JP7450465B2

JP7450465B2 - 遠隔操縦装置

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Publication number: JP7450465B2
Application number: JP2020104468A
Authority: JP
Inventors: 和樹角
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: JP2021195824A

Description

本発明は、遠隔操縦装置に関する。特に、重機などに設置した、前後方向に傾動可能な操作レバーを遠隔地から操縦できる遠隔操縦装置の構造に関する。

一般に、パワーショベルなどの重機は、運転者が運転席に着座し、操作レバーを操作することで、掘削及び運搬などの作業を実施している。しかし、災害時の危険地域などにおける運転者が立ち入り困難な場所においては、操作レバーを遠隔地から操縦できる遠隔操縦装置が必要とされていた。

従来の遠隔操縦装置は、操作機構を遠隔操作の専用機として別途製作、又は、既存の重機を遠隔操作に適するように改造する必要があったが、既存の重機を改造する必要が無く、既存の重機に設置するだけで、操作レバーを遠隔操縦できる遠隔操縦装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１－１６８７８４号公報

特許文献１による遠隔操縦装置は、遠隔操縦装置本体、受信機、及び、送信機を備えている。遠隔操縦装置本体は、ｘ軸方向又はｙ軸方向に傾動できる操作レバーを囲うことができる。又、遠隔操縦装置本体は、一対のｘ軸ガイドと一対のｙ軸ガイドより構成され、それぞれ別のモータで駆動される。これらのモータの信号線は、受信機に電気的に接続している。

特許文献１による遠隔操縦装置は、送信機から発信した操作用の無線信号により、受信機を介して、ｘ軸ガイド用のモータとｙ軸ガイド用のモータをそれぞれ駆動できる。これにより、特許文献１による遠隔操縦装置は、遠隔操縦装置本体を既存の重機に設置するだけで、遠隔地から操作レバーを操縦できる、としている。

しかしながら、特許文献１による遠隔操縦装置は、操作レバーの周囲を四角形の枠体で囲っている。又、この枠体には、モータの回転運動をｘ軸ガイド又はｙ軸ガイドの直線運動に変換する、例えばラック・ピニオン機構などの変換機構を内蔵している。このように、従来技術による遠隔操縦装置は、その構成が大掛かりで複雑である。

ところで、ｘ軸方向又はｙ軸方向に傾動できる操作レバーとは異なり、前後方向にのみ傾動する操作レバーを備える重機などもある。運転席の内部が狭い場合などには、前後方向にのみ傾動する操作レバーを遠隔操縦するために、従来技術による遠隔操縦装置を設置することが困難である、いう問題がある。

したがって、狭い場所に設置でき、前後方向に傾動する操作レバーを遠隔操縦するために、簡易な構成の遠隔操縦装置が求められている。そして以上のことが本発明の課題といってよい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、前後方向に傾動する操作レバーを遠隔操縦するために、簡易な構成の遠隔操縦装置を提供することを目的とする。

本発明者は、ベースプレートに設置したモータ、及び、モータで回動する揺動腕で遠隔操縦装置を構成し、操作レバーを保持できる保持ブロックに直線レールを固定し、直線レールとスライド自在に連結した移動ブロックを揺動腕の先端部に回転自在に連結することで、遠隔操縦装置の機能を充足しながら、構成を簡易にできると考え、これに基づいて、以下のような新たな遠隔操縦装置を発明するに至った。

（１）本発明による遠隔操縦装置は、前後方向に傾動する操作レバーを遠隔地から操縦する遠隔操縦装置であって、前記操作レバーの側方に着脱自在に固定できるベースプレートと、前記操作レバーを外周方向から導入自在に保持できる保持ブロックと、前記ベースプレートに設置され、前記操作レバーが傾動する方向と略直交する方向から、前記操作レバーに向かって出力軸を突出したモータと、基端部を前記モータの出力軸に固定し、先端部が前記操作レバーの傾動方向と略平行に揺動する揺動腕と、前記操作レバーが延びる方向に沿って、前記保持ブロックに固定した直線レールと、を備え、前記揺動腕は、前記直線レールとスライド自在に連結した移動ブロックを先端部に回転自在に連結している。

（２）前記モータは、前記出力軸を所定の間隔を設けて隣接配置し、同期して回転する一対の小型モータからなり、前記揺動腕は、基端部から先端部に向かって、外側に迂回した湾曲腕からなり、一対の前記湾曲腕の先端部同士を回転自在に連結したリンク部材を更に備え、リンク部材は、その中央部に前記移動ブロックを回転自在に連結していることが好ましい。

（３）前記モータの出力軸は、前記操作レバーの回動中心より上方に配置していることが好ましい。

本発明による遠隔操縦装置は、ベースプレートに設置したモータ、及び、モータで回動する揺動腕で遠隔操縦装置を構成し、操作レバーを保持できる保持ブロックに直線レールを固定し、直線レールとスライド自在に連結した移動ブロックを揺動腕の先端部に回転自在に連結することで、遠隔操縦装置の機能を充足しながら、構成を簡易にできる。

本発明の一実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す斜視図であり、遠隔操縦装置を正面側から観た状態図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す斜視図であり、遠隔操縦装置を正面側から観た状態図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す正面図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す平面図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す右側面図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す左側面図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す背面図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す正面図であり、操作レバーを前方側に傾動した状態図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す正面図であり、操作レバーを後方側に傾動した状態図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す背面図であり、操作レバーを前方側に傾動した状態図である。前記実施形態による遠隔操縦装置の構成を示す背面図であり、操作レバーを後方側に傾動した状態図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

［遠隔操縦装置の構成］
最初に、本発明の一実施形態による遠隔操縦装置の全体構成を説明する。

（全体構成）
図１から図１１を参照すると、本発明の一実施形態による遠隔操縦装置（以下、操縦装置と略称する）１０は、重機などの運転席に配置した操作レバーＬｃを遠隔地から操縦できる。操作レバーＬｃは、前後方向にのみ傾動できる。

図１から図１１を参照すると、操縦装置１０は、ベースプレートＰｂと、一組の保持ブロックＢｋ・Ｂｋと、一対のモータ１・１と、一組の板状の揺動腕２ａ・２ｂと、を備えている。ベースプレートＰｂは、操作レバーＬｃの側方に着脱自在に固定できる。保持ブロックＢｋは、操作レバーＬｃをその外周方向から導入自在に保持できる。

図１から図１１を参照すると、一対のモータ１・１は、ベースプレートＰｂの上面に設置されている。モータ１は、出力軸１ｓを一方の端面から突出している。出力軸１ｓは、操作レバーＬｃが傾動する方向と略直交する方向から、操作レバーＬｃに向かって突出している。

又、図１から図１１を参照すると、一対の出力軸１ｓ・１ｓは、それらの回転中心がベースプレートＰｂの上面と略平行に配置されている。更に、一対の出力軸１ｓ・１ｓは、それらの回転中心が操作レバーＬｃの回動中心Ｑより上方に配置されている（図１から図３参照）。

図１から図１１を参照すると、一組の揺動腕２ａ・２ｂは、それらの基端部をモータ１の出力軸１ｓに固定している。又、一組の揺動腕２ａ・２ｂは、それらの先端部を操作レバーＬｃの傾動方向と略平行に揺動できる。

なお、図１から図１１を参照すると、揺動腕２ａと揺動腕２ｂは、同じものであるが、説明の便宜上符号を変えて区別した。又、実施の形態では、一組の揺動腕２ａ・２ｂは、それらの基端部から先端部に向かって、外側に迂回した湾曲腕で構成している（図１から図３参照）。

図２又は図７から図９を参照すると、実施の形態では、操縦装置１０は、リンク部材３を備えている。リンク部材３は、その一端部を揺動腕２ａの先端部と回転自在に連結している。又、リンク部材３は、その他端部を揺動腕２ｂの先端部と回転自在に連結している。一組の揺動腕２ａ・２ｂとリンク部材３は、一組の揺動腕２ａ・２ｂの運動がリンク部材３の運動に連動する、限定連鎖のリンク機構を構成している。

図２又は図５及び図６を参照すると、操縦装置１０は、リニア・モーション・ガイド（以下、ＬＭガイドという）４を更に備えている。ＬＭガイド４は、直線レール４１と移動ブロック４２で構成している。移動ブロック４２は、直線レール４１とスライド自在に連結している。直線レール４１に対して、移動ブロック４２は、直線運動のみが許容されている。

図２又は図５及び図６を参照すると、一組の保持ブロックＢｋ・Ｂｋは、操作レバーＬｃが延びる方向に沿って、直線レール４１を外面に固定している。一方、リンク部材３は、移動ブロック４２に固定した台座部材４３を介して、その中央部に移動ブロック４２を回転自在に連結している。

図３を参照すると、一対のモータ１・１は、出力軸１ｓ・１ｓを所定の間隔を設けて隣接配置している。実施の形態では、モータ１は、出力が小さい小型モータで構成している。図８又は図１０を参照して、遠隔操作により、一対のモータ１・１を同期して回転することで、操作レバーＬｃが起立した状態から（図３参照）、操作レバーＬｃを前方Ｆ側に傾動できる。一方、図９又は図１１を参照して、遠隔操作により、一対のモータ１・１を同期して回転することで、操作レバーＬｃが起立した状態から（図３参照）、操作レバーＬｃを後方Ｒ側に傾動できる。

（保持ブロックの構成）
次に、実施形態による保持ブロックＢｋの構成を説明する。図１を参照すると、保持ブロックＢｋは、外周の一部を断絶した切り欠き部１ｋを開口している。外形の小さい操作レバーＬｃの基端部側から、切り欠き部１ｋを介して、保持ブロック１Ｂｋの内部に導入できる。

図１を参照して、操作レバーＬｃに対して、保持ブロック１Ｂｋを外形の大きい操作レバーＬｃのグリップ側に移動することで、比較的隙間なく操作レバーＬｃを保持できる。一対の保持ブロックＢｋ・Ｂｋは、それらを互いに反転して、操作レバーＬｃに取り付けている。対応する操作レバーＬｃの形状に適合するように、複数種類の保持ブロックを用意することが好ましい。保持ブロックＢｋは、ネジ止め式ではなく、ワンタッチ式のクランプを用いることもできる。

図１から図６を参照すると、保持ブロックＢｋは、四つの摘み付き止めねじＳｓを備えている。図７を参照すると、保持ブロックＢｋは、その外周から内部に貫通した複数の雌ねじ部（図示せず）を螺設している。摘み付き止めねじＳｓを雌ねじ部に螺合することで、保持ブロックＢｋを操作レバーＬｃに固定できる。保持ブロックＢｋは、ネジ止め式ではなく、ワンタッチ式のクランプを用いることもできる。

（モータの構成）
次に、実施形態によるモータ１の構成を説明する。図１から図１１を参照すると、ベースプレートＰｂは、モータ収容箱Ｂｍを設置している。モータ１は、その本体部がモータ収容箱Ｂｍに収容されている。又、モータ１は、そのフランジ部がモータ収容箱Ｂｍの一方の側面に固定されている。モータ１の出力軸１ｓは、モータ収容箱Ｂｍの他方の側面側から突出している。

図１から図１１を参照して、モータ１は、その出力軸１ｓの回転角度が電気信号で制御可能なサーボモータを用いることが好ましい。モータ１は、例えば、制御基板、モータ、及び、歯車機構を内部に収容している。モータ１と電気的に接続した図示しない受信機に、外部の送信機から制御信号を送信することで、モータ１を制御可能に駆動できる。

図１から図１１を参照すると、実施形態による操縦装置１０は、比較的回転トルクの大きい操作レバーＬｃの操作するために、一対の小型のモータ１・１を使用している。一対の小型のモータ１・１を同期して回転すると、モータ１の出力軸１ｓに固定した揺動腕２ａ・２ｂの回転がリンク部材３→ＬＭガイド４に伝動することで、操作レバーＬｃを傾動できる。

比較的回転トルクの小さい操作レバーＬｃの操作するためであれば、小型モータ単体で操作レバーＬｃを傾動できる。この場合、モータの出力軸に固定した揺動腕の先端部に、ＬＭガイド４の移動ブロック４２を回転自在に直結することで、操作レバーＬｃを前後方向に傾動できる。

［遠隔操縦装置の作用］
次に、実施形態による操縦装置１０の動作を説明しながら、操縦装置１０の作用及び効果を説明する。

図１から図１１を参照して、最初に、操縦装置１０を重機などの運転席に設置する。操作レバーＬｃの側方に固定したボルト部材（図示せず）を利用して、ベースプレートＰｂを運転席に固定する。

次に、図１又は図２を参照して、操作レバーＬｃの基端部側から、切り欠き部１ｋを介して、操作レバーＬｃを一組の保持ブロックＢｋ・Ｂｋの内部に導入する。次に、操作レバーＬｃに対して、保持ブロックＢｋを操作レバーＬｃのグリップ側に移動することで、操作レバーＬｃを保持できる。

次に、図１又図２及び図４を参照して、摘み付き止めねじＳｓを保持ブロックＢｋの雌ねじ部（図示せず）に螺合し、一組の保持ブロックＢｋ・Ｂｋを操作レバーＬｃに固定する。以上で、操縦装置１０の設置を完了する。

図１から図１１を参照して、図示しない外部の送信機から制御信号を送信することで、図示しない受信機から一対のモータ１・１を同期して駆動できる。モータ１の出力軸１ｓの回転は、一組の揺動腕２ａ・２ｂ→リンク部材３→移動ブロック４２→直線レール４１の経路を経て、保持ブロックＢｋに伝動される。これにより、操作レバーＬｃを前後方向に傾動できる（図８から図１１参照）。

図１から図１１を参照して、操縦装置１０は、一組の揺動腕２ａ・２ｂに連結したリンク部材３の中央部と、操作レバーＬｃに取り付けたＬＭガイド４をすべり結合することで、揺動腕２ａ・２ｂの回転運動を回転半径の異なる操作レバーＬｃの回転運動に円滑に変換できる。リンク部材３の疑似的回転運動を操作レバーＬｃの回転運動に変換するために、ＬＭガイド４は、リンク部材３の変位を吸収している、ということができる。

図１から図１１を参照すると、実施形態による操縦装置１０は、ベースプレートＰｂに設置した一対のモータ１・１、及び、これらのモータ１・１で回動する揺動腕２ａ・２ｂを備えている。そして、操縦装置１０は、操作レバーＬｃを保持できる保持ブロックｂｋに直線レール４１を固定し、直線レール４１とスライド自在に連結した移動ブロック４２を、リンク部材３を介して、揺動腕２ａ・２ｂの先端部に回転自在に連結することで、遠隔操縦装置の機能を充足しながら、構成を簡易にできる。

又、図１から図１１を参照すると、実施形態による操縦装置１０は、操作レバーＬｃの側方に配置できるので、操作レバーＬｃの周囲のスペースに制約がある、運転席の内部に設置できる。

更に、図１から図１１を参照すると、実施形態による操縦装置１０は、操作レバーＬｃの回動中心Ｑより上方に配置したモータ１で、操作レバーＬｃを傾動するために、揺動腕２ａ・２ｂの回転半径と操作レバーＬｃの回転半径の差異をＬＭガイド４で吸収している。

実施形態による操縦装置１０は、比較的回転トルクの大きい操作レバーＬｃの操作するために、一対の小型のモータ１・１及びこれに適合したリンク機構を用いたが、比較的回転トルクの小さい操作レバーＬｃの操作するためであれば、小型モータ単体で操作レバーＬｃを傾動できる。

１モータ
１ｓ出力軸
２ａ・２ｂ一組の揺動腕
３リンク部材
４１直線レール
４２移動ブロック
１０操縦装置（遠隔操縦装置）
Ｂｋ保持ブロック
Ｌｃ操作レバー

Claims

前後方向に傾動する操作レバーを遠隔地から無線信号により操縦する遠隔操縦装置であって、
前記操作レバーの側方に着脱自在に固定できるベースプレートと、
前記操作レバーを外周方向から導入自在に保持できる保持ブロックと、
外部の送信機から送信される制御信号を受信する受信機と、
前記受信機に電気的に接続され該制御信号により駆動するモータであって、前記ベースプレートに設置され、前記操作レバーが傾動する方向と略直交する方向から、前記操作レバーに向かって出力軸を突出したモータと、
基端部を前記モータの出力軸に固定し、先端部が前記操作レバーの傾動方向と略平行に揺動する揺動腕と、
前記操作レバーが延びる方向に沿って、前記保持ブロックに固定した直線レールと、を備え、
前記揺動腕は、前記直線レールとスライド自在に連結した移動ブロックを先端部に回転自在に連結している、遠隔操縦装置。
前記モータは、前記出力軸を所定の間隔を設けて隣接配置し、同期して回転する一対の小型モータからなり、
前記揺動腕は、基端部から先端部に向かって、外側に迂回した湾曲腕からなり、
一対の前記湾曲腕の先端部同士を回転自在に連結したリンク部材を更に備え、
リンク部材は、その中央部に前記移動ブロックを回転自在に連結している、請求項１記載の遠隔操縦装置。
前記モータの出力軸は、前記操作レバーの回動中心より上方に配置している、請求項１又は２記載の遠隔操縦装置。