JP2008297800A - エンジンキー操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成および制御の簡素化を図れ、誤動作時の対処の容易化を図る上で有利なエンジンキー操作装置を提供する。
【解決手段】作業機械２の操作パネル２Ａには、作業機械２のエンジンの始動操作を行うための操作部材４が設けられている。エンジン操作装置１０は、ホルダー１２、空気圧式ロータリーアクチュエータ１４、空圧源１６、第１の切り換え弁１８、第２の切り換え弁２０を含んで構成されている。空気圧式ロータリーアクチュエータ１４は、エアの給排により操作部材４を把持するホルダー１２を回転駆動する。空圧源１６は第１、第２の切り換え弁１８、２０を介して空気圧式ロータリーアクチュエータ１４およびホルダー１２にエアを供給する。第１の制御部２４は、第１の通信部２２から供給される制御信号に基づいて空圧源１６と第１、第２の切り換え弁１８、２０の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブルドーザーやバックホウなどの作業機械（各種の重機や各種の建設機械などを広く含む）のエンジンキー操作装置に関する。

作業機械を遠隔操作するシステムが提案されている（特許文献１参照）。
このようなシステムでは、作業機械の操縦レバーを遠隔操作するだけでなく、エンジンを始動するための遠隔操作が必要となるため、セルモータの制御回路に遠隔操作用の遠隔操作用回路を別途付加し、この遠隔操作用回路を遠隔制御によって動作させ、セルモータを動かしてエンジン始動を行うようにしている。
しかしながら、このような遠隔操作用回路を設けるためには、セルモータの制御回路の改造が必要となることから手間と時間を要する問題がある。
特開平７−８７００４

そこで、セルモータの回転を行わせる被操作部材（エンジンキー）を回転操作するための専用のモータを作業機械に設け、このモータを遠隔制御によって回転させることが考えられる。
しかしながら、モータを用いた場合には、被操作部材やこの被操作部材に連結されたスイッチ機構に対して過大な負荷を与えないように被操作部材に加わるトルクや被操作部材の回転量を正確に制御する必要がある。
そのため、モータのトルクを検出するトルクセンサやモータの回転量を検出する位置センサを付加しなければならず、構成や制御が複雑化しコスト的にも不利となることが懸念される。
また、モータ、トルクセンサ、位置センサが電気信号によって動作するものであることから、誤動作発生時にそれら各部を遠隔操作で制御して対処することが容易ではないことが懸念される。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、構成および制御の簡素化を図れ、誤動作時の対処の容易化を図る上で有利なエンジンキー操作装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明のエンジンキー操作装置は、作業機械のエンジンを始動する際に回転操作される操作部材を把持するホルダーと、エアの給排により前記ホルダーを回転駆動する空気圧式ロータリーアクチュエータと、前記ホルダーおよび前記空気圧式ロータリーアクチュエータの動作を制御する作業機械側制御部とを含んで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、操作部材を把持するホルダーと、エアの給排によりホルダーを回転駆動する空気圧式ロータリーアクチュエータと、作業機械側制御部といった簡素な構成によって操作部材を操作することができるため、構成や制御の簡素化を図れコストダウンを図る上で有利となる。
また、空気圧式ロータリーアクチュエータに対するエアの供給を停止させることで操作部材に対して過大な負荷がかかることを防止できるので、誤動作発生時の対処の容易化を図る上で有利となる。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態のエンジン操作装置１０が作業機械２に取り付けられた状態を示す説明図、図２は図１のＡＡ線断面図、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は操作部材４の動作説明図である。

図１に示すように、エンジン操作装置１０は、遠隔操作が可能に構成された作業機械２に取り付けられて用いられる。なお、作業機械２を遠隔操作する構成は従来公知のさまざまな遠隔操作システムが採用可能である。
作業機械２の車室内には各種操作レバーや操作スイッチが設けられた操作パネル２Ａが設けられており、操作パネル２Ａには、作業機械２のエンジンの始動操作を行うための操作部材４が設けられている。
本実施の形態では、図３に示すように、操作部材４は、操作パネル２Ａと直交する軸線周りに回転操作可能に設けられており、ヒート位置（ＨＥＡＴ）、オフ位置（ＯＦＦ）、ＡＣＣ位置（ＡＣＣ）、オン位置（ＯＮ）、スタート位置（ＳＴＡＲＴ）との間で回転操作されるように構成されている。
エンジンを始動する際には、図３（Ａ）に示すように、オフ位置からスタート位置に回転させ、エンジンが始動したならば、図３（Ｂ）に示すように、操作部材４をオン位置とする。多くの場合、操作部材４はスタート位置に回転させた際にばねの付勢力によりオン位置に戻される。
言い換えると、操作部材４は、エンジンの駆動を停止させるオフ位置と、セルモータに電源を供給して回転させるスタート位置と、スタート位置のオフ位置寄りの箇所に設けられセルモータへの電源の供給を停止しエンジンの駆動を継続させるオン位置との間で回転操作されるように構成されている。
本実施の形態では、エンジン操作装置１０により、操作部材４が、エンジンを始動する際には、図３（Ａ）に示すように、オフ位置からスタート位置に回転され、エンジンを切る際には、図３（Ｃ）に示すように、オン位置からオフ位置に回転される。

図１に示すように、エンジン操作装置１０は、ホルダー１２、空気圧式ロータリーアクチュエータ１４、空圧源１６、第１の切り換え弁１８、第２の切り換え弁２０、第１の通信部２２、第１の制御部２４、第２の通信部４０、第２の制御部４２などを含んで構成されている。
ホルダー１２は、操作部材４を把持するものである。
本実施の形態では、ホルダー１２は、図１、図２に示すように、空気圧式ホルダーで構成され、フレーム２６と、チューブ体２８とを有している。
フレーム２６は、剛性を有し操作部材４の周囲で環状に延在している。
フレーム２６の外周面には、周方向に９０度の間隔をおいて３つの取り付け用のねじ孔２６Ａが形成されている。
チューブ体２８は、フレーム２６の内周面に沿って環状に延在しエアが供給されることにより膨張して操作部材４を把持しエアが排出されることにより操作部材４の把持を解除するように構成されている。
チューブ体２８にはエアを供給するためのエア供給管２８Ａが連通して設けられ、エア供給管２８Ａはフレーム２６の外周面の外方に突設されている。
なお、このような空気圧式ホルダーは市販品を用いることができる。また、操作部材４を把持するホルダー１２は、空気圧式ホルダーに限定されるものではなく、ホルダーとして従来公知のさまざまな把持構造が採用可能である。

空気圧式ロータリーアクチュエータ１４は、エアの給排によりホルダー１２を回転駆動するものである。
空気圧式ロータリーアクチュエータ１４は、本体３０と、回転部３２とを含んで構成されている。
本体３０は、図示しないエア室と、前記エア室に設けられ前記エア室にエアが給排されることで移動する図示しないピストンとを有している。
回転部３２は、本体３０に回転可能に設けられ、ホルダー１２に連結され前記ピストンに連動して回転する。言い換えると、回転部３２は、前記エア室に対するエアの給排によって回転駆動される。
前記エア室は、前記ピストンによってＡ室とＢ室とに分離されており、Ａ室に連通された給排気管３０Ａと、Ｂ室に連通された給排気管３０Ｂとが本体３０の外方に突設されている。
本実施の形態では、一方の給排気管３０Ａを介してＡ室にエアが供給されることで回転部３２が第１の位置ＰＡに回転され、他方の給排気管３０Ｂを介してＢ室にエアが供給されることで回転部３２が第２の位置ＰＢまで回転され、２つの給排気管３０Ａ、３０Ｂが大気開放されることで回転部３２が自由に回転可能な状態となるように構成されている。
回転部３２には、ホルダー１２のフレーム２６を覆う取り付け板３４が設けられている。
本実施の形態では、取り付け板３４は、円板状の上板３４Ａと、上板３４Ａの周囲から起立された円筒状の側壁３４Ｂとを有している。
上板３４Ａは回転部３２に一体的に取着されている。
側壁３４Ｂがフレーム２６の３つのねじ孔２６Ａに臨む箇所には、それぞれねじ挿通孔３４Ｃが貫通形成されている。
そして、各ねじ挿通孔３４Ｃに挿通されたねじＮがねじ孔２６Ａに螺合されることで取り付け板３４がフレーム２６に取り付けられ、ホルダー１２は取り付け板３４を介して回転部３２に一体的に固定されることになり、ホルダー１２は回転部３２と一体的に回転駆動されることになる。
また、空気圧式ロータリーアクチュエータ１４の本体３０は、取り付けフレーム６を介して操作パネル２Ａに固定されており、これにより、ホルダー１２は、そのチューブ体２８によって操作部材４が把持できるように、取り付けアングル６、空気圧式ロータリーアクチュエータ１４、取り付け板３４を介して操作パネル２Ａに取り付けられることになる。
なお、このような空気圧式ロータリーアクチュエータ１４は市販品を用いることができる。

空圧源１６は、圧縮空気を生成し、第１、第２の切り換え弁１８、２０を介して空気圧式ロータリーアクチュエータ１４およびホルダー１２にエアを供給するものである。
なお、空圧源１６によるエアの供給圧力は、空気圧式ロータリーアクチュエータ１４によって出力されるトルクが操作部材４を操作するために必要な所定トルクとなるように設定されている。本実施の形態では、操作部材４を操作するために必要なトルクが０．５［Ｎｍ］であり、空気圧式ロータリーアクチュエータ１４に対する供給圧力を０．６［ＭＰａ］としたときに、前記所定トルクが出力される空気圧式ロータリーアクチュエータ１４を用いた。
第１の切り換え弁１８は、２つの管３８Ａ、３８Ｂを介して空気圧式ロータリーアクチュエータ１４の給排気管３０Ａ、２８Ｂにそれぞれ接続されている。
第２の切り換え弁２０は、管３６を介してホルダー１２のエア供給管２８Ａに接続されている。
第１、第２の切り換え弁１８、２０は、制御部２０からの駆動信号に基づいて動作することにより、エア供給管２８Ａ、給排気管３０Ａ、２８Ｂに対するエアの給排と、大気開放とを行うように構成されている。
本実施の形態では、第１、第２の切り換え弁１８、２０として電磁弁を用いているが、切り換え弁としては、従来公知のさまざまな切り換え弁が採用可能である。

第１の制御部２４と第１の通信部２２は、空圧源１６、電磁弁１８、２０と共に作業機械２側に設けられ、第２の通信部４０と第２の制御部４２は、作業機械２から離れた遠隔地に設けられる。
第１の制御部２４は、第１の通信部２２から供給される制御信号に基づいて空圧源１６によるエアの給排を制御し、第１、第２の切り換え弁１８、２０の切り換え動作を制御するものである。
第１の通信部２２は、第１の制御部２４に制御信号を与えるものである。
第２の通信部４０は、第１の通信部２２と通信回線を介して接続され、通信回線を介して制御信号を与えるものである。通信回線は従来公知のさまざまな通信回線が採用可能であり、通信回線の形態は無線回線であっても有線回線であってもよい。
第２の制御部４２は、第２の通信部４０に制御信号を与えるものである。
本実施の形態では、ホルダー１２および空気圧式ロータリーアクチュエータ１４の動作を制御する作業機械側制御部４４が、空圧源１６と、第１の切り換え弁１８と、第２の切り換え弁２０と、第１の制御部２４と、第１の通信部２２とを含んで構成される。
また、機械制御部に対して通信回線を介して制御信号を供給することにより、作業機械側制御部を遠隔操作する遠隔制御部４６が、第２の通信部４０と、第２の制御部４２とを含んで構成される。

次にエンジンキー操作装置１０の動作について図４のフローチャートを参照して説明する。
作業機械２はエンジンが停止した状態にあるものとする。
遠隔制御部４６の第２の通信部４０から第１の通信部２２を介して第１の制御部２４に対してエンジンを始動する旨の制御信号が供給されると、第１の制御部２４は、第１の切り換え弁２０を制御することにより空圧源１６からのエアを空気圧式ロータリーアクチュエータ１４のＡ室に供給する（ステップＳ１０）。
これにより、回転部３２が第１の位置ＰＡに回転される（ステップＳ１２）。
また、この時点ではホルダー１２には空気が供給されておらず、ホルダー１２による操作部材４の把持はなされていないので、操作部材４はオフ位置に位置したままである。
次に、第１の制御部２４は、第１の切り換え弁１８を制御することにより空気圧式ロータリーアクチュエータ１４のＡ室に対するエアの供給状態を維持しつつ、第２の切り換え弁２０を制御することにより空圧源１６からのエアをホルダー１２のチューブ体２８に供給することでチューブ体２８を膨張させ操作部材４を把持させる（ステップＳ１４）。これ以降、ステップＳ３２までホルダー１２の操作部材４の把持状態は維持される。
次に、第１の制御部２４は、第１の切り換え弁１８を制御することにより空圧源１６からのエアを空気圧式ロータリーアクチュエータ１４のＢ室に供給する（ステップＳ１６）。
これにより、回転部３２が第２の位置ＰＢに回転される（ステップＳ１８）。
したがって、操作部材４は図３（Ａ）に示すようにオフ位置からスタート位置に回転され、これによりセルモータが回転されエンジンが始動される（ステップＳ２０）。
次いで、第１の制御部２４は、第１第２の切り換え弁１８を制御することにより空気圧式ロータリーアクチュエータ１４のＡ室およびＢ室の双方を大気開放しこれにより回転部３２が回転自由な状態となる（ステップＳ２２）。
したがって、図３（Ｂ）に示すように、操作部材４はばねの付勢力によりスタート位置からオン位置に回転し、これによりホルダー１２および回転部３２も操作部材４の回転に追従して回転する（ステップＳ２４）。
これ以降、作業機械２の遠隔操作がなされることで作業機械２を用いた通常の作業がなされる（ステップＳ２６）。
作業機械２による作業が終了し、遠隔制御部４６の第２の通信部４０から作業機械側制御部４４の第１の通信部２２を介して第１の制御部２４にエンジンを切る旨の制御信号が供給されると、第１の制御部２４は、第１の切り換え弁１８を制御することにより空圧源１６からのエアを空気圧式ロータリーアクチュエータ１４のＡ室に供給する（ステップＳ２８）。
これにより、回転部３２が第１の位置ＰＡに回転される（ステップＳ３０）。
したがって、操作部材４は図３（Ｃ）に示すようにオン位置からオフ位置に回転され、これによりエンジンが停止される（ステップＳ３２）。
次いで、第１の制御部２４は、第２の切り換え弁２０を制御することによりホルダー１２のチューブ体２８へのエアの供給を停止し大気開放すると、チューブ体２８が収縮し操作部材４に対する把持が解除される（ステップＳ３４）。
さらに、第１の制御部２４は、第１の切り換え弁１８を制御することにより空気圧式ロータリーアクチュエータ１４のＡ室およびＢ室を大気開放しこれにより回転部３２が回転自由な状態となり（ステップＳ３６）、一連の動作が終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ホルダー１２を用いて操作部材４を操作するので、エンジンキー操作装置１０を作業機械２に取り付けるにあたって作業機械２のセルモータの制御回路などの改造が不要であることは無論のこと、ホルダー１２と、エアの給排によりホルダー１２を回転駆動する空気圧式ロータリーアクチュエータ１４といった簡素な構成で操作部材４を操作できるため、構成や制御の簡素化を図れコストダウンを図る上で有利となる。
特に、従来のようにモータを使用して操作部材４を回転させる場合には、モータのトルクを検出するトルクセンサやモータの回転量を検出する位置センサが必要となるのに対して、本実施の形態では、そのようなセンサが不要となるため、構成や制御の簡素化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、エンジンキー操作装置１０に誤動作が発生したとしても、第１の電磁弁１８を大気に開放するか、あるいは空圧源１６によるエア供給を停止させることによって空気圧式ロータリーアクチュエータ２８から操作部材４に加わるトルクを即座に解除して操作部材４に対して過大な負荷がかかることを防止することができるので、誤動作発生時の対処の容易化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、操作部材４を把持するホルダー１２を空気圧式ホルダーで構成したので、操作部材４の外形形状に拘わらず操作部材４を確実に保持することができ、使い勝手の向上を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、ホルダー１２を空気圧式ホルダーで構成したので、エンジンキー操作装置１０に誤動作が発生したとしても、第２の電磁弁２０を大気に開放するか、あるいは空圧源１６によるエア供給を停止させることによって操作部材４に加わるトルクを即座に解除して操作部材４に対して過大な負荷がかかることを防止することができるので、誤動作発生時の対処の容易化を図る上でより一層有利となる。

本実施の形態のエンジン操作装置１０が作業機械２に取り付けられた状態を示す説明図である。 図１のＡＡ線断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は操作部材４の動作説明図である。 エンジン操作装置１０の動作フローチャートである。

符号の説明

２……作業機械、４……操作部材、１０……エンジンキー操作装置、１２……ホルダー、１４……空気圧式ロータリーアクチュエータ、４４……作業機械側制御部。

Claims (9)

1. 作業機械のエンジンを始動する際に回転操作される操作部材を把持するホルダーと、
   エアの給排により前記ホルダーを回転駆動する空気圧式ロータリーアクチュエータと、
   前記ホルダーおよび前記空気圧式ロータリーアクチュエータの動作を制御する作業機械側制御部と、
   を含んで構成されていることを特徴とするエンジンキー操作装置。
2. 前記操作部材は、エンジンの始動時に、エンジンの駆動を停止させるオフ位置から、セルモータに電源を供給して回転させるスタート位置に回転操作され、
   前記空気圧式ロータリーアクチュエータは、エアの給排により前記ホルダーを介して前記操作部材を前記オフ位置から前記スタート位置に回転させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンキー操作装置。
3. 前記エアは空圧源から供給され、
   前記空圧源と前記空気圧式ロータリーアクチュエータとの間に切り換え弁が設けられ、
   前記エアの給排は前記切り換え弁を介して行われる、
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンキー操作装置。
4. 前記ホルダーは空気圧式ホルダーで構成され、
   前記空気圧式ホルダーは、
   剛性を有し前記操作部材の周囲で環状に延在するフレームと、
   前記フレームの内周面に沿って環状に延在しエアが供給されることにより膨張して前記操作部材を把持しエアが排出されることにより前記操作部材の把持を解除するチューブ体とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンキー操作装置。
5. 前記エアは空圧源から供給され、
   前記空圧源と前記空気圧式ホルダーとの間に切り換え弁が設けられ、
   前記エアの前記空気圧式ホルダーへの給排は前記切り換え弁を介して行われる、
   ことを特徴とする請求項４記載のエンジンキー操作装置。
6. 前記エアは空圧源から供給され、
   前記空気圧式ロータリーアクチュエータは、エア室と、前記エア室に設けられ前記エア室にエアが給排されることで移動するピストンと、前記ホルダーに連結され前記ピストンに連動して回転する回転部とを有し、
   前記空圧源と前記空気圧式ロータリーアクチュエータとの間に切り換え弁が設けられ、
   前記エアの前記エア室への給排は前記切り換え弁を介して行われ、
   前記切り換え弁は前記エア室を大気に開放する開放位置を有し、
   前記操作部材は、エンジンの駆動を停止させるオフ位置と、セルモータに電源を供給して回転させるスタート位置と、前記スタート位置の前記オフ位置寄りの箇所に設けられセルモータへの電源の供給を停止し前記エンジンの駆動を継続させるオン位置との間で回転操作され、
   前記操作部材は、前記スタート位置から前記オン位置に戻るようにばねにより付勢されており、
   前記エンジンの始動時、前記操作部材は前記空気圧式ホルダーによりスタート位置に回転され、
   前記エンジンが駆動されたのち、前記切り換え弁が前記開放位置とされ前記操作部材は前記ホルダーにより把持された状態で前記スタート位置から前記オン位置に前記ばねにより戻される、
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンキー操作装置。
7. 前記作業機械側制御部を遠隔操作する遠隔制御部を備える、
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンキー操作装置。
8. 前記ホルダーは空気圧式ホルダーで構成され、
   前記作業機械側制御部は、
   前記エアを供給する空圧源と、
   前記空圧源と前記空気圧式ロータリーアクチュエータとの間に設けられた第１の切り換え弁と、
   前記空圧源と前記空気圧式ホルダーとの間に設けられた第２の切り換え弁と、
   前記空圧源によるエアの給排を制御して前記第１、第２の切り換え弁の切り換え動作を制御する第１の制御部と、
   前記第１の制御部に制御信号を与える第１の通信部とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンキー操作装置。
9. 前記作業機械側制御部を遠隔操作する遠隔制御部を備え、
   前記遠隔制御部は、
   通信回線を介して前記第１の通信部に前記制御信号を与える第２の通信部と、
   前記第２の通信部に前記制御信号を与える第２の制御部とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項８記載のエンジンキー操作装置。

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