(57)【要約】【課題】エンジンで駆動される油圧ポンプを油圧源とする油圧アクチュエータを備える作業機の各油圧アクチュエータの作動に必要な圧油が効率よく油圧ポンプから吐出するようエンジンのアクセルを制御する。【解決手段】車両のエンジンで駆動される油圧ポンプを油圧源とする複数の油圧アクチュエータを備えた作業機において、所定の油圧アクチュエータを遠隔操作するジョイスティックとエンジンのアクセルを駆動する油圧アクチュエータを遠隔制御するアクセルレバーとを備えた遠隔操作器と、予め記憶したアクセル関数式を用いて遠隔操作器からのジョイスティックの操作量とアクセルレバーの操作量とに基づいてアクセル作動量を求め、アクセル制御信号を出力する演算装置とを備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンで駆動される油圧ポンプを油圧源として作動する複数の油圧アクチュエータを備えた作業機において、所定の油圧アクチュエータを遠隔操作するジョイスティックとエンジンのアクセルを駆動するアクチュエータを遠隔制御するアクセルレバーとを備えた遠隔操作器と、予め記憶したアクセル関数式を用いて遠隔操作器からのジョイスティックの操作量とアクセルレバーの操作量とに基づいてアクセル作動量を求め、アクセル制御信号を出力する演算装置を備えたことを特徴とする作業機のアクセル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両のエンジンにパワーテイクオフ（ＰＴＯ）を介して駆動される油圧ポンプを油圧源とする油圧アクチュエータを備えた作業機等の遠隔操作時におけるエンジンの回転数を制御するアクセル制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のエンジンにＰＴＯを介して駆動される油圧ポンプから吐出された圧油を用いて油圧アクチュエータを作動させる作業機、例えば、図１に示すような車両搭載型のクレーンにおいて、通常一般的に使用される油圧ポンプは、価格が安く、その内部構造も簡単である定吐出量型油圧ポンプである。該油圧ポンプの吐出量を多くするには、ＰＴＯと連結されたエンジンの回転数を上昇させることで、油圧ポンプの回転数をより多くして吐出量を増加させている。
【０００３】
図１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。
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。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、それぞれ旋回用油圧モータ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。
【０００４】
この車両搭載型のクレーン１では、図２に示すように油圧ポンプ１７からの吐出油は、切換制御弁装置３を介して各油圧アクチュエータ５，８，９，１０に供給されている。切換制御弁装置３は、各油圧アクチュエータ５，８，９，１０をそれぞれ制御する複数の切換制御弁３１，３２，３３，３４を連結して構成した多連結弁装置である。また、このような車両搭載型のクレーン１では遠隔操作器を用いた遠隔操作が一般的に行われており、その場合、図３及び図４に示すような遠隔操作器２０を用いて切換制御弁装置３を切換操作する。
【０００５】
遠隔操作器２０には上述のクレーン１を作動させるのに必要なブーム７の起伏作動、ウインチ１１の巻上巻下作動、ブーム７の伸縮作動、コラム６の左右の旋回作動の計８操作を２本のジョイスティック２１，２２にて行っており、それぞれ左側のジョイスティック２１は８操作のうちの４操作、右側のジョイスティック２２は残りの４操作と、分担されている。
【０００６】
また、遠隔操作器２０には、油圧アクチュエータの作動速度を可変させる為に、エンジン回転数を制御するアクセルレバー２３も備えられている。
【０００７】
遠隔操作器２０は、オペレータが片手でも操作が可能なように、把持部２４を握り、親指で各ジョイスティック２１又は２２を操作し、人差し指でアクセルレバー２３を操作できるように、ジョイスティックとピストルトリガー操作型のアクセルレバーのレイアウトが考慮されている。
【０００８】
各ジョイスティック２１、２２の傾倒量に応じた油圧アクチュエータの操作信号とアクセルレバー２３の引き代量に応じた操作信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３側に設けた受信器２５に向けて無線送信される。
ジョイスティック２１，２２を操作すると、その操作量に応じて切換制御弁装置３の各油圧アクチュエータ５，８，９，１０の作動油路を切換えるメインスプールがそれぞれ変位し、各々の油圧アクチュエータがその操作量に応じて作動する。
【０００９】
アクセルレバー２３を操作すると、その操作量に応じて車両のエンジン回転数が上昇する。エンジン回転数の上昇に比例して油圧ポンプ１７の吐出量が増大し、各油圧アクチュエータ５，８，９，１０の作動速度が速くなる。
【００１０】
しかしながら、オペレータは一方の手で遠隔操作器２０の把持部２４を握ったまま、親指で各ジョイスティック２１又は２２を操作し、且つ人差指でアクセルレバー２３を引く操作では、ジョイスティック２１，２２の操作量とアクセルレバー２３の操作量を個別に調整しながら操作することは難しい。それは、各ジョイスティック２１，２２を操作する前にアクセルレバー２３のみ先に引いてしまったり、ジョイスティック２１，２２の操作量に対するアクセルレバー２３の引き量が不適切に大きくなりすぎて、エンジンを空ぶかししてしまうことが多いからである。
【００１１】
また、ジョイスティック２１，２２を未操作にてアクセルレバー２３のみ操作した場合は、油圧アクチュエータは作動しないにもかかわらず、エンジンのみ空ぶかししてしまう。油圧ポンプ１７からの吐出油量はエンジン回転数にて決定される為、空ぶかしは多量の圧油が無駄に油圧ポンプ１７から供給されて、それに伴う圧油温の上昇を招き、さらにエンジン回転数の上昇によってエンジン騒音も大きくなる。
【００１２】
ジョイスティックを用いた遠隔操作器の使用例として、遠隔操作によるエンジン回転数の制御装置としてエンジン回転数制御にアクセルレバーを用いず、遠隔操作器内に設けた傾斜センサーにて遠隔操作器の傾きを感知し、傾斜角度量でエンジン回転数の制御をしているものがある。即ち、この遠隔操作器では、ジョイスティック操作で各油圧アクチュエータをその操作量に応じて作動させ、さらにエンジン回転数を上げて各油圧アクチュエータの作動速度を上げたい場合には、遠隔操作器を傾けるようにしている（特許文献１参照）。
【００１３】
なお、この遠隔操作器では、ジョイスティックが未操作である中立状態においては、遠隔操作器を傾斜させ、エンジン回転数を上昇させようとしても、傾斜センサーからの信号は演算装置側で無効となり、エンジン回転数のみ上昇させるといった操作は出来ないようになっている。
しかし、遠隔操作器を傾斜させてエンジン回転数を制御するには、遠隔操作器を持った手で微細に遠隔操作器の傾斜度合いをコントロールしなければならず、クレーン作動中にオペレータが意図せずに遠隔操作器を傾けてしまった場合等、容易にエンジン回転数が上昇又は下降するので、オペレータが熟練者であっても適切な速度制御は困難であった。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６１−２６９２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、クレーン等の作業機のアクセル制御装置における上記課題を解決するものであって、適切にエンジン回転数を制御することで油圧アクチュエータの作動に必要な圧油を効率よく油圧ポンプから吐出させる。これにより無駄なエンジンの空ぶかし及び圧油温の上昇を抑え、またエンジンにて発する騒音を可及的に低減させるアクセル制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクセル制御装置は、車両のエンジンで駆動される油圧ポンプを油圧源として作動する複数の油圧アクチュエータを備えた作業機において、所定の油圧アクチュエータを遠隔操作するジョイスティックとエンジンのアクセルを駆動するアクチュエータを遠隔制御するアクセルレバーとを備えた遠隔操作器と、予め記憶したアクセル関数式を用いて遠隔操作器からのジョイスティックの操作量とアクセルレバーの操作量とに基づいてアクセル作動量を求め、アクセル制御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。
【００１７】
この作業機のアクセル制御装置の演算装置では、遠隔操作器におけるジョイスティックの最大操作量を基準とした、最大操作量に対する、実際行われている操作量の操作割合（％）を求め、記憶している基本アクセル関数式にその操作割合を乗算することで新たにアクセル関数式を生成し、この得られたアクセル関数式にアクセルレバーの操作量を代入して、アクセル作動量を求める。
【００１８】
ジョイスティックの操作量が０、即ち中立状態のときには、操作割合が０％となるため、基本アクセル関数式に０％を乗算して得られるアクセル関数式は、アクセル作動量が０で一定の関数式である。よって、アクセルレバーを操作してもアクセル作動量は０となり、車両のエンジン回転数が上昇することはない。
【００１９】
さらに、ジョイスティックの操作量がジョイスティックの最大操作量に対する半分の操作量のときには、操作割合が５０％となるため、基本アクセル関数式に５０％を乗算して得られるアクセル関数式は、基本アクセル関数式でのアクセル作動量に対して、全体的にその５０％のアクセル作動量となる関数式である。よって、アクセルレバーを最大に操作してもアクセル作動量は半分となり、車両のエンジン回転数も最高回転に達することはない。
【００２０】
ジョイスティックの操作量が最大の操作量のときには、操作割合が１００％となるため、基本アクセル関数式に１００％を乗算するので、得られるアクセル関数式は即ち基本アクセル関数式のままである。よって、アクセルレバーを最大に操作すれば、アクセル作動量も最大となり、車両のエンジン回転数も最高回転に達するようになる。
【００２１】
なお、複数の油圧アクチュエータを同時に操作する、複数操作の場合には、演算装置は入力された各ジョイスティックの操作信号の中で、操作量の最も大きいものを選択し、操作割合を求め、基本アクセル関数式にその操作割合を乗算し、得られたアクセル関数式にアクセルレバーの操作量を代入して、アクセル作動量を求める。
【００２２】
よって、この作業機のアクセル制御装置は、無駄なエンジンの空ぶかし及び圧油温の上昇を抑え、またエンジンにて発する騒音を可及的に低減させて効率良い作業を行なうことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
図１はクレーン１の構成図、図２は本発明の実施の一形態を示す作業機のアクセル制御装置の構成図、図３は遠隔操作器の正面図、図４は遠隔操作器の側面図、図５および図６は演算装置でアクセル制御シリンダを制御する場合の流れ図、図７はアクセル関数式の一例を示す図である。
クレーンの構成は従来のものと同様であるので、図１を参照して説明する。
【００２４】
図１に示す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。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。
【００２５】
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の巻上巻下を行なうための油圧アクチュエータとして、それぞれ旋回用油圧モータ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１５のＰＴＯ１６に連結して駆動される油圧ポンプ１７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１７からの圧油の吐出量は、エンジン１５の回転速度を上げるほど多くなる。
【００２６】
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の各油圧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、各操作レバー１４による機側操作及び遠隔操作器２０のジョイスティック２１，２２による遠隔操作が可能になっている。
【００２７】
遠隔操作器２０は図３及び図４に示すように、ブーム７の起伏作動、ウインチ１１の巻上巻下作動、ブーム７の伸縮作動、及びコラム６の左右への旋回作動の８操作を制御する２本のジョイスティック２１、２２と、ジョイスティックとは別に設けられた車両のエンジン１５のアクセルを制御するためのアクセルレバー２３を備えている。遠隔操作器２０を正面に見て右側のジョイスティック２２では上下に傾倒するとブーム起伏用切換制御弁３２のメインスプールがその傾倒量に応じて変位し、ブーム７が起伏作動を行い、左右に傾倒するとウインチ用切換制御弁３４のメインスプールがその傾倒量に応じて変位し、ウインチ１１が巻上巻下作動を行い、もう一つの左側のジョイスティック２１では上下に傾倒するとブーム伸縮用切換制御弁３３のメインスプールがその傾倒量に応じて変位し、ブーム７が伸縮作動を行い、左右に傾倒すると旋回用切換制御弁３１のメインスプールがその傾倒量に応じて変位し、コラム６が左右の旋回作動を行うようにしている。なお、ジョイスティック２１、２２の操作位置は一例であり、その組み合わせは適宜決めることが出来る。
【００２８】
なお、上述の例で、ジョイステック２２を右上に傾倒すると、ブーム起伏用切換制御弁３２のメインスプール及びウインチ用切換制御弁３４のメインスプールがその傾倒量に応じて変位し、ブーム７が起立作動し、ウインチ１１が巻下作動することになる。各油圧アクチュエータの作動量は、ジョイステック２１、２２の傾倒方向に基づく傾倒量によることは勿論である。
【００２９】
なお、図示はしないが、２操作のジョイスティックを４本用いて、ブーム７の起伏作動、ウインチ１１の巻上巻下作動、ブーム７の伸縮作動、コラム６の左右の旋回作動を各々のジョイスティックで行なうようにもできる。
【００３０】
ジョイスティック２１，２２にはポテンショメータや、静電容量型センサー、例えばそれは商品名ＰｉｃｏＰｏｉｎｔ（登録商標）などを利用したものを用いて、アナログ信号が出力するようになっており、上下左右に操作するとその操作量に応じてアナログ信号が変化するようになっている。また、アクセルレバー２３にもポテンショメータや、静電容量型センサー、例えば上記に示した商品名ＰｉｃｏＰｏｉｎｔ（登録商標）などを利用したものを用いて、アナログ信号が出力するようになっており、その操作量に応じてアナログ信号が変化するようになっている。
【００３１】
そして、ジョイスティック２１，２２の傾倒量に応じた操作信号と、アクセルレバー２３の引き代量に応じた操作信号は、遠隔操作器２０から切換制御弁装置３側の受信器２５に向けて無線送信され、演算装置３０に入力される。
各切換制御弁３１，３２，３３，３４には、各メインスプールが内蔵され、且つ各メインスプールの変位を検出して演算装置３０にフィードバックするための位置検出器４０がそれぞれ設けられている。メインスプールは左右のスプリングで通常は中立位置に保持されており、メインスプールの一端は、リンクを介して操作レバー１４と連結されている。
【００３２】
また、メインスプールには、パイロットピストン３７が連設され、各切換制御弁３１，３２，３３，３４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１７から減圧弁３５を介してパイロット圧油が供給されるポートＥが常時閉、タンク１８へ作動油を戻すポートＦが常時開となっており、演算装置３０からソレノイド４２Ｌ又は４２Ｒに制御電流が入力されるとパイロットスプール４３Ｌ又は４３Ｒが摺動し、入力電圧値によって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又は３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御される。
【００３３】
油室３７Ｒ又は３７Ｌの何れか一方にパイロット圧油が供給されると、メインスプールが左または右に移動して、サービスポートとポンプポートとを連通させるので、各制御切換弁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の各油圧アクチュエータを作動させる。
なお、ポンプポートとタンクポートとの間には、メインリリーフ弁３８と、アンロードが必要なときにメインリリーフ弁３８を開き、ポンプポートとタンクポートとを連通させるアンロード用ソレノイド弁３９が設けられている。
【００３４】
演算装置３０には、基本アクセル関数式が予め記憶されており、この基本アクセル関数式は各油圧アクチュエータ５，８，９，１０共通である。演算装置３０は、後述するようにこの基本アクセル関数式と遠隔操作器２０のジョイスティック２１，２２の操作量とアクセルレバー２３の操作量に基づいてアクセル制御シリンダ作動量を求め、アクセル制御シリンダ５０を作動させる比例電磁式パイロット弁５１にアクセル制御信号を出力する。
アクセル制御シリンダ５０にはそのピストン５２の変位を検出して演算装置３０にフィードバックするための位置検出器５３が設けられている。
【００３５】
次に、図５に基づいて演算装置３０によるアクセル制御装置の作用を説明する。
例えば、ブーム７を縮小させる操作の場合について説明を行うと、オペレータは遠隔操作器２０の左側のジョイスティック２１をブーム７の縮小側である下側に操作し、アクセルレバー２３を引く。演算装置３０は、ジョイスティック２１の操作量を読み込み、ジョイスティックの最大操作量に対する操作割合を算出する。
【００３６】
基本アクセル関数式に算出した操作割合を乗算し、図７に示すような操作割合乗算後のアクセル関数式を新たに得る。次にアクセルレバー２３の操作量を読み込んで、この関数式にアクセルレバー操作量を代入しアクセル制御シリンダ作動量Ａを求め、アクセル制御信号を出力する。
演算装置３０はこのアクセル制御シリンダ作動量Ａをアクセル制御信号としてアクセル制御シリンダ５０を作動させる比例電磁式パイロット弁５１に送り、アクセル制御シリンダ５０を作動させる。アクセル制御シリンダ５０の位置検出器５３は検出値を演算装置３０にフィードバックし、過不足があれば補正を行なう。
【００３７】
また、図５に示す制御の流れの順序を変更し、図６に示すような順序にて行なうこともできる。この場合、ジョイスティックの操作量とアクセルレバーの操作量に対するアクセル制御シリンダ作動量の算出結果は最終的には上述と同じである。
例えば、ブーム７を縮小させる操作の場合について説明を行うと、オペレータは遠隔操作器２０の左側のジョイスティック２１をブーム７の縮小側である下側に操作し、アクセルレバー２３を引く。
【００３８】
演算装置３０は、アクセルレバー２３の操作量を読み込み、基本アクセル関数式にアクセルレバー操作量を代入し操作割合乗算前のアクセル制御シリンダ作動量Ｂを求めておく。次にジョイスティック２１の操作量を読み込んで、ジョイスティックの最大操作量に対する操作割合を算出し、操作割合乗算前のアクセル制御シリンダ作動量Ｂに算出した操作割合を乗算し、アクセル制御シリンダ作動量Ａを求め、アクセル制御信号を出力する。
【００３９】
演算装置３０はこのアクセル制御シリンダ作動量Ａをアクセル制御信号としてアクセル制御シリンダ５０を作動させる比例電磁式パイロット弁５１に送り、アクセル制御シリンダ５０を作動させる。アクセル制御シリンダ５０の位置検出器５３は検出値を演算装置３０にフィードバックし、過不足があれば補正を行なう。
【００４０】
ブーム７の縮小操作とコラム６の左旋回操作を同時に行なうために左側のジョイスティック２１を右斜下方向に操作する場合、またはブーム７の縮小操作とウインチ１１の巻上操作を同時に行なうような複数の油圧アクチュエータを同時に操作する、即ち左側のジョイスティック２１と右側のジョイスティック２２を同時に操作する場合には、演算装置３０は、入力された各ジョイスティック２１，２２の操作信号の中で、操作量の最も大きいものをジョイスティックの最大操作量に対する操作割合として算出するようにする。
また、上記アクセルレバー２３の操作量、アクセル制御シリンダ５０の作動量は、図７のようにｍｍ単位の数値として演算する他、最大操作量と最大作動量を１００％とする比率で行なってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明による作業機のアクセル制御装置によれば、無駄なエンジン回転数の上昇が防止され、エンジンを空ぶかしすることのない適切なアクセル制御を行なうことが可能で、油圧ポンプから常に適正量の圧油が吐出され、圧油温の上昇を抑え、エンジンの騒音を低減し、効率良い作業を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クレーンの構成図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示す作業機のアクセル制御装置の構成図である。
【図３】遠隔操作器の正面図である。
【図４】遠隔操作器の側面図である。
【図５】演算装置でアクセル制御シリンダを制御する場合の流れ図である。
【図６】演算装置でアクセル制御シリンダを制御する場合の流れ図である。
【図７】アクセル関数式の一例を示す図である。
【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
１１  ウインチ
１２  ワイヤロープ
１５  エンジン
１７  油圧ポンプ
２０  遠隔操作器
２１  ジョイスティック
２２  ジョイスティック
２３  アクセルレバー
２４  把持部
２５  受信器
３０  演算装置
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
３７  パイロットピストン
４０  位置検出器
４１  比例電磁式パイロット弁
５０  アクセル制御シリンダ
５３  位置検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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