JP6641211B2 - 重機の遠隔操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、重機の操作杆を遠隔操作する遠隔操作装置に関し、さらに詳しくは、重機の操作ハンドル周りに脱着自在に装着して使用される重機の遠隔操作装置に関する。

一例として図１に示すパワーショベルや建設用大型機械などの重機の運転には、運転座席に運転者が座り、操作杆やペダルなどを操作し、掘削、運搬その他の作業を行う。

一方で、災害復旧現場などのように作業員の立ち入りが制限される場所で重機を適切に操作するために、重機の遠隔運転が試みられており、種々の遠隔操作装置が用いられている。

この遠隔操作装置としては、重機の運転席に設けられている操作杆に連動する操作用電気・油圧系統を直接操作するものが知られている。当該装置は操作用電気・油圧系統を直接操作できるように重機を大幅に改造する必要があったため、改造費用がかさみ、また、遠隔操作に対応できる重機の種類が限られているという問題があった。

この問題を解消するために、運転席に備え付けて、操作杆を直接動かすことによって、重機を遠隔操作するための装置が種々知られている。この装置としては、特許文献１（特表２００９−５２２７００号公報）に操作ハンドルに接続されるレバーを根本で支持し、受信した遠隔操作信号を受けて当該レバーを動作させる手段を備えた構成が記載されている。

また、特許文献２（特開２０１５−０９６２９１号公報）や非特許文献１には、遠隔操作により３次元空間内を自由に移動することができる人間の手に似たアームを備え、当該アームと操作ハンドルとを連結させて、アームを遠隔操作することで操作ハンドルを移動させる構成の装置が開示されている。

さらに、特許文献３（実開昭６１−１６８７８４号公報）や特許文献４（特開平１１−５０４９３号公報）には、互いに平行に配置された棒状部材で構成され、操作ハンドルの操作杆の中間部分を両側から挟むガイドが設けられ、当該ガイドを移動させることで操作ハンドルを操作するアクチュエータを備えた遠隔操作装置が開示されている。

そして、このアクチュエータは、交差する２方向に移動する操作杆の動きに対応するために２組のガイドを直交配置しており、一方が移動する場合には他方のガイドの棒状部材の間を操作ハンドルの操作杆が案内される構成となっている。

特表２００９−５２２７００号公報 特開２０１５−０９６２９１号公報 実開昭６１−１６８７８４号公報 特開平１１−５０４９３号公報

特許庁編標準技術集 木村直樹・小坂高志・牧野千代春 「遠隔操作ロボット（ロボＱ）の今後の展開」http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/high_advanced_constructor/kenki_2_1_1_3.html

しかし、上記特許文献１、２及び非特許文献１に記載の装置は、人間の操縦と同様に、三次元空間内を自由に移動可能なアームを用いることで操作ハンドルを実際の有人操縦と同様に移動させることとなるが、遠隔操作では実際に運転席におらず重機のブームなどの動きを視認確認することができないため、細かな動作制御は困難であった。

また、特許文献２や非特許文献１の装置は、人間の腕と同様の動作をアームに行わせる必要があるため、装置が大型化し、装置の取り付け及び取り外しの手間が大きくなるという問題もあった。

一方、特許文献３及び４の装置では、支点を中心として傾動するように移動する操作ハンドルを直線的に移動するガイドで操作すると、ガイドの移動量と操作ハンドルとの操作ずれが大きくなるという問題があった。この操作ずれは、操作ハンドルの傾斜角度に対応する重機のブームの動きのずれとなるため、遠隔操作を煩雑にする原因となっていた。

また、操作ハンドルの操作杆の傾斜角度が大きくなると、角度に応じて操作杆の水平方向の幅が変わるため、ガイドの隙間を操作杆の外径寸法に較べて予め大きく取る必要があった。このため、操作ハンドルが鉛直に近い状態では、余分に設定された当該ガイドの隙間が余分な遊びとなり、最も使用頻度が多い微調整の部分での繊細な操作が困難であるという問題があった。

さらに、操作杆がガイドで挟まれているため、有人操作にて操作杆を操作するためには、装置を取り外しする必要があり、無人遠隔操作と有人搭乗操作の切り替えの手間が大きかった。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、重機の操作杆の動作制御を容易にすることができ、また、高精度な遠隔操作を可能とする重機の遠隔操作装置を提供することである。

また、本発明は、無人遠隔操作と有人搭乗操作の切り替えを容易に行える機能を有することで、無人遠隔操作の運転開始までの段取時間を大幅に低減し、無人遠隔操作の実用性を高める遠隔操作装置を提供することも目的とする。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の遠隔操作装置を提供する。

本発明は、操作信号を発信する送信機と、
動作支点を中心として傾動可能な重機の操作杆の周囲に取り付けられ、前記操作信号によって前記操作杆を動作させる操作装置と、
を備えた重機の遠隔操作装置であって、
前記操作装置は、
前記動作支点の近傍位置を回転軸として揺動するリンクと、前記リンクに接続しその長さ方向に沿って前記操作杆を案内する棒状のガイド部材とを備えた２組の駆動ユニットを有し、
前記２組の駆動ユニットは、前記回転軸が互いに直交し、双方の前記ガイド部材の交差位置で前記操作杆と接続し、
前記ガイド部材は円弧状に構成されて、一方のガイド部材が他方のガイド部材に沿って移動することを特徴とする。

前記ガイド部材は、前記操作杆との接触位置と前記動作支点までの距離を半径とする円弧に構成することができる。

また前記ガイド部材は、好ましくは前記操作杆を挟むように間隔をおいて互いに平行配置された２本の棒状部材で構成されている。

上記構成において、前記リンクは、前記２本の棒状部材間の間隔を変更可能に構成されていることが好ましい。

さらに、前記リンクは、その揺動方向に２つに分割され、前記ガイド部材のそれぞれを支持する分割リンクで構成され、前記分割リンクが、前記ガイド部材により前記操作杆が挟持される挟持位置と、前記操作杆の傾動範囲よりも広く離間した開放位置との間で開閉可能に構成することができる。

また、複数の操作杆が設けられている重機を遠隔操作する場合は、操作装置は、前記重機の操作杆に対応して複数備えることができる。

前記操作装置は、前記送信機での操作に対応する前記駆動ユニットの動作特性を変更可能に構成することで、送信機の操作と駆動ユニットのリンクの揺動とを用途や重機に応じて適宜調整し、より緻密な遠隔操作を行うことができる。なお、本構成において、動作特性とは、送信機の操作レバーなどの操作変化量に対する駆動ユニットの動作変化量であり、例えば、操作レバーの所定範囲内で、操作変化量に対する駆動ユニットの操作変化量を異ならせる場合などが例示できる。

さらに、本発明は、操作信号を発信する送信機と、
動作支点を中心として傾動可能な重機の操作杆の周囲に取り付けられ、前記操作信号によって前記操作杆を動作させる操作装置と、
を備えた重機の遠隔操作装置であって、
前記操作装置は、
前記動作支点の近傍位置を回転軸として揺動するリンクと、間に前記操作杆を挟持可能な２本の平行な棒状のガイド部材とを備えた駆動ユニットを有し、
前記リンクは、前記回転軸を同じに揺動し、前記ガイド部材をそれぞれ支持する２つの分割リンクで構成され、
前記分割リンクが、前記ガイド部材により前記操作杆が挟持される挟持位置と、前記操作杆の傾動範囲よりも広く離間した開放位置との間で開閉可能であることを特徴とする、重機の遠隔操作装置を提供する。

本発明によれば、操作杆の傾動をガイドするガイド部材を操作杆の動作軌跡に沿った円弧状に構成することにより、一方の操作ガイド部材が他方に沿って移動することとなる。このため、操作杆の傾斜角度に関係なく、操作杆を移動させる駆動機構の移動量と操作杆の操作ずれを少なくすることができる。また、受信機は、重機の操作杆周りに取りつける構成であり、小型に構成することが可能となる。

また、ガイド部材を２つの棒状部材で挟んだ構成とした場合において、操作杆の傾斜角度によるガイド間に位置する操作杆の幅寸法が変わらないため、操作杆の傾斜角度に関係なく、ガイド対の距離を小さくして遊びを少なくすることができ、高精度に操作することができる。

さらに、リンクを分割して、操作杆が狭持された挟持位置と広く離間した開放位置との間で移動可能とすることにより、操作杆の手動運転への切り替えが容易となり、装置を装着した状態で、遠隔操作と有人操縦との切り替え作業の煩雑性を解消することができる。

本発明の実施形態にかかる重機の遠隔操作装置を搭載する油圧ショベルの概略構成を示す図である。 図１の油圧ショベルの運転席の構成を示す斜視図である。 実施形態に係る重機の遠隔操作装置の装置構成を模式的に示すブロック図である。 受信機に含まれる左操作ハンドル操作装置の構成を示す平面図である。 図４の左操作ハンドル操作装置の構成を示す左側面図である。 図４の左操作ハンドル操作装置の構成を示す正面図である。 図４の左操作ハンドル操作装置の前後駆動ユニットの構成を示す図である。 図７の前後駆動ユニットの分解図である。 図４の左操作ハンドル操作装置の左右駆動ユニットの構成を示す図である。 図９の左右駆動ユニットの分解図である。 前後ガイド及び左右ガイドを開放した状態の左操作ハンドル操作装置の構成を示す平面図である。 前後ガイドを開放した状態の図４のXII-XII線における断面図である。 左右ガイドを開放した状態の図４のXIII-XIII線における断面図である。 受信機に含まれる左右の走行レバー・ペダル操作装置の構成を示す平面図である。 図１４の左走行レバー・ペダル操作装置の構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る重機の遠隔操作装置の送信機の構成を模式的に示す斜視図である。 送信機の操作レバーと操作装置との動作特性の特性曲線の例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る重機の遠隔操作装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる重機の遠隔操作装置を搭載する油圧ショベルの概略構成を示す図である。油圧ショベル１は、土砂の掘削作業等に用いられる重機であり、クローラーユニット２の上に旋回装置３を介して設けられ、クローラーユニット２に対して旋回可能に搭載された上部旋回体４と、上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置５とにより大略構成されている。

作業装置５は、ブーム５ａ、アーム５ｂ、バケット５ｃ、ブームシリンダ５ｄ、アームシリンダ５ｅ、バケットシリンダ５ｆ等を備えている。

上部旋回体４は、旋回装置３を介してクローラーユニット２上に取付けられている。上部旋回体４の左前側にはキャブ６が設けられている。キャブ６は、運転者が搭乗する運転室を構成する。キャブ６の内部には、図２に示すように運転席７、左右の操作ハンドル装置８，９、走行レバー・ペダル１０，１１等が配設されている。

運転席７は、油圧ショベル１を操縦する運転者が着座する。また、運転席７の左，右両側には、旋回装置３と作業装置５を操作する作業系の操作ハンドル装置８，９が配設されている。

左側の操作ハンドル装置８及び右側の操作ハンドル装置９は、それぞれ操作杆８ａ，９ａを有している。操作杆８ａ，９ａは、動作支点を中心として前後左右に傾動可能であり、操作杆８ａ，９ａを傾動させることで、旋回装置３と作業装置５がそれぞれの傾き方向に応じて割り当てられた動作を行う。なお、操作杆８ａ，９ａは、その傾動角度を調整することで、旋回装置３と作業装置５の移動加速度を調整することができ、大きく傾けると速い動作を行うようになっている。

左右の走行レバー・ペダル１０，１１は、運転席７の前側に位置してキャブ６のフロア６ｃ上に設けられており、該左，右の走行レバー・ペダル１０，１１は、運転席７に着座した運転者が両足で踏込み操作したり、又は手でレバー１０ａ，１１ａを手動操作したりすることにより前後方向に傾転され、それぞれクローラーユニット２の左右クローラーの前後走行操作を行う。左右の走行レバー・ペダル１０，１１は、前後方向に傾動可能であり、傾動角度を調整することで、走行速度を調整することができ、大きく傾けると高速で走行する。

図３は、実施形態に係る重機の遠隔操作装置の装置構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態にかかる遠隔操作装置２０は、油圧ショベル１に搭載される受信機２１と、受信機２１と無線通信可能で受信機２１を遠隔操作する送信機２２とで構成される。なお、本実施形態では、受信機２１と送信機２２間の通信は無線通信としているが、有線通信などで構成されていてもよい。

受信機２１は、送信機２２からの制御信号を受信して油圧ショベル１の左右の操作ハンドル装置８，９及び左右の走行レバー・ペダル１０，１１に外力を与えて駆動させることで、油圧ショベル１を操作する。

受信機２１は、送信機２２との通信や動作制御を行う制御装置２３と、制御装置２３からの動作制御により駆動する右操作ハンドル操作装置２４、左操作ハンドル操作装置２５、右走行レバー・ペダル操作装置２６、左走行レバー・ペダル操作装置２７とを備えている。各装置は、制御部と有線で接続されており、送信機２２からの信号を受信した制御装置２３からの制御信号により作動する。

右操作ハンドル操作装置２４、左操作ハンドル操作装置２５は、運転席７の左，右両側に配置された操作ハンドル装置８，９の周りに取り付けられ、左右の操作ハンドル装置８，９の操作杆８ａ，９ａを前後左右に傾動させるユニットである。右走行レバー・ペダル操作装置２６、左走行レバー・ペダル操作装置２７は、キャブ６のフロア６ｃ上に固定され、左右の走行レバー・ペダル１０，１１を前後に傾動させるユニットである。

送信機２２は、受信機２１と無線通信可能なリモートコントローラであり、受信機２１の各操作装置２４，２５，２６，２７を作動させる。送信機２２は、図１６に示すように例えば各操作装置２４，２５，２６，２７に対応した４つの操作レバー８１，８２，８３，８４を有する構成とすることができる。また、送信機２２及び受信機２１は、送信機２２の操作レバー８１，８２，８３，８４の傾動角度に応じて各操作装置２４，２５，２６，２７の駆動量を調整することができるように構成されている。

次に、操作ハンドル操作装置２４，２５具体的な構成について説明する。図４は、受信機に含まれる左操作ハンドル操作装置の構成を示す平面図である。図５は、左操作ハンドル操作装置の構成を示す左側面図である。図６は、左操作ハンドル操作装置の構成を示す正面図である。以下、本実施形態では、左操作ハンドル操作装置２５の構成を例にとって説明するが、右操作ハンドル操作装置２４も左右対称で同じ構成となる。

左操作ハンドル操作装置２５は、運転席７の座面７ａに対し左側に位置する左操作ハンドルユニット８の周りに取り付けられる。左操作ハンドル操作装置２５は、取り付けフレーム３０と前後駆動ユニット３１と左右駆動ユニット３２とを備え、互いの交差箇所で操作杆８ａを支持する。前後駆動ユニット３１と左右駆動ユニット３２は、互いのガイド対４０，４８に沿って操作杆８ａ操作ハンドル装置８の操作杆８ａの移動を許容するとともに、短手方向に移動することによって操作杆８ａを特定の方向に操作する。

取り付けフレーム３０は、図５に示すように、略コの字型の主フレーム３３を備える。主フレーム３３は、左操作ハンドルユニット８に座面７ａ前方側から取り付け、支持脚３４によりキャブ６のフロア６ｃ上に支持される。主フレーム３３は、左操作ハンドルユニット８の上方に位置する上フレーム３３ａを備える。

上フレーム３３ａは、矩形枠状のフレームであり、左操作ハンドルユニット８の操作杆８ａを囲うように配置される。上フレーム３３ａには、前方側に設けられた前フレーム３３ｂと両側方側に設けられた側方フレーム３３ｃが接続されている。前フレーム３３ｂには支持脚３４が設けられフロア６ｃに支持される。前フレーム３３ｂには、左右駆動ユニット３２のアクチュエータ４５のシリンダ４５ａが固定される。

側方フレーム３３ｃは、シリンダ３６ａを取り付けるためのものであり、運転席に固定又は載置させてもよい。また、外側のフレームには後述する前後駆動ユニット３１のアクチュエータ３６のシリンダ３６ａが固定される。

本実施形態にかかる左操作ハンドル操作装置２５は、上記のフレーム構成とすることにより、運転席７の座席スペースを確保した機器配置構成とすることができ、重機への挿着状態で運転者の乗降・搭乗操作が可能となる。これにより作業現場での煩雑性を解消することができ、作業時間を短縮することができる。

次に、前後駆動ユニット３１について説明する。前後駆動ユニット３１は、上フレーム３３ａの両側方壁を跨ぐように設けられ、上フレーム３３ａの両側方壁に設けられた支持軸３７を中心として揺動可能に取り付けられた前後ガイド３５と、前後ガイド３５を前後方向に揺動させるアクチュエータ３６とを備える。

アクチュエータ３６は、制御装置２３からの制御信号を受けて所定の回転方向及び回転量で駆動するモータ３６ｃがシリンダ３６ａに設けられており、当該モータ３６ｃの動きに伴い、ピストン３６ｂが伸縮する。

前後ガイド３５は、アクチュエータ３６のピストン３６ｂに接続され、支持軸周りに揺動可能な第１リンク３８と、第１リンク３８と係脱自在に構成され、上フレーム３３ａの両側方壁に設けられた左右一対の第２リンク３９と、左右一対の第２リンク３９間を跨ぐように配置される一対のガイド対４０とを備える。

第１リンク３８と第２リンク３９は同じ支持軸３７に配置され、図５の矢印９０に示すように、アクチュエータ３６の伸縮に伴い、支持軸３７を中心として揺動する。

一対のガイド対４０は、第２リンク３９の間に渡された、所定の間隔をおいて互いに平行に配置された丸棒で構成されている。ガイド対４０の間には、操作ハンドル装置８の操作杆８ａが配置され、ガイド対４０によって操作杆８ａが前後方向に挟持される。一方、一対のガイド対４０は互いに平行であるため、操作杆８ａは、ガイド対４０に沿って左右方向に自由に移動することが可能である。

ガイド対４０は、第２リンク３９への接続箇所である両端部分を除いて操作杆８ａの動作軌跡に沿った円弧状に構成されている。円弧は、操作杆８ａへの挟持位置と操作杆８ａの動作支点８ｂまでの距離を半径とすることが好ましい。

前後ガイド３５は、アクチュエータ３６の伸縮に伴い、第１リンク３８及びこれに接続された第２リンク３９が傾倒する。上記のように、ガイド対４０の間に操作ハンドル装置８の操作杆８ａが設けられているため、図５の実線で示した操作杆８ａのニュートラル位置に対し、矢印９１に示すように、アクチュエータ３６が縮小すると後側に、伸張すると前側に、操作杆８ａがそれぞれ傾倒する。

このとき、支持軸３７は、操作杆８ａの動作支点８ｂに近い位置に設けられており、前後ガイド３５は操作杆８ａの動作軌跡と近い円弧を描いて傾倒する。このためその並び方向は、傾倒する操作杆８ａに対して、略同じ方向となる。このため、ガイド対４０に挟まれる操作杆８ａの幅寸法は操作杆８ａの傾斜角度に関係なくほぼ一定を維持することとなる。よって、ニュートラル位置にある操作杆８ａの径寸法に応じてガイド対４０の離間距離を決定すればよく、傾斜角度を考慮した余分な遊びを設ける必要がない。

また、操作ハンドルの操作杆８ａは傾倒動作するため、ガイド対４０を同様に傾倒動作とすることで、ガイド対４０を直線的に移動させる場合と較べて、操作杆８ａの傾倒角度に応じたズレ量を少なくすることができる。このため、送信機２２の操作量とほぼ対応して動作するガイド対４０の変動幅に操作杆８ａの傾倒角度を一致させることができ、動作精度を向上させることができる。

第２リンク３９は、離間距離の調整を可能な状態でガイド対４０を取り付けることができる。図８に示すように第２リンク３９の上端とガイド対４０の下端に設けられた取り付け壁３９ａ，４０ａは、ガイド対４０の並列方向に対向するように構成されており、両者をビス４１で固定する。このとき、取り付け壁３９ａ，４０ａの間に所定枚数のスペーサ４２を挟むことにより、ガイド対４０の第２リンク３９への取り付け位置を調整することができる。なお、図８においては左右駆動ユニット３２のガイド対４８の記載は省略している。

次に左右駆動ユニット３２について説明する。左右駆動ユニット３２は、上フレーム３３ａの前後側壁を跨ぐように設けられ、上フレーム３３ａの前後側壁に設けられた支持軸４３を中心として揺動可能に取り付けられた左右ガイド４４と、左右ガイド４４を左右方向に揺動させるアクチュエータ４５とを備える。アクチュエータ４５は、前後駆動ユニットに用いられているアクチュエータ３６と同様に制御装置２３からの制御信号によりピストン４５ｂが伸縮する。

左右ガイド４４は、アクチュエータ４５のピストン４５ｂに接続され、支持軸４３周りに揺動可能な第１リンク４６と、第１リンク４６と係脱自在に構成され、上フレーム３３ａの前後側壁に設けられた前後一対の第２リンク４７と、前後一対の第２リンク４７間を跨ぐように配置される一対のガイド対４８とを備える。

第１リンク４６と第２リンク４７は同じ支持軸４３に配置され、図６の矢印９３に示すように、アクチュエータ４５の伸縮に伴い、支持軸４３を中心として揺動する。

一対のガイド対４８は、第２リンク４７の間に渡された、所定の間隔をおいて互いに平行に配置された丸棒で構成されている。ガイド対４８の間には、操作ハンドル装置８の操作杆８ａが配置され、ガイド対４８によって操作杆８ａが左右方向に挟持される。一方、一対のガイド対４８は互いに平行であるため、操作杆８ａは、ガイド対４８に沿って前後方向に自由に移動することが可能である。

ガイド対４８は、第２リンク４７への接続箇所である両端部分を除いて操作杆８ａの動作軌跡に沿った円弧状に構成されている。円弧は、操作杆８ａへの挟持位置と操作杆８ａの動作支点８ｂまでの距離を半径とすることが好ましい。

左右ガイド４４は、アクチュエータ４５の伸縮に伴い、第１リンク４６及びこれに接続された第２リンク４７が傾倒する。上記のように、ガイド対４８の間に操作ハンドル装置８の操作杆８ａが設けられているため、図６の実線で示した操作杆８ａのニュートラル位置に対し、アクチュエータ４５が縮小すると右側に、伸張すると左側に、操作杆８ａがそれぞれ傾倒する。

このとき、支持軸４３は、操作杆８ａの動作支点８ｂに近い位置に設けられており、左右ガイド４４は操作杆８ａの動作軌跡と近い円弧を描いて傾倒する。このため、その並び方向は、傾倒する操作杆８ａに対して、略同じ方向となる。このため、ガイド対４８に挟まれる操作杆８ａの幅寸法は操作杆８ａの傾斜角度に関係なくほぼ一定を維持することとなる。よって、ニュートラル位置にある操作杆８ａの径寸法に応じてガイド対４８の離間距離を決定すればよく、傾斜角度を考慮した余分な遊びを設ける必要がない。

また、操作ハンドルの操作杆８ａは傾倒動作するため、ガイド対４８を同様に傾倒動作とすることで、ガイド対４８を直線的に移動させる場合と較べて、操作杆８ａの傾倒角度に応じたズレ量を少なくすることができる。このため、送信機２２の操作量とほぼ対応して動作するガイド対４８の変動幅に操作杆８ａの傾倒角度を一致させることができ、動作精度を向上させることができる。

本実施形態では、ガイド対４０，４８は、図７及び図９に示すように、お互いのガイド対と交差する範囲においては、円弧状に構成されているため、一方のガイド対が移動する場合は、他方のガイド対に沿って移動することとなる。このため、ガイド対４０，４８間の上下方向の距離が揺動角度に応じて変化が少なく、操作杆８ａの移動とガイドとを高精度に行うことができる。

また、図１０に示すように、左右ガイド４４の第２リンク４７も、第２リンク４７の上端とガイド対４８の下端に設けられた取り付け壁４７ａ，４８ａは、ガイド対４８の並列方向に対向するように構成されており、両者をビス４９で固定する。このとき、取り付け壁４７ａ，４８ａの間に所定枚数のスペーサ５０を挟むことにより、ガイド対４８の第２リンク４７への取り付け位置を調整することができる。

前後駆動ユニット３１と左右駆動ユニット３２は、それぞれ独立したアクチュエータ３６，４５により独立駆動するように構成されている。また、前後ガイド３５と左右ガイド４４は、操作杆８ａの動作支点８ｂ近傍に位置する支持軸３７，４３を中心に揺動可能に構成されているため、円弧状の軌跡で操作杆８ａを移動させる。

前後ガイド３５と左右ガイド４４に設けられるガイド対４０，４８は所定の間隔をおいて互いに平行に配置され、互いに直行して配置される。このため、当該隙間に挟持される操作杆８ａの動作において、操作杆８ａの隙間内でのガイド対４０，４８の長手方向への移動を許容するため、一方の揺動による操作杆８ａの移動が、他方のガイド対によって干渉されることがない。

さらに、ガイド対４０，４８はそれぞれ円弧状に設けられ、互いの移動時に干渉することがない。また、上記のようにガイド対を円弧状とし、揺動可能に構成することにより、ガイド対４０，４８による操作杆８ａ挟持の遊びを小さくすることができる。これにより、精細な動作が可能となり動作精度が向上する。

また、ガイド対４０，４８の間隔を最適に調整することで、作業中に発生する操作杆８ａの振動による入力ノイズを防止することができる。

また、本実施形態の前後ガイド３５と左右ガイド４４は、重機への装着時において有人操作を行う場合に操作ハンドルの動作抵抗を少なくするため、操作ハンドル装置を装着したままで操作杆８ａの開放ができるように構成されている。

具体的には、図１１に示すように、前後ガイド３５と左右ガイド４４の第２リンク３９，４７がそれぞれの揺動方向に２つにそれぞれ分割できるように構成され、ガイド対４０，４８が操作杆８ａを開放できるように構成されている。これにより、有人操作において抵抗なく操作杆８ａを操作することができる。

図１２は、前後ガイドを開放した状態を示す図であり、図４のXII-XII線における断面図である。図１３は、左右ガイドを開放した状態を示す図であり、図４のXIII-XIII線における断面図である。

前後ガイド３５と左右ガイド４４はアクチュエータ３６，４５にそれぞれ連結する第１リンク３８，４６とガイド対４０，４８が設けられている第２リンク３９，４７との係合を脱着可能とし、さらに、第２リンク３９，４７を分割可能に構成することによって、開放することができる。

図１２，図１３に示すように、前後ガイド３５と左右ガイド４４の第１リンク３８，４６は、それぞれ貫通孔３８ａ，４６ａを備えている。

また、第２リンク３９，４７は、図１２，１３に示すように、それぞれの揺動方向に２つに分割された構成であり、２つの分割リンク３９ｂ，３９ｃ，４７ｂ，４７ｃは、支持軸３７，４３に軸支されている。分割リンク３９ｂ，３９ｃ，４７ｂ，４７ｃには、それぞれにガイド対４０，４８が取り付けられている。

前後ガイド３５の分割リンク３９ｂ，３９ｃ及び左右ガイド４４の分割リンク４７ｂ，４７ｃは、両者がそれぞれ支持軸３７，４３を中心として傾倒することで離接可能である。分割リンク３９ｂ，３９ｃ及び分割リンク４７ｂ，４７ｃが近接した挟持位置にあるときは、ガイド対４０，４８によって操作杆８ａを支持することができる。一方、分割リンク３９ｂ，３９ｃ及び分割リンク４７ｂ，４７ｃが上フレーム３３ａの側壁側に広がった開放位置にあるときは、操作杆８ａがガイド対４０，４８から開放され、操作杆８ａの可動範囲内において前後ガイド３５と左右ガイド４４との接触はなく、操作杆８ａを抵抗なく操作することができる。

第２リンク３９，４７の分割リンク３９ｂ，３９ｃ，４７ｂ，４７ｃには、係合ピン５３，５４を挿入する貫通孔５１ｂ，５１ｃ，５２ｂ，５２ｃが設けられており、分割リンク３９ｂ，３９ｃ及び分割リンク４７ｂ，４７ｃを連結するときは、貫通孔５１ｂ，５１ｃの双方に係合ピン５３を、貫通孔５２ｂ，５２ｃの双方に係合ピン５４をそれぞれ挿入することで、分割リンク３９ｂ，３９ｃ及び分割リンク４７ｂ，４７ｃが連結される。

なお、本実施形態では、挟持位置にある分割リンク３９ｂ，３９ｃ及び分割リンク４７ｂ，４７ｃに設けられている貫通孔５１ｂ，５１ｃ及び貫通孔５２ｂ，５２ｃが重なるように、分割リンク３９ｃ、４７ｃは、それぞれ連結片５５，５６を備え、当該連結片５５，５６に貫通孔５１ｃ，５２ｃが設けられている。

また、連結片５５，５６には、第１リンク３８，４６に設けられている貫通孔３８ａ，４６ａと重なり可能な位置に貫通孔５７，５８が設けられており、両者が重なった位置において、係合ピン５９，６０を挿通させることで、第１リンク３８，４６と第２リンク３９，４７が係合する。

次に左右の走行レバー・ペダル操作装置の構成について説明する。図１４は、左右の左走行レバー・ペダル操作装置の構成を示す平面図である。図１５は、左走行レバー・ペダル操作装置の構成を示す側面図である。

本実施形態にかかる左右の走行レバー・ペダル操作装置２６，２７は、キャブ６のフロア６ｃ上に固定され、左右の走行レバー・ペダル１０，１１の傾斜角度を遠隔操作する装置である。以下、左走行レバー・ペダル操作装置２７を例にとって説明するが、右走行レバー・ペダル操作装置２６も左右対称で同様の構成となる。

走行レバー・ペダル操作装置２６，２７は、フロア６ｃの左右の走行レバー・ペダル１０，１１の外側側方位置に固定される。フロア６ｃへの固定は、取り付けベース６１を固定ビス６２を用いてビス止めする。

取り付けベース６１の上面には、カバー６３内に収納されたアクチュエータ６４とリンクユニット６５が設けられる。

アクチュエータ６４は、制御装置２３からの制御信号を受けて所定の回転方向及び回転量で駆動する電気モータである。

アクチュエータ６４の回転軸にはロータ６６が接続され、駆動ベルト６７によりリンクユニット６５を駆動させる。

駆動ベルト６７は、リンクユニット６５の駆動軸６８を駆動させる。駆動軸６８が左右の走行レバー・ペダル１０，１１の回転軸の側方位置に位置するように配置されている。

駆動軸６８には、リンク６９が接続されている。リンク６９の端部には、左右の走行レバー・ペダル１０，１１の後端部分を上下方向から挟持する連結部材７０ａ，７０ｂが設けられている。

走行レバー・ペダル操作装置２６，２７は、アクチュエータ６４の動作に連動してリンク６９が矢印９５に示すように、駆動軸６８を中心として回転する。これにより、リンクに連結された走行レバー・ペダル１０，１１を操作することができる。

上記の構成を有する受信機２１は、送信機２２の操作レバー８１，８２，８３，８４の動作に対応して、各操作装置２４，２５，２６，２７が駆動する。すなわち、右操作ハンドル操作装置２４、左操作ハンドル操作装置２５に対応する操作レバー８１，８２は、２軸方向に自由度を有し、操作レバー８１，８２の前後の動きで前後駆動ユニット３１のアクチュエータ３６を、左右の動きで左右駆動ユニット３２のアクチュエータ４５を動作させる。

一方、右走行レバー・ペダル操作装置２６，左走行レバー・ペダル操作装置２７に対応する操作レバー８３，８４は、前後方向のみに自由度を有し、操作レバー８３，８４の前後の動きがアクチュエータ６４を動作させる。

また、操作レバー８１，８２，８３，８４の操作量と、各操作装置のアクチュエータの動作量の対応付けは、変更可能に構成されていることが好ましい。例えば、図１７に示すように、符号８５で示す特性カーブでは、両者の関係は比例の関係となっており、操作レバーの操作量はそのままアクチュエータの動作量に対応する。

なお、この特性カーブは、例えば、全体又は部分的に傾きを変化させたり、切片の位置を変化させて、送信機での操作に対応する駆動ユニットの動作特定を任意に変更することができる。

このように、操作レバー８１，８２，８３，８４の操作量と、各操作装置のアクチュエータの動作量の対応付けを変更可能にすることにより、より緻密な遠隔操作を可能とし、また、重機ごとに異なる操作ハンドル装置８の操作杆８ａの動作特性に応じた調整が可能となる。

特性カーブは、例えば、受信機２１の制御部２３に操作パネルなどを設けて調整することができる。また、特性カーブは、操作装置２４，２５，２６，２７のアクチュエータごとに独立して設定することができるようにすることが好ましい。

以上のように、この発明の遠隔操作装置は、運転席周りに設けられた左右の操作ハンドル装置８，９と、フロア６ｃに設けられた左右の走行レバー・ペダル１０，１１の周りにそれぞれを独立駆動させる操作装置を取り付けることで、重機の改修などを行う必要がなく、遠隔操作することができる。

また、各操作装置は操作ハンドルの周囲にコンパクトに取り付けることができるため、取り付け作業が簡単あり、また、取り付けたままで有人操作を行うことも可能である。

さらに、操作ハンドルの傾動をガイドするガイド部材を操作ハンドルの動作軌跡に沿った円弧状に構成することにより、操作ハンドルの傾斜角度に関係なく、操作ハンドルを移動させる駆動機構の移動量と操作ハンドルの操作ずれを少なくすることができ、高精度な操作を可能とすることができる。

さらに、操作杆を狭持する挟持位置からガイド対が広く離間した開放位置へガイド対を移動可能とすることにより、操作杆が開放される。このため、操作ハンドルを手動で自由に動かすことが可能であり、装置の装着を維持したまま遠隔操作と有人操縦との切り替えを容易に行なうことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。たとえば、受信機は、左右の操作ハンドル装置８，９及び左右の走行レバー・ペダル１０，１１を操作する４つの操作装置を備えているが、他の操作ハンドル又は操作レバーを備えた重機であれば、これらの操作ハンドルなどに対応する操作装置を設けることもできる。

１ 油圧ショベル
２ クローラーユニット
３ 旋回装置
４ 上部旋回体
５ 作業装置
５ａ ブーム
５ｂ アーム
５ｃ バケット
５ｄ ブームシリンダ
５ｅ アームシリンダ
５ｆ バケットシリンダ
６ キャブ
６ｃ キャブフロア
７ 運転席
７ａ 座面
８ 左操作ハンドル装置
８ａ 操作杆
８ｂ 動作支点
９ 右操作ハンドル装置
１０ 左走行レバー・ペダル
１１ 右走行レバー・ペダル
２０ 遠隔操作装置
２１ 受信機
２２ 送信機
２３ 制御装置
２４ 右操作ハンドル操作装置
２５ 左操作ハンドル操作装置
２６ 右走行レバー・ペダル操作装置
２７ 左走行レバー・ペダル操作装置
３０ 取り付けフレーム
３１ 前後駆動ユニット
３２ 左右駆動ユニット
３３ 主フレーム
３３ａ 上フレーム
３３ｂ 前フレーム
３３ｃ 側方フレーム
３４ 支持脚
３５ 前後ガイド
３６，４５ アクチュエータ
３６ａ，４５ａ シリンダ
３６ｂ，４５ｂ ピストン
３６ｃ モータ
３７，４３ 支持軸
３８，４６ 第１リンク
３８ａ，４６ａ 貫通孔
３９，４７ 第２リンク
３９ｂ，３９ｃ，４７ｂ，４７ｃ 分割リンク
４０，４８ ガイド対
４２，５０ スペーサ
４４ 左右ガイド
４７ａ，４８ａ 取り付け壁
４９ ビス
５１ｂ，５１ｃ，５２ｂ，５２ｃ 貫通孔
５３，５４，５９，６０ 係合ピン
５７，５８ 貫通孔
６１ 取り付けベース
６２ 固定ビス
６３ カバー
６４ アクチュエータ
６５ リンクユニット
６６ ロータ
６７ 駆動ベルト
６８ 駆動軸
６９ リンク
７０ａ，７０ｂ 連結部材
８１，８２，８３，８４ 操作レバー

Claims (8)

1. 操作信号を発信する送信機と、
   動作支点を中心として傾動可能な重機の操作杆の周囲に取り付けられ、前記操作信号によって前記操作杆を動作させる操作装置と、
   を備えた重機の遠隔操作装置であって、
   前記操作装置は、
   前記動作支点の近傍位置を回転軸として揺動するリンクと、前記リンクに接続しその長さ方向に沿って前記操作杆を案内する棒状のガイド部材とを備えた２組の駆動ユニットを有し、
   前記２組の駆動ユニットは、前記回転軸が互いに直交し、双方の前記ガイド部材の交差位置で前記操作杆と接続し、
   前記ガイド部材は、一方のガイド部材が他方のガイド部材に沿って移動でき、且つ、前記操作杆を挟むように間隔をおいて互いに平行配置された２本の棒状部材で構成されており、
   当該操作装置を重機から取り外さずに前記ガイド部材における前記２本の棒状部材が前記操作杆から離れることで、搭乗者が前記操作杆を移動操作できる有人操作態様と、前記ガイド部材が移動することで前記操作杆が操作される遠隔通信操作態様と、に切り替えられることを特徴とする、重機の遠隔操作装置。
2. 操作信号を発信する送信機と、
   動作支点を中心として傾動可能な重機の操作杆の周囲に取り付けられ、前記操作信号によって前記操作杆を動作させる操作装置と、
   を備えた重機の遠隔操作装置であって、
   前記操作装置は、
   前記動作支点の近傍位置を回転軸として揺動するリンクと、前記リンクに接続しその長さ方向に沿って前記操作杆を案内する棒状のガイド部材とを備えた２組の駆動ユニットを有し、
   前記２組の駆動ユニットは、前記回転軸が互いに直交し、双方の前記ガイド部材の交差位置で前記操作杆と接続し、
   前記ガイド部材は、円弧状に構成されて、一方のガイド部材が他方のガイド部材に沿って移動でき、且つ、前記操作杆を挟むように間隔をおいて互いに平行配置された２本の棒状部材で構成されており、
   前記リンクは、前記２本の棒状部材間の間隔を変更可能に構成されていることを特徴とする、重機の遠隔操作装置。
3. 操作信号を発信する送信機と、
   動作支点を中心として傾動可能な重機の操作杆の周囲に取り付けられ、前記操作信号によって前記操作杆を動作させる操作装置と、
   を備えた重機の遠隔操作装置であって、
   前記操作装置は、
   前記動作支点の近傍位置を回転軸として揺動するリンクと、前記リンクに接続しその長さ方向に沿って前記操作杆を案内する棒状のガイド部材とを備えた２組の駆動ユニットを有し、
   前記２組の駆動ユニットは、前記回転軸が互いに直交し、双方の前記ガイド部材の交差位置で前記操作杆と接続し、
   前記ガイド部材は、円弧状に構成されて、一方のガイド部材が他方のガイド部材に沿って移動でき、且つ、前記操作杆を挟むように間隔をおいて互いに平行配置された２本の棒状部材で構成されており、
   前記リンクは、その揺動方向に２つに分割され、前記ガイド部材のそれぞれを支持する分割リンクで構成され、前記分割リンクが、前記ガイド部材により前記操作杆が挟持される挟持位置と、前記操作杆の傾動範囲よりも広く離間した開放位置との間で開閉可能であることを特徴とする、重機の遠隔操作装置。
4. 前記２本の棒状部材間の間隔が変更可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の重機の遠隔操作装置。
5. 前記２本の棒状部材が着脱可能に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の重機の遠隔操作装置。
6. 前記操作装置が、前記重機の操作杆に対応して、複数備えられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の重機の遠隔操作装置。
7. 前記操作装置は、前記送信機での操作に対応する前記駆動ユニットの動作特性を変更可能に構成されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の重機の遠隔操作装置。
8. 操作信号を発信する送信機と、
   動作支点を中心として傾動可能な重機の操作杆の周囲に取り付けられ、前記操作信号によって前記操作杆を動作させる操作装置と、
   を備えた重機の遠隔操作装置であって、
   前記操作装置は、
   前記動作支点の近傍位置を回転軸として揺動するリンクと、間に前記操作杆を挟持可能な２本の平行な棒状のガイド部材とを備えた駆動ユニットを有し、
   前記リンクは、前記回転軸を同じに揺動し、前記ガイド部材をそれぞれ支持する２つの分割リンクで構成され、
   前記分割リンクが、前記ガイド部材により前記操作杆が挟持される挟持位置と、前記操作杆の傾動範囲よりも広く離間した開放位置との間で開閉可能であることを特徴とする、重機の遠隔操作装置。

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