KR102547626B1 - 쇼벨 - Google Patents

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KR102547626B1
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춘난 우
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 굴삭어태치먼트와, 굴삭어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치(M3)와, 굴삭어태치먼트의 자세의 추이와 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보와 굴삭어태치먼트에 관한 조작장치(26)의 조작내용에 근거하여 버킷치선각도(α)를 제어하는 컨트롤러(30)를 구비한다.

Description

쇼벨
본 발명은, 어태치먼트의 자세를 검출 가능한 쇼벨에 관한 것이다.
버킷에 작용하는 굴삭반력을 산출하고, 산출한 굴삭반력이 미리 설정한 상한값보다 큰 경우에 붐을 상승시켜 버킷의 지면진입깊이를 저감시키는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허공보 5519414호 특허문헌 2: 일본 특허공보 2872456호
그러나, 상술한 쇼벨은, 붐을 상승시켜 버킷의 지면진입깊이를 저감시킴으로써 굴삭반력을 저감시키기 때문에, 굴삭량을 저감시켜 버리는 경우가 있다.
상술을 감안하여, 굴삭반력을 저감시키면서도 굴삭량의 저하를 억제할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 탑재되는 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와, 버킷을 포함하는 상기 어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치와, 상기 어태치먼트의 자세의 추이와 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보와 상기 어태치먼트에 관한 조작장치의 조작내용에 근거하여 상기 굴삭대상지면에 대한 상기 버킷의 치선(齒先)각도를 제어하는 제어장치를 구비한다.
상술한 수단에 의하여, 굴삭반력을 저감시키면서도 굴삭량의 저하를 억제할 수 있는 쇼벨이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 자세검출장치를 구성하는 각종 센서의 출력내용의 일례를 나타내는 쇼벨의 측면도이다.
도 3은 도 1의 쇼벨에 탑재되는 기본시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 4는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 구동계의 구성예를 나타내는 도이다.
도 5는 외부연산장치의 구성예를 나타내는 기능블록도이다.
도 6은 지면형상정보취득부가 취득하는 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보의 개념도이다.
도 7a는 굴삭초기단계를 설명하는 도이다.
도 7b는 굴삭중기단계를 설명하는 도이다.
도 7c는 굴삭후기단계를 설명하는 도이다.
도 8은 굴삭중기단계에 있어서의 버킷치선각도와 굴삭반력 및 굴삭량의 관계를 나타내는 도이다.
도 9는 버킷자세조정처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 11은 도 10의 쇼벨의 굴삭어태치먼트에 관련되는 각종 물리량을 나타내는 쇼벨의 측면도이다.
도 12는 도 10의 쇼벨에 탑재되는 기본시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 13은 도 10의 쇼벨에 탑재되는 굴삭제어시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 14는 자세수정필요여부 판정처리의 플로차트이다.
도 15는 정미(正味)굴삭부하산출처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 16은 정미굴삭부하산출처리의 흐름의 다른 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 17은 정미굴삭부하산출처리의 흐름의 또 다른 일례를 나타내는 플로차트이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 관한 건설기계로서의 쇼벨(굴삭기)에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 측면도이다. 도 1에 나타내는 쇼벨의 하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 탑재된다. 상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착된다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착된다. 작업요소로서의 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성한다. 어태치먼트는, 상굴(床堀)어태치먼트, 정지(整地)어태치먼트, 준설(浚渫)어태치먼트 등의 다른 어태치먼트여도 된다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되고, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재된다. 상부선회체(3)에는 통신장치(M1), 측위장치(M2), 및 자세검출장치(M3)가 장착된다.
통신장치(M1)는, 쇼벨과 외부의 사이의 통신을 제어한다. 본 실시예에서는, 통신장치(M1)는, GNSS(Global Navigation Satellite System) 측량시스템과 쇼벨의 사이의 무선통신을 제어한다. 구체적으로는, 통신장치(M1)는, 예를 들면 1일 1회의 빈도로, 쇼벨의 작업을 개시할 때에 작업현장의 지형정보를 취득한다. GNSS 측량시스템은, 예를 들면 네트워크형 RTK-GNSS 측위방식을 채용한다.
측위장치(M2)는, 쇼벨의 위치 및 방향을 측정한다. 본 실시예에서는, 측위장치(M2)는, 전자컴퍼스를 도입한 GNSS 수신기이며, 쇼벨의 존재위치의 위도, 경도, 고도를 측정하고, 또한 쇼벨의 방향을 측정한다.
자세검출장치(M3)는, 어태치먼트의 자세를 검출한다. 본 실시예에서는, 자세검출장치(M3)는, 굴삭어태치먼트의 자세를 검출한다.
도 2는, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 자세검출장치(M3)를 구성하는 각종 센서의 출력내용의 일례를 나타내는 쇼벨의 측면도이다. 구체적으로는, 자세검출장치(M3)는, 붐각도센서(M3a), 암각도센서(M3b), 버킷각도센서(M3c), 및 차체경사센서(M3d)를 포함한다.
붐각도센서(M3a)는, 붐각도를 취득하는 센서이며, 예를 들면 붐풋핀의 회전각도를 검출하는 회전각도센서, 붐실린더(7)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 붐(4)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등을 포함한다. 붐각도센서(M3a)는, 예를 들면 붐각도(θ1)를 취득한다. 붐각도(θ1)는, XZ평면에 있어서, 붐풋핀위치(P1)와 암연결핀위치(P2)를 연결하는 선분 P1-P2의 수평선에 대한 각도이다.
암각도센서(M3b)는, 암각도를 취득하는 센서이며, 예를 들면 암연결핀의 회전각도를 검출하는 회전각도센서, 암실린더(8)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 암(5)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등을 포함한다. 암각도센서(M3b)는, 예를 들면 암각도(θ2)를 취득한다. 암각도(θ2)는, XZ평면에 있어서, 암연결핀위치(P2)와 버킷연결핀위치(P3)를 연결하는 선분 P2-P3의 수평선에 대한 각도이다.
버킷각도센서(M3c)는, 버킷각도를 취득하는 센서이며, 예를 들면 버킷연결핀의 회전각도를 검출하는 회전각도센서, 버킷실린더(9)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 버킷(6)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등을 포함한다. 버킷각도센서(M3c)는, 예를 들면 버킷각도(θ3)를 취득한다. 버킷각도(θ3)는, XZ평면에 있어서, 버킷연결핀위치(P3)와 버킷치선위치(P4)를 연결하는 선분 P3-P4의 수평선에 대한 각도이다.
차체경사센서(M3d)는, 쇼벨의 Y축을 중심으로 한 경사각(θ4), 및 쇼벨의 X축을 중심으로 한 경사각(θ5)(도시하지 않음)을 취득하는 센서이며, 예를 들면 2축경사(가속도)센서 등을 포함한다. 도 2의 XY평면은 수평면이다.
다음으로, 도 3을 참조하여 쇼벨의 기본시스템에 대하여 설명한다. 쇼벨의 기본시스템은, 주로 엔진(11), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 컨트롤러(30), 및 엔진제어장치(ECU)(74) 등을 포함한다.
엔진(11)은 쇼벨의 구동원이며, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 접속된다.
메인펌프(14)는, 고압유압라인(16)을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하는 유압펌프이며, 예를 들면 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다. 메인펌프(14)는, 사판의 각도(경전각(傾轉角))를 변경함으로써 피스톤의 스트로크길이를 조정하여, 토출유량, 즉 펌프출력을 변화시킬 수 있다. 메인펌프(14)의 사판은, 레귤레이터(14a)에 의하여 제어된다. 레귤레이터(14a)는, 전자비례밸브(도시하지 않음)에 대한 제어전류의 변화에 따라 사판의 경전각을 변화시킨다. 예를 들면, 제어전류의 증가에 따라, 레귤레이터(14a)는, 사판의 경전각을 크게 하여, 메인펌프(14)의 토출유량을 많게 한다. 또, 제어전류의 감소에 따라, 레귤레이터(14a)는, 사판의 경전각을 작게 하여, 메인펌프(14)의 토출유량을 적게 한다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인(25)을 통하여 각종 유압제어기기에 작동유를 공급하기 위한 유압펌프이며, 예를 들면 고정용량형 유압펌프이다.
컨트롤밸브(17)는, 유압시스템을 제어하는 유압제어밸브이다. 컨트롤밸브(17)는, 레버 또는 페달(26A~26C)의 조작방향 및 조작량에 대응하는 파일럿라인(25a)의 작동유의 압력의 변화에 따라 동작한다. 컨트롤밸브(17)에는, 메인펌프(14)로부터 고압유압라인(16)을 통하여 작동유가 공급된다. 컨트롤밸브(17)는, 예를 들면 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측주행용 유압모터(1A), 우측주행용 유압모터(1B), 및 선회용 유압모터(2A) 중 하나 또는 복수의 것에 대하여, 작동유를 선택적으로 공급한다. 이하의 설명에서는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측주행용 유압모터(1A), 우측주행용 유압모터(1B), 및 선회용 유압모터(2A)를 집합적으로 "유압액추에이터"라고 칭한다.
조작장치(26)는, 조작자가 유압액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 조작장치(26)는, 파일럿라인(25)을 통하여 파일럿펌프(15)로부터 작동유의 공급을 받는다. 그리고, 파일럿라인(25a)을 통하여, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 유량제어밸브의 파일럿포트에 그 작동유를 공급한다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력은, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 레버 또는 페달(26A~26C)의 조작방향 및 조작량에 대응하는 압력이다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨을 제어하기 위한 제어장치이며, 예를 들면 CPU, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(30)의 CPU는, 쇼벨의 동작이나 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 읽어 내어 RAM에 로드하고 또한 실행함으로써, 그들 프로그램의 각각에 대응하는 처리를 실행시킨다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 토출유량의 제어를 행한다. 예를 들면, 네거티브컨트롤압에 따라 상기 제어전류를 변화시켜, 레귤레이터(14a)를 통하여 메인펌프(14)의 토출유량을 제어한다.
엔진제어장치(ECU)(74)는, 엔진(11)을 제어한다. 엔진제어장치(ECU)(74)는, 예를 들면 컨트롤러(30)로부터의 지령에 근거하여, 엔진회전수조정다이얼(75)에 의하여 조작자가 설정한 엔진회전수(모드)에 따라 엔진(11)의 회전수를 제어하기 위한 연료분사량 등을 엔진(11)에 출력한다.
엔진회전수조정다이얼(75)은, 캐빈(10) 내에 마련되는, 엔진회전수를 조정하기 위한 다이얼이며, 본 실시예에서는, Rmax, R4, R3, R2 및 R1의 5단계로 엔진회전수를 전환할 수 있다. 도 4는, 엔진회전수조정다이얼(75)에서 R4가 선택된 상태를 나타낸다.
Rmax는, 엔진(11)의 최고회전수이며, 작업량을 우선하고자 하는 경우에 선택된다. R4는, 두 번째로 높은 엔진회전수이며, 작업량과 연비를 양립시키고자 하는 경우에 선택된다. R3 및 R2는, 세 번째 및 네 번째로 높은 엔진회전수이며, 연비를 우선시키면서 저소음으로 쇼벨을 가동시키고자 하는 경우에 선택된다. R1은, 가장 낮은 엔진회전수(아이들링회전수)이며, 엔진(11)을 아이들링상태로 하고자 하는 경우에 선택되는 아이들링모드에 있어서의 엔진회전수이다. 예를 들면, Rmax(최고회전수)를 2000rpm, R1(아이들링회전수)을 1000rpm으로 하여, 그 사이를 250rpm마다, R4(1750rpm), R3(1500rpm), R2(1250rpm)로 다단계로 설정해도 된다. 그리고, 엔진(11)은, 엔진회전수조정다이얼(75)에서 설정된 엔진회전수로 일정하게 회전수제어된다. 여기에서는, 엔진회전수조정다이얼(75)에 의한 5단계로의 엔진회전수조정의 사례를 나타냈지만, 5단계에는 한정되지 않고 몇 단계여도 된다.
쇼벨에는, 조작자에 의한 조작을 보조하기 위하여 표시장치(40)가 캐빈(10)의 운전석의 근방에 배치되어 있다. 조작자는 표시장치(40)의 입력부(42)를 이용하여 정보 및 지령을 컨트롤러(30)에 입력할 수 있다. 쇼벨은, 쇼벨의 운전상황 및 제어정보를 표시장치(40)의 화상표시부(41)에 표시시킴으로써, 조작자에게 정보를 제공할 수 있다.
표시장치(40)는, 화상표시부(41) 및 입력부(42)를 포함한다. 표시장치(40)는, 캐빈(10) 내의 콘솔에 고정된다. 일반적으로, 운전석에 착석한 조작자로부터 보아 우측에 붐(4)이 배치되어 있어, 조작자는 붐(4)의 선단에 장착된 암(5), 및 암(5)의 선단에 장착된 버킷(6)을 보면서 쇼벨을 조작하는 경우가 많다. 캐빈(10)의 우측전방의 프레임은 조작자의 시야의 방해가 되는 부분이다. 본 실시예에서는, 이 부분을 이용하여 표시장치(40)가 마련되어 있다. 원래 시야의 방해가 되고 있었던 부분에 표시장치(40)가 배치되므로, 표시장치(40) 자체가 조작자의 시야를 크게 방해하는 일은 없다. 프레임의 폭에 따라서도 다르지만, 표시장치(40) 전체가 프레임의 폭에 들어가도록, 표시장치(40)는, 화상표시부(41)가 세로로 길게 되도록 구성되어도 된다.
본 실시예에서는, 표시장치(40)는, CAN, LIN 등의 통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속된다. 표시장치(40)는, 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어도 된다.
표시장치(40)는, 화상표시부(41) 상에 표시하는 화상을 생성하는 변환처리부(40a)를 포함한다. 본 실시예에서는, 변환처리부(40a)는, 쇼벨에 장착된 촬상장치(M5)의 출력에 근거하여 화상표시부(41) 상에 표시하는 카메라화상을 생성한다. 이로 인하여, 촬상장치(M5)는, 예를 들면 전용선을 통하여 표시장치(40)에 접속된다. 또, 변환처리부(40a)는, 컨트롤러(30)의 출력에 근거하여 화상표시부(41) 상에 표시하는 화상을 생성한다.
변환처리부(40a)는, 표시장치(40)가 갖는 기능으로서가 아닌, 컨트롤러(30)가 갖는 기능으로서 실현되어도 된다. 이 경우, 촬상장치(M5)는, 표시장치(40)가 아닌, 컨트롤러(30)에 접속된다.
표시장치(40)는, 입력부(42)로서의 스위치패널을 포함한다. 스위치패널은, 각종 하드웨어스위치를 포함하는 패널이다. 본 실시예에서는, 스위치패널은, 하드웨어버튼으로서의 라이트스위치(42a), 와이퍼스위치(42b), 및 윈도워셔스위치(42c)를 포함한다. 라이트스위치(42a)는, 캐빈(10)의 외부에 장착되는 라이트의 점등·소등을 전환하기 위한 스위치이다. 와이퍼스위치(42b)는, 와이퍼의 작동·정지를 전환하기 위한 스위치이다. 윈도워셔스위치(42c)는, 윈도워셔액을 분사하기 위한 스위치이다.
표시장치(40)는, 축전지(70)로부터 전력의 공급을 받아 동작한다. 축전지(70)는 얼터네이터(11a)(발전기)로 발전한 전력으로 충전된다. 축전지(70)의 전력은, 컨트롤러(30) 및 표시장치(40) 이외의 쇼벨의 전장품(電奬品)(72) 등에도 공급된다. 엔진(11)의 스타터(11b)는, 축전지(70)로부터의 전력으로 구동되어, 엔진(11)을 시동한다.
엔진(11)은, 엔진제어장치(ECU)(74)에 의하여 제어된다. ECU(74)로부터는, 엔진(11)의 상태를 나타내는 각종 데이터(예를 들면, 수온센서(11c)에서 검출되는 냉각수온(물리량)을 나타내는 데이터)가 컨트롤러(30)에 상시 송신된다. 컨트롤러(30)는 일시기억부(메모리)(30a)에 이 데이터를 축적해 두고, 필요할 때에 표시장치(40)에 송신할 수 있다.
또, 이하와 같이 각종 데이터가 컨트롤러(30)에 공급되어, 일시기억부(30a)에 저장된다.
레귤레이터(14a)로부터 사판의 경전각을 나타내는 데이터가 컨트롤러(30)에 공급된다. 또, 메인펌프(14)의 토출압력을 나타내는 데이터가, 토출압력센서(14b)로부터 컨트롤러(30)로 보내진다. 이들 데이터(물리량을 나타내는 데이터)는 일시기억부(30a)에 저장된다. 메인펌프(14)가 흡입하는 작동유가 저장된 탱크와 메인펌프(14)의 사이의 관로에는, 유온센서(14c)가 마련되어 있다. 그 관로를 흐르는 작동유의 온도를 나타내는 데이터가, 유온센서(14c)로부터 컨트롤러(30)에 공급된다.
레버 또는 페달(26A~26C)이 조작되면, 파일럿라인(25a)을 통하여 컨트롤밸브(17)로 보내지는 파일럿압이, 파일럿압센서(15a, 15b)에서 검출된다. 그리고, 파일럿압을 나타내는 데이터가 컨트롤러(30)에 공급된다.
엔진회전수조정다이얼(75)로부터는, 엔진회전수의 설정상태를 나타내는 데이터가 컨트롤러(30)에 상시 송신된다.
외부연산장치(30E)는, 통신장치(M1), 측위장치(M2), 자세검출장치(M3), 촬상장치(M5) 등의 출력에 근거하여 각종 연산을 행하고, 연산결과를 컨트롤러(30)에 대하여 출력하는 제어장치이다. 본 실시예에서는, 외부연산장치(30E)는 축전지(70)로부터 전력의 공급을 받아 동작한다.
도 4는, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 구동계의 구성예를 나타내는 도이며, 기계적 동력전달라인, 고압유압라인, 파일럿라인, 및 전기제어라인을 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타낸다.
쇼벨의 구동계는, 주로 엔진(11), 메인펌프(14L, 14R), 토출유량조정장치(14aL, 14aR), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 조작내용검출장치(29), 컨트롤러(30), 외부연산장치(30E), 및 파일럿압조정장치(50)를 포함한다.
컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브(171~176)를 포함한다. 그리고, 컨트롤밸브(17)는, 유량제어밸브(171~176)를 통하여, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측주행용 유압모터(1A), 우측주행용 유압모터(1B), 및 선회용 유압모터(2A) 중 하나 또는 복수의 것에 대하여 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유를 선택적으로 공급한다.
조작장치(26)는, 조작자가 유압액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 본 실시예에서는, 조작장치(26)는, 파일럿라인(25)을 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 유압액추에이터의 각각에 대응하는 유량제어밸브의 파일럿포트에 공급한다.
조작내용검출장치(29)는, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작내용을 검출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 조작내용검출장치(29)는, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)로서의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작장치(26)의 조작내용은, 포텐셔미터 등, 압력센서 이외의 다른 센서의 출력을 이용하여 도출되어도 된다.
엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14L, 14R)는, 센터바이패스관로(40L, 40R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.
센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 유량제어밸브(171, 173, 및 175)를 통과하는 고압유압라인이며, 센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 유량제어밸브(172, 174, 및 176)를 통과하는 고압유압라인이다.
유량제어밸브(171, 172, 173)는, 좌측주행용 유압모터(1A), 우측주행용 유압모터(1B), 선회용 유압모터(2A)에 유출입하는 작동유의 유량 및 흐름방향을 제어하는 스풀밸브이다.
유량제어밸브(174, 175, 176)는, 버킷실린더(9), 암실린더(8), 붐실린더(7)에 유출입하는 작동유의 유량 및 흐름방향을 제어하는 스풀밸브이다.
토출유량조정장치(14aL, 14aR)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출유량을 조정하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 토출유량조정장치(14aL)는 레귤레이터이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 메인펌프(14L)의 사판경전각을 증감시킨다. 그리고, 사판경전각을 증감시켜 메인펌프(14L)의 변위용적을 증감시킴으로써 메인펌프(14L)의 토출유량을 조정한다. 구체적으로는, 토출유량조정장치(14aL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어전류가 커짐에 따라 사판경전각을 증대시켜 변위용적을 증대시킴으로써 메인펌프(14L)의 토출유량을 증대시킨다. 토출유량조정장치(14aR)에 의한 메인펌프(14R)의 토출유량의 조정에 대해서도 동일하다.
파일럿압조정장치(50)는, 유량제어밸브의 파일럿포트에 공급되는 파일럿압을 조정하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 파일럿압조정장치(50)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어전류에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여 파일럿압을 증감시키는 감압밸브이다. 이 구성에 의하여, 파일럿압조정장치(50)는, 조작자에 의한 버킷조작레버의 조작과는 관계없이, 컨트롤러(30)로부터의 제어전류에 따라 버킷(6)을 개폐시킬 수 있다. 또, 조작자에 의한 붐조작레버의 조작과는 관계없이, 컨트롤러(30)로부터의 제어전류에 따라 붐(4)을 상승시킬 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 외부연산장치(30E)의 기능에 대하여 설명한다. 도 5는, 외부연산장치(30E)의 구성예를 나타내는 기능블록도이다. 본 실시예에서는, 외부연산장치(30E)는, 통신장치(M1), 측위장치(M2), 자세검출장치(M3)의 출력을 받아 각종 연산을 실행하고, 그 연산결과를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 그 연산결과에 따른 제어지령을 동작제어부(E1)에 대하여 출력한다.
동작제어부(E1)는 어태치먼트의 움직임을 제어하기 위한 기능요소이며, 예를 들면 파일럿압조정장치(50), 유량제어밸브(171~176) 등을 포함한다. 유량제어밸브(171~176)가 전기신호에 따라 동작하는 구성인 경우, 컨트롤러(30)는, 유량제어밸브(171~176)에 전기신호를 직접적으로 송신한다.
동작제어부(E1)는, 어태치먼트의 움직임을 자동조정한 것을 쇼벨의 조작자에게 알리는 정보통지장치를 포함하고 있어도 된다. 정보통지장치는, 예를 들면 음성출력장치, LED램프 등을 포함한다.
구체적으로는, 외부연산장치(30E)는, 주로 지형데이터베이스갱신부(31), 위치좌표갱신부(32), 지면형상정보취득부(33), 및 굴삭반력도출부(34)를 포함한다.
지형데이터베이스갱신부(31)는, 작업현장의 지형정보를 참조 가능하게 체계적으로 기억하는 지형데이터베이스를 갱신하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 지형데이터베이스갱신부(31)는, 예를 들면 쇼벨의 기동 시에 통신장치(M1)를 통하여 작업현장의 지형정보를 취득하여 지형데이터베이스를 갱신한다. 지형데이터베이스는 불휘발성 메모리 등에 기억된다. 또, 작업현장의 지형정보는, 예를 들면 세계측위계에 근거하는 3차원 지형모델로 기술된다. 지형데이터베이스갱신부(31)는, 촬상장치(M5)가 촬상한 쇼벨 주변의 화상에 근거하여 작업현장의 지형정보를 취득하여 지형데이터베이스를 갱신해도 된다.
위치좌표갱신부(32)는, 쇼벨의 현재 위치를 나타내는 좌표 및 방향을 갱신하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 위치좌표갱신부(32)는, 측위장치(M2)의 출력에 근거하여 세계측위계에 있어서의 쇼벨의 위치좌표 및 방향을 취득하여, 불휘발성 메모리 등에 기억되는 쇼벨의 현재 위치를 나타내는 좌표 및 방향에 관한 데이터를 갱신한다.
지면형상정보취득부(33)는, 작업대상의 지면의 현재의 형상에 관한 정보를 취득하는 기능요소이다. 본 실시예에서는, 지면형상정보취득부(33)는, 지형데이터베이스갱신부(31)가 갱신한 지형정보와, 위치좌표갱신부(32)가 갱신한 쇼벨의 현재 위치를 나타내는 좌표 및 방향과, 자세검출장치(M3)가 검출한 굴삭어태치먼트의 자세의 과거의 추이에 근거하여 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보를 취득한다. 또, 지면형상정보취득부(33)는, 자세검출장치(M3)에 의한 굴삭어태치먼트의 자세의 추이에 관한 정보를 이용하지 않고, 촬상장치(M5)가 촬상한 쇼벨 주변의 화상에 근거하여 취득된 작업현장의 지형정보를 이용하여 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보를 취득해도 된다. 또한, 자세검출장치(M3)에 의한 굴삭어태치먼트의 자세의 추이에 관한 정보와 촬상장치(M5)가 촬상한 화상에 근거하는 지면형상에 관한 정보를 조합하여 이용해도 된다. 이 경우, 작업 중에는 자세검출장치(M3)에 의한 굴삭어태치먼트의 자세의 추이에 관한 정보를 이용하고, 소정의 타이밍에 촬상장치(M5)가 촬상한 화상에 근거하는 지면형상에 관한 정보를 이용함으로써, 자세검출장치(M3)에서 유래하는 정보를 촬상장치(M5)에서 유래하는 정보로 보정할 수도 있다.
여기에서, 도 6을 참조하여, 지면형상정보취득부(33)가 굴삭동작 후의 지면형상에 관한 정보를 취득하는 처리에 대하여 설명한다. 도 6은, 굴삭동작 후의 지면형상에 관한 정보의 개념도이다. 도 6의 파선(破線)으로 나타내는 복수의 버킷형상(X0~X8)은, 전회의 굴삭동작 시의 버킷(6)의 궤적을 나타낸다. 버킷(6)의 궤적은, 자세검출장치(M3)가 과거에 검출한 굴삭어태치먼트의 자세의 추이로부터 도출된다. 또, 도 6의 굵은 실선은, 지면형상정보취득부(33)가 파악하고 있는 굴삭대상지면의 현재의 단면형상을 나타내고, 굵은 점선은, 지면형상정보취득부(33)가 파악하고 있는 전회의 굴삭동작이 행해지기 전의 굴삭대상지면의 단면형상을 나타낸다. 즉, 지면형상정보취득부(33)는, 전회의 굴삭동작이 행해지기 전의 굴삭대상지면의 형상으로부터, 전회의 굴삭동작 시에 버킷(6)이 통과한 공간에 대응하는 부분을 제거함으로써 굴삭대상지면의 현재의 형상을 도출한다. 이와 같이 하여, 지면형상정보취득부(33)는, 굴삭동작 후의 지면형상을 추정할 수 있다. 도 6의 일점쇄선으로 나타내는 Z축방향으로 뻗어있는 각 블록은 3차원 지형모델의 각 요소를 나타낸다. 각 요소는 예를 들면 XY평면에 평행한 단위면적의 상면과 -Z방향으로 무한대의 길이를 갖는 모델로 표현된다. 3차원 지형모델은 3차원 메시모델로 표현되어도 된다.
굴삭반력도출부(34)는 굴삭반력을 도출하는 기능요소이다. 굴삭반력도출부(34)는, 예를 들면 굴삭어태치먼트의 자세와 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보에 근거하여 굴삭반력을 도출한다. 굴삭어태치먼트의 자세는 자세검출장치(M3)에 의하여 검출되고, 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보는 지면형상정보취득부(33)에 의하여 취득된다. 또, 상술과 같이, 지면형상정보취득부(33)는, 촬상장치(M5)가 촬상한 쇼벨 주변의 화상에 근거하여 취득된 작업현장의 지형정보를 이용하여 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보를 취득해도 된다. 또한, 굴삭반력도출부(34)는, 자세검출장치(M3)에 의한 굴삭어태치먼트의 자세의 추이에 관한 정보와 촬상장치(M5)가 촬상한 화상에 근거하는 지면형상에 관한 정보를 조합하여 이용해도 된다.
본 실시예에서는, 굴삭반력도출부(34)는, 소정의 계산식을 이용하여 소정의 연산주기로 굴삭반력을 도출한다. 예를 들면, 굴삭깊이가 깊을수록, 즉 쇼벨의 접지면과 버킷치선위치(P4)(도 2 참조)의 연직거리가 클수록 굴삭반력이 커지도록 굴삭반력을 도출한다. 또, 굴삭반력도출부(34)는, 예를 들면 버킷(6)의 치선의 굴삭대상지면에 대한 지면삽입깊이가 클수록 굴삭반력이 커지도록 굴삭반력을 도출한다. 굴삭반력도출부(34)는, 토사밀도 등의 토사특성을 고려하여 굴삭반력을 도출해도 된다. 토사특성은, 차재입력장치(도시하지 않음)를 통하여 조작자가 입력하는 값이어도 되고, 실린더압센서 등의 각종 센서의 출력에 근거하여 자동적으로 산출되는 값이어도 된다.
굴삭반력도출부(34)는, 굴삭어태치먼트의 자세와 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보에 근거하여 굴삭 중인지 여부를 판정하고, 그 판정결과를 컨트롤러(30)에 대하여 출력해도 된다. 굴삭반력도출부(34)는, 예를 들면 버킷치선위치(P4)(도 2 참조)와 굴삭대상지면의 사이의 연직거리가 소정 값 이하가 된 경우에 굴삭 중이라고 판정한다. 굴삭반력도출부(34)는, 버킷(6)의 치선과 굴삭대상지면이 접촉하기 전에 굴삭 중이라고 판정해도 된다.
컨트롤러(30)는, 굴삭반력도출부(34)에 의하여 굴삭 중이라고 판정되면, 조작자의 조작내용에 근거하여 현재의 굴삭단계를 결정한다. 컨트롤러(30) 자신이, 굴삭어태치먼트의 자세와 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보에 근거하여 굴삭 중인지 여부를 판정해도 된다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)가 출력하는 조작내용에 근거하여 현재의 굴삭단계를 결정한다.
또, 컨트롤러(30)는, 자세검출장치(M3)의 출력과 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보에 근거하여 버킷치선각도(α)를 산출한다. 버킷치선각도(α)는, 버킷(6)의 치선의 굴삭대상지면에 대한 각도이다.
여기에서, 도 7a~도 7c를 참조하여, 굴삭초기단계, 굴삭중기단계, 및 굴삭후기단계의 3단계를 포함하는 굴삭단계에 대하여 설명한다. 도 7a~도 7c는 굴삭단계를 설명하는 도이며, 도 7a가 굴삭초기단계에 있어서의 버킷(6)과 굴삭대상지면의 관계를 나타내고, 도 7b가 굴삭중기단계에 있어서의 버킷(6)과 굴삭대상지면의 관계를 나타내며, 도 7c가 굴삭후기단계에 있어서의 버킷(6)과 굴삭대상지면의 관계를 나타낸다.
굴삭초기단계는, 도 7a의 화살표로 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 연직하방으로 이동시키는 단계를 의미한다. 이로 인하여, 굴삭초기단계에 있어서의 굴삭반력은, 주로 버킷(6)의 치선을 굴삭대상지면에 삽입할 때의 삽입저항으로 구성되며, 주로 연직상방을 향한다. 삽입저항은 버킷(6)의 치선의 지면삽입깊이에 비례한다. 또, 삽입저항은, 버킷(6)의 치선의 지면삽입깊이가 동일하면, 버킷치선각도(α)가 대략 90도일 때에 최소가 된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 굴삭 중에 붐하강조작이 행해지고 있다고 판정한 경우, 현재의 굴삭단계로서 굴삭초기단계를 채용한다.
굴삭중기단계는, 도 7b의 화살표로 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 쇼벨의 기체측으로 끌어당기는 단계를 의미한다. 이로 인하여, 굴삭중기단계에 있어서의 굴삭반력은, 주로 굴삭대상지면의 미끄럼파괴에 대한 전단저항력으로 구성되며, 주로 기체로부터 멀어지는 방향을 향한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 굴삭 중에 암폐쇄조작이 행해지고 있다고 판정한 경우, 현재의 굴삭단계로서 굴삭중기단계를 채용한다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 굴삭 중에 붐하강조작이 행해지고 있지 않고 또한 암폐쇄조작이 행해지고 있다고 판정한 경우에 현재의 굴삭단계로서 굴삭중기단계를 채용해도 된다. 도 6의 X4a는, 굴삭중기단계에 있어서 버킷치선각도(α)가 50도인 상태에서 쇼벨의 기체측으로 끌어당겨지는 버킷(6)의 형상을 나타낸다.
굴삭중기단계에 있어서의 굴삭반력은, 버킷치선각도(α)가 작을수록 굴삭대상지면의 미끄럼파괴가 발생하기 어려워지기 때문에 커진다. 반대로, 굴삭중기단계에 있어서의 굴삭반력은, 버킷치선각도(α)가 클수록 굴삭대상지면의 미끄럼파괴가 발생하기 쉬워지기 때문에 작아진다. 굴삭량은, 버킷치선각도(α)가 90도보다 큰 경우에는, 버킷치선각도(α)가 클수록 작아진다.
도 8은, 굴삭중기단계에 있어서의 버킷치선각도(α)와 굴삭반력 및 굴삭량의 관계의 일례를 나타낸다. 구체적으로는, 가로축이 버킷치선각도(α)에 대응하고, 좌측의 제1 세로축이 굴삭반력에 대응하며, 우측의 제2 세로축이 굴삭량에 대응한다. 도 8의 굴삭량은, 버킷치선각도(α)를 임의의 각도로 유지한 상태에서, 소정의 깊이 및 소정의 끌어당김거리로 굴삭을 행한 경우의 굴삭량을 나타낸다. 굴삭반력의 추이는 실선으로 나타나고, 굴삭량의 추이는 파선으로 나타난다. 도 8의 예에서는, 굴삭중기단계에 있어서의 굴삭반력은, 버킷치선각도(α)가 작을수록 크다. 굴삭량은, 버킷치선각도(α)가 100도 부근에서 극댓값이 되고, 100도 부근으로부터 멀어짐에 따라 감소한다. 도 8의 도트패턴으로 나타내는 버킷치선각도(α)의 각도범위(90도 이상 180도 이하의 범위)는, 굴삭반력과 굴삭량의 적절한 밸런스를 가져오는 굴삭중기단계에 적합한 버킷치선각도(α)의 각도범위의 일례이다. 굴삭초기단계로부터 굴삭중기단계로 이행할 때에도 동일한 경향을 나타낸다.
굴삭후기단계는, 도 7c의 화살표로 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 연직상방으로 들어 올리는 단계를 의미한다. 이로 인하여, 굴삭후기단계에 있어서의 굴삭반력은, 주로 버킷(6) 내에 들어간 토사 등의 중량으로 구성되며, 주로 연직하방을 향한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 굴삭 중에 붐상승조작이 행해지고 있다고 판정한 경우, 현재의 굴삭단계로서 굴삭후기단계를 채용한다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 굴삭 중에 암폐쇄조작이 행해지고 있지 않고 또한 붐상승조작이 행해지고 있다고 판정한 경우에 현재의 굴삭단계로서 굴삭후기단계를 채용해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α) 및 굴삭반력 중 적어도 일방과 현재의 굴삭단계에 근거하여 버킷(6)의 자세를 자동적으로 조정하는 제어(이하, "버킷자세제어"라고 함)를 실행하는지 여부를 판정한다.
또, 컨트롤러(30)는, 굴삭중기단계에 있어서의 굴삭반력에 근거하여 붐(4)을 자동적으로 상승시키는 제어(이하, "붐상승제어"라고 함)를 실행하는지 여부를 판정한다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력도출부(34)가 도출하는 굴삭반력이 소정 값 이상인 경우에 붐상승제어를 실행한다.
다음으로, 도 9를 참조하여, 버킷자세제어를 선택적으로 실행하는 처리(이하, "버킷자세조정처리"라고 함)의 흐름에 대하여 설명한다. 도 9는, 버킷자세조정처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 컨트롤러(30)는, 굴삭반력도출부(34)에 의하여 굴삭 중이라고 판정되면, 소정 주기로 반복하여 이 버킷자세조정처리를 실행한다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 굴삭단계를 결정한다(스텝 ST1). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)가 출력하는 조작내용에 근거하여 현재의 굴삭단계를 결정한다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 현재의 굴삭단계가 굴삭초기단계인지 여부를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해지고 있다고 판정한 경우에 현재의 굴삭단계가 굴삭초기단계라고 판정한다.
굴삭초기단계라고 판정한 경우(스텝 ST2의 YES), 컨트롤러(30)는, 현재의 버킷치선각도(α)와 초기목표각도(예를 들면 90도)의 각도차(절댓값)가 소정의 임곗값 TH1보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 ST3). 초기목표각도는 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 정보에 근거하여 동적으로 산출되어도 된다.
각도차가 임곗값 TH1 이하라고 판정한 경우(스텝 ST3의 NO), 컨트롤러(30)는, 버킷자세제어를 실행하지 않고, 이번 버킷자세조정처리를 종료시켜, 통상 제어의 실행을 계속한다. 즉, 각종 조작레버의 레버조작량에 따른 굴삭어태치먼트의 구동을 계속한다.
한편, 각도차가 임곗값 TH1보다 크다고 판정한 경우(스텝 ST3의 YES), 컨트롤러(30)는, 버킷자세제어를 실행한다(스텝 ST4). 여기에서는, 컨트롤러(30)는, 동작제어부(E1)로서의 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하고, 버킷실린더(9)에 관련되는 유량제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α)가 초기목표각도(예를 들면 90도)가 되도록 버킷(6)을 자동적으로 개폐시킨다.
예를 들면, 도 7a에 나타내는 바와 같이 버킷(6)의 치선과 굴삭대상지면이 접촉하기 직전의 버킷치선각도(α)가 50도인 경우, 컨트롤러(30)는, 초기목표각도(90도)와의 각도차(40도)가 임곗값 TH1보다 크다고 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하여 버킷(6)을 자동적으로 폐쇄시켜, 버킷치선각도(α)가 초기목표각도(90도)가 되도록 한다.
이 버킷자세제어에 의하여, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)이 굴삭대상지면과 접촉할 때의 버킷치선각도(α)를 항상 굴삭초기단계에 적합한 각도(대략 90도)로 조정할 수 있다. 그 결과, 삽입저항을 작게 하여 굴삭반력을 저감시킬 수 있다.
스텝 ST2에 있어서, 굴삭초기단계가 아니라고 판정한 경우(스텝 ST2의 NO), 컨트롤러(30)는, 현재의 굴삭단계가 굴삭중기단계인지 여부를 판정한다(스텝 ST5). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 암폐쇄조작이 행해지고 있다고 판정한 경우에 현재의 굴삭단계가 굴삭중기단계라고 판정한다.
굴삭중기단계라고 판정한 경우(스텝 ST5의 YES), 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α)가 허용최소각도(예를 들면 90도) 미만인지 여부를 판정한다(스텝 ST6). 다만, 허용최소각도는 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 정보에 근거하여 동적으로 산출되어도 된다.
버킷치선각도(α)가 허용최소각도(90도) 미만이라고 판정한 경우(스텝 ST6의 YES), 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 과도하게 커질 우려가 있다고 판단하여, 버킷자세제어를 실행한다(스텝 ST7). 여기에서는, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하고, 유량제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α)가 굴삭중기단계에 적합한 각도(예를 들면, 90도 이상 180도 이하의 각도)가 되도록 버킷(6)을 자동적으로 폐쇄시킨다. 굴삭중기단계에 적합한 각도는 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 정보에 근거하여 동적으로 산출되어도 된다. 컨트롤러(30)는, 허용최소각도 대신에 굴삭중기단계에 적합한 각도로서의 중기목표각도를 이용해도 된다. 그리고, 허용최소각도 미만인지를 판정하는 대신에, 현재의 버킷치선각도(α)와 중기목표각도의 각도차(절댓값)가 소정의 임곗값보다 큰지를 판정해도 된다. 그리고, 그 각도차가 소정의 임곗값보다 크다고 판정한 경우에 버킷치선각도(α)가 중기목표각도가 되도록 버킷(6)을 자동적으로 개폐시킨다. 중기목표각도는 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 정보에 근거하여 동적으로 산출되어도 된다.
예를 들면, 도 7b에 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 쇼벨의 기체측으로 끌어당기기 직전의 버킷치선각도(α)가 85도인 경우, 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α)가 허용최소각도(90도) 미만이라고 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하여 버킷(6)을 자동적으로 폐쇄시켜, 버킷치선각도(α)가 굴삭중기단계에 적합한 각도(예를 들면 100도)가 되도록 한다.
이 버킷자세제어에 의하여, 컨트롤러(30)는, 굴삭중기단계의 버킷치선각도(α)를 항상 굴삭중기단계에 적합한 각도(90도 이상 180도 이하의 각도)로 조정할 수 있다. 그 결과, 굴삭반력을 저감시키면서도 굴삭량의 저하를 억제할 수 있다.
한편, 버킷치선각도(α)가 허용최소각도(90도) 이상이라고 판정한 경우(스텝 ST6의 NO), 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 소정의 임곗값 TH2보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 ST8). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력도출부(34)가 도출한 굴삭반력이 임곗값 TH2보다 큰지 여부를 판정한다. 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 보텀측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력(이하, "암보텀압"이라고 함), 버킷실린더(9)의 보텀측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력(이하, "버킷보텀압"이라고 함) 등에 근거하여 굴삭반력을 산출해도 된다.
굴삭반력이 임곗값 TH2 이하라고 판정한 경우(스텝 ST8의 NO), 컨트롤러(30)는, 버킷자세제어를 실행하지 않고, 이번 버킷자세조정처리를 종료시켜, 통상 제어의 실행을 계속한다. 현재의 버킷치선각도(α)로 굴삭작업을 계속 가능하다고 판단할 수 있기 때문이다.
굴삭반력이 임곗값 TH2보다 크다고 판정한 경우(스텝 ST8의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 굴삭반력이 소정의 임곗값 TH3(＞TH2) 이하인지 여부를 판정한다(스텝 ST9).
그리고, 굴삭반력이 임곗값 TH3 이하라고 판정한 경우(스텝 ST9의 YES), 컨트롤러(30)는, 현재의 버킷치선각도(α)에서는 굴삭작업을 계속할 수 없을 우려가 있다고 판단하여, 버킷자세제어를 실행한다(스텝 ST10). 여기에서는, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하고, 유량제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 임곗값 TH2 이하가 되도록 버킷(6)을 자동적으로 폐쇄시켜, 버킷치선각도(α)를 증대시킨다. 굴삭대상지면의 미끄럼파괴가 발생하기 쉬워지도록 하여 굴삭반력을 저감시키기 위해서이다.
한편, 굴삭반력이 임곗값 TH3보다 크다고 판정한 경우(스텝 ST9의 NO), 컨트롤러(30)는, 버킷자세제어를 실행했다고 해도 굴삭작업을 계속할 수 없을 우려가 있다고 판단하여, 붐상승제어를 실행한다(스텝 ST11). 여기에서는, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하고, 붐실린더(7)에 관련되는 유량제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 임곗값 TH3 이하가 되도록 붐(4)을 자동적으로 상승시킨다.
스텝 ST5에 있어서, 굴삭중기단계가 아니라고 판정한 경우(스텝 ST5의 NO), 컨트롤러(30)는, 현재의 굴삭단계가 굴삭후기단계라고 판정한다. 컨트롤러(30)는, 붐상승조작이 행해지고 있다고 판정한 경우에 현재의 굴삭단계가 굴삭후기단계라고 판정해도 된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 소정의 임곗값 TH4보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 ST12).
굴삭반력이 임곗값 TH4 이하라고 판정한 경우(스텝 ST12의 NO), 컨트롤러(30)는, 버킷자세제어를 실행하지 않고, 이번 버킷자세조정처리를 종료시켜, 통상 제어의 실행을 계속한다. 현재의 버킷치선각도(α)로 굴삭작업을 계속 가능하다고 판단할 수 있기 때문이다.
한편, 굴삭반력이 임곗값 TH4보다 크다고 판정한 경우(스텝 ST12의 YES), 컨트롤러(30)는, 버킷(6)을 들어 올릴 수 없다고 판단하여, 버킷자세제어를 실행한다(스텝 ST13). 여기에서는, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하고, 유량제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 임곗값 TH4 이하가 되도록 버킷(6)을 자동적으로 개방시켜 버킷치선각도(α)를 저감시킨다. 버킷(6)에 들어간 토사 등의 중량을 저감시키기 위해서이다.
예를 들면, 도 7c에 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 연직상방으로 들어올리기 직전의 버킷치선각도(α)가 180도인 경우, 컨트롤러(30)는, 파일럿압조정장치(50)에 대한 제어전류를 조정하여 버킷(6)을 자동적으로 개방시킨다. 버킷치선각도(α)를 작게 하여 굴삭반력을 임곗값 TH4 이하로 하기 위함이다.
이와 같은 처리의 흐름에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자의 레버조작을 보조하는 형태로 굴삭작업을 지원하여, 굴삭반력을 저감시키면서도 굴삭량의 저하를 억제할 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α)가 초기목표각도로부터 현저히 일탈한 상태 그대로 굴삭초기단계가 개시되어 버리는 것을 방지하여, 굴삭초기단계에서 굴삭반력이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 버킷치선각도(α)가 굴삭중기단계에 적합한 각도범위로부터 현저히 일탈한 상태 그대로 굴삭중기단계가 행해져 버리는 것을 방지하여, 굴삭중기단계에서 굴삭반력이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다. 또, 굴삭량이 과도하게 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 버킷(6) 내의 토사 등의 중량이 과도하게 큰 상태 그대로 굴삭후기단계가 행해져 버리는 것을 방지하여, 굴삭후기단계에서 굴삭반력이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 굴삭 중에 소정 주기로 반복하여 이 버킷자세조정처리를 실행하지만, 굴삭초기단계의 개시 시, 굴삭중기단계의 개시 시, 및 굴삭후기단계의 개시 시를 포함하는 소정의 타이밍에 한하여 이 버킷자세조정처리를 실행해도 된다.
다음으로, 도 10~도 17을 참조하여, 굴삭어태치먼트를 보다 적절히 제어할 수 있는 쇼벨(굴삭기)에 대하여 설명한다.
버킷실린더에 있어서의 작동유의 압력에 근거하여 버킷을 회전시키는 작용력을 산출하고, 그 작용력에 근거하여 굴삭모멘트를 산출하는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 2 참조).
이 쇼벨은, 산출한 굴삭모멘트의 변화에 따라 버킷실린더 및 붐실린더의 신축을 자동제어함으로써, 수동조작의 경우에 비하여 굴삭모멘트를 억제하고 있다.
그러나, 특허문헌 2의 쇼벨은, 버킷실린더에 있어서의 작동유의 압력에 근거하여 굴삭모멘트를 산출할 뿐이며, 굴삭어태치먼트의 자세에 따라 변화하는 굴삭어태치먼트의 관성모멘트(굴삭모멘트 중 실제 굴삭에 기여하지 않는 모멘트)를 고려하고 있지 않다. 이로 인하여, 특허문헌 1의 쇼벨이 산출하는 굴삭모멘트는 실제 굴삭모멘트부터 괴리되어 있을 우려가 있어, 버킷실린더 및 붐실린더의 신축을 적절히 제어할 수 없을 우려가 있다.
상술을 감안하여, 굴삭어태치먼트를 보다 적절히 제어할 수 있는 쇼벨을 제공할 것이 요망된다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 측면도이다. 도 10에 나타내는 쇼벨의 하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재된다. 상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착된다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착된다. 작업요소로서의 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성한다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되고, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재된다.
굴삭어태치먼트에는 자세검출장치(M3)가 장착된다. 자세검출장치(M3)는 굴삭어태치먼트의 자세를 검출한다. 본 실시예에서는, 자세검출장치(M3)는, 붐각도센서(M3a), 암각도센서(M3b), 및 버킷각도센서(M3c)를 포함한다.
붐각도센서(M3a)는, 붐각도를 취득하는 센서이며, 예를 들면 붐풋핀의 회전각도를 검출하는 회전각도센서, 붐실린더(7)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 붐(4)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등을 포함한다. 암각도센서(M3b) 및 버킷각도센서(M3c)에 대해서도 동일하다.
도 11은, 굴삭어태치먼트에 관련되는 각종 물리량을 나타내는 쇼벨의 측면도이다. 붐각도센서(M3a)는, 예를 들면 붐각도(θ1)를 취득한다. 붐각도(θ1)는, XZ평면에 있어서, 붐풋핀위치(P1)와 암연결핀위치(P2)를 연결하는 선분 P1-P2의 수평선에 대한 각도이다. 암각도센서(M3b)는, 예를 들면 암각도(θ2)를 취득한다. 암각도(θ2)는, XZ평면에 있어서, 암연결핀위치(P2)와 버킷연결핀위치(P3)를 연결하는 선분 P2-P3의 수평선에 대한 각도이다. 버킷각도센서(M3c)는, 예를 들면 버킷각도(θ3)를 취득한다. 버킷각도(θ3)는, XZ평면에 있어서, 버킷연결핀위치(P3)와 버킷치선위치(P4)를 연결하는 선분 P3-P4의 수평선에 대한 각도이다.
다음으로, 도 12를 참조하여 쇼벨의 기본시스템에 대하여 설명한다. 쇼벨의 기본시스템은, 주로 엔진(11), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 컨트롤러(30), 엔진제어장치(74) 등을 포함한다.
엔진(11)은 쇼벨의 구동원이며, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 접속된다.
메인펌프(14)는, 고압유압라인(16)을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하는 유압펌프이며, 예를 들면 사판식 가변용량형 유압펌프이다. 사판식 가변용량형 유압펌프는, 사판경전각의 변화에 따라 변위용적을 정하는 피스톤의 스트로크길이가 변화하여 1회전당 토출유량이 변화한다. 사판경전각은 레귤레이터(14a)에 의하여 제어된다. 레귤레이터(14a)는 컨트롤러(30)로부터의 제어전류의 변화에 따라 사판경전각을 변화시킨다. 예를 들면, 레귤레이터(14a)는 제어전류의 증가에 따라 사판경전각을 크게 하여 메인펌프(14)의 토출유량을 증대시킨다. 혹은, 레귤레이터(14a)는 제어전류의 감소에 따라 사판경전각을 작게 하여 메인펌프(14)의 토출유량을 저감시킨다. 토출압력센서(14b)는 메인펌프(14)의 토출압력을 검출한다. 유온센서(14c)는 메인펌프(14)가 흡입하는 작동유의 온도를 검출한다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26) 등의 각종 유압제어기기에 작동유를 공급하기 위한 유압펌프이며, 예를 들면 고정용량형 유압펌프이다.
컨트롤밸브(17)는 유압액추에이터에 관한 작동유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브의 세트이다. 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 대응하는 파일럿라인(25a)의 작동유의 압력의 변화에 따라 동작한다. 컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14)로부터 고압유압라인(16)을 통하여 받아들인 작동유를 1 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급한다. 유압액추에이터는, 예를 들면 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측주행용 유압모터(1A), 우측주행용 유압모터(1B), 선회용 유압모터(2A) 등을 포함한다.
조작장치(26)는, 조작자가 유압액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이며, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C) 등을 포함한다. 조작장치(26)는 파일럿라인(25)을 통하여 파일럿펌프(15)로부터 작동유의 공급을 받아 파일럿압을 생성한다. 그리고, 파일럿라인(25a)을 통하여, 대응하는 유량제어밸브의 파일럿포트에 그 파일럿압을 작용시킨다. 파일럿압은 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따라 변화한다. 조작장치(26)는 원격조작되어도 된다. 이 경우, 조작장치(26)는, 무선통신을 통하여 수신한 조작방향 및 조작량에 관한 정보에 따라 파일럿압을 생성한다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는 CPU, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(30)의 CPU는, 각종 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 읽어 내어 RAM에 로드하여 실행함으로써, 그들 프로그램의 각각에 대응하는 기능을 실현시킨다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는 메인펌프(14)의 토출유량을 제어하는 기능을 실현시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는 네거티브컨트롤압에 따라 레귤레이터(14a)에 대한 제어전류를 변화시켜, 레귤레이터(14a)를 통하여 메인펌프(14)의 토출유량을 제어한다.
엔진제어장치(74)는 엔진(11)을 제어한다. 엔진제어장치(74)는, 예를 들면 입력장치를 통하여 설정된 엔진회전수가 실현되도록 연료분사량 등을 제어한다.
동작모드전환다이얼(76)은, 쇼벨의 동작모드를 전환하기 위한 다이얼이며, 캐빈(10) 내에 마련된다. 본 실시예에서는, 조작자는 M(수동)모드와 SA(반자동)모드를 전환할 수 있다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 동작모드전환다이얼(76)의 출력에 따라 쇼벨의 동작모드를 전환한다. 도 12는, 동작모드전환다이얼(76)에서 SA모드가 선택된 상태를 나타낸다.
M모드는, 조작자에 의한 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 따라 쇼벨을 동작시키는 모드이다. 예를 들면, 조작자에 의한 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 따라 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9)를 동작시키는 모드이다. SA모드는, 소정의 조건이 충족된 경우에, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 쇼벨을 자동적으로 동작시키는 모드이다. 예를 들면, 소정의 조건이 충족된 경우에, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9)를 자동적으로 동작시키는 모드이다. 동작모드전환다이얼(76)은 3개 이상의 동작모드를 전환할 수 있도록 구성되어도 된다.
표시장치(40)는, 각종 정보를 표시하는 장치이며, 캐빈(10) 내의 운전석의 근방에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 표시장치(40)는 화상표시부(41) 및 입력부(42)를 갖는다. 조작자는 입력부(42)를 이용하여 정보 및 지령을 컨트롤러(30)에 입력할 수 있다. 또, 화상표시부(41)를 보고 쇼벨의 운전상황 및 제어정보를 파악할 수 있다. 표시장치(40)는, CAN, LIN 등의 통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속된다. 표시장치(40)는 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어도 된다.
표시장치(40)는 축전지(70)로부터 전력의 공급을 받아 동작한다. 축전지(70)는 얼터네이터(11a)로 발전한 전력으로 충전된다. 축전지(70)의 전력은, 쇼벨의 전장품(72) 등, 컨트롤러(30) 및 표시장치(40) 이외에도 공급된다. 엔진(11)의 스타터(11b)는 축전지(70)로부터의 전력으로 구동되어 엔진(11)을 시동시킨다.
엔진(11)은 엔진제어장치(74)에 의하여 제어된다. 엔진제어장치(74)는, 엔진(11)의 상태를 나타내는 각종 데이터(예를 들면, 수온센서(11c)에서 검출되는 냉각수온(물리량)을 나타내는 데이터)를 컨트롤러(30)에 송신한다. 컨트롤러(30)는 일시기억부(메모리)(30a)에 그들 데이터를 축적해 두고, 필요에 따라 표시장치(40)에 송신할 수 있다. 레귤레이터(14a)가 출력하는 사판경전각을 나타내는 데이터, 토출압력센서(14b)가 출력하는 메인펌프(14)의 토출압력을 나타내는 데이터, 유온센서(14c)가 출력하는 작동유온도를 나타내는 데이터, 파일럿압센서(15a, 15b)가 출력하는 파일럿압을 나타내는 데이터 등에 대해서도 동일하다.
실린더압센서(S1)는, 굴삭부하에 관한 정보를 검출하는 굴삭부하정보검출장치의 일례이며, 유압실린더의 실린더압을 검출하여, 검출데이터를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 본 실시예에서는, 실린더압센서(S1)는, 실린더압센서(S11~S16)를 포함한다. 구체적으로는, 실린더압센서(S11)는, 붐실린더(7)의 보텀측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력인 붐보텀압을 검출한다. 실린더압센서(S12)는, 붐실린더(7)의 로드측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력인 붐로드압을 검출한다. 마찬가지로, 실린더압센서(S13)는 암보텀압을 검출하고, 실린더압센서(S14)는 암로드압을 검출하며, 실린더압센서(S15)는 버킷보텀압을 검출하고, 실린더압센서(S16)는 버킷로드압을 검출한다.
제어밸브(E2)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제어밸브(E2)는, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 소정의 유압실린더에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 동작시키기 위하여 이용된다.
도 13은, 도 10의 쇼벨에 탑재되는 굴삭제어시스템의 구성예를 나타내는 도이다. 굴삭제어시스템은, 주로 자세검출장치(M3), 실린더압센서(S1), 컨트롤러(30), 및 제어밸브(E2)로 구성된다. 컨트롤러(30)는 자세수정필요여부 판정부(35)를 포함한다.
자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭 중인 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 할지 여부를 판정하는 기능요소이다. 예를 들면, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭부하가 과도하게 커질 우려가 있다고 판정한 경우에, 굴삭 중인 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 한다고 판정한다.
본 실시예에서는, 자세수정필요여부 판정부(35)는 실린더압센서(S1)의 출력에 근거하여 굴삭부하를 도출하고, 기록한다. 또, 자세검출장치(M3)가 검출한 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공(空)굴삭부하(풍대(風袋)굴삭부하)를 도출한다. 그리고, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭부하로부터 공굴삭부하를 빼서 정미굴삭부하를 산출하며, 정미굴삭부하에 근거하여 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 할지 여부를 판정한다.
"굴삭"은 굴삭어태치먼트를 토사 등의 굴삭대상에 접촉시키면서 굴삭어태치먼트를 움직이는 것을 의미하고, "공굴삭"은 굴삭어태치먼트를 어느 지물에도 접촉시키지 않고 굴삭어태치먼트를 움직이는 것을 의미한다.
"굴삭부하"는 굴삭대상에 접촉시키면서 굴삭어태치먼트를 움직일 때의 부하를 의미하고, "공굴삭부하"는 어느 지물에도 접촉시키지 않고 굴삭어태치먼트를 움직일 때의 부하를 의미한다.
"굴삭부하", "공굴삭부하", 및 "정미굴삭부하"는 각각, 실린더압, 실린더추력, 굴삭토크(굴삭력의 모멘트), 굴삭반력 등의 임의의 물리량으로 나타난다. 예를 들면, 정미굴삭부하로서의 정미실린더압은, 굴삭부하로서의 실린더압으로부터, 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더압을 뺀 값으로서 나타난다. 실린더추력, 굴삭토크(굴삭력의 모멘트), 굴삭반력 등을 이용하는 경우에 대해서도 동일하다.
실린더압으로서는, 예를 들면 실린더압센서(S1)의 검출값이 이용된다. 실린더압센서(S1)의 검출값은, 예를 들면 실린더압센서(S11~S16)가 검출하는 붐보텀압(P11), 붐로드압(P12), 암보텀압(P13), 암로드압(P14), 버킷보텀압(P15), 버킷로드압(P16)이다.
실린더추력은, 예를 들면 실린더압과 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤의 수압(受壓)면적에 근거하여 산출된다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 붐실린더추력(f1)은, 붐보텀압(P11)과 붐보텀측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A11)의 곱(P11×A11)인 실린더신장력과, 붐로드압(P12)과 붐로드측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A12)의 곱(P12×A12)인 실린더수축력의 차(P11×A11-P12×A12)로 나타난다. 암실린더추력(f2), 및 버킷실린더추력(f3)에 대해서도 동일하다.
굴삭토크는, 예를 들면 굴삭어태치먼트의 자세와 실린더추력에 근거하여 산출된다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 버킷굴삭토크(τ3)의 크기는, 버킷실린더추력(f3)의 크기에, 그 버킷실린더추력(f3)의 작용선과 버킷연결핀위치(P3)의 거리(G3)를 곱한 값으로 나타난다. 거리 G3은, 버킷각도(θ3)의 함수이며, 링크게인의 일례이다. 붐굴삭토크(τ1) 및 암굴삭토크(τ2)에 대해서도 동일하다.
굴삭반력은, 예를 들면 굴삭어태치먼트의 자세와 굴삭부하에 근거하여 산출된다. 예를 들면, 굴삭반력(F)은, 굴삭어태치먼트의 자세를 나타내는 물리량을 인수로 하는 함수(기구함수)와, 굴삭부하를 나타내는 물리량을 인수로 하는 함수에 근거하여 산출된다. 구체적으로는, 굴삭반력(F)은, 도 11에 나타내는 바와 같이 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)를 인수로 하는 기구함수와, 붐굴삭토크(τ1), 암굴삭토크(τ2), 및 버킷굴삭토크(τ3)를 인수로 하는 함수의 곱으로서 산출된다. 붐굴삭토크(τ1), 암굴삭토크(τ2), 및 버킷굴삭토크(τ3)를 인수로 하는 함수는, 붐실린더추력(f1), 암실린더추력(f2), 및 버킷실린더추력(f3)을 인수로 하는 함수여도 된다.
붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)를 인수로 하는 함수는, 힘의 평형식에 근거하는 것이어도 되고, 야코비안에 근거하는 것이어도 되며, 가상일의 원리에 근거하는 것이어도 된다.
이와 같이, 굴삭부하는 각종 센서의 현시점에 있어서의 검출값에 근거하여 도출된다. 예를 들면, 실린더압센서(S1)의 검출값이 그대로 굴삭부하로서 이용되어도 된다. 혹은, 실린더압센서(S1)의 검출값에 근거하여 산출되는 실린더추력이 굴삭부하로서 이용되어도 된다. 혹은, 실린더압센서(S1)의 검출값에 근거하여 산출되는 실린더추력과, 자세검출장치(M3)의 검출값에 근거하여 도출되는 굴삭어태치먼트의 자세로부터 산출되는 굴삭토크가 굴삭부하로서 이용되어도 된다. 굴삭반력에 대해서도 동일하다.
한편, 공굴삭부하는, 굴삭어태치먼트의 자세에 대응지어 미리 기억되어 있어도 된다. 예를 들면, 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)의 조합에 대응지어 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더압을 참조 가능하게 기억하는 공굴삭실린더압테이블이 이용되어도 된다. 혹은, 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)의 조합에 대응지어 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더추력을 참조 가능하게 기억하는 공굴삭실린더추력테이블이 이용되어도 된다. 공굴삭토크테이블, 공굴삭반력테이블에 대해서도 동일하다. 공굴삭실린더압테이블, 공굴삭실린더추력테이블, 공굴삭토크테이블, 공굴삭반력테이블은, 예를 들면 실제의 쇼벨로 공굴삭을 행했을 때에 취득된 데이터에 근거하여 생성되고, 컨트롤러(30)의 ROM 등에 미리 기억되어 있어도 된다. 혹은, 쇼벨시뮬레이터 등의 시뮬레이터장치가 도출한 시뮬레이션결과에 근거하여 생성되어도 된다. 또, 참조테이블 대신에 중회귀분석에 근거하는 중회귀식 등의 계산식이 이용되어도 된다. 중회귀식을 이용하는 경우, 공굴삭부하는, 예를 들면 현시점에 있어서의 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)의 조합에 근거하여 실시간으로 산출된다.
또, 공굴삭실린더압테이블, 공굴삭실린더추력테이블, 공굴삭토크테이블, 및 공굴삭반력테이블은, 고속, 중속, 저속과 같은 굴삭어태치먼트의 동작속도별로 준비되어도 된다. 또, 암폐쇄 시, 암개방 시, 붐상승 시, 붐하강 시와 같은 굴삭어태치먼트의 동작내용별로 준비되어도 된다.
현시점에 있어서의 정미굴삭부하가 소정 값 이상이 된 경우, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정한다. 예를 들면, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미굴삭부하로서의 정미실린더압이 소정의 실린더압 이상이 된 경우에, 굴삭부하로서의 실린더압이 과대해질 우려가 있다고 판정한다. 소정의 실린더압은, 굴삭어태치먼트의 자세의 변화에 따라 변화하는 변동값이어도 되고, 굴삭어태치먼트의 자세의 변화에 따라 변화하지 않는 고정값이어도 된다.
그리고, 동작모드가 SA(반자동)모드로 구동 중에, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정한 경우, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭 중인 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 한다고 판정하여, 제어밸브(E2)에 대하여 지령을 출력한다.
자세수정필요여부 판정부(35)로부터의 지령을 받은 제어밸브(E2)는, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 소정의 유압실린더에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 동작시켜 굴삭깊이를 조정한다. 본 실시예에서는, 제어밸브(E2)는, 붐조작레버가 조작되어 있지 않은 경우이더라도, 붐실린더(7)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 붐실린더(7)를 강제적으로 신장시킨다. 그 결과, 붐(4)을 강제적으로 상승시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다. 혹은, 제어밸브(E2)는, 버킷조작레버가 조작되어 있지 않은 경우이더라도, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 신축시켜도 된다. 이 경우, 버킷(6)을 강제적으로 개폐시킴으로써 버킷치선각도를 조정하여 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다. 버킷치선각도는, 예를 들면 수평면에 대한 버킷(6)의 치선의 각도이다. 이와 같이, 제어밸브(E2)는 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 강제적으로 신축시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다.
다음으로 도 14를 참조하여, 암폐쇄동작에 의한 굴삭 중에 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있는지 여부를 컨트롤러(30)가 판정하는 처리(이하, "자세수정필요여부 판정처리"라고 함)의 흐름에 대하여 설명한다. 도 14는 자세수정필요여부 판정처리의 플로차트이다. 컨트롤러(30)는, 동작모드가 SA(반자동)모드로 설정되어 있는 경우에 이 자세수정필요여부 판정처리를 소정의 제어주기로 반복하여 실행한다.
먼저, 컨트롤러(30)의 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭어태치먼트에 관한 데이터를 취득한다(스텝 ST21). 자세수정필요여부 판정부(35)는, 예를 들면 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 버킷각도(θ3), 실린더압(P11~P16) 등을 취득한다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미굴삭부하산출처리를 실행하여 정미굴삭부하를 산출한다(스텝 ST22). 정미굴삭부하산출처리의 상세에 대해서는 후술한다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 버킷(6)이 지면에 접촉하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST23). 자세수정필요여부 판정부(35)는, 예를 들면 파일럿압센서(15a, 15b), 실린더압센서(S11~S16) 등의 출력에 근거하여 버킷(6)이 지면에 접촉하고 있는지 여부를 판정한다. 예를 들면, 암폐쇄조작 중의 팽창측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력인 암보텀압(P13)이 소정 값 이상이 되어 있는 경우에 버킷(6)이 지면에 접촉하고 있다고 판정한다. 암폐쇄조작이 행해지고 있는지 여부는 파일럿압센서(15a, 15b)의 출력에 근거하여 판정된다.
버킷(6)이 지면에 접촉하고 있다고 판정한 경우(스텝 ST23의 YES), 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST24). 자세수정필요여부 판정부(35)는, 예를 들면 정미굴삭부하산출처리로 산출한 정미굴삭부하가 소정 값 이상인 경우에 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정한다.
굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정한 경우(스텝 ST24의 YES), 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있는 것으로 하여 굴삭깊이조정처리를 실행한다(스텝 ST25). 자세수정필요여부 판정부(35)는, 예를 들면 제어밸브(E2)에 대하여 지령을 출력하고, 붐실린더(7)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 붐실린더(7)를 강제적으로 신장시킨다. 그 결과, 붐조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 붐(4)을 강제적으로 상승시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다. 혹은, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 신축시켜도 된다. 그 결과, 버킷조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 버킷(6)을 강제적으로 개폐시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다.
버킷(6)이 지면에 접촉하고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST23의 NO), 혹은 굴삭부하가 과대해질 우려가 없다고 판정한 경우(스텝 ST24의 NO), 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭깊이조정처리를 실행하지 않고 이번 자세수정필요여부 판정처리를 종료시킨다.
상술한 실시예에서는, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있는지 여부를 판정했지만, 굴삭부하가 과소해질 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다.
그리고, 굴삭부하가 과소해질 우려가 있다고 판정한 경우에도, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있는 것으로 하여 굴삭깊이조정처리를 실행해도 된다.
이 경우, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 예를 들면 제어밸브(E2)에 대하여 지령을 출력하고, 붐실린더(7)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 붐실린더(7)를 강제적으로 수축시킨다. 그 결과, 붐조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 붐(4)을 강제적으로 하강시킴으로써 굴삭깊이를 깊게 할 수 있다. 혹은, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 신축시켜도 된다. 그 결과, 버킷조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 버킷(6)을 강제적으로 개폐시킴으로써 굴삭깊이를 깊게 할 수 있다.
또, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 굴삭 중에 있어서의 어태치먼트제어뿐만 아니라, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같은 버킷의 치선이 지면에 접촉하는 굴삭초기단계에 있어서의 버킷치선각도의 제어에 이용되어도 된다.
다음으로 도 15를 참조하여, 정미굴삭부하산출처리의 흐름에 대하여 설명한다. 도 15는 정미굴삭부하산출처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.
먼저, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 굴삭부하로서의 실린더압을 취득한다(스텝 ST31). 현시점에 있어서의 실린더압은, 예를 들면 실린더압센서(S11)가 검출하는 붐보텀압(P11)을 포함한다. 붐로드압(P12), 암보텀압(P13), 암로드압(P14), 버킷보텀압(P15), 및 버킷로드압(P16)에 대해서도 동일하다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더압을 취득한다(스텝 ST32). 예를 들면, 현시점에 있어서의 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)를 검색키로 하여 공굴삭실린더압테이블을 참조함으로써, 미리 기억되어 있는 공굴삭실린더압을 도출한다. 공굴삭실린더압은, 예를 들면 공굴삭붐보텀압, 공굴삭붐로드압, 공굴삭암보텀압, 공굴삭암로드압, 공굴삭버킷보텀압, 및 공굴삭버킷로드압 중 적어도 하나를 포함한다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 실린더압으로부터 현시점에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공굴삭실린더압을 빼서 정미실린더압을 산출한다(스텝 ST33). 정미실린더압은, 예를 들면 붐보텀압(P11)으로부터 공굴삭붐보텀압을 뺀 정미붐보텀압을 포함한다. 정미붐로드압, 정미암보텀압, 정미암로드압, 정미버킷보텀압, 및 정미버킷로드압에 대해서도 동일하다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 산출한 정미실린더압을 정미굴삭부하로서 출력한다(스텝 ST34).
자세수정필요여부 판정부(35)는, 6개의 정미실린더압을 정미굴삭부하로서 도출한 경우, 6개의 정미실린더압 중 적어도 하나에 근거하여 굴삭부하가 과대해질 우려가 있는지 여부를 판정한다. 6개의 정미실린더압은, 정미붐보텀압, 정미붐로드압, 정미암보텀압, 정미암로드압, 정미버킷보텀압, 및 정미버킷로드압이다. 예를 들면, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미암보텀압이 제1 소정 압력값 이상이고, 또한 정미붐보텀압이 제2 소정 압력값 이상인 경우에, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미암보텀압이 제1 소정 압력값 이상인 경우에 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정해도 된다.
다음으로 도 16을 참조하여, 정미굴삭부하산출처리의 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 16은 정미굴삭부하산출처리의 흐름의 다른 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 16의 처리는, 현시점에 있어서의 굴삭부하로서 실린더추력을 이용하는 점에서, 실린더압을 이용하는 도 15의 처리와 상이하다.
먼저, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 실린더압으로부터 굴삭부하로서의 실린더추력을 산출한다(스텝 ST41). 현시점에 있어서의 실린더추력은, 예를 들면 붐실린더추력(f1)이다. 붐실린더추력(f1)은, 붐보텀압(P11)과 붐보텀측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A11)의 곱(P11×A11)인 실린더신장력과, 붐로드압(P12)과 붐로드측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A12)의 곱(P12×A12)인 실린더수축력과의 차(P11×A11-P12×A12)이다. 암실린더추력(f2) 및 버킷실린더추력(f3)에 대해서도 동일하다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더추력을 취득한다(스텝 ST42). 예를 들면, 현시점에 있어서의 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 및 버킷각도(θ3)를 검색키로 하여 공굴삭실린더추력테이블을 참조함으로써, 미리 기억되어 있는 공굴삭실린더추력을 도출한다. 공굴삭실린더추력은, 예를 들면 공굴삭붐실린더추력, 공굴삭암실린더추력, 및 공굴삭버킷실린더추력 중 적어도 하나를 포함한다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 실린더추력으로부터 공굴삭실린더추력을 빼서 정미실린더추력을 산출한다(스텝 ST43). 정미실린더추력은, 예를 들면 현시점에 있어서의 붐실린더추력(f1)으로부터 공굴삭붐실린더추력을 뺀 정미붐실린더추력을 포함한다. 정미암실린더추력 및 정미버킷실린더추력에 대해서도 동일하다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 산출한 정미실린더추력을 정미굴삭부하로서 출력한다(스텝 ST44).
자세수정필요여부 판정부(35)는, 3개의 정미실린더추력을 정미굴삭부하로서 도출한 경우, 3개의 정미실린더추력 중 적어도 하나에 근거하여 굴삭부하가 과대해질 우려가 있는지 여부를 판정한다. 3개의 정미실린더추력은, 정미붐실린더추력, 정미암실린더추력, 및 정미버킷실린더추력이다. 예를 들면, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미암실린더추력이 제1 소정 추력값 이상이고, 또한 정미붐실린더추력이 제2 소정 추력값 이상인 경우에, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미암실린더추력이 제1 소정 추력값 이상인 경우에 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정해도 된다.
혹은, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 3개의 정미굴삭토크를 정미굴삭부하로서 도출한 경우, 3개의 정미굴삭토크 중 적어도 하나에 근거하여 굴삭부하가 과대해질 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다. 3개의 정미굴삭토크는, 정미붐굴삭토크, 정미암굴삭토크, 및 정미버킷굴삭토크이다. 예를 들면, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미암굴삭토크가 제1 소정 토크값 이상이고, 또한 정미붐굴삭토크가 제2 소정 토크값 이상인 경우에, 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 정미암굴삭토크가 제1 소정 토크값 이상인 경우에 굴삭부하가 과대해질 우려가 있다고 판정해도 된다.
다음으로 도 17을 참조하여, 정미굴삭부하산출처리의 또 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 17은 정미굴삭부하산출처리의 흐름의 또 다른 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 17의 처리는, 굴삭부하로부터 공굴삭부하에 상당하는 부분을 필터로 제거하여 정미굴삭부하를 도출하는 점에 있어서, 참조테이블을 이용하여 도출되는 공굴삭부하를 굴삭부하로부터 빼서 정미굴삭부하를 도출하는 도 15 및 도 16의 처리와 상이하다.
먼저, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 굴삭부하를 취득한다(스텝 ST51). 현시점에 있어서의 굴삭부하는, 실린더압, 실린더추력, 굴삭토크(굴삭력의 모멘트), 및 굴삭반력 중 어느 것이어도 된다.
그 후, 자세수정필요여부 판정부(35)는, 현시점에 있어서의 굴삭부하로부터 공굴삭부하에 상당하는 부분을 필터로 제거하여 정미굴삭부하를 출력한다(스텝 ST52). 자세수정필요여부 판정부(35)는, 예를 들면 실린더압센서(S1)가 출력하는 전기신호를, 공굴삭부하에서 유래하는 주파수성분과 그 이외의 주파수성분을 포함하는 전기신호로서 인식하고, 대역제거필터를 이용하여 그 공굴삭부하에서 유래하는 주파수성분을 그 전기신호로부터 제거한다.
상술한 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 현시점에 있어서의 정미굴삭부하를 높은 정밀도로 도출함으로써, 굴삭부하가 과도하게 커질 우려가 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다. 그리고, 굴삭부하가 과도하게 커질 우려가 있다고 판정한 경우에는 굴삭깊이가 얕아지도록 굴삭어태치먼트의 자세를 자동적으로 수정할 수 있다. 그 결과, 굴삭동작 중의 과부하에 의하여 굴삭어태치먼트의 움직임이 멈추어 버리는 것을 방지할 수 있어, 효율적인 굴삭동작을 실현할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 현시점에 있어서의 정미굴삭부하를 높은 정밀도로 도출함으로써, 굴삭부하가 과도하게 작아질 우려가 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다. 그리고, 굴삭부하가 과도하게 작아질 우려가 있다고 판정한 경우에는 굴삭깊이가 깊어지도록 굴삭어태치먼트의 자세를 자동적으로 수정할 수 있다. 그 결과, 1회의 굴삭동작에 의한 굴삭량이 과도하게 작아져 버리는 것을 방지할 수 있어, 효율적인 굴삭동작을 실현할 수 있다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 적절한 크기가 되도록, 굴삭동작 중에 굴삭어태치먼트의 자세를 자동적으로 수정할 수 있다. 이로 인하여, 버킷(6)의 치선의 정확한 위치결정제어를 실현할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 버킷굴삭토크뿐만 아니라, 붐굴삭토크 및 암굴삭토크를 고려하여 굴삭반력을 산출할 수 있다. 이로 인하여, 굴삭반력을 보다 고정밀도로 도출할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 굴삭 중에 있어서의 어태치먼트제어뿐만 아니라, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같은 버킷의 치선이 지면에 접촉하는 굴삭초기단계에 있어서의 버킷치선각도의 제어에 이용되어도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시예에서는, 외부연산장치(30E)는 컨트롤러(30)의 외부에 있는 별도의 연산장치로서 설명되었지만, 컨트롤러(30)에 일체적으로 통합되어도 된다. 또, 컨트롤러(30) 대신에 외부연산장치(30E)가 동작제어부(E1)를 직접적으로 제어해도 된다.
또, 상술한 실시예에서는, 지형데이터베이스갱신부(31)는, 쇼벨의 기동 시에 통신장치(M1)를 통하여 작업현장의 지형정보를 취득하여 지형데이터베이스를 갱신한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 지형데이터베이스갱신부(31)는, 어태치먼트의 자세의 추이에 관한 정보를 이용하지 않고, 촬상장치(M5)가 촬상한 쇼벨 주변의 화상에 근거하여 작업현장의 지형정보를 취득하여 지형데이터베이스를 갱신해도 된다.
또, 상술한 실시예에서는, 굴삭부하정보검출장치의 일례로서 실린더압센서가 채용되고 있지만, 토크센서 등의 다른 센서가 굴삭부하정보검출장치로서 채용되어도 된다.
또, 본원은, 2015년 9월 16일에 출원한 일본 특허출원 2015-183321호, 및 2016년 3월 18일에 출원한 일본 특허출원 2016-055365호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조로 원용한다.
1···하부주행체
1A···좌측주행용 유압모터
1B···우측주행용 유압모터
2···선회기구
2A···선회용 유압모터
3···상부선회체
4···붐
5···암
6···버킷
7···붐실린더
8···암실린더
9···버킷실린더
10···캐빈
11···엔진
11a···얼터네이터
11b···스타터
11c···수온센서
14, 14L, 14R···메인펌프
14a···레귤레이터
14aL, 14aR···토출유량조정장치
14b···토출압력센서
14c···유온센서
15···파일럿펌프
15a, 15b···파일럿압센서
16···고압유압라인
17···컨트롤밸브
25, 25a···파일럿라인
26···조작장치
26A~26C···레버 또는 페달
29···조작내용검출장치
30···컨트롤러
30a···일시기억부
30E···외부연산장치
31···지형데이터베이스갱신부
32···위치좌표갱신부
33···지면형상정보취득부
34···굴삭반력도출부
35···자세수정필요여부 판정부
40···표시장치
40a···변환처리부
40L, 40R···센터바이패스관로
41···화상표시부
42···입력부
42a···라이트스위치
42b···와이퍼스위치
42c···윈도워셔스위치
50···파일럿압조정장치
70···축전지
72···전장품
74···엔진제어장치(ECU)
75···엔진회전수조정다이얼
76···동작모드전환다이얼
171~176···유량제어밸브
E1···동작제어부
E2···제어밸브
M1···통신장치
M2···측위장치
M3···자세검출장치
M3a···붐각도센서
M3b···암각도센서
M3c···버킷각도센서
M3d···차체경사센서
M5···촬상장치
S1, S11~S16···실린더압센서

Claims (13)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 탑재되는 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와,
    버킷을 포함하는 상기 어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치와,
    상기 어태치먼트의 자세의 추이와, 취득되는 굴삭대상지면의 현재의 형상에 관한 정보와, 상기 어태치먼트에 관한 조작장치의 조작내용에 근거하여, 상기 버킷을 상기 굴삭대상지면의 현재의 형상에 진입시켜서 굴삭할 때에, 상기 굴삭대상지면에 대한 상기 버킷의 치선각도를 제어하는 제어장치를 구비하는 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 버킷의 치선과 상기 굴삭대상지면이 접촉할 때에, 상기 치선각도를 상기 굴삭대상지면에 대하여 90도로 하는 쇼벨.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 굴삭대상지면에 삽입된 상기 버킷을 기체측으로 끌어당길 때에, 상기 치선각도를 소정 각도범위 내의 각도로 하는 쇼벨.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 굴삭대상지면에 삽입된 상기 버킷을 기체측으로 끌어당길 때에, 굴삭반력이 소정 값보다 큰 경우, 상기 치선각도를 크게 하는 쇼벨.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 굴삭대상지면에 삽입된 상기 버킷을 들어 올릴 때에, 굴삭반력이 소정 값보다 큰 경우, 상기 치선각도를 작게 하는 쇼벨.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 굴삭 중의 상기 조작내용에 근거하여 복수의 굴삭단계 중에서 현재의 굴삭단계를 결정하는 쇼벨.
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