KR102580139B1 - 유압 셔블 - Google Patents

Abstract

유압 펌프로부터 복수의 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제어 밸브 유닛과, 파일럿 펌프의 토출압을 원압으로 해서 상기 제어 밸브 유닛을 구동하는 파일럿압을 출력하는 복수의 조작 레버 장치와, 상기 복수의 조작 레버 장치 및 상기 제어 밸브 유닛 사이에 마련한 복수의 전자 감압 밸브를 포함하여 구성된 전자 밸브 유닛과, 상기 복수의 자세 센서의 신호를 기초로 상기 복수의 유압 액추에이터의 제한 속도를 연산하고 상기 전자 감압 밸브의 개방도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 유압 셔블에 있어서, 상기 조작 레버 장치로부터 붐 상승 조작 신호가 출력되고 있는 동안, 암 크라우드 및 암 덤프에 대해서 상기 전자 감압 밸브의 개방도를 상기 제한 속도에 기초하는 개방도보다도 커지도록 제어한다.

Description

유압 셔블

본 발명은, 소위 머신 컨트롤 기능을 구비한 유압 셔블에 관한 것이다.

유압 셔블에는, 오퍼레이터에 의한 작업 장치의 조작을 보조하는 머신 컨트롤(이하, 적절히 MC라고 기재함) 기능이 구비한 것이 있다. MC 기능으로서는, 예를 들어 오퍼레이터의 굴삭 조작에 개입하여 버킷의 클로 끝이 굴삭 목표면보다 하측의 영역에 진입하지 않도록 예를 들어 붐 실린더를 강제적으로 제어하는 영역 제한 제어가 대표예이다.

영역 제한 제어에 관해, 특허문헌 1에는, 굴삭 목표면에 작업 장치가 접근하는 경우에 굴삭 목표면을 향하는 방향의 작업 장치의 목표 속도 벡터를 감속 보정하는 시스템이 개시되어 있다. 그러나, 영역 제한 제어 중에 있어서는 작업 장치가 굴삭 목표면에 접근함에 따라서 작업 장치가 굴삭 목표면을 향하는 속도 성분이 감소되므로 롤링 압박 작업을 할 수 없다.

그에 반해, 특허문헌 2에는, 오퍼레이터의 조작에 기초하여 롤링 압박 조건이 충족되어 있다고 판정하면, 굴삭 목표면 부근에 있어서의 작업 장치의 붐 하강 동작의 속도 제한을 약화시켜, 영역 제한 제어중에서도 굴삭 목표면을 롤링 압박할 수 있는 시스템이 개시되어 있다.

국제 공개 제95/30059호 일본 특허 제6062115호 공보

MC 기능은, 붐 실린더 등의 작업 장치의 유압 액추에이터의 동작을 제어하는 유량 제어 밸브에 대하여 조작 레버 장치로부터 입력되는 파일럿압을 상황에 따라서 전자 감압 밸브로 감압함으로써 실현된다. 그리고, MC 기능 하에서는, 목표 굴삭면을 넘어서 굴삭하는 것을 방지하는 관점에서, 작업 장치의 급동작을 억제하기 위해 전자 감압 밸브의 대기 중의 개방도가 폐쇄측에 설정되어 있다. 유압 액추에이터가 빠른 동작이 허용될 때에 전자 감압 밸브가 개방되도록 되어 있다.

특허문헌 2의 시스템에 있어서는, 롤링 압박 작업으로 판정된 경우에 붐 하강 동작의 속도 제한이 약해진다. 그러나, 롤링 압박 작업은 붐 하강 동작만으로 행해지는 것은 아니며, 롤링 압박 위치의 조정을 위해 암 크라우드나 암 덤프의 동작과 조합하여 행해진다. 암 크라우드나 암 덤프의 동작은 굴삭면 부근에서 제한되므로 롤링 압박 위치의 조정 동작에 지연이 생겨, 롤링 압박 작업을 원활하게 실행할 수 없다.

본 발명의 목적은, 머신 컨트롤 제어 중에서도 암 크라우드 및 암 덤프의 동작을 수반하는 롤링 압박 작업 등의 작업을 굴삭 목표면 부근에서 양호한 응답성으로 행할 수 있는 유압 셔블을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 붐 및 암을 포함하여 구성된 다관절형의 작업 장치와, 상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 작업 장치 구동용의 복수의 유압 액추에이터와, 상기 작업 장치의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서와, 상기 복수의 유압 액추에이터를 구동하는 압유를 토출하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제어 밸브 유닛과, 파일럿 펌프의 토출압을 원압으로 해서 상기 제어 밸브 유닛을 구동하는 파일럿압을 출력하는 복수의 조작 레버 장치와, 상기 복수의 조작 레버 장치 및 상기 제어 밸브 유닛 사이에 마련한 복수의 전자 감압 밸브를 포함하여 구성된 전자 밸브 유닛과, 상기 복수의 자세 센서의 신호를 기초로 상기 복수의 유압 액추에이터의 제한 속도를 연산하고, 상기 제한 속도에 기초하여, 굴삭 목표면을 넘어서 지면을 굴삭하지 않도록 상기 전자 감압 밸브의 개방도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 유압 셔블에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 레버 장치로부터 붐 상승 조작 신호가 출력되고 있는 동안, 상기 전자 밸브 유닛에 포함되는 암 크라우드 및 암 덤프의 동작에 대응하는 전자 감압 밸브의 개방도를 상기 제한 속도에 기초하는 개방도보다도 커지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 머신 컨트롤 제어 중에서도 암 크라우드 및 암 덤프의 동작을 수반하는 롤링 압박 작업 등의 작업을 굴삭 목표면 부근에서 양호한 응답성으로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 구성도.
도 2는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 유압 시스템의 유압 회로도.
도 3은 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 전자 밸브 유닛의 상세도.
도 4는 버킷 클로 끝 위치의 연산 방법의 설명도.
도 5는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 컨트롤러의 하드웨어 구성도.
도 6은 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 표시 장치의 표시 화면의 일례의 도면.
도 7은 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 컨트롤러의 기능 블록도.
도 8은 머신 컨트롤에 의해 제어된 버킷 클로 끝의 궤적 일례를 도시하는 도면.
도 9는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 컨트롤러에 의한 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대한 제한 파일럿압의 결정 수순을 나타내는 흐름도.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 천이 압력의 연산 로직을 나타내는 블록선도.
도 11은 도 9의 수순에서 연산되는 제한 파일럿압과 붐 상승 조작의 관계를 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 구비된 컨트롤러에 의한 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대한 제한 파일럿압의 결정 수순을 나타내는 흐름도이며 제1 실시 형태의 도 9에 대응하는 도면.
도 13은 도 12의 수순에서 연산되는 제한 파일럿압과 붐 상승 조작의 관계를 도시하는 도면이며 제1 실시 형태의 도 11에 대응하는 도면.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 구비된 컨트롤러의 기능 블록도이며 제1 실시 형태의 도 7에 대응하는 도면.
도 15는 도 14에 도시한 제한 속도 보정부에 있어서의 암 크라우드 및 암 덤프에 대한 제한 속도의 보정 연산 로직을 나타내는 블록선도.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 구비된 컨트롤러에서 연산되는 암 크라우드 등의 제한 파일럿압의 붐 상승 조작과의 관계를 도시하는 도면.

이하에 도면을 사용해서 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

<제1 실시 형태>

-유압 셔블-

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 구성도이다. 또한, 본 실시 형태에서는 작업 장치의 선단에 어태치먼트(작업구)로서 버킷(10)을 장착한 유압 셔블을 예시하여 설명하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 장착한 유압 셔블에도 본 발명은 적용될 수 있다.

동 도면에 도시한 유압 셔블(1)은 다관절형의 작업 장치(프론트 작업기)(1A)와 차체(1B)를 포함하여 구성되어 있다. 차체(1B)는 좌우의 주행 모터(유압 모터)(3a, 3b)(도 2)에 의해 주행하는 주행체(11)와, 주행체(11) 상에 설치된 선회체(12)로 이루어진다. 선회체(12)는 선회 모터(유압 모터)(4)(도 2)에 의해 주행체(11)에 대하여 선회한다. 선회체(12)의 선회 중심축은 유압 셔블(1)이 수평지에 정차한 상태로 연직이다. 선회체(12)에는 운전실(16)이 마련되어 있다.

작업 장치(1A)는 연직면 내에서 각각 회동하는 복수의 피구동 부재(붐(8), 암(9) 및 버킷(10))를 연결하여 구성되어 있다. 붐(8)의 기단은 붐 핀을 통해 선회체(12)의 전방부에 회동 가능하게 연결되어 있다. 이 붐(8)의 선단에는 암 핀을 통해 암(9)이 회동 가능하게 연결되어 있고, 암(9)의 선단에는 버킷 핀을 통해 버킷(10)이 회동 가능하게 연결되어 있다. 붐(8)은 붐 실린더(5)에 의해 구동되고, 암(9)은 암 실린더(6)에 의해 구동되고, 버킷(10)은 버킷 실린더(7)에 의해 구동된다.

또한, 붐 핀에는 각도 센서 R1, 암 핀에는 각도 센서 R2, 버킷 링크(13)에는 각도 센서 R3, 선회체(12)에는 차체 경사각 센서(예를 들어 IMU) R4가 설치되어 있다. 각도 센서 R1, R2, R3에 의해, 각각 붐(8), 암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ(도 4)가 측정되어 컨트롤러(40)(후술)에 출력된다. 차체 경사각 센서 R4는, 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 선회체(12)(차체(1B))의 경사각 θ(도 4)를 측정하여 컨트롤러(40)(후술)에 출력한다. 또한, 각도 센서 R1 내지 R3은 각각 기준면에 대한 경사각을 측정하는 센서(IMU 등)로 대체할 수도 있다. 덧붙여, 선회체(12)에는 한 쌍의 GNSS 안테나 G1, G2가 구비되어 있다. GNSS 안테나 G1, G2로부터의 정보를 기초로, 글로벌 좌표계에 있어서의 유압 셔블(1)이나 작업 장치(1A)의 기준점의 위치를 산출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 작업 장치(1A)의 기준점을 버킷 클로 끝으로 한 경우를 예로 들어 설명한다. 단, 기준점의 설정은 적절히 변경 가능하다. 예를 들어 버킷(10)의 배측면(외면)이나 버킷 링크(13)에 기준점을 설정해도 되고, 버킷 전체에 있어서 굴삭 목표면(St)과 최단 거리에 있는 점을 기준점으로 설정해도 된다(즉 상황에 따라서 기준점이 변화되어도 된다).

-유압 시스템-

도 2는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 유압 시스템의 유압 회로도이다. 운전실(16) 내에는, 조작 레버 장치 A1 내지 A6이 설치되어 있다. 조작 레버 장치 A1, A3은, 운전석(도시하지 않음)의 좌우의 일방측에 배치된 조작 레버 B1을 공유하고 있다. 본 실시 형태에서는, 조작 레버 B1로 조작 레버 장치 A1을 조작하면 붐 실린더(5)(붐(8))가 구동되고, 조작 레버 B1로 조작 레버 장치 A3을 조작하면 버킷 실린더(7)(버킷(10))가 구동된다. 조작 레버 장치 A2, A4는, 운전석의 좌우 타방측에 배치된 조작 레버 B2를 공유하고 있다. 본 실시 형태에서는, 조작 레버 B2로 조작 레버 장치 A2를 조작하면 암 실린더(6)(암(9))가 구동되고, 조작 레버 B2로 조작 레버 장치 A4를 조작하면 선회 모터(4)(선회체(12))가 구동된다. 조작 레버 장치 A5는 조작 레버 B3을 갖고, 조작 레버 B3으로 조작 레버 장치 A5를 조작하면 우측의 주행 모터(3a)(주행체(11))가 구동된다. 조작 레버 장치 A6은 조작 레버 B4를 갖고, 조작 레버 B4로 조작 레버 장치 A6을 조작하면 좌측의 주행 모터(3b)(주행체(11))가 구동된다. 조작 레버 B3, B4는 운전석의 전방에 좌우로 나란하게 하여 배치되어 있다.

선회체(12)에는 원동기인 엔진(18) 외에, 유압 펌프(2)나 파일럿 펌프(48)가 탑재되어 있고, 엔진(18)에 의해 유압 펌프(2)나 파일럿 펌프(48)가 구동된다. 유압 펌프(2)는 레귤레이터(2a)에 의해 용량이 제어되는 가변 용량형이며, 복수의 유압 액추에이터(붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7) 등)를 구동하는 압유를 토출한다. 파일럿 펌프(48)는 고정 용량형이다. 도 2의 예에서는, 레귤레이터(2a)는 셔틀 블록 SB를 통해 입력되는 조작 레버 장치 A1 내지 A6으로부터의 파일럿압에 의해 구동되고, 입력된 파일럿압에 따라서 유압 펌프(2)의 토출 유량을 제어한다. 셔틀 블록 SB는 복수의 셔틀 밸브를 포함하여 구성되고, 조작 레버 장치 A1 내지 A6의 파일럿압을 전달하는 파일럿 라인 C1 내지 C12의 도중에 마련되어 있고, 조작 레버 장치 A1 내지 A6의 파일럿압 최댓값을 선택해서 레귤레이터(2a)에 입력한다.

파일럿 펌프(48)의 토출 배관인 펌프 라인(48a)은 로크 밸브(39)를 경유하고, 복수로 분기하여 조작 레버 장치 A1 내지 A6이나 머신 컨트롤용의 전자 밸브 유닛(160)에 접속하고 있다. 본 실시 형태의 로크 밸브(39)는 전자 전환 밸브이며, 그 솔레노이드는 선회체(12)의 운전실(16)에 배치된 게이트 로크 레버(도시하지 않음)의 위치 센서와 전기적으로 접속하고 있다. 게이트 로크 레버의 포지션이 그 위치 센서로 검출되고, 위치 센서로부터 게이트 로크 레버의 포지션에 따른 신호가 로크 밸브(39)에 입력된다. 게이트 로크 레버의 포지션이 로크 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 폐쇄되어 펌프 라인(48a)이 차단되고, 로크 해제 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 개방되어 펌프 라인(48a)이 개통된다. 펌프 라인(48a)이 차단된 상태에서는 조작 레버 장치 A1 내지 A6에 의한 조작이 무효화되고, 선회나 굴삭 등의 동작이 금지된다.

상기의 조작 레버 장치 A1 내지 A6은 각각 유압 파일럿 방식의 한 쌍의 감압 밸브를 포함하여 구성되어 있다. 이들 조작 레버 장치 A1 내지 A6은 파일럿 펌프(48)의 토출압을 원압으로 해서, 각각 오퍼레이터에 의한 조작 레버 B1 내지 B4의 조작량과 조작 방향에 따라서 제어 밸브 유닛(15)을 구동하는 파일럿압을 생성하고 출력한다. 제어 밸브 유닛(15)은 유량 제어 밸브 D1 내지 D6을 포함하여 구성되어 있고, 유압 펌프(2)로부터 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 주행 모터(3a, 3b) 및 선회 모터(4)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 유량 제어 밸브 D1은 조작 레버 장치 A1로부터 파일럿 라인 C1, C2를 통해 수압실 E1, E2에 입력되는 파일럿압으로 구동되고, 유압 펌프(2)로부터의 압유의 공급 방향이나 유량을 제어하여 붐 실린더(5)를 구동한다. 유량 제어 밸브 D2는 조작 레버 장치 A2로부터 파일럿 라인 C3, C4를 통해 수압실 E3, E4에 입력되는 파일럿압으로 구동되어 암 실린더(6)를 구동한다. 유량 제어 밸브 D3은 조작 레버 장치 A3으로부터 파일럿 라인 C5, C6을 통해 수압실 E5, E6에 입력되는 파일럿압으로 구동되어 버킷 실린더(7)를 구동한다. 마찬가지로 유량 제어 밸브 D4 내지 D6은 조작 레버 장치 A4 내지 A6으로부터 파일럿 라인 C7 내지 C12를 통해 수압실 E7 내지 E12에 입력되는 파일럿압으로 구동되어 대응하는 유압 액추에이터를 구동한다.

-전자 밸브 유닛-

도 3은 도 2에 도시한 전자 밸브 유닛(160)의 상세도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 전자 밸브 유닛(160)은 복수의 조작 레버 장치 A1 내지 A3 및 제어 밸브 유닛(15) 사이에 마련되어 있다. 이 전자 밸브 유닛(160)은 전자 비례 구동식의 감압 밸브인 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6' 및 셔틀 밸브 SV1, SV5, SV6을 포함하여 구성되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 유량 제어 밸브 D1 내지 D3에 대한 파일럿압 중, 조작 레버 장치 A1 내지 A3으로부터 출력되는 파일럿압을 「제1 지령 신호」, 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'로부터 출력되는 파일럿압을 「제2 지령 신호」라고 칭한다. 제2 지령 신호에는, 전자 감압 밸브 V2 내지 V6으로 제1 지령 신호를 감압 보정하여 생성한 파일럿압과, 조작 레버 장치 A1 내지 A3을 바이패스하여 파일럿 펌프(38)의 토출압을 전자 감압 밸브 V1', V5', V6'로 감압하여 별도 생성한 파일럿압이 포함된다. 머신 컨트롤(이하, MC라고 약칭함)은 제2 지령 신호에 기초하는 유량 제어 밸브 D1 내지 D3의 제어라고 정의할 수 있다.

전자 감압 밸브 V1'는, 1차측 포트가 펌프 라인(48a)을 통해 파일럿 펌프(48)에 접속되어 있고, 파일럿 펌프(48)의 토출압을 감압하여 붐 상승용의 파일럿압(제2 지령 신호)으로서 출력한다. 셔틀 밸브 SV1은, 그 1차측 포트가 조작 레버 장치 A1의 붐 상승용의 파일럿 라인 C1과 전자 감압 밸브 V1'의 2차측 포트에 접속되고, 2차측 포트가 유량 제어 밸브 D1의 수압실 E1에 접속되어 있다. 붐 상승 동작에 관해, 파일럿 라인 C1의 제1 지령 신호(붐 상승 조작 신호)와 전자 감압 밸브 V1'의 제2 지령 신호의 고압측이 셔틀 밸브 SV1로 선택되어 유량 제어 밸브 D1의 수압실 E1에 유도된다.

전자 감압 밸브 V2는, 조작 레버 장치 A1의 붐 하강용의 파일럿 라인 C2에 설치되어 있다. 붐 하강 동작에 관해, 필요에 따라서 전자 감압 밸브 V2로 감압된 파일럿 라인 C2의 파일럿압이 유량 제어 밸브 D1의 수압실 E2에 유도된다.

전자 감압 밸브 V3은, 조작 레버 장치 A2의 암 크라우드용의 파일럿 라인 C3에 설치되어 있다. 암 크라우드 동작에 관해, 필요에 따라서 전자 감압 밸브 V3으로 감압된 파일럿 라인 C3의 파일럿압이 유량 제어 밸브 D2의 수압실 E3에 유도된다.

전자 감압 밸브 V4는, 조작 레버 장치 A2의 암 덤프용의 파일럿 라인 C4에 설치되어 있다. 암 덤프 동작에 관해, 필요에 따라서 전자 감압 밸브 V4로 감압된 파일럿 라인 C4의 파일럿압이 유량 제어 밸브 D2의 수압실 E4에 유도된다.

전자 감압 밸브 V5는, 조작 레버 장치 A3의 버킷 크라우드용의 파일럿 라인 C5에 설치되어 있다. 전자 감압 밸브 V5'는, 1차측 포트가 펌프 라인(48a)을 통해 파일럿 펌프(48)에 접속되어 있고, 파일럿 펌프(48)의 토출압을 감압하여 버킷 크라우드용의 파일럿압(제2 지령 신호)으로서 출력한다. 셔틀 밸브 SV5는, 그 1차측 포트가 파일럿 라인 C5와 전자 감압 밸브 V5'의 2차측 포트에 접속되고, 2차측 포트가 유량 제어 밸브 D3의 수압실 E5에 접속되어 있다. 버킷 크라우드 동작에 관해, 파일럿 라인 C5의 파일럿압과 전자 감압 밸브 V5'의 파일럿압의 고압측이 셔틀 밸브 SV5에서 선택되어 유량 제어 밸브 D3의 수압실 E5로 유도된다.

전자 감압 밸브 V6은, 조작 레버 장치 A3의 버킷 덤프용의 파일럿 라인 C6에 설치되어 있다. 전자 감압 밸브 V6'는, 1차측 포트가 펌프 라인(48a)을 통해 파일럿 펌프(48)에 접속되어 있고, 파일럿 펌프(48)의 토출압을 감압하여 버킷 덤프용의 파일럿압(제2 지령 신호)으로서 출력한다. 셔틀 밸브 SV6은, 그 1차측 포트가 파일럿 라인 C6과 전자 감압 밸브 V6'의 2차측 포트에 접속되고, 2차측 포트가 유량 제어 밸브 D3의 수압실 E6에 접속되어 있다. 버킷 덤프 동작에 관해, 파일럿 라인 C6의 파일럿압과 전자 감압 밸브 V6'의 파일럿압의 고압측이 셔틀 밸브 SV6에서 선택되어 유량 제어 밸브 D3의 수압실 E6로 유도된다.

전자 감압 밸브 V2 내지 V6은 솔레노이드가 소자된 상태로 최대 개방도(개방 상태)가 되는 노멀 오픈 타입이며, 컨트롤러(40)로부터의 지령 신호(전기 신호)의 증가에 비례하여 최소 개방도(본 실시 형태에서는 개방도 0)까지 개방도가 감소된다. 한편, 전자 감압 밸브 V1', V5', V6'는 솔레노이드가 소자된 상태로 최소 개방도(본 실시 형태에서는 개방도 0)가 되는 노멀 클로즈 타입이며, 컨트롤러(40)로부터의 지령 신호의 증가에 비례하여 최대 개방도까지 개방도가 증가된다. 컨트롤러(40)로부터의 지령 신호에 의해 전자 감압 밸브 V2 내지 V6이 작동하면, 조작 레버 장치 A1 내지 A3에서 생성된 파일럿압(제1 지령 신호)을 감압 보정한 파일럿압(제2 지령 신호)이 생성된다. 한편, 컨트롤러(40)로부터의 지령 신호에 의해 전자 감압 밸브 V1', V5', V6'가 작동하면, 조작 레버 장치 A1, A3의 조작에 관계없이 붐 상승, 버킷 크라우드, 버킷 덤프에 관한 파일럿압(제2 지령 신호)이 발생한다. 제2 지령 신호는 MC 하에서 컨트롤러(40)가 제어한 파일럿압이다. 이러한 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'의 작용에 의해, 예를 들어 굴삭 목표면(St)(도 4)을 넘어서 작업 장치(1A)가 지면을 굴삭하지 않도록 일정 조건 하에서 오퍼레이터의 조작에 컨트롤러(40)가 개입하여 작업 장치(1A)의 동작을 보정한다. 「굴삭 목표면」이란 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블이 정지 대상으로 하는 설계 지형의 외형면, 또는 이 외형면에서 상방에 설정 거리만큼 오프셋한 면이다.

또한, 유압 셔블(1)에는 압력 센서 P1 내지 P6이 구비되어 있다. 압력 센서 P1, P2는, 조작 레버 장치 A1과 붐용의 유량 제어 밸브 D1을 접속하는 파일럿 라인 C1, C2에 마련되어 있다. 전자 감압 밸브보다도 상류측에 있어서의 파일럿 라인 C1, C2의 압력 즉 파일럿압(제1 지령 신호)이 각각 압력 센서 P1, P2로 조작 레버 B1에 의한 붐 조작량으로서 검출된다. 압력 센서 P3, P4는, 조작 레버 장치 A2와 암용의 유량 제어 밸브 D2를 접속하는 파일럿 라인 C3, C4에 마련되어 있다. 전자 감압 밸브 V3, V4보다도 상류측에 있어서의 파일럿 라인 C3, C4의 압력 즉 파일럿압(제1 지령 신호)이 각각 압력 센서 P3, P4로 조작 레버 B2에 의한 암 조작량으로서 검출된다. 압력 센서 P5, P6은, 조작 레버 장치 A3과 버킷용의 유량 제어 밸브 D3을 접속하는 파일럿 라인 C5, C6에 마련되어 있다. 전자 감압 밸브 V5, V6보다도 상류측에 있어서의 파일럿 라인 C5, C6의 압력 즉 파일럿압(제1 지령 신호)이 각각 압력 센서 P5, P6으로 조작 레버 B1에 의한 버킷 조작량으로서 검출된다. 압력 센서 P1 내지 P6의 검출 신호는 컨트롤러(40)에 입력된다. 압력 센서 P1 내지 P6과 컨트롤러(40)의 접속선은 생략하고 있다.

-버킷 클로 끝 위치(작업 장치 기준점)의 연산 방법-

도 4는 버킷 클로 끝 위치의 연산 방법의 설명도이다.

작업 장치(1A)의 자세는 도 4의 셔블 기준의 로컬 좌표계로 정의할 수 있다. 도 4의 로컬 좌표계는, 선회체(12)를 기준으로 설정된 좌표계이며, 붐(8)의 기부(지지점)를 원점으로 하고, 선회체(12)의 선회 중심축과 평행하게(선회체(12)의 바로 위 방향으로) Z축을 설정하고, Z축과 직교하는 방향(선회체(12)의 전방)으로 X축을 설정하였다. X축에 대한 붐(8)의 경사각을 붐각 α, 붐(8)에 대한 암(9)의 경사각을 암각 β, 암(9)에 대한 버킷(10)의 경사각을 버킷각 γ로 하였다. 수평면(기준면)에 대한 차체(1B)(선회체(12))의 경사각을 경사각 θ로 하였다. 붐각 α는 붐 각도 센서 R1에 의해, 암각 β는 암 각도 센서 R2에 의해, 버킷각 γ는 버킷 각도 센서 R3에 의해, 경사각 θ는 차체 경사각 센서 R4에 의해 검출된다. 붐각 α는, 붐(8)을 상한까지 높인 상태(붐 실린더(5)가 최신장 상태)에서 최소, 붐(8)을 하한까지 낮춘 상태(붐 실린더(5)가 최수축 상태)에서 최대가 되는 값이다. 암각 β는, 암 실린더(6)가 최수축 상태에서 최소, 암 실린더(6)가 최신장 상태에서 최대가 되는 값이다. 버킷각 γ는, 버킷 실린더(7)가 최수축 상태(도 4의 상태)에서 최소, 버킷 실린더(7)가 최신장 상태에서 최대가 되는 값이다.

이때, 로컬 좌표계에 있어서의 버킷 클로 끝의 위치(Xbk, Zbk)는, 다음 식 (1)(2)로 표시된다.

Xbk=L1cos(α)+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)… 식 (1)

Zbk=L1sin(α)+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)… 식 (2)

L1은 붐(8)의 기부로부터 암(9)과의 연결부까지의 길이, L2는 암(9)과 붐(8)의 연결부로부터 암(9)과 버킷(10)의 연결부까지의 길이, L3은 암(9)과 버킷(10)의 연결부로부터 버킷(10)의 선단부까지의 길이이다.

-머신 컨트롤-

컨트롤러(40)에는, 조작 레버 장치 A1 내지 A3 중 적어도 하나가 조작된 경우에, 일정 조건 하에서 오퍼레이터의 조작에 개입하여 작업 장치(1A)의 동작을 제한하는 MC 기능이 구비되어 있다. MC는 버킷 클로 끝 위치나 조작 상황에 따라서 컨트롤러(40)가 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'를 제어함으로써 실행된다. 컨트롤러(40)에 실장될 수 있는 MC 기능에는, 조작 레버 장치 A2에서 암 조작을 할 때에 실행되는 「영역 제한 제어」, 암 조작을 수반하지 않고 붐 하강 조작을 할 때에 실행되는 「정지 제어」나 「롤링 압박 제어」가 포함된다.

영역 제한 제어는 「정지 제어」라고도 불린다. 영역 제한 제어가 기능하고 있는 동안, 굴삭 목표면(St)으로부터 하측의 영역을 작업 장치(1A)가 굴삭하지 않도록 붐 실린더(5), 암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7) 중 적어도 하나가 제어되고, 암 조작에 의해 버킷 클로 끝이 굴삭 목표면(St)을 따라서 이동한다. 구체적으로는, 굴삭 목표면(St)에 수직인 방향의 버킷 클로 끝의 속도 벡터가 제로가 되도록, 암 조작에 수반하는 암 동작 중에 붐 상승 또는 붐 하강의 미동이 지령된다. 회동 운동인 암 동작에 의한 버킷 클로 끝의 궤적을 굴삭 목표면(St)을 따라서 직선 궤도에 보정하기 때문이다.

정지 제어는, 굴삭 목표면(St)보다도 하방의 영역에 버킷 클로 끝이 침입하지 않도록 붐 하강 동작을 정지하는 제어이며, 붐 하강 조작 중에 버킷 클로 끝이 굴삭 목표면(St)에 접근함에 따라 붐 하강 동작을 감속시킨다.

롤링 압박 제어는 롤링 압박 작업을 허용하기 위한 제어이다. 롤링 압박 작업이란, 버킷(10)의 배측면을 기세있게 압박함으로써 지면을 눌러 굳히는 작업이다. 그러나, MC는 기본적으로 굴삭 목표면(St)의 부근에서 굴삭 목표면(St)에 대한 버킷 클로 끝의 접근 속도를 감소하므로, 성형한 굴삭 목표면(St)의 롤링 압박을 의도하여 붐 하강 조작을 해도 버킷(10)을 굴삭 목표면(St)에 기세있게 압박할 수 없다. 롤링 압박 제어가 기능하고 있는 동안은, 굴삭 목표면(St)과 버킷 클로 끝 거리가 가까워도, 붐 하강 동작의 감속이 억제된다(후술).

-컨트롤러(하드웨어)-

도 5는 유압 셔블의 컨트롤러(40)의 하드웨어 구성도, 도 6은 표시 장치 DS의 표시 화면의 일례의 도면이다.

도 5에 도시한 컨트롤러(40)는 차량 탑재 컴퓨터이며, 입력 인터페이스(41), CPU(중앙 연산 처리 장치)(42), ROM(리드 온리 메모리)(43), RAM(랜덤 액세스 메모리)(44), 출력 인터페이스(45)를 포함하여 구성되어 있다.

입력 인터페이스(41)에는, 자세 센서 R, 목표면 설정 장치 Ts, GNSS 안테나 G1, G2, 조작 센서 P, 모드 스위치 SW로부터의 각 신호가 입력되고, CPU(42)에 의한 연산을 위해 필요에 따라서 디지털 변환한다. 또한, 자세 센서 R은 작업 장치(1A)의 자세를 검출하기 위해 설치된 복수의 센서이며, 구체적으로는 각도 센서 R1 내지 R3 및 차체 경사각 센서 R4이다. 조작 센서 P는 압력 센서 P1 내지 P6이다. 목표면 설정 장치 Ts는 굴삭 목표면(St)에 관한 정보(각 굴삭 목표면의 위치 정보나 경사 각도 정보를 포함함)를 입력하는 인터페이스이다. 이 목표면 설정 장치 Ts는 글로벌 좌표계(절대 좌표계)로 규정된 굴삭 목표면의 3차원 데이터를 저장한 외부 단말기(도시하지 않음)와 접속되어 있고, 외부 단말기로부터 굴삭 목표면의 3차원 데이터가 입력된다. 단 목표면 설정 장치 Ts를 통한 컨트롤러(40)에 대한 굴삭 목표면의 입력은, 오퍼레이터에 의한 수동 입력도 가능하다. 모드 스위치 SW는 작업 모드를 설정하는 입력 장치이다.

ROM(43)은, 이후에 도 7 내지 도 11에 의해 설명하는 처리를 포함한 MC 기능을 실행하기 위한 제어 프로그램이나 처리의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억되어 있다. RAM(44)는 CPU(42)에 의한 연산 결과나 입력 인터페이스(41)로부터 입력된 신호를 기억한다. 또한, 본 실시 형태에서는 기억 장치로서 ROM(43) 및 RAM(44)과 같은 반도체 메모리를 구비한 컨트롤러(40)를 예시하고 있지만, 기억 장치의 종류에 특별한 한정은 없고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 사용할 수도 있다.

CPU(42)는, ROM(43)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입력 인터페이스(41), ROM(43), RAM(44)으로부터 도입한 신호에 기초하여 소정의 연산 처리를 실행한다.

출력 인터페이스(45)는 CPU(42)에 의한 연산 결과에 기초하는 출력용의 신호를 생성하고, 그 신호를 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6' 및 표시 장치 DS에 출력한다. 이에 의해 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'나 표시 장치 DS가 작동한다. 표시 장치 DS는 터치 패널식의 액정 모니터이며, 운전실(16)의 내부에 설치되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 표시 장치 DS의 표시 화면에는, 굴삭 목표면(St)과 작업 장치(1A)(예를 들어 버킷(10))의 위치 관계로서, 굴삭 목표면(St)과 버킷(10)의 클로 끝까지의 거리(목표면 거리 H1)가 표시된다. 목표면 거리 H1은 굴삭 목표면(St)을 기준에 상측 방향으로 플러스의 값, 하측 방향으로 마이너스의 값을 취한다. 또한, 도 6과 같은 표시는 모드 스위치 SW에서 MC 기능을 가제한 상태에서도 표시 장치 DS에 표시시킬 수 있고, 오퍼레이터는 이 표시를 참고로 작업 장치(1A)를 조작할 수 있다(소위 머신 가이던스 기능).

-컨트롤러(기능)-

도 7은 컨트롤러(40)의 기능 블록도, 도 8은 MC에 의해 제어된 버킷 클로 끝의 궤적 일례를 도시하는 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(40)의 CPU(42)에는 조작량 연산부(42A), 자세 연산부(42B), 목표면 연산부(42C), 제한 속도 연산부(42D), 전자 감압 밸브 제어부(42E), 표시 제어부(42F)가 포함되어 있다. 조작량 연산부(42A), 자세 연산부(42B), 목표면 연산부(42C), 제한 속도 연산부(42D), 전자 감압 밸브 제어부(42E), 표시 제어부(42F)는 도식화하여 나타낸 컨트롤러(40)에 있어서의 CPU(42)의 기능이다. 전자 감압 밸브 제어부(42E)에는 또한, 제한 파일럿압 연산부(42a), 제한 파일럿압 개입 결정부(42b)(이하, 개입 결정부(42b)라고 약칭함), 밸브 지령 연산부(42c)가 포함되어 있다.

(1) 조작량 연산부

조작량 연산부(42A)에서는, 조작 센서 P(압력 센서 P1 내지 P6)의 검출값을 기초로 조작 레버 장치 A1, A2, A3(조작 레버 B1, B2)의 조작량이 산출된다. 압력 센서 P1의 검출값으로부터는 붐 상승의 조작량, 압력 센서 P2의 검출값으로부터는 붐 하강의 조작량이 산출된다. 압력 센서 P3의 검출값으로부터는 암 크라우드(암 당김)의 조작량, 압력 센서 P4의 검출값으로부터는 암 덤프(암 밀기)의 조작량이 산출된다. 압력 센서 P5의 검출값으로부터는 버킷 크라우드의 조작량, 압력 센서 P6의 검출값으로부터는 버킷 덤프의 조작량이 산출된다. 이렇게 해서 조작량 연산부(42A)에서 압력 센서 P1 내지 P6의 검출값으로부터 변환된 조작량은 제한 속도 연산부(42D)에 출력된다.

또한, 압력 센서 P1 내지 P6에 의한 조작량의 산출은 일례에 지나지 않고, 예를 들어 각 조작 레버 장치 A1 내지 A3의 조작 레버의 회전 변위를 검출하는 위치 센서(예를 들어 로터리 인코더)로 조작 레버의 조작량을 검출하는 구성으로 해도 된다.

(2) 자세 연산부

자세 연산부(42B)에서는, 자세 센서 R의 검출 신호에 기초하여, 로컬 좌표계에 있어서의 작업 장치(1A)의 자세와 버킷(10)의 클로 끝 위치가 연산된다. 버킷(10)의 클로 끝 위치(Xbk, Zbk)는 이미 설명한 대로 식 (1) 및 식 (2)에 의해 연산할 수 있다. 글로벌 좌표계에 있어서의 작업 장치(1A)의 자세와, 버킷(10)의 클로 끝 위치가 필요한 경우, 자세 연산부(42B)는 GNSS 안테나 G1, G2의 신호로부터 선회체(12)의 글로벌 좌표계에 있어서의 위치와 자세를 산출하여 로컬 좌표계를 글로벌 좌표계로 변환한다.

(3) 목표면 연산부

목표면 연산부(42C)에서는, 목표면 설정 장치 Ts를 통해 입력되는 정보에 기초하여 굴삭 목표면(St)의 위치 정보가 연산되고, 연산된 굴삭 목표면(St)의 위치 정보가 RAM(44)에 기록된다. 본 실시 형태에서는, 목표면 설정 장치 Ts를 통해 3차원 데이터로 제공되는 굴삭 목표면을 작업 장치(1A)가 이동하는 평면(작업 장치의 동작 평면)에서 절단한 단면(이전에 도 4에 도시한 바와 같은 2차원의 굴삭 목표면)의 정보가 굴삭 목표면(St)의 위치 정보로서 연산된다.

또한, 도 4의 예에서는 굴삭 목표면(St)은 1개이지만, 굴삭 목표면이 복수 존재하는 경우도 있다. 굴삭 목표면이 복수 존재하는 경우에는 , 예를 들어 버킷 클로 끝에 가장 가까운 것을 굴삭 목표면으로 설정하는 방법, 버킷 클로 끝의 연직 하방에 위치하는 것을 굴삭 목표면으로 하는 방법, 임의로 선택한 것을 굴삭 목표면으로 하는 방법 등이 있다.

(4) 제한 속도 연산부

제한 속도 연산부(42D)에서는, 작업 장치(1A)에서 굴삭 목표면(St)을 넘어서 지면을 굴삭하지 않도록, 자세 센서 R의 신호를 기초로 MC시(영역 제한 제어 시)의 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)의 각 제한 속도(신장 속도의 제한값)가 연산된다. 본 실시 형태에서는, 먼저 조작량 연산부(42A)로부터 입력되는 조작 레버 장치 A1 내지 A3의 조작량을 기초로 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)의 1차 목표 속도가 각각 계산된다. 다음에 이들 1차 목표 속도와, 자세 연산부(42B)에서 구한 버킷 클로 끝의 위치와, ROM(43)에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 각 부 치수(상기 L1, L2, L3 등)로부터 버킷 클로 끝의 목표 속도 벡터 Vc(도 8)가 구해진다. 그리고, 버킷(10)이 강하하여 목표면 거리 H1이 제로에 접근함에 따라서 목표 속도 벡터 Vc의 굴삭 목표면(St)과의 직교 성분 Vcy가 제로에 접근하도록, 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)의 1개 이상의 1차 목표 속도가 제한 보정된다. 이와 같이 하여 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)의 제한 속도를 연산함으로써, 오퍼레이터의 조작에 따른 버킷 클로 끝의 목표 속도 벡터 Vc가 도 8에 도시한 바와 같이 Vca(도 8)로 변환(방향 변환 제어)된다. 목표면 거리 H1이 제로인 경우 속도 벡터 Vca(≠0)는 굴삭 목표면(St)에 평행한 성분 Vcx만이 된다. 이에 의해 굴삭 목표면(St)보다 하측의 영역에 버킷 클로 끝이 침입하지 않도록, 굴삭 목표면(St)으로부터 위 영역에 버킷 클로 끝이 보유 지지된다.

이때, 방향 변환 제어는, 붐 상승 또는 붐 하강과 암 크라우드의 조합에 의해 실행되는 경우와, 붐 상승 또는 붐 하강과 암 덤프의 조합에 의해 실행되는 경우가 있다. 어느 경우에 있어서도, 목표 속도 벡터 Vc가 굴삭 목표면(St)에 접근하는 하향 성분(Vcy<0)을 포함할 때, 제한 속도 연산부(42D)에서는, 그 하향 성분을 상쇄하는 붐 상승 방향의 붐 실린더(5)의 제한 속도가 연산된다. 반대로 목표 속도 벡터 Vc가 굴삭 목표면(St)으로부터 이격되는 상향 성분(Vcy>0)을 포함할 때, 제한 속도 연산부(42D)에서는, 그 상향 성분을 상쇄하는 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 제한 속도가 연산된다. 또한, 붐 동작용의 전자 감압 밸브 V2, V1' 등의 응답 지연을 가미하고, 암 크라우드 조작 직후는 암 크라우드의 제한 속도의 증가율을 제한하여 출력하도록 한다. 암 덤프 조작 직후도 동일하게 암 덤프의 제한 속도의 증가율을 제한하여 출력하도록 한다.

또한, 영역 제한 제어가 행해지지 않는 경우, 제한 속도 연산부(42D)에서는, 조작 레버 장치 A1 내지 A3의 조작에 따른 각 유압 실린더의 제한 속도(1차 목표 속도)가 그대로 제한 속도로서 연산되어 출력된다.

제한 속도 연산부(42D)에서 연산된 제한 속도는, 제한 파일럿압 연산부(42a)에 출력된다.

(5) 제한 파일럿압 연산부

제한 파일럿압 연산부(42a)에서는, 제한 속도 연산부(42D)에서 산출된 각 제한 속도를 기초로 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)에 각 대응하는 유량 제어 밸브 D1, D2, D3에 대한 제한 파일럿압 Pr1이 연산된다. 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 제한 파일럿압 Pr1은, 개입 결정부(42b)에 출력된다.

(6) 제한 파일럿압 개입 결정부

개입 결정부(42b)에서는, 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 제한 파일럿압 Pr1을 기초로, 일정 조건 하에서 필요에 따라서 변경이 추가되어 최종적인 제한 파일럿압 RPr2가 결정된다. 구체적으로는, 붐 하강, 암 덤프 및 암 크라우드에 대해서 MC에 의한 동작 속도의 제한을 억제하고자 하는 상황 하에서, 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 유량 제어 밸브 D1, D2의 수압실 E2 내지 E4에 대한 제한 파일럿압 Pr2가 증가 방향으로 변경된다. 개입 결정부(42b)의 기능에 수반하여, MC에 의해 액추에이터 속도가 제한되는 상황 하에 있어서도 일정 조건 하에서 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도가 MC에 의한 본래의 개방도(제한 속도 연산부(42D)에서 연산된 제한 속도에 기초하는 개방도)로부터 증가한다. 이 경우, 붐 하강, 암 덤프 및 암 크라우드의 각 동작에 대해서 MC에 의한 제한이 완화된다. 개입 결정부(42b)에 있어서의 제한 파일럿압의 변경은, 목표면 거리 H1, 붐 상승 조작의 상황, 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강의 각 동작에 각각 대응하는 제한 파일럿압에 기초하여 실행된다. 제한 파일럿압의 변경을 요하지 않는 경우는, 개입 결정부(42b)에서 결정되는 제한 파일럿압 Pr2는, 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 제한 파일럿압 Pr1(제한 속도 연산부(42D)에서 연산된 제한 속도에 기초하는 파일럿압)이 된다. 개입 결정부(42b)에 있어서의 처리 내용에 대해서는 도 9를 사용하여 후술한다.

(7) 밸브 지령 연산부

밸브 지령 연산부(42c)에서는, 개입 결정부(42b)에서 결정한 제한 파일럿압 Pr2에 기초하는 전기 신호가 연산되고, 각각 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'에 출력된다. 밸브 지령 연산부(42c)로부터 출력된 전기 신호로 각 솔레노이드가 여자되어 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'가 작동하고, 유량 제어 밸브 D1 내지 D3에 작용하는 파일럿압이 상황에 따라서 제한 파일럿압 Pr2로 제한된다. 예를 들어 오퍼레이터가 암 크라우드 동작에 의한 수평 굴삭을 의도하여 조작 레버 장치 A2를 조작한 경우에는, 버킷 클로 끝이 굴삭 목표면(St)의 하방 영역에 침입하지 않도록 상황에 따라서 전자 감압 밸브 V1', V3이 제어된다. 이 경우, 오퍼레이터의 조작에 따른 암 크라우드 동작에 암 크라우드의 감속 동작이나 붐 상승 동작이 자동적으로 합성되고, 컨트롤러(40)의 어시스트를 얻어서 암 크라우드 조작만으로 수평 굴삭 동작이 실행된다. 한편, 조작 레버 장치 A1로부터 붐 상승 조작 신호가 출력되고 있는 동안, 도 9에서 후술하는 바와 같이 개입 결정부(42b)의 목표 파일럿압의 개입 결정에 의해 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도가 제한 속도에 기초하는 개방도보다도 크게 결정된다. 이에 의해 본래적으로는 MC에 의해 동작 속도가 제한되는 조건 하에서도, 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강의 각 동작에 대해서는 제한이 완화된다.

-전자 밸브 개방도 결정 수순-

도 9는 개입 결정부(42b)에 의한 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대한 제한 파일럿압 Pr2의 결정 수순을 나타내는 흐름도이다. 개입 결정부(42b)는 소정의 주기(예를 들어 1㎳)로 도 9의 처리를 반복 실행한다. 개입 결정부(42b)는 조작 레버 장치 A1에 의해 붐 상승 조작이 되어 있는 동안, 암 크라우드 및 암 덤프의 동작에 대해서 제한 파일럿압 Pr2의 설정을 최대 압력 Pmax까지 증가시키는 특징적 기능을 구비하고 있다. 최대 압력 Pmax는, 도 3의 회로에 있어서 유량 제어 밸브 D1, D2의 수압실 E2 내지 E4에 출력할 수 있는 최대의 압력이며, 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 제한 속도에 기초하여 연산된 제한 파일럿압 Pr1보다도 높다.

동 도면의 처리를 개시하면, 개입 결정부(42b)는 자세 연산부(42B)로부터 입력되는 목표면 거리 H1에 기초하여 굴삭 목표면(St)으로부터 버킷 클로 끝이 충분히 이격되어 있는지를 판정한다(스텝 S301). 여기서는 H1≥Hth인지 여부로 굴삭 목표면(St)으로부터 버킷 클로 끝이 충분히 이격되어 있는지를 판정한다. Hth는 목표면 거리 H1에 대해서 미리 설정된 설정 거리(>0)이다. 또한, MC에 의해 전자 감압 밸브 V2 내지 V6, V1', V5', V6'가 제어되는(MC에 의한 작업 장치(1A)의 동작 제한이 걸리는) 영역을 규정하는 굴삭 목표면(St)으로부터 버킷 클로 끝의 설정 거리를 H2로 하면, H2≤Hth이다. MC를 적정하게 기능시키는 관점에서는 H2<Hth인 것이 바람직하다. 개입 결정부(42b)는 H1≥Hth이면 굴삭 목표면(St)으로부터 버킷 클로 끝이 충분히 이격되어 있다고 판정하여 스텝 S302로 수순을 이행하고, H1<Hth이면 굴삭 목표면(St)으로부터 버킷 클로 끝이 가깝다고 판정하여 스텝 S303으로 수순을 이행한다.

H1≥Hth의 경우, 개입 결정부(42b)는 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도를 최대 개방도로 하기 위해 유량 제어 밸브 D1, D2의 수압실 E2 내지 E4에 대한 제한 파일럿압 Pr2가 무조건 최대 압력 Pmax에 결정된다(스텝 S302).

H1<Hth의 경우, 개입 결정부(42b)는 압력 센서 P1의 검출 신호(압력) P0에 기초하여 붐 상승 조작이 되어 있는지를 판정한다(스텝 S303). 여기서는 P0≥Pth인지 여부로 붐 상승 조작이 되어 있는지를 판정한다. Pth는 압력 센서 P1의 검출 신호 P0에 대해서 미리 설정되어 ROM(43)에 기억된 역치이며, 붐(8)이 상승하기 시작하는 파일럿압이다. 개입 결정부(42b)는 P0≥Pth의 경우는 붐 상승 조작이 되어 있다고 판정하여 스텝 S302로 수순을 이행하고, P0<Pth이면 붐 상승 조작이 되어 있지 않다고 판정하여 스텝 S304로 수순을 이행한다. 결과, 붐 상승 조작 중에 있어서는, 무조건 전자 감압 밸브 V2 내지 V4가 최대 개방도로 대기한 상태가 되고, 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강의 각 조작에 대해서는 목표면 거리 H1에 상관없이 MC가 해제된다. 따라서, 붐 상승 조작과 동시에 예를 들어 암 크라우드 조작 또는 암 덤프 조작을 한 경우에는, MC 기능에 의한 제한을 받지 않고 암(9)을 클라우드 방향 또는 덤프 방향으로 조작에 따른 속도로 움직일 수 있게 된다.

한편, 굴삭 목표면(St)에 버킷 클로 끝이 접근하고 있어서 붐 상승 조작도 없는 경우, 개입 결정부(42b)는 붐 상승에 대해서 무조작 계속 시간 Tbm[s]이 Tth[s] 미만인지를 판정한다(스텝 S304). Tth는 무조작 계속 시간 Tbm에 대해서 미리 설정되어 ROM(43)에 기억되어 있는 역치로서의 미리 설정된 소정 시간이다. 여기서는 압력 센서 P1의 검출 신호 P0이 Pth 이상으로부터 Pth 미만이 된 시점을 Tbm=0으로 하여, 이 이후의 경과 시간(=Tbm)이 Tth 미만인지가 판정된다. 개입 결정부(42b)에서는, Tbm<Tth이면 스텝 S305로 수순이 이행하고, Tbm≥Tth이면 스텝 S306으로 수순이 이행한다.

붐 상승 조작이 정지하여 소정 시간 Tth가 도래될 때까지(Tbm<Tth)는 개입 결정부(42b)에서는, 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강에 대해서 무조작 계속 시간 Tbm에 따른 천이 압력 Ps가 계산된다. 그리고, 이들 천이 압력 Ps가 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강에 대한 제한 파일럿압 Pr2로서 결정된다(스텝 S305). 상세는 후술하지만, 여기서 계산되는 천이 압력 Ps는, 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도를 최대 개방도(MC 해제 상태의 개방도)로부터 제한 파일럿압 Pr1에 따른 개방도(MC 기능 상태의 개방도)에 소정 시간 Tth를 들여 복귀(예를 들어 단조롭게 감소)시키기 위한 값이다. 제한 파일럿압으로서 천이 압력 Ps가 설정되는 동안에 대해서는, 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강에 대해서 MC 기능은 반해제 상태가 된다(시간 경과에 수반하여 MC에 의한 제한이 강해져 가는 상태이다).

무조작 계속 시간 Tbm이 소정 시간 Tth에 도달하면, 개입 결정부(42b)에서는 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강에 대해서 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 제한 파일럿압 Pr1이 역치 Pth2 미만인지 여부가 판정된다(스텝 S306). Pth2는 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강의 각 동작에 관해서 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 제한 파일럿압 Pr1에 대해서 각각 미리 설정된 역치이며, 예를 들어 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강의 각 동작이 시작되는 압력이다. 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강의 동작마다 제한 파일럿압 Pr1은 다를 수 있으므로, 스텝 S306의 판정 결과도 동작에 따라 다를 수 있다. 도 9에서는 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강의 각 동작에 대해서 흐름도를 겸하고 있지만, 엄밀하게는 이들 3개의 동작에 대해서 도 9의 수순이 개별로 실행된다.

제한 파일럿압이 Pth2 미만인 경우, 개입 결정부(42b)에서는 최소 압력 Pmin이 제한 파일럿압 Pr2에 결정된다(스텝 S307). 제한 파일럿압 Pr1이 Pth2 이상인 경우, 개입 결정부(42b)에서는 제한 파일럿압 Pr1이 제한 파일럿압 Pr2에 결정된다(스텝 S308). 스텝 S306 내지 S308의 수순에서는 MC가 통상으로 기능한다.

스텝 S302, S305, S307, S309에 있어서 제한 파일럿압 Pr2가 결정되면, 개입 결정부(42b)에서는 결정한 제한 파일럿압 Pr2가 밸브 지령 연산부(42c)에 출력되고, 스텝 S301로 수순이 되돌아간다(스텝 S309).

-천이 압력 연산 방법-

도 10은 개입 결정부(42b)에 의한 도 9의 흐름도 스텝 S305에 있어서의 천이 압력의 연산 로직을 나타내는 블록선도이다. 도 10의 연산 로직에 의해 붐 하강, 암 크라우드, 암 덤프의 각 동작에 대해서 과도적인 제한 파일럿압으로서의 천이 압력이 연산된다. 여기서는 도 10을 사용하여 암 크라우드 동작에 관해서 천이 압력을 연산하는 경우를 대표하여 설명하지만, 암 덤프 및 붐 하강의 각 동작에 관한 천이 압력의 연산도 마찬가지이다.

천이 압력의 연산에 즈음해서는, 먼저 조작량 연산부(42A)에서 연산된 붐 상승 파일럿압이 입력되고(S1), 붐 상승 파일럿압이 Pth로부터 Pth 미만이 된 시점부터의 경과 시간(무조작 계속 시간 Tbm)이 연산된다(S2). 무조작 계속 시간 Tbm은 붐 상승 파일럿압이 Pth 이상이 될때마다 제로로 리셋된다. 연산된 무조작 계속 시간 Tbm은 압력 비율 테이블에 입력되고, 압력 비율 테이블에 기초하여 압력 비율 δ(도 11)가 연산된다(S3). 압력 비율 δ란, 천이 압력 Ps에 차지하는 암 크라우드에 대한 제한 파일럿압 Pr1(목표 속도에 따른 값)의 비율이다. 압력 비율 테이블은, 붐 상승의 무조작 계속 시간 Tbm이 제로로부터 소정 시간 Tth에 이르는 사이에 0(최소)으로부터 1.0(최대)까지 압력 비율 δ가 증가하도록 설정되어 있다(도 11). 또한, 암 크라우드에 대한 제한 파일럿압 Pr1이 입력되고(S4), 압력 비율 테이블에 기초하여 연산된 압력 비율 δ가 제한 파일럿압 Pr1에 승산된다(S5). 또한, 암 크라우드 동작에 관해서 유량 제어 밸브 D2의 수압실 E3에 작용할 수 있는 규정의 최대 압력 Pmax가 ROM(43)으로부터 입력되고(S6), 이 값에 (1-δ)가 승산된다(S7). 최대 압력 Pmax와 (1-δ)의 승산값은 제한 파일럿압 Pr1과 δ의 승산값에 가산되어(S8) 천이 압력 Ps로서 출력된다(S9).

도 11은 도 9의 수순에서 연산되는 제한 파일럿압 Pr2와 붐 상승 조작의 관계를 도시하는 도면이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 붐 상승 조작 중은 최대 압력 Pmax가 제한 파일럿압 Pr2, 붐 상승 조작 정지 후 소정 시간 Tth는 천이 압력 Ps가 제한 파일럿압 Pr2가 된다. 붐 상승 조작이 정지하여 소정 시간 Tth가 경과된 후는 제한 파일럿압 Pr1이 제한 파일럿압 Pr2가 된다. 도 11에 있어서의 제한 파일럿압 Pr1의 변동은 일례이다. 천이 압력 Ps의 연산에 관해, 압력 비율 δ는 붐 상승 파일럿압이 조작 상태(Pth 이상)로부터 비조작 상태(Pth 미만)가 되고 나서 소정 시간 Tth에서 0으로부터 1.0까지 단조 증가하도록 규정되어 있다. 이와 같이 압력비 테이블을 규정함으로써, 도 11에 도시한 바와 같이 붐 상승 조작을 정지하면, 목표면 거리 H1이 Hth 미만인 조건 하에서는 소정 시간 Tth에서 천이 압력 Ps는 최대 압력 Pmax로부터 제한 파일럿압 Pr1까지 단조롭게 감소한다.

-동작-

본 실시 형태에 있어서는, 전자 밸브 유닛(160)의 붐 하강, 암 크라우드, 암 덤프에 관해서 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 제어에 특징이 있다. 이하에 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 동작에 대해서 조건마다 설명한다.

(1) 굴삭 목표면(St)으로부터 버킷 클로 끝이 충분히 이격되어 있는 경우

자세 연산부(42B)에서 연산되는 목표면 거리 H1이 Hth 이상인 경우, 굴삭 목표면(St)에 작업 장치(1A)가 간섭할 우려가 없고, 오퍼레이터의 조작에 개입하여 붐 하강, 암 크라우드, 암 덤프의 감속 제어를 실행할 필요가 없다. 그 때문에, 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강의 제한 파일럿압 Pr2에 조작량에 상관없이 최대 압력 Pmax가 설정되고, 전자 감압 밸브 V2 내지 V4가 개방되는 방향으로 제어된다(본 예에서는 개방된다). 이에 의해 오퍼레이터의 조작에 따라서 조작 레버 장치 A1, A2에서 생성되는 파일럿압이 유량 제어 밸브 D2, D3의 수압실 E2 내지 E4에 작용하고, 오퍼레이터의 조작에 따른 속도로 붐이나 암이 동작한다.

(2) 버킷 클로 끝이 굴삭 목표면(St)에 접근하고 있는 경우

목표면 거리 H1이 Hth 미만인 상황에서도, 붐 상승 조작이 되어 있는 동안, 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대해서 조작량에 상관없이 제한 파일럿압 Pr2에 최대 압력 Pmax가 설정되고, 전자 감압 밸브 V2 내지 V4가 개방된다. 본 실시 형태에서는 붐 상승 조작이 행해진 것이 트리거가 되어, 모드 스위치 SW(도 5)의 조작이 없어도 목표면 거리 H1에 관계없이, 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대해서 자동적으로 MC가 해제된다. 이에 의해 오퍼레이터의 조작에 따라서 조작 레버 장치 A1, A2에서 생성되는 파일럿압이 유량 제어 밸브 D2, D3의 수압실 E2 내지 E4에 작용하고, 오퍼레이터의 조작에 따른 속도로 붐(8)이나 암(9)이 동작한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 붐 상승 조작을 정지했을 때, 목표면 거리 H1이 Hth 미만이면 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 동작은 MC 하의 동작에 바로 복귀하지 않는다. 붐 상승 조작의 정지로부터 소정 시간 Tth는, 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강의 각 동작에 대해서 조작량에 상관없이 제한 파일럿압 Pr2에 천이 압력 Ps가 설정된다. 이에 의해 전자 감압 밸브 V2 내지 V4에 대해서는 MC의 반해제 상태가 되고, 오퍼레이터의 조작에 따라서 붐(8)이나 암(9)이 동작하는 상태로부터 시간 경과에 수반하여 MC에 의한 동작 제한의 효력이 강해진다. 붐 상승 조작이 없는 채로 소정 시간 Tth가 경과되면 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 동작은 통상의 MC 하의 동작으로 복귀한다.

- 효과-

(1) 본 실시 형태에서는, 조작 레버 장치 A1에 의해 붐 상승 조작이 되어 있는 동안, 암 크라우드 및 암 덤프의 동작에 대응하는 전자 감압 밸브 V2, V3의 개방도를 제한 속도에 기초하는 개방도(본 실시 형태에서는 최대 개방도)보다도 크게 한다. 이에 의해, MC 제어에 개입하여 굴삭 목표면(St) 부근에서 양호한 응답성으로 작업 장치(1A)의 암 크라우드 및 암 덤프의 동작을 포함하는 롤링 압박 작업 등의 작업을 원활하게 할 수 있다.

MC에 의한 어시스트를 요하는 장면에서는 주로 암 조작이 행해지고, 일반적으로 붐 상승 조작은 행해지지 않는다. 이 점에 착안하여, 본 실시 형태에서는 붐 상승 조작이 행해진 것을 트리거로서, 예를 들어 모드 스위치 SW를 조작하지 않아도 목표면 거리 H1에 관계없이 특정한 전자 감압 밸브에 대해서 자동적으로 MC가 해제되도록 하였다. 본 실시 형태에서는 정지(MC)를 의도하지 않는 롤링 압박 작업 등을 상정하고, 이들 작업에 관련이 강한 전자 감압 밸브 V2 내지 V4를 개방하는 것으로 하고 있다. 이 경우, 굴삭 목표면(St)의 근방에서 붐 상승 조작으로 굴삭 목표면(St)과 버킷(10)의 거리를 차지하고 나서 암 조작으로 위치 정렬을 행할 때, MC 시에서도 조작에 따른 속도로 암(9)이 동작하여 작업 효율이 향상되어, 오퍼레이터의 심리적 피로도 경감된다. 붐 상승과 암 크라우드(또는 덤프)의 복합 조작으로 버킷(10)의 위치 정렬을 행할 때에도 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(2) 본 실시 형태에서는, 붐 상승 조작의 정지 후, 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도를 단조롭게 감소시키고, 붐 상승 조작의 정지로부터 소정 시간 Tth에서 제한 파일럿압 Pr1에 기초하는 개방도로 복귀시킨다. 이에 의해 예를 들어 롤링 압박 작업 시에 있어서의 붐 상승 후의 붐 하강 동작도 MC에 의한 제한이 억제되어, 작업 효율의 향상이나, 오퍼레이터의 심리적 피로 경감의 효과가 크다.

또한, 소정 시간 Tth가 길수록, 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도가 MC 하에서의 값보다 커지는 시간이 길어지므로, 붐 상승 조작 후에 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강의 응답이 개선되는 시간을 길게 확보할 수 있다. 반대로, 소정 시간 Tth가 짧은수록, 붐 상승 조작 후 조기에 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강의 동작에 대해서 MC에 의한 본래의 제한이 효과가 있게 되고, 굴삭 목표면(St)을 넘어서 지면을 굴삭하는 것을 억제할 수 있다. 소정 시간 Tth의 조정에 의해 작업 장치(1A)의 응답성과 굴삭 목표면(St)의 보호성을 유연하게 조정할 수 있다.

<제2 실시 형태>

도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 구비된 컨트롤러에 의한 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대한 제한 파일럿압의 결정 수순을 나타내는 흐름도이며 제1 실시 형태의 도 9에 대응하는 도면이다. 도 13은 도 12의 수순으로 연산되는 제한 파일럿압 Pr2와 붐 상승 조작의 관계를 도시하는 도면이며 제1 실시 형태의 도 11에 대응하는 도면이다.

본 실시 형태가 제1 실시 형태와 서로 다른 점은, 개입 결정부(42b)에 의한 암 크라우드, 암 덤프 및 붐 하강에 대한 제한 파일럿압 Pr2의 결정 수순에 있고, 구체적으로는 천이 압력의 연산 수순(도 9의 스텝 S304, S305)을 생략한 점이다. 본 실시 형태에서는, 스텝 S303에서 붐 상승 조작 없음이라고 판정된 경우, 붐 상승에 대한 무조작 계속 시간 Tbm에 관계없이 스텝 S306으로 수순을 이행한다. 따라서, 목표면 거리 H1이 Hth 이하인 조건에서는, 붐 상승 조작의 정지와 동시에 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 연산된 제한 파일럿압 Pr1이 제한 파일럿압 Pr2가 된다. 따라서, 목표면 거리 H1이 Hth 이하인 조건에서는, 붐 상승 조작의 정지 후 빠르게, 전자 감압 밸브 V2 내지 V4의 개방도가 최대 개방도로부터 목표 속도에 따른 개방도로 변경된다. 구성 및 기능을 포함하여 그 밖의 점에 대해서 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태에서 설명한 기본적 효과 (1)을 얻을 수 있고, 또한 붐 상승 조작 후에 있어서 굴삭 목표면(St)을 넘어서 지면을 굴삭할 가능성을 제1 실시 형태보다도 억제할 수 있다.

<제3 실시 형태>

도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 구비된 컨트롤러의 기능 블록도이며 제1 실시 형태의 도 7에 대응하는 도면이다. 본 실시 형태가 제1 실시 형태와 상위한 점은, 제한 속도 연산부(42D)에 제한 속도의 보정 연산 기능으로서의 제한 속도 보정부(42Da)가 부가된 점이다. 제한 속도 보정부(42Da)에서는, 붐 상승 조작량과, 암 크라우드, 암 덤프의 제한 속도에 기초하여, 제한 파일럿압 연산부(42a)에 출력하는 암 크라우드, 암 덤프에 대한 제한 속도가 보정된다. 구체적으로는, 붐 상승 조작을 정지하고 나서 일정 시간 동안, 암 크라우드 또는 암 덤프에 대해서 연산된 제한 속도가 붐 상승 조작을 정지하고 나서의 경과 시간(무조작 계속 시간 Tbm)에 기초하는 보정 증가율로 증가 방향으로 보정된다(후술).

도 15는 제한 속도 보정부(42Da)에 있어서의 암 크라우드 및 암 덤프에 대한 제한 속도의 보정 연산 로직을 나타내는 블록선도이다. 도 15의 연산 로직에 의해 암 크라우드, 암 덤프의 제한 속도가 적절히 보정되어 개별적으로 연산된다. 여기서는 도 15를 사용하여 암 크라우드 동작에 관한 제한 속도의 연산 로직을 대표하여 설명하지만, 암 덤프 동작의 제한 속도에 대한 연산 로직도 마찬가지이다.

제한 속도의 보정에 즈음해서는, 먼저 조작량 연산부(42A)에서 연산된 붐 상승 파일럿압이 입력되고(S11), 붐 상승 파일럿압이 Pth로부터 Pth 미만이 된 시점으로부터의 경과 시간(무조작 계속 시간 Tbm)이 연산된다(S12). 무조작 계속 시간 Tbm은 붐 상승 파일럿압이 Pth 이상이 될 때마다 제로로 리셋된다. 연산된 무조작 계속 시간 Tbm은 감속 비율 테이블에 입력되고, 감속 비율 테이블에 기초하여 감속비율 ε(도 16)이 연산된다(S13). 감속 비율 ε이란, 암 크라우드 동작에 대해서 제한 속도 연산부(42D)에서 암 크라우드 조작량과 자세 연산부(42B)에서 구한 버킷 클로 끝의 위치에 기초하여 구해진 보정 전의 제한 속도의 증가율이, 이후에 구하는 보정 증가율에 차지하는 비율이다. 감속 비율 테이블은, 붐 상승의 무조작 계속 시간 Tbm이 제로로부터 미리 설정된 소정 시간 ΔT’에 이르는 사이에 0(최소)으로부터 1.0(최대)까지 감속 비율 ε이 증가(본 예에서는 선형적으로 증가)하도록 규정되어 있다(도 16). 제한 속도 보정부(42Da)에서는, 암 크라우드 동작에 대해서 제한 속도 연산부(42D)에서 구해진 보정 전의 제한 속도 증가율(S14)에, 감속 비율 테이블에 기초하여 연산된 감속 비율 ε이 승산된다(S15).

한편, 암 크라우드에 대한 붐 상승 조작 후 제한 속도 증가율(=기정값>보정 전의 제한 속도 증가율)이 예를 들어 ROM(43)으로부터 입력되고(S16), 이 값에 비율(1-ε)이 승산된다(S17). 붐 상승 조작 후 제한 속도 증가율의 (1-ε)배의 값과, 보정 전의 제한 속도 증가율의 ε배의 값이 가산되어 보정 증가율이 연산된다(S18).

그리고 암 크라우드에 대해서 연산된 제한 속도(S19)에 대해서, 암 크라우드 조작의 직후(예를 들어 붐 상승 조작 정지 후의 소정 시간 ΔT’)에 한하여 암 크라우드에 대해서 보정 전의 제한 속도가 전술한 보정 증가율로 증가 방향으로 보정된다(S20). 상기한 바와 같이, 붐 상승 조작 후 일정 시간은, 경과 시간이 짧을수록, 보정 전의 제한 속도보다도 큰 붐 상승 조작 후 제한 속도 증가율이 강하게 영향을 미치고, 크게 증가 보정된다. 한편, 암 크라우드 조작의 직후를 제외하고(예를 들어 붐 상승 조작 정지 후의 소정 시간 ΔT’이외), 암 크라우드에 대한 제한 속도는 보정되지 않는다. 이와 같이 하여 제한 속도 연산부(42D)에 있어서 제한 속도 보정부(42Da)에 의해 필요에 따라서 증가 보정된 제한 속도가 제한 파일럿압 연산부(42a)에 출력되고(S21), 제한 파일럿압 연산부(42a)에서 제한 파일럿압 Pr1로 변환된다.

도 16은 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 구비된 컨트롤러(개입 결정부(42b))에서 연산되는 암 크라우드 등의 제한 파일럿압의 붐 상승 조작과의 관계를 도시하는 도면이다. 도 16에서는 개입 결정부(42b)에 있어서 도 13(제2 실시 형태)에 도시한 양태에서 제한 파일럿압을 연산한 경우를 예시하고 있지만, 본 실시 형태에 의한 제한 속도의 연산 방법은 제1 실시 형태에도 당연히 적용할 수 있다.

도 16에 도시한 바와 같이, 붐 상승 조작의 정지 후 일정 시간은 제한 속도의 보정을 하지 않는 경우에 비해 제한 파일럿압 Pr2가 크게 연산되고, 전자 감압 밸브 V3, V4의 개방도도 증가한다. 제1 및 제2 실시 형태에서는 일정 조건 하에서 외관 상의 제한 파일럿압을 증가시킴으로써 전자 감압 밸브의 개방도를 증가시켰지만, 본 예와 같이 외관 상의 제한 속도를 증가시킴으로써 전자 감압 밸브의 개방도를 높일 수 있다. 제한 속도의 보정을 조합함으로써, 제한 파일럿압 Pr2의 제어 형태의 베리에이션이 증가하고, 보다 유연한 조작성의 실현에 기여할 수 있다.

<변형예>

제1 및 제2 실시 형태에서는, 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강을 제한 파일럿압 Pr2의 전환 제어가 대상으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 암 크라우드와 암 덤프만이 응답 지연 개선의 대상이면, 붐 하강에 대해서는 제한 파일럿압 Pr2의 전환 제어의 대상으로부터 제외해도 된다. 반대로 버킷 덤프나 버킷 크라우드에 대한 응답 지연의 개선도 필요하면, 이들을 대상으로 포함할 수도 있다. 버킷 크라우드나 버킷 덤프에 대해서도, 암 크라우드 등과 같이 제한 파일럿압을 연산하고, 전자 감압 밸브의 작동 정도를 제어하면 된다. 이 경우, δ, ε, Tth, Pth, Hth의 각 파라미터에 대해서는, 암 크라우드, 암 덤프, 붐 하강, 버킷 크라우드, 버킷 덤프로 공용해도 되고 별개의 값을 설정해도 된다. 또한, 강제 붐 상승에 대한 전자 감압 밸브 V1'에 대해서 특별히 설명하고 있지 않지만, 전자 감압 밸브 V3 등과 마찬가지로 제어할 수도 있지만, 예를 들어 MC 해제 시, 반해제 시(예를 들어 도 11에 있어서의 Tht 이전)는 소자 상태(개방도 0)로서 둘 수 있다.

1…유압 셔블
1A…작업 장치
2…유압 펌프
5…붐 실린더(유압 액추에이터)
6…암 실린더(유압 액추에이터)
7…버킷 실린더(유압 액추에이터)
8…붐
9…암
10…버킷
15…제어 밸브 유닛
40…컨트롤러
42b…제한 파일럿압 개입 결정부
42D…제한 속도 연산부
160…전자 밸브 유닛
A1 내지 A6…조작 레버 장치
R1 내지 R3…각도 센서(자세 센서)
R4…차체 경사각 센서(자세 센서)
St…굴삭 목표면
Tth…소정 시간
V2 내지 V6, V1', V5', V6'…전자 감압 밸브
ΔT'…일정 시간

Claims (5)

1. 붐 및 암을 포함하여 구성된 다관절형의 작업 장치와,
   상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 작업 장치 구동용의 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 작업 장치의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서와,
   상기 복수의 유압 액추에이터를 구동하는 압유를 토출하는 유압 펌프와,
   상기 유압 펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제어 밸브 유닛과,
   파일럿 펌프의 토출압을 원압으로 해서 상기 제어 밸브 유닛을 구동하는 파일럿압을 출력하는 복수의 조작 레버 장치와,
   상기 복수의 조작 레버 장치 및 상기 제어 밸브 유닛 사이에 마련한 복수의 전자 감압 밸브를 포함하여 구성된 전자 밸브 유닛과,
   상기 복수의 자세 센서의 신호를 기초로 상기 복수의 유압 액추에이터의 제한 속도를 연산하고, 굴삭 목표면을 넘어서 지면을 굴삭하지 않도록 상기 전자 감압 밸브의 개방도를 제어함으로써 상기 복수의 액추에이터의 동작 속도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 유압 셔블에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 조작 레버 장치로부터 붐 상승 조작 신호가 출력되고 있는 동안은, 상기 전자 밸브 유닛에 포함되는 암 크라우드 및 암 덤프의 동작 속도 제한을 완화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 암 크라우드 및 암 덤프의 동작에 대응하는 전자 감압 밸브의 개방도를 상기 제한 속도에 기초하는 개방도보다도 커지도록 제어할 때, 붐 하강의 동작에 대응하는 전자 감압 밸브의 개방도도 상기 제한 속도에 기초하는 개방도보다 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블.
3. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 조작 레버 장치로부터 붐 상승 조작 신호가 출력되고 있는 동안, 상기 암 크라우드 및 암 덤프의 동작에 대응하는 전자 감압 밸브의 개방도가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블.
4. 제3항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 붐 상승 조작의 정지 후, 상기 암 크라우드 및 암 덤프의 동작에 대응하는 전자 감압 밸브의 개방도를 단조롭게 감소하도록 제어하고, 상기 붐 상승 조작의 정지 후 소정 시간에서 상기 제한 속도에 기초하는 개방도로 복귀시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블.
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