JP2004338817A

JP2004338817A - 作業車両の操作装置

Info

Publication number: JP2004338817A
Application number: JP2003134037A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Sawafuji; 佐敏澤藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】遠隔操作時において通信に異常が起きても、操縦者の意図に反した振舞いをすることのない作業車両を提供する。
【解決手段】作業車両（１７）を遠隔操作する遠隔操作手段（１３Ａ，１３Ｂ）と、遠隔操作手段（１３Ａ，１３Ｂ）からの操作信号を受信する受信機（１８Ａ，１８Ｂ）と、遠隔操作手段（１３Ａ，１３Ｂ）の操作に基づいて、アクチュエータを動作させるコントローラ（１２Ａ，１２Ｂ）と、作業車両（１７）を停止させる走行ブレーキシステム（２１，２６）と、上部旋回体（１９）を旋回させる旋回アクチュエータ（３３，３６）と、クレーン車両の走行速度を検出する車速センサ（２８）と、操作信号が正常か異常かを判定する判定手段とを備え、操作信号が異常な場合には、コントローラ（１２Ａ，１２Ｂ）は、走行速度に応じてこれを徐々に下げる信号を走行ブレーキシステム（２１，２６）に出力するとともに、旋回速度を徐々に下げる信号を旋回アクチュエータ（３３，３６）に出力することを特徴とする作業車両の操作装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両の遠隔操作手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転席に固定されたメイン操作手段と、ラジコン送信機等の遠隔操作手段との、複数の操作手段によって操作が可能な作業車両が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１の表１に示すように、遠隔操作手段は、メイン操作手段と同様に走行モードや作業モードを有しており、どちらでも走行や作業が可能となっている。
【０００３】
このような作業車両においては、例えば遠隔操作手段から操作に応じた信号を、無線によって送信し、作業車両に備え付けられた受信機で受信する。受信機は、この信号をコントローラに送信し、コントローラは信号に基づいて、アクチュエータを操作している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２９６９８５号公報（表１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
即ち、遠隔操作手段から発信される無線信号は、例えば電波障害や、遠隔操作手段の故障によって、正常でない信号が送信されることがある。その結果、作業機械が操縦者の意図に合わない振舞いをすることがある。
【０００６】
これを防止するため、一般的な遠隔操作手段を備えた作業車両においては、無線信号が正常であるか否かを判定する判定手段を受信機又はコントローラが備えている。そして、走行時に異常が起きた際には、車両の走行ブレーキをかけ、旋回作業時に異常が起きた際には、旋回を止めるようにしている。
【０００７】
ところが、従来技術においては、遠隔操作時のブレーキ動作は、メイン操作手段から操作した場合と比べて、特に工夫がなされてはいない。その結果、例えば走行時に通信の異常が発生すると、走行ブレーキが急ブレーキとなってスリップの原因となったり、吊荷が急停止によって大きく揺れたりすることがある。
また、旋回作業時に通信の異常が発生した場合にも、やはり旋回が急に止まって、吊荷が揺れることがある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、遠隔操作時において通信に異常が起きても、操縦者の意図に反した振舞いをすることのない作業車両を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明に関わる作業車両の操作装置は、
作業車両を遠隔操作する遠隔操作手段と、
遠隔操作手段からの操作信号を受信する受信機と、
遠隔操作手段の操作に基づいて、アクチュエータを動作させるコントローラと、
作業車両を停止させる走行ブレーキシステムと、
上部旋回体を旋回させる旋回アクチュエータと、
クレーン車両の走行速度を検出する車速センサと、
操作信号が正常か異常かを判定する判定手段とを備え、
操作信号が異常な場合には、コントローラは、走行速度を徐々に下げる信号を走行ブレーキシステムに出力するとともに、旋回速度を徐々に下げる信号を旋回アクチュエータに出力している。
【００１０】
これにより、遠隔操作時に異常が発生しても、クレーン車両の走行が徐々に停止するので、スリップが起きることがない。また、吊荷を吊っていても、吊荷が振れたりすることがなく、操作者の意図に応じた操作が可能である。
また、上部旋回体の旋回も徐々に停止するので、吊荷が振れたりすることがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に関わる実施形態を詳細に説明する。
図１に、実施形態に関わるクレーン車両１７の操作装置１１のシステムチャートの概略を示す。図１において、実線は油空圧、破線は電気信号を示している。
【００１２】
図１に示すように、クレーン車両１７は、上部旋回体１９と下部走行体２０とを備えている。下部走行体２０には、作業機を駆動する作業機ポンプ３１と、作業機を操作する制御弁を駆動するＰＰＣポンプ３２とが備えられている。これらのポンプ３１，３２から吐出された作動油は、スイベルジョイント３０を介して、上部旋回体１９に供給される。
また、下部走行体２０にはエアタンク２７が備えられ、高圧のエアを上部旋回体１９に供給する。
【００１３】
操作装置１１は、クレーン車両１７に固定されたメイン操作手段１４と、遠隔操作手段としての走行用ラジコン送信機１３Ａ及び作業用ラジコン送信機１３Ｂとを備えている。
【００１４】
ラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂからの操作信号は、走行用受信機１８Ａ及び作業用受信機１８Ｂによって、走行用コントローラ１２Ａ及び作業用コントローラ１２Ｂにそれぞれ伝えられる。尚、コントローラ１２Ａ，１２Ｂが、受信機１８Ａ，１８Ｂの機能を備えていてもよい。
【００１５】
まず、走行を行なうための操作系統について、説明する。
走行用コントローラ１２Ａからの電気信号は、アクセルサーボ弁２５及びブレーキサーボ弁２６に入力される。アクセルサーボ弁２５及びブレーキサーボ弁２６は、走行用コントローラ１２Ａからの電気信号に応じた高圧エアを吐出する。
【００１６】
シャトル弁３４は、アクセルサーボ弁２５及びブレーキサーボ弁２６から吐出された高圧エアと、メイン操作手段１４であるアクセル２２及び走行ブレーキ２１から吐出された高圧エアとのうち、高いほうをアクセルシリンダ４１及びブレーキシリンダ４０に供給する。
なお、走行ブレーキ２１は前後輪にそれぞれ備えられているが、ここでは片方のみを代表して描画している。また、ステアリングについても、同様の作動が行なわれるが、ここでは説明を省略する。
【００１７】
クレーン車両１７には、車速センサ２８が備えられており、走行用コントローラ１２Ａは、この車速センサ２８の出力に基づいて、現在の車速を判定することが可能となっている。
【００１８】
次に、作業を行なうための操作系統について、上部旋回体１９を旋回させる旋回作業を例にとって、説明する。
作業用コントローラ１２Ｂからの電気信号は、電磁比例式の旋回制御弁３３に入力される。旋回制御弁３３は、作業用コントローラ１２Ｂから入力される電流に基づいた圧力の作動油を吐出する。
【００１９】
旋回制御弁３３から出力した作動油は、シャトル弁３４に入力する。また、シャトル弁３４には、作業機レバー２４の操作に基づいた圧力を吐出するパイロット弁３７から出力した作動油も入力している。
【００２０】
シャトル弁３４は、両方の作動油のうち、圧力の高いほうの作動油を通過させて旋回作業弁３６に入力する。
旋回作業弁３６から出た作動油は、旋回モータ３５を回転させ、上部旋回体１９を下部走行体２０に対して旋回させる。
【００２１】
このとき、パイロット弁３７には、その油圧を逃がすパイロットアンロード弁３８が、旋回制御弁３３には、その油圧を逃がす遠隔操作アンロード弁３９が、それぞれ接続されている。
【００２２】
アンロード弁３８，３９には、作業機レバー２４等のメイン操作手段１４と、作業用ラジコン送信機１３Ｂとの、どちらの操作を有効とするかを切り換えるための切換スイッチ１５が接続されている。操作が無効となる方のアンロード弁３８，３９を動作させることによって、パイロット弁３７又は旋回制御弁３３の一方の油圧を逃して、他方の作動油のみが、旋回作業弁３６に供給されるようにする。
【００２３】
以下、このようなシステム構成において、ラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂからの送信に異常が発生した場合の処置について、図２のフローチャートを用いて説明する。
まず受信機１８Ａ，１８Ｂは、ラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂからの操作信号に対し、これが正常か異常かを判定する（ステップＳ１１）。
【００２４】
ステップＳ１１においては、信号の連続性及び整合性が共に正常である場合にのみ、正常と判定する。連続性は、例えばラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂから、操作信号とは別に、連続的又は所定の周期で送信されるテスト電波が、途切れたか否かで判定する。
【００２５】
また、整合性については、次のように判定する。ラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂは、そのレバーやスイッチの操作信号を数値化して、受信機１８Ａ，１８Ｂに一括して送信している。これと同時にラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂは、数値化した操作信号の例えば合計を、操作信号の後に合計信号として受信機１８Ａ，１８Ｂに送信している。
【００２６】
受信機１８Ａ，１８Ｂは、受信した操作信号の数値を改めて合計し、この合計と、ラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂから送信された合計信号とを比較して、これが一致する場合にのみ、操作信号が正常と判定している。尚、正常／異常の判定は、合計信号に基づいたものに限られるものではなく、さまざまな手法が可能である。
【００２７】
ステップＳ１１で信号が正常であれば、受信機１８Ａ，１８Ｂは、この操作信号を、コントローラ１２Ａ，１２Ｂに送信する（ステップＳ１２）。コントローラ１２Ａ，１２Ｂは、この操作信号に基づいて、上述した旋回制御弁３３やサーボ弁に信号を出力し、作業車両の操縦を行なう（ステップＳ１３）。
【００２８】
一方、信号が異常と判定された場合、受信機１８Ａ，１８Ｂは異常であることを、コントローラ１２Ａ，１２Ｂに送信する。この異常信号に基づいて、コントローラ１２Ａ，１２Ｂは、クレーン車両１７の走行及び作業機の動作を緩停止させる（ステップＳ１４）。
【００２９】
以下、緩停止の手順について、詳細に説明する。
走行用コントローラ１２Ａは、まずアクセルサーボ弁２５を閉作動させて、クレーン車両１７がそれ以上加速するのを止める。また、車速センサ２８の出力に基づいて、現在の車速を判定し、どの程度のブレーキ力をかければ、クレーン車両１７が緩やかに停止するかを判定し、これに応じた信号をブレーキサーボ弁２６に送信して、ブレーキをかけるようにしている。
【００３０】
図３に、走行緩停止時に走行用コントローラ１２Ａがブレーキサーボ弁２６に出力する電流の時間変化を示す。実線Ｄに示すように、走行コントローラ１２Ａは、ブレーキサーボ弁２６に対して一定の電流ｉ１を出力し、クレーン車両１７の車速がある値まで減速すると（時刻ｔ１）、電流値ｉを傾き一定でｉ２まで次第に増加させ（時刻ｔ２）、車両を停止させる（時刻ｔ３）。破線Ｅは、ブレーキをかける前の車速が、大きい場合を示しており、この場合も電流値ｉの傾きは一定である。
【００３１】
また、作業用コントローラ１２Ｂは、上部旋回体１９を旋回させるための旋回制御弁３３に出力する信号を、次第に小さくすることにより、旋回モータ３５の回転数を次第に減少させ、旋回動作を緩停止させる。
【００３２】
図４に、旋回緩停止時に、作業用コントローラ１２Ｂが旋回制御弁３３に出力する電流の時間変化を、グラフで示す。図４において、縦軸が電流ｉ、横軸が緩停止開始（ｔ０）からの、経過時間ｔである。そして、直線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、旋回速度が大きい場合、中間の場合、小さい場合を示している。即ち、上部旋回体１９の旋回速度が異なっても、略同一の傾きで電流ｉを下げていくことにより、常に同じ割合での緩停止を実現する。
【００３３】
以上説明したように本発明によれば、遠隔操作手段１３Ａ，１３Ｂとクレーン車両１７との間でやり取りされる操作信号が、正常か異常かを判定している。そして、異常と判定された場合には、クレーン車両１７の走行及び作業機の動作を、緩停止させている。
これにより、クレーン車両１７が走行中に急停止したり、旋回動作を急停止したりして、吊荷が大きく振れるようなことがない。
【００３４】
尚、上記の説明は、クレーン車両１７を例にとって行なったが、遠隔操作手段によって操作可能な作業車両であれば、どのような車両に対しても、同様に応用が可能である。また、無線で操作するラジコン送信機１３Ａ，１３Ｂについて説明したが、遠隔操作を行なう場合であれば、有線でリモートコントロールする場合も同様である。さらには、ラジコン送信機を１つだけ備えて、走行時及び作業時にモードを切り換えて操作するような場合も、同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に関わるクレーン車両の操作装置のシステムチャートの概略説明図。
【図２】ラジコン送信機の送信に異常が発生した場合の処置を示すフローチャート。
【図３】走行緩停止時にブレーキサーボ弁に出力する電流の時間変化を示すグラフ。
【図４】旋回緩停止時に旋回制御弁に出力する電流の時間変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１１：操作装置、１２Ａ：走行用コントローラ、１２Ｂ：作業用コントローラ、１３Ａ：走行用ラジコン送信機、１３Ｂ：作業用ラジコン送信機、１４：メイン操作手段、１５：切換スイッチ、１７：クレーン車両、１８Ａ：走行用受信機、１８Ｂ：作業用受信機、１９：上部旋回体、２０：下部走行体、２１：走行ブレーキ、２２：アクセル、２４：作業機レバー、２５：アクセルサーボ弁、２６：ブレーキサーボ弁、２７：エアタンク、２８：車速センサ、３０：スイベルジョイント、３１：作業機ポンプ、３２：ＰＰＣポンプ、３３：旋回制御弁、３４：シャトル弁、３５：旋回モータ、３６：旋回作業弁、３７：パイロット弁、３８：パイロットアンロード弁、３９：遠隔操作アンロード弁、４０：ブレーキシリンダ、４１：アクセルシリンダ。

Claims

作業車両の操作装置において、
作業車両（１７）を遠隔操作する遠隔操作手段（１３Ａ，１３Ｂ）と、
遠隔操作手段（１３Ａ，１３Ｂ）からの操作信号を受信する受信機（１８Ａ，１８Ｂ）と、
遠隔操作手段（１３Ａ，１３Ｂ）の操作に基づいて、アクチュエータを動作させるコントローラ（１２Ａ，１２Ｂ）と、
作業車両（１７）を停止させる走行ブレーキシステム（２１，２６）と、
上部旋回体（１９）を旋回させる旋回アクチュエータ（３３，３６）と、
クレーン車両の走行速度を検出する車速センサ（２８）と、
操作信号が正常か異常かを判定する判定手段とを備え、
操作信号が異常な場合には、コントローラ（１２Ａ，１２Ｂ）は、走行速度を徐々に下げる信号を走行ブレーキシステム（２１，２６）に出力するとともに、旋回速度を徐々に下げる信号を旋回アクチュエータ（３３，３６）に出力する
ことを特徴とする作業車両の操作装置。