JP2896614B2 - 建設機械における動作制御装置 - Google Patents

建設機械における動作制御装置

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JP2896614B2 JP12900991A JP12900991A JP2896614B2 JP 2896614 B2 JP2896614 B2 JP 2896614B2 JP 12900991 A JP12900991 A JP 12900991A JP 12900991 A JP12900991 A JP 12900991A JP 2896614 B2 JP2896614 B2 JP 2896614B2
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーンや高所作業車
等の建設機械において、クレーンのブームの起伏、伸
縮、旋回やウィンチの巻き上げ、巻き下げ等の動作を一
人の作業者で遠隔操作できるようにした動作制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種建設機械の動作制御装置に
は、例えば図12に示すようなものがある。図12は手
動方式によるブロック図で、必要な動作モードはレバー
付手動バルブで設定されるようになっている。すなわ
ち、機械のそれぞれの動作を行うアクチュエータである
油圧モータまたはシリンダA,A,…Aにそれぞ
れレバー付手動バルブV,V,…Vが設けられて
おり、運転席のアクセルレバー1を操作してアクセル2
を動かし、エンジン3の回転数を選定することにより油
圧ポンプ4の出力(流量)を決め、次いで対応のレバー
付手動バルブのレバーを操作して所要の動作に必要な出
力P,P,…Pを得る。このとき動作速度の調節
はアクセルレバー1でエンジン3の回転数を変え、油圧
ポンプ4の流量を変えることにより行う。
【0003】図13は同じく従来の動作制御装置のブロ
ック図であり、リモートコントロール方式によるもので
ある。この場合、図12のアクセルレバー1に代えて電
磁比例弁5を用い、アクセル用ピストン(レバー付)6
を制御してアクセル2の移動量を調整するようにしてい
る。電磁比例弁5はリモートコントローラ7からの制御
信号により弁開度を比例動作させる。また、図12のレ
バー付手動バルブに代えてレバー付電磁弁MV,MV
,…MVを用い、リモートコントローラ7からのO
N/OFF信号により対象のレバー付電磁弁を開閉させ
るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図12のよう
な手動方式のものでは動作状況を常時監視する者と作業
の操作をする者との少なくとも二人が常に必要となる。
しかも単純な動作をさせる場合ならともかく、例えばイ
ンチング動作のように複雑な操作を必要とする場合に
は、操作者はアクセルレバーを使わず、エンジンのアイ
ドリングの力だけで手動バルブのレバー操作をしなけれ
ばならず、相当な熟練を要する。またクレーンで資材を
運搬するような場合にあっても資材の重量が運搬の都度
異なるため、上と同様に相当な熟練を要する。また高速
で動作させる場合も同様で速度を一定に保つことが難し
く、特に高速から停止という作業では高速から停止にす
ぐに入れてしまうと、慣性力が大きくなって危険であ
る。
【0005】また図13のようなリモートコントロール
方式でも、基本的に監視者と操作者の二人が必要なこと
は同じであり、ただ手動方式のものと異なり操作者の負
担が軽減されているだけである。
【0006】特にインチング範囲(速度制御ができる範
囲)は広く取れれば取れるほど安全でしかも確実に作業
ができるので望ましいわけであるが、従来の場合、手動
バルブはあまりインチング範囲が取れないのと、手動バ
ルブのシール部及び流体(油)の抵抗等があり、手動で
行うにはかなり作業者の熟練を要する。中でもスタート
時は図14に示すように手動バルブのスプールのシール
等による摺動抵抗が大きく、そのためなかなかスプール
が動かず、また起動時のショックもある。したがって、
普通の電磁比例制御回路で弁開度を比例制御しても上記
の事情は同じであり、レバーストロークの無効部分が大
きく、インチング範囲は狭いものとなる。本発明は、上
記のような課題を解決するためになされたもので、機械
の動作状況が最も見やすい場所から単独で遠隔操作する
ことができ、しかもインチング範囲を広く取ることでイ
ンチング操作や高速操作、あるいは高速から停止といっ
た複雑かつ危険な操作でも熟練者でなくとも簡単にかつ
安全に動作制御ができる建設機械における動作制御装置
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る建設機械における動作制御装置は、送
信機と、該送信機の指令信号を受信する受信機を備え、
該送信機は指令信号を出すための発信操作部を有し、該
受信機は送信機の指令信号によりエンジンのアクセル調
整用電磁比例減圧弁に対するアクセル用比例信号と、各
々のアクチュエータの方向制御弁(手動バルブ)の流量
を制御する電磁比例減圧弁に対する速度調整用比例信号
を出力するとともに、該電磁比例減圧弁の入力信号すな
わち速度調整用比例信号に方向制御弁の動作開始時瞬時
にそのレベルを立ち上げる機能を有するジャンプ回路を
設定したものである。
【0008】
【作用】本発明の動作制御装置では、送信機を作業状況
が最も見やすい場所に設置し、一人の作業者が機械の動
作状況を監視しながら発信操作部の1本のレバー操作及
びボタン操作で遠隔操作することができる。そして送信
機からの指令信号を受け、これにより受信機から出力さ
れるアクセル用比例信号にてアクセル用の電磁比例減圧
弁の流量を調整し、アクセルを動かしてエンジンの回転
数を決め、油圧ポンプの流量を調整する。その後速度調
整用比例信号を出力することにより、電磁比例減圧弁で
対象のアクチュエータの手動バルブの流量を調整し、そ
のアクチュエータの動作速度を調整する。このときジャ
ンプ回路により電磁比例減圧弁に入力される速度調整用
比例信号のレベルをスタート時瞬時に立ち上げることに
より、手動バルブのスプールをシール等による摺動抵抗
に打ち勝ってほとんどスタート時直後からでも動かすこ
とができ、手動バルブのレバーストロークの無効部分が
減少し、インチング範囲がその分広がることになるため
インチング操作がしやすくなる。
【0009】
【実施例】図1は本発明の動作制御装置の一実施例を示
すブロック図である。図において、図12,図13と同
一のものには同一符号を用いる。図中、10はラジコン
送信機で、その発信操作部20に1本の操作レバー(ト
リガー等でもよい)11を備え、このレバー操作とボタ
ン操作で指令電波を出すようになっている。12はラジ
コン送信機10からの指令電波を受信するラジコン受信
機である。ラジコン受信機12はラジコン送信機10か
らの指令電波により2つの比例信号a,b,すなわちエ
ンジン3のアクセル用ピストン6を制御する電磁比例減
圧弁8に対するアクセル用比例信号aと、アクチュエー
タである油圧モータまたはシリンダA,A,…A
の手動バルブV,V,…Vの流量を調整する電磁
比例減圧弁14に対する速度調整用比例信号bと、並び
に対象のON/OFF電磁弁MV,MV,…MV
を開閉させるON/OFF信号c,エンジン3の回転数
を一定に保つロック信号dをそれぞれ出力するようにな
っている。ON/OFF電磁弁MV,MV,…MV
はそれぞれ手動バルブV,V,…Vのパイロッ
ト系に設けられている。15はパイロット圧力で制御さ
れるピストン、16は電磁比例減圧弁14と並列に設け
た圧力補償弁(シーケンス弁)で、上流圧力を所定の圧
力に保持し、かつ下流圧力が下がってもパイロット圧力
を保持するようにしたものである。
【0010】図2は上記ラジコン送信機10の発信操作
部の正面図で、図3はその側面図である。この発信操作
部20は、上記の発信機能を有するヘッド21と、握り
部22と、ヘッド21に取り付けられたレバーまたはト
リガー11と、エンジン3の回転数を一定に保つよう指
令信号を出すロックスイッチボタン23,及び対象のO
N/OFF電磁弁MV,MV,…MVに対するO
N/OFF信号を出すMVスイッチボタンSW,M
スイッチボタンSW,MVスイッチボタンSW
等からなる。また、トリガー11の回転軸24にはヘ
ッド21に内蔵されたポテンショメータ25が取り付け
られている。
【0011】図4は上記発信操作部20の回路図を示す
もので、レバーまたはトリガー11の操作でその動きに
比例してポテンショメータ25の抵抗を分圧し、それぞ
れアナログ・デジタル変換器26,27を介して上記の
アクセル用比例信号aと速度調整用比例信号bに分け、
CPU28により送信部29に出力するようにしてい
る。また、エンジン回転数のロック信号及び所要のON
/OFF電磁弁MV,MV,…MVに対するON
/OFF信号はヘッド21にそれぞれ設けられたロック
スイッチボタン23及びスイッチボタンSW,S
,…SWを用いて操作する。また、比例信号a,
bは図5に示すように受信機側で分割することもでき
る。図中、41は受信部、42はアンプ、43,44は
デジタル・アナログ変換器である。
【0012】この実施例においては、所要の動作モード
はラジコン送信機10に設けた1本のレバーまたはトリ
ガー11の操作、ロックスイッチボタン23の操作、及
びスイッチボタンSW,SW,…SWの操作で選
択される。そして、レバーまたはトリガー11を動か
し、その回転軸24の回転角度に応じてポテンショメー
タ25の抵抗を分圧し、アクセル用比例信号aと速度調
整用比例信号bに分けて出力する。ラジコン送信機10
から比例信号a,b,ON/OFF信号c,ロック信号
dの各指令電波が発せられ、これによりまず、ラジコン
受信機12はアクセル用比例信号aを出力する。この比
例信号aによって電磁比例減圧弁8を作動させ、アクセ
ル用ピストン6を介してアクセル2を動かし、エンジン
3の回転数を次第に上げる。エンジン3の回転数が所定
の値に達し、油圧ポンプ4の出力(流量)が決められた
値になれば、ロック信号dの出力でエンジン回転数を一
定に保ち、次にスイッチボタンSW,SW,…SW
の操作でラジコン受信機12はON/OFF信号cを
出力し、対象のON/OFF電磁弁MV,MV,…
MVを開くとともに、速度調整用比例信号bを出力す
る。この比例信号bの出力により電磁比例減圧弁14の
流量を制御し、対象の手動バルブV,V,…V
パイロット圧力を調整することにより油圧モータまたは
シリンダA,A,…Aの出力P,P,…P
を調整する。すなわち、機械の動作速度の調整は電磁比
例減圧弁8によるアクセル2と、電磁比例減圧弁14に
よる手動バルブV,V,…Vのストロークの2個
所で行っている。
【0013】しかしながら、手動バルブには前述のよう
にスタート時摺動抵抗が大きくスプールがなかなか動か
ないという問題があるので、以下に述べるようなジャン
プ回路を設けることによりこの問題を解決することにし
ている。
【0014】まず、ジャンプ回路について説明する前
に、手動バルブの構成及び作用について図6,図7によ
り概略説明する。図6は図1の該当部分を具体化したも
のであり、パイロット用ピストン15を手動バルブV
のスプール18を動かす手動レバー19に連結した構成
となっている。ピストン15にパイロット圧力が作用す
ると、バネ17の圧力に抗してピストン15が移動し、
手動レバー19によりスプール18を動かし、その弁開
度を調整し、ポンプからの油圧が流れてアクチュエータ
の動作速度を調整するようになっている。
【0015】図7は上記のパイロット用ピストンとスプ
ールを一体にした構成例であり、この場合パイロット圧
力は手動バルブVの一方側より導入され、直接スプー
ル18に作用する。
【0016】以上のような構成においては、手動バルブ
のスプール18はシール部(図示せず)やバネ17等に
よる摺動抵抗があり、手動レバー19のスタート時スプ
ール18がなかなか動かない。そこで、電磁比例減圧弁
14の入力信号にスタート時そのレベルを瞬時に立ち上
げるようなジャンプ回路を設定しているのである。この
ジャンプ回路の一構成例を図8に、ジャンプ回路による
信号レベル特性を図9に示す。なお、図8には従来の比
例信号の場合の特性Bも併記してある。
【0017】図8において、31は任意のジャンプ値V
jを設定できる可変抵抗器、32はアナログスイッチ、
33は電磁比例減圧弁14のコイル電流を制御するトラ
ンジスタ、34はトランジスタ33のベースに接続され
たアンプ、35は入力信号の電位Viの増幅率aを持つ
アンプ、36は電磁比例減圧弁14への入力電位Viと
固定電位Vcとの差(Vi−Vc)を演算するアンプで
ある。なお、入力電位Viは送信機10のトリガーの角
度に比例した値となっている。
【0018】このジャンプ回路30においては、可変抵
抗器31によりあらかじめ任意のジャンプ値Vjを設定
し、アンプ35のプラス端子に電磁比例減圧弁14への
速度調整用比例信号bである入力電位Viを入力すると
ともに、アンプ36のプラス端子にその入力電位Viを
入力し、かつそのマイナス端子に抵抗37,38により
分割された固定電位Vc(0.1〜0.2V程度)を入
力し、アンプ36で両者の差(Vi−Vc)を演算す
る。演算の結果、Vi−Vc>0になると、ダイオード
39によりバイアス電圧による電流のアンプ36側への
流れを阻止し、瞬時にアナログスイッチ32がONとな
る。一方、入力電位Viはアンプ35のマイナス端子に
入れられた抵抗40によりa倍に増幅され、さらに抵抗
41,42,43により分圧され、この分圧値aViと
所定のジャンプ値Vjとを加えた値(aVi+Vj)が
アンプ34のプラス端子に入力し、そのマイナス端子に
トランジスタ33のエミッタ側電位を入力させることに
よりベース電流を瞬時に増幅させ、これにより電磁比例
減圧弁14のコイル電流を瞬時に立ち上げている。した
がって、このジャンプ回路30により、図9のA線で示
すように手動バルブのレバーストロークの遊び部分つま
り不感帯部分Soを過ぎると、瞬時に入力信号のレベル
が立ち上がるため、ほとんどスタート時直後より手動バ
ルブのスプール18を動かすことができる。その結果、
図10に示すようにレバーストロークのほとんど全範囲
において速度曲線Xを得ることができ、従来の比例回路
による速度曲線Yに比べてインチング範囲を広くとるこ
とができる(I1>>I2 )。なお、上記のようなジャ
ンプ機能をソフトウェアにより行うことも当然に考えら
れる。
【0019】したがって、インチング操作や低速−高速
等の複雑な動作も熟練を要することなく簡単に行うこと
ができる。しかも、作業の状況が最も見易い場所から一
人の作業者がその動作状況を監視しながら遠隔操作する
ことができ、作業を安全に遂行できるものである。さら
に、圧力調整用電磁比例減圧弁14,圧力補償弁16,
ON/OFF電磁弁MV,MV,…MV及びピス
トン15等を追加するだけであるから、従来の動作制御
装置への取付けも容易にできる。
【0020】次に、図11は本発明の他の実施例を示す
ブロック図で、有線方式のリモートコントロール方式と
したものであり、上記と同様の作用効果を奏することは
いうまでもない。この場合、上記のラジコン送信機10
に代え操作ボックス10aが、またラジコン受信機12
に代えコントローラ12aが使用され、両者は信号線1
3で接続されているが、本発明でいう送信機及び受信機
はこの操作ボックス10a,コントローラ12aをも含
む概念で用いられていることはいうまでもない。また上
記実施例では、ジャンプ回路30を手動バルブの速度調
整用電磁比例減圧弁14の比例信号bに対して設定した
場合について説明したが、アクセル調整用電磁比例減圧
弁8の比例信号aに対しても同様に設けることができ
る。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ただ一人
の作業者が1本のレバー操作及びボタン操作で建設機械
の動作をリモートコンロールすることができる。しかも
作業状況が最も見易い場所から行えるので安全かつ確実
である。
【0022】また、機械の動作速度を受信機より出力さ
れるアクセル調整用比例信号と、速度調整用比例信号に
より各々の電磁比例減圧弁を調整するとともに、ジャン
プ回路により速度調整用比例信号のレベルをスタート時
瞬時に立ち上げるようにしたので、手動バルブのレバー
ストロークの無効部分を大幅に減少させることができ、
その結果インチング範囲が広がるため熟練者でなくとも
インチング操作がしやすくなり、低速−高速の調整など
も容易にできる。さらに従来装置への取付けが簡単であ
り、安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】発信操作部の正面図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】発信操作部の回路図である。
【図5】受信機側で比例信号a,bを分割する他の例を
示す回路図である。
【図6】図1の手動バルブ部分の構成図である。
【図7】手動バルブ部分の他の構成例を示す図である。
【図8】ジャンプ回路の回路図である。
【図9】ジャンプ回路及び従来の比例回路の特性線図で
ある。
【図10】ジャンプ回路及び従来の比例回路による速度
線図である。
【図11】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図12】従来の手動方式のブロック図である。
【図13】従来のリモートコントロール方式のブロック
図である。
【図14】手動バルブのスプールの動きと摺動抵抗の関
係を示す線図である。
【符号の説明】
2 アクセル 3 エンジン 4 油圧ポンプ 6 アクセル用ピストン 8 電磁比例減圧弁 10 ラジコン送信機 10a 操作ボックス 11 操作レバー 12 ラジコン受信機 12a コントローラ 13 信号線 14 電磁比例減圧弁 15 ピストン 16 圧力補償弁 20 発信操作部 30 ジャンプ回路 A,A,…A 油圧モータまたはシリンダ(ア
クチュエータ) V,V,…V 手動バルブ(方向制御弁) MV,MV,…MV ON/OFF電磁弁
フロントページの続き (72)発明者 高橋 昭男 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (72)発明者 佐藤 毅彦 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (72)発明者 小野 武伺 東京都品川区東大井1丁目9番37号 株 式会社加藤製作所内 (72)発明者 長澤 貫太郎 東京都品川区東大井1丁目9番37号 株 式会社加藤製作所内 (72)発明者 本吉 正之 東京都品川区東大井1丁目9番37号 株 式会社加藤製作所内 (56)参考文献 特開 平1−256495(JP,A) 特開 昭56−94007(JP,A) 特開 昭64−69498(JP,A) 実開 昭59−162589(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 13/00 - 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指令信号を出すための発信操作部を有す
    る送信機と、該送信機の指令信号を受信し、エンジンの
    アクセル調整用電磁比例減圧弁に対するアクセル用比例
    信号及び各々のアクチュエータの方向制御弁の流量を制
    御する電磁比例減圧弁に対する速度調整用比例信号を出
    力する受信機と、前記速度調整用比例信号のレベルを前
    記方向制御弁の動作開始時瞬時に立ち上げる機能を有す
    るジャンプ回路とを具備する建設機械における動作制御
    装置。
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