KR102639598B1 - 건설 기계 - Google Patents

Abstract

차체의 경사각이 변화되어도 오퍼레이터가 의도하지 않은 급가속 등을 수반하는 동작 제한의 자동적인 해제를 방지하는 건설 기계를 제공한다. 동작 가능한 차체(50)와, 차체(50)의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 3D 센서(장해물 검출 장치)(5, 6, 7, 8)와, 차체(50)의 경사각을 검출하는 경사각 판정 장치(경사각 검출 장치)(9)와, 3D 센서(장해물 검출 장치)(5, 6, 7, 8)에 의해 장해물이 검출되었을 때에 차체(50)의 동작을 제한하는 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 탑재한 차체 컨트롤러(제어 장치)(14)를 구비하고, 차체 컨트롤러(제어 장치)(14)는, 상기 차체(50)의 경사각이 소정의 임계값을 초과하고 있을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있지 않은 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하고, 상기 차체(50)의 경사각이 소정의 임계값을 초과하였을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있는 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하지 않는다.

Description

건설 기계

본 발명은, 건설 기계와 관한 것이며, 특히, 건설 기계의 주위에서 사람이나 물건을 검지하면, 선회나 주행의 동작을 제한하는 기능을 구비하는 건설 기계에 관한 것이다.

건설 기계와 주위의 사람이나 물건과의 접촉을 회피하기 위해, 건설 기계 주위의 사람이나 물건을 검지하는 센서를 건설 기계에 장착하고, 그 센서가 사람이나 물건을 검지하면, 선회나 주행의 동작을 느리게 하거나, 혹은 정지하는 기능(이하, 동작 제한 기능이라고 하는 경우가 있음)을 구비한 건설 기계가 제안되고 있다.

그 기능을 구비하는 건설 기계가 경사지에서 동작중에 사람을 검지하여 동작 제한이 작동한 경우, 동작 속도가 급감속하고, 그 반동으로 차체가 밸런스를 무너뜨릴 우려가 있다. 상기한 바와 같이 차체의 밸런스가 무너지는 것을 회피하기 위해, 경사지에서는 동작을 제한하는 제어를 무효로 하는 기술이 제안되고 있다.

특허 문헌 1에는, 영역 제한 제어 기능을 가지는 건설 기계에 있어서, 차체 경사각의 정보를 기초로 경사지에서 전도할 가능성이 있다고 판정하면, 영역 제한 제어를 해제함으로써 전도를 방지하는 기능이 제안되고 있다.

마찬가지의 사고 방식으로, 장해물을 검지하여 동작 제한하는 기능을 가지는 건설 기계에 있어서도 상기 제안 기술을 적용하여, 차체의 경사각이 큰 경우에는 동작 제한을 무효로 하는 방책을 취하는 것이 생각된다.

일본공개특허 특개평8-269998호 공보

그러나, 특허 문헌 1과 같이 경사가 커진 경우에 동작 제한을 자동적으로 해제하는 구성을 채용하면, 동작 제한이 작동하고 있는 상태에서의 주행에 의해 경사면으로 진입하여 차체의 경사각이 증가한 경우에 동작 제한의 해제가 자동적으로 행해져버려, 오퍼레이터가 의도하지 않은 급가속이 발생하여, 오퍼레이터에게 위화감을 준다. 또한, 장해물의 가까이에서 동작 제한이 갑자기 해제되면, 오퍼레이터의 의식에 반해 장해물에 접근하는 속도가 빨라져버린다.

본 발명의 목적은, 차체의 경사각이 변화되어도 오퍼레이터가 의도하지 않은 급가속 등을 수반하는 동작 제한의 자동적인 해제를 방지하는 건설 기계를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 건설 기계는, 동작 가능한 차체와, 상기 차체의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치와, 상기 차체의 경사각을 검출하는 경사각 검출 장치와, 상기 장해물 검출 장치에 의해 장해물이 검출되었을 때에 상기 차체의 동작을 제한하는 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 탑재한 제어 장치를 구비한 건설 기계로서, 상기 제어 장치는, 상기 차체의 경사각이 소정의 임계값을 초과하였을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있지 않은 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하고, 상기 차체의 경사각이 소정의 임계값을 초과하였을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있는 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 차체가 경사지에 들어갔을 때에 동작 제한이 작동하고 있지 않으면 동작 제한 기능을 무효로 하고, 동작 제한이 작동하고 있을 때에는 제한 제어 기능을 무효로 하지 않으며, 예를 들면 오퍼레이터가 조작 레버를 비조작 상태로 하고 나서 제한 제어를 해제하여 동작 제한 기능을 무효로 함으로써, 오퍼레이터가 의도하지 않은 급가속 등을 수반하는 동작 제한의 자동적인 해제를 방지할 수 있다.

상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련된 건설 기계의 일례로서 나타내는 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의, 장해물 검출 장치의 탑재 위치 및 검지 영역을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 시스템 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서의, 장해물 검출 시의 동작 제한에 관한 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 검지 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은 경사 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 조작 상태 판정부의 처리 내용 중, 각 조작에 대하여 조작 상태를 판정하는 부분을 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 조작 상태 판정부의 처리 내용 중, 차체로서의 조작 상태를 판정하는 부분을 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 동작 제한 지령부의 처리 내용 전체를 나타내는 플로우 차트이다.
도 10은 동작 제한 지령부의 서브 프로세스에 있어서의 비경사 상태에서의 제한 제어의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 11은 동작 제한 지령부의 비경사 상태에서의 제한 제어 처리의 서브 프로세스에 있어서의, 비검지 상태에서의 제한 제어의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는 전자 밸브 제어부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은 엔진 회전 제어부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙여 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 기재하는 전후 좌우 상하의 방향은, 건설 기계(의 운전석)에 탑승한 오퍼레이터에서 본 방향을 말한다. 또한, 본 실시 형태는, 건설 기계의 일례로서, 주행 및 선회의 동작 가능한 유압 셔블을 예시하여 설명하지만, 유압 셔블에 한정되지 않고, 건설 기계 전반에 적용 가능한 것은 물론이다.

(유압 셔블의 설명)

도 1은, 본 발명의 실시 형태와 관련된 건설 기계의 일례로서 나타내는 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다.

도 1에 있어서, 유압 셔블(건설 기계)(100)은, 크롤러식의 하부 주행체(1)와, 하부 주행체(1)에 대하여 선회 가능하게 마련된 상부 선회체(2)와, 굴삭 작업 수단 등을 구비하는 프론트 작업기(3)로 개략 구성되어 있다.

하부 주행체(1)에는 좌우 한 쌍의 주행용 유압 모터(주행 모터라고도 함)(도 1에는 도시하지 않음)가 배치되고, 이 주행용 유압 모터 및 그 감속 기구 등에 의해 각 크롤러가 독립하여 회전 구동되어, 전방 또는 후방으로 주행한다.

상부 선회체(2)에는, 유압 셔블(100)의 각종 조작을 행하는 조작 장치나 오퍼레이터가 착석하는 운전석 등이 배치된 운전실(4), 엔진 등의 원동기, 유압 펌프 및 선회 모터(도 1에는 도시하지 않음) 등이 구비되어 있으며, 이 선회 모터에 의해 상부 선회체(2)가 하부 주행체(1)에 대하여 우측 방향 또는 좌측 방향으로 선회된다. 운전실(4)의 내부에는, 오퍼레이터가 유압 셔블(건설 기계)(100)의 상황을 확인할 수 있도록 각종의 계기류나 기체 정보가 표시되는 표시 장치(도 1에는 도시하지 않음)가 마련되어 있다.

프론트 작업기(3)는, 상부 선회체(2)의 전부(前部)에 부앙동(俯仰動) 가능하게 장착되어 있다. 프론트 작업기(3)는, 붐(3a), 아암(3b) 및 버킷(3c)으로 구성되어 있으며, 붐(3a)은 붐 실린더(3d)에 의해 상하동(上下動)되고, 아암(3b)은 아암 실린더(3e)에 의해 덤프측(개방측) 또는 크라우드측(긁어 넣음측)으로 조작되며, 버킷(3c)은 버킷 실린더(3f)에 의해 덤프측 또는 크라우드측으로 조작된다.

상기한 하부 주행체(1)와 (프론트 작업기(3)가 마련된) 상부 선회체(2)로, 주행 및 선회의 동작 가능한 차체(50)를 구성하고 있다.

(장해물 검출 장치에 관한 설명)

유압 셔블(100)의 후단, 좌단 및 우단의 차체(50) 상에는, 차체(50)의 주위에 존재하는 장해물을 검출하기 위한 장해물 검출 장치로서의 3D 센서(5, 6, 7, 8)가 탑재되어 있다. 3D 센서는, 광펄스 비행 시간 계측법(TOF: Time-of-flight) 방식의 적외선 센서이며, 미리 정해진 검지 영역 내의 물체의 검지/미검지를 판정하고, 센서 내부에서 장해물 검출 시인지 아닌지의 판정을 행하고, 그 판정 결과를 CAN 통신에 의해 출력할 수 있다.

(경사각 판정 장치에 관한 설명)

유압 셔블(100)의 선회 중심의 차체(50) 상에는, 차체(50)의 경사각 정보를 취득(검출)하기 위한 경사각 판정 장치(경사각 검출 장치)(9)가 탑재되어 있다. 경사각 판정 장치는, 관성 계측 장치(IMU: Inertial Measurement Unit)와 경사각을 연산하는 컨트롤러로 구성되어 있다. 여기서는 IMU로부터 가속도와 각속도가 출력되고, 출력된 가속도와 각속도는 컨트롤러에 의해 연산되고, 롤각과 피치각이 산출된다. 그리고, 컨트롤러는 롤각과 피치각을 합성함으로써 차체(50)의 경사각을 연산하여, 경사각의 값을 CAN 통신에 의해 출력하고 있다.

(장해물 검출 장치 및 검지 영역에 관한 설명)

도 2는, 장해물 검출 장치로서의 3D 센서(5, 6, 7, 8)의 탑재 위치 및 검지 영역을 나타내는 도면이다.

차체(50)의 후단 좌측에 3D 센서(5), 후단 우측에 3D 센서(6), 좌단에 3D 센서(7), 우단에 3D 센서(8)를 탑재하고 있다. 3D 센서(5, 6, 7, 8)에는 수직 방향 및 수평 방향으로 검지 가능한 넓이(각도)가 설정되어 있으며, 이 4개의 3D 센서(5, 6, 7, 8)의 검지 영역에서 차체(50) 주위 후방의 공간을 커버하는 것이 가능하게 되어 있다. 각각의 3D 센서(5, 6, 7, 8)의 검지 영역을 이용하여, 유압 셔블(100)이 움직이기 시작하는 유압 셔블(100)과 주위 작업자의 접촉에 의한 사고 발생의 가능성을 낮추기 위한 검지 영역이 설정되어 있다. 즉, 유압 셔블(100)의 선회·주행이 움직이기 시작하는 단시간에 상부 선회체(2)가 이동하는 범위에 존재하는 장해물을 검출할 수 있도록 검지 영역을 설정하고 있으며, 3D 센서(5)가 장해물을 검출하는 범위를 검지 영역(10), 3D 센서(6)가 장해물을 검출하는 범위를 검지 영역(11), 3D 센서(7)가 장해물을 검출하는 범위를 검지 영역(12), 3D 센서(8)가 장해물을 검출하는 범위를 검지 영역(13)으로 정하고 있다. 각 검지 영역(10, 11, 12, 13)은, 유압 셔블(100) 자신의 하부 주행체(1)의 크롤러를 장해물로서 검출해버리지 않도록, 차체(50)로부터 소정의 안길이 및 폭, 또한 소정의 높이 이상(지면보다 소정의 높이로부터 위)의 범위를 장해물을 검출하는 검지 영역으로 하고 있다.

(장해물 검출로 간주하는 상태에 관한 설명)

각 3D 센서(5, 6, 7, 8)는 각각의 검지 영역(10, 11, 12, 13)에 대하여 장해물이 있는지 아닌지를 판정하고 있다. 또한, 장해물 검출 장치인 3D 센서(5, 6, 7, 8)에 의해 작성되는 검지 영역(10, 11, 12, 13)의 영역 내에 1개 이상의 장해물(사람·물건)이 있으면 3D 센서에 의해 판정되었을 때를 본 실시 형태에서는 장해물 검출 시로 간주한다.

(시스템 구성의 설명 통상의 유압 셔블로서의 구성 부분)

도 3은, 본 발명의 실시 형태의 시스템 구성을 나타내는 도면이다.

본 실시 형태의 유압 셔블(100)의 운전실(4) 내에는, 기체 전체의 동작을 제어하는 제어 장치인 차체 컨트롤러(14)와, 차체(50)의 모든 동작 가부(可否)를 전환하는 동작 락 수단을 전환하기 위한 레버식 스위치인 락 스위치(15)와, 엔진 회전수를 수동으로 변경하기 위한 엔진 컨트롤 다이얼(16)이 마련되어 있다.

또한, 유압 셔블(100)의 운전실(4) 내에는, 유압 셔블(100)의 각종 조작을 행하는 조작 장치가 마련되어 있다. 도 3에서는, 조작 장치를 나타내는 것으로서, 좌측 선회 조작, 우측 선회 조작 중 하나를 나타내는 선회 조작 레버(17)와, 우측 전진 주행 조작, 우측 후진 주행 조작, 좌측 전진 주행 조작, 좌측 후진 주행 조작 중 하나를 나타내는 주행 조작 레버(18)와, 붐 인상 조작, 붐 인하 조작, 아암 크라우드 조작, 아암 덤프 조작, 버킷 크라우드 조작, 버킷 덤프 조작 중 하나를 나타내는 프론트 조작 레버(19)의 3개의 조작 레버를 대표하여 표시하고 있다. 또한, 이하에서는, 차체(50)를 선회(좌측 선회, 우측 선회)시키는 액추에이터를 조작하는 선회 조작 레버(17), 차체(50)를 주행(우측 전진 주행, 우측 후진 주행, 좌측 전진 주행, 좌측 후진 주행)시키는 액추에이터를 조작하는 주행 조작 레버(18), 프론트 작업기(3)를 동작(붐 인상, 붐 인하, 아암 크라우드, 아암 덤프, 버킷 크라우드, 버킷 덤프)시키는 액추에이터를 조작하는 프론트 조작 레버(19)를 일괄하여, 조작 레버(17, 18, 19)라고 기재하는 경우가 있다.

본 실시 형태의 유압 셔블(100)은 원동기로서 엔진(20)을 탑재하고 있으며, 엔진(20)과 전기적으로 접속되어 있는 엔진 제어 장치(21)는, 엔진(20)에 조립되어 있는 온도 센서나 픽업 센서의 신호로부터 엔진(20)의 상태를 파악하여, 밸브 등을 제어함으로써 회전수나 토크를 제어하고 있다.

차체 컨트롤러(14)와 엔진 제어 장치(21)는 CAN 통신에 의해 접속되어 있으며, 각각 필요한 정보의 송수신을 행하고 있다. 예를 들면, 엔진 회전수 제어에 대해서는, 차체 컨트롤러(14)가, 엔진 컨트롤 다이얼 전압이나 조작 레버의 조작 상태, 펌프 부하 상태나 온도 조건에 따라 엔진 목표 회전수를 결정하고, 그 엔진 목표 회전수를 엔진 제어 장치(21)에 송신한다. 엔진 제어 장치(21)는, 엔진 목표 회전수가 되도록 엔진(20)을 제어하고, 엔진(20)에 내장되어 있는 픽업 센서의 신호로부터 엔진 실회전수를 연산하며, 그 엔진 실회전수를 차체 컨트롤러(14)에 송신한다.

엔진(20)에 의해 구동되는 가변 용량식 유압 펌프(22)로부터 토출되는 작동유는, 각 유압 액추에이터로의 기름의 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브(23)를 지나, 차체(50)를 주행시키는 유압 액추에이터인 주행 모터(3g), 차체(50)를 선회시키는 유압 액추에이터인 선회 모터(3h), 프론트 작업기(3)를 구성하는 붐(3a), 아암(3b), 버킷(3c)을 동작시키는 유압 액추에이터인 붐 실린더(3d), 아암 실린더(3e), 버킷 실린더(3f)에 공급된다.

또한, 통상 유압 셔블(100)에는 복수의 액추에이터를 동시 조작하는 상황 등을 고려하여, 2대의 유압 펌프가 탑재되어 있지만, 도 3에서는, 그 중 하나를 대표하여 표시하고 있다. 첫번째의 펌프, 여기서는 제 1 펌프로부터 토출되는 작동유는 붐, 아암, 버킷, 주행 우측(즉 우측 크롤러)을 구동하는 것에 이용되고, 두번째의 펌프, 여기서는 제 2 펌프로부터 토출되는 작동유는 붐, 아암, 선회, 주행 좌측(즉 좌측 크롤러)을 구동하는 것에 이용된다.

조작 레버(17, 18, 19)는 수동의 감압 밸브인 파일럿 밸브로 되어 있으며, 조작 레버(17, 18, 19)의 조작량에 따라 1차압을 감압하여, 파일럿 밸브 2차압을 생성한다. 생성된 2차압은 컨트롤 밸브(23) 내에 복수 있는 스풀(방향 전환 밸브)을 움직여, 그에 따라 유압 펌프(22)로부터 토출되는 작동유의 흐름을 조정함으로써, 대응하는 액추에이터를 조작 가능하게 한다.

엔진(20)에 의해 구동되는 파일럿 펌프로부터의 유압원(24)은, 펌프 레귤레이터(25) 및, 동작 락 수단인 락 밸브(26)에 공급되고 있으며, 도면에 나타내지 않은 파일럿 릴리프 밸브에 의해 파일럿 1차압(4MPa)이 유지되고 있다.

펌프 레귤레이터(25) 중에는, 유압원(24)으로부터의 파일럿 1차압을 감압하여 사용하기 위한 전자 비례 밸브인 펌프 유량 제어 전자 밸브가 포함되어 있으며, 차체 컨트롤러(14)가 출력하는 전류(mA)에 따라 파일럿 1차압을 감압한다. 펌프 레귤레이터(25)는 유압 펌프(22)의 틸팅(변위 용적(displacement volume)) 제어 기구를 내장하고 있으며, 펌프 유량 제어 전자 밸브의 출력(2차압)인 펌프 유량 제어압에 따라 유압 펌프(22)의 용적 즉 토출 유량을 제어한다.

펌프 레귤레이터(25)는, 펌프 유량 제어압이 최소(0MPa)에서는 펌프 용적 최소이며, 펌프 유량 제어압이 최대(4MPa)에서는 펌프 용적 최대가 되는 특성을 가지고 있다.

펌프 유량 제어 전자 밸브는, 비제어 상태(0mA)에서는 차단 위치(0MPa)로 되어 있으며, 차체 컨트롤러(14)가 지령 전류를 증가시킴에 따라 펌프 유량 제어압이 증가하는 특성을 가지고 있다. 펌프 레귤레이터(25)에는, 펌프 유량 제어압을 검출하기 위한 펌프 유량 제어압 센서(27)가 미련되어 있다.

락 밸브(26)는, 차체(50)의 모든 동작 가부를 전환하는 동작 락 수단이다. 락 밸브(26)는 차체 컨트롤러(14)에 의해 구동되는 솔레노이드에 의해 차단 위치와 회로 연통 위치로 전환된다. 운전실(4) 내에 설치된 락 레버(도시하지 않음)가 락 위치에 있을 때, 락 스위치(15)는 OFF(단자간은 개방) 상태로 되어 있다. 차체 컨트롤러(14)는 락 스위치(15)의 상태를 감시하고, 락 스위치(15)가 OFF일 때에는 락 밸브(26)를 비여자 상태의 차단 위치로 한다. 운전실(4) 내에 설치된 락 레버(도시하지 않음)가 락 해제 위치에 있을 때, 락 스위치(15)는 ON(단자간은 도통) 상태로 되어 있다. 차체 컨트롤러(14)는 락 스위치(15)의 상태를 감시하고, 락 스위치(15)가 ON일 때에는 락 밸브(26)에 24V를 인가하여, 여자 상태의 회로 연통 위치로 한다.

락 밸브(26)가 차단 위치일 때에는, 선회 조작 레버(17), 주행 조작 레버(18), 프론트 조작 레버(19)로 파일럿 1차압이 공급되지 않는다. 이 때문에, 조작 레버(17, 18, 19)를 조작해도 파일럿 밸브 2차압이 증가하지 않아, 컨트롤 밸브(23) 내의 스풀을 전환할 수 없기 때문에, 차체(50)의 모든 동작을 불가능하게 한다.

락 밸브(26)가 회로 연통 위치일 때에는, 선회 조작 레버(17), 주행 조작 레버(18), 프론트 조작 레버(19)로 파일럿 1차압이 공급된다. 이 때문에, 조작 레버(17, 18, 19)의 조작에 따라 파일럿 밸브 2차압이 증가하고, 컨트롤 밸브(23) 내의 스풀을 전환할 수 있도록 됨으로써 차체(50)가 동작 가능해진다.

선회 조작 레버(17)와 컨트롤 밸브(23)의 사이의 파일럿 회로에는, 파일럿 밸브 2차압을 검출하기 위한 선회 조작압 센서(28)가 마련되어 있다. 주행 조작 레버(18)와 컨트롤 밸브(23)의 사이의 파일럿 회로에는, 파일럿 밸브 2차압을 검출하기 위한 주행 조작압 센서(29)가 마련되어 있다. 프론트 조작 레버(19)와 컨트롤 밸브(23)의 사이의 파일럿 회로에는, 파일럿 밸브 2차압을 검출하기 위한 프론트 조작압 센서(30)가 마련되어 있다. 도면에서는 생략하지만, 프론트 조작압 센서(30)에는 각각, 붐 조작압 센서, 아암 조작압 센서, 버킷 조작압 센서가 마련되어 있다.

선회 조작압 센서(28), 주행 조작압 센서(29), 그리고 프론트 조작압 센서(30) 즉 붐 조작압 센서, 아암 조작압 센서, 버킷 조작압 센서의 신호는 차체 컨트롤러(14)에 입력되고, 차체 컨트롤러(14)는 유압 셔블(100)의 조작 상황을 파악하고 있다. 차체 컨트롤러(14)에는, 조작 상태 판정 수단으로서의 제어부인 조작 상태 판정부(도 4)가 포함되어 있으며, 조작 상태 판정부는, 각각 개별의 동작마다의 조작 유무를 판정함과 동시에, 모든 조작압 센서에서 조작 없음이라고 판정한 경우에는, 차체 비조작으로서 판정한다. 또한, 이하에서는, 선회 조작압 센서(28), 주행 조작압 센서(29), 프론트 조작압 센서(30)를 일괄하여, 조작압 센서(28, 29, 30)라고 기재하는 경우가 있다.

유압 펌프(22)와 컨트롤 밸브(23)의 사이의 딜리버리 회로에는, 펌프 토출압을 검출하기 위한 펌프 토출압 센서(31)가 마련되어 있다. 펌프 토출압 센서(31)의 신호는 차체 컨트롤러(14)에 입력되고, 차체 컨트롤러(14)는 유압 셔블(100)의 펌프 부하를 파악하고 있다.

차체 컨트롤러(14)는, 엔진 회전수나 조작압 센서(28, 29, 30)의 입력에 따라 조작에 의한 펌프 목표 유량을 산출한다. 또한, 차체 컨트롤러(14)는, 엔진 회전수나 조작 상황이나 그 밖의 차체 상태(온도 등)에 따라 제한 마력(kW)을 연산하고, 펌프 토출압 센서(31)의 입력과 제한 마력으로부터, 마력 제한에 의한 펌프 상한 유량을 산출한다. 차체 컨트롤러(14)는, 조작에 의한 펌프 목표 유량과 마력 제한에 의한 펌프 상한 유량 중 작은 쪽을 펌프 목표 유량으로서 선택하고, 그 유량이 되도록 펌프 유량 제어 전자 밸브를 구동한다.

(시스템 구성의 설명 전제로 하는 주위 검지 동작 제한 시스템으로서의 구성 부분)

유압 셔블(100)의 운전실(4) 내에는, 3D 센서(5, 6, 7, 8)의 검지 정보나 주위 검지에 의한 차체 동작 제한의 상태를 오퍼레이터에게 통지하기 위한 표시 장치인 주위 검지 모니터(32)와 경고 버저(33)를 구비하고 있다.

3D 센서(5, 6, 7, 8)와, 주위 검지 모니터(32)와, 차체 컨트롤러(14)는 CAN 통신에 의해 접속되어 있으며, 각각 필요한 정보의 송수신을 행하고 있다. 이 CAN 통신에 의해, 차체 컨트롤러(14)나 주위 검지 모니터(32)는, 검지 영역(10, 11, 12, 13) 각각에 대하여 장해물을 검지하고 있는지를 아는 것이 가능하게 되어 있으며, 또한, 차체 컨트롤러(14)는, 장해물 검출 장치인 3D 센서(5, 6, 7, 8)에 의해 작성되는 검지 영역(10, 11, 12, 13)의 영역 내에 1개 이상의 장해물(사람·물건)이 있는 경우에, 장해물 검출 시라고 판정하고, 모든 검지 영역 내에 장해물(사람·물건)이 없는 경우에, 장해물 비검출 시라고 판정한다.

선회 조작 레버(17)와 컨트롤 밸브(23)의 사이의 파일럿 회로에는, 차체 동작 제한 수단의 하나로서 선회 파일럿압 제한 전자 밸브(34)가 마련되어 있다. 선회 파일럿압 제어 전자 밸브(34)는, 비제어 시(0mA)에는 회로 연통 상태이며, 차체 컨트롤러(14)가 출력하는 전류(mA)가 커짐으로써 파일럿압이 제한되어, 선회 동작이 제한된다. 또한, 주행 조작 레버(18)와 컨트롤 밸브(23)의 사이의 파일럿 회로에는, 차체 동작 제한 수단의 하나로서 주행 파일럿압 제한 전자 밸브(35)가 마련되어 있다. 주행 파일럿압 제한 전자 밸브(35)는, 비제어 시(0mA)에는 회로 연통 상태이며, 차체 컨트롤러(14)가 출력하는 전류(mA)가 커짐으로써 파일럿압이 제한되어, 주행 동작이 제한된다.

경사각 판정 장치(9)는 차체 컨트롤러(14)와 CAN 통신에 의해 접속되어 있으며, 경사각 판정 장치(9)에서 취득하는 경사각의 값은 차체 컨트롤러(14)에 송신되고 있다. 차체 컨트롤러(14)는 경사각의 값이 동작 제한 기능을 무효로 하는 각도 임계값 이상인지를 판별하고(후에 설명), 경사각의 값이 임계값 이상이면 차체(50)는 경사라고 판정하고, 경사각의 값이 임계값 미만이면 차체(50)는 비경사라고 판정한다.

(제어부의 구성의 설명)

도 4는, 본 발명의 실시 형태에 있어서의, 장해물 검출 시의 동작 제한에 관한 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.

제어 장치로서의 차체 컨트롤러(14)는, 도면에 나타내는 것은 생략하지만, 각종 연산을 행하는 CPU(Central Processing Unit), CPU에 의한 연산을 실행하기 위한 프로그램을 저장하는 ROM(Read Only Memory)이나 HDD(Hard Disk Drive) 등의 기억 장치, CPU가 프로그램을 실행할 때의 작업 영역이 되는 RAM(Random Access Memory) 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터로서 구성되어 있다. 차체 컨트롤러(14)의 각 기능은, CPU가, 기억 장치에 저장된 각종 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써, 실현된다.

본 실시 형태에 있어서 차체 컨트롤러(14)는, 장해물 검출 장치인 3D 센서(5, 6, 7, 8)에 의해 주위 장해물이 검출되었을 때에 차체(50)의 동작을 제한(감속, 혹은 정지)하는 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 탑재하고 있다.

차체 컨트롤러(14)의 제어부에는, 장해물 검출 시에 차체 동작을 제한하기 위한 제어부로서, 장해물의 검지 상태의 정보로부터 장해물(사람·물건)을 검지하고 있는지를 판정하는 검지 판정부(36), 차체(50)가 경사져 있는지를 판정하는 경사 판정부(37), 선회 조작압 센서(28), 주행 조작압 센서(29), 프론트 조작압 센서(30)의 각 정보(즉, 선회 조작압, 주행 조작압, 프론트 조작압)로부터 조작 상태를 판정하는 조작 상태 판정부(38)가 마련되어 있다. 또한, 이들 판정부의 판정 결과로부터 동작 제한의 지령을 내리는 동작 제한 지령부(39), 동작 제한 지령부(39)로부터 출력된 전자 밸브 지령으로부터 선회 파일럿압 제한 전자 밸브(34)와 주행 파일럿압 제한 전자 밸브(35)의 차단 전자 밸브 전류를 출력하는 전자 밸브 제어부(40), 동작 제한 지령부(39)로부터 출력된 엔진 회전수 지령으로부터 엔진 목표 회전수를 출력하는 엔진 회전 제어부(41)가 마련되어 있다.

(각 제어부의 상세 설명 검지 판정부)

도 5는, 검지 판정부(36)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

우선 처음으로, 3D 센서(5)로부터 송신되고 있는 검지 영역(10)의 범위에서 물체(사람·물건)를 검지하고 있는지를 판정한다(S1). 검지 영역(10)에서 검지하고 있으면, 차체(50)로서 검지 상태라고 판정하고, 변수인 장해물 검지 상태 v1을 「검지」로 한다(S6). 검지 영역(10)에서 검지하고 있지 않으면, 3D 센서(6)로부터 송신되고 있는 검지 영역(11)의 범위에서 물체를 검지하고 있는지를 판정한다(S2). 검지 영역(11)에서 검지하고 있으면, 차체(50)로서 검지 상태라고 판정하고, 변수인 장해물 검지 상태 v1을 「검지」로 한다 (S6). 검지 영역(11)에서 검지하고 있지 않으면, 3D 센서(7)로부터 송신되고 있는 검지 영역(12)의 범위에서 물체를 검지하고 있는지를 판정한다(S3). 검지 영역(12)에서 검지하고 있으면, 차체(50)로서 검지 상태라고 판정하고, 변수인 장해물 검지 상태 v1을 「검지」로 한다(S6). 검지 영역(12)에서 검지하고 있지 않으면, 3D 센서(8)로부터 송신되고 있는 검지 영역(13)의 범위에서 물체를 검지하고 있는지를 판정한다(S4). 검지 영역(13)에서 검지하고 있으면, 차체(50)로서 검지 상태라고 판정하고, 변수인 장해물 검지 상태 v1을 「검지」로 한다(S6). 검지 영역(10, 11, 12, 13) 전부에서 검지하지 않으면, 차체(50)로서 비검지 상태라고 판정하고, 변수인 장해물 검지 상태 v1을 「비검지」로 한다(S5).

검지 판정부(36)의 판정 결과인 장해물 검지 상태 v1은, 동작 제한 지령부(39)에 송신되고 있다.

(각 제어부의 상세 설명 경사 판정부)

도 6은, 경사 판정부(37)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

경사각 판정 장치(9)로부터 송신되고 있는 경사각이 경사 판정 임계값 C1(예를 들면 9도) 이상인지를 판정한다(S7). 경사각이 경사 판정 임계값 C1 이상이면, 차체(50)는 경사되어 있는 상태라고 판정하고, 경사 상태 v2를 「경사」로 한다(S8). 경사각이 경사 판정 임계값 C1 미만이면, 차체(50)는 경사져 있지 않다고 판정하고, 경사 상태 v2를 「비경사」로 한다(S9).

여기서, 경사 판정 임계값 C1은, 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 무효로 하는 각도 임계값으로서 설정됨과 함께, 차체(50)가 경사졌을 때에, 3D 센서(5, 6, 7, 8)로부터 송신되는 검지 영역(10, 11, 12, 13)의 범위에서 지면을 검지할 때보다 직전의 경사각이 되도록 설정되어 있다. 즉, 차체(50)가 경사짐으로써 3D 센서(5, 6, 7, 8)로부터 송신되는 검지 영역(10, 11, 12, 13)이 지면에 접촉할 때의 차체(50)의 경사각보다 작은 각도를, 상기 동작 제한 기능을 무효로 하는 각도 임계값(경사 판정 임계값 C1)으로 하고 있다.

이와 같이 경사 판정 임계값 C1을 설정함으로써, 차체(50)가 경사져 지면을 검지해버리는(검지 영역(10, 11, 12, 13)이 지면에 접촉해버리는) 상황에 있어서도, 후술하는 처리에 의해, 검지 영역(10, 11, 12, 13)이 지면에 접촉하기 전에 동작 제한 기능이 무효가 되기 때문에, 예를 들면 동작 제한이 작동하고 있지 않은 차체(50)가 주행하여 경사지에 진입해 사면을 오르기 시작하였을 때에, 차체(50)의 경사각이 증가하여 검지 영역(10, 11, 12, 13)이 지면을 검지해도, 동작 제한의 작동에 의한 오퍼레이터가 의도하지 않은 주행의 급감속이 발생하지 않아, 오퍼레이터에게 조작중의 위화감을 주지 않는다.

경사 판정부(37)의 판정 결과인 경사 상태 v2는, 동작 제한 지령부(39)에 송신되고 있다.

(각 제어부의 상세 설명 조작 상태 판정부)

도 7은, 조작 상태 판정부(38)의 처리 내용 중, 각 조작에 대하여 조작 상태를 판정하는 부분을 나타내는 플로우 차트이다.

우선 처음으로, 선회 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2(예를 들면 0.5MPa) 이상인지 아닌지를 판정한다(S10). 선회 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2 이상이면, 선회가 조작되고 있는 상태라고 판정하고, 변수인 선회 조작 상태 v3을 「조작중」으로 한다(S11). 선회 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2 미만이면, 선회가 조작되고 있지 않은 상태라고 판정하고, 변수인 선회 조작 상태 v3을 「비조작」으로 한다(S12). 계속해서, 주행 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2(예를 들면 0.5MPa) 이상인지 아닌지를 판정한다(S13). 주행 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2 이상이면, 주행이 조작되고 있는 상태라고 판정하고, 변수인 주행 조작 상태 v4를 「조작중」으로 한다(S14). 주행 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2 미만이면, 주행이 조작되고 있지 않은 상태라고 판정하고, 변수인 주행 조작 상태 v4를 「비조작」으로 한다(S15). 계속해서, 프론트 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2(예를 들면 0.5MPa) 이상인지 아닌지를 판정한다(S16). 프론트 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2 이상이면, 프론트가 조작되고 있는 상태라고 판정하고, 변수인 프론트 조작 상태 v5를 「조작중」으로 한다(S17). 프론트 조작압이 조작 ON 판정 임계값 C2 미만이면, 프론트가 조작되고 있지 않은 상태라고 판정하고, 변수인 프론트 조작 상태 v5를 「비조작」으로 한다(S18).

도 8은, 조작 상태 판정부(38)의 처리 내용 중, 차체로서의 조작 상태를 판정하는 부분을 나타내는 플로우 차트이다.

우선 처음으로, 선회 조작 상태 v3이 「조작중」인지 아닌지를 판정한다(S19). 선회 조작 상태 v3이 「조작중」이면, 차체(50)로서 조작 상태라고 판정하고, 변수인 차체 조작 상태 v6을 「조작중」으로 한다(S23). 선회 조작 상태 v3이 「조작중」이 아니면(「비조작」이면), 주행 조작 상태 v4가 「조작중」인지 아닌지를 판정한다(S20). 주행 조작 상태 v4가 「조작중」이면, 차체(50)로서 조작 상태라고 판정하고, 변수인 차체 조작 상태 v6을 「조작중」으로 한다(S23). 주행 조작 상태 v4가 「조작중」이 아니면(「비조작」이면), 프론트 조작 상태 v5가 「조작중」인지 아닌지를 판정한다(S21). 프론트 조작 상태 v5가 「조작중」이면, 차체(50)로서 조작 상태라고 판정하고, 변수인 차체 조작 상태 v6을 「조작중」으로 한다(S23). 선회 조작 상태 v3, 주행 조작 상태 v4, 프론트 조작 상태 v5 모두가 「조작중」이 아니면(「비조작」이면), 차체(50)로서 비조작 상태라고 판정하고, 변수인 차체 조작 상태 v6을 「비조작」으로 한다(S22).

조작 상태 판정부(38)의 판정 결과인 선회 조작 상태 v3과 주행 조작 상태 v4와 차체 조작 상태 v6은, 동작 제한 지령부(39)에 송신되고 있다.

(각 제어부의 상세 설명 동작 제한 지령부)

도 9는, 동작 제한 지령부(39)의 처리 내용 전체를 나타내는 플로우 차트이다.

우선 처음으로, 경사 판정부(37)로부터 송신되고 있는 경사 상태 v2가 「경사」인지 아닌지를 판정하고(S24), 경사 상태 v2가 「경사」가 아니면(「비경사」이면), 비경사 상태에서의 제어 지령으로 이행한다(S25). 비경사 상태에서의 제어 지령(S25)에 대해서는 후술한다. 경사 상태 v2가 「경사」이면, 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」(예를 들면 800rpm)인지 아닌지(즉, 동작 제한을 작동시켜 제한 제어를 실행하고 있는지 아닌지)를 판정하고(S26), 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」이면(즉, 제한 제어를 실행하고 있으면), 다음의 단계 S27로 진행되고, 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」가 아니면(즉, 제한 제어를 실행하고 있지 않으면), 회전수 지령 v8을 「최대 회전수」(예를 들면 2000rpm)(S28), 선회 정지 지령압 v9를 「개방 압력」(예를 들면 4MPa)(S29), 주행 정지 지령압 v10을 「개방 압력」(예를 들면 4MPa)(S30)으로 한다. 즉, 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」가 아니면(즉, 제한 제어를 실행하고 있지 않으면), 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 무효로 한다.

단계 S27에서는, 조작 상태 판정부(38)로부터 송신되고 있는 차체 조작 상태 v6이 「조작중」인지 아닌지(즉, 조작 레버(17, 18, 19) 중 어느 것이 조작 상태인지 아닌지)를 판정하고, 차체 조작 상태 v6이 「조작중」이면(즉, 조작 레버(17, 18, 19) 중 어느 것이 조작의 상태이면), 처리를 리턴하고, 차체 조작 상태 v6이 「조작중」이 아니면(「비조작」이면)(즉, 조작 레버(17, 18, 19) 중 어느 것이 비조작의 상태이면), 회전수 지령 v8을 「최대 회전수」(예를 들면 2000rpm)(S28), 선회 정지 지령압 v9를 「개방 압력」(예를 들면 4MPa)(S29), 주행 정지 지령압 v10을 「개방 압력」(예를 들면 4MPa)(S30)으로 한다. 즉, 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」(즉, 동작 제한 기능에 의해 제한 제어를 실행)인 경우에는, 차체 조작 상태 v6이 「조작중」에서는(즉, 조작 레버(17, 18, 19) 중 어느 것이 조작의 상태에서는), 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 무효로 하지 않고(유효인 채로 하고), 차체 조작 상태 v6이 「비조작」이 되고 나서(즉, 조작 레버(17, 18, 19) 중 어느 것이 비조작의 상태가 되고 나서), 제한 제어를 해제하여 동작 제한 기능을 무효로 한다.

본 실시 형태에서는, 후술하는 비경사 상태에서의 제어 지령(S25)의 처리 내용에서도 나타내는 바와 같이, 기본적으로 물체를 검지하면 동작 제한을 작동시켜 제한 제어를 실행하고, 회전수 지령 v8을 「제한 회전수」(예를 들면 800rpm)로 하고, 차체(50)의 동작 속도를 느리게 한다.

도 9에 나타내는 이 처리를 행함으로써, 예를 들면, 평지에서 주행중에 장해물을 검지하여 동작 제한에 의한 엔진 회전수가 낮게 제한된 상태에서 경사지에 진입하는 경우에도, 주행중에는(즉, 조작 레버가 조작의 상태에서는) 엔진 회전수를 제한한 채로 하고, 주행 조작을 그만둔 타이밍에서(즉, 조작 레버가 비조작인 상태가 되고 나서) 동작 제한이 해제된다. 이에 따라, 오퍼레이터가 의도하지 않은 주행의 급가속이 발생하지 않아, 제한 해제의 전환에 기인한 위화감을 주지 않는다.

(각 제어부의 상세 설명 동작 제한 지령부의 서브 프로세스)

도 10은, 동작 제한 지령부(39)의 서브 프로세스에 있어서의 비경사 상태에서의 제어 지령(S25)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

우선 처음으로, 1단계 전에서의 경사 상태 v2가 「경사」인지 아닌지(즉, 「경사」로부터 「비경사」로 바뀐 직후인지 아닌지)를 판정하고(S31), 1단계 전에서의 경사 상태 v2가 「경사」가 아니면(「비경사」이면), 검지 판정부(36)로부터 송신되고 있는 장해물 검지 상태 v1이 「검지」인지 아닌지를 판정하는 단계 S38로 진행된다. 비경사의 상태에서는, 장해물 검지 상태 v1이 「검지」인지 아닌지를 판정하고(S38), 장해물 검지 상태 v1이 「검지」이면, 다음의 동작 제한을 작동시키기 위한 단계 S39 이후로 진행되고, 장해물 검지 상태 v1이 「검지」가 아니면(「비검지」이면), 동작 제한을 해제하기 위한 단계 S44로 진행된다. 비검지 상태에서의 제한 제어(S44)에 대해서는 후술한다. 단계 S39에서는, 회전수 지령 v8을 「제한 회전수」(예를 들면 800rpm)로 하고, 다음 단계 S40에서, 선회 조작 상태 v3이 「비조작」인지 아닌지를 판정한다. 선회 조작 상태 v3이 「비조작」이면, 선회 정지 지령압 v9를 「차단 압력」(예를 들면 0MPa)으로 하고(S41), 선회 조작 상태 v3이 「비조작」이 아니면(「조작중」이면), 주행 조작 상태 v4가 「비조작」인지 아닌지를 판정한다(S42). 주행 조작 상태 v4가 「비조작」이면, 주행 정지 지령압 v10을 「차단 압력」(예를 들면 0MPa)으로 하고(S43), 그렇지 않으면, 처리를 리턴한다.

선회 정지 지령압 v9, 주행 정지 지령압 v10이 「차단 압력」을 출력하고 있는 경우, 후술하는 전자 밸브 제어부(40)의 처리를 통하여 선회나 주행을 움직이기 시작하지 않은 상태로 한다.

이 단계 S38에서 S44까지의 일련의 처리에 의해, 장해물 검지 시의 동작 제한을 작동시키는 제한 제어를 실행한다. 엔진 회전수를 「제한 회전수」로 낮춤으로써, 오퍼레이터에게 장해물 검지를 체감으로 전달함과 함께, 장해물 검지 상태에서 차체(50)를 계속해서 움직이는 것을 억지한다. 또한, 정지 지령압을 「차단 압력」으로 함으로써, 선회와 주행을 움직이기 시작하지 않은 상태로 하고, 차체(50)의 움직이기 시작함에 있어서의 차체(50)와 장해물과의 접촉과의 가능성을 낮춘다. 여기서, 선회·주행의 정지가 비조작 상태가 되지 않으면 작동하지 않도록 하고 있는 것은, 차체 동작 중에 갑자기 선회나 주행을 정지시킴으로써 밸런스를 무너뜨리는 상황을 발생시키지 않기 위해서이다.

계속해서, 「경사」로부터 「비경사」로 전환되었을 때(단계 S31에서 YES)의 처리에 대하여 설명한다. 단계 S31에서, 1단계 전에서의 경사 상태 v2가 「경사」라고 판정되었을 때, 즉, 「경사」로부터 「비경사」로 전환되었을 때, 동작 제한 지령부(39)에서는, 먼저 처음으로, 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」인지 아닌지(즉, 동작 제한을 작동시켜 제한 제어를 실행하고 있는지 아닌지)를 판정한다(S32). 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」이면, 그것은 즉 동작 제한이 작동한 상태에서 조작을 계속한 채, 경사 상태로부터 비경사 상태로 이행했다고 하는 것을 나타내고 있으며, 이 경우에는 금방 단계 S38 이후의 비경사 상태에서의 동작 제한의 작동 및 해제의 처리로 옮겨간다. 회전수 지령 v8이 「제한 회전수」가 아닐 때, 즉 경사 상태에 따라 동작 제한 기능이 무효 상태이면, 제한 해제 계속 시간 t의 카운트를 개시한다(S33). 여기서, 제한 해제 계속 시간 t의 범위는, 초기값을 0, 최대값을 판별 시간 T(예를 들면 5초)로 하고 있다. 이어서, 제한 해제 계속 시간 t가 판별 시간 T 이상인지 아닌지를 판별하고(S34), 제한 해제 계속 시간 t가 판별 시간 T 미만이면, 제한 해제 계속 시간 t의 카운트중에 경사 상태 v2가 「경사」로 되어 있는지 아닌지를 판정하고(S35), 경사 상태 v2가 「경사」가 아니면(「비경사」가 계속되고 있으면), 다시 단계 S34로 되돌아가, 카운트하고 있는 제한 해제 계속 시간 t가 판별 시간 T에 도달할 때까지 제어 상태를 보지(保持)한다.

즉, 동작 제한 기능을 무효로 하고 있는 상태에 있어서, 「경사」로부터 「비경사」로 전환되었을 때, 바꿔 말하면, 차체(50)의 경사각이 동작 제한 기능을 유효하게 하는 경사 판정 임계값 C1을 하회하였을(에 도달하였을) 때, 그 때부터 소정의 시간(판별 시간 T)은, 동작 제한 기능의 무효 상태를 계속한다.

이 루프 처리에 의해 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 동작 제한 기능이 무효로 되어 있는 경사지로부터 평지(비경사)에 주행으로 이동할 때, 사면을 내려온 곳에서, 차체 후방의 검지 범위에서 사면을 검지해버리는 상황이 생각된다. 이 때, 물체 검지에 의한 동작 제한(엔진 회전수 저하)이 작동하면, 차체(50)가 급감속해버려, 오퍼레이터에게 위화감을 줘버린다. 본 실시 형태에서는, 「경사」로부터 「비경사」로 전환된 후에 일정 시간(판별 시간 T의 동안)은 검지 범위에서 물체를 검지해도 동작 제한이 작동하지 않는 상태(동작 제한 기능의 무효 상태)를 보지한다. 이에 따라, 경사지를 주행하여 내려가고 있던 차체(50)가 사면을 끝까지 내려갔을 때에 차체 후방의 사면을 검지하여 동작 제한이 작동해 급감속하는 상황이 발생하지 않게 되어, 오퍼레이터가 의도하지 않은 급감속에 의한 위화감을 주지 않게 할 수 있다.

카운트하고 있는 제한 해제 계속 시간 t가 판별 시간 T에 도달한 후에는, 제한 해제 계속 시간 t의 카운트 정지 및 리셋을 행하여(S37), 물체 검지 시에 동작 제한이 작동하는 통상의 상태로 되돌아간다.

계속해서, 단계 S35에서 경사 상태 v2가 「경사」가 되었을 때(단계 S35에서 YES)의 처리에 대하여 설명한다. 이 처리는, 차체(50)가 「경사」로부터 「비경사」가 된 후, 제한 해제 계속 시간 t의 카운트중에 다시 「경사」가 된 경우를 상정하고 있다. 이 경우에는, 다시 경사 상태에 있어서의 처리(도 9의 S24 이후)로 되돌릴 필요가 있기 때문에, 「경사」가 된 시점에서 제한 해제 계속 시간 t의 카운트 정지 및 리셋을 행하여(S36), 이 비경사 상태에서의 제어 지령(S25)을 종료한다.

도 11은, 동작 제한 지령부(39)의 비경사 상태에서의 제한 제어 처리의 서브 프로세스에 있어서의, 비검지 상태에서의 제한 제어(S44)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

이 서브 프로세스의 처리에 의해, 비경사 상태에 있어서 동작 제한의 작동을 해제한다. 우선 처음으로, 락 스위치(15)가 OFF인지 아닌지를 판별하고(S51), 락 스위치(15)가 OFF이면, 회전수 지령 v8을 「최대 회전수」(예를 들면 2000rpm)(S52), 선회 정지 지령압 v9를 「개방 압력」(예를 들면 4MPa)(S53), 주행 정지 지령압 v10을 「개방 압력」(예를 들면 4MPa)(S54)으로 하고, 락 스위치(15)가 OFF가 아니면, 처리를 리턴한다. 락 스위치(15)가 OFF일 때, 락 밸브(26)는 차단 위치에 있어, 차체(50)의 모든 동작은 불가능하게 되어 있다. 즉, 여기서의 동작 제한의 해제는, 물체 비검지 또한 차체(50)가 움직이기 시작하지 않을 때에 행해진다. 이와 같이 함으로써, 조작 레버(17, 18, 19)를 조작하고 있을 때에 물체 비검지가 되어 동작 제한이 해제되고, 차체(50)가 갑자기 움직이기 시작하거나, 급가속하는 상황이 발생하지 않아, 오퍼레이터가 의도하지 않은 속도 변화에 의한 위화감을 주지 않도록 할 수 있다.

도 9~도 11에서 설명한, 동작 제한 지령부(39)의 연산 결과인 선회 정지 지령압 v9와 주행 정지 지령압 v10은, 전자 밸브 제어부(40)에 송신되고 있으며, 회전수 지령 v8은, 엔진 회전 제어부(41)에 송신되고 있다.

(각 제어부의 상세 설명 전자 밸브 제어부)

도 12는, 전자 밸브 제어부(40)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

전자 밸브 제어부(40)는, 동작 제한 지령부(39)에서의 연산 결과인 선회 정지 지령압 v9와 주행 정지 지령압 v10의 전자 밸브 압력에 따라 실제로 차체 동작 제한 수단인 선회 파일럿압 제한 전자 밸브(34)와 주행 파일럿압 제한 전자 밸브(35)를 구동하는 제어부이다.

우선 처음으로, 동작 제한 지령부(39)로부터 송신되고 있는 선회 정지 지령압 v9가 「차단 압력」인지 아닌지를 판정한다(S55). 선회 정지 지령압 v9가 「차단 압력」인 경우에는, 선회 파일럿압 차단 전자 밸브 전류 v11을 「차단 전류」(예를 들면 600mA)로 한다(S56). 선회 정지 지령압 v9가 「차단 압력」이 아닌 경우(「개방 압력」인 경우)에는, 선회 파일럿압 차단 전자 밸브 전류 v11을 「개방 전류」(예를 들면 0mA)로 한다(S57).

계속해서, 동작 제한 지령부(39)로부터 송신되고 있는 주행 정지 지령압 v10이 「차단 압력」인지 아닌지를 판정한다(S58). 주행 정지 지령압 v10이 「차단 압력」인 경우에는, 주행 파일럿압 차단 전자 밸브 전류 v12를 「차단 전류」(예를 들면 600mA)로 한다(S59). 주행 정지 지령압 v10이 「차단 압력」이 아닌 경우(「개방 압력」인 경우)에는, 주행 파일럿압 차단 전자 밸브 전류 v12를 「개방 전류」(예를 들면 0mA)로 한다(S60).

차체 컨트롤러(14)에는 비례 전자 밸브의 솔레노이드를 구동하기 위한 아날로그 출력 회로인 전자 밸브 드라이버가 내장되어 있으며, 선회 파일럿압 차단 전자 밸브 전류 v11과 주행 파일럿압 차단 전자 밸브 전류 v12가 되도록 회로에 전류를 흘려, 선회 파일럿압 제한 전자 밸브(34) 및 주행 파일럿압 제한 전자 밸브(35)를 구동한다(S61).

(각 제어부의 상세 설명 엔진 회전 제어부)

도 13은, 엔진 회전 제어부(41)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.

엔진 회전 제어부(41)에서는, 오퍼레이터가 조작하는 엔진 컨트롤 다이얼 전압에 따른 요구 회전수나, 조작 레버(17, 18, 19)의 조작량에 따른 요구 회전수, 라디에이터 수온이나 작동 유온 등의 가동 환경에 따른 요구 회전수 등을 미리 정한 조건으로 선택하고, 최종적으로 엔진 목표 회전수 v14로서 CAN 통신을 통하여 엔진 제어 장치(21)에 송신함으로써, 차체(50)로서 요구하는 엔진 실회전수를 실현하고 있다. 본 실시 형태에서는 상세하게 설명하지 않지만, 동작 제한 지령부(39)로부터 보내지는 회전수 지령 v8 이외의 종래의 유압 셔블과 공통의 처리에 의한 요구 회전수에 대해서는, 도 13에 기재하고 있지 않은 부분의 처리에 의해 미리 기준 요구 회전수 v13으로서 연산되고 있다(S62). 회전수 지령 v8과 기준 요구 회전수 v13과의 비교를 엔진 회전 제어부(41)의 처리의 최종단에서 행한다.

엔진 회전 제어부(41)에서는, 기준 요구 회전수 v13의 연산 처리(S62)에 계속해서, 동작 제한 지령부(39)로부터 보내지는 회전수 지령 v8이 기준 요구 회전수 v13보다 큰지를 판정한다(S63). 차체 동작 제한이 작동하고 있지 않을 때에는, 회전수 지령 v8은 기준 요구 회전수 v13보다 큰 「최대 회전수」(예를 들면 2000rpm)로 되어 있기 때문에, 그 경우에는, 엔진 목표 회전수 v14를 「기준 요구 회전수 v13」으로 함으로써, 통상의 유압 셔블(100)로서 사용 가능하게 한다(S64). 차체 동작 제한이 작동하고 있을 때에는, 회전수 지령 v8은 기준 요구 회전수 v13 이하의 「제한 회전수」(예를 들면 800rpm)로 되어 있기 때문에, 그 경우에는, 엔진 목표 회전수 v14를 「회전수 지령 v8」로 함으로써, 엔진 회전수를 강제적으로 제한하여, 차체(50)의 동작을 제한한다(S65).

(실시 형태의 효과)

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 유압 셔블(건설 기계)(100)은, 동작 가능한 차체(50)와, 차체(50)의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 3D 센서(장해물 검출 장치)(5, 6, 7, 8)와, 차체(50)의 경사각을 검출하는 경사각 판정 장치(경사각 검출 장치)(9)와, 3D 센서(장해물 검출 장치)(5, 6, 7, 8)에 의해 장해물이 검출되었을 때에 차체(50)의 동작을 제한하는 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 탑재한 차체 컨트롤러(제어 장치)(14)를 구비하고, 차체 컨트롤러(제어 장치)(14)는, 상기 차체(50)의 경사각이 소정의 임계값(경사 판정 임계값 C1)을 초과하였을 때(경사 상태 v2가 「경사」가 되었을 때)에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있지 않은 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하고, 상기 차체(50)의 경사각이 소정의 임계값(경사 판정 임계값 C1)을 초과하였을 때(경사 상태 v2가 「경사」가 되었을 때)에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있는 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하지 않는다.

또한, 차체 컨트롤러(제어 장치)(14)는, 상기 차체(50)의 경사각이 상기 소정의 임계값(경사 판정 임계값 C1)을 초과하였을 때(경사 상태 v2가 「경사」가 되었을 때)에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있는 경우에는, 상기 차체(50)를 동작시키는 액추에이터를 조작하는 조작 레버(17, 18, 19)가 비조작의 상태가 되고 나서 상기 제한 제어를 해제하여 상기 동작 제한 기능을 무효로 한다.

본 실시 형태에 의하면, 차체(50)가 경사지에 들어왔을 때에 동작 제한이 작동하고 있지 않으면 동작 제한 기능을 무효로 하고, 동작 제한이 작동하고 있을 때에는 제한 제어 기능을 무효로 하지 않는다. 또한, 제한 제어 작동중에 차체(50)의 경사각이 증가해도, 조작중인 경우에는 상기한 바와 같이 제한 제어를 해제하지 않고(동작 제한 기능을 무효로 하지 않고), 예를 들면 오퍼레이터가 조작 레버(17, 18, 19)를 비조작 상태로 하고 나서 제한 제어를 해제하여 동작 제한 기능을 무효로 한다. 이에 따라, 오퍼레이터가 의도하지 않은 급가속 등을 수반하는 동작 제한의 자동적인 해제, 및 그에 기인한 위화감을 오퍼레이터에게 주는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 차체 컨트롤러(14)의 제어부는, (하부 주행체(1)의) 주행 및 (상부 선회체(2)의) 선회의 동작을 제한하는 제한 제어를 실행하는 것으로 하였지만, 주행 및 선회의 동작과 함께 또는 주행 및 선회의 동작 대신에, 상부 선회체(2)에 장착된 프론트 작업부(3)의 동작을 제한하도록 해도 된다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형 형태가 포함된다. 상기한 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기한 실시 형태의 컨트롤러의 각 기능은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로에 의해 설계함으로써 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다. 각 기능을 실현하는 프로그램, 테이블, 파일 등의 정보는, 컨트롤러 내의 기억 장치 외에, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive) 등의 기록 장치, 또는, IC 카드, SD 카드, DVD 등의 기록 매체에 둘 수 있다.

1 하부 주행체
2 상부 선회체
3 프론트 작업기
3a 붐
3b 아암
3c 버킷
3d 붐 실린더(액추에이터)
3e 아암 실린더(액추에이터)
3f 버킷 실린더(액추에이터)
3g 주행 모터(액추에이터)
3h 선회 모터(액추에이터)
4 운전실
5 3D 센서(장해물 검출 장치)
6 3D 센서(장해물 검출 장치)
7 3D 센서(장해물 검출 장치)
8 3D 센서(장해물 검출 장치)
9 경사각 판정 장치(경사각 검출 장치)
10 검지 영역
11 검지 영역
12 검지 영역
13 검지 영역
14 차체 컨트롤러(제어 장치)
15 락 스위치
16 엔진 컨트롤 다이얼
17 선회 조작 레버(조작 레버)
18 주행 조작 레버(조작 레버)
19 프론트 조작 레버(조작 레버)
20 엔진
21 엔진 제어 장치
22 유압 펌프
23 컨트롤 밸브
24 유압원
25 펌프 레귤레이터
26 락 밸브
27 펌프 유량 제어압 센서
28 선회 조작압 센서
29 주행 조작압 센서
30 프론트 조작압 센서
31 펌프 토출압 센서
32 주위 검지 모니터
33 경고 버저
34 선회 파일럿압 제한 전자 밸브
35 주행 파일럿압 제한 전자 밸브
36 검지 판정부
37 경사 판정부
38 조작 상태 판정부
39 동작 제한 지령부
40 전자 밸브 제어부
41 엔진 회전 제어부
50 차체
100 유압 셔블(건설 기계)

Claims (4)

1. 동작 가능한 차체와,
   상기 차체의 주위에 존재하는 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치와,
   상기 차체의 경사각을 검출하는 경사각 검출 장치와,
   상기 장해물 검출 장치에서 장해물이 검출되었을 때에 상기 차체의 동작을 제한하는 제한 제어를 실행하는 동작 제한 기능을 탑재한 제어 장치를 구비한 건설 기계로서,
   상기 제어 장치는,
   상기 차체의 경사각이 소정의 임계값을 초과하였을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있지 않은 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하고,
   상기 차체의 경사각이 소정의 임계값을 초과하였을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있는 경우에는 상기 동작 제한 기능을 무효로 하지 않는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 차체를 동작시키는 액추에이터를 조작하는 조작 레버를 구비하고,
   상기 제어 장치는, 상기 차체의 경사각이 상기 소정의 임계값을 초과하였을 때에 상기 동작 제한 기능에 의해 상기 제한 제어가 실행되고 있는 경우에는, 상기 조작 레버가 비조작인 상태가 되면 상기 제한 제어를 해제하여 상기 동작 제한 기능을 무효로 하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 장해물 검출 장치는, 상기 차체로부터 소정의 안길이 및 폭, 또한 지면보다 소정의 높이로부터 위의 범위 내에서 장해물을 검출하는 검지 영역을 가지고,
   상기 제어 장치는, 상기 차체가 경사짐으로써 상기 검지 영역이 지면에 접촉할 때의 상기 차체의 경사각보다 작은 각도를, 상기 동작 제한 기능을 무효로 하는 상기 임계값으로 하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 동작 제한 기능을 무효로 하고 있는 상태에 있어서 상기 차체의 경사각이 상기 소정의 임계값을 하회하였을 때부터 소정의 시간은, 상기 동작 제한 기능의 무효를 계속하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.