JPH0441673Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は建設機械のような作業機械の遠隔制御
装置に関し、特に杭内作業用建設機械の遠隔操縦
に適した遠隔制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に建設機械のような作業機械を操作する場
合、建設機械上に設けてある操作室にオペレータ
が搭乗してメカニカルジヨイステイツクレバー等
を操作し、建設機械を運転するか、あるいは無線
操作機械を用い、電波受信範囲内で建設機械を操
縦することが行われている。しかし杭内作業にお
いては、電波受信が不可能なため、オペレータが
建設機械に搭乗して砕石や採掘作業を行なつてい
るのが実情であり、このため作業環境の悪い場所
又は危険な場所での作業が必要な場合、作業者も
その悪環境又は危険にさらされることになり、安
全上問題があつた。

（考案が解決しようとする問題点） 悪環境や作業危険性のある箇所では、遠隔操作
による無人化作業への転換が進められてきてい
る。特に、地上での作業と違い、杭内における砕
石あるいは採掘等の作業は、オペレーターに対し
ては粉塵、騒音、温度、湿度等はかりしれない程
の悪環境下での作業である。本考案が解決しよう
とする問題点は、地上から数Kmも杭内に入り建設
機械を用いて行なわれる作業といつた悪環境又は
危険な場所での作業を無人化できるような遠隔制
御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） このため本考案は、建設機械のような作業機械
の操作室に設置してある各種機能のメカニカルジ
ヨイステイツクレバーにより、各種制御操作が可
能な作業機械において、遠隔地にて各種機能の電
気指令信号電圧を発生させるジヨイステイツク装
置（以下、単にジヨイステイツク装置という）を
設け、前記メカニカルジヨイステイツクレバーの
動きに対応する電気式ジヨイステイツクレバー
（以下、単にジヨイステイツクレバーという）の
操作により得られる電圧信号を光送信信号に変換
する送信部をもち、かつ、作業機械に前記光送信
信号を受け、電圧信号に変換する受信部と、高速
で切換わるオン−オフ電磁弁を介したサーボシリ
ンダの位置決めを行なうコントローラをもち前記
送信部と前記受信部を光フアイバーケーブルで接
続し、前記コントローラの指令により駆動するオ
ン−オフ電磁弁をフイードバツク制御し、前記オ
ン−オフ電磁弁に連結してある切換弁といつた操
縦部材を操作することにより作業機械の各種制御
操作を可能とし、遠隔地にて作業機械を制御する
ことを特徴とした遠隔制御装置としたものであ
る。

（実施例） 次に本考案の実施例遠隔制御装置につき、建設
機械である油圧シヨベルに使用した場合について
図面を参照して説明する。従来油圧シヨベル３に
おいて、アーム３１の上下、旋回、ブーム３２上
下といつた一連の制御動作は操作室３３に設置さ
れた図示しない一連のメカニカルジヨイステイツ
クレバー即ちメカニカル操作レバーを操作し、各
メカニカルジヨイステイツクレバーに連結された
各切換弁である主制御弁２ａといつた操縦部材を
操作して行われていた。本考案ではこの操作系を
そのまま生かし、操縦部材である主制御弁２ａに
サーボポジシヨナ４ａのサーボシリンダ４１のロ
ツド４２を図示しないプツシユケーブルなどで連
結し、このサーボポジシヨナ４ａを遠隔制御する
遠隔制御装置としたものである。

まず作業機械から離隔した遠隔地に一連のジヨ
イステイツクレバーａ，ｂ，ｃ，ｄ及び各ジヨイ
ステイツクレバーａ，ｂ，ｃ，ｄの動きにそれぞ
れ対応した電気指令信号電圧を発生されるジヨイ
ステイツク装置１が配置されている。そしてジヨ
イステイツク装置１から出力する信号電圧が、光
フアイバー８を介して油圧シヨベル３上の各ジヨ
イステイツクレバーａ，ｂ，ｃ，ｄに対応する各
制御部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの各コントローラ
（６ａでは２ａ）に入力され、各コントローラが
制御するサーボポジシヨナ（６ａでは４ａ）のサ
ーボシリンダ４１のロツド４２に連結された前記
主制御弁２ａを操縦するようにされている。いま
ジヨイステイツクレバーａに対応した制御部６ａ
につき詳説すると、ジヨイステイツクレバーａの
動きに対応した電気指令信号電圧は電線１０を介
して光送信部７に入力される。光送信部７は入力
された信号電圧を、Ａ／Ｄ；並列・直列変換７１
でアナログ−デジタル変換をしさらに変換された
デジタル信号を並列・直列変換し順次光伝送でき
るように光信号に変換しデジタル光送信部７２に
入力する。デジタル光送信部７２は入力した光信
号を光フアイバーを介してシヨベル３上の光受信
部９のデジタル光受信部９１に入力する。入力さ
れた光信号は直列・並列；Ｄ／Ａ変換９２によつ
て直列・並列変換されさらにデジタル−アナログ
変換を行つて前記電気指令信号電圧に相当する対
応信号電圧に変換されて信号線１１ａを介しコン
トローラ５ａに入力される。コントローラ５ａで
は光受信部９より出力された指令信号とサーボポ
ジシヨナ４ａのサーボシリンダ４１のロツド４２
の位置を検出する位置センサーである差動トラン
ス４５からのフイードバツク信号を加算器５１に
負帰還させて突き合わせを行い高速応答可能な
ON−OFF電磁弁４３，４４を開閉してサーボシ
リンダ４１のロツド４２の位置決めをし、このロ
ツド４２とプツシユケーブルで連結された切換弁
である主制御弁２ａはジヨイステイツクレバーａ
の動きに対応した同じ動きをして主制御弁２ａを
切換え、この切換動作により油圧シヨベル３のア
ーム３１の上下、旋回、ブーム３２のたとえば上
下の動作を行なうようにされている。

コントローラ５ａでは、いまジヨイステイツク
レバーａが中立位置にあり、従つて電圧指令信号
が中立位置では、不感帯幅を設定する比較器１，
５２の指令信号不感帯に入り、AND回路５３，
５４を介してトランジスタであるDRIVE１，５
７及びDRIVE２，５８は不作動状態にされ、
ON−OFF電磁弁１，２，４３，４４は共にOFF
状態にある。ジヨイステイツクレバーａが動かさ
れ電圧指令信号が中立位置をはずれ、電圧の低い
方もしくは高い方になつた場合、比較器１，５２
の指令信号不感帯をはずれ、ON信号が出力され
る。次に電圧指令信号と、差動トランス４５の位
置信号の偏差信号を求め、偏差信号が正側に大き
い場合は比較器２，５５がON状態、比較器３，
５６がOFF状態となり、DRIVE１，５７がON、
DRIVE２，５８がOFFとなり、サーボポジシヨ
ナ４ａの差動トランス４５が正側に動くようサー
ボシリンダ４１内に圧油が送られる。これによ
り、偏差信号が、正側に大きくふれていた状態か
ら、小さくなるよう修正され、最終的に偏差信号
が、比較器３，５６の不感帯に入いり、ON状態
となる。従つてDRIVE１，５７、DRIVE２，５
８が共にON状態となり位置決め完了となる。偏
差信号が負側の場合は、DRIVE１，５７、
DRIVE１，５７、DRIVE２，５８の動作が逆と
なるようにされている。なお、実施例ではコント
ローラ５ａはサーボポジヨシナ４a1個に対して
１個づつ設けられているが適当なセレクタースイ
ツチ回路を使用して１個のコントローラで多数の
サーボポジヨナを制御するようにしてもよい。

実際には、シヨベル３の作業は投光ユニツト１
２と協働するTVカメラ１３で作業をモニター
TV１４に映し出され、シヨベル３の動きを作業
者が見ながらジヨイステイツクレバーａ，ｂ，
ｃ，ｄの操作が行われる。

（考案の効果） 以上本考案によると、本考案では作業機械の操
縦部材に連結されたサーボポジシヨナが、光通信
システム及びコントローラと応答性の高いオン−
オフ電磁弁の組み合わせで制御されるようにした
遠隔制御装置を提供するものとなり、長距離の制
御となつても光通信のため無誘導性でノイズはな
く、かつ損失が少なく、信号伝送量も大容量であ
り、多重通信の性質上信号量が増えても、通信系
を新たに増設する必要がない。またシステム全体
は安価である。さらに応答速度においても、
mescのオーダであり十分である。かかる遠隔制
御装置によつて、システムとしての応答速度を上
げ、モニターテレビを見ながらの操作でも違和感
のない操作性を確保し、又光通信システムを利用
することで、１〜２Kmの遠隔操作でなおかつノイ
ズに対して強いシステムを構成することができ、
作業の信頼性を向上させることができる。作業機
械を遠隔操作することで、作業者を危険な作業場
や、悪環境から隔離することができ、作業者の安
全を確保することができる。即ち電線方式の遠隔
操作では電圧降下の関係で200m程度の遠隔であ
つたのが、１〜２Kmと長くでき、又通信線の数も
例えば７種類の動作をさせるものでは、最低で14
本の電線が必要なのに対し光フアイバーだと１本
ですむようになつた。

【図面の簡単な説明】

図面は油圧シヨベルに使用された本考案の実施
例遠隔制御装置を示す概略ブロツク図である。 １……ジヨイステイツク装置、２ａ……主制御
弁（繰縦部材）、３……油圧シヨベル（作業機
械）、４ａ……サーボポジシヨナ、５ａ……コン
トローラ、８……光フアイバー、１３……TVカ
メラ、１４……モニターTV、３３……操作室、
４１……サーボシリンダ、４２……ロツド、４
３，４４……NN−OFF電磁弁、４５……差動ト
ランス（位置センサー）、７１……Ａ／Ｄ；並
列・直列変換、７２……デジタル光送信部、９１
……デジタル光受信部、９２……直列・並列；
Ｄ／Ａ変換。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 作業機械の操作室に設置された１個又は複数
   個のメカニカルジヨイステイツクレバーを操作
   してそれに連結された各操縦部材を介して各種
   制御操作が可能な作業機械において、作業機械
   から離隔した遠隔地に、電気式ジヨイステイツ
   クレバーの動きにそれぞれ対応した電気指令信
   号電圧を発生させるジヨイステイツク装置と、
   前記信号電圧をアナログ−デジタル変換をしさ
   らに変換されたデジタル信号を並列直列変換し
   順次光伝送できるよう光信号に変換しデジタル
   光送信部に入力するＡ／Ｄ；並列直列変換と、
   入力した前記光信号を光フアイバーに出力する
   デジタル光送信部と、を配置しかつ前記作業機
   械に、前記光フアイバーの光信号を入力し直
   列・並列；Ｄ／Ａ変換に光信号を出力するデジ
   タル光受信部と、前記光信号を直列・並列変換
   しさらにデジタル−アナログ変換を行つて前記
   電気指令信号電圧に相当する対応信号電圧に変
   換する直列・並列；Ｄ／Ａ変換と，前記直列・
   並列；Ｄ／Ａ変換からの対応信号電圧出力を入
   力しサーボポジシヨナのサーボシリンダの位置
   決めをする一対のON−OFF電磁弁に指令信号
   を出力するコントローラであつて、前記サーボ
   シリンダの位置を位置センサーによつてフイー
   ドバツク信号としてコントローラに帰還せしめ
   たコントローラと、を含み、かつ１個の前記電
   気式ジヨイステイツクレバーの動きに対応させ
   られる前記操作室の各操縦部材に前記サーボシ
   リンダのロツドを連結したことを特徴とする遠
   隔制御装置。 (2) 前記作業機械の動作を探知するTVカメラ装
   置と、前記TVカメラ装置の画像を映し出す前
   記遠隔地の電気式ジヨイステイツクレバーに隣
   接したモニターTVを含む実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載の遠隔制御装置。