KR20200090804A

KR20200090804A - 쇼벨

Info

Publication number: KR20200090804A
Application number: KR1020207016612A
Authority: KR
Inventors: 춘난 우
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2020-07-29
Also published as: EP3725959B1; WO2019116451A1; CN111511993A; US11572676B2; US20200299933A1; CN111511993B; EP3725959A1; EP3725959A4; KR102460502B1

Abstract

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 굴삭어태치먼트와, 굴삭어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치(M1)와, 굴삭부하에 의한 상부선회체(3)의 불안정상태에 관한 정보를 검출하는 실린더압센서(S1)와, 굴삭어태치먼트의 자세를 수정하는 컨트롤러(30)를 갖는다. 컨트롤러(30)는, 자세검출장치(M1) 및 실린더압센서(S1)의 출력에 근거하여 심굴굴삭 중의 굴삭부하가 소정 값보다 크다고 판정한 경우에, 굴삭어태치먼트를 구성하는 암(5) 또는 버킷(6)을 펼치도록 구성된다.

Description

쇼벨

본 개시는, 굴삭어태치먼트의 자세를 검출 가능한 쇼벨에 관한 것이다.

붐, 암 및 버킷 등의 작업요소에 하중검출기를 장착하지 않고 작업요소의 위치 및 자세로부터 굴삭반력을 구함으로써 굴삭동작에 있어서의 과부하의 발생의 유무를 판정하여, 작업요소의 동작을 제어할 수 있는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

이 쇼벨은, 산출한 굴삭반력이 미리 설정한 상한값보다 큰 경우, 굴삭동작의 도중에 붐을 자동적으로 상승시켜 굴삭깊이를 얕게 하여 굴삭반력을 저감시킴으로써 굴삭동작이 도중에 정지해 버리는 것을 방지하고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2011-252338호

그러나, 심굴(深掘)굴삭을 행하고 있는 경우에 붐을 상승시켜 굴삭깊이를 얕게 하면 오히려 굴삭반력을 증대시켜 버릴 우려가 있다. 이 점에 관하여, 특허문헌 1의 쇼벨은, 산출한 굴삭반력이 미리 설정한 상한값보다 크면, 심굴굴삭을 행하고 있는지 통상굴삭을 행하고 있는지에 관계없이 붐을 상승시켜 버린다. 이로 인하여, 심굴굴삭 시에 굴삭반력을 저감시키고자 하여 오히려 굴삭반력을 증대시켜 버려, 심굴굴삭을 계속할 수 없게 하여 작업효율을 저하시켜 버릴 우려가 있다.

상술을 감안하여, 심굴굴삭 시에 굴삭어태치먼트를 보다 적절히 제어할 수 있는 쇼벨을 제공할 것이 요망된다.

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 탑재되는 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 굴삭어태치먼트와, 상기 굴삭어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치와, 굴삭부하에 의한 상기 상부선회체의 불안정상태에 관한 정보를 검출하는 불안정상태검출장치와, 상기 굴삭어태치먼트의 자세를 수정하는 제어장치를 갖는 쇼벨로서, 상기 제어장치는, 상기 자세검출장치 및 상기 불안정상태검출장치의 출력에 근거하여 심굴굴삭 중의 굴삭부하가 소정 값보다 크다고 판정한 경우에, 상기 굴삭어태치먼트를 구성하는 암 또는 버킷을 펼치도록 구성된다.

상술한 수단에 의하여, 심굴굴삭 시에 굴삭어태치먼트를 보다 적절히 제어할 수 있는 쇼벨이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 쇼벨의 굴삭어태치먼트에 관련된 각종 물리량을 나타내는 쇼벨의 측면도이다.
도 3은 도 1의 쇼벨에 탑재되는 기본시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 4는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 굴삭제어시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 5는 굴삭어태치먼트의 자세의 추이를 나타내는 쇼벨의 측면도이다.
도 6은 판정처리의 플로차트이다.
도 7은 산출처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 8은 산출처리의 흐름의 다른 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 9는 암접음조작 및 붐상승조작의 복합조작이 행해지고 있을 때의 버킷각도 및 굴삭반력의 시간적 추이를 나타내는 도이다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 관한 건설기계로서의 쇼벨(굴삭기)에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 측면도이다. 도 1에 나타내는 쇼벨의 하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되며, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 작업요소로서의 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성한다. 붐(4), 암(5), 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되며, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다.

굴삭어태치먼트에는 자세검출장치(M1)가 장착되어 있다. 자세검출장치(M1)는 굴삭어태치먼트의 자세를 검출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 자세검출장치(M1)는, 붐각도센서(M1a), 암각도센서(M1b) 및 버킷각도센서(M1c)를 포함한다.

붐각도센서(M1a)는, 붐각도를 취득하는 센서이며, 예를 들면 붐풋핀의 회전각도를 검출하는 회전각도센서, 붐실린더(7)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 붐(4)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등을 포함한다. 붐각도센서(M1a)는, 자이로센서와 가속도센서의 조합으로 구성되는 관성계측장치여도 된다. 암각도센서(M1b) 및 버킷각도센서(M1c)에 대해서도 동일하다.

도 2는, 굴삭어태치먼트에 관련된 각종 물리량을 나타내는 쇼벨의 측면도이다. 붐각도센서(M1a)는, 예를 들면 붐각도(θ1)를 취득한다. 붐각도(θ1)는, XZ평면에 있어서, 붐풋핀위치(P1)와 암연결핀위치(P2)를 연결하는 선분 P1-P2의 수평선에 대한 각도이다. 암각도센서(M1b)는, 예를 들면 암각도(θ2)를 취득한다. 암각도(θ2)는, XZ평면에 있어서, 암연결핀위치(P2)와 버킷연결핀위치(P3)를 연결하는 선분 P2-P3의 수평선에 대한 각도이다. 버킷각도센서(M1c)는, 예를 들면 버킷각도(θ3)를 취득한다. 버킷각도(θ3)는, XZ평면에 있어서, 버킷연결핀위치(P3)와 버킷치선(齒先)위치(P4)를 연결하는 선분 P3-P4의 수평선에 대한 각도이다.

다음으로, 도 3을 참조하여 쇼벨의 기본시스템에 대하여 설명한다. 쇼벨의 기본시스템은, 주로, 엔진(11), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 컨트롤러(30), 엔진제어장치(74) 등을 포함한다.

엔진(11)은 쇼벨의 구동원이며, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 접속되어 있다.

메인펌프(14)는, 작동유라인(16)을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하는 유압펌프이며, 예를 들면 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다. 사판식 가변용량형 유압펌프에서는, 사판경전각(斜板傾轉角)의 변화에 따라 변위용적을 정하는 피스톤의 스트로크길이가 변화하여 1회전당 토출유량(吐出流量)이 변화한다. 사판경전각은 레귤레이터(14a)에 의하여 제어된다. 레귤레이터(14a)는 컨트롤러(30)로부터의 제어전류의 변화에 따라 사판경전각을 변화시킨다. 예를 들면, 레귤레이터(14a)는 제어전류의 증가에 따라 사판경전각을 크게 하여 메인펌프(14)의 토출유량을 증대시킨다. 혹은, 레귤레이터(14a)는 제어전류의 감소에 따라 사판경전각을 작게 하여 메인펌프(14)의 토출유량을 저감시킨다. 토출압력센서(14b)는 메인펌프(14)의 토출압력을 검출한다. 유온센서(14c)는 메인펌프(14)가 흡입하는 작동유의 온도를 검출한다.

파일럿펌프(15)는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26) 등의 각종 유압제어기기에 작동유를 공급하기 위한 유압펌프이며, 예를 들면 고정용량형 유압펌프이다.

컨트롤밸브(17)는 유압액추에이터에 관한 작동유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브의 세트이다. 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 대응하는 파일럿압의 변화에 따라, 메인펌프(14)로부터 작동유라인(16)을 통하여 받아들인 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급한다. 유압액추에이터는, 예를 들면 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측주행용 유압모터(1A), 우측주행용 유압모터(1B), 선회용 유압모터(2A) 등을 포함한다.

조작장치(26)는, 조작자가 유압액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이며, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C) 등을 포함한다. 조작장치(26)는 파일럿라인(25)을 통하여 파일럿펌프(15)로부터 작동유의 공급을 받아 파일럿압을 생성한다. 그리고, 파일럿라인(25a)을 통하여, 대응하는 유량제어밸브의 파일럿포트에 그 파일럿압을 작용시킨다. 파일럿압은 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따라 변화한다. 조작장치(26)는 원격조작되어도 된다. 이 경우, 조작장치(26)는, 무선통신을 통하여 수신한 조작방향 및 조작량에 관한 정보에 따라 파일럿압을 생성한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는 CPU, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 컨트롤러(30)의 CPU는, 각종 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 읽어내고 RAM에 로드하여 실행함으로써, 이들 프로그램의 각각에 대응하는 기능을 실현시킨다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는 메인펌프(14)의 토출유량을 제어하는 기능을 실현시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는 네거티브컨트롤밸브의 네거티브컨트롤압에 따라 레귤레이터(14a)에 대한 제어전류를 변화시키고, 레귤레이터(14a)를 통하여 메인펌프(14)의 토출유량을 제어한다.

엔진제어장치(74)는 엔진(11)을 제어하는 장치이다. 엔진제어장치(74)는, 예를 들면 입력장치를 통하여 설정된 엔진회전수가 실현되도록 연료분사량 등을 제어한다.

동작모드 전환다이얼(75)은, 쇼벨의 동작모드를 전환하기 위한 다이얼이며, 캐빈(10) 내에 마련된다. 본 실시예에서는, 조작자는 M(수동)모드와 SA(반자동)모드를 전환할 수 있다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 동작모드 전환다이얼(75)의 출력에 따라 쇼벨의 동작모드를 전환한다. 도 3은, 동작모드 전환다이얼(75)에 의하여 SA모드가 선택된 상태를 나타낸다.

M모드는, 조작자에 의한 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 따라 쇼벨을 동작시키는 모드이다. 예를 들면, 조작자에 의한 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 따라 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등을 동작시키는 모드이다. SA모드는, 소정의 조건이 충족된 경우에, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 쇼벨을 자동적으로 동작시키는 모드이다. 예를 들면, 소정의 조건이 충족된 경우에, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등을 자동적으로 동작시키는 모드이다. 동작모드 전환다이얼(75)은 3개 이상의 동작모드를 전환할 수 있도록 구성되어도 된다.

표시장치(40)는, 각종 정보를 표시하는 장치이며, 캐빈(10) 내의 운전석의 근방에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 표시장치(40)는 화상표시부(41) 및 입력부(42)를 갖는다. 조작자는 입력부(42)를 이용하여 정보나 지령을 컨트롤러(30)에 입력할 수 있다. 또, 화상표시부(41)를 보고 쇼벨의 운전상황이나 제어정보를 파악할 수 있다. 표시장치(40)는, CAN 등의 통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속된다. 단, 표시장치(40)는 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어도 된다.

표시장치(40)는 축전지(70)로부터 전력의 공급을 받아 동작한다. 축전지(70)는 얼터네이터(11a)에 의하여 발전된 전력으로 충전된다. 축전지(70)의 전력은, 쇼벨의 전장품(72) 등, 컨트롤러(30) 및 표시장치(40) 이외에도 공급된다. 엔진(11)의 스타터(11b)는 축전지(70)로부터의 전력으로 구동되어 엔진(11)을 시동시킨다.

엔진(11)은 엔진제어장치(74)에 의하여 제어된다. 엔진제어장치(74)는, 엔진(11)의 상태를 나타내는 각종 데이터(예를 들면, 수온센서(11c)에 의하여 검출되는 냉각수온(물리량)을 나타내는 데이터)를 컨트롤러(30)에 송신한다. 컨트롤러(30)는 일시기억부(메모리)(30a)에 이들 데이터를 축적해 두고, 필요에 따라 표시장치(40)에 송신할 수 있다. 레귤레이터(14a)가 출력하는 사판경전각을 나타내는 데이터, 토출압력센서(14b)가 출력하는 메인펌프(14)의 토출압력을 나타내는 데이터, 유온센서(14c)가 출력하는 작동유온도를 나타내는 데이터, 파일럿압센서(15a, 15b)가 출력하는 파일럿압을 나타내는 데이터 등에 대해서도 동일하다.

실린더압센서(S1)는, 굴삭부하에 의한 상부선회체(3)의 불안정상태에 관한 정보를 검출하는 불안정상태검출장치의 일례이며, 유압실린더의 실린더압을 검출하고, 검출데이터를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 상부선회체(3)의 불안정상태는, 예를 들면 상부선회체(3)의 후단이 부상(浮上)하기 쉬운 상태를 포함한다. 실린더압은, 예를 들면 붐실린더압, 암실린더압 및 버킷실린더압을 포함한다. 본 실시예에서는, 실린더압센서(S1)는, 실린더압센서(S11~S16)를 포함한다. 구체적으로는, 실린더압센서(S11)는, 붐실린더(7)의 보텀측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력인 붐보텀압을 검출한다. 또, 실린더압센서(S12)는, 붐실린더(7)의 로드측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력인 붐로드압을 검출한다. 마찬가지로, 실린더압센서(S13)는 암보텀압을 검출하고, 실린더압센서(S14)는 암로드압을 검출하며, 실린더압센서(S15)는 버킷보텀압을 검출하고, 실린더압센서(S16)는 버킷로드압을 검출한다. 붐실린더압은, 붐로드압 및 붐보텀압을 포함한다. 암실린더압은, 암로드압 및 암보텀압을 포함한다. 버킷실린더압은, 버킷로드압 및 버킷보텀압을 포함한다.

제어밸브(E1)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제어밸브(E1)는, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 소정의 유압실린더에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 동작시키기 위하여 이용된다.

도 4는, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 굴삭제어시스템의 구성예를 나타내는 도이다. 굴삭제어시스템은, 주로, 자세검출장치(M1), 실린더압센서(S1), 컨트롤러(30) 및 제어밸브(E1)로 구성된다. 컨트롤러(30)는 판정부(31)를 포함한다.

판정부(31)는, 굴삭 중인 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 할지 여부를 판정하는 기능요소이다. 예를 들면, 판정부(31)는, 굴삭부하가 과도하게 커질 우려가 있다고 판정한 경우에, 굴삭 중인 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 한다고 판정한다.

본 실시예에서는, 판정부(31)는 실린더압센서(S1)의 출력에 근거하여 굴삭부하를 도출하고, 기록한다. 또, 자세검출장치(M1)가 검출한 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공(空)굴삭부하를 도출한다. 그리고, 판정부(31)는, 굴삭부하로부터 공굴삭부하를 빼서 정미(正味)굴삭부하를 산출하며, 정미굴삭부하에 근거하여 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 할지 여부를 판정한다. 판정부(31)는, 공굴삭부하를 도출할 때에, 불안정상태검출장치의 다른 일례인 차체경사센서(S2)가 검출한 상부선회체(3)의 경사를 고려해도 된다. 차체경사센서(S2)는, 예를 들면 가속도센서, 자이로센서, 관성계측장치 등으로 구성된다.

"굴삭"은 굴삭어태치먼트를 토사 등의 굴삭대상에 접촉시키면서 굴삭어태치먼트를 움직이는 것을 의미하며, "공굴삭"은 굴삭어태치먼트를 어느 지물(地物)에도 접촉시키지 않고 굴삭어태치먼트를 움직이는 것을 의미한다.

"굴삭부하"는 굴삭대상에 접촉시키면서 굴삭어태치먼트를 움직일 때의 부하를 의미하며, "공굴삭부하"는 어느 지물에도 접촉시키지 않고 굴삭어태치먼트를 움직일 때의 부하를 의미한다. "굴삭부하"는 "굴삭저항"이라고도 칭한다.

"굴삭부하", "공굴삭부하", 및 "정미굴삭부하"는 각각, 실린더압, 실린더추력(推力), 굴삭토크(굴삭력의 모멘트), 굴삭반력 등의 임의의 물리량으로 나타난다. 예를 들면, 정미굴삭부하로서의 정미실린더압은, 굴삭부하로서의 실린더압으로부터, 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더압을 뺀 값으로서 나타난다. 실린더추력, 굴삭토크(굴삭력의 모멘트), 굴삭반력 등을 이용하는 경우에 대해서도 동일하다.

실린더압으로서는, 예를 들면 실린더압센서(S1)의 검출값이 이용된다. 실린더압센서(S1)의 검출값은, 예를 들면 실린더압센서(S11~S16)가 검출하는 붐보텀압(P11), 붐로드압(P12), 암보텀압(P13), 암로드압(P14), 버킷보텀압(P15), 버킷로드압(P16)이다.

실린더추력은, 예를 들면 실린더압과 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤의 수압(受壓)면적에 근거하여 산출된다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 붐실린더추력(f1)은, 붐보텀압(P11)과 붐보텀측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A11)과의 곱(P11×A11)인 실린더신장력과, 붐로드압(P12)과 붐로드측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A12)과의 곱(P12×A12)인 실린더수축력과의 차(P11×A11-P12×A12)로 나타난다. 암실린더추력(f2), 및 버킷실린더추력(f3)에 대해서도 동일하다.

굴삭토크는, 예를 들면 굴삭어태치먼트의 자세와 실린더추력에 근거하여 산출된다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 버킷굴삭토크(τ3)의 크기는, 버킷실린더추력(f3)의 크기에, 그 버킷실린더추력(f3)의 작용선과 버킷연결핀위치(P3)와의 거리(G3)를 곱한 값으로 나타난다. 거리(G3)는, 버킷각도(θ3)의 함수이며, 링크게인의 일례이다. 붐굴삭토크(τ1) 및 암굴삭토크(τ2)에 대해서도 동일하다.

굴삭반력은, 예를 들면 굴삭어태치먼트의 자세와 굴삭부하에 근거하여 산출된다. 예를 들면, 굴삭반력(F)은, 굴삭어태치먼트의 자세를 나타내는 물리량을 인수(引數)로 하는 함수(메커니즘함수)와, 굴삭부하를 나타내는 물리량을 인수로 하는 함수에 근거하여 산출된다. 구체적으로는, 굴삭반력(F)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)를 인수로 하는 메커니즘함수와, 붐굴삭토크(τ1), 암굴삭토크(τ2) 및 버킷굴삭토크(τ3)를 인수로 하는 함수와의 곱으로서 산출된다. 붐굴삭토크(τ1), 암굴삭토크(τ2) 및 버킷굴삭토크(τ3)를 인수로 하는 함수는, 붐실린더추력(f1), 암실린더추력(f2) 및 버킷실린더추력(f3)을 인수로 하는 함수여도 된다.

붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)를 인수로 하는 함수는, 힘의 평형식에 근거하는 것이어도 되고, 야코비안에 근거하는 것이어도 되며, 가상일의 원리에 근거하는 것이어도 된다.

이와 같이, 굴삭부하는 각종 센서의 현시점에 있어서의 검출값에 근거하여 도출된다. 예를 들면, 실린더압센서(S1)의 검출값이 그대로 굴삭부하로서 이용되어도 된다. 혹은, 실린더압센서(S1)의 검출값에 근거하여 산출되는 실린더추력이 굴삭부하로서 이용되어도 된다. 혹은, 실린더압센서(S1)의 검출값에 근거하여 산출되는 실린더추력과, 자세검출장치(M1)의 검출값에 근거하여 도출되는 굴삭어태치먼트의 자세로부터 산출되는 굴삭토크가 굴삭부하로서 이용되어도 된다. 굴삭반력에 대해서도 동일하다.

한편, 공굴삭부하는, 굴삭어태치먼트의 자세에 대응시켜 미리 기억되어 있어도 된다. 예를 들면, 붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)의 조합에 대응시켜 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더압을 참조 가능하게 기억하는 공굴삭실린더압테이블이 이용되어도 된다. 혹은, 붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)의 조합에 대응시켜 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더추력을 참조 가능하게 기억하는 공굴삭실린더추력테이블이 이용되어도 된다. 공굴삭토크테이블, 공굴삭반력테이블 등에 대해서도 동일하다. 공굴삭실린더압테이블, 공굴삭실린더추력테이블, 공굴삭토크테이블, 공굴삭반력테이블 등은, 예를 들면 실제의 쇼벨로 공굴삭을 행했을 때에 취득된 데이터에 근거하여 생성되며, 컨트롤러(30)의 ROM 등에 미리 기억되어 있어도 된다. 혹은, 쇼벨시뮬레이터 등의 시뮬레이터장치가 도출한 시뮬레이션결과에 근거하여 생성되어도 된다. 또, 참조테이블 대신에 중회귀분석에 근거하는 중회귀식 등의 계산식이 이용되어도 된다. 중회귀식을 이용하는 경우, 공굴삭부하는, 예를 들면 현시점에 있어서의 붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)의 조합에 근거하여 실시간으로 산출된다.

또, 공굴삭실린더압테이블, 공굴삭실린더추력테이블, 공굴삭토크테이블 및 공굴삭반력테이블은, 고속, 중속, 저속과 같은 굴삭어태치먼트의 동작속도별로 준비되어도 된다. 또, 암접음 시, 암펼침 시, 붐상승 시, 붐하강 시와 같은 굴삭어태치먼트의 동작내용별로 준비되어도 된다.

현시점에 있어서의 정미굴삭부하가 소정 값(소정 부하) 이상이 된 경우, 판정부(31)는, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한다. 예를 들면, 판정부(31)는, 정미굴삭부하로서의 정미실린더압이 소정의 실린더압 이상이 된 경우에, 굴삭부하로서의 실린더압이 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한다. 소정의 실린더압은, 굴삭어태치먼트의 자세의 변화에 따라 변화하는 변동값이어도 되고, 굴삭어태치먼트의 자세의 변화에 따라 변화하지 않는 고정값이어도 된다.

그리고, 동작모드가 SA(반자동)모드일 때에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한 경우, 판정부(31)는, 굴삭 중인 굴삭어태치먼트의 자세를 수정해야 한다고 판정하고, 제어밸브(E1)에 대하여 지령을 출력한다.

판정부(31)로부터의 지령을 받은 제어밸브(E1)는, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 소정의 유압실린더에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 동작시켜 소정의 유압실린더를 강제적으로 신축시킨다. 본 실시예에서는, 제어밸브(E1)는, 예를 들면 붐조작레버가 조작되고 있지 않은 경우이더라도, 붐실린더(7)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 붐실린더(7)를 강제적으로 신장시킨다. 그 결과, 붐(4)을 강제적으로 상승시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다. 혹은, 제어밸브(E1)는, 버킷조작레버가 조작되고 있지 않은 경우이더라도, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 신장시켜도 된다. 이 경우, 버킷(6)을 강제적으로 접음으로써 버킷치선각도를 조정하여 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다. 버킷치선각도는, 예를 들면 수평면에 대한 버킷(6)의 치선의 각도이다. 이와 같이, 제어밸브(E1)는 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 강제적으로 신축시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다.

그러나, 심굴굴삭을 행하고 있는 경우에 강제적으로 붐(4)을 상승시키거나 혹은 버킷(6)을 접어 굴삭깊이를 얕게 하면 오히려 굴삭반력을 증대시켜 버릴 우려가 있다. 따라서, 판정부(31)는, 심굴굴삭이 행해지고 있는 경우에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세의 수정내용을, 통상굴삭이 행해지고 있는 경우에 있어서의 상술과 같은 수정내용과 다르게 한다.

예를 들면, 판정부(31)는, 굴삭어태치먼트의 자세에 근거하여 심굴굴삭 중인지 통상굴삭 중인지를 판정한다. 판정부(31)는, 붐(4)의 자세에 근거하거나, 혹은 붐(4)의 자세와 암(5)의 자세에 근거하여 심굴굴삭 중인지 통상굴삭 중인지를 판정해도 된다.

여기에서 도 5를 참조하여, 통상굴삭과 심굴굴삭의 차이에 대하여 설명한다. 도 5는 굴삭어태치먼트의 자세의 추이를 나타내는 쇼벨의 측면도이다. 도 5의 (A1)~도 5의 (A3)은 통상굴삭이 행해졌을 때의 굴삭어태치먼트의 자세의 추이를 나타내며, 도 5의 (B1)~도 5의 (B3)은 심굴굴삭이 행해졌을 때의 굴삭어태치먼트의 자세의 추이를 나타낸다.

"통상굴삭"은, 쇼벨을 앞으로 구르도록 하는 굴삭반력의 모멘트가 쇼벨을 앞으로 구르지 못하도록 하는 쇼벨의 자체중량의 모멘트를 상회할 우려가 없는 경우의 굴삭을 의미한다. 전형적으로는 도 5의 (A1)~도 5의 (A3)에 나타내는 바와 같이, 굴삭깊이(D1)가 소정 깊이(예를 들면 2미터) 미만인 굴삭이다. 굴삭깊이는, 예를 들면 하부주행체(1)의 접지면을 포함하는 수평면에 대한 굴삭반력의 작용점의 깊이를 의미한다. 다만, 굴삭반력의 작용점이 수평면보다 높은 경우, 굴삭깊이는 음의 값이 되며, 굴삭높이를 의미한다.

"심굴굴삭"은, 쇼벨을 앞으로 구르도록 하는 굴삭반력의 모멘트가 쇼벨을 앞으로 구르지 못하도록 하는 쇼벨의 자체중량의 모멘트를 상회할 우려가 있는 경우의 굴삭을 의미한다. 전형적으로는 도 5의 (B1)~도 5의 (B3)에 나타내는 바와 같이, 굴삭깊이(D2)가 소정 깊이(예를 들면 2미터) 이상인 굴삭이다. 판정부(31)는, 버킷치선위치(P4) 등의 작업부위의 위치에 관계없이, 붐각도(θ1)가 소정 값 미만인 경우에 "심굴굴삭"이라고 판정해도 된다.

판정부(31)는, 예를 들면 파일럿압센서(15a, 15b), 실린더압센서(S11~S16) 등의 출력에 근거하여 버킷(6)이 지면(地面)에 접촉하고 있는지 여부를 판정한다. 굴삭 중인지 여부를 판정하기 위해서이다.

그리고, 판정부(31)는, 자세검출장치(M1)의 검출값에 근거하여 버킷치선위치(P4)를 도출하고, 버킷치선위치(P4)의 Z좌표의 값이 음의 값인 경우, 그 절댓값을 굴삭깊이로 한다. 그리고, 그 굴삭깊이가 소정 깊이 이상이면 심굴굴삭이라고 판정하고, 소정 깊이 미만이면 통상굴삭이라고 판정한다.

그 후, 판정부(31)는, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 통상굴삭 중에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한 경우, 판정부(31)는, 상술과 같이 붐실린더(7)를 강제적으로 신장시켜 붐(4)을 강제적으로 상승시킨다.

한편, 심굴굴삭 중에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한 경우, 판정부(31)는, 붐(4)을 강제적으로 상승시키는 대신에, 암실린더(8)를 강제적으로 수축시켜 암(5)을 강제적으로 펼친다. 혹은, 버킷실린더(9)를 강제적으로 수축시켜 버킷(6)을 강제적으로 펼친다. 암(5)과 버킷(6)을 동시에 펼쳐도 된다. 굴삭반력을 저감시키기 위해서이며, 심굴굴삭을 행하고 있는 경우에 강제적으로 붐(4)을 상승시켜 굴삭깊이를 얕게 하면 오히려 굴삭반력을 증대시켜 버릴 우려가 있기 때문이다.

다만, 판정부(31)는, 상부선회체(3)의 후단에 장착된 차체경사센서(S2)의 출력에 근거하여 심굴굴삭 중에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부, 즉 상부선회체(3)가 불안정상태가 될 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다. 판정부(31)는, 상부선회체(3)의 경사에 근거하여, 쇼벨을 앞으로 구르도록 하는 굴삭반력의 모멘트가 쇼벨을 앞으로 구르지 못하도록 하는 쇼벨의 자체중량의 모멘트를 상회할 우려가 있는지 여부를 판정할 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 판정부(31)는, 예를 들면 차체경사센서(S2)의 출력에 근거하여 상부선회체(3)의 후단이 부상하기 시작한 것을 검지한 경우에, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고, 즉 상부선회체(3)가 불안정상태가 될 우려가 있다고 판정한다.

또, 판정부(31)는, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한 후에, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지의 판정을 행하도록 해도 된다. 또, 굴삭 중인지 여부의 판정은 생략되어도 된다. 혹은, 굴삭 중인지 여부의 판정, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지의 판정, 및 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부의 판정은 동시에 행해져도 된다.

다음으로 도 6을 참조하여, 암접음동작에 의한 굴삭 중에 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있는지 여부를 컨트롤러(30)가 판정하는 처리(이하, "판정처리"라고 함)의 흐름에 대하여 설명한다. 도 6은 판정처리의 플로차트이다. 컨트롤러(30)는, 동작모드가 SA(반자동)모드로 설정되어 있는 경우에 이 판정처리를 소정의 제어주기로 반복하여 실행한다.

먼저, 컨트롤러(30)의 판정부(31)는, 굴삭어태치먼트에 관한 데이터를 취득한다(스텝 ST1). 판정부(31)는, 예를 들면 붐각도(θ1), 암각도(θ2), 버킷각도(θ3), 실린더압(P11~P16) 등을 취득한다.

그 후, 판정부(31)는, 정미굴삭부하에 관한 산출처리를 실행하여 정미굴삭부하를 산출한다(스텝 ST2). 산출처리의 상세에 대해서는 후술한다.

그 후, 판정부(31)는, 버킷(6)이 지면에 접촉하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST3). 굴삭상태인지 여부를 판정하기 위해서이다. 판정부(31)는, 예를 들면 파일럿압센서(15a, 15b), 실린더압센서(S11~S16) 등의 출력에 근거하여 버킷(6)이 지면에 접촉하고 있는지 여부를 판정한다. 예를 들면, 암접음조작 중인 신장측오일챔버에 있어서의 작동유의 압력인 암보텀압(P13)이 소정 값 이상이 되어 있는 경우에 버킷(6)이 지면에 접촉하고 있다고 판정한다. 암접음조작이 행해지고 있는지 여부는 파일럿압센서(15a, 15b)의 출력에 근거하여 판정된다.

버킷(6)이 지면에 접촉하고 있다고 판정한 경우(스텝 ST3의 YES), 판정부(31)는, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST4). 판정부(31)는, 예를 들면 산출처리에서 산출한 정미굴삭부하가 소정 값(소정 부하) 이상인 경우에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한다. 차체경사센서(S2)의 출력에 근거하여 심굴굴삭 중에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부, 즉 상부선회체(3)가 불안정상태가 될 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다. 또, 차체경사센서(S2)의 출력값에 따라 소정 부하를 변경하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 판정부(31)는, 상부선회체(3)의 카운터웨이트가 부상하는 방향으로 힘이 작용하여 차체경사센서(S2)의 출력값의 변동폭이 소정의 판정임곗값 이상이 된 경우에, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다. 차체경사센서(S2)의 출력값의 변동폭은, 예를 들면 버킷(6)이 지면에 접촉했다고 판정되었을 때의 차체경사센서(S2)의 출력값과 현재의 출력값과의 차이다.

또, 판정부(31)는, 버킷(6)이 지면에 접촉했다고 판정되었을 때의 차체경사센서(S2)의 출력값에 근거하여 판정임곗값을 변경해도 된다. 예를 들면, 작업부위에 동일한 부하가 걸리는 경우이더라도, 평지에 있어서 전방으로 기울면서 작업을 계속할 때보다, 경사지에 있어서 전방으로 기울면서 작업을 계속할 때가, 쇼벨은 불안정한 상태가 되기 쉽다. 이로 인하여, 상부선회체(3)의 기울기에 근거하여 판정임곗값을 변경하는 편이 바람직하다.

굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한 경우(스텝 ST4의 YES), 판정부(31)는, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지를 판정한다(스텝 ST5). 판정부(31)는, 예를 들면 자세검출장치(M1)가 검출한 굴삭어태치먼트의 자세에 근거하여 통상굴삭인지 심굴굴삭인지를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(31)는, 예를 들면 굴삭깊이가 소정 깊이 이상인 경우에 심굴굴삭이라고 판정하고, 소정 깊이 미만인 경우에 통상굴삭이라고 판정한다.

통상굴삭이라고 판정한 경우(스텝 ST5의 통상굴삭), 판정부(31)는, 통상굴삭 중에 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있다고 하여 통상굴삭 시의 조정처리를 실행한다(스텝 ST6). 판정부(31)는, 예를 들면 제어밸브(E1)에 대하여 지령을 출력하여, 붐실린더(7)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 붐실린더(7)를 강제적으로 신장시킨다. 그 결과, 붐조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 붐(4)을 강제적으로 상승시킴으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다. 혹은, 판정부(31)는, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 신장시켜도 된다. 그 결과, 버킷조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 버킷(6)을 강제적으로 접음으로써 굴삭깊이를 얕게 할 수 있다.

심굴굴삭이라고 판정한 경우(스텝 ST5의 심굴굴삭), 판정부(31)는, 심굴굴삭 중에 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있다고 하여 심굴굴삭 시의 조정처리를 실행한다(스텝 ST7). 판정부(31)는, 예를 들면 제어밸브(E1)에 대하여 지령을 출력하여, 암실린더(8)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 암실린더(8)를 강제적으로 수축시킨다. 그 결과, 암 조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 암(5)을 강제적으로 펼침으로써 굴삭부하를 저감시킬 수 있다. 혹은, 판정부(31)는, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 수축시켜도 된다. 그 결과, 버킷조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 버킷(6)을 강제적으로 펼침으로써 굴삭부하를 저감시킬 수 있다.

버킷(6)이 지면에 접촉하고 있지 않다고 판정한 경우(스텝 ST3의 NO), 혹은 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 없다고 판정한 경우(스텝 ST4의 NO), 판정부(31)는, 조정처리를 실행하지 않고 이번 판정처리를 종료시킨다.

도 6의 예에서는, 판정부(31)는, 버킷(6)이 지면에 접촉했다고 판정한 후에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정하고, 또한 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정한 후에 통상굴삭인지 심굴굴삭인지를 판정하고 있다. 그러나, 판정부(31)는, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지를 판정한 후에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다. 또, 버킷(6)이 지면에 접촉했는지 여부의 판정을 생략해도 된다.

또, 판정부(31)는, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정했지만, 굴삭부하가 지나치게 작아질 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다.

그리고, 굴삭부하가 지나치게 작아질 우려가 있다고 판정한 경우에도, 판정부(31)는, 굴삭어태치먼트의 자세를 수정할 필요가 있다고 하여 조정처리를 실행해도 된다.

예를 들면, 통상굴삭 중에 굴삭부하가 지나치게 작아질 우려가 있다고 판정한 경우, 판정부(31)는, 제어밸브(E1)에 대하여 지령을 출력하여, 붐실린더(7)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 붐실린더(7)를 강제적으로 수축시킨다. 그 결과, 붐조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 붐(4)을 강제적으로 하강시킴으로써 굴삭깊이를 깊게 할 수 있다. 혹은, 판정부(31)는, 버킷실린더(9)에 관한 유량제어밸브를 강제적으로 움직임으로써 버킷실린더(9)를 강제적으로 신장시켜도 된다. 그 결과, 버킷조작레버에 대한 조작입력의 유무에 관계없이, 버킷(6)을 강제적으로 펼침으로써 굴삭깊이를 깊게 할 수 있다.

다음으로 도 7을 참조하여, 정미굴삭부하에 관한 산출처리의 흐름에 대하여 설명한다. 도 7은 산출처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.

먼저, 판정부(31)는, 현시점에 있어서의 굴삭부하로서의 실린더압을 취득한다(스텝 ST11). 현시점에 있어서의 실린더압은, 예를 들면 실린더압센서(S11)가 검출하는 붐보텀압(P11)을 포함한다. 붐로드압(P12), 암보텀압(P13), 암로드압(P14), 버킷보텀압(P15) 및 버킷로드압(P16)에 대해서도 동일하다.

그 후, 판정부(31)는, 현시점에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더압을 취득한다(스텝 ST12). 예를 들면, 현시점에 있어서의 붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)를 검색키로 하여 공굴삭실린더압테이블을 참조함으로써, 미리 기억되어 있는 공굴삭실린더압을 도출한다. 공굴삭실린더압은, 예를 들면 공굴삭붐보텀압, 공굴삭붐로드압, 공굴삭암보텀압, 공굴삭암로드압, 공굴삭버킷보텀압 및 공굴삭버킷로드압 중 적어도 하나를 포함한다.

그 후, 판정부(31)는, 현시점에 있어서의 실린더압으로부터 현시점에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공굴삭실린더압을 빼서 정미실린더압을 산출한다(스텝 ST13). 정미실린더압은, 예를 들면 붐보텀압(P11)으로부터 공굴삭붐보텀압을 뺀 정미붐보텀압을 포함한다. 정미붐로드압, 정미암보텀압, 정미암로드압, 정미버킷보텀압 및 정미버킷로드압에 대해서도 동일하다.

그 후, 판정부(31)는, 산출한 정미실린더압을 정미굴삭부하로서 출력한다(스텝 ST14).

판정부(31)는, 예를 들면 6개의 정미실린더압을 정미굴삭부하로서 도출한 경우, 6개의 정미실린더압 중 적어도 하나에 근거하여 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정한다. 6개의 정미실린더압은, 정미붐보텀압, 정미붐로드압, 정미암보텀압, 정미암로드압, 정미버킷보텀압 및 정미버킷로드압이다. 예를 들면, 판정부(31)는, 암접음조작 및 붐상승조작의 복합조작이 행해지고 있을 때에 정미암보텀압이 제1 소정 압력값 이상이고, 또한 정미붐보텀압이 제2 소정 압력값 이상인 경우에, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 판정부(31)는, 암접음조작이 행해지고 있을 때에 정미암보텀압이 제1 소정 압력값 이상인 경우에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 판정부(31)는, 붐상승조작이 행해지고 있을 때에 정미붐보텀압이 제2 소정 압력값 이상인 경우에, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다.

다음으로 도 8을 참조하여, 정미굴삭부하에 관한 산출처리의 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 8은 산출처리의 흐름의 다른 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 8의 처리는, 현시점에 있어서의 굴삭부하로서 실린더추력을 이용하는 점에서, 실린더압을 이용하는 도 7의 처리와 상이하다.

먼저, 판정부(31)는, 현시점에 있어서의 실린더압으로부터 굴삭부하로서의 실린더추력을 산출한다(스텝 ST21). 현시점에 있어서의 실린더추력은, 예를 들면 붐실린더추력(f1)이다. 붐실린더추력(f1)은, 붐보텀압(P11)과 붐보텀측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A11)과의 곱(P11×A11)인 실린더신장력과, 붐로드압(P12)과 붐로드측오일챔버에 있어서의 피스톤의 수압면적(A12)과의 곱(P12×A12)인 실린더수축력과의 차(P11×A11-P12×A12)이다. 암실린더추력(f2) 및 버킷실린더추력(f3)에 대해서도 동일하다.

그 후, 판정부(31)는, 현시점에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세에 대응하는 공굴삭부하로서의 공굴삭실린더추력을 취득한다(스텝 ST22). 예를 들면, 현시점에 있어서의 붐각도(θ1), 암각도(θ2) 및 버킷각도(θ3)를 검색키로 하여 공굴삭실린더추력테이블을 참조함으로써, 미리 기억되어 있는 공굴삭실린더추력을 도출한다. 공굴삭실린더추력은, 예를 들면 공굴삭붐실린더추력, 공굴삭암실린더추력 및 공굴삭버킷실린더추력 중 적어도 하나를 포함한다.

그 후, 판정부(31)는, 현시점에 있어서의 실린더추력으로부터 공굴삭실린더추력을 빼서 정미실린더추력을 산출한다(스텝 ST23). 정미실린더추력은, 예를 들면 현시점에 있어서의 붐실린더추력(f1)으로부터 공굴삭붐실린더추력을 뺀 정미붐실린더추력을 포함한다. 정미암실린더추력 및 정미버킷실린더추력에 대해서도 동일하다.

그 후, 판정부(31)는, 산출한 정미실린더추력을 정미굴삭부하로서 출력한다(스텝 ST24).

판정부(31)는, 예를 들면 3개의 정미실린더추력을 정미굴삭부하로서 도출한 경우, 3개의 정미실린더추력 중 적어도 하나에 근거하여 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정한다. 3개의 정미실린더추력은, 정미붐실린더추력, 정미암실린더추력 및 정미버킷실린더추력이다. 예를 들면, 판정부(31)는, 정미암실린더추력이 제1 소정 추력값 이상이고, 또한 정미붐실린더추력이 제2 소정 추력값 이상인 경우에, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 판정부(31)는, 정미암실린더추력이 제1 소정 추력값 이상인 경우에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다.

혹은, 판정부(31)는, 3개의 정미굴삭토크를 정미굴삭부하로서 도출한 경우, 3개의 정미굴삭토크 중 적어도 하나에 근거하여 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다. 3개의 정미굴삭토크는, 정미붐굴삭토크, 정미암굴삭토크 및 정미버킷굴삭토크이다. 예를 들면, 판정부(31)는, 정미암굴삭토크가 제1 소정 토크값 이상이고, 또한 정미붐굴삭토크가 제2 소정 토크값 이상인 경우에, 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다. 혹은, 판정부(31)는, 정미암굴삭토크가 제1 소정 토크값 이상인 경우에 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정해도 된다.

다음으로 도 9를 참조하여, 암접음조작 및 붐상승조작의 복합조작이 행해지고 있을 때의 버킷각도(θ3) 및 굴삭반력(F)의 시간적 추이에 대하여 설명한다. 도 9의 (A)는 버킷각도(θ3)의 시간적 추이를 나타내며, 도 9의 (B)는 굴삭반력(F)의 시간적 추이를 나타낸다. 도 9의 (A) 및 (B)의 실선은 심굴굴삭 중의 추이를 나타내며, 파선(破線)은 통상굴삭 중의 추이를 나타낸다.

쇼벨의 조작자는, 시각 t0에 있어서 버킷(6)의 치선을 지면에 접촉시키고, 암(5) 및 버킷(6)을 접으면서 시각 t0으로부터 시각 t3에 걸쳐 굴삭을 행한다.

버킷각도(θ3)는, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지에 관계없이, 시각 t0으로부터 시각 t1에 걸쳐 증대한다. 마찬가지로, 굴삭반력(F)은, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지에 관계없이, 시각 t0으로부터 시각 t1에 걸쳐 증대하여 값 F1에 이른다.

판정부(31)는, 시각 t0에 있어서 버킷(6)이 지면에 접촉했다고 판정하고, 또한 시각 t1에 있어서 굴삭부하가 지나치게 커질 우려가 있다고 판정하면, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지를 판정한다.

그리고, 시각 t1에 있어서 통상굴삭이라고 판정한 경우, 판정부(31)는, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 붐실린더(7)를 강제적으로 신장시켜 붐(4)을 강제적으로 상승시킨다.

붐(4)을 강제적으로 상승시키면, 버킷각도(θ3)는, 도 9의 (A)의 파선으로 나타내는 바와 같이 시각 t1로부터 시각 t2에 걸쳐 감소한다. 또, 굴삭반력(F)은, 도 9의 (B)의 파선으로 나타내는 바와 같이 시각 t1로부터 시각 t2에 걸쳐 감소한다. 굴삭깊이가 얕아지기 때문이다.

한편, 시각 t1에 있어서 심굴굴삭이라고 판정한 경우, 판정부(31)는, 조작장치(26)에 대한 조작입력의 내용에 관계없이, 암실린더(8)를 강제적으로 수축시켜 암(5)을 강제적으로 펼친다. 만일 통상굴삭의 경우와 동일하게 붐(4)을 강제적으로 상승시킨 경우, 굴삭반력(F)이 오히려 증대해 버릴 우려가 있기 때문이다. 도 9의 (B)의 일점쇄선은, 심굴굴삭이라고 판정한 경우에 붐(4)을 강제적으로 상승시켰을 때의 굴삭반력(F)의 추이를 나타낸다. 이 경우, 굴삭반력(F)은, 시각 t1로부터 시각 t11에 걸쳐 증대하여 값 F2에 이른다. 값 F2는, 예를 들면 쇼벨의 후단이 부상할 때의 굴삭반력(F)의 값이다.

암(5)을 강제적으로 펼치면, 버킷각도(θ3)는, 도 9의 (A)의 실선으로 나타내는 바와 같이 시각 t1로부터 시각 t2에 걸쳐 감소한다. 또, 굴삭반력(F)은, 도 9의 (B)의 실선으로 나타내는 바와 같이 시각 t1로부터 시각 t2에 걸쳐 감소한다.

판정부(31)는, 통상굴삭 중에 붐(4)을 소정의 붐각도만큼 상승시키면, 그 상승동작을 정지시킨다. 마찬가지로, 판정부(31)는, 심굴굴삭 중에 암(5)을 소정의 암각도만큼 펼치면, 그 펼침동작을 정지시킨다.

그 후, 조작자의 복합조작에 따른 굴삭의 계속에 따라, 버킷각도(θ3)는, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지에 관계없이, 시각 t2로부터 시각 t3에 걸쳐 증대한다. 마찬가지로, 굴삭반력(F)은, 통상굴삭인지 심굴굴삭인지에 관계없이, 시각 t2로부터 시각 t3에 걸쳐 증대한다.

상술한 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 현시점에 있어서의 정미굴삭부하를 고정밀도로 도출함으로써, 굴삭부하가 과도하게 커질 우려가 있는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있다. 그리고, 굴삭부하가 과도하게 커질 우려가 있다고 판정한 경우에는 굴삭부하가 작아지도록 굴삭어태치먼트의 자세를 자동적으로 수정할 수 있다. 그 결과, 굴삭동작 중의 과부하에 의하여 굴삭어태치먼트의 움직임이 정지해 버리는 것을 방지할 수 있어, 효율적인 굴삭동작을 실현할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 현시점에 있어서의 정미굴삭부하를 고정밀도로 도출함으로써, 굴삭부하가 과도하게 작아질 우려가 있는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있다. 그리고, 굴삭부하가 과도하게 작아질 우려가 있다고 판정한 경우에는 굴삭부하가 커지도록 굴삭어태치먼트의 자세를 자동적으로 수정할 수 있다. 그 결과, 1회의 굴삭동작에 의한 굴삭량이 과도하게 작아져 버리는 것을 방지할 수 있어, 효율적인 굴삭동작을 실현할 수 있다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, 굴삭반력이 적절한 크기가 되도록, 굴삭동작 중에 굴삭어태치먼트의 자세를 자동적으로 수정할 수 있다. 이로 인하여, 쇼벨의 자세, 거동 등이 불안정해지는 것을 방지하여, 버킷(6)의 치선의 정확한 위치결정제어를 실현할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 통상굴삭 시와 심굴굴삭 시에 굴삭어태치먼트의 자세의 수정내용을 다르게 할 수 있다. 이로 인하여, 심굴굴삭 시에 붐(4)을 강제적으로 상승시킴으로써 오히려 굴삭반력을 증대시켜 버리는 것을 방지할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 버킷굴삭토크뿐만 아니라, 붐굴삭토크 및 암굴삭토크를 고려하여 굴삭반력을 산출할 수 있다. 이로 인하여, 굴삭반력을 보다 고정밀도로 도출할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되지는 않는다. 상술한 실시예는, 본 발명의 범위를 벗어나는 일 없이, 다양한 변형, 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로 따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시예에서는, 불안정상태검출장치의 일례로서 실린더압센서가 채용되어 있지만, 토크센서 등의 다른 센서가 불안정상태검출장치로서 채용되어도 된다.

1…하부주행체
1A…좌측주행용 유압모터
1B…우측주행용 유압모터
2…선회기구
2A…선회용 유압모터
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
11a…얼터네이터
11b…스타터
11c…수온센서
14…메인펌프
14a…레귤레이터
14b…토출압력센서
14c…유온센서
15…파일럿펌프
15a, 15b…파일럿압센서
16…작동유라인
17…컨트롤밸브
25, 25a…파일럿라인
26…조작장치
26A, 26B…레버
26C…페달
30…컨트롤러
30a…일시기억부
31…판정부
40…표시장치
41…화상표시부
42…입력부
70…축전지
72…전장품
74…엔진제어장치
75…동작모드 전환다이얼
E1…제어밸브
M1…자세검출장치
M1a…붐각도센서
M1b…암각도센서
M1c…버킷각도센서
S1, S11~S16…실린더압센서
S2…차체경사센서

Claims

하부주행체와,
상기 하부주행체에 탑재되는 상부선회체와,
상기 상부선회체에 장착되는 굴삭어태치먼트와,
상기 굴삭어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치와,
굴삭부하에 의한 상기 상부선회체의 불안정상태에 관한 정보를 검출하는 불안정상태검출장치와,
상기 굴삭어태치먼트의 자세를 수정하는 제어장치를 갖는 쇼벨로서,
상기 제어장치는, 상기 자세검출장치 및 상기 불안정상태검출장치의 출력에 근거하여 심굴굴삭 중의 굴삭부하가 소정 값보다 크다고 판정한 경우에, 상기 굴삭어태치먼트를 구성하는 암 또는 버킷을 펼치도록 구성되는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 적어도 상기 굴삭어태치먼트를 구성하는 붐의 자세에 근거하여 심굴굴삭 중인지 여부를 판정하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 굴삭어태치먼트의 자세와 굴삭부하에 근거하여 굴삭반력을 산출하고, 산출한 굴삭반력에 근거하여 굴삭부하가 상기 소정 값보다 큰지 여부를 판정하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 붐실린더압에 근거하여 굴삭부하가 상기 소정 값보다 큰지 여부를 판정하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 암실린더압에 근거하여 굴삭부하가 상기 소정 값보다 큰지 여부를 판정하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 상부선회체의 경사에 근거하여 굴삭부하가 상기 소정 값보다 큰지 여부를 판정하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 불안정상태검출장치는, 차체경사센서를 포함하는, 쇼벨.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 차체경사센서의 출력값에 따라 상기 소정 값을 변경하도록 구성되어 있는, 쇼벨.