JP4908313B2 - 産業機械用操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業機械における操作レバーの突端側に形成された把持部に操作ノブを具備させて成る産業機械用操作装置に関するものである。

産業機械、一例として建設機械（建機）は、土木・建築の作業現場において使用されるもので、ブルドーザやパワーショベル、クレーン車が挙げられる。こうした産業機械の運転席には、一般に、揺動操作により当該産業機械又は産業機械が具備する装備（オプション）に対して所定の一の動作を行わせる操作レバーを具備しており、当該操作レバーの突端側には作業者が把持し得る把持部が形成されている。

そして、把持部を作業者が把持しつつ操作レバーを揺動操作することにより、例えば、産業機械の走行制御やスクレーパ等から成るオプションの所定動作を行わせ得るようになっている。然るに、近時においては、作業者が操作可能な操作ノブを把持部に形成したものが提案されるに至っており、作業者は把持部を把持して操作レバーを揺動操作しつつ把持した指を延ばして操作ノブを操作し、他の操作を行い得るようになっている。

かかる従来の産業機械用操作装置においては、把持部から産業機械の制御機構（自走式のものの場合、ＥＣＵ等）まで延設されたハーネスに管ヒューズやオートヒューズを接続し、操作ノブの電気回路に対する過電流を抑制していた。また、当該制御機構の基板にチップヒューズや抵抗を接続し、操作ノブの電気回路に対する過電流を抑制したものもある。尚、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、上記従来の産業機械用操作装置においては、操作ノブの電気回路に対する過電流の抑制のためのヒューズが接続されていたため、過電流により当該ヒューズが切れてしまうと新たなヒューズに交換するまで、操作ノブによる操作が不可能になってしまう。従って、ヒューズの交換作業が必要とされるとともに、交換用のヒューズを常時用意しておく必要があるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、過電流が生じた際、操作ノブの電気回路の回路電流を制限するとともに、自動的に回路電流の制限が解除されてヒューズの交換作業等を不要とし得る産業機械用操作装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、産業機械に配設されて揺動操作により当該産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の一の動作を行わせる操作レバーと、該操作レバーの突端側に形成されて作業者が把持して当該操作レバーを揺動操作させ得る把持部と、該把持部に形成され、当該把持部を把持した作業者が操作可能な操作ノブと、前記把持部内に配設されるとともに、前記操作ノブの操作に対応して所定の電気回路を形成し、当該産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の他の動作を行わせる電気回路基板とを具備した産業機械用操作装置において、前記電気回路基板の表面の電気回路には、前記操作ノブの押圧操作を検知して所定の電気回路を形成し得るタクトスイッチが形成され、当該電気回路基板の裏面の電気回路には、過電流による温度の上昇により抵抗値が増大し回路電流を制限して過電流を抑制し得るとともに当該抵抗値変化が可逆性とされて当該温度の低下により元の抵抗値に戻り回路電流の制限が解除され得る過電流保護素子が接続されたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の産業機械用操作装置において、前記操作ノブは、前記把持部に複数形成され、各操作ノブに対応した電気回路が形成された複数の電気回路基板を具備するとともに、単一の前記過電流保護素子により当該操作ノブに対応して形成された各電気回路に対してそれぞれ過電流を抑制し得ることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、過電流による温度の上昇により抵抗値が増大し回路電流を制限して過電流を抑制し得るとともに、当該抵抗値変化が可逆性とされて当該温度の低下により元の抵抗値に戻り回路電流の制限が解除され得る過電流保護素子が電気回路基板の電気回路に接続されたので、過電流が生じた際、操作ノブの電気回路の回路電流を制限するとともに、自動的に回路電流の制限が解除されてヒューズの交換作業等を不要とし得る。
さらに、電気回路基板には、操作ノブの押圧操作を検知して所定の電気回路を形成し得るタクトスイッチが形成されたので、過電流保護素子による過電流の抑制をより有効なものとすることができる。即ち、タクトスイッチにより操作の検知を行わせる電気回路においては、比較的微弱な電流が流れることとなり、過電流に弱いものとなってしまうのであるが、かかる過電流を抑制しつつタクトスイッチによる操作ノブの操作検知を行わせることができる。

請求項２の発明によれば、操作ノブは把持部に複数形成され、各操作ノブに対応した電気回路が形成された複数の電気回路基板を具備するとともに、単一の過電流保護素子により当該操作ノブに対応して形成された各電気回路に対してそれぞれ過電流を抑制し得るので、操作ノブを複数形成した場合であっても過電流保護素子は１つで足り、部品点数の増加を回避することができる。また、比較的高価な過電流保護素子が１つで足りることから、製造コストが嵩んでしまうのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る産業機械用操作装置は、土木・建築の作業現場において使用されるブルドーザやパワーショベル、クレーン車などの産業機械（建機）に配設されたものであり、図１〜３に示すように、当該産業機械の運転席に配設された操作レバー１と、該操作レバー１の突端側に配設された把持部３と、該把持部３に形成された操作ノブ４、１８とから主に構成されている。

操作レバー１は、基端（図中下端側）の揺動軸（不図示）を中心に揺動可能な管状部材２ａと、該管状部材２ａの外周を覆って形成されたコルゲートチューブ２ｂとから構成され、作業者が前後又は左右に揺動操作することにより当該産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の一の動作（例えば、産業機械を走行或いは停止させ、旋回動作させ、又は装備したクレーンやショベルを動作させる等）を行わせ得るよう構成されている。

把持部３は、内部に後述する電気回路基板５、１２等を収容させ得る例えば樹脂成形品から成るもので、作業者が把持して操作レバー１を揺動操作し得るよう構成されたものである。かかる把持部３の正面側（運転席に着座する作業者に望んだ面側）、及びその反対面（背面側）には、把持部３を把持した作業者が指を延ばして操作し得る操作ノブ４、１８（スイッチノブ）が形成されている。

このうち、操作ノブ４は、作業者の親指を延ばして左右に揺動操作可能とされた所謂シーソー型のスイッチノブから成るものであり、図４、５に示すように、その周囲がブーツＢ１にて覆われて防水が図られつつケースＣ１に形成されている。また、操作ノブ４には、図６に示すように、左右それぞれにフランジ部４ａ、４ｂが形成されており、当該操作ノブ４の左右何れかの面を押圧操作することによりケースＣ１に形成された揺動軸Ｌを中心に揺動させると、フランジ部４ａ又は４ｂがケースＣ１内の操作部Ｆａ、Ｆｂを選択的に押圧するよう構成されている。

操作部Ｆａは、第１操作部材８ａと、第２操作部材９ａと、これら第１操作部材８ａ及び第２操作部材９ａの間に介装されたコイルスプリング１０ａとから構成されており、図８に示すように、操作ノブ４が左側に揺動操作されてフランジ部４ａが第２操作部材９ａの頂部を押圧すると、その押圧力がコイルスプリング１０ａを介して第１操作部材８ａに伝わり、タクトスイッチ６ａのパッキン７ａにおける***作部７ａａを押圧し得るようになっている。

同様に、操作部Ｆｂは、第１操作部材８ｂと、第２操作部材９ｂと、これら第１操作部材８ｂ及び第２操作部材９ｂの間に介装されたコイルスプリング１０ｂとから構成されており、操作ノブ４が右側に揺動操作されてフランジ部４ｂが第２操作部材９ｂの頂部を押圧すると、その押圧力がコイルスプリング１０ｂを介して第１操作部材８ｂに伝わり、タクトスイッチ６ｂのパッキン７ｂにおける***作部７ｂａを押圧し得るようになっている。

パッキン７ａ、７ｂは、軟質樹脂又は合成ゴム等から成るもので、それぞれがタクトスイッチ６ａ、６ｂを覆って防水し得るよう構成されたものであり、上述したように各頂部中央に形成された***作部７ａａ、７ｂａが第１操作部材８ａ、８ｂにて押圧されると弾性変形し、内部のタクトスイッチ６ａ、６ｂの作動部６ａａ、６ｂａを押圧操作して当該タクトスイッチ６ａ、６ｂをオンし得るようになっている。即ち、操作ノブ４が左右何れに揺動操作されたのかは、タクトスイッチ６ａ、６ｂの何れがオンしたのかにより把握可能とされているのである。

然るに、操作ノブ４に対する押圧操作を止めて作業者が当該操作ノブ４から指を離すと、タクトスイッチ６ａ、６ｂ内に配設されて作動部６ａａ、６ｂａを元の位置まで戻すバネなどの復元手段（不図示）による付勢力、及び弾性変形されたパッキン７ａ、７ｂの復元力により操作ノブ４が初期位置（左右何れにも揺動していない状態）まで戻されることとなる。

尚、操作ノブ４の操作によるフランジ部４ａ又は４ｂの変位量が、タクトスイッチ６ａ又は６ｂにおける作動部６ａａ又は６ｂａの変位限界を超えた場合、コイルスプリング１０ａ又は１０ｂが圧縮して第２操作部材９ａ又は９ｂが第１操作部材８ａ又は８ｂに近接し、その変位限界を超えた分の変位量を吸収し得るよう構成されている。尚、かかる操作部Ｆａ、Ｆｂに代え、フランジ部４ａ又は４ｂにて押圧され、その押圧力をパッキン７ａの***作部７ａａ又はパッキン７ｂの***作部７ｂａに伝達することにより弾性変形させ、タクトスイッチ６ａ又は６ｂをオンさせる得る単一の構成部材としてもよい。

更に、把持部３内に形成されたケースＣ１内には、電気回路基板５が配設されている。かかる電気回路基板５には、図７に示すように、電気回路を構成する配線Ｋがプリントされるとともにタクトスイッチ６ａ、６ｂが配設されており、産業機械本体側に配設された制御手段（例えばＥＣＵなど）とハーネスＨを介して電気的に接続可能とされている。しかして、かかる電気回路基板５は、操作ノブ４の揺動操作に対応して所定の電気回路を形成し、産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の他の動作（操作レバー１に対する揺動操作による動作とは異なるもので、例えば産業機械が具備するスクレーパの向きを変更させる動作等）を行わせ得るよう構成されている。

具体的には、電気回路基板５の表面（上面）には、配線Ｋ及びタクトスイッチ６ａ、６ｂが形成されており、図１１で示す如き電気回路を構成している。即ち、産業機械が搭載するバッテリ等から成る電源から延設された配線Ｌ１と、該配線Ｌ１から分岐してタクトスイッチ６ａ、６ｂが接続された配線Ｌ２、Ｌ３とを有し、タクトスイッチ６ａがオンすると、配線Ｌ１、Ｌ２を電流が流れる所定の回路が形成されて、例えば産業機械が具備するスクレーパを左側へ向ける一方、タクトスイッチ６ｂがオンすると、配線Ｌ１、Ｌ３を電流が流れる所定の回路が形成されて、例えば同スクレーパを右側へ向けるようになっている。

ここで、本実施形態においては、電気回路基板５の裏面（下面）に過電流保護素子１１を形成して、電気回路を構成する配線Ｌ１に当該過電流保護素子１１を接続している（しかして、所定の回路には、過電流保護素子１１が直列に接続されている）。かかる過電流保護素子１１は、所謂ポリスイッチ（ポリマ系のＰＴＣサ−ミスタ）から成るデバイスを指し、過電流による温度の上昇により抵抗値が増大し回路電流を制限して過電流を抑制し得るとともに、当該抵抗値変化が可逆性とされて当該温度の低下により元の抵抗値に戻り回路電流の制限が解除され得るよう構成されたものである。

即ち、過電流保護素子１１とは、過電流や加熱によって熱せられると、素子内部の温度が上昇し、抵抗値が増大して、回路電流を微少に制限する過電流・加熱保護素子をいい、この抵抗変化値は可逆性であることから、電源をいったんオフにすることにより、素子温度が下がり、元の抵抗値に戻って回路電流が流れるようになって自己復帰するため、ヒユ−ズとは異なりその交換が不要とされたものである。

上記の如く、過電流保護素子１１を電気回路基板５の電気回路に接続したことにより、過電流が生じた際、操作ノブ４の電気回路の回路電流を制限するとともに、自動的に回路電流の制限が解除（自己復帰）されてヒューズの交換作業等を不要とすることができる。また、電気回路基板５には、操作ノブ４の押圧操作（押圧による揺動操作）を検知して所定の電気回路を形成し得るタクトスイッチ６ａ、６ｂが形成されたので、過電流保護素子１１による過電流の抑制をより有効なものとすることができる。即ち、タクトスイッチ６ａ、６ｂにより操作の検知を行わせる電気回路においては、比較的微弱な電流が流れることとなり、過電流に弱いものとなってしまうのであるが、かかる過電流を抑制しつつタクトスイッチ６ａ、６ｂによる操作ノブ４の操作検知を行わせることができる。

一方、操作ノブ１８は、図３に示すように、作業者の人差し指又は中指を延ばして押圧操作可能とされた所謂プッシュ型のスイッチノブから成るものであり、操作ノブ４と同様、その周囲がブーツＢ２にて覆われて防水が図られつつケースＣ２に形成されている。また、操作ノブ１８には、図９に示すように、フランジ部１８ａが形成されており、当該操作ノブ１８の表面を押圧操作することによりケースＣ側へ没入動作し、当該ケースＣ２内の操作部Ｆｃを押圧するよう構成されている。

操作部Ｆｃは、第１操作部材１５と、第２操作部材１６と、これら第１操作部材１５及び第２操作部材１６の間に介装されたコイルスプリング１７とから構成されており、図１０に示すように、操作ノブ１８が没入動作してフランジ部１８ａが第２操作部材１６の頂部を押圧すると、その押圧力がコイルスプリング１７を介して第１操作部材１５に伝わり、タクトスイッチ１３のパッキン１４における***作部１４ａを押圧し得るようになっている。

パッキン１４は、軟質樹脂又は合成ゴム等から成るもので、タクトスイッチ１３を覆って防水し得るよう構成されたものであり、上述したように頂部中央に形成された***作部１４ａが第１操作部材１５にて押圧されると弾性変形し、内部のタクトスイッチ１３の作動部１３ａを押圧操作して当該タクトスイッチ１３をオンし得るようになっている。即ち、操作ノブ１８が押圧操作されたか否かは、タクトスイッチ１３がオンしたことにより把握可能とされているのである。

然るに、操作ノブ１８に対する押圧操作を止めて作業者が当該操作ノブ１８から指を離すと、タクトスイッチ１３内に配設されて作動部１３ａを元の位置まで戻すバネなどの復元手段（不図示）による付勢力、及び弾性変形されたパッキン１４の復元力により操作ノブ１８が初期位置（ケースＣ２に対して突出し、押圧操作が可能とされた状態）まで戻されることとなる。

尚、操作ノブ１８の操作によるフランジ部１８ａの変位量が、タクトスイッチ１３における作動部１３ａの変位限界を超えた場合、コイルスプリング１７が圧縮して第２操作部材１６が第１操作部材１５に近接し、その変位限界を超えた分の変位量を吸収し得るよう構成されている。尚、かかる操作部Ｆｃに代え、フランジ部１８ａにて押圧され、その押圧力をパッキン１４の***作部１４ａに伝達することにより弾性変形させ、タクトスイッチ１３をオンさせる得る単一の構成部材としてもよい。

更に、把持部３内に形成されたケースＣ２内には、電気回路基板１２が配設されている。かかる電気回路基板１２には、ケースＣ１内の電気回路基板５と同様、電気回路を構成する配線がプリントされるとともにタクトスイッチ１３が配設されており、産業機械本体側に配設された制御手段（例えばＥＣＵなど）とハーネスＨを介して電気的に接続可能とされている。しかして、かかる電気回路基板１２は、操作ノブ１８の押圧操作に対応して所定の電気回路を形成し、産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の他の動作（操作レバー１及び操作ノブ４に対する操作による動作とは異なるもので、例えば産業機械の走行時の変速等）を行わせ得るよう構成されている。

具体的には、電気回路基板１２には、図１１に示すように、ケースＣ１内の電気回路基板５に形成された配線Ｌ３から分岐させた配線Ｌ４が形成されており、タクトスイッチ１３がオンすると、配線Ｌ１、Ｌ４を流れる所定の回路が形成されて、例えば産業機械が具備する変速装置を制御してシフトアップ又はシフトダウンさせ得るようになっている。しかして、タクトスイッチ１３がオンすることにより形成される所定の回路には、過電流保護素子１１が直列に接続されており、電気回路基板５の電気回路と同様、過電流による温度の上昇により抵抗値が増大すると回路電流を制限して過電流を抑制し得るとともに、当該抵抗値変化が可逆性とされて当該温度の低下により元の抵抗値に戻り回路電流の制限が解除され得るようになっている。

本実施形態によれば、操作ノブは、把持部３に複数（操作ノブ４、１８の２つ）形成され、各操作ノブ４、１８に対応した電気回路が形成された複数の電気回路基板（５、１２）を具備するとともに、単一の過電流保護素子１１により当該操作ノブ４、１８に対応して形成された各電気回路に対してそれぞれ過電流を抑制し得るので、操作ノブを複数形成した場合であっても過電流保護素子１１は１つで足り、部品点数の増加を回避することができる。また、比較的高価な過電流保護素子１１が１つで足りることから、製造コストが嵩んでしまうのを抑制することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば操作レバーの把持部に操作ノブが１つ形成されたもの、或いは３つ以上形成されたものに適用してもよい。把持部に複数の操作ノブを形成したものの場合、本実施形態においては、単一の過電流保護素子１１にてそれぞれの電気回路の過電流を抑制させているが、各電気回路にそれぞれ過電流保護素子１１を形成するようにしてもよい。

また、操作ノブの形態は、本実施形態の如くシーソー型或いはプッシュ型のものに限らず、例えばスライド型等のスイッチノブに適用してもよい。更に、操作レバーによる揺動操作、操作ノブによる操作に基づいて行われる動作は、本実施形態の如き動作に限定されず、産業機械又は産業機械が具備する装備の動作であれば他の動作であってもよい。産業機械は、例えばブルドーザ、スクレープドーザ、油圧ショベル（バックホー、パワーショベルなど）、クレーン装置付トラックなど種々のものに適用可能である。

電気回路基板の表面の電気回路には、操作ノブの押圧操作を検知して所定の電気回路を形成し得るタクトスイッチが形成され、当該電気回路基板の裏面の電気回路には、過電流による温度の上昇により抵抗値が増大し回路電流を制限して過電流を抑制し得るとともに当該抵抗値変化が可逆性とされて当該温度の低下により元の抵抗値に戻り回路電流の制限が解除され得る過電流保護素子が接続された産業機械用操作装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

本発明の実施形態に係る産業機械用操作装置における操作レバーを示す正面図 同産業機械用操作装置における把持部を示す側面図 同産業機械用操作装置における把持部の縦断面図 同産業機械用操作装置における操作ノブ及びそのスイッチを示す正面図 同産業機械用操作装置における操作ノブ及びそのスイッチを示す側面図 図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図 同産業機械用操作装置における電気回路基板を示す上面図、側面図及び底面図 同産業機械用操作装置における操作ノブの動作を示す断面図 同産業機械用操作装置における他の操作ノブを示す断面図 同他の操作ノブの動作を示す断面図 同産業機械用操作装置における電気回路基板に形成された電気回路を示す回路図

符号の説明

１ 操作レバー
２ 軸部材
３ 把持部
４ 操作ノブ
５ 電気回路基板
６ａ、６ｂ タクトスイッチ
７ａ、７ｂ パッキン
８ａ、８ｂ 第１操作部材
９ａ、９ｂ 第２操作部材
１０ａ、１０ｂ コイルスプリング
１１ 過電流保護素子
１２ 電気回路基板
１３ タクトスイッチ
１４ パッキン
１５ 第１操作部材
１６ 第２操作部材
１７ コイルスプリング
１８ 操作ノブ

Claims (2)

1. 産業機械に配設されて揺動操作により当該産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の一の動作を行わせる操作レバーと、
   該操作レバーの突端側に形成されて作業者が把持して当該操作レバーを揺動操作させ得る把持部と、
   該把持部に形成され、当該把持部を把持した作業者が操作可能な操作ノブと、
   前記把持部内に配設されるとともに、前記操作ノブの操作に対応して所定の電気回路を形成し、当該産業機械又は産業機械が具備する装備に対して所定の他の動作を行わせる電気回路基板と、
   を具備した産業機械用操作装置において、
   前記電気回路基板の表面の電気回路には、前記操作ノブの押圧操作を検知して所定の電気回路を形成し得るタクトスイッチが形成され、当該電気回路基板の裏面の電気回路には、過電流による温度の上昇により抵抗値が増大し回路電流を制限して過電流を抑制し得るとともに当該抵抗値変化が可逆性とされて当該温度の低下により元の抵抗値に戻り回路電流の制限が解除され得る過電流保護素子が接続されたことを特徴とする産業機械用操作装置。
2. 前記操作ノブは、前記把持部に複数形成され、各操作ノブに対応した電気回路が形成された複数の電気回路基板を具備するとともに、単一の前記過電流保護素子により当該操作ノブに対応して形成された各電気回路に対してそれぞれ過電流を抑制し得ることを特徴とする請求項１記載の産業機械用操作装置。

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