KR102556315B1

KR102556315B1 - 쇼벨

Info

Publication number: KR102556315B1
Application number: KR1020207020375A
Authority: KR
Inventors: 류지 시라타니; 하지메 아라가키; 마사아키 야마모토
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2023-07-14
Also published as: EP3751060A4; US20200362532A1; CN111655938A; CN111655938B; WO2019155843A1; US11746497B2; JPWO2019155843A1; JP7247118B2; EP3751060A1; KR20200116916A

Abstract

잭업상태가 해소되는 경우에, 차체에 발생하는 충격을 억제하는 것이 가능한 쇼벨을 제공한다. 그 때문에, 본 발명의 일 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체(1)와, 선회 가능하게 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되어, 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)을 포함하는 어태치먼트와, 컨트롤러(30)를 구비하며, 컨트롤러(30)는, 당해 쇼벨이 잭업상태인 경우에, 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 한다.

Description

쇼벨

본 발명은, 쇼벨에 관한 것이다.

쇼벨은, 주행체의 일부가 부상하여, 주행체의 접지부분과 어태치먼트의 접지부분에서 자중(自重)이 지지되는 상태(이하, "잭업상태")가 되는 경우가 있다.

예를 들면, 쇼벨에 의한 굴삭작업 시에, 굴삭반력에 의하여, 주행체의 전부(前部)가 부상하고, 그 결과 쇼벨이 잭업상태가 되는 경우가 있다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조).

또, 예를 들면 하부주행체의 크롤러에 부착된 진흙을 떨어뜨리기 위하여, 쇼벨이, 좌우 한 쌍의 크롤러 중 일방의 크롤러를 접지시키고, 또한 타방의 크롤러를 부상시킨 잭업상태가 되는 경우가 있다(예를 들면, 특허문헌 2 등 참조).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2016-173031호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2015-196973호

그러나, 쇼벨의 잭업상태가 해소되는 경우, 그 양태에 따라서는, 주행체가 일부 부상한 상태로부터 단숨에 낙하하도록 접지하여, 쇼벨의 차체에 상대적으로 큰 충격이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 쇼벨의 수명이나 쇼벨 및 쇼벨의 주변의 안전성의 관점에서 개선의 여지가 있다.

그래서, 상기 과제를 감안하여, 잭업상태가 해소되는 경우에, 차체에 발생하는 충격을 억제하는 것이 가능한 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에서는,

주행체와,

선회 가능하게 상기 주행체에 탑재되는 선회체와,

상기 선회체에 장착되어, 붐, 암, 및 버킷을 포함하는 어태치먼트와,

제어장치를 구비하며,

상기 제어장치는, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태로 된 후에, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태를 해소시키는 방향의 상기 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 하는, 쇼벨이 제공된다.

상술한 실시형태에 의하면, 잭업상태가 해소되는 경우에, 차체에 발생하는 충격을 억제하는 것이 가능한 쇼벨을 제공할 수 있다.

도 1은, 쇼벨의 측면도이다.
도 2는, 쇼벨의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3a는, 쇼벨에 발생하는 잭업상태의 일례를 나타내는 도이다.
도 3b는, 쇼벨에 발생하는 잭업상태의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 4는, 조작지원제어장치의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 5a는, 붐상승조작의 조작량과 붐실린더의 보텀측유실(油室)에 공급되는 작동유의 유량의 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 5b는, 붐상승조작의 조작량과 붐실린더의 보텀측유실에 공급되는 작동유의 유량의 관계의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 6은, 조작지원제어장치의 구성의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 7은, 조작지원제어장치에 관한 설정화면의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은, 조작지원제어장치에 의한 조작지원제어처리의 일례를 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 9는, 조작지원제어장치에 의한 조작지원제어처리의 다른 예를 개략적으로 나타내는 플로차트이다.

이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.

[쇼벨의 개요]

먼저, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 개요에 대하여 설명을 한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 측면도이다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(500)은, 하부주행체(1)와, 선회기구(2)를 통하여 선회 가능하게 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 어태치먼트(작업장치)로서의 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)과, 오퍼레이터가 탑승하는 캐빈(10)을 구비한다. 이하, 쇼벨(500)의 전방은, 쇼벨(500)을 상부선회체(3)의 선회축을 따라 바로 위로부터 평면시(平面視)(이하, 간단히 "평면시")로 보았을 때에, 상부선회체(3)에 대한 어태치먼트의 연장방향(이하, 간단히 "어태치먼트의 연장방향")에 대응한다. 또, 쇼벨(500)의 좌방 및 우방은, 각각, 쇼벨(500)을 평면시로 보았을 때에, 캐빈(10) 내의 오퍼레이터의 좌방 및 우방에 대응한다.

하부주행체(1)(주행체의 일례)는, 예를 들면 좌우 한 쌍의 크롤러를 포함하고, 각각의 크롤러가 주행유압모터(1A, 1B)(도 2 참조)로 유압구동됨으로써, 쇼벨(500)을 주행시킨다.

상부선회체(3)(선회체의 일례)는, 선회유압모터(21)(도 2 참조)로 구동됨으로써, 하부주행체(1)에 대하여 선회한다.

붐(4)은, 상부선회체(3)의 전부중앙에 부앙(俯仰) 가능하게 피봇장착되고, 붐(4)의 선단에는, 암(5)이 상하회동 가능하게 피봇장착되며, 암(5)의 선단에는, 버킷(6)이 상하회동 가능하게 피복장착된다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 유압액추에이터로서의 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다.

캐빈(10)은, 오퍼레이터가 탑승하는 조종실이며, 상부선회체(3)의 전부좌측에 탑재된다.

[쇼벨의 기본구성]

다음으로, 도 2를 참조하여, 쇼벨(500)의 기본적인 구성에 대하여 설명한다.

도 2는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.

다만, 도 중, 기계적 동력라인은 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어라인은 가는 실선으로 각각 나타난다. 이하, 후술하는 도 4, 도 6에 대해서도 동일하다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 유압액추에이터를 유압구동하는 유압구동계는, 엔진(11)과, 메인펌프(14)와, 컨트롤밸브(17)를 포함한다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 유압구동계는, 상술한 바와 같이, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각을 유압구동하는 주행유압모터(1A, 1B), 선회유압모터(21), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등의 유압액추에이터를 포함한다.

엔진(11)은, 유압구동계에 있어서의 메인동력원이며, 예를 들면 상부선회체(3)의 후부에 탑재된다. 구체적으로는, 엔진(11)은, 후술하는 엔진컨트롤모듈(ECM: Engine Control Module)(75)에 의한 제어하에, 미리 설정되는 목표회전수로 일정회전하여, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)를 구동한다. 엔진(11)은, 예를 들면 경유를 연료로 하는 디젤엔진이다.

메인펌프(14)는, 예를 들면 엔진(11)과 동일하게, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되어, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급한다. 메인펌프(14)는, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면 가변용량식 유압펌프이며, 후술하는 컨트롤러(30)에 의한 제어하에, 레귤레이터(도시생략)가 사판(斜板)의 각도(경전각(傾轉角))를 제어함으로써 피스톤의 스트로크길이를 조정하여, 토출유량(토출압)을 제어할 수 있다.

컨트롤밸브(17)는, 예를 들면 상부선회체(3)의 중앙부에 탑재되어, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따라, 유압구동계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)는, 상술한 바와 같이, 고압유압라인(16)을 통하여 메인펌프(14)와 접속되고, 메인펌프(14)로부터 공급되는 작동유를, 조작장치(26)의 조작상태에 따라, 유압액추에이터인 주행유압모터(1A(우측용), 1B(좌측용)), 선회유압모터(21), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 선택적으로 공급한다. 구체적으로는, 컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터의 각각에 공급되는 작동유의 유량과 흐르는 방향을 제어하는 복수의 유압제어밸브(방향전환밸브)를 포함하는 밸브유닛이다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 조작계는, 파일럿펌프(15)와, 조작장치(26)를 포함한다.

파일럿펌프(15)는, 예를 들면 상부선회체(3)의 후부에 탑재되어, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)에 파일럿압을 공급한다. 파일럿펌프(15)는, 예를 들면 고정용량식 유압펌프이며, 엔진(11)에 의하여 구동된다.

조작장치(26)는, 레버(26A, 26B)와, 페달(26C)을 포함한다. 조작장치(26)는, 캐빈(10)의 조종석 부근에 마련되고, 오퍼레이터가 각종 동작요소(하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 버킷(6) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 환언하면, 조작장치(26)는, 각각의 동작요소를 구동하는 유압액추에이터(즉, 주행유압모터(1A, 1B), 선회유압모터(21), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 조작장치(26)(즉, 레버(26A, 26B), 및 페달(26C))는, 유압라인(27)을 통하여, 컨트롤밸브(17)에 각각 접속된다. 이로써, 컨트롤밸브(17)에는, 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 조작상태에 따른 파일럿신호(파일럿압)가 입력된다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)에 있어서의 조작상태에 따라, 각각의 유압액추에이터를 구동할 수 있다. 또, 조작장치(26)는, 유압라인(28)을 통하여 압력센서(29)에 접속된다. 이하, 레버(26A)에 의하여 붐(4)(붐실린더(7))의 조작이 행해지고, 레버(26B)에 의하여 암(5)(암실린더(8))의 조작이 행해지는 전제로 설명을 진행시킨다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 제어계는, 컨트롤러(30)와, 압력센서(29)와, ECM(75)과, 엔진회전수센서(11a)를 포함한다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(500)의 제어계는, 후술하는 조작지원제어에 관한 구성으로서, 경사각도센서(40)와, 붐각도센서(42)와, 암각도센서(44)와, 버킷각도센서(46)와, 로드압센서(48)와, 표시장치(50)와, 음성출력장치(52)와, 전자비례밸브(54)와, 조작지원기능 ON/OFF스위치(60)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(500)의 구동제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 그 기능이 임의의 하드웨어, 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 불휘발성의 보조기억장치, 및 I/O(Input-Output interface) 등을 포함하는 마이크로컴퓨터로 구성되고, ROM이나 보조기억장치에 저장되는 각종 프로그램을 CPU 상에서 실행함으로써 각종 기능이 실현된다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터 등의 소정 조작에 의하여 미리 설정되는 작업모드 등에 근거하여, 목표회전수를 설정하고, ECM(75)을 통하여, 엔진(11)을 일정회전시키는 구동제어를 행한다.

또, 예를 들면 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)로부터 입력되는, 조작장치(26)에 있어서의 각종 동작요소(즉, 각종 유압액추에이터)의 조작상태에 대응하는 파일럿압의 검출값 등에 근거하여, 컨트롤밸브(17)를 포함하는 유압액추에이터를 구동하는 유압회로의 제어를 행한다.

또, 예를 들면 컨트롤러(30)는, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있는 경우, 잭업상태의 해소를 위한 오퍼레이터의 조작을 지원하는 제어(이하, "조작지원제어")를 행한다. 컨트롤러(30)에 의한 조작지원제어의 상세는, 후술한다.

다만, 컨트롤러(30)의 기능의 일부는, 다른 컨트롤러에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 컨트롤러(30)의 기능은, 복수의 컨트롤러에 의하여 분산되는 양태로 실현되어도 된다.

압력센서(29)는, 상술한 바와 같이, 유압라인(28)을 통하여 조작장치(26)와 접속되어, 조작장치(26)의 2차측의 파일럿압, 즉 조작장치(26)에 있어서의 각각의 동작요소(유압액추에이터)의 조작상태에 대응하는 파일럿압을 검출한다. 압력센서(29)에 의한 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 조작상태에 대응하는 파일럿압의 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

ECM(75)은, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 근거하여, 엔진(11)을 구동제어한다. 예를 들면, ECM(75)은, 엔진회전수센서(11a)로부터 입력되는 검출신호에 대응하는 엔진(11)의 회전수(회전속도)의 측정값에 근거하여, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 대응하는 목표회전수로 엔진(11)이 일정회전하도록 엔진(11)을 제어한다.

엔진회전수센서(11a)는, 엔진(11)의 회전수를 검출하는 이미 알려진 검출수단이다. 엔진회전수센서(11a)에 의한 엔진(11)의 회전수에 대응하는 검출신호는, ECM(75)에 입력된다.

경사각도센서(40)는, 쇼벨(500)의 소정의 기준면(예를 들면, 수평면)에 대한 경사상태를 검출하는 검출수단이다. 경사각도센서(40)는, 예를 들면 상부선회체(3)에 탑재되어, 쇼벨(500)(즉, 상부선회체(3))의 전후방향 및 좌우방향의 2축에 있어서의 경사각도를 검출한다. 경사각도센서(40)에 의한 경사각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

붐각도센서(42)는, 붐(4)의 상부선회체(3)에 대한 부앙각도, 예를 들면 측면시에 있어서, 상부선회체(3)의 선회평면에 대하여 붐(4)의 양단의 지점을 연결하는 직선이 이루는 각도(이하, "붐각도")를 검출한다. 붐각도센서(42)는, 예를 들면 로터리인코더나 IMU(Inertial Measurement Unit) 등을 포함해도 되고, 이하, 암각도센서(44) 및 버킷각도센서(46)에 대해서도 동일하다. 붐각도센서(42)에 의한 붐각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

암각도센서(44)는, 암(5)의 붐(4)에 대한 부앙각도, 예를 들면 측면시에 있어서, 붐(4)의 양단의 지점을 연결하는 직선에 대하여 암(5)의 양단의 지점을 연결하는 직선이 이루는 각도(이하, "암각도")를 검출한다. 암각도센서(44)에 의한 암각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

버킷각도센서(46)는, 버킷(6)의 암(5)에 대한 부앙각도, 예를 들면 측면시에 있어서, 암(5)의 양단의 지점을 연결하는 직선에 대하여 버킷(6)의 지점과 선단(날끝)을 연결하는 직선이 이루는 각도(이하, "버킷각도")를 검출한다. 버킷각도센서(46)에 의한 버킷각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

로드압센서(48)는, 붐실린더(7)의 로드측유실(7R)(도 4, 도 6 참조)의 압력(이하, "로드압")을 검출한다. 로드압센서(48)에 의한 붐실린더(7)의 로드압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

표시장치(50)는, 캐빈(10) 내의 조종석 부근의 오퍼레이터가 시인하기 쉬운 장소(예를 들면, 캐빈(10) 내의 우전부의 필러부분 등)에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에, 각종 정보화면을 표시한다. 표시장치(50)는, 예를 들면 액정디스플레이나 유기EL(Electro Luminescence)디스플레이이며, 조작부를 겸하는 터치패널식이어도 된다. 또, 표시장치(50)는, 표시부에 표시되는 쇼벨에 관한 각종 조작화면을 조작하기 위한 버튼, 토글, 레버 등의 하드웨어에 의한 조작부를 포함해도 된다.

음성출력장치(52)는, 캐빈(10) 내의 조종석 부근에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에, 오퍼레이터에게 각종 통지를 행하기 위한 음성을 출력한다. 음성출력장치(52)는, 예를 들면 스피커나 버저 등이다.

전자비례밸브(54)는, 조작장치(26)의 2차측의 유압라인(27) 중, 레버(26A)에 대한 붐(4)의 상승조작(이하, "붐상승조작")에 대응하는 2차측의 유압라인(27A)(도 4, 도 6 참조)에 마련된다. 전자비례밸브(54)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어전류에 따라, 레버(26A)의 조작상태에 대응하는 파일럿압을 감압한다. 예를 들면, 전자비례밸브(54)는, 제어전류가 입력되지 않는 경우, 레버(26A)의 일차측의 파일럿압과, 붐(4)의 상승조작에 대응하는 2차측(유압라인(27A))의 파일럿압을 동일하게 한다. 그리고, 전자비례밸브(54)는, 제어전류가 입력되는 경우, 제어전류가 커질수록, 2차측(유압라인(27A))의 파일럿압이 작아지도록 작용한다. 이로써, 오퍼레이터에 의한 붐상승조작에 대한 붐(4)의 동작을 억제하고, 동작속도를 통상 시(쇼벨(500)이 어태치먼트를 이용한 굴삭작업 등의 통상의 작업을 행하는 경우)에 대하여 상대적으로 느리게 할 수 있다.

조작지원기능 ON/OFF스위치(이하, 편의적으로 "조작지원기능스위치")(60)는, 상술한 조작지원제어의 기능(이하, "조작지원기능")을 유효화(ON) 혹은 무효화(OFF)하는 조작부이다. 조작지원기능스위치(60)는, 예를 들면 표시장치(50)에 탑재되거나, 혹은 표시장치(50)와 별도로 마련되는 버튼, 토글, 레버 등의 하드웨어에 의한 조작부여도 되고, 예를 들면 터치패널식의 표시장치(50)에 표시되는 조작화면 상의 아이콘 등의 소프트웨어에 의한 조작부여도 된다. 조작지원기능스위치(60)의 조작상태에 관한 신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

[잭업상태의 구체예]

다음으로, 도 3(도 3a, 3b)을 참조하여, 조작지원제어에 관련하는 쇼벨(500)의 자세상태, 즉 잭업상태에 대하여 설명한다.

도 3a는, 쇼벨(500)에 발생하는 잭업상태의 일례를 나타내는 도이며, 구체적으로는, 오퍼레이터의 의도에 반하여, 잭업상태가 발생하는 쇼벨(500)의 작업상황을 나타내는 도이다. 도 3b는, 쇼벨(500)에 발생하는 잭업상태의 다른 예를 나타내는 도이며, 구체적으로는, 오퍼레이터의 의도를 따라 실현되는 쇼벨(500)의 잭업상태를 나타내는 도이다.

도 3a에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(500)은, 지면(300a)의 굴삭작업을 행하고 있고, 주로 붐(4)의 하강동작이나 암(5) 및 버킷(6)이 접음동작에 의하여, 버킷(6)으로부터 지면(300a)에 쇼벨(500)의 차체 가까이의 경사하방으로의 힘(F2)이 작용한다. 이때, 쇼벨(500)의 차체에는, 버킷(6)에 작용하는 힘(F2)의 반력, 즉 굴삭반력(F2a) 중 수직방향성분(F2aV)에 대응하는 차체를 후방으로 경사시키려고 하는 반력(F3)(힘의 모멘트. 이하, 본 실시형태에서는, 간단히 "모멘트")이 어태치먼트를 통하여 작용한다. 구체적으로는, 당해 반력(F3)은, 붐실린더(7)를 당겨 올리려고 하는 힘(F1)으로서 차체에 작용한다. 그리고, 이 힘(F1)에 기인하여 차체를 후방으로 경사시키려고 하는 모멘트가, 중력에 의한 차체를 지면에 누르려고 하는 힘(모멘트)을 상회하면, 차체의 전부가 부상해 버린다. 그 결과, 쇼벨(500)은, 버킷(6)의 선단부, 및 하부주행체(1)의 후단부만이 접지하여, 하부주행체(1)의 전단부가 부상한 잭업상태가 된다.

이와 같이, 쇼벨(500)의 잭업상태는, 예를 들면 어태치먼트를 이용한 굴삭작업 등에 있어서, 버킷(6)이 상대적으로 큰 힘을 부가하면서 지면에 접촉함으로써, 오퍼레이터의 의도에 반하여 발생할 수 있다.

또, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(500)은, 하부주행체(1)의 우측의 크롤러(1a), 좌측의 크롤러(1b) 중 좌측의 크롤러(1b)가 지면으로부터 부상하여, 버킷(6)의 선단부 및 우측의 크롤러(1a)만이 접지한 잭업상태가 되어 있다.

구체적으로는, 오퍼레이터는, 조작장치(26)를 조작하고, 상부선회체(3)가 직진방향을 향한 상태(도 1 상태)로부터 상부선회체(3)를 좌측방향으로 90° 선회시키며, 그 후 붐(4)의 하강조작 및 암(5)의 접음조작(이하, 각각, "붐하강조작" 및 "암접음조작") 등을 행하여, 버킷(6)을 접지시킨다. 그리고, 오퍼레이터는, 그 상태로, 추가로 붐하강조작 및 암접음조작 등을 계속함으로써 좌측의 크롤러(1b)를 지면에서 공중으로 부상시킨다. 이로써, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있어서, 오퍼레이터는, 조작장치(26)를 조작하고, 부상한 쪽의 좌측의 크롤러(1b)를 공전시킴으로써, 크롤러(1b)에 부착한 진흙을 지면으로 떨어뜨릴 수 있다.

이와 같이, 쇼벨(500)의 잭업상태는, 예를 들면 하부주행체(1)의 크롤러의 진흙떨어뜨림을 위하여, 버킷(6)이 지면에 접촉한 상태로 상대적으로 큰 힘을 지면에 부가함으로써, 오퍼레이터의 의도를 따른 양태에서 발생할 수 있다.

[조작지원제어의 상세]

다음으로, 도 4~도 6을 참조하여, 조작지원제어를 행하는 조작지원제어장치(200)의 구성에 대하여 설명한다.

도 4는, 조작지원제어장치(200)의 구성의 일례를 나타내는 도이다.

조작지원제어장치(200)는, 컨트롤러(30)와, 레버(26A)에 대한 붐상승조작에 대응하는 2차측의 파일럿압을 검출하는 압력센서(29)(압력센서(29A))와, 경사각도센서(40)와, 붐각도센서(42)와, 암각도센서(44)와, 버킷각도센서(46)와, 로드압센서(48)와, 표시장치(50)와, 음성출력장치(52)와, 전자비례밸브(54)와, 조작지원기능스위치(60)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 ROM이나 보조기억장치에 저장되는 1 이상의 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능부로서, 판정부(301)와, 동작제어부(302)와, 통지부(303)를 포함한다.

판정부(301)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정한다.

예를 들면, 판정부(301)는, 로드압센서(48)에 의하여 검출되는 붐실린더(7)의 로드압(PR)에 근거하여, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(301)는, 로드압센서(48)에 의하여 검출되는 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 소정 임곗값 PRth 이상인 경우, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있다고 판정해도 된다. 쇼벨(500)의 잭업상태는, 쇼벨(500)의 자중을 어태치먼트로 지지하고 있는 상태이며, 붐실린더(7)의 로드압이 매우 높아지기 때문이다. 이때, 소정 임곗값 PRth는, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있는 경우의 붐실린더(7)의 로드압(PR)의 하한값으로서, 실험이나 컴퓨터시뮬레이션 등에 의하여 미리 규정될 수 있다. 또, 판정부(301)는, 로드압센서(48)에 의하여 검출되는 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 소정 임곗값 PRth 이상인 상태가 어느 정도의 시간(소정 시간 Tth 이상) 계속되고 있는 경우에, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있다고 판정해도 된다. 이로써, 예를 들면 비탈면다지기작업(전압작업) 등의 통상작업 시에, 일순간, 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 소정 임곗값 PRth 이상이 되는 것 같은 경우가 있을 수 있는데, 그와 같은 상태와 잭업상태를 보다 양호한 정밀도로 판별할 수 있다.

또, 예를 들면 판정부(301)는, 경사각도센서(40)에 의하여 검출되는 쇼벨(500)의 경사상태에 근거하여, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정한다. 상술한 바와 같이, 잭업상태에서는, 하부주행체(1)의 일부가 부상하여, 쇼벨(500)(상부선회체(3))이 경사지기 때문이다.

또, 예를 들면 판정부(301)는, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 어태치먼트의 조작상태에 근거하여, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정한다. 상술한 바와 같이, 쇼벨(500)의 잭업상태가 발생하는 경우, 지면에 버킷(6)이 접지한 후에도, 붐하강조작이나 암접음조작이 계속되는 특수한 조작상태가 될 수 있기 때문이다.

또, 예를 들면 판정부(301)는, 차체(하부주행체(1) 및 상부선회체(3))에 대한 상대적인 버킷(6)의 위치에 관한 정보에 근거하여, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정한다. 쇼벨(500)의 잭업상태가 발생하는 경우, 차체에서 본 버킷(6)의 선단부의 위치가, 하부주행체(1)의 통상의 접지부분보다 하방이 되기 때문이다. 이때, 판정부(301)는, 붐각도센서(42), 암각도센서(44), 및 버킷각도센서(46)에 의하여 검출되는 붐각도, 암각도, 및 버킷각도와, 이미 알려진 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 링크길이에 근거하여, 차체에서 본 버킷(6)의 상대위치를 측정(산출)할 수 있다.

또, 판정부(301)는, 붐실린더(7)의 로드압, 쇼벨(500)의 경사상태, 어태치먼트의 조작상태, 및 버킷(6)의 상대위치 중 적어도 2개에 관한 정보를 조합하여, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있는지 여부를 판정해도 된다.

예를 들면, 판정부(301)는, 붐실린더(7)의 로드압에 관한 정보와, 쇼벨(500)의 경사상태, 어태치먼트의 조작상태, 및 버킷(6)의 상대위치 중 적어도 1개에 관한 정보에 근거하여, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있는지 여부를 판정한다. 이로써, 판정부(301)는, 복수의 종류의 정보를 참조할 수 있기 때문에, 쇼벨(500)이 잭업상태에 있는지 여부를 보다 양호한 정밀도로 판정할 수 있다.

동작제어부(302)는, 조작지원기능이 유효화(ON)되어 있는 상태로, 쇼벨(500)이 잭업상태가 된 경우에, 조작지원제어를 행한다(개시한다). 구체적으로는, 동작제어부(302)는, 조작지원기능이 유효화되어 있는 상태로, 쇼벨(500)이 잭업상태가 된 경우에, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 한다. 이하, 조작지원기능이 유효화되어 있는 것을 전제로 하여, 설명을 진행시킨다.

보다 구체적으로는, 동작제어부(302)는, 쇼벨(500)이 잭업상태가 된 경우, 전자비례밸브(54)에 제어전류를 출력한다. 이로써, 레버(26A)에 대한 붐상승조작에 대응하는 2차측의 파일럿압은, 감압되고, 감압된 파일럿압이 컨트롤밸브(17)의 붐실린더(7)를 구동하는 붐제어밸브(17A)(구동장치의 일례)의 붐상승조작에 대응하는 파일럿포트에 입력된다.

환언하면, 동작제어부(302)는, 레버(26A)와 붐제어밸브(17A)의 사이의 붐상승조작에 대응하는 압력신호경로(유압라인(27))에 마련되는 전자비례밸브(54)(보정장치의 일례)에, 레버(26A)에 대한 붐상승조작에 대응하는 2차측의 파일럿압을 조작량이 적어지는 방향으로 보정시킨다. 이로써, 붐제어밸브(17A)를 통하여, 메인펌프(14)로부터 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량은, 통상 시의 동일한 조작량을 따르는 레버(26A)에 대한 붐상승조작의 경우에 비하여 감소하고, 붐(4)의 상승동작이 상대적으로 느려진다. 따라서, 조작지원제어장치(200)는, 오퍼레이터에 의하여, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 붐상승조작이 행해진 경우에, 붐(4)의 상승동작을 상대적으로 느리게 하여, 부상한 하부주행체(1)의 일부가 접지할 때의 충격을 억제할 수 있다.

예를 들면, 도 5a는, 레버(26A)에 대한 붐상승조작의 조작량 C와, 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량 Q의 관계의 일례를 개념적으로 나타내는 도이다.

도 5a에 나타내는 바와 같이, 통상 시에 있어서, 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량 Q는, 전체적으로, 조작량 C의 증가에 따라 증가한다. 구체적으로는, 유량 Q는, 불감영역(즉, 조작량 C가 0으로부터 소정값 C0까지의 사이의 영역)을 제외하고, 조작량 C의 증가에 따라, 대략 선형적으로 증가한다. 그리고, 유량 Q는, 조작량 C가 최댓값 Cmax인 경우에, 최대 유량 Qmax에 도달한다.

한편, 동작제어부(302)에 의한 조작지원제어가 개시된 경우, 유량 Q는, 통상 시와 동일하게, 전체적으로, 조작량 C의 증가에 따라 증가하지만, 전자비례밸브(54)의 작용에 의하여, 제한유량 Qlim(<Qmax) 이하가 되도록 제한된다. 구체적으로는, 유량 Q는, 조작량 C가 소정값 C0 이상의 범위에 있어서, 조작량 C의 증가에 따라, 통상 시와 동일한 증가율(기울기)로 대략 선형적으로 증가한다. 그러나, 유량 Q는, 조작량 C가 제한유량 Qlim에 대응하는 소정값 C1을 초과하면, 조작량 C에 관계없이, 제한유량 Qlim으로 유지된다. 이로써, 예를 들면 오퍼레이터의 숙련도가 낮은 경우나 엉성한 조작 등에 기인하여, 잭업상태의 해소를 위한 갑작스러운 붐상승조작이 행해진 경우여도, 조작지원제어장치(200)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량 Q를, 상대적으로 낮은, 환언하면, 레버(26A)의 미조작에 대응하는 제한유량 Qlim 이하로 제한할 수 있다.

또, 예를 들면 도 5b는, 레버(26A)에 대한 붐상승조작의 조작량 C와, 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량 Q의 관계의 다른 예를 개념적으로 나타내는 도이다.

도 5b에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 동작제어부(302)에 의한 조작지원제어가 개시되면, 유량 Q는, 전자비례밸브(54)의 작용에 의하여, 조작량 C의 증가에 따른 증가율(기울기)이 통상 시보다 작고, 또한 제한유량 Qlim 이하가 되도록 제한된다. 구체적으로는, 유량 Q는, 조작량 C가 소정값 C0 이상의 범위에 있어서, 조작량 C의 증가에 따라, 통상 시보다 작은 기울기(증가율)로 대략 선형적으로 증가한다. 그러나, 유량 Q는, 제한유량 Qlim에 대응하는 소정값 C2(>C1)를 초과하면, 조작량 C에 관계없이, 제한유량 Qlim으로 유지된다. 이로써, 조작지원제어장치(200)는, 또한 조작량 C의 증가에 대한 유량 Q의 증가율도 억제할 수 있다. 그 때문에, 조작지원제어장치(200)는, 오퍼레이터에 의하여, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 붐상승조작이 행해진 경우에, 붐(4)의 상승동작을 더 느리게 하여, 일부가 부상한 하부주행체(1)의 접지 시의 충격을 더 억제할 수 있다.

이와 같이, 동작제어부(302)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우, 레버(26A)에 대한 붐상승조작의 조작량에 따라 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량을, 통상 시보다 상대적으로 적게 한다. 이로써, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 붐상승조작에 대응하는, 붐(4)의 상승동작을 통상 시보다 상대적으로 느리게 하여, 잭업상태의 해소 시에 있어서의 차체(하부주행체(1) 및 상부선회체(3))로의 충격을 억제할 수 있다. 그 때문에, 조작지원제어장치(200)는, 결과적으로, 잭업상태의 해소 시의 충격에 의한 차체의 열화, 주위에 대한 소음, 오퍼레이터의 불쾌감 등을 억제할 수 있다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 조작숙련도가 상대적으로 낮은 오퍼레이터에 의하여 쇼벨(500)이 운전되는 경우여도, 쇼벨(500)의 잭업상태의 해소 시의 충격을 억제할 수 있다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 조작숙련도가 높은 오퍼레이터여도, 차체로의 충격을 방지하기 위한 미조작(微操作)이 요구되는데, 조작에 필요 이상의 신경을 쓰게 하는 일 없이, 잭업상태의 해소 시의 차체로의 충격을 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로, 오퍼레이터의 피로도를 경감시킬 수 있다.

또, 동작제어부(302)는, 다른 방법으로, 레버(26A)에 대한 붐상승조작의 조작량에 따라 붐실린더(7)에 공급되는 작동유의 유량을, 통상 시보다 상대적으로 적게 해도 된다. 이하, 다른 방법에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은, 조작지원제어장치(200)의 구성의 다른 예를 나타내는 도이다.

본 예에서는, 조작지원제어장치(200)는, 도 4의 경우와 달리, 전자비례밸브(54) 대신, 전자비례밸브(56)를 포함한다.

전자비례밸브(56)는, 붐실린더(7)의 로드측유실(7R)과 붐제어밸브(17A)의 사이의 고압유압라인에 마련된다. 즉, 전자비례밸브(56)는, 레버(26A)에 대한 붐상승조작 시에 있어서의 로드측유실(7R)로부터 붐제어밸브(17A)를 경유하는 작동유탱크(T)로의 작동유의 배출경로에 마련된다. 전자비례밸브(56)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어전류에 따라, 레버(26A)에 대한 붐상승조작 시에 있어서의 붐실린더(7)의 로드측유실(7R)로부터 배출되는 유량을 제한한다. 예를 들면, 전자비례밸브(56)는, 제어전류가 입력되지 않는 경우, 유량을 제한하지 않고, 또한 제어전류가 입력되는 경우, 제어전류가 커질수록, 허용되는 유량이 작아지도록 작용한다. 이로써, 전자비례밸브(56)는, 결과적으로, 레버(26A)에 대한 붐상승조작 시에 있어서의 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 유량을 제한할 수 있다.

동작제어부(302)는, 쇼벨(500)이 잭업상태가 된 경우, 전자비례밸브(56)에 제어전류를 출력한다. 이로써, 레버(26A)에 대한 붐상승조작 시에, 붐실린더(7)의 로드측유실(7R)로부터 배출되는 작동유의 유량이 제한되고, 결과적으로 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량이 제한된다. 이때, 전자비례밸브(56)에 의한 유량의 제한양태로서는, 예를 들면 상술한 도 5a, 5b로 나타내지는 유량과 조작량의 관계가 채용될 수 있다.

또, 본 예에서는, 동작제어부(302)는, 전자비례밸브(56)를 통하여, 레버(26A)에 대한 붐상승조작 시에, 붐실린더(7)의 로드측유실(7R)로부터 배출되는 작동유의 유량을 제한시키지만, 직접적으로 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량을 제한시켜도 된다. 이 경우, 전자비례밸브(56)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)과 붐제어밸브(17A)의 사이의 고압유압라인에 마련된다.

환언하면, 동작제어부(302)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되거나, 혹은 로드측유실(7R)로부터 배출되는 작동유의 유량이, 통상 시보다 상대적으로 적어지도록, 전자비례밸브(56)(조정밸브의 일례)에 당해 유량을 조정시킨다. 이로써, 붐제어밸브(17A)를 통하여, 메인펌프(14)로부터 붐실린더(7)의 보텀측유실(7B)에 공급되는 작동유의 유량은, 통상 시의 동일한 조작량을 따르는 레버(26A)에 대한 붐상승조작의 경우에 비하여 감소하고, 붐(4)의 상승동작이 상대적으로 느려진다. 따라서, 조작지원제어장치(200)는, 도 4의 일례의 경우와 동일하게, 오퍼레이터에 의하여, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 붐상승조작이 행해진 경우에, 붐(4)의 상승동작을 상대적으로 느리게 하여, 부상한 하부주행체(1)의 일부가 접지할 때의 충격을 억제할 수 있다.

도 4로 되돌아와, 통지부(303)는, 상술한 조작지원제어가 개시된 경우, 표시장치(50)나 음성출력장치(52)를 제어하고, 표시장치(50)나 음성출력장치(52)를 통하여, 조작지원제어가 개시된 취지를 오퍼레이터에게 통지한다. 이하, 당해 통지를 편의적으로 "조작지원제어개시통지"라고 칭한다. 환언하면, 통지부(303)는, 조작지원기능에 의하여, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따른, 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작이 통상 시보다 상대적으로 느려져 있는 것을 오퍼레이터에게 통지한다. 이로써, 오퍼레이터는 통상 시보다, 조작장치(26)에 대한 조작에 따른 어태치먼트의 동작이 느려져 있는 것을 인식할 수 있다.

또, 통지부(303)는, 조작지원제어가 개시된 후에, 조작지원제어가 정지된 경우, 표시장치(50)나 음성출력장치(52)를 제어하고, 표시장치(50)나 음성출력장치(52)를 통하여, 조작지원제어가 정지된 취지를 오퍼레이터에게 통지한다. 이하, 당해 통지를 편의적으로 "조작지원제어정지통지"라고 칭한다. 환언하면, 통지부(303)는, 조작지원기능에 의하여, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따른, 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작이 통상 시보다 상대적으로 느려져 있는 상태가 해제된 것을 오퍼레이터에게 통지한다. 이로써, 오퍼레이터는, 통상 시보다, 조작장치(26)에 대한 조작에 따른 어태치먼트의 동작이 느려져 있는 상태가 해제된 것을 인식할 수 있다.

[조작지원제어장치에 관한 설정방법]

다음으로, 도 7을 참조하여, 조작지원제어장치(200)에 관한 설정방법의 구체예에 대하여 설명한다.

도 7은, 표시장치(50)에 표시되는 조작지원제어장치(200)에 관한 설정화면의 일례(설정화면(700))를 나타내는 도이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 설정화면(700)은, 리스트(701)와, 선택아이콘(702)과, ON/OFF아이콘(703)과, 동작속도선택아이콘(704)을 포함한다.

리스트(701)는, 설정대상의 복수의 조작지원제어에 관한 제어모드(조작지원모드)를 나타낸다. 본 예에서는, 리스트(701)는, 본 실시형태에 있어서의 쇼벨(500)의 잭업상태에 대응하는 조작지원모드(잭업대응모드)를 포함하는 4개의 조작지원모드를 포함한다. 오퍼레이터 등은, 소정의 조작수단(예를 들면, 표시장치(50)에 부수하는 버튼 등이나 표시장치(50)에 실장되는 터치패널 등)을 통하여, 복수의 조작지원제어에 관한 제어모드 중으로부터 원하는 조작지원모드를 선택할 수 있다.

선택아이콘(702)은, 현재 선택되어 있는 설정대상의 조작지원모드를 나타내고 있다. 본 예에서는, 잭업대응모드가 선택되어 있는 것을 나타내고 있다.

ON/OFF아이콘(703) 및 동작속도선택아이콘(704)은, 잭업대응모드가 선택되어 있지 않은 상태에서는, 비표시상태, 즉 접힌 상태가 되어 있고, 잭업대응모드가 선택되면 전개표시되는 양태여도 된다.

ON/OFF아이콘(703)은, 조작지원기능스위치(60)에 대응하는 가상적인 조작대상이다. ON/OFF아이콘(703)은, ON아이콘(703A)과 OFF아이콘(703B)을 포함하고, 본 예에서는, ON아이콘(703A)이 선택된 상태가 되어 있다. 오퍼레이터 등은, 소정의 조작수단을 통하여, ON아이콘(703A) 혹은 OFF아이콘(703B)에 대한 지정조작을 행함으로써, 잭업대응모드, 즉 상술한 쇼벨(500)의 잭업상태에 대응하는 조작지원제어의 기능을 유효화하거나, 무효화하거나 할 수 있다.

동작속도선택아이콘(704)은, 잭업대응모드에 의한 조작지원 시의 어태치먼트의 동작속도, 즉 쇼벨(500)이 잭업상태에 따라 상대적으로 느려지는 어태치먼트의 동작속도를 설정하기 위한 가상적인 조작대상이다. 본 예에서는, 쇼벨(500)의 잭업발생 시에 있어서의 어태치먼트의 동작속도가 3단계로 구분되고, 동작속도선택아이콘(704)은, 레벨아이콘(704A~704C)을 포함하며, 본 예에서는, 레벨아이콘(704A)이 선택되어 있다. 오퍼레이터 등은, 소정의 조작수단을 통하여, 레벨아이콘(704A~704C) 중 어느 하나에 대한 지정조작을 행함으로써, 쇼벨(500)의 잭업발생 시에 있어서의 어태치먼트의 동작속도를 3단계 중에서 설정할 수 있다.

[조작지원제어장치의 동작]

다음으로, 도 8, 도 9를 참조하여, 조작지원제어장치(200)에 의한 동작의 상세에 대하여 설명한다.

도 8은, 조작지원제어장치(200)의 컨트롤러(30)에 의한 조작지원제어처리의 일례를 개략적으로 나타내는 플로차트이다. 본 플로차트에 의한 처리는, 예를 들면 쇼벨(500)의 운전 중에 있어서, 조작지원기능이 ON(유효화)되어 있고, 또한 조작지원제어가 실행되어 있지 않은 경우에, 소정의 처리간격으로 반복하여 실행된다. 이하, 후술하는 도 9의 플로차트에 대해서도 동일하다.

스텝 S102에서, 판정부(301)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정한다. 판정부(301)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우, 스텝 S104로 진행되고, 잭업상태가 아닌 경우, 이번 처리를 종료한다.

스텝 S104에서, 동작제어부(302)는, 조작지원제어를 개시한다. 구체적으로는, 동작제어부(302)는, 전자비례밸브(54)나 전자비례밸브(56)로의 제어전류의 출력을 개시한다. 그리고, 통지부(303)는, 표시장치(50)나 음성출력장치(52)를 통하여, 오퍼레이터에 대한 조작지원제어개시통지를 행한다.

스텝 S106에서, 동작제어부(302)는, 압력센서(29A)의 검출신호에 근거하여, 레버(26A)에 대한 붐상승조작이 행해졌는지 여부를 판정한다. 동작제어부(302)는, 붐상승조작이 행해진 경우, 스텝 S108로 진행되고, 붐상승조작이 행해지지 않았던 경우, 붐상승조작이 행해질 때까지 본 스텝의 처리를 반복한다.

다만, 스텝 S106의 처리개시로부터 비교적 긴 시간이 경과해도, 붐상승조작이 행해지지 않은 경우, 본 플로차트에 의한 처리는 강제적으로 정지되어도 된다. 예를 들면, 판정부(301)에 의한 잭업상태인지 여부의 판정정밀도에 따라서는, 잭업상태가 발생하고 있지 않을 가능성이 있기 때문이다.

스텝 S108에서, 동작제어부(302)는, 붐상승조작개시로부터 미리 규정되는 일정시간이 경과했는지 여부를 판정한다. 당해 일정시간은, 예를 들면 쇼벨(500)의 잭업상태의 해소를 위한 붐상승조작개시부터 실제로 잭업상태가 해소될 때까지 필요한 시간의 상한값(최댓값)으로서, 실험이나 컴퓨터시뮬레이션 등에 의하여 미리 규정될 수 있다. 동작제어부(302)는, 붐상승조작개시부터 당해 일정시간이 경과한 경우, 스텝 S110으로 진행되고, 붐상승조작개시부터 당해 일정시간이 경과하고 있지 않은 경우, 당해 일정시간이 경과할 때까지 대기한다(즉, 본 스텝의 처리를 반복한다).

스텝 S110에서, 동작제어부(302)는, 조작지원제어를 정지한다. 구체적으로는, 전자비례밸브(54)나 전자비례밸브(56)로의 제어전류의 출력을 정지한다. 그리고, 통지부(303)는, 표시장치(50)나 음성출력장치(52)를 통하여, 오퍼레이터에 대한 조작지원제어정지통지를 행한다.

이와 같이, 본 예에서는, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태라고 판정한 경우, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작(구체적으로는, 붐(4)의 상승동작)을 통상 시보다 상대적으로 느리게 한다. 그리고, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 조작이 개시되고 나서 일정시간이 경과한 경우, 당해 어태치먼트의 동작속도를 원래의 상태로 복귀시킨다. 이로써, 조작지원제어장치(200)는, 일정시간이 적절히 설정됨으로써, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소될 때까지의 동안, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작을 통상 시보다 상대적으로 느리게 할 수 있다. 그 때문에, 조작지원제어장치(200)는, 잭업상태가 해소될 때에, 부상하고 있던 하부주행체(1)의 일부가 접지하는 것에 의한 차체로의 충격을 억제할 수 있다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 일정시간이 적절히 설정됨으로써, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소되었음에도 관계없이, 어태치먼트의 동작이 통상 시보다 느려진 상태가 불필요하게 계속되는 것을 방지할 수 있다.

계속해서, 도 9는, 조작지원제어장치(200)의 컨트롤러(30)에 의한 조작지원제어처리의 다른 예를 개략적으로 나타내는 플로차트이다.

스텝 S202, S204의 처리는, 도 8의 스텝 S102, S104와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

스텝 S206에서, 판정부(301)는, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소되었는지 여부를 판정한다. 판정부(301)는, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소되고 있는, 즉 쇼벨(500)이 잭업상태가 아닌 경우, 스텝 S208로 진행된다. 한편, 판정부(301)는, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소되어 있지 않은 경우, 즉 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소될 때까지 대기한다(즉, 본 스텝의 처리를 반복한다).

다만, 스텝 S206의 처리개시로부터 비교적 긴 시간이 경과해도, 잭업상태가 해소되지 않은 경우, 본 플로차트에 의한 처리는 강제적으로 정지되어도 된다. 예를 들면, 판정부(301)에 의한 잭업상태인지 여부의 판정정밀도에 따라서는, 잭업상태가 발생하고 있지 않을 가능성이 있기 때문이다.

스텝 S208의 처리는, 도 8의 스텝 S110과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

이와 같이, 본 예에서는, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태라고 판정한 경우, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작(구체적으로는, 붐(4)의 상승동작)을 통상 시보다 상대적으로 느리게 한다. 그리고, 조작지원제어장치(200)는, 그 후 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소되었다고 판정한 경우, 당해 어태치먼트의 동작속도를 원래의 상태로 복귀시킨다. 이로써, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소된 타이밍을 구체적으로 파악하여, 어태치먼트의 동작속도를 원래의 상태로 복귀시킬 수 있다. 그 때문에, 조작지원제어장치(200)는, 어태치먼트의 동작이 통상 시보다 느려진 상태가 불필요하게 계속되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 오퍼레이터에 의한 조작상태에 따른 유압에 의한 압력신호(파일럿압)를 출력하는 유압식이었지만, 전기신호를 출력하는 전기식이어도 된다. 이 경우, 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)로부터 직접적으로, 혹은 컨트롤러(30) 등을 경유하여 간접적으로 입력되는, 조작상태에 따른 전기신호에 의하여 구동되는 전자파일럿식의 유압제어밸브(예를 들면, 전자파일럿식의 붐제어밸브(17A))를 포함하는 양태로 구성된다. 또, 전자비례밸브(54)는, 컨트롤러(30)(동작제어부(302))로부터의 제어지령에 따라, 레버(26A)에 대한 붐상승조작에 대응하는 전기신호를 보정하고, 붐제어밸브(17A)를 향하여 출력하는 전자회로나 처리장치(모두, 보정장치의 일례)로 치환된다. 또, 당해 전자회로나 처리장치의 기능은, 컨트롤러(30)에 내장되어도 된다.

또, 예를 들면 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 동작제어부(302)는, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작으로서, 붐(4)의 상승동작을 통상 시보다 상대적으로 느리게 하지만, 당해 양태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 동작제어부(302)는, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작으로서, 붐(4)의 상승동작 대신, 혹은 더하여, 암(5)의 펼침동작을 통상 시보다 상대적으로 느리게 해도 된다. 이 경우, 예를 들면 전자비례밸브(54)와 동일하게, 레버(26B)의 암펼침조작에 대응하는 출력포트와 컨트롤밸브(17)의 사이의 유압라인(27)에, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 레버(26B)의 암펼침조작에 대응하는 2차측의 파일럿압을 감압하는 전자비례밸브이 마련되어도 된다. 또, 예를 들면 전자비례밸브(56)와 동일하게, 암실린더(8)의 보텀측유실과 컨트롤밸브(17)의 사이의 고압유압라인에, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 레버(26B)에 대한 암펼침조작시의 암실린더(8)의 보텀측유실로부터 배출되는 작동유의 유량을 제한하는 전자비례밸브가 마련되어도 된다. 또, 예를 들면 암실린더(8)의 로드측유실과 컨트롤밸브(17)의 사이의 고압유압라인에, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 레버(26B)에 대한 암펼침조작 시의 암실린더(8)의 로드측유실에 공급되는 작동유의 유량을 제한하는 전자비례밸브가 마련되어도 된다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우에, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키기 위한 어태치먼트의 동작만을 통상 시보다 상대적으로 느리게 하지만, 당해 양태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우에, 어태치먼트의 동작전체를 통상 시보다 상대적으로 느리게 해도 된다. 이 경우, 조작지원제어장치(200)(컨트롤러(30))는, 예를 들면 메인펌프(14)의 토출유량을 제한하거나, 메인펌프(14)의 구동력원인 엔진(11)의 출력을 제한하거나 함으로써, 어태치먼트의 동작 전체를 통상 시보다 상대적으로 느리게 해도 된다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 조작지원제어장치(200)는, 붐실린더(7)의 로드압(PR) 등에 근거하여, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부를 판정하지만, 당해 양태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인지 여부에 관계없이, 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 상대적으로 높아진 (구체적으로는, 로드압(PR)이 소정 임곗값 PRth 이상이 된) 경우에, 붐실린더(7) 등의 어태치먼트의 동작속도를 느리게 해도 된다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 상대적으로 높은 상태가 상대적으로 긴 기간 계속되는(구체적으로는, 로드압(PR)이 소정 임곗값 PRth 이상 상태가 소정 시간 Tth 이상 계속되는) 경우에, 붐실린더(7) 등의 어태치먼트의 동작속도를 느리게 해도 된다. 이 경우, 조작지원제어장치(200)는, 스텝 S102에 있어서, 잭업상태인지 여부를 판정하는 대신, 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 상대적으로 높아졌는지 여부나 로드압(PR)이 상대적으로 높은 상태가 상대적으로 긴 기간 계속되고 있는지 여부를 판정하는 처리가 채용된, 도 8의 처리플로를 실행해도 된다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 스텝 S202에 있어서, 잭업상태인지 여부를 판정하는 대신, 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 상대적으로 높아졌는지 여부나 로드압(PR)이 상대적으로 높은 상태가 상대적으로 긴 기간 계속되고 있는지 여부를 판정하는 처리가 채용되며, 스텝 S206에 있어서, 잭업상태가 해소되었는지 여부를 판정하는 대신, 붐실린더(7)의 로드압(PR)이 상대적으로 높은 상태가 해소되었는지 여부를 판정하는 처리가 채용된 도 9의 처리플로를 실행해도 된다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우에, 붐실린더(7) 등의 어태치먼트의 동작속도를 조정하지만, 당해 양태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)의 상부선회체(3)에 탑재되는 카운터웨이트의 중량의 변화(쇼벨(500)에 탑재 가능한 복수의 종류의 카운터웨이트)에 대응하기 위하여, 어태치먼트의 동작속도를 조정해도 된다. 이 경우, 조작지원제어장치(200)는, 탑재되어 있는 카운터웨이트를 자동적으로 판단하여, 자동으로 어태치먼트의 동작속도의 조정을 행해도 된다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 오퍼레이터 등에 의한 탑재되어 있는 카운터웨이트의 수동설정에 따라, 자동적으로 어태치먼트의 동작속도의 조정을 행해도 되고, 오퍼레이터 등에 의한 동작속도에 관한 수동설정에 따라, 어태치먼트의 동작속도의 조정을 행해도 된다. 또, 오퍼레이터에 의한 수동설정은, 상술한 실시형태의 경우와 동일하게, 버튼, 토글, 레버 등의 하드웨어에 의한 조작부나, 예를 들면 터치패널식의 표시장치(50)에 표시되는 조작화면(예를 들면, 상술한 도 7의 설정화면(700)) 상의 아이콘 등의 소프트웨어에 의한 조작부를 통하여 행해져도 된다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에 있어서, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우에, 어태치먼트(붐(4)이나 암(5))의 동작속도를 상대적으로 느리게 할뿐만 아니라, 자동으로 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시켜도 된다. 즉, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우에, 어태치먼트의 동작속도를 상대적으로 느리게 하면서, 자동적으로, 잭업상태를 해소시켜도 된다. 이로써, 쇼벨(500)의 잭업상태가 자동적으로 해소된다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우, 쇼벨(500)이 오퍼레이터 등의 의도적인 잭업상태인지, 의도하지 않는 잭업상태인지를 판단하여, 의도적이 아닌 잭업상태일 때, 어태치먼트의 동작속도를 상대적으로 느리게 하면서, 자동적으로, 잭업상태를 해소시켜도 된다. 예를 들면, 조작지원제어장치(200)는, 조작장치(26)의 조작상태 등에 근거하여, 직전의 쇼벨(500)의 작업상황을 파악함으로써, 현재의 잭업상태가 의도적인지, 의도적이지 않은지를 판단할 수 있다. 이로써, 조작지원제어장치(200)는, 오퍼레이터 등이 의도적으로 쇼벨(500)을 잭업상태로 한 것 같은 경우에(예를 들면, 상술한 도 3b의 경우에, 자동으로 쇼벨(500)의 잭업상태가 해소되지 않도록 할 수 있다. 또, 조작지원제어장치(200)는, 쇼벨(500)이 잭업상태인 경우, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키는 조작이 행해졌을 때에, 어태치먼트의 동작속도를 느리게 하면서, 자동적으로, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시켜도 된다. 예를 들면, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키는 조작은, 조작장치(26)에 대한 붐(4)을 상승시키는 조작이나 암(5)을 펼치는 조작이다. 이때, 어태치먼트의 동작속도는, 조작장치(26)에 대한 붐(4)이나 암(5)에 관한 조작내용(즉, 조작량)과는 관계없이 제어된다. 또, 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시키는 조작은, 잭업상태를 해소시키기 위한 전용의 조작버튼 등에 대한 조작이어도 된다. 이로써, 조작지원제어장치(200)는, 오퍼레이터 등에 잭업해소의 의사가 있는 경우에 한정하여, 자동으로 쇼벨(500)의 잭업상태를 해소시킬 수 있다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 쇼벨(500)은, 조작장치(26)를 통하여, 캐빈(10)에 탑승하는 오퍼레이터 등으로부터의 조작을 받아들임으로써 동작하지만, 당해 양태에는, 한정되지 않는다. 예를 들면, 쇼벨(500)은, 탑재되는 통신기기를 이용하여, 소정의 외부장치와 통신네트워크(예를 들면, 기지국을 말단으로 하는 이동통신망, 통신위성을 이용하는 위성통신망, 인터넷망 등)를 통하여 통신 가능하게 접속되어, 탑재되는 주변을 촬상하는 촬상장치의 촬상화상을 외부장치에 순차 송신한다. 이로써, 당해 외부장치에 있어서, 작업자 등은, 쇼벨(500)의 주변의 모습을 확인할 수 있다. 그리고, 쇼벨(500)은, 당해 외부장치에 있어서의 작업자(오퍼레이터) 등에 의한 외부장치의 조작수단(예를 들면, 조이스틱 등)에 대한 조작입력을 통신네트워크 경유로 받아들임으로써 동작해도 된다. 즉, 쇼벨(500)은, 통신네트워크 경유로, 원격조작되어도 된다. 이 경우, 조작지원제어장치(200)는, 상술한 실시형태의 경우와 동일하게, 통신네트워크 경유에서의 오퍼레이터 등의 조작을 지원할 수 있다. 즉, 조작지원제어장치(200)는, 원격조작에 따라, 오퍼레이터의 의도에 반하는 쇼벨(500)의 잭업상태(도 3a 참조), 혹은 오퍼레이터의 의도를 따른 쇼벨(500)의 잭업상태(도 3b참조)가 발생한 경우에 대해서도, 상술한 실시형태 및 변형예와 동일한 조작지원제어를 행할 수 있다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 쇼벨(500)은, 오퍼레이터 등에 의한 조작을 받아들임으로써 동작하지만, 외부로부터의 조작을 받아들이는 일 없이, 자율적으로 동작해도 된다. 이 경우, 쇼벨(500)은, 오퍼레이터 등의 조작장치(26)에 대한 조작내용(예를 들면, 조작방향이나 조작량) 대신, 자율동작을 제어하는 제어장치(이하, 자율제어장치)에 의하여 자동생성되는 조작내용에 따라, 동작한다. 환언하면, 쇼벨(500)은, 자율제어장치에 의하여 자동조작된다. 또, 이와 같이, 쇼벨(500)이 자율동작하는 경우에 대해서도, 조작지원제어장치(200)는, 자율제어장치에 의한 쇼벨(500)의 자동조작을 지원할 수 있다. 즉, 조작지원제어장치(200)는, 자율제어장치에 의한 쇼벨(500)의 자동조작에 따라, 자율제어장치의 의도에 반한 쇼벨(500)의 잭업상태(도 3a), 혹은 자율제어장치의 의도를 따른 잭업상태(도 3b)가 발생한 경우에 대해서도, 상술한 실시형태 및 변형예와 동일한 조작지원제어를 행할 수 있다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 쇼벨(500)은, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 각종 동작요소를 모두 유압구동하는 구성이었지만, 그 일부가 전기구동되는 구성이어도 된다. 즉, 상술한 실시형태에서 개시되는 구성 등은, 하이브리드쇼벨이나 전동쇼벨 등에 적용되어도 된다.

마지막으로, 본원은, 2018년 2월 9일에 출원한 일본 특허출원 2018-22017호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1 하부주행체(주행체)
1A 주행유압모터
1B 주행유압모터
2 선회기구
3 상부선회체(선회체)
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
10 캐빈
11 엔진
11a 엔진회전수센서
14 메인펌프
15 파일럿펌프
16 고압유압라인
17 컨트롤밸브
17A 붐제어밸브(제어밸브)
21 선회유압모터
25 파일럿라인
26 조작장치
26A 레버
26B 레버
26C 페달
27 유압라인
28 유압라인
29 압력센서
30 컨트롤러(제어장치)
40 경사각도센서
42 붐각도센서
44 암각도센서
46 버킷각도센서
48 로드압센서
50 표시장치
52 음성출력장치
54 전자비례밸브(보정장치)
56 전자비례밸브(조정밸브)
60 조작지원기능 ON/OFF스위치
75 엔진컨트롤모듈
200 조작지원제어장치
301 판정부
302 동작제어부
303 통지부
500 쇼벨

Claims

주행체와,
선회 가능하게 상기 주행체에 탑재되는 선회체와,
상기 선회체에 장착되어, 붐, 암, 및 버킷을 포함하는 어태치먼트와,
제어장치와,
상기 붐을 조작하기 위한 조작장치를 구비하며,
상기 제어장치는, 상기 붐을 구동하는 붐실린더에 공급되는 작동유의 유량을, 상기 조작장치에 대한 조작량의 증가에 따라 증가시키도록 제어함과 함께,
상기 버킷을 지면에 접촉시키는 작업에 기인하여 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인 경우, 상기 붐의 상승방향의 상기 조작량에 따라 상기 붐실린더에 공급되는 작동유의 유량을 상대적으로 적게하는 것에 의해서, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태를 해소시키는 방향의 상기 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 버킷을 지면에 접촉시키는 작업은, 상기 버킷이 상대적으로 큰 힘을 부가하면서 지면에 접촉하는 작업, 또는 상기 버킷이 지면에 접촉한 상태로 상대적으로 큰 힘을 지면에 부가하는 작업이며, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태는, 상기 주행체의 일부가 지면으로부터 부상하여, 상기 주행체 및 상기 어태치먼트로 당해 쇼벨의 자중을 지지하고 있는 상태인, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 붐을 구동하는 붐실린더의 로드측유실의 압력에 근거하여, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인지 여부를 판정하고, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태라고 판정한 경우에, 상기 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 하는, 쇼벨.
제3항에 있어서,
상기 제어장치는, 또한 당해 쇼벨의 경사상태에 관한 정보, 상기 버킷의 위치에 관한 정보, 및 상기 어태치먼트의 조작상태에 관한 정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인지 여부를 판정하는, 쇼벨.
삭제
제1항에 있어서,
상기 조작장치로부터 출력되는, 상기 조작량에 대응하는 출력신호에 근거하여, 상기 붐실린더를 유압구동하는 제어밸브와,
상기 조작장치와 상기 제어밸브의 사이의 신호전달경로에 마련되고, 상기 제어장치에 의한 제어하에, 상기 출력신호를 보정하여 상기 제어밸브를 향하여 출력 가능한 보정장치를 더 구비하며,
상기 제어장치는, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인 경우, 상기 조작량이 작아지는 방향으로, 상기 보정장치에 상기 출력신호를 보정시키는, 쇼벨.
삭제
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인 경우에, 상기 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 함과 함께, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태를 해소시키기 위한 조작이 개시되고 나서 일정시간이 경과한 경우에, 상기 어태치먼트의 동작속도를 원래의 상태로 복귀시키는, 쇼벨.
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인 경우에, 상기 어태치먼트의 동작을 상대적으로 느리게 함과 함께, 그 후 상기 주행체가 부상하고 있는 상태가 아니게 된 경우에, 상기 어태치먼트의 동작속도를 원래의 상태로 복귀시키는, 쇼벨.
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태가 된 경우에, 상기 어태치먼트의 동작속도를 상대적으로 느리게 하면서, 자동적으로, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태를 해소시키는, 쇼벨.
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태인 경우, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태를 해소시키는 조작이 행해졌을 때에, 상기 어태치먼트의 동작속도를 상대적으로 느리게 하면서, 상기 주행체가 부상하고 있는 상태를 해소시키는, 쇼벨.