JPH09268603A - 建設機械の遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送信機の操作レバーの傾きとアクチュエータの
動作速度の関係を、受信機に備えるＲＯＭを増やすこと
なく容易かつ細かく調整できる建設機械の遠隔操作装置
を提供する。 【解決手段】建設機械の受信機７に書き込み可能な不揮
発性メモリ７ｄを備える。受信機７に外部装置３２５を
接続する手段を設ける。外部装置３５は、アクチュエー
タの１組の原操作信号データに対応する実操作信号デー
タとして、複数組のデータを記憶したメモリ３５ｂを備
える。外部装置３５の操作により、複数組の実操作信号
データから選択されたデータを受信機７の不揮発性メモ
リ７ｄに格納可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有線または無線式
遠隔操作により操作される建設機械における遠隔操作装
置に係り、特に送信機の操作レバーの傾きに対する建設
機械のアクチュエータの動作量の関係を変更する手段に
関する。

【０００２】

【従来の技術】スライドアーム付き油圧ショベルやクラ
ムシェルバケット等を用いて深穴を掘る場合、掘削穴が
深くなると運転室からバケットが直視できなくなり、掘
削箇所が確認できないために正確な掘削ができず、ま
た、バケット引き上げ時にバケットが穴内壁に当たって
穴の壁面を崩壊させる等の不具合が発生する。このた
め、従来は運転者以外の合図マンが掘削穴を覗いて運転
室内の運転者に掘削状態を合図し、この指示により運転
者が油圧ショベルの操作を行っていた。しかし、この方
法では非常に作業能率が悪いので、このように運転室か
ら直視できない深穴等の掘削作業を行う場合、遠隔操作
機能を持たせた油圧ショベル等が開発されている。ま
た、人が近づけない危険な現場で油圧ショベル等を作業
させる場合にも遠隔操作が行われる。

【０００３】図５はその一例であるスライドアーム付き
の遠隔操作式油圧ショベルを、深穴を掘削している状態
で示す図である。該油圧ショベルは、下部走行体２ａ上
に旋回装置２ｂを介して上部旋回体２ｃを設置して本体
２を構成し、該上部旋回体２ｃにブーム４をブームシリ
ンダ４ｘにより起伏自在に取付け、該ブーム４に下アー
ム５ａと上アーム５ｂとからなるスライドアーム５をア
ームシリンダ５ｘにより回動自在に取付け、スライドシ
リンダ５ｙにより上アーム５ｂを下アーム５ａに対して
スライド自在とし、該スライドアーム５の上アーム５ｂ
にバケットシリンダ６ｘによりバケット６を回動自在に
取付けてなる。

【０００４】この建設機械においては、運転室３上に
は、図６にブームシリンダ４ｘについて代表して示すよ
うに、本体２上に搭載された主油圧ポンプ２５からブー
ムシリンダ４ｘへの油路を切換えるコントロール弁２６
Ａを切換操作するため、パイロット油圧ポンプ２７から
のパイロット油のコントロール弁２６Ａの操作室ａ、ｂ
への供給を制御する操作レバ−式パイロット弁２８Ａを
備えている。また、前記各シリンダ５ｘ、５ｙ、６ｘ、
旋回装置２の旋回モータ、走行装置の走行モータのコン
トロール弁（図示せず）を切換操作するための操作レバ
−あるいはペダル式の室内操作用パイロット弁２８Ｂ〜
２８Ｎが設けられる。２９は建設機械の休止中における
パイロット油圧ポンプ２７から室内操作パイロット弁２
８Ａ〜２８Ｎへの供給を遮断することにより、前記各ア
クチュエータ４ｘ、５ｘ、５ｙ、６ｘ、旋回モータ、走
行モータの作動を禁止するゲートロック弁である。

【０００５】また、図５に示すように、遠隔操作を可能
とするため、オペレータ８は地上において遠隔操作用の
ベルト１０による肩かけ式の送信機９（操作盤）を携帯
し、縦穴Ａ内の掘削箇所を見ながら送信機９の操作レバ
ー等を操作し、その遠隔操作信号を無線あるいは有線で
上部旋回体２ｃ上の受信機７に送り、受信機７はその送
信信号を受けて、オペレータが運転室内の操作手段を操
作する時に発生する操作信号に受信信号を変換し、前記
下部走行体２ａ、旋回装置２ｂの各油圧モータ、ブーム
４、スライドアーム５、バケット６の各シリンダ４ｘ、
５ｘ、５ｙ、６ｘのコントロール弁を制御して掘削作業
を行う。

【０００６】図７、図８はそれぞれ前記送信機９の操作
盤上の平面配置と操作パターンの一例を示す平面図およ
び正面図であり、操作盤上の手前左側に、前記旋回装置
２の旋回モータとアームシリンダ５ｘの各コントロール
弁の操作レバ−１１を設け、手前右側に、前記バケット
シリンダ６ｘ、ブームシリンダ４ｘ、スライドアーム５
の油圧シリンダ５ｙの各コントロール弁の操作レバ−１
２を備えている。また、１３は該操作レバ−１１、１２
をフロント操作用とするか、あるいは走行操作用にする
かを選択するためのフロント・走行選択スイッチであ
り、該選択スイッチ１３を押してフロント操作に設定し
た状態においては、操作レバ−１１を左右に操作するこ
とにより前記アーム５を上げまたは下げることができ、
該操作レバ−１１を前後に操作することにより、それぞ
れ右旋回、左旋回させることができる。また、操作レバ
−１２を前後に操作すればブーム４を上げまたは下げる
ことができ、該操作レバ−１２を左右に操作することに
よりバケット６を回動させて掘削、放土することができ
る。反対に選択スイッチ１３を再度押して走行に設定し
た状態においては、操作レバ−１１、１２の前後操作に
より、それぞれ左側、右側走行装置を前進、後進駆動さ
せることができる。また、手前中央に設けられた操作レ
バー１４は、図５に示したようなスライドアーム５ある
いはテレスコクラムシェル等の追加アタッチメントがあ
る場合に追加アタッチメント操作用として使用されるも
のである。

【０００７】また、送信機９の操作盤には、前記操作レ
バー１１、１２、１４の他にエンジン起動、停止および
エンジン回転を高・中・低・アイドル運転に切換えるエ
ンジン制御用スイッチ１６、非常時にエンジンおよび全
バルブを緊急停止させる非常停止スイッチ１７、電源ス
イッチ１８、本操作盤により遠隔操作する場合にオンと
する遠隔運転スイッチ１９が設けられ、また、遠隔運転
中であるか否かを表示する運転パイロットランプ２１、
有線で遠隔操作を行う場合のケーブル接続用コネクタ２
２等が設けられている。

【０００８】図６に示すように、このような遠隔操作式
建設機械おいては、本体２上に、送信機９から送られて
くる信号を受信機７により受信し、その受信信号に応じ
て前記各アクチュエータのコントロール弁を制御するた
め、前記室内操作用パイロット弁２８Ａ〜２８Ｎに対応
して、遠隔操作用パイロット弁３０Ａ〜３０Ｎを備え
る。これらの遠隔操作用パイロット弁３０Ａ〜３０Ｎ
は、それぞれ、弁３０Ａについて代表して示すように、
作動油の往き戻りに対応して、対をなす比例電磁弁１
Ａ、１Ｂにより構成される。３１は前記遠隔操作用パイ
ロット弁３０Ａ〜３０Ｎと室内操作用パイロット弁２８
Ａ〜２８Ｎのいずれかを介したパイロット油を選択して
コントロール弁の操作室に供給するシャトル弁である。
３２は受信機７の電源となる本体２搭載の電源、３３は
遠隔操作を行う場合にオペレータによりオンとされるス
イッチである。

【０００８】特開平４−７０４２８号公報には、送信機
９から送られてくる原操作信号とアクチュエータ４Ｘ、
５Ｘ等へ供給する圧油量の関係を常に１対１とした例が
開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような遠隔操作式
建設機械において、送信機９の操作レバー１１、１２、
１４の傾きを表示する原操作信号と、アクチュエータの
動作速度を決定する比例電磁弁でなる前記パイロット弁
３０Ａ〜３０Ｎに流す実操作信号（電流値）の関係は、
油圧ショベル本体の機種や油圧ショベル本体に取付ける
アタッチメントの種類により異なる。

【００１０】ところが、特開平４−７０４２８号公報に
開示されたものは、送信機９から送られてくる原操作信
号とアクチュエータへ供給する圧油量の関係は常に１対
１であるため、機種やアクチュエータの変化に対応して
原操作信号の変化パターンに対する実操作信号の変化の
パターンを変えるためには、ハードウェアの交換や、油
圧配管の組換えが必要であった。

【００１１】一方、このようなハードウェアの交換等を
不要とする従来技術として、原操作信号に対する実操作
信号の対応関係を選択可能にするものとしてＲＯＭ（読
み取り専用メモリ）を使用するものがある。これは、受
信機に、あるアクチュエータの原操作信号データに対す
る実操作信号データを複数種類選択できるように、機種
やアタッチメントごとにＲＯＭを用意しておき、スイッ
チでＲＯＭを選択するか、あるいは機種やアタッチメン
トごとに、原操作信号に対する実操作信号の関係を記憶
しているＲＯＭを交換していた。

【００１２】しかしいずれの場合にも、油圧ショベルの
機種やアタッチメントの種類に合わせてＲＯＭを用意す
る必要があるため、管理上煩雑であり、コスト高になる
という問題点がある。また、油圧ショベルの場合、ＲＯ
Ｍの実装は直付けであるため、ＲＯＭの交換が容易では
ない。また、ＲＯＭの容量に制限があるため、原操作信
号に対する実操作信号のデータの機種やアクチュエータ
の組み合わせの全てに対応することができず、また、熟
練の度合やオペレータの好みあるいは作業現場状況に対
応した細かいパターンを設定することができず、選択の
幅が狭いという問題点があった。

【００１２】本発明は、上記の問題点に鑑み、送信機の
操作レバーの傾きとアクチュエータの動作速度の関係
を、受信機に備えるＲＯＭを増やすことなく容易かつ細
かく調整できる建設機械の遠隔操作装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、操作レバーを
有する遠隔操作用の送信機と、建設機械に搭載される受
信機とを備え、前記送信機は操作レバーの操作量を表示
する原操作信号を発信し、受信機は原操作信号を実操作
信号に変換して該実操作信号により建設機械のアクチュ
エータを操作する建設機械において、該建設機械の受信
機に不揮発性メモリを備えると共に、受信機に外部装置
を接続する手段を設け、前記外部装置は、アクチュエー
タの１組の原操作信号データに対応する実操作信号デー
タとして、複数組のデータを記憶したメモリを備え、前
記外部装置の操作により、前記複数組の実操作信号デー
タから選択されたデータを前記受信機の不揮発性メモリ
に格納可能としたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、原操作信号データに対する
実操作信号データの変更を行う必要が生じた場合、外部
装置を受信機に接続し、外部装置を操作することによっ
て、受信機に設けた不揮発性メモリに、１つのアクチュ
エータの操作部に対応して記憶された実操作信号データ
から選択されたデータを記憶させる。このように実操作
信号データを記憶しておけば、送信機から原操作信号、
すなわち操作レバーの傾斜信号が送信された場合、その
傾斜信号に対応した実操作信号がアクチュエータの操作
部に送られてアクチュエータの動作速度が決定される。

【００１５】

【発明の実施の態様】図１は本発明による遠隔操作装置
の一実施例を示す電気油圧系統図である。図１におい
て、４Ｘ、５Ｘは図５に示したブームシリンダ、アーム
シリンダであり、また２Ｘは走行用油圧モータである。
これらのアクチュエータの各コントロール弁２６Ａ〜２
６Ｎは縦続接続される。各コントロール弁２６Ａ〜２６
Ｎにはそれぞれパイロット弁３０Ａ〜３０Ｎが設けら
れ、各パイロット弁３０Ａ〜３０Ｎはそれぞれ油圧シリ
ンダの伸長、収縮あるいは油圧モータの正転、逆転を行
うために、それぞれ２つの比例電磁弁１Ａ、１Ｂ〜Ｎ
Ａ、ＮＢからなる。

【００１６】送信機９は、操作レバー１１、１２、１４
等の傾斜角すなわち操作量等をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部９ａと、信号処理用のＣＰＵ９ｂと、送信
に必要や情報を記憶するＲＯＭや一次記憶しておくため
のＲＡＭからなるメモリ９ｃと、送信する信号を変調し
て送信する送信部９ｄとからなる。

【００１７】また、受信機７は、送信機９から送られて
くる信号を受信する受信部７ａと、受信信号を処理する
ＣＰＵ７ｂと、処理に必要な情報を記憶するＲＯＭや一
次記憶しておくためのＲＡＭからなるメモリ７ｃと、操
作レバーの操作量信号、すなわち傾きを表す原操作信号
データに対する実操作信号データを、各比例電磁弁１Ａ
〜ＮＢについて記憶しておく不揮発性メモリ７ｄと、該
不揮発性メモリ７ｄから読み出されたデータに基づいて
比例電磁弁１Ａ、１Ｂ〜ＮＡ、ＮＢのソレノイドに通電
するドライバ７ｅと、外部装置３５に対してケーブル３
７を介して接続されるシリアルインターフェイス７ｆと
からなる。

【００１８】外部装置３５は、多数の建設機械に対して
共通に備えておくもので、例えばサービスマンが保有す
るものである。該外部装置３５は、操作レバー１１、１
２、１４の傾きと比例電磁弁１Ａ〜ＮＢのソレノイドに
出力する電流値の対応を、受信機７との通信によって変
更する（すなわち前記不揮発性メモリ７ｄに記憶させ
る）ためのものであり、各操作レバー１１、１２、１４
の傾きに対するアクチュエータ４Ｘ、５Ｘ…２Ｘの動作
速度を調整するためのものである。該外部装置３５はパ
ーソナルコンピュータ等でなるものであり、ＣＰＵ３５
ａと、処理に必要な情報や、図２に示すような原操作信
号データ（操作レバー１１、１２、１４の傾きを表示す
る値）に対する実操作信号データ（比例電磁弁１Ａ〜Ｎ
Ｂのソレノイドに通電する電流値）を複数組ずつ記憶す
るＲＯＭや、処理のためのデータ等を一次記憶しておく
ためのＲＡＭからなるメモリ３５ｂと、キーボード３５
ｃと、ディスプレイ３５ｄと、メモリ３５ｂから読み出
されたデータをケーブル３７を介して受信機７に対して
伝送するためのシリアルインターフェイス３５ｅとから
なる。

【００１９】前記メモリ３５ｂのＲＯＭには、図２に示
すように、操作レバー１１、１２、１４のＸ、Ｙの各操
作方向（図１参照）の傾きに対応する実操作信号データ
として、それぞれｎ組のデータが記憶されている。すな
わち、表１あるいは図３に示すように、例えば操作レバ
ー１１、１２、１４の傾きが、０、１、２…Ｍ（Ｍは操
作レバー１１、１２、１４の最大傾斜角に相当する数
値）なる整数で表現される場合、比例電磁弁１Ａ〜ＮＢ
のソレノイドに流す電流値が、各ソレノイドについてｎ
組ずつ記憶される。例えば、比例電磁弁１Ａのデータ組
である１ＡＤＡＴＡ（図２参照）のうち、操作レバー１
２の傾きを表す数値１、２、３…Ｍに対して、１ＡＤＡ
ＴＡに含まれる１Ａ１の組においては、それぞれ電流値
が表１で示すように３９、４３、５１…２３５という数
値で記憶され、また１Ａｉ（ｉは２〜ｎのいずれか）に
おいては、図３に示すように、比例電磁弁１Ａのソレノ
イドに対する電流値が各操作レバー１２の傾きに対して
異なる（一部重なってもよい）ように記憶される。

【００２０】

【表１】

【００２１】また、図４に示すように、前記受信機７の
不揮発性メモリ７ｄは、各比例電磁弁１Ａ〜ＮＢのそれ
ぞれについて、操作レバー１１、１２または１４の傾き
の値に対する電流値を記憶しておくエリアとして弁電流
値テーブル７ｇを有する。この構成において、送信機９
の操作レバー１１、１２または１４を操作すると、その
傾きに比例したデジタル信号がＡ／Ｄ変換部９ａにより
発生し、ＣＰＵ９ｂにそのデータが取り込まれる。ＣＰ
Ｕ９ｂはそのデータを送信部９ｄにセットし、送信部９
ｄはそのデータ列をシリアル変換、変調して電波として
空間に放出する。受信機７は、送信機９から送られてく
る電波を受信部７ａにより受信して、それをデジタル値
に変換し、受信機のＣＰＵ７ｂに送る。ＣＰＵ７ｂはそ
のデータから、不揮発性メモリ７ｄ内の弁電流値テーブ
ル７ｇに格納された比例電磁弁（１Ａ〜ＮＢのうちの１
つ）の電流値を選択し、その対応する比例電磁弁１Ａ〜
ＮＢのソレノイドに通電するためのドライバ７ｅを作動
させ、そのデータに相当する電流値を該当するソレノイ
ドに流す。

【００２２】比例電磁弁１Ａ〜ＮＢはソレノイドに流れ
る電流に対応して油の開口面積が変化するので、コント
ロール弁２６Ａ〜２６Ｎのうちの対応する弁のパイロッ
ト圧が変化し、例えば操作するアクチュエータがブーム
シリンダ４Ｘである場合、ブームシリンダ４Ｘに主油圧
ポンプ２５から送られる流量が変化するので、アクチュ
エータはその流量に応じた速度で動作する。結果として
操作レバー１１、１２、１４の傾きに応じた速度でアク
チュエータが動く。

【００２３】油圧ショベルの機種や取付けるアタッチメ
ントの変更に対応して、あるいはオペレータの好みある
いは作業現場状況に対応して、受信機７に設けた不揮発
性メモリ７ｄに記憶されたデータを変更したい場合に
は、図４に示すように、受信機７にケーブル３７を介し
て外部装置３５を接続し、キーボード３５ｃの操作によ
り、図４に示すように、ディスプレイ３５ｄに比例電磁
弁１Ａ〜ＮＢへの出力電流値が設定されたファイル１Ａ
ＤＡＴＡ〜ＮＢＤＡＴＡの一覧を表示し、キーボード３
５ｃによりファイルを選択する。例えばブームシリンダ
４Ｘの比例電磁弁１Ａの電流値を変更する場合、対応す
るデータ１ＡＤＡＴＡを読み出し、そのうちから、図２
に示すデータ組１Ａ１〜１Ａｎのうちの１つを選択す
る。このようなデータ組を選択すると、外部装置３５
は、シリアルインターフェイス３５ｅおよびケーブル３
７を介してデータを受信機７へ送信する。受信機７にお
いては、そのデータを、シリアルインターフェイス７ｆ
を介して不揮発性メモリ７ｄの弁電流値テーブル７ｇの
該当する弁のソレノイドに対応するエリアに格納する。
このようなデータの格納作業を行った後は、外部装置３
５と受信機７との接続を解き、外部装置３５を取り外
す。

【００２４】このような作業により、弁電流値テーブル
７ｇに格納すべき電流値データの内容を外部装置３５か
ら送信し、受信機７においてテーブル７ｇの内容を書き
換えれば任意の比例電磁弁１Ａ〜ＮＢに対するテーブル
７ｇが作れるので、任意のアクチュエータに対する動作
速度を調整することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、受信機に不揮発性メモ
リを備え、一方、外部装置に操作レバーの傾きに対する
実操作信号データを記憶したテーブルを備えておき、必
要に応じて受信機に外部装置を接続し、外部装置のテー
ブルに記憶されている実操作信号データを前記不揮発性
メモリに格納できるようにしたので、送信機の操作レバ
ーの傾きとアクチュエータの動作速度の関係を、ＲＯＭ
の交換等を要することなく簡単に調整でき、工数が低減
される。また、ＲＯＭの種類が１種類で良いため、管理
が容易となる。また、外部装置には容易に多くの種類の
実操作信号データを保持しておくことができるから、任
意の動作速度に対応することができ、顧客の好みに応じ
た細かな調整が可能となり、アタッチメントの変更にも
容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による建設機械の遠隔操作装置の一実施
例を示す電気油圧系統図である。

【図２】本発明における弁電流値テーブルの原ファイル
の構成例を示す図である。

【図３】本発明における操作レバーの傾きと比例電磁弁
への出力電流値との対応の一例を示すグラフである。

【図４】本発明における外部装置の表示例と受信機との
通信を説明する機能ブロック図である。

【図５】従来の建設機械の一例であるスライドアーム付
きの遠隔操作式油圧ショベルを用いて深穴を掘削してい
る状態を示す図である。

【図６】従来の遠隔操作式建設機械を示す電気油圧回路
図である。

【図７】図５の送信機の操作盤上の操作手段の配置と操
作パターンを示す図である。

【図８】図７の操作盤の正面図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ〜ＮＡ、ＮＢ：比例電磁弁、２：本体、４：
ブーム、４ｘ：ブームシリンダ、５：アーム、５ｘ：ア
ームシリンダ、６：バケット、６ｘ：バケットシリン
ダ、７：受信機、７ｄ：不揮発性メモリ、７ｅ：比例電
磁弁に通電するためのドライバ、７ｆ：シリアルインタ
ーフェイス、９：送信機、１１、１２、１４：操作レバ
−、１３：フロント・走行選択スイッチ、２５：主油圧
ポンプ、２６Ａ〜２６Ｎ：コントロール弁、３０Ａ〜３
０Ｎ：遠隔操作用パイロット弁、３５：外部装置、３５
ｂ：原ファイルを記憶したメモリ、３５ｅ：シリアルイ
ンターフェイス、３７：ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 秀夫 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 (72)発明者 前原 裕二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作レバーを有する遠隔操作用の送信機
   と、建設機械に搭載される受信機とを備え、 前記送信機は操作レバーの操作量を表示する原操作信号
   を発信し、受信機は原操作信号を実操作信号に変換して
   該実操作信号により建設機械のアクチュエータを操作す
   る建設機械において、 該建設機械の受信機に不揮発性メモリを備えると共に、
   受信機に外部装置を接続する手段を設け、 前記外部装置は、アクチュエータの１組の原操作信号デ
   ータに対応する実操作信号データとして、複数組のデー
   タを記憶したメモリを備え、 前記外部装置の操作により、前記複数組の実操作信号デ
   ータから選択されたデータを前記受信機の不揮発性メモ
   リに格納可能としたことを特徴とする建設機械の遠隔操
   作装置。