KR102588568B1 - 쇼벨 - Google Patents

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KR102588568B1
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춘난 우
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 마련되는 물체검지장치(70)와, 상부선회체(3)에 마련되는 제어장치로서의 컨트롤러(30)와, 액추에이터에 의하여 움직이는 피구동체를 구비하고 있다. 물체검지장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위에 설정된 검지공간(DS)에서 다른 쇼벨(200)을 검지하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)가 검지한 물체의 상태에 근거하여, 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위(MS)를 변화시키도록 구성되어 있다.

Description

쇼벨
본 개시는, 쇼벨에 관한 것이다.
종래, 가까이에서 작업하고 있는 다른 쇼벨과 간섭(충돌)할 가능성이 있다고 판단한 경우에 암의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시키는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2016-45674호
그러나, 상술한 쇼벨은, 충돌의 가능성이 조금이라도 있으면 암의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시켜 버린다. 그 때문에, 작업효율을 저하시켜 버릴 우려가 있다.
그래서, 가까이에서 작업하고 있는 다른 물체와의 충돌을 피하면서 효율적으로 작업할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 마련되는 물체검지장치와, 상기 상부선회체에 마련되는 제어장치와, 액추에이터에 의하여 움직이는 피구동체를 구비하고, 상기 물체검지장치는, 쇼벨의 주위에 설정된 검지공간에서 물체를 검지하도록 구성되며, 또한 상기 제어장치는, 상기 물체검지장치가 검지한 물체의 상태에 근거하여, 상기 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위를 변화시키도록 구성되어 있다.
상술한 수단에 의하여, 가까이에서 작업하고 있는 다른 물체와의 충돌을 피하면서 효율적으로 작업할 수 있는 쇼벨이 제공된다.
도 1a는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 상면도이다.
도 2는 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3은 동작제한처리의 일례의 플로차트이다.
도 4는 가동범위 및 제한범위의 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 5는 가동범위 및 제한범위의 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 6은 가동범위 및 제한범위의 또 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 7은 가동범위 및 제한범위의 또 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 8은 동작제한처리의 다른 일례의 플로차트이다.
도 9는 가동범위 및 제한범위의 또 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 10은 가동범위 및 제한범위의 또 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 11은 가동범위 및 제한범위의 또 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 12a는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 다른 구성예를 나타내는 쇼벨의 측면도이다.
도 12b는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 다른 구성예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다.
도 13은 시공지원시스템의 일례를 나타내는 도이다.
도 14는 전기식 조작시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)에 대하여 설명한다. 도 1a 및 도 1b는, 쇼벨(100)의 구성예를 나타내는 도이다. 도 1a는 쇼벨(100)의 측면도이고, 도 1b는 쇼벨(100)의 상면도이다.
본 실시형태에서는, 쇼벨(100)의 하부주행체(1)는 피구동체로서의 크롤러(1C)를 포함한다. 크롤러(1C)는, 하부주행체(1)에 탑재되어 있는 주행용 유압모터(2M)에 의하여 구동된다. 단, 주행용 유압모터(2M)는, 전동액추에이터로서의 주행용 전동발전기여도 된다. 구체적으로는, 크롤러(1C)는 좌크롤러(1CL) 및 우크롤러(1CR)를 포함한다. 좌크롤러(1CL)는 좌주행용 유압모터(2ML)에 의하여 구동되고, 우크롤러(1CR)는 우주행용 유압모터(2MR)에 의하여 구동된다. 하부주행체(1)는, 크롤러(1C)에 의하여 구동되기 때문에, 피구동체로서 기능한다.
하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 피구동체로서의 선회기구(2)는, 상부선회체(3)에 탑재되어 있는 선회용 유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 단, 선회용 유압모터(2A)는, 전동액추에이터로서의 선회용 전동발전기여도 된다. 상부선회체(3)는, 선회기구(2)에 의하여 구동되기 때문에, 피구동체로서 기능한다.
상부선회체(3)에는 피구동체로서의 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 피구동체로서의 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에 피구동체 및 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성한다. 붐(4)은 붐실린더(7)로 구동되고, 암(5)은 암실린더(8)로 구동되며, 버킷(6)은 버킷실린더(9)로 구동된다. 굴삭어태치먼트는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 구동되기 때문에, 피구동체로서 기능한다.
붐(4)에는 붐각도센서(S1)가 장착되고, 암(5)에는 암각도센서(S2)가 장착되며, 버킷(6)에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다.
붐각도센서(S1)는 붐(4)의 회동(回動)각도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 붐각도센서(S1)는 가속도센서이며, 상부선회체(3)에 대한 붐(4)의 회동각도인 붐각도를 검출할 수 있다. 붐각도는, 예를 들면 붐(4)을 최대로 하강시켰을 때에 최소각도가 되고, 붐(4)을 상승시킴에 따라 커진다.
암각도센서(S2)는 암(5)의 회동각도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 암각도센서(S2)는 가속도센서이며, 붐(4)에 대한 암(5)의 회동각도인 암각도를 검출할 수 있다. 암각도는, 예를 들면 암(5)을 최대로 접었을 때에 최소각도가 되고, 암(5)을 펼침에 따라 커진다.
버킷각도센서(S3)는 버킷(6)의 회동각도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 버킷각도센서(S3)는 가속도센서이며, 암(5)에 대한 버킷(6)의 회동각도인 버킷각도를 검출할 수 있다. 버킷각도는, 예를 들면 버킷(6)을 최대로 접었을 때에 최소각도가 되고, 버킷(6)을 펼침에 따라 커진다.
붐각도센서(S1), 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)는 각각, 가변저항기를 이용한 퍼텐쇼미터, 대응하는 유압실린더의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 연결핀 둘레의 회동각도를 검출하는 로터리인코더, 자이로센서, 또는 가속도센서와 자이로센서의 조합 등이어도 된다.
상부선회체(3)에는, 운전실로서의 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 컨트롤러(30), 물체검지장치(70), 방향검출장치(85), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 등이 장착되어 있다. 캐빈(10)의 내부에는, 조작장치(26) 등이 마련되어 있다. 다만, 본서에서는, 편의상, 상부선회체(3)에 있어서의, 붐(4)이 장착되어 있는 측을 전방으로 하고, 카운터웨이트가 장착되어 있는 측을 후방으로 한다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, RAM, NVRAM, 및 ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 각 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 읽어내어 RAM에 로드하고, 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다.
물체검지장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 또, 물체검지장치(70)는, 물체검지장치(70) 또는 쇼벨(100)부터 검지된 물체까지의 거리를 산출하도록 구성되어 있다. 물체는, 예를 들면 사람, 동물, 차량, 건설기계, 건조물, 울타리, 또는 구멍 등이다. 물체검지장치(70)는, 예를 들면 단안(單眼)카메라, 초음파센서, 밀리파레이더, 레이저레이더, 스테레오카메라, LIDAR, 거리화상센서, 또는 적외선센서 등이다. 본 실시형태에서는, 물체검지장치(70)는, 복수의 거리화상센서로 구성되고, 캐빈(10)의 상면 전단에 장착된 전방센서(70F), 상부선회체(3)의 상면 후단에 장착된 후방센서(70B), 상부선회체(3)의 상면 좌단에 장착된 좌방센서(70L), 및 상부선회체(3)의 상면 우단에 장착된 우방센서(70R)를 포함한다.
컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위에 설정된 소정 영역 내의 소정 물체를 검지할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 소정 물체는, 예를 들면 다른 쇼벨 등의 가동체이다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펜스 등의 정지물과 같은 쇼벨 이외의 물체와 쇼벨을 구별할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 소정의 움직임을 하는 가동체로서 쇼벨을 인식하기 때문에, 그 쇼벨의 동작궤도를 용이하게 추정할 수 있다. 소정의 움직임은, 예를 들면 선회축 둘레의 상부선회체(3)의 선회, 붐회동축 둘레의 붐(4)의 회동, 또는 크롤러(1C)의 연장방향으로의 전진·후진 등이다.
방향검출장치(85)는, 상부선회체(3)의 방향과 하부주행체(1)의 방향의 상대적인 관계에 관한 정보(이하, "방향에 관한 정보"라고 함)를 검출하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 방향검출장치(85)는, 하부주행체(1)에 장착된 지자기(地磁氣)센서와 상부선회체(3)에 장착된 지자기센서의 조합으로 구성되어 있어도 된다. 혹은, 방향검출장치(85)는, 하부주행체(1)에 장착된 GNSS 수신기와 상부선회체(3)에 장착된 GNSS 수신기의 조합으로 구성되어 있어도 된다. 선회용 전동발전기로 상부선회체(3)가 선회구동되는 구성에서는, 방향검출장치(85)는, 리졸버를 포함하고 있어도 된다.
기체경사센서(S4)는, 소정의 평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는, 수평면에 관한 상부선회체(3)의 전후축 둘레의 경사각(롤각) 및 좌우축 둘레의 경사각(피치각)을 검출하는 가속도센서이다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면 서로 직교하여 쇼벨(100)의 선회축 상의 한 점인 쇼벨중심점을 통과한다. 기체경사센서(S4)는, 가속도센서와 자이로센서의 조합이어도 된다.
선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각속도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 선회각속도센서(S5)는, 자이로센서이다. 선회각속도센서(S5)는, 리졸버, 또는 로터리인코더 등이어도 된다. 선회각속도센서(S5)는, 선회속도를 검출해도 된다. 선회속도는, 선회각속도로부터 산출되어도 된다.
이하에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)의 임의의 조합은, 집합적으로 자세센서라고도 칭해진다. 자세센서는, 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보를 취득하도록 구성되어 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 2는, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다. 도 2는, 기계적 동력전달라인, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어라인을, 각각 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.
쇼벨(100)의 유압시스템은, 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작압센서(29), 컨트롤러(30), 및 제어밸브(60) 등을 포함한다.
도 2에 있어서, 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)부터, 센터바이패스관로(40) 또는 패럴렐관로(42)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다.
엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 각각의 입력축에 연결되어 있다.
메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)로 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다.
레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량(밀어내기용적)을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절함으로써 메인펌프(14)의 토출량(밀어내기용적)을 제어한다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 조작장치(26)를 포함하는 유압제어기기에 작동유를 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파일럿펌프(15)는, 고정용량형 유압펌프이다. 단, 파일럿펌프(15)는, 생략되어도 된다. 이 경우, 파일럿펌프(15)가 담당하고 있던 기능은, 메인펌프(14)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 메인펌프(14)는, 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급하는 기능과는 별도로, 스로틀 등에 의하여 작동유의 압력을 저하시킨 후에 조작장치(26) 등에 작동유를 공급하는 기능을 구비하고 있어도 된다.
컨트롤밸브(17)는, 쇼벨(100)에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 포함한다. 제어밸브(175)는 제어밸브(175L) 및 제어밸브(175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 포함한다. 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 통하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있다. 제어밸브(171~176)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터로 흐르는 작동유의 유량, 및 유압액추에이터로부터 작동유탱크로 흐르는 작동유의 유량을 제어한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌주행용 유압모터(2ML), 우주행용 유압모터(2MR) 및 선회용 유압모터(2A)를 포함한다.
조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 파일럿라인을 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트로 공급한다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달(도시하지 않음)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이다.
토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 토출압센서(28)는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
조작압센서(29)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작의 내용을 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 조작압센서(29)는, 액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력(조작압)의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작장치(26)의 조작내용은, 조작압센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)는, 좌센터바이패스관로(40L) 또는 좌패럴렐관로(42L)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고, 우메인펌프(14R)는, 우센터바이패스관로(40R) 또는 우패럴렐관로(42R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.
좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다.
제어밸브(171)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행용 유압모터(2ML)로 공급하고, 또한 좌주행용 유압모터(2ML)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(172)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행용 유압모터(2MR)로 공급하고, 또한 우주행용 유압모터(2MR)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(173)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)로 공급하고, 또한 선회용 유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(174)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(175L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(175R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
좌패럴렐관로(42L)는, 좌센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 좌패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 및 175L) 중 어느 하나에 의하여 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다. 우패럴렐관로(42R)는, 우센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 우패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 및 175R) 중 어느 하나에 의하여 우센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.
레귤레이터(13)는, 좌레귤레이터(13L) 및 우레귤레이터(13R)를 포함한다. 좌레귤레이터(13L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면 좌메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 토출량을 감소시킨다. 우레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14)의 흡수파워(예를 들면 흡수마력)가 엔진(11)의 출력파워(예를 들면 출력마력)를 초과하지 않도록 하기 위함이다.
조작장치(26)는, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R) 및 주행레버(26D)를 포함한다. 주행레버(26D)는, 좌주행레버(26DL) 및 우주행레버(26DR)를 포함한다.
좌조작레버(26L)는, 선회조작과 암(5)의 조작에 이용된다. 좌조작레버(26L)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 도입시킨다.
구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(176L)의 우파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(176R)의 좌파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(176L)의 좌파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(176R)의 우파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 좌파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 우선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 우파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.
우조작레버(26R)는, 붐(4)의 조작과 버킷(6)의 조작에 이용된다. 우조작레버(26R)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 도입시킨다.
구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(175R)의 좌파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(175L)의 우파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(175R)의 좌파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 좌파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 버킷펼침방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 우파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.
주행레버(26D)는, 크롤러(1C)의 조작에 이용된다. 구체적으로는, 좌주행레버(26DL)는, 좌크롤러(1CL)의 조작에 이용된다. 좌주행레버(26DL)는, 좌주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 좌주행레버(26DL)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(171)의 파일럿포트에 도입시킨다. 우주행레버(26DR)는, 우크롤러(1CR)의 조작에 이용된다. 우주행레버(26DR)는, 우주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 우주행레버(26DR)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(172)의 파일럿포트에 도입시킨다.
토출압센서(28)는, 토출압센서(28L) 및 토출압센서(28R)를 포함한다. 토출압센서(28L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.
조작압센서(29)는, 조작압센서(29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, 및 29DR)를 포함한다. 조작압센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작내용은, 예를 들면 레버조작방향 및 레버조작량(레버조작각도) 등이다.
동일하게, 조작압센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DL)는, 조작자에 의한 좌주행레버(26DL)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DR)는, 조작자에 의한 우주행레버(26DR)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)는, 조작압센서(29)의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다.
여기에서, 스로틀(18)과 제어압센서(19)를 이용한 네거티브컨트롤제어에 대하여 설명한다. 스로틀(18)은 좌스로틀(18L) 및 우스로틀(18R)을 포함하고, 제어압센서(19)는 좌제어압센서(19L) 및 우제어압센서(19R)를 포함한다.
좌센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 좌스로틀(18L)이 배치되어 있다. 그 때문에, 좌메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 좌스로틀(18L)은, 좌레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 좌제어압센서(19L)는, 이 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압이 클수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 이 제어압이 작을수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다. 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어된다.
구체적으로는, 도 2에서 나타나는 바와 같이 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 모두 조작되고 있지 않은 대기상태의 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 도달한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출한 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 한편, 좌센터바이패스관로(40L)에 관한 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터에 유입된다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)에 도달하는 양을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시켜, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 유입시켜, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실하게 한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어한다.
상술과 같은 구성에 의하여, 도 2의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 2의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 확실하게 공급할 수 있다.
제어밸브(60)는, 조작장치(26)의 유효상태와 무효상태를 전환하도록 구성되어 있다. 조작장치(26)의 유효상태는, 조작자가 조작장치(26)를 조작함으로써 관련된 피구동체를 움직이게 할 수 있는 상태이며, 조작장치(26)의 무효상태는, 조작자가 조작장치(26)를 조작해도 관련된 피구동체를 움직이게 할 수 없는 상태이다.
본 실시형태에서는, 제어밸브(60)는, 파일럿펌프(15)와 조작장치(26)를 연결하는 파일럿라인(CD1)의 연통상태와 차단상태를 전환 가능한 전자밸브이다. 구체적으로는, 제어밸브(60)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 파일럿라인(CD1)의 연통상태와 차단상태를 전환하도록 구성되어 있다.
제어밸브(60)는, 도시하지 않은 게이트로크레버에 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 게이트로크레버가 눌러 내려졌을 때에 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하고, 게이트로크레버가 당겨 올려졌을 때에 파일럿라인(CD1)을 연통상태로 하도록 구성되어 있어도 된다.
다만, 상술한 실시형태에서는, 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 채용되어 있지만, 이와 같은 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 아니라, 전기식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 전기신호로서 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 의하여 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 이동시킬 수 있다. 다만, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 컨트롤러(30)가 피구동체의 움직임을 제한하는 처리(이하, "동작제한처리"라고 함)에 대하여 설명한다. 도 3은, 동작제한처리의 일례의 플로차트이다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 소정의 제어주기로 반복하여 이 동작제한처리를 실행한다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 도 1b에 나타내는 바와 같은 작업공간(WS)의 내측에서 물체를 검지하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST1). 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 도 1b에 나타내는 바와 같은 검지공간(DS)에 포함되는 작업공간(WS)의 내측에서 물체를 검지하고 있는지 여부를 판정한다. 물체는, 예를 들면 다른 쇼벨이다. 물체는, 덤프트럭 등의 다른 기계여도 된다.
검지공간(DS)은, 쇼벨(100)의 주위에 설정되는 공간이다. 본 실시형태에서는, 검지공간(DS)은, 쇼벨(100)의 최대선회반경보다 큰 거리를 반경으로 하는 원주상(円柱狀)의 공간이다. 최대선회반경은, 예를 들면 굴삭어태치먼트를 외방으로 최대한 신장시켰을 때의 선회축과 버킷(6)의 치선과의 사이의 거리이다. 물체검지장치(70)는, 검지공간(DS)의 내측에 존재하는 물체를 검지할 수 있도록 구성되어 있다.
작업공간(WS)은, 쇼벨(100)이 작업 가능한 공간으로서 검지공간(DS)의 내측에 설정되는 공간이다. 본 실시형태에서는, 작업공간(WS)은, 쇼벨(100)의 동작궤도로부터 도출되는 범위이다. 구체적으로는, 작업공간(WS)은, 최대선회반경을 그 반경으로 하는 원주상의 공간이다.
작업공간(WS)의 내측에서 물체를 검지하고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST1의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
작업공간(WS)의 내측에서 물체를 검지하고 있다고 판정한 경우(스텝 ST1의 YES), 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)가 조작되었는지 여부를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 조작압센서(29)의 출력에 근거하여 조작장치(26)가 조작되었는지 여부를 판정한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 조작압센서(29LA)의 출력에 근거하여, 암접음조작이 행해졌는지 여부, 및 암펼침조작이 행해졌는지 여부를 판정하고, 조작압센서(29LB)의 출력에 근거하여, 좌선회조작이 행해졌는지 여부, 및 우선회조작이 행해졌는지 여부를 판정한다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 조작압센서(29RA)의 출력에 근거하여, 붐상승조작이 행해졌는지 여부, 및 붐하강조작이 행해졌는지 여부를 판정하고, 조작압센서(29RB)의 출력에 근거하여, 버킷접음조작이 행해졌는지 여부, 및 버킷펼침조작이 행해졌는지 여부를 판정한다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 조작압센서(29DL)의 출력에 근거하여, 좌크롤러(1CL)의 전진조작이 행해졌는지 여부, 및 좌크롤러(1CL)의 후진조작이 행해졌는지 여부를 판정하고, 조작압센서(29DR)의 출력에 근거하여, 우크롤러(1CR)의 전진조작이 행해졌는지 여부, 및 우크롤러(1CR)의 후진조작이 행해졌는지 여부를 판정한다.
조작장치(26)가 조작되고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST2의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
조작장치(26)가 조작되었다고 판정한 경우(스텝 ST2의 YES), 컨트롤러(30)는, 조작에 대응하는 피구동체의 움직임을 제한할지 여부를 판정한다(스텝 ST3). 피구동체의 움직임을 제한하는 것은, 피구동체의 움직임을 금지하는 것을 포함하고 있어도 된다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)를 통한 수동조작에 대응하는 피구동체의 움직임을 허용할지 여부를 판정한다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 자세센서의 출력에 근거하여 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보를 취득하고, 그 정보에 근거하여 피구동체의 움직임이 도 1b에 나타내는 바와 같은 가동범위(MS)의 내측에서의 움직임인지 여부를 판정한다. 도 1b에서는, 가동범위(MS)에는 도트해칭이 부여되어 있다.
가동범위(MS)는, 작업공간(WS)의 내측에 가변적으로 설정되는, 피구동체가 진입 가능한 범위이다. 본 실시형태에서는, 가동범위(MS)는, 검지공간(DS)에 있어서의 물체, 또는 검지공간(DS)에 포함되는 작업공간(WS)에 있어서의 물체의 상태에 근거하여 가변적으로 설정된다.
작업공간(WS) 중의 가동범위(MS) 이외는 제한범위(RS)(도 4 참조)이다. 제한범위(RS)는, 피구동체의 진입이 제한되는 범위이다. 도 1b에서는, 작업공간(WS)의 모두가 가동범위(MS)로 되어 있기 때문에, 제한범위(RS)는 존재하지 않는다.
컨트롤러(30)는, 예를 들면 검지공간(DS)에 있어서의 물체의 상태에 근거하여 가동범위(MS)를 가변적으로 설정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)가 검지하고 있는 물체의 현재의 상태 또는 장래의 상태에 근거하여 가동범위(MS)를 가변적으로 설정한다. 장래의 상태는, 현시점으로부터 소정 시간이 경과한 후의 상태이며, 과거의 상태 및 현재의 상태 중 적어도 일방으로부터 예측된다. 전형적으로는, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)가 검지하고 있는 물체가 쇼벨(100)에 가까워질 때에 가동범위(MS)가 작아지도록, 가동범위(MS)를 가변적으로 설정한다. 또, 물체검지장치(70)가 검지하고 있는 물체가 쇼벨(100)로부터 멀어질 때에 가동범위(MS)가 커지도록, 가동범위(MS)를 가변적으로 설정한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 소정의 제어주기마다 가동범위(MS)를 갱신하도록 구성되어 있어도 된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)를 통한 수동조작에 따라 피구동체를 움직이게 한 경우에 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나오는지 여부를 판단한다. 그리고, 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나온다고 판단한 경우, 피구동체의 움직임이 가동범위(MS)의 내측에서의 움직임이 아니라고 판정하고, 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나오지 않는다고 판단한 경우, 피구동체의 움직임이 가동범위(MS)의 내측에서의 움직임이라고 판정한다.
컨트롤러(30)는, 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나오지 않는다고 판단한 경우, 즉, 피구동체의 움직임이 가동범위(MS)의 내측에서의 움직임이라고 판정한 경우, 피구동체의 움직임을 제한하지 않는다. 예를 들면, 우선회조작이 행해졌을 때에, 상부선회체(3)를 우선회시켰다고 해도 굴삭어태치먼트가 가동범위(MS)로부터 나오지 않는다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 우선회를 제한하지 않고, 상부선회체(3)의 우선회를 허용한다.
한편, 컨트롤러(30)는, 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나와 제한범위(RS)에 진입한다고 판단한 경우, 즉, 피구동체의 움직임이 가동범위(MS)의 내측에서의 움직임이 아니라고 판정한 경우, 피구동체의 움직임을 제한한다. 예를 들면, 우선회조작이 행해졌을 때에, 상부선회체(3)를 우선회시키면 굴삭어태치먼트가 가동범위(MS)로부터 나온다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 우선회를 허용하지 않고, 상부선회체(3)의 우선회를 금지한다.
피구동체의 움직임을 제한하지 않는다고 판정한 경우(스텝 ST3의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
피구동체의 움직임을 제한한다고 판정한 경우(스텝 ST3의 YES), 컨트롤러(30)는, 피구동체의 움직임을 제한한다(스텝 ST4). 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 피구동체가 이미 움직이고 있는 경우에는 피구동체의 제동을 개시하고, 피구동체가 아직 움직이고 있지 않은 경우에는 피구동체의 움직임을 금지한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 제어밸브(60)에 대하여 제어지령을 출력하여 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하여, 조작장치(26)를 통한 조작을 무효로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회를 금지하는 경우, 제어밸브(60)에 대하여 제어지령을 출력하여 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하여, 좌조작레버(26L)를 통한 조작을 무효로 한다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 하부주행체(1)의 후진을 금지하는 경우, 제어밸브(60)에 대하여 제어지령을 출력하여 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하여, 주행레버(26D)를 통한 조작을 무효로 한다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 작업공간(WS)의 내측에서 물체를 검지하고 있는 경우여도, 피구동체의 움직임을 일률적으로 제한 혹은 금지하지 않고, 그 물체와 쇼벨(100)을 접촉시키지 않게 하면서, 피구동체를 동작시킬 수 있다. 그 때문에, 작업공간(WS)에서 물체가 검지되었을 때에, 쇼벨(100)의 움직임이 일률적으로 제한되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
다만, 스텝 ST1과 스텝 ST2는 순서가 없으며, 스텝 ST1은, 스텝 ST2가 실행된 후에 실행되어도 되고, 스텝 ST2와 동시에 실행되어도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 피구동체의 움직임을 제한할 때에, 조작장치(26)를 통한 모든 조작을 무효상태로 하지만, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R), 및 주행레버(26D)의 각각을 개별적으로 무효상태로 할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 좌조작레버(26L) 및 우조작레버(26R)를 유효상태로 하면서, 주행레버(26D)를 무효상태로 할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같은 구성은, 예를 들면 복수의 제어밸브(60)를 이용함으로써 실현되어도 된다. 또, 상술한 실시형태에서는, 제어밸브(60)는, 파일럿펌프(15)와 조작장치(26)를 연결하는 파일럿라인에 배치되어 있지만, 조작장치(26)와 제어밸브(171~176)의 각각을 연결하는 파일럿라인에 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 붐상승조작에 관한 제어밸브(60)는, 우조작레버(26R)와 제어밸브(175)를 연결하는 파일럿라인에 배치되어 있어도 된다.
여기에서, 도 4~도 7을 참조하여, 가동범위(MS) 및 제한범위(RS)의 설정예에 대하여 설명한다. 도 4~도 7은, 가동범위(MS) 및 제한범위(RS)의 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다. 도 4~도 7의 예에서는, 쇼벨(100)의 검지공간(DS)에 포함되는 작업공간(WS)의 내측에 다른 쇼벨(200)이 존재하고 있다. 또, 도 4~도 7에서는, 가동범위(MS)에는 도트해칭이 부여되어 있다.
쇼벨(100)과 쇼벨(200)이 근접하고 있는 이와 같은 상황은, 터널 내, 주기장 내, 또는 해체장 내 등의 좁은 장소에서 복수 대의 건설기계가 동시에 작업하는 경우에 발생한다. 컨트롤러(30)는, 이와 같은 상황하에서도, 이하에 나타내는 바와 같이 가동범위(MS) 및 제한범위(RS)를 설정함으로써, 쇼벨(100)의 작업효율을 저하시키지 않고, 진입물의 검지와, 그 진입물에 기인하는 피구동체의 정지 또는 감속 등의 제동을 실현할 수 있다.
컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보를 취득한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 그 정보에 근거하여 가동범위(MS)를 설정하여, 가동범위(MS)에 있어서의 피구동체의 움직임을 허용한다. 한편으로, 컨트롤러(30)는, 작업공간(WS) 중의 가동범위(MS) 이외의 범위인 제한범위(RS)에 있어서의 피구동체의 움직임을 제한 혹은 금지한다. 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보는, 예를 들면 쇼벨(200)의 동작궤도에 관한 정보를 포함한다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 정지하고 있는 경우, 각도 α만큼 상부선회체(3)를 우선회시킬 수 있고, 또한 각도 β만큼 상부선회체(3)를 좌선회시킬 수 있는 범위로서 가동범위(MS)를 설정한다. 파선으로 나타내는 쇼벨(100R)은, 각도 α만큼 상부선회체(3)를 우선회시켰을 때의 쇼벨(100)의 상태를 나타내고, 파선으로 나타내는 쇼벨(100L)은, 각도 β만큼 상부선회체(3)를 좌선회시켰을 때의 쇼벨(100)의 상태를 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 우선회하고 있는 것을 검지한 경우, 도 4의 경우보다 가동범위(MS)를 크게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 우선회할 수 있는 각도를 각도 α1만큼 크게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 도 6에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 쇼벨(100)로부터 멀어지는 방향으로 주행하고 있는 것을 검지한 경우, 도 4의 경우보다 가동범위(MS)를 크게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 우선회할 수 있는 각도를 각도 α2만큼 크게 한다.
한편, 컨트롤러(30)는, 도 7에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 좌선회하고 있는 것을 검지한 경우, 도 4의 경우보다 가동범위(MS)를 작게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 우선회할 수 있는 각도를 각도 α3만큼 작게 한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 동작궤도로부터 도출되는 작업공간(WS) 중, 쇼벨(200)의 동작궤도로부터 도출되는 범위와 중복하지 않는 범위를 가동범위(MS)로서 설정해도 된다.
다음으로, 도 8을 참조하여, 동작제한처리의 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 8은, 동작제한처리의 다른 일례의 플로차트이다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 소정의 제어주기로 반복하여 이 동작제한처리를 실행한다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 검지공간(DS)의 내측, 또한 작업공간(WS)의 외측에서 물체를 검지하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST11). 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 검지공간(DS)의 내측, 또한 작업공간(WS)의 외측에서 다른 쇼벨(200)을 검지하고 있는지 여부를 판정한다.
물체를 검지하고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST11의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
물체를 검지하고 있다고 판정한 경우(스텝 ST11의 YES), 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)가 조작되었는지 여부를 판정한다(스텝 ST12). 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 조작압센서(29)의 출력에 근거하여 조작장치(26)가 조작되었는지 여부를 판정한다.
조작장치(26)가 조작되고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST12의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
조작장치(26)가 조작되었다고 판정한 경우(스텝 ST12의 YES), 컨트롤러(30)는, 물체가 작업공간(WS)에 진입할 우려가 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST13).
물체가 작업공간(WS)에 진입할 우려가 없다고 판정한 경우(스텝 ST13의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
물체가 작업공간(WS)에 진입할 우려가 있다고 판정한 경우(스텝 ST13의 YES), 컨트롤러(30)는, 조작에 대응하는 피구동체의 움직임을 제한할지 여부를 판정한다(스텝 ST14). 즉, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)를 통한 수동조작에 대응하는 피구동체의 움직임이 허용될지 여부를 판정한다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 자세센서의 출력에 근거하여 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보를 취득하고, 그 정보에 근거하여 피구동체의 움직임이 가동범위의 내측에서의 움직임인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 조작장치(26)를 통한 수동조작에 따라 피구동체를 움직이게 한 경우에 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나오는지 여부를 판단한다.
컨트롤러(30)는, 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나오지 않는다고 판단한 경우, 피구동체의 움직임을 제한하지 않는다. 예를 들면, 우선회조작이 행해졌을 때에, 상부선회체(3)를 우선회시켰다고 해도 굴삭어태치먼트가 가동범위(MS)로부터 나오지 않는다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 우선회를 금지하지 않는다, 즉, 상부선회체(3)의 우선회를 허용한다.
한편, 컨트롤러(30)는, 피구동체가 가동범위(MS)로부터 나온다고 판단한 경우, 즉, 피구동체가 제한범위(RS)에 진입한다고 판단한 경우, 피구동체의 움직임을 금지한다. 예를 들면, 우선회조작이 행해졌을 때에, 상부선회체(3)를 우선회시키면 굴삭어태치먼트가 가동범위(MS)로부터 나온다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 우선회를 금지한다.
피구동체의 움직임을 제한하지 않는다고 판정한 경우(스텝 ST14의 NO), 컨트롤러(30)는, 이번의 동작제한처리를 종료시킨다.
피구동체의 움직임을 제한한다고 판정한 경우(스텝 ST14의 YES), 컨트롤러(30)는, 피구동체의 움직임을 제한한다(스텝 ST15). 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 피구동체가 이미 움직이고 있는 경우에는 피구동체의 제동을 개시하고, 피구동체가 아직 움직이고 있지 않은 경우에는 피구동체의 움직임을 금지한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 제어밸브(60)에 대하여 제어지령을 출력하여 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하여, 조작장치(26)를 통한 조작을 무효로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회를 금지하는 경우, 제어밸브(60)에 대하여 제어지령을 출력하여 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하여, 좌조작레버(26L)를 통한 조작을 무효로 한다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 하부주행체(1)의 후진을 금지하는 경우, 제어밸브(60)에 대하여 제어지령을 출력하여 파일럿라인(CD1)을 차단상태로 하여, 주행레버(26D)를 통한 조작을 무효로 한다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 검지공간(DS)의 내측이며 또한 작업공간(WS)의 외측에 존재하는 쇼벨(200)이 작업공간(WS)에 진입할 우려가 있는 경우에는, 쇼벨(200)이 작업공간(WS)에 아직 진입하고 있지 않을 때여도, 가동범위(MS)를 좁힐 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)과 쇼벨(200)의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
다만, 스텝 ST11와 스텝 ST12는 순서가 없으며, 스텝 ST11은, 스텝 ST12가 실행된 후에 실행되어도 되고, 스텝 ST12와 동시에 실행되어도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 피구동체의 움직임을 제한할 때에, 조작장치(26)를 통한 모든 조작을 무효상태로 하지만, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R) 및 주행레버(26D)의 각각을 개별적으로 무효상태로 할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 좌조작레버(26L) 및 우조작레버(26R)를 유효상태로 하면서, 주행레버(26D)를 무효상태로 할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같은 구성은, 예를 들면 복수의 제어밸브(60)를 이용함으로 실현되어도 된다.
여기에서, 도 9~도 11을 참조하여, 가동범위(MS) 및 제한범위(RS)의 다른 설정예에 대하여 설명한다. 도 9~도 11은, 가동범위(MS) 및 제한범위(RS)의 다른 설정예를 나타내는 쇼벨의 상면도이다. 도 9~도 11의 예에서는, 쇼벨(100)의 검지공간(DS)의 내측이며, 또한 작업공간(WS)의 외측에 다른 쇼벨(200)이 존재하고 있다. 또, 도 9~도 11에서는, 가동범위(MS)에는 도트해칭이 부여되어 있다.
컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보를 취득한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 그 정보에 근거하여 가동범위(MS)를 설정하고, 가동범위(MS)에 있어서의 피구동체의 움직임을 허용한다. 한편으로, 컨트롤러(30)는, 작업공간(WS) 중의 가동범위(MS) 이외의 범위인 제한범위(RS)에 있어서의 피구동체의 움직임을 제한 혹은 금지한다. 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보는, 예를 들면 쇼벨(200)의 동작궤도에 관한 정보를 포함한다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 도 9에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 정지하고 있는 경우, 작업공간(WS)의 모두를 가동범위(MS)로서 설정한다.
또, 컨트롤러(30)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 우선회하고 있는 것을 검지한 경우, 도 9의 경우보다 가동범위(MS)를 작게 한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)의 우후방의 범위를 제한범위(RS)로서 설정한다.
또, 컨트롤러(30)는, 도 11에 나타내는 바와 같이 쇼벨(200)이 쇼벨(100)에 가까워지는 방향으로 주행하고 있는 것을 검지한 경우, 도 9의 경우보다 가동범위(MS)를 작게 한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)의 좌측방의 범위를 제한범위(RS)로서 설정한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 동작궤도로부터 도출되는 작업공간(WS) 중, 쇼벨(200)의 동작궤도로부터 도출되는 범위와 중복하지 않는 범위를 가동범위(MS)로서 설정해도 된다.
다음으로, 도 12a 및 도 12b를 참조하여, 쇼벨(100)의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 12a 및 도 12b는, 쇼벨(100)의 다른 구성예를 나타내는 도이며, 도 12a가 측면도를 나타내고, 도 12b가 상면도를 나타낸다.
도 12a 및 도 12b에 나타내는 쇼벨은, 표시장치(45), 촬상장치(80), 통신장치(T1) 및 측위장치(P1)를 탑재하고 있는 점에서, 도 1에 나타내는 쇼벨(100)과 다르지만, 그 외의 점에서 공통된다. 그 때문에, 공통부분의 설명을 생략하고, 상이부분을 상세하게 설명한다.
표시장치(45)는 다양한 정보를 표시하도록 구성되어 있다. 표시장치(45)는, CAN 등의 통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 되고, 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 된다.
촬상장치(80)는, 쇼벨(100)의 주위를 촬상한다. 도 12a 및 도 12b에 나타내는 예에서는, 상부선회체(3)의 상면 후단에 장착된 후방카메라(80B), 상부선회체(3)의 상면 좌단에 장착된 좌방카메라(80L), 및 상부선회체(3)의 상면 우단에 장착된 우방카메라(80R)를 포함한다. 촬상장치(80)는, 전방카메라를 포함하고 있어도 된다.
후방카메라(80B)는 후방센서(70B)에 인접하여 배치되고, 좌방카메라(80L)는 좌방센서(70L)에 인접하여 배치되며, 또한 우방카메라(80R)는 우방센서(70R)에 인접하여 배치되어 있다. 촬상장치(80)가 전방카메라를 포함하는 경우, 전방카메라는, 전방센서(70F)에 인접하여 배치되어 있어도 된다.
촬상장치(80)가 촬상한 화상은, 캐빈(10) 내에 설치되어 있는 표시장치(45)에 표시된다. 촬상장치(80)는, 부감화상 등의 시점변환화상을 표시장치(45)에 표시할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 부감화상은, 예를 들면 후방카메라(80B), 좌방카메라(80L), 및 우방카메라(80R)의 각각이 출력하는 화상을 합성하여 생성된다.
통신장치(T1)는, 쇼벨(100)의 외부에 있는 외부기기와의 통신을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 통신장치(T1)는, 위성통신망, 휴대전화통신망, 또는 인터넷망 등을 통한 외부기기와의 통신을 제어한다.
측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 위치를 측정하도록 구성되어 있다. 측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 방향을 측정할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 본 실시형태에서는, 측위장치(P1)는, GNSS 컴퍼스이며, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 검출하여, 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
이 구성에 의하여, 도 12a 및 도 12b에 나타내는 쇼벨(100)은, 물체검지장치(70)가 검지한 물체의 화상을 표시장치(45)에 표시할 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)의 조작자는, 피구동체의 동작이 제한 혹은 금지된 경우, 표시장치(45)에 표시되고 있는 화상을 봄으로써, 그 원인이 된 물체의 상태를 곧바로 확인할 수 있다.
또, 도 12a 및 도 12b에 나타내는 쇼벨(100)은, 통신장치(T1)를 통하여 쇼벨(200)과 다양한 정보를 교환할 수 있도록 구성되어 있다. 교환되는 정보는, 각 쇼벨의 위치 및 방향에 관한 정보, 그리고 조작장치(26)를 통한 수동조작에 관한 정보 등 중 적어도 하나를 포함한다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 물체검지장치(70)를 통하여 취득하는 경우보다 상세한 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보를 취득할 수 있어, 가동범위(MS)를 보다 적절하게 설정할 수 있다.
여기에서, 도 13을 참조하여, 복수의 쇼벨의 사이에서의 정보의 송수신을 가능하게 함으로써 쇼벨에 의한 시공을 지원하는 시공지원시스템에 대하여 설명한다. 도 13은, 시공지원시스템의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 13으로 나타내는 바와 같이, 시공지원시스템은, 쇼벨(100), 쇼벨(200), 관리장치(FS), 및 지원장치로서의 휴대단말(TS)을 포함한다. 쇼벨(100), 쇼벨(200), 관리장치(FS), 및 휴대단말(TS)은, 통신네트워크(CN)를 통하여 서로 접속되는 통신단말로서 기능한다. 시공지원시스템을 구성하는 관리장치(FS) 및 휴대단말(TS)의 각각은 1대여도 되고 복수 대여도 된다. 또, 시공지원시스템을 구성하는 쇼벨은 3대 이상이어도 된다. 도 13의 예에서는, 시공지원시스템은, 1대의 관리장치(FS)와 1대의 휴대단말(TS)을 포함한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100) 및 쇼벨(200)의 각각은 측위장치(P1) 및 통신장치(T1)를 갖는다. 통신장치(T1)는 외부를 향하여 정보를 발신한다. 통신장치(T1)는, 예를 들면 관리장치(FS), 휴대단말(TS), 및 다른 통신장치(T1) 중 적어도 하나가 수신 가능한 정보를 발신한다.
관리장치(FS)는, 쇼벨의 작업을 관리하는 장치이며, 예를 들면 작업현장 외의 관리센터 등에 설치되는, 표시장치를 구비한 컴퓨터이다. 관리장치(FS)는, 사용자가 운반 가능한 가반성(可搬性)의 컴퓨터여도 된다. 휴대단말(TS)은, 표시장치를 구비한 통신단말이며, 스마트폰, 태블릿단말, 또는 노트북 컴퓨터 등이다.
쇼벨(100)의 통신장치(T1)는, 예를 들면 쇼벨(100)의 위치 및 방향에 관한 정보, 또는 조작장치(26)를 통한 수동조작에 관한 정보 등을 취득하면, 통신네트워크(CN)를 통하여 관리장치(FS)를 향하여 정보를 발신한다. 쇼벨(200)의 통신장치(T1)에 대해서도 동일하다.
관리장치(FS)는, 예를 들면 수신한 정보에 근거하여 쇼벨(100)과 쇼벨(200)의 상대위치관계에 관한 정보를 도출하고, 또한 쇼벨(100) 및 쇼벨(200)의 각각이 동작제한처리를 실행할 때에 필요한 정보를 생성해도 된다. 그리고, 생성한 정보를 쇼벨(100) 및 쇼벨(200)의 각각에 송신해도 된다. 혹은 관리장치(FS)는, 쇼벨(100)로부터 수신한 정보를 그대로 쇼벨(200)에 송신하는 중계기로서 기능해도 된다.
관리장치(FS)가 실행하는 상술한 처리는 휴대단말(TS)로 실행되어도 된다. 또, 쇼벨(100)의 통신장치(T1)와 쇼벨(200)의 통신장치(T1)는 관리장치(FS) 및 휴대단말(TS)을 통하지 않고 직접적으로 정보를 교환해도 되고, 통신네트워크(CN)를 통하지 않고 직접적으로 정보를 교환해도 된다.
이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 통신장치(T1)를 통하여 쇼벨(200)과 다양한 정보를 교환할 수 있다. 교환되는 정보는, 각 쇼벨의 위치 및 방향에 관한 정보, 그리고 조작장치(26)를 통한 수동조작에 관한 정보 등 중 적어도 하나를 포함한다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 쇼벨(200)의 상태에 관한 상세한 정보를 취득할 수 있어, 가동범위(MS)를 보다 적절히 설정할 수 있다. 쇼벨(200)에 대해서도 동일하다.
휴대단말(TS) 및 관리장치(FS) 중 적어도 일방은, 원격조작용 조작장치를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 조작자는, 원격조작용 조작장치를 이용하면서, 쇼벨(100)을 조작해도 된다. 원격조작용 조작장치는, 예를 들면 통신네트워크(CN)를 통하여, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)에 접속된다. 이하에서는, 쇼벨(100)과 관리장치(FS)의 사이에서의 정보의 교환에 대하여 설명하지만, 이하의 설명은, 쇼벨(100)과 휴대단말(TS)의 사이에서의 정보의 교환, 그리고, 쇼벨(200)과 휴대단말(TS) 및 관리장치(FS)의 각각과의 사이에서의 정보의 교환에 대해서도 동일하게 적용된다.
상술과 같은 시공지원시스템에서는, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 있어서의 피구동체의 움직임을 제한했을 때의 시각 및 장소, 그때에 추정된 쇼벨(100) 및 쇼벨(200)의 각각의 동작궤도, 그리고, 그때에 설정된 가동범위(MS) 및 제한범위(RS) 등 중 적어도 하나에 관한 정보를 관리장치(FS)에 송신해도 된다. 그때, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력, 및, 촬상장치(80)가 촬상한 화상 등 중 적어도 하나를 관리장치(FS)에 송신해도 된다. 화상은, 피구동체의 움직임이 제한된 기간을 포함하는 소정 기간 중에 촬상된 복수의 화상이어도 된다. 소정 기간은, 피구동체의 움직임이 제한된 기간에 선행하는 기간을 포함하고 있어도 되고, 피구동체의 움직임이 제한된 기간에 후속하는 기간을 포함하고 있어도 된다. 또한, 컨트롤러(30)는, 피구동체의 움직임이 제한된 기간을 포함하는 소정 기간에 있어서의 쇼벨(100)의 작업내용에 관한 정보, 쇼벨(100)의 위치 및 그 추이(推移)에 관한 정보, 쇼벨(100)의 자세 및 그 추이에 관한 정보, 그리고, 굴삭어태치먼트의 자세 및 그 추이에 관한 정보 등 중 적어도 하나를 관리장치(FS)에 송신해도 된다. 또한, 쇼벨(100)에 탑재되어 있는 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 가까이에 있는 쇼벨(200)로부터 통신을 통하여 수신하는 정보를, 쇼벨(100)에 관한 정보로서, 관리장치(FS)에 송신해도 된다. 쇼벨(200)로부터 수신하는 정보는, 예를 들면 쇼벨(200)의 작업내용에 관한 정보, 쇼벨(200)의 위치 및 그 추이에 관한 정보, 쇼벨(200)의 자세 및 그 추이에 관한 정보, 그리고, 쇼벨(200)에 장착되어 있는 굴삭어태치먼트의 자세 및 그 추이에 관한 정보 등 중 적어도 하나이다. 관리장치(FS)를 이용하는 관리자가, 쇼벨(100)에 관한 정보를 입수할 수 있도록 하기 위함이다. 또, 컨트롤러(30)는, 작업현장에 관한 정보를 관리장치(FS)에 송신해도 된다. 작업현장에 관한 정보는, 예를 들면 쇼벨(100)이 작업하는 장소의 종류에 관한 정보이다. 쇼벨(100)이 작업하는 장소의 종류는, 예를 들면 터널 내, 해체장 내, 또는 주기장 내 등이다.
이와 같이, 시공지원시스템은, 피구동체의 움직임이 제한된 기간을 포함하는 소정 기간 중에 취득되는 쇼벨(100)에 관한 정보가, 쇼벨(100)의 조작자와 관리자 또는 다른 쇼벨의 조작자 등과 공유되는 것을 가능하게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 마련되는 물체검지장치(70)와, 상부선회체(3)에 마련되는 제어장치로서의 컨트롤러(30)와, 액추에이터에 의하여 움직이는 피구동체를 구비하고 있다. 물체검지장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위에 설정된 검지공간(DS)에서 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)가 검지한 물체의 상태에 근거하여, 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위(MS)를 변화시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 검지공간(DS)에 있어서의 물체의 상태에 근거하여, 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위(MS)를 가변적으로 설정하고, 가동범위(MS)에 있어서의 피구동체의 움직임을 허용하도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 가까이에서 작업하고 있는 다른 물체와의 충돌을 피하면서 효율적으로 작업을 계속할 수 있다.
예를 들면, 쇼벨(100)의 조작자는, 가까이에서 작업하고 있는 다른 쇼벨(200)과의 거리를 육안으로 판단하는 것이 곤란한 경우가 있다. 특히, 쇼벨(100)의 조작자는, 쇼벨(100)의 후방에서 작업하고 있는 쇼벨(200)과 쇼벨(100)과의 거리를 육안으로 판단하는 것이 곤란한 경우가 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)의 조작자는, 쇼벨(100)을 선회시키거나 혹은 후진시키거나 할 때에, 쇼벨(100)을 쇼벨(200)에 접촉시켜 버릴 우려가 있다. 그러나, 쇼벨(100)은, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보를 취득할 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 필요에 따라 선회 또는 주행을 제한 혹은 정지시킬 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 쇼벨(100)과 쇼벨(200)의 접촉을 방지할 수 있어, 쇼벨(100)의 조작자의 부담을 경감할 수 있으며, 나아가서는, 쇼벨(100)의 작업효율을 향상시킬 수 있다.
검지공간(DS)에 있어서의 물체의 상태는, 그 물체의 현재의 상태 또는 장래의 상태여도 된다. 즉, 컨트롤러(30)는, 검지공간(DS)에 있어서의 쇼벨(200)의 현재의 상태 또는 장래의 상태에 근거하여, 쇼벨(100)의 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위(MS)를 가변적으로 설정하여, 가동범위(MS)에 있어서의 피구동체의 움직임을 허용하도록 구성되어 있어도 된다. 쇼벨(200)의 장래의 상태는, 쇼벨(200)의 과거의 상태 및 현재의 상태 중 적어도 일방으로부터 예측되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)가 검지하고 있는 쇼벨(200)이 쇼벨(100)에 가까워지고 있을 때 혹은 가까워질 것이 예측되었을 때에 가동범위(MS)가 작아지도록, 가동범위(MS)를 가변적으로 설정해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)가 검지하고 있는 쇼벨(200)이 쇼벨(100)로부터 멀어지고 있을 때 혹은 멀어질 것이 예측되었을 때에 가동범위(MS)가 작아지도록, 가동범위(MS)를 가변적으로 설정해도 된다.
컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70), 및 검지공간(DS)에 있어서의 쇼벨(200)과의 통신을 제어하는 통신장치(T1) 중 적어도 하나를 통하여 검지공간(DS)에 있어서의 쇼벨(200)의 상태에 관한 정보를 취득하도록 구성되어 있어도 된다.
컨트롤러(30)는, 검지공간(DS)의 내측이며 또한 검지공간(DS)에 포함되는 작업공간(WS)의 외측에 존재하는 쇼벨(200)의 움직임을 감시하여, 쇼벨(200)이 작업공간(WS)에 진입할 우려가 있는 경우에, 쇼벨(100)의 피구동체를 제동시키도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회를 제동시키도록 구성되어 있어도 되고, 하부주행체(1)의 주행을 제동시키도록 구성되어 있어도 된다.
컨트롤러(30)는, 검지공간(DS)의 내측이며 또한 검지공간(DS)에 포함되는 작업공간(WS)의 외측에 존재하는 쇼벨(200)의 움직임을 감시하여, 쇼벨(200)이 작업공간(WS)에 진입할 우려가 있는 경우에, 쇼벨(200)의 상태에 근거하여 가동범위(MS)를 가변적으로 설정하고, 가동범위(MS)에 있어서의 쇼벨(100)의 피구동체의 움직임을 허용하도록 구성되어 있어도 된다.
쇼벨(100)의 피구동체는, 하부주행체(1), 선회기구(2), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
컨트롤러(30)는, 예를 들면 과거의 소정 기간에 걸친 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 검지공간(DS)의 내측이며 또한 검지공간(DS)에 포함되는 작업공간(WS)의 외측에 존재하는 쇼벨(200)이, 작업공간(WS)에 진입할 우려가 있는지 여부를 판단하도록 구성되어 있어도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되는 일은 없다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나는 일 없이, 다양한 변형 또는 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 개시되어 있다. 구체적으로는, 암조작레버로서의 좌조작레버(26L)에 관한 유압식 파일럿회로에서는, 파일럿펌프(15)로부터 좌조작레버(26L)의 원격조작밸브로 공급되는 작동유가, 좌조작레버(26L)의 경도(傾倒)에 의하여 개폐되는 원격조작밸브의 개도(開度)에 따른 유량으로, 제어밸브(176)의 파일럿포트에 전달된다.
단, 이와 같은 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 아니라, 전기식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 전기신호로서 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트와의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 의하여 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 컨트롤밸브(17) 내에서 이동시킬 수 있다. 다만, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.
전기식 조작레버를 구비한 전기식 조작시스템이 채용된 경우, 컨트롤러(30)는, 유압식 조작레버를 구비한 유압식 조작시스템이 채용되는 경우에 비하여, 자율제어기능을 용이하게 실행할 수 있다. 도 14는, 전기식 조작시스템의 구성예를 나타낸다. 구체적으로는, 도 14의 전기식 조작시스템은, 붐조작시스템의 일례이며, 주로, 파일럿압작동형의 컨트롤밸브(17)와, 전기식 조작레버로서의 붐조작레버(26A)와, 컨트롤러(30)와, 붐상승조작용 전자밸브(61)와, 붐하강조작용 전자밸브(62)로 구성되어 있다. 도 14의 전기식 조작시스템은, 암조작시스템 및 버킷조작시스템 등에도 동일하게 적용될 수 있다.
파일럿압작동형의 컨트롤밸브(17)는, 붐실린더(7)에 관한 제어밸브(175)(도 2 참조), 암실린더(8)에 관한 제어밸브(176)(도 2 참조), 및 버킷실린더(9)에 관한 제어밸브(174)(도 2 참조) 등을 포함한다. 전자밸브(61)는, 파일럿펌프(15)와 제어밸브(175)의 상승측 파일럿포트를 연결하는 관로의 유로면적을 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 전자밸브(62)는, 파일럿펌프(15)와 제어밸브(175)의 하강측 파일럿포트를 연결하는 관로의 유로면적을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
수동조작이 행해지는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호(전기신호)에 따라 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성한다. 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호는, 붐조작레버(26A)의 조작량 및 조작방향에 따라 변화하는 전기신호이다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)가 붐상승방향으로 조작된 경우, 레버조작량에 따른 붐상승조작신호(전기신호)를 전자밸브(61)에 대하여 출력한다. 전자밸브(61)는, 붐상승조작신호(전기신호)에 따라 유로면적을 조절하고, 제어밸브(175)의 상승측 파일럿포트에 작용하는, 붐상승조작신호(압력신호)로서의 파일럿압을 제어한다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)가 붐하강방향으로 조작된 경우, 레버조작량에 따른 붐하강조작신호(전기신호)를 전자밸브(62)에 대하여 출력한다. 전자밸브(62)는, 붐하강조작신호(전기신호)에 따라 유로면적을 조절하고, 제어밸브(175)의 하강측 파일럿포트에 작용하는, 붐하강조작신호(압력신호)로서의 파일럿압을 제어한다.
자율제어를 실행하는 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호(전기신호)에 따르는 대신, 보정조작신호(전기신호)에 따라 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성한다. 보정조작신호는, 컨트롤러(30)가 생성하는 전기신호여도 되고, 컨트롤러(30) 이외의 외부의 제어장치 등이 생성하는 전기신호여도 된다.
본원은, 2018년 3월 23일에 출원한 일본 특허출원 2018-057173호에 근거한 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
1···하부주행체
1C···크롤러
1CL···좌크롤러
1CR···우크롤러
2···선회기구
2A···선회용 유압모터
2M···주행용 유압모터
2ML···좌주행용 유압모터
2MR···우주행용 유압모터
3···상부선회체
4···붐
5···암
6···버킷
7···붐실린더
8···암실린더
9···버킷실린더
10···캐빈
11···엔진
13···레귤레이터
14···메인펌프
15···파일럿펌프
17···컨트롤밸브
18···스로틀
19···제어압센서
26···조작장치
26A···붐조작레버
26D···주행레버
26DL···좌주행레버
26DR···우주행레버
26L···좌조작레버
26R···우조작레버
28···토출압센서
29, 29DL, 29DR, 29LA, 29LB, 29RA, 29RB···조작압센서
30···컨트롤러
40···센터바이패스관로
42···패럴렐관로
45···표시장치
60···제어밸브
61, 62···전자밸브
70···물체검지장치
70F···전방센서
70B···후방센서
70L···좌방센서
70R···우방센서
80···촬상장치
80B···후방카메라
80L···좌방카메라
80R···우방카메라
85···방향검출장치
100···쇼벨
171~176···제어밸브
200···쇼벨
CD1···파일럿라인
S1···붐각도센서
S2···암각도센서
S3···버킷각도센서
S4···기체경사센서
S5···선회각속도센서
P1···측위장치
T1···통신장치

Claims (15)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 마련되는 물체검지장치와,
    상기 상부선회체에 마련되는 제어장치와,
    액추에이터에 의하여 움직이는 피구동체를 구비하고,
    상기 물체검지장치는, 쇼벨의 주위에 설정된 검지공간에서 물체를 검지하도록 구성되며, 또한
    상기 제어장치는, 상기 물체검지장치가 검지한 물체의 상태에 근거하여, 상기 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위의 크기를 변화시키는, 쇼벨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물체검지장치가 검지한 물체의 상태에 관한 정보는, 상기 물체의 위치의 추이에 관한 정보, 및 상기 물체의 자세의 추이에 관한 정보를 포함하는, 쇼벨.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 과거의 소정 기간에 걸친 상기 물체검지장치의 출력에 근거하여, 상기 검지공간의 내측이며 또한 상기 검지공간에 포함되는 작업공간의 외측에 존재하는 물체가, 상기 작업공간에 진입할 우려가 있는지 여부를 판단하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 물체검지장치, 및 상기 검지공간에 있어서의 물체와의 통신을 제어하는 통신장치 중 적어도 하나를 통하여 상기 검지공간에 있어서의 물체의 상태에 관한 정보를 취득하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  5. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 마련되는 물체검지장치와,
    상기 상부선회체에 마련되는 제어장치와,
    액추에이터에 의하여 움직이는 피구동체를 구비하고,
    상기 물체검지장치는, 쇼벨의 주위에 설정된 검지공간에서 물체를 검지하도록 구성되며, 또한
    상기 제어장치는, 상기 검지공간에 있어서의 물체의 상태에 근거하여, 상기 피구동체가 진입 가능한 범위인 가동범위의 크기를 가변적으로 설정하고, 상기 가동범위에 있어서의 상기 피구동체의 움직임을 허용하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검지공간에 있어서의 물체의 상태는, 상기 물체의 현재의 상태 또는 장래의 상태인, 쇼벨.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 검지공간에 있어서의 물체가 상기 쇼벨에 가까워지고 있을 때 혹은 가까워질 것이 예측되었을 때에, 상기 가동범위가 작아지도록 상기 가동범위를 가변적으로 설정하고, 또한 상기 검지공간에 있어서의 물체가 상기 쇼벨로부터 멀어지고 있을 때 혹은 멀어질 것이 예측되었을 때에, 상기 가동범위가 커지도록 상기 가동범위를 가변적으로 설정하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 검지공간의 내측이며 또한 상기 검지공간에 포함되는 작업공간의 외측에 존재하는 물체의 움직임을 감시하여, 상기 물체가 상기 작업공간에 진입할 우려가 있는 경우에, 상기 피구동체를 제동시키도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 검지공간의 내측이며 또한 상기 검지공간에 포함되는 작업공간의 외측에 존재하는 물체의 움직임을 감시하여, 상기 물체가 상기 작업공간에 진입할 우려가 있는 경우에, 상기 물체의 상태에 근거하여 상기 가동범위를 가변적으로 설정하고, 상기 가동범위에 있어서의 상기 피구동체의 움직임을 허용하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 피구동체는, 상기 상부선회체, 상기 하부주행체, 선회기구, 붐, 암 및 버킷 중 적어도 하나를 포함하는, 쇼벨.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 통신장치를 통하여 상기 검지공간에 있어서의 물체의 작업내용에 관한 정보를 수신하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 통신장치를 통하여, 상기 검지공간에 있어서의 물체의 위치의 추이에 관한 정보, 및 상기 검지공간에 있어서의 물체의 자세의 추이에 관한 정보를 수신하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 통신장치를 통하여, 상기 검지공간에 있어서의 물체의 위치의 추이에 관한 정보를 수신하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 쇼벨의 위치의 추이에 관한 정보, 및 상기 쇼벨의 자세의 추이에 관한 정보를, 관리장치에 송신하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 검지공간에 있어서의 물체로서 검지한 다른 쇼벨의 위치의 추이에 관한 정보, 및 상기 검지공간에 있어서의 물체로서 검지한 다른 쇼벨의 자세의 추이에 관한 정보를, 관리장치에 송신하도록 구성되어 있는, 쇼벨.
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