WO1980000268A1 - Device for remote control of hydraulic cranes - Google Patents

Description

明 細 油圧式ク レ ー ン の 遠隔操縦装置 分 本発明 は 油圧式 ク レ ー ン の有鎳式遠隔操縦装置に 関

5 す る も の で あ る 。

~ ° ¾ に 、 移動式油圧 ク レ ー ン に レヽ て ブ ー ム 起伏、 ブ ー ム 伸縮、 荷卷上げお よ び卷下げな ら びに左右旋回 等 の ク レ ー ン 動作の 種類選択を遠隔制御する場合に は

ID そ の動作速度 を も 遠隔制御す る こ と が必要で あ 、 速 度制御機能がな い場合には荷振 れに よ る ク レ ー ン の. 倒事故を生ずる 惧れがあ 、 極め て危険で め ο レ た がっ て速度制御機能のな い遠隔操縦装置は吊荷重量が 軽い場合ま た は作業半径が短かい場合等の よ う に軽負 " 荷 の場合に し か使用で き な レヽ o

ク レ ー ン の 動作速度制御方法 と し て は 、 ブ ー ム 起伏 シ リ ン ダ 、 ブ ー ム 伸縮 シ リ ン ダ 、 卷上げモ ー タ お よ び 旋回モ - タ 等の 流体 ァ ク チ ュ ヱ ー タ に 作動油を供給す る 油圧 ポ ン プ を駆動する 自動車 エ ン ジ ン の ア ク セ ル を

²。 電動機に よ っ て制御す る 方法お よ び上記の 流体 ァ ク チ ユ エ 一 々 の 制御用油 回路に 流量制御弁を 設け て作動

O PI

" IFO i 油の流量を 制御す る こ に よ っ て動作速度 を 制御する 方法が提案さ れて レ、 る

し か し 、 前者の方法は速度制御の応答時間が遅い こ と が欠点で、 吊荷を 目 標地点で正確に 停止さ せ る こ と ⁵ が困難てめ る o ま 、 後者の方法は 、 操作が 円滑で応

答時間の遅れが ない こ と が長所では あ る が 、 流量制御 に 用レ、 ら れる 比例電磁式流量制御弁の構造が複雑で高 価であ る こ と が欠点であ る ばか でな く 低速運転時に おいて も 制御回路に通常設け ら れ て レヽる リ リ ー フ弁の 。 設定圧力、 例え ば 1 4 5

に ま で油圧が上昇する も の であ る た め 、 油圧 ボン ブ に は 常時作動中高負荷がか か り 、 作動油温度が上昇 し 、 原動機お よ び油圧回路か ら発生する 騷音が大 き く な る 等の欠点がある 発 明 の 開 示 5 本発明 の 目 的 は上述の欠点の ない優れた速度制御機

能を有する 油圧式 ク レ ー ン の遠隔制御装置を 提供 し よ う と す る も の であ る。

本発明者は 、 ク レ ー ン 動作の速度制御を圧力制御方 式で行 ¾ う と 制御が不安定に なっ て う ま く な レ、 と 云 う° 油圧技術分野に おけ る従来の 一般的常識を 破っ て 、 実

験的検証と 理論的考察の両 面か ら 圧力制御に よる 速度 制御が他の従来方式よ も 優れた速度制御方式であ る こ と を確め 、 かか る 事実の認識に 基づいて本発明 を な

OMPI

k WIPO i し 、 ク レ ー ン の動作速度の制御に 比例電磁式 リ リ ー フ 弁を 用いる こ と に よ っ て経済的かつ円滑な速度制御を 可能 と し た も の 乙 あ る o

こ れがた め 、 本発明 に よ る 油圧式ク レ ー ン の遠隔操

5 縦装置は 、 油圧 ポ ン ブお よ び作動油タ ン ク に 接続 し た 作動油給排回路に ブ ― ム 起伏 シ リ ン ダ 、 ブ - ム 伸縮 シ リ ン ダ 、 卷上げモ ー タ お よ び旋回モ ー タ 等の ク レ ン 動作用流体ァ ク チ ュ エ ー タ を そ れぞれ並列に接続 し て な る 油路に そ れぞれ介揷 し に動作選択用 ソ レ ノ ィ

。 と 、 前記油圧 ポ ン ブ の吐出側 油圧を制御す る よ う 前記 吐出側 を 前記作動 油 タ ン ク に バ ィ バス す る 油路に設け た比例 ソ レ ノ ィ F リ リ 一 フ 弁 と を ク レ ー、ン 本体お よ び 車体側に設け 、 前記動作選 用 ソ レ ノ ィ F弁の それぞ れ に ¾f する ク レ ー ン 動作選択用 ス ィ ッ チ と 前記比例 ソ5 レ ノ イ ド リ リ ー フ 弁の 制御用 ポ テ ン シ ョ メ — タ と を操 作用端末装置に設け 、 前記 ソ レ ノ ィ ド弁 の ソ レ ノ ィ と 前記 ス ィ ツ チ お よ び ポ テ ン シ S メ ー タ と を そ れぞれ ケ ー ブ ル に よ 電気的に接続 し て ¾る こ と を特徵 と す O 図 面 の 簡 単 な 説 明 . 第 / 図 は本発明 に よ る 遠隔操縦装置の 油圧回路 図、 第 ·2 図は第 / 図 に示す油圧回路に 用い ら れる 比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ― フ 弁の線図的断面図 、 第 ·？ 図は遠隔操縦

OMPI

WIPO 装置の電気制御回路図 、 第 図は操作用端末装置の平 面図、 第 図は第 図の V - V 線上の 新面図 、 第 図 は ボ ン ブ吐出 口 油圧 と 旋回速度 と の関係を 示す グ ラ フ、 第 7 図は ボ ン ブ吐出 口 油圧 と 卷上速度 と の 関係を示す グ ラ フ であ る ₀ 発明 を実施す る た めの最良 の形態 以下、 本発明 を 図面につ き 説明 する 。

第 / 図は本発明 に よ る 遠隔操縦装置の 油圧回路の 原 理的構成を示す も の で、 第 / 図 に ぉレ、て 、 / は ク レ ー ン 車の エ ン ジ ン に よ 13 駆動 さ れる 油圧ポ ン プ 、 ·2 は ク レ 一 ン 車上に 取付け ら れた作動油 タ ン ク 、 は油圧 ボ ン ブ / の吐出側に接続さ れた作動油供給管路 、 ^ は作 動油 タ ン ク 《2 に作動油を戻す作動油排 ffi管路 、 ， έ . 7 お よ び は 作動油給排管路 J お よ び に それぞれ動 作選択用 ソ レ ノ ィ ド弁 ？ ， 10 , 〃 お よ び / 2を介 し て 油 路 /S& ， /SiD , "a , ， /7a ， /7¾ お よ び /<Ta ， /<Γ に よ 並歹 []に接続 し た ブ ー ム 起伏 シ リ ン ダ 、 卷上 け 'モ ー タ 、 ブー ム 伸縮シ リ ン ダお よ び旋回モ ー タ を示 し 、 動作選択用 ソ レ ノ ィ ド弁 9 , / ， 〃 お よ び / ·2 の ソ レ ノ ィ ドを ？ a 9 b Ob / /a //¾ お よ び

/2a. , 12 i でそ れぞれ示す。

ま た 、 上逑 の 油圧回路の 油圧 ポ ン プ / の吐出側 と 作 動油 タ ン ク 《2 と の 間を バ イ ノ、' ス す る 戻 13 バ ィ ノ、' ス 油路

WIPO " /ヲを設け 、 こ の バイ バ ス 油路 /ヲ に比例 ソ レ ノ イ ド リ リ ー フ 弁 ^を設け る 。

こ の 比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ー フ 弁 ^の一例構造を 第 ·2 図に示す。 こ の第 ·2 図に示す比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ー フ 弁にぉレ、 て は 、 主弁体 2/ の弁孔 22内に主 ス プ ー ル ϋ を 軸線方向に摺動 自在に設け 、 主 ス プ ー ル ?に 設け た ラ ン ド ^ に よ 限定 さ れる 圧力室 に 油圧.ポ > プ / の吐 出側作動油供給管路 に接続 さ れる ボ ー ト ^ と 作動油 タ ン ク ·2 に接続 さ れる排 ffi ボ ー ト 7 と を 設け 、 主 ス ブ ー ル 2? を ばね ^ に よ っ て附勢し て主 ス プ ー ル の弁作 動端 9 を排出 ポ ー ト に お け る 主弁座 ^ に 常時着座さ せ る よ う に し 、 ラ ン ド ^ に細孔 / を軸線方向 に 貫通 し て設け て圧力室 ^に上側室 を連通さ せ 、 こ の上側室 を パ イ ロ ッ ト 油路 に よ つ て ノ、' イ ロ ッ ト 弁部 ^の ポ 一 ト に接続 し 、 排出 ボ ー ト を経て作動 油 タ ン ク 《2 に連通す る 弁室 内に ノ、' ィ ロ ッ ト ス プ ー ル を設け 、 こ の ス ブ ー ル の作動子 に ソ レ ノ ィ ド コ イ ル W を 設け、 こ の コ イ ル W を コ イ ル マ グ ネ ッ ト ^ の磁場内 に移動可 能と し 、 コ イ ル W に流れる 電流の 強 さ に比例 する 押 し 力でバ イ ロ ッ ト ス プ ー ル ^ を弁座 ^に対 し て押 し つけ る よ う 搆成す る 。

上述の構成に な る 比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ー フ 弁に よ ！） 油圧 ボ ン ブ吐出圧、 し た がっ て作動油供給管路 J 内 の 油圧を 制御す る 怍用 に つ き 説明 す る に 、 油圧 ポ ン プ / OMPI

b WIPO が発生する 作動油供給管路 《? 内の 油圧は主弁部 の ボ 一 ト ^ 、 圧力室 2S , 細孔 ·?/ を経て上側室 J2 に通 じ、 さ ら に パィ ロ ッ ト 油路 、 ボ ー ト を経て バイ ロ ッ ト 弁 部 の ノヽ ' ィ 口 ッ ト ス ブ ー ル に作用 し 、 こ の パイ ロ ッ ト ス ブ ー ノレ 力 弁座 ^ に押 しつけ ら れて レ、 る 圧力 よ 油圧が低い場合に は 、 ノヽ ' イ ロ ッ ト ス ブ ー ノレ 3 は弁座《 に着座 し たま ま であ る ため 、 上述 し た細孔 3/ を経て上 側室 J2 に通 じた圧力が維持 さ れ、 こ れ に よ り 圧力室 ^ と 上側室 内 の 油圧が平衡 し 、 主 ス ブ ー ノレ ?は ばね の力で主弁座 30 に軽 く 押 しつけ ら れ て圧力室 ί か ら タ ン ク へ の作動油の流れは封止さ れる 。 し た がつ て連続 的に 回転する 油圧ボ ン プ / に よ り そ の吐出圧力、 し た がって作動油供給管路 内の 油圧は上昇を つづける。

か よ う に し て 、 作動油供給管路 3 内の 油圧が上昇し こ の結果 と し て ノヽ' イ ロ ッ ト 油路 を 経て パ イ ロ ッ ト ス ブ一ル に 作用 する 油圧が コ イ ル W に流れる 流 に よ 生 じてレ、 る パ イ ロ ッ ト ス ブ 一 ノレ を弁座 ^ に押 しつ ける 圧力に打勝つ圧力に ま で上昇する 際 、 こ の 油圧が ハ ' イ ロ ッ ト ス ブ一ル を弁座 ^ か ら押 し離 し 、 こ れ に よ り 油圧が ボ一 ト を 経 て タ ン ク •2 に解放 さ れ 、 こ の 結果主弁体 の 上側室 の 力が低下 し 、 室 ί 内 の 油 圧に よ 主 ス ブ ー ル 2J を押 し上げて 主 ス ブ ー ル 2J を 主 弁座 ^か ら 引 き 離す こ と に よ っ て タ ン ク ·2 へ の ボ ー ト ²⁷ を 開 く 。 か よ う に し て 、 ソ レ ノ ィ ド コ ィ ノレ W に 流れ ん WIPO る 電流に 比例 し た圧力を作動油供給管路 に 維持する こ と がで き O o 上述 し た よ う に 、 ソ レ ノ ィ ド コ イ ル Kに i¾れる ¾ ¾L を零か ら 順次上昇する こ と に よ つ て作動 油供給管路 内 の 油圧を順次上昇さ せる こ と がで き 、 ま た 、 ソ レ ノ イ ト♦ ィ ル に流れる 電流を 所要の電流値に制御する こ と に よ つ て そ の コ ィ ノレ電流に 比例 し て ポ ン ブ吐出 口 の 油圧 を所要値に 制御する こ と が で き る

本発明 を 実施す る に 当つ て は 、 比例 ソ レ ノ ィ ド式 リ リ ー フ 弁 と し て上述 し た 造に 限 ら ず、 従来既知の適 当な電気油圧比例制御弁を 用 い る こ と が で き る 。

第 図は 上述の動作選択用 ソ レ ノ ィ F弁 9 , 10 , fl

IIお よ び比例式 ソ レ ノ ィ ト * り リ — フ 弁 20を 制御する 電 気回路を 示 し 、 は ク レ ー ン 本体お よ び車体側回路 、 は 操作用端末 置を 示す。 《は ク レ ー ン 車体上に設 け ら れた 自動車用蓄電池 の よ う 電源、 u , ≠7 , π is よ び は動作選択用 ソ レ ノ イ ト *弁 ？ ， /。 , ίΙ , /2 の ソ レ ノ イ ト * a , TD , / Ο Ά , / Ob ， / / a , / -2 a

/•2 への電流を 制御する ク レ ー ン 動作選択用 ス ィ ツ チ、 は比例式 ソ レ ノ イ ド リ リ — フ 弁 ^への電流値 を制御 す る た め の' ト ラ ン ジ ス タ 、 ί/ は ト ラ ン ジ ス タ の出力 電流を 制御す る ポ テ ン シ ョ メ — タ 、 は ク レ 一- ン.本体 お よ び車体側 回路 と 操作用端末装置 と を 接続す る 多心 ケ ー ブ ル で 、 例えぱ、 ク ロ ロ ブ レ ン 外装 キ ヤ ブ タ

OMPI_ WIPO" i ィ ャ ケ ー ブ ル を 用レ、る のが良 く 、 ケ ー ブ ル の長 さ は ク レ ー ン操作の 便宜を考えて適当 に定め る こ と がで き 、 例えば 〜 メ 一 ト ル の長さ が あ れば充分であ る 。

上述 し た電気制御回路におけ る ボテ ン シ ョ メ ー タ はそ の抵抗卷線の 両端に蓄電池電圧を 印加 し 、 ブ ラ シ の位置 を 調節す る こ と に よ 任意の電圧を発生する 。 こ の ブ ラ シ電圧を ト ラ ン ジ ス タ ^ の ベ ー ス 電極に 印加 し 、 ト ラ ン ジ ス タ の エ ミ ッ タ 電極か ら ベ ー ス電圧、 従 つ て ボ テ ン シ ョ メ ー タ の ブ ラ シ電圧に等 し レ、 ffi力電圧 の大電流を発生する。 図示の例では 、 -ト ラ ン ジ ス タ は 電圧増幅率 / の電流増幅器 と し て使用 し て い る 。 ト ラ ン ジ ス タ の 出カ電 E ( 電圧 と 電流は比例 ） に 比例 した 値に ボ ン ブ吐出 口 の 油圧を比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ー フ 弁 に よっ て調整お よ び設定す る こ と がで き る 。

し たがっ て ボ テ ン シ ョ メ 一 タ の ブ ラ シ位置の 操作に よ っ て ポ ン ブ吐出 口 の油圧を任意の値に 調節可能であ 、 こ れに よ つ て ク レ ー ン の各動作の作動速度を任意 の 値に調節で き る 。

第 ^ 図お よ び第 図は操作用端末装置 の一例 を示し、 ノヽ ン ド ル部 と 、 ス ィ ッ チ板 ^ と ポ テ ン シ ョ メ ー タ 収 納部 と を有 し 、 ス ィ ッ チ 板 上 に 種 の ク レ ー ン 動作のそ れ ぞ れ に対応する ^ 個の ク レ 一 ン 動作選択用 ス ィ ツ チ ^ ， ΨΙ , Wお よ び ^ を / 列に配置 し て設け 、 収納部 に 設け た ボ テ ン シ ョ メ — タ ?/ の 回転軸 上 に 固着 し た 小歯車 ぶ7 と 嚙合する 扇形歯車 <r の 軸 ヲ に速度制御用引金 0 を ハ ン ド ル部 の下側 に 突 ffi さ せて設け 、 引金 4り を ばね 4 / の ばね力に抗 し て引 く こ と に よ っ て扇形歯車 《5 ^ を 回転 し て ボテ ン シ ョ メ ー タ

/ を 回転 し得 る よ う に し 、 収納部 i " に は電流増幅用 ト ラ ン ジ ス タ 0 を テ ン シ ョ メ ー タ , の 摺動接点に 接続 し て設け 、 ハ ン ド ル部 ^ に キヤブタ イ ヤケー ブル ·2 を 挿通 し て 前述 し た よ う に 操作用端末装置 4^ を ク レ - ン 本体お よ び車体側電気回路 に接続す る 。

上述の構成に な る 遠隔操縦装置に よ れば、 ク レ ー ン 本体お よ び車体か ら 離れた地点で作業し て い る ォ ペ レ ー タ が操作用端末装置 ^ ·? を 手に持っ て動作選択用 ス

イ ッ チ ， 1-1 ， ま た は ^? を操作 し て ブ ー ム の起 立、 倒伏、 荷の 卷上げ、 卷下げ、 ブ - ム の 伸長、 縮小 お よ び右旋回、 左旋回等の動作を 開始し得る 状態 と し た後、 引金 0 を 操作し て作動油の圧力を 上げ 、 ブ - . ム の起伏状態.、 負荷の有無お よ び大小、 ブ - ム 伸縮状 態に応 じて作動油の圧力 を制御する こ と に よ っ て上記 の ク レ — ン 動作の 速度 を制御する こ と がで き る 。

第 図 は 、 横軸 に示す ポ ン プ吐出 口 油圧 ΗΛ^^Ζ と 縦 軸に 示す旋回速度 r.p.m. と の 関係を種 々 の 作業状態 に 関 し て 実験 し た結果得 ら れたデ ー タ を ブ τ ッ ト し て 示す グ ラ フ であ り 、 （Α) は ブー ム縮、 Ί5。、 無負荷時、

(Β) は ブ ー ム 縮、 水平、 無負荷時、 （C) は ブ ― ム 伸 、

( O PI ヽ Λ. WIPO i 水平、 無負荷時、 （D) は ブ ー ム 伸、 水平、 S00 吊の 場合を それぞれ示す。 第 ⁷ 図は 、 横軸に 示す ボ ン ブ吐 ffi 口 油圧 ,M^Z と 縦軸 に示す卷上速度 r .p.m. ( 本掛） と の関係を種 々 の吊下荷重 0 (^w ₀) . 0.2 ト ン （Wi) ,

5 0.S ト ン ゥ） ， し 0 ト ン （w₃) お よ び / .ぶ ト ン （w_A) に つ いて実験し た結果得 ら れた デ ー タ を プ ロ ッ ト し て示 す デ ー タ であ 、 M は最低圧、 H は流量が過大で油圧 . 制御が不安定 と な る 領域を 示す。

本発明 に よ れば、 比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ー フ 弁を 用レ、0 て ポ ン プ吐 ffi側 の 油圧、 すな わ ち作動油の圧力 を制御 する こ と に よ って ク レ ー ン 動作用流体ァ ク チ ユ エ ー タ の動作速度を 制御する も の であ る か ら 、 操作が円滑で、 時間遅れ.がな いばか り でな く 比例 ソ レ ノ ィ ド流量制御 弁を 用いる 場合に比べ制御弁の構造が簡単で安価であ5 る と と も に圧力制御方式に よ れば ク レ ー ン が低速 と 高 速 と の全速度範囲でそ れぞれの速度に対する 必要最小 限度の 油圧で動作さ せ る こ と がで き 、 し たがっ て 、 油 圧 ボ ン ブ に は無駄な負荷がかか ら ず、 エ ン ジ ン の エ ネ ル ギ — を節約で き 、 ま た ヱ ン ジ ン お よ び油圧回路の騷° 音を最低'レ ベ ル に押える こ と がで き る 。

OMPI WIPO

Claims

請 求 の 範 囲 作動油タ ン ク と 、 作動 油 タ ン ク に接続 し た 油圧 ボ ン ブ と 、 油圧 ボ ン ブ と 作動 油 ポ ン プ と に接続 し た作 動油給排回路 と 、 こ の作動油給排回路に並列に動作 選択用 ソ レ ノ ィ ド弁を介 し て そ れぞれ接続 さ れた ブ ー ム 起伏 シ リ ン ダ と 、 ブ ー ム 伸縮 シ リ ン ダ と 、 卷上 モ ー タ と 旋回モ ー タ と 油圧 ボ ン ブに 並列に かつ そ の 吐出側を 前記作動油 タ ン ク に 接続 し た比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ 一 フ 弁 と 、 前記動作選択用 ソ レ ノ ィ ド弁 の そ れ ぞれに対 し 電気的に接続 し た動作選択用 ス ィ ツ チ と 、 前記比例 ソ レ ノ ィ ド リ リ ー フ 弁 に 電気的に接続 した ポ テ ン シ ョ メ ー タ と を設け た操作用端末装置を ク レ ン 本体に 設け、 こ れ に よ ブ ー ム 起伏 シ リ ン ダ、 ブ ー ム 伸縮シ リ ン ダ 、 卷上モ ー タ 、 旋回モ ー タ 等の ク レ - ン 各部を選択的に 作動する.こ と と 比例 ソ レ ノ ィ Γ リ リ — フ 弁に よ る 油量制御 と に よ り ク レ ー ン 各部の作動速度を制御す る こ と を特徵 と する 油圧 式 ク レ ー ン の遠隔操縦装置

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