JPH03230210A - 電気式コントロールレバー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反力機構を備えた電気式コントロールレバー
装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、たとえば特開昭６１−１９０６２０号公報に示さ
れるように、レバーの回転軸の一端にポテンショメータ
を取付け、他端にトルクモータを取付け、レバーの操作
時に、レバー操作角に応じた電気信号をポテンショメー
タから出力するとともに、トルクモータによりレバー操
作角に応じた操作反力をレバーに付与し、レバーが中立
位置またはデイテント位置の時、トルクモータを停止さ
せてレバーを保持するようにした電気式コントロールレ
バー装置が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の装置では、負荷の大小たとえば吊荷の重量等
に関係なく、レバーの操作角に応じてトルクモータを制
御し、このトルクモータによりレバーの操作角に応じた
操作反力をレバーに付与するものであるため、たとえば
吊荷が重い場合でも、軽い場合でも、レバー操作角が同
じであれば、操作反力も同じとなる。このため、負荷の
大きさ等の作動状態をオペレータが手で感知することは
困難である。

本発明の目的は、レバー操作角に応じた電気信号を出力
する電気式コントロールレバー装置において、とくに、
負荷の作業状態に応じてレバーにかかる操作反力を制御
できるようにし、負荷の作動状態をオペレータがレバー
を通じて手で容易に感知できるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題解決のために、作動部材を備えたレ
バーと、レバーを中立位置から正方向と負方向に回動自
在に支持するケーシングと、ケーシングに支持されてレ
バーの操作量に応じた電気信号を出力するポテンショメ
ータと、前記作動部材に対向する配置でケーシングに取
付けられてレバーに操作方向と逆向きの操作反力を付与
する反力機構と、前記ポテンショメータからの信号に基
づいてコントロールバルブを切換えるための制御信号を
出力する第１の制御手段と、コントロールバルブの切換
えにより油圧源から油圧を入力して作動するアクチュエ
ータと、アクチュエータの作動状態を検出する手段と、
この検出手段からの信号に応じた油圧信号を前記反力機
構に入力させる第２の制御手段とを備えた構成としてい
る。

〔作　用〕

この構成により、レバーを操作すれば、ポテンショメー
タからレバー操作角に応じた電気信号が出力され、その
電気信号に基づいてコントロールバルブが切換えられ、
アクチュエータが作動される。そして、アクチュエータ
の負荷圧力等の作動状態が検出手段により検出され、そ
の検出値に基づいて反力機構に入力される油圧信号が制
御され、その反力機構によりレバーに前記アクチュエー
タの作動状態に応じた操作反力が付与される。従って、
オペレータがレバーを操作している手で、前記レバーに
かかる操作反力を感知することによって、負荷の作動状
態すなわち負荷圧力の大きさ等を知ることができる。

〔実施例〕

第１図において、レバー１は支持部材としてのケーシン
グ２にユニバーサルジヨイント１２を介してＸ軸を中心
とする前後方向と、Ｙ軸を中心とする左右方向とにそれ
ぞれ回動自在に支持されている。一対のアーム３ｘ、３
ｙは帯鋼等により断面円弧状に形成され、その幅方向中
央部に長穴３１ｘ、３１ｙが設けられ、各長穴３１ｘ、
３１ｙにレバー１が係合された状態で、両アーム３１Ｘ
。

３１ｙが平面十字状に交差するように配置されている。

一方のアーム３Ｘの両端はＸ軸上の軸３２ｘ、３３ｘに
よりブラケット２１に対して前後方向に回動自在に支持
され、他方のアーム３ｙの両端はＹ軸上の軸３２ｙ、３
３ｙ　（第２図参照）によりブラケット２１に対して左
右方向に回動自在に支持されている。ブラケット２１は
ケーシング２に固定されている。Ｘ軸上およびＹ軸上の
各−方の軸３２ｘ、３２ｙにそれぞれ操作方向検出用カ
ム３４ｘ、３４ｙが連結され、他方の軸３３Ｘ。

３３ｙに操作量（操作角）検出用ポテンショメータ３５
ｘ、３５ｙがそれぞれ連結されている。前記カム３４ｘ
の前後両側およびカム３４ｙの左右両側にはそれぞれ操
作方向検出スイッチ３６Ｃ１３６ｄおよび３６ａ、３６
ｂが配置され、これら各スイッチがブラケット２１に固
定されている。

レバー１の基端部には円盤状の作動部材１１が一体的に
連結され、この作動部材１１がレバー１と一体的に回動
する。ケーシング２にはユニバーサルジヨイント１２を
中心として左右および前後にそれぞれ所定間隔を置いて
ブツシュロッド４ａ。

４ｂおよび４ｃ、４ｄが配置され、それらがガイドブツ
シュ４１ａ、４１ｂ、４１Ｃ，４１ｄを介して上下方向
に摺動自在に支持されている。ブツシュロッド４ａ、４
ｂ（ブツシュロッド４Ｃ１４ｄも同じ）の後端において
、ケーシング２にばね室４２ａ、４２ｂが設けられ、各
ばね室４２ａ。

４２ｂ内で、ブツシュロッド４ａ、４ｂの後端に係合さ
れたばね受は部材４３ａ、４３ｂと、カバー４４との間
に中立復帰ばね４５ａ、４５ｂが設けられ、これらのば
ねにより、各ブツシュロッドが突出方向に付勢され、各
ブツシュロッドの先端が前記作動部材１１の下面に当接
し、レバー１が中立位置に保持されている。各ばね室４
２ａ、４２ｂ内にはばね受は部材４３ａ、４３ｂのスト
ロークを規制して、レバー１の左右方向の最大ストロー
クすなわち最大操作角を規制するための段部が設けられ
ている。

この実施例において、前記ケーシング２に設けられたば
ね室４２ａ、４２ｂを反力制御用の油圧室とし、この室
４２ａ、４２ｂとブツシュロッド４ａ、４ｂによって反
力機構が構成され、この反力機構の制御手段として、コ
ントローラ５ｂと、電磁比例減圧弁５３ａ、５３ｂが設
けられ゛ている。

７はアクチュエータ、７１はアクチュエータ５の作動状
態たとえば負荷圧力を検出するためのセンサ、６２は油
圧源を示す。

また、第４図に示すようにコントローラノくルブ６を切
換えるための制御手段として、コントローラ５ａと、・
電磁比例減圧弁６１ａ、６１ｂが設けられている。

上記の構成において、レバー１を左右方向に操作すると
、レバー１と一体にアーム３ｙが左右方向に回動し、第
２図、第３図に示すカム３４ｙにより左右いずれかの操
作方向検出スイッチ３６ａ。

３６ｂが作動されてレバー１の操作方向が検出されると
ともに、ポテンショメータ３５ｙが作動され、レバー操
作角に応じた電気信号が出力される。

ここで、レバー１の左方向の操作を負、右方向の操作を
正とすると、ポテンショメータ３５ｙの出力電圧Ｖは、
第５図に示すようにレバー１を左方向に最大操作角（−
２００）まで倒した時を最低値（０，５Ｖ）とし、レバ
ー中立位置で中間値（２，５Ｖ）となり、レバー１を右
方向に最大操作角（２００）まで倒した時に最高値（４
，５Ｖ）となるようにセットされる。すなわちポテンシ
ョメータ３５ｙの出力電圧Ｖは、レバー１を中立位置か
ら左方向（負方向）に倒すに従って漸減し、右方向（正
方向）に倒すに従って漸増する。なお、レバー１を左方
向に操作した時は、ポテンショメータ３５ｙからの出力
信号が負になるので、これをコントローラ５ａにより第
７図のように反転して出力する。

一方、操作方向検出スイッチ３６ａ、３６ｂは第６図に
示すようにレバー１が中立位置の時いずれもＯＦＦされ
、レバー１を左方向に倒すとスイッチ３６ａがＯＮされ
、右方向に倒すとスイッチ３６ｂがＯＮされる。

そして、前記レバー１をたとえば右方向に操作した場合
、前述した作用により操作方向検出スイッチ３６ｂが作
動されるとともに、ポテンショメータ３５ｙが作動され
、それらの信号が第４図に示すコントローラ５ａに入力
される。次に、コントローラ５ａからレバー操作角に応
じた制御信号（第７図参照）が出力され、その制御信号
が策４図の電磁比例減圧弁６１ｂに入力される。これに
より電磁比例減圧弁６１ｂからレバー操作角に応じたパ
イロット圧が出力され、そのパイロット圧によりコント
ロールバルブ６が切換えられる。この結果、アクチュエ
ータ７（第１図参照）が正方向に作動され、たとえばブ
ーム上げ等の作業が行われる。

このとき、アクチュエータ７の作動状態たとえば負荷圧
力等がセンサ７１により検出され、その検出信号がコン
トローラ５ｂに入力される。コントローラ５ｂは、前記
アクチュエータの作動状態に応じた電気信号を電磁比例
減圧弁６３ｂに出力する。これにより電磁比例減圧弁６
３ｂからアクチュエータの作動状態に応じたパイロット
圧が出力され、そのパイロット圧がばね室４２ｂに入力
される。

ここで、当初はレバー１の右方向の操作により作動部材
１１が同方向に回動され、この作動部材１１によりブツ
シュロッド４ｂがばね４５ｂに抗して押し下げられてい
るが、前記パイロット圧がばね室４・２ｂに入力される
ことにより、ブツシュロッド４ｂが突出方向に付勢され
、前記作動部材１１およびこれと一体のレバー１に、こ
れを中立位置に押し戻そうとする力つまり操作反力が作
用する。この場さ、アクチュエータフの作動状態に応じ
たパイロット圧がばね室４２ｂに入力されるので、前記
操作反力がアクチュエータフの作動状態に応じて制賓さ
れることになる。従って、オペレータがレバー１を操作
している手で、操作反力の変化を感知することにより、
アクチュエータフの作動状態たとえば負荷圧力の大きさ
等を容易に知ることができる。

なお、レバー１を左方向に操作する場合も上記と同様の
作用により操作反力が制御され、アクチュエータフの負
方向の動きたとえば負荷圧力の大きさ等を容易に知るこ
とができる。

上記実施例において、ポテンショメータ３５ｘ。

３５ｙは回転型に限らず、直動型のものを用いてもよい
。また、レバー１の左、右、前、後の各操作方向ごとに
独立したポテンショメータで個別に操作量を検出するよ
うにしてもよい。この場合、操作方向検出スイッチは不
要となる。

上記実施例では１本のレバー１により前後方向と左右方
向の２系統の操作を行うようにしているが、本発明の装
置は、前後または左右のいずれか１系統の操作のみを行
うものにも適用できる。

また、上記実施例ではレバー１の左右方向の操作により
ブームの上げ、下げを行う場合について説明したが、レ
バー１の操作方向およびレバー１の操作対象とするアク
チュエータならびに作業機械は、上記実施例に限定され
ず、任意に選定できる。本発明の装置は、油圧ショベル
のブーム、アーム、パケットあるいは油圧クレーンのブ
ーム、巻上用ロープその他の建設機械の操作用に適用で
きる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の装置は、レバー操作により、ポテ
ンショメータからレバー操作角に応じた電気信号を出力
させ、その電気信号に基づいてコントロールバルブを切
換え、アクチュエータを作動させるものであり、その作
動時に、アクチュエータの負荷圧力等を検出手段により
検出し、その検出値に基づいて反力機構に入力させる油
圧信号を制御することにより、レバーに前記アクチュエ
ータの負荷圧力等に応じた操作反力を付与することがで
きる。そして、オペレータがレバーを操作している手で
、前記レバーにかかる操作反力を感知することによって
、負荷の作動状態、すなわち負荷圧力の大きさ等を知る
ことができる。従って、たとえば負荷の動きが見えない
位置で操作する場合であっても、その負荷の重さ等を手
で感知しながら作業することができ、作業性ならびに安
全性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す断面図、第２図はレ
バーとポテンショメータ等の位置関係を説明するための
概略平面！、第３図はカムと操作方向検出スイッチとの
位置関係を示す説明図、第４図は制御系の概略ブロック
図、第５図はレバー操作角とポテンショメータの出力と
の関係を示す図、第６図はレバー操作角と操作方向検出
スイッチとの関係を示す図、第７図はレバー操作角とコ
ントローラの出力との関係を示す図である。 １・・・レバー　２・・・ケーシング、３Ｘ、３Ｙ・・
・アーム、４ａ、４ｂ・・・ブツシュロッド（反力機構
）、５ａ・・・コントローラ（第１の制御手段）、５ｂ
・・・コントローラ（第２の制御手段）、６・・・コン
トロールバルブ、７・・・アクチュエータ、３４ｘ、３
４ｙ・・・カム、３５ｘ、３５ｙ・・・ポテンショメー
タ、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ−・・操作方向検
出スイッチ、６１ａ、６１ｂ、６３ａ、６３ｂ・・・電
磁比例減圧弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．作動部材を備えたレバーと、 レバーを中立位置から正方向と負方向に回動自在に支持
   するケーシングと、 ケーシングに支持されてレバーの操作量に応じた電気信
   号を出力するポテンショメータと、前記作動部材に対応
   する配置でケーシングに取付けられてレバーに操作方向
   と逆向きの操作反力を付与する反力機構と、 前記ポテンショメータからの信号に基づいてコントロー
   ルバルブを切換えるための制御信号を出力する第１の制
   御手段と、 コントロールバルブの切換えにより油圧源から曲圧を入
   力して作動するアクチュエータと、アクチュエータの作
   動力を検出する手段と、この検出手段からの信号に応じ
   た油圧信号を前記反力機構に入力させる第２の制御手段
   とを備えていることを特徴とする電気式コントロールレ
   バー装置。