JP2001310277A - マスタースレーブ方式の操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡単な構成で、操作フィーリング
を向上させ、消費電力の少ない小形モータの使用を可能
とすることを目的とするものである。 【解決手段】 操作側リンク機構のリンクにより操作入
力される中立復帰形の操作側角度センサ３１，３２から
電磁比例流量制御弁４５，４６に信号を出力して作業装
置を動かし、作業装置の動きを作業側角度センサ１８，
１９で検出し、これらセンサ１８，１９からの信号によ
りモータ３４，３５が操作側角度センサ３１，３２をサ
ーボ制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マスタースレー
ブ方式の操作装置に係り、特に中立復帰形の角度センサ
を用いた操作装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、操作装置（マスター）と作業装置
（スレーブ）とを相似形の関係に保つことで多関節機械
を容易に操作するマスタースレーブ方式は公知の技術で
ある。具体的には、例えば図６に示すような対称形バイ
ラテラルマスタースレーブ方式が一般に用いられてい
る。

【０００３】図６において、作業装置側のリンク（図示
せず）の回動角度は、作業側角度センサ１により検出さ
れる。作業装置のリンクを回動させる油圧アクチュエー
タ（図示せず）は、電磁比例流量制御弁２により制御さ
れる。操作装置側のリンク（図示せず）には、駆動モー
タ３によりトルクが与えられる。操作装置側のリンクの
回動角度は、操作側角度センサ４により検出される。電
磁比例流量制御弁２及び駆動モータ３は、コントローラ
５により制御される。

【０００４】このような対称形バイラテラルマスタース
レーブ方式では、マスターとスレーブとの角度差により
駆動モータ３がトルク制御され、マスターとスレーブと
が同じ角度に保たれるとともに、その角度差でスレーブ
駆動用の電磁比例流量制御弁２に駆動信号が発生され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の対
称形バイラテラルマスタースレーブ方式においては、ト
ルク制御されている駆動モータ３に対する回転角度とし
て操作信号が入力されるため、中立点や最大値が分かり
にくいなどの点で、操作フィーリングが悪かった。ま
た、マスター側である操作装置に操作反力を発生すると
同時に操作に応じた回転を行う必要があるため、減速比
があまり大きくとれず、容量の大きな駆動モータ３を必
要としていた。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、簡単な構成
で、操作フィーリングが良く、小形モータを使用するこ
とができるマスタースレーブ方式の操作装置を得ること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るマ
スタースレーブ方式の操作装置は、作業装置の作業側リ
ンク機構に対して相似形の操作側リンク機構を有するも
のにおいて、操作側リンク機構のリンクにより操作入力
され、作業側リンク機構を駆動するための信号を出力す
る中立復帰形の操作側角度センサと、作業側リンク機構
のリンクの動きに応じて、対応する操作側角度センサを
駆動するモータとを備えたものである。

【０００８】請求項２の発明に係るマスタースレーブ方
式の操作装置は、操作側リンク機構のリンクにより回動
される第１回動片と、この第１回動片に対して所定の角
度範囲内で相対的に回動可能に結合され、モータにより
回動される第２回動片とを有する操作側角度センサを用
いたものである。

【０００９】請求項３の発明に係るマスタースレーブ方
式の操作装置は、モータにより第２回動片をサーボ制御
するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を油圧ショベルの
操作装置に適用した場合の実施の形態を図について説明
する。また、本実施の形態では、説明を簡単にするた
め、ブーム、アームのみのマスタースレーブ方式につい
て述べる。

【００１１】図１はこの発明の実施の形態の一例による
油圧ショベルを示す側面図である。図において、作業側
リンク機構である作業装置（スレーブ）１１は、リンク
であるブーム１２、アーム１３及びバケット１４を有し
ている。ブーム１２、アーム１３及びバケット１４は、
第１ないし第３油圧シリンダ１５〜１７により回動され
る。ブーム１２及びアーム１３の回動角度は、作業側角
度センサ１８，１９により検出される。運転室内には、
作業装置１１のリンク機構に対して相似形の操作側リン
ク機構を構成する操作装置（マスター）２０が設けられ
ている。

【００１２】図２は図１の操作装置２０の要部を示す側
面図、図３は図２の操作装置２０を示す平面図である。
図において、ベース２１には、ブーム１２に対応する第
１レバー２２の基端部が軸２５を中心として回動可能に
連結されている。第１レバー２２の先端部には、アーム
１３に対応する第２レバー２３の基端部が軸２６を中心
として回動可能に連結されている。第２レバー２３の先
端部には、バケット１４に対応する第３レバー２４が回
転可能に連結されている。第３レバー２４は、操作装置
２０の把手となっている。

【００１３】第２レバー２３の軸２６の回動は、第１プ
ーリ２７及びベルト２８を介して第２プーリ２９に伝達
される。第１レバー２２の軸２５、第２プーリ２９及び
第３レバー２４には、中立復帰形の操作側角度センサ３
１〜３３がそれぞれ接続されている。操作側角度センサ
３１，３２には、駆動装置としての第１及び第２モータ
３４，３５が接続されている。また、第１及び第２モー
タ３４，３５には、それぞれの回転角度を検出するモー
タ用角度センサ３６，３７が設けられている。第２プー
リ２９、操作側角度センサ３２及び第２モータ３５は、
第１レバー２２上に搭載されている。

【００１４】図４は図３の操作側角度センサ３１，３２
を示す構成図である。操作側角度センサ３１，３２は、
軸２５又は第２プーリ２９と一体に回動される第１回動
片４１と、第１又は第２モータ３４，３５により回動さ
れる第２回動片４２と、第２回動片４２に対する第１回
動片４１の相対的な回動位置を中立位置に戻すための復
帰ばね４３と、第２回動片４２に対する第１回動片４１
の相対的な回動角度を可変抵抗などにより検出するセン
サ部４４とを有している。また、第１回動片４１は、第
２回動片４２に対して所定の角度範囲内で相対的に回動
可能に結合されている。

【００１５】図５は図１の油圧ショベルの制御方式を説
明するための説明図である。第１ないし第３油圧シリン
ダ１５〜１７は、油圧ポンプ（図示せず）等を含む油圧
回路に設けられており、第１ないし第３電磁比例流量制
御弁４５〜４７により制御される。また、第１ないし第
３電磁比例流量制御弁４５〜４７は、コントローラ４８
により制御される。

【００１６】次に、動作について説明する。操作装置２
０が操作されると、第２回動片４２に対して第１回動片
４１が回動され、操作側角度センサ３１，３２からコン
トローラ４８を介して第１及び第２電磁比例流量制御弁
４５，４６に信号が送られる。これにより、第１及び第
２油圧シリンダ１５，１６が駆動され、ブーム１２及び
アーム１３が回動される。

【００１７】ブーム１２及びアーム１３の回動は、作業
側角度センサ１８，１９により検出され、検出信号はコ
ントローラ４８を介して第１及び第２モータ３４，３５
に送られる。そして、モータ３４，３５により第２回動
片４２がサーボ制御される。即ち、第２回動片４２は、
第１回動片４１を中立位置へ戻すようにモータ３４，３
５により回動される。従って、第１及び第２レバー２
２，２３の動きに追従してブーム１２及びアーム１３が
回動する。

【００１８】第１及び第２レバー２２，２３の動きが止
まると、第２回動片４２に対して第１回動片４１が中立
位置に戻るため、操作側角度センサ３１，３２からの信
号によりブーム１２及びアーム１３の回動も停止され
る。また、第２回動片４２に対する第１回動片４１の回
動範囲は制限されており、その範囲を超えてレバー２
２，２３を無理に回動させることは、モータ３４，３５
により規制されている。

【００１９】このようなマスタースレーブ方式の操作装
置２０によれば、マスターである操作装置２０の各リン
クがジョイスティックと同じ役割となり、操作フィーリ
ングが良くなる。また、操作装置２０は、単純なサーボ
制御を行えばよいため、減速比を大きくとることがで
き、消費電力の少ない小形のモータ３４，３５を使用す
ることができる。

【００２０】なお、上記の例では、ブーム１２及びアー
ム１３のみのマスタースレーブ制御について説明した
が、バケット１４についても同様の制御が可能である。
また、上記の例では、この発明を油圧ショベルに適用し
た例を示したが、他のあらゆる機器への適用が可能であ
り、リンク機構の関節数も３関節以上の多関節に適用す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
マスタースレーブ方式の操作装置は、操作側リンク機構
のリンクにより操作入力され、作業側リンク機構を駆動
するための信号を出力する中立復帰形の操作側角度セン
サと、作業側リンク機構のリンクの動きに応じて、対応
する操作側角度センサを駆動するモータとを備えたの
で、簡単な構成で、操作フィーリングを向上させ、消費
電力の少ない小形モータの使用を可能とすることができ
る。

【００２２】請求項２の発明のマスタースレーブ方式の
操作装置は、操作側リンク機構のリンクにより回動され
る第１回動片と、この第１回動片に対して所定の角度範
囲内で相対的に回動可能に結合され、モータにより回動
される第２回動片とを有する操作側角度センサを用いた
ので、構成を簡単にすることができる。

【００２３】請求項３の発明のマスタースレーブ方式の
操作装置は、モータにより第２回動片をサーボ制御する
ようにしたので、作業装置をより確実に追従させること
ができ、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態の一例による油圧ショ
ベルを示す側面図である。

【図２】 図１の操作装置の要部を示す側面図である。

【図３】 図２の操作装置を示す平面図である。

【図４】 図３の操作側角度センサを示す構成図であ
る。

【図５】 図１の油圧ショベルの制御方式を説明するた
めの説明図である。

【図６】 従来の対称形バイラテラルマスタースレーブ
方式を説明するための説明図である。

【符号の説明】 １１ 作業装置、１２ ブーム、１３ アーム、２０
操作装置、２２ 第１レバー、２３ 第２レバー、３
１，３２ 操作側角度センサ、３４ 第１モータ、３５
第２モータ、４１ 第１回動片、４２ 第２回動片。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小関 光弘 東京都足立区入谷５−15−18 株式会社エ フエフシー内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 BA01 BA05 CA02 CA10 DA04 DB04 EA00 3F059 AA08 BC02 EA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業装置の作業側リンク機構に対して相
   似形の操作側リンク機構を有するマスタースレーブ方式
   の操作装置において、 上記操作側リンク機構のリンクにより操作入力され、上
   記作業側リンク機構を駆動するための信号を出力する中
   立復帰形の操作側角度センサと、 上記作業側リンク機構のリンクの動きに応じて、対応す
   る上記操作側角度センサを駆動するモータとを備えてい
   ることを特徴とするマスタースレーブ方式の操作装置。
2. 【請求項２】 操作側角度センサは、操作側リンク機構
   のリンクにより回動される第１回動片と、この第１回動
   片に対して所定の角度範囲内で相対的に回動可能に結合
   され、モータにより回動される第２回動片とを有してい
   ることを特徴とする請求項１記載のマスタースレーブ方
   式の操作装置。
3. 【請求項３】 モータは、第２回動片をサーボ制御する
   ことを特徴とする請求項２記載のマスタースレーブ方式
   の操作装置。