KR20170129161A

KR20170129161A - 쇼벨

Info

Publication number: KR20170129161A
Application number: KR1020177027083A
Authority: KR
Inventors: 타카아키 모리모토
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-11-24
Also published as: EP3272951A4; US10202742B2; JPWO2016148242A1; CN107407077B; WO2016148242A1; JP6513787B2; CN107407077A; EP3272951A1; US20180002900A1

Abstract

머신가이던스 기능을 갖는 머신가이던스장치를 구비하는 쇼벨로서, 상기 머신가이던스 기능은, 엔드어태치먼트의 작업부위가 굴삭목표면까지 소정의 거리 이내로 가까워지면, 통보음을 발하여 음성가이던스를 행하고, 상기 굴삭목표면의 연장방향에 설정한 연장면을 따른 영역에 있어서도, 엔드어태치먼트의 작업부위가 상기 연장면까지 소정의 거리 이내로 가까워지면, 통보음을 발하여 음성가이던스를 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨이다.

Description

쇼벨

본 발명은 머신가이던스 기능을 갖는 쇼벨에 관한 것이다.

건설기계로서의 쇼벨의 조종자에게는, 어태치먼트에 의한 굴삭 등의 작업을 효율적이고 또한 정확하게 행하기 위하여, 숙련된 조종기술이 요구된다. 따라서, 쇼벨의 조종경험이 적은 조종자이더라도 작업을 효율적이고 또한 정확하게 행할 수 있도록, 쇼벨의 조종을 가이드하는 기능(머신가이던스라고 칭함)이 마련된 쇼벨이 있다.

예를 들면, 쇼벨의 머신가이던스로서, 굴삭작업이 행해지고 있는 부분의 단면과 굴삭툴을 화상으로써 표시장치 상에 표시하여, 시각적으로 작업을 가이던스하는 표시시스템이 알려져 있다(예를 들면, 인용문헌 1 참조). 이 표시시스템에서는, 예를 들면 굴삭목표선이 굴삭하는 부분의 단면 상에 표시되고, 이 굴삭목표선에 대한 버킷의 위치도 함께 표시된다. 예를 들면 버킷의 치선(齒先)이 굴삭목표선을 따라 이동하고 있는지 여부를 표시장치 상에서 확인할 수 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2014-148893호

상술한 표시시스템에서는, 굴삭면의 경사가 단면 상에서 변화한 부분(예를 들면, 경사면에서 수평면으로 변화한 부분)에 대해서는, 단지 굴삭목표선의 연장선을 예를 들면 점선으로 표시할 뿐이다. 즉, 예를 들면 목표굴삭면의 경사가 단면 상에서 변화한 부분이 있는 경우에도, 한 개의 굴삭목표선 및 그 연장선을 표시하여 가이던스할 뿐이며, 경사가 변화한 부분을 통지하는 가이던스는 행해지지 않는다.

일 실시형태는, 단면에 있어서의 굴삭목표선이 굴곡된 부분에 있어서도, 적격한 조작의 가이던스를 행할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 머신가이던스 기능을 갖는 머신가이던스장치를 구비하는 쇼벨이 제공된다. 상기 머신가이던스 기능은, 엔드어태치먼트의 작업부위가 굴삭목표면까지 소정의 거리 이내로 가까워지면, 통보음을 발하여 음성가이던스를 행하고, 상기 굴삭목표면의 연장방향에 설정한 연장면을 따른 영역에 있어서도, 엔드어태치먼트의 작업부위가 상기 연장면까지 소정의 거리 이내로 가까워지면, 통보음을 발하여 음성가이던스를 행한다.

개시된 실시형태에 의하면, 단면에 있어서의 굴삭목표선이 굴곡된 부분에 있어서도 적격한 조작의 가이던스를 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 컨트롤러 및 머신가이던스장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 버킷에 의한 작업을 가이드할 때의 가이던스처리의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 버킷에 의한 작업을 가이드할 때의 가이던스처리의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 버킷에 의한 작업을 가이드할 때의 가이던스처리의 또 다른 예를 설명하기 위한 도이다.

도 1은 일 실시형태에 의한 쇼벨의 측면도이다. 쇼벨의 하부 주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부 선회체(3)가 탑재된다. 상부 선회체(3)에는 붐(4)이 장착된다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착된다. 엔드어태치먼트로서, 경사면(법면)용 버킷, 준설용(浚渫用) 버킷 등이 이용되어도 된다.

붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례로서 굴삭어태치먼트를 구성하고, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압 구동된다. 붐(4)에는 붐각도센서(S1)가 장착되고, 암(5)에는 암각도센서(S2)가 장착되며, 버킷(6)에는 버킷각도센서(S3)가 장착된다. 굴삭어태치먼트에는, 버킷틸트기구가 마련되어도 된다. 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)를 "자세센서"라고 칭하는 경우도 있다.

붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 회동(回動)각도를 검출한다. 본 실시형태에서는, 붐각도센서(S1)는, 수평면에 대한 경사를 검출하여, 상부 선회체(3)에 대한 붐(4)의 회동각도를 검출하는 가속도센서이다. 암각도센서(S2)는, 암(5)의 회동각도를 검출한다. 본 실시형태에서는, 암각도센서(S2)는, 수평면에 대한 경사를 검출하여, 붐(4)에 대한 암(5)의 회동각도를 검출하는 가속도센서이다. 버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)의 회동각도를 검출한다. 본 실시형태에서는, 버킷각도센서(S3)는, 수평면에 대한 경사를 검출하여, 암(5)에 대한 버킷(6)의 회동각도를 검출하는 가속도센서이다. 굴삭어태치먼트가 버킷틸트기구를 구비하는 경우, 버킷각도센서(S3)는, 틸트축을 중심으로 한 버킷(6)의 회동각도를 추가적으로 검출한다. 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)는, 가변저항기를 이용한 퍼텐쇼미터, 대응하는 유압실린더의 스트로크 양을 검출하는 스트로크센서, 연결핀을 중심으로 한 회동각도를 검출하는 로터리인코더 등이어도 된다.

상부 선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진(11) 등의 동력원이 탑재된다. 또, 상부 선회체(3)에는 기체경사센서(S4)가 장착된다. 기체경사센서(S4)는, 수평면에 대한 상부 선회체(3)의 경사를 검출하는 센서이다. 기체경사센서(S4)를 "자세센서"라고 칭하는 경우도 있다.

캐빈(10) 내에는, 입력장치(D1), 음성출력장치(D2), 표시장치(D3), 기억장치(D4), 게이트로크레버(D5), 컨트롤러(30), 및 머신가이던스장치(50)가 설치된다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨의 구동제어를 행하는 주(主)제어부로서 기능한다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU 및 내부 메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성된다. 컨트롤러(30)의 각종 기능은, CPU가 내부 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

머신가이던스장치(50)는, 쇼벨의 조작을 가이드하는 머신가이던스 기능을 갖는다. 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면 조작자가 설정한 목표지형의 표면과 버킷(6)의 선단(치선)위치의 연직방향에 있어서의 거리를 시각적으로 또한 청각적으로 조작자에게 알린다. 이로써, 머신가이던스장치(50)는 조작자에 의한 쇼벨의 조작을 가이드한다. 다만, 머신가이던스장치(50)는, 그 거리를 시각적으로 조작자에게 알리기만 해도 되고, 청각적으로 조작자에게 알리기만 해도 된다. 구체적으로는, 머신가이던스장치(50)는, 컨트롤러(30)와 마찬가지로, CPU 및 내부 메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성된다. 머신가이던스장치(50)의 각종 기능은 CPU가 내부 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 머신가이던스장치(50)는, 컨트롤러(30)와는 별개로 마련되어도 되고, 혹은 컨트롤러(30)에 포함되어 있어도 된다.

입력장치(D1)는, 쇼벨의 조작자가 머신가이던스장치(50)에 각종 정보를 입력하기 위한 장치이다. 본 실시형태에서는, 입력장치(D1)는, 표시장치(D3)의 표면에 장착되는 멤브레인스위치이다. 입력장치(D1)로서 터치패널 등을 이용해도 된다.

음성출력장치(D2)는, 머신가이던스장치(50)로부터의 음성출력지령에 따라 각종 음성정보를 출력한다. 본 실시형태에서는, 음성출력장치(D2)로서, 머신가이던스장치(50)에 직접 접속되는 차재 스피커가 이용된다. 다만, 음성출력장치(D2)로서 버저 등의 통보기가 이용되어도 된다.

표시장치(D3)는, 머신가이던스장치(50)로부터의 지령에 따라 각종 화상정보를 출력한다. 본 실시형태에서는, 표시장치(D3)로서, 머신가이던스장치(50)에 직접 접속되는 차재 액정디스플레이가 이용된다.

기억장치(D4)는, 각종 정보를 기억하기 위한 장치이다. 본 실시형태에서는, 기억장치(D4)로서, 반도체 메모리 등의 불휘발성 기억매체가 이용된다. 기억장치(D4)는, 머신가이던스장치(50) 등이 출력하는 각종 정보를 기억한다.

게이트로크레버(D5)는, 쇼벨이 잘못 조작되는 것을 방지하는 기구이다. 본 실시형태에서는, 게이트로크레버(D5)는, 캐빈(10)의 도어와 운전석의 사이에 배치된다. 캐빈(10)으로부터 조작자가 퇴출(退出)할 수 없도록 게이트로크레버(D5)가 당겨 올려진 경우에, 각종 조작장치는 조작 가능해진다. 한편, 캐빈(10)으로부터 조작자가 퇴출할 수 있도록 게이트로크레버(D5)가 눌러 내려진 경우에는, 각종 조작장치는 조작 불가능하게 된다.

도 2는 도 1의 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선(破線), 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타난다.

엔진(11)은 쇼벨의 동력원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 엔진부하의 증감에 관계없이 엔진회전수를 일정하게 유지하는 아이소크로너스 제어를 채용한 디젤엔진이다. 엔진(11)에 있어서의 연료분사량, 연료분사타이밍, 부스트압 등은 엔진컨트롤러(D7)에 의하여 제어된다.

엔진컨트롤러(D7)는 엔진(11)을 제어하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 엔진컨트롤러(D7)는, 오토아이들링 기능, 오토아이들링스톱 기능 등의 각종 기능을 실행한다.

오토아이들링 기능은, 소정의 조건이 충족된 경우에 엔진회전수를 통상회전수(예를 들면 2000rpm)로부터 아이들링 회전수(예를 들면 800rpm)로 저감시키는 기능이다. 본 실시형태에서는, 엔진컨트롤러(D7)는, 컨트롤러(30)로부터의 오토아이들링 지령에 따라 오토아이들링 기능을 작동시켜 엔진회전수를 아이들링 회전수까지 저감시킨다.

오토아이들링스톱 기능은, 소정의 조건이 충족된 경우에 엔진(11)을 정지시키는 기능이다. 본 실시형태에서는, 엔진컨트롤러(D7)는, 컨트롤러(30)로부터의 오토아이들링스톱 지령에 따라 오토아이들링스톱 기능을 작동시켜 엔진(11)을 정지시킨다.

엔진(11)에는 유압펌프로서의 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속된다. 메인펌프(14)에는 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속된다.

컨트롤밸브(17)는, 쇼벨의 유압계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 우측 주행용 유압모터(1A), 좌측 주행용 유압모터(1B), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회용 유압모터(21) 등의 유압액추에이터는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다.

파일럿펌프(15)에는 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속된다.

조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 유압라인(27) 및 게이트로크밸브(D6)를 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 또, 조작장치(26)는, 유압라인(28)을 통하여 압력센서(29)에 접속된다.

게이트로크밸브(D6)는, 컨트롤밸브(17)와 조작장치(26)를 접속하는 유압라인(27)의 연통·차단을 전환한다. 본 실시형태에서는, 게이트로크밸브(D6)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 유압라인(27)의 연통·차단을 전환하는 전자밸브이다. 컨트롤러(30)는, 게이트로크레버(D5)가 출력하는 상태신호에 근거하여 게이트로크레버(D5)의 상태를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 게이트로크레버(D5)가 당겨 올려진 상태에 있다고 판정한 경우에, 게이트로크밸브(D6)에 대하여 연통지령을 출력한다. 연통지령을 받으면, 게이트로크밸브(D6)는 열려서 유압라인(27)을 연통시킨다. 그 결과, 조작장치(26)에 대한 조작자의 조작이 유효가 된다. 한편, 컨트롤러(30)는, 게이트로크레버(D5)가 눌러 내려진 상태에 있다고 판정한 경우에, 게이트로크밸브(D6)에 대하여 차단지령을 출력한다. 차단지령을 받으면, 게이트로크밸브(D6)는 닫혀서 유압라인(27)을 차단한다. 그 결과, 조작장치(26)에 대한 조작자의 조작이 무효가 된다.

압력센서(29)는, 조작장치(26)의 조작내용을 압력의 형태로 검출한다. 압력센서(29)는, 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

다음으로, 도 3을 참조하면서, 컨트롤러(30) 및 머신가이던스장치(50)에 마련된 각종 기능요소에 대하여 설명한다. 도 3은 컨트롤러(30) 및 머신가이던스장치(50)의 구성을 나타내는 기능블록도이다.

본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 쇼벨 전체의 동작의 제어에 더하여, 머신가이던스장치(50)에 의한 가이던스를 행할지 여부를 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 게이트로크레버(D5)의 상태와 압력센서(29)로부터의 검출신호 등에 근거하여, 쇼벨이 휴지(休止)중인지 여부를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 쇼벨이 휴지중이라고 판정했을 때는, 머신가이던스장치(50)에 의한 가이던스를 중지하도록, 머신가이던스장치(50)에 가이던스중지 지령을 보낸다.

또, 컨트롤러(30)는, 오토아이들링스톱 지령을 엔진컨트롤러(D7)에 대하여 출력할 때에, 가이던스중지 지령을 머신가이던스장치(50)에 대하여 출력해도 된다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 게이트로크레버(D5)가 눌러 내려진 상태에 있다고 판정한 경우에, 가이던스중지 지령을 머신가이던스장치(50)에 대하여 출력해도 된다.

다음으로, 머신가이던스장치(50)에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 입력장치(D1), 및 컨트롤러(30)로부터 출력되는 각종 신호 및 데이터를 수신한다. 머신가이던스장치(50)는, 수신한 신호 및 데이터에 근거하여 어태치먼트(예를 들면, 버킷(6))의 실제의 동작위치를 산출한다. 그리고, 머신가이던스장치(50)는, 어태치먼트의 실제의 동작위치가 목표동작위치와는 다른 경우에, 음성출력장치(D2) 및 표시장치(D3)에 통보지령을 송신하여, 통보를 발령시킨다. 머신가이던스장치(50)와 컨트롤러(30)는, CAN(Controller Area Network)을 통하여 서로 통신 가능하게 접속된다.

머신가이던스장치(50)는, 다양한 기능을 행하는 기능부를 포함한다. 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 어태치먼트의 동작을 가이던스하기 위한 기능부로서, 높이산출부(503), 비교부(504), 통보제어부(505), 가이던스데이터출력부(506), 및 연장선설정부(507)를 포함한다.

높이산출부(503)는, 센서(S1~S4)의 검출신호로부터 산출된 붐(4), 암(5), 버킷(6)의 각도로부터, 버킷(6)의 선단(치선)의 높이를 산출한다. 여기에서는, 버킷(6)의 선단으로 굴삭을 행하기 때문에, 버킷(6)의 선단(치선)은 엔드어태치먼트의 작업부위에 상당한다. 예를 들면, 버킷(6)의 배면으로 토사를 고르게 하는 작업을 할 때는, 버킷(6)의 배면이 엔드어태치먼트의 작업부위에 상당한다. 또, 버킷(6) 이외의 엔드어태치먼트로서 브레이커를 이용한 경우에는, 브레이커의 선단이 엔드어태치먼트의 작업부위에 상당한다.

측위장치(S5)는, 쇼벨의 위치 및 방향을 측정하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 측위장치(S5)는, 전자컴퍼스를 포함한 GNSS 수신기이며, 쇼벨의 존재위치의 위도, 경도, 고도를 측정하고, 또한 쇼벨의 방향을 측정한다. 이로써, 버킷(6)의 선단(치선)의 높이의 위도, 경도, 고도도 측정할 수 있다.

비교부(504)는, 높이산출부(503)가 산출한 버킷(6)의 선단(치선)의 높이와, 가이던스데이터출력부(506)로부터 출력되는 가이던스데이터로 나타나는 버킷(6)의 선단(치선)의 목표높이를 비교한다. GNSS를 이용하는 경우에는, 비교부(504)는, 산출된 버킷(6)의 선단의 높이의 위도, 경도, 고도에 관한 각 좌표를 산출하여, 버킷(6)의 선단의 높이와 굴삭목표선(TL1, TL2)의 좌표의 대비를 행한다.

통보제어부(505)는, 비교부(504)에서의 비교결과에 근거하여, 통보가 필요하다고 판단한 경우에는 통보지령을, 음성출력장치(D2) 및 표시장치(D3)의 양쪽 모두 또는 한쪽에 송신한다. 음성출력장치(D2) 및 표시장치(D3)는, 통보지령을 받으면 소정의 통보를 발하여 쇼벨의 조작자에게 통지한다.

가이던스데이터출력부(506)는, 상술과 같이, 머신가이던스장치(50)의 기억장치에 미리 저장되어 있던 가이던스데이터로부터, 버킷(6)의 목표높이의 데이터를 추출하고, 비교부(504)에 대하여 출력한다. 이때, 굴삭목표선(TL1, TL2)은, 시공면의 위도, 경도, 고도에 관한 각각의 좌표에 대응한 목표지형면의 지형데이터로서 설정되고, 가이던스데이터출력부(506)로부터 출력된다. 또, 가이던스데이터출력부(506)는, 기체경사센서(S4)가 검출한 쇼벨의 경사각에 대응하는 버킷의 목표높이의 데이터를 출력한다.

연장선설정부(507)는, 가이던스데이터출력부(506)가 출력하는 데이터에 있어서, 목표굴삭선의 연장선을 설정하고, 연장선을 포함하는 데이터를 비교부(504)에 출력한다. 연장선의 좌표도, 굴삭목표선(TL1, TL2)에 근거하여 설정된다. 연장선설정부(507)의 기능에 대해서는 후술한다.

다음으로, 머신가이던스장치(50)에 의한 가이던스처리의 일례에 대하여, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 버킷(6)에 의한 작업을 가이드할 때의 가이던스처리의 일례를 설명하기 위한 도이다. 도 4에 나타내는 가이던스처리의 일례는, 굴삭목표면이 굴곡되어 있는 경우의 가이던스처리이다. 굴곡된 굴삭목표면이란, 예를 들면 굴삭면이 경사면에서 수평면으로 이행하는 굴삭작업에 있어서의 목표면이다. 머신가이던스장치(50)의 표시화면 상에서는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 경사면에 상당하는 굴삭목표선(TL1)과 수평면에 상당하는 굴삭목표선(TL2)이 교차하여 굴곡된 하나의 굴삭목표면을 형성하고 있는 것을 의미한다. 즉, 도 4에 있어서, 굴삭목표선(TL1)은 경사진 굴삭목표면을 나타내고, 굴삭목표선(TL2)은 수평인 굴삭목표면을 나타내고 있다. 굴삭목표선(TL1)과 굴삭목표선(TL2)이 교차하는 부분을 굴곡점(B)이라고 칭한다. 굴곡점(B)은 실제로는 점이 아니라, 굴삭목표선(TL1)으로 나타나는 경사면과 굴삭목표선(TL2)으로 나타나는 수평면이 교차한 부분의 교선을 나타내고 있다.

본 실시형태에 의한 가이던스처리에서는, 굴삭목표선(TL1)의 연장방향으로 굵은 점선으로 나타나는 연장선(EL1)이 설정된다. 연장선(EL1)은 굴곡점(B)을 넘어 굴삭목표선(TL1)이 연장된 부분에 상당한다. 연장선(EL1)은, 도 3에 나타나는 가이던스데이터출력부(506)로부터 출력되는 가이던스데이터 중에서, 연장선설정부(507)에 의하여 설정된다. 다만, 가이던스데이터출력부(506)가 갖는 가이던스데이터에 미리 연장선(EL1)이 포함되어 있어도 된다. 다만, 연장선(EL1)은 상술과 같이 굴삭목표선(TL1)으로 나타나는 경사면의 연장면을 나타내고 있다.

본 실시형태에 의한 가이던스처리에서는, 복수의 굴삭목표면으로 형성되는 각도가, 180℃를 넘는 경우에는, 도 4와 같이, 연장면(굴곡점 주의영역)에 근거하여, 가이던스가 실행된다. 다만, 연장면도, 굴곡점 주의영역에 포함된다. 또, 경사면만이 굴삭목표면(TL1)이며, 평면은 굴삭하지 않는 경우도 있다. 따라서, 굴곡부를 형성하는 한쪽의 면이 "굴삭 대상의 면이 아닌" 것도 포함된다.

본 실시형태에 의한 가이던스처리에서는, 도 4에 나타내는 표시가 표시장치의 화면에 표시된다(표시가이던스). 이에 더하여, 본 실시형태에 의하면, 굴삭목표선(TL1, TL2)으로부터 버킷(6)의 치선이 소정 거리(d) 이내에 위치하고 있을 때, 통보음이 발해져 조작자에게 통보가 이루어진다(음성가이던스). 이하, 이때의 통보음을 "목표내 통보음"이라고 칭한다. 목표내 통보음은, 버킷(6)의 치선이 소정 거리(d) 이내에 위치하고 있을 때는, 연속으로 혹은 단속적으로 발해진다. 통보음으로서는, 조작자가 들을 수 있는 소리이면 되고, 버저음이나 경적음과 같이 단순한 소리, 컴퓨터에 의하여 만들어지는 합성음, 인간의 음성 등 어떠한 소리여도 된다.

또, 굴삭목표선(TL1, TL2)으로부터 버킷(6)의 치선까지의 거리가 소정 거리(d)를 넘고 있을 때, 목표내 통보음과는 다른 통보음(이하, "목표외 통보음"이라고 칭함)이 발해지는 것으로 해도 된다. 목표내 통보음과 목표외 통보음의 상이는, 들어서 구별할 수 있는 정도이면 된다. 그와 같은 상이로서, 예를 들면 음색의 차이, 음정의 차이, 단속시간의 차이 등 다양한 상이가 있다.

본 실시형태에 의한 가이던스처리에서는, 버킷(6)의 치선이 연장선(EL1)을 따라 이동하고 있는 경우에도, 굴삭목표선(TL1)을 따라 이동하고 있을 때와 동일한 음성가이던스를 행한다. 단, 이 경우의 목표내 통보음 및 목표외 통보음은, 굴삭목표선(TL1)을 따라 이동하고 있을 때 발해지는 목표내 통보음 및 목표외 통보음과는 다른 통보음으로 설정한다(이하, "연장선 목표내 통보음" 및 "연장선 목표외 통보음"이라고 칭함). 연장선 목표내 통보음 및 연장선 목표외 통보음은, 목표내 통보음 및 목표외 통보음과는 각각 다른 통보음으로 설정된다. 통보음의 상이로서, 예를 들면 음색의 차이, 음정의 차이, 단속시간의 차이 등 다양한 상이가 있다.

연장선(EL1)을 따라 이동하고 있는 경우에도 상술과 같은 음성가이던스를 행함으로써, 쇼벨의 조작자는, 통보음이 변화하는 것에 의하여, 버킷(6)의 치선이 연장선(EL1)을 따른 위치가 된 것을 용이하게 인식할 수 있다. 이로써, 쇼벨의 조작자는, 가이던스의 표시화면을 보지 않아도, 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)을 통과한 곳에 위치하고 있는 것을 용이하게 인식할 수 있어, 버킷(6)의 조작을 굴삭목표선(TL2)을 따른 방향으로 변경해야 한다는 것을 인식할 수 있다.

구체적으로는, 버킷(6)을 굴삭목표선(TL1)을 따라 이동시키고(경사면 굴삭동작), 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)을 지나면, 통보음이 목표내 통보음 또는 목표외 통보음으로부터 연장선 목표내 통보음 또는 연장선 목표외 통보음으로 변화한다. 따라서, 조작자는 버킷(6)을 이번에는 굴삭목표선(TL2)을 따르도록 이동시킨다(수평예인동작).

또, 본 실시형태에 의한 가이던스처리에서는, 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)의 근방(예를 들면, 버킷(6) 1개분의 치선부터 링크부(내측)까지의 거리)에 위치하고 있을 때는, 이것을 나타내는 통보음이 발해지는 것으로 해도 된다. 이때의 통보음은, 목표내 통보음 및 목표외 통보음과는 다른 소리이다(이하, "굴곡점 통보음"이라고 칭함). 굴곡점 통보음과 다른 통보음(목표내 통보음, 목표외 통보음, 연장선 목표내 통보음, 및 연장선 목표외 통보음)의 상이는, 들어서 구별할 수 있는 정도이면 된다. 그와 같은 상이로서, 예를 들면 음색의 차이, 음정의 차이, 단속시간의 차이 등 다양한 상이가 있다. 굴곡점 통보음을 들으면, 쇼벨의 조작자는, 머신가이던스의 표시화면을 보지 않아도, 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)에 위치하고 있는 것을 용이하게 인식할 수 있어, 버킷(6)의 조작을 변경해야 한다는 것을 인식할 수 있다. 다만, 굴곡점(B)의 근방의 거리에 대해서는, 화면에 따라 임의로 설정할 수 있다.

구체적으로는, 버킷(6)을 굴삭목표선(TL1)을 따라 이동시키고(경사면 굴삭동작), 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)의 근방에 접어들면, 통보음이 목표내 통보음 또는 목표외 통보음으로부터 굴곡점 통보음으로 변화한다. 따라서, 조작자는 버킷(6)을 이번에는 굴삭목표선(TL2)을 따르도록 이동시킨다(수평예인동작).

다만, 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)을 통과하면, 굴곡점 통보음은 발해지지 않게 되고, 통상의 음성가이던스처리가 이루어진다. 즉, 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)을 통과한 후, 굴삭목표선(TL2)을 따라 이동할 때에는, 굴삭목표선(TL2)으로부터 버킷(6)의 치선이 소정 거리(d) 이내에 있을 때, 목표내 통보음이 발해져 조작자에게 통보가 이루어진다. 또, 굴삭목표선(TL2)을 따라 이동할 때에, 굴삭목표선(TL2)으로부터 버킷(6)의 치선까지의 거리가 소정 거리(d)를 넘고 있으면, 목표외 통보음이 발해져 조작자에게 통보가 이루어진다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 가이던스처리의 다른 예에 대하여, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5를 참조하여 설명하는 가이던스처리는, 도 4를 참조하여 설명한 가이던스처리와 기본적으로 동일하지만, 굴삭목표선(TL2)에도 연장선(EL2)을 설정한 것이 다르다. 즉, 도 5를 참조하여 설명하는 가이던스처리에서는, 굴삭목표선(TL2)으로 나타나는 수평면에 대해서도, 연장선(EL2)으로 나타나는 연장면이 설정된다.

본 가이던스처리에서는, 연장선(EL2)을 따른 영역에 있어서도, 상술과 같은 음성가이던스가 행해진다. 즉, 버킷(6)의 치선이 연장선(EL2)을 따라 이동하고 있는 경우에도, 굴삭목표선(TL2)을 따라 이동하고 있을 때와 동일한 음성가이던스를 행한다. 단, 이 경우의 목표내 통보음 및 목표외 통보음은, 굴삭목표선(TL2)을 따라 이동하고 있을 때 발해지는 목표내 통보음 및 목표외 통보음과는 다른 통보음으로 설정한다(이하, "연장선 목표내 통보음" 및 "연장선 목표외 통보음"이라고 칭함). 연장선 목표내 통보음 및 연장선 목표외 통보음은, 목표내 통보음 및 목표외 통보음과는 각각 다른 통보음으로 설정된다. 통보음의 상이로서, 예를 들면 음색의 차이, 음정의 차이, 단속시간의 차이 등 다양한 상이가 있다.

쇼벨의 치선이 연장선(EL2)을 따라 이동하고 있는 경우에도 상술과 같은 음성가이던스를 행함으로써, 쇼벨의 조작자는, 통보음이 변화하는 것에 의하여, 버킷(6)의 치선이 굴삭목표선(TL2)으로부터 벗어나 연장선(EL2)을 따른 위치가 된 것을 용이하게 인식할 수 있다. 이로써, 쇼벨의 조작자는, 가이던스의 표시화면을 보지 않아도, 버킷(6)의 치선이 굴곡점(B)을 통과한 곳에 위치하고 있는 것을 용이하게 인식할 수 있어, 버킷(6)의 조작을 굴삭목표선(TL2)에 상당하는 부분으로 되돌려야 한다는 것을 인식할 수 있다.

다만, 굴곡점(B)의 근방에서는, 연장선(EL1)에 대한 음성가이던스와 연장선(EL2)에 대한 음성가이던스가 동시에 이루어질 우려가 있다. 따라서, 연장선(EL1)에 대한 음성가이던스와 연장선(EL2)에 대한 음성가이던스 중 어느 것을 우선시할지에 대하여, 굴삭작업의 조건 등을 고려하여 미리 결정해 두는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 가이던스처리의 또 다른 예에 대하여, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6을 참조하여 설명하는 가이던스처리는, 수평면에서 경사면으로 이행하는 부분에 있어서의 음성가이던스이다.

쇼벨에 의한 굴삭작업에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 경사면의 굴삭에서 수평면의 굴삭으로 이행하는 경우가 있다. 즉, 도 6에 나타내는 단면표시에 있어서, 굴삭목표선(TL1)과 굴삭목표선(TL2)으로 나타나는 굴곡된 굴삭목표면을 따라 버킷(6)을 조작하는 굴삭작업이다. 이 경우, 굴삭목표선(TL1)의 연장선(EL1)은 지중(地中)에 뻗어있게 되고, 연장선(EL1)이 뻗어 있는 부분은 굴삭하는 부분이 아니다(즉, 버킷(6)의 치선이 진행해야 할 부분이 아니다). 마찬가지로, 굴삭목표선(TL2)의 연장선(EL2)도 지중이며, 연장선(EL2)이 뻗어 있는 부분은 굴삭하는 부분이 아니다(즉, 버킷(6)의 치선이 진행해야 할 부분이 아니다).

다만, 굴삭목표선(TL1)과 굴삭목표선(TL2)이 하나의 굴곡된 굴삭목표선이라고 간주한 경우는, 굴곡점(B)은 굴삭목표면의 굴곡부를 나타내게 된다. 한편, 굴삭목표선(TL1)과 굴삭목표선(TL2)의 각각을 하나의 굴삭목표선으로 간주한 경우, 굴곡점(B)은 굴삭목표선(TL1)이 나타내는 굴삭목표면과 굴삭목표선(TL2)이 나타내는 굴삭목표면이 교차하는 교차부를 나타내게 된다.

따라서, 본 가이던스처리에서는, 굴삭목표선(TL1, TL2)의 연장선(EL1, EL2)이 지중에 뻗어 있다고 판단하면, 연장선(EL1, EL2)을 따른 음성가이던스를 행하지 않는다. 그 대신에, 버킷(6)의 치선이 굴삭목표선(TL1)과 굴삭목표선(TL2)이 교차하는 굴곡점(B)의 근방의 영역에 진입하면, 도 4를 참조하면서 설명한 바와 같이, 그것을 통보하는 음성가이던스를 행한다. 여기에서, 굴곡점(B)의 근방의 영역이란, 도 6에 나타내는 예에서는, 굴곡점(B)으로부터 등거리의 범위인 부채형(원호)(CR)으로 나타난 영역이다. 굴곡점(B)의 근방의 영역은, 부채형(원호)(CR)에 한정되지 않고, 굴곡점(B)으로부터 뻗어 있는 굴삭목표선(TL1)과 굴삭목표선(TL2)으로 형성되는 마름모꼴형(DA)으로 해도 된다. 이하, 도 6의 부호 CR(DA)로 나타내는 영역을 "굴곡점 주의영역"이라고도 한다.

본 실시형태에 의한 가이던스처리에서는, 복수의 굴삭목표면으로 형성되는 각도가, 180℃ 미만인 경우에는, 도 6과 같이, 굴곡부의 근방에 형성된 굴곡점 주의영역에 근거하여, 가이던스가 실행된다. 또, 경사면만이 굴삭목표면(TL1)이며, 평면은 굴삭하지 않는 경우도 있다. 따라서, 굴곡부를 형성하는 한쪽의 면이 "굴삭 대상의 면이 아닌" 것도 포함된다.

구체적으로는, 버킷(6)을 굴삭목표선(TL1)을 따라 이동시키고(경사면 굴삭동작), 버킷(6)의 치선이 부채형(원호)(CR)으로 나타난 영역에 진입하면, 통보음이 목표내 통보음 또는 목표외 통보음으로부터 굴곡점 통보음으로 변화한다. 따라서, 조작자는 버킷(6)을 이번에는 굴삭목표선(TL2)을 따르도록 이동시킨다(수평예인동작).

다만, 버킷(6)의 치선이 부채형(원호)(CR)으로 나타난 영역을 통과하면, 굴곡점 통보음은 발해지지 않게 되고, 통상의 음성가이던스처리가 이루어진다. 즉, 버킷(6)의 치선이 부채형(원호)(CR)으로 나타난 영역을 통과한 후, 굴삭목표선(TL2)을 따라 이동할 때에는, 굴삭목표선(TL2)으로부터 버킷(6)의 치선이 소정 거리 이내에 있을 때, 목표내 통보음이 발해져 조작자에게 통보가 이루어진다. 또, 굴삭목표선(TL2)을 따라 이동할 때에, 굴삭목표선(TL2)으로부터 버킷(6)의 치선까지의 거리가 소정 거리를 넘고 있으면, 목표외 통보음이 발해져 조작자에게 통보가 이루어진다.

연장선(EL1, EL2)은 연장선설정부(507)에 의하여 설정되지만, 본 가이던스처리에서는, 연장선설정부(507)에 있어서, 연장선(EL1, EL2)이 지중에 뻗어 있는지 여부가 판정된다. 그리고, 연장선(EL1, EL2)이 지중에 뻗어 있다고 판정하면, 연장선설정부(507)는 그것을 나타내는 정보를 통보제어부(505)에 보낸다. 그리고, 통보제어부(505)는, 지중에 뻗어 있다고 판정된 연장선(EL1, EL2)에 대해서는 음성가이던스를 행하지 않는다.

이상, 쇼벨을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태 및 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 비추어, 다양하게 변형 또는 변경하는 것이 가능하다.

본 국제 출원은 2015년 3월 19일에 출원된 일본 특허출원 제2015-056871호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 2015-056871호의 전체 내용을 여기 본 국제 출원에 원용한다.

1 하부 주행체
2 선회기구
3 상부 선회체
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
10 캐빈
11 엔진
14 메인펌프
15 파일럿펌프
16 고압유압라인
17 컨트롤밸브
26 조작장치
29 압력센서
30 컨트롤러
50 머신가이던스장치
503 높이산출부
504 비교부
505 통보제어부
506 가이던스데이터출력부
507 연장선설정부
S1 붐각도센서
S2 암각도센서
S3 버킷각도센서
S4 기체경사센서
D1 입력장치
D2 음성출력장치
D3 표시장치
D4 기억장치
D5 게이트로크레버
D6 게이트로크밸브
D7 엔진컨트롤러

Claims

머신가이던스 기능을 갖는 머신가이던스장치를 구비하는 쇼벨로서,
상기 머신가이던스 기능은,
엔드어태치먼트의 작업부위가 굴삭목표면까지 소정의 거리 이내로 가까워지면, 통보음을 발하여 음성가이던스를 행하고,
상기 굴삭목표면의 연장방향에 설정한 연장면을 따른 영역에 있어서도, 엔드어태치먼트의 작업부위가 상기 연장면까지 소정의 거리 이내로 가까워지면, 통보음을 발하여 음성가이던스를 행하는, 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 굴삭목표면에 관한 통보음은, 상기 연장면에 관한 통보음과는 다른 소리인 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 굴삭목표면에 대하여 경사진 다른 하나의 굴삭목표면이 교차되어 있고, 상기 다른 하나의 굴삭목표면에도 연장면이 설정되며, 상기 머신가이던스 기능은, 어느 쪽의 연장면에 근거하여 음성가이던스를 행할지 여부를 판단하는 쇼벨.
머신가이던스 기능을 갖는 머신가이던스장치를 구비하는 쇼벨로서,
상기 머신가이던스 기능은, 버킷의 치선이 굴삭목표면의 굴곡부의 근방이 되면, 머신가이던스를 행하는, 쇼벨.
제 4 항에 있어서,
버킷의 치선이 굴삭목표면의 굴곡부의 근방이 되면, 굴곡부인 것을 통지하는 음성가이던스를 행하는 쇼벨.
제 4 항에 있어서,
하나의 굴삭목표면과 다른 굴삭목표면이 교차하는 교차부에 버킷의 선단이 가까워지면, 교차부인 것을 통지하는 음성가이던스를 행하는 쇼벨.
제 6 항에 있어서,
버킷의 치선이, 상기 굴곡부 또는 상기 교차부에 형성되는 소정의 영역 내에 진입하면, 굴곡부 또는 교차부인 것을 통지하는 쇼벨.