KR20220143807A - 건설기계 - Google Patents

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KR20220143807A
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코헤이 오카자키
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얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤
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Abstract

건설기계는 작업기와, 상기 작업기를 설계 정보를 따라 자동 제어하는 자동 제어 장치와, 상기 작업기를 수동 제어하는 조작 레버와, 상기 조작 레버에 장착되어 상기 자동 제어의 유효와 무효를 택일적으로 스위칭하는 자동 스위치를 구비하고, 상기 작업기의 수동 제어는 상기 자동 제어에 우선된다.

Description

건설기계
본 발명은 건설기계에 관한 것이다.
하기 특허문헌 1에는, 붐 및 버킷을 조작하기 위한 조작 레버의 전면의 상단면에 설치된 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치가 개시되어 있다.
특허문헌 1에서는, 오퍼레이터가 자동 펴 고르기 작업 중에 이변을 느껴서 수동에 의한 펴 고르기 작업으로 변경하려고 하는 경우, 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치를 매번 OFF로 하지 않으면 안되고, 또한 다시 자동 펴 고르기 작업으로 복귀할 경우, 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치를 ON으로 하지 않으면 안되어, 작업 효율이 좋다고는 말할 수 없다.
국제공개 제 2018/179577호
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 자동 제어에 의한 작업의 작업 효율을 향상시킬 수 있는 건설기계를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 건설기계는 작업기와, 상기 작업기를 설계 정보에 따라 자동 제어하는 자동 제어 장치와, 상기 작업기를 수동 제어하는 조작 레버와, 상기 조작 레버에 장착되어 상기 자동 제어의 유효와 무효를 택일적으로 스위칭하는 자동 스위치를 구비하고, 상기 작업기의 수동 제어는 상기 자동 제어에 우선된다.
이 구성에 의하면, 자동 제어 장치에 의해 작업기를 자동 제어해서 작업을 실시할 때, 수동 제어가 자동 제어보다 우선되기 때문에, 자동 제어 중이어도 작업기를 수동 조작할 수 있다. 한편, 수동 조작을 정지하면, 용이하게 자동 제어로 복귀할 수 있다. 그 결과, 자동 제어에 의한 작업의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관한 셔블을 나타내는 좌측면도이다.
도 2는 배토 장치의 사시도이다.
도 3은 운전석 주변의 사시도이다.
도 4a는 승강 레버의 파지부의 정면도이다.
도 4b는 승강 레버의 파지부의 우측면도이다.
도 4c는 승강 레버의 파지부의 배면도이다.
도 5는 셔블이 구비하는 유압 회로를 나타내는 도면이다.
도 6은 셔블이 구비하는 제어계를 나타내는 블럭도이다.
도 7은 다른 실시형태에 관한 승강 레버의 파지부의 정면도이다.
도 8은 다른 실시형태에 관한 승강 레버의 파지부의 정면도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
[셔블의 개요]
우선, 도 1을 참조하면서, 건설기계의 일례로서의 셔블(1)의 개략 구조에 대해서 설명한다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 셔블(1)은 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2)의 상방에서 선회 가능하게 설치된 상부 선회체(3)와, 상부 선회체(3)에 대해서 상하 방향으로 회동 가능하게 지지된 굴삭 작업기(5)를 구비한다. 굴삭 작업기(5)는 상부 선회체(3)에 대해서 수평 방향으로 회동 가능하게 부착된 붐 브래킷(4)을 통해서 상부 선회체(3)에 지지된다.
하부 주행체(2)는 엔진(30)으로부터의 동력을 받아서 구동되어 셔블(1)을 주행시키거나 선회시키거나 한다. 하부 주행체(2)는 좌우 한 쌍의 크롤러(21, 21)와, 그들을 구동시키는 좌우 한 쌍의 주행 모터(22, 22)를 구비한다. 또한, 하부 주행체(2)에는 배토 장치(20)(본 발명의 작업기의 일례)가 승강 가능하게 장착되어 있다.
도 2는 배토 장치(20)를 후방으로부터 본 사시도이다. 배토 장치(20)는 하부 주행체(2)에 대해서 상하 방향으로 회동 가능하게 부착되는 리프트 암(23)과, 리프트 암(23)의 전단에 요동 가능하게 부착되는 배토판(24)을 구비한다. 배토판(24)은 리프트 암(23)에 대해서 셔블(1)의 요(yaw) 방향 및 롤(roll) 방향으로 요동 가능하게 되어 있다. 또한, 배토 장치(20)는 리프트 암(23)을 상하 방향으로 회동시키는 리프트 실린더(25)와, 배토판(24)의 좌우 양단을 전후 방향(셔블(1)의 요 방향)으로 요동시키는 좌우 한 쌍의 앵글 실린더(26, 26)와, 배토판(24)의 좌우 양단을 상하 방향(셔블(1)의 롤 방향)으로 요동시키는 틸트 실린더(27)를 갖는다.
리프트 암(23)은 전후 방향으로 연장되는 좌우 한 쌍의 승강 암(231, 232)과, 승강 암(231, 232) 사이에 좌우 방향으로 배치되는 전부 보강 바(233), 후부 보강 바(234)를 구비한다. 승강 암(231, 232)의 중도부의 외측에는 제 1 실린더 브래킷(231a, 232a)이 설치되어 있다. 또한, 전부 보강 바(233)의 좌우 중앙의 후측에는 제 2 실린더 브래킷(233a)이 설치되고, 좌우 중앙 전측에는 제 3 실린더 브래킷(233b)이 설치되어 있다.
승강 암(231, 232)의 후단은 하부 주행체(2)의 트랙 프레임(도시되어 있지 않음)에 대해서 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 리프트 실린더(25)의 로드측은 하부 주행체(2)의 트랙 프레임의 좌우 중앙에 대해서 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되고, 리프트 실린더(25)의 저부측은 전부 보강 바(233)의 제 2 실린더 브래킷(233a)에 대해서 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 리프트 실린더(25)를 신축시킴으로써, 리프트 암(23)은 하부 주행체(2)에 대해서 상하 방향으로 회동한다. 리프트 암(23)을 승강 조작함으로써, 배토판(24)과 지면의 상대 거리를 조정할 수 있다.
배토판(24)의 후측에는 좌우 한 쌍의 제 4 실린더 브래킷(24a, 24a)이 설치되어 있다. 앵글 실린더(26, 26)의 저부측은 배토판(24)의 제 4 실린더 브래킷(24a, 24a)에 대해서 좌우 방향으로 회동 가능하게 지지되고, 앵글 실린더(26, 26)의 로드측은 승강 암(231, 232)의 제 1 실린더 브래킷(231a, 232a)에 대해서 좌우 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 한 쌍의 앵글 실린더(26, 26)를 신축시킴으로써, 배토판(24)의 좌우 양단은 리프트 암(23)에 대해서 전후 방향으로 요동한다. 배토판(24)의 좌우 양단을 전후 방향으로 요동시킴으로써, 배토판(24)의 전후 방향에 대한 경사각을 조정할 수 있다.
틸트 실린더(27)의 저부측은 배토판(24)의 우측의 제 4 실린더 브래킷(24a)에 대해서 전후 방향으로 회동 가능하게 지지되고, 틸트 실린더(27)의 로드측은 전부 보강 바(233)의 제 3 실린더 브래킷(233b)에 대해서 전후 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 틸트 실린더(27)를 신축시킴으로써, 배토판(24)의 좌우 양단은 리프트 암(23)에 대해서 상하 방향으로 요동한다. 배토판(24)의 좌우 양단을 상하 방향으로 요동시킴으로써, 배토판(24)의 좌측 하단 또는 우측 하단과 지면의 간격을 조정할 수 있다. 배토판(24)에는 경사각(틸트각)을 검출하는 경사 센서(27a)(도 6 참조)가 설치되어 있다.
배토판(24)에는 측위 위성으로부터의 신호를 수신해서 측위하는 GNSS 안테나(28)가 부착되어 있다. GNSS 안테나(28)는 배토판(24)의 좌후측에 세워 설치된 폴 지지부(24b)에 폴(28a)을 통해서 부착된다. 또한, 본 실시형태의 셔블(1)은 RTK-측위 방식을 이용하여 배토판(24)의 위치 정보를 취득하고 있고, 시공 현장에는 도시하지 않은 기준국이 설치된다.
상부 선회체(3)는 그 중앙부에서 상하 방향으로 연장되는 축선 주위로 선회 동작 가능하게 구성되어 있다. 상부 선회체(3)에는 엔진(30), 카운터 웨이트(31), 캐빈(32), 선회 모터(33) 등이 설치되어 있다. 유압 모터인 선회 모터(33)의 구동력으로 상부 선회체(3)가 선회 베어링을 통해서 선회한다.
도 3은 운전부를 후방으로부터 본 사시도이다. 캐빈(32)으로 둘러싸인 운전부에는 오퍼레이터가 착좌하기 위한 운전석(321)이 장비되어 있다. 운전석(321)의 좌우에 한 쌍의 작업 조작 레버(322, 322), 전방에 한 쌍의 주행 조작 레버(323, 323)가 배치되어 있다. 오퍼레이터는 운전석(321)에 착좌해서 작업 조작 레버(322, 322), 주행 조작 레버(323, 323) 등을 조작함으로써, 엔진(30), 각 유압 모터, 각 유압 액츄에이터 등의 제어를 행하여, 주행, 선회, 작업 등을 행할 수 있다.
우측의 작업 조작 레버(322)의 외측에는 승강 레버(324)(조작 레버에 상당함)가 배치되어 있다. 승강 레버(324)는 배토 장치(20)의 승강 조작을 행하기 위한 레버이고, 예를 들면 전방으로 움직이면 배토 장치(20)는 하강하고, 후방으로 움직이면 배토 장치(20)는 상승한다. 또한, 승강 레버(324)의 후방에는 복수의 스위치(325)가 배치되어 있다.
도 4a는 승강 레버(324)의 파지부(3240)의 정면도이다. 도 4b는 승강 레버(324)의 파지부(3240)의 우측면도이다. 도 4c는 승강 레버(324)의 파지부(3240)의 배면도이다. 운전석(321)으로부터 보아서 파지부(3240)의 이면, 즉 파지부(3240)의 배면에는 자동 수동 스위칭 스위치(326)(자동 스위치에 상당함)이 배치되어 있다. 자동 수동 스위칭 스위치(326)는 후술하는 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의한 자동 제어의 유효와 무효를 택일적으로 스위칭할 수 있는 스위치이고, 배토 장치(20)를 자동 조작할지 또는 수동 조작할지를 선택할 수 있다.
승강 레버(324)은 배토판(24)의 앵글 동작 또는 틸트 동작 중 적어도 하나의 동작을 수동 제어하기 위한 앵글 틸트 조작 수단(327)(조작 수단에 상당함)을 구비한다. 앵글 틸트 조작 수단(327)은 운전석(321)으로부터 보아서 파지부(3240)의 상부 표면, 즉 파지부(3240)의 정면 상부에 배치되어 있다. 앵글 틸트 조작 수단(327)은 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)와 조작용 롤러 스위치(328)를 구비하고 있다. 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)와 조작용 롤러 스위치(328)는 좌우에 나란히 배치되어 있다.
앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)는 조작용 롤러 스위치(328)에 의해 앵글 실린더(26, 26)를 조작할지 또는 틸트 실린더(27)를 조작할지를 선택할 수 있는 스위치이다. 예를 들면 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)의 하부가 압하되면 앵글 기능이 선택되어 앵글 실린더(26, 26)를 조작 가능하게 되고, 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)의 상부가 압하되면 틸트 기능이 선택되어 틸트 실린더(27)를 조작 가능하게 된다.
조작용 롤러 스위치(328)는 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)에 의해 선택된 앵글 실린더(26, 26) 또는 틸트 실린더(27)를 조작할 수 있는 롤러 타입의 스위치이다. 예를 들면 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)에 의해 앵글 실린더(26, 26)가 선택되었을 경우, 조작용 롤러 스위치(328)를 전방으로 회전시키면 배토판(24)의 우단이 전방으로 회동하고, 조작용 롤러 스위치(328)를 후방으로 회전시키면 배토판(24)의 우단이 후방으로 회동한다. 또한, 예를 들면 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)에 의해 틸트 실린더(27)가 선택되었을 경우, 조작용 롤러 스위치(328)를 전방으로 회전시키면 배토판(24)의 우단이 상방으로 회동하고, 조작용 롤러 스위치(328)를 후방으로 회전시키면 배토판(24)의 우단이 하방으로 회동한다. 또한, 앵글 실린더(26, 26) 또는 틸트 실린더(27)를 조작하는 조작 수단으로서는 푸쉬 버튼식의 조작 스위치이어도 좋다.
붐 브래킷(4)은 상부 선회체(3)의 전단부에 스테이(34)을 통해서 부착되어 있다. 스테이(34)에는 축선이 상하 방향을 향한 피봇 핀(40)이 설치되어 있다. 붐 브래킷(4)은 그 피봇 핀(40)을 중심으로 해서 수평 회동 가능하게(즉, 좌우로 회전 가능하게) 지지되어 있다. 상부 선회체(3)와 붐 브래킷(4) 사이에는 전후 방향으로 신축 작동하는 스윙 실린더(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 붐 브래킷(4)의 수평 회동은 스윙 실린더의 신축에 따라 작동한다.
굴삭 작업기(5)는 엔진(30)으로부터의 동력을 받아서 구동하고, 운전부에서의 조작에 따라 토사의 굴삭 작업 등을 행한다. 굴삭 작업기(5)는 붐 브래킷(4)에 상하 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐 브래킷(4)에는 축선이 수평 방향을 향한 피봇 핀(50)이 설치되어 있다. 굴삭 작업기(5)의 기단부(후술하는 붐(51)의 기단부)는 그 피봇 핀(50)을 중심으로 해서 상하 회동 가능하게 지지되어 있다. 굴삭 작업기(5)는 그 피봇 핀(50)의 축선과 직교하는 연직면 상에서 회동한다. 또한, 굴삭 작업기(5)는 붐 브래킷(4)의 수평 회동에 연동해서 스윙 동작을 행할 수 있다.
굴삭 작업기(5)는 붐(51), 암(52) 및 버킷(53)을 구비하고, 이들을 독립적으로 구동함으로써 토사 등의 굴삭 작업을 가능하게 하고 있다. 붐(51)은 기단부가 붐 브래킷(4)에 상하 회동 가능하게 부착되어 있고, 신축 가능하게 가동하는 붐 실린더(51a)에 의해 회동된다. 또한, 암(52)은 기단부가 붐(51)의 선단부에 지지되고, 신축 가능하게 가동하는 암 실린더(52a)에 의해 회동된다. 그리고, 버킷(53)은 기단부가 암(52)의 선단부에 지지되고, 신축 가능하게 가동하는 버킷 실린더(53a)에 의해 회동된다. 붐 실린더(51a), 암 실린더(52a), 및 버킷 실린더(53a)는 유압실린더에 의해 구성된다.
[유압 회로의 구성]
도 5를 이용하여, 셔블(1)이 갖는 유압 회로(6)에 대해서 설명한다. 유압 회로(6)는 복수의 유압 액츄에이터(60), 가변 용량형 펌프(61), 고정 용량형 펌프(62), 및 파일럿 펌프(63)를 갖는다.
복수의 유압 액츄에이터(60)는 제 1 주행용 모터(22a), 제 2 주행용 모터(22b)(좌측 주행 모터(22), 우측 주행 모터(22) 중 어느 하나), 붐 실린더(51a), 암 실린더(52a), 버킷 실린더(53a), 리프트 실린더(25), 앵글 실린더(26), 틸트 실린더(27), 및 선회 모터(33)로 구성되어 있다.
가변 용량형 펌프(61) 및 고정 용량형 펌프(62)는 엔진(30)에 의해 구동되고, 유압 액츄에이터(60)로 공급되는 작동유를 토출한다. 가변 용량형 펌프(61)는 제 1 주행용 모터(22a), 제 2 주행용 모터(22b), 붐 실린더(51a), 암 실린더(52a), 및 버킷 실린더(53a)에 작동유를 공급해서 구동한다. 고정 용량형 펌프(62)는 리프트 실린더(25), 앵글 실린더(26), 틸트 실린더(27), 및 선회 모터(33)에 작동유를 공급해서 구동한다.
복수의 유압 액츄에이터(60)에는 각각 대응하는 방향 절환 밸브가 설치된다. 방향 절환 밸브는 가변 용량형 펌프(61) 및 고정 용량형 펌프(62)로부터 유압 액츄에이터(60)로 압송되는 작동유의 방향과 용량을 절환 가능한 파일럿식의 방향 절환 밸브이다.
본 실시형태에 있어서는 제 1 주행용 모터(22a)에 대응하는 제 1 주행용 방향 절환 밸브(64a), 제 2 주행용 모터(22b)에 대응하는 제 2 주행용 방향 절환 밸브(64b), 붐 실린더(51a)에 대응하는 붐용 방향 절환 밸브(64c), 암 실린더(52a)에 대응하는 암용 방향 절환 밸브(64d), 버킷 실린더(53a)에 대응하는 버킷용 방향 절환 밸브(64e), 리프트 실린더(25)에 대응하는 리프트용 방향 절환 밸브(64f), 앵글 실린더(26) 및 틸트 실린더(27)에 대응하는 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g), 선회 모터(33)에 대응하는 선회용 방향 절환 밸브(64h)가 설치되어 있다. 이들 방향 절환 밸브는 합쳐서 컨트롤 밸브(64)라고 칭한다.
앵글 실린더(26) 및 틸트 실린더(27)의 압유의 공급관과 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g) 사이에는 파일럿식의 셀렉터 밸브(65)가 설치되어 있다. 셀렉터 밸브(65)는 파일럿 압이 입력되면, 틸트 실린더(27)에 공급되는 압유가 앵글 실린더(26)에 공급되도록 유로(油路)를 절환할 수 있다.
파일럿 펌프(63)는 주로 컨트롤 밸브(64)에 입력되는 지령으로서의 파일럿 오일을 토출한다. 단, 도 2에서는 파일럿 펌프(63)로부터 컨트롤 밸브(64)에 이르는 유로를 일부 생략하고 있다. 파일럿 펌프(63)는 엔진(30)에 의해 구동되고, 압유를 토출함으로써 유로 내에 파일럿 압을 발생시킨다.
또한, 유압 회로(6)는 붐용 조작 장치(71), 암용 조작 장치(72), 선회용 조작 장치(73), 승강 레버(324), 자동 수동 스위칭 스위치(326), 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a), 및 조작용 롤러 스위치(328)를 구비하고 있다. 붐용 조작 장치(71), 암용 조작 장치(72), 및 선회용 조작 장치(73)는 한 쌍의 작업 조작 레버(322, 322)로 구성된다. 또한, 도 5에는 나타내어 있지 않지만, 유압 회로(6)는 한 쌍의 주행 조작 레버(323), 버킷용 조작 장치, 및 스윙용 조작 장치 등을 구비하고 있다.
붐용 조작 장치(71)는 붐용 방향 절환 밸브(64c)에 공급되는 파일럿 압유의 방향과 압력을 절환하기 위한 붐용 리모컨 밸브(71a)를 갖는다. 붐용 리모컨 밸브(71a)에는 파일럿 펌프(63)로부터 토출된 압유가 공급된다. 붐용 리모컨 밸브(71a)는 붐용 조작 장치(71)의 조작 방향과 조작량에 따라 파일럿 압을 생성한다.
암용 조작 장치(72)는 암용 방향 절환 밸브(64d)에 공급되는 파일럿 압유의 방향과 압력을 절환하기 위한 암용 리모컨 밸브(72a)를 갖는다. 암용 리모컨 밸브(72a)에는 파일럿 펌프(63)로부터 토출된 압유가 공급된다. 암용 리모컨 밸브(72a)는 암용 조작 장치(72)의 조작 방향과 조작량에 따라 파일럿 압을 생성한다.
선회용 조작 장치(73)는 선회용 방향 절환 밸브(64h)에 공급되는 파일럿 압유의 방향과 압력을 절환하기 위한 선회용 리모컨 밸브(73a)를 갖는다. 선회용 리모컨 밸브(73a)에는 파일럿 펌프(63)로부터 토출된 압유가 공급된다. 선회용 리모컨 밸브(73a)는 선회용 조작 장치(73)의 조작 방향과 조작량에 따라 파일럿 압을 생성한다.
승강 레버(324)는 리프트용 방향 절환 밸브(64f)에 공급되는 파일럿 압유의 방향과 압력을 절환하기 위한 리프트용 리모컨 밸브(324a)를 갖는다. 리프트용 리모컨 밸브(324a)에는 파일럿 펌프(63)로부터 토출된 압유가 공급된다. 리프트용 리모컨 밸브(324a)는 승강 레버(324)의 조작 방향과 조작량에 따라 파일럿 압을 생성한다.
리프트용 리모컨 밸브(324a)와 리프트용 방향 절환 밸브(64f) 사이의 제 1 유로(324b)에는 제 1 셔틀 밸브(324c)를 통해서 제 1 머신 컨트롤 유로(324d)가 접속되어 있다. 제 1 머신 컨트롤 유로(324d)에는 파일럿 펌프(63)로부터 파일럿 압유가 공급된다. 제 1 셔틀 밸브(324c)는 리프트용 리모컨 밸브(324a)와 제 1 셔틀 밸브(324c) 사이의 제 1 유로(324b)의 압유와, 전자 비례 밸브(103)(후술함)와 제 1 셔틀 밸브(324c) 사이의 제 1 머신 컨트롤 유로(324d)의 압유 중 고압측의 압유를 리프트용 방향 절환 밸브(64f)에 공급한다.
또한, 리프트용 리모컨 밸브(324a)와 리프트용 방향 절환 밸브(64f) 사이의 제 2 유로(324e)에는 제 2 셔틀 밸브(324f)를 통해서 제 2 머신 컨트롤 유로(324g)가 접속되어 있다. 제 2 머신 컨트롤 유로(324g)에는 파일럿 펌프(63)로부터 파일럿 압유가 공급된다. 제 2 셔틀 밸브(324f)는 리프트용 리모컨 밸브(324a)와 제 2 셔틀 밸브(324f) 사이의 제 2 유로(324e)의 압유와, 전자 비례 밸브(103)(후술함)와 제 2 셔틀 밸브(324f) 사이의 제 2 머신 컨트롤 유로(324g)의 압유 중 고압측의 압유를 리프트용 방향 절환 밸브(64f)에 공급한다.
조작용 롤러 스위치(328)는 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)에 공급되는 파일럿 압유의 방향과 압력을 절환한다. 조작용 롤러 스위치(328)는 회전 방향과 회전량에 따라 파일럿 압을 생성한다. 구체적으로는, 파일럿 펌프(63)와 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g) 사이의 제 3 유로(328a) 및 제 4 유로(328b)에는 각각 전자 비례 밸브(328c, 328d)가 설치되고, 전자 비례 밸브(328c, 328d)는 조작용 롤러 스위치(328)로부터의 제어 지령에 의해 파일럿 압을 조압 가능하게 되어 있다.
제 3 유로(328a)에는 제 3 셔틀 밸브(328e)를 통해서 제 3 머신 컨트롤 유로(328f)가 접속되어 있다. 제 3 머신 컨트롤 유로(328f)에는 파일럿 펌프(63)로부터 파일럿 압유가 공급된다. 제 3 셔틀 밸브(328e)는 전자 비례 밸브(328c)와 제 3 셔틀 밸브(328e) 사이의 제 3 유로(328a)의 압유와, 전자 비례 밸브(103)(후술함)와 제 3 셔틀 밸브(328e) 사이의 제 3 머신 컨트롤 유로(328f)의 압유 중 고압측의 압유를 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)에 공급한다.
또한, 제 4 유로(328b)에는 제 4 셔틀 밸브(328g)를 통해서 제 4 머신 컨트롤 유로(328h)가 접속되어 있다. 제 4 머신 컨트롤 유로(328h)에는 파일럿 펌프(63)로부터 파일럿 압유가 공급된다. 제 4 셔틀 밸브(328g)는 전자 비례 밸브(328d)와 제 4 셔틀 밸브(328g) 사이의 제 4 유로(328b)의 압유와, 전자 비례 밸브(103)(후술함)와 제 4 셔틀 밸브(328g) 사이의 제 4 머신 컨트롤 유로(328h)의 압유 중 고압측의 압유를 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)에 공급한다.
제 1 머신 컨트롤 유로(324d), 제 2 머신 컨트롤 유로(324g), 제 3 머신 컨트롤 유로(328f), 제 4 머신 컨트롤 유로(328h)에는 각각 전자 비례 밸브(103)가 설치되어 있다. 전자 비례 밸브(103)는 후술하는 머신 컨트롤 컨트롤러(102)로부터의 제어 지령에 의해 파일럿 압을 조압 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 리프트용 방향 절환 밸브(64f) 및 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)를 조작하여, 리프트 실린더(25), 앵글 실린더(26), 및 틸트 실린더(27)의 구동을 제어할 수 있다.
앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)는 파일럿 펌프(63)와 셀렉터 밸브(65) 사이의 제 5 유로(65a)에 설치된 전자 밸브(65b)에 제어 지령을 부여한다. 전자 밸브(65b)는 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)로부터의 개방 신호에 의해 제 5 유로(65a)를 개방한다. 이것에 의해, 셀렉터 밸브(65)는 파일럿 펌프(63)로부터의 파일럿 압을 수압하고, 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)로부터 틸트 실린더(27)로 공급되는 압유가 앵글 실린더(26)에 공급되도록 유로를 절환한다.
붐용 리모컨 밸브(71a)와 붐용 방향 절환 밸브(64c) 사이의 유로, 암용 리모컨 밸브(72a)와 암용 방향 절환 밸브(64d) 사이의 유로, 및 선회용 리모컨 밸브(73a)와 선회용 방향 절환 밸브(64h) 사이의 유로에는 금지 장치로서의 전자 밸브(104)가 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않은 버킷용 리모컨 밸브와 버킷용 방향 절환 밸브(64e) 사이의 유로에도 전자 밸브(104)가 설치된다. 전자 밸브(104)는 후술하는 통합 컨트롤러(100)로부터의 개방 신호가 절단됨으로써, 각 리모컨 밸브로부터 발신되는 파일럿 압을 차단한다. 이것에 의해, 붐용 방향 절환 밸브(64c), 암용 방향 절환 밸브(64d), 버킷용 방향 절환 밸브(64e), 및 선회용 방향 절환 밸브(64h)는 어느 입력 포트에도 파일럿 압이 입력되지 않고 중립 위치가 되어, 압유는 대응하는 유압 액츄에이터에 공급되지 않게 되기 때문에, 붐용 조작 장치(71), 암용 조작 장치(72), 버킷용 조작 장치, 및 선회용 조작 장치(73)의 조작에 의한 상부 선회체(3)의 선회와 굴삭 작업기(5)의 동작이 금지된다.
[셔블의 제어계]
셔블(1)이 구비하는 제어계의 일례에 대해서 간단하게 설명한다. 이 셔블(1)은 제어 장치로서의 통합 컨트롤러(100)를 구비한다. 통합 컨트롤러(100)는 셔블(1)의 구동 제어를 행하는 주 제어부로서, 상술한 엔진(30)이나 유압 펌프로의 제어 지시를 출력한다.
또한, 셔블(1)은 배토판(24), 리프트 실린더(25), 앵글 실린더(26), 및 틸트 실린더(27)를 포함하는 배토 장치(20)를 자동 제어하기 위한 머신 컨트롤 컨트롤러(102)(자동 제어 장치에 상당함)를 구비한다.
머신 컨트롤 컨트롤러(102)에는 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의한 자동 제어의 유효와 무효를 택일적으로 스위칭하는 자동 수동 스위칭 스위치(326)가 접속되어 있다. 자동 수동 스위칭 스위치(326)에 의해 자동 조작을 선택함으로써 배토 장치(20)를 자동 제어할 수 있다.
머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 설계 정보에 따라 배토 장치(20)를 자동 제어한다. 구체적으로는, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 시공 계획의 설계면 데이터(설계 정보의 일례)로부터 얻어지는 배토판(24)의 목표 위치 정보와, 배토판(24)의 현재 위치 정보의 차분에 의거하여 배토 장치(20)를 제어한다.
설계면 데이터는 시공 계획된 공사 구간의 각 수평 좌표 위치에 있어서의 마무리면의 높이를 3차원화한 전자 데이터이고, 미리 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 입력된다. 설계면 데이터는 설계면 데이터 격납 장치(102a)에 보존된다. 설계면 데이터에 의거하여, 배토판(24)의 목표 위치를 설정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 배토판(24)의 현재 위치 정보는 경사 센서(27a) 및 GNSS 안테나(28)에 의해 취득된다. 구체적으로는, GNSS 안테나(28)에 의해 취득된 배토판(24)의 좌표 정보와, 경사 센서(27a)에 의해 검출된 배토판(24)의 경사각 정보를 조합시킴으로써, 배토판(24)의 위치와 자세를 포함하는 현재 위치 정보를 취득할 수 있다. 또한, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 배토판(24)의 폭, 배토판(24)에 대한GNSS 안테나(28)의 부착 위치 등에 관한 정보를 미리 보존하고 있어, 배토판(24)의 현재 위치 정보를 정확하게 연산할 수 있다.
머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 블레이드 제어 지령 산출부(102b)를 구비하고 있다. 블레이드 제어 지령 산출부(102b)는 설계면 데이터 격납 장치(102a)에 보존된 설계면 데이터로부터 배토판(24)의 목표 위치 정보를 판독하고, 이 목표 위치 정보와 배토판(24)의 현재 위치 정보를 비교하여, 배토판(24)이 목표 위치가 되도록 각 전자 비례 밸브(103)에 보내는 제어 지령값을 산출한다.
전자 비례 밸브(103)는 머신 컨트롤 컨트롤러(102)로부터의 제어 지령에 의해 리프트용 방향 절환 밸브(64f) 및 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)에 입력되는 파일럿 압을 조압함으로써, 리프트 실린더(25), 앵글 실린더(26), 및 틸트 실린더(27)의 구동을 자동 제어한다.
또한, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 파일럿 펌프(63)와 셀렉터 밸브(65) 사이의 제 6 유로(65c)에 설치된 전자 밸브(65d)에 제어 지령을 부여한다. 전자 밸브(65d)는 머신 컨트롤 컨트롤러(102)로부터의 개방 신호에 의해 제 6 유로(65c)를 개방한다. 이것에 의해, 셀렉터 밸브(65)는 파일럿 펌프(63)로부터의 파일럿 압을 수압하고, 앵글 틸트용 방향 절환 밸브(64g)로부터 틸트 실린더(27)로 공급되는 압유가 앵글 실린더(26)에 공급되도록 유로를 절환한다. 그 결과, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)는 틸트 실린더(27) 또는 앵글 실린더(26)의 구동을 선택할 수 있다. 단, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의한 자동 제어에서는 앵글 실린더(26)의 제어는 통상 행해지지 않는다. 그 때문에, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의한 자동 제어를 행할 때에는 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)에 의해 틸트 기능이 선택된다.
그런데, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)로부터의 제어 지령에 의해 전자 비례 밸브(103)로부터 출력되는 자동 제어용 파일럿 압은 승강 레버(324)의 조작에 의해 리프트용 리모컨 밸브(324a)로부터 출력되는 수동 조작용 파일럿 압, 및 조작용 롤러 스위치(328)의 조작에 의해 전자 비례 밸브(328c, 328d)로부터 출력되는 수동 조작용 파일럿 압보다 낮아지도록, 전자 비례 밸브(103)와 전자 비례 밸브(328c, 328d)가 설정되어 있다. 이것에 의해, 자동 제어와 수동 조작이 동시에 행해졌을 경우, 셔틀 밸브(제 1 셔틀 밸브(324c), 제 2 셔틀 밸브(324f), 제 3 셔틀 밸브(328e), 제 4 셔틀 밸브(328g))에 의해 고압측의 수동 조작용 파일럿 압이 선택된다. 즉, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)로부터의 자동 제어 신호보다 승강 레버(324) 및 조작용 롤러 스위치(328)로부터의 조작 신호가 우선되기 때문에, 자동 제어 중이어도 배토 장치(20)를 수동 조작할 수 있다. 한편, 수동 조작을 정지하면, 용이하게 자동 제어로 복귀할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 셔블(1)(건설기계의 일례)은 배토 장치(20)(작업기의 일례)와, 배토 장치(20)를 설계 정보에 따라 자동 제어하는 머신 컨트롤 컨트롤러(102)(자동 제어 장치의 일례)와, 배토 장치(20)를 수동 제어하는 승강 레버(324)(조작 레버의 일례)와, 승강 레버(324)에 장착되어 자동 제어의 유효와 무효를 택일적으로 스위칭하는 자동 수동 스위칭 스위치(326)(자동 스위치의 일례)를 구비하고,
배토 장치(20)의 수동 제어는 자동 제어에 우선되는 것이다.
이 구성에 의하면, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의해 배토 장치(20)를 자동 제어해서 작업을 실시할 때, 수동 제어가 자동 제어보다 우선되기 때문에, 자동 제어 중이어도 배토 장치(20)를 수동 조작할 수 있다. 한편, 수동 조작을 정지하면, 용이하게 자동 제어로 복귀할 수 있다. 그 결과, 자동 제어에 의한 작업의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 셔블(1)에 있어서, 승강 레버(324)가 배토 장치(20)의 전단에 설치된 배토판(24)의 앵글 동작 또는 틸트 동작 중 적어도 하나의 동작을 수동 제어하는 앵글 틸트 조작 수단(327)을 구비하고 있다고 하는 구성이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에 관한 셔블(1)에 있어서, 앵글 틸트 조작 수단(327)은 운전석(321)으로부터 보아서 승강 레버(324)의 파지부(3240)의 상부 표면에 배치되어 있다고 하는 구성이어도 좋다.
이 구성에 의하면, 파지부(3240)를 쥔 채로도 엄지손가락으로 앵글 틸트 조작 수단(327)을 조작할 수 있기 때문에, 자동 제어에 의한 작업으로부터 수동 제어에 의한 작업으로 스무드하게 이행하고, 수동 조작을 정지하면 다시 자동 제어에 의한 작업으로 복귀할 수 있기 때문에, 자동 제어에 의한 작업의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 셔블(1)에 있어서, 자동 수동 스위칭 스위치(326)는 운전석(321)으로부터 보아서 승강 레버(324)의 파지부(3240)의 이면에 배치되어 있다고 하는 구성이어도 좋다.
이 구성에 의하면, 파지부(3240)를 쥔 채로도 집게손가락으로 자동 수동 스위칭 스위치(326)를 조작할 수 있기 때문에, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의한 자동 제어의 유효와 무효를 용이하게 스위칭할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 셔블(1)에 있어서, 앵글 틸트 조작 수단(327)은 앵글 실린더(26, 26)와 틸트 실린더(27) 중 어느 하나의 조작을 선택 가능한 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)와, 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a)에 의해 선택된 앵글 실린더(26, 26) 또는 틸트 실린더(27)를 조작하는 조작용 롤러 스위치(328)를 구비한다고 하는 구성이어도 좋다.
이 구성에 의하면, 승강 레버(324)의 파지부(3240)에 배치하는 스위치를 적게 할 수 있어서, 조작성의 향상으로도 연결된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면에 의거하여 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시형태의 설명뿐만 아니라 특허청구범위에 의해 나타내어지고, 또한 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
상기 각 실시형태에서 채용하고 있는 구조를 다른 임의의 실시형태에 채용하는 것은 가능하다. 각 부의 구체적인 구성은 상술한 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변형이 가능하다.
[다른 실시형태]
(1) 셔블(1)은 상부 선회체(3)의 선회와 굴삭 작업기(5)의 동작을 금지하는 전자 밸브(104)를 구비하고, 전자 밸브(104)의 금지 기능의 유효와 무효를 스위칭하는 금지 스위치(104a)가 파지부(3240)의 상부 표면에 배치되어 있다고 하는 구성이어도 좋다. 도 7에 나타내는 예에서는, 앵글 틸트 조작 수단(327)의 상방에 금지 스위치(104a)가 설치되어 있다.
금지 스위치(104a)가 압하되고 금지 스위치(104a)로부터의 신호가 통합 컨트롤러(100)에 입력되면, 통합 컨트롤러(7)가 붐 실린더(51a), 암 실린더(52a), 버킷 실린더(53a), 및 선회 모터(33)를 제어하는 방향 절환 밸브의 파일럿 압의 입력 포토와 각 리모컨 밸브 사이에 설치된 전자 밸브(104)로 흐르는 전류를 차단하고, 각 리모컨 밸브로부터 발신되는 파일럿 압을 차단하여, 상부 선회체(3)의 선회와 굴삭 작업기(5)의 동작이 금지된다. 상부 선회체(3)의 선회와 굴삭 작업기(5)의 동작을 금지함으로써, 굴삭 작업기(5)가 GNSS 안테나(28)에 접촉해서 파손되거나, GNSS 안테나(28) 및 경사 센서(27a)와 상부 선회체(3)를 연결하는 케이블이 절단되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 금지 스위치(104a)가 파지부(3240)의 상부 표면에 배치되어 있기 때문에, 자동 펴 고르기 작업 중에 선회 위치나 작업기 위치를 변경할 때에 금지 스위치(104a)를 스무드하게 조작할 수 있어서, 자동 펴 고르기 작업을 재개할 때에는 금지 스위치(104a)를 켜는 것을 잊어버리는 것을 방지할 수 있다.
금지 스위치(104a)는 푸쉬 버튼 스위치이어도 시소형 스위치이어도 좋다. 또한, 금지 스위치(104a)는 반드시 승강 레버(324)의 파지부(3240)에 배치될 필요는 없고, 승강 레버(324)의 후방의 복수의 스위치(325) 중 하나에 할당되어도 좋다.
(2) 승강 레버(324) 및 앵글 틸트 조작 수단(327)의 조작이 검출되면, 머신 컨트롤 컨트롤러(102)에 의한 자동 제어가 무효가 되도록 구성해도 좋다. 이 구성에 의하면, 자동 제어에 의한 작업 중에 오퍼레이터가 이상을 감지했을 경우, 승강 레버(324) 및 앵글 틸트 조작 수단(327)을 조작함으로써 자동 제어가 정지하기 때문에, 지면의 지나친 파임 등을 방지할 수 있다. 특히, 승강 레버(324)에 의한 배토 장치(20)의 리프트 조작이 검출되었을 때에 자동 제어를 정지하는 것이 바람직하다. 또한, 승강 레버(324)에 의한 리프트 조작은 압력 스위치 등으로 검출 가능하다.
(3) 상기 실시형태에서는, 앵글 틸트 조작 수단(327)이 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a) 및 조작용 롤러 스위치(328)로 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치(327a) 대신에 롤러 스위치를 별도 배치하고, 일방의 롤러 스위치를 앵글 조작, 타방의 롤러 스위치를 틸트 조작에 할당해도 좋다. 또한, 앵글 틸트 조작 수단(327)은 도 8에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 앵글 스위치(327b, 327b)와 한 쌍의 틸트 스위치(327c, 327c)로 구성되어도 좋다.
(4) 상기 실시형태에서는, 앵글 실린더(26)와 틸트 실린더(27)를 조작하기 위해서 셀렉터 밸브(65)에 의해 유로를 절환하고 있지만, 앵글 실린더(26)와 틸트 실린더(27)에 대응하는 방향 절환 밸브를 각각 설치해도 좋다.
(5) 또한, 다른 실시형태로서, 셔블(1)은 GNSS 안테나(28) 대신에 전방향 프리즘을 구비하도록 해도 좋다. 전방향 프리즘은 시공 현장에 별도 설치된 토털 스테이션에 의해 자동적으로 추적된다. 토털 스테이션은 전방향 프리즘까지의 거리와 각도를 측정하고, 측정한 데이터로부터 배토판(24)의 좌표 정보를 취득할 수 있다. 배토판(24)의 좌표 정보는 토털 스테이션으로부터 무선으로 블레이드 제어 지령 산출부(102b)로 전송된다. 그 밖의 구성에 대해서는 상술한 실시형태와 같다.
1: 셔블
2: 하부 주행체
3: 상부 선회체
5: 작업기
6: 유압 회로
7: 통합 컨트롤러
20: 배토 장치
23: 리프트 암
24: 배토판
25: 리프트 실린더
26: 앵글 실린더
27: 틸트 실린더
100: 통합 컨트롤러
102: 머신 컨트롤 컨트롤러
321: 운전석
324: 승강 레버
326: 자동 수동 스위칭 스위치
327: 앵글 틸트 조작 수단
327a: 앵글 틸트 기능 스위칭 스위치
328: 조작용 롤러 스위치
3240: 파지부

Claims (6)

  1. 작업기와, 상기 작업기를 설계 정보에 따라 자동 제어하는 자동 제어 장치와, 상기 작업기를 수동 제어하는 조작 레버와, 상기 조작 레버에 장착되어 상기 자동 제어의 유효와 무효를 택일적으로 스위칭하는 자동 스위치를 구비하고,
    상기 작업기의 수동 제어는 상기 자동 제어에 우선되는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건설기계는 셔블이고,
    상기 작업기는 상기 셔블의 하부 주행체에 승강 가능하게 장착된 배토 장치이고,
    상기 조작 레버는 상기 배토 장치를 승강시키는 승강 레버인 것을 특징으로 하는 건설기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조작 레버는 상기 배토 장치의 전단에 설치된 배토판의 앵글 동작 또는 틸트 동작 중 적어도 하나의 동작을 수동 제어하는 조작 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조작 수단은 운전석으로부터 보아서 상기 조작 레버의 파지부의 상부 표면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 스위치는 운전석으로부터 보아서 상기 조작 레버의 파지부의 이면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건설기계는 셔블이고,
    상기 셔블의 상부 선회체의 선회와 상기 셔블의 굴삭 작업기의 동작을 금지하는 금지 장치를 구비하고,
    상기 금지 장치의 금지 기능의 유효와 무효를 스위칭하는 금지 스위치가 상기 조작 레버의 파지부의 상부 표면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설기계.
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