JP4554350B2 - 把持力制御装置および作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧式アクチュエータの動作により対象物を把持する作業機械に用いられる把持力制御技術に関する。

油圧アクチュエータを用いて対象物を加圧する作業機械が知られている。この作業機械では、油圧アクチュエータによって駆動されるクランプが対象物を加圧する。クランプの加圧力は、操作レバーの操作量に応じた加圧力で対象物を加圧するように制御装置で制御されている（特許文献１参照）。

特開平１１−１２５２０６号公報

この作業機械では、操作レバーの操作量とクランプの加圧力との対応関係が不変であり、汎用性に乏しかった。

（１） 請求項１の発明による把持力制御装置は、対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、操作部の操作に基づいて、流量制御手段によってアクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、タッチパネル式表示装置の入力面でタッチされた少なくとも２つの地点を、それぞれ操作手段の第１の操作量に対する把持力の第１の上限値を表す第１の座標、および、操作手段の第２の操作量に対する把持力の第２の上限値を表す第２の座標として認識し、少なくとも、第１および第２の座標に基づいて、操作手段の操作量に対する把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、把持力特性算出手段で算出された把持力特性を参照して、操作手段の操作量に対する把持力の上限値を超えないようにアクチュエータに供給される圧油を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明による把持力制御装置は、対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、操作部の操作に基づいて、流量制御手段によってアクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、タッチパネル式表示装置の入力面がなぞられると、なぞられた軌跡を、操作手段の操作量に対する把持力の上限値を表すグラフとして認識して、操作手段の操作量に対する把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、把持力特性算出手段で算出された把持力特性を参照して、操作手段の操作量に対する把持力の上限値を超えないようにアクチュエータに供給される圧油を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の把持力制御装置において、把持力特性算出手段で算出された把持力特性を新たに記憶する記憶手段と、記憶手段が複数記憶した把持力特性の中から任意の把持力特性を選択する選択手段とをさらに備え、制御手段は、選択手段で選択された把持力特性を参照して、操作手段の操作量に対する把持力の上限値を超えないようにアクチュエータに供給される圧油を制御することを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の把持力制御装置において、把持力特性がデフォルト設定値としてあらかじめ格納された把持力設定値格納手段をさらに備え、入力部は、把持力設定値格納手段があらかじめ格納しているデフォルト設定値を把持力特性として選択入力が可能であり、制御手段は、入力部で選択入力された把持力特性を参照して、操作手段の操作量に対する把持力の上限値を超えないようにアクチュエータに供給される圧油を制御することを特徴とする。
（５） 請求項５の発明による把持力制御装置は、対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、把持爪を閉じるように流量制御手段からアクチュエータに供給される圧油に関して、アクチュエータと並列に設けられる可変リリーフ手段と、可変リリーフ手段で設定され得るリリーフ圧力の最高圧力よりも高いリリーフ圧力に設定されるリリーフ手段と、操作部の操作に基づいて、流量制御手段によってアクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、タッチパネル式表示装置の入力面でタッチされた少なくとも２つの地点を、それぞれ操作手段の第１の操作量に対する把持力の第１の上限値を表す第１の座標、および、操作手段の第２の操作量に対する把持力の第２の上限値を表す第２の座標として認識し、少なくとも、第１および第２の座標に基づいて、操作手段の操作量に対する把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、把持力特性算出手段で算出された把持力特性を参照して、操作手段の操作量に対する把持力の上限値を超えないように、操作手段の操作量に対する可変リリーフ手段の設定圧力値を設定するリリーフ圧力設定手段とを備えることを特徴とする。
（６） 請求項６の発明による把持力制御装置は、対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、操作部の操作に基づいて、流量制御手段によってアクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、把持爪の把持力を検出する把持力検出手段と、タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、タッチパネル式表示装置の入力面でタッチされた少なくとも２つの地点を、それぞれ操作手段の第１の操作量に対する把持力の第１の上限値を表す第１の座標、および、操作手段の第２の操作量に対する把持力の第２の上限値を表す第２の座標として認識し、少なくとも、第１および第２の座標に基づいて、操作手段の操作量に対する把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、把持力特性算出手段で算出された把持力特性を参照して、把持力検出手段で検出する把持爪の把持力が操作手段の操作量に対する把持力の上限値を超えないように流量制御手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（７） 請求項７の発明による作業機械は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の把持力制御装置と、把持装置が取り付けられる腕を有する旋回体と、旋回体を旋回可能に保持する走行体とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、最適な把持力によって効率のよい把持作業が実現できる。

図１〜１３を参照して、本発明による把持力制御装置を作業機械に適用した一実施の形態を説明する。図１に示すように、油圧ショベルをベースとした解体作業機１００においては、走行体１に旋回体３が旋回可能に取り付けられている。旋回体３の前部には運転室４が取り付けられている。運転室４の後方にはエンジンおよび油圧ポンプを含む主要駆動装置５が設けられている。

旋回体３には多関節の腕を有するフロント作業腕１０１が取り付けられている。フロント作業腕１０１は、ブームシリンダ１１により上下方向に揺動自在に旋回体３に取り付けられたブーム１０と、ブーム１０に連結されてアームシリンダ１３により上下方向に揺動自在に取り付けられたアーム１２と、アーム１２の先端部分に連結されて作業具シリンダ１５により上下方向に回動自在に取り付けられた作業具である把持装置１４とを有する。

図２に把持装置１４の構造を示す。把持装置１４は、アーム１２の先端に取り付けられる把持装置本体２０と、先端側で対象物を把持できるように対向して設けられた把持爪２１，２２と、把持爪２１，２２を駆動するシリンダ３０とを有する。把持爪２１，２２は、それぞれの後端の近傍で、把持装置本体２０に設けられた回動軸２３，２４を中心に回動可能に軸支されている。把持爪２１と把持爪２２とは、それぞれ回動軸２３，２４の近傍でリンク２５を介して接続されている。このリンク２５によって、それぞれの把持爪２１，２２は、回動軸２３，２４を中心に連動して回動するので、把持爪２１，２２の先端側の把持部２１ａ，２２ａで対象物を把持および開放できる。

シリンダ３０のシリンダロッド３１のロッド先端３１ａは、把持爪２１の後端に設けられているシリンダロッド接続部２１ｂに接続され、シリンダ本体３２のボトム側端部（シリンダボトム）３２aが把持装置本体２０のシリンダ支持部２６に接続されている。

シリンダ３０の把持側油室（ボトム室）３３に圧油が供給されると、シリンダロッド３１が伸長し、回動軸２３を中心に把持爪２１を右旋させる。把持爪２１の右旋に伴ってリンク２５を介して把持爪２２は回動軸２４を中心に左旋される。したがって、把持爪２１，２２は閉じる方向に駆動されるので、把持対象物を把持できる。把持爪２１，２２が閉じている状態で、シリンダ３０の解放側油室（ロッド室）３４に圧油が供給されると、シリンダロッド３１が収縮し、上述の動作とは逆方向に把持爪２１，２２が駆動されて、把持対象物を開放する。

図３は、解体作業機１００のシリンダ３０を駆動する油圧回路を示す図である。この油圧回路には、メインポンプ４０と、コントロール弁４１と、メインリリーフ弁４２と、作動油タンク４３と、比例電磁式リリーフ弁４５と、チェック弁４７とが設けられている。また、この油圧回路には、油圧回路の各構成機器を制御するために、パイロットポンプ５０と、比例電磁式減圧弁５１と、制御回路６０と、コントローラ７０と、把持力設定器１１０とが設けられている。コントローラ７０は、いわゆる電気レバーと呼ばれる操作装置であり、把持装置１４の開閉操作をするための操作レバー７１を有する。

図示しないエンジンによりメインポンプ６０が駆動されると、作動油タンク４３の作動油がコントロール弁４１を介して油路８１または油路８２からシリンダ３０へ供給される。この油圧回路の最高圧力はメインリリーフ弁４２で規定される。なお、油路８１はシリンダ３０のボトム室３３とコントロール弁４１とを結ぶ油路であり、油路８２はロッド室３４とコントロール弁４１とを結ぶ油路である。以下の説明では、ボトム室３３に供給される圧油を供給圧油Ｆと呼び、供給圧油Ｆの圧力を供給圧力Ｐと呼ぶ。コントロール弁４１は、後述するように、操作レバー７１の操作に応じて制御される比例電磁式減圧弁５１からのパイロット圧油によってスプールが駆動されて、シリンダ３０への圧油の流れを制御する。

油路８１と油路８２とは油路８３で結ばれており、この油路８３には、比例電磁式リリーフ弁４５と、チェック弁４７とが設けられている。比例電磁式リリーフ弁４５は、油路８３上でシリンダ３０と並列に配設されている。比例電磁式リリーフ弁４５のリリーフ圧（設定圧力値）は、後述するように、制御回路６０から送信される信号によって設定される。チェック弁４７は油路８２と比例電磁式リリーフ弁４５とを結ぶ油路に設けられて、油路８２から比例電磁式リリーフ弁４５への不必要な圧油流入を防止する。

制御回路６０は、コントローラ７０の操作レバー７１の操作状況に基づいて、比例電磁式減圧弁５１の設定圧力と、比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力とを制御する。なお、把持装置１４の把持力は、供給圧力Ｐに比例し、シリンダ３０のピストンの断面積や把持爪２１，２２を開閉駆動するレバー機構のレバー比などで表される係数と供給圧力Ｐとの積で表される。

上述のように構成される油圧回路では、後述するように、操作レバー７１の操作量に応じた速度でシリンダ３０が駆動される。また供給圧力Ｐの最大値は、比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力値によって決定される。本実施の形態の把持力制御装置では、供給圧力Ｐを後述するように比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力で制御することで、把持装置１４の把持力の最大値（上限値）を制御する。

図４は、コントローラ７０の構造を示す図である。コントローラ７０は、操作レバー７１と、ポテンショメータ７３と、中立復帰バネ７４と、ストッパ７５とを有する。操作レバー７１は、ストッパ７５で規制された操作範囲内で前後方向もしくは左右方向に操作可能であり、操作力が加わってない状態では中立復帰バネ７４によって中立位置に復帰する。

ポテンショメータ７３には、不図示の電源から＋５Ｖの電源が接続されるＶｓ端子と、解体作業機１００の車体に接地されるＧＮＤ端子と、操作レバー７１の操作量（以下、レバー操作量と呼ぶ）に応じた電圧が出力されるＶｏｕｔ端子とが設けられている。Ｖｏｕｔ端子は、制御回路６０に接続されている。

図５に、レバー操作量と、Ｖｏｕｔ端子に出力される電圧との関係を図示する。操作レバー７１が中立位置であるとき、Ｖｏｕｔ端子には電圧Ｖ０が出力される。操作レバー７１が中立位置からＬ方向に操作されると、操作量に応じてＶｏｕｔ端子に出力される電圧が上昇する。操作レバー７１がＬ方向の上限（ＳＬｍａｘ）まで操作されると、Ｖｏｕｔ端子には電圧ＶＬが出力される。同様に、操作レバー７１が中立位置からＲ方向に操作されると、操作量に応じてＶｏｕｔ端子に出力される電圧が下降する。操作レバー７１がＲ方向の上限（ＳＲｍａｘ）まで操作されると、Ｖｏｕｔ端子には電圧ＶＲが出力される。

なお、以下の説明では、把持装置１４が対象物を把持する方向、および、把持装置１４が対象物を把持するように操作レバー７１が操作される方向を把持方向と呼び、把持装置１４が対象物を解放する方向、および、把持装置１４が対象物を解放するように操作レバー７１が操作される方向を解放方向と呼ぶ。

図６は、制御回路６０の構成を示すブロック図である。制御回路６０は、レバー信号演算部６１と、把持力設定演算部６２と、比例電磁式減圧弁出力演算部６３と、比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４と、メモリ６５とを有する。コントローラ７０のポテンショメータ７３から出力されたＶｏｕｔ端子の電圧は、レバー信号演算部６１に入力される。レバー信号演算部６１では、入力されたＶｏｕｔ端子の電圧に基づいて演算したコントロール弁４１の速度指令値を比例電磁式減圧弁出力演算部６３に出力するとともに、入力されたＶｏｕｔ端子の電圧に基づいて演算したレバー操作量の信号を比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４に出力する。把持力設定演算部６２には、後述する把持力設定器１１０の各種設定信号が入力される。

把持力設定演算部６２は、把持力設定器１１０の各種設定信号や、メモリ６５に格納された各種設定値に基づいて、操作レバー７１の任意の操作量に対する把持装置１４の把持力の上限値を演算して、レバー操作量と把持装置１４の把持力の上限値（以下、把持力上限値と呼ぶ）との対応関係を決定する。決定されたレバー操作量と把持力上限値との対応関係は、比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４に出力される。把持力設定演算部６２における、レバー操作量と把持力上限値との対応関係の算出方法については後述する。なお、以下の説明では、把持力設定演算部６２で算出されるレバー操作量と把持力上限値との対応関係を把持力制御マップと呼ぶ。

比例電磁式減圧弁出力演算部６３は、レバー信号演算部６１で演算されたコントロール弁４１の速度指令値に基づいて、比例電磁式減圧弁５１のソレノイドの励磁信号を出力する。

比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４は、把持力設定演算部６２で算出された把持力制御マップを、レバー操作量と比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力値との対応関係に変換する。そして、レバー信号演算部６１から入力された信号に基づいて、レバー操作量に対応する比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力の指令値を比例電磁式リリーフ弁４５に出力する。

メモリ６５には、よく使われる把持力制御マップがデフォルト設定値としてあらかじめ複数格納されている。また、メモリ６５は、後述するように、把持力設定器１１０から入力された各種設定信号に基づいて把持力設定演算部６２で算出された把持力制御マップを記憶する。

図７は、レバー操作量と、比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４から比例電磁式リリーフ弁４５へ出力される設定圧力の指令値（圧力設定値）との対応関係の一例を示す図である。操作レバー７１の中立位置付近の不感帯は、操作レバー７１が中立位置からわずかに傾動されただけで鋭敏にシリンダ３０が駆動されてしまうのを防止するため、レバー操作量を認識しないように設けられた領域である。

把持装置１４が対象物を把持する方向（把持方向）へ操作レバー７１が不感帯を超えて操作されると、レバー操作量に対応する比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値が決定される。把持力設定器１１０に設けられた後述する指令値保持スイッチがＯＮされているときには、決定された圧力設定値は、図７の破線で示すように、操作レバー７１が中立位置に戻されても操作レバー７１の把持方向への操作量の最大値に対応する圧力設定値で保持される。把持装置１４が対象物を解放する方向（解放方向）へ操作レバー７１が不感帯を超えて操作されると、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は０に戻る。すなわち、指令値保持スイッチがＯＮされているときには、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、操作レバー７１の把持方向への最大操作量に対応して設定され、操作レバー７１が解放方向に操作された場合にのみ初期化される。

指令値保持スイッチがＯＦＦされているときには、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、操作レバー７１が中立位置の方向に戻されると、操作レバー７１のその時点の操作量に対応する圧力設定値に変更される。すなわち、指令値保持スイッチがＯＦＦされているときには、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、レバー操作量と対応づけられた圧力設定値に一致する。

図８に示すように、把持力設定器１１０は、表示入力部１１１と、直線補間指示スイッチ１１２と、曲線補間指示スイッチ１１３と、指令値保持スイッチ１１４と、記憶スイッチ１１５と、決定スイッチ１１６と、呼び出しスイッチ１１７と、キャンセルスイッチ１１８とを備えている。表示入力部１１１は、レバー操作量と把持力上限値との対応関係を入力する入力機能と、入力されたレバー操作量と把持力上限値との対応関係を表示する表示機能とを備えた、いわゆるタッチパネル式の表示装置である。表示入力部１１１には、レバー操作量を横軸１３１にとり、把持力上限値を縦軸１３２にとった座標軸が表示される。横軸１３１の左端近傍の領域は、上述した不感帯に相当する領域１３３である。

領域１３３を除き、縦軸１３１と横軸１３２とで挟まれた領域１３４が、たとえばタッチペンなどでタッチされると、そのタッチされた点がレバー操作量と把持力上限値との関係を表す座標として認識される。たとえば図９（ａ）は、領域１３４の４カ所がタッチされ、タッチされた地点がレバー操作量と把持力上限値との関係を表す座標１３５ａ〜１３５ｄとして認識された状態を示す図である。なお、不感帯に相当する領域１３３では、把持力の上限値は設定できない。

縦軸１３１と横軸１３２とで挟まれた領域１３４が、タッチペンなどでなぞられると、図９（ｂ）に示すように、なぞられた軌跡１３６がレバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフとして認識される。

直線補間指示スイッチ１１２および曲線補間指示スイッチ１１３は、図９（ａ）に示すように、上述した各座標１３５ａ〜１３５ｄの間の補間を指示するスイッチである。図１０（ａ）に示すように、領域１３４がタッチされて、各座標１３５ａ〜１３５ｄが表示された状態で直線補間指示スイッチ１１２が押圧されると、図１０（ｂ）に示すように、各座標１３５ａ〜１３５ｄの間がそれぞれ直線で補間されて一つのグラフ１３７となる。

同様に、図１０（ａ）に示した、各座標１３５ａ〜１３５ｄが表示された状態で曲線補間指示スイッチ１１３が押圧されると、図１０（ｃ）に示すように、各座標１３５ａ〜１３５ｄを通る曲線によって、各座標１３５ａ〜１３５ｄの間が補間されて１つのグラフ１３８となる。すなわち、レバー操作量と把持力上限値との関係が点として入力された後、直線補間指示スイッチ１１２または曲線補間指示スイッチ１１３が押圧されると、レバー操作量と把持力上限値との対応関係がグラフとして生成される。このグラフは、レバー操作量に対する把持力上限値の特性を示すものである。以下の説明では、レバー操作量に対する把持力上限値の特性を把持力特性と呼ぶ。

指令値保持スイッチ１１４は、上述したように、把持方向へ操作レバー７１が操作されて決定された圧力設定値が、図７の破線で示すように、操作レバー７１が中立位置に戻されても操作レバー７１の把持方向への操作量の最大値に対応する圧力設定値で保持されるか否かを選択するスイッチである。指令値保持スイッチ１１４がＯＮされると指令値保持スイッチ１１４が光り、指令値保持スイッチ１１４がＯＮされたことを乗員に報知する。

記憶スイッチ１１５は、表示入力部１１１で入力された把持力特性に基づいて、把持力設定演算部６２で算出された把持力制御マップを制御回路６０のメモリ６５へ記憶させるためのスイッチである。図９（ｂ）および図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、レバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフ１３６〜１３８が表示された状態で、記憶スイッチ１１５が押圧されると、表示入力部１１１に表示されたグラフ１３６〜１３８に基づいて、把持力設定演算部６２で把持力制御マップが算出されて、メモリ６５に格納される。

決定スイッチ１１６は、把持力設定器１１０への入力内容を確定させるためのスイッチである。決定スイッチ１１６が押圧された際の具体的な動作は後述する。呼び出しスイッチ１１７は、メモリ６５にあらかじめ格納された複数の把持力制御マップや、把持力設定器１１０から入力された把持力特性に基づいてメモリ６５に格納された複数の把持力制御マップの中から、任意の１つの把持力制御マップを呼び出すスイッチである。呼び出しスイッチ１１７が押圧されると、メモリ６５に格納された把持力制御マップが順次呼び出されて、レバー操作量と把持力上限値との対応関係を示すグラフとして、すなわち把持力特性として表示入力部１１１に表示される。なお、任意の把持力制御マップが表示入力部１１１に表示された状態で決定スイッチ１１６が押圧されると、表示入力部１１１に表示されている把持力特性で、すなわち呼び出した把持力制御マップで把持力が制御されるように、把持力設定演算部６２から比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４へ信号が出力される。

キャンセルスイッチ１１８は、把持力設定器１１０における入力操作を取り消すためのスイッチである。キャンセルスイッチ１１８が短時間押圧されると、直前の入力操作が取り消される。キャンセルスイッチ１１８の短時間の押圧が複数回行われると、押圧される直前から押圧された回数だけ遡った過去の入力操作まで取り消される。キャンセルスイッチ１１８が長時間（たとえば３秒以上）押圧されると、一連の入力操作が全て取り消される。

−−−把持力設定器１１０による把持力特性の設定−−−
このように構成される把持力設定器１１０では、図９（ａ），図１０（ａ）に示すように、領域１３４の任意の場所がタッチペンなどでタッチされた後、直線補間指示スイッチ１１２または曲線補間指示スイッチ１１３が押圧されると、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、各座標１３５ａ〜１３５ｄの間が補間されて一つのグラフ１３７，１３８となる。また、図９（ｂ）に示すように、領域１３４が、タッチペンなどでなぞられると、その軌跡１３６がレバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフとして認識される。これらの状態で決定スイッチ１１６が押圧されると、表示入力部１１１に表示されたグラフ１３６，１３７，１３８で示される把持力特性が把持力設定演算部６２に出力される。把持力設定演算部６２では、上述のように、把持力設定器１１０から入力された把持力特性に基づいて、把持力制御マップを算出して、比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４へ出力する。

図９（ｂ），図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、表示入力部１１１にグラフ１３６，１３７，１３８が表示された状態で、記憶スイッチ１１５が押圧されると、上述のように、表示入力部１１１に表示されたグラフ１３６〜１３８に基づいて、把持力設定演算部６２で把持力制御マップが算出されて、メモリ６５に格納される。

また、上述したように、メモリ６５に格納された把持力制御マップは、呼び出しスイッチ１１７の押圧によって呼び出される。任意の把持力制御マップによる把持力特性が表示入力部１１１に表示された状態で決定スイッチ１１６が押圧されると、表示入力部１１１に表示されている把持力特性で、すなわち呼び出した把持力制御マップで把持力が制御されるように、把持力設定演算部６２から比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４へ信号が出力される。なお、この解体作業機１００では、把持力設定器１１０による設定作業に不慣れなオペレータであってもすぐに把持作業ができるように、工場出荷時に、メモリ６５に格納されたデフォルト設定値のうち、最も汎用性の高い把持力制御マップで把持作業ができるように、あらかじめ設定されていることが望ましい。

−−−油圧回路の動作説明−−−
上述のように、この油圧回路では、操作レバー７１が把持方向に操作されると、油路８１の圧油は、比例電磁式リリーフ弁４５およびシリンダ３０のボトム室３３へ供給される。油路８１の圧油は、供給圧力Ｐが比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力値以下であれば、比例電磁式リリーフ弁４５からリリーフされずに、全量が供給圧油Ｆとしてシリンダ３０のボトム室３３へ供給される。コントロール弁４１から油路８１へ供給される圧油の流量は、操作レバー７１の把持方向への操作量に比例するので、シリンダ３０の把持方向への動作速度は、レバー操作量に比例する。したがって、シリンダ３０は操作レバー７１による速度指令で把持方向に駆動される。

把持対象物を把持することでシリンダ３０の駆動が停止されると、コントロール弁４１から供給される圧油によってボトム室３３の圧力は上昇する。上述のように、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、把持力設定器１１０によって設定された把持力特性に基づいて把持力設定演算部６２で算出された把持力制御マップによって決定される。その結果、把持装置１４が発揮する把持力の上限値には、把持力設定器１１０によって設定された把持力特性が反映される。

指令値保持スイッチ１１４がＯＮされている場合、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、上述のように、操作レバー７１の把持方向への最大操作量に対応して設定され、操作レバー７１が解放方向に操作された場合にのみ初期化される。したがって、把持力上限値は、操作レバー７１の把持方向への最大操作量に対応して設定され、操作レバー７１が解放方向に操作された場合にのみ初期化される。

指令値保持スイッチ１１４がＯＦＦされている場合、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、上述のように、操作レバー７１が中立位置の方向に戻されると、戻された操作レバー７１の現時点の操作量に対応する圧力設定値に変更される。すなわち、指令値保持スイッチがＯＦＦされているときには、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値は、レバー操作量と対応づけられた圧力設定値に一致する。したがって、把持力上限値は、その時点のレバー操作量に応じて、把持力設定器１１０で設定された把持力特性と一致するように変化する。

なお、指令値保持スイッチ１１４のＯＮ／ＯＦＦ状態にかかわらず、操作レバー７１が解放方向に操作されて、油路８２に圧油が供給された場合、チェック弁４７によって比例電磁式リリーフ弁４５への圧油流入が防止されているので、レバー操作量に比例した流量でコントロール弁４１から油路８２へ供給された圧油は、すべてシリンダ３０のロッド室３４へ供給される。したがって、シリンダ３０の解放方向への動作速度は、レバー操作量に比例する。すなわち、シリンダ３０は操作レバー７１による速度指令で開放方向に駆動される。

−−−把持力特性のバリエーション−−−
上述のように、解体作業機１００の作業内容に応じて把持力設定器１１０によって把持力特性を適宜変更することで、作業内容や把持対象物に適した把持力制御マップが得られるので、効率のよい把持作業が実現できる。たとえば、図１１に示すように、レバー操作量に関わらず一定の把持力が得られるような設定は、把持対象物が限定的であり、繰り返して把持する作業に適している。

図１２に示した把持力特性は、レバー操作量が少ない領域では、一定の低い把持力が得られるように設定し、レバー操作量が多い領域では、一定の高い把持力が得られるように設定するものである。レバー操作量が少ない領域と多い領域との間の領域では、操作量に比例して把持力が得られるように設定している。このように把持力特性を設定することで、大中小の３段階程度の把持力による操作が容易に行える。また、把持対象物の物理的な特性が不明で、どの程度の把持力で把持すればよいか分からない場合であっても、操作レバー７１の操作によって把持力を徐々に変化させて把持対象物を把持することができる。このように、図１２に示した把持力特性は、様々な把持対象物が存在する場合に適した設定である。

図１３に示した把持力特性では、レバー操作量が所定の値以下となる領域では、操作量の増加に対する把持力の増加の割合を抑えるように設定されている。レバー操作量が所定の値以上の操作量となる領域では、操作量の増加に対して把持力が急激に増加するように設定されている。このように把持力特性を設定することで、把持力が比較的小さな領域では、レバー操作量に対して、把持力の制御精度が向上できるとともに、大きな把持力を得ることができる。このように、図１３で示した把持力特性は、少把持力領域での把持力制御精度と高把持力との双方を必要とする作業に適した設定である。

上述した把持力制御装置では、次の作用効果を奏する。
（１） レバー操作量に対する把持力上限値を把持力設定器１１０によって任意に設定できるように構成した。これにより、レバー操作量に対する把持力上限値を把持対象物や把持作業の内容に合わせて適宜変更できるので、最適な把持力によって効率のよい把持作業が実現でき、汎用性の高い作業機械を提供できる。

（２） 把持力設定器１１０の領域１３４に入力されたレバー操作量と把持力上限値との関係を表す複数の座標の間を補間できるように構成した。これにより、レバー操作量と把持力上限値との関係を点として入力すれば、把持力特性が線として生成されるので、把持力制御マップの設定および変更が容易となり、様々な作業現場でそれぞれの作業に適した把持力制御マップを迅速に設定でき、利便性が高い。

（３） 表示入力部１１１から入力された把持力特性に基づいて、把持力設定演算部６２で算出された把持力制御マップを制御回路６０のメモリ６５へ記憶できるように構成した。これにより、一度設定したレバー操作量と把持力上限値との関係を表示入力部１１１から再び入力し直す必要がなくなるので、把持力制御マップを迅速に設定でき、作業段取りの時間を短縮して、効率的に作業できる。

（４） デフォルト設定値としてあらかじめメモリ６５に格納されている把持力制御マップを読み出して、読み出した把持力制御マップで把持力が制御されるように構成した。すなわち、よく使われる把持力制御マップがあらかじめ格納されているので、表示入力部１１１からレバー操作量と把持力上限値との関係として入力しなくても作業機械を使用できるので、把持力設定器１１０の操作に不慣れなオペレータであっても、従来の作業機械と同様に操作できる。

（５） 把持力設定器１１０の表示入力部１１１は、把持力特性を入力する入力機能と、入力された把持力特性を表示する表示機能とを備えるように構成されている。これにより、把持力特性の入力状態が容易に把握できるので、表示入力部１１１の入力操作を容易化できる。

（６） 把持力設定器１１０の表示入力部１１１に、把持力特性がグラフで表示されるように構成した。これにより、視覚的に分かり易い形態によって把持力特性を入力および表示できるので、表示入力部１１１の入力操作および入力内容の確認が容易となり、把持力設定器１１０の操作性を向上できる。また、把持力特性の設定ミスを減らせるので、作業機械の信頼性を向上できる。

（７） 把持力設定器１１０に入力されたレバー操作量と把持力上限値との関係を表す複数の座標の間を直線補間および曲線補間できるように構成した。これにより、レバー操作量に対して把持装置１４の把持力の変化率が一定となるように設定できるとともに、レバー操作量に対して把持装置１４の把持力の変化率が徐々に変化するようにも設定できる。したがって、簡単な入力操作で、様々な特性をもった把持力制御マップを設定できるので、様々な作業内容に見合った把持力制御マップが容易に設定でき、作業機械の利便性を向上できる。

（８） 把持力設定器１１０の表示入力部１１１がタッチペンなどでなぞられると、なぞられた軌跡がレバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフとして認識されるように構成した。これにより、オペレータが意図したように把持力制御マップを設定できるので、様々な作業内容に対しても、最も適した把持力制御マップを容易に設定でき、作業内容に適した作業機械を提供できる。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、比例電磁式リリーフ弁４５の圧力設定値を変更することで、把持力上限値を変更しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１４に示すように、比例電磁式リリーフ弁４５を設けず、油路８１に圧力センサ９２を設けることとしてもよい。そして、圧力センサ９２で検出した供給圧力Ｐが、上述の説明において比例電磁式リリーフ弁出力演算部６４で演算された比例電磁式リリーフ弁４５の設定圧力値を超えないように、比例電磁式減圧弁５１の設定圧力をフィードバック制御することもできる。これにより、上述した実施の形態の作用効果と同様の作用効果を奏する。

（２） 上述の説明では、コントローラ７０は、いわゆる電気レバーと呼ばれる操作装置であったが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１５に示すように、パイロットポンプ５０の圧油を直接制御するパイロット弁を有するコントローラ１７０を用いることもできる。この場合、圧力センサ９１によって操作レバー１７１が把持方向に操作されたときにコントロール弁４１へ供給されるパイロット圧力を検出して、操作レバー１７１の把持方向の操作量を検出することで、上述の説明と同様の制御ができる。

（３） 上述の説明では、把持力設定器１１０で把持力特性の設定を行う場合、表示入力部１１１の領域１３４に直接触れることで、レバー操作量と把持力上限値との関係を入力しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、いわゆるマウスやポインティングデバイスなどのような入力デバイスによってレバー操作量と把持力上限値との関係を入力するように構成してもよい。また、図１６に示すように、把持力設定器１１０に数値入力用のテンキー１４０を設け、レバー操作量と把持力上限値とをテンキー１４０によって数値でも入力できるように構成してもよい。この場合、レバー操作量と把持力上限値とをそれぞれ交互に入力するように構成してもよく、レバー操作量と把持力上限値とを領域１３４の座標値として入力するように構成してもよい。さらに、レバー操作量と把持力上限値との関係を示す関係式をキーボードなどから入力できるように構成してもよい。なお、キーボードなどは、把持力設定器１１０に接続して使用するようにしてもよく、あらかじめ把持力設定器１１０に設けてもよい。また、外部の機器で設定した把持力特性をメモリーカードなどの媒体によって把持力設定器１１０に転送するようにしてもよい。

（４） 上述の説明では、領域１３４が、タッチペンなどでなぞられると、図９（ｂ）に示すように、なぞられた軌跡１３６がレバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフとして認識されるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、手書きでなぞられた軌跡１３６がなめらかな曲線や真っ直ぐな直線とならなかった場合には、軌跡１３６を曲線や直線で近似して修正し、修正後の軌跡がレバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフとして認識されるように構成してもよい。

（５） 上述の説明では、把持作業におけるレバー操作量の報知については特に言及していないが、本発明はこれに限定されない。たとえば、油路８１に油圧センサを設けて供給圧力Ｐを検出し、図１７に示すように、供給圧力Ｐから算出される把持装置１４の実際の把持力と、現在のレバー操作量とを示すマーク１６１を領域１３４に表示するように構成してもよい。また、図１８に示すように、あるレバー操作量を境にレバー操作量と把持力上限値との対応関係が変化する変化点１５１，１５２を有する把持力特性１５０では、変化点１５１，１５２に対応するレバー操作量となったときに、ブザー音などを発するようにしてもよい。これにより、オペレータは、レバー操作量と把持力上限値との対応関係が変化することをブザー音によって認識できる。レバー操作量が変化点１５１，１５２に対応するレバー操作量となったことを報知する手段として、領域１３４に表示するマーク１６１やブザー音に限らず、音声によって報知したり、操作レバー７１の微少振動によって報知することもできる。

（６） 上述の説明では、直線補間指示スイッチ１１２が押圧されると、図１０（ｂ）に示すように、領域１３４に入力された各座標１３５ａ〜１３５ｄの間がそれぞれ直線で補間されて一つのグラフ１３７となるように構成されている。また、曲線補間指示スイッチ１１３が押圧されると、図１０（ｃ）に示すように、領域１３４に入力された各座標１３５ａ〜１３５ｄを通る曲線によって、各座標１３５ａ〜１３５ｄの間が補間されて１つのグラフ１３８となるように構成されている。しかし、本発明は、これらの補間方法に限定されず、様々な補間方法によって、領域１３４に入力された各座標の間の区間を補間してもよい。たとえば多項式補間やスプライン補間などによって補間するように構成してもよい。
（７） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

以上の実施の形態およびその変形例において、たとえば、流量制御手段はコントロール弁４１に、操作手段はコントローラ７０に、把持力入力設定手段は把持力設定器１１０に、制御手段およびリリーフ圧力設定手段は制御回路６０にそれぞれ対応する。記憶手段および把持力設定値格納手段はメモリ６５に、選択手段は把持力設定器１１０の呼び出しスイッチ１１７に、可変リリーフ手段は比例電磁式リリーフ弁４５に、リリーフ手段はメインリリーフ弁４２に、把持力検出手段は圧力センサ９２にそれぞれ対応する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明による解体作業機１００の側面図である。 解体作業機１００の把持装置１４の構造を示す図である。 解体作業機１００のシリンダ３０を駆動する油圧回路を示す図である。 コントローラ７０の構造を示す図である。 操作レバー７１の操作量と、Ｖｏｕｔ端子に出力される電圧との関係を示す図である。 制御回路６０の構成を示すブロック図である。 操作レバー７１の操作量と、比例電磁式リリーフ弁４５への指令値（圧力設定値）との関係を示す図である。 把持力設定器１１０を示す図である。 把持力特性の入力・設定方法を説明する図であり、（ａ）は、領域１３４のタッチされた地点がレバー操作量と把持力上限値との関係を表す座標１３５ａ〜１３５ｄとして認識された状態を示す図であり、（ｂ）は、領域１３４でなぞられた軌跡１３６がレバー操作量と把持力上限値との関係を表すグラフとして認識された状態を示す図である。 把持力設定器１１０に入力されたレバー操作量と把持力上限値との関係を表す座標１３５ａ〜１３５ｄの間の補間について説明する図であり、（ａ）は、各座標１３５ａ〜１３５ｄが入力された状態を示し、（ｂ）は、各座標１３５ａ〜１３５ｄの間がそれぞれ直線で補間された状態を示し、（ｃ）は、各座標１３５ａ〜１３５ｄを通る曲線によって、各座標１３５ａ〜１３５ｄの間が補間された状態を示す図である。 把持力制御マップのバリエーションを示す図である。 把持力制御マップのバリエーションを示す図である。 把持力制御マップのバリエーションを示す図である。 解体作業機１００のシリンダ３０を駆動する油圧回路の変形例を示す図である。 解体作業機１００のシリンダ３０を駆動する油圧回路の変形例を示す図である。 把持力設定器１１０の変形例を示す図である。 把持装置１４の実際の把持力と、現在のレバー操作量とを示すマーク１６１を領域１３４に表示した変形例を示す図である。 レバー操作量と把持力上限値との対応関係が変化する変化点１５１，１５２を示す図である。

符号の説明

１４ 把持装置 ３０ シリンダ
３３ 把持側油室（ボトム室） ３４ 解放側油室（ロッド室）
４０ メインポンプ ４１ コントロール弁
４２ メインリリーフ弁 ４３ 作動油タンク
４５ 比例電磁式リリーフ弁 ４７ チェック弁
５０ パイロットポンプ ５１ 比例電磁式減圧弁
６０ 制御回路 ６１ レバー信号演算部
６２ 把持力設定演算部 ６３ 比例電磁式減圧弁出力演算部
６４ 比例電磁式リリーフ弁出力演算部 ６５ メモリ
７０，１７０ コントローラ ７１，１７１ 操作レバー
９１，９２ 圧力センサ １００ 解体作業機
１０１ フロント作業腕 １１０ 把持力設定器
１１１ 表示入力部 １１２ 直線補間指示スイッチ
１１３ 曲線補間指示スイッチ １１４ 指令値保持スイッチ
１１５ 記憶スイッチ １１６ 決定スイッチ
１１７ 呼び出しスイッチ

Claims (7)

1. 対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、
   前記把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、
   操作部の操作に基づいて、前記流量制御手段によって前記アクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、
   タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、
   前記タッチパネル式表示装置の前記入力面でタッチされた少なくとも２つの地点を、それぞれ前記操作手段の第１の操作量に対する前記把持力の第１の上限値を表す第１の座標、および、前記操作手段の第２の操作量に対する前記把持力の第２の上限値を表す第２の座標として認識し、少なくとも、前記第１および第２の座標に基づいて、前記操作手段の操作量に対する前記把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、
   前記把持力特性算出手段で算出された前記把持力特性を参照して、前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を超えないように前記アクチュエータに供給される圧油を制御する制御手段とを備えることを特徴とする把持力制御装置。
2. 対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、
   前記把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、
   操作部の操作に基づいて、前記流量制御手段によって前記アクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、
   タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、
   前記タッチパネル式表示装置の前記入力面がなぞられると、なぞられた軌跡を、前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を表すグラフとして認識して、前記操作手段の操作量に対する前記把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、
   前記把持力特性算出手段で算出された前記把持力特性を参照して、前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を超えないように前記アクチュエータに供給される圧油を制御する制御手段とを備えることを特徴とする把持力制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の把持力制御装置において、
   前記把持力特性算出手段で算出された前記把持力特性を新たに記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段が複数記憶した前記把持力特性の中から任意の把持力特性を選択する選択手段とをさらに備え、
   前記制御手段は、前記選択手段で選択された前記把持力特性を参照して、前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を超えないように前記アクチュエータに供給される圧油を制御することを特徴とする把持力制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の把持力制御装置において、
   前記把持力特性がデフォルト設定値としてあらかじめ格納された把持力設定値格納手段をさらに備え、
   前記入力部は、前記把持力設定値格納手段があらかじめ格納しているデフォルト設定値を前記把持力特性として選択入力が可能であり、
   前記制御手段は、前記入力部で選択入力された前記把持力特性を参照して、前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を超えないように前記アクチュエータに供給される圧油を制御することを特徴とする把持力制御装置。
5. 対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、
   前記把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、
   前記把持爪を閉じるように前記流量制御手段から前記アクチュエータに供給される圧油に関して、前記アクチュエータと並列に設けられる可変リリーフ手段と、
   前記可変リリーフ手段で設定され得るリリーフ圧力の最高圧力よりも高いリリーフ圧力に設定されるリリーフ手段と、
   操作部の操作に基づいて、前記流量制御手段によって前記アクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、
   タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、
   前記タッチパネル式表示装置の前記入力面でタッチされた少なくとも２つの地点を、それぞれ前記操作手段の第１の操作量に対する前記把持力の第１の上限値を表す第１の座標、および、前記操作手段の第２の操作量に対する前記把持力の第２の上限値を表す第２の座標として認識し、少なくとも、前記第１および第２の座標に基づいて、前記操作手段の操作量に対する前記把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、
   前記把持力特性算出手段で算出された前記把持力特性を参照して、前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を超えないように、前記操作手段の操作量に対する前記可変リリーフ手段の設定圧力値を設定するリリーフ圧力設定手段とを備えることを特徴とする把持力制御装置。
6. 対象物を把持する把持爪を有する把持装置と、
   前記把持爪を開閉駆動するアクチュエータに対して供給される圧油を制御する流量制御手段と、
   操作部の操作に基づいて、前記流量制御手段によって前記アクチュエータに供給される圧油の流量を調節する操作手段と、
   前記把持爪の把持力を検出する把持力検出手段と、
   タッチパネル式の入力面を有するタッチパネル式表示装置と、
   前記タッチパネル式表示装置の前記入力面でタッチされた少なくとも２つの地点を、それぞれ前記操作手段の第１の操作量に対する前記把持力の第１の上限値を表す第１の座標、および、前記操作手段の第２の操作量に対する前記把持力の第２の上限値を表す第２の座標として認識し、少なくとも、前記第１および第２の座標に基づいて、前記操作手段の操作量に対する前記把持爪の把持力の上限値の特性（把持力特性）を算出する把持力特性算出手段と、
   前記把持力特性算出手段で算出された前記把持力特性を参照して、前記把持力検出手段で検出する前記把持爪の把持力が前記操作手段の操作量に対する前記把持力の上限値を超えないように前記流量制御手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする把持力制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の把持力制御装置と、
   前記把持装置が取り付けられる腕を有する旋回体と、
   前記旋回体を旋回可能に保持する走行体とを備えることを特徴とする作業機械。
   

Images