JP2004075291A - クレーンの制御装置 - Google Patents

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伊藤 輝男
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Abstract

【課題】連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させた場合でも、各アクチュエータの速度が上昇しないよう制御する。
【解決手段】複数のアクチュエータ5、8、9、10を制御する切換制御弁31、33、32、34と、アクチュエータの選択と速度操作を行う遠隔操作器20と、複数のアクチュエータを連動させるときの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35の所要変位量のデータを記憶し、遠隔操作器20からのアクチュエータの選択信号と速度信号に基づいて、選択された組み合わせパターンに対応する各切換制御弁への操作信号を出力するとともに、複数のアクチュエータの連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させたとき、引き続いて選択されているアクチュエータの切換制御弁への操作信号を変更せずメインスプール35の変位量を一定に保持させる演算装置50とを備える。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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、連動する複数のアクチュエータの作動とその速度を制御するためのクレーンの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
クレーンは、通常、複数のアクチュエータを備えている。
例えば、図8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、これらのアクチュエータを作業の内容に応じて適宜選択し、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、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。また、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9及び図10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】
複数のアクチュエータを連動操作するときには、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、アクチュエータの作動速度を調整する。
ところが、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されている。
【0009】
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。
そこで、遠隔操作器20を用いて複数のアクチュエータを遠隔制御する場合に速度レバー26が1本だけでも、容易に微細な連動操作を行うことのできるクレーンの制御装置が提案されている(特願2001−135297参照)。
【0010】
このクレーンの制御装置は、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パイロット操作可能な切換制御弁と、アクチュエータの選択操作を行う遠隔操作器と、複数のアクチュエータを連動させるときの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のデータを記憶し、遠隔操作器からのアクチュエータの選択信号に基づいて、選択された組み合わせパターン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ている。
【0011】
遠隔操作器でアクチュエータの選択操作を行うと、演算装置が遠隔操作器からのアクチュエータの選択信号に基づいて、選択されたアクチュエータの組み合わせパターン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、各アクチュエータにはそれぞれ適正な比率で配分された圧油が供給される。従って、速度レバーが1本だけであっても、複数のアクチュエータは適切に連動する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記の組み合わせパターンと、それに対応する各切換制御弁へのパイロット操作信号は、予め設定されているものであるため、作動を変更し連動させるアクチュエータの組み合わせパターンを変えると、各切換制御弁のメインスプールの変位量の配分が変更されて、各アクチュエータの速度が組み合わせパターンごとに変わる。
【0013】
油圧ポンプの最大吐出量は、選択されるアクチュエータの数に関係なく一定であるため、連動するアクチュエータの数が多いほど各アクチュエータに流れる流量が少なくなり、連動するアクチュエータの数が少ないほど各アクチュエータに流れる流量が多くなる。
従って、連動操作中に選択するアクチュエータの数を増加させる場合は、クレーンの各アクチュエータの速度が低下する方向に各切換制御弁のメインスプールの変位量の配分が変更されるので、安全上特に問題はないが、選択するアクチュエータの数を減少させる場合には、クレーンの各アクチュエータの速度が上昇する方向に各切換制御弁のメインスプールの変位量の配分が変更されるため危険であるという問題があった。
【0014】
本発明は、クレーンの遠隔操作における上記問題を解決するものであって、連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させた場合でも、各アクチュエータの速度が上昇しないよう制御する、安全で、操作性のよいクレーンの制御装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明のクレーンの制御装置は、複数のアクチュエータを備えたクレーンにおいて、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切換制御弁と、アクチュエータの選択と速度操作を行う遠隔操作器と、複数のアクチュエータを連動させるときの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のデータを記憶し、遠隔操作器からのアクチュエータの選択信号と速度信号に基づいて、選択された組み合わせパターンに対応する各切換制御弁への操作信号を出力するとともに、複数のアクチュエータの連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させたとき、引き続いて選択されている各アクチュエータの切換制御弁への操作信号を変更せずアクチュエータ数減少前と同様にメインスプールの変位量を保持させ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。
【0016】
このクレーンの制御装置では、遠隔操作で複数のアクチュエータを連動制御する場合には、遠隔操作器でアクチュエータの選択操作と速度操作を行う。すると、演算装置が遠隔操作器からのアクチュエータの選択信号と速度信号に基づいて、選択されたアクチュエータの組み合わせパターンに対応する各切換制御弁への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、複数のアクチュエータは適切に連動する。
【0017】
アクチュエータの操作中に選択するアクチュエータの数を増加させると、演算装置は新しく選択されたアクチュエータの組み合わせパターンに対応する各切換制御弁への操作信号を出力する。この場合、アクチュエータの数が増加しているので、各切換制御弁のメインスプールの変位量の配分は各アクチュエータの速度が低下する方向に変更される。
【0018】
複数のアクチュエータの連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させたときには、演算装置は引き続いて選択されている各アクチュエータの切換制御弁への操作信号を変更せずアクチュエータ数の減少前と同様にメインスプールの変位量を保持させる。
従って、選択するアクチュエータの数を減少させても、各アクチュエータの速度が急に上昇することはなく、クレーンの安全性、操作性が向上する。
【0019】
【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の制御装置の構成図、図2〜図7は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8を参照し、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
遠隔操作器20は図9及び図10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の操作によるアクチュエータの選択信号と速度信号は、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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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7の伸長作動に伴ってウインチ11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。
遠隔操作で複数の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で必要なアクチュエータを選択し、速度レバー26を引く。アクチュエータの選択信号と、速度レバーの引き代によって得られる速度信号は、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。
【0029】
演算装置50には、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。
遠隔操作を開始すると、演算装置50は、初期化された状態で遠隔操作器20からのアクチュエータの選択信号と速度信号を読込み、その信号に基づいて単独操作か連動操作かを判断する。
【0030】
単独操作の場合は単独操作時の関数式による演算を行なって、選択されたアクチュエータの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。
連動操作であれば選択されたアクチュエータの組み合わせパターンに対応する連動操作時の関数式による演算を行って、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。
【0031】
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。
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。
【0032】
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の差動トランスに誘導起電力が生じるので、メインスプールの変位量が検出される。得られた誘導起電力は、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。
【0033】
ここで、単独操作時の関数式は、例えば、ブーム伸長の場合は図2の線Aに示すように、速度レバー26の引き代量に対してメインスプール35の変位量が100%となるように、また、ウインチ巻下げの場合は図2の線Bに示すように、速度レバー26の引き代量に対してメインスプール35の変位量が90%となるように設定されている。
【0034】
これに対し、ブーム伸長とウインチ巻下げの連動操作時の関数式は、ブーム伸長が図3の線Cに示すように、速度レバー26の引き代量に対してメインスプール35の変位量が60%、ウインチ巻下げが図3の線Dに示すように、速度レバー26の引き代量に対してメインスプール35の変位量が40%となるように設定されている。
【0035】
ブーム伸長とウインチ巻下げの連動操作中に、巻下側に選択されていたウインチ巻上下タクトスイッチ22をoff にすると、ウインチ巻下げ作動は停止され、ブーム伸長の単独操作となるが、このとき、演算装置50は、ブーム伸縮用切換制御弁33のメインスプール35の制御を図2の線Aの関数式による制御へ変更せず、図4に示すように、連動時のままの状態、即ち図3の線Cの関数式による制御を保持する。
【0036】
ウインチ巻上下タクトスイッチ22を再度巻上側にonにすると、再び図3に示すブーム伸長とウインチ巻下げの連動制御に戻る。
ブーム伸長とウインチ巻下げの連動操作中に、伸長側に選択されていたブーム伸縮タクトスイッチ23をoff にすると、ブームの伸長作動は停止され、ウインチ巻下げの単独操作となるが、このとき、演算装置50は、ウインチ用切換制御弁34のメインスプール35の制御を図2の線Bの関数式による制御へ変更せず、図5に示すように、連動時のままの状態、即ち図3の線Dの関数式による制御を保持する。
【0037】
ブーム伸縮タクトスイッチ23を再度伸長側にonにすると、再び図3に示すブーム伸長とウインチ巻下げの連動制御に戻る。
ブーム伸縮タクトスイッチ23とウインチ巻上下タクトスイッチ22を両方ともoff にすると、上記保持機能は解除される。
また、他の連動操作パターンに変更した場合も保持機能は解除される。
【0038】
例えば、ブーム伸長とウインチ巻下げの連動操作中に、ウインチ巻上下タクトスイッチ22をoff にすると、ブーム伸長は連動時のままの制御が保持されるが、このときウインチ巻上下タクトスイッチ22をウインチ巻上側にon操作したり、ブーム起伏タクトスイッチ21や旋回タクトスイッチ24をon操作したりすれば、保持機能は解除されて、新しい連動操作パターンに対応する制御に変更される。
【0039】
連動操作するアクチュエータの数が2より多い場合も、同様にして、複数のアクチュエータの連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させたときには、演算装置50は引き続いて選択されている各アクチュエータの切換制御弁への操作信号を変更せずメインスプール35の変位量を一定に保持させる。
従って、選択するアクチュエータの数を減少させても、各アクチュエータの速度が急に上昇することはなく、クレーン1の安全性、操作性が向上する。
【0040】
アクチュエータの操作中に選択するアクチュエータの数を増加させると、演算装置50は新しく選択されたアクチュエータの組み合わせパターンに対応する各切換制御弁への操作信号を出力する。この場合、アクチュエータの数が増加しており、各切換制御弁のメインスプールの変位量の配分は各アクチュエータの速度が低下する方向に変更されるので安全である。
【0041】
このクレーンの制御装置は、操作配分の一時変更機能も備えている。
例えば、ブーム伸長とウインチ巻下げの連動操作で、ブーム伸縮用切換制御弁33とウインチ用切換制御弁34が図3の線C、線Dに従って制御されているとき、ブーム伸縮タクトスイッチ23を伸側にクリック操作すると、演算装置50は、図6の線Eに示すように、速度レバー26の引き代量に対してブーム伸縮用切換制御弁33のメインスプール35の変位量が80%となるよう一時的に関数式の設定を変更することができる。
【0042】
ブーム伸長とウインチ巻下げの連動操作中に、操作配分の一時変更が行われ、図6の線E、線Dに従って制御されているとき、巻下側に選択されていたウインチ巻上下タクトスイッチ22をoff にすると、ウインチ巻下げ作動は停止され、ブーム伸長の単独操作となるが、この場合も、演算装置50は、ブーム伸縮用切換制御弁33のメインスプール35の制御を図2の線Aの関数式による制御へ変更せず、図7に示すように、連動時のままの状態、即ち図6の線Eの関数式による制御を保持する。
【0043】
ウインチ巻上下タクトスイッチ22を再度巻上側にonにすると、再び図6に示すブーム伸長とウインチ巻下げの連動制御に戻る。
ブーム伸縮タクトスイッチ23とウインチ巻上下タクトスイッチ22を両方ともoff にすると、上記保持機能は解除される。
また、他の連動操作パターンに変更した場合も保持機能は解除されて、新しい連動操作パターンに対応する制御に変更される。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクレーンの制御装置は、連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させた場合でも、各アクチュエータの速度が急に上昇しないよう制御でき、安全性、操作性を向上させることができる。
【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の制御装置の構成図である。
【図2】制御のための関数式を示す図である。
【図3】制御のための関数式を示す図である。
【図4】制御のための関数式を示す図である。
【図5】制御のための関数式を示す図である。
【図6】制御のための関数式を示す図である。
【図7】制御のための関数式を示す図である。
【図8】クレーンの構成図である。
【図9】遠隔操作器の正面図である。
【図10】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
38  ピストンロッド
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

Claims (1)

  1. 複数のアクチュエータを備えたクレーンにおいて、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切換制御弁と、アクチュエータの選択と速度操作を行う遠隔操作器と、複数のアクチュエータを連動させるときの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のデータを記憶し、遠隔操作器からのアクチュエータの選択信号と速度信号に基づいて、選択された組み合わせパターンに対応する各切換制御弁への操作信号を出力するとともに、複数のアクチュエータの連動操作中に選択するアクチュエータの数を減少させたとき、引き続いて選択されている各アクチュエータの切換制御弁への操作信号を変更せずアクチュエータ数減少前と同様にメインスプールの変位量を保持させる演算装置とを備えたことを特徴とするクレーンの制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057345A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Tadano Ltd 油圧駆動作業機の操作装置
JP2012071965A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Tadano Ltd クレーンの操作装置及びクレーン

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JP2011057345A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Tadano Ltd 油圧駆動作業機の操作装置
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