JPH0849262A

JPH0849262A - 掘削機の操作用仮想音生成装置

Info

Publication number: JPH0849262A
Application number: JP18606494A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Hatamura; 洋太郎畑村; Ryuji Takada; 龍二高田; Yasuo Tanaka; 康雄田中; Yutaka Watanabe; 豊渡辺; Seiji Yamashita; 誠二山下
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】遠隔操縦の場合でも、作業状態を確実に把握
し、適切な操縦を行なうことができる掘削機の操作用仮
想音生成装置を提供すること。【構成】遠隔操縦装置１０の操作レバー１１Ｌ_a 〜１
１Ｌ_c の操作信号は掘削機側の制御装置２３へ無線送信
され、これに応じてコントロールバルブの比例ソレノイ
ド２ａ〜２１ｃが励磁されて掘削機が駆動される。掘削
機の作業力（アームのねじれと掘削力）は作業力検出装
置２６で検出され、遠隔操縦装置１０の制御装置１３へ
無線送信され、その周波数変換器１３８Ｆはアームのね
じれに応じた周波数信号を出力し、この周波数信号は増
幅器１３８Ａで掘削力に応じた増幅率で増幅され、この
増幅された信号はスピーカ１７から仮想音として出力さ
れる。仮想音を聞くことで作業状態が把握でき、作業機
を適切に操作できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の掘削
機を遠隔操縦して作業を行なうときに使用される掘削機
の操作用仮想音生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】掘削機は、オペレータが操作レバーを操
作して対応するアクチュエータを駆動することにより所
望の掘削作業を行なうものであり、その典型として油圧
ショベルがある。図８に油圧ショベルを示す。図８は油
圧ショベルの側面図である。この図で、１は下部走行
体、２は下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋
回体である。３はフロント機構であり、上部旋回体２に
可回動に取り付けられたブーム４、ブーム４に可回動に
取り付けられたアーム５、アーム５に可回動に取り付け
られたバケット６より成る。４Ｓはブーム４を駆動する
油圧シリンダ、５Ｓはアーム５を駆動する油圧シリン
ダ、６Ｓはバケット６を駆動する油圧シリンダである。
６Ｐ₁ はアーム５の先端とバケット６とを連結するピ
ン、６Ｐ₂ は油圧シリンダ６Ｓとバケット６との間に介
在するリンク機構とバケット６とを連結するピンであ
る。７は運転室であり、内部に操作レバーを備えてい
る。オペレータが運転室７内の操作レバーのうちの所要
の操作レバーを操作することにより図示しないコントロ
ールバルブを作動させ、これに対応する油圧シリンダ、
走行モータ、旋回モータ等のアクチュエータをその操作
量に応じた速度で駆動し、掘削又はその他の所要の作業
を行なう。

【０００３】このような油圧ショベルによる作業は、通
常、オペレータが運転室７に搭乗し、操作レバーを操作
して行なわれるが、危険な個所での作業、例えば、崖の
近辺、崩壊のおそれのある建造物の近辺、河川等におけ
る作業、火山の土石流の除去作業等の作業を行なう場合
には、オペレータが搭乗して作業をするのは危険である
ので、遠隔操縦手段が用いられる。

【０００４】遠隔操縦手段は、受信信号に応じて各コン
トロールバルブを作動させる油圧ショベル側の制御装置
と、この制御装置に有線又は無線で信号を送信する遠隔
操縦装置とで構成される。遠隔操縦装置には、油圧ショ
ベルの操作レバーに対応する操作レバーが備えられ、オ
ペレータは遠隔個所に設けられた遠隔操縦装置の各操作
レバーを、油圧ショベルの操作レバーと同じように操作
することにより、その操作量に応じた信号を油圧ショベ
ル側の制御装置に送信し、油圧ショベルを操縦する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】オペレータが運転室７
に搭乗して油圧ショベルを操作する場合、オペレータ
は、作業個所を見たり、車体の振動や傾きを感知しなが
ら、かつ、油圧回路のリリーフ音やエンジン音を聞きな
がら、それらに基づいて掘削等の作業状態を把握し、車
体に破損が生じるような過負荷が発生しないように適切
な操作を行なう。しかし、遠隔操縦手段による油圧ショ
ベルの操縦では、オペレータは運転室７に搭乗しないの
で車体の振動や傾きを感知することはできず、又、遠隔
操縦する個所と油圧ショベルとが遠く離れている場合に
は作業個所も見ることができず、さらに、運転室や作業
個所で発生する作業音もほとんど聞こえない（聞こえた
としても何の音か判らない）ので、油圧ショベルの作業
状態を把握することはできず、過負荷が発生しているの
を知ることもできず、油圧ショベルの適切な操作は極め
て困難である。

【０００６】例えば、油圧ショベルによる側溝掘り作業
では、油圧ショベルを側溝に並行して停止させ、上部旋
回体２に旋回力を与えてバケット６の側面を側溝の一方
の側壁に押し付けながら溝を掘削してゆく。この場合、
旋回力が過大であると側溝側壁への押し付け力が過大と
なり、これに掘削応力が加わることによりバケットの連
結ピン６Ｐ₁ が破損する。このような状態は、オペレー
タが搭乗している場合には車体の傾きで直ちに感知する
ことができるが、遠隔操縦の場合には知ることができ
ず、上述のように作業個所が遠く離れている場合には作
業が行なわれているか否かさえも不明である。

【０００７】通常、遠隔操縦では、油圧ショベルにカメ
ラ又はマイクロフォン或いはその両者を搭載し、カメラ
の映像やマイクロフォンの音声を遠隔操縦装置側で受信
し、掘削個所の映像を見たり、音を聞いたりしながら油
圧ショベルを遠隔操縦する手段が用いられる。しかし、
このような手段では、車体の振動や傾きを感知すること
はできず、そのうえ、カメラではその視野は限定され、
常時作業個所を視野に収めることはできず、又、マイク
ロフォンが介在すると、直接聞く場合とは異なった音に
聞こえるばかりでなく、同一個所で複数の油圧ショベル
が作業を行なっている場合には自己の油圧ショベルの音
を聞き分けるのは困難である。このため、油圧ショベル
にカメラやマイクロフォンを備えても、遠く離れた地点
での適切な操縦は困難となる。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、遠隔操縦の場合でも、作業状態を確実に把
握し、適切な操縦を行なうことができる掘削機の操作用
仮想音生成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、アクチュエータにより駆動される作業機
構を備えた掘削機において、前記作業機構のねじれおよ
び前記掘削機の掘削力より成る作業力を検出する作業力
検出手段と、この作業力検出手段で検出された前記ねじ
れおよび前記掘削力の大きさに基づいて可聴音を生成す
る可聴音生成手段とを設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】遠隔操縦装置の操作手段を操作するとアクチュ
エータが駆動され、掘削時には掘削機の作業機構に作業
力が作用する。この作業力は、作業機構のねじれと掘削
力により表され、このねじれの大きさと掘削力の大きさ
に基づいて、可聴音生成手段により作業中に発生する音
響とは全く別の音（仮想音）を発生させる。オペレータ
は、発生した仮想音を聞くことにより作業状態を感覚的
に把握することができ、これに基づいて掘削機を、破損
につながるような過負荷を発生させることなく、適切に
操作することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る油圧ショベルの操作
用仮想音生成装置のブロック図である。この図で、１０
は遠隔操縦装置、２０は作業機に備えられている装置を
示す。まず、遠隔操縦装置１０において、１１Ｌ_a 、１
１Ｌ_b 、１１Ｌ_c は操作レバー、１２Ｌ_a 、１２Ｌ_b 、
１２Ｌ_c は各操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ_c
の操作量に比例した電気信号を発生する操作信号発生装
置を示す。なお、操作レバーの数は作業機により定まる
ものであり、図示のように３つに限ることはない。１３
は制御装置、１４は無線送信装置、１４ａは送信用アン
テナ、１５は無線受信装置、１５ａは受信用アンテナ、
１６は音響増幅器、１７はスピーカである。

【００１２】制御装置１３は以下の構成を有する。１３
１は操作信号発生装置１２Ｌ_a 、１２Ｌ_b 、１２Ｌ_c の
出力信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、１３
２は所要の演算、制御を行なうＣＰＵ、１３３はデータ
を一旦蓄積するＲＡＭ、１３４はＣＰＵ１３２の動作の
手順が格納されたＲＯＭである。１３５は出力インタフ
ェース、１３６は入力インタフェース、１３７は所定の
データをアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、１３８は
Ｄ／Ａ変換器１３７の出力信号に基づいて仮想音信号を
生成する変換装置である。上記の構成中、ＲＯＭ１３４
は、Ａ／Ｄ変換プログラム１３４ａ、送信プログラム１
３４ｂ、受信プログラム１３４ｃ、演算プログラム１３
４ｄ、およびＤ／Ａ変換プログラム１３４ｅの各プログ
ラムで構成されている。又、変換装置１３８は、ＶＦコ
ンバータ等の周知の周波数変換器１３８Ｆおよび可変ゲ
インの増幅器１３８Ａ（乗算器でもよい）で構成されて
いる。

【００１３】次に、作業機側の装置２０において、２１
ａ、２１ｂ、２１ｃは油圧ショベルのコントロールバル
ブを駆動する比例ソレノイドであり、遠隔操縦装置１０
の操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ_c に対応す
る。２２は各比例ソレノイド２１ａ、２１ｂ、２１ｃに
駆動電流を供給するドライバ、２３は制御装置、２４は
無線受信装置、２４ａは受信アンテナ、２５は無線送信
装置、２５ａは送信アンテナ、２６は作業力検出装置で
ある。作業力検出装置２６については図２、図３および
図４を参照して後述する。

【００１４】制御装置２３は以下の構成を有する。２３
１は負荷検出装置２６の検出値をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器、２３２は所要の演算、制御を行なうＣ
ＰＵ、２３３はデータを一旦蓄積するＲＡＭ、２３４は
ＣＰＵ２３２の動作の手順が格納されたＲＯＭである。
２３５は出力インタフェース、２３６は入力インタフェ
ース、２３７は操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ
_c の操作量に応じたデータをアナログ値に変換するＤ／
Ａ変換器である。ＲＯＭ２３４は、受信プログラム２３
４ａ、Ｄ／Ａ変換プログラム２３４ｂ、Ａ／Ｄ変換プロ
グラム２３４ｃ、および送信プログラム２３４ｄの各プ
ログラムで構成されている。

【００１５】図２は図８に示す線II−IIに沿うアーム５
の断面図である。アーム５は方形中空構造となってお
り、その対向する両側壁（図８で紙面と一致する面およ
びその反対面）に検出器２６Ａ、２６Ｂが取り付けられ
ている。これら各検出器２６Ａ、２６Ｂにより作業力検
出装置２６が構成される。以下、これら検出器２６Ａ、
２６Ｂの構造を説明するが、それらは同一構造であるの
で、一方の検出器２６Ａの具体的構造のみを図３および
図４により説明する。

【００１６】図３は検出器２６Ａの一部破断側面図であ
る。図で、５はアーム、２６Ａは検出器を示す。検出器
２６Ａはカバー２６１、４つのひずみゲージ２６２ａ、
２６２ｂ、２６２ｃ、２６２ｄ、コネクタ２６３、２６
４、ケーブル２６５を有する。ひずみゲージ２６２ａ、
２６２ｂ、２６２ｃ、２６２ｄはそれぞれアーム５の壁
面に貼着されている。図に破線で示すＣ₁ 、Ｃ₂ はそれ
ぞれアーム５の軸に平行な線に対して４５度傾いた方向
の仮想線を示す。ひずみゲージ２６２ａ、２６２ｃは、
仮想線Ｃ₁ 方向のひずみを検出する向きに貼着され、ひ
ずみゲージ２６２ｂ、２６２ｄは仮想線Ｃ₂ 方向のひず
みを検出する向きに貼着されている。

【００１７】図４は図３に示すひずみゲージ２６２ａ、
２６２ｂ、２６２ｃ、２６２ｄで構成されるブリッジ回
路の回路図である。図で、２６６は直流電源、２６７は
差動増幅器である。

【００１８】ここで、検出器２６Ａ、２６Ｂの検出動作
を説明する。アーム５に何等の荷重も作用しない場合、
差動増幅器２６７の出力は０である。図３に矢印Ｗで示
す方向に荷重が作用すると、アーム５にせん断ひずみが
生じ、このひずみにより、ひずみゲージ２６２ａ、２６
２ｃは伸び、ひずみゲージ２６２ｂ、２６２ｄは縮む。
この変形に応じて各ひずみゲージの抵抗値が変化し、差
動増幅器２６７からはせん断ひずみに比例した電気信号
が出力される。今、検出器２６Ａの差動増幅器２６７の
出力をＶ_A 、検出器２６Ｂの差動増幅器の出力をＶ_B と
すると、両者の和Ｗ_F （Ｖ_A ＋Ｖ_B ）は矢印Ｗ方向の
力、即ちバケット６の掘削力を表し、一方、両者の差Ｗ
_M （Ｖ_A −Ｖ_B ）は図２に示すアーム５の矢印Ｍ方向の
ねじれを表すこととなる。

【００１９】なお、上記アーム５のねじれは、例えば油
圧ショベルが前述の側溝掘りを行なっているときバケッ
ト６が横方向から受ける力（旋回力）により生じるもの
である。このように、アーム５のねじれを検出すること
により、バケット６が横方向から受ける力を検出するこ
ととなる。なお又、上記各出力Ｖ_A 、Ｖ_B の和Ｗ_F と差
Ｗ_M の演算は、検出器２６Ａ、２６Ｂの各出力Ｖ_A 、Ｖ
_B が作業力信号として遠隔操縦装置１０へ送信された後
に制御装置１３で行なわれる。

【００２０】次に、図１に示す本実施例の動作を説明す
る。オペレータは遠隔操縦装置１０の各操作レバー１１
Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ_c を選択的に操作することによ
り遠隔個所の油圧ショベルを駆動して所要の作業を行な
うものである。オペレータが操作レバー１１Ｌ_a 、１１
Ｌ_b 、１１Ｌ_c を選択的に操作すると、これに応じて操
作信号発生装置１２Ｌ_a 、１２Ｌ_b 、１２Ｌ_c から電気
信号が出力される。制御装置１３ではＡ／Ｄ変換プログ
ラム１３４ａが起動され、ＣＰＵ１３２はＡ／Ｄ変換プ
ログラム１３４ａに従って操作信号発生装置１２Ｌ_a 、
１２Ｌ_b 、１２Ｌ_c から出力された操作信号をディジタ
ル値に変換し、これらを一時ＲＡＭ１３３に格納し、次
いで、送信プログラム１３４ｂに従って当該操作信号を
ＲＡＭ１３３から取り出し、出力インタフェース１３
５、無線送信機１４、送信アンテナ１４ａを介して油圧
ショベルに無線で送信する。

【００２１】送信された操作信号は油圧ショベル側の装
置２０の受信アンテナ２４ａ、無線受信機２４、入力イ
ンタフェース２３６を介して制御装置２３に入力され
る。制御装置２３の受信プログラム２３４ａは常時起動
されており、送信信号が入力されるとこれをＲＡＭ２３
３に一時格納してＣＰＵ２３２に割込みを行ない、送信
信号の入力を報せる。これにより、ＣＰＵ２３２は受信
プログラム２３４ａに従って送信された操作信号を受信
し、この操作信号をＤ／Ａ変換プログラム２３４ｂに従
ってアナログ信号に変換し、ドライバ２２に出力する。
ドライバ２２は入力した操作信号に応じて比例ソレノイ
ド２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうちの対応するものに対し
て当該操作信号に応じた電流を供給する。これにより、
対応するコントロールバルブが操作され、その油圧アク
チュエータを駆動して所要の作業が行なわれる。

【００２２】この作業の実行により生じる作業力は上述
のように検出器２６Ａおよび検出器２６Ｂの検出値（Ｖ
_A 、Ｖ_B ）として作業力検出装置２６で検出され、その
検出値（作業力信号）は制御装置２３に出力される。制
御装置２３のＣＰＵ２３２は、既に起動されているＡ／
Ｄ変換プログラム２３４ｃに従いＡ／Ｄ変換器２３１を
動作させて作業力検出装置２６の検出値をディジタル値
に変換し、この作業力信号を送信プログラム２３４ｄに
従い、出力インタフェース２３５、無線送信機２５、送
信アンテナ２５ａを介して遠隔操縦装置１０へ無線で送
信する。

【００２３】送信された作業力信号（検出値Ｖ_A 、Ｖ
_B ）は、遠隔操縦装置１０の受信アンテナ１５ａ、無線
受信機１５、入力インタフェース１３６を介して制御装
置１３に入力される。制御装置１３のＣＰＵ１３２は受
信プログラム１３４ｃに従って作業力信号を受信し、こ
れをＲＡＭ１３３に一時格納する。次に、演算プログラ
ム１３４ｄが起動される。ＣＰＵ１３２は、当該プログ
ラム１３４ｄに従って、作業力信号である検出値Ｖ_A 、
Ｖ_B の和Ｗ_F （掘削力の大きさ）、および検出値Ｖ_A 、
Ｖ_B の差Ｗ_M （アーム５のねじれの大きさ）を演算す
る。演算された各値はＲＡＭ１３３に格納される。

【００２４】次に、Ｄ／Ａ変換プログラム１３４ｅが起
動され、ＣＰＵ１３２はこのＤ／Ａ変換プログラム１３
４ｅに従ってＲＡＭ１３３から、さきに求めた和の値Ｗ
_F と差の値Ｗ_M を読み出し、当該差の値Ｗ_M を周波数指
令データ信号Ｓ₁ として、又、当該和の値Ｗ_F を増幅率
指令データ信号Ｓ₂ として、それぞれ変換装置１３８の
周波数変換器１３８Ｆおよび増幅器１３８Ａへ出力す
る。

【００２５】周波数変換器１３８Ｆは図示しない発振器
を備え、入力された信号Ｓ₁ （電圧）に応じて周波数が
変換され、この周波数変換された信号が増幅器１３８Ａ
に出力される。出力された信号は増幅器１３８Ａにおい
て、そのとき入力された信号Ｓ₂ に応じた増幅率で増幅
され、増幅された信号は仮想音信号として音響増幅器１
６へ出力され、スピーカ１７から仮想音信号に応じた音
響（仮想音）が外部に発生せしめられる。遠隔操縦装置
１０のオペレータはこの仮想音により油圧ショベルの作
業状態を把握し、これに応じて操作レバー１１Ｌ_a 、１
１Ｌ_b 、１１Ｌ_c を選択的に操作して適切に油圧ショベ
ルを駆動し、所望の作業を行なう。

【００２６】ここで、図５、図６、図７を参照して変換
装置１３８の動作の概略をさらに説明する。図５はねじ
れ（Ｗ_M ）の変化を示す図であり、横軸に時間、縦軸に
ねじれの大きさがとってある。図６は掘削力（Ｗ_F ）の
変化を示す図であり、横軸に時間、縦軸に掘削力の大き
さがとってある。図７は変換装置１３８に信号波形を付
したブロック図であり、図１に示す部分と同一部分には
同一符号が付してある。図７で、Ｓ_F は周波数変換器１
３８Ｆの出力信号の波形、Ｓ_FAは増幅器１３８Ａの出力
信号（変換装置１３８の出力信号）の波形を示す。

【００２７】アーム５のねじれは図５に示すように、最
初小さく、ゆるやかに増加して中間で大きくなり、最後
に急速に小さくなるものとする。この場合、周波数変換
器１３８Ｆは、ねじれが小さく信号Ｓ₁ が小さいときに
は低い周波数信号を出力し、ねじれが大きく信号Ｓ₁ が
大きいときには高い周波数信号を出力する。このような
信号の波形の概略が信号Ｓ_F として図７に示されてい
る。

【００２８】なお、ねじれと周波数の関係は上記比例関
係以外にも任意に設定することができ、その場合には、
ＲＯＭ１３４に新たに変換プログラムを設けて、ねじれ
に対する周波数の所望の関係をプログラムし、当該周波
数を周波数指令データ（信号Ｓ₁ ）として出力すればよ
い。

【００２９】一方、掘削力は、図４に示すように、最初
比較的ゆるやかに増加して大きな値に達し、しばらくこ
の値が維持された後急速に減少するものとする。この場
合、増幅器１３８Ａは、掘削力が小さく信号Ｓ₂ が小さ
いときには信号Ｓ_F を小さな増幅率で増幅してそのレベ
ルを低くし、掘削力が大きく信号Ｓ₂ が大きいときには
信号Ｓ_F を大きな増幅率で増幅してそのレベルを高くす
る。このようにして増幅された信号の波形の概略が信号
Ｓ_FAとして図７に示されている。なお、掘削力と増幅率
との関係は、上記ねじれと周波数の関係と同様の手段で
任意に選定することができる。

【００３０】図５および図６に示す形態でねじれと掘削
力が変化した場合、スピーカ１７からは、最初、低くて
小さな音が、次いで、その音が徐々に高くかつ大きくな
り、最後に再び低く小さな音が聞こえることとなる。高
く、かつ、大きな音が聞こえた場合、この音はピン６Ｐ
₁ の破損のおそれがあるという警告となり、オペレータ
は操作レバーを適切に操作してその破損を避けることが
できる。又、音の聞こえ初めにより、実際の掘削の開始
を知ることができる。

【００３１】さらに、バケット６を地面に食い込ませて
掘削を行なっている場合についてみると、低音、高音の
如何にかかわらず、スピーカ１７の音量が大きい時点で
は、バケット６に過大な負荷がかかっており、それ以上
操作レバーを継続して操作しても掘削力は増加せず、無
駄に動力を消費するだけであることがオペレータに判
り、オペレータは、一旦掘削動作を中止してバケット６
を戻し、少し姿勢を変えて再度掘削を行なう方がよいこ
とに気付くこととなる。逆に、スピーカ１７の音量が低
い場合には、オペレータは、さらに深くバケット６を地
面に食い込ませて、より多くの量を掘削できることを知
り、これに沿った操作を行なうこととなる。結局、オペ
レータは、掘削個所が遠隔地点にあって見えない場合で
も、掘削状態を確実に把握することができ、油圧ショベ
ルの適切な操作を行なうことができ、作業効率を向上さ
せることができる。

【００３２】このように、本実施例では、油圧ショベル
のアームのねじれに基づいて信号周波数を変換し、この
周波数変換された信号を、バケットの掘削力に応じて増
幅し、この増幅された信号に基づいて仮想音を発生する
ようにしたので、作業個所が見えない遠隔地点にあって
も、油圧ショベルの作業状態を確実に把握することがで
き、油圧ショベルを適切に操作することができる。

【００３３】又、従来のカメラやマイクロフォンを用い
る装置では、これらの映像信号や音声信号に広い周波数
帯域を占有されることとなり、操縦に必要なデータの送
信が大きく制限される事態が生じていたが、本実施例で
は作業力信号をディジタル信号で送信するだけであるの
で、上記事態の発生を完全に避けることができる。

【００３４】なお、上記実施例の説明では、アームのね
じれに応じて周波数を変換し、掘削力に応じて増幅率を
変化する例について説明したが、これとは逆に、アーム
のねじれに応じて増幅率を変化させ、掘削力に応じて周
波数変換を行なわせることもできる。又、周波数変換は
入力信号が大きいとき低周波に、入力信号が小さいとき
高周波に変換する態様としてもよい。又、上記実施例の
説明では、操作レバーを備えた遠隔操縦装置について説
明したが、押し釦式の遠隔操縦装置であっても適用可能
である。さらに、上記作業力検出器２６としては、上記
実施例で説明した構造のものの他に、例えば特公平３−
５００４７号公報に提示されている掘削力測定装置が挙
げられる。この装置は、角度検出器で検出されたバケッ
ト６の角度と圧力検出器で検出されたバケットシリンダ
６Ｓの圧力とから得られる図８に示すピン６Ｐ₂に作用
する力、および連結ピン６Ｐ₁ に貼着されたひずみゲー
ジにより検出されるバケットに作用する力の２つの力を
作業力とし、２つの力のベクトル和を掘削力の大きさ、
ベクトル差をアームのねじれの大きさとすることもでき
る。

【００３５】さらに、上記実施例の説明では、差の値Ｗ
_M を信号Ｓ₁ 、和の値Ｗ_F を信号Ｓ₂ とし、これら信号
を変換装置１３８に出力して仮想音を得る例について説
明したが、以下の手段により仮想音を得ることもでき
る。即ち、演算プログラム１３４ｄに加えて新たな演算
プログラムを設け、この演算プログラムでさきの演算に
より得られた値Ｗ_F 、Ｗ_M を用いて次の演算を行なう。Ａ＝ｋ₁ ・Ｗ_F ＋ｋ₂ ω＝ｋ₃ ・Ｗ_M ＋ｋ₄ ここで、ｋ₁ 、ｋ₂ 、ｋ₃ 、ｋ₄ は定められた係数であ
る。上記の値Ａ、ωを音声合成器に入力し、この音声合
成器でＸ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）を演算する。そして、上記の値ＸをＤ／Ａ変換器に出力
し、Ｄ／Ａ変換器からの信号をスピーカに入力すれば、
上記実施例と同様の仮想音を得ることができる。この仮
想音は、ねじれが大きいとき高音、小さいとき低音とな
り、又、掘削力が大きいとき音量が大きく、掘削力が小
さいとき音量が小さくなる音である。

【００３６】なお、ねじれの値ωを用いる代わりに値
（１／ω）を用い、ねじれがねじれが大きいとき高音、
小さいとき低音を発生するようにしてもよい。さらに、
音声合成器において、上記演算の代わりに、Ｘ＝ωｓｉｎ（Ａｔ）又は、Ｘ＝ωｓｉｎ（ｔ／Ａ）を演算するようにしてもよい。これにより、掘削力に応
じて仮想音の低音、高音を定めることになる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、作業機
構のねじれおよび掘削機の掘削力より成る作業力を作業
力検出手段で検出し、検出されたねじれおよび掘削力の
大きさに基づいて仮想音を生成するようにしたので、作
業個所が見えない遠隔地点において遠隔操縦する場合で
も、作業機の作業状態を確実に把握することができ、当
該作業機を適切に操作することができる。又、作業力信
号をディジタル信号で送信するので、その送信のための
使用周波数帯域が狭く、他のデータの送受信に何等の支
障も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルの仮想音生
成装置のブロック図である。

【図２】アームの断面図である。

【図３】図２に示す検出器を示す図である。

【図４】図３に示す検出器のブリッジ回路の回路図であ
る。

【図５】ねじれの変化を示す図である。

【図６】掘削力の変化を示す図である。

【図７】図１に示す変換装置のブロック図である。

【図８】油圧ショベルの側面図である。

【符号の説明】

１０遠隔操縦装置１１Ｌ_a 〜１１Ｌ_c 操作レバー１３制御装置１６音響増幅器１７スピーカ２１ａ〜２１ｃ比例ソレノイド２２ドライバ２３制御装置２６作業力検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中康雄茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者渡辺豊茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者山下誠二茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータにより駆動される作業機
構を備えた掘削機において、前記作業機構のねじれおよ
び前記掘削機の掘削力より成る作業力を検出する作業力
検出手段と、この作業力検出手段で検出された前記ねじ
れおよび前記掘削力の大きさに基づいて可聴音を生成す
る可聴音生成手段とを設けたことを特徴とする掘削機の
操作用仮想音生成装置。
【請求項２】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記掘削機を遠隔操縦する装置に備えられたもので
あることを特徴とする掘削機の操作用仮想音生成装置。
【請求項３】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記ねじれの大きさに応じた周波数信号を発生する
周波数変換装置と、前記掘削力の大きさに応じて前記周
波数変換装置の出力信号のレベルを変化させるレベル変
化手段とで構成されていることを特徴とする掘削機の操
作用仮想音生成装置。
【請求項４】請求項３において、前記周波数変換装置
は、前記ねじれの大きさが大きいとき高い周波数を出力
し、前記ねじれの大きさが小さいとき低い周波数を出力
することを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項５】請求項３において、前記周波数変換装置
は、前記ねじれの大きさが小さいとき高い周波数を出力
し、前記ねじれの大きさが大きいとき低い周波数を出力
することを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項６】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記掘削力の大きさに応じた周波数信号を発生する
周波数変換装置と、前記ねじれの大きさに応じて前記周
波数変換装置の出力信号のレベルを変化させるレベル変
化手段とで構成されていることを特徴とする掘削機の操
作用仮想音生成装置。
【請求項７】請求項６において、前記周波数変換装置
は、前記掘削力の大きさが大きいとき高い周波数を出力
し、前記掘削力の大きさが小さいとき低い周波数を出力
することを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項８】請求項６において、前記周波数変換装置
は、前記掘削力の大きさが小さいとき高い周波数を出力
し、前記掘削力の大きさが大きいとき低い周波数を出力
することを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項９】請求項１において、前記可聴音生成手段
は、前記ねじれの大きさに応じた値又はその値の逆数を
周期とし、かつ、前記掘削力の大きさに応じた値を振幅
とする正弦波を作成する音声合成器であることを特徴と
する掘削機の操作用仮想音生成装置。
【請求項１０】請求項１において、前記可聴音生成手
段は、前記掘削力の大きさに応じた値又はその値の逆数
を周期とし、かつ、前記ねじれの大きさに応じた値を振
幅とする正弦波を作成する音声合成器であることを特徴
とする掘削機の操作用仮想音生成装置。
【請求項１１】請求項１において、前記作業力検出手
段は、前記作業機構の変形又は当該作業機構の一部を成
す掘削部に作用する応力を検出する手段であることを特
徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。