KR20220127933A - 유압 셔블 - Google Patents

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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

유압 셔블(1)은, 주행체(4), 선회체(3), 붐(20)과 아암(21)과 버킷(22)을 가지는 작업 프론트(2), 조작량 검출 장치(33), 자세 검출 장치(38), 부하 검출 장치(39), 구동 제어 장치(34) 및 구동 장치(35)를 구비한다. 구동 제어 장치(34)는, 조작량과 작업 프론트의 자세와 목표면 거리에 기초하여 버킷(22)이 시공 목표면을 따라 굴삭하도록 액추에이터의 목표 동작 속도를 연산하고, 부하 검출 장치(39)에서 검출한 결과에 기초하여 굴삭할 장소의 토양 경도를 판정하고, 토양 경도에 기초하여 목표 동작 속도를 보정하여 동작 지령값을 생성한다. 또한, 구동 제어 장치(34)는, 목표면 거리에 기초하여 유압 셔블이 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도를 결정하고, 결정한 목표 잭 업 속도에 기초하여 목표 동작 속도를 보정한다.

Description

유압 셔블
본 발명은, 도로 공사, 건설 공사, 토목 공사, 준설 공사 등에 사용되는 유압 셔블에 관한 것이다.
도로 공사, 건설 공사, 토목 공사, 준설 공사 등에 사용되는 유압 셔블로서, 동력계에 의해 주행하는 주행체의 상부에 선회체를 선회 자유롭게 장착함과 함께, 선회체에 다관절형의 작업 프론트를 상하 방향으로 요동 자유롭게 장착하고, 작업 프론트를 구성하는 각 프론트 부재를 실린더로 구동하는 것이 알려져 있다. 작업 프론트는, 예를 들면 붐, 아암, 버킷 등으로 구성되어 있다. 이 종류의 유압 셔블에는, 가동(稼動) 가능한 영역을 마련하여 그 범위 내에서 작업 프론트를 반자동적으로 동작시키는, 소위 머신 컨트롤 기능을 가지는 것이 있다. 머신 컨트롤에서는, 오퍼레이터가 시공 목표면을 설정하고, 붐 조작을 하면 시공 목표면에 버킷이 침입하지 않도록 시공 목표면과 버킷의 거리에 따라 붐의 동작 속도가 제한되어 붐이 감속 정지하고, 또한 아암 조작을 하면 시공 목표면을 따르도록 붐이나 버킷을 반자동적으로 동작시킬 수 있다.
그런데, 오퍼레이터가 유압 셔블을 이용하여 단단한 토양을 굴삭할 때는, 주행체 후부(後部)와 작업 프론트가 지지점이 되어 주행체 전부(前部)가 부상한 상태, 소위 잭 업을 행한다(상세는 후술함). 유압 셔블이 잭 업할 때에 작업 프론트의 굴삭력은 최대가 되기 때문에, 오퍼레이터는 굴삭할 토양의 경도, 시공 목표면과 버킷의 거리, 및 유압 셔블의 잭 업의 상태를 종합적으로 판단하여 조작 레버의 조작량을 미세 조정함으로써, 단단한 토양을 효율적으로 또한 양호한 정밀도로 굴삭한다.
특허문헌 1에는, 머신 컨트롤을 이용하여 양호한 정밀도로 굴삭하기 위하여 시공 목표면과 버킷의 거리를 시간 적분하여, 붐 동작 속도를 보정하는 기술이 개시되어 있다. 이에 의해, 굴삭할 토양이 단단하고 또한 시공 목표면과 버킷의 거리가 떨어져 있는 상태가 계속되는 경우에는, 버킷이 시공 목표면에 접근하도록 붐의 동작 속도가 보정된다. 이 때, 버킷에 작용하는 굴삭 반력이 유압 셔블의 최대 굴삭력을 초과하면 유압 셔블은 잭 업한다. 즉, 특허문헌 1의 기술에 의하면, 시공 목표면과 버킷의 거리가 떨어진 상태가 계속되면 붐의 동작 속도가 보정되고, 유압 셔블은 서서히 잭 업한다.
일본특허 제5947477호 공보
머신 컨트롤을 이용한 굴삭 작업에서는, 오퍼레이터가 수동으로 통상의 굴삭 작업을 행할 때와 동일하게 유압 셔블이 빠르게 잭 업할 수 있는 것이 조작성 및 작업성의 관점에서 필요하다. 또한, 상술한 바와 같이, 머신 컨트롤을 이용한 굴삭 작업에서는, 시공 목표면에 버킷이 침입하지 않도록 양호한 정밀도로 작업 프론트를 제어할 필요가 있다. 그래서, 굴삭의 정밀도를 유지한 채, 오퍼레이터의 조작성과 작업성을 양호하게 하기 위하여 유압 셔블이 잭 업하는 속도를 제어할 필요가 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 붐의 동작 속도는 시공 목표면과 버킷의 거리가 떨어진 상태가 계속된 시간이 길수록 보정량이 커지기 때문에, 유압 셔블은 천천히 잭 업한다. 즉, 시공 목표면과 버킷의 거리가 떨어진 상태로 어느 정도의 시간을 계속해서 두지 않으면 소정의 잭 업 속도에 도달할 수 없다. 이 때문에, 시공 목표면 부근에 있어서 빠른 잭 업을 행할 수 없다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여, 시공 목표면 부근에 있어서 빠른 잭 업을 행할 수 있는 유압 셔블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 유압 셔블은, 주행 가능한 주행체와, 상기 주행체에 선회 자유롭게 장착되는 선회체와, 상기 선회체에 요동 자유롭게 장착됨과 함께 붐, 아암 및 버킷을 가지는 작업 프론트와, 상기 붐과 상기 아암과 상기 버킷을 각각 구동시키는 액추에이터와, 상기 액추에이터를 조작하는 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치와, 상기 작업 프론트의 자세와 상기 선회체의 자세를 각각 검출하는 자세 검출 장치와, 시공 목표면을 설정하고, 설정한 상기 시공 목표면과 상기 버킷의 거리를 목표면 거리로서 연산하는 목표면 관리 장치와, 상기 조작량과 상기 작업 프론트의 자세와 상기 목표면 거리에 기초하여 상기 버킷이 상기 시공 목표면을 따라 굴삭하도록 상기 액추에이터의 목표 동작 속도를 연산하여, 상기 액추에이터에의 동작 지령값을 생성하는 구동 제어 장치와, 상기 동작 지령값에 기초하여 상기 액추에이터를 구동시키는 구동 장치를 구비하는 유압 셔블에 있어서, 상기 구동 제어 장치는, 상기 목표면 거리에 기초하여 상기 유압 셔블이 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도를 결정하고, 결정한 상기 목표 잭 업 속도에 기초하여 상기 목표 동작 속도를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 관련되는 유압 셔블에서는, 구동 제어 장치는, 목표면 거리에 기초하여 유압 셔블이 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도를 결정하고, 결정한 목표 잭 업 속도에 기초하여 목표 동작 속도를 보정하므로, 시공 목표면 부근에 있어서 빠른 잭 업을 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 시공 목표면 부근에 있어서 빠른 잭 업을 행할 수 있다.
도 1은 실시형태에 관련되는 유압 셔블을 나타내는 측면도이다.
도 2는 유압 셔블의 제어 시스템의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 유압 셔블의 구동 제어 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 4는 실시형태에 관련되는 유압 셔블의 잭 업 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 유압 셔블의 구동 제어 장치의 제어 로직을 나타내는 도이다.
도 6은 붐 실린더 제한 속도와 목표면 거리의 관계를 나타내는 도이다.
도 7은 목표면 거리에 기초하여 목표 잭 업 속도를 결정하는 테이블을 나타내는 도이다.
도 8은 버킷 대(對) 목표면 각도에 기초하여 목표 잭 업 속도를 결정하는 테이블을 나타내는 도이다.
도 9는 버킷 대 주행체 거리에 기초하여 목표 잭 업 속도를 결정하는 테이블을 나타내는 도이다.
도 10은 주행체 경사 각도에 기초하여 목표 잭 업 속도를 결정하는 테이블을 나타내는 도이다.
도 11은 선회체 상대 각도에 기초하여 목표 잭 업 속도를 결정하는 테이블을 나타내는 도이다.
도 12a는 굴삭 동작을 행했을 때의 주행체 경사 각도의 시간 변화를 나타내는 도이다.
도 12b는 굴삭 동작을 행했을 때의 붐 속도 지령값의 시간 변화를 나타내는 도이다.
도 13은 요구 속도에 기초하여 구동 지령값을 결정하는 테이블을 나타내는 도이다.
도 14는 구동 제어 장치의 제어 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관련되는 유압 셔블의 실시형태에 관하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 상하, 좌우, 전후의 방향 및 위치는, 유압 셔블의 통상의 사용 상태, 즉 유압 셔블의 주행체가 지면에 접지하는 상태를 기준으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 유압 셔블(1)은, 동력계에 의해 주행하는 주행체(4)와, 주행체(4)에 대하여 좌우 방향으로 선회하도록 장착된 선회체(3)와, 선회체(3)에 장착된 작업 프론트(2)를 구비하고 있다. 주행체(4) 및 선회체(3)는, 예를 들면 각각 유압 액추에이터에 의해 구동되고 있다.
<작업 프론트에 관하여>
작업 프론트(2)는, 선회체(3)에 대하여 상하 방향으로 요동 자유롭게 구성되어 있다. 이 작업 프론트(2)는, 선회체(3)에 연결된 붐(20)과, 붐(20)에 연결된 아암(21)과, 아암(21)에 연결된 버킷(22)과, 양단이 각각 붐(20)과 선회체(3)에 연결된 붐 실린더(20A)와, 양단이 각각 아암(21)과 붐(20)에 연결된 아암 실린더(21A)와, 제 1 링크(22B)와, 제 2 링크(22C)와, 양단이 각각 제 2 링크(22C)와 아암(21)에 연결된 버킷 실린더(22A)를 구비하고 있다. 이들 부재는 각각 연결 부분을 중심으로 상하 방향으로 요동하도록 구성되어 있다.
붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A)는, 청구범위에 기재된 「액추에이터」에 상당하는 것이며, 예를 들면 각각 유압 액추에이터로 이루어지고, 신축에 의해 각각 붐(20), 아암(21), 버킷(22)을 구동시킬 수 있다. 또한, 버킷(22)은, 그래플, 브레이커, 리퍼, 마그넷 등의 도시하지 않은 작업구로 임의로 교환 가능하다.
붐(20)에는 붐(20)의 자세를 검출하기 위한 붐 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서(20S), 아암(21)에는 아암(21)의 자세를 검출하기 위한 아암 IMU 센서(21S)가 각각 내장되어 있다. 또한, 제 2 링크(22C)에는, 버킷(22)의 자세를 검출하기 위한 버킷 IMU 센서(22S)가 내장되어 있다. 붐 IMU 센서(20S), 아암 IMU 센서(21S) 및 버킷 IMU 센서(22S)는, 각각 각속도 센서와 가속도 센서에 의해 구성되어 있다.
또한, 붐 실린더(20A)에는, 실린더압 센서로서, 붐 보텀압 센서(20BP)와 붐 로드압 센서(20RP)가 장착되어 있다.
<선회체에 관하여>
선회체(3)는, 선회체 IMU 센서(30S), 메인 프레임(31), 운전실(32), 조작량 검출 장치(33), 구동 제어 장치(34), 구동 장치(35), 원동 장치(36), 선회 각도 센서(37), 및 목표면 관리 장치(100)를 구비하고 있다. 메인 프레임(31)은, 선회체(3)의 기초 부분이며, 주행체(4)에 대하여 선회 자유롭게 장착되어 있다. 선회체 IMU 센서(30S), 운전실(32), 구동 제어 장치(34), 구동 장치(35) 및 원동 장치(36)는, 메인 프레임(31)의 상방에 배치되어 있다. 선회체 IMU 센서(30S)는, 각속도 센서와 가속도 센서로 구성되어 있고, 선회체(3)의 지면에 대한 기울기를 검출한다. 선회 각도 센서(37)는, 예를 들면 퍼텐쇼미터이며, 선회체(3)와 주행체(4)의 상대 각도를 검출할 수 있도록 장착되어 있다.
조작량 검출 장치(33)는, 운전실(32)의 내부에 마련되어 있고, 2개의 조작 레버(조작 장치)(33A, 33B)와 그들이 쓰러진 양을 검출하는 조작 입력량 센서(33C)(도 2 참조)에 의해 구성되어 있다. 조작 입력량 센서(33C)는, 오퍼레이터가 조작 레버(33A, 33B)를 쓰러뜨리는 양(즉, 조작 레버의 조작량(R))을 검출함으로써, 오퍼레이터가 작업 프론트(2)에 요구하는 요구 속도를 각각 전기 신호로 변환할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 조작 레버(33A, 33B)는, 유압 파일럿 방식에 의한 것이어도 된다.
구동 장치(35)는, 전자 제어 밸브(35A)와 방향 전환 밸브(35B)에 의해 구성되고(도 2 참조), 구동 제어 장치(34)로부터 지시된 제어 지령값에 따라, 전자 제어 밸브(35A)와 방향 전환 밸브(35B)를 구동시킴으로써, 유압 액추에이터인 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A)를 동작시킨다.
원동 장치(36)는, 엔진(36A)과 유압 펌프(36B)에 의해 구성되고(도 2 참조), 유압 셔블(1)의 운전에 필요한 유압을 동력으로서 발생시킨다. 목표면 관리 장치(100)는, 목표면 관리 컨트롤러에 의해 구성되어 있다.
<주행체에 관하여>
한편, 주행체(4)는, 트랙 프레임(40), 프론트 아이들러(41), 스프로킷(43), 및 크롤러(45)를 구비하고 있다. 프론트 아이들러(41) 및 스프로킷(43)은, 각각 트랙 프레임(40)에 배치되고, 크롤러(45)는 그들 부재를 개재하여 트랙 프레임(40)을 주회(周回)할 수 있도록 배치되어 있다. 오퍼레이터는, 조작 레버(33A, 33B)를 조작함으로써 스프로킷(43)의 회전 속도를 조정하고, 크롤러(45)를 개재하여 유압 셔블(1)을 주행시킬 수 있다. 주행체(4)는, 크롤러(45)를 구비한 것에 한정되지 않고, 주행륜이나 다리를 구비한 것이어도 된다.
이하, 도 2를 참조하여 유압 셔블(1)의 제어 시스템에 관하여 설명한다. 유압 셔블(1)의 제어 시스템은, 주로, 조작량 검출 장치(33)와, 자세 검출 장치(38), 부하 검출 장치(39), 목표면 관리 장치(100), 구동 장치(35), 구동 제어 장치(34), 및 원동 장치(36)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 조작량 검출 장치(33), 자세 검출 장치(38), 부하 검출 장치(39), 및 목표면 관리 장치(100)는, 각각 구동 제어 장치(34)와 전기적으로 접속되어 있다.
<조작량 검출 장치에 관하여>
유압 셔블에서는, 일반적으로 조작 레버가 쓰러진 양(즉, 조작 레버의 조작량(R))이 커지면, 각 실린더의 동작 속도가 빨라지도록 설정되어 있다. 오퍼레이터는, 조작 레버를 쓰러뜨리는 양을 변경함으로써, 각 실린더의 동작 속도를 변경하여 유압 셔블을 동작시킨다. 조작량 검출 장치(33)는, 상술한 바와 같이, 조작 레버(33A, 33B)와 조작 입력량 센서(33C)에 의해 구성되어 있다. 조작 입력량 센서(33C)는, 조작 레버(33A, 33B)의 조작량(R)을 전기적으로 검출하기 위한 붐 조작 입력량 센서, 아암 조작 입력량 센서, 및 버킷 조작 입력량 센서를 가진다. 이와 같이 함으로써, 오퍼레이터가 요구하는 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A)의 요구 속도를 각각 검출할 수 있다. 또한, 조작량(R)을 검출하기 위한 센서는, 조작 레버가 쓰러진 양을 직접 검출하는 것에 한하지 않고, 조작 파일럿압을 검출하는 방식이어도 된다.
<자세 검출 장치에 관하여>
자세 검출 장치(38)는, 선회체 IMU 센서(30S), 붐 IMU 센서(20S), 아암 IMU 센서(21S), 버킷 IMU 센서(22S) 및 선회 각도 센서(37)에 의해 구성되어 있다. 이들 IMU 센서는, 각각 각속도 센서 및 가속도 센서를 가지므로, 각각의 센서 위치에서의 각속도 및 가속도의 신호를 취득할 수 있다. 붐(20), 아암(21), 버킷(22), 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A), 제 1 링크(22B), 제 2 링크(22C), 및 선회체(3)가 각각 요동할 수 있도록 장착되어 있으므로, 자세 검출 장치(38)는 기계적인 링크 관계로부터 붐(20), 아암(21), 버킷(22), 및 선회체(3)의 자세를 검출할 수 있다.
또한, 여기서 나타낸 자세의 검출 방법은, 일례이며, 작업 프론트(2)의 각 부의 상대 각도를 직접 계측하는 것이나, 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A)의 스트로크를 검출하여 유압 셔블(1)의 각 부의 자세를 검출해도 된다. 선회 각도 센서(37)는, 상술한 바와 같이 퍼텐쇼미터이며, 선회체(3)에 대한 주행체(4)의 상대 각도를 검출한다. 또한, 선회 각도 센서(37)는, 선회 각도를 계측할 수 있는 것이면 되고, 퍼텐쇼미터 이외의 계측 장치여도 된다.
<부하 검출 장치에 관하여>
부하 검출 장치(39)는, 실린더압 센서로서의 붐 보텀압 센서(20BP)와 붐 로드압 센서(20RP)에 의해 구성되어 있고, 이들 센서를 개재하여 붐 실린더(20A)에의 부하(즉, 붐 실린더(20A)에 걸리는 압력)를 검출한다. 또한, 부하의 검출 방법은, 이에 한정되지 않고, 로드셀 등을 이용해도 된다.
<목표면 관리 장치에 관하여>
목표면 관리 장치(100)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 시공 목표면을 설정함과 함께, 경사 각도 연산부(820)(후술함)에서 연산한 주행체 경사 각도(θp)와 프론트 자세 검출부(830)(후술함)에서 검출한 작업 프론트(2)의 자세에 기초하여, 설정한 시공 목표면과 버킷(22)의 거리(이하, 목표면 거리(d)라고 함)를 연산하고, 연산한 결과를 구동 제어 장치(34)에 출력한다. 본 실시형태에서는, 목표면 관리 장치(100)는, 설정한 시공 목표면과 버킷(22)의 최단 거리를 연산하고, 연산한 결과를 구동 제어 장치(34)에 출력한다. 또한, 이 목표면 관리 장치(100)는, 경사 각도 연산부(820)에서 연산한 주행체 경사 각도(θp) 및 프론트 자세 검출부(830)에서 검출한 작업 프론트(2)의 자세에 기초하여, 버킷(22)의 바닥면과 시공 목표면이 이루는 각도(θb)(이하, 버킷 대 목표면 각도(θb)라고 함)를 연산한다. 또한, 시공 목표면은, 오퍼레이터가 직접 입력하여 설정해도 되고, 미리 작성한 설계 도면 등을 입력하여 설정해도 된다.
<구동 장치에 관하여>
구동 장치(35)는, 상술한 바와 같이, 전자 제어 밸브(35A)와 방향 전환 밸브(35B)에 의해 구성되고, 구동 제어 장치(34)로부터 지령된 제어 지령값에 따라, 유압 셔블(1)의 각 부를 구동하는 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 양을 제어한다. 보다 구체적으로는, 구동 제어 장치(34)로부터 출력된 제어 전류는, 전자 제어 밸브(35A)에 의해 파일럿압으로 변환되고, 파일럿압에 의해 방향 전환 밸브(35B)의 스풀이 구동된다. 그리고, 방향 전환 밸브(35B)에 의해 유량이 조정된 작동유는, 유압 셔블(1)의 각 부를 구동하는 유압 액추에이터에 공급되어, 각 가동부를 구동한다. 예를 들면, 구동 장치(35)는, 원동 장치(36)로부터 공급되는 작동유의 유량과 방향을 조정하여, 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A), 선회체(3), 주행체(4)를 각각 구동시키는 유압 액추에이터를 구동한다.
<원동 장치에 관하여>
원동 장치(36)는, 상술한 바와 같이 엔진(36A)과 유압 펌프(36B)에 의해 구성되고, 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 버킷 실린더(22A) 및 선회체(3)와 주행체(4)를 구동시키는 유압 액추에이터를 구동하기 위하여 필요한 압유를 생성한다. 또한, 원동 장치(36)는, 이 구성에 한하지 않고, 전동 펌프 등의 다른 동력원을 이용해도 된다.
<구동 제어 장치에 관하여>
구동 제어 장치(34)는, 예를 들면 구동 제어용 컨트롤러에 의해 구성되어 있고, 조작량 검출 장치(33), 자세 검출 장치(38), 부하 검출 장치(39), 및 목표면 관리 장치(100)로부터의 신호를 처리하여, 구동 장치(35)에 동작 지령을 출력한다.
도 3은 유압 셔블의 구동 제어 장치의 구성을 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 구동 제어 장치(34)는, 주로, 목표 동작 속도 연산부(710), 동작 지령값 생성부(720), 구동 지령부(730), 실린더 부하 연산부(810), 선회 각도 연산부(840), 경사 각도 연산부(820), 프론트 자세 검출부(830), 토양 경도 판정부(910), 목표 잭 업 속도 결정부(920), 및 목표 동작 속도 보정부(930)를 구비하고 있다.
목표 동작 속도 연산부(710)는, 조작 입력량 센서(33C)에서 검출한 조작 레버(33A, 33B)의 조작량(R), 목표면 관리 장치(100)에서 연산한 목표면 거리(d), 및 프론트 자세 검출부(830)에서 검출한 작업 프론트(2)의 자세에 기초하여, 버킷(22)이 시공 목표면을 따라 동작하도록 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 및 버킷 실린더(22A) 중 적어도 하나의 목표 동작 속도(Vt)를 연산한다.
목표 동작 속도(Vt)의 구체적인 연산 방법에 관해서는, 이미 주지된 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면 일본공개특허 특개2018-080510호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 목표 동작 속도 연산부(710)는, 버킷 클로 끝이 시공 목표면을 따라 움직이도록 버킷 클로 끝의 동작 방향과 속도를 정하고, 그 속도가 되도록 붐, 아암 및 버킷의 목표 동작 속도를 연산하여 정한다.
동작 지령값 생성부(720)는, 목표 동작 속도 연산부(710)에서 연산한 목표 동작 속도(Vt)에 기초하여, 미리 정해진 테이블 데이터를 이용하여 실린더를 동작시키는 것에 필요한 구동 지령값(Pi)을 생성한다. 또한, 동작 지령값 생성부(720)는, 목표 동작 속도 보정부(930)로부터 출력된 보정 속도(Vc)에 기초하여, 구동 지령값(Pi)을 생성한다. 또한, 여기서의 구동 지령값은, 청구범위에 기재된 「동작 지령값」에 상당하는 것이다.
구동 지령부(730)는, 동작 지령값 생성부(720)가 생성한 구동 지령값(Pi)에 기초하여, 전자 제어 밸브(35A)의 구동에 필요한 제어 전류(I)를 생성한다.
실린더 부하 연산부(810)는, 붐 실린더(20A)에 장착된 붐 보텀압 센서(20BP)와 붐 로드압 센서(20RP)의 검출 결과에 기초하여, 실린더의 부하(즉, 붐 보텀측 부하(Pb) 및 붐 로드측 부하(Pr))를 연산한다.
선회 각도 연산부(840)는, 선회 각도 센서(37)에서 검출한 신호를 기초로 선회체(3)와 주행체(4)의 상대 각도(이하, 선회체 상대 각도(θs)라고 함)를 연산한다. 선회체 상대 각도(θs)는, 주행체(4)의 진행 방향을 기준으로 한다. 주행체(4)의 진행 방향은, 도 1 및 도 4에 있어서는 지면의 좌측을 가리킨다.
경사 각도 연산부(820)는, 선회체(3)에 장착된 선회체 IMU 센서(30S)로부터 얻어지는 가속도 신호와 각속도 신호에 기초하여 선회체(3)의 경사 각도를 연산한다. 본 실시형태에서는, 선회체(3)의 경사 각도와 주행체(4)의 경사 각도가 동일하기 때문에, 연산으로 얻어진 선회체(3)의 경사 각도를 주행체(4)의 경사 각도(이하, 주행체 경사 각도(θp)라고 함)로 한다.
프론트 자세 검출부(830)는, 붐 IMU 센서(20S), 아암 IMU 센서(21S), 버킷 IMU 센서(22S)로부터 얻어지는 가속도 신호 및 각속도 신호에 기초하여, 붐(20), 아암(21), 버킷(22)의 자세를 각각 검출한다.
토양 경도 판정부(910)는, 작업 프론트(2)가 굴삭할 장소의 토양 경도를 판정한다. 토양 경도의 판정으로서, 토양 경도(H)를 이용한 수법과, 붐 실린더(20A)의 추력(F)을 이용한 수법을 들 수 있다. 토양 경도(H)를 이용한 수법에서는, 토양 경도 판정부(910)는, 먼저 프론트 자세 검출부(830)와 실린더 부하 연산부(810)의 결과, 즉 프론트 자세와 붐 실린더의 부하에 기초하여, 작업 프론트(2)가 굴삭을 행하고 있는 토양의 경도를 토양 경도(H)로서 연산한다. 다음으로, 토양 경도 판정부(910)는, 연산한 토양 경도(H)를 미리 정해진 경도 문턱값과 비교함으로써 토양 경도를 판정한다. 예를 들면 연산한 토양 경도(H)가 경도 문턱값보다 큰 경우, 토양 경도 판정부(910)는 토양이 단단하다고 판정한다. 또한, 경도 문턱값은, 예를 들면 각 토양의 경도의 경험치에 기초하여 결정되어 있다.
한편, 붐 실린더(20A)의 추력(F)을 이용한 수법에서는, 토양 경도 판정부(910)는, 먼저 하기 식(1)에 기초하여 붐 실린더(20A)의 추력(F)을 구한다. 식(1) 중의 Sb가 붐 보텀측 수압 면적, Pb가 붐 보텀측 부하, Sr이 붐 로드측 수압 면적, Pr이 붐 로드측 부하이다.
F=Sb×Pb-Sr×Pr (1)
다음으로, 토양 경도 판정부(910)는, 작업 프론트(2)의 자세에 따른 문턱값을 결정해 두고, 식(1)로 구한 붐 실린더(20A)의 추력(F)을 그 문턱값과 비교함으로써 토양 경도를 판정한다. 예를 들면 붐 실린더(20A)의 추력이 그 문턱값보다 클 때에는, 토양이 단단하다고 판정된다. 또한, 이 경우의 문턱값은, 작업 프론트(2)의 중량으로부터 계산한 값에 의해 결정되어도 되고, 실제로 유압 셔블(1)을 잭 업한 실험값을 이용하여 결정되어도 된다.
목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 목표면 관리 장치(100)에서 연산한 목표면 거리(d) 및 버킷 대 목표면 각도(θb)와, 버킷 대 주행체 거리(db)와, 경사 각도 연산부(820)에서 연산한 주행체 경사 각도(θp)와, 선회 각도 연산부(840)에서 연산한 선회체 상대 각도(θs)에 기초하여, 주행체(4)가 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도(ω)를 연산하여 결정한다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 목표면 거리(d)는 시공 목표면과 버킷(22)의 최단 거리이며, 버킷 대 목표면 각도(θb)는 버킷(22)의 바닥면과 시공 목표면이 이루는 각도이다. 버킷 대 주행체 거리(db)는, 유압 셔블(1)의 진행 방향에 있어서 버킷(22)과 주행체(4)의 거리이며, 목표 잭 업 속도 결정부(920)에 의해 연산된다.
<잭 업에 관하여>
여기서, 도 4를 기초로 유압 셔블(1)의 잭 업에 관하여 설명한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 잭 업이란, 주행체(4)의 후부와 버킷(22)이 각각 지면에 접지하고, 주행체(4)의 전부가 공중에 부상하고 있는 상태를 말한다. 이 때, 주행체(4)의 바닥면과 지면이 이루는 각도를 잭 업 각도(α)라고 한다. 잭 업 각도(α)가 0인 경우에는 주행체(4)의 바닥면 전체가 지면에 접지하고 있는 상태이다. 그리고, 잭 업 속도란, 잭 업 각도(α)의 시간 변화이며, 주행체(4)와 지면의 접점을 중심으로 한 주행체(4)의 각속도를 나타낸다.
그런데, 선회체(3)는 주행체(4)에 대하여 선회 가능하기 때문에, 작업 자세에 따라서는 선회체(3)와 주행체(4)의 방향이 도시와 역방향이나 횡방향이 되는 경우가 있다. 이 경우도 주행체(4)의 지면과의 접지점과, 지면과 이루는 각도를 잭 업 각도(α)라고 부른다. 일반적으로, 주행체(4)는 진행 방향으로 길고, 진행 방향에 직교하는 횡방향의 폭은 작게 되어 있다. 이 때문에, 아암(21)의 자세를 바꾸지 않은 채 붐(20)을 일정한 동작 속도로 내려 동작을 행하면, 주행체(4)가 선회체(3)에 대하여 횡방향에 있을 때, 주행체(4)가 지면과 접하는 점과 버킷(22)의 거리가 작아지므로, 주행체(4)가 선회체(3)에 대하여 진행 방향에 있을 때에 비하여 잭 업 속도가 빨라진다.
<목표 잭 업 속도>
이하, 목표 잭 업 속도의 결정 방법에 관하여 도 5∼도 13을 이용하여 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이 목표 잭 업 속도(ω)는, 목표면 거리(d), 버킷 대 목표면 각도(θb), 버킷 대 주행체 거리(db), 주행체 경사 각도(θp), 선회체 상대 각도(θs)에 각각 기초하여 결정되는 목표 잭 업 속도 테이블의 최소값을 선택함으로써 결정된다. 유압 셔블(1)이 잭 업하는 속도는, 작업 프론트(2)의 자세에 따라 상이하므로, 목표 잭 업 속도가 되도록 작업 프론트(2)의 자세에 따라, 예를 들면 붐 실린더(20A)의 속도를 연산한다. 연산 방법에 관해서는 단순한 기하학 연산이므로, 그 상세 설명을 생략한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 연산한 붐 실린더(20A)의 목표 동작 속도는, 오퍼레이터가 요구하는 속도(R')를 초과하지 않도록 최소값이 선택되고, 보정 속도(Vc)로서 출력된다. 예를 들면, 토양 경도 판정부(910)에 의해 토양 경도가 단단하다고 판정되었을 때에는, 목표 동작 속도 연산부(710)에 의해 연산된 목표 동작 속도(Vt)를 대신하여, 보정 속도(Vc)가 선택되고, 구동 지령값 변환 테이블에 기초하여 구동 지령값(Pi)이 연산된다.
통상의 머신 컨트롤에 있어서 버킷(22)을 시공 목표면에 가까이 한 경우, 목표면 거리(d)에 대한 붐 실린더(20A)의 제한 속도는, 도 6의 점선으로 나타낸 바와 같이 된다(즉, 목표 잭 업 속도를 지시하지 않은 예). 이에 비하여, 본 실시형태의 제어를 행한 경우, 도 6의 실선으로 나타내는 바와 같이 된다(즉, 목표 잭 업 속도를 지시한 예). 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 목표 잭 업 속도를 지시하지 않는 예에서는, 점선의 경사가 비교적 완만하므로, 붐 실린더(20A)의 제한 속도가 완화되어 있지 않아, 붐 내림 동작은 비교적 느리다. 한편, 목표 잭 업 속도를 지시한 예에서는, 실선의 경사율이 비교적 급하여, 붐 실린더(20A)의 제한 속도가 단시간에 커진다. 이 때문에, 시공 목표면에 가까운 경우에서의 붐 실린더(20A)의 제한 속도가 완화되어 빠른 붐 내림 동작이 가능해져, 유압 셔블(1)을 단시간에 잭 업할 수 있다.
도 7∼도 11에는, 각각 목표면 거리(d), 버킷 대 목표면 각도(θb), 버킷 대 주행체 거리(db), 주행체 경사 각도(θp), 선회체 상대 각도(θs)에 기초하여, 목표 잭 업 속도(ω)를 결정하는 테이블의 예를 나타낸다. 이들 테이블의 값은 설명의 편의상, 선형 함수로 표기되어 있지만, 2차 함수 등이어도 되고, 그 형식과 값은 실험값이나 설계 사상에 기초하여 결정하면 된다.
본 실시형태에 있어서, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 목표면 거리(d)가 작을수록 목표 잭 업 속도(ω)를 작게 결정하는 것이 바람직하다(도 7 참조). 이와 같이 목표면 거리(d)가 작을수록 목표 잭 업 속도(ω)를 작게 결정하면, 버킷(22)이 시공 목표면을 향하여 천천히(예를 들면, 시공 목표면을 지나치게 파지 않도록 제한된 속도로) 동작하므로, 시공 목표면을 지나치게 파는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 버킷 대 목표면 각도(θb)가 작을수록 목표 잭 업 속도(ω)를 크게 결정하는 것이 바람직하다(도 8 참조). 버킷 대 목표면 각도(θb)가 작을 때는 시공 목표면을 지나치게 파낼 일이 없기 때문에, 목표 잭 업 속도(ω)를 크게 결정함으로써 빠른 잭 업을 행할 수 있다.
또한, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 버킷 대 주행체 거리(db)가 클수록 목표 잭 업 속도(ω)를 크게 결정하는 것이 바람직하다(도 9 참조). 버킷 대 주행체 거리(db)가 클 때에는, 파기 시작할 때이고, 목표 잭 업 속도(ω)를 크게 결정함으로써 빠른 잭 업을 행할 수 있다. 환언하면, 목표면 거리(d)가 작을 때는 굴삭이 끝날 때이며, 따라서 빠른 잭 업을 행할 필요가 없다. 게다가, 버킷이 가까이 있을 때는, 동일한 잭 업 속도라도 중량 밸런스의 관계로 버킷(22)의 굴삭력이 커지므로, 시공 목표면을 지나치게 팔 가능성이 높아진다. 이와 같은 지나치게 파는 것을 방지하는 관점에서, 버킷 대 주행체 거리(db)가 작을 때에 목표 잭 업 속도(ω)를 작게 결정할 필요가 있다.
또한, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 주행체 경사 각도(θp)가 클수록 목표 잭 업 속도(ω)를 작게 결정하는 것이 바람직하다(도 10 참조). 주행체 경사 각도(θp)가 클 때에는, 유압 셔블(1)이 불안정해지기 쉬워, 빠른 잭 업을 행하면 오퍼레이터에게 불안감을 주기 쉬우므로, 천천히 잭 업을 행함으로써 양호한 조작성을 확보할 수 있다.
또한, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 선회체 상대 각도(θs)가 클수록 목표 잭 업 속도(ω)를 작게 결정하는 것이 바람직하다(도 11 참조). 선회체 상대 각도(θs)가 클 때에는, 주행체(4)에 대하여 작업 프론트(2)가 옆을 향할 때이며, 따라서 유압 셔블(1)이 불안정해지기 쉬워, 빠른 잭 업을 행하면 오퍼레이터에게 불안감을 주기 쉬우므로, 천천히 잭 업을 행함으로써 양호한 조작성을 확보할 수 있다.
또한, 도 12a에는, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시한 경우와 지시하지 않은 경우의 주행체 경사 각도(θp)의 시간 변화의 예를 각각 실선과 점선으로 나타낸다. 도 12a에 나타내는 바와 같이, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시한 경우, 개시 시각을 t1로 하면, 시각 t2까지 유압 셔블(1)의 잭 업이 완료된다. 반면에, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시하지 않은 경우에는, 시각 t2보다 느린 시각 t3에 잭 업이 완료된다. 따라서, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시한 경우는, 주행체 경사 각도(θp)의 시간 변화는 급속하여, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시하지 않은 경우와 비교하여 단시간에 잭 업 동작을 할 수 있다.
도 12b에는, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시한 경우와 지시하지 않은 경우의 붐 속도 지령값의 시간 변화의 예를 각각 실선과 점선으로 나타낸다. 도 12b로부터, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시한 경우, 개시 시각을 t1로 하면, 시각 t1의 직후에 붐 속도 지령값이 급격하게 커지고, 유압 셔블(1)의 잭 업이 완료되는 시각 t2에 붐 속도 지령값이 0이 된다. 반면에, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시하지 않은 경우는, 시각 t1로부터 조금씩 붐 속도 지령값이 커지고, 유압 셔블(1)의 잭 업이 완료되는 시각 t3에 붐 속도 지령값이 0이 된다. 따라서, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시한 경우에는, 목표 잭 업 속도(ω)를 지시하지 않은 경우와 비교하여 붐 속도 지령값을 급격하게 크게 할 수 있기 때문에, 단시간에 잭 업 동작을 할 수 있다. 또한, 도 13에는, 요구 속도(예를 들면, 보정 속도(Vc))에 기초하여 붐을 구동시키기 위한 구동 지령값으로 변환하는 테이블의 일례를 나타낸다. 이 때, 동작 지령값 생성부(720)는, 도 13에 나타내는 변환 테이블을 참조하여 보정 속도(Vc)에 기초하여 구동 지령값(Pi)을 생성한다.
한편, 목표 동작 속도 보정부(930)는, 목표 잭 업 속도 결정부(920)에서 결정한 주행체(4)의 목표 잭 업 속도(ω)가 되도록, 프론트 자세와 오퍼레이터의 조작량(R)에 기초하여 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)를 연산한다. 보정 속도(Vc)의 연산 방법에 관해서는, 이미 주지된 방법을 이용할 수 있다. 또한, 목표 동작 속도 보정부(930)는, 연산한 결과를 동작 지령값 생성부(720)에 출력한다.
이하, 도 14를 기초로 구동 제어 장치(34)의 제어 처리를 설명한다. 먼저, 단계 S110에서는, 주행체 경사 각도(θp)의 연산이 행해진다. 이 때, 경사 각도 연산부(820)는, 선회체(3)에 장착된 선회체 IMU 센서(30S)로부터 얻어지는 가속도 신호와 각속도 신호에 기초하여 선회체(3)의 경사 각도를 연산하고, 연산한 선회체(3)의 경사 각도를 주행체 경사 각도(θp)로 한다.
단계 S110에 이어지는 단계 S120에서는, 프론트 자세의 검출이 행해진다. 이 때, 프론트 자세 검출부(830)는, 붐 IMU 센서(20S), 아암 IMU 센서(21S), 버킷 IMU 센서(22S)로부터 얻어지는 가속도 신호 및 각속도 신호에 기초하여, 작업 프론트(2)의 붐(20), 아암(21) 및 버킷(22)의 자세를 각각 검출한다. 이에 의해, 프론트 자세가 검출된다.
단계 S120에 이어지는 단계 S130에서는, 붐(20), 아암(21) 및 버킷(22)의 목표 동작 속도(Vt)의 연산이 행해진다. 이 때, 목표 동작 속도 연산부(710)는, 단계 S120에서 검출한 프론트 자세에, 조작 입력량 센서(33C)에서 검출한 조작 레버(33A, 33B)의 조작량(R), 목표면 관리 장치(100)에서 연산한 목표면 거리(d)에 기초하여, 버킷(22)이 시공 목표면을 따라 동작하도록 붐 실린더(20A), 아암 실린더(21A), 및 버킷 실린더(22A) 중 적어도 하나의 목표 동작 속도(Vt)를 연산한다. 예를 들면, 목표 동작 속도 연산부(710)는, 시공 목표면으로부터 지나치게 파지 않도록 프론트 자세, 목표면 거리(d), 조작 레버(33A, 33B)의 조작량(R)에 기초하여 붐 실린더(20A)의 목표 동작 속도(Vt)를 연산한다.
단계 S130에 이어지는 단계 S140에서는, 버킷 대 목표면 각도(θb)의 연산이 행해진다. 이 때, 목표면 관리 장치(100)는, 버킷(22)의 바닥면과 시공 목표면이 이루는 각도를 연산한다.
단계 S140에 이어지는 단계 S150에서는, 버킷 대 주행체 거리(db)의 연산이 행해진다. 이 때, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 단계 S120에서 검출한 작업 프론트의 자세에 기초하여, 버킷 대 주행체 거리(db)를 연산한다.
단계 S150에 이어지는 단계 S160에서는, 선회체 상대 각도(θs)의 연산이 행해진다. 이 때, 선회 각도 연산부(840)는, 선회 각도 센서(37)에서 검출한 신호에 기초하여 선회체 상대 각도(θs)를 연산한다.
단계 S160에 이어지는 단계 S170에서는, 목표 잭 업 속도(ω)의 연산이 행해진다. 이 때, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는, 단계 S110에서 연산한 주행체 경사 각도(θp), 단계 S140에서 연산한 버킷 대 목표면 각도(θb), 단계 S150에서 연산한 버킷 대 주행체 거리(db), 및 단계 S160에서 연산한 선회체 상대 각도(θs)에, 목표면 거리(d)를 추가하고, 이들에 기초하여 주행체(4)가 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도(ω)를 연산하여 결정한다.
단계 S170에 이어지는 단계 S180에서는, 붐의 보정 속도의 연산이 행해진다. 이 때, 목표 동작 속도 보정부(930)는, 단계 S170에서 연산한 목표 잭 업 속도(ω)가 되도록, 프론트 자세와 오퍼레이터의 조작량(R)에 기초하여 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)를 연산한다.
단계 S180에 이어지는 단계 S190에서는, 토양 경도 판정부(910)는, 상술의 식(1)에 기초하여 붐 실린더(20A)의 추력(F)을 연산한다.
단계 S190에 이어지는 단계 S200에서는, 토양 경도 판정부(910)는, 산출한 붐 실린더(20A)의 추력을 미리 정해진 문턱값과 비교함으로써, 토양이 단단한지의 여부를 판정한다. 그리고, 산출한 붐 실린더(20A)의 추력이 문턱값 이하인 경우, 토양이 단단하지 않다고 판정된다. 따라서, 구동 제어 장치(34)는, 목표 동작 속도를 보정하지 않기로 한다(단계 S210 참조). 단계 S210에서는, 구동 제어 장치(34)는, 예를 들면 단계 S130에서 연산한 붐 실린더(20A)의 목표 동작 속도(Vt)를 그대로 채용한다. 그리고, 단계 S210이 끝나면, 제어 처리는 단계 S250으로 진행되고, 동작 지령값 생성부(720)는 목표 동작 속도(Vt)에 기초하여 구동 지령값(Pi)을 생성한다.
한편, 단계 S200에 있어서 추력이 문턱값보다 크다고 판정된 경우, 토양이 단단하다고 판정되고, 제어 처리는 단계 S220으로 진행된다.
단계 S220에서는, 구동 제어 장치(34)는, 조작 레버(33A, 33B)의 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')가 단계 S180에서 연산한 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)보다 큰지의 여부를 판정한다. 또한, 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')는 목표 동작 속도 연산부(710)에 의해 연산된다. 그리고, 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')가 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)보다 크지 않다고 판정한 경우, 구동 제어 장치(34)는, 목표 동작 속도를 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')와 같아지도록 당해 목표 동작 속도를 보정한다(단계 S230 참조). 단계 S230이 끝나면, 제어 처리는 단계 S250으로 진행되고, 동작 지령값 생성부(720)는 보정된 목표 동작 속도(즉, 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R'))에 기초하여 구동 지령값(Pi)을 생성한다.
한편, 단계 S220에 있어서 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')가 단계 S180에서 연산한 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)보다 크다고 판정한 경우, 구동 제어 장치(34)는, 목표 동작 속도를 제한하지 않고 당해 목표 동작 속도를 보정한다(단계 S240 참조). 이 때, 구동 제어 장치(34)는, 단계 S180에서 연산한 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)를 붐 실린더(20A)의 목표 동작 속도로 하도록, 당해 목표 동작 속도를 보정한다. 단계 S240에 이어지는 단계 S250에서는, 구동 지령값의 생성이 행해진다. 이 때, 동작 지령값 생성부(720)는, 보정된 목표 동작 속도(즉, 단계 S180에서 연산한 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc))에 기초하여 구동 지령값(Pi)을 생성한다.
단계 S250에 이어지는 단계 S260에서는, 제어 전류의 생성이 행해진다. 이 때, 구동 지령부(730)는, 단계 S250에서 생성한 구동 지령값(Pi)에 기초하여, 전자 제어 밸브(35A)의 구동에 필요한 제어 전류(I)를 생성한다. 이에 의해, 일련의 제어 처리가 종료한다.
본 실시형태에 관련되는 유압 셔블(1)에서는, 목표 잭 업 속도 결정부(920)는 목표면 거리(d), 버킷 대 목표면 각도(θb), 버킷 대 주행체 거리(db), 주행체 경사 각도(θp) 및 선회체 상대 각도(θs)에 기초하여, 주행체(4)가 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도(ω)를 연산하여 결정하고, 목표 동작 속도 보정부(930)는 주행체(4)의 목표 잭 업 속도(ω)가 되도록 붐 실린더(20A)의 보정 속도(Vc)를 연산한다. 이 때문에, 잭 업이 필요한 단단한 토양을 굴삭할 때는 시공 목표면 부근에서의 붐 동작 속도의 제한값에 상관 없이 목표 동작 속도를 보정할 수 있다. 따라서, 유압 셔블이 잭 업하는 속도를 임의로 설정할 수 있으므로, 시공 목표면 부근에 있어서 빠른 잭 업을 행할 수 있다. 또한, 잭 업이 필요 없는 연한 토양을 굴삭할 때에 유압 셔블(1)이 잭 업하는 속도를 0, 즉 잭 업을 행하기 위한 붐 실린더(20A)의 동작 속도의 보정을 제한할 수 있으므로, 시공 목표면을 지나치게 파는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 토양 경도 판정부(910)에 의해 토양 경도가 단단하다고 판정되었을 때에, 동작 지령값 생성부(720)는 목표 동작 속도 보정부(930)에서 보정한 목표 동작 속도(즉, 보정 속도(Vc))에 기초하여 구동 지령값을 생성한다.
또한, 목표 동작 속도 보정부(930)는, 목표 잭 업 속도(ω)에 기초하여 연산한 보정 속도가 목표 동작 속도 연산부(710)에서 연산한 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')를 초과하지 않도록 목표 동작 속도를 보정한다. 오퍼레이터에 의한 조작 레버의 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')보다 빠르게 잭 업하면, 오퍼레이터에게 불안감을 주기 쉽기 때문에, 조작량(R)에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도(R')를 초과하지 않도록 잭 업함으로써 조작성을 더 높일 수 있다. 그 결과, 시공 목표면 부근에 있어서 빠른 잭 업을 실현할 수 있음과 함께, 굴삭의 정밀도, 오퍼레이터의 조작성 및 작업성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 관하여 상술했지만, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 설계 변경을 행할 수 있는 것이다.
1 : 유압 셔블
2 : 작업 프론트
3 : 선회체
4 : 주행체
20 : 붐
20BP : 붐 보텀압 센서
20RP : 붐 로드압 센서
20S : 붐 IMU 센서
21 : 아암
21S : 아암 IMU 센서
22 : 버킷
22S : 버킷 IMU 센서
30S : 선회체 IMU 센서
33 : 조작량 검출 장치
33A, 33B : 조작 레버(조작 장치)
33C : 조작 입력량 센서
34 : 구동 제어 장치
35 : 구동 장치
35A : 전자 제어 밸브
37 : 선회 각도 센서
38 : 자세 검출 장치
39 : 부하 검출 장치
100 : 목표면 관리 장치
710 : 목표 동작 속도 연산부
720 : 동작 지령값 생성부
730 : 구동 지령부
810 : 실린더 부하 연산부
820 : 경사 각도 연산부
830 : 프론트 자세 검출부
840 : 선회 각도 연산부
910 : 토양 경도 판정부
920 : 목표 잭 업 속도 결정부
930 : 목표 동작 속도 보정부

Claims (8)

  1. 주행 가능한 주행체와,
    상기 주행체에 선회 자유롭게 장착되는 선회체와,
    상기 선회체에 요동 자유롭게 장착됨과 함께 붐, 아암 및 버킷을 가지는 작업 프론트와,
    상기 붐과 상기 아암과 상기 버킷을 각각 구동시키는 액추에이터와,
    상기 액추에이터를 조작하는 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치와,
    상기 작업 프론트의 자세와 상기 선회체의 자세를 각각 검출하는 자세 검출 장치와,
    시공 목표면을 설정하고, 설정한 상기 시공 목표면과 상기 버킷의 거리를 목표면 거리로서 연산하는 목표면 관리 장치와,
    상기 조작량과 상기 작업 프론트의 자세와 상기 목표면 거리에 기초하여 상기 버킷이 상기 시공 목표면을 따라 굴삭하도록 상기 액추에이터의 목표 동작 속도를 연산하여, 상기 액추에이터에의 동작 지령값을 생성하는 구동 제어 장치와,
    상기 동작 지령값에 기초하여 상기 액추에이터를 구동시키는 구동 장치
    를 구비하는 유압 셔블에 있어서,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 목표면 거리에 기초하여 상기 유압 셔블이 잭 업할 때의 목표 잭 업 속도를 결정하고, 결정한 상기 목표 잭 업 속도에 기초하여 상기 목표 동작 속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 부하를 검출하는 부하 검출 장치를 더 구비하며,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 부하 검출 장치에서 검출한 결과에 기초하여 상기 작업 프론트가 굴삭할 장소의 토양 경도를 판정하고, 상기 토양 경도와, 상기 목표 잭 업 속도에 기초하여 연산한 보정 속도에 기초하여 상기 목표 동작 속도를 보정하고, 보정한 상기 목표 동작 속도에 기초하여 상기 동작 지령값을 생성하는 유압 셔블.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 목표면 거리가 작을수록 상기 목표 잭 업 속도를 작게 결정하는 유압 셔블.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표면 관리 장치는, 상기 버킷의 바닥면과 상기 시공 목표면이 이루는 각도를 버킷 대 목표면 각도로서 연산하고,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 버킷 대 목표면 각도가 작을수록 상기 목표 잭 업 속도를 크게 결정하는 유압 셔블.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 작업 프론트의 자세에 기초하여 상기 버킷과 상기 주행체의 거리를 버킷 대 주행체 거리로서 연산하고, 연산한 상기 버킷 대 주행체 거리가 클수록 상기 목표 잭 업 속도를 크게 결정하는 유압 셔블.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 자세 검출 장치에서 검출한 결과에 기초하여 주행체 경사 각도를 연산하고, 연산한 상기 주행체 경사 각도가 클수록 상기 목표 잭 업 속도를 작게 결정하는 유압 셔블.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 자세 검출 장치에서 검출한 결과에 기초하여 상기 주행체의 진행 방향을 기준으로 한 상기 선회체와 상기 주행체의 상대 각도를 선회체 상대 각도로서 연산하고, 연산한 상기 선회체 상대 각도가 클수록 상기 목표 잭 업 속도를 작게 결정하는 유압 셔블.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 제어 장치는, 상기 보정 속도가 상기 조작량에 상당하는 오퍼레이터 요구 속도를 초과하지 않도록 상기 목표 동작 속도를 보정하는 유압 셔블.
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