KR20180097614A - 쇼벨 - Google Patents

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KR20180097614A
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히로유키 츠카모토
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스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 일 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 대하여 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착된 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)을 포함하는 어태치먼트(15)와, 버킷(6)의 위치를 검출하는 엔드어태치먼트위치검출부(S1, S2, S3, 16)와, 덤프트럭(60)의 위치를 검출하는 대상물검출장치(25)와, 엔드어태치먼트위치검출부(S1, S2, S3, 16)로부터 검출한 버킷(6)의 위치와 대상물검출장치(25)로부터 검출한 덤프트럭(60)의 위치의 상대위치관계에 근거하여 어태치먼트(15) 및 상부선회체(3) 중 적어도 일방의 동작을 제어하는 컨트롤러(30)를 갖고 있다.

Description

쇼벨
본 발명은 쇼벨에 관한 것이다.
종래, 쇼벨 등의 건설기계를 조작하는 오퍼레이터는, 예를 들면 굴삭·적재작업을 행할 때, 굴삭한 굴삭토를 덤프트럭에 적재하는 굴삭·적재조작을 행하고 있다. 굴삭·적재조작에서는, 오퍼레이터는, 붐상승선회 시에 어태치먼트(버킷)와 덤프트럭 등의 대상물과의 접촉을 회피할 필요가 있다.
상기의 점을 감안하여, 작업영역 내에 존재하는 대상물의 위치를 검출하고, 어태치먼트가 대상물과 접촉할 가능성이 높다고 판정한 경우에, 선회동작을 정지시키는 쇼벨이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
특허문헌 1: 국제공개공보 제2013/57758호
특허문헌 1의 쇼벨은, 접촉의 가능성이 높다고 판정할 때마다 선회동작을 정지시킨다. 따라서, 오퍼레이터는 굴삭·적재조작을 그때마다 처음부터 다시 해야만 한다. 이로 인하여, 작업효율이 나빠 작업시간이 길어진다.
또, 굴삭·적재조작에서는, 버킷과 덤프트럭의 접촉을 피하기 위하여 버킷을 지나치게 올리면, 배토(排土) 시의 굴삭토의 흩어짐이 커진다는 문제도 있다.
상기 과제를 감안하여, 굴삭·적재조작의 작업효율과 조작성을 향상시킬 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 대하여 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착된 어태치먼트와, 엔드어태치먼트의 위치를 검출하는 엔드어태치먼트위치검출부와, 대상물의 위치를 검출하는 대상물검출장치와, 상기 엔드어태치먼트의 굴삭완료위치와, 상기 대상물의 위치의 상대위치관계에 근거하여, 상기 어태치먼트 및 상기 상부선회체 중 적어도 일방의 동작을 제어하는 제어부를 갖는다.
상술한 수단에 의하여, 굴삭·적재조작의 작업효율과 조작성을 향상시킬 수 있는 쇼벨이 제공된다.
도 1은 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 쇼벨과 덤프트럭의 높이방향 및 가로방향의 위치관계를 나타내는 개략도이다.
도 4는 실시형태에 관한 쇼벨의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 5는 버킷의 위치를 산출하는 개념을 설명하는 어태치먼트의 모식도이다.
도 6은 이동궤적선을 설명하는 모식도이다.
도 7은 다른 실시형태에 관한 쇼벨의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 8은 규정높이를 설명하는 모식도이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 유압쇼벨을 나타내는 측면도이다.
유압쇼벨에서는, 크롤러식의 하부주행체(1) 상에, 선회기구(2)를 개재하여, 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다.
상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)에 의하여 어태치먼트(15)가 구성된다. 또, 붐(4), 암(5), 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재되어 있다. 도 1에서는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)을 나타냈지만, 버킷(6)은, 리프팅마그넷, 브레이커, 포크 등으로 치환되어도 된다.
붐(4)은 상부선회체(3)에 대하여 상하로 회전운동 가능하게 지지되어 있고, 회전운동지지부(관절)에 엔드어태치먼트위치검출부로서의 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 회전운동각도인 붐각도(θ1)(붐(4)을 최대로 하강시킨 상태로부터의 상승각도)를 검출할 수 있다. 붐(4)을 최대로 상승시킨 상태가, 붐각도(θ1)의 최댓값이 된다.
암(5)은 붐(4)에 대하여 회전운동 가능하게 지지되어 있고, 회전운동지지부(관절)에 엔드어태치먼트위치검출부로서의 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 암각도센서(S2)는, 암(5)의 회전운동각도인 암각도(θ2)(암(5)을 최대로 폐쇄한 상태로부터의 개방각도)를 검출할 수 있다. 암(5)을 최대로 개방한 상태가, 암각도(θ2)의 최댓값이 된다.
버킷(6)은 암(5)에 대하여 회전운동 가능하게 지지되어 있고, 회전운동지지부(관절)에 엔드어태치먼트위치검출부로서의 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)의 회전운동각도인 버킷각도(θ3)(버킷(6)을 최대로 폐쇄한 상태로부터의 개방각도)을 검출할 수 있다. 버킷(6)을 최대로 개방한 상태가, 버킷각도(θ3)의 최댓값이 된다.
도 1의 실시형태에서는, 엔드어태치먼트위치검출부로서의 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)의 각각은, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있다. 단, 가속도센서만으로 구성되어 있어도 된다. 또, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9)에 장착된 스트로크센서여도 되고, 로터리인코더, 퍼텐쇼미터 등이어도 된다.
상부선회체(3)에는, 대상물검출장치(25)가 마련되어 있다. 대상물검출장치(25)는, 쇼벨과 대상물의 거리와, 대상물의 높이를 검출한다. 대상물검출장치(25)는 예를 들면 카메라여도 되고, 밀리파레이더여도 된다. 또 카메라와 밀리파레이더의 조합이어도 된다. 대상물검출장치(25)는, 쇼벨의 전방 180도 또는 주위 360도 내의 대상물의 검출이 가능하게 배치되어 있다. 대상물검출장치(25)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 대상물은, 본 실시형태에서는 덤프트럭이지만, 벽, 책 등의 장애물이어도 된다.
상부선회체(3)에는, 상부선회체(3)의 기준방위로부터의 선회각도를 검출하는 엔드어태치먼트위치검출부로서의 선회각센서(16)가 구비되어 있다. 기준방위는, 오퍼레이터에 의하여 설정된다. 선회각센서(16)는, 기준방위로부터의 상대적인 각도를 산출할 수 있다. 선회각센서(16)는 자이로센서여도 된다.
도 2는 본 실시형태에 관한 유압쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 개략도이며, 기계적 동력계, 유압라인, 파일럿라인, 및 전기구동·제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선(破線), 및 점선으로 나타낸다.
유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 유압펌프로서의 메인펌프(12L, 12R)로부터, 센터바이패스관로(40L, 40R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.
센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브 내에 배치된 유량제어밸브(151, 153, 155 및 157)를 연통하는 유압라인이며, 센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브 내에 배치된 유량제어밸브(150, 152, 154, 156 및 158)를 연통하는 유압라인이다.
유량제어밸브(153, 154)는, 메인펌프(12L, 12R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출시키기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
유량제어밸브(155, 156)는, 메인펌프(12L, 12R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출시키기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
유량제어밸브(157)는, 메인펌프(12L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(21)로 순환시키기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
유량제어밸브(158)는, 메인펌프(12R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)에 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출시키기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
레귤레이터(13L, 13R)는, 메인펌프(12L, 12R)의 토출압에 따라 메인펌프(12L, 12R)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절함으로써(예를 들면, 전체마력제어에 의하여), 메인펌프(12L, 12R)의 토출량을 제어한다.
붐조작레버(16A)는, 붐(4)의 상승하강을 조작하기 위한 조작장치로서, 파일럿펌프(14)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 붐유량제어밸브(154)의 좌우 어느 한쪽의 파일럿포트에 도입시킨다. 이로써, 붐유량제어밸브(154) 내의 스풀의 스트로크가 제어되고, 붐실린더(7)에 공급되는 유량이 제어된다.
압력센서(17A)는, 붐조작레버(16A)에 대한 오퍼레이터의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 제어부로서의 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작내용은, 예를 들면 레버조작방향 및 레버조작량(레버조작각도)이다.
선회조작레버(19A)는, 선회용 유압모터(21)를 구동시켜 선회기구(2)를 동작시키는 조작장치로서, 파일럿펌프(14)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 선회유량제어밸브(157)의 좌우 어느 한쪽의 파일럿포트에 도입시킨다. 이로써, 선회유량제어밸브(157) 내의 스풀의 스트로크가 제어되고, 선회용 유압모터(21)에 공급되는 유량이 제어된다.
압력센서(20A)는, 선회조작레버(19A)에 대한 오퍼레이터의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 제어부로서의 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
좌우주행레버(또는 페달), 암조작레버, 버킷조작레버(모두 도시하지 않음)는 각각, 하부주행체(1)의 주행, 암(5)의 개폐, 버킷(6)의 개폐를 조작하기 위한 조작장치이다. 이들 조작장치는, 붐조작레버(16A)와 동일하게, 파일럿펌프(14)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량(또는 페달 조작량)에 따른 제어압을 유압액추에이터의 각각에 대응하는 유량제어밸브의 좌우 어느 한쪽의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 이들 조작장치의 각각에 대한 오퍼레이터의 조작내용은, 압력센서(17A)와 동일하게, 대응하는 압력센서에 의하여 압력의 형태로 검출되고, 검출값이 컨트롤러(30)에 대하여 출력된다.
컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 압력센서(17A, 20A), 붐실린더압센서(18a), 토출압센서(18b), 네거티브컨트롤압센서(도시하지 않음) 등의 다른 센서의 출력을 수신하고, 적절히 엔진(11), 레귤레이터(13R, 13L) 등에 대하여 제어신호를 출력한다.
컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L)에 제어신호를 출력하고, 선회유량제어밸브(157)에 대한 제어압을 조정하여, 상부선회체(3)의 선회동작을 제어한다. 또, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50R)에 제어신호를 출력하고, 붐유량제어밸브(154)에 대한 제어압을 조정하여, 붐(4)의 붐상승동작을 제어한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L, 50R)에 의하여, 버킷(6)과 덤프트럭의 상대위치관계에 근거하여, 붐유량제어밸브(154)와 선회유량제어밸브(157)에 관한 제어압을 조정한다. 레버조작에 의한 붐상승선회동작을 적절히 지원하기 때문이다. 감압밸브(50L, 50R)는 전자비례밸브여도 된다.
여기에서, 도 3을 참조하여, 어태치먼트(15)와 덤프트럭(60)의 높이방향 및 가로방향의 위치관계에 대하여 설명한다.
붐(4)이, y축에 평행한 요동중심(J)을 중심으로 하여, 상하로 요동한다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되어 있고, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4)의 기부(基部)(P1), 붐(4)과 암(5)의 접속부(P2), 및 암(5)과 버킷(6)의 접속부(P3)에는, 각각 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 길이방향과, 기준수평면(xy면)의 사이의 각도(β1)를 측정한다. 암각도센서(S2)는, 붐(4)의 길이방향과 암(5)의 길이방향의 사이의 각도(δ1)를 측정한다. 버킷각도센서(S3)는, 암(5)의 길이방향과 버킷(6)의 길이방향의 사이의 각도(δ2)를 측정한다. 여기에서, 붐(4)의 길이방향이란, 요동중심(J)에 수직인 면내(zx면내)에 있어서, 요동중심(J)과 접속부(P2)를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 암(5)의 길이방향이란, zx면내에 있어서, 접속부(P2)와 접속부(P3)를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 버킷(6)의 길이방향이란, zx면내에 있어서, 접속부(P3)와 버킷(6)의 선단(P4)을 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 요동중심(J)은, 선회중심(K)(z축)으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다. 요동중심(J)은, 선회중심(K)과 요동중심(J)이 교차하도록 배치되어 있어도 된다.
쇼벨에는 대상물검출장치(25)가 장착되어 있다. 대상물검출장치(25)는 쇼벨과 덤프트럭(60)의 거리(Ld)와, 덤프트럭(60)의 높이(Hd)를 측정한다.
도 4에, 본 실시형태의 쇼벨의 기능블록도를 나타낸다. 제어부로서의 컨트롤러(30)에는, 대상물검출장치(25)의 검출결과(화상데이터 등), 선회각센서(16)의 측정결과와, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)의 측정결과가 입력된다.
컨트롤러(30)는, 대상물종류식별부(30A), 대상물위치연산부(30B), 각속도연산부(30C), 버킷높이연산부(30D), 어태치먼트길이연산부(30E), 엔드어태치먼트상태연산부(30F), 및 궤적생성제어부(30G)를 포함한다. 이들 각부의 기능은, 컴퓨터프로그램으로 실현된다.
대상물종류식별부(30A)는, 대상물검출장치(25)로부터 입력된 예를 들면 화상데이터를 분석함으로써, 대상물의 종류를 특정한다.
대상물위치연산부(30B)는, 대상물검출장치(25)로부터 입력된 예를 들면 화상데이터 및 밀리파데이터 등을 분석함으로써, 대상물의 위치를 산출한다. 구체적으로는, 도 3에 나타낸 덤프트럭(60)의 좌표(Ld, Hd)를 산출한다.
각속도연산부(30C)는, 선회각센서(16)로부터 입력된 선회각의 변동에 근거하여, 선회축을 중심으로 한 어태치먼트(15)의 각속도(ω)를 산출한다.
버킷높이연산부(30D)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)로부터 입력된 검출결과에 근거하여, 버킷(6)의 선단의 높이(Hb)를 산출한다. 어태치먼트길이연산부(30E)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)로부터 입력된 검출결과에 근거하여, 어태치먼트길이(R)를 계산한다.
도 5를 참조하여, 버킷높이(Hb) 및 어태치먼트길이(R)의 계산방법에 대하여 설명한다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 길이를, 각각 L1, L2, L3으로 한다. 각도(β1)는, 붐각도센서(S1)에 의하여 측정된다. 각도(δ1), 각도(δ2)는, 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)에 의하여 측정된다. xy면으로부터 요동중심(J)까지의 높이(H0)는, 미리 구해져 있다. 또, 선회중심(K)(z축)으로부터 요동중심(J)까지의 거리(L0)도 미리 구해져 있다.
각도(β1) 및 각도(δ1)로부터, xy면과 암(5)의 길이방향의 사이의 각도(β2)가 계산된다. 각도(β1), 각도(δ1) 및 각도(δ2)로부터, xy면과 버킷(6)의 길이방향과의 사이의 각도(β3)가 계산된다. 버킷높이(Hb) 및 어태치먼트길이(R)는, 이하의 식에 의하여 계산된다.
Hb=H0+L1·sinβ1+L2·sinβ2+L3·sinβ3
R=L0+L1·cosβ1+L2·cosβ2+L3·cosβ3
상술과 같이, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)로 측정된 검출값에 근거하여, 어태치먼트길이(R) 및 버킷높이(Hb)가 산출된다. 버킷높이(Hb)는, xy면을 높이의 기준으로 했을 때의, 어태치먼트(15)의 선단의 높이에 상당한다.
엔드어태치먼트상태연산부(30F)는, 각속도연산부(30C)에서 구해진 어태치먼트(15)의 각속도(ω), 버킷높이연산부(30D)에서 구해진 버킷높이(Hb), 및 어태치먼트길이연산부(30E)에서 구해진 어태치먼트길이(R)에 근거하여, 버킷(6)의 상태를 연산한다. 버킷(6)의 상태는, 버킷(6)의 위치, 속도, 가속도, 자세를 포함한다.
궤적생성제어부(30G)는, 엔드어태치먼트상태연산부(30F)에 의하여 연산된 버킷(6)의 상태에 관한 정보와, 대상물위치연산부(30B)에 의하여 연산된 덤프트럭(60)의 위치정보 및 높이정보에 근거하여, 굴삭·적재조작 시에 버킷(6)의 이동목표가 되는 목표선으로서의 이동궤적선을 생성한다. 이동궤적선은, 예를 들면 버킷(6)의 선단이 이동하는 궤적이다. 이동궤적선은, 궤적생성제어부(30G)에 기억된 연산테이블을 이용하여 생성되어도 된다. 굴삭·적재조작은, 버킷(6)을 굴삭완료위치로부터 덤프트럭(60)의 상방위치로 이동시키는 조작이며, 이 예에서는, 붐상승선회조작이다.
궤적생성제어부(30G)는, 감압밸브(50L, 50R)에 제어신호를 출력하고, 버킷(6)이 이동궤적선을 따르도록 붐(4)과 상부선회체(3)의 동작을 제어한다. 이때, 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 일방의 동작이 적절히 제어되어도 된다.
궤적생성제어부(30G)는, 버킷(6)이 이동궤적선을 따르지 않는 동작을 한 경우에, 경보발생장치(28)에 제어신호를 출력하여 경보를 발생시킨다. 버킷(6)이 이동궤적선을 따라 이동을 하고 있는지는, 엔드어태치먼트상태연산부(30F)로부터의 정보에 의하여 파악할 수 있다.
다음으로, 궤적생성제어부(30G)가 생성하는 이동궤적에 대하여, 도 6에 근거하여 설명한다.
굴삭토를 넣은 버킷(6)은, 굴삭·적재조작에 있어서, 주로 2패턴의 이동궤적을 추적할 수 있다.
패턴 1은, 이동궤적선(K1)을 이동하는 이동궤적이다. 즉, 버킷(6)은, 굴삭완료위치 (A)로부터 버킷위치 (B)를 거쳐 버킷위치 (C)까지, 붐(4)에 의하여 대략 수직방향으로 상승된다. 이때의 버킷위치 (C)의 높이는, 덤프트럭(60)의 높이보다 높다. 그리고, 버킷(6)은, 상부선회체(3)의 선회에 의하여 적재위치 (D)로 이동된다. 이때 암(5)의 개폐조작도 적절히 행해진다. 패턴 1에서는, 버킷(6)과 덤프트럭(60)이 접촉할 리스크는 적지만, 이동 높이와 이동거리에 낭비가 많아 연비가 양호하지 않다.
패턴 2는, 이동궤적선(K2)을 이동하는 이동궤적이다. 이동궤적선(K2)은, 버킷(6)을 최단거리에서 적재위치 (D)까지 이동시키는 궤적선이다. 구체적으로는, 버킷(6)은, 굴삭완료위치 (A)로부터, 붐상승선회에 의하여 버킷위치 (B)를 거쳐 적재위치 (D)에 도달한다.
도 6의 예에서는, 굴삭완료위치 (A)는, 버킷위치 (B)보다 낮은 위치, 즉 덤프트럭(60)이 위치하는 평면보다 낮은 위치에 있다. 그러나, 굴삭완료위치 (A)는, 덤프트럭(60)이 위치하는 평면보다 높은 위치에 있어도 된다.
종래, 오퍼레이터는, 이동궤적선(K2)을 따라 버킷(6)을 이동시키려고 하는 경우, 버킷(6)이 덤프트럭(60)과 접촉할 가능성이 비교적 높기 때문에, 높은 조작성이 요구되었다. 이로 인하여, 어태치먼트조작(붐상승, 암개폐 등), 선회조작 등이 느려져 적재작업의 효율이 양호하지 않았다.
궤적생성제어부(30G)는, 버킷(6)의 위치(자세)와 덤프트럭(60)의 위치(거리(Ld), 높이(Hd))의 상대위치관계에 근거하여 이동궤적선(K2)을 생성하고, 이동궤적선(K2)을 따라 붐(4) 및 상부선회체(3)를 제어한다. 이때 암(5)의 동작이 적절히 느려지도록 암(5)을 제어해도 된다. 또, 붐조작레버(16A) 및 선회조작레버(19A)의 각각의 레버조작량은 일정해도 된다. 따라서, 오퍼레이터는, 레버조작량을 일정하게 한 채로 해도, 버킷(6)을 굴삭완료위치 (A)로부터 적재위치 (D)까지 최단거리이고 또한 불필요한 감속 없이 이동시킬 수 있다.
구체적으로는, 궤적생성제어부(30G)는, 버킷(6)의 선단이 이동궤적선(K2)을 따르도록 붐(4) 및 상부선회체(3) 중 적어도 일방을 제어한다. 예를 들면, 궤적생성제어부(30G)는, 붐(4)의 상승속도에 따라 상부선회체(3)의 선회속도를 반자동적으로 제어한다. 전형적으로는, 붐(4)의 상승속도가 클수록 상부선회체(3)의 선회속도를 크게 한다. 이 경우, 붐(4)은 오퍼레이터의 수동조작에 의한 붐조작레버(16A)의 레버조작량에 따른 속도로 상승하지만, 상부선회체(3)는 수동조작에 의한 선회조작레버(19A)의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 선회할 수 있다.
혹은, 궤적생성제어부(30G)는, 상부선회체(3)의 선회속도에 따라 붐(4)의 상승속도를 반자동적으로 제어해도 된다. 예를 들면, 상부선회체(3)의 선회속도가 클수록 붐(4)의 상승속도를 크게 한다. 이 경우, 상부선회체(3)는 수동조작에 의한 선회조작레버(19A)의 레버조작량에 따른 속도로 선회하지만, 붐(4)은 수동조작에 의한 붐조작레버(16A)의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 상승할 수 있다.
혹은, 궤적생성제어부(30G)는, 상부선회체(3)의 선회속도, 및 붐(4)의 상승속도의 쌍방을 반자동적으로 제어해도 된다. 이 경우, 상부선회체(3)는 수동조작에 의한 선회조작레버(19A)의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 선회할 수 있다. 마찬가지로, 붐(4)은 수동조작에 의한 붐조작레버(16A)의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 상승할 수 있다.
궤적생성제어부(30G)는, 복수의 이동궤적선을 생성하고, 캐빈(10) 내에 탑재된 표시부에 복수의 이동궤적선을 표시하여, 적절한 이동궤적선을 오퍼레이터에게 선택시켜도 된다.
또, 궤적생성제어부(30G)는, 버킷(6)이 이동궤적선(K2)의 최종위치범위(K2END)에 들어가면 붐(4) 및 상부선회체(3)의 동작이 느려지도록 제어해도 된다. 이때 암(5)의 동작이 적절히 느려지도록 제어해도 된다. 이 제어에 의하여, 오퍼레이터는, 버킷(6)을 적재위치 (D)의 위치에서 멈추는 조작을 행하기 쉬워진다.
다음으로, 다른 실시형태에 관한 쇼벨을 설명한다. 다른 실시형태는 상술한 실시형태와 동일한 기술적 사상을 갖고 있으며, 이하 그 상이점만을 설명한다. 도 7은 다른 실시형태에 관한 쇼벨의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 7에 나타낸 컨트롤러(30)는, 궤적생성제어부(30G) 대신에 규정높이산출제어부(30H)를 갖고 있는 점이, 도 4에서 나타낸 컨트롤러(30)와 상이하다.
규정높이산출제어부(30H)는, 엔드어태치먼트상태연산부(30F)에 의하여 연산된 버킷(6)의 상태에 관한 정보와 대상물위치연산부(30B)에 의하여 연산된 덤프트럭(60)의 위치정보 및 높이정보에 근거하여, 임곗값으로서의 규정높이위치를 연산한다. 규정높이위치는, 규정높이산출제어부(30H)에 기억된 연산테이블을 이용하여 연산되어도 된다. 규정높이산출제어부(30H)는, 버킷(6)이 임곗값으로서의 규정높이에 도달하면, 붐(4) 및 상부선회체(3)의 동작이 느려지도록 제어한다. 이때 암(5)의 동작이 적절히 느려지도록 제어해도 된다. 또, 붐조작레버(16A) 및 선회조작레버(19A)의 각각의 레버조작량은 일정해도 된다.
도 8은 규정높이산출제어부(30H)가 산출하는 규정높이를 나타낸다. 먼저, 규정높이산출제어부(30H)는, 규정높이위치(HL)를 산출한다. 규정높이위치(HL)는, 버킷(6)을 굴삭완료위치 (A)로부터 버킷위치 (B)를 거쳐 적재위치 (D)까지 이동시키는 경우에 산출된다.
규정높이산출제어부(30H)는, 예를 들면 버킷(6)이 굴삭완료위치 (A)에 있는 것을 엔드어태치먼트상태연산부(30F)가 판별하면, 규정높이위치(HL)를 산출한다. 본 실시형태의 규정높이위치(HL)는, 덤프트럭(60)의 높이(Hd)보다 낮은 높이가 되도록 산출되어 있다. 도시예의 규정높이위치(HL)는, 버킷위치 (B)의 높이위치와 대략 동일하다.
버킷(6)이 굴삭완료위치 (A)로부터 버킷위치 (B)까지 이동하여 규정높이(HL)에 도달하면, 규정높이산출제어부(30H)는 감압밸브(50L, 50R)를 제어하여 붐(4) 및 상부선회체(3)의 움직임을 감속시킨다. 또, 암(5)의 움직임도 마찬가지로 감속시키도록 해도 된다. 또한, 선회는 감속하지 않도록 제어해도 된다.
따라서, 제어부로서의 컨트롤러(30)는, 버킷(6)을 버킷위치 (B)로부터 적재위치 (D)로 이동시킬 때의 조작성을 향상시키고, 덤프트럭(60)과 버킷(6)의 접촉을 회피하여, 최단거리로 버킷(6)을 덤프트럭(60)의 상방으로 이동시킬 수 있다. 이때, 붐조작레버(16A) 및 선회조작레버(19A)의 각각의 레버조작량은 일정해도 된다.
다음으로, 규정높이산출제어부(30H)가 산출하는 규정높이위치(HH)를 설명한다. 규정높이위치(HH)는, 버킷(6)을 굴삭완료위치 (E)로부터 적재위치 (D)까지 이동시키는 경우에 산출되는 규정높이위치이다.
굴삭·적재동작에 있어서, 쇼벨의 위치와 굴삭위치가 덤프트럭(60)의 위치보다 높은 경우가 있다. 이때, 버킷(6)은, 굴삭완료위치 (E)에 존재한다. 그 경우, 오퍼레이터는, 버킷(6)을 굴삭완료위치 (E)로부터 적재위치 (D)까지 이동시켜 적재조작을 행한다.
규정높이산출제어부(30H)는, 예를 들면 버킷(6)이 굴삭완료위치 (E)에 있는 것을 엔드어태치먼트상태연산부(30F)가 판별하면, 규정높이위치(HH)를 산출한다. 본 실시형태의 규정높이(HH)는, 덤프트럭(60)의 높이(Hd)보다 높고, 굴삭완료위치 (E)보다 낮다.
버킷(6)이 굴삭완료위치 (E)로부터 하방으로 이동하여 규정높이(HH)에 도달하면, 규정높이산출제어부(30H)는, 감압밸브(50L, 50R)를 제어하여 붐(4) 및 상부선회체(3)의 움직임을 감속시킨다. 이로 인하여, 버킷(6)의 조작성이 향상되어, 덤프트럭(60)의 상방에 대한 멈춤동작이 용이해진다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기한 특정의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기한 실시형태는, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 변경 등이 적용될 수 있다. 예를 들면, 이동궤적선에 의한 제어와, 규정높이에 의한 제어를 복합한 제어가 행해져도 된다.
또, 본원은 2015년 12월 28일에 출원한 일본특허출원 2015-257352호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본특허출원의 전체 내용을 본원에 참조로서 원용한다.
1…하부주행체
2…선회기구
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷(엔드어태치먼트)
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
12L, 12R…메인펌프
13L, 13R…레귤레이터
14…파일럿펌프
15…어태치먼트
16…선회각센서
16A…붐조작레버
17A…압력센서
18a…붐실린더압센서
18b…토출압센서
19A…선회조작레버
20A…압력센서
20L, 20R…주행용 유압모터
21…선회용 유압모터
25…대상물검출장치
28…경보발생장치
30…컨트롤러(제어부)
30A…대상물종류식별부
30B…대상물위치연산부
30C…각속도연산부
30D…버킷높이연산부
30E…어태치먼트길이연산부
30F…엔드어태치먼트상태연산부
30G…궤적생성제어부
30H…규정높이산출제어부
40L, 40R…센터바이패스관로
50L, 50R…감압밸브
150~158…유량제어밸브
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
K1, K2…이동궤적선(목표선)
HL, HH…규정높이(임곗값)

Claims (4)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 대하여 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 장착된 어태치먼트와,
    엔드어태치먼트의 위치를 검출하는 엔드어태치먼트위치검출부와,
    대상물의 위치를 검출하는 대상물검출장치와,
    상기 엔드어태치먼트의 굴삭완료위치와, 상기 대상물의 위치와의 상대위치관계에 근거하여, 상기 어태치먼트 및 상기 상부선회체 중 적어도 일방의 동작을 제어하는 제어부를 갖는 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 상대위치관계에 근거하여, 상기 엔드어태치먼트의 이동목표가 되는 목표선을 산출하고, 산출한 상기 목표선을 따라 상기 어태치먼트 및 상기 상부선회체 중 적어도 일방의 동작을 제어하는, 쇼벨.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 목표선의 최종위치범위에 있어서, 상기 어태치먼트 및 상기 상부선회체의 동작을 느리게 하는, 쇼벨.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 엔드어태치먼트의 높이위치가 임곗값에 도달하면, 레버조작에 대한 상기 어태치먼트 및 상기 상부선회체 중 적어도 일방의 동작을 느리게 하는, 쇼벨.
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