KR20230086763A - 작업 기계, 작업 기계를 포함하는 시스템, 및 통지 장치의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제할 수 있는 작업 기계를 제공한다. 작업 기계는, 차체와, 차체에 지지되는 작업기와, 작업기를 구동하는 유압 실린더와, 경보를 통지하는 통지 장치와, 유압 실린더 및 통지 장치를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있다. 유압 실린더는 실린더부와, 실린더부 내를 왕복 이동 가능한 피스톤을 가지고 있다. 컨트롤러는, 유압 실린더의 스트로크 엔드로부터 바로 앞의 경보 통지 위치에 피스톤이 도달했을 때, 통지 장치에 경보를 통지시키고, 경보 통지의 타이밍을 조정 가능하다.

Description

작업 기계, 작업 기계를 포함하는 시스템, 및 통지 장치의 제어 방법

본 개시는, 작업 기계, 작업 기계를 포함하는 시스템, 및 통지 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

일본공개특허 평11-158930호 공보(특허문헌 1)에는, 다음과 같은 장치가 제안되어 있다. 유압 셔블의 선회체의 전부(前部)에, 프론트 장치가 설치되어 있다. 프론트 장치는, 상하 방향으로 각각 회동(回動) 가능한 붐, 암, 버킷에 의해 구성되어 있다. 붐, 암, 버킷은 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더에 의해, 각각 구동된다. 실린더가 스트로크 엔드에 가까워지면, 경보를 발하여 그것을 오퍼레이터에게 알린다.

일본공개특허 평11-158930호 공보

경험이 적은 오퍼레이터는, 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 가까워진 경보를 인식해도, 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하지 않도록 조작하는 것이 어렵다. 피스톤이 물리적으로 스트로크 엔드에 부딪힘으로써, 소음이 발생한다.

본 개시에서는, 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제할 수 있는, 작업 기계, 작업 기계를 포함하는 시스템, 및 통지 장치의 제어 방법이 제안된다.

본 개시에 따르면, 차체와, 차체에 지지되는 작업기와, 작업기를 구동하는 유압 실린더와, 경보를 통지하는 통지 장치와, 유압 실린더 및 통지 장치를 제어하는 컨트롤러를 구비하는 작업 기계가 제안된다. 유압 실린더는 실린더부와, 실린더부 내를 왕복 이동 가능한 피스톤을 가지고 있다. 컨트롤러는, 유압 실린더의 스트로크 엔드로부터 바로 앞의 경보 통지 위치에 피스톤이 도달했을 때, 통지 장치에 경보를 통지시키고, 경보 통지의 타이밍을 조정 가능하다.

본 개시에 따르면, 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제하고, 소음을 저감할 수 있다.

[도 1] 실시형태에 기초하는 작업 기계의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
[도 2] 도 1에 나타낸 작업 기계의 유압 회로와 조작 장치를 나타내는 블록도이다.
[도 3] 도 2에 나타낸 컨트롤러 내의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
[도 4] 작업 기계의 제어의 사전 준비 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
[도 5] 오퍼레이터의 숙련도에 기초하여 경보 통지 위치를 조정하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
[도 6] 숙련 오퍼레이터가 경보를 통지받았을 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 7] 경험이 적은 오퍼레이터가 경보를 통지받았을 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 8] 도 5에 나타내어지는 경보 통지 위치를 조정하는 서브루틴의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
[도 9] 실린더 속도에 기초하여 경보 통지 위치를 조정하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
[도 10] 실린더 속도가 클 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 11] 실린더 속도가 작을 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 12] 경보 통지 위치와 스트로크 규제 위치의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 13] 작업 중인 오퍼레이터의 의사에 따라서 스트로크 규제 제어를 해제하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
[도 14] 오퍼레이터에 의한 사전의 설정에 따라서 스트로크 규제 제어를 해제하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
[도 15] 작업 기계를 포함하는 시스템의 개략도이다.

이하, 실시형태에 대하여 도면에 기초하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 부품에는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 이들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 이들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.

이하의 설명에 있어서, 「상」, 「하」, 「전」, 「후」, 「좌」, 「우」란, 운전실(2a) 내의 운전석(2b)에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 한 방향이다.

<작업 기계의 구성>

도 1은, 실시형태에 기초한 작업 기계의 일례로서의 유압 셔블(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 유압 셔블(100)은 주행체(1)와, 선회체(2)와, 작업기(3)를 주로 가지고 있다. 주행체(1)와 선회체(2)에 의해, 유압 셔블(100)의 차체가 구성되어 있다.

주행체(1)는, 좌우 한 쌍의 크롤러 벨트(crawler belt) 장치(1a)를 가지고 있다. 좌우 한 쌍의 크롤러 벨트 장치(1a)의 각각은, 크롤러 벨트를 가지고 있다. 좌우 한 쌍의 크롤러 벨트가 회전 구동됨으로써, 유압 셔블(100)이 자주(自走)한다. 주행체(1)가 크롤러 벨트 장치(1a) 대신 차륜(타이어)를 가지고 있어도 된다.

선회체(2)는 주행체(1)에 대하여 선회 가능하게 설치되어 있다. 이 선회체(2)는 운전실{캡(cab)}(2a)과, 운전석(2b)과, 엔진룸(2c)과, 카운터웨이트(2d)를 주로 가지고 있다. 운전실(2a)은, 선회체(2)의 예를 들면, 전방 좌측(차량 전방측)에 배치되어 있다. 운전실(2a)의 내부 공간에는, 오퍼레이터가 착석하기 위한 운전석(2b)이 배치되어 있다. 본 개시에서는 유압 셔블(100)은 운전실(2a) 내로부터 조작되지만, 유압 셔블(100)로부터 떨어진 장소로부터 무선에 의해 유압 셔블(100)이 원격 조작되어도 된다.

엔진룸(2c) 및 카운터웨이트(2d)의 각각은, 운전실(2a)에 대하여 선회체(2)의 후방측(차량 후방측)에 배치되어 있다. 엔진룸(2c)은, 엔진 유닛(엔진, 배기 처리 구조체 등)을 수납하고 있다. 엔진룸(2c)의 상방은 엔진 후드에 의해 덮혀져 있다. 카운터웨이트(2d)는 엔진룸(2c)의 후방에 배치되어 있다.

작업기(3)는, 선회체(2)의 전부로서 예를 들면 운전실(2a)의 우측에 있어서, 선회체(2)에 지지되고 있다. 작업기(3)는 예를 들면 붐(3a), 암(3b), 버킷(3c), 붐 실린더(4a), 암 실린더(4b), 버킷 실린더(4c) 등을 가지고 있다.

붐(3a)의 기단부(基端部)는, 붐 풋 핀(5a)에 의해 선회체(2)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 암(3b)의 기단부는, 암 연결 핀(5b)에 의해 붐(3a)의 선단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 버킷(3c)은 버킷 연결 핀(5c)에 의해 암(3b)의 선단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 버킷(3c)은 복수의 날을 가지고 있다. 버킷(3c)의 선단부를 날끝(cutting edge)(3ce)이라고 한다. 그리고, 버킷(3c)은 날을 가지고 있지 않아도 된다. 버킷(3c)의 선단부는 스트레이트 형상의 강판으로 형성되어 있어도 된다.

붐(3a)은 붐 실린더(4a)에 의해 구동 가능하다. 이 구동에 의해, 붐(3a)은 붐 풋 핀(5a)을 중심으로, 선회체(2)에 대하여 상대 회전 가능하다. 암(3b)은 암 실린더(4b)에 의해 구동 가능하다. 이 구동에 의해, 암(3b)은 암 연결 핀(5b)을 중심으로, 붐(3a)에 대하여 상대 회전 가능하다. 버킷(3c)은 버킷 실린더(4c)에 의해 구동 가능하다. 이 구동에 의해, 버킷(3c)은 버킷 연결 핀(5c)을 중심으로, 암(3b)에 대하여 상대 회전 가능하다.

버킷(3c)은, 작업기(3)의 선단에 착탈(着脫) 가능하게 장착되고, 암(3b)에 대하여 회전 가능한 어태치먼트의 일례이다. 작업의 종류에 따라, 어태치먼트가 브레이커, 그래플(grapple), 또는 리프팅 마그넷 등으로 교체된다.

작업기(3)는 버킷 링크(3d)를 가지고 있다. 버킷 링크(3d)는 제1 링크 부재(3da)와, 제2 링크 부재(3db)를 가지고 있다. 제1 링크 부재(3da)와 제2 링크 부재(3db)는 상대 회전 가능하게 연결되어 있다. 제1 링크 부재(3da) 및 제2 링크 부재(3db)는 버킷 실린더(4c)에 핀 연결되어 있다. 제1 링크 부재(3da)는 암(3b)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제2 링크 부재(3db)는 버킷(3c)의 밑동 부분의 브래킷에 회전 가능하게 연결되어 있다.

붐 실린더(4a), 암 실린더(4b), 및 버킷 실린더(4c)의 각각은 작동유에 의해 구동되는 유압 실린더다. 붐(3a), 암(3b) 및 버킷(3c)의 각각이 유압 실린더에 의해 구동되는 것에 의해, 작업기(3)의 동작이 가능하다. 유압 실린더는 작업기(3)를 구동 가능하다.

붐 실린더(4a)는 실린더부(4aa)와, 로드(4ab)와, 피스톤(4ac)을 가지고 있다. 실린더부(4aa)는 통형상을 가지고 있다. 실린더부(4aa)는, 그 통형으로 연장되는 일단(一端)에 있어서, 선회체(2)에 회전 가능하게 접속되어 있다. 피스톤(4ac)은 실린더부(4aa)의 내부의 실린더실 내에 수용되어 있고, 실린더실 내를 실린더부(4aa)의 길이 방향(축 방향)으로 왕복 이동 가능하다. 피스톤(4ac)은 실린더부(4aa)의 내부에 있어서, 붐 실린더(4a)의 신장 및 수축 방향의 각각의 스트로크의 종단인 스트로크 엔드 사이에서, 왕복 이동하는 것이 가능하다. 로드(4ab)는 실린더부(4aa)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 로드(4ab)의 기단은 피스톤(4ac)에 고정되어 있다. 로드(4ab)의 선단은 붐(3a)에 회전 가능하게 접속되어 있다.

암 실린더(4b)는 붐 실린더(4a)와 동일한 구성을 가지고 있고, 실린더부(4ba)와, 로드(4bb)와, 피스톤(4bc)(도 1에는 도시하지 않음, 도 2 참조)을 가지고 있다. 피스톤(4bc)은 실린더부(4ba)의 내부에 있어서, 암 실린더(4b)의 신장 및 수축 방향의 각각의 스트로크의 종단인 스트로크 엔드 사이에서, 왕복 이동하는 것이 가능하다. 버킷 실린더(4c)는 붐 실린더(4a)와 동일한 구성을 가지고 있고, 실린더부(4ca)와, 로드(4cb)와, 피스톤(4cc)(도 1에는 도시하지 않음, 도 2 참조)을 가지고 있다. 피스톤(4cc)은 실린더부(4ca)의 내부에 있어서, 버킷 실린더(4c)의 신장 및 수축 방향의 각각의 스트로크의 종단인 스트로크 엔드 사이에서, 왕복 이동할 수 있다.

붐 실린더(4a)에는, 스트로크 센서(7a)가 장착되어 있다. 스트로크 센서(7a)는 붐 실린더(4a)에서의 실린더부(4aa)에 대한 피스톤(4ac)의 변위량을 검출한다. 암 실린더(4b)에는, 스트로크 센서(7b)가 장착되어 있다. 스트로크 센서(7b)는 암 실린더(4b)에서의 실린더부(4ba)에 대한 피스톤(4bc)의 변위량을 검출한다. 버킷 실린더(4c)에는, 스트로크 센서(7c)가 장착되어 있다. 스트로크 센서(7c)는 버킷 실린더(4c)에서의 실린더부(4ca)에 대한 피스톤(4cc)의 변위량을 검출한다.

붐 풋 핀(5a)의 주위에는, 각도 센서(9a)가 장착되어 있다. 암 연결 핀(5b)의 주위에는, 각도 센서(9b)가 장착되어 있다. 버킷 연결 핀(5c)의 주위에는, 각도 센서(9c)가 장착되어 있다. 각도 센서(9a, 9b, 9c)는 포텐셔미터라도 되고, 로터리 인코더라도 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 측방에서 볼 때, 붐 풋 핀(5a)과 암 연결 핀(5b)을 통과하는 직선(도 1 중에 2점 쇄선으로 도시)과, 상하 방향으로 연장되는 직선(도 1 중에 파선으로 도시)이 이루는 각도를, 붐 각(θb)으로 한다. 붐 각(θb)은 선회체(2)에 대한 붐(3a)의 각도를 나타낸다. 붐 각(θb)은 스트로크 센서(7a)의 검출 결과로부터 산출할 수 있고, 또한 각도 센서(9a)의 측정값으로부터 산출할 수 있다.

측방에서 볼 때, 붐 풋 핀(5a)과 암 연결 핀(5b)를 통하는 직선과, 암 연결 핀(5b)와 버킷 연결 핀(5c)을 통과하는 직선(도 1 중에 2점 쇄선으로 도시)이 이루는 각도를 암 각(θa)으로 한다. 암 각(θa)은 붐(3a)에 대한 암(3b)의 각도를 나타낸다. 암 각(θa)은 스트로크 센서(7b)의 검출 결과로부터 산출할 수 있고, 또한 각도 센서(9b)의 측정값으로부터 산출할 수 있다.

측방에서 볼 때, 암 연결 핀(5b)와 버킷 연결 핀(5c)을 통과하는 직선과, 버킷 연결 핀(5c)와 날끝(3ce)을 통과하는 직선(도 1 중에 2점 쇄선으로 도시)이 이루는 각도를 버킷 각(θk)으로 한다. 버킷 각(θk)은, 암(3b)에 대한 버킷(3c)의 각도를 나타낸다. 버킷 각(θk)은 스트로크 센서(7c)의 검출 결과로부터 산출할 수 있고, 또한 각도 센서(9c)의 측정값으로부터 산출할 수 있다.

<작업 기계의 유압 회로와 조작 장치>

다음으로, 작업 기계의 유압 회로와 조작 장치에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타낸 작업 기계의 유압 회로와 조작 장치를 나타내는 블록도이다.

엔진(42)은 예를 들면 디젤 엔진이다. 엔진(42)으로의 연료의 분사량이 제어되는 것에 의해, 엔진(42)의 출력이 제어된다. 유압 펌프(43)는 엔진(42)에 연결되어 있다. 엔진(42)의 회전 구동력이 유압 펌프(43)에 전달되는 것에 의해, 유압 펌프(43)가 구동된다. 유압 펌프(43)는 예를 들면 경사판을 가지고, 경사판의 경전각(傾轉角)이 변경되는 것에 의해 토출 용량을 변화시키는, 가변 용량형의 유압 펌프라도 된다.

유압 펌프(43)로부터 토출된 오일의 일부는, 작동유로서 메인 밸브(41)에 공급된다. 또한 유압 펌프(43)로부터 토출된 오일의 나머지는, 자기압(自己壓) 감압 밸브(45)에 의해 일정한 압력으로 감압되어, 파일럿용으로서 공급된다. 자기압 감압 밸브(45)에 의해 일정한 압력으로 감압된 오일은, EPC(Electromagnetic Proportional Control) 밸브(46)를 통하여 메인 밸브(41)에 공급된다.

EPC 밸브(46)는 컨트롤러(20)로부터의 전류 지령을 받는다. EPC 밸브(46)는 전류 지령의 전류값에 따른 파일럿 압력을 발생한다. EPC 밸브(46)는 파일럿 압력에 의해 메인 밸브(41)의 스풀을 구동한다.

메인 밸브(41)에는, 유압 액추에이터로서, 붐 실린더(4a)와, 암 실린더(4b)와, 버킷 실린더(4c)와, 선회 모터(44)가 접속되어 있다. 선회 모터(44)는 주행체(1)에 대하여 선회체(2)를 상대적으로 회전시킨다. 메인 밸브(41)의 스풀이 축 방향 이동하는 것에 의해, 각 유압 액추에이터에 대한 작동유의 공급량이 조정된다. 이로써, 작업기(3)의 동작 및 선회체(2)의 선회가 제어된다.

본 예에 있어서는, 유압 액추에이터를 작동하기 위하여, 그 유압 액추에이터에 공급되는 오일은 작동유라고 한다. 메인 밸브(41)을 작동하기 위해 메인 밸브(41)의 수압실(受壓室)에 공급되어 스풀을 구동하는 오일은 파일럿 오일이라고 한다. 파일럿 오일의 압력은 PPC압(파일럿 유압)이라고 한다.

유압 펌프(43)는, 상기한 바와 같이 작동유와 파일럿 오일의 양쪽을 송출하는 것이라도 된다. 또한, 유압 펌프(43)는, 작동유를 송출하는 유압 펌프(메인 유압 펌프)와, 파일럿 오일을 송출하는 유압 펌프(파일럿 유압 펌프)를 따로따로 가져도 된다.

조작 장치(25)로부터의 조작 지령에 기초하는 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해, EPC 밸브(46)가 제어된다. 조작 장치(25)의 조작에 기초하여, 굴삭, 주행체(1)에 대한 선회체(2)의 선회, 버킷(3c)으로부터의 화물의 배출 등의 각종 동작이 행해진다.

조작 장치(25)는 운전실(2a)(도 1) 내에 배치되어 있다. 조작 장치(25)는 오퍼레이터에 의해 조작된다. 조작 장치(25)는 작업기(3)를 구동하는 오퍼레이터 조작을 접수한다. 조작 장치(25)는 선회체(2)를 선회시키는 오퍼레이터 조작을 접수한다. 조작 장치(25)는 유압 실린더를 구동하기 위해, 오퍼레이터에 의해 조작된다.

조작 장치(25)는 제1 조작 레버(25L)와, 제2 조작 레버(25R)를 가지고 있다. 제1 조작 레버(25L)는 예를 들면 운전석(2b)(도 1)의 좌측에 배치되어 있다. 제2 조작 레버(25R)는 예를 들면 운전석(2b)의 우측에 배치되어 있다. 제1 조작 레버(25L) 및 제2 조작 레버(25R)에서는, 전후 좌우의 동작이 2축의 동작에 대응한다.

제1 조작 레버(25L)에 의해, 예를 들면 암(3b) 및 선회체(2)가 조작된다. 제1 조작 레버(25L)의 전후 방향의 조작은, 예를 들면 선회체(2)의 선회에 대응하고, 전후 방향의 조작에 따라 선회체(2)의 우선회 동작 및 좌선회 동작이 실행된다. 제1 조작 레버(25L)의 좌우 방향의 조작은, 예를 들면 암(3b)의 조작에 대응하고, 좌우 방향의 조작에 따라 암(3b)의 덤프 방향(상방향) 및 굴삭 방향(하방향)으로의 동작이 실행된다.

제2 조작 레버(25R)에 의해, 예를 들면 붐(3a) 및 버킷(3c)이 조작된다. 제2 조작 레버(25R)의 전후 방향의 조작은, 예를 들면 붐(3a)의 조작에 대응하고, 전후 방향의 조작에 따라 붐(3a)이 하강하는 동작 및 상승하는 동작이 실행된다. 제2 조작 레버(25R)의 좌우 방향의 조작은, 예를 들면 버킷(3c)의 조작에 대응하고, 좌우 방향의 조작에 따라 버킷(3c)의 굴삭 방향(상방향) 및 덤프 방향(하방향)으로의 동작이 실행된다.

그리고, 제1 조작 레버(25L)의 전후 방향의 조작이 암(3b)의 조작에 대응하고, 좌우 방향의 조작이 선회체(2)의 조작에 대응해도 된다. 또한 제2 조작 레버(25R)의 좌우 방향의 조작이 붐(3a)의 조작에 대응하고, 전후 방향의 조작이 버킷(3c)의 조작에 대응해도 된다.

조작 장치(25)는 오퍼레이터 조작에 따른 조작 신호를 출력한다. 조작 장치(25)로부터 출력된 조작 신호에 기초하여, 조작량 센서(26)에 의해 조작량이 검지된다. 조작량 센서(26)는 예를 들면 포텐셔미터, 홀 소자(hall element) 등이다. 조작량 센서(26)에 의해 검지된 조작량의 신호가 컨트롤러(20)에 입력된다. 컨트롤러(20)는, 상기한 바와 같이 조작 장치(25)로부터의 조작 지령에 기초하여 EPC 밸브(46)를 제어한다.

본 예에 있어서는, 조작 장치(25)는, 예를 들면 전기 방식의 조작 장치이지만, 파일럿 유압 방식의 조작 장치라도 된다. 조작 장치(25)가 파일럿 유압 방식인 경우에는, 조작 장치(25)의 조작량은, 예를 들면 오일의 압력을 검지하는 압력 센서에 의해 검지된다.

컨트롤러(20)는 예를 들면 컴퓨터, 서버, 휴대 단말기 등이며, CPU(Central Processing Unit), 메모리, 타이머 등을 포함하여 구성되어 있다. 컨트롤러(20)는 유압 셔블(100)에 탑재되어 있어도 되고, 유압 셔블(100)로부터 떨어진 원격지에 설치되어 있어도 된다.

<컨트롤러(20) 내의 기능 블록>

다음으로, 도 2에 나타내어진 컨트롤러(20) 내의 기능 블록에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 도 2에 나타낸 컨트롤러(20) 내의 기능 블록을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러(20)는 실린더 스트로크 계산부(21)와, 경보 통지부(22)와, 스트로크 규제 제어부(23)와, 스트로크 규제 제어 해제부(24)를 가지고 있다.

실린더 스트로크 계산부(21)는 붐 계산부(21a)와, 암 계산부(21b)와, 버킷 계산부(21c)를 가지고 있다.

붐 계산부(21a)는, 붐 실린더(4a)에 장착된 스트로크 센서(7a)의 검출 결과로부터, 붐 실린더(4a)의 실린더부(4aa)의 길이 방향에서의 피스톤(4ac)이 이동 가능한 범위의 길이(예를 들면, 신장 측의 스트로크 엔드와 수축 측의 스트로크 엔드 사이의 거리. 이하에서는, 붐 실린더(4a)의 최대 스트로크라고 함)를 계산한다. 붐 계산부(21a)는, 스트로크 센서(7a)의 검출 결과로부터, 또는, 각도 센서(9a)에서 의해 측정되는 붐 각(θb)과의 대응 관계에 기초하여, 붐 실린더(4a)의 실린더부(4aa)의 길이 방향에서의 피스톤(4ac)의 현재 위치를 구한다.

암 계산부(21b)는, 암 실린더(4b)에 장착된 스트로크 센서(7b)의 검출 결과로부터, 암 실린더(4b)의 실린더부(4ba)의 길이 방향에서의 피스톤(4bc)이 이동 가능한 범위의 길이(예를 들면, 신장 측의 스트로크 엔드와 수축 측의 스트로크 엔드 사이의 거리. 이하에서는, 암 실린더(4b)의 최대 스트로크라고 함)를 계산한다. 암 계산부(21b)는, 스트로크 센서(7b)의 검출 결과로부터, 또는, 각도 센서(9b)에 의해 측정되는 암 각(θa)과의 대응 관계에 기초하여, 암 실린더(4b)의 실린더부(4ba)의 길이 방향에서의 피스톤(4bc)의 현재 위치를 구한다.

버킷 계산부(21c)는, 버킷 실린더(4c)에 장착된 스트로크 센서(7c)의 검출 결과로부터, 버킷 실린더(4c)의 실린더부(4ca)의 길이 방향에서의 피스톤(4cc)이 이동 가능한 범위의 길이(예를 들면, 신장 측의 스트로크 엔드와 수축 측의 스트로크 엔드 사이의 거리. 이하에서는, 버킷 실린더(4c)의 최대 스트로크라고 함)를 계산한다. 버킷 계산부(21c)는, 스트로크 센서(7c)의 검출 결과로부터, 또는, 각도 센서(9c)에서 의해 측정되는 버킷 각(θk)과의 대응 관계에 기초하여, 버킷 실린더(4c)의 실린더부(4ca)의 길이 방향에서의 피스톤(4cc)의 현재 위치를 구한다.

경보 통지부(22)는 붐 통지부(22a)와, 암 통지부(22b)와, 버킷 통지부(22c)를 가지고 있다.

붐 통지부(22a)는, 붐 실린더(4a)의 피스톤(4ac)이 경보 통지 위치에 도달했을 때, 통지 장치(60)에 제어 신호를 송신하여, 통지 장치(60)에 경보를 통지시킨다. 암 통지부(22b)는, 암 실린더(4b)의 피스톤(4bc)이 경보 통지 위치에 도달했을 때, 통지 장치(60)에 제어 신호를 송신하여, 통지 장치(60)에 경보를 통지시킨다. 버킷 통지부(22c)는, 버킷 실린더(4c)의 피스톤(4cc)이 경보 통지 위치에 도달했을 때, 통지 장치(60)에 제어 신호를 송신하여, 통지 장치(60)에 경보를 통지시킨다.

통지 장치(60)는 램프(61), 버저(62), 진동체(63) 등을 가지고 있다. 통지 장치(60)는 경보 통지부(22)로부터의 제어 신호의 입력을 받아, 오퍼레이터에게 경보를 통지한다. 진동체(63)는 예를 들면 제1 조작 레버(25L) 및 제2 조작 레버(25R)에 설치되어 있어도 된다.

스트로크 규제 제어부(23)는 붐 규제부(23a)와, 암 규제부(23b)와, 버킷 규제부(23c)를 가지고 있다.

붐 규제부(23a)는 붐 실린더(4a)의 피스톤(4ac)을 스트로크 엔드에 도달시키지 않는 제어를 한다. 암 규제부(23b)는 암 실린더(4b)의 피스톤(4bc)을 스트로크 엔드에 도달시키지 않는 제어를 한다. 버킷 규제부(23c)는 버킷 실린더(4c)의 피스톤(4cc)을 스트로크 엔드에 도달시키지 않는 제어를 한다. 각 피스톤(4ac, 4bc, 4cc)을 스트로크 엔드에 도달시키지 않는 제어를 이하에서는 스트로크 규제 제어라고 한다.

스트로크 규제 제어 해제부(24)는 붐 해제부(24a)와, 암 해제부(24b)와, 버킷 해제부(24c)를 가지고 있다.

붐 해제부(24a)는, 붐 규제부(23a)에 의한 스트로크 규제 제어를 해제하여, 붐 실린더(4a)의 피스톤(4ac)이 스트로크 엔드에 도달할 수 있게 한다. 암 해제부(24b)는 암 규제부(23b)에 의한 스트로크 규제 제어를 해제하여, 암 실린더(4b)의 피스톤(4bc)이 스트로크 엔드에 도달할 수 있게 한다. 버킷 해제부(24c)는 버킷 규제부(23c)에 의한 스트로크 규제 제어를 해제하여, 버킷 실린더(4c)의 피스톤(4cc)이 스트로크 엔드에 도달할 수 있게 한다.

스트로크 규제 제어부(23)와 스트로크 규제 제어 해제부(24)는, 적절히 EPC 밸브(46)에 제어 신호를 송신하는 것에 의해, 메인 밸브(41)의 스풀을 정지(停止)시키거나, 메인 밸브(41)의 스풀의 구동을 허용하거나 한다.

조작부(30)는 오퍼레이터에 의해 조작된다. 조작부(30)는 운전실(2a) 내에 배치되어 있어도 된다. 조작부(30)는 운전석(2b)에 착석한 오퍼레이터가 용이하게 조작 가능한 위치에 배치되어 있어도 된다. 조작부(30)는 모니터(31), 스위치(32)등을 가지고 있다. 모니터(31)는 터치패널이라도 된다. 스위치(32)는 누름 버튼 등의 임의의 스위치라도 된다. 스위치(32)는 예를 들면 제1 조작 레버(25L) 및 제2 조작 레버(25R)에 설치되어 있어도 된다.

오퍼레이터는 조작부(30)를 조작하는 것에 의해, 스트로크 규제 제어를 유효화 또는 무효화하는 설정을 행한다. 오퍼레이터에 의한 조작부(30)의 조작 내용이 스트로크 규제 제어 설정부(50)에 입력된다. 스트로크 규제 제어 설정부(50)는 스트로크 규제 제어를 실행할 것인지 비실행으로 할 것인지의 설정을 컨트롤러(20)에 입력한다.

모니터(31)는 통지 장치(60)로서의 기능을 구비하고 있어도 된다. 모니터(31) 상에서의 표시에 의해, 오퍼레이터에게 경보가 통지되어도 된다.

<작업 기계의 제어 방법>

이상의 구성을 구비하는 작업 기계{유압 셔블(100)}에 있어서, 유압 실린더의 피스톤(4ac, 4bc, 4cc)이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제하는 제어에 대하여, 이하에 설명한다.

도 4는, 작업 기계의 제어의 사전 준비 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 먼저 스텝 S1에 있어서, 컨트롤러(20)는 유압 실린더의 최대 스트로크를 취득한다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 붐 계산부(21a)는 붐 실린더(4a)에 장착된 스트로크 센서(7a)의 검출 결과로부터, 붐 실린더(4a)의 최대 스트로크를 계산한다. 암 계산부(21b)는 암 실린더(4b)에 장착된 스트로크 센서(7b)의 검출 결과로부터, 암 실린더(4b)의 최대 스트로크를 계산한다. 버킷 계산부(21c)는 버킷 실린더(4c)에 장착된 스트로크 센서(7c)의 검출 결과로부터, 버킷 실린더(4c)의 최대 스트로크를 계산한다.

스텝 S2에 있어서, 컨트롤러(20)는 경보 통지 위치를 설정한다. 암 통지부(22b)는 스텝 S1에서 구해진 암 실린더(4b)의 최대 스트로크를 참조하여, 스트로크 엔드로부터 바로 앞에 경보 통지 위치를 설정한다. 암 통지부(22b)는, 경보를 인식하여 오퍼레이터가 암(3b)의 조작을 멈추는 경우에, 피스톤(4bc)이 스트로크 엔드에는 도달하지 않지만 피스톤(4bc)의 정지(靜止) 위치가 될 수 있는 한 스트로크 엔드에 가까워지도록, 경보 통지 위치를 설정한다. 붐 통지부(22a) 및 버킷 통지부(22c)도 또한 마찬가지로, 경보 통지 위치를 설정한다.

스텝 S3에 있어서, 컨트롤러(20), 구체적으로는 스트로크 규제 제어부(23)는 스트로크 규제 위치를 설정한다. 스트로크 규제 위치는, 스트로크 엔드에 도달하기전에 피스톤을 정지시키는 컨트롤러(20)의 개입 제어에 의해, 피스톤이 감속을 개시하는 위치로서 설정된다. 스트로크 규제 위치는 경보 통지 위치와 스트로크 엔드 사이에 설정된다. 스트로크 엔드를 향하여 이동하는 피스톤이 스트로크 규제 위치에 도달하면, 피스톤은 감속을 개시한다. 이와 같이 사전 준비 처리가 행해진다.

(오퍼레이터의 숙련도에 기초하는 경보 통지 위치의 조정)

실시형태의 컨트롤러(20)는, 오퍼레이터의 숙련도에 기초하여 경보 통지 위치를 조정하여, 오퍼레이터에게 경보를 통지하는 타이밍을 변경 가능하도록, 구성되어 있다. 도 5는, 오퍼레이터의 숙련도에 기초하여 경보 통지 위치를 조정하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 스텝 S11에 있어서, 컨트롤러(20)는 오퍼레이터에 의한 조작 레버의 조작의 입력을 받는다. 오퍼레이터가 제1 조작 레버(25L) 및/또는 제2 조작 레버(25R)를 조작하면, 조작량 센서(26)가 그 레버의 조작 방향 및 조작량을 검지한다. 조작량 센서(26)에 의해 검지된 레버의 조작 방향 및 조작량의 신호가 컨트롤러(20)에 입력된다. 스텝 S12에 있어서, 컨트롤러(20)는 오퍼레이터의 조작에 따라서, 작업기(3)의 동작을 개시한다.

스텝 S13에 있어서, 컨트롤러(20)는 피스톤의 현재 위치를 취득한다. 붐 계산부(21a)는 스트로크 센서(7a) 또는 각도 센서(9a)의 검출 결과에 기초하여, 피스톤(4ac)의 현재 위치를 구한다. 암 계산부(21b)는 스트로크 센서(7b) 또는 각도 센서(9b)의 검출 결과에 기초하여, 피스톤(4bc)의 현재 위치를 구한다. 버킷 계산부(21c)는 스트로크 센서(7c) 또는 각도 센서(9c)의 검출 결과에 기초하여, 피스톤(4cc)의 현재 위치를 구한다.

스텝 S14에 있어서, 컨트롤러(20)는, 피스톤이 경보 통지 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다. 붐 통지부(22a)는 붐 계산부(21a)로부터 구해지는 붐 실린더(4a)의 피스톤(4ac)의 현재 위치에 기초하여, 피스톤(4ac)이 소정의 경보 통지 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다. 암 통지부(22b)는 암 계산부(21b)로부터 구해지는 암 실린더(4b)의 피스톤(4bc)의 현재 위치에 기초하여, 피스톤(4bc)이 소정의 경보 통지 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다. 버킷 통지부(22c)는 버킷 계산부(21c)로부터 구해지는 버킷 실린더(4c)의 피스톤(4cc)의 현재 위치에 기초하여, 피스톤(4cc)이 소정의 경보 통지 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다.

피스톤이 경보 통지 위치에 도달하고 있지 않다고 판단되면(스텝 S14에 있어서 NO), 스텝 S13의 피스톤의 현재 위치의 취득과, 스텝 S14의 판단이 반복된다.

피스톤이 경보 통지 위치에 도달했다고 판단되면(스텝 S14에 있어서 YES), 스텝 S15로 진행하고, 오퍼레이터에게 경보가 통지된다. 경보 통지부(22)는 통지 장치(60)에 제어 신호를 출력한다. 제어 신호의 입력을 받은 통지 장치(60)는, 램프(61)를 점등시키거나, 버저(62)로부터 음성을 출력시키거나, 진동체(63)를 진동시키거나 함으로써, 오퍼레이터에게 경보를 통지한다.

경보를 인식한 오퍼레이터는 제1 조작 레버(25L) 및/또는 제2 조작 레버(25R)의 조작량을 감소시킨다. 전형적으로는 오퍼레이터는, 그때까지 조작하고 있었던 제1 조작 레버(25L) 및/또는 제2 조작 레버(25R)로부터 손을 뗀다. 조작량 센서(26)는 제1 조작 레버(25L) 및/또는 제2 조작 레버(25R)의 조작량의 감소를 검지하여, 그 조작량의 감소를 컨트롤러(20)에 입력한다.

오퍼레이터의 조작의 입력을 받은 컨트롤러(20)가 EPC 밸브(46)의 개도(開度)를 감소시키는 것에 의해, 메인 밸브(41)에 공급되는 파일럿 압력의 변동을 저감시킨다. 메인 밸브(41)의 스풀의 동작이 억제되어, 유압 실린더의 피스톤의 이동 속도가 감소하는 것에 의해, 작업기(3)의 동작 속도가 작아진다. 전형적으로는, 컨트롤러(20)가 EPC 밸브(46)를 전폐(全閉)로 하는 것에 의해, 메인 밸브(41)의 스풀이 이동을 정지한다. 유압 실린더의 피스톤이 정지함으로써, 작업기(3)의 동작이 정지한다(스텝 S16).

스텝 S17에 있어서, 컨트롤러(20)는 피스톤의 정지 위치를 취득한다. 붐 계산부(21a)는 스트로크 센서(7a) 또는 각도 센서(9a)의 검출 결과에 기초하여, 피스톤(4ac)의 정지 위치를 구한다. 암 계산부(21b)는 스트로크 센서(7b) 또는 각도 센서(9b)의 검출 결과에 기초하여, 피스톤(4bc)의 정지 위치를 구한다. 버킷 계산부(21c)는 스트로크 센서(7c) 또는 각도 센서(9c)의 검출 결과에 기초하여, 피스톤(4cc)의 정지 위치를 구한다.

스텝 S18에 있어서, 컨트롤러(20)는 필요에 따라 경보 통지 위치를 조정함으로써, 경보를 통지하는 타이밍을 변경한다.

스텝 S15에서 경보를 통지했음에도 불구하고, 경보를 인식한 오퍼레이터가 조작 장치의 조작량을 감소시킬 때까지 시간을 필요로 한 경우에, 스트로크 엔드의 바로 앞에서 피스톤을 정지시킬 수 없어 피스톤이 스트로크 엔드까지 도달하는 일이 있다. 도 6 및 후술하는 도 7, 8에 기초하여, 유압 셔블(100)을 조작하는 오퍼레이터의 숙련도에 기초하여 경보 통지 처리를 조정하는 처리에 대하여 설명한다.

도 6은, 숙련 오퍼레이터가 경보를 통지받았을 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6 및 후술하는 도 7, 10-12에 있어서, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 실린더 스트로크량, 즉 유압 실린더에서의 스트로크 엔드를 향하여 이동하는 피스톤의 이동 거리를 나타낸다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 숙련 오퍼레이터가 유압 셔블(100)을 조작할 때, 시각 t11에 있어서 경보가 통지된다. 경보를 인식한 오퍼레이터는, 시각 t12에 있어서 조작 장치(25)의 조작량의 감소를 개시한다. 경보를 통지한 시각으로부터 조작 장치(25)의 조작량이 감소를 개시하는 시각까지, 시간 T1이 경과하고 있다. 이와 같은 조작에 의해, 피스톤은 스트로크 엔드까지의 거리 L의 위치에서 정지한다. 거리 L은 예를 들면 최대 스트로크의 10%라도 된다.

도 7은, 경험이 적은 오퍼레이터가 경보를 통지받았을 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내어지는 숙련 오퍼레이터의 조작과 마찬가지로, 피스톤을 스트로크 엔드까지의 거리 L의 위치에서 정지시키기 위해서는, 시각 t12에 있어서 조작 장치(25)의 조작량의 감소를 개시할 필요가 있다.

경험이 적은 오퍼레이터는, 경보를 인식해도 바로 조작 장치(25)의 조작을 중지하지 않고, 경보를 통지한 시각으로부터 조작 장치(25)의 조작량이 감소를 개시하는 시각까지, 보다 긴 시간 T2의 경과를 필요로 한다. 그러므로, 경험이 적은 오퍼레이터가 유압 셔블(100)을 조작할 때는, 도 6에 나타내어지는 시각 t11보다 빠른 시각 t21에 있어서, 경보를 통지하도록 한다. 도 7에 나타내어지는 경보 통지 위치는 도 6과 비교하여, 스트로크 엔드로부터 보다 떨어진 위치에 설정되어 있다.

유압 셔블(100)을 조작하는 오퍼레이터는 자신의 숙련도에 따라, 조작을 개시하기 전의 초기 설정으로서, 경보 통지 위치를 조정하여 경보 통지의 타이밍을 정할 수 있다. 경험이 적은 오퍼레이터가 유압 셔블(100)을 조작하는 경우에, 경보 통지의 타이밍을 빠르게 하는 것에 의해, 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제하고, 소음을 저감할 수 있다.

한편, 컨트롤러(20)는, 작업 중에, 오퍼레이터의 숙련도를 식별하고, 오퍼레이터의 숙련도에 기초하는 피드백 제어에 의해 경보 통지 위치를 자동적으로 조정하여, 오퍼레이터에게 경보를 통지하는 타이밍을 변경할 수 있다. 도 8은, 도 5에 나타내어지는 스텝 S18에서의, 경보 통지 위치를 조정하는 서브루틴의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.

스텝 S21에 있어서, 컨트롤러(20)는, 스텝 S17에서 취득된 피스톤의 정지 위치가, 유압 실린더의 스트로크 엔드였는지 아닌지를 판단한다.

피스톤의 정지 위치가 스트로크 엔드라고 판단된 경우(스텝 S21에 있어서 YES), 스텝 S22로 진행하고, 컨트롤러(20)는, 피스톤이 스트로크 엔드에 도달한 횟수를 증가시킨다. 컨트롤러(20)는, 도 5에 나타내어지는 처리가 개시될 때까지의 이전의 처리에 있어서, 피스톤의 정지 위치가 스트로크 엔드였던 횟수를 메모리에 기억하고 있다. 컨트롤러(20)는 스트로크 엔드로의 도달 횟수를 메모리로부터 읽어내고, 도달 횟수에 1을 더하는 처리를 행한다.

스텝 S23에 있어서, 컨트롤러(20)는, 증가된 도달 횟수와, 메모리에 기억되어 있는 소정의 기준 횟수를 비교하여, 도달 횟수가 기준 횟수 이상인지 아닌지를 판단한다.

도달 횟수가 기준 횟수 이상이면(스텝 S23에 있어서 YES), 스텝 S15에 있어서 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 근접한 경보를 통지했음에도 불구하고, 피스톤을 스트로크 엔드에 부딪쳐 버리는 조작이 반복하여 행해졌다는 판단으로, 컨트롤러(20)는, 경험이 적은 오퍼레이터가 유압 셔블(100)을 조작하고 있다고 인식한다. 이 경우, 스텝 S24로 진행하고, 경보 통지의 타이밍을 빠르게 하여, 경보 통지 위치를 스트로크 엔드로부터 멀리하도록 조정하는 처리가 행해진다.

스텝 S23의 판단에 있어서, 도달 횟수가 기준 횟수 미만이면(스텝 S23에 있어서 NO), 경보 통지 위치를 조정하는 처리는 행해지지 않고, 처리는 리턴된다.

스텝 S21의 판단에 있어서, 피스톤의 정지 위치가 스트로크 엔드가 아니라, 스트로크 엔드의 바로 앞에서 피스톤이 정지했다고 판단된 경우(스텝 S21에 있어서 NO), 스텝 S25로 진행하고, 컨트롤러(20)는 피스톤의 정지 위치와 스트로크 엔드의 거리를 산출한다.

스텝 S26에 있어서, 컨트롤러는, 스텝 S25에 의해 산출된 거리와, 메모리에 기억되어 있는 소정의 기준 거리를 비교하여, 피스톤의 정지 위치와 스트로크 엔드의 거리가 기준 거리 이상인지 아닌지를 판단한다.

거리가 기준 거리 이상이면(스텝 S26에 있어서 YES), 스텝 S15에서 통지된 경보를 인식한 오퍼레이터가 즉시 조작 장치(25)의 조작을 정지한 결과, 스트로크 엔드로부터 떨어진 위치에서 피스톤이 정지했다는 판단으로, 컨트롤러는, 숙련 오퍼레이터가 유압 셔블(100)을 조작하고 있다고 인식한다. 이 경우, 스텝 S27로 진행하고, 경보 통지의 타이밍을 느리게 하여, 경보 통지 위치를 스트로크 엔드에 가깝게 하도록 조정하는 처리가 행해진다.

스텝 S26의 판단에 있어서, 거리가 기준 거리 미만이면(스텝 S26에 있어서 NO), 경보 통지 위치를 조정하는 처리는 행해지지 않고, 처리는 리턴된다.

컨트롤러(20)는, 통지 장치(60)가 경보를 통지한 후의 피스톤의 정지 위치에 기초하여, 유압 셔블(100)을 조작하는 오퍼레이터의 숙련도를 식별한다. 컨트롤러(20)는 오퍼레이터의 숙련도에 기초하여, 경보 통지 위치를 조정한다.

경험이 적은 오퍼레이터가 유압 셔블(100)을 조작하고 있는 경우에, 경보 통지의 타이밍을 빠르게 하는 변경을 컨트롤러(20)가 행하는 것에 의해, 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제하고, 소음을 저감할 수 있다.

숙련 오퍼레이터를 유압 셔블(100)을 조작하고 있는 경우에, 경보 통지의 타이밍을 느리게 하는 변경을 컨트롤러(20)가 행하는 것에 의해, 피스톤이 정지하는 위치로부터 스트로크 엔드까지의 길이를 보다 작게 할 수 있다. 유압 실린더의 최대 스트로크 중 보다 넓은 범위를 사용하여 작업기(3)를 동작시킴으로써, 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 6, 7에 나타낸 바와 같이, 숙련 오퍼레이터가 경보를 인식하고 나서 조작 장치(25)의 조작량의 감소를 개시할 때까지의 시간 T1은 비교적 짧고, 경험이 적은 오퍼레이터가 경보를 인식하고 나서 조작 장치(25)의 조작량의 감소를 개시할 때까지의 시간 T2는 비교적 길다. 그러므로 컨트롤러(20)는, 경보를 통지한 시각으로부터 조작 장치(25)의 조작량이 감소를 개시할 때까지의 시간에 기초하여, 오퍼레이터의 숙련도를 식별할 수 있다.

예를 들면 컨트롤러(20)는, 경보를 통지한 시각으로부터 조작 장치(25)의 조작량이 감소를 개시할 때까지의 시간을, 메모리에 기억되어 있는 소정의 기준 시간과 비교할 수 있다. 컨트롤러(20)는, 그 시간이 기준 시간보다 짧으면, 숙련 오퍼레이터가 조작하고 있다고 식별하여, 경보 통지의 타이밍을 느리게 하여, 경보 통지 위치를 스트로크 엔드에 가까워지게 할 수 있다. 컨트롤러(20)는, 그 시간이 기준 시간보다 길면, 경험이 적은 오퍼레이터가 조작하고 있다고 식별하여, 경보 통지의 타이밍을 빠르게 하여, 경보 통지 위치를 스트로크 엔드로부터 멀리할 수 있다.

(실린더 속도에 기초하는 경보 통지 위치의 조정)

실시형태의 컨트롤러(20)는, 스트로크 엔드를 향하는 피스톤의 이동 속도(이것을 실린더 속도라고 함)에 기초하는 피드 포워드 제어에 의해 경보 통지 위치를 조정하여, 오퍼레이터에게 경보를 통지하는 타이밍을 변경할 수 있다. 도 9는, 실린더 속도에 기초하여 경보 통지 위치를 조정하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 스텝 S31에 있어서, 컨트롤러(20)는 오퍼레이터에 의한 조작 레버의 조작의 입력을 받는다. 스텝 S32에 있어서, 컨트롤러(20)는 오퍼레이터의 조작에 따라서, 작업기(3)의 동작을 개시한다. 스텝 S33에 있어서, 컨트롤러(20)는 피스톤의 현재 위치를 취득한다. 스텝 S31∼S33의 처리는, 도 5에 나타내어지는 스텝 S11∼S13의 처리와 동일하게 행해진다.

스텝 S34에 있어서, 컨트롤러(20)는, 피스톤이 판정 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다. 경보 통지부(22)는 실린더 스트로크 계산부(21)로부터 구해지는 유압 실린더의 피스톤의 현재 위치에 기초하여, 피스톤이 소정의 판정 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다.

피스톤이 판정 위치에 도달하고 있지 않다고 판단되면(스텝 S34에 있어서 NO), 스텝 S33의 피스톤의 현재 위치의 취득과, 스텝 S34의 판단이 반복된다.

피스톤이 판정 위치에 도달했다고 판단되면(스텝 S34에 있어서 YES), 스텝 S35에 있어서, 컨트롤러(20)는 조작량 센서(26)로부터, 오퍼레이터에 의해 조작되고 있는 제1 조작 레버(25L) 및/또는 제2 조작 레버(25R)의 조작량의 입력을 받는다. 스텝 S36에 있어서, 컨트롤러(20)는, 이 레버의 조작량을 따른 실린더 속도를 산출한다. 스텝 S37에 있어서, 컨트롤러(20)는 실린더 속도에 기초하여, 경보 통지 위치를 설정한다.

도 10은, 실린더 속도가 클 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다. 스텝 S36에서는, 피스톤이 판정 위치에 도달한 시각 t31에서의 실린더 속도를 취득한다. 실린더 속도가 클 때는 레버의 조작량이 크고, 레버의 중립 위치로부터의 변위가 크므로, 오퍼레이터가 레버로부터 손을 떼고 나서 레버가 중립 위치로 돌아올 때까지의 시간이 비교적 길어진다. 단위시간당의 피스톤의 이동 거리가 크므로, 경보를 통지하고 나서 경보를 인식한 오퍼레이터가 조작 장치(25)의 조작량을 감소시킬 때까지, 피스톤이 비교적 긴 거리를 이동한다.

그러므로 컨트롤러(20)는, 실린더 속도가 클 때는, 스트로크 엔드로부터 보다 떨어진 위치를 경보 통지 위치로서 설정한다. 도 10의 예에서는, 시각 t32에 있어서 경보가 통지된다. 경보를 인식한 오퍼레이터가 조작 장치(25)의 조작량을 감소시킴으로써, 시각 t33에 있어서 피스톤의 감속이 개시하고 있다. 경보를 통지한 시각으로부터 피스톤이 감속을 개시할 때까지, 시간 T3이 경과하고 있다. 이와 같은 조작에 의해, 피스톤은 스트로크 엔드까지 거리 L의 위치에서 정지한다.

도 11은, 실린더 속도가 작을 때의 동작의 일례를 나타내는 도면이다. 스텝 S36에서는, 도 10과 같은 판정 위치에 피스톤이 도달한 시각 t41에서의 실린더 속도를 취득한다. 실린더 속도가 작을 때는 레버의 조작량이 작고, 레버의 중립 위치로부터의 변위가 작으므로, 오퍼레이터가 레버로부터 손을 떼고 나서 레버가 중립 위치로 돌아올 때까지의 시간이 비교적 짧아진다. 단위시간당의 피스톤의 이동 거리가 작으므로, 경보를 통지하고 나서 경보를 인식한 오퍼레이터가 조작 장치(25)의 조작량을 감소시킬 때까지, 피스톤이 이동하는 거리가 비교적 짧아진다.

그러므로 컨트롤러(20)는, 실린더 속도가 작을 때는, 스트로크 엔드에 의해 가까운 위치를 경보 통지 위치로서 설정한다. 도 11의 예에서는, 시각 t42에 있어서 경보가 통지된다. 경보를 인식한 오퍼레이터가 조작 장치(25)의 조작량을 감소시킴으로써, 시각 t43에 있어서 피스톤의 감속이 개시하고 있다. 경보를 통지한 시각으로부터 피스톤이 감속을 개시할 때까지, 시간 T4가 경과하고 있다. 이와 같은 조작에 의해, 피스톤은 도 10과 마찬가지로 스트로크 엔드까지 거리 L의 위치에서 정지한다.

컨트롤러(20)는, 피스톤이 판정 위치에 도달했을 때의 실린더 속도에 기초하여, 경보 통지 위치를 조정한다. 실린더 속도가 크면, 경보를 통지한 시각으로부터 피스톤이 감속을 개시할 때까지에 피스톤이 이동하는 거리가 비교적 길어진다. 실린더 속도가 큰 경우에, 경보 통지의 타이밍을 빠르게 설정하는 것에 의해, 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하는 것을 억제하고, 소음을 저감할 수 있다. 실린더 속도가 작으면, 경보를 통지한 시각으로부터 피스톤이 감속을 개시할 때까지 피스톤이 이동하는 거리가 비교적 짧아진다. 실린더 속도가 작은 경우에, 경보 통지의 타이밍을 느리게 설정하는 것에 의해, 유압 실린더의 최대 스트로크 중 보다 넓은 범위를 사용하여 작업기(3)를 동작시킬 수 있으므로, 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 9에 나타내어지는 이후의 스텝 S38∼S41의 처리는, 도 5에 나타내어지는 스텝 S13∼S15의 처리와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

(스트로크 규제 제어와 그의 해제)

다음으로, 스트로크 규제 제어에 대하여 설명한다. 도 12는, 경보 통지 위치와 스트로크 규제 위치의 일례를 나타내는 도면이다.

이미 설명한 바와 같이, 스트로크 규제 제어는, 유압 실린더의 피스톤을 스트로크 엔드에 도달하기 전에 정지시키는 컨트롤러(20)의 개입 제어이다. 스트로크 규제 위치는, 스트로크 규제 제어에 의해 피스톤이 감속을 개시하는 위치로서 설정되는, 경보 통지 위치와 스트로크 엔드 사이의 위치이다.

도 12의 예에서는, 시각 t51에 있어서 경보가 통지된다. 경보가 통지된 후의 시각 t52에 피스톤이 도달하는 위치를 스트로크 규제 위치로서 설정한다. 피스톤이 스트로크 규제 위치에 도달하면, 오퍼레이터에 의한 조작 장치(25)의 조작에 관계없이, 피스톤이 감속을 개시한다. 스트로크 규제 제어에 의해, 피스톤은 스트로크 엔드까지 거리 L의 위치에서 정지한다. 도 12에 나타내어지는 거리 L은, 예를 들면 최대 스트로크의 5%라도 된다.

다음으로, 작업 중에, 유압 실린더의 피스톤을, 오퍼레이터의 의사에 따라서 스트로크 엔드에 도달시키는 것을 가능하게 하기 위한, 스트로크 규제 제어를 해제하는 제어에 대하여 설명한다. 도 13은, 작업 중인 오퍼레이터의 의사에 따라서 스트로크 규제 제어를 해제하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.

도 13에 나타내어지는 스텝 S51∼S55의 처리는, 도 5에 나타내어지는 스텝 S11∼S15의 처리와 동일하므로, 설명을 생략한다.

스텝 S56에 있어서, 컨트롤러(20)는 스텝 S53과 마찬가지로, 피스톤의 현재 위치를 취득한다.

스텝 S57에 있어서, 컨트롤러(20)는, 피스톤이 스트로크 규제 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다. 스트로크 규제 제어부(23)는, 실린더 스트로크 계산부(21)로부터 구해지는 유압 실린더의 피스톤의 현재 위치에 기초하여, 피스톤이 소정의 스트로크 규제 위치에 도달했는지 아닌지를 판단한다.

피스톤이 스트로크 규제 위치에 도달하고 있지 않다고 판단되면(스텝 S57에 있어서 NO), 스텝 S56의 피스톤의 현재 위치의 취득과, 스텝 S57의 판단이 반복된다.

피스톤이 스트로크 규제 위치에 도달했다고 판단되면(스텝 S57에 있어서 YES), 스텝 S58에 있어서, 컨트롤러(20)는 스트로크 규제 제어를 실행한다. 스트로크 규제 제어부(23)는 EPC 밸브(46)에 제어 신호를 송신하여, EPC 밸브(46)의 개도을 감소시킴으로써, 피스톤을 감속시킨다. EPC 밸브(46)를 닫아서 메인 밸브(41)로의 파일럿 오일의 공급을 정지함으로써, 메인 밸브(41)의 스풀이 이동을 정지한다. 유압 실린더의 피스톤이 정지함으로써, 작업기(3)의 동작이 정지한다.

스트로크 규제 제어에 의해 피스톤이 정지하고 작업기(3)가 정지한 후, 스텝 S59에 있어서, 컨트롤러(20)는, 오퍼레이터에 의한 조작 장치(25)의 조작이 계속되고 있는지 아닌지를 판단한다. 조작 장치(25)의 조작은 조작량 센서(26)에 의해 검지된다. 컨트롤러(20)는 조작량 센서(26)로부터, 조작 장치(25)가 조작되고 있는 것을 나타내는 검지 결과가 입력되어 있는지 아닌지에 기초하여, 조작 장치(25)의 조작이 계속되고 있는지 아닌지를 판단한다. 조작 장치(25)의 조작이 계속되고 있지 않다고 판단되면(스텝 S59에 있어서 NO), 그대로 처리를 종료한다(도 13의 엔드).

조작 장치(25)의 조작이 계속되고 있다고 판단되면(스텝 S59에 있어서 YES), 컨트롤러(20)는, 이 조작 장치(25)가 계속적인 조작을, 피스톤을 더욱 이동시키려고 하는 오퍼레이터의 의사의 표현으로 인식하여, 스텝 S60에 있어서, 스트로크 규제 제어를 해제한다. 스트로크 규제 제어 해제부(24)는 EPC 밸브(46)에 대하여, 오퍼레이터에 의한 조작 장치(25)의 조작량에 따른 밸브 개도로 하는 것을 지령하는 제어 신호를 출력한다. EPC 밸브(46)의 제어에 의해 메인 밸브(41)에 파일럿 오일이 공급되고, 메인 밸브(41)의 스풀이 이동한다. 유압 실린더의 피스톤이 이동함으로써, 작업기(3)의 동작이 재개된다(스텝 S61). 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하면(스텝 S62), 처리를 종료한다(도 13의 엔드).

버킷 실린더(4c)의 피스톤(4cc)을 스트로크 엔드에 도달시킨 충격을 이용하여 버킷(3c)에 부착된 토사를 낙하시키는 토사 제거 작업 등, 작업의 내용에 의해, 유압 실린더의 피스톤을 의도적으로 스트로크 엔드까지 이동시키고 싶은 경우가 있다. 그와 같은 오퍼레이터의 의사를, 조작 장치(25)의 조작이 계속되고 있는 것에 의해 인식하여, 스트로크 규제 제어를 해제한다. 이로써, 오퍼레이터가 스트로크 엔드를 사용하고 싶을 때 자유롭게 사용할 수 있게 되므로, 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 14는, 오퍼레이터에 의한 사전의 설정에 따라서 스트로크 규제 제어를 해제하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 스텝 S71에 있어서, 작업의 준비로서, 오퍼레이터에 의한 스트로크 규제 제어의 설정이 행해진다. 오퍼레이터는 조작부(30), 구체적으로는 모니터(31) 또는 스위치(32) 등을 조작한다. 오퍼레이터의 조작이 스트로크 규제 제어 설정부(50)에 입력되어, 스트로크 규제 제어 설정부(50)는 스트로크 규제 제어를 실행할 것인지 비실행으로 할 것인지를 설정한다. 스트로크 규제 제어 설정부(50)는 이 설정을 컨트롤러(20)에 입력한다.

예를 들면, 숙련 오퍼레이터는 스트로크 규제 제어를 비실행으로 하는 설정으로서, 경보 통지 위치에 피스톤이 도달하면 경보를 통지하지만 컨트롤러(20)의 개입 제어는 행하지 않는 설정으로 해도 된다. 예를 들면, 경험이 적은 오퍼레이터는 스트로크 규제 제어를 실행하는 설정으로서, 경보를 통지받았을 때 조작 장치(25)의 조작량을 감소시키는 오퍼레이터의 조작이 따라붙지 않을 때도, 컨트롤러(20)의 개입 제어에 의해 피스톤이 스트로크 엔드에 확실하게 도달하지 않는 것 같은 설정으로 해도 된다.

스텝 S72∼S78의 처리는, 도 13에 나타내어지는 스텝 S51∼S57의 처리와 동일하므로, 설명을 생략한다.

스텝 S79에 있어서, 컨트롤러(20)는, 스트로크 규제 제어가 유효한지 아닌지를 판단한다. 스텝 S71에서의 사전의 설정에 따라서, 스트로크 규제 제어가 유효화되어 있는지 무효화되어 있는지를 컨트롤러(20)는 판단한다.

스트로크 규제 제어가 유효하면(스텝 S79에 있어서 YES), 스텝 S80에 있어서, 컨트롤러(20)는 스트로크 규제 제어를 실행하여, 작업기(3)의 동작을 정지시킨다. 그리고, 처리를 종료한다(도 14의 엔드).

스트로크 규제 제어가 해제되어 있으면(스텝 S79에 있어서 NO), 스텝 S81에 있어서, 오퍼레이터에 의한 조작 장치(25)의 조작에 따라서, 작업기(3)의 동작이 계속된다. 유압 실린더의 피스톤이 스트로크 엔드에 도달하면(스텝 S82), 처리를 종료한다(도 14의 엔드).

오퍼레이터가 조작부(30)를 조작하여 스트로크 규제 제어의 실행 및 정지를 사전에 변경할 수 있는 구성으로 함으로써, 버킷(3c)의 토사 제거 작업 등, 오퍼레이터가 스트로크 엔드를 사용하고 싶을 때 자유롭게 사용할 수 있게 되므로, 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 13, 14에 나타내어지는 스트로크 규제 제어의 실행 및 정지의 전환을, 각유압 실린더마다 설정할 수 있는 구성으로 되어 있어도 된다. 도 3에 나타내어지는 붐 규제부(23a), 암 규제부(23b) 및 버킷 규제부(23c)는 각각 독립적으로 제어 가능해도 된다. 도 3에 나타내어지는 붐 해제부(24a), 암 해제부(24b) 및 버킷 해제부(24c)는 각각 독립적으로 제어 가능해도 된다. 스트로크 규제 제어 설정부(50)는 붐 실린더(4a), 암 실린더(4b) 및 버킷 실린더(4c)의 각각에 대하여, 개별로 스트로크 규제 제어의 실행과 부실행을 설정할 수 있는 것이라도 된다.

예를 들면, 암(3b)에 대해서는 스트로크 규제 제어를 실행하여, 암 실린더(4b)의 피스톤(4bc)이 스트로크 엔드에 도달하지 않도록 제어하는 한편, 버킷(3c)에 대해서는 스트로크 규제 제어를 정지하여, 오퍼레이터가 버킷(3c)으로부터의 토사 제거 작업을 자유롭게 실시할 수 있는 설정으로 해도 된다. 이와 같은 설정으로 함으로써, 소음의 발생을 확실하게 억제할 수 있고, 또한 작업기(3)의 조작성을 향상시킬 수 있다.

지금까지의 실시형태에서는, 유압 셔블(100)이 컨트롤러(20)와 통지 장치(60)를 구비하고 있고, 유압 셔블(100)에 탑재되어 있는 컨트롤러(20)가 통지 장치(60)에 경보를 통지시키는 제어를 하는 예에 대하여 설명했다. 컨트롤러(20)와 통지 장치(60)는 반드시 유압 셔블(100)에 탑재되어 있지 않아도 된다.

도 15는, 작업 기계를 포함하는 시스템의 개략도이다. 유압 셔블(100)의 외부에 배치된 컨트롤러(120)가, 예를 들면 스트로크 센서(7a, 7b, 7c)의 검출 결과를 나타내는 신호를 유압 셔블(100)로부터 수신하여, 그 신호에 기초하여 통지 장치(60)에 경보를 통지시키는 시스템을 구성해도 된다. 컨트롤러(120)와 통지 장치(60)는 유압 셔블(100)의 작업 현장에 배치되어도 되고, 유압 셔블(100)의 작업 현장으로부터 떨어진 원격지에 배치되어도 된다.

이상과 같이 실시형태에 대하여 설명을 행하였으나, 각 실시형태에 있어서 서로 조합 가능한 구성을 적절히 조합해도 된다. 또한, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.

1: 주행체, 2: 선회체, 3: 작업기, 3a: 붐, 3b: 암, 3c: 버킷, 3ce: 날끝, 4a: 붐 실린더, 4aa, 4ba, 4ca: 실린더부, 4ab, 4bb, 4cb: 로드, 4ac, 4bc, 4cc: 피스톤, 4b: 암 실린더, 4c: 버킷 실린더, 7a, 7b, 7c: 스트로크 센서, 9a, 9b, 9c: 각도 센서, 20, 120: 컨트롤러, 21: 실린더 스트로크 계산부, 22: 경보 통지부, 23: 스트로크 규제 제어부, 24: 스트로크 규제 제어 해제부, 25: 조작 장치, 25L: 제1 조작 레버, 25R: 제2 조작 레버, 26: 조작량 센서, 30: 조작부, 31: 모니터, 32: 스위치, 41: 메인 밸브, 46: EPC 밸브, 50: 스트로크 규제 제어 설정부, 60: 통지 장치, 61: 램프, 62: 버저, 63: 진동체, 100: 유압 셔블.

Claims (10)

1. 차체;
   상기 차체에 지지되는 작업기;
   실린더부와, 상기 실린더부 내를 왕복 이동 가능한 피스톤을 가지고, 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더;
   경보를 통지하는 통지 장치; 및
   상기 유압 실린더 및 상기 통지 장치를 제어하는 컨트롤러;를 구비하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 유압 실린더의 스트로크 엔드로부터 바로 앞의 경보 통지 위치에 상기 피스톤이 도달했을 때, 상기 통지 장치에 경보를 통지시키고,
   경보 통지의 타이밍을 조정 가능한, 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 경보 통지 위치를 조정하여 경보 통지의 타이밍을 조정하는, 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 작업 기계를 조작하는 오퍼레이터의 숙련도에 기초하여, 상기 경보 통지 위치를 조정하는, 작업 기계.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유압 실린더를 구동하기 위해 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 장치를 더 구비하고,
   상기 컨트롤러는, 경보를 통지한 시각으로부터 상기 조작 장치의 조작량이 감소를 개시하는 시각까지의 시간에 기초하여, 오퍼레이터의 숙련도를 식별하는, 작업 기계.
5. 제3항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 통지 장치가 경보를 통지한 후의 상기 피스톤의 정지 위치에 기초하여, 오퍼레이터의 숙련도를 식별하는, 작업 기계.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유압 실린더를 구동하기 위해 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 장치를 더 구비하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 경보 통지 위치와 상기 스트로크 엔드 사이의 스트로크 규제 위치에 상기 피스톤이 도달하면 상기 피스톤을 감속시키는, 스트로크 규제 제어를 실행하고,
   상기 스트로크 규제 제어에 의해 상기 피스톤이 정지한 후, 상기 조작 장치의 조작이 계속되고 있으면, 상기 스트로크 규제 제어를 해제하는, 작업 기계.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 경보 통지 위치와 상기 스트로크 엔드 사이의 스트로크 규제 위치에 상기 피스톤이 도달하면 상기 피스톤을 감속시키는, 스트로크 규제 제어를 실행하고,
   상기 유압 실린더의 상기 스트로크 규제 제어의 실행 및 정지(停止)의 전환을 오퍼레이터가 조작하는 조작부를 더 구비하는, 작업 기계.
8. 제7항에 있어서,
   상기 작업기는, 상기 차체에 대하여 회전 가능한 붐과, 상기 붐에 대하여 회전 가능한 암과, 상기 암에 대하여 회전 가능한 어태치먼트를 가지고,
   상기 유압 실린더는, 상기 암을 구동하는 제1 실린더와, 상기 어태치먼트를 구동하는 제2 실린더를 가지고,
   상기 컨트롤러는, 상기 제1 실린더의 상기 스트로크 규제 제어의 실행 및 정지와, 상기 제2 실린더의 상기 스트로크 규제 제어의 실행 및 정지를, 각각 전환 가능한, 작업 기계.
9. 차체와, 상기 차체에 지지되는 작업기와, 실린더부와, 상기 실린더부 내를 왕복 이동 가능한 피스톤을 가지고, 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더를 포함하는 작업 기계;
   경보를 통지하는 통지 장치; 및
   상기 유압 실린더 및 상기 통지 장치를 제어하는 컨트롤러;를 구비하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 유압 실린더의 스트로크 엔드로부터 바로 앞의 경보 통지 위치에 상기 피스톤이 도달했을 때, 상기 통지 장치에 경보를 통지시키고,
   경보 통지의 타이밍을 조정 가능한, 작업 기계를 포함하는 시스템.
10. 차체와, 상기 차체에 지지되는 작업기와, 실린더부와, 상기 실린더부 내를 왕복 이동 가능한 피스톤을 가지고, 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더를 포함하는 작업 기계와 관련된 경보를 통지하는 통지 장치의 제어 방법으로서,
    상기 유압 실린더의 스트로크 엔드로부터 바로 앞의 경보 통지 위치에 상기 피스톤이 도달했을 때, 상기 통지 장치에 경보를 통지시키고,
    경보 통지의 타이밍을 조정 가능한, 통지 장치의 제어 방법.

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