KR20230015315A - 쇼벨 및 쇼벨용의 시스템 - Google Patents

Abstract

쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 어태치먼트와, 어태치먼트를 구성하는 버킷(6)과, 상부선회체(3)의 주위의 공간을 인식하는 공간인식장치로서의 촬상장치(S6)의 출력과 버킷(6) 내의 토사의 중량에 근거하여, 버킷(6) 내로부터 덤프트럭의 짐받이로 옮겨진 토사의 중량을 산출하는 컨트롤러(30)를 구비하고 있다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 덤프트럭의 짐받이 위에서 배토동작이 행해졌을 때에, 버킷(6) 내의 토사의 중량을, 덤프트럭의 짐받이에 적재된 토사의 중량인 적재량에 가산한다.

Description

쇼벨 및 쇼벨용의 시스템

본 개시는, 쇼벨 및 쇼벨용의 시스템에 관한 것이다.

쇼벨이 덤프트럭의 짐받이에 적재한 토사의 중량을 적산하여 표시하는 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

이 장치는, 붐상승선회조작 및 배토조작의 조합이 행해지고 있는지 아닌지에 근거하여 적재작업의 개시 및 완료를 검출한다. 그리고, 특정 덤프트럭에 관한 적재작업의 개시부터 완료까지의 사이에 산출된 복수의 굴삭중량의 적산값을 그 특정 덤프트럭에 적재된 토사의 양인 적재량(누적중량)으로서 산출한다. 배토조작은, 버킷펼침조작을 포함하는 조작이다.

특허문헌 1: 국제 공개공보 제2019/031551호

그러나, 버킷펼침조작이 행해지고 있는지 아닌지에 근거하여 덤프트럭의 짐받이에 토사가 배토되었는지 아닌지를 판정하면, 적재량을 정확하게 산출할 수 없을 우려가 있다. 준비작업 시에 산출된 굴삭중량도 적재량에 가산되어 버리기 때문이다. 준비작업은, 적재작업의 준비작업이며, 예를 들면, 적재작업을 효율적으로 행할 수 있도록, 적재대상의 토사를 모으기 위한 작업을 포함한다.

그래서, 덤프트럭 등의 운반차량에 적재된 토사 등의 적재물의 양인 적재량을 보다 정확하게 산출하는 쇼벨을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와, 상기 어태치먼트를 구성하는 버킷과, 상기 상부선회체의 주위의 공간을 인식하는 공간인식장치의 출력과 상기 버킷 내의 물건의 중량에 근거하여, 상기 버킷 내로부터 운반차량의 짐받이로 옮겨진 물건의 중량을 산출하는 제어장치를 구비한다.

상술한 쇼벨은, 운반차량에 적재된 적재물의 양을 보다 정확하게 산출할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 쇼벨의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 쇼벨의 유압시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 4a는 붐실린더를 유압제어하는 제어밸브에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다.
도 4b는 버킷실린더를 유압제어하는 제어밸브에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다.
도 4c는 선회유압모터를 유압제어하는 제어밸브에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 본 실시형태에 관한 쇼벨 중의 토사중량검출기능에 관한 구성부분의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 6은 메인화면의 구성예를 나타내는 도이다.
도 7a는 토사중량의 산출에 관한 파라미터를 설명하는 모식도이다.
도 7b는 토사중량의 산출에 관한 파라미터를 설명하는 모식도이다.
도 8은 작업현장의 모습의 일례를 나타내는 도이다.
도 9는 작업현장의 모습의 일례를 나타내는 도이다.

이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.

[쇼벨의 개요]

먼저, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 개요에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)의 측면도이다.

다만, 도 1에서는, 쇼벨(100)은, 시공대상의 오르막경사면(ES)에 면(面)하는 수평면에 위치함과 함께, 후술하는 목표시공면의 일례인 오르막법면(BS)(즉, 오르막경사면(ES)에 대한 시공 후의 법면형상)이 함께 기재되어 있다. 다만, 시공대상의 오르막경사면(ES)에는, 목표시공면인 오르막법면(BS)의 법선방향을 나타내는 원통체(도시하지 않음)가 마련되어 있다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 선회기구(2)를 개재하여 선회 가능하게 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 어태치먼트(작업기)를 구성하는 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)과, 캐빈(10)을 구비한다.

하부주행체(1)는, 좌우 한 쌍의 크롤러가 주행유압모터(1L, 1R)(후술하는 도 2 참조)로 각각 유압구동됨으로써, 쇼벨(100)을 주행시킨다. 즉, 한 쌍의 주행유압모터(1L, 1R)(주행모터의 일례)는, 피구동부로서의 하부주행체(1)(크롤러)를 구동한다.

상부선회체(3)는, 선회유압모터(2A)(후술하는 도 2 참조)로 구동됨으로써, 하부주행체(1)에 대하여 선회한다. 즉, 선회유압모터(2A)는, 피구동부로서의 상부선회체(3)를 구동하는 선회구동부이며, 상부선회체(3)의 방향을 변화시킬 수 있다.

다만, 상부선회체(3)는, 선회유압모터(2A) 대신에, 전동기(이하, "선회용 전동기")에 의하여 전기구동되어도 된다. 즉, 선회용 전동기는, 선회유압모터(2A)와 동일하게, 비구동부로서의 상부선회체(3)를 구동하는 선회구동부이며, 상부선회체(3)의 방향을 변화시킬 수 있다.

붐(4)은, 상부선회체(3)의 전부(前部) 중앙에 부앙(俯仰) 가능하게 피봇장착되고, 붐(4)의 선단에는, 암(5)이 상하회동(上下回動) 가능하게 피봇장착되며, 암(5)의 선단에는, 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 상하회동 가능하게 피봇장착된다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 각각, 액추에이터의 일례인 유압액추에이터로서의 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다.

다만, 버킷(6)은, 엔드어태치먼트의 일례이며, 암(5)의 선단에는, 작업내용 등에 따라, 버킷(6) 대신에, 다른 엔드어태치먼트, 예를 들면, 법면용 버킷, 준설용 버킷, 브레이커 등이 장착되어도 된다.

캐빈(10)은, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실이며, 상부선회체(3)의 전(前)부 좌측에 탑재된다.

[쇼벨의 구성]

다음으로, 도 1에 더하여, 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 2은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.

다만, 도 2에 있어서, 기계적 동력계, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계는, 각각, 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타나 있다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구동계는, 엔진(11)과, 레귤레이터(13)와, 메인펌프(14)와, 컨트롤밸브(17)를 포함한다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계는, 상술한 바와 같이, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각을 유압구동하는 주행유압모터(1L, 1R), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등의 유압액추에이터를 포함한다.

엔진(11)은, 유압구동계에 있어서의 메인동력원이며, 예를 들면, 상부선회체(3)의 후부에 탑재된다. 구체적으로는, 엔진(11)은, 후술하는 컨트롤러(30)에 의한 직접 혹은 간접적인 제어하에서, 미리 설정되는 목표회전수로 일정 회전하여, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)를 구동한다. 엔진(11)은, 예를 들면, 경유를 연료로 하는 디젤엔진이다.

레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 예를 들면, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라, 메인펌프(14)의 사판(斜板)의 각도(경전각(傾轉角))를 조절한다. 레귤레이터(13)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 레귤레이터(13L, 13R)를 포함한다.

메인펌프(14)는, 예를 들면, 엔진(11)과 동일하게, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되며, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급한다. 메인펌프(14)는, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면 가변용량식 유압펌프이며, 상술한 바와 같이, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 레귤레이터(13)에 의하여 사판의 경전각이 조절됨으로써 피스톤의 스트로크길이가 조정되어, 토출유량(토출압)이 제어된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 메인펌프(14L, 14R)를 포함한다.

컨트롤밸브(17)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 중앙부에 탑재되며, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따라, 유압구동계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)는, 상술한 바와 같이, 고압유압라인을 통하여 메인펌프(14)와 접속되며, 메인펌프(14)로부터 공급되는 작동유를, 조작장치(26)의 조작상태에 따라, 유압액추에이터(주행유압모터(1L, 1R), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9))에 선택적으로 공급한다. 구체적으로는, 컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터의 각각에 공급되는 작동유의 유량과 흐르는 방향을 제어하는 제어밸브(171~176)를 포함한다. 보다 구체적으로는, 제어밸브(171)는, 주행유압모터(1L)에 대응하고, 제어밸브(172)는, 주행유압모터(1R)에 대응하며, 제어밸브(173)는, 선회유압모터(2A)에 대응한다. 또, 제어밸브(174)는, 버킷실린더(9)에 대응하고, 제어밸브(175)는, 붐실린더(7)에 대응하며, 제어밸브(176)는, 암실린더(8)에 대응한다. 또, 제어밸브(175)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 제어밸브(175L, 175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 제어밸브(176L, 176R)를 포함한다. 제어밸브(171~176)의 상세는, 후술한다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 조작계는, 파일럿펌프(15)와, 조작장치(26)를 포함한다. 또, 쇼벨(100)의 조작계는, 후술하는 컨트롤러(30)에 의한 머신컨트롤기능에 관한 구성으로서, 셔틀밸브(32)를 포함한다.

파일럿펌프(15)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되고, 파일럿라인을 통하여 조작장치(26)에 파일럿압을 공급한다. 파일럿펌프(15)는, 예를 들면, 고정용량식 유압펌프이며, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다.

조작장치(26)는, 캐빈(10)의 조종석 부근에 마련되며, 오퍼레이터가 각종 동작요소(하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 버킷(6) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 환언하면, 조작장치(26)는, 오퍼레이터가 각각의 동작요소를 구동하는 액추에이터(유압액추에이터(즉, 주행유압모터(1L, 1R), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등))의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 그 2차측의 파일럿라인을 통하여 직접적으로, 혹은, 2차측의 파일럿라인에 마련되는 후술하는 셔틀밸브(32)를 개재하여 간접적으로, 컨트롤밸브(17)에 각각 접속된다. 이로써, 컨트롤밸브(17)에는, 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 조작상태에 따른 파일럿압이 입력될 수 있다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)에 있어서의 조작상태에 따라, 각각의 유압액추에이터를 구동할 수 있다. 조작장치(26)는, 예를 들면, 암(5)(암실린더(8))을 조작하는 레버장치를 포함한다. 또, 조작장치(26)는, 예를 들면, 붐(4)(붐실린더(7)), 버킷(6)(버킷실린더(9)), 상부선회체(3)(선회유압모터(2A))의 각각을 조작하는 레버장치(26A~26C)를 포함한다(도 4a~도 4c 참조). 또, 조작장치(26)는, 예를 들면, 하부주행체(1)의 좌우 한 쌍의 크롤러(주행유압모터(1L, 1R))의 각각을 조작하는 레버장치나 페달장치를 포함한다. 다만, 액추에이터는, 전동액추에이터여도 된다.

셔틀밸브(32)는, 2개의 입구포트와 1개의 출구포트를 갖고, 2개의 입구포트에 입력된 파일럿압 중 높은 쪽의 파일럿압을 갖는 작동유를 출구포트에 출력시킨다. 셔틀밸브(32)는, 2개의 입구포트 중 일방이 조작장치(26)에 접속되고, 타방이 비례밸브(31)에 접속된다. 셔틀밸브(32)의 출구포트는, 파일럿라인을 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 접속되어 있다(상세는, 도 4a~도 4c 참조). 그 때문에, 셔틀밸브(32)는, 조작장치(26)가 생성하는 파일럿압과 비례밸브(31)가 생성하는 파일럿압 중 높은 쪽을, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 즉, 후술하는 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)로부터 출력되는 2차측의 파일럿압보다 높은 파일럿압을 비례밸브(31)로부터 출력시킴으로써, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)의 조작에 관계없이, 대응하는 제어밸브를 제어하고, 각종 동작요소의 동작을 제어할 수 있다. 셔틀밸브(32)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 셔틀밸브(32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, 32CR)를 포함한다.

다만, 조작장치(26)(좌조작레버, 우조작레버, 좌주행레버, 및 우주행레버)는, 파일럿압을 출력하는 유압파일럿식이 아니라, 전기신호를 출력하는 전기식이어도 된다. 이 경우, 조작장치(26)로부터의 전기신호는, 컨트롤러(30)에 입력되고, 컨트롤러(30)는, 입력되는 전기신호에 따라, 컨트롤밸브(17) 내의 각 제어밸브(171~176)를 제어함으로써, 조작장치(26)에 대한 조작내용에 따른, 각종 유압액추에이터의 동작을 실현한다. 예를 들면, 컨트롤밸브(17) 내의 제어밸브(171~176)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 의하여 구동하는 전자솔레노이드식 스풀밸브여도 된다. 또, 예를 들면, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브(171~176)의 파일럿포트의 사이에는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하는 전자밸브가 배치되어도 된다. 이 경우, 전기식의 조작장치(26)를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 그 조작량(예를 들면, 레버조작량)에 대응하는 전기신호에 의하여, 해당 전기밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써, 조작장치(26)에 대한 조작내용에 맞추어, 각 제어밸브(171~176)를 동작시킬 수 있다.

전기식의 조작장치(26)를 이용하는 경우, 컨트롤러(30)는, 조작자가 입력하는 조작장치(26)의 조작량을 전기신호로서 비례밸브(31)에 송신함으로써, 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 이 때문에, 전기식의 조작장치(26)를 이용하는 경우에는, 비례밸브(33)는 생략 가능하다. 또, 조작장치(26)는 반드시 캐빈(10) 내에 배치될 필요는 없다. 조작장치(26)는, 쇼벨(100)의 외부에 설치된 원격조작실 내에 배치되어도 된다. 또한, 조작장치(26)는, 쇼벨(100)의 주위의 작업자가 휴대하는 휴대단말에 의하여 실현되어도 된다. 이와 같이, 조작장치(26)를 쇼벨(100)의 외부에 마련하는 경우에도, 컨트롤러(30)는, 통신기기를 통하여, 조작자가 입력하는 조작장치(26)의 조작량을 전기신호로서 수신하고, 그 후, 비례밸브(31)에 송신함으로써, 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 이 때문에, 조작장치(26)를 쇼벨(100)의 외부에 마련하는 경우에도, 비례밸브(33)는 생략 가능하다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자가 입력하는 조작장치(26)의 조작량이 아니라, 미리 설정된 동작패턴, 혹은, 목표궤도 등에 근거하여 생성되는 전기신호를 비례밸브(31)에 송신함으로써, 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 동작패턴 또는 목표궤도 등을 따라 각 액추에이터가 구동하는 자율제어식의 쇼벨의 경우에도, 동작패턴 또는 목표궤도 등에 근거하여 생성된 전기신호를 비례밸브(31)에 송신함으로써, 액추에이터를 구동시킬 수 있다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 컨트롤러(30)와, 토출압센서(28)와. 조작압센서(29)와, 비례밸브(31)와, 표시장치(40)와, 입력장치(42)와, 음성출력장치(43)와, 기억장치(47)와, 붐각도센서(S1)와, 암각도센서(S2)와, 버킷각도센서(S3)와, 기체경사센서(S4)와, 선회상태센서(S5)와, 촬상장치(S6)와, 측위장치(PS)와, 통신장치(T1)를 포함한다.

컨트롤러(30)(제어장치의 일례)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 쇼벨(100)의 구동제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 그 기능이 임의의 하드웨어, 소프트웨어, 혹은, 그 조합에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit)와, ROM(Read Only Memory)과, RAM(Random Access Memory)과, 불휘발성의 보조기억장치와, 각종 입출력 인터페이스 등을 포함하는 마이크로컴퓨터를 중심으로 구성된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, ROM이나 불휘발성의 보조기억장치에 저장되는 각종 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 각종 기능을 실현한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터 등의 소정 조작에 의하여 미리 설정되는 작업모드 등에 근거하여, 목표회전수를 설정하고, 엔진(11)을 일정 회전시키는 구동제어를 행한다.

또, 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하고, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다.

또, 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능에 관한 제어를 행한다. 또, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능에 관한 제어를 행한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능에 관한 기능부로서, 머신가이던스부(50)를 포함한다. 또, 컨트롤러(30)는, 후술하는 토사중량처리부(60)를 포함한다.

다만, 컨트롤러(30)의 기능의 일부는, 다른 컨트롤러(제어장치)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 컨트롤러(30)의 기능은, 복수의 컨트롤러에 의하여 분산되는 양태로 실현되어도 된다. 예를 들면, 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능은, 전용의 컨트롤러(제어장치)에 의하여 실현되어도 된다.

토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출한다. 토출압센서(28)에 의하여 검출된 토출압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 토출압센서(28)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 토출압센서(28L, 28R)를 포함한다.

조작압센서(29)는, 상술한 바와 같이, 조작장치(26)의 2차측의 파일럿압, 즉 조작장치(26)에 있어서의 각각의 동작요소(즉, 유압액추에이터)에 관한 조작상태(예를 들면, 조작방향이나 조작량 등의 조작내용)에 대응하는 파일럿압을 검출한다. 조작압센서(29)에 의한 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 조작상태에 대응하는 파일럿압의 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 조작압센서(29)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 조작압센서(29A~29C)를 포함한다.

다만, 조작압센서(29) 대신에, 조작장치(26)에 있어서의 각각의 동작요소에 관한 조작상태를 검출 가능한 다른 센서, 예를 들면, 레버장치(26A~26C) 등의 조작량(기울어짐량)이나 기울어짐방향을 검출 가능한 인코더나 퍼텐쇼미터 등이 마련되어도 된다.

비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 셔틀밸브(32)를 접속하는 파일럿라인에 마련되어, 그 유로면적(작동유가 통류 가능한 단면적)을 변경할 수 있도록 구성된다. 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어지령에 따라 동작한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의하여 조작장치(26)(구체적으로는, 레버장치(26A~26C))가 조작되고 있지 않은 경우이더라도, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31) 및 셔틀밸브(32)를 개재하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 비례밸브(31)는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 비례밸브(31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, 31CR)를 포함한다.

표시장치(40)는, 캐빈(10) 내의 착석한 오퍼레이터로부터 시인하기 쉬운 장소에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 각종 정보화상을 표시한다. 표시장치(40)는, CAN(Controller Area Network) 등의 차재통신네트워크를 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 되고, 1 대 1의 전용선을 통하여 컨트롤러(30)에 접속되어 있어도 된다.

입력장치(42)는, 캐빈(10)의 내의 착석한 오퍼레이터로부터 손이 닿는 범위에 마련되며, 오퍼레이터에 의한 각종 조작입력을 접수하고, 조작입력에 따른 신호를 컨트롤러(30)에 출력한다. 입력장치(42)는, 각종 정보화상을 표시하는 표시장치의 디스플레이에 실장되는 터치패널, 레버장치(26A~26C)의 레버부의 선단에 마련되는 노브스위치, 표시장치(40)의 주위에 설치되는 버튼스위치, 레버, 토글, 회전다이얼 등을 포함한다. 입력장치(42)에 대한 조작내용에 대응하는 신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

음성출력장치(43)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 컨트롤러(30)와 접속되며, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 음성을 출력한다. 음성출력장치(43)는, 예를 들면, 스피커나 버저 등이다. 음성출력장치(43)는, 컨트롤러(30)로부터의 음성출력지령에 따라 각종 정보를 음성출력한다.

기억장치(47)는, 예를 들면, 캐빈(10) 내에 마련되고, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 각종 정보를 기억한다. 기억장치(47)는, 예를 들면, 반도체메모리 등의 불휘발성 기억매체이다. 기억장치(47)는, 쇼벨(100)의 동작 중에 각종 기기가 출력하는 정보를 기억해도 되고, 쇼벨(100)의 동작이 개시되기 전에 각종 기기를 개재하여 취득하는 정보를 기억해도 된다. 기억장치(47)는, 예를 들면, 통신장치(T1) 등을 통하여 취득되거나, 혹은, 입력장치(42) 등을 통하여 설정되는 목표시공면에 관한 데이터를 기억하고 있어도 된다. 당해 목표시공면은, 쇼벨(100)의 오퍼레이터에 의하여 설정(보존)되어도 되고, 시공관리자 등에 의하여 설정되어도 된다.

붐각도센서(S1)는, 붐(4)에 장착되고, 붐(4)의 상부선회체(3)에 대한 부앙각도(이하, "붐각도"), 예를 들면, 측면시(側面視)에 있어서, 상부선회체(3)의 선회평면에 대하여 붐(4)의 양단의 지점(支點)을 연결하는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 붐각도센서(S1)는, 예를 들면, 로터리인코더, 가속도센서, 6축센서, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성계측장치) 등을 포함해도 된다. 또, 붐각도센서(S1)는, 가변저항기를 이용한 퍼텐쇼미터, 붐각도에 대응하는 유압실린더(붐실린더(7))의 스트로크양을 검출하는 실린더센서 등을 포함해도 된다. 이하, 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3)에 대해서도 동일하다. 붐각도센서(S1)에 의한 붐각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

암각도센서(S2)는, 암(5)에 장착되고, 암(5)의 붐(4)에 대한 회동(回動)각도(이하, "암각도"), 예를 들면, 측면시에 있어서, 붐(4)의 양단의 지점을 연결하는 직선에 대하여 암(5)의 양단의 지점을 연결하는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 암각도센서(S2)에 의한 암각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)에 장착되고, 버킷(6)의 암(5)에 대한 회동각도(이하, "버킷각도"), 예를 들면, 측면시에 있어서, 암(5)의 양단의 지점을 연결하는 직선에 대하여 버킷(6)의 지점과 선단(치선)을 연결하는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 버킷각도센서(S3)에 의한 버킷각도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

기체경사센서(S4)는, 수평면에 대한 기체(상부선회체(3) 혹은 하부주행체(1))의 경사상태를 검출한다. 기체경사센서(S4)는, 예를 들면, 상부선회체(3)에 장착되고, 쇼벨(100)(즉, 상부선회체(3))의 전후방향 및 좌우방향의 2축 둘레의 경사각도(이하, "전후경사각" 및 "좌우경사각")를 검출한다. 기체경사센서(S4)는, 예를 들면, 로터리인코더, 가속도센서, 6축센서, IMU 등을 포함해도 된다. 기체경사센서(S4)에 의한 경사각도(전후경사각 및 좌우경사각)에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

선회상태센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회상태에 관한 검출정보를 출력한다. 선회상태센서(S5)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 선회각속도 및 선회각도를 검출한다. 선회상태센서(S5)는, 예를 들면, 자이로센서, 리졸버, 로터리인코더 등을 포함해도 된다. 선회상태센서(S5)에 의한 상부선회체(3)의 선회각도나 선회각속도에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

공간인식장치로서의 촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)의 주변을 촬상한다. 촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)의 전방을 촬상하는 카메라(S6F), 쇼벨(100)의 좌방을 촬상하는 카메라(S6L), 쇼벨(100)의 우방을 촬상하는 카메라(S6R), 및, 쇼벨(100)의 후방을 촬상하는 카메라(S6B)를 포함한다. 촬상장치(S6)는, 어태치먼트에 장착된 어태치먼트 카메라를 포함하고 있어도 된다.

카메라(S6F)는, 예를 들면, 캐빈(10)의 천장, 즉, 캐빈(10)의 내부에 장착되어 있다. 또, 카메라(S6F)는, 캐빈(10)의 지붕, 붐(4)의 측면 등, 캐빈(10)의 외부에 장착되어 있어도 된다. 카메라(S6L)는, 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착되고, 카메라(S6R)는, 상부선회체(3)의 상면우단에 장착되며, 카메라(S6B)는, 상부선회체(3)의 상면후단(後端)에 장착되어 있다.

촬상장치(S6)(카메라(S6F, S6B, S6L, S6R))는, 각각, 예를 들면, 매우 넓은 화각을 갖는 단안의 광각카메라이다. 또, 촬상장치(S6)는, 스테레오카메라나 거리화상카메라 등이어도 된다. 촬상장치(S6)에 의한 촬상화상은, 표시장치(40)를 통하여 컨트롤러(30)에 입력된다.

공간인식장치로서의 촬상장치(S6)는, 물체검지장치로서 기능해도 된다. 이 경우, 촬상장치(S6)는, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 물체를 검지해도 된다. 검지대상의 물체에는, 예를 들면, 사람, 동물, 차량, 건설기계, 건축물, 또는 구멍 등이 포함될 수 있다. 또, 촬상장치(S6)는, 촬상장치(S6) 또는 쇼벨(100)부터 인식된 물체까지의 거리를 산출해도 된다. 물체검지장치로서의 촬상장치(S6)에는, 예를 들면, 스테레오카메라 또는 거리화상센서 등이 포함될 수 있다. 그리고, 공간인식장치는, 예를 들면, CCD 또는 CMOS 등의 촬상소자를 갖는 단안카메라이며, 촬상한 화상을 표시장치(40)에 출력한다. 또, 공간인식장치는, 공간인식장치 또는 쇼벨(100)부터 인식된 물체까지의 거리를 산출하도록 구성되어 있어도 된다. 또, 촬상장치(S6)에 더하여, 공간인식장치로서, 예를 들면, 초음파센서, 밀리파레이더, LIDAR, 또는 적외선센서 등의 다른 물체검지장치가 마련되어도 된다. 공간인식장치로서 밀리파레이더, 초음파센서, 또는 레이저레이더 등을 이용하는 경우에는, 다수의 신호(레이저광 등)를 물체에 발신하고, 그 반사신호를 수신함으로써, 반사신호로부터 물체의 거리 및 방향을 검출해도 된다. 물체검지장치가 마련되는 경우, 촬상장치(S6)는 생략되어도 된다.

그리고, 액추에이터가 동작하기 전에 쇼벨(100)로부터 소정 거리의 범위 내에서 공간인식장치에 의하여 사람이 검지된 경우에는, 컨트롤러(30)는, 조작자가 조작장치(26)를 조작해도 쇼벨(100)이 과도하게 움직이지 않도록, 액추에이터를 동작불능상태, 혹은, 미속상태로 해도 된다. 구체적으로는, 쇼벨(100)로부터 소정 거리의 범위 내에서 사람이 검지된 경우, 컨트롤러(30)는, 게이트로크밸브를 로크상태로 함으로써 액추에이터를 동작불가능상태로 할 수 있다. 전기식의 조작장치(26)의 경우에는, 컨트롤러(30)로부터 조작용 제어밸브(비례밸브(31))에 송신되는 신호를 무효로 함으로써, 컨트롤러(30)는, 액추에이터를 동작불능상태로 할 수 있다. 다른 방식의 조작장치(26)를 이용하는 경우(예를 들면, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 대응하는 파일럿압을 출력하고, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 그 파일럿압을 작용시키는 조작용 제어밸브를 이용하는 경우)도 동일하다. 액추에이터를 미속상태로 하고자 하는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 컨트롤러(30)로부터 조작용 제어밸브에 송신되는 신호(예를 들면, 전류신호)의 출력을 작게 함으로써, 액추에이터를 미속상태로 할 수 있다. 이와 같이, 소정 거리의 범위 내에서 물체가 검지되면, 조작장치(26)이 조작되어도 액추에이터는 구동되지 않거나, 혹은, 소정 거리의 범위 내에서 물체가 검지되어 있지 않을 때의 신호의 출력보다 작은 출력으로 액추에이터는 미속구동된다. 또한, 조작자가 조작장치(26)를 조작하고 있을 때에 쇼벨부터 소정 거리의 범위 내에서 사람이 검지된 경우에는, 컨트롤러(30)는, 조작자의 조작내용과 무관하게 액추에이터를 정지시키거나, 혹은, 감속시켜도 된다. 구체적으로는, 쇼벨(100)로부터 소정 거리의 범위 내에서 사람이 검지된 경우, 컨트롤러(30)는, 게이트로크밸브를 로크상태로 함으로써 액추에이터를 정지시킨다. 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 대응하는 파일럿압을 출력하고, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 그 파일럿압을 작용시키는 조작용 제어밸브를 이용하는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 컨트롤러(30)로부터 조작용 제어밸브에 송신되는 신호를 무효로 함으로써, 혹은 감속지령을 출력함으로써, 액추에이터를 동작불능상태 혹은 감속상태로 할 수 있다. 또, 검지된 물체가 트럭인 경우에는, 정지제어는 생략되어도 된다. 이 경우, 검지된 트럭을 회피하도록 액추에이터는 제어되어도 된다. 이와 같이, 검지된 물체의 종류에 근거하여, 액추에이터는 제어되어도 된다.

다만, 촬상장치(S6)는, 직접, 컨트롤러(30)와 통신 가능하게 접속되어도 된다. 또, 공간인식장치는 쇼벨(100)의 외부에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 통신장치(T1)를 통하여 공간인식장치가 출력하는 정보를 취득해도 된다. 구체적으로는, 공간인식장치는, 공중촬영용 멀티콥터, 작업현장에 설치된 철탑, 또는 덤프트럭(DT) 등에 장착되어 있어도 된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 주위의 임의의 위치에서 본 화상에 근거하여 넘쳐 나오는 토사의 상태 등을 판정해도 된다.

붐실린더(7)에는 붐로드압센서(S7R) 및 붐보텀압센서(S7B)가 장착되어 있다. 암실린더(8)에는 암로드압센서(S8R) 및 암보텀압센서(S8B)가 장착되어 있다. 버킷실린더(9)에는 버킷로드압센서(S9R) 및 버킷보텀압센서(S9B)가 장착되어 있다. 붐로드압센서(S7R), 붐보텀압센서(S7B), 암로드압센서(S8R), 암보텀압센서(S8B), 버킷로드압센서(S9R) 및 버킷보텀압센서(S9B)는, 집합적으로 "실린더압센서"라고도 칭해진다.

붐로드압센서(S7R)는 붐실린더(7)의 로드측유실의 압력(이하, "붐로드압"이라고 한다.)을 검출하고, 붐보텀압센서(S7B)는 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력(이하, "붐보텀압"이라고 한다.)을 검출한다. 암로드압센서(S8R)는 암실린더(8)의 로드측유실의 압력(이하, "암로드압"이라고 한다.)을 검출하고, 암보텀압센서(S8B)는 암실린더(8)의 보텀측유실의 압력(이하, "암보텀압"이라고 한다.)을 검출한다. 버킷로드압센서(S9R)는 버킷실린더(9)의 로드측유실의 압력(이하, "버킷로드압"이라고 한다.)을 검출하고, 버킷보텀압센서(S9B)는 버킷실린더(9)의 보텀측유실의 압력(이하, "버킷보텀압"이라고 한다.)을 검출한다.

측위장치(PS)는, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 측정한다. 측위장치(PS)는, 예를 들면, GNSS(Global Navigation Satellite System)컴퍼스이며, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 검출하고, 상부선회체(3)의 위치 및 방향에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 측위장치(PS)의 기능 중 상부선회체(3)의 방향을 검출하는 기능은, 상부선회체(3)에 장착된 방위센서에 의하여 대체되어도 된다.

통신장치(T1)는, 기지국을 말단으로 하는 이동체통신망, 위성통신망, 인터넷망 등을 포함하는 소정의 네트워크를 통하여 외부기기와 통신을 행한다. 통신장치(T1)는, 예를 들면, LTE(Long Term Evolution), 4G(4th Generation), 5G(5th Generation) 등의 이동체통신규격에 대응하는 이동체통신모듈이나, 위성통신망에 접속하기 위한 위성통신모듈 등이다.

머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 머신가이던스기능에 관한 쇼벨(100)의 제어를 실행한다. 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 목표시공면과 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 엔드어태치먼트의 작업부위와의 거리 등의 작업정보를, 표시장치(40)나 음성출력장치(43) 등을 통하여, 오퍼레이터에 전달한다. 목표시공면에 관한 데이터는, 예를 들면, 상술한 바와 같이, 기억장치(47)에 미리 기억되어 있다. 목표시공면에 관한 데이터는, 예를 들면, 기준좌표계로 표현되어 있다. 기준좌표계는, 예를 들면, 세계측지계이다. 세계측지계는, 지구의 무게중심에 원점을 두고, X축을 그리니치 자오선과 적도의 교점의 방향으로, Y축을 동경(東經) 90도의 방향으로, 그리고, Z축을 북극의 방향으로 하는 3차원직교 XYZ좌표계이다. 오퍼레이터는, 시공현장의 임의의 점을 기준점으로 정하고, 입력장치(42)를 통하여, 기준점과의 상대적인 위치관계에 의하여 목표시공면을 설정해도 된다. 버킷(6)의 작업부위는, 예를 들면, 버킷(6)의 치선(齒先), 버킷(6)의 배면 등이다. 또, 엔드어태치먼트로서, 버킷(6) 대신에, 예를 들면, 브레이커가 채용되는 경우, 브레이커의 선단부가 작업부위에 상당한다. 머신가이던스부(50)는, 표시장치(40), 음성출력장치(43) 등을 통하여, 작업정보를 오퍼레이터에게 통지하고, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 조작을 가이드한다.

또, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 머신컨트롤기능에 관한 쇼벨(100)의 제어를 실행한다. 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 오퍼레이터가 수동으로 굴삭조작을 행하고 있을 때에, 목표시공면과 버킷(6)의 선단위치가 일치하도록, 붐(4), 암(5), 및, 버킷(6) 중 적어도 하나를 자동적으로 동작시켜도 된다.

머신가이던스부(50)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회상태센서(S5), 촬상장치(S6), 측위장치(PS), 통신장치(T1) 및 입력장치(42) 등으로부터 정보를 취득한다. 그리고, 머신가이던스부(50)는, 예를 들면, 취득한 정보에 근거하여, 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리를 산출하고, 음성출력장치(43)로부터의 음성 및 표시장치(40)에 표시되는 화상에 의하여, 버킷(6)과 목표시공면의 사이의 거리의 정도를 오퍼레이터에게 통지하거나, 어태치먼트의 선단부(구체적으로는, 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위)가 목표시공면에 일치하도록, 어태치먼트의 동작을 자동적으로 제어하거나 한다. 머신가이던스부(50)는, 당해 머신가이던스기능 및 머신컨트롤기능에 관한 상세한 기능구성으로서, 위치산출부(51)와, 거리산출부(52)와, 정보전달부(53)와, 자동제어부(54)와, 선회각도산출부(55)와, 상대각도산출부(56)를 포함한다.

위치산출부(51)는, 소정의 측위대상의 위치를 산출한다. 예를 들면, 위치산출부(51)는, 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위의 기준좌표계에 있어서의 좌표점을 산출한다. 구체적으로는, 위치산출부(51)는, 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각의 부앙각도(붐각도, 암각도, 및 버킷각도)로부터 버킷(6)의 작업부위의 좌표점을 산출한다.

거리산출부(52)는, 2개의 측위대상 간의 거리를 산출한다. 예를 들면, 거리산출부(52)는, 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 버킷(6) 치선이나 배면 등의 작업부위와 목표시공면의 사이의 거리를 산출한다. 또, 거리산출부(52)는, 버킷(6)의 작업부위로서의 배면과 목표시공면의 사이의 각도(상대각도)를 산출해도 된다.

정보전달부(53)는, 표시장치(40)나 음성출력장치(43) 등의 소정의 통지수단을 통하여, 각종 정보를 쇼벨(100)의 오퍼레이터에게 전달(통지)한다. 정보전달부(53)는, 거리산출부(52)에 의하여 산출된 각종 거리 등의 크기(정도)를 쇼벨(100)의 오퍼레이터에게 통지한다. 예를 들면, 표시장치(40)에 의한 시각정보 및 음성출력장치(43)에 의한 청각정보 중 적어도 일방을 이용하여, 버킷(6)의 선단부와 목표시공면의 사이의 거리(의 크기)를 오퍼레이터에게 전달한다. 또, 정보전달부(53)는, 표시장치(40)에 의한 시각정보 및 음성출력장치(43)에 의한 청각정보 중 적어도 일방을 이용하여, 버킷(6)의 작업부위로서의 배면과 목표시공면의 사이의 상대각도(의 크기)를 오퍼레이터에게 전달해도 된다.

구체적으로는, 정보전달부(53)는, 음성출력장치(43)에 의한 단속음을 이용하여, 버킷(6)의 작업부위와 목표시공면의 사이의 거리(예를 들면, 연직거리)의 크기를 오퍼레이터에게 전달한다. 이 경우, 정보전달부(53)는, 연직거리가 작아질수록, 단속음의 간격을 짧게 하고, 연직거리가 커질수록, 단속음의 감각을 길게 해도 된다. 또, 정보전달부(53)는, 연속음을 이용해도 되고, 소리의 높낮이, 강약등을 변화시키면서, 연직거리의 크기의 차이를 나타내도록 해도 된다. 또, 정보전달부(53)는, 버킷(6)의 선단부가 목표시공면보다 낮은 위치가 된, 즉, 목표시공면을 초과해버린 경우, 음성출력장치(43)를 통하여 경보를 발해도 된다. 당해 경보는, 예를 들면, 단속음보다 현저하게 큰 연속음이다.

또, 정보전달부(53)는, 어태치먼트의 선단부, 구체적으로는, 버킷(6)의 작업부위와 목표시공면의 사이의 거리의 크기나 버킷(6)의 배면과 목표시공면의 사이의 상대각도의 크기 등을 작업정보로서 표시장치(40)에 표시시켜도 된다. 표시장치(40)는, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 예를 들면, 촬상장치(S6)로부터 수신한 화상 데이터와 함께, 정보전달부(53)로부터 수신한 작업정보를 표시한다. 정보전달부(53)는, 예를 들면, 아날로그미터의 화상이나 바그래프인디케이터의 화상 등을 이용하여, 연직거리의 크기를 오퍼레이터에게 전달하도록 해도 된다.

자동제어부(54)는, 액추에이터를 자동적으로 동작시킴으로써 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)를 통한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원한다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 후술하는 바와 같이, 복수의 유압액추에이터(구체적으로는, 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 및 버킷실린더(9))에 대응하는 제어밸브(구체적으로는, 제어밸브(173), 제어밸브(175L, 175R), 및 제어밸브(174))에 작용하는 파일럿압을 개별적으로 또한 자동적으로 조정할 수 있다. 이로써, 자동제어부(54)는, 각각의 유압액추에이터를 자동적으로 동작시킬 수 있다. 자동제어부(54)에 의한 머신컨트롤기능에 관한 제어는, 예를 들면, 입력장치(42)에 포함되는 소정의 스위치가 눌린 경우에 실행되어도 된다. 당해 소정의 스위치는, 예를 들면, 머신컨트롤스위치(이하, "MC(Machine Control)스위치")이며, 노브스위치로서 조작장치(26)(예를 들면, 암(5)의 조작에 대응하는 레버장치)의 오퍼레이터에 의한 파지부의 선단에 배치되어 있어도 된다. 이하, MC스위치가 눌려져 있는 경우에, 머신컨트롤기능이 유효하다는 전제로 설명을 진행한다.

예를 들면, 자동제어부(54)는, MC스위치 등이 눌려져 있는 경우, 굴삭작업이나 정형작업을 지원하기 위하여, 암실린더(8)의 동작에 맞추어, 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 일방을 자동적으로 신축시킨다. 구체적으로는, 자동제어부(54)는, 오퍼레이터가 수동으로 암(5)의 접음조작(이하, "암접음조작")을 행하고 있는 경우에, 목표시공면과 버킷(6)의 치선이나 배면 등의 작업부위의 위치가 일치하도록 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 일방을 자동적으로 신축시킨다. 이 경우, 오퍼레이터는, 예를 들면, 암(5)의 조작에 대응하는 레버장치를 암접음조작하는 것만으로, 버킷(6)의 치선 등을 목표시공면에 일치시키면서, 암(5)을 접을 수 있다.

또, 자동제어부(54)는, MC스위치 등이 눌려져 있는 경우, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대(正對)시키기 위하여 선회유압모터(2A)(액추에이터의 일례)를 자동적으로 회전시켜도 된다. 이하, 컨트롤러(30)(자동제어부(54))에 의한 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 제어를 "정대제어"라고 칭한다. 이로써, 오퍼레이터 등은, 소정의 스위치를 누르는 것만으로, 혹은, 당해 스위치가 눌린 상태에서, 선회조작에 대응하는 후술하는 레버장치(26C)를 조작하는 것만으로, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시킬 수 있다. 또, 오퍼레이터는, MC스위치를 누르는 것만으로, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키고 또한 상술한 목표시공면의 굴삭작업 등에 관한 머신컨트롤기능을 개시시킬 수 있다.

예를 들면, 쇼벨(100)의 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하고 있는 상태는, 어태치먼트의 동작에 따라, 어태치먼트의 선단부(예를 들면, 버킷(6)의 작업부위로서의 치선이나 배면 등)를 목표시공면(오르막법면(BS))의 경사방향을 따라 이동시키는 것이 가능한 상태이다. 구체적으로는, 쇼벨(100)의 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하고 있는 상태는, 쇼벨(100)의 선회평면에 연직인 어태치먼트의 가동면(어태치먼트가동면)이, 원통체에 대응하는 목표시공면의 법선을 포함하는 상태(환언하면, 당해 법선을 따르는 상태)이다.

쇼벨(100)의 어태치먼트가동면이 원통체에 대응하는 목표시공면의 법선을 포함하는 상태가 아닌 경우, 어태치먼트의 선단부는, 목표시공면을 경사방향으로 이동시킬 수 없다. 그 때문에, 결과적으로, 쇼벨(100)은, 목표시공면을 적절히 시공할 수 없다. 이것에 대하여, 자동제어부(54)는, 자동적으로 선회유압모터(2A)를 회전시킴으로써, 상부선회체(3)를 정대시킬 수 있다. 이로써, 쇼벨(100)은, 목표시공면을 적절히 시공할 수 있다.

자동제어부(54)는, 정대제어에 있어서, 예를 들면, 버킷(6)의 치선의 좌단의 좌표점과 목표시공면의 사이의 좌단연직거리(이하, 간단히 "좌단연직거리")와, 버킷(6)의 치선의 우단의 좌표점과 목표시공면의 사이의 우단연직거리(이하, 간단히 "우단연직거리")가 동일해진 경우에, 쇼벨이 목표시공면에 정대하고 있다고 판단한다. 또, 자동제어부(54)는, 좌단연직거리와 우단연직거리가 동일해진 경우(즉, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차가 제로가 된 경우)가 아니라, 그 차가 소정 값 이하가 된 경우에, 쇼벨(100)이 목표시공면에 정대하고 있다고 판단해도 된다.

또, 자동제어부(54)는, 정대제어에 있어서, 예를 들면, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차에 근거하여, 선회유압모터(2A)를 동작시켜도 된다. 구체적으로는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌린 상태에서 선회조작에 대응하는 레버장치(26C)가 조작되면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 방향으로 레버장치(26C)가 조작되었는지 아닌지를 판단한다. 예를 들면, 버킷(6)의 치선과 목표시공면(오르막법면(BS))의 사이의 연직거리가 커지는 방향으로 레버장치(26C)가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 정대제어를 실행하지 않는다. 한편, 버킷(6)의 치선과 목표시공면(오르막법면(BS))의 사이의 연직거리가 작아지는 방향으로 선회조작레버가 조작된 경우, 자동제어부(54)는, 정대제어를 실행한다. 그 결과, 자동제어부(54)는, 좌단연직거리와 우단연직거리의 차가 작아지도록 선회유압모터(2A)를 동작시킬 수 있다. 그 후, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 혹은 제로가 되면, 선회유압모터(2A)를 정지시킨다. 또, 자동제어부(54)는, 그 차가 소정 값 이하 혹은 제로가 되는 선회각도를 목표각도로서 설정하고, 그 목표각도와 현재의 선회각도(구체적으로는, 선회상태센서(S5)의 검출신호에 근거하는 검출값)의 각도차가 제로가 되도록, 선회유압모터(2A)의 동작제어를 행해도 된다. 이 경우, 선회각도는, 예를 들면, 기준방향에 대한 상부선회체(3)의 전후축의 각도이다.

다만, 상술한 바와 같이, 선회유압모터(2A) 대신에, 선회용 전동기가 쇼벨(100)에 탑재되는 경우, 자동제어부(54)는, 선회용 전동기(액추에이터의 일례)를 제어대상으로 하여, 정대제어를 행한다.

선회각도산출부(55)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 산출한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 현재의 방향을 특정할 수 있다. 선회각도산출부(55)는, 예를 들면, 측위장치(PS)에 포함되는 GNSS컴퍼스의 출력신호에 근거하여, 기준방향에 대한 상부선회체(3)의 전후축의 각도를 선회각도로서 산출한다. 또, 선회각도산출부(55)는, 선회상태센서(S5)의 검출신호에 근거하여, 선회각도를 산출해도 된다. 또, 시공현장에 기준점이 설정되어 있는 경우, 선회각도산출부(55)는, 선회축에서 기준점을 본 방향을 기준방향으로 해도 된다.

선회각도는, 기준방향에 대한 어태치먼트가동면이 뻗는 방향을 나타낸다. 어태치먼트가동면은, 예를 들면, 어태치먼트를 종단하는 가상평면이며, 선회평면에 수직이 되도록 배치된다. 선회평면은, 예를 들면, 선회축에 수직인 선회 프레임의 저면을 포함하는 가상평면이다. 컨트롤러(30)(머신가이던스부(50))는, 예를 들면, 어태치먼트가동면이 목표시공면의 법선을 포함하고 있다고 판단한 경우에, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대하고 있다고 판단한다.

상대각도산출부(56)는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키기 위하여 필요한 선회각도(상대각도)를 산출한다. 상대각도는, 예를 들면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시켰을 때의 상부선회체(3)의 전후축의 방향과, 상부선회체(3)의 전후축의 현재의 방향의 사이에 형성되는 상대적인 각도이다. 상대각도산출부(56)는, 예를 들면, 기억장치(47)에 기억되어 있는 목표시공면에 관한 데이터와, 선회각도산출부(55)에 의하여 산출된 선회각도에 근거하여, 상대각도를 산출한다.

자동제어부(54)는, MC스위치 등의 소정의 스위치가 눌린 상태에서 선회조작에 대응하는 레버장치(26C)가 조작되면, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 방향으로 선회조작되었는지 아닌지를 판단한다. 자동제어부(54)는, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시키는 방향으로 선회조작되었다고 판단한 경우, 상대각도산출부(56)에 의하여 산출된 상대각도를 목표각도로서 설정한다. 그리고, 자동제어부(54)는, 레버장치(26C)가 조작된 후의 선회각도의 변화가 목표각도에 도달한 경우, 상부선회체(3)가 목표시공면에 정대했다고 판단하여, 선회유압모터(2A)의 움직임을 정지시켜도 된다. 이로써, 자동제어부(54)는, 도 2에 나타내는 구성을 전제로 하여, 상부선회체(3)를 목표시공면에 정대시킬 수 있다. 상기 정대제어의 실시예에서는 목표시공면에 대한 정대제어의 사례를 나타냈지만, 이것에 한정되는 경우는 없다. 예를 들면, 임시보관된 토사를 덤프트럭에 적재할 때의 퍼올림동작에 있어서도, 목표체적에 상당하는 목표궤도(목표굴삭궤도)를 생성하여, 목표굴삭궤도에 대하여 어태치먼트가 서로 마주 보도록 선회동작의 정대제어를 행해도 된다. 이 경우, 퍼올림동작 때마다, 목표굴삭궤도는 변경된다. 이 때문에, 덤프트럭으로의 배토 후는, 새로 변경된 목표굴삭궤도에 대하여 정대제어된다.

또, 선회유압모터(2A)는, 제1 포트(2A1) 및 제2 포트(2A2)를 갖고 있다. 유압센서(21)는, 선회유압모터(2A)의 제1 포트(2A1)의 작동유의 압력을 검출한다. 유압센서(22)는, 선회유압모터(2A)의 제2 포트(2A2)의 작동유의 압력을 검출한다. 유압센서(21, 22)에 의하여 검출된 토출압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

또, 제1 포트(2A1)는, 릴리프밸브(23)를 개재하여 작동유탱크와 접속된다. 릴리프밸브(23)는, 제1 포트(2A1)측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 열려, 제1 포트(2A1)측의 작동유를 작동유탱크에 배출한다. 동일하게, 제2 포트(2A2)는, 릴리프밸브(24)를 개재하여 작동유탱크와 접속된다. 릴리프밸브(24)는, 제2 포트(2A2)측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 열려, 제2 포트(2A2)측의 작동유를 작동유탱크에 배출한다.

[쇼벨의 유압시스템]

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압시스템에 대하여 설명한다.

도 3은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.

다만, 도 3에 있어서, 기계적 동력라인, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계는, 도 2 등의 경우와 동일하게, 각각, 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타나 있다.

당해 유압회로에 의하여 실현되는 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14L, 14R)의 각각으로부터, 센터바이패스유로(C1L, C1R), 패럴렐유로(C2L, C2R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.

센터바이패스유로(C1L)는, 메인펌프(14L)를 기점으로 하여, 컨트롤밸브(17) 내에 배치되는 제어밸브(171, 173, 175L, 176L)를 순서대로 통과하여, 작동유탱크에 도달한다.

센터바이패스유로(C1R)는, 메인펌프(14R)를 기점으로 하여, 컨트롤밸브(17) 내에 배치되는 제어밸브(172, 174, 175R, 176R)를 순서대로 통과하여, 작동유탱크에 도달한다.

제어밸브(171)는, 메인펌프(14L)로부터 토출되는 작동유를 주행유압모터(1L)로 공급하고, 또한 주행유압모터(1L)가 토출하는 작동유를 작동유탱크에 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(172)는, 메인펌프(14R)로부터 토출되는 작동유를 주행유압모터(1R)로 공급하고, 또한 주행유압모터(1R)가 토출하는 작동유를 작동유탱크에 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(173)는, 메인펌프(14L)로부터 토출되는 작동유를 선회유압모터(2A)로 공급하고, 또한 선회유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크에 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(174)는, 메인펌프(14R)로부터 토출되는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(175L, 175R)는, 각각, 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출시키는 스풀밸브이다.

제어밸브(176L, 176R)는, 메인펌프(14L, 14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출시킨다.

제어밸브(171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, 176R)는, 각각, 파일럿포트에 작용하는 파일럿압에 따라, 유압액추에이터에 급배(給排)되는 작동유의 유량을 조정하거나, 흐르는 방향을 전환하거나 한다.

패럴렐유로(C2L)는, 센터바이패스유로(C1L)와 병렬적으로, 제어밸브(171, 173, 175L, 176L)에 메인펌프(14L)의 작동유를 공급한다. 구체적으로는, 패럴렐유로(C2L)는, 제어밸브(171)의 상류측에서 센터바이패스유로(C1L)로부터 분기되고, 제어밸브(171, 173, 175L, 176R)의 각각에 병렬하여 메인펌프(14L)의 작동유를 공급 가능하게 구성된다. 이로써, 패럴렐유로(C2L)는, 제어밸브(171, 173, 175L) 중 어느 하나에 의하여 센터바이패스유로(C1L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.

패럴렐유로(C2R)는, 센터바이패스유로(C1R)와 병렬적으로, 제어밸브(172, 174, 175R, 176R)에 메인펌프(14R)의 작동유를 공급한다. 구체적으로는, 패럴렐유로(C2R)는, 제어밸브(172)의 상류측에서 센터바이패스유로(C1R)로부터 분기되고, 제어밸브(172, 174, 175R, 176R)의 각각에 병렬하여 메인펌프(14R)의 작동유를 공급 가능하게 구성된다. 패럴렐유로(C2R)는, 제어밸브(172, 174, 175R) 중 어느 하나에 의하여 센터바이패스유로(C1R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.

레귤레이터(13L, 13R)는, 각각, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에서, 메인펌프(14L, 14R)의 사판의 경전각을 조절함으로써, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 조절한다.

토출압센서(28L)는, 메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출된 토출압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출압에 따라, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어할 수 있다.

센터바이패스유로(C1L, C1R)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L, 176R)의 각각과 작동유탱크의 사이에는, 스로틀(18L, 18R)이 마련된다. 이로써, 메인펌프(14L, 14R)에 의하여 토출된 작동유의 흐름은, 스로틀(18L, 18R)로 제한된다. 그리고, 스로틀(18L, 18R)은, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다.

제어압센서(19L, 19R)는, 제어압을 검출하고, 검출된 제어압에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

컨트롤러(30)는, 토출압센서(28L, 28R)에 의하여 검출되는 메인펌프(14L, 14R)의 토출압에 따라, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어하여, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 조절해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라, 레귤레이터(13L)를 제어하고, 메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 토출량을 감소시켜도 된다. 레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14L, 14R)의 흡수마력이 엔진(11)의 출력마력을 초과하지 않도록, 메인펌프(14L, 14R)의 전마력제어를 행할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 제어압센서(19L, 19R)에 의하여 검출되는 제어압에 따라, 레귤레이터(13L, 13R)를 제어함으로써, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 조절해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 제어압이 클수록 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 감소시키고, 제어압이 작을수록 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 증대시킨다.

구체적으로는, 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 어느 것도 조작되고 있지 않은 대기상태(도 3에 나타내는 상태)인 경우, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유는, 센터바이패스유로(C1L, C1R)를 통과하여 스로틀(18L, 18R)에 도달한다. 그리고, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유의 흐름은, 스로틀(18L, 18R)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출된 작동유가 센터바이패스유로(C1L, C1R)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다.

한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작장치(26)를 통하여 조작된 경우, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터에 흘러 든다. 그리고, 메인펌프(14L, 14R)로부터 토출되는 작동유의 흐름은, 스로틀(18L, 18R)에 이르는 양을 감소 혹은 소실시켜, 스로틀(18L, 18R)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14L, 14R)의 토출량을 증대시키고, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터를 확실히 구동시킬 수 있다.

[쇼벨의 머신컨트롤기능에 관한 구성의 상세]

다음으로, 도 4a~도 4c를 참조하여, 쇼벨(100)의 머신컨트롤기능에 관한 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 4a~도 4c는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압시스템 중 조작계에 관한 구성부분의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 4a는, 붐실린더(7)를 유압제어하는 제어밸브(175L, 175R)에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다. 또, 도 4b는, 버킷실린더(9)를 유압제어하는 제어밸브(174)에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다. 또, 도 4c는, 선회유압모터(2A)를 유압제어하는 제어밸브(173)에 파일럿압을 작용시키는 파일럿회로의 일례를 나타내는 도이다.

또, 예를 들면, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 레버장치(26A)는, 오퍼레이터 등이 붐(4)에 대응하는 붐실린더(7)를 조작하기 위하여 이용된다. 레버장치(26A)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 그 조작내용에 따른 파일럿압을 2차측에 출력한다.

셔틀밸브(32AL)는, 2개의 입구포트가, 각각, 붐(4)의 상승방향의 조작(이하, "붐상승조작")에 대응하는 레버장치(26A)의 2차측의 파일럿라인과, 비례밸브(31AL)의 2차측의 파일럿라인에 접속되고, 출구포트가, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 접속된다.

셔틀밸브(32AR)는, 2개의 입구포트가, 각각, 붐(4)의 하강방향의 조작(이하, "붐하강조작")에 대응하는 레버장치(26A)의 2차측의 파일럿라인과, 비례밸브(31AR)의 2차측의 파일럿라인에 접속되고, 출구포트가, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 접속된다.

즉, 레버장치(26A)는, 셔틀밸브(32AL, 32AR)를 통하여, 조작내용(예를 들면, 조작방향 및 조작량)에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L, 175R)의 파일럿포트에 작용시킨다. 구체적으로는, 레버장치(26A)는, 붐상승조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32AL)의 일방의 입구포트에 출력하고, 셔틀밸브(32AL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 레버장치(26A)는, 붐하강조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32AR)의 일방의 입구포트에 출력하고, 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 작용시킨다.

비례밸브(31AL)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31AL)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32AL)의 타방의 입구포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31AL)는, 셔틀밸브(32AL)를 개재하여, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31AR)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32AR)의 타방의 입구포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31AR)는, 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

즉, 비례밸브(31AL, 31AR)는, 레버장치(26A)의 조작상태에 관계없이, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

비례밸브(33AL)는, 비례밸브(31AL)와 동일하게, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33AL)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32AL)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33AL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후에, 셔틀밸브(32AL)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

동일하게, 비례밸브(33AR)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33AR)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32AR)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후에, 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

조작압센서(29A)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26A)에 대한 조작내용을 압력(조작압)의 형태로 검출하고, 검출된 압력에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 레버장치(26A)에 대한 조작내용을 파악할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26A)에 대한 붐상승조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측의 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26A)에 대한 붐하강조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 붐(4)의 상승하강의 동작을 자동제어할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 특정 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 그 특정 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터의 동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다.

비례밸브(33AL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 레버장치(26A), 비례밸브(33AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 감압한다. 비례밸브(33AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 레버장치(26A), 비례밸브(33AR), 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 감압한다. 비례밸브(33AL, 33AR)는, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 필요에 따라, 제어밸브(175)의 상승측의 파일럿포트(제어밸브(175L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트)에 작용하는 파일럿압을 감압하고, 붐(4)의 접음동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다. 조작자에 의한 붐하강조작이 행해지고 있을 때에 붐(4)의 하강동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.

혹은, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 필요에 따라, 비례밸브(31AR)를 제어하고, 제어밸브(175)의 상승측의 파일럿포트의 반대측에 있는, 제어밸브(175)의 하강측의 파일럿포트(제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트)에 작용하는 파일럿압을 증대시키고, 제어밸브(175)를 강제적으로 중립위치로 되돌림으로써, 붐(4)의 상승동작을 강제적으로 정지시켜도 된다. 이 경우, 비례밸브(33AL)는 생략되어도 된다. 조작자에 의한 붐하강조작이 행해지고 있는 경우에 붐(4)의 하강동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다. 즉, 비례밸브(33AL, 33AR)는 생략되어도 된다.

도 4b에 나타내는 바와 같이, 레버장치(26B)는, 오퍼레이터 등이 버킷(6)에 대응하는 버킷실린더(9)를 조작하기 위하여 이용된다. 레버장치(26B)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 그 조작내용에 따른 파일럿압을 2차측에 출력한다.

셔틀밸브(32BL)는, 2개의 입구포트가, 각각, 버킷(6)의 접음방향의 조작(이하, "버킷접음조작")에 대응하는 레버장치(26B)의 2차측의 파일럿라인과, 비례밸브(31BL)의 2차측의 파일럿라인에 접속되고, 출구포트가, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 접속된다.

셔틀밸브(32BR)는, 2개의 입구포트가, 각각, 버킷(6)의 펼침방향의 조작(이하, "버킷펼침조작")에 대응하는 레버장치(26B)의 2차측의 파일럿라인과, 비례밸브(31BR)의 2차측의 파일럿라인에 접속되고, 출구포트가, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 접속된다.

즉, 레버장치(26B)는, 셔틀밸브(32BL, 32BR)를 통하여, 조작내용에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 구체적으로는, 레버장치(26B)는, 버킷접음조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32BL)의 일방의 입구포트에 출력하고, 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 레버장치(26B)는, 버킷펼침조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32BR)의 일방의 입구포트에 출력하고, 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 작용시킨다.

비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31BL)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32BL)의 타방의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31BL)는, 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31BR)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32BR)의 타방의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31BR)는, 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

즉, 비례밸브(31BL, 31BR)는, 레버장치(26B)의 조작상태에 관계없이, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

비례밸브(33BL)는, 비례밸브(31BL)와 동일하게, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33BL)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32BL)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33BL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후에, 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

동일하게, 비례밸브(33BR)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33BR)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32BR)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후에, 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

조작압센서(29B)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26B)에 대한 조작내용을 압력(조작압)의 형태로 검출하고, 검출된 압력에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 레버장치(26B)의 조작내용을 파악할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26B)에 대한 버킷접음조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26B)에 대한 버킷펼침조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)의 펼침접음동작을 자동제어할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 특정 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 그 특정 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터의 동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다.

다만, 조작자에 의한 버킷접음조작 또는 버킷펼침조작이 행해지고 있는 경우에 버킷(6)의 동작을 강제적으로 정지시키는 비례밸브(33BL, 33BR)의 조작은, 조작자에 의한 붐상승조작 또는 붐하강조작이 행해지고 있는 경우에 붐(4)의 동작을 강제적으로 정지시키는 비례밸브(33AL, 33AR)의 조작과 동일하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 비례밸브(33BL, 33BR)는, 비례밸브(33AL, 33AR)와 동일하게, 생략되어도 된다.

또, 예를 들면, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 레버장치(26C)는, 오퍼레이터 등이 상부선회체(3)(선회기구(2))에 대응하는 선회유압모터(2A)를 조작하기 위하여 이용된다. 레버장치(26C)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 그 조작내용에 따른 파일럿압을 2차측에 출력한다.

셔틀밸브(32CL)는, 2개의 입구포트가, 각각, 상부선회체(3)의 좌방향의 선회조작(이하, "좌선회조작")에 대응하는 레버장치(26C)의 2차측의 파일럿라인과, 비례밸브(31CL)의 2차측의 파일럿라인에 접속되고, 출구포트가, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 접속된다.

셔틀밸브(32CR)는, 2개의 입구포트가, 각각, 상부선회체(3)의 우방향의 선회조작(이하, "우선회조작")에 대응하는 레버장치(26C)의 2차측의 파일럿라인과, 비례밸브(31CR)의 2차측의 파일럿라인에 접속되고, 출구포트가, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 접속된다.

즉, 레버장치(26C)는, 셔틀밸브(32CL, 32CR)를 통하여, 좌우방향으로의 조작내용에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 구체적으로는, 레버장치(26C)는, 좌선회조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32CL)의 일방의 입구포트에 출력하고, 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 레버장치(26C)는, 우선회조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32CR)의 일방의 입구포트에 출력하고, 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용시킨다.

비례밸브(31CL)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31CL)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32CL)의 타방의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31CL)는, 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

비례밸브(31CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어전류에 따라 동작한다. 구체적으로는, 비례밸브(31CR)는, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 이용하여, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따른 파일럿압을 셔틀밸브(32CR)의 타방의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31CR)는, 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

즉, 비례밸브(31CL, 31CR)는, 레버장치(26C)의 조작상태에 관계없이, 제어밸브(173)을 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록, 2차측에 출력하는 파일럿압을 조정할 수 있다.

비례밸브(33CL)는, 비례밸브(31CL)와 동일하게, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33CL)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32CL)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33CL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후에, 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

동일하게, 비례밸브(33CR)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33CR)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32CR)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후에, 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

조작압센서(29C)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26C)에 대한 조작상태를 압력으로서 검출하고, 검출된 압력에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 레버장치(26C)에 대한 좌우방향으로의 조작내용을 파악할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26C)에 대한 좌선회조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의한 레버장치(26C)에 대한 우선회조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)로부터 토출되는 작동유를, 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 공급시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 좌우방향으로의 선회동작을 자동제어할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 특정 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 그 특정 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터의 동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다.

다만, 조작자에 의한 선회조작이 행해지고 있는 경우에 상부선회체(3)의 동작을 강제적으로 정지시키는 비례밸브(33CL, 33CR)의 조작은, 조작자에 의한 붐상승조작 또는 붐하강조작이 행해지고 있는 경우에 붐(4)의 동작을 강제적으로 정지시키는 비례밸브(33AL, 33AR)의 조작과 동일하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 비례밸브(33CL, 33CR)는, 비례밸브(33AL, 33AR)와 동일하게, 생략되어도 된다.

다만, 쇼벨(100)은, 또한, 암(5)을 자동적으로 펼치고 접는 구성, 및, 하부주행체(1)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 유압시스템 중, 암실린더(8)의 조작계에 관한 구성부분, 주행유압모터(1L)의 조작계에 관한 구성부분, 및, 주행유압모터(1R)의 조작에 관한 구성부분은, 붐실린더(7)의 조작계에 관한 구성부분 등(도 4a~도 4c)과 동일하게 구성되어도 된다.

[쇼벨의 토사중량검출기능에 관한 구성의 상세]

다음으로, 도 5를 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 토사중량검출기능에 관한 구성의 상세에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100) 중 토사중량검출기능에 관한 구성부분의 일례를 개략적으로 나타내는 도이다.

도 3에서 전술한 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)으로 굴삭한 토사의 중량(토사중량)을 검출하는 기능에 관한 기능부로서, 토사중량처리부(60)를 포함한다.

토사중량처리부(60)는, 중량산출부(61)와, 최대적재량검출부(62)와, 적재량산출부(63)와, 잔적재량산출부(64)와, 무게중심산출부(65)를 갖는다.

여기에서, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)에 의한 덤프트럭으로의 토사(적재물)의 적재작업의 동작의 일례에 대하여 설명한다.

먼저, 쇼벨(100)은, 굴삭위치에 있어서, 어태치먼트를 제어하여 버킷(6)에 의하여 토사를 굴삭한다(굴삭동작). 다음으로, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)를 선회시켜, 버킷(6)을 굴삭위치로부터 배토위치로 이동한다(선회동작). 배토위치의 하방에는, 덤프트럭의 짐받이가 배치되어 있다. 다음으로, 쇼벨(100)은, 배토위치에 있어서, 어태치먼트를 제어하여 버킷(6) 내의 토사를 배토함으로써, 버킷(6) 내의 토사를 덤프트럭의 짐받이로 적재한다(배토동작). 다음으로, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)를 선회시켜, 버킷(6)을 배토위치로부터 굴삭위치로 이동한다(선회동작). 이들 동작을 반복함으로써, 쇼벨(100)은, 굴삭한 토사를 덤프트럭의 짐받이로 적재한다.

중량산출부(61)는, 버킷(6) 내의 토사(적재물)의 중량을 산출한다. 중량산출부(61)는, 붐실린더(7)의 추력에 근거하여 토사중량을 산출한다. 예를 들면, 중량산출부(61)는, 붐실린더(7)의 추력과, 상부선회체(3)와 붐(4)을 연결하는 핀으로부터 토사무게중심까지의 거리와, 상부선회체(3)와 붐(4)을 연결하는 핀둘레의 모멘트의 식에 근거하여 토사중량을 산출한다.

최대적재량검출부(62)는, 토사를 적재하는 대상의 덤프트럭의 최대적재량을 검출한다. 예를 들면, 최대적재량검출부(62)는, 촬상장치(S6)로 촬상된 화상에 근거하여, 토사를 적재하는 대상의 덤프트럭을 특정한다. "촬상장치(S6)로 촬상된 화상에 근거하여"는, 예를 들면, 촬상장치(S6)가 촬상한 화상에 하나 또는 복수의 화상처리를 실시함으로써 얻어지는 정보를 이용하는 것을 의미한다. 다음으로, 최대적재량검출부(62)는, 특정된 덤프트럭의 화상에 근거하여, 덤프트럭의 최대적재량을 검출한다. 예를 들면, 최대적재량검출부(62)는, 특정된 덤프트럭의 화상에 근거하여, 덤프트럭의 차종(사이즈 등)을 판정한다. 최대적재량검출부(62)는, 차종과 최대적재량을 대응시킨 테이블을 갖고 있으며, 화상으로부터 판정한 차종 및 테이블에 근거하여, 덤프트럭의 최대적재량을 구한다. 다만, 입력장치(42)에 의하여 덤프트럭의 최대적재량, 차종 등이 입력되고, 최대적재량검출부(62)는, 입력장치(42)의 입력 정보에 근거하여, 덤프트럭의 최대적재량을 구해도 된다.

적재량산출부(63)는, 덤프트럭에 적재된 토사의 중량을 산출한다. 즉, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭의 짐받이에 배토될 때마다, 적재량산출부(63)는, 중량산출부(61)로 산출된 버킷(6) 내의 토사의 중량을 가산하여, 덤프트럭의 짐받이에 적재된 토사의 중량의 합계인 적재량(합계중량)을 산출한다. 다만, 토사를 적재하는 대상의 덤프트럭이 새로운 덤프트럭이 된 경우에는, 적재량은 리셋된다.

잔적재량산출부(64)는, 최대적재량검출부(62)로 검출한 덤프트럭의 최대적재량과, 적재량산출부(63)로 산출한 현재의 적재량의 차를 잔적재량으로서 산출한다. 잔적재량이란, 덤프트럭에 적재 가능한 토사의 나머지의 중량이다.

무게중심산출부(65)는, 버킷(6) 내의 토사(적재물)의 무게중심을 산출한다. 다만, 토사의 무게중심의 산출방법에 대해서는, 후술한다.

표시장치(40)에는, 중량산출부(61)로 산출된 버킷(6) 내의 토사의 중량, 최대적재량검출부(62)로 검출된 덤프트럭의 최대적재량, 적재량산출부(63)로 산출된 덤프트럭의 적재량(짐받이에 적재된 토사의 중량의 합계), 잔적재량산출부(64)로 산출된 덤프트럭의 잔적재량(적재 가능한 토사의 나머지의 중량)이 표시되어도 된다.

다만, 적재량이 최대적재량을 초과한 경우, 표시장치(40)에 경고가 나오도록 구성되어 있어도 된다. 또, 산출된 버킷(6) 내의 토사의 중량이 잔적재량을 초과하는 경우, 표시장치(40)에 경고가 나오도록 구성되어 있어도 된다. 다만, 경고는, 표시장치(40)에 표시되는 경우에 한정되지 않고, 음성출력장치(43)에 의한 음성출력이어도 된다. 이로써, 덤프트럭의 최대적재량을 초과하여 토사가 적재되는 것을 방지할 수 있다.

여기에서, 도 6을 참조하여, 표시장치(40)에 표시되는 메인화면(41V)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 6의 메인화면(41V)에 표시되는 정보는, 예를 들면, 버킷(6) 내의 토사의 중량(현중량), 덤프트럭의 적재량(누적중량), 덤프트럭의 잔적재량(잔중량), 및 최대적재량(최대적재중량) 등에 관한 정보를 포함한다.

메인화면(41V)은, 일시표시영역(41a), 주행모드표시영역(41b), 어태치먼트표시영역(41c), 연비표시영역(41d), 엔진제어상태표시영역(41e), 엔진가동시간표시영역(41f), 냉각수온표시영역(41g), 연료잔량표시영역(41h), 회전수모드표시영역(41i), 요소수잔량표시영역(41j), 작동유온표시영역(41k), 카메라화상표시영역(41m), 현중량표시영역(41p), 누적중량표시영역(41q), 잔중량표시영역(41s), 및 최대적재중량표시영역(41t)을 포함한다.

주행모드표시영역(41b), 어태치먼트표시영역(41c), 엔진제어상태표시영역(41e), 및 회전수모드표시영역(41i)은, 쇼벨(100)의 설정상태에 관한 정보인 설정상태정보를 표시하는 영역이다. 연비표시영역(41d), 엔진가동시간표시영역(41f), 냉각수온표시영역(41g), 연료잔량표시영역(41h), 요소수잔량표시영역(41j), 작동유온표시영역(41k), 현중량표시영역(41p) 및 누적중량표시영역(41q)은, 쇼벨(100)의 가동상태에 관한 정보인 가동상태정보를 표시하는 영역이다.

구체적으로는, 일시표시영역(41a)은, 현재의 일시를 표시하는 영역이다. 주행모드표시영역(41b)은, 현재의 주행모드를 표시하는 영역이다. 어태치먼트표시영역(41c)은, 현재 장착되어 있는 엔드어태치먼트를 나타내는 화상을 표시하는 영역이다. 도 6은, 버킷(6)을 나타내는 화상이 표시된 상태를 나타내고 있다.

연비표시영역(41d)은, 컨트롤러(30)에 의하여 산출된 연비정보를 표시하는 영역이다. 연비표시영역(41d)은, 생애(生涯)평균연비 또는 구간평균연비를 표시하는 평균연비표시영역(41d1), 순간연비를 표시하는 순간연비표시영역(41d2)을 포함한다.

엔진제어상태표시영역(41e)은, 엔진(11)의 제어상태를 표시하는 영역이다. 엔진가동시간표시영역(41f)은, 엔진(11)의 누적가동시간을 표시하는 영역이다. 냉각수온표시영역(41g)은, 현재의 엔진냉각수의 온도상태를 표시하는 영역이다. 연료잔량표시영역(41h)은, 연료탱크에 저장되어 있는 연료의 잔량상태를 표시하는 영역이다. 회전수모드표시영역(41i)은, 엔진회전수조절다이얼에 의하여 설정된 현재의 회전수모드를 표시하는 영역이다. 요소수잔량표시영역(41j)은, 요소수탱크에 저장되어 있는 요소수의 잔량상태를 표시하는 영역이다. 작동유온표시영역(41k)은, 작동유탱크 내의 작동유의 온도상태를 표시하는 영역이다.

카메라화상표시영역(41m)은, 공간인식장치로서의 촬상장치(S6)가 촬상한 화상을 표시하는 영역이다. 도 6의 예에서는, 카메라화상표시영역(41m)은, 카메라(S6B)가 촬상한 화상을 표시하고 있다. 카메라(S6B)가 촬상한 화상은, 쇼벨(100)의 후방의 공간을 비추는 후방화상이며, 카운터웨이트의 화상(3a)을 포함한다.

현중량표시영역(41p)은, 버킷(6) 내의 토사의 중량(현중량)을 표시하는 영역이다. 도 6은, 현중량이 550kg인 것을 나타내고 있다.

누적중량표시영역(41q)은, 덤프트럭의 적재량(누적중량)을 표시하는 영역이다. 도 6은, 누적중량이 9500kg인 것을 나타내고 있다.

누적중량은, 적재대상의 덤프트럭이 교체될 때마다 리셋된다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭의 교체를 자동적으로 인식하여 누적중량을 자동적으로 리셋하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 촬상장치(S6)가 촬상한 화상을 이용하여 덤프트럭의 교체를 인식한다. 컨트롤러(30)는, 통신장치를 이용하여 덤프트럭의 교체를 인식해도 된다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 리셋버튼이 눌렸을 때에 누적중량을 리셋해도 된다. 리셋버튼은, 소프트웨어버튼이어도 되고, 입력장치(42), 좌조작레버, 또는 우조작레버 등에 배치되는 하드웨어버튼이어도 된다.

이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 덤프트럭의 최대적재중량을 초과하여, 덤프트럭의 짐받이에 토사 등의 적재물이 적재되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 최대적재중량을 초과하여 적재물이 적재되어 있는 것이 트럭스케일에서의 중량측정에 의하여 검지되면, 덤프트럭의 운전자는, 적재야드로 되돌아가, 짐받이에 적재된 적재물의 일부를 내리는 작업을 행할 필요가 있다. 쇼벨(100)은, 이와 같은 적재중량의 조정작업의 발생을 방지할 수 있다.

소정의 기간은, 예를 들면, 1일의 작업을 개시하는 시각부터 1일의 작업을 종료하는 시각까지의 기간이어도 된다. 1일의 작업에 의하여 운반된 적재물의 총중량을 조작자 또는 관리자가 용이하게 인식할 수 있도록 하기 위함이다.

또, 컨트롤러(30)는, 촬상장치(S6)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭의 짐받이에 적재된 것을 인식하고 나서, 현중량을 적산하도록 구성되어 있어도 된다. 덤프트럭의 짐받이 이외의 장소로 옮겨진 토사가 덤프트럭에 적재된 토사로서 적산되어 버리는 것을 방지하기 위함이다.

컨트롤러(30)는, 어태치먼트의 자세에 근거하여, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭의 짐받이에 적재되었는지 아닌지를 판정해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 버킷(6)의 높이가 소정 값(예를 들면, 덤프트럭의 짐받이의 높이)을 초과하고 또한 버킷(6)이 펼쳐진 경우에, 토사가 덤프트럭의 짐받이에 적재되었다고 판정해도 된다.

잔중량표시영역(41s)은, 잔중량을 표시하는 영역이다. 최대적재중량표시영역(41t)은, 최대적재중량을 표시하는 영역이다. 도 6은, 누적중량이 9500kg이고, 잔중량이 500kg이며, 또한, 최대적재중량이 10000kg인 것을 나타내고 있다. 단, 표시장치(40)는, 잔중량을 표시시키지 않고 최대적재중량을 표시시켜도 된다.

메시지표시영역(41m1)에는, 메시지가 표시된다. 예를 들면, 누적중량이 최대적재중량을 초과한 경우에 메시지가 표시된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에게 하역작업을 촉구할 수 있으며, 덤프트럭의 과적재를 방지할 수 있다.

[중량산출부(61)에 있어서의 토사중량산출방법]

다음으로, 도 5를 참조하면서, 도 7a 및 도 7b를 이용하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 중량산출부(61)에 있어서의 버킷(6) 내의 토사(적재물)의 중량을 산출하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7a 및 도 7b는, 토사중량의 산출에 관한 파라미터를 설명하는 모식도이다. 도 7a는 쇼벨(100)을 나타내고, 도 7b는 버킷(6) 부근을 나타낸다. 다만, 이하의 설명에 있어서, 후술하는 핀(P1)과 버킷무게중심(G3) 및 토사무게중심(Gs)이 수평선(L1) 상에 배치되어 있는 것으로 하여 설명한다.

여기에서, 상부선회체(3)와 붐(4)을 연결하는 핀을 P1로 한다. 상부선회체(3)와 붐실린더(7)를 연결하는 핀을 P2로 한다. 붐(4)과 붐실린더(7)를 연결하는 핀을 P3으로 한다. 붐(4)과 암실린더(8)를 연결하는 핀을 P4로 한다. 암(5)과 암실린더(8)를 연결하는 핀을 P5로 한다. 붐(4)과 암(5)을 연결하는 핀을 P6으로 한다. 암(5)과 버킷(6)을 연결하는 핀을 P7로 한다. 또, 붐(4)의 무게중심을 G1로 한다. 암(5)의 무게중심을 G2로 한다. 버킷(6)의 무게중심을 G3으로 한다. 버킷(6)에 적재된 토사(적재물)의 무게중심을 Gs로 한다. 기준선(L2)은, 핀(P7)을 통과하여 버킷(6)의 개구면과 평행한 선으로 한다. 또, 핀(P1)과 붐(4)의 무게중심(G1)의 거리를 D1로 한다. 핀(P1)과 암(5)의 무게중심(G2)의 거리를 D2로 한다. 핀(P1)과 버킷(6)의 무게중심(G3)의 거리를 D3으로 한다. 핀(P1)과 토사의 무게중심(Gs)의 거리를 Ds로 한다. 핀(P2)과 핀(P3)을 연결하는 직선과, 핀(P1)의 거리를 Dc로 한다. 또, 붐실린더(7)의 실린더압에 의한 힘을 Fb로 한다. 또, 붐중량(붐(4)의 자중(自重)에 의한 중력) 중, 핀(P1)과 붐무게중심(G1)을 연결하는 직선에 대하여 수직방향의 수직성분을 W1a로 한다. 암중량(암(5)의 자중에 의한 중력) 중, 핀(P1)과 암무게중심(G2)을 연결하는 직선에 대하여 수직방향의 수직성분을 W2a로 한다. 버킷(6)의 중량을 W6으로 하고, 버킷(6)에 적재된 토사(적재물)의 중량을 Ws로 한다.

도 7a에 나타내는 바와 같이, 핀(P7)의 위치는, 붐각도 및 암각도에 의하여 산출된다. 즉, 핀(P7)의 위치는, 붐각도센서(S1) 및 암각도센서(S2)의 검출값에 근거하여 산출할 수 있다.

또, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 핀(P7)과 버킷무게중심(G3)의 위치관계(버킷(6)의 기준선(L2)과, 핀(P7)과 버킷무게중심(G3)을 연결하는 직선의 각도(θ4). 핀(P7)과 버킷무게중심(G3)의 거리(D4).)는, 기정값이다. 또, 핀(P7)과 토사무게중심(Gs)의 위치관계(버킷(6)의 기준선(L2)과, 핀(P7)과 토사무게중심(Gs)을 연결하는 직선의 각도(θ5). 핀(P7)과 토사무게중심(Gs)의 거리(D5).)는, 예를 들면, 실험적으로 미리 구하여 컨트롤러(30)에 기억시켜 둔다. 즉, 버킷각도센서(S3)에 근거하여, 토사무게중심(Gs)과 버킷무게중심(G3)을 추정할 수 있다.

즉, 무게중심산출부(65)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)의 검출값에 근거하여, 토사무게중심(Gs)을 추정할 수 있다.

다음으로, 핀(P1)둘레의 각 모멘트와 붐실린더(7)의 균형식은, 이하의 식 (A1)로 나타낼 수 있다.

WsDs+W1aD1+W2aD2+W3D3=FbDc …(A1)

식 (A1)을 토사중량(Ws)에 대하여 전개하면, 이하의 식 (A2)로 나타낼 수 있다.

Ws=(FbDc-(W1aD1+W2aD2+W3D3))/Ds …(A2)

여기에서, 붐실린더(7)의 실린더압에 의한 힘 Fb는, 붐로드압센서(S7R) 및 붐보텀압센서(S7B) 중 적어도 하나의 검출값으로부터 산출된다. 거리(Dc) 및 붐중량의 수직성분(W1a)은, 붐각도센서(S1)의 검출값으로부터 산출된다. 암중량의 수직성분(W2a) 및 거리(D2)는, 붐각도센서(S1) 및 암각도센서(S2)의 각각의 검출값으로부터 산출된다. 거리(D1) 및 버킷중량(W3)(버킷(6)의 자중에 의한 중력)은 이미 알려진 값이다. 또, 토사무게중심(Gs)과 버킷무게중심(G3)을 추정한 것에 의하여, 거리(Ds), 거리(D3)도 추정된다.

따라서, 토사중량(Ws)은, 붐실린더(7)의 실린더압의 검출값(붐로드압센서(S7R), 붐보텀압센서(S7B)의 검출값), 붐각도(붐각도센서(S1)의 검출값) 및 암각도(암각도센서(S2)의 검출값)에 근거하여 산출할 수 있다. 이로써, 중량산출부(61)는, 무게중심산출부(65)로 추정한 토사무게중심(Gs)에 근거하여 토사중량(Ws)을 산출할 수 있다.

다만, 쇼벨(100)이 규정동작 시인지 아닌지는, 버킷실린더(9)의 파일럿압의 검출값에 근거하여, 어태치먼트의 자세를 추정하여, 판정할 수 있다.

다만, 규정동작 시에 있어서의 버킷(6)의 자세는, 버킷(6)의 개구면이 수평인 것으로 간주하여, 토사무게중심을 추정하고, 토사중량을 산출하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전방을 촬상하는 카메라(S6F)로 버킷(6)을 촬상하고, 그 화상에 근거하여, 버킷(6)의 자세를 추정해도 된다. 또, 카메라(S6F)로 버킷(6)을 촬상하고, 그 화상에 근거하여, 버킷(6)의 개구면이 수평이라고 판정한 경우에 토사무게중심의 추정 및 토사중량의 산출을 행해도 된다.

다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여, 적재작업 시에 컨트롤러(30)가 덤프트럭(DT)에 적재된 토사의 중량을 산출하며 또한 표시하는 기능에 대하여 설명한다. 도 8 및 도 9는, 쇼벨(100)에 의한 덤프트럭(DT)으로의 토사 등의 적재가 행해지고 있는 작업현장의 모습의 일례를 나타낸다. 구체적으로는, 도 8은 작업현장의 상면도이다. 도 9는, 도 8의 화살표(AR1)로 나타내는 방향에서 작업현장을 보았을 때의 도이다. 도 9에서는, 명료화를 위하여, 쇼벨(100)(버킷(6)을 제외한다.)의 도시가 생략되어 있다. 또, 도 8에 있어서, 실선으로 그려진 쇼벨(100)은 굴삭동작이 종료되었을 때의 쇼벨(100)의 상태를 나타내고, 파선으로 그려진 쇼벨(100)은 복합동작 중의 쇼벨(100)의 상태를 나타내며, 일점쇄선으로 그려진 쇼벨(100)은 배토동작이 개시되기 전의 쇼벨(100)의 상태를 나타낸다. 동일하게, 도 9에 있어서, 실선으로 그려진 버킷(6A)은 굴삭동작이 종료되었을 때의 버킷(6)의 상태를 나타내고, 파선으로 그려진 버킷(6B)은 복합동작 중의 버킷(6)의 상태를 나타내며, 일점쇄선으로 그려진 버킷(6C)은 배토동작이 개시되기 전의 버킷(6)의 상태를 나타낸다. 또, 도 8 및 도 9에 있어서의 굵은 파선은, 버킷(6)의 배면에 있는 소정 점이 그리는 궤적을 나타낸다.

컨트롤러(30)는, 굴삭동작이 종료되었을 때에, 버킷(6) 내의 토사의 중량(토사중량)을 산출한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)에 있어서의 토사중량처리부(60)의 중량산출부(61)가 토사중량을 산출한다. 중량산출부(61)는, 예를 들면, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 토사중량을 산출한다. 도 8 및 도 9에 나타내는 이 예에서는, 중량산출부(61)는, 붐실린더(7)의 추력과, 상부선회체(3)와 붐(4)을 연결하는 핀으로부터 토사무게중심까지의 거리와, 상부선회체(3)와 붐(4)을 연결하는 핀둘레의 모멘트의 식에 근거하여 토사중량을 산출한다. 자세센서는, 예를 들면, 붐각도센서, 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 및 선회상태센서(S5) 중 적어도 하나이다.

또, 컨트롤러(30)는, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 굴삭동작이 종료되었는지 아닌지를 판정해도 된다.

이 예에서는, 버킷(6)의 배면에 있는 소정 점이 점(PT1)에 있을 때에, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작이 종료되었다고 판정하고, 중량산출부(61)는, 토사중량을 산출한다. 이 경우, 점(PT1)은, 굴삭종료점으로서 참조된다.

그 후, 쇼벨(100)의 조작자는, 조작장치(26)를 이용하여 복합조작을 행한다. 이 예에서는, 조작자는, 우선회조작을 포함하는 복합조작을 행한다. 구체적으로는, 조작자는, 쇼벨(100)의 자세가 파선으로 나타내는 바와 같은 자세가 될 때까지, 즉, 버킷(6)의 배면에 있는 소정 점이 점(PT2)에 도달할 때까지, 붐상승조작 및 암접음조작 중 적어도 일방과 우선회조작을 포함하는 복합조작을 행한다. 복합조작에는 버킷(6)의 조작이 포함되어 있어도 된다. 높이(Hd)의 덤프트럭(DT)의 짐받이와 버킷(6)이 접촉하지 않도록 하면서, 버킷(6)을, 짐받이 위에 위치하는 점(PT3)까지 이동시키기 위함이다. 이 예에서는, 복합조작에 의하여 붐상승선회동작이 행해진다.

조작자는, 기본적으로는, 토사 등이 버킷(6)으로부터 넘쳐 나오지 않도록 이 복합조작을 실행한다. 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사 등이 덤프트럭(DT)을 더럽혀 버릴 우려가 있기 때문이다. 혹은, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사 등이 포장도로를 더럽혀 버릴 우려가 있기 때문이다. 그 때문에, 조작자는, 예를 들면, 버킷(6)을 공중으로 들어올린 시점에서, 버킷(6)의 개구면을 위로 향하게 한 상태에서 버킷(6)의 펼침접음동작을 복수 회 행함으로써 버킷(6)을 진동시킴으로써, 버킷(6)의 전측에 치우쳐 있는 토사를 버킷(6)의 후측으로 이동시킨다. 버킷(6)의 안쪽으로 토사를 이동시켜 버킷(6) 내의 토사를 평탄화함으로써 붐상승선회동작 중에 토사 등이 버킷(6)으로부터 넘쳐 나오는 것을 억제하기 위함이다. 다만, 버킷(6)의 진동은, 전형적으로는, 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 중 적어도 하나를 약간 움직임으로써 실현된다. 즉, 버킷(6)의 진동은, 전형적으로는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)를 약간 신축시킴으로써 실현된다.

그 후, 조작자는, 쇼벨(100)의 자세가 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같은 자세가 될 때까지, 즉, 버킷(6)의 배면에 있는 소정 점이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 상방에 위치하는 점(PT3)에 도달할 때까지, 암펼침조작 및 우선회조작을 포함하는 복합조작을 행한다. 복합조작에는, 붐(4)의 조작 및 버킷(6)의 조작 중 적어도 하나가 포함되어 있어도 된다. 이 경우, 점(PT3)은, 배토개시점으로서 참조된다. 버킷(6)이 점(PT1)부터 점(PT3)까지 이동하는 동안에, 버킷(6) 내의 토사중량이 산출된다. 토사중량의 산출은, 버킷(6)이 점(PT1)부터 점(PT2)까지 이동하는 동안에 행해지는 것이 바람직하다.

그 후, 조작자는, 배토동작을 개시시킨다. 즉, 버킷(6) 내의 토사는, 버킷(6) 내로부터 버킷(6) 외부의 덤프트럭(DT)의 짐받이에 낙하한다. 이 예에서는, 조작자는, 버킷펼침조작을 포함하는 복합조작을 행한다. 구체적으로는, 조작자는, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이에 배토될 때까지 버킷펼침조작을 포함하는 복합조작을 행한다.

버킷(6)은 암펼침동작에 대응하여 버킷펼침동작을 행해도 된다. 이로써, 점(PT3)으로부터 덤프트럭(DT)의 전방으로 버킷(6)의 배면에 있는 소정 점은 이동한다. 이때의 암펼침속도 및 버킷펼침속도 중 적어도 일방은 버킷(6)으로부터 짐받이로의 토사의 낙하의 상태에 따라 제어되어도 된다.

그 후, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이 위에 위치하는 경우에, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량의 합계인 적재량(합계중량)을 갱신한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 배토동작이 종료되었을 때에, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량의 합계인 적재량(합계중량)을 산출한다. 보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)에 있어서의 토사중량처리부(60)의 적재량산출부(63)는, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이에 배토될 때마다, 중량산출부(61)로 산출된 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 적재량(합계중량)에 가산하여 적재량(합계중량)을 갱신한다.

이 예에서는, 적재량산출부(63)는, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이에 배토된 경우에, 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 적재량(합계중량)에 가산하여 적재량(합계중량)을 갱신한다. 이와 같이, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이 위에 위치하는 것을 조건으로 하여, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량의 합계인 적재량(합계중량)은 갱신된다.

한편, 적재량산출부(63)는, 버킷(6) 내의 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이 이외에 배토된 경우에는, 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 적재량(합계중량)에 가산하지 않는다.

구체적으로는, 적재량산출부(63)는, 카메라(S6F)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 상방에 있을 때에 배토동작이 행해졌는지 아닌지를 판정한다. 보다 구체적으로는, 적재량산출부(63)는, 카메라(S6F)가 촬상한 화상에 근거하여, 덤프트럭(DT)의 짐받이 및 버킷(6)의 각각의 위치를 인식하고 나서, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 상방에 있을 때에 배토동작이 행해졌는지 아닌지를 판정한다. 적재량산출부(63)는, LIDAR 등의 다른 공간인식장치의 출력에 근거하여, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 상방에 있을 때에 배토동작이 행해졌는지 아닌지를 판정해도 된다.

그리고, 적재량산출부(63)는, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 상방에 있을 때에 배토동작이 행해졌다고 판정한 경우, 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 적재량(합계중량)에 가산하여 적재량(합계중량)을 갱신한다.

한편, 적재량산출부(63)는, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 상방에 없을 때에 배토동작이 행해졌다고 판정한 경우에는, 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 적재량(합계중량)에 가산하지 않는다. 예를 들면, 준비작업 시의 배토동작에 의하여 지면(地面) 상에 배토된 토사의 중량이 적재량(합계중량)에 가산되어 버리는 것을 방지하기 위함이다.

다만, 적재량산출부(63)는, 덤프트럭(DT)이 토사의 반출을 위하여 이동했다고 판정한 경우에는, 적재량을 리셋하도록 구성되어 있어도 된다. 이 예에서는, 적재량산출부(63)는, 카메라(S6F)가 촬상한 화상에 근거하여, 덤프트럭(DT)이 이동했는지 아닌지(떠났는지 아닌지)를 판정한다. 적재량산출부(63)는, LIDAR 등의 다른 공간인식장치의 출력에 근거하여, 덤프트럭(DT)이 이동했는지 아닌지를 판정해도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)의 조작자는, 덤프트럭(DT)이 작업현장(적재위치)에 도착할 때마다 혹은 작업현장(적재위치)으로부터 퇴장할 때마다, 적재량을 리셋하기 위하여 리셋버튼을 누르는 것 같은 번거로운 조작을 행할 필요는 없다. 적재작업이 행해지는 작업현장에서는, 조작자는, 쇼벨을 이용하여 덤프트럭(DT)으로의 적재작업을 행할뿐만 아니라, 덤프트럭(DT)이 존재하지 않을 때에는, 적재하기 쉬운 위치까지 토사를 반송하는 반송작업을 행한다. 덤프트럭(DT)으로의 적재작업을 단시간에 종료시키기 위함이다. 이와 같은 반송작업도 굴삭동작 및 배토동작으로 구성되어 있지만, 반송작업의 경우에는, 적재량(합계중량)의 산출은 불필요하다. 상술한 기능을 이용함으로써, 쇼벨(100)은, 적재량(합계중량)의 산출이 필요한 경우에, 정확하게 적재량(합계중량)을 산출할 수 있다.

다른 실시형태로서, 적재량산출부(63)는, 굴삭동작의 종료 후이며 또한 배토동작의 개시 전에 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사(버킷(6) 내로부터 낙하한 토사)의 중량을 넘침량으로서 산출해도 된다. 그리고, 적재량산출부(63)는, 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 적재량(합계중량)에 가산하여 적재량(합계중량)을 갱신할 때에, 버킷(6) 내의 토사의 중량으로부터 넘침량을 감산해도 된다. 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재되지 않고 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사의 중량이 적재량(합계중량)에 가산되어 버리는 것을 방지하기 위함이다.

도 9에 나타내는 예에서는, 적재량산출부(63)는, 버킷(6)으로부터의 넘쳐 흐름(토사의 낙하)이 발생한 경우에, 공간인식장치의 출력에 근거하여, 넘쳐 나온 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이의 내측에 낙하했는지, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측에 낙하했는지를 판정한다. 예를 들면, 적재량산출부(63)는, 붐상승선회동작 중에 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측의 지면으로 넘쳐 나온 토사(SF1)의 중량을 넘침량으로서 산출한다. 이와 같이, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측에 토사가 낙하한 경우에는, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측에 낙하한 토사(SF2)의 중량은, 버킷(6) 내의 토사의 중량에 포함되지 않도록 한다. 즉, 적재량산출부(63)는, 버킷(6) 내의 토사의 중량으로부터 넘침량을 제외한 중량을, 현재의 덤프트럭(DT)의 적재량(합계중량)에 가산하여 적재량(합계중량)을 갱신한다. 단, 적재량산출부(63)는, 배토동작이 개시되기 전에 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사여도, 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이로 넘쳐 나온 토사(SF2)의 중량은, 넘침량에 포함되지 않도록 한다. 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이로 넘쳐 나온 토사는, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사임에는 변함이 없기 때문이다. 이 경우, 적재량산출부(63)는, 넘침량의 산출을 생략해도 된다.

이와 같이, 적재량산출부(63)는, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이의 내측에 낙하한 경우(토사(SF2)의 경우)에는, 배토동작이 개시되기 전에 산출된 버킷(6) 내의 토사의 중량을 현재의 덤프트럭(DT)의 적재량(합계중량)에 가산하여 적재량(합계중량)을 갱신한다.

구체적으로는, 적재량산출부(63)는, 카메라(S6F)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6)으로부터 토사가 넘쳐 나왔는지 아닌지를 판정한다. 그리고, 버킷(6)으로부터 토사가 넘쳐 나왔다고 판정한 경우, 적재량산출부(63)는, 카메라(S6F)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사의 체적을 산출한다. 적재량산출부(63)는, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사가 공중에 있을 때의 토사의 화상(제1 화상)에 근거하여 토사의 체적을 산출해도 되고, 그 토사가 지면에 떨어진 경우에는, 그 토사가 지면에 떨어진 후의 토사의 화상(제2 화상)에 근거하여 토사의 체적을 산출해도 되며, 제1 화상 및 제2 화상의 쌍방에 근거하여 토사의 체적을 산출해도 된다. 그리고, 적재량산출부(63)는, 산출한 체적의 값에 토사의 밀도를 곱하여 토사의 중량(넘침량)을 도출한다. 토사의 밀도는, 사전에 입력된 값이어도 되고, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 동적으로 산출되는 값이어도 된다. 또, 적재량산출부(63)는, LIDAR 등의 다른 공간인식장치의 출력에 근거하여, 버킷(6)으로부터 토사가 넘쳐 나왔는지 아닌지를 판정해도 되고, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사의 체적을 산출해도 된다.

또, 적재량산출부(63)는, 배토동작이 개시되기 전뿐만 아니라, 배토동작 중에 있어서도, 버킷(6)으로부터 낙하한 토사가 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측에 낙하했는지, 짐받이의 내측에 낙하했는지를 판정해도 된다. 배토동작 중에 있어서, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측에 토사가 낙하한 경우에도, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 외측에 낙하한 토사의 중량은, 넘침량에 포함되지 않도록 한다.

또, 버킷(6)으로부터 토사가 넘쳐 나왔다고 적재량산출부(63)가 판정한 경우, 중량산출부(61)는, 버킷(6) 내의 토사의 중량(토사중량)을 다시 산출해도 된다. 예를 들면, 중량산출부(61)는, 버킷(6)이 배토개시점인 점(PT3)에 도달한 시점에서, 토사중량을 재계산해도 된다. 이 경우, 중량산출부(61)는, 예를 들면, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 토사중량을 산출해도 된다.

다른 실시형태로서 중량산출부(61)는, 카메라(S6F)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6) 내의 토사의 중량(토사중량)을 산출해도 된다. 이 경우, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하는 토사중량의 산출은 생략되어도 된다. 예를 들면, 중량산출부(61)는, 굴삭동작이 종료되었다고 판정된 경우에, 카메라(S6F)가 촬상한 버킷(6) 내의 토사의 화상에 근거하여, 버킷(6) 내에 들어있는 토사의 체적을 산출한다. 그리고, 중량산출부(61)는, 산출한 체적의 값에 토사의 밀도를 곱하여 토사의 중량(토사중량)을 도출한다. 토사의 밀도는, 사전에 입력된 값이어도 되고, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 동적으로 산출되는 값이어도 된다. 또, 중량산출부(61)는, LIDAR 등의 다른 공간인식장치의 출력에 근거하여, 버킷(6) 내의 토사의 중량(토사중량)을 산출해도 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 어태치먼트와, 어태치먼트를 구성하는 버킷(6)과, 제어장치로서의 컨트롤러(30)를 구비하고 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 촬상장치(S6)의 출력과, 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량에 근거하여, 버킷(6) 내로부터 운반차량으로서의 덤프트럭(DT)의 짐받이로 옮겨진 물건(토사 등)의 중량을 산출하도록 구성되어 있다. 촬상장치(S6)는, 공간인식장치의 일례이다. 공간인식장치는, 상부선회체(3)의 주위의 공간을 인식하기 위한 장치이며, 본 실시형태에서는, 상부선회체(3)에 장착되어 있다. 단, 공간인식장치는, 작업현장에 설치된 폴 등의 쇼벨(100)의 외부에 있는 부재에 장착되어 있어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)이 덤프트럭(DT)의 짐받이의 위로 들어올려졌는지 아닌지, 또는, 굴삭동작이 종료된 시점부터 배토동작이 개시되는 시점까지의 사이에 버킷(6)으로부터 토사가 넘쳐 나왔는지 아닌지 등을 인식할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)에 적재된 적재물의 양인 적재량을 보다 정확하게 산출할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)의 짐받이 위에서 배토동작이 행해졌을 때에, 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 물건의 중량에 가산하도록 구성되어 있어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)의 짐받이 위 이외의 위치에서 배토동작이 행해졌을 때의 버킷(6) 내의 토사의 중량이 적재량에 가산되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 준비작업 시의 배토동작에 의하여 지면 상에 배토된 토사의 중량이 적재량에 가산되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 컨트롤러(30)는, 적재작업 시에 행해진 배토동작과, 준비작업 시에 행해진 배토동작을 정확하게 구별할 수 있기 때문이다.

컨트롤러(30)는, 공간인식장치의 출력에 근거하여 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을 산출해도 되고, 공간인식장치와는 별도의 센서의 출력에 근거하여 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을 산출해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치를 포함하는 2개 이상의 센서의 출력에 근거하여 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을 산출해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 촬상장치(S6)가 촬상한 화상에 근거하여 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을 산출해도 되고, 자세센서, 실린더압센서, 및 조작압센서(29) 등 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을 산출해도 된다. 공간인식장치의 출력에 근거하여 버킷(6) 내의 물건(토사 등)의 중량을 산출하는 경우, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치의 출력에만 근거하여, 버킷(6) 내의 토사의 중량(현중량), 덤프트럭(DT)에 적재된 토사의 중량(누적중량), 덤프트럭(DT)의 최대적재중량, 및, 잔중량(최대적재중량과 누적중량의 차)을 산출할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 공간인식장치의 출력에 근거하여, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량의 리셋의 필요여부를 판정하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치로서의 촬상장치(S6)가 촬상한 화상에 근거하여, 적재위치에 정차하고 있던 덤프트럭(DT)이 떠난 것을 인식했을 때에, 누적중량을 제로로 리셋해도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 조작성을 향상시킬 수 있다. 컨트롤러(30)는, 누적중량을 리셋하기 위하여 리셋버튼을 누르는 것 같은 번거로운 조작을 쇼벨(100)의 조작자에게 강요하지 않고, 누적중량을 자동적으로 리셋할 수 있기 때문이다. 그 결과, 이 구성은, 쇼벨(100)의 조작자의 작업효율을 높일 수 있다.

컨트롤러(30)는, 공간인식장치의 출력에 근거하여, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사의 유무를 판정해도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치로서의 촬상장치(S6)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사의 유무를 판정해도 된다.

그리고, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사가 존재한다고 판정한 경우, 버킷(6)이 배토개시점인 점(PT3)(도 8 및 도 9 참조.)에 도달한 시점에서, 토사중량을 재계산해도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)에 적재된 토사의 중량인 적재량을 보다 정확하게 산출할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 공간인식장치의 출력에 근거하여, 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이의 밖으로 넘쳐 나온 토사의 중량을 산출할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치로서의 촬상장치(S6)가 촬상한 화상에 근거하여, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사의 체적을 추정하고, 추정한 체적에 밀도를 곱하여 토사의 중량을 산출하도록 구성되어 있어도 된다.

이 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 미리 입력된 토사특성(밀도 등)과 공간인식장치에 의하여 취득한 정보로부터 판정되는 넘쳐 나오는 토사의 상태(면적, 혹은, 체적 등)에 근거하여 넘쳐 나오는 토사의 중량을 추정할 수 있다. 컨트롤러(30)는, 공간인식장치에 의하여 판정되는 토사의 상태와 토사의 중량의 관계를 미리 설정한 테이블 또는 학습모델 등을 이용하여 넘쳐 나오는 토사의 중량을 산출해도 된다. 학습모델은, 예를 들면, 토사의 상태에 관련된 중량산출조건을 학습하기 위하여 이용된다. 학습모델은, 예를 들면, 공간인식장치가 취득한 토사의 촬상화상 등에 근거하여 공간인식장치가 판정한 넘쳐 나오는 토사의 상태(형상정보 등)와, 기억장치에 미리 기억되어 있는 판정데이터로서의 "토사의 중량"을 나타내는 참조정보의 조합에 근거하여 작성되는 데이터세트에 따라, 넘쳐 나오는 토사의 상태와 중량의 관계성(중량산출조건)을 학습한다. 학습모델의 학습공정은, 예를 들면, 쇼벨(100)의 외부에 있는 관리장치에 의하여 미리 실행된다. 이 경우, 관리장치에 있어서 학습공정이 실행된 학습모델은, 쇼벨(100)로 사전에 송신된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 그 학습모델을 이용하여, 판정한 넘쳐 나오는 토사의 상태에 대응한 넘쳐 나오는 토사의 중량을 구하고, 구한 토사의 중량을 이용하여 덤프트럭(DT)의 짐받이 내의 토사의 중량을 산출한다.

또, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)과 덤프트럭(DT)의 짐받이의 사이의 상대위치관계에 근거하여, 버킷(6)으로부터 넘쳐 나온 토사가 짐받이 위에 떨어졌는지 혹은 짐받이의 밖에 떨어졌는지를 판정해도 된다.

그리고, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량으로부터, 버킷(6)으로부터 짐받이의 밖으로 넘쳐 나온 토사의 중량을 뺌으로써, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 물건의 중량을 갱신(보정)할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)으로부터 짐받이의 밖으로 넘쳐 나온 토사의 중량이 적재량에 가산되어 버리는 것을 방지할 수 있어, 적재량을 보다 정확하게 산출할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)의 짐받이 위에 버킷(6)이 위치하면, 버킷(6) 내의 토사의 중량을, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량에 가산하도록 구성되어 있어도 된다.

혹은, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(DT)의 짐받이 위에 버킷(6) 내의 토사가 버킷(6)으로부터 낙하한 경우에, 버킷(6) 내의 토사의 중량을, 덤프트럭(DT)의 짐받이에 적재된 토사의 중량에 가산하도록 구성되어 있어도 된다.

이들 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 준비작업 시의 배토동작에 의하여 지면 상에 배토된 토사의 중량이 적재량(합계중량)에 가산되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 버킷(6) 내의 토사의 낙하가 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이의 위로의 낙하인지, 짐받이의 밖으로의 낙하인지를 판정하도록 구성되어 있어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이의 밖에 낙하한 토사의 중량이 적재량(합계중량)에 가산되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 또한, 버킷(6)으로부터 덤프트럭(DT)의 짐받이 위에 낙하한 토사의 중량을 적절히 적재량(합계중량)에 가산할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 버킷(6) 내의 물건의 낙하가 짐받이의 밖으로의 낙하인 경우에는, 그 후, 버킷(6) 내의 중량을 산출하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 버킷(6) 내의 물건의 낙하가 짐받이의 밖으로의 낙하라고 판정한 경우에는, 그 판정 후이며 또한 배토동작 전에 버킷(6) 내의 중량을 다시 산출하도록 구성되어 있어도 된다. 토사가 버킷(6)으로부터 낙하하기 전에 취득한 정보가 아니라, 토사가 버킷(6)으로부터 낙하한 후에 취득한 정보에 근거하여 버킷(6) 내에 남아 있는 토사의 중량을 산출하기 위함이다.

또한, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치에 의하여, 짐받이 내에 배토된 토사의 형상을 취득해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 전회의 배토동작 시의 짐받이 내에 배토된 토사의 형상에 근거하여, 전회의 배토동작 시의 암펼침속도 및 버킷펼침속도가 적절한지 어떤지를 판단할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 가까운 쪽이 높은 형상을 짐받이 내의 토사가 갖는 경우에는, 암펼침속도에 대하여 버킷펼침속도가 빠르다고 판정할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)로부터 먼 쪽이 높은 형상을 짐받이 내의 토사가 갖는 경우에는, 암펼침속도에 대하여 버킷펼침속도가 느리다고 판정할 수 있다. 이 때문에, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 짐받이 내의 토사의 형상에 근거하여, 암펼침속도에 대하여 버킷펼침속도를 제어할 수 있다. 이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 배토동작에 의하여 짐받이 내의 토사의 형상을 균일한 형상으로 할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 짐받이 내의 장소마다의 토사의 고저차가 소정의 높이 이상인 경우에는, 평탄화가 필요하다고 판단해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 다음 배토동작 시에, 적재한 토사의 볼록부를 평탄화하기 위하여, 적재한 토사의 볼록부에 버킷(6)의 배면을 맞닿게 하기 위하여 목표궤도의 높이가 토사의 볼록부보다 낮아지도록 목표궤도를 설정한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 적재한 토사의 볼록부에 버킷(6)의 배면을 맞닿게 하면서, 버킷(6)의 펼침동작을 실행할 수 있다. 따라서, 쇼벨(100)은, 배토동작을 행하면서, 짐받이 내의 토사를 평탄화할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 이 때의 버킷펼침속도와 암펼침속도를 짐받이 내의 토사형상에 근거하는 학습모델에 의하여 제어해도 된다. 학습모델은, 예를 들면, 짐받이 내의 토사형상에 관련되는 제어조건을 학습한다. 구체적으로는, 학습모델은, 예를 들면, 공간인식장치가 취득한 짐받이 내의 토사의 촬상화상에 근거하여 판정되는 짐받이 내의 토사의 상태(토사형상정보 등)와, 기억장치에 미리 기억되어 있는 판정데이터로서의 "바람직한 어태치먼트의 개폐상태"를 나타내는 참조정보의 조합에 근거하여 작성되는 데이터세트에 따라, 짐받이 내의 토사의 상태와 암(5) 및 버킷(6)의 각각의 펼침상태의 관계(어태치먼트펼침제어조건)를 학습한다. 학습모델의 학습공정은, 예를 들면, 쇼벨(100)과 무선통신을 통하여 접속된 관리장치에 있어서 실행되어도 된다. 이 경우, 관리장치에 있어서 학습공정이 실행된 학습모델은, 쇼벨(100)에 송신된다. 컨트롤러(30)는, 그 학습모델을 이용하여, 판정한 짐받이 내의 토사의 상태에 대응한 바람직한 어태치먼트의 펼침제어상태를 구하고, 구한 어태치먼트의 펼침제어상태가 되도록 액추에이터를 제어한다. 이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 짐받이 내로 배토한 토사가 짐받이로부터 덤프트럭(DT)의 밖으로 미끄러져 떨어지지 않도록, 어태치먼트를 제어하여 짐받이 내의 토사의 형상을 변경할 수 있다.

이상, 구체예를 참조하면서 본 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 이들 구체예에, 당업자가 적절히 설계변경을 더한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 전술한 각 구체예가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 조건, 및 형상 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적절히 변경될 수 있다. 전술한 각 구체예가 구비하는 각 요소는, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 적절히 조합되어도 된다.

예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 탑재되어 있지만, 쇼벨(100)의 외부에 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 원격조작실에 설치된 제어장치여도 된다.

본원은, 2020년 5월 25일에 출원한 일본 특허출원 2020-090916호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1…하부주행체
1L, 1R…주행유압모터
2…선회기구
2A…선회유압모터
2A1…제1 포트
2A2…제2 포트
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
13…레귤레이터
14…메인펌프
15…파일럿펌프
18L, 18R…스로틀
19L, 19R…제어압센서
21, 22…유압센서
23, 24…릴리프밸브
26…조작장치
28…토출압센서
29, 29A~29C…조작압센서
30…컨트롤러
31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, 31CR…비례밸브
32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, 32CR…셔틀밸브
33AL, 33AR, 33BL, 33BR, 33CL, 33CR…비례밸브
40…표시장치
42…입력장치
43…음성출력장치
47…기억장치
50…머신가이던스부
51…위치산출부
52…거리산출부
53…정보전달부
54…자동제어부
55…선회각도산출부
56…상대각도산출부
60…토사중량처리부
61…중량산출부
62…최대적재량검출부
63…적재량산출부
64…잔적재량산출부
65…무게중심산출부
100…쇼벨
171~176…제어밸브
DT…덤프트럭
PS…측위장치
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
S4…기체경사센서
S5…선회상태센서
S6…촬상장치
S6B, S6F, S6L, S6R…카메라
S7B…붐보텀압센서
S7R…붐로드압센서
S8B…암보텀압센서
S8R…암로드압센서
S9B…버킷보텀압센서
S9R…버킷로드압센서
T1…통신장치

Claims (11)

1. 하부주행체와,
   상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
   상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와,
   상기 어태치먼트를 구성하는 버킷과,
   상기 상부선회체의 주위의 공간을 인식하는 공간인식장치의 출력과 상기 버킷 내의 물건의 중량에 근거하여, 상기 버킷 내로부터 운반차량의 짐받이로 옮겨진 물건의 중량을 산출하는 제어장치를 구비하는, 쇼벨
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 운반차량의 짐받이 위에서 배토동작이 행해지면, 상기 버킷 내의 물건의 중량을, 상기 운반차량의 짐받이에 적재된 물건의 중량에 가산하는, 쇼벨.
3. 제1항에 있어서,
   상기 버킷 내의 물건의 중량은, 상기 공간인식장치와는 별도의 센서의 출력에 근거하여 산출되는, 쇼벨.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 공간인식장치의 출력에 근거하여, 상기 운반차량의 짐받이에 적재된 물건의 중량의 리셋의 필요여부를 판정하는, 쇼벨.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 공간인식장치의 출력에 근거하여, 굴삭동작이 종료되고 나서 배토동작이 개시될 때까지의 사이에, 상기 버킷으로부터 넘쳐 나온 물건의 유무를 판정하는, 쇼벨.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 운반차량의 짐받이에 적재된 물건의 중량으로부터, 상기 버킷으로부터 상기 운반차량의 짐받이의 밖으로 넘쳐 나온 물건의 중량을 뺌으로써, 상기 운반차량의 짐받이에 적재된 물건의 중량을 갱신하는, 쇼벨.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 운반차량의 짐받이 위에 상기 버킷이 위치하면, 상기 버킷 내의 물건의 중량을, 상기 운반차량의 짐받이에 적재된 물건의 중량에 가산하는, 쇼벨.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 운반차량의 짐받이의 위로 상기 버킷 내의 물건이 상기 버킷으로부터 낙하한 경우에, 상기 버킷 내의 물건의 중량을, 상기 운반차량의 짐받이에 적재된 물건의 중량에 가산하는, 쇼벨.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 버킷 내의 물건의 낙하가 상기 버킷으로부터 상기 운반차량의 짐받이의 위로의 낙하인지, 상기 짐받이의 밖으로의 낙하인지를 판정하는, 쇼벨.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 버킷 내의 물건의 낙하가 상기 짐받이의 밖으로의 낙하인 경우에는, 그 후, 상기 버킷 내의 중량을 산출하는, 쇼벨.
11. 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와, 상기 어태치먼트를 구성하는 버킷을 구비하는 쇼벨에 이용되는 쇼벨용의 시스템으로서,
    상기 상부선회체의 주위의 공간을 인식하는 공간인식장치의 출력과 상기 버킷 내의 물건의 중량에 근거하여, 상기 버킷 내로부터 운반차량의 짐받이로 옮겨진 물건의 중량을 산출하는 제어장치를 구비하는, 쇼벨용의 시스템.

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