KR20150109482A

KR20150109482A - 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치 및 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법

Info

Publication number: KR20150109482A
Application number: KR1020157023199A
Authority: KR
Inventors: 가츠히로 이케가미; 요시키 가미; 유키 시마노; 유키노리 마에다
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2015-10-01
Also published as: CN104220839A; DE112013000155T5; WO2014167728A1; US9347763B2; JPWO2014167728A1; KR101768351B1; DE112013000155B4; US20150047427A1; JP5746772B2; CN104220839B

Abstract

유압 실린더에 배치되고 상기 유압 실린더의 스트로크 길이를 계측하는 스트로크 센서 (10) 와, 스트로크 센서 (10) 에 의한 상기 스트로크 길이의 계측값을 리셋하는 리셋 기준점을 계측하는 로터리 인코더 (20) 및 자력 센서 (20a) 와, 상기 유압 실린더의 스트로크 엔드 위치를 검출하는 스트로크 엔드 검출 처리부 (30a) 와, 상기 리셋 기준점 및/또는 상기 스트로크 엔드 위치를 검출한 경우에, 상기 스트로크 길이의 계측값을 교정하는 교정 처리부 (30b) 와, 스트로크 센서 (10) 에 의한 스트로크 길이의 계측값 및 교정 처리부 (30b) 에 의한 교정 상태를 적어도 화면 표시하는 스탠더드 모니터 (31) 를 구비하고, 스탠더드 모니터 (31) 에 표시된 화면 내용을 기초로 유압 실린더의 스트로크 동작 진단을 실시한다.

Description

유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치 및 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법{HYDRAULIC CYLINDER STROKE MOVEMENT DIAGNOSIS SUPPORT DEVICE AND HYDRAULIC CYLINDER STROKE MOVEMENT DIAGNOSIS SUPPORT METHOD}

본 발명은, 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치 및 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법에 관한 것이다.

작업 기계의 하나인 유압 셔블은, 주행체와, 그 주행체 상에 선회 가능한 상부 선회체와, 그 상부 선회체 상에 작업기를 갖는다. 작업기는, 기체부 상에 일단이 축지지되는 붐과, 그 붐 타단에서 일단이 축지지되는 아암과, 그 아암 타단에서 축지지되는 어태치먼트를 구비한다. 붐, 아암, 어태치먼트는 유압 실린더에 의해 구동된다. 이 작업기의 위치·자세를 검출하기 위해서, 유압 실린더의 스트로크가 계측된다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 작업기를 구동시키는 유압 실린더의 피스톤 스트로크 위치를 실린더 로드 상의 회전 롤러의 회전에 의해 검출하는 위치 센서를 구비하는 유압 셔블이 개시되어 있다. 이 회전 롤러와 실린더 로드 사이에서는 미소한 미끄러짐이 발생하기 때문에, 위치 센서의 검출 결과로부터 얻어지는 스트로크 위치와 실제의 스트로크 위치 사이에 오차가 발생한다. 그래서, 위치 센서의 검출 결과로부터 얻어지는 스트로크 위치를 기준 위치에서 교정하기 위해서 유압 실린더의 실린더 튜브 외면의 기준 위치에 리셋 센서로서의 자력 센서가 형성되어 있다. 작업시에 피스톤이 기준 위치를 통과할 때마다 위치 센서에서 검출되는 스트로크 위치는 교정되고, 정확한 위치 계측이 가능하게 되어 있다.

일본 공개특허공보 2006-258730호 일본 공개특허공보 2007-333628호

그런데, 상기 서술한 유압 실린더에서는, 스트로크 센서 (위치 센서) 와, 스트로크 센서의 계측 오차를 교정하기 위한 리셋 센서를 갖고, 유압 실린더의 스트로크 길이를 높은 정밀도로 구하도록 하고 있다. 그러나, 이 스트로크 길이의 교정은, 장치 내에서 자동적으로 실시되고, 눈에 보이는 것은 아니기 때문에, 유압 실린더의 스트로크 동작 진단을 용이하게 실시할 수 없었다.

예를 들어, 오퍼레이터로부터, 유압 실린더의 스트로크 동작에 이변이 발생한 통지를 받은 경우, 서비스맨이 스트로크 센서나 리셋 센서의 동작 상태를 진단하는데, 그 진단에는, 그것을 위한 전용 기기를 새로 운반하여 계측할 필요가 있었다. 이 경우, 서비스맨은, 스트로크 센서나 리셋 센서 등에 발생한 단선 검지 등의 전기적인 검사를 실시할 수 있는데, 예를 들어, 스트로크 센서 등의 미끄러짐 등의 기계적으로 발생하는 이상의 검지는 곤란하였다.

또한, 특허문헌 2 에는, 작업기용 조작 레버를 소정의 조작 스트로크 위치에서 유지시키는 디텐트 기능의 디텐트 해제 위치에 상당하는 실린더 스트로크 위치의 변화를 모니터 화면에 표시하는 것이 기재되어 있다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원을 용이하게 실시할 수 있는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치 및 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치는, 차량 본체에 대하여 순차적으로, 회동 (回動) 가능하게 지지되는 가동부와, 상기 차량 본체와 가동부 사이 혹은 상기 가동부 사이에 배치되고 상기 가동부를 회동 가능하게 지지하는 유압 실린더와, 상기 유압 실린더에 배치되고 상기 유압 실린더의 스트로크 길이를 계측하는 스트로크 센서와, 상기 스트로크 센서에 의한 상기 스트로크 길이의 계측값을 리셋하는 리셋 기준점을 계측하는 리셋 센서와, 상기 유압 실린더의 스트로크 엔드 위치를 검출하는 스트로크 엔드 검출 처리부와, 상기 리셋 기준점 및/또는 상기 스트로크 엔드 위치를 검출한 경우, 상기 스트로크 길이의 계측값을 교정하는 교정 처리부와, 상기 스트로크 센서에 의한 스트로크 길이의 계측값 및 상기 교정 처리부에 의한 교정 상태를 적어도 화면 표시하는 모니터를 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 모니터는, 상기 교정 처리부에 의해 연산된 보정값을 표시하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 모니터는, 시계열로 연속되는 복수의 상기 보정값을 표시하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 리셋 센서는, 상기 가동부의 회동 각도를 계측하는 로터리 인코더이고, 상기 리셋 기준점은, 스트로크 엔드 이외의 중간 리셋 위치인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 리셋 센서는, 상기 유압 실린더의 실린더 튜브의 외주에 설치되고, 상기 유압 실린더의 로드 선단의 피스톤에 배치된 자석을 검출하는 자력 센서이고, 상기 리셋 기준점은, 스트로크 엔드 이외의 중간 리셋 위치인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법은, 유압 실린더에 배치된 스트로크 센서에 의해 상기 유압 실린더의 스트로크 길이를 계측할 때, 상기 스트로크 길이의 교정을 실시하기 위해, 리셋 센서에 의한 리셋 기준점 및/또는 상기 유압 실린더의 스트로크 엔드 위치를 검출하는 검출 스텝과, 상기 스트로크 센서에 의한 스트로크 길이의 계측값, 및 상기 검출 스텝의 검출 결과를 기초로 한 상기 스트로크 길이의 교정 상태를 적어도 화면 표시하는 표시 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 모니터에 스트로크 센서에 의한 스트로크 길이의 계측값 및 교정 처리부에 의한 교정 상태를 적어도 화면 표시하도록 하고 있으므로, 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원을 간단하고 또한 용이하게 실시할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태인 유압 실린더가 적용되는 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치를 포함하는 유압 셔블의 전체 회로 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 유압 실린더에 대한 스트로크 센서의 배치 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4 는 스트로크 센서의 개요 구성과 그 동작을 나타내는 모식도이다.
도 5 는 리셋 센서인 로터리 인코더의 개요 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6 은 유압 셔블의 붐의 승강 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7 은 유압 실린더의 스트로크 길이 및 스트로크 길이의 교정 처리를 설명하는 모식도이다.
도 8 은 리셋 센서인 자력 센서의 개요 구성과 그 동작을 나타내는 모식도이다.
도 9 는 전원 기동시의 교정 금지 처리 제어 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 10 은 스탠더드 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 1 의 스트로크 동작 진단 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은 스탠더드 모니터의 표시부의 표시 처리 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 12 는 붐 실린더에 대한 교정 처리를 실시할 때의 작업기 조작을 설명하는 설명도이다.
도 13 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 표시 처리 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 14a 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14b 는 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14c 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14d 는 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14e 는 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14f 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14g 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14h 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14i 는 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14j 은 HMI 모니터의 표시부에 표시되는 실시형태 2 의 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 먼저, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하, 본 발명의 사상을 적용 가능한 작업 기계의 일례인 유압 셔블에 대해 설명한다.

(실시형태 1)

[유압 셔블의 전체 구성]

도 1 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (1) 은, 하부 주행체 (2) 와, 상부 선회체 (3) 와, 작업기 (4) 를 갖고 있다. 하부 주행체 (2) 는 좌우 1 쌍의 이대 (履帶) (2a) 가 회동함으로써 자주 (自走) 가능하게 구성되어 있다. 상부 선회체 (3) 는 하부 주행체 (2) 에 자유롭게 선회할 수 있도록 설치되어 있다. 작업기 (4) 는, 상부 선회체 (3) 의 전방측에 자유롭게 기복할 수 있도록 축지지되어 있다. 이 작업기 (4) 는, 붐 (4a), 아암 (4b), 어태치먼트의 일례로서 버킷 (4c), 유압 실린더 (버킷 실린더 (4d), 아암 실린더 (4e), 붐 실린더 (4f)) 를 갖고 있다.

차량 본체 (1a) 는, 하부 주행체 (2) 와 상부 선회체 (3) 로 주로 구성된다. 상부 선회체 (3) 는, 전방 좌측 (차량 전측 (前側)) 에 캡 (cab) (5) 을 갖고, 후방측 (차량 후측) 에 엔진을 수납하는 엔진 룸 (6) 이나, 카운터 웨이트 (7) 를 갖고 있다. 캡 (5) 내에는, 오퍼레이터가 착좌하기 위한 운전석 (8) 이 배치되어 있다. 또, 상부 선회체 (3) 의 후방측 상면의 좌우 양측에 복수의 안테나 (9) 가 설치되어 있다. 또한, 이 실시형태 1 에서는, 차량의 전후·좌우는, 캡 (5) 내에 배치된 운전석 (8) 에 착좌하는 오퍼레이터를 기준으로 하고 있다.

차량 본체 (1a) 에 대하여 순차적으로, 붐 (4a), 아암 (4b), 버킷 (4c) 이 각각 회동 가능하게 지지되고, 붐 (4a), 아암 (4b), 버킷 (4c) 은, 각각 차량 본체 (1a), 붐 (4a), 아암 (4b) 에 대한 가동부가 된다.

붐 (4a) 에는, 로터리 인코더 (20) 가 장착되어 있다. 로터리 인코더 (20) 는 후술하는 바와 같이 차량 본체에도 장착되어 있다. 아암 (4b) 의 붐 (4a) 에 대한 회동은, 아암 (4b) 에 축지지 레버를 개재하여 붐 (4a) 에 장착되어 있는 로터리 인코더 (20) 에 전달된다. 로터리 인코더 (20) 는, 아암 (4b) 의 회동 각도에 대응하는 펄스 신호를 출력한다. 붐 (4a) 의 차량 본체 (1a) 에 대한 회동은, 붐 (4a) 에 축지지 레버를 개재하여 차량 본체 (1a) 에 장착되어 있는 로터리 인코더 (20) 에 전달된다. 로터리 인코더 (20) 는, 붐 (4a) 의 회동 각도에 대응하는 펄스 신호를 출력한다.

[유압 셔블의 회로 구성]

도 1 및 도 2 를 참조하여, 유압 셔블 (1) 의 유압 회로에 대해 설명한다. 도 2 는 도 1 에 나타낸 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치를 포함하는 유압 셔블의 전체 회로 구성을 나타내는 블록도이다. 이하, 유압 실린더 중 붐 실린더에 착안하여 설명한다. 또한, 설명은 하지 않지만 붐 실린더 (4f) 이외의 아암 실린더 (4e), 버킷 실린더 (4d) 에 대해서도 동일하게 동작 진단을 실시한다. 도 2 에 있어서, 전기식의 조작 레버 장치 (101) 로부터 전기 신호가 메인 컨트롤러 (32) 에 입력된다. 그리고, 메인 컨트롤러 (32) 로부터 제어 전기 신호가, 붐 실린더 (4f) 의 제어 밸브 (102) 에 공급됨으로써, 붐 실린더 (4f) 가 구동된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 작업기 (4) 에는 붐 (4a), 아암 (4b), 버킷 (4c) 이 형성되어 있고, 이것들에 대응하는 붐 실린더 (4f), 아암 실린더 (4e), 버킷 실린더 (4d) 가 구동됨으로써, 붐 (4a), 아암 (4b), 버킷 (4c) 의 각각이 작동된다.

붐 실린더 (4f) 는, 예를 들어 가변 용량형 유압 펌프 (103) 를 구동원으로 하여 구동된다. 유압 펌프 (103) 는, 엔진 (3a) 에 의해 구동된다. 유압 펌프 (103) 의 사판 (103a) 은, 서보 기구 (104) 에 의해 구동된다. 서보 기구 (104) 는, 메인 컨트롤러 (32) 로부터 출력되는 제어 신호 (전기 신호) 에 따라 작동하여, 유압 펌프 (103) 의 사판 (103a) 이 제어 신호에 따른 위치로 변화된다. 또, 엔진 (3a) 의 엔진 구동 기구 (105) 는, 메인 컨트롤러 (32) 로부터 출력되는 제어 신호 (전기 신호) 에 따라 작동하여, 제어 신호에 따른 회전수로 엔진 (3a) 이 회전한다.

유압 펌프 (103) 의 토출구는, 토출 유로 (106) 를 개재하여 제어 밸브 (102) 에 연통되어 있다. 제어 밸브 (102) 는 유로 (107, 108) 를 개재하여 붐 실린더 (4f) 의 캡 (cap) 측 유실 (油室) (40B), 로드측 유실 (40H) 에 연통되어 있다. 유압 펌프 (103) 로부터 토출된 작동유는, 토출 유로 (106) 를 통하여 제어 밸브 (102) 에 공급된다. 제어 밸브 (102) 를 통과한 작동유는, 유로 (107) 또는 유로 (108) 를 통하여 붐 실린더 (4f) 의 캡측 유실 (40B) 또는 로드측 유실 (40H) 에 공급된다.

붐 실린더 (4f) 에는 스트로크 센서 (10) 가 장착되어 있다. 스트로크 센서 (10) 는, 피스톤의 스트로크를 계측한다. 차량 본체 (1a) 의 붐 (4a) 의 일단을 축지지하는 부위에, 리셋 센서로서 기능하는 로터리 인코더 (20) 가 장착되어 있다. 로터리 인코더 (20) 는 붐 (4a) 의 회동각을 검지하고, 그 회동각에 따라 펄스 신호를 출력한다. 스트로크 센서 (10) 및 로터리 인코더 (20) 는 각각 계측용 컨트롤러 (30) 에 접속되어 있다.

배터리 (109) 는, 메인 컨트롤러 (32) 를 기동시키는 전원이다. 계측용 컨트롤러 (30), 스탠더드 모니터 (31), 및 정보화 시공용 가이던스 모니터로서의 HMI (Human Machine Interface) 모니터 (33) 는, 배터리 (109) 에 전기적으로 접속되어 있다. 메인 컨트롤러 (32) 는, 엔진 키 스위치 (110) 를 개재하여 배터리 (109) 에 전기적으로 접속되어 있다.

엔진 키 스위치 (110) 가 온 조작되면, 배터리 (109) 가 엔진 (3a) 의 시동용 모터 (도시 생략) 에 전기적으로 접속되어 엔진 (3a) 이 시동됨과 함께, 메인 컨트롤러 (32) 에 배터리 (109) 가 전기적으로 접속되어 메인 컨트롤러 (32) 가 기동된다. 엔진 키 스위치 (110) 가 오프 조작되면, 메인 컨트롤러 (32) 와 배터리 (109) 의 전기적인 접속이 차단되어, 엔진 (3a) 이 정지됨과 함께, 메인 컨트롤러 (32) 가 기동을 정지시킨다.

메인 컨트롤러 (32), 계측용 컨트롤러 (30), 스탠더드 모니터 (31), HMI 모니터 (33), 및 위치 정보 검출 장치 (19) 는, 차내의 네트워크 (N) 를 개재하여 서로 접속된다. 메인 컨트롤러 (32) 로부터, 계측용 컨트롤러 (30), 스탠더드 모니터 (31), 및 HMI 모니터 (33) 에는, 엔진 키 스위치 (110) 의 스위치 상태 (온, 오프) 를 나타내는 스위치 상태 신호가 네트워크 (N) 를 통하여 입력된다. 계측용 컨트롤러 (30), 스탠더드 모니터 (31), 및 HMI 모니터 (33) 에 입력되는 스위치 상태 신호가 온인 경우에는, 계측용 컨트롤러 (30), 스탠더드 모니터 (31), 및 HMI 모니터 (33) 가 기동 상태가 되고, 스위치 상태 신호가 오프가 된 경우에는, 계측용 컨트롤러 (30), 스탠더드 모니터 (31), 및 HMI 모니터 (33) 는 기동 정지 상태가 된다.

조작 레버 장치 (101R, 101L) 는, 예를 들어, 각각 캡 (5) 내에 형성된 조작 레버 (101Ra, 101La) 와, 조작 레버 (101Ra, 101La) 의 조작 방향 및 조작량을 나타내는 조작 신호를 검출하는 검출부 (101Rb, 101Lb) 를 갖고 있다. 검출부 (101Rb, 101Lb) 에서 검출된 조작 신호는 메인 컨트롤러 (32) 에 입력된다. 제어 밸브 (102) 는 전기 신호선을 개재하여 메인 컨트롤러 (32) 에 접속되어 있다. 또한, 조작 레버 장치 (101R, 101L) 는 좌우 1 쌍의 레버이다. 조작 레버 장치 (101R) 는 붐 (4a) 및 버킷 (4c) 을 조작하고, 조작 레버 장치 (101L) 는 아암 (4b) 및 상부 선회체 (3) 의 선회를 조작하는 것이다. 또한, 상부 선회체 (3) 의 선회 액추에이터에 대해서는 도시하지 않았다.

여기서, 예를 들어, 조작 레버 (101Ra) 가 조작되면, 조작 레버 (101Ra) 의 조작 신호가 메인 컨트롤러 (32) 에 입력되고, 메인 컨트롤러 (32) 에서 제어 밸브 (102) 를 작동시키기 위한 제어 신호가 생성된다. 이 제어 신호는 메인 컨트롤러 (32) 로부터 전기 신호선을 통하여 제어 밸브 (102) 에 공급되고, 제어 밸브 (102) 의 밸브 위치가 변화된다.

[유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치의 구성]

계속해서, 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치에 대해 설명한다. 이 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치는, 유압 실린더 (버킷 실린더 (4d), 아암 실린더 (4e), 붐 실린더 (4f)) 와, 계측용 컨트롤러 (30) 와, 스탠더드 모니터 (31) 와, HMI 모니터 (33) 와, 메인 컨트롤러 (32) 를 갖는다.

아암 실린더 (4e) 및 붐 실린더 (4f) 에는 각각 유압 실린더의 스트로크량을 회전량으로서 검출하는 스트로크 센서 (10) 가 장착되어 있다. 또, 버킷 실린더 (4d) 에는, 스트로크 센서 (10) 와, 자력 센서 (20a) 가 장착되어 있다.

아암 (4b) 및 붐 (4a) 의 회동축을 지지하는 부위에는, 아암 (4b) 및 붐 (4a) 의 회동량 (각도) 에 따라 펄스 신호를 출력하는 로터리 인코더 (20) 가 각각 장착되어 있다. 이 펄스 신호는 구형파이다.

스트로크 센서 (10), 로터리 인코더 (20), 및 자력 센서 (20a) 는, 계측용 컨트롤러 (30) 에 전기적으로 접속되어 있다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, 교정 처리부 (30b) 를 갖는다. 교정 처리부 (30b) 는, 스트로크 센서 (10), 로터리 인코더 (20), 및 자력 센서 (20a) 의 검출 신호에 기초하여, 버킷 실린더 (4d), 아암 실린더 (4e), 붐 실린더 (4f) 의 스트로크 센서 (10) 가 계측한 스트로크 길이를 교정한다. 즉, 버킷 실린더 (4d) 및 아암 실린더 (4e) 의 스트로크 센서 (10) 가 계측한 스트로크 길이는, 각각 대응하는 로터리 인코더 (20) 의 계측 결과를 기초로 교정된다. 또, 버킷 실린더 (4d) 의 스트로크 센서 (10) 가 계측한 스트로크 길이는, 리셋 센서로서 기능하는 자력 센서 (20a) 의 계측 결과를 기초로 교정된다. 또한, 계측용 컨트롤러 (30) 에서는, 계측된 각 유압 실린더의 스트로크 길이에 기초하여, 버킷 (4c) 의 위치·자세를 연산한다.

또, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 스트로크 엔드 검출 처리부 (30a) 를 갖는다. 스트로크 엔드 검출 처리부 (30a) 는, 피스톤이 스트로크 엔드, 즉 최대 스트로크 위치 혹은 최소 스트로크 위치에 도달했는지의 여부를 검출한다. 이 스트로크 엔드 검출 처리부 (30a) 는, 조작 레버 (101Ra, 101La) 가 조작 상태이고, 스트로크 센서 (10) 가 계측하는 스트로크 위치가 미리 설정된 스트로크 엔드 위치로부터 예를 들어 3 ㎜ 이내이고, 또한 피스톤의 이동 속도가 미소 이동량인 예를 들어 ±3 ㎜/sec 이하라는 3 개의 조건을 만족시키는 경우, 피스톤이 스트로크 엔드에 도달한 것으로 판단한다. 또한, 피스톤의 이동 속도는, 스트로크 센서 (10) 가 검출하는 스트로크 위치를 시간 미분함으로써 구해진다. 또한, 스트로크 엔드에 도달했는지의 여부는, 유압 펌프 (103) 의 토출 압력을 취득하여 소정압을 초과한 릴리프 상태인 것을 조건으로 해도 된다. 그리고, 교정 처리부 (30b) 는, 상기 서술한 리셋 센서인 로터리 인코더 (20) 및 자력 센서 (20a) 에 의한 스트로크 길이의 리셋 외에, 피스톤이 스트로크 엔드에 도달한 경우에도, 스트로크 길이의 리셋을 실시하도록 하고 있다.

또한, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 오동작 검출 처리부 (30c) 를 갖는다. 오동작 검출 처리부 (30c) 는, 계측한 스트로크 길이가, 최소 스트로크 엔드 위치와 최대 스트로크 엔드 위치에 의해 규정되는 스트로크 범위보다 큰 소정값을 초과하는 경우, 스트로크가 이상이라고 하여 에러 출력을 실시한다.

스탠더드 모니터 (31) 는, 연산부 (31a), 표시부 (31b), 조작부 (31c), 보지부 (報知部) (31d), 교정 무효 설정부 (31e) 를 갖는다. 연산부 (31a) 는, 메인 컨트롤러 (32) 나 계측용 컨트롤러 (30) 와 통신을 실시하여 각종 정보를 취득함과 함께, 취득한 각종 정보를 표시부 (31b) 의 표시 화면 상에 표시하고, 조작부 (31c) 로부터 입력된 각종 지시 정보를 표시부 (31b) 및 다른 컨트롤러 등에 출력한다. 또한, 보지부 (31d) 는, 버저 등에 의해서 구성되고, 에러 등의 경고가 필요한 경우에, 소리 등을 외부 출력한다. 교정 무효 설정부 (31e) 는 후술하는 리셋 센서에 의한 리셋 처리의 유효/무효를 설정한다. 또, 표시부 (31b) 는, 조작부 (31c) 를 겸하는 터치 패널이어도 된다.

HMI 모니터 (33) 는, 연산부 (33a), 표시부 (33b), 조작부 (33c), 보지부 (33d), 및 강조 표시 처리부 (33e) 를 갖는다. 연산부 (33a) 는, 메인 컨트롤러 (32) 나 계측용 컨트롤러 (30) 와 통신을 실시하여 각종 정보를 취득함과 함께, 취득한 각종 정보를 표시부 (33b) 의 표시 화면 상에 표시하고, 조작부 (33c) 로부터 입력된 각종 지시 정보를 표시부 (33b) 및 다른 컨트롤러 등에 출력한다. 또한, 보지부 (33d) 는, 버저 등에 의해서 구성되고, 에러 등의 경고가 필요한 경우에, 소리 등을 외부 출력한다. 또, HMI 모니터 (33) 에서는, 표시부 (33b) 가 조작부 (33c) 를 겸하는 터치 패널로 구성되어 있지만, 각각 별개의 구성이어도 된다. 또, HMI 모니터 (33) 는, 후술하는 스트로크 초기 작업 지원 화면을 천이시켜 초기 교정 작업을 지원한다. 또, 위치 정보 검출 장치 (19) 는, 안테나 (9) 를 통하여 취득한 위치 정보를 기초로 유압 셔블 (1) 의 위치와 방향을 연산하고, 그 결과를 메인 컨트롤러 (32) 및 HMI 모니터 (33) 에 송신하고, 정보화 시공 처리를 가능하게 하고 있다.

[스트로크 센서의 배치와 동작]

다음으로, 도 3 및 도 4 를 참조하여, 스트로크 센서 (10) 에 대해서 설명한다. 여기서는, 설명의 편의상, 붐 실린더 (4f) 에 장착된 스트로크 센서 (10) 에 대해서 설명하지만, 아암 실린더 (4e) 도 동일한 스트로크 센서 (10) 가 장착되어 있다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 붐 실린더 (4f) 는, 실린더 튜브 (4X) 와, 실린더 튜브 (4X) 내에 있어서 실린더 튜브 (4X) 에 대하여 상대적으로 이동 가능한 실린더 로드 (4Y) 를 갖고 있다. 실린더 튜브 (4X) 에는, 피스톤 (4V) 이 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 형성되어 있다. 피스톤 (4V) 에는, 실린더 로드 (4Y) 가 장착되어 있다. 실린더 로드 (4Y) 는, 실린더 헤드 (4W) 에 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 형성되어 있다. 실린더 헤드 (4W) 와 피스톤 (4V) 과 실린더 내벽에 의해서 구획 형성된 실 (室) 은 로드측 유실 (40H) 이다. 피스톤 (4V) 을 개재하여 로드측 유실 (40H) 과는 반대측의 유실이 캡측 유실 (40B) 이다. 또, 실린더 헤드 (4W) 에는, 실린더 로드 (4Y) 와의 간극을 밀봉하고, 진애 등이 로드측 유실 (40H) 에 들어가지 않도록 하는 시일 부재가 형성되어 있다.

실린더 로드 (4Y) 는, 로드측 유실 (40H) 에 작동유가 공급되고, 캡측 유실 (40B) 로부터 작동유가 배출됨으로써 축퇴한다. 또한, 실린더 로드 (4Y) 는, 로드측 유실 (40H) 로부터 작동유가 배출되고, 캡측 유실 (40B) 에 작동유가 공급됨으로써 신장한다. 즉, 실린더 로드 (4Y) 는, 도면 중 좌우 방향으로 직동한다.

로드측 유실 (40H) 의 외부에 있고, 실린더 헤드 (4W) 에 밀접한 장소에는, 스트로크 센서 (10) 를 덮고, 스트로크 센서 (10) 를 내부에 수용하는 케이스 (14) 가 형성되어 있다. 케이스 (14) 는, 실린더 헤드 (4W) 에 볼트 등에 의해서 체결 등이 되어, 실린더 헤드 (4W) 에 고정되어 있다.

스트로크 센서 (10) 는, 회전 롤러 (11) 와, 회전 중심축 (12) 과, 회전 센서부 (13) 를 갖고 있다. 회전 롤러 (11) 는, 그 표면이 실린더 로드 (4Y) 의 표면에 접촉하고, 실린더 로드 (4Y) 의 직동에 따라 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되어 있다. 즉, 회전 롤러 (11) 에 의해서 실린더 로드 (4Y) 의 직선 운동이 회전 운동으로 변환된다. 회전 중심축 (12) 은, 실린더 로드 (4Y) 의 직동 방향에 대하여 직교하도록 배치되어 있다.

회전 센서부 (13) 는, 회전 롤러 (11) 의 회전량 (회전 각도) 을 전기 신호로서 검출 가능하게 구성되어 있다. 회전 센서부 (13) 에서 검출된 회전 롤러 (11) 의 회전량 (회전 각도) 을 나타내는 신호는, 전기 신호선을 통하여 계측용 컨트롤러 (30) 에 보내지고, 이 계측용 컨트롤러 (30) 에서 붐 실린더 (4f) 의 실린더 로드 (4Y) 의 위치 (스트로크 위치) 로 변환된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 회전 센서부 (13) 는, 자석 (13a) 과, 홀 IC (13b) 를 갖고 있다. 검출 매체인 자석 (13a) 은, 회전 롤러 (11) 와 일체로 회전하도록 회전 롤러 (11) 에 장착되어 있다. 자석 (13a) 은 회전 중심축 (12) 둘레의 회전 롤러 (11) 의 회전에 따라 회전한다. 자석 (13a) 은, 회전 롤러 (11) 의 회전 각도에 따라, N 극, S 극이 교대로 교체되도록 구성되어 있다. 자석 (13a) 은, 회전 롤러 (11) 의 1 회전을 1 주기로 하여, 홀 IC (13b) 에서 검출되는 자력 (자속 밀도) 이 주기적으로 변동되도록 구성되어 있다.

홀 IC (13b) 는, 자석 (13a) 에 의해서 생성되는 자력 (자속 밀도) 을 전기 신호로서 검출하는 자력 센서이다. 홀 IC (13b) 는, 회전 중심축 (12) 의 축 방향을 따라, 자석 (13a) 으로부터 소정 거리 이간된 위치에 형성되어 있다.

홀 IC (13b) 에서 검출된 전기 신호는, 계측용 컨트롤러 (30) 에 보내지고, 이 계측용 컨트롤러 (30) 에서, 홀 IC (13b) 의 전기 신호가, 회전 롤러 (11) 의 회전량, 요컨대 붐 실린더 (4f) 의 실린더 로드 (4Y) 의 변위량 (스트로크 길이) 으로 변환된다. 구체적으로는, 회전 롤러 (11) 의 회전 반경 (d) 을 사용하여, 회전 롤러 (11) 가 1 회전했을 때의 실린더 로드 (4Y) 가 직동하는 변위량은 2πd 로서 계산된다.

여기서, 도 4 를 참조하여, 회전 롤러 (11) 의 회전 각도와, 홀 IC (13b) 에서 검출되는 전기 신호 (전압) 의 관계를 설명한다. 회전 롤러 (11) 가 회전하고, 그 회전에 따라 자석 (13a) 이 회전하면, 회전 각도에 따라, 홀 IC (13b) 를 투과하는 자력 (자속 밀도) 이 주기적으로 변화되고, 센서 출력인 전기 신호 (전압) 가 주기적으로 변화된다. 이 홀 IC (13b) 로부터 출력되는 전압의 크기로부터 회전 롤러 (11) 의 회전 각도를 계측할 수 있다.

또한, 홀 IC (13b) 로부터 출력되는 전기 신호 (전압) 의 1 주기가 반복되는 수를 카운트함으로써, 회전 롤러 (11) 의 회전수를 계측할 수 있다. 그리고, 회전 롤러 (11) 의 회전 각도와, 회전 롤러 (11) 의 회전수에 기초하여, 붐 실린더 (4f) 의 실린더 로드 (4Y) 의 변위량 (스트로크 길이) 이 계측된다.

[로터리 인코더의 동작]

도 5 에 나타내는 바와 같이, 로터리 인코더 (20) 는, 원반부 (25) 와, 발광부 (26) 와, 수광부 (27) 를 갖고 있다. 발광부 (26) 와, 수광부 (27) 는, 원반부 (25) 를 사이에 끼우도록 배치되어 있다. 발광부 (26) 는, 수광부 (27) 에 대하여 발광하는 발광 소자를 갖고 있다. 수광부 (27) 는, 발광부 (26) 로부터의 발광을 수광 가능한 4 개의 수광 소자 (27a) 를 갖고 있다. 4 개의 수광 소자 (27a) 는, 각각 동일한 폭 (W) 을 갖고, 직렬로 연속하여 호상 (弧狀) 으로 배열되어 있다. 수광 소자 (27a) 는, 수광한 광량을 전기 신호로 변환한다. 원반부 (25) 에는, 발광부 (26) 로부터의 발광을 수광부 (27) 에 투과하는 복수의 제 1 투과부 (25a) 가 배치되어 있다. 제 1 투과부 (25a) 는 원주 방향의 폭이 2W 인 직경 방향으로 연장되는 대략 사각형의 슬릿이고, 원반부 (25) 의 외주 근방에 그 외주와 평행한 고리형으로 2W 의 간격으로 배치되어 있다. 제 1 투과부 (25a) 에 의해 형성되는 고리의 내주에 단일의 투과부 (25b) 가 배치되어 있다. 투과부 (25b) 는, 직경 방향으로 연장되는 대략 사각형의 슬릿이다.

원반부 (25) 는, 차량 본체 (1a) 에 대한 붐 (4a) 의 회동에 동기하여 회동한다. 4 개의 수광 소자 (27a) 는, 각각 원반부 (25) 의 회전에 의해 제 1, 제 2 투과부 (25a, 25b) 를 투과하는 광의 광량에 따라 전기 신호를 출력한다. 수광부 (27) 는, 제 1, 제 2 투과부 (25a, 25b) 를 투과한 광량에 대응하여, 직렬로 연속해 있는 수광 소자 (27a) 중, 사이가 떨어져 있는 1 번째와 3 번째, 및 2 번째와 4 번째의 수광 소자 (27a) 로부터 출력되는 전기 신호를, 펄스 신호로 각각 변환한다. 그리고 수광부 (27) 는 변환한 펄스 신호를 계측용 컨트롤러 (30) 에 출력한다. 1 개의 펄스 신호 생성에, 2 개의 수광 소자 (27a) 로부터의 전기 신호가 이용되고 있는 것은, 외광 등에 대한 센서의 로버스트성을 높이기 위해서이다.

또한, 수광 소자 (27a) 가 투과부 (25b) 를 투과한 광에 의한 전기 신호를 출력하면, 수광부 (27) 는, 대응하는 펄스 신호를 출력한다. 즉, 수광부 (27) 는, 원반부 (25) 의 회동 각도에 따라 발생하는 3 개의 펄스 신호를 출력한다. 원반부 (25) 의 회동 각도는, 붐 (4a) 의 회동 각도와 동일하기 때문에, 펄스 신호는, 붐 실린더 (4f) 의 회동 각도에 따라 출력된다.

구체적으로는, 로터리 인코더 (20) 는 인크리멘탈형으로서, A 상의 펄스 신호와, A 상과 90°위상이 상이한 B 상의 펄스 신호와, 원반부 (25) 의 1 회전으로 투과부 (25b) 를 통과했을 때에 1 번 발생하는 Z 상의 펄스 신호 (기준 펄스 신호) 를 출력 가능하게 구성되어 있다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, A 상과 B 상의 펄스 신호의 상승 및 하강의 변화를 카운트한다. 카운트수는, 붐 실린더 (4f) 의 회동량에 비례한다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, A 상과 B 상의 위상의 차이로부터 붐 (4a) 의 회전 방향을 판정한다. 또한, Z 상의 펄스 신호에 의해서 붐 (4a) 의 회전의 기준 위치가 계측되고, 카운트수가 클리어된다. 붐 (4a) 의 회동 가능 각도 범위의 대략 중앙이 기준 위치로 설정된다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, 로터리 인코더 (20) 의 카운트값을 감시하고, 미리 설정된 카운트값마다의 스트로크를, 임의의 개수분 기억하고, 그 평균값을 설정 기준 위치인 리셋 기준점 (중간 리셋 위치) 으로서 기억한다. Z 상의 펄스 신호는, Z 상에 대응하는 투과부 (25a) 를 투과한 발광이 원반부 (25) 에서 차단될 때에 출력된다. 요컨대, Z 상의 펄스 신호는 펄스 신호의 하강시에 검출된다.

로터리 인코더 (20) 는, 붐 (4a) 의 회동 가능 각도 범위의 대략 중앙의 각도에서 Z 상 펄스 신호를 출력한다. 즉, 로터리 인코더 (20) 는, 붐 실린더 (4f) 의 스트로크역의 대략 중앙에서 Z 상의 펄스 신호를 출력한다. 이 실시형태 1 에서는, 로터리 인코더 (20) 의 중간 리셋 위치는 상기한 바와 같지만, 유압 실린더의 스트로크 엔드 이외의 임의의 위치를 중간 리셋 위치로 해도 된다.

[계측용 컨트롤러에 의한 스트로크 길이의 계측 및 교정]

다음으로, 계측용 컨트롤러 (30) 에 의한 스트로크 길이의 계측 및 교정에 대해서 설명한다. 또, 여기서는, 붐 (4a) 이 승강하는 경우의 스트로크 길이의 계측 및 교정을 예로 설명한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 붐 실린더 (4f) 의 신축에 따라, 붐 (4a) 이 승강한다. 붐 실린더 (4f) 는, 붐 (4a) 이 가장 상승했을 때에 신장측의 스트로크 엔드에 도달하고, 붐 (4a) 이 가장 하강했을 때에 축소측의 스트로크 엔드에 도달한다. 이 때의 붐 실린더 (4f) 의 스트로크 길이는, 스트로크 센서 (10) 에 있어서의 회전 롤러 (11) 의 회전량으로부터 측정된다.

여기서, 스트로크 센서 (10) 의 회전 롤러 (11) 와 실린더 로드 (4Y) 사이에서는, 미소한 미끄러짐이 발생하는 것은 피할 수 없다. 특히, 스트로크 엔드 위치에서의 피스톤 (4V) 과 실린더 튜브 (4X) 의 충돌이나, 작업 중에 있어서의 실린더 로드 (4Y) 에 대한 충격이 있으면, 큰 미끄러짐이 발생한다. 이 미끄러짐에 의해서 스트로크 센서 (10) 의 검출 결과로부터 얻어지는 실린더 로드 (4Y) 의 스트로크 계측 위치와, 실린더 로드 (4Y) 의 실제의 위치 사이에는, 오차 (미끄러짐에 의한 누적 오차) 가 발생한다. 그래서, 이 스트로크 센서 (10) 의 검출 결과로부터 얻어지는 스트로크 계측값을 교정하기 위해서, 리셋 센서로서의 로터리 인코더 (20) 가 형성되어 있다. 회전 롤러 (11) 와 로터리 인코더 (20) 는 계측용 컨트롤러 (30) 에 접속되어 있고, 계측용 컨트롤러 (30) 는 로터리 인코더 (20) 로부터 출력된 펄스 신호에 기초하여 스트로크 센서 (10) 에서 측정된 스트로크 길이를 교정한다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 붐 실린더 (4f) 가 신장하면, 붐 (4a) 이 상승한다. 이 때의 붐 실린더 (4f) 의 스트로크 길이는 스트로크 센서 (10) 에 의해서 측정된다. 한편, 로터리 인코더 (20) 에서는, 붐 (4a) 의 상승에 따라, 붐 (4a) 이 차량 본체 (1a) 에 대하여 회동함으로써 원반부 (25) 가 회전한다. 이 때, 원반부 (25) 의 투과부 (25a, 25b) 를 투과한 발광부 (26) 로부터의 발광이 수광부 (27) 에서 수신된다. 이것에 의해, 원반부 (25) 의 회전 각도에 따른 펄스 신호가 수광부 (27) 로부터 출력된다. 수광부 (27) 로부터는 A 상, B 상, Z 상의 펄스 신호가 각각 출력된다. Z 상의 펄스 신호는, 붐 (4a) 의 소정의 회동각인 기준 각도와 관련되어 있고, 붐 (4a) 이 그 기준 각도의 위치에 오면 출력된다.

여기서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 계측용 컨트롤러 (30) 에는, 초기 교정시에, 기준 스트로크 길이 (L2) 가 기억되어 있다. 여기서, 초기 교정이란, 유압 셔블 (1) 의 공장 출하시에, 또는 리셋 센서인 로터리 인코더 (20) 나 자력 센서 (20a) 를 교환했을 때에, 기준 스트로크 길이 (L2) 를 구하여 기억시키는 것이다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, 초기 교정시에, 먼저, Z 상의 펄스의 하강 검출 후에, 로터리 인코더 (20) 의 소정의 정수 (整數) 회 (여기서는, -2 의 배수마다, 3 회) 의 카운트값에 대응하는 붐 실린더 (4f) 의 스트로크의 길이 (L2-1 ∼ L2-3) 를 기억하고, 그 평균값을 기준 스트로크 길이 (L2) 로서 기억한다. 또, 도 7 에 있어서, L0 은, 초기 교정시의 스트로크 길이의 변화를 나타내고, LA 는, 초기 교정 이외에서의 스트로크 길이의 변화를 나타내고, LP 는, 로터리 인코더 (20) 의 카운트값의 변화를 나타내고 있다.

한편, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 붐 실린더 (4f) 의 통상 동작 과정에서, Z 상의 펄스 신호 검출시에, 로터리 인코더 (20) 의 소정의 정수 회 (여기서는, 2 의 배수마다, 3 회) 의 카운트값에 대응하는 붐 실린더 (4f) 의 스트로크의 길이 (L1-1 ∼ L1-3) 의 신장을 검출한다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, 이 소정 횟수 계측된 스트로크의 길이 (L1-1 ∼ L1-3) 를 기억하고, 그 평균값을 계측 스트로크 길이 (L1) 로서 기억한다.

계측용 컨트롤러 (30) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 초기 교정에 의해서 연산 기억된 로터리 인코더 (20) 의 소정의 정수 회의 카운트값에 대한 기준 스트로크 길이 (L2) 가 기억되어 있다. 계측용 컨트롤러 (30) 는, 초기 교정 이외의 통상 동작시에 검출한 계측 스트로크 길이 (L1) 와 초기 교정시에 검출한 기준 스트로크 길이 (L2) 의 차분 (L3) 을 연산한다.

그리고, 계측용 컨트롤러 (30) 는, Z 상의 펄스 신호를 검출하여 붐 실린더 (4f) 의 통상 동작에 의해서 계측한 후에 정지시킬 때에, 차분 (L3) 을 사용하여 스트로크 센서 (10) 의 계측값을 교정한다.

즉, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 붐 (4a) 이 기준으로 하는 회동각에 도달한 것을 로터리 인코더 (20) 의 Z 상의 하강에 의해서 검출한 후, 그 회동각으로부터 추가로 소정 각도의 회동을 검출하고, 그 사이의 붐 실린더 (4f) 의 스트로크 길이를 소정 횟수 기억하고, 그 평균값 (계측 스트로크 길이 (L1)) 을 기억한다. 또한, 그 계측한 계측 스트로크 길이 (L1) 와, 초기 교정에서 미리 기억되어 있는 기준이 되는 기준 스트로크 길이 (L2) 를 비교하여, 어긋남 (차분 (L3)) 을 연산한다. 그리고, 붐 (4a) 이 정지되었을 때에, 그 어긋남을 계측값에 넣는 교정 처리를 실시한다.

[자력 센서의 교정 및 스트로크 길이의 교정]

버킷 실린더 (4d) 는, 붐 실린더 (4f) 및 아암 실린더 (4e) 에 비교하여, 수중이나 토사와 접하는 기회가 많으므로, 로터리 인코더 (20) 를 장착할 수 없다. 이 때문에, 버킷 실린더 (4d) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 리셋 센서로서 자력 센서 (20a) 가 실린더 튜브 (4X) 의 외주에 장착되고, 스트로크 센서 (10) 의 검출 결과로부터 얻어지는 스트로크 위치를, 중간 리셋 위치 (원점 위치) 에 리셋하는 교정을 실시하고 있다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 자력 센서 (20a) 는, 실린더 튜브 (4X) 의 외부에 장착되어 있다. 자력 센서 (20a) 는, 피스톤 (4V) 의 직동 방향을 따라 소정 거리 이간되어 배치된 2 개의 자력 센서 (61, 62) 를 갖고 있다. 자력 센서 (61, 62) 는, 이미 알려진 중간 리셋 위치 (원점 위치) 에 형성되어 있다. 피스톤 (4V) 에는 자력선을 생성하는 자석 (63) 이 형성되어 있다. 자력 센서 (61, 62) 는, 자석 (63) 으로 생성된 자력선을 투과하여, 자력 (자속 밀도) 을 검출하고, 자력 (자속 밀도) 에 따른 전기 신호 (전압) 를 출력한다. 자력 센서 (61, 62) 에서 검출된 신호는, 계측용 컨트롤러 (30) 에 보내진다. 이 계측용 컨트롤러 (30) 에서는, 자력 센서 (61, 62) 의 검출 결과의 변화를 기초로, 스트로크 센서 (10) 의 검출 결과로부터 얻어지는 스트로크 위치를, 중간 리셋 위치 (원점 위치) 에 리셋하는 교정을 실시한다. 이 교정 내용은, 로터리 인코더 (20) 에 의한 교정과 동일하다.

[장치 전원 기동시의 교정 금지 처리 제어]

그런데, 스트로크 길이가 검출되지 않는 장치 전원 상실 상태 (메인 컨트롤러 (30) 에 전원이 공급되어 있지 않은 상태) 에서, 작업기를 안정된 자세로 하지 않으면 작업기의 자중에 의해서 스트로크 길이가 변화되는 경우가 있다. 이 경우, 유압 실린더의 실스트로크 길이와 장치 전원 상실 직후에 계측한 계측 스트로크 길이 사이에 어긋남이 발생한다. 여기서, 장치 전원 기동시에, 실스트로크 길이와 최후의 계측 스트로크 길이에 어긋남이 있으면, 오동 검출 처리부 (30c) 는 에러가 발생했다고 하여 버저 등으로 경고하고, 작업기 조작의 진행에 장해를 준다.

이 때문에, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 장치 전원 기동시에는, 리셋 센서의 중간 리셋 위치를 통과하여 리셋할 때까지는, 스트로크 길이의 교정 처리를 금지하는 제어를 실시하고 있다. 바꾸어 말하면, 실스트로크 길이와 최후의 계측 스트로크 길이의 어긋남을, 리셋 센서의 중간 리셋 위치를 통과할 때까지는 허용하도록 하여, 에러 발생의 경고를 실시하지 않도록 하고 있다.

여기서, 도 9 를 참조하여, 상기 서술한 전원 기동시의 교정 금지 처리 제어의 처리 순서에 대해서 설명한다. 먼저, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 전원이 기동되었는지의 여부를 판단한다 (스텝 S101). 전원이 기동된 경우 (스텝 S101, 예), 초기 스트로크 길이 (로터리 인코더 (20) 에 의한 초기 카운트값) 를 계측 측정 범위 외의 값으로 설정한다 (스텝 S102). 그 후, 계측용 컨트롤러 (30) 는, 중간 리셋 위치를 통과했는지의 여부를 판단한다 (스텝 S103). 중간 리셋 위치를 통과하지 않은 경우 (스텝 S103, 아니오) 에는, 오동작 검출 처리부 (30c) 는 스트로크 길이가 계측 측정 범위 외의 값임에도 불구하고, 에러 출력을 실시하지 않고 (스텝 S104), 스텝 S103 의 판단 처리를 반복한다. 한편, 중간 리셋 위치를 통과한 경우 (스텝 S103, 예) 에는, 추가로 계측 스트로크 길이 (카운트값) 가 계측 측정 범위 외인지의 여부를 판단한다 (스텝 S105). 계측 스트로크 길이가 계측 측정 범위 외인 경우 (스텝 S105, 예) 에는, 예를 들어, 보지부 (31d) 로부터 에러 출력을 실시하고 (스텝 S106), 추가로 스텝 S105 의 판단 처리를 반복한다. 한편, 계측 스트로크 길이가 계측 측정 범위 외가 아닌 경우 (스텝 S105, 아니오) 에는, 이 판단 처리를 반복한다.

[로터리 인코더의 장치 전원 기동시의 초기값 설정]

상기 서술한 계측용 컨트롤러 (30) 에는, 로터리 인코더 (20) 의 A 상, B 상, Z 상에 의한 카운트값을 기초로, 스트로크를 소정 횟수분 기억하고, 그 평균값에 의해 기준 스트로크 길이 (L2) 나 계측 스트로크 길이 (L1) 를 산출하고 있다. 그러나, 계측용 컨트롤러 (30) 의 전원 기동 직후의 카운트값은, Z 상을 통과하여 0 클리어할 때까지는, 바른 카운트값인지 알 수 없다. 따라서, 계측용 컨트롤러 (30) 의 전원 기동 직후에는, 로터리 인코더 (20) 의 Z 상을 통과한 후의 카운트값을 사용하여 스트로크의 교정을 실시할 필요가 있다. 구체적으로는, 계측용 컨트롤러 (30) 에는, 로터리 인코더 (20) 의 장치 전원 기동시의 초기 카운트값이 미리 기억되어 있다. 이 초기 카운트값은, 로터리 인코더 (20) 의 계측 측정 범위의 카운트값이 ±3000 인 경우, 예를 들어, 9000 이라는 큰 값으로 설정해 둔다.

이 결과, 장치 전원 기동시에, 로터리 인코더 (20) 의 초기 카운트값은 크고, 로터리 인코더 (20) 의 리셋 기준점을 통과할 때까지는, 실스트로크 길이와, 초기 카운트값에 대응하는 계측 스트로크 길이의 어긋남이 크지만, 상기 서술한 장치 전원 기동시의 교정 금지 처리 제어가 이루어지므로, 에러 발생의 경고는 실시되지 않는다.

[로터리 인코더의 리셋 무효화 설정]

교정 무효 설정부 (31e) 에 의해, 리셋의 무효 설정인 「OFF」가 표시되어 있는 경우, 교정 처리부 (30b) 는, 교정 처리가 무효라고 하여 로터리 인코더 (20) 의 리셋을 실시하지 않는다.

[스탠더드 모니터에 의한 스트로크 동작 진단 지원 화면]

스탠더드 모니터 (31) 의 표시부 (31b) 에는, 스트로크 센서 (10) 에 의한 스트로크 길이의 계측값 및 교정 처리부 (30b) 에 의한 스트로크 길이의 교정 상태가 화면 표시되게 되어 있다. 도 10 은, 표시부 (31b) 에 표시되는 스트로크 동작 진단 지원 화면의 일례를 나타내고 있다. 도 10 에 나타낸 스트로크 동작 진단 지원 화면은, 초기 화면으로부터 서비스 메뉴, 점검 메뉴, 실린더 점검을 순차 선택하면, 붐 실린더, 아암 실린더, 버킷 실린더의 선택 메뉴가 표시되고, 붐 실린더를 선택했을 때의 화면이다.

도 10 에 나타낸 붐 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 화면의 영역 (E1) 에는, 스트로크 센서 (10) 의 계측 결과를 기초로 산출된 실린더핀 사이 거리가 실시간으로 표시된다. 이 실린더핀 사이 거리란, 도 7 에 나타낸 실린더 튜브 (4X) 를 회동 가능하게 차량 본체 (1a) 에 장착하는 최소 스트로크 엔드측의 장착핀 (PA) 과, 가동부인 붐 실린더 (4f) 에 회동 가능하게 장착하기 위한 실린더 로드 (4Y) 의 일단에 형성된 최대 스트로크 엔드측의 장착핀 (PB) 사이의 거리이다. 또, 상기 서술한 스트로크 길이란, 도 7 에 나타내는 스트로크 길이 (L) 이고, 최소 스트로크 엔드 위치까지의 실린더핀 사이 거리 (Lmin) 와 최대 스트로크 엔드 위치까지의 실린더핀 사이 거리 (Lmax) 의 사이의 거리이다.

영역 (E1) 의 아래의 영역 (E2, E3) 에는, 로터리 인코더 (20) 가 리셋되었을 때에 교정한 보정값이 표시된다. 예를 들어, 도 7 에 나타낸 차분 (L3) 이 표시된다. 영역 (E3) 에는, 직근의 보정값이 표시되고, 영역 (E2) 에는, 직근의 보정값의 1 개 전의 보정값이 표시된다. 이들 보정값은, 로터리 인코더 (20) 가 리셋할 때마다 갱신된다. 또, 2 개의 영역 (E2, E3) 에 한정되지 않고, 추가로 3 개 이상의 영역을 형성해도 된다. 이것에 의해, 보정값의 이력을 진단할 수 있다.

또한, 영역 (E3) 의 아래의 영역 (E4) 에는, 교정 무효 설정부 (31e) 의 설정에 의한, 로터리 인코더 (20) 의 리셋이 유효 상태인지 무효 상태인지가 표시된다. 「ON」이 표시되어 있을 때에는, 리셋이 유효 상태이고, 「OFF」가 표시되어 있을 때에는, 리셋이 무효 상태이다. 또, 이 표시의 디폴트는, 「ON」으로 설정되어 있다. 이「ON」,「OFF」는, 화면 하부의 영역 (E22) 에 대응하는 하부의 펑션 키 (F2) 를 토글 조작함으로써 전환된다. 이 경우, 펑션 키 (F2) 는, 교정 무효 설정부 (31e) 로서 기능한다. 또, 표시부 (31b) 의 하부에는, 조작부 (31c) 가 배치되고, 6 개의 펑션 키 (F1 ∼ F6) 를 갖는다. 반대로, 이들 6 개의 펑션 키 (F1 ∼ F6) 에 대응하는 화면 하부에 대응하는 기능 아이콘 표시가 이루어진다. 예를 들어, 이 화면에서는, 펑션 키 (F5) 에 대응하는 화면 하부의 영역 (E25) 에는, 되돌아가는 기능을 나타내는 아이콘이 표시되어 있다. 또, 조작부 (31c) 는, 그 밖의 특수 기능 키나 텐키를 갖는다. 또한, 조작부 (31c) 는 스탠더드 모니터 (31) 와 독립된 키를 형성해도 된다.

또한, 영역 (E4) 의 아래의 영역 (E5) 에는, 로터리 인코더 (20) 의 카운트값이 실시간으로 표시된다. 또한, 영역 (E5) 의 아래의 영역 (E6) 에는, 초기 교정시에 검출한 기준 스트로크 길이 (L2) 가 표시된다.

또한, 영역 (E6) 의 아래의 영역 (E7) 에는, 로터리 인코더 (20) 가 초기 교정 이외일 때에, 계측 스트로크 길이를 정상으로 연산할 수 있었던 경우에 「OK」의 문자를, 예를 들어 적색으로 하이라이트 표시한다. 또, 스트로크가 역방향이 된 시점에서, 「OK」의 문자는 소등한다.

또한, 영역 (E7) 의 하부에는, 옆으로 넓어지는 바 (bar) 상의 영역 (E8) 이 형성된다. 바의 좌단은, 최소 스트로크 엔드 위치를 나타내고, 바의 우단은, 최대 스트로크 엔드 위치를 나타낸다. 그리고, 영역 (E1) 의 값에 대응하는 스트로크 길이를 바의 길이로 변화시켜 표시한다. 즉, 영역 (E8) 은, 스트로크 센서 (10) 에 의한 스트로크 길이의 계측값을 바 그래프로 표시하고, 스트로크의 연속 시간 변화를 그래피컬 표시한다. 또한, 초기 교정시의 기준 스트로크 길이 (L2) 가 바 그래프 상의 위치 (E5-1) 에 표시되고, 이 위치 (E5-1) 로부터 허용할 수 있는 스트로크의 어긋남량 범위를 나타내는 위치 (E5-2) 가 바 그래프 상에 표시된다.

또한, 영역 (E8) 의 좌측 아래의 영역 (E10) 에는, 최소 스트로크 엔드에서의 리셋이 실시된 경우에, 영역 (E7) 과 동일하게, 「OK」의 문자를, 예를 들어 적색으로 하이라이트 표시한다. 또한, 영역 (E8) 의 우측 아래의 영역 (E12) 에는, 최대 스트로크 엔드에서의 리셋이 실시된 경우에, 영역 (E7) 과 동일하게, 「OK」의 문자를, 예를 들어 적색으로 하이라이트 표시한다. 영역 (E10) 및 영역 (E12) 의 하이라이트 표시는, 스트로크 엔드 상태가 벗어난 경우에 소등한다. 또한, 영역 (E7, E10, E12) 의 하이라이트 표시와 함께, 리셋되었을 때에, 보지부 (31d) 로부터 소리를 출력한다.

또한, 영역 (E10) 및 영역 (E12) 의 아래의 영역 (E11, E13) 에는, 각각 미리 구해진 최소 스트로크 엔드의 실린더핀 사이 거리 및 최대 스트로크 엔드의 실린더핀 사이 거리가 표시된다.

여기서, 도 11 에 나타낸 플로차트를 참조하여, 상기 서술한 스트로크 동작 진단 지원 화면의 표시 처리의 개요에 대해서 플로차트를 참조하여 설명한다. 먼저, 스탠더드 모니터 (31) 는, 계측용 컨트롤러 (30) 로부터 현재의 스트로크 길이 및 로터리 인코더 (20) 의 카운트값을 취득하여, 각각 영역 (E1, E5) 에 실시간으로 표시함과 함께, 영역 (E8) 에 바 그래프를 실시간으로 표시한다 (스텝 S201). 그 후, 계측용 컨트롤러 (30) 로부터, 중간 리셋 처리가 정상으로 이루어졌는지의 여부의 통지가 있었는지의 여부를 판단한다 (스텝 S202). 중간 리셋이 정상으로 이루어진 경우 (스텝 S202, 예) 에는, 영역 (E4) 에 「OK」를 표시한다 (스텝 S203). 또한, 스트로크 길이의 전회 보정값이 기억되어 있는지의 여부를 판단한다 (스텝 S204). 전회 보정값이 기억되어 있는 경우 (스텝 S204, 예) 에는, 전회 보정값을 영역 (E2) 에 표시하고, 금회 보정값을 영역 (E3) 에 표시하고 (스텝 S205), 스텝 S207 로 이행한다. 한편, 전회 보정값이 기억되어 있지 않은 경우 (스텝 S204, 아니오) 에는, 금회 보정값을 영역 (E3) 에 표시하고 (스텝 S206), 스텝 S207 로 이행한다.

그 후, 스트로크 엔드 리셋이 정상으로 이루어졌는지의 여부를 판단한다 (스텝 S207). 스트로크 엔드 리셋이 정상으로 이루어진 경우 (스텝 S207, 예) 에는, 대응하는 영역 (E10, E12) 에 「OK」를 표시하고 (스텝 S208), 스텝 S201 로 이행하고, 스트로크 엔드 리셋이 정상으로 이루어져 있지 않은 경우 (스텝 S207, 아니오) 에는, 그대로 스텝 S201 로 이행한다.

또한, 구체적으로 붐 실린더 (4a) 를 승강시킨 경우의 스트로크 동작 진단 지원 화면에서의 진단에 대해서 설명한다. 또, 이 경우, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 붐 실린더 (4a) 만의 승강을 실시한다.

<스트로크 센서의 이상 체크>

먼저, 영역 (E4) 의 디폴트는 「ON」이기 때문에, 펑션 키 (F2) 를 길게 눌러 「OFF」로 하고, 로터리 인코더 (20) 에 의한 리셋을 무효 상태로 한다. 그리고, 붐 (4a) 을 버킷 (4c) 의 설치 상태로부터 올리는 동작을 실시한다.

이 경우, 붐 (4a) 의 올림에 의해서 스트로크 길이는, 최대 스트로크 엔드에 도달하고, 그 사이, 영역 (E1) 에는, 실린더핀 사이 거리가 실시간으로 표시된다. 또한, 최대 스트로크 엔드에 도달하면, 스트로크 엔드 리셋이 이루어지고, 영역 (E2) 에 보정값이 표시된다. 예를 들어, 이 보정값이 수 ㎜ 가 아닌 경우에는, 스트로크 센서 (10) 에 미끄러짐이 발생할 가능성이 있다고 진단된다. 또한, 영역 (E8) 에는, 스트로크 길이 변화의 바 표시가 연속적으로 그래피컬 표시되기 때문에, 이 바 표시의 움직임이 매끄러운지의 여부에 따라 스트로크 센서 (10) 의 동작 상태를 진단할 수 있다. 또, 로터리 인코더 (20) 에 의한 리셋을 무효 상태로 하지 않고, 유효 상태 그대로이어도 된다. 단, 무효 상태로 설정함으로써, 로터리 인코더 (20) 에 의한 리셋 무효가 되기 때문에, 영역 (E8) 의 그래피컬 표시를 긴 스트로크 길이로 진단할 수 있다. 이것에 의해, 로터리 인코더 (20) 의 커넥터를 떼어내고 진단하는 것 등의 수고가 없어지고, 효율이 양호한 진단을 실시할 수 있다.

<로터리 인코더의 이상 체크>

또한, 영역 (E5) 에 표시되는 로터리 인코더 (20) 의 카운트값이 변화되었는지의 여부, 또한, 위치 (E5-1, E5-2) 가 나타내는 영역 사이에서 Z 상이 입력되고, 로터리 인코더 (20) 의 카운트값이 정상으로 0 클리어되었는지를 확인함으로써, 로터리 인코더 (20) 가 고장났는지의 여부를 진단할 수 있다.

<리셋 동작 체크 : 스트로크 엔드에 의한 리셋 동작>

또한, 영역 (E12) 에는, 최대 스트로크 엔드에서의 리셋이 이루어지므로, 「OK」의 하이라이트 표시 및 리셋된 것의 발보 (發報) 에 의해서, 최대 스트로크 엔드에서의 리셋이 정상으로 실시되고 있다고 진단된다. 「OK」의 하이라이트 표시 및 리셋된 것의 발보가 없는 경우, 스트로크 엔드의 리셋 처리가 동작하고 있지 않다고 진단할 수 있다.

<리셋 동작 체크 : 리셋 센서에 의한 리셋 동작>

다음으로, 붐 (4a) 을 최대 스트로크 엔드로부터 내리는 내림 조작을 실시한다. 이 경우, 영역 (E7) 에는, 로터리 인코더 (20) 에 의한 리셋시에, 「OK」의 하이라이트 표시 및 리셋된 것의 발보를 확인함으로써, 로터리 인코더 (20) 에 의한 리셋 처리가 정상으로 실시되고 있다고 진단된다. 「OK」의 하이라이트 표시 및 리셋된 것의 발보가 없는 경우, 로터리 인코더 (20) 의 리셋 처리가 동작하고 있지 않고, 로터리 인코더 (20) 가 고장났다고 진단할 수 있다.

상기 서술한 구성에 의하면, 스트로크 동작 진단 지원 화면 상에 스트로크 센서 (10) 에 의한 스트로크 길이의 계측값 및 교정 처리부 (30b) 에 의한 교정 상태를 적어도 표시하도록 하고 있기 때문에, 스트로크 동작의 진단을 간편하고 또한 용이하게 실시할 수 있다.

특히, 스트로크 센서 (10) 에 의한 스트로크 길이의 계측값의 연속 시간 변화를 바로 그래피컬 표시하도록 하고 있기 때문에, 스트로크 센서의 미끄러짐 동작을 상세하게 진단할 수 있다.

또한, 장치 전원 기동시, 스트로크 길이가 리셋 기준점을 통과할 때까지 리셋을 금지하도록 하고 있기 때문에, 에러 발보 등을 발생시키지 않고, 순조롭게 최초의 리셋 처리를 실시할 수 있다.

또한, 로터리 인코더 (20) 의 장치 전원 기동시의 초기 스트로크값은, 스트로크 센서 (10) 에 의한 스트로크 길이의 계측 측정 범위 외의 값으로 설정되어 있기 때문에, 최초의 리셋 처리까지의 사이에 노이즈 등의 발생에 의해서 잘못된 리셋 처리가 실시되는 것을 방지하고, 최초의 리셋 처리를 정상으로 실시할 수 있다.

(실시형태 2)

상기 서술한 실시형태 1 에서는, 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 화면에 스트로크 길이의 계측값 및 교정 상태를 표시 출력함으로써 스트로크 동작의 진단을 간편하고 또한 용이하게 실시할 수 있는 것이었다. 이 실시형태 2 에서는, HMI 모니터 (33) 의 표시부 (33b) 에 유압 실린더의 스트로크 초기 동작 교정 작업 지원 화면을 표시하여, 초기 교정 작업을 용이하게 실시할 수 있도록 하고 있다.

이 초기 교정 작업이란, 상기 서술한 바와 같이, 공장 출하시, 또는 리셋 센서를 교환했을 때에, 기준 스트로크 길이 (L2) 를 구하여 기억시키는 것이다. 그 후의 작업기 동작시에는, 이 초기 교정 처리된 기준 스트로크 길이 (L2) 를 기초로 스트로크 길이의 리셋 등의 교정 처리가 실시된다. 이 초기 교정 작업을 실시하는 경우, 서비스맨 자신에 의한 체크 리스트 등을 기초로 실시하고 있었다.

여기서, 도 13 에 나타낸 플로차트 및 도 14a ∼ 도 14j 에 나타낸 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면의 일례를 기초로 실시하는 초기 교정 작업 지원에 대해서 설명한다. 먼저, 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면은, 초기 화면으로부터 서비스 메뉴를 선택하고, 추가로 초기 교정 작업 메뉴를 선택함으로써, 도 14a 또는 도 14b 에 나타낸 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면이 표시부 (33b) 에 표시된다 (스텝 S301).

도 14a 에 나타낸 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면은, 유압 실린더의 초기 교정 작업이 실시되어 있지 않은 경우에, 초기 교정 대상의 스테이터스가 「READY」라고 표시된다. 한편, 도 14b 에 나타낸 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면은, 유압 실린더의 초기 교정 작업이 실시되고, 계측용 컨트롤러 (30) 에 기준 스트로크 길이 (L2) 가 기록되어 있는 경우에, 초기 교정 대상의 스테이터스가 「OK」표시된다. 이 도 14a 또는 도 14b 의 화면 중 어느 것을 표시할지의 판단은, HMI 모니터 (33) 의 연산부 (31a) 가 계측용 컨트롤러 (30) 내의 기준 스트로크 길이 (L2) 의 기록 상태를 기초로 실시한다.

도 14a 및 도 14b 에 나타낸 화면에서는, 화면 상방에 각 유압 실린더의 실시해야 할 조작 개요와, 엔진 회전을 저회전으로 하고, 그 후, 스타트 버튼을 압하해야 할 지시가 표시되어 있다. 또한, 화면 중앙에는, 유압 실린더가 탑재되는 유압 셔블 전체의 초기 교정 작업 전의 자세가 화면 내의 좌측에, 초기 교정 작업 후의 자세가 화면 내의 우측에 그래피컬하게 표시하고 있다. 또한, 화면 하방에는, 각 유압 실린더의 초기 교정 작업의 스테이터스가 영역 (E30) 에 표시된다. 도 14a 의 화면에서는, 초기 교정 작업이 실시되어 있지 않기 때문에, 각 유압 실린더에 대하여 「READY」가 표시된다. 또한, 도 14b 의 화면에서는, 초기 교정 작업이 실시되어 있기 때문에, 각 유압 실린더에 대하여 「OK」가 표시된다.

도 14a 의 화면이 표시되어 있는 경우에는, 표시되어 있는 지시에 따라, 영역 (E31) 에 표시된 「Start」버튼을 예를 들어 0.5 초 이상, 길게 누름으로써 (스텝 S302), 도 14c 에 나타낸 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면으로 천이된다. 한편, 도 14b 의 화면이 표시되어 있는 경우로서, 초기 교정 작업을 실시하는 경우, 영역 (E32) 에 표시된 「Clear」버튼을 예를 들어 0.5 초 이상, 길게 누름으로써, 도 14a 에 나타낸 화면으로 천이된다. 이 경우, 연산부 (33a) 는, 계측용 컨트롤러 (30) 에 대하여, 현재 기록되어 있는 기준 스트로크 (L2) 의 데이터를 리셋하는 지시를 실시한다. 그 결과, 영역 (E30) 의 스테이터스가 모두 「READY」가 된다.

도 14c 에 나타낸 화면에서는, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 화면 중앙에 유압 셔블의 전체 자세를 그래피컬하게 표시하고, 또한 교정 대상의 작업기인 버킷이 다른 작업기와 식별 가능하도록 색이나 색조로 변경하는 것 등의 강조 표시가 이루어진다. 또한, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 이 버킷의 조작 방향을 나타내는 화살표가 표시된다 (스텝 S303). 서비스맨은, 화면 상부에 표시된 작업 내용과 그래피컬 표시를 기초로, 버킷의 스테이터스가 「DIG」로 변할 때까지, 버킷 레버를 「DUMP」방향으로 조작한다. 이 화면 하부에는, 이 작업 단계가 스텝 1 인 것을 나타내고 있다. 그 후, 연산부 (33a) 는, 버킷의 「DUMP」방향에서의 스트로크 엔드 위치가 되어 릴리프 상태가 된 것을 검지하면 (스텝 S304, 예), 도 14d 에 나타낸 화면으로 천이시킨다. 또, 강조 표시를 실시할 때, 교정 대상인 작업기의 색을 변경한다고 기재했지만, 다른 작업기의 색이나 색조를 변경해도 된다.

도 14d 에 나타낸 화면에서는, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 화면 중앙에 유압 셔블의 전체 자세를 그래피컬하게 표시하고, 또한 교정 대상의 작업기인 버킷이 다른 작업기와 식별 가능하도록 색이나 색조로 변경하는 것 등의 강조 표시가 이루어진다. 또한, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 이 버킷의 조작 방향을 나타내는 화살표가 표시된다 (스텝 S305). 서비스맨은, 화면 상부에 표시된 작업 내용과 그래피컬 표시를 기초로, 버킷의 스테이터스가 「OK」로 변할 때까지, 버킷 레버를 「DIG」방향으로 천천히 움직인다. 이 화면 하부에는, 이 작업 단계가 스텝 2 인 것을 나타내고 있다. 연산부 (33a) 는, 버킷의 「DIG」방향으로의 동작 중에 기준 스트로크 (L2) 를 검출하고 (스텝 S306, 예), 추가로 스트로크 엔드 위치가 되어 릴리프 상태가 된 것을 검지하면, 버킷의 스테이터스를 「OK」로 표시하고 (스텝 S307), 이 기준 스트로크 (L2) 를 계측용 컨트롤러 (30) 내에 기록시킨다. 그 후, 다음 초기 교정 대상인 작업기 (아암) 가 있기 때문에 (스텝 S309, 예), 연산부 (22a) 는 도 14e 에 나타낸 화면으로 천이시킨다.

도 14e 에 나타낸 화면에서는, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 화면 중앙에 유압 셔블의 전체 자세를 그래피컬하게 표시하고, 또한 교정 대상의 작업기인 아암이 다른 작업기와 식별 가능하도록 색이나 색조로 변경하는 것 등의 강조 표시가 이루어진다. 또한, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 이 아암의 조작 방향을 나타내는 화살표가 표시된다 (스텝 S303). 서비스맨은, 화면 상부에 표시된 작업 내용과 그래피컬 표시를 기초로, 아암의 스테이터스가 「DIG」로 변할 때까지, 아암 레버를 「DUMP」방향으로 조작한다. 이 화면 하부에는, 이 작업 단계가 스텝 3 인 것을 나타내고 있다. 그 후, 연산부 (33a) 는, 아암의 「DUMP」방향에서의 스트로크 엔드 위치가 되어 릴리프 상태가 된 것을 검지하면 (스텝 S304, 예), 도 14f 에 나타낸 화면으로 천이시킨다.

도 14f 에 나타낸 화면에서는, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 화면 중앙에 유압 셔블의 전체 자세를 그래피컬하게 표시하고, 또한 교정 대상의 작업기인 아암이 다른 작업기와 식별 가능하도록 색이나 색조로 변경하는 것 등의 강조 표시가 이루어진다. 또한, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 이 아암의 조작 방향을 나타내는 화살표가 표시된다 (스텝 S305). 서비스맨은, 화면 상부에 표시된 작업 내용과 그래피컬 표시를 기초로, 아암의 스테이터스가 「OK」로 변할 때까지, 아암 레버를 「DIG」방향으로 천천히 움직인다. 이 화면 하부에는, 이 작업 단계가 스텝 4 인 것을 나타내고 있다. 연산부 (33a) 는, 아암의 「DIG」방향으로의 동작 중에 기준 스트로크 길이 (L2) 를 검출하고 (스텝 S306, 예), 추가로 스트로크 엔드 위치가 되어 릴리프 상태가 된 것을 검지하면, 아암의 스테이터스를 「OK」로 표시하고 (스텝 S307), 이 기준 스트로크 길이 (L2) 를 계측용 컨트롤러 (30) 내에 기록시킨다. 그 후, 다음 초기 교정 대상인 작업기 (붐) 가 있기 때문에 (스텝 S309, 예), 연산부 (33a) 는, 도 14g 에 나타낸 화면으로 천이시킨다.

도 14g 에 나타낸 화면에서는, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 화면 중앙에 유압 셔블의 전체 자세를 그래피컬하게 표시하고, 또한 교정 대상의 작업기인 붐이 다른 작업기와 식별 가능하도록 색이나 색조로 변경하는 것 등의 강조 표시가 이루어진다. 또한, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 이 붐의 조작 방향을 나타내는 화살표가 표시된다 (스텝 S303). 서비스맨은, 화면 상부에 표시된 작업 내용과 그래피컬 표시를 기초로, 붐의 스테이터스가 「DOWN」으로 변할 때까지, 붐 레버를 「UP」방향으로 조작한다. 이 화면 하부에는, 이 작업 단계가 스텝 5 인 것을 나타내고 있다. 그 후, 연산부 (33a) 는, 붐의 「UP」방향에서의 스트로크 엔드 위치가 되어 릴리프 상태가 된 것을 검지하면 (스텝 S304, 예), 도 14h 에 나타낸 화면으로 천이시킨다.

도 14h 에 나타낸 화면에서는, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 화면 중앙에 유압 셔블의 전체 자세를 그래피컬하게 표시하고, 또한 교정 대상의 작업기인 붐이 다른 작업기와 식별 가능하도록 색이나 색조로 변경하는 것 등의 강조 표시가 이루어진다. 또한, 강조 표시 처리부 (33e) 에 의해서, 이 붐의 조작 방향을 나타내는 화살표가 표시된다 (스텝 S305). 서비스맨은, 화면 상부에 표시된 작업 내용과 그래피컬 표시를 기초로, 작업기가 지면에 닿을 때까지, 붐 레버를 「DOWN」방향으로 천천히 움직인다. 이 화면 하부에는, 이 작업 단계가 스텝 6 인 것을 나타내고 있다. 연산부 (33a) 는, 붐의 「DOWN」방향으로의 동작 중에 기준 스트로크 길이 (L2) 를 검출하면 (스텝 S306, 예), 붐의 스테이터스를 「OK」로 표시하고 (스텝 S307), 이 기준 스트로크 길이 (L2) 를 계측용 컨트롤러 (30) 내에 기록시킨다. 그 후, 다음 초기 교정 대상인 작업기는 없으므로 (스텝 S309, 아니오), 연산부 (33a) 는, 도 14i 에 나타낸 화면으로 천이시킨다.

도 14i 에 나타낸 화면에서는, 유압 실린더의 스테이터스가 모두 「OK」이고, 초기 교정 작업이 완료된 것을 나타내는 기재가 표시된다 (스텝 S310). 또한, 버킷, 아암, 붐을 왕복 동작하고, 리셋 위치를 인식하고, 이 왕복 동작 후에, 영역 (E33) 의 체크 버튼을 압하하면, 초기 교정 작업이 완료된다. 그리고, 연산부 (33a) 는, 메뉴 화면으로 되돌아가는 처리를 실시하게 한다.

또, 상기 서술한 초기 교정 작업의 순서는, 버킷, 아암, 붐의 순서로 실시하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 아암에 대한 초기 교정 작업을 실시한 경우, 아암에 대한 초기 교정 작업은 종료한다. 그리고, 초기 교정 작업의 순서에 관계없이, 다른 교정 대상의 초기 교정 작업을 실시하고, 모든 유압 실린더에 대한 초기 교정 작업이 끝난 경우에 도 14i 에 나타낸 화면 표시가 이루어진다.

또한, 교정 대상의 교정이 실패한 경우 (스텝 S306, 아니오), 도 14j 에 나타내는 화면으로 천이된다. 그리고, 연산부 (33a) 는, 영역 (E34) 에 에러 코드를 표시한다 (스텝 S308). 이것에 의해 에러 코드에 대응하는 에러 내용 및 대응 내용을 알 수 있다. 이 에러 코드에 대한 에러 내용 및 대응 내용을 자동적으로 화면 상에 표시하도록 해도 된다. 또, 교정 대상의 교정이 실패한 경우, 기준 스트로크 길이 (L2) 는 갱신되지 않고, 현재 기억되어 있는 기준 스트로크 길이 (L2) 가 유지된다.

또, 연산부 (33a) 는, 유압 실린더의 초기 교정 작업이 미완료인 경우에, 보지부 (33d) 를 통하여 주의를 재촉하는 경보를 발한다. 연산부 (33a) 는, 계측용 컨트롤러 (30) 내에 기준 스트로크 길이 (L2) 가 모두 기록되어 있는지의 여부에 따라 초기 교정 작업이 미완료인지의 여부를 판단한다.

또한, HMI 모니터 (33) 가 위치 정보 검출 장치 (19) 및 안테나 (9) 를 경유하여 통신 위성으로부터의 정보를 수신 가능한 경우, 위치 정보 검출 장치 (19) 는, 수신한 위치 정보를 기초로 유압 셔블 (1) 의 위치 및 방향을 연산하고, 차체 위치 정보로서 메인 컨트롤러 (32) 및 HMI 모니터 (33) 에 출력한다. 한편, 작업기 (4) 의 날끝의 수평 및 수직 위치에 관한 작업 위치 정보는, 계측용 컨트롤러 (30) 에서 취득되고, 메인 컨트롤러 (32) 및 HMI 모니터 (33) 에 출력된다. 메인 컨트롤러 (32) 및 HMI 모니터 (33) 는, 이들 차량 위치 정보, 작업 위치 정보를 기초로, 나아가서는 3 차원 작업 정보를 기초로, 작업기 (4) 의 날끝을 자동 제어할 수 있다. 초기 교정 작업 중에, 메인 컨트롤러 (32) 와 HMI 모니터 (33) 사이에서 통신 에러가 발생한 경우, 팝업 에러 화면이 표시 화면 상에 표시된다. 이 경우, 팝업 에러 화면의 「되돌아간다」에 대응하는 버튼을 압하함으로써, 초기 교정 처리는 중지되고, 메뉴 화면으로 되돌아간다. 이 경우, 에러 해제 후에 다시 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면을 사용한 초기 교정 작업을 실시하게 된다.

이 실시형태 2 에서는, HMI 모니터 (33) 의 연산부 (33a) 가 작업기의 동작 상태의 검출 및 조작부 (33c) 의 입력을 기초로, 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면을 천이시키고, 추가로 교정 결과인 기준 스트로크 길이 (L2) 의 기록을 실시시키고, 추가로 에러 화면을 표시시키는 제어를 실시하도록 하고 있다. 이 결과, 서비스맨은, 이 스트로크 초기 교정 작업 지원 화면에 따라서 작업기를 조작하고, 조작부 (33c) 로부터 간단한 입력을 실시하는 것만으로 초기 교정 작업을 완료할 수 있다.

또, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에서는, 리셋 센서에 의한 리셋, 또는 스트로크 엔드에서의 리셋은, 양 스트로크 방향이 아니라, 일 방향의 스트로크 방향만의 동작에 대하여 리셋 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 리셋 위치는, 방향성을 갖는 것과 리셋 처리를 방향마다 처리하지 않으면 안되어, 처리 자체가 복잡해지기 때문이다. 예를 들어, 버킷 실린더 (4d), 아암 실린더 (4e) 는, 실린더의 신장 방향으로만 리셋 처리를 실시하고, 붐 실린더 (4f) 는, 실린더의 단축 방향으로만 리셋 처리를 실시하도록 한다. 붐 실린더 (4f) 의 리셋 처리를 실린더의 단축 방향에서 실시하는 것은, 붐 실린더 (4f) 의 축소측 스트로크단은, 작업기가 그라운드 레벨보다 하방에 위치하므로, 통상, 이용할 수 없기 때문이다. 또한, 실시형태 2 에서는, HMI 모니터 (33) 에 초기 교정 작업 지원 화면을 표시하고 있지만, 스탠더드 모니터 (31) 에 초기 구성 작업 지원 화면을 표시시켜도 된다.

1 : 유압 셔블
1a : 차량 본체
2 : 하부 주행체
2a : 이대
3 : 상부 선회체
3a : 엔진
4 : 작업기
4a : 붐
4b : 아암
4c : 버킷
4d : 버킷 실린더
4e : 아암 실린더
4f : 붐 실린더
4X : 실린더 튜브
4W : 실린더 헤드
4Y : 실린더 로드
4V : 피스톤
5 : 캡
6 : 엔진룸
7 : 카운터 웨이트
8 : 운전석
9 : 안테나
10 : 스트로크 센서
11 : 회전 롤러
12 : 회전 중심축
13 : 회전 센서부
13a : 자석
13b : 홀 IC
14 : 케이스
19 : 위치 정보 검출 장치
20 : 로터리 인코더
20a : 자력 센서
25 : 원반부
25a, 25b : 투과부
26 : 발광부
27 : 수광부
27a : 수광 소자
30 : 계측용 컨트롤러
30a : 스트로크 엔드 검출 처리부
30b : 교정 처리부
30c : 오동작 검출 처리부
31 : 스탠더드 모니터
31a, 33a : 연산부
31b, 33b : 표시부
31c, 33c : 조작부
31d, 33d : 보지부
31e : 교정 무효 설정부
32 : 메인 컨트롤러
33 : HMI 모니터
33e : 강조 표시 처리부
40H : 로드측 유실
40B : 캡측 유실
61 : 자력 센서
63 : 자석
101, 101R, 101L : 조작 레버 장치
101Ra, 101Rb : 조작 레버
101Rb, 101Lb : 검출부
102 : 제어 밸브
103 : 유압 펌프
103a : 사판
104 : 서보 기구
105 : 엔진 구동 기구
106 : 토출 유로
107, 108 : 유로
109 : 배터리
110 : 엔진 키 스위치
d : 회전 반경
E1 ∼ E8, E10, E12, E22, E30 ∼ E34 : 영역
F1, F2, F5 : 펑션 키
L : 스트로크 길이
L1 : 계측 스트로크 길이
L2 : 기준 스트로크 길이
L3 : 차분
N : 네트워크
PA, PB : 장착핀

Claims

차량 본체에 대하여 순차적으로, 회동 가능하게 지지되는 가동부와,
상기 차량 본체와 가동부 사이 혹은 상기 가동부 사이에 배치되고 상기 가동부를 회동 가능하게 지지하는 유압 실린더와,
상기 유압 실린더에 배치되고 상기 유압 실린더의 스트로크 길이를 계측하는 스트로크 센서와,
상기 스트로크 센서에 의한 상기 스트로크 길이의 계측값을 리셋하는 리셋 기준점을 계측하는 리셋 센서와,
상기 유압 실린더의 스트로크 엔드 위치를 검출하는 스트로크 엔드 검출 처리부와,
상기 리셋 기준점 및/또는 상기 스트로크 엔드 위치를 검출한 경우에, 상기 스트로크 길이의 계측값을 교정하는 교정 처리부와,
상기 스트로크 센서에 의한 스트로크 길이의 계측값 및 상기 교정 처리부에 의한 교정 상태를 적어도 화면 표시하는 모니터를 구비한 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 모니터는, 상기 교정 처리부에 의해 연산된 보정값을 표시하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 모니터는, 시계열로 연속되는 복수의 상기 보정값을 표시하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리셋 센서는, 상기 가동부의 회동 각도를 계측하는 로터리 인코더이고,
상기 리셋 기준점은, 스트로크 엔드 이외의 중간 리셋 위치인 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리셋 센서는, 상기 유압 실린더의 실린더 튜브의 외주에 설치되고, 상기 유압 실린더의 로드 선단의 피스톤에 배치된 자석을 검출하는 자력 센서이고,
상기 리셋 기준점은, 스트로크 엔드 이외의 중간 리셋 위치인 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치.
유압 실린더에 배치된 스트로크 센서에 의해 상기 유압 실린더의 스트로크 길이를 계측할 때, 상기 스트로크 길이의 교정을 실시하기 위해, 리셋 센서에 의한 리셋 기준점 및/또는 상기 유압 실린더의 스트로크 엔드 위치를 검출하는 검출 스텝과,
상기 스트로크 센서에 의한 스트로크 길이의 계측값, 및 상기 검출 스텝의 검출 결과를 기초로 한 상기 스트로크 길이의 교정 상태를 적어도 화면 표시하는 표시 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법.