JPH05321903A - 油圧サーボ式遠隔操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷の大小や、起動部と受動部との間の距離
の大小にかかわらず小さな操作力で遠隔操縦を行なうこ
とができる油圧サーボ式遠隔操縦装置を得る。 【構成】 操作ハンドル17による操作が可能な切換弁４
を嵌挿したサーボバルブピストン１とこれにピニオン５
を介して機械的に連結されたサーボピストン２とを起動
部Ａに設け、受動部Ｂの受動シリンダ内に受動ピストン
８を設け、起動部Ａと受動部Ｂとを接続管22,23で連結
する一方、操作ハンドル17で切換弁４を直接手動操作し
てポンプユニットＥの圧油を直接または起動部Ａのサー
ボピストン２を作動させて受動部Ｂに供給することによ
り、小さい操作力でレバー10を介して大きな負荷を駆動
できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば船舶に搭載され
る甲板機械等の発停操作および速度制御に好適な油圧式
サーボ遠隔操縦装置に関する。なお、甲板機械等の遠隔
操縦に限らず遠隔での操作を必要とする全ての機械に適
用可能である。

【０００２】

【従来の技術】従来油圧で遠隔操作する場合、移動油量
に応じた運動を伝達する同一容積型の伝達機構が一般に
用いられているが、負荷が大きくなると直接手動操作で
きなくなるので、この場合油圧サーボ装置と組合わせて
操縦するようにしたものが用いられている。

【０００３】その１例を示す図３において、符号Ａは起
動部を、符号Ｂは受動部をそれぞれ示している。また符
号Ｃは油圧サーボ用ポンプユニットからの圧油で動くサ
ーボシリンダを、符号Ｄは起動用シリンダ（後述）の左
右の回路の差圧によって動く切換弁を示していてサーボ
シリンダＣに対する圧油供給の方向切換を行なう。さら
に符号ＥはサーボシリンダＣへの圧油供給用ポンプユニ
ットを示している。

【０００４】起動部Ａは起動用シリンダ31をそなえ、こ
の起動用シリンダ31は受動部Ｂの受動用シリンダ36aお
よび切換弁Ｄと連管により並列回路になるよう接続さ
れ、受動用シリンダ36aのピストン36と機械的に連結さ
れたサーボシリンダＣのピストン37は受動部Ｂのシリン
ダ36a内に設置され、切換弁Ｄが作動するとポンプユニ
ットＥから圧油供給を得て、左右いずれかの方向に動か
し得るようになっている。

【０００５】ここで、起動用シリンダ31のピストン32を
操作ハンドル34で矢印方向に中立位置より右方向に動か
したとすると、起動用シリンダ31内においてピストン32
の右側の油室35aの油圧が高くなり、逆に左側の油室35
の油圧は低くなる。この起動用シリンダ31のピストン32
の左右の油室は、上述のように管40,41で受動部Ｂのピ
ストン36の左右および切換弁Ｄの弁位置切換用の左右の
圧力室38,38aに並列に接続されているが、受動用シリン
ダ36aの方は、そのシリンダ負荷およびサーボシリンダ
Ｃのピストン37両側の大きな負荷に直結されているた
め、ピストン36の左右の油室に上記の圧力差があっても
動くことができず、負荷の小さな切換弁Ｄの弁のみが矢
印ｄの方向に動かされポンプユニットＥの吐出側とサー
ボシリンダＣとの間の配管路が連結される。その結果サ
ーボシリンダＣの左室43に圧油が送られ、サーボシリン
ダＣの右室43aは、油タンク16に連結されてピストン37
は図示されていない負荷および受動部Ｂのピストン36を
図示ｂ矢印の方向に移動させる。受動部Ｂのピストン36
が矢印ｂの方向に動くと、切換弁Ｄと起動用シリンダ31
との間の配管により連通したシリンダ31,36aおよび切換
弁Ｄの左右連通系は、その動いた量だけ油圧の不平衡が
消失して行き、起動部Ａのピストン32の移動量と受動部
Ｂのピストン36の移動量とが同じになっとき両側の油圧
は全く平衡し、切換弁Ｄの弁部39は中立位置に戻り、サ
ーボシリンダＣへ送られるポンプユニットＥからの供給
油が遮断される。

【０００６】このようにして起動部Ａで操作したピスト
ン32の移動量だけサーボシリンダＣのピストン37および
受動部Ｂのピストン36を動かすことができ、直動式の油
圧遠隔操縦装置に比べ大きな負荷を小さな起動力で楽に
動かすことができる。起動部Ａでピストン32を逆方向に
動かせば、同様の作動原理によりサーボシリンダＣのピ
ストン37および受動部Ｂのピストン36は、上述の逆方向
に運動することは言うまでもない。

【０００７】なお、図３中の符号33は操作ハンドル34と
一体なピニオンを示しており、ピニオン33はピニオン32
に形成されたラックに噛合して操作ハンドル34によるピ
ニオン33の回転をピストン32の往復動に変換するもので
ある。また符号13は油圧ポンプ、符号14は電動機、符号
15はリリーフ弁、符号16はオイル溜めをそれぞれ示して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来の装置では、切換弁Ｄの切換操作は、起動部Ａの
ピストン32の手動操作で生じるピストン32の左右の油室
35,35aの不平衡油圧によって行なわれるため、起動部Ａ
と受動部Ｂとの距離が大きくなるに従い、相互連管の管
内抵抗が無視できなくなり、負荷の大小に関係なく大き
な起動操作力が必要となる。したがって、油圧サーボ式
遠隔操縦装置であっても使用条件によっては使用できな
いケースがある。

【０００９】また、気温の変化による作動油の膨張、収
縮、装置内のパッキンの隙間からの微少な漏れ等によ
り、起動部Ａと受動部Ｂとの間に位相ずれを生じるの
で、図示しない調相弁により左右の回路を連通させて調
整を行なっているが、装置の連続操作および気温の変化
が激しい場合は、このような操作を度々行なうことは非
常に繁雑であり、また、時には位相ずれが大きくなり逆
位相にもなりかねず、このような不具合が重大事故を発
生させる恐れがある。また、気温が低下した場合、作動
油が収縮し、この場合に作動油の補給が行なわれなけれ
ば回路が負圧となり、配管継手等から空気を吸入して装
置の作動が不安定になる。本発明は、このような問題点
の解決をはかった油圧サーボ式遠隔操縦装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の油圧式サーボ遠隔操縦装置は、油圧サーボ
式遠隔操縦装置において、操作ハンドルを有する起動部
と同起動部から供給される圧油により駆動される負荷駆
動用レバーを有する受動部と上記圧油の供給源としての
圧油供給用ポンプユニットとをそなえ、上記起動部がサ
ーボバルブシリンダとサーボシリンダとをそなえるとと
もに、上記サーボバルブシリンダに中空のサーボバルブ
ピストンが往復動可能に嵌挿され同サーボバルブピスト
ンの中空部に上記操作ハンドルで操作される切換弁が嵌
挿される一方、上記サーボシリンダに起動部ピストンが
往復動可能に嵌挿され、上記受動部が受動部シリンダと
同受動部シリンダに往復動可能に嵌挿された中空の受動
部ピストンをそなえるとともに、同受動部ピストンの中
空部にその左右両側から摺動可能に嵌挿されて同受動部
ピストンの移動時に同受動部ピストンの左右の受圧面に
面積差を発生可能な一対の差動ピストンと上記受動部ピ
ストンの往復動を上記レバーに伝達する伝動機構とをそ
なえ、上記切換弁の中立位置から一方向への移動時に上
記ポンプユニットから圧油を上記受動部シリンダ内の一
方の油室に供給するとともに、反対方向への移動時に上
記ポンプユニットから圧油を上記サーボシリンダ内の一
方の油室に供給し起動部ピストンを移動させて上記サー
ボシリンダ内の反対側の油室の作動油を上記受動部シリ
ンダ内の他方の油室に供給するように、上記の起動部と
受動部とが接続されていることを特徴としている。

【００１１】

【作用】上述の本発明の油圧式サーボ遠隔操縦装置で
は、起動部のサーボバルブピストン内に嵌装された切換
弁を一方向へ操作すると、ポンプユニットからの圧力油
が受動部シリンダ内の受動部ピストンの一方に作用して
負荷を動かす。また、これと逆方向に切換弁を操作する
と、ポンプユニットからの圧力油が起動部のサーボシリ
ンダ内の起動部ピストンに作用し、これによる起動部ピ
ストンの運動が同ピストンの反対側の作動油を押して受
動部シリンダ内の受動部ピストンの他方に作用して負荷
を動かす。この時、切換弁には他のいかなる要因も無関
係であり、負荷の大小あるいは起動部・受動部間の配管
長さに影響されないので常に等しい小さな力で操作する
ことができる。また、切換弁を中立の位置に戻せば、受
動部ピストンに嵌挿された差動ピストンの作用により、
受動部ピストンは自動的に中立位置に戻され、位相にず
れを生じることがなく、したがって別の手段で位相の調
整を行なう必要がない。

【００１２】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
油圧式サーボ遠隔操縦装置について説明すると、図１は
中立時を示す模式図、図２は作動時を示す模式図であ
る。なお、図１，図２中図３と同じ符号はほぼ同一の部
材を示している。この実施例の油圧式サーボ遠隔操縦装
置は、起動部Ａ、受動部ＢおよびポンプユニットＣとか
ら構成されている。

【００１３】図１において、符号３は起動部Ａを構成す
るボディを示しており、このボディ３の内部をほぼ等分
に仕切ってサーボシリンダ２aとサーボバルブシリンダ
１aとを形成する仕切壁３aが設けられている。サーボバ
ルブシリンダ１aにサーボバルブピストン１がまたサー
ボシリンダ２aに起動部ピストン２がそれぞれ往復動可
能に嵌挿され、サーボバルブピストン１と起動部ピスト
ン２とがそれらの外周面に形成されたラック１b,２bに
噛合するピニオン５を介して互いに連結されており、起
動部ピストン２が左右の油室内の差圧により左右方向に
運動すると、サーボバルブピストン１もそれにつれて反
対方向へ変位するようになっている。

【００１４】起動部Ａに操作ハンドル17が設けられてい
て、この操作ハンドル17はリンク部材17aを介してサー
ボバルブピストン１の中空部内に嵌挿された切換弁４に
接続され、切換弁４を図の左右方向に移動させる操作が
行なわれるようになっている。なお、サーボバルブピス
トン１の左右の両油室は、タンクライン18につながって
おり、サーボバルブピストン１が移動しても両油室内に
圧力差が生じないようになっている。

【００１５】また、操作ハンドル17の動く方向および操
作量によって、後述するように圧油供給用ポンプユニッ
トＥからの圧力油の流れ方向および量が制御される。ま
た、切換弁４はスプリング等の手段によって操作ハンド
ル17を中立位置に復帰させる機能を有し、操作者が操作
ハンドル17から手を離すと、切換弁４は中立位置に戻
る。

【００１６】切換弁４の圧油供給用ポンプユニットＥ側
の入口ポートは、一方はポートユニットＥの圧油側Ｐに
つながり、他方は戻りラインのタンク側Ｒにつながって
いて、サーボバルブピストン１および切換弁４がどの位
置にあっても、切換弁４のポンプユニットＥ側ポートに
対し圧力油の授受ができるようになっている。切換弁４
のアクチュエータ側回路、すなわち出口ポートについて
は、一方のポートはサーボバルブピストン１およびボデ
ィ３の内部油路24および起動部Ａ，受動部Ｂ間の接続管
23を通じて、受動部Ｂの一方の油室７aにつながってお
り、また他方のポートは通路25を通じて起動部ピストン
２の左側の油室26につながっている。ピストン２の右側
の油室27は接続管22を通じて受動部Ｂの他方の油室７b
につながっている。

【００１７】一方受動部Ｂの受動部シリンダ７には、中
空の受動部ピストン８が往復動可能に配設され、受動部
ピストン８の往復運動がピストンの外周面に形成された
ラック８aと噛み合うピニオン９を通じ、キー20を介し
てピニオン軸19、負荷駆動用レバー10を経て回転運動と
して外部に伝達されるようになっている。受動部ピスト
ン８の中空部には、左右両側端からそれぞれ差動ピスト
ン11a,11bが嵌挿されている。

【００１８】差動ピストン11a,11bにはそれぞれ受動部
ピストン８の側面および受動部シリンダ７に設けられた
支持板12に当接可能な内側突起111a,111bおよび外側突
起112a,112bが突設されていて、これらの各突起は、中
立時に受動部ピストン８の側端面および受動部シリンダ
７に設けられた支持板12にそれぞれ当接している（図１
の状態）。支持板12には穴21が設けられ作動油が支持板
12の内外を自由に通過できるようになっている。

【００１９】圧油供給用ポンプユニットＥは、油圧ポン
プ13、電動機14、圧力油リリーフ弁15および油タンク16
をそなえていて、受動部Ｂのピストン８または起動部Ａ
のサーボシリンダのピストン２と、それらのピストンに
かかる負荷とを円滑に作動せしめるポンプ能力を有する
ものである。

【００２０】上述の構成において、操作ハンドル17を操
作して、切換弁４を中立位置から左側へ移動させると、
切換弁４のポート接続変更により、ポンプユニットＥか
らの圧油がサーボバルブピストン１、切換弁４を経てサ
ーボピストン２の左側の油室26に流入し、サーボピスト
ン２を右側方向に動かす。サーボピストン２が右に動く
とサーボシリンダ２aの右側の油室27内の作動油が押し
出され、接続管22を経て受動部ピストン８の左側の油室
７bに流入し、受動部ピストン８を右側の方向に動か
す。

【００２１】それに従って受動部ピストン８のラック８
aに噛み合うピニオン９は回転し、ピニオン軸19に取付
けたレバー10を動かし、これに連結された負荷に運動を
伝え、負荷を駆動することができる。また、起動部Ａ内
のサーボピストン２が上述の作動に従い右側方向に移動
すれば、起動部Ａ内のサーボピストン２とサーボバルブ
１とは機械的に反対方向へ連動して移動するので、サー
ボピストン２と等量だけ、すなわち切換弁４が中立位置
になるまでサーボバルブピストン１も移動し、サーボピ
ストン２および受動部ピストン８の左右の両油室７a,７
bの油圧の不平衡が消失して行き、受動部ピストン８は
自動的に停止する。

【００２２】切換弁４をこれと反対方向に動かすと、上
述の説明と反対の作動をする（図２参照）。但しこの場
合、ポンプユニットＥからの圧油は、サーボバルブピス
トン１、切換弁４を経て、接続管23を通って受動部シリ
ンダ７の右側の油室７bに入り、受動部ピストン８を左
側に動かす。これによって、受動部ピストン８のラック
８aに噛み合うピニオン９が回転し、ピニオン軸19に取
付けたレバー10を動かし、これに連結された負荷を駆動
する。

【００２３】切換弁４を中立位置に戻すと、受動部ピス
トン８の両端に嵌装された自動復帰用差動ピストン11a,
11bのため、受動部ピストン８の左右に受圧面積に差が
発生する。そして受動部ピストン８の受圧面積差がなく
なる中立位置にまで自動的に復帰して、停止する。

【００２４】この点を詳述すると、切換弁４を中立位置
に戻すと、受動部ピストン８も中立位置に戻るはずてあ
るが、作動油の膨張、収縮、リーク等により位相のずれ
が発生した場合、受動部ピストン８は中立位置からいず
れかの側にずれることになる。そして、受動部ピストン
８が図２のようなずれ状態にあるとすると、右側の差動
ピストン11bは外側突起112bが支持板12に当接すること
により邪魔されて左方向へ移動することができない。一
方左側の差動ピストン11aの内側突起111aが受動部ピス
トン８の左端面に当接し、かつ受動部ピストン８と共に
右方向へ移動可能である。

【００２５】したがって、この状態のもとでは、受動部
ピストン８に関しその右側の受圧面積と左側の受圧面積
に差（それは差動ピストン11aあるいは11bの断面積に相
当する）が生じていて、この受圧面積の差により受動部
ピストン８が左方向へ押動される。そしてこの移動は、
受動部ピストン８の右端面に内側突起112bが当接して受
動部ピストン８の両側の受圧面積が等しくなったとき、
すなわち図１に示した中立位置に到達したときに停止す
る。

【００２６】このようにして、作動中、停止中にかかわ
らず、油温変化、リーク等による油圧回路内の作動油の
体積変化は、受動部ピストン８の両端部に加えられる油
圧によって、自動的に調整される。このように、この実
施例のものでは、遠隔操縦が切換弁４を直接手動で操作
することによって行なわれる。

【００２７】そしてこの場合、切換弁４の操作には他の
いかなる要因も無関係であり、負荷の大小、配管の長さ
に影響されることがないので、常に等しい小さな操作力
で操作を行なうことができる。また、切換弁４を中立の
位置に戻せば、負荷は自動的に中立位置に戻され、かつ
いかなる場合でも位相にずれを生じることがなく、した
がって位相調整のための手段を必要としない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の油圧サー
ボ式遠隔操縦装置によれば次のような効果ないし利点が
得られる。 (1) 負荷の大小や起動器、受動器間の距離のいかんにか
かわらず、起動部内の切換弁の手段操作によって大きな
負荷の場合でも常に等しい小さな操作力で遠隔操縦を行
なうことができる。 (2) 起動部の切換弁を中立の位置に戻すと、受動部の負
荷駆動用レバーが自動的に中立位置に戻り、気温の変化
による作動油の膨張、収縮に影響されず、常に正しい位
相のもとに操作が行なわれるので、従来装置のように調
相のための付属品が不要となり、かつ保守点検も容易に
行なえることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての油圧サーボ式遠隔操
縦装置の中立時を示す要部断面模式図。

【図２】同作動時を示す要部断面模式図。

【図３】従来の油圧サーボ式遠隔操縦装置の要部断面模
式図。

【符号の説明】

１ サーボバルブピストン １a サーボバルブシリンダ ２ 起動部ピストン ２a サーボシリンダ ３ ボディ ４ 切換弁 ５ ピニオン ６ ロッド ７ 受動部シリンダ ８ 受動部ピストン ９ ピニオン 10 負荷駆動用レバー 11a,11b 差動ピストン 13 油圧ポンプ 14 電動機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧サーボ式遠隔操縦装置において、操
   作ハンドルを有する起動部と同起動部から供給される圧
   油により駆動される負荷駆動用レバーを有する受動部と
   上記圧油の供給源としての圧油供給用ポンプユニットと
   をそなえ、上記起動部がサーボバルブシリンダとサーボ
   シリンダとをそなえるとともに、上記サーボバルブシリ
   ンダに中空のサーボバルブピストンが往復動可能に嵌挿
   され同サーボバルブピストンの中空部に上記操作ハンド
   ルで操作される切換弁が嵌挿される一方、上記サーボシ
   リンダに起動部ピストンが往復動可能に嵌挿され、上記
   受動部が受動部シリンダと同受動部シリンダに往復動可
   能に嵌挿された中空の受動部ピストンをそなえるととも
   に、同受動部ピストンの中空部にその左右両側から摺動
   可能に嵌挿されて同受動部ピストンの移動時に同受動部
   ピストンの左右の受圧面に面積差を発生可能な一対の差
   動ピストンと上記受動部ピストンの往復動を上記レバー
   に伝達する伝動機構とをそなえ、上記切換弁の中立位置
   から一方向への移動時に上記ポンプユニットから圧油を
   上記受動部シリンダ内の一方の油室に供給するととも
   に、反対方向への移動時に上記ポンプユニットから圧油
   を上記サーボシリンダ内の一方の油室に供給し起動部ピ
   ストンを移動させて上記サーボシリンダ内の反対側の油
   室の作動油を上記受動部シリンダ内の他方の油室に供給
   するように、上記の起動部と受動部とが接続されている
   ことを特徴とする、油圧サーボ式遠隔操縦装置。