KR101561794B1 - 유압 셔블 - Google Patents

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다케시 다카우라
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

작업기에 의한 설계면의 침식을 억제할 수 있는 유압 셔블을 제공한다. 붐 하강용 파일럿 포트에 접속되어 있는 붐 하강용 파일럿 관로에는, 붐 하강용 비례 전자 밸브가 설치되어 있다. 제1 압력 센서는, 조작 레버와 붐 하강용 비례 전자 밸브 사이의 붐 하강용 파일럿 관로에 발생하는 압력을 검출한다. 컨트롤러는, 제1 압력 센서에 의해 검출된 압력에 기초하여, 붐 하강용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어한다. 컨트롤러는, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류값을, 영으로부터 완만하게 증가시킨다.

Description

유압 셔블{HYDRAULIC SHOVEL}
본 발명은 유압 셔블에 관한 것이다.
종래의 유압 셔블에 관해서, 일본 특허 공개 평성 제7-207697호 공보(특허문헌 1)에는, 붐(boom)용 파일럿 전환 밸브의 붐 하강용 파일럿 포트에 접속되는 관로에 스로틀부를 갖는 유로 위치를 구비한 전자 전환 밸브를 설치하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 붐 하강용 파일럿 포트측에 압력 센서를 설치하고, 그 압력 센서가 검출하는 압력 신호를 컨트롤러에 입력하는 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제7-207697호 공보
최근, 작업 차량에서는, 외부로부터 설계면 정보를 취득한 후에, 작업기의 위치 검출을 행하고, 검출된 작업기의 위치에 기초하여 작업기를 자동 제어하는 시공 수법이 알려져 있다.
유압 셔블을 이용한 정지(整地) 작업에 있어서, 버킷의 날끝을 설계면에 위치맞춤시키는 경우, 설계면에 버킷의 날끝이 파고드는 것을 회피하기 위해서, 날끝이 설계면에 접하는 위치에서 작업기의 동작을 자동 정지시키는 제어가 행해진다. 버킷의 날끝의 정밀한 위치맞춤을 위해서는, 유압 셔블을 조작하는 오퍼레이터는, 작업기가 자동 정지할 때까지 조작 레버를 붐 하강측으로 계속 조작하는 것이 바람직하다.
이와 같이 조작 레버를 붐 하강측으로 계속 조작하면, 작업기의 자동 정지 후에 차체에 흔들림이 발생하여 날끝이 설계면으로부터 위로 이탈한 순간에 붐 하강이 실행되게 된다. 이 결과, 날끝이 설계면을 침식하고 있을 가능성이 있다.
본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 작업기에 의한 설계면의 침식을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 유압 셔블은, 붐과, 붐용 파일럿 전환 밸브와, 붐 하강용 파일럿 관로와, 붐 하강용 비례 전자 밸브와, 조작 레버와, 제1 압력 센서와, 컨트롤러를 구비하고 있다. 붐용 파일럿 전환 밸브는, 붐 하강용 파일럿 포트를 갖고 있고, 붐을 작동 제어한다. 붐 하강용 파일럿 관로는, 붐 하강용 파일럿 포트에 접속되어 있다. 붐 하강용 비례 전자 밸브는, 붐 하강용 파일럿 관로에 설치되어 있다. 조작 레버는, 오퍼레이터가 조작하기 위한 것이다. 제1 압력 센서는, 조작 레버와 붐 하강용 비례 전자 밸브 사이의 붐 하강용 파일럿 관로에 발생하는 압력을 검출한다. 컨트롤러는, 제1 압력 센서에 의해 검출된 압력에 기초하여, 붐 하강용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어한다. 컨트롤러는, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류값을, 영으로부터 완만하게 증가시킨다.
본 발명의 유압 셔블에 따르면, 오퍼레이터의 조작에 대한 붐의 하강 동작의 응답 속도를 저하시킴으로써, 차체의 흔들림에 의해 날끝이 일시적으로 설계면으로부터 위로 이탈했을 때의, 재차의 붐 하강의 실행을 억제할 수 있다. 따라서, 차체의 흔들림이 수속(收束)된 후에 날끝이 설계면보다 하방에 위치하여 설계면이 침식되는 문제를 방지할 수 있다.
상기한 유압 셔블에 있어서, 컨트롤러가 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러가 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 감소를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 감소량보다 작다. 이렇게 하면, 붐의 하강 동작이 필요없게 되었을 때의 붐의 하강 동작을 신속히 정지할 수 있다.
상기한 유압 셔블에 있어서, 붐용 파일럿 전환 밸브는, 붐 상승용 파일럿 포트를 더 갖고 있다. 유압 셔블은, 붐 상승용 파일럿 관로와, 붐 상승용 비례 전자 밸브와, 제2 압력 센서를 더 구비하고 있다. 붐 상승용 파일럿 관로는, 붐 상승용 파일럿 포트에 접속되어 있다. 붐 상승용 비례 전자 밸브는, 붐 상승용 파일럿 관로에 설치되어 있다. 제2 압력 센서는, 조작 레버와 붐 상승용 비례 전자 밸브 사이의 붐 상승용 파일럿 관로에 발생하는 압력을 검출한다. 컨트롤러는, 제2 압력 센서에 의해 검출된 압력에 기초하여 붐 상승용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어한다. 컨트롤러가 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러가 붐 상승용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량보다 작다. 이렇게 하면, 붐의 상승 조작의 응답 속도를 유지하면서, 붐의 하강 조작의 응답 속도를 저하시킬 수 있다.
상기한 유압 셔블은, 날끝을 갖는 버킷을 더 구비하고 있다. 컨트롤러는, 날끝의 위치가 시공 설계 데이터보다 하강하지 않도록, 붐을 제어한다. 이렇게 하면, 시공 설계 데이터에 맞춰 정지 작업을 행할 수 있기 때문에, 유압 셔블을 이용한 정지 작업의 품질 및 효율을 향상시킬 수 있다.
상기한 유압 셔블에 있어서, 컨트롤러는, 위성 통신을 통해 외부와의 사이에서 정보를 송수신한다. 이렇게 하면, 외부와의 사이에서 송수신된 정보에 기초하는 정보화 시공이 가능해져, 유압 셔블을 이용한 고효율이며 또한 고정밀도의 정지 작업을 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 버킷의 날끝을 설계면에 위치맞춤시키는 경우에, 작업기의 자동 정지 후에 차체에 흔들림이 발생해도, 날끝이 일시적으로 설계면으로부터 위로 이탈했을 때의 재차의 붐 하강의 실행을 억제할 수 있다. 따라서, 차체의 흔들림이 수속된 후에 날끝이 설계면보다 하방에 위치하여 설계면이 침식되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에서의 유압 셔블의 구성을 도시하는 개략 사시도이다.
도 2는 유압 셔블의 캡(cab) 내부의 사시도이다.
도 3은 유압 셔블에 정보의 송수신을 행하는 구성의 개략을 도시하는 모식도이다.
도 4는 유압 셔블에 적용되는 유압 회로도이다.
도 5는 유압 셔블을 이용한 정지 작업에 있어서의, 작업기의 위치맞춤 전의 개략도이다.
도 6은 유압 셔블을 이용한 정지 작업에 있어서의, 작업기의 위치맞춤 후의 개략도이다.
도 7은 본 발명 적용 전의 유압 셔블에 있어서의 붐 하강 지령시의 전류의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 8은 실시형태의 유압 셔블에 있어서의 붐 하강 지령시의 전류의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 9는 실시형태의 유압 셔블에 있어서의 붐 상승 지령시의 전류의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 10은 비례 전자 밸브의 개방도를 증가시킬 때의 전류값의 증가를 도시하는 그래프이다.
도 11은 비례 전자 밸브의 개방도를 감소시킬 때의 전류값의 감소를 도시하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 사상을 적용 가능한 유압 셔블의 구성에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에서의 유압 셔블(1)의 구성을 도시하는 개략 사시도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 유압 셔블(1)은, 하부 주행체(2)와, 상부 선회체(3)와, 작업기(5)를 주로 구비하고 있다. 하부 주행체(2)와 상부 선회체(3)에 의해, 작업 차량 본체가 구성되어 있다.
하부 주행체(2)는, 좌우 한 쌍의 무한궤도를 갖고 있다. 한 쌍의 무한궤도가 회전함으로써, 유압 셔블(1)이 자주(自走) 가능하도록 구성되어 있다. 상부 선회체(3)는, 하부 주행체(2)에 대하여 선회 가능하게 설치되어 있다.
상부 선회체(3)는, 오퍼레이터가 유압 셔블(1)을 조작하기 위한 공간인 캡(cab; 4)을 포함하고 있다. 캡(4)은, 작업 차량 본체에 포함되어 있다. 상부 선회체(3)는, 후방측(B)에, 엔진을 수납하는 엔진룸, 및 카운터 웨이트를 포함하고 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 오퍼레이터가 캡(4) 내에 착석했을 때에, 오퍼레이터의 전방측(정면측)을 상부 선회체(3)의 전방측(F)이라고 칭하고, 이와 반대측, 즉 오퍼레이터의 후방측을 상부 선회체(3)의 후방측(B)이라고 칭하며, 착석 상태에서의 오퍼레이터의 좌측을 상부 선회체(3)의 좌측(L)이라고 칭하고, 착석 상태에서의 오퍼레이터의 우측을 상부 선회체(3)의 우측(R)이라고 칭한다. 이하에서는, 상부 선회체(3)의 전후 좌우와 유압 셔블(1)의 전후 좌우는 일치하고 있는 것으로 한다.
토사의 굴착 등의 작업을 행하는 작업기(5)는, 상하 방향으로 작동 가능하게, 상부 선회체(3)에 의해 축 지지되어 있다. 작업기(5)는, 상부 선회체(3)의 전방측(F)의 대략 중앙부에 상하 방향으로 작동 가능하게 부착된 붐(6)과, 붐(6)의 선단부에 전후 방향으로 작동 가능하게 부착된 아암(7)과, 아암(7)의 선단부에 전후 방향으로 작동 가능하게 부착된 버킷(8)을 갖고 있다. 버킷(8)은, 그 선단에 날끝(8a)을 갖고 있다. 붐(6), 아암(7) 및 버킷(8)은 각각, 유압 실린더인 붐 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)에 의해 구동되도록 구성되어 있다.
캡(4)은, 상부 선회체(3)의 전방측(F)의 좌측(L)에 배치되어 있다. 작업기(5)는, 캡(4)에 대하여, 캡(4)의 한쪽의 측부측인 우측(R)에 설치되어 있다. 한편, 캡(4)과 작업기(5)의 배치는 도 1에 도시하는 예에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 상부 선회체(3)의 전방 우측에 배치된 캡(4)의 좌측에 작업기(5)가 설치되어 있어도 좋다.
도 2는, 유압 셔블(1)의 캡(4) 내부의 사시도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 캡(4)의 내부에는, 오퍼레이터가 전방측(F)을 향해 착석하는 운전석(24)이 배치되어 있다. 캡(4)은, 운전석(24)을 덮어서 배치되어 있는 지붕 부분과, 지붕 부분을 지지하는 복수의 필러를 포함하고 있다. 복수의 필러는, 운전석(24)에 대하여 전방측(F)에 배치된 프런트 필러와, 운전석(24)에 대하여 후방측(B)에 배치된 리어 필러와, 프런트 필러와 리어 필러 사이에 배치된 중간 필러를 갖고 있다. 각각의 필러는, 수평면에 대하여 직교하는 수직 방향을 따라 연장되고, 캡(4)의 바닥부와 지붕 부분에 연결되어 있다.
각각의 필러와, 캡(4)의 바닥부 및 지붕 부분에 의해 둘러싸인 공간은, 캡(4)의 실내 공간을 형성하고 있다. 운전석(24)은, 캡(4)의 실내 공간에 수용되어 있고, 캡(4)의 바닥부의 거의 중앙부에 배치되어 있다. 캡(4)의 좌측(L)의 측면에는, 오퍼레이터가 캡(4)에 승강하기 위한 도어가 설치되어 있다.
운전석(24)에 대하여 전방측(F)에, 앞창이 배치되어 있다. 앞창은, 투명 재료에 의해 형성되어 있고, 운전석(24)에 착석하고 있는 오퍼레이터는 앞창을 통해 캡(4)의 외부를 시인(視認) 가능하다. 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이, 운전석(24)에 착석하고 있는 오퍼레이터는, 앞창을 통해, 토사를 굴착하는 버킷(8)을 직접 볼 수 있다.
캡(4) 내부의 전방측(F)에는, 모니터 장치(26)가 설치되어 있다. 모니터 장치(26)는, 캡(4) 내의 우측 앞측의 모퉁이부에 배치되어 있고, 캡(4)의 바닥부로부터 연장되는 지지대에 의해 지지되어 있다. 모니터 장치(26)는, 프런트 필러에 대하여 운전석(24)측에 배치되어 있다. 모니터 장치(26)는, 운전석(24)에 착석하고 있는 오퍼레이터로부터 보아, 프런트 필러의 바로 앞측에 배치되어 있다.
모니터 장치(26)는, 다목적으로 사용되기 때문에, 각종의 모니터 기능을 갖는 평면형의 표시면(26d)과, 다기능이 할당된 복수의 스위치를 갖는 스위치부(27)와, 표시면(26d)에 표시되는 내용을 음성으로 표현하는 음성 발생기(28)를 구비하고 있다. 이 표시면(26d)은 액정 표시기, 유기 EL 표시기 등의, 그래픽 표시기에 의해 구성되어 있다. 스위치부(27)는 복수의 키 스위치로 이루어져 있으나, 이것에 한정되지 않고 터치 패널식의 터치 스위치여도 상관없다.
운전석(24)의 전방측(F)에는, 좌우 각 무한궤도의 주행 조작 레버(좌우 주행 조작 레버)(22a, 22b)가 설치되어 있다. 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)는, 하부 주행체(2)를 조작하기 위한 주행 조작부(22)를 구성하고 있다.
운전석(24)의 우측(R)에는, 캡(4)에 탑승하고 있는 오퍼레이터가 작업기(5) 중 붐(6) 및 버킷(8)의 구동을 조작하기 위한, 제1 조작 레버(44)가 설치되어 있다. 운전석(24)의 우측(R)에는 또한, 각종의 스위치류가 장착되어 있는 스위치 패널(29)이 설치되어 있다. 운전석(24)의 좌측(L)에는, 오퍼레이터가 작업기(5) 중 아암(7)의 구동, 및 상부 선회체(3)의 선회를 조작하기 위한, 제2 조작 레버(45)가 설치되어 있다.
모니터 장치(26)의 상방에는, 모니터(21)가 배치되어 있다. 모니터(21)는, 평면형의 표시면(21d)을 갖고 있다. 도 2에 도시하는 모니터 장치(26)의 표시면(26d)과 모니터(21)의 표시면(21d)을 비교하면, 표시면(21d)은 표시면(26d)보다 크게 설치되어 있다. 예컨대 모니터 장치(26)가 7인치의 표시면(26d)을 갖고 있고, 모니터(21)가 12인치의 표시면(21d)을 갖고 있어도 좋다.
모니터(21)는, 한 쌍의 프런트 필러 중, 작업기(5)에 근접하는 측의 우측(R)의 프런트 필러에 부착되어 있다. 모니터(21)는, 운전석(24)에 착석하고 있는 오퍼레이터의 우측 전방으로의 시선 중에서, 프런트 필러의 바로 앞측에 배치되어 있다. 캡(4)의 우측(R)에 작업기(5)를 구비하고 있는 유압 셔블(1)에 있어서, 모니터(21)를 우측(R)의 프런트 필러에 부착함으로써, 오퍼레이터는, 작업기(5)와 모니터(21)의 양방을, 작은 시선 이동량으로 볼 수 있다.
도 3은, 유압 셔블(1)에 정보의 송수신을 행하는 구성의 개략을 도시하는 모식도이다. 유압 셔블(1)은, 컨트롤러(20)를 구비하고 있다. 컨트롤러(20)는, 작업기(5)의 동작, 상부 선회체(3)의 선회, 및 하부 주행체(2)의 주행 구동 등을 제어하는 기능을 갖고 있다. 컨트롤러(20)와 모니터(21)는, 양방향의 네트워크 통신 케이블(23)을 통해 접속되어 있고, 유압 셔블(1) 내의 통신 네트워크를 형성하고 있다. 모니터(21) 및 컨트롤러(20)는, 네트워크 통신 케이블(23)을 경유하여 서로 정보를 송수신 가능하게 되어 있다. 한편, 모니터(21) 및 컨트롤러(20)는 각각, 마이크로 컴퓨터 등의 컴퓨터 장치를 주체로 해서 구성되어 있다.
컨트롤러(20)와 외부의 감시국(96) 사이에서, 정보의 송수신이 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(20)와 감시국(96)은, 위성 통신을 통해 통신하고 있다. 컨트롤러(20)에는, 위성 통신 안테나(92)를 갖는 통신 단말(91)이 접속되어 있다. 위성 통신 안테나(92)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상부 선회체(3)에 탑재되어 있다. 지상의 감시국(96)에는, 통신 위성(93)과 전용 통신 회선으로 통신하는 통신 지구국(94)에 전용 회선으로 연결된 네트워크 관제국(95)이, 인터넷 등을 경유하여 접속되어 있다. 이에 따라, 통신 단말(91), 통신 위성(93), 통신 지구국(94) 및 네트워크 관제국(95)을 경유하여, 컨트롤러(20)와 소정의 감시국(96) 사이에서 데이터가 송수신된다.
본 실시형태의 유압 셔블(1)에 정보화 시공 시스템을 채용하는 예에 대해서 설명한다. 3차원 CAD(Computer Aided Design)로 작성된 시공 설계 데이터는, 미리 컨트롤러(20)에 보존되어 있다. 모니터(21)는, 외부로부터 수신한 유압 셔블(1)의 현상(現狀) 위치를 화면상에 실시간으로 갱신 표시하여, 오퍼레이터가 유압 셔블(1)의 작업 상태를 항상 확인할 수 있도록 되어 있다.
컨트롤러(20)는, 시공 설계 데이터와 작업기(5)의 위치 및 자세를 실시간으로 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 유압 회로를 구동시킴으로써, 작업기(5)를 제어한다. 보다 구체적으로는, 시공 설계 데이터에 따른 시공되어야 할 위치(설계면)와 버킷(8)의 위치를 비교하고, 설계면 이상은 파이지 않도록, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면보다 낮게 위치하지 않도록 제어된다. 이에 따라, 시공 효율 및 시공 정밀도를 향상시킬 수 있고, 고품질의 건설 시공을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
도 4는, 유압 셔블(1)에 적용되는 유압 회로도이다. 도 4에 도시하는 본 실시형태의 유압 시스템에서는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)가, 엔진(33)에 의해 구동된다. 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)는, 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11), 및 주행 모터(16, 17) 등의 유압 액추에이터를 구동하기 위한 구동원이 된다. 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유(作動油)는, 메인 조작 밸브(34)를 경유하여, 유압 액추에이터에 공급된다. 유압 액추에이터에 공급된 작동유는, 메인 조작 밸브(34)를 통해 탱크(35)에 배출된다.
메인 조작 밸브(34)는, 아암용 파일럿 전환 밸브(36), 붐용 파일럿 전환 밸브(37), 좌측 주행용 파일럿 전환 밸브(38), 우측 주행용 파일럿 전환 밸브(39), 및 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)를 갖고 있다. 아암용 파일럿 전환 밸브(36)는, 아암 실린더(10)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 붐용 파일럿 전환 밸브(37)는, 붐 실린더(9)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 좌측 주행용 파일럿 전환 밸브(38)는, 좌측 주행 모터(17)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 우측 주행용 파일럿 전환 밸브(39)는, 우측 주행 모터(16)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)는, 버킷 실린더(11)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다.
아암용 파일럿 전환 밸브(36), 붐용 파일럿 전환 밸브(37), 좌측 주행용 파일럿 전환 밸브(38), 우측 주행용 파일럿 전환 밸브(39), 및 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)는, 각각 한 쌍의 파일럿 포트(p1, p2)를 갖고 있다. 각 파일럿 포트(p1, p2)에 공급되는 오일의 압력(파일럿압)에 따라, 각 파일럿 전환 밸브(36∼40)가 제어된다.
아암용 파일럿 전환 밸브(36), 붐용 파일럿 전환 밸브(37), 및 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 각 파일럿 포트(p1, p2)에 인가되는 파일럿압은, 제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)가 조작됨으로써 제어된다. 좌측 주행용 파일럿 전환 밸브(38) 및 우측 주행용 파일럿 전환 밸브(39)에 인가되는 파일럿압은, 도 2에 도시하는 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)가 조작됨으로써 제어된다. 오퍼레이터는, 제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)를 조작함으로써, 작업기(5)의 동작 및 상부 선회체(3)의 선회 동작을 제어한다. 오퍼레이터는, 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)를 조작함으로써, 하부 주행체(2)의 주행 동작을 제어한다.
제1 조작 레버 장치(41)는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 제1 조작 레버(44)와, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A), 제2 파일럿압 제어 밸브(41B), 제3 파일럿압 제어 밸브(41C), 및 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)를 갖고 있다. 제1 조작 레버(44)의 전후 좌우의 4방향에 대응하여, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A), 제2 파일럿압 제어 밸브(41B), 제3 파일럿압 제어 밸브(41C), 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)가 설치되어 있다.
제2 조작 레버 장치(42)는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 제2 조작 레버(45)와, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A), 제6 파일럿압 제어 밸브(42B), 제7 파일럿압 제어 밸브(42C), 및 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)를 갖고 있다. 제2 조작 레버(45)의 전후 좌우의 4방향에 대응하여, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A), 제6 파일럿압 제어 밸브(42B), 제7 파일럿압 제어 밸브(42C), 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)가 설치되어 있다.
제1 조작 레버(44) 및 제2 조작 레버(45)에는, 작업기(5)용의 유압 실린더(9, 10, 11), 및 선회 모터의 구동을 조작하기 위한, 각각의 파일럿압 제어 밸브(41A∼41D, 42A∼42D)가 접속되어 있다. 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)에는, 좌우 주행 모터(16, 17)의 구동을 조작하기 위한, 각각의 파일럿압 제어 밸브가 접속되어 있다.
제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 제1 펌프 포트(X1)와, 제1 탱크 포트(Y1)와, 제1 급배(給排) 포트(Z1)를 갖고 있다. 제1 펌프 포트(X1)는, 펌프 유로(51)에 접속되어 있다. 제1 탱크 포트(Y1)는, 탱크 유로(52)에 접속되어 있다. 펌프 유로(51) 및 탱크 유로(52)는, 작동유를 저류하는 탱크(35)에 접속되어 있다. 펌프 유로(51)에는, 제3 유압 펌프(50)가 설치되어 있다. 제3 유압 펌프(50)는, 전술한 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)와는 별개의 펌프이다. 단, 제3 유압 펌프(50)를 대신하여 제1 유압 펌프(31) 또는 제2 유압 펌프(32)가 이용되어도 좋다. 제1 급배 포트(Z1)는, 제1 파일럿 관로(53)에 접속되어 있다.
제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 출력 상태와, 배출 상태로 전환된다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 출력 상태에서는, 제1 펌프 포트(X1)와 제1 급배 포트(Z1)를 연통시키고, 제1 조작 레버(44)의 조작량에 따른 압력의 작동유를 제1 급배 포트(Z1)로부터 제1 파일럿 관로(53)에 출력한다. 또한, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 배출 상태에서는, 제1 탱크 포트(Y1)와 제1 급배 포트(Z1)를 연통시킨다.
제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제2 펌프 포트(X2)와, 제2 탱크 포트(Y2)와, 제2 급배 포트(Z2)를 갖고 있다. 제2 펌프 포트(X2)는, 펌프 유로(51)에 접속되어 있다. 제2 탱크 포트(Y2)는, 탱크 유로(52)에 접속되어 있다. 제2 급배 포트(Z2)는, 제2 파일럿 관로(54)에 접속되어 있다.
제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 출력 상태와, 배출 상태로 전환된다. 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 출력 상태에서는, 제2 펌프 포트(X2)와 제2 급배 포트(Z2)를 연통시키고, 제1 조작 레버(44)의 조작량에 따른 압력의 작동유를 제2 급배 포트(Z2)로부터 제2 파일럿 관로(54)에 출력한다. 또한, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 배출 상태에서는, 제2 탱크 포트(Y2)와 제2 급배 포트(Z2)를 연통시킨다.
제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 쌍을 이루고 있고, 서로 반대 방향의 제1 조작 레버(44)의 조작 방향에 대응하고 있다. 예컨대, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)가 제1 조작 레버(44)의 전측 방향으로의 조작에 대응하고, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)가 제1 조작 레버(44)의 후측 방향으로의 조작에 대응하고 있다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해, 택일적으로 선택된다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)가 출력 상태일 때, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는 배출 상태가 된다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)가 배출 상태일 때, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는 출력 상태가 된다.
제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(p2)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 붐 실린더(9)에 대한 작동유의 공급 및 배출이 제어되어, 붐 실린더(9)의 신장과 수축이 제어된다. 이에 의해, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 붐(6)의 상승 방향 또는 하강 방향으로의 동작이 제어된다.
붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)는, 붐(6)을 상승시키는 동작시에 작동유가 공급되는, 붐 상승용 파일럿 포트로서의 기능을 갖고 있다. 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(p2)는, 붐(6)을 하강시키는 동작시에 작동유가 공급되는, 붐 하강용 파일럿 포트로서의 기능을 갖고 있다.
제1 파일럿압 제어 밸브(41A)를 통해 제1 파일럿 관로(53)에 공급되는 파일럿압은, 유압 센서(63)에 의해 검지된다. 유압 센서(63)는, 검지한 파일럿압에 따른 전기적인 검지 신호인 압력 신호(P3)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 또한, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)를 통해 제2 파일럿 관로(54)에 공급되는 파일럿압은, 유압 센서(64)에 의해 검지된다. 유압 센서(64)는, 검지한 파일럿압에 따른 전기적인 검지 신호인 압력 신호(P4)를, 컨트롤러(20)에 출력한다.
제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)와 메인 조작 밸브(34)를 접속하는 유압 경로에는, 중계 블록(70)이 설치되어 있다. 중계 블록(70)은, 복수의 비례 전자 밸브(73∼79)를 포함하여 구성되어 있다. 비례 전자 밸브(73)는, 제1 파일럿 관로(53)에 설치되어 있다. 유압 센서(63)는, 제1 파일럿 관로(53) 내의, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이에 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(74)는, 제2 파일럿 관로(54)에 설치되어 있다. 유압 센서(64)는, 제2 파일럿 관로(54) 내의, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 비례 전자 밸브(74) 사이에 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(73, 74)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 붐(6)의 상하 동작을 제어하기 위해서 설치되어 있다.
컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)가 검지한 제1 파일럿 관로(53)의 파일럿압에 기초하여, 비례 전자 밸브(73)를 제어한다. 유압 센서(63)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이의 제1 파일럿 관로(53) 내에 발생하는 유압을 검출하는, 제1 압력 센서로서의 기능을 갖고 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)에 의해 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(73)에 지령 신호(G3)를 출력하여 그 개방도를 조절하고, 이에 따라 제1 파일럿 관로(53)를 흐르는 작동유의 유량을 변화시켜, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(p2)에 전해지는 유압을 제어한다.
컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)에 의해 검출된 유압에 기초하여, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 제어하고, 비례 전자 밸브(73)에 대하여 붐 하강을 지시하는 지령 신호를 출력한다. 제2 파일럿 포트(p2)에 전해지는 유압의 크기에 따라, 붐(6)을 하강시킬 때의 붐(6)의 속도가 조정된다.
또한 컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)가 검지한 제2 파일럿 관로(54)의 파일럿압에 기초하여, 비례 전자 밸브(74)를 제어한다. 유압 센서(64)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 비례 전자 밸브(74) 사이의 제2 파일럿 관로(54) 내에 발생하는 유압을 검출하는, 제2 압력 센서로서의 기능을 갖고 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)에 의해 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(74)에 지령 신호(G4)를 출력하여 그 개방도를 조절하고, 이에 따라 제2 파일럿 관로(54)를 흐르는 작동유의 유량을 변화시켜, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압을 제어한다.
컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)에 의해 검출된 유압에 기초하여, 비례 전자 밸브(74)의 개방도를 제어하고, 비례 전자 밸브(74)에 대하여 붐 상승을 지시하는 지령 신호를 출력한다. 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압의 크기에 따라, 붐(6)을 상승시킬 때의 붐(6)의 속도가 조정된다.
제2 파일럿 관로(54)에는, 셔틀 밸브(80)가 설치되어 있다. 셔틀 밸브(80)는, 2개의 입구 포트와 하나의 출구 포트를 갖고 있다. 셔틀 밸브(80)의 출구 포트는, 제2 파일럿 관로(54)를 통해, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(80)의 입구 포트 중 한쪽은, 제2 파일럿 관로(54)를 통해, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(80)의 입구 포트 중 다른쪽은, 펌프 유로(55)에 접속되어 있다.
펌프 유로(55)는, 펌프 유로(51)로부터 분기되어 있다. 펌프 유로(55)의 한쪽 단은 펌프 유로(51)에 접속되어 있고, 펌프 유로(55)의 다른쪽 단은 셔틀 밸브(80)에 접속되어 있다. 제3 유압 펌프(50)에 의해 이송되는 작동유는, 펌프 유로(51)를 경유하여 제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)로 흐르고, 또한, 펌프 유로(51, 55)를 경유하여 셔틀 밸브(80)로 흐른다.
셔틀 밸브(80)는, 고압 우선형의 셔틀 밸브이다. 셔틀 밸브(80)는, 입구 포트 중 한쪽에 접속된 제2 파일럿 관로(54) 내의 유압과, 입구 포트 중 다른쪽에 접속된 펌프 유로(55) 내의 유압을 비교하여, 고압측의 압력을 선택한다. 셔틀 밸브(80)는, 제2 파일럿 관로(54)와 펌프 유로(55) 중, 고압측의 유로를 출구 포트에 연통하여, 해당 고압측의 유로를 흐르는 작동유를 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)에 공급한다.
펌프 유로(55)에는, 중계 블록(70)에 포함되어 있는 비례 전자 밸브(75)가 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(75)는, 붐 상승 강제 개입용의 밸브이다. 비례 전자 밸브(75)는, 컨트롤러(20)로부터 출력된 지령 신호(G5)를 받아 그 개방도를 조절한다. 컨트롤러(20)는, 오퍼레이터에 의한 제1 조작 레버 장치(41)의 조작에 상관없이, 비례 전자 밸브(75)의 지령 신호(G5)를 출력하여 그 개방도를 조절하고, 이에 따라 펌프 유로(55)를 흐르는 작동유의 유량을 변화시켜, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압을 제어한다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(75)의 개방도 조절에 의해, 붐(6)의 강제적인 상승 동작을 제어한다.
제3 파일럿압 제어 밸브(41C) 및 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 전술한 제1 파일럿압 제어 밸브(41A) 및 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 동일한 구성을 갖고 있다. 제3 파일럿압 제어 밸브(41C) 및 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A) 및 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 마찬가지로, 쌍을 이루고 있고, 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해 택일적으로 선택된다. 예컨대, 제3 파일럿압 제어 밸브(41C)가 제1 조작 레버(44)의 좌측 방향으로의 조작에 대응하고, 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)가 제1 조작 레버(44)의 우측 방향으로의 조작에 대응하고 있다.
제3 파일럿압 제어 밸브(41C)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제3 파일럿 관로(56)에 접속되어 있다. 제3 파일럿압 제어 밸브(41C)는, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제2 파일럿 포트(p2)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제4 파일럿 관로(57)에 접속되어 있다. 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제1 파일럿 포트(p1)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 버킷 실린더(11)에 대한 작동유의 공급 및 배출이 제어되어, 버킷 실린더(11)의 신장과 수축이 제어된다. 이에 의해, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 버킷(8)의 굴착 방향 또는 개방 방향으로의 동작이 제어된다.
제3 파일럿압 제어 밸브(41C)를 통해 제3 파일럿 관로(56)에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압 센서(66)에 의해 검지된다. 유압 센서(66)는, 검지한 작동유의 파일럿압에 따른 압력 신호(P6)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(76)는, 제3 파일럿압 제어 밸브(41C)와 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제2 파일럿 포트(p2)를 접속하는 제3 파일럿 관로(56)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(66)에 의해 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(76)에 지령 신호(G6)를 출력하여, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제2 파일럿 포트(p2)에 전해지는 유압을 제어한다. 제2 파일럿 포트(p2)에 전해지는 유압의 크기에 따라, 버킷(8)을 굴착 방향으로 이동시킬 때의 버킷(8)의 속도가 조정된다.
제4 파일럿압 제어 밸브(41D)를 통해 제4 파일럿 관로(57)에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압 센서(67)에 의해 검지된다. 유압 센서(67)는, 검지한 작동유의 파일럿압에 따른 압력 신호(P7)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(77)는, 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)와 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제1 파일럿 포트(p1)를 접속하는 제4 파일럿 관로(57)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(67)에 의해 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(77)에 지령 신호(G7)를 출력하여, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압을 제어한다. 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압의 크기에 따라, 버킷(8)을 개방 방향으로 이동시킬 때의 버킷(8)의 속도가 조정된다.
제5 파일럿압 제어 밸브(42A), 제6 파일럿압 제어 밸브(42B), 제7 파일럿압 제어 밸브(42C), 및 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는, 전술한 제1 파일럿압 제어 밸브(41A), 제2 파일럿압 제어 밸브(41B), 제3 파일럿압 제어 밸브(41C), 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)와 동일한 구성을 갖고 있다. 제5 파일럿압 제어 밸브(42A)와 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)는 쌍을 이루고 있고, 제2 조작 레버(45)의 조작에 의해 택일적으로 선택된다. 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)와 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는 쌍을 이루고 있고, 제2 조작 레버(45)의 조작에 의해 택일적으로 선택된다.
예컨대, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A)가 제2 조작 레버(45)의 전측 방향으로의 조작에 대응하고, 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)가 제2 조작 레버(45)의 후측 방향으로의 조작에 대응하며, 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)가 제2 조작 레버(45)의 좌측 방향으로의 조작에 대응하고, 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)가 제2 조작 레버(45)의 우측 방향으로의 조작에 대응하고 있다.
제5 파일럿압 제어 밸브(42A)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제5 파일럿 관로(60)에 접속되어 있다. 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제6 파일럿 관로(61)에 접속되어 있다. 상부 선회체(3)를 선회시키는 도시하지 않은 전동 모터는, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A)를 통해 제5 파일럿 관로(60)에 공급되는 작동유의 압력, 및 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)를 통해 제6 파일럿 관로(61)에 공급되는 작동유의 압력에 기초하여 제어된다. 상기 전동 모터는, 제5 파일럿 관로(60)에 작동유가 공급되는 경우와, 제6 파일럿 관로(61)에 작동유가 공급되는 경우에서는, 반대 방향으로 회전 구동한다. 제2 조작 레버(45)의 조작 방향 및 조작량에 따라, 상부 선회체(3)의 선회 방향과 선회 속도가 제어된다.
제7 파일럿압 제어 밸브(42C)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제7 파일럿 관로(58)에 접속되어 있다. 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)는, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제1 파일럿 포트(p1)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제8 파일럿 관로(59)에 접속되어 있다. 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제2 파일럿 포트(p2)로의 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 제2 조작 레버(45)의 조작에 따라, 아암 실린더(10)에 대한 작동유의 공급 및 배출이 제어되어, 아암 실린더(10)의 신장과 수축이 제어된다. 이에 의해, 제2 조작 레버(45)의 조작에 따라, 아암(7)이 붐(6)에 대하여 상대 회전하는 동작이 제어된다.
제7 파일럿압 제어 밸브(42C)를 통해 제7 파일럿 관로(58)에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압 센서(68)에 의해 검지된다. 유압 센서(68)는, 검지한 작동유의 파일럿압에 따른 압력 신호(P8)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(78)는, 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)와 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제1 파일럿 포트(p1)를 접속하는 제7 파일럿 관로(58)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(68)에 의해 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(78)에 지령 신호(G8)를 출력하여, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압을 제어한다. 제1 파일럿 포트(p1)에 전해지는 유압의 크기에 따라, 아암(7)을 펴는 방향, 즉 아암(7)이 상부 선회체(3)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킬 때의, 아암(7)의 속도가 조정된다.
제8 파일럿압 제어 밸브(42D)를 통해 제8 파일럿 관로(59)에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압 센서(69)에 의해 검지된다. 유압 센서(69)는, 검지한 작동유의 파일럿압에 따른 압력 신호(P9)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(79)는, 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)와 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제2 파일럿 포트(p2)를 접속하는 제8 파일럿 관로(59)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(69)에 의해 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(79)에 지령 신호(G9)를 출력하여, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제2 파일럿 포트(p2)에 전해지는 유압을 제어한다. 제2 파일럿 포트(p2)에 전해지는 유압의 크기에 따라, 아암(7)을 구부리는 방향, 즉 아암(7)이 상부 선회체(3)에 근접하는 방향으로 이동시킬 때의, 아암(7)의 속도가 조정된다.
제1 조작 레버(44) 및 제2 조작 레버(45)의 조작 방향과, 작업기(5)의 동작 및 상부 선회체(3)의 선회 동작의 대응 관계는, 원하는 패턴으로 설정을 전환 가능하게 되어 있어도 좋다. 예컨대, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제1 조작 레버(44)의 전후 방향으로의 조작에 각각 대응하고 있어도 좋고, 좌우 방향으로의 조작에 각각 대응하고 있어도 좋다.
이상의 구성을 구비하고 있는 유압 셔블(1)을 이용한 정지(整地) 작업에 대해서, 이하 설명한다. 도 5는, 유압 셔블(1)을 이용한 정지 작업에 있어서의, 작업기(5)의 위치맞춤 전의 개략도이다. 도 6은, 유압 셔블(1)을 이용한 정지 작업에 있어서의, 작업기(5)의 위치맞춤 후의 개략도이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 설계면(S)은, 컨트롤러(20)(도 4)에 미리 보존되어 있는 시공 설계 데이터에 따른, 목표로 하는 지형을 나타내고 있다. 컨트롤러(20)는, 시공 설계 데이터와 작업기(5)의 현재 위치 정보에 기초하여, 작업기(5)를 제어한다.
도 5에 도시하는 작업기(5)가 설계면(S)의 상방에 존재하는 상태로부터, 버킷(8)의 날끝(8a)을 설계면(S)에 위치맞춤시키는 경우, 작업기(5)를 조작하는 오퍼레이터는, 제1 조작 레버(44)를 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)측으로 계속 조작하여 붐(6)을 하강시키는 조작을 행한다. 이 오퍼레이터의 조작에 따라, 도 5 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 붐(6)이 하강하여, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)에 근접한다.
버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 하방으로 이동하여 설계면(S)에 버킷(8)의 날끝(8a)이 파고드는 것을 회피하기 위해서, 날끝(8a)이 설계면(S)에 접하는 위치에서 작업기(5)의 동작을 자동 정지시키는 제어가 행해진다. 컨트롤러(20)는, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 아래로 이동할 것 같을 때에, 설계면(S)보다 버킷(8)의 날끝(8a)이 하강하지 않도록, 붐(6)을 자동으로 정지시키는 정지 제어를 실행한다. 이때 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 감소시키는 지령 신호(G3)를 출력한다. 이에 따라, 개방 상태였던 비례 전자 밸브(73)가 전폐(全閉) 상태가 된다. 이렇게 하여, 도 6에 도시하는 바와 같이, 버킷(8)의 날끝(8a)의 설계면(S)에 대한 위치맞춤이 행해진다.
제1 파일럿 관로(53)는, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(p2)에 접속된, 붐 하강용 파일럿 관로로서의 기능을 갖고 있다. 제2 파일럿 관로(54), 및 펌프 유로(55)는, 셔틀 밸브(80)를 통해 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(p1)에 접속된, 붐 상승용 파일럿 관로로서의 기능을 갖고 있다. 제1 파일럿 관로(53)에 설치된 비례 전자 밸브(73)는, 붐 하강용 비례 전자 밸브로서의 기능을 갖고 있다. 제2 파일럿 관로(54)에 설치된 비례 전자 밸브(74)는, 붐 상승용 비례 전자 밸브로서의 기능을 갖고 있다. 펌프 유로(55)에 설치된 비례 전자 밸브(75)는, 붐 상승용 비례 전자 밸브로서의 기능을 갖고 있다.
한편, 제2 파일럿 관로(54) 및 펌프 유로(55)는, 모두 붐 상승용 파일럿 관로로서의 기능을 갖고 있다. 더욱 상세히 서술하면, 제2 파일럿 관로(54)는, 붐 통상 상승용 파일럿 관로로서 기능하고, 펌프 유로(55)는, 붐 강제 상승용 파일럿 관로로서 기능한다. 또한, 비례 전자 밸브(74)는, 붐 통상 상승용 비례 전자 밸브라고 표현할 수 있고, 비례 전자 밸브(75)는, 붐 강제 상승용 비례 전자 밸브라고 표현할 수 있다.
유압 센서(63)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이의 제1 파일럿 관로(53) 내에 발생하는 유압을 검출한다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)에 의해 검출된 유압에 기초해서, 비례 전자 밸브(73)에 지령 신호(G3)를 출력하여, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 제어한다. 유압 센서(64)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 비례 전자 밸브(74) 사이의 제2 파일럿 관로(54) 내에 발생하는 유압을 검출한다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)에 의해 검출된 유압에 기초해서, 비례 전자 밸브(74)에 지령 신호(G4)를 출력하여, 비례 전자 밸브(74)의 개방도를 제어한다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(75)에 지령 신호(G5)를 출력하여, 비례 전자 밸브(75)의 개방도를 제어한다.
도 7은, 본 발명 적용 전의 유압 셔블(1)에 있어서의 붐 하강 지령시의 전류의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 7 중의 2개의 그래프의 횡축은, 모두 시간을 나타낸다. 도 7 중의 하측의 그래프의 종축은, 컨트롤러(20)가 지령 신호(G3)를 전송할 때에 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류를 나타내며, 이것을 붐 하강 EPC 전류라고 칭한다. 비례 전자 밸브(73)는, 전류값 제로일 때 개방도 제로(전폐)이며, 전류값의 증가에 대응하여 개방도를 연속적으로 증대시키는 사양의 밸브이다. 도 7 중의 상측의 그래프의 종축은, 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리를 나타낸다.
도 7 중의 상측의 그래프에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터의 붐 하강 조작에 의해, 시각 영으로부터 시간이 경과함에 따라, 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리는 감소해 간다. 컨트롤러(20)는, 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리를 연산한다. 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)에 도달하여 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리가 제로가 되면, 도 7 중의 하측의 그래프에 나타내는 바와 같이, 붐 하강 EPC 전류의 값이 제로가 되어, 붐(6)의 하강 동작이 자동 정지한다.
이때, 유압 셔블(1)을 조작하는 오퍼레이터는, 작업기(5)가 자동 정지할 때까지 제1 조작 레버(44)를 붐 하강측으로 계속 조작하고 있다. 또한 오퍼레이터는, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)에 근접함에 따라 작업기(5)의 이동 속도가 작아지도록, 제1 조작 레버(44)의 경사 각도를 서서히 저감시켜, 붐 하강 EPC 전류를 감소시키고 있다. 이에 따라, 버킷(8)의 날끝(8a)의 설계면(S)에 대한 정밀한 위치맞춤이 가능해지고, 붐(6)이 자동 정지했을 때의 충격이 완화되고 있다.
설계면(S)에 있어서 붐(6)을 자동 정지시키는 제어가 작용했을 때, 유압 셔블(1)의 작업 차량 본체에 대하여 작업기(5)가 이동하는 상대 속도가 갑자기 변화하기 때문에, 유압 셔블(1)의 작업 차량 본체에 흔들림이 발생한다. 이 흔들림에 의해, 도 7 중의 상측의 그래프에 나타내는 바와 같이, 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리가 다시 증가한다. 자동 제어에 의해 작업기(5)가 정지한 후에도 오퍼레이터가 제1 조작 레버(44)를 붐 하강측으로 계속 조작하면, 작업 차량 본체의 흔들림에 의해 날끝(8a)이 설계면(S)으로부터 일시적으로 위로 이탈한 순간에 붐 하강이 실행된다. 그 결과, 도 7 중의 상측의 그래프에 나타내는 바와 같이, 작업 차량 본체의 흔들림이 수속된 후, 날끝(8a)이 설계면(S)을 침식한다.
본 실시형태의 유압 셔블(1)은, 이 사상(事象)을 해결하기 위한 것이다. 도 8은, 실시형태의 유압 셔블(1)에 있어서의 붐 하강 지령시의 전류의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 8 중의 2개의 그래프의 횡축은, 모두 시간을 나타낸다. 도 8 중의 하측의 그래프의 종축은, 도 7과 동일한 붐 하강 EPC 전류를 나타낸다. 도 8 중의 상측의 그래프의 종축은, 도 7과 동일한 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리를 나타낸다.
도 8 중의 하측의 그래프와, 도 7 중의 하측의 그래프를 비교하면, 도 8에 도시하는 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 붐(6)을 하강시킬 때 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류값의 상승이 완만하게 되어 있고, 전류값은 영으로부터 완만하게 증가하고 있다. 도 8 중의 하측의 그래프에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 감소를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 감소량보다 작아지고 있다.
도 9는, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에 있어서의 붐 상승 지령시의 전류의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 9 중의 그래프의 횡축은, 시간을 나타낸다. 도 9 중의 그래프의 종축은, 컨트롤러(20)가 지령 신호(G4 또는 G5)를 전송할 때에 비례 전자 밸브(74) 또는 비례 전자 밸브(75)에 대하여 출력하는 전류를 나타내며, 이것을 붐 상승 EPC 전류라고 칭한다. 도 8 중의 하측의 그래프와, 도 9 중의 그래프는, 종축 및 횡축의 양방에 있어서, 스케일이 동일한 것으로 한다.
도 9 중의 그래프와, 도 8 중의 하측의 그래프를 비교하면, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(74, 75)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량보다 작아지고 있다.
단위 시간당의 전류의 증가량에 대해서 설명한다. 도 10은, 비례 전자 밸브의 개방도를 증가시킬 때의 전류값의 증가를 도시하는 그래프이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 어떤 시각 t1에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i1로 하고, 시각 t1보다 이후의 어떤 시각 t2에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i2로 한다. i2>i1의 관계가 성립하여, 시각 t2에서의 EPC 전류의 값이 시각 t1에서의 EPC 전류의 값보다 증가하고 있는 경우, 단위 시간당의 전류의 증가량은, EPC 전류의 증가량을 시각 t1로부터 시각 t2까지의 시간으로 나눈 값이 된다.
이상으로부터, 단위 시간당의 전류의 증가량은, 이하의 식에 의해 산출된다.
(단위 시간당의 전류의 증가량)=(i2-i1)/(t2-t1)
단위 시간당의 전류의 감소량에 대해서 설명한다. 도 11은, 비례 전자 밸브의 개방도를 감소시킬 때의 전류값의 감소를 도시하는 그래프이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 어떤 시각 t3에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i3으로 하고, 시각 t3보다 이후의 어떤 시각 t4에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i4로 한다. i3>i4의 관계가 성립하여, 시각 t4에서의 EPC 전류의 값이 시각 t3에서의 EPC 전류의 값보다 감소하고 있는 경우, 단위 시간당의 전류의 감소량은, EPC 전류의 감소량을 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 시간으로 나눈 값이 된다.
이상으로부터, 단위 시간당의 전류의 감소량은, 이하의 식에 의해 산출된다.
(단위 시간당의 전류의 감소량)=(i3-i4)/(t4-t3)
다음으로, 본 실시형태의 작용 효과에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 따르면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 붐(6)을 하강시킬 때, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류값이, 영으로부터 완만하게 증가하고 있다. 도 8에 도시하는 붐 하강 EPC 전류는, 스텝 함수형으로 급격히 증가하는 것이 아니라, 시간의 경과와 함께 서서히 증가하고 있다. 붐 하강 EPC 전류는, 시간에 대하여 경사를 가지고 증가하고 있다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)의 개방도 증가시에, 시간의 경과에 대하여 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 매끄럽게 증대하도록, 붐 하강 EPC 전류의 증가를 시간적으로 늦춰 출력하는 제어를 실행하고 있다.
도 7에 도시하는 본 발명 적용 전의 그래프와, 도 8에 도시하는 본 실시형태의 그래프를 비교하면, 값 제로로부터 전류값이 증가하여 동일한 값에 도달하기까지의 시간은, 본 실시형태에 있어서 보다 길어지고 있다. 붐 하강 EPC 전류를 증대시킬 때의 증폭률을 작게 하고, 비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율을 상대적으로 작게 함으로써, 비례 전자 밸브(73)의 감도가 저하되어, 비례 전자 밸브(73)의 밸브 개방 속도가 작아지고 있다.
비례 전자 밸브(73)는, 전폐 상태로부터 개방도를 증가시키는 경우, 전류값이 제로로부터 소정의 임계값에까지 증가했을 때에 개방 동작을 개시하는 사양을 갖고 있다. 비례 전자 밸브(73)는, 정격 전류의 40%까지 붐 하강 EPC 전류가 증가했을 때에 개방 동작을 개시하는 사양이어도 좋다. 이러한 사양의 비례 전자 밸브(73)에 대하여, 컨트롤러(20)는 완만하게 증가하는 전류값을 출력한다. 이에 따라, 오퍼레이터의 조작에 대한 붐(6)의 하강 동작의 응답 속도를 저하시킬 수 있다.
예컨대, 도 8에 도시하는 붐 하강 EPC 전류가 증가하고 있는 시간 내에는, 붐(6)이 이동을 개시하는 소정의 임계값에까지 전류값이 증가하지 않도록, 붐 하강 EPC 전류의 단위 시간당의 증가량을 설정하면 된다. 한편, 붐 하강 EPC 전류가 증가하고 있는 시간은, 작업 차량의 흔들림의 주기를 특정한 후에, 해당 주기에 기초하여 구할 수 있다.
따라서, 작업 차량 본체의 흔들림에 의해 일시적으로 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)으로부터 이탈해도, 붐(6)은 이동하지 않고, 작업 차량 본체에 대한 작업기(5)의 상대 위치를 유지할 수 있다. 작업 차량 본체의 흔들림의 발생시에 있어서의 재차의 붐 하강의 실행을 억제할 수 있기 때문에, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 하방에 위치함에 따른 설계면(S)에의 침식을 방지할 수 있다.
또한 도 8에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 감소를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 감소량보다 작다. 비례 전자 밸브(73)에 출력되는 전류값이 증가할 때와, 비례 전자 밸브(73)에 출력되는 전류값이 감소할 때를 비교하면, 전류값이 동일한 차분만큼 변화하기 위해서 필요한 시간은, 전류값이 증가할 때에 있어서, 보다 길어진다. 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 단위 시간당 증가하는 비율은, 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 단위 시간당 감소하는 비율보다 작아지고 있다.
비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율을 작게 함으로써, 전술한 바와 같이, 작업기(5)에 의한 설계면(S)에의 침식을 방지할 수 있다. 한편, 비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율과 비교하여, 비례 전자 밸브(73)를 폐쇄로 할 때의 전류의 감소율을 상대적으로 크게 함으로써, 비례 전자 밸브(73)의 밸브 폐쇄 속도가 상대적으로 커진다.
자동 제어 중에, 비례 전자 밸브(73)를 폐쇄하는 경우란, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)에 충분히 근접하여 붐(6)의 하강 지령이 이제는 필요없게 된 경우에 해당한다. 이 경우, 붐(6)의 하강 동작을 속행하는 시간을 짧게 하여 붐(6)의 하강 동작을 신속히 정지하는 것이 바람직하다. 비례 전자 밸브(73)의 밸브 폐쇄 속도를 상대적으로 크게 함으로써, 붐(6)의 하강 동작을 신속히 정지시킬 수 있기 때문에, 설계면(S)에 대한 지나친 파내려감을 보다 확실하게 회피할 수 있다. 따라서, 유압 셔블(1)을 사용하여 지면을 정지하는 작업을 시공할 때의 효율 및 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(74, 75)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량보다 작다. 비례 전자 밸브(73)와 비례 전자 밸브(74, 75)의 각각에 출력되는 전류값이 증가할 때, 값 제로로부터 전류값이 증가하여 동일한 값에 도달하기까지의 시간을 비교하면, 비례 전자 밸브(73)에 있어서, 보다 긴 시간이 걸리게 된다. 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 단위 시간당 증가하는 비율은, 비례 전자 밸브(74, 75)의 개방도가 단위 시간당 증가하는 비율보다 작아지고 있다.
비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율을 작게 함으로써, 전술한 바와 같이, 작업기(5)에 의한 설계면(S)에의 침식을 방지할 수 있다. 한편, 비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율과 비교하여, 비례 전자 밸브(74, 75)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율을 상대적으로 크게 함으로써, 비례 전자 밸브(74, 75)의 밸브 개방 속도가 상대적으로 커진다. 비례 전자 밸브(74, 75)의 감도를 크게 함으로써, 오퍼레이터가 붐 상승 조작을 행했을 때, 붐(6)을 신속히 상승시킬 수 있다.
비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율을 지나치게 작게 하면, 오퍼레이터의 조작에 대한 응답성이 저하된다. 그 때문에, 오퍼레이터가 제1 조작 레버(44)를 조작하고 나서 붐(6)이 동작할 때까지 시간이 걸려, 붐(6)의 동작이 느리다고 느낀 오퍼레이터에게 스트레스가 가해질 가능성이 있다. 따라서, 매뉴얼 조작시의 작업기(5)의 동작의 응답성에 영향을 주지 않는 범위에서, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율을 작게 하는 것이 바람직하다. 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율은, 예컨대, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 감소시킬 때, 또는 비례 전자 밸브(74, 75)의 개방도를 증가시킬 때의, 전류의 변화율의 1/100배 이상 1/2배 이하의 범위가 되도록 설정하면 된다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 청구의 범위에 의해 나타나며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 유압 셔블 2: 하부 주행체
3: 상부 선회체 4: 캡
5: 작업기 6: 붐
7: 아암 8: 버킷
8a: 날끝 9: 붐 실린더
20: 컨트롤러 34: 메인 조작 밸브
35: 탱크 37: 붐용 파일럿 전환 밸브
41: 제1 조작 레버 장치
41A∼41D, 42A∼42D: 파일럿압 제어 밸브
42: 제2 조작 레버 장치 44: 제1 조작 레버
45: 제2 조작 레버 50: 제3 유압 펌프
51, 55: 펌프 유로 52: 탱크 유로
53, 54, 56∼61: 파일럿 관로 63, 64, 66∼69: 유압 센서
70: 중계 블록 73∼79: 비례 전자 밸브
80: 셔틀 밸브 G3∼G9: 지령 신호
P3, P4, P6∼P9: 압력 신호 S: 설계면
p1: 제1 파일럿 포트 p2: 제2 파일럿 포트

Claims (5)

  1. 붐과,
    붐 하강용 파일럿 포트를 갖고, 상기 붐을 작동 제어하는 붐용 파일럿 전환 밸브와,
    상기 붐 하강용 파일럿 포트에 접속된 붐 하강용 파일럿 관로와,
    상기 붐 하강용 파일럿 관로에 설치된 붐 하강용 비례 전자 밸브와,
    오퍼레이터가 조작하기 위한 조작 레버와,
    상기 조작 레버와 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브 사이의 상기 붐 하강용 파일럿 관로에 발생하는 압력을 검출하는 제1 압력 센서와,
    상기 제1 압력 센서에 의해 검출된 압력에 기초하여 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류값을, 영으로부터 완만하게 증가시키는 것인 유압 셔블.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 상기 컨트롤러가 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 감소를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 감소량보다 작은 것인 유압 셔블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 붐용 파일럿 전환 밸브는, 붐 상승용 파일럿 포트를 더 갖고,
    상기 유압 셔블은,
    상기 붐 상승용 파일럿 포트에 접속된 붐 상승용 파일럿 관로와,
    상기 붐 상승용 파일럿 관로에 설치된 붐 상승용 비례 전자 밸브와,
    상기 조작 레버와 상기 붐 상승용 비례 전자 밸브 사이의 상기 붐 상승용 파일럿 관로에 발생하는 압력을 검출하는 제2 압력 센서를 더 구비하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 제2 압력 센서에 의해 검출된 압력에 기초하여 상기 붐 상승용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어하고,
    상기 컨트롤러가 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 상기 컨트롤러가 상기 붐 상승용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량보다 작은 것인 유압 셔블.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 날끝을 갖는 버킷을 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 날끝의 위치가 시공 설계 데이터보다 하강하지 않도록, 상기 붐을 제어하는 것인 유압 셔블.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 위성 통신을 통해 외부와의 사이에서 정보를 송수신하는 것인 유압 셔블.
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