KR20220042059A - 쇼벨 - Google Patents

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KR20220042059A
KR20220042059A KR1020217041673A KR20217041673A KR20220042059A KR 20220042059 A KR20220042059 A KR 20220042059A KR 1020217041673 A KR1020217041673 A KR 1020217041673A KR 20217041673 A KR20217041673 A KR 20217041673A KR 20220042059 A KR20220042059 A KR 20220042059A
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KR
South Korea
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valve
boom
control
controller
gate lock
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Application number
KR1020217041673A
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English (en)
Inventor
유지 미사키
Original Assignee
스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 스미토모 겐키 가부시키가이샤 filed Critical 스미토모 겐키 가부시키가이샤
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/87—Detection of failures

Abstract

조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 동작을 방지하는 쇼벨을 제공한다.　파일럿압에 근거하여, 액추에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브와, 조작신호를 출력하는 전기식 조작장치와, 게이트로크장치와, 상기 컨트롤밸브에 파일럿압을 공급하는 파일럿라인에 마련되고, 상기 게이트로크장치의 상태에 따라 개폐하여, 로크상태와 해제상태를 전환하는 게이트로크밸브와, 상기 파일럿라인에 마련되는 비례밸브와, 상기 조작신호가 입력되어, 상기 비례밸브를 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 게이트로크장치에 의하여 상기 게이트로크밸브가 상기 로크상태이고, 상기 전기식 조작장치가 조작되고 있는 경우, 오조작이라고 판정하는, 쇼벨.

Description

쇼벨
본 개시는, 쇼벨에 관한 것이다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 조작부재의 조작에 따른 파일럿압을 출력하는 파일럿밸브와, 파일럿압에 따라 유압액추에이터를 제어하는 액추에이터제어밸브와, 액추에이터제어밸브로의 파일럿압의 공급을 차단하는 로크밸브를 구비하고, 로크밸브를 해제하고 나서 소정 시간 미만에 파일럿압이 소정 압력 이상이 되면, 로크밸브를 로크상태로 전환하는, 작업차량이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개공보 제2013/179517호
그러나, 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 파일럿압을 검출하고, 조작부재의 조작/오조작을 검출한다. 이 때문에, 파일럿압이 소정 압력 이상으로 상승할 때까지의 동안에는 약간 액추에이터가 움직여 버린다는 과제가 있다.
그래서, 상기 과제를 감안하여, 조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 동작을 방지하는 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에서는, 파일럿압에 근거하여, 액추에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브와, 조작신호를 출력하는 전기식 조작장치와, 게이트로크장치와, 상기 컨트롤밸브에 파일럿압을 공급하는 파일럿라인에 마련되고, 상기 게이트로크장치의 상태에 따라 개폐하여, 로크상태와 해제상태를 전환하는 게이트로크밸브와, 상기 파일럿라인에 마련되는 비례밸브와, 상기 조작신호가 입력되어, 상기 비례밸브를 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 게이트로크장치에 의하여 상기 게이트로크밸브가 상기 로크상태이고, 상기 전기식 조작장치가 조작되고 있는 경우, 오조작이라고 판정하는, 쇼벨이 제공된다.
상술한 실시형태에 의하면, 조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 동작을 방지하는 쇼벨을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 쇼벨의 기본시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3은 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 4는 컨트롤러에 있어서의 자동제어의 실행에 관한 기능요소의 관계의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는 각종 지령값을 산출하는 기능요소의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 쇼벨의 전기식 조작시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 7은 컨트롤러의 제어의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)의 측면도이다. 쇼벨(100)의 하부주행체(1)에는 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)은, 어태치먼트의 일례로서의 굴삭어태치먼트를 구성하고 있다. 그리고, 붐(4)은 붐실린더(7)에 의하여 구동되고, 암(5)은 암실린더(8)에 의하여 구동되며, 버킷(6)은 버킷실린더(9)에 의하여 구동된다.
구체적으로는, 붐조작레버의 기울기에 따라 붐실린더(7)가 구동되고, 암조작레버의 기울기에 따라 암실린더(8)가 구동되며, 버킷조작레버의 기울기에 따라 버킷실린더(9)가 구동된다. 동일하게, 우(右)주행레버의 기울기에 따라 우측 주행용 유압모터(1R)(도 2 참조.)가 구동되고, 좌(左)주행레버의 기울기에 따라 좌측 주행용 유압모터(1L)(도 2 참조.)가 구동되며, 선회조작레버의 기울기에 따라 선회용 유압모터(2A)(도 2 참조.)가 구동된다. 이와 같이, 각 레버의 조작에 따라 대응하는 액추에이터가 구동됨으로써, 조작자의 수동조작에 의한 쇼벨(100)의 제어(이하, "수동제어"라고 한다.)가 실행된다.
또, 붐(4)에는 붐각도센서(S1)가 장착되고, 암(5)에는 암각도센서(S2)가 장착되며, 버킷(6)에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다.
붐각도센서(S1)는 붐(4)의 회동(回動)각도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 붐각도센서(S1)는 가속도센서이며, 상부선회체(3)에 대한 붐(4)의 회동각도(이하, "붐각도"라고 한다.)를 검출할 수 있다. 붐각도는, 예를 들면, 붐(4)을 최대로 하강시켰을 때에 최소각도가 되고, 붐(4)을 상승시킴에 따라 커진다.
암각도센서(S2)는 암(5)의 회동각도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 암각도센서(S2)는 가속도센서이며, 붐(4)에 대한 암(5)의 회동각도(이하, "암각도"라고 한다.)를 검출할 수 있다. 암각도는, 예를 들면, 암(5)을 최대로 접었을 때에 최소각도가 되고, 암(5)을 펼침에 따라 커진다.
버킷각도센서(S3)는 버킷(6)의 회동각도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 버킷각도센서(S3)는 가속도센서이며, 암(5)에 대한 버킷(6)의 회동각도(이하, "버킷각도"라고 한다.)를 검출할 수 있다. 버킷각도는, 예를 들면, 버킷(6)을 최대로 접었을 때에 최소각도가 되고, 버킷(6)을 펼침에 따라 커진다.
붐각도센서(S1), 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)는 각각, 가변저항기를 이용한 퍼텐쇼미터, 대응하는 유압실린더의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 연결핀 둘레의 회동각도를 검출하는 로터리인코더, 관성계측유닛, 자이로센서, 가속도센서와 자이로센서의 조합 등이어도 된다.
상부선회체(3)에는 운전실인 캐빈(10)이 마련되고 또한 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는, 컨트롤러(30), 표시장치(40), 입력장치(42), 소리출력장치(43), 기억장치(47), 긴급정지스위치(48), 기체(機體)경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 카메라(S6), 통신장치(T1) 및 측위장치(P1)가 장착되어 있다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 구동제어를 행하는 제어장치로서 기능하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, RAM 및 ROM 등을 포함하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 컨트롤러(30)에 의하여 제공되는 각 기능은, 예를 들면, ROM에 저장된 프로그램을 CPU가 실행함으로써 실현된다. 각 기능은, 예를 들면, 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능, 및, 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능을 포함한다. 컨트롤러(30)에 포함되는 머신가이던스장치(50)(도 2 참조.)는, 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능을 실행할 수 있도록 구성되어 있다.
표시장치(40)는 다양한 정보를 표시하도록 구성되어 있다. 표시장치(40)는, CAN 등의 통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 되고, 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 된다.
입력장치(42)는, 조작자가 각종 정보를 컨트롤러(30)에 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 입력장치(42)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 설치된 터치패널, 노브스위치 및 멤브레인스위치 등 중 적어도 하나를 포함한다.
소리출력장치(43)는, 소리정보를 출력하도록 구성되어 있다. 소리출력장치(43)는, 예를 들면, 컨트롤러(30)에 접속되는 차재(車載)스피커여도 되고, 버저 등의 경보기여도 된다. 본 실시형태에서는, 소리출력장치(43)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 다양한 소리정보를 출력한다.
기억장치(47)는, 다양한 정보를 기억하도록 구성되어 있다. 기억장치(47)는, 예를 들면, 반도체메모리 등의 불휘발성 기억매체이다. 기억장치(47)는, 쇼벨(100)의 동작 중에 다양한 기기가 출력하는 정보를 기억해도 되고, 쇼벨(100)의 동작이 개시되기 전에 다양한 기기를 통하여 취득되는 정보를 기억해도 된다. 기억장치(47)는, 예를 들면, 통신장치(T1) 등을 통하여 취득되는 목표시공면에 관한 데이터를 기억해도 된다. 목표시공면은, 쇼벨(100)의 조작자가 설정한 것이어도 되고, 시공관리자 등이 설정한 것이어도 된다.
긴급정지스위치(48)는, 쇼벨(100)의 움직임을 정지시키기 위한 스위치로서 기능하도록 구성되어 있다. 긴급정지스위치(48)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에서 운전석에 착석하는 조작자가 조작할 수 있는 위치에 설치된 스위치이다. 본 실시형태에서는, 긴급정지스위치(48)는, 캐빈(10) 내에서 조작자의 발 밑에 설치되어 있는 풋스위치이다. 긴급정지스위치(48)는, 조작자에 의하여 조작되면, 엔진제어유닛에 대하여 지령을 출력하여, 엔진(11)을 정지시킨다. 다만, 긴급정지스위치(48)는, 운전석의 주위에 설치되어 있는 수동스위치여도 된다.
기체경사센서(S4)는 상부선회체(3)의 경사를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는, 가상수평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출하는 가속도센서이다. 기체경사센서(S4)는, 가속도센서와 자이로센서의 조합이어도 되고, 관성계측유닛 등이어도 된다. 기체경사센서(S4)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 전후축 둘레의 경사각(롤각) 및 좌우축 둘레의 경사각(피치각)을 검출한다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면, 쇼벨(100)의 선회축상의 일점인 쇼벨중심점에서 서로 직교한다.
촬상장치(S6)는 쇼벨(100)의 주변의 화상을 취득하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)의 전방의 공간을 촬상하는 전카메라(S6F), 쇼벨(100)의 좌방의 공간을 촬상하는 좌카메라(S6L), 쇼벨(100)의 우방의 공간을 촬상하는 우카메라(S6R), 및 쇼벨(100)의 후방의 공간을 촬상하는 후카메라(S6B)를 포함한다.
촬상장치(S6)는, 예를 들면, CCD 또는 CMOS 등의 촬상소자를 갖는 단안(單眼)카메라이며, 촬영한 화상을 표시장치(40)에 출력한다. 촬상장치(S6)는, 공간인식장치(S7)(도 2 참조.)로서 기능하도록 구성되어 있어도 된다. 공간인식장치(S7)는, 쇼벨(100)의 주위의 3차원 공간에 존재하는 물체를 검지할 수 있도록 구성된다. 물체는, 예를 들면, 사람, 동물, 쇼벨, 기계 또는 건물 등 중 적어도 하나이다. 공간인식장치(S7)는, 공간인식장치(S7) 또는 쇼벨(100)과 공간인식장치(S7)가 검지한 물체의 사이의 거리를 산출할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 공간인식장치(S7)는, 초음파센서, 밀리파레이더, 단안카메라, 스테레오카메라, LIDAR, 거리화상센서 또는 적외선센서 등이어도 된다.
전카메라(S6F)는, 예를 들면, 캐빈(10)의 천장, 즉 캐빈(10)의 내부에 장착되어 있다. 단, 전카메라(S6F)는, 캐빈(10)의 지붕, 즉 캐빈(10)의 외부에 장착되어 있어도 된다. 좌카메라(S6L)는, 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착되고, 우카메라(S6R)는, 상부선회체(3)의 상면우단에 장착되며, 후카메라(S6B)는, 상부선회체(3)의 상면후단에 장착되어 있다.
통신장치(T1)는, 쇼벨(100)의 외부에 있는 외부기기와의 통신을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 통신장치(T1)는, 위성통신망, 휴대전화통신망, 근거리무선통신망 및 인터넷망 등 중 적어도 하나를 통한 외부기기와의 통신을 제어한다.
측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 위치를 측정하도록 구성되어 있다. 측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 방향을 측정할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 측위장치(P1)는, 예를 들면 GNSS컴퍼스이며, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 검출하고, 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 그 때문에, 측위장치(P1)는, 상부선회체(3)의 방향을 검출하는 방향검출장치로서도 기능할 수 있다. 방향검출장치는, 상부선회체(3)에 장착된 방위센서여도 된다. 또, 상부선회체(3)의 위치 및 방향은, 선회각속도센서(S5)에 의하여 측정되도록 구성되어 있어도 된다.
선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각속도를 검출하도록 구성되어 있다. 선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 검출 혹은 산출할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 본 실시형태에서는, 선회각속도센서(S5)는, 자이로센서이다. 선회각속도센서(S5)는, 리졸버, 로터리인코더 또는 관성계측유닛 등이어도 된다.
도 2는, 쇼벨(100)의 기본시스템의 구성예를 나타내는 블록도이며, 기계적 동력전달라인, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어라인을 각각 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.
쇼벨(100)의 기본시스템은, 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 컨트롤러(30) 및 비례밸브(31) 등을 포함한다.
엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 각각의 입력축에 연결되어 있다.
메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다.
레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절함으로써 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 조작장치(26) 및 토출압센서(28) 등의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 비례밸브(31)를 포함하는 유압제어기기에 작동유를 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파일럿펌프(15)는, 고정용량형 유압펌프이다. 단, 파일럿펌프(15)는, 생략되어도 된다. 이 경우, 파일럿펌프(15)가 담당하고 있던 기능은, 메인펌프(14)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 메인펌프(14)는, 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급하는 기능과는 별도로, 스로틀 등에 의하여 작동유의 압력을 저하시킨 후에 비례밸브(31) 등에 작동유를 공급하는 기능을 구비하고 있어도 된다.
컨트롤밸브(17)는, 쇼벨(100)에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 포함한다. 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 통하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있다. 제어밸브(171~176)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터에 흐르는 작동유의 유량, 및, 유압액추에이터로부터 작동유탱크에 흐르는 작동유의 유량을 제어한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측 주행용 유압모터(1L), 우측 주행용 유압모터(1R), 및 선회용 유압모터(2A)를 포함한다. 선회용 유압모터(2A)는, 전동액추에이터로서의 선회용 전동발전기여도 된다.
조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 액추에이터(붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측 주행용 유압모터(1L), 우측 주행용 유압모터(1R), 선회용 유압모터(2A))에 각각 대응하는 레버(붐조작레버, 암조작레버, 버킷조작레버, 좌주행레버, 우주행레버, 선회조작레버)를 갖고 있다. 조작장치(26)는, 각 레버의 조작방향 및 조작량을 검출하고, 검출한 조작방향 및 조작량을 조작데이터(전기신호)로서 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 토출압센서(28)는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31)(전자비례밸브)는, 파일럿펌프(15)와 컨트롤밸브(17)(제어밸브(171~176))를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 지령에 따라 동작하는 전자밸브이다. 예를 들면, 수동제어 시에 있어서, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따라, 비례밸브(31)의 개방도를 제어한다. 이로써, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브(171~176)의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 비례밸브(31)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브(171~176)의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 특정의 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지지 않은 경우이더라도, 그 특정의 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터를 동작시킬 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(30)에 포함되어 있는 머신가이던스장치(50)에 대하여 설명한다. 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면, 머신가이던스기능을 실행하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면, 목표시공면과 어태치먼트의 작업부위의 사이의 거리 등의 작업정보를 조작자에게 전달한다. 목표시공면에 관한 데이터는, 예를 들면, 기억장치(47)에 미리 기억되어 있다. 그리고, 목표시공면에 관한 데이터는, 예를 들면, 기준좌표계로 표현되어 있다. 기준좌표계는, 예를 들면, 세계측지계(世界測地系)이다. 조작자는, 시공현장의 임의의 점을 기준점으로서 정하고, 목표시공면 상의 각 점과 기준점의 상대적인 위치관계에 의하여 목표시공면을 설정해도 된다. 어태치먼트의 작업부위는, 예를 들면, 버킷(6)의 치선 또는 버킷(6)의 배면(背面) 등이다. 머신가이던스장치(50)는, 표시장치(40) 및 소리출력장치(43) 등 중 적어도 하나를 개재하여 작업정보를 조작자에게 전달함으로써 쇼벨(100)의 조작을 가이드한다.
머신가이던스장치(50)는, 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능을 실행해도 된다. 예를 들면, 머신가이던스장치(50)는, 조작자가 수동으로 굴삭조작을 행하고 있을 때에, 목표시공면과 버킷(6)의 선단위치의 사이의 거리가 소정 값으로 유지되도록 붐(4), 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 하나를 자동적으로 동작시켜도 된다.
본 실시형태에서는, 머신가이던스장치(50)는, 컨트롤러(30)에 포함되어 있지만, 컨트롤러(30)와는 별개로 마련된 제어장치여도 된다. 이 경우, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면, 컨트롤러(30)와 동일하게, CPU, RAM 및 ROM 등을 포함하는 컴퓨터로 구성된다. 그리고, 머신가이던스장치(50)에 의하여 제공되는 각 기능은, ROM 등에 저장된 프로그램을 CPU가 실행함으로써 실현된다. 또, 머신가이던스장치(50)와 컨트롤러(30)는 CAN 등의 통신네트워크를 통하여 서로 통신 가능하게 접속된다.
구체적으로는, 머신가이던스장치(50)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 촬상장치(S6), 측위장치(P1), 통신장치(T1) 및 입력장치(42) 등 중 적어도 하나로부터 정보를 취득한다. 그리고, 머신가이던스장치(50)는, 예를 들면, 취득한 정보에 근거하여 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리를 산출하고, 소리 및 광(화상표시) 중 적어도 일방에 의하여, 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전달하도록 한다.
또, 머신가이던스장치(50)는, 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능을 실행 가능하게 하기 위하여, 위치산출부(51), 거리산출부(52), 정보전달부(53) 및 자동제어부(54)를 갖는다.
위치산출부(51)는, 대상의 위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 위치산출부(51)는, 어태치먼트의 작업부위의 기준좌표계에 있어서의 좌표점을 산출한다. 구체적으로는, 위치산출부(51)는, 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)의 각각의 회동각도로부터 버킷(6)의 치선의 좌표점을 산출한다. 위치산출부(51)는, 버킷(6)의 치선의 중앙의 좌표점뿐만 아니라, 버킷(6)의 치선의 좌단의 좌표점, 및, 버킷(6)의 치선의 우단의 좌표점을 산출해도 된다. 이 경우, 기체경사센서(S4)의 출력이 이용되어도 된다.
거리산출부(52)는, 2개의 대상 사이의 거리를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 거리산출부(52)는, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리를 산출한다. 거리산출부(52)는, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대(正對)하고 있는지 아닌지를 머신가이던스장치(50)가 판정할 수 있도록, 버킷(6)의 치선의 좌단 및 우단의 각각의 좌표점과 목표시공면의 사이의 거리(예를 들면 연직거리)를 산출해도 된다.
정보전달부(53)는, 다양한 정보를 쇼벨(100)의 조작자에게 전달하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정보전달부(53)는, 거리산출부(52)가 산출한 거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전달한다. 구체적으로는, 정보전달부(53)는, 시각정보 및 청각정보를 이용하여, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전달한다.
예를 들면, 정보전달부(53)는, 소리출력장치(43)에 의한 단속음을 이용하여, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리의 크기를 조작자에게 전달해도 된다. 이 경우, 정보전달부(53)는, 연직거리가 작아질수록, 단속음의 간격을 짧게 해도 된다. 정보전달부(53)는, 연속음을 이용해도 되고, 소리의 높낮이 또는 강약 등을 변화시켜 연직거리의 크기의 차이를 나타내도록 해도 된다. 또, 정보전달부(53)는, 버킷(6)의 치선이 목표시공면보다 낮은 위치가 된 경우에는 경보를 발해도 된다. 경보는, 예를 들면, 단속음보다 현저하게 큰 연속음이다.
정보전달부(53)는, 버킷(6)의 치선과 목표시공면의 사이의 연직거리의 크기를 작업정보로서 표시장치(40)에 표시시켜도 된다. 표시장치(40)는, 예를 들면, 촬상장치(S6)로부터 수신한 화상데이터와 함께, 정보전달부(53)로부터 수신한 작업정보를 화면에 표시한다. 정보전달부(53)는, 예를 들면, 아날로그미터의 화상 또는 바그래프인디케이터의 화상 등을 이용하여 연직거리의 크기를 조작자에게 전달하도록 해도 된다.
자동제어부(54)는, 액추에이터를 자동적으로 동작시킴으로써 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 자동제어부(54)는, 조작자가 수동으로 암접음조작을 행하고 있는 경우에, 목표시공면과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리가 소정 값으로 유지되도록 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 자동적으로 신축시켜도 된다. 이 경우, 조작자는, 예를 들면, 암조작레버를 접음방향으로 조작하는 것만으로, 목표시공면과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리를 유지하면서, 암(5)을 접을 수 있다. 이와 같은 자동제어는, 입력장치(42)의 하나인 소정의 스위치가 눌렸을 때에 실행되도록 구성되어 있어도 된다. 즉, 자동제어부(54)는, 소정의 스위치가 눌렸을 때에, 쇼벨(100)의 동작모드를 수동제어모드로부터 자동제어모드로 전환해도 된다. 수동제어모드는, 수동제어가 실행되는 동작모드를 의미하고, 자동제어모드는, 자동제어가 실행되는 동작모드를 의미한다. 소정의 스위치는, 예를 들면, 머신컨트롤스위치(이하, "MC스위치(42A)"라고 한다.)이며, 누름버튼스위치로서 조작레버의 파지부에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 조작자는, MC스위치(42A)를 한번 더 누름으로써, 쇼벨(100)의 동작모드를 자동제어모드로부터 수동제어모드로 전환해도 되고, MC스위치(42A)와는 다른 스위치인 머신컨트롤정지스위치(이하, "MC정지스위치(42B)"라고 한다.)를 누름으로써 쇼벨(100)의 동작모드를 자동제어모드로부터 수동제어모드로 전환해도 된다. MC정지스위치(42B)는, MC스위치(42A)에 인접하여 배치되어 있어도 되고, 다른 조작레버의 파지부에 배치되어 있어도 된다. 혹은, MC정지스위치(42B)는 생략되어도 된다.
혹은, 이와 같은 자동제어는, MC스위치(42A)가 눌리고 있을 때 실행되도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 조작자는, 예를 들면, 암조작레버의 파지부에 있는 MC스위치(42A)를 누르면서 암조작레버를 암접음방향으로 조작하는 것만으로, 목표시공면과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리를 유지하면서 암(5)을 접을 수 있다. 암실린더(8)에 의한 암접음동작에 대응하여 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)가 자동적으로 추종하여 움직이기 때문이다. 또, 조작자는, MC스위치(42A)로부터 손가락을 떼는 것만으로 자동제어를 중지시킬 수 있다. 이하에서는, 목표시공면과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리를 유지하면서 굴삭어태치먼트를 자동적으로 동작시키는 제어를 자동제어(머신컨트롤기능)의 하나인 "자동굴삭제어"라고 칭한다.
자동제어부(54)는, MC스위치(42A) 등의 소정의 스위치가 눌렸을 때에, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키기 위하여 선회용 유압모터(2A)를 자동적으로 회전시켜도 된다. 이 경우, 조작자는, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 혹은, 소정의 스위치를 누른 상태로 선회조작레버를 조작하는 것만으로, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시킬 수 있다. 혹은, 조작자는, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키고, 또한, 머신컨트롤기능을 개시시키는 것, 즉, 쇼벨(100)의 상태를, 자동제어를 실행 가능한 상태로 하는 것을 할 수 있다. 이하에서는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 제어를 자동제어(머신컨트롤기능)의 하나인 "자동정대제어"라고 칭한다.
자동제어부(54)는, MC스위치(42A) 등의 소정의 스위치가 눌렸을 때에, 붐상승선회 또는 붐하강선회를 자동적으로 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 조작자는, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 혹은, 소정의 스위치를 누른 상태로 선회조작레버를 조작하는 것만으로, 붐상승선회 또는 붐하강선회를 개시시킬 수 있다. 이하에서는, 붐상승선회 또는 붐하강선회를 자동적으로 개시시키는 제어를 자동제어(머신컨트롤기능)의 하나인 "자동복합선회제어"라고 칭한다.
본 실시형태에서는, 자동제어부(54)는, 각 액추에이터에 대응하는 제어밸브에 작용하는 파일럿압을 개별적으로 또한 자동적으로 조절함으로써 각 액추에이터를 개별적으로 또한 자동적으로 동작시킬 수 있다.
자동제어부(54)는, 소정 조건이 충족된 경우에 자동제어를 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. "소정 조건이 충족된 경우"는, 예를 들면, "쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보가 통상과는 상이한 경향을 나타내는 경우"를 포함하고 있어도 된다. 이하에서는, 소정 조건이 충족된 경우에 자동제어를 정지시키는 기능을 "비상정지기능"이라고 칭한다.
"쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보"는, 예를 들면, "조작장치(26)에 대한 조작에 관한 정보"이다. 자동제어부(54)는, 예를 들면, 조작장치(26)가 급격하게 조작된 경우에, "쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보가 통상과는 상이한 경향을 나타내고 있다"라고 판정하도록 구성되어 있어도 된다. 혹은, "쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보"는, "상부선회체(3)에 탑재되는 선회조작레버에 대한 조작에 관한 정보"여도 된다. 이 경우, 자동제어부(54)는, 예를 들면, 자동제어로서의 자동정대제어 또는 자동복합선회제어에 의하여 실행되는 선회와는 반대의 방향으로 상부선회체(3)를 선회시키는 조작이 행해진 경우에, "쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보가 통상과는 상이한 경향을 나타내고 있다"라고 판정하도록 구성되어 있어도 된다. 그리고, "쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보가 통상과는 상이한 경향을 나타내고 있다"라고 판정한 경우, 자동제어부(54)는, 자동제어를 정지시키도록 구성되어 있어도 된다.
"소정 조건이 충족된 경우"는, 예를 들면, "상부선회체(3)의 경사가 소정의 상태가 된 경우" 등, "쇼벨(100)의 불안정성이 증대한 경우"를 포함하고 있어도 된다. "상부선회체(3)의 경사가 소정의 상태가 된 경우"는, 예를 들면, "상부선회체(3)의 피치각이 소정 각도가 된 경우", "피치각의 변화 속도(변화율)의 절댓값이 소정 값 이상이 된 경우", 및, "피치각의 변화량이 소정 값 이상이 된 경우" 등을 포함한다. 롤각에 대해서도 동일하다. 이 경우, 자동제어부(54)는, 기체경사센서(S4)의 출력에 근거하여 자동제어를 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 기체경사센서(S4)의 출력에 근거하여 상부선회체(3)의 피치각이 소정 각도가 된 것을 검출한 경우에, 자동제어를 정지시켜, 쇼벨(100)의 동작모드를 자동제어모드로부터 수동제어모드로 전환해도 된다.
또, "소정 조건이 충족된 경우"는, 예를 들면, "조작자의 발 밑에 마련된 풋스위치인 긴급정지스위치(48)가 밟힌 경우"를 포함하고 있어도 된다.
다음으로 도 3을 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 1의 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타낸다. 도 3은, 도 2와 동일하게, 기계적 동력전달라인, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어라인을, 각각 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.
유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 좌메인펌프(14L)로부터, 좌센터바이패스관로(40L) 또는 좌패럴렐관로(42L)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고, 또한, 엔진(11)에 의하여 구동되는 우메인펌프(14R)로부터 우센터바이패스관로(40R) 또는 우패럴렐관로(42R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다. 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)는, 도 2의 메인펌프(14)에 대응한다.
좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다. 제어밸브(175L 및 175R)는, 도 2의 제어밸브(175)에 대응한다. 제어밸브(176L 및 176R)는, 도 2의 제어밸브(176)에 대응한다.
제어밸브(171)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌측 주행용 유압모터(1L)로 공급하고, 또한, 좌측 주행용 유압모터(1L)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(172)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우측 주행용 유압모터(1R)로 공급하고, 또한, 우측 주행용 유압모터(1R)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(173)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)로 공급하고, 또한, 선회용 유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(174)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한, 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(175L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(175R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한, 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
좌패럴렐관로(42L)는, 좌센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 좌패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 175L) 중 어느 하나에 의하여 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다. 우패럴렐관로(42R)는, 우센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 우패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 175R) 중 어느 하나에 의하여 우센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.
좌레귤레이터(13L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면, 좌메인펌프(14L)의 토출압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 우레귤레이터(13R)는, 우메인펌프(14R)의 토출량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 우레귤레이터(13R)는, 예를 들면, 우메인펌프(14R)의 토출압에 따라 우메인펌프(14R)의 사판경전각을 조절함으로써, 우메인펌프(14R)의 토출량을 제어한다. 좌레귤레이터(13L) 및 우레귤레이터(13R)는, 도 2의 레귤레이터(13)에 대응한다. 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면, 좌메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 토출량을 감소시킨다. 우레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14)의 흡수마력이 엔진(11)의 출력마력을 초과하지 않도록 하기 위함이다.
좌토출압센서(28L)는, 토출압센서(28)의 일례이며, 좌메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 우토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.
여기에서, 도 3의 유압시스템에서 채용되는 네거티브컨트롤제어에 대하여 설명한다.
좌센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 좌스로틀(18L)이 배치되어 있다. 좌메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 좌스로틀(18L)은, 좌레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 좌제어압센서(19L)는, 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 우센터바이패스관로(40R)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176R)와 작동유탱크의 사이에 우스로틀(18R)이 배치되어 있다. 우메인펌프(14R)가 토출한 작동유의 흐름은, 우스로틀(18R)로 제한된다. 그리고, 우스로틀(18R)은, 우레귤레이터(13R)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 우제어압센서(19R)는, 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)는, 제어압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 제어압이 클수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 제어압이 작을수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다. 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어된다.
구체적으로는, 도 3으로 나타나는 바와 같이, 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 모두 조작되고 있지 않은 대기상태의 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 도달한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출된 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터로 흘러 든다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)에 도달하는 양을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시켜, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시키고, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실한 것으로 한다. 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유에 대해서도 동일하다.
상술한 바와 같은 구성에 의하여, 도 3의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)의 각각에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)에서 발생시키는 펌핑로스, 및, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유가 우센터바이패스관로(40R)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 3의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)의 각각으로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 공급할 수 있다.
다음으로, 액추에이터를 자동적으로 동작시키는 구성에 대하여 설명한다. 붐조작레버(26A)는, 조작장치(26)의 일례이며, 붐(4)을 조작하기 위하여 이용된다. 붐조작레버(26A)는, 조작방향 및 조작량을 검출하고, 검출한 조작방향 및 조작량을 조작데이터(전기신호)로서 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 수동제어 시에 있어서, 붐상승방향으로 붐조작레버(26A)가 조작된 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작량에 따라 비례밸브(31AL)의 개방도를 제어한다. 이로써, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 붐조작레버(26A)의 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 수동제어 시에 있어서, 붐하강방향으로 붐조작레버(26A)가 조작된 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작량에 따라 비례밸브(31AR)의 개방도를 제어한다. 이로써, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 붐조작레버(26A)의 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.
비례밸브(31AL, 31AR)는, 비례밸브(31)의 일례인 붐비례밸브(31A)를 구성한다. 비례밸브(31AL)는, 컨트롤러(30)가 조절하는 전류지령에 따라 동작한다. 컨트롤러(30)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AL)를 통하여 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조절한다. 비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)가 조절하는 전류지령에 따라 동작한다. 컨트롤러(30)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AR)를 통하여 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조절한다. 비례밸브(31AL, 31AR)는, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조절 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 자동굴삭제어 시에는, 조작자에 의한 붐상승조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐(4)을 자동적으로 상승시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐(4)을 자동적으로 하강시킬 수 있다.
암조작레버(26B)는, 조작장치(26)의 일례이며, 암(5)을 조작하기 위하여 이용된다. 암조작레버(26B)는, 조작방향 및 조작량을 검출하고, 검출한 조작방향 및 조작량을 조작데이터(전기신호)로서 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 수동제어 시에 있어서, 암펼침방향으로 암조작레버(26B)가 조작된 경우, 컨트롤러(30)는, 암조작레버(26B)의 조작량에 따라 비례밸브(31BR)의 개방도를 제어한다. 이로써, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 암조작레버(26B)의 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트와 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 수동제어 시에 있어서, 암접음방향으로 암조작레버(26B)가 조작된 경우, 컨트롤러(30)는, 암조작레버(26B)의 조작량에 따라 비례밸브(31BL)의 개방도를 제어한다. 이로써, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 암조작레버(26B)의 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트와 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다.
비례밸브(31BL, 31BR)는, 비례밸브(31)의 일례인 암비례밸브(31B)를 구성한다. 비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)가 조절하는 전류지령에 따라 동작한다. 컨트롤러(30)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BL)를 통하여 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조절한다. 비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 조절하는 전류지령에 따라 동작한다. 컨트롤러(30)는, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BR)를 통하여 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조절한다. 비례밸브(31BL, 31BR)는, 제어밸브(176L, 176R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조절 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BL)를 통하여, 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 암(5)을 자동적으로 접을 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암펼침조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BR)를 통하여, 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 암(5)을 자동적으로 펼칠 수 있다.
이로써, 자동굴삭제어에 있어서는, 암조작레버(26B)의 조작량에 따라, 암실린더(8) 및 붐실린더(7)가 자동으로 동작함으로써, 작업부위의 속도제어, 혹은, 위치제어가 실행된다.
쇼벨(100)은, 상부선회체(3)를 자동적으로 좌선회·우선회시키기 위한 구성, 버킷(6)을 자동적으로 개폐시키기 위한 구성, 및, 하부주행체(1)를 자동적으로 전진·후진시키기 위한 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 선회용 유압모터(2A)에 관한 유압시스템 부분, 버킷실린더(9)의 조작에 관한 유압시스템 부분, 좌측 주행용 유압모터(1L)의 조작에 관한 유압시스템 부분, 및, 우측 주행용 유압모터(1R)의 조작에 관한 유압시스템 부분은, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템 부분 등과 동일하게 구성되어도 된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 컨트롤러(30)에 의한 자동제어의 상세에 대하여 설명한다. 도 4는, 컨트롤러(30)에 있어서의 자동제어의 실행에 관한 기능요소(F2~F6)의 관계의 일례를 나타내는 블록도이다.
컨트롤러(30)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 자동제어의 실행에 관한 기능요소(F2~F6)를 갖는다. 기능요소는, 소프트웨어로 구성되어 있어도 되고, 하드웨어로 구성되어 있어도 되며, 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구성되어 있어도 된다.
기능요소(F2)는, 목표궤도를 생성하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F2)는, 기억장치(47)에 기억되어 있는 설계데이터를 참조하여, 법면마무리작업 시에 버킷(6)의 치선이 따라가야 할 궤도를 생성한다.
기능요소(F3)는, 쇼벨(100)의 동작모드를 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F3)는, MC스위치(42A)로부터의 ON지령을 받았을 때에, 쇼벨(100)의 동작모드를 수동제어모드로부터 자동제어모드로 전환하고, MC정지스위치(42B)로부터의 OFF지령을 받았을 때에, 쇼벨(100)의 동작모드를 자동제어모드로부터 수동제어모드로 전환한다.
자동제어모드로 전환되면, 조작장치(26)의 출력인 조작데이터는, 기능요소(F5)에 공급된다. 수동제어모드로 전환되면, 조작장치(26)의 출력인 조작데이터는, 기능요소(F6)에 공급된다.
기능요소(F4)는, 현재의 치선위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F4)는, 붐각도센서(S1)가 검출한 붐각도(α)와, 암각도센서(S2)가 검출한 암각도(β)와, 버킷각도센서(S3)가 검출한 버킷각도(γ)에 근거하여, 버킷(6)의 치선의 좌표점을 현재의 치선위치로서 산출한다. 기능요소(F4)는, 현재의 치선위치를 산출할 때에, 기체경사센서(S4)의 출력을 이용해도 된다.
기능요소(F5)는, 자동제어모드가 선택되어 있을 때, 다음의 치선위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F5)는, 자동제어모드가 선택되어 있을 때, 조작장치(26)가 출력하는 조작데이터와, 기능요소(F2)가 생성한 목표궤도와, 기능요소(F4)가 산출한 현재의 치선위치에 근거하여, 소정 시간 후의 치선위치를 목표치선위치로서 산출한다.
기능요소(F6)는, 액추에이터를 동작시키기 위한 지령값을 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F6)는, 자동제어모드가 선택되어 있을 때에는, 현재의 치선위치를 목표치선위치로 이동시키기 위하여, 기능요소(F5)가 산출한 목표치선위치에 근거하여, 붐지령값(α*), 암지령값(β*), 및 버킷지령값(γ*) 중 적어도 하나를 산출한다.
또, 기능요소(F6)는, 수동제어모드가 선택되어 있을 때에는, 조작데이터에 따른 액추에이터의 움직임을 실현시키기 위하여, 조작데이터에 근거하여, 붐지령값(α*), 암지령값(β*), 및 버킷지령값(γ*) 중 적어도 하나를 산출한다.
기능요소(F6)는, 자동제어모드가 선택되어 있는 경우에는, 붐조작레버(26A)가 조작되어 있지 않을 때이더라도, 필요에 따라 붐지령값(α*)을 산출한다. 붐(4)을 자동적으로 동작시키기 위함이다. 암(5) 및 버킷(6)에 대해서도 동일하다.
한편, 기능요소(F6)는, 수동제어모드가 선택되어 있는 경우에는, 붐조작레버(26A)가 조작되어 있지 않을 때에 붐지령값(α*)을 산출하는 경우는 없다. 수동제어모드에서는, 붐조작레버(26A)가 조작되지 않는 한, 붐(4)을 동작시키는 경우는 없기 때문이다. 암(5) 및 버킷(6)에 대해서도 동일하다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 기능요소(F6)의 상세에 대하여 설명한다. 도 5는, 각종 지령값을 산출하는 기능요소(F6)의 구성예를 나타내는 블록도이다.
컨트롤러(30)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 지령값의 생성에 관한 기능요소(F11~F13, F21~F23 및 F31~F33)를 더 갖는다. 기능요소는, 소프트웨어로 구성되어 있어도 되고, 하드웨어로 구성되어 있어도 되며, 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구성되어 있어도 된다.
기능요소(F11~F13)는, 붐지령값(α*)에 관한 기능요소이며, 기능요소(F21~F23)는, 암지령값(β*)에 관한 기능요소이고, 기능요소(F31~F33)는, 버킷지령값(γ*)에 관한 기능요소이다.
기능요소(F11, F21 및 F31)는, 비례밸브(31)에 대하여 출력되는 전류지령을 생성하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F11)는, 붐비례밸브(31A)(도 3 참조.)에 대하여 붐전류지령을 출력하고, 기능요소(F21)는, 암비례밸브(31B)(도 3 참조.)에 대하여 암전류지령을 출력하며, 기능요소(F31)는, 버킷비례밸브(31C)에 대하여 버킷전류지령을 출력한다.
기능요소(F12, F22 및 F32)는, 스풀밸브를 구성하는 스풀의 변위량을 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F12)는, 붐스풀변위센서(S11)의 출력에 근거하여, 붐실린더(7)에 관한 제어밸브(175)를 구성하는 붐스풀의 변위량을 산출한다. 기능요소(F22)는, 암스풀변위센서(S12)의 출력에 근거하여, 암실린더(8)에 관한 제어밸브(176)를 구성하는 암스풀의 변위량을 산출한다. 기능요소(F23)는, 버킷스풀변위센서(S13)의 출력에 근거하여, 버킷실린더(9)에 관한 제어밸브(174)를 구성하는 버킷스풀의 변위량을 산출한다.
기능요소(F13, F23 및 F33)는, 작업체의 회동각도를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F13)는, 붐각도센서(S1)의 출력에 근거하여, 붐각도(α)를 산출한다. 기능요소(F23)는, 암각도센서(S2)의 출력에 근거하여, 암각도(β)를 산출한다. 기능요소(F33)는, 버킷각도센서(S3)의 출력에 근거하여, 버킷각도(γ)를 산출한다.
구체적으로는, 기능요소(F11)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 붐지령값(α*)과 기능요소(F13)가 산출한 붐각도(α)의 차가 제로가 되도록, 붐비례밸브(31A)에 대한 붐전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F11)는, 붐전류지령으로부터 도출되는 목표붐스풀변위량과 기능요소(F12)가 산출한 붐스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 붐전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F11)는, 그 조절 후의 붐전류지령을 붐비례밸브(31A)에 대하여 출력한다.
붐비례밸브(31A)는, 붐전류지령에 따라 개구면적을 변화시켜, 붐지령전류의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(175)는, 파일럿압에 따라 붐스풀을 이동시켜, 붐실린더(7)에 작동유를 유입시킨다. 붐스풀변위센서(S11)는, 붐스풀의 변위를 검출하고, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F12)에 피드백한다. 붐실린더(7)는, 작동유의 유입에 따라 신축하여, 붐(4)을 상하동시킨다. 붐각도센서(S1)는, 상하동하는 붐(4)의 회동각도를 검출하고, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F13)에 피드백한다. 기능요소(F13)는, 산출한 붐각도(α)를 기능요소(F4)에 피드백한다.
기능요소(F21)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 암지령값(β*)과 기능요소(F23)가 산출한 암각도(β)의 차가 제로가 되도록, 암비례밸브(31B)에 대한 암전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F21)는, 암전류지령으로부터 도출되는 목표암스풀변위량과 기능요소(F22)가 산출한 암스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 암전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F21)는, 그 조절 후의 암전류지령을 암비례밸브(31B)에 대하여 출력한다.
암비례밸브(31B)는, 암전류지령에 따라 개구면적을 변화시켜, 암지령전류의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(176)는, 파일럿압에 따라 암스풀을 이동시켜, 암실린더(8)에 작동유를 유입시킨다. 암스풀변위센서(S12)는, 암스풀의 변위를 검출하고, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F22)에 피드백한다. 암실린더(8)는, 작동유의 유입에 따라 신축하여, 암(5)을 펼치기·접기(開閉)시킨다. 암각도센서(S2)는, 펼치기·접기하는 암(5)의 회동각도를 검출하고, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F23)에 피드백한다. 기능요소(F23)는, 산출한 암각도(β)를 기능요소(F4)에 피드백한다.
동일하게, 기능요소(F31)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 버킷지령값(γ*)과 기능요소(F33)가 산출한 버킷각도(γ)의 차가 제로가 되도록, 버킷비례밸브(31C)에 대한 버킷전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F31)는, 버킷전류지령으로부터 도출되는 목표버킷스풀변위량과 기능요소(F32)가 산출한 버킷스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 버킷전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F31)는, 그 조절 후의 버킷전류지령을 버킷비례밸브(31C)에 대하여 출력한다.
버킷비례밸브(31C)는, 버킷전류지령에 따라 개구면적을 변화시켜, 버킷지령전류의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(174)는, 파일럿압에 따라 버킷스풀을 이동시켜, 버킷실린더(9)에 작동유를 유입시킨다. 버킷스풀변위센서(S13)는, 버킷스풀의 변위를 검출하고, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F32)에 피드백한다. 버킷실린더(9)는, 작동유의 유입에 따라 신축하여, 버킷(6)을 펼치기·접기시킨다. 버킷각도센서(S3)는, 펼치기·접기하는 버킷(6)의 회동각도를 검출하고, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F33)에 피드백한다. 기능요소(F33)는, 산출한 버킷각도(γ)를 기능요소(F4)에 피드백한다.
상술한 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 작업체마다, 3단의 피드백루프를 구성하고 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 스풀변위량에 관한 피드백루프, 작업체의 회동각도에 관한 피드백루프, 및, 치선위치에 관한 피드백루프를 구성하고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 자동제어 시에, 버킷(6)의 치선의 움직임을 고정밀도로 제어할 수 있다.
[전기식 조작시스템]
다음으로, 도 6을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 전기식 조작시스템에 대하여 더 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 전기식 조작시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다. 다만, 도 6에서는, 전기식 조작시스템의 일례로서, 붐(4)을 상하시키는 붐조작시스템을 예로 설명한다. 다만, 전기식 조작시스템은, 하부주행체(1)를 전진·후진시키기 위한 주행조작시스템, 상부선회체(3)를 선회시키기 위한 선회조작시스템, 암(5)을 개폐시키기 위한 암조작시스템, 및, 버킷(6)을 개폐시키기 위한 버킷조작시스템 등에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 6에 나타내는 전기식 조작시스템은, 전기식 조작레버로서의 붐조작레버(26A)와, 파일럿펌프(15)와, 파일럿압작동형의 컨트롤밸브(17)와, 붐상승조작용의 비례밸브(31AL)와, 붐하강조작용의 비례밸브(31AR)와, 컨트롤러(30)와, 게이트로크레버(60)와, 게이트로크밸브(62)를 구비하고 있다.
조작장치의 일례인 붐조작레버(26A)(조작신호생성부)에는, 조작량(기울기양)이나 기울기방향을 검출 가능한 인코더나 퍼텐쇼미터 등의 센서가 마련되어 있다. 붐조작레버(26A)의 센서로 검출된 붐조작레버(26A)의 조작에 대응하는 조작신호(전기신호)는, 컨트롤러(30)에 도입된다.
비례밸브(31AL)는, 파일럿펌프(15)로부터 컨트롤밸브(17)(도 3에 나타내는 제어밸브(175L, 175R) 참조)의 붐상승측 파일럿포트에 작동유를 공급하는 파일럿라인에 마련되어 있다. 비례밸브(31AL)는, 개방도조정이 가능한 전자밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호인 붐상승조작신호(전기신호)에 따라 비례밸브(31AL)의 개방도가 제어된다. 비례밸브(31AL)의 개방도를 제어함으로써, 붐상승측 파일럿포트에 작용하는, 붐상승조작신호(압력신호)로서의 파일럿압을 제어한다. 동일하게, 비례밸브(31AR)는, 파일럿펌프(15)로부터 컨트롤밸브(17)(도 2에 나타내는 제어밸브(175L, 175R) 참조)의 붐하강측 파일럿포트에 작동유를 공급하는 파일럿라인에 마련되어 있다. 비례밸브(31AR)는, 개방도조정이 가능한 전자밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호인 붐하강조작신호(전기신호)에 따라 비례밸브(31AR)의 개방도가 제어된다. 비례밸브(31AR)의 개방도를 제어함으로써, 붐하강측 파일럿포트에 작용하는, 붐하강조작신호(압력신호)로서의 파일럿압을 제어한다.
컨트롤러(30)는, 비례밸브(31AL, 31AR)의 개방도를 제어하는 붐상승조작신호(전기신호), 붐하강조작신호(전기신호)를 출력한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 비례밸브(31AL, 31AR), 컨트롤밸브(17)(제어밸브(175L, 175R))를 통하여, 메인펌프(14L, 14R)로부터 붐실린더(7)에 공급되는 작동유의 유량 및 흐름방향을 제어하고, 붐(4)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 쇼벨(100)의 수동조작이 행해지는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)에 따라 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성하고 출력한다. 또, 예를 들면, 쇼벨(100)의 자동제어가 행해지는 경우, 컨트롤러(30)는, 설정된 프로그램 등에 근거하여, 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성하여 출력한다.
게이트로크레버(60)는, 캐빈(10) 내의 승강구 부근에 마련되어 있다. 게이트로크레버(60)는, 요동 가능하게 마련되어 있다. 조작자는, 게이트로크레버(60)를 당겨올려 거의 수평으로 함으로써 게이트로크밸브(62)를 해제상태로 하고, 게이트로크레버(60)를 눌러내림으로써 게이트로크밸브(62)를 로크상태로 한다. 게이트로크레버(60)를 당겨올린 상태에 있어서, 게이트로크레버(60)는, 캐빈(10)의 승강구를 차단하여 조작자가 캐빈(10)으로부터 퇴출하는 것을 규제한다. 한편, 게이트로크레버(60)를 눌러내린 상태에 있어서, 게이트로크레버(60)는, 캐빈(10)의 승강구를 개방하여 조작자가 캐빈(10)으로부터 퇴출하는 것을 허용한다.
리미트스위치(61)는, 게이트로크레버(60)를 당겨올린 상태에 있어서 ON(통전)이 되고, 게이트로크레버(60)를 눌러내린 상태에 있어서 OFF(차단)가 되는 스위치이다.
게이트로크밸브(62)는, 파일럿펌프(15)와 비례밸브(31)(31AL, 31AR)의 사이의 파일럿라인에 마련되어 있는 개폐밸브이다. 게이트로크밸브(62)는, 예를 들면, 통전 시에 개방되고, 비통전 시에 폐쇄되는 전자밸브이다. 게이트로크밸브(62)의 전원회로에는, 리미트스위치(61)가 배치되어 있다. 이로써, 리미트스위치(61)가 ON일 때, 게이트로크밸브(62)는 개방된다. 리미트스위치(61)가 OFF일 때, 게이트로크밸브(62)는 폐쇄된다. 즉, 게이트로크밸브(62)가 해제상태에 있어서, 게이트로크밸브(62)는 개방된다. 한편, 게이트로크밸브(62)가 로크상태에 있어서, 게이트로크밸브(62)는 폐쇄된다.
로크상태검출센서(63)는, 게이트로크밸브(62)가 해제상태인지 로크상태인지를 검출한다. 예를 들면, 로크상태검출센서(63)는, 게이트로크밸브(62)와 리미트스위치(61)를 접속하는 전기회로에 마련된 전압센서(또는, 전류센서)이며, 리미트스위치(61)의 ON/OFF를 검출함으로써, 게이트로크밸브(62)의 해제상태/로크상태를 검출한다. 검출결과는, 컨트롤러(30)에 출력된다. 다만, 로크상태검출센서(63)는, 레버의 위치를 직접 검출함으로써, 게이트로크밸브(62)의 해제상태/로크상태를 검출하는 구성이어도 된다.
도 7은, 컨트롤러(30)의 제어의 일례를 나타내는 플로차트이다. 다만, 제어플로의 개시 시에 있어서, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)가 로크상태인 것으로서 설명한다.
스텝 S101에 있어서, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지했는지 아닌지를 판정한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)에 근거하여, 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지한다. 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지한 경우(S101·Yes), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S102로 진행된다. 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지하고 있지 않은 경우(S101·No), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S107로 진행된다.
스텝 S102에 있어서, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 오조작이라고 판정한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 오조작이라고 판정한 경우, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)를 무효로 하여, 비례밸브(31AL, 31AR)에 붐상승조작신호(전기신호) 및 붐하강조작신호(전기신호)를 출력하지 않는다. 또, 스텝 S102에 있어서는, 게이트로크밸브(62)는 폐쇄되어 있고, 파일럿펌프(15)로부터의 작동유는 비례밸브(31AL, 31AR)에 공급되고 있지 않다. 이 때문에, 붐실린더(7)는 구동하지 않는다. 또, 상기에서는, 컨트롤러(30)가 비례밸브(31AL, 31AR)에 조작신호(전기신호)를 출력하지 않는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 컨트롤러(30)는, 오조작이라고 판정한 경우, 리미트스위치로의 전기신호의 출력에 의하여 게이트로크밸브(62)를 폐쇄시킴으로써, 조작레버의 조작을 무효로 해도 된다. 이 경우, 리미트스위치는 리미트스위치(61)와 다른 리미트스위치를 마련해도 된다.
스텝 S103에 있어서, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)가 기울어져 있는 것을 나타내는 표시를 표시장치(40)에 표시시킨다. 예를 들면, 표시장치(40)에 레버의 기울기를 나타내는 아이콘을 표시시킨다. 이로써, 조작자에게 붐조작레버(26A)가 기울어져 있는 것을 알린다.
스텝 S104에 있어서, 컨트롤러(30)는, 로크상태검출센서(63)의 검출신호에 근거하여, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)가 해제상태인지 아닌지를 판정한다. 해제상태인 경우(S104·Yes), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S105로 진행된다. 해제상태가 아닌 경우(S104·No), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S101로 되돌아간다.
스텝 S105에 있어서, 컨트롤러(30)는, 비례밸브(31)의 제어를 무효로 한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)를 무효로 하여, 비례밸브(31AL, 31AR)에 붐상승조작신호(전기신호) 및 붐하강조작신호(전기신호)를 출력하지 않는다. 다만, 스텝 S105에 있어서는, 게이트로크밸브(62)는 개방되어 있고, 파일럿펌프(15)로부터의 작동유가 비례밸브(31AL, 31AR)에 공급된다. 그러나, 비례밸브(31)의 제어를 무효로 하기 위하여, 컨트롤밸브(17)에는 작동유는 공급되고 있지 않다. 이 때문에, 붐실린더(7)는 구동하지 않는다.
또, 컨트롤러(30)는, 경보를 발보(發報)한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 표시장치(40)로의 표시에 더하여, 소리출력장치(43)로부터 붐조작레버(26A)가 기울어져 있는 것을 나타내는 소리을 출력시킨다. 이로써, 조작자에게 붐조작레버(26A)가 기울어져 있는 것을 확실히 알릴 수 있다.
스텝 S106에 있어서, 컨트롤러(30)는, 로크상태검출센서(63)의 검출신호에 근거하여, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)가 로크상태인지 아닌지를 판정한다. 로크상태인 경우(S106·Yes), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S101로 되돌아간다. 로크상태가 아닌 경우(S106·No), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S105부터 스텝 S106을 반복한다.
스텝 S107에 있어서, 컨트롤러(30)는, 로크상태검출센서(63)의 검출신호에 근거하여, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)가 해제상태인지 아닌지를 판정한다. 해제상태인 경우(S107·Yes), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S108로 진행된다. 해제상태가 아닌 경우(S107·No), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S101로 되돌아간다.
스텝 S108에 있어서, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지했는지 아닌지를 판정한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)에 근거하여, 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지한다. 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지한 경우(S108·Yes), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S109로 진행된다. 붐조작레버(26A)의 기울기를 검지하고 있지 않은 경우(S108·No), 컨트롤러(30)의 처리는 스텝 S108을 반복한다.
스텝 S109에 있어서, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작량 및 조작방향에 근거하여, 비례밸브(31AL, 31AR)를 제어한다. 즉, 스텝 S109에 있어서는, 게이트로크밸브(62)는 개방되어 있고, 파일럿펌프(15)로부터의 작동유가 비례밸브(31AL, 31AR)에 공급된다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)를 유효로 하여, 붐조작레버(26A)의 조작신호(전기신호)에 근거하여, 비례밸브(31AL, 31AR)에 붐상승조작신호(전기신호) 및 붐하강조작신호(전기신호)를 출력한다. 이로써, 컨트롤밸브(17)의 파일럿포트에 파일럿압이 공급되고, 붐실린더(7)에 작동유가 공급된다. 따라서, 붐조작레버(26A)의 조작에 따라, 붐(4)이 상하한다.
여기에서, 쇼벨에 있어서, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 로크상태로부터 해제상태로 할 때, 조작자의 옷 등이 조작장치(26)의 레버에 걸리는 등에 의하여, 조작자가 의도하지 않은 레버의 기울기가 발생하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 종래의 쇼벨에 있어서는, 조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 오동작이 발생할 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)에 의하면, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)가 로크상태에 있어서 조작장치(26)가 조작된 경우(S101·Yes), 오조작으로서 검지할 수 있다(S102). 또, 조작장치(26)로서 전기식의 조작장치를 이용함으로써, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)가 로크상태의 경우이더라도, 오조작(레버의 기울기)을 검지할 수 있다. 또, 조작자에게 조작장치(26)의 레버의 기울기를 알림으로써, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 해제상태로 하기 전에 조작장치(26)의 레버를 중립상태로 되돌리는 것을 촉구할 수 있다(S103).
또, 조작장치(26)의 레버가 중립상태이고, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 해제상태로 함으로써(S101·No, S107·Yes), 조작장치(26)의 조작신호(전기신호)가 유효가 된다(S108, S109). 조작장치(26)의 레버가 중립상태로 되어 있으므로, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 해제상태로 한 직후에, 조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 오동작의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 조작장치(26)의 레버가 기울어진 상태로, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 해제상태로 하고 게이트로크밸브(62)를 개방했다고 해도(S101·Yes, S104·Yes), 조작장치(26)의 조작신호(전기신호)를 무효로 함으로써, 조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 오동작을 방지할 수 있다(S105). 또, 경보를 발보함으로써, 액추에이터의 동작이 무효로 되어 있는 것을 조작자에게 확실히 알릴 수 있다(S105).
또, 비례밸브(31)의 제어를 무효로 한 경우, 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 로크상태로 하고(S106·Yes), 조작장치(26)의 레버를 중립상태로 되돌린 후에(S101·No), 재차 게이트로크레버(60)에 의하여 게이트로크밸브(62)를 해제상태로 함으로써(S107·Yes), 비례밸브(31)의 제어가 유효가 된다(S108, S109). 이로써, 조작자의 의도하지 않은 액추에이터의 오동작의 발생을 확실히 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되는 경우는 없다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형 및 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로 따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.
컨트롤러(30)는, 공간인식장치(S7)에 의하여 쇼벨(100)의 소정 범위 내에 물체가 진입한 것을 검지한 경우, 물체의 종류와 물체까지의 거리를 판단해도 된다. 또, 침입한 물체가 사람인 경우, 스텝 S107에 있어서 해제상태로 판정되어도, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)의 비례밸브로의 조작신호(전기신호)를 무효로 한다. 이로써, 작업현장의 안전성이 향상될 수 있다.
또, 쇼벨(100)의 소정 범위 내에 사람이 진입한 경우, 컨트롤러(30)는, 리미트스위치로의 전기신호의 출력에 의하여 게이트로크밸브(62)를 폐쇄를 유지시킴으로써, 조작장치(26)의 조작을 무효로 해도 된다. 이로써, 작업현장의 안전성이 향상될 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 통신장치(T1)를 개재하여, 오조작의 판정기록을 관리장치(도시하지 않음)로 송신해도 된다. 다만, 관리장치로의 송신정보에는, 오조작의 판정기록과, 쇼벨(100)의 기번(機番), 조작자정보, 일시 등이 포함된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 선회용 유압모터(2A)를 자동적으로 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키도록 하고 있다. 단, 컨트롤러(30)는, 선회용 전동발전기를 자동적으로 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키도록 해도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 조작데이터는, 조작장치 또는 원격조작용의 조작장치에 따라 생성되지만, 소정의 동작프로그램에 의하여 자동적으로 생성되어도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 다른 액추에이터를 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키도록 해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 좌측 주행용 유압모터(1L) 및 우측 주행용 유압모터(1R)를 자동적으로 동작시킴으로써 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키도록 해도 된다.
본원은, 2019년 8월 8일에 출원한 일본 특허출원 2019-146179호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
100 쇼벨
1R 우측 주행용 유압모터(액추에이터)
1L 좌측 주행용 유압모터(액추에이터)
2A 선회용 유압모터(액추에이터)
7 붐실린더(액추에이터)
8 암실린더(액추에이터)
9 버킷실린더(액추에이터)
17 컨트롤밸브
171~176 제어밸브
26 조작장치
26A 붐조작레버(조작장치)
26B 암조작레버(조작장치)
30 컨트롤러(제어장치)
31 비례밸브
31A 붐비례밸브
40 표시장치(알림부)
43 소리출력장치(알림부)
60 게이트로크레버(게이트로크장치)
62 게이트로크밸브

Claims (4)

  1. 파일럿압에 근거하여, 액추에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브와,
    조작신호를 출력하는 전기식 조작장치와,
    게이트로크장치와,
    상기 컨트롤밸브에 파일럿압을 공급하는 파일럿라인에 마련되고, 상기 게이트로크장치의 상태에 따라 개폐하여, 로크상태와 해제상태를 전환하는 게이트로크밸브와,
    상기 파일럿라인에 마련되는 비례밸브와,
    상기 조작신호가 입력되어, 상기 비례밸브를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 게이트로크장치에 의하여 상기 게이트로크밸브가 상기 로크상태이고, 상기 전기식 조작장치가 조작되고 있는 경우, 오조작이라고 판정하는, 쇼벨.
  2. 제1항에 있어서,
    오조작이라고 판정된 경우, 그 취지를 알리는 알림부를 더 구비하는, 쇼벨.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    오조작이라고 판정된 경우, 상기 조작신호를 무효로 하는, 쇼벨.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전기식 조작장치가 중립상태이고, 상기 게이트로크장치에 의하여 상기 게이트로크밸브가 상기 로크상태로부터 상기 해제상태로 전환되면, 상기 조작신호를 유효로 하며,
    상기 조작신호에 근거하여 상기 비례밸브를 제어하는, 쇼벨.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220042059A (ko) * 2019-08-08 2022-04-04 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨
CA3103413C (en) 2019-12-30 2023-04-25 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for inline mixing of hydrocarbon liquids based on density or gravity
US11607654B2 (en) 2019-12-30 2023-03-21 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for in-line mixing of hydrocarbon liquids
US11247184B2 (en) 2019-12-30 2022-02-15 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for spillback control of in-line mixing of hydrocarbon liquids
US11447877B1 (en) 2021-08-26 2022-09-20 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for monitoring cathodic protection of structures
US11686070B1 (en) * 2022-05-04 2023-06-27 Marathon Petroleum Company Lp Systems, methods, and controllers to enhance heavy equipment warning
CN117450122B (zh) * 2023-12-25 2024-03-19 中联重科土方机械有限公司 一种液压系统、控制方法及救援设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179517A1 (ja) 2012-05-28 2013-12-05 株式会社小松製作所 作業車両及び作業車両の制御方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3549989B2 (ja) * 1996-12-10 2004-08-04 日立建機株式会社 油圧作業機の油圧回路装置
JP3854216B2 (ja) 2002-10-03 2006-12-06 日立建機株式会社 建設機械の操作方式切換装置
JP4632970B2 (ja) * 2005-03-04 2011-02-16 日立建機株式会社 作業機械の安全装置および作業機械のサービスシステム
KR20100134332A (ko) 2009-06-15 2010-12-23 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설장비의 조작레버 잠금장치
JP5215338B2 (ja) * 2009-11-26 2013-06-19 日立建機株式会社 建設機械のゲートロック回路
JP2013036270A (ja) 2011-08-10 2013-02-21 Komatsu Ltd 油圧ショベル
JP5986042B2 (ja) * 2013-06-13 2016-09-06 日立建機株式会社 建設機械の走行警報装置
US10280591B2 (en) * 2014-10-06 2019-05-07 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work machine
JP6466865B2 (ja) * 2016-02-17 2019-02-06 日立建機株式会社 建設機械の安全装置
KR102388136B1 (ko) * 2016-05-18 2022-04-19 현대두산인프라코어(주) 건설 기계의 안전 시스템
JP6608345B2 (ja) * 2016-09-28 2019-11-20 日立建機株式会社 作業機械
EP3587675A4 (en) * 2017-02-22 2020-04-29 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. EXCAVATOR
JP6966224B2 (ja) 2017-06-01 2021-11-10 株式会社日立建機ティエラ 建設機械
WO2019039522A1 (ja) * 2017-08-23 2019-02-28 住友建機株式会社 ショベル
JP2019044333A (ja) * 2017-08-29 2019-03-22 住友重機械工業株式会社 ショベル及びコントロールバルブ
JP6807290B2 (ja) * 2017-09-14 2021-01-06 日立建機株式会社 作業機械
JP6889806B2 (ja) * 2018-04-17 2021-06-18 日立建機株式会社 作業機械
JP7080783B2 (ja) * 2018-09-27 2022-06-06 日立建機株式会社 作業機械
JP7046024B2 (ja) * 2019-02-26 2022-04-01 日立建機株式会社 作業機械
JP6680921B2 (ja) 2019-03-11 2020-04-15 富士通コネクテッドテクノロジーズ株式会社 パラメター構成方法及び基地局
KR20220042059A (ko) * 2019-08-08 2022-04-04 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨
JP7305274B2 (ja) * 2019-09-25 2023-07-10 日立建機株式会社 建設機械
WO2021192287A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社日立建機ティエラ 建設機械の油圧駆動装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179517A1 (ja) 2012-05-28 2013-12-05 株式会社小松製作所 作業車両及び作業車両の制御方法

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Publication number Publication date
CN114008277A (zh) 2022-02-01
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US20220154427A1 (en) 2022-05-19
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CN114008277B (zh) 2023-08-29
WO2021025172A1 (ja) 2021-02-11

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