KR101496497B1 - 이상 동작 검지 장치 - Google Patents

Abstract

유압 셔블의 과부하 동작을 유압 조작량으로부터 추정하는 이상 동작 검지 장치를 제공한다. 조작 압력 검출 수단으로부터 얻어진 각 조작 기구의 조작량에 따라서 적산량 산출 수단에 의해 조작량의 적산량을 산출하고, 변동량 산출 수단에 의해 조작 변동량을 산출하고, 상기 적산량에 기초하여 각 조작 기구의 관절 각도를 추정하고, 상기 추정 관절 각도 및 상기 조작 변동량에 기초하여, 이상 동작 판정 수단을 사용하여 과부하 동작을 판정한다.

Description

이상 동작 검지 장치{ABNORMAL OPERATION DETECTION DEVICE}

본 발명은, 유압 셔블 등의 굴삭 기계의 과부하 동작을 검출하는 이상 동작 검지 장치이다.

건설 기계나 공작 기계 등의 일반 산업 기기에 있어서는, 정지하는 일 없이 24시간 365일 연속 가동하는 것이 요구되는 것이 있어, 이상 정지하기 전에 미리 보수 작업에 의해 기기를 완전한 상태로 유지할 필요가 있다. 일반적으로는, 정기적으로 점검 작업에 의해 전문 보수원이 점검을 실시하여, 이상 개소가 없는지를 조사하는 동시에, 이상이 발견된 경우에는, 필요한 보수 작업을 행함으로써 양호한 기기 상태가 유지된다. 한편, 점검 보수 작업을 실시하기 위해서는, 기기를 정지시킬 필요가 발생하므로, 연속 가동시키고자 하는 운용자에게 있어서는, 기기 상태가 양호한 한, 점검 보수 작업은 운용에 있어서의 장해가 될 수 있다.

또한, 기기의 이상 상태를 진단 장치에 의해 검지하는 진단 기술이 있지만, 진단을 위해 미리 관련된 센서가 필요한 경우가 있다. 그러나 기계의 비용 저감의 관점으로부터, 제어에 반드시 필요하지 않은 센서는 생략되는 경향에 있고, 또한 수집하고자 하는 정보에 대응하는 적절한 센서 자체가 존재하지 않는 경우가 있어, 기기의 고장을 미연에 방지하는 예방 보수의 관점으로부터 문제로 되고 있다.

유압 셔블을 비롯한 건설 기계에 있어서는, 가혹한 작업 환경에 견딜 수 있도록 미리 설계되어 있다. 그러나 설계에서 상정하고 있지 않은 사용 방법을 사용자가 행하는 경우가 있어, 메이커측으로서는 비권장 작업이 실행됨으로써, 상정하고 있는 설계 기준보다도 빠른 단계에서의 부품 교환 등의 보수 작업이 필요해지는 경우가 있다. 이것은, 사용자에게 있어서도 메이커측에 있어서도 바람직하지 않은 것이다.

이 과제에 대해, 작업 내용을 관리하려고 하는 것이 이하의 특허 문헌에 개시되어 있다. 특허 문헌 1(일본 특허 출원 공개 제2002-304441호 공보)에는, 작업 기계의 가동 정보로부터 작업 상황을 추정함으로써, 작업의 종류나 작업량을 계측한다고 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 특허 문헌 1에서는, 작업 상황을 추정하는 데 포텐시오미터를 사용한다고 되어 있어, 포텐시오미터가 구비되어 있지 않은 기계에 대해 적용할 수 없다. 한편, 특허 문헌 2(일본 특허 출원 공개 평9-217702호 공보)에는, 각종 액추에이터의 조작량으로부터 작업 내용을 추정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 특허 문헌 2에서는 작업 종별로서, 흩뿌리기 작업, 범핑 작업, 법면 마무리 작업, 크레인 작업, 압박 굴삭 작업, 싣기 작업, 선회지 고르게 하기 작업이 상정되어 있고, 이들 작업을 판별하는 데, 붐 조작 복잡함, 버킷 조작 복잡함, 고속 선회 시간, 붐 역조작 시간, 버킷 아암 정지 시간, 붐 조작량 평균값, 아암 조작량 평균값, 버킷 조작량 평균값을 각종 액추에이터의 조작량으로부터 산출하여 사용하는 것으로 하고 있고, 본 발명에 있어서 해결하려는 과제인 기계의 과부하 동작(이상 동작)을 검출하는 것은 상정되어 있지 않다.

본 발명은 이상에 비추어 이루어진 것으로, 건설 기계의 과부하 동작을 유압 조작 기구 등의 조작량으로부터 추정하여, 기계의 고장을 미연에 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 굴삭용 가동 기구를 구비한 기계의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 가동 기구에 대해 조작자의 복수 종별의 조작 명령을 전달하는 조작 기구와, 상기 조작 기구의 조작량의 적산량을 복수의 상기 조작 기구의 조작량에 따른 계수에 기초하여 산출하는 적산량 산출 수단과, 상기 조작 기구의 조작량의 변동량을 산출하는 변동량 산출 수단과, 상기 적산량에 기초하여 상기 가동 기구의 동작 위치를 추정하는 동작 위치 추정 수단을 구비하고, 상기 추정 동작 위치 및 상기 변동량에 기초하여 상기 기계의 과부하 동작을 검출하는 이상 동작 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 굴삭용 유압 셔블의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

조작자의 복수 종별의 조작 명령을 전달하는 유압 조작 기구와, 상기 유압 조작 기구의 조작량의 적산량을 복수의 상기 유압 조작 기구의 조작량에 따른 계수에 기초하여 산출하는 적산량 산출 수단과 상기 유압 조작 기구의 조작량의 변동량을 산출하는 변동량 산출 수단과, 상기 적산량에 기초하여 상기 유압 셔블의 관절 각도 또는 선회 각도를 추정하는 각도 추정 수단을 구비하고, 상기 각도 추정 수단에 의한 추정 각도 및 상기 변동량에 기초하여 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하는 이상 동작 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 장치 내에 구비된, 혹은 접속된 기억 장치에 일시를 부가하여 기록하는 이상 동작 기록 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 조작자에게 통지하는 통지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하였을 때에, 과부하 동작을 이상 동작 검지 장치에 접속된 통신 기기를 사용하여 외부에 통지하는 통보 수단을 구비한 것을 특징 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 상기 추정 동작 위치 또는 상기 추정 각도의 초기화를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유압에 의한 아암의 조작 기구를 구비한 기계의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 조작 기구의 유압의 조작 압력의 적산량으로부터 아암의 관절 각도를 추정하는 수단과, 추정된 관절 각도가 일정한 조건을 충족시킨 경우에, 유압의 조작 압력의 변동량을 계측하여 과부하 동작의 유무를 검출하는 이상 동작 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 아암의 관절 각도를 추정하는 수단의 초기화를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 장치 내에 구비된, 혹은 접속된 기억 장치에 일시를 부가하여 기록하는 이상 동작 기록 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 이상 동작 검지 장치에 있어서,

상기 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 조작자에게 통지하는 통지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 이상 동작 검지 장치에 따르면, 포텐시오미터 등의 추가 센서를 필요로 하는 일 없이, 유압 셔블의 조작 기구의 유압의 조작 압력의 적산량으로부터 관절 각도를 추정하는 동시에, 추정된 관절 각도가 일정한 조건을 충족시킨 경우에, 유압의 조작 압력의 변동량을 계측함으로써 더블 벤치 공법 등의 과부하 동작을 검지하는 것이 가능해져, 고장으로 이어지기 쉬운 사용 상황을 파악할 수 있으므로, 사용 상황에 따른 사전 보수 등의 조치를 취하는 것을 실현하고 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 관한 이하의 본 발명의 실시예의 기재로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 유압 셔블을 설명하는 도면이다.
도 3은 유압 셔블을 설명하는 도면이다.
도 4는 유압 셔블을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 설정값에 대해 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해 설명하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예의 구성을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.

(제1 실시예)

도 1 내지 도 13을 사용하여, 본 발명의 일 실시예에 대해 유압 셔블 등의 건설 기계를 예로 사용하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 이상 동작 검지 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1에 있어서, 이상 동작 검지 장치(1)는, 조작 압력 검출 수단(101)과 적산량 산출 수단(102)과 관절 각도 추정 수단(103)과 변동량 산출 수단(104)과 이상 동작 판정 수단(105)을 포함한다. 이상 동작 검지 장치(1)는, 유압 셔블 등의 건설 기계에 탑재함으로써 그 기능이 실현된다. 조작 압력 검출 수단(101)은, 유압 셔블의 유압 조작 기구(도시하지 않음)의 센서 정보와 접속됨으로써, 건설 기계의 작업자(조작자)가 어떤 조작을 행하였는지를 검출한다. 적산량 산출 수단(102)은, 조작 압력 검출 수단(101)에 의해 검출한 유압의 조작 압력에 대해, 시간 방향에서의 적산량을 산출한다. 적산량을 산출하는 데 있어서는, 후술하는 계수를 사용하여 산출한다. 적산량 산출 수단(102)에 의해 산출된 적산량에 기초하여 건설 기계의 각 기구의 관절 각도를 추정한다. 또한, 변동량 산출 수단(104)은 조작 압력 검출 수단(101)에 의해 검출한 유압의 조작 압력에 대해, 시간 방향에서의 변동량을 산출한다. 이상 동작 판정 수단(105)은, 관절 각도 추정 수단(103)이 출력한 각 기구의 추정 관절 각도와 변동량 산출 수단(104)이 출력한 변동량에 기초하여, 이상 동작의 조건에 적합한지를 판정하고, 그 결과를 출력한다.

도 2 내지 도 4를 사용하여 유압 셔블의 동작에 대해 설명한다. 유압 셔블(2)은, 구비된 각 조작 기구에 의해 굴삭 등의 동작을 행할 수 있다. 버킷(201), 아암(202), 붐(203)은 실린더(211, 212, 213)에 의해 조작된다. 이들 굴삭에 관계되는 부위 전체는 프론트라고 불리는 경우가 많다. 실린더(211 내지 213)가 신축 동작을 함으로써, 버킷(201), 아암(202), 붐(203) 등이 동작한다. 결과적으로, 도 3에 도시하는 바와 같은 버킷(201)과 아암(202)을 연결하는 부분의 관절 각도(301), 아암(202)과 붐(203)을 연결하는 부분의 관절 각도(302), 붐(203)과 본체(206)를 연결하는 부분의 관절 각도(303)가 바뀌지만, 유압 셔블(2)의 조작 자체에는, 관절 각도는 필요하지 않으므로, 각도를 계측하는 센서가 장착되어 있지 않다. 유압 셔블(2)에는, 각 조작 기구를 제어하고, 센서로부터의 정보를 수집ㆍ감시하기 위한 컨트롤러(제어 장치:도시하지 않음)가 탑재되어 있지만, 상술한 바와 같이 관절 각도(301, 302, 303)를 직접 계측하는 센서 정보는 없으므로, 결과적으로 이 컨트롤러에는 조작 기구의 자세 정보는 입력되지 않는다. 또한, 유압 셔블(2)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 본체(206)를 회전시키는 선회 기구(204)와 유압 셔블 전체의 구동 기구로서의 크롤러(크롤러 트랙)(205)가 구비되어 있다. 크롤러(205)는, 좌우에 구비되어 있고, 각각이 독립적으로 움직이도록 되어 있다. 예를 들어, 도 4에 도시하는 바와 같이 우측 크롤러(401)와 좌측 크롤러(402)가 동시에 전방 방향으로 회전함으로써, 유압 셔블은 전방으로 진행할 수 있지만, 우측 크롤러(401)는 전방으로, 좌측 크롤러(402)가 후방으로 회전하면, 유압 셔블은 전체가 반시계 방향으로 회전하게 된다. 선회 기구(204)는, 이에 의해 본체 상부만이 회전하도록 되어 있다.

조작 압력 검출 수단(101)에 의해 계측된 조작 압력의 예를 도 5에 나타낸다. 도 5는, 붐(203)의 상하 운동의 조작 압력을 나타낸 것으로, 붐 상승 조작 압력(501)과 붐 하강 조작 압력(502)을 나타내고 있다. 붐(203)을 위로도 아래로도 조작하고 있지 않을 때에는, 붐(203)은 그 위치(관절 각도)에서 유지된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 아암(202)이나, 버킷(203)의 경우에는, 상부 방향의 운동을 덤프, 하부 방향의 운동을 클라우드라고 한다. 붐(203) 뿐만 아니라, 어느 조작 기구도 기본적으로는 가한 압력에 따라서 동작하지만, 계측되는 것이 가한 압력이므로 반드시 그만큼만 움직였다고는 할 수 없다. 예를 들어, 굴삭 동작 등은, 굴삭하는 흙의 단단함 등에 따라서도 바뀌므로, 가한 힘에 대해 조작 기구의 실린더가 움직이는 양, 즉 관절의 회전 속도가 바뀐다. 도 5에서는, 굴삭 동작 등 조작 기구에 대해 부하가 되는 동작이 아닐 때, 즉 단순히 이동 조작만을 하고 있을 때에는, 조작 압력의 시간 방향에서의 적분[도 5에서는 붐 상승 총 조작량(511), 혹은 붐 하강 총 조작량(512)]은, 붐의 실린더 이동량, 즉 붐의 관절 각도의 변화량과 비례한다.

도 7, 도 8 및 도 10을 사용하여 관절 각도의 추정 방법에 대해 설명한다.

도 7은, 유압 셔블의 일련의 굴삭 동작에 대해, 붐(203), 아암(202), 버킷(201)의 각 조작 압력의 시간 변화를 나타낸 것이다. 도 7에 나타낸 t0으로부터 t5까지의 시간의 구획은, 일련의 동작의 경계로, 각각 t0으로부터 t1까지는 굴삭 작업, t1로부터 t2까지는 들어올림 작업, t2로부터 t3까지는 방토(放土) 작업, t3으로부터 t4까지는 복귀 작업, t4로부터 t5까지는 준비 작업이라고 하는 것으로 한다.

굴삭 작업은 셔블을 사용하여 흙을 파내는 작업, 들어올림 작업은 파낸 흙을 덤프 등의 운반 작업차에 싣기 위해 들어올리는 작업이며, 이 동안에는 선회 조작도 동시에 행해진다. 방토 작업은 운반 작업차에 흙을 싣는 작업이며, 복귀 작업과 준비 작업은, 다음 굴삭 작업을 개시하기 위해 셔블의 프론트 부분을 접어 늘이는 동작을 의미한다.

도 8에 관절 각도의 추정 방법의 흐름을 나타낸다. 큰 흐름으로서는, 상기한 작업 종별을 변별하여, 각 조작 압력의 적분값에 대해 작업 종별마다, 조작 압력마다 설정된 계수를 곱하여, 상승(덤프) 조작이면 덧셈을 하고, 하강(클라우드) 조작이면 뺄셈을 행함으로써, 붐(203), 아암(202), 버킷(201) 각각에 대해 누적 조작 압력을 산출하고, 이것을 사용하여 관절 각도를 추정한다고 하는 것이다.

우선, 스텝 801에서 각 관절 각도를 초기화한다. 유압 셔블은 정지시에는 정해진 자세로 고정되므로, 엔진 시동 직후 등의 타이밍에 스텝 801의 초기화를 실행한다. 다음에, 각 시각에 있어서 조작 압력 검출 수단(101)에 의해 계측된 각 조작 기구의 조작 압력값을 입력한다(스텝 802). 입력된 값 중, 아암 클라우드 압력값(도면에서는 ArCP)이 정해진 임계값(Th_ArCP_H)보다 큰 값인지를 판정한다(스텝 803). 이것은, 도 7에서는 t0-t1 혹은 t3-t4와 같이 아암 클라우드 압력값이 일정값보다 큰 값을 나타내고 있는 구간을 판별하기 위함이며, 이에 의해 굴삭 작업 또는 복귀 작업인지, 그 이외의 작업인지를 판별할 수 있다. 스텝 803의 조건이 충족된 경우, 스텝 805로 진행하여, 마찬가지로 버킷 클라우드 압력값(도면에서는 BuCP)이 정해진 임계값(Th_BuCP_L) 이상인지를 판정한다. 이에 의해, 굴삭 작업인지, 복귀 작업인지를 판별할 수 있다. 굴삭 작업이라고 판정되면, 스텝 806에서 굴삭 작업 계수를 설정하고, 복귀 작업이라고 판정되면 스텝 810에서 복귀 작업 계수를 설정한다. 스텝 803의 조건이 충족되지 않은 경우, 버킷 클라우드 압력값(BuCP)이 임계값(Th_BuCP_L)보다 큰 값인지를 판정하여(스텝 811), 큰 값이면 들어올림 작업이라고 판정하고, 들어올림 작업 계수를 설정한다(스텝 813). 들어올림 작업이 아니라고 판정되면, 스텝 815로 진행하여, 버킷 덤프 압력값(도면에서는 BuDuP)이 임계값(Th_BuDuP_H)보다 큰 값인지를 판정하고, 큰 값이면 방토 작업이라고 판정하여 방토 작업 계수를 설정한다(스텝 816). 싣기 작업이 아니라고 판정하면, 준비 작업이라고 판정하여 준비 작업 계수를 설정한다(스텝 817). 스텝 806, 스텝 810, 스텝 813, 스텝 816, 스텝 817에서 각 작업 계수가 설정되면, 조작 압력값마다 작업 계수를 곱한 값을 계산하여, 조작 압력값마다 누적 조작 압력값을 계산한다. 마지막으로, 산출된 누적 조작 압력값에 기초하여 관절 각도를 추정한다. 여기서는, 누적 조작 압력값에 임의의 계수를 곱함으로써 추정 관절 각도를 산출한다. 예를 들어, 아암의 조작 압력의 누적값, 즉 누적 아암 조작 압력값을 ArP로 하면,

으로 계산할 수 있다. 여기서, αarc, αardu는 각각 아암 클라우드, 아암 덤프에 대한 작업 계수로, 판정된 작업 종별(m)에 따라서 다른 값을 취한다. 작업 계수와 아암 클라우드, 아암 덤프의 조작 압력값을 곱하고, 이것을 시간 방향으로 적분한 값이 누적 아암 조작 압력값(ArP)이 된다. 조작 압력, 작업 종별마다의 작업 계수의 예는, 도 10에 나타낸 바와 같이 된다. 「정」으로 표기되어 있는 것은, 플러스의 값을 취하는 것을 나타내고 있고,「부」로 표기되어 있는 것은, 마이너스의 값을 취하는 것을 나타내고 있다. 「대」「중」「소」는, 계수의 크기를 나타내고 있다. 예를 들어, 아암 상승에서는 플러스의 값을 취하여 누적 아암 조작 압력(ArP)을 증가시키고, 아암 하강에서는 마이너스의 값을 취하여 누적 아암 조작 압력(ArP)을 감소시킨다. 누적 아암 조작 압력(ArP)을 추정 아암 각도(θar)로 변환하기 위해서는, 이하의 계산식을 이용한다.

붐(수학식 3, 수학식 4)이나 버킷(수학식 5, 수학식 6)에 대해서도 동일하며, 하기의 식을 이용하여 계산할 수 있다.

도 9는, 각 관절 각도가 산출된 후의 흐름에 대해 나타내고 있다. 관절 각도 추정 수단(103)에 의해 출력된 각 관절의 추정 관절 각도(θar, θbo, θbu)를 입력한다(스텝 901). 이들 추정 관절 각도의 합계를 구하고, 이것이 미리 설정된 임계값(θth)을 초과하고 있는지를 판정한다(스텝 902). θar＋θbo＋θbu가 임계값(θth)을 초과하고 있으면, 긁어내림 자세 플래그를 설정한다(스텝 903). 다음에, 아암, 붐, 버킷의 각 조작 압력의 변동량(δar, δbo, δbu)을 산출하여 입력한다(스텝 904). 조작 압력의 변동량(δar, δbo, δbu)은, 하기의 식을 이용하여 산출할 수 있다.

상기 수학식 8 내지 수학식 9에서, avg는 시간 방향에서의 평균값을 나타내고, ││는 절대값을 나타내고, dArCP/dt 등은 단위 시간당의 조작 압력의 미분값을 나타낸다. 이들 조작 압력의 변동량(δar, δbo, δbu)의 합계가 미리 설정된 임계값(δth)을 초과하고 있는지를 산출한다. δar＋δbo＋δbu가 δth를 초과하고 있으면, 과부하 동작(긁어내림 작업)을 행하고 있다고 판정하여(스텝 905), 이상 동작 검지 장치의 외부로 출력한다(스텝 906).

도 11을 사용하여, 추정 아암각의 초기화에 대해 설명한다. 도 8에 나타낸 흐름에서, 들어올림 작업 계수가 설정된 경우(스텝 813), 들어올림 작업 계수로 설정된 것을 확인하고(스텝 1101), 추정 아암각을 초기화한다(스텝 1102). 초기화하는 경우는, 0으로 설정하는 등 미리 정해진 수치로 설정한다. 초기화의 값보다도 추정 아암각이 작은 값이 된 경우(0이 초기값이면, 마이너스의 값이 된 경우), 당초 추정하고 있는 것보다도 더욱 아암이 클라우드되었다고 판정하여, 그 시점에서 초기화를 행하는 등의 처리를 추가해도 좋다.

도 12를 사용하여, 추정 붐각의 초기화에 대해 설명한다. 도 8에 나타낸 흐름에서, 준비 작업 계수가 설정된 경우(스텝 817), 준비 작업 계수로 설정된 것을 확인하고(스텝 1201), 추정 붐각을 초기화한다(스텝 1202). 초기화하는 경우는, 0으로 설정하는 등 미리 정해진 수치로 설정한다. 초기화값보다도 추정 붐각이 작은 값이 된 경우(0이 초기값이면, 마이너스의 값이 된 경우), 당초 추정하고 있는 것보다도 더욱 붐이 하강되었다고 판정하여, 그 시점에서 초기화를 행하는 등의 처리를 추가해도 좋다.

도 13을 사용하여, 추정 버킷각의 초기화에 대해 설명한다. 도 8에 나타낸 흐름에서, 들어올림 작업 계수가 설정된 경우(스텝 813), 들어올림 작업 계수로 설정된 것을 확인하고(스텝 1301), 추정 버킷각을 초기화한다(스텝 1302). 초기화하는 경우는, 0으로 설정하는 등 미리 정해진 수치로 설정한다. 초기화의 값보다도 추정 버킷각이 작은 값이 된 경우(0이 초기값이면, 마이너스 값이 된 경우), 당초 추정하고 있는 것보다도 더욱 버킷이 클라우드되었다고 판정하여, 그 시점에서 초기화를 행하는 등의 처리를 추가해도 좋다.

(제2 실시예)

도 2, 도 4 및 도 14 내지 도 16을 사용하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 대해 유압 셔블 등의 건설 기계를 예로 사용하여 설명한다.

도 2, 도 4에 대해서는, 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 도 16은, 선회 각도 추정 장치(16)의 구성을 도시한 것으로, 조작 압력 검출 수단(1601)과 적산량 산출 수단(1602) 및 선회 각도 추정 수단(1603)으로 구성된다.

조작 압력 검출 수단(1601)은, 우선회(시계 방향) 조작 압력과 좌선회(반시계 방향) 조작 압력의 압력값을 검출한다. 적산량 산출 수단(1602)은, 조작 압력 검출 수단(1601)이 검출한 좌우의 조작 압력의 시간 방향에서의 적산값을 산출한다. 선회 각도 추정 수단(1603)은, 적산량 산출 수단(1602)이 산출한 누적 조작 압력에 미리 설정된 계수를 곱하여 추정 선회 각도를 산출한다. 산출을 위한 계산식은 이하를 사용할 수 있다.

누적 선회 조작 압력(Sw)은, 우선회 조작 압력(Swr)에 계수[αswr(＞0)]를 곱한 것과, 좌선회 조작 압력(Swl)에 계수[αswl(＜0)]를 곱한 것을 시간 방향에서의 적분을 취한다. 이것에 미리 정해진 계수(βsw)를 곱하여, 추정 선회 각도(θsw)를 산출한다.

선회 각도 추정 장치(16)의 동작 흐름을 도 14에 나타낸다. 추정 선회 각도를 초기화하고(스텝 1401), 선회 조작 압력값을 차례로 입력하고(스텝 1402), 누적 조작 압력을 산출하고(스텝 1403), 추정 선회 각도를 산출한다(스텝 1404).

도 15에 추정 선회 각도의 초기화 흐름을 나타낸다. 전진 주행 계속 시간(Tf)을 산출하고(스텝 1501), 전진 주행 계속 시간(Tf)이 미리 설정된 임계값(Th_Tf)을 초과한 경우, 추정 선회 각도를 0으로 설정한다(스텝 1504). 또한, 엔진이 정지 상태로부터 시동 상태로 된 경우(스텝 1503), 추정 선회 각도를 0으로 설정한다(스텝 1504). 추정 선회 각도가 초기화되는 것은, 2개의 독립된 조건이 있다. 셔블 전체가 계속적으로 전진하고 있거나, 엔진이 시동되었을 때이다. 통상, 작업자는 프론트를 진행 방향을 향해 전진 조작을 하므로, 선회 각도는 좌우 중립된 위치에 있다. 만일 선회 조작을 행하면서 전진 조작을 행하는 경우에는, 추정 선회 각도의 초기화를 행하지 않도록 한다. 즉, 상기한 전진 주행 계속 시간(Tf)은, 선회 조작을 행하지 않는 상태에서 전진 주행 조작을 행하고 있는 시간을 산출한다. 또한, 통상 엔진 정지시에도 프론트를 전방을 향하게 하여 정지시키므로, 마찬가지로 선회 각도는 좌우 중립된 위치에 있다. 선회 조작은, 좌우 어느 쪽으로도 360도 이상 연속해서 동일 방향으로 선회할 수 있으므로, 추정 선회 각도가 좌우 각각 180도를 초과한 경우에는, 재판독을 행하면 된다. 예를 들어, 우측으로 200도 선회하였다고 산출된 경우에는, 좌측으로 160도 선회한 상태라고 재해석할 수 있다.

선회 각도 추정 장치(16)를 제1 실시예의 이상 동작 검지 장치(1)와 조합함으로써, 보다 복잡한 이상 동작 검지에 응용할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 작업 범위가 있고, 프론트를 올린 상태에서 선회하려고 하는 경우에, 작업 범위 밖의 건물이나 장해물에 접촉할 위험성이 있다고 감지하여, 작업자에게 알리거나, 선회 동작을 비상 정지시키는 등의 제어를 행할 수 있다. 또한, 하부 주행체에 대해 90도(횡방향)로 프론트를 향하게 하여 작업하면 선회륜에 대해 부하가 걸리므로 이것을 이상 동작으로서 검출할 수도 있다.

상기 기재는 실시예에 대해 이루어졌지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고, 본 발명의 정신과 첨부한 청구범위의 범위 내에서 각종 변경 및 수정을 할 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.

건설 기계에 과부하가 되는 동작을 검지하여 기계를 보호하고, 작업자의 조작 실수에 의한 건설 기계의 사고를 방지할 수 있다.

1 : 이상 동작 검지 장치
101 : 조작 압력 검출 수단
102 : 적산량 산출 수단
103 : 관절 각도 추정 수단
104 : 변동량 산출 수단
105 : 이상 동작 판정 수단

Claims (10)

1. 굴삭용 가동 기구를 구비한 기계의 이상 동작 검지 장치에 있어서,
   상기 가동 기구에 대해 조작자의 복수 종별의 조작 명령을 전달하는 조작 기구와,
   상기 조작 기구의 조작량의 적산량을 복수의 상기 조작 기구의 조작량에 따른 계수에 기초하여 산출하는 적산량 산출 수단과,
   상기 조작 기구의 조작량의 단위 시간 당의 변동량을 산출하는 변동량 산출 수단과,
   상기 적산량에 기초하여 상기 가동 기구의 동작 위치를 추정하는 동작 위치 추정 수단을 구비하고,
   상기 추정 동작 위치 및 상기 단위 시간 당의 변동량에 기초하여 상기 기계의 과부하 동작을 검출하는 이상 동작 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
2. 굴삭용 유압 셔블의 이상 동작 검지 장치에 있어서,
   조작자의 복수 종별의 조작 명령을 전달하는 유압 조작 기구와,
   상기 유압 조작 기구의 조작량의 적산량을 복수의 상기 유압 조작 기구의 조작량에 따른 계수에 기초하여 산출하는 적산량 산출 수단과,
   상기 유압 조작 기구의 조작량의 단위 시간 당의 변동량을 산출하는 변동량 산출 수단을 구비하고,
   상기 적산량에 기초하여 상기 유압 셔블의 관절 각도 또는 선회 각도를 추정하는 각도 추정 수단을 구비하고,
   상기 각도 추정 수단에 의한 추정 각도 및 상기 단위 시간 당의 변동량에 기초하여 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하는 이상 동작 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 장치 내에 구비된, 혹은 접속된 기억 장치에 일시를 부가하여 기록하는 이상 동작 기록 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 조작자에게 통지하는 통지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 과부하 동작을 검출하였을 때에, 과부하 동작을 이상 동작 검지 장치에 접속된 통신 기기를 사용하여 외부에 통지하는 통보 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기계 또는 상기 유압 셔블의 상기 추정 동작 위치 또는 상기 추정 각도의 초기화를 행하는 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
7. 유압에 의한 아암의 조작 기구를 구비한 기계의 이상 동작 검지 장치에 있어서,
   상기 조작 기구의 유압의 조작 압력의 적산량으로부터 아암의 관절 각도를 추정하는 수단과,
   추정된 관절 각도가 일정한 조건을 충족시킨 경우에, 유압의 조작 압력의 단위 시간 당의 변동량을 계측하여 과부하 동작의 유무를 검출하는 이상 동작 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 아암의 관절 각도를 추정하는 수단의 초기화를 행하는 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 장치 내에 구비된, 혹은 접속된 기억 장치에 일시를 부가하여 기록하는 이상 동작 기록 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 과부하 동작을 검출하였을 때에, 이것을 조작자에게 통지하는 통지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 이상 동작 검지 장치.

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