KR102559440B1 - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

재귀성 반사재와 그 이외의 물체를 구별하여 검지 가능한 센서와, 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를 제한하는 전자 밸브와, 센서의 검지 결과에 의거하여 전자 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 제어 장치는, 센서에 의해 검지된 물체가 재귀성 반사재인지 여부의 정보와, 센서에 의해 검지된 물체의 위치가 차체의 가동 범위를 적어도 일부에 포함하는 제 1 검지 영역과 제 1 검지 영역의 상방에 인접하는 제 2 검지 영역 중 어느 것인가의 정보에 의거하여, 전자 밸브를 제어한다. 이에 따라, 작업 기계의 구조물을 검지 대상으로부터 제외하는 것에 의한 검지 범위의 감소를 억제하면서, 작업 기계와 장해물의 접촉을 억제할 수 있다.

Description

작업 기계

본 발명은, 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 작업 기계에 있어서는, 차체에 마련한 카메라에 의해 얻어지는 화상을 운전실의 모니터에 표시함으로써, 오퍼레이터에 의한 작업 기계의 주위 감시를 보조하는 기술이 알려져 있다.

이와 같은 작업 기계의 주위 감시에 관한 기술로서, 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 작업 차량의 주변에 감시 영역을 설정하고, 당해 감시 영역에 있어서의 작업자의 존재를 검출하는 작업 차량용 주변 감시 시스템으로서, 상기 작업자에게 장착되는 회귀 반사체와, 상기 작업 차량으로부터 상기 감시 영역을 향해 주사상(狀)으로 레이저광을 투광함과 함께, 상기 회귀 반사체에 반사된 레이저광을 수광하고, 그 수광 레벨에 의거하여 상기 작업자의 존재를 검출하는 주변 감시 장치를 구비하며, 상기 회귀 반사체는, 다수의 큐브 코너 프리즘을 배열한 큐브 코너 리플렉터를 이용하여 구성되고, 상기 주변 감시 장치는, 비확산 레이저광을 투광하고, 또한, 그 반사광을 대략 동축(同軸)에서 수광하며, 그 수광 레벨을 출력하는 동축 회귀 반사형의 광전 센서를 구비함과 함께, 당해 광전 센서의 레이저 광원을 소정의 주기로 펄스 구동하여, 수광 펄스에 의거하여 상기 작업자의 존재를 검출하는 작업 차량용 주변 감시 시스템이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 선회 기구를 개재하여 하부 주행체에 탑재되는 상부 선회체를 구비하는 건설 기계의 주위에 존재하는 물체를 검지하는 건설 기계용 물체 검지 시스템으로서, 상기 상부 선회체에 장착되는 주사형 거리 계측 장치의 출력에 의거하여 물체를 검출하는 물체 검출부를 가지고, 상기 주사형 거리 계측 장치가 발하는 광은, 상기 상부 선회체와 상기 하부 주행체와의 사이의 간극을 통과하는, 건설 기계용 물체 검지 시스템이 개시되어 있으며, 특허 문헌 3에는, 건설 기계의 전후 좌우 방향과 당해 건설 기계로부터의 이격 거리에 의거하여 설정되는 복수의 소정 범위마다 사람을 검지하는 사람 검지 수단과, 당해 사람 검지 수단에 의해 상기 사람이 검지되는 경우에, 당해 소정 범위에 대응하는 제한 내용을 선택하는 선택 수단과, 당해 제한 내용에 의해 상기 건설 기계의 동작을 제한하는 제한 수단을 포함하는 건설 기계의 동작 제한 장치가 개시되어 있다.

일본공개특허 특개2005-032141호 공보 일본공개특허 특개2015-229836호 공보 일본공개특허 특개2014-218849호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에 있어서는, 주사상으로 레이저광을 투광하여 작업자에게 장착된 재귀성 반사재로부터의 반사광을 검출함으로써 작업자를 검출할 수 있지만, 재귀성 반사재를 가지지 않는 그 밖의 자재나 장해물을 인식할 수 없다. 또한, 특허 문헌 2에 기재된 종래 기술에 있어서는, 상하 방향의 검지 범위가 상부 선회체와 하부 주행체의 사이를 통과하는 평면으로 제한되기 때문에, 상부 선회체에 대하여 상대적으로 선회 이동하는 하부 주행체를 검지 대상으로부터 제외할 수는 있지만, 상부 선회체의 하면보다 낮은 위치에 작업자나 그 밖의 장해물이 있는 경우에는 검지할 수 없기 때문에, 예를 들면, 특허 문헌 3의 기술을 적용했다고 해도, 장해물의 검지 시에 작업 기계의 동작을 적절하게 제한할 수 없다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 작업 기계의 구조물을 검지 대상으로부터 제외하는 것에 의한 검지 범위의 감소를 억제하면서, 작업 기계와 장해물의 접촉을 억제할 수 있는 작업 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 차체를 구동하기 위한 액추에이터와, 상기 액추에이터를 구동시키기 위해 조작하는 조작 장치와, 상기 차체에 마련되어, 상기 차체의 주위에 존재하는 물체를 검지하는 센서와, 상기 조작 장치에 의한 상기 액추에이터의 구동을 제한하는 제한 장치와, 상기 센서의 검지 결과에 의거하여 상기 제한 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 센서는, 상기 물체 중에서 특정의 물체를 구별하여 검지 가능하며, 상기 센서의 검지 범위는, 상기 차체의 가동 범위를 적어도 일부 포함하도록 설정된 제 1 검지 영역과 상기 제 1 검지 영역의 상방에 인접하여 설정된 제 2 검지 영역으로 설정되어 있고, 상기 제어 장치는, 상기 센서에 의해 상기 제 1 영역에서 물체를 검지한 경우에는, 검지된 상기 물체가 상기 특정의 물체일 때에만, 상기 제한 장치에 의해 상기 액추에이터의 구동을 제한하고, 상기 센서에 의해 상기 제 2 영역에서 물체를 검지한 경우에는, 검지된 상기 물체가 상기 특정의 물체가 아니더라도, 상기 제어 장치에 의해 상기 액추에이터의 구동을 제한하는 것으로 한다.

본 발명에 의하면, 작업 기계의 구조물을 검지 대상으로부터 제외하는 것에 의한 검지 범위의 감소를 억제하면서, 작업 기계와 장해물의 접촉을 억제할 수 있다.

도 1은 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 외관을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 외관을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 3은 운전실 내의 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 유압 셔블에 적용되는 유압 회로 시스템의 일부를 관련 구성과 함께 발출하여 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 유압 셔블의 주위 감시 기능과 관련된 구성을 발출하여 모식적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 6은 제어 장치로부터 전자 밸브로 출력되는 전자 밸브 전류와 액추에이터 속도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 센서의 검지 범위의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 물체·재귀성 반사재 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 동작 제한 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 10은 센서의 검지 범위의 다른 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도 1~도 9를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 작업 기계의 일례로서, 유압 셔블을 나타내어 설명하지만, 크레인과 같은 다른 작업 기계나 휠 로더와 같은 도로 기계에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

도 1 및 도 2는, 본 실시 형태와 관련된 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 외관을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 1은 측면도, 도 2는 상면도이다. 또한, 도 3은, 운전실 내의 모습을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 있어서, 유압 셔블(100)은, 크롤러식의 하부 주행체(1) 및 하부 주행체(1)에 대하여 선회 가능하게 마련된 상부 선회체(2)에 의해 구성된 차체와, 상부 선회체(2)의 전측에 부앙동 가능하게 마련된 프론트 작업기(3)로 개략 구성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 도면에 나타내는 것을 간단하게 하기 위해, 프론트 작업기(3)의 일부를 생략하여 나타낸다.

프론트 작업기(3)는, 수직 방향으로 각각 회전 운동하는 복수의 피구동 부재(붐(3a), 아암(3b), 및 버킷(3c))를 연결하여 구성되어 있다. 붐(3a)의 기단(基端)은 상부 선회체(2)의 전부(前部)에 회전 운동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 붐(3a)의 선단에는 아암(3b)의 일단이 회전 운동 가능하게 연결되어 있으며, 아암(3b)의 타단(선단)에는 버킷(3c)이 회전 운동 가능하게 연결되어 있다. 붐(3a), 아암(3b), 및 버킷(3c)은, 유압 액추에이터인 붐 실린더(3d), 아암 실린더(3e), 및, 버킷 실린더(3f)에 의해 각각 구동된다.

하부 주행체(1)는, 좌우 한 쌍의 크롤러 프레임(1c, 1d)에 각각 감겨진 한 쌍의 크롤러(1e, 1f)와, 크롤러(1e, 1f)를 도면에 나타내지 않은 감속 기구 등을 통하여 각각 구동하는 유압 액추에이터로서의 주행 유압 모터(1a, 1b)로 구성되어 있다. 또한, 도 1에 있어서, 하부 주행체(1)의 각 구성에 대해서는, 좌우 한 쌍의 구성 중 일방만을 도시하여 부호를 붙이고, 타방의 구성에 대해서는 도면 중에 괄호 안에 부호만을 나타내어 도면에 나타내는 것을 생략한다.

상부 선회체(2)는, 기부(基部)가 되는 선회 프레임 상에 각 부재를 배치하여 구성되어 있으며, 선회 프레임이 유압 액추에이터인 선회 유압 모터(10)에 의해 하부 주행체(1)에 대하여 선회 구동됨으로써, 상부 선회체(2)가 하부 주행체(1)에 대하여 선회 가능하게 되어 있다.

상부 선회체(2)의 선회 프레임 상의 전측에는, 오퍼레이터가 탑승하여 유압 셔블(100)의 조작을 행하기 위한 운전실(4)이 배치되어 있는 것 외에, 원동기인 엔진(25), 엔진(25)에 의해 구동되는 유압 펌프(26) 및 파일럿 펌프(27), 각 유압 액추에이터(주행 유압 모터(1a, 1b), 선회 유압 모터(10), 붐 실린더(3d), 아암 실린더(3e), 버킷 실린더(3f))를 구동하기 위한 유압 회로 시스템이 탑재되어 있다(이후의 도 4 참조). 또한. 상부 선회체(2)에는, 유압 셔블(100)의 전체의 동작을 제어하는 제어 장치(20)가 배치되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 운전실(4) 내에는, 오퍼레이터가 착좌하는 좌석(4a)이나, 프론트 작업기(3)의 구동 조작, 상부 선회체(2)의 선회 조작, 하부 주행체(1)의 주행 조작 등을 행하는 조작 장치(4b, 4c, 4d, 4e)나, 게이트 록 레버(4f) 등 외에, 좌석(4a)에 착좌한 오퍼레이터가 보기 쉬운 위치이며 외부 시야의 방해가 되지 않는 위치에 모니터(4g)가 배치되어 있다.

상부 선회체(2)의 상부의 좌우 및 후방에는, 상부 선회체(2)의 주위를 촬영하는 복수의 센서(14~16)가 탑재되어 있다. 복수의 센서(14~16)는, 그 배치에 따라, 각각, 우측방 센서(14), 후방 센서(15), 및, 좌측방 센서(16)라고 칭한다. 즉, 복수의 센서(14~16)는, 상부 선회체(2)의 좌측의 운전실(4)의 후방에 마련되어 상부 선회체(2)의 전방 및 좌측방을 검지 범위로 하는 좌측방 센서(16)와, 상부 선회체(2)의 우측방에 마련되어 상부 선회체(2)의 전방 및 우측방을 검지 범위로 하는 우측방 센서(14)와, 상부 선회체(2)의 후방에 마련되어 상부 선회체(2)의 좌우의 측방 및 후방을 검지 범위로 하는 후방 센서(15)를 가지고 구성되어 있다.

도 4는, 유압 셔블에 적용되는 유압 회로 시스템의 일부를 관련 구성과 함께 발출하여 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 4에 있어서는, 유압 셔블(100)의 복수의 유압 액추에이터의 대표로서 선회 유압 모터(10)와 관련된 구성을 나타내고 있다.

도 4에 있어서, 유압 회로 시스템은, 원동기인 엔진(25)과, 엔진(25)에 의해 구동되는 유압 펌프(26) 및 파일럿 펌프(27)와, 유압 펌프(26)로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터(여기서는, 선회 유압 모터(10)만을 도시함)와, 유압 펌프(26)로부터 복수의 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향 전환 밸브(여기서는, 선회 유압 모터(10)의 방향 전환 밸브(28)만을 도시함)와, 복수의 유압 액추에이터의 동작을 지시하고, 복수의 방향 전환 밸브를 전환하는 파일럿압(조작 신호)을 생성하는 유압 파일럿식의 복수의 조작 장치(여기서는, 선회 조작과 관련된 조작 장치(4b)만을 도시함)를 구비하고 있다.

방향 전환 밸브(28)는, 센터 바이패스형이며, 센터 바이패스 라인(28a) 상에 위치하는 센터 바이패스 통로를 가지고 있다. 센터 바이패스 통로는, 센터 바이패스 라인(28a)에 직렬로 접속되어 있으며, 방향 전환 밸브(28)의 스풀이 중립 위치에 있을 때에는 센터 바이패스 통로를 센터 바이패스 라인(28a)과 연통하고, 방향 전환 밸브(28)의 스풀이 도 4 중 좌측 또는 우측의 전환 위치로 전환되면 센터 바이패스 통로를 센터 바이패스 라인(28a)으로부터 차단하도록 되어 있다. 센터 바이패스 라인(28a)의 상류측은 유압 펌프(26)의 토출 라인(26a)에 접속되고, 센터 바이패스 라인(28a)의 하류측은 탱크 라인(41)에 접속되어 있다.

방향 전환 밸브(28)는, 조작 장치(4b)로부터의 파일럿압(조작 신호)에 의해 전환되도록 되어 있다. 조작 장치(4b)는, 조작량에 따라 파일럿 펌프(27)의 토출압을 원압(元壓)으로 하여 파일럿압을 생성하는 한 쌍의 파일럿 밸브를 가지고 있다. 예를 들면, 조작 장치(4b)를 중립 위치로부터 좌선회에 대응하는 방향(예를 들면 좌측)으로 조작하면, 그 조작량에 따라 일방의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 방향 전환 밸브(28)의 도 4 중 우측의 수압부로 출력되고, 이에 따라 방향 전환 밸브(28)가 도 4 중 우측의 전환 위치로 전환된다. 이에 따라, 선회 유압 모터(10)가 회전하여, 상부 선회체(2)가 하부 주행체(1)에 대하여 좌측 방향으로 선회하도록 되어 있다. 한편, 예를 들면, 조작 장치(4b)를 중립 위치로부터 우선회에 대응하는 방향(예를 들면 우측)으로 조작하면, 그 조작량에 따라 타방의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 방향 전환 밸브(28)의 도 4 중 좌측의 수압부로 출력되고, 이에 따라 방향 전환 밸브(28)가 도 4 중 좌측의 전환 위치로 전환된다. 이에 따라, 선회 유압 모터(10)가 회전하여, 상부 선회체(2)가 하부 주행체(1)에 대하여 우측 방향으로 선회하도록 되어 있다.

조작 장치(4b)로부터 방향 전환 밸브(28)의 2개의 수압부로의 관로에는, 각각, 전자 밸브(23a, 23b)가 마련되어 있다. 전자 밸브(23a, 23b)는, 조작 장치(4b)로부터 방향 전환 밸브(28)로 출력되는 파일럿압(조작 신호)을 제한하는 제한 장치이며, 후술하는 제어 장치(20)로부터의 전자 밸브 전류(지령 신호)에 의거하여 파일럿압(조작 신호)을 제한함으로써 유압 액추에이터인 선회 유압 모터의 동작 속도를 제한한다.

도 6은, 제어 장치로부터 전자 밸브로 출력되는 전자 밸브 전류와 액추에이터 속도와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6의 횡축(橫軸)은, 제어 장치(20)로부터 전자 밸브(23a, 23b)로 출력되는 전자 밸브 전류의 미리 정한 값에 대한 비율을 나타내고 있다. 여기서는, 전자 밸브(23a, 23b)가 완전 폐쇄가 되는 전자 밸브 전류의 값을 100%로 하고 있다. 또한, 도 6의 종축(縱軸)은, 조작 장치(4b)로부터 방향 전환 밸브(28)에 출력되는 파일럿압이 제한되지 않는 경우의 유압 액추에이터의 속도를 V1로 하여 나타내고 있다. 즉, 도 6에 있어서는, 전자 밸브 전류가 0(제로)%인 경우에는, 조작 장치(4b)로부터 출력되는 파일럿압에 따른 속도 V1로 유압 액추에이터가 동작하고, 전자 밸브 전류가 증가하여 어느 비율을 초과하면 유압 액추에이터의 속도가 전자 밸브 전류의 증가에 따라 제한되며, 전자 밸브 전류가 50%가 되면 유압 액추에이터의 속도가 V2(<V1)까지 제한되고, 전자 밸브 전류가 100%가 되면 유압 액추에이터의 속도가 0(제로)으로 제한되는 것을 나타내고 있다.

파일럿 펌프(27)의 토출 라인(27a)에는, 파일럿 펌프(27)의 토출압을 일정하게 보지(保持)하는 파일럿 릴리프 밸브(도시 생략)가 마련되어 있다. 또한, 파일럿 펌프(27)의 토출 라인(27a)에는 록 밸브(27b)가 마련되어 있으며, 이 록 밸브(27b)는, 게이트 록 레버(4f)의 조작에 따라 전환되도록 되어 있다. 게이트 록 레버(4f)에는, 게이트 록 레버(4f)가 록 해제 위치(하강 위치)에 있는 경우에 폐쇄 상태, 록 위치(상승 위치)에 있는 경우에 개방 상태가 되는 포지션 스위치(도시 생략)가 마련되어 있다. 그리고, 예를 들면, 포지션 스위치가 폐쇄 상태가 되면, 포지션 스위치를 통하여 록 밸브(27b)의 솔레노이드부가 통전되어, 록 밸브(27b)가 연통 위치로 전환된다. 이에 따라, 파일럿 펌프(27)의 토출 라인(27a)이 연통되어, 파일럿 펌프(27)의 토출압이 조작 장치(4b) 등에 도입된다. 그 결과, 조작 장치(4b) 등의 조작에 의해 파일럿압이 생성되어, 유압 액추에이터를 작동시킬 수 있다(작업 가능 상태). 한편, 포지션 스위치가 개방 상태가 되면, 록 밸브(27b)가 차단 위치가 된다. 이에 따라, 파일럿 펌프(27)의 토출 라인(27a)을 차단한다. 그 결과, 조작 장치(4b) 등을 조작해도 파일럿압이 생성되지 않아, 유압 액추에이터가 작동하지 않도록 되어 있다(작업 불가 상태).

또한, 도 4에 도면에 나타내지 않은 좌우의 주행 유압 모터(1a, 1b), 붐 실린더(3d), 아암 실린더(3e), 및, 버킷 실린더(3f)와 관련된 유압 회로 시스템도 대략 동일한 구성을 구비하고 있다.

또한, 적어도 주행 조작과 관련된 조작 장치(4d, 4e)로부터 유압 모터(1a, 1b)의 각각의 방향 전환 밸브(도시 생략)의 2개의 수압부로의 관로에는, 각각, 전자 밸브(24a, 24b)가 마련되어 있으며, 제어 장치(20)로부터의 전자 밸브 전류(지령 신호)에 의거하여 파일럿압(조작 신호)을 제한함으로써 유압 액추에이터인 주행 유압 모터(1a, 1b)의 동작 속도를 제한한다.

이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 유압 셔블(100)은, 센서(14~16)의 검지 결과에 의거하여 유압 셔블(100)의 동작을 제한하는 주위 감시 기능을 가지고 있다.

도 5는, 본 실시 형태와 관련된 유압 셔블의 주위 감시 기능과 관련된 구성을 발출하여 모식적으로 나타내는 기능 블록도이다.

도 5에 있어서, 주위 감시 기능은, 복수의 센서(14~16)와, 제한 장치로서의 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b)와, 복수의 센서(14~16)의 검지 결과에 의거하여 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b)로의 지령 신호를 생성하는 제어 장치(20)로 구성되어 있다.

센서(14~16)는, 센서(14~16)로부터 물체까지의 거리 및 방향을 검지하고, 검지한 물체의 3차원 좌표계에 있어서의 위치를 검지 결과로서 출력하는 것이며, 예를 들면, 적외선 심도 센서이다. 또한, 센서(14~16)는, 재귀성 반사재와 그 이외의 부재(물체)를 구별하여 검지 가능하고, 검지 결과로서 검지한 물체가 재귀성 반사재인지 여부의 정보를 출력한다.

도 7은, 센서의 검지 범위의 일례를 나타내는 도이다.

도 7에서는, 센서(14~16) 중 우측방 센서(14)의 검지 범위를 대표하여 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 센서(14)의 검지 범위(30)는, 하부 주행체(1)의 상부 선회체(2)에 대한 상대적인 가동 범위를 적어도 일부에 포함하도록 설정된 제 1 검지 영역(30b)과, 제 1 검지 영역(30b)과 인접하도록 설정된 제 2 검지 영역(30a)으로 설정되어 있으며, 제 1 검지 영역(30b)과 제 2 검지 영역(30a)과의 경계는, 상부 선회체(2)의 하단과 하부 주행체(1)의 상단의 사이의 높이에서, 상부 선회체(2)의 선회축에 수직인 가상 평면을 따르도록 설정되어 있다. 이 검지 범위의 설정은, 제어 장치(20)의 도면에 나타내지 않은 기억 영역에 기억되어 있으며, 예를 들면, 메인터넌스용의 외부 기기 등을 통하여 조정을 행하는 것이 가능하다.

제 1 검지 영역(30b)과 제 2 검지 영역(30a)은, 각각 센서(14)의 검지 대상이 되는 물체(부재)가 정해져 있다. 제 1 검지 영역(30b)은, 유압 셔블(100)의 주위에서 작업을 행하는 작업자가 장착하는 재귀성 반사재와 그 이외의 물체 중, 재귀성 반사재만을 검지 대상으로 하는 검지 영역이다. 또한, 제 2 검지 영역(30a)은, 재귀성 반사재와 그 이외의 물체의 양방을 검지 대상으로 하는 검지 영역이다. 즉, 제어 장치(20)는, 센서(14)로부터의 검지 결과로서, 검지된 물체의 3차원 위치의 정보와 검지된 물체의 종류(재귀성 반사재인지 여부)의 정보를 취득하고 있으며, 물체가 검지된 3차원 위치가 제 1 검지 영역(30b)인 경우에는, 검지된 물체가 재귀성 반사재인 경우에만 물체를 검지한 것으로 하고, 하부 주행체(1)와 같은 재귀성 반사재 이외의 물체만이 검지되어도 물체의 검지는 없는 것으로 한다. 또한, 제어 장치(20)는, 물체가 검지된 3차원 위치가 제 2 검지 영역(30a)인 경우에는, 재귀성 반사재와 그 이외의 물체 중 어느 물체가 검지된 경우에도 물체를 검지한 것으로 한다.

제어 장치(20)는, 물체·재귀성 반사재 판정부(20a)와, 동작 제한 판정부(20b)를 가지고 있다.

도 8은, 물체·재귀성 반사재 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이며, 도 9는 동작 제한 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 물체·재귀성 반사재 판정부(20a)는, 먼저, 센서(14~16)로부터의 검지 결과에 의거하여 물체가 검지되었는지 아닌지를 판정한다(단계S100). 구체적으로는, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 검지 영역(30b)에서 재귀성 반사재가 검지되었는지, 혹은, 제 2 검지 영역(30a)에서 어느 물체가 검지되었는지를 판정한다. 단계 S100에서의 판정 결과가 NO인 경우에는, 물체가 검지될 때까지 단계 S100의 처리를 반복한다.

또한, 단계 S100에서의 판정 결과가 YES이고, 또한, 물체를 검지한 센서가 우측방 센서(14) 또는 좌측방 센서(16)인 경우에는, 검지한 물체에 재귀성 반사재가 포함되는지 아닌지를 판정하고(단계 S110), 판정 결과가 YES인 경우에는 검지 플래그 A를 동작 제한 판정부(20b)에 출력하고(단계 S111), 판정 결과가 NO인 경우에는 검지 플래그 B를 동작 제한 판정부(20b)에 출력하여(단계 S112), 처리를 종료한다.

또한, 단계 S100에서의 판정 결과가 YES이고, 또한, 물체를 검지한 센서가 후방 센서(15)인 경우에는, 검지한 물체에 재귀성 반사재가 포함되는지 아닌지를 판정하고(단계 S120), 판정 결과가 YES인 경우에는 검지 플래그 C를 동작 제한 판정부(20b)에 출력하며(단계 S121), 판정 결과가 NO인 경우에는 검지 플래그 D를 동작 제한 판정부(20b)에 출력하여(단계 S122), 처리를 종료한다.

계속해서, 동작 제한 판정부(20b)는, 물체·재귀성 반사재 판정부(20a)로부터 출력된 검지 플래그가 어느 것인지를 판정하고(단계 S200), 검지 플래그가 A 또는 C라고 판정된 경우에는, 선회용의 전자 밸브(23a, 23b)에 출력하는 전자 밸브 전류와, 주행용의 전자 밸브(24a, 24b)에 출력하는 전자 밸브 전류를 양방 모두 100%로 함으로써, 선회 동작 및 주행 동작을 정지시키고(단계 S201), 처리를 종료한다. 즉, 재귀성 반사재를 장착하는 작업자가 검지되었다고 생각되는 경우에는, 선회 동작과 주행 동작의 양방을 정지함으로써, 유압 셔블(100)의 작업자에게의 접촉을 방지할 수 있다.

또한, 단계 S200에 있어서, 검지 플래그가 B라고 판정된 경우에는, 선회용의 전자 밸브(23a, 23b)에 출력하는 전자 밸브 전류를 50%로 함과 함께, 주행용의 전자 밸브(24a, 24b)에 출력하는 전자 밸브 전류를 100%로 함으로써, 선회 동작의 동작 속도를 감속시킴과 함께, 주행 동작을 정지시키고(단계 S202), 처리를 종료한다. 즉, 유압 셔블(100)의 측방(정확하게는 상부 선회체(2)의 측방)에 있어서, 재귀성 반사재 이외의 물체(즉, 작업자 이외의 물체)가 검지된 경우에는, 선회 속도를 정지시키지 않고 감속에 그침과 함께, 주행 동작을 정지함으로써, 작업 효율의 저하를 억제하면서 측방에서 검지된 물체와의 접촉을 적절하게 억제할 수 있다.

또한, 단계 S200에 있어서, 검지 플래그가 D라고 판정된 경우에는, 선회용의 전자 밸브(23a, 23b)에 출력하는 전자 밸브 전류를 0(제로)%로 함과 함께, 주행용의 전자 밸브(24a, 24b)에 출력하는 전자 밸브 전류를 100%로 함으로써, 선회 동작의 동작 속도를 제한하지 않고, 주행 동작을 정지시키고(단계 S203), 처리를 종료한다. 즉, 유압 셔블(100)의 후방(정확하게는 상부 선회체(2)의 후방)에 있어서, 재귀성 반사재 이외의 물체(즉, 작업자 이외의 물체)가 검지된 경우에는, 선회 속도를 유지함과 함께, 주행 동작을 정지함으로써, 작업 효율의 저하를 억제하면서 후방에서 검지된 물체와의 접촉을 적절하게 억제할 수 있다.

이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서의 효과를 설명한다.

주사상으로 레이저광을 투광하여 작업자에게 장착된 재귀성 반사재로부터의 반사광을 검출함으로써 작업자를 검출하는 종래 기술에 있어서는, 재귀성 반사재를 가지지 않는 그 밖의 자재나 장해물을 인식할 수 없다. 또한, 상하 방향의 검지 범위가 상부 선회체와 하부 주행체의 사이를 통과하는 평면에 제한되는 종래 기술에 있어서는, 상부 선회체에 대하여 상대적으로 선회 이동하는 하부 주행체를 검지 대상으로부터 제외할 수는 있지만, 상부 선회체의 하면보다 낮은 위치에 작업자나 그 밖의 장해물이 있는 경우에는 검지할 수 없다. 이 때문에, 예를 들면, 장해물을 검지한 경우에 작업 기계의 동작을 제한하는 종래 기술을 적용했다고 해도, 장해물의 검지 시에 작업 기계의 동작을 적절하게 제한할 수 없다.

이에 대하여 본 실시 형태에 있어서는, 유압 액추에이터인 주행 유압 모터(1a, 1b)나 유압 실린더(3d~3f), 선회 유압 모터(10)를 구동시키기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 장치(4b~4e)와, 특정의 물체인 재귀성 반사재와 그 이외의 물체를 구별하여 검지 가능한 센서(14~16)와, 조작 장치(4b~4e)로부터 출력되는 조작 신호를 제한함으로써 유압 액추에이터의 구동을 제한하는 제한 장치로서의 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b)와, 센서(14~16)의 검지 결과에 의거하여 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b)를 제어하는 제어 장치(20)를 구비한 유압 셔블(100)에 있어서, 제어 장치(20)는, 센서(14~16)에 의해 물체가 검지된 경우에는, 센서(14~16)에 의해 검지된 물체(부재)가 재귀성 반사재인지 여부의 정보와, 센서(14~16)에 의해 검지된 물체(부재)의 위치가 차체의 가동 범위를 적어도 일부에 포함하는 제 1 검지 영역(30b)과 제 1 검지 영역(30b)에 인접하는 제 2 검지 영역(30a) 중 어느 것인가의 정보에 의거하여, 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b)를 제어하도록 구성하였으므로, 유압 셔블(100)의 구조물을 검지 대상으로부터 제외하는 것에 의한 검지 범위의 감소를 억제하면서, 유압 셔블(100)과 장해물의 접촉을 억제할 수 있다.

또한, 검지 영역의 설정에 대해서는, 도 7에서 설명한 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 센서(14)의 검지 범위(31)에 대하여, 하부 주행체(1)의 상부 선회체에 대한 상대적인 가동 범위에 상당하는 범위를 제 1 검지 영역(31b)으로 하고, 그 밖의 영역을 제 2 검지 영역(31a)으로 하도록 구성해도 된다. 이와 같이 하부 주행체(1)의 가동 범위에 의거하여 제 1 검지 영역(31b)을 설정함으로써, 보다 양호한 정밀도로 물체의 검지를 행할 수 있다.

이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 특징을 설명한다.

(1) 상기 의 실시 형태에서는, 차체(예를 들면, 하부 주행체(1) 및 상부 선회체(2))를 구동하기 위한 액추에이터(예를 들면, 주행 유압 모터(1a, 1b), 선회 유압 모터(10))와, 상기 액추에이터를 구동시키기 위해 조작하는 조작 장치(4b~4e)와, 상기 차체에 마련되어, 상기 차체의 주위에 존재하는 물체를 검지하는 센서(14~16)와, 상기 조작 장치에 의한 상기 액추에이터의 구동을 제한하는 제한 장치(예를 들면, 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b))와, 상기 센서의 검지 결과에 의거하여 상기 제한 장치를 제어하는 제어 장치(20)를 구비한 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블(100))에 있어서, 상기 센서는, 상기 물체 중에서 특정의 물체를 구별하여 검지 가능하며, 상기 센서의 검지 범위는, 상기 차체의 가동 범위를 적어도 일부 포함하도록 설정된 제 1 검지 영역과 상기 제 1 검지 영역의 상방에 인접하여 설정된 제 2 검지 영역으로 설정되어 있고, 상기 제어 장치는, 상기 센서에 의해 상기 제 1 영역에서 물체를 검지한 경우에는, 검지된 상기 물체가 상기 특정의 물체일 때에만, 상기 제한 장치에 의해 상기 액추에이터의 구동을 제한하고, 상기 센서에 의해 상기 제 2 영역에서 물체를 검지한 경우에는, 검지된 상기 물체가 상기 특정의 물체가 아니더라도, 상기 제어 장치에 의해 상기 액추에이터의 구동을 제한하는 것으로 했다.

이에 따라, 작업 기계의 구조물을 검지 대상으로부터 제외하는 것에 의한 검지 범위의 감소를 억제하면서, 작업 기계와 장해물의 접촉을 억제할 수 있다.

(2) 또한, 상기의 실시 형태에서는, 상기 (1)의 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블(100))에 있어서, 상기 제어 장치(20)는, 상기 제 1 검지 영역에 상기 물체가 검지되고, 상기 제 2 검지 영역에 상기 물체가 검지되고 있지 않을 때에, 상기 검지된 물체가 상기 특정의 물체가 아닌 경우에는, 상기 제한 장치(예를 들면, 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b))에 의한 제어를 행하지 않는 것으로 했다.

(3) 또한, 상기의 실시 형태에서는, 상기 (1)~(2) 중 어느 1개의 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블(100))에 있어서, 상기 센서(14~16)는, 적외선 심도 센서인 것으로 했다.

(4) 또한, 상기의 실시 형태에서는, 상기 (1)~(3) 중 어느 1개의 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블(100))에 있어서, 상기 특정의 물체는, 재귀성 반사재인 것으로 했다.

(5) 또한, 상기의 실시 형태에서는, 상기 (1)의 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블(100))에 있어서, 상기 차체는, 상부 선회체(2) 및 하부 주행체(1)에 의해 구성되고, 상기 제한 장치(예를 들면, 전자 밸브(23a, 23b, 24a, 24b))는, 상기 하부 주행체의 주행 동작과 상기 상부 선회체의 상기 하부 주행체에 대한 선회 동작 중 적어도 어느 일방을 제한하는 것으로 했다.

(6) 또한, 상기의 실시 형태에서는, 상기 (1)의 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블(100))에 있어서, 상기 차체는, 상부 선회체(2) 및 하부 주행체(1)에 의해 구성되고, 상기 제 1 검지 영역(30b)과 상기 제 2 검지 영역(30a)과의 경계 중 적어도 일부는, 상기 상부 선회체의 하단과 상기 하부 주행체의 상단의 사이가 되도록 설정된 것으로 했다.

<부기>

또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예나 조합이 포함된다. 또한, 본 발명은, 상기의 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 상기의 각 구성, 기능 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계하는 등에 의해 실현해도 된다. 또한, 상기의 각 구성, 기능 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행 함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다.

1…하부 주행체, 1a, 1b…주행 유압 모터, 1c, 1d…크롤러 프레임, 1e, 1f…크롤러, 2…상부 선회체, 3…프론트 작업기, 3a…붐, 3b…아암, 3c…버킷, 3d…붐 실린더, 3e…아암 실린더, 3f…버킷 실린더, 4…운전실, 4a…좌석, 4b~4e…조작 장치, 4f…게이트 록 레버, 4g…모니터, 10…선회 유압 모터, 14…우측방 센서, 14…센서, 15…후방 센서, 15…센서, 16…좌측방 센서, 16…센서, 20…제어 장치, 20a…물체·재귀성 반사재 판정부, 20b…동작 제한 판정부, 23a, 23b…전자 밸브, 24a, 24b…전자 밸브, 25…엔진, 26…유압 펌프, 26a…토출 라인, 27…파일럿 펌프, 27a…토출 라인, 27b…록 밸브, 28…방향 전환 밸브, 28a…센터 바이패스 라인, 30, 31…검지 범위, 30a, 31a…제 2 검지 영역, 30b, 31b…제 1 검지 영역, 41…탱크 라인, 100…유압 셔블

Claims (7)

1. 차체를 구동하기 위한 액추에이터와,
   상기 액추에이터를 구동시키기 위해 조작하는 조작 장치와,
   상기 차체에 마련되어, 상기 차체의 주위에 존재하는 물체를 검지하는 센서와,
   상기 조작 장치에 의한 상기 액추에이터의 구동을 제한하는 제한 장치와,
   상기 센서의 검지 결과에 의거하여 상기 제한 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 작업 기계에 있어서,
   상기 센서는, 상기 물체 중에서 특정의 물체를 구별하여 검지 가능하며,
   상기 센서의 검지 범위는, 상기 차체의 가동 범위를 적어도 일부 포함하도록 설정된 제 1 검지 영역과 상기 제 1 검지 영역의 상방에 인접하여 설정된 제 2 검지 영역으로 설정되어 있고,
   상기 제어 장치는,
   상기 센서에 의해 상기 제 1 영역에서 물체를 검지한 경우에는, 검지된 상기 물체가 상기 특정의 물체일 때에만, 상기 제한 장치에 의해 상기 액추에이터의 구동을 제한하고,
   상기 센서에 의해 상기 제 2 영역에서 물체를 검지한 경우에는, 검지된 상기 물체가 상기 특정의 물체가 아니더라도, 상기 제어 장치에 의해 상기 액추에이터의 구동을 제한하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 제 1 검지 영역에 상기 물체가 검지되고, 상기 제 2 검지 영역에 상기 물체가 검지되고 있지 않을 때에, 상기 검지된 물체가 상기 특정의 물체가 아닌 경우에는, 상기 제한 장치에 의한 제어를 행하지 않는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 센서는, 적외선 심도 센서인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 특정의 물체는, 재귀성 반사재인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 차체는, 상부 선회체 및 하부 주행체에 의해 구성되고,
   상기 제한 장치는, 상기 하부 주행체의 주행 동작과 상기 상부 선회체의 상기 하부 주행체에 대한 선회 동작 중 적어도 어느 일방을 제한하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 차체는, 상부 선회체 및 하부 주행체에 의해 구성되고,
   상기 제 1 검지 영역과 상기 제 2 검지 영역과의 경계 중 적어도 일부는, 상기 상부 선회체의 하단과 상기 하부 주행체의 상단의 사이가 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 작업 기계.
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