(57)【要約】【課題】  ジョイスティックを用いた遠隔操作器で遠隔操作を行う場合でも、容易に任意の速度で微動操作を可能とする。【解決手段】  複数のアクチュエータを制御する複数の制御弁５１、５２、５３、５４と、アクチュエータを選択し作動方向と操作配分率を決定するためのジョイスティック２１Ｌ、２１Ｒ及び制御弁のスプール作動量を決定するための速度レバー２３を有する遠隔操作器２０と、遠隔操作器２０から送られたジョイスティック２１Ｌ、２１Ｒ及び速度レバー２３の操作信号を受信する受信機３０と、制御弁のスプール作動量を算出するための関数式を記憶し、ジョイスティック２１Ｌ、２１Ｒの操作信号から求めた操作配分率及び速度レバー２３の操作信号から求めた引き代率に基づいてスプール作動量を決定し、選択されたアクチュエータの制御弁へスプール制御信号を送るクレーン作動制御器４０とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクチュエータをそれぞれ制御するための複数の制御弁と、
アクチュエータを選択し作動方向と操作配分率を決定するためのジョイスティック及び制御弁のスプール作動量を決定するための速度レバーを有する遠隔操作器と、
遠隔操作器から送られたジョイスティック及び速度レバーの操作信号を受信する受信機と、
制御弁のスプール作動量を算出するための関数式を記憶し、ジョイスティックの操作信号から求めた操作配分率及び速度レバーの操作信号から求めた引き代率に基づいてスプール作動量を決定し、選択されたアクチュエータの制御弁へスプール制御信号を送るクレーン作動制御器と、を備えたことを特徴とするクレーンの作動速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアクチュエータを備えたクレーンにおいて、遠隔操作を行うための遠隔操作器にジョイスティックを用いた、クレーンの作動速度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クレーンは、複数のアクチュエータを備えている。
例えば、図６に示す車両搭載型のクレーン１では、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチ１１からワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。
【０００３】
このクレーン１は、コラム６（ブーム７）の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１によるフック１３の巻上巻下の作動を行うためのアクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０を備えており、車両の油圧ポンプ（図示略）から切換制御弁装置３を介して圧油を供給することにより作動する。
【０００４】
切換制御弁装置３は、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータをそれぞれ制御するためのブーム旋回制御弁、ブーム起伏制御弁、ブーム伸縮制御弁、及びフック巻上巻下制御弁を連結して構成した多連結弁装置であり、各操作レバー１４による機側操作及び遠隔操作器による遠隔操作が可能になっている。
【０００５】
クレーン１を遠隔操作するための遠隔操作器には、ジョイスティックを用いたものがある。例えば図７、図８に示す遠隔操作器７０は、正面の右側にブーム７の起伏作動とフック１３の巻上巻下作動を操作するためのジョイスティック７１Ｒ、左側にブーム７の伸縮作動とブーム７の左右旋回作動とを操作するためのジョイスティック７１Ｌが設けられている。
【０００６】
遠隔操作を行う場合には、作業者は遠隔操作器７０のグリップ７２を握り、作業の内容に応じて所要のアクチュエータの作動に対応する方向に、握った手の親指でジョイスティック７１Ｒ、７１Ｌを傾倒させることにより、ジョイスティック７１Ｒ、７１Ｌの操作に応じた操作信号が各制御弁に送られ、各制御弁のスプールの作動量が変化することで各アクチュエータの作動速度を増減するようになっている。
【０００７】
クレーンによる作業では、重い吊荷をゆっくりと移動させたい場合や、ある決められた場所に吊荷を据え置く場合などには、微動操作を容易にできることが求められる。
そこで、ジョイスティックを用いた遠隔操作器で遠隔操作を行う場合でも微動操作を可能とすることが望ましく、そのための技術として、油圧作動機器の作動速度制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この油圧作動機器の作動速度制御装置は、微速モードと高速モードとに切換え自在に構成されたモード設定手段を有し、高速モードではジョイスティックの一定傾倒角度まで制御弁のスプールの作動量を最大にして、それ以上傾倒させると傾倒角度に応じて車両のエンジン回転数を増減し、油圧ポンプから吐出される圧油の量を増減制御しているが、微速モードではジョイスティックの傾倒角度の最大時に制御弁のスプール作動量が最大となるように制御することで微動操作をいくらか容易にしている。
【０００９】
しかしながら、ジョイスティックの傾倒角度範囲は限られているのに対し、上記のような作動速度制御装置では、微速モードに設定して微動操作を行っても、ジョイスティックの傾倒角度範囲内で制御弁のスプール作動量を制御しなければならないので、意図するアクチュエータの作動速度にするには、非常に微細な操作を行わねばならず、熟練が必要であった。
【特許文献１】特許第２５８２４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、クレーンの作動速度制御装置における上記問題を解決するものであって、傾倒角度範囲が限られるジョイスティックを用いた遠隔操作器で遠隔操作を行う場合でも、容易に任意の速度で微動操作が可能なクレーンの作動速度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】
【００１１】
本発明のクレーンの作動速度制御装置は、複数のアクチュエータをそれぞれ制御するための複数の制御弁と、アクチュエータを選択し作動方向と操作配分率を決定するためのジョイスティック及び制御弁のスプール作動量を決定するための速度レバーを有する遠隔操作器と、遠隔操作器から送られたジョイスティック及び速度レバーの操作信号を受信する受信機と、制御弁のスプール作動量を算出するための関数式を記憶し、ジョイスティックの操作信号から求めた操作配分率及び速度レバーの操作信号から求めた引き代率に基づいてスプール作動量を決定し、選択されたアクチュエータの制御弁へスプール制御信号を送るクレーン作動制御器とを備えることにより上記課題を解決している。
【００１２】
遠隔操作を行う場合には、作業者は遠隔操作器のジョイスティックを傾倒させることにより、どのアクチュエータを選択しどの方向に向けて作動させるかを決定し、ジョイスティックの傾倒角度により選択したアクチュエータの制御弁の操作配分率を決定する操作信号を遠隔操作器から送る。
また、速度レバーを引くことにより、選択されたアクチュエータの制御弁のスプールの作動量を決定する操作信号を遠隔操作器から送る。
【００１３】
遠隔操作器から送られたジョイスティック及び速度レバーの操作信号は受信機で受信され、クレーン作動制御器において操作配分率及び引き代率が求められる。
操作配分率（％）は、ジョイスティックの最大傾倒角度に対する実際の傾倒角度の比率であり、傾倒していない状態では０％、最大に傾倒すれば１００％となる。
引き代率（％）は、速度レバーの最大引き量に対する実際の引き量の比率であり、引いていない状態では０％、最大に引けば１００％となる。
【００１４】
クレーン作動制御器は、制御弁のスプール作動量を算出するための関数式を記憶しており、操作配分率及び引き代率に基づいてスプール作動量を決定し、選択されたアクチュエータの制御弁へスプール制御信号を送る。
制御弁のスプールは、ジョイスティックの傾倒角度によって決定された操作配分率で作動範囲が制限されるとともに、この制限された作動範囲内において、速度レバーの引き量によって決定された引き代率でスプール作動量が自由に制御される。
【００１５】
従って、傾倒角度範囲が限られるジョイスティックの操作だけでは難しかった微動操作も、ジョイスティックと速度レバーとを組み合わせることで、制御弁のスプール微作動時の制御分解能が増大し、スプール作動量の微調整が可能になり、容易に任意の速度で微動操作を行うことができる。
なお、このクレーンの作動速度制御装置では、各制御弁のスプール作動量を算出するための基本データを関数式として記憶し、遠隔操作器からの操作信号を関数式にて演算処理するため、クレーン作動制御器で記憶するデータ容量は少なくて済む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクレーンの作動速度制御装置によれば、ジョイスティックを用いた遠隔操作器で遠隔操作を行う場合でも、容易に任意の速度で微動操作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の実施の一形態を示すクレーンの作動速度制御装置の構成図、図２は遠隔操作器の正面図、図３は遠隔操作器の側面図、図４はクレーンの作動速度制御装置による制御の流れ図、図５はジョイスティックの操作配分率と速度レバーの引き代率に対する制御弁のスプール作動量の関係を示す図である。
このクレーンの作動速度制御装置は、車両搭載型のクレーン等に用いられるものである。クレーン本体の構成は従来のものと同様であるので、図６を参照して説明する。
【００１８】
車両搭載型のクレーン１では、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチ１１からワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。
【００１９】
このクレーン１は、コラム６（ブーム７）の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１によるフック１３の巻上巻下の作動を行うためのアクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０を備えており、車両の油圧ポンプ（図示略）から切換制御弁装置３を介して圧油を供給することにより作動する。
【００２０】
切換制御弁装置３は、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータをそれぞれ制御するためのブーム起伏制御弁５１、フック巻上巻下制御弁５２、ブーム伸縮制御弁５３、及びブーム旋回制御弁５４を連結して構成した多連結弁装置であり、各操作レバー１４による機側操作及び遠隔操作器２０による遠隔操作が可能になっている。
【００２１】
クレーンの作動速度制御装置は、図１に示すように、遠隔操作器２０と受信機３０とクレーン作動制御器４０とで構成されている。
遠隔操作器２０は、図２に示すように、正面の右側にブーム７の起伏作動とフック１３の巻上巻下作動を操作するためのジョイスティック２１Ｒ、正面の左側にブーム７の伸縮作動とブーム７の左右旋回作動とを操作するためのジョイスティック２１Ｌが設けられている。また、グリップ２２の背面には、図３に示すように、速度レバー２３が設けられている。
【００２２】
ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌは、ポテンショメータや静電容量センサなどを利用したものを用いて、上下、左右又は斜め方向への傾倒角度に応じて変化するアナログ信号が出力されるようになっている。ロータリーエンコーダや圧電素子を利用したものを用いることもできる。また、速度レバー２３にもポテンショメータ、静電容量型センサなどを利用したものを用いて、引き代に応じて変化するアナログ信号が出力されるようになっている。ロータリーエンコーダや圧電素子を利用したものを用いることもできる。
【００２３】
ここで、遠隔操作器２０の正面右側のジョイスティック２１Ｒは、上下方向に傾倒させるとブーム７の起伏作動を操作するための操作信号、左右方向に傾倒させるとフック１３の巻上巻下作動を操作するための操作信号を出力し、左側のジョイスティック２１Ｌは、上下方向に傾倒させるとブーム７の伸縮作動を操作するための操作信号、左右方向に傾倒させるとブーム７の左右旋回作動を操作するための操作信号を出力するようにしているが、これは一例であって、ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌ及びその傾倒方向とクレーン１の各アクチュエータ５、８、９、１０との対応は任意に設定して差し支えない。
【００２４】
２方向操作のジョイスティックを４本設けて、ブーム７の起伏作動とフック１３の巻上巻下作動とブーム７の伸縮作動とブーム７の左右旋回作動とをそれぞれ制御するように構成することもできる。
遠隔操作器２０の内部には、ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌ及び速度レバー２３の操作により出力されるアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２４からの操作信号を演算処理する演算制御部２５と、演算制御部２５からの操作信号をクレーン本体側へ送信するための高周波回路２６とを備えている。
【００２５】
受信機３０は、遠隔操作器２０から送られた操作信号を受信するための高周波回路３１を備えている。クレーン作動制御器４０は、制御弁のスプール作動量を算出するための関数式を記憶し、受信機３０の高周波回路３１からの操作信号を演算処理する演算制御部４１と、演算制御部４１の演算で得られたスプール制御信号をブーム起伏制御弁５１、フック巻上巻下制御弁５２、ブーム伸縮制御弁５３、及びブーム旋回制御弁５４に送るための出力回路４２とを備えている。
【００２６】
スプール制御信号によって各制御弁５１、５２、５３、５４のスプール作動量が増減する。スプール作動量が増大すれば各アクチュエータに供給される圧油の量が増大するので、作動速度は速くなり、スプール作動量が減少すれば各アクチュエータに供給される圧油の量が減少するので、作動速度は遅くなる。
このクレーンの作動速度制御装置でクレーン１の操作を行う場合には、作業者は、遠隔操作器２０のグリップ２２を握り、作業の内容に応じて所要のアクチュエータの作動に対応する方向に、握った手の親指でジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌを傾倒させ、握った手の人差指で速度レバー２３を引く。ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌと速度レバー２３からの操作信号は遠隔操作器２０からクレーン本体側に送信され、受信機３０で受信されてクレーン作動制御器４０に送られる。
【００２７】
クレーン作動制御器４０では、図４に示すように、演算制御部４１が受信機３０からの操作信号を読込み、ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌの操作信号により作動するアクチュエータの選択を行い、どの方向に向けて作動させるかを決定し、ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌの傾倒角度により選択したアクチュエータの制御弁の操作配分率を算出する。
操作配分率は、ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌの最大傾倒角度に対する実際の傾倒角度の比率であり、傾倒していない状態では０％、最大に傾倒すれば１００％となる。
【００２８】
この操作配分率は基本関数式に代入され新たな関数式が生成される。
また、演算制御部４１は速度レバー２３の引き量により引き代率を算出する。
引き代率は、速度レバー２３の最大引き量に対する実際の引き量の比率であり、引いていない状態では０％、最大に引けば１００％となる。
この引き代率は、基本関数式に操作配分率を代入して得られた新たな関数式に代入され、アクチュエータの制御弁のスプール作動量が算出されて、出力回路４２から選択されたアクチュエータの制御弁へスプール制御信号が送られる。
【００２９】
以下、図５により、具体的な関数式と制御の一例を説明する。
ここでは、制御弁のスプール作動量を最大８ｍｍとし、クレーン作動制御器４０には基本関数式として下記の一次関数式を記憶している。
Ｓ＝８×Ｖ×０．０１×α×０．０１・・・・・（１）
但し、Ｓ：スプール作動量（ｍｍ）
Ｖ：引き代率（％）
α：操作配分率（％）
なお、この一次関数式は一例であって、スプール作動量をｎ次関数式等で表すことも可能である。
【００３０】
例えば、遠隔操作器２０を正面から見て、右側のジョイスティック２１Ｒを傾倒方向を真右に、傾倒角度を最大に傾倒操作した場合、フック１３の巻下作動が選択され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向への操作配分率が１００％となる。この操作配分率は基本関数式（１）に代入され下記の新たな関数式が生成される。
Ｓ＝０．０８×Ｖ・・・・・（２）
【００３１】
この状態で速度レバー２３を引くと、その引き代率が新たな関数式（２）に代入され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向へのスプール作動量が算出され、引き代率（０％〜１００％）に応じてスプール作動量が０ｍｍから８ｍｍまで変化する。
即ち、速度レバー２３を最大に引けば、フック巻上巻下制御弁５２のスプールは巻下方向へ８ｍｍ作動し、速度レバー２３を最大の引き量に対して半分まで引いた場合は、フック巻上巻下制御弁５２のスプールは巻下方向へ４ｍｍ作動することになる。
【００３２】
また、遠隔操作器２０を正面から見て、右側のジョイスティック２１Ｒを傾倒方向を真右に、傾倒角度を最大の傾倒角度に対して半分の角度まで傾倒操作した場合、フック１３の巻下作動が選択され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向への操作配分率が５０％となる。この操作配分率は基本関数式（１）に代入され下記の新たな関数式が生成される。
Ｓ＝０．０４×Ｖ・・・・・（３）
【００３３】
この状態で速度レバー２３を引くと、その引き代率が新たな関数式（３）に代入され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向へのスプール作動量が算出され、引き代率（０％〜１００％）に応じてスプール作動量が０ｍｍから４ｍｍまで変化する。
即ち、速度レバー２３を最大に引けば、フック巻上巻下制御弁５２のスプールは巻下方向へ４ｍｍ作動し、速度レバー２３を最大の引き量に対して半分まで引いた場合は、フック巻上巻下制御弁５２のスプールは巻下方向へ２ｍｍ作動することになる。
【００３４】
さらに、遠隔操作器２０を正面から見て、右側のジョイスティック２１Ｒを傾倒方向を真右に、傾倒角度を最大の傾倒角度に対して１／４の角度まで傾倒操作した場合、フック１３の巻下作動が選択され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向への操作配分率が２５％となる。この操作配分率は基本関数式（１）に代入され下記の新たな関数式が生成される。
Ｓ＝０．０２×Ｖ・・・・・（４）
【００３５】
この状態で速度レバー２３を引くと、その引き代率が新たな関数式（４）に代入され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向へのスプール作動量が算出され、引き代率（０％〜１００％）に応じてスプール作動量が０ｍｍから２ｍｍまで変化する。
即ち、速度レバー２３を最大に引けば、フック巻上巻下制御弁５２のスプールは巻下方向へ２ｍｍ作動し、速度レバー２３を最大の引き量に対して半分まで引いた場合は、フック巻上巻下制御弁５２のスプールは巻下方向へ１ｍｍ作動することになる。
【００３６】
なお、遠隔操作器２０を正面から見て、右側のジョイスティック２１Ｒを傾倒方向を右斜め上方に傾倒操作した場合、フック１３の巻下作動とブーム７の起立動作とが選択され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向への操作配分率とブーム起伏制御弁５１の起立方向への操作配分率とがジョイスティック２１Ｒの傾倒角度に応じて算出され、それぞれの制御弁のスプールの作動量を決定する基本関数式に操作配分率が代入され、それぞれ新たな関数式が生成される。
【００３７】
この状態で速度レバー２３を引くと、その引き代率がそれぞれの新たな関数式に代入され、フック巻上巻下制御弁５２の巻下方向へのスプール作動量とブーム起伏制御弁５１の起立方向へのスプール作動量とが算出され、引き代率に応じて各々のスプール作動量が変化する。
このように、傾倒角度範囲が限られるジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌの操作だけでは難しかった微動操作も、ジョイスティック２１Ｒ、２１Ｌと速度レバー２３とを組み合わせることで、各制御弁５１、５２、５３、５４のスプール微作動時の制御分解能が増大し、スプール作動量の微調整が可能になり、容易に任意の速度で微動操作を行うことができる。
【００３８】
さらに、このクレーンの作動速度制御装置では、各制御弁５１、５２、５３、５４のスプール作動量を算出するための基本データを関数式として記憶し、遠隔操作器２０からの操作信号を関数式にて演算処理するため、クレーン作動制御器４０で記憶するデータ容量は少なくて済む。
なお、制御弁にスプールの作動量を検出し、演算制御部にフィードバックする位置検出器、例えば差動トランス等を設けると、スプール作動量のより正確な制御が可能になる。
【００３９】
また、遠隔操作器に、高速モードと微速モードとを切換えるモード設定手段を設け、高速モードではジョイスティックの傾倒角度により算出される操作配分率をそのままの値で使用し、微速モードではジョイスティックの傾倒角度により算出される操作配分率を、例えば、そのさらに５０％として演算することで、さらに微動操作を容易にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の一形態を示すクレーンの作動速度制御装置の構成図である。
【図２】遠隔操作器の正面図である。
【図３】遠隔操作器の側面図である。
【図４】クレーンの作動速度制御装置による制御の流れ図である。
【図５】ジョイスティックの操作配分率と速度レバーの引き代率に対する制御弁のスプール作動量の関係を示す図である。
【図６】クレーンの構成図である。
【図７】従来の遠隔操作器の正面図である。
【図８】従来の遠隔操作器の側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２０    遠隔操作器
２１Ｌ、２１Ｒ    ジョイスティック
２２    グリップ
２３    速度レバー
２４    Ａ／Ｄ変換器
２５    演算制御部
２６    高周波回路
３０    受信機
３１    高周波回路
４０    クレーン作動制御器
４１    演算制御部
４２    出力回路
５１    ブーム起伏制御弁
５２    フック巻上巻下制御弁
５３    ブーム伸縮制御弁
５４    ブーム旋回制御弁
【図１】
2006160433.tif 000003
【図２】
2006160433.tif 000004
【図３】
2006160433.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006160433.tif 000007
【図６】
2006160433.tif 000008
【図７】
2006160433.tif 000009
【図８】
2006160433.tif 000010