KR20220056156A

KR20220056156A - 건설기계

Info

Publication number: KR20220056156A
Application number: KR1020217035573A
Authority: KR
Inventors: 미로쿠 야마모토; 준 데라시마; 다츠오 야마사키
Original assignee: 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2022-05-04
Also published as: JP2021042548A; WO2021049409A1

Abstract

건설기계는, 소정의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터 (60) 에 압유를 압송하는 압유 펌프 (61), (62) 와, 그 압유 펌프 (61), (62) 를 구동시키는 엔진 (30) 과, 기체의 주위에 설정된 제 1 영역 및 그 외측에 설정된 제 2 영역을 포함하는 감시 영역 내의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치 (8) 와, 장해물 검출 장치 (8) 에 의해 제 1 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에 소정의 액추에이터의 구동을 금지하는 금지 장치로서의 전자 비례 밸브 (67) 와, 장해물 검출 장치 (8) 에 의해 제 2 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키는 저속화 제어를 실시하는 제어 장치로서의 통합 ECU (7) 를 구비한다.

Description

건설기계

본 개시는, 건설기계에 관한 것이다.

특허문헌 1 에는, 기체의 주위에 설정된 감시 영역 내의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치를 구비하고, 그 장해물 검출 장치에 의해 장해물이 검출되었을 때에 작동을 정지하도록 구성된 건설기계로서의 유압 셔블이 기재되어 있다. 특허문헌 2 에도, 이것과 동일한 기능을 갖는 유압 셔블이 기재되어 있다.

상기의 건설기계에 의하면, 감시 영역에 장해물 (사람을 포함한다) 이 침입했을 때에, 그 장해물과의 접촉을 회피할 수 있다. 그러나, 감시 영역의 경계 부근에서 작업을 하고 있는 작업자가 들어가는 등, 감시 영역에 장해물이 갑자기 침입한 경우에는, 건설기계가 급정지하게 되어, 운전하고 있는 오퍼레이터에게 강한 충격을 주어 버린다.

일본 공개특허공보 2019-19522호 일본 공개특허공보 2018-91135호

본 개시는, 상기 과제에 주목하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 장해물의 침입에 수반하는 정지에 의해 오퍼레이터에게 주는 충격을 경감할 수 있는 건설기계를 제공하는 것에 있다.

본 개시의 건설기계는, 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 대해 선회 가능하게 지지된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 장착된 작업기와, 상기 하부 주행체, 상기 상부 선회체 또는 상기 작업기에 구비된 소정의 액추에이터와, 상기 소정의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터에 압유를 압송하는 유압 펌프를 구동시키는 엔진과, 기체의 주위에 설정된 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 외측에 설정된 제 2 영역을 포함하는 감시 영역 내의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치와, 상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 1 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에, 상기 소정의 액추에이터의 구동을 금지하는 금지 장치와, 상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 2 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에, 상기 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키는 저속화 제어를 실시하는 제어 장치를 구비한다.

상기의 구성에 의하면, 장해물의 침입에 수반하는 정지에 의해 오퍼레이터에게 주는 충격을 경감할 수 있다.

도 1 은 건설기계의 일례인 유압 셔블의 좌측면도이다.
도 2 는 유압 셔블의 평면도이다.
도 3 은 운전석의 주변을 나타내는 사시도이다.
도 4 는 유압 셔블에 탑재되는 유압 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 장해물 검출 장치에 의한 감시 영역을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6 은 작업기의 리치에 따라 크기가 변화하는 감시 영역을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7 은 장해물의 검출에 관한 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8 은 저속화 제어에 관한 처리의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 9 는 액추에이터의 구동 금지에 관한 처리의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10 은 저속화 제어를 해제하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 11 은 저속화 제어를 해제하는 처리의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 12 는 액추에이터의 구동의 금지를 해제하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 13 은 액추에이터의 구동의 금지를 해제하는 처리의 일례를 나타내는 블록도이다.

본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 본 개시에서는, 건설기계의 일례로서 유압 셔블 (백호) 을 예시하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (1) 은, 하부 주행체 (2) 와, 하부 주행체 (2) 에 대해 선회 가능하게 지지된 상부 선회체 (3) 와, 상부 선회체 (3) 에 장착된 작업기 (4) 를 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 유압 셔블 (1) 은, 상부 선회체 (3) 에 대해 작업기 (4) 를 좌우로 스윙시키는, 소위 붐 스윙 기능을 가지고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 붐 스윙 기능은, 협애한 장소에서의 시공에 제공되는 미니 셔블 (소형 유압 셔블) 에 장비된다.

하부 주행체 (2) 는, 엔진 (30) 으로부터의 동력을 받아 구동하여, 유압 셔블 (1) 을 주행시킨다. 하부 주행체 (2) 는, 좌우 1 쌍의 크롤러 (21L, 21R) 와, 그것들을 구동시키는 주행 모터 (22L, 22R) 를 구비한다. 주행 모터 (22L, 22R) 는, 하부 주행체 (2) 를 구동시키는 주행용 액추에이터이며, 각각 유압 모터로 구성되어 있다. 또, 하부 주행체 (2) 에는, 1 쌍의 블레이드 아암 (23, 23) 과, 그들의 선단부의 사이에서 좌우 방향으로 연장된 배토판으로서의 블레이드 (24) 와, 블레이드 (24) 를 상하 회동시키기 위한 액추에이터인 블레이드 실린더 (25) 가 형성되어 있다. 블레이드 실린더 (25) 는, 유압 실린더로 구성되어 있다.

상부 선회체 (3) 는, 캐빈 (50) 등이 설치되는 선회 프레임 (31) 과, 선회 프레임 (31) 을 선회 구동시키는 선회 모터 (32) 를 구비한다. 선회 모터 (32) 는, 상부 선회체 (3) 를 구동시키는 선회용 액추에이터이며, 유압 모터로 구성되어 있다. 상부 선회체 (3) 는, 하부 주행체 (2) 의 가로폭 (좌측의 크롤러 (21L) 의 외측단 가장자리와 우측의 크롤러 (21R) 의 외측단 가장자리의 간격) 내에서 선회 가능한 평면에서 볼 때 대략 원판상으로 형성되어 있다. 상부 선회체 (3) 의 후방부에는, 엔진 (30) 이나 유압 펌프 (후술하는 가변 용량형 펌프 (61) 및 고정 용량형 펌프 (62)), 카운터 웨이트 (33) 등이 배치되어 있다.

작업기 (4) 는, 엔진 (30) 으로부터의 동력을 받아 구동하고, 조종부 (5) 에서의 조작에 따라 토사의 굴착 작업 등을 실시한다. 작업기 (4) 는, 붐 (41) 과, 아암 (42) 과, 굴착용의 어태치먼트인 버킷 (43) 과, 작업기 (4) 를 구동시키는 작업용 액추에이터를 갖는다. 작업용 액추에이터는, 구체적으로는, 후술하는 붐 실린더 (41c), 아암 실린더 (42c), 버킷 실린더 (43c) 및 스윙 실린더 (45) 이며, 이들은 유압 실린더로 구성되어 있다. 작업기 (4) 는, 붐 브래킷 (41b) 의 수평 회동에 연동하여 스윙 동작을 실시하고, 상부 선회체 (3) 에 대해 상대적으로 수평 이동한다.

붐 (41) 은, 붐 브래킷 (41b) 에 지지된 기단부로부터 상하 방향으로 연장되고, 측면에서 볼 때 부메랑 형상을 이루고 굴곡되어 있다. 붐 (41) 은, 붐 브래킷 (41b) 에 상하 회동 (전후 회동) 가능하게 장착되어 있다. 붐 (41) 의 기단부는, 추축 핀 (41a) 을 중심으로 하여 자유롭게 상하 회동할 수 있게 지지되고 있다. 붐 브래킷 (41b) 과 붐 (41) 의 중도부 사이에는, 자유롭게 신축할 수 있게 가동하는 붐 실린더 (41c) 가 형성되어 있다. 붐 브래킷 (41b) 에 대한 붐 (41) 의 상하 회동은, 붐 실린더 (41c) 의 신축에 따라 작동한다.

붐 브래킷 (41b) 은, 상부 선회체 (3) 의 전단부 (前端部) 에 붐 브래킷 장착부 (34) 를 개재하여 수평 회동 (스윙) 가능하게 장착되어 있다. 붐 브래킷 (41b) 은, 붐 브래킷 장착부 (34) 에 형성된 추축 핀 (34a) 을 중심으로 하여 자유롭게 수평 회동할 수 있게 지지되고 있다. 상부 선회체 (3) 와 붐 브래킷 (41b) 사이에는, 전후 방향으로 신축 작동하는 스윙 실린더 (45) 가 형성되어 있다. 붐 브래킷 (41b) 의 수평 회동은, 그 스윙 실린더 (45) 의 신축에 따라 작동한다.

아암 (42) 은, 붐 (41) 에 상하 회동 (전후 회동) 가능하게 장착되어 있다. 아암 (42) 의 기단부는, 추축 핀 (42a) 을 중심으로 하여 자유롭게 상하 회동할 수 있게 지지되고 있다. 붐 (41) 의 중도부와 아암 (42) 의 기단부 사이에는, 자유롭게 신축할 수 있게 가동하는 아암 실린더 (42c) 가 형성되어 있다. 붐 (41) 에 대한 아암 (42) 의 상하 회동은, 아암 실린더 (42c) 의 신축에 따라 작동한다.

버킷 (43) 은, 아암 (42) 에 상하 회동 가능하게 장착되어 있다. 버킷 (43) 의 기단부는, 추축 핀 (43a) 을 중심으로 하여 자유롭게 상하 회동 (전후 회동) 할 수 있게 지지되고 있다. 아암 (42) 의 선단부와 버킷 (43) 사이에는, 버킷 (43) 에 구동력을 전달하는 버킷 링크 (44) 가 개재되어 있다. 버킷 링크 (44) 와 아암 (42) 의 기단부 사이에는, 자유롭게 신축할 수 있게 가동하는 버킷 실린더 (43c) 가 형성되어 있다. 아암 (42) 에 대한 버킷 (43) 의 상하 회동은, 버킷 실린더 (43c) 의 신축에 따라 작동한다.

조종부 (5) 는, 상부 선회체 (3) 의 상방에 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 조종부 (5) 가 캐빈 (50) 으로 둘러싸여 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 조종부 (5) 에는, 오퍼레이터가 착석하기 위한 운전석 (51), 운전석 (51) 의 전방에 위치하는 주행 레버 (52) (도 1 참조), 및, 운전석 (51) 의 측방에 위치하는 작업 조작 레버 (53) 가 설치되어 있다. 오퍼레이터는, 운전석 (51) 에 착석하면서 주행 레버 (52) 나 작업 조작 레버 (53) 등을 조작함으로써, 엔진 (30) 이나 각 액추에이터의 제어를 실시하여, 주행이나 선회, 작업기 (4) 의 조작을 실시할 수 있다.

작업 조작 레버 (53) 는, 운전석 (51) 의 좌우에 배치된 1 쌍의 콘솔 박스 (54) 의 상부에 장착되어 있다. 콘솔 박스 (54) 의 전방 하부에는, 상하로 회동하는 컷오프 레버 (55) 가 형성되어 있다. 작업 조작 레버 (53) 및 컷오프 레버 (55) 는, 각각 전방을 향해 연장되고, 운전석 (51) 으로부터 퇴석하는 오퍼레이터의 움직임을 방해하도록 배치되어 있다. 컷오프 레버 (55) 를 올리면, 그것에 연동하여 콘솔 박스 (54) 가 후방으로 회동하여, 운전석 (51) 으로부터 오퍼레이터가 지장 없이 승하차할 수 있도록 구성되어 있다.

콘솔 박스 (54) 의 내부에는, 컷오프 레버 (55) 의 올림 조작에 연동하여 콘솔 박스 (54) 를 회동시키는 링크 기구 (도시 생략) 와, 컷오프 레버 (55) 의 회동 위치를 검지하는 컷오프 스위치 (56) 가 형성되어 있다. 컷오프 스위치 (56) 는, 컷오프 레버 (55) 가 내려져 있으면 (하방으로 회동되어 있다) 온 상태가 되고, 컷오프 레버 (55) 가 올려져 있으면 (상방으로 회동되어 있다) 오프 상태가 된다.

컷오프 레버 (55) 의 내림 조작에 의해 컷오프 스위치 (56) 가 온 상태가 되면, 후술하는 전자 비례 밸브 (67) 가 통전 상태가 되어, 소정의 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 한편, 컷오프 레버 (55) 의 올림 조작에 의해 컷오프 스위치 (56) 가 오프 상태가 되면, 전자 비례 밸브 (67) 는 비통전 상태가 되고, 파일럿 유로가 차단된다. 이로써, 소정의 액추에이터의 조작이 제한되어, 주행 레버 (52) 등을 조작해도 작동하지 않는 조작 불능 상태가 된다. 오퍼레이터는, 컷오프 레버 (55) 를 올려 액추에이터를 조작 불능으로 한 후에 운전석 (51) 으로부터 퇴석한다.

도 4 는, 본 실시 형태의 유압 셔블 (1) 에 탑재되는 유압 회로 (6) 를 나타낸다. 유압 셔블 (1) 은, 소정의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터 (60) 와, 복수의 액추에이터 (60) 에 압유를 압송하는 유압 펌프인 가변 용량형 펌프 (61) 및 고정 용량형 펌프 (62) 를 구동시키는 엔진 (30) 을 구비한다. 가변 용량형 펌프 (61) 는, 주행 모터 (22L, 22R), 붐 실린더 (41c), 아암 실린더 (42c) 및 버킷 실린더 (43c) 에 압유를 압송한다. 고정 용량형 펌프 (62) 는, 블레이드 실린더 (25), 선회 모터 (32) 및 스윙 실린더 (45) 에 압유를 압송한다.

복수의 액추에이터 (60) 는, 하부 주행체 (2) 를 구동시키는 주행용 유압 액추에이터인 주행 모터 (22L) 및 주행 모터 (22R), 블레이드 (24) 를 상하 회동시키는 유압 액추에이터인 블레이드 실린더 (25), 상부 선회체 (3) 를 구동시키는 선회용 유압 액추에이터인 선회 모터 (32), 그리고, 작업기 (4) 를 구동시키는 작업용 유압 액추에이터인 붐 실린더 (41c), 아암 실린더 (42c), 버킷 실린더 (43c) 및 스윙 실린더 (45) 를 포함한다.

복수의 액추에이터 (60) 에는, 각각 대응하는 방향 전환 밸브가 형성되어 있다. 이 방향 전환 밸브는, 가변 용량형 펌프 (61) 또는 고정 용량형 펌프 (62) 로부터 압송된 압유의 방향과 유량을 전환 가능한 파일럿식의 방향 전환 밸브이다. 본 실시 형태에서는, 주행 모터 (22L, 22R) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64a, 64b), 붐 실린더 (41c) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64c), 아암 실린더 (42c) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64d), 버킷 실린더 (43c) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64e), 블레이드 실린더 (25) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64f), 선회 모터 (32) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64g), 및, 스윙 실린더 (45) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64h) 가 형성되어 있다. 이들 방향 전환 밸브 (64a ~ 64h) 는, 일괄하여 컨트롤 밸브 (64) 로 불린다.

파일럿 펌프 (63) 는, 컨트롤 밸브 (64) 에 대한 입력 지령이 되는 파일럿유를 토출한다. 엔진 (30) 에 의해 구동된 파일럿 펌프 (63) 는, 압유를 토출함으로써 파일럿 유로 내에 파일럿압을 발생시킨다. 도 4 에서는, 파일럿 펌프 (63) 로부터 컨트롤 밸브 (64) 에 이르는 유로의 일부가 생략되어 있고, 실제로는, 파일럿 펌프 (63) 로부터 방향 전환 밸브 (64a ~ 64h) 의 각각에 이르는 유로가 형성되어 있다.

주행용 조작 장치 (65) 는, 주행 모터 (22L) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64a) 에 공급되는 압유의 방향과 압력을 전환하기 위한 리모콘 밸브 (650) 를 갖는다. 리모콘 밸브 (650) 에는, 파일럿 펌프 (63) 로부터 토출된 압유가 공급된다. 리모콘 밸브 (650) 는, 주행용 조작 장치 (65) 의 조작 방향과 조작량에 따라 파일럿압을 생성한다. 주행용 조작 장치 (65) 는, 주행 레버 (52) 에 의해 구성된다.

붐용 조작 장치 (66) 는, 붐 실린더 (41c) 에 대응하는 방향 전환 밸브 (64c) 에 공급되는 압유의 방향과 압력을 전환하기 위한 리모콘 밸브 (660) 를 갖는다. 리모콘 밸브 (660) 에는, 파일럿 펌프 (63) 로부터 토출된 압유가 공급된다. 리모콘 밸브 (660) 는, 붐용 조작 장치 (66) 의 조작 방향과 조작량에 따라 파일럿압을 생성한다. 붐용 조작 장치 (66) 는, 작업 조작 레버 (53) 에 의해 구성된다.

파일럿 펌프 (63) 와 컨트롤 밸브 (64) 사이의 도시되지 않은 유로에 있어서도, 상기와 동일한 구성이며, 각 조작 장치의 조작에 따라 파일럿압이 생성된다. 파일럿 펌프 (63) 와 각 리모콘 밸브 사이의 유로에는, 금지 장치로서의 전자 비례 밸브 (67) 가 형성되어 있다. 전자 비례 밸브 (67) 는, 통합 ECU (7) 로부터의 제어 지령에 따라 파일럿압을 조압한다. 파일럿 펌프 (63) 로부터의 파일럿압을 조정함으로써, 복수의 유압 액추에이터 (60) 의 구동을 일제히 정지하거나, 그들의 속도를 일률적으로 제어하거나 할 수 있다.

도 4 와 같이, 유압 셔블 (1) 은, 제어 장치로서의 통합 ECU (Electronic Control Unit) (7) 와, 통합 ECU (7) 로부터의 지령에 기초하여 엔진 (30) 의 구동을 제어하는 엔진 ECU (300) 를 갖는다. 통합 ECU (7) 는, 유압 셔블 (1) 의 제어 시스템을 담당하고, 상기 서술한 유압 펌프에의 제어 지시나 엔진 ECU (300) 에의 제어 지시를 출력한다. 통합 ECU (7) 에는, 장해물 검출 장치 (8) 로부터 출력된 장해물 검출 신호가 입력된다. 장해물 검출 장치 (8) 는, 유압 셔블 (1) 의 주위에 설정된 감시 영역 내의 장해물 (사람을 포함한다) 을 검출한다.

장해물 검출 장치 (8) 는, 유압 셔블 (1) 에 설치된 하나 이상의 장해물 센서 (80) (도 1, 도 2 참조) 로 구성된다. 본 실시 형태에서는 4 개의 장해물 센서 (80) 가 설치되어 있지만, 도 2 에서는 3 개의 장해물 센서 (80) 만을 나타내고 있다. 필요한 범위 내에서 장해물을 검출할 수 있는 한, 장해물 센서의 개수나 설치 지점, 설치 방법은 특별히 한정되지 않는다. 장해물 센서 (80) 에는, 장해물의 거리 정보를 취득 가능한 공지된 측거 장치를 적용할 수 있다. 예를 들어, 밀리파대의 전파를 사용한 밀리파 레이더, 레이저 조사에 대한 산란광을 측정하여 거리를 구하는 라이더 (LIDER), 복수대의 카메라 기능을 일체로 구비하고, 촬영 화상으로부터 대상물까지의 거리를 측정하는 스테레오 카메라 등이, 장해물 센서 (80) 로서 사용된다.

본 실시 형태의 유압 셔블 (1) 은, 작동에 따라 변화하는 작업기 (4) 의 리치를 검출하는 리치 검출 장치 (9) 를 구비한다. 작업기 (4) 의 리치는, 예를 들어, 상부 선회체 (3) 의 선회 중심으로부터 버킷 (43) (또는 아암 (42) 혹은 붐 (41)) 의 선단까지의 수평 거리로서 구해진다. 리치는, 작업기 (4) 에 설치된 복수의 위치 센서 (도시 생략) 를 사용하여 검출할 수 있다. 위치 센서로서는, 가속도 센서 등의 관성 센서가 사용되지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 자이로 센서나 각도 센서 (경사 센서), 실린더 센서 (스트로크 센서) 를 사용하는 것도 가능하다. 통합 ECU (7) 에는, 리치 검출 장치 (9) 로부터 출력된 리치 검출 신호가 입력된다.

도 5 는, 장해물 검출 장치 (8) 에 의한 감시 영역 (Am) 을 개략적으로 나타내고 있고, 유압 셔블 (1) 은 작업기 (4) 의 리치를 최대로 한 상태에 있다. 감시 영역 (Am) 은, 기체의 주위에 설정된 제 1 영역 (A1) 과, 그 제 1 영역 (A1) 의 외측에 설정된 제 2 영역 (A2) 을 포함한다. 본 실시 형태에서는, 제 2 영역 (A2) 이, 리치를 최대로 한 작업기 (4) 의 선단의 선회 궤적을 외연으로 하는 링 형상으로 설정되어 있다. 제 1 영역 (A1) 은, 그 제 2 영역 (A2) 의 외연으로부터 내측으로 일정한 거리 D (예를 들어 2 m) 로 떨어진 외연을 갖는 원형상을 이룬다. 제 1 영역 (A1) 은, 상부 선회체 (3) 를 포함하는 크기로 설정되어 있다.

제 1 영역 (A1) 및 제 2 영역 (A2) 의 외연은, 원형상으로 한정되지 않고, 직사각형상 등이어도 상관없다. 제 1 영역 (A1) 및 제 2 영역 (A2) 의 크기 (평면에서 볼 때의 사이즈) 는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 건설기계의 기종이나 공사 현장의 종류 등에 따라 적절히 설정하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어, 보다 안전성을 높이기 위해서, 도 5 에서 나타낸 제 2 영역 (A2) 을 제 1 영역으로서 설정하고, 그 외측에 제 2 영역을 설정해도 상관없다.

또, 작업기 (4) 의 리치에 따라 제 1 영역 (A1) 및 제 2 영역 (A2) 의 일방 또는 양방의 크기가 변화하도록 구성해도 된다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 작업기 (4) 의 신축에 따라 제 2 영역 (A2) 의 크기를 변화시켜도 된다. 이 경우, 작업기 (4) 의 리치를 줄이면, 그것에 따라 제 2 영역 (A2) 이 작아지므로, 주변에서 작업자가 작업하는 데에 편리하다. 제 2 영역 (A2) 대신에, 또는 추가하여, 제 1 영역 (A1) 의 크기를 변화시키는 것도 가능하다. 이와 같은 각 영역의 사이즈 변경은, 리치 검출 장치 (9) 로부터의 리치 검출 신호에 기초하여 통합 ECU (7) 에 의해 실시된다.

유압 셔블 (1) 은, 장해물 검출 장치 (8) 에 의해 제 1 영역 (A1) 내의 장해물이 검출되었을 때에, 소정의 액추에이터의 구동을 금지하는 금지 장치로서의 전자 비례 밸브 (67) 와, 장해물 검출 장치 (8) 에 의해 제 2 영역 (A2) 내의 장해물이 검출되었을 때에, 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키는 저속화 제어를 실시하는 제어 장치로서의 통합 ECU (7) 를 구비한다. 따라서, 제 1 영역 (A1) 은, 소정의 액추에이터를 정지시키는 정지 영역으로서 설정되고, 제 2 영역 (A2) 은, 소정의 액추에이터를 저속화시키는 저속화 영역으로서 설정된다.

구동 금지나 저속화의 대상이 되는 소정의 액추에이터는, 하부 주행체 (2), 상부 선회체 (3) 또는 작업기 (4) 에 구비되어 있다. 본 실시 형태에서는, 소정의 액추에이터로서, 주행 모터 (22L, 22R), 선회 모터 (32), 붐 실린더 (41c), 아암 실린더 (42c), 및, 버킷 실린더 (43c) 가 포함된다. 이들의 일부가 포함되지 않아도 상관없지만, 안전성을 높이는 관점에서, 소정의 액추에이터로서, 주행 모터 (22L, 22R) 가 포함되는 것이 바람직하고, 그것에 추가하여 선회 모터 (32) 가 포함되는 것이 보다 바람직하고, 그것들에 추가하여 붐 실린더 (41c), 아암 실린더 (42c) 및 버킷 실린더 (43c) 가 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

도 7 은, 장해물의 검출에 관한 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 유압 셔블 (1) 의 작업 중, 그 주변에서 작업을 하고 있는 작업자가 감시 영역 (Am) 에 침입하면, 장해물로서 검출되고, 그 장해물의 거리 정보를 포함하는 장해물 검출 신호가 통합 ECU (7) 에 입력된다. 그리고, 작업자가 제 2 영역 (A2) 에 침입한 경우에는, 통합 ECU (7) 에 의해 저속화 제어가 실시된다 (스텝 S1, S2). 또한, 그 작업자가 제 1 영역 (A1) 에 침입한 경우에는, 전자 비례 밸브 (67) 에 의해 구동을 금지된 소정의 액추에이터가 정지한다 (스텝 S3, S4).

상기와 같이, 장해물로서의 작업자가 제 1 영역 (A1) 에 침입하면, 소정의 액추에이터에 의한 작동이 정지하기 때문에, 작업자와의 접촉이 회피된다. 또한, 작업자가 제 2 영역 (A2) 에 침입했을 때에 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키고 있으므로, 급격한 정지를 억제하고, 신속하게 정지할 수 있다. 그 때문에, 장해물의 침입에 수반하는 정지에 의해 오퍼레이터에게 주는 충격을 경감할 수 있다. 물론, 장해물 검출 장치 (8) 에서 검출되는 장해물은 작업자에 한정되지 않는다.

제 2 영역 (A2) 에 장해물이 존재하는 경우, 통합 ECU (7) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이 엔진 (30) 의 목표 회전수를 낮추는 지령을 엔진 ECU (300) 에 보낸다. 이로써 유압 펌프의 펌프 유량을 저하시켜, 소정의 액추에이터를 저속화할 수 있다. 이와 같이, 통합 ECU (7) 는, 엔진 (30) 의 목표 회전수를 낮추는 것에 의해 저속화 제어를 실시한다. 보다 바람직한 양태로서, 통합 ECU (7) 는, 엔진 (30) 의 목표 회전수를 정격 회전수보다 낮은 값으로 설정함으로써 저속화 제어를 실시한다. 이로써, 엔진 회전수의 변화음에 의해 오퍼레이터나 주위의 작업자에게 접촉의 위험성을 직감적으로 인지시킬 수 있다.

상기와 같이, 본 실시 형태에서는, 엔진 (30) 의 목표 회전수를 낮추는 것에 의해 저속화 제어를 실시하지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유압 펌프를 구성하는 가변 용량형 펌프 (61) 의 경사판 제어부에 펌프 유량을 낮추는 신호를 통합 ECU (7) 로부터 발신하고, 그것에 의해 소정의 액추에이터의 구동 속도를 저하시켜도 된다. 혹은, 파일럿압을 감압시키는 지령을 통합 ECU (7) 로부터 전자 비례 밸브 (67) 에 보내는 것에 의해, 소정의 액추에이터의 구동 속도를 저하시켜도 된다.

제 1 영역 (A1) 에 장해물이 존재하는 경우, 통합 ECU (7) 는, 도 9 에 나타내는 바와 같이 전자 비례 밸브 (67) 의 전류를 차단하는 지령을 보낸다. 전자 비례 밸브 (67) 는, 그 지령에 기초하여, 소정의 액추에이터에 대응하는 방향 전환 밸브에 입력되는 파일럿압을 차단한다. 이로써 소정의 액추에이터의 구동이 금지되고, 주행 레버 (52) 나 작업 조작 레버 (53) 를 조작해도 작동하지 않는 상태가 된다. 본 실시 형태에서는, 금지 장치로서 전자 비례 밸브 (67) 를 사용하고 있지만, 이것 대신에 전자 밸브를 사용할 수도 있다.

작업자가 제 2 영역 (A2) 에 침입한 후, 제 1 영역 (A1) 에 침입하지 않고 제 2 영역 (A2) 으로부터 퇴출하면, 장해물이 존재하지 않는데 저속화 제어가 실시된 상태가 된다. 이러한 경우, 통상적인 속도로 유압 셔블 (1) 을 작동하기 위해서, 저속화 제어를 해제할 필요가 있다. 도 10 은, 저속화 제어를 해제하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이며, 도 11 은, 그 처리를 나타내는 블록도이다. 기술한 바와 같이, 유압 셔블 (1) 은, 소정의 액추에이터의 조작을 제한하는 컷오프 레버 (55) 를 구비하고 있고, 이 해제 처리에서는 컷오프 레버 (55) 를 이용함으로써 안전성을 높이고 있다.

도 10 에서는, 먼저, 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고 있지 않은 상태에 있고, 컷오프 레버 (55) 는 내려져 있다 (스텝 S11). 그리고, 제 2 영역 (A2) 내의 장해물이 검출되면, 통합 ECU (7) 에 의해 저속화 제어가 실시된다 (스텝 S12, S13). 또한, 제 1 영역 (A1) 내의 장해물이 검출되면, 전자 비례 밸브 (67) 에 의해 소정의 액추에이터의 구동이 금지되고, 그들의 작동이 정지한다 (스텝 S16, S17). 이들 처리에 대해서는, 도 7 을 참조하여 이미 설명한 바와 같다.

저속화 제어가 실시된 후 (즉, 스텝 S13 후), 오퍼레이터가 컷오프 레버 (55) 를 올리면, 도 11 과 같이 컷오프 스위치 (56) 는 오프 상태가 되고, 엔진 (30) 의 목표 회전수를 복귀시키는 지령이 통합 ECU (7) 로부터 엔진 ECU (300) 로 보내지고, 저속화 제어가 해제된다 (스텝 S14, S15). 즉, 컷오프 레버 (55) 의 올림 조작에 의해 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고 있는 것을 조건으로 하여, 저속화 제어를 해제할 수 있도록 구성되어 있다. 이로써, 저속화 제어를 해제할 때에는, 소정의 액추에이터의 작동이 일단 정지하므로, 오퍼레이터에게 주변의 안전 확인을 환기시킬 수 있다.

도 12 는, 액추에이터의 구동 금지를 해제하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이며, 도 13 은, 그 처리를 나타내는 블록도이다. 도 12 의 처리는, 스텝 S24 및 스텝 S29 ~ S31 을 제외하고, 도 10 의 처리와 실질적으로 동일하기 때문에, 중복된 설명을 생략한다. 도 12 에서는, 소정의 액추에이터의 정지 후 (즉, 스텝 S28 후), 제 1 영역 (A1) 및 제 2 영역 (A2) 내의 장해물이 검출되지 않는 상태에서, 오퍼레이터가 컷오프 레버 (55) 를 올리면, 도 13 과 같이 컷오프 스위치 (56) 는 오프 상태가 되고, 엔진 (30) 의 목표 회전수를 복귀시키는 지령이 통합 ECU (7) 로부터 엔진 ECU (300) 로 보내지고, 액추에이터의 정지가 해제된다 (스텝 S29 ~ S31).

상기와 같이, 이 유압 셔블 (1) 은, 컷오프 레버 (55) 의 올림 조작에 의해 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고, 또한, 장해물 검출 장치 (8) 에 의해 제 1 영역 (A1) 및 제 2 영역 (A2) 내의 장해물이 검출되지 않는 것을 조건으로 하여, 소정의 액추에이터의 구동의 금지를 해제할 수 있도록 구성되어 있다. 이로써, 소정의 액추에이터의 구동의 금지를 해제하고 액추에이터의 속도를 복귀시킬 때에는, 소정의 액추에이터의 작동이 일단 정지함과 함께, 장해물 검출 장치 (8) 에 의한 안전 확인을 거치므로, 안전성을 한층 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 개시의 건설기계는, 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 대해 선회 가능하게 지지된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 장착된 작업기와, 상기 하부 주행체, 상기 상부 선회체 또는 상기 작업기에 구비된 소정의 액추에이터와, 상기 소정의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터에 압유를 압송하는 유압 펌프를 구동시키는 엔진과, 기체의 주위에 설정된 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 외측에 설정된 제 2 영역을 포함하는 감시 영역 내의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치와, 상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 1 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에, 상기 소정의 액추에이터의 구동을 금지하는 금지 장치와, 상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 2 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에, 상기 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키는 저속화 제어를 실시하는 제어 장치를 구비한다.

이 건설기계에서는, 기체의 주위에 설정된 제 1 영역 내의 장해물이 검출되면, 소정의 액추에이터의 구동이 금지되고, 그 액추에이터에 의한 작동이 정지한다. 또, 제 1 영역 내의 장해물이 검출되지 않아도, 그 외측에 설정된 제 2 영역 내의 장해물이 검출되면, 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키는 제어 (저속화 제어) 가 실시된다. 이 때문에, 장해물의 침입에 수반하는 정지에 의해 오퍼레이터에게 주는 충격을 경감할 수 있다.

상기 제어 장치는, 상기 엔진의 목표 회전수를 정격 회전수보다 낮은 값으로 설정함으로써 상기 저속화 제어를 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 엔진 회전수의 변화음에 의해, 오퍼레이터나 주위의 작업자에게 접촉의 위험성을 직감적으로 인지시킬 수 있다.

본 개시의 건설기계는, 상기 소정의 액추에이터의 조작을 제한하는 컷오프 레버를 구비하고, 상기 컷오프 레버의 올림 조작에 의해 상기 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고 있는 것을 조건으로 하여, 상기 저속화 제어를 해제할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 저속화 제어를 해제하고 액추에이터의 속도를 복귀시킬 때에는, 소정의 액추에이터의 작동이 일단 정지하므로, 오퍼레이터에게 주변의 안전 확인을 환기시킬 수 있다.

본 개시의 건설기계는, 상기 소정의 액추에이터의 조작을 제한하는 컷오프 레버를 구비하고, 상기 컷오프 레버의 올림 조작에 의해 상기 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고, 또한, 상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 내의 장해물이 검출되지 않는 것을 조건으로 하여, 상기 소정의 액추에이터의 구동의 금지를 해제할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 소정의 액추에이터의 구동의 금지를 해제하고 액추에이터의 속도를 복귀시킬 때에는, 소정의 액추에이터의 작동이 일단 정지함과 함께, 장해물 검출 장치에 의한 안전 확인을 거치므로, 안전성을 한층 높일 수 있다.

상기 작업기의 리치에 따라 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 일방 또는 양방의 크기가 변화하도록 구성되어 있는 것이어도 된다. 이로써, 작업의 상황 등에 따라, 제 1 영역 및/또는 제 2 영역의 크기를 간편하게 변화시킬 수 있다.

이상, 본 개시의 실시형태에 대해 도면에 기초하여 설명했지만, 구체적인 구성은, 이들 실시형태에 한정되는 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 개시의 범위는, 상기한 실시형태의 설명만이 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타내어지고, 또한 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

상기의 각 실시형태에서 채용하고 있는 구조를 다른 임의의 실시형태에 채용하는 것은 가능하다. 각 부의 구체적인 구성은, 상기 서술한 실시형태에만 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 유압 셔블 등의 건설기계에 이용 가능하다.

1 : 유압 셔블
2 : 하부 주행체
3 : 상부 선회체
4 : 작업기
7 : 통합 ECU (제어 장치의 일례)
22L : 주행 모터 (액추에이터의 일례)
22R : 주행 모터 (액추에이터의 일례)
30 : 엔진
32 : 선회 모터 (액추에이터의 일례)
41c : 붐 실린더 (액추에이터의 일례)
42c : 아암 실린더 (액추에이터의 일례)
43c : 버킷 실린더 (액추에이터의 일례)
55 : 컷오프 레버
60 : 복수의 액추에이터
61 : 가변 용량형 펌프 (유압 펌프의 일례)
62 : 고정 용량형 펌프 (유압 펌프의 일례)
67 : 전자 비례 밸브 (금지 장치의 일례)

Claims

하부 주행체와,
상기 하부 주행체에 대해 선회 가능하게 지지된 상부 선회체와,
상기 상부 선회체에 장착된 작업기와,
상기 하부 주행체, 상기 상부 선회체 또는 상기 작업기에 구비된 소정의 액추에이터와,
상기 소정의 액추에이터를 포함하는 복수의 액추에이터에 압유를 압송하는 유압 펌프를 구동시키는 엔진과,
기체의 주위에 설정된 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 외측에 설정된 제 2 영역을 포함하는 감시 영역 내의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치와,
상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 1 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에, 상기 소정의 액추에이터의 구동을 금지하는 금지 장치와,
상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 2 영역 내의 장해물이 검출되었을 때에, 상기 소정의 액추에이터의 속도를 저하시키는 저속화 제어를 실시하는 제어 장치를 구비하는, 건설기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 엔진의 목표 회전수를 정격 회전수보다 낮은 값으로 설정함으로써 상기 저속화 제어를 실시하는, 건설기계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소정의 액추에이터의 조작을 제한하는 컷오프 레버를 구비하고,
상기 컷오프 레버의 올림 조작에 의해 상기 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고 있는 것을 조건으로 하여, 상기 저속화 제어를 해제할 수 있도록 구성되어 있는, 건설기계.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소정의 액추에이터의 조작을 제한하는 컷오프 레버를 구비하고,
상기 컷오프 레버의 올림 조작에 의해 상기 소정의 액추에이터의 조작이 제한되고, 또한, 상기 장해물 검출 장치에 의해 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 내의 장해물이 검출되지 않는 것을 조건으로 하여, 상기 소정의 액추에이터의 구동의 금지를 해제할 수 있도록 구성되어 있는, 건설기계.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업기의 리치에 따라 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 일방 또는 양방의 크기가 변화하도록 구성되어 있는, 건설기계.