JP3897666B2 - 建設機械の操作装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特にその建設機械に備えられた複数の油圧アクチュエータを操作するいわゆる電気レバー方式の操作レバーを備えた建設機械の操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、建設機械の１つである油圧ショベルは、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に接続され、ブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型のフロント装置とを備えている。
【０００３】
これら下部走行体、上部旋回体、及びフロント装置は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置の被駆動部材を構成している。この油圧駆動装置は、一般に、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆動する少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記下部走行体を走行させる走行用油圧モータ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記上部旋回体を下部走行体に対し旋回させる旋回用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプからこれら複数の油圧アクチュエータへ吐出された圧油の流れをそれぞれ制御する複数の制御弁と、操作者が操作する複数の操作レバーとを有している。
【０００４】
上記操作レバーとしては、大別して油圧パイロット方式と電気レバー方式とがある。油圧パイロット方式は、油圧源（例えばパイロットポンプ）からパイロット元圧を操作レバーの操作量に応じて減圧弁で減圧することで操作量を油圧パイロット信号に変換するものである。電気レバー方式は、操作レバーの操作量をポテンショメータで検出し電気信号（＝操作量信号）に置き換えてコントローラに出力するものである。コントローラでは、その操作量信号に応じて操作指令信号を生成し、例えば油圧パイロット式のコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁のソレノイドへと出力する。
【０００５】
ところで上記電気レバー方式の場合、上述のように、操作者による操作レバーの操作変位を機械的に伝達するのでなく、ポテンショメータで電気信号に変換して信号線を介しコントローラへ伝達することとなる。このとき、万一信号線の断線や短絡等の故障が生じた場合には、そのような異常事態をすみやかに判定して操作者に報知するとともに、そのような場合でも必要最低限の各油圧アクチュエータの駆動を確保したい場合がある。この点に鑑み、従来、例えば、特開平７−１２１０４号公報に記載の技術が提唱されている。
【０００６】
この従来技術では、上記電気レバー方式の操作レバーを備えた操作レバー装置において、回動可能に設けた操作レバーを挟んで両側に、電気抵抗に対し可動接点が直線的にスライド摺動する直線スライド型(リニアストローク型)のポテンショメータをそれぞれ設け、操作レバーを一方側に操作すると２つのうち一方側のポテンショメータの可動接点が下方へ押し込まれるとともに他方側のポテンショメータの可動接点が上方へ持ち上がり、これによって１つの操作レバーの操作によって各可動接点に摺接する各電気抵抗から、それぞれ別個の特性をもつ合計２つの電気信号(操作量信号)が出力されるようになっている。
【０００７】
特に、上記従来技術の図１２においては、例えばブーム上げ・下げに係わる操作レバー装置において、操作レバーをブーム下げ側フル操作量→中立位置→ブーム上げ側フル操作量と操作していくにしたがって、上記一方側のポテンショメータの電気抵抗からは最低電圧値から最高電圧値まで直線的に増加する特性の操作信号が出力され、上記他方側のポテンショメータの電気抵抗からは逆に最高電圧値から最低電圧値まで直線的に減少する特性の操作信号が出力されるようになっている。
【０００８】
このとき、上記両信号は、操作レバーの中立位置において同一電圧値(以下、中立基準電圧値)となるように設定されており、これによって、通常時(正常時)においては、ブーム上げ側の操作時には操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最高電圧値まで直線的に増加する一方側の電気抵抗からの出力を用い、ブーム下げ側の操作時には操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最高電圧値まで直線的に増加する他方側の電気抵抗からの出力を用いて、各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。
【０００９】
そして、上記の例で言えばブーム上げ側の操作時において、上記一方側の電気抵抗からの出力に異常が見られた場合には、他方側の電気抵抗からの信号、すなわち、ブーム上げ側の操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最低電圧値まで直線的に減少する出力を用いて各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。同様に、ブーム下げ側の操作時において、上記他方側の電気抵抗からの出力に異常が見られた場合には、一方側の電気抵抗からの信号、すなわち、ブーム下げ側の操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最低電圧値まで直線的に減少する出力を用いて各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。これにより、上記２つのポテンショメータからの２つの信号線のうち１本に断線や短絡等が生じ出力に異常がみられた場合でも、異常が生じてない側の信号線を用いて、操作レバーによる油圧アクチュエータの操作機能を確保できるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には以下の課題が存在する。
【００１１】
上述したように、この従来技術では、上記の例では、一方側のポテンショメータからの信号については操作レバーの操作領域の半分側(ブーム上げ側)では正常時用に使用しもう半分側(ブーム下げ側)では異常時用に使用し、他方側のポテンショメータからの信号についても操作レバーの操作領域の半分側(ブーム下げ側)で正常時用に使用しもう半分側(ブーム上げ側)で異常時用に使用するようになっている。すなわち、どちらのポテンショメータについても、半分側は正常時用に、もう半分側は異常時用に使用するようになっている。
【００１２】
このように、いずれのポテンショメータについても、必ず正常時に使用されるようになっている。しかも、両ポテンショメータからの信号が操作レバーの中立位置で同一電圧値となるようにし、例えば正常時で見るとこの電圧値を境にどちらの信号を使用するか切り換えるようになっている。このため、製造組立時において、半分の領域は異常時用であって本来はそれほど高い精度の制御は必要ないにもかかわらず、いずれのポテンショメータについても高い精度で取り付けなければならずかつさらに精度の高い出力調整作業を行わねばならない。このように、２つのポテンショメータについて高精度の取り付け・調整作業が必要となる結果、必要以上に製造組立時の作業負担が大きくなっていた。
【００１３】
本発明の目的は、ポテンショメータからの操作量信号をコントローラへ伝達する信号線に断線等が生じた場合でも操作レバーの応急的な操作機能を確保でき、かつ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を軽減できる建設機械の操作装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、前記可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有する。
【００１５】
本発明においては、ポテンショメータから出力された通常時用の第１の操作量信号が第１の信号線を介しコントローラに入力され、これに基づき第１の信号生成部にて第１の駆動指令信号が生成され電磁弁へ出力される。通常時には、こうして駆動される電磁弁によってコントロールバルブへのパイロット圧が制御され、これによって油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れが制御される。この結果、操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【００１６】
一方本発明においては、ポテンショメータから出力されたバックアップ用の第２の操作量信号に基づき、電磁弁への第２の駆動指令信号を生成可能な第２の信号生成部が設けられている。これにより、万一何らかの理由で第１の信号線に断線や短絡等が生じても、その代わりに第２の信号生成部で第２の駆動指令信号を生成し、この第２の駆動指令信号を電磁弁へ出力することにより、コントロールバルブへのパイロット圧を制御し、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れが制御することができる。この結果、このような非常事態においても、操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動でき、すなわち操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００１７】
このとき、本発明においては、ポテンショメータとして、回転中心まわりに回転する可動部材、この可動部材のうち回転中心より一方側に設けた可動接点に摺接する第１の電気抵抗、可動接点のうち回転中心より他方側に設けた可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有する回転式のポテンショメータを用いるとともに、第１の電気抵抗から通常時用の第１の操作量信号を出力させ、第２の電気抵抗からバックアップ用の第２の操作量信号を出力させるようにする。このように、第１の電気抵抗側と第２の電気抵抗側とで通常時とバックアップ用の信号出力を完全に分担させることにより、高精度の取り付け・調整作業が必要となるのは通常時に用いる第１の電気抵抗側(第１の電気抵抗と一方側の可動接点との調整)のみで足り、異常時に用いる第２の電気抵抗側(第２の電気抵抗と他方側の可動接点との調整)については、そのような高精度を必要としない。したがって、２つの直線スライド式ポテンショメータの両方について高精度の取り付け・調整作業が必要となっていた従来構造に比べ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減(半減)することができる。
【００１８】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、この可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有し、前記コントローラは、前記第１の信号線が断線していない通常時には、前記第１の操作量信号に基づき前記第１の信号生成部で生成した前記第１の駆動指令信号を前記電磁弁に出力し、前記第１の信号線が断線し前記第２の信号線が断線していないバックアップ時には、前記第２の操作量信号に基づき前記第２の信号生成部で生成した前記第２の駆動指令信号を前記電磁弁に出力する自動切替機能を備える。
【００１９】
本発明においては、通常時には、コントローラは第１の操作量信号に基づき第１の信号生成部で生成した第１の駆動指令信号を電磁弁に出力し、上記（１）同様に操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動させる。万一何らかの理由で第１の信号線に断線や短絡等が生じた場合には、コントローラは、その自動切替機能により、第２の操作量信号に基づき第２の信号生成部で生成した第２の駆動指令信号を電磁弁に出力するように自動的に切り替える。すなわち、非常事態においても自動的に操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００２０】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記コントローラの自動切替機能を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチを設ける。
これにより、上記（２）で説明したコントローラの自動切替機能を機能させるかしないかを操作者側で選択できる。
【００２１】
（４）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、不感帯を除く前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、任意の操作量における前記第２の駆動指令信号の電流値を前記第１の駆動指令信号の電流値よりも小さくする。
【００２２】
これにより、第２の駆動指令信号によって電磁弁を駆動している応急操作時には、第１の駆動指令信号によって電磁弁を駆動している通常時に比べて油圧アクチュエータを相対的に小さな速度でしか動かせないので、操作者にあくまで故障発生時の応急的な動作であることを認識させるとともに、早急に第１の信号線の断線や短絡等に対する修理を行うべく動機付けを持たせることができる。
【００２３】
（５）上記（１）又は（２）において、さらに好ましくは、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、前記操作レバーの中立点に対応する前記第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、前記第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくする。
【００２４】
上記（１）で説明したように、本発明の回転式ポテンショメータを用いる場合には、通常時に用いる第１の電気抵抗側(第１の電気抵抗と一方側の可動接点との調整)を高精度に取り付け・調整作業を行うのに対して、高精度を必要としない異常時に用いる第２の電気抵抗側(第２の電気抵抗と他方側の可動接点との調整)についてはそのような作業は行わず、これによってポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減することができた。しかしながらこの場合、製造組立時に、例えば通常時に使用する第１の操作量信号を出力する一方側の可動接点において、操作レバーの中立点でその出力電圧が所定の基準電圧値（例えば出力電圧範囲の最大値と最低値の中間値）に調整した場合であっても、第２の操作量信号を出力する他方側の可動接点は上記基準電圧値ちょうどにはならず多少のズレが生じることとなる。
【００２５】
ここで、コントローラが前述のようにポテンションメータからの第１及び第２の操作量信号（出力電圧）から第１及び第２の駆動指令信号（電流値）を生成するとき、通常、操作レバーの中立点に対応する所定の電圧値の前後にノイズや演算処理誤差等を考慮した駆動指令信号の不感帯（電流値＝０）を設定するが、この不感帯の幅を第１の駆動指令信号と第２の駆動指令信号とで同一とすると、第２の操作量信号は上記ズレのために操作レバーの中立点に対応する電圧値が不感帯の中央にはならない。場合によっては操作レバーの中立点に対応する電圧値が不感帯外となって第２の駆動指令信号の電流値が０でなくなり、操作レバー非操作にもかかわらず油圧アクチュエータが駆動される可能性もある。
【００２６】
そこで、本発明においては、上記に対応して、第１及び第２の信号生成部が、操作レバーの中立点に対応する第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくする。これにより、上記のような第２の操作量信号に係わるポテンショメータの可動接点の取付け位置のズレが発生したとしても、操作レバーが中立点のとき第２の駆動指令信号を確実に不感帯内に収め、油圧アクチュエータが駆動されないようにすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベル（ミニショベル）の全体構造を表す側面図であり、図２は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象である油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。なお、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて操作者が運転席に着座した場合における操作者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００２９】
これら図１及び図２において、この油圧ショベルは、走行手段としての左・右の無限軌道履帯（クローラ）１Ｌ，１Ｒを備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４に垂直ピン（図示せず）を中心にして水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）取り付けられた多関節型の作業フロント（フロント装置）６と、旋回フレーム４上に設けられたいわゆるキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以外の大部分を覆う上部カバー８とを備えている。
【００３０】
下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側の後端近傍に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ（但し１０Ｌのみ図１に図示）と、駆動輪１０Ｌ，１０Ｒをそれぞれ駆動する左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ（但し１１Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の左・右両側の前端近傍に回転自在に支持され、履帯１Ｌ，１Ｒを介し駆動輪１０Ｌ，１０Ｒの駆動力でそれぞれ回転される従動輪（アイドラ）１２Ｌ，１２Ｒ（但し１２Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の前方側に上下動可能に設けられ、ブレード用油圧シリンダ１３により上下動する排土用のブレード１４とを備えている。また下部走行体２の中央部には旋回台軸受（旋回輪）１５が配置され、この旋回輪１５の中心近傍に、下部走行体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ（図示せず）が内蔵されている。
【００３１】
スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介し旋回フレーム４に対し水平に回動可能となっている。またスイングポスト５は、旋回フレーム４に設けられたスイング用油圧シリンダ１６に、連結ピン（図示せず）を介して連結されており、スイング用油圧シリンダ１６の伸縮でスイングポスト５全体が鉛直方向の軸心まわりに回動することによって、作業フロント６が左・右にスイングするようになっている。
【００３２】
作業フロント６は、ブーム１７と、ブーム１７に回動可能に結合されたアーム１８と、アーム１８に回動可能に結合されたバケット１９とを備えている。そして、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、それぞれブーム用油圧シリンダ２０、アーム用油圧シリンダ２１、及びバケット用油圧シリンダ２２により動作する。
【００３３】
運転室７は、上記した旋回フレーム４上の左側に設けられており、操作者が着座する座席（運転席）２３と、この座席２３の上方に設けられたルーフ２４と、このルーフ２４を支持する支柱２５とを有している。
【００３４】
上記運転室７内の操作者が着座する座席２３より前方には、左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒをそれぞれ駆動し油圧ショベルの前進又は後進走行等をさせるための手でも足でも操作可能な左・右走行用操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ（但し２６Ｌのみ図１に図示）が設けられている。
【００３５】
左走行用操作レバー２６Ｌのさらに左側足元部分には、オプション用油圧アクチュエータ（例えばブレーカ用油圧モータ）を駆動するためのオプション用操作ペダル２７Ｌが設けられている。右走行用操作レバー２６Ｒのさらに右側足元部分には、スイング用油圧シリンダ１６を駆動しスイングポスト５（言い換えれば作業フロント６全体）を左・右にスイングさせるためのスイング用操作ペダル２７Ｒが設けられている。それら左・右走行用操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ及び操作ペダル２７Ｌ，２７Ｒの前側には、操作者の前方への転落防止のための前ステー２８が設けられている。
【００３６】
座席２３の左側には、操作者の左側への転落防止のためのサイドステー２９と、左コンソール（図示せず）とが設けられ、座席２３の右側には、前側又は後側に操作することでブレード用油圧シリンダ１３を駆動しブレード１４を上下動させるためのブレードレバー３０と、各種スイッチ及びモニター等を備えた右コンソール（図示せず）とが設けられている。
【００３７】
そして、座席２３の左側には、左側又は右側に操作することで旋回用油圧モータ（図示せず）を駆動し上部旋回体３を左側又は右側に旋回させるとともに前側又は後側に操作することでアーム用油圧シリンダ２１を駆動しアーム１８をダンプ又はクラウドさせる十字操作式の旋回・アーム用手動操作レバー３１Ｌを備えた電気レバー方式の操作装置３２Ｌ（図示せず）が設けられている。また座席２３の右側には、左側又は右側に操作することでバケット用油圧シリンダ２２を駆動しバケット１９をクラウド又はダンプさせるとともに前側又は後側に操作することでブーム用油圧シリンダ２０を駆動しブーム１７を下げ又は上げる十字操作式のバケット・ブーム用手動操作レバー３１Ｒ（後述の図３参照）を備えた電気レバー方式の操作装置３２Ｒ（後述の図３参照）が設けられている。
【００３８】
十字操作式の手動操作レバー３１Ｌ，３１Ｒのさらに左・右両側にはパイロットポンプ３３（後述の図３参照）等の油圧源からの元圧を遮断させる誤操作防止用のロックレバー３４Ｌ，３４Ｒ（但し３４Ｌのみ図１に図示）を備えたロック弁装置（図示せず）が設けられている。また、座席２３の下側には、後述するコントローラ３５（図３参照）が収納されている。
【００３９】
上部カバー８は、その内部に、エンジン（図示せず）、このエンジンに駆動される油圧ポンプ３６（後述の図３参照）、エンジンの燃料を貯留する燃料タンク（図示せず）、及び油圧ポンプ３６の圧油源となる作動油タンク（図示せず）等の機器を収納している。
【００４０】
以上説明した構成において、左・右無限軌道履帯１Ｌ，１Ｒ、上部旋回体３、スイングポスト５、ブレード１４、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置により駆動される被駆動部材を構成している。
【００４１】
本実施形態の操作装置は、上記したように、旋回及びアーム１８の操作に係わる操作装置３２Ｌと、バケット１９及びブーム１７の操作に係わる操作装置３２Ｒとが設けられている。図３は、これら２つの操作装置３２Ｌ，３２Ｒのうち操作装置３２Ｒのブーム１７の上げ・下げ操作機能に係わる構成を例にとり、関連する上記油圧駆動装置の要部構成とともに表す油圧回路図である。
【００４２】
図３において、エンジン（原動機）により駆動される油圧ポンプ３６と、この油圧ポンプ３６から吐出される圧油によって駆動されるブーム用油圧シリンダ２０と、油圧ポンプ３６からブーム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ３７と、ブーム１７の動作を指示する上記十字操作式の手動操作レバー３１Ｒを備えた上記電気レバー方式の操作装置３２Ｒと、上記した油圧源としてのパイロットポンプ３３と、このパイロットポンプ３３の吐出圧に基づき操作パイロット圧をそれぞれ出力する電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂと、上記コントローラ３５と、このコントローラ３５に接続されバックアップ自動切替機能（詳細は後述）を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチ３９とが設けられている。
【００４３】
操作装置３２Ｒは、前後方向及び左右方向に変位可能な上記操作レバー３１Ｒと、この操作レバー３１Ｒの前後方向（図３中左右方向）の変位を検出する回転式のポテンションメータ４０Ａを備えている。
【００４４】
回転式ポテンションメータ４０Ａは、一方側（図３中上側）がヒューズ４１等を介し電源４２（例えば５Ｖ電圧）に並列して接続され他方側（図３中下側）がアースに接続された第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂと、これら第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂにその両端の可動接点４４ａ，４４ｂがそれぞれ対向して設けられたワイパ４４とを備えている。そして、手動操作レバー３１Ｒが中立点Ｎから前側（図３中左側）に操作されると、その変位量（正確には操作角度θｆ）に応じてワイパ４４が点Ｏを中心にして図３中反時計廻りに中立点Ｎｐから角度θｐｆで回転され、一方側の可動接点４４ａが第１の電気抵抗４３ａ上をアース側（図３中下方）に摺動し、他方側の可動接点４４ｂが第２の電気抵抗４３ｂ上を電源４２側（図３中上方）に摺動するようになっている。また、手動操作レバー３１Ｒが後側（図３中右側）に操作されると、その変位量（正確には操作角度θｂ）に応じてワイパ４４が点Ｏを中心にして図３中時計廻りに角度θｐｂで回転され、一方側の可動接点４４ａが第１の電気抵抗４３ａ上を電源４２側に摺動し、他方側の可動接点４４ｂが第２の電気抵抗４３ｂ上をアース側に摺動するようになっている。このようにして第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂの抵抗値が可変され、第１の電気抵抗４３ａからの第１の操作量信号（出力電圧）Ｖａが第１の信号線４５ａを介して、第２の電気抵抗４３ｂからの第２の操作量信号（出力電圧）Ｖｂが第２の信号線４５ｂを介してコントローラ３５に出力されるようになっている。
【００４５】
図４は操作レバー３１Ｒの操作角度θｆ，θｂに対応するポテンションメータ４０Ａの第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂを表す特性図である。
【００４６】
図４において、横軸は操作レバー３１Ｒの操作角度θｆ，θｂを、縦軸はポテンションメータ４０Ａの出力電圧を示す。第１の操作量信号Ｖａは、操作レバー３１Ｒの前側操作領域（０≦操作角度θｆ≦最大操作角度θｆｍａｘ）のほぼ全域にわたってその操作量に対応して減少し、後側操作領域（０≦操作角度θｂ≦最大操作角度θｂｍａｘ）のほぼ全域にわたってその操作量に対応して増加するようになっている（言い換えれば最大操作角度θｆｍａｘから最大操作角度θｂｍａｘに向かって単調増加の特性となっている）。また、第２の操作量信号Ｖｂは、第１の操作量信号Ｖａとは反対に、操作レバー３１Ｒの前側操作領域のほぼ全域にわたってその操作量に対応して増加し、後側操作領域のほぼ全域にわたってその操作量に対応して減少するようになっている（言い換えれば最大操作角度θｆｍａｘから最大操作角度θｂｍａｘに向かって単調減少の特性となっている）。
【００４７】
また、ポテンションメータ４０Ａは、後に図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて詳述するように、上記電源４２の供給電圧５Ｖのうちその上限側が短絡検知領域、下限側が断線検知領域に設定されているので、出力電圧の通常使用範囲が例えば０．８〜４．２Ｖとなるように構成されている。すなわち、第１の操作量信号Ｖａは、最大操作角度θｂｍａｘにおいて最大出力電圧値Ｖａｍａｘ＝４．２Ｖ、最大操作角度θｆｍａｘにおいて最低出力電圧値Ｖａｍｉｎ＝０．８Ｖとなり、第２の操作量信号Ｖｂは、最大操作角度θｂｍａｘにおいて最低出力電圧値Ｖｂｍｉｎ＝０．８Ｖ、最大操作角度θｆｍａｘにおいて最大出力電圧値Ｖｂｍａｘ＝４．２Ｖとなる。また、ポテンションメータ４０Ａは、操作角度θｆ，θｂがゼロのとき（言い換えれば操作レバー３１Ｒが中立点Ｎにあるとき）、第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの電圧値が最大出力電圧値Ｖａｍａｘ，Ｖｂｍａｘと最低出力値Ｖａｍｉｎ，Ｖｂｍｉｎの中間値２．５Ｖとなるように調整されている。これにより、第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの特性は、図４に示すように、操作角度θｆ，θｂがゼロの縦線及び出力電圧が２．５Ｖの横線に対して左右、上下対称の特性となっている。但し、本実施形態では、後述するように、上記した回転式のポテンションメータ４０Ａにおいて組立時に第１の操作量信号Ｖａは中立点Ｎで厳密に２．５Ｖとなるように調整する一方、高精度を必要としない第２の操作量信号Ｖｂについてはそのような調整を行わず、これによって製造組立時の作業負担を低減している。この結果、第１の操作量信号Ｖａ側を２．５Ｖに調整し、第２の操作量信号Ｖｂ側は２．５Ｖより厳密には若干ずれる特性となっている。
【００４８】
図３に戻り、コントローラ３５は、ポテンションメータ４０Ａから上記第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂが入力されるとともに、上記第１の信号線４５ａ及び第２の信号線４５ｂの異常（断線・短絡等）の有無を公知の方法（詳細な説明は省略）により判断する入力回路４６と、この入力回路４６から通常時は第１の操作量信号Ｖａ（バックアップ時には第２の操作量信号Ｖｂ）が入力され所定の演算処理が行われる制御・演算部４７と、第１の操作量信号Ｖａに対して第１の駆動指令信号Ｉａを生成する演算処理用の第１演算テーブル４７ａ、第２の操作量信号Ｖｂに対して第２の駆動指令信号Ｉｂを生成する演算処理用の第２演算テーブル４７ｂ、第１の信号線４５ａ及び第２の信号線４５ｂの異常履歴記録部４９ａ，４９ｂを備えた記憶部５０と、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂに第１の駆動指令信号Ｉａ又は第２の駆動指令信号Ｉｂを出力する第１出力回路５１と、警報手段であるランプ５２及びブザー５３に駆動信号を出力する第２出力回路５４とで構成されている。また、コントローラ３５は、ヒューズ４１を介し電源４２に接続されている。
【００４９】
電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂは、第１出力回路５１からの第１の駆動指令信号Ｉａ又は第２の駆動指令信号Ｉｂに基づき、パイロットポンプ３３から導入された１次パイロット圧を減圧して操作パイロット圧を生成する。そして、この生成した操作パイロット圧をコントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへそれぞれ出力し、これによってコントロールバルブ３７を切り換え、油圧ポンプ３６の圧油をブーム用油圧シリンダ２０に導くようになっている。
【００５０】
次に、上記コントローラ３５の制御手順について説明する。図５はコントローラ３５の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００５１】
図５において、まずステップ１００で第１の信号線４５ａが異常であるかどうかを、入力回路４６にて、記憶部５０から読み込んだ通常制御用の第１演算テーブル４８ａに基づいて第１の操作量信号Ｖａにより判断する。この第１の信号線４５ａの異常の有無の判定方法の詳細を図６（ａ）により説明する。
【００５２】
図６（ａ）は、記憶部５０に格納されている第１演算テーブル４８ａを示すものであり、ポテンションメータ４０Ａの第１の操作量信号Ｖａの電圧値に対して上記したコントローラ３５の入力回路４６、制御・演算部４７、第１演算テーブル４８ａ、第１出力回路５１の必性によって出力する第１の駆動指令信号Ｉａの電流値の特性を表している。
【００５３】
図６（ａ）において、横軸は第１の操作量信号Ｖａの電圧値であり、縦軸は第１の駆動指令信号Ｉａの電流値である。第１の操作量信号Ｖａは、電源４２からの供給電圧５Ｖのうちその上限側の例えば４．５〜５．０Ｖの範囲が短絡検知領域、下限側の例えば０〜０．５Ｖの範囲が断線検知領域に設定されている。そして、コントローラ３５の入力回路４６において、第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域にあれば第１の信号線４５ａは短絡していると判断され、第１の操作量信号Ｖａが断線検知領域にあれば第１の信号線４５ａは断線していると判断される。一方、第１の操作量信号Ｖａが０．８〜４．２Ｖの範囲（通常使用範囲）にあれば、第１の信号線４５ａは正常な状態にあると判断される。なお、第１の操作量信号Ｖａの上記通常使用範囲と上記断線検知領域との間の領域０．５〜０．８Ｖの範囲、及び上記通常使用範囲と上記短絡検知領域との間の領域４．２〜４．５Ｖの範囲は、制御上の安定値を確保する観点から第１の信号線４５ａの異常の有無を判断しない領域（異常検出機能の不感帯）が設定されている。
【００５４】
図５に戻り、ステップ１００で第１の信号線４５ａが異常でない（言い換えれば第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされず、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、第２の信号線４５ｂが異常であるかどうかを、入力回路４６にて、記憶部５０から読み込んだバックアップ用の第２演算テーブル４８ｂに基づいて第２の操作量信号Ｖｂにより判定する。この第２の信号線４５ｂの異常の有無の判定方法の詳細を図６（ｂ）により説明する。
【００５５】
図６（ｂ）は、記憶部５０に格納されている第２演算テーブル４８ｂを示すものであり、ポテンションメータ４０Ａの第２の操作量信号Ｖｂの電圧値に対して上記したコントローラ３５の入力回路４６、制御・演算部４７、第２演算テーブル４８ｂ、第１出力回路５１の必性によって出力する第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値の特性を表している。
【００５６】
図６（ｂ）において、横軸は第２の操作量信号Ｖｂの電圧値であり、縦軸は第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値である。第２の操作量信号Ｖｂは、第１の操作量信号Ｖａと同様に、短絡検知領域が４．５〜５．０Ｖの範囲、断線検知領域が０〜０．５Ｖの範囲に設定されている。そして、第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域にあれば第２の信号線４５ｂは短絡していると判断され、第２の操作量信号Ｖｂが断線検知領域にあれば第２の信号線４５ｂは断線していると判断される。一方、第２の操作量信号Ｖｂが、第１の操作量信号Ｖａと同様に、０．８〜４．２Ｖの範囲（通常使用範囲）にあれば、第２の信号線４５ｂは正常な状態にあると判断される。なお、第２の操作量信号Ｖｂの上記通常使用範囲と上記断線検知領域との間の領域０．５〜０．８Ｖの範囲、及び上記通常使用範囲と上記短絡検知領域との間の領域４．２〜４．５Ｖの範囲は、第１の操作量信号Ｖａと同様に、異常検出機能の不感帯が設定されている。
【００５７】
図５に戻り、ステップ１１０で第２の信号線４５ｂが異常でない（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが制御・演算部４７へ出力され、制御・演算部４７で、前述の図６（ａ）に示した記憶部５０から読み込んだ通常制御用の第１演算テーブル４８ａに基づいて所定の演算処理が行われ、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動させる第１の駆動指令信号Ｉａを生成する。
【００５８】
この第１の駆動指令信号Ｉａは、前述の図６（ａ）に示したように、第１の操作量信号Ｖａの電圧値２．５Ｖ（操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する出力電圧値）の前後に、例えば２．２〜２．８Ｖの範囲に不感帯Ｉａｎ（制御電流値＝０）が設定されている。そして、第１の駆動指令信号Ｉａは、第１の操作量信号Ｖａの出力電圧０．８〜２．２Ｖの範囲において、出力電圧の減少に応じて（言い換えればブーム下げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉａｍａｘに達し一定値となるように設定され、この第１の駆動指令信号Ｉａが第１出力回路５１からブーム下げ側の電磁比例減圧弁３８Ａに出力される。また、第１の操作量信号Ｖａの出力電圧２．８〜４．２の範囲においては、出力電圧の増加に応じて（言い換えればブーム上げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉａｍａｘに達し一定値となるように設定され、この第１の駆動指令信号Ｉａが第１出力回路５１からブーム上げ側の電磁比例減圧弁３８Ｂに出力される。
【００５９】
図５に戻り、上記のようにしてステップ１２０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６０】
一方、ステップ１００で第１の信号線４５ａが異常である（言い換えれば第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は、判定が満たされて、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、第２の信号線４５ｂが異常であるかどうかを、前述のステップ１１０と同様にして判定する。異常でない（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされずステップ１４０に移る。
【００６１】
ステップ１４０では、入力回路４６から第２の操作量信号Ｖｂが出力されるとともに第１の操作量信号Ｖａの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力され、ランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。その後、ステップ１５０に進んで制御・演算部４７で第１の操作量信号Ｖａの異常履歴を作成し、この異常履歴が記憶部５０の第１異常履歴記録部４９ａに出力されて保存される。
【００６２】
次に、ステップ１６０に進んでバックアップ自動切替機能が有効であるように選択されているかどうか（言い換えれば上記切替スイッチ３９が押されたかどうか）を判定する。バックアップ自動切替機能の有効が選択されている（入力信号がある）場合は判定が満たされてステップ１７０に移る。ステップ１７０では、制御・演算部４７で、前述の図６（ｂ）に示したように入力回路４６から入力された第２の操作量信号Ｖｂに対し記憶部５０から読み込んだバックアップ用の第２演算テーブル４８ｂに基づいて所定の演算処理が行われ、電磁弁３８Ａ，３８Ｂを駆動させる第２の駆動指令信号を生成する。
【００６３】
この第２の駆動指令信号Ｉｂは、前述の図６（ｂ）に示したように、第２の操作量信号Ｖｂの電圧値２．５Ｖ（操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する出力電圧値）の前後に、第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎより広い範囲、例えば２．０〜３．０Ｖの範囲に不感帯Ｉｂｎ（制御電流値＝０）が設定されている。そして、第２の駆動指令信号Ｉｂは、第２の操作量信号Ｖｂの出力電圧０．８〜２．０Ｖの範囲において、出力電圧の減少に応じて（言い換えればブーム上げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉｂｍａｘに達するように設定され、この第２の駆動指令信号Ｉｂが第１出力回路５１からブーム上げ側の電磁比例減圧弁３８Ｂに出力される。また、第２の操作量信号Ｖｂの出力電圧３．０〜４．２の範囲においては、出力電圧の増加に応じて（言い換えればブーム下げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉｂｍａｘに達するように設定され、この第２の駆動指令信号Ｉｂが第１出力回路５１からブーム下げ側の電磁比例減圧弁３８Ａに出力される。このとき、第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値は、第２の操作量信号Ｖｂの不感帯Ｉｂｎを除く通常使用範囲のほぼ全域（０．８〜２．０Ｖ及び３．０〜４．２Ｖの範囲）にわたって、第１の駆動指令信号Ｉａの電流値よりも小さく設定されている。
【００６４】
図５に戻り、上記のようにしてステップ１７０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６５】
なお、ステップ１６０でバックアップ自動切替機能の無効が選択されている（入力信号がない）場合は判定が満たされずステップ１８０に移る。ステップ１８０では、第１出力回路５１から停止指令信号（制御電流値＝０）が電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力され、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ停止しブーム用油圧シリンダ２０の駆動を停止させる。ステップ１８０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６６】
また、ステップ１３０で第２の信号線４５ｂが異常である（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は判定が満たされてステップ１９０に移る。ステップ１９０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが出力されるとともに第２の操作量信号Ｖｂの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力されてランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。その後、ステップ２００に進み、制御・演算部４７で第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの異常履歴を作成し、記憶部５０の異常履歴記録部４９ａ，４９ｂにそれぞれ出力されて保存される。次に、ステップ１８０に進んで第１出力回路５１から停止指令信号が電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力され、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ停止しブーム用油圧シリンダ２０の駆動を停止させる。ステップ１８０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６７】
また、ステップ１１０で異常がある（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は判定が満たされてステップ２１０に移る。ステップ２１０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが出力されるとともに第２の操作量信号Ｖｂの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２に出力されてランプ５２を点灯させる。その後、ステップ２２０に進んで制御・演算部４７で第２の操作量信号Ｖｂの異常履歴を作成し、記憶部５０の第２異常履歴記録部４９ｂに出力されて保存される。その後は、前述のステップ１２０に進んで同様の手順を繰り返す。
【００６８】
なお、上記において、コントローラ３５の行う図５のステップ１２０は、各請求項記載の第１の信号生成部を構成し、ステップ１７０が第２の信号生成部を構成する。また、ワイパ４４は、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材を構成する。
【００６９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を以下に説明する。
【００７０】
例えば掘削作業等を行うために操作者が油圧ショベルのブーム１７を上下動作させるとき、十字操作式の手動操作レバー３１Ｒを前後方向に操作すると、操作装置３２Ｒのポテンションメータ４０Ａの第１の電気抵抗４３ａから第１の信号線４５ａを介し通常用の第１の操作量信号Ｖａがコントローラ３５に入力される。そして、第１の信号線４５ａに異常がない場合は図５のステップ１００の判定が満たされず、ステップ１１０を経てステップ１２０において、コントローラ３５が第１の操作量信号Ｖａにより第１演算テーブル４８ａに基づいて第１の駆動指令信号Ｉａを生成し、この第１の駆動指令信号Ｉａを電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力する。通常時には、こうして駆動する電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂによってコントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへの操作パイロット圧（２次パイロット圧）をそれぞれ制御し、油圧ポンプ３６からブ−ム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する。この結果、操作レバー３１Ｒの前後方向の操作に応じてブ−ム用油圧シリンダ２０が駆動される。
【００７１】
このような動作中に、何らかの理由により第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じて、正常な第１の操作量信号Ｖａがコントローラ３５に出力されなくなるような可能性が全くないとはいえない。このような非常時において、危険回避又は安全確保等のため、例えばブーム１７を上方に動作する等の必要最小限の一時的な操作を行いたい場合がある。
【００７２】
本実施形態の操作装置３２Ｒにおいては、ポテンショメータ４０Ａの第２の電気抵抗４３ｂから第２の信号線４５ｂを介しバックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを常時コントローラ３５に出力するとともに、コントローラ３５内には第２の操作量信号Ｖｂにより電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂへの第２の駆動指令信号Ｉｂを生成可能な第２演算テーブル４８ｂを格納している。これにより、予め上記切替スイッチ３９の操作によりコントローラ３５のバックアップ自動切替機能を有効としておけば、万一何らかの理由で第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じて図５のステップ１００の判定が満たされた場合、ステップ１３０〜１５０を経てステップ１６０の判定が満たされ、ステップ１７０でコントローラ３５が、第１の操作量信号Ｖａの代わりに第２の操作量信号Ｖｂにより、第２演算テーブル４８ｂに基づいて第２の駆動指令信号Ｉｂを生成し、この第２の駆動指令信号Ｉｂを電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂへ出力する。これにより、コントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへの操作パイロット圧を制御し、油圧ポンプ３６からブ−ム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御することができる。この結果、このような非常事態においても、操作レバー３１Ｒに応じてブ−ム用油圧シリンダ２０を駆動することができ、すなわち自動的に操作レバー３１Ｒの応急的な操作機能を確保することができる。
【００７３】
このとき、本実施形態の操作装置３２Ｒにおいては、上述したように、操作レバー３１Ｒの操作量に応じて回転するワイパ４４の両端の可動接点４４ａ，４４ｂが第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂ上をそれぞれ摺動することにより、第１の電気抵抗４３ａから通常時用の第１の操作量信号Ｖａを、第２の電気抵抗４３ｂからバックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを出力する回転式のポテンションメータ４０Ａを用いている。このように通常時とバックアップ用の信号出力を完全に分担させることにより、回転式ポテンションメータ４０Ａの製造組立時において、高精度の取り付け・調整作業が必要となるのは通常時用の第１の操作量信号Ｖａを出力する第１の電気抵抗４３ａ側（第１の電気抵抗４３ａと可動接点４４ａとの調整）のみで足り、バックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを出力する第２の電気抵抗４３ｂ側（第２の電気抵抗４３ｂと可動接点４４ｂとの調整）についてはそのような高精度を必要としない。したがって、２つの直線スライド式ポテンショメータの両方について高精度の取り付け・調整作業が必要となっていた従来構造に比べ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減(半減)することができる。
【００７４】
また、回転式ポテンションメータ４０Ａの製造組立時においては、上述したように、第１の操作量信号Ｖａは操作レバー３１Ｒの中立点Ｎで厳密に電圧値２．５Ｖ（言い換えれば最大出力電圧値Ｖａｍａｘ＝４．２Ｖと最低出力電圧値Ｖａｍｉｎ＝０．８Ｖの中間値）となるように調整する必要があるが、上記作業負担の低減のために、高精度を必要としないバックアップ側の第２の操作量信号Ｖｂについてはそのような調整を行わない。すなわち、例えば第１の操作量信号Ｖａ側を２．５Ｖに調整した場合、第２の操作量信号Ｖｂ側は２．５Ｖより厳密には若干ずれる。このため、前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した第１演算テーブル４９ａ及び第２演算テーブル４９ｂにおいて、第２の駆動指令信号Ｉｂの不感帯Ｉｂｎを第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎと同範囲（電圧値２．２〜２．８Ｖの範囲）とすると、第２の操作量信号Ｖｂは上記ズレのために操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する電圧値が不感帯Ｉｂｎの中間値（＝２．５Ｖ）にはならなくなる。場合によっては操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する電圧値が不感帯Ｉｂｎの範囲外（２．２Ｖ以下若しくは２．８Ｖ以上）となって、第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値が０でなくなり、操作レバー３１非操作にもかかわらずブーム用シリンダ２０が駆動される可能性もある。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する第２の駆動指令信号Ｉｂの不感帯Ｉｂｎの範囲を、第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎよりも大きい範囲（電圧値２．０Ｖ〜３．０Ｖの範囲）に設定する。これにより、回転式ポテンショメータ４０Ａの製造組立時に、第２の操作量信号Ｉｂに係わる可動接点４４ｂの取付け位置にズレが発生したとしても、操作レバー３１Ｒが中立点Ｎのとき第２の駆動指令信号Ｉｂを確実に不感帯Ｉｂｎ内に収め、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動されないようにすることができる。
【００７６】
また、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動する第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値は、前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したように、第２の操作量信号Ｖｂの不感帯Ｉｂｎを除く通常使用範囲（言い換えれば操作レバー３１Ｒの操作領域）のほぼ全域にわたって、第１の駆動指令信号Ｉａの電流値より小さく設定している。これにより、第２の駆動指令信号Ｉｂによって電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動する応急操作時には、第１の駆動指令信号Ｉａによって駆動する通常時に比べてブーム用油圧シリンダ２０を相対的に小さな速度でしか動かせないので、操作者にあくまで故障発生時の応急的な動作であることを認識させるとともに、早急に第１の信号線４５ａの断線や短絡等に対する修理を行うべく動機付けを持たせることができる。
【００７７】
なお、油圧ショベルの用途や使用態様等によっては、上記のようなコントローラ３５のバックアップ自動切替機能を必要としないか或いは使用したくない場合（例えば第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じた場合に、これを何らかの表示にて操作者に知らせ、その都度操作者が図示しない手段により手動操作で第２の駆動指令信号Ｉｂに切り替えるようにしたい場合）も考えられる。本実施形態では、このような場合に対応して切替スイッチ３９の操作により上記自動切替機能を機能させるかしないか（言い換えれば自動切替とするか手動切替とするか）を操作者側で選択できる。また、上記により分かるように、操作レバー３１Ｒの応急的な操作を確保するという本発明の主たる効果を得る限りにおいては必ずしも切替スイッチ３９は必要なく、常時上記自動切替を行うようにしてもよいし（この場合には、図５のステップ１５０の終了後、ステップ１６０は省略されてステップ１７０に移ることとなる）、逆に常時上記手動切替を行うようにしてもよい。すなわち、例えば第１の信号線４５ａの異常時に、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａの異常検出信号のみを制御・演算部４７に出力し、この異常検出信号に対し所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力され、ランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。そして、ランプ５２及びブザー５３の駆動により操作者が故障を確認した後、操作者が別途設けられたスイッチ等を操作して第２の操作量信号Ｖｂを制御・演算部３７に出力するように指示することが可能な構成としてもよい。このようにしても、操作レバー３１Ｒに応じてブ−ム用油圧シリンダ２０を駆動することができ、すなわち非常事態においても操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００７８】
なお、以上においては、操作装置３２Ｒの回転式ポテンションメータ４０Ａを含むブーム１７上げ・下げ操作機能、これに関連するコントローラ３５の機能、及び油圧駆動装置の関連部分の構成（詳細にはブーム用油圧シリンダ２０、コントロールバルブ３７、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂ等）を例にとって説明したが、バケット１９クラウド・ダンプ操作機能についても操作レバー３１Ｒの左右方向の変位を検出する回転式ポテンションメータ４０Ｂ（図示せず）を含む同様の構成・機能が設けられていることは言うまでもない。また、操作装置３２Ｌのアーム１８クラウド・ダンプ操作機能、或いは旋回操作機能についても同様である。これらについても、上記同様の非常時において、上記同様の効果を得ることができる。また、走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ、ブレード用油圧シリンダ１３、スイング用油圧シリンダ１６、ブレーカ用油圧モータ等の操作機能に係わる電気レバー方式の操作装置を設ける場合には、本発明をこれらに関連する構成・機能に適用してもよい。
また、以上は、建設機械の一例として、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、高所作業車等の他の建設機械の操作装置に本発明を適用してもよく、この場合も、同様の効果を得る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、ポテンショメータからの操作量信号をコントローラへ伝達する信号線に断線等が生じた場合でも操作レバーの応急的な操作機能を確保でき、かつ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。
【図３】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態としてブームの上げ・下げ操作機能に係わる構成を例にとり、関連する油圧駆動装置の要部構成とともに表す油圧回路図である。
【図４】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する操作レバーの操作角度に対応してポテンションメータから出力する第１の操作量信号及び第２の操作量信号を表す特性図である。
【図５】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成するコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図６】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する第１演算テーブルを示すものであり、ポテンションメータの第１の操作量信号に対応する第１の駆動指令信号を表す特性図、及び本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する第２演算テーブルを示すものであり、ポテンションメータの第２の操作量信号に対応する第２の駆動指令信号を表す特性図である。
【符号の説明】
２０ ブーム用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３１Ｌ 操作レバー
３１Ｒ 操作レバー
３２Ｌ 操作装置
３２Ｒ 操作装置
３５ コントローラ
３６ 油圧ポンプ
３７ コントロールバルブ
３８Ａ 電磁比例減圧弁
３８Ｂ 電磁比例減圧弁
３９ 切替スイッチ
４０Ａ ポテンションメータ
４０Ｂ ポテンションメータ
４３ａ 第１の電気抵抗
４３ｂ 第２の電気抵抗
４４ ワイパ（可動部材）
４４ａ 可動接点
４４ｂ 可動接点
４５ａ 第１の信号線
４５ｂ 第２の信号線
４８ａ 第１演算テーブル
４８ｂ 第２演算テーブル
Ｉａ 第１の駆動指令信号
Ｉａｎ 第１の駆動指令信号の不感帯
Ｉｂ 第２の駆動指令信号
Ｉｂｎ 第２の駆動指令信号の不感帯
Ｎ 操作レバーの中立点
Ｖａ 第１の操作量信号
Ｖｂ 第２の操作量信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特にその建設機械に備えられた複数の油圧アクチュエータを操作するいわゆる電気レバー方式の操作レバーを備えた建設機械の操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、建設機械の１つである油圧ショベルは、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に接続され、ブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型のフロント装置とを備えている。
【０００３】
これら下部走行体、上部旋回体、及びフロント装置は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置の被駆動部材を構成している。この油圧駆動装置は、一般に、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆動する少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記下部走行体を走行させる走行用油圧モータ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記上部旋回体を下部走行体に対し旋回させる旋回用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプからこれら複数の油圧アクチュエータへ吐出された圧油の流れをそれぞれ制御する複数の制御弁と、操作者が操作する複数の操作レバーとを有している。
【０００４】
上記操作レバーとしては、大別して油圧パイロット方式と電気レバー方式とがある。油圧パイロット方式は、油圧源（例えばパイロットポンプ）からパイロット元圧を操作レバーの操作量に応じて減圧弁で減圧することで操作量を油圧パイロット信号に変換するものである。電気レバー方式は、操作レバーの操作量をポテンショメータで検出し電気信号（＝操作量信号）に置き換えてコントローラに出力するものである。コントローラでは、その操作量信号に応じて操作指令信号を生成し、例えば油圧パイロット式のコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁のソレノイドへと出力する。
【０００５】
ところで上記電気レバー方式の場合、上述のように、操作者による操作レバーの操作変位を機械的に伝達するのでなく、ポテンショメータで電気信号に変換して信号線を介しコントローラへ伝達することとなる。このとき、万一信号線の断線や短絡等の故障が生じた場合には、そのような異常事態をすみやかに判定して操作者に報知するとともに、そのような場合でも必要最低限の各油圧アクチュエータの駆動を確保したい場合がある。この点に鑑み、従来、例えば、特開平７−１２１０４号公報に記載の技術が提唱されている。
【０００６】
この従来技術では、上記電気レバー方式の操作レバーを備えた操作レバー装置において、回動可能に設けた操作レバーを挟んで両側に、電気抵抗に対し可動接点が直線的にスライド摺動する直線スライド型(リニアストローク型)のポテンショメータをそれぞれ設け、操作レバーを一方側に操作すると２つのうち一方側のポテンショメータの可動接点が下方へ押し込まれるとともに他方側のポテンショメータの可動接点が上方へ持ち上がり、これによって１つの操作レバーの操作によって各可動接点に摺接する各電気抵抗から、それぞれ別個の特性をもつ合計２つの電気信号(操作量信号)が出力されるようになっている。
【０００７】
特に、上記従来技術の図１２においては、例えばブーム上げ・下げに係わる操作レバー装置において、操作レバーをブーム下げ側フル操作量→中立位置→ブーム上げ側フル操作量と操作していくにしたがって、上記一方側のポテンショメータの電気抵抗からは最低電圧値から最高電圧値まで直線的に増加する特性の操作信号が出力され、上記他方側のポテンショメータの電気抵抗からは逆に最高電圧値から最低電圧値まで直線的に減少する特性の操作信号が出力されるようになっている。
【０００８】
このとき、上記両信号は、操作レバーの中立位置において同一電圧値(以下、中立基準電圧値)となるように設定されており、これによって、通常時(正常時)においては、ブーム上げ側の操作時には操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最高電圧値まで直線的に増加する一方側の電気抵抗からの出力を用い、ブーム下げ側の操作時には操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最高電圧値まで直線的に増加する他方側の電気抵抗からの出力を用いて、各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。
【０００９】
そして、上記の例で言えばブーム上げ側の操作時において、上記一方側の電気抵抗からの出力に異常が見られた場合には、他方側の電気抵抗からの信号、すなわち、ブーム上げ側の操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最低電圧値まで直線的に減少する出力を用いて各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。同様に、ブーム下げ側の操作時において、上記他方側の電気抵抗からの出力に異常が見られた場合には、一方側の電気抵抗からの信号、すなわち、ブーム下げ側の操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最低電圧値まで直線的に減少する出力を用いて各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。これにより、上記２つのポテンショメータからの２つの信号線のうち１本に断線や短絡等が生じ出力に異常がみられた場合でも、異常が生じてない側の信号線を用いて、操作レバーによる油圧アクチュエータの操作機能を確保できるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には以下の課題が存在する。
【００１１】
上述したように、この従来技術では、上記の例では、一方側のポテンショメータからの信号については操作レバーの操作領域の半分側(ブーム上げ側)では正常時用に使用しもう半分側(ブーム下げ側)では異常時用に使用し、他方側のポテンショメータからの信号についても操作レバーの操作領域の半分側(ブーム下げ側)で正常時用に使用しもう半分側(ブーム上げ側)で異常時用に使用するようになっている。すなわち、どちらのポテンショメータについても、半分側は正常時用に、もう半分側は異常時用に使用するようになっている。
【００１２】
このように、いずれのポテンショメータについても、必ず正常時に使用されるようになっている。しかも、両ポテンショメータからの信号が操作レバーの中立位置で同一電圧値となるようにし、例えば正常時で見るとこの電圧値を境にどちらの信号を使用するか切り換えるようになっている。このため、製造組立時において、半分の領域は異常時用であって本来はそれほど高い精度の制御は必要ないにもかかわらず、いずれのポテンショメータについても高い精度で取り付けなければならずかつさらに精度の高い出力調整作業を行わねばならない。このように、２つのポテンショメータについて高精度の取り付け・調整作業が必要となる結果、必要以上に製造組立時の作業負担が大きくなっていた。
【００１３】
本発明の目的は、ポテンショメータからの操作量信号をコントローラへ伝達する信号線に断線等が生じた場合でも操作レバーの応急的な操作機能を確保でき、かつ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を軽減できる建設機械の操作装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、前記可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有する。
【００１５】
本発明においては、ポテンショメータから出力された通常時用の第１の操作量信号が第１の信号線を介しコントローラに入力され、これに基づき第１の信号生成部にて第１の駆動指令信号が生成され電磁弁へ出力される。通常時には、こうして駆動される電磁弁によってコントロールバルブへのパイロット圧が制御され、これによって油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れが制御される。この結果、操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【００１６】
一方本発明においては、ポテンショメータから出力されたバックアップ用の第２の操作量信号に基づき、電磁弁への第２の駆動指令信号を生成可能な第２の信号生成部が設けられている。これにより、万一何らかの理由で第１の信号線に断線や短絡等が生じても、その代わりに第２の信号生成部で第２の駆動指令信号を生成し、この第２の駆動指令信号を電磁弁へ出力することにより、コントロールバルブへのパイロット圧を制御し、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れが制御することができる。この結果、このような非常事態においても、操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動でき、すなわち操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００１７】
このとき、本発明においては、ポテンショメータとして、回転中心まわりに回転する可動部材、この可動部材のうち回転中心より一方側に設けた可動接点に摺接する第１の電気抵抗、可動接点のうち回転中心より他方側に設けた可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有する回転式のポテンショメータを用いるとともに、第１の電気抵抗から通常時用の第１の操作量信号を出力させ、第２の電気抵抗からバックアップ用の第２の操作量信号を出力させるようにする。このように、第１の電気抵抗側と第２の電気抵抗側とで通常時とバックアップ用の信号出力を完全に分担させることにより、高精度の取り付け・調整作業が必要となるのは通常時に用いる第１の電気抵抗側(第１の電気抵抗と一方側の可動接点との調整)のみで足り、異常時に用いる第２の電気抵抗側(第２の電気抵抗と他方側の可動接点との調整)については、そのような高精度を必要としない。したがって、２つの直線スライド式ポテンショメータの両方について高精度の取り付け・調整作業が必要となっていた従来構造に比べ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減(半減)することができる。
【００１８】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、この可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有し、前記コントローラは、前記第１の信号線が断線していない通常時には、前記第１の操作量信号に基づき前記第１の信号生成部で生成した前記第１の駆動指令信号を前記電磁弁に出力し、前記第１の信号線が断線し前記第２の信号線が断線していないバックアップ時には、前記第２の操作量信号に基づき前記第２の信号生成部で生成した前記第２の駆動指令信号を前記電磁弁に出力する自動切替機能を備える。
【００１９】
本発明においては、通常時には、コントローラは第１の操作量信号に基づき第１の信号生成部で生成した第１の駆動指令信号を電磁弁に出力し、上記（１）同様に操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動させる。万一何らかの理由で第１の信号線に断線や短絡等が生じた場合には、コントローラは、その自動切替機能により、第２の操作量信号に基づき第２の信号生成部で生成した第２の駆動指令信号を電磁弁に出力するように自動的に切り替える。すなわち、非常事態においても自動的に操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００２０】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記コントローラの自動切替機能を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチを設ける。
これにより、上記（２）で説明したコントローラの自動切替機能を機能させるかしないかを操作者側で選択できる。
【００２１】
（４）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、不感帯を除く前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、任意の操作量における前記第２の駆動指令信号の電流値を前記第１の駆動指令信号の電流値よりも小さくする。
【００２２】
これにより、第２の駆動指令信号によって電磁弁を駆動している応急操作時には、第１の駆動指令信号によって電磁弁を駆動している通常時に比べて油圧アクチュエータを相対的に小さな速度でしか動かせないので、操作者にあくまで故障発生時の応急的な動作であることを認識させるとともに、早急に第１の信号線の断線や短絡等に対する修理を行うべく動機付けを持たせることができる。
【００２３】
（５）上記（１）又は（２）において、さらに好ましくは、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、前記操作レバーの中立点に対応する前記第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、前記第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくする。
【００２４】
上記（１）で説明したように、本発明の回転式ポテンショメータを用いる場合には、通常時に用いる第１の電気抵抗側(第１の電気抵抗と一方側の可動接点との調整)を高精度に取り付け・調整作業を行うのに対して、高精度を必要としない異常時に用いる第２の電気抵抗側(第２の電気抵抗と他方側の可動接点との調整)についてはそのような作業は行わず、これによってポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減することができた。しかしながらこの場合、製造組立時に、例えば通常時に使用する第１の操作量信号を出力する一方側の可動接点において、操作レバーの中立点でその出力電圧が所定の基準電圧値（例えば出力電圧範囲の最大値と最低値の中間値）に調整した場合であっても、第２の操作量信号を出力する他方側の可動接点は上記基準電圧値ちょうどにはならず多少のズレが生じることとなる。
【００２５】
ここで、コントローラが前述のようにポテンションメータからの第１及び第２の操作量信号（出力電圧）から第１及び第２の駆動指令信号（電流値）を生成するとき、通常、操作レバーの中立点に対応する所定の電圧値の前後にノイズや演算処理誤差等を考慮した駆動指令信号の不感帯（電流値＝０）を設定するが、この不感帯の幅を第１の駆動指令信号と第２の駆動指令信号とで同一とすると、第２の操作量信号は上記ズレのために操作レバーの中立点に対応する電圧値が不感帯の中央にはならない。場合によっては操作レバーの中立点に対応する電圧値が不感帯外となって第２の駆動指令信号の電流値が０でなくなり、操作レバー非操作にもかかわらず油圧アクチュエータが駆動される可能性もある。
【００２６】
そこで、本発明においては、上記に対応して、第１及び第２の信号生成部が、操作レバーの中立点に対応する第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくする。これにより、上記のような第２の操作量信号に係わるポテンショメータの可動接点の取付け位置のズレが発生したとしても、操作レバーが中立点のとき第２の駆動指令信号を確実に不感帯内に収め、油圧アクチュエータが駆動されないようにすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベル（ミニショベル）の全体構造を表す側面図であり、図２は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象である油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。なお、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて操作者が運転席に着座した場合における操作者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００２９】
これら図１及び図２において、この油圧ショベルは、走行手段としての左・右の無限軌道履帯（クローラ）１Ｌ，１Ｒを備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４に垂直ピン（図示せず）を中心にして水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）取り付けられた多関節型の作業フロント（フロント装置）６と、旋回フレーム４上に設けられたいわゆるキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以外の大部分を覆う上部カバー８とを備えている。
【００３０】
下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側の後端近傍に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ（但し１０Ｌのみ図１に図示）と、駆動輪１０Ｌ，１０Ｒをそれぞれ駆動する左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ（但し１１Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の左・右両側の前端近傍に回転自在に支持され、履帯１Ｌ，１Ｒを介し駆動輪１０Ｌ，１０Ｒの駆動力でそれぞれ回転される従動輪（アイドラ）１２Ｌ，１２Ｒ（但し１２Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の前方側に上下動可能に設けられ、ブレード用油圧シリンダ１３により上下動する排土用のブレード１４とを備えている。また下部走行体２の中央部には旋回台軸受（旋回輪）１５が配置され、この旋回輪１５の中心近傍に、下部走行体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ（図示せず）が内蔵されている。
【００３１】
スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介し旋回フレーム４に対し水平に回動可能となっている。またスイングポスト５は、旋回フレーム４に設けられたスイング用油圧シリンダ１６に、連結ピン（図示せず）を介して連結されており、スイング用油圧シリンダ１６の伸縮でスイングポスト５全体が鉛直方向の軸心まわりに回動することによって、作業フロント６が左・右にスイングするようになっている。
【００３２】
作業フロント６は、ブーム１７と、ブーム１７に回動可能に結合されたアーム１８と、アーム１８に回動可能に結合されたバケット１９とを備えている。そして、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、それぞれブーム用油圧シリンダ２０、アーム用油圧シリンダ２１、及びバケット用油圧シリンダ２２により動作する。
【００３３】
運転室７は、上記した旋回フレーム４上の左側に設けられており、操作者が着座する座席（運転席）２３と、この座席２３の上方に設けられたルーフ２４と、このルーフ２４を支持する支柱２５とを有している。
【００３４】
上記運転室７内の操作者が着座する座席２３より前方には、左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒをそれぞれ駆動し油圧ショベルの前進又は後進走行等をさせるための手でも足でも操作可能な左・右走行用操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ（但し２６Ｌのみ図１に図示）が設けられている。
【００３５】
左走行用操作レバー２６Ｌのさらに左側足元部分には、オプション用油圧アクチュエータ（例えばブレーカ用油圧モータ）を駆動するためのオプション用操作ペダル２７Ｌが設けられている。右走行用操作レバー２６Ｒのさらに右側足元部分には、スイング用油圧シリンダ１６を駆動しスイングポスト５（言い換えれば作業フロント６全体）を左・右にスイングさせるためのスイング用操作ペダル２７Ｒが設けられている。それら左・右走行用操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ及び操作ペダル２７Ｌ，２７Ｒの前側には、操作者の前方への転落防止のための前ステー２８が設けられている。
【００３６】
座席２３の左側には、操作者の左側への転落防止のためのサイドステー２９と、左コンソール（図示せず）とが設けられ、座席２３の右側には、前側又は後側に操作することでブレード用油圧シリンダ１３を駆動しブレード１４を上下動させるためのブレードレバー３０と、各種スイッチ及びモニター等を備えた右コンソール（図示せず）とが設けられている。
【００３７】
そして、座席２３の左側には、左側又は右側に操作することで旋回用油圧モータ（図示せず）を駆動し上部旋回体３を左側又は右側に旋回させるとともに前側又は後側に操作することでアーム用油圧シリンダ２１を駆動しアーム１８をダンプ又はクラウドさせる十字操作式の旋回・アーム用手動操作レバー３１Ｌを備えた電気レバー方式の操作装置３２Ｌ（図示せず）が設けられている。また座席２３の右側には、左側又は右側に操作することでバケット用油圧シリンダ２２を駆動しバケット１９をクラウド又はダンプさせるとともに前側又は後側に操作することでブーム用油圧シリンダ２０を駆動しブーム１７を下げ又は上げる十字操作式のバケット・ブーム用手動操作レバー３１Ｒ（後述の図３参照）を備えた電気レバー方式の操作装置３２Ｒ（後述の図３参照）が設けられている。
【００３８】
十字操作式の手動操作レバー３１Ｌ，３１Ｒのさらに左・右両側にはパイロットポンプ３３（後述の図３参照）等の油圧源からの元圧を遮断させる誤操作防止用のロックレバー３４Ｌ，３４Ｒ（但し３４Ｌのみ図１に図示）を備えたロック弁装置（図示せず）が設けられている。また、座席２３の下側には、後述するコントローラ３５（図３参照）が収納されている。
【００３９】
上部カバー８は、その内部に、エンジン（図示せず）、このエンジンに駆動される油圧ポンプ３６（後述の図３参照）、エンジンの燃料を貯留する燃料タンク（図示せず）、及び油圧ポンプ３６の圧油源となる作動油タンク（図示せず）等の機器を収納している。
【００４０】
以上説明した構成において、左・右無限軌道履帯１Ｌ，１Ｒ、上部旋回体３、スイングポスト５、ブレード１４、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置により駆動される被駆動部材を構成している。
【００４１】
本実施形態の操作装置は、上記したように、旋回及びアーム１８の操作に係わる操作装置３２Ｌと、バケット１９及びブーム１７の操作に係わる操作装置３２Ｒとが設けられている。図３は、これら２つの操作装置３２Ｌ，３２Ｒのうち操作装置３２Ｒのブーム１７の上げ・下げ操作機能に係わる構成を例にとり、関連する上記油圧駆動装置の要部構成とともに表す油圧回路図である。
【００４２】
図３において、エンジン（原動機）により駆動される油圧ポンプ３６と、この油圧ポンプ３６から吐出される圧油によって駆動されるブーム用油圧シリンダ２０と、油圧ポンプ３６からブーム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ３７と、ブーム１７の動作を指示する上記十字操作式の手動操作レバー３１Ｒを備えた上記電気レバー方式の操作装置３２Ｒと、上記した油圧源としてのパイロットポンプ３３と、このパイロットポンプ３３の吐出圧に基づき操作パイロット圧をそれぞれ出力する電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂと、上記コントローラ３５と、このコントローラ３５に接続されバックアップ自動切替機能（詳細は後述）を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチ３９とが設けられている。
【００４３】
操作装置３２Ｒは、前後方向及び左右方向に変位可能な上記操作レバー３１Ｒと、この操作レバー３１Ｒの前後方向（図３中左右方向）の変位を検出する回転式のポテンションメータ４０Ａを備えている。
【００４４】
回転式ポテンションメータ４０Ａは、一方側（図３中上側）がヒューズ４１等を介し電源４２（例えば５Ｖ電圧）に並列して接続され他方側（図３中下側）がアースに接続された第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂと、これら第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂにその両端の可動接点４４ａ，４４ｂがそれぞれ対向して設けられたワイパ４４とを備えている。そして、手動操作レバー３１Ｒが中立点Ｎから前側（図３中左側）に操作されると、その変位量（正確には操作角度θｆ）に応じてワイパ４４が点Ｏを中心にして図３中反時計廻りに中立点Ｎｐから角度θｐｆで回転され、一方側の可動接点４４ａが第１の電気抵抗４３ａ上をアース側（図３中下方）に摺動し、他方側の可動接点４４ｂが第２の電気抵抗４３ｂ上を電源４２側（図３中上方）に摺動するようになっている。また、手動操作レバー３１Ｒが後側（図３中右側）に操作されると、その変位量（正確には操作角度θｂ）に応じてワイパ４４が点Ｏを中心にして図３中時計廻りに角度θｐｂで回転され、一方側の可動接点４４ａが第１の電気抵抗４３ａ上を電源４２側に摺動し、他方側の可動接点４４ｂが第２の電気抵抗４３ｂ上をアース側に摺動するようになっている。このようにして第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂの抵抗値が可変され、第１の電気抵抗４３ａからの第１の操作量信号（出力電圧）Ｖａが第１の信号線４５ａを介して、第２の電気抵抗４３ｂからの第２の操作量信号（出力電圧）Ｖｂが第２の信号線４５ｂを介してコントローラ３５に出力されるようになっている。
【００４５】
図４は操作レバー３１Ｒの操作角度θｆ，θｂに対応するポテンションメータ４０Ａの第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂを表す特性図である。
【００４６】
図４において、横軸は操作レバー３１Ｒの操作角度θｆ，θｂを、縦軸はポテンションメータ４０Ａの出力電圧を示す。第１の操作量信号Ｖａは、操作レバー３１Ｒの前側操作領域（０≦操作角度θｆ≦最大操作角度θｆｍａｘ）のほぼ全域にわたってその操作量に対応して減少し、後側操作領域（０≦操作角度θｂ≦最大操作角度θｂｍａｘ）のほぼ全域にわたってその操作量に対応して増加するようになっている（言い換えれば最大操作角度θｆｍａｘから最大操作角度θｂｍａｘに向かって単調増加の特性となっている）。また、第２の操作量信号Ｖｂは、第１の操作量信号Ｖａとは反対に、操作レバー３１Ｒの前側操作領域のほぼ全域にわたってその操作量に対応して増加し、後側操作領域のほぼ全域にわたってその操作量に対応して減少するようになっている（言い換えれば最大操作角度θｆｍａｘから最大操作角度θｂｍａｘに向かって単調減少の特性となっている）。
【００４７】
また、ポテンションメータ４０Ａは、後に図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて詳述するように、上記電源４２の供給電圧５Ｖのうちその上限側が短絡検知領域、下限側が断線検知領域に設定されているので、出力電圧の通常使用範囲が例えば０．８〜４．２Ｖとなるように構成されている。すなわち、第１の操作量信号Ｖａは、最大操作角度θｂｍａｘにおいて最大出力電圧値Ｖａｍａｘ＝４．２Ｖ、最大操作角度θｆｍａｘにおいて最低出力電圧値Ｖａｍｉｎ＝０．８Ｖとなり、第２の操作量信号Ｖｂは、最大操作角度θｂｍａｘにおいて最低出力電圧値Ｖｂｍｉｎ＝０．８Ｖ、最大操作角度θｆｍａｘにおいて最大出力電圧値Ｖｂｍａｘ＝４．２Ｖとなる。また、ポテンションメータ４０Ａは、操作角度θｆ，θｂがゼロのとき（言い換えれば操作レバー３１Ｒが中立点Ｎにあるとき）、第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの電圧値が最大出力電圧値Ｖａｍａｘ，Ｖｂｍａｘと最低出力値Ｖａｍｉｎ，Ｖｂｍｉｎの中間値２．５Ｖとなるように調整されている。これにより、第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの特性は、図４に示すように、操作角度θｆ，θｂがゼロの縦線及び出力電圧が２．５Ｖの横線に対して左右、上下対称の特性となっている。但し、本実施形態では、後述するように、上記した回転式のポテンションメータ４０Ａにおいて組立時に第１の操作量信号Ｖａは中立点Ｎで厳密に２．５Ｖとなるように調整する一方、高精度を必要としない第２の操作量信号Ｖｂについてはそのような調整を行わず、これによって製造組立時の作業負担を低減している。この結果、第１の操作量信号Ｖａ側を２．５Ｖに調整し、第２の操作量信号Ｖｂ側は２．５Ｖより厳密には若干ずれる特性となっている。
【００４８】
図３に戻り、コントローラ３５は、ポテンションメータ４０Ａから上記第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂが入力されるとともに、上記第１の信号線４５ａ及び第２の信号線４５ｂの異常（断線・短絡等）の有無を公知の方法（詳細な説明は省略）により判断する入力回路４６と、この入力回路４６から通常時は第１の操作量信号Ｖａ（バックアップ時には第２の操作量信号Ｖｂ）が入力され所定の演算処理が行われる制御・演算部４７と、第１の操作量信号Ｖａに対して第１の駆動指令信号Ｉａを生成する演算処理用の第１演算テーブル４７ａ、第２の操作量信号Ｖｂに対して第２の駆動指令信号Ｉｂを生成する演算処理用の第２演算テーブル４７ｂ、第１の信号線４５ａ及び第２の信号線４５ｂの異常履歴記録部４９ａ，４９ｂを備えた記憶部５０と、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂに第１の駆動指令信号Ｉａ又は第２の駆動指令信号Ｉｂを出力する第１出力回路５１と、警報手段であるランプ５２及びブザー５３に駆動信号を出力する第２出力回路５４とで構成されている。また、コントローラ３５は、ヒューズ４１を介し電源４２に接続されている。
【００４９】
電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂは、第１出力回路５１からの第１の駆動指令信号Ｉａ又は第２の駆動指令信号Ｉｂに基づき、パイロットポンプ３３から導入された１次パイロット圧を減圧して操作パイロット圧を生成する。そして、この生成した操作パイロット圧をコントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへそれぞれ出力し、これによってコントロールバルブ３７を切り換え、油圧ポンプ３６の圧油をブーム用油圧シリンダ２０に導くようになっている。
【００５０】
次に、上記コントローラ３５の制御手順について説明する。図５はコントローラ３５の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００５１】
図５において、まずステップ１００で第１の信号線４５ａが異常であるかどうかを、入力回路４６にて、記憶部５０から読み込んだ通常制御用の第１演算テーブル４８ａに基づいて第１の操作量信号Ｖａにより判断する。この第１の信号線４５ａの異常の有無の判定方法の詳細を図６（ａ）により説明する。
【００５２】
図６（ａ）は、記憶部５０に格納されている第１演算テーブル４８ａを示すものであり、ポテンションメータ４０Ａの第１の操作量信号Ｖａの電圧値に対して上記したコントローラ３５の入力回路４６、制御・演算部４７、第１演算テーブル４８ａ、第１出力回路５１の必性によって出力する第１の駆動指令信号Ｉａの電流値の特性を表している。
【００５３】
図６（ａ）において、横軸は第１の操作量信号Ｖａの電圧値であり、縦軸は第１の駆動指令信号Ｉａの電流値である。第１の操作量信号Ｖａは、電源４２からの供給電圧５Ｖのうちその上限側の例えば４．５〜５．０Ｖの範囲が短絡検知領域、下限側の例えば０〜０．５Ｖの範囲が断線検知領域に設定されている。そして、コントローラ３５の入力回路４６において、第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域にあれば第１の信号線４５ａは短絡していると判断され、第１の操作量信号Ｖａが断線検知領域にあれば第１の信号線４５ａは断線していると判断される。一方、第１の操作量信号Ｖａが０．８〜４．２Ｖの範囲（通常使用範囲）にあれば、第１の信号線４５ａは正常な状態にあると判断される。なお、第１の操作量信号Ｖａの上記通常使用範囲と上記断線検知領域との間の領域０．５〜０．８Ｖの範囲、及び上記通常使用範囲と上記短絡検知領域との間の領域４．２〜４．５Ｖの範囲は、制御上の安定値を確保する観点から第１の信号線４５ａの異常の有無を判断しない領域（異常検出機能の不感帯）が設定されている。
【００５４】
図５に戻り、ステップ１００で第１の信号線４５ａが異常でない（言い換えれば第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされず、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、第２の信号線４５ｂが異常であるかどうかを、入力回路４６にて、記憶部５０から読み込んだバックアップ用の第２演算テーブル４８ｂに基づいて第２の操作量信号Ｖｂにより判定する。この第２の信号線４５ｂの異常の有無の判定方法の詳細を図６（ｂ）により説明する。
【００５５】
図６（ｂ）は、記憶部５０に格納されている第２演算テーブル４８ｂを示すものであり、ポテンションメータ４０Ａの第２の操作量信号Ｖｂの電圧値に対して上記したコントローラ３５の入力回路４６、制御・演算部４７、第２演算テーブル４８ｂ、第１出力回路５１の必性によって出力する第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値の特性を表している。
【００５６】
図６（ｂ）において、横軸は第２の操作量信号Ｖｂの電圧値であり、縦軸は第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値である。第２の操作量信号Ｖｂは、第１の操作量信号Ｖａと同様に、短絡検知領域が４．５〜５．０Ｖの範囲、断線検知領域が０〜０．５Ｖの範囲に設定されている。そして、第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域にあれば第２の信号線４５ｂは短絡していると判断され、第２の操作量信号Ｖｂが断線検知領域にあれば第２の信号線４５ｂは断線していると判断される。一方、第２の操作量信号Ｖｂが、第１の操作量信号Ｖａと同様に、０．８〜４．２Ｖの範囲（通常使用範囲）にあれば、第２の信号線４５ｂは正常な状態にあると判断される。なお、第２の操作量信号Ｖｂの上記通常使用範囲と上記断線検知領域との間の領域０．５〜０．８Ｖの範囲、及び上記通常使用範囲と上記短絡検知領域との間の領域４．２〜４．５Ｖの範囲は、第１の操作量信号Ｖａと同様に、異常検出機能の不感帯が設定されている。
【００５７】
図５に戻り、ステップ１１０で第２の信号線４５ｂが異常でない（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが制御・演算部４７へ出力され、制御・演算部４７で、前述の図６（ａ）に示した記憶部５０から読み込んだ通常制御用の第１演算テーブル４８ａに基づいて所定の演算処理が行われ、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動させる第１の駆動指令信号Ｉａを生成する。
【００５８】
この第１の駆動指令信号Ｉａは、前述の図６（ａ）に示したように、第１の操作量信号Ｖａの電圧値２．５Ｖ（操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する出力電圧値）の前後に、例えば２．２〜２．８Ｖの範囲に不感帯Ｉａｎ（制御電流値＝０）が設定されている。そして、第１の駆動指令信号Ｉａは、第１の操作量信号Ｖａの出力電圧０．８〜２．２Ｖの範囲において、出力電圧の減少に応じて（言い換えればブーム下げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉａｍａｘに達し一定値となるように設定され、この第１の駆動指令信号Ｉａが第１出力回路５１からブーム下げ側の電磁比例減圧弁３８Ａに出力される。また、第１の操作量信号Ｖａの出力電圧２．８〜４．２の範囲においては、出力電圧の増加に応じて（言い換えればブーム上げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉａｍａｘに達し一定値となるように設定され、この第１の駆動指令信号Ｉａが第１出力回路５１からブーム上げ側の電磁比例減圧弁３８Ｂに出力される。
【００５９】
図５に戻り、上記のようにしてステップ１２０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６０】
一方、ステップ１００で第１の信号線４５ａが異常である（言い換えれば第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は、判定が満たされて、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、第２の信号線４５ｂが異常であるかどうかを、前述のステップ１１０と同様にして判定する。異常でない（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされずステップ１４０に移る。
【００６１】
ステップ１４０では、入力回路４６から第２の操作量信号Ｖｂが出力されるとともに第１の操作量信号Ｖａの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力され、ランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。その後、ステップ１５０に進んで制御・演算部４７で第１の操作量信号Ｖａの異常履歴を作成し、この異常履歴が記憶部５０の第１異常履歴記録部４９ａに出力されて保存される。
【００６２】
次に、ステップ１６０に進んでバックアップ自動切替機能が有効であるように選択されているかどうか（言い換えれば上記切替スイッチ３９が押されたかどうか）を判定する。バックアップ自動切替機能の有効が選択されている（入力信号がある）場合は判定が満たされてステップ１７０に移る。ステップ１７０では、制御・演算部４７で、前述の図６（ｂ）に示したように入力回路４６から入力された第２の操作量信号Ｖｂに対し記憶部５０から読み込んだバックアップ用の第２演算テーブル４８ｂに基づいて所定の演算処理が行われ、電磁弁３８Ａ，３８Ｂを駆動させる第２の駆動指令信号を生成する。
【００６３】
この第２の駆動指令信号Ｉｂは、前述の図６（ｂ）に示したように、第２の操作量信号Ｖｂの電圧値２．５Ｖ（操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する出力電圧値）の前後に、第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎより広い範囲、例えば２．０〜３．０Ｖの範囲に不感帯Ｉｂｎ（制御電流値＝０）が設定されている。そして、第２の駆動指令信号Ｉｂは、第２の操作量信号Ｖｂの出力電圧０．８〜２．０Ｖの範囲において、出力電圧の減少に応じて（言い換えればブーム上げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉｂｍａｘに達するように設定され、この第２の駆動指令信号Ｉｂが第１出力回路５１からブーム上げ側の電磁比例減圧弁３８Ｂに出力される。また、第２の操作量信号Ｖｂの出力電圧３．０〜４．２の範囲においては、出力電圧の増加に応じて（言い換えればブーム下げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉｂｍａｘに達するように設定され、この第２の駆動指令信号Ｉｂが第１出力回路５１からブーム下げ側の電磁比例減圧弁３８Ａに出力される。このとき、第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値は、第２の操作量信号Ｖｂの不感帯Ｉｂｎを除く通常使用範囲のほぼ全域（０．８〜２．０Ｖ及び３．０〜４．２Ｖの範囲）にわたって、第１の駆動指令信号Ｉａの電流値よりも小さく設定されている。
【００６４】
図５に戻り、上記のようにしてステップ１７０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６５】
なお、ステップ１６０でバックアップ自動切替機能の無効が選択されている（入力信号がない）場合は判定が満たされずステップ１８０に移る。ステップ１８０では、第１出力回路５１から停止指令信号（制御電流値＝０）が電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力され、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ停止しブーム用油圧シリンダ２０の駆動を停止させる。ステップ１８０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６６】
また、ステップ１３０で第２の信号線４５ｂが異常である（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は判定が満たされてステップ１９０に移る。ステップ１９０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが出力されるとともに第２の操作量信号Ｖｂの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力されてランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。その後、ステップ２００に進み、制御・演算部４７で第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの異常履歴を作成し、記憶部５０の異常履歴記録部４９ａ，４９ｂにそれぞれ出力されて保存される。次に、ステップ１８０に進んで第１出力回路５１から停止指令信号が電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力され、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ停止しブーム用油圧シリンダ２０の駆動を停止させる。ステップ１８０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６７】
また、ステップ１１０で異常がある（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は判定が満たされてステップ２１０に移る。ステップ２１０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが出力されるとともに第２の操作量信号Ｖｂの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２に出力されてランプ５２を点灯させる。その後、ステップ２２０に進んで制御・演算部４７で第２の操作量信号Ｖｂの異常履歴を作成し、記憶部５０の第２異常履歴記録部４９ｂに出力されて保存される。その後は、前述のステップ１２０に進んで同様の手順を繰り返す。
【００６８】
なお、上記において、コントローラ３５の行う図５のステップ１２０は、各請求項記載の第１の信号生成部を構成し、ステップ１７０が第２の信号生成部を構成する。また、ワイパ４４は、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材を構成する。
【００６９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を以下に説明する。
【００７０】
例えば掘削作業等を行うために操作者が油圧ショベルのブーム１７を上下動作させるとき、十字操作式の手動操作レバー３１Ｒを前後方向に操作すると、操作装置３２Ｒのポテンションメータ４０Ａの第１の電気抵抗４３ａから第１の信号線４５ａを介し通常用の第１の操作量信号Ｖａがコントローラ３５に入力される。そして、第１の信号線４５ａに異常がない場合は図５のステップ１００の判定が満たされず、ステップ１１０を経てステップ１２０において、コントローラ３５が第１の操作量信号Ｖａにより第１演算テーブル４８ａに基づいて第１の駆動指令信号Ｉａを生成し、この第１の駆動指令信号Ｉａを電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力する。通常時には、こうして駆動する電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂによってコントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへの操作パイロット圧（２次パイロット圧）をそれぞれ制御し、油圧ポンプ３６からブ−ム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する。この結果、操作レバー３１Ｒの前後方向の操作に応じてブ−ム用油圧シリンダ２０が駆動される。
【００７１】
このような動作中に、何らかの理由により第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じて、正常な第１の操作量信号Ｖａがコントローラ３５に出力されなくなるような可能性が全くないとはいえない。このような非常時において、危険回避又は安全確保等のため、例えばブーム１７を上方に動作する等の必要最小限の一時的な操作を行いたい場合がある。
【００７２】
本実施形態の操作装置３２Ｒにおいては、ポテンショメータ４０Ａの第２の電気抵抗４３ｂから第２の信号線４５ｂを介しバックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを常時コントローラ３５に出力するとともに、コントローラ３５内には第２の操作量信号Ｖｂにより電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂへの第２の駆動指令信号Ｉｂを生成可能な第２演算テーブル４８ｂを格納している。これにより、予め上記切替スイッチ３９の操作によりコントローラ３５のバックアップ自動切替機能を有効としておけば、万一何らかの理由で第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じて図５のステップ１００の判定が満たされた場合、ステップ１３０〜１５０を経てステップ１６０の判定が満たされ、ステップ１７０でコントローラ３５が、第１の操作量信号Ｖａの代わりに第２の操作量信号Ｖｂにより、第２演算テーブル４８ｂに基づいて第２の駆動指令信号Ｉｂを生成し、この第２の駆動指令信号Ｉｂを電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂへ出力する。これにより、コントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへの操作パイロット圧を制御し、油圧ポンプ３６からブ−ム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御することができる。この結果、このような非常事態においても、操作レバー３１Ｒに応じてブ−ム用油圧シリンダ２０を駆動することができ、すなわち自動的に操作レバー３１Ｒの応急的な操作機能を確保することができる。
【００７３】
このとき、本実施形態の操作装置３２Ｒにおいては、上述したように、操作レバー３１Ｒの操作量に応じて回転するワイパ４４の両端の可動接点４４ａ，４４ｂが第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂ上をそれぞれ摺動することにより、第１の電気抵抗４３ａから通常時用の第１の操作量信号Ｖａを、第２の電気抵抗４３ｂからバックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを出力する回転式のポテンションメータ４０Ａを用いている。このように通常時とバックアップ用の信号出力を完全に分担させることにより、回転式ポテンションメータ４０Ａの製造組立時において、高精度の取り付け・調整作業が必要となるのは通常時用の第１の操作量信号Ｖａを出力する第１の電気抵抗４３ａ側（第１の電気抵抗４３ａと可動接点４４ａとの調整）のみで足り、バックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを出力する第２の電気抵抗４３ｂ側（第２の電気抵抗４３ｂと可動接点４４ｂとの調整）についてはそのような高精度を必要としない。したがって、２つの直線スライド式ポテンショメータの両方について高精度の取り付け・調整作業が必要となっていた従来構造に比べ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減(半減)することができる。
【００７４】
また、回転式ポテンションメータ４０Ａの製造組立時においては、上述したように、第１の操作量信号Ｖａは操作レバー３１Ｒの中立点Ｎで厳密に電圧値２．５Ｖ（言い換えれば最大出力電圧値Ｖａｍａｘ＝４．２Ｖと最低出力電圧値Ｖａｍｉｎ＝０．８Ｖの中間値）となるように調整する必要があるが、上記作業負担の低減のために、高精度を必要としないバックアップ側の第２の操作量信号Ｖｂについてはそのような調整を行わない。すなわち、例えば第１の操作量信号Ｖａ側を２．５Ｖに調整した場合、第２の操作量信号Ｖｂ側は２．５Ｖより厳密には若干ずれる。このため、前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した第１演算テーブル４９ａ及び第２演算テーブル４９ｂにおいて、第２の駆動指令信号Ｉｂの不感帯Ｉｂｎを第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎと同範囲（電圧値２．２〜２．８Ｖの範囲）とすると、第２の操作量信号Ｖｂは上記ズレのために操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する電圧値が不感帯Ｉｂｎの中間値（＝２．５Ｖ）にはならなくなる。場合によっては操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する電圧値が不感帯Ｉｂｎの範囲外（２．２Ｖ以下若しくは２．８Ｖ以上）となって、第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値が０でなくなり、操作レバー３１非操作にもかかわらずブーム用シリンダ２０が駆動される可能性もある。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する第２の駆動指令信号Ｉｂの不感帯Ｉｂｎの範囲を、第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎよりも大きい範囲（電圧値２．０Ｖ〜３．０Ｖの範囲）に設定する。これにより、回転式ポテンショメータ４０Ａの製造組立時に、第２の操作量信号Ｉｂに係わる可動接点４４ｂの取付け位置にズレが発生したとしても、操作レバー３１Ｒが中立点Ｎのとき第２の駆動指令信号Ｉｂを確実に不感帯Ｉｂｎ内に収め、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動されないようにすることができる。
【００７６】
また、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動する第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値は、前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したように、第２の操作量信号Ｖｂの不感帯Ｉｂｎを除く通常使用範囲（言い換えれば操作レバー３１Ｒの操作領域）のほぼ全域にわたって、第１の駆動指令信号Ｉａの電流値より小さく設定している。これにより、第２の駆動指令信号Ｉｂによって電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動する応急操作時には、第１の駆動指令信号Ｉａによって駆動する通常時に比べてブーム用油圧シリンダ２０を相対的に小さな速度でしか動かせないので、操作者にあくまで故障発生時の応急的な動作であることを認識させるとともに、早急に第１の信号線４５ａの断線や短絡等に対する修理を行うべく動機付けを持たせることができる。
【００７７】
なお、油圧ショベルの用途や使用態様等によっては、上記のようなコントローラ３５のバックアップ自動切替機能を必要としないか或いは使用したくない場合（例えば第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じた場合に、これを何らかの表示にて操作者に知らせ、その都度操作者が図示しない手段により手動操作で第２の駆動指令信号Ｉｂに切り替えるようにしたい場合）も考えられる。本実施形態では、このような場合に対応して切替スイッチ３９の操作により上記自動切替機能を機能させるかしないか（言い換えれば自動切替とするか手動切替とするか）を操作者側で選択できる。また、上記により分かるように、操作レバー３１Ｒの応急的な操作を確保するという本発明の主たる効果を得る限りにおいては必ずしも切替スイッチ３９は必要なく、常時上記自動切替を行うようにしてもよいし（この場合には、図５のステップ１５０の終了後、ステップ１６０は省略されてステップ１７０に移ることとなる）、逆に常時上記手動切替を行うようにしてもよい。すなわち、例えば第１の信号線４５ａの異常時に、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａの異常検出信号のみを制御・演算部４７に出力し、この異常検出信号に対し所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力され、ランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。そして、ランプ５２及びブザー５３の駆動により操作者が故障を確認した後、操作者が別途設けられたスイッチ等を操作して第２の操作量信号Ｖｂを制御・演算部３７に出力するように指示することが可能な構成としてもよい。このようにしても、操作レバー３１Ｒに応じてブ−ム用油圧シリンダ２０を駆動することができ、すなわち非常事態においても操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００７８】
なお、以上においては、操作装置３２Ｒの回転式ポテンションメータ４０Ａを含むブーム１７上げ・下げ操作機能、これに関連するコントローラ３５の機能、及び油圧駆動装置の関連部分の構成（詳細にはブーム用油圧シリンダ２０、コントロールバルブ３７、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂ等）を例にとって説明したが、バケット１９クラウド・ダンプ操作機能についても操作レバー３１Ｒの左右方向の変位を検出する回転式ポテンションメータ４０Ｂ（図示せず）を含む同様の構成・機能が設けられていることは言うまでもない。また、操作装置３２Ｌのアーム１８クラウド・ダンプ操作機能、或いは旋回操作機能についても同様である。これらについても、上記同様の非常時において、上記同様の効果を得ることができる。また、走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ、ブレード用油圧シリンダ１３、スイング用油圧シリンダ１６、ブレーカ用油圧モータ等の操作機能に係わる電気レバー方式の操作装置を設ける場合には、本発明をこれらに関連する構成・機能に適用してもよい。
また、以上は、建設機械の一例として、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、高所作業車等の他の建設機械の操作装置に本発明を適用してもよく、この場合も、同様の効果を得る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、ポテンショメータからの操作量信号をコントローラへ伝達する信号線に断線等が生じた場合でも操作レバーの応急的な操作機能を確保でき、かつ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。
【図３】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態としてブームの上げ・下げ操作機能に係わる構成を例にとり、関連する油圧駆動装置の要部構成とともに表す油圧回路図である。
【図４】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する操作レバーの操作角度に対応してポテンションメータから出力する第１の操作量信号及び第２の操作量信号を表す特性図である。
【図５】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成するコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図６】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する第１演算テーブルを示すものであり、ポテンションメータの第１の操作量信号に対応する第１の駆動指令信号を表す特性図、及び本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する第２演算テーブルを示すものであり、ポテンションメータの第２の操作量信号に対応する第２の駆動指令信号を表す特性図である。
【符号の説明】
２０ ブーム用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３１Ｌ 操作レバー
３１Ｒ 操作レバー
３２Ｌ 操作装置
３２Ｒ 操作装置
３５ コントローラ
３６ 油圧ポンプ
３７ コントロールバルブ
３８Ａ 電磁比例減圧弁
３８Ｂ 電磁比例減圧弁
３９ 切替スイッチ
４０Ａ ポテンションメータ
４０Ｂ ポテンションメータ
４３ａ 第１の電気抵抗
４３ｂ 第２の電気抵抗
４４ ワイパ（可動部材）
４４ａ 可動接点
４４ｂ 可動接点
４５ａ 第１の信号線
４５ｂ 第２の信号線
４８ａ 第１演算テーブル
４８ｂ 第２演算テーブル
Ｉａ 第１の駆動指令信号
Ｉａｎ 第１の駆動指令信号の不感帯
Ｉｂ 第２の駆動指令信号
Ｉｂｎ 第２の駆動指令信号の不感帯
Ｎ 操作レバーの中立点
Ｖａ 第１の操作量信号
Ｖｂ 第２の操作量信号
Claims (5)
- 油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、
操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、前記可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、
このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、
前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有することを特徴とする建設機械の操作装置。 - 油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、
操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、この可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、
このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、
前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有し、
前記コントローラは、前記第１の信号線が断線していない通常時には、前記第１の操作量信号に基づき前記第１の信号生成部で生成した前記第１の駆動指令信号を前記電磁弁に出力し、前記第１の信号線が断線し前記第２の信号線が断線していないバックアップ時には、前記第２の操作量信号に基づき前記第２の信号生成部で生成した前記第２の駆動指令信号を前記電磁弁に出力する自動切替機能を備えることを特徴とする建設機械の操作装置。 - 請求項２記載の建設機械の操作装置において、前記コントローラの自動切替機能を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチを設けたことを特徴とする建設機械の操作装置。
- 請求項１又は２記載の建設機械の操作装置において、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、不感帯を除く前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、任意の操作量における前記第２の駆動指令信号の電流値を前記第１の駆動指令信号の電流値よりも小さくしたことを特徴とする建設機械の操作装置。
- 請求項１又は２記載の建設機械の操作装置において、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、前記操作レバーの中立点に対応する前記第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、前記第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくしたことを特徴とする建設機械の操作装置。
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