KR20190087617A

KR20190087617A - 작업 차량 및 작업 차량의 제어 방법

Info

Publication number: KR20190087617A
Application number: KR1020197019177A
Authority: KR
Inventors: 노부요시 야마나카; 도시아키 구마가이
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-07-24
Also published as: DE112018000253T5; US20190338489A1; JP2018135679A; WO2018155407A1; CN110168170A

Abstract

작업 차량은, 차량 본체와, 차량 본체에 대하여 회동 가능한 붐과, 붐에 대하여 회동 가능한 암과, 암에 대하여 회동 가능한 버킷을 구비하는, 작업기와, 굴삭 개시 전의 조작 지령에 따라 암에 대한 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 제1 각도로 되도록 작업기를 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

작업 차량 및 작업 차량의 제어 방법

본 개시는, 작업 차량(work vehicle)에 관한 것이다.

유압 셔블은, 붐(boom)과 암(arm)과 버킷을 구비하는 작업기를 구비한다. 오퍼레이터는, 이 작업기를 구비한 유압 셔블의 굴삭(掘削; excavation) 작업에 있어서, 붐과 암과 버킷(bucket)과의 3축의 조작 레버를 각각 움직여 버킷의 움직임을 조작할 필요가 있다. 예를 들면, 유압 셔블의 굴삭 작업의 개시 시에는, 암을 조작하여 토사(土砂)에 버킷을 관입한다. 암의 조작을 계속하면 버킷이 토사에 깊게 관통하여, 토사의 저항이 커지므로, 붐을 조작하여 버킷을 위쪽으로 올리는 조작을 가한다. 이로써, 버킷의 토사에 대한 굴삭 깊이를 적절하게 한다. 또한, 암과 버킷을 조작하여 버킷 내에 토사가 충분히 들어가도록 한 후에, 토사를 인상하고, 또한 붐을 조작하여 위쪽까지 버킷을 올린다. 따라서, 오퍼레이터에게 있어서 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것은 간단하지 않으므로 숙련이 필요하다.

종래, 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 점에서 굴삭 작업을 자동 제어하는 기술이 있다.

예를 들면, 일본 공개특허 소61―225429호 공보(특허문헌 1)에 있어서는, 굴삭 작업에서의 토사의 저항을 경감시키기 위해 버킷 배면과 굴삭면과의 충돌을 검출하여, 버킷 배면의 간섭을 회피하기 위해 버킷의 자세를 자동 수정하는 방식이 개시되어 있다.

일본 공개특허 소62―189222호 공보(특허문헌 2)에 있어서는, 버킷에 포함되는 토사의 중량을 측정하여, 버킷에 가득차게 넣었을 때의 토사의 중량으로 되도록, 버킷의 굴삭 깊이를 자동 조정하는 방식이 개시되어 있다.

일본 공개특허 소61―225429호 공보 일본 공개특허 소62―189222호 공보

상기 공보에서의 유압 셔블의 굴삭 작업에 있어서는, 굴삭 작업 중에서의 각종 복잡한 연산이 필요해지므로, 제어가 복잡하게 될 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 굴삭 개시 전에 버킷 자세를 정돈해 둠으로써, 굴삭 작업 중에 복잡한 연산을 할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있는 작업 차량 및 작업 차량의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면을 따르는 작업 차량은, 차량 본체와, 차량 본체에 대하여 회동(回動) 가능한 붐과, 붐에 대하여 회동 가능한 암과, 암에 대하여 회동 가능한 버킷을 구비하는, 작업기와, 굴삭 개시 전의 조작 지령에 따라 암에 대한 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 제1 각도로 되도록 작업기를 제어하는 제어부를 구비한다.

본 발명의 일 측면을 따르는 작업 차량의 제어 방법은, 차량 본체에 대하여 회동 가능한 붐과, 붐에 대하여 회동 가능한 암과, 암에 대하여 회동 가능한 버킷을 가지는 작업기를 포함하는 작업 차량의 제어 방법으로서, 굴삭 개시 전의 조작 지령을 접수하는 단계와, 조작 지령에 따라 암에 대한 버킷의 각도를 산출하는 단계와, 산출한 각도가 제1 각도로 되도록 작업기를 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 작업 차량 및 작업 차량의 제어 방법은, 굴삭 개시 전에 버킷 자세를 정돈해 둠으로써, 굴삭 작업 중에 복잡한 연산을 할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

도 1은 실시형태에 기초한 작업 차량의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는 실시형태에 기초한 작업 차량(CM)을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 기초한 작업 차량(CM)을 제어하는 제어 시스템(200)의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.
도 4는 실시형태에 기초한 버킷(8)의 굴삭 각도와 토사 저항과의 관계를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시형태에 기초한 작업기(2)의 굴삭 작업의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시형태에 기초한 작업 차량(CM)의 굴삭 작업의 동작 처리를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태의 변형예 1에 기초한 버킷(8)의 자세에 대하여 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태의 변형예 1에 기초한 작업 차량(CM)의 굴삭 작업의 동작 처리를 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태의 변형예 2에 기초한 제어 시스템(200A)의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.
도 10은 실시형태의 변형예 2에 기초한 작업 차량(CM)의 굴삭 작업의 동작 처리를 설명하는 도면이다.
도 11은 다른 실시형태에 기초한 작업 차량을 제어하는 제어 시스템(200B)의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.
도 12는 다른 실시형태에 기초한 작업 차량 시스템의 개념을 설명하는 도면이다.

이하, 본 개시에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 부품에는, 동일한 부호를 부여하고 있다. 이들의 명칭 및 기능의 같다. 따라서, 이들에 대한 상세한 설명에 대해서는 반복하지 않는다.

[작업 차량의 전체 구성]

도 1은, 실시형태에 기초한 작업 차량의 일례를 나타낸 사시도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 사상을 적용 가능한 작업 차량으로서 유압(油壓)에 의해 작동하는 작업기(2)를 구비하는 유압 셔블(CM)을 예로 들어 설명한다.

유압 셔블(CM)은, 차량 본체(1)와, 작업기(2)를 구비한다.

차량 본체(1)는, 선회체(旋回體)(3)와, 운전실(4)과, 주행 장치(traveling device)(5)를 구비한다.

선회체(3)는, 주행 장치(5) 상에 배치된다. 주행 장치(5)는, 선회체(3)를 지지한다. 선회체(3)는, 선회축(旋回軸)(AX)를 중심으로 선회(旋回) 가능하다. 운전실(4)에는, 오퍼레이터가 착석(着座)하는 운전석(4S)이 설치된다. 오퍼레이터는, 운전실(4)에 있어서 유압 셔블(CM)을 조작한다. 주행 장치(5)는, 한 쌍의 크롤러 벨트(crawler belts)(5cr)를 구비한다. 크롤러 벨트(5cr)의 회전에 의해, 유압 셔블(CM)이 주행한다. 주행 장치(5)는, 차륜(타이어)으로 구성되어 있어도 된다.

실시형태에서는, 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 하여 각 부의 위치 관계를 설명한다.

전후 방향이란, 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 한 전후 방향을 말한다. 좌우 방향이란, 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 한 좌우 방향을 말한다. 좌우 방향은, 차량의 폭 방향(차폭 방향)과 일치한다. 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터가 정면에 정대(正對)하는 방향을 전방향(前方向)이라고 하고, 전방향과는 반대의 방향을 후방향이라고 한다. 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터가 정면에 정대했을 때 우측, 좌측을 각각 우측 방향, 좌측 방향이라고 한다. 전후 방향은, X축 방향이며, 좌우 방향은, Y축 방향이다. 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터가 정면에 정대하는 방향은, 전방향(＋X방향)이며, 전방향의 반대 방향은, 후방향(―X방향)이다. 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터가 정면에 정대했을 때의 차폭 방향의 일측의 방향은, 우측 방향(＋Z방향)이며, 차폭 방향 타측의 방향은, 좌측 방향(―Z방향)이다.

선회체(3)는, 엔진이 수용되는 엔진룸(9)과, 선회체(3)의 후부(後部)에 설치되는 카운터웨이트(counterweight)를 구비한다. 선회체(3)에 있어서, 엔진룸(9)의 전방에 난간(19)이 설치된다. 엔진룸(9)에, 엔진 및 유압 펌프 등이 배치된다.

작업기(2)는, 선회체(3)에 접속된다.

작업기(2)는, 붐(6)과, 암(7)과, 버킷(8)과, 붐 실린더(10)와, 암 실린더(11)와, 버킷 실린더(12)를 구비한다.

붐(6)은, 붐 핀(boom pin)(13)을 통하여 선회체(3)에 접속된다. 암(7)은, 암 핀(arm pin)(14)을 통하여 붐(6)에 접속된다. 버킷(8)은, 버킷 핀(bucket pin)(15)을 통하여 암(7)에 접속된다. 붐 실린더(10)는, 붐(6)을 구동한다. 암 실린더(11)은, 암(7)을 구동한다. 버킷 실린더(12)는, 버킷(8)을 구동한다. 붐(6)의 기단부(基端部)(붐 후드)와 선회체(3)가 접속된다. 붐(6)의 선단부(붐 탑)와 암(7)의 기단부(암 후드)가 접속된다. 암(7)의 선단부(암 탑)와 버킷(8)의 기단부가 접속된다. 붐 실린더(10), 암 실린더(11) 및 버킷 실린더(12)는 모두, 작동유에 의해 구동되는 유압 실린더이다.

붐(6)은, 회동축(回動軸)인 붐 핀(13)을 중심으로 선회체(3)에 대하여 회동 가능하다. 암(7)은, 붐 핀(13)과 평행한 회동축인 암 핀(14)을 중심으로 붐(6)에 대하여 회동 가능하다. 버킷(8)은, 붐 핀(13) 및 암 핀(14)과 평행한 회동축인 버킷 핀(15)을 중심으로 암(7)에 대하여 회동 가능하다.

붐 핀(13), 암 핀(14), 및 버킷 핀(15)의 각각은, Z축과 평행이다. 붐(6), 암(7), 및 버킷(8)의 각각은, Z축과 평행축을 중심으로 회동 가능하다.

도 2는, 실시형태에 기초한 작업 차량(CM)을 모식적으로 설명하는 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 작업 차량(CM)에는, 붐 실린더 스트로크 센서(16)와, 암 실린더 스트로크 센서(17)와, 버킷 실린더 스트로크 센서(18)가 설치된다.

붐 실린더 스트로크 센서(16)는, 붐 실린더(10)에 배치되고, 붐 실린더(10)의 스트로크 길이(붐 실린더 길이)를 검출한다. 암 실린더 스트로크 센서(17)는, 암 실린더(11)에 배치되고, 암 실린더(11)의 스트로크 길이(암 실린더 길이)를 검출한다. 버킷 실린더 스트로크 센서(18)는, 버킷 실린더(12)에 배치되고, 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이(버킷 실린더 길이)를 검출한다.

붐 실린더(10)의 스트로크 길이를 붐 실린더 길이 또는 붐 스트로크라고도 한다. 암 실린더(11)의 스트로크 길이를 암 실린더 길이 또는 암 스트로크라고도 한다. 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이를 버킷 실린더 길이 또는 버킷 스트로크라고도 한다.

붐 실린더 길이, 암 실린더 길이 및 버킷 실린더 길이를 총칭하여 실린더 길이 데이터라고도 한다.

붐(6)의 길이 L1은, 붐 핀(13)과 암 핀(14)과의 거리이다. 암(7)의 길이 L2는, 암 핀(14)과 버킷 핀(15)과의 거리이다. 버킷(8)의 길이 L3은, 버킷 핀(15)과 버킷(8)의 날끝(cutting edge)(8a)과의 거리이다. 버킷(8)은, 복수의 날(刃)을 구비한다. 버킷(8)의 선단부는 날끝(8a)이라고 한다. 버킷(8)은, 날을 가지고 있지 않아도 된다. 버킷(8)의 선단부는, 스트레이트 형상의 강판(鋼板)으로 형성되어 있어도 된다.

도 2에 있어서는, 붐 핀(13)을 기준점(기준 위치)과 한 X, Y축의 차량 본체 좌표계가 나타나 있다.

붐 실린더 스트로크 센서(16)가 검출한 실린더 길이 데이터로부터, 차량 본체 좌표계의 수평 방향에 대한 붐(6)의 경사각 θ1이 산출된다. 경사각 θ1은, 수평선(X축)과, 붐 핀(13) 및암 핀(14)을 연결하는 선분으로 이루는 각도이다.

암 실린더 스트로크 센서(17)가 검출한 실린더 길이 데이터로부터, 붐(6)에 대한 암(7)의 경사각 θ2이 산출된다. 경사각 θ2는, 붐 핀(13) 및 암 핀(14)을 연결하는 선분과, 암 핀(14) 및 버킷 핀(15)을 연결하는 선분으로 이루는 각도이다.

버킷 실린더 스트로크 센서(18)가 검출한 실린더 길이 데이터로부터, 암(7)에 대한 버킷(8)이 가지는 날끝(8a)에 대한 경사각 θ3이 산출된다. 경사각 θ3은, 암 핀(14) 및 버킷 핀(15)을 연결하는 선분과, 버킷 핀(15) 및 버킷(8)의 날끝(8a)을 연결하는 선분으로 이루는 각도이다. 경사각 θ3은, 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도인 버킷각이라고도 한다.

경사각 θ을 산출하는 방식으로서, 스트로크 센서를 사용하여 스트로크 길이를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 경사각 θ을 산출하는 방식에 대하여 설명하였으나, 로터리 인코더와 같은 각도 검출기를 사용하여, 경사각을 산출해도 된다. 수평선(수평 방향)은, 도시하지 않은 관성 계측 장치(inertial measurement unit)에 의해 검출하지만, 경사 센서, 가속도 센서 등에 의해 검출해도 된다.

[유압 시스템의 구성]

도 3은, 실시형태에 기초한 작업 차량(CM)을 제어하는 제어 시스템(200)의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 실시형태에 기초한 제어 시스템(200)은, 작업기(2)를 사용하는 굴삭 작업의 동작을 제어한다.

제어 시스템(200)은, 붐 실린더 스트로크 센서(16)와, 암 실린더 스트로크 센서(17)와, 버킷 실린더 스트로크 센서(18)와, 조작 장치(25)와, 작업기 컨트롤러(26)와, 유압 실린더(60)와, 방향 제어 밸브(64)와, 압력 센서(66)를 구비한다.

조작 장치(25)는, 운전실(4)에 배치된다. 조작 장치(25)는, 오퍼레이터에 의해 조작된다. 조작 장치(25)는, 작업기(2)를 구동시키는 오퍼레이터의 조작 지령을 접수한다. 조작 장치(25)는, 파일럿 유압 방식의 조작 장치이다.

방향 제어 밸브(64)는, 유압 실린더(60)에 대한 작동유의 공급량을 조정한다. 방향 제어 밸브(64)는, 공급되는 오일에 의해 작동한다. 유압 실린더[붐 실린더(10), 암 실린더(11), 및 버킷 실린더(12)]를 작동하기 위하여, 그 유압 실린더에 공급되는 오일은 작동유라고도 한다. 방향 제어 밸브(64)를 작동하기 위해 그 방향 제어 밸브(64)에 공급되는 오일은 파일럿 오일이라고 한다. 파일럿 오일의 압력은 파일럿 유압이라고도 한다.

작동유 및 파일럿 오일은, 동일한 유압 펌프로부터 송출되어도 된다. 예를 들면, 유압 펌프로부터 송출된 작동유의 일부가 감압 밸브에 의해 감압되고, 그 감압된 작동유가 파일럿 오일로서 사용되어도 된다. 작동유를 송출하는 유압 펌프(메인 유압 펌프)와, 파일럿 오일을 송출하는 유압 펌프(파일럿 유압 펌프)는 다른 유압 펌프이다.

도 3에 있어서는, 메인 유압 펌프로부터 송출되고, 감압 밸브에 의해 감압된 파일럿 오일이 조작 장치(25)에 공급된다.

조작 장치(25)의 조작량에 기초하여 파일럿 유압이 조정된다. 압력 센서(66)는, 조작 장치(25)와 접속된다. 압력 센서(66)는, 조작 장치(25)의 레버 조작에 따라 발생하는 파일럿 유압을 검출하여, 작업기 컨트롤러(26)에 출력한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 압력 센서(66)에 의해 검출된 파일럿 유압에 따라 유압 실린더(60)[붐 실린더(10), 암 실린더(11), 및 버킷 실린더(12)]에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브(64)를 구동한다.

조작 장치(25)는, 제1 조작 레버(25R)와, 제2 조작 레버(25L)와, 굴삭 버튼(25P)을 구비한다. 제1 조작 레버(25R)는, 운전석(4S)의 우측에 배치된다. 제2 조작 레버(25L)는, 운전석(4S)의 좌측에 배치된다. 제1 조작 레버(25R) 및 제2 조작 레버(25L)에서는, 전후좌우의 동작이 2축의 동작에 대응한다.

굴삭 버튼(25P)는, 오퍼레이터가 굴삭 작업을 개시할 때 지시하는 버튼이다. 작업기 컨트롤러(26)는, 오퍼레이터의 굴삭 버튼(25P)의 누름(pressing) 지시에 따라 굴삭 작업을 위해 작업기(2)의 자세를 제어한다. 구체적으로는, 후술하지만 버킷각이 소정각(제1 각도)으로 되도록 조정한다.

제1 조작 레버(25R)에 의해, 붐(6) 및 버킷(8)이 조작된다.

제1 조작 레버(25R)의 전후 방향의 조작은, 붐(6)의 조작에 대응하여, 전후 방향의 조작에 따라 붐(6)의 하강 동작 및 상승 동작이 실행된다. 붐(6)을 조작하기 위해 레버 조작된다.

제1 조작 레버(25R)의 좌우 방향의 조작은, 버킷(8)의 조작에 대응하여, 좌우 방향의 조작에 따라 버킷(8)의 굴삭 동작(excavating operation) 및 개방 동작이 실행된다. 버킷(8)을 조작하기 위해 레버 조작된다.

제2 조작 레버(25L)에 의해, 암(7) 및 선회체(3)가 조작된다.

제2 조작 레버(25L)의 전후 방향의 조작은, 암(7)의 조작에 대응하여, 전후 방향의 조작에 따라 암(7)의 상승 동작 및 하강 동작이 실행된다. 암(7)을 조작하기 위해 레버 조작된다.

제2 조작 레버(25L)의 좌우 방향의 조작은, 선회체(3)의 선회에 대응하여, 좌우 방향의 조작에 따라 선회체(3)의 우측 선회 동작 및 좌측 선회 동작이 실행된다.

작업기 컨트롤러(26)는, 압력 센서(66)의 검출 결과에 기초한 전후 방향에 관한 제1 조작 레버(25R)의 조작량(붐 조작량)에 따라 붐(6)을 구동시키기 위한 붐 실린더(10)에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브(64)를 구동한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 압력 센서(66)의 검출 결과에 기초한 좌우 방향에 관한 제1 조작 레버(25R)의 조작량(버킷 조작량)에 따라 버킷(8)을 구동시키기 위한 버킷 실린더(12)에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브(64)를 구동한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 압력 센서(66)의 검출 결과에 기초한 전후 방향에 관한 제2 조작 레버(25L)의 조작량(암 조작량)에 따라 암(7)을 구동시키기 위한 암 실린더(11)에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브(64)를 구동한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 압력 센서(66)의 검출 결과에 기초한 좌우 방향에 관한 제2 조작 레버(25L)의 조작량에 따라 선회체(3)를 구동시키기 위한 유압 액추에이터에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브(64)를 구동한다.

제1 조작 레버(25R)의 좌우 방향의 조작이 붐(6)의 조작에 대응하여, 전후 방향의 조작이 버킷(8)의 조작에 대응해도 된다. 제2 조작 레버(25L)의 좌우 방향이 암(7)의 조작에 대응하여, 전후 방향의 조작이 선회체(3)의 조작에 대응해도 된다.

[토사 저항]

도 4는, 실시형태에 기초한 버킷(8)의 굴삭 각도와 토사 저항과의 관계를 설명하는 도면이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 버킷(8)의 굴삭 각도가 0°부근이 한계 각도로서 나타나 있다.

굴삭 각도란, 버킷(8)의 날끝(8a)의 방향과, 버킷(8)이 이동할 때의 날끝(8a)의 굴삭 방향(진행 방향)과의 사이의 각도를 나타낸다. 버킷(8)의 날끝(8a)의 방향을 기준으로 버킷(8)이 이동할 때의 날끝(8a)의 굴삭 방향이 버킷(8)의 개구면 측으로 진행하는 경우에는 플러스의 값으로 되고, 역방향으로 진행되는 경우에는 마이너스의 값으로 된다.

버킷(8)의 굴삭 각도가 한계 각도보다 작을 경우에는, 버킷(8)의 외장(外裝) 또는 버킷(8)의 배면에 의해 토사를 가압하는 형태로 되고, 버킷(8)에 관한 토사 저항의 값이 급격하게 상승한다.

버킷(8)의 굴삭 각도가 소정 각도 Q에 있어서는, 버킷(8)에 관한 토사 저항의 값은 최소로 되는 경우가 나타나 있다.

한계 각도, 소정 각도 Q는, 일례이며 버킷(8)의 형태에 따라 상이한 값으로 설정할 수 있다.

실시형태에 따르는 작업 차량(CM)은, 토사 저항의 값이 낮은 굴삭 각도로 굴삭 작업을 실행함으로써 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행한다. 구체적으로는, 작업 차량(CM)은, 굴삭 각도가 소정 각도 Q로 되도록 굴삭 작업을 실행한다. 굴삭 각도가 소정 각도 Q로 되도록 한다는 것은, 굴삭 각도가 소정 각도 Q에 완전히 일치하는 것을 의미하는 것은 아니고, 굴삭 각도가 소정 각도 Q의 근사값으로 되는 경우도 포함한다.

[굴삭 작업의 개요]

도 5는, 실시형태에 기초한 작업기(2)의 굴삭 작업의 동작을 설명하는 도면이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 암(7)을 동작시키는 경우가 나타나 있다.

작업기(2)에 의한 굴삭 작업의 개시 시에는, 암(7)을 조작하여 토사에 버킷(8)을 관입한다. 이 때 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 고정하면 암(7)을 조작하여 굴삭 작업하는 경우의 굴삭 각도는 일정해진다.

예를 들면, 암(7)에 대한 버킷(8)의 버킷각 P을 설정한 경우에는, 암(7)을 조작하여 굴삭 각도 Q로 굴삭 작업하는 것이 가능해진다.

따라서, 실시형태에 있어서는, 암(7)을 조작하여 굴삭 작업하는 경우의 굴삭 각도가 최적인 굴삭 각도(각도 Q)로 되도록, 굴삭 개시 전에 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 버킷각 P로 조정한다. 굴삭 개시 전이란, 최초의 굴삭 작업(1회째)을 개시하기 전 및 이후의 굴삭 작업(2회째 이후)을 개시하기 전의 어느 경우도 포함된다.

구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 개시 전의 조작 지령에 따라 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 소정 각도(각도 P)로 되도록 작업기를 제어한다.

이상의 처리에 의해, 암(7)을 조작하여 굴삭 작업하는 경우의 버킷(8)에 관한 토사 저항은 낮아진다. 그러므로, 버킷(8)에 관한 토사 저항(부하)을 낮게 함으로써 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것이 가능해진다.

종래의 유압 셔블의 굴삭 작업에 있어서는, 오퍼레이터는, 붐과 암과 버킷과의 3축의 조작 레버를 각각 움직여 굴삭 개시 전에 굴삭 작업하는 경우의 굴삭 각도가 최적으로 되도록 조작할 필요가 있어, 조작은 간단하지 않으므로 숙련이 필요했었다. 그러나, 실시형태에 기초한 굴삭 개시 전의 조작 지령에 의해, 굴삭 작업하는 경우에 최적인 굴삭 각도로 되도록 버킷(8)의 버킷각이 제어된다. 그러므로, 간단한 조작에 의해, 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것이 가능해진다.

[동작 처리]

도 6은, 실시형태에 기초한 작업 차량(CM)의 굴삭 작업의 동작 처리를 설명하는 도면이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 버튼(25P)의 입력이 있었는지의 여부를 판단한다(스텝 S2). 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 오퍼레이터의 조작에 의한 굴삭 버튼(25P)의 누름 지시를 접수한 여부를 판단한다.

스텝 S2에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 버튼(25P)의 입력이 있었던 것으로 판단한 경우(스텝 S2에서 YES)에는, 버킷각을 산출한다(스텝 S4).

구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷 실린더 스트로크 센서(18)의 검출 결과에 기초하여, 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도(버킷각) θ3를 산출한다.

스텝 S2에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 버튼(25P)의 입력이 없는 것으로 판단한 경우(스텝 S2에서 NO)에는, 스텝 S2의 상태를 유지한다.

다음에, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷각 θ3이 버킷각 P로 되도록 조정한다(스텝 S6). 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷각 θ3이 버킷각 P로 되도록 방향 제어 밸브(64)를 구동하고, 버킷 실린더(12)에 공급되는 작동유를 조정한다.

그리고, 처리를 종료한다(종료).

작업기 컨트롤러(26)는, 암(7)만을 조작한 경우에, 버킷(8)의 날끝(8a)의 방향에 대하여 버킷(8)의 날끝(8a)의 굴삭 방향의 사이의 이루는 굴삭 각도가 소정 각도 Q로 되도록 버킷각 θ3을 버킷각 P로 조정한다.

굴삭 작업을 개시하기 전인 굴삭 개시 전에, 버킷(8)의 자세를 정돈한다. 버킷(8)의 자세로서 암(7)을 조작한 경우의 굴삭 각도가 최적인 각도로 되도록 자동 제어된다. 이로써, 굴삭 개시 시의 버킷(8)에 관한 토사 저항(부하)은 낮아진다. 굴삭 개시 전에 버킷(8)의 자세를 정돈해 둠으로써, 굴삭 작업 중에 복잡한 연산을 할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것이 가능해진다.

부하가 낮은 효율적인 굴삭 작업이 가능해지므로, 작업 차량의 연비의 향상을 도모할 수 있다.

오퍼레이터의 굴삭 버튼(25P)의 누름 지시에 따라 굴삭 작업의 준비를 개시하는 것이 가능하므로, 오퍼레이터의 의도를 반영시키는 점에서, 유저빌리티(usabilty)가 우수한 효율적인 굴삭 작업을 간단하고 용이하게 실행할 수 있다.

(변형예 1)

실시형태의 변형예 1에 따르는 작업 차량은, 오퍼레이터의 굴삭 버튼(25P)의 조작 지시에 의하지 않고 다른 조작 지령에 따라 버킷(8)을 제어한다.

실시형태의 변형예 1에 따르는 작업 차량은, 버킷(8)의 자세가 배토(排土) 상태인지의 여부를 판단하여, 배토 상태이면 자율적으로 버킷(8)의 각도를 조정한다.

구체적으로는, 작업 차량은, 수평선에 대한 버킷(8)의 각도에 기초하여 배토 상태인지의 여부를 판단한다.

도 7은, 실시형태의 변형예 1에 기초한 버킷(8)의 자세에 대하여 설명하는 도면이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도 θ3이 0인 경우가 나타나 있다.

암(7)에 대한 버킷(8)의 각도 θ3이 α의 경우에서의, 버킷(8)의 회전 중심인 버킷 핀(15) 및 버킷(8)의 날끝(8a)을 연결하는 선분과, 수평선과에 의해 이루는 버킷 대 수평 각도 θb(bucket-horizontal line angle)가 나타나 있다. 상기 버킷 대 수평 각도 θb는, 수평선에 대한 버킷(8)의 각도이다.

버킷 대 수평 각도 θb는, 경사각 θ1∼θ3에 기초하여 다음 식에 기초하여 산출된다.

θb= 180°＋θ1―θ2―θ3

버킷 대 수평 각도 θb가 90°미만이면 버킷(8)에 토사가 체류하기 쉬운 상황이다. 버킷 대 수평 각도 θb가 90°이상이면 버킷(8)으로부터 토사가 배토하기 쉬운 상황으로 된다. 버킷 대 수평 각도 θb가 180°이면 버킷(8)으로부터 토사가 완전히 배토되는 상황으로 된다.

버킷 대 수평 각도 θb가, 커지면 커질수록 버킷(8)의 자세는 배토 상태로 된다.

본 예에 있어서는, 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 이상이면 배토 상태인 것으로 판단한다.

[동작 처리]

도 8은, 실시형태의 변형예 1에 기초한 작업 차량(CM)의 굴삭 작업의 동작 처리를 설명하는 도면이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작이 있는지의 여부를 판단한다(스텝 S10). 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 제1 조작 레버(25R)의 좌우 방향의 조작이 있는지의 여부를 판단한다.

스텝 S10에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작이 있는 것으로 판단한 경우(스텝 S10에서 YES)에는, 버킷각을 산출한다(스텝 S11).

스텝 S10에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작이 없는 것으로 판단한 경우(스텝 S10에서 NO)에는, 스텝 S10의 상태를 유지한다.

다음에, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷 대 수평 각도 θb를 산출한다(스텝 S12).

구체적으로는, 도 7에서 설명한 방식에 기초하여 버킷 핀(15) 및 버킷(8)의 날끝(8a)을 연결하는 선분과, 수평선과에 의해 이루는 버킷 대 수평 각도 θb를 산출한다. 경사각 θ1, θ2는, 붐 실린더 스트로크 센서(16) 및 암 실린더 스트로크 센서(17)의 검출 결과에 각각 기초하여 산출된다. 버킷(8)의 조작 전에 경사각 θ1, θ2가 산출되어 있는 경우에는 그 값을 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 작업기 컨트롤러(26)는, 산출한 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 R 이상인지의 여부를 판단한다(스텝 S14). 소정 각도 R은, 90°이상이다.

스텝 S14에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 산출한 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 R 이상인 것으로 판단한 경우(스텝 S14에서 YES)에는, 버킷의 조작이 종료하였는지의 여부를 판단한다(스텝 S16).

스텝 S14에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 산출한 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 R 미만인 것으로 판단한 경우(스텝 S14에서 NO)에는, 스텝 S10으로 돌아온다.

스텝 S16에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷의 조작이 종료된 것으로 판단한 경우(스텝 S16에서 YES)에는, 버킷각 θ3이 버킷각 P로 되도록 조정한다(스텝 S18). 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷각 θ3이 버킷각 P로 되도록 버킷 실린더(12)에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브(64)를 구동한다.

그리고, 처리를 종료한다(종료).

작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작 지령에 따라 수평선에 대한 버킷(8)의 각도인 버킷 대 수평 각도 θb를 산출하고, 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 R 이상인지의 여부를 판단한다. 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 R 이상인 것으로 판단한 경우에는, 버킷(8)의 자세가 배토 상태인 것으로 판단한다. 작업기 컨트롤러(26)는, 배토 상태인 것으로 판단한 경우에는, 버킷(8)의 각도를 버킷각 P로 되도록 조정한다.

그 결과, 오퍼레이터에 의한 굴삭 버튼(25P)의 누름 지시가 없는 경우라도, 버킷(8)의 조작 지령에 따라 버킷(8)을 굴삭 개시 전에 소정의 버킷각에 자율적으로 제어할 수 있다. 따라서, 오퍼레이터의 조작 부하를 경감하여, 효율적인 굴삭 작업을 간단하고 용이하게 실행할 수 있다.

(변형예 2)

실시형태의 변형예 2에 따르는 작업 차량은, 작업기(2)에 가해지는 부하를 다시 판단하여, 배토 상태이면 자율적으로 버킷(8)의 각도를 조정한다.

도 9는, 실시형태의 변형예 2에 기초한 제어 시스템(200A)의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제어 시스템(200A)은어 시스템(200)과 비교하여, 부하 센서(28)를 추가로 설치한 점이 상이하다. 조작 장치(25)는, 조작 장치(25#)로 치환한 점이 상이하다.

조작 장치(25#)는, 조작 장치(25)와 비교하여, 굴삭 버튼(25P)이 제외된 구성이 나타나 있다. 그 외의 구성에 대해서는, 도 3에서 설명한 것과 마찬가지이므로 그 상세한 설명에 대해서는 반복하지 않는다.

부하 센서(28)는, 버킷(8)에 장착된다.

작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)에 장착된 부하 센서(28)에 따라 작업기(2)가 배토 작업을 실행했는지의 여부를 판단한다.

부하 센서(28)의 값은, 버킷(8)이 토사를 굴삭하는 굴삭 작업에 의해 커지게 된다. 부하 센서(28)의 값은, 버킷(8)이 토사를 배토하는 배토 작업에 의해 작아지게 된다.

작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따르는 부하의 값이 제1 값 이상인지의 여부를 판단한다. 작업기 컨트롤러(26)는, 제1 값 이상일 경우에는, 굴삭 작업을 실행한 것으로 판단한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 작업을 실행한 것으로 판단한 후, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따르는 부하의 값이 제1 값보다 작은 제2 값 미만으로 되었는지의 여부를 판단한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따르는 부하의 값이 제2 값 미만으로 된 경우에는, 배토 작업을 실행한 것으로 판단한다. 제1 값과 제2 값은 같은 값으로 해도 된다.

[동작 처리]

도 10은, 실시형태의 변형예 2에 기초한 작업 차량(CM)의 굴삭 작업의 동작 처리를 설명하는 도면이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따라 부하가 큰지의 여부를 판단한다(스텝 S20). 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따르는 값이 제1 값 이상인지의 여부를 판단한다. 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 작업을 실행했는지의 여부를 판단한다.

스텝 S20에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따라 부하가 큰 것으로 판단한 경우(스텝 S20에서 YES)에는, 스텝 S22로 진행한다.

스텝 S20에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따라 부하가 크지 않은 것으로 판단한 경우(스텝 S20에서 NO)에는, 스텝 S20의 상태를 유지한다.

스텝 S22에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작이 있는지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 제1 조작 레버(25R)의 좌우 방향의 조작이 있는지의 여부를 판단한다.

스텝 S22에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작이 있는 것으로 판단한 경우(스텝 S22에서 YES)에는, 다음에, 버킷의 부하가 작은지의 여부를 판단한다(스텝 S24). 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따르는 값이 제2 값 미만인지의 여부를 판단한다. 작업기 컨트롤러(26)는, 배토 작업을 실행했는지의 여부를 판단한다.

스텝 S22에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 조작이 없는 것으로 판단한 경우(스텝 S22에서 NO)에는, 스텝 S22의 상태를 유지한다.

스텝 S24에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷(8)의 부하가 작은 것으로 판단한 경우(스텝 S24에서 YES)에는, 버킷각을 산출한다(스텝 S11). 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷 실린더 스트로크 센서(18)의 검출 결과에 기초하여, 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도(버킷각) θ3를 산출한다.

스텝 S24에서, 작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따라 부하가 작지 않은 것으로 판단한 경우(스텝 S24에서 NO)에는, 스텝 S22로 돌아온다.

다음에, 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷 대 수평 각도 θb를 산출한다(스텝 S12). 스텝 S11∼S18의 일련의 처리에 대해서는, 도 8에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 그 상세한 설명에 대해서는 반복하지 않는다.

작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)로부터의 검출 결과에 따라 배토 작업이 실행되었는지의 여부를 판단한다. 작업기 컨트롤러(26)는, 배토 작업이 실행된 것으로 판단한 경우에, 버킷(8)의 조작 지령에 따라 버킷 대 수평 각도 θb를 산출하여, 소정 각도 R 이상인지의 여부를 판단한다. 이로써, 버킷(8)의 자세가 배토 상태인지의 여부를 판단하고, 배토 상태이면 버킷각 θ3을 버킷각 P로 조정한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)의 검출 결과와 버킷(8)의 자세 상태의 양쪽에 기초하여 배토 작업을 실행했는지의 여부를 판단한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 부하 센서(28)의 검출 결과와 버킷(8)의 자세 상태의 양쪽에 기초하여 배토 작업을 실행했는지의 여부를 판단하기 때문에, 확실하게 배토 작업을 실행했는지의 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 확실하게 배토 작업을 실행한 것으로 판단한 굴삭 개시 전에, 버킷각 θ3을 버킷각 P로 조정한다.

그 결과, 작업기 컨트롤러(26)는, 배토 작업을 실행한 후의 굴삭 개시 전인 것을 양호한 정밀도로 판단하고, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

부하 센서(28)를 버킷(8)에 장착된 구성에 대하여 설명하였으나, 유압 실린더 내의 유압을 측정하는 센서에 의해 부하를 검출하는 구성으로 해도 된다. 예를 들면, 버킷 실린더(12)에 공급하는 작동유의 유압을 센서에 의해 측정함으로써 버킷(8)에 가해지는 부하의 대소(大小)를 판단할 수 있다.

(그 외의 실시형태)

도 11은, 다른 실시형태에 기초한 작업 차량을 제어하는 제어 시스템(200B)의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 제어 시스템(200B)는, 제어 시스템(200A)과 비교하여, 부하 센서(28) 대신에 수신부(29)를 설치한 점이 상이하다. 그 외의 구성에 대해서는 도 9에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 그 상세한 설명에 대해서는 반복하지 않는다.

수신부(29)는, 수신한 지령을 작업기 컨트롤러(26)에 출력한다.

수신부(29)는, 외부로부터 송신된 굴삭 개시 지령을 수신하여, 작업기 컨트롤러(26)에 출력한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 수신부(29)에서 수신한 굴삭 개시 지령에 응답하여, 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 소정 각도로 되도록 작업기를 제어한다.

구체적으로는, 도 6에서 설명한 굴삭 버튼(25P)의 입력 대신에, 굴삭 개시 지령을 수신한 경우에, 상기 동작 처리를 실행한다.

상기에서 설명한 것과 마찬가지로, 굴삭 작업을 개시하기 전인 굴삭 개시 전에, 버킷(8)의 자세를 정돈한다. 버킷(8)의 자세로서 암(7)을 조작한 경우의 굴삭 각도가 최적인 각도로 되도록 자동 제어된다. 이로써, 굴삭 개시 시의 버킷(8)에 관한 토사 저항(부하)은 낮아진다. 굴삭 개시 전에 버킷(8)의 자세를 정돈해 둠으로써, 굴삭 작업 중에 복잡한 연산을 할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것이 가능해진다.

외부로부터의 조작 개시 지령에 따라 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

도 12는, 다른 실시형태에 기초한 작업 차량 시스템의 개념을 설명하는 도면이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 다른 실시형태에 기초한 작업 차량 시스템은, 작업 차량(CM)을 외부의 기지국(300)으로부터 제어하는 제어 시스템을 구성한다. 구체적으로는, 도 3에서 설명한 작업기 컨트롤러(26) 및 조작 장치(25)의 기능이 외부의 기지국(300) 등에 설치된 구성이다.

기지국(300)은, 작업기 컨트롤러(26)와 마찬가지의 기능을 가지는 작업기 컨트롤러(26#)와, 조작 장치(25)와 마찬가지의 기능을 가지는 조작 장치(25#)를 포함한다.

작업기 컨트롤러(26#)는, 조작 장치(25#)의 조작 지령을 받아들여, 작업 차량(CM)을 제어하는 동작 지령을 출력한다. 작업 차량(CM)은, 작업기 컨트롤러(26#)로부터의 동작 지령에 따라 동작한다. 구체적으로는, 작업기 컨트롤러(26#)는, 도 3에서 설명한 방향 제어 밸브(64)를 구동시키는 동작 지령을 출력한다. 작업기 컨트롤러(26#)는, 붐 실린더 스트로크 센서(16), 암 실린더 스트로크 센서(17) 및 버킷 실린더 스트로크 센서(18)의 센서 정보의 입력을 받는다.

상기 구성에 의해서 도 6에서 설명한 실시형태에 기초한 굴삭 작업의 동작 처리를 작업기 컨트롤러(26#)로 실행할 수 있다.

그 결과, 원격지에 있는 기지국(300)으로부터 제어하는 경우에 실시형태에 따르는 구성을 적용하는 것이 가능하며, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

오퍼레이터가 조작 장치인 조작 레버의 조작 입력에 따라 작업 차량(CM)을 제어하는 구성에 대하여 설명하고 있지만, 조작 장치를 설치하지 않고 자율적으로 작업 차량(CM)을 제어하는 구성에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 굴삭 작업하는 조작 지령이 미리 프로그래밍되어 있고, 상기 프로그래밍된 조작 지령에 따라 작업기 컨트롤러가 동작하는 경우에도 적용할 수 있다. 구체적으로는, 사용자의 지시에 따라 작업 차량(CM)을 자율적으로 제어하기 위한 자율 제어 프로그램이 기동하고, 상기 프로그래밍된 조작 지령에 따라 작업기 컨트롤러가 굴삭 작업을 개시하는 경우에, 버킷(8)의 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 소정 각도로 되도록 작업기를 동작시키는 처리를 포함하도록 하면 된다.

굴삭 각도로서, 토사 저항의 값이 최소로 되는 소정 각도 Q를 사용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 임의의 소정 각도를 굴삭 각도로서 작업기(2)를 제어해도 된다. 굴삭 각도의 값도 고정값에 한정되지 않는다. 예를 들면, 토질에 따라 소정 각도 Q의 값을 변경시켜도 된다.

<작용 효과>

전술한 실시형태의 작용 효과에 대하여 설명한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 차량 본체(1)와, 작업기(2)가 설치된다. 작업기(2)는, 차량 본체(1)에 대하여 회동 가능한 붐(6)과, 붐(6)에 대하여 회동 가능한 암(7)과, 암(7)에 대하여 회동 가능한 버킷(8)을 구비한다. 작업 차량(CM)에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 작업기 컨트롤러(26)가 설치된다. 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 개시 전의 굴삭 버튼(25P)의 입력(굴삭 지령)에 따라 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)은, 굴삭 개시 전에 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다. 그러므로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 토사 저항의 값이 최소값인 소정 각도 Q의 굴삭 각도로 작업기(2)의 굴삭 작업을 실행한다. 그 결과, 굴삭 개시 전에 버킷(8)의 자세를 정돈해 둠으로써, 굴삭 작업 중에 복잡한 연산을 할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것이 가능해진다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)에는, 조작 지령에 따라 도 7에 나타낸 바와 같은 배토 작업이 실행되었는지의 여부를 판단하는 작업기 컨트롤러(26)가 설치된다. 작업기 컨트롤러(26)는, 배토 작업이 실행된 것으로 판단한 경우에 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)은, 버킷(8)의 배토 작업이 실행되었는지의 여부를 판단하고, 굴삭 개시 전에 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다. 따라서, 버킷(8)의 배토 작업이 실행된 경우에, 굴삭 개시 전의 준비를 실행한다. 그러므로, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)의 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷 대 수평 각도를 산출한다. 버킷 대 수평 각도 θb는, 버킷 핀(15) 및 버킷(8)의 날끝(8a)을 연결하는 선분과, 수평선으로 이루는 각도이다. 버킷 대 수평 각도 θb가 소정 각도 R 이상으로 된 경우에, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 버킷 대 수평 각도가 소정 각도 R 이상으로 된 경우에, 버킷(8)의 자세가 배토 상태인 것으로 판단하고, 굴삭 개시 전에 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다. 따라서, 버킷(8)의 자세에 기초하여 배토 상태인지의 여부를 판단한 후, 굴삭 개시 전의 준비를 실행한다. 그러므로, 배토 상태인 것을 간단하고 용이하게 파악하는 것이 가능하며, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)에는, 버킷(8)에 가해지는 부하를 검출하는 부하 센서(28)가 설치된다. 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 개시 전의 제1 조작 레버(25R)의 조작 지령 및 굴삭 중의 부하 센서(28)의 검출 결과에 따라 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)은, 부하 센서(28)의 검출 결과에 따라 배토 작업이 실행되었는지의 여부를 판단하고, 배토 작업이 실행된 것으로 판단한 경우에, 굴삭 개시 전에 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다. 따라서, 부하 센서의 검출 결과에 기초하여 배토 상태인지의 여부를 판단한 후, 굴삭 개시 전의 준비를 실행한다. 그러므로, 배토 상태인 것을 양호한 정밀도로 파악하는 것이 가능하며, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)에는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 조작 개시 지령을 수신하는 수신부(29)가 설치된다. 작업기 컨트롤러(26)는, 굴삭 개시 전에 수신부(29)에서 수신한 굴삭 개시 지령에 따라 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)은, 외부로부터의 조작 개시 지령에 따라 굴삭 개시 전에 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다. 따라서, 외부로부터의 원격 조작에 의해, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 굴삭 개시 전의 조작 지령에 따라 버킷(8)을 구동시키는 버킷 실린더(12)가 설치된다. 작업기 컨트롤러(26)는, 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이에 기초하여 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다.

실시형태에 있어서의 작업 차량(CM)은, 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이에 기초하여 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출할 수 있다. 그러므로, 버킷(8)의 각도를 검출하는 검출기를 설치할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행할 수 있다.

실시형태의 작업 차량(CM)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 차량 본체(1)와, 작업기(2)가 설치된다. 작업기(2)는, 차량 본체(1)에 대하여 회동 가능한 붐(6)과, 붐(6)에 대하여 회동 가능한 암(7)과, 암(7)에 대하여 회동 가능한 버킷(8)을 구비한다. 상기 작업 차량(CM)의 제어 방법에서는, 굴삭 개시 전의 조작 지령을 접수하는 단계와, 조작 지령에 따라 암(7)에 대한 버킷(8)의 각도를 산출하는 단계와, 산출한 각도가 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어하는 단계가 실행된다.

실시형태의 작업 차량(CM)의 제어 방법은, 굴삭 개시 전에 버킷각 P로 되도록 버킷(8)을 제어한다. 그러므로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 토사 저항의 값이 최소값인 소정 각도 Q의 굴삭 각도로 작업기(2)의 굴삭 작업을 실행한다. 그 결과, 굴삭 개시 전에 버킷(8)의 자세를 정돈해 둠으로써, 굴삭 작업 중에 복잡한 연산을 할 필요가 없어, 간단한 방식으로 효율적인 굴삭 작업을 실행하는 것이 가능해진다.

작업 차량으로서, 유압 셔블을 예로 들어 설명하였으나, 불도저(bulldozer), 휠 로더(wheel loader) 등의 작업 차량에도 적용할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각될 것이다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 표시되고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1: 차량 본체, 2: 작업기, 3: 선회체, 4: 운전실, 4S: 운전석, 5: 주행 장치, 5CR: 크롤러 벨트, 6: 붐, 7: 암, 8: 버킷, 8a: 날끝, 9: 엔진룸, 10: 붐 실린더, 11: 암 실린더, 12: 버킷 실린더, 13: 붐 핀, 14: 암 핀, 15: 버킷 핀, 16: 붐 실린더 스트로크 센서, 17: 암 실린더 스트로크 센서, 18: 버킷 실린더 스트로크 센서, 19: 난간, 25, 25# 조작 장치, 25L: 제2 조작 레버, 25P: 굴삭 버튼, 25R: 제1 조작 레버, 26, 26# 작업기 컨트롤러, 28: 부하 센서, 29: 수신부, 60: 유압 실린더, 64: 방향 제어 밸브, 66: 압력 센서, 200, 200A, 200B: 제어 시스템, 300: 기지국.

Claims

차량 본체;
상기 차량 본체에 대하여 회동(回動) 가능한 붐(boom)과, 상기 붐에 대하여 회동 가능한 암(arm)과, 상기 암에 대하여 회동 가능한 버킷(bucket)을 구비하는 작업기; 및
굴삭(掘削) 개시 전의 조작 지령에 따라 상기 암에 대한 상기 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는 제어부;
를 포함하는 작업 차량(work vehicle).
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 조작 지령에 따라 배토(排土) 작업이 실행되었는지의 여부를 판단하고, 상기 배토 작업이 실행된 것으로 판단한 경우에 상기 암에 대한 상기 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는, 작업 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 버킷의 회전 중심인 버킷 핀 및 상기 버킷의 날끝(cutting edge)을 연결하는 선분과, 수평선과에 의해 이루는 버킷 대 수평 각도(bucket-horizontal line angle)를 산출하고,
상기 버킷 대 수평 각도가 제2 각도 이상일 경우에, 상기 암에 대한 상기 버킷의 산출한 각도가 상기 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는, 작업 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 작업기에 가해지는 부하를 검출하는 부하 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 굴삭 개시 전의 조작 지령 및 굴삭 중의 상기 부하 검출부의 검출 결과에 따라 상기 암에 대한 상기 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 상기 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는, 작업 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조작 지령을 수신하는 수신부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 굴삭 개시 전에 상기 수신부에서 수신한 상기 굴삭 개시 전의 조작 지령에 따라 상기 암에 대한 상기 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 상기 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는, 작업 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 굴삭 개시 전의 조작 지령에 따라 상기 버킷을 구동시키는 버킷 실린더를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 버킷 실린더의 스트로크 길이에 기초하여 상기 암에 대한 상기 버킷의 각도를 산출하고, 산출한 각도가 상기 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는, 작업 차량.
차량 본체에 대하여 회동 가능한 붐과, 상기 붐에 대하여 회동 가능한 암과, 상기 암에 대하여 회동 가능한 버킷을 구비하는 작업기를 포함하는 작업 차량의 제어 방법으로서,
굴삭 개시 전의 조작 지령을 접수하는 단계;
상기 조작 지령에 따라 상기 암에 대한 상기 버킷의 각도를 산출하는 단계; 및
산출한 각도가 제1 각도로 되도록 상기 버킷을 제어하는 단계;
를 포함하는 작업 차량의 제어 방법.