしめるべく制御指令を出力する調整
出力手段が設けられていることを特徴とする操作レバー
における操作力調整装置。
【請求項９】請求項２乃至７において、制御部には、
操作レバーが揺動操作されることに伴う揺動操作力の増
加が弾機付勢力の自然増状態よりも増大調整すべく制御
指令を出力する調整出力手段が設けられていることを特
徴とする操作レバーにおける操作力調整装置。
【請求項１０】請求項９において、調整出力手段から
の制御指令の出力は、操作レバーの揺動操作範囲におい
て予め設定される途中位置を越えた以降の操作に設定さ
れていることを特徴とする操作レバーにおける操作力調
整装置。
【請求項１１】請求項３乃至４、６乃至１０におい
て、制御部には、作業用アクチュエータ側に設けた作業
負荷検知手段に接続され、該作業負荷検知手段で検知さ
れた負荷の大きさに基づいて操作レバーの揺動操作力を
調整するための制御指令を出力する作業負荷調整出力手
段が設けられていることを特徴とする操作レバーにおけ
る操作力調整装置。
【請求項１２】請求項１１において、作業負荷調整出
力手段は、作業アクチュエータの負荷が予め設定される
設定負荷値を越えていると判断される場合に、調整出力
手段に優先して制御指令を出力する設定になっているこ
とを特徴とする操作レバーにおける操作力調整装置。