JPH04213631A - 作業機械の作動制御装置 - 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 この発明は、リモートコントロール式の制御系をそなえ
た建設機械、作業機械などの作業制御方法とその装置に
関する。

従来の技術 第８図に示すのは油圧式リモートコントロール弁（以下
リモコン弁と称す）の要部断面を示す図であり、一般的
には操作レバー２ａを中心として、４方向に放射状等間
隔に、スプール３ａ、油圧信号発生手段４ａが配置され
ており、操作レバー２ａを前、後、左、右に傾倒させる
ことにより、１または２個のプッシュロッド３ａが下方
に押下げられ、その移動量だけ、すなわち操作レバーの
傾倒角度、方向に対応する量だけ、上記油圧信号発生手
段４ａに内蔵のスプリングが圧縮されるので、その反応
力が増大し、その増大反発力に見合う圧力が発生するま
で、油圧源６ａの圧油が油圧信号ポート１０ａへと流入
していく構造となっている。

一方、油圧信号ポート１０ａに信号圧力が保持された状
態から、操作レバー２ａが中立方向へ復帰し、油圧信号
発生手段４ａ内蔵のスプリングの反発力が減少すると、
油圧信号ポート１０ａはタンクポート７ａに連通し、信
号圧力は低下していくものである。

第９図は、操作レバー２ａの左右方向に配置された油圧
信号発生部４ａ、４ａ’の油圧系統図を示す図で、操作
レバー２ａを左右に傾倒させる角度に比例した信号圧力
がパイロット管路８ａ、８ａ’へと伝達されることを示
す。第１０図は、第９図の比例油圧信号発生部４ａまた
は４ａ’における操作レバーストロークＳと信号圧力Ｐ
ｉとの関係特性を示す線図で、この特性を利用して、例
えば油圧切換弁の開度制御などの遠隔制御がなされる。

次に第１１図に示す図は、操作レバー２ｂの傾倒角度に
比例した電気信号を発生させる装置の要部断面図であり
、前述のリモコン弁と同様、操作レバー２ｂを中心とし
て４方向に、プッシュロッド３ｂと、これに連動する比
例電気信号発生手段５ａが放射状に配置された、いわゆ
る、ジョイスティックと称されるものである。この比例
電気信号発生手段５ａの構成記号の一例は第１２図に示
すようなポテンショメータで構成され、操作レバー２ｂ
を或方向に操作すると、その方向にある１または２のプ
ッシュロッド３ｂが下方に移動し、これに連動する接点
で内部の電気抵抗を変化させることにより電気信号に変
化をもたらすようにしている。その特性は第１３図に示
すように操作レバーストロークＳに比例して信号電圧Ｅ
ｉが増大するように示してあるが、逆にＥｉが減少する
特性にすることも当然容易である。

考案が解決しようとする課題 上述したように、遠隔制御用の油圧信号発生装置と、電
気信号発生装置とは、従来の技術ではそれぞれ別個の製
品でしかなく、遠隔操作システムにおいて、強力な操作
力を要する制御には主として前述のリモコン弁を、操作
レバーストロークと或部分の作動、状態などから検出し
た電気信号とを加味した新たな電気信号として指令を発
するようないわゆるメカトロ制御にはジョイスティック
を、と使い分けしている。

ところが作業機械例えば油圧ショベルでは、その作動制
御装置の制御系に対しパイロット信号圧力と電気信号電
圧を同時に作用させて、制御を行いたい場合（図示しな
い）がある。しかし第１０図のようにリモコン弁の操作
レバーストロークＳとパイロット信号圧力Ｐｉとの関係
を示す特性曲線ホの形状は、屈曲状となる。また第１３
図のようにジョイスティックの操作レバーストロークＳ
と電気信号電圧Ｅｉとの関係を示す特性曲線への形状は
、直線状となる。そのために上記パイロット信号圧力Ｐ
ｉと電気信号電圧Ｅｉを同期的に制御系に対して作用さ
せると、完全なマッチングが得られないので、制御効果
を十分に発揮することができなかった。

この発明は上記の課題を解決し、リモートコントロール
式の制御系に作用させる油圧信号の信号特性と、電気信
号の信号特性を合致せしめる作動制御方法及び作動制御
装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために講じたこの発明の手段は、 （１）イ、１個の操作レバーを操作することにより、そ
の操作量に比例した油圧および電気信号を含む複数信号
を同時に取出し、各種制御装置へ、直接又は間接的に供
給せしめるようにするとともに、 ロ、油圧信号の信号特性と電気信号の信号特性を合致さ
せるようにした。

（２）イ、リモートコントロール式の制御系に使用する
パイロット弁であって、 ロ、操作レバーの操作量に応じて作動する部材の移動料
に対応して、油圧源からの圧油を減圧してパイロット油
圧信号を発生する機能と、上記部材に連動して、その移
動量に比例する電気信号の特性を油圧信号の特性と合致
するように構成した。

作用 イ、操作レバーの操作により取出されたパイロット油圧
信号の特性と電気信号の特性を合致するようにしたので
、リモートコントロール式の制御系では上記両信号の特
性の完全なマッチングが得られ、上記制御系に対する制
御効果を十分に発揮することができる。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は、この発明にかかる第１実施例作動制御装
置１を示す要部回路図である。図において、２は遠隔操
作用のリモコン弁、３はリモコン弁２の操作レバー、４
は操作レバー３と一体形のカム、５はカム４を支承する
枢支ピン、６、６’はそれぞれパイロット弁、７、７’
はそれぞれパイロット弁６、６’のプッシュロッド、８
は作動制御装置１の電気信号発生部、９及び９’はそれ
ぞれ電気抵抗ａと電気抵抗ｂとを直列に連結して形成し
た可変抵抗、２５はブラシ、１０、１１、１２、１０’
、１１’、１２’はそれぞれ接続端子、１３はパイロッ
トポンプ、１４は油圧アクチュエータであるたとえばア
ームシリンダ、１５はアームシリンダ１４制御用のパイ
ロット切換弁、１６、１６’はそれぞれパイロット切換
弁１５のパイロット圧受圧部、１７はメインポンプ、１
８はタンク、Ｐはパイロット圧導入ポート、Ｔはタンク
ポート、Ｚ、Ｚ’はそれぞれパイロット圧導出ポートで
ある。なお接続端子１１と１２との間、及び接続端子１
１’と１２’との間には、それぞれ電位差（電圧）が設
定されている。第２図は、第１図における電気信号発生
部８から出力される電気信号の信号特性曲線を示す図表
である。

第３図は、第１図におけるリモコン弁２の要部たて断面
図である。図において、１９はリモコン弁２の弁体、２
０はパイロット弁６のスプール、Ｏ−Ｏ’はリモコン弁
２の上下方向中心線である。

第４図は、第３図のＸ−Ｘより見た断面図である。

図において、２１はプッシュロッド７と共に移動する絶
縁体、２２は絶縁体２１の本体である。その本体２２の
内面には、相互に電気的に絶縁された抵抗素子２３とこ
れに平行な導電体２４とがある。また上記抵抗素子２３
及び導電体２４に同時に接触し、長手方向に摺動する如
く、ブラシ２５が上記絶縁体２１の側面に固設してある
。そして上記抵抗素子２３の両端部及び導電体２４が、
それぞれ接続端子１０（第４図には図示していない）、
１１、１２に対して接続されている。

次に油圧ショベルの作動制御方法と、第１実施例作動制
御装置１を第１図〜第２図について述べる。可変抵抗９
と９’は互いに対称的に設けられているので、可変抵抗
９の側について説明する。

操作レバー３を中立位置よりイ方向に操作すると、プッ
ュロッド７は下方に押込まれる。そのプッシュロッド７
と運動して、ブラシ２５は移動する。

操作レバー３をストロークＳ１よりＳＫまで操作すると
き、ブラシ２５は電気抵抗ａのト位置よりチ位置まで摺
動移動する。そこで接続端子１１、１０間で、比例して
変化する電気信号を取出すことができる。そのときの電
気信号の信号特性は、第２図における直線ヌで示される
。さらに操作レバー３をストロークＳＫよりＳ２まで操
作すると、ブラシ２５は電気抵抗ａとｂとの連結位置チ
より、電気抵抗ｂにそって摺動移動し、リ位置に達する
。

そこで接続端子１１、１０間で取出される電気信号の信
号特性は、直線ヌが操作レバーストロークＳＫをこえた
ときから直線ルに変化する。それにより、接続端子１１
、１０間で取出される電気信号の信号特性曲線を第２図
のようにく字形とし、パイロット弁６から導出されるパ
イロット圧の信号特性曲線ホ（第１０図における操作レ
バーストロークＳ１〜Ｓ２の間で）と合致させることが
できる。したがって操作レバー３を操作したとき、油圧
ショベルの制御系に対し、同期的に完全にマッチングし
たパイロット信号圧力Ｐｉと電気信号電圧Ｅｉを作用さ
せることができる。

なお第５図は、この発明の作動制御装置１を装備した油
圧ショベルの要部回路図である。図において、２６は油
圧ショベルの作業アタッチメント、２７は作業アタッチ
メント２８内のアーム、１４ａはアームシリンダ１４の
ヘッド側油室、１４ｂはロッド側油室、２８はエンジン
、２９はエンジン回転数検出器、３０はコントローラ、
３１はコントローラ３０の演算部、３２は電気油圧変換
部、３３は付加制御系としてそなえられている可変スロ
ーリター弁である。操作レバー３を操作すると、リモコ
ン弁２から導出されるパイロット油圧信号はパイロット
切換弁１５に作用するので、パイロット切換弁１５は切
換作動を行う。それと同時にリモコン弁２の電気信号発
生部からの電気信号は、コントローラ３０ではの演算部
３１に入力される。

コントローラ３０判断し、電気油圧変換部３２からスロ
ーリターン弁３３の可変絞り弁に信号を出力する。上記
のリモコン弁２操作時に発するパイロット油圧信号の信
号特性と、電気信号の信号特性は合致されているので、
パイロット切換弁１５の切換開度と、スローリターン弁
３３の可変絞り効果が完全にマッチングする。したがっ
て油圧ショベルの作業時に例えば作業アタッチメント２
６先端部に過負荷が作用した場合には、アームシリンダ
１４の伸長作動にポンプ供給油量を適確に追従させ、ア
ームシリンダ１４のキャビテーションを防止することが
できる。

次に第６図は、この発明にかかる第２実施例作動制御装
置４０を示す要部回路図である。図において第１実施例
作動制御装置１と同一構成要素を使用するものに対して
は同符号を付す。４１はリモコン弁、４２は作動制御装
置４０の電気信号発生部、４３及び４３’はそれぞれ電
気抵抗ａ’と電気抵抗ｂ’とを並列に連結して形成した
可変抵抗、４４、４４’は入力される複数の高低電位差
のうち高電位差を選択する高電位差設定器である。

第７図は、第６図における高電位差設定器４４から出力
される電気信号の信号特性曲線を示す図表である。

次に、第２実施例作動制御装置４０を第６図及び第７図
について述べる。可変抵抗４３と４３’は互いに対称的
に設けられているので、可変抵抗４３の側について説明
する。高電位差設定器４４と接続端子１２との間には、
設定された一定の電圧が加えられている。操作レバー３
を中立位置よりイ方向に操作すると、プッシュロッド７
は下方に押込まれる。そのプッシュロッド７と連動して
、ブラシ４５及び４６は移動する。操作レバー３をスト
ロークＳ１よりＳ２まで操作すると、ブラシ４５及び４
６の摺動移動により、高電位差設定器４４に複数の電位
差が作用する。電気抵抗ａ’及びブラシ４５を介して発
生する電気信号の信号特性は、第７図における直線オ−
オ’また電気抵抗ｂ’及びブラシ４６を介して発生する
電気信号の信号特性は直線ワ−ワ’である。上記両直線
オ−オ’とワ−ワ’は、操作レバー３をストロークＳＫ
に操作したとき交又するように設定してある。

そこで高電位差設定器４４が選択した電気信号の信号特
性曲線は、第７図におけるく字形のオ−カ−ワ曲線とな
る。したがって、第２実施例作動制御装置４０において
も第１実施例作動制御装置１の場合と同じ作用機能が発
揮される。

発明の効果 従来技術の作動制御装置では、リモコン弁の操作レバー
ストロークＳに対するパイロット信号圧力Ｐｉの特性曲
線の形状が、電気信号電圧Ｅｉの特性曲線の形状と異な
っていた。そのために上記パイロット信号圧力Ｐｉと電
気信号電圧Ｅｉを同期的に制御系に対して作用させると
、完全なマッチングが得られないので、制御効果を十分
に発揮することができなかった。

しかしこの発明にかかる作動制御装置では、抵抗値の異
なる複数の電気抵抗を連結して可変抵抗を形成し、リモ
コン弁のプッシュロッドの移動により発生する電気信号
の信号特性と、パイロット弁から導出される油圧信号の
信号特性を合致させるようにした。それにより作業機械
の制御系に対し、同期的に完全にマッチングしたパイロ
ット信号圧力と電気信号電圧を作用させ、正確な制御効
果を十分に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる第１実施例作動制御装置を示
す要部回路図、第２図は第１図における電気信号発生部
から出力される電気信号の信号特性曲線図、第３図は第
１図におけるリモコン弁の要部たて断面図、第４図は第
３図のＸ−Ｘ断面図、第５図はこの発明の作動制御装置
を装備した油圧ショベルの要部回路図、第６図はこの発
明の第２実施例作動制御装置を示す要部回路図、第７図
は第６図における高電位差設定器から出力される電気信
号の信号特性曲線図、第８図は従来の油圧式のリモコン
弁の要部断面図、第９図は第８図を記号により示す油圧
系統構成図、第１０図はリモコン弁の油圧信号の特性線
図、第１１図は従来のジョイスティックの要部断面図、
第１２図は第１１図の記号による構成図、第１図はジョ
イスティックの電気信号の特性線図である。 １、４０……・作動制御装置 ２、４１……・リモコン弁 ３、２ａ、２ｂ……操作レバー ６、６’……・パイロット弁 ８、４２……・電気信号発生部 ９、９’、４３、４３’…可変抵抗 １５………パイロット切換弁 ２５、４５、４６…・ブラシ ４４、４４’……高電位差設定器 以上 特許出願人 油谷重工株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作レバーを操作し、その操作量に比例す
   る 信号を発生させ、その信号により運転をするリモートコ
   ントロール式の制御系において、１個の操作レバーを操
   作することにより、その操作量に比例した油圧および電
   気信号を含む複数信号を同時に取出し、各種制御装置へ
   、直接又は間接的に供給せしめるようにするとともに、
   油圧信号の信号特性と電気信号の信号特性を合致させた
   ことを特徴とする作業機械の作動制御方法。
2. 【請求項２】リモートコントロール式の制御系に使用す
   る パイロット弁であって、操作レバーの操作量に応じて作
   動する部材の移動量に対応して、油圧源からの圧油を減
   圧してパイロット油圧信号を発生する機能と、上記部材
   に連動してその移動量に比例する電気信号の特性を油圧
   信号の特性と合致するように構成したことを特徴とする
   作業機械の作動制御装置。