JP5912192B2 - ストローク検出装置、ストローク検出方法、ストローク検出システム、操作レバーユニット及び操作レバー用ストローク検出システム - Google Patents

ストローク検出装置、ストローク検出方法、ストローク検出システム、操作レバーユニット及び操作レバー用ストローク検出システム Download PDF

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Description

本発明は、ストローク検出装置、ストローク検出方法、ストローク検出システム、操作レバーユニット及び操作レバー用ストローク検出システムに関するものである。
作業機械を操作する操作レバーユニットには、操作レバーの操作状態に応じて電気信号を出力するように構成されたものがある。操作レバーは、例えばユニバーサルジョイントを介して装置本体に取り付けられており、装置本体に対して任意の方向に傾動させることが可能である。操作レバーにおいて装置本体に近接する端部には、カムプレートが固着されている。
装置本体においてカムプレートに対向する部分には、操作レバーのジョイント部分を中心とした円周上の等間隔となる位置に４本のロッドが配設されている。ロッドは、それぞれの内部に磁石を備えたもので、互いに平行、かつ個々の軸に沿って移動できるように設けられている。それぞれのロッドと装置本体との間には、操作レバーに反力を付与するバネが設けられている。
装置本体においてロッドに配設した磁石の相互間には、ホール素子等の磁界検出手段が設けられている。磁界検出手段は、それぞれの磁石の磁界を検出し、検出した磁界の大きさに応じた電気信号を出力するものである。
上記のように構成された操作レバーユニットでは、操作レバーに操作力が加えられていない場合、装置本体に対してそれぞれのロッドが中立位置に配置される。この状態から操作レバーを傾動させると、カムプレートを介してロッドがストロークすることになる。ロッドがストロークすると、磁界検出手段に対する磁石の位置が変化するため、磁界検出手段が検出する磁界の大きさも変化することになる。ロッドのストローク量は、操作レバーの傾動方向や傾動量といった操作状態に応じたものである。これにより、操作レバーの操作状態に応じた電気信号が磁界検出手段から出力されるようになる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１０７６９６号公報
ところで、特許文献１の操作レバーユニットでは、検出対象となるロッドのそれぞれに対して個別の磁界検出手段が必要となる。すなわち、４本のロッドを備えた操作レバーユニットにおいては、装置本体に４個の磁界検出手段を配設しなければ、操作レバーの操作状態を検出することができない。磁界検出手段には、出力信号を出力するための信号線が検出単位ごとに必要となる。このため、ロッドのそれぞれに磁界検出手段が必要となる操作レバーユニットにあっては、作業機械に取り付ける場合、ロッドの数に応じた信号線の接続作業が必要となり、組立作業の煩雑化を招来する恐れがある。
特に、作業機械を操作するための操作レバーユニットにおいては、同じロッドのストローク量を２つの磁界検出手段によって重複検出することにより、出力される電気信号の信頼性を向上させることが行われている。このため、こうした冗長化した検出を行うには、４本のロッドを備えた操作レバーユニットの場合、合計８個の磁界検出手段が必要となり、これに伴って信号線の数も２倍となるため、組立作業が一層煩雑化することになる。また、入力コントローラ側でも８個の入力ポートが必要となる。
本発明は、上記実情に鑑みて、信号線数の低減により、組立作業の容易化を図ることのできるストローク検出装置、ストローク検出方法、ストローク検出システム、操作レバーユニット及び操作レバー用ストローク検出システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るストローク検出装置は、個々の軸方向に沿って移動可能となるように装置本体の同一円周上に並設された４本のロッドを備え、これらのロッドが前記装置本体に対してストロークした場合に前記４本のロッドの相対位置の変化を検出するストローク検出装置であって、それぞれのロッドには、両端部が互いに異極となる棒磁石が個々のロッドの軸方向に沿って配設してあり、前記棒磁石は円周上で隣接するものの磁極が互いに逆向きとなるものであり、少なくとも前記装置本体において隣接する棒磁石の相互間となる３位置には、それぞれ棒磁石の間の磁界を検出し、かつ検出した磁界の向きに応じた電気信号を出力する磁界検出手段を配設したことを特徴とする。
また、本発明は、上述したストローク検出装置において、前記４本のロッドは、円周上の互いに等間隔となる位置に配設したものであり、操作力が加えられない場合はそれぞれが前記装置本体に対して予め設定した中立位置に配置され、かつ操作力が加えられた場合には少なくとも２本のロッドが前記中立位置を維持した状態で、１本もしくは２本のロッドが操作力の大きさに応じて前記中立位置からストロークするものであり、さらに、前記磁界検出手段から出力された電気信号に基づいて前記装置本体に対するそれぞれのロッドの位置の変化に応じた検出信号を生成する入力信号処理手段を備えることを特徴とする。
また、本発明は、上述したストローク検出装置において、それぞれの磁界検出手段は、前記４本のロッドを並設した円周方向に沿って予め設定した上流側に位置するロッドと下流側に位置するロッドとの相対位置に応じて互いに同一の値の電気信号を出力するものであり、前記入力信号処理手段は、３つの磁界検出手段から与えられたそれぞれの電気信号から、隣接する磁界検出手段の出力した電気信号を加算して２つの加算結果を取得し、取得した２つの加算結果をそれぞれ検出信号として設定することを特徴とする。
また、本発明に係るストローク検出システムは、前記装置本体において隣接する棒磁石の相互間となる４位置にそれぞれ前記磁界検出手段を配設し、前記入力信号処理手段は、前記４つの磁界検出手段から与えられたそれぞれの電気信号から、隣接する磁界検出手段の電気信号を加算することにより４つの加算結果を取得して検出信号を生成する請求項３に記載のストローク検出装置と、前記入力信号処理手段を通じて取得した４つの加算結果のうちから互いに対角となる位置の加算結果をさらに加算してその和を算出する処理を実施し、算出した和が設定値となった場合には４つの加算結果から隣接する２つの加算結果をそれぞれ検出信号として設定する一方、算出した和が設定値とならなかった場合には異常が発生したことを示すエラー信号を生成する異常判定装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係るストローク検出方法は、円周上の互いに等間隔となる位置に個々の軸方向に沿って移動可能となるように装置本体に並設された４本のロッドを備え、前記４本のロッドは、操作力が加えられない場合はそれぞれが前記装置本体に対して予め設定した中立位置に配置され、かつ操作力が加えられた場合には少なくとも２本のロッドが前記中立位置を維持した状態で、１本もしくは２本のロッドが操作力の大きさに応じて前記装置本体に対してストロークするとともに、それぞれのロッドには、両端部が互いに異極となる棒磁石が個々のロッドの軸方向に沿って配設してあり、前記棒磁石は円周上で隣接するものの磁極が互いに逆向きとなるものであり、前記４本のロッドのうち１本もしくは２本が前記装置本体に対してストロークした場合に前記４本のロッドの相対位置の変化を検出するストローク検出方法であって、少なくとも隣接するロッドの間の３位置で磁界を検出し、検出したそれぞれの磁界の向きに基づいて中立位置からストロークしたロッドとそのストローク量とを特定することを特徴とする。
また、本発明に係る操作レバーユニットは、上述したストローク検出装置を備えるとともに、前記装置本体に対して傾動可能に配設した操作レバーを備え、前記装置本体に対して前記操作レバーが操作された場合に前記操作レバーの操作状態に応じて前記ロッドが前記装置本体に対してストロークするように構成したことを特徴とする。
また、本発明に係る操作レバー用ストローク検出システムは、前記装置本体において隣接する棒磁石の相互間となる４位置にそれぞれ前記磁界検出手段を配設し、前記入力信号処理手段は、前記４つの磁界検出手段から与えられたそれぞれの電気信号から、隣接する磁界検出手段の電気信号を加算することにより４つの加算結果を取得して検出信号を生成する請求項３に記載のストローク検出装置と、前記入力信号処理手段を通じて取得した４つの加算結果のうちから互いに対角となる位置の加算結果をさらに加算してその和を算出する処理を実施し、算出した和が設定値となった場合には４つの加算結果から隣接する２つの加算結果をそれぞれ検出信号として設定する一方、算出した和が設定値とならなかった場合には異常が発生したことを示すエラー信号を生成する異常判定装置と、前記装置本体に対して傾動可能に配設した操作レバーとを備え、前記装置本体に対して前記操作レバーが操作された場合に前記操作レバーの操作状態に応じて前記ロッドが前記装置本体に対してストロークするように構成したことを特徴とする。
また、本発明に係るストローク検出装置は、個々の軸方向に沿って移動可能となるように装置本体に並設された２本のロッドを備え、これらロッドの相対的な位置の変化を検出するストローク検出装置であって、２本のロッドには互いの間に磁界が生じるとともに、相対的にストロークした場合に磁界が変化するようにそれぞれ磁石を配設し、前記装置本体において磁石の相互間となる位置には磁石の間の磁界を検出し、かつ検出した磁界に応じた電気信号を出力する磁界検出手段を配設したことを特徴とする。
また、本発明に係るストローク検出方法は、個々の軸方向に沿って移動可能となるように装置本体に並設された２本のロッドの相対的な位置の変化を検出するストローク検出方法であって、２本のロッドの間で磁界の向きを検出し、かつ検出した磁界の向きに基づいて２本のロッドの相対的な位置の変化を検出することを特徴とする。
本発明によれば、ロッドに設けた磁石の相互間の磁界の向きの変化からロッドの相対的な位置の変化を検出するようにしているため、磁界検出手段をロッドそれぞれに対して設ける必要がなく、磁界検出手段からの信号線の本数を削減することが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態であるストローク検出装置を適用した操作レバーユニットを示したもので、操作レバーが直立姿勢にある場合の断面図である。 図２は、図１に示した操作レバーユニットにおいて操作レバーを傾動させた場合の断面図である。 図３−１は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図３−２は、＃２ピストンのみがフルストロークした場合の磁石の相対位置の変化と磁界検出手段の検出結果とを展開して示した図である。 図４は、図１に示した操作レバーユニットを備えた操作レバー用ストローク検出システムのブロック図である。 図５は、図４に示した入力信号処理部及び異常判定装置において実施される処理の内容を模式的に示したもので、すべてのピストンが中立位置に配置された場合の説明図である。 図６は、図４に示した入力信号処理部及び異常判定装置において実施される処理の内容を模式的に示したもので、＃１ピストンのみがフルストロークした場合の説明図である。 図７は、図４に示した入力信号処理部及び異常判定装置において実施される処理の内容を模式的に示したもので、＃２ピストンのみがフルストロークした場合の説明図である。 図８は、図４に示した入力信号処理部及び異常判定装置において実施される処理の内容を模式的に示したもので、＃１ピストン及び＃２ピストンがフルストロークした場合の説明図である。 図９は、図４に示した入力信号処理部及び異常判定装置において実施される処理の内容を模式的に示したもので、＃１ピストンが５０％ストローク、＃２ピストンがフルストロークした場合の説明図である。 図１０は、操作レバーユニットの変形例１を示したもので、＃１ピストンのみがフルストロークした場合に入力信号処理部及び異常判定装置において実施される処理の内容を模式的に示した説明図である。 図１１は、２本のピストンを備えた操作レバーユニットの変形例２を示したもので、２つのピストンが中立位置に配置された場合に入力信号処理部において実施される処理の内容を模式的に示した説明図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明に係るストローク検出装置、ストローク検出方法、ストローク検出システム、操作レバーユニット及び操作レバー用ストローク検出システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。
（操作レバーユニットの構成）
図１及び図２は、本発明の実施の形態であるストローク検出装置を備えた操作レバーユニットＵ１を示したものである。ここで例示する操作レバーユニットＵ１は、装置本体１０に対して傾動可能に配設した操作レバー２０を備え、操作レバー２０が傾動操作された場合に、その操作状態に応じたパイロット油圧を出力するとともに、電気信号である検出信号を出力するものである。本実施の形態では、操作レバー２０の操作によって作業機械を操作するための操作レバーユニットＵ１を例示している。
装置本体１０は、中間プレート１１を介して上部本体要素１２及び下部本体要素１３を接合することによって構成したものである。上部本体要素１２の上面には、支持軸２１及び取付プレート１４が取り付けてある。支持軸２１は、操作レバー２０を取り付けるための軸部材であり、上部本体要素１２の中心となる位置から上方に突出した状態で設けてある。取付プレート１４は、平板状を成すもので、装置本体１０の上面を構成している。
操作レバー２０は、図には明示していないが、作業機械の運転席に着座した状態で操作できる位置に配置されるもので、ユニバーサルジョイント２２を介して装置本体１０の支持軸２１に取り付けてある。本実施の形態のユニバーサルジョイント２２は、互いに直交し、かつ支持軸２１に対して直交する２軸を有したもので、装置本体１０に対して操作レバー２０を任意の方向に傾動させることが可能である。
操作レバー２０の基端部には、カムプレート２３が設けてある。カムプレート２３は、操作レバー２０の外周面から突出するように設けたプレート状部材である。このカムプレート２３は、図１に示すように、装置本体１０の上面に対して操作レバー２０が直交する姿勢（以下、「直立姿勢」という）に配置された場合、装置本体１０の上面からの距離が全周で均一となるように構成してある。図２に示すように、操作レバー２０が傾動した場合には、カムプレート２３も連動し、操作レバー２０の傾動方向において装置本体１０の上面とカムプレート２３との間の距離が減少することになる。
装置本体１０においてカムプレート２３によって覆われる位置には、図１、図２及び図３−１に示すように、４つのピストン孔３０が設けてある。ピストン孔３０は、図３−１に示すように、支持軸２１の軸を中心とした円周上の互いに等間隔となる位置に互いに平行となるように設けたものである。それぞれのピストン孔３０は、図１及び図２に示すように、ロッド摺動部３１、スリーブ摺動部３２、スプール摺動部３３及びパイロット出力部３４を有している。
ロッド摺動部３１は、ピストン孔３０の上端部を構成する部分であり、上部本体要素１２を貫通するように設けてある。スリーブ摺動部３２は、ロッド摺動部３１に連通する部分であり、下部本体要素１３の上半部に設けてある。このスリーブ摺動部３２は、ロッド摺動部３１よりも大きな内径を有するように構成してある。スプール摺動部３３は、スリーブ摺動部３２に連通する部分であり、ロッド摺動部３１よりも小さい内径を有するように構成してある。スプール摺動部３３には、ポンプポート３５が設けてある。ポンプポート３５は、スプール摺動部３３の中間となる位置にスプール摺動部３３よりも太径となるように構成した空所である。このポンプポート３５には、装置本体１０の下部本体要素１３に設けたポンプ圧通路３６が接続してある。パイロット出力部３４は、スプール摺動部３３に連通する部分であり、下部本体要素１３の下端部において下面に開口するように設けてある。このパイロット出力部３４は、スプール摺動部３３よりも太径、かつスリーブ摺動部３２よりも細径となるように構成してある。
装置本体１０のピストン孔３０には、ピストン４０及びスプール５０が配設してある。ピストン４０は、円柱状を成すロッド部（ロッド）４１と、ロッド部４１よりも太径の円筒状を成すスリーブ部４２とを一体に形成したものである。スリーブ部４２は、軸方向に沿った長さがピストン孔３０のスリーブ摺動部３２よりも短く構成してある。スリーブ部４２の外径は、ピストン孔３０のスリーブ摺動部３２に対して摺動可能に挿入できる寸法に形成してある。ロッド部４１は、軸方向に沿った長さがピストン孔３０のロッド摺動部３１よりも長く構成してある。ロッド部４１の外径は、ピストン孔３０のロッド摺動部３１に対して摺動可能に挿入できる寸法に形成してある。ロッド部４１の下端部には、ロッド収容孔４１ａが設けてある。ロッド収容孔４１ａは、ロッド部４１の中心軸部分に形成した比較的細径の空所であり、その下端がスリーブ部４２の中心孔４２ａに連通している。
それぞれのピストン４０は、ロッド部４１の上端部がそれぞれ装置本体１０の上面から上方に突出した状態で、スリーブ部４２がピストン孔３０のスリーブ摺動部３２に配設してあり、ロッド部４１がロッド摺動部３１に配設してある。装置本体１０のピストン孔３０に配設されたピストン４０は、スリーブ摺動部３２においてスリーブ部４２が軸方向に移動することで、装置本体１０に対してそれぞれの軸方向に沿って移動することが可能である。
図１中の符号４３は、スリーブ摺動部３２の開口端部及びロッド摺動部３１の開口端部に設けたストッパリング４４を備えたオイルシールである。スリーブ摺動部３２の開口端部に設けたオイルシール４３は、ストッパリング４４がロッド部４１とスリーブ部４２との間の肩部に当接するように設けたものである。装置本体１０に対してピストン４０が上方へ移動した場合には、肩部がストッパリング４４に当接することによりピストン４０の上方への移動が規制される。ピストン４０が最も上方に移動した場合の位置は、操作レバー２０が直立姿勢に配置された場合のカムプレート２３に対して、それぞれのロッド部４１の上端が当接できる寸法に設定してある。
スプール５０は、図１及び図２に示すように、ピストン孔３０のスプール摺動部３３においてスリーブ摺動部３２からパイロット出力部３４に渡る部位に挿入した円柱状部材である。それぞれのスプール５０には、供給通路５１及び連通孔５２が設けてある。供給通路５１は、スプール５０の中心軸部分に長手方向に沿って形成した空所である。この供給通路５１は、上端部が閉塞する一方、下端がパイロット出力部３４に開口するように設けてある。連通孔５２は、スプール５０の外周面から形成した開口であり、その内端部が供給通路５１に連通している。
スプール５０には、支持ロッド部５３が設けてある。支持ロッド部５３は、スプール５０の上端面から上方に向けて延在した円柱状部材である。支持ロッド部５３の上端部は、スリーブ部４２の中心孔４２ａを通過してロッド収容孔４１ａに達している。それぞれの支持ロッド部５３の上方部には、スライド軸部５４及びストッパ軸部５５が設けてある。スライド軸部５４は、支持ロッド部５３よりも細径の円柱状を成すものである。ストッパ軸部５５は、スライド軸部５４の上端部に設けたもので、スライド軸部５４よりも大きな外径の円柱状に構成してある。
支持ロッド部５３のスライド軸部５４には、リングプレート６０が移動可能に配設してある。リングプレート６０は、スリーブ部４２の中心孔４２ａに挿入できる外径の円板状部材であり、中心部に形成したスライド孔６１に支持ロッド部５３のスライド軸部５４が摺動可能に貫通している。スライド孔６１の内径は、ストッパ軸部５５の外径よりも小さく形成してある。リングプレート６０には、装置本体１０との間に操作力バネ６２が設けてあり、スプール５０との間に出力圧調整バネ６３が設けてある。
操作力バネ６２は、リングプレート６０を介してピストン４０を上方に付勢するためのコイルスプリングである。ピストン４０に外力が作用していない場合には、操作力バネ６２の付勢力により、装置本体１０に対してピストン４０が最も上方に配置され、ロッド部４１とスリーブ部４２との間の肩部がストッパリング４４に当接した状態となる（中立位置）。出力圧調整バネ６３は、リングプレート６０に対してスプール５０を離隔する方向に付勢するコイルスプリングである。この出力圧調整バネ６３の付勢力は、操作力バネ６２よりも小さく設定してある。
図１からも明らかなように、ピストン４０が中立位置に配置された状態でスプール５０に外力が加えられていない場合には、装置本体１０に対してスプール５０が最も上方に配置された状態となる。スプール５０が装置本体１０に対して最も上方に配置された状態にある場合には、スプール５０に形成した連通孔５２はピストン孔３０のスリーブ摺動部３２にのみ開口し、ポンプポート３５と連通されることがないように、それぞれの寸法が設定してある。
さらに、この操作レバーユニットＵ１には、４本のピストン４０にそれぞれ磁石７０が配設してあるとともに、装置本体１０に４つの磁界検出センサ（磁界検出手段）７１が配設してある。磁石７０は、一方の端部がＮ極で他方の端部がＳ極となる棒磁石であり、ピストン４０のロッド部４１に形成した磁石孔４１ｂの内部に配設してある。磁石７０を配設する際の向きは、図３−２に示すように、支持軸２１を中心とした円周上で隣接する磁石７０の磁極が互いに逆向きとなるように設定してある。
磁界検出センサ７１は、図には明示していないが、例えば２つのホール素子を備えて一つの検出単位となるように構成してあり、第一の方向の磁界の大きさとこれに直交する第二の方向の磁界の大きさとを検出し、これら２方向の磁界の大きさから算出される磁界の向きに応じた電気信号を検出結果として出力する。本実施の形態では、図３−１に示すように、支持軸２１を中心とした円周上で隣接する磁石７０の相互間となる位置にそれぞれ磁界検出センサ７１が設けてある。より具体的には、図１及び図２に示すように、４つの磁界検出センサ７１が共通の基板７２に実装された状態で装置本体１０の上部本体要素１２に取り付けてある。個々の磁界検出センサ７１は、円周上で隣接する２つの磁石７０の相互間で磁界の向きに応じた電気信号を出力することになる。本実施の形態では、中立位置からの差分電圧を検出信号として出力するように磁界検出センサ７１が構成してある。図には明示していないが、基板７２には、それぞれの磁界検出センサ７１が検出した磁界の向きに応じて電気信号を個別に出力できるように入出力回路が構成してある。尚、以下において記載する電圧の具体的数値は、上述した中立位置からの差分電圧のことである。
装置本体１０に取り付けた４つの磁界検出センサ７１は、すべてが同じ特性を有するように予め調整してある。具体的に説明すると、出力される電気信号が最大値（１．５Ｖ）となるのは、図３−１及び図３−２に模式的に示すように、装置本体１０の下方からピストン４０と磁界検出センサ７１との配置を見た場合、円周方向に沿って一方方向、例えば時計回りで上流側に配置されるピストン４０が中立位置にあり、かつ下流側に配置されるピストン４０が最大量ストロークした場合である。逆に、出力される電気信号が最小値（−１．５Ｖ）となるのは、下流側に配置されるピストン４０が中立位置にあり、かつ上流側に配置されるピストン４０が最大量ストロークした場合である。電気信号の最大値（１．５Ｖ）及び最小値（−１．５Ｖ）は、すべての磁界検出センサ７１で同じである。
（入力信号処理部の構成）
図４は、操作レバー用ストローク検出システムにおいて４つの磁界検出センサ７１から出力された電気信号の処理系を示したブロック図である。図４に示すように、操作レバーユニットＵ１には、入力信号処理部（入力信号処理手段）１００が設けてある。入力信号処理部１００には、それぞれ個別の信号線を通じて４つの磁界検出センサ７１から電気信号が与えられる。４つの磁界検出センサ７１から電気信号が与えられた入力信号処理部１００では、装置本体１０の円周上において隣接する磁界検出センサ７１の電気信号を加算して４つの加算結果を取得し、これを検出信号として外部に出力する処理が行われる。
（異常判定装置の構成）
上述した操作レバーユニットＵ１を適用する作業機械には、油圧作業機２００の駆動を制御する車体側コントローラＣ１に異常判定装置１０１が設けてある。異常判定装置１０１は、入力信号処理部１００から出力された４つの加算結果のうちから互いに対角となる磁界検出センサの加算結果をさらに加算してその和を算出する処理を実施し、さらに算出した和が設定値（０Ｖ）であるか否かを判定するものである。４つの加算結果のうちから互いに対角となる磁界検出センサ７１の加算結果をさらに加算した和が設定値（０Ｖ）である場合、異常判定装置１０１は、異常無しと判断する。異常判定装置１０１が異常無しと判断した場合には、操作レバー２０の操作状態に応じた検出信号が車体側コントローラＣ１からＥＰＣバルブ２０１に出力される。これに対して加算した和が設定値（０Ｖ）でない場合、異常判定装置１０１は、異常有りと判断する。異常判定装置１０１が異常有りと判断した場合には、入力信号処理部１００から出力された加算結果が破棄される一方、エラー信号が生成されてこれが作業機械のモニター２０２に出力されることになる。これにより、操作レバー２０の各磁気検出手段７１や信号線に異常が発生しているか否かを検出することができる。
（操作レバーユニットの動作）
上記のように構成した操作レバーユニットＵ１では、図１に示すように、操作レバー２０に操作力を加えていない場合、操作力バネ６２の付勢力がピストン４０を介してカムプレート２３に均等に加えられることになり、操作レバー２０が直立姿勢に配置される。
この状態においては、スプール５０の連通孔５２がいずれもピストン孔３０のスリーブ摺動部３２にのみ開口し、ポンプポート３５と連通されない。従って、ピストン孔３０のパイロット出力部３４からはパイロット油圧として油が供給されることはない。
一方、装置本体１０に対して操作レバー２０を任意の方向に傾動させると、操作レバー２０の傾動方向及び操作力の大きさに応じてピストン４０が装置本体１０に対してストロークする。すなわち、図２に示すように、操作レバー２０を傾動させると、カムプレート２３を介してピストン４０が下方に押圧されることになる。ピストン４０に加えられる押圧力が操作力バネ６２の付勢力を超えると、装置本体１０に対してピストン４０がストロークする。ピストン４０のストローク量は、操作レバー２０を傾動させる際の操作力に応じたものとなる。ピストン４０の最大ストローク量は、スリーブ部４２の下端がスリーブ摺動部３２の内底面に当接するまでのストローク量である。操作レバー２０の操作力を除去すれば、ピストン４０が操作力バネ６２の復元力によって中立位置に復帰し、再び操作レバー２０が直立姿勢に配置される。
操作レバー２０がユニバーサルジョイント２２によって支持された操作レバーユニットＵ１にあっては、いずれの方向に操作レバー２０を傾動させた場合であっても、ストロークするピストン４０は１本もしくは２本であり、その他のピストン４０は中立位置に維持された状態となる。
操作レバー２０を傾動させることによってピストン４０がストロークすると、リングプレート６０及び出力圧調整バネ６３を介してスプール５０が下方にストロークすることになり、スプール５０の連通孔５２がポンプポート３５と連通する。この結果、油圧ポンプからポンプポート３５に供給された油が、連通孔５２を通じてスプール５０の供給通路５１に供給されることになり、装置本体１０のパイロット出力部３４からパイロット油圧が出力される。
ここで、スプール５０の下方へのストローク量は、供給通路５１に供給された油の圧力と、リングプレート６０との間に介在させた出力圧調整バネ６３の付勢力とがバランスしたものとなる。従って、装置本体１０のパイロット出力部３４からは、操作レバー２０の操作力及び操作方向に応じた圧力のパイロット油圧を供給することができる。
（操作レバー用ストローク検出システムの処理）
これらの動作の間、ピストン４０のストロークに伴う磁界の向きの変化に応じて磁界検出センサ７１から入力信号処理部１００に電気信号が出力され、操作レバー２０の操作力及び操作方向に応じた検出信号が異常判定装置１０１を通じて作業機械のＥＰＣバルブ２０１に出力されることになる。
図５〜図９は、入力信号処理部１００及び異常判定装置１０１において実施される処理の内容を模式的に示したものである。以下、これらの図を参照しながら、入力信号処理部１００及び異常判定装置１０１の処理内容について説明し、併せて操作レバー用ストローク検出システムの特徴部分について詳述する。尚、以下においては便宜上、４つのピストン４０が時計の３時、６時、９時、１２時の位置に配置されているものとし、３時の位置に配置されたピストン４０を＃１ピストン４０、６時の位置に配置されたピストン４０を＃２ピストン４０、９時の位置に配置されたピストン４０を＃３ピストン４０、１２時の位置に配置されたピストン４０を＃４ピストン４０と称する。
また、＃１ピストン４０と＃２ピストン４０との間の磁界検出センサ７１をＩＣ１２検出センサ７１、＃２ピストン４０と＃３ピストン４０との間の磁界検出センサ７１をＩＣ２３検出センサ７１、＃３ピストン４０と＃４ピストン４０との間の磁界検出センサ７１をＩＣ３４検出センサ７１、＃４ピストン４０と＃１ピストン４０との間の磁界検出センサ７１をＩＣ４１検出センサ７１と称する。さらに、＃１ピストン４０と＃３ピストン４０との間を結ぶ方向を左右方向とし、＃４ピストン４０と＃２ピストン４０との間を結ぶ方向を前後方向とする。
図５に示すように、操作レバー２０が直立姿勢に配置された状態では、すべての磁界検出センサ７１から電気信号（０Ｖ）が出力される。
電気信号が入力された入力信号処理部１００では、隣接する磁界検出センサ７１の電気信号を加算して４つの加算結果を取得する処理が行われ、その加算結果を異常判定装置１０１に与える処理が行われる。４つの加算結果が与えられた異常判定装置１０１では、４つの加算結果のうちから互いに対角となる位置の加算結果をさらに加算してその和を算出する処理が実施される。操作レバー２０が直立姿勢に配置されている場合には、磁界検出センサ７１から入力信号処理部１００に与えられる電気信号がいずれも０Ｖであるため、４つの加算結果もすべて０Ｖとなり、対角に位置する加算結果の和も０Ｖとなる。従って、車体側コントローラＣ１からは、ＥＰＣバルブ２０１に対してすべてのピストン４０が中立位置に配置された状態を示す信号が出力されることになる。この結果、例えば操作バルブ２０３が中立位置となり、油圧作業機２００が停止した状態を維持する。
次に、図６に示すように、操作レバー２０が時計の３時の方向に傾動され、＃１ピストン４０のみがフルストロークしたとすると、ＩＣ１２検出センサ７１から（−１．５Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１から（０Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１から（０Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１から（１．５Ｖ）が出力される。
これらの電気信号が入力された入力信号処理部１００では、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）がそれぞれ算出され、さらに異常判定装置１０１において対角となるＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）とＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）との和（０Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）とＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）との和（０Ｖ）がそれぞれ算出される。従って、車体側コントローラＣ１からは、ＥＰＣバルブ２０１に対してＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）が前後方向のストローク量であり、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）が左右方向のストローク量であることを示す検出信号が出力される。つまり、＃２ピストン４０、＃３ピストン４０、＃４ピストン４０がそれぞれ中立位置に配置され、＃１ピストン４０のみがフルストロークしたことを示す検出信号が出力されることになる。この結果、操作レバー２０の操作状態に応じて操作バルブ２０３が切り替えられ、油圧作業機２００が例えば右側に動作するようになる。
次に、図７に示すように、操作レバー２０が時計の６時の方向に傾動され、＃２ピストン４０のみがフルストロークしたとすると、ＩＣ１２検出センサ７１から（１．５Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１から（−１．５Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１から（０Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１から（０Ｖ）が出力される。
これらの電気信号が入力された入力信号処理部１００では、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）がそれぞれ算出され、さらに異常判定装置１０１において対角となるＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）とＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）との和（０Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）とＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）との和（０Ｖ）がそれぞれ算出される。従って、車体側コントローラＣ１からは、ＥＰＣバルブ２０１に対してＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）が前後方向のストローク量であり、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）が左右方向のストローク量であることを示す検出信号が出力される。つまり、＃１ピストン４０、＃３ピストン４０、＃４ピストン４０がそれぞれ中立位置に配置され、＃２ピストン４０のみがフルストロークしたことを示す検出信号が出力されることになる。この結果、操作レバー２０の操作状態に応じて操作バルブ２０３が切り替えられ、油圧作業機２００が例えば後側に動作するようになる。
次に、図８に示すように、操作レバー２０が時計の３時と６時との中間方向に傾動され、＃１ピストン４０及び＃２ピストン４０がいずれもフルストロークしたとすると、ＩＣ１２検出センサ７１から（０Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１から（−１．５Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１から（０Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１から（１．５Ｖ）が出力される。
これらの電気信号が入力された入力信号処理部１００では、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）がそれぞれ算出され、さらに異常判定装置１０１において対角となるＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）とＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）との和（０Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）とＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）との和（０Ｖ）がそれぞれ算出される。従って、車体側コントローラＣ１からは、ＥＰＣバルブ２０１に対してＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）が前後方向のストローク量であり、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）が左右方向のストローク量であることを示す検出信号が出力される。つまり、＃３ピストン４０、＃４ピストン４０がそれぞれ中立位置に配置され、＃１ピストン４０、＃２ピストン４０がそれぞれフルストロークしたことを示す検出信号が出力されることになる。この結果、操作レバー２０の操作状態に応じて操作バルブ２０３が切り替えられ、油圧作業機２００が例えば右後側に動作するようになる。
次に、図９に示すように、操作レバー２０が時計の５時の方向に傾動され、＃１ピストン４０が５０％ストローク、＃２ピストン４０がフルストロークしたとすると、ＩＣ１２検出センサ７１から（０．７５Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１から（−１．５Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１から（０Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１から（０．７５Ｖ）が出力される。
これらの電気信号が入力された入力信号処理部１００では、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−０．７５Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）、ＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（０．７５Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）がそれぞれ算出され、さらに異常判定装置１０１において対角となるＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−０．７５Ｖ）とＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（０．７５Ｖ）との和（０Ｖ）、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果（−１．５Ｖ）とＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）との和（０Ｖ）がそれぞれ算出される。従って、車体側コントローラＣ１からは、ＥＰＣバルブ２０１に対してＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）が前後方向のストローク量であり、ＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果（−０．７５Ｖ）が左右方向のストローク量であることを示す検出信号が出力される。つまり、＃３ピストン４０、＃４ピストン４０がそれぞれ中立位置に配置され、＃１ピストン４０が５０％ストローク、＃２ピストン４０がフルストロークしたことを示す検出信号が出力されることになる。この結果、操作レバー２０の操作状態に応じて操作バルブ２０３が切り替えられ、油圧作業機２００が例えば後側やや右に動作するようになる。
尚、上述したいずれかの例において、対角となるＩＣ１２検出センサ７１とＩＣ２３検出センサ７１との加算結果とＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果との和、ＩＣ２３検出センサ７１とＩＣ３４検出センサ７１との加算結果とＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果との和のいずれかが０Ｖでない場合、異常判定装置１０１においては、４つの磁界検出センサ７１の少なくとも一つから出力された電気信号が正しいものでなく、異常有りと判断される。異常判定装置１０１で異常有りと判断された場合には、エラー信号が生成されてモニター２０２に出力される。従って、この場合には、油圧作業機２００が動作することはなく、モニター２０２に出力されたエラー信号によって異常発生状態であることが報知されることになる。
以上説明したように、この操作レバーユニットＵ１によれば、ピストン４０に設けた磁石７０の相互間の磁界の向きの変化からピストン４０の相対的な位置の変化を検出するようにしているため、磁界検出センサ７１をピストン４０のそれぞれに対応して設ける必要がない。つまり、４本のピストン４０に対して４つの磁界検出センサ７１を設ければ、中立位置からのピストン４０のストローク量に応じた検出信号を出力することができるばかりでなく、各ピストン４０のストローク量を別の磁界検出センサ７１によって重複検出することができるため、信号線の本数を削減し、かつ検出結果の信頼性を確保することができるようになる。
（変形例１）
尚、ピストン４０のストローク量を重複して検出する必要がない場合には、４本のピストン４０に対して相互間の任意の３位置にのみ磁界検出センサ７１を設ければ、中立位置からのピストン４０のストローク量に応じた検出信号を出力することが可能である。この場合、車体側コントローラＣ１の異常判定装置１０１も不要となり、操作レバー２０の操作状態に応じた検出信号を車体側コントローラＣ１から直接ＥＰＣバルブ２０１に出力すれば良い。
図１０は、４本のピストン４０に対して相互間の任意の３位置にのみ磁界検出センサ７１を設けた本発明の変形例１であり、操作レバー２０が時計の３時の方向に傾動され、＃１ピストン４０のみがフルストロークした場合に入力信号処理部１００において実施される処理の内容を模式的に示している。この変形例は、実施の形態に比較してＩＣ２３検出センサ７１が省略してある。
この変形例においては、ＩＣ３４検出センサ７１、ＩＣ４１検出センサ７１、ＩＣ１２検出センサ７１の出力した電気信号から、ＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）、ＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）を算出すれば、ＩＣ４１検出センサ７１とＩＣ１２検出センサ７１との加算結果（０Ｖ）が前後方向のストローク量であり、ＩＣ３４検出センサ７１とＩＣ４１検出センサ７１との加算結果（１．５Ｖ）が左右方向のストローク量であることを示す検出信号を出力することが可能である。つまり、＃２ピストン４０、＃３ピストン４０、＃４ピストン４０がそれぞれ中立位置に配置され、＃１ピストン４０のみがフルストロークしたことを示す検出信号が出力されることになる。
（変形例２）
また、上述した実施の形態では、４本のピストン４０を備えた操作レバーユニットＵ１を例示しているが、図１１の変形例２に示すように、ピストン４０を２本備えた操作レバーユニットとして構成することも可能である。ピストン４０を２本備えた操作レバーユニットの場合には、互いの間に唯一磁界検出センサ７１を設ければ、それぞれのピストン４０の中立位置からのストローク量に応じた検出信号を出力することができる。ピストン４０のストローク量を重複して検出する場合には、基板７２の表裏両面に互いの検出結果の和が設定値（０Ｖ）となるように磁界検出センサ７１を１つずつ、都合２つ配設すれば良い。
さらに、上述した実施の形態では、検出信号とともに、パイロット油圧を出力するようにした操作レバーユニットＵ１を例示しているが、パイロット油圧を出力するための構成は必ずしも必要ではない。具体的には、図１に示した操作レバーユニットＵ１では、装置本体１０の下部本体要素１３、ピストン４０のスリーブ部４２及びスプール５０は、必ずしも設ける必要はない。
１０ 装置本体
２０ 操作レバー
４０ ピストン
４１ ロッド部
７０ 磁石
７１ 磁界検出センサ
７２ 基板
１００ 入力信号処理部
１０１ 異常判定装置
Ｃ１ 車体側コントローラ
Ｕ１ 操作レバーユニット

Claims (7)

  1. 個々の軸方向に沿って移動可能となるように装置本体の同一円周上に並設された４本のロッドを備え、これらのロッドが前記装置本体に対してストロークした場合に前記４本のロッドの相対位置の変化を検出するストローク検出装置であって、
    それぞれのロッドには、両端部が互いに異極となる棒磁石が個々のロッドの軸方向に沿って配設してあり、前記棒磁石は円周上で隣接するものの磁極が互いに逆向きとなるものであり、
    少なくとも前記装置本体において隣接する棒磁石の相互間となる３位置には、それぞれ棒磁石の間の磁界を検出し、かつ検出した磁界の向きに応じた電気信号を出力する磁界検出手段を配設したことを特徴とするストローク検出装置。
  2. 前記４本のロッドは、円周上の互いに等間隔となる位置に配設したものであり、操作力が加えられない場合はそれぞれが前記装置本体に対して予め設定した中立位置に配置され、かつ操作力が加えられた場合には少なくとも２本のロッドが前記中立位置を維持した状態で、１本もしくは２本のロッドが操作力の大きさに応じて前記中立位置からストロークするものであり、
    さらに、前記磁界検出手段から出力された電気信号に基づいて前記装置本体に対するそれぞれのロッドの位置の変化に応じた検出信号を生成する入力信号処理手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のストローク検出装置。
  3. それぞれの磁界検出手段は、前記４本のロッドを並設した円周方向に沿って予め設定した上流側に位置するロッドと下流側に位置するロッドとの相対位置に応じて互いに同一の値の電気信号を出力するものであり、
    前記入力信号処理手段は、３つの磁界検出手段から与えられたそれぞれの電気信号から、隣接する磁界検出手段の出力した電気信号を加算して２つの加算結果を取得し、取得した２つの加算結果をそれぞれ検出信号として設定することを特徴とする請求項２に記載のストローク検出装置。
  4. 前記装置本体において隣接する棒磁石の相互間となる４位置にそれぞれ前記磁界検出手段を配設し、前記入力信号処理手段は、前記４つの磁界検出手段から与えられたそれぞれの電気信号から、隣接する磁界検出手段の電気信号を加算することにより４つの加算結果を取得して検出信号を生成する請求項３に記載のストローク検出装置と、
    前記入力信号処理手段を通じて取得した４つの加算結果のうちから互いに対角となる位置の加算結果をさらに加算してその和を算出する処理を実施し、算出した和が設定値となった場合には４つの加算結果から隣接する２つの加算結果をそれぞれ検出信号として設定する一方、算出した和が設定値とならなかった場合には異常が発生したことを示すエラー信号を生成する異常判定装置と
    を備えることを特徴とするストローク検出システム。
  5. 円周上の互いに等間隔となる位置に個々の軸方向に沿って移動可能となるように装置本体に並設された４本のロッドを備え、前記４本のロッドは、操作力が加えられない場合はそれぞれが前記装置本体に対して予め設定した中立位置に配置され、かつ操作力が加えられた場合には少なくとも２本のロッドが前記中立位置を維持した状態で、１本もしくは２本のロッドが操作力の大きさに応じて前記装置本体に対してストロークするとともに、
    それぞれのロッドには、両端部が互いに異極となる棒磁石が個々のロッドの軸方向に沿って配設してあり、前記棒磁石は円周上で隣接するものの磁極が互いに逆向きとなるものであり、前記４本のロッドのうち１本もしくは２本が前記装置本体に対してストロークした場合に前記４本のロッドの相対位置の変化を検出するストローク検出方法であって、
    少なくとも隣接するロッドの間の３位置で磁界を検出し、検出したそれぞれの磁界の向きに基づいて中立位置からストロークしたロッドとそのストローク量とを特定することを特徴とするストローク検出方法。
  6. 請求項１、請求項２、請求項３のいずれか一つに記載のストローク検出装置を備えるとともに、前記装置本体に対して傾動可能に配設した操作レバーを備え、前記装置本体に対して前記操作レバーが操作された場合に前記操作レバーの操作状態に応じて前記ロッドが前記装置本体に対してストロークするように構成したことを特徴とする操作レバーユニット。
  7. 前記装置本体において隣接する棒磁石の相互間となる４位置にそれぞれ前記磁界検出手段を配設し、前記入力信号処理手段は、前記４つの磁界検出手段から与えられたそれぞれの電気信号から、隣接する磁界検出手段の電気信号を加算することにより４つの加算結果を取得して検出信号を生成する請求項３に記載のストローク検出装置と、
    前記入力信号処理手段を通じて取得した４つの加算結果のうちから互いに対角となる位置の加算結果をさらに加算してその和を算出する処理を実施し、算出した和が設定値となった場合には４つの加算結果から隣接する２つの加算結果をそれぞれ検出信号として設定する一方、算出した和が設定値とならなかった場合には異常が発生したことを示すエラー信号を生成する異常判定装置と、
    前記装置本体に対して傾動可能に配設した操作レバーと
    を備え、前記装置本体に対して前記操作レバーが操作された場合に前記操作レバーの操作状態に応じて前記ロッドが前記装置本体に対してストロークするように構成したことを特徴とする操作レバー用ストローク検出システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108474497A (zh) * 2016-01-12 2018-08-31 埃迈平衡流体技术国际有限责任公司 用于阀类型识别的致动器和方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3460619A4 (en) * 2016-12-22 2020-01-15 Kubota Corporation STEERING DEVICE AND WORKING MACHINE
WO2018124998A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Sanlab Simulation Ar-Ge Sanayi Ticaret Limited Sirketi Hydraulic joystick conversion system
JP7112385B2 (ja) * 2017-02-28 2022-08-03 株式会社小松製作所 操作レバー
US10508751B2 (en) * 2018-04-03 2019-12-17 Nelson Irrigation Corporation Pilot valve
EP3992749A1 (en) * 2020-10-08 2022-05-04 Walvoil S.p.A. Control equipment for operating valve hydraulic systems
IT202000023860A1 (it) 2020-10-09 2022-04-09 Walvoil Spa Apparecchiatura di comando per l’azionamento di sistemi idraulici valvolari
IT202000023773A1 (it) * 2020-10-08 2022-04-08 Walvoil Spa Apparecchiatura di comando per l’azionamento di sistemi idraulici valvolari

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07317948A (ja) * 1992-09-01 1995-12-08 Heinrich Kuhn Metallwarenfab Ag 蒸気圧力鍋のための安全弁
JP2007107696A (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Komatsu Ltd レバー位置検出機能付パイロットバルブ
JP2008176164A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Alps Electric Co Ltd 磁気式鍵盤装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4723458A (en) * 1986-08-29 1988-02-09 N.V. Industrie-En Handelmaatschappi Control mechanism
FR2648582B1 (fr) * 1989-06-16 1996-08-09 Rexroth Sigma Dispositif de telecommande electrique du type manipulateur ou analogue
US5691637A (en) * 1992-08-28 1997-11-25 True Position Magnetics, Inc. Magnetic field position transducer for two or more dimensions
US5576704A (en) * 1994-12-01 1996-11-19 Caterpillar Inc. Capacitive joystick apparatus
FR2857489B1 (fr) * 2003-07-11 2006-06-09 Bosch Rexroth Dsi Sas Telecommande pour engins de travaux publics a poussoir suiveur
JP4545406B2 (ja) * 2003-09-03 2010-09-15 三菱電機株式会社 位置検出装置
JP4838073B2 (ja) * 2006-08-25 2011-12-14 株式会社東海理化電機製作所 磁気式位置検出装置の磁石保持構造及びステアリングロック装置
CN201508187U (zh) * 2009-09-21 2010-06-16 北京奥特美自控设备有限公司 一种电动执行器的非接触式阀位检测器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07317948A (ja) * 1992-09-01 1995-12-08 Heinrich Kuhn Metallwarenfab Ag 蒸気圧力鍋のための安全弁
JP2007107696A (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Komatsu Ltd レバー位置検出機能付パイロットバルブ
JP2008176164A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Alps Electric Co Ltd 磁気式鍵盤装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108474497A (zh) * 2016-01-12 2018-08-31 埃迈平衡流体技术国际有限责任公司 用于阀类型识别的致动器和方法
US10781931B2 (en) 2016-01-12 2020-09-22 Imi Hydronic Engineering International Sa Actuator and method for valve type recognition

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