JP7263930B2 - 遠隔操作装置の配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、リニアアクチュエータを用いて建設機械の走行用パイロットバルブを遠隔操作する遠隔操作装置の配置構造に関する。

油圧ショベル等の建設機械には走行用パイロットバルブが設けられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、走行用パイロットバルブは、左右一対の弁部を備え、両弁部が異なるバルブ操作部によって個別に操作される。バルブ本体（１）内には、両弁部についてそれぞれ前、後進用の一対のプッシュロッド（６，６）がエンドカバー（２）を貫通して上下にスライド自在に設けられるとともに、エンドカバー（２）の上面側に左用、右用それぞれのカム板（７）が前後に揺動可能に取付けられている。ペダル（８）によって操作される操作フレーム（９）によりカム板（７）を介してプッシュロッド（６，６）が操作されて両弁部の弁動作（前後進の切換えや速度調整）が行われる。

また、建設機械において操作対象（操作レバーや操作ペダル等）を遠隔操作するための技術が提案されている。例えば、特許文献２では、重機の操作杆を高精度に遠隔操作する遠隔操作装置が提案されている。特に、特許文献２の段落００８３～００９１では、左右の走行レバー・ペダル操作装置を遠隔操作するための構成が示されている。

詳細には、走行レバー・ペダル操作装置（２６，２７）は、フロア（６ｃ）の左右の走行レバー・ペダル（１０，１１）の外側側方位置に固定されている（特許文献２，図１４，１５参照）。取り付けベース（６１）の上面には、カバー（６３）内に収納されたアクチュエータ（６４）とリンクユニット（６５）が設けられる。

アクチュエータ（６４）の回転軸にはロータ（６６）が接続され、駆動ベルト（６７）によりリンクユニット（６５）を駆動させる。駆動ベルト（６７）は、リンクユニット（６５）の駆動軸（６８）を駆動させる。駆動軸（６８）には、リンク（６９）が接続されている。リンク（６９）の端部には、左右の走行レバー・ペダル（１０，１１）の後端部分を上下方向から挟持する連結部材（７０ａ，７０ｂ）が設けられている。

走行レバー・ペダル操作装置（２６，２７）は、アクチュエータ（６４）の動作に連動してリンク（６９）が駆動軸（６８）を中心として回転する（矢印（９５））。これにより、リンクに連結された走行レバー・ペダル（１０，１１）が操作される。

特開２０１１－６４０６４号公報 特開２０１７－１７２１７４号公報

上記特許文献２に記載の遠隔操作装置によれば、左右の走行レバー・ペダル（１０，１１）を遠隔操作することは可能である。

しかし、左右の走行レバー・ペダル（１０，１１）の後端部分には上下方向から挟持する連結部材（７０ａ，７０ｂ）が設けられているため、手動操作時の操作空間が阻害されるという問題や、連結部材（７０ａ，７０ｂ）の初期のガタつきや耐久摩耗に伴うガタつきが生じるという問題がある。また、駆動ベルト（６７）による応答遅れや経年劣化、更には装置全体が大掛かりになり、部品点数が多くなるという問題もある。更に、走行ペダル側方に本来装備されるフットレストや特殊作業用の操作ペダルを配置できないといった問題もある。

そこで、本発明は、リニアアクチュエータを用いて建設機械の走行用パイロットバルブを遠隔操作する遠隔操作装置において、手動操作時におけるオペレータの操作空間や走行ペダル周辺の操作機器の配置を阻害しない配置構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、リニアアクチュエータを用いて建設機械の走行用パイロットバルブを遠隔操作する遠隔操作装置の配置構造であって、前記走行用パイロットバルブには、前後方向に揺動可能な操作フレームが設けられ、前記操作フレームには、操作レバー及び操作ペダルが取り付けられ、前記操作フレームの前端には、前方に延びる連結部材が接続され、前記走行用パイロットバルブの上部前方には、前記リニアアクチュエータの上端を回動可能に支持する支持部材が配置され、前記リニアアクチュエータは、前記走行用パイロットバルブの上部前方において上端が前記支持部材に支持された状態で略鉛直方向に延伸するように配置され、前記リニアアクチュエータの下端は、前記連結部材の前端に回動可能に連結されることを特徴とする遠隔操作装置の配置構造を提供している。

ここで、前記操作レバーは、左右一対の操作レバーで構成され、前記リニアアクチュエータは、左右一対のリニアアクチュエータで構成され、前記左右一対のリニアアクチュエータは、正面視において前記左右一対の操作レバーの間に配置され、かつ、側面視において前記左右一対の操作レバーと横並びになるように配置されるのが好ましい。

また、前記走行用パイロットバルブは、運転室のフロアに取り付けるためのフランジを有し、前記支持部材は、上下方向に延在する縦板と、前記縦板の下端に設けられる取付面とを有し、前記取付面は、前記フランジに重畳した状態で前記フランジと共に前記フロアに固定されるのが好ましい。

更に、前記支持部材は、前記連結部材の前端よりも前方に保持部を有し、前記走行用パイロットバルブを手動で操作する場合には、前記リニアアクチュエータの下端は、前記連結部材の前端から取り外され、前記保持部に保持されるのが好ましい。

本発明によれば、遠隔操作に用いられるリニアアクチュエータは、走行用パイロットバルブの上部前方において上端が支持部材に支持された状態で略鉛直方向に延伸するように配置される。そのため、リニアアクチュエータ及び支持部材の存在が操作レバーや操作ペダルの操作に何ら影響せず、手動操作時におけるオペレータの操作空間や操作ペダル周辺の操作機器の配置を阻害しない。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの運転席前部を示す側面図。 図１のＩＩ矢視図。 リニアアクチュエータ先端が保持プレートに保持された状態を示す側面図。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態による遠隔操作装置の配置構造について、図１から図３を参照しながら説明する。以下では、遠隔操作装置の配置構造の一例として、図１に示す電動アクチュエータ５を用いて油圧ショベルの走行用パイロットバルブ１を遠隔操作する遠隔操作装置の配置構造を例示する。

図１及び図２に示すように、運転室前部には、走行用パイロットバルブ１、左右一対の操作フレーム３（３Ｌ，３Ｒ）、左右一対の操作レバー６１（６１Ｌ，６１Ｒ）、左右一対の操作ペダル６３（６３Ｌ，６３Ｒ）、左右一対の電動アクチュエータ５（５Ｌ，５Ｒ）、及び支持部材７などが設置されている。

走行用パイロットバルブ１は、バルブ本体１１と、バルブ本体１１の開口部に設けられるエンドカバー１３とを備えて構成される。エンドカバー１３の外周にはフランジ１３Ａが設けられている。走行用パイロットバルブ１は、フランジ１３Ａを介して運転室のフロア２に固定される。

詳細な図示は省略するが、バルブ本体１１の内部には、前後進用のプッシュロッドがエンドカバー１３を貫通した状態で上下にスライド自在に設けられている。また、エンドカバー１３の上端側には、左右一対のカム板が前後に揺動可能に取り付けられている。

なお、バルブ本体１１内部は、特許文献１に記載のバルブ操作装置と同様の構成になっている。

操作フレーム３Ｌ，３Ｒは、接続板３１Ｌ，３１Ｒと、接続板３１Ｌ，３１Ｒの前端から斜め前方上側に延びる傾斜板３３Ｌ，３３Ｒを備えている。接続板３１Ｌ，３１Ｒは、上述した左右一対のカム板に接続される。傾斜板３３Ｌ，３３Ｒには、後述の連結アーム４Ｌ，４Ｒが設けられる。

また、操作フレーム３Ｌ，３Ｒには、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒ及び操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒが取り付けられている。つまり、操作フレーム３Ｌ，３Ｒ、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒ及び操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒは一体化されている。よって、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒや操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒが操作されると、操作フレーム３Ｌ，３Ｒ、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒ及び操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒは一体的に動作する。

操作レバー６１Ｌ，６１Ｒは、オペレータが手で操作するための部材であり、上端部に把持部が設けられている。操作レバー６１Ｌ，６１Ｒは、前方に倒した場合に前窓８に干渉しない範囲で前窓８の間近に配置されている。このように配置するのは、運転室におけるオペレータの操作空間を可能な限り広く確保するためである。

図２に示すように、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒは、上端から下端に向かう途中で幅広になるように屈曲した形状で構成されている。換言すれば、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの下端側（約下半分）は、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの上端側（約上半分）よりも正面視において左右幅広に構成されている。

操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒは、オペレータが足で操作するための部材であり、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒと同様に操作フレーム３Ｌ，３Ｒに取り付けられている。

操作レバー６１Ｌ，６１Ｒや操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒがオペレータによって操作されると、操作フレーム３Ｌ，３Ｒ及び上述した左右一対のカム板を介して前進後進の切り替えや速度調整が行われる。

操作フレーム３Ｌ，３Ｒの前端に位置する傾斜板３３Ｌ，３３Ｒには、前方に延在する連結アーム４Ｌ，４Ｒが設けられている。連結アーム４Ｌ，４Ｒは、操作フレーム３Ｌ，３Ｒと後述の電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒとを連結する部材であり、本発明に係る連結部材の一例である。

電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒは、共に直動型のリニアアクチュエータとして構成されており、走行用パイロットバルブ１の上部前方において次述の支持部材７により支持されている。

支持部材７は、走行用パイロットバルブ１の上部前方において電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの上端側をそれぞれ回動可能に支持するための部材である。図２に示すように、支持部材７は、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒのうち幅広に構成された部分の間に配置される。

図１及び図２に示すように、支持部材７は、縦板７１と、縦板７１の下端に設けられる取付面７３と、縦板７１の前端に設けられる左右一対の保持プレート７５Ｌ，７５Ｒとを備えて構成される。

図２に示すように、縦板７１は、左右方向に薄い板状の部材として構成され、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの間において上下方向に延在するように配置される。

縦板７１の上端側には、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの上端を回動可能に連結する連結ピン７１Ｈ（図２参照）が固定されている。

取付面７３は、支持部材７の下端に設けられる略水平な板状の部材である。取付面７３は、フランジ１３Ａの上側に重畳した状態でフランジ１３Ａと共に運転室のフロア２にボルトで取り付けられる。端的に言えば、支持部材７の取付面７３は、走行用パイロットバルブ１のフランジ１３Ａと共にフロア２にボルトで共締めされる。

保持プレート７５Ｌ，７５Ｒは、上述した連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端（傾斜板３３Ｌ，３３Ｒ）よりも更に前方において上方に延在し、左右方向に薄い板状の部材として構成される。保持プレート７５Ｌ，７５Ｒには、図１に示すように、上下方向に長尺な長孔７５１Ｌ，７５１Ｒが形成されている。なお、保持プレート７５Ｌ，７５Ｒは、本発明に係る保持部の一例である。

支持部材７に支持された電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒは、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒのうち幅広に構成されている部分の間において略鉛直方向に延伸するように配置される。換言すれば、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒは、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの前後方向の揺動操作において操作レバー６１Ｌ，６１Ｒが干渉しない位置において支持部材７に支持される。なお、側面視において、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒが前後方向に揺動すると、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒは、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒに重なる場合がある。端的に言えば、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒと電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒとが横並びになるように構成されている。

図１及び図２に示すように、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒを用いて走行用パイロットバルブ１を遠隔操作する場合には、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの下端は、連結ピンを介して連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端に回動可能に連結される。これにより、左側の電動アクチュエータ５Ｌが上下方向に伸縮すると、左側の連結アーム４Ｌを介して左側の操作フレーム３Ｌが前後方向に揺動する。同様に、右側の電動アクチュエータ５Ｒが上下方向に伸縮すると、右側の連結アーム４Ｒを介して右側の操作フレーム３Ｒが前後方向に揺動する。

より詳細には、左側の電動アクチュエータ５Ｌが伸長すると、左側の連結アーム４Ｌを介して左側の操作フレーム３Ｌ及びそれに接続された左側の操作レバー６１Ｌ及び左側の操作ペダル６３Ｌが前方に揺動する。逆に、左側の電動アクチュエータ５Ｌが収縮すると、左側の連結アーム４Ｌを介して左側の操作フレーム３Ｌ及びそれに接続された左側の操作レバー６１Ｌ及び左側の操作ペダル６３Ｌが後方に揺動する。また、右側の電動アクチュエータ５Ｒが伸長すると、右側の連結アーム４Ｒを介して右側の操作フレーム３Ｒ及びそれに接続された右側の操作レバー６１Ｒ及び右側の操作ペダル６３Ｒが前方に揺動する。逆に、右側の電動アクチュエータ５Ｒが収縮すると、右側の連結アーム４Ｒを介して右側の操作フレーム３Ｒ及びそれに接続された右側の操作レバー６１Ｒ及び右側の操作ペダル６３Ｒが後方に揺動する。

また、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの下端を連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端に連結する連結ピンには、抜け止めピンとしてβピンが設けられている。βピンを採用することで連結ピンを容易に着脱できる。

一方、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒや操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒを介して走行用パイロットバルブ１を手動で操作する場合には、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの下端は、連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端から取り外される。電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒはウォームギアで構成されており、電源を切った状態では伸縮しないため、連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端が接続されたままの状態では操作レバー６１Ｌ，６１Ｒや操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒを動かすことができないためである。

図３に示すように、連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端から取り外された電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの下端は、長孔７５１Ｌ，７５１Ｒを介して保持プレート７５Ｌ，７５Ｒに連結ピンで連結されて保持される。なお、長孔７５１Ｌ，７５１Ｒを採用しているため、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの下端の位置ずれを吸収することができる。

なお、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒは、配線（図示せず）を介してコントローラ（図示せず）に接続される。当該配線は、支持部材７の縦板７１の前端に沿って配索させることが可能である。

上述した実施形態によれば、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒは、走行用パイロットバルブ１の上部前方において上端が支持部材７に支持された状態で略鉛直方向に延伸するように配置される。そのため、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒ及び支持部材７の存在が操作レバー６１Ｌ，６１Ｒや操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒの操作に何ら影響せず、手動操作時におけるオペレータの操作空間や操作ペダル６３Ｌ，６３Ｒ周辺の操作機器の配置を阻害しない。

また、上述した実施形態によれば、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒは、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒのうち幅広に構成されている部分の間に配置される。そのため、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの存在が操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの前後操作を阻害しない。また、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒと電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒとが横並びに配置されるので、前後方向のスペースを最小限に設計できる。

なお、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの前方に電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒを配置しようとすると、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒの可動域を考慮しなければならない。具体的には、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒを前方に倒した場合に電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒに干渉しないように、電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒを操作レバー６１Ｌ，６１Ｒから比較的離れた位置に配置する必要がある。そのため、前後方向に関して大きな配置スペースが必要となる。

また、上述した実施形態によれば、支持部材７の取付面７３が走行用パイロットバルブ１のフランジ１３Ａと共に運転室のフロア２にボルトで共締めされるため、支持部材７を固定するための部材を別途用いることなく、容易に後付けすることが可能である。

また、上述した実施形態によれば、連結アーム４Ｌ，４Ｒの前端から取り外された電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒの下端は保持プレート７５Ｌ，７５Ｒに連結され保持される。そのため、遠隔操作状態と手動操作状態とを簡易に切り替えることが可能である。

＜２．変形例＞
本発明による遠隔操作装置の配置構造は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上述した実施形態では、支持部材７の取付面７３が走行用パイロットバルブ１のフランジ１３Ａと共に運転室のフロア２にボルトで共締めされる場合を例示したが、これに限定されない。支持部材７を固定するためのブラケット等を別途設け、当該ブラケット等に支持部材７を固定するように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒのうち幅広に構成されている部分の間に電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒが配置される場合を例示したが、これに限定されない。運転室のスペースに余裕のある機種であれば、操作レバー６１Ｌ，６１Ｒを前方に倒しても干渉しない位置に電動アクチュエータ５Ｌ，５Ｒを配置してもよい。かかる変形例によれば、既存の操作レバーを流用でき、操作レバーの形状を一部幅広に構成する必要がない。

以上のように本発明による遠隔操作装置の配置構造は、油圧ショベル等の建設機械の走行用パイロットバルブを遠隔操作するのに適している。

１ 走行用パイロットバルブ、２ フロア、３Ｌ，３Ｒ 操作フレーム、
４Ｌ，４Ｒ 連結アーム、５Ｌ，５Ｒ 電動アクチュエータ、７ 支持部材、８ 前窓、
１１ バルブ本体、１３ エンドカバー、１３Ａ フランジ、
３１Ｌ，３１Ｒ 接続板、３３Ｌ，３３Ｒ 傾斜板、６１Ｌ，６１Ｒ 操作レバー、
６３Ｌ，６３Ｒ 操作ペダル、７１ 縦板、７１Ｈ 連結ピン、７３ 取付面、
７５Ｌ，７５Ｒ 保持プレート、７５１Ｌ，７５１Ｒ 長孔

Claims (4)

1. リニアアクチュエータを用いて建設機械の走行用パイロットバルブを遠隔操作する遠隔操作装置の配置構造であって、
   前記走行用パイロットバルブには、前後方向に揺動可能な操作フレームが設けられ、
   前記操作フレームには、操作レバー及び操作ペダルが取り付けられ、
   前記操作フレームの前端には、前方に延びる連結部材が接続され、
   前記走行用パイロットバルブの上部前方には、前記リニアアクチュエータの上端を回動可能に支持する支持部材が配置され、
   前記リニアアクチュエータは、前記走行用パイロットバルブの上部前方において上端が前記支持部材に支持された状態で略鉛直方向に延伸するように配置され、
   前記リニアアクチュエータの下端は、前記連結部材の前端に回動可能に連結されることを特徴とする遠隔操作装置の配置構造。
2. 前記操作レバーは、左右一対の操作レバーで構成され、
   前記リニアアクチュエータは、左右一対のリニアアクチュエータで構成され、
   前記左右一対のリニアアクチュエータは、正面視において前記左右一対の操作レバーの間に配置され、かつ、側面視において前記左右一対の操作レバーと横並びになるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作装置の配置構造。
3. 前記走行用パイロットバルブは、運転室のフロアに取り付けるためのフランジを有し、
   前記支持部材は、上下方向に延在する縦板と、前記縦板の下端に設けられる取付面とを有し、
   前記取付面は、前記フランジに重畳した状態で前記フランジと共に前記フロアに固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠隔操作装置の配置構造。
4. 前記支持部材は、前記連結部材の前端よりも前方に保持部を有し、
   前記走行用パイロットバルブを手動で操作する場合には、前記リニアアクチュエータの下端は、前記連結部材の前端から取り外され、前記保持部に保持されることを特徴とする請求項１から３のうち何れかに記載の遠隔操作装置の配置構造。

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