KR20140002784A - 전동선회장치를 구비한 쇼벨 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

기체에, 선회체가 선회 가능하게 장착되어 있다. 선회용 전동기가 선회체를 선회시킨다. 인버터가, 선회용 전동기에 전력을 공급한다. 장애물 검지기가, 기체의 주위의 장애물을 검지하여, 검지결과를 제어부에 송신한다. 제어부는, 장애물 검지기로 장애물이 검지되었을 때, 감시영역 내에 장애물이 존재하는지 아닌지를 판정하여, 감시영역의 내측에 장애물이 존재할 때, 선회용 전동기를 정지시킨다. 위험 회피를 위하여, 선회동작을, 보다 안전하게 정지시킬 수 있다.

Description

전동식 선회장치를 구비한 쇼벨 및 그 제어방법{Shovel provided with electric rotating device and control method therefor}
본 발명은, 주행장치 등의 기체에 선회체가 장착된 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨 및 그 제어방법에 관한 것이다.
주행체(기체)에 대해서 선회 가능하게 장착된 선회체를 가지는 선회작업기계에 있어서, 진입금지영역에 침입물이 진입한 것을 검출하면, 선회동작을 강제적으로 정지시키는 제어가 행해지고 있다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 2003-105807호
유압식 선회작업기계에 있어서는, 선회체를 정지시킬 때에, 유압밸브를 닫아 선회 구동부로의 압유의 공급을 억제한다. 압유의 흐름이 억제됨으로써, 선회체가 정지한다. 선회체를 전동기로 선회시키는 경우, 선회용 전동기로의 전력의 공급을 정지해도, 선회체의 관성 모멘트때문에, 즉시 선회체를 정지시키는 것은 곤란하다. 특히, 쇼벨과 같이, 어태치먼트를 구비하는 선회작업기계에 있어서는, 선회체의 관성 모멘트가 커지기 때문에, 선회체를 정지시키는 것이 더욱 곤란해진다. 위험 회피를 위하여, 선회동작을, 보다 안전하게 정지시키는 기술이 요망되고 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면,
기체와,
상기 기체에, 선회 가능하게 장착된 선회체와,
상기 선회체를 선회시키는 선회용 전동기와,
상기 선회용 전동기에 전력을 공급하는 인버터와,
제어부와,
상기 기체의 주위의 장애물을 검지하여, 검지결과를 상기 제어부에 송신하는 장애물 검지기를 가지고,
상기 제어부는, 상기 장애물 검지기로 장애물이 검지되었을 때, 감시영역 내에 장애물이 존재하는지 아닌지를 판정하여, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재할 때, 상기 선회용 전동기를 정지시키는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면,
기체와,
상기 기체에, 선회 가능하게 장착된 선회체와,
상기 선회체를 선회시키는 선회용 전동기와,
상기 선회용 전동기에 전력을 공급하는 인버터와,
제어부와,
상기 기체의 주위의 장애물을 검지하여, 검지결과를 상기 제어부에 송신하는 장애물 검지기를 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법으로서,
상기 장애물 검지기로 장애물이 검지되었을 때, 상기 제어부가, 감시영역 내에 장애물이 존재하는지 아닌지를 판정하는 공정과,
상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재한다고 판정되었을 때, 상기 제어부가, 상기 선회용 전동기를 정지시키는 공정을 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법이 제공된다.
긴급시에, 전동식의 선회체를, 안전하게 정지시킬 수 있다.
도 1은, 실시예 1에 의한 전동선회장치의 평면도이다.
도 2는, 실시예 1에 의한 전동선회장치의 전체의 블록도이다.
도 3은, 어태치먼트 길이의 산출 방법을 설명하기 위한 선회축과 어태치먼트의 개략도이다.
도 4는, 실시예 1에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
도 5는, 인버터의 등가 회로도이다.
도 6은, 속도조작치와 속도지령치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 실시예 1에 의한 선회제어의 플로우차트이다.
도 8은, 실시예 2에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
도 9는, 장애물의 위치의 방위각과 제한속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 실시예 2에 의한 선회제어의 플로우차트이다.
도 11은, 실시예 2의 변형예에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
도 12는, 실시예 3에 의한 전동선회장치의 평면도이다.
도 13은, 실시예 3에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
도 14는, 장애물의 위치의 방위각과 제한속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 실시예 3에 의한 선회제어의 플로우차트이다.
도 16은, 실시예 4에 의한 전동선회장치의 평면도이다.
도 17은, 실시예 5에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
도 18은, 실시예 6에 의한 전동선회장치의 평면도이다.
도 19는, 실시예 6에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
도 20은, 실시예 6에 의한 전동선회장치의 평면도이다.
도 21은, 실시예 6에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도이다.
［실시예 1］
도 1에, 실시예 1에 의한 전동식 선회장치의 평면도를 나타낸다. 실시예 1에서는, 일례로서, 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨을 다루고 있지만, 이 실시예는, 쇼벨 이외의 선회동작 가능한 건설기계에 적용하는 것도 가능하다.
기체(1)에 선회체(2)가 탑재되어 있다. 기체(1)는, 예를 들면 크롤러 등을 포함하는 주행체이다. 선회체(2)는, 선회중심(3)을 중심으로 하여, 기체(1)에 대해서 선회한다. 선회체(2)에 어태치먼트(4)가 장착되어 있다. 어태치먼트(4)는, 선회체(2)와 함께, 선회중심(3)을 중심으로 하여 선회한다. 전동식 선회장치가 쇼벨인 경우에는, 어태치먼트(4)는, 예를 들면, 붐, 암, 및 버킷으로 구성된다.
기체(1)를 기준 수평면 위에 재치했을 때에, 기준 수평면 내에 있어서, 선회중심(3)으로부터 어태치먼트(4)의 선단을 향하는 방위를 x축, 그에 직교하는 방위를 y축, 선회중심(3)을 z축으로 하는 xyz 직교좌표계를 정의한다. x축의 정의 방향을, 상방으로부터 보아 시계방향으로 90° 회전시킨 방위를, y축의 정의 방향이라고 정의한다. 도 1에서는, xyz 직교좌표로서 왼손좌표계를 채용하고 있다.
선회중심(3)(z축)을 중심으로 하는 부채꼴에 의하여 제1 감시영역(5)이 획정된다. 제1 감시영역(5)의 중심각의 이등분선이 x축에 일치한다.
선회중심(3)(z축)으로부터 어태치먼트(4)의 선단까지의 거리(R)는, 붐, 암, 버킷을 구동함으로써 변동된다. 여기에서, 거리(R)는, 기준 수평면(xy면)으로의 투영 길이를 의미한다. 이 거리(R)를, “어태치먼트 길이”라고 하는 것으로 한다. 제1 감시영역(5)의 반경은, 어태치먼트 길이(R)와 동일하다. 제1 감시영역(5)의 중심각의 1/2을 α1이라고 한다.
도 2에, 실시예 1에 의한 전동식 선회장치의 예로서, 하이브리드형 쇼벨의 전체의 블록도를 나타낸다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계를 이중선으로 나타내고, 고압유압라인을 굵은 실선으로 나타내며, 전기 계통을 가는 실선으로 나타내고, 파일럿라인을 파선으로 나타낸다.
엔진(111)의 구동축이 변속기(113)의 입력축에 연결되어 있다. 엔진(111)에는, 전기 이외의 연료에 의하여 구동력을 발생하는 엔진, 예를 들면 디젤 엔진 등의 내연기관이 이용된다. 엔진(111)은, 작업 기계의 운전 중에는, 상시 구동되고 있다.
전동발전기(112)의 구동축이, 변속기(113)의 다른 입력축에 연결되어 있다. 전동발전기(112)는, 전동(어시스트) 운전과, 발전 운전의 쌍방의 운전 동작을 행할 수 있다. 전동발전기(112)에는, 예를 들면 자석이 로터 내부에 매립된 내부 자석 매립형(IPM) 모터가 이용된다.
변속기(113)는, 2개의 입력축과 1개의 출력축을 가진다. 이 출력축에는, 메인펌프(114)의 구동축이 연결되어 있다.
엔진(111)에 가해지는 부하가 큰 경우에는, 전동발전기(112)가 어시스트 운전을 행하여, 전동발전기(112)의 구동력이 변속기(113)를 통하여 메인펌프(114)에 전달된다. 이로써, 엔진(111)에 가해지는 부하가 경감된다. 한편, 엔진(111)에 가해지는 부하가 작은 경우에는, 엔진(111)의 구동력이 변속기(113)를 통하여 전동발전기(112)에 전달됨으로써, 전동발전기(112)가 발전 운전된다. 전동발전기(112)의 어시스트 운전과 발전 운전의 전환은, 전동발전기(112)에 접속된 인버터(118)에 의하여 행해진다. 인버터(118)는, 제어장치(30)에 의하여 제어된다.
제어장치(30)는, 중앙처리장치(CPU)(30A) 및 내부메모리(30B)를 포함한다. CPU(30A)는, 내부메모리(30B)에 격납되어 있는 구동 제어용 프로그램을 실행한다. 제어장치(30)는, 표시장치(135)에, 후술하는 긴급 레벨 등을 표시함으로써, 운전자의 주의를 환기시킨다.
메인펌프(114)는, 고압유압라인(116)을 통하여, 컨트롤밸브(117)에 유압을 공급한다. 컨트롤밸브(117)는, 운전자로부터의 지령에 따라, 유압모터(101A, 101B), 붐실린더(107), 암실린더(108), 및 버킷실린더(109)에 유압을 분배한다. 유압모터(101A 및 101B)는, 각각 도 1에 나타낸 주행체(1)에 구비된 좌우의 2개의 크롤러를 구동한다.
전동발전기(112)의 전기 계통의 입출력 단자가, 인버터(118)를 통하여 축전회로(119)에 접속되어 있다. 인버터(118)는, 제어장치(30)로부터의 지령에 근거하여, 전동발전기(112)의 운전 제어를 행한다. 축전회로(119)에는, 또, 다른 인버터(20)를 통하여 선회용 전동기(16)가 접속되어 있다. 축전회로(119) 및 인버터(20)는, 제어장치(30)에 의하여 제어된다.
전동발전기(112)가 어시스트 운전되고 있는 기간에는, 필요한 전력이, 축전회로(119)로부터, 인버터(118)를 경유하여, 전동발전기(112)에 공급된다. 전동발전기(112)가 발전 운전되고 있는 기간에는, 전동발전기(112)에 의하여 발전된 전력이, 인버터(118)를 경유하여, 축전회로(119)에 공급된다.
선회용 전동기(16)는, 인버터(20)로부터의 펄스폭 변조(PWM) 제어신호에 의하여 교류 구동되어, 역행 동작 및 회생 동작의 쌍방의 운전을 행할 수 있다. 선회용 전동기(16)에는, 예를 들면 IPM 모터가 이용된다. IPM 모터는, 회생시에 큰 유도 기전력을 발생시킨다.
선회용 전동기(16)의 역행 동작 중에는, 선회용 전동기(16)의 회전력이 변속기(124)를 통하여, 도 1에 나타낸 선회체(2)에 전달된다. 이 때, 변속기(124)는, 회전속도를 느리게 한다. 이로써, 선회용 전동기(16)에서 발생한 회전력이 증대하여, 선회체(2)에 전달된다. 또, 회생 동작시에는, 선회체(2)의 회전운동이, 변속기(124)를 통하여 선회용 전동기(16)에 전달됨으로써, 선회용 전동기(16)가 회생 전력을 발생시킨다. 이 때, 변속기(124)는, 역행 동작시와는 반대로, 회전속도를 빠르게 한다. 이로써, 선회용 전동기(16)의 회전수를 상승시킬 수 있다.
리졸버(17)가, 선회용 전동기(16)의 회전축의 회전 방향의 위치를 검출한다. 검출결과는, 제어장치(30)에 입력된다. 선회용 전동기(16)의 운전 전과 운전 후에 있어서의 회전축의 회전 방향의 위치를 검출함으로써, 선회각도 및 선회방향이 도출된다.
메카니컬브레이크(18)가, 선회용 전동기(16)의 회전축에 연결되어 있어, 기계적인 제동력을 발생시킨다. 메카니컬브레이크(18)의 제동 상태와 해제 상태는, 제어장치(30)로부터의 제어를 받아, 전자적 스위치에 의하여 전환된다.
파일럿펌프(115)가, 유압 조작계에 필요한 파일럿압을 발생시킨다. 발생한 파일럿압은, 파일럿라인(125)을 통하여 조작장치(126)에 공급된다. 조작장치(126)는, 레버나 페달을 포함하며, 운전자에 의하여 조작된다. 조작장치(126)는, 파일럿라인(125)으로부터 공급되는 1차측의 유압을, 운전자의 조작에 따라, 2차측의 유압으로 변환한다. 2차측의 유압은, 유압라인(127)을 통하여 컨트롤밸브(117)에 전달됨과 함께, 다른 유압라인(128)을 통하여 압력센서(129)에 전달된다.
압력센서(129)로 검출된 압력의 검출결과가, 제어장치(30)에 입력된다. 이로써, 제어장치(30)는, 주행체(1)(도 1), 선회체(2)(도 1), 붐, 암, 및 버킷 등으로 이루어지는 어태치먼트(4)(도 1)의 조작의 상황을 검지할 수 있다. 특히, 실시예 1에 의한 하이브리드형 쇼벨에서는, 선회용 전동기(16)가 선회체(2)를 구동한다. 이로 인하여, 선회체(2)의 선회 운동을 제어하기 위한 레버의 조작량을 고정밀도로 검출하는 것이 요망된다. 제어장치(30)는, 압력센서(129)를 통하여, 이 레버의 조작량을 고정밀도로 검출할 수 있다.
조작자에 의하여 시동키(132)가 온이 되면, 제어장치(30)가 기동된다. 제어장치(30)는, 엔진(111), 인버터(20, 118) 및 축전회로(119)의 제어를 개시한다.
도 3을 참조하여, 어태치먼트 길이(R)의 산출 방법에 대해 설명한다. 붐(53)이, y축에 평행한 요동중심(52)을 중심으로 하여, 상하로 요동한다. 붐(53)의 선단에 암(54)이 장착되어 있으며, 암(54)의 선단에 버킷(55)이 장착되어 있다. 붐(53)의 기부, 붐(53)과 암(54)의 접속부, 및 암(54)과 버킷(55)의 접속부에, 각각 상하각도센서(57A, 57B, 57C)가 장착되어 있다.
상하각도센서(57A)는, 붐(53)의 길이방향과, 기준 수평면(xy면)이 이루는 각도(β1)를 측정한다. 상하각도센서(57B)는, 붐(53)의 길이방향과 암(54)의 길이방향이 이루는 각도(δ1)를 측정한다. 상하각도센서(57C)는, 암(54)의 길이방향과 버킷(55)의 길이방향이 이루는 각도(δ2)를 측정한다. 여기에서, 붐(53)의 길이방향이란, 요동중심(52)에 수직인 면내(zx면내)에 있어서, 요동중심(52), 및 붐(53)과 암(54)의 접속부를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 암(54)의 길이방향이란, zx면내에 있어서, 붐(53)과 암(54)의 접속부, 및 암(54)과 버킷(55)의 접속부를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 버킷(55)의 길이방향이란, zx면내에 있어서, 암(54)과 버킷(55)의 접속부, 및 버킷(55)의 선단을 통과하는 직선의 방향을 의미한다.
요동중심(52)은, 선회중심(3)(z축)으로부터 벗어난 위치에 배치되어 있다. 다만, 선회중심(3)과 요동중심(52)이 교차하는 구조, 즉 요동중심(52)의 x좌표를 0으로 해도 된다. 어태치먼트 길이(R)는, 버킷(55)의 선단의 x좌표로 부여된다. 요동중심(52)의 x좌표, 붐(53)의 길이, 암(54)의 길이, 및 버킷(55)의 길이는 이미 알고 있다. 따라서, 각도(β1, δ1, 및 δ2)를 측정함으로써, 어태치먼트 길이(R)를 산출할 수 있다.
선회체(2)에, 복수, 예를 들면 4개의 장애물 검지기(7)가 장착되어 있다. 장애물 검지기(7)는, 선회체(2)의 주위의 장애물을 검지한다. 장애물의 일례로서, 작업자, 덤프트럭 등을 들 수 있다. 예를 들면, 작업자의 헬멧(10)에, 발신기(11)가 장착되어 있다. 발신기(11)에는, 예를 들면 전방위 마커 발광기가 이용된다. 장애물 검지기(7)에는, 예를 들면, 발신기(11)의 화상을 취득하는 CCD 카메라가 이용된다. 복수의 장애물 검지기(7)로 1개의 발신기(11)를 촬상함으로써, 발신기(11)의 위치를 산출할 수 있다. 장애물 검지기(7)는 선회체(2)에 장착되어 있기 때문에, 선회체(2)를 기준으로 한 발신기(11)의 상대적인 위치, 즉 장애물의 상대적인 위치가 산출된다.
선회체(2)에, 오퍼레이터가 착석하기 위한 캐빈이 탑재되어 있다. 캐빈에는, 오퍼레이터가, 선회체(2)의 선회동작을 지령하기 위한 선회레버가 설치되어 있다.
도 4에, 선회기능의 블록도를 나타낸다. 선회용 전동기(16)가, 선회체(2)(도 1)를 선회시킨다. 선회용 전동기(16)에는, 예를 들면 매립자석 내장형 동기(IPM) 모터가 이용된다. 인버터(20)가, 선회용 전동기(16)에 구동 전력을 공급한다. 인버터(20)에는, 예를 들면 펄스폭 변조(PWM) 방식의 인버터가 이용된다.
도 5에, 인버터(20)의 등가 회로도의 일례를 나타낸다. 인버터(20)는, 직류 전원(60)에 접속된 3개의 하프브리지회로(61)를 가진다. 각 하프브리지회로(61)는, 정극측의 스위칭소자(62)와 부극측의 스위칭소자(63)를 포함한다. 스위칭소자(62, 63)의 온, 오프를 전환함으로써, 선회용 전동기(16)에 공급되는 구동 전력이 제어된다. 스위칭소자(62, 63)에는, 예를 들면 절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터(IGBT)가 이용된다. 여기에서, 직류 전원(60)은, 도 2에 나타낸 축전회로(119)에 상당한다.
제어장치(30)가, 인버터(20)에 제어신호를 인가한다. 구체적으로는, 스위칭소자(62, 63)의 게이트 단자에, 온 오프를 제어하기 위한 펄스 전압을 인가한다.
도 4로 되돌아가 설명을 계속한다. 선회레버(25)로부터, 제어장치(30)의 속도조작치 변환부(31)에 레버 조작량이 입력된다. 속도조작치 변환부(31)는, 입력된 레버 조작량에 따라, 속도조작치(ωo)를 생성한다. 속도조작치(ωo)가, 속도지령 변환부(32)에 입력된다. 속도지령 변환부(32)는, 속도조작치(ωo)를, 속도지령치(ωi)로 변환한다.
도 6을 참조하여, 속도지령 변환부(32)의 기능에 대해 설명한다. 도 6은, 속도조작치(ωo)와, 속도지령치(ωi)의 관계를 나타낸다. 가로축은 속도조작치(ωo)를 나타내고, 세로축은 속도지령치(ωi)를 나타낸다. 선회속도는, 예를 들면 시계방향을 정으로 하고, 반시계방향을 부로 한다. 속도조작치(ωo)의 절대치가 최대속도(ωmax) 이하일 때에는, ωi=ωo이다. 속도조작치(ωo)의 절대치가 ωmax 이상인 경우에는, ωi=ωmax가 된다. 즉, 속도지령치(ωi)의 절대치가, 최대속도(ωmax)를 넘지 않도록, 속도지령치(ωi)가 생성된다. 속도지령치(ωi)가, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 입력된다.
도 4로 되돌아가 설명을 계속한다. 장애물 검지기(7)의 검지 신호가, 제어장치(30)의 위치연산부(33)에 입력된다. 위치연산부(33)는, 입력된 검지 신호를 해석하여, 장애물의 위치를 구한다. 장애물의 위치는, 예를 들면 도 1에 나타낸 xyz 직교좌표계에 있어서, 원점에서부터 장애물까지의 거리(r)와, x축의 방위를 0°로 한 방위각(θ)으로 나타난다. 좌표(r,θ)는, 선회체(2)의 어태치먼트(4)를 기준으로 한 상대위치다. 검지기(7)가 선회체(2)에 탑재되어 있기 때문에, 선회체(2)가 선회하여도, 검지기(7)에 의하여 방위각(θ)을 직접 산출할 수 있다. 구해진 장애물의 위치좌표(r,θ)가, 긴급도 판정부(34)에 입력된다.
긴급도 판정부(34)는, 입력된 장애물의 좌표(r,θ)에 근거하여, 긴급도를 판정한다. 도 1에 나타낸 제1 감시영역(5)의 내측에 장애물이 존재하는 경우에는, 긴급도를 레벨 E로 한다. 제1 감시영역(5)의 내측에 장애물이 존재하지 않는 경우에는, 긴급도를 레벨 N으로 한다.
리졸버(17)가, 선회용 전동기(16)의 선회방향의 위치를 검출하여, 검출결과를 속도변환부(48)에 입력한다. 속도변환부(48)는, 선회방향의 위치를 선회속도로 변환하여, 현시점의 선회속도(ωp)를, 비교기(41)의 반전 입력단자에 입력한다.
비교기(41)는, 비반전 입력단자에 입력된 속도지령치(ωi)와, 현시점의 선회속도(ωp)와의 차분을 구하여, 그 차분을 선회구동 제어부(45)에 입력한다. 인버터(20)의 출력이, 선회구동 제어부(45)에 피드백되어 있다.
선회구동 제어부(45)는, 입력된 차분, 및 피드백된 인버터(20)의 출력에 근거하여, 인버터(20)의 제어신호를 생성한다. 구체적으로는, 현시점의 선회속도(ωp)를, 속도지령치(ωi)에 근접시키도록, 인버터(20)의 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는, 제2 전환부(47)의 일방의 입력단자에 입력된다.
전력공급 정지부(46)가, 인버터(20)로부터 선회용 전동기(16)로의 전력의 공급을 정지시키기 위한 제어신호를 생성한다. 구체적으로는, 도 5에 나타낸 인버터(20)의 스위칭소자(62, 63)를 모두 오프로 하는 제어신호가 생성된다.
제2 전환부(47)가, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호 및 전력공급 정지부(46)로부터 출력된 제어신호의 일방을 선택하여, 인버터(20)에 입력한다. 긴급도가 레벨 N일 때에는, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다. 긴급도가 레벨 E일 때에는, 전력공급 정지부(46)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다. 이와 같이, 선회용 전동기(16)는, 긴급도에 대응하여 제어된다.
브레이크구동부(49)가, 메카니컬브레이크(18)를 제어한다. 긴급도가 레벨 E일 때, 브레이크구동부(49)는 메카니컬브레이크(18)를 작동시켜, 선회용 전동기(16)에 제동력을 부여한다. 이와 같이, 메카니컬브레이크(18)는, 긴급도에 대응하여 제어된다.
제어장치(30)의 각 기능은, 하드웨어로 실현되어도 되고, 컴퓨터의 소프트웨어로 실현되어도 된다.
도 7에, 실시예 1에 의한 전동선회장치의 선회제어방법의 플로우차트를 나타낸다. 스텝 S1에 있어서, 긴급도가 레벨 E인지 아닌지를 판정한다. 긴급도가 레벨 E일 때, 즉, 도 1의 제1 감시영역(5) 내에 장애물이 검지되었을 때, 도 4에 나타낸 제2 전환부(47)가 전력공급 정지부(46)를 선택한다. 스텝 S2에 있어서, 인버터(20)에, 전력 공급을 정지시키는 제어신호가 송출된다. 인버터(20)로부터 선회용 전동기(16)로의 전력의 공급이 정지된다. 스텝 S3에 있어서, 브레이크구동부(49)가, 브레이크(18)를 작동시킨다. 다만, 스텝 S2와 S3의 시간의 전후 관계는, 반대여도 되고, 2개의 스텝을 동시에 실행해도 된다.
선회용 전동기(16)로의 전력의 공급이 정지되고, 브레이크(18)로부터 제동력이 부여됨으로써, 선회체(2)(도 1)의 선회속도가 급격하게 저하되어, 선회체(2)를 즉시 정지시킬 수 있다.
스텝 S3을 실시 후, 스텝 S6에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S1로 되돌아간다.
스텝 S1에서, 긴급도가 레벨 E가 아니라고 판정된 경우, 즉 긴급도가 레벨 N인 경우에는, 도 4에 나타낸 제2 전환부(47)가 선회구동 제어부(45)를 선택한다. 이로써, 스텝 S4에 있어서, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 속도지령치(ωi)가 입력되고, 스텝 S5에 있어서, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다.
도 6에 나타내는 바와 같이 오퍼레이터에 의한 선회레버의 조작량에 근거하는 속도조작치(ωo)가, 최대속도(ωmax) 이하인 경우에는, 선회속도가 속도조작치(ωo)가 되도록, 인버터(20)가 제어된다. 속도조작치(ωo)가 최대속도(ωmax)를 넘고 있는 경우에는, 선회속도가 최대속도(ωmax)와 동일해지도록 인버터(20)가 제어된다. 이와 같이, 선회속도가 최대속도(ωmax)로 제한된다.
스텝 S5를 실시 후, 스텝 S6에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S1로 되돌아간다.
실시예 1에 있어서는, 긴급도가 레벨 E일 때, 오퍼레이터의 조작과는 무관하게, 선회용 전동기(16)로의 전력의 공급을 정지하여, 메카니컬브레이크(18)를 동작시킴으로써, 선회체(2)의 선회동작을 자동적으로, 또한 강제적으로 정지시킨다. 이로 인하여, 어태치먼트(4)가 장애물에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
［실시예 2］
도 8에, 실시예 2에 의한 전동식 선회장치의 선회기능의 블록도를 나타낸다. 이하, 도 4에 나타낸 실시예 1에 의한 선회기능과의 상이점에 주목하여 설명을 행하고, 동일한 기능에 대해서는 설명을 생략한다. 도 8을 도 4와 대비하면, 제한속도 연산부(35), 비교부(36), 및 제1 전환부(40)가 추가되고, 도 4의 전력공급 정지신호 생성부(46) 및 제2 전환부(47)가 삭제되어 있다.
도 9를 참조하여, 제한속도 연산부(35)의 기능에 대해 설명한다. 도 9는, 장애물이 검지된 위치의 방위각(θ)과, 제한속도(ωL)의 관계를 나타낸다. 가로축은 방위각(θ)을 나타내고, 세로축은 제한속도(ωL)를 나타낸다. 방위각(θ)의 절대치가, 제1 감시영역(5)(도 1)의 중심각의 1/2(각도 α1) 이하일 때, 제한속도(ωL)를 0으로 한다. 방위각(θ)의 절대치가 α1보다 클 때, 제한속도(ωL)를, 최대속도(ωmax)(도 6)로 한다.
비교부(36)에, 속도지령치(제2 지령치)(ωi)와, 제한속도(ωL)가 입력된다. 비교부(36)는, 속도지령치(ωi)와 제한속도(ωL)를 비교하여, 작은 쪽의 속도를, 긴급시 지령치(제1 지령치)(ωc)로서 출력한다. 구체적으로는, 속도지령치(ωi)가 제한속도(ωL)보다 작을 때, 긴급시 지령치(ωc)에, 속도지령치(ωi)의 값을 설정한다. 속도지령치(ωi)가 제한속도(ωL) 이상일 때, 긴급시 지령치(ωc)에, 제한속도(ωL)의 값을 설정한다.
속도지령치(ωi) 및 긴급시 지령치(ωc) 중 일방이, 제1 전환부(40)에 의하여 선택되어, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 입력된다. 제1 전환부(40)는, 긴급도 판정부(34)로 판정된 긴급도가 레벨 N일 때, 속도지령치(ωi)를 선택하고, 긴급도가 레벨 E일 때, 긴급시 지령치(ωc)를 선택한다.
긴급도가 레벨 E라는 것은, 방위각(θ)(도 1)이 α1 이하인 것을 의미한다. 이로 인하여, 제한속도 연산부(35)로부터 출력되는 제한속도(ωL)는 0이다. 비교기(36)로부터 출력되는 긴급시 지령치(ωc)도 0이 된다. 긴급도가 레벨 E일 때, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 입력되는 긴급시 지령치(ωc)는 0이다. 이 때, 선회구동 제어부(45)는, 선회용 전동기(16)의 회전속도가 0이 되도록 인버터(20)에 구동신호를 공급한다. 이 때, 선회용 전동기(16)에는, 전기적인 제동 토크가 인가되게 된다.
메카니컬브레이크 구동부(49)에, 속도변환부(48)로부터 현시점의 선회속도(ωp)가 입력되어 있다. 메카니컬브레이크 구동부(49)는, 긴급도가 레벨 E이며, 또한 선회속도(ωp)가 0일 때, 메카니컬브레이크(18)를 작동시킨다.
도 10에, 실시예 2에 의한 전동선회장치의 선회제어방법의 플로우차트를 나타낸다. 스텝 SA1에 있어서, 긴급도가 레벨 E인지 아닌지를 판정한다. 긴급도가 레벨 E일 때, 스텝 SA2에 있어서, 선회구동 제어부(45)에, 긴급시 지령치(ωc)=0이 입력된다. 스텝 SA3에 있어서, 선회구동 제어부(45)가, 선회체(2)의 선회속도가 0이 되도록 인버터(20)에 제어신호를 송신한다. 이로써, 선회용 전동기(16)에 전기적인 제동 토크가 더해져, 단순히 전력 공급을 정지시킨 경우에 비해, 보다 신속히 선회체(2)를 정지시킬 수 있다.
스텝 SA4에 있어서, 선회체(2)의 정지를 확인한 후, 메카니컬브레이크(18)를 작동시킨다. 스텝 SA7에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 SA1로 되돌아간다.
스텝 SA1에서 긴급도가 레벨 E가 아니라고 판정된 경우, 즉 긴급도가 레벨 N인 경우에는, 스텝 SA5에 있어서, 선회구동 제어부(45)에 속도지령치(ωi)를 입력한다. 스텝 SA6에 있어서, 선회구동 제어부(45)가, 선회체(2)의 선회속도가 ωi가 되도록 인버터(20)에 제어신호를 송신한다. 그 후, 스텝 SA7에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 SA1로 되돌아간다.
도 11에, 실시예 2의 변형예에 의한 전동선회장치의 선회기능의 블록도를 나타낸다. 이하, 도 8에 나타낸 실시예 2에 의한 선회기능과의 상이점에 주목하여 설명을 실시하고, 동일한 기능에 대해서는 설명을 생략한다.
이 변형예에 있어서는, 도 8의 제한속도 연산부(35) 및 비교부(36) 대신에, 제한속도 생성부(37)가 설치되어 있다. 제한속도 생성부(37)는, 항상 긴급시 지령치(ωc)=0를 출력한다. 제1 전환부(40)의 일방의 입력단자에, 속도지령치(ωi)가 입력되고, 타방의 입력단자에, 긴급시 지령치(ωc)=0이 입력된다.
이 변형예에 있어서도, 긴급도가 레벨 E일 때, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 긴급시 지령치(ωc)=0이 입력된다. 이로 인하여, 상기 실시예 2와 동일한 동작이 실현된다.
［실시예 3］
도 12~도 15를 참조하여, 실시예 3에 의한 전동식 선회장치에 대해 설명한다. 이하, 실시예 1과의 상이점에 주목하여 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 12에, 실시예 3에 의한 전동식 선회장치의 평면도를 나타낸다. 실시예 1에서는, 제1 감시영역(5)이 획정되어 있었지만, 실시예 3에서는, 제1 감시영역(5)에 더해, 제2 감시영역(6)이 획정되어 있다. 제2 감시영역(6)도, 제1 감시영역(5)과 마찬가지로, 선회중심(3)(z축)을 중심으로 하는 반경(R)의 부채꼴이며, 중심각의 이등분선이 x축에 일치한다. 제2 감시영역(6)의 중심각의 1/2을 α2라고 한다. 각도 α2는, 각도 α1보다 크다.
도 13에, 선회기능의 블록도를 나타낸다. 위치연산부(33)에서 구해진 방위각(θ)이 제한속도 산출부(35)에 입력된다. 제한속도 산출부(35)는, 입력된 장애물의 방위각(θ)에 근거하여, 제한속도를 산출한다. 도 14를 참조하여, 제한속도 산출부(35)의 기능에 대해 설명한다.
도 14는, 장애물이 검지된 위치의 방위각(θ)과, 제한속도(ωL)의 관계를 나타낸다. 가로축은 방위각(θ)을 나타내고, 세로축은 제한속도(ωL)를 나타낸다. 방위각(θ)의 절대치가, 제2 감시영역(6)의 중심각의 1/2(각도 α2) 이하일 때, 방위각(θ)의 절대치가 작아짐에 따라, 제한속도(ωL)의 절대치가 단조롭게 감소된다. 방위각(θ)의 절대치가 αm일 때, 제한속도(ωL)가 0이 된다. 방위각(θ)의 절대치가 0과 αm의 사이의 영역에서는, 제한속도(ωL)는 0이다. 이와 같이, 제한속도 산출부(35)는, 미리 정해진 패턴(장애물이 검지된 위치의 방위각(θ)과 제한속도(ωL)의 관계)에 근거하여, 제한속도(ωL)를 억제하는 제한부로서 기능한다. 이로써, 제한속도 산출부(35)는, 입력된 방위각(θ), 및 도 14에 나타낸 방위각(θ)과 제한속도(ωL)의 관계에 근거하여, 제한속도(ωL)를 생성한다.
비교부(36)에, 속도지령치(ωi)와, 제한속도(ωL)가 입력된다. 비교부(36)는, 속도지령치(ωi)와 제한속도(ωL)를 비교하여, 작은 쪽의 속도를, 긴급시 지령치(ωc)로서 출력한다.
긴급도 판정부(34)는, 입력된 장애물의 좌표(r,θ)에 근거하여, 긴급도를 판정한다. 도 1에 나타낸 제2 감시영역(6)의 내측이며, 또한 제1 감시영역(5)의 외측에 장애물이 존재하는 경우에는, 긴급도를 레벨 E1로 하고, 제1 감시영역(5)의 내측에 장애물이 존재하는 경우에는, 긴급도를 레벨 E2로 한다. 그 외의 경우에는, 긴급도를 레벨 N으로 한다.
속도지령치(ωi) 및 긴급시 지령치(ωc) 중 일방이, 제1 전환부(40)에 의하여 선택되어, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 입력된다. 제1 전환부(40)는, 긴급도가 레벨 N일 때, 속도지령치(ωi)를 선택하고, 긴급도가 레벨 E1일 때, 긴급시 지령치(ωc)를 선택한다. 긴급도가 레벨 E2일 때에는, 제1 전환부(40)는 중립 상태이며, 비교기(41)의 비반전 입력단자에는, 신호가 입력되지 않는다.
제2 전환부(47)가, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호 및 전력공급 정지부(46)로부터 출력된 제어신호의 일방을 선택하여, 인버터(20)에 입력한다. 긴급도가 레벨 N 또는 레벨 E1일 때에는, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다. 긴급도가 레벨 E2일 때에는, 전력공급 정지부(46)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다.
도 15에, 실시예 3에 의한 전동선회장치의 선회제어방법의 플로우차트를 나타낸다. 스텝 SB1에 있어서, 긴급도가 레벨 E2인지 아닌지를 판정한다. 긴급도가 레벨 E2일 때, 즉, 도 12의 제1 감시영역(5) 내에 장애물이 검지되었을 때, 도 13에 나타낸 제2 전환부(47)가 전력공급 정지부(46)를 선택한다. 스텝 SB2에 있어서, 인버터(20)에, 전력 공급을 정지시키는 제어신호가 송출된다. 인버터(20)로부터 선회용 전동기(16)로의 전력의 공급이 정지된다. 스텝 SB3에 있어서, 브레이크구동부(49)가, 브레이크(18)를 작동시킨다. 다만, 스텝 SB2와 SB3의 시간의 전후 관계는, 반대여도 되고, 2개의 스텝을 동시에 실행해도 된다.
선회용 전동기(16)로의 전력의 공급이 정지되어, 브레이크(18)로부터 제동력이 부여됨으로써, 선회체(2)(도 12)의 선회속도가 급격하게 저하되어, 선회체(2)를 즉시 정지시킬 수 있다.
스텝 SB3을 실시 후, 스텝 SB9에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 SB1로 되돌아간다.
스텝 SB1에서, 긴급도가 레벨 E2가 아니라고 판정된 경우에는, 스텝 SB4에 있어서, 긴급도가 레벨 E1인지 아닌지를 판정한다. 긴급도가 레벨 E1인 경우, 즉, 도 12에 나타낸 제2 감시영역(6)의 내측이며, 또한 제1 감시영역(5)의 외측에 장애물을 검지한 경우, 도 13에 나타낸 제1 전환부(40)가 긴급시 지령치(ωc)를 선택하고, 제2 전환부(47)가 선회구동 제어부(45)를 선택한다. 이로써, 스텝 SB5에 있어서, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 긴급시 지령치(ωc)가 입력되고, 스텝 SB6에 있어서, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 장애물의 위치의 방위각(θ)에 의존하여, 선회속도의 상한치가 제한속도(ωL)로 제한된다. 오퍼레이터에 의한 선회레버의 조작이, 제한속도(ωL)보다 고속의 선회를 지령하고 있는 경우에도, 선회속도가 제한속도(ωL)로 억제된다. 이로 인하여, 작업을 정지시키는 일이 없고, 또한 장애물로의 급접근을 회피할 수 있다.
스텝 SB6을 실시 후, 스텝 SB9에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 SB1로 되돌아간다.
스텝 SB4에 있어서, 긴급도가 레벨 E1이 아니라고 판정된 경우, 도 13에 나타낸 제1 전환부(40)가 속도지령치(ωi)를 선택하고, 제2 전환부(47)가 선회구동 제어부(45)를 선택한다. 이로써, 스텝 SB7에 있어서, 비교기(41)의 비반전 입력단자에 속도지령치(ωi)가 입력되어, 스텝 SB8에 있어서, 선회구동 제어부(45)로부터 출력된 제어신호가 인버터(20)에 입력된다.
도 6에 나타낸, 오퍼레이터에 의한 선회레버의 조작에 의한 속도조작치(ωo)가, 최대속도(ωmax) 이하인 경우에는, 선회속도가 속도조작치(ωo)가 되도록, 인버터(20)가 제어된다. 속도조작치(ωo)가 최대속도(ωmax)를 넘고 있는 경우에는, 선회속도가 최대속도(ωmax)와 동일해지도록 인버터(20)가 제어된다.
스텝 SB8을 실시 후, 스텝 SB9에 있어서, 전동선회장치의 운전 상태를 판정한다. 전동선회장치의 운전이 정지되어 있지 않은 경우에는, 스텝 SB1로 되돌아간다.
실시예 3에 있어서는, 긴급도가 레벨 E2일 때, 오퍼레이터의 조작과는 무관하게, 선회체(2)의 선회동작을 강제적으로 정지시킨다. 이로 인하여, 어태치먼트(4)가 장애물에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또, 긴급도가 레벨 E1일 때에는, 선회속도가 제한속도(ωL) 이하가 되도록 인버터(20)가 제어된다. 이로 인하여, 긴급도가 레벨 E2가 되었을 때에, 선회체(2)가 정지할 때까지 선회해 버리는 각도(제동 각도)를, 작게 할 수 있다.
［실시예 4］
도 16에, 실시예 4에 의한 전동선회장치의 평면도를 나타낸다. 상술한 실시예 3에서는, 제1 감시영역(5)(도 12) 및 제2 감시영역(6)(도 12)을, 부채꼴의 영역으로 했다. 실시예 4에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1 감시영역(5) 및 제2 감시영역(6)을, 선회중심(3)을 중심으로 한 원형의 영역으로 한다. 제1 감시영역(5)의 반경을 r1이라고 하고, 제2 감시영역(6)의 반경을 r2라고 한다. 반경 r2는 반경 r1보다 크다. 일례로서 반경 r1은, 어태치먼트 길이(R)의 최대치로 설정되고, 반경 r2는, 어태치먼트 길이(R)의 최대치의 1.1배로 설정된다.
제1 감시영역(5) 내에 장애물이 존재하는 경우, 및 제2 감시영역(6) 내이며, 또한 제1 감시영역(5)의 외인 원환형상 영역 내에 장애물이 존재하는 경우의, 선회동작의 제어방법은, 실시예 1~실시예 3 중 어느 경우와 동일하다.
실시예 4에서는, 장애물이 접근해 오면, 어태치먼트의 방위와는 무관하게, 선회동작을 강제적으로 정지시키거나, 또는 선회속도의 상한치를 제한한다. 이로써, 충분한 안전을 확보할 수 있다.
［실시예 5］
도 17을 참조하여, 실시예 5에 의한 전동선회장치에 대해 설명한다. 이하, 실시예 1에 의한 선회제어와의 상이점에 대해 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 17에, 실시예 5에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도를 나타낸다. 실시예 5에서는, 검지기(7)가 GPS단말(7A)과 방위센서(7B)를 포함한다. GPS단말(7A)은, 전동선회장치의 선회중심(3)(도 1)의 글로벌 좌표(위도 및 경도)를 산출한다. 방위센서(7B)는, 글로벌 좌표계에 있어서, 주행체(1)(도 1)의 전방의 방위를 검출한다. GPS단말(7A)로 산출된 글로벌 좌표, 및 방위센서(7B)로 검출된 방위정보가, 제어장치(30)의 위치자세 연산부(38)에 입력된다. 리졸버(17)로부터 위치자세 연산부(38)에, 선회용 전동기(16)의 선회방향의 위치가 입력된다.
위치자세 연산부(38)는, 방위센서(7B)로부터 입력된 주행체(1)(도 1)의 전방의 방위와, 리졸버(17)로부터 입력된 선회용 전동기(16)의 선회방향의 위치에 근거하여, 글로벌 좌표계에 있어서의 어태치먼트(4)(도 1)의 방위(x축의 방위)를 산출한다.
작업자의 헬멧(10)(도 1)에도, GPS단말이 장착되어 있다. 헬멧(10)을 장착한 작업자의 글로벌 좌표(위치정보)가, 발신기(11)로부터 송신된다. 제어장치(30)의 수신부(39)가, 발신기(11)로부터 송신된 위치정보를 수신한다. 수신된 위치정보가, 위치연산부(33)에 입력된다.
위치연산부(33)는, 작업자의 글로벌 좌표와, 전동선회장치의 선회중심(3)의 글로벌 좌표에 근거하여, 선회중심(3)으로부터 작업자까지의 거리(r)(도 1)를 산출한다. 또한, 선회중심(3)과 작업자의 글로벌 좌표, 및 x축의 방위에 근거하여, 방위각(θ)(도 1)을 산출한다. 산출된 거리(r) 및 방위각(θ)이, 긴급도 판정부(34)에 입력된다. 긴급도 판정부(34)의 처리는, 실시예 1에 의한 전동선회장치의 긴급도 판정부(34)의 처리와 동일하다. 이와 같이, 작업자와 어태치먼트의 상대적인 위치 관계에 근거하여, 긴급도가 판정된다.
방위센서(7B)가, 선회체(2)(도 1)에 탑재되어 있는 경우에는, 어태치먼트(4)가 향하는 방위(x축의 방위)가 방위센서(7B)로 직접 측정된다. 이로 인하여, 어태치먼트(4)가 향하는 방위를 구하기 위하여, 리졸버(17)로 검출되는 선회용 전동기(16)의 선회방향의 위치정보를 이용할 필요는 없다. 이 경우에는, GPS단말(7A) 및 방위센서(7B)로부터 위치연산부(33)에, 위치정보 및 방위정보를 입력하면 된다.
［실시예 6］
도 18 및 도 19를 참조하여, 실시예 6에 의한 전동선회장치에 대해 설명한다. 이하, 실시예 1에 의한 전동선회장치와의 상이점에 대해 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 18에, 실시예 6에 의한 전동선회장치의 평면도를 나타낸다. 실시예 6에서는, 장애물 검지기(7)로서 밀리파레이더가 이용된다. 장애물 검지기(7)는 선회중심(3)의 근방에 설치된다. 장애물 검지기(7)는, x축의 정의 방향으로 밀리파를 방사하여, 전방의 장애물(12)까지의 거리를 계측한다. 밀리파의 방사방향은, x축을 중심으로 하여 xy면내에서 스캔된다. 밀리파의 스캔에는, 메카니컬스캔 방식, 빔전환 방식 등을 채용할 수 있다.
도 19에, 실시예 6에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도를 나타낸다. 장애물 검지기(밀리파레이더)(7)의 검출결과가, 제어장치(30)의 위치연산부(33)에 입력된다. 위치연산부(33)는, 밀리파레이더의 검출결과에 근거하여, 제1 감시영역(5) 내의 장애물(12)의 상대 좌표(r,θ)를 산출한다.
밀리파를, 제1 감시영역(5)의 중심각의 범위 내에서 스캔시킴으로써, 제1 감시영역(5) 내의 장애물(12)을 검출할 수 있다. 밀리파를 스캔하는 중심각을 확대함으로써, 도 12에 나타낸 제2 감시영역(6) 내의 장애물(12)을 검출하는 것도 가능해진다.
［실시예 7］
도 20 및 도 21을 참조하여, 실시예 7에 의한 전동선회장치에 대해 설명한다. 이하, 실시예 6에 의한 전동선회장치와의 상이점에 대해 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 20에, 실시예 7에 의한 전동선회장치의 평면도를 나타낸다. 실시예 7에서는, 장애물 검지기(7)가, 밀리파레이더(7C)와 촬상장치(7D)에 의하여 구성된다.
도 21에, 실시예 7에 의한 전동선회장치의 선회제어의 기능 블록도를 나타낸다. 밀리파레이더(7C)의 검출결과에 근거하여, 위치연산부(33)가 제1 감시영역(5) 내의 장애물(12)(도 20)의 상대 좌표(r,θ)를 산출한다. 밀리파레이더(7C)를 선회체(2)에 탑재하면, 지면으로부터 약 1m 정도의 높이로부터 밀리파가 방사된다. 밀리파의 전반(轉搬) 경로의 바로 아래가 사각(死角)이 되기 때문에, 주행체(1)의 바로 앞에 앉아 있는 인물 등을 검출할 수 없는 경우가 있다. 촬상장치(7D)는, 밀리파레이더(7C)의 사각이 되는 영역을 촬상한다.
촬상장치(7D)로 취득된 화상 데이터가, 제어장치(30)의 화상해석부(43)에 입력된다. 화상해석부(43)는, 취득된 화상을 해석함으로써, 화상 내의 인물을 추출한다. 인물의 추출은, 예를 들면, 인물의 윤곽의 특징적인 형상을 추출함으로써 행할 수 있다. 인물이 추출된 경우에는, 화상 데이터로부터, 인물의 상대 좌표(r,θ)를 산출한다. 산출 결과가 긴급도 판정부(34)에 입력된다.
긴급도 판정부(34)는, 위치연산부(33)로부터 입력된 장애물의 위치정보, 및 화상해석부(43)로부터 입력된 인물의 위치정보에 근거하여, 긴급도를 판정한다. 일례로서, 제1 감시영역(5) 내에 인물이 검출된 경우에는, 긴급도를 레벨 E로 한다. 실시예 7에서는, 주행체(1)의 바로 앞에 앉아 있는 인물을 검출할 수 있기 때문에, 제1 감시영역(5) 내의 장애물의 검출의 신뢰도를 높일 수 있다.
이상 실시예에 따라 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.
1: 주행체(기체) 2: 선회체
3: 선회중심 4: 어태치먼트
5: 제1 감시영역 6: 제2 감시영역
7: 장애물 검지기 7A: GPS단말
7B: 방위센서 7C: 밀리파레이더
7D: 촬상장치 10: 헬멧
11: 발신기 12: 장애물
16: 선회용 전동기 17: 리졸버
18: 메카니컬브레이크 19: 선회위치 검출기
20: 인버터 25: 선회레버
30: 제어장치 31: 속도조작치 변환부
32: 속도지령 변환부 33: 위치연산부
34: 긴급도 판정부 35: 제한속도 연산부
36: 비교부 37: 제한속도 생성부
38: 위치자세 연산부 39: 수신부
40: 제1 전환부 41: 비교기
43: 화상해석부 45: 선회구동 제어부
46: 전력공급 정지신호 생성부 47: 제2 전환부
48: 속도변환부 49: 메카니컬브레이크 구동부
52: 요동중심 53: 붐
54: 암 55: 버킷
57A, 57B, 57C: 상하각도센서 60: 직류 전원
61: 하프브리지회로 62, 63: 스위칭소자
101A, 101B: 유압모터 107: 붐실린더
108: 암실린더 109: 버킷실린더
111: 엔진 112: 전동발전기
113: 변속기 114: 메인펌프
115: 파일럿펌프 116: 고압유압라인
117: 컨트롤밸브 118: 인버터
119: 축전회로 124: 변속기
125: 파일럿라인 126: 조작장치
127, 128: 유압라인 129: 압력센서
132: 시동키 135: 표시장치

Claims (14)

  1. 기체와,
    상기 기체에, 선회 가능하게 장착된 선회체와,
    상기 선회체를 선회시키는 선회용 전동기와,
    상기 선회용 전동기에 전력을 공급하는 인버터와,
    제어부와,
    상기 기체의 주위의 장애물을 검지하여, 검지결과를 상기 제어부에 송신하는 장애물 검지기를 가지고,
    상기 제어부는, 상기 장애물 검지기로 장애물이 검지되었을 때, 감시영역 내에 장애물이 존재하는지 아닌지를 판정하여, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재할 때, 상기 선회용 전동기를 정지시키는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회체에 기계적인 제동력을 가하는 메카니컬브레이크를 더욱 가지고,
    상기 제어부는, 상기 감시영역 내에 장애물이 존재할 때, 상기 메카니컬브레이크를 작동시키는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 감시영역 내에 장애물이 존재할 때, 상기 선회용 전동기에 의하여 상기 선회체에 제동 토크를 부여하도록 상기 인버터를 제어하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재하지 않을 때에는, 조작자에 의한 조작량에 근거하여 생성되는 제2 지령치에 근거하여 상기 인버터를 제어하고, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재할 때에는, 미리 기억되어 있는 제한속도에 근거하는 제1 지령치에 근거하여 상기 인버터를 제어하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제한속도가 상기 제2 지령치보다 클 때, 상기 제1 지령치에 상기 제2 지령치의 값을 설정하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선회체와 상기 장애물의 선회방향에 관한 상대위치와, 상기 선회체의 선회속도와의 관계인 속도패턴을 기억하고 있으며,
    상기 속도패턴에 기억되어 있는 선회속도에 근거하여, 상기 인버터를 제어하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재하지 않을 때에는, 조작자에 의한 조작량에 근거하여 생성되는 제2 지령치에 근거하여 상기 인버터를 제어하고, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재하는 경우에는, 상기 선회용 전동기로의 전력 공급이 정지하도록 상기 인버터를 제어하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨.
  8. 기체와,
    상기 기체에, 선회 가능하게 장착된 선회체와,
    상기 선회체를 선회시키는 선회용 전동기와,
    상기 선회용 전동기에 전력을 공급하는 인버터와,
    제어부와,
    상기 기체의 주위의 장애물을 검지하여, 검지결과를 상기 제어부에 송신하는 장애물 검지기를 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법으로서,
    상기 장애물 검지기로 장애물이 검지되었을 때, 상기 제어부가, 감시영역 내에 장애물이 존재하는지 아닌지를 판정하는 공정과,
    상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재한다고 판정되었을 때, 상기 제어부가, 상기 선회용 전동기를 정지시키는 공정을 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 쇼벨은, 상기 선회체에 기계적인 제동력을 가하는 메카니컬브레이크를 더욱 가지고,
    상기 판정하는 공정에 있어서, 상기 감시영역 내에 장애물이 존재한다고 판정되었을 때, 상기 제어부가 상기 메카니컬브레이크를 작동시키는 공정을, 더욱 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨장치의 제어방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 판정하는 공정에 있어서, 상기 감시영역 내에 장애물이 존재한다고 판정되었을 때에, 상기 제어부가, 상기 선회용 전동기에 의하여 상기 선회체에 제동 토크를 부여하도록 상기 인버터를 제어하는 공정을, 더욱 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 판정하는 공정에 있어서, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재하지 않는다고 판정되었을 때에는, 상기 제어부가, 조작자에 의한 조작량에 근거하여 생성되는 제2 지령치에 근거하여 상기 인버터를 제어하고, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재한다고 판정되었을 때에는, 미리 기억되어 있는 제한속도에 근거하는 제1 지령치에 근거하여 상기 인버터를 제어하는 공정을 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제한속도가 상기 제2 지령치보다 클 때, 상기 제어부는, 상기 제1 지령치에 상기 제2 지령치의 값을 설정하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 선회체와 상기 장애물의 선회방향에 관한 상대위치와, 상기 선회체의 선회속도와의 관계인 속도패턴을 기억하고 있으며,
    상기 속도패턴에 기억되어 있는 선회속도에 근거하여, 상기 제어부가 상기 인버터를 제어하는 공정을, 더욱 가지는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 판정하는 공정에 있어서, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재하지 않는다고 판정되었을 때에는, 상기 제어부가, 조작자에 의한 조작량에 근거하여 생성되는 제2 지령치에 근거하여 상기 인버터를 제어하고, 상기 감시영역의 내측에 장애물이 존재한다고 판정되었을 때에는, 상기 메카니컬브레이크를 작동시키는 공정에 있어서, 상기 제어부가, 상기 선회용 전동기로의 전력 공급이 정지하도록 상기 인버터를 제어하는 전동식 선회장치를 구비한 쇼벨의 제어방법.
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