KR102635054B1 - 쇼벨 - Google Patents

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KR102635054B1
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타케야 이즈미카와
히로유키 츠카모토
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스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 목표시공면으로서의 상향법면(BS)에 관한 정보와 상부선회체(3)의 방향에 관한 정보에 근거하여 상부선회체(3)를 상향법면(BS)에 정대향시키도록 액추에이터를 동작시키는 정대향제어를 실행 가능한 컨트롤러(30)를 구비한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 소정의 스위치가 조작된 경우에, 정대향제어를 실행한다.

Description

쇼벨
본 개시는, 쇼벨에 관한 것이다.
종래, 쇼벨이 법면(法面) 등의 목표시공면에 대하여 정대향(正對向)하고 있는지 여부를 조작자에게 인식시킬 수 있는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 쇼벨은, 목표시공면의 연장방향 또는 그 연장방향에 수직인 방향을 나타내는 화상을 카메라화상에 중첩표시함으로써, 쇼벨이 목표시공면에 정대향하고 있는지 여부를 조작자에게 인식시키도록 하고 있다. 카메라화상은, 쇼벨에 장착되어 있는 복수의 카메라가 취득한 화상을 합성하여 생성되는 부감(俯瞰)화상이다.
특허문헌 1: 국제 공개공보 제2017/026469호
그러나, 상술한 쇼벨은, 쇼벨이 목표시공면에 정대향하고 있는지 여부를 조작자에게 인식시키는 것만이 가능하다. 그 때문에, 쇼벨이 목표시공면에 정대향하고 있지 않은 경우, 쇼벨을 그 목표시공면에 정대향시키고자 하는 조작자는, 선회조작을 행할 필요가 있다. 이 점에 있어서, 상술한 쇼벨은, 조작자에게 번거로움을 느끼게 해 버릴 우려가 있다.
그래서, 쇼벨을 목표시공면에 정대향시킬 때의 번거로움을 저감시킬 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 목표시공면에 관한 정보와 상기 상부선회체의 방향에 관한 정보에 근거하여 상기 상부선회체를 상기 목표시공면에 정대향시키도록 액추에이터를 동작시키는 정대향제어를 실행 가능한 제어장치를 구비한다.
상술한 수단에 의하여, 쇼벨을 목표시공면에 정대향시킬 때의 번거로움을 저감시킬 수 있는 쇼벨이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 쇼벨의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 4a는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 일부를 발출(拔出)한 도이다.
도 4b는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 4c는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 5는 도 1의 쇼벨의 구동계의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 정대향처리의 플로차트이다.
도 7a는 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨의 상면도이다.
도 7b는 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨의 상면도이다.
도 8a는 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨의 사시도이다.
도 8b는 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨의 사시도이다.
도 9a는 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨의 상면도이다.
도 9b는 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨의 상면도이다.
도 10은 전기식 조작장치를 포함하는 조작시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)의 측면도이다. 쇼벨(100)의 하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단(先端)에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다.
붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례로서의 굴삭어태치먼트를 구성하고 있다. 그리고, 붐(4)은, 붐실린더(7)로 구동되고, 암(5)은, 암실린더(8)로 구동되며, 버킷(6)은, 버킷실린더(9)로 구동된다. 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 회동각도(이하, "붐각도"라고 함)를 검출할 수 있다. 붐각도는, 예를 들면 붐(4)을 가장 하강시켰을 때에 최소각도로 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 회동각도(이하, "암각도"라고 함)를 검출할 수 있다. 암각도는, 예를 들면 암(5)을 가장 접었을 때에 최소각도로 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 회동각도(이하, "버킷각도"라고 함)를 검출할 수 있다. 버킷각도는, 예를 들면 버킷(6)을 가장 접었을 때에 최소각도로 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 운전실인 캐빈(10)이 마련되고 또한 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 컨트롤러(30), 표시장치(40), 입력장치(42), 음성출력장치(43), 기억장치(47), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 카메라(S6), 통신장치(T1) 및 측위장치(P1) 등이 장착되어 있다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 구동제어를 행하는 주제어부로서 기능하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, RAM, ROM 등을 포함하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 컨트롤러(30)의 각종 기능은, 예를 들면 ROM에 저장된 프로그램을 CPU가 실행함으로써 실현된다. 각종 기능은, 예를 들면 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능, 및 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능을 포함한다. 컨트롤러(30)에 포함되는 머신가이던스장치(50)는, 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능을 실행하도록 구성되어 있다.
표시장치(40)는, 각종 정보를 표시하도록 구성되어 있다. 표시장치(40)는, CAN 등의 통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 되고, 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 된다.
입력장치(42)는, 조작자가 각종 정보를 컨트롤러(30)에 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 입력장치(42)는, 캐빈(10) 내에 설치된 터치패널, 노브스위치 및 멤브레인스위치 등을 포함한다.
음성출력장치(43)는, 음성을 출력하도록 구성되어 있다. 음성출력장치(43)는, 예를 들면 컨트롤러(30)에 접속되는 차재(車載)스피커여도 되고, 버저 등의 경보기여도 된다. 본 실시형태에서는, 음성출력장치(43)는, 컨트롤러(30)로부터의 음성출력지령에 따라 각종 정보를 음성출력하도록 구성되어 있다.
기억장치(47)는, 각종 정보를 기억하도록 구성되어 있다. 기억장치(47)는, 예를 들면 반도체메모리 등의 불휘발성 기억매체이다. 기억장치(47)는, 쇼벨(100)의 동작 중에 각종 기기가 출력하는 정보를 기억해도 되고, 쇼벨(100)의 동작이 개시되기 전에 각종 기기를 통하여 취득하는 정보를 기억해도 된다. 기억장치(47)는, 예를 들면 통신장치(T1) 등을 통하여 취득되는 목표시공면에 관한 정보를 기억하고 있어도 된다. 목표시공면은, 쇼벨(100)의 조작자가 설정한 것이어도 되고, 시공관리자 등이 설정한 것이어도 된다.
기체경사센서(S4)는 가상수평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는 상부선회체(3)의 전후축 둘레의 경사각 및 좌우축 둘레의 경사각을 검출하는 가속도센서이다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면 쇼벨(100)의 선회축 상의 일점인 쇼벨중심점에서 서로 직교한다.
선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각속도를 검출하도록 구성되어 있다. 선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 검출 혹은 산출하도록 구성되어 있어도 된다. 본 실시형태에서는, 선회각속도센서(S5)는, 자이로센서이다. 선회각속도센서(S5)는, 리졸버, 로터리인코더 등이어도 된다.
카메라(S6)는, 공간인식장치의 일례이며, 쇼벨(100)의 주변의 화상을 취득하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 카메라(S6)는, 쇼벨(100)의 전방의 공간을 촬상하는 전카메라(S6F), 쇼벨(100)의 좌측의 공간을 촬상하는 좌카메라(S6L), 쇼벨(100)의 우측의 공간을 촬상하는 우카메라(S6R), 및 쇼벨(100)의 후방의 공간을 촬상하는 후카메라(S6B)를 포함한다.
카메라(S6)는, 예를 들면 CCD 또는 CMOS 등의 촬상소자를 갖는 단안(單眼)카메라이며, 촬영한 화상을 표시장치(40)에 출력한다. 카메라(S6)는, 스테레오카메라, 거리화상카메라 등이어도 된다. 또, 카메라(S6)는, 초음파센서, 밀리파레이더, LIDAR 또는 적외선센서 등의 다른 공간인식장치로 치환되어도 되고, 다른 공간인식장치와 카메라의 조합으로 치환되어도 된다.
전카메라(S6F)는, 예를 들면 캐빈(10)의 천장, 즉 캐빈(10)의 내부에 장착되어 있다. 단, 전카메라(S6F)는, 캐빈(10)의 지붕, 즉 캐빈(10)의 외부에 장착되어 있어도 된다. 좌카메라(S6L)는, 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착되고, 우카메라(S6R)는, 상부선회체(3)의 상면우단에 장착되며, 후카메라(S6B)는, 상부선회체(3)의 상면후단에 장착되어 있다.
통신장치(T1)는, 쇼벨(100)의 외부에 있는 외부기기와의 통신을 제어한다. 본 실시형태에서는, 통신장치(T1)는, 위성통신망, 휴대전화통신망 또는 인터넷망 등을 통한 외부기기와의 통신을 제어한다. 외부기기는, 예를 들면 외부시설에 설치된 서버 등의 관리장치여도 되고, 쇼벨(100)의 주위의 작업자가 휴대하고 있는 스마트폰 등의 지원장치여도 된다. 외부기기는, 예를 들면 하나 또는 복수의 쇼벨(100)에 관한 시공정보를 관리할 수 있도록 구성되어 있다. 시공정보는, 예를 들면 쇼벨(100)의 가동시간, 연비 및 작업량 등 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함한다. 작업량은, 예를 들면 굴삭한 토사의 양, 및 덤프트럭의 짐받이(荷台)에 적재한 토사의 양 등이다. 쇼벨(100)은, 통신장치(T1)를 통하여, 소정의 시간간격으로 쇼벨(100)에 관한 시공정보를 외부기기에 송신하도록 구성되어 있다.
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, 예를 들면 GNSS컴퍼스이며, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 검출하고, 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 그 때문에, 측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 방향을 검출하는 방향검출장치로서 기능할 수 있다. 방향검출장치는, 상부선회체(3)에 장착된 방위센서여도 된다.
도 2는, 쇼벨(100)의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도이며, 기계적 동력계, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어계를 각각 이중선, 실선, 파선(破線) 및 점선으로 나타내고 있다.
쇼벨(100)의 구동계는, 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작압센서(29), 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31) 등을 포함한다.
엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 예를 들면 소정의 회전 수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 또, 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 각각의 입력축에 연결되어 있다.
메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다.
레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 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 토출량을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 조작압센서(29) 등의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 조작장치(26) 및 비례밸브(31)를 포함하는 각종 유압제어기기에 작동유를 공급한다. 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 별개로 회로를 마련하고, 스로틀 등에 의하여 작동유의 공급압력을 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. 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 제어하도록 구성되어 있다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측주행용 유압모터(1L), 우측주행용 유압모터(1R) 및 선회용 유압모터(2A)를 포함한다. 선회용 유압모터(2A)는, 전동액추에이터로서의 선회용 전동발전기여도 된다.
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 파일럿포트에 공급한다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 원칙으로서, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이다. 조작장치(26) 중 적어도 하나는, 파일럿라인 및 셔틀밸브(32)를 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
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, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작내용을 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 조작압센서(29)는, 액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작장치(26)의 조작내용은, 조작압센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
머신컨트롤용 제어밸브로서 기능하는 비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 셔틀밸브(32)를 접속하는 관로에 배치되며, 그 관로의 유로(流路)면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31) 및 셔틀밸브(32)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.
셔틀밸브(32)는, 2개의 입구포트와 1개의 출구포트를 갖는다. 2개의 입구포트 중 일방은 조작장치(26)에 접속되고, 타방은 비례밸브(31)에 접속되어 있다. 출구포트는, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 접속되어 있다. 그 때문에, 셔틀밸브(32)는, 조작장치(26)가 생성하는 파일럿압과 비례밸브(31)가 생성하는 파일럿압 중 높은 쪽을, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 특정 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있지 않은 경우여도, 그 특정 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터를 동작시킬 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(30)에 포함되어 있는 머신가이던스장치(50)에 대하여 설명한다. 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 머신가이던스기능을 실행하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 목표시공면과 어태치먼트의 작업부위의 거리 등의 작업정보를 조작자에게 전한다. 목표시공면에 관한 정보는, 예를 들면 기억장치(47)에 미리 기억되어 있다. 머신가이던스장치(50)는, 통신장치(T1)를 통하여, 목표시공면에 관한 정보를 외부기기로부터 취득해도 된다. 목표시공면에 관한 정보는, 예를 들면 기준좌표계로 표현되어 있다. 기준좌표계는, 예를 들면 세계측지계이다. 세계측지계는, 지구의 무게중심에 원점을 두고, X축을 그리니치자오선(子午線)과 적도의 교점의 방향으로, Y축을 동경 90도의 방향으로, 그리고 Z축을 북극의 방향으로 취하는 3차원 직교 XYZ좌표계이다. 목표시공면은, 기준점으로의 상대적인 위치관계에 근거하여 설정되어도 된다. 이 경우, 조작자는, 시공현장의 임의의 점을 기준점으로 정해도 된다. 어태치먼트의 작업부위는, 예를 들면 버킷(6)의 치선(齒先) 또는 버킷(6)의 배면 등이다. 머신가이던스장치(50)는, 표시장치(40) 또는 음성출력장치(43) 등을 통하여 작업정보를 조작자에게 전함으로써 쇼벨(100)의 조작을 가이드하도록 구성되어 있어도 된다.
머신가이던스장치(50)는, 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능을 실행해도 된다. 예를 들면, 머신가이던스장치(50)는, 조작자가 수동으로 굴삭조작을 행하고 있을 때에, 목표시공면과 버킷(6)의 선단위치가 일치하도록 붐(4), 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 하나를 자동적으로 동작시켜도 된다.
본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 컨트롤러(30)에 도입되어 있지만, 컨트롤러(30)와는 별개로 마련된 제어장치여도 된다. 이 경우, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 컨트롤러(30)와 동일하게, CPU 및 내부메모리를 포함하는 컴퓨터로 구성된다. 그리고, 머신가이던스장치(50)의 각종 기능은, CPU가 내부메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 또, 머신가이던스장치(50)와 컨트롤러(30)는 CAN 등의 통신네트워크를 통하여 서로 통신 가능하게 접속된다.
구체적으로는, 머신가이던스장치(50)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 카메라(S6), 측위장치(P1), 통신장치(T1) 및 입력장치(42) 등으로부터 정보를 취득한다. 그리고, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 취득한 정보에 근거하여 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리를 산출하고, 음성 및 화상표시 중 적어도 하나에 의하여, 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전하도록 한다.
그 때문에, 머신가이던스장치(50)는, 위치산출부(51), 거리산출부(52), 정보전달부(53) 및 자동제어부(54)를 갖는다.
위치산출부(51)는, 측위대상의 위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 위치산출부(51)는, 어태치먼트의 작업부위의 기준좌표계에 있어서의 좌표점을 산출한다. 구체적으로는, 위치산출부(51)는, 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)의 각각의 회동각도로부터 버킷(6)의 치선의 좌표점을 산출한다. 위치산출부(51)는, 버킷(6)의 치선의 중앙의 좌표점뿐만 아니라, 버킷(6)의 치선의 좌단의 좌표점, 및 버킷(6)의 치선의 우단의 좌표점을 산출해도 된다.
거리산출부(52)는, 2개의 측위대상 간의 거리를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 거리산출부(52)는, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리를 산출한다. 거리산출부(52)는, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대향하고 있는지 여부를 머신가이던스장치(50)가 판단할 수 있도록, 버킷(6)의 치선의 좌단 및 우단의 각각의 좌표점과 그것들에 대응하는 목표시공면의 거리(예를 들면 연직거리)를 산출해도 된다.
정보전달부(53)는, 각종 정보를 쇼벨(100)의 조작자에게 전하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정보전달부(53)는, 거리산출부(52)가 산출한 각종 거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전한다. 구체적으로는, 시각정보 및 청각정보 중 적어도 하나를 이용하여, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전한다.
예를 들면, 정보전달부(53)는, 음성출력장치(43)에 의한 단속음(斷續音)을 이용하여, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리의 크기를 조작자에게 전해도 된다. 이 경우, 정보전달부(53)는, 연직거리가 작아질수록, 단속음의 간격을 짧게 해도 된다. 정보전달부(53)는, 연속음을 이용해도 되고, 음의 고저 및 강약 등 중 적어도 하나를 변화시켜 연직거리의 크기의 차이를 나타내도록 해도 된다. 또, 정보전달부(53)는, 버킷(6)의 치선이 목표시공면보다 낮은 위치로 된 경우에는 경보를 내려도 된다. 경보는, 예를 들면 단속음보다 현저히 큰 연속음이다.
또, 정보전달부(53)는, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리의 크기를 작업정보로서 표시장치(40)에 표시시켜도 된다. 표시장치(40)는, 예를 들면 카메라(S6)로부터 수신한 화상데이터와 함께, 정보전달부(53)로부터 수신한 작업정보를 화면에 표시한다. 정보전달부(53)는, 예를 들면 아날로그미터의 화상 또는 바그래프 인디케이터의 화상 등을 이용하여 연직거리의 크기를 조작자에게 전하도록 해도 된다.
자동제어부(54)는, 액추에이터를 자동적으로 동작시킴으로써 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원한다. 예를 들면, 자동제어부(54)는, 조작자가 수동으로 암접음조작을 행하고 있는 경우에, 목표시공면과 버킷(6)의 치선의 위치가 일치하도록 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 자동적으로 신축시켜도 된다. 이 경우, 조작자는, 예를 들면 암조작레버를 접음방향으로 조작하는 것만으로, 버킷(6)의 치선을 목표시공면에 일치시키면서, 암(5)을 접을 수 있다. 이 자동제어는, 입력장치(42) 중 하나인 소정의 스위치가 눌렸을 때에 실행되도록 구성되어 있어도 된다. 소정의 스위치는, 예를 들면 머신컨트롤스위치(이하, "MC스위치"라고 함)이며, 노브스위치로서 조작장치(26)의 선단에 배치되어 있어도 된다.
자동제어부(54)는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌렸을 때에, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키기 위하여 선회용 유압모터(2A)를 자동적으로 회전시켜도 된다. 이 경우, 조작자는, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 혹은 소정의 스위치를 누른 상태로 선회조작레버를 조작하는 것만으로, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시킬 수 있다. 혹은, 조작자는, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키고 또한 머신컨트롤기능을 개시시킬 수 있다. 이하에서는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 제어를 "정대향제어"라고 칭한다. 정대향제어에서는, 머신가이던스장치(50)는, 버킷(6)의 치선의 좌단의 좌표점과 목표시공면의 사이의 연직거리인 좌단연직거리와, 버킷(6)의 치선의 우단의 좌표점과 목표시공면의 사이의 연직거리인 우단연직거리가 동일해진 경우에, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대향하고 있다고 판단한다. 단, 좌단연직거리와 우단연직거리가 동일해진 경우는 아니고, 즉 좌단연직거리와 우단연직거리의 차가 제로로 된 경우는 아니며, 그 차가 소정 값 이하로 된 경우에, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대향하고 있다고 판단해도 된다. 머신가이던스장치(50)는, 선회용 유압모터(2A)를 자동적으로 회전시킨 후에, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대향하고 있다고 판단한 경우, 시각정보 및 청각정보 중 적어도 하나를 이용하여, 정대향제어가 완료된 것을 조작자에게 알려도 된다. 즉, 머신가이던스장치(50)는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시킨 것을 조작자에게 알려도 된다.
본 실시형태에서는, 자동제어부(54)는, 각 액추에이터에 대응하는 제어밸브에 작용하는 파일럿압을 개별적이고 또한 자동적으로 조정함으로써 각 액추에이터를 자동적으로 동작시킬 수 있다. 예를 들면, 정대향제어에서는, 자동제어부(54)는, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차에 근거하여 선회용 유압모터(2A)를 동작시켜도 된다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 소정의 스위치가 눌린 상태로 선회조작레버가 조작되면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 방향으로 선회조작레버가 조작되었는지 여부를 판단한다. 예를 들면, 버킷(6)의 치선과 목표시공면(상향법면)의 사이의 연직거리가 커지는 방향으로 선회조작레버가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 정대향제어를 실행하지 않는다. 한편으로, 버킷(6)의 치선과 목표시공면(상향법면)의 사이의 연직거리가 작아지는 방향으로 선회조작레버가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 정대향제어를 실행한다. 그 결과, 자동제어부(54)는, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차가 작아지도록 선회용 유압모터(2A)를 동작시킬 수 있다. 그 후, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 혹은 제로로 되면, 선회용 유압모터(2A)를 정지시킨다. 혹은, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 혹은 제로로 되는 선회각도를 목표각도로서 설정하고, 그 목표각도와 현재의 선회각도(검출값)의 각도 차가 제로로 되도록 선회각도제어를 행해도 된다. 이 경우, 선회각도는, 예를 들면 기준방향에 관한 상부선회체(3)의 전후축의 각도이다.
또, 자동제어부(54)는, 굴삭조작 또는 법면완성조작 등의 목표시공면에 관한 조작이 행해지고 있을 때에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는 상태가 유지되도록 액추에이터를 자동적으로 동작시켜도 된다. 예를 들면, 자동제어부(54)는, 굴삭반력 등에 의하여 상부선회체(3)의 방향이 변경되어, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하지 않게 된 경우, 상부선회체(3)를 신속하게 목표시공면에 정대향시키기 위하여, 선회용 유압모터(2A)를 자동적으로 동작시켜도 된다. 혹은, 자동제어부(54)는, 목표시공면에 관한 조작이 행해지고 있을 때에, 굴삭반력 등에 의하여 상부선회체(3)의 방향이 변화하지 않도록, 액추에이터를 예방적으로 동작시켜도 된다.
다음으로 도 3을 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 1의 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다. 도 3은, 도 2와 동일하게, 기계적 동력계, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.
유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14L, 14R)로부터, 센터바이패스관로(40L, 40R) 및 패럴렐관로(42L, 42R) 중 적어도 하나를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다. 메인펌프(14L, 14R)는, 도 2의 메인펌프(14)에 대응한다.
센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다. 제어밸브(175L, 175R)는, 도 2의 제어밸브(175)에 대응한다. 제어밸브(176L, 176R)는, 도 2의 제어밸브(176)에 대응한다.
제어밸브(171)는, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌측주행용 유압모터(1L)에 공급하고, 또한 좌측주행용 유압모터(1L)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(172)는, 메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우측주행용 유압모터(1R)에 공급하고, 또한 우측주행용 유압모터(1R)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(173)는, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)에 공급하고, 또한 선회용 유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(174)는, 메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)에 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(175L, 175R)는, 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176L, 176R)는, 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
패럴렐관로(42L)는, 센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 175L) 중 어느 하나에 의하여 센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 패럴렐관로(42R)는, 센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 175R) 중 어느 하나에 의하여 센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
레귤레이터(13L, 13R)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출압에 따라 메인펌프(14L, 14R)의 사판경전각을 조절함으로써, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 제어한다. 레귤레이터(13L, 13R)는, 도 2의 레귤레이터(13)에 대응한다. 레귤레이터(13L)는, 예를 들면 메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 토출량을 감소시킨다. 레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14)의 흡수파워(흡수마력)가 엔진(11)의 출력파워(출력마력)를 초과하지 않도록 하기 위함이다.
토출압센서(28L)는, 토출압센서(28)의 일례이며, 메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.
여기에서, 도 3의 유압시스템에서 채용되는 네거티브컨트롤제어에 대하여 설명한다.
센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 스로틀(18L)이 배치되어 있다. 메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 스로틀(18L)은, 레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 제어압센서(19L)는, 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 동일하게, 센터바이패스관로(40R)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176R)와 작동유탱크의 사이에 스로틀(18R)이 배치되어 있다. 메인펌프(14R)가 토출한 작동유의 흐름은, 스로틀(18R)로 제한된다. 그리고, 스로틀(18R)은, 레귤레이터(13R)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 제어압센서(19R)는, 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)는, 제어압센서(19L)가 검출한 제어압에 따라 메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 제어압이 클수록 메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 제어압이 작을수록 메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다.
구체적으로는, 도 3에서 나타나는 바와 같이, 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 모두 조작되고 있지 않은 대기상태인 경우, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 센터바이패스관로(40L)를 통과하여 스로틀(18L)에 이른다. 그리고, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출된 작동유가 센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다.
한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터로 흘러든다. 그리고, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 스로틀(18L)에 이르는 양을 감소 혹은 소실시키고, 스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L)의 토출량을 증대시키고, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실하게 한다. 다만, 상술한 메인펌프(14L)에 관한 설명은, 메인펌프(14R)에도 동일하게 적용된다.
상술과 같은 구성에 의하여, 도 3의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14L, 14R)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40L, 40R)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 3의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14L, 14R)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 공급할 수 있다.
다음으로, 도 4a~도 4c를 참조하여, 액추에이터를 자동적으로 동작시키는 구성에 대하여 설명한다. 도 4a~도 4c는, 유압시스템의 일부를 발출한 도이다. 구체적으로는, 도 4a는, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이고, 도 4b는, 버킷실린더(9)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 4c는, 선회용 유압모터(2A)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다.
도 4a에 있어서의 붐조작레버(26A)는, 조작장치(26)의 일례이며, 붐(4)을 조작하기 위하여 이용된다. 붐조작레버(26A)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 조작내용에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L, 175R)의 파일럿포트에 작용시킨다. 구체적으로는, 붐조작레버(26A)는, 붐상승방향으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 붐조작레버(26A)는, 붐하강방향으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.
조작압센서(29A)는, 조작압센서(29)의 일례이며, 붐조작레버(26A)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작내용은, 예를 들면 조작방향 및 조작량(조작각도) 등이다.
비례밸브(31AL, 31AR)는, 비례밸브(31)의 일례이며, 셔틀밸브(32AL, 32AR)는, 셔틀밸브(32)의 일례이다. 비례밸브(31AL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 비례밸브(31AL)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 비례밸브(31AR)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AL, 31AR)는, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 조작자에 의한 붐상승조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐(4)을 자동적으로 상승시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐(4)을 자동적으로 하강시킬 수 있다.
도 4b에 있어서의 버킷조작레버(26B)는, 조작장치(26)의 일례이며, 버킷(6)을 조작하기 위하여 이용된다. 버킷조작레버(26B)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 조작내용에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 구체적으로는, 버킷조작레버(26B)는, 버킷펼침방향으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 버킷조작레버(26B)는, 버킷접음방향으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다.
조작압센서(29B)는, 조작압센서(29)의 일례이며, 버킷조작레버(26B)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31BL, 31BR)는, 비례밸브(31)의 일례이며, 셔틀밸브(32BL, 32BR)는, 셔틀밸브(32)의 일례이다. 비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 비례밸브(31BL)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 비례밸브(31BR)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BL, 31BR)는, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷접음조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)을 자동적으로 접을 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷펼침조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)을 자동적으로 펼칠 수 있다.
도 4c에 있어서의 선회조작레버(26C)는, 조작장치(26)의 일례이며, 상부선회체(3)를 선회시키기 위하여 이용된다. 선회조작레버(26C)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 조작내용에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 구체적으로는, 선회조작레버(26C)는, 좌선회방향으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 선회조작레버(26C)는, 우선회방향으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.
조작압센서(29C)는, 조작압센서(29)의 일례이며, 선회조작레버(26C)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31CL, 31CR)는, 비례밸브(31)의 일례이며, 셔틀밸브(32CL, 32CR)는, 셔틀밸브(32)의 일례이다. 비례밸브(31CL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 비례밸브(31CL)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 비례밸브(31CR)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CL, 31CR)는, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)를 자동적으로 좌선회시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 우선회조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)를 자동적으로 우선회시킬 수 있다.
쇼벨(100)은, 암(5)을 자동적으로 개폐시키는 구성, 및 하부주행체(1)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 암실린더(8)의 조작에 관한 유압시스템부분, 좌측주행용 유압모터(1L)의 조작에 관한 유압시스템부분, 및 우측주행용 유압모터(1R)의 조작에 관한 유압시스템부분은, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분 등과 동일하게 구성되어도 된다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 머신가이던스장치(50)의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 5는, 쇼벨(100)의 구동계의 다른 구성예를 나타내는 블록도이며, 도 2에 대응한다. 도 5의 구동계는, 머신가이던스장치(50)가 선회각도산출부(55) 및 상대각도산출부(56)를 포함하는 점에서, 도 2의 구동계와 상이하지만, 그 외의 점에서 공통된다. 그 때문에, 공통부분의 설명을 생략하고, 상이부분을 상세하게 설명한다.
선회각도산출부(55)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 산출한다. 상부선회체(3)의 현재의 방향을 특정하기 위함이다. 본 실시형태에서는, 선회각도산출부(55)는, 측위장치(P1)로서의 GNSS컴퍼스의 출력에 근거하여, 기준방향에 관한 상부선회체(3)의 전후축의 각도를 선회각도로서 산출한다. 선회각도산출부(55)는, 선회각속도센서(S5)의 출력에 근거하여 선회각도를 산출해도 된다. 또, 선회각도산출부(55)는, 시공현장에 기준점이 설정되어 있는 경우에는, 선회축으로부터 기준점을 본 방향을 기준방향이라고 해도 된다.
선회각도는, 어태치먼트가동면이 뻗는 방향을 나타낸다. 어태치먼트가동면은, 예를 들면 어태치먼트를 종단하는 가상평면이며, 선회평면에 수직으로 되도록 배치된다. 선회평면은, 예를 들면 선회축에 수직인 선회프레임의 바닥면을 포함하는 가상평면이다. 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 어태치먼트가동면(AF)(도 8a 참조)이 목표시공면의 법선을 포함하고 있다고 판단한 경우에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있다고 판단한다.
상대각도산출부(56)는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키기 위하여 필요한 선회각도로서의 상대각도를 산출한다. 상대각도는, 예를 들면 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시켰을 때의 상부선회체(3)의 전후축의 방향과, 상부선회체(3)의 전후축의 현재의 방향의 사이에 형성되어 있는 상대적인 각도이다. 본 실시형태에서는, 상대각도산출부(56)는, 기억장치(47)에 기억되어 있는 목표시공면에 관한 정보와, 선회각도산출부(55)가 산출한 선회각도에 근거하여 상대각도를 산출한다.
자동제어부(54)는, 소정의 스위치가 눌린 상태로 선회조작레버가 조작되면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 방향으로 선회조작레버가 조작되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 방향으로 선회조작레버가 조작되었다고 판단한 경우, 자동제어부(54)는, 상대각도산출부(56)가 산출한 상대각도를 목표각도로서 설정한다. 그리고, 선회조작레버가 조작된 후의 선회각도의 변화가 목표각도에 도달한 경우에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향했다고 판정하고, 선회용 유압모터(2A)의 움직임을 정지시킨다.
이와 같이 하여, 도 5의 머신가이던스장치(50)는, 도 2의 머신가이던스장치(50)와 동일하게, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시킬 수 있다.
다음으로, 도 6, 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 컨트롤러(30)가 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 처리(이하, "정대향처리"라고 함)의 일례에 대하여 설명한다. 도 6은, 정대향처리의 플로차트이다. 컨트롤러(30)는, MC스위치가 눌렸을 때에 이 정대향처리를 실행한다. 도 7a 및 도 7b는, 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨(100)의 상면도이고, 도 8a 및 도 8b는, 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨(100)을 좌측후방으로부터 보았을 때의 쇼벨(100)의 사시도이다. 구체적으로는, 도 7a 및 도 8a는, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있지 않은 상태를 나타내고, 도 7b 및 도 8b는, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는 상태를 나타낸다. 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b에 있어서의 목표시공면은, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같은 상향법면(BS)이다. 그리고, 영역(NS)은, 상향법면(BS)이 완성되어 있지 않은 상태, 즉 도 1에 나타내는 바와 같이 지표면(ES)이 상향법면(BS)과 일치하고 있지 않은 상태를 나타내며, 영역(CS)은, 상향법면(BS)이 완성된 상태, 즉 지표면(ES)이 상향법면(BS)과 일치하고 있는 상태를 나타낸다.
상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는 상태는, 예를 들면 도 7b에 나타내는 바와 같이, 가상수평면 상에서, 목표시공면의 방향(연장방향)을 나타내는 선분(L1)과, 상부선회체(3)의 전후축을 나타내는 선분(L2)의 사이에 형성되는 각도 α가 90도로 되어 있는 상태를 포함한다. 선분(L1)으로 나타나는 목표시공면의 방향으로서의 법면의 연장방향은, 예를 들면 사면길이방향에 수직인 방향이다. 사면길이방향은, 예를 들면 법면의 상단(비탈머리(法肩))과 하단(비탈끝(法尻))을 최단거리로 연결하는 가상선분을 따른 방향이다. 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는 상태는, 가상수평면 상에서, 상부선회체(3)의 전후축을 나타내는 선분(L2)과, 목표시공면의 방향(연장방향)에 수직인 선분(L3)의 사이에 형성되는 각도 β(도 9a 참조)가 0도로 되어 있는 상태로서 정의되어도 된다. 다만, 선분(L3)으로 나타나는 방향은, 목표시공면에 그은 수선(垂線)의 수평성분의 방향에 대응하고 있다.
도 8a 및 도 8b의 가상원통체(CB)는 목표시공면(상향법면(BS))의 법선의 일부를 나타내고, 일점쇄선은 가상적인 선회평면(SF)의 일부를 나타내며, 파선은 가상적인 어태치먼트가동면(AF)의 일부를 나타낸다. 어태치먼트가동면(AF)은, 선회평면(SF)에 수직으로 되도록 배치되어 있다. 그리고, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는 상태에서는, 어태치먼트가동면(AF)은, 가상원통체(CB)로 나타나는 바와 같은 법선의 일부를 포함하도록, 즉 어태치먼트가동면(AF)이 법선의 일부를 따라 뻗도록 배치되어 있다.
자동제어부(54)는, 예를 들면 어태치먼트가동면(AF)과 목표시공면(상향법면(BS))이 수직으로 될 때의 선회각도를 목표각도로서 설정한다. 그리고, 자동제어부(54)는, 측위장치(P1) 등의 출력에 근거하여 현재의 선회각도를 검출하고, 목표각도와 현재의 선회각도(검출값)의 차를 산출한다. 그리고, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 또는 제로로 되도록 선회용 유압모터(2A)를 동작시킨다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 목표각도와 현재의 선회각도의 차가 소정 값 이하 또는 제로로 되었을 때에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향했다고 판정한다. 또, 자동제어부(54)는, 소정의 스위치가 눌린 상태로 선회조작레버가 조작되면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 방향으로 선회조작레버가 조작되었는지 여부를 판단한다. 예를 들면, 목표각도와 현재의 선회각도의 차가 커지는 방향으로 선회조작레버가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 방향으로 선회조작레버가 조작되고 있지 않다고 판단하여, 정대향제어를 실행하지 않는다. 한편으로, 목표각도와 현재의 선회각도의 차가 작아지는 방향으로 선회조작레버가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키는 방향으로 선회조작레버가 조작되었다고 판단하여, 정대향제어를 실행한다. 그 결과, 목표각도와 현재의 선회각도의 차가 작아지도록 선회용 유압모터(2A)를 동작시킬 수 있다. 그 후, 자동제어부(54)는, 목표각도와 현재의 선회각도의 차가 소정 값 이하 혹은 제로로 되면, 선회용 유압모터(2A)를 정지시킨다.
도 7b에서 나타내는 사례는, 어태치먼트가동면(AF)이 법선(가상원통체(CB))을 포함한 상태를 나타내는 하나의 사례이며, 목표시공면의 방향을 나타내는 선분(L1)과 상부선회체(3)의 전후축을 나타내는 선분(L2)의 사이에 형성되는 각도 α는 90°로 되어 있다. 단, 어태치먼트가동면(AF)이 법선(가상원통체(CB))을 포함한 상태이면, 각도 α는, 반드시 90도로 될 필요는 없다. 예를 들면, 쇼벨(100)이 설치되는 지면은 기복이 큰 지면인 경우가 많기 때문에, 어태치먼트가동면(AF)이 법선(가상원통체(CB))을 포함한 상태여도, 각도 α가 90도로 된다고는 한정되지 않기 때문이다.
상술한 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b에 관한 설명을 근거로 하여, 다시 도 6을 참조하여, 정대향처리의 흐름에 대하여 설명한다. 먼저, 컨트롤러(30)에 포함되는 머신가이던스장치(50)는, 정대향어긋남이 발생하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST1). 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 기억장치(47)에 미리 기억되어 있는 목표시공면에 관한 정보와, 방향검출장치로서의 측위장치(P1)의 출력에 근거하여 정대향어긋남이 발생하고 있는지 여부를 판정한다. 목표시공면에 관한 정보는, 목표시공면의 방향에 관한 정보를 포함한다. 측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 방향에 관한 정보를 출력한다. 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 도 8a에 나타내는 바와 같이, 어태치먼트가동면(AF)이 목표시공면의 법선을 포함하고 있지 않은 상태에서는, 목표시공면과 쇼벨(100)의 정대향어긋남이 발생하고 있다고 판정한다. 이와 같은 상태에서는, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 목표시공면의 방향을 나타내는 선분(L1)과 상부선회체(3)의 방향을 나타내는 선분(L2)의 사이에 형성되는 각도 α는 90도 이외의 각도로 된다.
다만, 머신가이던스장치(50)는, 카메라(S6)가 촬상한 화상에 근거하여 정대향어긋남이 발생하고 있는지 여부를 판정해도 된다. 예를 들면, 머신가이던스장치(50)는, 카메라(S6)가 촬상한 화상에 각종 화상처리를 실시함으로써, 작업대상인 법면의 형상에 관한 정보를 도출하고, 도출된 정보에 근거하여 정대향어긋남이 발생하고 있는지 여부를 판정해도 된다. 혹은, 머신가이던스장치(50)는, 초음파센서, 밀리파레이더, 거리화상센서, LIDAR 또는 적외선센서 등의 카메라(S6) 이외의 다른 공간인식장치의 출력에 근거하여, 정대향어긋남이 발생하고 있는지 여부를 판정해도 된다.
정대향어긋남이 발생하고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST1의 NO), 머신가이던스장치(50)는, 정대향제어를 실행하지 않고, 이번 정대향처리를 종료시킨다.
정대향어긋남이 발생하고 있다고 판정한 경우(스텝 ST1의 YES), 머신가이던스장치(50)는, 쇼벨(100)의 주위에 장애물이 존재하지 않는지 여부를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 카메라(S6)가 촬상한 화상에 화상인식처리를 실시함으로써, 촬상한 화상 내에 소정의 장애물에 관한 화상이 존재하는지 여부를 판정한다. 소정의 장애물은, 예를 들면 사람, 동물, 기계 및 건축물 등 중 적어도 하나이다. 그리고, 쇼벨(100)의 주위에 설정되는 소정 범위에 관한 화상 내에 소정의 장애물에 관한 화상이 존재하지 않는다고 판정한 경우에 쇼벨(100)의 주위에 장애물이 존재하지 않는다고 판정한다. 소정 범위는, 예를 들면 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키기 위하여 쇼벨(100)을 움직인 경우에 쇼벨(100)에 접촉해 버리는 물체가 존재할 수 있는 범위를 포함한다. 도 7a에 있어서의 크로스해칭패턴으로 나타나는 범위(RA)는 소정 범위의 일례이다. 단, 소정 범위는, 예를 들면 선회축(2X)으로부터 소정 거리의 범위 내 등, 보다 넓은 범위로서 설정되어 있어도 된다.
머신가이던스장치(50)는, 초음파센서, 밀리파레이더, 거리화상센서, LIDAR 또는 적외선센서 등의 카메라(S6) 이외의 다른 공간인식장치의 출력에 근거하여, 쇼벨(100)의 주위에 장애물이 존재하지 않는지 여부를 판정해도 된다.
쇼벨(100)의 주위에 장애물이 존재한다고 판정한 경우(스텝 ST2의 NO), 머신가이던스장치(50)는, 정대향제어를 실행하지 않고, 이번 정대향처리를 종료시킨다. 정대향제어의 실행에 의하여 쇼벨(100)과 장애물이 접촉해 버리는 것을 방지하기 위함이다. 이 경우, 머신가이던스장치(50)는, 경보를 출력시켜도 된다. 또, 머신가이던스장치(50)는, 통신장치(T1)를 통하여, 장애물의 존재여부, 장애물의 위치 및 장애물의 종류 등의 장애물에 관한 정보를 외부기기에 송신해도 된다. 또, 머신가이던스장치(50)는, 통신장치(T1)를 통하여, 다른 쇼벨이 취득한 장애물에 관한 정보를 수신해도 된다.
쇼벨(100)의 주위에 장애물이 존재하지 않는다고 판정한 경우(스텝 ST2의 YES), 머신가이던스장치(50)는, 정대향제어를 실행한다(스텝 ST3). 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b의 예에서는, 머신가이던스장치(50)의 자동제어부(54)는, 비례밸브(31CL)(도 4c 참조)에 대하여 전류지령을 출력한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 나와 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(CL)를 통과하는 작동유에 의하여 생성되는 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 좌측파일럿포트에서 파일럿압을 받은 제어밸브(173)는, 우방향으로 변위하여, 메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)의 제1 포트(2A1)로 유입시킨다. 또, 제어밸브(173)는, 선회용 유압모터(2A)의 제2 포트(2A2)로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크로 유출시킨다. 그 결과, 선회용 유압모터(2A)는, 순방향으로 회전하고, 도 7a의 화살표로 나타내는 바와 같이 선회축(2X)을 중심으로 상부선회체(3)를 좌방향으로 선회시킨다. 그 후, 자동제어부(54)는, 도 7b에 나타내는 바와 같이 각도 α가 90도로 되는 곳이나, 혹은 각도 β가 0도로 되는 곳에서, 비례밸브(31CL)에 대한 전류지령의 출력을 중지하고, 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작용하고 있는 파일럿압을 저감시킨다. 제어밸브(173)는, 좌방향으로 변위하여 중립위치로 되돌아가고, 메인펌프(14L)로부터 선회용 유압모터(2A)의 제1 포트(2A1)를 향하는 작동유의 흐름을 차단한다. 또, 제어밸브(173)는, 선회용 유압모터(2A)의 제2 포트(2A2)로부터 작동유탱크를 향하는 작동유의 흐름을 차단한다. 그 결과, 선회용 유압모터(2A)는, 순방향으로의 회전을 정지하고, 상부선회체(3)의 좌방향으로의 선회를 정지시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 목표시공면에 관한 정보와 상부선회체(3)의 방향에 관한 정보에 근거하여 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키도록 액추에이터를 동작시키는 정대향제어를 실행 가능한 제어장치로서의 컨트롤러(30)를 구비한다. 목표시공면은, 예를 들면 하향법면, 상향법면, 수평면 및 연직면 등 중 적어도 하나를 포함한다. 목표시공면에 관한 정보는, 예를 들면 목표시공면의 방향에 관한 정보를 포함한다. 목표시공면의 방향은, 예를 들면 목표시공면의 연장방향, 및 목표시공면에 그은 수직선의 수평성분의 방향 등 중 적어도 하나에 근거하여 결정된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 쇼벨(100)을 목표시공면에 정대향시킬 때에 쇼벨(100)의 조작자가 느끼는 번거로움을 저감할 수 있다. 쇼벨(100)의 조작자는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키기 위하여, 선회용 유압모터(2A) 등의 액추에이터를 수동으로 동작시킬 필요가 없기 때문이다. 또, 쇼벨(100)의 조작자는, 표시장치(40)에 표시된 정대향컴퍼스 등의 화상을 보고 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는지 여부를 확인할 필요가 없기 때문이다.
컨트롤러(30)는, 소정의 스위치가 조작된 경우에, 정대향제어를 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, MC스위치가 조작된 경우에 정대향제어를 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 머신컨트롤기능을 개시시키기 위한 MC스위치가 눌렸을 때에 상부선회체(3)를 목표시공면에 자동적으로 정대향시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 머신컨트롤기능의 일환으로서 정대향제어를 실행할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 머신컨트롤기능을 실행하는 경우에 있어서, 쇼벨(100)을 목표시공면에 정대향시킬 때에 쇼벨(100)의 조작자가 느끼는 번거로움을 저감할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 작업효율을 향상시킬 수 있다.
컨트롤러(30)는, 정대향제어를 실행하고 있을 때에 선회조작레버(26C)가 조작된 경우에는, 정대향제어의 실행을 중지해도 된다. 조작자에 의한 수동조작을 우선시키기 때문이다. 이 구성에 의하여, 조작자는, 정대향제어가 실행되고 있는 경우여도, 즉 액추에이터가 자동적으로 동작되어지고 있는 경우여도, 조작장치(26)를 통하여 액추에이터를 수동으로 동작시킬 수 있다.
컨트롤러(30)는, 스텝 ST1에 있어서 정대향어긋남이 발생하고 있다고 판정한 경우여도, 그 정대향어긋남이 큰 경우에는, 정대향제어를 실행하지 않도록 해도 된다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 정대향어긋남이 발생하고 있다고 판정한 시점에 있어서의 각도 α가 제1 임곗값보다 작은 경우, 즉 각도 β가 제2 임곗값(90도로부터 제1 임곗값을 뺀 값)보다 큰 경우에는, 정대향제어를 실행하지 않도록 구성되어 있어도 된다. 조작장치(26)가 조작되고 있지 않은 상태에서의 자동제어에 의한 쇼벨(100)의 동작량이 과도하게 커져 조작자에게 불안감을 갖게 해 버리는 것을 방지하기 위함이다.
바꾸어 말하면, 컨트롤러(30)는, 목표시공면의 방향과 상부선회체(3)의 방향의 사이의 각도가 소정의 각도범위 내에 있는 경우에 한하여, 정대향제어를 실행할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 도 7a에 나타내는 바와 같이 각도 α가 제1 임곗값 이상이고 또한 90도 이하인 경우, 혹은 각도 β가 0도 이상이고 또한 제2 임곗값 이하인 경우에 한하여, 정대향제어를 실행할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.
컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 주위에 장애물이 존재하지 않는 것을 확인한 경우에 정대향제어를 실행할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 정대향제어를 실행하고 있을 때의 상부선회체(3)와 장애물의 접촉을 방지하기 위함이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되는 것은 아니다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형 또는 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 각각 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 선회용 유압모터(2A)를 자동적으로 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키도록 하고 있다. 단, 컨트롤러(30)는, 선회용 전동발전기를 자동적으로 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키도록 해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 다른 액추에이터를 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키도록 해도 된다. 예를 들면 도 9a 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 좌측주행용 유압모터(1L) 및 우측주행용 유압모터(1R)를 자동적으로 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키도록 해도 된다.
도 9a 및 도 9b는, 정대향처리가 실행될 때의 쇼벨(100)의 상면도이며, 도 7a 및 도 7b에 대응한다. 즉, 도 9a는, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있지 않은 상태를 나타내고, 도 9b는, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대향하고 있는 상태를 나타낸다.
도 9a 및 도 9b의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 우측주행용 유압모터(1R)를 순회전시키고 또한 좌측주행용 유압모터(1L)를 역회전시켜 초신지선회를 실행함으로써, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대향시키도록 하고 있다.
또, 상술한 실시형태에서는, 조작장치(26)로서 유압식 조작장치가 채용되어 있지만, 전기식 조작장치가 채용되어도 된다. 도 10은, 전기식 조작장치를 포함하는 조작시스템의 구성예를 나타낸다. 구체적으로는, 도 10의 조작시스템은, 붐조작시스템의 일례이며, 주로, 파일럿압작동형 컨트롤밸브(17)와, 전기식 조작레버로서의 붐조작레버(26A)와, 컨트롤러(30)와, 붐상승조작용 전자(電磁)밸브(60)와, 붐하강조작용 전자밸브(62)로 구성되어 있다. 도 10의 조작시스템은, 암조작시스템 및 버킷조작시스템 등에도 동일하게 적용될 수 있다.
파일럿압작동형 컨트롤밸브(17)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)에 관한 제어밸브(175L, 175R)를 포함한다. 전자밸브(60)는, 파일럿펌프(15)와 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트의 각각을 연결하는 유로(油路)의 유로면적을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 전자밸브(62)는, 파일럿펌프(15)와 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트를 연결하는 유로의 유로면적을 조정할 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(60)에 대하여 출력한다. 전자밸브(60)는, 붐상승조작신호(전기신호)에 따라 유로면적을 조정하여, 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 제어한다. 마찬가지로, 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 조정하여, 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 제어한다.
자동제어를 실행하는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호 대신에, 보정조작신호(전기신호)에 따라 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성한다. 보정조작신호는, 머신가이던스장치(50)가 생성하는 전기신호여도 되고, 머신가이던스장치(50) 이외의 제어장치가 생성하는 전기신호여도 된다.
본원은, 2017년 12월 7일에 출원된 일본 특허출원 2017-235556호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
1…하부주행체
1L…좌측주행용 유압모터
1R…우측주행용 유압모터
2…선회기구
2A…선회용 유압모터
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
13, 13L, 13R…레귤레이터
14, 14L, 14R…메인펌프
15…파일럿펌프
17…컨트롤밸브
18L, 18R…스로틀
19L, 19R…제어압센서
26…조작장치
26A…붐조작레버
26B…버킷조작레버
26C…선회조작레버
28, 28L, 28R…토출압센서
29, 29A, 29B, 29C…조작압센서
30…컨트롤러
31, 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, 31CR,…비례밸브
32, 32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, 32CR…셔틀밸브
40…표시장치
42…입력장치
43…음성출력장치
47…기억장치
50…머신가이던스장치
51…위치산출부
52…거리산출부
53…정보전달부
54…자동제어부
60, 62…전자밸브
171~174, 175L, 175R, 176L, 176R…제어밸브
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
S4…기체경사센서
S5…선회각속도센서
S6…카메라
S6B…후(後)카메라
S6F…전(前)카메라
S6L…좌(左)카메라
S6R…우(右)카메라
P1…측위장치
T1…통신장치

Claims (10)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
    목표시공면에 관한 정보와 상기 상부선회체의 방향에 관한 정보에 근거하여 상기 상부선회체가 상기 목표시공면에 정대향하고 있는 상태가 유지되도록 액추에이터를 제어하는 정대향제어를 실행 가능한 제어장치를 구비하고,
    상기 제어장치는, 소정의 스위치가 조작되고 또한, 선회조작레버가 조작자에 의해 조작되어 선회용 액추에이터가 동작하고 있을 때에, 상기 상부선회체가 상기 목표시공면에 정대향 했다고 판정하면, 상기 선회용 액추에이터를 정지시키는, 쇼벨.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 정대향제어를 실행하고 있을 때에 선회조작레버가 조작된 경우에, 상기 정대향제어의 실행을 중지하는, 쇼벨.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 목표시공면의 방향과 상기 상부선회체의 방향의 사이의 각도가 소정의 각도범위 내에 있는 경우에, 상기 정대향제어를 실행 가능하게 하는, 쇼벨.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 상부선회체의 주위에 장애물이 존재하지 않는 것을 확인한 경우에, 상기 정대향제어를 실행 가능하게 하는, 쇼벨.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 상부선회체를 상기 목표시공면에 정대향시킨 것을 조작자에게 알리는, 쇼벨.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 소정의 스위치가 계속 조작된 경우, 상기 목표시공면에 관한 정보와 상기 상부선회체의 방향에 관한 정보에 기초하여, 상기 상부선회체가 상기 목표시공면에 정대향하고 있는 상태가 유지되도록 액추에이터를 제어하는, 쇼벨.
  8. 제1항에 있어서,
    외부기기에 시공정보를 송신하는 통신장치를 구비하는, 쇼벨.
  9. 제1항에 있어서,
    장애물에 관한 정보를 송수신 가능한 통신장치를 구비하는, 쇼벨.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작자에 의해 소정의 스위치가 계속 조작된 상태로 상기 상부선회체를 상기 목표시공면에 정대향 시키는 조작이 조작자에 의해 행해진 경우로서, 또한, 상기 정대향 시키는 조작에 의해 상기 상부선회체가 상기 목표시공면에 정대향하게 되면, 상기 상부선회체의 선회각속도를 자동적으로 저감시키는, 쇼벨.
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