(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、
複数の油圧アクチュエータそれぞれの選択操作を行う複数のスイッチと油圧アクチュエータの作動速度を制御する一つの速度レバーとを設けた遠隔操作器と、
複数のスイッチの全操作パターンに対し、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの組み合わせパターンと各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を速度レバーの引き代値の関数として求める関数式とを予め記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号とに基づいて、選択された組み合わせパターンと速度レバーの引き代とに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備えたことを特徴とする油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項２】
各切換制御弁に、メインスプールの変位量を検出し演算装置にフィードバックする位置検出器を設けたことを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の油圧アクチュエータを連動制御することのできる油圧アクチュエータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動の機械設備には、複数の油圧アクチュエータを連動制御しなければならないものがある。
例えば、図４に示すような車両搭載型のクレーン１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。
【０００３】
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。
このクレーン１では、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための油圧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、これらを作業の内容に応じて連動するよう制御する必要がある。
【０００４】
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は、車両のエンジンで駆動される油圧ポンプ（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。油圧ポンプからの圧油の吐出量は、エンジンの回転速度を上げるほど多くなる。切換制御弁装置３は、各アクチュエータをそれぞれ制御する複数の切換制御弁を連結して構成した多連結弁装置であり、機側操作及び遠隔操作が可能となっている。
【０００５】
クレーン１を機側で操作する場合には、切換制御弁装置３を操作レバー１４で切換操作する。複数の油圧アクチュエータを連動制御するときには、対象となる各油圧アクチュエータを制御する切換制御弁のスプールがそれぞれ接続されている各レバーを操作するが、このとき切換制御弁装置３を通って各油圧アクチュエータに供給される圧油の量も、オペレータのレバー毎の細かな操作によって微細に調整することが可能である。
【０００６】
よって、油圧アクチュエータの微細な動作も自在に調整が可能であり、連動制御も比較的容易である。エンジンの回転速度によって油圧ポンプからの圧油の吐出量が変化しても自在に調整できる。
これに対し、クレーン１を遠隔操作する場合には、通常、切換制御弁装置３を図５及び図６に示すような遠隔操作器２０で切換操作する。
【０００７】
遠隔操作器２０には、ブーム７の起伏作動を選択するためのブーム起伏タクトスイッチ２１、ウインチ１１の巻上巻下作動を選択するためのウインチ巻上下タクトスイッチ２２、ブーム７の伸縮作動を選択するためのブーム伸縮タクトスイッチ２３、ブーム７の左右への旋回作動を選択するための旋回タクトスイッチ２４、クレーンの各作動の速度を制御する速度レバー２６が設けられており、各タクトスイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６の操作による油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３に向けて無線送信される。
【０００８】
複数の油圧アクチュエータを連動制御するときには、対象となる各アクチュエータを制御するタクトスイッチを選択すると共に、速度レバー２６を引いてエンジン回転速度を制御し、油圧アクチュエータの作動速度を調整する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、遠隔操作器２０には、４個のタクトスイッチ２１、２２、２３、２４に対して、速度レバー２６は１本だけしか設けられておらず、複数のタクトスイッチが選択されたときでも、速度レバー２６は共用するように構成している。
従って、単独のタクトスイッチが選択されたときには、単独のアクチュエータの作動を微細に調整することができるが、複数のタクトスイッチが選択されたときには、各アクチュエータの作動を個別に微細調整することはできなかった。
【００１０】
本発明は、複数の油圧アクチュエータを遠隔制御する場合における上記問題を解決するものであって、遠隔操作器によって複数の油圧アクチュエータが適切に連動するよう制御することのできる油圧アクチュエータの制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の油圧アクチュエータの制御装置は、複数の油圧アクチュエータをそれぞれ制御するための複数のパイロット操作可能な切換制御弁と、複数の油圧アクチュエータそれぞれの選択操作を行う複数のスイッチと油圧アクチュエータの作動速度を制御する一つの速度レバーとを設けた遠隔操作器と、複数のスイッチの全操作パターンに対し、複数の油圧アクチュエータを連動させるときの油圧アクチュエータの組み合わせパターンと各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量を速度レバーの引き代値の関数として求める関数式とを予め記憶し、遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号とに基づいて、選択された組み合わせパターンと速度レバーの引き代とに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力する演算装置とを備えることにより、上記課題を解決している。
【００１２】
この油圧アクチュエータの制御装置では、複数の油圧アクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器で油圧アクチュエータの選択操作を行い、速度レバーを引く。すると、演算装置が遠隔操作器からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号とに基づいて、選択された油圧アクチュエータの組み合わせパターンと速度レバーの引き代とに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号を出力するため、各切換制御弁のメインスプールが所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、複数の油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００１３】
各切換制御弁にメインスプールの変位量を検出し演算装置にフィードバックする位置検出器を設けると、各切換制御弁のより正確な制御が可能となる。
【００１４】
演算装置に、各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの所要変位量のデータを各組み合わせパターンにおける各切換制御弁のメインスプールの変位量を速度レバーの引き代値の関数として求める関数式として記憶させるよう構成しているので、膨大なデータを予め記憶させる必要がなくデータの処理が容易となり、各油圧アクチュエータへの圧油供給量の制御を速度レバーの引き代に対応して制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の構成図、図２は遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図、図３は連動制御のための関数式を示す図である。
クレーンの構成は、従来のものと同様であるので図４を参照し、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
クレーン１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。
【００１７】
クレーン１には、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための油圧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を備えている。
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は、何れも車両のエンジンで駆動される油圧ポンプ（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。油圧ポンプからの圧油の吐出量は、エンジンの回転速度を上げるほど多くなる。
【００１８】
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旋回用切換制御弁３１、ブーム起伏用切換制御弁３２、ブーム伸縮用切換制御弁３３、及びウインチ用切換制御弁３４を連結して構成した多連結弁装置であり、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となっている。
【００１９】
遠隔操作器２０は図５及び図６に示すものと同様であり、ブーム７の起伏作動を選択するためのブーム起伏タクトスイッチ２１、ウインチ１１の巻上巻下作動を選択するためのウインチ巻上下タクトスイッチ２２、ブーム７の伸縮作動を選択するためのブーム伸縮タクトスイッチ２３、ブーム７の左右への旋回作動を選択するための旋回タクトスイッチ２４、クレーンの各作動の速度を制御する速度レバー２６が設けられており、各タクトスイッチ２１、２２、２３、２４と速度レバー２６の操作による油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３側の受信機３０に向けて無線送信される。
【００２０】
各切換制御弁３１、３２、３３、３４には、メインスプール３５が内蔵されており、このメインスプール３５は、左右のスプリング３６で通常は中立位置に保持されている。メインスプール３５の一端はリンク１５を介して操作レバー１４と連結されている。他端にはパイロットピストン３７が形成され、ピストンロッド３８の先端には鉄芯３９が設けられている。この鉄芯３９は中空円筒形の差動トランスを備えた位置検出器４０内に挿入されている。
【００２１】
また、各切換制御弁３１、３２、３３、３４の外側には、それぞれ比例電磁式パイロット弁４１が設けられている。比例電磁式パイロット弁４１は、油圧ポンプからパイロット圧油が供給されるポートＥが常時閉、タンクへ作動油を戻すポートＦが常時開となっており、ソレノイド４２Ｌ、４２Ｒに制御電流が入力されると左右のパイロットスプール４３Ｌ、４３Ｒが摺動し、入力電流値によってＥポートの開口量が制御できる。従って、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御される。
【００２２】
油室３７Ｒ、３７Ｌの何れか一方にパイロット圧油が供給されると、メインスプール３５が左又は右に移動して、サービスポートＡ、ＢとポンプポートＰとを連通させるので、各切換制御弁３１、３２、３３、３４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、ウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータを作動させる。
【００２３】
例えば、図１のブーム起伏用切換制御弁３２のように、メインスプール３５が右に移動して、サービスポートＢをポンプポートＰとを連通させると、ブーム起伏用シリンダ９が伸長する。
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は、クレーン１の作業の内容に応じて連動するよう制御する必要がある。
【００２４】
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させる場合には、ブームの伸長作動に伴ってウインチの巻下作動も必要なので、ブーム伸縮用油圧シリンダ８と、ウインチ用油圧モータ１０とを連動させなければならない。
このような２つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンには、表１に示すような場合がある。
【００２５】
【表１】
0004707872.tif 000002
【００２６】
また、３つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンは表２、４つの油圧アクチュエータの組み合わせパターンは表３に示すような場合がある。
【００２７】
【表２】
0004707872.tif 000003
【００２８】
【表３】
0004707872.tif 000004
【００２９】
複数のアクチュエータを連動させる場合、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は、それぞれ用途、容量、必要作業スピードが異なるため、必要とする圧油量が異なる。
よって、複数のアクチュエータを適切に連動させるには、連動するアクチュエータがそれぞれ必要とする作業速度を得られるよう、各切換制御弁のサービスポートＡ、Ｂの開口量を制御し、各アクチュエータに適正量の圧油を供給することが必要となる。このため、各切換制御弁にそれぞれに設けられている比例電磁式パイロット弁４１からの圧油供給によってメインスプール３５の変位量を制御する。
【００３０】
遠隔操作で複数の油圧アクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器２０のタクトスイッチ２１、２２、２３、２４で必要な油圧アクチュエータを選択し、速度レバー２６を引く。油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号は遠隔操作器２０から受信機３０を経て演算装置５０に送られる。
演算装置５０には、表１、表２、表３に示すようなアクチュエータの組み合わせパターンと、実際のクレーン連動作業によって得らた各組み合わせパターンにおける各切換制御弁３１、３２、３３、３４のメインスプール３５の所要変位量のデータが、各組み合わせパターン毎に関数式として記憶されている。
【００３１】
操作を開始すると、図２に示すように、演算装置５０は、初期化された状態で遠隔操作器２０からの油圧アクチュエータの選択信号と速度レバーの引き代信号を読込み、その信号に基づいて単独操作か連動操作かを判断し、連動操作であれば選択された油圧アクチュエータの組み合わせパターンに対応する関数式を割り出して演算し、各切換制御弁へスプールのパイロット操作信号を出力する。同時に、車両のエンジンの回転速度を制御するためのアクセル制御アクチュエータ５５にもアクセル開度制御信号を送る。なお、単独操作の場合は関数式による演算は行わない。
【００３２】
出力されたパイロット操作信号は、デジタル・アナログコンバータ５１でアナログ信号に変換され、増幅器５２で増幅されて制御電流として比例電磁式パイロット弁４１のソレノイド４２Ｌ、又は４２Ｒに送られ、パイロットスプール４３Ｌ、又は４３Ｒを作動させる。入力電流値によってＥポートの開口量が制御されるので、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、又は３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御され、メインスプール３５が所要変位量だけ変位して、各油圧アクチュエータにはそれぞれ適正量の圧油が供給される。従って、選択された油圧アクチュエータは適切に連動する。
【００３３】
メインスプール３５が変位すると、鉄芯３９が移動し、位置検出器４０の差動トランスで、メインスプールの変位量が電圧値として検出される。得られた電圧値は、アナログ・デジタルコンバータ５３でデジタル信号に変換されて演算装置５０にフィードバックされる。演算装置５０はフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較し、過不足があれば補正を行うため、各切換制御弁３１、３２、３３、３４は正確な開口量の制御が可能となる。
【００３４】
この演算装置５０では、制御のための各切換制御弁３１、３２、３３、３４のメインスプール３５の所要変位量のデータを、各組み合わせパターン毎に関数式として記憶させるよう構成しているので、全てを数値データとして記憶させる場合のような膨大なデータを予め記憶させる必要がなくデータの処理が容易となる。
【００３５】
例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させるため、ブーム７の伸長とウインチ１１の巻下げを連動させる場合には、図３に示すような、この組み合わせパターンにおいて最適の作動を行うためのブーム伸縮用油圧シリンダ８の伸長関数式とウインチ用油圧モータ１０の巻下関数式が記憶されているので、演算装置５０が遠隔操作器２０からの選択信号でこれらの関数式を割り出し制御を行う。
【００３６】
図示の関数式は、この組み合わせパターンにおけるブーム伸縮用切換制御弁３３とウインチ用切換制御弁３４のメインスプール３５の変位量を速度レバー２６の引き代値の関数として求めるものであり、遠隔操作器２０から送られた速度レバー２６の引き代信号を代入することにより、所要のメインスプール３５の変位量が得られ、このデータが操作信号としてブーム伸縮用切換制御弁３３とウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に送られる。よって、メインスプール３５は所要変位量だけ変位して、ブーム伸縮用油圧シリンダ８とウインチ用油圧モータ１０にはそれぞれ適正量の圧油が供給される。
【００３７】
演算装置５０は位置検出器４０からのフィードバックされた値と操作信号の出力値とを比較しており、ブーム伸長量に対してウインチ巻下量が不足する状態であれば、ウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ウインチ巻下量を増加させる。また、ブーム伸長量に対してウインチ巻下量が過大な状態であれば、ウインチ用切換制御弁３４の比例電磁式パイロット弁４１に補正信号を送り、ウインチ巻下量を減少させる。従って、距離Ｌを常に一定に保ちながらブーム７を伸長させることができる。
【００３８】
なお、このような状態で、ウインチ用切換制御弁３４に代えて、ブーム伸縮用切換制御弁３３側で補正を行うことができるのは勿論である。
実際の操作においてオペレータは遠隔操作器２０の速度レバー２６を絶えず動かし、各アクチュエータの速度を変え続けており、速度レバー２６からの信号は常に変化しているので、演算装置５０は常に適切なメインスプールの変位量を演算し、補正信号を送出して制御を行う。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の油圧アクチュエータの制御装置は、遠隔操作の際も複数の油圧アクチュエータを適切に連動するよう制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すクレーン用の油圧アクチュエータの制御装置の構成図である。
【図２】遠隔操作で油圧アクチュエータを制御する場合の流れ図である。
【図３】制御用の関数式の一例を示す図である。
【図４】従来のクレーンの構成図である。
【図５】従来の遠隔操作器の正面図である。
【図６】遠隔操作器の側面図である。
【符号の説明】
１      クレーン
３      切換制御弁装置
４      ベース
５      旋回用油圧モータ
６      コラム
７      ブーム
８      ブーム伸縮用油圧シリンダ
９      ブーム起伏用油圧シリンダ
１０    ウインチ用油圧モータ
２０    遠隔操作器
２１    ブーム起伏タクトスイッチ
２２    ウインチ巻上下タクトスイッチ
２３    ブーム伸縮タクトスイッチ
２４    旋回タクトスイッチ
２６    速度レバー
３０    受信機
３１    旋回用切換制御弁
３２    ブーム起伏用切換制御弁
３３    ブーム伸縮用切換制御弁
３４    ウインチ用切換制御弁
３５    メインスプール
３７    パイロットピストン
３９    鉄芯
４０    位置検出器
４１    比例電磁式パイロット弁
５０    演算装置
【図１】
0004707872.tif 000005
【図２】
0004707872.tif 000006
【図３】
0004707872.tif 000007
【図４】
0004707872.tif 000008
【図５】
0004707872.tif 000009
【図６】
0004707872.tif 000010