JPH1150493A

JPH1150493A - 重機の遠隔操作装置

Info

Publication number: JPH1150493A
Application number: JP21275597A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uchimura; 裕内村; Kenji Shibata; 顕司柴田; Toshibumi Sato; 俊文佐藤; Toshikazu Miyajima; 俊和宮嶋; Takashi Aono; 隆青野
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】重機の既存電気・油圧系統を利用する低コスト
遠隔操作装置の提供。【解決手段】重機１の既存操作レバー３の操作支点15を
操作枠９で囲む。操作支点15と関連させた直交軸方向の
軸受を操作枠９を設けて操作リンク機構４をこれに枢支
させ、操作リンク機構４を操作レバー３と係合させ、ア
クチュエータ５により操作リンク機構４を操作枠９の軸
受周りに回転させる。遠隔制御室の制御レバー20に対す
る遠隔支点16を制御枠21で囲み、遠隔支点と関連させた
直交軸方向の軸受を制御枠21に設け、制御リンク機構23
をこれに枢支させ、その制御リンク機構23を制御レバー
20に係合させ、軸受に対する制御リンク機構23の角度を
角度検出器26で計測する。計測した制御リンク機構23の
角度を伝送手段18によりアクチュエータ５の調節器19へ
伝送し、アクチュエータ５により操作レバー３の傾きを
制御レバー20の傾きに等しくして遠隔操作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重機の遠隔操作装置に関
し、とくに災害復旧現場などのように作業員の立入りが
禁止されるか又は立入りが困難な場所で、パワーショベ
ルや建設用大型機械等の重量機器（以下、重機とい
う。）を有効適切に遠隔操作するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に示すパワーショベル等の重機１の
通常の運転には、運転座席に運転者が座り、操作レバー
３やペダル等を操作し、掘削・運搬その他の作業を行
う。一方、災害現場等で作業員の立入りが禁止され又は
困難である地域であっても、災害復旧その他の緊急作業
が必要な場合には作業を実施するために重機１の遠隔運
転が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の重機の
遠隔操作装置では、操作機構を遠隔操作の専用機として
別途製作するか又は既存の操作用電気・油圧系統を遠隔
操作に適するように大幅に改造する必要があった。この
ため、費用が嵩み、また遠隔操作に対応できる重機の種
類が非常に限られている問題点があった。

【０００４】従って、本発明の目的は操作用の電気・油
圧系統の改造が不要な低コストの重機の遠隔操作装置を
提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１を参照するに、本発
明による重機の遠隔操作装置は、重機１の操作レバー３
の操作支点15を囲む重機固定の操作枠９、前記操作枠９
に枢支され且つ操作レバー３と係合する操作リンク機構
４、操作リンク機構４を操作枠９の軸の周りに回転する
調節器19付きアクチュエータ５、遠隔制御室６の制御レ
バー20の遠隔支点16を囲む固定の制御枠20、制御枠21に
枢支され且つ制御レバー20と係合する制御リンク機構2
3、制御枠21に対する制御リンク機構23の角度を計測す
る角度計26、及び計測した制御リンク機構23の角度をア
クチュエータ５の調節器19へ伝送する伝送手段18を備え
てなるものである。動作時に、調節器19により制御リン
ク機構23の角度に応じた出力をアクチュエータ５へ加え
ることにより操作リンク機構４の回転を介し操作レバー
３の傾きを前記制御レバー20の傾きに一致させる。

【０００６】好ましくは、図２に示すように操作枠９を
固定用ステー31によって既存操作レバー３に対して固定
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１から７までを参照して動作を
説明する。操作レバー３が図２のパワーショベルのブー
ム操作用であって、直交方向のｘ軸及びｙ軸の周りの２
自由度を有する場合について述べるが、自由度が１であ
る操作レバーの場合の動作も２自由度の場合から容易に
理解することができる。ここでは、操作レバー３の前後
左右の動きが、伝達機構８を介して重機１の操作機構
（図示せず）に伝達され、パワーショベルのブームを前
後左右に動かすものとする。

【０００８】図３において、ｘ軸方向の操作リンク機構
4xは、操作枠９のｘ軸方向の軸受11xの周りに回動自在
のアーム10xの対と、両アーム10xに保持され且つ操作レ
バー３と摺動自在に係合する即ち摺動自在に挟持する案
内杆12xとからなる。ｙ軸方向の操作リンク機構4yも同
様に、操作枠９のｙ軸方向の軸受11yの周りに回動自在
のアーム10yの対と、両アーム10yに保持され且つ操作レ
バー３と摺動自在に係合する即ち摺動自在に挟持する案
内杆12yとからなる。

【０００９】アクチュエータ5xによりｘ軸方向の操作リ
ンク機構4xを図４の矢印Ｒで示す時計方向に回転する
と、案内杆12xに係合する操作レバー３もｘ軸の周りに
時計方向に回転する。操作リンク機構4xの回転方向を逆
にすれば、操作レバー３も逆方向に回転することは明ら
かである。ｙ軸方向の操作リンク機構4yによって、同様
に操作レバー３をｙ軸の周りに回転することができる。

【００１０】図５において、操作レバー３の回転中心を
操作支点15、操作リンク機構4xの回転中心を軸11x、操
作リンク機構4xのアーム10xの有効長さをｄ、操作支点1
5と軸11xとの間の距離をＬとすれば、次の式(1)の関係
が成立する。

【００１１】

【数１】 θ2＝tan^-1｛d・sinθ1／（L＋d・cosθ1）｝ …………(1) ここに、θ1は鉛直線（Ｚ軸）と操作リンク機構アーム2
4xとの間の角、θ2はＺ軸と操作レバー３との間の角で
ある。

【００１２】図６に示すように、重機１から離れた遠隔
操作室６において、制御レバー20の遠隔支点16を囲むよ
うに固定制御枠21を設ける。制御枠21には、その遠隔支
点16で鉛直線（Ｚ軸）と直交する方向の軸（ｘ軸、ｙ
軸）に沿う軸受け22を設け、制御リンク機構23を軸受22
により制御枠21の下方に枢支する。図１で操作者７が制
御レバー20を前後左右に操作すると、その制御レバー20
の動きが制御リンク機構23を介して軸受22の周りの回転
角θ3（図７参照）として検出される。この回転角θ3を
軸受22に取付けた角度計26によって計測する。角度計26
は、光学式の回転読取りカウンタ型のものとすることが
できる。

【００１３】操作者７が動かした制御レバー20の制御量
は、両軸（ｘ軸、ｙ軸）周りの回転角θ3（θ3_x 、θ3_y
）として計測され、その計測値は制御信号発生器17
（図１参照）で符号化された後、送受信装置18及び調節
器19を介して重機１上のアクチュエータ５へ伝送され
る。調節器19は、受信した回転角θ3に等しい操作レバ
ー３の回転角θ2（θ2＝θ3）を発生させるべき、操作
リンク機構アーム24xの回転角θ1を次式(2)から算出で
きるようにすることができる。なお、式(2)は式(1)を角
θ1について解いたものである。

【００１４】

【数２】

【００１５】よって、操作者７が重機１から離れた遠隔
操作室６で制御レバー20を前後左右に角度θ3だけ動か
すことにより、例えばパワーショベルのブームである重
機１の対応操作レバー３を介して対応部材を角度θ3に
等しい角度θ2（θ2＝θ3）だけ前後左右に動かし、所
望の遠隔操作を行うことができる。しかも、この装置で
は重機１の操作用の電気・油圧系統の改造が全く不要で
あり、低コストで遠隔操作を実施できる。

【００１６】従って、本発明の目的である「操作用の電
気・油圧系統の改造が不要な低コストの重機の遠隔操作
装置」の提供が達成される。

【００１７】

【実施例】図１の実施例の重機１は、ブーム操作用の２
自由度の操作レバー３を二つと、クローラ操作用の１自
由度の操作レバー３を二つ有し、重機１から離れた遠隔
操作室６にこれらの操作レバー３に対応して２自由度の
制御レバー20を二つと１自由度の制御レバー20を二つ設
けている。１自由度の制御レバー20は、上記２由度の制
御レバー20に対する直交２軸方向の２制御リンク機構を
所要の１軸方向の１制御リンク機構に単純化することに
より、上記２由度の制御レバー20の場合と同様に構成す
ることができる。

【００１８】図１の送受信装置18はアンテナを有する無
線方式のものであるが、本発明はこの無線方式に限定さ
れるものではなく、有線方式や光ファイバ方式その他各
種のものを用いることができる。

【００１９】図８は、制御レバー20を複数のばね32によ
って制御枠21へ接続し、制御レバー20のニュートラル位
置を制御枠21の中心位置と一致させた構造を図式的に示
す。重機１の操作レバー３についても、そのニュートラ
ル位置への同様な自動復帰構造を、操作枠９と操作レバ
ー３との間のばねの使用及び固定用ステー31の調整によ
って設けることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の重機の遠
隔操作装置は、既存の操作レバーにリンク機構を付加し
これを遠隔制御室の制御レバーと関連させるのみで足り
るので、重機における操作用の電気・油圧系統の改造が
不要であり、重機の遠隔操作装置を低コストで実現可能
にする顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例の構成を示す図式的ブロ
ック図である。

【図２】は、パワーショベルの操作レバーの説明図であ
る。

【図３】は、操作レバーに対する操作リンク機構の図式
的斜視図である。

【図４】は、操作リンク機構による操作レバー駆動過程
の説明図である。

【図５】は、操作リンク機構の回転角と操作レバーの回
転角の関係を示す。

【図６】は、制御レバーと制御リンク機構の構成を示す
図式的斜視図である。

【図７】は、制御リンク機構の動作説明図である。

【図８】は、制御レバーのニュートラル位置へ自動復帰
機構の説明図である。

【符号の説明】

１…重機２…運転室３…操作レバー４…操作リンク機構５…アクチュエータ６…遠隔制御室７…運転者８…伝達機構９…操作枠 10…アーム 11…軸受 12…案内杆 15…操作支点 16…遠隔支点 17…制御信号発生器 18…送受信装置 19…調節器 20…制御レバー 21…制御枠 22…軸受 23…制御リンク機構 24…アーム 25…案内杆 26…角度計 30…既存カバー 31…固定用ステー 32…ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮嶋俊和東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者青野隆東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重機の操作レバーの支点を囲む重機固定の
操作枠、前記操作枠に枢支され且つ前記操作レバーと係
合する操作リンク機構、前記操作リンク機構を操作枠上
の軸の周りに回転する調節器付きアクチュエータ、遠隔
制御室の制御レバーの支点を囲む固定制御枠、前記制御
枠に枢支され且つ前記制御レバーと係合する制御リンク
機構、前記制御枠に対する制御リンク機構の角度を計測
する角度計、及び計測した制御リンク機構の角度を前記
アクチュエータの調節器へ伝送する伝送手段を備え、前
記調節器により前記制御リンク機構の角度に応じた出力
を前記アクチュエータへ加えることにより前記操作リン
ク機構の回転を介し前記操作レバーの傾きを前記制御レ
バーの傾きに一致させてなる重機の遠隔操作装置。
【請求項２】請求項１の操作装置において、前記操作レ
バーを自由度１で枢支し、前記操作枠の軸を操作レバー
の自由度の向きと直角とし、前記制御レバーを操作レバ
ーと同じ１自由度で枢支し、前記制御枠の軸を制御レバ
ーの自由度の向きと直角としてなる重機の遠隔操作装
置。
【請求項３】請求項１の操作装置において、前記操作レ
バーを直交方向の２自由度で枢支し、前記操作枠の軸を
操作レバーの２自由度の方向と直角の直交軸とし、前記
操作リンク機構を操作枠の直交軸に枢支され且つそれぞ
れ前記操作レバーと摺動自在に係合する案内杆を有する
操作リンク機構対とし、前記アクチュエータを前記直交
軸の周りでの各操作リンク機構駆動用の調節器付きアク
チュエータ対とし、前記制御レバーを操作レバーと同じ
２自由度で枢支し、前記制御枠の軸を制御レバーの２自
由度の方向と直角の直交軸とし、前記制御リンク機構を
制御枠の直交軸に枢支され且つそれぞれ前記制御レバー
と摺動自在に係合する案内杆を有する制御リンク機構対
とし、前記アクチュエータを前記直交軸の周りでの各操
作リンク機構駆動用の調節器付きアクチュエータ対と
し、前記角度計を前記制御枠の直交軸に対する制御リン
ク機構対の角度計測用の角度計対とし、前記伝送手段に
より前記計測した制御リンク機構対の角度を前記アクチ
ュエータの調節器へ伝送してなる重機の遠隔操作装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れかの操作装置におい
て、前記伝送手段に前記角度計に接続した信号発生器
と、前記信号発生器及び調節器に接続した無線送受信機
とを含めてなる重機の遠隔操作装置。
【請求項５】請求項１〜４の何れかの操作装置におい
て、前記操作枠を固定用ステーによって既存操作レバー
に対して固定してなる重機の遠隔操作装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れかの操作装置におい
て、前記制御レバーを複数のばねによって前記制御枠へ
接続し、制御レバーのニュートラル位置を前記制御枠の
中心位置と一致させてなる重機の遠隔操作装置。