JPH0462997B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クレーンのウインチを駆動する油圧
モータ等のアクチユエータの操作レバーに作業状
態に応じた操作反力を付与する操作力制御装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ウインチの吊り荷重に応じて操作レバー
に操作反力を付与する手段として、たとえば実開
昭55−14199号公報に示されているように、遠隔
操作弁（パイロツト弁）に巻上げと巻下げの各操
作反力用シリンダを一体的に連設し、ウインチ用
油圧モータ管路から取出した負荷圧力を上記各シ
リンダのピストン背面に形成した圧力室に入力さ
せ、その圧力でピストンに連設したロツドを押出
して、レバーに連設した操作部に接触させること
により、レバーに操作反力すなわちレバーを中立
に戻そうとする力を付与するようにしたものが知
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各操作反力用シリンダの直
径（受圧面積）が一定不変であり、各シリンダの
ピストン背面に形成された圧力室に、モータ管路
から取出した負荷圧力をそのまま入力させて操作
反力を制御するものであるため、巻上げ時の操作
反力F₁および巻下げ時の操作反力F₂が第５図の
実線イ，ロに示すように負荷圧力に比例して常に
一定の制御勾配で制御されることになる。

この場合、たとえば巻上げ時において、負荷圧
力が最大値Pmaxのときに操作反力Ｆがレバー操
作可能な最大値Fmaxを越えないように上記受圧
面積を設定すると、負荷圧力が小さい範囲（軽負
荷時）では操作反力の変化が小さく、オペレータ
が感知しにくく、操作性が悪くなる。また、軽負
荷時の操作性を良くするために、上記シリンダの
受圧面積を大きくして第５図の破線ハに示すよう
に負荷圧力の変化量に比べて操作反力の変化量が
大きくなるように制御すると、負荷圧力が大きく
なつた場合に操作反力が大きくなり過ぎて、レバ
ーの操作可能最大値Fmaxを越えてしまい、操作
できなくなる。

本発明の目的は、油圧式制御によつて、負荷圧
力の大きさ等、負荷の作動状態に応じた適正な反
力制御を可能にし、オペレータが負荷の変化、と
くに動き始めを容易に手で感知できるようにし、
かつ、負荷圧力が大きくなつた場合であつても、
操作反力が大きくなり過ぎることを防止し、容易
に操作できる操作反力制御装置を提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のために、本発明に係る操作反力
制御装置は、固定部材に回動自在に支持された操
作レバーと、レバーの負荷上げ操作方向および負
荷下げ操作方向に対向して配置されてレバーに操
作反力を付与する一対の反力シリンダとを有し、
両シリンダは、負荷の作動状態に応じた反力制御
用油圧信号を入力する圧力室を備え、両シリンダ
のうち、少なくとも負荷上げ操作反力用シリンダ
の圧力室が、受圧面積の異なる複数の室に分けら
れ、それらの室に対して上記油圧信号を選択的に
入力させる選択弁が設けられた構成としている。

また、本発明は、負荷の上げ操作用減圧弁と下
げ操作用減圧弁とを有するパイロツト弁と、パイ
ロツト弁に回動自在に支持され上記各減圧弁を選
択的に操作する操作部を備えた操作レバーと、上
記各減圧弁に隣接し上記操作部に対向して配置さ
れた上げ操作反力用シリンダおよび下げ操作反力
用シリンダとを有し、両シリンダは、負荷の作動
状態に応じた反力制御用油圧信号を入力する圧力
室を備え、両シリンダのうち、少なくとも負荷上
げ操作反力用シリンダの圧力室が受圧面積の異な
る複数の室に分けられ、それらの室に対して上記
油圧信号を選択的に入力させる選択弁が設けられ
ている。

この構成において、パイロツト弁が、吊荷の巻
上げ、巻下げを制御する方向制御弁を切換えるた
めのものである。

上記反力制御用油圧信号として上記レバーによ
り操作されるアクチユエータの負荷圧力を反力室
に入力させるように構成される。

負荷上げ操作反力用シリンダの圧力室に、上記
反力制御用油圧信号の上限を規制するリリーフ弁
が接続される。

上記リリーフ弁には設定値調節可能な可変リリ
ーフ弁が用いられる。

〔作用〕

上記の構成により、油圧方式で操作反力が適正
に制御される。とくに、軽負荷作業時には選択弁
を介して操作反力用シリンダの受圧面積の大きい
圧力室に油圧信号を入力させることにより、シリ
ンダの感度が高められ、負荷の変化量に比べて操
作反力の変化量が大きくなり、負荷の変化がオペ
レータに敏感に感知される。一方、重負荷作業時
には選択弁を介して上記シリンダの受圧面積の小
さい圧力室にも上記油圧信号を入力させることに
より、操作反力の変化量が小さくなり、操作反力
が必要以上に大きくなることが防止され、操作可
能な範囲で負荷の変化がオペレータに比較的容易
に感知される。

また、上記各操作反力シリンダをパイロツト弁
に連設することによつて、操作反力の制御時の力
の伝達ロスが少なく、制御精度が高められ、操作
性が向上される。

また、リリーフ弁の使用により操作反力が過大
になることが防止され、常に適正に操作され、さ
らに、可変リリーフ弁の使用により操作反力の最
大値を任意に設定できてオペレータの好みに応じ
た反力制御が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示すものであり、こ
の図において、１は油圧ポンプ、２は方向切換
弁、３はウインチ用油圧モータ、１１はメインリ
リーフ弁、１２はタンク、３２はカウンタバラン
ス弁を示す。

方向切換弁２はパイロツト式切換弁であり、こ
の方向切換弁２を切換えるためにパイロツト弁４
が設けられている。パイロツト弁４は巻上げ操作
用と巻下げ操作用の左右一対の減圧弁５，５′と、
操作レバー６とを備えている。レバー６はパイロ
ツト弁４の弁ケースに枢軸６１を介して左右に回
動自在に支持され、レバ６の左右に両減圧弁５，
５′に対応する操作部６２，６２′が設けられてい
る。両減圧弁５，５′の一次側はパイロツト油圧
源５１に接続され、二次側はパイロツト油路２
１，２１′を介して上記方向切換弁２の切換え用
パイロツト部にそれぞれ接続されている。

巻上げおよび巻下げの各操作反力用シリンダ
７，７′は通常、パイロツト弁４の弁ケースに一
体的に連設されるが、パイロツト弁４と別個に形
成してもよい。巻上げ側の操作反力用シリンダ７
のヘツド側圧力室７１にはモータ３の巻上げ供給
側の油路３１から分岐した反力制御用油路８が接
続されるとともに、ヘツド側圧力室７１とロツド
側圧力室７２との間に選択弁８１が設けられ、か
つ、油路８の途中に絞り８２を介して可変リリー
フ弁８３が接続されている。リリーフ弁８３は固
定リリーフ弁でもよい。巻下げ側の操作反力用シ
リンダ７′のヘツド側圧力室７１′にはモータ３の
巻下げ供給側油路３１′から分岐した反力制御用
油路８１′が接続され、そのロツド側圧力室７
２′はタンク１２に連通されている。

上記の構成において、レバー６が中立のとき
は、パイロツト弁４の両減圧弁５，５′が中立で、
方向切換弁２も中立に保持され、モータ３はカウ
ンタバランス弁３２により停止状態に保持されて
いる。このとき各反力シリンダ７，７′の各圧力
室７１，７１′の圧力がタンク圧であり、レバー
６に操作反力は作用しない。

次に、レバー６を巻上げ方向に操作すると、レ
バー６の操作部６２により巻上げ操作用減圧弁５
のプツシユロツド５２が押し下げられ、この減圧
弁５の二次側のパイロツト油路２１にレバー操作
量に応じたパイロツト圧が出力され、方向切換弁
２が巻上げ位置に切換えられる。これによりポン
プ１の吐出油が実線矢印方向に導かれ、カウンタ
バランス弁３２を経てモータ３に流入され、モー
タ３が正転される。そして、モータ３の連結され
たウインチドラム（図示省略）が巻上げ方向に回
転され、吊荷が巻上げられる。

この巻上げ操作時において、選択弁８１を図示
の位置に保持しておくと、モータ３の巻上げ側の
油路３１の圧力すなわち巻上げ負荷圧力Paが油
路８を経てシリンダ７のヘツド側圧力室７１に入
力され、その圧力Paでピストン７３に連結され
たロツド７４が突出するように付勢され、その突
出力が操作反力Faとしてレバー６の巻上げ側の
操作部６２に作用する。このとき選択弁８１が図
示の位置にあるので、ロツド側圧力室７２内の油
はそのままタンク１２に流出される。このため、
ピストン７３のヘツド側の受圧面積をA₁とする
と、レバー６に作用する操作反力Faは、Fa＝Pa
×A₁となり、モータ３の負荷圧力Paに応じてた
とえば第２図の実線に示すように制御される。

上記の制御はとくに負荷圧力Paが低い（軽負
荷）作業が多い場合に有効であり、負荷圧力Pa
に応じて変化する操作反力Faの制御勾配が急勾
配となり、僅かな負荷圧力Paの変化を大きな操
作反力Faの変化に変換でき、負荷圧力Paの変化
すなわち負荷の動きをレバー６を通してオペレー
タが敏感に手で感知でき、負荷の動き始めを確実
に感知でき、オペレータから負荷が見えない位置
での作業でも安全に作業できる。

また、上記軽負荷作業時において、負荷圧力
Paが高くなり、可変リリーフ弁８３の設定圧以
上になるとその圧力がリリーフ弁８３によりリリ
ーフされることになり、反力シリンダ７に入力さ
れる負荷圧力Paの上限がリリーフ弁８３の設定
圧により規制され、これに伴つて操作反力Faの
上限がたとえば第２図の実線₁に示すように制
御され、操作反力Faがレバー６による操作可能
最大値Fmaxを越えることが防止される。

さらにこの場合、リリーフ弁８３を可変リリー
フ弁とし、その設定圧を変更することにより、反
力シリンダ７に入力される負荷圧力Paの上限す
なわち操作反力Faの上限をたとえば第２図鎖線
₁，₂，₃のように変更することができ、作
業内容およびオペレータの好み等に応じて操作反
力Faの上限を小さくしてレバー操作を軽くでき
る。

次に、負荷圧力Paが高い（重負荷）作業が多
い場合には、選択弁８１を図面左位置に切換え
る。この選択弁８１は手動切換弁でもよいが、た
とえば運転室に設けたスイツチ操作により切換え
る電磁切換弁を用いるのが好都合である。この選
択弁８１の切換えにより、反力シリンダ７のヘツ
ド側とロツド側の両圧力室７１，７２が互いに連
通される。この状態で上記と同様の巻上げ操作を
行うと、負荷圧力Paが反力シリンダ７のヘツド
側圧力室７１とロツド側圧力室７２の双方に入力
される。これにより反力のシリンダ７を介してレ
バー６に作用する操作反力Faは、ヘツド側の受
圧面積A₁とロツド側の受圧面積A₂との差と、負
荷圧力Paとの積によつて決り、Fa＝Pa×（A₁−
A₂）となり、たとえば第２図の実線のように
負荷圧力Paに応じて操作反力Faが緩い勾配で制
御される。

この制御により負荷圧力Paの高圧域での操作
反力Faの制御性を向上でき、負荷圧力Paの変化
を操作反力Faの変化としてオペレータが手で容
易に感知できる。なお、この重負荷作業時におい
ても、可変リリーフ弁８３の設定圧を調節するこ
とにより、負荷圧力Paの最大値すなわち操作反
力Faの最大値を任意に変更でき、負荷圧力Paが
高い場合でも操作反力Faが必要以上に高くなる
ことを防止できる。

一方、レバー６を巻上げ方向に操作すれば、巻
下げ側減圧弁５′の二次側からパイロツト油路２
１′にパイロツト圧が出力され、方向切換弁２が
巻下げ位置に切換えられ、ポンプ１の吐出油が破
線矢印方向に流入され、その圧力でカウンタバラ
ンス弁３２が開かれるとともに、モータ３が巻下
げ方向に回転される。このときモータ３の巻下げ
負荷圧力Pbが油路３１′から油路８′を経てシリ
ンダ７′のヘツド側圧力室７１′に入力され、以
下、上記と同様の作用によりレバー６に操作反力
Fbが付与される。この操作反力Fbは、反力シリ
ンダ７′のヘツド側の受圧面積をA₀とすれば、Fb
＝Pb×A₀となる。

なお、この巻下げ時において、負荷圧力Pbは
カウンタバランス弁３２が完全に開くまで変化
し、その後は負荷圧力Pbはほぼ一定となるのが
通例であり、負荷圧力Paの変化域は巻上げ時に
比べて小さいものである。したがつて受圧面積
A₀をある程度大きくし、操作反力Fbをたとえば
第２図の実線に示すように急勾配で制御するこ
とにより、負荷圧力Pbの変化域の小さい巻下げ
時であつても、その負荷圧力Pbの僅かな変化を
大きな操作反力Fbの変化として、オペレータが
敏感に感知できることになり、巻下げの操作性な
らびに安全性を向上できることになる。

第３図は巻上げ側の操作反力用シリンダ７を段
付きシリンダとし、そのヘツド側、中間、先端側
の各圧力室７１ａ，７１ｂ，７２を選択弁８１
ａ，８１ｂを介して油路８に切換自在に接続した
ものである。他の構成は第１図の実施例と実質的
に同一である。

第３図の実施例において、圧力室７１ａの受圧
面積をAa、圧力室７１ｂの受圧面積をAb、圧力
室７２の受圧面積をAcとすると、巻上げ操作時
に、両選択弁８１ａ，８１ｂが図示の位置で、操
作反力Faが、Fa＝Pa×Aa［第４図実線ａ参
照］となり、 選択弁８１ａのみを図面左位置に切換えると、
操作反力Faが、Fa＝Pa×（Aa−Ab）［同図実線
ｂ参照］となり、 両選択弁８１ａ，８１ｂを切換えると、操作反
力Faが、Fa＝Pa×（Aa−Ab−Ac）［同図実線
ｃ参照］となり、操作反力Faを負荷圧力Paに応
じて三通りに制御でき、機械の汎用性をさらに向
上できることになる。

なお、巻下げ側にも巻上げ側と同様に段付きシ
リンダおよび可変リリーフ弁を用いてもよい。

本発明において、操作の対象とするアクチユエ
ータは、上記実施例のウインチ用油圧モータに限
定されず、クレーンのブームホイスト用の油圧モ
ータまたは油圧シリンダ、油圧シヨベルのブー
ム、アーム、バケツト等を駆動するための油圧シ
リンダとする場合もある。これらのアクチユエー
タを操作する場合も、上記本発明の装置を適用す
ることにより、ブーム等の負荷の下げ操作時に操
作反力の変化率を大きくして、負荷の動きの感知
を容易にすることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、次のような作用
効果がある。選択弁の切換えにより、操作反力用
シリンダの受圧面積を随意に変更できる。この受
圧面積の変更により、負荷圧力に応じた操作反力
の制御勾配を任意に設定でき、軽負荷、重負荷等
の作業内容に応じた反力制御を行うことができ
る。そして、オペレータが最適な状態で操作反力
を感知でき、操作性ならびに作業性を向上でき、
安全に作業できる。

また、上記各操作反力用シリンダをパイロツト
弁に連設することによつて、操作反力の制御時の
力の伝達ロスを少なくでき、制御精度を高めるこ
とができる。

また、リリーフ弁の使用により操作反力の上限
を規制でき、レバー操作が必要以上に重くならな
いように調節でき、操作性を一層向上できる。

さらに、可変リリーフ弁を使用してその設定圧
を変更することにより、操作反力の上限を任意に
変更でき、操作性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図、第
２図はその制御特性図、第３図は別の実施例を示
す油圧回路図、第４図は第３図の実施例における
制御特性図、第５図は従来装置の制御特性図であ
る。 １……油圧ポンプ、２……方向切換弁、３……
ウインチ用油圧モータ（アクチユエータ）、４…
…パイロツト弁、５……巻上げ操作用減圧弁、
５′……巻下げ操作用減圧弁、６……操作レバー、
７……巻上げ側操作反力用シリンダ、７′……巻
下げ側操作反力用シリンダ、８，８′……反力制
御用油圧信号のための油路、７１，７１′，７１
ａ，７１ｂ，７２……圧力室、８１，８１ａ，８
１ｂ……選択弁、８３……可変リリーフ弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定部材に回動自在に支持された操作レバー
   と、レバーの負荷上げ操作方向および負荷下げ操
   作方向に対向して配置されてレバーに操作反力を
   付与する一対の反力シリンダとを有し、両シリン
   ダは、負荷の作動状態に応じた反力制御用油圧信
   号を入力する圧力室を備え、両シリンダのうち、
   少なくとも負荷上げ操作反力用シリンダの圧力室
   が、受圧面積の異なる複数の室に分けられ、それ
   らの室に対して上記油圧信号を選択的に入力させ
   る選択弁が設けられていることを特徴とする操作
   反力制御装置。 ２ 負荷の上げ操作用減圧弁と下げ操作用減圧弁
   とを有するパイロツト弁と、パイロツト弁に回動
   自在に支持され上記各減圧弁を選択的に操作する
   操作部を備えた操作レバーと、上記各減圧弁に隣
   接し上記操作部に対向して配置された上げ操作反
   力用シリンダおよび下げ操作反力用シリンダとを
   有し、両シリンダは、負荷の作動状態に応じた反
   力制御用油圧信号を入力する圧力室を備え、両シ
   リンダのうち、少なくとも負荷上げ操作反力用シ
   リンダの圧力室が受圧面積の異なる複数の室に分
   けられ、それらの室に対して上記油圧信号を選択
   的に入力させる選択弁が設けられていることを特
   徴とする操作反力制御装置、 ３ 上記パイロツト弁が、吊荷の巻上げ、巻下げ
   を制御する方向制御弁を切換えるためのものであ
   ることを特徴とする請求項２記載の操作反力制御
   装置。 ４ 上記反力制御用油圧信号として上記レバーに
   よる操作されるアクチユエータの負荷圧力を反力
   室に入力させるように構成したことを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の操作反力制御
   装置。 ５ 負荷上げ操作反力用シリンダの圧力室に、上
   記反力制御用油圧信号の上限を規制するリリーフ
   弁が接続されていることを特徴とする請求項１乃
   至４記載の操作反力制御装置。 ６ 上記リリーフ弁が設定値調節可能な可変リリ
   ーフ弁であることを特徴とする請求項５記載の操
   作反力制御装置。