JPH10227047A - 作業機械の遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御信号送信装置から作動制御手段に送信さ
れる１サイクルの信号送信時間が格別長くならずに、所
定の作動手段の微細な操作できるようにする。 【構成】 制御信号送信装置２０側では、左右の走行用
油圧モータ，旋回用油圧モータ及びブレードの昇降用油
圧シリンダからなる第２群の作動手段について、判定部
２４ａ〜２４ｄで操作レバー２１の操作量に応じたそれ
ぞれ２ビットの制御信号を生成して送信する。作動制御
装置４０側では、受信した制御信号から交番パルス合成
部４９で交番パルスを生成して、操作レバー２１の不感
帯領域Ａの範囲内で油圧アクチュエータの方向切換弁は
中立位置に保持され、微操作領域Ｂでは、交番パルスが
出力されて、方向切換弁の断続的切換により油圧アクチ
ュエータが微小動作状態で作動し、最大操作領域Ｃで
は、方向切換弁が完全に切り換わって、油圧アクチュエ
ータはフル作動状態となるように制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル等の作業機械を遠隔操作で作動させるための作業機械
の遠隔操作装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】作業機械の一例として、例えば油圧ショ
ベルは、土木工事等を行うために用いられるが、この土
木工事には、例えば災害地における復旧工事その他の工
事も含まれる。例えば、地震により半倒壊状態にある構
築物を除去や撤去等の作業を行ったり、火山の噴火後に
おいて、再度の噴火のおそれがある場所で瓦礫を処理し
たする場合にも油圧ショベルが用いられ、さらに工場災
害等により有毒なガスや粉塵が存在したり、高い熱が発
生している場所の復旧作業を行うこともある。このよう
な災害地では、油圧ショベルの運転室にオペレータが搭
乗してその操作を行うと、二次災害が発生する等のおそ
れがあることから、油圧ショベルにはオペレータが搭乗
せず、遠隔操作により安全な場所から油圧ショベルの作
動を制御する。このために、遠隔操作装置が用いられる
が、この遠隔操作装置としては、遠隔地に設置される制
御信号発生装置と、油圧ショベルに搭載した作動制御装
置とから構成され、制御信号発生装置から作動制御装置
への信号の伝達は、無線または有線からなる通信手段で
行うようにしている。特に、無線通信は油圧ショベルと
遠隔操作装置との相対位置関係等に制約が少ないことか
ら、無線通信手段により制御するのが一般的である。

【０００３】ところで、油圧ショベルは、周知のよう
に、下部走行体に旋回可能に設けた上部旋回体から構成
され、上部旋回体にはブーム，アーム及びバケット等の
フロントアタッチメントからなるフロント作業機構が設
けられ、また下部走行体にはブレードが設けられる場合
もある。このように構成することによって、下部走行体
により車両が自走し、上部旋回体を旋回させることによ
って、フロント作業機構を所望の方向に向けることがで
きる。また、所定の位置において、フロント作業機構や
ブレードを作動させることによって、土砂の掘削や瓦礫
の除去、さらには構築物の破砕等の作業を行うことがで
きる。

【０００４】油圧ショベルにあっては、下部走行体によ
る走行駆動（ここで、下部走行体としては、左右の履帯
から構成され、これら左右の履帯はそれぞれ独立に作動
する）は油圧モータで行われ、上部旋回体の旋回も油圧
モータにより行われる。また、フロント作業機構を構成
するブーム，アーム及びバケットは、それぞれ油圧シリ
ンダで駆動され、さらにはブレードの昇降駆動も油圧シ
リンダで行われる。以上の油圧モータ及び油圧シリンダ
からなる油圧アクチュエータが油圧ショベルにおける走
行，旋回，作業等を行う機構を作動させるための作動手
段である。これら油圧アクチュエータは油圧ポンプから
の圧油を供給することにより作動するものであり、この
ために方向切換弁を備え、油圧ポンプから供給される圧
油は、この方向切換弁を介して各油圧アクチュエータに
供給される。

【０００５】油圧ショベルの各機構を作動させるため
に、上部旋回体には運転室が設けられており、この運転
室には操作レバー等の操作手段が設けられ、オペレータ
は、この操作手段を操作することにより各方向切換弁の
切り換えを行う。操作手段は方向切換弁と直結されては
おらず、パイロット作動式の方向切換弁を用いて、常時
においては、方向切換弁を中立位置に保持しておき、左
右いずれかのパイロット部にパイロット信号が供給され
ると、この方向切換弁が切り換わって、油圧アクチュエ
ータに圧油を供給することができる。従って、操作手段
は方向切換弁にパイロット信号を供給する構成となって
いる。

【０００６】ここで、操作手段から供給されるパイロッ
ト信号に基づいて方向切換弁はＯＮ，ＯＦＦ的に制御さ
れるものではなく、操作手段の操作量に応じて方向切換
弁が比例的に制御される。操作手段として、例えば操作
レバーは常時には中立位置に保持されており、この操作
レバーを所定の方向に傾けると、パイロット信号が方向
切換弁に供給されるが、この操作レバーの角度に応じて
方向切換弁の切り換え位置が変化することになる。これ
によって、油圧アクチュエータの作動速度を制御するこ
とができる。即ち、操作レバーを傾けた時に、その角度
が小さい場合には油圧アクチュエータは低速で作動し、
その角度を大きくすると、それに比例して方向切換弁が
変位し、油圧アクチュエータの作動速度が高速化すると
いうように、油圧アクチュエータの速度が変化する。操
作レバーを所定角度まで操作すると、方向切換弁が完全
に切り換わることになり、油圧アクチュエータは最高速
度で作動することになる。従って、油圧アクチュエータ
の作動停止状態から、操作手段を操作すると、その操作
量に応じて比例的に制御される比例制御状態となり、さ
らに完全に切り換わるフル作動状態となる。

【０００７】遠隔操作で油圧ショベルを作動させるに
は、制御信号発生装置に操作手段を設けて、この操作手
段の操作に基づいて方向切換弁に対する制御信号を作り
出して、油圧ショベル側に設けた作動制御装置に送信
し、この作動制御装置で受信された制御信号に基づい
て、各方向切換弁が切り換えられる。制御信号発生装置
から送信されるのは、少なくとも、左右の走行用油圧モ
ータの各々の前進及び後進に関する制御信号と、上部旋
回体３の右旋回及び左旋回に関する制御信号と、ブーム
シリンダ，アームシリンダ及びバケットシリンダの伸長
及び縮小に関する制御信号と、ブレード用のシリンダの
上げ及び下げの制御信号とが必要となる。これら各油圧
アクチュエータへの制御信号を無線で送信する場合に、
シリアル通信で伝送される。しかも、信号の安定性，ノ
イズ等による誤動作防止等の観点から、好ましくはデジ
タル信号で送信する。ここで、油圧アクチュエータの制
御性を向上させるには、比例制御状態の範囲で微小な制
御を可能にしなければならず、制御信号発生装置側から
送信される制御信号のビット数が膨大な量になってしま
う。従って、前述した全ての油圧アクチュエータを微細
に制御しようとすると、シリアル通信で送信される制御
信号のサイクルは極めて冗長なものとなる。

【０００８】ところで、油圧ショベルによる作業はフロ
ント作業機構により行われるものであり、従って作業性
の観点からは、このフロント作業機構を構成するブー
ム，アーム及びバケットは微細に制御しなければならな
い。これに対して、下部走行体による走行や、上部旋回
体の旋回、さらにブレードの作動は、微細に制御しなく
とも、実際に作業を行うには格別の支障を来さない。以
上のことから、シリアル通信により伝送される制御信号
としては、微細に制御する必要のある作動手段と、微細
に制御しなくとも良い作動手段とをそれぞれの群に分け
ることができる。そして、微細に制御する必要のある作
動手段を第１群の作動手段として、信号の割り当てを多
く取って、微細制御を可能となし、また微細に制御しな
くとも良い作動手段を第２群の作動手段として、信号の
割り当てを少なくして、信号送信サイクルを短縮するこ
とができる。デジタル信号で送信する場合には、第１群
の作動手段に対する制御信号を必要な程度の微細制御性
を持たせるために８ビット程度の信号となし、第２群の
作動手段に対する制御信号は１ビット信号とするように
構成している。これによって、第１群の作動手段は多段
階的に制御できるようになり、また第２群の作動手段は
ＯＮ，ＯＦＦ的な制御が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】第２群の作動手段は、
通常の状態ではＯＮ，ＯＦＦ的に制御しても、格別の支
障を来すことはないが、なおその作動速度を抑制する必
要がないとは言えない。即ち、操作手段が操作される
と、この操作手段により作動する作動手段としての油圧
アクチュエータが直ちに作動したり、停止したりするの
ではなく、ある種の時間遅れが生じる。この時間遅れが
生じる要因としては、入力操作に基づいて電気信号に変
換される時間と、送信時間及び油圧ショベルの作動制御
装置側で受信してから方向切換弁の切り換わるまでに要
する時間がある。この時間遅れは常に一定であるが、さ
らに信号送信の１サイクルの間のどのタイミングで操作
手段が操作されたかによる時間遅れもある。この種の時
間遅れは操作のタイミングに応じて変化する可変な時間
遅れであり、最大限１サイクル分だけ遅れることがあ
る。従って、一定の時間遅れと操作のタイミングに基づ
く可変な時間遅れの合計の時間遅れが生じることから、
操作手段が操作されてから実際に方向切換弁が切り換わ
るまでの時間遅れは全体で見れば可変なものとなる。

【００１０】例えば、上部旋回体を旋回させる場合にお
いて、旋回モータは第２群の作動手段であるから、一定
の速度、即ち最高速度で旋回することになる。そして、
所定の位置で旋回を停止させる場合には、制御信号発生
装置側の操作手段としての操作レバーを中立位置に戻す
ようにするが、操作レバーを操作してから実際に旋回が
停止するまでに、可変な時間遅れがあり、かつ旋回は最
高速度で行われる。従って、この可変な時間遅れの間に
オーバーランすることになり、あるいは時間遅れを考慮
して所定の旋回位置に至る前に操作レバーを戻した時に
は、目的とする手前の位置で上部旋回体の旋回が停止し
てしまうこともある。ある程度ラフな位置で停止させれ
ば良い場合であればともかく、たとえ第２群の作動手段
であっても、ＯＮ，ＯＦＦ的な制御では正確な制御を行
えないと、位置制御を厳格にしようとする場合等におけ
る操作性が十分得られない。

【００１１】また、例えば上部旋回体が所定の方向を向
いている場合に、この上部旋回体を微小量旋回させる必
要が生じることがある。この場合に操作手段を操作を行
うと、上部旋回体が旋回するが、前述したような可変な
時間遅れがあるから、旋回の確認後に、操作手段を戻し
た場合には、操作手段を戻した後も旋回し続け、しかも
旋回速度は最高速度であることから、やはり微細な位置
制御を行えない。さらに、意図しないにも拘らず、ある
操作レバーを誤って操作してしまう場合もある。この場
合に、作動手段の作動が開始した時に、誤りに気がつい
て操作レバーを中立位置に戻したとしても、作動手段は
ある時間まで作動を続けることになり、しかもその動き
は最高速度で行われるから、予期した以上に作動手段が
動いてしまうことになって、作業の円滑性が損なわれる
等のおそれがある。

【００１２】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、１サイクルの信号送
信時間が格別長くなることがなく、第２群の作動手段の
微細な操作を可能にすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、複数の作動手段を備えた作業機械を遠
隔操作により作動させるために、これら各作動手段の操
作を行う複数の操作手段を備えた制御信号送信手段と、
この制御信号送信手段からの制御信号を受信して各作動
手段に駆動信号を与える作動制御手段とを備え、前記各
作動手段の性質により第１群の作動手段と第２群の作動
手段とに分けて、第１群の作動手段は、前記各操作手段
からの制御信号に応じて比例的に制御されるようにした
ものであって、前記作動制御手段には交番パルス発生手
段を設けて、前記制御信号送信手段からの第２群の作動
手段の制御信号と前記交番パルス発生手段により生成し
た交番パルスとにより、前記第２の作動手段を、停止状
態と、フル作動状態と、微小動作状態となるように制御
可能な構成としたことを特徴とするものである。

【００１４】第２群の作動手段は油圧アクチュエータで
構成し、各油圧アクチュエータには方向切換弁を介して
圧油が供給され、各油圧アクチュエータに対する圧油の
供給制御を行う方向切換弁を油圧パイロット方式で制御
する構成とするのが好ましい。そして、この油圧パイロ
ット部に切換弁を接続して、操作手段からの制御信号と
作動制御手段の交番パルス発生手段からの交番パルスと
により、切換弁を油圧パイロット部にパイロット信号を
供給しない状態と、パイロット信号を供給し続ける状態
と、パイロット信号を断続的に供給する状態とに切り換
え制御を行うようにすれば、断続開放状態により微小動
作状態を作り出すことができる。

【００１５】作動制御手段で交番パルスを生成するが、
この交番パルスは第２群の作動手段の作動を制御するた
めの操作手段から操作信号が出力されている限りは常に
交番パルスを出力させるか、また操作信号が出力された
後にタイマで設定された所定の時間だけ交番パルスを出
力するように構成しても良い。前者の場合には、第２群
の作動手段の作動を制御するための操作手段からの出力
信号を、この操作手段が操作されたか否かのデータを示
す第１のビット信号と、フル作動状態で操作されたか否
かのデータを示す第２のビット信号との２ビット信号と
なし、作動制御手段には、第１のビット信号が出力さ
れ、かつ第２のビット信号が出力されない状態の時に
は、交番パルス発生手段からの交番パルスに基づいて第
２の作動手段の微小動作を行うようにする。また、後者
の場合には、作動制御手段にタイマを持たせ、交番パル
ス発生手段からの交番パルスは、このタイマで設定され
た時間だけ出力されて、この間は第２群の作動手段は微
小動作する。従って、この場合には、第２群の作動手段
の制御信号は１ビット信号とすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１に作業
機械の一例としての油圧ショベルの遠隔操作装置の概略
構成を示す。なお、この遠隔操作装置は油圧ショベルを
遠隔操作するためにのみ用いられるのではなく、油圧ク
レーンその他の作業機械の遠隔操作装置としても用いる
ことができ、また作動手段としては、油圧モータ及び油
圧シリンダからなる油圧アクチュエータに限定されるも
のではなく、電動モータ等を制御するものでも良い。さ
らに、図面においては、フロントアタッチメントとして
バケットを装着したものを示したが、バケット以外のフ
ロントアタッチメント、例えば破砕機等を装着したもの
でも良い。さらにまた、制御信号は無線送信されるよう
にしたが、シリアル送信される限り有線送信を行う場合
にも適用できることは言うまでもない。

【００１７】図１において、１０は油圧ショベル、２０
は制御信号送信装置、４０は作動制御装置である。油圧
ショベル１０は、走行用油圧モータで駆動される左右の
履帯を備えた下部走行体１１と、旋回用油圧モータを備
えた旋回装置１２により下部走行体１１上に旋回可能に
装着した上部旋回体１３とを有し、上部旋回体１３に
は、この上部旋回体１３のフレームにブーム用油圧シリ
ンダ１４ａで俯仰動作可能に連結したブーム１４と、こ
のブーム１４の先端にアームシリンダ１５ａにより上下
方向に回動可能に連結したアーム１５と、このアーム１
５の先端にバケットシリンダ１６ａで回動可能に連結し
たバケット１６とからなるフロント作業機構１７が設け
られる。また、下部走行体１１を構成する両側の履帯の
間の位置には、ブレード１８が設けられており、このブ
レード１８は昇降用油圧シリンダにより上下動できるよ
うになっている。なお、左右の走行用油圧モータ，旋回
用油圧モータ及び昇降用油圧シリンダは図面上現れてい
ない。

【００１８】以上の構成を有する油圧ショベル１０には
作動制御装置４０が設けられ、制御信号送信装置２０は
油圧ショベル１０から離れた所望の位置に設置されてい
る。そして、制御信号送信装置２０からの制御信号が作
動制御装置４０に送信されて、この作動制御装置４０に
より油圧ショベル１０を構成する各機構、即ち下部走行
体１１による走行，上部旋回体１３の旋回，フロント作
業機構１７及びブレード１８の作動が制御される。ここ
で、作動制御装置４０で実際に制御するのは、フロント
作業機構１７を構成する各油圧シリンダ１４ａ，１５
ａ，１６ａと、左右の走行用油圧モータ，旋回用油圧モ
ータ及び昇降用油圧シリンダとからなる各油圧アクチュ
エータであり、従ってこれら各油圧アクチュエータが作
動手段となる。しかも、実際には、これら各油圧アクチ
ュエータに対して圧油の給排制御を行う方向切換弁の切
り換えにより油圧アクチュエータの制御が行われる。

【００１９】制御信号送信装置２０は、操作手段として
複数の操作レバー２１（図面では２本の操作レバーを示
す）と、この操作レバー２１の操作量、即ち中立位置か
らどの方向にどの程度傾けたかを検出して、その情報を
電気信号に変換する操作量検出部２２とを備えている。
ここで、操作量検出部２２は、例えば各操作レバー２１
の操作方向及び操作量をポテンショメータ等の検出手段
で検出するようになっている。この操作量検出部２２か
らの出力信号に基づいて前述した各機構が駆動される
が、最終的には各油圧アクチュエータにそれぞれ接続し
た方向切換弁にパイロット信号を供給することになる。

【００２０】操作量検出部２２からの出力信号は、その
一部はＡ／Ｄ変換器２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより操作
量に比例したデジタル信号が生成され、また他は判定部
２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより操作量が所定のレベルを
越したか否かが判定される。操作量検出部２２からの出
力信号をＡ／Ｄ変換器２３ａ，２３ｂ，２３ｃでデジタ
ル変換を行うと、比例的な制御信号が生成されて、油圧
アクチュエータの作動速度を微細に制御できる。また、
判定部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄからの出力信号
では、微細な制御信号は作り出すことはできないが、出
力信号が簡略化される。ここで、Ａ／Ｄ変換器２３ａ，
２３ｂ，２３ｃからの出力信号で制御されるのは、フロ
ント作業機構１７を構成するブーム１４，アーム１５及
びバケット１６をそれぞれ駆動する各油圧シリンダ１４
ａ，１５ａ，１６ａであり、従ってこれら油圧シリンダ
１４ａ，１５ａ，１６ａは第１群の作動手段となる。ま
た、左右の走行用油圧モータ，旋回用油圧モータ及びブ
レードの昇降用油圧シリンダは、判定部２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，２４ｄの出力信号で制御されるものであ
り、これらの油圧アクチュエータは第２群の作動手段と
なる。

【００２１】ここで、第１群の作動手段と第２群の作動
手段とに分けたのは、第１群の作動手段は制御の微細性
が優先され、第２群の作動手段では制御信号の単純化を
図るためである。一般に、油圧ショベル１０での作業は
フロント作業機構１７でお子なれることから、フロント
作業機構１７は微細に制御する必要がある。従って、フ
ロント作業機構１７における各作動手段である油圧シリ
ンダ１４ａ，１５ａ，１６ａは微細に制御される第１群
の作動手段とする。また、下部走行体１１による走行及
び旋回装置１２での旋回、さらにはブレード１８の昇降
は、直接的には作業とは関係がないものであり、それら
の油圧アクチュエータの制御はあまり微細である必要が
ないことから、第２群の作動手段としている。ただし、
第１群及び第２群の作動手段の区別は必ずしも以上のよ
うに設定しなければならない訳ではなく、要は機械にお
ける作業性等を考慮して適宜設定すれば良い。

【００２２】判定部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄで
は、操作レバー２１が操作された時に、その操作量が所
定量を越えたか否かの判定を行うものであって、その回
路構成は、例えば図２に示した構成とすることができ
る。この図から明らかなように、２つの比較器２４０，
２４１と、基準電圧発生部２４２，２４３とから構成さ
れる。操作レバー２１の操作に応じて操作量検出部２２
から電圧信号が出力されるが、比較器２４０，２４１に
おいて、この操作レバー２１からの出力信号が基準電圧
発生部２４２，２４３の電圧を越えたか否かの検出が行
われる。そして、操作レバー２１の操作による出力信号
が基準電圧発生部２４２で設定した電圧値以上になる
と、操作レバー２１が操作されたことが検出され、また
基準電圧発生部２４３に設定されている電圧以上になる
と、油圧アクチュエータはフル作動状態にまで操作され
たことが検出される。従って、操作レバー２１からの出
力信号が基準電圧発生部２４２の電圧値を越した時に、
比較器２４０から信号が出力され、この比較器２４０か
らの出力信号が下位ビット信号（即ち、第１のビット信
号）となる。また、基準電圧発生部２４３の電圧値以上
の出力がなされると、比較器２４１から信号が出力され
るが、この比較器２４１からの出力信号は上位ビット信
号（即ち、第２のビット信号）となる。

【００２３】判定部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄか
らの出力信号はデジタル信号出力部２５に伝送されて、
それぞれ２ビットで、合計８ビットのデジタル信号が生
成される。一方、各Ａ／Ｄ変換器２３ａ，２３ｂ，２３
ｃからは８ビットのデジタル信号が出力され、デジタル
信号入力部２５からの出力信号と共に、データバス２６
を介してＲＡＭ（Random Access Memory）２７に取り込
まれる。そして、ＲＯＭ（Read Only Memory）２８に予
め定められた手順に基づいてＣＰＵ（CentralProcessin
g Unit ）２９で、図３に示したように、ヘッダ部と所
要の信号データ系列及びチェックビットからなる１サイ
クルのデジタル信号が生成されて、この信号は送信器３
０から繰り返しシリアル送信がなされる。ここで、各Ａ
／Ｄ変換器２３ａ，２３ｂ，２３ｃからそれぞれ８ビッ
トのデジタル信号が出力されるようにしたが、制御の微
細性に関する要請と、１サイクルの信号列の長さとの関
係で、各々に割り当てられる信号のビット数は適宜設定
することができる。

【００２４】油圧ショベル１０側に設けた作動制御装置
４０は、制御信号送信装置２０の送信器３０からの制御
信号を受信する受信器４０ａを有し、この受信器４０ａ
で受信した信号はデータバス４１を介してＲＡＭ４２に
取り込まれ、ＲＯＭ４３に設定された手順で、ＣＰＵ４
４で各油圧アクチュエータへの制御信号に変換されて、
第１の作動手段を構成する各油圧シリンダ１４ａ，１５
ａ，１６ａへの制御信号、及び第２の作動手段を構成す
る左右の走行用油圧モータ，旋回用油圧モータ及びブレ
ードの昇降用油圧シリンダへの制御信号がそれぞれ生成
される。

【００２５】前述した第１の作動手段を構成する各油圧
シリンダ１４ａ，１５ａ，１６ａに対する伸長方向及び
縮小方向に対する制御信号は、Ｄ／Ａ変換器４５ａ，４
５ｂ，４５ｃによりアナログ信号に変換されて、それぞ
れ各一対からなる信号増幅器４６ａ，４６ｂ，４６ｃで
増幅されて、比例電磁弁４７ａ，４７ｂ，４７ｃに伝送
される。ここで、この制御信号に基づいて作動する油圧
アクチュエータは油圧シリンダ１４ａ，１５ａ，１６ａ
であるから、比例電磁弁４７ａ，４７ｂ，４７ｃには、
方向切換弁をどの方向に、どの程度変位させるかという
動作制御が行われ、これによって、油圧シリンダが制御
された速度で伸長したり、縮小したりする。このように
比例的な動作制御信号が得られる結果、油圧シリンダ１
４ａ，１５ａ，１６ａで駆動されるブーム１４，アーム
１５及びバケット１６は所望の速度で動作することにな
り、その制御性が良好になる。

【００２６】一方、第２の作動手段における左右の走行
用油圧モータ，旋回用油圧モータ及びブレードの昇降用
油圧シリンダに対する制御信号は、デジタル信号出力部
４８に取り込まれる。そして、このデジタル信号出力部
４８で各々の制御信号に分離されて、交番パルス合成部
４９で交番パルスと合成される。この交番パルス合成部
４９は、図４に示したように、交番パルス発生部４９０
とＡＮＤ回路４９１及びＯＲ回路４９２とを有し、デジ
タル信号出力部４８からの上位ビット信号伝送ライン４
９３と下位ビット信号伝送ライン４９４のうち、下位ビ
ット信号伝送ライン４９２からの信号は、交番パルス発
生部４９０からの交番パルスと共にＡＮＤ回路４９１に
取り込まれる。ここで、操作レバー２１が所定角度以上
操作されない限りは、上位ビット信号伝送ライン４９３
及び下位ビット信号伝送ライン４９４からの出力レベル
はＬ（ロー）であり、操作レバー２１がある角度傾けら
れると、下位ビット信号伝送ライン４９４からの出力レ
ベルがＨ（ハイ）となり、操作レバー２１がほぼ最大角
度まで傾けられると、上位ビット信号伝送ライン４９３
及び下位ビット信号伝送ライン４９４は共にＨレベルの
出力状態となる。

【００２７】従って、下位ビット信号のレベルがＬであ
れば、ＡＮＤ回路４９１からの出力のレベルはＬとなる
が、下位ビット信号のレベルがＨになると、ＡＮＤ回路
４９１の出力信号は交番パルスとなる。一方、このＡＮ
Ｄ回路４９１からの出力側は、上位ビット信号と共にＯ
Ｒ回路４９２に取り込まれる。この結果、交番パルス合
成部４９からの出力信号のレベルは、下位ビット信号及
び上位ビット信号が共にＬレベルであればＬとなり、下
位ビット信号の出力レベルがＨで上位ビット信号のレベ
ルがＬであると、ＡＮＤ回路４９１からの交番パルス信
号がそのまま出力される。さらに、上位ビット信号のレ
ベルがＨになると、上位ビット信号、即ち交番パルス合
成部４９の出力レベルはＨとなる。以上のことから、デ
ジタル信号出力部４８からの上位ビット，下位ビットか
らなる２ビット信号に基づいて、交番パルス合成部４９
の出力信号は図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれか
の波形の信号となり、この交番パルス合成部４９からの
信号に基づいて、第２群の作動手段を構成する各油圧ア
クチュエータの作動が制御される。

【００２８】ここで、第２群の作動手段を構成する左右
の走行用油圧モータ，旋回用油圧モータ及びブレードの
昇降用油圧シリンダの作動としては、３個の油圧モータ
の一方向への回転及びそれとは逆方向への回転と、１個
の油圧シリンダの伸長方向及び縮小方向への作動という
ように、８種類の制御信号により制御される。従って、
交番パルス合成部４９により３つの態様を有する８つの
制御信号が出力され、これら各制御信号は、それぞれ信
号増幅器５０ａ〜５０ｈにより増幅されて、制御部５１
ａ〜５１ｈに入力され、この制御部５１ａ〜５１ｈから
の信号に基づいてこれら第２群の作動手段の作動が制御
され、例えば制御部５１ａ，５１ｂからの出力信号によ
り旋回用油圧モータの作動が制御され、制御部５１ｃ，
５１ｄからの信号で左側の走行用油圧モータが、制御部
５１ｅ，５１ｆからの信号により右側の走行用油圧モー
タの作動が制御される。さらに、制御部５１ｇ，５１ｈ
からの信号でブレードの昇降用油圧シリンダの作動が制
御される。

【００２９】油圧アクチュエータの作動は、それに接続
した方向切換弁により行われ、この方向切換弁に対する
パイロット信号により制御されるものである。従って、
操作手段としての操作レバー２１が中立位置にある時に
は（通常、操作手段には不感帯領域が設けられ、完全に
中立位置にある状態からこの操作レバー２１が多少傾い
た位置を含む）、不感帯領域Ａの範囲内であり、交番パ
ルス合成部４９からの出力信号波形は図５の（ａ）のよ
うに出力レベルがＬである。従って、制御対象となる方
向切換弁は中立位置に保持されて、油圧アクチュエータ
は停止した状態に保たれる。操作レバー２１が不感帯領
域Ａを越えて操作されると、微操作領域Ｂに入り、この
時の出力信号波形は、図５の（ｂ）で示したように、
Ｌ，Ｈの交番パルスとなって、油圧アクチュエータが微
小動作状態で作動するように方向切換弁の切り換えが行
われる。さらに、微操作領域Ｂを越して、操作端の位置
までは最大操作領域Ｃであり、この時には交番パルス合
成部４９からは図５の（ｃ）の波形の信号が出力され
て、そのレベルはＨの状態が連続したものとなって、方
向切換弁が完全に切り換わって、油圧アクチュエータは
最高速度で作動するフル作動状態となる。。従って、操
作レバー２１の操作に基づく第２群の作動手段の速度特
性は、図５にＳで示した線図となる。

【００３０】第２群の作動手段は以上の制御信号により
作動制御がなされるが、例えば図６に示した油圧回路を
構成することができる。なお、同図では、第２群の作動
手段を構成する油圧アクチュエータの一例としての油圧
モータ６０を示したが、ブレード１８の昇降用油圧シリ
ンダの油圧回路もこれと実質的に同じである。油圧モー
タ６０は油圧ポンプ６１からの圧油で駆動されるもので
あり、油圧ポンプ６１から油圧モータ６０への圧油の供
給を制御するために、方向切換弁６２が設けられる。方
向切換弁６２は油圧パイロット方式で切り換わるもので
あり、常時には中立位置（イ）となっており、この中立
位置（イ）では油圧モータ６０に圧油の供給はなされな
い。一方、切換位置（ロ）に切り換わると、油圧モータ
６０の一方のポートは低圧ポンプ６４と接続され、他方
のポートはタンク６３と連通することになり、従って油
圧モータ６０は一方向に回転する。これに対して、切換
位置（ハ）に切り換わると、油圧モータ６０の両ポート
の接続関係は、切換位置（ロ）とは逆になるから、油圧
モータ６０は反対方向に回転することになる。

【００３１】方向切換弁６２の切り換えは、その両側に
設けた油圧パイロット部６２ａ，６２ｂにパイロット圧
を選択的に作用させることにより行われる。油圧パイロ
ット部６２ａ，６２ｂに油圧パイロット信号は低圧ポン
プ６４から供給されるが、この油圧パイロット信号の供
給制御を行うために、高速切換弁６５ａ，６５ｂが油圧
ポンプ６１と各油圧パイロット部６２ａ，６２ｂ間に介
装されて、油圧パイロット部６２ａ，６２ｂを低圧ポン
プ６４に接続される状態と、タンク６３に接続される状
態とに切り換えられる。

【００３２】例えば、油圧モータ６０を旋回用油圧モー
タとして、その作動について説明する。高速切換弁６５
ａ，６５ｂは制御部５１ａ，５１ｂからの信号で切換制
御され、常時は、即ち制御部５１ａ，５１ｂの出力信号
波形が図５の（ａ）となって、出力レベルがＬとなる。
この状態では、油圧パイロット部６２ａ，６２ｂは高速
切換弁６５ａ，６５ｂを介して共にタンク６３に接続し
た状態に保持される。制御部５１ａ，５１ｂのいずれか
が図５の（ｃ）の出力波形となり、その出力レベルがＨ
になると、高速切換弁６５ａまたは６５ｂが切り換わっ
て、低圧ポンプ６４からの圧油が油圧パイロット部６２
ａまたは６２ｂに供給されて、方向切換弁６２は切換位
置（ロ）または（ハ）に完全に切り換わる。この結果、
旋回用油圧モータが作動して、上部旋回体１３が最高速
度で旋回する。高速切換弁６５ａ，６５ｂは、方向切換
弁６２の油圧パイロット部６２ａ，６２ｂをタンク６３
に接続するか（中立位置）、油圧ポンプ６１に接続する
か（フル作動位置）という２位置しか有さないが、制御
部５１ａ，５１ｂのいずれかから図５の波形（ｂ）の信
号が出力されると、方向切換弁６２は交番パルスによ
り、中立位置（イ）と切換位置（ロ）または（ハ）との
間に断続的に切り換わることになる。即ち、交番パルス
によりレベルがＬの時には方向切換弁６２は中立位置と
なり、レベルがＨになると、その間だけいずれかの切換
位置に切り換わって、旋回用油圧モータが作動すること
になり、上部旋回体１３には慣性負荷等の作用があるか
ら、多少の追従遅れがあるものの、上部旋回体１３が旋
回する。しかも、この交番パルスに基づくデューティ比
に応じた速度で、即ち微小な速度で旋回する。

【００３３】従って、上部旋回体１３の旋回操作をする
場合には、操作レバー２１を最大操作領域Ｃとして、上
部旋回体１３をフル作動状態で旋回させて、目標とする
位置に近くなると、操作レバー２１を微操作領域Ｂ内で
操作することにより、上部旋回体１３の旋回速度が低下
する。この状態で、所定の位置にまで旋回した時に、操
作レバー２１を不感帯領域Ａに戻すようにすることによ
って、上部旋回体１３は正確に所定の位置に停止して、
オーバーラン等が発生することはない。この結果、上部
旋回体１３の停止精度が極めて向上することになる。以
上のように、信号のビット数をそれぞれ１ビットずつ増
やすだけで、全体として１サイクルの信号列があまり長
くすることなく、第２群の作動手段について微小作動状
態で制御できるようになるから、この第２群の作動手段
の制御性が著しく向上する。

【００３４】次に、図７乃至図１１は本発明の第２の実
施の形態を示すものであって、遠隔操作装置の大半の構
成については、前述した第１の実施の形態と実質的に同
様であるから、同一または均等な部材については、同一
の符号を付すものとする。油圧ショベルを含む遠隔操作
装置の全体構成は、実質的に図１に示したものと同様で
ある。ただし制御信号送信装置２０側の判定部と、作動
制御装置４０側の交番パルス合成部とにおける回路構成
が、図１の装置とは異なっている。

【００３５】而して、図７において、判定部７０ａ〜７
０ｄとしては、操作レバー２１から操作量検出部２２を
経て出力される電圧信号を基準電圧発生部７００と比較
器７０１で比較して、そのレベルがＨであるか、Ｌであ
るかの２値信号を出力する。従って、判定部７０ａ〜７
０ｄからの出力信号は１ビット信号であり、送信器３０
からは図８に示したように、ヘッダ部と、所定の制御信
号からなるデータ系列とチェックビットとからなるデジ
タル信号が送信される。

【００３６】一方、作動制御装置４０側では、受信器４
０ａで受信した信号に基づいて、前述した第１の実施の
形態と同様の信号処理が行われるが、交番パルス合成部
７１としては、図９に示した構成とする。即ち、同図に
おいて、７１０は交番パルス発生部、７１１はタイマ、
７１２は反転増幅器、７１３はＡＮＤ回路、７１４はＯ
Ｒ回路、７１５はＡＮＤ回路である。デジタル信号出力
部４８からは、第２群の作動手段を構成する各油圧アク
チュエータに対する制御信号が交番パルス合成部７１に
入力されるが、各々の油圧アクチュエータの制御信号と
しては、それぞれＨ，Ｌからなる１ビット信号である。

【００３７】制御信号が交番パルス合成部７１に取り込
まれると、この信号はＡＮＤ回路７１５に入力されると
共に、タイマ７１１の設定時間だけの時間遅れを持たせ
て、ＡＮＤ回路７１３及びＯＲ回路７１４に入力され
る。ただし、ＡＮＤ回路７１３の前段には反転増幅器７
１２が設けられているから、ＡＮＤ回路７１３に入力さ
れるのは反転信号である。即ち、交番パルス合成部７１
に入力される信号のレベルがＬであれば、Ｈレベルの信
号であり、また交番パルス合成部７１にレベルＬの信号
が入力されても、タイマ７１１により設定された時間だ
けはＨレベルの信号となり、それ以後の信号レベルはＬ
となる。ＡＮＤ回路７１３には交番パルス発生部７１０
からの交番パルスが取り込まれる。反転増幅器７１２の
出力信号がＨであれば、ＡＮＤ回路７１３から交番パル
スが出力される。反転増幅器７１２からの出力信号がＬ
になると、即ち交番パルス合成部７１への入力信号のレ
ベルがＨであり、かつタイマ７１１の設定時間が経過し
た後は、ＡＮＤ回路７１３の出力信号のレベルはＬとな
る。このＡＮＤ回路７１３からの出力信号は、タイマ７
１１を経た交番パルス合成部７１の入力信号と共にＯＲ
回路に入力される。従って、交番パルス合成部７１にお
ける制御信号のレベルがＬである時と、制御信号自体の
レベルはＨであっても、タイマ７１１で設定された時間
内は、交番パルス信号が出力され、制御信号自体のレベ
ルがＨで、タイマ７１１で設定された時間経過した後
は、このＯＲ回路７１４の出力信号のレベルはＨにな
る。そして、ＯＲ回路７１４からの出力信号と共に、交
番パルス合成部７１への入力信号がタイマ７１１を経な
い状態でＡＮＤ回路７１５に入力される。従って、交番
パルス合成部７１における入力信号のレベルがＬであれ
ば、ＡＮＤ回路７１５の出力信号のレベルはＬであり、
また交番パルス合成部７１への入力信号のレベルがＨで
ある時には、タイマ７１１での設定時間だけ交番パルス
が出力され、タイマ７１１の設定時間が経過すると、信
号のレベルがＨになる。この結果、交番パルス合成部７
１への入力信号が図１０（ａ）のような波形とすると、
その出力信号波形は、同図（ｂ）で示したように、タイ
マ７１１で設定された時間Ｔだけ交番パルスが出力さ
れ、それ以後の信号レベルはＨとなる。

【００３８】以上のようにして生成される制御信号によ
り、第２群の作動手段を構成する油圧アクチュエータの
作動が制御されるが、この油圧アクチュエータを含む油
圧回路は図６に示したと同様の構成とすることができ
る。従って、交番パルスが出力されている間は、第２群
の作動手段を構成する油圧アクチュエータは微小作動状
態で制御されることになる。

【００３９】ここで、タイマ７１１で設定された時間に
おける交番パルスの周期は、操作手段の操作に対する油
圧アクチュエータの作動遅れを基準として設定するのが
好ましい。即ち、図１１（ａ）において、操作レバー２
１が操作されると、時間遅れｔ₁ だけ遅れて油圧アクチ
ュエータが作動する。ここで、時間遅れｔ₁ は入力操作
に基づいて電気信号に変換される時間と、送信時間及び
油圧ショベルの作動制御装置側で受信してから方向切換
弁の切り換わるまでに要する時間が要因となるが、さら
に送信信号のサイクルのどのタイミングで操作レバー２
１が操作されたかにより変化する。そこで、この時間遅
れｔ₁ の可変成分を、送信される信号列の１サイクル分
の遅れと仮定する。そして、油圧アクチュエータがこの
時間ｔ₁だけ遅れた後に、油圧アクチュエータの作動が
開始するが、この時にオペレータが動きを確認して、操
作レバー２１を中立位置に戻す操作をしたとすると、動
きの確認から実際に操作レバー２１が中立位置に復帰す
るまでの時間をｔ₂ と設定する。ただし、この時間ｔ₂
はオペレータの個性等により変化する。

【００４０】以上のような操作を行うと、油圧アクチュ
エータは図１１の（ｂ）に示したように、時間ｔ₁ が経
過した後に作動が開始するが、操作レバー２１は中立位
置に戻されたのであるから、操作レバー２１が中立位置
に復帰した後に、さらに油圧アクチュエータは時間ｔ₃
分オーバーランする。前述したように、タイマ７１１で
設定した時間だけ交番パルスを生じさせるのは、このオ
ーバーラン分の時間ｔ₃ を抑制するためである。従っ
て、同図（ｃ）で示した交番パルスの周期ｔ_setを、
（ｔ₂ ＋ｔ₃ ）と一致させると、操作レバー２１の戻し
により油圧アクチュエータは直ちに停止して、オーバー
ラン時間ｔ₃ が実質的に０になる。ただし、時間ｔ₂ は
オペレータの個性により変化するものであり、場合によ
ってはＴが（ｔ₂ ＋ｔ₃ ）以下になることがあり、そう
すると２回目のパルスの立ち上がりが生じることから、
過動作のおそれもある。従って、オペレータの個性によ
るばらつき考慮して、ｔ_set ＝ｔ₂ ＋ｔ₃ ＋αとするの
が好ましい。そして、このαの値は、個人差もあるが、
ほぼ０．１秒程度とするのが最も望ましい。

【００４１】以上のような制御を行うと、過誤により操
作レバー２１を操作した場合でも、オペレータが動きを
直ちに認識して操作レバー２１を中立位置に戻す操作を
行えば、油圧アクチュエータの暴走が生じるのを防止で
きる。また、タイマ７１１による設定時間Ｔを油圧アク
チュエータを微細制御するために必要な時間とすること
によって、この油圧アクチュエータにより駆動される機
構を所望の位置で停止させることができ、その停止精度
が向上する。しかも、このように停止精度の向上が図ら
れるにも拘らず、第２群の作動手段に対して１ビットの
信号しか割り当てる必要がないので、１サイクルの信号
送信時間は全く長くなることはない。なお、前述したタ
イマ７１１による設定時間Ｔは、第２群の作動手段の全
てに同じ時間としても良いが、作動手段により駆動され
る機構に必要な停止精度等を考慮して、それぞれ個別的
に設定することもできる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上のように、作動制御手段
側で交番パルスを発生させて、第２の作動手段を、停止
状態と、フル作動状態と、微小動作状態となるように制
御可能な構成としたので、１サイクルの信号送信時間が
格別長くなることがなく、第２群の作動手段の微細な操
作が可能になる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】作業機械の一例としての油圧ショベルを含む遠
隔操作の全体構成図である。

【図２】判定部の回路図である。

【図３】制御信号送信装置の出力信号を模式的に示す説
明図である。

【図４】交番パルス合成部の回路図である。

【図５】交番パルス合成部からの出力信号と油圧アクチ
ュエータの作動との関係を示す線図である。

【図６】油圧モータ駆動用の油圧回路図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態における判定部の回
路図である。

【図８】制御信号送信装置の出力信号を模式的に示す説
明図である。

【図９】交番パルス合成部の回路図である。

【図１０】交番パルス合成部の出力信号を示す線図であ
る。

【図１１】交番パルスの最適周期を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 油圧ショベル １１ 下部走行
体 １２ 旋回装置 １３ 上部旋回
体 １７ フロント作業機構 １８ ブレード ２０ 制御信号送信装置 ２１ 操作レバ
ー ２２ 操作量検出部 ２４ａ〜２４ｄ
判定部 ２５ デジタル信号出力部 ３０ 送信器 ４０ 作動制御装置 ４０ａ 受信器 ４８ デジタル信号出力部 ４９ 交番パル
ス合成部 ５１ａ〜５１ｈ 制御部 ６０ 油圧モー
タ ６１ 油圧ポンプ ６２ 方向
切換弁 ６３ タンク ６４ 低圧
ポンプ ６５ａ，６５ｂ 高速切換弁 ７０ａ
〜７０ｄ 判定部 ７１ 交番パルス合成部 ７１１ タ
イマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 吉弘 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 小守 昭尚 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 (72)発明者 田中 康雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 榑沼 透 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の作動手段を備えた作業機械を遠隔
   操作により作動させるために、これら各作動手段の操作
   を行う複数の操作手段を備えた制御信号送信手段と、こ
   の制御信号送信手段からの制御信号を受信して各作動手
   段に駆動信号を与える作動制御手段とを備え、前記各作
   動手段の性質により第１群の作動手段と第２群の作動手
   段とに分けて、第１群の作動手段は、前記各操作手段か
   らの制御信号に応じて比例的に制御されるようにしたも
   のにおいて、前記作動制御手段には交番パルス発生手段
   を設けて、前記制御信号送信手段からの第２群の作動手
   段の制御信号と前記交番パルス発生手段により生成した
   交番パルスとにより、前記第２の作動手段を、停止状態
   と、フル作動状態と、微小動作状態となるように制御可
   能な構成としたことを特徴とする作業機械の遠隔操作装
   置。
2. 【請求項２】 前記第２群の作動手段は、油圧モータま
   たは油圧シリンダからなる油圧アクチュエータで構成
   し、これら油圧アクチュエータには方向切換弁を介して
   圧油が供給され、各油圧アクチュエータに対する圧油の
   供給制御を行う方向切換弁を油圧パイロット方式とな
   し、前記作動制御手段はこの油圧パイロット部に供給さ
   れるパイロット信号の給排制御を行う構成としたことを
   特徴とする請求項１記載の作業機械の遠隔操作装置。
3. 【請求項３】 前記各作動手段は、それぞれ油圧アクチ
   ュエータで駆動されるものであり、これら各油圧アクチ
   ュエータには方向切換弁を介して圧油が供給され、前記
   第２群の作動手段を構成する各油圧アクチュエータに対
   する圧油の供給制御を行う方向切換弁を油圧パイロット
   方式となし、この油圧パイロット部に切換弁を接続し
   て、前記操作手段からの制御信号と前記交番パルス発生
   手段による交番パルスとによって、前記切換弁により、
   前記油圧パイロット部にパイロット信号を供給しない状
   態と、パイロット信号を供給し続ける状態と、パイロッ
   ト信号を断続的に供給する状態とに切り換え制御を行う
   構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の
   遠隔操作装置。
4. 【請求項４】 前記第２群の作動手段の作動を制御する
   ための操作手段からの出力信号は、この操作手段が操作
   されたか否かのデータを示す第１のビット信号と、フル
   作動状態で操作されたか否かのデータを示す第２のビッ
   ト信号との２ビット信号となし、前記作動制御手段に
   は、第１のビット信号が出力され、かつ第２のビット信
   号が出力されない時には、前記交番パルス発生手段から
   の交番パルスに基づいて微小動作を行う構成としたこと
   を特徴とする請求項３記載の作業機械の遠隔操作装置。
5. 【請求項５】 前記作動制御手段はタイマを備え、前記
   第２群の作動手段の作動信号が入力された時に、このタ
   イマで設定された時間だけ前記交番パルス発生手段から
   交番パルスを出力して、この交番パルスが出力されてい
   る間は、前記第２の作動手段が微小動作を行うように構
   成したことを特徴とする請求項１記載の作業機械の遠隔
   操作装置。